JPH01195389A - Precise moving table - Google Patents

Precise moving table

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JPH01195389A
JPH01195389A JP63017335A JP1733588A JPH01195389A JP H01195389 A JPH01195389 A JP H01195389A JP 63017335 A JP63017335 A JP 63017335A JP 1733588 A JP1733588 A JP 1733588A JP H01195389 A JPH01195389 A JP H01195389A
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linear motor
cooling
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Abstract

PURPOSE:To control movement with a high precision by providing a cooling means which cools a stage driving means as a heating body and controlling the cooling means so that the temperature difference between a base and a linear motor is zero. CONSTITUTION:When the temperature of a coil rises by the heat generated by a coil 11 of the linear motor, temperatures of a yoke 12 and a spacer 13 surrounding this coil rise, and resistance values of temperature sensors 9 and 9 attached to a temperature sensor attaching pit 14 are increased. Meanwhile, resistance values of reference temperature sensors 30 and 30 attached to the base are not changed because the rise of temperature of the base is slower than that of the yoke of the linear motor. Consequently, the balance of a temperature difference detecting bridge circuit is lost to generate an output voltage. This voltage is amplified to open a solenoid valve. Since the solenoid valve is opened, a refrigerant sent with a pressure by a pump is led to a linear motor cooling duct (refrigerant path 16) through a flexible tube 22 to remove the heat. Thus, the temperature difference between the linear motor and the base is approximated to zero by this control circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分舒] 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Applications] The present invention relates to a precision moving table used in precision processing machines, semiconductor exposure equipment, precision measuring machines, and other devices that require highly accurate position control.

[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子テーブル移動精度、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り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] Conventional means for driving a precision movement table for semiconductor exposure equipment converts the rotational motion of a DC servo motor or the like into linear motion using a feed screw or the like, and moves the table along a guide in the X and Y directions. It was configured to be moved. On the other hand, in recent years, with the miniaturization of the minimum printed line width and the increase in the processing speed of semiconductor exposure apparatuses, extremely high accuracy in both the movement accuracy and movement speed of the XY child table is required. however,
When a feed screw is used, non-linear components such as screw friction, backlash, and uneven feed deteriorate responsiveness and prevent higher speeds.Additionally, the whirling of the feed screw generates unnecessary rocking force, which may hinder table movement. It was deteriorating the accuracy. For this reason, a linear motor is used as the drive means to eliminate nonlinear elements,
Proposals have been made to improve speed and accuracy.

E発明が解決しようとする問題点] しかしながら、wI密穆移動−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。
E Problems to be Solved by the Invention] However, when a linear motor is used in the wI compact moving block, the table is locally heated due to the heat generated by the linear motor. As a result, the table deforms due to thermal stress,
There has been a problem in that the member that serves as the accuracy standard for the table is deformed and highly accurate movement control cannot be performed.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
ありて、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穆動制御
を可能とする精密移動テーブルの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides a precision moving table that eliminates the temperature distribution that causes deformation due to thermal stress and maintains the entire table at a steady temperature to enable highly accurate positional movement control. The purpose is to provide.

[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、テーブル穆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 drive means (for example, a linear motor) which is a heating element, and a reference member for table movement control. The cooling means is controlled so that the temperature difference between a certain 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, no heat will flow and no heat transfer will occur. Therefore, the temperature distribution generated at the base of the table due to the heat generated by 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。
[Embodiment] Fig. 1 shows an embodiment of a precision movement table according to the present invention. 7, a Y stage 2 mounted between these guides 7 and 7, and an X stage 1 mounted on this Y stage 2. The upper surface of the base 8 constitutes an accuracy reference surface 28. Therefore, the upper surface of this base 8 is finished with a high flatness, for example, 0.5 μm.

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。
The Y stage 2 is supported horizontally by a guide 7 via an air bearing, and vertically supported by a base 8 via an air bearing. This Y stage 2 is linearly slidable along a guide 7. X
Stage 1 is horizontally connected to Y via an air bearing.
It is supported on the stage 2 and vertically on the base 8 via 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木のガイド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 serving as a drive means for the X stage 1 is mounted inside the Y stage 2. A linear motor 6, which is a driving means for the Y stage 2, is mounted on the outside of two guides 7, respectively. These linear motors 5 and 6 are composed of a stator 33 and a movable element 32 that slides on the stator 33. Two temperature sensors 9 are attached to each movable element 32. A refrigerant passage for cooling is formed in the stator 33, and a flexible tube 22 for cooling inflow is connected to the stator 33. A hole 29 is bored in the base 8, 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 a linear motor. Permanent magnets 37 are placed facing each other and attached to the yoke 12, which is a path for magnetic flux. 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 two coil support members 10. The two coil supporting members 10 are connected by a connecting member 15 to constitute a stator. Since the stator coil 11 is disposed in the magnetic field formed by the box-shaped mover, thrust can be generated by energizing the coil 11. A refrigerant passage 16 through which a cooling refrigerant flows is formed in the coil support member 10 to remove 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、19
d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 flow diagram of the refrigerant. An appropriate amount of refrigerant is contained in the refrigerant tank 17, and is maintained at a constant temperature by a temperature control device (not shown). This refrigerant is pumped through four electromagnetic valves 19a, 19b, 19c, 19 by a pump 18.
The refrigerant is circulated through a refrigerant system including the flexible tube 22 via d. These electromagnetic valves are automatically controlled by a temperature control circuit, which will be described later, to turn on and off the flow of refrigerant.

この、制御された冷媒流は着脱可能なコネクタ20a、
20b、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2
2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20.2
0a〜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 includes a removable connector 20a,
The flexible tubes 22 are connected via 20b and 20c, respectively.
a cooling pipe line 21a for each of the linear motors,
21b, 21c (refrigerant passage 16). With this configuration, the amount of heat removed from the linear motor can be controlled by turning the refrigerant on and off. The pipes exiting the linear motor cooling pipe are combined into one, pass through the flexible tube 22 and the detachable connector 20 again, join the outlet of the bypass electromagnetic valve 19d, and then return to the refrigerant tank 17. Here, flexible tube 2
2, it does not impede the movement of the table when it moves, and the removable connector 20.2 is used.
By removing 0a to 20c, assembly, maintenance, inspection, etc. of the table itself can be easily performed.

第4図は温度検出用の回路を示す0図中の抵抗r Al
l  r A21 r BI+ r A2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。
Figure 4 shows the temperature detection circuit.
l r A21 r BI+ r A2 is a temperature sensing resistor, such as a platinum resistor, which is a temperature sensor, and its resistance value changes depending on the temperature change of the object to be measured. These 4
The two temperature sensors are connected in a bridge configuration and 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r AIo  r A2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r!11+rl12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ビット
を設けそこに固定される。白金側温抵抗体の抵抗値は温
度に対し、rwR+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、R2αは
定数、ΔTは温度変化である。4つのセンサr^1゜r
 Ah  r B1+  r A2の温度変化をΔTA
、、ΔTA、。
Further, the pair of temperature sensors rAIorA2 is fixed in a temperature sensor mounting pit 14 provided on a part of the linear motor, for example, the yoke 12 of the linear motor shown in FIG. The other vs. r! 11+rl12 is a temperature control reference member provided separately, such as a surface plate on which the main table is placed, or a temperature sensor mounting bit is similarly provided on the base 8 shown in FIG. 1 and is fixed there. The resistance value of the platinum side temperature resistor changes linearly with respect to temperature as shown by rwR+α·ΔT. Here, r is the resistance value of the platinum resistance temperature sensor, R2α is a constant, and ΔT is a temperature change. 4 sensors r^1゜r
Ah r B1+ r A2 temperature change ΔTA
,,ΔTA,.

ΔTB1.ΔT0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。
ΔTB1. When ΔT0 is assumed, the output voltage e is expressed as follows assuming that the variable resistor r for fine adjustment is small.

e中・1−i−((ΔTAI”ΔTA2)/2− (Δ
T1111”ΔT!12)/2)上式より出力eは一対
の温度センサr Al+  r A2の平均温度ともう
一対の温度センサruler!12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r、
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。
e middle・1−i−((ΔTAI”ΔTA2)/2−(Δ
T1111"ΔT!12)/2) From the above equation, it can be seen that the output e is a voltage proportional to the difference between the average temperature of a pair of temperature sensors rAl+rA2 and the average temperature of another pair of temperature sensors ruler!12. This configuration has the following advantages over the conventionally used circuit (Fig. 10): In order to stably measure temperature without drift errors, in the conventional case, the reference resistance r,
It is necessary to have high accuracy and a very low temperature coefficient, but if the sensor is configured as a bridge as in the present invention, there is no need for a reference resistor, and an output proportional to the temperature difference from the reference temperature can be obtained. .

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e、〜
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〜23
cで増幅されたノイズはローパスフィルタ24a〜24
c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IHz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〜25
cに導びかれ電磁弁開閉用の0N−OFF信号に整形さ
れる。この0N−OFF信号はパワーアンプ26a〜2
6c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81 * 62 
+ A3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19
dは、NOR回路2フ、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で表わすとこれら3つの電磁弁が同時に閉じて
いる時ONになる回路(AnBnC=AUBUC)によ
って制御される。
Figure 5 shows the temperature control circuit, each output e, ~ of the bridge circuit of the temperature sensor mentioned above corresponding to the three linear motors.
e3 is amplified by amplifiers 23a to 23c. The amplification factor of each amplifier is, for example, 100 dB. Each amplifier 23a-23
The noise amplified by c is passed through the low-pass filters 24a to 24.
c and is attenuated. Since the temperature changes relatively slowly, the cut-off frequency of this low-pass filter may be low, for example IHz. Low pass filter 24a~
The signal passing through 24c is sent to hysteresis circuits 25a to 25.
c and is shaped into an ON-OFF signal for opening and closing a solenoid valve. This 0N-OFF signal is the power amplifier 26a~2
The solenoid valves 19a to 19c are turned on and off via the solenoid valve 6c. Figure 6 shows such a temperature control circuit 81 * 62
+ Three systems are shown for the three inputs of A3, which correspond to the three linear motors of the table device explained in FIG. Also, a solenoid valve 19 for bypass
d is the ON/OFF logic of the NOR circuit 2F, that is, the three solenoid valves 19a to 19c corresponding to the linear motor.
, B, and C are controlled by a circuit (AnBnC=AUBUC) that turns ON when these three solenoid valves are closed simultaneously.

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1
2.5Wである。
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be explained. When driving the table, the coil 11 of the linear motor
(Figure 2) is energized. As a result, the movable element consisting of the yoke 12 moves linearly, and Joule heat is generated in the coil. This value is at most 1 in the table in this example.
It is 2.5W.

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、温度センサ取付用ビット14(第2図)に取
り付けられた温度センサr Al+  r A2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r!11+’!12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
よフて圧送される冷媒がフレキシブルチューブ22を介
してす゛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。
When this heat is transmitted through each part and reaches the base 8 (FIG. 1), it causes a temperature distribution in the base 8. If the base is deformed due to this temperature distribution, the table movement accuracy will deteriorate because the base is the accuracy standard for the table of this configuration. However, in this embodiment, the When the temperature of the coil rises due to heat, the temperature of the yoke 12 and spacer 13 that surround this coil also rises, and the resistance value of the temperature sensor r Al + r A2 attached to the temperature sensor mounting bit 14 (Fig. 2) increases. . On the other hand, since the temperature rise of the base is slower than the temperature rise of the yoke of the linear motor, a reference temperature sensor r! 11+'! The resistance value of 12 remains unchanged. Therefore, the balance of the temperature difference detection bridge circuit shown in FIG. 4 is lost, and an 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. open. In FIG. 3, when the solenoid valves 19a to 19C are opened, the refrigerant pumped by the pump 18 flows through the flexible tube 22 to the near motor cooling pipes 21a to 21c (refrigerant passage 16 in FIG. 2). The heat generated by the Joule heat is removed.

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。
Therefore, this control circuit can bring the temperature difference between the linear motor and the base close to zero. When the temperature difference approaches zero, heat flow is suppressed, and the base temperature becomes stable. In the table of this embodiment, the flatness of the top surface of the base is the accuracy criterion, so if the temperature of the base is stable, there will be no deformation due to the temperature of the base, and high movement accuracy can be maintained.

この場合、温度センサrAの取り付は位置は重要である
。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。
In this case, the mounting position of the temperature sensor rA is important. The part of the coil that generates heat is hot and the area around the cooling pipe is cold, but unless the average temperature of both is detected and controlled, it is difficult to remove the amount of heat generated in just the right amount.

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Xステージ2の温度も0.6
℃上昇した。
For example, according to experiments, when a temperature sensor is attached to the side of the coil 11, the temperature of the yoke 12 reaches zero in 1.5 hours.
.. The temperature of X stage 2 increased by 5℃ and the temperature of X stage 2 also increased by 0.6℃.
℃ rose.

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,S〜+0.2℃に抑え
られX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.S to +0.2°C, and the temperature of the X 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400mmX 400ms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
度分布をもフ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 measurement sensors 30a to 30c are installed on a base 8. Since the base 8 of a semiconductor exposure device generally occupies a large area of about 400 mm x 400 ms, it is difficult to eliminate the temperature distribution of the base 8 and make it completely uniform.Therefore, the base 8 is balanced by having a certain temperature distribution. Consider the case. The first mentioned above
In the embodiment, only one temperature sensor was provided in the base, and that temperature was 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 will flow, and the heat from the linear motor will be 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、′s6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6
a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、X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 this second embodiment, the reference temperature measurement points are increased,
Measure the base average temperature near the linear motor for each linear motor, and use these as the reference temperature. That is, in the temperature control of the linear motor 6a in FIG.
The temperature control circuit controls the temperature difference between temperature sensor 30a and temperature sensor 30a to zero. 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 X stage, the temperature sensor 30c in the hole 29c is used, and the output of each temperature sensor is referenced. Temperature control as temperature. By providing a plurality of reference temperature measurement points in this manner, the temperature difference between the linear motor and the base near the linear motor can be reduced to zero, so that no heat is transferred between the two. therefore,
Even if there is a temperature distribution in the base, it is possible to suppress the flow of heat between the linear motor and the base, and the temperature of the base can be kept constant.

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。
The other configurations and effects are the same as 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X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XX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
ように設けである。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Xステージに取り付けで
ある。センナ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X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, a configuration was described in which heat flow can be suppressed even if the base (surface plate) has a certain temperature distribution. Embodiment 3 shows a configuration that deals with a case where the temperature of a member other than the base that is relatively close to the linear motor, such as the X stage or the X stage, is different from the temperature of the base. A temperature difference is created between the material and nearby components, and heat flows. Therefore, if the reference temperature measurement point is moved closer to the linear motor, such local temperature distribution will be further relaxed. FIG. 7 is a cross-sectional view of the XX stage taken along a plane perpendicular to the direction of movement of the X stage. The heat insulating material 34 is provided to prevent the heat generated by the linear motor from diffusing to the surroundings. The reference temperature measurement sensor 9a is attached to the X stage as shown by X stage 1 or 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 X stage can be reduced to zero, and heat flow can be suppressed. 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、ffI撃的な振動が発生し、冷却用管
路に連通ず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P
ID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〜38cが閉じた時開く。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the invention. In the first embodiment, a solenoid valve was used to control the flow rate of the refrigerant. Therefore, the speed of the refrigerant also changes rapidly when the solenoid valve is turned on and off. For this reason, ffI shock vibrations occur, causing the linear motor and flexible tube 22 connected to the cooling pipe line to
oscillate. Such vibrations are extremely harmful to tables that require precise movement control. Therefore, as shown in FIG. 8, instead of the electromagnetic valves, flow rate control valves 38a to 38d, which can adjust the flow rate, are used to prevent sudden changes in the flow rate. The valve control circuit in this case is shown in FIG. 9. FIG. 9 shows the general P
This shows a circuit for controlling the flow rate control valves 38a to 38c via an ID controller 40 and a power amplifier 41 for driving the flow rate control valves.The bypass circular valve 38d also has three valves 38a to 38c as in the previous embodiment. Opens when closed.

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。
With this configuration, the flow rate can be changed relatively gently, and harmful vibrations caused by sudden changes in the 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] As explained above, by providing the temperature control device according to the present invention, the temperature difference between the average temperature of the base or surface plate, which is the precision reference member of the table, and the average temperature of the motor part, which is the heating element, can be reduced. Since the temperature can be brought close to zero, the heat flowing in and out of the accuracy reference member of the table is suppressed, and the temperature distribution of the table accuracy reference member becomes steady and stable. Therefore, the shape stability of the table accuracy reference member is guaranteed,
High table movement accuracy can be maintained.

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 case of the table having the structure shown in the embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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千−夕の斜
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、 フ: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。 特許出願人   キャノン株式会社 代理人 弁理士   伊 東 哲 也 代理人 弁理士   伊 東 辰 雄 第3図 ■ 第4図 第5図 第 7 区 第8図 第9図 ■ 第10 図
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 train constituting the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a temperature control device according to the present invention. Refrigerant system diagram, 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 the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of a third embodiment of the present invention,
FIG. 8 is an explanatory diagram of another example of the temperature control device according to the present invention,
FIG. 9 is a control circuit diagram of the temperature control device shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a conventional temperature detection circuit diagram. 1: x stage, 2: Y stage, 5.6: linear motor, F: guide, 8: base, 9.30: temperature sensor, 11: coil, 12: yoke, 16: refrigerant passage, 22: flexible tube. Patent Applicant Canon Co., Ltd. Agent Patent Attorney Tetsuya Ito Agent Patent Attorney Tatsuo Ito Figure 3 ■ Figure 4 Figure 5 Section 7 Figure 8 Figure 9 ■ Figure 10

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (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 that moves on the base, a driving means for moving the stage, a cooling means for cooling the driving means, and a first temperature for detecting the temperature of the base. a detection means, a second temperature detection means for detecting the temperature of the drive means, and a control means for controlling the cooling means so that the difference in output from the first and second temperature detection means becomes zero. A precision moving table characterized by:
(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 includes two parallel guides provided on the base, a first stage mounted between the two guides and sliding linearly along the guides, and a second stage that is mounted on the stage and slides in a direction perpendicular to the sliding direction of the first stage, and a first stage that supports the first stage slidably with respect to the base and the guide. and a second stage air bearing means for slidably supporting the second stage with respect to the base and the first stage. precision moving table.
(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) The driving means is a linear motor comprising a stator equipped with one of a coil or a magnet, and a mover equipped with the other one of the coil or magnet that moves linearly along the stator. Claim 1 characterized in that
2. Precision movement table according to item 2 or item 2.
(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 the stator of the linear motor, a refrigerant circulation path connecting the refrigerant tank and the refrigerant passage, and a refrigerant circulation system connected to the refrigerant passage. 4. A precision moving table according to claim 3, comprising a flexible tube constituting a passage, and a refrigerant control valve means provided on said refrigerant circulation system passage.
(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) Claims 1 to 4, characterized in that the first and second temperature sensing means are comprised of temperature-measuring resistors.
Precision moving table described in any one of the preceding paragraphs.
(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 the difference in resistance value of the resistance temperature detectors constituting the first and second temperature sensing means is constructed using the resistance temperature detectors. A precision movement table according to claim 5.
(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) A precision moving table according to claim 5 or 6, characterized in that the temperature measuring resistor is provided at a plurality of different positions within the base.
(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 movement table according to any one of claims 1 to 7, wherein the first temperature detection means is provided on the stage.
(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 linear motors attached to both guides for the first stage, and a linear motor for driving the second stage. and a third cooling system path for cooling, the valve means are provided on each cooling system path, and each valve means is configured to be controllable according to the temperature difference between each of the three linear motors and the base. A precision movement table according to any one of claims 4 to 8.
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