JP2001230177A - Positioning device, aligner and method for manufacturing the device - Google Patents

Positioning device, aligner and method for manufacturing the device

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JP2001230177A
JP2001230177A JP2000036607A JP2000036607A JP2001230177A JP 2001230177 A JP2001230177 A JP 2001230177A JP 2000036607 A JP2000036607 A JP 2000036607A JP 2000036607 A JP2000036607 A JP 2000036607A JP 2001230177 A JP2001230177 A JP 2001230177A
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Japan
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stage
fine movement
base
moving body
force
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JP2000036607A
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Japanese (ja)
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Kotaro Tsui
浩太郎 堆
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning device having accurate positioning without giving an influence of a drive reaction force of a stage to another unit. SOLUTION: The positioning device comprises a base having a first reference surface, a first moving element capable of moving on the reference surface and having second reference surface perpendicular to the first reference surface, a second moving element capable of moving on the first reference surface and movable along the second reference surface, and a driver for generating a drive force between the first and second moving elements. Thus, the positioning accuracy of the second moving element for moving an object can be remarkably improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、目的物を目標位置
に位置決めするための位置決め装置に関する。また、本
発明は、このような位置決め装置を用いた露光装置およ
びデバイス製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device for positioning an object at a target position. The present invention also relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method using such a positioning device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11に従来の位置決め装置の概略図を
示す。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a schematic view of a conventional positioning device.

【0003】位置決め装置であるXYステージは、Yス
テージ930、Xステージ920および固定ベース90
1からなる。Xステージ920およびYステージ930
は、ともに固定ベース901の基準面901uに対して
Z方向に支持されている。Yステージ930は、固定ベ
ースに設けられたYリニアモータ固定子とYステージに
設けられたYリニアモータ可動子によって発生される駆
動力により、Y方向に移動する。Xステージ920は、
Yステージに設けられたXリニアモータ固定子とXステ
ージに設けられたXリニアモータステージにより、X方
向に移動する。
An XY stage as a positioning device includes a Y stage 930, an X stage 920, and a fixed base 90.
Consists of one. X stage 920 and Y stage 930
Are both supported in the Z direction with respect to the reference surface 901u of the fixed base 901. The Y stage 930 moves in the Y direction by a driving force generated by a Y linear motor stator provided on a fixed base and a Y linear motor movable member provided on the Y stage. X stage 920
It moves in the X direction by an X linear motor stator provided on the Y stage and an X linear motor stage provided on the X stage.

【0004】上記XYステージは、構造体フレーム90
6に搭載される。構造体フレーム906は、マウント9
07により支持されている。例えば、半導体製造装置で
ある投影露光装置では、投影光学系やレチクル支持系等
は、構造体フレーム906に搭載されている。また、X
Yステージの位置計測にはレーザ干渉系が使用され、レ
ーザ干渉系は、構造体フレームに搭載されている。
[0004] The XY stage has a structure frame 90.
6 The structure frame 906 is mounted on the mount 9
07. For example, in a projection exposure apparatus that is a semiconductor manufacturing apparatus, a projection optical system, a reticle support system, and the like are mounted on a structure frame 906. Also, X
A laser interference system is used for measuring the position of the Y stage, and the laser interference system is mounted on a structure frame.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の位
置決め装置では、以下のような問題が生じる。 (1)ステージをX方向もしくはY方向に駆動すると
き、その駆動反力が固定ベース901さらには構造体フ
レーム906に伝播し、固定ベース901の振動を励起
する。この振動によって、ステージの位置決め精度が悪
化する。 (2)ステージの移動によりステージ重心が移動し、そ
れにより構造体フレーム6の資性が変動する。結果的に
ステージの位置決め精度が悪化する。 (3)ステージの制御反力が伝わり、構造体フレームに
搭載されている干渉系等にローカルな振動を励起し、干
渉系の出力にノイズが入り、結果的に位置決め精度が悪
化する。
However, the above-described conventional positioning device has the following problems. (1) When the stage is driven in the X direction or the Y direction, the driving reaction force propagates to the fixed base 901 and the structure frame 906, and excites the vibration of the fixed base 901. This vibration deteriorates the positioning accuracy of the stage. (2) The stage center of gravity moves due to the movement of the stage, whereby the properties of the structure frame 6 fluctuate. As a result, the positioning accuracy of the stage deteriorates. (3) The control reaction force of the stage is transmitted to excite local vibrations in an interference system or the like mounted on the structural body frame, and noise enters the output of the interference system, resulting in poor positioning accuracy.

【0006】本発明は、これらの問題に鑑み、ステージ
の駆動が他ユニットに影響を与えず、高精度な位置決め
精度を有する位置決め装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of these problems, an object of the present invention is to provide a positioning device having high positioning accuracy without driving the stage affecting other units.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の位置決め装置は、基準面を有するベース
と、該基準面上を移動可能である第1の移動体と、該基
準面上を移動可能である第2の移動体と、該第1の移動
体と第2の移動体との間で駆動力を発生する駆動装置と
を備え、該駆動装置が該第1の移動体と該第2の移動体
との間で駆動力を発生するとき、該第1の移動体は、該
第2の移動体と反対方向に移動することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a positioning apparatus comprising: a base having a reference surface; a first movable body movable on the reference surface; A second movable body that is movable above, and a drive device that generates a driving force between the first movable body and the second movable body, wherein the drive device includes the first movable body. When a driving force is generated between the first moving body and the second moving body, the first moving body moves in a direction opposite to the second moving body.

【0008】また、前記第1の移動体は、前記基準面と
垂直な第2の基準面を有し、前記第2の移動体は、該第
2の基準面に沿って移動可能であることが望ましい。
Further, the first moving body has a second reference plane perpendicular to the reference plane, and the second moving body is movable along the second reference plane. Is desirable.

【0009】また、前記第2の移動体は、第1ステージ
と第2ステージとを備え、前記第1ステージは、前記第
2ステージに対して第1方向に移動可能であり、前記第
2ステージは、前記第1の移動体に対して第2方向に移
動可能であることが望ましい。
The second moving body includes a first stage and a second stage, and the first stage is movable in a first direction with respect to the second stage. Is desirably movable in a second direction with respect to the first moving body.

【0010】また、前記第1の移動体は、前記ベースに
対して、非接触で支持されることが望ましく、前記第2
の移動体は、前記ベースに対して、非接触で支持される
ことが望ましい。
It is preferable that the first moving body is supported by the base in a non-contact manner, and the second moving body is supported by the second moving body.
It is preferable that the moving body is supported by the base in a non-contact manner.

【0011】また、前記第2の移動体は、微動ステージ
を搭載していることが望ましく、前記微動ステージは、
前記ステージに対して6軸方向に移動可能であることが
好ましい。
Preferably, the second moving body has a fine movement stage mounted thereon, and the fine movement stage has
It is preferable that the stage can be moved in six axial directions with respect to the stage.

【0012】また、前記微動ステージを駆動するアクチ
ュエータに冷却機構を設けることが望ましい。
It is preferable that a cooling mechanism is provided in an actuator for driving the fine movement stage.

【0013】また、前記微動ステージは、前記第2の移
動体からリニアモータにより力が与えられることが望ま
しく、また、前記ステージから電磁石により力が与えら
れても良い。
It is desirable that the fine moving stage be given a force by a linear motor from the second moving body, or that the fine moving stage be given a force by an electromagnet.

【0014】また、ベースは、マウントで支持されてい
ることが望ましい。
It is desirable that the base is supported by a mount.

【0015】なお、上記の位置決め装置を有する露光装
置や、この露光装置を用いてデバイスを製造するデバイ
ス製造方法も本発明の範疇である。
Note that an exposure apparatus having the above-described positioning apparatus and a device manufacturing method for manufacturing a device using the exposure apparatus are also included in the scope of the present invention.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】<実施形態1>図1に、本発明の
第2の実施形態の位置決め装置の概略図を示す。
<First Embodiment> FIG. 1 is a schematic view of a positioning apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【0017】本発明の位置決め装置は、XYステージ1
0、ベースXYステージ2、構造体フレーム6より構成
されている。
The positioning apparatus according to the present invention comprises an XY stage 1
0, a base XY stage 2 and a structure frame 6.

【0018】XYステージ10(第2の移動体)は、Y
ステージ30、Xステージ20を有する。Yステージ3
0およびXステージ20は、基準となる平面6u(第1
の基準面)上で静圧軸受によって非接触で移動可能に支
持されている。ここで、平面6uは、XY平面と平行な
面を有している。
The XY stage 10 (second moving body)
It has a stage 30 and an X stage 20. Y stage 3
The 0 and X stages 20 are arranged on a plane 6u (first
(Reference surface) of the first roller is movably supported in a non-contact manner by a static pressure bearing. Here, the plane 6u has a plane parallel to the XY plane.

【0019】Yステージ30(第2ステージ)は、静圧
軸受35bにより、構造体フレーム上面6uに対してZ
方向に非接触に支持されている。また、Yステージ30
は、静圧軸受35sにより、ベースXYステージ2のブ
ロック2Lに設けられた基準面(第2の基準面)2sに
対してX方向に非接触に支持されている。さらに、Yス
テージ30は、構造体フレーム上面6uおよびベースX
Yステージ2の基準面2sとの間で吸引力を発生するた
めの予圧機構を有する。ベースXYステージとYステー
ジとの間に設けられた静圧軸受と予圧機構により、ベー
スXYステージは、YステージからX方向の力を受け
る。予圧機構に永久磁石を用いる場合は、ベースは磁性
体に限られるが、予圧機構に真空吸引機構を用いる場合
は、ベースの材質は特に限られるものではなく、例えば
御影石を用いても良い。Yステージ30は、XYステー
ジの駆動機構であるYリニアモータにより発生される駆
動力により、ベース1に対してY方向に移動する。Yリ
ニアモータは、ベースXYステージに設けられたYリニ
アモータ固定子と、Yステージに設けられたYリニアモ
ータ可動子からなる。Yリニアモータ固定子は、コイル
列34Rと、このコイル列を覆うための冷却ジャケット
を有する。Yリニアモータ可動子は、コイル列34Rと
対面する磁石を有する。
The Y stage 30 (second stage) is moved by a static pressure bearing 35b with respect to the upper surface 6u of the structure frame.
Supported in a non-contact manner. Also, the Y stage 30
Are supported in a non-contact manner in the X direction with respect to a reference surface (second reference surface) 2s provided on the block 2L of the base XY stage 2 by a static pressure bearing 35s. Further, the Y stage 30 includes a structure frame upper surface 6u and a base X
A preload mechanism for generating a suction force between the Y stage 2 and the reference surface 2s is provided. The base XY stage receives a force in the X direction from the Y stage by a static pressure bearing and a preload mechanism provided between the base XY stage and the Y stage. When a permanent magnet is used for the preload mechanism, the base is limited to a magnetic material. However, when a vacuum suction mechanism is used for the preload mechanism, the material of the base is not particularly limited. For example, granite may be used. The Y stage 30 moves in the Y direction with respect to the base 1 by a driving force generated by a Y linear motor which is a driving mechanism of the XY stage. The Y linear motor includes a Y linear motor stator provided on the base XY stage and a Y linear motor movable element provided on the Y stage. The Y linear motor stator has a coil array 34R and a cooling jacket for covering the coil array. The Y linear motor mover has a magnet facing the coil array 34R.

【0020】Xステージ20(第1ステージ)は、静圧
軸受25bにより、構造体フレーム上面6uに対してZ
方向に非接触に支持されている。さらに、Xステージ2
0は、構造体フレーム上面との間で吸引力を発生するた
めの予圧機構を有する。予圧機構の構成は、上述のYス
テージの場合とほぼ同様である。また、Xステージは、
Xステージに設けられた静圧軸受によって、Yステージ
に設けられた可動ガイド31に対してY方向から非接触
に支持されており、Yステージに対してX方向に移動可
能である。Xステージ20は、XYステージの駆動機構
であるXリニアモータにより発生される駆動力により、
Yステージに対してX方向に移動する。Xリニアモータ
は、Yステージに設けられたXリニアモータ固定子と、
Xステージ20に設けられたXリニアモータ可動子から
なる。Xリニアモータ固定子は、コイル列と、このコイ
ル列を覆うための冷却ジャケットを有する。Xリニアモ
ータ可動子は、コイル列と対面する磁石を有する。
The X stage 20 (first stage) is moved by a static pressure bearing 25b with respect to the upper surface 6u of the structure frame.
Supported in a non-contact manner. Furthermore, X stage 2
No. 0 has a preload mechanism for generating a suction force with the upper surface of the structure frame. The structure of the preload mechanism is almost the same as that of the above-mentioned Y stage. Also, the X stage
A static pressure bearing provided on the X stage supports the movable guide 31 provided on the Y stage in a non-contact manner from the Y direction, and is movable in the X direction with respect to the Y stage. The X stage 20 is driven by a driving force generated by an X linear motor which is a driving mechanism of the XY stage.
It moves in the X direction with respect to the Y stage. The X linear motor includes an X linear motor stator provided on the Y stage,
It comprises an X linear motor mover provided on the X stage 20. The X linear motor stator has a coil array and a cooling jacket for covering the coil array. The X linear motor mover has a magnet facing the coil array.

【0021】ベースXYステージ2(第1の移動体)
は、4個のブロック2L、2F、2R、2Bより一体的
に構成された矩形上の構造体であり、ブロック2Lおよ
び2Rの下面に取り付けられた静圧軸受パッド4bによ
り、構造体フレーム上面6uに対してZ方向に非接触で
支持される。これにより、ベースXYステージ2は、構
造体フレーム上面6u上をXY方向に滑らかに移動可能
である。
Base XY stage 2 (first moving body)
Is a rectangular structure integrally formed of four blocks 2L, 2F, 2R, and 2B. The hydrostatic bearing pads 4b attached to the lower surfaces of the blocks 2L and 2R form a structure frame upper surface 6u. Is supported in a non-contact manner in the Z direction. Thus, the base XY stage 2 can move smoothly on the upper surface 6u of the structure frame in the XY directions.

【0022】さらに、ベースXYステージ2は、構造体
フレーム6に対するベースXYステージのX方向および
Y方向の位置を計測するリニアセンサもしくは2次元セ
ンサ(不図示)、構造体フレーム6に対してベースXY
ステージ2にX方向およびY方向の駆動力を付与するア
クチュエータ(不図示)を有している。上記センサは、
ベースXYステージ2のXY方向の可動範囲内で有効に
働く必要があり、例えば、超音波センサ、光センサ、レ
ーザ干渉計またはスケール幅の大きいリニアスケールに
より構成できる。また、上記アクチュエータも同様にベ
ースXYステージ2のXY方向の可動範囲内で有効に働
く必要があり、例えば、リニアモータにより構成でき
る。上記のセンサとアクチュエータによりベースXYス
テージの位置制御や駆動制御を行うためのベースXY方
向制御系を構成することができる。この制御系は、XY
ステージ10の位置制御や駆動制御を行うためのXYス
テージ制御系とは独立に制御することも可能であり、例
えば、ステージ初期化のときに、XYステージ10を固
定したまま、アクチュエータによってベースXYステー
ジ2を動かしたり、あるいはXYステージ10の駆動時
でもベースXYステージ2を固定した状態にすることも
できる。
Further, the base XY stage 2 is a linear sensor or a two-dimensional sensor (not shown) for measuring the position of the base XY stage in the X and Y directions with respect to the structure frame 6, and the base XY with respect to the structure frame 6.
The stage 2 has an actuator (not shown) for applying a driving force in the X direction and the Y direction. The above sensor is
It is necessary to work effectively within the movable range of the base XY stage 2 in the XY directions. For example, it can be constituted by an ultrasonic sensor, an optical sensor, a laser interferometer, or a linear scale having a large scale width. Similarly, the actuator needs to work effectively within the movable range of the base XY stage 2 in the XY directions, and can be constituted by, for example, a linear motor. A base XY direction control system for performing position control and drive control of the base XY stage can be configured by the above sensors and actuators. This control system is XY
It is also possible to perform control independently of the XY stage control system for performing position control and drive control of the stage 10. For example, when the stage is initialized, the XY stage 10 is fixed by the actuator while the XY stage 10 is fixed. 2 or the base XY stage 2 can be fixed even when the XY stage 10 is driven.

【0023】構造体フレーム6(ベース)は、マウント
7上に設けられている。
The structure frame 6 (base) is provided on the mount 7.

【0024】XYステージ10には、XYステージの位
置を計測するのに設けられる計測ミラー(不図示)が設
けられている。この計測ミラーにレーザ光を照射するレ
ーザ干渉計は、構造体フレームと一体的に設けても良い
し、位置決め装置とは別に除振された別の構造体に設け
ても良い。
The XY stage 10 is provided with a measurement mirror (not shown) provided for measuring the position of the XY stage. The laser interferometer that irradiates the measurement mirror with laser light may be provided integrally with the structure frame, or may be provided on another structure whose vibration is separated separately from the positioning device.

【0025】次に、図2を用いて、ベースXYステージ
の基本動作を説明する。同図において、(a)はXYス
テージおよびベースXYステージがともに中心にある状
態を示した図、(b)はXYステージがX方向に移動し
た状態を示した図、(c)はXYステージがY方向に移
動した状態を示した図である。
Next, the basic operation of the base XY stage will be described with reference to FIG. In the same figure, (a) shows a state in which both the XY stage and the base XY stage are at the center, (b) shows a state in which the XY stage has moved in the X direction, and (c) shows a state in which the XY stage has moved. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the lens has moved in a Y direction.

【0026】図2(a)から(b)において、XYステ
ージのXステージ20がX方向に移動すると、Xリニア
モータによる反力は、以下のように表される。
2 (a) and 2 (b), when the X stage 20 of the XY stage moves in the X direction, the reaction force by the X linear motor is expressed as follows.

【0027】Xステージ質量 ×X方向の加速度X stage mass x acceleration in X direction

【0028】このXリニアモータ反力が、Yステージ3
0、静圧軸受35sを介して、ベースXYステージ2に
伝達される。このとき、ベースXYステージ2は、Xス
テージの移動と反対方向に移動する。このときのベース
XYステージ2の加速度は、以下のように表される。
This X linear motor reaction force is applied to the Y stage 3
0, transmitted to the base XY stage 2 via the static pressure bearing 35s. At this time, the base XY stage 2 moves in the direction opposite to the movement of the X stage. The acceleration of the base XY stage 2 at this time is expressed as follows.

【0029】Xステージ質量×X方向の加速度/(ベー
スXYステージの質量)
X stage mass × X direction acceleration / (mass of base XY stage)

【0030】結果的に、Xステージ移動量Xsに対し
て、ベースXYステージ2は、Xbだけ移動する。この
移動量は、各質量比で決まる。例えば、Xステージ質量
に対するYステージ・ベースXYステージ質量との質量
比が1:20であるときは、Xs=50mmだとする
と、Xb=2.5mmとなる。
As a result, the base XY stage 2 moves by Xb with respect to the X stage movement amount Xs. This moving amount is determined by each mass ratio. For example, when the mass ratio of the mass of the Y stage / base XY stage to the mass of the X stage is 1:20, if Xs = 50 mm, Xb = 2.5 mm.

【0031】図2(a)から(c)において、XYステ
ージがY方向に移動すると、Yリニアモータによる反力
は、以下のように表される。
In FIGS. 2A to 2C, when the XY stage moves in the Y direction, the reaction force by the Y linear motor is expressed as follows.

【0032】(Xステージ質量+Yステージ質量) ×
Y方向の加速度
(X stage mass + Y stage mass) ×
Y-direction acceleration

【0033】このYリニアモータ反力が、ベースXYス
テージ2に伝達される。このとき、ベースXYステージ
2は、XYステージの移動と反対方向に移動する。この
ときのベースXYステージ2の加速度は、以下のように
表される。
This Y linear motor reaction force is transmitted to the base XY stage 2. At this time, the base XY stage 2 moves in the direction opposite to the movement of the XY stage. The acceleration of the base XY stage 2 at this time is expressed as follows.

【0034】(Xステージ質量+Yステージ質量)×Y
加速度/(ベースXYステージ質量)
(X stage mass + Y stage mass) × Y
Acceleration / (base XY stage mass)

【0035】結果的に、XYステージ移動量Ysに対し
て、ベースXYステージ2は、一体的にYbだけ移動す
る。この移動量は、各質量比で決まる。例えば、XYス
テージに対するベースXYステージ2の質量が1:10
であるときは、Ys=50mmだとすると、Yb=5m
mである。
As a result, the base XY stage 2 moves integrally by Yb with respect to the XY stage movement amount Ys. This moving amount is determined by each mass ratio. For example, when the mass of the base XY stage 2 with respect to the XY stage is 1:10
, If Ys = 50 mm, Yb = 5 m
m.

【0036】本実施形態によれば、ベースXYステージ
により、XYステージをXY方向に駆動するときの駆動
反力がキャンセルされるので、基本構造体である構造体
フレーム6が大きく振動されることはない。また、構造
体フレームに搭載されたベースXYステージ2とXYス
テージ10とのトータルの重心位置はXY方向に移動し
ないので、構造体フレーム6の姿勢変動は軽減される。
これらの効果が有機的に作用することで、目的物を搭載
するXYステージの位置決め精度を飛躍的に向上させる
ことができる。
According to the present embodiment, the base XY stage cancels the driving reaction force when driving the XY stage in the XY directions, so that the structural frame 6, which is the basic structure, is not greatly vibrated. Absent. In addition, since the total center of gravity of the base XY stage 2 and the XY stage 10 mounted on the structure frame does not move in the XY directions, the posture variation of the structure frame 6 is reduced.
When these effects work organically, the positioning accuracy of the XY stage on which the object is mounted can be dramatically improved.

【0037】また、XYステージ10とベースXYステ
ージ2のZ方向の重心を一致させれば、XYステージ1
0の駆動反力をキャンセルする際に、X軸周りの回転方
向とY軸周りの回転方向(θx、θy方向)のモーメン
トの発生を抑えることができる。特に、本実施形態で
は、XYステージ10とベースXYステージ2が同一の
基準面上にあるため、XYステージ10とベースXYス
テージ2とのZ方向の重心位置を合わせやすいという特
徴がある。
When the center of gravity of the XY stage 10 and the base XY stage 2 in the Z direction are matched, the XY stage 1
When canceling the driving reaction force of 0, it is possible to suppress the generation of moments in the rotation direction around the X axis and the rotation direction (θx and θy directions) around the Y axis. Particularly, in the present embodiment, since the XY stage 10 and the base XY stage 2 are on the same reference plane, there is a feature that the center of gravity of the XY stage 10 and the base XY stage 2 in the Z direction can be easily adjusted.

【0038】また、本実施形態では、XYステージ10
とベースXYステージ2が同一の基準面上にあるため、
段重ね構造にする必要がなく、構成が簡素化でき、加工
・組立が容易である。
In this embodiment, the XY stage 10
And the base XY stage 2 are on the same reference plane,
There is no need for a stepped structure, the configuration can be simplified, and processing and assembly are easy.

【0039】このベースXYステージにより、XYステ
ージの加減速反力はもとより、XYステージ移動による
重心変動、さらにXYステージ制御反力は構造体フレー
ムに作用しないため、高精度な位置決め精度を達成する
ことができる。
With this base XY stage, not only the acceleration / deceleration reaction force of the XY stage, but also the change in the center of gravity due to the movement of the XY stage, and the XY stage control reaction force do not act on the structure frame, so that high precision positioning accuracy is achieved. Can be.

【0040】<実施形態2>図3は、第2実施形態の位
置決め装置をの概略図を示している。
<Second Embodiment> FIG. 3 is a schematic view of a positioning device according to a second embodiment.

【0041】本実施形態では、前述のXYステージ上に
XYステージに対して6軸方向に非接触で運動可能な微
動ステージを搭載している。
In this embodiment, a fine movement stage which can move in a non-contact manner in six axial directions with respect to the XY stage is mounted on the XY stage.

【0042】微動ステージ41は、前述のXYステージ
のXステージ天板21に対して4軸もしくは6軸方向に
移動可能に搭載されている。ここで、6軸方向とは、X
YZ方向とXYZ軸周りの回転方向を意味し、4軸方向
とは、前記6軸方向からXY方向を除いた方向を意味す
る。
The fine movement stage 41 is mounted so as to be movable in four axes or six axes with respect to the X stage top plate 21 of the XY stage. Here, the 6-axis direction is X
The rotation directions around the YZ direction and the XYZ axis are meant, and the four-axis direction means a direction excluding the XY direction from the six-axis direction.

【0043】アクチュエータ43は、微動ステージ41
をXステージ天板21に対して駆動するための駆動機構
である。ここで、アクチュエータとしては、微動ステー
ジ41をX方向に駆動するためのXアクチュエータ43
xと、微動ステージ41をY方向に駆動するためのYア
クチュエータ43yと、微動ステージ41をZ方向に駆
動するためのZアクチュエータとを有する。Xアクチュ
エータ43xおよびYアクチュエータ43Yのうち、少
なくとも一方は複数個設けられている。ここで、例えば
Yアクチュエータが2個ある場合、これらのYアクチュ
エータを用いることで、微動ステージ41をY方向だけ
でなく、Z軸周りの回転方向(θ)にも駆動することが
できる。また、Zアクチュエータは、少なくとも3個設
けられている。これら3個以上のZアクチュエータによ
り、微動ステージをZ方向だけでなく、チルト方向(X
Y軸まわりの回転方向)にも駆動することができる。
The actuator 43 includes a fine movement stage 41
Is driven to the X-stage top plate 21. Here, an X actuator 43 for driving the fine movement stage 41 in the X direction is used as the actuator.
x, a Y actuator 43y for driving the fine movement stage 41 in the Y direction, and a Z actuator for driving the fine movement stage 41 in the Z direction. At least one of the X actuator 43x and the Y actuator 43Y is provided in plurality. Here, for example, when there are two Y actuators, by using these Y actuators, the fine movement stage 41 can be driven not only in the Y direction but also in the rotation direction (θ) about the Z axis. Further, at least three Z actuators are provided. With these three or more Z actuators, the fine movement stage can be moved not only in the Z direction but also in the tilt direction (X
(Rotation direction around the Y axis).

【0044】ここで、XYステージに対して微動ステー
ジ41を6軸方向に非接触で支持する場合、アクチュエ
ータ43は、要求されるだけの加速度で微動ステージ4
1を加速できるだけの性能が必要である。そのため、ア
クチュエータ43には、微動ステージを駆動する際に発
熱が起こることが予想される。そこで、アクチュエータ
43には、冷却機構45を設けることで、発熱が外部に
漏れることを抑制することができる。
Here, when the fine movement stage 41 is supported on the XY stage in a non-contact manner in six axial directions, the actuator 43 operates the fine movement stage 4 at the required acceleration.
Performance that can accelerate 1 is required. Therefore, it is expected that the actuator 43 will generate heat when driving the fine movement stage. Therefore, by providing the cooling mechanism 45 in the actuator 43, it is possible to suppress the heat generation from leaking to the outside.

【0045】アクチュエータ43としては、非接触の駆
動機構であるリニアモータが望ましい。この場合、配線
などの都合上、固定子としてコイルをXYステージ側、
可動子として永久磁石を可動子側に設けることが望まし
い。この場合、前述した冷却機構45は、コイルを冷却
するのに用いられる。冷却機構45は、コイルをジャケ
ットで覆い、ジャケット内部に冷却液を供給し、コイル
の冷却を行う。微動を行うためのリニアモータにジャケ
ットを用いた冷却機構を設ければ、コイルの切換などが
ないため、比較的簡単な構成でコイルを冷却することが
できる。
As the actuator 43, a linear motor which is a non-contact drive mechanism is desirable. In this case, the coil is used as a stator on the XY stage side for convenience of wiring and the like.
It is desirable to provide a permanent magnet as a mover on the mover side. In this case, the above-described cooling mechanism 45 is used to cool the coil. The cooling mechanism 45 covers the coil with a jacket, supplies a coolant to the inside of the jacket, and cools the coil. If a cooling mechanism using a jacket is provided for a linear motor for performing fine movement, the coil can be cooled with a relatively simple configuration because there is no switching of the coil or the like.

【0046】微動ステージ41には、微動ステージの位
置を計測するのに設けられる計測ミラー42が設けられ
ている。この計測ミラーにレーザ光を照射するレーザ干
渉計は、構造体フレームと一体的に設けても良いし、位
置決め装置とは除振された構造体に設けても良い。
The fine movement stage 41 is provided with a measurement mirror 42 provided for measuring the position of the fine movement stage. The laser interferometer that irradiates the measurement mirror with laser light may be provided integrally with the structure frame, or may be provided on a structure whose vibration is removed from the positioning device.

【0047】なお、本実施形態では、微動用のアクチュ
エータは、前述のXYステージを駆動するリニアモータ
よりも高精度な位置決め性能が求められる。また、XY
ステージを駆動するリニアモータは、微動用のアクチュ
エータよりも大出力であることが求められる。
In the present embodiment, the actuator for fine movement is required to have higher positioning performance than the linear motor for driving the XY stage. Also, XY
A linear motor that drives a stage is required to have a higher output than an actuator for fine movement.

【0048】この本実施形態により、XYステージの挙
動が微動ステージに伝わらない構成にすることで、XY
ステージの位置決めが多少粗くても、その影響が微動ス
テージには及ばなくすることができる。
According to the present embodiment, the behavior of the XY stage is not transmitted to the fine movement stage.
Even if the positioning of the stage is somewhat rough, the effect can be made to have no effect on the fine movement stage.

【0049】<実施形態3>図4〜図6は、第3実施形
態の位置決め装置を示している。
Third Embodiment FIGS. 4 to 6 show a positioning device according to a third embodiment.

【0050】本実施形態では、前述の微動ステージの駆
動系と、XYステージと微動ステージの制御系とを改良
している。詳細を以下に述べる。
In the present embodiment, the drive system of the fine movement stage and the control system of the XY stage and the fine movement stage are improved. Details are described below.

【0051】微動ステージ41は、前述のXYステージ
のXステージ天板21に対して4軸もしくは6軸方向に
移動可能に搭載されている。ここで、6軸方向とは、X
YZ方向とXYZ軸周りの回転方向(θx、θy、θ
z)を意味し、4軸方向とは、前記6軸方向からXY方
向を除いた方向を意味する。
The fine movement stage 41 is mounted so as to be movable in four or six axes with respect to the X stage top plate 21 of the XY stage. Here, the 6-axis direction is X
Rotation directions around the YZ direction and the XYZ axis (θx, θy, θ
z), and the four-axis direction means a direction excluding the XY directions from the six-axis direction.

【0052】微動ステージ41は、矩形の板状の形をし
ており中央に窪み272が設けられ、窪み部分272に
ウエハを載置するためのウエハチャック271が設けら
れている。微動ステージ41の側面には干渉計(第1の
計測器)のレーザーを反射するためのミラー529が設
けられ微動ステージ41の位置を計測できるようになっ
ている。
The fine movement stage 41 has a rectangular plate shape, is provided with a depression 272 at the center, and is provided with a wafer chuck 271 for mounting a wafer in the depression 272. A mirror 529 for reflecting the laser of the interferometer (first measuring instrument) is provided on the side surface of the fine movement stage 41 so that the position of the fine movement stage 41 can be measured.

【0053】次に、図4を用いて、Xステージ20の位
置計測と微動ステージ41の位置計測について説明す
る。
Next, the position measurement of the X stage 20 and the position measurement of the fine movement stage 41 will be described with reference to FIG.

【0054】Xステージ20の天板21の側面には、X
ステージ20の位置計測を行う干渉計(第2の計測器)
の計測光を反射するための計測ミラーが形成されてい
る。X方向およびY方向からレーザ干渉計の計測光がX
ステージ側面ミラー239に照射され、Xステージ20
のXY方向の位置をレーザ干渉計で精密に計測できるよ
うになっている。
On the side of the top plate 21 of the X stage 20, X
Interferometer for measuring position of stage 20 (second measuring instrument)
A measurement mirror for reflecting the measurement light is formed. The measurement light of the laser interferometer is X from the X direction and the Y direction.
The stage side mirror 239 is irradiated to the X stage 20
Can be precisely measured with a laser interferometer.

【0055】微動ステージ41の側面には、干渉計のレ
ーザーを反射するための計測ミラー42が設けられ、微
動ステージ41の位置を計測できるようになっている。
微動ステージ41には6本の光ビームが照射され、微動
ステージ41の6自由度の位置を計測している。X軸に
平行でZ位置の異なる2本の干渉計ビームにより、微動
ステージ41のX方向の位置およびθy方向の回転量が
計測できる。また、Y軸に平行でX位置およびZ位置の
異なる3本の干渉計ビームにより、Y方向の位置および
θxθy方向の回転量が計測できる。さらにウエハチャ
ック271に載置されたウエハに斜めに計測光を入射
し、この計測光の反射位置を計測することにより、ウエ
ハのZ方向の位置(つまり微動ステージのZ方向の位
置)が計測できる。
A measuring mirror 42 for reflecting the laser of the interferometer is provided on the side of the fine movement stage 41 so that the position of the fine movement stage 41 can be measured.
The fine movement stage 41 is irradiated with six light beams, and the positions of the fine movement stage 41 with six degrees of freedom are measured. The position of the fine movement stage 41 in the X direction and the amount of rotation in the θy direction can be measured by two interferometer beams having different Z positions parallel to the X axis. Further, the position in the Y direction and the amount of rotation in the θxθy direction can be measured by three interferometer beams parallel to the Y axis and having different X and Z positions. Further, measurement light is obliquely incident on the wafer mounted on the wafer chuck 271, and the reflection position of the measurement light is measured, whereby the position of the wafer in the Z direction (that is, the position of the fine movement stage in the Z direction) can be measured. .

【0056】以上のように、Xステージ20及び微動ス
テージ41の位置を計測することにより、Xステージ2
0の位置計測と微動ステージ41の位置計測は、互いに
独立して位置をレーザ干渉計で精密に計測できるように
なっている。
As described above, by measuring the positions of the X stage 20 and the fine movement stage 41, the X stage 2
The position measurement of 0 and the position measurement of the fine movement stage 41 can be accurately and independently measured by a laser interferometer.

【0057】次に、図5を用いて、Xステージ20と微
動ステージ41との間で駆動力を発生する微動アクチュ
エータユニットの説明を行う。図5は、Xステージ20
と微動ステージ41との間に設けられた微動リニアモー
タ203および電磁石208等を用いたアクチュエータ
の分解図を表している。
Next, a fine movement actuator unit that generates a driving force between the X stage 20 and the fine movement stage 41 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the X stage 20.
3 shows an exploded view of an actuator using a fine movement linear motor 203, an electromagnet 208, and the like provided between the actuator and a fine movement stage 41. FIG.

【0058】微動ステージ41の下方には微動ステージ
41に推力や吸引力を作用する基準となる前述のXYス
テージが配置される。
Below the fine movement stage 41, the above-described XY stage serving as a reference for applying a thrust or a suction force to the fine movement stage 41 is arranged.

【0059】微動ステージ41の下面には8個の微動リ
ニアモータ可動子204が取り付けられている。各可動
子204は、厚み方向に着磁された2極の磁石274お
よびヨーク275を2組み有している。この2組の磁石
274およびヨーク275は、側板276で連結して箱
状の構造を形成し、後述の微動リニアモータ固定子20
5を非接触で挟み込むように対面する。
Eight fine movement linear motor movers 204 are mounted on the lower surface of the fine movement stage 41. Each mover 204 has two sets of a two-pole magnet 274 and a yoke 275 magnetized in the thickness direction. The two magnets 274 and the yoke 275 are connected to each other by a side plate 276 to form a box-like structure.
5 face each other in a non-contact manner.

【0060】8個の可動子204のうちの4個の可動子
205Zは、微動ステージ41の辺のほぼ中央部に配置
され、微動ステージ41をXステージ20に対してZ方
向に微動駆動するためのZ可動子を形成する。Z可動子
205Zにおいては、前記2極の磁石274ZがZ方向
に沿って配列されており、後述のZ方向に直角な直線部
をもつZ固定子205Zの長円コイル278Zに流れる
電流と相互作用してZ方向の推力を発生する。これをZ
1〜Z4可動子と名づける。
The four movers 205Z of the eight movers 204 are arranged substantially at the center of the sides of the fine moving stage 41, and finely move the fine moving stage 41 with respect to the X stage 20 in the Z direction. Is formed. In the Z mover 205Z, the two-pole magnets 274Z are arranged along the Z direction, and interact with a current flowing through an elliptical coil 278Z of a Z stator 205Z having a linear portion perpendicular to the Z direction described later. As a result, a thrust in the Z direction is generated. This is Z
Named 1 to Z4 mover.

【0061】残りの4個の可動子204Xのうち微動ス
テージの対角の隅部に配置される2個の可動子は、微動
ステージ41をXステージ20に対してX方向に微動駆
動するためのX可動子を形成する。X可動子204Xに
おいては、前記2極の磁石274XがX方向に沿って配
列されており、後述のX方向に直角な直線部をもつX固
定子205Xの長円コイル278Xに流れる電流と相互
作用してX方向の推力を発生する。これをX1、X2可
動子と名づける。
Of the remaining four movers 204X, two movers arranged at diagonal corners of the fine moving stage are for finely moving the fine moving stage 41 with respect to the X stage 20 in the X direction. An X mover is formed. In the X mover 204X, the two-pole magnets 274X are arranged along the X direction, and interact with a current flowing through an elliptic coil 278X of an X stator 205X having a linear portion perpendicular to the X direction described later. To generate a thrust in the X direction. These are named X1 and X2 movers.

【0062】残りの2個の可動子204Yもまた微動ス
テージ41の対角の隅部に配置され、微動ステージ41
をXステージ20に対してY方向に微動駆動するための
Y可動子を形成する。Y可動子204Yにおいては、前
記2極の磁石274がY方向に沿って配列されており、
後述のY方向に直角な直線部をもつY固定子205Yの
長円コイル278Yに流れる電流と相互作用してY方向
の推力を発生する。これをY1、Y2可動子と名づけ
る。
The remaining two movers 204Y are also arranged at diagonal corners of fine movement stage 41,
Is formed to form a Y mover for fine-moving the X stage 20 in the Y direction. In the Y mover 204Y, the two-pole magnets 274 are arranged along the Y direction.
A thrust in the Y direction is generated by interacting with a current flowing through an elliptical coil 278Y of a Y stator 205Y having a linear portion perpendicular to the Y direction described later. These are named Y1 and Y2 movers.

【0063】また、微動ステージ41の下面のほぼ中央
部には、円筒形状の磁性体支持筒280が設けられてい
る。そしてこの磁性体支持筒280の外周部には4つの
円弧状の磁性体ブロック207が固定されている。この
うち2個の円弧状磁性体ブロック207Xは、X方向に
沿うように配置され、やはりX方向に沿うように配置さ
れた後述のE形状電磁石208Xと非接触で対面し、E
形状電磁石208XからX方向の大きな吸引力を受けら
れるようになっている。この、X方向に沿って配置され
た円弧状の磁性体ブロック207XをX1、X2ブロッ
クと名づける。
At substantially the center of the lower surface of the fine movement stage 41, a cylindrical magnetic material support cylinder 280 is provided. Further, four arc-shaped magnetic blocks 207 are fixed to the outer peripheral portion of the magnetic support cylinder 280. Two of the arc-shaped magnetic blocks 207X are arranged along the X direction, and face in a non-contact manner with an E-shaped electromagnet 208X described later also arranged along the X direction.
A large attractive force in the X direction can be received from the shape electromagnet 208X. The arc-shaped magnetic substance blocks 207X arranged along the X direction are referred to as X1 and X2 blocks.

【0064】残りの2個の円弧状磁性体ブロック207
Yは、Y方向に沿うように配置され、やはりY方向に沿
うように配置された後述のE形状電磁石208Yと非接
触で対面し、E形状電磁石208YからY方向の大きな
吸引力を受けられるようになっている。この、Y方向に
沿って配置された円弧状の磁性体ブロック207YをY
1、Y2ブロックと名づける。
The remaining two arc-shaped magnetic blocks 207
Y is arranged along the Y direction, faces in a non-contact manner an E-shaped electromagnet 208Y described later also arranged along the Y direction, and receives a large attractive force in the Y direction from the E-shaped electromagnet 208Y. It has become. This arc-shaped magnetic block 207Y arranged along the Y direction is
1. Named as Y2 block.

【0065】円筒形状の磁性体支持筒280の中空部分
には、自重補償ばね281が配置され、その上端が微動
ステージ41の下面中央部と結合され、微動ステージ4
1の自重を支持するようになっている。自重補償ばね2
81は自重支持方向および他の5自由度方向のばね定数
が極めて小さく設計されており、ばね281を介してX
ステージ20から微動ステージ41への振動伝達がほぼ
無視できるようになっている。
A self-weight compensation spring 281 is disposed in a hollow portion of the cylindrical magnetic body support cylinder 280, and its upper end is connected to the center of the lower surface of the fine moving stage 41,
1 to support its own weight. Self-weight compensation spring 2
The spring 81 is designed to have a very small spring constant in the direction of its own weight and in the other five degrees of freedom.
Vibration transmission from the stage 20 to the fine movement stage 41 can be almost ignored.

【0066】X1X2可動子204Xが発生する力の作
用線のZ座標は概ね一致している。X1X2可動子20
4Xが発生する力の作用線のZ座標は、X1X2可動子
204X、Y1Y2可動子204Y、Z1Z2Z3Z4
可動子204Zおよび磁性体支持筒280および4つの
円弧状磁性体ブロック207を含む微動ステージ41の
重心のZ座標と概ね一致するようになっている。このた
めX1X2可動子204Xに発生するX方向の推力によ
って、Y軸まわりの回転力がほとんど微動ステージ41
に作用しないようになっている。
The Z-coordinate of the line of action of the force generated by the X1X2 mover 204X substantially coincides. X1X2 mover 20
The Z coordinate of the line of action of the force generated by 4X is X1X2 mover 204X, Y1Y2 mover 204Y, Z1Z2Z3Z4
The Z coordinate of the center of gravity of the fine movement stage 41 including the mover 204Z, the magnetic material support cylinder 280, and the four arc-shaped magnetic material blocks 207 substantially coincides with each other. Therefore, due to the thrust in the X direction generated on the X1X2 mover 204X, the rotational force around the Y axis is almost completely reduced.
It does not act on.

【0067】Y1Y2可動子204Yが発生する力の作
用線のZ座標は概ね一致している。Y1Y2可動子20
4Yが発生する力の作用線のZ座標は、X1X2可動子
204Y、Y1Y2可動子204Y、Z1Z2Z3Z4
可動子204Zおよび磁性体支持筒280および4つの
円弧状磁性体ブロック207を含む微動ステージ41の
重心のZ座標と概ね一致するようになっている。このた
めY1Y2可動子204Yに発生するY方向の推力によ
って、X軸まわりの回転力がほとんど微動ステージ41
に作用しないようになっている。
The Z coordinate of the line of action of the force generated by the Y1Y2 mover 204Y substantially coincides. Y1Y2 mover 20
The Z coordinate of the line of action of the force generated by 4Y is X1X2 mover 204Y, Y1Y2 mover 204Y, Z1Z2Z3Z4
The Z coordinate of the center of gravity of the fine movement stage 41 including the mover 204Z, the magnetic material support cylinder 280, and the four arc-shaped magnetic material blocks 207 substantially coincides with each other. Therefore, the rotational force about the X axis is almost completely reduced by the thrust in the Y direction generated by the Y1Y2 mover 204Y.
It does not act on.

【0068】X1X2ブロック207Xに作用する吸引
力の作用線のZ座標は概ね一致している。X1X2ブロ
ック207Xに作用する吸引力の作用線のZ座標は、X
1X2可動子204X、Y1Y2可動子204Y、Z1
Z2Z3Z4可動子204Zおよび磁性体支持筒280
および4つの円弧状磁性体ブロック207を含む微動ス
テージ41の重心のZ座標と概ね一致するようになって
いる。このためX1X2ブロック207Xに作用するX
方向の吸引力によって、Y軸まわりの回転力がほとんど
微動ステージ41に作用しないようになっている。
The Z-coordinate of the line of action of the suction force acting on the X1X2 block 207X substantially coincides. The Z coordinate of the line of action of the suction force acting on the X1X2 block 207X is X
1X2 mover 204X, Y1Y2 mover 204Y, Z1
Z2Z3Z4 mover 204Z and magnetic body support cylinder 280
And the Z-coordinate of the center of gravity of the fine movement stage 41 including the four arc-shaped magnetic blocks 207. Therefore, X acting on the X1X2 block 207X
The rotational force around the Y axis hardly acts on the fine movement stage 41 due to the suction force in the direction.

【0069】また、このX1X2ブロック207Xに作
用するX方向の吸引力の作用線のX座標は、X1X2可
動子204X、Y1Y2可動子204Y、Z1Z2Z3
Z4可動子204Zおよび磁性体支持筒280および4
つの円弧状磁性体ブロック207を含む微動ステージ4
1の重心のX座標と概ね一致するようになっている。こ
のためX1X2ブロックに作用するX方向の吸引力によ
って、Z軸まわりの回転力がほとんど微動ステージ41
に作用しないようになっている。
The X coordinate of the line of action of the attraction force acting on the X1X2 block 207X in the X direction is X1X2 mover 204X, Y1Y2 mover 204Y, Z1Z2Z3.
Z4 mover 204Z and magnetic body support cylinders 280 and 4
Stage 4 including two arc-shaped magnetic blocks 207
The X-coordinate of the center of gravity of one is approximately coincident. For this reason, the rotational force around the Z axis is almost completely reduced by the attraction force in the X direction acting on the X1X2 block.
It does not act on.

【0070】Y1Y2ブロック207Yに作用する吸引
力の作用線のZ座標は概ね一致している。Y1Y2ブロ
ック207Yに作用する吸引力の作用線のZ座標は、X
1X2可動子204X、Y1Y2可動子204Y、Z1
Z2Z3Z4可動子204Zおよび磁性体支持筒280
および4つの円弧状磁性体ブロック207を含む微動ス
テージ41の重心のZ座標と概ね一致するようになって
いる。このためY1Y2ブロック207Yに作用するY
方向の吸引力によって、X軸まわりの回転力がほとんど
微動ステージ41に作用しないようになっている。
The Z coordinate of the line of action of the suction force acting on the Y1Y2 block 207Y substantially coincides. The Z coordinate of the line of action of the suction force acting on the Y1Y2 block 207Y is X
1X2 mover 204X, Y1Y2 mover 204Y, Z1
Z2Z3Z4 mover 204Z and magnetic body support cylinder 280
And the Z-coordinate of the center of gravity of the fine movement stage 41 including the four arc-shaped magnetic blocks 207. Therefore, Y acting on the Y1Y2 block 207Y
The rotational force around the X axis hardly acts on the fine movement stage 41 due to the suction force in the direction.

【0071】また、このY1Y2ブロック207Yに作
用するY方向の吸引力の作用線のX座標は、X1X2可
動子204X、Y1Y2可動子204Y、Z1Z2Z3
Z4可動子204Zおよび磁性体支持筒280および4
つの円弧状磁性体ブロック207を含む微動ステージ4
1の重心のX座標と概ね一致するようになっている。こ
のためY1Y2ブロック207Yに作用するY方向の吸
引力によって、Z軸まわりの回転力がほとんど微動ステ
ージ41に作用しないようになっている。
The X coordinate of the line of action of the attraction force acting on the Y1Y2 block 207Y in the Y direction is X1X2 mover 204X, Y1Y2 mover 204Y, Z1Z2Z3.
Z4 mover 204Z and magnetic body support cylinders 280 and 4
Stage 4 including two arc-shaped magnetic blocks 207
The X-coordinate of the center of gravity of one is approximately coincident. For this reason, the rotational force around the Z axis hardly acts on the fine movement stage 41 due to the suction force in the Y direction acting on the Y1Y2 block 207Y.

【0072】Xステージ天板21の上部には、微動ステ
ージ41を6軸方向に位置制御するための8個の微動リ
ニアモータ203の固定子205、微動ステージ41に
XY方向の加速度を与えるための電磁石支持円筒283
に支持された4個のE形電磁石208、微動ステージ4
1の自重を支持するための自重支持ばねの一端が固定さ
れている。
On the upper part of the X-stage top plate 21, the stators 205 of the eight fine-movement linear motors 203 for controlling the position of the fine-movement stage 41 in six axial directions, and the XY-direction acceleration are applied to the fine-movement stage 41. Electromagnetic support cylinder 283
E-shaped electromagnets 208 supported by the micro-movement stage 4
One end of a self-weight supporting spring for supporting the self-weight is fixed.

【0073】各固定子205は、長円形のコイル278
をコイル固定枠579で支持する構造になっており、前
述の微動ステージ41下面に固定されたリニアモータ可
動子204と非接触で対面するようになっている。
Each stator 205 has an oval coil 278.
Is supported by a coil fixing frame 579, and faces the linear motor movable element 204 fixed to the lower surface of the fine movement stage 41 in a non-contact manner.

【0074】8個の固定子205のうちの4個の固定子
205Zは、矩形状のXステージ天板21の辺のほぼ中
央部に配置され、微動ステージ41をXステージ20に
対してZ方向に微動駆動するためのZ固定子を形成す
る。Z固定子205Zは、前記長円コイル278Zの直
線部がZ方向と直角になるように配置されており、前記
Z可動子204ZのZ方向に沿って配置された2極の磁
石274ZにZ方向の推力を作用できるようになってい
る。このコイルをZ1〜Z4コイルと名づける。
The four stators 205Z of the eight stators 205 are arranged substantially at the center of the sides of the rectangular X-stage top plate 21, and move the fine movement stage 41 with respect to the X-stage 20 in the Z direction. To form a Z stator for fine movement driving. The Z stator 205Z is disposed so that the linear portion of the elliptical coil 278Z is perpendicular to the Z direction, and the two-pole magnet 274Z disposed along the Z direction of the Z mover 204Z has the Z direction. The thrust can be applied. These coils are referred to as Z1 to Z4 coils.

【0075】残りの4個の固定子のうち2個の固定子2
05Xは、矩形状のXステージ天板21の対角の隅部に
配置され、X固定子を形成する。X固定子205Xで
は、前記長円コイル278Xの2つの直線部がX方向と
直角になり、2つの直線部がX方向に沿うように配置さ
れており、前記X可動子204XのX方向に沿って配置
された2極の磁石274XにX方向の推力を作用できる
ようになっている。このコイルをX1X2コイルと名づ
ける。
Two of the remaining four stators 2
05X is arranged at a diagonal corner of the rectangular X stage top plate 21 to form an X stator. In the X stator 205X, the two linear portions of the elliptical coil 278X are perpendicular to the X direction, and the two linear portions are arranged along the X direction. A thrust in the X direction can be applied to the two-pole magnet 274X arranged in the vertical direction. This coil is named X1X2 coil.

【0076】残りの2個の固定子205Yも矩形状のX
ステージ天板21の対角の隅部に配置され、Y固定子を
形成する。Y固定子205Yでは、前記長円コイル27
8Yの2つの直線部がY方向と直角になり、2つの直線
部がY方向に沿うように配置されており、前記Y可動子
204YのY方向に沿って配置された2極の磁石204
YにY方向の推力を作用できるようになっている。この
コイルをY1Y2コイルと名づける。
The remaining two stators 205Y are also rectangular Xs.
They are arranged at diagonal corners of the stage top plate 21 to form a Y stator. In the Y stator 205Y, the elliptical coil 27
The two linear portions 8Y are perpendicular to the Y direction, and the two linear portions are disposed along the Y direction. The two-pole magnet 204 disposed along the Y direction of the Y mover 204Y.
A Y-direction thrust can be applied to Y. This coil is referred to as a Y1Y2 coil.

【0077】また、電磁石支持円筒283は、矩形状の
Xステージ天板21のほぼ中央部に配置され、電磁石支
持円筒283の内部には4つのE形電磁石208が設け
られている。E形電磁石208は、Z方向からみたとき
概ねE形の断面を有する磁性体ブロック285と、コイ
ル286とを具備している。コイル285は、Eの字の
中央の突起の周りに巻きまわされる。Eの字の3つの突
起部の端面は、直線ではなく円弧になっている。このE
形電磁石208の3つの突起部の端面は、前記微動ステ
ージ41に固定された円弧状磁性体ブロック207と数
十ミクロン程度以上の空隙を介して非接触で対面し、コ
イルに電流を流すことによって円弧状磁性体ブロック2
85に吸引力を作用するようになっている。
The electromagnet support cylinder 283 is disposed substantially at the center of the rectangular X-stage top plate 21, and four E-shaped electromagnets 208 are provided inside the electromagnet support cylinder 283. The E-shaped electromagnet 208 includes a magnetic block 285 having a substantially E-shaped cross section when viewed from the Z direction, and a coil 286. The coil 285 is wound around a central projection of the letter E. The end surfaces of the three protrusions of the letter E are not straight lines but arcs. This E
The end faces of the three projections of the shaped electromagnet 208 face the arc-shaped magnetic block 207 fixed to the fine movement stage 41 in a non-contact manner through a gap of about several tens of microns or more, and a current flows through the coil. Arc-shaped magnetic block 2
A suction force is applied to 85.

【0078】4個のE形電磁石208のうち2個は、X
1X2ブロック207Xに対面するようにX方向に沿っ
て配置され、X1X2ブロック207XにそれぞれX方
向および−X方向の吸引力を与える。これをX1X2電
磁石208Xと名づける。
Two of the four E-shaped electromagnets 208 have X
It is arranged along the X direction so as to face the 1X2 block 207X, and applies a suction force in the X direction and the −X direction to the X1X2 block 207X, respectively. This is named X1X2 electromagnet 208X.

【0079】E形電磁石208のうち残りの2個は、Y
1Y2ブロック207Yに対面するようにY方向に沿っ
て配置され、Y1Y2ブロック207YにそれぞれY方
向および−Y方向の吸引力を与える。これをY1Y2電
磁石208Yと名づける。
The remaining two of the E-shaped electromagnets 208
It is arranged along the Y direction so as to face the 1Y2 block 207Y, and applies a suction force in the Y direction and the −Y direction to the Y1Y2 block 207Y, respectively. This is named Y1Y2 electromagnet 208Y.

【0080】電磁石208は吸引力しか発生できないの
で、XYそれぞれの駆動方向について+方向に吸引力を
発生する電磁石208と−方向に吸引力を発生する電磁
石208を設けているのである。
Since the electromagnet 208 can generate only an attractive force, the electromagnet 208 that generates an attractive force in the positive direction and the electromagnet 208 that generates an attractive force in the negative direction are provided for the respective X and Y driving directions.

【0081】また、磁性体ブロック207およびE形電
磁石の各々の対向面をZ軸まわりの円筒面とし、4つの
磁性体ブロックと4つのE形電磁石208が、Z軸周り
(θx方向)に互いに接触することなく、自由に回転で
きるようにしている。つまり、微動ステージ41とXス
テージ20が、θx方向に相対移動可能となる。また、
θx方向に回転しても、E形電磁石208の端面と磁性
体ブロック207との間の空隙に変化がなく、同一電流
に対して電磁石208の発生する吸引力が変化しない。
The opposing surfaces of the magnetic block 207 and the E-shaped electromagnet are cylindrical surfaces around the Z-axis, and the four magnetic blocks and the four E-shaped electromagnets 208 are mutually connected around the Z-axis (θx direction). It can rotate freely without touching. That is, the fine movement stage 41 and the X stage 20 can relatively move in the θx direction. Also,
Even when rotated in the θx direction, there is no change in the gap between the end face of the E-shaped electromagnet 208 and the magnetic block 207, and the attractive force generated by the electromagnet 208 does not change for the same current.

【0082】本実施形態では、4つの磁性体ブロックと
4つのE形電磁石の各々の対向面は円筒面としたが、こ
れに対向面の形状はこれに限るものではなく、球面形状
や、椀形状にしても良い。磁性体ブロックと電磁石の対
抗面を球面形状や椀形状にしても、θxθyθzの回転
3軸方向について相対回転自在となり、相対回転しても
対向する面の空隙に変化がなく、電磁石の吸引力が変化
することもない。
In this embodiment, the opposing surfaces of the four magnetic blocks and the four E-shaped electromagnets are cylindrical surfaces. However, the shape of the opposing surfaces is not limited to this. It may be shaped. Even if the opposing surfaces of the magnetic block and the electromagnet are spherical or bowl-shaped, they can rotate relative to each other in the three axes of rotation of θxθyθz. There is no change.

【0083】また、円弧状磁性体ブロック207および
E形磁性体ブロック285は層間が電気的に絶縁された
薄板を積層して形成されており、磁束変化にともなって
ブロック内に渦電流が流れることを防止しており、E形
電磁石208の吸引力を高い周波数まで制御することが
できる。
The arc-shaped magnetic block 207 and the E-shaped magnetic block 285 are formed by laminating thin plates electrically insulated between the layers, and an eddy current flows in the block due to a change in magnetic flux. And the attractive force of the E-shaped electromagnet 208 can be controlled up to a high frequency.

【0084】以上の構成により、Xステージ20から微
動ステージ41に対して、リニアモータにより6軸方向
の推力を与えることができ、電磁石208によりXY方
向の大きな吸引力を与えることができる。
With the above configuration, thrusts in six axial directions can be given from the X stage 20 to the fine movement stage 41 by the linear motor, and a large attractive force in the XY directions can be given by the electromagnet 208.

【0085】並進Z方向および回転θxθyθz方向は
長いストロークを動かす必要はないが、XY方向は長い
ストロークにわたって推力や吸引力を作用させる必要が
ある。しかし、リニアモータ203も電磁石208もX
Y方向のストロークが極めて短い。一方、Xステージ2
0はXY方向に長いストロークを有する。そこで、Xス
テージ20をXY方向に移動させながら微動ステージ4
1にXY方向の推力や吸引力を作用させることにより、
XY方向の長きにわたって微動ステージ41にXY方向
の推力や吸引力を作用させるようにしている。
It is not necessary to move a long stroke in the translation Z direction and the rotation θxθyθz direction, but it is necessary to apply a thrust or suction force over a long stroke in the XY direction. However, both the linear motor 203 and the electromagnet 208
The stroke in the Y direction is extremely short. On the other hand, X stage 2
0 has a long stroke in the XY directions. Therefore, while moving the X stage 20 in the XY directions,
By applying thrust and suction in the XY directions to 1
The XY-direction thrust and suction force are applied to the fine movement stage 41 over a long XY-direction length.

【0086】一例として、図6に、Y方向にのみ長距離
移動し、他の5軸方向は現在位置に保持するような動作
を行う場合の制御ブロック図を示す。
As an example, FIG. 6 shows a control block diagram in the case of performing an operation of moving a long distance only in the Y direction and holding the current position in the other five axis directions.

【0087】移動目標指示手段221は、微動ステージ
41の6軸方向の位置等の目標値を位置プロファイル生
成手段222と加速プロファイル生成手段223に出力
する。位置プロファイル生成手段222は、目標指示手
段221からの目標値に基いて、時間と微動ステージ4
1がいるべき位置との関係を、並進XYZ方向および回
転θxθyθz方向の6軸方向についてそれぞれ生成す
る。加速プロファイル生成手段223は、目標指示手段
221からの目標値に基いて、時間と発生すべき加速度
の関係を、並進XY方向の2軸についてそれぞれ生成す
る。これらのプロファイルは、微動ステージ41を剛体
とみなしてその代表位置に対して与えられる。代表位置
としては、微動ステージ41の重心を用いるのが一般的
である。
The movement target instructing means 221 outputs target values such as the position of the fine movement stage 41 in the six axial directions to the position profile generating means 222 and the acceleration profile generating means 223. The position profile generating means 222 determines the time and fine movement stage 4 based on the target value from the target instructing means 221.
The relationship with the position where 1 should be placed is generated in each of the six axial directions of the translation XYZ direction and the rotation θxθyθz direction. The acceleration profile generation unit 223 generates a relationship between time and acceleration to be generated for each of the two axes in the translation XY directions based on the target value from the target instruction unit 221. These profiles are given to the representative positions of the fine movement stage 41 assuming that the fine movement stage 41 is a rigid body. In general, the center of gravity of fine movement stage 41 is used as the representative position.

【0088】つまり本実施形態の場合、時間と微動ステ
ージ41がいるべき重心の位置および重心周りの回転の
関係が位置プロファイル生成手段222により与えら
れ、微動ステージ41の重心のXY方向の加速プロファ
イルについては加速プロファイル生成手段223により
与えられる。
In other words, in the case of the present embodiment, the relationship between the time and the position of the center of gravity where the fine movement stage 41 should be and the rotation around the center of gravity is given by the position profile generating means 222. Is given by the acceleration profile generation means 223.

【0089】本実施形態では、Y軸方向のみ長距離移動
するので、Y軸に関してのみ目標位置まで移動する位置
プロファイルが与えられ、他の軸に関しては現在位置に
とどまるよう一定値の位置プロファイルがあたえられ
る。また加速プロファイルもY軸は移動に伴う加減速パ
ターンが加速プロファイル生成手段により与えられ、移
動のないX軸は常にゼロである。
In the present embodiment, since a long-distance movement is performed only in the Y-axis direction, a position profile for moving to the target position only in the Y-axis is given, and a position profile of a fixed value is provided for the other axes so as to remain at the current position. Can be As for the acceleration profile, the acceleration / deceleration pattern accompanying the movement is given to the Y-axis by the acceleration profile generation means, and the X-axis without movement is always zero.

【0090】6軸方向の微動ステージ41の重心位置お
よび重心周りの回転の位置プロファイル生成手段222
の出力は、微動リニアモータ203を制御する微動LM
位置サーボ系に入力される。このうちの重心のX位置プ
ロファイル生成手段222Xの出力とY位置プロファイ
ル生成手段222Yの出力は、Xステージ20をXY方
向に移動させるXYステージの長距離リニアモータ21
0の電流をフィードバック制御する長距離LM位置サー
ボ系235にも入力される。
The position profile generating means 222 for the position of the center of gravity of the fine movement stage 41 in the six axial directions and the rotation around the center of gravity.
Output is a fine movement LM that controls the fine movement linear motor 203.
Input to the position servo system. The output of the center-of-gravity X-position profile generation means 222X and the output of the Y-position profile generation means 222Y are the long-range linear motor 21 of the XY stage that moves the X stage 20 in the XY directions.
The current of 0 is also input to the long distance LM position servo system 235 that performs feedback control.

【0091】またX加速プロファイル生成手段223X
の出力とY加速プロファイル生成手段223Yの出力
は、電磁石208の吸引力をフィードフォワード制御す
る吸引FF系231に入力される。
X acceleration profile generating means 223X
And the output of the Y-acceleration profile generation means 223Y are input to a suction FF system 231 for feedforward controlling the suction force of the electromagnet 208.

【0092】微動LM位置サーボ系225は、差分器2
41と、演算部226と、出力座標変換部242と、微
動電流アンプ227と、微動ステージ位置計測系228
と、入力座標変換部243とを有する。差分器241
は、上記位置プロファイル生成手段222が出力する微
動ステージ41の重心の現在いるべきXYZθxθyθ
z位置(目標位置)と微動ステージ41の重心が実際に
いるXYZθxθyθz位置(計測位置)との偏差を出
力する。演算部226は、差分器241からの偏差信号
に基いて、PID等に代表される制御演算を施し、6軸
分の駆動指令を計算する。出力座標変換部242は、6
軸分の駆動指令をX1X2Y1Y2Z1Z2Z3Z4リ
ニアモータ203に分配する演算を行い、その結果をア
ナログ電圧で出力する。微動電流アンプ227は、該ア
ナログ出力電圧に比例する電流をX1X2Y1Y2Z1
Z2Z3Z4リニアモータ203に供給する。微動ステ
ージ41位置計測系は、微動ステージ41の概ね露光点
のXYZθxθyθzの位置を計測する干渉計等を備え
た前述の計測手段を有する。入力座標変換部243は、
微動ステージ位置計測系からの信号に基いて、微動ステ
ージ41の概ね露光点のXYZθxθyθzの位置を微
動ステージ41の重心のXYZθxθyθz位置に換算
する。
The fine movement LM position servo system 225 is provided with a differentiator 2
41, a calculation unit 226, an output coordinate conversion unit 242, a fine movement current amplifier 227, and a fine movement stage position measurement system 228.
And an input coordinate conversion unit 243. Differentiator 241
Is the XYZθxθyθ of the center of gravity of the fine movement stage 41 output by the position profile generation means 222.
It outputs the deviation between the z position (target position) and the XYZθxθyθz position (measurement position) where the center of gravity of the fine movement stage 41 is actually located. The calculation unit 226 performs a control calculation represented by a PID or the like based on the deviation signal from the differentiator 241 and calculates drive commands for six axes. The output coordinate conversion unit 242
A calculation for distributing the drive commands for the axes to the X1X2Y1Y2Z1Z2Z3Z4 linear motor 203 is performed, and the result is output as an analog voltage. Fine movement current amplifier 227 outputs a current proportional to the analog output voltage to X1X2Y1Y2Z1.
It is supplied to the Z2Z3Z4 linear motor 203. The fine movement stage 41 position measurement system has the above-described measuring means provided with an interferometer or the like for measuring the position of XYZθxθyθz of the exposure point of the fine movement stage 41. The input coordinate conversion unit 243
Based on a signal from the fine movement stage position measurement system, the XYZθxθyθz position of the exposure point of the fine movement stage 41 is converted into the XYZθxθyθz position of the center of gravity of the fine movement stage 41.

【0093】微動LM位置サーボ系225は、各軸ごと
にみると、位置プロファイル生成手段222の出力を指
令値とする通常の位置サーボ系であるが、大推力が必要
なときは、後述の吸引FF系231から力をもらうよう
になっている。また、上述のように電磁石208の吸引
力は、その作用線と微動ステージ41の重心を一致させ
ることにより、微動ステージ41に回転力を発生しない
ように構成されている。そのため、微動リニアモータ2
03は、目標位置とのわずかな位置偏差を解消するため
の小さい推力を発生するだけでよいので、発熱が問題に
なるような電流が流れないようになっている。またソフ
ト的またはハード的にリニアモータの電流を制限して吸
引FF系231との連動が誤動作した場合でも発熱が問
題になるような電流が流れないようにすることもでき
る。
The fine movement LM position servo system 225 is a normal position servo system using the output of the position profile generating means 222 as a command value when viewed from each axis. Power is received from the FF system 231. Further, as described above, the attracting force of the electromagnet 208 is configured so that no rotational force is generated on the fine movement stage 41 by matching the line of action with the center of gravity of the fine movement stage 41. Therefore, the fine movement linear motor 2
No. 03 generates only a small thrust for eliminating a slight positional deviation from the target position, so that a current that causes heat generation does not flow. In addition, the current of the linear motor can be limited by software or hardware so that even when the interlocking with the suction FF system 231 malfunctions, the current that causes heat generation can be prevented from flowing.

【0094】吸引FF系231は、1対のX1X2電磁
石208XとX1X2ブロック207Xとの間に加速プ
ロファイル生成手段223の出力に比例したX方向の合
成推力を発生させるための制御系と、1対のY1Y2電
磁石208YとY1Y2ブロック207Yとの間に加速
プロファイル生成手段223の出力に比例したY方向の
合成推力を発生させるための制御系とを有する。各制御
系は、補正手段232と、調整手段233と、1対の電
磁石208のコイル286を各々独立に駆動する2つの
電磁石用電流アンプ234とから構成される。
The suction FF system 231 includes a control system for generating a combined thrust in the X direction proportional to the output of the acceleration profile generating means 223 between the pair of X1X2 electromagnets 208X and the X1X2 block 207X, and a pair of XFFs. A control system is provided between the Y1Y2 electromagnet 208Y and the Y1Y2 block 207Y for generating a combined thrust in the Y direction in proportion to the output of the acceleration profile generating means 223. Each control system includes a correction unit 232, an adjustment unit 233, and two electromagnet current amplifiers 234 that independently drive the coils 286 of the pair of electromagnets 208.

【0095】補正手段232は、電磁石208の電流と
推力の非線型関係を補正するためのものである。多くの
場合、補正手段232は符号を保存する平方根演算器で
ある。一般に電磁石の吸引力は電磁石の電流の二乗に比
例する。要求される力は、加速プロファイル生成手段2
23の出力に比例する力であるから、この出力の平方根
をとってそれを電流指令とすれば、加速プロファイル生
成手段223の出力の平方根の2乗に比例する吸引力が
働く。つまり加速プロファイル生成手段223の出力に
比例した吸引力が働く。また、加速プロファイル生成手
段223の出力は、符号を含んでいるが、平方根演算は
出力の絶対値に対して行い、演算後に符号を付加して調
整手段に出力するようになっている。
The correcting means 232 corrects the non-linear relationship between the current of the electromagnet 208 and the thrust. In many cases, the correction unit 232 is a square root arithmetic unit that stores a code. Generally, the attractive force of an electromagnet is proportional to the square of the current of the electromagnet. The required force is the acceleration profile generation means 2
Since the force is proportional to the output of the acceleration profile generating means 223, if the square root of the output is taken as the current command, an attractive force proportional to the square of the square root of the output of the acceleration profile generating means 223 acts. That is, a suction force proportional to the output of the acceleration profile generation means 223 acts. Although the output of the acceleration profile generation means 223 includes a sign, the square root calculation is performed on the absolute value of the output, and after the calculation, a sign is added and the result is output to the adjustment means.

【0096】また、調整手段233は、1対の電磁石2
08を構成する各々の電磁石208と磁性体207の間
に働く吸引力を調整し、両者の合力の大きさと向きを所
望のものにするためのものである。電磁石208は電流
の向きによらず磁性体207を吸引する力しか出せな
い。そこで、1対の電磁石208で磁性体207を挟
み、各々の電磁石208で磁性体板に対して逆向きの力
を発生するようにし、その2つの力を調整することで磁
性体207に働く合力の大きさと方向を制御するように
している。前記補正手段232の出力の符号に基いて、
1対の電磁石208のうちのどちらに電流を与えるかを
選択し、前記補正手段232の出力に比例した値を電流
アンプ234に入力し、他方の電磁石208の電流はゼ
ロに制御するようにするのがもっとも簡単な構成であ
る。補正手段232の出力がゼロの場合は、どちらの電
磁石208の電流もゼロに制御される。この結果、1対
の電磁石208から磁性体207に対して、加速プロフ
ァイル生成手段223の出力の大きさに比例した推力が
所望の方向に付与されることになる。また、補正手段2
32の出力がゼロのときに2つの電磁石208に等しい
バイアス電流を流しておくこともできる。これは電磁石
208のBH曲線の動作中心を電流すなわち磁界の強さ
と磁束密度の関係をより線形にする効果がある。この場
合、補正手段と調整手段は一体となって、加速プロファ
イル出力に基いて、2つの電磁石208に適当な電流を
指令する動作をする。
The adjusting means 233 includes a pair of electromagnets 2.
08 to adjust the attractive force acting between each of the electromagnets 208 and the magnetic body 207 to make the magnitude and the direction of the resultant force of both the magnets 207 desired. The electromagnet 208 can only exert a force for attracting the magnetic body 207 regardless of the direction of the current. Therefore, the magnetic body 207 is sandwiched between the pair of electromagnets 208, and each of the electromagnets 208 generates a force in the opposite direction to the magnetic body plate, and by adjusting the two forces, the resultant force acting on the magnetic body 207. The size and direction are controlled. Based on the sign of the output of the correction means 232,
Which of the pair of electromagnets 208 is to be supplied with a current is selected, a value proportional to the output of the correction means 232 is input to the current amplifier 234, and the current of the other electromagnet 208 is controlled to zero. Is the simplest configuration. When the output of the correction means 232 is zero, the current of both electromagnets 208 is controlled to zero. As a result, a thrust proportional to the magnitude of the output of the acceleration profile generating means 223 is applied to the magnetic body 207 from the pair of electromagnets 208 in a desired direction. Correction means 2
A bias current equal to the two electromagnets 208 may be allowed to flow when the output of 32 is zero. This has the effect of making the operating center of the BH curve of the electromagnet 208 a more linear relationship between the current, that is, the strength of the magnetic field and the magnetic flux density. In this case, the correcting means and the adjusting means are integrally operated to instruct the two electromagnets 208 with an appropriate current based on the acceleration profile output.

【0097】具体的には加速プロファイル生成手段22
3の出力がプラス移動方向にVa、バイアス電流がIbのと
き、プラス移動方向に吸引力を発生する電磁石208の
コイル電流をIp、マイナス移動方向に吸引力を発生する
電磁石208のコイル電流をImとすると、あらかじめ定
めた比例定数Kに対してVa=K((Ip-Ib)^2-(Im-Ib)^2)を満
たすようなIp、Imを出力する動をする。電磁石208は
小さいアンペアターンで大きな推力を得ることができ発
熱はほとんど問題にならない。
More specifically, the acceleration profile generating means 22
When the output of No. 3 is Va in the positive movement direction and the bias current is Ib, the coil current of the electromagnet 208 generating the attraction force in the positive movement direction is Ip, and the coil current of the electromagnet 208 generating the attraction force in the negative movement direction is Im. Then, there is an action of outputting Ip and Im that satisfy Va = K ((Ip−Ib) ^ 2- (Im−Ib) ^ 2) with respect to a predetermined proportionality constant K. The electromagnet 208 can obtain a large thrust with a small ampere turn, and heat generation hardly causes a problem.

【0098】また、一定速度で走行中は電磁石208の
電流はゼロに制御する。このため床振動等の外乱が電磁
石208を通して微動ステージ41側に伝わることはな
い。この状態においては、微動リニアモータを用いて微
動ステージ41の6軸方向の位置決めを高精度に制御す
る。
While the vehicle is running at a constant speed, the current of the electromagnet 208 is controlled to zero. Therefore, disturbance such as floor vibration is not transmitted to the fine movement stage 41 through the electromagnet 208. In this state, the positioning of the fine movement stage 41 in the six axial directions is controlled with high accuracy using the fine movement linear motor.

【0099】本実施形態において、微動ステージ41に
連結された微動リニアモータおよび電磁石208はスト
ロークが短いので、そのままでは長距離にわたって力を
付与することができない。そこで、微動ステージ41に
力を付与する基準となるXステージ20をXY方向に移
動させながら微動ステージ41にXY方向の推力や吸引
力を作用させることにより、XY方向の長きにわたって
微動ステージ41にXY方向の推力や吸引力を作用させ
るようにしている。これを実現するために、長距離LM
位置サーボ系と、それに接続される2本のYリニアモー
タおよび1本のXリニアモータが設けられている。
In the present embodiment, since the stroke of the fine-movement linear motor and the electromagnet 208 connected to the fine-movement stage 41 is short, a force cannot be applied over a long distance as it is. Therefore, by moving the X stage 20 which is a reference for applying a force to the fine movement stage 41 in the XY directions and applying a thrust or suction force in the XY directions to the fine movement stage 41, the XY direction is applied to the fine movement stage 41 for a long time in the XY directions. Direction thrust and suction force are applied. To achieve this, the long distance LM
A position servo system and two Y linear motors and one X linear motor connected thereto are provided.

【0100】長距離LM位置サーボ系235は、X制御
系とY制御系とを有する。X制御系は、1本のXリニア
モータによってXステージ20のX位置をX位置プロフ
ァイルにならうように制御する。Y制御系は、2本のY
リニアモータによってXステージ20およびYステージ
10のY位置をY位置プロファイルに基いて制御する。
The long distance LM position servo system 235 has an X control system and a Y control system. The X control system controls the X position of the X stage 20 to follow the X position profile by one X linear motor. The Y control system consists of two Y
The Y position of the X stage 20 and the Y stage 10 is controlled by a linear motor based on the Y position profile.

【0101】長距離LM位置サーボ系235のXおよび
Y制御系は、XまたはY方向の位置プロファイルと、X
ステージ天板21の側面に構成された反射ミラーに照射
した干渉計ビームにより計測されるXまたはY方向のX
ステージ20の現在位置との差分を出力し、この偏差信
号にPID等に代表される制御演算を施し、XまたはY
方向の加速指令を計算し、これをXまたはYリニアモー
タ電流アンプ537を介してXリニアモータ210Xま
たはYリニアモータ210Yに出力するようになってい
る。
The X and Y control systems of the long distance LM position servo system 235 include a position profile in the X or Y direction,
X in the X or Y direction measured by an interferometer beam applied to a reflecting mirror formed on the side surface of the stage top plate 21
A difference from the current position of the stage 20 is output, and a control operation represented by PID or the like is performed on this deviation signal, and X or Y
A direction acceleration command is calculated, and this is output to the X linear motor 210X or the Y linear motor 210Y via the X or Y linear motor current amplifier 537.

【0102】この結果、Yリニアモータ210YはYス
テージ10、Xステージ20、および微動ステージ41
等の全体質量をY方向に加速するための推力を発生し、
Xリニアモータ210XはXステージ20および微動ス
テージ41等の全体質量をX方向に加速するための推力
を発生する。
As a result, the Y linear motor 210Y includes the Y stage 10, the X stage 20, and the fine movement stage 41.
Generates a thrust to accelerate the total mass in the Y direction,
X linear motor 210X generates a thrust for accelerating the entire mass of X stage 20 and fine movement stage 41 in the X direction.

【0103】本実施形態では、加速プロファイル生成手
段222の出力を、長距離LM位置サーボ系の制御演算
器の出力に加算してモータ電流アンプに入力することに
よって、加速度をフィードフォワード的に長距離リニア
モータ210に指令し、加速中に位置偏差がたまらない
ようにしている。
In this embodiment, the output of the acceleration profile generating means 222 is added to the output of the control arithmetic unit of the long-distance LM position servo system and input to the motor current amplifier. A command is issued to the linear motor 210 to prevent the position deviation from accumulating during acceleration.

【0104】本実施形態では、加速プロファイルは吸引
FF系231と長距離LM位置サーボ系235にフィー
ドフォワード的に与えているが、これに加えて、微動L
M位置サーボ系225にフィードフォワード的に与える
ようにしてもよい。また、加速プロファイルをXY方向
だけでなく6軸方向すべて生成し、微動LM位置サーボ
系225にフィードフォワード的に与えるようにしても
よい。
In the present embodiment, the acceleration profile is given to the suction FF system 231 and the long-distance LM position servo system 235 in a feed-forward manner.
It may be provided to the M-position servo system 225 in a feed-forward manner. Alternatively, the acceleration profile may be generated not only in the XY directions but also in all six axes, and may be provided to the fine movement LM position servo system 225 in a feed-forward manner.

【0105】Xステージ20や微動ステージ41の加速
終了後も、Xステージ20およびYステージ10はX位
置およびY位置プロファイルに基いて移動する。加速終
了後は2本のYリニアモータと1本のXリニアモータは
X1X2Y1Y2の微動リニアモータが発生する推力の
反力を発生しているだけである。
Even after the acceleration of the X stage 20 and the fine movement stage 41 is completed, the X stage 20 and the Y stage 10 move based on the X position and Y position profiles. After the acceleration is completed, the two Y linear motors and the one X linear motor only generate a reaction force of the thrust generated by the X1X2Y1Y2 fine movement linear motor.

【0106】以上のように本実施形態によれば、リニア
モータで移動されるXステージ20およびYステージ1
0とXステージ20を基準とする電磁石208の吸引力
によって微動ステージ41を加速し、微動ステージ41
の加速が終了したら電磁石は電流をゼロにして床振動を
絶縁し、長距離LM位置サーボ系はXステージ20およ
びYステージ10をXおよびYの位置プロファイルに基
いて移動させ、電磁石208や微動リニアモータの可動
子固定子が接触しないようにしつつ、これらの動作と平
行して微動リニアモータによって常時高精度な位置制御
を行うようにすることにより、大推力と低発熱と微動ス
テージ41に対する高精度6軸位置制御を同時に達成す
るようにした。
As described above, according to the present embodiment, the X stage 20 and the Y stage 1 moved by the linear motor
The fine movement stage 41 is accelerated by the attraction force of the electromagnet 208 with respect to 0 and the X stage 20, and the fine movement stage 41
When the acceleration is completed, the electromagnet sets the current to zero to insulate the floor vibration, and the long-distance LM position servo system moves the X stage 20 and the Y stage 10 based on the X and Y position profiles. High precision, low heat generation, and high precision for the fine motion stage 41 are achieved by always performing high-precision position control with the fine motion linear motor in parallel with these operations while keeping the mover stator of the motor out of contact. Six-axis position control was achieved simultaneously.

【0107】なお、本実施形態では、電磁石208や微
動リニアモータの推力発生の基準であるXステージ20
の位置を微動ステージ41の位置とは全く独立に計測
し、全く独立した制御系で位置制御している。
In the present embodiment, the X stage 20 which is a reference for generating thrust of the electromagnet 208 and the fine movement linear motor is used.
Is measured independently of the position of the fine movement stage 41, and the position is controlled by a completely independent control system.

【0108】このようなXステージ20位置の独立計測
独立制御は、相対センサを用いた制御と比較して、以下
のような利点がある。
The independent measurement independent control of the position of the X stage 20 has the following advantages as compared with the control using a relative sensor.

【0109】まず第1の利点は、実装上の不利益が多い
相対位置センサを用いないで済むことが挙げられる。X
ステージ20と微動ステージ41の相対位置を計測する
相対位置センサを設ける場合、Xステージ20または微
動ステージ41に固定しなければならない。センサ取り
付け部が振動しないように強固に固定しようとすると、
取り付け部の寸法が増加し、周囲の部品との干渉や質量
の増加が懸念される。またプリアンプも近くに搭載する
必要があり、これも周囲の空間を圧迫し質量増加を招
く。また、センサのケーブルをXステージ20や微動ス
テージ41がひきずることになり、ケーブルの引き回し
による外乱力が増加する。つまり、本実施形態のXステ
ージ20と微動ステージ41の計測および制御を独立に
することによって、微動ステージ41の質量を軽減させ
ることができるので、微動ステージ41に駆動力を与え
たときの応答が速くなり、微動ステージ41の高速な位
置決めに有利である。また、ケーブルの引き回しがな
く、高精度な位置決めに適している。
A first advantage is that it is not necessary to use a relative position sensor, which is disadvantageous in mounting. X
When a relative position sensor that measures the relative position between the stage 20 and the fine movement stage 41 is provided, it must be fixed to the X stage 20 or the fine movement stage 41. If you try to fix it firmly so that the sensor mounting part does not vibrate,
The dimensions of the mounting portion increase, and there is a concern that interference with surrounding components and an increase in mass will occur. It is also necessary to mount a preamplifier nearby, which also puts pressure on the surrounding space and causes an increase in mass. In addition, the sensor cable is dragged by the X stage 20 and the fine movement stage 41, and the disturbance force due to the cable routing increases. That is, by making the measurement and control of the X stage 20 and the fine movement stage 41 of the present embodiment independent, the mass of the fine movement stage 41 can be reduced. This is advantageous for high-speed positioning of the fine movement stage 41. In addition, there is no cable routing, which is suitable for high-precision positioning.

【0110】第2の利点は、演算の負荷が減ることであ
る。これは、上記の実装の問題とも関わっている。ギャ
ップセンサ等の相対位置センサでXY方向だけの相対変
位を計測しようとした場合、微動ステージ41の重心に
相当する位置をXステージ20から相対的に測定できる
ようにセンサを配置するのは困難である。例えば、本実
施形態では重心の付近には電磁石208や磁性体ブロッ
クがあり、相対位置センサを設けるとするとこれを避け
て配置しなければならない。すると、微動ステージ41
の回転に起因するいわゆるアッベ誤差が相対センサに入
ってくる。この誤差を取り除くためには、前記微動ステ
ージ41の重心位置計測結果のθxθyθxの値と、相
対位置センサの取付位置と微動ステージ41の重心位置
との隔たり量からXY方向の変位を計算し、または相対
位置センサを6個設けて座標変換を行うことによりXY
方向の変位を計算したりしなければならず、演算の負荷
が増える。本実施形態では、このような演算の負荷が軽
減されているため、高速な位置決めには非常に適してい
る。
The second advantage is that the computational load is reduced. This has to do with the implementation issues described above. When trying to measure the relative displacement only in the X and Y directions using a relative position sensor such as a gap sensor, it is difficult to dispose the sensor so that a position corresponding to the center of gravity of the fine movement stage 41 can be relatively measured from the X stage 20. is there. For example, in the present embodiment, there are the electromagnet 208 and the magnetic block near the center of gravity, and if a relative position sensor is provided, it must be arranged to avoid this. Then, the fine movement stage 41
A so-called Abbe error caused by the rotation of the sensor enters the relative sensor. In order to remove this error, the displacement in the XY directions is calculated from the value of θxθyθx of the result of the measurement of the center of gravity of the fine movement stage 41 and the amount of separation between the mounting position of the relative position sensor and the center of gravity of the fine movement stage 41, or By providing six relative position sensors and performing coordinate conversion, XY
For example, the displacement in the direction must be calculated, which increases the computational load. In the present embodiment, since the load of such calculation is reduced, it is very suitable for high-speed positioning.

【0111】第3の利点は、Xステージ20および微動
ステージ41の制御系に入る外乱を減らすことができ
る。相対位置センサを用いた制御方式では、長距離LM
位置サーボ系に入る外乱が増える。相対位置センサを用
いた制御方式では、長距離LM位置サーボ系に対する位
置指令は常にゼロであり、微動ステージ41とXステー
ジ20が相対変位するとそれが外乱となる。つまり、微
動ステージ41の応答遅れがあると外乱がふえる。さら
に、相対位置センサを用いた制御方式では、微動ステー
ジ41の微動LMサーボが有効でないとXYステージを
駆動することができない。そのため相対位置センサを用
いた制御方式では、例えば試験のためにXYステージ位
置のみを移動させることはできない。一方、本実施形態
の独立計測独立制御方式では、Xステージ20の位置計
測に干渉計を用いており、これはXステージ20の側面
にミラーを形成するだけですむ。
A third advantage is that disturbances entering the control system of the X stage 20 and the fine movement stage 41 can be reduced. In the control method using the relative position sensor, the long distance LM
The disturbance entering the position servo system increases. In the control method using the relative position sensor, the position command to the long distance LM position servo system is always zero, and when the fine movement stage 41 and the X stage 20 are relatively displaced, it becomes a disturbance. That is, if the response of the fine movement stage 41 is delayed, the disturbance increases. Further, in the control method using the relative position sensor, the XY stage cannot be driven unless the fine movement LM servo of the fine movement stage 41 is effective. Therefore, in the control method using the relative position sensor, for example, it is not possible to move only the XY stage position for a test. On the other hand, in the independent measurement and independent control method of the present embodiment, an interferometer is used for measuring the position of the X stage 20, which only requires forming a mirror on the side surface of the X stage 20.

【0112】つまり、本実施形態の独立計測独立制御に
より、微動ステージ41周辺の空間を圧迫したり、ケー
ブルを引きまわしたり、相対位置センサのアンプを搭載
することによって質量が増加することもない。また、本
実施形態の独立計測独立制御方式では、干渉計で計測し
たXYの位置信号に、微動ステージ41の回転量は混入
してこないので、位置信号に対して複雑な演算を施す必
要もない。また、微動ステージ41に応答遅れがあって
も長距離LM位置サーボ系には混入してこないので無用
の外乱が増えることもない。また、微動ステージ41の
微動LMサーボ系を立ち上げることなく長距離LM位置
サーボ系に位置指令を与えることでXステージ20を任
意位置に移動させることができる。
That is, the independent measurement independent control of the present embodiment does not increase the mass by pressing the space around the fine movement stage 41, routing the cable, or mounting the amplifier of the relative position sensor. Further, in the independent measurement independent control method of the present embodiment, since the rotation amount of the fine movement stage 41 does not mix with the XY position signal measured by the interferometer, there is no need to perform a complicated operation on the position signal. . Further, even if there is a response delay in the fine movement stage 41, it does not enter the long distance LM position servo system, so that unnecessary disturbance does not increase. The X stage 20 can be moved to an arbitrary position by giving a position command to the long distance LM position servo system without starting up the fine movement LM servo system of the fine movement stage 41.

【0113】本実施形態では、微動ステージ41の6軸
方向の微動制御に8個の微動リニアモータを用いる例を
示したが、これに限るものではなく、微動リニアモータ
は6軸方向の推力が出せるように最低6個のアクチュエ
ータがあればよい。アクチュエータの配置も本実施形態
のものに限定されないことは言うまでもない。また、前
述の実施形態と同様に、微動リニアモータに冷却装置を
設けても良い。
In this embodiment, an example is shown in which eight fine-movement linear motors are used for fine-movement control of the fine-movement stage 41 in the six-axis direction. However, the present invention is not limited to this. It suffices if there are at least six actuators so that they can be output. Needless to say, the arrangement of the actuator is not limited to that of the present embodiment. Further, similarly to the above-described embodiment, a cooling device may be provided in the fine movement linear motor.

【0114】電磁石208は吸引力しか出せないので、
本実施形態ではXY方向の加速減速を行うのに4個の電
磁石208を必要とした。しかし、電磁石208の数
も、XY方向に区別することを考慮に入れなければ、少
なくとも3個の電磁石208があればXY方向の駆動を
行うことができる。また、電磁石208は、コイルに電
流を流したとき磁性体に吸引力を発生できるものであれ
ばなんでもよく、本実施形態のようなE形状に限定され
るものではない。
Since the electromagnet 208 can only generate an attractive force,
In the present embodiment, four electromagnets 208 are required to perform acceleration and deceleration in the XY directions. However, if the number of the electromagnets 208 is not taken into account in the XY directions, driving in the XY directions can be performed if there are at least three electromagnets 208. The electromagnet 208 is not limited to the E-shape as in the present embodiment, as long as it can generate an attractive force on the magnetic material when a current flows through the coil.

【0115】また独立計測独立制御において、Xステー
ジ20位置計測を行うのにXステージ20の側面ミラー
を利用して干渉計で計測したが、これに限るものではな
く、XおよびYリニアモータにリニアエンコーダを設
け、これによりXステージ20位置を計測してもよい。
また、リニアエンコーダのかわりに長尺を測定できる任
意のセンサを使うこともできる。
In the independent measurement independent control, the position of the X stage 20 is measured by an interferometer using the side mirror of the X stage 20. However, the present invention is not limited to this. An encoder may be provided to measure the position of the X stage 20.
Further, any sensor capable of measuring a long length can be used instead of the linear encoder.

【0116】また、本実施形態では、Xステージ20を
XY方向に長ストローク駆動するためにリニアモータを
用いたが、これに限るものではなく、ボールネジ、ピス
トン、ロボットアーム等を用いても良い。
In this embodiment, a linear motor is used to drive the X stage 20 in the XY direction for a long stroke. However, the present invention is not limited to this, and a ball screw, a piston, a robot arm, or the like may be used.

【0117】また、本実施形態では、微動ステージ41
の自重支持に自重補償ばねを用いたが、これに限るもの
ではなく、エアによる浮上力を利用したり、磁石の反発
力を利用したり、Z方向に力を発生するアクチュエータ
を利用しても良い。Z方向に力を発生させるアクチュエ
ータとして、前述の微動リニアモータを用いても良い
が、リニアモータの発熱は大きいため、発熱の小さなア
クチュエータを微動リニアモータとは別に設けても良
い。
In this embodiment, the fine movement stage 41
The self-weight compensation spring is used for supporting the self-weight, but the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a floating force by air, use a repulsive force of a magnet, or use an actuator that generates a force in the Z direction. good. As the actuator that generates a force in the Z direction, the above-described fine movement linear motor may be used. However, since the linear motor generates a large amount of heat, an actuator that generates a small amount of heat may be provided separately from the fine movement linear motor.

【0118】上記の微動ステージ41を搭載したXYス
テージは、前述の実施形態のベース1上を移動可能に支
持される。また、前述の実施形態と同様に、ベース1
は、ベース搭載台3にボルト締結などによって固定され
る。固定部5は、構造体フレーム6に搭載され、ボルト
締結などによって構造体フレーム6を固定する。
The XY stage on which the fine movement stage 41 is mounted is movably supported on the base 1 of the above embodiment. Further, similarly to the above-described embodiment, the base 1
Is fixed to the base mount 3 by bolting or the like. The fixing part 5 is mounted on the structural body frame 6 and fixes the structural body frame 6 by bolting or the like.

【0119】ベース搭載台3は、ベースXガイド3gに
より、ベースY移動体4に対してX方向に滑らかに移動
可能である。また、ベースY移動体4は、ベースYガイ
ド4gにより、固定部5に対してY方向に滑らかに移動
可能である。また、構造体フレーム6は、マウント7上
に設けられている。
The base mounting table 3 can be smoothly moved in the X direction with respect to the base Y moving body 4 by the base X guide 3g. Further, the base Y moving body 4 can be smoothly moved in the Y direction with respect to the fixed portion 5 by the base Y guide 4g. The structure frame 6 is provided on the mount 7.

【0120】本実施形態により、XYステージの加減速
反力はもとより、XYステージ移動による重心変動、さ
らにXYステージ制御反力は構造体フレームに作用しな
い。
According to this embodiment, not only the acceleration / deceleration reaction force of the XY stage, but also the change in the center of gravity due to the movement of the XY stage, and the XY stage control reaction force do not act on the structure frame.

【0121】さらに、本実施形態により、XYステージ
の挙動が微動ステージに伝わらない構成にすることで、
XYステージの位置決めが多少粗くても、その影響が微
動ステージには及ばなくすることができる。
Further, according to the present embodiment, by adopting a configuration in which the behavior of the XY stage is not transmitted to the fine movement stage,
Even if the positioning of the XY stage is somewhat coarse, the effect can be made to have no effect on the fine movement stage.

【0122】<実施形態4>本発明のXYステージの形
態は、上述の実施形態に限られるものではない。例え
ば、図7のようなXYステージ10’と組合せても効果
を発揮することができる。
<Embodiment 4> The form of the XY stage of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the effect can be exerted even in combination with the XY stage 10 'as shown in FIG.

【0123】以下に図7のXYステージ10’を簡単に
説明する。
Hereinafter, the XY stage 10 'of FIG. 7 will be briefly described.

【0124】XYステージ10’は、XY可動部50、
X方向のみに運動するXバー52x、Y方向のみに運動
するYバー52yおよびガイドユニット54を有する。
The XY stage 10 'has an XY movable section 50,
It has an X bar 52x that moves only in the X direction, a Y bar 52y that moves only in the Y direction, and a guide unit 54.

【0125】Xバー52xの両側にはx運動機構53x
が固定されている。x運動機構53xは、ガイドユニッ
ト54xに対してX方向に滑らかに動くことのできる案
内と、ガイドユニット54xに対してX方向に駆動力を
与えるアクチュエータとを内蔵している。同様に、Yバ
ー52yの両側にはy運動機構53yが固定されてい
る。y運動機構53yは、ガイドユニット54yに対し
てY方向に滑らかに動くことのできる案内と、ガイドユ
ニット54yに対してY方向に駆動力を与えるアクチュ
エータとを内蔵している。また、XY可動部50は、X
力支持部51x、Y力支持部51yと一体であり、ぞれ
ぞれXバー52x、Yバー52yにより駆動力を受け
る。また、XY可動部50のZ方向は、ベース1を基準
に静圧軸受によって非接触支持されている。
On both sides of the X bar 52x, an x motion mechanism 53x is provided.
Has been fixed. The x movement mechanism 53x has a guide capable of smoothly moving in the X direction with respect to the guide unit 54x, and an actuator for applying a driving force to the guide unit 54x in the X direction. Similarly, a y movement mechanism 53y is fixed to both sides of the Y bar 52y. The y movement mechanism 53y has a guide capable of smoothly moving in the Y direction with respect to the guide unit 54y, and an actuator for applying a driving force to the guide unit 54y in the Y direction. In addition, the XY movable section 50
It is integral with the force support portion 51x and the Y force support portion 51y, and receives driving force by the X bar 52x and the Y bar 52y, respectively. The Z direction of the XY movable section 50 is supported by a static pressure bearing in a non-contact manner with respect to the base 1.

【0126】以上の構成により、XY可動部50は、ベ
ース1上のXY平面を自由に移動することができる。
With the above configuration, the XY movable section 50 can freely move on the XY plane on the base 1.

【0127】ガイドユニット54は、下面に獲りつけら
れた静圧軸受パッドにより、構造体フレーム上面6uに
対してZ方向に比接触で支持される。これにより、ベー
スXYステージ2は、構造体フレーム上面6u上をXY
方向に滑らかに移動可能である。この構成により、前述
のベースXYステージ2と同様の働きを果たす。また、
前述のベースXYステージ2と同様に、ガイドユニット
54に対して、X方向およびY方向の位置を計測するリ
ニアセンサもしくは2次元センサ、および、X方向およ
びY方向の駆動力を付与するアクチュエータを設けても
良い。
The guide unit 54 is supported by the hydrostatic bearing pads attached to the lower surface thereof in specific contact with the structure frame upper surface 6u in the Z direction. Thus, the base XY stage 2 moves the XY stage on the structure frame upper surface 6u.
It can move smoothly in the direction. With this configuration, a function similar to that of the above-described base XY stage 2 is achieved. Also,
Similarly to the above-described base XY stage 2, a linear sensor or a two-dimensional sensor for measuring the positions in the X and Y directions and an actuator for applying a driving force in the X and Y directions are provided for the guide unit 54. May be.

【0128】本実施形態によっても、XY可動部の駆動
反力をキャンセルでき、XY可動部の位置決め性能を向
上させることができる。
According to this embodiment, the driving reaction force of the XY movable section can be canceled, and the positioning performance of the XY movable section can be improved.

【0129】<実施形態5>次に前述した実施形態の位
置決め装置装置をウエハステージもしくはレチクルステ
ージとして搭載した走査型露光装置の実施形態を、図8
を用いて説明する。
<Embodiment 5> Next, an embodiment of a scanning exposure apparatus in which the positioning apparatus of the above-described embodiment is mounted as a wafer stage or a reticle stage will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0130】鏡筒定盤396は床または基盤391から
ダンパ398を介して支持されている。また鏡筒定盤3
96は、レチクル定盤394を支持すると共に、レチク
ルステージ395とウエハステージ393の間に位置す
る投影光学系397を支持している。
The lens barrel base 396 is supported from the floor or base 391 via a damper 398. In addition, lens barrel surface plate 3
96 supports the reticle surface plate 394 and also supports the projection optical system 397 located between the reticle stage 395 and the wafer stage 393.

【0131】ウエハステージは、床または基盤から支持
された構造体フレーム6上に支持され、ウエハを載置し
て位置決めを行う。また、レチクルステージは、鏡筒定
盤に支持されたレチクルステージ定盤上に支持され、回
路パターンが形成されたレチクルを搭載して移動可能で
ある。レチクルステージ395上に搭載されたレチクル
をウエハステージ393上のウエハに露光する露光光
は、照明光学系399から発生される。
The wafer stage is supported on a structure frame 6 supported from the floor or the base, and positions and positions a wafer. The reticle stage is supported on a reticle stage base supported by a lens barrel base, and is movable with a reticle on which a circuit pattern is formed. Exposure light for exposing a reticle mounted on the reticle stage 395 to a wafer on the wafer stage 393 is generated from an illumination optical system 399.

【0132】なお、ウエハステージ393は、レチクル
ステージ395と同期して走査される。レチクルステー
ジ395とウエハステージ393の走査中、両者の位置
はそれぞれ干渉計によって継続的に検出され、レチクル
ステージ395とウエハステージ393の駆動部にそれ
ぞれフィードバックされる。これによって、両者の走査
開始位置を正確に同期させるとともに、定速走査領域の
走査速度を高精度で制御することができる。投影光学系
に対して両者が走査している間に、ウエハ上にはレチク
ルパターンが露光され、回路パターンが転写される。
The wafer stage 393 is scanned in synchronization with the reticle stage 395. During scanning of the reticle stage 395 and the wafer stage 393, the positions of the two are continuously detected by the interferometer, and are fed back to the driving units of the reticle stage 395 and the wafer stage 393, respectively. As a result, both the scanning start positions can be accurately synchronized, and the scanning speed of the constant-speed scanning region can be controlled with high accuracy. The reticle pattern is exposed on the wafer while the two are scanning the projection optical system, and the circuit pattern is transferred.

【0133】本実施形態では、前述の実施形態のステー
ジ装置をウエハステージもしくはレチクルステージとし
て用いているため、ステージの移動による反力や重心位
置の変化の影響を受けることなくウエハの露光を行うこ
とが可能となり、高速・高精度な露光が可能となる。
In this embodiment, since the stage apparatus of the above-described embodiment is used as a wafer stage or a reticle stage, the wafer can be exposed without being affected by a reaction force or a change in the position of the center of gravity due to movement of the stage. And high-speed, high-precision exposure is possible.

【0134】なお、本実施形態において、構造体フレー
ム6と鏡筒定盤396をダンパ398を介して振動的に
独立に支持しているが、構造体フレーム6と鏡筒定盤3
96を一体的に設け、この一体構造体をダンパで支持す
るようにしても良い。
In the present embodiment, the structure frame 6 and the lens barrel base 396 are supported independently of each other via the damper 398 in terms of vibration.
96 may be provided integrally, and this integrated structure may be supported by a damper.

【0135】<実施形態6>次に上記説明した露光装置
を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明す
る。図9は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チ
ップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の製造フローを
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。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。
ステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ1
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、これが出荷(ステップS7)される。
Embodiment 6 Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 9 shows a manufacturing flow of a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD). In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.
Step 5 (assembly) is called a post-process, and step 1
This is a step of forming a semiconductor chip using the wafer produced in Step 4, and includes steps such as an assembly step (dicing and bonding) and a packaging step (chip encapsulation). 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, a semiconductor device is completed and shipped (step S7).

【0136】図10は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
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1
5(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が形成される。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
体デバイスを製造することができる。
FIG. 10 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. 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. By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been conventionally difficult to manufacture.

【0137】[0137]

【発明の効果】本発明の請求項1記載の位置決め装置に
よれば、本実施形態によれば、第1の移動体により、第
2の移動体を駆動するときの駆動反力がキャンセルされ
るので、基本構造体であるベースが大きく振動されるこ
とはない。また、ベースに搭載された第1の移動体と第
2の移動体とのトータルの重心位置は移動しないので、
ベースの姿勢変動は軽減される。これらの効果が有機的
に作用することで、目的物を搭載する第2移動体の位置
決め精度を飛躍的に向上させることができる。
According to the positioning apparatus according to the first aspect of the present invention, according to the present embodiment, the driving reaction force when driving the second moving body is canceled by the first moving body. Therefore, the base which is the basic structure is not largely vibrated. Also, since the total center of gravity of the first moving body and the second moving body mounted on the base does not move,
The variation in the posture of the base is reduced. When these effects act organically, the positioning accuracy of the second moving body on which the object is mounted can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の位置決め装置の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a positioning device according to a first embodiment.

【図2】第1実施形態の位置決め装置の基本動作の説明
FIG. 2 is an explanatory diagram of a basic operation of the positioning device according to the first embodiment.

【図3】第2実施形態の位置決め装置の概略図FIG. 3 is a schematic diagram of a positioning device according to a second embodiment.

【図4】第3実施形態の位置決め装置に用いられる微動
ステージの概略図
FIG. 4 is a schematic diagram of a fine movement stage used in a positioning device according to a third embodiment.

【図5】第3実施形態の位置決め装置に用いられる微動
ステージの分解図
FIG. 5 is an exploded view of a fine movement stage used in the positioning device according to the third embodiment.

【図6】第3実施形態の位置決め装置の制御図FIG. 6 is a control diagram of a positioning device according to a third embodiment.

【図7】第4実施形態の位置決め装置の概略図FIG. 7 is a schematic diagram of a positioning device according to a fourth embodiment.

【図8】第5実施形態の走査型露光装置の概略図FIG. 8 is a schematic view of a scanning exposure apparatus according to a fifth embodiment.

【図9】半導体デバイス製造方法のフロー図FIG. 9 is a flowchart of a semiconductor device manufacturing method.

【図10】ウエハプロセスフロー図FIG. 10 is a wafer process flow diagram.

【図11】従来の位置決め装置の概略図FIG. 11 is a schematic view of a conventional positioning device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2 ベースXYステージ 3 ベース搭載台 4 ベースY移動台 5 固定部 6 構造体フレーム 8 リニアセンサ 9 アクチュエータ 10 XYステージ 20 Xステージ 21 天板 25 静圧軸受 30 Yステージ 35 静圧軸受 41 微動ステージ 43 アクチュエータ 45 冷却機構 221 目標値指示手段 222 位置プロファイル生成手段 223 加速プロファイル生成手段 225 微動LM位置サーボ系 226 演算部 227 微動電流アンプ 228 ウエハ天板位置計測系 229 ウエハ天板側面ミラー 231 吸引FF系 232 補正手段 233 調整手段 234 電磁石用電流アンプ 235 長距離LM位置サーボ系 237 リニアモータ電流アンプ 238 ステージ位置計測器 239 Xステージ側面ミラー 241 差分器 242 出力座標変換部 243 入力座標変換部 250 Yヨーガイド 251 Yステージ 252 Xヨーガイド 253 Yスライダ大 254 Yスライダ小 255 連結板 261 Xステージ 262 Xステージ側板 263 Xステージ上板 264 Xステージ下板 271 ウエハチャック 272 窪み 274 磁石 275 ヨーク 276 側板 278 コイル 279 コイル固定枠 280 磁性体支持筒 281 自重補償ばね 283 電磁石支持円筒 285 E形磁性体 286 コイル 391 床・基盤 392 ステージ定盤 393 ウエハステージ 394 レチクル定盤 395 レチクルステージ 396 鏡筒定盤 397 投影光学系 398 ダンパ 399 照明光学 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Base XY stage 3 Base mounting base 4 Base Y movable base 5 Fixed part 6 Structure frame 8 Linear sensor 9 Actuator 10 XY stage 20 X stage 21 Top plate 25 Static pressure bearing 30 Y stage 35 Static pressure bearing 41 Fine movement stage 43 Actuator 45 Cooling mechanism 221 Target value indicating means 222 Position profile generating means 223 Acceleration profile generating means 225 Fine movement LM position servo system 226 Operation part 227 Fine movement current amplifier 228 Wafer top position measurement system 229 Wafer top side mirror 231 Suction FF system 232 Correction means 233 Adjustment means 234 Current amplifier for electromagnet 235 Long distance LM position servo system 237 Linear motor current amplifier 238 Stage position measuring instrument 239 X stage side mirror 241 Difference machine 242 Output Target conversion unit 243 Input coordinate conversion unit 250 Y yaw guide 251 Y stage 252 X yaw guide 253 Y slider large 254 Y slider small 255 Connecting plate 261 X stage 262 X stage side plate 263 X stage upper plate 264 X stage lower plate 271 Wafer chuck 272 depression 274 Magnet 275 Yoke 276 Side plate 278 Coil 279 Coil fixing frame 280 Magnetic body support cylinder 281 Self-weight compensation spring 283 Electromagnet support cylinder 285 E-shaped magnetic body 286 Coil 391 Floor / base 392 Stage base 393 Wafer stage 394 Reticle base 395 Reticle stage 396 Lens barrel base 397 Projection optical system 398 Damper 399 Illumination optics

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基準面を有するベースと、 該基準面上を移動可能である第1の移動体と、 該基準面上を移動可能である第2の移動体と、 該第1の移動体と第2の移動体との間で駆動力を発生す
る駆動装置とを備え、 該駆動装置が該第1の移動体と該第2の移動体との間で
駆動力を発生するとき、 該第1の移動体は、該第2の移動体と反対方向に移動す
ることを特徴とする請求項1記載の位置決め装置。
A base having a reference plane; a first movable body movable on the reference plane; a second movable body movable on the reference plane; and the first movable body. And a driving device for generating a driving force between the first moving body and the second moving body, wherein the driving device generates a driving force between the first moving body and the second moving body. The positioning apparatus according to claim 1, wherein the first moving body moves in a direction opposite to the second moving body.
【請求項2】 前記第1の移動体は、前記基準面と垂直
な第2の基準面を有し、 前記第2の移動体は、該第2の基準面に沿って移動可能
であることを特徴とする請求項1記載の位置決め装置。
2. The first movable body has a second reference plane perpendicular to the reference plane, and the second movable body is movable along the second reference plane. The positioning device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第2の移動体は、第1ステージと第
2ステージとを備え、 前記第1ステージは、前記第2ステージに対して第1方
向に移動可能であり、 前記第2ステージは、前記第1の移動体に対して第2方
向に移動可能であることを特徴とする請求項1または2
記載の位置決め装置。
3. The second moving body includes a first stage and a second stage, wherein the first stage is movable in a first direction with respect to the second stage, and the second stage is Is movable in a second direction with respect to the first moving body.
The positioning device according to the above.
【請求項4】 前記第1の移動体は、前記ベースに対し
て、非接触で支持されることを特徴とする請求項1〜3
いずれかに記載の位置決め装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the first moving body is supported by the base in a non-contact manner.
The positioning device according to any one of the above.
【請求項5】 前記第2の移動体は、前記ベースに対し
て、非接触で支持されることを特徴とする請求項1〜4
いずれかに記載の位置決め装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the second moving body is supported by the base in a non-contact manner.
The positioning device according to any one of the above.
【請求項6】 前記第2の移動体は、微動ステージを搭
載していることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記
載の位置決め装置。
6. The positioning device according to claim 1, wherein the second moving body has a fine movement stage mounted thereon.
【請求項7】 前記微動ステージは、前記第2の移動体
に対して6軸方向に移動可能であることを特徴とする請
求項6記載の位置決め装置。
7. The positioning device according to claim 6, wherein the fine movement stage is movable in six axial directions with respect to the second moving body.
【請求項8】 前記微動ステージを駆動するアクチュエ
ータに冷却機構を設けることを特徴とする請求項6また
は7に記載の位置決め装置。
8. The positioning device according to claim 6, wherein a cooling mechanism is provided in an actuator that drives the fine movement stage.
【請求項9】 前記微動ステージは、前記第2の移動体
からリニアモータにより力が与えられることを特徴とす
る請求項6〜8いずれかに記載の位置決め装置。
9. The positioning device according to claim 6, wherein a force is applied to the fine movement stage by a linear motor from the second moving body.
【請求項10】 前記微動ステージは、前記第2の移動
体から電磁石により力が与えられることを特徴とする請
求項6〜9いずれかに記載の位置決め装置。
10. The positioning apparatus according to claim 6, wherein a force is applied to the fine movement stage by an electromagnet from the second moving body.
【請求項11】 前記ベースは、マウントで支持されて
いることを特徴とする請求項1〜10いずれかに記載の
位置決め装置。
11. The positioning device according to claim 1, wherein the base is supported by a mount.
【請求項12】 請求項1〜11いずれかに記載の位置
決め装置を有することを特徴とする露光装置。
12. An exposure apparatus comprising the positioning device according to claim 1. Description:
【請求項13】 請求項12記載の露光装置を用いてデ
バイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
13. A device manufacturing method, wherein a device is manufactured using the exposure apparatus according to claim 12.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012253144A (en) * 2011-06-01 2012-12-20 Canon Inc Positioning device, exposure device, and method of manufacturing device

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