JP2006246570A - Linear motor and exposure device using linear motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor that is reduced in the weight of a movable body, and can reduce the heat generation of a coil. <P>SOLUTION: The linear motor comprises: the movable body arranged with a main-pole permanent magnet, and an auxiliary-pole permanent magnet that collects magnetic fields around the main-pole permanent magnet; and a stator coil that opposes the main-pole permanent magnet. The linear motor generates thrust based on a control current between the main-pole permanent magnet and the stator coil, and also comprises the main-pole permanent magnet that is arranged on a plane opposing the stator coil, and has a first permanent-magnet thickness, and the auxiliary permanent magnet that opposes the stator coil, is arranged on the same plane where the main-pole permanent magnet is arranged, and has a second permanent-magnet thickness. The first and the second permanent-magnet thicknesses satisfy a relation of the first permanent-magnet thickness>the second permanent magnet thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はリニアモータ及びリニアモータを利用した露光装置に関するものである。   The present invention relates to a linear motor and an exposure apparatus using the linear motor.

回路パターンが描かれたガラス基板(以下、「レチクル」という。)に露光光を照射して、縮小光学系を経てウエハ上に回路パターンを転写する露光装置に関しては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆる「ステッパ」)やステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置(いわゆる「スキャニングステッパ」)等、種々のタイプのものが従来から研究されている。半導体の高集積化に伴い、露光装置における回路パターンの転写技術に関しても高集積化が要求されており、例えば、回路パターンを転写するウエハや、レチクルを3次元的な所定の位置に、高精度に位置決めをすることが可能なリニアモータが要求されている。   For an exposure apparatus that irradiates a glass substrate (hereinafter referred to as a “reticle”) on which a circuit pattern is drawn with exposure light and transfers the circuit pattern onto the wafer through a reduction optical system, a step-and-repeat method is used. Various types of apparatuses such as a reduction projection exposure apparatus (so-called “stepper”) and a step-and-scan scanning projection exposure apparatus (so-called “scanning stepper”) have been studied. Along with the high integration of semiconductors, high integration is also required for the circuit pattern transfer technology in the exposure apparatus. For example, the wafer or reticle to which the circuit pattern is transferred is placed at a predetermined position in a three-dimensional manner with high accuracy. There is a demand for a linear motor that can be positioned in a straight line.

また、露光装置の生産性の観点から、露光処理能力(スループット)の高い駆動機構が要求されており、特に、位置決め精度とともに、高速駆動が可能なリニアモータが要求されている。   In addition, from the viewpoint of productivity of the exposure apparatus, a drive mechanism with high exposure processing capability (throughput) is required, and in particular, a linear motor that can be driven at high speed with positioning accuracy is required.

位置決め性能及びスループットの観点から、電磁駆動力によって推力を発生させるいわゆる平面モータ(フラットモータ(flat motor)、またはリニアモータともいう)は、ステージを駆動する電流と推力の関係が高帯域まで線形の関係を示す点において制御性に優れ、広い制御帯域において安定した位置決め精度を確保することが可能であること、単純の構成で小型化が容易であること、また、平面モータを平面方向及び回転方向の各自由度に対応して推力を発生するように組み合わせることで、6自由度の駆動(位置決め及び姿勢制御)によるマルチステージ方式の位置決めが可能なことから注目が集まっている。   From the viewpoint of positioning performance and throughput, so-called flat motors (also called flat motors or linear motors) that generate thrust by electromagnetic driving force are linear in the relationship between the current driving the stage and the thrust up to a high band. Excellent controllability in terms of showing the relationship, ensuring stable positioning accuracy in a wide control band, easy downsizing with a simple configuration, and planar motor and planar direction Attention has been drawn to the fact that multi-stage positioning by driving (positioning and attitude control) with six degrees of freedom is possible by combining them so as to generate thrust corresponding to each degree of freedom.

上述の従来技術として、例えば、以下の特許文献1に示されるものがある。
特開2004−254489号公報
As the above-described prior art, for example, there is one shown in Patent Document 1 below.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-254489

しかしながら、永久磁石を有する部分を可動子にしたリニアモータの場合、推力を主に発生させる永久磁石(主極)の周囲に磁場を効率よく集めるために設置する永久磁石(補極)を複数配置することにより、可動子を構成する永久磁石の質量が増加するという問題がある。可動子の質量が増加すると、可動子を高加減速駆動させる際に、コイルに大きな電流を流さなくてはならず、コイルの発熱量も増加する。コイルに流す電流が増加すると消費電力も大きくなるために、リニアモータを駆動させるモータドライバも大型化し。その分コストもかかることになる。   However, in the case of a linear motor that uses a mover as the part that has a permanent magnet, multiple permanent magnets (complementary poles) that are installed to efficiently collect magnetic fields around the permanent magnet (main pole) that mainly generates thrust are arranged. As a result, there is a problem that the mass of the permanent magnet constituting the mover increases. When the mass of the mover increases, when the mover is driven at high acceleration / deceleration, a large current must be passed through the coil, and the amount of heat generated by the coil also increases. As the current flowing through the coil increases, the power consumption increases, so the motor driver that drives the linear motor is also enlarged. The cost will increase accordingly.

また、コイルの発熱量の増加により、固定子側に生じた発熱がステージに伝達すると、ステージが熱膨張し、例えば、レーザ干渉計等で計測している位置から回路パターンを焼き付けているウエハの露光領域までの距離が熱膨張で変化し、露光領域の位置決め精度が低下するという問題がある。更に、コイルの発熱により固定子上の空気の温度が上昇すると、その領域の気圧が変化する。その結果、ステージの位置を検出するのに使用するレーザ干渉計のレーザービームの波長が固定子の上を通る際に変動し、レーザ干渉計でステージの位置を正確に検出できなくなる可能性もある。   Further, when the heat generated on the stator side is transmitted to the stage due to an increase in the amount of heat generated by the coil, the stage thermally expands, for example, the wafer pattern on which the circuit pattern is printed from the position measured by a laser interferometer or the like. There is a problem that the distance to the exposure region changes due to thermal expansion, and the positioning accuracy of the exposure region is lowered. Furthermore, when the temperature of the air on the stator rises due to the heat generated by the coil, the atmospheric pressure in that region changes. As a result, the laser beam wavelength of the laser interferometer used to detect the stage position fluctuates as it passes over the stator, and the laser interferometer may not be able to accurately detect the stage position. .

本発明は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、リニアモータにおける可動子を軽量化し、コイルの発熱を低減することを可能にするリニアモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a linear motor that can reduce the weight of the mover in the linear motor and reduce the heat generation of the coil.

あるいは、リニアモータをステージの駆動機構として採用する露光装置において、コイルの発熱量の影響を抑制し、高精度な露光領域の位置決めを実現する露光技術を提供することを目的とする。   Alternatively, in an exposure apparatus that employs a linear motor as a stage driving mechanism, an object is to provide an exposure technique that suppresses the influence of the amount of heat generated by a coil and realizes positioning of an exposure area with high accuracy.

上記目的を達成するべく、本発明にかかるリニアモータは、主として、以下の構成を備えることを目的とする。   In order to achieve the above object, a linear motor according to the present invention mainly has the following configuration.

すなわち、主極永久磁石と、当該主極永久磁石の周囲に磁場を集める補極永久磁石と、を配置した可動子と、当該主極永久磁石と対向する固定子コイルとを有し、当該主極永久磁石と固定子コイルとの間で、制御電流に基づく推力を発生させるリニアモータは、
前記固定子コイルと対向する平面に配置される、第1の永久磁石厚さを備える主極永久磁石と、
前記固定子コイルと対向し、前記主極永久磁石が配置された同一平面に配置される、第2の永久磁石厚さを備える補極永久磁石と、を備え、
前記第1及び第2の永久磁石厚さとは、第1の永久磁石厚さ>前記第2の永久磁石厚さ、なる関係を満たすことを特徴とする。
That is, it has a mover in which a main pole permanent magnet, an auxiliary pole permanent magnet that collects a magnetic field around the main pole permanent magnet, and a stator coil facing the main pole permanent magnet, The linear motor that generates thrust based on the control current between the pole permanent magnet and the stator coil is
A main pole permanent magnet having a first permanent magnet thickness, disposed in a plane facing the stator coil;
An auxiliary pole permanent magnet having a second permanent magnet thickness, disposed opposite to the stator coil and arranged in the same plane on which the main pole permanent magnet is arranged,
The first and second permanent magnet thicknesses satisfy the following relationship: first permanent magnet thickness> second permanent magnet thickness.

本発明によれば、可動子の質量を軽量化することにより、コイルの発熱を低減し、位置決め精度及び高速駆動性能に優れたリニアモータを提供することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to provide a linear motor that is excellent in positioning accuracy and high-speed driving performance by reducing the heat of the coil by reducing the weight of the mover.

あるいは、かかるリニアモータをステージの駆動機構として採用する露光装置において、コイルの発熱量の影響を抑制し、高精度な露光領域の位置決めを実現することが可能になる。   Alternatively, in an exposure apparatus that employs such a linear motor as a stage drive mechanism, it is possible to suppress the influence of the amount of heat generated by the coil and to achieve highly accurate exposure region positioning.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を添付図面の参照により説明する。図1は第1実施形態にかかるリニアモータの全体的な構成を示す図であり、図1(a)は、XY平面内のリニアモータをZ方向から見た状態を示す図である。コイル116a,116b…を含む固定子100上には、リニアモータの可動子として機能するステージ110が配置されている。ステージ110上には、ウエハを保持する不図示の機構が搭載されており、ウエハを保持した状態でステージ110をXY方向またはZ方向に並進、回転駆動してウエハを所定の位置、姿勢に位置決めすることが可能である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of the linear motor according to the first embodiment, and FIG. 1A is a diagram illustrating a state in which the linear motor in the XY plane is viewed from the Z direction. On the stator 100 including the coils 116a, 116b..., A stage 110 that functions as a mover of the linear motor is disposed. A mechanism (not shown) for holding the wafer is mounted on the stage 110. With the wafer held, the stage 110 is translated and rotated in the XY direction or the Z direction to position the wafer at a predetermined position and posture. Is possible.

ステージ110の位置及び姿勢は、例えば、ある計測基準に取り付けられたレーザ干渉計等の位置計測部(1320(a〜c)、姿勢計測部(1330(a〜c)(図13を参照))で測定することが可能である。   The position and orientation of the stage 110 are, for example, a position measurement unit such as a laser interferometer attached to a certain measurement standard (1320 (ac), orientation measurement unit (1330 (ac) (see FIG. 13)). It is possible to measure with.

図1(b)はリニアモータを横(XZ平面をY軸方向)から見た状態を示す図ある。ステージ110(以下、これを「可動子ユニット」ともいう。)は、直方体形状(平板形状)をした天板112と、固定子100側のコイル列116aに対向する位置に配列された永久磁石列114を有する。   FIG. 1B is a diagram illustrating a state in which the linear motor is viewed from the side (the XZ plane is in the Y-axis direction). The stage 110 (hereinafter also referred to as “mover unit”) includes a rectangular parallelepiped top plate 112 and permanent magnet arrays arranged at positions facing the coil array 116a on the stator 100 side. 114.

固定子100は、ベース118と、ベース118上に固定された6層のコイル列からなる積層コイル列116から構成される。ここで、積層コイル列116は、図1(a)及び図2に示すように、コイルの長手方向がY軸方向に平行となるように配置されるコイル列と、コイルの長手方向がX軸方向に平行となるように配置されるコイル列とがそれぞれ交互に6つ積層した状態で配置される。各コイル列が発生させる力は、ステージ110の少なくとも1自由度分の推進力となり、6つのコイル列の積層により、ステージ110の位置、姿勢は6自由度の推進力で制御されることになる。   The stator 100 includes a base 118 and a laminated coil array 116 including six layers of coil arrays fixed on the base 118. Here, as shown in FIG. 1A and FIG. 2, the laminated coil array 116 includes a coil array arranged so that the longitudinal direction of the coil is parallel to the Y-axis direction, and the longitudinal direction of the coil is the X-axis. Six coil arrays arranged so as to be parallel to the direction are alternately stacked. The force generated by each coil array is a propulsive force of at least one degree of freedom of the stage 110, and the position and posture of the stage 110 are controlled by the propulsive force of six degrees of freedom by stacking the six coil arrays. .

<制御系の説明>
図13は、ステージ110の駆動を制御するための制御回路のブロック図であり、電流制御部1300は、ステージ110を駆動して位置、姿勢を制御するための制御電流を、A相コイル(1302)、−A相コイル(1304)、B相コイル(1306)、−B相コイル(1308)に対して、所定のタイミングで印加することができる。電流制御部1300は、装置の全体制御を司る装置制御部1310により出力される制御指令値1370と、位置計測部1320(a〜c)により検出されるステージ110の位置検出情報1350(a〜c)と、姿勢計測部1330(a〜c)により検出されるステージ110の姿勢情報1360(a〜c)と、に基づき制御電流1380(a〜d)を、各コイル列において選択したコイルに対して出力することができる。図13では、簡単化のために、制御電流は1つのコイル列に対するもののみを図示している。電流制御部1300は、6つのコイル列において、各コイルに対する制御電流を生成して、隣り合うコイルの組み合わせによりなるコイルユニット(例えば、A相コイルと−B相コイル(図4のコイル7とコイル8が対応する)、−A相コイルとB相コイル(図4のコイル9とコイル10が対応する)の組み合わせ)に制御電流を印加する。これにより、電流制御部1300は、並進方向(X、Y、Z方向)の推力及び回転方向(ωx、ωy、ωz方向)の推力を生成させて、ステージ110の位置及び姿勢を制御する。
<Description of control system>
FIG. 13 is a block diagram of a control circuit for controlling the driving of the stage 110. The current control unit 1300 supplies a control current for controlling the position and orientation by driving the stage 110 to the A-phase coil (1302). ), -A phase coil (1304), B phase coil (1306), and -B phase coil (1308). The current control unit 1300 includes a control command value 1370 output from the device control unit 1310 that controls the entire device, and position detection information 1350 (ac) of the stage 110 detected by the position measurement unit 1320 (ac). ) And attitude information 1360 (ac) of the stage 110 detected by the attitude measuring unit 1330 (ac), a control current 1380 (ad) is applied to the coil selected in each coil array. Can be output. In FIG. 13, for the sake of simplicity, only the control current for one coil array is shown. The current control unit 1300 generates a control current for each coil in six coil arrays, and a coil unit (for example, an A-phase coil and a -B-phase coil (coil 7 and coil in FIG. 4) formed by a combination of adjacent coils. The control current is applied to the -A phase coil and the B phase coil (the combination of the coil 9 and the coil 10 in FIG. 4). Thereby, the current control unit 1300 generates a thrust in the translation direction (X, Y, Z direction) and a thrust in the rotation direction (ωx, ωy, ωz direction), and controls the position and posture of the stage 110.

<固定子の構成>
図1(b)は、リニアモータをXZ平面より見た状態を示す図であり、固定子100は、ベース118とコイル列を6つ積層した積層コイル列116より構成される。固定子100を示すA部に着目し、積層コイル列116を拡大して図示したものが図2である。図2を参照すると、コイルの長手方向がY軸方向に平行になるように配置されたコイル列1、3、5と、コイルの長手方向がX軸方向に平行になるように配置されたコイル列2、4、6とが、交互に配置されている。
<Structure of stator>
FIG. 1B is a diagram illustrating a state in which the linear motor is viewed from the XZ plane. The stator 100 includes a base 118 and a laminated coil array 116 in which six coil arrays are stacked. FIG. 2 shows an enlarged view of the laminated coil array 116 while focusing on the A portion showing the stator 100. Referring to FIG. 2, the coil arrays 1, 3, and 5 are arranged so that the longitudinal direction of the coil is parallel to the Y-axis direction, and the coils are arranged so that the longitudinal direction of the coil is parallel to the X-axis direction. Rows 2, 4, and 6 are alternately arranged.

図2において、コイル列1はステージ110をX軸方向に駆動するためのコイル列であり、コイル列1の下に不図示の絶縁シートを介してコイル列2が配置されている。コイル列2はステージ110をY方向に駆動するためのコイル列であり、コイル列2の下に絶縁シートを介してコイル列3が配置されている。コイル列3はステージ110をZ方向に駆動するためのコイル列であり、コイル列3の下に絶縁シートを介してコイル列4が配置されている。   In FIG. 2, the coil array 1 is a coil array for driving the stage 110 in the X-axis direction, and the coil array 2 is disposed under the coil array 1 via an insulating sheet (not shown). The coil array 2 is a coil array for driving the stage 110 in the Y direction, and the coil array 3 is disposed under the coil array 2 via an insulating sheet. The coil array 3 is a coil array for driving the stage 110 in the Z direction, and the coil array 4 is disposed under the coil array 3 via an insulating sheet.

コイル列1〜3は、ステージ110を並進方向(X、Y、Z軸方向)に駆動するための推力を生成するために使用される。   The coil arrays 1 to 3 are used to generate a thrust force for driving the stage 110 in the translation direction (X, Y, Z axis directions).

次に、コイル列4はステージ110をZ軸回りに回転駆動するためのコイル列であり、コイル列4の下に絶縁シートを介してコイル列5が配置されている。コイル列5はステージ110をY軸回りに回転駆動するためのコイル列であり、コイル列5の下に絶縁シートを介してコイル列6が配置されている。そして、コイル列6はステージ110をX軸回りに回転駆動するためのコイル列であり、コイル列6の下に絶縁シートを介してベース部材100が配置されている。   Next, the coil array 4 is a coil array for rotationally driving the stage 110 around the Z axis, and the coil array 5 is disposed under the coil array 4 via an insulating sheet. The coil array 5 is a coil array for rotationally driving the stage 110 around the Y axis, and the coil array 6 is disposed under the coil array 5 via an insulating sheet. The coil array 6 is a coil array for rotationally driving the stage 110 around the X axis, and the base member 100 is disposed under the coil array 6 via an insulating sheet.

コイル列4〜6は、ステージ110を回転方向(ωz、ωy、ωx)に駆動するための推力を生成するために使用される。   The coil arrays 4 to 6 are used to generate a thrust force for driving the stage 110 in the rotation direction (ωz, ωy, ωx).

尚、1つのコイル列を1つの自由度の動きを実現するための推力を発生させる駆動源とする積層コイル116の構成は、図2に示すものに限定されるものではなく、例えば、コイル列を積層する順番に関しは、コイル列1、3、5を回転方向の駆動用、コイル列2,4、6を並進方向の駆動として積層コイル列116を構成するようにしてもよい。   Note that the configuration of the laminated coil 116 that uses one coil array as a drive source for generating thrust for realizing one degree of freedom of movement is not limited to that shown in FIG. As for the stacking order, the coil arrays 1, 3, and 5 may be used for driving in the rotational direction, and the coil arrays 2, 4, and 6 may be configured to drive in the translation direction.

<ステージ110の説明>
図3は可動子110に設けられた永久磁石列114の構成を示す図である。天板112の下部に複数の永久磁石(図3(b)の115a〜f)からなる永久磁石列114が構成されている。永久磁石列114はZ方向に上向きに着磁された磁石と、Z方向下向きに着磁された磁石(図3(b)の115a,115bが対応する)と、X方向に対して45度方向、135度方向、−135度方向、−45度方向に着磁された磁石(図3(b)の115c、d、e、fが対応する)の6種類の永久磁石からなる。
<Description of stage 110>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the permanent magnet row 114 provided on the mover 110. A permanent magnet row 114 composed of a plurality of permanent magnets (115a to f in FIG. 3B) is formed below the top plate 112. The permanent magnet array 114 includes a magnet magnetized upward in the Z direction, a magnet magnetized downward in the Z direction (corresponding to 115a and 115b in FIG. 3B), and a 45 degree direction with respect to the X direction. , 135 degrees direction, −135 degrees direction, −45 degrees direction magnets (corresponding to 115c, d, e, and f in FIG. 3B) are composed of six types of permanent magnets.

図3(b)は、ステージ110を裏側(永久磁石列114が配置されている面側)から見た状態を示す図である。永久磁石列114は、固定子100に対向する方向(−Z方向)の極性をもつ永久磁石(115b)と、その反対方向(+Z方向)の極性をもつ永久磁石(115a)(これらを「主極」と呼ぶ)と、それらの間にお互いの極性方向が反発するように配列された永久磁石(115c、115d、115e、115f)(これらを「補極」と呼ぶ)とで構成されている。固定子100に対向する方向(−Z方向)の極性をもつ永久磁石を「○」の中に「・」を書いて表し(115b)、その反対方向(+Z方向)の極性をもつ永久磁石を「○」の中に「×」を書いて表している(115a)。同様に補極の極性方向を、矢印を使って表している。   FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which the stage 110 is viewed from the back side (the surface side on which the permanent magnet row 114 is disposed). The permanent magnet row 114 includes a permanent magnet (115b) having a polarity in the direction facing the stator 100 (-Z direction) and a permanent magnet (115a) having a polarity in the opposite direction (+ Z direction) Poles) and permanent magnets (115c, 115d, 115e, 115f) (referred to as “complementary poles”) arranged so that their polar directions repel each other between them. . A permanent magnet having a polarity in the direction facing the stator 100 (−Z direction) is indicated by writing “•” in “○” (115b), and a permanent magnet having a polarity in the opposite direction (+ Z direction). “X” is written in “○” (115a). Similarly, the polarity direction of the complementary pole is shown using arrows.

永久磁石(115a〜115f)はX方向、X方向及びY方向に周期Lで規則的に並べられている。永久磁石がこのように規則的に配列されていることによって、固定子100側に磁場が効率的に集められる。この磁場のZ成分は、X方向、Y方向に周期Lで擬似正弦波となるように分布し主極の下でピークをもつ。この磁場のX成分、Y成分も同様に、X方向、Y方向に周期Lでほぼ正弦波となるように分布し補極の下でピークをもつ。   The permanent magnets (115a to 115f) are regularly arranged with a period L in the X direction, the X direction, and the Y direction. Since the permanent magnets are regularly arranged in this manner, the magnetic field is efficiently collected on the stator 100 side. The Z component of this magnetic field is distributed so as to be a pseudo sine wave with a period L in the X and Y directions, and has a peak under the main pole. Similarly, the X component and Y component of the magnetic field are distributed so as to be substantially sinusoidal with a period L in the X and Y directions, and have a peak under the complementary pole.

<駆動方法の説明>
図4は、Y軸方向に平行に配置されたコイル列からステージ110の裏側(永久磁石列114が配置されている面側)を見た状態を示す図である。コイル列を構成する各コイルユニットの長手部分の間隔は磁石周期L/2である。また、隣り合うコイルユニット同士の間隔は、(3/4)×L周期で配置されている。すなわち、磁石周期Lに対して、隣り合うコイルでは270ずつ位相がずれることになる。
<Description of driving method>
FIG. 4 is a diagram illustrating a state where the back side of the stage 110 (the surface side on which the permanent magnet row 114 is disposed) is viewed from the coil row disposed in parallel with the Y-axis direction. The interval between the longitudinal portions of the coil units constituting the coil array is a magnet period L / 2. Moreover, the space | interval of adjacent coil units is arrange | positioned at (3/4) * L period. That is, with respect to the magnet period L, the phases of the adjacent coils are shifted by 270.

また、図4の状態で、ステージ110側の永久磁石列114と重なる固定子側100側のコイルには1〜16の番号を付している。ここで、各コイルに流す制御電流は、コイル(1〜16)と永久磁石列114との位置関係に対応した以下の4つのグループ、A相コイルのグループ(コイル3、7、11、15)と、−A相コイルのグループ(コイル5、9、13)と、B相コイルのグループ(コイル2、6、10、14)と、−B相コイルのグループ(コイル4、8、12、16)、に分けられる。   In addition, in the state of FIG. 4, the coils on the stator side 100 side that overlap the permanent magnet row 114 on the stage 110 side are numbered 1 to 16. Here, the control currents flowing through the coils are the following four groups corresponding to the positional relationship between the coils (1 to 16) and the permanent magnet array 114, and groups of A-phase coils (coils 3, 7, 11, 15). -A phase coil group (coils 5, 9, 13), B phase coil group (coils 2, 6, 10, 14), -B phase coil group (coils 4, 8, 12, 16) ).

ここで、A相、B相の2相の制御電流に対して、マイナス方向の−A相、−B相の制御電流は、A相、B相の制御電流と逆向きの制御電流を流せばステージ110に対して、A相、B相の制御電流と同一方向の推力を発生させる。A相、B相の制御電流が決まると、−A相、−B相の電流は自動的に決まることになる。磁場のZ成分は、X方向、Y方向に周期Lで擬似的な正弦波となるように分布し、主極の下でピークをもち、この磁場のX成分、Y成分も同様に、X方向、Y方向に周期Lでほぼ正弦波となるように分布し補極の下でピークをもつので、各コイルに鉛直方向の磁束密度分布と同じ位相の電流を流すようにサイン波制御すれば位置によらず電流のサイン波振幅に比例した推力が発生する。   Here, with respect to the two-phase control currents of the A-phase and the B-phase, the negative-direction control currents of the -A-phase and the -B-phase flow if a control current in the opposite direction to the control currents of the A-phase and the B-phase flows A thrust in the same direction as the A-phase and B-phase control currents is generated for the stage 110. When the A-phase and B-phase control currents are determined, the -A-phase and -B-phase currents are automatically determined. The Z component of the magnetic field is distributed so as to be a pseudo sine wave with a period L in the X and Y directions and has a peak below the main pole. Similarly, the X and Y components of this magnetic field are also in the X direction. , Distributed in the Y direction so as to be almost sinusoidal with a period L, and has a peak under the complementary pole. Therefore, if the sine wave control is performed so that a current having the same phase as the magnetic flux density distribution in the vertical direction flows through each coil, the position Regardless, a thrust proportional to the sine wave amplitude of the current is generated.

図4に示すステージ110の位置をX=0とし、ステージ110の位置をXだけ変化させた状態で各相のコイルに単位電流(1[A])を流すと、ステージ110に働く水平方向の推力f_hは、以下のように数式化される。   When a unit current (1 [A]) is passed through the coil of each phase in a state where the position of the stage 110 shown in FIG. 4 is set to X = 0 and the position of the stage 110 is changed by X, the horizontal direction acting on the stage 110 will be described. The thrust f_h is expressed as follows.

A相コイル:f_h=HDF×cos((X/L)×2×π)・・・(1)
B相コイル:f_h=HDF×sin((X/L)×2×π)・・・(2)
−A相コイル:A相と逆向きの推力 ・・・(3)
−B相コイル:B相と逆向きの推力 ・・・(4)
ここで、「HDF」は、ステージ110がX=0の位置でA相のコイルに1[A]の電流を流した際に、ステージ110に働く水平方向の推力(水平方向推力定数)を表す。
A phase coil: f_h = HDF × cos ((X / L) × 2 × π) (1)
B phase coil: f_h = HDF × sin ((X / L) × 2 × π) (2)
-Phase A coil: Thrust opposite to phase A (3)
-B phase coil: Thrust reverse to B phase (4)
Here, “HDF” represents a horizontal thrust (horizontal thrust constant) acting on the stage 110 when the stage 110 passes a current of 1 [A] through the A-phase coil at the position of X = 0. .

このときに各相のコイルに以下の電流((5)〜(8)式)を流すと、sin((X/L)×2×π)+cos((X/L)×2×π)=1の関係式により、Xの値に依らず一様な推力を働かせることができる。 At this time, if the following current (formulas (5) to (8)) is passed through the coils of each phase, sin 2 ((X / L) × 2 × π) + cos 2 ((X / L) × 2 × π) ) = 1, a uniform thrust can be applied regardless of the value of X.

A相電流:IA=Ic×cos((X/L)×2×π) ・・・(5)
B相電流:IB=Ic×sin((X/L)×2×π) ・・・(6)
−A相にはA相と逆向きの電流 ・・・(7)
−B相にはB相と逆向きの電流 ・・・(8)
ただしIc(1本のコイルに流す電流の最大値)は任意である。
Phase A current: IA = Ic × cos ((X / L) × 2 × π) (5)
B phase current: IB = Ic × sin ((X / L) × 2 × π) (6)
-A phase has a current opposite to that of phase A (7)
-Current in B phase is opposite to B phase (8)
However, Ic (the maximum value of the current flowing through one coil) is arbitrary.

また、各相のコイルに単位電流(1[A])を流した際にステージ110に働く鉛直方向の推力f_vを数式化すると、以下のようになる。   The vertical thrust f_v acting on the stage 110 when a unit current (1 [A]) is passed through the coils of each phase is expressed as follows.

A相コイル:f_v=VDF×sin((X/L)×2×π) ・・・(9)
B相コイル:f_v=VDF×cos((X/L)×2×π) ・・(10)
−A相コイル:A相と逆位相の推力 ・・・(11)
−B相コイル:B相と逆位相の推力 ・・・(12)
ただしVDFは、ステージがX=0の位置でB相のコイルに1[A]の電流を流した際にステージに働く垂直方向の推力(垂直方向推力定数)を表す。
A phase coil: f_v = VDF × sin ((X / L) × 2 × π) (9)
B phase coil: f_v = VDF × cos ((X / L) × 2 × π) (10)
-Phase A coil: Thrust in phase opposite to phase A (11)
-B phase coil: Thrust of B phase and opposite phase (12)
However, VDF represents the vertical thrust (vertical thrust constant) acting on the stage when a current of 1 [A] is passed through the B-phase coil at the position where X = 0.

このステージ110にZ方向の推力を働かせたい場合には、各相のコイルに以下の電流((13)〜(16)式)を流すと、Xの値に依らず一様な推力を働かせることができる。   When it is desired to apply a thrust in the Z direction to the stage 110, a uniform thrust is applied regardless of the value of X when the following currents (Equations (13) to (16)) are passed through the coils of each phase. Can do.

A相電流:IA=Ic×cos((X/L)×2×π + (π/2))
=Ic×sin((X/L)×2×π) ・・・(13)
B相電流:IB=Ic×sin((X/L)×2×π + (π/2))
=Ic×cos((X/L)×2×π) ・・・(14)
−A相にはA相と逆向きの電流 ・・・(15)
−B相にはB相と逆向きの電流 ・・・(16)
ただしIc(1本のコイルに流す電流の最大値)は任意である。
Phase A current: IA = Ic × cos ((X / L) × 2 × π + (π / 2))
= Ic × sin ((X / L) × 2 × π) (13)
B phase current: IB = Ic × sin ((X / L) × 2 × π + (π / 2))
= Ic × cos ((X / L) × 2 × π) (14)
-A phase has a current opposite to that of phase A (15)
-Current in B phase opposite to B phase (16)
However, Ic (the maximum value of the current flowing through one coil) is arbitrary.

ステージ110がX=0の位置より(X+)プラス側にずれている場合(0<X<(3/4)×L)、ステージ110をX方向に駆動する際に、電流制御部1300は、コイル列1において、例えば、コイルユニット(7、8)、(9、10)とコイルユニット(11、12)を使って、ステージ110に水平方向の推力を働かせる制御電流を流せばよい。   When the stage 110 is shifted to the (X +) plus side from the position of X = 0 (0 <X <(3/4) × L), when the stage 110 is driven in the X direction, the current control unit 1300 In the coil array 1, for example, a control current that applies a thrust in the horizontal direction to the stage 110 may be supplied using the coil units (7, 8), (9, 10) and the coil units (11, 12).

装置制御部1310の制御の下、電流制御部1300は、ステージ110の位置に応じて、並進方向及び回転方向にステージ110を駆動するために、コイルユニットの切り替え制御を行うことが可能である。電流制御部1300は、図2に示した、コイル列1〜6のそれぞれに対して、ステージ110を並進方向及び回転方向に駆動するために、コイル列におけるコイルユニットの選択と切り替え、そして各コイルユニットに対する制御電流の印加を制御することでステージ110を所定の位置及び姿勢に制御を行うことが可能である。   Under the control of the apparatus control unit 1310, the current control unit 1300 can perform switching control of the coil unit in order to drive the stage 110 in the translation direction and the rotation direction according to the position of the stage 110. The current control unit 1300 selects and switches the coil unit in the coil array, and drives each of the coils in order to drive the stage 110 in the translation direction and the rotation direction for each of the coil arrays 1 to 6 shown in FIG. It is possible to control the stage 110 to a predetermined position and posture by controlling the application of the control current to the unit.

ステージ110をZ方向に駆動する際に、電流制御部1300は、例えば、コイル列3のコイルユニット(6、7)、(8、9)、(10、11)及びコイルユニット(12、13)を使って、ステージに鉛直方向の推力を働かせる制御電流を流してやればよい。   When driving the stage 110 in the Z direction, the current control unit 1300, for example, includes the coil units (6, 7), (8, 9), (10, 11) and the coil units (12, 13) of the coil array 3. The control current that applies the thrust in the vertical direction to the stage may be sent using

また、ステージにY軸回りの回転力を働かせる際には、電流制御部1300は、例えば、コイル列5におけるコイルユニット(6、7)、(8、9)とコイルユニット(10、11)、(12、13)を使って、ステージ110に互いに反対方向の鉛直方向の推力が働くように制御電流を流してやればよい。   When applying a rotational force around the Y axis to the stage, the current control unit 1300, for example, includes the coil units (6, 7), (8, 9) and the coil units (10, 11) in the coil array 5; Using (12, 13), a control current may be passed through the stage 110 so that vertical thrusts in opposite directions act on each other.

ステージの位置の変化Xが(3/4)×L≦X<2×(3/4)×Lの範囲にある場合は、上に述べたコイルユニットを1つ上の番号をもつコイルユニットに切換えればよい。例えば、この場合、電流制御部1300はコイルユニット(3、4)を(4、5)に、コイルユニット(6、7)を(7、8)に切換えることでコイルユニットの切り替えを行うことが可能である。   When the stage position change X is in the range of (3/4) × L ≦ X <2 × (3/4) × L, the coil unit described above is changed to a coil unit having a higher number. It only has to be switched. For example, in this case, the current control unit 1300 can switch the coil unit by switching the coil unit (3, 4) to (4, 5) and the coil unit (6, 7) to (7, 8). Is possible.

更に、ステージ110を、2×(3/4)×L以上の範囲で駆動する場合も、電流制御部1300は、同様のコイルユニットの切換えを行うことができる。固定子100側にコイルユニットが配置されている領域であれば、電流制御部1300は、ステージ110を駆動するための制御電流をコイルユニットに印加して、ステージ110を駆動するための推力を生成させることが可能である。   Furthermore, even when the stage 110 is driven in a range of 2 × (3/4) × L or more, the current control unit 1300 can perform similar switching of the coil units. In the region where the coil unit is disposed on the stator 100 side, the current control unit 1300 generates a thrust for driving the stage 110 by applying a control current for driving the stage 110 to the coil unit. It is possible to make it.

また、ステージ110がX=0の位置よりマイナス側にずれている場合(−(3/4)×L<X<0)、ステージ110をX方向に駆動する際に、電流制御部1300は、コイル列1において、例えば、コイルユニット(6、7)、(8、9)及びコイル(10、11)を使って、ステージ110に水平方向の推力を働かせる制御電流を流してやればよい。   Further, when the stage 110 is shifted to the minus side from the position of X = 0 (− (3/4) × L <X <0), when the stage 110 is driven in the X direction, the current control unit 1300 In the coil array 1, for example, a control current for applying a horizontal thrust to the stage 110 may be supplied using the coil units (6, 7), (8, 9) and the coils (10, 11).

更に、ステージ110の位置の変化Xが−2×(3/4)×L <X≦−(3/4)×Lの範囲にある場合、電流制御部1300は、上述のコイルユニットより1つ下の番号をもつコイルユニットに切換えることでコイルユニットの切り替えを行うことが可能である。例えば、電流制御部1300は、コイル(2、3)を(1、2)に、コイル(5、6)を(4、5)に切換えればよい。   Furthermore, when the change X in the position of the stage 110 is in the range of −2 × (3/4) × L <X ≦ − (3/4) × L, the current control unit 1300 is one than the coil unit described above. It is possible to switch the coil unit by switching to the coil unit having the lower number. For example, the current control unit 1300 may switch the coils (2, 3) to (1, 2) and the coils (5, 6) to (4, 5).

電流制御部1300はステージ110を、−2×(3/4)×Lより更にマイナス方向の範囲で駆動させる場合も、同様のコイルの切換えを行うことができる。マイナス方向に移動する際にも、固定子100側にコイルユニットが配置されている領域であれば、電流制御部1300は、ステージ110を駆動するための制御電流をコイルユニットに印加して、ステージ110を駆動するための推力を生成させることが可能である。   The current control unit 1300 can perform the same coil switching even when the stage 110 is driven in a minus direction range further than −2 × (3/4) × L. Even when moving in the minus direction, if the coil unit is disposed in the stator 100 side, the current control unit 1300 applies a control current for driving the stage 110 to the coil unit, and the stage It is possible to generate a thrust for driving 110.

図5は、X軸方向に平行に配置されたコイル列から、ステージ110の裏側(永久磁石列114が配置されている面側)を見た状態を示す図である。コイル列を構成する各コイルの長手方向部分の間隔は、図4で説明した構成と同様に磁石周期L/2であり、隣り合うコイル同士の間隔は(3/4)×L周期で配置されている。図5の状態で、ステージ110側の永久磁石列114と重なる固定子100側のコイルには、図4と同様に1〜16の番号を付している。電流制御部1300は、ステージ110の位置と駆動方向(並進方向及び回転方向)に応じて、制御電流を印加するコイル番号を決定し、切り替えを行い、A相、B相の制御電流をそのコイルユニットに印加することで、図4と同様にステージ110にY方向の推力(コイル列2)、Z軸周りの回転力(コイル列4)、X軸回りの回転力(コイル列6)を働かせることができる。   FIG. 5 is a diagram showing a state in which the back side of the stage 110 (the surface side on which the permanent magnet row 114 is arranged) is viewed from the coil row arranged in parallel with the X-axis direction. The interval between the longitudinal portions of the coils constituting the coil array is the magnet cycle L / 2 as in the configuration described with reference to FIG. 4, and the interval between adjacent coils is (3/4) × L cycle. ing. In the state of FIG. 5, the coils on the stator 100 side that overlap with the permanent magnet row 114 on the stage 110 side are numbered 1 to 16 as in FIG. The current control unit 1300 determines the coil number to which the control current is applied according to the position of the stage 110 and the driving direction (translation direction and rotation direction), performs switching, and controls the A-phase and B-phase control currents to the coil. By applying to the unit, the thrust in the Y direction (coil array 2), the rotational force around the Z axis (coil array 4), and the rotational force around the X axis (coil array 6) are applied to the stage 110 as in FIG. be able to.

<永久磁石列114の説明>
図6は、図3(a)を拡大した図であり、図3(b)において、AA-AA部で破断したステージ110の断面を示す図である。同図において、112は天板であり、115a及び115bは永久磁石列114を構成する主極の永久磁石を示し、115d及び115fは、永久磁石列114を構成する補極の永久磁石を示し、それぞれ図3(b)で説明した115a、115b、115d、115fの永久磁石と同じ極性を有する。
<Description of permanent magnet array 114>
FIG. 6 is an enlarged view of FIG. 3A, and is a view showing a cross section of the stage 110 broken at the AA-AA portion in FIG. 3B. In the same figure, 112 is a top plate, 115a and 115b are permanent magnets of the main pole constituting the permanent magnet row 114, 115d and 115f are permanent magnets of the complementary pole constituting the permanent magnet row 114, Each has the same polarity as the permanent magnets 115a, 115b, 115d, and 115f described in FIG.

主極永久磁石(115a及び115b)と、主極永久磁石の周囲に磁場を集める補極永久磁石(115d及び115f)と、を配置した可動子(ステージ110)と、主極永久磁石と対向する固定子コイルとを有し、主極永久磁石と固定子コイルとの間で、制御電流に基づく推力を発生させるリニアモータは、可動子と対向する固定子コイル(例えば、図1の116a,116b)との間で推力を発生させて、可動子の駆動と位置決めを制御する制御回路(図13)とを備えるリニアモータは、固定子コイルと対向する平面に配置される、第1の永久磁石厚さ(以下、「主極の磁石厚さ(t1)」)を備える主極永久磁石と、固定子コイルと対向し、主極永久磁石が配置された同一平面に配置される、第2の永久磁石厚さ(以下、「補極の磁石厚さ(t2)」)を備える補極永久磁石と、を備え、第1及び第2の永久磁石厚さは、第1の永久磁石厚さ>前記第2の永久磁石厚さ、なる関係(t1>t2)を満たす。   A mover (stage 110) in which a main pole permanent magnet (115a and 115b) and a supplementary pole permanent magnet (115d and 115f) that collects a magnetic field around the main pole permanent magnet are disposed, and the main pole permanent magnet is opposed. A linear motor having a stator coil and generating a thrust based on a control current between the main pole permanent magnet and the stator coil is a stator coil facing the mover (for example, 116a and 116b in FIG. 1). A linear motor including a control circuit (FIG. 13) that controls the driving and positioning of the mover by generating a thrust between the first permanent magnet and the first permanent magnet. A main pole permanent magnet having a thickness (hereinafter referred to as “main pole magnet thickness (t1)”) and a stator coil are disposed on the same plane where the main pole permanent magnet is disposed, facing the stator coil. Permanent magnet thickness (hereinafter referred to as “magnet of complementary pole” A first permanent magnet thickness> the second permanent magnet thickness (the thickness (t2) "). It satisfies t1> t2).

具体的には、図6において、主極(115a、115b)の永久磁石の厚さはt1であり、補極(115d、115f)の永久磁石の厚さはt2となっている。この永久磁石の厚さの関係は、図3においても同様であり、主極(115a、115b)の磁石厚さをt1、補極(115c、115d、115e、115f)の磁石厚さをt2とする。図3および図6において、主極の磁石厚さ(t1)と補極の磁石厚さ(t2)との間にはt1>t2の関係が成り立っている。   Specifically, in FIG. 6, the thickness of the permanent magnet of the main pole (115a, 115b) is t1, and the thickness of the permanent magnet of the auxiliary pole (115d, 115f) is t2. The relationship between the thicknesses of the permanent magnets is the same as in FIG. 3, where the magnet thicknesses of the main poles (115a, 115b) are t1, and the magnet thicknesses of the complementary poles (115c, 115d, 115e, 115f) are t2. To do. 3 and 6, a relationship of t1> t2 is established between the magnet thickness (t1) of the main pole and the magnet thickness (t2) of the complementary pole.

ステージ110における永久磁石列114は、主極の永久磁石(115a、115b)が固定子100に対向する面と、補極の永久磁石(115c、115d、115e、115f)が固定子100に対向する面とは、段差が生じないようにXY平面内に配置されるものとする(図3、図6)。固定子100と対向する面に段差が生じないように主極及び補極の永久磁石は配置されることにより、補極(115d、115f)と天板112との間には、主極(115a,115b)との厚さの差分(=t1−t2)対応する空隙部117が形成される。   In the permanent magnet array 114 in the stage 110, the surface of the permanent magnets (115a, 115b) of the main pole facing the stator 100 and the permanent magnets of the complementary poles (115c, 115d, 115e, 115f) face the stator 100. The plane is assumed to be arranged in the XY plane so that no step is generated (FIGS. 3 and 6). The main and auxiliary permanent magnets are arranged so that no step is generated on the surface facing the stator 100, so that the main electrode (115 a) is interposed between the auxiliary electrode (115 d, 115 f) and the top plate 112. 115b), a gap 117 corresponding to the difference in thickness (= t1-t2) is formed.

永久磁石列114の構成において、ステージ110に推力を働かせる磁場を主に発生させているのは主極であり、補極はステージ110に推力を働かせる磁場を固定子側に効率よく集めるための補助的な役割をになう永久磁石である。図3に示す主極と補極の永久磁石の配列では、主極の数に比べて補極の数の数が倍近く設けられている。従来の平面モータのように主極の磁石厚さ(t1)と補極の磁石厚さ(t2)を同じ(t1=t2)にすると、ステージ110の質量がその分(t1−t2に相当する質量分)負荷として大きくなるため、ステージ110を高加減速で移動させるために、電流制御部1300は、制御電流して各層コイルに大電流を流す必要が生じ、これによって、各層コイルに発生する発熱も大きくなり、消費電力も大きくなる。   In the configuration of the permanent magnet array 114, the main pole mainly generates a magnetic field that exerts thrust on the stage 110, and the auxiliary pole assists in efficiently collecting the magnetic field that exerts thrust on the stage 110 on the stator side. Permanent magnet that plays a central role. In the arrangement of the permanent magnets of the main pole and the complementary pole shown in FIG. 3, the number of complementary poles is provided nearly twice as many as the number of main poles. If the magnet thickness (t1) of the main pole and the magnet thickness (t2) of the complementary pole are the same (t1 = t2) as in the conventional flat motor, the mass of the stage 110 corresponds to (t1-t2). Since the load increases as the mass), the current control unit 1300 needs to control current to flow a large current to each layer coil in order to move the stage 110 at high acceleration / deceleration, which is generated in each layer coil. Heat generation increases and power consumption increases.

これに対して、補極の磁石厚さt2を、主極の磁石厚さt1に比べて薄くすると、その分推力定数は減少するが、主極の永久磁石に比べて補極の永久磁石の数が倍近く多い構成になっているため、推力の減少分に比べて補極の磁石厚さが薄くなることによるステージ質量の減少効果の方が大きくなる。   On the other hand, if the magnet thickness t2 of the supplementary pole is made thinner than the magnet thickness t1 of the main pole, the thrust constant decreases accordingly, but the permanent magnet of the supplementary pole is smaller than the permanent magnet of the main pole. Since the number is nearly double, the effect of reducing the stage mass due to the reduction in the magnet thickness of the auxiliary pole is greater than the reduction in thrust.

ステージ110を駆動する際に使用するコイルユニット(隣り合うコイルの組み合わせ)のユニット数をU、ステージ110に要求される水平方向の加速度をαとする。   The number of coil units (combination of adjacent coils) used when driving the stage 110 is U, and the horizontal acceleration required for the stage 110 is α.

t1=t2の場合、ステージ110の質量をM、水平方向推力定数をHDF、1本のコイルユニットに流す電流の最大値をIcとする。   In the case of t1 = t2, the mass of the stage 110 is M, the horizontal thrust constant is HDF, and the maximum value of the current passed through one coil unit is Ic.

t1>t2の場合、ステージ110の質量をM’、水平方向推力定数をHDF’、1本のコイルユニットに流す電流の最大値をIc’とする。   In the case of t1> t2, the mass of the stage 110 is M ′, the horizontal thrust constant is HDF ′, and the maximum value of the current passed through one coil unit is Ic ′.

補極の永久磁石の厚さを薄くしたことによる推力定数の減少率をk、質量の減少率をKとすると、水平方向推力定数の関係は、HDF’=HDF(1−k)となり、ステージ110の質量の関係は、M’=M(1−K)となる。   When the reduction rate of the thrust constant due to the reduction of the thickness of the permanent magnet of the supplementary pole is k and the reduction rate of the mass is K, the relationship between the horizontal direction thrust constants is HDF ′ = HDF (1-k), and the stage The mass relationship of 110 is M ′ = M (1−K).

(1)〜(8)式により、ステージ110に働く1つのコイルユニット(隣り合うコイルの組み合わせ(例えば、A相コイルと−B相コイル)における水平方向の推力を計算すると、(17)式のようになる。   When the horizontal thrust in one coil unit (combination of adjacent coils (for example, A phase coil and -B phase coil)) acting on the stage 110 is calculated by the equations (1) to (8), the equation (17) It becomes like this.

(1)式x(5)式+(2)式x(6)式=Ic・HDF・・・(17)
Ic:1本のコイルに流す電流の最大値
HDF:水平方向推力定数。
(1) Formula x (5) Formula + (2) Formula x (6) Formula = Ic · HDF (17)
Ic: Maximum value of current flowing through one coil HDF: Horizontal thrust constant.

そして、(17)の関係からステージ110を駆動するために、複数のコイルユニット数Uを使用する場合の水平方向の推力は、U・Ic・HDFとなり、補極の永久磁石の厚さを薄くした場合の推力は、U・Ic’・HDF’となる。複数のコイルユニットUを使用する場合の運動方程式として(18)、(19)式の関係が成り立つ。   Then, in order to drive the stage 110 from the relationship of (17), the horizontal thrust when using a plurality of coil units U is U · Ic · HDF, and the thickness of the permanent magnet of the complementary pole is reduced. The thrust in this case is U · Ic ′ · HDF ′. As the equations of motion when using a plurality of coil units U, the relationships of equations (18) and (19) are established.

t1=t2の場合: U・Ic・HDF=M・α ・・・(18)
t1>t2の場合: U・Ic’・HDF’=M’・α・・・(19)
Ic’をIc、k、Kによって表すと(20)の関係が成り立つ。
When t1 = t2: U · Ic · HDF = M · α (18)
When t1> t2: U · Ic ′ · HDF ′ = M ′ · α (19)
When Ic ′ is expressed by Ic, k, K, the relationship of (20) is established.

Ic’=(1−K)/(1−k)×Ic ・・・(20)
補極の永久磁石(115d、f等)の厚さを薄くした構成において、1本のコイルに流す電流の最大値Ic’が、補極と主極の永久磁石の厚さが同じ場合における電流の最大値Icより小さくなる(Ic’<Ic)ためには、質量の減少率(K)>推力定数の減少率(k)なる関係が成り立てばよい。
Ic ′ = (1-K) / (1-k) × Ic (20)
In a configuration in which the thickness of the permanent magnets (115d, f, etc.) of the auxiliary pole is reduced, the maximum current Ic ′ flowing through one coil is the current when the thickness of the permanent magnet of the auxiliary pole and the main pole is the same. In order to be smaller than the maximum value Ic (Ic ′ <Ic), the relationship of mass reduction rate (K)> thrust constant reduction rate (k) may be satisfied.

第2の永久磁石厚さ(t2)は、第1の永久磁石厚さ(t1)と、第2の永久磁石厚さ(t2)との差分に基づく可動子(ステージ110)に働く推力の減少割合(推力定数の減少率(k))に比べて、可動子の質量の減少割合(質量の減少率(K))が大きくなる関係を満たす。すなわち、ステージ110に働く推力が減少する割合(k)に比べて、ステージの質量の減少する割合(K)の方が大きくなるように、t2の磁石厚さを設定すれば、ステージ110をt1=t2として駆動する場合と同一加速度で駆動する際にコイルに流すべき制御電流を小さくすることができる。   The second permanent magnet thickness (t2) is a reduction in thrust acting on the mover (stage 110) based on the difference between the first permanent magnet thickness (t1) and the second permanent magnet thickness (t2). The relationship that the mass reduction rate (mass reduction rate (K)) of the mover is larger than the rate (thrust constant reduction rate (k)) is satisfied. That is, if the thickness of the magnet t2 is set so that the ratio (K) in which the mass of the stage decreases is larger than the ratio (k) in which the thrust acting on the stage 110 decreases, the stage 110 becomes t1. = The control current to be supplied to the coil when driving at the same acceleration as that when driving at t2 can be reduced.

ステージ110を駆動する際に使用するコイルユニットに発生するジュール熱をQ、使用するコイルユニット数をU、1本のコイルに流す電流の最大値をIc、コイル1本の抵抗をRとすると、(21)式の関係が成り立つ。   When Joule heat generated in the coil unit used when driving the stage 110 is Q, U is the number of coil units to be used, Ic is the maximum value of current flowing through one coil, and R is the resistance of one coil, The relationship of equation (21) is established.

Q=U・Ic2・R ・・・(21)
1本のコイルに流す電流の最大値(Ic)が小さくなると、コイルユニットに発生するジュール熱(Q)も小さくなる。すなわち、補極の永久磁石t2の厚さを、ステージ110に働く推力が減少する割合(k)に比べて、ステージの質量の減少する割合(K)の方が大きくなるように設定すれば、ステージ110を水平方向に、t1=t2として駆動する場合と同一加速度で駆動する際に、コイルユニットに発生するジュール熱(Q)も軽減することができる。
Q = U · Ic 2 · R (21)
When the maximum value (Ic) of the current flowing through one coil is reduced, the Joule heat (Q) generated in the coil unit is also reduced. That is, if the thickness of the permanent magnet t2 of the supplementary pole is set so that the ratio (K) at which the mass of the stage decreases is larger than the ratio (k) at which the thrust acting on the stage 110 decreases, Joule heat (Q) generated in the coil unit when the stage 110 is driven in the horizontal direction at the same acceleration as when t1 = t2 can be reduced.

すなわち、質量の減少率(K)>推力定数の減少率(k)の関係を満たす補極の永久磁石の厚さをt2にした場合、水平方向の加速度を減少させることなく、コイルユニットに生じるジュール熱を軽減することができる。   That is, when the thickness of the permanent magnet of the supplemental pole satisfying the relationship of mass reduction rate (K)> thrust constant reduction rate (k) is set to t2, it is generated in the coil unit without reducing the horizontal acceleration. Joule heat can be reduced.

以上の説明は、水平方向の推力に限定されるものではなく、垂直方向に推力を発生させる場合や回転方向に推力を発生させる場合にも成り立つものである。   The above description is not limited to the thrust in the horizontal direction, but also holds when the thrust is generated in the vertical direction or when the thrust is generated in the rotational direction.

本実施形態によれば、可動子の質量を軽量化することにより、コイルの発熱を低減し、位置決め精度及び高速駆動性能に優れたリニアモータを提供することが可能になる。   According to the present embodiment, it is possible to provide a linear motor that is excellent in positioning accuracy and high-speed drive performance by reducing the heat generation of the coil by reducing the weight of the mover.

また、ジュール熱(Q)の軽減に加えて、空隙部117はかかるジュール熱が天板112に伝達されるのを抑制し、天板112を冷却することも可能である。天板112が加熱されると、例えば、天板上112上に設けられている不図示のウエハを保持する機構が加熱されることになり、空隙部117は、かかる熱の影響による変形などウエハに及ぶ影響を排除することができる。   Further, in addition to the reduction of Joule heat (Q), the gap portion 117 can suppress the Joule heat from being transmitted to the top plate 112 and can cool the top plate 112. When the top plate 112 is heated, for example, a mechanism for holding a wafer (not shown) provided on the top plate 112 is heated, and the gap portion 117 is deformed due to the influence of the heat. Can be eliminated.

また、天板112が熱膨張し変形することによる、位置計測誤差の発生を抑制することが可能になる。   In addition, it is possible to suppress the occurrence of position measurement errors due to the thermal expansion and deformation of the top plate 112.

尚、本実施形態で説明した補極の永久磁石(115d、115f)と、天板(112)との間の空隙部117の形成により、永久磁石の接着面積が減少する場合でも、主極の永久磁石及び補極の永久磁石とは異なる軽量の材質の部材を空隙部117に設けて、接着強度が低下を防止することができる。   Even if the adhesion area of the permanent magnet is reduced due to the formation of the gap 117 between the auxiliary permanent magnets (115d, 115f) and the top plate (112) described in the present embodiment, A member made of a lightweight material different from the permanent magnet and the permanent magnet of the supplementary pole can be provided in the gap 117 to prevent the adhesive strength from being lowered.

空隙部117に設けられる永久磁石(115a〜f)より密度の小さい軽量の材料としては、例えば、セラミクス等の多孔質材やハニカム部材、中空部材などが利用可能である。   As a lightweight material having a smaller density than the permanent magnets (115a to 115f) provided in the gap 117, for example, a porous material such as ceramics, a honeycomb member, a hollow member, or the like can be used.

この構成により、リニアモータにおける(可動子)110の軽量化を図るとともに、補極の永久磁石における接着強度が低下することを防止することができる。   With this configuration, it is possible to reduce the weight of the (movable element) 110 in the linear motor and to prevent the adhesive strength of the permanent magnet of the complementary pole from decreasing.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図7は、X方向に移動可能なリニアモータ119と、Y方向に移動可能なリニアモータ120を組み合わせて、ステージ701を2次元的に駆動してXY平面内に位置決めするステージシステムを示す図である。リニアモータ119及び120を駆動して、所定の位置に位置決めする制御回路は第1実施形態で説明した図13の制御回路を利用することが可能である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram showing a stage system in which a linear motor 119 movable in the X direction and a linear motor 120 movable in the Y direction are combined, and the stage 701 is driven two-dimensionally to position in the XY plane. is there. As the control circuit for driving the linear motors 119 and 120 and positioning them at a predetermined position, the control circuit of FIG. 13 described in the first embodiment can be used.

図8は、リニアモータ119における可動子と固定子の構造を説明する断面図であり、図7の(CC-CC)-(BB-BB)断面を矢印の方向に向かって見た図である。第2実施形態における可動子122を構成する永久磁石の配列には、第1実施形態で説明したのと同様の構成が採用されているものとする。   FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the structure of the mover and the stator in the linear motor 119, and is a view of the (CC-CC)-(BB-BB) cross section of FIG. 7 as viewed in the direction of the arrow. . It is assumed that the same arrangement as that described in the first embodiment is adopted for the arrangement of the permanent magnets constituting the mover 122 in the second embodiment.

可動子122には、主極の永久磁石(121a,121b)が、補極の永久磁石(121c、121d)を間に介して、交互に極性が異なるように配置されている。主極の永久磁石の間に配置される補極の永久磁石(121c、121d)は、X方向および−X方向の極性を有し、それぞれの極性が主極の永久磁石を間にはさみ、対向するように配置されている。   In the mover 122, the permanent magnets (121a, 121b) of the main pole are arranged so that the polarities are alternately different via the permanent magnets (121c, 121d) of the complementary pole. The complementary permanent magnets (121c, 121d) disposed between the permanent magnets of the main pole have polarities in the X direction and the -X direction, and the respective polarities sandwich the permanent magnet of the main pole and face each other. Are arranged to be.

また、主極の永久磁石(121a,121b)と補極の永久磁石(121c、121d)は、固定子123に対して対向する面に段差がないように配置されている。   The main pole permanent magnets (121 a, 121 b) and the complementary pole permanent magnets (121 c, 121 d) are arranged so that there is no step on the surface facing the stator 123.

126は磁性もしくは非磁性材の天板であり、主極の永久磁石(121a,121b)は、天板126に取り付けられた状態で固定されている。本実施形態における永久磁石の厚さも、第1実施形態で説明したのと同様に、主極の永久磁石(図8の121a,121b)の厚さをt1とし、補極の永久磁石(図8の121c、121d)の厚さをt2として、両厚さの関係には、t1>t2の関係が成り立っているものとする。また、永久磁石の厚さの相違に起因にして、補極の永久磁石(121c、121d)と天板126との間には、空隙部125を設ける構造が採用されている。   126 is a top plate made of a magnetic or non-magnetic material, and the permanent magnets (121a, 121b) of the main pole are fixed in a state of being attached to the top plate 126. As in the first embodiment, the thickness of the permanent magnet in this embodiment is t1, where the thickness of the main pole permanent magnet (121a, 121b in FIG. 8) is t1, and the thickness of the permanent magnet (FIG. 8). 121c and 121d) are assumed to be t2, and the relationship between both thicknesses is that t1> t2. Further, due to the difference in thickness of the permanent magnets, a structure in which a gap portion 125 is provided between the complementary permanent magnets (121c, 121d) and the top plate 126 is employed.

また、図9は、リニアモータを構成する可動子と固定子の関係を示す、図8の変形例を示す図である。図9の構成では、可動子132を固定子133が上下に挟む構造になっている。図9の構成においても、可動子132を構成する永久磁石の配列には、第1実施形態で説明したのと同様の構成が採用されている。   FIG. 9 is a view showing a modification of FIG. 8 showing the relationship between the mover and the stator constituting the linear motor. In the configuration of FIG. 9, the movable element 132 is sandwiched between the stator 133 and the upper and lower parts. Also in the configuration of FIG. 9, the same configuration as that described in the first embodiment is adopted for the arrangement of the permanent magnets configuring the mover 132.

図9における可動子132には、主極の永久磁石(131a,131b)が、補極の永久磁石(131c、131d)を間に介して、交互に極性が異なるように配置されている。主極の永久磁石の間に配置される補極の永久磁石(131c、131d)は、X方向および−X方向の極性を有し、それぞれの極性が主極の永久磁石を間に挟み、対向するように配置されている。また、主極の永久磁石(131a,131b)と補極の永久磁石(131c、131d)は、固定子133に対して対向する面に段差がないように配置されている。   In the mover 132 in FIG. 9, the permanent magnets (131a, 131b) of the main pole are arranged so that the polarities are alternately different via the permanent magnets (131c, 131d) of the supplementary pole. The complementary permanent magnets (131c, 131d) arranged between the permanent magnets of the main pole have polarities in the X direction and the -X direction, and the respective polarities sandwich the main permanent magnet between them. Are arranged to be. The main pole permanent magnets (131 a, 131 b) and the complementary pole permanent magnets (131 c, 131 d) are arranged so that there is no step on the surface facing the stator 133.

136は磁性もしくは非磁性材の天板であり、主極の永久磁石(131a,131b)は、天板126に取り付けられた状態で固定されている。図9における永久磁石の厚さも、第1実施形態で説明したのと同様に、主極の永久磁石(図9の131a,131b)の厚さをt1とし、補極の永久磁石(図9の131c、131d)の厚さをt2として、両厚さの関係には、t1>t2の関係が成り立っているものとする。また、永久磁石の厚さの相違に起因にして、補極の永久磁石(131c、131d)と天板136との間には、空隙部135を設ける構造が採用されている。   Reference numeral 136 denotes a top plate made of a magnetic or non-magnetic material, and the permanent magnets (131 a and 131 b) of the main pole are fixed while being attached to the top plate 126. The thickness of the permanent magnet in FIG. 9 is also the same as that described in the first embodiment, where the thickness of the permanent magnet of the main pole (131a, 131b in FIG. 9) is t1, and the permanent magnet of the complementary pole (FIG. 9). It is assumed that the thickness of 131c, 131d) is t2, and the relationship between both thicknesses is t1> t2. Further, due to the difference in thickness of the permanent magnets, a structure in which a gap portion 135 is provided between the complementary permanent magnets (131 c and 131 d) and the top plate 136 is employed.

図8においても図9においても、可動子における主極の永久磁石の両端には補極の永久磁石が配置され、主極に比べて補極の永久磁石の数が多い構成となっている。   In both FIG. 8 and FIG. 9, the permanent magnets of the auxiliary poles are arranged at both ends of the permanent magnet of the main pole in the mover, and the number of permanent magnets of the auxiliary poles is larger than that of the main pole.

従って、1次元に移動可能なリニアモータにおいても、補極の永久磁石の厚さt2を、可動子122に働く推力が減少する割合(k)に比べて、ステージの質量の減少する割合(K)の方が大きくなるように、設定することにより、1次元方向に駆動するリニアモータに関しても、3次元に移動可能なリニアモータにおける効果と同様の効果を得ることができる。   Accordingly, even in a linear motor that can move in one dimension, the thickness t2 of the permanent magnet of the supplementary pole is less than the rate (k) at which the thrust acting on the mover 122 is reduced (K). The linear motor driven in the one-dimensional direction can obtain the same effect as that of the linear motor movable in three dimensions.

本実施形態によれば、可動子の質量を軽量化することにより、コイルの発熱を低減し、位置決め精度及び高速駆動性能に優れたリニアモータを提供することが可能になる。   According to the present embodiment, it is possible to provide a linear motor that is excellent in positioning accuracy and high-speed drive performance by reducing the heat generation of the coil by reducing the weight of the mover.

また、補極の永久磁石の厚さt2を、上述の関係を満たすように設定することにより、永久磁石の厚さをt1=t2として駆動する場合と同一加速度で駆動する際に、コイルユニットに発生するジュール熱(Q)も軽減することができる。質量の減少率(K)>推力定数の減少率(k)の関係を満たす補極の永久磁石の厚さをt2にした場合、水平方向の加速度を減少させることなく、コイルユニットに生じるジュール熱を軽減することができる。   Further, by setting the thickness t2 of the permanent magnet of the supplementary pole so as to satisfy the above-described relationship, when driving at the same acceleration as when driving the permanent magnet with the thickness t1 = t2, the coil unit The generated Joule heat (Q) can also be reduced. When the thickness of the permanent magnet of the auxiliary pole satisfying the relationship of mass reduction rate (K)> thrust constant reduction rate (k) is set to t2, Joule heat generated in the coil unit without reducing the horizontal acceleration. Can be reduced.

尚、本実施形態で説明した補極の永久磁石(121c、d、131c、d)と、天板(126、136)との空隙部(125、135)により、永久磁石の接着面積が減少し、接着強度が低下する場合でも、可動子に働く推力が減少する割合(k)に比べて、ステージの質量の減少する割合(K)の方が大きくなるように、補極の永久磁石の厚さt2を設定して、永久磁石の接着面積を増やす目的で永久磁石より密度の小さい軽量の材料を配置することも可能である。この場合、密度の小さい材料としては、例えば、セラミクス等の多孔質材やハニカム部材、中空部材などが利用可能である。   In addition, the adhesion area of a permanent magnet reduces by the space | gap part (125, 135) of the permanent magnet (121c, d, 131c, d) of an auxiliary pole demonstrated in this embodiment, and a top plate (126, 136). Even when the adhesive strength decreases, the thickness of the permanent magnet of the supplementary pole is such that the rate of decrease in the stage mass (K) is greater than the rate of decrease in the thrust acting on the mover (k). It is also possible to arrange a light material having a lower density than the permanent magnet for the purpose of setting the length t2 and increasing the bonding area of the permanent magnet. In this case, as the material having a low density, for example, a porous material such as ceramics, a honeycomb member, a hollow member, or the like can be used.

(第3実施形態)
次に、本発明にかかる第3実施形態を図10の参照により説明する。図10は、第1または第2実施形態にかかるリニアモータを露光装置に適用した例を示す図である。露光装置1000は図10に示すように、照明装置201、レチクルを搭載するレチクルステージ202、投影光学系203、ウエハを搭載するウエハステージ204を有する。露光装置1000は、不図示のレチクルに形成された回路パターンをウエハ上に投影露光するものであり、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置またはステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置であってもよい。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example in which the linear motor according to the first or second embodiment is applied to an exposure apparatus. As shown in FIG. 10, the exposure apparatus 1000 includes an illumination device 201, a reticle stage 202 on which a reticle is mounted, a projection optical system 203, and a wafer stage 204 on which a wafer is mounted. The exposure apparatus 1000 projects and exposes a circuit pattern formed on a reticle (not shown) onto a wafer, and is a step-and-repeat reduction projection exposure apparatus or a step-and-scan scanning projection exposure apparatus. It may be.

照明装置201は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。使用するレーザは、例えば、波長約193nmのArFエキシマレーザ、波長約248nmのKrFエキシマレーザ、波長約153nmのF2エキシマレーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、YAGレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されないものとする。 The illumination device 201 illuminates a reticle on which a circuit pattern is formed, and includes a light source unit and an illumination optical system. The light source unit uses, for example, a laser as a light source. As the laser to be used, for example, an ArF excimer laser with a wavelength of about 193 nm, a KrF excimer laser with a wavelength of about 248 nm, an F 2 excimer laser with a wavelength of about 153 nm can be used, but the type of laser is not limited to an excimer laser. For example, a YAG laser may be used, and the number of lasers is not limited.

光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一または複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。   When a laser is used as the light source, it is preferable to use a light beam shaping optical system that shapes the parallel light beam from the laser light source into a desired beam shape and an incoherent optical system that makes the coherent laser light beam incoherent. The light source that can be used in the light source unit is not limited to a laser, and one or a plurality of lamps such as a mercury lamp and a xenon lamp can be used.

照明光学系はレチクルを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。   The illumination optical system is an optical system that illuminates the reticle, and includes a lens, a mirror, a light integrator, a diaphragm, and the like.

投影光学系203は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子を少なくとも一枚の凹面鏡を有する光学系(カタディオプトリック光学系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。   The projection optical system 203 includes an optical system composed only of a plurality of lens elements, an optical system having at least one concave mirror (catadioptric optical system), a plurality of lens elements, and at least one kinoform. An optical system having a diffractive optical element, an all-mirror optical system, or the like can be used. Such an exposure apparatus can be used for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit or a device on which a fine pattern such as a micromachine or a thin film magnetic head is formed.

レチクルを搭載するレチクルステージ202またはウエハを搭載するウエハステージ204の駆動機構は、第1または第2実施形態で説明したリニアモータを採用することができる。露光装置にかかる駆動機構を採用することにより、可動部となるステージの質量の軽量化が可能になり、主極の永久磁石の厚さt1>補極の永久磁石の厚さt2なる関係の下、ステージに働く推力が減少する割合(k)に比べて、ステージの質量の減少する割合(K)の方が大きくなるように補極の永久磁石の厚さ(t2)を設定すれば、t1=t2として駆動する場合と同一加速度で駆動する際に、コイルユニットに発生するジュール熱(Q)も軽減することができる。   The linear motor described in the first or second embodiment can be used as the driving mechanism for the reticle stage 202 for mounting the reticle or the wafer stage 204 for mounting the wafer. By adopting a drive mechanism for the exposure apparatus, it is possible to reduce the weight of the stage serving as the movable part, and the relationship is as follows: the thickness t1 of the permanent magnet of the main pole> the thickness t2 of the permanent magnet of the complementary pole. If the thickness (t2) of the permanent magnet of the auxiliary pole is set so that the rate (K) at which the mass of the stage decreases is greater than the rate (k) at which the thrust acting on the stage decreases, t1 = Joule heat (Q) generated in the coil unit when driving at the same acceleration as when driving at t2 can be reduced.

また、ジュール熱(Q)の軽減に加えて、空隙部はかかるジュール熱が天板に伝達されるのを抑制し、天板を冷却することも可能である。天板が加熱されると、例えば、天板上に設けられている不図示のレチクルまたはウエハを保持する機構が加熱されることになり、空隙部は、かかる熱の影響による変形など、レチクルまたはウエハに及ぶ影響を抑制することができる。   Further, in addition to the reduction of Joule heat (Q), the gap portion can suppress the Joule heat from being transmitted to the top plate, and can cool the top plate. When the top plate is heated, for example, a reticle or wafer holding mechanism (not shown) provided on the top plate is heated, and the gap portion is deformed due to the influence of the heat. The influence on the wafer can be suppressed.

また天板が熱膨張して変形することによる、露光領域における位置計測誤差の発生を抑制することが可能になる。更に、露光領域における温度変化に起因する気圧の変化を抑制することにより、位置計測部(1320a,b,c:図13を参照)、姿勢計測部(1330a,b,c)におけるレーザ干渉計の波長の変動を抑え、高精度な露光領域の位置決めを実現することが可能になる。   In addition, it is possible to suppress the occurrence of position measurement errors in the exposure region due to the top plate being thermally expanded and deformed. Further, by suppressing the change in the atmospheric pressure due to the temperature change in the exposure region, the position of the laser interferometer in the position measurement unit (1320a, b, c: see FIG. 13) and the posture measurement unit (1330a, b, c) is reduced. It becomes possible to suppress the fluctuation of the wavelength and realize the positioning of the exposure area with high accuracy.

(デバイス製造方法の例)
次に、第3実施形態の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図11は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。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う。ステップ2(マスク作製)では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
(Example of device manufacturing method)
Next, a semiconductor device manufacturing process using the exposure apparatus of the third embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram showing a flow of an entire manufacturing process of a semiconductor device. In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask fabrication), a mask is fabricated based on the designed circuit pattern.

一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ7でこれを出荷する。   On the other hand, 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 using the above-described exposure apparatus and lithography technology using the above-described mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and is an assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), etc. Process. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. A semiconductor device is completed through these processes, and is shipped in Step 7.

上記ステップ4のウエハプロセスは図12に示すように、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ(ステップ11)、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するCVDステップ(ステップ12)、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ(ステップ13)、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ(ステップ14)、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ(ステップ15)、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ(ステップ15)後のウエハに転写する露光ステップ(ステップ16)、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ(ステップ17)、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ(ステップ18)、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ(ステップ19)を有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成することができる。   As shown in FIG. 12, the wafer process in step 4 includes an oxidation step (step 11) for oxidizing the wafer surface, a CVD step (step 12) for forming an insulating film on the wafer surface, and depositing electrodes on the wafer. An electrode forming step to be formed (step 13), an ion implantation step for implanting ions into the wafer (step 14), a resist processing step for applying a photosensitive agent to the wafer (step 15), and a resist pattern processing step (step 15) Step 15) An exposure step (Step 16) for transferring to the wafer after the development, a development step (Step 17) for developing the wafer exposed in the exposure step, and an etching step (Step 18) for scraping off portions other than the resist image developed in the development step. Is no longer needed after etching And having a resist stripping step (step 19) to remove the resist. By repeating these steps, multiple circuit patterns can be formed on the wafer.

第1実施形態にかかるリニアモータの全体的な構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the linear motor concerning 1st Embodiment. 第1実施形態における積層コイル列116を拡大して図示した図である。It is the figure which expanded and illustrated the laminated coil row | line | column 116 in 1st Embodiment. 可動子110に設けられた永久磁石列114の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the permanent magnet row | line | column 114 provided in the needle | mover 110. FIG. Y軸方向に平行に配置されたコイル列からステージ110の裏側(永久磁石列114が配置されている面側)を見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state which looked at the back side (surface side in which the permanent magnet row | line | column 114 is arrange | positioned) of the stage 110 from the coil row | line | column arrange | positioned in parallel with the Y-axis direction. X軸方向に平行に配置されたコイル列から、ステージ110の裏側(永久磁石列114が配置されている面側)を見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state which looked at the back side (surface side in which the permanent magnet row | line | column 114 is arrange | positioned) of the stage 110 from the coil row | line | column arrange | positioned in parallel with the X-axis direction. 図3(b)において、AA-AA部で破断したステージ110の断面を示す図である。FIG. 3B is a diagram showing a cross section of the stage 110 broken at the AA-AA portion in FIG. ステージ701を2次元的に駆動してXY平面内に位置決めするステージシステムを示す図である。It is a figure which shows the stage system which drives the stage 701 two-dimensionally and positions in an XY plane. リニアモータにおける可動子と固定子の構造を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the needle | mover and stator in a linear motor. リニアモータを構成する可動子と固定子の関係を示す、図8の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of FIG. 8 which shows the relationship between the needle | mover and stator which comprise a linear motor. 第1または第2実施形態にかかるリニアモータを露光装置に適用した例を示す図である。It is a figure which shows the example which applied the linear motor concerning 1st or 2nd embodiment to exposure apparatus. 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the whole manufacturing process of a semiconductor device. ステップ4のウエハプロセスを詳細に説明する図である。It is a figure explaining the wafer process of step 4 in detail. ステージ110の駆動を制御するための制御回路のブロック図である。2 is a block diagram of a control circuit for controlling the driving of a stage 110. FIG.

Claims (7)

主極永久磁石と、当該主極永久磁石の周囲に磁場を集める補極永久磁石と、を配置した可動子と、当該主極永久磁石と対向する固定子コイルとを有し、当該主極永久磁石と固定子コイルとの間で、制御電流に基づく推力を発生させるリニアモータであって、
前記固定子コイルと対向する平面に配置される、第1の永久磁石厚さを備える主極永久磁石と、
前記固定子コイルと対向し、前記主極永久磁石が配置された同一平面に配置される、第2の永久磁石厚さを備える補極永久磁石と、を備え、
前記第1及び第2の永久磁石厚さは、第1の永久磁石厚さ>前記第2の永久磁石厚さ、なる関係を満たすことを特徴とするリニアモータ。
A main pole permanent magnet, a complementary pole permanent magnet that collects a magnetic field around the main pole permanent magnet, a mover, and a stator coil facing the main pole permanent magnet, the main pole permanent A linear motor that generates a thrust based on a control current between a magnet and a stator coil,
A main pole permanent magnet having a first permanent magnet thickness, disposed in a plane facing the stator coil;
An auxiliary pole permanent magnet having a second permanent magnet thickness, disposed opposite to the stator coil and arranged in the same plane on which the main pole permanent magnet is arranged,
The linear motor according to claim 1, wherein the thicknesses of the first and second permanent magnets satisfy the following relationship: first permanent magnet thickness> second permanent magnet thickness.
前記第2の永久磁石厚さは、前記第1の永久磁石厚さと前記第2の永久磁石厚さとの差分による前記可動子に働く推力の減少割合に比べて、当該差分による前記可動子の質量の減少割合が大きくなる関係を、満たすことを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。 The thickness of the second permanent magnet is smaller than the rate of reduction of the thrust acting on the mover due to the difference between the thickness of the first permanent magnet and the thickness of the second permanent magnet. The linear motor according to claim 1, wherein a relationship in which a decrease rate of the linear motor is increased is satisfied. 前記第1の永久磁石厚さと、前記第2の永久磁石厚さとの差分に対応する領域には、空隙部が形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 1, wherein a gap is formed in a region corresponding to a difference between the first permanent magnet thickness and the second permanent magnet thickness. 前記第1の永久磁石厚さと、前記第2の永久磁石厚さとの差分に対応する領域には、前記主極永久磁石及び補極永久磁石とは異なる材質の部材が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のリニアモータ。 The region corresponding to the difference between the first permanent magnet thickness and the second permanent magnet thickness is provided with a member having a material different from that of the main pole permanent magnet and the complementary permanent magnet. The linear motor according to claim 1 or 2. 前記異なる材質には、多孔質材やハニカム部材、中空部材が含まれることを特徴とする請求項4に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 4, wherein the different material includes a porous material, a honeycomb member, and a hollow member. 回路パターンが形成されたレチクルを照明し、当該回路パターンをウエハ上に投影露光する露光装置であって、
前記レチクルを搭載するレチクルステージと、
前記ウエハを搭載するウエハステージと、
前記レチクルステージまたはウエハステージを駆動し、位置決めするリニアモータとを備え、主極永久磁石と、当該主極永久磁石の周囲に磁場を集める補極永久磁石と、を配置した可動子と、当該主極永久磁石と対向する固定子コイルとを有し、当該主極永久磁石と固定子コイルとの間で、制御電流に基づく推力を発生させる、当該リニアモータは、
前記固定子コイルと対向する平面に配置される、第1の永久磁石厚さを備える主極永久磁石と、
前記固定子コイルと対向し、前記主極永久磁石が配置された同一平面に配置される、第2の永久磁石厚さを備える補極永久磁石と、を備え、
前記第1及び第2の永久磁石厚さは、第1の永久磁石厚さ>前記第2の永久磁石厚さ、なる関係を満たすことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that illuminates a reticle on which a circuit pattern is formed and projects and exposes the circuit pattern on a wafer.
A reticle stage on which the reticle is mounted;
A wafer stage on which the wafer is mounted;
A linear motor that drives and positions the reticle stage or wafer stage, and a mover in which a main pole permanent magnet and an auxiliary pole permanent magnet that collects a magnetic field around the main pole permanent magnet are disposed, and the main motor The linear motor having a stator coil facing the pole permanent magnet and generating a thrust based on the control current between the main pole permanent magnet and the stator coil,
A main pole permanent magnet having a first permanent magnet thickness, disposed in a plane facing the stator coil;
An auxiliary pole permanent magnet having a second permanent magnet thickness, disposed opposite to the stator coil and arranged in the same plane on which the main pole permanent magnet is arranged,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the first and second permanent magnet thicknesses satisfy the following relationship: first permanent magnet thickness> second permanent magnet thickness.
デバイス製造方法であって、
基板を請求項6に記載の露光装置で露光する露光工程と、
前記基板を現像する現像工程と
を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method comprising:
An exposure step of exposing the substrate with the exposure apparatus according to claim 6;
A device manufacturing method comprising: a developing step of developing the substrate.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019127A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Yaskawa Electric Corp Periodic magnetic field generator and linear motor using the same
JP2007110822A (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Yaskawa Electric Corp Periodic magnetic field generator, manufacturing method therefor, and linear motor using this periodic magnetic field generator
CN102799072A (en) * 2011-05-25 2012-11-28 Asml荷兰有限公司 Multi-stage system, a control method therefor, and a lithographic apparatus
US20140333167A1 (en) * 2013-05-09 2014-11-13 Mitsubishi Electric Corporation Magnet-type rotating electric machine
JP2015027208A (en) * 2013-07-27 2015-02-05 株式会社アテック Electromagnetic induction device
CN107017754A (en) * 2017-04-24 2017-08-04 江苏大学 The fault-tolerant straight line vernier motor of cylindrical permanent
US9893571B2 (en) 2011-07-08 2018-02-13 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet type electric rotating machine having main magnets and auxiliary magnets, and manufacturing method thereof
CN112671204A (en) * 2021-01-18 2021-04-16 哈尔滨工业大学 Multilayer winding magnetic suspension linear permanent magnet synchronous motor

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019127A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Yaskawa Electric Corp Periodic magnetic field generator and linear motor using the same
JP2007110822A (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Yaskawa Electric Corp Periodic magnetic field generator, manufacturing method therefor, and linear motor using this periodic magnetic field generator
CN102799072A (en) * 2011-05-25 2012-11-28 Asml荷兰有限公司 Multi-stage system, a control method therefor, and a lithographic apparatus
US9893571B2 (en) 2011-07-08 2018-02-13 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet type electric rotating machine having main magnets and auxiliary magnets, and manufacturing method thereof
US20140333167A1 (en) * 2013-05-09 2014-11-13 Mitsubishi Electric Corporation Magnet-type rotating electric machine
US9735637B2 (en) * 2013-05-09 2017-08-15 Mitsubishi Electric Corporation Magnet-type rotating electric machine
JP2015027208A (en) * 2013-07-27 2015-02-05 株式会社アテック Electromagnetic induction device
CN107017754A (en) * 2017-04-24 2017-08-04 江苏大学 The fault-tolerant straight line vernier motor of cylindrical permanent
CN112671204A (en) * 2021-01-18 2021-04-16 哈尔滨工业大学 Multilayer winding magnetic suspension linear permanent magnet synchronous motor
CN112671204B (en) * 2021-01-18 2022-07-01 哈尔滨工业大学 Multilayer winding magnetic suspension linear permanent magnet synchronous motor

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