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KR0154513B1 - 위치결정 장치 - Google Patents

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KR0154513B1
KR0154513B1 KR1019900015469A KR900015469A KR0154513B1 KR 0154513 B1 KR0154513 B1 KR 0154513B1 KR 1019900015469 A KR1019900015469 A KR 1019900015469A KR 900015469 A KR900015469 A KR 900015469A KR 0154513 B1 KR0154513 B1 KR 0154513B1
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KR
South Korea
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carriage
positioning device
coordinate direction
coordinate
displacement
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KR1019900015469A
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KR910008528A (ko
Inventor
반 엥게렌 게라르드
게라르두스 보우버 아드리아누스
Original Assignee
프레데릭 얀 스미트
엔.브이.필립스 글로아이람펜파브리켄
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Publication date
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Abstract

위치결정 장치는 캐리지(15,199)에 의해 안내된 테이블(101,213)을 포함하며, 상기 캐리지(15,199)가 베이스(3)에 대해 두 좌표 방향 (X,Y)으로 변위가능하며, 상기 테이블(101,213)이 단지 로렌쯔힘에 의해 동일 좌표 방향(X,Y)으로 캐리지(15,199)에 대해 변위가능하며, 반면 제3좌표 방향(Z)에서 테이블(101,213)의 위치는 정적 가스 베어링에 의해 결정된다.
이단 위치결정장치는 특히 광석판인쇄 장치로 사용하는데 적합하다.

Description

위치결정 장치
제1도는 본 발명에 따른 위치결정 장치의 제1실시예의 평면도.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 취한 확대 단면도.
제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따라 취한 확대 단면도.
제4도는 제1도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따라 취한 확대 단면도.
제5도는 제1도 및 제2도에 지시된 캐리지와 테이블의 하부의 확대 평면도.
제6도는 제5도에 도시한 바와 같은 분리 캐리지의 평면도.
제7도는 제6도의 Ⅶ-Ⅶ에 따라 취한 단면도.
제8도는 제1도에 도시한 위치결정 장치로 사용된 캐리지와 테이블의 평면도.
제9도는 제1도에 도시한 위치결정 장치로 사용된 Y좌표 방향을 위한 캐리지, 테이블의 하부자기 홀더와 캐리지의 구동의 일부의 평면도.
제10도는 제1도에 도시한 위치결정 장치로 사용된 테이블의 하부의 평면도.
제11도는 본 발명에 따른 위치결정 장치의 제2실시예의 평면도.
제12도는 본 발명에 따른 위치결정 장치의 제2실시예의 일부도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 143 : 위치결정 장치 3, 153 : 베이스
13, 179, 181 : 지지체 15, 199 : 캐리지
85, 87, 123, 125, 219, 221, 223 : 코일 시스템
93, 95, 97, 99, 127, 129 : 자석 시스템
339 : 위치센서 369, 371 : 피드백제어
255 : 세트 포인트 발전기
본 발명은 베이스에 대해 적어도 두 좌표 방향 (X,Y)으로 변위가능한 캐리지를 포함하며, 상기 좌표방향으로 캐리지에 대해 변위가능한 테이블의 변위를 위해 의도된 위치결정 장치에 관한 것이다.
개시단락에서 언급한 종류의 공지된 위치결정장치에 있어서 (1988년 3월1일 일본 정밀 공학 협회 보고서, 22권 No. 1의 PP. 13 내지 17.)테이블은 캐리지에 대해 4개의 가요성 봉에 의해 결합된다.
캐리지에 대한 테이블의 변위는 한단부 가까이에서 캐리지에 대해 고정되고 다른 단부 가까이에서 테이블에 대해 고정되는 소위 3 개의 압전 작동기에 의해 성취된다.
캐리지는 하부 지지체도 가지는 소위 교차 테이블의 상부 지지체로 구성된다. 하부 및 상부 지지체는 X좌표 방향으로의 하부 지지체의 변위도 상기 방향으로의 상부 지지체의 변위에 귀착되는 각각의 X 및 Y좌표 방향으로 변위될 수 있다. 테이블에 놓이는 목적물의 변위는 캐리지에 대하여 테이블의 미세변위가 뒤따라 캐리지(상부 지지체)의 조잡한 변위가 효과적이 된다.
상술한 공지된 이단 위치결정 장치의 단점은 제어된 시스템에서 교차 테이블내의 상부 지지체로서 작용하는 테이블과 캐리지 사이의 기계적 결합이 밴드폭 제한 상태(고유)주파수로 귀착된다. 또한 교차 테이블내의 지지체의 안내부에서의 마찰은 상대적으로 위치결정장치의 정확성을 제한한다.
본 발명의 목적은 상술한 단점을 제거한 위치결정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 위한 본 발명에 따른 위치결정장치는 작동시, 테이블은 자석 시스템과 코일 시스템의 로렌쯔 힘에 의해서만 캐리지에 결합되고, 좌표방향(X,Y)에 횡으로의 제3좌표 방향(Z)에서 관찰된 베이스와 테이블 사이에서 작동하는 정적 가스 베어링 의해 결정된 캐리지에 대하여 위치를 점유하는 것을 특징으로 한다.
테이블이 기계적이 아닌 로렌쯔 힘에 의해 캐리지에 결합되고 상대적으로 강건한 정적 가수 베어링을 가지는 베이스 상에 직접 지지되는 사실 때문에 시스템의 큰 밴드폭이 최선의 위치결정 정확성으로 성취된다.
캐리지의 변위에 필요한 구동의 명확한 구조는 달성가능한 밴드폭을 위한 종속부 역할을 한다. 러렌쯔 힘 이란 용어는 자기유도 B 와 전류강도 i의 벡터적이란 의미를 이해해야 할 것이다.
위치결정 장치의 제1실시예는 한 좌표 방향 (X)에 변위가능한 캐리지를 위해 지지체 및 안내부에 고정된 코일 시스템과 캐리지에 고정된 다른 코일 시스템으로 제공되며, 반면 테이블은 변위를 위한 선형전기 모터를 구성하여 서로에 상응하며 X 좌표 방향 및 Y 좌표 방향으로 캐리지에 대하여 테이블을 안내하는 상기 두 코일 시스템의 상대쪽에 배치된 자석 시스템으로 제공된다. 지지체 상에 고정된 코일 시스템은 Y 좌표 방향에서 테이블의 상대적으로 신속 정확한 변위를 가져온다.
위치결정 장치의 제2실시예는 X 좌표 방향으로 변위가능한 제1지지체와 Y 좌표 방향으로 변위 가능한 제2지지체에 의해 안내된 캐리지로 제공되며 반면, 테이블은 변위를 위한 선형 전기 모터를 구성하여 서로에 상응하며 X 좌표 및 Y 좌표 방향으로 캐리지에 대하여 테이블의 안내를 하는 캐리지내의 코일 시스템 상대쪽에 배치된 자석 시스템으로 제공된다. 모든 코일 시스템이 캐리지에 고정되는 사실 때문에 바람직한 작동 온도가 성취된다.
위치결정 장치의 다른 실시예는 테이블에 결합되고 작동시 위치 신호가 제어 장치의 차동 신호를 결정하며 테이블의 단부 위치를 한정하며, 상기 제어장치가 동시에 작동하는 캐리지의 제1피드백 제어와 테이블의 제2피드백 제어를 포함하며 제1피드백 제어에서 일련의 세트 포인트가 관련된 자석 시스템과 코일 시스템의 선형 힘 - 전류 범위에서 테이블의 제2피드백 제어에 의해 결정된 가장자리 내에서 캐리지의 위치를 확실히 하는 일련의 세트 포인트를 발생시키는 공통 세트 포인트 발전기를 가지는 위치센서로 제공된다. 선형성은 상대적으로 테이블의 단순제어 성취를 허용한다.
본 발명은 도면을 참조로하여 더 상세히 설명될 것이다.
제1도 및 제2도에 도시한 위치결정 장치(1)의 제1실시예는 제1도에 지시한 XY평면에 평행한 수평면으로 연장하는 화강암의 판형 베이스(3)를 가진다.
직사각형 베이스(3)의 4개의 모서리 가까이에서, 수직 스테이(5, 7, 9, 11)가 제공되며, Y 좌표 방향으로 지지체에 대해 변위가능한 지지체(13)를 위한 구동이 고정된다. 지지체(13)는 Y 좌표 방향으로 평행 연장되며 환형 금속봉의 형태를 가지며, 캐리지(15)가 제2도의 좌측상의 롤러(21, 23, 25)와 제2도의 우측 상의 롤러(27, 29, 31)에 의해 현수 카트로서 이동가능한 두 안내부(17, 19)를 가진다. 제1도에 다른 롤러(33, 35)는 캐리지(15)가 안내부(17, 19)를 거쳐 이동하는 것에 의해 볼 수 있다. 모든 롤러(21 내지 35)는 캐리지(15)의 측벽(37, 39)에 회전가능하게 저어널된다(제6도 및 제7도). X 좌표방향에 평행 연장되는 두 안내부(41, 43)는 베이스(3)에 고정되고(제1도, 제3도, 제4도), 지지체(13)는 제1도의 하측상의 롤러(45, 47)와 제1도의 상측상의 롤러(49, 51)에 의해 상기 안내부를 거쳐 X좌표 방향으로 이동가능하다. 제3도 및 제4도에서 다른 롤러(53, 55)는 지지체(13)가 안내부(41, 43)를 거쳐 이동하는 것에 의해 볼 수 있다.
지지체(13)와 캐리지(15)는 맞물린 벨트 구동에 의해 베이스와 지지체(13)에 대해 변위된다. 지지체(13)의 경우, 맞물린 벨트(57, 59)는 스테이(9, 11)에 고정된 스텝핑 모터(61,63)에 의해 구동된다. 스텝핑 모터(61)는 지지체(13)에 고정된 맞물린 벨트(57)가 감긴 주위에서 맞물린 롤러(65)를 구동하며, 스테이(5)에 회전가능하게 저어널된 맞물린 롤러(67)주위에도 안내된다. 스템핑모터(61)는 지지체(13)에 고정된 맞물린 벨트(59)가 감긴 주위에서 맞물린 롤러(69)를 구동하며, 스테이(7)에 회전가능하게 저어널 된 맞물린 롤러(71)주위에도 안내된다. 캐래지(15)의 경우에, 캐리지에 고정된 맞물린 벨트(73)는 캐리지에 배열된 스텝핑 모터(75)에 의해 구동된다.
맞물린 벨트(73)는 캐리지(15)에 회전가능하게 저어널된 맞물린 롤러(77,79)주위에서 안내된다 (제3도 및 제4도). 롤러(77)는 축(81)상에서 다른 맞물린 롤러(도면에 도시않음)가 다른 맞물린 벨트(83)가 감긴 (제1도 및 제3도)주위에 고정되며 스텝핑 모터(75)에 의해 구동되고, 모터 축에 접속된 다른 맞물린 롤러(도면에 도시않음)에 의해 구동된다.
제1도,제2도,제8도 및 제9도에 도시된 바와같이, X좌표 방향으로 변위 가능한 지지체(13)는 Y좌표 방향으로 평행 연장되며 코일에 대해서 대안적으로 반대로 감긴 부분을 가지는 두코일(C1,C2)로 구성되는 두선장 동일 코일 시스템(85,87)으로 제공된다. 두 코일(C,C2)은 코일(89,91)주위에서(제2도)코일시스템(85,87)부분의 각각이 다른 코일에 속하는 코일부분의 쌍을 형성하고 동일하게 감기는 식으로 감기며, 그러므로 형성된 쌍이 대안으로 반대로 감긴다. 각각의 코일(C1,C2)이 연속 코일부의 상승 세목으로 제공되며, 다음 열은 C11,C21,C12,C22---C1N C2N으로 형성되며, 여기에서 C11 및 C21은 동일하게 감기며 반면 C11쌍, C21 및 C12,C22는 반대로 감긴다.
코일시스템(85,87)을 가지는 지지체(13)의 상측 및 하측상에서, 자석시스템(93,95)과 자석시스템(97,99)은 코일시스템에 상응하여 제공된다.
자석시스템(93,95)과 자석시스템(97,99)은 캐리지(15)에 대하여 테이블(101)의 y좌표방향으로 변위를 위한 상응 코일시스템(85,87)과 함께 선형 전기모터와 함께 구성되는 X좌표 방향 및 Y좌표 방향으로 변위가능한 테이블(101)에 고정된다. y좌표 방향으로의 상대 변위는 코일(C1,C2)의 관련부분이 정확한 순간에 방향을 바꾸어 달성된다. 이것은 예를 들어, 근접 스위치 또는 위치 센서에 의해 효과적일 것이다. 각각의 자석 시스템(93,95,97,99)은 제2도, 제5도 및 제10도에 지시한 바와 같이 각각의 두 영구자석(101,103),(105,107),(109,111) 및 (113,115)을 포함한다. 각 쌍의 두자석은 2좌표 방향에 평탱한 방향 반대로 자화되며 판형 자기적 전도브리지에 의해 서로 결합된다. 제1도 및 제8도에서, 상기 브리지는 도면번호 117 및 119에의해 자석시스템(93,97)을 위해 지시되었다. 제2도에서, 브리지는 도면번호 118 및 120에 의해 자석시스템(95,99)을 위해 지시되었다. 푸트(121)는 테이블(101)에 고정되며, 이 푸트는 베이스(3)(제1도 및 제2도)에 저어널 된다. 저어널링은 유럽 특허 출원 EP-AL-제0244012호로부터 공지된 종류의 기체 정역학 베어링(정적가스베어링)에 의해 실행된다.
캐리지(15)는 반대로 감긴 두 코일시스템(123, 125)(제2도 및 제9도)을 포함하며 상부 자석시스템(127)과 하부 자석시스템(129)과 함께 X좌표 방향으로의 캐리지(15)에 대하여 테이블(101)의 변위를 위한 선형 전기 모터를 구성되는 코일시스템(다른 코일시스템)으로 제공된다. 상부 자석시스템(127)은 2좌표 방향에 평행한 반대로 자화된 두 영구 자석(131,133)을 포함하며, 하부 자석 시스템(129)는 2좌표 방향에 평행한 반대로 자화된 두 영구 자석(135,137)을 포함한다. 판형 자기적 전도 브리지(139)는 자석(131,133)을 서로에 접속하며, 판형 자기적 전도 브리지(141)는 자석(135,137)을 서로에 접속한다.
제1도 내지 제10도를 참조로하여 기술된 위치결정 장치의 제1실시예의 작동 및 제어는 위치 결정 장치의 하기 제2실시예와 함꼐 기술될 것이다. 원칙적으로 두결정 장치의 적동 및 제어는 동일하다.
제11도 및 제12도에 도시한 위치결정 장치(143)의 제2실시예는 예를 들어 화강암의 수평 판형베이스(153)에 고정되는 4개의 나사 스핀들(145,147,149,151)을 포함한다. X좌표 방향에 평행 연장되는 나사 스핀들(145,147)은 베이스(153)에 설치된 베어링(155,157)과 베어링(159,161)에 회전가능하며, 반면 Y좌표방향에 평행 연장되는 나사스핀들(149,151)은 베이스(153)에 설치된 베어링(163,166)과 베어링(167,169)에 회전가능하다. 나사 스핀들(145,147,149,151)은 베이스(153)에 고정된 전기모터(171,173,175,177)에 의해 구동된다. 나사 스핀들(145,147)에 의해, 제1지지체(179)는 X좌표 방향에 평행한 방향으로 변위되며 반면 나사 스핀들(149,151)에 의해 제2지지체(181)는 Y좌표방향에 평행한 방향으로 변위된다. 제1지지체(179)는 Y좌표 방향에 평행 연장되는 두봉(187,189)사이의 브리지로 구성되는 두런닝 너트(183,185)에 의해 구성된다. 제2지지체(181)는 X좌표 방향에 평행 연장되는 두봉(195,197)사이의 브리지로 구성되는 두 런닝 너트(191,193)에 의해 구성된다. 봉(195,197)을 따라서 안내된 롤러(201,203,205,207)와 봉(187,189)을 따라서 안내된 롤러(209,211)로 제공된 캐리지(199)는 제1 및 제2지지체(179,181)에 대하여 X 및 Y 좌표 방향으로 상기 봉의 골조 내에서 변위가능하다. 지지체(179,181)에 의해 캐리지의 변위는 정적 가스 베어링과 함께 푸트(215)를 가지는 테이블(213)의 이단 변위내에서 제1단을 형성한다. 푸트(215)는 판형 베이스(153)에 저어널 된다. 단순화를 위해 테이블(213)의 상부는 제11도에 도시하지 않았다. 원칙적으로 상부는 제1도 및 제2도의 테이블(101)과 같으 동일 구조이다.
테이블(213)의 하부는 상부(도시않음)을 위해 설치면(217)으로 제공된다. 이점에서, 기준은 제12도로 하였으며, 태이블(213)은 지지체(179,181)로부터 분리되도록 개략지시 되었다. 실제로, 이런식으로 테이블(213)이 기계적이 아닌 선형 전기 병진모터의 코일 시스템 및 자기 시스템에 의해 달성된 로렌쯔 힘에 의해서만 캐리지(199)에 대해 결합되는 것이 강조된다.
캐리지(199)는 각각의 코일쌍(225,227)(229,231) 및 (233,235)으로 제공되는 세 개의 코일시스템(219,221,223)으로 제공된다. 한쌍내의 코일은 반대로 감긴다. 연구자석(237,239)(241,243) 및 (245,247)쌍에 상응하는 코일시스템(219,221,223)의 상대쪽 테이블(213)에 설치되어 배열된다. 제11도에 도시하지 않은 자석의 위치는 점선에 의해 지시되었다. 캐리지(199)와 테이블 (213)에서 상응하는 코일시스템과 자석시스템은 X 및 Y좌표 방향을 위한 선형 전기 병진 모터로 구성된다. 제11도에서 코일시스템(219,221,223)이 상응된 변위 방향으로 지시된다. 한쌍내의 영구자석은 Z좌표 방향에 평행한 방향 반대로 자화된다.
바람직한 위치에 대한 테이블(213)의 변위는 하기에 기술된 방법으로 조절된다. 원칙적으로 테이블(101)의 변위조절은 테이블(213)의 그것과 동일하다. 제1도에서의 지지체(13)는 제11도에서의 지지체(179)에 상응하며 캐리지(15)는 캐리지(199)에 상응한다. 제1도에 도시한 위치결정 장치(1)에 대하여 제11도에 도시한 위치결정 장치(143)에서 테이블(101)내의 싱응자석 시스템(93 내지 99)을 가지는 지지체(13)내의 코일시스템(85,87)은 캐리지(199)내의 코일시스템(219,223)과 테이블(213)내의 자석쌍(237,239)(245,247)에 의해 대체된다. 제11도의 제2지지체(181)가 구동과 함께 상대적으로 긴 코일시스템(85,87)(제1도)의 사용을 피할수 있기 때문에 작동시 위치결정 장치의 중앙부에서의 일정한 온도 분포가 달성된다. 지지체(181)의 두 나사 구동은 상대적으로 긴 코일시스템(85,87)을 가진 두 선형 모터보다 경제적이다. 반면, 위치결정 장치(10)의 긴 코일시스템(85,87)을 가지는 병진 모터는 나사 스핀들 구동과 비교하여 볼때 신속 정확하다.
제11도 및 제12도에 도시한 위치결정장치(143)는 캐리지(199)를 위한 제1피드백 제어될 테이블(213)을 위한 제2피드백 제어를 포함하는 제어장치로 제공된다.상기 목적을 위해, 제어장치는 제1 및 제2피드백 제어에 공통인 디지털 세트포인트 발전기(255)로 제공된다. 캐리지를 위한 제1피드백 제어와 테이블을 위한 제2피드백 제어 사이에서 후술한 제2피드백제어의 위치센서(간섭계)가 테이블(213)의 소정 단부 위치를 위해 우세 또는 결정되는 그와 같은 관계이다. 세트포인트 발전기(255)는 속도 신호 및 가속 신호와 조화할 수 있는 위치신호의 발전기일 것이다. 제어장치는 각각 캐리지(199)와 테이블(213)을 위한 두 위치 피드백 루프에 대해 기술될 것이다. 제공된 다면 속도 및 가속 피드백 루프는 위치 피드백 루프 대부분 유사하다. 세트포인트 발전기(255)로부터, 위치신호는 신호 도선(257)을 거쳐 각각 제1지지체(179)와 제2지지체(181)를 위한 소정의 X,Y위치를 나타내는 비교기로서 작동하는 두쌍의 적산기(또는 적산회로)(261,263)와 (265,267)로 제공된다. 비교기(261,263,265,267)의 출력신호는 제어기(269,271,273,275)에 제공되고 그후 증폭기(277,279,281,283)에서 제어된 신호로 제공된다. 제어기로서 소위 PD 또는 PID제어기 뿐만 아니라 관찰 또는 처리 시뮬레이터를 포함하는 제어기도 사용될 수 있다. 제어 및 증폭신호는 주 신호 도선(284)(소위데이타버스)과 신호 도선(285,287,289,291)을 거쳐 각 센서(293,295,297,299)로 제공되는 직류모터(171,173,175,177)에 제공된다. 신호도선(301,303,305,307)에 의해 각 센서(293,295,297,299)의 출력신호는 비교기(261,263,265,267)에 대해 뒤로 이송된다.
명확성을 위하여 제12도에서, 기계적이 아닌 기능적으로 제2지지체(181)에 대해 결합된 테이블(213)은 이로부터 분리되도록 도시되었다.
세트 포인트 발전기(225)로부터 X 및 Y좌표 방향에 상승하는 위치 신호와 테이블(213)의 각 위치(φz)는 신호도선(309,311,313)을 거쳐 비교기로서 작동하는 각각의 적산기 (315,317,319)로 제공된다. 비교기(315,317,319)의 출력신호는 제어기(269,271,273)와 같은 종류 일수 있는 제어기(321,323,325)이 제공된다. 제어된 신호는 증폭기(329,331)를 포함하는 증폭기(327)와 신호 변환회로(328)에 제공되며, 주 신호 도선(284)과 신호도선(333,335,337)을 거쳐 캐리지(199)(제11도 참조)내의 코일시스템(219,221,223)으로 통과한다. 회로(328)는 가감산 회로(355)에 의해 수행된 작동과 비교함으로써 신호의 변환작동을 수행한다. 테이블(213)의 위치 결정을 위하여 용도는 3개의 공지된 간섭계를 포함하는 제12도에 개략 도시된 위치센서(339)를 취급한다.
간섭계의 하나는 테이블, 제1 및 제2지지체(179,181)와 캐리지(199)의 중립위치내에 X-Y좌표계의 시초와 일치하며 비교기(315)에 접속된 신호 도선(345)에서의 관련위치신호를 제공하는 테이블(213)의 중심(341)의 Xt좌표에 상응한다. 두 잔존 간섭계는 Y좌표 방향과 각 위치(φz)에 상응한다. X-Y좌표 시스템 내의 두고정위치에서 Yt좌표는 두 개의 마지막 언급한 간섭계에 의해 측정된다. 그러므로, 달성된 측정 값에 상응하는 전기 신호(Yt1, Yt2)는 신호도선(347,349)과 1/2의 증배율을 가지는 증배기(351,353)를 거쳐 가감산 회로(355)로 통과한다. 신호도선(347)과 신호도선(349)에 접속된 회로(355)내의 적산기(357)에 의해, 중심(341)의 평균(Yt)값은 증배율 2를 가지는 증배기(361)를 거쳐 비교기 (317)에 접속된 신호도선(359)에서 달성된다. 신호도선(347,349)에도 접속된 회로(355)내의 감산기(363)에 의해 φz로 나타낸 전기 신호는 증배기(367)를 거쳐 비교기에 접속된 신호 도선(365)에서 달성된다. 증배기(367)의 증배율은 2K이며, K는 각 위치(φz)의 측각 요소는 나타낸다.
그러므로, 테이블(213)의 제어는 제12도에 도시한 제어장치에 의해 발생한다. 제어장치는 캐리지(199)와 테이블(213)을 위해 제1피드백 제어(369)와 제2피드백 제어(371)를 포함한다. 이미 상술한 피드백 제어(369,371)는 점선의 프레임에 의해 제12도에 지시되었다. 작동시, 세트 포인트 발전기(255)는 캐리지(199)와 테이블(213)의 위치결정을 위해 동시에 작동된다 피드백제어(371)에서의 3개의 간섭계를 가지는 위치 센서(339)는 피드백 제어(369)에서의 상대적으로 경제적인 각 센서(293, 295,297,299)보다 상대적으로 더 정확하다. 각 센서는 캐리지(199)의 위치결정 정확성에 적합하므로 두 조건이 수행된다. 제1조건은 캐리지에서의 코일시스템(219,221,223)의 관련위치와 X-Y좌표계에 평행한 면에서의 자석시스템(237,239),(241,243) 및 (245,247)은 선형모터로서 작동하는 코일시스템과 자석시스템의 선형 힘-전류관계의 여유내에 잔존하는 것을 암시한다. 제2조건은 변위후에 주어진 단부 위치에 대하여 캐리지의 편차는 캐리지(199)와 테이블(213)에서의 코일시스템(219내지 223)과 자석 시스템(237 내지 247)의 스위프 또는 상대변위내에 놓인다. 상기 두조건은 항시 직류 모터로 이용된 각센서로 수행될 수 있다. 캐리지(199)의 피트백제어(369)는 개리지(199)가 테이블(231)의 기술된 스위프내에 도착되는 즉시로부터 각 센서의 피드백 신호가 취소되도록 구성될 수 있다. 그 위치를 위한 것과 같은 유사한 방법에 있어서, 속도 및 가속 사용을 위하여 규정 속도 및 가속 변화를 보증하는 세트 포인트로 만들어질 수 있다. 상기와 조화하여 트랙을 위한 공지된 기술은 트랙이 다명식(polynomes)에 의해 근접되어 사용될 수 있다. 매우 정확한 트랙기술을 위해 제1차 다명식보타 놓은 다명식 이용된다.
회전(φz)은 캐리지(15,199)의 Y좌표 방향을 위한 외측 코일시스템이 강제되므로 우측 및 좌측으로 부터의 구동력은 동일 방향에서 다른 값을 갖거나 다른 방향에서 동일 값을 갖는다.
제1도내지 제10도에 도시한 위치결정 장치의 실시예에서, 두 스텝핑 모터(63,65)는 제12도에 도시한 실시예에서 x좌표방향으로의 테이블(101)의 조잡한 변위를 위해 두 직류 모터 (171,173)대신에 사용된다. Y좌표 방향에서의 조잡한 변위를 위해 두스텝핑 모터(175,177)대신에 하나의 스텝핑 모터(75)만이 사용된다. 제1위치 결정장치에서의 y좌표방향으로의 미세변위를 가진채 코일시스템(C1,C2)은 제2위치결정장치의 캐리지(199)와 대조하여 캐리지에 놓이지 않고 지지체(13)위에 놓이는 것을지적할 수 있다. 그러나 제1위치결정장치에서의 X좌표 방향으로의 미세변위를 위한 코일시스템(123,125)은 제2위치 결정장치의 코일시스템(231)과 같이 관련된 캐리지위에 배치된다. 그러나 지지체(13)의 길이를 거쳐 분포된 지지체(13)상의 많은 코일부분에 의해 캐리지(15)상의 코일시스템(123,125)을 제1위치결정장치와 대치하여 사용될 수도 있다. 캐리지(15)는 생략될 수 있다. Y좌표 방향으로 테이블(101)의 변위시에 테이블(101)은 지지체(13)상의 상기 코일부의 하나의 가압에 의해 X좌표 방향으로 유지될 수 있다.
제2위치결정 장치에서 코일시스템(221)이 Y좌표를 위해 캐리지(191)상에 배치되는 사실 때문에 테이블(213)은 X좌표 방향으로 유지될 수 있다.
상술한 위치 결정장치는 특히 광석판 인쇄 장치 (소위 웨이퍼 스탭퍼)에서의 반도체 웨이퍼의 노출에 적합하다. 또한 공지된 이단 위치 결정 장치에 대한 정확도가 변위되어야만 하는 목적을 위의 거리에 덜 의존하기 때문에 위치결정 장치는 매우높은 위치결정 정확도를 가지는 상대적으로 큰 거리에 의하여 변위되어야 하는 목적물의 경우에 사용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 베이스에 대해 적어도 두 좌표 방향(X,Y)으로 변위가능한 캐리지를 포함하며, 상기 좌표방향에서 캐리지에 대해 변위 가능한 테이블의 변위를 위한 위치 결정 장치에 있어서, 작동시, 테이블은 자석 시스템과 코일시스템의 로렌쯔힘에 의해서만 캐리지에 결합되며, 상기 좌표 방향(X,Y)에 횡으로의 제3좌표 방향(Z)에서 관찰된 베이스와 테이블 사이에서 작동하는 정적 가스 베어링에 의해 결정된 캐리지에 대해 위치를 점유하는 것을 특징으로 하는 위치 결정장치.
  2. 제1항에 있어서, 위치결정장치는 한 좌표방향(X)에 변위가능한 캐리지를 위해 지지체 및 안내부에 고정된 코일시스템과 캐리지에 고정된 다른 코일시스템으로 제공되며 반면, 테이블은 변위를 위한 선형전기 모터를 구성하여 서로에 상응하며 X좌표 방향 및 Y좌표 방향으로 캐리지에 대해 테이블을 안내하는 상기 두 코일시스템의 상태쪽에 배치된 자석시스템으로 제공되는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
  3. 제1항에 있어서, 위치결정장치는 X좌표 방향으로 변위가능한 제1지지체와 Y좌표 방향으로 변위가능한 제2지지체에 의해 안내된 캐리지로 제공되며 반면, 테이블은 변위를 위한 선형 전기 모터를 구성하여 서로에 상응하며 X좌표 및 Y좌표 방향으로 캐리지에 대하여 테이블의 안내를 하는 캐리지내의 코일시스템 상태쪽에 배치된 자석시스템으로 제공되는 것을 특징으로 하는 위치 결정장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 위치결정 장치는 테이블에 결합되고 그 작동시 위치신호가 제어장치의 차동신호를 결정하며, 그 테이블의 단부 위치를 한정하며, 상기 제어장치가 동시에 작동하는 캐리지의 제1피드백 제어와 테이블의 제2피드백 제어를 포함하며 제1피드백 제어에서 관련된 자석시스템과 코일시스템의 선형 힘-전류 범위에서 테이블의 제2피드백 제어에 의해 결정된 가장자리 내에서 캐리지의 위치를 확실히 하는 일련의 세트 포인트를 발생시키는 공통세트 포인트 발전기를 가지는 위치센서로 제공되는 것을 특징으로 하는 위치결정장치.
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