JP4702313B2

JP4702313B2 - ステージ装置

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Inventors: 米太田中
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Description

本発明は、少なくともＸＹ方向にワークを載置したプレートを移動させるステージ装置に係り、例えば、露光装置や検査装置などに使用され、プレート面において直交するＸＹ方向にワークを載置したプレートを移動させるステージ装置に関する。

従来、載置される基板（ワーク）が大型化し重量が増えても、小さな力で移動できるステージ装置として、特許文献１に示されるサーフェスモータステージ装置やソーヤモータステージ装置と呼ばれるステージ装置が知られている。サーフェスモータステージ装置（ソーヤモータステージ装置）は、碁盤目状に強磁性体の凸極が設けられている平面状のプラテン上に、移動体をエアにより浮上させ、移動体に磁力を印加して、移動体とプラテンの凸極との間の磁力を変化させることにより移動体を移動させるように構成されている。

本件発明者は、先に特願２００６−３４０７１において、上記のサーフェスモータステージ装置（ソーヤモータステージ装置）の原理に基づいたＸＹθ方向にワークを載置したプレートを移動させるＸＹθ移動ステージを提案した。
図１１は、上記出願の発明に係るＸＹθ移動ステージを適用した露光装置の構成を示す断面図、図１２はＸＹθ移動ステージの平面図である。なお、図１１は図１２のＡ−Ａ断面図である。
これらの図において、１はＸＹθ移動ステージが搭載されるベースプレートまたはベースフレームを構成するステージベース、２はステージベース１上に固定される推力発生手段、３はステージベース１に固定される基準支持部材、４はステージベース１に固定される補助支持部材、５は平面プレート６、ハニカムコア７、およびプラテン８からなる平面ステージ、６は表面に露光を行うワーク９を載置保持する平面プレート、７は平面プレート６の裏面側（ワーク９が保持される側とは反対側）に設けられ、平面プレート６を薄く軽くしても、剛性が保つために設けられたハニカムコア、８は平面プレート６の裏側に設けられ、ハニカムコア７を介して、複数に分割され隙間８１を空けて取り付けられたプラテン、９はワーク、１０は投影レンズである。

これらの図に示すように、推力発生手段２は、平面プレート６を移動させるための、プラテン８の平面において直交するＸ方向及びＹ方向の移動磁界、並びにプラテン８の平面に対して直交する座標軸の周りのθ回転軸方向の移動磁界を発生する磁極を備える。また、推力発生手段２は、図１２に示すように、移動磁界の方向がＸ軸に沿う方向に１個配置されたＸ方向推力発生手段２１と、移動磁界の方向がＹ軸に沿う方向に２個配置されたＹ方向推力発生手段２２とを有する。Ｙ方向推力発生手段２２の磁界を移動させず、Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させると、平面プレート６はＸ方向に移動する。また、Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させず、２つのＹ方向推力発生手段２２の磁界を、同期して同じ方向に移動させると、平面プレート６はＹ方向に移動する。また、Ｘ方向推力発生手段２１の磁界を移動させず、２つのＹ方向推力発生手段２２の磁界を、反対方向に移動させると、平面プレート６はθ回転軸方向に回転移動する。

基準支持部材３は、平面プレート６を支持するために複数個設けられ、平面プレート６が、その移動範囲内においてどこに移動しても、常に平面プレート６の下にあり、平面プレート６を支持できる位置に配置される。露光を行っている領域が、基準支持部材３が囲む領域内にあるので、露光を行っている領域が、傾いたり揺れたりすることがなく、安定した状態で露光処理を行うことができる。また、補助支持部材４は、平面プレート６を支持するために１個以上、平面プレート６が占める領域よりも広い範囲に設けられ、平面プレート６が移動する領域全体に渡って分散して配置される。これにより平面プレート６が、その移動範囲内においてどこに移動しても、常に平面プレート６は基準支持部材３の他に、補助支持部材４により支持され、平面プレート６に偏荷重がかかっても、平面プレート６は傾いたり揺れたりすることがなく、安定した状態で露光処理を行うことができる。

なお、推力発生手段２、基準支持部材３、および補助支持部材４の平面ステージ５に対向する面からエアを噴出させ、平面プレート６をエア圧力で浮上させる。平面プレート６は、表面は精度良く平面加工されており、ワーク９を保持するための不図示の真空吸着溝が形成され、真空配管が接続されている。プラテン８は、表面は碁盤目状に凸極が形成され、凸極と凸極の間が樹脂で埋められ、その後、平面研削されている。プラテン８は複数に分割され、隙間８１が設けられているのは、平面プレート６が機械加工の容易なアルミニウム製であるのに対して、プラテン８は純鉄製であり、熱膨張率が異なるので、熱膨張の差を隙間８１により吸収し、平面プレート６に反り等の変形が生じるのを防いでいる。

図１３は、推力発生手段２の具体的構成の一例を示す斜視図であり、推力発生手段２は、ステージベース１に対して高さ（上下）方向に自由度を有するように取り付けられる板ばね２３と、板ばね２３上に取り付けられ、一軸方向に移動磁界を発生する磁極２４とから構成されている。また、磁極２４の表面にはエア噴出孔２５が設けられ、平面プレート６を浮上させるためのエアが供給されている。

図１４は、基準支持部材３の具体的構成の一例を示す断面図であり、基準支持部材３は、エア噴出孔３１を有するエアパッド３２と、ステージベース１に固定されエアパッド３２を支持する台座３３と、エアパッド３２を台座３３に対して支持する球面軸受３４とから構成される。エアパッド３２は、多孔質、またはオリフィスが設けられた表面からエアが噴出するエア噴出孔３１を備え、球面軸受３４により自由に首振り可能に構成されている。

図１５は、補助支持部材４の具体的構成の一例を示す断面図であり、補助支持部材４は、エア噴出孔４１を有するエアパッド４２と、エアパッド４２を支持する中間台４３と、中間台４３からエアシリンダ４５内に伸びるシャフト４４と、ステージベース１に固定され中間台４３を支持するエアシリンダ４５と、エアパッド４２を中間台４３に対して支持する球面軸受４６とから構成されている。補助支持部材４は、エアシリンダ４５によって供給されるエアの圧力を変化させることにより、シャフト４４が任意の推力で上下し、エアパッド４２を任意の高さに調整することができる。

次に、図１１ないし図１５を用いて、このＸＹθ移動ステージの動作について説明する。まず、基準支持部材３の高さを設定し、設定後、補助支持部材４のエアシリンダ４５にエアを供給し、シャフト４４を上昇させる。補助支持部材４のエアシリンダ４５に供給するエアの圧力は、平面ステージ５の自重撓みをなくする推力が得られる圧力とする。平面ステージ５の自重撓みをなくする推力は、平面ステージ５の大きさ重さと基準支持部材３や補助支持部材４の個数から予め計算により求めておく。次に、平面ステージ５を基準支持部材３のエアパッド３２と補助支持部材４のエアパッド４２上に置く。推力発生手段２は、自身の磁力により、推力発生手段２を支持する平行板ばね２３が伸び、平面プレート６の裏面に設けたプラテン８に引き寄せられる。基準支持部材３のエアパッド３２、補助支持部材４のエアパッド４２および推力発生手段２にエアが供給されて、表面からエアが噴出されると、平面ステージ５が各エアパッド３２，４２および推力発生手段２に対して浮上する。露光処理を行うために、ワーク９が平面プレート６上に載置される。Ｘ方向推力発生手段２１およびＹ方向推力発生手段２２の磁界を移動させることにより、平面ステージ５がＸＹ平面内を移動し、不図示の光照射部から、マスクを介して露光光を照射して、複数の露光領域に分割されたワーク９をステップ・アンド・リピートにより、分割された領域順に移動させることにより露光が行われる。全領域の露光の終了後、ワーク９を平面プレート６から搬出する。

次に、図１６を用いて、このＸＹθ移動ステージの移動原理について説明する。同図は、平面ステージ５に設けられるプラテン８と推力発生手段２に設けられる磁極２４との関係を示す断面図である。
磁極２４ａ〜２４ｄに巻かれた各コイル２７ａ、２７ｂに、図示しない駆動回路から以下の手順で電流を流すことにより移動磁界を発生し、磁極２４に対してプラテン８が同図左方向に移動する。
まず、図１６（ａ）において、磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａに、磁極２４ａの磁力を強める方向に電流を流す。一方、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂには電流を流さない。その結果、磁極２４ａは磁力が強められるので、プラテン８の凸極８ａと強く引き合い、磁極２４ａと凸極８ａとが対向位置になる。磁極２４ｂはプラテン８の凸極８ｂと凸極８ｃとの間の非磁性体８３に対向するので磁力は発生しない。磁極２４ｃと磁極２４ｄは各々斜め方向にある凸極８ｄと凸極８ｆと引き合う。
次に、図１６（ｂ）において、磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａの電流を止め、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂに、今度は磁極２４ｄの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｄと凸極８ｆとは強く引き合う。磁極２４ｃはプラテン８の凸極８ｄと凸極８ｅとの間の非磁性体８３に対向するので、凸極８ｄと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｄが凸極８ｆと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ａと磁極２４ｂは各々斜め方向の凸極８ａと凸極８ｃと引き合う。
次に、図１６（ｃ）において、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂの電流を止め、磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａに、今度は磁極２４ｂの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｂと凸極８ｃとは強く引き合う。磁極２４ａはプラテン８の凸極８ａと凸極８ｂとの間の非磁性体８３に対向するので、凸極８ａと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｂが凸極８ｃと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ｃと磁極２４ｄは各々斜め方向の凸極８ｅと凸極８ｆと引き合う。
次に、図１６（ｄ）において、磁極２４ａ、２４ｂ側のコイル２７ａの電流を止め、磁極２４ｃ、２４ｄ側のコイル２７ｂに、今度は磁極２４ｃの磁力を強めるように電流を流す。その結果、磁極２４ｃと凸極８ｅとは強く引き合う。磁極２４ｄはプラテン８の凸極８ｆと凸極８ｇとの間の非磁性体８３に対向するので、凸極８ｆと引き合わなくなる。従って、磁極２４ｃが凸極８ｅと対向するように、プラテン８は推力発生手段２に対して、同図左方向に移動する。磁極２４ａと磁極２４ｂは各々斜め方向の凸極８ｂと凸極８ｃと引き合う。
なお、図１６（ｄ）の位置に移動後、コイル２７ｂに電流を流し続けることにより、プラテン８、即ち、平面ステージ５を図１６（ｄ）の位置に保持することができる。
特開平９−２３６８９号公報

上記の図１１及び図１２に示したＸＹθ移動ステージにおいて、平面プレート６に載置される基板（ワーク）が大型化し、平面プレート６の移動範囲が大きくなると、推力発生手段２が３個しか配置されていない場合は、図１７に示すように、平面プレート６がその移動範囲の端まで移動すると、３個の推力発生手段２は、平面プレート６の端部に位置することになる。このような位置関係では、平面プレート６を移動させるために力点が、平面プレート６の隅（図１７では平面プレート６の左下）になるので、平面プレート６の力点付近の微小な移動が、対角線上の反対側（図１７では平面プレート６の右上）では大きな移動となって表れるので、平面プレート６の微小な移動制御が困難になる。さらに、平面プレート６の移動時、大きなモーメントが生じるので、推力発生手段２は、平面ステージ５を制動するために非常に大きな力が必要となり、平面プレート６の微小な移動制御がますます困難になる。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、ステージベースに対してエア浮上させたプレートを、ステージベースに固定された推力発生手段により発生させた推力により非接触で移動させるステージ装置において、プレートがその移動範囲のどの位置にあっても、プレートの微小な移動制御を容易に行うことのできるステージ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ステージ装置本体で処理されるワークを搬入搬出する機能を備えたステージ装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記の手段を採用した。
第１の手段は、ワークを保持するプレートをプレート面において直交するＸＹ方向に移動させるステージ装置において、ステージベースと、該ステージベースに固定され、エアを噴出し移動磁界を発生する磁極を有する複数の推力発生手段と、該推力発生手段に対向する面に碁盤目状の凸極が形成された平面状のプラテンが設けられ上記推力発生手段により駆動されるプレートと、該プレートの上記ステージベースに対する位置を検出するプレート位置検出手段と、該プレート位置検出手段からのプレート位置信号に基づき、上記複数の推力発生手段のうち動作させる推力発生手段を選択する制御部とを備えることを特徴とするステージ装置である。
第２の手段は、ワークを保持するプレートをプレート面において直交するＸＹ方向に移動させるステージ装置において、ステージベースと、該ステージベース上に区画される、プレート上に保持されたワークを処理するワーク処理部と該ワーク処理部に隣接して配置され該ワーク処理部に未処理のワークを保持したプレートを搬入または該ワーク処理部から処理済みのワークを保持したプレートを搬出するプレート搬入搬出部と、該プレート搬入搬出部のプレート上に装置外から未処理のワークを搬入または上記プレート搬入搬出部のプレート上の処理済みのワークを装置外に搬出するワーク搬入搬出機構と、上記ワーク処理部および上記プレート搬入搬送部に設けられる、上記ステージベースに固定され、エアを噴出し移動磁界を発生する磁極を有する複数の推力発生手段と、上記推力発生手段に対向する面に碁盤目状の凸極が形成された平面状のプラテンが設けられ上記推力発生手段により駆動されるプレートと、該プレートの上記ステージベースに対する位置を検出するプレート位置検出手段と、該プレート位置検出手段からのプレート位置信号に基づき、上記複数の推力発生手段のうち動作させる推力発生手段を選択する制御部とを備えることを特徴とするステージ装置である。
第３の手段は、第２の手段において、上記プレート搬入搬出部と該プレート搬入搬出部にワークを搬入搬出するワーク搬入搬出機構とからなる組が複数組設けられていることを特徴とするステージ装置である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、上記複数の推力発生手段は、Ｘ方向に推力を発生する推力発生手段とＹ方向に推力を発生する推力発生手段とが並んで配置され、上記プレートの移動位置に拘わらず、上記プレートの下にある推力発生手段のうち、少なくとも３個の推力発生手段が動作することを特徴とするステージ装置である。

請求項１に記載の発明によれば、プレートが移動範囲の端まで移動しても、動作する推力発生手段の位置をプレートに対して比較的中央よりとすることができるので、プレートの微小な移動制御が容易となる。
請求項２に記載の発明の発明によれば、ステージ装置本体で処理されるワークの搬入搬出を容易に行うことができ、プレートが移動範囲の端まで移動しても、動作する推力発生手段の位置をプレートに対して比較的中央よりとすることができるので、プレートの微小な移動制御が容易となる。
請求項３に記載の発明によれば、複数組のプレート搬入搬出部とワーク搬入搬出機構を交互に動作させることによりステージ装置本体で処理されるワークの処理を迅速に行うことができる。
請求項４に記載の発明は、プレートの大小の如何に拘わらず、プレートの下にある推力発生手段のうち、少なくとも３個の推力発生手段を動作させることによりプレートを移動させることができる。

本発明の第１の実施形態を図１ないし図５を用いて説明する。なお、以下の各実施形態においては、ＸＹθ方向に移動が可能なステージ装置を例にして説明するが、ＸＹ方向に移動可能なステージ装置においても適用可能である。
図１は、本実施形態の発明に係るステージ装置の構成を示す断面図、図２はこのステージ装置の平面図である。なお、図１は図２のＢ−Ｂから見た断面図である。
これらの図において、２１−１〜２１−４はＸ方向推力発生手段、２２−１〜２２−５はＹ方向推力発生手段、１１はＸ方向レーザ干渉計、１２はＹ方向レーザ干渉計、１３は制御部、１４はステージベース１上に形成されたワーク９を処理するワーク処理部である。なお、その他の構成は図１１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、図１および図２に示されるＸ方向推力発生手段２１−１〜２１−４、Ｙ方向推力発生手段２２−１〜２２−５、基準支持部材３、補助支持部材４の具体的構成はそれぞれ図１３〜図１５に説明したものと同様であるので説明を省略する。また、ＸＹθ移動ステージの移動原理も図１６において説明したものと同様であるので説明を省略する。また、図２において、平面プレート６の下に位置する推力発生手段２１、２２は実際は見えないが見えるように示してある。また、ワーク処理部１４に示される４角の点線は全て仮想線であり実際は存在しない。

図１および図２に示すように、ステージベース１上には、３個の基準支持部材３、複数の補助支持部材４が設けられ、その上に平面プレート６がエア浮上により支持される。ステージベース１上の３個の基準支持部材は、平面プレート６が移動範囲内においてどこに移動しても、常に平面プレート６の下にあり、平面プレート６を支持できる位置に配置される。ステージベース１上には、平面プレート６を移動させるための推力を発生させる推力発生手段２が複数、例えば、図２においては９個の推力発生手段（Ｘ方向推力発生手段２１−１〜２１−４、Ｙ方向推力発生手段２２−１〜２２−５）が設けられる。推力発生手段は、隣り合う推力発生手段の磁極の並ぶ方向が、互いに直交するように配置される。すなわち、平面プレート６をＸ方向に移動させるＸ方向推力発生手段２１−１〜２１−４とＹ方向に移動させるＹ方向推力発生手段２２−１〜２２−５とが交互に並んで配置される。平面プレート６は、Ｘ方向推力発生手段２１−１〜２１−４とＹ方向推力発生手段２２−１〜２２−５からの推力により、ステージベース１上の所定の範囲内を移動する。

また、上記のステージ装置においては、ステージベース１上には、平面プレート６の位置を検出するためのＸ方向レーザ干渉計１１とＹ方向レーザ干渉計１２とが設けられている。Ｘ方向レーザ干渉計１１によって平面プレート６のＸ方向の移動距離を検出し、Ｙ方向レーザ干渉計１２によって平面ステージ５のＹ方向の移動距離を検出している。すなわち、Ｘ方向レーザ干渉計は１１とＹ方向レーザ干渉計１２によって、平面プレート６の原点位置からの移動距離を検出して、その検出信号を制御部１３に出力している。制御部１３では検出信号に基づいて平面プレート６の位置座標を演算する。制御部１３には、予め平面プレート６の位置座標に対して、複数のＸ方向推力発生手段２１−１〜２１−４とＹ方向推力発生手段２２−１〜２２−５のうち、どの推力発生手段を動作させるかの情報が記憶されている。制御部１３はこの情報に基づいて動作させるべき推力発生手段を選択し動作させる。

次に、図３ないし図５を用いて、上記のステージ装置の動作について説明する。これら図は、図１に示したステージ装置のワーク処理部１４と平面プレート６と９個の推力発生手段（Ｘ方向推力発生手段２１−１〜２１−４、Ｙ方向推力発生手段２２−１〜２２−５）の関係を示した図である。
まず、図３（ａ）では、平面プレート６がワーク処理部１４の左下にあるとき、平面プレート６の位置座標を（０，０）とする（便宜的に平面プレート６の左下隅の位置を位置座標（０，０）とする）。同様にして、図３（ｂ）では、平面プレート６のワーク処理部１４の右下にあるときの平面プレート６の位置座標を（２，０）とし、同様に、図３（ｃ）では、平面プレート６のワーク処理部１４の左上にあるときの平面プレート６の位置座標を（０，２）とし、同様に、図４（ｄ）では、平面プレート６のワーク処理部１４の右上にあるときの平面プレート６の位置座標を（２，２）とする。従って、平面プレート６は、位置座標（０，０）〜（２，２）の範囲を移動することになる。そこで、平面プレート６の移動範囲を位置座標（０，０）〜（２，２）に対応して区分し、区分した位置座標（０，０）〜（２，２）に対応して動作させる推力発生手段をＸ方向推力発生手段２１−１〜２１−４およびＹ方向推力発生手段２２−１〜２２−５の中から選択し、その情報を制御部１３に記憶する。

制御部１３は、図４（ｅ）に示すように、平面プレート６の位置座標が（０，０）〜（１，１）まで、すなわち、（０≦Ｘ＜１，０≦Ｙ＜１）の範囲にある場合は、この移動範囲内では確実に平面プレート６の下にある４つの推力発生手段（Ｘ方向推力発生手段２１−１，２１−３、Ｙ方向推力発生手段２２−２，２２−３）を動作させて平面プレート６を移動させる。この４つの推力発生手段はＸ方向推力発生手段２１−１，２１−３とＹ方向推力発生手段２２−２，２２−３であるので、平面プレート６をＸＹθ方向の任意の方向に移動させることができる。

同様に、制御部１３は、図４（ｆ）に示すように、平面プレート６の位置座標が（１，０）〜（２，１）まで、すなわち、（１≦Ｘ＜２，０≦Ｙ＜１）の範囲にある場合は、この移動範囲内では平面プレート６の下にある４つの推力発生手段（Ｘ方向推力発生手段２１−３，２１−４、Ｙ方向推力発生手段２２−３，２２−５）を動作させて平面プレート６を移動させる。また、制御部１３は、図５（ｇ）に示すように、平面プレート６の位置座標が（０，１）〜（１，２）まで、すなわち、（０≦Ｘ＜１，１≦Ｙ＜２）の範囲にある場合は、この移動範囲内では平面プレート６の下にある４つの推力発生手段（Ｘ方向推力発生手段２１−１，２１−２、Ｙ方向推力発生手段２２−１，２２−３）を動作させて平面プレート６を移動させる。また、制御部１３は、図５（ｈ）に示すように、平面プレート６の位置座標が（１，１）〜（２，２）まで、すなわち、（１≦Ｘ＜２，１≦Ｙ＜２）の範囲にある場合は、この移動範囲内では平面プレート６の下にある４つの推力発生手段（Ｘ方向推力発生手段２１−２，２１−４、Ｙ方向推力発生手段２２−３，２２−４）を動作させて平面プレート６を移動させる。

上記のごとく、このステージ装置においては、平面プレート６がその移動範囲内であれば、どの位置（座標）にあっても、４個の推力発生手段が必ず平面プレート６の下になるように配置されている。すなわち、平面プレート６の移動は、２個のＸ方向推力発生手段と２個のＹ方向推力発生手段とにより行われている。しかし、平面プレート６をＸＹθ方向に移動させるためには、先の出願（特願２００６−３４０７１）でも述べたように、推力発生手段は３個（Ｘ方向推力発生手段２個とＹ方向推力発生手段１個、またはＸ方向推力発生手段１個とＹ方向推力発生手段２個）であればＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させることが可能である。従って、平面プレート６の移動範囲内においては、少なくとも３個の推力発生手段が平面プレート６の下に来るように推力発生手段を配置してもよい。例えば、図４（ｅ）〜図５（ｈ）においては、４個の推力発生手段のうち、Ｙ方向推力発生手段２２−３を取り除いてもよい。

本発明の第２の実施形態を図６ないし図１０を用いて説明する。
図６ないし図１０は、本実施形態の発明に係るステージ装置の構成および動作を説明するための平面図である。
これらの図において、６−１は第１の平面プレート、６−２は第２の平面プレート、９−１、９−２はワーク、１４はステージベース１上に区画されるプレート６上に保持されたワーク９を処理するワーク処理部、１５、１６は、ステージベース１上に区画され、それぞれワーク処理部１４に隣接して配置されワーク処理部１４に未処理のワーク９を保持したプレート６を搬入またはワーク処理部１４から処理済みのワーク９を保持したプレート６を搬出する第１のプレート搬入搬出部および第２のプレート搬入搬出部、１７、１８はそれぞれプレート搬入搬出部１５、１６のプレート６上に装置外から未処理のワーク９を搬入またはプレート搬入搬出部１５、１６のプレート６上の処理済みのワーク９を装置外に搬出する第１のワーク搬入搬出機構および第２のワーク搬入搬出機構、１９はハンドラ、２１−１〜２１−１４はＸ方向推力発生手段、２２−１〜２２−１３はＹ方向推力発生手段である。

なお、Ｘ方向推力発生手段２１−１〜２１−１４およびＹ方向推力発生手段２２−１〜２２−１３の具体的構成は図１３に示したものと同様であるので説明を省略する。また、複数の基準支持部材や補助支持部材は省略して図示されていないが、その具体的構成はそれぞれ図１４および図１５に説明したものと同様であるので説明を省略する。また、ＸＹθ移動ステージの移動原理も図１６において説明したものと同様であるので説明を省略する。また、平面プレート６の位置を検出するためのＸ方向レーザ干渉計とＹ方向レーザ干渉計も省略して図示されていないが、これらのレーザ干渉計によって平面プレート６の原点位置からの移動距離を検出した信号が入力される制御部も省略して図示されていないが、図２において説明したものと同様であるので説明を省略する。また、図６〜図１０においては、平面プレート６の動作を分かりやすくするために、平面プレート６の下に位置する推力発生手段２１、２２は実際は見えないが見えるように示してある。また、ワーク処理部１４および第１のプレート搬入搬出部１５、第２のプレート搬入搬出部１６に示される４角の点線は全て仮想線であり実際は存在しない。また、図６〜図１０に示したステージ装置は、露光装置に適用した場合の構成であり、ワーク処理部１４においてワークの露光処理が行われるが、このステージ装置は露光装置への適用に限定されず、例えば、検査装置にも適用可能である。

本実施形態の発明に係るステージ装置は、図６〜図１０に示すように、図２に示したワーク処理部１４と同様のワーク処理部１４に隣接して、ワーク処理部１４に未処理のワーク９を保持したプレート６を搬入またはワーク処理部１４から処理済みのワーク９を保持したプレート６を搬出するための２つのプレート搬入搬出部１５，１６が設けられている。また、図６〜図１０に示すように、ワーク９を載置して移動する２枚の第１の平面プレート６−１と第２の平面プレート６−２が備えられている。例えば、一方の平面プレート６−１が処理を行うために移動しているときは、他方の平面プレート６−２は第２のプレート搬入搬出部１６に待機し、処理済みのワーク９−１と処理前のワーク９−２の交換を迅速に行えるように構成されている。

第１のプレート搬入搬出部１５および第２のプレート搬入搬出部１６には、それぞれハンドラ１９を備えた第１のワーク搬入搬出機構１７および第２のワーク搬入搬出機構１８が付設されている。例えば、第１のワーク搬入搬出機構１７は、ハンドラ１９によって処理前のワーク９−１を保持し、第１のプレート搬入搬出部１５に搬入し、処理の終わったワーク９−１を第１のプレート搬入搬出部１５から装置外に搬出する。推力発生手段２１、２２は、ステージベース１上に、ワーク処理部１４からその両脇の第１のプレート搬入搬出部１５および第２のプレート搬入搬出部１６にわたって、２７個の隣り合う磁極の並ぶ方向が互いに直交するＸ方向推力発生手段２１−１〜２１−１４とＹ方向推力発生手段２２−１〜２２−１３とがステージベース１に固定されており、２枚の平面プレート６−１、６−２は、それぞれ第１のプレート搬入搬出部１５とワーク処理部１４との間および第２のプレート搬入搬出部１６とワーク処理部１４との間を移動することができる。

次に、図６〜図１０を用いて、このステージ装置の動作について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、第１の平面プレート６−１が第１のプレート搬入搬出部１５に待機している。第１の平面プレート６−２は、第２のプレート搬入搬出部１６に待機している。第１のワーク搬入搬出機構１７のハンドラ１９により、ワーク９−１がステージ装置に搬入され、第１のプレート搬入搬出部１５に待機している第１の平面プレート６−１上に載置される。ここで、第１の平面プレート６−１の移動制御は、Ｘ方向推力発生手段２１−４、２１−９およびＹ方向推力発生手段２２−５、２２−９により行われており、第２の平面プレート６−２はＸ方向推力発生手段２１−１、２１−５、およびＹ方向推力発生手段２２−１、２２−６により行われている。

次に、図７（ｂ）に示すように、第１の平面プレート６−１が、矢印に示すように、第１のプレート搬入搬出部１５からワーク処理部１４へ移動し、露光処理が開始される。なお、ワーク処理が行われている領域を斜線で示す。この第１のプレート搬入搬出部１５からワーク処理部１４への移動の際、Ｘ方向推力発生手段２１−１、２１−５、Ｙ方向推力発生手段２２−１、２２−６からＸ方向推力発生手段２１−４、２１−８、Ｙ方向推力発生手段２２−４、２２−９、続いてＸ方向推力発生手段２１−３、２１−８、Ｙ方向推力発生手段２２−４、２２−８、続いてＸ方向推力発生手段２１−３、２１−７、Ｙ方向推力発生手段２２−３、２２−８の順に切り換えられる。

ワーク処理部１４において、ワーク９−１の処理が行われている間に、第２のワーク搬入搬出機構１８がハンドラ９によりワーク９−２をステージ装置内に搬入し、第２のプレート搬入搬出部６−２に待機している第２の平面プレート６−２上に載置する。

次に、図７（ｃ）、図８（ｄ）、図８（ｅ）、図８（ｆ）、図９（ｇ）、図９（ｈ）、図９（ｉ）に示すように、第１の平面プレート６−１は推力発生手段２１、２２により順次移動され、第１の平面プレート６−１に載置されていたワーク９−１の全領域が、露光処理される。この間の移動動作は、図７（ｃ）ではＸ方向推力発生手段２１−２、２１−７、Ｙ方向推力発生手段２２−３、２２−７、図８（ｄ）ではＸ方向推力発生手段２１−７、２１−１０、Ｙ方向推力発生手段２２−７、２２−１０、図８（ｅ）ではＸ方向推力発生手段２１−７、２１−１１、Ｙ方向推力発生手段２２−８、２２−１０、図８（ｆ）ではＸ方向推力発生手段２１−１１、２１−１２、Ｙ方向推力発生手段２２−１０、２２−１２、図９（ｇ）ではＸ方向推力発生手段２１−１０、２１−１２、Ｙ方向推力発生手段２２−１０、２２−１１、図９（ｈ）ではＸ方向推力発生手段２１−１２、２１−１３、Ｙ方向推力発生手段２２−１１、２２−１３、図９（ｉ）ではＸ方向推力発生手段２１−１２、２１−１４、Ｙ方向推力発生手段２２−１２、２２−１３によって行われる。

ここでは、平面プレート６の下に、４個以上の推力発生手段２１、２２が位置しているが、その際、動作させる複数の推力発生手段２１、２２が囲む領域内に、プレート６の重心が来るように、推力発生手段２１、２２の組合せを選択する。そのように選択することにより、平面プレート６を安定して移動させることができる。

次に、図９（ｉ）において、ワーク９−１のワーク処理部１４における処理が終わる。処理が終わると、図１０（ｊ）に示すように、第１の平面プレート６−１は、第１のプレート搬入搬出部１５に移動し、第１のワーク搬入搬出機構１７によりワーク９−１が装置外に搬出される。一方、ワーク９−２を載置した第２の平面プレート６−２がワーク処理部１４へと移動し、処理が開始される。

次に、図１０（ｋ）において、ワーク９−２がワーク処理部１４において処理されている間、ワーク９−３が、第１のワーク搬入搬出機構１７により装置内に搬入され、第１の平面プレート６−１上に載置される。以上、上記の動作を繰り返し、複数のワーク９が連続的に処理される。

第１の実施形態の発明に係るステージ装置の構成を示す断面図である第１の実施形態の発明に係るステージ装置の平面図である。図１に示したステージ装置のステージベース１と平面プレート６と９個の推力発生手段の関係を示した図である。図１に示したステージ装置のステージベース１と平面プレート６と９個の推力発生手段の関係を示した図である。図１に示したステージ装置のステージベース１と平面プレート６と９個の推力発生手段の関係を示した図である。第２の実施形態の発明に係るステージ装置の構成および動作を説明するための平面図である。第２の実施形態の発明に係るステージ装置の構成および動作を説明するための平面図である。第２の実施形態の発明に係るステージ装置の構成および動作を説明するための平面図である。第２の実施形態の発明に係るステージ装置の構成および動作を説明するための平面図である。第２の実施形態の発明に係るステージ装置の構成および動作を説明するための平面図である。先の出願の発明に係るＸＹθ移動ステージを適用した露光装置の構成を示す断面図である。ＸＹθ移動ステージの平面図である。推力発生手段２の具体的構成の一例を示す斜視図である。基準支持部材３の具体的構成の一例を示す断面図である。補助支持部材４の具体的構成の一例を示す断面図である。平面ステージ５に設けられるプラテン８と推力発生手段２に設けられる磁極２４との関係を示す断面図である。推力発生手段２が３個しか配置されていない場合において、平面プレート６が移動範囲の端まで移動したときの不具合を説明するためのステージ装置の平面図である。

符号の説明

１ステージベース
２推力発生手段
２１、２１−１〜２１−１４Ｘ方向推力発生手段
２２、２２−１〜２２−１３Ｙ方向推力発生手段
２３板ばね
２４磁極
２４ａ〜２４ｄ磁極
２５エア噴出孔
２６永久磁石
２７ａ、２７ｂコイル
３基準支持部材
３１エア噴出孔
３２エアパッド
３３台座
３４球面軸受
４補助支持部材
４１エア噴出孔
４２エアパッド
４３中間台
４５エアシリンダ
４６球面軸受
５平面ステージ
６平面プレート
６−１第１の平面プレート
６−２第２の平面プレート
７ハニカムコア
８プラテン
８ａ〜８ｇ凸極
８１隙間
８２強磁性体
８３非磁性体
９、９−１、９−２、９−３ワーク
１０投影レンズ
１１Ｘ方向レーザ干渉計
１２Ｙ方向レーザ干渉計
１３制御部
１４ワーク処理部
１５第１のプレート搬入搬出部
１６第２のプレート搬入搬出部
１７第１のワーク搬入搬出機構
１８第２のワーク搬入搬出機構
１９ハンドラ

Claims

ワークを保持するプレートをプレート面において直交するＸＹ方向に移動させるステージ装置において、
ステージベースと、
該ステージベースに固定され、エアを噴出し移動磁界を発生する磁極を有する複数の推力発生手段と、
該推力発生手段に対向する面に碁盤目状の凸極が形成された平面状のプラテンが設けられ上記推力発生手段により駆動されるプレートと、
該プレートの上記ステージベースに対する位置を検出するプレート位置検出手段と、
該プレート位置検出手段からのプレート位置信号に基づき、上記複数の推力発生手段のうち動作させる推力発生手段を選択する制御部とを備えることを特徴とするステージ装置。
ワークを保持するプレートをプレート面において直交するＸＹ方向に移動させるステージ装置において、
ステージベースと、
該ステージベース上に区画される、プレート上に保持されたワークを処理するワーク処理部と該ワーク処理部に隣接して配置され該ワーク処理部に未処理のワークを保持したプレートを搬入または該ワーク処理部から処理済みのワークを保持したプレートを搬出するプレート搬入搬出部と、
該プレート搬入搬出部のプレート上に装置外から未処理のワークを搬入または上記プレート搬入搬出部のプレート上の処理済みのワークを装置外に搬出するワーク搬入搬出機構と、
上記ワーク処理部および上記プレート搬入搬送部に設けられる、上記ステージベースに固定され、エアを噴出し移動磁界を発生する磁極を有する複数の推力発生手段と、
上記推力発生手段に対向する面に碁盤目状の凸極が形成された平面状のプラテンが設けられ上記推力発生手段により駆動されるプレートと、
該プレートの上記ステージベースに対する位置を検出するプレート位置検出手段と、該プレート位置検出手段からのプレート位置信号に基づき、上記複数の推力発生手段のうち動作させる推力発生手段を選択する制御部とを備えることを特徴とするステージ装置。
上記プレート搬入搬出部と該プレート搬入搬出部にワークを搬入搬出するワーク搬入搬出機構とからなる組が複数組設けられていることを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
上記複数の推力発生手段は、Ｘ方向に推力を発生する推力発生手段とＹ方向に推力を発生する推力発生手段とが並んで配置され、上記プレートの移動位置に拘わらず、上記プレートの下にある推力発生手段のうち、少なくとも３個の推力発生手段が動作することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のステージ装置。