(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載物を載置する上板と、下板と、該上板及び下板の四隅を結合した支柱とからなるステージと、
前記ステージの下板に対面する磁極面を有して、前記ステージを浮上支持する浮上用電磁石と、前記上板の下面に設けられたリニアモータの可動子に対面して前記ステージをＸＹ方向に非接触で位置決めするリニアモータ固定子とを備えたことを特徴とするＸＹステージ。
【請求項２】
前記ステージ下板と浮上用電磁石との相対変位を検出する変位センサと、該変位センサの信号に基づいて浮上用電磁石の磁力を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載のＸＹステージ。
【請求項３】
前記ステージのＸＹ方向位置を検出する位置センサと、該位置センサの信号に基づいて、前記リニアモータを駆動して前記ステージを位置決めする制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載のＸＹステージ。
【請求項４】
前記浮上用電磁石と、リニアモータとはそれぞれが隔壁によって密閉されていることを特徴とする請求項１記載のＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＸＹステージに係り、特に光リソグラフィのための描画装置等の半導体製造装置や半導体検査装置等の試料を載置するのに用いて好適な、精密な位置決めを行うことのできるＸＹステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置や検査装置等においては、その試料を通常ＸＹステージに載置して、その処理や観察等を行っている。
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離も狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、ステッパーの結像点を高精度に位置決めする必要があるが、しかも高速で移動位置決めをしないとスループットにも影響する。
【０００３】
しかしながら、従来のＸＹステージは、設置台に置かれたアクチュエータ、例えば、サーボモータにより、ボールネジ等を介して、Ｘ方向或いはＹ方向のフィードバック制御等により、試料を載置したテーブルが位置決め制御されていた。このように、機械的摩擦がある機構では、高速且つ高精度の位置合わせには必ずしも十分なものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、スキャンタイプのステッパでは、ＸＹステージを高速、高精度且つスムーズに移動させる必要がある。このように、半導体製造装置等においては、ＸＹステージ上の測定対象物、加工対象物等の搭載物を高速且つ高精度に位置決めする必要性がますます要求されている。電子顕微鏡でも同様であり、サブミクロンオーダの位置決めを、精度よく、且つ高速に行うことができることが望まれている。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、微細な位置決め動作を安定に且つ高速に行うことができるＸＹステージを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のＸＹステージは、搭載物を載置する上板と、下板と、該上板及び下板の四隅を結合した支柱とからなるステージと、前記ステージの下板に対面する磁極面を有して前記ステージを浮上支持する浮上用電磁石と、前記上板の下面に設けられたリニアモータの可動子に対面して前記ステージをＸＹ方向に非接触で位置決めするリニアモータ固定子とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上述した本発明によれば、搭載物を載置するステージを浮上用電磁石により浮上支持し、ＸＹ方向の位置決め動作を同様にリニアモータにより非接触で行うことから、安定に且つ高速にステージの搭載物の位置決め動作を行うことができる。これにより電子顕微鏡等においては、高倍率の観察を安定に行うことが可能となり、又半導体製造装置等においては微細な位置合わせを精度よく行うことができる。従って、例えば半導体製品の製造歩留まり等に良好な影響をもたらすことができる。
【０００８】
また、前記ステージ下板と浮上用電磁石との相対変位を検出する変位センサと、該変位センサの信号に基づいて浮上用電磁石の磁力を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。これにより、フィードバック制御が可能となり、Ｚ方向等の目標浮上位置にステージを位置決めすることができる。
【０００９】
また、前記ステージのＸＹ方向位置を検出する位置センサと、該位置センサの信号に基づいて、前記リニアモータを駆動して前記ステージを位置決めする制御回路とを備えたことを特徴とする。これにより、同様に高精度のＸ，Ｙ方向等の位置決めが可能となる。
【００１０】
また、前記浮上用電磁石と、リニアモータとはそれぞれが隔壁によって密閉されていることを特徴とする。これにより、真空等の高清浄度雰囲気下においても、使用が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態のＸＹステージを示す。このＸＹステージ１１においては、試料を載置する上板１１ａと下板１１ｂとがそれぞれの四隅を支柱１１ｃにより結合されて構成されている。上板１１ａの上面には例えば半導体ウエハ等の搭載物１２が戴置される。ステージ１１は、固定脚１３ａにより支持された固定基台１３の電磁石により非接触で浮上支持されると共に、Ｘ，Ｙ方向に同様にリニアモータにより非接触で駆動され、位置決め制御される。
【００１３】
図２は、このＸＹステージの立面図である。固定基台１３の下面には、その四隅に浮上用電磁石１４を備えている。この浮上用電磁石１４の磁極面は、ステージ１１の下板１１ｂに対面しており、磁性体プレートである下板１１ｂに磁気吸引力を及ぼすことで、ステージ１１を非接触浮上支持する。
【００１４】
それぞれの電磁石１４の略中央部には変位センサを備え、磁性体プレートからなる下板１１ｂとの間隔が計測され、図３に示すようにこの変位信号に基づいて、図７のｚ，α，βの３自由度を制御回路により浮上用電磁石１４を励磁して制御し、下板１１ｂ、ひいては搭載物１２が戴置されたステージ１１の全体を所定の目標浮上位置に浮上支持する。
【００１５】
図４に示すように、固定基台１３の上面にはリニアモータの固定子１５ａを備えている。そして、ステージ１１の上板１１ａの下面にはリニアモータ用の可動子１５ｂを備えている。この可動子１５ｂは、例えば櫛の歯状の凹凸面を有する磁性材からなり、この凹凸面を有する磁極に対して固定基台１３のリニアモータ固定子１５ａが図７のＸ方向、Ｙ方向に磁気吸引力を及ぼすことで、ステージ１１を移動させて位置決めする。図５に示すように固定基台１３を固定しているベースにはレーザ干渉計１７ａを備え、ステージ１１の上板１１ａにレーザ干渉計用のミラー１７ｂを備え、レーザビームＢによりその精密な位置を検出する。従って、レーザ干渉計１７ａはミラー１７ｂの図７のＸ，Ｙ及びγ方向の位置信号を検出し、図６に示すように制御回路によりリニアモータの１次側１５ａを制御することにより、目標位置にステージ１１を移動させることができる。
【００１６】
これによりステージ１１は浮上用電磁石１４の磁気吸引力により浮上支持されつつ、リニアモータ１５ａ，１５ｂにより、Ｘ，Ｙ方向の任意の位置にステージ１１を駆動することにより、非接触で位置決め制御することができる。このように、このＸＹステージにおいては、位置決め制御が非接触で電磁的に行われるので、従来のギア等のメカニカルな機構を用いることなく、精密な且つ高速な位置決め動作が可能となる。
【００１７】
また、このＸＹステージにおいては、固定基台１３、モータ固定子（１次側）１５ａ、浮上用電磁石１４、変位センサ等はそれぞれキャンにより封止されている。従って、これらがキャン等の隔壁によって密閉されることで、真空雰囲気等の極めて清浄度の高い環境においても、ガスの発生等による高い清浄度の要求される搭載物に対する汚染等を防止することができる。
【００１８】
尚、上述した説明においては、固定基台下面に設けた浮上用電磁石１４により、ステージ１１の下板１１ｂを磁気吸引力により懸垂保持する構成としたが、下板１１ｂをアルミ板等により構成し、その下側に交番磁界を生成する電磁石の磁極面を配置することで、反発浮上支持するようにしてもよい。また、上板１１ａの下面にアルミ板等の金属板を配置することで、リニア誘導モータの可動子（２次側）とし、固定基台１３に固定された電磁石１５ａをリニア誘導モータの固定子（１次側）として、これにより駆動するようにしてもよい。
【００１９】
又、ステージ上板の下面に可動子の永久磁石を有し、固定基台１３に固定子のコイルを配置したリニア直流モータでステージを駆動してもよい。
【００２０】
更に又、ステージの上板に搭載物を載置する支持台を更に備え、この支持台を圧電素子等のアクチュエータで移動制御するようにしてもよい。これにより、リニアパルスモータを用いてラフな位置合わせを行い、更に圧電素子等のアクチュエータにより微細な位置合わせを行うこともできる。このように本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の変形実施例が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明のＸＹステージによれば、ステージを非接触で浮上支持しつつ、Ｘ，Ｙ方向に任意に位置決めが可能である。従って、高精度で且つ高速応答性に優れたＸＹステージを実現することができ、これにより半導体製造装置、或いは検査機器等の微細な位置決めを要する機器のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のＸＹステージの斜視図。
【図２】図１に示すＸＹステージの立面図。
【図３】磁気浮上制御系のブロック図。
【図４】固定基台を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図５】ステージの移動制御を示す説明図。
【図６】リニアモータによるステージの位置制御系のブロック図。
【図７】ステージの運動方向を示す図。
【符号の説明】
１１    ステージ
１１ａ  上板
１１ｂ  下板（磁性材プレート）
１１ｃ  支柱
１２    搭載物
１３    固定基台
１４    浮上用電磁石
１５ａ  リニアモータ固定子（１次側）
１５ｂ  リニアモータ可動子（２次側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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