JP2011199317A - Stage equipment and exposure device, and method of manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Translated fromJapaneseDescription
Translated fromJapanese本出願は、２００５年１月３１日に出願され係属中である米国特許出願第１１／０４８，４０５号（軽量精密ステージと低伝播性とを有するステージ装置）の一部係属出願である。また、本出願は、２００４年１１月２日に出願された米国仮出願第６０／６２４，３８５号（精密ステージ構造）、２００４年１１月４日に出願された米国仮出願第６０／６２５，６９９号（Ｚアクチュエータ）、及び、２００５年１月２８日に出願された米国仮出願第６０／６４７，９０１号（精密ステージＺアクチュエータ装置及び方法）、に基づく優先権を主張する。許容される範囲内において、上記の米国特許出願第１１／０４８，４０５号、及び米国仮出願第６０／６２４，３８５号、６０／６２５，６９９号、及び、６０／６４７，９０１号を本出願に援用する。 This application is a partially pending application of US patent application Ser. No. 11 / 048,405 (stage apparatus having a lightweight precision stage and low propagation properties) filed on Jan. 31, 2005 and pending. This application is also related to US Provisional Application No. 60 / 624,385 (Precision Stage Structure) filed on November 2, 2004, US Provisional Application No. 60/625, filed on November 4, 2004. 699 (Z Actuator) and US Provisional Application No. 60 / 647,901 (Precision Stage Z Actuator Device and Method) filed Jan. 28, 2005. To the extent permitted, US patent application Ser. No. 11 / 048,405 and US Provisional Applications Nos. 60 / 624,385, 60 / 625,699, and 60 / 647,901 are hereby filed. Incorporated into.
半導体製造用の露光装置は、一般に、半導体製造工程において、レチクルの像を半導体ウエハに転写するのに使用される。通常、露光装置は、照明源、レチクルを位置決めするレチクルステージ装置、光学機器、半導体ウエハを位置決めするウエハステージ装置、測定システム、及び制御システムを有する。 An exposure apparatus for manufacturing a semiconductor is generally used to transfer an image of a reticle to a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process. In general, an exposure apparatus includes an illumination source, a reticle stage apparatus that positions a reticle, an optical apparatus, a wafer stage apparatus that positions a semiconductor wafer, a measurement system, and a control system.
一般的なステージ装置は、粗動ステージ、粗動ステージを駆動する粗動装置、精密ステージ、精密ステージを駆動する精密駆動装置を有する。この構成において、測定システムは、精密ステージの位置を常にモニターする。 A general stage apparatus has a coarse movement stage, a coarse movement apparatus that drives the coarse movement stage, a precision stage, and a precision drive apparatus that drives the precision stage. In this configuration, the measurement system constantly monitors the position of the precision stage.
ステージ構造において、地表あるいは周辺からの振動及び外乱が粗動ステージに伝わり、その後、精密ステージに伝わることがある。これは、精密ステージの位置決めエラーを引き起こす可能性がある。レチクルからウエハに転写される像の大きさや像形状は、微小である。こうしたことから、ウエハ及びレチクルの精密な位置決めは、高密度の半導体ウエハの製造にとって極めて重要である。 In the stage structure, vibrations and disturbances from the ground surface or the periphery may be transmitted to the coarse motion stage and then to the precision stage. This can cause precision stage positioning errors. The size and shape of the image transferred from the reticle to the wafer are very small. For this reason, precise positioning of the wafer and reticle is critical for the production of high density semiconductor wafers.
本発明は、互いに交差する第１軸、第２軸及び第３軸に沿って物体を移動させるステージ装置に関する。ステージ装置は、第１部材と、前記第１軸に沿って前記第１部材を移動させる第１移動装置と、前記物体を保持する第２部材と、前記第１軸、前記第２軸及び前記第３軸に沿って、前記第１部材に対して前記第２部材を移動させる第２移動装置と、前記第１部材に設けられて、前記第２部材を、該第２部材が前記第１部材に対して前記第１軸及び前記第２軸に沿った方向に移動可能に支持するベアリング部材と、を有する。前記第２移動装置は、コイル部材と該コイル部材と協働して前記第２部材を前記第１部材に対して前記第３軸に沿って移動させる駆動力を発生させる磁性部材とを有し、前記コイル部材と前記磁性部材とが前記第１部材に設けられている。 The present invention relates to a stage apparatus that moves an object along a first axis, a second axis, and a third axis that intersect each other. The stage device includes a first member, a first moving device that moves the first member along the first axis, a second member that holds the object, the first axis, the second axis, and the A second moving device configured to move the second member relative to the first member along a third axis; and the second member provided on the first member, wherein the second member is the first member. And a bearing member that supports the member so as to be movable in a direction along the first axis and the second axis. The second moving device includes a coil member and a magnetic member that cooperates with the coil member to generate a driving force for moving the second member along the third axis with respect to the first member. The coil member and the magnetic member are provided on the first member.
また、本発明に係る露光装置は、先に記載のステージ装置を有するものである。 An exposure apparatus according to the present invention includes the stage apparatus described above.
また、本発明に係るデバイス製造方法は、基板を用意する工程と、先に記載の露光装置を用いて前記基板上に像を形成する工程とを有するものである。 The device manufacturing method according to the present invention includes a step of preparing a substrate and a step of forming an image on the substrate using the exposure apparatus described above.
本発明の特徴は、発明内容はもちろん、その構成及び動作のいずれも、同種の特徴が同種の部分として言及された、添付の図面及び以下の説明から最良に理解される。The features of the present invention, as well as the content of the invention, as well as its construction and operation, are best understood from the accompanying drawings and the following description, in which like features are referred to as like parts.
図１は精密機器、すなわち本発明の特徴を有する露光装置１０の概略図である。露光装置１０は、装置フレーム１２、照明系（照射装置）１４、光学機器１６、レチクルステージ装置１８、ウエハステージ装置２０、測定システム２２、及び制御システム２４を備える。露光装置１０の構成のデザインは、露光装置１０の設計要求に応じて様々に変更可能である。 FIG. 1 is a schematic view of a precision instrument, that is, an
複数の図において、Ｘ軸、Ｘ軸に直交するＹ軸、及び、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸が設定された座標系を採用している。なお、これらの軸は、第１、第２、及び第３軸としても参照される。 In a plurality of drawings, a coordinate system in which an X axis, a Y axis orthogonal to the X axis, and a Z axis orthogonal to the X axis and the Y axis are set is employed. These axes are also referred to as the first, second, and third axes.
露光装置１０は、集積回路のパターン（不図示）を、レチクル２６から半導体ウエハ２００（図２Ｂ参照）上に転写するリソグラフィ装置として特に好ましく用いられる。露光装置１０は、地面、土台、床、あるいは他の支持構造物などの、搭載ベース３０に搭載されている。 The
リソグラフィ装置としては、様々なタイプがある。例えば、露光装置１０は、レチクル２６とウエハ２００とを同期移動させながら、レチクル２６からウエハ２００にパターン露光する、スキャニング型のフォトリソグラフィシステムとして用いられる。スキャニング型のリソグラフィ装置においては、レチクルステージ装置１８によって光学機器１６の光軸に対して垂直にレチクル２６が移動され、また、ウエハステージ装置２０によって光学機器１６の光軸に対して垂直にウエハ２００が移動される。レチクル２６とウエハ２００との同期移動の間に、レチクル２６とウエハ２００の走査が行われる。 There are various types of lithographic apparatus. For example, the
また、露光装置１０は、レチクル２６とウエハ２００とが静止した状態で、レチクル２６を露光する、ステップ・アンド・リピート型のフォトグラフィシステムとして用いることもできる。ステップ・アンド・リピートの工程では、１つのフィールドの露光中において、レチクル２６及び光学機器１６に対して一定位置にウエハ２００がある。その後、連続した複数の露光ステップの間に、光学機器１６の光軸に対して垂直に、ウエハステージ装置２０とともに一定速度でウエハが動かされ、ウエハ２００における次のフィールドが光学機器１６及びレチクル２６に対する露光位置に配置される。このプロセスの後、レチクル２６上の像がウエハ２００の前記フィールドに順次的に露光され、その後、ウエハ２００の次のフィールドが光学機器１６及びレチクル２６に対して位置決めされる。 The
なお、ここで提供される露光装置１０の用途は、半導体製造用のフォトリソグラフィシステムに限定されない。例えば、露光装置１０は、液晶ディスプレイデバイスのパターンを矩形のガラスプレートに露光するＬＣＤフォトリソグラフィシステム、あるいは、薄膜磁気ヘッド製造用のフォトリソグラフィシステムとしても使用可能である。さらに、本発明は、レンズ機器を介することなく、マスクを基板に近づけてマスクパターンをマスクから基板に露光するプロキシミティ方式のフォトリソグラフィシステムにも適用可能である。 The application of the
装置フレーム１２は、剛体であり、露光装置１０の構成部品を支持する。図１に示す装置フレーム１２は、搭載ベース３０上で、レチクルステージ装置１８、光学機器１６、及び照明系１４を支持する。 The
照明系１４は、光源３２、及び照明光学機器３４含む。光源３２は、光エネルギーのビーム（光束）を発する。照明光学機器３４は、光エネルギーのビームを、光源３２から光学機器１６に導く。ビームは、レチクル２６の異なる複数の部分を選択的に照射し、ウエハ２００を露光する。図１では、光源３２がレチクルステージ装置１８の上方に支持されているように描かれている。しかしながら、通常は、装置フレーム１２の側部の１つに光源３２が固定され、光源３２からのエネルギービームが照明光学機器３４によって上方のレチクルステージ装置１８に導かれる。 The
光源３２は、ｇ線源（４３６ｎｍ）、ｉ線源（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、あるいは、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）でもよい。あるいは、光源３２は、Ｘ線や電子線などの荷電粒子ビームを発してもよい。例えば、電子線を用いる場合には、電子銃の陰極（カソード）として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、あるいは、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、電子線を用いる場合には、マスクを用いる構成、マスクを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成、のいずれでもよい。 The
光学機器１６は、レチクル２６を通過してウエハ２００に向かう光を、投影及び／又は集束させる。露光装置１０の設計に応じて、光学機器１６は、レチクル２６上の照明された像を、拡大または縮小することができる。光学機器１６は、縮小システムに限定される必要はない。１倍あるいは拡大システムに対しても同様である。 The
エキシマレーザのような遠紫外線を使用する場合には、遠紫外線を透過する石英や蛍石などのガラス材を光学機器１６に用いることができる。Ｆ２タイプのレーザやＸ線を使用する場合には、光学機器１６として反射屈折系または屈折系の光学系（レチクルも反射タイプであるのが望ましい）を採用することができ、また、電子線を使用する場合には、光学機器１６として、電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を採用することができる。電子線が通過する光路は真空である必要がある。 When far ultraviolet rays such as excimer laser are used, a glass material such as quartz or fluorite that transmits far ultraviolet rays can be used for the
波長が２００ｎｍまたはそれ以下の真空紫外光（ＶＵＶ）を使用する露光装置においても、反射屈折系を採用することができる。光学システムの反射屈折型の例は、日本国特開平８−１７１０５４号公報及びそれに対応する米国特許第５，６６８，６７２号明細書や、日本国特開平１０−２０１９５号公報及びそれに対応する米国特許第５，８３５，２７５号明細書に開示されている。ここで、反射光学素子としては、ビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射屈折系を採用することができる。日本国特開平８−３３４６９５号及びそれに対応する米国特許第５，６８９，３７７号明細書、日本国特開平１０−３０３９号公報及びこれに対応する米国特許第８７３，６０５号明細書（出願日：１９９７年６月１２日）においても、ビームスプリッタを用いずに凹面鏡を有する光学系からなる反射屈折型を採用しており、本発明に適用可能である。許容される範囲内で、上記の米国特許及び日本国特許出願公開公報の開示を援用して本文の記載の一部とする。 A catadioptric system can also be employed in an exposure apparatus that uses vacuum ultraviolet light (VUV) having a wavelength of 200 nm or less. Examples of the catadioptric type optical system include Japanese Patent Laid-Open No. 8-171054 and the corresponding US Pat. No. 5,668,672, Japanese Patent Laid-Open No. 10-20195 and the corresponding US. This is disclosed in Japanese Patent No. 5,835,275. Here, as the reflective optical element, a catadioptric system having a beam splitter and a concave mirror can be employed. Japanese Patent Laid-Open No. 8-334695 and the corresponding US Pat. No. 5,689,377, Japanese Patent Laid-Open No. 10-3039 and the corresponding US Pat. No. 873,605 (the filing date) : June 12, 1997), a catadioptric type composed of an optical system having a concave mirror is used without using a beam splitter, and is applicable to the present invention. To the extent permitted, the disclosures of the above US patents and Japanese patent application publications are incorporated herein by reference.
レチクルステージ装置１８は、レチクル２６を保持しかつ光学機器１６及びウエハ２００に対してレチクル２６を位置決めする。ほぼ同様に、ウエハステージ装置２０は、ウエハ２００を保持しかつレチクル２６における照明部分の投影像に対してウエハ２００を位置決めする。 The
さらに、フォトリソグラフィシステムにおいて、ウエハステージやマスクステージにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、リニアモータとして、エアベアリングを用いたエア浮上型、又はローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のいずれを用いてもよい。許容される範囲内で、上記の米国特許第５，６２３，８５３号及び第５，５２８，１１８号の開示を援用して本文の記載の一部とする。 In addition, when a linear motor (see USP5,623,853 or USP5,528,118) is used for the wafer stage or mask stage in a photolithography system, the air levitation type using an air bearing or Lorentz force or reactance force is used as the linear motor. Any of the magnetic levitation types used may be used. To the extent permitted, the disclosures of US Pat. Nos. 5,623,853 and 5,528,118 are incorporated herein by reference.
また、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとが対向した平面モータによって、ステージの１つを駆動することができる。この種の駆動システムでは、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方がステージに接続され、他方のユニットがステージの移動面上に搭載される。 In addition, one of the stages can be driven by a planar motor in which a magnet unit in which magnets are arranged two-dimensionally and an armature unit in which coils are arranged two-dimensionally face each other. In this type of drive system, either the magnet unit or the armature unit is connected to the stage, and the other unit is mounted on the moving surface of the stage.
上記のようなステージの動きは、フォトグラフィシステムの性能に影響を及ぼす反力を発生させる可能性がある。ウエハ（基板）ステージの移動により発生する反力は、米国特許第５，５２８，１１０号及び日本国特開平８−１３６４７５号公報に記載されているような、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がすことが可能である。また、レチクル（マスク）ステージの移動により発生する反力は、米国特許第５，８７４，８２０号及び日本国特開平８−３３０２２４号公報に記載されているような、フレーム部材を用いて機械的に大地に逃がすことが可能である。許容される範囲内において、上記の米国特許第５，５２８，１１０号、第５，８７４，８２０号、及び日本国特開平８−３３０２２４号公報の開示を援用して本文の記載の一部とする。 The movement of the stage as described above may generate a reaction force that affects the performance of the photography system. The reaction force generated by the movement of the wafer (substrate) stage is mechanically generated by using a frame member as described in US Pat. No. 5,528,110 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-136475. It is possible to escape to (earth). The reaction force generated by the movement of the reticle (mask) stage is mechanically determined by using a frame member as described in US Pat. No. 5,874,820 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-330224. It is possible to escape to the earth. Within the allowable range, the disclosures of the above-mentioned US Pat. Nos. 5,528,110, 5,874,820, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-330224 are incorporated, To do.
測定システム２２は、光学機器１６あるいは他の基準に対するレチクル２６及びウエハ２００の移動をモニターする。この情報によって、制御システム２４は、レチクルステージ装置１８を制御してレチクル２６を精確に位置決めすることができ、また、及びウエハステージ装置２０を制御してウエハ２００を精確に位置決めすることができる。例えば、測定システム２２は、複数のレーザ干渉計、エンコーダ、及び／又は他の測定装置を利用することができる。
制御システム２４は、レチクルステージ装置１８、ウエハステージ装置２０、及び測定システム２２に接続されている。制御システム２４は、測定システム２２から情報を受け取り、ステージ移動装置１８，２０を制御してレチクル２６及びウエハ２００を精確に位置決めする。制御システム２４は、少なくとも１つのプロセッサ及び回路を含む構成にできる。 The
ここに記載される実施形態に係るフォトリソグラフィシステム（露光装置）は、添付の特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造することができる。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、すべての光学系について、光学的精度を達成するための調整が行われる。同様に、すべての機械系及び電気系について、機械的精度及び電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムからフォトリソグラフィシステムへの組み立て工程は、各サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、及び気圧回路の配管接続等を含む。この各種サブシステムからフォトリソグラフィシステムへの組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムを用いてフォトリソグラフィシステムが組み立てられると、フォトリソグラフィシステム全体としての各種精度を確保するための、総合調整が行われる。なお、露光システムの製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。 A photolithography system (exposure apparatus) according to an embodiment described herein includes various sub-systems including the constituent elements recited in the appended claims with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical performance. It can be manufactured by assembling so as to maintain accuracy. In order to ensure these various accuracies, adjustments to achieve optical accuracy are performed for all optical systems before and after the assembly. Similarly, adjustments are made for all mechanical and electrical systems to achieve mechanical and electrical accuracy. The assembly process from various subsystems to the photolithographic system includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, and pneumatic circuit piping connection between the subsystems. It goes without saying that there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the photolithography system. When a photolithography system is assembled using various subsystems, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire photolithography system. It is desirable that the exposure system be manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
図２Ａは、制御システム２２４の模式図であり、ワークピース２００（図２Ｂ参照）の位置決めに用いるステージ装置２２０の一実施形態の側面図である。例えば、ステージ装置２２０は、図１の露光装置１０におけるウエハステージ装置２０として使用することができる。本実施形態において、ステージ装置２２０は、半導体ウエハ２００の製造中に、ウエハ２００（図２Ｂ参照）を位置決めするものとする。なお、ステージ装置２２０は、製造及び／又は検査中の他のワークピース２００の移動や、電子顕微鏡におけるデバイスの移動（不図示）、あるいは、精密な測定作業中のデバイスの移動（不図示）にも使用することができる。例えば、ステージ装置２２０は、レチクルステージ装置１８として機能するように設計されてもよい。 FIG. 2A is a schematic diagram of the
本実施形態において、ステージ装置２２０は、ステージベース２３６と、第１ステージ２３８と、第２ステージ２４０と、第１移動装置２４２と、第２移動装置２４４とを有する。これらの要素のサイズ、形状、及びデザインはそれぞれ、様々に変更可能である。制御システム２２４は、ワークピース２００を精確に位置決めするために、移動装置２４２，２４４を精密に制御する。 In the present embodiment, the
図２Ａにおいて、ステージベース２３６は、ステージ装置２２０のいくつかの構成要素を支持し、Ｘ軸に沿って、Ｙ軸に沿って、及びＺ軸周りに、第１ステージ２３８の移動を案内する。本実施形態において、ステージベース２３６は、概ね矩形形状である。 In FIG. 2A, the
第１ステージ２３８は、第２ステージ２４０の比較的大きな移動を促す、いわゆる粗動ステージである。一実施形態において、第１ステージ２３８は、第２ステージ２４０及び第２移動装置２４４を支持する。一実施形態において、第１ステージ２３８は、下方支持体２５１Ａ、下方支持体２５１Ａに固定された上方支持体２５１Ｂ、及び下方支持体２５１Ａを支持するステージフレーム２５１Ｃを有する。図２Ａにおいては、ステージベース２３６の上方でベアリング（不図示）が第１ステージ２３８を支持しかつ、ステージベース２３６に対して相対的に、Ｘ軸に沿って、Ｙ軸に沿って、及びＺ軸周りに、第１ステージ２３８が移動するのを許容する。ベアリングとして、例えば、真空予圧型の流体ベアリング、磁気型のベアリング、あるいはローラ型の機器が適用可能である。 The
第２ステージ２４０は、ワークピース２００を保持する、いわゆる精密ステージである。第２ステージ２４０については、後で詳述する。 The
第１移動装置２４２は、ステージベース２３６と相対的に、第１ステージ２３８と、第２移動装置２４４の一部とを移動させる。図２Ａに示す実施形態では、第１移動装置２４２は、３つの移動軸に対して、すなわち、Ｘ軸に沿って、Ｙ軸に沿って、及びＺ軸周りに、第１ステージ２３８を移動させる。また、例えば、第１移動装置２４２は、３未満の移動軸に対して、あるいは３を超える移動軸に対して、第１ステージ２３８を移動させる構成とすることもできる。第１移動装置２４２は、１以上の駆動機を有してもよい。 The first moving
図２Ａにおいて、第１移動装置２４２は、左Ｘ粗動機２４６Ｌと、右Ｘ粗動機２４６Ｒと、Ｙ粗動機２４６Ｙ（想像線で示される）と、ガイドバー２４８とを有する。 In FIG. 2A, the first moving
Ｘ粗動機２４６Ｌ，２４６Ｒは、ガイドバー２４８を移動させて、Ｘ軸に沿って、Ｚ軸周りに限定された範囲内で、ガイドバー２４８及び第１ステージ２３８を移動させ、また、Ｙ粗動機２４６Ｙは、Ｙ軸に沿って、ガイドバー２４８に対して相対的に、第１ステージ２３８を移動させる。Ｚ軸周りの動きは、左Ｘ粗動機２４６Ａ及び右Ｘ粗動機２４６Ｒによって発生する力の量の差を制御することによって達成される。 The X coarse
各粗動機２４６Ｌ，２４６Ｒ，２４６Ｙのデザインは、第１移動装置２４２の動作要求に適するように様々に変更可能である。図２Ａに示す本実施形態では、各粗動機２４６Ｌ，２４６Ｒ，２４６Ｙは、第１粗動用部品２５０Ａと、第１粗動用部品２５０Ａと相互に作用する第２粗動用部品２５０Ｂとを有する。本実施形態において、各粗動機２４６Ｌ，２４６Ｒ，２４６Ｙは、リニアモータであり、粗動用部品２５０Ａ，２５０Ｂのうちの１つが１以上の磁石を含む磁石アレイを有し、粗動用部品２５０Ｂ，２５０Ａのうちの１つが１以上のコイルを含む導体アレイを有する。図２Ａにおいて、各Ｘ粗動機２４６Ｌ，２４６Ｒの第１粗動用部品２５０Ａが、ステージベース２３６に固定され、各Ｘ粗動機２４６Ｌ，２４６Ｒの第２粗動用部品２５０Ｂが、ガイドバー２４８に固定される。また、Ｙ粗動機２４６Ｙの第１粗動用部品２５０Ａが、ガイドバー２４８に固定され、Ｙ粗動機２４６Ｙの第２粗動用部品２５０Ｂが、第１ステージ２３８に固定される。 The design of each of the
なお、粗動機２４６Ｌ，２４６Ｒ，２４６Ｙのうちの１以上のものが、ロータリモータ、ボイスコイルモータ、電磁駆動機、平面モータ、あるいは他の力を用いた駆動機のような、別タイプのモータであってもよい。 One or more of the
ガイドバー２４８は、Ｙ軸に沿って、第１ステージ２３８の移動を案内する。ガイドバー２４８と第１ステージ２３８との間に、流体ベアリングのようなベアリング（不図示）又は磁気タイプのベアリングが配置されてもよい。別のベアリング（不図示）が、Ｚ軸に沿ってステージベース２３６に対して離間したガイドバー２４８を支持するとともに、Ｘ軸に沿って、及びＺ軸周りに、ステージベース２３６に対するガイドバー２４８の移動を可能にする。こうしたベアリングとしては、例えば、真空予圧型の流体ベアリング、磁気型のベアリング、あるいはローラ型の機器が適用可能である。 The
第２移動装置２４４は、第２ステージ２４０及びワークピース２００を移動させかつ位置決めする。図２Ａにおいて、第２移動装置２４４は、６つの移動軸に対して、すなわち、Ｘ，Ｙ，及びＺ軸に沿って、また、Ｘ，Ｙ，及びＺ軸周りに、第１ステージ２３８に対して相対的に第２ステージ２４０を移動させる。また、例えば、第２移動装置２４４は、６未満の移動軸に対して、第２ステージ２４０を移動させる構成とすることもできる。第２移動装置２４４は、１以上の駆動機を有してもよい。 The second moving
図２Ｂは、図２Ａのステージ装置２２０の部分的な斜視図である。より具体的には、図２Ｂは、第２ステージ２４０と、第２移動装置２４４と、第１ステージ２３８の一部、すなわち下方支持体２５１Ａ及び上方支持体２５１Ｂとを示す。 FIG. 2B is a partial perspective view of the
図２Ｂはさらに、第２移動装置２４４の一実施形態の詳細を示す。具体的には、この実施形態では、第２移動装置２４４は、第１Ｘ駆動機２５２Ｆと、第２Ｘ駆動機２５２Ｓと、第１Ｙ駆動機２５４Ｆと、第２Ｙ駆動機２５４Ｓ（図３Ａに示す）と、離間した３つのＺ駆動機２５５（図２Ｂでは２つのみが示されている。）とを有する。Ｘ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓは、Ｘ軸に沿って第２ステージ２４０を移動させ、Ｙ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓは、Ｙ軸に沿って第２ステージ２４０を移動させ、Ｚ駆動機２５５は、Ｚ軸に沿って、またＸ及びＹ軸周りに、第２ステージ２４０を移動させる。Ｘ駆動機２５２Ｆ，２５２ＳとＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓとのいずれかは、Ｚ軸周りの第２ステージ２４０の移動に用いることができる。 FIG. 2B further illustrates details of one embodiment of the second
各駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓ，２５５のデザインは、第２移動装置２４４の動作要求に適するように様々に変更可能である。図２Ｂに示す本実施形態において、各駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓは、第１駆動用部品２５６Ａと、この第１駆動用部品２５６Ａと相互に作用する第２駆動用部品２５６Ｂとを有する。図２Ｂにおいて、Ｘ及びＹ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓのそれぞれの第１駆動用部品２５６Ａが、第１ステージ２３８の上方支持体２５１Ｂに固定され、Ｘ及びＹ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓのそれぞれの第２駆動用部品２５６Ｂが、第２ステージ２４０に固定される。 The design of each
本実施形態において、各駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓに対して、駆動用部品２５６Ａ，２５６Ｂの１つが、１以上の磁石を含む磁石アレイを有し、駆動用部品２５６Ｂ，２５６Ａの１つが、１以上のコイルを含む導体アレイを有する。図２Ｂにおいて、各駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓに対する第１駆動用部品２５６Ａがコイルアレイを有し、各駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓに対する第２駆動用部品２５６Ｂが磁石アレイを有する。この構成において、第２移動装置２４４に電力を供給する電気配線が、第２ステージ２４０に接続される必要はない。しかしながら、本発明は、この構成に限定されない。また、第１駆動用部品２５６Ａがコイルアレイを有してもよく、第２駆動用部品２５６Ｂが磁石アレイを有してもよい。 In this embodiment, for each of the
図２Ｂにおいて、各Ｘ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓは、リニアモータであり、Ｚ駆動機２５５及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓのそれぞれは、ボイスコイルモータである。なお、駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓ，２５５のうちの１以上のものが、ロータリモータ、電磁駆動機、平面モータ、あるいは他の力を用いた駆動機のような、別タイプのモータであってもよい。例えば、Ｘ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓのそれぞれがボイスコイルモータでもよい。 In FIG. 2B, each of the
図２Ｃは、図２Ｂにおける第１ステージ２３８の上方支持体２５１Ｂが取り外されたステージ装置２２０の斜視図であり、図２Ｄは、その側面図である。これらの図は、第１ステージ２３８の下方支持体２５１Ａに連結されたＺ駆動機２５５を示す。より具体的には、第１駆動用部品２５６Ａが、下方支持体２５１Ａに連結されている。同様に、第２駆動用部品２５６Ｂが、Ｚレバー４０８（図４Ｄに示す）及びＺ緩衝装置４１０（図４Ｄに示す）を介して下方支持体２５１Ａに連結されている。 2C is a perspective view of the
ここで、この実施形態では、図２Ｄに示すように、Ｚ軸に沿って及びＸ及びＹ軸周りに関して第１ステージ２３８に対して相対的な、Ｚ駆動機２５５を有する第２ステージ２４０の移動範囲にわたり、駆動用部品２５６Ａ，２５６Ｂ同士が互いに接しないように、Ｘ及びＹ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓにおける第１駆動用部品２５６Ａと第２駆動用部品２５６Ｂとの間に十分な隙間２５８がある。 Here, in this embodiment, as shown in FIG. 2D, the movement of the
この実施形態では、ステージベアリング装置２５７（矢印で示す）が、第１ステージ２３８に対して第２ステージ２４０を支持する。一実施形態において、ステージベアリング装置２５７は、Ｚ駆動機２５５に対して第２ステージ２４０を支持するとともに、概ねＸ及びＹ軸に沿ってかつＺ軸周りに、Ｚ駆動機２５５及び第１ステージ２３８に対して相対的な第２ステージ２４０の移動を可能にする。一実施形態において、ステージベアリング装置２５７は、流体タイプのベアリング、真空予圧型の流体ベアリング、あるいは磁気型のベアリングのような、１以上の非接触型のベアリングを有する。非接触型のベアリングを用いることにより、Ｘ及びＹ軸に沿った伝播性が極めて低い。換言すると、非接触型ベアリングは、第１ステージ２３８からの振動がＸ及びＹ軸に沿って第２ステージ２４０に伝わるのを抑制する。さらに、非接触ベアリングによって、第２ステージ２４０は、Ｘ及びＹ軸に沿ってかつＺ軸周りに、抵抗が全く無いかそれに近い状態で移動することができる。一実施形態において、ステージベアリング装置２５７は、キネマティック式に第２ステージ２４０を支持するために、互いに離間した３つの非接触型ベアリングを有する。 In this embodiment, a stage bearing device 257 (indicated by an arrow) supports the
図３Ａは、第２ステージ２４０と、図１の測定システム２２に使用されるＸミラー３６０Ｘ及びＹミラー３６０Ｙと、第２移動装置２４４の一部と、ワークピース２００とを上方から見た斜視図である。この実施形態において、第２ステージ２４０は、テーブル３６２と、テーブル３６２に固定されかつワークピース２００を保持するチャック３６４とを有する。テーブル３６２は概ね矩形形状であり、テーブル３６２の右サイドには、突き出たネック状領域３６６Ａが形成され、その領域３６６Ａには、第１取付面３６６Ｂが形成されている。 3A is a perspective view of the
図３Ａにおいて、各ミラー３６０Ｘ，３６０Ｙは、セラミック材料から作られるとともに概ねＴ字型の断面形状を有し、また、ミラー面と、互いに離れた３つの比較的薄い結合領域３６０Ａとを有する。１以上の締め具３６０Ｆによって、結合領域３６０Ａがテーブル３６２に取り付けられている。一実施形態において、各結合領域３６０Ａは、ミラー面と各結合領域３６０Ａとの間に配置された、１以上の細長いスロット３６０Ｓを有し、そのスロット３６０Ｓは、結合領域３６０Ａに接した締め具３６０Ｆに起因する力と変形によって、それぞれのミラー３６０Ｘ，３６０Ｙの残りの部分が変形するのを抑制する。 In FIG. 3A, each
図３Ｂはミラーの１つであるＸミラー３６０Ｘの斜視図であり、図３Ｃはその平面図、図３Ｄはその部分的な平面図である。これらの図は、Ｘミラー３６０Ｘの残りの部分から結合領域３６０Ａを分離する１以上のスロット３６０Ｓを示す。また、これらの図は、締め具３６０Ｆ（図３Ａに示す）が挿入される締め孔３６１Ａと、締め孔３６１Ａとスロット３６０Ｓとの間で延びる結合スロット３６１Ｂとを有する、少なくとも１つの結合領域３６０Ａを示す。一実施形態において、結合スロット３６１Ｂは、結合領域３６０Ａに接した締め具３６０Ｆに起因する力と変形によって、Ｘミラー３６０Ｘの残りの部分が変形するのを抑制する。 3B is a perspective view of an
図３Ａに戻り、第１Ｘ駆動機２５２Ｆ及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓにおける第２駆動用部品２５６Ｂは、テーブル３６２の右サイドに固定されており、第２Ｘ駆動機２５２Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂは、テーブル３６２の左サイドに固定されている。また、第１Ｘ駆動機２５２Ｆの第２駆動用部品２５６Ｂは、Ｙ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂ同士の間に配置されている。この実施形態において、各第２駆動用部品２５６Ｂは、Ｕ字形状の駆動ハウジング３６８Ａと、ハウジング３６８Ａに固定されかつ互いに離れた一対の磁石アレイ３６８Ｂとを有する。一実施形態において、取付ブラケット３６８Ｃによって、第１Ｘ駆動機２５２Ｆ及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓの駆動ハウジング３６８Ａがテーブル３６２に固定されている。一実施形態において、取付ブラケット３６８Ｃは、概ね梁形状である。 Returning to FIG. 3A, the
図３Ｅは、第２ステージ２４０、及び第２移動装置２４４の一部を下から見た斜視図である。図３Ｅは、１つ以上のバランスウェイト３７０Ａとテーブル３６２に取り付けられた１以上のストップ体３７０Ｂとを有する第２ステージ２４０を示している。バランスウェイト３７０Ａは、第２ステージ２４０の重心（不図示）を調整するのに用いられる。したがって、バランスウェイト３７０Ａの数、配置位置は、所望の重心が達成されるように様々に変更可能である。一実施形態において、１以上の締め具（不図示）が各バランスウェイト３７０Ａ及びストップ体３７０Ｂをテーブル３６２に固定するために選択的に用いられる。 FIG. 3E is a perspective view of the
ストップ体３７０Ｂは、第２ステージ２４０における安全な接触領域を形成する。この構成により、Ｚ駆動機２５５（図３Ｅでは不図示）が停止したとき、第２ステージ２４０を支持するために、ストップ体３７０Ｂが第１ステージ２３８（図３Ｅでは不図示）と係合することが可能である。ストップ体３７０Ｂのデザインや数は様々に変更可能である。図３Ｅにおいて、第２ステージ２４０は、概ね矩形状の互いに離間した３つのストップ体３７０Ｂを有する。 The stop body 370 </ b> B forms a safe contact area in the
図３Ｅにおいて、テーブル３６２の左サイドには、突き出た第２のネック状領域３７２Ａが形成され、その領域３７２Ａには、第１取付面３６６Ｂとほぼ反対側である第２取付面３７２Ｂが形成されている。第１取付面３６６Ｂは、第１表面長さ３６６Ｃと第１表面領域とを有している。同様に、第２取付面３７２Ｂは、第２表面長さ３７２Ｃと第２表面領域とを有している。特定の構成において、表面長さ３６６Ｃ，３７２Ｃ及び表面領域は、比較的小さい。非排他的実施形態において、各表面長さ３６６Ｃ，３７２Ｃは、約１０、２０、３０、４０、５０、あるいは１００ｍｍよりも短い。また、非排他的実施形態において、各表面領域は、約５、１０、２０、３０、４０、あるいは５０ｃｍ２よりも小さい。 In FIG. 3E, a protruding second neck-shaped
各Ｘ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓの駆動ハウジング３６８Ａにおける駆動側取付面３６８Ｄは、ハウジング長さ３６８Ｅと取付側面領域とを有する。非排他的実施形態において、各ハウジング長さ３６８Ｅは、約３０、５０、７０、１００、１２５、１５０、１７５、あるいは２００ｍｍよりも長い。また、非排他的実施形態において、各取付側面領域は、約１０、２０、４０、５０、７５、あるいは１００ｃｍ２よりも大きい。 The drive
特定の実施形態において、第２Ｘ駆動機２５２Ｓのハウジング長さ３６８Ｅは、第２表面長さ３７２Ｃよりも長く、ハウジング側面領域は、第２取付面３７２Ｂにおける表面領域よりも大きい。非排他的実施形態において、各第２Ｘ駆動機２５２Ｓのハウジング長さ３６８Ｅは、第２表面長さ３７２Ｃに比べて、少なくとも約２０、４０、６０、８０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、あるいは５００％長い。また、非排他的実施形態において、第２Ｘ駆動機２５２Ｓのハウジング側面領域は、第２取付面３７２Ｂの表面領域に比べて、少なくとも約２０、４０、６０、８０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、あるいは１０００％大きい。この構成により、第２Ｘ駆動機２５２Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂは、テーブル３６２の第２ネック状領域３７２Ａから突き出ている。 In a specific embodiment, the
ここで、第２Ｘ駆動機２５２Ｓにおける第２駆動用部品２５６Ｂの温度変化は、第２駆動用部品２５６Ｂの長さ又は撓みの変化などの、変形を招く可能性がある。こうした温度変化は、第２Ｘ駆動機２５２Ｓのコイルからの熱、及び熱放射に起因する。 第２表面長さ３７２Ｃが比較的短く、また、第２駆動用部品２５６Ｂとテーブル３６２の第２ネック状領域３７２Ａとの間に間隙が形成されていることから、第２駆動用部品２５６Ｂの変形の影響が低減される。 Here, the temperature change of the
概ね同様に、取付ブラケット３６８Ｃの駆動側取付面３６８Ｆは、ブラケット長さ３６８Ｇとブラケット表面領域とを有する。非排他的実施形態において、ブラケット長さ３６８Ｇは、約５０、１００、１５０、２００、２５０、あるいは３００ｍｍよりも長い。また、非排他的実施形態において、ブラケット表面領域は、約１０、２０、４０、６０、８０、１００、１２０、あるいは１５０ｃｍ２よりも大きい。 In general, the drive
特定の実施形態において、ブラケット長さ３６８Ｇは、第１取付面３６６Ｂの表面長さ３６６Ｃよりも長く、ブラケット表面領域は、第１取付面３６６Ｂの表面領域よりも大きい。非排他的実施形態において、ブラケット長さ３６８Ｇは、第１取付面３６６Ｂの表面長さ３６６Ｃに比べて、少なくとも約２０、４０、６０、８０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、あるいは５００％長い。また、非排他的実施形態において、ブラケット表面領域は、第１取付面３６６Ｂの表面領域に比べて、少なくとも約２０、４０、６０、８０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、あるいは１０００％大きい。この構成により、駆動機２５２Ｆ，２５４Ｆ，２５４Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂを有する取付ブラケット３６８Ｃは、テーブル３６２の第１ネック状領域３６６Ａから突き出ている。 In certain embodiments, the
ここで、第１Ｘ駆動機２５２Ｆ及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓにおける第２駆動用部品２５６Ｂの温度変化は、取付ブラケット３６８Ｃの撓みなどの、変形を招く可能性がある。第１表面長さ３６６Ｃが比較的小さいことから、取付ブラケット３６８Ｃの変形の影響が低減される。 Here, the temperature change of the
一実施形態において、第２ステージ２４０はさらに、（i）取付ブラケット３６８Ｃを第１Ｘ駆動機２５２Ｆ及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂとともに第１取付面３６６Ｂに選択的に固定するための第１締結器３７３Ａと、（ii）第２Ｘ駆動機２５２Ｓの駆動ハウジング３６８Ａを第２取付面３７２Ｂに選択的に固定するための第２締結器３７３Ｂ（想像線で示される）とを有する。図３Ｂにおいて、各締結器３７３Ａ，３７３Ｂは、４つの締め具３７３Ｃを有し、それらは、取付面３６６Ｂ，３７２Ｂのそれぞれにおいて、テーブル３６２に選択的に螺入される。なお、各締結器３７３Ａ，３７３Ｂは、４を超えるあるいは４つ未満の締め具３７３Ｃを含んでもよい。この構成により、Ｘ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂは、容易に交換可能である。これは、ステージ装置上の駆動機を異なるタイプに容易に交換可能なモジュラー型の構成を可能にする。換言すると、この構成により、第２移動装置２２４の駆動機の再構成が容易である。 In one embodiment, the
ここで、一実施形態において、第１Ｘ駆動機２５２Ｆの第２駆動用部品２５６Ａは、第２ステージ２４０の重心高さより上方に配置され、第２Ｘ駆動機２５２Ｓの第２駆動用部品２５６Ａは、第２ステージ２４０の重心高さより下方に配置される。また、Ｘ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓは、正味の力が第２ステージ２４０の重心を通るように配置される。 Here, in one embodiment, the
図３Ｅにも示すように、テーブル３６２は、ステージベアリング装置２５７（図２Ｄに示す）と相互に作用する１以上のテーブルパッド３７４Ａを有する。テーブルパッド３７４Ａの数、位置、大きさや形状は、様々に変更可能である。この実施形態において、テーブル３６２は、互いに離間した３つのテーブルパッド３７４Ａを有する。また、各テーブルパッド３７４Ａは、概ね中空円盤形状であり、概ねＺ駆動機２５５に面する平らな支持面３７４Ｂを有する。 As also shown in FIG. 3E, the table 362 has one or
図３Ｆは、テーブル３６２の一部、及び第２移動装置２４４の第２駆動用部品２５６Ｂの一部を示す模式図である。この図において、テーブル３６２の多くの表面形状が省略されている。具体的には、この図は、テーブル３６２のネック状領域３６６Ａ及びネック状領域３７２Ａを強調している。 FIG. 3F is a schematic diagram illustrating a part of the table 362 and a part of the
また、図３Ｆに示すように、第１Ｘ駆動機２５２Ｆ及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂがテーブル３６２の右サイドに固定され、第２Ｘ駆動機２５２Ｓの第２駆動用部品２５６Ｂがテーブル３６２の左サイドに固定されている。取付ブラケット３６８Ｃは、第１Ｘ駆動機２５２Ｆ及びＹ駆動機２５４Ｆ，２５４Ｓの駆動ハウジング３６８Ａをテーブル３６２に固定している。 Also, as shown in FIG. 3F, the
図３Ｆはまた、（i）第１取付面３６６Ｂの第１表面長さ３６６Ｃと取付ブラケット３６８Ｃのブラケット長さ３６８Ｇとの関係、及び、（ii）第２取付面３７２Ｂの第２表面長さ３７２Ｃと駆動側取付面３６８Ｄのハウジング長さ３６８Ｅとの関係、を強調している。 3F also shows (i) the relationship between the
図３Ｇは、駆動ハウジング３６８Ａ及び離間した複数の磁石アレイ３６８Ｂを有する１つのＸ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓにおける、第２駆動用部品２５６Ｂの斜視図である。この実施形態において、各磁石アレイ３６８Ｂは、断面三角形状の複数の磁石３７６Ｂを有する。なお、駆動ハウジング３６８Ａは、セラミック材料から構成されてもよい。 FIG. 3G is a perspective view of the
図３Ｈ及び３Ｉはそれぞれ、テーブル３６２の一実施形態の分解斜視図である。この実施形態において、テーブル３６２は、上方第１テーブルセクション３７８Ａと、第１テーブルセクション３７８Ａの底に固定される中間第２テーブルセクション３７８Ｂと、第２テーブルセクション３７８Ｂの底に固定される下方第３テーブルセクション３７８Ｃとを有する。なお、テーブル３６２は、３未満あるいは３以上のテーブルセクションによって構成することも可能である。この構成により、テーブル３６２のそれらのセクションは、テーブル３６２の所望の特性を達成するように設計可能である。 3H and 3I are exploded perspective views of one embodiment of table 362, respectively. In this embodiment, the table 362 includes an upper
各テーブルセクション３７８Ａ，３７８Ｂ，３７８Ｃの構成は、様々に変更可能である。図３Ｈ及び３Ｉにおいて、第１テーブルセクション３７８Ａは、概ね平板状の上板３８０Ａを有する。第２テーブルセクション３７８Ｂは、概ね平板状の中間板３８０Ｂと、横方向に延び且つ中間板３８０Ｂから上方に突き出た複数の中間壁３８０Ｃとを有する。ほぼ同様に、第３テーブルセクション３７８Ｃは、平板状の下板３８０Ｄと、横方向に延び且つ下板３８０Ｄから上方に突き出た複数の下壁３８０Ｅとを有する。 The configuration of each
壁３８０Ｃ，３８０Ｅの形状、配置位置や数は、テーブル３６２における所望の剛性、重量、振動特性が達成されるように様々に変更可能である。この実施形態において、中間壁３８０Ｃは、矩形の外形を有する周壁３８２Ａと、同軸の筒状からなる２つの壁３８２Ｂと、内側のリングから外周に向かって放射状に延びた複数のラジアル壁３８２Ｃと、離間した３つの交差梁状の壁３８２Ｄとを有する。ほぼ同様に、この実施形態において、下壁３８０Ｅは、矩形の外形を有する周壁３８４Ａと、同軸の筒状からなる２つの壁３８４Ｂと、内側のリングから外周に向かって放射状に延びた複数のラジアル壁３８４Ｃと、離間した３つの交差梁状の壁３８４Ｄとを有する。 The shape, arrangement position, and number of the
非排他的実施形態において、１つ以上の壁が、約１、２、５、７、１０、１５あるいは２０ｍｍの厚みを有する。 In non-exclusive embodiments, the one or more walls have a thickness of about 1, 2, 5, 7, 10, 15, or 20 mm.
テーブルセクション３７８Ａ，３７８Ｂ，３７８Ｃは、接着材、締め具、溶接、ろう付け、あるいは他の適切な方法によって互いに固定される。一実施形態において、少なくとも１つのテーブルセクション３７８Ａ，３７８Ｂ，３７８Ｃが、セラミック材料からなる。セクション３７８Ａ，３７８Ｂ，３７８Ｃが互いに固定されることによって、テーブル３６２に、離間した複数の空洞が形成される。
ここで、図３Ｈ及び３Ｉに示されたテーブル３６２は、非常に堅くかつ軽量のテーブル３６２となるように配置された複数の壁を有する箱型構造である。さらに、このテーブル３６２は、ワークピースの交換を促進させる開口３８６を有する。 Here, the table 362 shown in FIGS. 3H and 3I is a box structure having a plurality of walls arranged to be a very stiff and lightweight table 362. In addition, the table 362 has an
一実施形態において、テーブル３６２は、約３５０ｍｍ×４５０ｍｍ、厚さ４０ｍｍである。また、非排他的実施形態である選択肢として、テーブル３６２は、７、６．５、６、５．８、５．５、あるいは５ｋｇ以下の質量を有する。さらに、非排他的実施形態において、テーブル３６２は、少なくとも、５００、６００、７００、８００、あるいは１０００Ｈｚの一次振動数を有する。 In one embodiment, the table 362 is approximately 350 mm × 450 mm and 40 mm thick. Also, as an option that is a non-exclusive embodiment, the table 362 has a mass of 7, 6.5, 6, 5.8, 5.5, or 5 kg or less. Further, in non-exclusive embodiments, table 362 has a primary frequency of at least 500, 600, 700, 800, or 1000 Hz.
図３Ｊは、さらに別の実施形態のテーブル３６２Ｊを示す分解斜視図である。この実施形態において、テーブル３６２Ｊは、上方第１テーブルセクション３７８ＡＪと、第１テーブルセクション３７８ＡＪの底に固定される中間第２テーブルセクション３７８ＢＪと、第２テーブルセクション３７８ＢＪの底に固定される下方第３テーブルセクション３７８ＣＪとを有する。なお、テーブル３６２Ｊは、３未満あるいは３を超えるテーブルセクションによって構成することも可能である。 FIG. 3J is an exploded perspective view showing a table 362J of still another embodiment. In this embodiment, the table 362J includes an upper first table section 378AJ, an intermediate second table section 378BJ fixed to the bottom of the first table section 378AJ, and a lower third table fixed to the bottom of the second table section 378BJ. And a table section 378CJ. Note that the table 362J may be configured with less than three or more than three table sections.
図３Ｊにおいて、第１テーブルセクション３７８ＡＪは、概ね平板状の上板３８０ＡＪを有する。第２テーブルセクション３７８ＢＪは、概ね平板状の中間板３８０ＢＪと、横方向に延び且つ中間板３８０ＢＪから上方に突き出た複数の中間壁３８０ＣＪとを有する。ほぼ同様に、第３テーブルセクション３７８ＣＪは、平板状の下板３８０ＤＪと、横方向に延び且つ下板３８０ＤＪから上方に突き出た複数の下壁３８０ＥＪとを有する。 In FIG. 3J, the first table section 378AJ has a generally flat upper plate 380AJ. The second table section 378BJ has a substantially flat intermediate plate 380BJ and a plurality of intermediate walls 380CJ extending in the lateral direction and projecting upward from the intermediate plate 380BJ. In a similar manner, the third table section 378CJ has a flat plate-like lower plate 380DJ and a plurality of lower walls 380EJ extending in the lateral direction and projecting upward from the lower plate 380DJ.
この実施形態において、中間壁３８０ＣＪは、外周壁３８２ＡＪと、筒状の内壁３８２ＢＪとを有する。ほぼ同様に、この実施形態において、下壁３８０ＥＪは、外周壁３８４ＡＪと、筒状の内壁３８４ＢＪとを有する。 In this embodiment, the intermediate wall 380CJ has an outer peripheral wall 382AJ and a cylindrical inner wall 382BJ. In a similar manner, in this embodiment, the lower wall 380EJ has an outer peripheral wall 384AJ and a cylindrical inner wall 384BJ.
一実施形態において、テーブルセクション３７８ＡＪ，３７８ＢＪ，３７８ＣＪのうちの少なくとも１つが、ハニカム型構造３７１Ｊ及び／又は成形材３７３Ｊを有する。図３Ｊにおいて、中間第２テーブルセクション３７８ＢＪが、中間壁３８０ＣＪの間に配置されたハニカム型構造３７１Ｊを有し、下方第３テーブルセクション３７８ＣＪが、下壁３８０ＥＪの間に配置された成形材３７３Ｊを有する。例えば、ハニカム型構造３７１Ｊは、アルミニウム、ダンボール、繊維強化プラスティックのような、様々な材料から構成可能な非常に複数の薄い壁を有する。例えば、成形材３７３Ｊは、ポリマー発泡体を有する。 In one embodiment, at least one of the table sections 378AJ, 378BJ, 378CJ has a
図４Ａは、本発明に好ましく用いられるＺ駆動機２５５の一実施形態の斜視図である。この実施形態において、Ｚ駆動機２５５は、Ｚ出力部４００と、Ｚフレーム４０２と、Ｚベアリング４０４（矢印で示す）と、Ｚ測定器４０６と、第１駆動用部品２５６Ａと、第２駆動用部品２５６Ｂ（図４Ｂに示す）とを有する。これらの各構成要素のデザインは、Ｚ駆動機２５５の設計要求に応じて様々に変更可能である。 FIG. 4A is a perspective view of an embodiment of a
Ｚ出力部４００は、Ｚ軸に沿って、Ｚフレーム４０２に対して相対的に移動される。一実施形態において、Ｚ出力部４００は、Ｚレバー４０８と、Ｚ減衰器４１０と、Ｚハウジング４１２と、１以上のハウジング支持体４１４と、Ｚ移動体４１６と、接続部４１８とを有する。図４Ａにおいて、Ｚレバー４０８は、剛体であり、Ｚフレーム４０２の一部を貫通して延びている。また、Ｚレバー４０８は、第２駆動用部品２５６Ｂの一部を支持する。 The
Ｚ減衰器４１０は、Ｚレバー４０８の底に固定され、Ｚレバー４０８の底をＺフレーム４０２に対して安定させる。一実施形態において、Ｚ減衰器４１０は、Ｚレバー４０８の重量を支持し、Ｚレバー４０８がＺフレーム４０２に対して移動するのを許容し、第１ステージ（図４Ａでは不図示）からの振動（Ｚ軸に沿ったものを含む）がＺレバー４０８及び第２ステージ（図４Ａでは不図示）に伝わるのを抑制する。その結果、Ｚ駆動機２５５の振動伝播性が比較的低い。換言すると、Ｚ減衰器４１０は、第１ステージから第２ステージに伝わるはずの振動レベルの抑制が可能である。また、非排他的実施形態である選択肢として、Ｚ減衰器４１０は、第２ステージに伝わるはずの振動レベルを、少なくとも約１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９９、あるいは１００％近く抑制する。 The
Ｚハウジング４１２は、第２駆動用部品２５６Ｂの一部を支持する。図４Ａにおいて、Ｚハウジング４１２は、平らな頂部４２０と、筒状の円筒部４２２とを有する。一実施形態において、Ｚハウジング４１２は、駆動用部品２５６Ａ，２５６Ｂを囲む。 The
１以上のハウジング支持体４１４が、Ｚハウジング４１２をＺレバー４０８に接続するとともに、第１駆動用部品２５６Ａの一部がＺハウジング４１２の下方に伸びて、Ｚフレーム４０２の上端に固定されることを可能にしている。 One or
Ｚ移動体４１６は、概ね平らな円盤状であり、また、概ね平らで且つテーブル（図４Ａでは不図示）に面する支持面４２４を有する。 The Z-moving
接続部４１８は、Ｚ移動体４１６の底をＺハウジング４１２の上端に、機械的かつフレキシブルに接続する。その結果、Ｚ軸に沿ったＺハウジング４１２の動きが、Ｚ移動体４１６の動きとなる。接続部４１８のデザインは、ここで示される内容に従って様々に変更可能である。一実施形態において、接続部４１８は、Ｚ移動体４１６とＺハウジング４１２との間で伸びた屈曲部を有する。ここで、「屈曲部」は、いくつかの方向に対して比較的高い剛性を有し、他の方向に対して比較的低い剛性を有する部分を意味する。図４Ａにおいて、屈曲部は、（i）Ｘ、Ｙ及びＺ軸、及びＺ軸周りに比較的高い剛性を有し、また、（ii）Ｘ及びＹ軸周りに関して比較的柔軟である。比較的高い剛性と比較的低い剛性との比は、少なくとも約１００／１であり、少なくとも約１０００／１でもよい。 The connecting
この構成により、Ｚ軸に沿ったＺハウジング４１２の動きがＺ軸に沿ったＺ移動体４１６の動きとなる。一方で、接続部４１８は、Ｚハウジング４１２に対して相対的に、Ｚ移動体４１６が傾いたり、Ｘ軸周り及びＹ軸周りに旋回したりすることを可能にする。なお、接続部４１８について、他の構成を採用することも可能である。 With this configuration, the movement of the
Ｚフレーム４０２は、Ｚ出力部４００を支持して、第１駆動用部品２５６Ａを支持する。Ｚフレーム４０２の大きさ、形状、及びデザインは、様々に変更可能である。図４Ａにおいて、Ｚフレーム４０２は、概ねＥ字状であり、上方バーセクション４２６Ａと、下方バーセクション４２６Ｂと、上方バーセクション４２６Ａと下方バーセクション４２６Ｂとの間に配置される中間バーセクション４２６Ｃと、上方、中間、及び下方バーセクション４２６Ａ，４２６Ｂ，４２６Ｃを互いに接続する後方バーセクション４２６Ｄと、を有する。図４Ａにおいて、上方バーセクション４２６Ａ及び中間バーセクション４２６Ｃは、Ｚレバー４０８を受け入れるための開口４２６Ｅを有し、下方バーセクション４２６Ｂは、Ｚレバー４０８の一部を受け入れるためのスロット４２６Ｆを有する。さらに、上方バーセクション４２６Ａ及び中間バーセクション４２６Ｃはそれぞれ、Ｚフレーム４０２内へのＺレバー４０８の配置のための、選択的に着脱自在な着脱部４２８を有する。 The
下方バーセクション４２６Ｂは、第１ステージ２３８の上端に固定される。また、第１駆動用部品２５６Ａは、上方バーセクション４２６Ａに固定される。 The
Ｚベアリング４０４は、Ｚフレーム４０２に対するＺレバー４０８の相対的な動きを案内する。一実施形態において、Ｚベアリング４０４は、Ｚ軸に沿ったＺレバー４０８の動き（純粋な垂直動作）を許容するとともに、Ｘ及びＹ軸に沿った、またＸ及びＹ軸周りに関する、Ｚフレーム４０２及び第１ステージに対する相対的なＺレバー４０８の動きを抑制する。一実施形態において、Ｚベアリング４０４は、流体タイプのベアリング、あるいは磁気型のベアリングのような、非接触型のベアリングであり、中間バーセクション４２６ＣとＺレバー４０８との間に配置される。非接触型のベアリングによって、Ｚレバー４０８は、Ｚ軸に沿って、抵抗が全く無いかそれに近い状態で移動することができる。 The
Ｚ測定器４０６は、Ｚフレーム４０２に対するＺレバー４０８の相対的な動きを測定する。Ｚ測定器４０６は、Ｚ方向に関して、Ｚフレーム４０２（第１ステージ２３８）に対するＺレバー４０８の相対位置を検出する。一実施形態において、この情報は、エアベローズのような、Ｚ減衰器４１０のＺ軸に沿った動き（伸縮）に実質的に相当する。図４Ａに示す実施形態において、Ｚ測定器４０６は、リニアエンコーダである。Ｚレバー４０８の動きに関する情報は、制御システム２４がＺ駆動機２５５を制御できるように、制御システム２４（図１に示す）に送られてもよい。また、例えば、Ｚ測定器４０６は、静電容量型のゲージ、あるいは他のタイプのセンサーでもよい。 The
また、後で詳しく説明する実施形態に示すように、Ｚ測定器４０６からの情報は、第１ステージから第２ステージに伝わる振動レベルを低減するのに用いることができる。さらに、特定の実施形態において、Ｚ測定器４０６からの情報は、計測システムの初期化に用いることともできる。 Further, as shown in an embodiment described in detail later, information from the
図４Ｂは、Ｚ出力部４００及び第２駆動用部品２５６Ｂの断面斜視図であり、図４Ｃは、断面平面図である。この実施形態において、Ｚレバー４０８は、概ね筒形状である。 4B is a cross-sectional perspective view of the
図４Ｂ及び４Ｃにおいて、Ｚ減衰器４１０は、流体ベローズであり、（i）Ｚレバー４０８の底に固定された頂部と、（ii）Ｚフレーム４０２（図４Ａに示す）に取り付けられる底部とを有する。この構成により、Ｚ減衰器４１０は、Ｚ軸周りのＺ出力部４００の回転を抑制する。流体ベローズ内の流体の圧力は、Ｚ減衰器４１０に対する要求に適するように調整される。一実施形態において、流体圧力は、流体ベローズ内にセットされた状態のまま変更されない。あるいは、例えば、流体圧力が流体源（不図示）とともに調整及び制御されてもよい。さらに別の実施形態において、Ｚ減衰器４１０は、スプリングあるいは別の減衰デバイスであってもよい。 4B and 4C, the
また、図４Ｂ及び４Ｃは、第２駆動用部品２５６Ｂの詳細も示している。この実施形態において、第２駆動用部品２５６Ｂは、Ｚハウジング４１２の内側に固定された筒状の外側マグネット４３０Ａと、それに離間しかつ同軸な筒状の内側マグネット４３０Ｂとを有する。内側マグネット４３０Ｂの底は、Ｚレバー４０８の上端に固定され、内側マグネット４３０Ｂの上端は、Ｚハウジング４１２の頂部４２０の底に固定されている。 4B and 4C also show details of the
また、図４Ｂ及び４Ｃは、Ｚレバー４０８の上端とＺハウジング４１２の底との間で伸びたハウジング支持体４１４を示している。 4B and 4C show a
図４Ｄは、Ｚ出力部４００、第１駆動用部品２５６Ａ、及び第２駆動用部品２５６Ｂの部分的な拡大断面図である。この実施形態において、第１駆動用部品２５６Ａは、マグネット４３０Ａ，４３０Ｂと同軸配置される筒状のコイル４３２Ａと、離間した複数の脚部４３２Ｂとを有し、複数の脚部４３２Ｂは、離間した複数のハウジング支持体４１４の間において、コイル４３２Ａから下方に伸びている。脚部４３２Ｂは、コイル４３２ＡをＺフレーム（図４Ｄでは不図示）に固定するために用いられる。この構成により、コイル４３２Ａを電流が流れると、マグネット４３０Ａ，４３０Ｂ及びＺ出力部４００がＺ軸に沿って移動する。矢印４３３は、マグネットの磁化方向を示す。 FIG. 4D is a partially enlarged cross-sectional view of the
また、図４Ｄは、屈曲部４１８の詳細を示す。より具体的には、この実施形態において、屈曲部４１８は、（i）Ｚ移動体４１６の底に固定される上方円盤状領域４３４Ａと、（ii）Ｚハウジング４１２の上端に固定される下方円盤状領域４３４Ｂと、（iii）領域４３４Ａ，４３４Ｂを互いに接続する、フレキシブルな接続片４３４Ｃとを有する。 FIG. 4D shows details of the
図５は、第２ステージ２４０の傾きに伴う、第２ステージ２４０、３つのＺ駆動機２５５の一部、及びステージベアリング装置２５７（矢印で示す）の関係を示す模式図である。具体的には、図５に示すように、（i）各テーブルパッド３７６Ａが１つのＺ駆動機２５５の移動体４１６に位置決めされ、（ii）ステージベアリング装置２５７によって移動体４１６からテーブルパッド３７６Ａが離間した状態が維持され、（iii）残りのＺ駆動機２５５に対する各移動体４１６の傾きを接続部４１８が許容している。その結果、第２ステージ２４０が傾いている間、テーブルパッド３７６Ａの支持面３７４Ｂが移動体４１６の支持面４２４とほぼ平行になるように、移動体４１６が傾く。ここで、Ｚ軸に沿ったＺ駆動機２５５からの純粋なＺ運動は、第２ステージ２４０を傾けるのに用いることができる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a relationship between the
図６Ａは、別の実施形態である第２移動装置６４４を有する第２ステージ６４０の上からの斜視図であり、図６Ｂは、下からの斜視図である。第２移動装置６４４は、第１Ｘ駆動機６５２Ｆと、第２Ｘ駆動機６５２Ｓと、第１Ｙ駆動機６５４Ｆと、第２Ｙ駆動機６５４Ｓとを有する。この実施形態において、第２ステージ６４０は、上記の第２ステージ２４０と同様である。一方で、この実施形態において、第２移動装置６４４のＸ及びＹ駆動機６５２Ｆ，６５２Ｓ，６５４Ｆ，６５４Ｓが異なる。 FIG. 6A is a perspective view from above of the
この実施形態において、Ｘ及びＹ駆動機６５２Ｆ，６５２Ｓ，６５４Ｆ，６５４Ｓのそれぞれは、ＥＩコアアクチュエータのような、吸引タイプのアクチュエータである。ＥＩコアアクチュエータの一例が米国特許第６，０６９，４７１号明細書に記載されており、そのすべてを援用して本文の記載の一部とする。この実施形態において、第１駆動用部品６５６Ａは、第１ステージ（図６Ａ及び６Ｂでは不図示）に固定された一対のＥコア及び筒状導体を有し、第２駆動用部品６５６Ｂは、第２ステージ６４０に固定されたＩコアである。 In this embodiment, each of the X and
ここで、Ｘ及びＹ駆動機６５２Ｆ，６５２Ｓ，６５４Ｆ，６５４Ｓは、上記のＸ及びＹ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓが第２ステージ２４０に固定された方法と同様の方法で第２ステージ６４０に固定されている。これによって、ステージ装置において、異なるタイプの駆動機に容易に再構成するのが可能になる。 Here, the X and
図７Ａは、別の実施形態である第２移動装置７４４を有する第２ステージ７４０を上から見た斜視図であり、図７Ｂは、横から見た斜視図である。この実施形態において、第２ステージ７４０は、上記の第２ステージ２４０と同様である。一方で、この実施形態において、第２移動装置７４４は、Ｘ駆動機７５２Ｆの第１ペア（１つのみ図示）と、Ｘ駆動機７５３Ｆの第２ペア（１つのみ図示）と、第１Ｙ駆動機７５４Ｆと、Ｙ駆動機７５５Ｆ，７５５Ｓの第２ペアとを有する。 FIG. 7A is a perspective view of a
この実施形態において、（i）第１ペアの各Ｘ駆動機７５２Ｆは、ＥＩコアアクチュエータであり、（ii）第２ペアの各Ｘ駆動機７５３Ｆは、ボイスコイルモータであり、
（iii）Ｙ駆動機７５４Ｆは、ＥＩコアアクチュエータであり、(iv)第２ペアの各Ｙ駆動機７５５Ｆ，７５５Ｓは、ボイスコイルモータである。この構成により、例えば、（i）Ｘ駆動機７５２Ｆの第１ペアをＸ軸に沿った第２ステージ７４０の素早い粗動に用いることができ、（ii）Ｘ駆動機７５３Ｆの第２ペアをＸ軸に沿った第２ステージ７４０の精密移動に用いることができ、（iii）Ｙ駆動機７５４ＦをＹ軸に沿った第２ステージ７４０の素早い粗動に用いることができ、(iv)Ｙ駆動機７５５Ｆ，７５５Ｓの第２ペアを、Ｙ軸に沿った、また、Ｚ軸周りに関する第２ステージ７４０の精密な移動に用いることができる。In this embodiment, (i) each first pair of X drives 752F is an EI core actuator, and (ii) each second pair of X drives 753F is a voice coil motor,
(Iii) The
ここで、Ｘ及びＹ駆動機７５２Ｆ，７５３Ｆ，７５４Ｆ，７５５Ｆ，７５５Ｓは、上記のＸ及びＹ駆動機２５２Ｆ，２５２Ｓ，２５４Ｆ，２５４Ｓが第２ステージ２４０に固定された方法と同様の方法で第２ステージ７４０に固定されている。これによって、ステージ装置において、異なるタイプの駆動機に容易に再構成するのが可能になる。 Here, the X and
図８は、模式図であり、（i）ワークピース８００、（ii）テーブル８６２、チャック８６４、及び３つのテーブルパッド８７４Ａを有する第２ステージ８４０、（iii）３つのＺ駆動機８５５のＺ移動体８１６、及び(iv)ステージベアリング装置８５７を示す。より具体的には、図８は、低圧あるいは真空などの大気圧とは異なる圧力の流体が流体源８１１からチャック８６４に送られる状態の一実施形態を示す。 FIG. 8 is a schematic diagram: (i) a
この実施形態において、ステージベアリング装置８５７は、真空予圧型の流体ベアリングである。また、２つのテーブルパッド８７４Ａは、ステージ通路８１５，８１８（想像線で示す）を介してチャック８６４と流体的につながる入口ポート８１３を有する。一実施形態において、各移動体８１６は、流体源８１１と流体的につながり且つステージベアリング装置８５７に真空を供給する出口ポート８１７を有する。 In this embodiment, the stage bearing device 857 is a vacuum preload type fluid bearing. Also, the two
この構成により、第２ステージ８４０の一部である入口ポート８１３は、第２ステージ８４０とともに移動し、出口ポート８１７は第１ステージとともに移動する。その結果、入口ポート８１３は、出口ポート８１７に対して相対的に６自由度に移動することができる。さらに、この構成により、流体源８１１によって作られた、真空予圧型の流体ベアリング８５７を構成するための真空の一部を、テーブル８６２に流用することが可能である。ステージ通路８１５を経由して供給された真空はチャック８６４に送られ、ワークピース８００をチャック８６４に保持するためにチャック８６４に使用される真空が形成される。また、ステージ通路８１８を経由して供給された真空は、テーブル８６２を通過してチャック８６４に送られ、チャック８６４を第２ステージ８４０に保持するための真空が形成される。また、この構成により、流体（真空）源８１１からチャック８６４まで伸びるホースを設けることなく、真空源８１１をチャックに接続することが可能である。ここで、入口ポート８１３と出口ポート８１７との間には、その間に伸びるホースあるいはチューブのような流体用の導管はない。 With this configuration, the
図９Ａは、図２Ａから４Ｄに示された、ステージ装置２２０の一部の模式図であり、ステージ装置２２０は、第１ステージ２３８と、第２ステージ２４０と、Ｚ駆動機２５５とを有する。図９Ａには、Ｚ出力部４００、Ｚフレーム４０２、Ｚ測定器４０６、第１駆動用部品２５６Ａ、及びＺ駆動機２５５の第２駆動用部品２５６Ｂが示されている。また、図９Ａには、Ｚレバー４０８、Ｚ減衰器４１０、各Ｚ出力部４００のＺ移動体４１６が示されている。 FIG. 9A is a schematic view of a part of the
上述したように、Ｚ減衰器４１０は、Ｚレバー４０８の底に固定されており、Ｚレバー４０８の底を第１ステージ２３８に連結している。一実施形態において、Ｚ減衰器４１０は、Ｚレバー４０８の重量及び第２ステージ２４０の重量を支持し、第１ステージ２３８に対して相対的にＺレバー４０８が移動するのを可能にし、また、第１ステージ２３８からＺレバー４０８及び第２ステージ２４０に伝わる振動レベルを低減する。ここで、Ｚ減衰器４１０はそれぞれ、ある程度の剛性を有している。非排他的な実施形態において、例えば、各Ｚ減衰器４１０におけるＺ軸に沿った剛性（Ｋ）は、約０．１、０．５、１、２、５、１０、１５、あるいは２０Ｎ／ｍｍである。 As described above, the
減衰器４１０の剛性によって、地表あるいは周辺から第１ステージ２３８に伝わる外乱の少なくとも一部が、減衰器４１０を介して第２ステージ２４０に伝わる。 Due to the rigidity of the
各Ｚ駆動機２５５に対して、Ｚ測定器４０６は、第１ステージ２３８あるいは他の参照に対して相対的な、Ｚレバー４０８及びＺ減衰器４１０の一部（例えば頂部）の動き及び／又は位置を測定する。後述するように、制御システム２４によるＺ減衰器４１０の剛性及びダンピングを補償するＺ駆動機２５５の制御が可能となるように、Ｚレバー４０８の動きに関する情報が、制御システム２４（図１に示す）に送られる。 For each Z-
特定の実施形態において、第１ステージ２３８に伝わる外乱（地表あるいは周辺などからの）は、Ｘ，Ｙ及びＺ軸に沿った、また、Ｘ，Ｙ及びＺ軸周りに関する、第１ステージ２３８の動作乱れを引き起こす。図９Ａに示す減衰器４１０によって、（i）Ｘ，Ｙに沿った、また、Ｚ軸周りに関する、第１ステージ２３８の動作乱れが第２ステージ２４０に伝わらない、（ii）Ｚ軸に沿った、また、Ｘ及びＹ軸周りに関する、第１ステージ２３８の動作乱れが、減衰器４１０の一部及びＺレバー４０８におけるＺ軸に沿った小さな変位を生じさせる。Ｚ測定器４０６は、この変位の測定に用いることができる。また、この情報によって、その変位の速度を算出可能である。後述するように、変位及び速度情報を用いることにより、制御システム２４は、Ｚ駆動機２５５を制御し、減衰器４１０を通して伝わった乱れを補償することができる。 In certain embodiments, disturbances transmitted to the first stage 238 (such as from the ground surface or the surroundings) act on the
一実施形態において、＋ｖの速度上昇での＋ｄの変位上昇を伴うＺレバー４０８の移動を招いた第１ステージ２３８の動きを、Ｚ測定器４０６が検出すると、制御システムは、Ｚレバー４０８の好ましくない変位上昇分を、解消、修正及び／又は減少させるために、Ｚレバー４０８に下向きの力が働くように、第１駆動用部品２５６Ａに対して適切な値の出力を行う。同様に、−ｖの速度降下での−ｄの変位降下を伴うＺレバー４０８の移動を招いた第１ステージ２３８の動きを、Ｚ測定器４０６が検出すると、制御システムは、Ｚレバー４０８の好ましくない変位降下分を、解消、修正及び／又は減少させるために、Ｚレバー４０８に上向きの力が働くように、第１駆動用部品２５６Ａに対して適切な値の出力を行う。好ましくない変位が全て解消されると、第２ステージ２４０は、第１ステージ２３８の動作乱れから分離される。 In one embodiment, when the
図９Ｂは、模式的なブロック図であり、Ｚ軸に沿って及び、Ｘ及びＹ軸周りに、第２ステージ２４０を精密に位置決めするための、第２移動装置２４４によるＺ駆動機２５５の制御を示す。この実施形態において、第２ステージ２４０の目標位置は、システムに入力されるインプット９２１である。目標位置は、測定システム２２によって生成された、第２ステージ２４０のセンサー信号ベクトルＳと比較される。インプット９２１とセンサー信号ベクトルＳとの比較によって、相違ベクトルが割り出される。制御システム９２２（制御システム２２）は、第２ステージ２４０をＺ軸に沿って正確に位置決めする指示のための、Ｚ駆動機２５５に対する出力を割り出す。 FIG. 9B is a schematic block diagram showing the control of the
一実施形態において、制御システム９２２は、（i）第２ステージ２４０の位置決めに必要なＺ駆動機２５５に対する出力値を算出する位置決めシステム９２３と、（ii）Ｚ減衰器４１０の剛性及びダンピングの少なくとも一部の補償、及び／又は、Ｚ減衰器４１０を介して第１ステージ２３８から第２ステージ２４０に伝わる振動レベルの少なくとも一部の低減、に必要なＺ駆動機２５５に対する出力値を算出する補償システム９２５とを有する。制御システム９２２は、例えば、ＰＩＤ(proportional integral derivative)制御器や、比例ゲインコントローラ、リードラグフィルタ、あるいは制御技術に関する他の一般的に知られたものを有してもよい。 In one embodiment, the
Ｚ駆動機２５５に対する出力によって、第２ステージ２４０をターゲットとした総駆動力ＦＭが作られる。一実施形態において、総駆動力は、サーボ力成分ＦＳと、補償力成分ＦＣとを有する。サーボ力成分ＦＳは、第２ステージ２４０の位置決めのために、第２ステージ２４０に送られる。補償力成分ＦＣは、Ｚ減衰器４１０の剛性の少なくとも一部のオフセット及び／又は補償、及び／又はＺ減衰器４１０を介して第１ステージ２３８から第２ステージ２４０に伝わる振動レベルの少なくとも一部の低減のために、第２ステージ２４０に送られる。換言すると、補償力成分ＦＣは、Ｚ減衰器４１０を通過する第１ステージ２３８からの乱れの力ＦＤ（不図示）を解消するために、負の剛性項及び負のダンピング項を含む。補償力成分ＦＣと乱れの力ＦＤとがほぼ同等の逆関係である場合に、乱れが解消されかつ補償される。なお、非排他的実施形態において、補償力成分ＦＣの絶対値は、乱れの力ＦＤの絶対値の、少なくとも約１０、２０、４０、５０、７０、８０、９０、９９、１００、あるいは１１０％である。 The total driving force FM targeting the
特定の実施形態において、Ｚ駆動機２５５の性能は相対的に良好であり、Ｚ駆動機２５５は、補償力成分ＦＣによって打ち消すことが可能な、安定性、再現性、線形剛性を有する。なお、非排他的な実施形態において、補償力成分ＦＣは、Ｚ減衰器４１０を介して第１ステージ２３８から第２ステージ２４０に伝わるはずの乱れ及び／又は振動のレベルを、少なくとも約１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９９、あるいは１００％、低減することができる。 In certain embodiments, the performance of the
１自由度のシステムにおいて、第１ステージ２３８に対する相対的な第２ステージ２４０の動力学は、下式で表すことができる。
Ｍａ＋Ｃｖ＋Ｋｄ＝Ｆ …式（１）In a one degree of freedom system, the dynamics of the
Ma + Cv + Kd = F Formula (1)
ここで、Ｍは第２ステージ２４０の質量であり、ＣはＺ減衰器４１０のダンピングを表し、ＫはＺ減衰器の剛性を表し、Ｆは１軸（例えば、Ｚ軸）に沿って第２ステージ２４０に働く力、ａは加速度、ｖは速度、ｄは変位である。変位及び速度の情報が有効である場合に、Ｚ減衰器４１０の剛性（Ｋ）及びダンピング（Ｃ）の補償にＺ駆動機２５５を使用することができる。Ｚレバー４０８の変位及び速度に関する情報は、Ｚ測定器４０６によって測定することができる。
Ｉｆ Ｆ＝Ｃｖ＋Ｋｄ＋ｕ …式（２）Here, M is the mass of the
If F = Cv + Kd + u (2)
ここで、ｕはサーボ力成分ＦＳ（目標の力）である。式（１）と式（２）との組み合わせにより、以下の式が成り立つ。
Ｍａ＝ｕ …式（３）Here, u is a servo force component FS (target force). The following expression is established by the combination of Expression (1) and Expression (2).
Ma = u Formula (3)
一実施形態において、変位ｄをトラジェクトリー・コマンドｒとするのが望ましく、このときｕはＭａとなる。
Ｍａ−Ｍａ＝０ …式（４）
そこで、ｄをｒとする。In one embodiment, it is desirable that the displacement d be a trajectory command r, where u is Ma.
Ma−Ma = 0 Formula (4)
Therefore, d is r.
一般的な６自由度システムにおいて、１自由度システムに用いたのと同じ手法を利用することが可能である。６自由度システム力学は、行列形式で表すことができる。
［Ｍ］ｑａ−［Ｃ］ｑｖ＋［Ｋ］ｑｄ＝Ｆ …式（５）In a general six-degree-of-freedom system, it is possible to use the same method as that used for the one-degree-of-freedom system. Six degree of freedom system dynamics can be expressed in matrix form.
[M] qa- [C] qv + [K] qd = F Formula (5)
システムにおける剛性マトリクス［Ｋ］及びダンピングマトリクス［Ｃ］が算出されると、それらの補償に必要な駆動力を算出することができる。
Ｆ＝［Ｃ］ｑｖ＋［Ｋ］ｑｄ＋ｕ …式（６）When the stiffness matrix [K] and the damping matrix [C] in the system are calculated, the driving force necessary to compensate them can be calculated.
F = [C] qv + [K] qd + u Formula (6)
式（５）及び（６）は、式（１）及び（２）と同じ形式である。したがって、より一般化されたベクトル及びマトリクスを用いることによって、６自由度システムにおいて同様の目標を達成することができる。 Equations (5) and (6) are in the same form as equations (1) and (2). Thus, similar goals can be achieved in a six degree of freedom system by using more generalized vectors and matrices.
シミュレートテストの結果は、第１ステージ及び第２ステージを有するステージ装置上で実行されたものである。図９Ｃから９Ｅは、グラフ図であり、Ｚ軸に沿った、Ｘ軸に沿った、及びＹ軸に沿った、伝播性のシミュレートテストの結果をそれぞれ示す。伝播性は、異なる周波数にわたる、第１ステージと第２ステージとの間の変位の割合として明示している。シミュレート結果は、剛性及びダンピングの補償によって伝播性が大幅に低減したことを示している。図９Ｃから９Ｅは、６自由度シミュレーションによって生成された第１ステージと第２ステージとの間の伝播性のボード線図を示す。振動の１００％が第１ステージから第２ステージに伝わるとすると、伝播性の大きさは、１．０、あるいは、０ｄＢ（各図９Ｃ〜９Ｅの頂部の線図）である。第２ステージの位置決め正確性の向上のために、第１ステージからの乱れが第２ステージに伝わるのが抑制される。換言すれば、伝播性が、可能な限り小さくなる（図９Ｃ〜９Ｅでは、規模（最大）の負の数値がプロットされている。）。 The result of the simulated test was executed on a stage apparatus having a first stage and a second stage. FIGS. 9C to 9E are graphs showing the results of the simulated propagation test along the Z axis, along the X axis, and along the Y axis, respectively. Propagation is manifested as the rate of displacement between the first stage and the second stage over different frequencies. The simulated results show that the propagation properties are greatly reduced by compensation for stiffness and damping. FIGS. 9C to 9E show Bode diagrams of the propagation between the first stage and the second stage generated by the 6-degree-of-freedom simulation. Assuming that 100% of the vibration is transmitted from the first stage to the second stage, the magnitude of the propagation property is 1.0 or 0 dB (the top diagrams in FIGS. 9C to 9E). In order to improve the positioning accuracy of the second stage, the disturbance from the first stage is prevented from being transmitted to the second stage. In other words, the propagation is as small as possible (in FIGS. 9C-9E, negative values of scale (maximum) are plotted).
図９Ｃから９Ｅは、２つのケースの間の伝播性を比較している。ベンチマークケース（破線）は、剛性及びダンピング補償が使用されなかったときの成績である。補償が動作すると（補償ケースは実線で示される）、特に低周波数域において、伝播性の規模が減少する。図９Ｃから９Ｅにおいて、Ｘ軸は、１、２、５、１０、２０、５０、あるいは１００ｄＢの値を有する。 Figures 9C to 9E compare the propagation between the two cases. The benchmark case (dashed line) is the result when stiffness and damping compensation were not used. When compensation operates (compensation case is indicated by a solid line), the scale of propagation decreases, especially in the low frequency range. 9C to 9E, the X axis has a value of 1, 2, 5, 10, 20, 50, or 100 dB.
一実施形態において、各Ｚ駆動機の剛性は、第２ステージをゆっくりと上下に移動させるようにＺ駆動機を制御することによって実験的に測定することができる。測定された剛性は、適切な補償力ＦＣを直ちに算出するために、制御システムによって使用される。一実施形態において、例えば、第２ステージは、約０．５秒の間に約２ｍｍの範囲で上下に移動される。 In one embodiment, the stiffness of each Z drive can be measured experimentally by controlling the Z drive to slowly move the second stage up and down. The measured stiffness is used by the control system to immediately calculate an appropriate compensation force FC. In one embodiment, for example, the second stage is moved up and down in a range of about 2 mm in about 0.5 seconds.
図９Ｆは、グラフ図であり、Ｚ駆動機による第２ステージの低速移動の間に、Ｚ駆動機によって働く総駆動力のテスト結果を、第２ステージの位置に対して示している。図９Ｆにおいて、ライン９３１は、線形剛性を表しており、ここでは３つのＺ駆動機における３つの剛性の合計である。この実施形態において、剛性は約９Ｎ／ｍｍである。 FIG. 9F is a graph showing the test result of the total driving force exerted by the Z drive during the low speed movement of the second stage by the Z drive with respect to the position of the second stage. In FIG. 9F,
図９Ｇは、Ｚ駆動機を制御する剛性補償の効果を示すグラフ図である。図９Ｇにおいて、ライン９３３は、第２ステージの重心に働く総剛性を表している。この実施形態において、第２ステージに働く総剛性は、約５０Ｎ／ｍに縮小した。 FIG. 9G is a graph showing the effect of stiffness compensation for controlling the Z drive machine. In FIG. 9G,
図１０Ａは、本発明の特徴を備えるステージ装置１０２０Ａを上から見た模式的な斜視図である。例えば、ステージ装置１０２０Ａは、図１の露光装置１０における、ウエハステージ装置２０として、あるいはレチクルステージ装置１８として用いることができる。また、ステージ装置１０２０Ａは、他のタイプのデバイスを移動させるのに用いることができる。 FIG. 10A is a schematic perspective view of a
図１０Ａに示されるステージ装置１０２０Ａの構成要素は、第１ステージ１０３８Ａと、第２ステージ１０４０Ａと、測定システム１０２２Ａと、初期化システム１０８１Ａ（想像線で示す）とを有する。ステージ１０３８Ａ，１０４０Ａは、対応する上述したデザインと同様のデザインにすることができる。ステージ装置１０２０Ａの第１移動装置及び第２移動装置は、図１０Ａでは不図示である。移動装置は、図２Ａから４Ｄに示した、上述した構成要素と同様の構成にすることができる。例えば、第１移動装置は、Ｘ及びＹ軸に沿って、及び、Ｚ軸周りに、第１ステージ１０３８Ａを駆動するのに用いられ、第２移動装置は、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に沿って、及び、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸周りに、第２ステージ１０４０Ａを駆動するのに用いられる。また、例えば、第１移動装置は、３を超える又は３未満の自由度で第１ステージ１０３８Ａを駆動する構成とすることもでき、及び／又は、第２移動装置は、６未満の自由度で第２ステージ１０４０Ａを駆動するのに用いることもできる。 The components of
測定システム１０２２Ａは、第２ステージ１０４０Ａの位置を常にモニターする。この情報により、第２移動装置は、第２ステージ１０４０Ａを正確に位置決めするように制御される。測定システム１０２２Ａの構成は、第２ステージ１０４０Ａの自由度に応じて様々に変更可能である。例えば、測定システム１０２２Ａは、少なくとも１軸に沿って及び／又は少なくとも１軸周りに関し、第２ステージ１０４０Ａの位置を測定することができ、また、複数のレーザ干渉計、エンコーダ、及び／又は、他の測定デバイスを利用することもできる。 The
一実施形態において、図１０Ａに示すように、測定システム１０２２Ａは、３軸及び３軸周りに関して、協調して第２ステージ１０４０Ａの位置をモニターする６つの干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃを有する。より具体的には、この実施形態において、測定システム１０２２Ａは、（i）Ｚ軸に沿って及びＸ軸及びＹ軸周りに関して、第２ステージ１０４０Ａの位置を協調して測定する、離間した３つのＺ干渉計システム１０２３Ａと、（ii）Ｘ軸に沿って及びＺ軸周りに関して、第２ステージ１０４０Ａの位置を協調して測定する２つのＸ干渉計システム１０２３Ｂと、（iii）Ｙ軸に沿って第２ステージ１０４０Ａの位置を測定するＹ干渉計システム１０２３Ｃと、を有する。この実施形態において、各干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃは、第２ステージ１０４０Ａから離れて配置された第１干渉計部品１０２５Ａと、第２ステージ１０４０Ａに固定され第２ステージ１０４０Ａとともに移動する第２干渉計部品１０２５Ｂとを有する。干渉計部品１０２５Ａ，１０２５Ｂの正確な位置は、ステージ装置１０２０Ａの所望の性能を達成するために様々に変更可能である。 In one embodiment, as shown in FIG. 10A,
図１０Ａに示す実施形態において、（i）各第１干渉計部品１０２５Ａは、第２干渉計部品１０２５Ｂにレーザビーム１０２７を照射しかつその第２干渉計部品で反射したビームを受ける干渉計ブロックであり、（ii）各第２干渉計部品１０２５Ｂは、ミラーなどの反射体である。また、第１干渉計部品が反射体を有しかつ第２干渉計部品が干渉計ブロックを有する構成とすることもできる。適切なレーザ干渉計は、カルフォルニア、サンタクララのアジレントで販売されている。 In the embodiment shown in FIG. 10A, (i) each
特定の実施形態において、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸周りに関する、第２ステージ１０４０Ａの機械的動作範囲は、１以上の干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃの作動範囲よりも広い。換言すると、１以上の干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃは、作動回転範囲に制限がある。例えば、各干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃが適切に機能するために、干渉計ブロックからのビーム１０２７は、反射体（第２干渉計部品）で反射されてその干渉計ブロックに戻る必要がある。反射体の角度が作動回転範囲内にない場合、干渉計ブロックにビームが戻らない可能性がある。一実施形態において、各Ｚ干渉計システム１０２３Ａは、ＦＡ作動範囲を有し、各Ｘ干渉計システム１０２３Ｂは、ＳＡ作動範囲を有し、Ｙ干渉計システム１０２３Ｃは、ＴＡ作動範囲を有する。 In certain embodiments, the mechanical operating range of the
制限された各作動回転範囲の大きさは、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃのタイプに応じて様々に変更可能である。例えば、１つのタイプの干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃにおいて、適切に機能するためには、反射体がビーム１０２７に対して９０°±０．０６°である必要がある。この構成において、作動範囲は、約０．１２°である。また、非排他的な実施形態において、作動範囲は、約０．０１、０．０５、０．１、あるいは０．５°である。 The size of each limited operational rotation range can be varied depending on the type of
ステージ装置１０２０Ａに最初に出力が加えられたとき、第２ステージ１０４０Ａは、通常、未知の方位にあり、また、第２ステージ１０４０Ａが作動範囲外に回転していて１以上の干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃが稼動しない可能性がある。例えば、ＦＡ作動範囲を超えて、第２ステージ１０４０ＡがＸ軸又はＹ軸周りに回転している場合、Ｚ干渉計システム１０２３Ａが機能しない可能性がある。ほぼ同様に、ＳＡ作動範囲及びＴＡ作動範囲を超えて第２ステージ１０４０ＡがＺ軸周りに回転している場合、Ｘ及びＹ干渉計システム１０２３Ｂ，１０２３Ｃが機能しない可能性がある。 When power is first applied to the
この構成において、初期化システム１０８１Ａは、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃが未稼動の際に、第２ステージ１０４０Ａが正確な方位に調整されるようにする。一実施形態において、初期化システム１０８１Ａは、第２ステージ１０４０Ａが作動範囲を超えて回転しているときの、第２ステージ１０４０Ａの位置をモニターする。この実施形態において、初期化システム１０８１Ａは、第２ステージ１０４０Ａが作動範囲外にある及び／又は第２ステージ１０４０Ａの機械的最大動作範囲を超えているときの、第２ステージ１０４０Ａの位置を測定可能な１以上のセンサーを有する。 In this configuration, the
図１０Ａに示す実施形態において、初期化システム１０８１Ａは、６つの初期センサー１０８３Ａ−１０８３Ｃ（想像線で示される）を有し、それらはすなわち、（i）Ｚ軸に沿って及びＸ軸周り及びＹ軸周りに関して、第１ステージ１０３８Ａに対する第２ステージ１０４０Ａの位置を協調して測定する離間した３つのＺセンサー１０８３Ａと、（ii）Ｘ軸に沿って及びＹ軸周りに関して、第１ステージ１０３８Ａに対する第２ステージ１０４０Ａの位置を協調して測定する離間した２つのＸセンサー１０８３Ｂと、（iii）Ｙ軸に沿って、第１ステージ１０３８Ａに対する第２ステージ１０４０Ａの位置を測定するＹセンサー１０８３Ｃと、を有する。なお、例えば、初期化システム１０８１Ａは、６未満あるいは６を超えるセンサー、及び／又は、第１ステージ１０３８Ａ以外の他の構造物に対して移動体を参照可能な１以上のセンサーを有してもよい。 In the embodiment shown in FIG. 10A, the
一実施形態において、１以上の初期センサー１０８３Ａ−１０８３Ｃは、固定されたゼロ位置を有するアブソリュート型とすることができる。そうしたタイプのセンサーの１つとして、静電容量ゲージがある。他のアブソリュート型のセンサーとして、ポテンショメータ、ＬＶＤＴＳ、及び多くの光学センサーがある。アブソリュート型のセンサー１０８３Ａ−１０８３Ｃにより、Ｘ，Ｙ，及び／又はＺ軸周りに関する第２ステージ１０４０Ａの所望の方位を、特定の検出値に関連付けることができる。アブソリュート型のセンサー１０８３Ａ−１０８３Ｃに対する正確な目標値は、制御システム２４（図１に示す）の初期化ソフトウェアプログラムに保存することができる。アブソリュート型のセンサーの使用により、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃの比較的高速での初期化が可能となる。 In one embodiment, the one or more
別の実施形態において、１以上の初期センサー１０８３Ａ−１０８３Ｃは、第１ステージ１０３８Ａに対する第２ステージ１０４０Ａのインクリメンタルな動きを測定するインクリメンタル型のセンサーとすることもできる。そうしたタイプのセンサーの１つとして、エンコーダがある。図１０Ａに示す実施形態では、ステージ装置１０２０Ａが始動すると、初期化プロセスが開始し、制御システムが、初期センサー１０８３Ａ−１０８３Ｃからの位置情報を用いて第２移動装置を制御する。この制御は、初期の比較的低いバンドウィドスにおいて、オプション的に生じる。この構成により、その初期位置から目標位置に向けて第２ステージ１０４０Ａが徐々に移動するように、第２移動装置が制御される。第２ステージ１０４０Ａが正確な方位で一旦安定すると、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃが初期化される。その後、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃからの位置情報を用いて制御システムが第２移動装置を制御する。任意的に、バンドウィドスが変化して高くなる。 In another embodiment, the one or more
図１０Ｂは、本発明の特徴を有するステージ装置１０２０Ｂの別の実施形態の一部の、模式的な上からの斜視図である。例えば、ステージ装置１０２０Ｂは、図１の露光装置１０における、ウエハステージ装置２０として、あるいはレチクルステージ装置１８として用いることができる。また、ステージ装置１０２０Ｂは、他のタイプのデバイスを移動させるのに用いることができる。 FIG. 10B is a schematic top perspective view of a portion of another embodiment of a
図１０Ｂに示されるステージ装置１０２０Ｂの構成要素は、第１ステージ１０３８Ｂと、第２ステージ１０４０Ｂと、測定システム１０２２Ｂと、初期化システム１０８１Ｂとを有する。ステージ１０３８Ｂ，１０４０Ｂ、及び測定システム１０２２Ｂは、対応する上述したデザインと同様のデザインにすることができる。図１０Ｂにおいて、測定システム１０２２Ｂはまた、３軸に沿って及び３軸周りに関して、協調して第２ステージ１０４０Ａの位置をモニターする６つの干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃを有する。 The components of the
図１０Ｂにおいて、初期化システム１０８１Ｂはまた、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃが未稼動の際に、第２ステージ１０４０Ａが正確な方位に調整されるようにする。この実施形態において、初期化システム１０８１Ａは、１以上のアライナー１０８５Ａ−１０８５Ｃを有し、それらは、第２ステージ１０４０Ａのさらなる動きを抑制するものであり、第２ステージ１０４０Ｂが各稼動範囲内で回転されるように、位置決めされている。 In FIG. 10B, the
図１０Ｂに示す実施形態において、初期化システム１０８１Ｂは、３つのアライナー１０８５Ａ−１０８５Ｃ、すなわち、Ｚアライナー１０８５Ａ、Ｘアライナー１０８５Ｂ、及びＹアライナー１０８５Ｃを有する。この実施形態において、Ｚアライナー１０８５Ａは、Ｚ軸に沿った第２ステージ１０４０Ｂの動きを協調して抑制しかつ、Ｘ及びＹ軸周りに第２ステージ１０４０Ｂを方向付ける、離間した３つの硬質なＺストップ体１０８７Ａ（想像線で示される）を有する。Ｘアライナー１０８５Ｂは、Ｘ軸に沿って第２ステージ１０４０Ｂの動きを協調して抑制しかつ、Ｚ軸周りに第２ステージ１０４０Ｂを方向付ける、離間した２つの硬質なＸストップ体１０８７Ｂを有する。Ｙアライナー１０８５Ｂは、Ｙ軸に沿って第２ステージ１０４０Ｂの動きを抑制する硬質なＹストップ体１０８７Ｃを有する。また、例えば、初期化システム１０８１Ｂは、３未満あるいは３を超えるアライナーを有することもできる。例えば、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸周りに関して、他のアライナー１０８５Ａ，１０８５Ｂによって第２ステージ１０４０Ｂを適切に方向付けることが可能であるから、Ｙアライナー１０８５Ｃは、必ずしも必要でない。 In the embodiment shown in FIG. 10B, the
一実施形態において、１以上の硬質なストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃは、アライメントの進行を妨げる摩擦を抑制するために、低摩擦材料又は回転要素（カムフォロアなど）から構成される接触領域１０８９を有する。 In one embodiment, the one or more
また、例えば、１以上の硬質なストップ体を、１以上のリミットスイッチ又は光学センサに置き換えることもできる。 For example, one or more hard stop bodies can be replaced with one or more limit switches or optical sensors.
図１０Ｂにおいて、各ストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃは、第１ステージ１０３８Ｂに取り付けられ、接触領域１０８９が第２ステージ１０４０Ｂに係わっている。また、例えば、１以上のストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃは、他の構造体に取り付けられてもよい。例えば、１以上のストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃが第２ステージ１０４０Ｂに固定され、接触領域１０８９が第１ステージ１０３８Ｂに係わってもよい。 In FIG. 10B, each
この構成において、ステージ装置１０２０Ｂが始動すると、初期化プロセスが開始し、制御システムが、位置情報なしでオープンループ方式で第２移動装置を制御する。この構成により、その初期位置から１軸に沿って（例えば、Ｚ軸に沿って）、第２ステージ１０４０Ａが個別のストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃ（Ｚストップ体１０８７Ａなど）に係わるまで、第２ステージ１０４０Ａが徐々に移動するように、第２移動装置が制御される。次に、第２ステージ１０４０Ａが次の軸に沿って（例えば、Ｘ軸に沿って）、第２ステージ１０４０Ａが個別のストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃ（Ｘストップ体１０８７Ｂなど）に係わるまで、第２ステージ１０４０Ａが徐々に移動するように、第２移動装置が制御される。最後に、第２ステージが残りの軸に沿って（例えば、Ｙ軸に沿って）、第２ステージ１０４０が個別のストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃ（Ｙストップ体１０８７Ｃなど）に係わるまで、第２ステージ１０４０Ａが徐々に移動するように、第２移動装置が制御される。 In this configuration, when the
第２ステージ１０４０Ａがストップ体１０８７−１０８７Ｃに寄せられて一旦位置決めされると、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃが初期化される。その後、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃからの位置情報を用いて制御システムが第２移動装置を制御する。ここで、第２ステージ１０４０ＢがＺストップ体１０８７Ａに係わると、Ｘ及びＹ干渉計システム１０２３Ｂ，１０２３Ｃが初期化され、第２ステージ１０４０ＢがＸストップ体１０８７Ｂに係わると、Ｚ干渉計システム１０２３Ａが初期される。 Once the
特定の構成において、第２移動装置における駆動機の起動は、第２ステージ１０４０Ｂの繰り返し可能なアライメントを作り出すシーケンスによって生じる。 In certain configurations, activation of the drive in the second mobile device is caused by a sequence that creates a repeatable alignment of the
図１０Ｃは、本発明の特徴を有するステージ装置１０２０Ｃのさらに別の実施形態一部を、上から見た模式的な斜視図である。例えば、ステージ装置１０２０Ｃは、図１の露光装置１０における、ウエハステージ装置２０として、あるいはレチクルステージ装置１８として用いることができる。また、ステージ装置１０２０Ａは、他のタイプのデバイスを移動させるのに用いることができる。 FIG. 10C is a schematic perspective view of a part of still another embodiment of the
図１０Ｃに示すステージ装置１０２０Ｃの構成要素は、第１ステージ１０３８Ｃと、第２ステージ１０４０Ｃと、測定システム１０２２Ｃと、初期化システム１０８１Ｃとを有する。ステージ１０３８Ｃ，１０４０Ｃ、及び測定システム１０２２Ｃは、対応する上述したデザインと同様のデザインにすることができる。図１０Ｃにおいて、測定システム１０２２Ｃはまた、３軸に沿って及び３軸周りに関して、協調して第２ステージ１０４０Ｃの位置をモニターする６つの干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃを有する。 The components of the
図１０Ｃにおいて、初期化システム１０８１Ｃは、１以上の初期センサー１０８３Ａ−１０８３Ｃ、及び１以上のアライナー１０８５Ａの組み合わせを有する。 In FIG. 10C, the
図１０Ｃに示す実施形態において、初期化システム１０８１Ｃは、６つの初期センサー１０８３Ａ−１０８３Ｃ（想像線で示される）を有し、それらはすなわち、（i）Ｚ軸に沿って及びＸ軸周り及びＹ軸周りに関して、第２ステージ１０４０Ａの位置を協調して測定する離間した３つのＺセンサー１０８３Ａと、（ii）Ｘ軸に沿って及びＺ軸周りに関して、第２ステージ１０４０Ａの位置を協調して測定する離間した２つのＸセンサー１０８３Ｂと、（iii）Ｙ軸に沿って、第１ステージ１０３８Ａに対する第２ステージ１０４０Ａの位置を測定するＹセンサー１０８３Ｃと、(iv)Ｚ軸に沿った第２ステージ１０４０Ｂの動きを協調して抑制しかつ、Ｘ及びＹ軸周りに第２ステージ１０４０Ｂを方向付ける、Ｚストップ体１０８７Ａを有するＺアライナー１０８５Ａ（想像線で示す）と、を有する。 In the embodiment shown in FIG. 10C, the
この実施形態において、各Ｚセンサー１０８３Ａは、インクリメンタル型のセンサーであり、Ｘ及びＹセンサー１０８３Ｂ，１０８３Ｃは、アブソリュート型のセンサーである。この実施形態において、１以上のＺ測定器４０６（図４Ａ及び９Ａに示す）をＺセンサー１０８３Ａとして用いることもできる。 In this embodiment, each
この実施形態において、ステージ装置１０２０Ｂが始動すると、初期化プロセスが開始し、制御システムが、初期センサー１０８３Ａ−１０８３Ｃからの位置情報を用いて第２移動装置を制御する。この構成により、その初期位置から１軸に沿って（例えば、Ｚ軸に沿って）、第２ステージ１０４０Ａが個別のストップ体１０８７Ａ−１０８７Ｃ（Ｚストップ体１０８７Ａなど）に係わるまで、第２ステージ１０４０Ａが徐々に移動するように、第２移動装置が制御される。また、Ｘ及びＹ軸に沿って及びＺ軸周りに、その初期位置から目標位置に向けて第２ステージ１０４０Ａが徐々に移動するように、Ｘ及びＹセンサー１０８３Ｂ，１０８３Ｃからの位置情報を用いて、第２移動装置が制御される。第２ステージ１０４０Ａが正確な方位で一旦安定すると、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃが初期化される。その後、制御システムは、干渉計システム１０２３Ａ−１０２３Ｃからの位置情報用いて第２移動装置を制御する。 In this embodiment, when
上述したように、Ｚ減衰器４１０の剛性補償のためのＺ測定器４０６（図４Ａ及び９Ａに示す）は、アブソリュート型のセンサー又はインクリメンタル型のセンサーとすることができる。１以上のＺ測定器４０６がアブソリュート型のセンサーである場合、Ｚ測定器４０６は、初期化システム１０８１Ａ及び１０８１Ｃの初期センサーにおけるＺセンサー１０８３Ａとして用いることができる。 As described above, the Z measuring device 406 (shown in FIGS. 4A and 9A) for stiffness compensation of the
半導体デバイスは、図１１Ａに概略的に示すプロセスによって、上記のシステムを用いて製造される。ステップ１１０１において、デバイスの機能及び特性の設計が行われる。次に、ステップ１１０２において、前記設計ステップに従ったパターンを有するマスク（レチクル）が設計され、平行したステップ１１０３において、シリコン材料からウエハが製造される。ステップ１１０４において、本発明に係る上記のフォトリソグラフィシステムによって、ステップ１１０２で設計されたマスクパターンが、ステップ１１０３からのウエハ上に露光される。ステップ１１０５において、半導体デバイスが組み立てられ（ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程を含む）、最後に、ステップ１１０６においてデバイスが検査される。 A semiconductor device is manufactured using the system described above by the process schematically shown in FIG. 11A. In
図１１Ｂは、半導体デバイスの製造の場合における上記のステップ１１０４の詳細なフローの一例を示す。図１１Ｂにおいて、ステップ１１１１（酸化ステップ）において、ウエハ表面が酸化する。ステップ１１１（ＣＶＤステップ）において、ウエハ表面に絶縁膜が形成される。ステップ１１１３（電極形成ステップ）において、蒸着によってウエハ上に電極が形成される。ステップ１１１４（イオン打込みステップ）において、ウエハにイオンが打ち込まれる。以上のステップ１１１１−１１１４は、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択される。 FIG. 11B shows an example of a detailed flow of the
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。後処理工程では、まず、ステップ１１１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤が塗布される。次に、ステップ１１１６（露光ステップ）において、上記の露光装置を用いて、マスク（レチクル）の回路パターンがウエハに転写される。続くステップ１１１７（現像ステップ）において、露光されたウエハが現像され、ステップ１１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分（露光された材料表面）がエッチングにより取り除かれる。ステップ１１１９（フォトレジスト除去ステップ）において、エッチング後の不要な残りのレジストが取り除かれる。こうした前処理工程と後処理工程との繰り返しによって、多数の回路パターンが形成される。 At each stage of the wafer process, when the above pre-process is completed, the post-process is executed as follows. In the post-processing step, first, in step 1115 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Next, in step 1116 (exposure step), the circuit pattern of the mask (reticle) is transferred to the wafer using the above exposure apparatus. In the following step 1117 (developing step), the exposed wafer is developed, and in step 1118 (etching step), portions other than the portions where the resist remains (exposed material surface) are removed by etching. In step 1119 (photoresist removal step), unnecessary residual resist after etching is removed. A large number of circuit patterns are formed by repeating the pre-processing step and the post-processing step.
本発明は、液体に適した測定器を用いることによって、液浸タイプの露光装置に適用可能である。例えば、国際公開第９９／４９５０４号は、露光プロセスにおいて基板（ウエハ）と投影レンズ系との隙間に液体を供給する露光装置を開示している。許容される範囲内で、国際公開第９９／４９５０４号の開示を援用して本文の記載の一部とする。 The present invention can be applied to an immersion type exposure apparatus by using a measuring device suitable for a liquid. For example, WO99 / 49504 discloses an exposure apparatus that supplies liquid to a gap between a substrate (wafer) and a projection lens system in an exposure process. To the extent permitted, the disclosure of WO 99/49504 is incorporated herein by reference.
また、本発明は、２以上の基板及び／又はレチクルステージを有する露光装置にも適用可能である。こうした装置では、露光のために他のステージが用いられている間に、平行して又は予備ステップに追加のステージが用いられる。こうしたマルチステージ露光装置は、例えば、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、及びこれらに対応する米国特許第６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、及び米国特許６，５９０、６３４号に記載されている。さらに、特表２０００−５０５９５８号公報及びこれに対応する米国特許５，９６９，４４１号、また、米国特許第６，２０８，４０７号にも開示されている。許容される範囲内で、上記の米国特許及び日本国特許出願の開示を援用して本文の記載の一部とする。 The present invention can also be applied to an exposure apparatus having two or more substrates and / or reticle stages. In such an apparatus, additional stages are used in parallel or in a preliminary step while other stages are used for exposure. Such a multi-stage exposure apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099, 10-214783, and corresponding US Pat. No. 6,341,007, US Pat. No. 6,400,441, US No. 6,549,269 and US Pat. No. 6,590,634. Further, it is also disclosed in JP 2000-505958 A and US Pat. No. 5,969,441 corresponding thereto and US Pat. No. 6,208,407. To the extent permitted, the disclosures of the above US patents and Japanese patent applications are incorporated herein by reference.
本発明は、特表１１−１３５４００号に記載されているように、露光のための基板（ウエハ）を保持して移動可能なステージと、各種のセンサや測定ツールを有する計測ステージとを備えた露光装置にも適用可能である。許容される範囲内で、上記の日本国特許出願の開示を援用して本文の記載の一部とする。 As described in JP-A-11-135400, the present invention includes a stage capable of holding and moving a substrate (wafer) for exposure, and a measurement stage having various sensors and measurement tools. The present invention can also be applied to an exposure apparatus. To the extent permitted, the disclosure of the above Japanese patent application is incorporated into the description of the text.
なお、上述した詳細な説明において開示した内容は、本発明の好ましい実施形態の一例であって、本発明は、ここで示した構成やデザインの詳細に限定されることはなく、添付のクレームの記載によってのみ限定される。 The contents disclosed in the detailed description above are examples of preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the details of the configuration and design shown here, and the appended claims Limited only by description.
１０…露光装置、１２…装置フレーム、１４…照明系、１６…光学機器、１８…レチクルステージ装置、２０…ウエハステージ装置、２２…測定システム、２４…制御システム、２６…レチクル、３０…搭載ベース、３２…光源、３４…照明光学機器、２００…ワークピース、２２０…ステージ装置、２２４…制御システム、２３６…ステージベース、２３８…第１ステージ、２４０…第２ステージ、２４２…第１移動装置、２４４…第２移動装置、２４６Ｌ…左Ｘ粗動機、２４６Ｒ…右Ｘ粗動機、２４６Ｙ…Ｙ粗動機、２４８…ガイドバー、２５０Ａ…第１粗動用部品、２５０Ｂ…第２粗動用部品、２５１Ａ…下方支持体、２５１Ｂ…上方支持体、２５１Ｃ…ステージフレーム、２５２Ｆ…第１Ｘ駆動機、２５２Ｓ…第２Ｘ駆動機、２５４Ｆ…第１Ｙ駆動機、２５４Ｓ…第２Ｙ駆動機、２５５…Ｚ駆動機、２５６Ａ…第１駆動用部品、２５６Ｂ…第２駆動用部品、２５７…ステージベアリング装置、２５８…隙間、３６０Ｘ…Ｘミラー、３６０Ｙ…Ｙミラー、３６０Ａ…結合領域、３６０Ｓ…スロット、３６０Ｆ…締め具、３６２…テーブル、３６４…チャック、３６６Ａ…第１ネック状領域、３６６Ｂ…第１取付面、３６６Ｃ…第１表面長さ、３６８Ａ…駆動ハウジング、３６８Ｂ…磁石アレイ、３６８Ｃ…取付ブラケット、３６８Ｄ…駆動側取付面、３６８Ｅ…ハウジング長さ、３６８Ｆ…駆動側取付面、３６８Ｇ…ブラケット長さ、３７０Ａ…質量補償器、３７０Ｂ…ストップ体、３７２Ａ…第２ネック状領域、３７２Ｂ…第２取付面、３７２Ｃ…第２表面長さ、３７３Ａ…第１締結器、３７３Ｂ…第２締結器、３７３Ｃ…締め具、３７４Ａ…テーブルパッド、３７４Ｂ…支持面、３７６…溝、３７６Ｂ…磁石、３７８Ａ…第１テーブルセクション、３７８Ｂ…第２テーブルセクション、３７８Ｃ…第３テーブルセクション、３８０Ａ…上板、３８０Ｂ…中間板、３８０Ｃ…中間壁、３８０Ｄ…下板、３８０Ｅ…下壁、３８２Ａ−Ｄ…壁、３８４Ａ−Ｄ…壁、３８６…開口、４００…Ｚ出力部、４０２…Ｚフレーム、４０４…Ｚベアリング、４０６…Ｚ測定器、４０８…Ｚレバー、４１０…Ｚ減衰器、４１２…Ｚハウジング、４１４…ハウジング支持体、４１６…Ｚ移動体、４１８…接続部、４２０…平らな頂部、４２２…円筒部、４２４…支持面、４２６Ａ…上方バーセクション、４２６Ｂ…下方バーセクション、４２６Ｃ…中間バーセクション、４２６Ｄ…後方バーセクション、４２６…開口、４２６Ｆ…スロット、４２８…着脱部、４３０Ａ…外側マグネット、４３０Ｂ…内側マグネット、４３２Ａ…コイル、４３２Ｂ…脚部、４３３…磁化方向、４３４Ａ…上方領域、４３４Ｂ…下方領域、６４０…第２ステージ、６４４…第２移動装置、６５２Ｆ…第１Ｘ駆動機、６５２Ｓ…第２Ｘ駆動機、６５４Ｆ…第１Ｙ駆動機、６５４Ｓ…第２Ｙ駆動機、６５６Ａ…第１駆動用部品、６５６Ｂ…第２駆動用部品、７４０…第２ステージ、７４４…第２移動装置、７５２Ｆ…Ｘ駆動機、７５３Ｆ…Ｘ駆動機、７５４Ｆ…Ｙ駆動機、７５５Ｆ…Ｙ駆動機、７５５Ｓ…Ｙ駆動機、８００…ワークピース、８１１…流体源、８１３…入口ポート、８１５…ステージ通路、８１６…Ｚ移動体、８１７…出力ポート、８４０…第２ステージ、８５５…Ｚ駆動機、８５７…ステージベアリング装置、８６２…テーブル、８６４…チャック、８７４Ａ…テーブルパッド、９２１…インプット、９２３…位置決めシステム、９２５…補償システム、９３１…剛性、９３３…補償剛性、１０２０Ａ…ステージ装置、１０２０Ｂ…ステージ装置、１０２０Ｃ…ステージ装置、１０２２Ａ…測定システム、１０２２Ｂ…測定システム、１０２２Ｃ…測定システム、１０２３Ａ…Ｚ干渉計システム、１０２３Ｂ…Ｘ干渉計システム、１０２３Ｃ…Ｙ干渉計システム、１０２５Ａ…第１干渉計部品、１０２５Ｂ…第２干渉計部品、１０２７…ビーム、１０３８Ａ…第１ステージ、１０３８Ｂ…第１ステージ、１０３８Ｃ…第１ステージ、１０４０Ａ…第２ステージ、１０４０Ｂ…第２ステージ、１０４０Ｃ…第２ステージ、１０８１Ａ…初期化システム、１０８１Ｂ…初期化システム、１０８１Ｃ…初期化システム、１０８３Ａ…Ｚセンサー、１０８３Ｂ…Ｘセンサー、１０８３Ｃ…Ｙセンサー、１０８５Ａ…Ｚアライナー、１０８５Ｂ…Ｘアライナー、１０８５Ｃ…Ｙアライナー、１０８７Ａ…Ｚストップ体、１０８７Ｂ…Ｘストップ体、１０８７Ｃ…Ｙストップ体、１０８９…接触領域。 DESCRIPTION OF
Claims (11)
Translated fromJapanese第１部材と、
前記第１軸に沿って前記第１部材を移動させる第１移動装置と、
前記物体を保持する第２部材と、
前記第１軸、前記第２軸及び前記第３軸に沿って、前記第１部材に対して前記第２部材を移動させる第２移動装置と、
前記第１部材に設けられて、前記第２部材を、該第２部材が前記第１部材に対して前記第１軸及び前記第２軸に沿った方向に移動可能に支持するベアリング部材と、を有し、
前記第２移動装置は、コイル部材と該コイル部材と協働して前記第２部材を前記第１部材に対して前記第３軸に沿って移動させる駆動力を発生させる磁性部材とを有し、前記コイル部材と前記磁性部材とが前記第１部材に設けられていることを特徴とするステージ装置。A stage device that moves an object along a first axis, a second axis, and a third axis that intersect each other,
A first member;
A first moving device for moving the first member along the first axis;
A second member for holding the object;
A second moving device that moves the second member relative to the first member along the first axis, the second axis, and the third axis;
A bearing member that is provided on the first member and supports the second member so that the second member can move in a direction along the first axis and the second axis with respect to the first member; Have
The second moving device includes a coil member and a magnetic member that cooperates with the coil member to generate a driving force for moving the second member along the third axis with respect to the first member. The stage member, wherein the coil member and the magnetic member are provided on the first member.
前記ベアリング部材は、前記Ｚ駆動機に対して前記第２部材を支持する請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のステージ装置。The second moving device has a Z drive that moves the second member relative to the first member in a direction along the third axis,
The stage device according to claim 1, wherein the bearing member supports the second member with respect to the Z drive machine.
前記ベアリング部材は、前記Ｚ移動体に対して前記第２部材を支持する請求項４に記載のステージ装置。The Z drive has a Z housing, a Z moving body, and a connecting portion that allows the Z moving body to tilt with respect to the Z housing,
The stage device according to claim 4, wherein the bearing member supports the second member with respect to the Z moving body.
前記ベアリング部材は、前記Ｚ駆動機に対して前記第２部材を支持する請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のステージ装置。The second moving device moves the second member relative to the first member in a direction along the third axis, a direction around the first axis, and a direction around the second axis. Having two spaced Z drives,
The stage device according to claim 1, wherein the bearing member supports the second member with respect to the Z drive machine.
前記ベアリング部材は、前記Ｚ移動体に対して前記第２部材を支持する請求項６に記載のステージ装置。Each of the Z drives allows a Z housing, a Z moving body, and the Z moving body to move relative to the Z housing in a direction around the first axis and a direction around the second axis. Having a connection part,
The stage device according to claim 6, wherein the bearing member supports the second member with respect to the Z moving body.
前記第１駆動機および前記第２駆動機は、第１駆動用部品と、前記第１駆動用部品と相互作用して動きを起こす第２駆動用部品とを有し、
前記第１及び第２駆動機の前記第１駆動用部品が前記第１部材に連結され、前記第１及び第２駆動機の前記第２駆動用部品が前記第２部材に連結されている請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のステージ装置。The second moving device includes a first driving device that moves the second member in a direction along the first axis, and a second driving device that moves the second member in a direction along the second axis. Have
The first drive unit and the second drive unit have a first drive component and a second drive component that interacts with the first drive component to cause movement,
The first driving component of the first and second driving machines is coupled to the first member, and the second driving component of the first and second driving machines is coupled to the second member. Item 8. The stage device according to any one of Items 1 to 7.
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