JP2004254494A - Linear motor device, stage device, and exposure device, and method of manufacturing the linear motor device - Google Patents
Linear motor device, stage device, and exposure device, and method of manufacturing the linear motor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004254494A JP2004254494A JP2004017588A JP2004017588A JP2004254494A JP 2004254494 A JP2004254494 A JP 2004254494A JP 2004017588 A JP2004017588 A JP 2004017588A JP 2004017588 A JP2004017588 A JP 2004017588A JP 2004254494 A JP2004254494 A JP 2004254494A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- linear motor
- coil
- refrigerant
- motor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 111
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 12
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 45
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 45
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 30
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 25
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 10
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 6
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 3
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 3
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- RVZRBWKZFJCCIB-UHFFFAOYSA-N perfluorotributylamine Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)N(C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F RVZRBWKZFJCCIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000012945 sealing adhesive Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Linear Motors (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、コイルユニットを有するリニアモータ装置、ステージ装置及び露光装置、並びにリニアモータ装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a linear motor device having a coil unit, a stage device, an exposure device, and a method for manufacturing a linear motor device.
半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスはマスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写するいわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持して2次元移動するマスクステージと基板を支持して2次元移動する基板ステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して基板に転写するものである。露光装置としては、基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置との2種類が主に知られている。いずれの露光装置においてもマスクと基板との相対位置を高精度に一致させてマスクパターンの転写を行うことが要求されるため、マスクステージ及び基板ステージの位置決め精度は露光装置の最も重要な性能の一つである。 Microdevices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements are manufactured by a so-called photolithography technique of transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus used in this photolithography process has a mask stage that supports a mask and moves two-dimensionally, and a substrate stage that supports a substrate and moves two-dimensionally. And transferring to the substrate via the projection optical system while sequentially moving the substrate stage. The exposure apparatus includes a batch exposure apparatus that simultaneously transfers the entire mask pattern onto the substrate, and a scanning exposure apparatus that continuously transfers the mask pattern onto the substrate while synchronously scanning the mask stage and the substrate stage. Are mainly known. In any exposure apparatus, it is required to transfer the mask pattern with the relative positions of the mask and the substrate being matched with high precision, so the positioning accuracy of the mask stage and the substrate stage is the most important performance of the exposure apparatus. One.
従来より、上記基板ステージ及びマスクステージ(以下、両者を総称してステージという)の駆動源としてリニアモータが用いられているが、リニアモータからの発熱はステージ位置決め精度に影響を及ぼす。例えば、リニアモータからの発熱が周囲の部材・装置を熱変形させたり、ステージの位置検出に用いられる光干渉式測長計の光路上における空気温度を変化させて測定値に誤差を生じさせる。近年における高スループット化の要求やステージ及びこのステージに支持される基板の大型化に伴ってリニアモータの高推力化が望まれているが、リニアモータの推力は駆動電流に比例し、リニアモータを構成するコイルからの発熱量も駆動電流に比例するため、推力を上昇させることでコイルからの発熱量も大きくなる。したがって、リニアモータのコイルを効果的に冷却し、リニアモータからの発熱が周囲に伝わるのを防ぐ必要がある。 Conventionally, a linear motor has been used as a drive source for the substrate stage and the mask stage (hereinafter, both are collectively referred to as a stage). However, heat generated by the linear motor affects stage positioning accuracy. For example, the heat generated by the linear motor thermally deforms surrounding members and devices, or changes the air temperature on the optical path of the optical interference type length measuring device used for detecting the position of the stage, thereby causing an error in the measured value. In recent years, the demand for high throughput and the increase in the size of the stage and the substrate supported by this stage have demanded a higher thrust of the linear motor, but the thrust of the linear motor is proportional to the drive current, Since the amount of heat generated from the coil is also proportional to the drive current, increasing the thrust increases the amount of heat generated from the coil. Therefore, it is necessary to effectively cool the coil of the linear motor and prevent the heat from the linear motor from being transmitted to the surroundings.
リニアモータからの発熱が周囲に伝わるのを防ぐために、リニアモータのコイルをハウジングに収容し、このハウジング内部に冷媒を供給する従来技術がある。このようなリニアモータはハウジング内部に対して冷媒を入れる入口部とハウジング内部の冷媒を出す出口部とを有し、入口部から供給されハウジング内部を流れる冷媒がコイルからの発熱を回収し、出口部からハウジング外部に出る構成である。しかしながら、このような構成では、ハウジング内部に供給された冷媒はコイルの熱を回収してからハウジング外部に出るので、入口部における冷媒温度と出口部における冷媒温度とが異なり、出口部における冷媒温度のほうが入口部における冷媒温度より高くなる。この温度差により、装置内の空気の揺らぎが発生して光干渉式測長計の測定精度が低下したり、出口部周辺の部材等が熱変形(熱膨張)したりするといった不都合が生じる。そこで、例えば下記特許文献1には、コイルを収容するシェル(内側ハウジング)とこのシェルを囲む外側カバー(外側ハウジング)とを備えたリニアモータに関する技術が開示されており、シェルと外側カバーとの間に設けた外側第1主流路及び外側第2主流路を介してシェル内部に冷媒を供給し、シェル内部の内側主流路及び内側第2主流路に冷媒を流すことによってコイルを冷却し、この冷媒を外部に排出する構成となっている。
しかしながら、上述した従来技術には以下に述べる問題が存在する。
上記従来技術は、コイルを冷却するための冷媒を流すハウジング(シェルや外側カバー)を2重構造とすることで入口部と出口部とでの冷媒の温度差(温度分布)の発生を抑制しようとするものであるが、ハウジングを2重構造とすることでコイルユニットの厚みが増す。すると、このコイルユニットを挟んで対向配置される磁石どうしの間隔が拡がることになる。磁石どうしの間隔が拡がると磁束密度が低下するため、モータ効率が低下する。すると、せっかくコイルからの発熱の周囲への影響を抑える構成にしても、モータ効率が低下することで所望の推力を得るために大きな駆動電流が必要となり、結局コイルからの発熱量も大きくなってしまう。また、より有効な冷却効果を得るために空間に供給する冷媒の流量を多くすることが考えられるが、空間内の圧力が上昇するためコイルを収容するハウジングが外側に膨らむように変形する。すると、ハウジングと磁石とが接触したり、ハウジングが塑性変形するといった不都合が生じる。圧力に抗するためにハウジングを肉厚にしたのでは、磁石どうしの間隔を拡げなければならなくなるので、上述同様の問題が生じる。
However, the above-described prior art has the following problems.
In the above-described conventional technique, the occurrence of a temperature difference (temperature distribution) of the refrigerant at the inlet and the outlet is reduced by forming the housing (shell or outer cover) through which the refrigerant for cooling the coil flows into a double structure. However, when the housing has a double structure, the thickness of the coil unit increases. Then, the interval between the magnets arranged opposite to each other with the coil unit therebetween is increased. When the distance between the magnets increases, the magnetic flux density decreases, and the motor efficiency decreases. Then, even with a configuration in which the influence of heat generated from the coil on the surroundings is suppressed, a large drive current is required to obtain a desired thrust due to a decrease in motor efficiency, and the amount of heat generated from the coil is eventually increased. I will. In order to obtain a more effective cooling effect, it is conceivable to increase the flow rate of the refrigerant supplied to the space. However, since the pressure in the space increases, the housing housing the coil is deformed so as to expand outward. Then, inconveniences such as contact between the housing and the magnet and plastic deformation of the housing occur. If the thickness of the housing is increased to resist the pressure, the distance between the magnets must be increased, which causes the same problem as described above.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、装置の大型化を抑えつつ装置の各位置での温度差(温度分布)の発生を抑えることができるリニアモータ装置、このリニアモータ装置を備えたステージ装置及び露光装置、並びにリニアモータの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a linear motor device capable of suppressing the occurrence of a temperature difference (temperature distribution) at each position of the device while suppressing an increase in the size of the device. It is an object of the present invention to provide a stage apparatus and an exposure apparatus provided with the same, and a method for manufacturing a linear motor.
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図1〜図20に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のリニアモータ装置(1)は、複数のコイル(4)を所定の材料で結合し一体化したコイルアセンブリ(5)と、コイルアセンブリ(5)に形成され、冷媒を流通する第1の流路(21)と、コイルアセンブリ(5)を囲むハウジング部(6)と、コイルアセンブリ(5)とハウジング部(6)との間に形成され、冷媒を流通する第2の流路(22)とを備えることを特徴とする。
本発明のリニアモータ装置の製造方法は、コイルユニット(2)を有するリニアモータ装置(1)の製造方法において、複数のコイル(4)を所定の材料で結合し一体化してコイルアセンブリ(5)を製造する第1工程と、コイルアセンブリ(5)の材料部(9)に第1の流路(21)を形成する第2工程と、第1の流路(21)が形成されたコイルアセンブリ(5)をハウジング部(6)で囲むことによりコイルアセンブリ(5)とハウジング部(6)との間に第2の流路(22)を形成する第3工程とを有することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following configurations corresponding to FIGS. 1 to 20 shown in the embodiments.
A linear motor device (1) according to the present invention includes a coil assembly (5) in which a plurality of coils (4) are combined with a predetermined material and integrated, and a first coil assembly (5) formed through the coil assembly (5) and through which a refrigerant flows. A flow path (21), a housing part (6) surrounding the coil assembly (5), and a second flow path (22) formed between the coil assembly (5) and the housing part (6) and through which a refrigerant flows. ).
The method for manufacturing a linear motor device according to the present invention is the method for manufacturing a linear motor device (1) having a coil unit (2), wherein a plurality of coils (4) are combined and integrated with a predetermined material to form a coil assembly (5). And a second step of forming a first flow path (21) in a material portion (9) of the coil assembly (5); and a coil assembly having the first flow path (21) formed therein. And (3) forming a second flow path (22) between the coil assembly (5) and the housing part (6) by surrounding the (5) with the housing part (6). .
本発明によれば、複数のコイルを例えば合成樹脂等の所定の材料を用いて結合し一体化したコイルアセンブリを形成し、このコイルアセンブリに冷媒を流通するための第1の流路を形成したことにより、コイルユニットを大型化することなく冷媒を流通する流路を確保することができる。したがって、良好なモータ効率を維持できる。そして、この第1の流路を形成されたコイルアセンブリをハウジング部で囲み、コイルアセンブリとハウジング部との間に冷媒を流通する第2の流路を形成することにより、コイルユニットの温度分布の発生を抑えることができる。 According to the present invention, a plurality of coils are combined using a predetermined material such as a synthetic resin to form an integrated coil assembly, and a first flow path for flowing a coolant through the coil assembly is formed. Thus, a flow path for flowing the refrigerant can be secured without increasing the size of the coil unit. Therefore, good motor efficiency can be maintained. Then, the coil assembly in which the first flow path is formed is surrounded by a housing part, and a second flow path for circulating a coolant is formed between the coil assembly and the housing part, whereby the temperature distribution of the coil unit is reduced. Occurrence can be suppressed.
本発明のリニアモータ装置(1)は、冷媒が供給される内部空間(40)を有するハウジング部(6)と、内部空間(40)に配置されるコイル(4)とを有するリニアモータ装置において、内部空間(40)に設けられ、冷媒を流通する第1の流路(21)と、内部空間(40)に設けられ、冷媒を流通する第1の流路(21)とは別の第2の流路(22)とを備え、第1の流路(21)と第2の流路(22)との間の少なくとも一部にコイル(4)が配置されていることを特徴とする。 The linear motor device (1) of the present invention is a linear motor device having a housing (6) having an internal space (40) to which a refrigerant is supplied and a coil (4) arranged in the internal space (40). A first flow path (21) provided in the internal space (40) and flowing the refrigerant, and a first flow path (21) provided in the internal space (40) and flowing the refrigerant. And two coils (22), and the coil (4) is arranged at least in part between the first channel (21) and the second channel (22). .
本発明によれば、冷媒が供給される内部空間を有するハウジング部の内部に冷媒を流通するための第1の流路とこの第1の流路とは別の第2の流路とを設け、第1の流路と第2の流路との間にコイルを配置したことにより、第1及び第2の流路をそれぞれ流通する冷媒により温度分布の発生を抑えた状態でコイルを効率良く冷却することができる。そして、第1の流路と第2の流路との間にコイルを配置することによりコイルユニット全体を小型化することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the 1st flow path for distribute | circulating a refrigerant | coolant inside the housing part which has the internal space to which a refrigerant | coolant is supplied, and a 2nd flow path different from this 1st flow path are provided. By arranging the coil between the first flow path and the second flow path, the coil can be efficiently placed in a state where the temperature distribution is suppressed by the refrigerant flowing through the first and second flow paths. Can be cooled. Then, by disposing the coil between the first flow path and the second flow path, the entire coil unit can be reduced in size.
本発明のステージ装置(51、52、MST、PST)は、駆動装置(70、80、90)を備えたステージ装置において、前記駆動装置に、上記記載のリニアモータ装置(1)が用いられていることを特徴とする。
また、本発明の露光装置(EX)は、マスク(M)を保持するマスクステージ(51、MST)と、基板(P)を保持する基板ステージ(52、PST)とを備えた露光装置において、マスクステージ(51、MST)及び基板ステージ(52、PST)のうち少なくともいずれか一方に、上記記載のステージ装置が用いられていることを特徴とする。
A stage device (51, 52, MST, PST) of the present invention is a stage device provided with a drive device (70, 80, 90), wherein the linear motor device (1) described above is used for the drive device. It is characterized by having.
The exposure apparatus (EX) of the present invention is an exposure apparatus including a mask stage (51, MST) for holding a mask (M) and a substrate stage (52, PST) for holding a substrate (P). The stage device described above is used for at least one of the mask stage (51, MST) and the substrate stage (52, PST).
本発明によれば、リニアモータ装置の小型化を実現しつつ温度分布の発生を抑えることができるので、モータ効率を低下させることなく、周囲の各部材・装置の熱変形や光干渉式測長計の測定誤差の発生を抑えることができ、高い位置決め精度を有するステージ装置、及び高い露光精度を有する露光装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of temperature distribution while realizing the miniaturization of the linear motor device, so that the thermal deformation of the surrounding members and devices and the optical interference type length measuring instrument can be performed without reducing the motor efficiency. In this case, it is possible to provide a stage device having high positioning accuracy and an exposure device having high exposure accuracy.
本発明によれば、コイルユニットを大型化することなく冷媒を流通する流路を確保することができるので、良好なモータ効率を維持できるとともに、コイルユニットの各位置での温度分布の発生を抑えて周囲の各部材・装置の熱変形や光干渉式測長計の測定誤差の発生を抑えることができるので、高い位置決め精度を有するステージ装置及び高い露光精度を有する露光装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the flow path which distribute | circulates a refrigerant can be ensured without enlarging a coil unit, while favorable motor efficiency can be maintained, generation | occurrence | production of the temperature distribution in each position of a coil unit is suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of thermal deformation of the surrounding members and devices and the occurrence of measurement errors of the optical interference type length measuring instrument, so that it is possible to provide a stage device having high positioning accuracy and an exposure device having high exposure accuracy.
以下、本発明のリニアモータ装置について図面を参照しながら説明する。図1は本発明のリニアモータ装置の第1実施形態を示す概略外観斜視図である。
図1において、リニアモータ装置1は、コイルユニット2と、このコイルユニット2に対応して設けられた磁石ユニット3とを備えている。本実施形態において、コイルユニット2はリニアモータ装置1の固定子であり磁石ユニット3は可動子であって、これらコイルユニット(固定子)2及び磁石ユニット(可動子)3によりムービングマグネット型のリニアモータ装置1が構成されている。
Hereinafter, a linear motor device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic external perspective view showing a first embodiment of the linear motor device of the present invention.
In FIG. 1, the
コイルユニット2は所定方向に複数並んで設けられたコイル4を合成樹脂等の所定の材料で固着することにより結合して一体化(一体成型)したコイルアセンブリ5と、コイルアセンブリ5を囲むハウジング部6とを備えている。一方、磁石ユニット3はコイルユニット2を挟んで設けられた複数の磁石7を支持するヨーク部8を備えている。磁石7のそれぞれは永久磁石であって前記所定方向に複数並んでヨーク部8に取り付けられており、異なる磁極の磁石が交互に並んで配置されている。更に、磁石7はコイルユニット2を挟んで異なる磁極どうしが互いに対向して配置されている。
A
そして、コイルユニット2と磁石ユニット3との間の電磁気的相互作用により、磁石ユニット3がコイルユニット2に対して前記所定方向(X軸方向)に移動する。ここで、以下の説明において、コイル4の並び方向であってコイルユニット2の長手方向(磁石ユニット3の移動方向)をX軸方向、コイルユニット2の短手方向であってX軸と直交する方向をY軸方向、X軸及びY軸に直交する方向をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわり方向をそれぞれθX、θY、及びθZ方向とする。
Then, due to the electromagnetic interaction between the
図2は図1のA−A断面矢視図である。図2において、コイルアセンブリ5は、複数のコイル4を合成樹脂等の所定の材料で固着して一体成型したモールド体であって、X軸方向に複数並んだコイル4と、このコイル4の周囲に配置された前記合成樹脂からなる樹脂部(材料部)9とを有している。樹脂部9はコイル4を被覆するように設けられており、コイル4の周囲のうち空芯部4Aにも配置されている。コイルアセンブリ5を構成する樹脂部9の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)等の合成樹脂が挙げられる。これらは非導電性且つ非磁性材料である。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. In FIG. 2, a
コイルアセンブリ5のうち、樹脂部9のY軸方向両側には凹部10が形成されている。凹部10は、コイルアセンブリ5のコイル4に対応する大きさに形成されている。凹部10が形成されたことにより樹脂部9(コイルアセンブリ5)の断面視形状は全体としてエの字型となっている。換言すれば、樹脂部9のうちコイル4の大きさに対応したY軸方向両側の部分が薄肉化された構成となっている。以下の説明において、樹脂部9のうち、凹部10が形成されて薄肉化されている部分を薄肉部9A、薄肉部9A以外の部分を厚肉部9Bと適宜称する。そして、コイル4はほぼ薄肉部9Aに対応して配置され、厚肉部9Bは樹脂部9の上下両端部のそれぞれに形成された構成となっている。
In the
コイルユニット2は、樹脂部9のY軸方向両側に形成された凹部10のそれぞれを覆う被覆部材11を有している。被覆部材11は板部材により構成されている。板部材(被覆部材)11も例えば合成樹脂により形成されている。板部材11の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)等の合成樹脂が挙げられる。またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料が挙げられる。また、これらの材料からなるシート状部材を形成し、このシート状部材を複数積層した積層体により板部材11を形成してもよい。合成樹脂により積層体を形成する場合には、例えば共押出加工法を用いることができる。なお、板部材11の形成材料としてはステンレス鋼やアルミニウム等の金属であってもよい。この場合、板部材11のうち少なくとも磁石ユニット3の磁石7と対向する部分は合成樹脂あるいはセラミックス材料などの非導電性且つ非磁性材料によって構成することが好ましい。こうすることにより、コイルユニット2が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑える等、リニアモータの動作に与える影響を抑えることができる。
The
凹部10を覆う板部材11の上下両端部のそれぞれは樹脂部9の厚肉部9Bに接続されている。板部材11と厚肉部9Bとは互いに密着するように固定されている。そして、樹脂部9の薄肉部9Aと板部材11のそれぞれとの間で後述する冷媒を流通する第1の流路21が形成されている。本実施形態では、第1の流路21はコイル4のY軸方向両側のそれぞれに1つずつ設けられており、これらコイル4の両側に設けられた第1の流路21、21は互いに独立した流路となっている。
Each of the upper and lower ends of the
板部材11を接続したコイルアセンブリ5はハウジング部6に囲まれており、この板部材11を接続したコイルアセンブリ5とハウジング部6との間には冷媒を流通するための第2の流路22が形成されている。第2の流路22は断面視「口」状に形成されている。ハウジング部6の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック(CFRP)等の合成樹脂、またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料が挙げられる。また、これらの材料からなるシート状部材を形成し、このシート状部材を複数積層した積層体によりハウジング部6を形成するようにしてもよい。合成樹脂により積層体を形成する場合には、例えば共押出加工法を用いることができる。なお、ハウジング部6の形成材料としてはステンレス鋼やアルミニウム等の金属であってもよい。この場合、ハウジング部6のうち少なくとも磁石ユニット3の磁石7と対向する部分は合成樹脂あるいはセラミックス材料などの非導電性且つ非磁性材料によって構成することが好ましい。こうすることにより、コイルユニット2が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑える等、リニアモータの動作に与える影響を抑えることができる。
The
板部材11と樹脂部9の厚肉部9Bとは、固定部材である複数のねじ12により固定される。本実施形態では、ねじ12は上下両端部の厚肉部9Bの両側のぞれぞれに設けられている。ハウジング部6の側面にはねじ12を挿通可能な穴部13が形成され、板部材11及び厚肉部9Bのそれぞれにはねじ12に対応する雌ねじ穴が形成されており、ねじ12は穴部13を介してその先端部を板部材11及び厚肉部9Bに形成された雌ねじ穴と螺合することで、板部材11を樹脂部9(厚肉部9B)に対して固定する。あるいは、ハウジング部6の穴部13を雌ねじ穴とし、ねじ12をハウジング部6外部より雌ねじ穴13にねじ込み、ねじ12の先端部を板部材11に当接して厚肉部9Bに対して押圧することで板部材11を樹脂部9(厚肉部9B)に対して固定するようにしてもよい。ここで、穴部13には第2の流路22を流通する冷媒のハウジング部6外部への漏洩を防ぐためにOリングやシール用接着剤、あるいはパッキン等などのシール部材が設けられる。また、樹脂部9と板部材11との接続部にも、第1の流路21を流通する冷媒の外部への漏洩及び第2の流路22を流通する冷媒の第1の流路21への浸入を防ぐためのシール部材が設けられる。
The
そして、ねじ12により板部材11と樹脂部9とが固定されて第1の流路21が形成されるとともに、板部材11を接続したコイルアセンブリ5とハウジング部6とが位置決め固定されてコイルアセンブリ5(板部材11)とハウジング部6との間のクリアランスも確保され第2の流路22が形成される。なお、本実施形態ではねじ12により厚肉部9Bと板部材11とが固定されているが、厚肉部9Bと板部材11とを接着剤により接着することで第1の流路21を形成するようにしてもよい。この場合、コイルアセンブリ5(板部材11)とハウジング部6との間にクリアランス確保用の支持部材を配置することで、第2の流路22を形成可能である。
Then, the
図3は図1のB−B断面矢視図である。なお、図3にはコイルユニット2のみが図示されている。図3に示すように、コイルユニット2は、コイルアセンブリ5の凹部10と板部材11との間に形成され、冷媒を流通する第1の流路21と、コイルアセンブリ5及びこのコイルアセンブリ5に接続された板部材11とハウジング部6との間に形成され、冷媒を流通する第2の流路22とを有している。そして、図3に示すように、第1の流路21と第2の流路22とは並列している。コイル4、第1の流路21、及び第2の流路22のそれぞれはハウジング部6の内部空間40に設けられている。
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. FIG. 3 shows only the
コイルユニット2は、第1の流路21に接続し、この第1の流路21を含むハウジング部6の内部空間40に対して冷媒を入れる入口部23と、第2の流路22に接続し、この第2の流路22を含むハウジング部6の内部空間40の冷媒を出す出口部24とを備えている。冷媒は冷媒供給装置100より供給される。図1及び図3に示すように、本実施形態において、入口部23及び出口部24のそれぞれはコイルユニット2(ハウジング部6)の長手方向一端部(−X側端部)に設けられている。入口部23は、ハウジング部6の一端部とコイルユニット2の一端部に設けられ2枚の板部材11、11を接続する接続部材25とを貫通するように設けられた管部材23Aを含んで構成されている。一方、出口部24は、ハウジング部6の一端部を貫通するように設けられた管部材24Aを含んで構成されている。
The
接続部材25は2枚の板部材11、11のそれぞれの一端部(−X側端部)を接続するものであって、入口部23を構成する管部材23Aとの接続部を除いて第1の流路21の一端部を閉塞している。一方、板部材11、11のそれぞれの他端部(+X側端部)は開口部26Aを有する接続部材26により接続されている。第1の流路21の他端部は開口部26Aにより開放されている。
The connecting
そして、第1の流路21の他端部と第2の流路22の他端部とは接続部材26の開口部26Aを介して連続している。したがって、入口部23より第1の流路21の一端部に流入した冷媒は第1の流路21を+X方向に流通した後、第1の流路21の他端部に形成された開口部26Aを介して第2の流路22の他端部に流入する。第1の流路21より第2の流路22の他端部に流入した冷媒は第2の流路22を−X方向に流通した後、第2の流路22の一端部に設けられた出口部24よりハウジング部6の外部に流出する。
The other end of the
冷媒供給装置100による内部空間40(第1の流路21)に対する冷媒供給量(単位時間当たりの供給量)は制御装置CONTにより制御される。更に、リニアモータ装置1は入口部23より内部空間40に対して流入する冷媒を所定の温度に調整する温度調整装置101を備えている。温度調整装置101は制御装置CONTにより制御されるようになっており、制御装置CONTは内部空間40に対して流入する冷媒の温度を温度調整装置101を用いて制御する。
The supply amount of the refrigerant (the supply amount per unit time) to the internal space 40 (the first flow path 21) by the
ここで、使用される冷媒としては液体又は気体であって特に不活性なものが好ましく、ハイドロフルオロエーテル(例えば「ノベックHFE」:住友スリーエム株式会社製)や、フッ素系不活性液体(例えば「フロリナート」:住友スリーエム株式会社製)などが挙げられる。 Here, the refrigerant used is preferably a liquid or gas and particularly inert, and is preferably a hydrofluoroether (for example, “Novec HFE”: manufactured by Sumitomo 3M Limited) or a fluorine-based inert liquid (for example, “Fluorinert”). ": Manufactured by Sumitomo 3M Limited).
次に、コイルユニット2の第1の流路21及び第2の流路22に冷媒を流通した際の作用について説明する。制御装置CONTは、冷媒供給装置100を駆動して冷媒を入口部23に供給する。ここで、入口部23に供給される冷媒は温度調整装置101により所定の温度に調整される。冷媒の温度制御はリニアモータ装置1が設置される環境温度に応じて行うことが望ましい。あるいは入口部23の温度及び出口部24の温度の少なくとも一方に基づいて行うこともできる。入口部23に供給された冷媒はコイルアセンブリ5に形成された第1の流路21を+X方向に流通する。第1の流路21を流通する冷媒はコイル4の熱を回収しつつコイルユニット2の他端部に向かって流れる。ここで、第1の流路21を流通する冷媒は樹脂部9を介してコイル4の熱を回収しつつ流れるため、第1の流路21のX軸方向における冷媒の温度(温度分布)は、図4(a)に示す模式図のように、第1の流路21の一端部から他端部に向かって徐々に上昇する。また、この冷媒の温度上昇に伴って板部材11の表面温度も一端部から他端部に向かって徐々に上昇する。
Next, an operation when the refrigerant flows through the
第1の流路21を+X方向に流通した冷媒は開口部26Aを介して第2の流路22の他端部に供給される。第2の流路22の他端部に供給された冷媒は第2の流路22をコイルユニット2の一端部に向かって流れる。ここで、第2の流路22を流通する冷媒は板部材11の熱を回収しつつ流れるため、第2の流路22のX軸方向における冷媒の温度(温度分布)は、図4(b)に示す模式図のように、第2の流路22の他端部から一端部に向かって徐々に上昇する。第2の流路22を−X方向に向かって流通した冷媒は出口部24よりハウジング部6外部に排出され、例えば冷媒供給装置100により回収される。
The refrigerant flowing in the
本実施形態では、コイルユニット2の長手方向の一端部に、第1の流路21及び第2の流路22のそれぞれに接続する入口部23及び出口部24が設けられ、第1の流路21の他端部と第2の流路22の他端部とが開口部26Aを介して接続されている構成であって、第1の流路21と第2の流路22とは開口部26Aを介して折り返されている構成である。そして、第1の流路21を流通する冷媒の温度分布は、図4(a)に示すように、コイルユニット2の長手方向の一端部から他端部に向かって徐々に上昇し、第2の流路22を流通する冷媒の温度分布は、図4(b)に示すように、コイルユニット2の長手方向の他端部から一端部に向かって徐々に上昇する。したがって、ハウジング部6の表面のX軸方向における温度分布は、図4(c)に示すようにほぼ均一となる。したがって、コイルユニット2(ハウジング部6)表面の一端部と他端部とでの温度差の発生を抑えることができる。更に、冷媒が流通する第1の流路21の外側に第2の流路22が形成された2重流路構成であるため、コイル4の発生した熱がハウジング部6の表面に伝達するのを効果的に抑えることができる。そして、複数のコイル4を合成樹脂等を用いて固着して一体成型したコイルアセンブリ5を形成し、このコイルアセンブリ5に冷媒を流通するための第1の流路21を形成したことにより、コイルユニット2を大型化することなく冷媒を流通する流路を確保することができる。したがって、良好なモータ効率を維持できる。
In the present embodiment, at one end in the longitudinal direction of the
また、本実施形態では、第1の流路21を形成するための凹部10の大きさはコイル4の大きさに対応するように設定されているので、この第1の流路21を流通する冷媒によりコイル4を効果的に冷却することができる。
Further, in the present embodiment, the size of the
図5はコイルユニット2の第2実施形態を示す図である。ここで、以下の説明において、上述した第1実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図5に示すコイルユニット2において、冷媒を入れるための入口部23が第2の流路22に接続し、冷媒を出すための出口部24が第1の流路21に接続している。そして、第1の流路21の他端部と第2の流路22の他端部とは接続部材26の開口部26Aを介して連続している。したがって、入口部23より第2の流路22の一端部に流入した冷媒は第2の流路22を+X方向に流通した後、第2の流路22の他端部に形成された開口部26Aを介して第1の流路21の他端部に流入する。第2の流路22より第1の流路21の他端部に流入した冷媒は第1の流路21を−X方向に流通した後、第1の流路21の一端部に設けられた出口部24よりハウジング部6の外部に流出する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a second embodiment of the
In the
このように、第2実施形態に係るコイルユニット2においては、2重流路を形成する第1及び第2の流路21、22のうち外側に配置された第2の流路22に対して冷媒を入れ、内側に配置された第1の流路21から冷媒を出す構成である。すなわち、温度調整装置101により温度調整された冷媒が外側の流路である第2の流路22に流入される構成であって、温度調整された冷媒が第2の流路22を直ちに流通する構成であるため、制御装置CONT(温度調整装置101)はハウジング部6の表面温度を精度良く調整可能であり、コイルユニット2外部への放熱を効果的に抑えることができる。すなわち、第2実施形態に係るコイルユニット2においてはハウジング部6の表面温度(温度勾配)に関する制御性が良好である。
As described above, in the
一方、第1実施形態に係るコイルユニット2のように、2重流路を形成する第1及び第2の流路21、22のうち内側に配置された第1の流路21に対して冷媒を入れ、外側に配置された第2の流路22から冷媒を出す構成の場合、コイルアセンブリ5に接する第1の流路21を流通する冷媒の温度を低く設定することができる。すなわち、コイルユニット2の温度は、一般に周囲の環境温度を基準とし、この環境温度とハウジング部6の表面温度とが略等しくなるように制御されるが、第1実施形態のように内側流路である第1の流路21に対して先に冷媒を流す構成の場合、第2実施形態のように外側流路である第2の流路22に対して先に冷媒を流す構成に比べて、制御装置CONT(温度調整装置101)は入口部23より入れる冷媒温度を低い温度に設定する。この場合、コイル4は十分に冷却されることになるので、例えばコイル4の焼損といった不都合の発生を抑えることができる。
On the other hand, as in the
図6はコイルユニット2の第3実施形態を示す図である。図6に示すコイルユニット2の板部材11には、圧損調整部14が冷媒の流動方向に沿って複数設けられている。また、図示はされていないが、圧損調整部14は冷媒の流動方向だけではなく、流動方向と交差する方向(図6においてはZ軸に沿った方向)にも配設されている。そして、圧損調整部14は第1の流路21と第2の流路22とを連通する直径1mm程度の連通孔で構成されている。圧損調整部14は、コイルユニット2に冷媒を流す際に抵抗となる圧力損失(圧損)を低減するという作用を有する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a third embodiment of the
図7はコイルユニット2の冷媒流動経路に沿った位置に対する冷媒の圧力を示した図であり、圧損調整部14の作用を説明する図である。図7において、グラフ(a)は圧損調整部14を有しないコイルユニットの圧力変化、グラフ(b)は圧損調整部14を有するコイルユニットの圧力変化を示す。図7に示すように、圧損調整部14を有しないコイルユニットの場合、図6に示す入口部23と出口部24との圧力損失はΔP1である。これに対し、圧損調整部14を有するコイルユニットにおいては圧力損失はΔP2(<ΔP1)である。これは第1の流路21を流れる冷媒の一部が開口部26Aに到達する前に第2の流路22へ流入することにより冷媒の流動距離が短くなり、圧損調整部14を通じて第1の流路21と第2の流路22との間で圧力が伝達し、圧力差が小さくなるためである。このように、圧損調整部14を設けることによりコイルユニット2の圧損を低減することができるので、小型で安価な供給能力が低い冷媒供給装置を用いることができ、またハウジング部6内部の圧力を下げることにより、ハウジング部6の膨張を抑えることができる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the pressure of the refrigerant with respect to the position along the refrigerant flow path of the
圧損調整部14の連通孔の直径は小さくし過ぎると圧損低減効果が小さくなり、あまり大きくし過ぎると冷媒が開口部26Aまで到達しなくなるので冷却能力が低くなる。したがって、圧損調整部14の連通孔の直径は流路断面積、すなわち第1の流路21の断面積の1/20〜1/100程度であることが望ましい。また、圧損調整部14の数は上記直径に応じて適宜変更することができる。更に、圧損調整部14の配置は板部材11に均一に配置してもよく、冷媒の流動方向に沿って配置数を替えてもかまわない。以上説明した連通孔の直径、数、配置は、圧損と冷却能力とに応じてそれぞれ関連づけて決定することができる。また、本第3実施形態では第1実施形態のコイルユニット2に対して圧損調整部14を設けた例を説明したが、第1実施形態とは冷媒の流動方向が反対である第2実施形態のコイルユニット2に対しても適用することができるのは言うまでもない。
If the diameter of the communication hole of the pressure
図8はコイルユニット2の第4実施形態を示す図である。図8に示すコイルユニット2の特徴的な部分は、2つの板部材11、11を他端部側で接続する接続部材26に開口部(26A)が設けられていない点である。すなわち、第1の流路21と第2の流路22とは連続しておらず互いに独立した流路となっている。そして、コイルユニット2の一端部に第1の流路21に冷媒を入れる入口部23が設けられ、コイルユニット2の他端部に第1の流路21を流通した冷媒を出す出口部27が設けられている。更に、コイルユニット2の他端部に第2の流路22に冷媒を入れる入口部28が設けられ、コイルユニット2の一端部に第2の流路22を流通した冷媒を出す出口部24が設けられている。そして、第1の流路21と第2の流路22とのそれぞれを流通する冷媒は互いに独立している。このように、第1の流路21と第2の流路22とは不連続であってもよい。そして、第4実施形態においては、第1の流路21に供給する冷媒の温度と第2の流路22に供給する冷媒の温度とは互いに独立した温度調整装置101によりそれぞれ調整される構成であり、第1の流路21に供給する冷媒の温度と第2の流路22に供給する冷媒の温度とをそれぞれ個別に調整可能であるため、コイルユニット2(ハウジング部6)表面の温度をより精度良く調整可能である。一方、第1、第2実施形態に示したように、第1の流路21と第2の流路22とを連続させることにより、設置する冷媒供給装置100や温度調整装置101は1つでよいため装置構成を簡略化できる。
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the
なお、上記各実施形態おけるコイルユニット2において、第1の流路21はコイルアセンブリ5のY軸方向両側に形成された構成であり、Z軸方向両側(上下両側)には形成されていない構成である(図2参照)。すなわち、コイルユニット2の上下両側は2重流路になっておらず、1つの流路が形成されている構成である。この場合、コイル4の上下両端面の発熱面積は小さいため、この上下両端面からの発熱量は小さく、したがって、周囲に対する発熱の影響は少ないと考えられる。したがって、コイルアセンブリ5のY軸方向両側のみを2重流路とすることにより、コイルユニット2全体の大型化を抑えつつ良好な冷却効果を得ることができる。
In the
なお、上記各実施形態において、樹脂部9は1つの材料により構成されているように説明したが、複数の材料により構成されてもよい。例えば、コイル4に対応する薄肉部9Aを第1の材料により構成し、厚肉部9Bを前記第1の材料とは異なる第2の材料により構成してもよい。あるいは、コイル4の空芯部4Aに配置される材料のみを他の部分の材料と異なる材料により構成してもよい。ここで、樹脂部9のうち、少なくとも磁石ユニット3の磁石7と対向する部分は合成樹脂あるいはセラミックス材料などの非導電性且つ非磁性材料によって構成することが好ましい。こうすることにより、コイルユニット2が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑える等、リニアモータの動作に与える影響を抑えることができる。換言すれば、例えば厚肉部9Bが磁石7と対向しない位置にある場合には、厚肉部9Bは金属等の導電性材料あるいは磁性材料により構成されていてもよい。
In the above embodiments, the
上記各実施形態では、コイル4の周囲全部に樹脂部9が配置され、コイル4は樹脂部9により完全に被覆されているように説明したが、コイル4の一部が樹脂部9より露出していてもよい。例えば、図2中、コイル4の上下両端部(+Z側あるいは−Z側の部分)の一部が樹脂部9より露出していてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
上記各実施形態では、第1の流路21はコイル4のY軸方向両側のそれぞれに1つずつ形成された構成であるが、例えば凹部10に仕切部材(支持部材)を配置し、この仕切部材で板部材11をコイルアセンブリ5に対して支持することで第1の流路21を複数の流路に分割する構成であってもよい。同様に、第2の流路22に関しても、板部材11とハウジング部6との間に仕切部材(支持部材)を配置し、ハウジング部6をコイルアセンブリ5あるいは板部材11に対して支持することで第2の流路22を複数の流路に分割する構成であってもよい。
In each of the above embodiments, the
次に、図9及び図10を参照しながら、コイルユニット2の製造手順の一例について説明する。
まず、図9(a)に示すように所定数のコイル4が並べられる。次いで、図9(b)に示すように、この複数のコイル4を合成樹脂で固着して一体成型することでモールド体であるコイルアセンブリ5が形成される(第1工程)。複数のコイル4を合成樹脂で固着してコイルアセンブリ5を形成する際には、例えばコイル4を型枠に入れ、この型枠に対して溶融状態の合成樹脂を投入することでコイルアセンブリ5が形成可能である。そして、図9(c)に示すように、このモールド体であるコイルアセンブリ5の樹脂部9の両側に例えば切削処理あるいは溶融処理等を施すことにより凹部10が形成される。これにより、凹部10を備えたコイルアセンブリ5が形成される。なおここでは、図9(b)に示すように略直方体状のモールド体を形成した後に凹部10を形成しているが、前記型枠に凸部を予め形成しておき、この型枠にコイル4を入れた後、この型枠に対して溶融状態の合成樹脂を投入することで、切削処理や溶融処理等を行うことなく凹部10を有するコイルアセンブリ5を形成することができる。
Next, an example of a procedure for manufacturing the
First, a predetermined number of
次いで、図10(a)に示すように、コイルアセンブリ5の樹脂部9に形成された凹部10が板部材11で被覆される。これにより、凹部10と板部材11との間に第1の流路21が形成される(第2工程)。このとき、板部材11の他端部のそれぞれは接続部材26により接続される。次いで、図10(b)に示すように、板部材11の一端部のそれぞれが入口部23を構成する管部材23Aを有する接続部材25で接続される。更に、板部材11を接続したコイルアセンブリ5がハウジング部6の一部を構成する筒状部材6Aで囲まれる。これにより、コイルアセンブリ5(板部材11)とハウジング部6(筒状部材6A)との間に第2の流路22が形成される(第3工程)。そして、図10(c)に示すように、筒状部材6Aの他端部がカバー部材29で覆われるとともに、筒状部材6Aの一端部が出口部24を構成する管部材24Aを有するカバー部材30で覆われる。ここで、カバー部材29、30もハウジング部6の一部を構成する部材である。以上で、コイルユニット2が製造される。
Next, as shown in FIG. 10A, the
なお、上記実施形態では、第1の流路21はコイルアセンブリ5の樹脂部9に形成された凹部10を板部材11で覆うことにより形成される構成であるが、樹脂部9自体に第1の流路21を形成することも可能である。このことを図11を参照しながら説明する。図11は第1の流路21を形成する際の他の実施形態を示す図である。型枠にコイル4を配置し、このコイル4を配置した型枠に対して溶融状態の合成樹脂を投入する際、第1の流路21に対応する部分に予めスペーサ部材31が配置されている。これにより、図11(a)に示すようにスペーサ部材31を有するモールド体(コイルアセンブリ5)が形成される。そして、図11(b)に示すように、このスペーサ部材31を取り除くことによりコイルアセンブリ5の樹脂部9に第1の流路21が形成される。そして、このコイルアセンブリ5をハウジング部6で覆うことにより第1及び第2の流路21、22を有するコイルユニット2を製造することができる。
In the above embodiment, the
なお、図11を用いた説明では、第1の流路21に対応する部分にスペーサ部材31を設け、合成樹脂によりモールド体を形成した後、このスペーサ部材31を取り除くことで第1の流路21を形成しているが、スペーサ部材31の代わりに、例えばワックス材料を配置し、モールド体を形成した後、このワックス材料を溶融流出させることで第1の流路21を形成することも可能である。あるいは、第1の流路21に対応する部分をワックス材料とし、このワックス材料部を有するモールド体に板部材11を接続した後、このワックス材料を溶融流出するようにしてもよい。更には、モールド体の樹脂部9に対して穴あけ加工を施すことで第1の流路21を形成するようにしてもよい。
In the description with reference to FIG. 11, a
また、上記スペーサ部材31やワックス材料を用いて第1の流路21を形成する方法によれば、図12(a)に示すように、コイルアセンブリ5のY軸方向両側に加えて、Z軸方向両側にも第1の流路21を容易に形成することができる。更には、図12(b)に示すように、凹部10と板部材11とを用いてコイルアセンブリ5のY軸方向両側のそれぞれに第1の流路21を形成し、上記スペーサ部材31やワックス材料を用いてコイルアセンブリ5のZ軸方向両側のそれぞれに第1の流路21を形成するといったように、異なる方法を組み合わせて第1の流路21を形成するようにしてもよい。
According to the method of forming the
また、上記各実施形態において、コイルアセンブリ5は樹脂部9により一体成型された構成を有していたが、複数のコイル4を枠部材によって互いに固着して一体化するとともに該枠部材で厚肉部9Bを形成して第1の流路21を形成したものとすることもできる。この構成を図13を参照しながら説明する。
Further, in each of the above embodiments, the
図13はコイルアセンブリ5の第5実施形態を示す図である。図13(a)に示すコイルアセンブリ5は、コイル4と、厚肉部9Bを形成する枠部材35とにより構成されている。所定方向(X軸方向)に並べられた複数のコイル4は2つの枠部材35によってZ軸方向両端を挟持され一体化されている。コイルアセンブリ5はコイル4と枠部材35(厚肉部9B)とによって形成された凹部10を有している。凹部10は板部材11で被覆されて第1の流路21を形成するが、この点は図2を参照して説明した上記実施形態と同様である。
FIG. 13 is a view showing a fifth embodiment of the
図13(b)は本実施形態におけるコイルアセンブリ5の断面図を示す。枠部材35は断面コの字型をしており複数のコイル4を挟持する。また、枠部材35とコイル4との間にも第1の流路21が形成された構成となっている。本実施形態においては、枠部材35と板部材11とは接着によって結合されているが、上記実施形態で説明した通り、両者をねじにより結合することもできる。また、枠部材35はプラスチック材料、セラミック材料等の非磁性・非導電性材料で構成することが望ましい。これによりコイルユニット2が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑えることができる。なお、厚肉部9Bが磁束中を移動しない位置、すなわち磁石7と対向しない位置にある場合には、枠部材35を金属等の導電性材料あるいは磁性材料により構成してもよい。本実施形態のコイルアセンブリ5によれば、リニアモータ装置の長さが長くなった場合でもモールドによる一体成型と比較して容易にコイルアセンブリ5を製造することができ、凹部10を容易に形成することができる。
FIG. 13B is a sectional view of the
図14はコイルユニット2の第6実施形態を示す図である。図14に示すコイルユニット2において、コイル4はY軸方向に複数(2つ)ずつ並んで設けられているとともに、このY軸方向に2つ並んだコイル4、4がX軸方向に複数並んでいる。このように、コイル4はY軸方向に複数(2つ)並べて配置してもよい。そして、第1の流路21は、コイルアセンブリ5の樹脂部9のY軸方向両側にそれぞれ設けられた凹部10と板部材11との間に設けられているとともに、Y軸方向に2つ並んだコイル4、4の間にも設けられている。Y軸方向に2つ並んだコイル4、4の間に第1の流路21を形成する際にも、上述したようなスペーサ部材31を用いる方法、ワックス材料を用いる方法、及び穴あけ加工を用いる方法等の任意の方法を用いることができる。
FIG. 14 is a diagram showing a sixth embodiment of the
次に、図15及び図16を参照しながらコイルユニット2の第7実施形態について説明する。図15はコイルユニット2及び磁石ユニット3の断面図、図16はコイルユニット2のうちコイルアセンブリ5の外観斜視図である。
図15及び図16において、コイルユニット2は、X軸方向に複数並んだコイル4を有しており、これら複数のコイル4どうしはその空芯部4Aを接続するように配置されている。X軸方向に複数並ぶコイル4は、これに流れる電流の波形(V相、U相、W相)に応じてそれぞれ、V相のコイル群4(V)…、U相のコイル群4(U)…、W相のコイル群4(W)…に分けられている。そして、各コイル群毎に、所定の位相差の電流Iv、Iu、Iwが制御装置CONTより供給され、可動子である磁石ユニット3が固定子であるコイルユニット2に対して移動する。このとき、不図示のスイッチ部が各コイル4毎に電流を供給するかどうかのオン(通電)/オフ(遮断)を行う。
Next, a seventh embodiment of the
15 and 16, the
そして、コイルアセンブリ5はこれら空芯部4Aを連続するように配置した複数のコイル4を合成樹脂等の所定の材料で固着して一体成型したものであり、冷媒を流通する第1の流路21はコイル4の空芯部4Aに設けられた樹脂部9に形成されている。本実施形態に係る第1の流路21を形成する際には、上述したように、スペーサ部材31を用いる方法、ワックス材料を用いる方法、及び穴あけ加工を用いる方法などが採用される。また、本実施形態では、図15に示すように、第1の流路21は空芯部4Aにおいて2つ設けられた構成であるが、その数や形成位置は任意に設定可能である。
The
そして、このコイルアセンブリ5をハウジング部6で囲むことによりコイルアセンブリ5とハウジング部6との間に第2の流路22が形成される。本実施形態では、コイル4の空芯部4Aに第1の流路21が形成され、コイル4の外面とハウジング部6との間に第2の流路22が形成された構成である。すなわち、ハウジング部6の内部空間40において、第1の流路21と第2の流路22との間にコイル4が配置された構成となっている。そして、第1の流路21と第2の流路22とはコイルユニット2の長手方向他端部で連続しており、空芯部4Aに形成された第1の流路21に対して冷媒を入れる入口部23が接続され、第2の流路22に対して冷媒を出す出口部24が接続される。もちろん、第2の流路22に対して冷媒を入れる入口部23を接続し、第1の流路21に対して冷媒を出す出口部24を接続してもよい。更には、第1の流路21と第2の流路22とを連続させずに、互いに独立した流路としてもよい。この場合、第1の流路21及び第2の流路22に、冷媒を入れる入口部及び冷媒を出す出口部がそれぞれ接続される。
By surrounding the
なお、第7実施形態に係るコイルアセンブリ5において、複数のコイル4どうしを固着して一体化するための材料(合成樹脂)と、空芯部4Aに配置する材料(合成樹脂)とは同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。
Note that, in the
なお、第7実施形態に係るコイルユニット2を形成する際には、例えば第1の流路21を構成する貫通穴を有する管状部材を芯材とし、これにコイル4を巻回するようにしてもよい。すなわち、本実施形態においては、複数のコイル4は必ずしも合成樹脂等の所定の材料で固着して一体成型される必要はない。この場合、コイル4の外面は合成樹脂で被覆されずに第2の流路22に対して露出する構成となる。
When forming the
図17は本発明のリニアモータ装置を駆動装置として有するステージ装置を備えた露光装置の一例を示す図である。図17に示す露光装置EXは、マスクMと感光基板Pとを同期移動しつつマスクMに設けられているパターンを投影光学系PLを介して感光基板P上に転写する所謂スキャニングステッパ(走査型露光装置)である。なお、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。 FIG. 17 is a view showing an example of an exposure apparatus provided with a stage device having the linear motor device of the present invention as a driving device. The exposure apparatus EX shown in FIG. 17 is a so-called scanning stepper (scanning type) that transfers a pattern provided on the mask M onto the photosensitive substrate P via the projection optical system PL while moving the mask M and the photosensitive substrate P synchronously. Exposure apparatus). Here, the “photosensitive substrate” includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected onto the photosensitive substrate is formed.
図17において、露光装置EXは、マスクMを保持して移動するマスクステージMST及びこのマスクステージMSTを支持するマスク定盤53を有するステージ装置51と、光源を有し、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、感光基板Pを保持して移動する基板ステージPST及びこの基板ステージPSTを支持する基板定盤54を有するステージ装置52と、露光光ELで照明されたマスクMのパターン像を基板ステージPSTに支持されている感光基板Pに投影する投影光学系PLと、ステージ装置51及び投影光学系PLを支持するリアクションフレーム55と、露光装置EXの動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。リアクションフレーム55は床面に水平に載置されたベースプレート56上に設置されており、このリアクションフレーム55の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部55a及び55bがそれぞれ形成されている。
In FIG. 17, an exposure apparatus EX has a mask stage MST that holds and moves a mask M, a
照明光学系ILはリアクションフレーム55の上面に固定された支持コラム57により支持される。照明光学系ILより射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びF2 レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。
The illumination optical system IL is supported by a
ステージ装置51のうちマスク定盤53は各コーナーにおいてリアクションフレーム55の段部55aに防振ユニット58を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクMのパターン像が通過する開口53aを備えている。マスクステージMSTはマスク定盤53上に設けられており、その中央部にマスク定盤53の開口53aと連通しマスクMのパターン像が通過する開口Kを備えている。マスクステージMSTの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング59が設けられており、マスクステージMSTはエアベアリング59によりマスク定盤53に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
The
開口K及び開口53aを通過したマスクMのパターン像は投影光学系PLに入射する。投影光学系PLは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系PLは、例えば1/4又は1/5の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系PLとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。投影光学系PLの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部60が設けられている。そして、投影光学系PLはリアクションフレーム55の段部55bに防振ユニット61を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤62にフランジ部60を係合している。
The pattern image of the mask M that has passed through the opening K and the
ステージ装置52は、基板ステージPSTと、基板ステージPSTをXY平面に沿った2次元方向に移動可能に支持する基板定盤54と、基板ステージPSTをX軸方向に案内しつつ移動自在に支持するXガイドステージ85と、Xガイドステージ85に設けられ、基板ステージPSTをX軸方向に移動可能なXリニアモータ(リニアモータ装置)90と、Xガイドステージ85をY軸方向に移動可能な一対のYリニアモータ(リニアモータ装置)80、80とを有している。基板ステージPSTは感光基板Pを真空吸着保持する基板ホルダPHを有しており、感光基板Pは基板ホルダPHを介して基板ステージPSTに支持される。また、基板ステージPSTの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング87が設けられており、これらエアベアリング87により基板ステージPSTは基板定盤54に対して非接触で支持されている。基板定盤54はベースプレート56の上方に防振ユニット63を介してほぼ水平に支持されている。
The
また、Xガイドステージ85の+X側には、Xトリムモータ84の可動子84aが取り付けられている。また、Xトリムモータ84の固定子84bはリアクションフレーム55に設けられている。このため、基板ステージPSTをX軸方向に駆動する際の反力は、Xトリムモータ84及びリアクションフレーム55を介してベースプレート56に伝達される。
On the + X side of the
基板ステージPSTの−X側の側縁にはY軸方向に沿って延設されたX移動鏡101が設けられ、X移動鏡101に対向する位置にはレーザ干渉計100が設けられている。レーザ干渉計100はX移動鏡101の反射面と投影光学系PLの鏡筒下端に設けられた参照鏡102とのそれぞれに向けてレーザ光(検出光)を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてX移動鏡101と参照鏡102との相対変位を計測することにより、基板ステージPST、ひいては感光基板PのX軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージPST上の+Y側の側縁にはX軸方向に沿って延設されたY移動鏡103(図17には不図示、図19参照)が設けられ、Y移動鏡103に対向する位置にはYレーザ干渉計(不図示)が設けられており、Yレーザ干渉計はY移動鏡103の反射面と投影光学系PLの鏡筒下端に設けられた参照鏡(不図示)とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてY移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージPST、ひいては感光基板PのY軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置CONTに出力され、制御装置CONTはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ80、90を介して基板ステージPSTの位置制御を行う。
An X
図18はマスクステージMSTを有するステージ装置51の概略斜視図である。図18に示すように、ステージ装置51(マスクステージMST)は、マスク定盤53上に設けられたマスク粗動ステージ66と、マスク粗動ステージ66上に設けられたマスク微動ステージ68と、マスク定盤53上において粗動ステージ66をY軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のYリニアモータ(リニアモータ装置)70、70と、マスク定盤53の中央部の上部突出部53bの上面に設けられ、Y軸方向に移動する粗動ステージ66を案内する一対のYガイド部74、74と、粗動ステージ66上において微動ステージ68をX軸、Y軸、及びθZ方向に微小移動可能な一対のXボイスコイルモータ67X及び一対のYボイスコイルモータ67Yとを備えている。なお、図17では、粗動ステージ66及び微動ステージ68を簡略化して1つのステージとして図示している。
FIG. 18 is a schematic perspective view of a
そして、Yリニアモータ70に、本発明のリニアモータ装置が適用されている。Yリニアモータ70のうち、コイルユニットからなる一対の固定子71がマスク定盤53上においてY軸方向に延びるように設けられており、磁石ユニットからなる可動子72は、固定子71に対応して設けられ、連結部材73を介して粗動ステージ66に固定されている。そして、固定子71に対して可動子72が移動することにより、粗動ステージ66(マスクステージMST)がY軸方向に移動する。
The linear motor device of the present invention is applied to the Y
微動ステージ68は不図示のバキュームチャックを介してマスクMを吸着保持する。微動ステージ68の+Y方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のY移動鏡75a、75bが固定され、微動ステージ68の−X方向の端部にはY軸方向に延びる平面ミラーからなるX移動鏡76が固定されている。そして、これら移動鏡75a、75b、76に対して測長ビームを照射する3つのレーザ干渉計(いずれも不図示)が各移動鏡との距離を計測することにより、マスクステージMSTのX軸、Y軸、及びθZ方向の位置が高精度で検出される。制御装置CONTはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Yリニアモータ70、Xボイスコイルモータ67X、及びYボイスコイルモータ67Yを含む各モータを駆動し、微動ステージ68に支持されているマスクM(マスクステージMST)の位置制御を行う。
The
図19は基板ステージPSTを有するステージ装置52の概略斜視図である。図19に示すように、ステージ装置52は、X軸方向に沿った長尺形状を有するXガイドステージ85と、Xガイドステージ85で案内しつつ基板ステージPSTをX軸方向に所定ストロークで移動可能なXリニアモータ90と、Xガイドステージ85の長手方向両端に設けられ、このXガイドステージ85を基板ステージPSTとともにY軸方向に移動可能な一対のYリニアモータ80、80とを備えている。そして、Xリニアモータ90及びYリニアモータ80の少なくとも一方に本発明のリニアモータ装置が適用されている。
FIG. 19 is a schematic perspective view of a
Xリニアモータ90は、Xガイドステージ85にX軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子91と、この固定子91に対応して設けられ、基板ステージPSTに固定された磁石ユニットからなる可動子92とを備えている。そして、可動子92が固定子91に対して移動することで基板ステージPSTがX軸方向に移動する。
The X
Yリニアモータ80のそれぞれは、Xガイドステージ85の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる可動子82と、この可動子82に対応して設けられコイルユニットからなる固定子81とを備えている。ここで、固定子81はベースプレート56に突設された支持部86(図17参照)に設けられている。なお、図17では固定子81及び可動子82は簡略化して図示されている。可動子82が固定子81に対して移動することによりXガイドステージ85がY軸方向に移動する。また、Yリニアモータ80、80のそれぞれの駆動を調整することでXガイドステージ85はθZ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このYリニアモータ80、80により基板ステージPSTがXガイドステージ85とほぼ一体的にY軸方向及びθZ方向に移動可能となっている。
Each of the Y
なお、上記各実施形態におけるリニアモータ装置は、コイルユニットを固定子とし、磁石ユニットを可動子とした所謂ムービングマグネット型のリニアモータとして説明したが、コイルユニットを可動子とし、磁石ユニットを固定子としたムービングコイル型のリニアモータにも適用可能である。この場合、可動子であるコイルユニットがステージPST、MSTに接続し、固定子である磁石ユニットがステージPST、MSTの移動面側(ベース)に設けられる。 Although the linear motor device in each of the above embodiments has been described as a so-called moving magnet type linear motor in which the coil unit is a stator and the magnet unit is a mover, the coil unit is a mover and the magnet unit is a stator. It is also applicable to moving coil type linear motors. In this case, a coil unit as a mover is connected to the stages PST and MST, and a magnet unit as a stator is provided on the moving surface side (base) of the stages PST and MST.
なお、上記実施形態の感光基板Pとしては、半導体デバイス用の半導体ウエハのみならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。 The photosensitive substrate P of the above embodiment is not limited to a semiconductor wafer for a semiconductor device, but also a glass substrate for a liquid crystal display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) and the like are applied.
露光装置EXとしては、マスクMと感光基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと感光基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを露光し、感光基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置にも適用することができる。 The exposure apparatus EX includes a step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P. The present invention can also be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus in which the pattern of the mask M is exposed while the P and P are stationary and the photosensitive substrate P is sequentially moved stepwise.
露光装置EXの種類としては、ウエハに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置に限られず、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶表示素子製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device that exposes a semiconductor device pattern to a wafer, and an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head, an imaging device (CCD), a mask, and the like.
また、露光用照明光の光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線(g線(436nm)、h線(404.7nm)、i線(365nm))、KrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)、F2 レーザ(157nm)のみならず、X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト(LaB6 )、タンタル(Ta)を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、マスクMを用いる構成としてもよいし、マスクMを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成としてもよい。また、YAGレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。 In addition, as a light source of the illumination light for exposure, a bright line (g line (436 nm), h line (404.7 nm), i line (365 nm)) generated from an ultra-high pressure mercury lamp, a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), not only the F 2 laser (157 nm) only, it is possible to use a charged particle beam such as X-ray or electron beam. For example, when an electron beam is used, a thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB 6 ) or tantalum (Ta) can be used as an electron gun. Further, when an electron beam is used, a structure using a mask M may be used, or a pattern may be formed directly on a wafer without using the mask M. Alternatively, a high frequency such as a YAG laser or a semiconductor laser may be used.
投影光学系PLとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、F2 レーザやX線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし(マスクMも反射型タイプのものを用いる)、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系PLを用いることなく、マスクMと基板Pとを密接させてマスクMのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。 As projection optical system PL, using a material which transmits far ultraviolet rays such as quartz and fluorite as the glass material when using a far ultraviolet ray such as an excimer laser, catadioptric or refractive system when using a F 2 laser or X-ray (A reflection type mask is used as the mask M). When an electron beam is used, an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the optical system. It is needless to say that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state. Further, the present invention can also be applied to a proximity exposure apparatus that exposes the pattern of the mask M by bringing the mask M into close contact with the substrate P without using the projection optical system PL.
上記実施形態のように基板ステージPSTやマスクステージMSTにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージPST、MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。 When a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST as in the above embodiment, the present invention is not limited to the air levitation type using an air bearing, and a magnetic levitation type using Lorentz force may be used. Each of the stages PST and MST may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.
基板ステージPSTの移動により発生する反力は、特開平8−166475号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。また、マスクステージMSTの移動により発生する反力は、特開平8−330224号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。 The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166475. Further, the reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224.
以上のように、本願実施形態の露光装置EXは、本願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される。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、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については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露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置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。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置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で行うことが望ましい。 As described above, the exposure apparatus EX according to the embodiment of the present invention controls various subsystems including the respective components described in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
半導体デバイスは、図20に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。
As shown in FIG. 20, for a semiconductor device, a
1…リニアモータ装置、2…コイルユニット(固定子)、3…磁石ユニット(可動子)、4…コイル、4A…空芯部、5…コイルアセンブリ、6…ハウジング部、
9…樹脂部(材料部)、10…凹部、11…被覆部材(板部材)、14…圧損調整部、
21…第1の流路、22…第2の流路、23…入口部、24…出口部、40…内部空間、
51…ステージ装置、52…ステージ装置、EX…露光装置、M…マスク、
MST…マスクステージ、P…感光基板(基板)、PST…基板ステージ
DESCRIPTION OF
9: resin portion (material portion), 10: concave portion, 11: covering member (plate member), 14: pressure loss adjusting portion,
21: first flow path, 22: second flow path, 23: inlet part, 24 ... outlet part, 40 ... internal space,
51: Stage device, 52: Stage device, EX: Exposure device, M: Mask,
MST: mask stage, P: photosensitive substrate (substrate), PST: substrate stage
Claims (13)
前記コイルアセンブリに形成され、冷媒を流通する第1の流路と、
前記コイルアセンブリを囲むハウジング部と、
前記コイルアセンブリと前記ハウジング部との間に形成され、冷媒を流通する第2の流路とを備えることを特徴とするリニアモータ装置。 A coil assembly in which a plurality of coils are combined with a predetermined material and integrated,
A first flow path formed in the coil assembly and flowing a refrigerant;
A housing part surrounding the coil assembly;
A linear motor device, comprising: a second flow passage formed between the coil assembly and the housing portion, and through which a refrigerant flows.
他方に接続し、冷媒を出す出口部とを備えることを特徴とする請求項8記載のリニアモータ装置。 An inlet connected to one of the first and second flow paths and for introducing a refrigerant;
9. The linear motor device according to claim 8, further comprising: an outlet connected to the other side to discharge the refrigerant.
前記内部空間に設けられ、冷媒を流通する第1の流路と、
前記内部空間に設けられ、冷媒を流通する前記第1の流路とは別の第2の流路とを備え、
前記第1の流路と前記第2の流路との間の少なくとも一部に前記コイルが配置されていることを特徴とするリニアモータ装置。 In a linear motor device having a housing portion having an internal space to which a refrigerant is supplied, and a coil disposed in the internal space,
A first flow path provided in the internal space and circulating a refrigerant;
A second flow path that is provided in the internal space and is different from the first flow path that circulates a refrigerant;
A linear motor device, wherein the coil is arranged at least in a part between the first flow path and the second flow path.
前記駆動装置に、請求項1〜請求項10のいずれか一項記載のリニアモータ装置が用いられていることを特徴とするステージ装置。 In a stage device having a driving device,
A stage device, wherein the linear motor device according to any one of claims 1 to 10 is used for the driving device.
前記マスクステージ及び前記基板ステージのうち少なくともいずれか一方に、請求項10記載のステージ装置が用いられていることを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus including a mask stage that holds a mask and a substrate stage that holds a substrate,
An exposure apparatus, wherein the stage device according to claim 10 is used for at least one of the mask stage and the substrate stage.
複数のコイルを所定の材料で結合し一体化してコイルアセンブリを製造する第1工程と、
前記コイルアセンブリの前記材料部に第1の流路を形成する第2工程と、
前記第1の流路が形成された前記コイルアセンブリをハウジング部で囲むことにより前記コイルアセンブリと前記ハウジング部との間に第2の流路を形成する第3工程とを有することを特徴とするリニアモータ装置の製造方法。
In a method for manufacturing a linear motor device having a coil unit,
A first step of combining and integrating a plurality of coils with a predetermined material to manufacture a coil assembly;
A second step of forming a first flow path in the material portion of the coil assembly;
A third step of forming a second flow path between the coil assembly and the housing part by surrounding the coil assembly in which the first flow path is formed with a housing part. Manufacturing method of linear motor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004017588A JP2004254494A (en) | 2003-01-27 | 2004-01-26 | Linear motor device, stage device, and exposure device, and method of manufacturing the linear motor device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003017683 | 2003-01-27 | ||
JP2004017588A JP2004254494A (en) | 2003-01-27 | 2004-01-26 | Linear motor device, stage device, and exposure device, and method of manufacturing the linear motor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004254494A true JP2004254494A (en) | 2004-09-09 |
Family
ID=33032101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004017588A Pending JP2004254494A (en) | 2003-01-27 | 2004-01-26 | Linear motor device, stage device, and exposure device, and method of manufacturing the linear motor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004254494A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006080176A1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Linear motor and production method therefor and stage device using this linerar motor |
JP2007174886A (en) * | 2005-11-01 | 2007-07-05 | Asml Netherlands Bv | Electromagnetic actuator, method of manufacturing part of electromagnetic actuator, and lithography apparatus equipped with electromagnetic actuator |
JP2007318903A (en) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Nikon Corp | Linear motor, stage apparatus, and aligner |
JP2007336765A (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Yaskawa Electric Corp | Armature for refrigerant-cooling linear motor, and refrigerant-cooling linear motor |
JP2008011647A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Yaskawa Electric Corp | Canned linear motor and armature thereof |
JP2008048509A (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Linear motor and stage arrangement using it |
JP2010206928A (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Yaskawa Electric Corp | Linear motor, armature of linear motor, and method of armature of manufacturing linear motor |
JP2011073108A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Makino Milling Mach Co Ltd | Feed shaft cooling system of machine tool |
KR101151575B1 (en) * | 2004-10-01 | 2012-06-01 | 가부시키가이샤 니콘 | Linear motor, stage apparatus and exposure apparatus |
JP2012157233A (en) * | 2010-08-27 | 2012-08-16 | Yaskawa Electric Corp | Linear motor armature and linear motor including the same |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000114034A (en) * | 1998-10-05 | 2000-04-21 | Nikon Corp | Electromagnetic actuator and stage device |
JP2001025227A (en) * | 1999-07-08 | 2001-01-26 | Canon Inc | Linear motor, and stage system and aligner provided with the motor |
JP2001086725A (en) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Nikon Corp | Linear motor, stage system, and aligner |
JP2001218443A (en) * | 1999-12-24 | 2001-08-10 | Nikon Corp | Linear motor, fluid circulation system for the same and exposing apparatus |
JP2001275334A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-05 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Coil unit for linear motor |
JP2002171742A (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Shicoh Eng Co Ltd | Coil movable type linear motor and method of manufacturing moving element of the same |
JP2002291220A (en) * | 2001-01-17 | 2002-10-04 | Kuronofangu Kk | Linear motor |
JP2003169461A (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Yaskawa Electric Corp | Linear motor armature and linear motor |
-
2004
- 2004-01-26 JP JP2004017588A patent/JP2004254494A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000114034A (en) * | 1998-10-05 | 2000-04-21 | Nikon Corp | Electromagnetic actuator and stage device |
JP2001025227A (en) * | 1999-07-08 | 2001-01-26 | Canon Inc | Linear motor, and stage system and aligner provided with the motor |
JP2001086725A (en) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Nikon Corp | Linear motor, stage system, and aligner |
JP2001218443A (en) * | 1999-12-24 | 2001-08-10 | Nikon Corp | Linear motor, fluid circulation system for the same and exposing apparatus |
JP2001275334A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-05 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Coil unit for linear motor |
JP2002171742A (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Shicoh Eng Co Ltd | Coil movable type linear motor and method of manufacturing moving element of the same |
JP2002291220A (en) * | 2001-01-17 | 2002-10-04 | Kuronofangu Kk | Linear motor |
JP2003169461A (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Yaskawa Electric Corp | Linear motor armature and linear motor |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9804508B2 (en) | 2004-10-01 | 2017-10-31 | Nikon Corporation | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
US10459350B2 (en) | 2004-10-01 | 2019-10-29 | Nikon Corporation | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
US20180046092A1 (en) * | 2004-10-01 | 2018-02-15 | Nikon Corporation | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus |
KR101151575B1 (en) * | 2004-10-01 | 2012-06-01 | 가부시키가이샤 니콘 | Linear motor, stage apparatus and exposure apparatus |
JP2006211817A (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Linear motor, manufacturing method thereof, and stage device using the linear motor |
WO2006080176A1 (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Linear motor and production method therefor and stage device using this linerar motor |
KR100873001B1 (en) | 2005-01-27 | 2008-12-09 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Linear motor and production method therefor and stage device using this linear motor |
JP2007174886A (en) * | 2005-11-01 | 2007-07-05 | Asml Netherlands Bv | Electromagnetic actuator, method of manufacturing part of electromagnetic actuator, and lithography apparatus equipped with electromagnetic actuator |
JP2007318903A (en) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Nikon Corp | Linear motor, stage apparatus, and aligner |
JP2007336765A (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Yaskawa Electric Corp | Armature for refrigerant-cooling linear motor, and refrigerant-cooling linear motor |
JP2008011647A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Yaskawa Electric Corp | Canned linear motor and armature thereof |
JP2008048509A (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Linear motor and stage arrangement using it |
JP2010206928A (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Yaskawa Electric Corp | Linear motor, armature of linear motor, and method of armature of manufacturing linear motor |
JP2011073108A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Makino Milling Mach Co Ltd | Feed shaft cooling system of machine tool |
JP2012157233A (en) * | 2010-08-27 | 2012-08-16 | Yaskawa Electric Corp | Linear motor armature and linear motor including the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6555936B1 (en) | Flatmotor device and exposure device | |
JP2001218443A (en) | Linear motor, fluid circulation system for the same and exposing apparatus | |
US7288859B2 (en) | Wafer stage operable in a vacuum environment | |
EP2068349A1 (en) | Stage device and exposure device | |
JP2006211812A (en) | Positioning device, aligner, and device manufacturing method | |
JP2004254494A (en) | Linear motor device, stage device, and exposure device, and method of manufacturing the linear motor device | |
JP4765937B2 (en) | Linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus | |
JP2007318823A (en) | Linear motor, stage apparatus, exposure apparatus, and process for fabricating device | |
JP2001086725A (en) | Linear motor, stage system, and aligner | |
JP2009543320A (en) | Exposure apparatus having phase change circulation system for driving unit | |
JP2004215419A (en) | Linear motor, cooling method and stage device for linear motor, and aligner | |
JP2009037391A (en) | Temperature control device, exposure device, actuator device, holding device, and device manufacturing method | |
JP2004159493A (en) | Linear motor, stage, aligner, and cooling method of linear motor | |
US6979920B2 (en) | Circulation housing for a mover | |
JP2004357426A (en) | Linear motor and exposure equipment | |
JP2004015908A (en) | Linear motor, stage arrangement, and aligner | |
JP2000216079A (en) | Stage device and aligner | |
JP2005295762A (en) | Stage device and exposing device | |
JP2005064229A (en) | Electromagnetic actuator cooling device, stage device, and exposure system | |
JP2004023960A (en) | Linear motor arrangement, stage arrangement, and aligner | |
WO2002075905A1 (en) | Armature unit, motor, stage device, exposure device, and method of manufacturing device | |
JP2006230127A (en) | Linear motor, stage set and aligner | |
JP2004040874A (en) | Linear motor, stage arrangement, and aligner | |
JP2004180361A (en) | Linear motor, method of manufacturing linear motor, stage apparatus, and exposure apparatus | |
JP2009027006A (en) | Heat insulating structure, heat insulating device, heat sink, driver, stage device, exposure equipment, and method for manufacturing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091117 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091119 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100316 |