JPH09167792A - ステージ装置およびリニアモータ、ならびに前記ステージ装置を用いた露光装置およびデバイス生産方法 - Google Patents
ステージ装置およびリニアモータ、ならびに前記ステージ装置を用いた露光装置およびデバイス生産方法Info
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- JPH09167792A JPH09167792A JP19692496A JP19692496A JPH09167792A JP H09167792 A JPH09167792 A JP H09167792A JP 19692496 A JP19692496 A JP 19692496A JP 19692496 A JP19692496 A JP 19692496A JP H09167792 A JPH09167792 A JP H09167792A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型軽量かつ安価なステージ装置を提供す
る。 【解決手段】 ステージを所定の方向に移動させるステ
ージ装置において、前記移動方向に沿って配置されたス
テージ加減速用推力発生手段９と、これらの推力発生手
段と並列に設けられたステージ速度制御用推力発生手段
８と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ加速区
間に位置する部分にステージ加速用推力を発生させる加
速手段２９ａ，Ｓと、前記加減速用推力発生手段のうち
ステージ減速区間に位置する部分にステージ減速用推力
を発生させる減速手段２９ｂ，Ｓと、少なくとも前記加
速区間と減速区間との間において前記速度制御用推力発
生手段によるステージ推力を制御する速度制御手段２８
を設ける。
る。 【解決手段】 ステージを所定の方向に移動させるステ
ージ装置において、前記移動方向に沿って配置されたス
テージ加減速用推力発生手段９と、これらの推力発生手
段と並列に設けられたステージ速度制御用推力発生手段
８と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ加速区
間に位置する部分にステージ加速用推力を発生させる加
速手段２９ａ，Ｓと、前記加減速用推力発生手段のうち
ステージ減速区間に位置する部分にステージ減速用推力
を発生させる減速手段２９ｂ，Ｓと、少なくとも前記加
速区間と減速区間との間において前記速度制御用推力発
生手段によるステージ推力を制御する速度制御手段２８
を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置におい
て、特に半導体ウエハやレチクル等の工作物を所定位置
に位置決めしたり、所定速度で走査したりするステージ
装置に関する。さらに、このようなステージ装置に用い
られるリニアモータ、ならびにこのようなステージ装置
を用いた露光装置およびデバイス生産方法に関する。
て、特に半導体ウエハやレチクル等の工作物を所定位置
に位置決めしたり、所定速度で走査したりするステージ
装置に関する。さらに、このようなステージ装置に用い
られるリニアモータ、ならびにこのようなステージ装置
を用いた露光装置およびデバイス生産方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３１は、従来例であり、本発明の適用
対象の一例でもある半導体露光装置のを示す。この露光
装置は、原版たるレチクルのパターンを円弧状または矩
形状領域に限定して被露光物であるウエハ上に結像し、
レチクルとウエハの両方を機械的に走査することにより
レチクルパターン全体を露光するいわゆる走査型露光装
置である。図３２および図３３は、レチクル走査系の詳
細を示す。図３２は、駆動系をレチクルステージの片側
に設けたもので、図３３は、駆動系を光軸を挟んでレチ
クルステージの両側に設けたものである。
対象の一例でもある半導体露光装置のを示す。この露光
装置は、原版たるレチクルのパターンを円弧状または矩
形状領域に限定して被露光物であるウエハ上に結像し、
レチクルとウエハの両方を機械的に走査することにより
レチクルパターン全体を露光するいわゆる走査型露光装
置である。図３２および図３３は、レチクル走査系の詳
細を示す。図３２は、駆動系をレチクルステージの片側
に設けたもので、図３３は、駆動系を光軸を挟んでレチ
クルステージの両側に設けたものである。
【０００３】図３１において、基準ベース１００上に除
振手段１０１を介して本体定盤１０２が支持されてい
る。本体定盤１０２上にはＸＹ平面（水平面）内に移動
可能なウエハステージ１０３が設けられ、その上方には
本体支持部材１０５を介して投影光学系１０６が固定さ
れている。支持部材１０５の上方にはレチクルステージ
ベース８０が設けられ、レチクルステージベース８０上
を不図示のガイドに沿って１軸方向に走査可能なレチク
ルステージ８２が設けられている。１０４は、ウエハス
テージ１０３の位置を計測するための干渉計第２基準、
１０７はレチクルステージ８２の位置を計測するための
干渉計第１基準、１０８はレチクルステージ８２上のレ
チクル（不図示）を通してウエハステージ１０３上のウ
エハ（不図示）に露光エネルギーを与えるための照明系
である。
振手段１０１を介して本体定盤１０２が支持されてい
る。本体定盤１０２上にはＸＹ平面（水平面）内に移動
可能なウエハステージ１０３が設けられ、その上方には
本体支持部材１０５を介して投影光学系１０６が固定さ
れている。支持部材１０５の上方にはレチクルステージ
ベース８０が設けられ、レチクルステージベース８０上
を不図示のガイドに沿って１軸方向に走査可能なレチク
ルステージ８２が設けられている。１０４は、ウエハス
テージ１０３の位置を計測するための干渉計第２基準、
１０７はレチクルステージ８２の位置を計測するための
干渉計第１基準、１０８はレチクルステージ８２上のレ
チクル（不図示）を通してウエハステージ１０３上のウ
エハ（不図示）に露光エネルギーを与えるための照明系
である。
【０００４】図３３において、レチクルステージベース
８０上にガイド８１が固定され、ガイド８１上に上に空
気膜等の潤滑手段を介してレチクルステージ８２が走査
方向に滑動自在に支持されている。ステージ８２上には
工作物であるレチクル８３が保持されている。またレチ
クルステージ８２の両側には駆動コイル８５が固定さ
れ、レチクルステージ８２の全ストロークにわたり駆動
コイル８５の一部に巻線に垂直な一定の磁場を与えるた
め、ヨーク８６と永久磁石８７で構成されるリニアモー
タ固定子が設けられている。リニアモータ固定子はレチ
クルステージベース８０上に固定され、駆動コイル８５
には不図示の電力増幅器が接続されている。電力増幅器
としては、指令値に応じた電流を連続的に流すリニア方
式が用いられ、高い周波数まで電流指令に応答するよう
になっている。ウエハステージ１０３もレチクルステー
ジ８２と同様に構成することができる。ＸＹステージ
は、上述の駆動機構（ステージ装置）を２段重ねること
により構成される。
８０上にガイド８１が固定され、ガイド８１上に上に空
気膜等の潤滑手段を介してレチクルステージ８２が走査
方向に滑動自在に支持されている。ステージ８２上には
工作物であるレチクル８３が保持されている。またレチ
クルステージ８２の両側には駆動コイル８５が固定さ
れ、レチクルステージ８２の全ストロークにわたり駆動
コイル８５の一部に巻線に垂直な一定の磁場を与えるた
め、ヨーク８６と永久磁石８７で構成されるリニアモー
タ固定子が設けられている。リニアモータ固定子はレチ
クルステージベース８０上に固定され、駆動コイル８５
には不図示の電力増幅器が接続されている。電力増幅器
としては、指令値に応じた電流を連続的に流すリニア方
式が用いられ、高い周波数まで電流指令に応答するよう
になっている。ウエハステージ１０３もレチクルステー
ジ８２と同様に構成することができる。ＸＹステージ
は、上述の駆動機構（ステージ装置）を２段重ねること
により構成される。
【０００５】永久磁石８７は図３４に示すように厚み方
向に着磁されている。つまり、ヨーク８６に接する面が
Ｓ極に、その裏側の駆動コイル８５の一部に対向する面
がＮ極に着磁されている。駆動コイル８５はレチクルス
テージ８２の全ストロークにわたり、リニアモータ固定
子であるヨーク８６および磁石８７と非接触を保つよう
になっている。
向に着磁されている。つまり、ヨーク８６に接する面が
Ｓ極に、その裏側の駆動コイル８５の一部に対向する面
がＮ極に着磁されている。駆動コイル８５はレチクルス
テージ８２の全ストロークにわたり、リニアモータ固定
子であるヨーク８６および磁石８７と非接触を保つよう
になっている。
【０００６】上記構成において、レチクルやウエハ等の
工作物８３を移動するときは、リニア方式の電力増幅器
が不図示の位置・速度制御回路から指令を受けて加速電
流、または減速電流を駆動コイル８５に流し、位置決め
するときもリニア方式の電力増幅器がステージ８２を不
図示の制御回路の指令で時々刻々と位置偏差を無くすよ
うに、微小な電流を時々刻々と駆動コイル８５に流し続
ける。つまり、加減速においても位置決めにおいても同
じ電力増幅器と同じ駆動コイル８５が用いられる。
工作物８３を移動するときは、リニア方式の電力増幅器
が不図示の位置・速度制御回路から指令を受けて加速電
流、または減速電流を駆動コイル８５に流し、位置決め
するときもリニア方式の電力増幅器がステージ８２を不
図示の制御回路の指令で時々刻々と位置偏差を無くすよ
うに、微小な電流を時々刻々と駆動コイル８５に流し続
ける。つまり、加減速においても位置決めにおいても同
じ電力増幅器と同じ駆動コイル８５が用いられる。
【０００７】図３１の走査形露光装置において、レチク
ルステージ８２上のレチクルに照明光が当たるのは、そ
のレチクルのうちレチクルステージ８２の走査方向に垂
直な細長い矩形または円弧領域のみなので、そのレチク
ルのパターン全体をウエハ上に露光するにはレチクルス
テージ８２とウエハステージ１０３の双方を走査する必
要がある。走査は一定速度で行なわれ、走査中のレチク
ルステージ８２とウエハステージ１０３の速度比は、投
影光学系１０８の縮小倍率に正確に一致させる。レチク
ルステージ８２の位置は干渉計第１基準１０７を介し
て、ウエハステージ１０３の位置は干渉計第２基準１０
４を介して、不図示のレーザ干渉計で計測され不図示の
制御系に帰還されるようになっている。
ルステージ８２上のレチクルに照明光が当たるのは、そ
のレチクルのうちレチクルステージ８２の走査方向に垂
直な細長い矩形または円弧領域のみなので、そのレチク
ルのパターン全体をウエハ上に露光するにはレチクルス
テージ８２とウエハステージ１０３の双方を走査する必
要がある。走査は一定速度で行なわれ、走査中のレチク
ルステージ８２とウエハステージ１０３の速度比は、投
影光学系１０８の縮小倍率に正確に一致させる。レチク
ルステージ８２の位置は干渉計第１基準１０７を介し
て、ウエハステージ１０３の位置は干渉計第２基準１０
４を介して、不図示のレーザ干渉計で計測され不図示の
制御系に帰還されるようになっている。
【０００８】上記構成において、ウエハステージ１０３
およびレチクルステージ８２を初期位置に移動し、ウエ
ハステージ１０３およびレチクルステージ８２を加速す
る。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所
定の位置関係となり、速度比が投影光学系１０８の縮小
倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って
露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に
減速する。
およびレチクルステージ８２を初期位置に移動し、ウエ
ハステージ１０３およびレチクルステージ８２を加速す
る。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所
定の位置関係となり、速度比が投影光学系１０８の縮小
倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って
露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に
減速する。
【０００９】図３５は他の従来例を示す。図３２のもの
とは、単相リニアモータの構成が異なる。すなわち、図
３５のリニアモータは、可動部がコイル９８と単極で対
面する短い磁石９５と、可動磁石９５のストローク全体
にわたって配置されて磁石９５の磁束を循環させる固定
ヨーク９６と、そのストローク全体にわたって固定ヨー
ク９６の一部に巻き回された単相コイルとにより構成さ
れている。
とは、単相リニアモータの構成が異なる。すなわち、図
３５のリニアモータは、可動部がコイル９８と単極で対
面する短い磁石９５と、可動磁石９５のストローク全体
にわたって配置されて磁石９５の磁束を循環させる固定
ヨーク９６と、そのストローク全体にわたって固定ヨー
ク９６の一部に巻き回された単相コイルとにより構成さ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】半導体露光装置ではパ
ターンの微細化、生産性向上および工作物の大口径化に
対する要求が年々高まっている。生産性を向上させるた
めには露光時間を短縮したり、工作物の移動、位置決め
をより高速に行なう必要があり、このためには移動の加
速度、減速度を大きくする必要がある。また同時に、工
作物の大口径化を達成するためにステージは大型化し、
搬送重量が増加する。したがって、より重いものをより
大きな加速度で動かすことが必要となり、推力の大きい
アクチュエータと大出力の電力増幅器が必要となる。
ターンの微細化、生産性向上および工作物の大口径化に
対する要求が年々高まっている。生産性を向上させるた
めには露光時間を短縮したり、工作物の移動、位置決め
をより高速に行なう必要があり、このためには移動の加
速度、減速度を大きくする必要がある。また同時に、工
作物の大口径化を達成するためにステージは大型化し、
搬送重量が増加する。したがって、より重いものをより
大きな加速度で動かすことが必要となり、推力の大きい
アクチュエータと大出力の電力増幅器が必要となる。
【００１１】従来の走査型露光装置等におけるステージ
駆動機構では、走査ステージのストローク全域にわたり
一定の磁場を発生するようなリニアモータ固定子が設け
られている。そして推力の大きくするためには、上記一
定の磁場の強さを例えば５０００ガウス程度以上の強磁
場にする設計が行なわれている。ところが、図３４に示
すように磁場はヨーク８６を循環するので、ヨークの両
端部にはストローク全域分の磁束が集中する。ヨークは
鉄などの飽和磁束密度の高い材質で構成されるが、集中
した磁束を飽和させないためには大きな断面積が必要に
なる。この結果、ヨークの体積および質量が増大し、装
置全体の大きさ矢重さを増大させるという欠点があっ
た。
駆動機構では、走査ステージのストローク全域にわたり
一定の磁場を発生するようなリニアモータ固定子が設け
られている。そして推力の大きくするためには、上記一
定の磁場の強さを例えば５０００ガウス程度以上の強磁
場にする設計が行なわれている。ところが、図３４に示
すように磁場はヨーク８６を循環するので、ヨークの両
端部にはストローク全域分の磁束が集中する。ヨークは
鉄などの飽和磁束密度の高い材質で構成されるが、集中
した磁束を飽和させないためには大きな断面積が必要に
なる。この結果、ヨークの体積および質量が増大し、装
置全体の大きさ矢重さを増大させるという欠点があっ
た。
【００１２】また、走査ステージの全ストロークにわた
り一定の磁場を発生させるためには、走査ステージの全
ストロークにわたり、一定の厚さの磁石を設ける必要が
ある。一定磁場は上記のように強磁場が要求されるた
め、磁石材料としては高価な希土類磁石を用いる必要が
ある。したがって、駆動部のコストがかさむという欠点
もあった。
り一定の磁場を発生させるためには、走査ステージの全
ストロークにわたり、一定の厚さの磁石を設ける必要が
ある。一定磁場は上記のように強磁場が要求されるた
め、磁石材料としては高価な希土類磁石を用いる必要が
ある。したがって、駆動部のコストがかさむという欠点
もあった。
【００１３】本発明の第１の目的は、小型軽量かつ安価
で、走査型露光装置のレチクルステージ用として特に好
適なリニアモータ型駆動機構（ステージ装置）を提供す
ることにある。
で、走査型露光装置のレチクルステージ用として特に好
適なリニアモータ型駆動機構（ステージ装置）を提供す
ることにある。
【００１４】また、リニアモータを駆動するための電力
増幅器に関し、従来は電力増幅器にリニア方式のものを
用いていた。これは電流の応答性は良いが増幅器自身の
発熱が大きく大出力化することが困難である。
増幅器に関し、従来は電力増幅器にリニア方式のものを
用いていた。これは電流の応答性は良いが増幅器自身の
発熱が大きく大出力化することが困難である。
【００１５】一方、効率のよい増幅器として最大値が一
定の不連続な矩形電圧を出力するＰＷＭ増幅器がある。
このＰＷＭ増幅器は、矩形電圧の幅を変えることによ
り、結果的に流れる電流量を変えるものである。このＰ
ＷＭ増幅器を用いる方式では、基本となる矩形波の周波
数が２０ＫＨｚ程度であり、高い周波数まで電流を応答
させることが困難である。したがって、位置決め時や定
速制御時の制御周波数を高く設定することができずサー
ボゲインも高くできない。つまり、従来のように、加減
速や位置決めにおいても同じ電力増幅器と駆動コイルを
用いる方式では、大出力と高精度を両立することができ
ないという問題があった。
定の不連続な矩形電圧を出力するＰＷＭ増幅器がある。
このＰＷＭ増幅器は、矩形電圧の幅を変えることによ
り、結果的に流れる電流量を変えるものである。このＰ
ＷＭ増幅器を用いる方式では、基本となる矩形波の周波
数が２０ＫＨｚ程度であり、高い周波数まで電流を応答
させることが困難である。したがって、位置決め時や定
速制御時の制御周波数を高く設定することができずサー
ボゲインも高くできない。つまり、従来のように、加減
速や位置決めにおいても同じ電力増幅器と駆動コイルを
用いる方式では、大出力と高精度を両立することができ
ないという問題があった。
【００１６】本発明の第２の目的は、このような従来技
術の問題点に鑑み、大出力と高精度を兼ね備えた駆動機
構（ステージ装置）を提供することにある。
術の問題点に鑑み、大出力と高精度を兼ね備えた駆動機
構（ステージ装置）を提供することにある。
【００１７】さらに、従来の単相リニアモータは、図３
２および図３３のものも、図３５のものも、いずれの場
合も可動コイル８５または可動磁石９５はガイド８１上
で一次元方向に、滑動自在に設けられた可動部に固定さ
れ、可動コイル８５または固定コイル９８に電流を流し
て可動部を前記一次元方向に動かすようになっていた。
いずれの場合も、固定ヨーク８６，９６の厚さは、最低
限永久磁石８７，９５が発生する磁束を飽和させないよ
うな厚みが必要である。しかしながら、固定ヨーク８
６，９６の厚さを永久磁石８７，９５が発生する磁束を
飽和させない最低限の厚さに設定した場合、可動部の移
動を高速化するために加減速時の推力を大きく取ろうと
してコイル８５，９８に大電流を流しても、電流による
磁束でヨークが飽和してしまい、大きな推力が得られな
い。一方、コイル電流による磁束でヨークが飽和しない
ようにヨークの厚さを厚くすると、全体の厚さが厚くな
ってしまう。つまり、従来の構成ではヨークの厚さを薄
くすることと、大きな推力を得ることは両立しないとい
う問題点があった。
２および図３３のものも、図３５のものも、いずれの場
合も可動コイル８５または可動磁石９５はガイド８１上
で一次元方向に、滑動自在に設けられた可動部に固定さ
れ、可動コイル８５または固定コイル９８に電流を流し
て可動部を前記一次元方向に動かすようになっていた。
いずれの場合も、固定ヨーク８６，９６の厚さは、最低
限永久磁石８７，９５が発生する磁束を飽和させないよ
うな厚みが必要である。しかしながら、固定ヨーク８
６，９６の厚さを永久磁石８７，９５が発生する磁束を
飽和させない最低限の厚さに設定した場合、可動部の移
動を高速化するために加減速時の推力を大きく取ろうと
してコイル８５，９８に大電流を流しても、電流による
磁束でヨークが飽和してしまい、大きな推力が得られな
い。一方、コイル電流による磁束でヨークが飽和しない
ようにヨークの厚さを厚くすると、全体の厚さが厚くな
ってしまう。つまり、従来の構成ではヨークの厚さを薄
くすることと、大きな推力を得ることは両立しないとい
う問題点があった。
【００１８】本発明の第３の目的は、ヨークの厚さを薄
くすることと、大きな推力を得ることを両立させたリニ
アモータを提供することにある。
くすることと、大きな推力を得ることを両立させたリニ
アモータを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するため、本発明の第１の局面に係るステージ装置は、
所定の方向に移動可能なステージと、前記移動方向に沿
って配置されたステージ加減速用推力発生手段と、該推
力発生手段と並列に設けられたステージ速度制御用推力
発生手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ
加速区間に位置する部分でステージ加速用推力を発生さ
せる加速手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステ
ージ減速区間に位置する部分でステージ減速用推力を発
生させる減速手段と、少なくとも前記加速区間と減速区
間との間の所定範囲において前記速度制御用推力発生手
段によるステージ推力を制御する速度制御手段とを具備
することを特徴とする。
するため、本発明の第１の局面に係るステージ装置は、
所定の方向に移動可能なステージと、前記移動方向に沿
って配置されたステージ加減速用推力発生手段と、該推
力発生手段と並列に設けられたステージ速度制御用推力
発生手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ
加速区間に位置する部分でステージ加速用推力を発生さ
せる加速手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステ
ージ減速区間に位置する部分でステージ減速用推力を発
生させる減速手段と、少なくとも前記加速区間と減速区
間との間の所定範囲において前記速度制御用推力発生手
段によるステージ推力を制御する速度制御手段とを具備
することを特徴とする。
【００２０】本発明の好ましい実施の一形態において、
前記加減速用推力発生手段および速度制御用推力発生手
段はリニアモータであり、その可動部がその固定部のコ
イルに対して単極で対面する磁石を有し、前記固定部が
前記ステージの全ストロークにわたり前記磁石の位置に
応じて前記コイルの一部に前記磁石による一定の磁場を
与えるためのヨークを備え、さらに前記固定部は前記コ
イルとして、前記ヨークの周囲に巻き回された単相の速
度制御用コイルとおよび複数個の多相の加減速用コイル
を具備することを特徴とする。
前記加減速用推力発生手段および速度制御用推力発生手
段はリニアモータであり、その可動部がその固定部のコ
イルに対して単極で対面する磁石を有し、前記固定部が
前記ステージの全ストロークにわたり前記磁石の位置に
応じて前記コイルの一部に前記磁石による一定の磁場を
与えるためのヨークを備え、さらに前記固定部は前記コ
イルとして、前記ヨークの周囲に巻き回された単相の速
度制御用コイルとおよび複数個の多相の加減速用コイル
を具備することを特徴とする。
【００２１】あるいは、前記加減速用推力発生手段およ
び速度制御用推力発生手段は、リニアモータであり、そ
の可動部がその固定部のコイルに対して２極で対面し、
かつこれらの２極が少なくとも前記ステージの最大スト
ローク距離だけ離れて設けられた磁石を有し、前記固定
部が前記ステージの全ストロークにわたり前記磁石の位
置に応じて前記コイルの一部に一定の磁場を与えるため
のヨーク、ならびに前記コイルとして、このヨークの周
囲に巻き回された単相の速度制御用コイルおよび複数個
の多相の加減速用コイルを各２組とを具備し、前記各２
組のコイルは前記磁石の２極間距離と実質的に同一の距
離だけ離れて設けられていることを特徴とする。
び速度制御用推力発生手段は、リニアモータであり、そ
の可動部がその固定部のコイルに対して２極で対面し、
かつこれらの２極が少なくとも前記ステージの最大スト
ローク距離だけ離れて設けられた磁石を有し、前記固定
部が前記ステージの全ストロークにわたり前記磁石の位
置に応じて前記コイルの一部に一定の磁場を与えるため
のヨーク、ならびに前記コイルとして、このヨークの周
囲に巻き回された単相の速度制御用コイルおよび複数個
の多相の加減速用コイルを各２組とを具備し、前記各２
組のコイルは前記磁石の２極間距離と実質的に同一の距
離だけ離れて設けられていることを特徴とする。
【００２２】前記複数個の多相の加減速用コイルは、前
記単相の速度制御用コイルの外側に巻き回してもよい。
あるいは、前記ヨークを、前記ステージの移動方向に平
行で少なくとも該ステージの全ストロークにわたる直線
部分を有するメインヨークと、このメインヨークの直線
部分と少なくとも前記ステージの全ストロークにわたり
平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前記メイ
ンヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとで構成
し、速度制御用コイルおよび加減速用コイルの一方を前
記メインヨークに、他方をサイドヨークに巻き回しても
よい。さらに、サイドヨークをメインヨークの両側に配
置し、メインヨークに速度制御用コイルを巻き回し、両
サイドヨークに前記複数個の多相の加減速用コイルを１
組ずつ都合２組を巻き回してもよい。
記単相の速度制御用コイルの外側に巻き回してもよい。
あるいは、前記ヨークを、前記ステージの移動方向に平
行で少なくとも該ステージの全ストロークにわたる直線
部分を有するメインヨークと、このメインヨークの直線
部分と少なくとも前記ステージの全ストロークにわたり
平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前記メイ
ンヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとで構成
し、速度制御用コイルおよび加減速用コイルの一方を前
記メインヨークに、他方をサイドヨークに巻き回しても
よい。さらに、サイドヨークをメインヨークの両側に配
置し、メインヨークに速度制御用コイルを巻き回し、両
サイドヨークに前記複数個の多相の加減速用コイルを１
組ずつ都合２組を巻き回してもよい。
【００２３】これらのリニアモータの可動部および固定
部は、前記ステージの片側に１組だけ、または両側に１
組ずつ計２組が配置される。
部は、前記ステージの片側に１組だけ、または両側に１
組ずつ計２組が配置される。
【００２４】また、前記加速手段、減速手段および速度
制御手段は、前記ステージの位置を検出する位置検出手
段と、前記位置検出手段により検出される前記ステージ
の現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する
指令手段と、この電流指令に応じた電流を出力するＰＷ
Ｍ方式の加速用電力増幅器および減速用電力増幅器と、
前記加速用電力増幅器の出力を前記ステージ加速区間に
位置する加減速用推力発生手段に、前記減速用電力増幅
器の出力を前記ステージ減速区間に位置する加減速用推
力発生手段に接続するスイッチ手段と、前記電流指令に
応じた電流を出力して前記速度制御用推力発生手段を駆
動するリニア方式の速度制御用電力増幅器とを具備する
ことを特徴とする。
制御手段は、前記ステージの位置を検出する位置検出手
段と、前記位置検出手段により検出される前記ステージ
の現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する
指令手段と、この電流指令に応じた電流を出力するＰＷ
Ｍ方式の加速用電力増幅器および減速用電力増幅器と、
前記加速用電力増幅器の出力を前記ステージ加速区間に
位置する加減速用推力発生手段に、前記減速用電力増幅
器の出力を前記ステージ減速区間に位置する加減速用推
力発生手段に接続するスイッチ手段と、前記電流指令に
応じた電流を出力して前記速度制御用推力発生手段を駆
動するリニア方式の速度制御用電力増幅器とを具備する
ことを特徴とする。
【００２５】上記の第２の目的を達成するため、本発明
の第２の局面においては、ステージの位置を検出する位
置検出手段、位置検出手段により検出されるステージの
現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指
令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅
器、およびこの電流によりステージを駆動する駆動手段
を有するステージ装置において、電力増幅器および駆動
手段は、ＰＷＭ方式の第１の電力増幅器およびその出力
電流によりステージを駆動する第１の駆動手段と、リニ
ア方式の第２の電力増幅器およびその出力電流によりス
テージを駆動する第２の駆動手段とを並列に具備するこ
とを特徴とする。
の第２の局面においては、ステージの位置を検出する位
置検出手段、位置検出手段により検出されるステージの
現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指
令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅
器、およびこの電流によりステージを駆動する駆動手段
を有するステージ装置において、電力増幅器および駆動
手段は、ＰＷＭ方式の第１の電力増幅器およびその出力
電流によりステージを駆動する第１の駆動手段と、リニ
ア方式の第２の電力増幅器およびその出力電流によりス
テージを駆動する第２の駆動手段とを並列に具備するこ
とを特徴とする。
【００２６】この第２の局面に係る好ましい実施の形態
において、ステージの加減速時には第１の電力増幅器を
介してステージを駆動し、ステージの位置決め・速度制
御時には第２の電力増幅器を介してステージを駆動する
ように第１または第２の電力増幅器を選択する手段を具
備することを特徴とする。
において、ステージの加減速時には第１の電力増幅器を
介してステージを駆動し、ステージの位置決め・速度制
御時には第２の電力増幅器を介してステージを駆動する
ように第１または第２の電力増幅器を選択する手段を具
備することを特徴とする。
【００２７】また、第１および第２駆動手段は、リニア
モータであり、その可動部は、第１の電力増幅器に接続
した加減速用コイル、および第２の電力増幅器に接続し
た位置決め・速度制御用コイルを具備することを特徴と
する。
モータであり、その可動部は、第１の電力増幅器に接続
した加減速用コイル、および第２の電力増幅器に接続し
た位置決め・速度制御用コイルを具備することを特徴と
する。
【００２８】また、第１および第２駆動手段は、リニア
モータであり、その可動部がその固定部のコイルに対し
て単極で対面する磁石を有し、固定部がステージの全ス
トロークにわたり磁石の位置に応じてコイルの一部に一
定の磁場を与えるためのヨーク、ならびにコイルとし
て、このヨークの周囲に巻き回された単相の速度制御コ
イルおよび複数個の多相の加減速コイルとを具備するこ
とを特徴とする。この場合、速度制御コイルおよび加減
速コイルは前記第１の局面におけると同様に巻き回せば
よい。
モータであり、その可動部がその固定部のコイルに対し
て単極で対面する磁石を有し、固定部がステージの全ス
トロークにわたり磁石の位置に応じてコイルの一部に一
定の磁場を与えるためのヨーク、ならびにコイルとし
て、このヨークの周囲に巻き回された単相の速度制御コ
イルおよび複数個の多相の加減速コイルとを具備するこ
とを特徴とする。この場合、速度制御コイルおよび加減
速コイルは前記第１の局面におけると同様に巻き回せば
よい。
【００２９】また、第２駆動手段は、ステージに固定さ
れたコイルと、このコイルに磁場を与えるための磁石お
よびヨークとを有するリニアモータであり、第１駆動手
段は送りねじ機構と、この送りねじ機構の力をステージ
に伝達する力伝達部とを有することを特徴とする。
れたコイルと、このコイルに磁場を与えるための磁石お
よびヨークとを有するリニアモータであり、第１駆動手
段は送りねじ機構と、この送りねじ機構の力をステージ
に伝達する力伝達部とを有することを特徴とする。
【００３０】さらに、第１および第２駆動手段はリニア
モータであり、その可動部が多極の磁石ユニットを有
し、固定部が複数個の偏平コイルユニットを有し、偏平
コイルユニットは第１の電力増幅器に接続される加減速
コイルと、第２電力増幅器に接続される位置決め・速度
制御コイルとを有することを特徴とする。
モータであり、その可動部が多極の磁石ユニットを有
し、固定部が複数個の偏平コイルユニットを有し、偏平
コイルユニットは第１の電力増幅器に接続される加減速
コイルと、第２電力増幅器に接続される位置決め・速度
制御コイルとを有することを特徴とする。
【００３１】上記の第３の目的を達成するため、本発明
の第３の局面における単相リニアモータは、単相コイル
と、この単相コイルの軸方向にこの単相コイルとの相対
移動が自在な第１の永久磁石と、強磁性体からなり前記
単相コイルを軸方向に貫通する第１のヨークと、前記単
相コイルの外側に前記第１のヨークと平行に配置された
部分を有し前記第１の永久磁石からの磁束を前記単相コ
イルの巻線を横切って循環させる閉磁路を前記第１のヨ
ークおよび第１の永久磁石とともに形成する強磁性体か
らなる第２のヨークと、前記第１のヨークと第２のヨー
クを接続する第２の永久磁石を具備することを特徴とす
る。
の第３の局面における単相リニアモータは、単相コイル
と、この単相コイルの軸方向にこの単相コイルとの相対
移動が自在な第１の永久磁石と、強磁性体からなり前記
単相コイルを軸方向に貫通する第１のヨークと、前記単
相コイルの外側に前記第１のヨークと平行に配置された
部分を有し前記第１の永久磁石からの磁束を前記単相コ
イルの巻線を横切って循環させる閉磁路を前記第１のヨ
ークおよび第１の永久磁石とともに形成する強磁性体か
らなる第２のヨークと、前記第１のヨークと第２のヨー
クを接続する第２の永久磁石を具備することを特徴とす
る。
【００３２】この第３の局面に係る好ましい実施の形態
において、前記単相コイルは可動であり、前記第１およ
び第２のヨークは前記単相コイルのストローク全体にわ
たる直線部分を有する固定ヨークであり、前記第１の永
久磁石は前記第１または第２のヨークの直線部分に固定
されて前記単相コイルのストローク全体にわたり前記単
相コイルと単極で対面する磁石であり、前記第２の磁石
は前記ストロークの外で前記第１のヨークと第２のヨー
クを接続することを特徴とする。
において、前記単相コイルは可動であり、前記第１およ
び第２のヨークは前記単相コイルのストローク全体にわ
たる直線部分を有する固定ヨークであり、前記第１の永
久磁石は前記第１または第２のヨークの直線部分に固定
されて前記単相コイルのストローク全体にわたり前記単
相コイルと単極で対面する磁石であり、前記第２の磁石
は前記ストロークの外で前記第１のヨークと第２のヨー
クを接続することを特徴とする。
【００３３】あるいは、前記第１の永久磁石は前記単相
コイルと単極で対面する可動磁石であり、前記第１およ
び第２のヨークは前記可動磁石のストローク全体にわた
る直線部分を有する固定ヨークであり、前記単相コイル
は前記可動磁石のストローク全体にわたって前記第１の
ヨークに巻き回されており、前記第２の磁石は前記スト
ロークの外で前記第１のヨークと第２のヨークを接続す
ることを特徴とする。
コイルと単極で対面する可動磁石であり、前記第１およ
び第２のヨークは前記可動磁石のストローク全体にわた
る直線部分を有する固定ヨークであり、前記単相コイル
は前記可動磁石のストローク全体にわたって前記第１の
ヨークに巻き回されており、前記第２の磁石は前記スト
ロークの外で前記第１のヨークと第２のヨークを接続す
ることを特徴とする。
【００３４】また、前記単相コイルは速度制御用であ
り、さらにこの単相コイルよりも短い加減速用コイルが
複数個、多相でこの速度制御用単相コイルと並列に巻き
回されていることを特徴とする。
り、さらにこの単相コイルよりも短い加減速用コイルが
複数個、多相でこの速度制御用単相コイルと並列に巻き
回されていることを特徴とする。
【００３５】
【作用】上記第１の局面の構成によれば、加減速用推力
発生手段と、速度制御用推力発生手段を並列に設け、例
えばステージの加速、定速走行および減速の各区間に対
応して、ステージを、先ず前記加減速用推力発生手段の
うち前記加速区間に位置する部分で所望速度まで加速
し、前記速度制御用推力発生手段により所望速度に保ち
ながら前記定速走行区間を走行させ、次いで前記加減速
用推力発生手段のうち前記減速区間に位置する部分で減
速し停止させる。これにより、例えば、この駆動機構を
レチクルステージに用いた走査型露光装置においては、
露光画角に対応して加速、定速走行および減速の各区間
を設定すれば、必要最小限の距離で走査露光することが
できる。また、前記推力発生手段を、加減速用推力発生
用の複数個、複数相のコイルと、速度制御用推力発生用
の単相のコイルを有するリニアモータとして構成し、加
減速時は前記加減速用推力発生用の複数個のコイルの一
部を選択して駆動するようにすれば、加減速用推力発生
手段としてのリニアモータにおけるステージの推力に寄
与しない電流およびそれによる磁束を減らすことがで
き、ヨークの体積および重量を減らし、リニアモータ自
体、延てはこのリニアモータを用いた装置全体の大きさ
および重さを減らすことができる。また、磁石は走査ス
テージの全ストロークにわたり一定である必要はなく、
定速走行区間でのみ一定であれば足りるため、高価な希
土類磁石材料を減らしコストを下げることができる。特
に固定ヨーク側に加減速用推力発生手段としてのコイル
および速度制御用推力発生手段としてのコイルを並列に
巻き回し、これらのコイルに単極で対面する磁石を可動
部とする構成によれば磁石を大幅に小型化することがで
きる。
発生手段と、速度制御用推力発生手段を並列に設け、例
えばステージの加速、定速走行および減速の各区間に対
応して、ステージを、先ず前記加減速用推力発生手段の
うち前記加速区間に位置する部分で所望速度まで加速
し、前記速度制御用推力発生手段により所望速度に保ち
ながら前記定速走行区間を走行させ、次いで前記加減速
用推力発生手段のうち前記減速区間に位置する部分で減
速し停止させる。これにより、例えば、この駆動機構を
レチクルステージに用いた走査型露光装置においては、
露光画角に対応して加速、定速走行および減速の各区間
を設定すれば、必要最小限の距離で走査露光することが
できる。また、前記推力発生手段を、加減速用推力発生
用の複数個、複数相のコイルと、速度制御用推力発生用
の単相のコイルを有するリニアモータとして構成し、加
減速時は前記加減速用推力発生用の複数個のコイルの一
部を選択して駆動するようにすれば、加減速用推力発生
手段としてのリニアモータにおけるステージの推力に寄
与しない電流およびそれによる磁束を減らすことがで
き、ヨークの体積および重量を減らし、リニアモータ自
体、延てはこのリニアモータを用いた装置全体の大きさ
および重さを減らすことができる。また、磁石は走査ス
テージの全ストロークにわたり一定である必要はなく、
定速走行区間でのみ一定であれば足りるため、高価な希
土類磁石材料を減らしコストを下げることができる。特
に固定ヨーク側に加減速用推力発生手段としてのコイル
および速度制御用推力発生手段としてのコイルを並列に
巻き回し、これらのコイルに単極で対面する磁石を可動
部とする構成によれば磁石を大幅に小型化することがで
きる。
【００３６】本発明の第２の局面に係る構成によれば、
露光装置等のステージの各駆動軸ごとに加減速用推力発
生手段（第１の駆動手段）と位置決め・速度制御用推力
発生手段（第２の駆動手段）とを並列に設け、加減速用
推力発生手段にはＰＷＭ方式の電力増幅器を接続し、位
置決め・速度制御用推力発生手段にはリニア方式の電力
増幅器を接続し、加減速時はＰＷＭ方式増幅器により大
出力を発生して高速な移動を行ない、位置決め・速度制
御時はリニア増幅器により高精度な位置決めおよび定速
走行を行なわせることができる。
露光装置等のステージの各駆動軸ごとに加減速用推力発
生手段（第１の駆動手段）と位置決め・速度制御用推力
発生手段（第２の駆動手段）とを並列に設け、加減速用
推力発生手段にはＰＷＭ方式の電力増幅器を接続し、位
置決め・速度制御用推力発生手段にはリニア方式の電力
増幅器を接続し、加減速時はＰＷＭ方式増幅器により大
出力を発生して高速な移動を行ない、位置決め・速度制
御時はリニア増幅器により高精度な位置決めおよび定速
走行を行なわせることができる。
【００３７】本発明の第３の局面に係る構成によれば、
第１の永久磁石と単相コイルと該永久磁石の磁束を循環
させる強磁性体でできた固定ヨークとで構成される単相
リニアモータにおいて、該磁石の磁束を循環させるため
の固定ヨークの一部に該磁石の磁束を通す磁気回路に直
列に第２の永久磁石を配置し、この第２の永久磁石は、
前記第１の永久磁石の磁束を妨げないように着磁するこ
とにより、この第２の永久磁石によって前記単相コイル
に流す電流による磁束のみを遮断することができる。し
たがって、この単相リニアモータによれば、ヨークの厚
みを薄くして、なおかつ大きな推力を得ることができ
る。
第１の永久磁石と単相コイルと該永久磁石の磁束を循環
させる強磁性体でできた固定ヨークとで構成される単相
リニアモータにおいて、該磁石の磁束を循環させるため
の固定ヨークの一部に該磁石の磁束を通す磁気回路に直
列に第２の永久磁石を配置し、この第２の永久磁石は、
前記第１の永久磁石の磁束を妨げないように着磁するこ
とにより、この第２の永久磁石によって前記単相コイル
に流す電流による磁束のみを遮断することができる。し
たがって、この単相リニアモータによれば、ヨークの厚
みを薄くして、なおかつ大きな推力を得ることができ
る。
【００３８】これらの単相リニアモータは、前記加減速
用推力発生手段および速度制御用推力発生手段として、
または第１および第２の駆動手段として、用いることが
できる。
用推力発生手段および速度制御用推力発生手段として、
または第１および第２の駆動手段として、用いることが
できる。
【００３９】さらに、上記した本発明の各駆動機構は、
図３１に示すような走査型露光装置のレチクルステージ
として好適に用いることができる。
図３１に示すような走査型露光装置のレチクルステージ
として好適に用いることができる。
【００４０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 ［実施例１］図１〜３は、本発明の第１の実施例に係る
駆動機構を用いたレチクルステージの構成を示す斜視図
であり、図１は全体図、図２はヨークおよびコイル部分
破断図、図３は可動部と固定部とをずらして示した分解
図である。図１〜３に示すレチクルステージでは、不図
示の除振ベース上にステージガイド１が固定され、ステ
ージガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ
２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２
上にはレチクル３が保持されている。またステージ２の
両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板４が固定され、
磁石保持板４の水平部分４ａに図に示すように磁石の入
る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ
固定されている。ステージ２、レチクル３、磁石保持板
４および磁石５が一体となって可動部を構成する。
る。 ［実施例１］図１〜３は、本発明の第１の実施例に係る
駆動機構を用いたレチクルステージの構成を示す斜視図
であり、図１は全体図、図２はヨークおよびコイル部分
破断図、図３は可動部と固定部とをずらして示した分解
図である。図１〜３に示すレチクルステージでは、不図
示の除振ベース上にステージガイド１が固定され、ステ
ージガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ
２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２
上にはレチクル３が保持されている。またステージ２の
両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板４が固定され、
磁石保持板４の水平部分４ａに図に示すように磁石の入
る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ
固定されている。ステージ２、レチクル３、磁石保持板
４および磁石５が一体となって可動部を構成する。
【００４１】一方、固定部は可動部の両側に設けられた
ヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニ
ット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク
７、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用
コイル９により形成される。各ユニットを作成する際
は、例えば、先ずセンターヨーク６の周りに長手方向の
長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御
用コイル８が巻き回される。速度制御用コイル８は電気
的に単相になるように構成される。速度制御用コイル８
の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル８
に比べて十分短い加減速用コイル９が巻き回され、この
加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向
に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル
９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できる
ように構成される。次に、センターヨーク６を上下から
挟み込むようにサイドヨーク７が固定される。固定部と
可動部は前述の磁石保持板４の磁石５部分がヨーク・コ
イルユニット１０における加減速用コイル９とサイドヨ
ーク７との間にこれらとは非接触ではまるような位置関
係で組み立てられる。
ヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニ
ット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク
７、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用
コイル９により形成される。各ユニットを作成する際
は、例えば、先ずセンターヨーク６の周りに長手方向の
長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御
用コイル８が巻き回される。速度制御用コイル８は電気
的に単相になるように構成される。速度制御用コイル８
の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル８
に比べて十分短い加減速用コイル９が巻き回され、この
加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向
に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル
９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できる
ように構成される。次に、センターヨーク６を上下から
挟み込むようにサイドヨーク７が固定される。固定部と
可動部は前述の磁石保持板４の磁石５部分がヨーク・コ
イルユニット１０における加減速用コイル９とサイドヨ
ーク７との間にこれらとは非接触ではまるような位置関
係で組み立てられる。
【００４２】可動部の磁石５は、図４の電気系統図に矢
印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されてい
る。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた２
枚の磁石５はＮ極が互いに向き合うように、したがって
センターヨーク６に向かうように着磁されている。これ
により、各磁石５から発生した磁束がセンターヨーク６
に入って長手方向前後に分岐し、センターヨーク６の両
端部（前後端部）に達し、そこで上下に分岐してサイド
ヨーク７に入り、各上下のサイドヨーク７では前後端部
からの磁束が磁石５と対面する位置（図４ではサイドヨ
ーク７の中央部）に向かって流れ、そこから対面する磁
石のＳ極に達するというような磁気回路が構成される。
したがって、この状態で速度制御用コイル８に電流を流
すと、フレミングの法則により磁石５は走査方向（ヨー
ク６，７の長手方向）に力を受ける。また、磁石５と対
面している部分の加減速用コイル９に電流を流しても同
様に磁石５は走査方向に力を受ける。
印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されてい
る。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた２
枚の磁石５はＮ極が互いに向き合うように、したがって
センターヨーク６に向かうように着磁されている。これ
により、各磁石５から発生した磁束がセンターヨーク６
に入って長手方向前後に分岐し、センターヨーク６の両
端部（前後端部）に達し、そこで上下に分岐してサイド
ヨーク７に入り、各上下のサイドヨーク７では前後端部
からの磁束が磁石５と対面する位置（図４ではサイドヨ
ーク７の中央部）に向かって流れ、そこから対面する磁
石のＳ極に達するというような磁気回路が構成される。
したがって、この状態で速度制御用コイル８に電流を流
すと、フレミングの法則により磁石５は走査方向（ヨー
ク６，７の長手方向）に力を受ける。また、磁石５と対
面している部分の加減速用コイル９に電流を流しても同
様に磁石５は走査方向に力を受ける。
【００４３】図４は、図１〜図３の駆動機構における電
気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ
（可動部および固定部）部分は可動部の一部および固定
部の片側のみが示してある。図４（ａ）はアクチュエー
タの片側部分の一部破断平面図、図４（ｂ）はアクチュ
エータ部分の縦断面および電気系の接続を示す図、そし
て図４（ｃ）はその磁石５部分における横断面図であ
る。図４（ｂ）に示すように、駆動用ドライバとして４
つの加速用ドライバ２９ａ、４つの減速用ドライバ２９
ｂ、および速度制御用ドライバ２８が設けられる。加減
速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量
に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々１個ず
つでよい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介
して加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９
ｂの１つが並列に接続されている。
気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ
（可動部および固定部）部分は可動部の一部および固定
部の片側のみが示してある。図４（ａ）はアクチュエー
タの片側部分の一部破断平面図、図４（ｂ）はアクチュ
エータ部分の縦断面および電気系の接続を示す図、そし
て図４（ｃ）はその磁石５部分における横断面図であ
る。図４（ｂ）に示すように、駆動用ドライバとして４
つの加速用ドライバ２９ａ、４つの減速用ドライバ２９
ｂ、および速度制御用ドライバ２８が設けられる。加減
速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量
に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々１個ず
つでよい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介
して加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９
ｂの１つが並列に接続されている。
【００４４】加減速用コイル９のスイッチ手段Ｓは、各
コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２
９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一
方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加
速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方
と接続されることはない。
コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２
９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一
方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加
速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方
と接続されることはない。
【００４５】ここでは加速用コイルおよび減速用コイル
を４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４
個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ
２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するよう
になっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当
て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライ
バ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるよう
になっている。このようにすれば、連続して隣り合う４
個の加減速用コイル９を、どんな位置であっても、４個
の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂに
それぞれ接続することができる。
を４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４
個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ
２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するよう
になっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当
て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライ
バ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるよう
になっている。このようにすれば、連続して隣り合う４
個の加減速用コイル９を、どんな位置であっても、４個
の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂに
それぞれ接続することができる。
【００４６】図４では、一方のストローク端から他方の
ストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の
始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。こ
のときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９ａ
のみと接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右
端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続
されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コ
イル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相の
コイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速スト
ローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計さ
れている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了する
ようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替
えがないように構成されている。
ストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の
始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。こ
のときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９ａ
のみと接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右
端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続
されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コ
イル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相の
コイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速スト
ローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計さ
れている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了する
ようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替
えがないように構成されている。
【００４７】上記構成からなる駆動機構を図３１の走査
型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の
作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２
は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８
２（図１〜図４においては符号「２」で示す）の作用の
みを説明する。図１〜図４を参照して、先ず、レチクル
ステージ２の初期位置出しを行なう。これは速度制御用
コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送
り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図
示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットす
る。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用
コイル８に電流を流すことにより、図４の始動位置Ｐ１
まで可動部（ステージ２、磁石保持板４および磁石５
等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コイル８に
より位置決め制御を行なう。
型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の
作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２
は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８
２（図１〜図４においては符号「２」で示す）の作用の
みを説明する。図１〜図４を参照して、先ず、レチクル
ステージ２の初期位置出しを行なう。これは速度制御用
コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送
り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図
示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットす
る。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用
コイル８に電流を流すことにより、図４の始動位置Ｐ１
まで可動部（ステージ２、磁石保持板４および磁石５
等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コイル８に
より位置決め制御を行なう。
【００４８】次に、不図示の制御系からの指令により加
速用ドライバ２９ａにより加速用に接続された４相のコ
イル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。
露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように
不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁
石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは
対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ
２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作
用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領
域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用ドラ
イバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面するよう
になっているので、この４相のコイル９で可動部を減速
し停止位置Ｐ２に停止させる。
速用ドライバ２９ａにより加速用に接続された４相のコ
イル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。
露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように
不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁
石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは
対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ
２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作
用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領
域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用ドラ
イバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面するよう
になっているので、この４相のコイル９で可動部を減速
し停止位置Ｐ２に停止させる。
【００４９】図４ではストローク端からストローク端ま
で可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置に
おいて露光画角を小さくとったときはレチクルステージ
を端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置ま
で移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわち
露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場
合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速
用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９ｂ
と接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図４の場
合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動位
置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえ
ば良い。
で可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置に
おいて露光画角を小さくとったときはレチクルステージ
を端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置ま
で移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわち
露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場
合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速
用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９ｂ
と接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図４の場
合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動位
置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえ
ば良い。
【００５０】本実施例によれば、いずれの場合でもスイ
ッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するの
みである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接
続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、
一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の
位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような
複雑な駆動シーケンスを必要としない。
ッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するの
みである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接
続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、
一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の
位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような
複雑な駆動シーケンスを必要としない。
【００５１】本実施例においては磁石５の走査方向の長
さは従来例におけるコイル８５（図３２）の走査方向長
さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨ
ーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用コ
イル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露
光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加減
速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長に
わたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄がある
が、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小
さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはな
らない。さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択
できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
さは従来例におけるコイル８５（図３２）の走査方向長
さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨ
ーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用コ
イル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露
光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加減
速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長に
わたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄がある
が、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小
さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはな
らない。さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択
できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
【００５２】［実施例２］図５は、本発明の第２の実施
例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図５
（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図
５（ｂ）はその磁石５部分における横断面図である。本
実施例では、第１実施例でセンターヨーク６の周りに巻
き回した複数の加減速用コイル９を上下各々のサイドヨ
ーク７の周りに巻き回すようにした。これに伴い加速ド
ライバ群が２組、減速ドライバ群が２組の構成となる。
なお、ステージ２、磁石保持板４および磁石５等からな
る可動部は、磁石５の位置を加減速用コイル９の厚み分
だけセンターヨーク６に寄せた以外は第１実施例のもの
と同様に構成されている。
例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図５
（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図
５（ｂ）はその磁石５部分における横断面図である。本
実施例では、第１実施例でセンターヨーク６の周りに巻
き回した複数の加減速用コイル９を上下各々のサイドヨ
ーク７の周りに巻き回すようにした。これに伴い加速ド
ライバ群が２組、減速ドライバ群が２組の構成となる。
なお、ステージ２、磁石保持板４および磁石５等からな
る可動部は、磁石５の位置を加減速用コイル９の厚み分
だけセンターヨーク６に寄せた以外は第１実施例のもの
と同様に構成されている。
【００５３】第１実施例と同様にレチクルステージ２の
動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置出
しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステージ
を加速する。レチクルステージの重心と加速のための駆
動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をＦ
とすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルステージ
ベース、延ては本体に作用して本体を揺らしたり、本体
を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同
期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の加速用コ
イル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだけのモー
メントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにし
ている。
動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置出
しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステージ
を加速する。レチクルステージの重心と加速のための駆
動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をＦ
とすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルステージ
ベース、延ては本体に作用して本体を揺らしたり、本体
を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同
期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の加速用コ
イル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだけのモー
メントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにし
ている。
【００５４】このときの電流の制御は本体の揺れに相当
する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に
比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドラ
イバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に
比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドラ
イバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
【００５５】露光領域に入ったら加速を止め、一定速度
になるように不図示の制御回路により速度制御する。こ
のとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続された
コイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度
制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電
流との相互作用によるものとなる。
になるように不図示の制御回路により速度制御する。こ
のとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続された
コイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度
制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電
流との相互作用によるものとなる。
【００５６】露光領域を外れたら減速用ドライバ２９ｂ
により減速し、停止させる。このときは必ずしも上下の
ドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す
必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定
すればよいからである。上記加減速および一定速度に制
御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手
段により得るようになっている。
により減速し、停止させる。このときは必ずしも上下の
ドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す
必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定
すればよいからである。上記加減速および一定速度に制
御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手
段により得るようになっている。
【００５７】本実施例では第１実施例の効果に加えて、
加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆
動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメ
ントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変
形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくす
ることができる。
加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆
動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメ
ントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変
形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくす
ることができる。
【００５８】また、上述においては、上下のサイドヨー
ク７に巻き回す加減速用コイル９のターン数が同じとし
て、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の
反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可
動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変
であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上
下のサイドヨーク７に巻き回す加減速用コイル９のター
ン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減
速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消
すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドラ
イバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成で
き、構成を簡略化することができる。
ク７に巻き回す加減速用コイル９のターン数が同じとし
て、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の
反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可
動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変
であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上
下のサイドヨーク７に巻き回す加減速用コイル９のター
ン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減
速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消
すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドラ
イバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成で
き、構成を簡略化することができる。
【００５９】［実施例３］図６〜８は、本発明の第３の
実施例に係るレチクルステージの構成を示す斜視図であ
り、図６は全体図、図７はヨークおよびコイル部分破断
図、図８は可動部と固定部とをずらして示した分解図で
ある。図６〜８に示すレチクルステージでは、不図示の
除振ベース上に不図示のステージガイドが固定され、そ
のステージガイド上に空気膜等の潤滑手段を介してステ
ージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステー
ジ２上にはレチクル３が保持されている。またステージ
２の両側にはコの字形断面を持つ中央部のくびれた磁石
保持板４が固定され、磁石保持板４の前後端の都合４つ
の水平部分４ａに図６〜８に示すようにそれぞれ磁石の
入る矩形穴が設けられ、４つの磁石５がその矩形穴のそ
れぞれに嵌め込まれ固定されている。各磁石保持板４の
前後方向の磁石５と磁石５の距離は少なくともステージ
２の最大ストロークより大きくなるように設定されてい
る。ステージ２、レチクル３、磁石保持板４および磁石
５が一体となって可動部を構成する。
実施例に係るレチクルステージの構成を示す斜視図であ
り、図６は全体図、図７はヨークおよびコイル部分破断
図、図８は可動部と固定部とをずらして示した分解図で
ある。図６〜８に示すレチクルステージでは、不図示の
除振ベース上に不図示のステージガイドが固定され、そ
のステージガイド上に空気膜等の潤滑手段を介してステ
ージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステー
ジ２上にはレチクル３が保持されている。またステージ
２の両側にはコの字形断面を持つ中央部のくびれた磁石
保持板４が固定され、磁石保持板４の前後端の都合４つ
の水平部分４ａに図６〜８に示すようにそれぞれ磁石の
入る矩形穴が設けられ、４つの磁石５がその矩形穴のそ
れぞれに嵌め込まれ固定されている。各磁石保持板４の
前後方向の磁石５と磁石５の距離は少なくともステージ
２の最大ストロークより大きくなるように設定されてい
る。ステージ２、レチクル３、磁石保持板４および磁石
５が一体となって可動部を構成する。
【００６０】一方、固定部は可動部の両側に設けられた
ヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニ
ット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク
７、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用
コイル９により形成される。各ユニットを作成する際
は、例えば、先ずセンターヨーク６の周りに長手方向の
長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御
用コイル８が巻き回される。速度制御用コイル８は電気
的に単相になるように構成されるが、機械的には中央を
境にして２つのコイルから構成され、この２つの部分に
はセンターヨーク６の回りに逆方向の電流が流れるよう
に構成される。例えば２つの部分の巻き回し方向を逆に
したものを直列に接続すればよい。速度制御用コイル８
の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル８
に比べて十分短い加減速用コイル９が巻き回され、この
加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向
に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル
９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できる
ように構成され、かつ磁石保持板４に設けた４つの磁石
５の前２個の磁石５と後２個の磁石５の間隔だけ離れた
２個の加減速用コイル９が直列に接続され、これらの２
個のコイルはセンターヨーク６回りに逆方向の電流が流
れるように構成される。
ヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニ
ット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク
７、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用
コイル９により形成される。各ユニットを作成する際
は、例えば、先ずセンターヨーク６の周りに長手方向の
長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御
用コイル８が巻き回される。速度制御用コイル８は電気
的に単相になるように構成されるが、機械的には中央を
境にして２つのコイルから構成され、この２つの部分に
はセンターヨーク６の回りに逆方向の電流が流れるよう
に構成される。例えば２つの部分の巻き回し方向を逆に
したものを直列に接続すればよい。速度制御用コイル８
の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル８
に比べて十分短い加減速用コイル９が巻き回され、この
加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向
に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル
９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できる
ように構成され、かつ磁石保持板４に設けた４つの磁石
５の前２個の磁石５と後２個の磁石５の間隔だけ離れた
２個の加減速用コイル９が直列に接続され、これらの２
個のコイルはセンターヨーク６回りに逆方向の電流が流
れるように構成される。
【００６１】次に、センターヨーク６を上下から挟み込
むようにサイドヨーク７が固定される。固定部と可動部
は前述の磁石保持板４の磁石５部分がヨーク・コイルユ
ニット１０における加減速用コイル９とサイドヨーク７
との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組
み立てられる。
むようにサイドヨーク７が固定される。固定部と可動部
は前述の磁石保持板４の磁石５部分がヨーク・コイルユ
ニット１０における加減速用コイル９とサイドヨーク７
との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組
み立てられる。
【００６２】可動部の磁石５は、図９の電気系統図に矢
印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されてい
る。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた前
２個の磁石５はＮ極が互いに向き合うように、したがっ
てＮ極がセンターヨーク６に向かうように、そして後２
個の磁石５はＳ極が互いに向き合うように、したがって
Ｓ極がセンターヨーク６に向かうように着磁されてい
る。
印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されてい
る。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた前
２個の磁石５はＮ極が互いに向き合うように、したがっ
てＮ極がセンターヨーク６に向かうように、そして後２
個の磁石５はＳ極が互いに向き合うように、したがって
Ｓ極がセンターヨーク６に向かうように着磁されてい
る。
【００６３】これにより、前部磁石５のＮ極から発生し
た磁束がセンターヨーク６に入って後方の後部磁石５に
対面する位置に向かい、そこから対面する後部磁石５の
Ｓ極に達し、後部磁石５のＮ極から発生した磁束はサイ
ドヨーク７に入って前方の前部磁石５に対面する位置に
向かい、そこから対面する前部磁石５のＳ極に達すると
いうような磁気回路が構成される。したがって、この状
態で速度制御用コイル８に電流を流すと、フレミングの
法則により前部および後部磁石５は走査方向（ヨーク
６，７の長手方向）に同じ向きの力を受ける。また、磁
石５と対面している部分の加減速用コイル９に電流を流
しても同様に前部および後部磁石５は走査方向に同じ向
きの力を受ける。
た磁束がセンターヨーク６に入って後方の後部磁石５に
対面する位置に向かい、そこから対面する後部磁石５の
Ｓ極に達し、後部磁石５のＮ極から発生した磁束はサイ
ドヨーク７に入って前方の前部磁石５に対面する位置に
向かい、そこから対面する前部磁石５のＳ極に達すると
いうような磁気回路が構成される。したがって、この状
態で速度制御用コイル８に電流を流すと、フレミングの
法則により前部および後部磁石５は走査方向（ヨーク
６，７の長手方向）に同じ向きの力を受ける。また、磁
石５と対面している部分の加減速用コイル９に電流を流
しても同様に前部および後部磁石５は走査方向に同じ向
きの力を受ける。
【００６４】図９は、図６〜図８の駆動機構における電
気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ
（可動部および固定部）部分は可動部の一部および固定
部の片側のみが示してある。図９（ａ）はその縦断面お
よび電気系の接続を示す図、そして図９（ｂ）はその磁
石５部分における横断面図である。図９（ａ）に示すよ
うに、駆動用ドライバとして４つの加速用ドライバ２９
ａ、４つの減速用ドライバ２９ｂ、および１個の速度制
御用ドライバ２８が設けられる。加減速用ドライバを複
数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせる
ためであり、余裕があれば各々１個ずつでよい。各加減
速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ドライ
バ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並列に
接続されている。
気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ
（可動部および固定部）部分は可動部の一部および固定
部の片側のみが示してある。図９（ａ）はその縦断面お
よび電気系の接続を示す図、そして図９（ｂ）はその磁
石５部分における横断面図である。図９（ａ）に示すよ
うに、駆動用ドライバとして４つの加速用ドライバ２９
ａ、４つの減速用ドライバ２９ｂ、および１個の速度制
御用ドライバ２８が設けられる。加減速用ドライバを複
数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせる
ためであり、余裕があれば各々１個ずつでよい。各加減
速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ドライ
バ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並列に
接続されている。
【００６５】センターヨーク６回りに互いに逆向きの電
流が流れるように構成された一対の各加減速用コイル９
のスイッチ手段Ｓは、各コイルを加速用ドライバ２９ａ
または減速用ドライバ２９ｂのいずれとも接続しないよ
うにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用す
る。つまり各コイルが加速用ドライバ２９ａおよび減速
用ドライバ２９ｂの両方と接続されることはない。
流が流れるように構成された一対の各加減速用コイル９
のスイッチ手段Ｓは、各コイルを加速用ドライバ２９ａ
または減速用ドライバ２９ｂのいずれとも接続しないよ
うにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用す
る。つまり各コイルが加速用ドライバ２９ａおよび減速
用ドライバ２９ｂの両方と接続されることはない。
【００６６】ここではそれぞれ連続する加速用コイルお
よび減速用コイルを４相ずつ選択してそれぞれ４個の加
速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ２９ｂ
にスイッチ手段Ｓによって接続するようになっている。
加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂ側か
ら見れば、各ドライバには４個ずつ離れたコイル９が加
速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂとスイ
ッチ手段Ｓを介して接続できるようになっている。この
ようにすれば、連続して隣り合う４個の加減速用コイル
９を、どんな位置においても、４個の加速用ドライバ２
９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそれぞれ接続するこ
とができる。
よび減速用コイルを４相ずつ選択してそれぞれ４個の加
速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ２９ｂ
にスイッチ手段Ｓによって接続するようになっている。
加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂ側か
ら見れば、各ドライバには４個ずつ離れたコイル９が加
速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂとスイ
ッチ手段Ｓを介して接続できるようになっている。この
ようにすれば、連続して隣り合う４個の加減速用コイル
９を、どんな位置においても、４個の加速用ドライバ２
９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそれぞれ接続するこ
とができる。
【００６７】図９では、一方のストローク端から他方の
ストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の
始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。こ
のときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９ａ
とのみ接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右
端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続
されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コ
イル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相の
コイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速スト
ローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計さ
れている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了する
ようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替
えがないように構成されている。
ストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の
始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。こ
のときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９ａ
とのみ接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右
端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続
されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コ
イル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相の
コイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速スト
ローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計さ
れている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了する
ようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替
えがないように構成されている。
【００６８】上記構成からなる駆動機構を図３１の走査
型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の
作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２
は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８
２（図６〜図８においては符号「２」で示す）の作用の
みを説明する。図６〜図９を参照して、先ず、レチクル
ステージ２の初期位置出しを行なう。これは速度制御用
コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送
り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図
示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットす
る。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用
コイル８に電流を流すことにより、図９の始動位置Ｐ１
まで可動部（ステージ２、磁石保持板４および磁石５
等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コイル８に
より位置決め制御を行なう。
型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の
作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２
は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８
２（図６〜図８においては符号「２」で示す）の作用の
みを説明する。図６〜図９を参照して、先ず、レチクル
ステージ２の初期位置出しを行なう。これは速度制御用
コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送
り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図
示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットす
る。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用
コイル８に電流を流すことにより、図９の始動位置Ｐ１
まで可動部（ステージ２、磁石保持板４および磁石５
等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コイル８に
より位置決め制御を行なう。
【００６９】次に、不図示の制御系からの指令により加
速用ドライバ２９ａにより加速用に接続されている４相
のコイル９に電流を流してレチクルステージ２を加速す
る。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるよ
うに不図示の制御回路により速度制御する。このとき可
動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９
とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドラ
イバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相
互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露
光領域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用
ドライバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面する
ようになっているので、この４相のコイル９で可動部を
減速し停止位置Ｐ２に停止させる。
速用ドライバ２９ａにより加速用に接続されている４相
のコイル９に電流を流してレチクルステージ２を加速す
る。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるよ
うに不図示の制御回路により速度制御する。このとき可
動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９
とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドラ
イバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相
互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露
光領域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用
ドライバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面する
ようになっているので、この４相のコイル９で可動部を
減速し停止位置Ｐ２に停止させる。
【００７０】図９ではストローク端からストローク端ま
で可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置に
おいて露光画角を小さくとったときはレチクルステージ
を端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置ま
で移動させた方がレチクルステージの走行時間すなわち
露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場
合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速
用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９ｂ
と接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図９の場
合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動位
置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえ
ば良い。
で可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置に
おいて露光画角を小さくとったときはレチクルステージ
を端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置ま
で移動させた方がレチクルステージの走行時間すなわち
露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場
合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速
用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９ｂ
と接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図９の場
合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動位
置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえ
ば良い。
【００７１】本実施例によれば、いずれの場合でもスイ
ッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するの
みである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接
続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、
一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の
位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような
複雑な駆動シーケンスを必要としない。
ッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するの
みである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接
続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、
一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の
位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような
複雑な駆動シーケンスを必要としない。
【００７２】本実施例においては磁石５の走査方向の長
さは従来例におけるコイル８５（図３２）の走査方向長
さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨ
ーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用コ
イル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露
光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加減
速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長に
わたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄がある
が、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小
さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはな
らない。さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択
できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
さは従来例におけるコイル８５（図３２）の走査方向長
さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨ
ーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用コ
イル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露
光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加減
速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長に
わたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄がある
が、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小
さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはな
らない。さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択
できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
【００７３】［実施例４］図１０は、本発明の第４の実
施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図
１０（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を示す
図、図１０（ｂ）はその磁石５部分における横断面図で
ある。本実施例では、第３実施例でセンターヨーク６の
周りに巻き回した複数の加減速用コイル９を上下各々の
サイドヨーク７の周りに巻き回すようにした。これに伴
い加速ドライバ群が２組、減速ドライバ群が２組の構成
となる。また、ステージ２、磁石保持板４および磁石５
等からなる可動部は、磁石５の位置を加減速用コイル９
の厚み分だけセンターヨーク６に寄せた以外は第３実施
例のものと同様に構成されている。
施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図
１０（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を示す
図、図１０（ｂ）はその磁石５部分における横断面図で
ある。本実施例では、第３実施例でセンターヨーク６の
周りに巻き回した複数の加減速用コイル９を上下各々の
サイドヨーク７の周りに巻き回すようにした。これに伴
い加速ドライバ群が２組、減速ドライバ群が２組の構成
となる。また、ステージ２、磁石保持板４および磁石５
等からなる可動部は、磁石５の位置を加減速用コイル９
の厚み分だけセンターヨーク６に寄せた以外は第３実施
例のものと同様に構成されている。
【００７４】第３実施例と同様にレチクルステージ２の
動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置出
しした後、駆動コイル９に電流を流してレチクルステー
ジ２を加速する。レチクルステージ２の重心と加速のた
めの駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推
力をＦとすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルス
テージベース、延ては本体に作用して本体を揺らした
り、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では
加速に同期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の
加速用コイル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだ
けのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与える
ようにしている。
動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置出
しした後、駆動コイル９に電流を流してレチクルステー
ジ２を加速する。レチクルステージ２の重心と加速のた
めの駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推
力をＦとすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルス
テージベース、延ては本体に作用して本体を揺らした
り、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では
加速に同期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の
加速用コイル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだ
けのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与える
ようにしている。
【００７５】このときの電流の制御は本体の揺れに相当
する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に
比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドラ
イバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に
比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドラ
イバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
【００７６】露光領域に入ったら加速を止め、一定速度
になるように不図示の制御回路により速度制御する。こ
のとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続された
コイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度
制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電
流との相互作用によるものとなる。
になるように不図示の制御回路により速度制御する。こ
のとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続された
コイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度
制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電
流との相互作用によるものとなる。
【００７７】露光領域を外れたら減速用ドライバ２９ｂ
により減速し、停止させる。このときは必ずしも上下の
ドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す
必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定
すればよいからである。上記加減速および一定速度に制
御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手
段により得るようになっている。
により減速し、停止させる。このときは必ずしも上下の
ドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す
必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定
すればよいからである。上記加減速および一定速度に制
御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手
段により得るようになっている。
【００７８】本実施例では第３実施例の効果に加えて、
加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆
動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメ
ントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変
形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくす
ることができる。
加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆
動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメ
ントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変
形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくす
ることができる。
【００７９】また、上述においては、上下のサイドヨー
ク７に巻き回す加減速用コイル９のターン数が同じとし
て、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の
反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可
動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変
であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上
下のサイドヨーク７に巻き回す加減速用コイル９のター
ン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減
速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消
すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドラ
イバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成で
き、構成を簡略化することができる。
ク７に巻き回す加減速用コイル９のターン数が同じとし
て、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の
反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可
動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変
であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上
下のサイドヨーク７に巻き回す加減速用コイル９のター
ン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減
速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消
すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドラ
イバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成で
き、構成を簡略化することができる。
【００８０】［実施例５］図１１は、本発明の第５の実
施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。この機
構においては、同図に示すように、不図示のベース上に
ガイド１が固定され、ガイド１上に空気膜等の潤滑手段
を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されて
いる。ステージ２上には工作物３が保持されている。ま
たステージ２の両側には駆動用コイルが固定される。各
駆動コイルは前後に配置される位置決め・速度制御用コ
イル８とそれらの間に配置される加減速用コイル９とか
ら構成される。前後の位置決め・速度制御用コイル８は
電気的に同相に接続され、各駆動コイルは都合２相の構
成となる。また、ステージ２の全ストロークにわたり駆
動コイルの一部に一定の磁場を与えるため、ヨーク２６
と磁石２７で構成されるリニアモータ固定子が設けられ
る。磁石２７は、ヨーク２６と接する面がＳ極となるよ
うに、その裏側の駆動コイル８，９に対向する面がＮ極
となるように着磁されている。リニアモータ固定子は不
図示のベース上に固定される。駆動コイルには電力増幅
器が接続されているが、加減速用コイル９にはＰＷＭ方
式の増幅器２９が接続され、大出力が発生できるように
なっており、位置決め・速度制御用コイル８にはリニア
方式の増幅器２８が接続され、高い周波数まで電流指令
に応答するようになっている。ステージ２の位置は、不
図示のレーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速
度制御回路に帰還されるようになっている。
施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。この機
構においては、同図に示すように、不図示のベース上に
ガイド１が固定され、ガイド１上に空気膜等の潤滑手段
を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されて
いる。ステージ２上には工作物３が保持されている。ま
たステージ２の両側には駆動用コイルが固定される。各
駆動コイルは前後に配置される位置決め・速度制御用コ
イル８とそれらの間に配置される加減速用コイル９とか
ら構成される。前後の位置決め・速度制御用コイル８は
電気的に同相に接続され、各駆動コイルは都合２相の構
成となる。また、ステージ２の全ストロークにわたり駆
動コイルの一部に一定の磁場を与えるため、ヨーク２６
と磁石２７で構成されるリニアモータ固定子が設けられ
る。磁石２７は、ヨーク２６と接する面がＳ極となるよ
うに、その裏側の駆動コイル８，９に対向する面がＮ極
となるように着磁されている。リニアモータ固定子は不
図示のベース上に固定される。駆動コイルには電力増幅
器が接続されているが、加減速用コイル９にはＰＷＭ方
式の増幅器２９が接続され、大出力が発生できるように
なっており、位置決め・速度制御用コイル８にはリニア
方式の増幅器２８が接続され、高い周波数まで電流指令
に応答するようになっている。ステージ２の位置は、不
図示のレーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速
度制御回路に帰還されるようになっている。
【００８１】この構成における作用を図１２の制御ブロ
ック図を用いて説明する。制御装置３１から位置指令が
出力されると、その位置指令とレーザ干渉計で計測され
た位置信号との誤差が求められ、その誤差が演算回路３
２に時系列で入力される。演算回路３２はこの位置誤差
信号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力す
る。電流指令はＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の
両方に入力される。加減速時は電流指令として大きな値
が与えられるが、リニア増幅器２８は前段に挿入された
クランプ回路３４のため入力が一定値以下に制限され、
制限された最大値分の電流しか流さないようになってい
る。一方、ＰＷＭ増幅器２９は指令値分の電流を流す。
つまり加減速時は主にＰＷＭ増幅器２９により推力が与
えられる。
ック図を用いて説明する。制御装置３１から位置指令が
出力されると、その位置指令とレーザ干渉計で計測され
た位置信号との誤差が求められ、その誤差が演算回路３
２に時系列で入力される。演算回路３２はこの位置誤差
信号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力す
る。電流指令はＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の
両方に入力される。加減速時は電流指令として大きな値
が与えられるが、リニア増幅器２８は前段に挿入された
クランプ回路３４のため入力が一定値以下に制限され、
制限された最大値分の電流しか流さないようになってい
る。一方、ＰＷＭ増幅器２９は指令値分の電流を流す。
つまり加減速時は主にＰＷＭ増幅器２９により推力が与
えられる。
【００８２】加減速による移動が終わって位置決め動作
に入ったときは、電流指令値は小さく、周波数の比較的
高い信号となる。すなわち、高精度を得るために演算回
路３２のサーボゲインが高く設定されており、位置決め
動作に入る頃はステージ２はサーボ系が構成する電気的
なばねにより、比較的高い周波数で微小変位の振動をし
ながら目標位置に向かう。この電流指令もＰＷＭ増幅器
２９とリニア増幅器２８の両方に入るが、ＰＷＭ増幅器
２９は上述の比較的高い周波数の入力に応答しきれず、
所望の制御電流をコイルに流すことができない。最悪の
場合、入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用
の外乱を発生することもあるので、本実施例ではＰＷＭ
増幅器２９の前段にローパスフィルタ３３を挿入して位
置決め時の比較的高い電流指令を遮断するようにしてい
る。
に入ったときは、電流指令値は小さく、周波数の比較的
高い信号となる。すなわち、高精度を得るために演算回
路３２のサーボゲインが高く設定されており、位置決め
動作に入る頃はステージ２はサーボ系が構成する電気的
なばねにより、比較的高い周波数で微小変位の振動をし
ながら目標位置に向かう。この電流指令もＰＷＭ増幅器
２９とリニア増幅器２８の両方に入るが、ＰＷＭ増幅器
２９は上述の比較的高い周波数の入力に応答しきれず、
所望の制御電流をコイルに流すことができない。最悪の
場合、入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用
の外乱を発生することもあるので、本実施例ではＰＷＭ
増幅器２９の前段にローパスフィルタ３３を挿入して位
置決め時の比較的高い電流指令を遮断するようにしてい
る。
【００８３】一方、リニア増幅器２８側では電流指令値
が小さいので、電流指令値はクランプ回路３４にクラン
プされずそのまま通過し、リニア増幅器２８に入力され
る。リニア増幅器２８により電流指令の波形通りの電流
波形が位置決め・速度制御用コイル８に流される。つま
り位置決め・速度制御時は主にリニア増幅器２８により
位置決めのための推力が与えられ、高精度の位置決めが
達成される。
が小さいので、電流指令値はクランプ回路３４にクラン
プされずそのまま通過し、リニア増幅器２８に入力され
る。リニア増幅器２８により電流指令の波形通りの電流
波形が位置決め・速度制御用コイル８に流される。つま
り位置決め・速度制御時は主にリニア増幅器２８により
位置決めのための推力が与えられ、高精度の位置決めが
達成される。
【００８４】［実施例６］図１３は、本発明の第６の実
施例に係る駆動機構の外観を示す斜視図であり、図１４
は図１３の駆動機構の構成を示す斜視図である。この駆
動機構は、工作物３を１軸方向に走査露光するためのも
のである。図１３および図１４に示すように、この装置
では不図示の除振ベース上にステージガイド１が固定さ
れ、ステージガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介して
ステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ス
テージ２上には工作物３が保持されている。また、ステ
ージ２の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板４が固
定され、磁石保持板４の水平部分４ａには、磁石５の入
る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ
固定されている。ステージ２、工作物３、磁石保持板４
および磁石５が一体となって可動部を構成する。
施例に係る駆動機構の外観を示す斜視図であり、図１４
は図１３の駆動機構の構成を示す斜視図である。この駆
動機構は、工作物３を１軸方向に走査露光するためのも
のである。図１３および図１４に示すように、この装置
では不図示の除振ベース上にステージガイド１が固定さ
れ、ステージガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介して
ステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ス
テージ２上には工作物３が保持されている。また、ステ
ージ２の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板４が固
定され、磁石保持板４の水平部分４ａには、磁石５の入
る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ
固定されている。ステージ２、工作物３、磁石保持板４
および磁石５が一体となって可動部を構成する。
【００８５】一方、固定部は可動部に対して設けられた
ヨーク・コイルユニットにより構成される。各ヨーク・
コイルユニットは１個のセンターヨーク６、２個のサイ
ドヨーク７、１相の速度制御用コイル８および複数個の
加減速用コイル９から形成される。センターヨーク６の
周りに長手方向に長さがセンターヨーク６のほぼ全長に
相当する速度制御用コイル８が巻き回され、電気的に単
相になるよう構成される。
ヨーク・コイルユニットにより構成される。各ヨーク・
コイルユニットは１個のセンターヨーク６、２個のサイ
ドヨーク７、１相の速度制御用コイル８および複数個の
加減速用コイル９から形成される。センターヨーク６の
周りに長手方向に長さがセンターヨーク６のほぼ全長に
相当する速度制御用コイル８が巻き回され、電気的に単
相になるよう構成される。
【００８６】速度制御用コイル８の周りには、さらに長
手方向に長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加
減速用コイル９が巻き回され、この加減速用コイル９が
複数個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられ
る。これら複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、
つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。
そしてセンターヨーク６を上下から挟み込むようにサイ
ドヨーク７が固定される。
手方向に長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加
減速用コイル９が巻き回され、この加減速用コイル９が
複数個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられ
る。これら複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、
つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。
そしてセンターヨーク６を上下から挟み込むようにサイ
ドヨーク７が固定される。
【００８７】固定部と可動部は、前述の磁石保持板４の
磁石５がヨーク・コイルユニットにおける加減速用コイ
ル９とサイドヨーク７の間に非接触ではまるような位置
関係で固定される。
磁石５がヨーク・コイルユニットにおける加減速用コイ
ル９とサイドヨーク７の間に非接触ではまるような位置
関係で固定される。
【００８８】可動部の磁石５は、後述の図１５に示すよ
うに、固定部に対して厚み方向（鉛直方向）に配置され
る。さらに詳しく言うと、１つの磁石保持板４に含まれ
る２枚の磁石５はＮ極がセンターヨーク６に向かうよう
に配置される。
うに、固定部に対して厚み方向（鉛直方向）に配置され
る。さらに詳しく言うと、１つの磁石保持板４に含まれ
る２枚の磁石５はＮ極がセンターヨーク６に向かうよう
に配置される。
【００８９】各磁石５から発生した磁束はセンターヨー
ク６に入ってその長手方向の前後に分岐し、センターヨ
ーク６の両端部（前後端部）に達し、前後端部で上下に
分岐して上下のサイドヨーク７に入り、上下のサイドヨ
ーク７では前後端部からの磁束が磁石５に対面する位置
に向かって流れ、そこから対面する磁石５のＳ極に達す
るような磁気回路を構成する。したがって、この状態で
速度制御用コイル８に電流を流すとフレミングの法則に
より、磁石５は走査方向（センターヨーク６、サイドヨ
ーク７の長手方向）に力を受ける。また磁石５と対面し
ている部分の加減速用コイル９に電流を流した場合にも
同様に磁石５は走査方向に力を受ける。
ク６に入ってその長手方向の前後に分岐し、センターヨ
ーク６の両端部（前後端部）に達し、前後端部で上下に
分岐して上下のサイドヨーク７に入り、上下のサイドヨ
ーク７では前後端部からの磁束が磁石５に対面する位置
に向かって流れ、そこから対面する磁石５のＳ極に達す
るような磁気回路を構成する。したがって、この状態で
速度制御用コイル８に電流を流すとフレミングの法則に
より、磁石５は走査方向（センターヨーク６、サイドヨ
ーク７の長手方向）に力を受ける。また磁石５と対面し
ている部分の加減速用コイル９に電流を流した場合にも
同様に磁石５は走査方向に力を受ける。
【００９０】図１５は、図１３および図１４の駆動機構
における電気系回路の接続の様子を示す図であり、可動
部の一部および固定部の片側のみが示してある。図１５
（ａ）はその片側部分の一部破断平面図、図１５（ｂ）
はその縦断面および電気系の接続を示す図、そして図１
５（ｃ）はその磁石５部分における横断面図である。図
１５（ｂ）に示すように、駆動用ドライバとして４つの
加速用ドライバ２９ａ、４つの減速用ドライバ２９ｂ、
および速度制御用ドライバ２８が設けられる。加減速用
ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余
裕を持たせるためであり、余裕があれば各々１個ずつで
よい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して
加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの
１つが並列に接続されている。
における電気系回路の接続の様子を示す図であり、可動
部の一部および固定部の片側のみが示してある。図１５
（ａ）はその片側部分の一部破断平面図、図１５（ｂ）
はその縦断面および電気系の接続を示す図、そして図１
５（ｃ）はその磁石５部分における横断面図である。図
１５（ｂ）に示すように、駆動用ドライバとして４つの
加速用ドライバ２９ａ、４つの減速用ドライバ２９ｂ、
および速度制御用ドライバ２８が設けられる。加減速用
ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余
裕を持たせるためであり、余裕があれば各々１個ずつで
よい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して
加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの
１つが並列に接続されている。
【００９１】加減速用コイル９のスイッチ手段Ｓは、各
コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２
９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一
方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加
速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方
と接続されることはないように作用する。
コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２
９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一
方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加
速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方
と接続されることはないように作用する。
【００９２】ここでは加速用コイルおよび減速用コイル
を４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４
個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ
２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するよう
になっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当
て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライ
バ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるよう
になっている。このようにすれば、連続して隣り合う４
個の加減速コイル９を、どんな位置であっても、４個の
加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそ
れぞれ接続することができる。
を４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４
個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ
２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するよう
になっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当
て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライ
バ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるよう
になっている。このようにすれば、連続して隣り合う４
個の加減速コイル９を、どんな位置であっても、４個の
加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそ
れぞれ接続することができる。
【００９３】さらに本実施例の最大の特徴として、加速
用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂにはＰＷ
Ｍ増幅器が用いられ、速度制御用ドライバ２８にはリニ
ア増幅器が用いられている。
用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂにはＰＷ
Ｍ増幅器が用いられ、速度制御用ドライバ２８にはリニ
ア増幅器が用いられている。
【００９４】図１５では、一方のストローク端から他方
のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合
の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。
このときは左端の４相の加減速用コイル９が加速用ドラ
イバ２９ａのみと接続されるようスイッチＳが閉じられ
る。また右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂ
とのみ接続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の
加減速用コイル９はいずれのドライバとも接続されな
い。各４相のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸
法＋加速減速ストローク）よりは長くなるように設計さ
れている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了する
ようになっている。すなわち、加速中にコイルの切り替
えがないように構成されている。
のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合
の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。
このときは左端の４相の加減速用コイル９が加速用ドラ
イバ２９ａのみと接続されるようスイッチＳが閉じられ
る。また右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂ
とのみ接続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の
加減速用コイル９はいずれのドライバとも接続されな
い。各４相のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸
法＋加速減速ストローク）よりは長くなるように設計さ
れている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了する
ようになっている。すなわち、加速中にコイルの切り替
えがないように構成されている。
【００９５】制御ブロック図は図１２のものと同じであ
る。上記構成における作用を図１２の制御ブロック図を
用いて説明する。制御装置３１から位置指令が出力され
ると、その位置指令とレーザ干渉計で計測された位置信
号との誤差が求められ、その誤差が演算回路３２に入力
される。演算回路３２は時系列で入力される位置誤差信
号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力する。
電流指令はＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の両方
に入力される。加減速時は電流指令として大きな値が与
えられるが、リニア増幅器２８は前段に挿入されたクラ
ンプ回路３４のため入力が一定値以下に制限され、この
最大値分の電流しか流さないようになっている。
る。上記構成における作用を図１２の制御ブロック図を
用いて説明する。制御装置３１から位置指令が出力され
ると、その位置指令とレーザ干渉計で計測された位置信
号との誤差が求められ、その誤差が演算回路３２に入力
される。演算回路３２は時系列で入力される位置誤差信
号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力する。
電流指令はＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の両方
に入力される。加減速時は電流指令として大きな値が与
えられるが、リニア増幅器２８は前段に挿入されたクラ
ンプ回路３４のため入力が一定値以下に制限され、この
最大値分の電流しか流さないようになっている。
【００９６】一方、ＰＷＭ増幅器２９は指令値分の電流
を４相の加速用コイル９に流す。つまり加速時には、主
に加速用ＰＷＭ増幅器２９とそれに接続された４相のコ
イル９により推力が与えられる。
を４相の加速用コイル９に流す。つまり加速時には、主
に加速用ＰＷＭ増幅器２９とそれに接続された４相のコ
イル９により推力が与えられる。
【００９７】加速による移動が終わって、露光領域に入
ると、一定速度になるように速度制御を行う。このとき
可動磁石５は加速用コイル９とは対面しておらず、速度
制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度
制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。
また、定速なので、電気的にも電流指令値は小さく、周
波数の比較的高い信号となる。高精度を得るため演算回
路３２の速度ループのサーボゲインが高く設定されてお
り、ステージ２はサーボ系が構成する電気的なばねによ
り比較的高い周波数で微小変位の振動をしながら時々刻
々と目標位置が制御される。この電流指令もＰＷＭ増幅
器２９とリニア増幅器２８の両方に入るが、ＰＷＭ増幅
器２９は上述の比較的高い入力に応答しきれず、所望の
制御電流をコイルに流すことができない。最悪の場合、
入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用の外乱
を発生することもあるので、本実施例ではＰＷＭ増幅器
２９の前段にローパスフィルタ３３を挿入して位置決め
時の比較的高い周波数の電流指令を遮断するようにして
いる。
ると、一定速度になるように速度制御を行う。このとき
可動磁石５は加速用コイル９とは対面しておらず、速度
制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度
制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。
また、定速なので、電気的にも電流指令値は小さく、周
波数の比較的高い信号となる。高精度を得るため演算回
路３２の速度ループのサーボゲインが高く設定されてお
り、ステージ２はサーボ系が構成する電気的なばねによ
り比較的高い周波数で微小変位の振動をしながら時々刻
々と目標位置が制御される。この電流指令もＰＷＭ増幅
器２９とリニア増幅器２８の両方に入るが、ＰＷＭ増幅
器２９は上述の比較的高い入力に応答しきれず、所望の
制御電流をコイルに流すことができない。最悪の場合、
入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用の外乱
を発生することもあるので、本実施例ではＰＷＭ増幅器
２９の前段にローパスフィルタ３３を挿入して位置決め
時の比較的高い周波数の電流指令を遮断するようにして
いる。
【００９８】一方、リニア増幅器２８側では電流指令値
が小さいので、クランプ回路３４にクランプされずその
まま通過し、リニア増幅器２８により電流指令の波形通
りの電流波形が速度制御用コイル８に流される。つまり
速度制御時は、主にリニア増幅器２８により速度制御の
ための推力が与えられ、高精度の速度制御が達成でき
る。
が小さいので、クランプ回路３４にクランプされずその
まま通過し、リニア増幅器２８により電流指令の波形通
りの電流波形が速度制御用コイル８に流される。つまり
速度制御時は、主にリニア増幅器２８により速度制御の
ための推力が与えられ、高精度の速度制御が達成でき
る。
【００９９】露光領域を外れるときには、今度は減速用
ＰＷＭドライバ２９に接続された４相の減速用コイル９
と可動部の磁石５が対面するようなっているので、この
４相の減速用コイル９で可動部を減速し、停止させる。
減速動作におけるＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８
の役割、作用は加速時と同じである。
ＰＷＭドライバ２９に接続された４相の減速用コイル９
と可動部の磁石５が対面するようなっているので、この
４相の減速用コイル９で可動部を減速し、停止させる。
減速動作におけるＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８
の役割、作用は加速時と同じである。
【０１００】［実施例７］図１６は、本発明の第７の実
施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図であり、図１７
は図１６のＡ−Ａ断面図である。図１６に示すように、
不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に
空気膜等の潤滑を介してステージ２が走査方向に滑動自
在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持
されている。またステージ２の両側には駆動用コイル４
４が固定される。また、ステージ２の全ストロークにわ
たり、駆動コイル４４の一部に一定の磁場を与えるた
め、ヨーク２６と磁石２７で構成されるリニアモータ固
定子が設けられる。リニアモータ固定子は不図示のベー
ス上に固定される。
施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図であり、図１７
は図１６のＡ−Ａ断面図である。図１６に示すように、
不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に
空気膜等の潤滑を介してステージ２が走査方向に滑動自
在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持
されている。またステージ２の両側には駆動用コイル４
４が固定される。また、ステージ２の全ストロークにわ
たり、駆動コイル４４の一部に一定の磁場を与えるた
め、ヨーク２６と磁石２７で構成されるリニアモータ固
定子が設けられる。リニアモータ固定子は不図示のベー
ス上に固定される。
【０１０１】また上述のリニアモータ駆動機構と並列
に、送りねじ５１による駆動機構が設けられる。送りね
じ駆動機構は、図１７に示すように、不図示のベース上
に配置された２個の軸受けユニット５０、軸受けユニッ
ト５０で支持される送りねじ５１、軸受けユニット５０
の一つに固定され、送りねじ５１を回転させるモータ４
５、送りねじ５１によって送られるボールナット５２、
ボールナット５２を収納するハウジング５３、ハウジン
グ５３からステージ２に力を伝達する力伝達部５６から
構成される。
に、送りねじ５１による駆動機構が設けられる。送りね
じ駆動機構は、図１７に示すように、不図示のベース上
に配置された２個の軸受けユニット５０、軸受けユニッ
ト５０で支持される送りねじ５１、軸受けユニット５０
の一つに固定され、送りねじ５１を回転させるモータ４
５、送りねじ５１によって送られるボールナット５２、
ボールナット５２を収納するハウジング５３、ハウジン
グ５３からステージ２に力を伝達する力伝達部５６から
構成される。
【０１０２】力伝達部５６は、ハウジング５３を走査方
向に滑動自在に支持するハウジングスライダ５５とハウ
ジング５３の滑動範囲を制限するハウジングストッパ５
４から構成され、ハウジング５３がハウジングストッパ
５４に突き当たることにより、ハウジング５３からステ
ージ２に力が伝達されるようになっている。
向に滑動自在に支持するハウジングスライダ５５とハウ
ジング５３の滑動範囲を制限するハウジングストッパ５
４から構成され、ハウジング５３がハウジングストッパ
５４に突き当たることにより、ハウジング５３からステ
ージ２に力が伝達されるようになっている。
【０１０３】図１６において、駆動コイル４４には、リ
ニア方式の増幅器２８が接続され、高い周波数まで電流
指令に応答するようになっており、送りねじ５１を回転
させるモータ４５にはＰＷＭ方式の増幅器２９が接続さ
れ、大出力が発生できるようになっている。つまり送り
ねじ機構で加減速を行い、駆動コイル４４で位置決めを
行うようになっている。ステージ２の位置は、不図示の
レーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速度制御
回路に帰還されるようになっている。
ニア方式の増幅器２８が接続され、高い周波数まで電流
指令に応答するようになっており、送りねじ５１を回転
させるモータ４５にはＰＷＭ方式の増幅器２９が接続さ
れ、大出力が発生できるようになっている。つまり送り
ねじ機構で加減速を行い、駆動コイル４４で位置決めを
行うようになっている。ステージ２の位置は、不図示の
レーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速度制御
回路に帰還されるようになっている。
【０１０４】この駆動機構の制御ブロック図を図１８に
示す。図１２と共通または対応する部分には同一の符号
を付してある。図１６〜図１８の駆動機構は、構成、動
作とも図１１〜図１２のものとほぼ同じであるが、位置
決め時に送りねじ機構の力伝達を遮断する方法が異な
る。つまり位置決め時には電流波形の周波数で信号を遮
断するのではなく、ボールナット５２を収納したハウジ
ング５３を両側のハウジングストッパ５４との間で非接
触になるようにして送りねじ５１からの力の伝達を遮断
し、位置決めコイル４４のみで高精度な位置制御を実現
している。
示す。図１２と共通または対応する部分には同一の符号
を付してある。図１６〜図１８の駆動機構は、構成、動
作とも図１１〜図１２のものとほぼ同じであるが、位置
決め時に送りねじ機構の力伝達を遮断する方法が異な
る。つまり位置決め時には電流波形の周波数で信号を遮
断するのではなく、ボールナット５２を収納したハウジ
ング５３を両側のハウジングストッパ５４との間で非接
触になるようにして送りねじ５１からの力の伝達を遮断
し、位置決めコイル４４のみで高精度な位置制御を実現
している。
【０１０５】［実施例８］図１９（ａ）および（ｂ）は
それぞれ本発明の第８の実施例に係る駆動機構の外観お
よび構成を示す斜視図である。同図に示すように、不図
示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に空気
膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自
在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持
され、ステージ２の両側にはリニアモータ可動子７０で
あるところのヨーク６６と４極の磁石６７が固定され
る。また、リニアモータ固定子としては、固定子枠７１
および固定子枠７１に固定される片側６個のコイルユニ
ットが設けられている。固定子枠７１は不図示のベース
上に固定される。各コイルユニットは上部の位置決め・
速度制御用コイル８と下部の加減速コイル９とから構成
される。各加減速コイル９はＰＷＭ増幅器２９に接続さ
れ、各位置決め・速度制御用コイル８はリニア増幅器２
８に接続される。図２０は、図１９の駆動機構の電気系
接続図である。
それぞれ本発明の第８の実施例に係る駆動機構の外観お
よび構成を示す斜視図である。同図に示すように、不図
示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に空気
膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自
在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持
され、ステージ２の両側にはリニアモータ可動子７０で
あるところのヨーク６６と４極の磁石６７が固定され
る。また、リニアモータ固定子としては、固定子枠７１
および固定子枠７１に固定される片側６個のコイルユニ
ットが設けられている。固定子枠７１は不図示のベース
上に固定される。各コイルユニットは上部の位置決め・
速度制御用コイル８と下部の加減速コイル９とから構成
される。各加減速コイル９はＰＷＭ増幅器２９に接続さ
れ、各位置決め・速度制御用コイル８はリニア増幅器２
８に接続される。図２０は、図１９の駆動機構の電気系
接続図である。
【０１０６】この構成において、ステージ２を左から右
に動かすときの６個のコイルユニット（片側のみ）の駆
動シーケンスは図２１に示す通りである。つまり、不図
示のエンコーダによってコイル８，９と磁石６７との相
対位置を検出し、これに基づいて駆動コイルおよびその
電流を流す方向を選択する。図２１において、
に動かすときの６個のコイルユニット（片側のみ）の駆
動シーケンスは図２１に示す通りである。つまり、不図
示のエンコーダによってコイル８，９と磁石６７との相
対位置を検出し、これに基づいて駆動コイルおよびその
電流を流す方向を選択する。図２１において、
【０１０７】
【外１】 は選択されたコイルを示し、それぞれ紙面に垂直で上方
向に流れる電流、および紙面に垂直で下方向に流れる電
流を示す。
向に流れる電流、および紙面に垂直で下方向に流れる電
流を示す。
【０１０８】本実施例における動作は、図２１のよう
に、６個のコイルユニットを選択的に使用すること以外
は第５の実施例の場合と同じであり、１個のコイルユニ
ットあたりの制御は図１２の場合と同じである。
に、６個のコイルユニットを選択的に使用すること以外
は第５の実施例の場合と同じであり、１個のコイルユニ
ットあたりの制御は図１２の場合と同じである。
【０１０９】［実施例９］図２２は、本発明の第９の実
施例に係る駆動機構の構成を示す。同図において、ベー
ス８０上にガイド１が固定され、ガイド１上に一次元方
向に滑動自在に可動ステージ２が設けられる。ベース８
０上にスペーサ７１を介して第１ヨーク６が固定され、
第１ヨーク６には図３４に示す磁石８７と同様に厚み方
向に着磁され可動ステージ２のストローク全体に渡って
配置される単極磁石２７が固定されている。ベース８０
上には、また、スペーサ７１を介して第２ヨーク７が第
１ヨーク６と長手方向が略平行になるように空隙を介し
て固定される。さらに、第１ヨーク６と第２ヨーク７の
両端付近には第１ヨーク６と第２ヨーク７を橋渡しする
形で前記単極磁石とは別に永久磁石７２が配置されてい
る。これらの２個の永久磁石７２は、前記単極磁石２７
と平行で向きは反対になるように着磁される。つまり、
単極磁石２７は第１ヨーク６とＳ極で、第２ヨーク７と
Ｎ極で対面しているが、２個の永久磁石７２は、いずれ
も第１ヨーク６とＮ極で対面し、第２ヨーク７とＳ極で
対面するようになっている。以後これらのヨーク６，７
の両端に配置される永久磁石７２を電流磁束規制磁石と
称する。
施例に係る駆動機構の構成を示す。同図において、ベー
ス８０上にガイド１が固定され、ガイド１上に一次元方
向に滑動自在に可動ステージ２が設けられる。ベース８
０上にスペーサ７１を介して第１ヨーク６が固定され、
第１ヨーク６には図３４に示す磁石８７と同様に厚み方
向に着磁され可動ステージ２のストローク全体に渡って
配置される単極磁石２７が固定されている。ベース８０
上には、また、スペーサ７１を介して第２ヨーク７が第
１ヨーク６と長手方向が略平行になるように空隙を介し
て固定される。さらに、第１ヨーク６と第２ヨーク７の
両端付近には第１ヨーク６と第２ヨーク７を橋渡しする
形で前記単極磁石とは別に永久磁石７２が配置されてい
る。これらの２個の永久磁石７２は、前記単極磁石２７
と平行で向きは反対になるように着磁される。つまり、
単極磁石２７は第１ヨーク６とＳ極で、第２ヨーク７と
Ｎ極で対面しているが、２個の永久磁石７２は、いずれ
も第１ヨーク６とＮ極で対面し、第２ヨーク７とＳ極で
対面するようになっている。以後これらのヨーク６，７
の両端に配置される永久磁石７２を電流磁束規制磁石と
称する。
【０１１０】以上のようにヨーク６，７および磁石２
７，７２を配置した結果、ストローク全体にわたる単極
磁石２７のＮ極から発生した磁束は単極磁石２７と第２
ヨーク７との間の空隙を通って第２ヨーク７に入り、第
２ヨーク７の両端へ流れ、第２ヨーク７の両端で電流磁
束規制磁石７２のＳ極に入る。一方、第１ヨーク６の両
端で電流磁束規制磁石７２のＮ極から発生した磁束は第
１ヨーク６に入って中央に向かい、ストローク全体にわ
たる単極磁石２７のＳ極に入る。
７，７２を配置した結果、ストローク全体にわたる単極
磁石２７のＮ極から発生した磁束は単極磁石２７と第２
ヨーク７との間の空隙を通って第２ヨーク７に入り、第
２ヨーク７の両端へ流れ、第２ヨーク７の両端で電流磁
束規制磁石７２のＳ極に入る。一方、第１ヨーク６の両
端で電流磁束規制磁石７２のＮ極から発生した磁束は第
１ヨーク６に入って中央に向かい、ストローク全体にわ
たる単極磁石２７のＳ極に入る。
【０１１１】第１ヨーク６の周りには第１ヨーク６と単
極磁石２７の周りを巻き回すように、両者に非接触で可
動コイル４４が配置され、可動コイル４４は、前記一次
元方向に滑動自在の可動ステージ２に固定される。
極磁石２７の周りを巻き回すように、両者に非接触で可
動コイル４４が配置され、可動コイル４４は、前記一次
元方向に滑動自在の可動ステージ２に固定される。
【０１１２】上記構成において、可動コイル４４に電流
を流すと、図３２に示した従来例と同様に可動ステージ
２はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例で
はヨークが一体で構成されていたので、コイル電流によ
る磁束はヨーク８６内を循環したが、本実施例ではヨー
クが電流磁束規制磁石７２で第１ヨーク６と第２ヨーク
７に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁
性体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって
第１ヨーク６および第２ヨーク７に発生する磁束は僅か
なものとなる。したがって、ヨーク６，７の厚さをスト
ローク全体にわたる単極磁石２７の磁束を循環できる最
低限の厚さ程度にしても、可動コイル４４に大きな電流
を流して可動ステージ２に大きな推力を発生させること
が可能となる。
を流すと、図３２に示した従来例と同様に可動ステージ
２はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例で
はヨークが一体で構成されていたので、コイル電流によ
る磁束はヨーク８６内を循環したが、本実施例ではヨー
クが電流磁束規制磁石７２で第１ヨーク６と第２ヨーク
７に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁
性体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって
第１ヨーク６および第２ヨーク７に発生する磁束は僅か
なものとなる。したがって、ヨーク６，７の厚さをスト
ローク全体にわたる単極磁石２７の磁束を循環できる最
低限の厚さ程度にしても、可動コイル４４に大きな電流
を流して可動ステージ２に大きな推力を発生させること
が可能となる。
【０１１３】［実施例１０］図２３は、本発明の第１０
の実施例に係る駆動機構の構成を示す。同図の機構で
は、不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１
上に一次元方向に滑動自在に可動ステージ２が設けられ
ている。また、第１ヨーク６が前記ベース上に固定さ
れ、第１ヨーク６の両端部の上部には電流磁束規制磁石
７２が固定されている。電流磁束規制磁石７２の上には
第２ヨーク７が固定されている。第２ヨーク７の周りに
は可動ステージ２のストローク全体に渡って配置される
単相コイル８が巻き回され固定されている。単相コイル
８と第１ヨーク６との空隙には単相コイル８と単極で対
面する可動磁石５が配置され、枠４によって可動ステー
ジ２に固定される。可動磁石５は本実施例ではＮ極が上
になるよう厚み方向に着磁され、両端に配置される２個
の電流磁束規制磁石７２は、可動磁石５と平行で向きは
反対になるように着磁される。つまり、可動磁石５は第
１ヨーク６とＮ極で対面し、第２ヨーク７とＳ極で対面
するようになっている。
の実施例に係る駆動機構の構成を示す。同図の機構で
は、不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１
上に一次元方向に滑動自在に可動ステージ２が設けられ
ている。また、第１ヨーク６が前記ベース上に固定さ
れ、第１ヨーク６の両端部の上部には電流磁束規制磁石
７２が固定されている。電流磁束規制磁石７２の上には
第２ヨーク７が固定されている。第２ヨーク７の周りに
は可動ステージ２のストローク全体に渡って配置される
単相コイル８が巻き回され固定されている。単相コイル
８と第１ヨーク６との空隙には単相コイル８と単極で対
面する可動磁石５が配置され、枠４によって可動ステー
ジ２に固定される。可動磁石５は本実施例ではＮ極が上
になるよう厚み方向に着磁され、両端に配置される２個
の電流磁束規制磁石７２は、可動磁石５と平行で向きは
反対になるように着磁される。つまり、可動磁石５は第
１ヨーク６とＮ極で対面し、第２ヨーク７とＳ極で対面
するようになっている。
【０１１４】可動磁石５のＮ極から発生した磁束は空隙
を通って第２ヨーク７に入り、第２ヨーク７の両端へ流
れ、この第２ヨーク７の両端で電流磁束規制磁石７２の
Ｓ極に入る。一方、第１ヨーク６の両端で電流磁束規制
磁石７２のＮ極から発生した磁束は第１ヨーク６に入っ
て中央に向かい、単相コイル８の巻線の一部および空隙
を通って可動磁石５のＳ極に入る。
を通って第２ヨーク７に入り、第２ヨーク７の両端へ流
れ、この第２ヨーク７の両端で電流磁束規制磁石７２の
Ｓ極に入る。一方、第１ヨーク６の両端で電流磁束規制
磁石７２のＮ極から発生した磁束は第１ヨーク６に入っ
て中央に向かい、単相コイル８の巻線の一部および空隙
を通って可動磁石５のＳ極に入る。
【０１１５】上記構成において、単相コイル８に電流を
流すと、図３５に示した従来例と同様に可動ステージ２
はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例では
ヨークが一体で構成されていたので、コイル電流による
磁束はヨーク９６内を循環したが、本実施例ではヨーク
が電流磁束規制磁石７２で第１ヨーク６と第２ヨーク７
に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁性
体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって第
１ヨーク６および第２ヨーク７に発生する磁束は僅かな
ものとなる。したがって、ヨーク６，７の厚さをストロ
ーク全体にわたる可動磁石５の磁束を循環できる最低限
の厚さ程度にしても、可動コイル４４に大きな電流を流
して可動ステージ２に大きな推力を発生させることが可
能となる。
流すと、図３５に示した従来例と同様に可動ステージ２
はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例では
ヨークが一体で構成されていたので、コイル電流による
磁束はヨーク９６内を循環したが、本実施例ではヨーク
が電流磁束規制磁石７２で第１ヨーク６と第２ヨーク７
に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁性
体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって第
１ヨーク６および第２ヨーク７に発生する磁束は僅かな
ものとなる。したがって、ヨーク６，７の厚さをストロ
ーク全体にわたる可動磁石５の磁束を循環できる最低限
の厚さ程度にしても、可動コイル４４に大きな電流を流
して可動ステージ２に大きな推力を発生させることが可
能となる。
【０１１６】［実施例１１］図２４〜図２６は、本発明
の第１１の実施例に係る駆動機構を用いたレチクルステ
ージの構成を示す斜視図であり、図２４は全体図、図２
５はヨークおよびコイル部分破断図、図２６は可動部と
固定部とをずらして示した分解図である。図２４〜図２
６に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上
にステージガイド１が固定され、ステージガイド１上に
空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑
動自在に支持されている。ステージ２上にはレチクル３
が保持されている。またステージ２の両側にはコの字形
断面を持つ磁石保持板４が固定され、磁石保持板４の水
平部分４ａに図に示すように磁石の入る矩形穴が設けら
れ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ固定されている。
ステージ２、レチクル３、磁石保持板４および磁石５が
一体となって可動部を構成する。
の第１１の実施例に係る駆動機構を用いたレチクルステ
ージの構成を示す斜視図であり、図２４は全体図、図２
５はヨークおよびコイル部分破断図、図２６は可動部と
固定部とをずらして示した分解図である。図２４〜図２
６に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上
にステージガイド１が固定され、ステージガイド１上に
空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑
動自在に支持されている。ステージ２上にはレチクル３
が保持されている。またステージ２の両側にはコの字形
断面を持つ磁石保持板４が固定され、磁石保持板４の水
平部分４ａに図に示すように磁石の入る矩形穴が設けら
れ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ固定されている。
ステージ２、レチクル３、磁石保持板４および磁石５が
一体となって可動部を構成する。
【０１１７】一方、固定部は可動部の両側に設けられた
ヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニ
ット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク
７、４個の電流磁束規制磁石７２、１相の速度制御用コ
イル８および複数個の加減速用コイル９により形成され
る。ユニット１０を作成する際は、例えば、先ずセンタ
ーヨーク６の周りに長手方向の長さがセンターヨーク６
のほぼ全長に相当する速度制御用コイル８が巻き回され
る。速度制御用コイル８は電気的に単相になるように構
成される。速度制御用コイル８の周りにはさらに長手方
向の長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加減速
用コイル９が巻き回され、この加減速用コイル９が複数
個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられる。こ
れらの複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、つま
り各相ごとに電流が制御できるように構成される。次
に、センターヨーク６を上下から挟み込むように４個の
電流磁束規制磁石７２を介して２個のサイドヨーク７が
固定される。
ヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニ
ット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク
７、４個の電流磁束規制磁石７２、１相の速度制御用コ
イル８および複数個の加減速用コイル９により形成され
る。ユニット１０を作成する際は、例えば、先ずセンタ
ーヨーク６の周りに長手方向の長さがセンターヨーク６
のほぼ全長に相当する速度制御用コイル８が巻き回され
る。速度制御用コイル８は電気的に単相になるように構
成される。速度制御用コイル８の周りにはさらに長手方
向の長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加減速
用コイル９が巻き回され、この加減速用コイル９が複数
個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられる。こ
れらの複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、つま
り各相ごとに電流が制御できるように構成される。次
に、センターヨーク６を上下から挟み込むように４個の
電流磁束規制磁石７２を介して２個のサイドヨーク７が
固定される。
【０１１８】固定部と可動部は前述の磁石保持板４の磁
石５部分がヨーク・コイルユニット１０における加減速
用コイル９とサイドヨーク７との間にこれらとは非接触
ではまるような位置関係で組み立てられる。
石５部分がヨーク・コイルユニット１０における加減速
用コイル９とサイドヨーク７との間にこれらとは非接触
ではまるような位置関係で組み立てられる。
【０１１９】可動部の磁石５は、図２７の電気系統図に
矢印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されてい
る。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた２
枚の磁石５はＮ極が互いに向き合うように着磁されてい
る。
矢印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されてい
る。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた２
枚の磁石５はＮ極が互いに向き合うように着磁されてい
る。
【０１２０】また、固定部に設けられた４個の電流磁束
規制磁石７２も鉛直方向に着磁されている。各電流磁束
規制磁石７２は、Ｓ極がセンターヨーク６と対面し、Ｎ
極がサイドヨーク７と対面するように配置される。
規制磁石７２も鉛直方向に着磁されている。各電流磁束
規制磁石７２は、Ｓ極がセンターヨーク６と対面し、Ｎ
極がサイドヨーク７と対面するように配置される。
【０１２１】可動部に含まれる各磁石５のＮ極から発生
した磁束は空隙およびコイル８，９の巻線の一部を通っ
てセンターヨーク６に入り、センターヨーク６で長手方
向前後に分岐し、センターヨーク６の両端部（前後端
部）に達し、そこで電流磁束規制磁石７２のＳ極に入
る。一方、磁石５のＳ極から発生した磁束は空隙を通っ
てサイドヨーク７に入り、そこで長手方向前後に分岐
し、サイドヨーク７の両端部（前後端部）に達し、そこ
で電流磁束規制磁石７２のＮ極に入る。以上のように可
動部の磁石５と固定部の磁石７２との間で互いに循環す
るような磁気回路を構成している。
した磁束は空隙およびコイル８，９の巻線の一部を通っ
てセンターヨーク６に入り、センターヨーク６で長手方
向前後に分岐し、センターヨーク６の両端部（前後端
部）に達し、そこで電流磁束規制磁石７２のＳ極に入
る。一方、磁石５のＳ極から発生した磁束は空隙を通っ
てサイドヨーク７に入り、そこで長手方向前後に分岐
し、サイドヨーク７の両端部（前後端部）に達し、そこ
で電流磁束規制磁石７２のＮ極に入る。以上のように可
動部の磁石５と固定部の磁石７２との間で互いに循環す
るような磁気回路を構成している。
【０１２２】この状態で速度制御用コイル８に電流を流
すと、フレミングの法則により磁石５は走査方向（ヨー
ク６，７の長手方向）に力を受ける。また、磁石５と対
面している部分の加減速用コイル９に電流を流しても同
様に磁石５は走査方向に力を受ける。
すと、フレミングの法則により磁石５は走査方向（ヨー
ク６，７の長手方向）に力を受ける。また、磁石５と対
面している部分の加減速用コイル９に電流を流しても同
様に磁石５は走査方向に力を受ける。
【０１２３】また、この状態で加減速用コイル９や速度
制御用コイル８に電流を流すと、電流による磁束がセン
ターヨーク６に発生する。従来であれば、この磁束はサ
イドヨーク７を通って循環しようとするところである。
ところが、本実施例においては、センターヨーク６とサ
イドヨーク７との間に電流磁束規制磁石７２が設けられ
ており、コイル８，９の電流によってセンターヨーク６
に発生した磁束がサイドヨーク７を通って循環するのを
妨げる役目を果たす。電流を起磁力とする磁気回路にお
いて、磁石は磁気抵抗の大きな材質だからである。この
結果、電流による磁束はヨーク内に発生しにくくなる。
したがって、ヨーク断面積の設計において電流による磁
束の飽和を余り考慮する必要がなくなり、ヨーク断面積
をより小さくすることができる。また、電流の過渡特性
も向上させることができる。
制御用コイル８に電流を流すと、電流による磁束がセン
ターヨーク６に発生する。従来であれば、この磁束はサ
イドヨーク７を通って循環しようとするところである。
ところが、本実施例においては、センターヨーク６とサ
イドヨーク７との間に電流磁束規制磁石７２が設けられ
ており、コイル８，９の電流によってセンターヨーク６
に発生した磁束がサイドヨーク７を通って循環するのを
妨げる役目を果たす。電流を起磁力とする磁気回路にお
いて、磁石は磁気抵抗の大きな材質だからである。この
結果、電流による磁束はヨーク内に発生しにくくなる。
したがって、ヨーク断面積の設計において電流による磁
束の飽和を余り考慮する必要がなくなり、ヨーク断面積
をより小さくすることができる。また、電流の過渡特性
も向上させることができる。
【０１２４】図２７は、図２４〜図２６の駆動機構にお
ける電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュ
エータ（可動部および固定部）部分は可動部の一部およ
び固定部の片側のみが示してある。図２７（ａ）はアク
チュエータの片側部分の一部破断平面図、図２７（ｂ）
はアクチュエータ部分の縦断面および電気系の接続を示
す図、そして図２７（ｃ）はアクチュエータの磁石５部
分における横断面図である。図２７（ｂ）に示すよう
に、駆動用ドライバとして４個の加速用ドライバ２９
ａ、４個の減速用ドライバ２９ｂ、および１個の速度制
御用ドライバ２８が設けられている。加減速用ドライバ
を複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持た
せるためであり、余裕があれば各々１個ずつでよい。各
加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ド
ライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並
列に接続されている。
ける電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュ
エータ（可動部および固定部）部分は可動部の一部およ
び固定部の片側のみが示してある。図２７（ａ）はアク
チュエータの片側部分の一部破断平面図、図２７（ｂ）
はアクチュエータ部分の縦断面および電気系の接続を示
す図、そして図２７（ｃ）はアクチュエータの磁石５部
分における横断面図である。図２７（ｂ）に示すよう
に、駆動用ドライバとして４個の加速用ドライバ２９
ａ、４個の減速用ドライバ２９ｂ、および１個の速度制
御用ドライバ２８が設けられている。加減速用ドライバ
を複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持た
せるためであり、余裕があれば各々１個ずつでよい。各
加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ド
ライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並
列に接続されている。
【０１２５】加減速用コイル９のスイッチ手段Ｓは、各
コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２
９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一
方とのみ接続するように作用する。つまり各コイル９が
加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両
方と接続されることはない。
コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２
９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一
方とのみ接続するように作用する。つまり各コイル９が
加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両
方と接続されることはない。
【０１２６】ここでは加速用コイルおよび減速用コイル
を４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４
個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ
２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するよう
になっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当
て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライ
バ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるよう
になっている。このようにすれば、連続して隣り合う４
個の加減速用コイル９を、どんな位置であっても、４個
の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂに
それぞれ接続することができる。
を４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４
個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ
２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するよう
になっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当
て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライ
バ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるよう
になっている。このようにすれば、連続して隣り合う４
個の加減速用コイル９を、どんな位置であっても、４個
の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂに
それぞれ接続することができる。
【０１２７】図２７では、一方のストローク端から他方
のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合
の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。
このときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９
ａのみと接続されるようスイッチＳが閉じられる。また
右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接
続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用
コイル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相
のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速ス
トローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計
されている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了す
るようになっている。換言すると加速中にコイルの切り
替えがないように構成されている。
のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合
の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。
このときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９
ａのみと接続されるようスイッチＳが閉じられる。また
右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接
続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用
コイル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相
のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速ス
トローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計
されている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了す
るようになっている。換言すると加速中にコイルの切り
替えがないように構成されている。
【０１２８】上記構成からなる駆動機構を図３１の走査
型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の
作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２
は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８
２（図２４〜図２７においては符号「２」で示す）の作
用のみを説明する。図２４〜図２７を参照して、先ず、
レチクルステージ２の初期位置出しを行なう。これは速
度制御用コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一
方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミング
で、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリ
セットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速
度制御用コイル８に電流を流すことにより、図２７の始
動位置Ｐ１まで可動部（ステージ２、磁石保持板４およ
び磁石５等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コ
イル８により位置決め制御を行なう。
型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の
作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２
は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８
２（図２４〜図２７においては符号「２」で示す）の作
用のみを説明する。図２４〜図２７を参照して、先ず、
レチクルステージ２の初期位置出しを行なう。これは速
度制御用コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一
方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミング
で、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリ
セットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速
度制御用コイル８に電流を流すことにより、図２７の始
動位置Ｐ１まで可動部（ステージ２、磁石保持板４およ
び磁石５等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コ
イル８により位置決め制御を行なう。
【０１２９】次に、不図示の制御系からの指令により加
速用ドライバ２９ａにより加速用に接続された４相のコ
イル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。
露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように
不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁
石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは
対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ
２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作
用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領
域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用ドラ
イバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面するよう
になっているので、この４相のコイル９で可動部を減速
し停止位置Ｐ２に停止させる。
速用ドライバ２９ａにより加速用に接続された４相のコ
イル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。
露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように
不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁
石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは
対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ
２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作
用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領
域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用ドラ
イバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面するよう
になっているので、この４相のコイル９で可動部を減速
し停止位置Ｐ２に停止させる。
【０１３０】図２７ではストローク端からストローク端
まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置
において露光画角を小さくとったときはレチクルステー
ジを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置
まで移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわ
ち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような
場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減
速用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９
ｂと接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図２７
の場合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動
位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行な
えば良い。
まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置
において露光画角を小さくとったときはレチクルステー
ジを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置
まで移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわ
ち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような
場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減
速用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９
ｂと接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図２７
の場合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動
位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行な
えば良い。
【０１３１】本実施例によれば、いずれの場合でもスイ
ッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するの
みである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接
続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、
一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の
位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような
複雑な駆動シーケンスを必要としない。
ッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するの
みである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接
続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、
一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の
位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような
複雑な駆動シーケンスを必要としない。
【０１３２】本実施例においては磁石５の走査方向の長
さは従来例におけるコイル８５（図２６２）の走査方向
長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いので
ヨーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用
コイル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は
露光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加
減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長
にわたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄がある
が、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小
さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはな
らない。さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択
できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
さは従来例におけるコイル８５（図２６２）の走査方向
長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いので
ヨーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用
コイル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は
露光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加
減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長
にわたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄がある
が、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小
さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはな
らない。さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択
できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
【０１３３】［実施例１２］図２８は、本発明の第１２
の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示
す。図２８（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を
示す図、図２８（ｂ）はその磁石５部分における横断面
図である。本実施例では、第１１実施例でセンターヨー
ク６の周りに巻き回した複数の加減速用コイル９を上下
各々のサイドヨーク７の周りに巻き回すようにした。こ
れに伴い加速ドライバ群が２組、減速ドライバ群が２組
の構成となる。なお、ステージ２、磁石保持板４および
磁石５等からなる可動部は、磁石５の位置を加減速用コ
イル９の厚み分だけセンターヨーク６に寄せた以外は第
１１実施例のものと同様に構成されている。
の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示
す。図２８（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を
示す図、図２８（ｂ）はその磁石５部分における横断面
図である。本実施例では、第１１実施例でセンターヨー
ク６の周りに巻き回した複数の加減速用コイル９を上下
各々のサイドヨーク７の周りに巻き回すようにした。こ
れに伴い加速ドライバ群が２組、減速ドライバ群が２組
の構成となる。なお、ステージ２、磁石保持板４および
磁石５等からなる可動部は、磁石５の位置を加減速用コ
イル９の厚み分だけセンターヨーク６に寄せた以外は第
１１実施例のものと同様に構成されている。
【０１３４】第１１実施例と同様にレチクルステージ２
の動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置
出しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステー
ジを加速する。レチクルステージの重心と加速のための
駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力を
Ｆとすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルステー
ジベース、延ては本体に作用して本体を揺らしたり、本
体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に
同期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の加速用
コイル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだけのモ
ーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるように
している。
の動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置
出しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステー
ジを加速する。レチクルステージの重心と加速のための
駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力を
Ｆとすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルステー
ジベース、延ては本体に作用して本体を揺らしたり、本
体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に
同期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の加速用
コイル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだけのモ
ーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるように
している。
【０１３５】このときの電流の制御は本体の揺れに相当
する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に
比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドラ
イバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に
比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドラ
イバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
【０１３６】露光領域に入ったら加速を止め、一定速度
になるように不図示の制御回路により速度制御する。こ
のとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続された
コイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度
制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電
流との相互作用によるものとなる。
になるように不図示の制御回路により速度制御する。こ
のとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続された
コイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度
制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電
流との相互作用によるものとなる。
【０１３７】露光領域を外れたら減速用ドライバ２９ｂ
により減速し、停止させる。このときは必ずしも上下の
ドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す
必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定
すればよいからである。上記加減速および一定速度に制
御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手
段により得るようになっている。
により減速し、停止させる。このときは必ずしも上下の
ドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す
必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定
すればよいからである。上記加減速および一定速度に制
御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手
段により得るようになっている。
【０１３８】本実施例では第１実施例の効果に加えて、
加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆
動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメ
ントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変
形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくす
ることができる。
加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆
動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメ
ントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変
形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくす
ることができる。
【０１３９】また、上述においては、上下のサイドヨー
ク７に巻き回す加減速用コイル９のターン数が同じとし
て、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の
反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可
動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変
であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上
下のサイドヨーク７に巻き回す加減速用コイル９のター
ン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減
速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消
すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドラ
イバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成で
き、構成を簡略化することができる。
ク７に巻き回す加減速用コイル９のターン数が同じとし
て、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の
反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可
動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変
であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上
下のサイドヨーク７に巻き回す加減速用コイル９のター
ン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減
速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消
すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドラ
イバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成で
き、構成を簡略化することができる。
【０１４０】［実施例１３］上記の第１〜１３実施例に
示した駆動機構またはレチクルステージは、いずれも図
３１の走査型露光装置のレチクルステージ８２として適
用することができる。
示した駆動機構またはレチクルステージは、いずれも図
３１の走査型露光装置のレチクルステージ８２として適
用することができる。
【０１４１】図３１において、基準ベース１００上に除
振手段１０１を介して本体定盤１０２が支持されてい
る。本体定盤１０２上にはＸＹ平面（水平面）内に移動
可能なウエハステージ１０３が設けられ、また本体支持
部材１０５を介して投影光学系１０６が固定されてい
る。支持部材１０５の上方にはレチクルステージベース
８０が設けられ、レチクルステージベース８０上を不図
示のガイドに沿って１軸方向に走査可能なレチクルステ
ージ８２が設けられている。１０４は、ウエハステージ
１０３の位置を計測するための干渉計第２基準、１０７
はレチクルステージ８２の位置を計測するための干渉計
第１基準、１０８はレチクルステージ８２上のレチクル
（不図示）を通してウエハステージ１０３上のウエハ
（不図示）に露光エネルギーを与えるための照明系であ
る。
振手段１０１を介して本体定盤１０２が支持されてい
る。本体定盤１０２上にはＸＹ平面（水平面）内に移動
可能なウエハステージ１０３が設けられ、また本体支持
部材１０５を介して投影光学系１０６が固定されてい
る。支持部材１０５の上方にはレチクルステージベース
８０が設けられ、レチクルステージベース８０上を不図
示のガイドに沿って１軸方向に走査可能なレチクルステ
ージ８２が設けられている。１０４は、ウエハステージ
１０３の位置を計測するための干渉計第２基準、１０７
はレチクルステージ８２の位置を計測するための干渉計
第１基準、１０８はレチクルステージ８２上のレチクル
（不図示）を通してウエハステージ１０３上のウエハ
（不図示）に露光エネルギーを与えるための照明系であ
る。
【０１４２】照明系１０８からの照明光が当たるのは、
レチクルステージ８２上のレチクルのうちレチクルステ
ージ８２の走査方向に垂直な細長い矩形または円弧領域
のみなので、そのレチクルのパターン全体をウエハ上に
露光するにはレチクルステージ８２とウエハステージ１
０３の双方を走査する必要がある。走査は一定速度で行
なわれ、走査中のレチクルステージ８２とウエハステー
ジ１０３の速度比は、投影光学系１０８の縮小倍率に正
確に一致させる。レチクルステージ８２の位置は干渉計
第１基準１０７を介して、ウエハステージ１０３の位置
は干渉計第２基準１０４を介して、不図示のレーザ干渉
計で計測され不図示の制御系に帰還されるようになって
いる。
レチクルステージ８２上のレチクルのうちレチクルステ
ージ８２の走査方向に垂直な細長い矩形または円弧領域
のみなので、そのレチクルのパターン全体をウエハ上に
露光するにはレチクルステージ８２とウエハステージ１
０３の双方を走査する必要がある。走査は一定速度で行
なわれ、走査中のレチクルステージ８２とウエハステー
ジ１０３の速度比は、投影光学系１０８の縮小倍率に正
確に一致させる。レチクルステージ８２の位置は干渉計
第１基準１０７を介して、ウエハステージ１０３の位置
は干渉計第２基準１０４を介して、不図示のレーザ干渉
計で計測され不図示の制御系に帰還されるようになって
いる。
【０１４３】上記構成において、ウエハステージ１０３
およびレチクルステージ８２を初期位置に移動し、ウエ
ハステージ１０３およびレチクルステージ８２を加速す
る。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所
定の位置関係となり、速度比が投影光学系１０８の縮小
倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って
露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に
減速する。
およびレチクルステージ８２を初期位置に移動し、ウエ
ハステージ１０３およびレチクルステージ８２を加速す
る。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所
定の位置関係となり、速度比が投影光学系１０８の縮小
倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って
露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に
減速する。
【０１４４】次に上記説明した走査型露光装置を利用し
たデバイスの生産方法の実施例を説明する。
たデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【０１４５】図２９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これを出荷（ステップ７）する。
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これを出荷（ステップ７）する。
【０１４６】図３０は上記ウエハプロセス（ステップ
４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）では
ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）で
はウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極
形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光
剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した
露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付
露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを
現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレ
ジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）では
ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）で
はウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極
形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光
剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した
露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付
露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを
現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレ
ジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【０１４７】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。
【０１４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、１つの
駆動軸に、加減速用推力発生手段と、速度制御用推力発
生手段を並列に設け、加減速の際は、前記加減速用推力
発生手段の加減速区間に位置する部分で駆動するように
したため、加減速用推力を落とすことなく、駆動機構お
よびこのような駆動機構を組み込んだ装置の小型軽量化
およびコストダウンを図ることができる。
駆動軸に、加減速用推力発生手段と、速度制御用推力発
生手段を並列に設け、加減速の際は、前記加減速用推力
発生手段の加減速区間に位置する部分で駆動するように
したため、加減速用推力を落とすことなく、駆動機構お
よびこのような駆動機構を組み込んだ装置の小型軽量化
およびコストダウンを図ることができる。
【０１４９】また、１つの駆動軸にＰＷＭ方式の電力増
幅器、およびリニア増幅方式の電力増幅器を平行して設
けるようにした場合、大きな加減速力を出しながら、高
精度な位置決め・速度制御が可能となる。
幅器、およびリニア増幅方式の電力増幅器を平行して設
けるようにした場合、大きな加減速力を出しながら、高
精度な位置決め・速度制御が可能となる。
【０１５０】また、前記推力発生手段として用いられる
単相リニアモータにおいて、ヨークの一部を永久磁石で
構成することにより、ヨークの断面積（特に厚み）を減
少することが可能となり、駆動機構の小型軽量化を図る
ことができる。
単相リニアモータにおいて、ヨークの一部を永久磁石で
構成することにより、ヨークの断面積（特に厚み）を減
少することが可能となり、駆動機構の小型軽量化を図る
ことができる。
【図１】 本発明の第１の実施例に係る駆動機構の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】 図１の駆動機構の一部を破断して示す斜視図
である。
である。
【図３】 図１の駆動機構の分解斜視図である。
【図４】 図１の駆動機構の制御ブロック図である。
【図５】 本発明の第２の実施例に係る駆動機構の制御
ブロック図および断面構成図である。
ブロック図および断面構成図である。
【図６】 本発明の第３の実施例に係る駆動機構の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図７】 図６の駆動機構の一部を破断して示す斜視図
である。
である。
【図８】 図６の駆動機構の分解斜視図である。
【図９】 図６の駆動機構の制御ブロック図である。
【図１０】 本発明の第４の実施例に係る駆動機構の制
御ブロック図および断面構成図である。
御ブロック図および断面構成図である。
【図１１】 本発明の第５の実施例に係る駆動機構の構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図１２】 図１１の駆動機構の制御ブロック図であ
る。
る。
【図１３】 本発明の第６の実施例に係る駆動機構の外
観を示す斜視図である。
観を示す斜視図である。
【図１４】 図１３の駆動機構の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図１５】 図１３および図１４の駆動機構の電気系回
路を示す接続図である。
路を示す接続図である。
【図１６】 本発明の第７の実施例に係る駆動機構の構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図１７】 図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】 図１６および図１７の駆動機構の制御ブロ
ック図である。
ック図である。
【図１９】 本発明の第８の実施例に係る駆動機構の外
観および構成を示す斜視図である。
観および構成を示す斜視図である。
【図２０】 図９の駆動機構の電気系回路を示す接続図
である。
である。
【図２１】 図９の駆動機構のコイル選択シーケンスを
示す図である。
示す図である。
【図２２】 本発明の第９の実施例に係る駆動機構の外
観および構成を示す斜視図である。
観および構成を示す斜視図である。
【図２３】 本発明の第１０の実施例に係る駆動機構の
外観および構成を示す斜視図である。
外観および構成を示す斜視図である。
【図２４】 本発明の第１１の実施例に係る駆動機構の
構成を示す斜視図である。
構成を示す斜視図である。
【図２５】 図２４の駆動機構の一部を破断して示す斜
視図である。
視図である。
【図２６】 図２４の駆動機構の分解斜視図である。
【図２７】 図２４の駆動機構の制御ブロック図であ
る。
る。
【図２８】 本発明の第１２の実施例に係る駆動機構の
制御ブロック図および断面構成図である。
制御ブロック図および断面構成図である。
【図２９】 本発明の第１３の実施例に係る走査型露光
装置の動作を示すフローチャートである。
装置の動作を示すフローチャートである。
【図３０】 本発明の第１３の実施例に係る走査型露光
装置の動作を示すフローチャートである。
装置の動作を示すフローチャートである。
【図３１】 本発明の適用対象の一例である従来の走査
型露光装置の全体構成を示す図である。
型露光装置の全体構成を示す図である。
【図３２】 従来の駆動機構の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図３３】 従来の他の駆動機構の構成を示す斜視図で
ある。
ある。
【図３４】 図３２および図３３における磁石およびヨ
ーク内の磁束の流れを示す図である。
ーク内の磁束の流れを示す図である。
【図３５】 従来のさらに他の駆動機構の構成を示す斜
視図である。
視図である。
１：ガイド、２：可動ステージ、３：工作物（レチク
ル）、４：磁石保持板、４ａ：磁石固定枠、５：磁石、
６：センタ−ヨーク、７：サイドヨーク、８：位置決め
・速度制御用コイル、９：加減速用コイル、１０：固定
子（ヨーク・コイルユニット）、２６：ヨーク、２７：
磁石、２８：リニア増幅器（速度制御ドライバ）、２
９：ＰＷＭ増幅器、２９ａ：加速用ドライバ、２９ｂ：
減速用ドライバ、３１：制御装置、３２：演算回路、３
３：ローパスフィルタ、３４：クランプ回路、４４：駆
動コイル、４５：モータ、５０：軸受けユニット、５
１：送りねじ、５２：ボールナット、５３：ハウジン
グ、５４：ハウジングストッパ、５５：ハウジングスラ
イダ、５６：力伝達部、５７：エアパッド、６４：駆動
コイル、６７：磁石、７０：可動子、７１：固定子枠、
７２：電流磁束規制磁石、８０：レチクルステージベー
ス、８１：ガイド、８２：レチクルステージ、８３：レ
チクル、８５：可動コイル、８６：ヨーク、８７：永久
磁石、１００：基準ベース、１０１：除振手段、１０
２：本体定盤、１０３：ウエハステージ、１０４：干渉
計第２基準、１０５：本体支持部材、１０６：投影光学
系、１０７：干渉計第１基準、１０８：照明系。
ル）、４：磁石保持板、４ａ：磁石固定枠、５：磁石、
６：センタ−ヨーク、７：サイドヨーク、８：位置決め
・速度制御用コイル、９：加減速用コイル、１０：固定
子（ヨーク・コイルユニット）、２６：ヨーク、２７：
磁石、２８：リニア増幅器（速度制御ドライバ）、２
９：ＰＷＭ増幅器、２９ａ：加速用ドライバ、２９ｂ：
減速用ドライバ、３１：制御装置、３２：演算回路、３
３：ローパスフィルタ、３４：クランプ回路、４４：駆
動コイル、４５：モータ、５０：軸受けユニット、５
１：送りねじ、５２：ボールナット、５３：ハウジン
グ、５４：ハウジングストッパ、５５：ハウジングスラ
イダ、５６：力伝達部、５７：エアパッド、６４：駆動
コイル、６７：磁石、７０：可動子、７１：固定子枠、
７２：電流磁束規制磁石、８０：レチクルステージベー
ス、８１：ガイド、８２：レチクルステージ、８３：レ
チクル、８５：可動コイル、８６：ヨーク、８７：永久
磁石、１００：基準ベース、１０１：除振手段、１０
２：本体定盤、１０３：ウエハステージ、１０４：干渉
計第２基準、１０５：本体支持部材、１０６：投影光学
系、１０７：干渉計第１基準、１０８：照明系。
Claims (27)
- 【請求項１】 所定の方向に移動可能なステージと、該
移動方向に沿って配置されたステージ加減速用推力発生
手段と、該推力発生手段と並列に設けられたステージ速
度制御用推力発生手段と、前記加減速用推力発生手段の
うちステージ加速区間に位置する部分でステージ加速用
推力を発生させる加速手段と、前記加減速用推力発生手
段のうちステージ減速区間に位置する部分でステージ減
速用推力を発生させる減速手段と、少なくとも前記加速
区間と減速区間との間の所定範囲において前記速度制御
用推力発生手段によるステージ推力を制御する速度制御
手段とを具備することを特徴とするステージ装置。 - 【請求項２】 前記加減速用推力発生手段および速度制
御用推力発生手段は、リニアモータであり、その可動部
がその固定部のコイルに対して単極で対面する磁石を有
し、前記固定部が前記ステージの全ストロークにわたり
前記磁石の位置に応じて前記コイルの一部に一定の磁場
を与えるためのヨーク、ならびに前記コイルとして、こ
のヨークの周囲に巻き回された単相の速度制御用コイル
および複数個の多相の加減速用コイルを具備することを
特徴とする請求項１記載のステージ装置。 - 【請求項３】 前記加減速用推力発生手段および速度制
御用推力発生手段は、リニアモータであり、その可動部
がその固定部のコイルに対して２極で対面し、かつこれ
らの２極が少なくとも前記ステージの最大ストローク距
離だけ離れて設けられた磁石を有し、前記固定部が前記
ステージの全ストロークにわたり前記磁石の位置に応じ
て前記コイルの一部に一定の磁場を与えるためのヨー
ク、ならびに前記コイルとして、このヨークの周囲に巻
き回された単相の速度制御用コイルおよび複数個の多相
の加減速用コイルを各２組を具備し、前記各２組のコイ
ルは前記磁石の２極間距離と実質的に同一の距離だけ離
れて設けられていることを特徴とする請求項１記載のス
テージ装置。 - 【請求項４】 前記ヨークが、前記ステージの移動方向
に平行で少なくとも該ステージの全ストロークにわたる
直線部分を有するメインヨークと、このメインヨークの
直線部分と少なくとも前記ステージの全ストロークにわ
たり平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前記
メインヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとから
なることを特徴とする請求項２または３記載のステージ
装置。 - 【請求項５】 前記複数個の多相の加減速用コイルが前
記単相の速度制御用コイルの外側に巻き回されているこ
とを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のステー
ジ装置。 - 【請求項６】 前記単相の速度制御用コイルが前記メイ
ンヨークに、前記複数個の多相の加減速用コイルが前記
サイドヨークに、巻き回されていることを特徴とする請
求項４記載のステージ装置。 - 【請求項７】 前記サイドヨークが、前記メインヨーク
の両側に配置され、前記単相の速度制御用コイルが前記
メインヨークに１組、前記複数個の多相の加減速用コイ
ルが前記２個のサイドヨークに１組ずつ２組、巻き回さ
れていることを特徴とする請求項４記載のステージ装
置。 - 【請求項８】 前記リニアモータの可動部および固定部
を前記ステージの両側に１組ずつ配置したことを特徴と
する請求項２〜７のいずれかに記載のステージ装置。 - 【請求項９】 前記加速手段、減速手段および速度制御
手段は、前記ステージの位置を検出する位置検出手段
と、前記位置検出手段により検出される前記ステージの
現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指
令手段と、この電流指令に応じた電流を出力するＰＷＭ
方式の加速用電力増幅器および減速用電力増幅器と、前
記加速用電力増幅器の出力を前記ステージ加速区間に位
置する加減速用推力発生手段に、前記減速用電力増幅器
の出力を前記ステージ減速区間に位置する加減速用推力
発生手段に接続するスイッチ手段と、前記電流指令に応
じた電流を出力して前記速度制御用推力発生手段を駆動
するリニア方式の速度制御用電力増幅器とを具備するこ
とを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のステー
ジ装置。 - 【請求項１０】 ステージの位置を検出する位置検出手
段、前記位置検出手段により検出される前記ステージの
現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指
令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅
器、およびこの電流により前記ステージを駆動する駆動
手段を有するステージ装置において、前記電力増幅器お
よび前記駆動手段は、ＰＷＭ方式の第１の電力増幅器お
よびその出力電流により前記ステージを駆動する第１の
駆動手段と、リニア方式の第２の電力増幅器およびその
出力電流により前記ステージを駆動する第２の駆動手段
とを並列に具備することを特徴とするステージ装置。 - 【請求項１１】 前記ステージの加減速時には前記第１
の電力増幅器を介して前記ステージを駆動し、前記ステ
ージの位置決め・速度制御時には前記第２の電力増幅器
を介して前記ステージを駆動するように前記第１または
第２の電力増幅器を選択する手段を具備することを特徴
とする請求項１０記載のステージ装置。 - 【請求項１２】 前記第１および第２駆動手段は、リニ
アモータであり、その可動部は、前記第１の電力増幅器
に接続した加減速用コイル、および前記第２の電力増幅
器に接続した位置決め・速度制御用コイルを具備するこ
とを特徴とする請求項１０または１１記載のステージ装
置。 - 【請求項１３】 前記第１および第２駆動手段は、リニ
アモータであり、その可動部がその固定部のコイルに対
して単極で対面する磁石を有し、前記固定部が前記ステ
ージの全ストロークにわたり前記磁石の位置に応じて前
記コイルの一部に一定の磁場を与えるためのヨーク、な
らびに前記コイルとして、このヨークの周囲に巻き回さ
れた単相の速度制御コイルおよび複数個の多相の加減速
コイルを具備することを特徴とする請求項１０または１
１記載のステージ装置。 - 【請求項１４】 前記複数個の多相の加減速用コイルが
前記単相の速度制御用コイルの外側に巻き回されている
ことを特徴とする請求項１３記載のステージ装置。 - 【請求項１５】 前記ヨークが、前記ステージの移動方
向に平行で少なくとも該ステージの全ストロークにわた
る直線部分を有するメインヨークと、このメインヨーク
の直線部分と少なくとも前記ステージの全ストロークに
わたり平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前
記メインヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとか
らなることを特徴とする請求項１３記載のステージ装
置。 - 【請求項１６】 前記単相の速度制御用コイルが前記メ
インヨークに、前記複数個の多相の加減速用コイルが前
記サイドヨークに、巻き回されていることを特徴とする
請求項１３記載のステージ装置。 - 【請求項１７】 前記サイドヨークが、前記メインヨー
クの両側に配置され、前記単相の速度制御用コイルが前
記メインヨークに１組、前記複数個の多相の加減速用コ
イルが前記２個のサイドヨークに１組ずつ２組、巻き回
されていることを特徴とする請求項１３に記載のステー
ジ装置。 - 【請求項１８】 前記リニアモータの可動部および固定
部を前記ステージの両側に１組ずつ配置したことを特徴
とする請求項１２〜１７のいずれかに記載のステージ装
置。 - 【請求項１９】 前記第２駆動手段は、前記ステージに
固定されたコイルと、このコイルに磁場を与えるための
磁石およびヨークとを有するリニアモータであり、前記
第１駆動手段は送りねじ機構と、この送りねじ機構の力
を前記ステージに伝達する力伝達部とを有することを特
徴とする請求項１０または１１記載のステージ装置。 - 【請求項２０】 前記第１および第２駆動手段は、リニ
アモータであり、その可動部が多極の磁石ユニットを有
し、固定部が複数個の偏平コイルユニットを有し、前記
偏平コイルユニットは前記第１の電力増幅器に接続され
る加減速コイルと、前記第２電力増幅器に接続される位
置決め・速度制御コイルとを有することを特徴とする請
求項１０または１１記載のステージ装置。 - 【請求項２１】 単相コイルと、この単相コイルの軸方
向にこの単相コイルとの相対移動が自在な第１の永久磁
石と、強磁性体からなり前記単相コイルを軸方向に貫通
する第１のヨークと、前記単相コイルの外側に前記第１
のヨークと平行に配置された部分を有し前記第１の永久
磁石からの磁束を前記単相コイルの巻線を横切って循環
させる閉磁路を前記第１のヨークおよび第１の永久磁石
とともに形成する強磁性体からなる第２のヨークと、前
記第１のヨークと第２のヨークを接続する第２の永久磁
石を具備することを特徴とするリニアモータ。 - 【請求項２２】 前記単相コイルが可動であり、前記第
１および第２のヨー１クは、前記単相コイルのストロー
ク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前
記第１の永久磁石は、前記第１または第２のヨークの直
線部分に固定されて前記単相コイルのストローク全体に
わたり前記単相コイルと単極で対面する磁石であり、前
記第２の磁石は前記ストロークの外で前記第１のヨーク
と第２のヨークを接続することを特徴とする請求項２１
記載のリニアモータ。 - 【請求項２３】 前記第１の永久磁石は、前記単相コイ
ルと単極で対面する可動磁石であり、前記第１および第
２のヨークは、前記可動磁石のストローク全体にわたる
直線部分を有する固定ヨークであり、前記単相コイルは
前記可動磁石のストローク全体にわたって前記第１のヨ
ークに巻き回されており、前記第２の磁石は前記ストロ
ークの外で前記第１のヨークと第２のヨークを接続する
ことを特徴とする請求項２１記載のリニアモータ。 - 【請求項２４】 前記単相コイルは速度制御用であり、
さらにこの単相コイルよりも短い加減速用コイルが複数
個、多相でこの速度制御用単相コイルと並列に巻き回さ
れていることを特徴とする請求項２３記載のリニアモー
タ。 - 【請求項２５】 請求項１記載の前記加減速用推力発生
手段および速度制御用推力発生手段として、または請求
項１０記載の第１および第２の駆動手段として、前記請
求項２１〜２４のいずれかに記載のリニアモータを用い
たことを特徴とするステージ装置。 - 【請求項２６】 前記請求項１〜２０のいずれかに記載
のステージ装置をレチクルステージとして用いたことを
特徴とする走査露光装置。 - 【請求項２７】 前記請求項２６に記載の走査露光装置
を用いてデバイスを生産することを特徴とするデバイス
生産方法。
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|---|---|---|---|
| JP19692496A JP3815750B2 (ja) | 1995-10-09 | 1996-07-09 | ステージ装置、ならびに前記ステージ装置を用いた露光装置およびデバイス製造方法 |
| US08/725,401 US5841250A (en) | 1995-10-09 | 1996-10-03 | Stage apparatus and linear motor, and exposure apparatus and device production method using the stage apparatus |
| EP05075302A EP1536290A3 (en) | 1995-10-09 | 1996-10-04 | Stage apparatus and linear motor |
| EP96307275A EP0768705B1 (en) | 1995-10-09 | 1996-10-04 | Stage position control apparatus, and stage apparatus, exposure apparatus and device production method using the stage postion control apparatus |
| DE69634768T DE69634768T8 (de) | 1995-10-09 | 1996-10-04 | Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches, sowie Trägertischvorrichtung, Belichtungsgerät und Herstellungsverfahren unter Verwendung derselben |
| KR1019960044664A KR100242923B1 (ko) | 1995-10-09 | 1996-10-09 | 스테이지장치 및 리니어모터와, 상기 스테이지장치를사용한 노광장치 및 디바이스생산방법 |
| US09/121,112 US6037680A (en) | 1995-10-09 | 1998-07-23 | Stage apparatus and linear motor, and exposure apparatus and device production method using the stage apparatus |
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| JP28634595 | 1995-10-09 | ||
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| JPH11287880A (ja) * | 1998-04-01 | 1999-10-19 | Canon Inc | ステージ装置、およびこれを用いた露光装置ならびにデバイス製造方法 |
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| JP3745167B2 (ja) * | 1998-07-29 | 2006-02-15 | キヤノン株式会社 | ステージ装置、露光装置およびデバイス製造方法ならびにステージ駆動方法 |
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| US6590355B1 (en) * | 1999-06-07 | 2003-07-08 | Nikon Corporation | Linear motor device, stage device, and exposure apparatus |
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| TW475314B (en) * | 2000-07-11 | 2002-02-01 | Hiwin Mikrosystem Corp | Coreless type linear motor |
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