JP2002325421A - リニアモータ、およびこれを用いたステージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法 - Google Patents
リニアモータ、およびこれを用いたステージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法Info
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- JP2002325421A JP2002325421A JP2002028330A JP2002028330A JP2002325421A JP 2002325421 A JP2002325421 A JP 2002325421A JP 2002028330 A JP2002028330 A JP 2002028330A JP 2002028330 A JP2002028330 A JP 2002028330A JP 2002325421 A JP2002325421 A JP 2002325421A
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- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】推力リップルが小さく、高駆動力であるリニア
モータを実現する。 【解決手段】リニアモータＭは、永久磁石群１ａ〜１ｄ
によって構成されるリニアモータ可動子１０と、２組の
電磁コイル２ａ、２ｂによって構成されるリニアモータ
固定子２０を有する。リニアモータ可動子１０の永久磁
石１ａ、１ｃの極性方向は、移動方向であるｘ軸方向に
垂直なｙ軸方向で、互いに逆向きである。これらの間
に、同じ直方体形状であって極性方向を９０度回転させ
た永久磁石１ｂ、１ｄを配列することで、理想的な正弦
波磁界を形成する。
モータを実現する。 【解決手段】リニアモータＭは、永久磁石群１ａ〜１ｄ
によって構成されるリニアモータ可動子１０と、２組の
電磁コイル２ａ、２ｂによって構成されるリニアモータ
固定子２０を有する。リニアモータ可動子１０の永久磁
石１ａ、１ｃの極性方向は、移動方向であるｘ軸方向に
垂直なｙ軸方向で、互いに逆向きである。これらの間
に、同じ直方体形状であって極性方向を９０度回転させ
た永久磁石１ｂ、１ｄを配列することで、理想的な正弦
波磁界を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス等
製造のための露光装置等に搭載されるステージ装置の駆
動源等に好適なリニアモータ、およびこれを用いたステ
ージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法に関する
ものである。
製造のための露光装置等に搭載されるステージ装置の駆
動源等に好適なリニアモータ、およびこれを用いたステ
ージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は一従来例によるリニアモータの
永久磁石の配列を示す。これは、保持部材７を挟んで対
向する２つの永久磁石群の片側のみを示しており、保持
部材７上に交互に配列した永久磁石１１０ａ、１１０ｂ
は、それぞれ、角部を落とした非直方体形状となってい
る。これらの永久磁石１１０ａ、１１０ｂを、磁性（Ｎ
極、Ｓ極）が交互に逆向きになるように配列するととも
に、対向するヨークと永久磁石群の間の空間部に、理想
形状の正弦波磁界を生じさせるように、各永久磁石１１
０ａ、１１０ｂの厚さや幅を調整している。
永久磁石の配列を示す。これは、保持部材７を挟んで対
向する２つの永久磁石群の片側のみを示しており、保持
部材７上に交互に配列した永久磁石１１０ａ、１１０ｂ
は、それぞれ、角部を落とした非直方体形状となってい
る。これらの永久磁石１１０ａ、１１０ｂを、磁性（Ｎ
極、Ｓ極）が交互に逆向きになるように配列するととも
に、対向するヨークと永久磁石群の間の空間部に、理想
形状の正弦波磁界を生じさせるように、各永久磁石１１
０ａ、１１０ｂの厚さや幅を調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、正弦波磁界を理想的な正弦波形にする
ために各永久磁石の厚さや幅を局部的に異ならせる必要
がある。また、磁石の全体形状も単純な直方体ではない
ため、各永久磁石を精度よく作製することが難しく、高
コストになるという未解決の課題がある。さらに、直方
体形状の永久磁石に比べて磁束密度が低下く、リニアモ
ータの駆動力が低下するという問題もある。
の技術によれば、正弦波磁界を理想的な正弦波形にする
ために各永久磁石の厚さや幅を局部的に異ならせる必要
がある。また、磁石の全体形状も単純な直方体ではない
ため、各永久磁石を精度よく作製することが難しく、高
コストになるという未解決の課題がある。さらに、直方
体形状の永久磁石に比べて磁束密度が低下く、リニアモ
ータの駆動力が低下するという問題もある。
【０００４】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、低コストかつ高駆動
力でありながら、推力リップル（推力むら）の小さい優
れた駆動性能を有し、露光装置のウエハ等基板を保持す
るステージ装置等の位置決め精度や生産性の向上に大き
く貢献できるリニアモータ、およびこれを用いたステー
ジ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
課題に鑑みてなされたものであり、低コストかつ高駆動
力でありながら、推力リップル（推力むら）の小さい優
れた駆動性能を有し、露光装置のウエハ等基板を保持す
るステージ装置等の位置決め精度や生産性の向上に大き
く貢献できるリニアモータ、およびこれを用いたステー
ジ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のリニアモータは、それぞれの極性方向が周期
的に逆向きになるように配列された第１磁石と、それぞ
れの極性方向が周期的に逆向きになるように当該第１磁
石に隣接して配列された第２磁石と、当該第１及び第２
磁石に対向して設けられ、当該第１及び第２磁石との間
にローレンツ力を発生させる電磁コイルとを備え、前記
第２磁石は、当該第１磁石に対して極性方向が交差する
ように配設されている。
の本発明のリニアモータは、それぞれの極性方向が周期
的に逆向きになるように配列された第１磁石と、それぞ
れの極性方向が周期的に逆向きになるように当該第１磁
石に隣接して配列された第２磁石と、当該第１及び第２
磁石に対向して設けられ、当該第１及び第２磁石との間
にローレンツ力を発生させる電磁コイルとを備え、前記
第２磁石は、当該第１磁石に対して極性方向が交差する
ように配設されている。
【０００６】また、好ましくは、前記第２磁石の極性方
向は、前記第１磁石の極性方向に対して略９０度で交差
している。
向は、前記第１磁石の極性方向に対して略９０度で交差
している。
【０００７】また、好ましくは、前記第１及び第２磁石
が、直方体形状の永久磁石である。
が、直方体形状の永久磁石である。
【０００８】また、好ましくは、前記電磁コイルは、前
記第１及び第２磁石に対向し、同時に通電されるように
少なくとも２つ配設されている。
記第１及び第２磁石に対向し、同時に通電されるように
少なくとも２つ配設されている。
【０００９】また、好ましくは、前記第１及び第２磁石
が、同一形状の永久磁石である。
が、同一形状の永久磁石である。
【００１０】また、好ましくは、末端部に配設された第
１又は第２磁石の体積が他の磁石より小さい。
１又は第２磁石の体積が他の磁石より小さい。
【００１１】また、好ましくは、前記第１及び第２磁石
は正弦波形磁界を発生させる。
は正弦波形磁界を発生させる。
【００１２】
【作用】複数の磁石の極性方向が交互に反転する磁石群
によって正弦波形状の磁界を発生させるリニアモータに
おいて、理想形状の正弦波磁界を得るために、互いに逆
向きの極性方向を有する２つの磁石の間に、両者の極性
方向に対して、例えば略９０度の角度で交差する極性方
向を有する磁石を配設する。
によって正弦波形状の磁界を発生させるリニアモータに
おいて、理想形状の正弦波磁界を得るために、互いに逆
向きの極性方向を有する２つの磁石の間に、両者の極性
方向に対して、例えば略９０度の角度で交差する極性方
向を有する磁石を配設する。
【００１３】同じ直方体形状の永久磁石を、極性方向を
変えて配列するだけで、理想形状の正弦波磁界を形成す
ることができる。
変えて配列するだけで、理想形状の正弦波磁界を形成す
ることができる。
【００１４】逆向きの極性方向を有する磁石を互いに隣
接して配列し、各磁石を局部的に加工して形状を変える
ことで、理想形状の正弦波磁界を作る場合に比べて、複
雑な加工を必要とすることなく、従って低コストで、し
かも駆動力の大きいリニアモータを製造できる。
接して配列し、各磁石を局部的に加工して形状を変える
ことで、理想形状の正弦波磁界を作る場合に比べて、複
雑な加工を必要とすることなく、従って低コストで、し
かも駆動力の大きいリニアモータを製造できる。
【００１５】このように低価格、高駆動力で、かつ推力
リップルの小さいリニアモータを駆動部とする高性能な
ステージ装置を、露光装置のウエハステージ等に用いる
ことで、位置決め精度が高く、半導体デバイス等の生産
性に優れた高性能な露光装置等を実現できる。
リップルの小さいリニアモータを駆動部とする高性能な
ステージ装置を、露光装置のウエハステージ等に用いる
ことで、位置決め精度が高く、半導体デバイス等の生産
性に優れた高性能な露光装置等を実現できる。
【００１６】
【本発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００１７】図１は一実施の形態を示すもので、このリ
ニアモータＭは、それぞれの極性方向が周期的に逆向き
になるように配列された第１磁石１ａ，１ｃと、それぞ
れの極性方向が周期的に逆向きになるように当該第１磁
石１ａ，１ｃに隣接して配列された第２磁石１ｂ，１ｄ
とを有する第１永久磁石群１ａ〜１ｄをｘ軸方向に配列
して保持部材７の上に一体に連結し、保持部材７のもう
片側にも第２永久磁石群を配列して、リニアモータ可動
子１０を構成している。第２永久磁石群も第１永久磁石
群と同様に、それぞれの極性方向が周期的に逆向きにな
るように配列された第３磁石５ａ，５ｃと、それぞれの
極性方向が周期的に逆向きになるように当該第３磁石５
ａ，５ｃに隣接して配列された第４磁石５ｂ，５ｄとを
有する。
ニアモータＭは、それぞれの極性方向が周期的に逆向き
になるように配列された第１磁石１ａ，１ｃと、それぞ
れの極性方向が周期的に逆向きになるように当該第１磁
石１ａ，１ｃに隣接して配列された第２磁石１ｂ，１ｄ
とを有する第１永久磁石群１ａ〜１ｄをｘ軸方向に配列
して保持部材７の上に一体に連結し、保持部材７のもう
片側にも第２永久磁石群を配列して、リニアモータ可動
子１０を構成している。第２永久磁石群も第１永久磁石
群と同様に、それぞれの極性方向が周期的に逆向きにな
るように配列された第３磁石５ａ，５ｃと、それぞれの
極性方向が周期的に逆向きになるように当該第３磁石５
ａ，５ｃに隣接して配列された第４磁石５ｂ，５ｄとを
有する。
【００１８】また、第１磁石１ａ，１ｃと第３磁石５
ａ，５ｃとは互いに極性方向が同じ向きになるように配
列され、第２磁石１ｂ，１ｄと第４磁石５ｂ，５ｄとは
互いに極性方向が逆向きになるように配列されている。
ａ，５ｃとは互いに極性方向が同じ向きになるように配
列され、第２磁石１ｂ，１ｄと第４磁石５ｂ，５ｄとは
互いに極性方向が逆向きになるように配列されている。
【００１９】また、一方の電磁コイル２ａをヨーク３ａ
上に固定し、他方の電磁コイル２ｂをヨーク３ｂ上に固
定し、リニアモータ可動子１０に対向するこれら電磁コ
イル２ａ、２ｂによって、リニアモータ固定子２０を構
成する。ここに電流を流すことで、リニアモータ可動子
１０との間にｘ軸方向の推力を発生する。なお、永久磁
石群１ａ〜１ｄをリニアモータの固定子にして、電磁コ
イル２ａ、２ｂを可動子にすることもできる。また、保
持部材７は、磁性材でも非磁性材でも構わない。
上に固定し、他方の電磁コイル２ｂをヨーク３ｂ上に固
定し、リニアモータ可動子１０に対向するこれら電磁コ
イル２ａ、２ｂによって、リニアモータ固定子２０を構
成する。ここに電流を流すことで、リニアモータ可動子
１０との間にｘ軸方向の推力を発生する。なお、永久磁
石群１ａ〜１ｄをリニアモータの固定子にして、電磁コ
イル２ａ、２ｂを可動子にすることもできる。また、保
持部材７は、磁性材でも非磁性材でも構わない。
【００２０】第１及び第２永久磁石群１ａ〜１ｄ、５ａ
〜５ｄは、それぞれ互いに隣接する磁石の極性方向（磁
石内部においてＮ極からＳ極への方向に、両極を最短で
結ぶ直線方向）を順番に（一方向に）９０度ずつ回転さ
せながら一体に連結したもので、互いに極性方向が逆で
ある第１永久磁石１ａ、１ｃの間の第２永久磁石１ｂ、
１ｄと第３永久磁石５ａ、５ｃの間の第４永久磁石１
ｂ、１ｄとは、それぞれ第１永久磁石１ａ、１ｃの極性
方向又は第３永久磁石５ａ，５ｃの極性方向に略９０度
の角度で交差する極性方向を有する。一方、ヨーク３ａ
とヨーク３ｂは互いに動かず相対運動しないように固定
されており、第１及び第２永久磁石１ａ〜１ｄとヨーク
３ａとの間の空間、第３及び第４永久磁石５１ａ〜５１
ｄとヨーク３ｂとの間の空間にはそれぞれ固定した磁界
が生じている。
〜５ｄは、それぞれ互いに隣接する磁石の極性方向（磁
石内部においてＮ極からＳ極への方向に、両極を最短で
結ぶ直線方向）を順番に（一方向に）９０度ずつ回転さ
せながら一体に連結したもので、互いに極性方向が逆で
ある第１永久磁石１ａ、１ｃの間の第２永久磁石１ｂ、
１ｄと第３永久磁石５ａ、５ｃの間の第４永久磁石１
ｂ、１ｄとは、それぞれ第１永久磁石１ａ、１ｃの極性
方向又は第３永久磁石５ａ，５ｃの極性方向に略９０度
の角度で交差する極性方向を有する。一方、ヨーク３ａ
とヨーク３ｂは互いに動かず相対運動しないように固定
されており、第１及び第２永久磁石１ａ〜１ｄとヨーク
３ａとの間の空間、第３及び第４永久磁石５１ａ〜５１
ｄとヨーク３ｂとの間の空間にはそれぞれ固定した磁界
が生じている。
【００２１】上記のように互いに略９０度ずつ極性方向
がずれた永久磁石を少なくとも４個設けることで、永久
磁石とヨークとの空間に存在する磁界のｙ成分をｘ軸方
向に対して正弦波形にすることができる。図２はこの磁
界の磁束密度のｙ成分を示すものである。
がずれた永久磁石を少なくとも４個設けることで、永久
磁石とヨークとの空間に存在する磁界のｙ成分をｘ軸方
向に対して正弦波形にすることができる。図２はこの磁
界の磁束密度のｙ成分を示すものである。
【００２２】図３は、第１永久磁石１ａ〜１ｄの具体例
を示す。リニアモータ可動子１０の運動方向（ｘ軸方
向）の長さについて、磁石極性がｘ軸方向の第１永久磁
石１ａ、１ｃは１８ｍｍ、磁石極性がｘ軸方向に垂直な
ｙ軸方向の第２永久磁石１ｂ、１ｄは１８ｍｍとした。
ここではすべての磁石が同一寸法の直方体形状である
が、非直方体形状でもよい。各永久磁石１ａ〜１ｄの厚
さ（ｙ軸方向）は１０ｍｍ、幅（ｚ軸方向）は８０ｍｍ
とした。
を示す。リニアモータ可動子１０の運動方向（ｘ軸方
向）の長さについて、磁石極性がｘ軸方向の第１永久磁
石１ａ、１ｃは１８ｍｍ、磁石極性がｘ軸方向に垂直な
ｙ軸方向の第２永久磁石１ｂ、１ｄは１８ｍｍとした。
ここではすべての磁石が同一寸法の直方体形状である
が、非直方体形状でもよい。各永久磁石１ａ〜１ｄの厚
さ（ｙ軸方向）は１０ｍｍ、幅（ｚ軸方向）は８０ｍｍ
とした。
【００２３】リニアモータＭの正弦波形の磁界中に位置
する電磁コイル２ａ、２ｂに電流を流すと、永久磁石１
ａ〜１ｄと電磁コイル２ａ、２ｂとの間でローレンツ力
が発生し、リニアモータ固定子２０に対してリニアモー
タ可動子１０がｘ軸方向に移動する。
する電磁コイル２ａ、２ｂに電流を流すと、永久磁石１
ａ〜１ｄと電磁コイル２ａ、２ｂとの間でローレンツ力
が発生し、リニアモータ固定子２０に対してリニアモー
タ可動子１０がｘ軸方向に移動する。
【００２４】図１の電磁コイル２ａ、２ｂは模式的に描
いているが、実際はｘ軸方向に所定の間隔で複数個のコ
イルを配列した多相コイルとなっており、同時に複数個
の電磁コイルに電流を流す多相通電とになっている。
いているが、実際はｘ軸方向に所定の間隔で複数個のコ
イルを配列した多相コイルとなっており、同時に複数個
の電磁コイルに電流を流す多相通電とになっている。
【００２５】ここで多相通電の一例として、２相のコイ
ルに通電する場合を考える。第１のコイルが正弦波形磁
界中の１点（位置ｘ）にあるとき、このコイルに一定の
電流を流せばコイルの位置ｘに対して推力は正弦波状に
なる。この推力は電流をＩ1（一定値）とすると、 Ｆ1 （ｘ）＝Ｋ・Ｂ・Ｉ1 ・ｓｉｎ（２πｘ／ａ） と表せる。ただし、Ｋはコイルによって決まる定数、Ｂ
は磁束密度の振幅、ａは正弦波の波長である。
ルに通電する場合を考える。第１のコイルが正弦波形磁
界中の１点（位置ｘ）にあるとき、このコイルに一定の
電流を流せばコイルの位置ｘに対して推力は正弦波状に
なる。この推力は電流をＩ1（一定値）とすると、 Ｆ1 （ｘ）＝Ｋ・Ｂ・Ｉ1 ・ｓｉｎ（２πｘ／ａ） と表せる。ただし、Ｋはコイルによって決まる定数、Ｂ
は磁束密度の振幅、ａは正弦波の波長である。
【００２６】この第１のコイルからｘ方向に常に一定距
離ａ／４を保った位置に第２のコイルがあり、第１のコ
イルと一体化されているとき、この第２のコイルに一定
の電流を流せば、推力は正弦波状となる。この推力は電
流をＩ2 （一定値）とすると、第１のコイルの位置ｘを
用いて、 Ｆ2 （ｘ）＝Ｋ・Ｂ・Ｉ2 ・ｓｉｎ（２π（ｘ＋ａ／
４）／ａ）＝Ｋ・Ｂ・Ｉ2 ・ｃｏｓ（２πｘ／ａ） となる。
離ａ／４を保った位置に第２のコイルがあり、第１のコ
イルと一体化されているとき、この第２のコイルに一定
の電流を流せば、推力は正弦波状となる。この推力は電
流をＩ2 （一定値）とすると、第１のコイルの位置ｘを
用いて、 Ｆ2 （ｘ）＝Ｋ・Ｂ・Ｉ2 ・ｓｉｎ（２π（ｘ＋ａ／
４）／ａ）＝Ｋ・Ｂ・Ｉ2 ・ｃｏｓ（２πｘ／ａ） となる。
【００２７】２相のコイル、すなわち第１および第２の
コイルに同時に電流を流すと、トータルの推力は、 Ｆ＝Ｆ1 ＋Ｆ2＝Ｋ・Ｂ（Ｉ1 ・ｓｉｎ（２πｘ／ａ）
＋Ｉ2 ・ｃｏｓ（２πｘ／ａ）） となる。ここで、第１および第２のコイルに第１のコイ
ルの位置ｘに対応して、 Ｉ1 ＝Ｉ・ｓｉｎ（２πｘ／ａ） Ｉ2 ＝Ｉ・ｃｏｓ（２πｘ／ａ） （ただし、Ｉ : 一定値） なる電流を流すと、 Ｆ＝Ｋ・Ｂ・Ｉ となる。
コイルに同時に電流を流すと、トータルの推力は、 Ｆ＝Ｆ1 ＋Ｆ2＝Ｋ・Ｂ（Ｉ1 ・ｓｉｎ（２πｘ／ａ）
＋Ｉ2 ・ｃｏｓ（２πｘ／ａ）） となる。ここで、第１および第２のコイルに第１のコイ
ルの位置ｘに対応して、 Ｉ1 ＝Ｉ・ｓｉｎ（２πｘ／ａ） Ｉ2 ＝Ｉ・ｃｏｓ（２πｘ／ａ） （ただし、Ｉ : 一定値） なる電流を流すと、 Ｆ＝Ｋ・Ｂ・Ｉ となる。
【００２８】永久磁石１ａ〜１ｄと対向するコイルは、
電磁コイル２ａ、２ｂであるので、推力は、 Ｆ＝２・Ｋ・Ｂ・Ｉ となる。
電磁コイル２ａ、２ｂであるので、推力は、 Ｆ＝２・Ｋ・Ｂ・Ｉ となる。
【００２９】このように、理想的な正弦波形の磁界中に
おいて、多相コイルに通電すると推力リップルが小さく
なる。すなわち、磁界が正弦波形に対して誤差が非常に
小さいほど、トータルの推力としてリップルを非常に小
さくすることができる。
おいて、多相コイルに通電すると推力リップルが小さく
なる。すなわち、磁界が正弦波形に対して誤差が非常に
小さいほど、トータルの推力としてリップルを非常に小
さくすることができる。
【００３０】このように正弦波形磁界もしくは正弦波近
似磁界に置かれた、多相コイルに電流を流すと、推力が
一定もしくはほぼ一定となり、推力リップルの小さい優
れたリニアモータとなる。
似磁界に置かれた、多相コイルに電流を流すと、推力が
一定もしくはほぼ一定となり、推力リップルの小さい優
れたリニアモータとなる。
【００３１】図３の永久磁石群を用いた場合は、永久磁
石とヨークとの空間に存在する磁界のｙ成分が理想正弦
波に近づき、理想正弦波に対する誤差を正弦波振幅の２
％以下とすることができる。図４はその２分の１周期の
波形を示すもので、破線が理想正弦波、実線が図３の永
久磁石群による磁束密度波形であるが、両者はほぼ一致
している。
石とヨークとの空間に存在する磁界のｙ成分が理想正弦
波に近づき、理想正弦波に対する誤差を正弦波振幅の２
％以下とすることができる。図４はその２分の１周期の
波形を示すもので、破線が理想正弦波、実線が図３の永
久磁石群による磁束密度波形であるが、両者はほぼ一致
している。
【００３２】コイルの存在する空間に正弦波の磁界を生
じさせることができるので、永久磁石とヨークとの空間
を有効に利用でき磁束密度を高めることができる。その
結果、リニアモータの推力を向上させることができる。
じさせることができるので、永久磁石とヨークとの空間
を有効に利用でき磁束密度を高めることができる。その
結果、リニアモータの推力を向上させることができる。
【００３３】また、多相コイルに正弦波電流を通電する
ことにより、リニアモータの推力リップルを軽減するこ
とができるため、リニアモータの推力特性やこれを用い
たステージ装置の位置決め特性等を大幅に向上させるこ
とができる。
ことにより、リニアモータの推力リップルを軽減するこ
とができるため、リニアモータの推力特性やこれを用い
たステージ装置の位置決め特性等を大幅に向上させるこ
とができる。
【００３４】図５は第１の変形例によるリニアモータを
示す。これは、永久磁石群の終端部に位置する永久磁石
１ｅとして、他の永久磁石１ａ〜１ｄに比べてｘ軸方向
の寸法が小さく体積も小さい直方体形状の磁石を用いた
ものである。このように、終端部の永久磁石１ｅのｘ軸
方向の寸法を他より小さい、例えば１３ｍｍとすること
により、永久磁石群によって発生する磁束密度のｙ成分
が理想形状の正弦波に近くなる。例えば、リニアモータ
可動子１０の終端部においても理想正弦波形に対する誤
差を正弦波形振幅の５％以下と小さくすることができ
る。
示す。これは、永久磁石群の終端部に位置する永久磁石
１ｅとして、他の永久磁石１ａ〜１ｄに比べてｘ軸方向
の寸法が小さく体積も小さい直方体形状の磁石を用いた
ものである。このように、終端部の永久磁石１ｅのｘ軸
方向の寸法を他より小さい、例えば１３ｍｍとすること
により、永久磁石群によって発生する磁束密度のｙ成分
が理想形状の正弦波に近くなる。例えば、リニアモータ
可動子１０の終端部においても理想正弦波形に対する誤
差を正弦波形振幅の５％以下と小さくすることができ
る。
【００３５】図６にその終端部の２分の１周期の波形を
示す。同図において、右側（＋ｘ側）が終端部であり、
破線が理想正弦波形、実線が図５の永久磁石群による磁
束密度であるが、両者はほぼ一致している。
示す。同図において、右側（＋ｘ側）が終端部であり、
破線が理想正弦波形、実線が図５の永久磁石群による磁
束密度であるが、両者はほぼ一致している。
【００３６】図７は第２の変形例を示すもので、終端部
側に位置する３つの永久磁石１ｆ〜１ｈは他の永久磁石
１ａ〜１ｄに比べて、ｘ軸方向の寸法をが小さく体積も
小さい。終端部の永久磁石１ｆ〜１ｈのｘ軸方向の寸法
を、永久磁石１ｆは１５ｍｍ、永久磁石１ｇは１０ｍ
ｍ、永久磁石１ｈは５ｍｍと徐々に小さくすることで、
これらの永久磁石群によって発生する磁束密度のｙ成分
が正弦波に極めて近くなる。例えば、リニアモータ可動
子１０の終端部においても、理想正弦波形に対する誤差
を正弦波振幅の２％以下と非常に小さくすることができ
る。
側に位置する３つの永久磁石１ｆ〜１ｈは他の永久磁石
１ａ〜１ｄに比べて、ｘ軸方向の寸法をが小さく体積も
小さい。終端部の永久磁石１ｆ〜１ｈのｘ軸方向の寸法
を、永久磁石１ｆは１５ｍｍ、永久磁石１ｇは１０ｍ
ｍ、永久磁石１ｈは５ｍｍと徐々に小さくすることで、
これらの永久磁石群によって発生する磁束密度のｙ成分
が正弦波に極めて近くなる。例えば、リニアモータ可動
子１０の終端部においても、理想正弦波形に対する誤差
を正弦波振幅の２％以下と非常に小さくすることができ
る。
【００３７】図８にその終端部の２分の１周期の波形を
示す。右側（＋ｘ方向）が終端部であり、破線が理想正
弦波形、実線が図７の永久磁石群による磁束密度であ
り、両者はほぼ完全に一致している。
示す。右側（＋ｘ方向）が終端部であり、破線が理想正
弦波形、実線が図７の永久磁石群による磁束密度であ
り、両者はほぼ完全に一致している。
【００３８】このように、終端部に体積の小さい永久磁
石を１つ以上配置することで、永久磁石群の終端部にお
いても理想正弦波形に近い磁束密度分布を維持でき、終
端部に至るまで推力リップルの小さい、すなわち長スト
ロークにわたって推力リップルの小さい優れたリニアモ
ータを提供することができる。
石を１つ以上配置することで、永久磁石群の終端部にお
いても理想正弦波形に近い磁束密度分布を維持でき、終
端部に至るまで推力リップルの小さい、すなわち長スト
ロークにわたって推力リップルの小さい優れたリニアモ
ータを提供することができる。
【００３９】図９は、上記と同様のリニアモータＭ1 を
駆動部とするステージ装置をウエハステージとする半導
体デバイス製造用の露光装置を示す。定盤５１上にガイ
ド５２とリニアモータ固定子２１を固設している。前述
と同様に、リニアモータ固定子２１は多相電磁コイル
を、リニアモータ可動子１１は永久磁石群を有してい
る。リニアモータ可動子１１を可動部５３として、ステ
ージである可動ガイド５４に接続し、リニアモータＭ1
の駆動によって可動ガイド５４を紙面法線方向に移動さ
せる。可動部５３は、定盤５１の上面を基準に静圧軸受
５５で、ガイド５２の側面を基準に静圧軸受５６で支持
される。
駆動部とするステージ装置をウエハステージとする半導
体デバイス製造用の露光装置を示す。定盤５１上にガイ
ド５２とリニアモータ固定子２１を固設している。前述
と同様に、リニアモータ固定子２１は多相電磁コイル
を、リニアモータ可動子１１は永久磁石群を有してい
る。リニアモータ可動子１１を可動部５３として、ステ
ージである可動ガイド５４に接続し、リニアモータＭ1
の駆動によって可動ガイド５４を紙面法線方向に移動さ
せる。可動部５３は、定盤５１の上面を基準に静圧軸受
５５で、ガイド５２の側面を基準に静圧軸受５６で支持
される。
【００４０】可動ガイド５４をまたぐようにして配置し
たステージである移動ステージ５７は静圧軸受５８によ
って支持されている。この移動ステージ５７は、上記と
同様のリニアモータＭ2 によって駆動され、可動ガイド
５４を基準に移動ステージ５７が紙面左右方向に移動す
る。移動ステージ５７の動きは、移動ステージ５７に固
設したミラー５９および干渉計６０を用いて計測する。
たステージである移動ステージ５７は静圧軸受５８によ
って支持されている。この移動ステージ５７は、上記と
同様のリニアモータＭ2 によって駆動され、可動ガイド
５４を基準に移動ステージ５７が紙面左右方向に移動す
る。移動ステージ５７の動きは、移動ステージ５７に固
設したミラー５９および干渉計６０を用いて計測する。
【００４１】移動ステージ５７に搭載したチャック上に
基板であるウエハＷを保持し、光源６１、投影光学系６
２によって、原版であるレチクルＲの回路パターンをウ
エハＷに縮小転写する。
基板であるウエハＷを保持し、光源６１、投影光学系６
２によって、原版であるレチクルＲの回路パターンをウ
エハＷに縮小転写する。
【００４２】次に上記の露光装置によるデバイス製造方
法の実施例を説明する。図１０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ＣＣ
Ｄ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原版で
あるマスクを製作する。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、前記露光装置によるリソグラ
フィー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（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
法の実施例を説明する。図１０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ＣＣ
Ｄ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原版で
あるマスクを製作する。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、前記露光装置によるリソグラ
フィー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（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４３】図１１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。
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。
【００４４】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
で、以下に記載するような効果を奏する。
【００４５】同一の直方体形状の永久磁石を隣接して配
列した簡単な構成の磁石群を用いて、高駆動力であって
しかも推力リップルの小さい高性能なリニアモータを安
価に製造できる。
列した簡単な構成の磁石群を用いて、高駆動力であって
しかも推力リップルの小さい高性能なリニアモータを安
価に製造できる。
【００４６】このようなリニアモータを、ウエハステー
ジ等のステージ装置に用いることで、半導体デバイス等
を製造する露光装置の転写性能および生産性の向上に大
きく貢献できる。
ジ等のステージ装置に用いることで、半導体デバイス等
を製造する露光装置の転写性能および生産性の向上に大
きく貢献できる。
【図１】一実施の形態によるリニアモータの主要部を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】図１のリニアモータ可動子の磁束密度を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】リニアモータ可動子の具体例を示す部分斜視図
である。
である。
【図４】図３のリニアモータ可動子の中央部の磁束密度
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】第１の変形例を示す部分斜視図である。
【図６】図５のリニアモータ可動子の終端部の磁束密度
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図７】第２の変形例を示す部分斜視図である。
【図８】図７のリニアモータ可動子の終端部の磁束密度
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図９】露光装置を示す模式立面図である。
【図１０】デバイス製造プロセスを示すフローチャート
である。
である。
【図１１】ウエハプロセスを示すフローチャートであ
る。
る。
【図１２】一従来例によるリニアモータ固定子を示す部
分斜視図である。
分斜視図である。
１ａ〜１ｄ、１ｅ〜１ｈ、５ａ〜５ｄ 永久磁石 ２ａ、２ｂ 電磁コイル ３ａ、３ｂ ヨーク ７ 保持部材 １０、１１ リニアモータ可動子 ２０、２１ リニアモータ固定子 ５１ 定盤 ５２ ガイド ５３ 可動部 ５４ 可動ガイド ５７ 移動ステージ ５９ ミラー ６０ 干渉計 ６１ 光源 ６２ 投影光学系
Claims (10)
- 【請求項１】 それぞれの極性方向が周期的に逆向きに
なるように配列された第１磁石と、それぞれの極性方向
が周期的に逆向きになるように当該第１磁石に隣接して
配列された第２磁石と、当該第１及び第２磁石に対向し
て設けられ、当該第１及び第２磁石との間にローレンツ
力を発生させる電磁コイルとを備え、前記第２磁石は、
当該第１磁石に対して極性方向が交差するように配設さ
れていることを特徴とするリニアモータ。 - 【請求項２】 前記第２磁石の極性方向は、前記第１磁
石の極性方向に対して略９０度で交差していることを特
徴とする請求項１記載のリニアモータ。 - 【請求項３】 前記第１及び第２磁石が、直方体形状の
永久磁石であることを特徴とする請求項１または２記載
のリニアモータ。 - 【請求項４】 前記電磁コイルは、前記第１及び第２磁
石に対向し、同時に通電されるように少なくとも２つ配
設されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれ
か１項記載のリニアモータ。 - 【請求項５】 前記第１及び第２磁石が、同一形状の永
久磁石であることを特徴とする請求項１ないし４いずれ
か１項記載のリニアモータ。 - 【請求項６】 末端部に配設された第１又は第２磁石の
体積が他の磁石より小さいことを特徴とする請求項１な
いし５いずれか１項記載のリニアモータ。 - 【請求項７】 前記第１及び第２磁石は正弦波形磁界を
発生させることを特徴とする請求項１ないし６いずれか
１項記載のリニアモータ。 - 【請求項８】 請求項１ないし７いずれか１項記載のリ
ニアモータと、前記リニアモータにより駆動されるステ
ージとを備え、前記電磁コイルに通電して当該電磁コイ
ルと第１及び第２磁石とを相対的に移動させることを特
徴とするステージ装置。 - 【請求項９】 請求項８記載のステージ装置によって基
板または原版あるいはその双方を位置決めすることを特
徴とする露光装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の露光装置によってデバ
イスを製造する工程を有するデバイス製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002028330A JP2002325421A (ja) | 2001-02-23 | 2002-02-05 | リニアモータ、およびこれを用いたステージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法 |
| US10/079,846 US6870284B2 (en) | 2001-02-23 | 2002-02-22 | Linear motor and stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001047527 | 2001-02-23 | ||
| JP2001-47527 | 2001-02-23 | ||
| JP2002028330A JP2002325421A (ja) | 2001-02-23 | 2002-02-05 | リニアモータ、およびこれを用いたステージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002325421A true JP2002325421A (ja) | 2002-11-08 |
| JP2002325421A5 JP2002325421A5 (ja) | 2005-04-14 |
Family
ID=26609943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002028330A Pending JP2002325421A (ja) | 2001-02-23 | 2002-02-05 | リニアモータ、およびこれを用いたステージ装置、露光装置ならびにデバイス製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6870284B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002325421A (ja) |
Cited By (6)
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| JP2004248400A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Canon Inc | リニアモータ |
| JP2008173004A (ja) * | 2008-03-24 | 2008-07-24 | Canon Inc | リニアモータ製造方法 |
| KR100861136B1 (ko) | 2006-06-20 | 2008-09-30 | 캐논 가부시끼가이샤 | 위치결정장치, 노광장치 및 디바이스의 제조방법 |
| JP2008259413A (ja) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Aisin Seiki Co Ltd | リニアアクチュエータ |
| JPWO2018186478A1 (ja) * | 2017-04-07 | 2020-05-14 | 日東電工株式会社 | 希土類焼結磁石、希土類焼結体の製造方法、希土類焼結磁石の製造方法及び希土類焼結磁石を用いたリニアモータ |
| JP7491138B2 (ja) | 2020-08-21 | 2024-05-28 | 富士電機株式会社 | 永久磁石界磁、製造方法、リニアモータ |
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|---|---|---|---|---|
| JP3826086B2 (ja) * | 2002-08-29 | 2006-09-27 | キヤノン株式会社 | ステージ装置及びその駆動方法、露光装置並びにデバイス製造方法 |
| CN1729547A (zh) * | 2002-10-21 | 2006-02-01 | Bei传感器及系统有限公司 | 带有平面线圈和弹簧型特性的扁平线性音圈致动器 |
| JP4422957B2 (ja) * | 2002-10-31 | 2010-03-03 | キヤノン株式会社 | 位置決め装置 |
| JP4227452B2 (ja) * | 2002-12-27 | 2009-02-18 | キヤノン株式会社 | 位置決め装置、及びその位置決め装置を利用した露光装置 |
| JP4603316B2 (ja) * | 2003-08-27 | 2010-12-22 | 山洋電気株式会社 | シリンダ型リニアモータ用可動子 |
| JP2006034017A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 工作機械用リニアモータ |
| EP1617545A3 (en) * | 2004-07-16 | 2006-12-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Linear motor for use in machine tool |
| US7768157B2 (en) * | 2006-10-30 | 2010-08-03 | Seiko Epson Corporation | Brushless motor |
| TWI446689B (zh) | 2007-07-09 | 2014-07-21 | Clearwater Holdings Ltd | 具有獨立可移除線圈、模組部分與自持被動磁性軸承的電磁機 |
| TW201007245A (en) * | 2008-08-07 | 2010-02-16 | Ind Tech Res Inst | Voice coil motor and optical device |
| US7965010B2 (en) * | 2008-09-03 | 2011-06-21 | Bose Corporation | Linear motor with patterned magnet arrays |
| US10230292B2 (en) | 2008-09-26 | 2019-03-12 | Clearwater Holdings, Ltd | Permanent magnet operating machine |
| TWI460966B (zh) * | 2009-01-23 | 2014-11-11 | Hitachi Metals Ltd | Moving elements and linear motors |
| US20120313458A1 (en) * | 2009-11-14 | 2012-12-13 | Alexei Stadnik | Ironless Electrical Machines with Eddy Current Reducer |
| US20120326546A1 (en) * | 2009-11-14 | 2012-12-27 | Alexei Stadnik | Electrical Actuators with Eddy Current Reducer |
| NL2008696A (en) * | 2011-05-25 | 2012-11-27 | Asml Netherlands Bv | A multi-stage system, a control method therefor, and a lithographic apparatus. |
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| WO2016014717A1 (en) | 2014-07-23 | 2016-01-28 | Clearwater Holdings, Ltd | Flux machine |
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| JP7052017B2 (ja) | 2017-09-08 | 2022-04-11 | クリアウォーター ホールディングス，リミテッド | 蓄電を改善するシステム及び方法 |
| CN116436188A (zh) | 2017-10-29 | 2023-07-14 | 清水控股有限公司 | 模块化电磁机器及其使用和制造方法 |
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2002
- 2002-02-05 JP JP2002028330A patent/JP2002325421A/ja active Pending
- 2002-02-22 US US10/079,846 patent/US6870284B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US6870284B2 (en) | 2005-03-22 |
| US20020117903A1 (en) | 2002-08-29 |
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