(57)【要約】      （修正有）【課題】熱膨張の影響を抑制しながらも、加工が比較的容易で取り扱い性に優れたステージ装置を提供する。【解決手段】駆動によりモータＭが発熱すると、その輻射熱等によりベース１とスライダステージ４が加熱されることとなるが、両者の線膨張係数を同じにすることで、熱膨張による歪みを抑制することができる。又、ワークステージ５は、熱源に対しスライダステージ４を隔てて配置されているので、輻射熱による直接的な加熱を防止することができる。一方、熱源から伝導する熱に関しては、断面積の小さい支柱６を介してスライダステージ４とワークステージ５とが連結されているので、伝導する熱量を低く抑えることができ、しかも支柱６は熱伝導性が低いため、ワークステージ５の温度上昇を抑えることができる。【選択図】図３
2007049031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに対して移動自在に配置されたスライダステージと、
前記ベースと前記ステージ間に配置された熱源と、
前記スライダステージを隔てて前記熱源に対して反対側に配置されてなるワークステージとを有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記ワークステージは、その中央部において、前記スライダステージに対して所定範囲に複数箇所で支柱を介して支持されており、前記所定範囲の内側においてワークを支持す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】
前記ワークステージは、前記スライダステージに対して、一本の支柱と、リニアガイドとにより支持されており、前記リニアガイドの軸線は前記支柱を通過す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４】
前記ワークステージの周辺には位置検出用のミラーが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに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、熱膨張の影響を抑制できるステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステージ装置に、半導体用のウェハを搭載して検査や処理を行うことが知られている。ここで、高精度な検査や処理を行うためには、ステージ装置の位置決めを高精度に行う必要がある。
【０００３】
ところで、ステージ装置の近傍に熱源がある場合、それにより加熱されたステージ装置は熱膨張を生ずるので、かかる熱膨張を考慮しないと、その位置決めを高精度に行うことが困難となる恐れがある。そこで、従来技術においては、例えばセラミックスなどの熱膨張係数が低い部材を用いて、ステージ装置を構成することが行われていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４４１７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、セラミックスなどは加工性が悪いという問題があり、所望の形状を得るために工数がかかるという問題がある。又、セラミックスは脆性を有するので欠けや割れなどを容易に生じやすく、取り扱いが難しいといった問題もある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、熱膨張の影響を抑制しながらも、加工が比較的容易で取り扱い性に優れた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】
【０００６】
本発明のステージ装置は、
ベースと、
前記ベースに対して移動自在に配置されたスライダステージと、
前記ベースと前記ステージ間に配置された熱源と、
前記スライダステージを隔てて前記熱源に対して反対側に配置されてなるワークステージとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のステージ装置によれば、前記ワークステージが、前記スライダステージを隔てて前記熱源に対して反対側に配置されてなるので、前記熱源からの輻射熱をブロックすることで前記ワークステージの加熱を抑えることができ、それにより前記ワークステージに載置されたワークの位置決めを高精度に行うことができる。熱源としては、ワークを移動させるためのモータなどが考えられるが、光源などでも良い。特に、本発明は、気体による熱の伝導がない高真空状態で用いるステージ装置に好適である。
【０００８】
前記ワークステージは、その中央部において、前記スライダステージに対して所定範囲に複数箇所で支柱を介して支持されており、前記所定範囲の内側においてワークを支持すると、熱膨張の影響を抑制することができる。
【０００９】
前記ワークステージは、前記スライダステージに対して、一本の支柱と、リニアガイドとにより支持されており、前記リニアガイドの軸線は前記支柱を通過するようにすると、前記スライダステージの熱膨張を拘束することが回避され、前記ワークステージの変形を抑制できる。
【００１０】
前記ワークステージの周辺には位置検出用のミラーが配置されていると、前記ミラーの変位を抑制することで、前記ワークステージの位置決め精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態のステージ装置の上面図であり、図２は、図１のステージ装置を矢印II方向に見た図であり、図３は、図１のステージ装置を矢印III方向に見た図である。
【００１２】
図において、定盤などに対して固定されるベース１上に、一対のガイドレール２、２が配置されている。ガイドレール２，２に沿ってスライダ３，３が移動可能に配置されている。スライダ３，３はスライダステージ４の下面（図２）に取り付けられている。本実施の形態においては、熱源となる駆動用のモータＭが、ベース１とスライダステージ４との間に配置されている。
【００１３】
図２において、スライダステージ４の上方に、それと平行してワークステージ５が配置されている。ワークステージ５の中央近傍と、スライダステージ４との間には、４本の支柱６が配置され、両者を連結している。支柱６は、セラミックスなどの熱伝導性が低い部材から形成されると好ましい。本実施の形態においては、ベース１とスライダステージ４とは、加工しやすい金属系の素材を用いることができるが、線膨張係数を等しくすることで、加熱された際の歪みを抑制できる。又、ワークステージ５は、それらより線膨張係数が低い素材から形成されると好ましい。
【００１４】
ワークであるウェハを保持するウェハホルダ（不図示）は、支柱６により囲われる狭い所定領域Ａ内に配置されることが望ましい。ワークステージ５の上面（図２）において、その周辺には、不図示の光センサからの検出校を反射させる位置検出用のミラー７，７が配置されている。
【００１５】
本実施の形態の動作について説明する。モータＭを駆動することで、スライダステージ４は、ガイドレール２に沿って移動するが、支柱６を介してワークステージ５も連結されているため、ワークを載置した状態でワークステージ５も一体的に移動するようになっている。
【００１６】
ここで、駆動によりモータＭが発熱すると、その輻射熱等によりベース１とスライダステージ４が加熱されることとなるが、両者の線膨張係数を同じにすることで、熱膨張による歪みを抑制することができる。又、ワークステージ５は、熱源に対しスライダステージ４を隔てて配置されているので、輻射熱による直接的な加熱を防止することができる。一方、熱源から伝導する熱に関しては、断面積の小さい支柱６を介してスライダステージ４とワークステージ５とが連結されているので、伝導する熱量を低く抑えることができ、しかも支柱６は熱伝導性が低いため、ワークステージ５の温度上昇を抑えることができる。
【００１７】
特に、ワークであるウェハを保持するウェハホルダ（不図示）を、支柱６により囲われる狭い所定領域Ａ内に配置することで、スライダステージ４が熱膨張した際における、ワークステージ５への影響を限定的なものとし、ワークステージ５の変形を抑制することができる。更に、等しい長さの支柱６によりワークステージ５を支持しているので、スライダステージ４が熱膨張した場合でも、ワークステージ５とスライダステージ４との平行度を維持することができる。
【００１８】
図４は、第２の実施の形態のステージ装置の上面図であり、図５は、図４のステージ装置を矢印V方向に見た図であり、図６は、図４のステージ装置を矢印VI方向に見た図である。
【００１９】
図において、定盤などに対して固定されるベース１１上に、一対のガイドレール１２、１２が配置されている。ガイドレール１２，１２に沿ってスライダ１３，１３が移動可能に配置されている。スライダ１３，１３はスライダステージ１４の下面（図５）に取り付けられている。本実施の形態においては、熱源となる駆動用のモータＭが、ベース１１とスライダステージ１４との間に配置されている。
【００２０】
図５において、スライダステージ１４の上方に、それと平行してワークステージ１５が配置されている。ワークステージ１５の中央下面と、スライダステージ１４の上面との間には、１の支柱１６と、４つのリニアガイド１８とが配置されており、ワークステージ１５をスライダステージ１４に対して支持している。支柱１６は、セラミックスなどの熱伝導性が低い部材から形成されると好ましい。
【００２１】
各リニアガイド１８は、スライダステージ１４の上面に形成されたガイドレール１８ａと、ワークステージ１５に連結され且つガイドレール１８ａに沿って移動可能なスライダ１８ｂとからなる。各ガイドレール１８ａは、支柱１６の軸線から放射状に（ここでは９０度ごとに）伸びる線上に沿って配置されている。
【００２２】
本実施の形態においては、ベース１１とスライダステージ１４とは、加工しやすい金属系の素材を用いることができるが、線膨張係数を等しくすることで、加熱された際の歪みを抑制できる。又、ワークステージ１５は、それらより線膨張係数が低い素材から形成されると好ましい。
【００２３】
ワークであるウェハを保持するウェハホルダ（不図示）は、ワークステージ１５の上面（図５）の任意の場所に配置できるが、リニアガイド１８より内側にあると好ましい。更に、ワークステージ１５の上面の周辺には、不図示の光センサからの検出光を反射させる位置検出用のミラー１７，１７が配置されている。
【００２４】
本実施の形態の動作について説明する。モータＭを駆動することで、スライダステージ１４は、ガイドレール１２に沿って移動するが、支柱１６を介してワークステージ１５も連結されているため、ワークを載置した状態でワークステージ１５も一体的に移動するようになっている。
【００２５】
ここで、駆動によりモータＭが発熱すると、上述の実施の形態と同様な効果が期待できる。更に、ワークステージ１５とスライダステージ１４との間に熱膨張の違いによる相対変位が生じた場合には、リニアガイド１８が、かかる相対変位を許容し、スライダステージ１４の変形をワークステージ１５に伝達することが抑制される。
【００２６】
より具体的には、支柱１６を基準としてスライダステージ１４が膨張した場合、スライダステージ１４の各部は支柱１６から放射状に変位する。本実施の形態では、ガイドレール１８ａを支柱１６の中央から放射状に配置しているため、ワークステージ１５に熱膨張が生じないときは、スライダ１８ｂがガイドレール１８ａに沿って移動し、スライダステージ１４の熱膨張を拘束することがなく、従ってワークステージ１５を元の形状に維持することができる。なお、スライダステージ１４にスライダを設け、ワークステージ１５にガイドレールを設けても良い。
【００２７】
図７は、第３の実施の形態のステージ装置の上面図であり、図８は、図７のステージ装置を矢印VIII方向に見た図であり、図９は、図７のステージ装置を矢印IX方向に見た図であり、図１０は、図７のステージ装置をX-X線で切断して矢印方向に見た図である。
【００２８】
図において、定盤などに対して固定されるベース２１上に、一対のガイドレール２２、２２が配置されている。ガイドレール２２，２２に沿ってスライダ２３，２３が移動可能に配置されている。スライダ２３，２３はスライダステージ２４の下面（図８）に取り付けられている。本実施の形態においては、熱源として、ウェハリフト用のモータＭ１と、他の部材を駆動するモータＭ２とが、ベース２１とスライダステージ２４との間に配置されている。
【００２９】
図８において、スライダステージ２４の上方に、それと平行してワークステージ２５が配置されている。ワークステージ２５の中央近傍と、スライダステージ２４との間には、４つの支柱２６が配置され、両者を連結している。支柱２６は、セラミックスなどの熱伝導性が低い部材から形成されると好ましい。本実施の形態においては、ベース２１とスライダステージ２４とは、加工しやすい金属系の素材を用いることができるが、線膨張係数を等しくすることで、加熱された際の歪みを抑制できる。又、ワークステージ２５は、それらより線膨張係数が低い素材から形成されると好ましい。
【００３０】
ワークであるウェハＷ（図１０参照）を保持するウェハホルダ２９は、ワークステージ２５上に配置されている。ワークステージ２５の上面（図８）において、その周辺には、不図示の光センサからの検出光を反射させる位置検出用のミラー２７，２７が配置されている。又、ウェハの位置を検出するセンサ３０が、ウェハホルダ２９の近傍に設けられている。
【００３１】
図１０において、スライダステージ２４には、ブラケット３５を介してモータＭ１が取り付けられている。モータＭ１は、制御回路ＣＰＵにより制御されるようになっている。モータＭ１の回転軸は、ねじ軸３７に連結されており、ねじ軸３７の先端は軸受部材３９によりステージ２４に対して支持されている。
【００３２】
ねじ軸３７に螺合したナット３６は、軸受部材３９の一部であって上下方向に延在するガイドレール３９ａ上に、スライダ３６ａ、３６ａを介して移動自在に配置されている。従って、モータＭ１を回転駆動すると、ねじ軸３７が回転し、その回転運動が軸線運動に変換されて、ナット３６が軸線方向（上下方向）に移動するようになっている。ナット３６の上端には、ブラケット（不図示）を介して板状のウェハリフト３８が取り付けられている。
【００３３】
ウェハＷを支持するウェハホルダ２９は、上下に貫通する貫通孔２９ａを有している。ウェハリフト３８は、ウェハホルダ２９とステージ２４との間において移動自在に配置され、その上に植設した支持部材である少なくとも３本のピン３１は、ウェハリフト３８の移動と共に、貫通孔２９ａからウェハホルダ２９の上面へと突き出し可能に構成されている。
【００３４】
本実施の形態の動作について説明する。不図示の駆動源を駆動することで、スライダステージ２４は、ガイドレール２２に沿って移動するが、支柱２６を介してワークステージ２５も連結されているため、ウェハホルダ２９を搭載した状態でワークステージ２５も一体的に移動するようになっている。
【００３５】
ワークステージ２５がウエハ受け渡し位置に到達した後、図１０において、制御回路ＣＰＵは、モータＭ１を駆動制御して、ナット３６を軸線方向に移動させ、ウェハリフト３８を上昇させる。それにより、ピン３１が貫通孔２９ａを介して、ウェハホルダ２９の上面に突き出すので、ウェハホルダ２９にウェハＷが載置されている場合、これを上方へとリフトさせることとなる。かかる場合、不図示の搬送装置のフォークが、ウェハＷとウェハホルダ２９との間に侵入し、その後上方に移動することで、ウェハホルダ２９から搬送装置へのウェハＷの受け渡しを行うことができる。搬送装置からウェハホルダ２９へのウェハＷの受け渡しは、逆の手順で行うことができる。
【００３６】
ここで、駆動によりモータＭ１，Ｍ２が発熱すると、その輻射熱等によりベース２１とスライダステージ２４が加熱されることとなるが、両者の線膨張係数を同じにすることで、熱膨張による歪みを抑制することができる。又、ワークステージ２５は、熱源に対しスライダステージ２４を隔てて配置されているので、輻射熱による直接的な加熱を防止することができる。一方、熱源から伝導する熱に関しては、断面積の小さい支柱２６を介してスライダステージ２４とワークステージ２５とが連結されているので、伝導する熱量を低く抑えることができ、しかも支柱２６は熱伝導性が低いため、ワークステージ２５の温度上昇を抑えることができる。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施の形態のステージ装置の上面図である。
【図２】図１のステージ装置を矢印II方向に見た図である。
【図３】図１のステージ装置を矢印III方向に見た図である。
【図４】第２の実施の形態のステージ装置の上面図である。
【図５】図４のステージ装置を矢印V方向に見た図である。
【図６】図４のステージ装置を矢印VI方向に見た図である。
【図７】第３の実施の形態のステージ装置の上面図である。
【図８】図７のステージ装置を矢印VIII方向に見た図である。
【図９】図７のステージ装置を矢印IX方向に見た図である。
【図１０】図７のステージ装置をX-X線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ ベース
２ ガイドレール
３ スライダ
４ スライダステージ
５ ワークステージ
６ 支柱
７ ミラー
１１ ベース
１２ ガイドレール
１３ スライダ
１４ スライダステージ
１５ ワークステージ
１６ 支柱
１７ ミラー
１８ リニアガイド
１８ａ ガイドレール
１８ｂ スライダ
２１ ベース
２２ ガイドレール
２３ スライダ
２４ スライダステージ
２５ ワークステージ
２６ 支柱
２７ ミラー
２９ ウェハホルダ
２９ａ 貫通孔
３０ センサ
３１ ピン
３５ ブラケット
３６ ナット
３６ａ スライダ
３７ ねじ軸
３８ ウェハリフト
３９ 軸受部材
３９ａ ガイドレール
ＣＰＵ 制御回路
Ｍ モータ
Ｍ１，Ｍ２ モータ
Ｗ ウェハ
【図１】
2007049031.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】
2007049031.tif 000009
【図８】
2007049031.tif 000010
【図９】
2007049031.tif 000011
【図１０】
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