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JP2005354891A - Stage device and linear motor, and aligner and device manufacturing method using the stage device - Google Patents

Stage device and linear motor, and aligner and device manufacturing method using the stage device Download PDF

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JP2005354891A JP2005165345A JP2005165345A JP2005354891A JP 2005354891 A JP2005354891 A JP 2005354891A JP 2005165345 A JP2005165345 A JP 2005165345A JP 2005165345 A JP2005165345 A JP 2005165345A JP 2005354891 A JP2005354891 A JP 2005354891A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage device with larger output and high accuracy. <P>SOLUTION: The stage device includes a position detecting means which detects the position of a stage 2, a command means to output a current command, based on the current position detected by the position detecting means, and a target position of the stage, power amplifiers which output currents according to the current command, and a driving means which drive the stage according to the currents, wherein as the power amplifiers and the driving means, the first power amplifier 29 of a PWM system and the first driving means 9 to drive the stage by the output current, and the second power amplifier 28 of a linear system and the driving means 8 which drives the stage by the output current are provided in parallel, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、露光装置において、特に半導体ウエハやレチクル等の工作物を所定位置に位置決めしたり、所定速度で走査したりするステージ装置に関する。さらに、このようなステージ装置に用いられるリニアモータ、ならびにこのようなステージ装置を用いた露光装置およびデバイス生産方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly to a stage apparatus for positioning a workpiece such as a semiconductor wafer or a reticle at a predetermined position or scanning at a predetermined speed. Further, the present invention relates to a linear motor used in such a stage apparatus, and an exposure apparatus and a device production method using such a stage apparatus.

図31は、従来例であり、本発明の適用対象の一例でもある半導体露光装置を示す。この露光装置は、原版たるレチクルのパターンを円弧状または矩形状領域に限定して被露光物であるウエハ上に結像し、レチクルとウエハの両方を機械的に走査することによりレチクルパターン全体を露光するいわゆる走査型露光装置である。図32および図33は、レチクル走査系の詳細を示す。図32は、駆動系をレチクルステージの片側に設けたもので、図33は、駆動系を光軸を挟んでレチクルステージの両側に設けたものである。   FIG. 31 shows a semiconductor exposure apparatus which is a conventional example and is also an example of an application target of the present invention. In this exposure apparatus, a reticle pattern as an original is limited to an arc shape or a rectangular area, and an image is formed on a wafer which is an object to be exposed, and both the reticle and the wafer are mechanically scanned to scan the entire reticle pattern. This is a so-called scanning exposure apparatus that performs exposure. 32 and 33 show details of the reticle scanning system. FIG. 32 shows the drive system provided on one side of the reticle stage, and FIG. 33 shows the drive system provided on both sides of the reticle stage with the optical axis in between.

図31において、基準ベース100上に除振手段101を介して本体定盤102が支持されている。本体定盤102上にはXY平面(水平面)内に移動可能なウエハステージ103が設けられ、その上方には本体支持部材105を介して投影光学系106が固定されている。支持部材105の上方にはレチクルステージベース80が設けられ、レチクルステージベース80上を不図示のガイドに沿って1軸方向に走査可能なレチクルステージ82が設けられている。104は、ウエハステージ103の位置を計測するための干渉計第2基準、107はレチクルステージ82の位置を計測するための干渉計第1基準、108はレチクルステージ82上のレチクル(不図示)を通してウエハステージ103上のウエハ(不図示)に露光エネルギーを与えるための照明系である。   In FIG. 31, a main body surface plate 102 is supported on a reference base 100 via vibration isolation means 101. A wafer stage 103 that can move in the XY plane (horizontal plane) is provided on the main body surface plate 102, and a projection optical system 106 is fixed above the main body support member 105 via a main body support member 105. A reticle stage base 80 is provided above the support member 105, and a reticle stage 82 is provided that can scan the reticle stage base 80 in one axial direction along a guide (not shown). Reference numeral 104 denotes an interferometer second reference for measuring the position of the wafer stage 103, 107 denotes an interferometer first reference for measuring the position of the reticle stage 82, and 108 denotes a reticle (not shown) on the reticle stage 82. It is an illumination system for giving exposure energy to a wafer (not shown) on the wafer stage 103.

図33において、レチクルステージベース80上にガイド81が固定され、ガイド81上に上に空気膜等の潤滑手段を介してレチクルステージ82が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ82上には工作物であるレチクル83が保持されている。またレチクルステージ82の両側には駆動コイル85が固定され、レチクルステージ82の全ストロークにわたり駆動コイル85の一部に巻線に垂直な一定の磁場を与えるため、ヨーク86と永久磁石87で構成されるリニアモータ固定子が設けられている。リニアモータ固定子はレチクルステージベース80上に固定され、駆動コイル85には不図示の電力増幅器が接続されている。電力増幅器としては、指令値に応じた電流を連続的に流すリニア方式が用いられ、高い周波数まで電流指令に応答するようになっている。ウエハステージ103もレチクルステージ82と同様に構成することができる。XYステージは、上述の駆動機構(ステージ装置)を2段重ねることにより構成される。   In FIG. 33, a guide 81 is fixed on a reticle stage base 80, and a reticle stage 82 is supported on the guide 81 through a lubricating means such as an air film so as to be slidable in the scanning direction. On the stage 82, a reticle 83, which is a workpiece, is held. Further, a drive coil 85 is fixed on both sides of the reticle stage 82. The drive coil 85 is composed of a yoke 86 and a permanent magnet 87 to apply a constant magnetic field perpendicular to the winding to a part of the drive coil 85 over the entire stroke of the reticle stage 82. A linear motor stator is provided. The linear motor stator is fixed on the reticle stage base 80, and a power amplifier (not shown) is connected to the drive coil 85. As the power amplifier, a linear method is used in which a current corresponding to a command value is continuously flowed, and it responds to the current command up to a high frequency. The wafer stage 103 can also be configured in the same manner as the reticle stage 82. The XY stage is configured by stacking the above-described drive mechanism (stage device) in two stages.

永久磁石87は図34に示すように厚み方向に着磁されている。つまり、ヨーク86に接する面がS極に、その裏側の駆動コイル85の一部に対向する面がN極に着磁されている。駆動コイル85はレチクルステージ82の全ストロークにわたり、リニアモータ固定子であるヨーク86および磁石87と非接触を保つようになっている。   The permanent magnet 87 is magnetized in the thickness direction as shown in FIG. That is, the surface in contact with the yoke 86 is magnetized to the S pole, and the surface facing the part of the drive coil 85 on the back side is magnetized to the N pole. The drive coil 85 is not in contact with the yoke 86 and the magnet 87 which are linear motor stators over the entire stroke of the reticle stage 82.

上記構成において、レチクルやウエハ等の工作物83を移動するときは、リニア方式の電力増幅器が不図示の位置・速度制御回路から指令を受けて加速電流、または減速電流を駆動コイル85に流し、位置決めするときもリニア方式の電力増幅器がステージ82を不図示の制御回路の指令で時々刻々と位置偏差を無くすように、微小な電流を時々刻々と駆動コイル85に流し続ける。つまり、加減速においても位置決めにおいても同じ電力増幅器と同じ駆動コイル85が用いられる。   In the above configuration, when moving a workpiece 83 such as a reticle or wafer, a linear power amplifier receives a command from a position / speed control circuit (not shown) and sends an acceleration current or a deceleration current to the drive coil 85. Even when positioning, a linear power amplifier keeps a small current flowing through the drive coil 85 every moment so that the position deviation is eliminated every moment by a command from a control circuit (not shown). In other words, the same power amplifier and the same drive coil 85 are used for acceleration / deceleration and positioning.

図31の走査形露光装置において、レチクルステージ82上のレチクルに照明光が当たるのは、そのレチクルのうちレチクルステージ82の走査方向に垂直な細長い矩形または円弧領域のみなので、そのレチクルのパターン全体をウエハ上に露光するにはレチクルステージ82とウエハステージ103の双方を走査する必要がある。走査は一定速度で行なわれ、走査中のレチクルステージ82とウエハステージ103の速度比は、投影光学系108の縮小倍率に正確に一致させる。レチクルステージ82の位置は干渉計第1基準107を介して、ウエハステージ103の位置は干渉計第2基準104を介して、不図示のレーザ干渉計で計測され不図示の制御系に帰還されるようになっている。   In the scanning exposure apparatus shown in FIG. 31, the illumination light hits the reticle on the reticle stage 82 only in an elongated rectangular or arc region perpendicular to the scanning direction of the reticle stage 82 of the reticle. To expose the wafer, both the reticle stage 82 and the wafer stage 103 need to be scanned. The scanning is performed at a constant speed, and the speed ratio between the reticle stage 82 and the wafer stage 103 during scanning is made to exactly match the reduction magnification of the projection optical system 108. The position of the reticle stage 82 is measured by the laser interferometer (not shown) via the interferometer first reference 107 and the position of the wafer stage 103 is returned by the laser interferometer (not shown) to the control system (not shown). It is like that.

上記構成において、ウエハステージ103およびレチクルステージ82を初期位置に移動し、ウエハステージ103およびレチクルステージ82を加速する。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所定の位置関係となり、速度比が投影光学系108の縮小倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に減速する。   In the above configuration, the wafer stage 103 and the reticle stage 82 are moved to the initial positions, and the wafer stage 103 and the reticle stage 82 are accelerated. Before the two enter the area where the illumination light strikes, the positional relationship becomes a predetermined positional relationship, and the velocity ratio is converged to be equal to the reduction magnification of the projection optical system 108. The exposure is performed while maintaining this state, and when the exposure is out of the area exposed to the illumination light, both are appropriately decelerated.

図35は他の従来例を示す。図32のものとは、単相リニアモータの構成が異なる。すなわち、図35のリニアモータは、可動部がコイル98と単極で対面する短い磁石95と、可動磁石95のストローク全体にわたって配置されて磁石95の磁束を循環させる固定ヨーク96と、そのストローク全体にわたって固定ヨーク96の一部に巻回された単相コイルとにより構成されている。   FIG. 35 shows another conventional example. The configuration of the single-phase linear motor is different from that of FIG. That is, the linear motor of FIG. 35 includes a short magnet 95 whose movable portion faces the coil 98 with a single pole, a fixed yoke 96 that is arranged over the entire stroke of the movable magnet 95 and circulates the magnetic flux of the magnet 95, and the entire stroke. And a single-phase coil wound around a part of the fixed yoke 96.

半導体露光装置ではパターンの微細化、生産性向上および工作物の大口径化に対する要求が年々高まっている。生産性を向上させるためには露光時間を短縮したり、工作物の移動、位置決めをより高速に行なう必要があり、このためには移動の加速度、減速度を大きくする必要がある。また同時に、工作物の大口径化を達成するためにステージは大型化し、搬送重量が増加する。したがって、より重いものをより大きな加速度で動かすことが必要となり、推力の大きいアクチュエータと大出力の電力増幅器が必要となる。   In semiconductor exposure apparatuses, demands for pattern miniaturization, productivity improvement, and workpiece diameter increase year by year. In order to improve productivity, it is necessary to shorten the exposure time and to move and position the workpiece at a higher speed. To this end, it is necessary to increase the acceleration and deceleration of the movement. At the same time, in order to achieve a larger workpiece diameter, the stage becomes larger and the transport weight increases. Therefore, it is necessary to move a heavier object with a larger acceleration, and an actuator with a large thrust and a power amplifier with a large output are required.

従来の走査型露光装置等におけるステージ駆動機構では、走査ステージのストローク全域にわたり一定の磁場を発生するようなリニアモータ固定子が設けられている。そして推力を大きくするためには、上記一定の磁場の強さを例えば5000ガウス程度以上の強磁場にする設計が行なわれている。ところが、図34に示すように磁場はヨーク86を循環するので、ヨークの両端部にはストローク全域分の磁束が集中する。ヨークは鉄などの飽和磁束密度の高い材質で構成されるが、集中した磁束を飽和させないためには大きな断面積が必要になる。この結果、ヨークの体積および質量が増大し、装置全体の大きさや重さを増大させるという欠点があった。   A stage driving mechanism in a conventional scanning exposure apparatus or the like is provided with a linear motor stator that generates a constant magnetic field over the entire stroke of the scanning stage. In order to increase the thrust, the design is made such that the strength of the constant magnetic field is a strong magnetic field of, for example, about 5000 Gauss or more. However, since the magnetic field circulates through the yoke 86 as shown in FIG. 34, the magnetic flux for the entire stroke is concentrated at both ends of the yoke. The yoke is made of a material having a high saturation magnetic flux density such as iron, but requires a large cross-sectional area in order not to saturate concentrated magnetic flux. As a result, the volume and mass of the yoke are increased, which increases the overall size and weight of the apparatus.

また、走査ステージの全ストロークにわたり一定の磁場を発生させるためには、走査ステージの全ストロークにわたり、一定の厚さの磁石を設ける必要がある。一定磁場は上記のように強磁場が要求されるため、磁石材料としては高価な希土類磁石を用いる必要がある。したがって、駆動部のコストがかさむという欠点もあった。   In order to generate a constant magnetic field over the entire stroke of the scanning stage, it is necessary to provide a magnet with a constant thickness over the entire stroke of the scanning stage. Since a constant magnetic field requires a strong magnetic field as described above, it is necessary to use an expensive rare earth magnet as the magnet material. Therefore, there is a drawback that the cost of the driving unit is increased.

また、リニアモータを駆動するための電力増幅器に関し、従来は電力増幅器にリニア方式のものを用いていた。これは電流の応答性は良いが増幅器自身の発熱が大きく大出力化することが困難である。   Further, regarding a power amplifier for driving a linear motor, a linear type power amplifier has been conventionally used. This is a good current response, but the amplifier itself generates a large amount of heat, making it difficult to increase the output.

一方、効率のよい増幅器として最大値が一定の不連続な矩形電圧を出力するPWM増幅器がある。このPWM増幅器は、矩形電圧の幅を変えることにより、結果的に流れる電流量を変えるものである。このPWM増幅器を用いる方式では、基本となる矩形波の周波数が20KHz程度であり、高い周波数まで電流を応答させることが困難である。したがって、位置決め時や定速制御時の制御周波数を高く設定することができずサーボゲインも高くできない。つまり、従来のように、加減速や位置決めにおいても同じ電力増幅器と駆動コイルを用いる方式では、大出力と高精度を両立することができないという問題があった。   On the other hand, as an efficient amplifier, there is a PWM amplifier that outputs a discontinuous rectangular voltage having a constant maximum value. This PWM amplifier changes the amount of current that flows as a result by changing the width of the rectangular voltage. In the method using the PWM amplifier, the frequency of the basic rectangular wave is about 20 KHz, and it is difficult to make the current respond to a high frequency. Therefore, the control frequency during positioning or constant speed control cannot be set high, and the servo gain cannot be increased. In other words, the conventional method using the same power amplifier and drive coil in acceleration / deceleration and positioning has a problem that it is impossible to achieve both high output and high accuracy.

本発明の第1の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、大出力と高精度を兼ね備えた駆動機構(ステージ装置)を提供することにある。   A first object of the present invention is to provide a drive mechanism (stage device) having both high output and high accuracy in view of the problems of the prior art.

さらに、従来の単相リニアモータは、図32および図33のものも、図35のものも、いずれの場合も可動コイル85または可動磁石95はガイド81上で一次元方向に、滑動自在に設けられた可動部に固定され、可動コイル85または固定コイル98に電流を流して可動部を前記一次元方向に動かすようになっていた。いずれの場合も、固定ヨーク86,96の厚さは、最低限永久磁石87,95が発生する磁束を飽和させないような厚みが必要である。しかしながら、固定ヨーク86,96の厚さを永久磁石87,95が発生する磁束を飽和させない最低限の厚さに設定した場合、可動部の移動を高速化するために加減速時の推力を大きく取ろうとしてコイル85,98に大電流を流しても、電流による磁束でヨークが飽和してしまい、大きな推力が得られない。一方、コイル電流による磁束でヨークが飽和しないようにヨークの厚さを厚くすると、全体の厚さが厚くなってしまう。つまり、従来の構成ではヨークの厚さを薄くすることと、大きな推力を得ることは両立しないという問題点があった。   Further, in the conventional single-phase linear motor shown in FIGS. 32 and 33 and FIG. 35, the movable coil 85 or the movable magnet 95 is slidably provided on the guide 81 in a one-dimensional direction. The movable portion is fixed to the movable portion, and a current is passed through the movable coil 85 or the fixed coil 98 to move the movable portion in the one-dimensional direction. In any case, the thickness of the fixed yokes 86 and 96 needs to be such that at least the magnetic flux generated by the permanent magnets 87 and 95 is not saturated. However, when the thickness of the fixed yokes 86, 96 is set to a minimum thickness that does not saturate the magnetic flux generated by the permanent magnets 87, 95, the thrust during acceleration / deceleration is increased in order to speed up the movement of the movable part. Even if a large current is passed through the coils 85 and 98 to try to take it, the yoke is saturated with the magnetic flux generated by the current, and a large thrust cannot be obtained. On the other hand, if the thickness of the yoke is increased so that the yoke is not saturated with the magnetic flux generated by the coil current, the overall thickness is increased. That is, in the conventional configuration, there is a problem in that it is not compatible to reduce the thickness of the yoke and to obtain a large thrust.

本発明の第2の目的は、ヨークの厚さを薄くすることと、大きな推力を得ることを両立させたリニアモータを提供することにある。   The second object of the present invention is to provide a linear motor that achieves both a reduction in the thickness of the yoke and a large thrust.

上記の第1の目的を達成するため、本発明の第1の局面に係るステージ装置は、ステージの位置を検出する位置検出手段、位置検出手段により検出されるステージの現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅器、およびこの電流によりステージを駆動する駆動手段を有するステージ装置において、前記電力増幅器および駆動手段は、PWM方式の第1の電力増幅器およびその出力電流によりステージを駆動する第1の駆動手段と、リニア方式の第2の電力増幅器およびその出力電流によりステージを駆動する第2の駆動手段とを並列に具備することを特徴とする。   In order to achieve the first object described above, a stage apparatus according to the first aspect of the present invention is based on position detection means for detecting the position of the stage, the current position of the stage detected by the position detection means, and the target position. In a stage device having command means for outputting a current command, a power amplifier for outputting a current corresponding to the current command, and a drive means for driving the stage by this current, the power amplifier and the drive means are first PWM-type devices. And a first driving means for driving the stage with the output current thereof, and a second driving amplifier for driving the stage with the output power current of the linear type and the second current amplifier, in parallel. And

この第1の局面に係る好ましい実施の形態において、ステージの加減速時には第1の電力増幅器を介してステージを駆動し、ステージの位置決め・速度制御時には第2の電力増幅器を介してステージを駆動するように第1または第2の電力増幅器を選択する手段を具備することを特徴とする。   In a preferred embodiment according to the first aspect, the stage is driven via the first power amplifier during acceleration / deceleration of the stage, and the stage is driven via the second power amplifier during stage positioning / speed control. As described above, it is characterized by comprising means for selecting the first or second power amplifier.

また、第1および第2駆動手段は、リニアモータであり、その可動部は、第1の電力増幅器に接続した加減速用コイル、および第2の電力増幅器に接続した位置決め・速度制御用コイルを具備することを特徴とする。   The first and second driving means are linear motors, and the movable part includes an acceleration / deceleration coil connected to the first power amplifier and a positioning / speed control coil connected to the second power amplifier. It is characterized by comprising.

また、第1および第2駆動手段は、リニアモータであり、その可動部がその固定部のコイルに対して単極で対面する磁石を有し、固定部がステージの全ストロークにわたり磁石の位置に応じてコイルの一部に一定の磁場を与えるためのヨーク、ならびにコイルとして、このヨークの周囲に巻回された単相の速度制御用コイルおよび複数個の多相の加減速用コイルとを具備することを特徴とする。   The first and second driving means are linear motors, the movable part of which has a magnet facing the coil of the fixed part with a single pole, and the fixed part is located at the position of the magnet over the entire stroke of the stage. Correspondingly, a yoke for applying a constant magnetic field to a part of the coil, and a single-phase speed control coil and a plurality of multi-phase acceleration / deceleration coils wound around the yoke are provided. It is characterized by doing.

前記複数個の多相の加減速用コイルは、前記単相の速度制御用コイルの外側に巻回してもよい。あるいは、前記ヨークを、前記ステージの移動方向に平行で少なくとも該ステージの全ストロークにわたる直線部分を有するメインヨークと、このメインヨークの直線部分と少なくとも前記ステージの全ストロークにわたり平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前記メインヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとで構成し、速度制御用コイルおよび加減速用コイルの一方を前記メインヨークに、他方をサイドヨークに巻回してもよい。さらに、サイドヨークをメインヨークの両側に配置し、メインヨークに速度制御用コイルを巻回し、両サイドヨークに前記複数個の多相の加減速用コイルを1組ずつ都合2組を巻回してもよい。   The plurality of multi-phase acceleration / deceleration coils may be wound around the single-phase speed control coil. Alternatively, the yoke has a main yoke having a linear portion parallel to the moving direction of the stage and extending over at least the entire stroke of the stage, and a linear portion parallel to the linear portion of the main yoke and at least the entire stroke of the stage. And a side yoke magnetically connected to the main yoke outside the stroke, and one of the speed control coil and the acceleration / deceleration coil may be wound around the main yoke and the other around the side yoke. . Further, side yokes are arranged on both sides of the main yoke, a speed control coil is wound around the main yoke, and a plurality of multi-phase acceleration / deceleration coils are wound around each side yoke, one set at a time. Also good.

これらのリニアモータの可動部および固定部は、前記ステージの片側に1組だけ、または両側に1組ずつ計2組が配置される。   Two sets of the movable part and the fixed part of these linear motors are arranged, one set on one side of the stage or one set on both sides.

また、第2駆動手段は、ステージに固定されたコイルと、このコイルに磁場を与えるための磁石およびヨークとを有するリニアモータであり、第1駆動手段は送りねじ機構と、この送りねじ機構の力をステージに伝達する力伝達部とを有することを特徴とする。   The second drive means is a linear motor having a coil fixed to the stage, and a magnet and a yoke for applying a magnetic field to the coil. The first drive means is a feed screw mechanism and the feed screw mechanism. And a force transmission unit that transmits force to the stage.

さらに、第1および第2駆動手段はリニアモータであり、その可動部が多極の磁石ユニットを有し、固定部が複数個の偏平コイルユニットを有し、偏平コイルユニットは第1の電力増幅器に接続される加減速コイルと、第2電力増幅器に接続される位置決め・速度制御コイルとを有することを特徴とする。   Further, the first and second driving means are linear motors, the movable part has a multi-pole magnet unit, the fixed part has a plurality of flat coil units, and the flat coil unit is a first power amplifier. And an acceleration / deceleration coil connected to the second power amplifier and a positioning / speed control coil connected to the second power amplifier.

上記の第2の目的を達成するため、本発明の第2の局面に係る単相リニアモータは、単相コイルと、この単相コイルの軸方向にこの単相コイルとの相対移動が自在な第1の永久磁石と、強磁性体からなり前記単相コイルを軸方向に貫通する第1のヨークと、前記単相コイルの外側に前記第1のヨークと平行に配置された部分を有し前記第1の永久磁石からの磁束を前記単相コイルの巻線を横切って循環させる閉磁路を前記第1のヨークおよび第1の永久磁石とともに形成する強磁性体からなる第2のヨークと、前記第1のヨークと第2のヨークを接続する第2の永久磁石とを具備することを特徴とする。   In order to achieve the second object described above, a single-phase linear motor according to the second aspect of the present invention is capable of relative movement between a single-phase coil and the single-phase coil in the axial direction of the single-phase coil. A first permanent magnet, a first yoke made of a ferromagnetic material and passing through the single-phase coil in the axial direction, and a portion disposed outside the single-phase coil and in parallel with the first yoke. A second yoke made of a ferromagnetic material that forms a closed magnetic path for circulating the magnetic flux from the first permanent magnet across the winding of the single-phase coil together with the first yoke and the first permanent magnet; And a second permanent magnet connecting the first yoke and the second yoke.

この第2の局面に係る好ましい実施の形態において、前記単相コイルは可動であり、前記第1および第2のヨークは前記単相コイルのストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記第1の永久磁石は前記第1または第2のヨークの直線部分に固定されて前記単相コイルのストローク全体にわたり前記単相コイルと単極で対面する磁石であり、前記第2の磁石は前記ストロークの外で前記第1のヨークと第2のヨークを接続することを特徴とする。   In a preferred embodiment according to the second aspect, the single-phase coil is movable, and the first and second yokes are fixed yokes having linear portions over the entire stroke of the single-phase coil, One permanent magnet is a magnet fixed to a straight portion of the first or second yoke and facing the single-phase coil with a single pole over the entire stroke of the single-phase coil, and the second magnet is the stroke The first yoke and the second yoke are connected outside.

あるいは、前記第1の永久磁石は前記単相コイルと単極で対面する可動磁石であり、前記第1および第2のヨークは前記可動磁石のストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記単相コイルは前記可動磁石のストローク全体にわたって前記第1のヨークに巻回されており、前記第2の磁石は前記ストロークの外で前記第1のヨークと第2のヨークを接続することを特徴とする。   Alternatively, the first permanent magnet is a movable magnet facing the single-phase coil with a single pole, and the first and second yokes are fixed yokes having linear portions over the entire stroke of the movable magnet, The single-phase coil is wound around the first yoke over the entire stroke of the movable magnet, and the second magnet connects the first yoke and the second yoke outside the stroke. And

また、前記単相コイルは速度制御用であり、さらにこの単相コイルよりも短い加減速用コイルが複数個、多相でこの速度制御用単相コイルと並列に巻回されていることを特徴とする。   The single-phase coil is for speed control, and a plurality of acceleration / deceleration coils shorter than the single-phase coil are wound in parallel with the single-phase coil for speed control in multiple phases. And

この第2の局面に係る単相リニアモータは、前記第1の局面に係るステージ装置における第1および第2の駆動手段として好適に用いることができる。
また、所定の方向に移動可能なステージと、該移動方向に沿って配置されたステージ加減速用推力発生手段と、該推力発生手段と並列に設けられたステージ速度制御用推力発生手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ加速区間に位置する部分でステージ加速用推力を発生させる加速手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ減速区間に位置する部分でステージ減速用推力を発生させる減速手段と、少なくとも前記加速区間と減速区間との間の所定範囲において前記速度制御用推力発生手段によるステージ推力を制御する速度制御手段とを具備するステージ装置における前記加減速用推力発生手段および速度制御用推力発生手段として用いることができる。
The single-phase linear motor according to the second aspect can be suitably used as the first and second driving means in the stage device according to the first aspect.
A stage movable in a predetermined direction; stage acceleration / deceleration thrust generating means disposed along the moving direction; stage speed control thrust generating means provided in parallel with the thrust generating means; Among acceleration / deceleration thrust generation means, acceleration means for generating stage acceleration thrust at a portion located in the stage acceleration section, and stage deceleration thrust is generated at a portion located in the stage deceleration section of the acceleration / deceleration thrust generation means. The acceleration / deceleration thrust generating means in a stage apparatus comprising: a deceleration means for controlling the speed control means for controlling stage thrust by the speed control thrust generating means in a predetermined range at least between the acceleration section and the deceleration section; It can be used as a speed control thrust generating means.

さらに、本発明の各駆動機構は、図31に示すような走査型露光装置のレチクルステージとして好適に用いることができる。   Furthermore, each drive mechanism of the present invention can be suitably used as a reticle stage of a scanning exposure apparatus as shown in FIG.

本発明の第1の局面に係る構成によれば、1つの駆動軸にPWM方式の電力増幅器、およびリニア増幅方式の電力増幅器を平行して設けるようにしたため、大きな加減速力を出しながら、高精度な位置決め・速度制御が可能となる。
特に、露光装置等に適用する場合は、そのステージの各駆動軸ごとに加減速用推力発生手段(第1の駆動手段)と位置決め・速度制御用推力発生手段(第2の駆動手段)とを並列に設け、加減速用推力発生手段にはPWM方式の電力増幅器を接続し、位置決め・速度制御用推力発生手段にはリニア方式の電力増幅器を接続し、加減速時はPWM方式増幅器により大出力を発生して高速な移動を行ない、位置決め・速度制御時はリニア増幅器により高精度な位置決めおよび定速走行を行なわせることができる。
According to the configuration of the first aspect of the present invention, since a PWM power amplifier and a linear amplification power amplifier are provided in parallel on one drive shaft, high accuracy can be achieved while producing a large acceleration / deceleration force. Positioning and speed control are possible.
In particular, when applied to an exposure apparatus or the like, acceleration / deceleration thrust generating means (first driving means) and positioning / speed control thrust generating means (second driving means) are provided for each drive shaft of the stage. Provided in parallel, a PWM power amplifier is connected to the acceleration / deceleration thrust generating means, and a linear power amplifier is connected to the positioning / speed control thrust generating means. Can be moved at high speed, and at the time of positioning and speed control, a linear amplifier can be used for highly accurate positioning and constant speed running.

本発明の第2の局面に係る構成によれば、第1の永久磁石と単相コイルと該永久磁石の磁束を循環させる強磁性体でできた固定ヨークとで構成される単相リニアモータにおいて、該磁石の磁束を循環させるための固定ヨークの一部に該磁石の磁束を通す磁気回路に直列に第2の永久磁石を配置し、この第2の永久磁石は、前記第1の永久磁石の磁束を妨げないように着磁することにより、この第2の永久磁石によって前記単相コイルに流す電流による磁束のみを遮断することができる。したがって、この単相リニアモータによれば、ヨークの厚みを薄くして、なおかつ大きな推力を得ることができる。
特に、ステージ装置の前記推力発生手段として用いられる単相リニアモータにおいて、ヨークの一部を永久磁石で構成することにより、ヨークの断面積(特に厚み)を減少することが可能となり、駆動機構の小型軽量化を図ることができる。
According to the configuration of the second aspect of the present invention, in the single-phase linear motor including the first permanent magnet, the single-phase coil, and the fixed yoke made of a ferromagnetic material that circulates the magnetic flux of the permanent magnet. A second permanent magnet is arranged in series with a magnetic circuit for passing the magnetic flux of the magnet in a part of a fixed yoke for circulating the magnetic flux of the magnet, and the second permanent magnet is the first permanent magnet. By magnetizing the magnetic flux so as not to disturb the magnetic flux, only the magnetic flux due to the current flowing through the single-phase coil can be blocked by the second permanent magnet. Therefore, according to this single-phase linear motor, the yoke can be made thin and a large thrust can be obtained.
In particular, in a single-phase linear motor used as the thrust generating means of the stage device, it is possible to reduce the cross-sectional area (especially thickness) of the yoke by configuring a part of the yoke with a permanent magnet. Smaller and lighter can be achieved.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
[実施例1]
図1〜3は、本発明の第1の実施例に係る駆動機構を用いたレチクルステージの構成を示す斜視図であり、図1は全体図、図2はヨークおよびコイル部分破断図、図3は可動部と固定部とをずらして示した分解図である。図1〜3に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上にステージガイド1が固定され、ステージガイド1上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ2が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ2上にはレチクル3が保持されている。またステージ2の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板4が固定され、磁石保持板4の水平部分4aに図に示すように磁石の入る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石5が嵌め込まれ固定されている。ステージ2、レチクル3、磁石保持板4および磁石5が一体となって可動部を構成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Example 1]
1 to 3 are perspective views showing the configuration of a reticle stage using the drive mechanism according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall view, FIG. 2 is a partially broken view of a yoke and a coil, and FIG. FIG. 4 is an exploded view showing a movable part and a fixed part shifted from each other. In the reticle stage shown in FIGS. 1 to 3, a stage guide 1 is fixed on a vibration isolation base (not shown), and the stage 2 is slidably supported on the stage guide 1 through a lubricating means such as an air film in the scanning direction. ing. A reticle 3 is held on the stage 2. A magnet holding plate 4 having a U-shaped cross section is fixed to both sides of the stage 2, and a rectangular hole for receiving a magnet is provided in the horizontal portion 4 a of the magnet holding plate 4 as shown in the figure. Is fitted and fixed. The stage 2, the reticle 3, the magnet holding plate 4 and the magnet 5 are integrated to form a movable part.

一方、固定部は可動部の両側に設けられたヨーク・コイルユニット10により構成される。各ユニット10は、センターヨーク6、2個のサイドヨーク7、1相の速度制御用コイル8および複数個の加減速用コイル9により形成される。
各ユニットを作成する際は、例えば、先ずセンターヨーク6の周りに長手方向の長さがセンターヨーク6のほぼ全長に相当する速度制御用コイル8が巻回される。速度制御用コイル8は電気的に単相になるように構成される。速度制御用コイル8の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル8に比べて十分短い加減速用コイル9が巻回され、この加減速用コイル9が複数個センターヨーク6の長手方向に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル9は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。
次に、センターヨーク6を上下から挟み込むようにサイドヨーク7が固定される。固定部と可動部は前述の磁石保持板4の磁石5部分がヨーク・コイルユニット10における加減速用コイル9とサイドヨーク7との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組み立てられる。
On the other hand, the fixed part is composed of a yoke / coil unit 10 provided on both sides of the movable part. Each unit 10 is formed by a center yoke 6, two side yokes 7, a one-phase speed control coil 8 and a plurality of acceleration / deceleration coils 9.
When producing each unit, for example, first, a speed control coil 8 whose length in the longitudinal direction corresponds to substantially the entire length of the center yoke 6 is wound around the center yoke 6. The speed control coil 8 is configured to be electrically single-phased. Around the speed control coil 8, an acceleration / deceleration coil 9 whose length in the longitudinal direction is sufficiently shorter than that of the speed control coil 8 is wound. It is provided along the direction. The plurality of acceleration / deceleration coils 9 are configured to be electrically independent, that is, to control the current for each phase.
Next, the side yoke 7 is fixed so as to sandwich the center yoke 6 from above and below. The fixed portion and the movable portion are assembled in a positional relationship such that the magnet 5 portion of the magnet holding plate 4 is not contacted between the acceleration / deceleration coil 9 and the side yoke 7 in the yoke / coil unit 10. .

可動部の磁石5は、図4の電気系統図に矢印で示すように厚み方向(鉛直方向)に着磁されている。すなわち、1つの磁石保持板4に取り付けられた2枚の磁石5はN極が互いに向き合うように、したがってセンターヨーク6に向かうように着磁されている。
これにより、各磁石5から発生した磁束がセンターヨーク6に入って長手方向前後に分岐し、センターヨーク6の両端部(前後端部)に達し、そこで上下に分岐してサイドヨーク7に入り、各上下のサイドヨーク7では前後端部からの磁束が磁石5と対面する位置(図4ではサイドヨーク7の中央部)に向かって流れ、そこから対面する磁石のS極に達するというような磁気回路が構成される。したがって、この状態で速度制御用コイル8に電流を流すと、フレミングの法則により磁石5は走査方向(ヨーク6,7の長手方向)に力を受ける。また、磁石5と対面している部分の加減速用コイル9に電流を流しても同様に磁石5は走査方向に力を受ける。
The magnet 5 of the movable part is magnetized in the thickness direction (vertical direction) as indicated by an arrow in the electrical system diagram of FIG. That is, the two magnets 5 attached to one magnet holding plate 4 are magnetized so that the N poles face each other, and therefore toward the center yoke 6.
Thereby, the magnetic flux generated from each magnet 5 enters the center yoke 6 and branches back and forth in the longitudinal direction, reaches both end portions (front and rear end portions) of the center yoke 6, branches up and down there and enters the side yoke 7, In each of the upper and lower side yokes 7, the magnetic flux flows from the front and rear end portions toward the position facing the magnet 5 (the central portion of the side yoke 7 in FIG. 4) and reaches the south pole of the facing magnet from there. A circuit is constructed. Therefore, when a current is passed through the speed control coil 8 in this state, the magnet 5 receives a force in the scanning direction (longitudinal direction of the yokes 6 and 7) according to Fleming's law. Further, even when an electric current is passed through the acceleration / deceleration coil 9 facing the magnet 5, the magnet 5 similarly receives a force in the scanning direction.

図4は、図1〜図3の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ(可動部および固定部)部分は可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図4(a)はアクチュエータの片側部分の一部破断平面図、図4(b)はアクチュエータ部分の縦断面および電気系の接続を示す図、そして図4(c)はその磁石5部分における横断面図である。図4(b)に示すように、駆動用ドライバとして4つの加速用ドライバ29a、4つの減速用ドライバ29b、および速度制御用ドライバ28が設けられる。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば加速用と減速用に各々1個ずつでよい。各加減速用コイル9にはスイッチ手段Sを介して加速用ドライバ29aの1つ、減速用ドライバ29bの1つが並列に接続されている。   FIG. 4 is a diagram showing a connection state of the electric circuit in the drive mechanism of FIGS. 1 to 3, and the actuator (movable part and fixed part) part is shown only a part of the movable part and one side of the fixed part is there. 4 (a) is a partially broken plan view of one side portion of the actuator, FIG. 4 (b) is a diagram showing a longitudinal section of the actuator portion and electrical system connection, and FIG. 4 (c) is a cross section of the magnet 5 portion. FIG. As shown in FIG. 4B, four acceleration drivers 29a, four deceleration drivers 29b, and a speed control driver 28 are provided as drive drivers. The acceleration / deceleration driver is divided into a plurality of drivers in order to provide a sufficient capacity for the driver. If there is a margin, one driver may be used for acceleration and one for deceleration. One acceleration driver 29a and one deceleration driver 29b are connected in parallel to each acceleration / deceleration coil 9 via a switch means S.

加減速用コイル9のスイッチ手段Sは、各コイルを加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加速用ドライバ29aおよび減速用ドライバ29bの両方と接続されることはない。   The switch means S of the acceleration / deceleration coil 9 acts so that each coil is not connected to either the acceleration driver 29a or the deceleration driver 29b, or only one of them is connected. That is, each coil is not connected to both the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b.

ここでは加速用コイルおよび減速用コイルを4相ずつの4組とし、これらの組に対し、それぞれ4個の加速用ドライバ29aまたは4個の減速用ドライバ29bをスイッチ手段Sによってそれぞれ接続するようになっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当て、4個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bと接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う4個の加減速用コイル9を、どんな位置であっても、4個の加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bにそれぞれ接続することができる。   Here, the acceleration coil and the deceleration coil are set to four groups of four phases, and four acceleration drivers 29a or four deceleration drivers 29b are connected to these groups by the switch means S, respectively. It has become. That is, each coil is assigned to each group in order, and the same group of coils separated by four can be connected to the same acceleration driver 29a or deceleration driver 29b. In this way, the four adjacent acceleration / deceleration coils 9 can be connected to the four acceleration drivers 29a or 29b, respectively, at any position.

図4では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置P1および停止位置P2の例が示してある。このときは左端の4相のコイル9が加速用ドライバ29aのみと接続されるようスイッチSが閉じられる。また右端の4相のコイル9が減速用ドライバ29bとのみ接続されるようにスイッチSが閉じられる。他の加減速用コイル9はいずれのドライバとも接続されない。各4相のコイル9の走査方向の合計長さは(磁石寸法+加速ストローク+減速ストローク)よりは長くなるように設計されている。つまり、4相のコイルのみで加速が終了するようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。   FIG. 4 shows an example of the start position P1 and the stop position P2 when accelerating, running at a constant speed, and decelerating from one stroke end to the other stroke end. At this time, the switch S is closed so that the leftmost four-phase coil 9 is connected only to the acceleration driver 29a. Further, the switch S is closed so that the rightmost four-phase coil 9 is connected only to the deceleration driver 29b. The other acceleration / deceleration coils 9 are not connected to any driver. The total length of each four-phase coil 9 in the scanning direction is designed to be longer than (magnet size + acceleration stroke + deceleration stroke). That is, acceleration is completed with only four-phase coils. In other words, the coil is not switched during acceleration.

上記構成からなる駆動機構を図31の走査型露光装置のレチクルステージ82として用いた場合の作用を、ウエハステージ103とレチクルステージ82は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ82(図1〜図4においては符号「2」で示す)の作用のみを説明する。図1〜図4を参照して、先ず、レチクルステージ2の初期位置出しを行なう。これは速度制御用コイル8に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用コイル8に電流を流すことにより、図4の始動位置P1まで可動部(ステージ2、磁石保持板4および磁石5等)を移動させ、始動位置P1で速度制御用コイル8により位置決め制御を行なう。   The operation when the drive mechanism having the above-described configuration is used as the reticle stage 82 of the scanning exposure apparatus in FIG. 31 will be described below, assuming that the wafer stage 103 and the reticle stage 82 move in synchronization with each other. Only the operation of “2” in FIG. 4 will be described. 1 to 4, first, the initial position of reticle stage 2 is determined. In this case, a current in a predetermined direction is supplied to the speed control coil 8 to send the movable part in one direction, and the reticle stage position measurement interferometer (not shown) is reset when the origin switch (not shown) is turned off. Further, by passing a current through the speed control coil 8 while referring to the measurement value of the interferometer, the movable part (stage 2, magnet holding plate 4, magnet 5, etc.) is moved to the starting position P1 in FIG. Positioning control is performed by the speed control coil 8 at the position P1.

次に、不図示の制御系からの指令により加速用ドライバ29aにより加速用に接続された4相のコイル9に電流を流してレチクルステージ2を加速する。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石5は加速用ドライバ29aに接続されたコイル9とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ28で駆動される速度制御用コイル8の電流との相互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領域を外れるころには可動部の磁石5は今度は減速用ドライバ29bに接続された4相のコイル9と対面するようになっているので、この4相のコイル9で可動部を減速し停止位置P2に停止させる。   Next, in response to a command from a control system (not shown), current is passed through the four-phase coil 9 connected for acceleration by the acceleration driver 29a to accelerate the reticle stage 2. When the exposure area is entered, acceleration is stopped and the speed is controlled by a control circuit (not shown) so that the speed becomes constant. At this time, the movable magnet 5 does not face the coil 9 connected to the acceleration driver 29a, and the speed control correction force depends on the interaction with the current of the speed control coil 8 driven by the speed control driver 28. It will be a thing. When the exposure is performed at a constant speed and the exposure area deviates, the magnet 5 of the movable part is now opposed to the four-phase coil 9 connected to the deceleration driver 29b. At 9, the moving part is decelerated and stopped at the stop position P2.

図4ではストローク端からストローク端まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置において露光画角を小さくとったときはレチクルステージを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置まで移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速用コイル9が加速または減速用ドライバ29a,29bと接続されるようスイッチ手段Sを切り替え、図4の場合と同様に速度制御用コイル8で前記「途中の始動位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえば良い。   FIG. 4 illustrates an example in which the movable portion moves from the stroke end to the stroke end. However, when the exposure angle of view is reduced in the scanning exposure apparatus, the reticle stage is not moved from end to end. The movement to the position can shorten the movement time of the reticle stage, that is, the exposure time, and the productivity is improved. In such a case, the switch means S is switched so that the acceleration / deceleration coil 9 corresponding to the starting position on the way and the stopping position on the way is connected to the acceleration or deceleration drivers 29a and 29b, and the speed is the same as in FIG. Scanning exposure may be performed after the control coil 8 performs initial positioning to the “halfway start position”.

本実施例によれば、いずれの場合でもスイッチ手段Sの切り替えは露光画角に対応して発生するのみである。どのコイル9をドライバ29a,29bと接続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような複雑な駆動シーケンスを必要としない。   According to the present embodiment, in any case, the switching of the switch means S only occurs corresponding to the exposure angle of view. Which coil 9 is connected to the drivers 29a and 29b is determined corresponding to the angle of view, so that the driving coil is selected while sensing the position of the movable part like a general multiphase coil driving linear motor. Such a complicated driving sequence is not required.

本実施例においては磁石5の走査方向の長さは従来例におけるコイル85(図32)の走査方向長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨーク6,7の断面積は小さくて済む。また、加減速用コイル9は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露光画角に対応したコイル9のみを駆動しているので加減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長にわたる速度制御用コイル8を駆動しており無駄があるが、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはならない。
さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
In this embodiment, the length of the magnet 5 in the scanning direction corresponds to the length in the scanning direction of the coil 85 (FIG. 32) in the conventional example, and it is sufficient to pass only the magnetic flux corresponding to that length. The area is small. Further, while the acceleration / deceleration coil 9 is disposed in the entire scanning direction, only the coil 9 corresponding to the exposure angle of view is driven during acceleration / deceleration, so that no unnecessary heat is generated during acceleration / deceleration. During speed control, the speed control coil 8 is driven over the entire length in the scanning direction, which is wasteful. However, during speed control, the drive current is sufficiently smaller than the acceleration / deceleration current, that is, the absolute value of waste is sufficiently small. Must not.
Furthermore, since the acceleration / deceleration coil can be selected according to the exposure field angle, it is possible to flexibly cope with changes in the exposure field angle.

[実施例2]
図5は、本発明の第2の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図5(a)は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図5(b)はその磁石5部分における横断面図である。本実施例では、第1実施例でセンターヨーク6の周りに巻回した複数の加減速用コイル9を上下各々のサイドヨーク7の周りに巻回するようにした。これに伴い加速ドライバ群が2組、減速ドライバ群が2組の構成となる。なお、ステージ2、磁石保持板4および磁石5等からなる可動部は、磁石5の位置を加減速用コイル9の厚み分だけセンターヨーク6に寄せた以外は第1実施例のものと同様に構成されている。
[Example 2]
FIG. 5 shows a reticle stage actuator according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5A is a diagram showing the longitudinal section and connection of the electrical system, and FIG. 5B is a transverse sectional view of the magnet 5 portion. In this embodiment, the plurality of acceleration / deceleration coils 9 wound around the center yoke 6 in the first embodiment are wound around the upper and lower side yokes 7. Accordingly, two sets of acceleration driver groups and two sets of deceleration driver groups are configured. The movable part composed of the stage 2, the magnet holding plate 4, the magnet 5 and the like is the same as that of the first embodiment except that the position of the magnet 5 is moved to the center yoke 6 by the thickness of the acceleration / deceleration coil 9. It is configured.

第1実施例と同様にレチクルステージ2の動きのみを説明する。レチクルステージ2を初期位置出しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステージを加速する。レチクルステージの重心と加速のための駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をFとすると、F*Δだけのモーメントがレチクルステージベース、延いては本体に作用して本体を揺らしたり、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同期してドライバ29aに流す電流の量を上下の加速用コイル9で違う値にし、その結果、上記F*Δだけのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにしている。   As in the first embodiment, only the movement of the reticle stage 2 will be described. After the reticle stage 2 is initially positioned, a current is passed through the drive coil to accelerate the reticle stage. When the deviation between the center of gravity of the reticle stage and the position where the driving force for acceleration is applied is Δ, and the thrust for acceleration is F, a moment of F * Δ acts on the reticle stage base and eventually the main body. In this embodiment, the amount of current flowing through the driver 29a is made different between the upper and lower acceleration coils 9, and as a result, only the above F * Δ is obtained. The moment that cancels the moment is given to the movable part.

このときの電流の制御は本体の揺れに相当する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドライバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。   The current control at this time may be measured by measuring the acceleration corresponding to the shaking of the main body and making it proportional to the current difference between the upper and lower drivers. May be added.

露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石5は加速用ドライバ29aに接続されたコイル9とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ28で駆動される速度制御用コイル8の電流との相互作用によるものとなる。   When the exposure area is entered, acceleration is stopped and the speed is controlled by a control circuit (not shown) so that the speed becomes constant. At this time, the movable magnet 5 does not face the coil 9 connected to the acceleration driver 29a, and the speed control correction force depends on the interaction with the current of the speed control coil 8 driven by the speed control driver 28. It will be a thing.

露光領域を外れたら減速用ドライバ29bにより減速し、停止させる。このときは必ずしも上下のドライバ29bに電流差を与えてモーメントを打ち消す必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定すればよいからである。上記加減速および一定速度に制御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手段により得るようになっている。   When it is out of the exposure area, it is decelerated by the deceleration driver 29b and stopped. At this time, it is not always necessary to cancel the moment by giving a current difference to the upper and lower drivers 29b. This is because even if the main body shakes, it may be established before the next synchronization. The position information during the acceleration / deceleration and the constant speed control is obtained by position measuring means such as a laser interferometer (not shown).

本実施例では第1実施例の効果に加えて、加速に伴って発生する、レチクルステージ2の重心と駆動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくすることができる。   In the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the moment around the optical axis caused by the deviation between the center of gravity of the reticle stage 2 and the position where the driving force is applied can be canceled. As a result, it is possible to further reduce the disturbance of the main body and the synchronization between the reticle and the wafer.

また、上述においては、上下のサイドヨーク7に巻回する加減速用コイル9のターン数が同じとして、上下の加減速用コイル9に電流差を与えて加速時の反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上下のサイドヨーク7に巻回する加減速用コイル9のターン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減速用コイル9に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消すことができるので加速用ドライバ29aと減速用ドライバ29bを第1実施例と同様、各1群ずつで構成でき、構成を簡略化することができる。   In the above description, it is assumed that the number of turns of the acceleration / deceleration coil 9 wound around the upper and lower side yokes 7 is the same, and a current difference is given to the upper and lower acceleration / deceleration coils 9 to cancel the counter moment during acceleration. However, since the deviation Δ of the force application point and the center of gravity of the movable part with respect to the optical axis position is known and often unchanged, the acceleration / deceleration coil wound around the upper and lower side yokes 7 in advance by an amount corresponding to this Δ You may make a difference in the number of turns of 9. In this way, the same current can be applied to the upper and lower acceleration / deceleration coils 9 to cancel the reaction moment, so that the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b can be configured by one group each as in the first embodiment. It can be simplified.

[実施例3]
図6〜8は、本発明の第3の実施例に係るレチクルステージの構成を示す斜視図であり、図6は全体図、図7はヨークおよびコイル部分破断図、図8は可動部と固定部とをずらして示した分解図である。図6〜8に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上にステージガイド1が固定され、そのステージガイド上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ2が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ2上にはレチクル3が保持されている。またステージ2の両側にはコの字形断面を持つ中央部のくびれた磁石保持板4が固定され、磁石保持板4の前後端の都合4つの水平部分4aに図6〜8に示すようにそれぞれ磁石の入る矩形穴が設けられ、4つの磁石5がその矩形穴のそれぞれに嵌め込まれ固定されている。各磁石保持板4の前後方向の磁石5と磁石5の距離は少なくともステージ2の最大ストロークより大きくなるように設定されている。ステージ2、レチクル3、磁石保持板4および磁石5が一体となって可動部を構成する。
[Example 3]
6 to 8 are perspective views showing the configuration of a reticle stage according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is an overall view, FIG. 7 is a partial cutaway view of a yoke and a coil, and FIG. It is the exploded view which shifted and showed the part. In the reticle stage shown in FIGS. 6 to 8, a stage guide 1 is fixed on an anti-vibration base (not shown), and the stage 2 is supported on the stage guide through a lubricating means such as an air film so as to be slidable in the scanning direction. ing. A reticle 3 is held on the stage 2. Further, a constricted magnet holding plate 4 having a U-shaped cross section is fixed to both sides of the stage 2, and four horizontal portions 4a at the front and rear ends of the magnet holding plate 4 are respectively provided as shown in FIGS. A rectangular hole into which a magnet enters is provided, and four magnets 5 are fitted and fixed in each of the rectangular holes. The distance between the magnets 5 in the front-rear direction of each magnet holding plate 4 is set to be at least larger than the maximum stroke of the stage 2. The stage 2, the reticle 3, the magnet holding plate 4 and the magnet 5 are integrated to form a movable part.

一方、固定部は可動部の両側に設けられたヨーク・コイルユニット10により構成される。各ユニット10は、センターヨーク6、2個のサイドヨーク7、1相の速度制御用コイル8および複数個の加減速用コイル9により形成される。
各ユニットを作成する際は、例えば、先ずセンターヨーク6の周りに長手方向の長さがセンターヨーク6のほぼ全長に相当する速度制御用コイル8が巻回される。速度制御用コイル8は電気的に単相になるように構成されるが、機械的には中央を境にして2つのコイルから構成され、この2つの部分にはセンターヨーク6の回りに逆方向の電流が流れるように構成される。例えば2つの部分の巻回方向を逆にしたものを直列に接続すればよい。
On the other hand, the fixed part is composed of a yoke / coil unit 10 provided on both sides of the movable part. Each unit 10 is formed by a center yoke 6, two side yokes 7, a one-phase speed control coil 8 and a plurality of acceleration / deceleration coils 9.
When producing each unit, for example, first, a speed control coil 8 whose length in the longitudinal direction corresponds to substantially the entire length of the center yoke 6 is wound around the center yoke 6. Although the speed control coil 8 is configured to be electrically single-phase, it is mechanically composed of two coils with the center as a boundary, and these two portions are in opposite directions around the center yoke 6. Is configured to flow. For example, what reversed the winding direction of two parts should just be connected in series.

速度制御用コイル8の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル8に比べて十分短い加減速用コイル9が巻回され、この加減速用コイル9が複数個センターヨーク6の長手方向に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル9は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成され、かつ磁石保持板4に設けた4つの磁石5の前2個の磁石5と後2個の磁石5の間隔だけ離れた2個の加減速用コイル9が直列に接続され、これらの2個のコイルはセンターヨーク6回りに逆方向の電流が流れるように構成される。   Around the speed control coil 8, an acceleration / deceleration coil 9 whose length in the longitudinal direction is sufficiently shorter than that of the speed control coil 8 is wound. It is provided along the direction. The plurality of acceleration / deceleration coils 9 are electrically independent, that is, configured to be able to control the current for each phase, and the two magnets 5 in front of the four magnets 5 provided on the magnet holding plate 4 Two acceleration / deceleration coils 9 spaced apart by the distance between the two subsequent magnets 5 are connected in series, and these two coils are configured such that currents in opposite directions flow around the center yoke 6.

次に、センターヨーク6を上下から挟み込むようにサイドヨーク7が固定される。固定部と可動部は前述の磁石保持板4の磁石5部分がヨーク・コイルユニット10における加減速用コイル9とサイドヨーク7との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組み立てられる。   Next, the side yoke 7 is fixed so as to sandwich the center yoke 6 from above and below. The fixed portion and the movable portion are assembled in a positional relationship such that the magnet 5 portion of the magnet holding plate 4 is not contacted between the acceleration / deceleration coil 9 and the side yoke 7 in the yoke / coil unit 10. .

可動部の磁石5は、図9の電気系統図に矢印で示すように厚み方向(鉛直方向)に着磁されている。すなわち、1つの磁石保持板4に取り付けられた前2個の磁石5はN極が互いに向き合うように、したがってN極がセンターヨーク6に向かうように、そして後2個の磁石5はS極が互いに向き合うように、したがってS極がセンターヨーク6に向かうように着磁されている。   The magnet 5 of the movable part is magnetized in the thickness direction (vertical direction) as indicated by an arrow in the electrical system diagram of FIG. That is, the front two magnets 5 attached to one magnet holding plate 4 have N poles facing each other, so that the N poles face the center yoke 6, and the rear two magnets 5 have S poles. Therefore, the S poles are magnetized so as to face each other, so that the S poles are directed toward the center yoke 6.

これにより、前部磁石5のN極から発生した磁束がセンターヨーク6に入って後方の後部磁石5に対面する位置に向かい、そこから対面する後部磁石5のS極に達し、後部磁石5のN極から発生した磁束はサイドヨーク7に入って前方の前部磁石5に対面する位置に向かい、そこから対面する前部磁石5のS極に達するというような磁気回路が構成される。したがって、この状態で速度制御用コイル8に電流を流すと、フレミングの法則により前部および後部磁石5は走査方向(ヨーク6,7の長手方向)に同じ向きの力を受ける。また、磁石5と対面している部分の加減速用コイル9に電流を流しても同様に前部および後部磁石5は走査方向に同じ向きの力を受ける。   As a result, the magnetic flux generated from the N pole of the front magnet 5 enters the center yoke 6 toward the position facing the rear rear magnet 5 and reaches the S pole of the rear magnet 5 facing from there. A magnetic circuit is formed in which the magnetic flux generated from the N pole enters the side yoke 7 and goes to a position facing the front front magnet 5 and reaches the S pole of the front magnet 5 facing from there. Therefore, when a current is passed through the speed control coil 8 in this state, the front and rear magnets 5 receive forces in the same direction in the scanning direction (longitudinal direction of the yokes 6 and 7) according to Fleming's law. Further, even when an electric current is passed through the acceleration / deceleration coil 9 facing the magnet 5, the front and rear magnets 5 receive the same force in the scanning direction.

図9は、図6〜図8の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ(可動部および固定部)部分は可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図9(a)はその縦断面および電気系の接続を示す図、そして図9(b)はその磁石5部分における横断面図である。図9(a)に示すように、駆動用ドライバとして4つの加速用ドライバ29a、4つの減速用ドライバ29b、および1個の速度制御用ドライバ28が設けられる。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々1個ずつでよい。各加減速用コイル9にはスイッチ手段Sを介して加速用ドライバ29aの1つ、減速用ドライバ29bの1つが並列に接続されている。   FIG. 9 is a diagram showing how electrical circuits are connected in the drive mechanism of FIGS. 6 to 8, and the actuator (movable part and fixed part) part is only part of the movable part and only one side of the fixed part. is there. FIG. 9A is a diagram showing the longitudinal section and connection of the electrical system, and FIG. 9B is a transverse sectional view of the magnet 5 portion. As shown in FIG. 9A, four acceleration drivers 29a, four deceleration drivers 29b, and one speed control driver 28 are provided as drive drivers. The acceleration / deceleration driver is divided into a plurality of drivers in order to provide a sufficient capacity for the driver. One acceleration driver 29a and one deceleration driver 29b are connected in parallel to each acceleration / deceleration coil 9 via a switch means S.

センターヨーク6回りに互いに逆向きの電流が流れるように構成された一対の各加減速用コイル9のスイッチ手段Sは、各コイルを加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加速用ドライバ29aおよび減速用ドライバ29bの両方と接続されることはない。   The switch means S of the pair of acceleration / deceleration coils 9 configured so that currents in opposite directions flow around the center yoke 6 do not connect the coils to either the acceleration driver 29a or the deceleration driver 29b. Or act to connect only to one of them. That is, each coil is not connected to both the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b.

ここではそれぞれ連続する加速用コイルおよび減速用コイルを4相ずつ選択してそれぞれ4個の加速用ドライバ29aまたは4個の減速用ドライバ29bにスイッチ手段Sによって接続するようになっている。加速用ドライバ29aおよび減速用ドライバ29b側から見れば、各ドライバには4個ずつ離れたコイル9が加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bとスイッチ手段Sを介して接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う4個の加減速用コイル9を、どんな位置においても、4個の加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bにそれぞれ接続することができる。   Here, four successive acceleration coils and four deceleration coils are selected and connected to four acceleration drivers 29a or four deceleration drivers 29b by switch means S, respectively. When viewed from the side of the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b, four coils 9 separated from each driver can be connected to the acceleration driver 29a or the deceleration driver 29b via the switch means S. In this way, the four adjacent acceleration / deceleration coils 9 can be connected to the four acceleration drivers 29a or 29b, respectively, at any position.

図9では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置P1および停止位置P2の例が示してある。このときは左端の4相のコイル9が加速用ドライバ29aとのみ接続されるようスイッチSが閉じられる。また右端の4相のコイル9が減速用ドライバ29bとのみ接続されるようにスイッチSが閉じられる。他の加減速用コイル9はいずれのドライバとも接続されない。各4相のコイル9の走査方向の合計長さは(磁石寸法+加速ストローク+減速ストローク)よりは長くなるように設計されている。つまり、4相のコイルのみで加速が終了するようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。   FIG. 9 shows an example of the start position P1 and the stop position P2 when accelerating, running at a constant speed, and decelerating from one stroke end to the other stroke end. At this time, the switch S is closed so that the leftmost four-phase coil 9 is connected only to the acceleration driver 29a. Further, the switch S is closed so that the rightmost four-phase coil 9 is connected only to the deceleration driver 29b. The other acceleration / deceleration coils 9 are not connected to any driver. The total length of each four-phase coil 9 in the scanning direction is designed to be longer than (magnet size + acceleration stroke + deceleration stroke). That is, acceleration is completed with only four-phase coils. In other words, the coil is not switched during acceleration.

上記構成からなる駆動機構を図31の走査型露光装置のレチクルステージ82として用いた場合の作用を、ウエハステージ103とレチクルステージ82は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ82(図6〜図8においては符号「2」で示す)の作用のみを説明する。図6〜図9を参照して、先ず、レチクルステージ2の初期位置出しを行なう。これは速度制御用コイル8に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用コイル8に電流を流すことにより、図9の始動位置P1まで可動部(ステージ2、磁石保持板4および磁石5等)を移動させ、始動位置P1で速度制御用コイル8により位置決め制御を行なう。   The operation when the drive mechanism having the above-described configuration is used as the reticle stage 82 of the scanning exposure apparatus of FIG. 31 is described below, assuming that the wafer stage 103 and the reticle stage 82 move synchronously. Only the operation of “2” in FIG. 8 will be described. 6 to 9, first, the initial position of reticle stage 2 is determined. In this case, a current in a predetermined direction is supplied to the speed control coil 8 to send the movable part in one direction, and the reticle stage position measurement interferometer (not shown) is reset when the origin switch (not shown) is turned off. Further, by passing a current through the speed control coil 8 while referring to the measurement value of the interferometer, the movable part (the stage 2, the magnet holding plate 4, the magnet 5, etc.) is moved to the start position P1 in FIG. Positioning control is performed by the speed control coil 8 at the position P1.

次に、不図示の制御系からの指令により加速用ドライバ29aにより加速用に接続されている4相のコイル9に電流を流してレチクルステージ2を加速する。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石5は加速用ドライバ29aに接続されたコイル9とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ28で駆動される速度制御用コイル8の電流との相互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領域を外れるころには可動部の磁石5は今度は減速用ドライバ29bに接続された4相のコイル9と対面するようになっているので、この4相のコイル9で可動部を減速し停止位置P2に停止させる。   Next, in response to a command from a control system (not shown), an electric current is passed through the four-phase coil 9 connected for acceleration by the acceleration driver 29a to accelerate the reticle stage 2. When the exposure area is entered, acceleration is stopped and the speed is controlled by a control circuit (not shown) so that the speed becomes constant. At this time, the movable magnet 5 does not face the coil 9 connected to the acceleration driver 29a, and the speed control correction force depends on the interaction with the current of the speed control coil 8 driven by the speed control driver 28. It will be a thing. When the exposure is performed at a constant speed and the exposure area deviates, the magnet 5 of the movable part is now opposed to the four-phase coil 9 connected to the deceleration driver 29b. At 9, the moving part is decelerated and stopped at the stop position P2.

図9ではストローク端からストローク端まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置において露光画角を小さくとったときはレチクルステージを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置まで移動させた方がレチクルステージの走行時間すなわち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速用コイル9が加速または減速用ドライバ29a,29bと接続されるようスイッチ手段Sを切り替え、図9の場合と同様に速度制御用コイル8で前記「途中の始動位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえば良い。   FIG. 9 illustrates an example in which the movable portion moves from the stroke end to the stroke end. However, when the exposure angle of view is reduced in the scanning exposure apparatus, the reticle stage is not moved from end to end. When moved to the position, the travel time of the reticle stage, that is, the exposure time can be shortened, and the productivity is improved. In such a case, the switch means S is switched so that the acceleration / deceleration coil 9 corresponding to the starting position on the way and the stopping position on the way is connected to the acceleration or deceleration drivers 29a and 29b, and the speed is the same as in FIG. Scanning exposure may be performed after the control coil 8 performs initial positioning to the “halfway start position”.

本実施例によれば、いずれの場合でもスイッチ手段Sの切り替えは露光画角に対応して発生するのみである。どのコイル9をドライバ29a,29bと接続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような複雑な駆動シーケンスを必要としない。   According to the present embodiment, in any case, the switching of the switch means S only occurs corresponding to the exposure angle of view. Which coil 9 is connected to the drivers 29a and 29b is determined corresponding to the angle of view, so that the driving coil is selected while sensing the position of the movable part like a general multiphase coil driving linear motor. Such a complicated driving sequence is not required.

本実施例においては磁石5の走査方向の長さは従来例におけるコイル85(図32)の走査方向長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨーク6,7の断面積は小さくて済む。また、加減速用コイル9は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露光画角に対応したコイル9のみを駆動しているので加減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長にわたる速度制御用コイル8を駆動しており無駄があるが、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはならない。
さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
In this embodiment, the length of the magnet 5 in the scanning direction corresponds to the length in the scanning direction of the coil 85 (FIG. 32) in the conventional example, and it is sufficient to pass only the magnetic flux corresponding to that length. The area is small. Further, while the acceleration / deceleration coil 9 is disposed in the entire scanning direction, only the coil 9 corresponding to the exposure angle of view is driven during acceleration / deceleration, so that no unnecessary heat is generated during acceleration / deceleration. During speed control, the speed control coil 8 is driven over the entire length in the scanning direction, which is wasteful. However, during speed control, the drive current is sufficiently smaller than the acceleration / deceleration current, that is, the absolute value of waste is sufficiently small. Must not.
Furthermore, since the acceleration / deceleration coil can be selected according to the exposure field angle, it is possible to flexibly cope with changes in the exposure field angle.

[実施例4]
図10は、本発明の第4の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図10(a)は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図10(b)はその磁石5部分における横断面図である。本実施例では、第3実施例でセンターヨーク6の周りに巻回した複数の加減速用コイル9を上下各々のサイドヨーク7の周りに巻回するようにした。これに伴い加速ドライバ群が2組、減速ドライバ群が2組の構成となる。また、ステージ2、磁石保持板4および磁石5等からなる可動部は、磁石5の位置を加減速用コイル9の厚み分だけセンターヨーク6に寄せた以外は第3実施例のものと同様に構成されている。
[Example 4]
FIG. 10 shows a reticle stage actuator according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 10A is a diagram showing the longitudinal section and connection of the electrical system, and FIG. 10B is a transverse sectional view of the magnet 5 portion. In this embodiment, the plurality of acceleration / deceleration coils 9 wound around the center yoke 6 in the third embodiment are wound around the upper and lower side yokes 7. Accordingly, two sets of acceleration driver groups and two sets of deceleration driver groups are configured. The movable part composed of the stage 2, the magnet holding plate 4, the magnet 5, etc. is the same as that of the third embodiment except that the position of the magnet 5 is moved to the center yoke 6 by the thickness of the acceleration / deceleration coil 9. It is configured.

第3実施例と同様にレチクルステージ2の動きのみを説明する。レチクルステージ2を初期位置出しした後、駆動コイル9に電流を流してレチクルステージ2を加速する。レチクルステージ2の重心と加速のための駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をFとすると、F*Δだけのモーメントがレチクルステージベース、延いては本体に作用して本体を揺らしたり、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同期してドライバ29aに流す電流の量を上下の加速用コイル9で違う値にし、その結果、上記F*Δだけのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにしている。   Similar to the third embodiment, only the movement of the reticle stage 2 will be described. After the reticle stage 2 is initially positioned, the reticle stage 2 is accelerated by passing a current through the drive coil 9. When the deviation between the center of gravity of the reticle stage 2 and the position where the driving force for acceleration is applied is Δ, and the thrust for acceleration is F, a moment of F * Δ acts on the reticle stage base and eventually the main body. Although the main body is shaken or the main body is to be deformed, in this embodiment, the amount of current flowing through the driver 29a in synchronization with the acceleration is set to a different value between the upper and lower acceleration coils 9, and as a result, the above F * Δ The moment which cancels only the moment is given to the movable part.

このときの電流の制御は本体の揺れに相当する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドライバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。   The current control at this time may be measured by measuring the acceleration corresponding to the shaking of the main body and making it proportional to the current difference between the upper and lower drivers. May be added.

露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石5は加速用ドライバ29aに接続されたコイル9とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ28で駆動される速度制御用コイル8の電流との相互作用によるものとなる。   When the exposure area is entered, acceleration is stopped and the speed is controlled by a control circuit (not shown) so that the speed becomes constant. At this time, the movable magnet 5 does not face the coil 9 connected to the acceleration driver 29a, and the speed control correction force depends on the interaction with the current of the speed control coil 8 driven by the speed control driver 28. It will be a thing.

露光領域を外れたら減速用ドライバ29bにより減速し、停止させる。このときは必ずしも上下のドライバ29bに電流差を与えてモーメントを打ち消す必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定すればよいからである。上記加減速および一定速度に制御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手段により得るようになっている。   When it is out of the exposure area, it is decelerated by the deceleration driver 29b and stopped. At this time, it is not always necessary to cancel the moment by giving a current difference to the upper and lower drivers 29b. This is because even if the main body shakes, it may be established before the next synchronization. The position information during the acceleration / deceleration and the constant speed control is obtained by position measuring means such as a laser interferometer (not shown).

本実施例では第3実施例の効果に加えて、加速に伴って発生する、レチクルステージ2の重心と駆動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくすることができる。   In the present embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the moment around the optical axis caused by the deviation between the center of gravity of the reticle stage 2 and the position where the driving force is applied can be canceled. As a result, it is possible to further reduce the disturbance of the main body and the synchronization between the reticle and the wafer.

また、上述においては、上下のサイドヨーク7に巻回する加減速用コイル9のターン数が同じとして、上下の加減速用コイル9に電流差を与えて加速時の反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上下のサイドヨーク7に巻回する加減速用コイル9のターン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減速用コイル9に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消すことができるので加速用ドライバ29aと減速用ドライバ29bを第1実施例と同様、各1群ずつで構成でき、構成を簡略化することができる。   In the above description, it is assumed that the number of turns of the acceleration / deceleration coil 9 wound around the upper and lower side yokes 7 is the same, and a current difference is given to the upper and lower acceleration / deceleration coils 9 to cancel the counter moment during acceleration. However, since the deviation Δ of the force application point and the center of gravity of the movable part with respect to the optical axis position is known and often unchanged, the acceleration / deceleration coil wound around the upper and lower side yokes 7 in advance by an amount corresponding to this Δ You may make a difference in the number of turns of 9. In this way, the same current can be applied to the upper and lower acceleration / deceleration coils 9 to cancel the reaction moment, so that the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b can be configured by one group each as in the first embodiment. It can be simplified.

[実施例5]
図11は、本発明の第5の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。この機構においては、同図に示すように、不図示のベース上にガイド1が固定され、ガイド1上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ2が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ2上には工作物3が保持されている。またステージ2の両側には駆動用コイルが固定される。各駆動コイルは前後に配置される位置決め・速度制御用コイル8とそれらの間に配置される加減速用コイル9とから構成される。前後の位置決め・速度制御用コイル8は電気的に同相に接続され、各駆動コイルは都合2相の構成となる。また、ステージ2の全ストロークにわたり駆動コイルの一部に一定の磁場を与えるため、ヨーク26と磁石27で構成されるリニアモータ固定子が設けられる。磁石27は、ヨーク26と接する面がS極となるように、その裏側の駆動コイル8,9に対向する面がN極となるように着磁されている。リニアモータ固定子は不図示のベース上に固定される。駆動コイルには電力増幅器が接続されているが、加減速用コイル9にはPWM方式の増幅器29が接続され、大出力が発生できるようになっており、位置決め・速度制御用コイル8にはリニア方式の増幅器28が接続され、高い周波数まで電流指令に応答するようになっている。ステージ2の位置は、不図示のレーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速度制御回路に帰還されるようになっている。
[Example 5]
FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the drive mechanism according to the fifth example of the present invention. In this mechanism, as shown in the figure, a guide 1 is fixed on a base (not shown), and a stage 2 is slidably supported on the guide 1 through a lubricating means such as an air film in the scanning direction. . A workpiece 3 is held on the stage 2. Driving coils are fixed on both sides of the stage 2. Each drive coil is composed of a positioning / speed control coil 8 disposed in front and rear and an acceleration / deceleration coil 9 disposed therebetween. The front and rear positioning / speed control coils 8 are electrically connected in the same phase, and each drive coil has a two-phase configuration. Further, a linear motor stator composed of a yoke 26 and a magnet 27 is provided in order to apply a constant magnetic field to a part of the drive coil over the entire stroke of the stage 2. The magnet 27 is magnetized so that the surface facing the yoke 26 is an S pole, and the surface facing the drive coils 8 and 9 on the back side is an N pole. The linear motor stator is fixed on a base (not shown). A power amplifier is connected to the drive coil, but a PWM amplifier 29 is connected to the acceleration / deceleration coil 9 so that a large output can be generated, and the positioning / speed control coil 8 is linear. An amplifier 28 of the type is connected to respond to the current command up to a high frequency. The position of the stage 2 is measured by a laser interferometer (not shown) and fed back to a position / speed control circuit (not shown).

この構成における作用を図12の制御ブロック図を用いて説明する。制御装置31から位置指令が出力されると、その位置指令とレーザ干渉計で計測された位置信号との誤差が求められ、その誤差が演算回路32に時系列で入力される。演算回路32はこの位置誤差信号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力する。電流指令はPWM増幅器29とリニア増幅器28の両方に入力される。加減速時は電流指令として大きな値が与えられるが、リニア増幅器28は前段に挿入されたクランプ回路34のため入力が一定値以下に制限され、制限された最大値分の電流しか流さないようになっている。一方、PWM増幅器29は指令値分の電流を流す。つまり加減速時は主にPWM増幅器29により推力が与えられる。   The operation in this configuration will be described with reference to the control block diagram of FIG. When a position command is output from the control device 31, an error between the position command and the position signal measured by the laser interferometer is obtained, and the error is input to the arithmetic circuit 32 in time series. The arithmetic circuit 32 performs various filter operations on the position error signal and outputs a current command. The current command is input to both the PWM amplifier 29 and the linear amplifier 28. A large value is given as a current command at the time of acceleration / deceleration, but the linear amplifier 28 is limited to a predetermined value or less because of the clamp circuit 34 inserted in the previous stage so that only a current corresponding to the limited maximum value flows. It has become. On the other hand, the PWM amplifier 29 passes a current corresponding to the command value. That is, during acceleration / deceleration, thrust is mainly given by the PWM amplifier 29.

加減速による移動が終わって位置決め動作に入ったときは、電流指令値は小さく、周波数の比較的高い信号となる。すなわち、高精度を得るために演算回路32のサーボゲインが高く設定されており、位置決め動作に入る頃はステージ2はサーボ系が構成する電気的なばねにより、比較的高い周波数で微小変位の振動をしながら目標位置に向かう。この電流指令もPWM増幅器29とリニア増幅器28の両方に入るが、PWM増幅器29は上述の比較的高い周波数の入力に応答しきれず、所望の制御電流をコイルに流すことができない。最悪の場合、入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用の外乱を発生することもあるので、本実施例ではPWM増幅器29の前段にローパスフィルタ33を挿入して位置決め時の比較的高い電流指令を遮断するようにしている。   When the movement by acceleration / deceleration ends and the positioning operation starts, the current command value is small and the signal has a relatively high frequency. That is, in order to obtain high accuracy, the servo gain of the arithmetic circuit 32 is set high, and when the positioning operation is started, the stage 2 is vibrated with a minute displacement at a relatively high frequency by an electric spring formed by the servo system. While heading to the target position. This current command also enters both the PWM amplifier 29 and the linear amplifier 28. However, the PWM amplifier 29 cannot respond to the above-described relatively high frequency input and cannot flow a desired control current through the coil. In the worst case, an unnecessary disturbance may be generated by flowing a current having a distorted waveform with respect to the input waveform. Therefore, in this embodiment, a low-pass filter 33 is inserted in the preceding stage of the PWM amplifier 29 to perform a relatively long positioning. High current command is cut off.

一方、リニア増幅器28側では電流指令値が小さいので、電流指令値はクランプ回路34にクランプされずそのまま通過し、リニア増幅器28に入力される。リニア増幅器28により電流指令の波形通りの電流波形が位置決め・速度制御用コイル8に流される。つまり位置決め・速度制御時は主にリニア増幅器28により位置決めのための推力が与えられ、高精度の位置決めが達成される。   On the other hand, since the current command value is small on the linear amplifier 28 side, the current command value passes through without being clamped by the clamp circuit 34 and is input to the linear amplifier 28. The linear amplifier 28 causes a current waveform corresponding to the waveform of the current command to flow through the positioning / speed control coil 8. That is, at the time of positioning / speed control, thrust for positioning is mainly given by the linear amplifier 28, and high-accuracy positioning is achieved.

[実施例6]
図13は、本発明の第6の実施例に係る駆動機構の外観を示す斜視図であり、図14は図13の駆動機構の構成を示す斜視図である。この駆動機構は、工作物3を1軸方向に走査露光するためのものである。図13および図14に示すように、この装置では不図示の除振ベース上にステージガイド1が固定され、ステージガイド1上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ2が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ2上には工作物3が保持されている。また、ステージ2の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板4が固定され、磁石保持板4の水平部分4aには、磁石5の入る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石5が嵌め込まれ固定されている。ステージ2、工作物3、磁石保持板4および磁石5が一体となって可動部を構成する。
[Example 6]
FIG. 13 is a perspective view showing an external appearance of a drive mechanism according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of the drive mechanism of FIG. This drive mechanism is for scanning and exposing the workpiece 3 in one axial direction. As shown in FIGS. 13 and 14, in this apparatus, a stage guide 1 is fixed on a vibration isolation base (not shown), and the stage 2 is slidable in the scanning direction on the stage guide 1 via a lubricating means such as an air film. It is supported by. A workpiece 3 is held on the stage 2. A magnet holding plate 4 having a U-shaped cross section is fixed to both sides of the stage 2, and a rectangular hole into which the magnet 5 enters is provided in the horizontal portion 4 a of the magnet holding plate 4, and the magnet 5 is placed in the rectangular hole. It is fitted and fixed. The stage 2, the workpiece 3, the magnet holding plate 4, and the magnet 5 are integrated to form a movable part.

一方、固定部は可動部に対して設けられたヨーク・コイルユニットにより構成される。各ヨーク・コイルユニットは1個のセンターヨーク6、2個のサイドヨーク7、1相の速度制御用コイル8および複数個の加減速用コイル9から形成される。センターヨーク6の周りに長手方向に長さがセンターヨーク6のほぼ全長に相当する速度制御用コイル8が巻回され、電気的に単相になるよう構成される。   On the other hand, the fixed part is constituted by a yoke / coil unit provided for the movable part. Each yoke / coil unit is formed of one center yoke 6, two side yokes 7, a one-phase speed control coil 8, and a plurality of acceleration / deceleration coils 9. A speed control coil 8 having a length corresponding to substantially the entire length of the center yoke 6 is wound around the center yoke 6 in the longitudinal direction so as to be electrically single-phased.

速度制御用コイル8の周りには、さらに長手方向に長さが速度制御用コイル8に比べて十分短い加減速用コイル9が巻回され、この加減速用コイル9が複数個センターヨーク6の長手方向に沿って設けられる。これら複数個の加減速用コイル9は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。そしてセンターヨーク6を上下から挟み込むようにサイドヨーク7が固定される。   Around the speed control coil 8, an acceleration / deceleration coil 9 having a length that is sufficiently shorter than the speed control coil 8 in the longitudinal direction is wound. It is provided along the longitudinal direction. The plurality of acceleration / deceleration coils 9 are configured to be electrically independent, that is, to control the current for each phase. Then, the side yoke 7 is fixed so as to sandwich the center yoke 6 from above and below.

固定部と可動部は、前述の磁石保持板4の磁石5がヨーク・コイルユニットにおける加減速用コイル9とサイドヨーク7の間に非接触ではまるような位置関係で固定される。   The fixed portion and the movable portion are fixed in such a positional relationship that the magnet 5 of the magnet holding plate 4 is not contacted between the acceleration / deceleration coil 9 and the side yoke 7 in the yoke / coil unit.

可動部の磁石5は、後述の図15に示すように、固定部に対して厚み方向(鉛直方向)に配置される。さらに詳しく言うと、1つの磁石保持板4に含まれる2枚の磁石5はN極がセンターヨーク6に向かうように配置される。   As shown in FIG. 15 to be described later, the magnet 5 of the movable part is arranged in the thickness direction (vertical direction) with respect to the fixed part. More specifically, the two magnets 5 included in one magnet holding plate 4 are arranged such that the N pole faces the center yoke 6.

各磁石5から発生した磁束はセンターヨーク6に入ってその長手方向の前後に分岐し、センターヨーク6の両端部(前後端部)に達し、前後端部で上下に分岐して上下のサイドヨーク7に入り、上下のサイドヨーク7では前後端部からの磁束が磁石5に対面する位置に向かって流れ、そこから対面する磁石5のS極に達するような磁気回路を構成する。したがって、この状態で速度制御用コイル8に電流を流すとフレミングの法則により、磁石5は走査方向(センターヨーク6、サイドヨーク7の長手方向)に力を受ける。また磁石5と対面している部分の加減速用コイル9に電流を流した場合にも同様に磁石5は走査方向に力を受ける。   Magnetic flux generated from each magnet 5 enters the center yoke 6 and branches back and forth in the longitudinal direction, reaches both end portions (front and rear end portions) of the center yoke 6, branches up and down at the front and rear end portions, and the upper and lower side yokes. 7, the upper and lower side yokes 7 constitute a magnetic circuit in which the magnetic flux from the front and rear ends flows toward the position facing the magnet 5 and reaches the S pole of the facing magnet 5 from there. Therefore, when a current is passed through the speed control coil 8 in this state, the magnet 5 receives a force in the scanning direction (longitudinal direction of the center yoke 6 and the side yoke 7) according to Fleming's law. Similarly, when a current is passed through the acceleration / deceleration coil 9 facing the magnet 5, the magnet 5 receives a force in the scanning direction.

図15は、図13および図14の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図15(a)はその片側部分の一部破断平面図、図15(b)はその縦断面および電気系の接続を示す図、そして図15(c)はその磁石5部分における横断面図である。図15(b)に示すように、駆動用ドライバとして4つの加速用ドライバ29a、4つの減速用ドライバ29b、および速度制御用ドライバ28が設けられる。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々1個ずつでよい。各加減速用コイル9にはスイッチ手段Sを介して加速用ドライバ29aの1つ、減速用ドライバ29bの1つが並列に接続されている。   FIG. 15 is a diagram showing how electrical circuits are connected in the drive mechanism of FIGS. 13 and 14, and only a part of the movable part and one side of the fixed part are shown. FIG. 15 (a) is a partially broken plan view of the one side portion, FIG. 15 (b) is a view showing the longitudinal section and connection of the electric system, and FIG. 15 (c) is a transverse sectional view of the magnet 5 portion. is there. As shown in FIG. 15B, four acceleration drivers 29a, four deceleration drivers 29b, and a speed control driver 28 are provided as drive drivers. The acceleration / deceleration driver is divided into a plurality of drivers in order to provide a sufficient capacity for the driver. One acceleration driver 29a and one deceleration driver 29b are connected in parallel to each acceleration / deceleration coil 9 via a switch means S.

加減速用コイル9のスイッチ手段Sは、各コイルを加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加速用ドライバ29aおよび減速用ドライバ29bの両方と接続されることはないように作用する。   The switch means S of the acceleration / deceleration coil 9 acts so that each coil is not connected to either the acceleration driver 29a or the deceleration driver 29b, or only one of them is connected. That is, each coil acts so as not to be connected to both the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b.

ここでは加速用コイルおよび減速用コイルを4相ずつの4組とし、これらの組に対し、それぞれ4個の加速用ドライバ29aまたは4個の減速用ドライバ29bをスイッチ手段Sによってそれぞれ接続するようになっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当て、4個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bと接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う4個の加減速コイル9を、どんな位置であっても、4個の加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bにそれぞれ接続することができる。   Here, the acceleration coil and the deceleration coil are set to four groups of four phases, and four acceleration drivers 29a or four deceleration drivers 29b are connected to these groups by the switch means S, respectively. It has become. That is, each coil is assigned to each group in order, and the same group of coils separated by four can be connected to the same acceleration driver 29a or deceleration driver 29b. In this way, the four adjacent acceleration / deceleration coils 9 can be connected to the four acceleration drivers 29a or 29b, respectively, at any position.

さらに本実施例の最大の特徴として、加速用ドライバ29aおよび減速用ドライバ29bにはPWM増幅器が用いられ、速度制御用ドライバ28にはリニア増幅器が用いられている。   Further, the greatest feature of this embodiment is that a PWM amplifier is used for the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b, and a linear amplifier is used for the speed control driver 28.

図15では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置P1および停止位置P2の例が示してある。このときは左端の4相の加減速用コイル9が加速用ドライバ29aのみと接続されるようスイッチSが閉じられる。また右端の4相のコイル9が減速用ドライバ29bとのみ接続されるようにスイッチSが閉じられる。他の加減速用コイル9はいずれのドライバとも接続されない。各4相のコイル9の走査方向の合計長さは(磁石寸法+加速減速ストローク)よりは長くなるように設計されている。つまり、4相のコイルのみで加速が終了するようになっている。すなわち、加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。   FIG. 15 shows an example of the start position P1 and the stop position P2 when accelerating, running at a constant speed, and decelerating from one stroke end to the other stroke end. At this time, the switch S is closed so that the leftmost four-phase acceleration / deceleration coil 9 is connected only to the acceleration driver 29a. Further, the switch S is closed so that the rightmost four-phase coil 9 is connected only to the deceleration driver 29b. The other acceleration / deceleration coils 9 are not connected to any driver. The total length of each four-phase coil 9 in the scanning direction is designed to be longer than (magnet size + acceleration / deceleration stroke). That is, acceleration is completed with only four-phase coils. In other words, the coil is not switched during acceleration.

制御ブロック図は図12のものと同じである。
上記構成における作用を図12の制御ブロック図を用いて説明する。制御装置31から位置指令が出力されると、その位置指令とレーザ干渉計で計測された位置信号との誤差が求められ、その誤差が演算回路32に入力される。演算回路32は時系列で入力される位置誤差信号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力する。電流指令はPWM増幅器29とリニア増幅器28の両方に入力される。加減速時は電流指令として大きな値が与えられるが、リニア増幅器28は前段に挿入されたクランプ回路34のため入力が一定値以下に制限され、この最大値分の電流しか流さないようになっている。
The control block diagram is the same as that of FIG.
The operation of the above configuration will be described with reference to the control block diagram of FIG. When the position command is output from the control device 31, an error between the position command and the position signal measured by the laser interferometer is obtained, and the error is input to the arithmetic circuit 32. The arithmetic circuit 32 performs various filter operations on the position error signal input in time series and outputs a current command. The current command is input to both the PWM amplifier 29 and the linear amplifier 28. At the time of acceleration / deceleration, a large value is given as a current command. However, the input of the linear amplifier 28 is limited to a predetermined value or less because of the clamp circuit 34 inserted in the previous stage, and only a current corresponding to the maximum value flows. Yes.

一方、PWM増幅器29は指令値分の電流を4相の加速用コイル9に流す。つまり加速時には、主に加速用PWM増幅器29とそれに接続された4相のコイル9により推力が与えられる。   On the other hand, the PWM amplifier 29 supplies a current corresponding to the command value to the four-phase acceleration coil 9. That is, at the time of acceleration, thrust is given mainly by the acceleration PWM amplifier 29 and the four-phase coil 9 connected thereto.

加速による移動が終わって、露光領域に入ると、一定速度になるように速度制御を行う。このとき可動磁石5は加速用コイル9とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ28で駆動される速度制御用コイル8の電流との相互作用によるものとなる。また、定速なので、電気的にも電流指令値は小さく、周波数の比較的高い信号となる。高精度を得るため演算回路32の速度ループのサーボゲインが高く設定されており、ステージ2はサーボ系が構成する電気的なばねにより比較的高い周波数で微小変位の振動をしながら時々刻々と目標位置が制御される。この電流指令もPWM増幅器29とリニア増幅器28の両方に入るが、PWM増幅器29は上述の比較的高い入力に応答しきれず、所望の制御電流をコイルに流すことができない。最悪の場合、入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用の外乱を発生することもあるので、本実施例ではPWM増幅器29の前段にローパスフィルタ33を挿入して位置決め時の比較的高い周波数の電流指令を遮断するようにしている。   When the movement by acceleration is finished and the exposure area is entered, speed control is performed so that the speed becomes constant. At this time, the movable magnet 5 does not face the acceleration coil 9, and the correction force for the speed control is due to the interaction with the current of the speed control coil 8 driven by the speed control driver 28. In addition, since the speed is constant, the current command value is electrically small and the signal has a relatively high frequency. In order to obtain high accuracy, the servo gain of the speed loop of the arithmetic circuit 32 is set high, and the stage 2 is set to the target every moment while vibrating at a relatively high frequency with a relatively high frequency by an electric spring constituting the servo system. The position is controlled. This current command also enters both the PWM amplifier 29 and the linear amplifier 28. However, the PWM amplifier 29 cannot respond to the above-described relatively high input, and cannot supply a desired control current to the coil. In the worst case, an unnecessary disturbance may be generated by flowing a current having a distorted waveform with respect to the input waveform. Therefore, in this embodiment, a low-pass filter 33 is inserted in the preceding stage of the PWM amplifier 29 to perform a relatively long positioning. The high frequency current command is cut off.

一方、リニア増幅器28側では電流指令値が小さいので、クランプ回路34にクランプされずそのまま通過し、リニア増幅器28により電流指令の波形通りの電流波形が速度制御用コイル8に流される。つまり速度制御時は、主にリニア増幅器28により速度制御のための推力が与えられ、高精度の速度制御が達成できる。   On the other hand, since the current command value is small on the linear amplifier 28 side, the current command value passes through without being clamped by the clamp circuit 34, and the current waveform according to the current command waveform is caused to flow through the speed control coil 8 by the linear amplifier 28. That is, at the time of speed control, thrust for speed control is mainly given by the linear amplifier 28, and highly accurate speed control can be achieved.

露光領域を外れるときには、今度は減速用PWMドライバ29に接続された4相の減速用コイル9と可動部の磁石5が対面するようなっているので、この4相の減速用コイル9で可動部を減速し、停止させる。減速動作におけるPWM増幅器29とリニア増幅器28の役割、作用は加速時と同じである。   When the exposure area is deviated, the four-phase deceleration coil 9 connected to the deceleration PWM driver 29 and the movable part magnet 5 face each other. Decelerate and stop. The roles and actions of the PWM amplifier 29 and the linear amplifier 28 in the deceleration operation are the same as in acceleration.

[実施例7]
図16は、本発明の第7の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図であり、図17は図16のA−A断面図である。図16に示すように、不図示のベース上にガイド1が固定され、ガイド1上に空気膜等の潤滑を介してステージ2が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ2上には工作物3が保持されている。またステージ2の両側には駆動用コイル44が固定される。また、ステージ2の全ストロークにわたり、駆動コイル44の一部に一定の磁場を与えるため、ヨーク26と磁石27で構成されるリニアモータ固定子が設けられる。リニアモータ固定子は不図示のベース上に固定される。
[Example 7]
FIG. 16 is a perspective view showing the configuration of the drive mechanism according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIG. 16, a guide 1 is fixed on a base (not shown), and a stage 2 is supported on the guide 1 through a lubricant such as an air film so as to be slidable in the scanning direction. A workpiece 3 is held on the stage 2. Driving coils 44 are fixed on both sides of the stage 2. Further, a linear motor stator composed of a yoke 26 and a magnet 27 is provided to apply a constant magnetic field to a part of the drive coil 44 over the entire stroke of the stage 2. The linear motor stator is fixed on a base (not shown).

また上述のリニアモータ駆動機構と並列に、送りねじ51による駆動機構が設けられる。送りねじ駆動機構は、図17に示すように、不図示のベース上に配置された2個の軸受けユニット50、軸受けユニット50で支持される送りねじ51、軸受けユニット50の一つに固定され、送りねじ51を回転させるモータ45、送りねじ51によって送られるボールナット52、ボールナット52を収納するハウジング53、ハウジング53からステージ2に力を伝達する力伝達部56から構成される。   In addition, a drive mechanism using a feed screw 51 is provided in parallel with the linear motor drive mechanism described above. As shown in FIG. 17, the feed screw drive mechanism is fixed to one of two bearing units 50 arranged on a base (not shown), a feed screw 51 supported by the bearing unit 50, and the bearing unit 50. A motor 45 that rotates the feed screw 51, a ball nut 52 that is fed by the feed screw 51, a housing 53 that houses the ball nut 52, and a force transmission unit 56 that transmits a force from the housing 53 to the stage 2.

力伝達部56は、ハウジング53を走査方向に滑動自在に支持するハウジングスライダ55とハウジング53の滑動範囲を制限するハウジングストッパ54から構成され、ハウジング53がハウジングストッパ54に突き当たることにより、ハウジング53からステージ2に力が伝達されるようになっている。   The force transmission unit 56 includes a housing slider 55 that slidably supports the housing 53 in the scanning direction, and a housing stopper 54 that restricts the sliding range of the housing 53, and the housing 53 abuts against the housing stopper 54. A force is transmitted to the stage 2.

図16において、駆動コイル44には、リニア方式の増幅器28が接続され、高い周波数まで電流指令に応答するようになっており、送りねじ51を回転させるモータ45にはPWM方式の増幅器29が接続され、大出力が発生できるようになっている。つまり送りねじ機構で加減速を行い、駆動コイル44で位置決めを行うようになっている。ステージ2の位置は、不図示のレーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速度制御回路に帰還されるようになっている。   In FIG. 16, a linear amplifier 28 is connected to the drive coil 44 so as to respond to a current command up to a high frequency, and a PWM amplifier 29 is connected to the motor 45 that rotates the feed screw 51. And large output can be generated. That is, acceleration / deceleration is performed by the feed screw mechanism, and positioning is performed by the drive coil 44. The position of the stage 2 is measured by a laser interferometer (not shown) and fed back to a position / speed control circuit (not shown).

この駆動機構の制御ブロック図を図18に示す。図12と共通または対応する部分には同一の符号を付してある。図16〜図18の駆動機構は、構成、動作とも図11〜図12のものとほぼ同じであるが、位置決め時に送りねじ機構の力伝達を遮断する方法が異なる。つまり位置決め時には電流波形の周波数で信号を遮断するのではなく、ボールナット52を収納したハウジング53を両側のハウジングストッパ54との間で非接触になるようにして送りねじ51からの力の伝達を遮断し、位置決めコイル44のみで高精度な位置制御を実現している。   A control block diagram of this drive mechanism is shown in FIG. Portions common or corresponding to those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals. The drive mechanism of FIGS. 16 to 18 is substantially the same in configuration and operation as that of FIGS. 11 to 12, but differs in the method of blocking the force transmission of the feed screw mechanism during positioning. That is, at the time of positioning, the signal is not cut off at the frequency of the current waveform, but the force from the feed screw 51 is transmitted so that the housing 53 containing the ball nut 52 is not in contact with the housing stoppers 54 on both sides. The position is cut off and high-precision position control is realized only by the positioning coil 44.

[実施例8]
図19(a)および(b)はそれぞれ本発明の第8の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。同図に示すように、不図示のベース上にガイド1が固定され、ガイド1上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ2が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ2上には工作物3が保持され、ステージ2の両側にはリニアモータ可動子70であるところのヨーク66と4極の磁石67が固定される。また、リニアモータ固定子としては、固定子枠71および固定子枠71に固定される片側6個のコイルユニットが設けられている。固定子枠71は不図示のベース上に固定される。各コイルユニットは上部の位置決め・速度制御用コイル8と下部の加減速コイル9とから構成される。各加減速コイル9はPWM増幅器29に接続され、各位置決め・速度制御用コイル8はリニア増幅器28に接続される。図20は、図19の駆動機構の電気系接続図である。
[Example 8]
FIGS. 19A and 19B are perspective views showing the external appearance and configuration of the drive mechanism according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in the figure, a guide 1 is fixed on a base (not shown), and a stage 2 is supported on the guide 1 through a lubricating means such as an air film so as to be slidable in the scanning direction. A workpiece 3 is held on the stage 2, and a yoke 66 serving as a linear motor movable element 70 and a four-pole magnet 67 are fixed to both sides of the stage 2. As the linear motor stator, there are provided a stator frame 71 and six coil units on one side fixed to the stator frame 71. The stator frame 71 is fixed on a base (not shown). Each coil unit includes an upper positioning / speed control coil 8 and a lower acceleration / deceleration coil 9. Each acceleration / deceleration coil 9 is connected to a PWM amplifier 29, and each positioning / speed control coil 8 is connected to a linear amplifier 28. 20 is an electrical system connection diagram of the drive mechanism of FIG.

この構成において、ステージ2を左から右に動かすときの6個のコイルユニット(片側のみ)の駆動シーケンスは図21に示す通りである。つまり、不図示のエンコーダによってコイル8,9と磁石67との相対位置を検出し、これに基づいて駆動コイルおよびその電流を流す方向を選択する。図21において、   In this configuration, the driving sequence of the six coil units (only one side) when moving the stage 2 from left to right is as shown in FIG. That is, the relative position between the coils 8 and 9 and the magnet 67 is detected by an encoder (not shown), and based on this, the drive coil and the direction in which the current flows are selected. In FIG.

外1Outside 1

Figure 2005354891
は選択されたコイルを示し、それぞれ紙面に垂直で上方向に流れる電流、および紙面に垂直で下方向に流れる電流を示す。
Figure 2005354891
Indicates a selected coil, and indicates a current flowing in the upward direction perpendicular to the paper surface, and a current flowing in the downward direction perpendicular to the paper surface, respectively.

本実施例における動作は、図21のように、6個のコイルユニットを選択的に使用すること以外は第5の実施例の場合と同じであり、1個のコイルユニットあたりの制御は図12の場合と同じである。   The operation in this embodiment is the same as that in the fifth embodiment except that six coil units are selectively used as shown in FIG. 21, and the control per one coil unit is shown in FIG. Is the same as

[実施例9]
図22は、本発明の第9の実施例に係る駆動機構の構成を示す。同図において、ベース80上にガイド1が固定され、ガイド1上に一次元方向に滑動自在に可動ステージ2が設けられる。ベース80上にスペーサ71を介して第1ヨーク6が固定され、第1ヨーク6には図34に示す磁石87と同様に厚み方向に着磁され可動ステージ2のストローク全体に渡って配置される単極磁石27が固定されている。ベース80上には、また、スペーサ71を介して第2ヨーク7が第1ヨーク6と長手方向が略平行になるように空隙を介して固定される。さらに、第1ヨーク6と第2ヨーク7の両端付近には第1ヨーク6と第2ヨーク7を橋渡しする形で前記単極磁石とは別に永久磁石72が配置されている。これらの2個の永久磁石72は、前記単極磁石27と平行で向きは反対になるように着磁される。つまり、単極磁石27は第1ヨーク6とS極で、第2ヨーク7とN極で対面しているが、2個の永久磁石72は、いずれも第1ヨーク6とN極で対面し、第2ヨーク7とS極で対面するようになっている。以後これらのヨーク6,7の両端に配置される永久磁石72を電流磁束規制磁石と称する。
[Example 9]
FIG. 22 shows the configuration of the drive mechanism according to the ninth embodiment of the present invention. In the figure, a guide 1 is fixed on a base 80, and a movable stage 2 is provided on the guide 1 so as to be slidable in a one-dimensional direction. The first yoke 6 is fixed on the base 80 via a spacer 71. The first yoke 6 is magnetized in the thickness direction and disposed over the entire stroke of the movable stage 2 in the same manner as the magnet 87 shown in FIG. A single pole magnet 27 is fixed. On the base 80, the second yoke 7 is fixed via a spacer 71 via a gap so that the longitudinal direction of the second yoke 7 is substantially parallel to the first yoke 6. Further, near the both ends of the first yoke 6 and the second yoke 7, a permanent magnet 72 is disposed separately from the monopolar magnet so as to bridge the first yoke 6 and the second yoke 7. These two permanent magnets 72 are magnetized so as to be parallel to the single-pole magnet 27 and opposite in direction. That is, the single pole magnet 27 faces the first yoke 6 and the S pole, and the second yoke 7 faces the N pole. However, the two permanent magnets 72 both face the first yoke 6 and the N pole. The second yoke 7 faces the S pole. Hereinafter, the permanent magnets 72 disposed at both ends of the yokes 6 and 7 are referred to as current flux restricting magnets.

以上のようにヨーク6,7および磁石27,72を配置した結果、ストローク全体にわたる単極磁石27のN極から発生した磁束は単極磁石27と第2ヨーク7との間の空隙を通って第2ヨーク7に入り、第2ヨーク7の両端へ流れ、第2ヨーク7の両端で電流磁束規制磁石72のS極に入る。一方、第1ヨーク6の両端で電流磁束規制磁石72のN極から発生した磁束は第1ヨーク6に入って中央に向かい、ストローク全体にわたる単極磁石27のS極に入る。   As a result of arranging the yokes 6 and 7 and the magnets 27 and 72 as described above, the magnetic flux generated from the north pole of the monopole magnet 27 over the entire stroke passes through the gap between the monopole magnet 27 and the second yoke 7. It enters the second yoke 7, flows to both ends of the second yoke 7, and enters the south pole of the current flux regulating magnet 72 at both ends of the second yoke 7. On the other hand, the magnetic flux generated from the N pole of the current flux restricting magnet 72 at both ends of the first yoke 6 enters the first yoke 6 toward the center and enters the S pole of the single pole magnet 27 over the entire stroke.

第1ヨーク6の周りには第1ヨーク6と単極磁石27の周りを巻回するように、両者に非接触で可動コイル44が配置され、可動コイル44は、前記一次元方向に滑動自在の可動ステージ2に固定される。   A movable coil 44 is disposed around the first yoke 6 so as to be wound around the first yoke 6 and the monopolar magnet 27 in a non-contact manner. The movable coil 44 is slidable in the one-dimensional direction. The movable stage 2 is fixed.

上記構成において、可動コイル44に電流を流すと、図32に示した従来例と同様に可動ステージ2はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例ではヨークが一体で構成されていたので、コイル電流による磁束はヨーク86内を循環したが、本実施例ではヨークが電流磁束規制磁石72で第1ヨーク6と第2ヨーク7に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁性体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって第1ヨーク6および第2ヨーク7に発生する磁束は僅かなものとなる。したがって、ヨーク6,7の厚さをストローク全体にわたる単極磁石27の磁束を循環できる最低限の厚さ程度にしても、可動コイル44に大きな電流を流して可動ステージ2に大きな推力を発生させることが可能となる。   In the above configuration, when a current is passed through the movable coil 44, the movable stage 2 receives a force in the guided direction as in the conventional example shown in FIG. At this time, since the yoke is integrally formed in the conventional example, the magnetic flux generated by the coil current circulates in the yoke 86. However, in this embodiment, the yoke is connected to the first yoke 6 and the second yoke 7 by the current magnetic flux regulating magnet 72. Since they are separated, the magnetic flux due to the coil current loses the circulation path of the ferromagnetic material. As a result, the magnetic flux generated in the first yoke 6 and the second yoke 7 by the coil current becomes very small. Therefore, even if the thickness of the yokes 6 and 7 is set to a minimum thickness that can circulate the magnetic flux of the single pole magnet 27 over the entire stroke, a large current is passed through the movable coil 44 to generate a large thrust in the movable stage 2. It becomes possible.

[実施例10]
図23は、本発明の第10の実施例に係る駆動機構の構成を示す。同図の機構では、不図示のベース上にガイド1が固定され、ガイド1上に一次元方向に滑動自在に可動ステージ2が設けられている。また、第1ヨーク6が前記ベース上に固定され、第1ヨーク6の両端部の上部には電流磁束規制磁石72が固定されている。電流磁束規制磁石72の上には第2ヨーク7が固定されている。第2ヨーク7の周りには可動ステージ2のストローク全体に渡って配置される単相コイル8が巻回され固定されている。単相コイル8と第1ヨーク6との空隙には単相コイル8と単極で対面する可動磁石5が配置され、枠4によって可動ステージ2に固定される。可動磁石5は本実施例ではN極が上になるよう厚み方向に着磁され、両端に配置される2個の電流磁束規制磁石72は、可動磁石5と平行で向きは反対になるように着磁される。つまり、可動磁石5は第1ヨーク6とN極で対面し、第2ヨーク7とS極で対面するようになっている。
[Example 10]
FIG. 23 shows the configuration of the drive mechanism according to the tenth embodiment of the present invention. In the mechanism shown in the figure, a guide 1 is fixed on a base (not shown), and a movable stage 2 is provided on the guide 1 so as to be slidable in a one-dimensional direction. The first yoke 6 is fixed on the base, and a current flux restricting magnet 72 is fixed on the upper portions of both end portions of the first yoke 6. A second yoke 7 is fixed on the current magnetic flux regulating magnet 72. Around the second yoke 7, a single-phase coil 8 disposed over the entire stroke of the movable stage 2 is wound and fixed. In the gap between the single-phase coil 8 and the first yoke 6, a movable magnet 5 that faces the single-phase coil 8 with a single pole is disposed and fixed to the movable stage 2 by a frame 4. In this embodiment, the movable magnet 5 is magnetized in the thickness direction so that the N pole is on the top, and the two current flux regulating magnets 72 arranged at both ends are parallel to the movable magnet 5 and opposite in direction. Magnetized. That is, the movable magnet 5 faces the first yoke 6 at the N pole, and faces the second yoke 7 at the S pole.

可動磁石5のN極から発生した磁束は空隙を通って第2ヨーク7に入り、第2ヨーク7の両端へ流れ、この第2ヨーク7の両端で電流磁束規制磁石72のS極に入る。一方、第1ヨーク6の両端で電流磁束規制磁石72のN極から発生した磁束は第1ヨーク6に入って中央に向かい、単相コイル8の巻線の一部および空隙を通って可動磁石5のS極に入る。   The magnetic flux generated from the N pole of the movable magnet 5 enters the second yoke 7 through the gap, flows to both ends of the second yoke 7, and enters the S pole of the current flux restricting magnet 72 at both ends of the second yoke 7. On the other hand, the magnetic flux generated from the N pole of the current flux restricting magnet 72 at both ends of the first yoke 6 enters the first yoke 6 toward the center, and passes through a part of the winding of the single-phase coil 8 and the movable magnet. Enter the 5th S pole.

上記構成において、単相コイル8に電流を流すと、図35に示した従来例と同様に可動ステージ2はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例ではヨークが一体で構成されていたので、コイル電流による磁束はヨーク96内を循環したが、本実施例ではヨークが電流磁束規制磁石72で第1ヨーク6と第2ヨーク7に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁性体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって第1ヨーク6および第2ヨーク7に発生する磁束は僅かなものとなる。したがって、ヨーク6,7の厚さをストローク全体にわたる可動磁石5の磁束を循環できる最低限の厚さ程度にしても、可動コイル44に大きな電流を流して可動ステージ2に大きな推力を発生させることが可能となる。   In the above configuration, when a current is passed through the single-phase coil 8, the movable stage 2 receives a force in the guided direction as in the conventional example shown in FIG. At this time, since the yoke is integrally formed in the conventional example, the magnetic flux due to the coil current circulates in the yoke 96. However, in this embodiment, the yoke is the current magnetic flux regulating magnet 72 to the first yoke 6 and the second yoke 7. Since they are separated, the magnetic flux due to the coil current loses the circulation path of the ferromagnetic material. As a result, the magnetic flux generated in the first yoke 6 and the second yoke 7 by the coil current becomes very small. Therefore, even if the thickness of the yokes 6 and 7 is set to a minimum thickness that can circulate the magnetic flux of the movable magnet 5 over the entire stroke, a large current is passed through the movable coil 44 to generate a large thrust in the movable stage 2. Is possible.

[実施例11]
図24〜図26は、本発明の第11の実施例に係る駆動機構を用いたレチクルステージの構成を示す斜視図であり、図24は全体図、図25はヨークおよびコイル部分破断図、図26は可動部と固定部とをずらして示した分解図である。図24〜図26に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上にステージガイド1が固定され、ステージガイド1上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ2が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ2上にはレチクル3が保持されている。またステージ2の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板4が固定され、磁石保持板4の水平部分4aに図に示すように磁石の入る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石5が嵌め込まれ固定されている。ステージ2、レチクル3、磁石保持板4および磁石5が一体となって可動部を構成する。
[Example 11]
24 to 26 are perspective views showing the configuration of a reticle stage using a drive mechanism according to an eleventh embodiment of the present invention, where FIG. 24 is an overall view, FIG. 25 is a partial cutaway view of a yoke and a coil, and FIG. 26 is an exploded view showing the movable part and the fixed part shifted from each other. In the reticle stage shown in FIGS. 24 to 26, a stage guide 1 is fixed on an anti-vibration base (not shown), and the stage 2 is slidably supported on the stage guide 1 through a lubricating means such as an air film in the scanning direction. Has been. A reticle 3 is held on the stage 2. A magnet holding plate 4 having a U-shaped cross section is fixed on both sides of the stage 2, and a rectangular hole for receiving a magnet is provided in the horizontal portion 4 a of the magnet holding plate 4 as shown in the figure, and the magnet 5 is placed in the rectangular hole. Is fitted and fixed. The stage 2, the reticle 3, the magnet holding plate 4 and the magnet 5 are integrated to form a movable part.

一方、固定部は可動部の両側に設けられたヨーク・コイルユニット10により構成される。各ユニット10は、センターヨーク6、2個のサイドヨーク7、4個の電流磁束規制磁石72、1相の速度制御用コイル8および複数個の加減速用コイル9により形成される。
ユニット10を作成する際は、例えば、先ずセンターヨーク6の周りに長手方向の長さがセンターヨーク6のほぼ全長に相当する速度制御用コイル8が巻回される。速度制御用コイル8は電気的に単相になるように構成される。速度制御用コイル8の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル8に比べて十分短い加減速用コイル9が巻回され、この加減速用コイル9が複数個センターヨーク6の長手方向に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル9は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。次に、センターヨーク6を上下から挟み込むように4個の電流磁束規制磁石72を介して2個のサイドヨーク7が固定される。
On the other hand, the fixed part is composed of a yoke / coil unit 10 provided on both sides of the movable part. Each unit 10 is formed of a center yoke 6, two side yokes 7, four current flux regulating magnets 72, a one-phase speed control coil 8, and a plurality of acceleration / deceleration coils 9.
When producing the unit 10, for example, first, a speed control coil 8 whose length in the longitudinal direction corresponds to substantially the entire length of the center yoke 6 is wound around the center yoke 6. The speed control coil 8 is configured to be electrically single-phased. Around the speed control coil 8, an acceleration / deceleration coil 9 whose length in the longitudinal direction is sufficiently shorter than that of the speed control coil 8 is wound. It is provided along the direction. The plurality of acceleration / deceleration coils 9 are configured to be electrically independent, that is, to control the current for each phase. Next, the two side yokes 7 are fixed via the four current magnetic flux regulating magnets 72 so as to sandwich the center yoke 6 from above and below.

固定部と可動部は前述の磁石保持板4の磁石5部分がヨーク・コイルユニット10における加減速用コイル9とサイドヨーク7との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組み立てられる。   The fixed portion and the movable portion are assembled in a positional relationship such that the magnet 5 portion of the magnet holding plate 4 is not contacted between the acceleration / deceleration coil 9 and the side yoke 7 in the yoke / coil unit 10. .

可動部の磁石5は、図27の電気系統図に矢印で示すように厚み方向(鉛直方向)に着磁されている。すなわち、1つの磁石保持板4に取り付けられた2枚の磁石5はN極が互いに向き合うように着磁されている。   The magnet 5 of the movable part is magnetized in the thickness direction (vertical direction) as indicated by an arrow in the electrical system diagram of FIG. That is, the two magnets 5 attached to one magnet holding plate 4 are magnetized so that the N poles face each other.

また、固定部に設けられた4個の電流磁束規制磁石72も鉛直方向に着磁されている。各電流磁束規制磁石72は、S極がセンターヨーク6と対面し、N極がサイドヨーク7と対面するように配置される。   Further, the four current magnetic flux regulating magnets 72 provided in the fixed part are also magnetized in the vertical direction. Each current magnetic flux regulating magnet 72 is disposed such that the S pole faces the center yoke 6 and the N pole faces the side yoke 7.

可動部に含まれる各磁石5のN極から発生した磁束は空隙およびコイル8,9の巻線の一部を通ってセンターヨーク6に入り、センターヨーク6で長手方向前後に分岐し、センターヨーク6の両端部(前後端部)に達し、そこで電流磁束規制磁石72のS極に入る。一方、磁石5のS極から発生した磁束は空隙を通ってサイドヨーク7に入り、そこで長手方向前後に分岐し、サイドヨーク7の両端部(前後端部)に達し、そこで電流磁束規制磁石72のN極に入る。以上のように可動部の磁石5と固定部の磁石72との間で互いに循環するような磁気回路を構成している。   The magnetic flux generated from the N pole of each magnet 5 included in the movable part passes through the gap and part of the windings of the coils 8 and 9 and enters the center yoke 6. The center yoke 6 branches back and forth in the longitudinal direction. 6 and reaches the S pole of the current flux regulating magnet 72. On the other hand, the magnetic flux generated from the S pole of the magnet 5 enters the side yoke 7 through the air gap, branches there in the longitudinal direction, and reaches both ends (front and rear end portions) of the side yoke 7, where the current magnetic flux regulating magnet 72. Enter the N pole. As described above, a magnetic circuit that circulates between the magnet 5 of the movable part and the magnet 72 of the fixed part is configured.

この状態で速度制御用コイル8に電流を流すと、フレミングの法則により磁石5は走査方向(ヨーク6,7の長手方向)に力を受ける。また、磁石5と対面している部分の加減速用コイル9に電流を流しても同様に磁石5は走査方向に力を受ける。   When a current is passed through the speed control coil 8 in this state, the magnet 5 receives a force in the scanning direction (longitudinal direction of the yokes 6 and 7) according to Fleming's law. Further, even when an electric current is passed through the acceleration / deceleration coil 9 facing the magnet 5, the magnet 5 similarly receives a force in the scanning direction.

また、この状態で加減速用コイル9や速度制御用コイル8に電流を流すと、電流による磁束がセンターヨーク6に発生する。従来であれば、この磁束はサイドヨーク7を通って循環しようとするところである。ところが、本実施例においては、センターヨーク6とサイドヨーク7との間に電流磁束規制磁石72が設けられており、コイル8,9の電流によってセンターヨーク6に発生した磁束がサイドヨーク7を通って循環するのを妨げる役目を果たす。電流を起磁力とする磁気回路において、磁石は磁気抵抗の大きな材質だからである。この結果、電流による磁束はヨーク内に発生しにくくなる。したがって、ヨーク断面積の設計において電流による磁束の飽和を余り考慮する必要がなくなり、ヨーク断面積をより小さくすることができる。また、電流の過渡特性も向上させることができる。   Further, when a current is passed through the acceleration / deceleration coil 9 and the speed control coil 8 in this state, a magnetic flux due to the current is generated in the center yoke 6. Conventionally, this magnetic flux is about to circulate through the side yoke 7. However, in this embodiment, a current flux restricting magnet 72 is provided between the center yoke 6 and the side yoke 7, and the magnetic flux generated in the center yoke 6 by the current of the coils 8 and 9 passes through the side yoke 7. Play a role in hindering circulation. This is because in a magnetic circuit using an electric current as a magnetomotive force, a magnet is a material having a large magnetic resistance. As a result, the magnetic flux due to the current is less likely to be generated in the yoke. Therefore, it is not necessary to consider the saturation of the magnetic flux due to the current in designing the yoke cross-sectional area, and the yoke cross-sectional area can be further reduced. In addition, current transient characteristics can be improved.

図27は、図24〜図26の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ(可動部および固定部)部分は可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図27(a)はアクチュエータの片側部分の一部破断平面図、図27(b)はアクチュエータ部分の縦断面および電気系の接続を示す図、そして図27(c)はアクチュエータの磁石5部分における横断面図である。図27(b)に示すように、駆動用ドライバとして4個の加速用ドライバ29a、4個の減速用ドライバ29b、および1個の速度制御用ドライバ28が設けられている。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々1個ずつでよい。各加減速用コイル9にはスイッチ手段Sを介して加速用ドライバ29aの1つ、減速用ドライバ29bの1つが並列に接続されている。   FIG. 27 is a diagram showing the connection of electrical circuits in the drive mechanism of FIGS. 24 to 26, and the actuator (movable part and fixed part) part is shown only a part of the movable part and one side of the fixed part. is there. FIG. 27A is a partially broken plan view of one side portion of the actuator, FIG. 27B is a diagram showing a longitudinal section of the actuator portion and connection of the electric system, and FIG. 27C is a view of the magnet 5 portion of the actuator. It is a cross-sectional view. As shown in FIG. 27B, four acceleration drivers 29a, four deceleration drivers 29b, and one speed control driver 28 are provided as drive drivers. The acceleration / deceleration driver is divided into a plurality of drivers in order to provide a sufficient capacity for the driver. One acceleration driver 29a and one deceleration driver 29b are connected in parallel to each acceleration / deceleration coil 9 via a switch means S.

加減速用コイル9のスイッチ手段Sは、各コイルを加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイル9が加速用ドライバ29aおよび減速用ドライバ29bの両方と接続されることはない。   The switch means S of the acceleration / deceleration coil 9 acts so that each coil is not connected to either the acceleration driver 29a or the deceleration driver 29b, or only one of them is connected. That is, each coil 9 is not connected to both the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b.

ここでは加速用コイルおよび減速用コイルを4相ずつの4組とし、これらの組に対し、それぞれ4個の加速用ドライバ29aまたは4個の減速用ドライバ29bをスイッチ手段Sによってそれぞれ接続するようになっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当て、4個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bと接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う4個の加減速用コイル9を、どんな位置であっても、4個の加速用ドライバ29aまたは減速用ドライバ29bにそれぞれ接続することができる。   Here, the acceleration coil and the deceleration coil are set to four groups of four phases, and four acceleration drivers 29a or four deceleration drivers 29b are connected to these groups by the switch means S, respectively. It has become. That is, each coil is assigned to each group in order, and the same group of coils separated by four can be connected to the same acceleration driver 29a or deceleration driver 29b. In this way, the four adjacent acceleration / deceleration coils 9 can be connected to the four acceleration drivers 29a or 29b, respectively, at any position.

図27では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置P1および停止位置P2の例が示してある。このときは左端の4相のコイル9が加速用ドライバ29aのみと接続されるようスイッチSが閉じられる。また右端の4相のコイル9が減速用ドライバ29bとのみ接続されるようにスイッチSが閉じられる。他の加減速用コイル9はいずれのドライバとも接続されない。各4相のコイル9の走査方向の合計長さは(磁石寸法+加速ストローク+減速ストローク)よりは長くなるように設計されている。つまり、4相のコイルのみで加速が終了するようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。   FIG. 27 shows an example of the start position P1 and the stop position P2 when accelerating, running at a constant speed, and decelerating from one stroke end to the other stroke end. At this time, the switch S is closed so that the leftmost four-phase coil 9 is connected only to the acceleration driver 29a. Further, the switch S is closed so that the rightmost four-phase coil 9 is connected only to the deceleration driver 29b. The other acceleration / deceleration coils 9 are not connected to any driver. The total length of each four-phase coil 9 in the scanning direction is designed to be longer than (magnet size + acceleration stroke + deceleration stroke). That is, acceleration is completed with only four-phase coils. In other words, the coil is not switched during acceleration.

上記構成からなる駆動機構を図31の走査型露光装置のレチクルステージ82として用いた場合の作用を、ウエハステージ103とレチクルステージ82は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ82(図24〜図27においては符号「2」で示す)の作用のみを説明する。図24〜図27を参照して、先ず、レチクルステージ2の初期位置出しを行なう。これは速度制御用コイル8に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用コイル8に電流を流すことにより、図27の始動位置P1まで可動部(ステージ2、磁石保持板4および磁石5等)を移動させ、始動位置P1で速度制御用コイル8により位置決め制御を行なう。   The operation when the drive mechanism having the above-described configuration is used as the reticle stage 82 of the scanning exposure apparatus of FIG. 31 is described below, assuming that the wafer stage 103 and the reticle stage 82 move synchronously. Only the operation of the symbol “2” in FIG. 27 will be described. 24 to 27, first, the initial position of reticle stage 2 is determined. In this case, a current in a predetermined direction is supplied to the speed control coil 8 to send the movable part in one direction, and the reticle stage position measurement interferometer (not shown) is reset when the origin switch (not shown) is turned off. Further, by passing a current through the speed control coil 8 while referring to the measurement value of the interferometer, the movable part (stage 2, magnet holding plate 4, magnet 5, etc.) is moved to the starting position P1 in FIG. Positioning control is performed by the speed control coil 8 at the position P1.

次に、不図示の制御系からの指令により加速用ドライバ29aにより加速用に接続された4相のコイル9に電流を流してレチクルステージ2を加速する。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石5は加速用ドライバ29aに接続されたコイル9とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ28で駆動される速度制御用コイル8の電流との相互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領域を外れるころには可動部の磁石5は今度は減速用ドライバ29bに接続された4相のコイル9と対面するようになっているので、この4相のコイル9で可動部を減速し停止位置P2に停止させる。   Next, in response to a command from a control system (not shown), current is passed through the four-phase coil 9 connected for acceleration by the acceleration driver 29a to accelerate the reticle stage 2. When the exposure area is entered, acceleration is stopped and the speed is controlled by a control circuit (not shown) so that the speed becomes constant. At this time, the movable magnet 5 does not face the coil 9 connected to the acceleration driver 29a, and the speed control correction force depends on the interaction with the current of the speed control coil 8 driven by the speed control driver 28. It will be a thing. When the exposure is performed at a constant speed and the exposure area deviates, the magnet 5 of the movable part is now opposed to the four-phase coil 9 connected to the deceleration driver 29b. At 9, the moving part is decelerated and stopped at the stop position P2.

図27ではストローク端からストローク端まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置において露光画角を小さくとったときはレチクルステージを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置まで移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速用コイル9が加速または減速用ドライバ29a,29bと接続されるようスイッチ手段Sを切り替え、図27の場合と同様に速度制御用コイル8で前記「途中の始動位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえば良い。   In FIG. 27, the example in which the movable portion moves from the stroke end to the stroke end has been described. However, when the exposure field angle is small in the scanning exposure apparatus, the reticle stage is not moved from end to end. The movement to the position can shorten the movement time of the reticle stage, that is, the exposure time, and the productivity is improved. In such a case, the switch means S is switched so that the acceleration / deceleration coil 9 corresponding to the starting position on the way and the stopping position on the way is connected to the acceleration or deceleration drivers 29a and 29b, and the speed is the same as in FIG. Scanning exposure may be performed after the control coil 8 performs initial positioning to the “halfway start position”.

本実施例によれば、いずれの場合でもスイッチ手段Sの切り替えは露光画角に対応して発生するのみである。どのコイル9をドライバ29a,29bと接続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような複雑な駆動シーケンスを必要としない。   According to the present embodiment, in any case, the switching of the switch means S only occurs corresponding to the exposure angle of view. Which coil 9 is connected to the drivers 29a and 29b is determined corresponding to the angle of view, so that the driving coil is selected while sensing the position of the movable part like a general multiphase coil driving linear motor. Such a complicated driving sequence is not required.

本実施例においては磁石5の走査方向の長さは従来例におけるコイル85(図262)の走査方向長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨーク6,7の断面積は小さくて済む。また、加減速用コイル9は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露光画角に対応したコイル9のみを駆動しているので加減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長にわたる速度制御用コイル8を駆動しており無駄があるが、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはならない。
さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
In this embodiment, the length of the magnet 5 in the scanning direction corresponds to the length of the coil 85 (FIG. 262) in the conventional example in the scanning direction. The area is small. Further, while the acceleration / deceleration coil 9 is disposed in the entire scanning direction, only the coil 9 corresponding to the exposure angle of view is driven during acceleration / deceleration, so that no unnecessary heat is generated during acceleration / deceleration. During speed control, the speed control coil 8 is driven over the entire length in the scanning direction, which is wasteful, but during speed control, the drive current is sufficiently smaller than the acceleration / deceleration current, that is, the absolute value of waste is sufficiently small. Must not.
Furthermore, since the acceleration / deceleration coil can be selected according to the exposure field angle, it is possible to flexibly cope with changes in the exposure field angle.

[実施例12]
図28は、本発明の第12の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図28(a)は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図28(b)はその磁石5部分における横断面図である。本実施例では、第11実施例でセンターヨーク6の周りに巻回した複数の加減速用コイル9を上下各々のサイドヨーク7の周りに巻回するようにした。これに伴い加速ドライバ群が2組、減速ドライバ群が2組の構成となる。なお、ステージ2、磁石保持板4および磁石5等からなる可動部は、磁石5の位置を加減速用コイル9の厚み分だけセンターヨーク6に寄せた以外は第11実施例のものと同様に構成されている。
[Example 12]
FIG. 28 shows a reticle stage actuator according to a twelfth embodiment of the present invention. FIG. 28A is a diagram showing the longitudinal section and connection of the electrical system, and FIG. 28B is a transverse sectional view of the magnet 5 portion. In this embodiment, the plurality of acceleration / deceleration coils 9 wound around the center yoke 6 in the eleventh embodiment are wound around the upper and lower side yokes 7. Accordingly, two sets of acceleration driver groups and two sets of deceleration driver groups are configured. The movable part composed of the stage 2, the magnet holding plate 4, the magnet 5, and the like is the same as that of the eleventh embodiment except that the position of the magnet 5 is moved to the center yoke 6 by the thickness of the acceleration / deceleration coil 9. It is configured.

第11実施例と同様にレチクルステージ2の動きのみを説明する。レチクルステージ2を初期位置出しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステージを加速する。レチクルステージの重心と加速のための駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をFとすると、F*Δだけのモーメントがレチクルステージベース、延いては本体に作用して本体を揺らしたり、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同期してドライバ29aに流す電流の量を上下の加速用コイル9で違う値にし、その結果、上記F*Δだけのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにしている。   Similar to the eleventh embodiment, only the movement of the reticle stage 2 will be described. After the reticle stage 2 is initially positioned, a current is passed through the drive coil to accelerate the reticle stage. When the deviation between the center of gravity of the reticle stage and the position where the driving force for acceleration is applied is Δ, and the thrust for acceleration is F, a moment of F * Δ acts on the reticle stage base and eventually the main body. In this embodiment, the amount of current flowing through the driver 29a is made different between the upper and lower acceleration coils 9, and as a result, only the above F * Δ is obtained. The moment that cancels the moment is given to the movable part.

このときの電流の制御は本体の揺れに相当する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドライバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。   The current control at this time may be measured by measuring the acceleration corresponding to the shaking of the main body and making it proportional to the current difference between the upper and lower drivers. May be added.

露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石5は加速用ドライバ29aに接続されたコイル9とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ28で駆動される速度制御用コイル8の電流との相互作用によるものとなる。   When the exposure area is entered, acceleration is stopped and the speed is controlled by a control circuit (not shown) so that the speed becomes constant. At this time, the movable magnet 5 does not face the coil 9 connected to the acceleration driver 29a, and the speed control correction force depends on the interaction with the current of the speed control coil 8 driven by the speed control driver 28. It will be a thing.

露光領域を外れたら減速用ドライバ29bにより減速し、停止させる。このときは必ずしも上下のドライバ29bに電流差を与えてモーメントを打ち消す必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定すればよいからである。上記加減速および一定速度に制御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手段により得るようになっている。   When it is out of the exposure area, it is decelerated by the deceleration driver 29b and stopped. At this time, it is not always necessary to cancel the moment by giving a current difference to the upper and lower drivers 29b. This is because even if the main body shakes, it may be established before the next synchronization. The position information during the acceleration / deceleration and the constant speed control is obtained by position measuring means such as a laser interferometer (not shown).

本実施例では第1実施例の効果に加えて、加速に伴って発生する、レチクルステージ2の重心と駆動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくすることができる。   In the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the moment around the optical axis caused by the deviation between the center of gravity of the reticle stage 2 and the position where the driving force is applied can be canceled. As a result, it is possible to further reduce the disturbance of the main body and the synchronization between the reticle and the wafer.

また、上述においては、上下のサイドヨーク7に巻回する加減速用コイル9のターン数が同じとして、上下の加減速用コイル9に電流差を与えて加速時の反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上下のサイドヨーク7に巻回する加減速用コイル9のターン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減速用コイル9に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消すことができるので加速用ドライバ29aと減速用ドライバ29bを第1実施例と同様、各1群ずつで構成でき、構成を簡略化することができる。   In the above description, it is assumed that the number of turns of the acceleration / deceleration coil 9 wound around the upper and lower side yokes 7 is the same, and a current difference is given to the upper and lower acceleration / deceleration coils 9 to cancel the counter moment during acceleration. However, since the deviation Δ of the force application point and the center of gravity of the movable part with respect to the optical axis position is known and often unchanged, the acceleration / deceleration coil wound around the upper and lower side yokes 7 in advance by an amount corresponding to this Δ You may make a difference in the number of turns of 9. In this way, the same current can be applied to the upper and lower acceleration / deceleration coils 9 to cancel the reaction moment, so that the acceleration driver 29a and the deceleration driver 29b can be configured by one group each as in the first embodiment. It can be simplified.

[実施例13]
上記の第1〜13実施例に示した駆動機構またはレチクルステージは、いずれも図31の走査型露光装置のレチクルステージ82として適用することができる。
[Example 13]
Any of the drive mechanisms or reticle stages shown in the first to thirteenth embodiments can be applied as the reticle stage 82 of the scanning exposure apparatus of FIG.

図31において、基準ベース100上に除振手段101を介して本体定盤102が支持されている。本体定盤102上にはXY平面(水平面)内に移動可能なウエハステージ103が設けられ、また本体支持部材105を介して投影光学系106が固定されている。支持部材105の上方にはレチクルステージベース80が設けられ、レチクルステージベース80上を不図示のガイドに沿って1軸方向に走査可能なレチクルステージ82が設けられている。104は、ウエハステージ103の位置を計測するための干渉計第2基準、107はレチクルステージ82の位置を計測するための干渉計第1基準、108はレチクルステージ82上のレチクル(不図示)を通してウエハステージ103上のウエハ(不図示)に露光エネルギーを与えるための照明系である。   In FIG. 31, a main body surface plate 102 is supported on a reference base 100 via vibration isolation means 101. A wafer stage 103 that can move in the XY plane (horizontal plane) is provided on the main body surface plate 102, and a projection optical system 106 is fixed via a main body support member 105. A reticle stage base 80 is provided above the support member 105, and a reticle stage 82 is provided that can scan the reticle stage base 80 in one axial direction along a guide (not shown). Reference numeral 104 denotes an interferometer second reference for measuring the position of the wafer stage 103, 107 denotes an interferometer first reference for measuring the position of the reticle stage 82, and 108 denotes a reticle (not shown) on the reticle stage 82. It is an illumination system for giving exposure energy to a wafer (not shown) on the wafer stage 103.

照明系108からの照明光が当たるのは、レチクルステージ82上のレチクルのうちレチクルステージ82の走査方向に垂直な細長い矩形または円弧領域のみなので、そのレチクルのパターン全体をウエハ上に露光するにはレチクルステージ82とウエハステージ103の双方を走査する必要がある。走査は一定速度で行なわれ、走査中のレチクルステージ82とウエハステージ103の速度比は、投影光学系108の縮小倍率に正確に一致させる。レチクルステージ82の位置は干渉計第1基準107を介して、ウエハステージ103の位置は干渉計第2基準104を介して、不図示のレーザ干渉計で計測され不図示の制御系に帰還されるようになっている。   The illumination light from the illumination system 108 is applied only to an elongated rectangular or arc region perpendicular to the scanning direction of the reticle stage 82 out of the reticles on the reticle stage 82, so that the entire pattern of the reticle is exposed on the wafer. It is necessary to scan both the reticle stage 82 and the wafer stage 103. The scanning is performed at a constant speed, and the speed ratio between the reticle stage 82 and the wafer stage 103 during scanning is made to exactly match the reduction magnification of the projection optical system 108. The position of the reticle stage 82 is measured by the laser interferometer (not shown) via the interferometer first reference 107 and the position of the wafer stage 103 is returned by the laser interferometer (not shown) to the control system (not shown). It is like that.

上記構成において、ウエハステージ103およびレチクルステージ82を初期位置に移動し、ウエハステージ103およびレチクルステージ82を加速する。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所定の位置関係となり、速度比が投影光学系108の縮小倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に減速する。   In the above configuration, the wafer stage 103 and the reticle stage 82 are moved to the initial positions, and the wafer stage 103 and the reticle stage 82 are accelerated. Before the two enter the area where the illumination light strikes, the positional relationship becomes a predetermined positional relationship, and the velocity ratio is converged to be equal to the reduction magnification of the projection optical system 108. The exposure is performed while maintaining this state, and when the exposure is out of the area exposed to the illumination light, both are appropriately decelerated.

次に上記説明した走査型露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。   Next, an embodiment of a device production method using the scanning exposure apparatus described above will be described.

図29は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷(ステップ7)する。   FIG. 29 shows a flow of manufacturing a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. In step 4 (wafer process) called a pre-process, an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and is a process such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), or the like. including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図30は上記ウエハプロセス(ステップ4)の詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。   FIG. 30 shows a detailed flow of the wafer process (step 4). In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed onto the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。   By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture at low cost.

本発明の第1の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the drive mechanism which concerns on 1st Example of this invention. 図1の駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。It is a perspective view which fractures | ruptures and shows a part of drive mechanism of FIG. 図1の駆動機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the drive mechanism of FIG. 図1の駆動機構の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the drive mechanism of FIG. 本発明の第2の実施例に係る駆動機構の制御ブロック図および断面構成図である。FIG. 6 is a control block diagram and a cross-sectional configuration diagram of a drive mechanism according to a second example of the present invention. 本発明の第3の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the drive mechanism which concerns on the 3rd Example of this invention. 図6の駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。It is a perspective view which fractures | ruptures and shows a part of drive mechanism of FIG. 図6の駆動機構の分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view of the drive mechanism of FIG. 6. 図6の駆動機構の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the drive mechanism of FIG. 本発明の第4の実施例に係る駆動機構の制御ブロック図および断面構成図である。FIG. 8 is a control block diagram and a cross-sectional configuration diagram of a drive mechanism according to a fourth example of the present invention. 本発明の第5の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the drive mechanism which concerns on the 5th Example of this invention. 図11の駆動機構の制御ブロック図である。FIG. 12 is a control block diagram of the drive mechanism of FIG. 11. 本発明の第6の実施例に係る駆動機構の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the drive mechanism which concerns on the 6th Example of this invention. 図13の駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the drive mechanism of FIG. 図13および図14の駆動機構の電気系回路を示す接続図である。FIG. 15 is a connection diagram illustrating an electric circuit of the drive mechanism of FIGS. 13 and 14. 本発明の第7の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the drive mechanism which concerns on the 7th Example of this invention. 図16のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図16および図17の駆動機構の制御ブロック図である。FIG. 18 is a control block diagram of the drive mechanism of FIGS. 16 and 17. 本発明の第8の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance and structure of the drive mechanism which concerns on the 8th Example of this invention. 図9の駆動機構の電気系回路を示す接続図である。FIG. 10 is a connection diagram illustrating an electric circuit of the drive mechanism of FIG. 9. 図9の駆動機構のコイル選択シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the coil selection sequence of the drive mechanism of FIG. 本発明の第9の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance and structure of the drive mechanism which concerns on the 9th Example of this invention. 本発明の第10の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance and structure of the drive mechanism which concerns on the 10th Example of this invention. 本発明の第11の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the drive mechanism based on the 11th Example of this invention. 図24の駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。It is a perspective view which fractures | ruptures and shows a part of drive mechanism of FIG. 図24の駆動機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the drive mechanism of FIG. 図24の駆動機構の制御ブロック図である。FIG. 25 is a control block diagram of the drive mechanism of FIG. 24. 本発明の第12の実施例に係る駆動機構の制御ブロック図および断面構成図である。It is the control block diagram and sectional block diagram of the drive mechanism which concern on 12th Example of this invention. 本発明の第13の実施例に係る走査型露光装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the scanning exposure apparatus which concerns on 13th Example of this invention. 本発明の第13の実施例に係る走査型露光装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the scanning exposure apparatus which concerns on 13th Example of this invention. 本発明の適用対象の一例である従来の走査型露光装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the conventional scanning exposure apparatus which is an example of the application object of this invention. 従来の駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional drive mechanism. 従来の他の駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the other conventional drive mechanism. 図32および図33における磁石およびヨーク内の磁束の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the magnetic flux in the magnet and yoke in FIG. 32 and FIG. 従来のさらに他の駆動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the further another conventional drive mechanism.

符号の説明Explanation of symbols

1:ガイド、2:可動ステージ、3:工作物(レチクル)、4:磁石保持板、4a:磁石固定枠、5:磁石、6:センタ−ヨーク、7:サイドヨーク、8:位置決め・速度制御用コイル、9:加減速用コイル、10:固定子(ヨーク・コイルユニット)、26:ヨーク、27:磁石、28:リニア増幅器(速度制御ドライバ)、29:PWM増幅器、29a:加速用ドライバ、29b:減速用ドライバ、31:制御装置、32:演算回路、33:ローパスフィルタ、34:クランプ回路、44:駆動コイル、45:モータ、50:軸受けユニット、51:送りねじ、52:ボールナット、53:ハウジング、54:ハウジングストッパ、55:ハウジングスライダ、56:力伝達部、57:エアパッド、64:駆動コイル、67:磁石、70:可動子、71:固定子枠、72:電流磁束規制磁石、80:レチクルステージベース、81:ガイド、82:レチクルステージ、83:レチクル、85:可動コイル、86:ヨーク、87:永久磁石、100:基準ベース、101:除振手段、102:本体定盤、103:ウエハステージ、104:干渉計第2基準、105:本体支持部材、106:投影光学系、107:干渉計第1基準、108:照明系。   1: guide, 2: movable stage, 3: workpiece (reticle), 4: magnet holding plate, 4a: magnet fixing frame, 5: magnet, 6: center yoke, 7: side yoke, 8: positioning / speed control Coil: 9: acceleration / deceleration coil, 10: stator (yoke / coil unit), 26: yoke, 27: magnet, 28: linear amplifier (speed control driver), 29: PWM amplifier, 29a: acceleration driver, 29b: driver for deceleration, 31: control device, 32: arithmetic circuit, 33: low-pass filter, 34: clamp circuit, 44: drive coil, 45: motor, 50: bearing unit, 51: feed screw, 52: ball nut, 53: Housing, 54: Housing stopper, 55: Housing slider, 56: Force transmission part, 57: Air pad, 64: Drive coil, 67: Magnet, 70 Movable element, 71: Stator frame, 72: Current magnetic flux regulating magnet, 80: Reticle stage base, 81: Guide, 82: Reticle stage, 83: Reticle, 85: Moving coil, 86: Yoke, 87: Permanent magnet, 100 : Reference base, 101: vibration isolation means, 102: main body surface plate, 103: wafer stage, 104: interferometer second reference, 105: main body support member, 106: projection optical system, 107: interferometer first reference, 108 : Lighting system.

Claims (19)

ステージの位置を検出する位置検出手段、前記位置検出手段により検出される前記ステージの現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅器、およびこの電流により前記ステージを駆動する駆動手段を有するステージ装置において、
前記電力増幅器および前記駆動手段は、PWM方式の第1の電力増幅器およびその出力電流により前記ステージを駆動する第1の駆動手段と、リニア方式の第2の電力増幅器およびその出力電流により前記ステージを駆動する第2の駆動手段とを並列に具備することを特徴とするステージ装置。
Position detection means for detecting the position of the stage, command means for outputting a current command based on the current position and target position of the stage detected by the position detection means, a power amplifier for outputting a current corresponding to the current command, and In a stage apparatus having a driving means for driving the stage by this current,
The power amplifier and the driving means include: a first PWM-type power amplifier and a first driving means for driving the stage with its output current; a second linear-type power amplifier with the output current; A stage apparatus comprising a second driving means for driving in parallel.
前記ステージの加減速時には前記第1の電力増幅器を介して前記ステージを駆動し、前記ステージの位置決め・速度制御時には前記第2の電力増幅器を介して前記ステージを駆動するように前記第1または第2の電力増幅器を選択する手段を具備することを特徴とする請求項1記載のステージ装置。   The first or second stage is driven via the first power amplifier during acceleration / deceleration of the stage, and the stage is driven via the second power amplifier during positioning / speed control of the stage. 2. The stage apparatus according to claim 1, further comprising means for selecting two power amplifiers. 前記第1および第2駆動手段は、リニアモータであり、その可動部は、前記第1の電力増幅器に接続した加減速用コイル、および前記第2の電力増幅器に接続した位置決め・速度制御用コイルを具備することを特徴とする請求項1または2記載のステージ装置。   The first and second driving means are linear motors, and their movable parts include an acceleration / deceleration coil connected to the first power amplifier, and a positioning / speed control coil connected to the second power amplifier. The stage apparatus according to claim 1, further comprising: 前記第1および第2駆動手段は、リニアモータであり、その可動部がその固定部のコイルに対して単極で対面する磁石を有し、前記固定部が前記ステージの全ストロークにわたり前記磁石の位置に応じて前記コイルの一部に一定の磁場を与えるためのヨーク、ならびに前記コイルとして、このヨークの周囲に巻回された単相の速度制御コイルおよび複数個の多相の加減速コイルを具備することを特徴とする請求項1または2記載のステージ装置。   The first and second drive means are linear motors, the movable part of which has a magnet facing the coil of the fixed part with a single pole, and the fixed part of the magnet extends over the entire stroke of the stage. A yoke for applying a constant magnetic field to a part of the coil according to the position, and a single-phase speed control coil and a plurality of multi-phase acceleration / deceleration coils wound around the yoke as the coil The stage apparatus according to claim 1, further comprising a stage apparatus. 前記複数個の多相の加減速用コイルが前記単相の速度制御用コイルの外側に巻回されていることを特徴とする請求項4記載のステージ装置。   5. The stage apparatus according to claim 4, wherein the plurality of multi-phase acceleration / deceleration coils are wound outside the single-phase speed control coil. 前記ヨークが、前記ステージの移動方向に平行で少なくとも該ステージの全ストロークにわたる直線部分を有するメインヨークと、このメインヨークの直線部分と少なくとも前記ステージの全ストロークにわたり平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前記メインヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとからなることを特徴とする請求項4記載のステージ装置。   The yoke has a main yoke having a linear portion parallel to the moving direction of the stage and extending at least the entire stroke of the stage; and a linear portion parallel to the linear portion of the main yoke and at least the entire stroke of the stage; and 5. The stage apparatus according to claim 4, comprising a side yoke magnetically connected to the main yoke outside the stroke. 前記単相の速度制御用コイルが前記メインヨークに、前記複数個の多相の加減速用コイルが前記サイドヨークに、巻回されていることを特徴とする請求項4記載のステージ装置。   5. The stage apparatus according to claim 4, wherein the single-phase speed control coil is wound around the main yoke, and the plurality of multi-phase acceleration / deceleration coils are wound around the side yoke. 前記サイドヨークが、前記メインヨークの両側に配置され、前記単相の速度制御用コイルが前記メインヨークに1組、前記複数個の多相の加減速用コイルが前記2個のサイドヨークに1組ずつ2組、巻回されていることを特徴とする請求項4に記載のステージ装置。   The side yokes are arranged on both sides of the main yoke, the single-phase speed control coil is one set for the main yoke, and the plurality of multi-phase acceleration / deceleration coils are one for the two side yokes. 5. The stage apparatus according to claim 4, wherein two sets are wound one by one. 前記リニアモータの可動部および固定部を前記ステージの両側に1組ずつ配置したことを特徴とする請求項3〜8のいずれか1つに記載のステージ装置。   The stage apparatus according to any one of claims 3 to 8, wherein one set of the movable part and the fixed part of the linear motor are arranged on both sides of the stage. 前記第2駆動手段は、前記ステージに固定されたコイルと、このコイルに磁場を与えるための磁石およびヨークとを有するリニアモータであり、前記第1駆動手段は送りねじ機構と、この送りねじ機構の力を前記ステージに伝達する力伝達部とを有することを特徴とする請求項1または2記載のステージ装置。   The second driving means is a linear motor having a coil fixed to the stage, a magnet and a yoke for applying a magnetic field to the coil, and the first driving means is a feed screw mechanism and the feed screw mechanism. The stage apparatus according to claim 1, further comprising: a force transmission unit that transmits the force of the above to the stage. 前記第1および第2駆動手段は、リニアモータであり、その可動部が多極の磁石ユニットを有し、固定部が複数個の偏平コイルユニットを有し、前記偏平コイルユニットは前記第1の電力増幅器に接続される加減速コイルと、前記第2電力増幅器に接続される位置決め・速度制御コイルとを有することを特徴とする請求項1または2記載のステージ装置。   The first and second driving means are linear motors, the movable part has a multi-pole magnet unit, the fixed part has a plurality of flat coil units, and the flat coil unit is the first coil unit. 3. The stage apparatus according to claim 1, further comprising an acceleration / deceleration coil connected to a power amplifier and a positioning / speed control coil connected to the second power amplifier. 単相コイルと、この単相コイルの軸方向にこの単相コイルとの相対移動が自在な第1の永久磁石と、強磁性体からなり前記単相コイルを軸方向に貫通する第1のヨークと、前記単相コイルの外側に前記第1のヨークと平行に配置された部分を有し前記第1の永久磁石からの磁束を前記単相コイルの巻線を横切って循環させる閉磁路を前記第1のヨークおよび第1の永久磁石とともに形成する強磁性体からなる第2のヨークと、前記第1のヨークと第2のヨークを接続する第2の永久磁石とを具備することを特徴とするリニアモータ。   A single-phase coil, a first permanent magnet that can freely move relative to the single-phase coil in the axial direction of the single-phase coil, and a first yoke that is made of a ferromagnetic material and penetrates the single-phase coil in the axial direction A closed magnetic circuit having a portion arranged outside the single-phase coil in parallel with the first yoke and circulating the magnetic flux from the first permanent magnet across the winding of the single-phase coil. And a second yoke made of a ferromagnetic material formed together with the first yoke and the first permanent magnet, and a second permanent magnet connecting the first yoke and the second yoke. Linear motor. 前記単相コイルが可動であり、前記第1および第2のヨークは、前記単相コイルのストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記第1の永久磁石は、前記第1または第2のヨークの直線部分に固定されて前記単相コイルのストローク全体にわたり前記単相コイルと単極で対面する磁石であり、前記第2の磁石は前記ストロークの外で前記第1のヨークと第2のヨークを接続することを特徴とする請求項12記載のリニアモータ。   The single-phase coil is movable, the first and second yokes are fixed yokes having straight portions over the entire stroke of the single-phase coil, and the first permanent magnet is the first or second A magnet fixed to a straight portion of the yoke and facing the single-phase coil with a single pole over the entire stroke of the single-phase coil, and the second magnet is connected to the first yoke and the second outside the stroke. The linear motor according to claim 12, wherein the yoke is connected. 前記第1の永久磁石は、前記単相コイルと単極で対面する可動磁石であり、前記第1および第2のヨークは、前記可動磁石のストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記単相コイルは前記可動磁石のストローク全体にわたって前記第1のヨークに巻回されており、前記第2の磁石は前記ストロークの外で前記第1のヨークと第2のヨークを接続することを特徴とする請求項12記載のリニアモータ。   The first permanent magnet is a movable magnet facing the single-phase coil with a single pole, and the first and second yokes are fixed yokes having linear portions over the entire stroke of the movable magnet, The single-phase coil is wound around the first yoke over the entire stroke of the movable magnet, and the second magnet connects the first yoke and the second yoke outside the stroke. The linear motor according to claim 12. 前記単相コイルは速度制御用であり、さらにこの単相コイルよりも短い加減速用コイルが複数個、多相でこの速度制御用単相コイルと並列に巻回されていることを特徴とする請求項14記載のリニアモータ。   The single-phase coil is for speed control, and a plurality of acceleration / deceleration coils shorter than the single-phase coil are wound in parallel with the single-phase coil for speed control in multiple phases. The linear motor according to claim 14. 前記請求項1に記載の第1および第2の駆動手段として、前記請求項12〜15のいずれか1つに記載のリニアモータを用いたことを特徴とするステージ装置。   A stage apparatus using the linear motor according to any one of claims 12 to 15 as the first and second driving means according to claim 1. 所定の方向に移動可能なステージと、該移動方向に沿って配置されたステージ加減速用推力発生手段と、該推力発生手段と並列に設けられたステージ速度制御用推力発生手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ加速区間に位置する部分でステージ加速用推力を発生させる加速手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ減速区間に位置する部分でステージ減速用推力を発生させる減速手段と、少なくとも前記加速区間と減速区間との間の所定範囲において前記速度制御用推力発生手段によるステージ推力を制御する速度制御手段とを具備するステージ装置における前記加減速用推力発生手段および速度制御用推力発生手段として、前記請求項12〜15のいずれか1つに記載のリニアモータを用いたことを特徴とするステージ装置。   A stage movable in a predetermined direction, stage acceleration / deceleration thrust generating means arranged along the movement direction, stage speed control thrust generating means provided in parallel with the thrust generating means, and the acceleration / deceleration Acceleration means for generating stage acceleration thrust in a portion located in the stage acceleration section of the thrust generation means for deceleration, and deceleration for generating stage deceleration thrust in a portion located in the stage deceleration section of the acceleration / deceleration thrust generation means Accelerating / decelerating thrust generating means and speed control in a stage apparatus comprising: means and speed control means for controlling stage thrust by the speed controlling thrust generating means in a predetermined range at least between the acceleration section and the deceleration section A stay using the linear motor according to any one of claims 12 to 15 as a thrust generating means. Apparatus. 前記請求項1〜11、16および17のいずれか1つに記載のステージ装置をレチクルステージとして用いたことを特徴とする走査露光装置。   18. A scanning exposure apparatus, wherein the stage apparatus according to claim 1 is used as a reticle stage. 前記請求項18に記載の走査露光装置を用いてデバイスを生産することを特徴とするデバイス生産方法。   19. A device production method comprising producing a device using the scanning exposure apparatus according to claim 18.
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