CN100550583C - 平面平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使移动体在棋盘格状地设有凸极的平台上进行移动的平面平台装置，其作成在移动体旋转的状态下可朝XY方向直线移动。其中，Y方向移动用移动子(20c、20d)是设于移动体(30)的X轴上两部位，且经由旋转轴承(24)安装于移动体(30)。X方向移动用移动子(20a、20b)是安装于板体(25)、且经由旋转轴承(26)安装于移动体(30)。欲将移动体(30)朝XY方向移动，则使移动子(20a、20b)或移动子(20c、20d)朝同方向移动。欲旋转移动体(30)时，则使移动子(20c、20d)朝反方向移动。使移动体(30)进行旋转时，移动子(20a～20d)的磁极是沿着压印板(10)的凸极方向地旋转，而在该状态下，可使移动体(30)朝XY方向移动。

Description

平面平台

技术领域

本发明是关于移动体在压印板上移动的平面平台，尤其是关于可在使压印板上的移动平台进行θ旋转的状态下、朝XY方向顺利地移动的平面平台。

背景技术

以往就知道，在棋盘格状地设有强磁性体的凸极的平面状压印板上，通过空气浮起移动体，而在移动体上施加磁力，并通过变更移动体与压印板的凸极之间的磁力使移动体移动地构成的平面平台装置(例如参照专利文献1)。

在上述平面平台中，移动体的其中一面，由于成为载置工件用的工件平台之故，因而精度优异地被平面加工。在另一面设有朝正交的座标轴各轴方向产生移动磁场的磁极、及吹出空气的压缩空气垫。

相对于压印板的凸极地设有移动体的磁极与压缩空气垫，而移动体是利用空气的作用浮起。在该状态下在移动体的磁极上产生移动磁场，通过变更磁极与压印板的凸极之间的磁场，使得移动体在压印板上移动。

此外，具有此种结构的装置也被称为表面电机平台装置(サ一フエスモ一タステ一ジ装置或ソ一ヤモ一タステ一ジ装置)等。

此种平面平台装置是与使用以往的滚珠丝杠的结构的平台装置等不同，不必重叠X平台、Y平台及θ平台以及多个平台，而在压印板的平面所成的一平台上可使移动体进行XY方向的移动与θ旋转。

所以，近年来研究适用作为将被分割成多个曝光区域的工件依所分割的区域顺序地移动进行曝光的依次曝光装置的工件平台。作为工件平台在使用平面平台装置的曝光装置中，工件平台的结构成为单纯的结构，因而可期待谋求装置的小型轻量化。

使用图7至图9简单地说明上述平面平台的动作原理。图7及图8是表示具有构成平面平台的多个凸极的压印板10，及具有磁极的移动子20的剖视图；图9是表示流在被卷绕于上述移动子20的磁极上的线圈中的电流的时序图。另外，图9中的±表示线圈中流过的电流方向。图9的电流图案是一例，如以正弦波所表示、缓和地变更电流值。

压印板10是平面板状，如图7所示地，棋盘格状地设有强磁性体的凸极11、12…。凸极与凸极之间是以非磁性体10a所埋没。

在移动子20安装有永久磁铁21，由此在同图中，在设于移动子的4个磁极22a～22d，产生N或S的磁极。

在磁极22a～22d，卷绕有线圈23a、23b，当流有电流时，各磁极22a～22d成为电磁铁。若永久磁铁21所成的磁场与电磁铁所成的磁场方向相同，则磁力是互相增强。若永久磁铁21所成的磁场与电磁铁所成的磁场相反，则磁力被抵销。

另外，在磁极22a与22b朝相反方向卷绕有线圈23a。因此，在磁极22a产生相同方向的磁场，从而磁力被相互增强时，而在磁极22b，发生相反方向的磁力，磁力被抵销。磁极22c与22d也同样。

移动子20的磁极22a～22d，是与压印板10的凸极11、12…设置成相对置的状态。移动子20是利用吹出空气的压缩空气垫的作用。从压印板10浮起，但在图7及图8中省略了压缩空气垫。

移动子20上方的一面成为载置工件的一面，也有将工件直接载置于移动子20上的情形，但也有在移动子20的上表面放置平面的工件平台，而在其上载置工件的情形。

通过从未图示的驱动电路、以以下顺序使电流流过卷绕于磁极22a～22d的各线圈23a、23b而产生移动磁场，并使得移动子20朝同图的左右方向移动。以下说明移动子20朝图式右方向移动的动作原理。

(1)步骤1：如图9所示，增强磁极22a的磁力地将电流流在移动子20的磁极22a、22b侧的线圈23a。在磁极22c、22d的线圈23b中未流有电流。磁极22a是磁力被增强，因此与压印板10的凸极11强烈地拉引，使得磁极22a与凸极11成为相对置的位置。

磁极22b是磁力被抵销，位于凸极12与13之间的非极性体上。磁极22c与22d是与斜方向的凸极14、16分别拉引。

(2)步骤2：如图9所示，停止磁极22a、22b的线圈23a的电流，而为了增强磁极22d的磁力地将电流流在磁极22c、22d侧的线圈23b。磁极22d是与凸极16强烈地拉引，而磁极22c是磁力被抵销，成为与凸极14不会拉引。

因此，磁极22d与凸极16相对地、移动子20朝同图右方向移动。磁极22a与22b是与斜方向的凸极11，13分别拉引。

(3)步骤3：如图9所示，停止磁极22c、22d的线圈23b的电流，这次为了增强磁极22b的磁力地将电流流在磁极22a、22b侧的线圈23a中。磁极22b是与凸极13强烈地拉引，而磁极22a是磁力被抵销，成为与凸极11不互拉引。

磁极22b与凸极13相对地、移动子20朝同图右方向移动。

(4)步骤4：如图9所示，停止磁极22a、22b的线圈23a的电流，这次为了增强磁极22c的磁力将电流流在磁极22c、22d侧的线圈23b。磁极22c是与凸极15强烈地拉引，而磁极22d是磁力被抵销，成为与凸极16不互拉引。磁极22c与凸极15相对地、移动子20是朝同图右方向移动。

另外，如图9的步骤4所示，移动至步骤4的位置后，将电流继续流在线圈23b，则可将移动子20保持在步骤4的位置。

图10(a)、(b)是表示上述移动子20的具体结构例的图式；图10(a)是表示从侧面观看移动子20的图式；图10(b)是表示从与压印板相对的面侧观看的图式。

如图10所示，移动子20的磁极22a～22d是由多个更小的凸极所构成。

如图10(a)所示地，将形成于压印板10上的凸极的间隔作为a，则形成于各磁极22a～22d的凸极间隔是a，另外，磁极22a、22b，磁极22c、22d的间隔是2a，另外，磁极22b与磁极22c的间隔是2.5a。也就是说，如上述图7所示，当磁极22a、22b与压印板20的凸极相对时，则磁极22c、22d的一部分(在该例中为1/2)是与压印板10的凸极相对的状态。

图11是表示可朝正交的XY方向移动地将4个移动子20a～20d设在工件平台等的移动体30的情形的构成图式；图11(a)是表示从与压印板10相对的面侧观看在压印板10上移动的移动体30的图式；图11(b)是表示从与压印板10的平面呈平行的方向(同图的P-P方向)观看移动体30的图式。另外，在同图中，将移动子20表示为凸极的连续体，但实际上具有表示于上述图7、图8及图10的结构。另外，在图11(b)中，省略了设于压印板10上的凸极。

如图11(a)所示，在移动体30的四角设有吹出空气的压缩空气垫(エア一パツド)40。从该压缩空气垫40所吹出的空气碰到压印板10的表面，使得移动体30对于压印板10浮起。

移动子20a～20d设于从移动体30的中心呈正交的XY方向4处。移动子20a、20b是用以将移动体30朝X方向(图11的左右方向)移动的移动子，被设于Y轴上的两处(同图上下)。移动子20c、20d是用以将移动体30朝Y方向(图11的上下方向)移动的移动子，被设于X轴上的两处(同图左右)。

各移动子20a～20d是具有表示于上述图10的结构，在X方向移动用移动子20a的磁极上产生用以朝图中左右方向移动的磁场，若两移动子20a、20b的磁场的移动方向相同，则移动体30朝X方向移动。

另外，在Y方向移动用移动子20c、20d产生用以朝图中上下方向移动的磁场，若两移动子20c、20d的磁场的移动方向相同，则移动体30是朝Y方向移动。

将具有这样的移动体30的平台，使用作依次曝光装置的工件平台时，则仅XY方向的移动不足够，如图12(a)所示，形成于工件W上的图案P产生θ旋转方向的错位时，为了与此进行对位，如图12(b)所示，成为必须将平台绕垂直于平台面的轴进行旋转(以下将此种旋转称为θ旋转)。

为了将移动体进行θ旋转，例如将移动体30的移动子20c、20d的磁场的移动方向作成相反方向。如此，则移动体30的移动子20c侧与移动子20d侧，是移动方向成为相反，因此移动体30是如图12所示地进行0旋转。即使将移动子20a、20b的磁场的移动方向作成相反方向，同样地也可使移动体30进行θ旋转。

专利文献1：日本专利特开平9-23689号公报

这样的平面平台，具有将移动体仍保持θ旋转的状态下无法朝X或Y方向直线移动的缺点。其理由表示如下。

如以往技术所示地那样，设于移动子的磁极与压印板的凸极是在所定的位置相关系，而该位置关系移动成重复的状态。

例如在图7中，设于移动子20的磁极22a是与压印板10的凸极11相对置，磁极22b是与压印板10的非磁性体相对置，而磁极22c、22d是对应于压印板10的凸极14、16与非磁性体的中间位置，通过移动该磁极与凸极的关系，使移动子20进行直线移动。

然而，如上所述，当移动体30进行θ旋转时，则移动子20a～20d的磁极22a-22d的排列方向与压印板10的凸极的排列方向并不会成为平行(或正交)(以下，将该状态称为正交走样)。

也就是说，如图13所示，将移动体30进行了θ旋转的状态，是磁极与凸极的正交走样，为由上述预定的位置关系偏离的状态。仍保持该状态而欲进行直线移动时，则对于移动子20a～20d的驱动力会降低，因此对于移动子20a～20d的控制性会恶化，变得很难定位在所设定的位置。

由以上可知，在表示于图11的结构中，通常进行θ旋转后，欲施以直线移动时，则将θ旋转恢复成原来之后再进行直线移动。

也就是说，θ旋转后，为了使移动体30进行直线移动，通过将θ旋转恢复成原来，仅正交移动子20a～20d的凸极与压印板10的凸极，并进行移动以使移动子20a～20b与压印板10的凸极成为上述预定位置关系。

如上所述地，将表示于图11的平面平台可采用作依次曝光装置的工件平台。如图12所示地，在依次曝光装置中，在某一曝光区域进行θ方向的对位，而在保持该状态下移动于X或Y方向的曝光区域并进行曝光。

作为顺序成为：[θ旋转对位]→[曝光]→[X(或Y)方向移动]→[曝光]→[X(或者Y)方向移动]。

然而，在平面平台之中，欲进行其，则如上所述地，很难将作为载置工件的平台的移动体30仍保持θ旋转的状态下朝XY方向移动，因此成为进行[θ旋转对位]→[曝光]→[恢复θ旋转]→[X(或者Y)方向移动]→[θ旋转对位]→[曝光]→[恢复θ旋转]→[X(或者Y)方向移动]…的移动。

也就是说，每当XY方向的移动则必须进行移动体30的恢复θ旋转与θ旋转对位，而与未使用平面平台的情形相比较，使曝光处理时间整体变长。

发明内容

本发明是为了解决以往技术的上述缺点问题而作出的，本发明的目的是在与具棋盘格状地设有凸极的平面的板状压印板呈正交的座标轴的各轴方向具备设有产生移动磁场的移动子的移动体，而在移动体在上述压印板平面上移动的平面平台装置中，在移动体保持θ旋转的状态下作成可朝XY方向直线移动。

先前，对于移动体，移动子是被固定的，但将移动子在该移动子的几何学中心具旋转方向的自由度地(旋转自如地)固定在移动体上。具体来讲，磁极经由旋转轴承而被固定在移动体上。

安装磁极的位置是于移动体的两侧设置Y方向移动用磁极。在连结Y方向移动用磁极的旋转中心所成的直线上，安装有X方向移动用磁极。

本发明的平面平台，该平面平台包括棋盘格状地设有凸极的平面状压印板以及移动体，该移动体在上述压印板上移动、具备在上述压印板平面中正交的XY座标轴的各轴方向具有产生移动磁场的磁极的移动子，其特征为：在上述各轴方向具有产生移动磁场的磁极的移动子包括：两个Y方向移动用移动子，其旋转自如地被安装于上述移动体两侧、在上述座标轴的Y轴方向具备产生移动磁场的磁极，以及，X方向移动用移动子，其旋转自如地被安装于连结该两个Y方向移动用移动子的旋转中心而成的直线上、在上述座标轴的X轴方向具备产生移动磁场的磁极。

发明的效果：在本发明中，由于将磁极在磁极的几何学中心具旋转方向的自由度地(旋转自如地)固定在移动体上，因而即使移动体旋转，移动体的磁极也可保持与压印板的凸极的正交，而可朝XY方向直线移动。

附图说明

图1(a)、(b)是表示本发明的实施例的平面平台的构成图。

图2是表示针对于本发明的实施例的平面平台、将移动体进行θ旋转的状态的图式。

图3是表示本发明的实施例的平面平台的变形例(1)的图式。

图4是表示本发明的实施例的平面平台的变形例(2)的图式。

图5是表示本发明的实施例的平面平台的变形例(3)的图式。

图6是表示本发明的实施例的平面平台的变形例(4)的图式。

图7是表示说明以往的平面平台的动作原理的图式(1)。

图8是表示说明以往的平面平台的动作原理的图式(2)。

图9是表示针对于图示于图7、图8的平面平台，流在磁极的线圈中的电流的时序图。

图10(a)、(b)是表示图示于图7、图8的移动子的具体的构成例的图式。

图11(a)、(b)是表示将4个移动子设于移动体的以往平面平台的构成图式。

图12(a)、(b)是表示说明将平面平台进行θ旋转时的图式。

图13是表示针对于图11、将移动体进行θ旋转时的磁极的状态的图式。

符号说明

10：压印板                           10a：非磁性体

11～17：凸极                  20，20a～20d：移动子

21：永久磁铁                        22a～22d：磁极

23a、23b：线圈                    24、26：旋转轴承

25：板体      30：移动体            40：压缩空气垫

具体实施方式

在图1是表示本发明的实施例的平面平台的构成图。

图1(a)是表示从与压印板相对的一面侧观看移动体的图式；图1(b)是表示从与平面平台平行的方向(同图的P-P方向)观看移动体的图式。另外，在图1(b)省略了压缩空气垫40。另外，如上所述地，压印板10是平面板状，棋盘格状地设有强磁性体的凸极，而凸极与凸极之间是以非磁性体所埋设。

使移动体30朝Y方向移动的Y方向移动用移动子20c、20d，是具有表示于上述图7、图8、以及图10的构造，与图11(a)同样，设于移动体30的X轴上的两处(图中左右)。但是，移动子20c、20d是经由旋转轴承24，以其几何学中心作为旋转轴被安装成旋转自如的状态。

使移动体30朝X方向移动的X方向移动用移动子20a、20b，也具有表示于上述图7、图8及图10的构造，但在本实施例，移动子20a、20b，是被安装于一板体25上。板体25是经由旋转轴承26被安装于移动体30上。

安装了移动子20a、20b的板体25的几何学中心，是与连结Y方向移动用移动子20c、20d的旋转中心所成的直线中心相一致，而在该位置设有旋转轴承26，板体25是以该中心作为旋转轴进行旋转的。

另外，上述旋转轴承24是并不一定必须设在连结Y方向移动用移动子20c、20d的旋转中心所成的直线上的中点，若在该直线上从上述中点位置偏离也可以。

此时，旋转移动体30时的旋转中心是成为设置有上述旋转轴承26的位置。所以旋转移动体30时的Y方向移动用移动子20c、20d的各自移动量，是设定成上述位置成为旋转中心。

如图1(a)所示地，压缩空气垫40是设于移动体30的3处。平面是以3点进行定位的，如图10所示地不必设置4处也会使稳定性优异，可将移动体30支承在压印板10。

以下说明本实施例的移动体30的动作。

(1)移动体30的XY方向移动。

如以上述图7及图8所述地，欲使移动体30朝X方向移动，以如上述的顺序将电流流在卷绕于X方向移动用移动子20a、20b的磁极的线圈，由此，产生图1(a)的左右方向的移动磁场，若移动磁场的移动方向相同，则移动子20a、20b是朝X方向移动，而移动体30是朝X方向移动。另外，若以相等速度且相同量使移动子20a、20b移动，则移动体30不会θ旋转而朝X方向移动。

使移动体30朝Y方向移动时也同样，若安装于板体25的Y方向移动用移动子20c、20d的移动方向相同，则移动体30是朝Y方向移动。

在此，板体25是经由旋转轴承26被安装于移动体30，因此即使将移动子20a、20b朝相反方向移动，仅板体25旋转，移动体30是不会旋转或是移动。另外，欲将移动子20a、20b朝相同方向且不相同量被移动时，则移动体30是朝该方向移动，但移动体20a、20b的磁极与压印板10的凸极的正交走样，而使驱动力降低。

此外，使移动体30移动之后，欲使移动体30保持在该位置，则如上述地，不切断流在移动子20a～20d的线圈的电流，仍继续流着电流。

(2)移动体30的θ旋转及经θ旋转的状态下的移动。

欲使移动体30进行θ旋转，与在图11中所说明同样地将Y方向移动用移动子20c、20d的移动磁场的移动方向作成相反方向，而将移动子20c、20d朝相反方向移动。由此，移动体30是进行θ旋转。

另外，即使移动子20c、20d的移动方向相同，若移动量不相同，移动体30一面进行θ旋转一面朝Y方向移动。

移动子20c、20d是对于移动体旋转自如之状态，因此，当移动体30进行了θ旋转时，如图2所示地，移动子20c、20d是相对于移动体30进行旋转，但相对于印板10并不旋转，而移动子20c、20d的磁极是与压印板10的凸极成为正交的状态。

针对于移动体30的θ旋转，X方向移动用移动子20a、20b的磁极的线圈是与Y方向移动用移动子20c、20d的移动所造成的θ旋转并没有关系。

但是，安装有移动子20a、20b的板体25，是相对于移动体30旋转自如的状态。因此，当移动体进行了θ旋转时，通过移动子20a、20b的磁极与压印板10的凸极的吸引力，使得板体25进行旋转，而仍保持与压印板10的凸极呈正交的直然状态下被保持。

也就是说，即使移动体30进行θ旋转，各移动子20a～20d的磁极是与压印板10的正交并不是全部走样，而基本上与移动体30未进行旋转的状态并没有变化。

也就是说，即使移动体30在进行了θ旋转的状态下，各移动子20a～20d的磁极是相对于压印板10的凸极，也可维持预定关系。

因此，在该状态下，针对于X方向移动用移动子20a、20b，若朝相同方向移动磁场，则移动体30是朝X方向移动。针对于Y方向移动用移动子20c、20d，若朝相同方向移动磁场，则移动体30是朝Y方向直线移动。

为了实现上述动作，须满足以下条件地对于移动体30必须设置X方向移动用移动子20a、20b与Y方向移动用移动子20c、20d。

(A)X方向移动用移动子20a、20b与Y方向移动用移动子20c、20d，都在其几何学中心具有旋转中心。

(B)在连接两个Y方向移动用移动子20c、20d的旋转中心所成的直线上，具有X方向移动用移动子20a、20b的旋转中心。

另外，若在连结两个Y方向移动用移动子20c、20d的旋转中心所成的直线上的中点设置X方向移动用移动子20a、20b的旋转中心，则将Y方向移动用移动子20c、20d以朝相反方向相等量进行移动而以上述中点作为中心，可将移动体30进行θ旋转。

若满足上述条件，如图3至图5所示地，也可考虑将移动子20a～20d配置在移动体30。

如图3所示地，在偏离移动体30的中心的位置，设置X方向移动用移动子20a、20b的旋转中心。

并且，不是将两个X方向移动用移动子20a、20b安装于板体25，而如图4所示地，在一个移动子20e的几何学中心设置旋转轴承26，经由该旋转轴承，将移动子20a安装于移动体30。

进而，如图5所示地，将Y方向移动用移动子20c、20d斜方向(对角线方向)地安装于移动体30也可以。

又如图6所示地，在连结两个Y方向移动用移动子20c、20d的旋转中心所成的直线上的中点，未设置X方向移动用移动子20a、20b的旋转中心也可以。在如图6所示构成时，使移动体30进行θ旋转之际，将Y方向移动用移动子20c、20d的移动量d1、d2设定成d1/d2＝L1/L2。在此，L1、L2是移动子20c、移动子20d的中心P1、P2与上述旋转中心O的距离。若将Y方向移动用移动子20c、20d朝相反方向移动d1、d2，则可使移动体30以旋转中心O为中心进行θ旋转。

Claims (1)

1.一种平面平台，该平面平台包括棋盘格状地设有凸极的平面状压印板以及移动体，该移动体在上述压印板上移动、具备在上述压印板平面中正交的XY座标轴的各轴方向具有产生移动磁场的磁极的移动子，其特征为：

在上述各轴方向具有产生移动磁场的磁极的移动子包括：

两个Y方向移动用移动子，其旋转自如地被安装于上述移动体两侧、在上述座标轴的Y轴方向具备产生移动磁场的磁极，以及，

X方向移动用移动子，其旋转自如地被安装于连结该两个Y方向移动用移动子的旋转中心而成的直线上、在上述座标轴的X轴方向具备产生移动磁场的磁极。

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