JP3226044B2 - 位置決め装置 - Google Patents
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Description
なくとも2個のY軸リニアモータにより少なくとも2個
の座標軸方向(X、Y)に移動自在でありかつ静的ガス
軸受により2個の座標軸方向に平行に延在するベースに
接触することなく支持したテーブルと、前記ベースおよ
び前記テーブルにそれぞれ連結しかつ前記モータに対応
するコイル装置および磁石装置とを具える位置決め装置
に関するものである。
ッパ特許出願第0244012号に記載の装置がある。
動リニアモータのコイル装置および磁石装置を、電磁ロ
ーレンツ力のみならず、案内ローラによっても結合およ
び案内され、ばね力の下に回転軸に交差する方向に僅か
しか移動することができない。上述の完全に機械的な結
合および案内は、制御されたシステムにおけるローラの
摩擦により比較的小さい帯域の制御しか得られず、位置
決め装置の精度も制限される。
間ではなく、テーブルとコイル装置との間に配置した静
的ガス軸受を具えた位置決め装置が記載されている。し
かし、この場合、コイル装置は大きな温度変動を受ける
ため、X−Y平面におけるテーブルの比較的制限された
位置決め精度しか得られない。この既知の位置決め装置
のコイル装置および磁石装置は確かにローレンツ力のみ
により案内および結合されているが、この結合および案
内は最適とはならない。即ち、静的ガス軸受がテーブル
とコイル装置との間に配置されているためである。
「オプティカル レーザ マイクロリトグラフィ(Opti
cal Laser Microlithography)」II号(1989)、第428
頁には、特別な構造の3個の空気脚部によりテーブルを
ベースに支承した位置決め装置が記載されている。3個
の空気脚部の各々においては、いわゆる「ボイスコイ
ル」型のアクチュエータ又は電磁式アクチュエータがテ
ーブルの傾動のために組み込まれている。各空気脚部に
おけるこの電気力学的アクチュエータは支承が複雑にな
るだけでなく、支承が比較的ソフトでエアギャップの厚
さを最適軸受こわさの範囲内に維持するのが困難にな
る。
め装置を得るにある。
置は、前記静的ガス軸受のほぼ一定のコイル装置とは無
関係なエアギャップの厚さでの動作中、前記テーブルを
前記ベースに案内し、またコイル装置および磁石装置に
より発生するローレンツ力によってのみ前記テーブルを
前記ベースに対して2個の座標軸方向に平行な方向に結
合し、前記2個のX軸リニアモータ又は前記2個のY軸
リニアモータに対して互いに等しい電流かつ互いに逆の
極性で付勢することにより前記2個の座標軸方向に直交
する回転軸線の周りに前記テーブルを回転させることが
できるようにしたことを特徴とする。
よび電流強度iとのベクトル積の力を意味するものと理
解されたい。
コイル装置と磁石装置との間の摩擦がほぼ完全に回避す
ることができるという事実により、制御帯域が相当拡大
され、また制御精度も大幅に向上する。コイル装置と磁
石装置との間の機械的結合および案内がないことも構造
をより簡単かつ丈夫なものとする。
決め装置の好適な実施例においては、前記ベースの少な
くとも一部を、1対の永久磁石間に磁気的に伝導させて
ブリッジを形成し、静的ガス軸受におけるプレストレス
を前記空気脚部の永久磁石とベースの磁気伝導材料との
間の磁気的吸引力により決定する構成とする。
置決め装置の好適な実施例においては、前記コイル装置
および磁石装置の対を2個の座標方向の各々に関連させ
る。
は、、コイル装置の磁石装置側とは反対側を、すべての
コイル装置に共通のクーラーに熱接触させる。すべての
コイル装置に共通なクーラーは構造を簡単にし、位置決
め装置の温度分布を均一にすることができる。
は、前記クーラーは、X−Y平面に平行な平面上に配置
しかつ矩形断面を有する卷回冷却パイプを有するものと
して構成する。クーラーの平坦形状によりクーラーのコ
イル装置との比較的大きな接触面積が得られるため、位
置決め装置の冷却が効率よくなる。
コバルト合金のほぼ水平方向に配置した平坦なベース3
を具え、このベース3上に円形の脚部5を案内する。動
作にあたり、脚部5は、ヨーロッパ特許出願第0244012
号に記載の普通の種類の静的ガス軸受(空気静力学的軸
受)によりベース3に支持する。図1および図2から明
らかなように、4個のコーナーステー7、9、11および
13をベース3に取付ける(ステー13は図1には示さな
い)このコーナーステーにおいて4個のコイル装置15、
17、19および21のための掛合表面が形成され、コイル装
置15のみが図1に全体的に見え、コイル装置19は半分し
か見えない。図2ではコイル装置15、17、19および21を
点線で示す。コイル装置15〜21はコイルコアを介してス
テーの掛合表面に支持する。これら掛合表面のうち図1
ではコイル装置17および21の掛合表面23、25並びにコイ
ル装置19の掛合表面27のみを示す。コイル装置19におい
て、掛合表面27に支持したこのコイル装置19のコイルコ
ア29のみが見える。コイル装置15〜21は、互いに反対方
向に巻いた2個のコイル例えば、コイル装置15のコイル
31、33を有する。コイル装置19においては、コイル35の
みが図1に見える。各コイル装置に対向する下方に磁石
装置を配置し、これら磁石装置は空気脚部5に取付け、
関連のコイル装置とともにXY座標方向に移動する電気リ
ニアモータを構成する。図2から明らかなように、磁石
装置37、39、41、43はそれぞれコイル装置15、17、19、
21に対向させて空気脚部5に配置する。磁石装置37〜43
はZ軸方向の両方向に平行に磁化した2個の磁石を有す
る。永久磁石対(45、47)、(49、51)、(53、55)、
(57、59)をそれぞれ磁石装置37、39、41,43に関連さ
せる。これら永久磁石対において、コイル装置21の永久
磁石59、磁石装置39の永久磁石49、51および磁石装置41
の永久磁石53が図1に見える。上述のリニアモータの磁
気的回路は、磁石対の磁石間に延在する鉄−コバルト
と、永久磁石と、コイル装置のコアにより構成される。
コイル装置と永久磁石との間の磁気回路におけるエアギ
ャップの厚さはベース3と空気静力学的軸受の空気脚部
5との間のエアギャップの厚さにより完全に決定され
る。磁石装置の永久磁石間の磁気的短絡がベース3の鉄
−コバルトに位置するという事実によって、空気静力学
的軸受の磁気的プレストレスが得られる。このプレスト
レスは、空気静力学的軸受のこわさを最適にするよう選
択する。
するダクトを設ける。図1および図3にはダクト61、63
が見える。ダクト61、63に接続しかとつ空気脚部5とベ
ース3との間のエアギャップに至る横方向ダクト65、67
を介して空気静力学的軸受の空気は圧力が溜まる軸受領
域に達する。空気静力学的軸受のプレストレスは空気脚
部5の重量によっても決定される。更に、空気脚部5の
中心部分は真空によって付加的プレストレスを供給する
ことができる。この場合、シリンダ69により構成する空
気脚部の中心部分は軸受が位置する空気脚部の外側部分
からシールしなければならない。シリンダ69は位置決め
装置におけるテーブルとして機能する。シリンダ69を介
してダクト61、63を空気源にも接続する。
19および21を、すべてのコイル装置に共通のクーラー71
(図2および図3参照)に熱接触させる。クーラー71を
矩形断面の卷回冷却パイプにより構成する。この卷回パ
イプはX−Y平面に平行な平面上に配置する。従って、
できるだけ大きな熱伝導表面が得られる。卷回パイプの
全体を液体流導管を設けた単独の平坦ボックスと交換で
きる。螺旋卷回冷却管を有するクーラーの場合、流れ抵
抗が高いため、液体ポンプの必要とされるパワーは高い
が、流れの方向は単独平坦ボックスの場合よりも所定作
動条件の下でより正確に規定することができる。コイル
装置は固定配置のため、クーラーの液体接続も固定位置
をとり、液体冷却可動コイル装置に生ずる可変負荷から
保護することができる。
の値の電流を通電して空気脚部5およびシリンダ69をX
−Y座標方向に平行に移動するとき、空気脚部5の純粋
な並進移動が得られる。図1および図2に示すテーブル
69のニュートラル位置において、テーブルの中心Mは座
標系のZ軸に位置する。X軸方向の2個のリニア電動モ
ータに反対極性の互いに等しい値の電流を通電するか又
はY軸方向のリニアモータに同じように通電するとき、
中心Mが並進移動することなく、テーブル69がZ軸の周
りに回転φZだけ回転する。更に、回転φZのためには
4個のリニアモータに通電することもできる。中心Mの
並進移動および回転移動を同時に行うこともできる。
マスクの製造に好適である。これらマスクは製造中1回
又はそれ以上の極めて正確なパターンの露光を受ける。
これらマスクは半導体ウェハの露光のためのオプトリソ
グラフィック装置に使用する。更に、このようなオプト
リソグラフィック装置(いわゆるウェハステッパ)の場
合、上述の位置決め装置を使用することができる。更
に、位置決め装置はホログラフィックラスターの製造、
集積光学構成部材へのパターンの書き込み、既に製造し
たパターンの検査にも使用することができる。
一部の斜視図、
平面図、
Claims (5)
- 【請求項1】少なくとも2個のX軸リニアモータおよび
少なくとも2個のY軸リニアモータにより少なくとも2
個の座標軸方向(X、Y)に移動自在でありかつ静的ガ
ス軸受により2個の座標軸方向に平行に延在するベース
に接触することなく支持したテーブルと、前記ベースお
よび前記テーブルにそれぞれ連結しかつ前記モータに対
応するコイル装置および磁石装置とを具える位置決め装
置において、前記静的ガス軸受のほぼ一定のコイル装置
とは無関係なエアギャップの厚さでの動作中、前記テー
ブルを前記ベースに案内し、またコイル装置および磁石
装置により発生するローレンツ力によってのみ前記テー
ブルを前記ベースに対して2個の座標軸方向に平行な方
向に結合し、前記2個のX軸リニアモータ又は前記2個
のY軸リニアモータに対して互いに等しい電流かつ互い
に逆の極性で付勢することにより前記2個の座標軸方向
に直交する回転軸線の周りに前記テーブルを回転させる
ことができるようにしたことを特徴とする位置決め装
置。 - 【請求項2】前記ベースの少なくとも一部を、1対の永
久磁石間に磁気的に伝導させてブリッジを形成し、静的
ガス軸受におけるプレストレスを前記空気脚部の永久磁
石とベースの磁気伝導材料との間の磁気的吸引力により
決定する構成とした請求項1記載の位置決め装置。 - 【請求項3】前記コイル装置および磁石装置の対を2個
の座標方向の各々に関連させた請求項1又は2記載の位
置決め装置。 - 【請求項4】コイル装置の磁石装置側とは反対側を、す
べてのコイル装置に共通のクーラーに熱接触させた請求
項3記載の位置決め装置。 - 【請求項5】前記クーラーは、X−Y平面に平行な平面
上に配置しかつ矩形断面を有する巻回冷却パイプを有す
るものとして構成した請求項4記載の位置決め装置。
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