JP5433688B2 - 円筒状の磁気浮上ステージ - Google Patents

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Description

円筒状の磁気浮上ステージ（Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｅｖｉｔａｔｉｏｎ Ｓｔａｇｅ）に関し、より詳細には、大面積の半導体基板やディスプレイパネルの基板上に多様な任意の形状の微細なパターンを生成するために円筒状の基板を用いる場合において、上記円筒状の基板の表面上に微細パターンを生成するように、露光装置及び露光作業に適用され得る磁気浮上の原理を応用した非接触方式により、上記円筒状の基板の軸方向への移送及び軸に対する回転を微細に制御できる円筒状の磁気浮上ステージに関する。
半導体素子、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネルなどのような装置の製造工程の１つであるリソグラフィ工程においては、基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハまたはガラスプレート上に転写するために露光装置が用いられている。
ウエハ上に作ろうとする回路パターンを有しているマスクを通じて光を通過させ、その形態をマスクから感光剤に移す作業、即ち、光源を用いて所望の部分に微細パターンを形成させる技術を光微細加工技術（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）といい、このような工程を行うものを露光装置という。
従来は、露光基板がウエハまたはガラスプレートのような平板型になっているため、大面積の露光作業を行うためには、ウエハまたはガラスプレートの大きさに対応する平面型ステージが用いられた。しかし、最近、半導体チップの小型化と大容量化の傾向による回路パターンの微細化により、高精度の露光装置が要求されるにつれて従来の平面型ステージをもって対応するには限界があった。
特に、露光作業が真空環境で行われなければならない場合、ウエハまたはガラスプレートの移送用ステージも真空環境に適用できなければならないが、真空用ステージの場合、殆ど接触式機械ベアリングを用いるので、摩擦のため高精密化に限界があり、真空環境で適用可能な非接触式空気浮上ベアリングでも低真空環境でのみ適用可能な問題があった。
そこで、本発明は、従来の平面型ステージの場合、ウエハまたはガラスの大きさに対応して大型化に限界があるので、大型化ができるように基板の形状を円筒状に切り換え、上記円筒状の基板の表面上に微細パターンの生成のための高精密制御を行うために、非接触式磁気浮上の原理を適用した円筒状の磁気浮上ステージを通じ、大型化及び高精密化はもとより、真空環境でも使用可能な円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
上記目的を達成するために、本発明は、次のような構成を提供する。
本発明は、円筒状の基板と、上記円筒状の基板の両端に連結された第１円筒状の基板ホルダー及び第２円筒状の基板ホルダーと、それぞれ第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列を付着した第１可動子及び第２可動子とが含まれ、上記第１可動子と上記第１円筒状の基板ホルダーとが連動し、また、上記第２可動子と第２円筒状の基板ホルダーとが連動するようにそれぞれを連結する第１結合部及び第２結合部と、上記第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列の下部に、それぞれ第１コイルの配列と第２コイルの配列が配置された第１固定子及び第２固定子とを含んでなる円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
また、上記第１円筒状の基板ホルダーと上記第２円筒状の基板ホルダーは、上記円筒状の基板の両側に結合または分離されることができ、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列は、それぞれ第１可動子と第２可動子の円筒状の表面に沿って付着されることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
本発明は、上記第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列に任意の外力が印加されれば、この外力が第１可動子と第２可動子にそれぞれ伝達され、第１可動子と第２可動子に伝達された外力は、それぞれ第１結合部と第２結合部に伝達され、この伝達された外力は、さらに第１円筒状の基板ホルダーと第２円筒状の基板ホルダーを経て上記円筒状の基板に伝達されることにより、上記円筒状の基板の微細移送及び回転が可能であり、このために上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列にそれぞれ電流を印加し、上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列の表面からそれぞれ磁場が発生し、上記発生した磁場と、第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列それぞれの磁場とが相互作用して磁気力が発生し、上記発生する磁気力を制御して第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列に外力を印加するようにすることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
従って、上記発生する磁気力を制御することにより、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列が非接触式に浮上し、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列を微細移送及び回転させることができることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
上記第１永久磁石の配列と上記第１コイルの配列それぞれの磁場の相互作用によって発生する磁気力により、垂直方向への浮上力と円筒回転方向への回転力を発生させ、また、上記第２永久磁石の配列と上記第２コイルの配列それぞれの磁場の相互作用によって発生する磁気力により、垂直方向への浮上力と円筒の軸方向への移送力を発生させることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
従って、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列それぞれの磁場と、上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列それぞれの磁場との相互作用により、相互間に垂直方向への浮上力と、円筒回転方向への回転力と、円筒の軸方向への移送力とを発生させ、さらに上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列と上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列それぞれの相互間に発生した浮上力と回転力と移送力とを用い、上記円筒状の基板を非接触方式で微細浮上と回転と移送が可能であることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
上記第１永久磁石の配列は、４種類の磁化方向を有するそれぞれの棒状の永久磁石片Ａ、永久磁石片Ｂ、永久磁石片Ｃ、永久磁石片Ｄを、ハルバッハ配列（Ｈａｌｂａｃｈ Ａｒｒａｙ）で円筒形状を形成するようになることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
また、円筒状に形成された第１永久磁石の配列は、上記第１可動子の円筒状の表面に沿って付着され、上記第１コイルの配列は、磁場の発生面が平面状である複数の第１コイル片をアーチ状又は半円筒状に配置して形成されることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
従って、上記第１永久磁石の配列と上記第１コイルの配列それぞれから発生する磁場の相互作用により、垂直方向への浮上力と円筒回転方向への回転力とを発生させ、さらに上記発生した回転力を用いて上記円筒状の基板を微細浮上及び回転させることができることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
上記第１永久磁石の配列は、異なる４種類の磁化方向を有するアーチ状又は半円状の永久磁石片Ｅ、永久磁石片Ｆ、永久磁石片Ｇ、永久磁石片Ｈを、ハルバッハ配列で円筒形状を形成するようになることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
また、円筒状に形成された第２永久磁石の配列は、上記第２可動子の円筒状の表面に沿って付着され、上記第２コイルの配列は、磁場の発生面がアーチ状又は半円状に窪んだ第２コイル片をアーチ状又は半円筒状に配置して形成されることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
従って、上記第２永久磁石の配列と上記第２コイルの配列それぞれから発生する磁場の相互作用により、垂直方向への浮上力と円筒の軸方向への移送力とを発生させ、さらに上記発生した移送力を用いて上記円筒状の基板を微細浮上及び移送させることができることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
さらに、第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列を形成する永久磁石片Ａ、永久磁石片Ｂ、永久磁石片Ｃ、永久磁石片Ｄ、永久磁石片Ｅ、永久磁石片Ｆ、永久磁石片Ｇ、永久磁石片Ｈを、２次元のハルバッハ配列で円筒状に混合して組み立て、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列とが同一の構造を有するように構成することを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
このとき、上記第１永久磁石の配列は、上記第１可動子の円筒状の表面に付着され、上記第２永久磁石の配列は、上記第２可動子の円筒状の表面に付着され、上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列とは、第１コイル片の６個を一組にし、また、第２コイル片の６個を一組にした後、各組のコイル片を、アーチ形状を帯びるように２次元に混合配置してなることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
また、上記第１永久磁石の配列と上記第１コイルの配列それぞれの磁場により発生する磁気力は、垂直方向への浮上力と円筒の軸方向への移送力と円筒回転方向への回転力を同時に発生させることができ、また、上記第２永久磁石の配列と上記第２コイルの配列それぞれの磁場により発生する磁気力は、垂直方向への浮上力と円筒の軸方向への移送力と円筒回転方向への回転力を同時に発生させることができることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
そして、本発明は、円筒状の冷却装置において、第１固定子と、上記第１固定子に配置される熱交換のための冷却フィンとが形成され、上記第１固定子の内部に形成された冷却管路と冷媒引入管と冷媒排出管とを含む冷媒循環ループからなることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージ用冷却装置を提供する。
また、円筒状の冷却装置において、第２固定子と、上記第２固定子に配置される熱交換のための冷却フィンとが形成され、上記第２固定子の内部に形成された冷却管路と冷媒引入管と冷媒排出管とを含む冷媒循環ループからなることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージ用冷却装置を提供する。
このとき、上記第１固定子または上記第２固定子に多数の冷却フィンが一定間隔で配置されており、上記冷却フィン間には、第１コイルの配列または第２コイルの配列が挿入されて結合し、また、上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列の側面が上記冷却フィンの側面と接触できるように接着し、上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列に電流を印加すれば、電流の強度に従って上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列で熱が発生し、上記発生した熱は、冷却フィンを介して第１固定子または第２固定子に伝導されることを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージ用冷却装置を提供する。
従って、上記第１固定子または上記第２固定子の内部に形成された冷却管路を通して冷媒が流れ、第１固定子に伝導された熱を放熱することにより、第１固定子または第２固定子の温度上昇と第１コイルの配列または第２コイルの配列の温度上昇を抑制することを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージ用冷却装置を提供する。
また、上記第１固定子または上記第２固定子の動きが発生した場合、上記冷媒引入管及び上記冷媒排出管と上記第１固定子または上記第２固定子との間の直角度及び平行度を維持するために、上記冷媒循環ループで固定型曲げ管を第１固定子に結合し、上記冷媒引入管及び上記冷媒排出管を固定することを特徴とする円筒状の磁気浮上ステージ用冷却装置を提供する。
以上で説明したように、本発明による円筒状の磁気浮上ステージは、次のような効果を奏する。
第一に、従来の平面状の基板の代わりに円筒状の基板を用いるので、今後、大面積超精密ロール・ツー・ロール（ｒｏｌｌ‐ｔｏ‐ｒｏｌｌ）の量産工程への対応が容易であり、大型化に寄与することができる。
第二に、非接触方式の磁気浮上の原理を用い、円筒状の基板を微細に移送及び回転制御できるので、円筒状の基板上に微細パターンを生成することが容易で、高精密な制御による装置の高集積化が可能である。
第三に、磁気浮上の原理を用いるので、真空環境でも円筒状の基板を微細に移送及び回転制御が可能である。
本発明の円筒状の磁気浮上ステージの斜視図である。 本発明の円筒状の磁気浮上ステージの構成全体の展開図である。 （ａ）は、本発明による円筒状の基板の浮上と移送を担当する第１磁気浮上部の第１永久磁石の配列と第１コイルの配列の構成の斜視図であり、（ｂ）は、本発明による円筒状の基板の浮上と移送を担当する第１磁気浮上部の第１永久磁石の配列と第１コイルの配列の構成の側面図であり、（ｃ）は、本発明による円筒状の基板の浮上と移送を担当する第１磁気浮上部の第１永久磁石の配列と第１コイルの配列の構成の正面図である。 （ａ）は、本発明による円筒状の基板の浮上と回転を担当する第２磁気浮上部の第２永久磁石の配列と第２コイルの配列の構成の斜視図であり、（ｂ）は、本発明による円筒状の基板の浮上と回転を担当する第２磁気浮上部の第２永久磁石の配列と第２コイルの配列の構成の側面図であり、（ｃ）は、本発明による円筒状の基板の浮上と回転を担当する第２磁気浮上部の第２永久磁石の配列と第２コイルの配列の構成の正面図である。 本発明による円筒状の磁気浮上ステージの冷却装置の斜視図である。
上記目的を達成するための本発明では、大面積の半導体基板やディスプレイパネルの基板上に多様な任意の形状の微細なパターンを生成するために円筒状の基板を用いる場合において、円筒状の基板と上記円筒状の基板に結合した第１永久磁石の配列と第１コイルの配列の組合わせ、そして第２永久磁石の配列と第２コイルの配列の組合わせを含むように構成し、上記コイルの配列に電流を印加することによって発生した磁場が対応する上記永久磁石の配列の磁場との相互作用により発生する磁気力を制御し、微細に上記円筒状の基板の浮上と移送、そして回転を可能にする円筒状の磁気浮上ステージを提供する。
以下、添付した図面を参照し、本発明の望ましい一具現例を詳細に説明する。
本発明の望ましい一具現例として、図１は、本発明の円筒状の磁気浮上ステージの構成全体に関する斜視図を示している。図１に示されているように、本発明の円筒状の磁気浮上ステージ１は、円筒状の基板１０と、上記円筒状の基板１０に連結された第１円筒状の基板ホルダー１１及び第２円筒状の基板ホルダー１２と、第１可動子２３及び第２可動子３３にそれぞれ結合して装着された第１永久磁石の配列２１及び第２永久磁石の配列３１と、そして上記可動子と上記円筒状の基板ホルダーとを連結する第１結合部１３及び第２結合部１４とを含み、上記第１永久磁石の配列２１と第２永久磁石の配列３１に外力を印加できるように、その下部にそれぞれ第１コイルの配列２２と第２コイルの配列３２が配置された第１固定子４１及び第２固定子５１を含むように構成される。また、上記固定子には、冷却水が通過できる冷却管路２５を形成し、上記コイルに電流が流れることにより発生する熱エネルギーを吸収できる冷却装置を含むことができる。
図２は、本発明の円筒状の磁気浮上ステージの構成全体の斜視図に対する展開図であって、各構成間の結合関係を示している。
図２に示されているように、上記円筒状の磁気浮上ステージ１は、露光作業を行うための円筒状の基板１０が上記円筒状の基板を固定して装着する一対の円筒状の基板ホルダー（第１円筒状の基板ホルダー、第２円筒状の基板ホルダー：１１、１２）と着脱可能に結合する。そして、上記円筒状の基板と同一の軸方向に一対の可動子（第１可動子、第２可動子：２３、３３）が配置され、上記一対の可動子の円筒状の表面にそれぞれ磁場を形成するように、一対の永久磁石の配列を付着する。上記一対の円筒状の基板ホルダーと上記一対の可動子は、それぞれ第１結合部１３と第２結合部１４で結合し、上記一対の永久磁石の配列に印加された外力を上記円筒状の基板１０に伝達することで、上記円筒状の基板が微細に移送及び回転できるように構成する。
上記円筒状の基板１０の微細な移送及び回転ができるように、第１永久磁石の配列２１と第２永久磁石の配列３１に外力を印加するためには、図２に示されているように、上記第１永久磁石の配列２１と第２永久磁石の配列３１の下部に、上記円筒状の基板などが結合した構成を支持するように固定されることはもとより、第１コイルの配列と第２コイルの配列を含むように構成された第１固定子４１と第２固定子５１を配置する。上記第１コイルの配列２２と第２コイルの配列３２にそれぞれ電流を印加する場合、上記第１コイルの配列２２と第２コイルの配列３２の表面からそれぞれ磁場が発生し、このような磁場は、上記第１永久磁石の配列２１と上記第２永久磁石の配列３１それぞれの磁場と相互作用することにより磁気力が発生する。このとき、発生した磁気力を適切に制御すれば、第１永久磁石の配列２１と第２永久磁石の配列３１を浮上させ、非接触状態に維持できるようになる。また、上記発生した磁気力を精密に制御する場合、上記第１永久磁石の配列２１と第２永久磁石の配列３１を微細に移送及び回転させることができるようになる。
図１と図２に示された上記円筒状の磁気浮上ステージ１で発生する磁気力は、第１永久磁石の配列２１と第１コイルの配列２２それぞれの磁場で発生する磁気力の場合、垂直方向への浮上力と上記円筒状の基板の軸に対する回転方向への回転力を発生させる。また、第２永久磁石の配列３１と第２コイルの配列３２それぞれの磁場で発生する磁気力の場合、垂直方向への浮上力と上記円筒状の基板の軸方向への移送力を発生させる。従って、上記第１永久磁石の配列２１と上記第２永久磁石の配列３１それぞれの磁場と、上記第１コイルの配列２２と上記第２コイルの配列３２それぞれの磁場との相互作用により、上記円筒状の基板に垂直方向に浮上力を提供し、上記円筒状の基板の軸に対する回転方向への回転力と上記円筒状の基板の軸方向への移送力とを提供し、上記円筒状の基板を微細に移送及び回転できるように構成される。
図３の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明による円筒状の基板１０の浮上と移送を担当する第１磁気浮上部２０の第１永久磁石の配列２１と第１コイルの配列２２の構成の斜視図と側面図、そして正面図を示している。
図３（ａ）〜（ｃ）に示されているように、上記第１磁気浮上部２０は、第１永久磁石の配列２１と第１コイルの配列２２とを含んで構成される。上記第１永久磁石の配列２１は、４種類の磁化方向を有するそれぞれの棒状の永久磁石片（永久磁石片Ａ、永久磁石片Ｂ、永久磁石片Ｃ、永久磁石片Ｄ：２１‐ａ、２１‐ｂ、２１‐ｃ、２１‐ｄ）がハルバッハ配列をなして円筒形状を形成するように配置され、図２でのように上記第１可動子２３に結合する。そして、上記磁場発生面が平面状になるように、コイルを巻き取った第１コイル片を、図３の（ａ）〜（ｃ）に示されているように、アーチ状又は半円筒状に配置して第１コイルの配列２２を構成し、図２に示されているように、第１固定子４１と一緒に組み立てられる。上記第１固定子４１には、上記第１コイル片を挿入できる溝を形成し、上記第１コイル片が挿入固定されるようにする。従って、上記第１コイルの配列２２に電流を印加する場合、磁場が発生し、上記第１コイルの配列２２によって発生した磁場と上記第１永久磁石の配列２１の磁場との相互作用により、垂直方向には浮上力を、円筒の軸方向には回転力を発生させる。このような浮上力と回転力を用いて上記円筒状の基板を微細に浮上及び回転できるようになる。望ましくは、上記第１永久磁石の配列の軸方向の長さと上記円筒状の基板の露光作業の距離とを考慮し、上記第１コイルの配列２２を含む上記第１固定子４１の距離を十分に長くすることで、上記第１永久磁石の配列の軸方向への移送に対応するように構成する。
図４の（ａ）〜（ｃ）は、本発明による円筒状の基板１０の浮上と回転を担当する第２磁気浮上部３０の第２永久磁石の配列３１と第２コイルの配列３２の構成の斜視図と側面図、そして正面図を示している。
図４の（ａ）〜（ｃ）に示されているように、上記第２磁気浮上部３０は、第２永久磁石の配列３１と第２コイルの配列３２とを含んで構成される。上記第２永久磁石の配列３１は、４種類の磁化方向を有するそれぞれのアーチ状又は半円状の永久磁石片（永久磁石片Ｅ、永久磁石片Ｆ、永久磁石片Ｇ、永久磁石片Ｈ：３１‐ａ、３１‐ｂ、３１‐ｃ、３１‐ｄ）がハルバッハ配列をなして円筒形状を形成するように配置され、図２でのように上記第２可動子３３に結合する。そして、上記磁場発生面がアーチ状又は半円状に窪んだ第２コイル片を、図４の（ａ）〜（ｃ）に示されているように、アーチ状又は半円筒状に配置して第２コイルの配列３２を構成し、図２に示されているように、第２固定子５１と一緒に組み立てられる。上記第２固定子５１には、上記第２コイル片を挿入できる溝を形成し、上記第２コイル片が挿入固定されるようにする。従って、上記第２コイルの配列３２に電流を印加する場合、磁場が発生し、上記第２コイルの配列３２によって発生した磁場と上記第２永久磁石の配列３１の磁場との相互作用により、垂直方向には浮上力を、円筒の軸方向には移送力を発生させる。このような浮上力と移送力を用いて上記円筒状の基板を微細に浮上及び移送できるようになる。望ましくは、上記第２永久磁石の配列の軸方向の長さと上記円筒状の基板の露光作業の距離とを考慮し、上記第２コイルの配列３２を含む上記第２固定子５１の長さを十分に長くすることで、上記第１永久磁石の配列の軸方向への移送による上記第２永久磁石の軸方向への移送に対応するように構成する。
本発明の円筒状の磁気浮上ステージにおいて、上記円筒状の基板１０を浮上、移送、回転させるために上記磁気浮上部を構成する他の一具現例として、上記永久磁石の配列を２次元のハルバッハ配列で構成することができる。この場合、上記永久磁石の配列、即ち、永久磁石片Ａ、永久磁石片Ｂ、永久磁石片Ｃ、永久磁石片Ｄ、永久磁石片Ｅ、永久磁石片Ｆ、永久磁石片Ｇ、永久磁石片Ｈは、２次元のハルバッハ配列をなして円筒形状を形成するように混合して組み立てられ、上記第１永久磁石の配列２１と上記第２永久磁石の配列３１とを同一の構造に構成することができる。そして、上記第１コイル片の６個を一組にし、また、上記第２コイル片の６個を他の一組にし、上記各組のコイル片を２次元の前後、左右方向に混合配置してアーチ形状を形成するように構成することで、それぞれの第１コイルの配列２２と第２コイルの配列３２とを同一の構造に構成することができる。このとき、それぞれの永久磁石の配列は、対応する可動子に結合して組み立てられ、それぞれのコイルの配列は、対応する固定子に結合して組み立てられるように構成する。
２次元のハルバッハ配列を構成するように配置された上記永久磁石の配列と、対応する上記コイルの配列とを含む磁気浮上部において、第１永久磁石の配列２１と第１コイルの配列２２それぞれの磁場によって発生する磁気力は、垂直方向への浮上力と円筒の軸方向への移送力、そして、円筒回転方向への回転力を同時に発生させることができ、また、上記第２永久磁石の配列３１と第２コイルの配列３２それぞれの磁場によって発生する磁気力によっても上述した浮上力、移送力、回転力を同時に発生させることができる。
図５は、本発明の円筒状の磁気浮上ステージにおいて固定子の冷却のための冷却装置の斜視図を示している。
図５に示されているように、本発明の円筒状の磁気浮上ステージは、冷媒を循環して固定子４１、５１を冷却するためのものであって、固定子を含んで冷却フィン４２、接続管４３、直角曲げ管４４、伸縮カップリング管４５、４７、Ｔ形管４６、固定型曲げ管４８、冷媒引入管４９、冷媒排出管５０からなる。図５に示されているように、第１固定子４１に多数の冷却フィン４２が一定の間隔で形成されており、上記冷却フィン間には、図２に示されているように、第１コイルの配列２２が挿入されて結合する。望ましくは、上記第１コイルの配列２２の側面が上記冷却フィンの側面と完全に接触し、十分な熱交換が発生し得るように構成する。
上記第１コイルの配列２２に電流を印加すれば、電流の強度に従って上記第１コイルの配列２２に熱が発生し、このように発生した熱は、冷却フィン４２を介して第１固定子４１に伝導される。図５に示されている上記冷媒引入管４９と冷媒排出管５０などを含む冷却管は、図１または図２に示されている上記第１固定子４１に形成された冷却管路２５とともに一つの冷媒循環ループを形成し、上記第１固定子４１に伝導された熱を吸収／放出しながら循環する。従って、このような熱交換により上記第１固定子４１の温度上昇を抑制するだけでなく、冷却フィンにより接触している第１コイルの配列２２の温度上昇も抑制する。
従って、上記冷媒引入管を通じて引き入れられた冷媒は、冷媒管路を通して上記第１固定子４１と熱交換を行い、また冷媒排出管を通して排出する。
また、本発明の円筒状の磁気浮上ステージは、自動化作業を具現するために、上記第１固定子４１が動くように構成されてもよく、このような第１固定子４１の動き発生時に、真空リークの発生による空気の引入を防止し、作業環境の真空維持を達成できるように、上記冷却装置の第１固定子４１と冷媒引入管及び冷媒排出管との間の直角度及び平行度を維持するために、固定型曲げ管４８が設けられるようにする。
本発明の円筒状の磁気浮上ステージの第２固定子５１に対しても、上述した冷媒循環ループと同一の構造の冷媒循環ループを構成する冷却装置を具現することにより、上記第２固定子５１及び第２コイルの配列３２に発生する熱を吸収／放出するように構成することができる。
本発明は、望ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野における熟練した当業者は、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で本発明の要素に対する修正及び変更が可能であることを理解できるだろう。また、本発明の必須の領域を逸脱しない範囲内で、特別な状況や材料に対して多くの変更がなされ得る。従って、本発明は、本発明の望ましい実施例の詳細な説明に制限されず、添付された特許請求の範囲内で全ての実施例を含む。
１０ 円筒状の基板
１１ 第１円筒状の基板ホルダー
１２ 第２円筒状の基板ホルダー
１３ 第１結合部
１４ 第２結合部
２１ 第１永久磁石の配列
２１‐ａ 永久磁石の配列Ａ
２１‐ｂ 永久磁石の配列Ｂ
２１‐ｃ 永久磁石の配列Ｃ
２１‐ｄ 永久磁石の配列Ｄ
２２ 第１コイルの配列
２３ 第１可動子
２５ 冷却管路
３１ 第２永久磁石の配列
３１‐ａ 永久磁石の配列Ｅ
３１‐ｂ 永久磁石の配列Ｆ
３１‐ｃ 永久磁石の配列Ｇ
３１‐ｄ 永久磁石の配列Ｈ
３２ 第２コイルの配列
３３ 第２可動子
４１ 第１固定子
５１ 第２固定子

Claims (23)

  1. 円筒状の基板と、
    上記円筒状の基板の両端に連結された第１円筒状の基板ホルダー及び第２円筒状の基板ホルダーと、
    それぞれ第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列が付着された第１可動子及び第２可動子と、
    上記第１可動子と上記第１円筒状の基板ホルダーとが連動し、また、上記第２可動子と第２円筒状の基板ホルダーとが連動するように、上記第１及び第２可動子を上記第１及び第２円筒状の基板ホルダーに連結する第１結合部及び第２結合部と、
    それぞれ上記第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列の下部に配置された第１固定子及び第２固定子であって、それぞれ上記第１及び第２永久磁石の配列と前記第１及び第２固定子との間に差し挟まれた第１コイルの配列と第２コイルの配列を有する前記第１固定子及び前記第２固定子と、
    を含んでなり、
    上記第１永久磁石の配列は、ハルバッハ配列（Ｈａｌｂａｃｈ Ａｒｒａｙ）を形成する円筒形状に形成されており、上記第２永久磁石の配列は、上記第１永久磁石の配列のハルバッハ配列と直交する、ハルバッハ配列を形成する円筒形状に形成されており、
    上記第１コイルの配列は、磁場の発生面が平面状である複数の第１コイル片をアーチ状に配置して形成されており、
    上記第２コイルの配列は、磁場の発生面がアーチ状に窪んだ複数の第２コイル片をアーチ状に配置して形成されており、
    上記第１永久磁石の配列と上記第１コイルの配列の磁場の相互作用によって発生する磁気力により、上記円筒状の基板の軸に対して垂直方向の浮上力と、上記円筒状の基板の軸に対して回転方向の回転力を発生させ、
    上記第２永久磁石の配列と上記第２コイルの配列の磁場の相互作用によって発生する磁気力により、上記円筒状の基板の軸に対して垂直方向の浮上力と、上記円筒状の基板の軸方向の移送力を発生させる、円筒状の磁気浮上ステージ。
  2. 上記第１円筒状の基板ホルダーと上記第２円筒状の基板ホルダーは、上記円筒状の基板の両端に結合または分離できることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  3. 上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列は、それぞれ第１可動子と第２可動子の円筒状の表面に沿って付着されることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  4. 上記第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列に任意の外力が印加されたとき、この外力が第１可動子と第２可動子にそれぞれ伝達され、第１可動子と第２可動子に伝達された外力は、それぞれ第１結合部と第２結合部に伝達され、この伝達された外力は、さらに第１円筒状の基板ホルダーと第２円筒状の基板ホルダーを経て上記円筒状の基板に伝達されることにより、上記円筒状の基板の微細移送及び回転ができることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  5. 上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列にそれぞれ電流が印加されたとき、上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列の表面からそれぞれ磁場が発生し、上記発生した磁場と、第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列それぞれの磁場とが相互作用して磁気力が発生し、上記発生する磁気力が制御され第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列に印加されることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  6. 上記発生する磁気力が制御されることにより、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列が非接触式に浮上し、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列を微細移送及び回転させることができることを特徴とする、請求項５に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  7. 上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列と上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列それぞれの相互間に発生した浮上力と回転力と移送力とを用いて、上記円筒状の基板を非接触方式で微細浮上と回転と移送ができることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  8. 上記第１永久磁石の配列の上記ハルバッハ配列（Ｈａｌｂａｃｈ Ａｒｒａｙ）は、４つの異なる磁化方向を有するそれぞれの棒状の永久磁石片Ａ、永久磁石片Ｂ、永久磁石片Ｃ、永久磁石片Ｄからなることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  9. 円筒形状に形成された第１永久磁石の配列は、上記第１可動子の円筒状の表面に沿って付着されることを特徴とする、請求項８に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  10. 上記第２永久磁石の配列の上記ハルバッハ配列は、４つの異なる磁化方向を有するアーチ状の永久磁石片Ｅ、永久磁石片Ｆ、永久磁石片Ｇ、永久磁石片Ｈからなることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  11. 円筒形状に形成された第２永久磁石の配列は、上記第２可動子の円筒状の表面に沿って付着されることを特徴とする、請求項１０に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  12. 第１永久磁石の配列と第２永久磁石の配列を形成する永久磁石片Ａ、永久磁石片Ｂ、永久磁石片Ｃ、永久磁石片Ｄ、永久磁石片Ｅ、永久磁石片Ｆ、永久磁石片Ｇ、永久磁石片Ｈは、混合して組み立てられて２次元のハルバッハ配列で円筒形状に形成され、上記第１永久磁石の配列と上記第２永久磁石の配列とが同一の構造を有するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  13. 上記第１永久磁石の配列は、上記第１可動子の円筒状の表面に付着され、上記第２永久磁石の配列は、上記第２可動子の円筒状の表面に付着されることを特徴とする、請求項１２に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  14. 上記第１コイルの配列と上記第２コイルの配列とは、第１コイル片の６個を一組にし、また、第２コイル片の６個を一組にしており、各組のコイル片が、アーチ形状になるように２次元パターンに混合配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  15. 上記第１固定子に配置された熱交換のための冷却フィンと、
    上記第１固定子の内部に形成された冷却管路と冷媒引入管と冷媒排出管とを含む冷媒循環ループと、を備えた、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  16. 上記第２固定子に配置される熱交換のための冷却フィンと、
    上記第２固定子の内部に形成された冷却管路と冷媒引入管と冷媒排出管とを含む冷媒循環ループと、を備えた、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  17. 上記第１固定子または上記第２固定子に複数の冷却フィンが一定間隔で配置されており、上記冷却フィン間には、第１コイルの配列または第２コイルの配列が挿入されて結合し、また、上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列の側面が上記冷却フィンの側面と接触するように、上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列が、上記冷却フィンに接着されていることを特徴とする、請求項１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  18. 上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列に電流が印加されたとき、電流の強度に応じて上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列から熱が発生し、上記発生した熱は、上記冷却フィンを介して第１固定子または第２固定子に伝導されることを特徴とする、請求項１５に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  19. 上記第１固定子または上記第２固定子の内部に形成された冷却管路を通して冷媒が流れ、第１固定子に伝導された熱を放熱することにより、第１固定子または第２固定子の温度上昇と第１コイルの配列または第２コイルの配列の温度上昇を抑制することを特徴とする、請求項１８に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  20. 上記第１固定子または上記第２固定子の動きが発生した場合、上記冷媒引入管及び上記冷媒排出管と上記第１固定子または上記第２固定子との間の直角度及び平行度を維持するために、固定型曲げ管が第１固定子に結合され、上記冷媒循環ループで上記冷媒引入管及び上記冷媒排出管を固定することを特徴とする、請求項１５に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  21. 上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列に電流が印加されたとき、電流の強度に応じて上記第１コイルの配列または上記第２コイルの配列から熱が発生し、上記発生した熱は、上記冷却フィンを介して第１固定子または第２固定子に伝導されることを特徴とする、請求項１６に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  22. 上記第１固定子または上記第２固定子の内部に形成された冷却管路を通して冷媒が流れ、第１固定子に伝導された熱を放熱することにより、第１固定子または第２固定子の温度上昇と第１コイルの配列または第２コイルの配列の温度上昇を抑制することを特徴とする、請求項２１に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
  23. 上記第１固定子または上記第２固定子の動きが発生した場合、上記冷媒引入管及び上記冷媒排出管と上記第１固定子または上記第２固定子との間の直角度及び平行度を維持するために、固定型曲げ管が第１固定子に結合され、上記冷媒循環ループで上記冷媒引入管及び上記冷媒排出管を固定することを特徴とする、請求項１６に記載の円筒状の磁気浮上ステージ。
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