JP2004214555A

JP2004214555A - Magnetic levitation table equipment and aligner

Info

Publication number: JP2004214555A
Application number: JP2003002388A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 慶一田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic levitation stage capable of positioning a table by easy controlling with a small power consumption, and to provide an aligner having it. <P>SOLUTION: This device is provided with a movable element (inner stem) 16 which an actuator unit for fine adjustment of the position or the attitude of a table extends in a certain direction having a guiding external surface, and a stator (frame) 15 having a guiding inner surface opposed to the guiding external surface and surrounding the movable element 16 through an air gap. Permanent magnets 23 and 24, and permanent magnets 21 and 22 exhibiting a magnetic repulsion force between the opposite surfaces are provided as sets on the respective opposite surfaces of the upper and lower and the both sides of the movable element 16 and the stator 15. An electromagnetic coil 25 for controlling the repulsion force between the opposite surfaces to control the relative position of the movable element 16 and stator 15 is provided to the stator 15. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気浮上テーブル装置及び露光装置に関し、詳しくは、消費電力が少なく安定かつ制御の容易な磁気浮上テーブルを備える磁気浮上テーブル装置、及び、それをそれを有する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対象物を載置したテーブルの位置を調整するテーブル装置が知られている。例えば、半導体デバイス等の露光技術分野では、ウェハやマスクを載置するテーブルの位置をさらに高精度・高速度で移動・位置決めするための技術開発が進められているが、その一つとして、磁気浮上・駆動を利用したテーブル装置がある。
【０００３】
この種のテーブル装置は、例えば、特開平１０−５２１号公報に記載されている。この公報に記載のテーブル装置は、テーブル周囲の３個所に、テーブルの位置決め調整をする磁気駆動支持機構が分散配置されている。この磁気駆動支持機構は、重力方向の吸引力によりテーブルを垂下して非接触支持する一対の永久磁石と、重力方向の弾性力を発揮してテーブルを支持する板バネと、重力方向にテーブルを移動させる電磁駆動手段と、により構成されている。このテーブル装置では、基本的には、永久磁石の吸引力と板バネの弾性力・テーブルの自重とがバランスしてテーブルを支持し、テーブルの位置を微調整するには、電磁駆動手段が上下方向の駆動力を付与してテーブルを微小移動させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この特開平１０−５２１号公報に記載のテーブル装置にあっては、浮上力はテーブルを上方向に吸引する磁石のみによって発揮される。そして、上記の電磁駆動手段の磁気回路を、一組の永久磁石と電磁コイルとで形成している。この磁気回路では、電磁コイルに供給する電力を調整して、その磁気回路に寄与する電磁力を変化させることにより、テーブル駆動力を調整している。このように、一つの磁気回路による磁気力でテーブルを支持・調整する場合には、テーブルが揺動（バウンシング）し易く、この揺動が発生しないようにするには複雑な制御が必要になる。
【０００５】
また、テーブルを支持・調整する磁気力は一つの磁気回路によるものなので、電磁コイルへの供給電力や磁気回路内の空隙をパラメータとして浮上力の変化を見たときには、非直線特性になって、テーブルの位置調整に複雑な制御が必要になる。
【０００６】
そこで、本発明は、少ない消費電力で、かつ、容易な制御によりテーブルを位置決めすることのできる磁気浮上テーブル装置、及び、それを有する露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の磁気浮上テーブル装置は、磁気力により非接触浮上させるテーブルを備える磁気浮上テーブル装置であって、浮上位置決め用のアクチュエータユニットが、ある方向に延びるとともに案内外表面を有する内軸と、該内軸を空隙を介して囲む前記案内外表面と対向する案内内表面を有する枠体と、を備え、前記内軸と枠体とに、前者を後者が挟み込むような形態で、上下及び／又は両側方の対向表面間で磁気反発力または磁気吸引力を発揮する磁石の組が設けられているとともに、前記内軸と枠体との相対位置を制御すべく前記上下及び／又は両側方の対向表面間の反発力または吸引力を制御する電磁コイルが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の磁気浮上テーブル装置においては、内軸と枠体との対向する表面間に働く磁石（電磁石又は永久磁石のいずれでもよい）の磁気力が浮上力として機能することにより、内軸は、空隙を介してその枠体に非接触支持されている。この磁気浮上力は、例えば前記磁石と一つの磁気回路を構成する電磁コイルへの通電量・方向を調整することにより制御することができる。このようにして、上下方向及び横方向のいずれでも、内軸と枠体とを相対的に位置決めできる。そして、内軸又は枠体に連結されたテーブルを非接触支持・位置決めすることができる。
【０００９】
また、内軸が枠体に挟み込まれる構造、すなわち、内軸に上下あるいは左右逆方向の磁力を与える対をなす磁石の組が設けられている。そのため、内軸と枠体との間で働く磁気力（浮上力）を略線形特性にすることができ、容易な制御でバウンシングを起こすことなくテーブルを位置決めすることができる。さらに、磁石として永久磁石を採用したときには、電磁石に通電することなくテーブルを非接触支持することができ、微小電流を電磁コイルに供給することによりテーブルの位置を調整できる。
【００１０】
ここで、磁気反発力または磁気吸引力のいずれにするかは、上下又は両側方のそれぞれで揃うように選択すればよい。ただし、磁気吸引力では、制御性に優れるが非接触状態に支持するのが不安定になり、厳密な線形化による高応答制御を用いない限り、安定化させるのは困難である。一方、磁気反発力では、非接触を維持したい方向（制御方向）には安定した変位制御を実現することができるとともに、不安定な非制御方向にも磁気反発力を発揮させるようにすることにより、２自由度制御機構が実現できる。
【００１１】
本発明の磁気浮上テーブル装置においては、前記アクチュエータユニットが、前記テーブルの上下方向の中心軸の周囲に、該中心軸を中心とする周方向に沿うように３個分散配置されているものとすることができる。
【００１２】
この場合、３箇所のアクチュエータユニットのそれぞれで、内軸及び枠体の相対的位置関係を、中心軸を中心とする円の周方向や径方向及び上下方向に調整可能な構成になる。このことから、この磁気浮上テーブル装置は、テーブルを所謂、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの各方向に微調整することができる、いわゆる６自由度レベリング制御を実現できる。
【００１３】
本発明の磁気浮上テーブル装置においては、前記磁石は、前記内軸の軸方向に離間する一対の磁石により構成されるとともに、前記対向表面の対向面には磁石の同極が現れるように固定されており、前記電磁コイルは、前記内軸又は枠体の一方の前記一対の磁石の間に配設されるとともに、該一対の磁石による磁場と該電磁コイルによる磁場が平行になるように設けられているものとすることができる。
【００１４】
この場合、一対の磁石が固定された対向表面毎に磁気回路が形成されることになり、その磁気回路は対向表面同士で鏡面の関係になる。そして、内軸又は枠体の一方に設けられた電磁コイルを含む磁気回路では、その電磁コイルの起磁力が他方の磁気回路の磁力線と平行になる。このことから、電磁コイルの起磁力の方向や大きさを制御することにより、内軸と枠体の磁気回路同士の相対的な関係を調整することができる。したがって、電磁コイルの供給電力を制御するだけで、その対向表面の間隔（空隙）を調整して内軸と枠体との相対的な位置関係を調整することができる。
【００１５】
本発明の磁気浮上テーブル装置においては、前記電磁コイルが固定子側に設けられているものとすることができる。
【００１６】
この場合、固定子側に電磁コイルの配線をすることになるので、可動子の動きの邪魔となる配線をする必要がない。
【００１７】
前記の課題を解決するため、本発明の露光装置においては、エネルギービームを選択的に感応基板上に照射して該基板上に所望のパターンを形成する露光装置であって、原版ステージ及び／又は感応基板ステージとして、上記の磁気浮上テーブル装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の露光装置においては、原版ステージや感応基板ステージをバウンシングのおそれなく非接触支持しつつ、容易な制御で位置決めすることができる。また、永久磁石を採用することにより、基本的には通電なく原版ステージや感応基板ステージを非接触支持することができるとともに、その原版ステージや感応基板ステージの位置を微小電流で調整することができる。さらに、６自由度レベリング制御を実現したり、原版ステージや感応基板ステージを完全非接触支持状態にすることもできる。なお、露光に用いるエネルギービームの種類は、特に限定されず、光、紫外線、Ｘ線、荷電粒子線などを用いることができる。また、露光方式も、特に限定されず、縮小投影露光、等倍近接転写、いずれにも適用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る磁気浮上テーブル装置を搭載した露光装置の概略構成を示す一部縦断面図である。
図２は、本発明の一実施の形態に係る磁気浮上テーブル装置の概略構成を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
図３は、図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成を示す分解斜視図である。
図４は、図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成を示す図であり、（ａ）は固定子及び可動子の端部の磁石配置を示す図、（ｂ）は固定子及び可動子の中央部の磁石配置を示す図である。
図５は、図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成を示す図であり、（ａ）は固定子の磁石配置を示す図、（ｂ）は可動子の磁石配置を示す図である。
図６（Ａ）は図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成の磁気回路の構成及び作用を説明する位置関係図であり、図６（Ｂ）は固定子の斜視図である。
図７は、図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の機能を説明するモデルの立面図である。
図８は、本発明の一実施の形態に係る磁気浮上テーブル装置の浮上力制御特性を説明する図であり、（ａ）は空隙をパラメータとしたときのグラフ、（ｂ）は励磁電流をパラメータとしたときのグラフである。
【００２０】
図１において、露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（所謂、スキャニング・ステッパ）である。この露光装置１００は、図１の上から下に向かって、照明光学系１０１、レチクルステージ１０２、投影光学系１０３、及びウェハステージ１０４という主要部分より構成されている。
【００２１】
照明光学系１０１は、不図示のＡｒＦエキシマレーザー光源（一例）に接続されて照度を均一化したレーザービームＲを出射する。なお、照明光学系１０１から出射されたレーザービームＲは、ミラー１０７が反射してレチクル１０５に向けられる。レチクルステージ１０２は、照明光学系１０１から出射されるレーザービームＲの光路内に、回路パターンなどの原版であるレチクル１０５を静電吸着などにより保持して位置決めする。投影光学系１０３は、レチクル１０５を通過してパターン化されたレーザービームＲを例えば１／５の投影倍率になるように縮小してウェハ（感応基板）１０６上に投影する。ウェハステージ１０４は、回路パターンを形成する基板のウェハ１０６を静電吸着などにより保持して位置決めする。
【００２２】
また、露光装置１００は、照明光学系１０１やステージ制御系１０８が主制御装置１０９に接続されて統括制御されている。照明光学系１０１は、主制御装置１０９からの制御信号に従って各ステージ１０２、１０４の位置調整制御に同期するレーザービームＲを出射する。また、各ステージ１０２、１０４は、レチクル１０５やウェハ１０６の位置情報を入手して主制御装置１０９に受け渡すとともに、その主制御装置１０９からの制御信号に従ってステージ１０２、１０４による位置調整制御を行う。これらステージ１０２、１０４は、位置検出装置としてのレーザ干渉計１１１、１１２から出射されるレーザービームを反射するように側面にミラー１１３、１１４を固設されて、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でその位置を常時検出されている。
【００２３】
この露光装置１００は、このような構成を備えることにより、レチクル１０５を通過してパターン化されたレーザービームＲをウェハ１０６上に縮小投影して、そのウェハ１０６に所望の回路パターンを高精度に形成する。
【００２４】
各ステージ１０２、１０４は、公知のエアベアリング又は磁気により浮上支持されリニアモータ等により駆動される粗動ステージ１１０を備える。この粗動ステージ１１０上には、図２〜図６に示す本実施形態に係る磁気浮上テーブル装置１０を微動テーブルとして搭載している。粗動ステージ１１０は、レチクル１０５やウェハ１０６を、Ｘ、Ｙ方向の２方向に比較的長い距離移動させるためのものである。磁気浮上テーブル装置１０は、後述するように、レチクル１０５やウェハ１０６のＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ方向の６方向に精密な位置きめを行う。
【００２５】
以下、投影光学系１０３内の光軸ＡＸ方向をＺ軸（図１の上下方向）とし、これに直交する平面方向をＸ軸（図１の左右方向）とＹ軸（図１の紙面垂直方向）として、以下説明する。
【００２６】
磁気浮上テーブル装置１０は、粗動ステージ１１０の上でＸＹ方向に駆動されるベース１１上に固設されている。ベース１１は、図２に示すように、磁気力により浮上するテーブル１２を非接触支持している。テーブル１２の上面には、ウェハ１０６を静電吸着により固定する円盤形状のチャック１３が固定されている。
【００２７】
この磁気浮上テーブル装置１０は、図２（ａ）に示すように、テーブル１２のＺ方向中心軸Ｃを中心とする円周方向に沿うように、３組のアクチュエータユニット１４が、１２０°間隔で分散配置されている。アクチュエータユニット１４は、固定子１５がベース１１に、可動子１６がテーブル１２にそれぞれ連結されている。なお、固定子１５が前記手段にいう枠体に相当し、可動子１６が内軸に相当する。このアクチュエータユニット１４は、固定子１５と可動子１６の相対的な位置関係を調整することにより、ベース１１に対するテーブル１２の位置や姿勢を変化させて、ウェハ１０６の位置や姿勢を微調整する。
【００２８】
アクチュエータユニット１４は、図２（ａ）に示すように、テーブル１２に開口する長方形の窓１７内に、固定子１５及び可動子１６を位置させて構成されている。
【００２９】
固定子１５は、図４に示すように、ベース１１上に固定された四角い枠形状のものである。この固定子１５は、真中の開口１５ａの中心軸がＺ軸に直交し、かつ、中心軸Ｃに向かうように固定されている。固定子１５の外周面とテーブル１２の窓１７との間には隙間Ｐがあって、この隙間Ｐの範囲内でテーブル１２の動きを許容する。
【００３０】
可動子１６は、図２（ａ）に示すように、テーブル１２の窓１７の長手方向中央部間を短絡するように（延在方向が中心軸Ｃに向かうように）設けられている。この可動子１６は、図３及び図４に示すように、固定子１５の開口１５ａ内に内軸として挿通可能に柱状のものとして形成されている。
【００３１】
この固定子１５及び可動子１６は、その固定子１５の外表面と可動子１６の内表面とが空隙を介して対向するように（囲まれるように）寸法を設定されている。固定子１５は、開口１５ａの内表面に、また、可動子１６は、外表面に後述する磁石がついている。この対向する磁石間で反発力を働かせる。そして、固定子１５の内表面と可動子１６の外表面との間に隙間Ｐ´が形成されており、その隙間Ｐ´の範囲内で可動子１６（テーブル１２）の動きを許容する。この構成により、可動子１６は、固定子１５の開口１５ａ内で上下及び横方向に移動可能な内軸として機能する。
【００３２】
次に、固定子１５の磁石配置について説明する。
固定子１５には、その内表面（対向表面）の上下及び左右それぞれに、永久磁石２１、２２の組が固設されている。永久磁石２１と永久磁石２２とは、テーブル１２の中心軸Ｃに向かって電磁コイル２５（後述）を隔てて近接側と離隔側とに離間している。この永久磁石２１、２２は、同一の配列でＮ極及びＳ極が現れるように固定子１５の内表面に固設されている。すなわち、例えば、中心軸Ｃに対する近接側または離隔側の一方の内表面にＮ極が現れる永久磁石２１を配置し、その他方の内表面にはＳ極が現れる永久磁石２２を配置する。
【００３３】
一方、可動子１６は、固定子１５と同様に、固定子１５の内表面に対向する外表面（対向表面）のそれぞれに、中心軸Ｃに対する近接側と離隔側とに離間する一対の永久磁石２３、２４の組が固設されている。この永久磁石２３、２４は、それぞれ同一の配列でＮ極及びＳ極が現れるように可動子１６の外表面に固設されている。すなわち、中心軸Ｃに対する近接側または離隔側の一方の外表面にＮ極が現れる永久磁石２３を配置し、その他方の外表面にはＳ極が現れる永久磁石２４を配置する。
【００３４】
そして、固定子１５と可動子１６は、上下及び両側方の対向表面間で、永久磁石２１、２３がＮ極同士で反発するとともに、永久磁石２２、２４がＳ極同士で反発する。したがって、固定子１５は、可動子１６を上下及び左右で逆向きの反発力（磁気力）で挟み込む。これにより、固定子１５は、可動子１６との間の対向表面間に形成される空隙Ｐ´（図４（ａ）参照）を介して可動子１６との非接触状態を維持しつつ、可動子１６をバウンシングの少ない状態で支持する。
【００３５】
なお、永久磁石２１〜２４が互いに吸引する磁気力を発揮するように異極同士を対面させてもよいが、その対向表面間に空隙を形成・維持する調整が難しいので（厳密な線形化による高応答制御を用いる必要があるので）、本実施形態のように設定するのが好ましい。本実施形態では、１つのアクチュエータユニット１４の可動子１６が固定子１５から抜け出る方向は、３箇所にアクチュエータユニット１４を分散配置していることから、他のアクチュエータユニット１４では可動子１６と固定子１５とが互いに反発し合う方向になっているので、抜けを防止できる。なお、永久磁石２１〜２４に代えて、電磁石を採用してもよいが、電力を消費することなく、非接触支持を実現することができ、また、配線も不要であることから本実施形態のように永久磁石を採用するのが好ましい。
【００３６】
次に、固定子１５に配置されている位置調整の電磁コイルについて説明する。固定子１５の永久磁石２１、２２の間には、図３や図６に示すように、導電線２７（図６に図示）を巻き回した電磁コイル２５が介装されている。この電磁コイル２５は、永久磁石２１、２２のＮ極からＳ極に向かう磁気力（磁力線）と平行な起磁力を発生させる。一方、可動子１６の永久磁石２３、２４の間には、そのＮ極からＳ極に向かう磁力線を通す鉄心２６が介装されている。
【００３７】
すなわち、アクチュエータユニット１４は、図６に示すように、固定子１５では、永久磁石２１、電磁コイル２５、永久磁石２２及び対向表面間の空隙Ｐ´を磁力線が通る磁気回路を形成する。一方、可動子１６では、永久磁石２３、鉄心２６、永久磁石２４及び対向表面間の空隙Ｐ´を通る磁気回路を形成している。つまり、固定子１５と可動子１６は、対向表面間同士で鏡面の関係（面対称）になる磁気回路を形成している。このことから、固定子１５の磁気回路は、電磁コイル２５に供給する電力量や向きを変化させることにより、永久磁石２１、２２による磁気力を、電磁コイル２５の起磁力で加減することができる。
なお、可動子１６は、媒体中の磁場と真空中（大気中）の磁場の作用により浮上するので、磁場は完全には対称ではなくなる。
【００３８】
このような構成により、この磁気浮上テーブル装置１０は、アクチュエータユニット１４毎に、固定子１５の電磁コイル２５への電力供給を制御することにより、可動子１６を上下左右方向に微動させることができる。そして、上述のように配置された３個のアクチュエータ１４を動かすことにより、テーブル１２をＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの各方向に微調整することができる。このとき、固定子１５と可動子１６とは、上下方向及び横方向のいずれについても、各方向で対をなす逆向きの反発力を使って浮上・駆動しているので、その反発力（浮上力）を線形特性として取り扱うことができ、固定子１５に対する可動子１６の相対的な位置関係（テーブル１２の位置や姿勢）をバウンシングを起こすことなく容易に制御することができる。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態に係る磁気浮上テーブル装置の特性シミュレーションについて説明する。
本発明者らは、テーブル１２の浮上力の特性を確認するために、図７に示すようなモデルＭを仮想して、シミュレーションを行った。モデルＭは、固定子に対応する枠体５１、及び、可動子に対応する浮上体（内軸）５２により構成されている。図示は省略されているが、枠体５１は、上下の内表面５３に永久磁石と電磁コイルが固設されている。浮上体５２は、枠体５１の内表面５３の永久磁石と電磁コイルに対向するように、上下の外表面５４には永久磁石と鉄心が固設されている。
【００４０】
このモデルシミュレーションでは、枠体５１と浮上体５２との間の空隙間隔を変化させる浮上体５２の移動距離Ｘをパラメータとした場合に、浮上体５２に加えられる反発力（押上力又は押下力）と、その合力である浮上力をグラフ化した。また、電磁コイルへの励磁電流Ｉをパラメータとした場合についてもグラフ化した。
【００４１】
モデルの各種パラメータ条件は、次の通りである。
○ 形状等のパラメータ
モデルＭの長さＬ：４０ｍｍ
モデルＭの高さＨ：２０ｍｍ
モデルＭの幅Ｌｉ：３０ｍｍ
浮上体の質量：３０ｋｇ
重力加速度ｇ：９８００ｍｍ／ｓｅｃ^２
電磁コイルのターン数：３９２
ｇａｐ１の間隔：４．８ｍｍ
ｇａｐ２の間隔：１０ｍｍ
○ 物性のパラメータ
真空透磁率μｏ：４π・１０^−７（Ｈ／ｍ）
永久磁石の保磁力Ｈｃ：１０５８０００（Ａ／ｍ）
永久磁石の比透磁率μｍ：１．０５
ヨークの比透磁率μｓ：２０００（空隙磁束密度の関数で固定とする）
○ 磁気回路の空隙磁束密度の計算式
【数１】

【００４２】
図８（ａ）、（ｂ）において、横軸は上記移動距離Ｘや励磁電流Ｉの変化量を示し、縦軸は浮上体５２に加えられる浮上力（押上力又は押下力）を示している。原点（０、０）は、枠体５１と浮上体５２との間の空隙間隔が永久磁石による磁気力のみで上記パラメータの位置となる無負荷状態時（移動距離Ｘ＝０、励磁電流＝０）を示している。
【００４３】
電磁コイル２５に電流Ｉを供給することなく、浮上体５２の移動距離Ｘを、上記パラメータ位置の無負荷状態で安定する原点から、上下方向の「−５．０ｍｍ」〜「５．０ｍｍ」まで「０．５ｍｍ」ステップで変化させる。この場合、図８（ａ）に示すように、浮上体５２の下側の反発力は、押上力Ｆｍ１として現れる一方、浮上体５２の上側の反発力は、押下力Ｆｍ２として現れる。そして、この押上力Ｆｍ１と押下力Ｆｍ２の合力の浮上力Ｆｍは、図示のように、Ｆｌｉｎｅａｒとして擬似的に１次線形化することができる。
【００４４】
また、上記原点に固定して、電磁コイル２５に供給する電流Ｉを、「−３０Ａ」〜「３０Ａ」まで「１Ａ」ステップで変化させる。この場合、図８（ｂ）に示すように、電磁コイル２５は、マイナス電流Ｉの供給時には永久磁石による磁気力を補強する起磁力を発生する一方、プラス電流Ｉの供給時には永久磁石による磁気力を弱める起磁力を発生する。この結果、浮上体５２の下側の押上力Ｆｍ１及び上側の押下力Ｆｍ２は図示のような特性となって、これらの合力の浮上力ＦｍはＦｌｉｎｅａｒとして擬似的に１次線形化することができる。
【００４５】
このように本実施形態においては、３組のアクチュエータユニット１４のそれぞれが、固定子１５と可動子１６の対向表面に設けた永久磁石２１〜２４間の反発力によりその対向表面間に空隙を形成するので、電力供給することなく、ベース１１に対してテーブル１２を非接触支持することができる。この３組のアクチュエータユニット１４は、固定子１５に配設した電磁コイル２５に微小電力を供給することにより、その固定子１５と可動子１６の間の上下及び両側方の対向表面間に発生させる反発力の相対関係を調整することができる。したがって、アクチュエータユニット１４毎に固定子１５に対する可動子１６の位置を調整して、粗動ステージ１１０によりラフ調整されたウェハ１０６などの位置や姿勢をＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの各方向の６自由度をもって微調整することができる。
【００４６】
また、このアクチュエータユニット１４は、固定子１５と可動子１６の上下及び両側方の対向表面間で、その可動子１６を挟み込むように逆向きの反発力を発生させているので、その合力（浮上力）が略線形特性になって、バウンシングを起こすことなく、容易に制御することができる。また、固定子１５に電磁コイル２５を配設しているので、可動部分に配線することを省いて、可動子１６の位置などを高精度に調整することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、少ない消費電力で、かつ、容易な制御によりテーブルを位置決めすることのできる磁気浮上テーブル装置、及び、それを有する露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気浮上テーブル装置を搭載した露光装置の概略構成を示す一部縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る磁気浮上テーブル装置の概略構成を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成を示す分解斜視図である。
【図４】図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成を示す図であり、（ａ）は固定子及び可動子の端部の磁石配置を示す図、（ｂ）は固定子及び可動子の中央部の磁石配置を示す図である。
【図５】図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成を示す図であり、（ａ）は固定子の磁石配置を示す図、（ｂ）は可動子の磁石配置を示す図である。
【図６】（Ａ）は図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の構成の磁気回路の構成及び作用を説明する位置関係図であり、（Ｂ）は固定子の斜視図である。
【図７】図２のテーブル装置の磁気浮上・位置決め機構の機能を説明するモデルの立面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る磁気浮上テーブル装置の浮上力制御特性を説明する図であり、（ａ）は空隙をパラメータとしたときのグラフ、（ｂ）は励磁電流をパラメータとしたときのグラフである。
【符号の説明】
１０磁気浮上テーブル装置１２テーブル
１３チャック１４アクチュエータユニット
１５固定子１６可動子
１７窓２１〜２４永久磁石
２５電磁コイル２６鉄心
１００露光装置１０１照明光学系
１０２レチクルステージ１０３投影光学系
１０４ウェハステージ１０５レチクル
１０６ウェハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic levitation table device and an exposure apparatus, and more particularly, to a magnetic levitation table device including a magnetic levitation table with low power consumption and stable and easy control, and an exposure apparatus having the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a table device that adjusts a position of a table on which an object is placed has been known. For example, in the field of exposure technology for semiconductor devices and the like, technology development for moving and positioning the position of a table on which a wafer or a mask is to be mounted with higher precision and higher speed is being advanced. There is a table device using levitation and driving.
[0003]
This type of table device is described in, for example, JP-A-10-521. In the table device described in this publication, magnetic drive support mechanisms for adjusting the positioning of the table are dispersedly arranged at three places around the table. The magnetic drive support mechanism includes a pair of permanent magnets that suspend the table in a non-contact manner by suspending the table by an attractive force in the direction of gravity, a leaf spring that supports the table by exerting an elastic force in the direction of gravity, and a table spring that supports the table in the direction of gravity. And an electromagnetic driving means for moving. In this table device, basically, the attractive force of the permanent magnet, the elastic force of the leaf spring, and the weight of the table balance the table to support the table. The table is slightly moved by applying a driving force in the direction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the table device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-521, the floating force is exerted only by the magnet that attracts the table upward. The magnetic circuit of the electromagnetic driving means is formed by a set of permanent magnets and an electromagnetic coil. In this magnetic circuit, the power supplied to the electromagnetic coil is adjusted to change the electromagnetic force that contributes to the magnetic circuit, thereby adjusting the table driving force. As described above, when the table is supported and adjusted by the magnetic force of one magnetic circuit, the table is likely to swing (bouncing), and complicated control is required to prevent the swing from occurring. .
[0005]
Also, since the magnetic force for supporting and adjusting the table is based on a single magnetic circuit, when the change in the levitation force is viewed with the power supplied to the electromagnetic coil and the air gap in the magnetic circuit as parameters, the characteristics become non-linear, Complex control is required to adjust the position of the table.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic levitation table device capable of positioning a table with low power consumption and easy control, and an exposure apparatus having the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a magnetic levitation table device of the present invention is a magnetic levitation table device provided with a table for non-contact levitation by a magnetic force, wherein an actuator unit for levitation positioning extends in a certain direction and is provided outside a guide. An inner shaft having a surface, and a frame having a guide inner surface facing the outer guide surface surrounding the inner shaft via an air gap, wherein the former sandwiches the former between the inner shaft and the frame. And a pair of magnets for exerting a magnetic repulsive force or a magnetic attractive force between upper and lower and / or both opposing surfaces is provided, and the relative position between the inner shaft and the frame is controlled. An electromagnetic coil for controlling a repulsive force or an attractive force between upper and lower and / or both opposing surfaces is provided.
[0008]
In the magnetic levitation table device of the present invention, the magnetic force of a magnet (which may be either an electromagnet or a permanent magnet) acting between the opposing surfaces of the inner shaft and the frame functions as a levitation force. It is supported in a non-contact manner by the frame via a gap. This magnetic levitation force can be controlled, for example, by adjusting the amount and direction of current supply to the magnet and the electromagnetic coil forming one magnetic circuit. In this manner, the inner shaft and the frame can be relatively positioned in both the vertical and horizontal directions. Then, the table connected to the inner shaft or the frame can be supported and positioned in a non-contact manner.
[0009]
Further, a structure in which the inner shaft is sandwiched by the frame, that is, a pair of magnets that provide a magnetic force in the up and down or left and right opposite directions to the inner shaft is provided. Therefore, the magnetic force (flying force) acting between the inner shaft and the frame can be made to have a substantially linear characteristic, and the table can be positioned with easy control without causing bouncing. Further, when a permanent magnet is employed as the magnet, the table can be supported in a non-contact manner without energizing the electromagnet, and the position of the table can be adjusted by supplying a small current to the electromagnetic coil.
[0010]
Here, whether to use the magnetic repulsion force or the magnetic attraction force may be selected so that the magnetic repulsion force or the magnetic attraction force is aligned on the upper and lower sides or on both sides. However, the magnetic attraction force is excellent in controllability but unstable in supporting in a non-contact state, and it is difficult to stabilize the magnetic attractive force unless high response control by strict linearization is used. On the other hand, with magnetic repulsion, stable displacement control can be achieved in the direction in which non-contact is desired to be maintained (control direction), and the magnetic repulsion is also exerted in unstable non-control directions. A two-degree-of-freedom control mechanism can be realized.
[0011]
In the magnetic levitation table device of the present invention, three actuator units are dispersedly arranged around a vertical central axis of the table so as to extend along a circumferential direction centered on the central axis. be able to.
[0012]
In this case, in each of the three actuator units, the relative positional relationship between the inner shaft and the frame body can be adjusted in a circumferential direction, a radial direction, and a vertical direction of a circle around the central axis. From this, the magnetic levitation table device can realize a so-called six-degree-of-freedom leveling control in which the table can be finely adjusted in the so-called X, Y, Z, θx, θy, and θz directions.
[0013]
In the magnetic levitation table device of the present invention, the magnet is constituted by a pair of magnets spaced apart in the axial direction of the inner shaft, and is fixed such that the same polarity of the magnet appears on the facing surface of the facing surface. The electromagnetic coil is disposed between the pair of magnets on one of the inner shaft or the frame, and is provided such that a magnetic field generated by the pair of magnets and a magnetic field generated by the electromagnetic coil are parallel to each other. It can be said that.
[0014]
In this case, a magnetic circuit is formed for each opposed surface to which the pair of magnets are fixed, and the magnetic circuit has a mirror relationship between the opposed surfaces. In a magnetic circuit including an electromagnetic coil provided on one of the inner shaft and the frame, the magnetomotive force of the electromagnetic coil is parallel to the magnetic field lines of the other magnetic circuit. Thus, by controlling the direction and magnitude of the magnetomotive force of the electromagnetic coil, the relative relationship between the inner shaft and the magnetic circuit of the frame can be adjusted. Therefore, only by controlling the power supplied to the electromagnetic coil, it is possible to adjust the distance (gap) between the opposing surfaces and adjust the relative positional relationship between the inner shaft and the frame.
[0015]
In the magnetic levitation table device of the present invention, the electromagnetic coil may be provided on a stator side.
[0016]
In this case, since the wiring of the electromagnetic coil is provided on the stator side, there is no need to provide wiring that hinders the movement of the mover.
[0017]
In order to solve the above-mentioned problems, an exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that selectively irradiates an energy beam onto a sensitive substrate to form a desired pattern on the substrate, wherein the original stage and / or The above-mentioned magnetic levitation table device is provided as a sensitive substrate stage.
[0018]
In the exposure apparatus of the present invention, the original stage and the sensitive substrate stage can be positioned by easy control while supporting the original stage and the sensitive substrate stage in a non-contact manner without fear of bouncing. In addition, by employing a permanent magnet, the original stage and the sensitive substrate stage can be basically supported in a non-contact manner without energization, and the position of the original stage and the sensitive substrate stage can be adjusted with a small current. . Furthermore, six-degree-of-freedom leveling control can be realized, and the original stage and the sensitive substrate stage can be completely non-contact supported. The type of energy beam used for exposure is not particularly limited, and light, ultraviolet light, X-ray, charged particle beam, or the like can be used. Also, the exposure method is not particularly limited, and can be applied to any of reduced projection exposure and 1: 1 close proximity transfer.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an exposure apparatus equipped with a magnetic levitation table device according to one embodiment of the present invention.
2A and 2B are diagrams showing a schematic configuration of a magnetic levitation table device according to one embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration of a magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG.
4A and 4B are diagrams illustrating a configuration of a magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG. 2, wherein FIG. 4A illustrates a magnet arrangement at ends of a stator and a mover, and FIG. It is a figure which shows the magnet arrangement | positioning of the center part of a child.
5A and 5B are diagrams illustrating a configuration of a magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG. 2, wherein FIG. 5A illustrates a magnet arrangement of a stator, and FIG. 5B illustrates a magnet arrangement of a mover. .
FIG. 6A is a positional relationship diagram for explaining the configuration and operation of the magnetic circuit of the configuration of the magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG. 2, and FIG. 6B is a perspective view of the stator.
FIG. 7 is an elevational view of a model for explaining the function of the magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG.
8A and 8B are diagrams for explaining the levitation force control characteristics of the magnetic levitation table device according to one embodiment of the present invention. FIG. 8A is a graph in which air gap is a parameter, and FIG. It is a graph at the time of.
[0020]
In FIG. 1, an exposure apparatus 100 is a step-and-scan type scanning exposure apparatus (a so-called scanning stepper). The exposure apparatus 100 includes, from the top to the bottom in FIG. 1, an illumination optical system 101, a reticle stage 102, a projection optical system 103, and a wafer stage 104.
[0021]
The illumination optical system 101 is connected to an ArF excimer laser light source (not shown) (not shown) and emits a laser beam R with uniform illuminance. The laser beam R emitted from the illumination optical system 101 is reflected by the mirror 107 and directed to the reticle 105. The reticle stage 102 holds and positions a reticle 105, which is an original such as a circuit pattern, in an optical path of a laser beam R emitted from the illumination optical system 101 by electrostatic attraction or the like. The projection optical system 103 projects the laser beam R that has passed through the reticle 105 and has been patterned so as to have a projection magnification of, for example, 1/5, onto a wafer (sensitive substrate) 106. The wafer stage 104 holds and positions a wafer 106 of a substrate on which a circuit pattern is to be formed by electrostatic attraction or the like.
[0022]
In the exposure apparatus 100, an illumination optical system 101 and a stage control system 108 are connected to a main control device 109 and controlled overall. The illumination optical system 101 emits a laser beam R synchronized with the position adjustment control of each of the

stages

102 and 104 according to a control signal from the main controller 109. Each of the

stages

102 and 104 obtains positional information of the reticle 105 and the wafer 106 and transfers the information to the main controller 109, and performs position adjustment control by the

stages

102 and 104 according to a control signal from the main controller 109. . These

stages

102 and 104 have

mirrors

113 and 114 fixed on their side surfaces to reflect laser beams emitted from

laser interferometers

111 and 112 as position detecting devices, and have a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. The position is always detected.
[0023]
The exposure apparatus 100 is provided with such a configuration to reduce and project the patterned laser beam R passing through the reticle 105 onto the wafer 106, and to precisely form a desired circuit pattern on the wafer 106. Form.
[0024]
Each of the

stages

102 and 104 includes a coarse movement stage 110 which is levitated and supported by a known air bearing or magnetism and driven by a linear motor or the like. On the coarse movement stage 110, the magnetic levitation table device 10 according to the present embodiment shown in FIGS. 2 to 6 is mounted as a fine movement table. The coarse movement stage 110 is for moving the reticle 105 and the wafer 106 for a relatively long distance in the X and Y directions. The magnetic levitation table device 10 performs precise positioning of the reticle 105 and the wafer 106 in six directions of X, Y, Z, θx, θy, and θz, as described later.
[0025]
Hereinafter, an optical axis AX direction in the projection optical system 103 is defined as a Z axis (vertical direction in FIG. 1), and a plane direction orthogonal thereto is defined as an X axis (horizontal direction in FIG. 1) and a Y axis (vertical direction in FIG. ) Will be described below.
[0026]
The magnetic levitation table device 10 is fixed on a base 11 that is driven on the coarse movement stage 110 in the XY directions. As shown in FIG. 2, the base 11 supports the table 12 which floats by magnetic force in a non-contact manner. On the upper surface of the table 12, a disk-shaped chuck 13 for fixing the wafer 106 by electrostatic suction is fixed.
[0027]
In this magnetic levitation table device 10, as shown in FIG. 2A, three sets of actuator units 14 are arranged at 120 ° intervals along a circumferential direction centered on the Z-axis central axis C of the table 12. Distributed. In the actuator unit 14, the stator 15 is connected to the base 11, and the mover 16 is connected to the table 12. Note that the stator 15 corresponds to the frame referred to in the above-mentioned means, and the mover 16 corresponds to the inner shaft. The actuator unit 14 finely adjusts the position and attitude of the wafer 106 by adjusting the relative positional relationship between the stator 15 and the mover 16 to change the position and attitude of the table 12 with respect to the base 11.
[0028]
As shown in FIG. 2A, the actuator unit 14 is configured by positioning a stator 15 and a movable element 16 in a rectangular window 17 opened in the table 12.
[0029]
The stator 15 has a rectangular frame shape fixed on the base 11 as shown in FIG. The stator 15 is fixed such that the center axis of the middle opening 15a is orthogonal to the Z axis and faces the center axis C. There is a gap P between the outer peripheral surface of the stator 15 and the window 17 of the table 12, and the table 12 is allowed to move within the range of the gap P.
[0030]
As shown in FIG. 2A, the mover 16 is provided so as to short-circuit the central portion of the window 17 of the table 12 in the longitudinal direction (so that the extending direction is directed to the central axis C). As shown in FIGS. 3 and 4, the mover 16 is formed as a columnar member that can be inserted as an inner shaft into the opening 15 a of the stator 15.
[0031]
The dimensions of the stator 15 and the mover 16 are set so that the outer surface of the stator 15 and the inner surface of the mover 16 are opposed (enclosed) via a gap. The stator 15 has a magnet on the inner surface of the opening 15a, and the mover 16 has a magnet, which will be described later, on the outer surface. A repulsive force is exerted between the opposed magnets. A gap P 'is formed between the inner surface of the stator 15 and the outer surface of the mover 16, and the movement of the mover 16 (table 12) is allowed within the range of the gap P'. With this configuration, the mover 16 functions as an inner shaft that can move vertically and horizontally in the opening 15 a of the stator 15.
[0032]
Next, the magnet arrangement of the stator 15 will be described.
A set of

permanent magnets

21 and 22 is fixedly provided on the stator 15 on the upper and lower sides and the left and right sides of its inner surface (opposing surface). The permanent magnet 21 and the permanent magnet 22 are separated toward the center axis C of the table 12 on the near side and the separated side via an electromagnetic coil 25 (described later). The

permanent magnets

21 and 22 are fixed to the inner surface of the stator 15 so that the N pole and the S pole appear in the same arrangement. That is, for example, a permanent magnet 21 in which an N-pole appears on one inner surface on the near side or a distant side with respect to the central axis C, and a permanent magnet 22 in which an S-pole appears on the other inner surface are arranged.
[0033]
On the other hand, similarly to the stator 15, the mover 16 includes a pair of permanent magnets separated on the outer surface (opposed surface) facing the inner surface of the stator 15 on the near side and the separated side with respect to the center axis C. A set of 23 and 24 is fixed. The

permanent magnets

23 and 24 are fixed to the outer surface of the mover 16 such that the N pole and the S pole appear in the same arrangement. That is, a permanent magnet 23 having an N pole appears on one outer surface on the near side or a distant side with respect to the central axis C, and a permanent magnet 24 having an S pole appears on the other outer surface.
[0034]
The

permanent magnets

21 and 23 repel each other between the N poles and the

permanent magnets

22 and 24 repel each other between the S poles of the stator 15 and the mover 16 between the opposing surfaces on the upper and lower sides and on both sides. Therefore, the stator 15 sandwiches the mover 16 with repulsive force (magnetic force) in opposite directions in the vertical and horizontal directions. This allows the stator 15 to move while maintaining a non-contact state with the mover 16 via a gap P ′ (see FIG. 4A) formed between the opposing surfaces with the mover 16. The child 16 is supported with less bouncing.
[0035]
The opposite poles may face each other so that the permanent magnets 21 to 24 exert a magnetic force attracting each other, but it is difficult to form and maintain a gap between the opposing surfaces. Since it is necessary to use high response control), it is preferable to set as in the present embodiment. In the present embodiment, the mover 16 of one actuator unit 14 comes out of the stator 15 because the actuator units 14 are dispersedly arranged at three positions. 15 are in directions in which they repel each other, so that they can be prevented from coming off. An electromagnet may be used instead of the permanent magnets 21 to 24. However, non-contact support can be realized without consuming power, and no wiring is required. Thus, it is preferable to use a permanent magnet.
[0036]
Next, the position adjustment electromagnetic coil disposed on the stator 15 will be described. As shown in FIGS. 3 and 6, an electromagnetic coil 25 around which a conductive wire 27 (shown in FIG. 6) is wound is interposed between the

permanent magnets

21 and 22 of the stator 15. The electromagnetic coil 25 generates a magnetomotive force parallel to a magnetic force (magnetic field line) from the north pole to the south pole of the

permanent magnets

21 and 22. On the other hand, between the

permanent magnets

23 and 24 of the mover 16, an iron core 26 that passes lines of magnetic force from the N pole to the S pole is interposed.
[0037]
That is, as shown in FIG. 6, the actuator unit 14 forms a magnetic circuit in which the magnetic field lines pass through the gap P ′ between the permanent magnet 21, the electromagnetic coil 25, the permanent magnet 22, and the facing surface in the stator 15. On the other hand, the mover 16 forms a magnetic circuit that passes through the gap P ′ between the permanent magnet 23, the iron core 26, the permanent magnet 24, and the opposing surface. That is, the stator 15 and the mover 16 form a magnetic circuit having a mirror relationship (plane symmetry) between the opposing surfaces. From this, the magnetic circuit of the stator 15 can adjust the magnetic force of the

permanent magnets

21 and 22 by the magnetomotive force of the electromagnetic coil 25 by changing the amount and direction of power supplied to the electromagnetic coil 25. .
Since the mover 16 floats by the action of the magnetic field in the medium and the magnetic field in a vacuum (in the atmosphere), the magnetic field is not completely symmetric.
[0038]
With this configuration, the magnetic levitation table device 10 can finely move the mover 16 in the vertical and horizontal directions by controlling the power supply to the electromagnetic coil 25 of the stator 15 for each actuator unit 14. . The table 12 can be finely adjusted in the X, Y, Z, θx, θy, and θz directions by moving the three actuators 14 arranged as described above. At this time, since the stator 15 and the mover 16 are levitated and driven in both the vertical direction and the horizontal direction by using a pair of opposite repulsive forces in each direction, the repulsive force (the floating force) Force) can be treated as a linear characteristic, and the relative positional relationship (position and posture of the table 12) of the mover 16 with respect to the stator 15 can be easily controlled without causing bouncing.
[0039]
Next, a characteristic simulation of the magnetic levitation table device according to the embodiment of the present invention will be described.
The present inventors simulated a model M as shown in FIG. 7 in order to confirm the characteristics of the levitation force of the table 12. The model M includes a frame 51 corresponding to the stator and a floating body (inner shaft) 52 corresponding to the mover. Although not shown, a permanent magnet and an electromagnetic coil are fixedly provided on the upper and lower inner surfaces 53 of the frame body 51. A permanent magnet and an iron core are fixed to upper and lower outer surfaces 54 so that the floating body 52 faces the permanent magnet and the electromagnetic coil on the inner surface 53 of the frame body 51.
[0040]
In this model simulation, when the moving distance X of the floating body 52 that changes the air gap between the frame body 51 and the floating body 52 is used as a parameter, a repulsive force (pushing force or pressing force) applied to the floating body 52. And the resultant levitation force as a graph. In addition, a graph is also shown for a case where the exciting current I to the electromagnetic coil is used as a parameter.
[0041]
The various parameter conditions of the model are as follows.
○ Shape and other parameters
Length L of model M: 40 mm
Model M height H: 20mm
Width Li of model M: 30 mm
Mass of floating body: 30kg
Gravitational acceleration g: 9800 mm / sec²
Number of turns of electromagnetic coil: 392
gap1 gap: 4.8 mm
gap2 gap: 10 mm
○ Parameters of physical properties
Vacuum permeability μo: 4π · 10^-7(H / m)
Coercive force Hc of permanent magnet: 1058000 (A / m)
Permanent magnet relative permeability μm: 1.05
Yoke relative permeability μs: 2000 (fixed as a function of air gap magnetic flux density)
○ Formula for calculating air gap magnetic flux density of magnetic circuit
(Equation 1)

[0042]
8A and 8B, the horizontal axis represents the change amount of the moving distance X and the exciting current I, and the vertical axis represents the levitation force (lifting force or pressing force) applied to the levitation body 52. . The origin (0, 0) is in an unloaded state where the air gap between the frame body 51 and the floating body 52 is at the position of the above parameter only by the magnetic force of the permanent magnet (moving distance X = 0, exciting current = 0). ).
[0043]
Without supplying the current I to the electromagnetic coil 25, the moving distance X of the levitation body 52 is changed from the origin, which is stable in the no-load state of the parameter position, to "-5.0 mm" to "5.0 mm" in the vertical direction. It is changed in “0.5 mm” steps. In this case, as shown in FIG. 8A, the repulsion force on the lower side of the levitation body 52 appears as a push-up force Fm1, while the repulsion force on the upper side of the levitation body 52 appears as a depression force Fm2. Then, the floating force Fm of the resultant force of the push-up force Fm1 and the press-down force Fm2 can be pseudo-linearized linearly as Linear as shown in the figure.
[0044]
Further, the current I supplied to the electromagnetic coil 25 while being fixed to the origin is changed in steps of "1A" from "-30A" to "30A". In this case, as shown in FIG. 8B, the electromagnetic coil 25 generates a magnetomotive force that reinforces the magnetic force of the permanent magnet when the negative current I is supplied, and generates the magnetic force by the permanent magnet when the positive current I is supplied. Generates a magnetomotive force that weakens the As a result, the lower lifting force Fm1 and the upper pressing force Fm2 of the floating body 52 have the characteristics shown in the drawing, and the floating force Fm of these resultant forces can be pseudo-linearized linearly as Linear. .
[0045]
As described above, in the present embodiment, each of the three sets of actuator units 14 forms a gap between the opposing surfaces by the repulsive force between the permanent magnets 21 to 24 provided on the opposing surfaces of the stator 15 and the mover 16. Therefore, the table 12 can be supported in a non-contact manner with respect to the base 11 without supplying power. The three sets of actuator units 14 generate a small amount of electric power to the electromagnetic coil 25 disposed on the stator 15, thereby generating the electric power between the upper and lower and both opposing surfaces between the stator 15 and the mover 16. The relative relationship between the repulsive forces can be adjusted. Therefore, by adjusting the position of the mover 16 with respect to the stator 15 for each actuator unit 14, the position and orientation of the wafer 106 and the like roughly adjusted by the coarse movement stage 110 can be adjusted to X, Y, Z, θx, θy, and θz. Fine adjustment can be made with six degrees of freedom in each direction.
[0046]
In addition, since the actuator unit 14 generates a repulsive force in the opposite direction so as to sandwich the mover 16 between the upper and lower opposing surfaces of the stator 15 and the mover 16 and both sides thereof, the resultant force (floating) Force) has a substantially linear characteristic and can be easily controlled without causing bouncing. Further, since the electromagnetic coil 25 is provided on the stator 15, it is possible to adjust the position and the like of the movable element 16 with high accuracy without wiring the movable part.
[0047]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic levitation table device capable of positioning a table with low power consumption and easy control, and an exposure apparatus having the same. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an exposure apparatus equipped with a magnetic levitation table device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a schematic configuration of a magnetic levitation table device according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration of a magnetic levitation / positioning mechanism of the table device of FIG. 2;
4A and 4B are diagrams illustrating a configuration of a magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG. 2, wherein FIG. 4A illustrates a magnet arrangement at end portions of a stator and a mover, and FIG. It is a figure which shows the magnet arrangement | positioning of the center part of a child.
5A and 5B are diagrams showing a configuration of a magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG. 2, wherein FIG. 5A is a diagram showing a magnet arrangement of a stator, and FIG. 5B is a diagram showing a magnet arrangement of a mover. .
6A is a positional relationship diagram for explaining the configuration and operation of a magnetic circuit of the configuration of the magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG. 2, and FIG. 6B is a perspective view of a stator.
FIG. 7 is an elevational view of a model for explaining a function of a magnetic levitation and positioning mechanism of the table device of FIG. 2;
FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating the levitation force control characteristics of the magnetic levitation table device according to one embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a graph when the air gap is a parameter, and FIG. It is a graph at the time of.
[Explanation of symbols]
10 Magnetic levitation table device 12 Table
13 Chuck 14 Actuator unit
15 Stator 16 Mover
17 windows 21-24 permanent magnets
25 Electromagnetic coil 26 Iron core
Reference Signs List 100 Exposure apparatus 101 Illumination optical system
102 Reticle stage 103 Projection optical system
104 wafer stage 105 reticle
106 wafer

Claims

A magnetic levitation table device including a table for non-contact levitation by magnetic force,
An actuator unit for floating positioning includes an inner shaft extending in a certain direction and having a guide outer surface, and a frame body having a guide inner surface facing the guide outer surface surrounding the inner shaft via a gap,
A set of magnets that exerts a magnetic repulsion or a magnetic attraction between the upper and lower and / or both opposing surfaces is provided in such a manner that the latter sandwiches the former between the inner shaft and the frame,
A magnetic levitation table device provided with an electromagnetic coil for controlling a repulsive force or an attractive force between the upper and lower and / or both opposing surfaces in order to control a relative position between the inner shaft and the frame. .

2. The magnetic levitation according to claim 1, wherein three of the actuator units are distributed around a vertical central axis of the table so as to extend along a circumferential direction centered on the central axis. 3. Table equipment.

The magnet is configured by a pair of magnets spaced apart in the axial direction of the inner shaft, and is fixed such that the same polarity of the magnet appears on the facing surface of the facing surface,
The electromagnetic coil is disposed between the pair of magnets on one of the inner shaft and the frame, and is provided so that a magnetic field generated by the pair of magnets and a magnetic field generated by the electromagnetic coil become parallel. The magnetic levitation table device according to claim 1, wherein:

The magnetic levitation table device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electromagnetic coil is provided on a stator side.

An exposure apparatus that selectively irradiates an energy beam onto a sensitive substrate to form a desired pattern on the substrate,
An exposure apparatus comprising the magnetic levitation table device according to any one of claims 1 to 4 as an original stage and / or a sensitive substrate stage.