JP2007122181A - Driving stage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動されるステージを有する駆動ステージ装置に関するものである。 The present invention relates to a drive stage apparatus having a driven stage.
従来の駆動ステージ装置として、例えば特許文献1に記載されているように、ステージと、輻射冷却するための輻射板と、輻射板を温度制御するペルチェ素子と、輻射板の輻射量を変更するための輻射シャッタとを備えたものが知られている。
ところで、半導体や液晶の露光装置又は検査装置に適用される駆動ステージ装置おいては、近年の半導体や液晶の高性能化に伴い、可動部の高い駆動精度が要求されている。このような駆動ステージ装置では、例えば露光光やケーブルの発熱によって可動部の温度が変化し、駆動ステージの駆動精度や半導体Siウェハが膨張収縮して位置決め精度が低下する要因となるため、可動部の温度を一定に制御する必要がある。 By the way, in a drive stage apparatus applied to a semiconductor or liquid crystal exposure apparatus or inspection apparatus, high drive accuracy of a movable part is required with the recent high performance of semiconductors and liquid crystals. In such a drive stage device, for example, the temperature of the movable portion changes due to exposure light or heat generation of the cable, and the drive accuracy of the drive stage or the semiconductor Si wafer expands and contracts, resulting in a decrease in positioning accuracy. It is necessary to control the temperature at a constant.
しかしながら、上記従来技術では、熱輻射が絶対温度の4乗に比例することによって制御が非線形なものとなるので、最適な制御値を精度良く決定するのが困難である。このため、可動部の温度を精度良く制御できないといった問題があった。 However, in the above prior art, the control becomes non-linear because the thermal radiation is proportional to the fourth power of the absolute temperature, and therefore it is difficult to accurately determine the optimal control value. For this reason, there existed a problem that the temperature of a movable part could not be controlled accurately.
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、可動部の温度を高精度に制御することができる駆動ステージ装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a drive stage device capable of controlling the temperature of the movable portion with high accuracy.
上記目的を達成するために、本発明に係る駆動ステージ装置は、真空雰囲気中又は減圧雰囲気中で使用される駆動ステージ装置であって、固定部と、固定部に設けられたガイド部と、ガイド部に沿って移動するように設けられた可動部と、固定部と可動部との間に設けられ、固定部と可動部との間で熱を移動させる伝熱手段と、可動部が所定の温度となるように温度制御する制御手段とを備え、伝熱手段は、熱輻射によって放熱する熱輻射放熱部と、熱輻射によって受熱する熱輻射受熱部と、制御手段によって制御されて、一方の表面に設けられた冷却部から他方の表面に設けられた放熱部に向けて熱を熱量可変に移動させる伝熱素子とを有し、制御手段は、決定した温度範囲内において熱輻射によって移動する熱を求めるための熱輻射放熱部の絶対温度及び熱輻射受熱部の絶対温度の4乗に比例する熱輻射関数に熱輻射放熱部の温度及び熱輻射受熱部の温度に比例する熱伝導関数が近似するように、熱伝導関数の比例係数を、決定した温度範囲内において実測に基づいて予め求められた熱伝導関数の比例係数とし、比例係数を含む熱伝導関数と可動部の温度に関する情報と熱輻射放熱部の温度に関する情報と熱輻射受熱部の温度に関する情報とに基づいて、可動部が所定の温度となるように伝熱素子を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a drive stage apparatus according to the present invention is a drive stage apparatus used in a vacuum atmosphere or a reduced pressure atmosphere, and includes a fixed part, a guide part provided in the fixed part, and a guide A movable part provided so as to move along the part, a heat transfer means provided between the fixed part and the movable part, and configured to move heat between the fixed part and the movable part, Control means for controlling the temperature so as to be the temperature, and the heat transfer means is controlled by the control means by means of a heat radiation heat radiating part that radiates heat by heat radiation, a heat radiation heat receiving part that receives heat by heat radiation, A heat transfer element that variably moves heat from a cooling part provided on the surface to a heat radiating part provided on the other surface, and the control means moves by heat radiation within a determined temperature range Heat radiation and heat dissipation for seeking heat So that the heat transfer function proportional to the temperature of the heat radiation heat receiving part and the temperature of the heat radiation heat receiving part approximates the heat radiation function proportional to the fourth power of the absolute temperature and the absolute temperature of the heat radiation receiving part. The proportional coefficient is a proportional coefficient of the heat transfer function obtained in advance based on actual measurement within the determined temperature range, and the heat transfer function including the proportional coefficient, information on the temperature of the movable part, and information on the temperature of the heat radiation heat radiating part Based on the information regarding the temperature of the heat radiation heat receiving part, the heat transfer element is controlled so that the movable part has a predetermined temperature.
このような本発明の駆動ステージ装置では、決定した使用温度範囲において熱輻射によって移動する熱を求めるための熱輻射関数に熱伝導関数が近似するように、実測に基づいて予め求められた熱伝導関数の比例係数を用いるため、この比例係数を含む熱伝導関数は、上記温度範囲において熱輻射関数と近似されるものとなり、絶対温度の4乗に比例する熱輻射関数が温度に比例する熱伝導関数に置き換えられる。これにより、可動部の温度制御から非線形な要素が排除される。その結果、理論的に求められた熱輻射に基づく温度制御に比べ、簡易、かつ現実に即した温度制御を行うことが可能である。従って、可動部の温度を高精度で制御することができる。 In such a drive stage apparatus of the present invention, the heat conduction obtained in advance based on actual measurements is so approximated that the heat conduction function approximates the heat radiation function for obtaining the heat transferred by heat radiation in the determined operating temperature range. Since the proportional coefficient of the function is used, the heat transfer function including this proportional coefficient is approximated to the heat radiation function in the above temperature range, and the heat transfer function proportional to the fourth power of the absolute temperature is proportional to the temperature. Replaced with a function. This eliminates non-linear elements from the temperature control of the movable part. As a result, it is possible to perform temperature control that is simple and realistic in comparison with temperature control based on theoretically obtained heat radiation. Therefore, the temperature of the movable part can be controlled with high accuracy.
ここで、可動部は、可動部と固定部との間に隙間を有する非接触式可動部であることが好ましい。 Here, the movable part is preferably a non-contact movable part having a gap between the movable part and the fixed part.
この場合には可動部と固定部とが非接触となり、可動部と固定部との間に熱伝導による熱の移動が無くなるので、上記制御手段による温度制御が有効である。 In this case, the movable part and the fixed part are not in contact with each other, and heat transfer due to heat conduction is eliminated between the movable part and the fixed part. Therefore, temperature control by the control means is effective.
また、伝熱素子は可動部に取り付けられることが好ましい。 The heat transfer element is preferably attached to the movable part.
可動部は固定部に設けられたガイド部に沿って移動するため、可動部の移動に対応するように伝熱素子を取り付ける必要がある。よって、例えば固定部に伝熱素子を取り付ける場合にはガイド部に沿って全域に伝熱素子を取り付ける必要があるが、可動部に伝熱素子を取り付ける場合にはガイド部より短い可動部に伝熱素子を取り付けるだけで良い。従って、簡易な駆動ステージ装置の構成が可能となる。 Since the movable part moves along the guide part provided in the fixed part, it is necessary to attach a heat transfer element so as to correspond to the movement of the movable part. Therefore, for example, when a heat transfer element is attached to the fixed part, it is necessary to attach the heat transfer element to the entire area along the guide part. Just attach a thermal element. Therefore, a simple drive stage apparatus can be configured.
また、熱輻射放熱部と熱輻射受熱部とが、可動部の位置によらず一定の間隔を有して取り付けられ、熱輻射によって移動される輻射熱が可動部の位置によらず一定となるように、ガイド部と平行な方向に所定の長さをそれぞれ有することが好ましい。 Also, the heat radiation heat radiating part and the heat radiation heat receiving part are attached with a constant interval regardless of the position of the movable part, so that the radiant heat moved by the heat radiation is constant regardless of the position of the movable part. In addition, it is preferable that each has a predetermined length in a direction parallel to the guide portion.
これにより、可動部が移動することで熱輻射によって移動される輻射熱が変化してしまうことを防止でき、移動する輻射熱の熱量が可動部の位置によらず均一になる。従って、可動部の温度を高精度に制御することが可能となる。 Thereby, it can prevent that the radiant heat moved by heat radiation changes because a movable part moves, and the calorie | heat amount of the radiant heat to move becomes uniform irrespective of the position of a movable part. Therefore, the temperature of the movable part can be controlled with high accuracy.
また、可動部が移動する可動範囲の最端位置に可動部が位置するときに、熱輻射放熱部と熱輻射受熱部とが接触していることが好ましい。 Moreover, when the movable part is located at the extreme end position of the movable range in which the movable part moves, it is preferable that the heat radiation heat radiating part and the heat radiation heat receiving part are in contact.
使用温度範囲において、この範囲に対応する熱伝導関数の比例係数を予め求める必要がある。そこで、可動範囲の最端位置に可動部が位置している状態で熱輻射放熱部と熱輻射受熱部とが接触することにより、可動範囲の最端位置で熱伝導関数の比例係数を求めることができる。従って、上述の比例係数を簡易に予め求めることが可能となる。さらに、駆動ステージ装置ごとに、これらの比例係数を求めることができるので、個々の装置のばらつきを考慮した温度制御を行うことができ、その精度がより向上される。また、例えば定期的に上述の比例係数を求めることで、経年変化をも校正することができる。 In the operating temperature range, it is necessary to obtain in advance a proportional coefficient of the heat transfer function corresponding to this range. Therefore, the proportional coefficient of the heat transfer function is obtained at the extreme end position of the movable range by contacting the thermal radiation heat radiating portion and the thermal radiation heat receiving portion with the movable portion located at the extreme end position of the movable range. Can do. Therefore, the above-described proportionality coefficient can be easily obtained in advance. Furthermore, since these proportional coefficients can be obtained for each drive stage device, temperature control can be performed in consideration of variations in individual devices, and the accuracy is further improved. Further, for example, by periodically obtaining the above-described proportionality coefficient, it is possible to calibrate the secular change.
さらにまた、伝熱手段は、固定部と可動部との間における熱の移動方向を逆とするように制御手段によって制御されても良い。 Furthermore, the heat transfer means may be controlled by the control means so as to reverse the heat transfer direction between the fixed portion and the movable portion.
この場合、固定部と可動部との間における熱の移動方向を逆とすることで、可動部を冷却したり、放熱したりすることを自在に行うことができる。従って、駆動テーブル装置をより様々な設置場所や用途へ適用することが可能となる。 In this case, by reversing the direction of heat movement between the fixed part and the movable part, the movable part can be freely cooled or radiated. Therefore, it is possible to apply the drive table device to various installation locations and uses.
本発明によれば、可動部の温度を高精度に制御し得る駆動ステージ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive stage apparatus which can control the temperature of a movable part with high precision can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
図1は本発明の一実施形態に係る駆動ステージ装置を示す概略平面図、図2は図1中のII−II線に沿う断面図である。本実施形態の駆動ステージ装置1は、半導体や液晶の露光装置又は検査装置等に適用されるものであり、各図に示すように、ベースプレート(固定部)2と、ベースプレート2の上面を移動するステージ(可動部)3と、ステージ3を駆動する駆動部4と、ベースプレート2とステージ3との間で熱を移動させる伝熱手段5と、ステージ3を温度制御するための制御手段6とを備えている。なお、駆動ステージ装置1は、例えばチャンバー内に配置されて密封され、例えば真空ポンプ等によりチャンバー内は略真空状態とされている。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a drive stage apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. The
ベースプレート2は、その上面にガイド部7をベースプレート2の長手方向に延在するように備えている。ステージ3は、非接触ベアリング8を介して、ガイド部7に沿って移動可能となっている。非接触ベアリング8のガイド部7側の面には、非接触とするための例えばエアー噴出孔が設けられており、このエアー噴出孔から非接触ベアリング8に向けてエアーが噴出され、非接触ベアリング8とガイド部7との間には、例えば10μm程度のエアー膜が形成される。ここで、非接触ベアリング8がガイド部7の一端部に位置するときから他端部に位置するときまでのステージ3の位置が可動範囲となる。
The
駆動部4は、磁力のバランスを変動させて駆動推力を発生するリニアモータであり、ステージ3の下面に取り付けられた、例えばコイルを有する可動子9と、この可動子9と対応するようにベースプレート2の上面に取り付けられて長手方向に延在する、例えばマグネットを有する固定子10とで構成されている。ステージ3を駆動する場合は、可動子9を構成するコイルに通電することで可動子9に駆動推力が生じ、ステージ3がガイド部7と非接触に支持及び案内されながらベースプレート2上を移動する。
The
伝熱手段5は、ペルチェ素子(伝熱素子)11と、熱輻射によって放熱する熱輻射放熱板(熱輻射放熱部)12と、受熱する熱輻射受熱板(熱輻射受熱部)13と、駆動ステージ装置1の外部へ熱を排熱するチラー14とを備えている。ここで、ペルチェ素子とは、電流を流すことによって、その電流の大きさに比例した熱量をその一方の表面に設けられた冷却面(冷却部)15から他方の表面に設けられた放熱面(放熱部)16に向けて移動させるものである。また、流す電流の向きを変えることで、冷却面15と放熱面16とを切り替えることができる。ペルチェ素子11は、その冷却面15がステージ3におけるガイド部7の延在方向に直交する端面に当接するように設けられ、実際は図3に示すように、ベースプレート2の長手方向(図示の上下方向)に沿って複数個が並設されている。これらのペルチェ素子11には電源21から直流電流が流れるようにリード線22により直列接続されている。
The heat transfer means 5 includes a Peltier element (heat transfer element) 11, a heat radiation heat radiating plate (heat radiation heat radiating portion) 12 that radiates heat by heat radiation, a heat radiation heat receiving plate (heat radiation heat receiving portion) 13 that receives heat, and a drive And a
図1及び図2に戻り、熱輻射放熱板12は、ステージ3にペルチェ素子11を介して設けられている。具体的には、ペルチェ素子11の放熱面16に熱輻射放熱板12が当接するように設けられている。なお、ステージ3と熱輻射放熱板12との間は、ペルチェ素子11による熱の移動以外は断熱である。
Returning to FIG. 1 and FIG. 2, the thermal radiation
熱輻射受熱板13は、ベースプレート2の長手方向に延在してその上面に設けられ、その受熱面が熱輻射放熱板12の放熱面と一定の間隔を有して隣接している。この熱輻射受熱板13は、ステージ3がガイド部7に沿う可動範囲の一端部から他端部に向けて移動する際の熱輻射放熱板12の移動距離以上の長さを有している。このように、熱輻射放熱板12と熱輻射受熱板13とがステージ3の可動範囲に亘って一定の間隔を有すると共に、熱輻射受熱板13が十分な長さを有しているため、熱輻射放熱板12から熱輻射受熱板13に向けて移動する熱量がステージ3の位置によらず均一になる。
The heat radiation
熱輻射放熱板12の放熱面と熱輻射受熱板13の受熱面とは、表面積を増やして熱輻射による熱の移動量を増加させるようにそれぞれ蛇腹状の曲面に構成されている。チラー14はベースプレート2に設けられ、ベースプレート2の温度が例えば23℃となるように、一定に保つものである。
The heat radiation surface of the heat radiation
制御手段6は、ステージ3の温度を取得するための温度センサ17と、熱輻射放熱板12の温度を取得するための温度センサ18とを備えている。この制御手段6は、ペルチェ素子11をPID制御して、その冷却面15から放熱面16に向けて移動する熱量を調整し、ステージ3を所定の温度となるように温度制御するものである。なお、PID制御とは、現状値(ステージ3の温度)と目標値(所定の温度)との偏差、その積分、及び、微分の3つの要素によって制御を行うフィードバック制御であり、現状値が目標値を行き過ぎたり、目標値の前後を振動したりする現象を抑制し、通常のフィードバック制御に比べ、より短時間に現状値を目標値とさせて安定させることができる制御である。
The control means 6 includes a
このように構成された駆動ステージ装置1においては、非接触ベアリング8及び駆動部4によりベースプレート2とステージ3とが非接触とされ、ステージ3が駆動されて所望の位置へ移動し、ステージ3上の処理物に対して所定の処理が実行される。そして、この駆動ステージ装置1にあっては、制御手段6により以下の温度制御が実行される。
In the
まず、ステージ3の熱輻射に基づく一般的な温度制御について説明する。この温度制御では、熱輻射放熱板の温度(高温側の温度)T1と熱輻射受熱板の温度(低温側の温度)T2とに基づいて、熱輻射放熱板12及び熱輻射受熱板13間における熱輻射によって移動する熱移動量Qを求める。続いて、この熱移動量Qと、温度センサ17によって取得したステージ3の温度と、所定の温度T0とに基づいて、PID制御をするためのPID制御値を求める。
First, general temperature control based on the thermal radiation of the
次に、求めたPID制御値に基づいて、ペルチェ素子11に供給する電流量を取得し、この電流量の電流をペルチェ素子11に供給する。これにより、ペルチェ素子11が、供給された電流量に対応した熱量をその冷却面15から放熱面16に向けて移動させる。その結果、ステージ3の温度が所定の温度T0に近づくように制御される。そして、このようなステージ3の温度制御が繰り返され、ステージ3の温度が所定の温度T0に制御される。
Next, based on the obtained PID control value, the amount of current to be supplied to the
ここで、熱輻射による熱移動量Qは、熱輻射放熱板12の温度T1及び熱輻射受熱板13の温度T2の絶対温度に比例する下記(1)式に従って算出される。
Here, heat transfer amount Q due to heat radiation is calculated according to the following equation (1) which is proportional to the absolute temperature of the temperature T 2 of the temperature T 1 and the heat radiation
Q=ε・FG・σ・A((T1+273)4−(T2+273)4) …(1)
但し、
ε:輻射面の輻射率、
FG:輻射面の形態係数、
σ:ステファン・ボルツマン定数W/(m2・K4)、
A:輻射面の面積m2、
T1:熱輻射放熱板12の温度℃、
T2:熱輻射受熱板13の温度℃、
Q = ε · F G · σ · A ((
However,
ε: emissivity of the radiation surface,
F G : form factor of the radiation surface,
σ: Stefan-Boltzmann constant W / (m 2 · K 4 ),
A: Radiation surface area m 2 ,
T 1 : temperature of the heat
T 2 : temperature of the heat radiation
しかしながら、(1)式では、熱移動量Qが絶対温度の4乗に比例した非線形なものとなる。よって、精度良く熱移動量Q及びPID制御値を求めることが困難である。 However, in the equation (1), the heat transfer amount Q is nonlinear that is proportional to the fourth power of the absolute temperature. Therefore, it is difficult to obtain the heat transfer amount Q and the PID control value with high accuracy.
そこで、本実施形態では、駆動ステージ装置1を使用する際の熱輻射放熱板12の温度及び熱輻射受熱板13の温度(以下「使用温度範囲」と言う)において、(1)式に下記(2)式に示される温度に比例する熱伝導関数を近似させ、この近似させた熱伝導関数で熱移動量Qを求める。なお、(2)式に含まれる比例係数(熱コンダクスタンス)hは、使用温度範囲において(2)式が(1)式と近似するように、予め実測に基づいて求められる比例定数である。
Therefore, in the present embodiment, the temperature of the heat radiation
Q=h(T1−T2) ‥‥(2)
但し、
h:比例定数(熱コンダクスタンス)W/K、
T1:熱輻射放熱板12の温度℃、
T2:熱輻射受熱板13の温度℃、
Q = h (T 1 −T 2 ) (2)
However,
h: Proportional constant (thermal conductance) W / K,
T 1 : temperature of the heat
T 2 : temperature of the heat radiation
この(2)式に含まれる比例係数hを予め求めるには、まず使用温度範囲Aにおける熱輻射による熱移動量Qの関数B(図4中の実線)を実測に基づいて求める。そして、熱輻射放熱板12と熱輻射受熱板13とを接触させて、関数Bと近似するような使用温度範囲Aにおける熱伝導による熱移動量Qの関数C(図4中の破線)を実測に基づいて求める。これにより、使用温度範囲Aにおける関数Cの傾きが、使用温度範囲Aにおける比例係数hとなる。
In order to obtain the proportionality coefficient h included in the equation (2) in advance, first, a function B (solid line in FIG. 4) of the heat transfer amount Q due to thermal radiation in the operating temperature range A is obtained based on actual measurement. Then, the heat radiation
ここで、本実施形態においては、使用範囲外であって可動範囲の最端である位置にステージ3を移動する。この状態では、図5に示すように、熱輻射放熱板12及び熱輻射受熱板13は、双方が接触するように構成されている。これにより、可動範囲の最端位置にステージ3が位置している状態で、例えば熱輻射受熱板13に熱輻射放熱板12を深く、浅く出し入れして接触域(面積、長さ)を可変に接触させる等して関数Cを関数Bに近似させ、使用温度範囲Aにおける比例係数hを求めることができる。従って、使用温度範囲Aにおける比例係数hが簡易に予め求められる。なお、熱輻射放熱板12と熱輻射受熱板13との間に、例えば伝熱体を設けることで双方を接触させ、その伝熱体の長さ、接触域、熱伝導係数等を変えて、関数Cを関数Bに近似させても良い。ちなみに、この伝熱体は使用時には取り外される。
Here, in the present embodiment, the
このように、本実施形態の駆動ステージ装置1では、比例係数hを含む熱伝導による(2)式で求められる熱移動量Qが、熱輻射による(1)式で求められた熱移動量Qと精度良く一致することになる。すなわち、絶対温度の4乗に比例する熱輻射関数を、温度に比例する熱伝導関数に置き換えたステージ3の温度制御が可能となる。これにより、温度制御から非線形な要素が排除され、例えば熱移動量Qを精度良く求めることができないためにステージ3を急激に冷却してしまったり、全く冷却が足りなかったりするのが防止される。よって、理論的に求められた熱輻射に基づく温度制御に比べ、簡易、かつ現実に即した温度制御が行うことができ、ステージ3の温度を高精度で制御することが可能となる。
As described above, in the
また、本実施形態においては、上記可動範囲の最端位置で熱輻射放熱板12と熱輻射受熱板13とが接触する構成のため、駆動ステージ装置ごとに、使用温度範囲における比例係数を求めることができ、個々の装置のばらつきを考慮した温度制御を行うことが可能であり、その精度がより向上される。さらに、例えば定期的に使用温度範囲における比例係数を求めることで、経年変化をも校正することができる。また、当該接触構成のため、ステージ3がガイド部7から可動範囲外へ移動するのを抑制するストッパーとしての効果も奏する。
In the present embodiment, since the heat
また、本実施形態においては、非接触ベアリング8及び駆動部4によりベースプレート2とステージ3とが非接触とされ、ベースプレート2とステージ3との間の熱伝導による熱の移動が無くされている。従って、制御手段6の熱輻射に基づく温度制御がより有効である。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態においては、ステージ3にペルチェ素子11を取り付けられているため、ベースプレート2より短いステージ3にペルチェ素子11を取り付けるだけで良く、駆動ステージ装置1を簡易な構成にすることができる。なお、ベースプレート2にペルチェ素子11を取り付ける場合には、ガイド部7に沿って全域にペルチェ素子11を取り付ける必要がある。
Further, in the present embodiment, since the
以上、説明した駆動ステージ装置1に関し、熱輻射受熱板13の温度を23℃に保持した状態で、ステージ3が所望の温度になるように制御手段6により温度制御した結果、所望の温度に対し±0.01℃になり、高精度に温度制御するという効果を確認することができた。
As described above, with respect to the
なお、熱輻射関数である関数Bを求め、この関数Bに近似する熱伝導関数を、例えばコンピュータ等により求めることも考えれられるが、この場合には駆動ステージ装置の固有の特性が反映されにくく、本実施形態の手法に比して温度制御の精度が劣る。 Note that it is conceivable that the function B, which is a heat radiation function, is obtained, and the heat transfer function approximated to the function B is obtained, for example, by a computer or the like. The accuracy of temperature control is inferior compared with the method of this embodiment.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ステージ3を冷却するように温度制御しているが、ペルチェ素子11に供給する電流の流れを逆にして、ステージ3を加熱するようにしても良く、この場合には、ペルチェ素子11の冷却面15が放熱面となり、放熱面16が冷却面となると共に、熱輻射放熱板12が熱輻射受熱板となり、熱輻射受熱板13が熱輻射放熱板となる。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above embodiment, the temperature is controlled so as to cool the
また、上記実施形態では、ステージ3は非接触ベアリング8を介してベースプレート2に非接触に取り付けられるが、ローラベアリング又はボールベアリングを介する接触式の場合にも適用できる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、ガイド部7及び駆動部4がそれぞれ1つで構成されるが、2つ以上設けられていても良い。さらに、一方のステージ及びガイド部に直交する方向に沿って他方のステージ及びガイド部が設けられ、ステージが直交する両方向に移動可能な、いわゆるX−Y駆動ステージ装置に対しても適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、熱輻射受熱板13の温度T2は一定に保たれているが、一定でなくても、熱輻射受熱板13の温度が取得可能であればよい。この場合、比例係数は、熱輻射放熱板12の使用温度範囲のみによらず、熱輻射受熱板13の使用温度範囲も考慮される。また、使用温度範囲における比例係数は、使用温度範囲の温度に対応して複数存在してもよい。
Further, in the above embodiment, the temperature T 2 of the heat radiation
さらにまた、上記実施形態では、駆動ステージ装置1が略真空中で使用されるが、減圧中で使用されても良い。
Furthermore, in the above embodiment, the
1…駆動ステージ装置、2…ベースプレート(固定部)、3…ステージ(可動部)、5…伝熱手段、6…制御手段、7…ガイド部、11…ペルチェ素子(伝熱素子)、12…熱輻射放熱板(熱輻射放熱部)、13…熱輻射受熱板(熱輻射受熱部)、15…冷却面(冷却部)、16…放熱面(放熱部)、A…使用温度範囲、h…比例係数、T0…所定の温度。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
固定部と、
前記固定部に設けられたガイド部と、
前記ガイド部に沿って移動するように設けられた可動部と、
前記固定部と前記可動部との間に設けられ、前記固定部と前記可動部との間で熱を移動させる伝熱手段と、
前記可動部が所定の温度となるように温度制御する制御手段とを備え、
前記伝熱手段は、
熱輻射によって放熱する熱輻射放熱部と、
熱輻射によって受熱する熱輻射受熱部と、
前記制御手段によって制御されて、一方の表面に設けられた冷却部から他方の表面に設けられた放熱部に向けて熱を熱量可変に移動させる伝熱素子とを有し、
前記制御手段は、
決定した温度範囲内において熱輻射によって移動する熱を求めるための熱輻射放熱部の絶対温度及び熱輻射受熱部の絶対温度の4乗に比例する熱輻射関数に熱輻射放熱部の温度及び熱輻射受熱部の温度に比例する熱伝導関数が近似するように、前記熱伝導関数の比例係数を、決定した前記温度範囲内において実測に基づいて予め求められた前記熱伝導関数の比例係数とし、
当該比例係数を含む前記熱伝導関数と前記可動部の温度に関する情報と前記熱輻射放熱部の温度に関する情報と前記熱輻射受熱部の温度に関する情報とに基づいて、前記可動部が前記所定の温度となるように前記伝熱素子を制御することを特徴とする駆動ステージ装置。 A drive stage device used in a vacuum atmosphere or a reduced pressure atmosphere,
A fixed part;
A guide portion provided in the fixed portion;
A movable part provided to move along the guide part;
A heat transfer means that is provided between the fixed portion and the movable portion and moves heat between the fixed portion and the movable portion;
Control means for controlling the temperature so that the movable part has a predetermined temperature,
The heat transfer means is
A heat radiation heat dissipating part that dissipates heat by heat radiation;
A heat radiation receiving part that receives heat by radiation;
A heat transfer element that is controlled by the control means and moves heat from a cooling part provided on one surface to a heat radiating part provided on the other surface in a variable amount of heat;
The control means includes
The temperature and heat radiation of the heat radiation heat radiating section are proportional to the absolute temperature of the heat radiation heat radiating section and the fourth power of the absolute temperature of the heat radiation heat receiving section for obtaining the heat transferred by the heat radiation within the determined temperature range. The proportional coefficient of the heat transfer function is set as the proportional coefficient of the heat transfer function determined in advance based on actual measurement within the determined temperature range so that the heat transfer function proportional to the temperature of the heat receiving unit is approximated.
Based on the heat transfer function including the proportional coefficient, the information on the temperature of the movable part, the information on the temperature of the heat radiation heat radiating part, and the information on the temperature of the heat radiation heat receiving part, the movable part is at the predetermined temperature. The drive stage device is characterized in that the heat transfer element is controlled so that
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