JP2021100315A - Linear motor, stage device, lithographic apparatus, and manufacturing method of article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニアモータ、ステージ装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a linear motor, a stage device, a lithography device, and an article.
半導体素子や液晶表示素子などのデバイスを製造するために用いられる露光装置は、基板や原版を高速で駆動して(移動させて)位置決めするステージ装置(基板ステージ、原版ステージ)を有している。ステージ装置には、一般的に、基板や原版を保持するステージを、ローレンツ力によって駆動するリニアモータが用いられている。リニアモータを用いることで、ステージ可動部を固定部に対して非接触で高速駆動し、且つ、高精度な位置決めが可能となる。 The exposure apparatus used for manufacturing devices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements has a stage apparatus (board stage, original plate stage) for driving (moving) a substrate or an original plate at high speed for positioning. .. As the stage device, a linear motor that drives a stage that holds a substrate or an original plate by a Lorentz force is generally used. By using a linear motor, the stage movable part can be driven at high speed without contacting the fixed part, and highly accurate positioning becomes possible.
近年、露光装置の生産性(スループット)の向上のために、ステージの加速度のより一層の向上が求められている。このため、ステージの駆動に必要となる力(駆動力)は非常に大きなものとなり、ステージを駆動するリニアモータのコイル及び磁石が大型化している。 In recent years, in order to improve the productivity (throughput) of the exposure apparatus, further improvement of the acceleration of the stage is required. Therefore, the force (driving force) required to drive the stage becomes very large, and the coil and magnet of the linear motor that drives the stage are increased in size.
一方、磁石の大きさ(寸法)には製造上の限界が存在し、大きな磁石が必要な場合には、複数の磁石を組み合わせて1つの大きな磁石列を形成している(特許文献1参照)。特許文献1には、複数の磁石を組み合わせたリニアモータが開示されている。 On the other hand, there is a manufacturing limit to the size (dimensions) of magnets, and when a large magnet is required, a plurality of magnets are combined to form one large magnet array (see Patent Document 1). .. Patent Document 1 discloses a linear motor in which a plurality of magnets are combined.
しかしながら、特許文献1のように複数の磁石を組み合わせる場合、一般的に、磁石同士は接着剤で固定されるが、接着剤の剛性は磁石自体の剛性よりも低い。従って、磁石の吸引力(磁力)などによって磁石列に力が加わった際に、磁石同士の接着箇所の変形が大きくなり、磁石列の撓みが大きくなる。例えば、可動子に磁石、固定子にコイルを有する、所謂、ムービングマグネット型のリニアモータでは、可動子の変形(撓み)が大きくなり、固定子に接触する可能性がある。可動子と固定子とが接触しないように可動子と固定子との隙間を大きくすることも考えられるが、この場合、コイルと磁石との間のギャップ、所謂、磁気ギャップが大きくなることで、リニアモータの効率が低下してしまう。 However, when a plurality of magnets are combined as in Patent Document 1, the magnets are generally fixed to each other with an adhesive, but the rigidity of the adhesive is lower than the rigidity of the magnet itself. Therefore, when a force is applied to the magnet row due to the attractive force (magnetic force) of the magnet or the like, the deformation of the bonding portion between the magnets becomes large, and the bending of the magnet row becomes large. For example, in a so-called moving magnet type linear motor having a magnet in the mover and a coil in the stator, the deformation (deflection) of the mover becomes large, and there is a possibility of contact with the stator. It is conceivable to increase the gap between the mover and the stator so that the mover and the stator do not come into contact with each other, but in this case, the gap between the coil and the magnet, the so-called magnetic gap, increases. The efficiency of the linear motor will decrease.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、磁石列の撓みを低減するのに有利なリニアモータを提供することを例示的目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an exemplary object is to provide a linear motor that is advantageous in reducing the deflection of a magnet train.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのリニアモータは、コイルと、第1方向に配列された複数の磁石をそれぞれが含む第1磁石列及び第2磁石列と、前記第1磁石列と前記第2磁石列とが互いに対向するように、前記第1磁石列及び前記第2磁石列を支持する支持部材と、を有し、前記コイルに電流を流すことによって、前記第1磁石列と前記第2磁石列との間で、前記コイルと、前記第1磁石列及び前記第2磁石列とが相対的に前記第1方向に移動し、前記複数の磁石のうちの少なくとも一部の磁石は、前記第1方向に直交する第2方向に配列された複数の部分磁石で構成され、前記少なくとも一部の磁石は、前記第1方向において、前記第2方向に配列された複数の部分磁石を繋ぐ位置が他の磁石と異なる磁石を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the linear motor as one aspect of the present invention includes a coil, a first magnet row and a second magnet row each containing a plurality of magnets arranged in the first direction, and the first magnet row. The first magnet row and a support member that supports the second magnet row are provided so that the magnet row and the second magnet row face each other, and a current is passed through the coil to cause the first magnet row. Between the magnet row and the second magnet row, the coil, the first magnet row, and the second magnet row move relatively in the first direction, and at least one of the plurality of magnets. The magnets of the parts are composed of a plurality of partial magnets arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and at least a part of the magnets are a plurality of magnets arranged in the second direction in the first direction. It is characterized in that the position where the partial magnets are connected includes a magnet different from other magnets.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objections or other aspects of the invention will be manifested in embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、磁石列の撓みを低減するのに有利なリニアモータを提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a linear motor which is advantageous for reducing the deflection of the magnet train.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although a plurality of features are described in the embodiment, not all of the plurality of features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Further, in the attached drawings, the same or similar configurations are designated by the same reference numbers, and duplicate description is omitted.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態におけるリニアモータ100の構成を示す概略斜視図である。図2は、図1に示すリニアモータ100のYZ平面の断面図である。図2において、矢印は、磁石の磁化方向を示し、矢印の向きは、N極の向きを示している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the
リニアモータ100は、図1に示すように、可動子110と、固定子120とを有する。また、図2に示すように、可動子110は、Z方向に互いに対向する2つの磁石列111A及び111Bを含み、固定子120は、複数のコイル121を含む。
As shown in FIG. 1, the
固定子120において、複数のコイル121は、ジャケット122で覆われている(ジャケット122に収められている)。ジャケット122には、導管(不図示)が接続され、かかる導管に流体(冷媒)を流すことによってコイル121を冷却している。
In the
図3(a)は、磁石列111A(第1磁石列)の磁石配列の一例を示す図であり、図3(b)は、磁石列111B(第2磁石列)の磁石配列の一例を示す図である。図3(a)は、磁石列111Bに対向する磁石列111Aの面(対向面)における磁石配列を示し、図3(b)は、磁石列111Aに対向する磁石列111Bの面(対向面)における磁石配列を示している。磁石列111A及び111Bは、それぞれ、リニアモータ100の駆動軸(Y軸)に対して垂直な方向(Z方向)に磁化された複数の主極磁石114と、リニアモータ100の駆動軸に対して平行な方向(Y方向)に磁化された複数の補極磁石119とを含む。磁石列111A及び111Bにおいて、複数の主極磁石114と複数の補極磁石119とは、Y方向に、所謂、ハルバッハ配列で整列されている。複数の主極磁石114及び複数の補極磁石119は、ヨーク115とともに、ハウジング116によって保持されている。
FIG. 3A is a diagram showing an example of the magnet arrangement of the
ハウジング116は、磁石列111Aと磁石列111Bとが互いに対向するように、磁石列111A及び111Bを支持する支持部材である。ハウジング116は、磁石列111Aを支持する第1面116aと、磁石列111Bを支持する第2面116bと、第1面116a及び第2面116bに直交する第3面116c及び第4面116dとを含む。また、第1面116aと第2面116bとが互いに対向し、第3面116c及び第4面116dとが互いに対向している。
The
磁石列111Aにおいて、複数の主極磁石114のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石114a及び114bで構成され、部分磁石114aと部分磁石114bとは、接着部117aにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、複数の補極磁石119のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石119a及び119bで構成され、部分磁石119aと部分磁石119bとは、接着部117aにおいて接着剤を介して接着されている。磁石列111Bにおいて、複数の主極磁石114のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石114a及び114bで構成され、部分磁石114aと部分磁石114bとは、接着部117bにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、複数の補極磁石119のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石119a及び119bで構成され、部分磁石119aと部分磁石119bとは、接着部117bにおいて接着剤を介して接着されている。
In the
なお、本実施形態では、磁石列111A及び111Bにおいて、主極磁石114の全てが部分磁石114a及び114bで構成され、補極磁石119の全てが部分磁石119a及び119bで構成されているが、これに限定されるものではない。磁石列111A及び111Bのそれぞれにおいて、主極磁石114及び補極磁石119のうちの少なくとも一部の磁石がX方向に配列された複数の部分磁石で構成されていればよい。
In the present embodiment, in the
主極磁石114と補極磁石119とは、接着剤を介して互いに接着され、主極磁石114及び補極磁石119は、接着剤を介してヨーク115に接着されている。
The
2つの磁石列111A及び111Bによって生成される磁場中で、電流ドライバ(不図示)からコイル121に電流を流す(通電する)ことによって駆動力が発生し、可動子110が固定子120に対してY方向に移動する。本実施形態では、リニアモータ100として、永久磁石を可動子に有し、コイルを固定子に有する、所謂、ムービングマグネット型の構成を例に説明する。但し、永久磁石とコイルとが相対的に移動すればよいため、リニアモータ100は、コイルを可動子に有し、永久磁石を固定子に有する、所謂、ムービングコイル型の構成であってもよい。このように、コイル121に電流を流すことによって、磁石列111Aと磁石列111Bとの間で、コイル121と、磁石列111A及111Bとが相対的にY方向に移動する構成であればよい。
In the magnetic field generated by the two
互いに対向する2つの磁石列111A及び111Bには互いに吸引力が働くため、磁石列111A及び111BにはZ方向の撓みが発生する。但し、磁石列111Aにおける部分磁石114aと部分磁石114bとの接着箇所及び部分磁石119aと部分磁石119bとの接着箇所である接着部117aは、主極磁石114や補極磁石119の磁石自体と比べて、剛性が低い。同様に、磁石列111Bにおける部分磁石114aと部分磁石114bとの接着箇所及び部分磁石119aと部分磁石119bとの接着箇所である接着部117bは、主極磁石114や補極磁石119の磁石自体と比べて、剛性が低い。そのため、接着部117a及び117bでの撓みが大きくなる。ここで、接着部117a及び117bのそれぞれの位置が主極磁石114及び補極磁石119のそれぞれの中央、即ち、X方向の長さ(大きさ)の中点(1/2)の位置にあると、接着部117a及び117bでの撓みが最も大きくなる。
Since attractive forces act on the two
一方、本実施形態では、図3(a)及び図3(b)に示すように、接着部117a及び117bのそれぞれの位置が主極磁石114及び補極磁石119のそれぞれの中央、即ち、X方向の長さの中点の位置にない。例えば、接着部117a及び117bのそれぞれの位置は、主極磁石114及び補極磁石119のそれぞれのX方向の長さの1/3の位置にある。これにより、接着部117a及び117bのそれぞれが主極磁石114及び補極磁石119のそれぞれの中央の位置にある場合に比べて、接着部117a及び117bでの撓みを低減することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the positions of the
また、本実施形態におけるリニアモータ100は、以下の構成を有しているともいえる。本実施形態では、Y方向に配列された複数の主極磁石114及び補極磁石119(の少なくとも一部の磁石)は、Y方向において、X方向に配列された複数の部分磁石を繋ぐ位置が他の磁石と異なる磁石を含む。更に、X方向に配列された複数の部分磁石を繋ぐ位置が異なる箇所が、Y方向に2箇所以上ある。換言すれば、複数の主極磁石114及び補極磁石119のうち、1つの磁石のX方向に配列された複数の部分磁石を繋ぐ位置は、他の少なくとも2つの磁石のX方向に配列された複数の部分磁石を繋ぐ位置のそれぞれと異なる。このような構成においても、接着部117a及び117bでの撓みを低減することができる。なお、複数の部分磁石を繋ぐ位置とは、磁石列111Aにおいては、部分磁石114aと部分磁石114bとの接着箇所及び部分磁石119aと部分磁石119bとの接着箇所である接着部117aの位置に相当する。同様に、複数の部分磁石を繋ぐ位置とは、磁石列111Bにおいては、部分磁石114aと部分磁石114bとの接着箇所及び部分磁石119aと部分磁石119bとの接着箇所である接着部117bの位置に相当する。
Further, it can be said that the
また、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、Y方向に隣接する磁石(主極磁石114又は補極磁石119)において、同一直線上に並ばないように配列されている。なお、より好ましくは、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、隣接する磁石に関してだけではなく、Y方向において、同一直線上に並ばないように配列するとよい。これにより、剛性が低い接着部117a及び117bを、隣接する主極磁石114や隣接する補極磁石119のそれぞれで補強することになるため、接着部117a(磁石列111A)及び117b(磁石列111B)での撓みを更に低減することができる。
Further, the
また、磁石列111Aの接着部117aと磁石列111Bの接着部117bとは、可動子110をZ方向から見た際に(即ち、X方向及びY方向に直交するZ方向において)重ならないようにしている。これにより、接着部117aの撓みと接着部117bの撓みとがX方向において重ならないため、磁石列111Aの撓み及び磁石列111Bの撓みによる可動子110と固定子120との間の隙間の減少を低減することができる。
Further, the
図4、図5(a)及び図5(b)は、本実施形態における磁石列111A及び111Bの変形例を示す図である。図4において、矢印は、磁石の磁化方向を示し、矢印の向きは、N極の向きを示している。図4、図5(a)及び図5(b)に示すように、磁石列111A及び111Bは、複数の主極磁石114と、複数の斜極磁石118とを含む。主極磁石114は、リニアモータ100の駆動軸(Y軸)に対して垂直な方向(Z方向)に磁化された磁石であり、斜極磁石118は、Y方向に対して30度の傾きを有して磁化された磁石である。なお、本実施形態では、斜極磁石118の磁化方向の傾きを30度としているが、20度や45度、或いは、その他の角度であってもよい。磁石列111A及び111Bにおいて、複数の主極磁石114と複数の斜極磁石118とは、Y方向に整列されている。複数の主極磁石114及び複数の斜極磁石118は、ヨーク115とともに、ハウジング116によって保持されている。
4, 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing modified examples of the magnet trains 111A and 111B in this embodiment. In FIG. 4, the arrow indicates the magnetization direction of the magnet, and the direction of the arrow indicates the direction of the north pole. As shown in FIGS. 4, 5 (a) and 5 (b), the magnet trains 111A and 111B include a plurality of
図5(a)は、図4に示す磁石列111Aの磁石配列の一例を示す図であり、図5(b)は、図4に示す磁石列111Bの磁石配列の一例を示す図である。図5(a)は、磁石列111Bに対向する磁石列111Aの面(対向面)における磁石配列を示し、図5(b)は、磁石列111Aに対向する磁石列111Bの面(対向面)における磁石配列を示している。
FIG. 5A is a diagram showing an example of the magnet arrangement of the
磁石列111Aにおいて、複数の主極磁石114のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石114a及び114bで構成され、部分磁石114aと部分磁石114bとは、接着部117aにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、磁石列111Aにおいて、複数の斜極磁石118のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石118a及び118bで構成され、部分磁石118aと部分磁石118bとは、接着部117aにおいて接着剤を介して接着されている。磁石列111Bにおいて、複数の主極磁石114のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石114a及び114bで構成され、部分磁石114aと部分磁石114bとは、接着部117bにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、磁石列111Bにおいて、複数の斜極磁石118のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石118a及び118bで構成され、部分磁石118aと部分磁石118bとは、接着部117bにおいて接着剤を介して接着されている。
In the
図5(a)及び図5(b)に示すように、接着部117a及び117bのそれぞれの位置は、主極磁石114及び斜極磁石118のそれぞれの中央、即ち、X方向の長さの中点の位置にない。例えば、接着部117a及び117bのそれぞれの位置は、主極磁石114及び斜極磁石118のそれぞれのX方向の長さの1/3の位置にある。これにより、接着部117a及び117bのそれぞれが主極磁石114及び斜極磁石118のそれぞれの中央の位置にある場合に比べて、接着部117a及び117bでの撓みを低減することができる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the positions of the
また、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、Y方向に隣接する磁石(主極磁石114又は斜極磁石118)において、同一直線上に並ばないように配列されている。なお、より好ましくは、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、隣接する磁石に関してだけではなく、Y方向において、同一直線上に並ばないように配列するとよい。これにより、剛性が低い接着部117a及び117bを、隣接する主極磁石114や隣接する斜極磁石118のそれぞれで補強することになるため、接着部117a(磁石列111A)及び117b(磁石列111B)での撓みを更に低減することができる。
Further, the
また、磁石列111Aの接着部117aと磁石列111Bの接着部117bとは、可動子110をZ方向から見た際に(即ち、X方向及びY方向に直交するZ方向において)重ならないようにしている。これにより、接着部117aの撓みと接着部117bの撓みとがX方向において重ならないため、磁石列111Aの撓み及び磁石列111Bの撓みによる可動子110と固定子120との間の隙間の減少を低減することができる。
Further, the
図6、図7(a)及び図7(b)は、本実施形態における磁石列111A及び111Bの別の変形例を示す図である。図6において、矢印は、磁石の磁化方向を示し、矢印の向きは、N極の向きを示している。図6、図7(a)及び図7(b)に示すように、磁石列111A及び111Bは、複数の主極磁石114と、複数の補極磁石119と、複数の斜極磁石118とを含む。主極磁石114は、リニアモータ100の駆動軸(Y軸)に対して垂直な方向(Z方向)に磁化された磁石であり、補極磁石119は、リニアモータ100の駆動軸に対して平行な方向(Y方向)に磁化された磁石である。斜極磁石118は、Y方向に対して45度の傾きを有して磁化された磁石である。なお、本実施形態では、斜極磁石118の磁化方向の傾きを45度としているが、30度や60度、或いは、その他の角度であってもよい。磁石列111A及び111Bにおいて、複数の主極磁石114と、複数の補極磁石119と、複数の斜極磁石118とは、Y方向に整列されている。複数の主極磁石114、複数の補極磁石119及び複数の斜極磁石118は、ヨーク115とともに、ハウジング116によって保持されている。
6, FIGS. 7 (a) and 7 (b) are diagrams showing another modification of the magnet trains 111A and 111B in the present embodiment. In FIG. 6, the arrow indicates the magnetization direction of the magnet, and the direction of the arrow indicates the direction of the north pole. As shown in FIGS. 6, 7 (a) and 7 (b), the magnet trains 111A and 111B include a plurality of
図7(a)は、図6に示す磁石列111Aの磁石配列の一例を示す図であり、図7(b)は、図6に示す磁石列111Bの磁石配列の一例を示す図である。図7(a)は、磁石列111Bに対向する磁石列111Aの面(対向面)における磁石配列を示し、図7(b)は、磁石列111Aに対向する磁石列111Bの面(対向面)における磁石配列を示している。
FIG. 7A is a diagram showing an example of the magnet arrangement of the
磁石列111Aにおいて、複数の主極磁石114のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石114a及び114bで構成され、部分磁石114aと部分磁石114bとは、接着部117aにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、磁石列111Aにおいて、複数の補極磁石119のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石119a及び119bで構成され、部分磁石119aと部分磁石119bとは、接着部117aにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、磁石列111Aにおいて、複数の斜極磁石118のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石118a及び118bで構成され、部分磁石118aと部分磁石118bとは、接着部117aにおいて接着剤を介して接着されている。磁石列111Bにおいて、複数の主極磁石114のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石114a及び114bで構成され、部分磁石114aと部分磁石114bとは、接着部117bにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、磁石列111Bにおいて、複数の補極磁石119のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石119a及び119bで構成され、部分磁石119aと部分磁石119bとは、接着部117bにおいて接着剤を介して接着(接続)されている。同様に、磁石列111Bにおいて、複数の斜極磁石118のそれぞれは、X方向に長さの異なる2つの部分磁石118a及び118bで構成され、部分磁石118aと部分磁石118bとは、接着部117bにおいて接着剤を介して接着されている。
In the
図7(a)及び図7(b)に示すように、接着部117a及び117bのそれぞれの位置は、主極磁石114、補極磁石119及び斜極磁石118のそれぞれの中央、即ち、X方向の長さの中点の位置にない。例えば、接着部117a及び117bのそれぞれの位置は、主極磁石114、補極磁石119及び斜極磁石118のそれぞれのX方向の長さの1/3の位置にある。これにより、接着部117a及び117bのそれぞれが主極磁石114、補極磁石119及び斜極磁石118のそれぞれの中央の位置にある場合に比べて、接着部117a及び117bでの撓みを低減することができる。
As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the positions of the
また、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、Y方向に隣接する磁石(主極磁石114、補極磁石119又は斜極磁石118)において、同一直線上に並ばないように配列されている。なお、より好ましくは、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、隣接する磁石に関してだけではなく、Y方向において、同一直線上に並ばないように配列するとよい。これにより、剛性が低い接着部117a及び117bを、隣接する主極磁石114、隣接する補極磁石119、隣接する斜極磁石118のそれぞれで補強することになる。従って、接着部117a(磁石列111A)及び117b(磁石列111B)での撓みを更に低減することができる。
Further, the
また、磁石列111Aの接着部117aと磁石列111Bの接着部117bとは、可動子110をZ方向から見た際に(即ち、X方向及びY方向に直交するZ方向において)重ならないようにしている。これにより、接着部117aの撓みと接着部117bの撓みとがX方向において重ならないため、磁石列111Aの撓み及び磁石列111Bの撓みによる可動子110と固定子120との間の隙間の減少を低減することができる。
Further, the
なお、本実施形態では、主極磁石114、補極磁石119及び斜極磁石118のそれぞれを、X方向に長さの異なる2つの部分磁石で構成しているが、X方向に長さの異なる3つの部分磁石で構成してもよい。換言すれば、主極磁石114、補極磁石119及び斜極磁石118のそれぞれは、X方向に長さの異なる複数の部分磁石で構成されている。このような場合においても、各部分磁石を繋ぐ位置(接着部)を、主極磁石114、補極磁石119及び斜極磁石118のそれぞれのX方向における中点に設けることを避ける。これにより、磁石列111A(接着部117a)及び磁石列111B(117b)での撓みを低減することができる。
In the present embodiment, each of the
また、本実施形態では、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、Y方向に隣接する磁石において、同一直線上に並ばないように配列されている例について説明した。但し、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、その全てが、Y方向に隣接する磁石において、同一直線上に並んでいなくてもよい。換言すれば、磁石列111Aの接着部117a及び磁石列111Bの接着部117bは、それぞれ、その一部が、Y方向に隣接する磁石において、同一直線上に並んでいてもよい。例えば、図8(a)及び図8(b)に示すように、Y方向の端部に位置する斜極磁石118の接着部117a及び117bと、隣接する主極磁石114の接着部117a及び117bとが同一直線上に並んでいてもよい。なお、Y方向の端部に位置する斜極磁石118は一例であり、上述したように、Y方向の端部に位置しない斜極磁石118の接着部と隣接する主極磁石114の接着部とが同一直線上に並ぶようにしてもよい。図8(a)は、磁石列111Aの磁石配列の一例を示す図であり、図8(b)は、磁石列111Bの磁石配列の一例を示す図である。図8(a)は、磁石列111Bに対向する磁石列111Aの面(対向面)における磁石配列を示し、図8(b)は、磁石列111Aに対向する磁石列111Bの面(対向面)における磁石配列を示している。
Further, in the present embodiment, an example has been described in which the
図9は、本実施形態におけるリニアモータ100の変形例の構成を示す概略斜視図であり、図10は、図9に示すリニアモータ100のYZ平面の断面図である。図10において、矢印は、磁石の磁化方向を示し、矢印の向きは、N極の向きを示している。リニアモータ100は、図9に示すように、可動子150と、固定子120とを有する。図9に示すリニアモータ100は、図1に示すリニアモータ100と比べて、Y方向から見てコの字形状のハウジング156を有する点が異なる。ハウジング156は、磁石列111Aと磁石列111Bとが互いに対向するように、磁石列111A及び111Bを支持する支持部材である。ハウジング156は、磁石列111Aを支持する第1面156aと、磁石列111Bを支持する第2面156bと、第1面156a及び第2面156bに直交する第3面156とを含む。
FIG. 9 is a schematic perspective view showing a configuration of a modified example of the
ここで、具体的な数値例を用いて、本実施形態の効果について説明する。図11(a)及び図11(b)に示すように、主極磁石114を部分磁石114aと部分磁石114bとで構成し、補極磁石119を部分磁石119aと部分磁石119bとで構成し、それらの部分磁石を0.02mmのエポキシ系の接着剤で接着するものとする。図11(a)では、部分磁石114a、114b、119a及び119bは、縦方向に75mm、横方向に20mm、高さ方向に10mmの長さを有するネオジム磁石であるものとする。また、図11(a)では、主極磁石114及び補極磁石119の両方において、接着部117の位置が主極磁石114及び補極磁石119のX方向の長さの中点の位置にあるものとする。一方、図11(b)では、部分磁石114a及び119bは、縦方向に100mm、横方向に20mm、高さ方向に10mmの長さを有するネオジム磁石であるものとする。部分磁石114b及び119aは、縦方向に50mm、横方向に20mm、高さ方向に10mmの長さを有するネオジム磁石であるものとする。また、図11(b)では、主極磁石114において、接着部117の位置が主極磁石114のX方向の長さの1/3の位置にあり、補極磁石119において、接着部117の位置が主極磁石114のX方向の長さの2/3の位置にあるものとする。そして、図11(a)及び図11(b)に示す磁石列に対して均一に1000Nの荷重をかける計算モデルを考える。この場合、図11(a)に示す磁石列では、図12(a)に示すように、0.167mmの撓みが発生し、図11(b)に示す磁石列では、図12(b)に示すように、0.145mmの撓みが発生する。従って、本実施形態のように、各部分磁石を繋ぐ位置(接着部)を、主極磁石114及び補極磁石119のX方向における中点に設けることを避けることで、撓みを87%に低減することができる。
Here, the effect of the present embodiment will be described with reference to specific numerical examples. As shown in FIGS. 11A and 11B, the
<第2実施形態>
図13及び図14は、本発明の第2実施形態におけるリニアモータ200の構成を示す概略図である。図15は、図13及び図14に示すリニアモータ200のYZ平面の断面図である。図15において、矢印は、磁石の磁化方向を示し、矢印の向きは、N極の向きを示している。
<Second Embodiment>
13 and 14 are schematic views showing the configuration of the
リニアモータ100は、図13に示すように、可動子210と、固定子220とを有する。固定子220は、図14に示すように、略四辺形形状の角筒環状コイル221と、固定子ヨーク222と、芯材223とを含む。ここで、略四辺形形状とは、断面形状が4つの直線を含み、2つの直線が曲線を介して繋がっているものを含む。また、本実施形態では、四辺形形状としているが、例えば、三角形形状、六角形形状、円形形状であってもよい。この場合、可動子210の形状を、固定子220の形状に応じて、三角形形状、六角形形状、円形形状にすればよい。なお、角筒環状コイル221と固定子ヨーク222とが電気的にショートすることを防ぐために、角筒環状コイル221と固定子ヨーク222との間には絶縁部材(不図示)が設けられている。
As shown in FIG. 13, the
可動子210は、リニアモータ200の駆動軸(Y軸)に平行な角筒環状コイル221の4平面にそれぞれ対向するように設けられた複数の磁石列211A(第1磁石列)、211B(第2磁石列)、211C(第3磁石列)及び211D(第4磁石列)を有する。ハウジング216は、磁石列211Aと磁石列211Bとが対面するように、且つ、磁石列211Cと磁石列211Dとが対面するように、磁石列211A、211B、211C及び211Dを支持する支持部材である。
The
磁石列211A及び211Bは、それぞれ、第1実施形態における磁石列111A及び111Bと同じ磁石配列を有している。また、磁石列111C及び111Dは、それぞれ、第1実施形態における磁石列111A及び111BをY軸周りに90度回転させた磁石配列を有する。なお、磁石配列については、第1実施形態と共通であるため、ここでの詳細な説明は省略する。 The magnet trains 211A and 211B have the same magnet arrangement as the magnet trains 111A and 111B in the first embodiment, respectively. Further, the magnet trains 111C and 111D each have a magnet arrangement in which the magnet trains 111A and 111B in the first embodiment are rotated 90 degrees around the Y axis. Since the magnet arrangement is the same as that of the first embodiment, detailed description here will be omitted.
磁石列211A、211B、211C及び211Dと固定子ヨーク222によって生成される磁場中で、電流ドライバ(不図示)から角筒環状コイル221に電流を流すことによって駆動力が発生し、可動子210が固定子220に対してY方向に移動する。本実施形態では、リニアモータ200として、永久磁石を可動子に有し、コイルを固定子に有する、所謂、ムービングマグネット型の構成を例に説明する。但し、永久磁石とコイルとが相対的に移動すればよいため、リニアモータ200は、コイルを可動子に有し、永久磁石を固定子に有する、所謂、ムービングコイル型の構成であってもよい。
In the magnetic field generated by the magnet trains 211A, 211B, 211C and 211D and the
固定子ヨーク222は、磁石列211A、211B、211C及び211Dとの相対移動に伴う渦電流の発生を抑制するために、積層された保磁力の低い軟鉄系部材、例えば、パーマロイ鋼板やケイ素鋼板などを用いる。
The
磁石列211A、211B、211C及び211Dと固定子ヨーク222の間には吸引力が発生するため、磁石列211A、211B、211C及び211Dには撓みが発生する。磁石列211A乃至211Dにおいて、複数の磁石のそれぞれを構成する部分磁石の接着部は、第1実施形態で説明したように、剛性が低いため、接着部での撓みが大きくなる。特に、部分磁石の接着部が磁石のX方向における中点にあると、撓みが大きくなる。本実施形態では、部分磁石の接着部を磁石のX方向の長さの1/3の位置に設けている。これにより、部分磁石の接着部が磁石のX方向における中点の位置にある場合に比べて、接着部(磁石列)での撓みを低減することができる。
Since an attractive force is generated between the magnet trains 211A, 211B, 211C and 211D and the
また、磁石の接着部は、Y方向に隣接する磁石(主極磁石114又は補極磁石119)において、同一直線上に並ばないように配列されている。これにより、剛性が低い接着部を、隣接する磁石で補強することになるため、接着部(磁石列)での撓みを更に低減することができる。
Further, the bonded portions of the magnets are arranged so as not to be aligned on the same straight line in the magnets (
<第3実施形態>
本実施形態では、上述したリニアモータ100が適用されるステージ装置について説明する。図16は、本発明の一側面としてのステージ装置300の構成を示す概略図である。ステージ装置300は、定盤302の上に、2つのリニアモータ100を有する。可動天板301(ステージ)は、定盤302の上の2つのリニアモータ100と連結され、Y方向に駆動される。可動天板301と定盤302との間には静圧軸受(不図示)が設けられ、かかる静圧軸受によって、可動天板301は、X方向及びZ方向に非接触でガイドされた状態でY方向に移動することができる。また、可動天板301の側面にはミラー(不図示)が設けられ、レーザ干渉計(不図示)によって可動天板301(ミラー)の位置を計測することが可能である。電流ドライバ(不図示)からリニアモータ100(コイル121)に電流を流すことによって駆動力が発生し、可動天板301がY方向に移動する。このように、リニアモータ100は、可動天板301に推力を与える。
<Third Embodiment>
In this embodiment, the stage device to which the above-mentioned
ステージ装置300では、上述したリニアモータ100を適用しているため、可動天板301の加速度を向上させることができる。なお、リニアモータ100の代わりに、リニアモータ200をステージ装置300に適用してもよい。
Since the
<第4実施形態>
本実施形態では、上述したリニアモータ100、或いは、上述したステージ装置300が適用される露光装置について説明する。図17は、本発明の一側面としての露光装置505の構成を示す概略図である。露光装置505は、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置505は、原版であるレチクル(マスク)を介して基板を露光して、レチクルのパターンを基板に転写する。露光装置505には、ステップ・アンド・スキャン方式、ステップ・アンド・リピート方式、その他の露光方式を採用することができる。
<Fourth Embodiment>
In the present embodiment, the
露光装置505は、図15に示すように、照明光学系501と、レチクルを保持して移動するレチクルステージ502と、投影光学系503と、基板を保持して移動する基板ステージ504とを有する。上述したリニアモータ100、或いは、上述したステージ装置300は、レチクルステージ502及び基板ステージ504のいずれに用いられてもよい。
As shown in FIG. 15, the
照明光学系501は、光源からの光で、レチクルステージ502に保持されたレチクルを照明する。照明光学系501は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレータ、絞りなどを含む。なお、光源には、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157nmのF2レーザ、YAGレーザなどのレーザを用いることができる。光源に用いられるレーザの個数は、限定されるものではない。光源にレーザが用いられる場合、照明光学系501は、レーザ光(平行光)を所望の形状に整形する整形光学系やコヒーレントなレーザ光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含むとよい。また、光源はレーザに限定されるものではなく、1つ又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプを用いてもよい。
The illumination
投影光学系503は、レチクルのパターンを、基板ステージ504に保持された基板に投影する。投影光学系503は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも1つの凹面ミラーとを含む光学系(カタディオプトリック光学系)を用いることができる。また、投影光学系503は、複数のレンズ素子と1つのキノフォームなどの回折光学素子とを含む光学系や全ミラー型の光学系などを用いることもできる。
The projection
レチクルステージ502及び基板ステージ504は、リニアモータによって移動可能である。露光装置505がステップ・アンド・スキャン方式を採用する場合には、レチクルステージ502及び基板ステージ504が同期して移動する。
The
露光装置505では、レチクルステージ502や基板ステージ504に上述したリニアモータ100、或いは、上述したステージ装置300を適用しているため、これらのステージの加速度を向上させることができる。従って、露光装置505は、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程において、その生産性(スループット)を向上させることができる。
In the
なお、本発明は、リソグラフィ装置を露光装置に限定するものではなく、インプリント装置や描画装置などのリソグラフィ装置にも適用することができる。ここで、インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。また、描画装置は、荷電粒子線(電子線)やレーザビームで基板に描画を行うことにより基板上にパターン(潜像パターン)を形成する。 The present invention is not limited to the lithography apparatus as an exposure apparatus, and can be applied to a lithography apparatus such as an imprint apparatus and a drawing apparatus. Here, the imprinting apparatus contacts the imprint material supplied on the substrate with the mold and applies energy for curing to the imprint material to form a pattern of the cured product to which the pattern of the mold is transferred. To do. Further, the drawing apparatus forms a pattern (latent image pattern) on the substrate by drawing on the substrate with a charged particle beam (electron beam) or a laser beam.
また、本発明は、レチクルや基板を保持するステージを駆動するステージ装置だけではなく、その他の物品を保持するステージを駆動するステージ装置にも適用可能である。 Further, the present invention is applicable not only to a stage device for driving a stage for holding a reticle or a substrate, but also for a stage device for driving a stage for holding other articles.
<第5実施形態>
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス(半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など)などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置505を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する(パターンを基板に形成する)工程と、露光された基板を現像する(基板を処理する)工程を含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど)を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。なお、上述した物品の製造方法は、インプリント装置や描画装置などのリソグラフィ装置を用いて行ってもよい。
<Fifth Embodiment>
The method for manufacturing an article according to the embodiment of the present invention is suitable for producing an article such as a device (semiconductor element, magnetic storage medium, liquid crystal display element, etc.). Such a manufacturing method includes a step of exposing a substrate coated with a photosensitizer (forming a pattern on the substrate) and a step of developing the exposed substrate (processing the substrate) using an
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, a claim is attached to make the scope of the invention public.
100:リニアモータ 111A、111B:磁石列 114:主極磁石 116:ハウジング 117a、117b:接着部 119:補極磁石 114a、114b、119a、119b:部分磁石
100:
Claims (15)
第1方向に配列された複数の磁石をそれぞれが含む第1磁石列及び第2磁石列と、
前記第1磁石列と前記第2磁石列とが互いに対向するように、前記第1磁石列及び前記第2磁石列を支持する支持部材と、を有し、
前記コイルに電流を流すことによって、前記第1磁石列と前記第2磁石列との間で、前記コイルと、前記第1磁石列及び前記第2磁石列とが相対的に前記第1方向に移動し、
前記複数の磁石のうちの少なくとも一部の磁石は、前記第1方向に直交する第2方向に配列された複数の部分磁石で構成され、
前記少なくとも一部の磁石は、前記第1方向において、前記第2方向に配列された複数の部分磁石を繋ぐ位置が他の磁石と異なる磁石を含むことを特徴とするリニアモータ。 With the coil
A first magnet row and a second magnet row, each of which contains a plurality of magnets arranged in the first direction,
It has a support member that supports the first magnet row and the second magnet row so that the first magnet row and the second magnet row face each other.
By passing an electric current through the coil, the coil, the first magnet row, and the second magnet row are relatively moved in the first direction between the first magnet row and the second magnet row. Move and
At least a part of the plurality of magnets is composed of a plurality of partial magnets arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
The linear motor is characterized in that at least a part of the magnets includes a magnet in the first direction in which a position connecting a plurality of partial magnets arranged in the second direction is different from that of other magnets.
前記第3面と前記第4面とは互いに対向していることを特徴とする請求項4に記載のリニアモータ。 The support member further includes a first surface and a fourth surface orthogonal to the second surface.
The linear motor according to claim 4, wherein the third surface and the fourth surface face each other.
前記支持部材は、前記第3磁石列と前記第4磁石列とが互いに対向するように、前記第3磁石列及び前記第4磁石列を支持することを特徴とする請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載のリニアモータ。 It further has a third magnet row and a fourth magnet row, each of which contains a plurality of magnets arranged in the first direction.
The support member according to any one of claims 1 to 8, wherein the support member supports the third magnet row and the fourth magnet row so that the third magnet row and the fourth magnet row face each other. The linear motor according to any one item.
第1方向に配列された複数の磁石をそれぞれが含む第1磁石列及び第2磁石列と、
前記第1磁石列と前記第2磁石列とが互いに対向するように、前記第1磁石列及び前記第2磁石列を支持する支持部材と、を有し、
前記コイルに電流を流すことによって、前記第1磁石列と前記第2磁石列との間で前記コイルと前記第1磁石列及び前記第2磁石列とが相対的に前記第1方向に移動し、
前記複数の磁石のそれぞれは、前記第1方向に直交する第2方向に配列された第1部分磁石及び第2部分磁石で構成され、
前記複数の磁石のうちの少なくとも1つは、前記第1部分磁石の前記第2方向の長さと前記第2部分磁石の前記第2方向の長さとが異なることを特徴とするリニアモータ。 With the coil
A first magnet row and a second magnet row, each of which contains a plurality of magnets arranged in the first direction,
It has a support member that supports the first magnet row and the second magnet row so that the first magnet row and the second magnet row face each other.
By passing an electric current through the coil, the coil, the first magnet row, and the second magnet row move relatively in the first direction between the first magnet row and the second magnet row. ,
Each of the plurality of magnets is composed of a first partial magnet and a second partial magnet arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
At least one of the plurality of magnets is a linear motor characterized in that the length of the first partial magnet in the second direction and the length of the second partial magnet in the second direction are different.
前記ステージに推力を与えるリニアモータを有し、
前記リニアモータは、請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載のリニアモータを含むことを特徴とするステージ装置。 It is a stage device that drives the stage.
It has a linear motor that gives thrust to the stage.
The stage device, wherein the linear motor includes the linear motor according to any one of claims 1 to 11.
前記基板を保持するステージと、
前記ステージを駆動するステージ装置と、を有し、
前記ステージは、前記ステージに推力を与えるリニアモータを含み、
前記リニアモータは、請求項1乃至11のうちいずれか1項に記載のリニアモータを含むことを特徴とするリソグラフィ装置。 A lithography system that forms a pattern on a substrate.
A stage that holds the substrate and
It has a stage device for driving the stage, and has
The stage includes a linear motor that provides thrust to the stage.
The linear motor includes the linear motor according to any one of claims 1 to 11.
前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
処理された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。 A step of forming a pattern on a substrate using the lithography apparatus according to claim 13 or 14.
A step of processing the substrate on which the pattern is formed in the step and a step of processing the substrate.
The process of manufacturing an article from the processed substrate and
A method of manufacturing an article, which comprises having.
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