JP2510874B2 - Precision movement table - Google Patents

Precision movement table

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JP2510874B2
JP2510874B2 JP63017335A JP1733588A JP2510874B2 JP 2510874 B2 JP2510874 B2 JP 2510874B2 JP 63017335 A JP63017335 A JP 63017335A JP 1733588 A JP1733588 A JP 1733588A JP 2510874 B2 JP2510874 B2 JP 2510874B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、精密加工機、半導体露光装置、精密測定機
等高精度の位置制御が要求される装置で用いられる精密
移動テーブルに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a precision moving table used in an apparatus that requires highly accurate position control, such as a precision processing machine, a semiconductor exposure apparatus, and a precision measuring machine.

[従来の技術] 従来の半導体露光装置用精密移動テーブルを駆動する
手段は、DCサーボモータ等の回転運動を送りネジ等によ
って直進運動に変換し、ガイドに沿ってテーブルをX方
向およびY方向に移動させる構成であった。一方、近年
半導体露光装置の焼付最小線巾の微細化および処理速度
の高速化に伴いXYテーブルの移動精度、移動速度とも極
めて高精度のものが要求されている。しかしながら、送
りネジを用いるとネジの摩擦やガタ、送りむら等の非線
形成分により、応答性が劣化し、高速化を妨げ、また送
りネジのふれまわり等によって不必要な揺動力を生じ、
テーブルの移動精度を悪化させていた。このため駆動手
段としてリニアモータを用いて非線形要素を排除し、高
速、高精度化を図る提案がなされている。
[Prior Art] A conventional means for driving a precision moving table for a semiconductor exposure apparatus converts a rotary motion of a DC servo motor or the like into a linear motion by a feed screw or the like, and moves the table along a guide in the X and Y directions. It was a structure to move. On the other hand, in recent years, with the miniaturization of the minimum line width of printing and the increase in processing speed of the semiconductor exposure apparatus, extremely high precision is required for the movement accuracy and movement speed of the XY table. However, if a feed screw is used, non-linear components such as friction of the screw, play, and unevenness of feed will deteriorate the responsiveness, and speeding up will be hindered, and whirling of the feed screw will cause unnecessary swinging force.
The table movement accuracy was deteriorated. For this reason, it has been proposed to eliminate the non-linear element by using a linear motor as a driving means to achieve high speed and high accuracy.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、精密移動テーブルにリニアモータを用
いると、リニアモータの発熱によりテーブルを局所的に
加熱する。その結果、テーブルが熱応力により変形し、
テーブルの精度基準となる部材が変形して高精度の移動
制御ができないという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when a linear motor is used for the precision moving table, the table is locally heated by the heat generated by the linear motor. As a result, the table is deformed by thermal stress,
There is a problem that a member serving as an accuracy standard of the table is deformed and high-precision movement control cannot be performed.

[発明の目的] 本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であって、熱応力による変形をもたらす温度分布をなく
しテーブル全体を定常な温度として高精度の位置移動制
御を可能とする精密移動テーブルの提供を目的とする。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and eliminates the temperature distribution that causes deformation due to thermal stress and enables highly accurate position movement control with the entire table at a steady temperature. The purpose is to provide a precision moving table.

[問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するため本発明では、発熱体であるス
テージ駆動手段(例えばリニアモータ)を冷却するため
の冷却手段を設け、テーブル移動制御の基準部材である
ベースとリニアモータとの温度差がゼロになるように前
記冷却手段を制御している。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a cooling means for cooling the stage driving means (for example, a linear motor), which is a heating element, and serves as a reference member for table movement control. The cooling means is controlled so that the temperature difference between the base and the linear motor becomes zero.

[作用] 温度差がなければ熱は流れず熱伝達は行なわれない。
したがって、リニアモータの発熱によるテーブルのベー
スに生ずる温度分布が安定化される。
[Operation] If there is no temperature difference, heat does not flow and heat is not transferred.
Therefore, the temperature distribution generated on the table base due to the heat generation of the linear motor is stabilized.

[実施例] 第1図は本発明に係る精密移動テーブルの一実施例を
示す。この精密移動テーブルは、ベース8と、このベー
ス8の上面にその両端に沿って対向配置した2本の平行
なガイド7と、これらの両ガイド7,7間に亘って装着し
たYステージ2と、このYステージ2上に装着したXス
テージ1とを具備している。ベース8の上面は精度基準
面28を構成する。したがって、このベース8の上面は高
い平面度、例えば口0.5μmに仕上げられている。Yス
テージ2はエアーベアリングを介して水平方向にはガイ
ド7に支持され、垂直方向には同様にエアーベアリング
を介してベース8上に支持されている。このYステージ
2はガイド7に沿って直線的に摺動可能である。Xステ
ージ1は水平方向にはエアーベアリングを介してYステ
ージ2に支持され、垂直方向にはエアーベアリングを介
してベース8上に支持される。Xステージ1はYステー
ジ2の移動方向と直角な方向にYステージ2上を摺動す
る。3はXステージ用静圧流体軸受(エアーベアリン
グ)取付板であり、4はYステージ用静圧流体軸受取付
板である。
[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of a precision moving table according to the present invention. This precision moving table includes a base 8, two parallel guides 7 arranged on the upper surface of the base 8 along both ends thereof, and a Y stage 2 mounted between these guides 7, 7. The X stage 1 mounted on the Y stage 2. The upper surface of the base 8 constitutes an accuracy reference surface 28. Therefore, the upper surface of the base 8 is finished to have a high flatness, for example, a mouth of 0.5 μm. The Y stage 2 is supported by the guide 7 in the horizontal direction via an air bearing, and is similarly supported on the base 8 in the vertical direction via an air bearing. The Y stage 2 is linearly slidable along the guide 7. The X stage 1 is horizontally supported by the Y stage 2 via an air bearing, and is vertically supported on the base 8 by an air bearing. The X stage 1 slides on the Y stage 2 in a direction perpendicular to the moving direction of the Y stage 2. 3 is a static pressure fluid bearing (air bearing) mounting plate for the X stage, and 4 is a static pressure fluid bearing mounting plate for the Y stage.

Xステージ1の駆動手段であるリニアモータ5はYス
テージ2内に装着される。Yステージ2の駆動手段であ
るリニアモータ6は2本のガイド7の外側に各々に装着
される。これらのリニアモータ5,6は固定子33およびこ
の固定子33上を摺動する可動子32とにより構成される。
各可動子32には各々2つの温度センサ9が取付けられて
いる。固定子33には冷却用の冷媒通路が形成され冷却流
入用のフレキシブルチューブ22が接続される。ベース8
には孔29が穿設され、内部に温度センサ30が設置され
る。
A linear motor 5 which is a driving means of the X stage 1 is mounted in the Y stage 2. A linear motor 6 which is a driving means of the Y stage 2 is mounted on the outside of each of the two guides 7. These linear motors 5 and 6 are composed of a stator 33 and a mover 32 that slides on the stator 33.
Two temperature sensors 9 are attached to each mover 32. A coolant passage for cooling is formed in the stator 33, and the flexible tube 22 for cooling inflow is connected to the stator 33. Base 8
A hole 29 is formed in the hole, and a temperature sensor 30 is installed inside.

第2図にリニアモータの構成を示す。永久磁石37を対
向させて配置し、磁束の通路であるヨーク12にこれを取
り付ける。上下のヨーク12はスペーサ13を介して互いに
連結され箱状の可動子を構成する。コイル11は2本のコ
イル支持部材10間に固定される。2本のコイル支持部材
10は連結部材15によって連結され、固定子を構成する。
箱状の可動子によって形成される磁場の中に固定子のコ
イル11が配設されるので、このコイル11に通電すること
により、推力を発生することができる。コイル支持部材
10には冷却用の冷媒を流す冷媒通路16が穿設され通電に
よってコイルに発生するジュール熱を取り去る。
FIG. 2 shows the configuration of the linear motor. The permanent magnets 37 are arranged so as to face each other, and are attached to the yoke 12, which is a magnetic flux passage. The upper and lower yokes 12 are connected to each other via a spacer 13 to form a box-shaped mover. The coil 11 is fixed between the two coil support members 10. Two coil support members
10 are connected by a connecting member 15 to form a stator.
Since the coil 11 of the stator is arranged in the magnetic field formed by the box-shaped mover, the thrust can be generated by energizing the coil 11. Coil support member
A coolant passage 16 through which a coolant for cooling is made is formed in 10 to remove the Joule heat generated in the coil by energization.

第3図に冷媒の流れの系路図を示す。冷媒タンク17内
には適当な量の冷媒が収容され、図示しない温度調節装
置によって一定温度に保たれている。この冷媒はポンプ
18により4つの電磁弁19a,19b,19c,19dを介してフレキ
シブルチューブ22を含む冷媒系路を循環する。これらの
電磁弁は後述する温度制御回路によって自動的に制御さ
れ、冷媒の流れをON,OFFする。
FIG. 3 shows a system diagram of the flow of the refrigerant. An appropriate amount of refrigerant is contained in the refrigerant tank 17, and is kept at a constant temperature by a temperature adjusting device (not shown). This refrigerant is a pump
18 circulates in the refrigerant system path including the flexible tube 22 via the four solenoid valves 19a, 19b, 19c and 19d. These solenoid valves are automatically controlled by a temperature control circuit described later to turn on / off the flow of the refrigerant.

この、制御された冷媒流は着脱可能なコネクタ20a,20
b,20cを介して各々フレキシブルチューブ22に接続さ
れ、前記各リニアモータの冷却用管路21a,21b,21c(冷
媒通路16)に導びかれる。このような構成によりリニア
モータから取り去る熱量を冷媒のON,OFFによって制御可
能となる。リニアモータの冷却用管路を出た配管は1つ
にまとめられ再びフレキシブルチューブ22および着脱可
能なコネクタ20を通り、バイパス用の電磁弁19dの出口
と合流した後、冷媒タンク17に戻る。ここで、フレキシ
ブルチューブ22を用いているため、テーブルが移動する
際、その運動を妨げることがなく、また着脱可能なコネ
クタ20,20a〜20cを外せばテーブル単体の組立、保守、
点検等を容易に行なうことができる。
This controlled refrigerant flow is removable connector 20a, 20
They are connected to the flexible tubes 22 via b and 20c, respectively, and are led to the cooling pipes 21a, 21b and 21c (refrigerant passage 16) of the linear motors. With such a configuration, the amount of heat removed from the linear motor can be controlled by turning the refrigerant on and off. The pipes exiting the cooling pipe of the linear motor are combined into one, pass through the flexible tube 22 and the detachable connector 20 again, merge with the outlet of the bypass solenoid valve 19d, and then return to the refrigerant tank 17. Here, since the flexible tube 22 is used, when the table moves, it does not hinder the movement of the table, and if the removable connectors 20, 20a to 20c are removed, the table is assembled, maintained,
Inspection and the like can be easily performed.

第4図は温度検出用の回路を示す。図中の抵抗rA1,r
A2,rB1,rB2は温度センサである測温抵抗体、例えば白
金抵抗体であり、被測定物の温度変化によって、その抵
抗値が変化する。これら4つの温度センサはブリッジ状
に接続され微調整用の可変抵抗rを介して定電圧源Vに
接続される。
FIG. 4 shows a circuit for temperature detection. Resistances r A1 , r in the figure
A2 , r B1 , and r B2 are resistance temperature detectors that are temperature sensors, for example, platinum resistors, and their resistance values change according to the temperature change of the measured object. These four temperature sensors are connected in a bridge shape and are connected to a constant voltage source V via a variable resistor r for fine adjustment.

また温度センサの一対rA1,rA2はリニアモータの一部
例えば第2図で示したリニアモータのヨーク12上に設け
た温度センサ取付用ピット14内に固定される。もう一方
の対rB1,rB2は別に設けた温度制御基準部材、例えば本
テーブルの乗る定盤や、第1図に示したベース8に同様
に温度センサ取付用ピットを設けそこに固定される。白
金測温抵抗体の抵抗値は温度に対し、r=R+α・ΔT
で示されるリニアな変化をする。ここで、rは白金測温
抵抗体の抵抗値、R・αは定数、ΔTは温度変化であ
る。4つのセンサrA1,rA2,rB1,rB2の温度変化をΔT
A1,ΔTA2,ΔTB1,ΔTB2とすると出力電圧eは微調整
用の可変抵抗rが小さいとして次のように示される。
Further, the pair of temperature sensors r A1 and r A2 is fixed to a part of the linear motor, for example, in a temperature sensor mounting pit 14 provided on the yoke 12 of the linear motor shown in FIG. The other pair, r B1 and r B2, is provided separately with a temperature control reference member, for example, a surface plate on which the table is mounted, or a temperature sensor mounting pit similarly provided on the base 8 shown in FIG. . The resistance value of the platinum resistance thermometer is r = R + α ・ ΔT
Changes linearly. Here, r is the resistance value of the platinum resistance temperature detector, R · α is a constant, and ΔT is the temperature change. The temperature change of the four sensors r A1 , r A2 , r B1 , r B2 is ΔT
Assuming A1 , ΔT A2 , ΔT B1 , and ΔT B2 , the output voltage e is shown as follows assuming that the variable resistance r for fine adjustment is small.

上式より出力eは一対の温度センサrA1,rA2の平均温
度ともう一対の温度センサrB1,rB2の平均温度との差に
比例する電圧となることが分かる。このような構成によ
り従来用いられている回路(第10図)に比べて次の利点
がある。すなわち、温度をドリフト誤差なく安定して測
定するためには、従来例の場合通常、参照用抵抗r3の精
度を高くし、温度係数を非常に低くしなければならない
が、本発明のようにセンサをブリッジ構成とすれば参照
用抵抗が要らない。また基準温度との温度差に比例する
出力が取り出せる。
From the above equation, it can be seen that the output e is a voltage proportional to the difference between the average temperature of the pair of temperature sensors r A1 and r A2 and the average temperature of the other pair of temperature sensors r B1 and r B2 . With such a configuration, there are the following advantages as compared with the circuit (FIG. 10) conventionally used. That is, in order to measure the temperature stably without drift error, in the case of the conventional example, normally, the accuracy of the reference resistor r 3 must be high and the temperature coefficient must be very low. If the sensor has a bridge structure, no reference resistor is required. Also, an output proportional to the temperature difference from the reference temperature can be taken out.

第5図に温度制御回路を示す。3つのリニアモータに
対応した前述の温度センサのブリッジ回路の各出力e1
e3をアンプ23a〜23cで増幅する。各アンプの増幅率は例
えば100dBである。各アンプ23a〜23cで増幅されたノイ
ズはローパスフィルタ24a〜24cに導かれ減衰される。温
度は比較的ゆっくり変化するのでこのローパスフィルタ
のカットオフ周波数は低くてよく、例えば1Hzである。
ローパスフィルタ24a〜24cを通過した信号はヒステリシ
ス回路25a〜25cに導びかれ電磁弁開閉用のON−OFF信号
に整形される。このON−OFF信号はパワーアンプ26a〜26
cを介して電磁弁19a〜19cをON,OFFする。第6図にはこ
うした温度制御回路がe1,e2,e3の3つの入力に対して
3系統示されているがこれは第1図で説明したテーブル
装置の3つのリニアモータに対応するものである。また
バイパス用の電磁弁19dは、NOR回路27、すなわちリニア
モータに対応した3つの電磁弁19a〜19cのON,OFF論理を
A,B,Cで表すとこれら3つの電磁弁が同時に閉じている
時ONになる回路 によって制御される。
FIG. 5 shows a temperature control circuit. Each output e 1 ~ of the above-mentioned temperature sensor bridge circuit corresponding to three linear motors
The e 3 is amplified by the amplifiers 23a to 23c. The amplification factor of each amplifier is 100 dB, for example. The noise amplified by each amplifier 23a-23c is guided to the low-pass filters 24a-24c and attenuated. Since the temperature changes relatively slowly, the cutoff frequency of this low pass filter may be low, for example 1 Hz.
The signals that have passed through the low-pass filters 24a to 24c are guided to the hysteresis circuits 25a to 25c and shaped into ON-OFF signals for opening and closing the solenoid valves. This ON-OFF signal is the power amplifier 26a-26
The solenoid valves 19a to 19c are turned on and off via c. FIG. 6 shows three such temperature control circuits for three inputs e 1 , e 2 , and e 3 , which correspond to the three linear motors of the table device described in FIG. It is a thing. In addition, the solenoid valve 19d for bypass has the NOR circuit 27, that is, the ON / OFF logic of the three solenoid valves 19a to 19c corresponding to the linear motor.
A circuit that is turned on when these three solenoid valves are closed at the same time as A, B, and C Controlled by.

次に上記構成の本発明実施例動作について説明する。
テーブルを駆動する場合には、リニアモータのコイル11
(第2図)に通電する。これによりヨーク12からなる可
動子が直線運動するとともにコイルにジュール熱が発生
する。この値は本実施例におけるテーブルでは最大12.5
Wである。この熱が各部を伝わりベース8(第1図)に
達するとベース8に温度分布を生じさせる。もし、この
温度分布によりベースが変形すると、本構成のテーブル
ではベースが精度基準となっているため、テーブルの移
動精度が悪化してしまう。しかし、本実施例ではリニア
モータのコイル11の発生する熱によってコイルが温度上
昇するとこのコイルを包囲するヨーク12、スペーサ13の
温度も上昇し、温度センサ取付用ピット14(第2図)に
取り付けられた温度センサrA1,rA2の抵抗値が大きくな
る。一方、ベースの温度上昇はリニアモータのヨークの
温度上昇よりも遅いためベースに取付けられた基準温度
センサrB1,rB2の抵抗値は変わらない。したがって、第
4図に示した温度差検出用ブリッジ回路のバランスがく
ずれ、出力電圧eが生じる。このリニアモータとベース
の温度差に比例する電圧eを第6図の回路に導き、アン
プ23で増巾し、ローパスフィルタ24、ヒステリシス回路
25を介して整形した後パワーアンプ26によって電磁弁19
を開く。第3図において、電磁弁19a〜19Cが開かれると
ポンプ18によって圧送される冷媒がフレキシブルチュー
ブ22を介してリニアモータ冷却用管路21a〜21c(第2図
の冷媒通路16)に導かれジュール熱によって発生した熱
を除去する。したがって、この制御回路によってリニア
モータとベースとの温度差をゼロに近づけることができ
る。温度差がゼロに近づけば熱の流出入が抑えられるの
で、ベースの温度も安定する。本実施例のテーブルはベ
ース上面の平面度が精度基準であるためベースの温度が
安定していればベースの温度による変形はなく、高い移
動精度を維持できる。この場合、温度センサrAの取り付
け位置は重要である。熱の発生するコイル部分は熱く冷
却管付近は冷たくなるが、この両者の平均温度を検出
し、制御してやらなければ過不足なく発生する熱量を取
り去ることは難しい。例えば、実験によれば、温度セン
サをコイル11の側面に取り付けた場合、1.5時間でヨー
ク12の温度が0.5℃上昇し、これに伴いYステージ2の
温度も0.6℃上昇した。
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
When driving the table, the coil of the linear motor 11
Energize (Fig. 2). As a result, the mover including the yoke 12 linearly moves and Joule heat is generated in the coil. This value is 12.5 at maximum in the table in this embodiment.
W. When this heat reaches the base 8 (FIG. 1) through each part, a temperature distribution is generated in the base 8. If the base is deformed due to this temperature distribution, the precision of the base in the table of the present configuration serves as the accuracy reference, and the movement accuracy of the table deteriorates. However, in this embodiment, when the temperature of the coil 11 rises due to the heat generated by the coil 11 of the linear motor, the temperature of the yoke 12 and the spacer 13 surrounding the coil also rises and is attached to the temperature sensor attachment pit 14 (FIG. 2). The resistance values of the temperature sensors r A1 and r A2 are increased. On the other hand, the temperature rise of the base is slower than the temperature rise of the yoke of the linear motor, so the resistance values of the reference temperature sensors r B1 and r B2 attached to the base do not change. Therefore, the temperature difference detecting bridge circuit shown in FIG. 4 is out of balance and the output voltage e is generated. The voltage e proportional to the temperature difference between the linear motor and the base is led to the circuit shown in FIG. 6, amplified by the amplifier 23, the low-pass filter 24, the hysteresis circuit.
Solenoid valve 19 by power amplifier 26 after shaping through 25
open. 3, when the solenoid valves 19a to 19C are opened, the refrigerant pumped by the pump 18 is guided through the flexible tube 22 to the linear motor cooling pipes 21a to 21c (refrigerant passage 16 in FIG. 2). The heat generated by the heat is removed. Therefore, this control circuit can bring the temperature difference between the linear motor and the base close to zero. If the temperature difference approaches zero, the heat flow will be suppressed, and the base temperature will be stable. Since the flatness of the upper surface of the base is the accuracy standard in the table of this embodiment, if the temperature of the base is stable, there is no deformation due to the temperature of the base, and high movement accuracy can be maintained. In this case, the mounting position of the temperature sensor r A is important. Although the coil portion where heat is generated is hot and the vicinity of the cooling pipe becomes cold, it is difficult to remove the amount of heat generated without excess or deficiency unless the average temperature of both is detected and controlled. For example, according to experiments, when the temperature sensor is attached to the side surface of the coil 11, the temperature of the yoke 12 rises by 0.5 ° C. in 1.5 hours, and the temperature of the Y stage 2 also rises by 0.6 ° C. along with it.

一方、この温度センサをヨーク12に取り付けた場合に
はヨーク12の温度変動は−0.6〜+0.2℃に抑えられYス
テージ2の温度は上昇しなかった。
On the other hand, when this temperature sensor was attached to the yoke 12, the temperature fluctuation of the yoke 12 was suppressed to -0.6 to + 0.2 ° C and the temperature of the Y stage 2 did not rise.

第6図に本発明の第2の実施例を示す。この実施例で
はベース8に複数の(この例では3つの)温度基準測定
用のセンサ30a〜30cを設置している。半導体露光装置の
ベース8は一般に400mm×400mm程度の大面積を占めるの
で、ベース8の温度分布をなくして完全に均一にするこ
とは難しい。そこでベース8はある温度分布をもって平
衡している場合を考える。前述の第1の実施例において
は、ベース内に温度センサを1つだけ設け、その温度を
基準温度としていた。したがって、リニアモータとリニ
アモータ近傍のベースとの間に温度差を生じる場合があ
る。温度差があれば熱が流れるのでリニアモータの熱が
ベースに伝わる。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of (three in this example) temperature reference measuring sensors 30a to 30c are installed on the base 8. Since the base 8 of the semiconductor exposure apparatus generally occupies a large area of about 400 mm × 400 mm, it is difficult to eliminate the temperature distribution of the base 8 and make it completely uniform. Therefore, consider a case where the base 8 is in equilibrium with a certain temperature distribution. In the above-described first embodiment, only one temperature sensor is provided in the base and that temperature is used as the reference temperature. Therefore, a temperature difference may occur between the linear motor and the base near the linear motor. If there is a temperature difference, heat flows, so the heat of the linear motor is transferred to the base.

そこでこの第2の実施例では基準温度測定点をふや
し、各リニアモータにつきそれぞれリニアモータ近傍の
ベース平均温度を測定し、これらを基準温度とする。す
なわち、第6図においてリニアモータ6aの温度制御に
は、このリニアモータ6aに近い位置に設けた孔29a内の
センサ30aの出力を基準温度とし、リニアモータ6aと温
度センサ30aの温度差をゼロにするよう前記温度制御回
路により制御する。同様にXステージ用のリニアモータ
5については孔29b内の温度センサ30bを用い、Yステー
ジ用の他のリニアモータ6bについては孔29c内の温度セ
ンサ30cを用いて各温度センサの出力をそれぞれ基準温
度として温度制御する。このように基準温度測定点を複
数設けることによりリニアモータとリニアモータ近傍の
ベースとの間の温度差をゼロにできるため、両者間に熱
の伝達がなくなる。したがって、ベースに温度分布があ
る場合でも、リニアモータとベース間の熱の出入りを抑
えることができ、ベースの温度を定常に保つことができ
る。
Therefore, in the second embodiment, the reference temperature measurement points are expanded, the base average temperatures near the linear motors are measured for each linear motor, and these are set as the reference temperatures. That is, in FIG. 6, for temperature control of the linear motor 6a, the output of the sensor 30a in the hole 29a provided at a position close to the linear motor 6a is used as a reference temperature, and the temperature difference between the linear motor 6a and the temperature sensor 30a is set to zero. Is controlled by the temperature control circuit. Similarly, for the linear motor 5 for the X stage, the temperature sensor 30b in the hole 29b is used, and for the other linear motor 6b for the Y stage, the temperature sensor 30c in the hole 29c is used, and the output of each temperature sensor is used as a reference. The temperature is controlled as the temperature. By providing a plurality of reference temperature measurement points in this way, the temperature difference between the linear motor and the base in the vicinity of the linear motor can be reduced to zero, so that heat is not transferred between the two. Therefore, even if the base has a temperature distribution, it is possible to prevent heat from flowing in and out between the linear motor and the base, and to keep the temperature of the base steady.

その他の構成および作用効果については前述の第1の
実施例と同様である。
Other configurations and operational effects are similar to those of the first embodiment described above.

第7図に本発明の第3の実施例を示す。前記第2の実施
例では、ベース(定盤)がある温度分布をもっていても
熱の流出入を抑えられる構成について述べたが、この第
3の実施例はリニアモータに比較的近くてベース以外の
部材、例えばXステージやYステージの温度とベースの
温度が異なる場合に対処する構成を示す。このような場
合、発熱体であるリニアモータとその近くの部材に温度
差を生じ熱が流れる。そこで、基準温度測定点をさらに
リニアモータに近づければ、このような局部的な温度分
布はさらに緩和される。第7図はXYステージをXステー
ジの進行方向と垂直な面で切った断面図である。断熱材
34はリニアモータの発熱する熱が周囲に拡散しないよう
に設けてある。基準温度計測用センサ9aをXステージ1
または9bで示すようにYステージに取り付けてある。セ
ンサをこのような位置に設置して前述と同様に温度制御
を行なうことにより、リニアモータとXステージまたは
Yステージとの平均温度差をゼロにすることができ、熱
の流出入を抑えることができる。
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In the second embodiment, the configuration in which the inflow and outflow of heat can be suppressed even if the base (surface plate) has a certain temperature distribution has been described, but the third embodiment is relatively close to the linear motor and other than the base. A configuration for coping with the case where the temperature of a member such as the X stage or the Y stage and the temperature of the base are different is shown. In such a case, a temperature difference occurs between the linear motor, which is a heating element, and the members in the vicinity thereof, and heat flows. Therefore, if the reference temperature measurement point is brought closer to the linear motor, such local temperature distribution is further alleviated. FIG. 7 is a cross-sectional view of the XY stage taken along a plane perpendicular to the traveling direction of the X stage. Insulation
34 is provided so that the heat generated by the linear motor does not diffuse to the surroundings. The reference temperature measuring sensor 9a is attached to the X stage 1
Alternatively, it is attached to the Y stage as shown at 9b. By installing the sensor in such a position and controlling the temperature in the same manner as described above, the average temperature difference between the linear motor and the X stage or the Y stage can be made zero, and the inflow and outflow of heat can be suppressed. it can.

第8図は本発明の第4の実施例を示す。前記第1の実
施例では冷媒の流量制御に電磁弁を用いていた。そのた
め電磁弁のON,OFF動作時に冷媒の速度も急激に変化す
る。このため、衝撃的な振動が発生し、冷却用管路に連
通するリニアモータやフレキシブルチューブ22を揺動さ
せる。このような振動は、精密な移動制御が要求される
テーブルにとって非常に有害である。そこで第8図に示
すように電磁弁に代えて流量調整可能な流量制御弁38a
〜38dを用いて衝撃的な流量変化を防止する。この場合
の弁制御回路を第9図に示す。第9図は第4図で説明し
た温度センサの出力eにより、一般的なPIDコントロー
ラ40および流量制御弁駆動用のパワーアンプ41を介して
前記流量制御弁38a〜38cを制御する回路を示す。またバ
イパス円の弁38dも前記実施例と同様に3つの弁38a〜38
cが閉じた時開く。このように構成することにより、流
量を比較的なだらかに変化させることができ急激な流量
変化による有害な振動の発生を防止できる。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. In the first embodiment, the solenoid valve is used to control the flow rate of the refrigerant. Therefore, the speed of the refrigerant changes rapidly when the solenoid valve turns on and off. Therefore, a shocking vibration is generated, and the linear motor and the flexible tube 22 communicating with the cooling pipeline are swung. Such vibration is extremely harmful to a table that requires precise movement control. Therefore, as shown in FIG. 8, instead of the solenoid valve, the flow rate control valve 38a capable of adjusting the flow rate is used.
Use ~ 38d to prevent shocking flow rate changes. The valve control circuit in this case is shown in FIG. FIG. 9 shows a circuit that controls the flow rate control valves 38a to 38c by the output e of the temperature sensor described in FIG. 4 via a general PID controller 40 and a power amplifier 41 for driving the flow rate control valves. Further, the valve 38d of the bypass circle has three valves 38a to 38a as in the above embodiment.
Open when c is closed. With this configuration, the flow rate can be changed comparatively gently, and the generation of harmful vibration due to a sudden change in flow rate can be prevented.

[発明の効果] 以上説明したように本発明による温度制御装置を設け
ることによりテーブルの精度基準部材であるベースある
いは定盤などの平均温度と発熱体であるモータ部分の平
均温度との温度差をゼロに近づけることができるため、
テーブルの精度基準部材に出入りする熱が抑えられ、テ
ーブル精度基準部材の温度分布が定常安定化する。した
がって、テーブル精度基準部材の形状安定性が保証さ
れ、テーブルの移動精度を高く維持できる。
[Effects of the Invention] By providing the temperature control device according to the present invention as described above, the temperature difference between the average temperature of the base or surface plate, which is the accuracy reference member of the table, and the average temperature of the motor part, which is the heating element, can be reduced. Because it can approach zero,
Heat entering and exiting the table accuracy reference member is suppressed, and the temperature distribution of the table accuracy reference member is steadily stabilized. Therefore, the shape stability of the table accuracy reference member is guaranteed, and the movement accuracy of the table can be maintained high.

本発明は特に実施例で示した構造のテーブルのように
発熱体が比較的精度基準部材に近い位置に配置される場
合有効である。
The present invention is particularly effective when the heating element is arranged at a position relatively close to the accuracy reference member as in the table having the structure shown in the embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る精密移動テーブルの第1の実施例
の斜視図、第2図は本発明を構成するリニアモータの斜
視図、第3図は本発明に係る温度制御装置の冷媒系路
図、第4図は本発明に係る温度検出回路図、第5図は本
発明に係る温度制御回路図、第6図は本発明の第2の実
施例の斜視図、第7図は本発明の第3の実施例の斜視
図、第8図は本発明に係る温度制御装置の別の例の説明
図、第9図は第8図の温度制御装置の制御回路図、第10
図は従来の温度検出回路図である。 1:Xステージ、2:Yステージ、5,6:リニアモータ、7:ガイ
ド、8:ベース、9,30:温度センサ、11:コイル、12:ヨー
ク、16:冷媒通路、22:フレキシブルチューブ。
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a precision moving table according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a linear motor constituting the present invention, and FIG. 3 is a refrigerant system of a temperature control device according to the present invention. FIG. 4 is a temperature detection circuit diagram according to the present invention, FIG. 5 is a temperature control circuit diagram according to the present invention, FIG. 6 is a perspective view of a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a perspective view of a third embodiment of the invention, FIG. 8 is an explanatory view of another example of the temperature control device according to the present invention, and FIG. 9 is a control circuit diagram of the temperature control device of FIG.
The figure is a conventional temperature detection circuit diagram. 1: X stage, 2: Y stage, 5, 6: Linear motor, 7: Guide, 8: Base, 9,30: Temperature sensor, 11: Coil, 12: Yoke, 16: Refrigerant passage, 22: Flexible tube.

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ベースと、該ベース上を移動するステージ
と、該ステージを移動させるための駆動手段と、該駆動
手段を冷却させるための冷却手段と、前記ベースの温度
を検知するための第1温度検知手段と、前記駆動手段の
温度を検知するための第2温度検知手段と、前記第1お
よび第2温度検知手段からの出力差がゼロになるように
前記冷却手段を制御する制御手段とを具備したことを特
徴とする精密移動テーブル。
1. A base, a stage which moves on the base, a drive means for moving the stage, a cooling means for cooling the drive means, and a first means for detecting the temperature of the base. No. 1 temperature detecting means, second temperature detecting means for detecting the temperature of the driving means, and control means for controlling the cooling means so that the output difference from the first and second temperature detecting means becomes zero. A precision moving table comprising:
【請求項2】前記ステージは、前記ベース上に設けた2
本の平行なガイドと、該両ガイド間に亘って装着され該
ガイドに沿って直線的に摺動する第1のステージと、該
第1のステージ上に装着され該第1のステージの摺動方
向と直角な方向に摺動する第2のステージと、前記第1
のステージを前記ベースおよびガイドに対し摺動可能に
支持する第1ステージ用エアーベアリング手段と、前記
第2のステージを前記ベースおよび第1のステージに対
し摺動可能に支持する第2ステージ用エアーベアリング
手段とからなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の精密移動テーブル。
2. The stage is provided on the base 2
Book parallel guides, a first stage mounted between the guides and sliding linearly along the guides, and a slide of the first stage mounted on the first stage A second stage that slides in a direction perpendicular to the direction;
Stage air bearing means for slidably supporting the stage with respect to the base and the guide, and second stage air for slidably supporting the second stage with respect to the base and the first stage. The precision moving table according to claim 1, comprising a bearing means.
【請求項3】前記駆動手段は、コイルまたは磁石のうち
一方を備えた固定子と、該固定子に沿って直線運動する
コイルまたは磁石のうち他の一方を備えた可動子とから
なるリニアモータであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項または第2項記載の精密移動テーブル。
3. A linear motor, wherein the driving means comprises a stator having one of a coil and a magnet, and a mover having another one of a coil and a magnet that linearly moves along the stator. The precision moving table according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】前記冷却手段は、冷媒タンクと、前記リニ
アモータの固定子内に設けた冷媒通路と、前記冷媒タン
クおよび冷媒通路を結ぶ冷媒循環系路と、前記冷媒通路
に接続し前記冷媒循環系路を構成するフレキシブルチュ
ーブと、前記冷媒循環系路上に設けた冷媒制御用弁手段
とからなることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
の精密移動テーブル。
4. The cooling means includes a refrigerant tank, a refrigerant passage provided in a stator of the linear motor, a refrigerant circulation system passage connecting the refrigerant tank and the refrigerant passage, and the refrigerant passage connected to the refrigerant passage. 4. The precision moving table according to claim 3, comprising a flexible tube forming a circulation system path and a refrigerant control valve means provided on the refrigerant circulation system path.
【請求項5】前記第1および第2温度検知手段は測温抵
抗体からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項か
ら第4項までのいずれか1項記載の精密移動テーブル。
5. The precision moving table according to any one of claims 1 to 4, wherein the first and second temperature detecting means are resistance temperature detectors.
【請求項6】前記第1および第2温度検知手段を構成す
る測温抵抗体の抵抗値の差に応じた出力を得るためのブ
リッジ回路を該測温抵抗体を用いて構成したことを特徴
とする特許請求の範囲第5項記載の精密移動テーブル。
6. A bridge circuit for obtaining an output according to a difference in resistance values of the resistance temperature detectors constituting the first and second temperature detecting means is formed by using the resistance temperature detectors. The precision moving table according to claim 5.
【請求項7】前記ベース内の複数の異なる位置に前記測
温抵抗体を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第5
項または第6項記載の精密移動テーブル。
7. The resistance temperature detector is provided at a plurality of different positions in the base, as set forth in claim 5.
The precision moving table according to item 6 or 6.
【請求項8】前記第1温度検知手段を前記ステージに設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第7項
までのいずれか1項記載の精密移動テーブル。
8. The precision moving table according to any one of claims 1 to 7, wherein the first temperature detecting means is provided on the stage.
【請求項9】前記冷却手段は、前記第1のステージ用の
両ガイドの各々に装着したリニアモータを各々冷却する
ための第1,第2の冷却系と前記第2のステージを駆動す
るリニアモータを冷却するための第3の冷却系路とから
なり、各冷却系路上に前記弁手段を設け、3つの各リニ
アモータとベースとの温度差に応じて各弁手段を制御可
能に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第4項か
ら第8項までのいずれか1項記載の精密移動テーブル。
9. The cooling means includes first and second cooling systems for respectively cooling the linear motors mounted on both guides for the first stage, and a linear drive for driving the second stage. A third cooling system path for cooling the motor is provided, and the valve means is provided on each cooling system path so that each valve means can be controlled according to the temperature difference between each of the three linear motors and the base. The precision moving table according to any one of claims 4 to 8 characterized by the above.
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