(57)【要約】【課題】  本発明は２方向の振動成分を吸収することを課題とする。【解決手段】  動吸振器３０は、Ｙテーブル２４に取り付けられる取付ベース３２と、取付ベース３２上に摺動可能に載置されるＸ方向用錘３４と、Ｘ方向用錘３４と交差するように対向配置され、Ｙ方向に摺動可能に設けられたＹ方向用錘３６と、取付ベース３２上に起立する支柱３８とを有する。さらに、動吸振器３０は、支柱３８の側面とＸ方向用錘３４との間を連結するＸ方向用バネ部材４０と、支柱３８の側面とＹ方向用錘３６との間を連結するＹ方向用バネ部材４２とを有する。各バネ部材４０，４２は、板バネからなり、支柱３８に対する固定位置を変更するバネ力調整機構５０によりバネ定数を調整される。このバネ部材４０，４２は、夫々支柱３８に対する錘３４，３６の相対変位量に応じて撓み、撓み量に応じたバネ力を錘３４，３６に付与すると共に、バネ力の反力を支柱３８に作用させる。【選択図】  図２
2007120614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に取り付けられるベースと、
該ベース上に摺動可能に載置される第１の錘と、
該第１の錘と交差するように対向配置され、前記第１の錘の摺動方向と直交する方向に摺動可能に設けられた第２の錘と、
前記ベース上に起立する支柱と、
前記支柱と前記第１の錘との間を連結する第１の弾性部材と、
前記支柱と前記第２の錘との間を連結する第２の弾性部材と、
を有することを特徴とする動吸振器。
【請求項２】
前記第１、第２の錘は、各摺動方向に延在形成された棒状に形成され、且つ互いに交差する部分に凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の動吸振器。
【請求項３】
前記ベースは、
前記第１の錘に摺動抵抗を付与する第１の摺動抵抗付与部と、
前記第２の錘に摺動抵抗を付与する第２の摺動抵抗付与部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の動吸振器。
【請求項４】
前記第１、第２の弾性部材は、板バネからなり、前記支柱に対する固定位置を変更するバネ力調整機構によりバネ定数を調整されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の動吸振器。
【請求項５】
微動ステージと、該微動ステージが搭載されＸ方向及びＹ方向に移動する粗動ステージとを備えたステージ装置において、
前記粗動ステージに取り付けられたベースと、
該ベース上でＸ方向に摺動可能に載置される第１の錘と、
該第１の錘と交差するように対向配置され、前記第１の錘の摺動方向と直交するＹ方向に摺動可能に設けられた第２の錘と、
前記ベース上に起立する支柱と、
前記支柱と前記第１の錘との間を連結する第１の弾性部材と、
前記支柱と前記第２の錘との間を連結する第２の弾性部材と、を備えており、
前記粗動ステージのＸ方向の振動を前記第１の錘の変位により吸収し、前記粗動ステージのＹ方向の振動を前記第２の錘の変位により吸収することを特徴とするステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動吸振器及びステージ装置に係り、特に２方向の振動成分をコンパクトな構成で吸収するよう構成された動吸振器及びステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造の分野においては、様々なタイプのステージ装置が使用されている。例えば、電子ビーム露光装置に採用されるウエハ搭載用のステージ装置には、ウエハの搬送やチップ間移動時に動作する粗動制御と、数ｎｍ〜１０ｎｍ程度の位置決めを行う微動制御とを組み合わせた制御方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のステージ装置では、対象物としてのウエハが搬送されてウエハ保持部材（真空チャックまたは静電チャックを有する）に保持されると、露光装置の光学系に対するウエハの位置を高精度に位置決めするため、ウエハ保持部材をＺ軸方向及びＺ軸回りのθｚ方向に動作させてウエハの位置を調整する位置決め制御を行なうように構成されている。
【０００４】
このような位置決め制御は、微動ステージを動作させて精密な位置制御を行なうが、微動ステージが搭載された粗動ステージの動作による振動があると微動制御に誤差が生じるため、粗動動作による振動が収束してから微動制御を行なうことで振動による影響を排除していた。しかしながら、粗動動作による振動が微動制御で無視できる程度に減衰するのを待つ時間が余計にかかり、その分微動制御が遅れることになる。
【０００５】
そのため、粗動ステージに動吸振器を取り付けて粗動制御時に発生した振動を吸収することが検討されている。この種の動吸振器としては、回動可能に支持された回動部材に錘を取り付け、回動部材の回動動作をバネ部材により緩衝することで、錘の動作方向の振動を吸収するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８９７４号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の動吸振器は、一方向の振動を吸収する構成であるので、例えば、粗動ステージがＸ方向の動作とＹ方向の動作を行なう場合には、各動作方向ごとに動吸振器を設けなければならない。しかも、粗動ステージ上には、微動ステージを支持する支持部材や微動ステージを駆動するためのアクチュエータなどが配置されるため、２個分の設置スペースを粗動ステージ上に確保することが難しかった。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決した動吸振器及びステージ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【０００９】
請求項１記載の発明は、移動体に取り付けられるベースと、該ベース上に摺動可能に載置される第１の錘と、該第１の錘と交差するように対向配置され、前記第１の錘の摺動方向と直交する方向に摺動可能に設けられた第２の錘と、前記ベース上に起立する支柱と、前記支柱と前記第１の錘との間を連結する第１の弾性部材と、前記支柱と前記第２の錘との間を連結する第２の弾性部材と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記第１、第２の錘が、各摺動方向に延在形成された棒状に形成され、且つ互いに交差する部分に凹部を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記ベースが、前記第１の錘に摺動抵抗を付与する第１の摺動抵抗付与部と、前記第２の錘に摺動抵抗を付与する第２の摺動抵抗付与部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記第１、第２の弾性部材が、板バネからなり、前記支柱に対する固定位置を変更するバネ力調整部によりバネ定数を調整されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、微動ステージと、該微動ステージが搭載されＸ方向及びＹ方向に移動する粗動ステージとを備えたステージ装置において、前記粗動ステージに取り付けられるベースと、該ベース上でＸ方向に摺動可能に載置される第１の錘と、該第１の錘と交差するように対向配置され、前記第１の錘の摺動方向と直交するＹ方向に摺動可能に設けられた第２の錘と、前記ベース上に起立する支柱と、前記支柱と前記第１の錘との間を連結する第１の弾性部材と、前記支柱と前記第２の錘との間を連結する第２の弾性部材と、を備えており、前記粗動ステージのＸ方向の振動を前記第１の錘の変位により吸収し、前記粗動ステージのＹ方向の振動を前記第２の錘の変位により吸収することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ベース上に摺動可能に載置される第１の錘と、第１の錘の摺動方向と直交する方向に摺動可能に設けられた第２の錘とを有し、第１の錘と第１の錘とが互いに交差するように対向配置されているため、第１、第２の錘により２方向の振動を吸収することができると共に、各振動方向別に２個設置スペースを小さくするように小型化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、ベースに、第１の錘に摺動抵抗を付与する第１の摺動抵抗付与部と、第２の錘に摺動抵抗を付与する第２の摺動抵抗付与部とが設けられているので、振動による加速度が入力された際に第１、第２の錘の摺動動作が摺動抵抗付与部からの摺動抵抗によって減速されて振動を減衰することができると共に、設置スペースを小さくするように小型化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明によれば、第１、第２の弾性部材が板バネからなり、支柱に対する固定位置を変更する調整部によりバネ定数を調整されるため、第１、第２の錘の質量に応じた任意のバネ定数を設定して振動を短時間で収束させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明における動吸振器の一実施例が搭載されたステージ装置を示す斜視図である。図１に示されるように、ステージ装置１０は、粗動ステージ１２と微動ステージ１４（図１中一点鎖線で示す）とを備えた構成であり、微動ステージ１４には半導体用のシリコンウエハなどが対象物として保持される保持機構（図示せず）が搭載されており、露光装置の光学系（図示せず）に対する位置を精密に位置決めするように制御される。
【００１９】
粗動ステージ１２は、固定ベース１６と、固定ベース１６上に取り付けられたＸガイド１８に沿って移動するＸテーブル２０と、Ｘテーブル２０上に取り付けられたＹガイド２２に沿って移動するＹテーブル２４とを有する。また、固定ベース１６上には、Ｘテーブル２０をＸ方向に駆動するＸリニアモータ及びＸテーブル２０のＸ方向位置に計測するＸリニアスケール（共に図示せず）が設けられ、Ｘテーブル２０上には、Ｙテーブル２４をＹ方向に駆動するＹリニアモータ及びＹテーブル２４のＹ方向位置に計測するＹリニアスケール（共に図示せず）が設けられている。
【００２０】
また、Ｙテーブル２４上には、微動ステージ１４を水平状態に制御するためのＺ軸アクチュエータ２６が３箇所に設けられている。そして、Ｙテーブル２４の中央には、Ｘ方向及びＹ方向の振動吸収するように構成された動吸振器３０が取り付けられている。
【００２１】
図２は動吸振器３０を拡大して示す斜視図である。図３は動吸振器３０の平面図である。図２及び図３に示されるように、動吸振器３０は、Ｙテーブル２４（移動体）に取り付けられる取付ベース３２と、取付ベース３２上に摺動可能に載置されるＸ方向用錘（第１の錘）３４と、Ｘ方向用錘３４と交差するように対向配置され、Ｘ方向用錘３４の摺動方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に摺動可能に設けられたＹ方向用錘（第２の錘）３６と、取付ベース３２上に起立する支柱３８とを有する。
【００２２】
さらに、動吸振器３０は、支柱３８の側面とＸ方向用錘３４との間を連結するＸ方向用バネ部材（第１の弾性部材）４０と、支柱３８の側面とＹ方向用錘３６との間を連結するＹ方向用バネ部材（第２の弾性部材）４２とを有する。各バネ部材４０，４２は、板バネからなり、両端部が支柱３８に締結され、中央部が錘３４，３６の端部にバネ押さえ４４及び締結用ねじ部材４６により固定される。また、各バネ部材４０，４２は、バネ力調整機構５０により支柱３８に対する固定位置を変更されてバネ定数を調整される。そして、バネ部材４０，４２は、夫々振動エネルギの入力により支柱３８に対する錘３４，３６の相対変位量に応じて撓み、撓み量に応じたバネ力を錘３４，３６に付与すると共に、バネ力の反力を支柱３８に作用させる。そのため、Ｘ方向及びＹ方向の振動は、バネ部材４０，４２のバネ力によって吸収される。
【００２３】
図４は錘３４，３６を組み合わせた状態を示す斜視図である。図４に示されるように、錘３４，３６は、振動エネルギに応じた質量を有する大きさに設定されており、各摺動方向に延在形成された棒状に形成され、且つ互いに交差する部分に凹部３４ａ，３６ａを有する。すなわち、錘３４，３６は、互いに長手方向の中間部分に凹部３４ａ，３６ａが設けられたコ字状に形成されているが、凹部３４ａ，３６ａ同士が対向するように上下逆向きに配置されている。
【００２４】
尚、錘３４，３６は、入力される振動エネルギの大きさに応じて異なる質量のものを選択するか、或いは入力される振動エネルギの大きさに応じて予備の錘（図示せず）を上面に取り付けるようにしても良い。
【００２５】
Ｘ方向用錘３４は、凹部３４ａが上向きであるので、凹部３４ａの両側に突出する突出部３４ｂ，３４ｃがＹ方向用錘３６の側面に対向し、下面全体が取付ベース３２上を摺動するように取り付けられている。また、Ｙ方向用錘３６は、凹部３６ａが下向きであるので、凹部３６ａの両側に突出する突出部３６ｂ，３６ｃの下面が取付ベース３２上を摺動するように取り付けられている。
【００２６】
図５は動吸振器３０の縦断面図である。図５に示されるように、錘３４，３６は、互いに交差する凹部３４ａ，３６ａ間の隙間Ｓが設けられており、この隙間Ｓが摺動動作の移動可能なストロークとなる。
【００２７】
取付ベース３２には、Ｘ方向用錘３４に摺動抵抗を付与する一対のＸ方向摩擦調整機構（第１の摺動抵抗付与部）６０と、Ｙ方向用錘３６に摺動抵抗を付与する一対のＹ方向摩擦調整機構（第２の摺動抵抗付与部：図５では見えない）とを有する。尚、Ｘ方向摩擦調整機構６０とＹ方向摩擦調整機構とは同一構成であるので、以下、Ｘ方向摩擦調整機構６０について説明する。
【００２８】
Ｘ方向摩擦調整機構６０は、取付ベース３２の下面に形成された凹部３２ａに収納されており、Ｘ方向用錘３４の突出部３４ｂ，３４ｃに摺接する摩擦部材６２と、摩擦部材６２を上方に付勢する板バネ６４と、板バネ６４の下面に当接するバネ受け６６と、バネ受け６６のねじ孔に螺入されて板バネ６４の圧縮量を調整する調整ねじ部材６８を有する。
【００２９】
調整ねじ部材６８は、取付ベース３２の下面に形成された凹部３２ｂから挿入されてバネ受け６６のねじ孔に螺入される。バネ受け６６は、調整ねじ部材６８のねじ込み量に応じて昇降位置が調整され、板バネ６４は、バネ受け６６の昇降位置に応じたバネ力を摩擦部材６２に付与する。そのため、摩擦部材６２とＸ方向用錘３４の突出部３４ｂ，３４ｃとの間で生じる抵抗は、摩擦部材６２の摩擦係数と板バネ６４のバネ力によって任意の大きさに設定される。
【００３０】
従って、Ｘ方向の振動エネルギが入力された場合には、Ｘ方向用錘３４の突出部３４ｂ，３４ｃが摩擦部材６２を摺動するため、Ｘ方向摩擦調整部６０によって調整された抵抗力がＸ方向用錘３４に付与される。そして、振動による加速度が得られたＸ方向用錘３４は、摩擦部材６２との摩擦（抵抗力）により減速され、これにより振動エネルギを吸収して減衰させることができる。
【００３１】
図６はバネ力調整機構５０を拡大して示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は縦断面図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、バネ力調整機構５０は、支柱３８の側面に当接する第１のバネ押さえ５２と、第１のバネ押さえ５２との間でバネ部材４０を挟持する第２のバネ押さえ５４と、第２のバネ押さえ５４を支柱３８の側面に固定する締結用ねじ部材５６とから構成されている。
【００３２】
第１のバネ押さえ５２は、正面からみると長方形状の枠体であり、内部が貫通されている。また、第１のバネ押さえ５２の上下縁部には、凹部５２ａが設けられている。
【００３３】
第２のバネ押さえ５４は、第１のバネ押さえ５２の輪郭と同一寸法に形成された枠部５４ａと、枠部５４ａの上下縁部に設けられた凸部５４ｂと、枠部５４ａを覆う平板部５４ｃと、平板部５４ｃに設けられた一対の長孔５４ｄとを有する。第２のバネ押さえ５４の凸部５４ｂは、第１のバネ押さえ５２の凹部５２ａに嵌合して横方向への相対移動が規制される。
【００３４】
長孔５４ｄは、バネ部材４０の長手方向に延在形成されており、締結用ねじ部材５６が挿通される位置をバネ部材４０の長手方向に沿う任意の位置に調整することができるようになっている。尚、バネ部材４０には、締結用ねじ部材５６が挿通される孔（図示せず）が設けられ、支柱３８の側面には締結用ねじ部材５６が螺入されるねじ孔３８ａが設けられている。
【００３５】
従って、バネ力調整機構５０では、締結用ねじ部材５６による締結を弛めることによりバネ押さえ５２，５４をバネ部材４０の長手方向に移動させることが可能になる。例えば、図６（Ｂ）において、バネ押さえ５２，５４をＡ方向に移動させて締結用ねじ部材５６により支柱３８の側面に締結すると、バネ部材４０の弾性変形可能な撓み部分が短くなってバネ部材４０の剛性が増大し、バネ押さえ５２，５４をＢ方向に移動させて締結用ねじ部材５６により支柱３８の側面に締結すると、バネ部材４０の弾性変形可能な撓み部分が長くなってバネ部材４０の剛性が減少する。このように、支柱３８に対するバネ押さえ５２，５４の締結位置を変更することにより、バネ部材４０のバネ力を調整することが可能になる。
【００３６】
また、バネ部材４０のバネ力は、バネ部材４０に使用されるバネ鋼の厚さ、或いは材質を変えることによっても調整することができる。
【００３７】
ここで、上記のように構成された動吸振器３０の動作について説明する。図７はＸ方向の振動が入力された動作状態を示す平面図である。図８はＹ方向の振動が入力された動作状態を示す平面図である。
【００３８】
図７に示されるように、振動エネルギのＸ方向成分が入力されると、Ｘ方向用錘３４がＸ方向に摺動すると共に、Ｘ方向用錘３４の両端に締結された一対のＸ方向用バネ部材４０が弾性変形しながらバネ力をＸ方向用錘３４に付与し、バネ力の反力が支柱３８を介して取付ベース３２に付与される。また、Ｘ方向用錘３４には、前述したＸ方向摩擦調整機構６０の摩擦部材６２との摺動抵抗による摩擦が付与されて振動エネルギが減衰される。
【００３９】
このように、Ｙ方向用錘３６がＹ方向に摺動することにより粗動ステージ１２の動作により生じたＹ方向の振動成分を吸収して微動ステージ１４にＹ方向の振動成分が伝播することを防止することができる。
【００４０】
図８に示されるように、振動エネルギのＹ方向成分が入力されると、Ｙ方向用錘３６がＹ方向に摺動すると共に、Ｙ方向用錘３６の両端に締結された一対のＹ方向用バネ部材４２が弾性変形しながらバネ力をＹ方向用錘３６に付与し、バネ力の反力が支柱３８を介して取付ベース３２に付与される。また、Ｙ方向用錘３６には、前述したＹ方向摩擦調整機構の摩擦部材６２との摺動抵抗による摩擦が付与されて振動エネルギが減衰される。
【００４１】
このように、Ｙ方向用錘３６がＹ方向に摺動することにより粗動ステージ１２の動作により生じたＹ方向の振動成分を吸収して微動ステージ１４にＹ方向の振動成分が伝播することを防止することができる。
【００４２】
従って、動吸振器３０は、１台でＸ方向とＹ方向の振動を吸収することができるので、設置スペースが限られている粗動ステージ１２にも取り付けることができ、特に半導体露光装置に組み込まれるようなステージ装置１０にも他の機器と干渉しないように取り付けることができるので、粗動ステージ１２による振動が収束するのを待つ必要がなく、粗動制御の後、直ちに微動制御を行なって露光処理の生産性を高めることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
上記実施例では、動吸振器３０を粗動ステージ１２に取り付けた場合を一例として挙げたが、これに限らず、他の移動体に取り付けることができるのは言うまでもない。
【００４４】
また、上記実施例では、錘３４，３６の端部を板バネで付勢する構成について説明したが、板バネ以外の弾性部材を用いても良いのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明における動吸振器の一実施例が搭載されたステージ装置を示す斜視図である。
【図２】動吸振器３０を拡大して示す斜視図である。
【図３】動吸振器３０の平面図である。
【図４】錘３４，３６を組み合わせた状態を示す斜視図である。
【図５】動吸振器３０の縦断面図である。
【図６】バネ力調整機構５０を拡大して示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は縦断面図である。
【図７】Ｘ方向の振動が入力された動作状態を示す平面図である。
【図８】Ｙ方向の振動が入力された動作状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ステージ装置
１２  粗動ステージ
１４  微動ステージ
２０  Ｘテーブル
２４  Ｙテーブル
３０  動吸振器
３２  取付ベース
３４  Ｘ方向用錘
３６  Ｙ方向用錘
３８  支柱
４０  Ｘ方向用バネ部材
４２  Ｙ方向用バネ部材
５０  バネ力調整機構
５２  第１のバネ押さえ
５４  第２のバネ押さえ
５６  締結用ねじ部材
６０  Ｘ方向摩擦調整機構
６２  摩擦部材
６４  板バネ
６８  調整ねじ部材
【図１】
2007120614.tif 000003
【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】
2007120614.tif 000009
【図８】
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