(57)【要約】【課題】  ケーブルガイド等、可動部の移動によって消耗する交換部品の適切な交換時期を判断、及び予測することが可能なステージ装置を提供する。。  【解決手段】  本発明では、少なくとも一の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動方向に沿った位置を検出する位置センサとを有するステージ装置において、前記ステージ装置は計測器を有しており、該計測器は、前記位置センサにより検出される前記可動部の位置が、その可動範囲内に設定された第一の座標を通過した後に続いて、同じく前記可動部の可動範囲上に設定された第二の座標を通過したことの回数をカウントし、そのカウント値を記憶することとした。【選択図】  図１
2010074044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動方向に沿った位置を検出する位置センサとを有するステージ装置において、
前記ステージ装置は計測器を有しており、該計測器は、前記位置センサにより検出される前記可動部の位置が、その可動範囲内に設定された第一の座標を通過した後に続いて、同じく前記可動部の可動範囲上に設定された第二の座標を通過したことの回数をカウントし、そのカウント値を記憶することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記計測器は、前記可動部の動作を制御するステージコントローラに内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記カウント値を数値表示するための表示器を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記表示器には、前記カウント値の表示値をゼロクリアするための操作部を有することを特徴とする、請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
不揮発性記憶装置を有しており、前記カウント値を前記不揮発性記憶装置に定期的に記憶することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記計測器の電源投入時において、前記不揮発性記憶装置から数値を読み取り、前記カウント値の初期値として利用することを特徴とする、請求項５に記載のステージ装置。
【請求項７】
ログ記録装置を有しており、一定時間が経過する毎に、前記カウント値を、計測された日時の情報と共に前記ログ記録装置に記録することを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記カウント値が所定の値を超えると、前記表示器において警告を表示することを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項９】
前記カウント値が所定の値を超えると、前記ステージコントローラが、前記ステージ装置への動作指令を拒否することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のステージ装置を搭載した半導体検査装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のステージ装置を搭載した半導体露光装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のステージ装置を搭載した描画装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のステージ装置を搭載した加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検査装置、半導体露光装置等に用いられるステージ装置に関し、特にケーブルガイド等、可動部の移動によって消耗する交換部品の交換時期判断等に好適なステージ装置の構成に関する発明である。 
【背景技術】
【０００２】
半導体検査装置や半導体露光装置等に用いられるステージ装置には精密な移動精度、位置決め精度が要求されており、かかる要求に応えるため、静圧気体軸受が多く用いられている。
【０００３】
静圧気体軸受とは、ガイド軸と可動部とからなっており、両者が対向する隙間に加圧気体を介在させることによって可動体の非接触浮上状態を保つ軸受である。
非接触であるためにガイド軸と可動部との摩擦は殆ど無く、可動部の位置決め精度、運動制度に優れている。
【０００４】
一方、可動部全体について見ると、周囲の構造物との間でも完全に非接触状態とすることは一般に難しい。可動部に対しては、電力や加圧気体等の供給をするためにケーブルやチューブ、電気配線等（以下、「配管類」とする）を接続する必要があるからであり、これら配管類の接続による配管抵抗は可動部の運動制度等に影響を及ぼしてしまう。
【０００５】
また、可動部の移動に伴って配管類が変形、移動するに当たり、配管類と他の周辺部剤との摩擦、又は配管類同士の摩擦による配管類の損傷、劣化が生じる場合もある。
【０００６】
このような配管類接続の悪影響及び配管類の劣化を低減するために、商品名「ケーブルベア」（登録商標）に代表されるようなケーブルガイドなるものが一般に利用されている。（例えば特許文献１を参照)
【０００７】
ケーブルガイドとは、複数のリンクを連結した構造からなり、リンク内部の空間に一定の曲率を保ちながらケーブル類を支持するものである。
【０００８】
上記のようなケーブルガイドを使用した場合、配管抵抗は低減され、配管類の摩擦による劣化の問題も低減される。しかし、配管類の寿命が長期化するに過ぎず、一定期間の使用により配管類を交換する必要がある。また、特許文献２に示されているように、ケーブルガイド自体も摩擦によって劣化するものであり、消耗部品として適切な時期に交換する必要性は依然として残る。
【０００９】
これらの交換時期は、本来は可動部の移動に伴う屈曲回数で規定されるべきものであり、現にケーブルガイドのメーカーも、各製品毎に寿命となる屈曲回数を公表している。
【００１０】
しかし、可動部の移動に伴う屈曲回数を正確に把握し、これにより配管類やケーブルガイドの寿命を判断することは困難であり、従来行われていなかった。理由は以下の通りである。
【００１１】
即ち、可動部の動きを監視し、ケーブルガイドの屈曲回数をカウントするための独立のセンサや演算装置等を設けることは、ステージ装置全体のコストを上昇させてしまうので現実的ではない。また、ステージ装置に対して動作指令を発信する半導体製造装置側で、可動部の移動（指令）回数を記録することは可能ではあるが、例えば装置メンテナンス等において、半導体製造装置とステージ装置との通信を行わない状態で、半導体製造装置とは独立にステージ装置を動作させる場合もあり、かかる動作時の移動回数は記録することが出来ない。
【００１２】
ステージ装置の動作を制御するステージコントローラ内のプログラムにより、可動部の移動回数を計測することが可能ではあるが、一般にステージコントローラはその計測回数を不揮発メモリ等に記録することが出来ないため、装置電源が切られた場合には計測回数を保持できないという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２７６４９号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００２−１７６２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記理由により、従来はケーブルガイド等の交換時期を判断するにあたっては、屈曲回数ではなく、一日あたりの平均移動回数から算出される使用期間を以って判断していた。
【００１４】
このような手法でケーブルガイド等の交換時期を算出する結果、当初の想定よりも一日あたりの平均移動回数が実際には少なかった場合、必要以上の頻度でケーブルガイド等の交換を行うこととなってしまう。逆に、当初の想定よりも一日あたりの平均移動回数が実際には多かった場合、交換するよりも先にケーブルガイド等が寿命を迎えて破損し、半導体製造装置等の処理を中断させてしまう等の不具合を生じる。
【００１５】
また、ステージ装置のどのような動作を以って「屈曲した」と判断すべきかは、装置によって異なるという問題も存在する。
【００１６】
例えば、可動部の移動が常に固定された二点間を往復するのであれば、屈曲したかどうかの判断は容易であるが、比較的長い距離の移動と、それに対し非常に短い距離の移動とが混在する場合は、後者はカウントすべきでは無い場合もある。更に、一般に静圧気体軸受をサーボ状態で静止させている間、可動部の位置についてはスケール分解能程度の微振動が生じているのが通常であり、かかる微振動は屈曲回数としてカウントすべきではないことは明らかである。このような誤カウントを防止する方法についても検討する必要がある。
【００１７】
本発明の態様は、上記問題を解決するためになされたもので、可動部の移動によって消耗するケーブルガイドや配管等の消耗部品の屈曲回数を正確にカウントし、表示することで、これらの適切な交換時期を判断することが可能なステージ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明の一実施形態によれば、少なくとも一の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動方向に沿った位置を検出する位置センサとを有するステージ装置において、前記ステージ装置は計測器を有しており、該計測器は、前記位置センサにより検出される前記可動部の位置が、その可動範囲内に設定された第一の座標を通過した後に続いて、同じく前記可動部の可動範囲上に設定された第二の座標を通過したことの回数をカウントし、そのカウント値を記憶することとした。
【００１９】
これにより、可動部の移動に伴うケーブルの屈曲回数を計測するための独立のセンサや演算装置等を設けず、ステージ装置に従来から存在する位置センサからの情報を用いてケーブル屈曲回数を計測することを可能とした。
【００２０】
また、第一の座標及び第二の座標を続けて通過した場合のみカウントすることで、可動部の静止状態における微振動を誤って計測することがなくなる。更に、第一の座標と第二の座標それぞれの位置を装置毎に適切に設定すれば、カウントすべき動作とカウントすべきでない動作とを分離することが可能になる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、前記計測器は、前記可動部の動作を制御するステージコントローラに内蔵されていることとした。
【００２２】
即ち、ステージコントローラが従来より有する演算機能により、屈曲回数を計測するための計測器を構成するものである。具体的な一例としては、ステージコントローラ内で動作する複数のプログラムの内の一つとして、かかる計測器を構成することができる。
【００２３】
これにより、屈曲回数を計測するための独立した演算装置を別途設けることなく、低廉なコストでケーブル屈曲回数のカウント機能を実現することが出来る。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、前記カウント値を数値表示するための表示器を有していることとした。
【００２５】
これにより、現時点まで計測されたケーブル屈曲回数の累計値を、一見して把握することができるようになる。このため、ケーブルガイド等の交換時期が近づいたこと等を認識することが可能になり、交換忘れを防止することができる。
【００２６】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、前記表示器には、前記カウント値の表示値をゼロクリアするための操作部を有することとした。
【００２７】
これにより、ケーブルガイド等の交換を行った際、カウント値のゼロクリアを容易な操作で行うことが可能になる。
【００２８】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、不揮発性記憶装置を有しており、前記カウント値を前記不揮発性記憶装置に定期的に記憶することとした。
【００２９】
これにより、ステージ装置への電源供給がオフとなっても、計測したケーブル屈曲回数のカウント値を保持することが可能になる。
【００３０】
不揮発性記憶装置は、ステージコントローラ内に利用可能なＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等が搭載されていればそれを利用し、搭載されていなければ、前記表示器としてＳＲＡＭ等を内蔵したものを選定し、そのＳＲＡＭ等を利用することが出来る。
【００３１】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、前記計測器の電源投入時において、前記不揮発性記憶装置から数値を読み取り、前記カウント値の初期値として利用することとした。
【００３２】
これにより、電源切断前までに記録されたケーブル屈曲回数のカウント値を初期値とし、電源再投入後のカウント値はこれに加算されていくので、長期間に渡り連続的に計測することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、ログ記録装置を有しており、一定時間が経過する毎に、前記カウント値を、計測された日時の情報と共に前記ログ記録装置に記録することとした。
【００３４】
これにより、ケーブルガイド等の交換時期について、ステージ装置が搭載される半導体製造装置等の使用頻度の変動等を考慮した、より正確な予測が可能となる。
【００３５】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、前記カウント値が所定の値を超えると、前記表示器において警告を表示することとした。
【００３６】
これにより、ケーブルガイド等の交換について注意が喚起され、交換忘れが防止される。
【００３７】
寿命となる屈曲回数を超えてから警告を発するだけでなく、その前段階において、寿命が近づいたことについて警告を発することも可能である。
【００３８】
また、本発明の好ましい態様によれば、ステージ装置において、前記カウント値が所定の値を超えると、前記ステージコントローラが、前記ステージ装置への動作指令を拒否することとした。
【００３９】
これにより、ケーブルガイド等が寿命を迎えた後において、これを交換することなく継続して使用されることを防止することが出来る。
【００４０】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ステージ装置を搭載したこと、を特徴とする半導体検査装置が提供される。
【００４１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ステージ装置を搭載したこと、を特徴とする半導体露光装置が提供される。
【００４２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ステージ装置を搭載したこと、を特徴とする半導体描画装置が提供される。
【００４３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ステージ装置を搭載したこと、を特徴とする加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の態様によれば、ケーブルガイド等、可動部の移動によって消耗する交換部品の適切な交換時期を判断、及び予測することが可能なステージ装置が提供される。
【００４５】
また、当該交換部品が適切な交換時期を越えて使用され続ける事によって生じるケーブルガイドの破損、電気信号線の断線、樹脂チューブの断裂等を防止することが可能なステージ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施の形態について説明をする。
図１は、本発明の一実施の形態に係るステージ装置の一例を示す模式図である。
【００４７】
尚、本実施例では簡単のために、１方向にのみ移動可能なステージ装置を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば直行する２方向に移動可能なステージ等においても適用が可能である。
【００４８】
図１に示したステージ装置は、上方に開口したコの字型断面を有するガイド軸１と、それに沿って移動可能な可動部２とを有している。ガイド軸１は外側両側面、及び底面において可動部２と対抗しており、それぞれの対抗面には可動部２側に形成されたエアーパッドから高圧気体が供給されることで、静圧気体軸受を形成している。
また、ガイド軸１は図示しない定盤上に支柱３を介して設置されており、可動部２の底板２ｃの底面は前記定盤と対向している。この対抗面においても、底板２ｃ側に形成されたエアーパッドから高圧気体が供給されることで、静圧気体軸受を形成している。
支柱３の高さは底板２ｃの厚さより僅かに大きくなるよう設計されており、底板２ｃと定盤面との隙間、及び底板２ｃとガイド軸１との隙間のいずれもが、数ミクロン程度の微小隙間となっている。
【００４９】
即ち、可動部２は、ガイド軸１と可動部２とが対向する３面、及び定盤と可動部２とが対向する１面の計４面において非接触状態となっており、可動部２はガイド軸１及び定盤に沿って滑らかに移動することが出来る。
【００５０】
可動部２の上板２ａの底面にはリニアエンコーダの検出ヘッドが取り付けられており、検出ヘッドはガイド軸１上に固定されたスケール５と対向している。可動部２が移動すると、それに伴って検出ヘッドがスケール５に対し相対的に移動する。検出ヘッドはその移動量、即ち位置情報を電気信号に変換し、ステージコントローラに伝達する。即ち、本実施例では検出ヘッド部が、位置センサとして機能している。
【００５１】
可動部２の駆動は、リニアモータにより行う。
可動部２の側面には、コイルからなるモーターの可動子６が取り付けられており、それに対向する永久磁石７は定盤に固定されている。
コイルへ流す電流はモータードライバが制御しており、モータードライバはステージコントローラからの推力指令を電流に変換し、可動子６のコイルへ供給する。
【００５２】
可動部２には、静圧気体軸受へのエアー供給用樹脂配管、検出ヘッドへの電力供給導線、検出ヘッドから信号伝達のための導線、リニアモータの可動子６への電流供給導線等が接続される。
可動部２にはケーブルガイド８の一端が取り付けられ、ケーブルガイド８の他端は定盤に固定されている。前記配管等は全てこのケーブルガイド８内に保持されている。
配管類は、ケーブルガイド８から定盤を経由し、図示しないコンプレッサーやステージコントローラ等に接続される。
【００５３】
図２は、図１に示した実施例に係るステージ装置を構成する機器間の、情報通信経路を示す模式図である。
【００５４】
本実施例では、ステージコントローラとしてDelta Tau Data Systems社のUMAC（米国登録商標）を使用した。前述のように、位置センサからの位置情報はステージコントローラであるUMACに伝達され、UMACは常に可動部２の現在位置を把握している。
【００５５】
半導体製造装置等の全体動作を管理する上位CPU（Central Processing Unit）は、ステージ装置を動作させる際、UMACに対しステージ装置の動作指令を行う。UMACはこれを受けて、指令された目標位置、動作速度等に従い、可動部２の現在位置を参照しながらモータードライバへの出力指令を行っている。
【００５６】
UMACには、ユーザーが作成したプログラム（PLCプログラム）を動作させることが出来る。本実施例では、PLCプログラムによって、スケールヘッドから伝達された可動部２の現在位置情報の変化を監視してケーブルガイド８の屈曲回数をカウントする、「計測器」を実現している。
【００５７】
以下では、可動部２の現在位置情報を用いてケーブルガイド８の屈曲回数をカウントするPLCプログラムの、本実施例における具体的なアルゴリズムについて解説する。
【００５８】
本発明による屈曲回数のカウント方法は、可動部２の移動範囲上に二つの基準点を設定し、それぞれの座標を第一の座標、及び第二の座標としておき、可動部２が第一の座標を通過した後に続いて第二の座標を通過したことを以って屈曲回数のカウント値を１増加させる、というものである。
仮に基準点を一つだけ設け、その座標を通過した回数をカウントすることも考えられるが、その場合、基準点近傍で可動部２が静止した場合、サーボ停止中の静圧気体軸受特有の微振動による誤カウントを生じる可能性がある。本実施例では、かかる現象を防止するために二つの座標を基準点とすることとしており、従って、第一の座標と第二の座標との間隔は、静圧気体軸受の静止時の微振動振幅と比較して十分大きくとる必要がある。
【００５９】
図３には、UMAC内で動作させるPLCプログラムの一例として、そのフローチャートを示している。また図４には、当該PLCプログラムの簡単なソースコードの一例を示す。UMAC内ではこのプログラムが繰り返し実行されており、可動部２の位置を監視しながらケーブル屈曲回数のカウントを行っている。
【００６０】
尚、図４のプログラムには実装されていないが、ケーブル屈曲回数のカウント値が所定の値を超えると、以後、ステージ装置への動作指令を拒否するようなプログラムとすることも可能である。動作中に導線の断線が起きた場合、深刻な損害が発生しうる装置においては、そのような防衛策が有効である。
【００６１】
図４に示したプログラムによれば、ケーブル屈曲回数のカウント値はUMAC内の変数であるM3100に加算されていく。しかしながら、UMACにはPLCプログラムから書き込み可能な不揮発メモリが存在しないため、UMACの電源がOFFになるとケーブル屈曲回数のカウント値を保存しておくことができず、０に戻ってしまう。
【００６２】
この問題を解決するために本実施例では、UMACのシリアル通信ポートに、SRAMを内蔵した表示器を接続している。
このような表示機として本実施例では、発絋電機（株）のタッチパネルモニタ（型式：V706TD）を使用した。VT706TDはUMACと通信し、UMAC内の任意の変数を読み書きすることが出来る。また、不揮発性メモリであるSRAMを内蔵しているため、当該変数値をSRAMに保持し、電源OFFの状態を経ても変数値を保持することが出来る。
【００６３】
UMAC内のPLCプログラムによりケーブル屈曲回数がカウントされ、当該カウント値はUMACに接続されたVT706TD内のSRAMに保持される必要がある。
また、電源OFFの状態となり、再度電源が投入されると、VT706TD内のSRAMに保持されている前回までのカウント値を、一度UMACに対し初期値として送信する必要がある。
これらの動作を実現するために、本実施例ではVT706TD内でもプログラムを動作させている。図５には、かかるプログラムのフローチャートを示した。
【００６４】
図５によれば、VT706TDは定期的（１秒毎）にUMACからM3100（ケーブル屈曲回数のカウント値）の値を読込み、自らがSRAMに保持しているカウント値と比較する。
自らがSRAMに保持しているカウント値がM3100の読込み値よりも大きい場合は、一度電源OFFによりUMAC内のカウント値がリセットされたものと判断し、SRAMに保持しているカウント値をUMACのM3100に書き込む。
それ以外の場合は、UMACのM3100の読込み値をSRAMに上書する。
以上により、電源OFFの状態を経ても、カウント値を連続的に計測することが可能となる。
【００６５】
図６には、本実施例における表示器（VT706TD）に表示される画像を示した。
UMACから読込まれたケーブル屈曲回数のカウント値は、当該画面にリアルタイムに数値表示される。
同図において、表示器の画面上にはリセットボタンが配置され、ケーブルガイド８等の交換時には、このボタンをタッチすることで屈曲回数のカウント値をゼロクリアすることが出来る。
【００６６】
また、同図において、表示器の画面上には警告表示部を有しており、ケーブル屈曲回数のカウント値が所定の値を超えると、交換を促す警告ランプが点灯する。これにより、交換時期が近づいたこと、若しくは交換時期に達したことをユーザーに知らせる。
【００６７】
本実施例で表示器として使用したVT706TDには、オプションのCFカード（登録商標「CompactFlash」の通称）を挿入可能なスロットを装着し、ログ記録装置としても利用している。VT706TD内で動作するプログラムを別途作成することで、現在日時と共にケーブル屈曲回数のカウント値を定期的にCFカードに記録している。
CFカードへの記録は、CSVファイル形式で追記することとしており、当該ファイルを所謂ログファイルとして利用することが出来る。
当該ログファイルを参照すれば、装置の使用頻度の推移から、ケーブルガイド８等の交換時期等をより正確に予測することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るステージ装置の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示した実施例に係るステージ装置を構成する機器間の、情報通信経路を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る「計測器」としての機能をUMACで実現するための、PLCプログラムのフローチャートの一例である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る「計測器」としての機能をUMACで実現するための、PLCプログラムのソースコードの一例である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る、VT706TDで実現するための、プログラムのフローチャートの一例である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る「表示器」に表示される画像を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…ガイド軸
２…可動部
２ａ…上板
２ｂ…側板
２ｃ…底板
３…支柱
５…スケール
６…可動子
７…永久磁石
８…ケーブルガイド
【図１】
2010074044.tif 000003
【図２】
2010074044.tif 000004
【図３】
2010074044.tif 000005
【図４】
2010074044.tif 000006
【図５】
2010074044.tif 000007
【図６】
2010074044.tif 000008