(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の水平方向及び該一の水平方向に直交する方向に移動可能な第１のテーブルと、
前記第１のテーブル上にて支持手段により鉛直軸回りに回転可能に支持されると共にガイド部によって鉛直方向に移動可能にガイドされる第２のテーブルと、を具備するステージ装置であって、
前記一の水平方向に互いに離れて前記第２のテーブルに配置され、前記第２のテーブルの鉛直方向の位置又は速度を検出する一対の検出器と、
前記一の水平方向に互いに離れて前記第２のテーブルに配置され、前記第２のテーブルを前記鉛直方向に駆動する一対のモータと、
前記一対の検出器のそれぞれで検出された検出値に基づいて、前記一対のモータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記第２のテーブルは、その中央部にて前記支持手段で支持され、
前記ガイド部は、前記第２のテーブルをエアーで擦動可能に嵌合し、
前記制御手段は、
前記一対のモータをそれぞれ独立して制御し、前記一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の加算値に基づいて前記第２のテーブルを鉛直方向に並進移動させると共に、前記一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の減算値に基づいて前記第２のテーブルのピッチング方向の角速度が０となるように該角速度を制御してピッチング振動を制振するものであって、
前記一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の加算値と鉛直方向位置の指令値との差に基づいて、鉛直方向推力指令値を求めると共に、
前記一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の減算値とピッチング方向の角速度の指令値との差に基づいて、ピッチング方向推力指令値を求め、
前記鉛直方向推力指令値と前記ピッチング方向推力指令値との和を、前記一対のモータのうち一のモータに出力すると共に、
前記鉛直方向推力指令値と前記ピッチング方向推力指令値との差を、前記一対のモータのうち他のモータに出力することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記一対の検出器及び前記一対のモータは、前記第２のテーブルにおいて前記支持手段による支持箇所を中心に前記一の水平方向に対称な位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第２のテーブルは、前記鉛直方向に移動可能に構成され、
前記制御手段は、前記第２のテーブルの前記鉛直方向の位置を制御することを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置に関し、特に、半導体、液晶等の分野において用いられるステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステージ装置としては、一の水平方向に移動可能な第１のテーブル（ＸＹテーブル）と、第１のテーブル上にて支持手段（Ｚ軸部材）により支持された第２のテーブル（ウェハ保持部材）と、を具備するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２７６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したようなステージ装置では、第１のテーブルが一の水平方向に移動されると、例えば加速力による影響のために、一の水平方向及び鉛直方向に交差する軸回り回転方向（以下、「ピッチング方向」という）に第２のテーブルが振動してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、一の水平方向に移動可能な第１のテーブル上にて支持された第２のテーブルの振動を制振できるステージ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るステージ装置は、一の水平方向及び該一の水平方向に直交する方向に移動可能な第１のテーブルと、第１のテーブル上にて支持手段により鉛直軸回りに回転可能に支持されると共にガイド部によって鉛直方向に移動可能にガイドされる第２のテーブルと、を具備するステージ装置であって、一の水平方向に互いに離れて第２のテーブルに配置され、第２のテーブルの鉛直方向の位置又は速度を検出する一対の検出器と、一の水平方向に互いに離れて第２のテーブルに配置され、第２のテーブルを鉛直方向に駆動する一対のモータと、一対の検出器のそれぞれで検出された検出値に基づいて、一対のモータの駆動を制御する制御手段と、を備え、第２のテーブルは、その中央部にて支持手段で支持され、ガイド部は、第２のテーブルをエアーで擦動可能に嵌合し、制御手段は、一対のモータをそれぞれ独立して制御し、一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の加算値に基づいて第２のテーブルを鉛直方向に並進移動させると共に、一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の減算値に基づいて第２のテーブルのピッチング方向の角速度が０となるように該角速度を制御してピッチング振動を制振するものであって、一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の加算値と鉛直方向位置の指令値との差に基づいて、鉛直方向推力指令値を求めると共に、一対の検出器のそれぞれで検出された検出値の減算値とピッチング方向の角速度の指令値との差に基づいて、ピッチング方向推力指令値を求め、鉛直方向推力指令値とピッチング方向推力指令値との和を、一対のモータのうち一のモータに出力すると共に、鉛直方向推力指令値とピッチング方向推力指令値との差を、一対のモータのうち他のモータに出力することを特徴とする。
【０００６】
このステージ装置では、一対の検出器及び一対のモータが一の水平方向に互いに離れて配置されている。よって、例えば、一の水平方向に第１のテーブルを移動する際に、第２のテーブルがピッチング方向に振動（以下、「ピッチング振動」という）する場合、第２のテーブルの一の水平方向に沿った各位置の鉛直方向の位置又は速度を、一対の検出器でそれぞれ検出することで、第２のテーブルのピッチング方向の傾き角度やその角速度等を求めることができ、第２のテーブルのピッチング振動の挙動を把握することが可能となる。そして、一対のモータを駆動することで、ピッチング振動が相殺されるように第２のテーブルをピッチング方向に回転でき、ピッチング振動を制振することが可能となる。従って、一の水平方向に移動可能な第１のテーブル上にて支持される第２のテーブルの振動を制振することができる。
【０００７】
ここで、一対の検出器及び一対のモータは、第２のテーブルにおいて支持手段による支持箇所を中心に一の水平方向に対称な位置にそれぞれ設けられている場合がある。
【０００８】
また、第２のテーブルは、鉛直方向に移動可能に構成され、制御手段は、第２のテーブルの鉛直方向の位置を制御することが好ましい。この場合、第２のテーブルを、一の水平方向に移動させつつ鉛直方向に移動することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一の水平方向に移動可能な第１のテーブル上にて支持された第２のテーブルの振動を制振することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係るステージ装置を示す概略図である。本実施形態のステージ装置は、例えば半導体、液晶、磁気・光記憶装置等の検査用又は製造用装置として用いられるものである。図１に示すように、ステージ装置１は、ＸＹ軸テーブル（第１のテーブル）２と、このＸＹ軸テーブル２上にて支持部（支持手段）３により支持されたＺ軸テーブル（第２のテーブル）４と、を備えている。
【００１２】
ＸＹ軸テーブル２は、定盤２０上にて例えばエアベアリング等（不図示）により非接触で支持されており、定盤２０上をＸ方向（一の水平方向、紙面左右方向）及びＹ方向（紙面垂直方向）に移動可能に構成されている。Ｚ軸テーブル４は、その上面に真空チャック等からなる吸着部３３（図２参照）により対象物Ｗが吸着されて載置される。
【００１３】
支持部３は、回転支持部６とＺ軸支持部７とを含んで構成されている。回転支持部６は、ＸＹ軸テーブル２上に設けられ、ベアリング６ａを介してＺ軸支持部７を支持しており、これにより、Ｚ軸支持部７が回転支持部６に対しＺ軸回りに相対回転可能になっている。Ｚ軸支持部７は、上方に開口するガイド穴８ａを有するガイド部８と、Ｚ方向（鉛直方向、紙面上下方向）に長尺状のＺ軸部材９とを含んで構成され、ガイド穴８ａにＺ軸部材９がエアー等で鉛直方向に摺動可能に嵌合している。そして、このＺ軸部材９は、Ｚ軸テーブル４の下面中央部に接続されている。これにより、Ｚ軸テーブル４は、Ｚ方向に移動可能になっている。
【００１４】
ここで、ステージ装置１は、一対のスケール（検出器）１０ａ，１０ｂ、一対のモータ１１ａ，１１ｂ及びコントローラ（制御手段）１２を備えている。
【００１５】
スケール１０ａ，１０ｂは、Ｚ軸テーブル４のＺ方向速度を検出する。ここでは、スケール１０ａ，１０ｂとして、例えば、レーザ光の干渉を利用するリニアエンコーダ等が用いられている。これらのスケール１０ａ，１０ｂは、Ｚ軸テーブル４において支持部３による支持箇所（ここでは、Ｚ軸部材９の軸線Ｌ）を中心にＸ方向に対称な位置にそれぞれ設けられている。つまり、スケール１０ａ，１０ｂは、Ｘ方向に互いに離れて（オフセットされて）配置されている（換言すると、スケール１０ａ，１０ｂは、Ｙ方向から見てＸ方向に並設されている）。この「対称」とは、完全対称だけでなく、略対称を含むものであり、例えば寸法公差や製造上の誤差等によるばらつきを含むものである（以下、同じ）。
【００１６】
具体的には、図２（ａ）に示すように、スケール１０ａは、Ｚ軸部材９のＹ方向に交差する一方の側面３１ａにおけるＸ方向一端側に設けられ、スケール１０ｂは他方の側面３１ｂのＸ方向他端側に設けられている。また、これらのスケール１０ａ，１０ｂは、Ｚ軸部材９を介して互いに対向するようにそれぞれ設けられており、Ｚ軸テーブル４のＺ軸部材９が接続された部分（中央部分）との間のＸ方向における各距離が、互いに等しくされている。そして、スケール１０ａ，１０ｂは、Ｚ軸テーブル４におけるＸ方向両端側の各位置のＺ方向速度を検出する。スケール１０ａ，１０ｂには、図１に示すように、コントローラ１２がそれぞれ接続されている。
【００１７】
モータ１１ａ，１１ｂは、Ｚ軸テーブル４をＺ方向に駆動する。ここでは、モータ１１ａ，１１ｂとして、コイルモータが用いられている。これらのモータ１１ａ，１１ｂは、Ｚ軸テーブル４において支持部３による支持箇所を中心にＸ方向に対称な位置にそれぞれ設けられている。つまり、モータ１１ａ，１１ｂは、Ｘ方向に互いに離れて配置されている（換言すると、モータ１１ａ，１１ｂは、Ｙ方向から見てＸ方向に並設されている）。
【００１８】
具体的には、図２（ａ）に示すように、モータ１１ａはＺ軸部材９のＸ方向に交差する一方の側面３２ａのＹ方向中央に設けられ、モータ１１ｂは他方の側面３２ｂのＹ方向中央に設けられている。また、モータ１１ａ，１１ｂは、Ｚ軸部材９を介して互いに対向するようにそれぞれ設けられており、Ｚ軸テーブル４のＺ軸部材９が接続された部分との間のＸ方向における各距離が、互いに等しくされている。そして、モータ１１ａ，１１ｂは、回転支持部６上に設けられたマグネット１３の間に上方から挿入されるようにそれぞれ構成され、これにより、Ｚ軸テーブル４のＸ方向両端側にて当該Ｚ軸テーブル４をＺ方向に駆動する。モータ１１ａ，１１ｂには、図１に示すように、コントローラ１２がそれぞれ接続されている。
【００１９】
コントローラ１２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成され、スケール１０ａ，１０ｂで検出されたＺ軸テーブル４のＺ方向速度に基づいて、モータ１１ａ，１１ｂに印加する駆動電流を制御し、モータ１１ａ，１１ｂの駆動を制御する（具体的な処理動作は、後述する）。
【００２０】
以上に説明したステージ装置１において、例えばＺ軸テーブル４のＺ方向上方に搭載されたカメラ等の光学系（不図示）により対象物Ｗを検査する場合、対象物Ｗを観察しながらＸＹ軸テーブル２をＸ方向に並進移動（スキャン動作）し、これに併せて、光学系のピント（焦点）が対象物Ｗに合うようにＺ軸テーブル４をＺ方向に並進移動（フォーカス動作）する。続いて、ＸＹ軸テーブル２をＹ方向に所定距離だけ並進移動して、対象物Ｗの観察点をＹ方向に並進移動させる。その後、再び、対象物Ｗを観察しながらスキャン動作を行いつつフォーカス動作を実施し、ＸＹ軸テーブル２をＹ方向に所定距離だけ並進移動する。そして、これらの動作を繰り返し行い、対象物Ｗの検査が完了する。
【００２１】
ここで、スキャン動作を行いつつフォーカス動作を実施する際、一対のスケール１０ａ，１０ｂにより、Ｚ軸テーブル４において支持箇所を中心にＸ方向に対称となる各位置のＺ方向速度ｖ１，ｖ２が検出され、Ｚ方向速度ｖ１，ｖ２がコントローラ１２に入力される。そして、コントローラ１２により、Ｚ方向速度ｖ１，ｖ２に基づいてモータ１１ａ，１１ｂが互いに協働するように駆動され、Ｚ軸テーブル４のピッチング方向Ｐの角速度が０となるように制御される共に、Ｚ軸テーブル４のＺ方向位置が所定位置（例えば、光学系のピントが対象物Ｗに合う位置）となるように制御される。具体的には、コントローラ１２により以下の制御が実行される。
【００２２】
すなわち、まず、入力されたＺ方向速度ｖ１，ｖ２の差が減算器１２ａで求められ、Ｚ軸テーブル４におけるピッチング方向Ｐの角速度ωが求められる。続いて、ピッチング方向Ｐの角速度の指令値として入力された指令角速度ω０（ここでは、ω０＝０）と角速度ωとの差が減算器１２ｂで求められ、ＰＩＤ補償器１２ｃに入力される。そして、ＰＩＤ補償器１２ｃからピッチング方向推力指令値Ｆθが出力される。
【００２３】
また、入力されたＺ方向速度ｖ１，ｖ２の和が加算器１２ｄで求められ、この和が演算器１２ｅで１／２とされ、Ｚ方向速度ｖ１，ｖ２の速度平均値ｖｎが演算される。続いて、変換器１２ｆで速度平均値ｖｎがＺ方向位置平均値ｚｎに変換され、Ｚ方向位置の指令値として入力された指令Ｚ方向位置ｚ０とＺ方向位置平均値ｚｎとの差が減算器１２ｇで求められ、ＰＩＤ補償器１２ｈに入力される。一方、指令Ｚ方向位置ｚ０がＦＦ補償器１２ｉに入力される。そして、ＰＩＤ補償器１２ｈの出力値とＦＦ補償器１２ｉの出力値とが加算器１２ｊで加算され、Ｚ方向推力指令値Ｆｚが算出される。
【００２４】
続いて、Ｚ方向推力指令値Ｆｚとピッチング方向推力指令値Ｆθとの和が、加算器１２ｋで推力指令値Ｆａとして求められると共に、Ｚ方向推力指令値Ｆｚとピッチング方向推力指令値Ｆθとの差が、減算器１２ｌで推力指令値Ｆｂとして求められる。そして、これらの推力指令値Ｆａ，Ｆｂが、各アンプ１２ｍ，１２ｎを通じて、モータ１１ａ，１１ｂに駆動電流値としてそれぞれ出力される。これにより、モータ１１ａ，１１ｂが互いに協働するように駆動され、Ｚ軸テーブル４のピッチング方向Ｐの角速度が０となるように当該Ｚ軸テーブル４がピッチング方向Ｐに回転される共に、Ｚ軸テーブル４のＺ方向位置が所定位置となるように当該Ｚ軸テーブル４がＺ方向に並進移動されることとなる。
【００２５】
以上、本実施形態のステージ装置１によれば、スケール１０ａ，１０ｂ及びモータ１１ａ，１１ｂがＸ方向に互いに離れて配置されていることから、Ｚ軸テーブル４のＸ方向に沿った各位置のＺ方向の速度ｖ１，ｖ２がスケール１０ａ，１０ｂにより検出されることで、Ｚ軸テーブル４のピッチング振動の挙動（ここでは、Ｚ軸テーブル４のピッチング方向Ｐの角速度）が求められる。そして、モータ１１ａ，１１ｂが駆動され、ピッチング振動が相殺される（ピッチング方向Ｐの角速度が０となる）ようにＺ軸テーブル４がピッチング方向Ｐに回転される。よって、Ｚ軸テーブル４のピッチング振動を、短い整定時間で制振することが可能となり、ひいては、ステージ装置１の単位時間当たりの処理能力（いわゆる、スループット）を向上させることができる。
【００２６】
すなわち、ステージ装置１は、モータ１１ａ，１１ｂを独立し且つ協働して制御することにより、ＸＹ軸テーブル２の移動の影響で発生するピッチング方向Ｐの揺れであるピッチング振動を制御可能にするものといえる。また、ＸＹ軸テーブル２の高速移動化に伴い、ＸＹ軸テーブル２の加速力が増大しピッチング振動も大きくなるため、ＸＹ軸テーブル２が高速移動する場合においては、上記効果、すなわちピッチング振動を短い整定時間で制振するという効果は顕著となる。
【００２７】
また、本実施形態では、上述したように、Ｚ軸テーブル４のＸ方向における両端側の位置のＺ方向速度がスケール１０ａ，１０ｂで検出されるため、検出するＺ軸テーブル４の角速度の分解能を高めることができる。また、上述したように、Ｚ軸テーブル４のＸ方向における両端側の位置にて、モータ１１ａ，１１ｂがＺ軸テーブル４をＺ方向に駆動するため、比較的小さなモータ推力でＺ軸テーブル４をピッチング方向Ｐに回転することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、上述したように、ガイド穴８ａにＺ軸部材９がエアー等で摺動可能に嵌合していることから、剛に支持されている場合に比べて、ピッチング振動が大きくなり易いため、ピッチング振動を短い整定時間で制振するという上記効果が特に有効となる。
【００２９】
また、本実施形態では、上述したように、Ｚ軸テーブル４において支持部３による支持箇所を中心にＸ方向対称位置に、一対のスケール１０ａ，１０ｂ及び一対のモータ１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられているため、Ｚ軸テーブル４のピッチング振動の挙動を好適に把握できると共に、Ｚ軸テーブル４をピッチング方向に好適に回転させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、スケール１０ａ，１０ｂによりＺ軸テーブル４のＺ方向速度を検出したが、Ｚ軸テーブル４のＺ方向位置を検出してもよい。
【００３１】
ちなみに、本実施形態のように、Ｚ軸テーブル４が中央部にて支持部３で支持され、Ｚ軸テーブル４において支持部３による支持箇所を中心にＸ方向対称位置に、一対のスケール１０ａ，１０ｂ及び一対のモータ１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられている場合、Ｚ軸テーブル４の中心位置のＺ方向速度及び位置を好適に検出することができる。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、図２（ａ）に示すように、各スケール１０ａ，１０ｂを、Ｚ軸部材９の各側面３１ａ，３１ｂにそれぞれ設けたが、図２（ｂ）に示すように、各スケール１０ａ，１０ｂを、一方の側面３１ａにともに設ける場合もある。また、上記実施形態では、モータ１１ａ，１１ｂをＺ軸部材９の側面３２ａ，３２ｂのＹ方向中央に設けたが、Ｙ方向一端側と他端側とに設ける場合もある。つまり、一対のスケール及び一対のモータは、Ｚ軸テーブルにＸ方向に互いに離れて配置されればよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、ＸＹテーブル２上に設けられた回転支持部６に対しＺ軸支持部７がＺ軸回りに相対回転可能とされると共に、このＺ軸支持部７でＺ軸テーブル４がＺ方向に移動可能に支持されている。すなわち、上記実施形態では、Ｚ軸テーブル４をＸＹＺ方向に移動可能且つＺ軸回りに回転可能に構成したいわゆるＸＹＺθステージとしたが、Ｚ軸テーブルをＸＹＺ方向に移動可能に構成したＸＹＺテーブルとしてもよく、Ｚ軸テーブルをＸＺ（ＹＺ）方向に移動可能且つＺ軸回りに回転可能に構成したいわゆるＸＺθ（ＹＺθ）ステージとしてもよく、Ｚ軸テーブルをＸＺ（ＹＺ）方向に移動可能に構成したいわゆるＸＺ（ＹＺ）ステージとしてもよい。要は、一の水平方向に移動する第１のテーブル上に、第２のテーブルが支持されていればよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、ＸＹ軸テーブル２をＸ方向に並進移動しつつＺ軸テーブル４をＺ方向に並進移動したが、このＺ軸方向の並進移動に代えて、若しくは加えて、Ｚ軸支持部をＺ軸回りに相対回転してＺ軸テーブルをＺ軸回りに回転駆動してもよい。また、Ｚ軸テーブルをＺ方向に並進移動しない場合もある。また、上記実施形態では、Ｚ軸テーブル４をその中央部一箇所で支持したが、中央部でなくともよく、また、複数箇所で支持してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るステージ装置を示す概略図である。
【図２】図１のステージ装置を上方から見た概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…ステージ装置、２…ＸＹテーブル（第１のテーブル）、３…支持部（支持手段）、４…Ｚ軸テーブル（第２のテーブル）、１２…コントローラ（制御手段）、１０ａ，１０ｂ…スケール（検出器）、１１ａ，１１ｂ…モータ。
【図１】
0004750090.tif 000002
【図２】
0004750090.tif 000003