JPS62254681A

JPS62254681A - Ｘｙステ−ジ

Info

Publication number: JPS62254681A
Application number: JP61094520A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Hirai; 洋武平井; Takashi Yamaguchi; 高司山口; Fuyuto Takase; 高瀬　冬人
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1987-11-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はＸＹステージに係り、特に縮小投影露光装置の
ような高速高精度の位置決め技術が要求される位置決め
装置に好適なＸＹステージに関する。

〔従来の技術〕

従来のＸＹステージは例えば特公昭６０−２３９４１号
公報に開示されているように各軸に１つのり・ニアモー
タを配置し、このリニアモータによってステージを駆動
するものがある。ＸＹステージは、特に縮小投影露光装
置で用いられる場合、位置決めの高精度化と共に高速化
が要求される０位置決めの高精度化をはかるためにリニ
アモータは、ダイレクトライブである点などから有利で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、位置決めの高精度化は図られている
が、位置決めの高速化は配慮されていないため、このＸ
Ｙステージが利用される機能の作業性が良好でなかった
。

本発明は、上述の問題を解決し、サブミクロンレベルの
位置決めを高速に行わせることを目的としたＸＹステー
ジを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記の目的は、テーブルの各軸をそれぞれリニ
ア直流モータで駆動するＸＹステージにおいて、前記リ
ニア直流モータを、永久磁石とヨークとからなる固定部
と、ボビンと前記ボビンに巻かれている互に独立した複
数のコイルの組からなる可動部とで構成し、この可動部
のコイルに、目標値と変位値との偏差によって電流供給
量を制御する制御回路を接続することにより達成される
。

〔作用〕

ｘＹステージが、現在位置より、ある目標値に移動する
とき、現在値と目標値の偏差の大きさによって、ある値
より大きいときは例えば高速移動用リニア直流モータに
通電されるように高速移動用リニア直流モータ駆動用の
回路が選ばれ、偏差がある値より小さいとき、又はＸと
ステージが移動してきて偏差量がある値より小さくなっ
たとき、例えば微小位置決め用リニア直流モータに通電
されるように、微小位置決め用リニア直流モータ１の回
路に選定、又は切換えられる。このように現在値と目標
値の偏差量に従がって、適切なリニア直流モータが駆動
されるように駆動回路を選ぶことができるので、高速高
精度な位置決めが可能と・なる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明のＸＹステージの一実施例を示すもので
、この図において、ｌはベース、２は直交２軸中のＹ方
向軸に移動するＹテーブル、３はＸ方向軸に移動するＸ
テーブル、４はＹ軸すニア直流モータ、５はＸ軸すニア
直流モータ、６はＹ軸案内機構、７はＸ軸案内機構、８
はレーザ測長用反射ミラーで１位置検出器の一部を構成
する。

本発明の内容をより詳細に説明するために、Ｘ軸すニア
直流モータ５の構造を第２図によって説明する。なお、
Ｙ軸すニア直流モータ４の構造もＸ軸すニア直流モータ
５と同一であるので、以後はＸ軸すニアを直流モータ５
についてのみ説明する。

第２図において、９はアウタヨーク、１０はアウタヨー
ク９の内側に設けた永久磁石、１１はセンタヨーク、１
２はボビン、１３ａ、１３ｂ。

１３ｃはボビン１２に巻付けた高速移動用のコイル１４
ａ、１４ｂ、Ｌ４ｃはボビン１２に巻付けた微小位置決
め用のコイル、１５はコイル１．４８〜１４ｃに設けた
界磁センサ、１６はコイル１３　ａ〜１３　ｃ、に接続
する増幅器】−７は３相コイルＬ３ａ〜１３Ｃの切換回
路、１８はコイル１、４　ａ〜１４ｃに接続する増幅器
、１９は３相コイル１４／１〜１４ｃの切換回路、２０
は界磁センサ検出回路である。又、第３図は第２図の横
断面を示した図である。この実施例におけるリニア直流
モータは、アウタヨーク９．永久磁石１０センタヨーク
１１からなる磁気回路と、この回路中のギャップに挿入
されたコイル］、　３　ｒｘ〜１．３　ｃ又はコイル１
４ａ〜１４ｃに供給される電流との相互作用によりコイ
ル１３ａ〜１３　ｃ、が長手方向に推力を発生してボビ
ン１２を駆動するものである。

又、ボビン１２は、第１図におけるＸテーブル３と固着
されているため、結果としてＸテーブル３を駆動するこ
とができる。又、本実施例ではコイルは３相を用いてい
るため、磁気回路のギャップでの磁束の方向に応じてコ
イルに供給する電流の方向及び相を切換えなければなら
ない、界磁セン）す１５は、たとえばホール素子であり
、これが磁束の方向を検出し、磁界センサ検出回路２０
を通して、３相コイル切換回路１７又は３相コイル切換
回路１９に信号を送る。３相コイル切換回路１．７及び
１８では、制御装置（図示せず）から送られた指令値に
従って通電すべきコイルの相及び方向を決定する。得ら
れた信号は増幅器コロ又は増幅器１８に送られ、電流増
幅されてコイルに出力する。

さて、本実施例では、同一・ボビン］２に２相のコイル
が固着されており、各々別々の駆動回路に接続されてい
る。このことにより、リニア直流モ−タ５は２つのアク
チュエータで構成されていることがわかる。以下、この
複数のアクチュエータの駆動方式について説明する。

第１図において、２１はコイル１３ａ〜Ｌ３ｃの制御回
路、２２はコイル１４ａ〜１４ｃの制御回路、２３は制
御方式切換回路、２４は目標値発生回路、２５はＸテー
ブル３の変位を検出する位置検出器（図示せず）からの
変位量を受ける変位検出回路、２６は比較器である。こ
こで制御回路′　２１．この回路２１．に接続されてい
る増幅器１６およびコイル１３　ａ〜１３ｃはテーブル
を高速に移動させたいときに用いるものとし、一方、制
御回路２２、この回路に接続されている増幅器１１およ
びコイルは１４ａ〜１４ｃはテーブルを微小移動、又は
高精度に位置決めさせたいときに用いるとする。この場
合、制御回路２１は、高速移動に適した最短時間制御側
、又はバングバング制御則にのっとって構成される回路
とし、増幅器１６はスイッチング増幅器としてもよい、
又、コイル３ａ〜３ｂはターン数を多くして最大性力が
太きくとれるようにする。一方、制御回路２２は、微小
精度位置決めに適した安定性、連応性、定常特性を実現
する変位制御系で構成され、増幅器１８はリニア増幅器
としてもよい。又、コイル１４ａ〜ｉ４ｃは最大推力は
大きくはないが、電気的時定数が小さくて応答性のよい
ものである。

次に上述した本発明のＸＹステージの動作を説明する。

まず目標値発生回路２４から得られる目標値と１、パ変
位検出回路２５からの出力であるテーブルの現在位置と
の偏差ｅが比較器２６によって求められる。この偏差ｅ
がある設定値より大きい場合、制御方式切換回路２３に
より高速移動用制御回路２１及びそれに接続されたコイ
ル１３ａ〜１３ｃが選択され、大きな推力で短時間にテ
ーブルを目標値近傍まで接近させる。目標値と現在位置
との偏差ｅがある設定値より小さくなったとき、制御方
式切換回路２３により、微小位置決め用制御回路２２が
選択されコイル１４ａ〜１４ｃ電流供給される。微小位
置決め用制御回路２２では安定性。

連応性、定常特性を考慮した制御則にのっとって回路構
成されているので、ステージは目標値に速やかに偏差な
く整定する。

以上述べた本発明の実施例では、テーブルの高速移動時
と微小位置決め時とで制御回路ならびにアクチュエータ
を分離させているので、高速高精度な位置決めが可能と
なり、しかも、アクチュエータであるリニア直流モータ
は、同一のボビンに２つのコイルが巻かれて２つのアク
チュエータの役割を果たしているので設置スペースが従
来に比べてほとんど変わらないという利点を有する。

次に、本発明の他の実施例を第３図を用いて説明する。

第３図は本発明を構成するリニア直流モータの詳細図で
、この図において１２１は第１のボビン、１２２は第２
のボビン１３１ａ、１３１ｂ。

１３１Ｇは第１のコ３相コイル、１４１ａ、１４１ｂ。

】４１ｃは第２の３相コイルである。ここでボビン１２
１及びボビン１２２は各々別々にテーブルに固着されて
いる。ここでコイル１３１ａ〜１３１ｃに高速移動用コ
イルであり、対応する高速移動用駆動回路（図示してい
ない）に接続されている。又コイル１４１ａ〜１４１Ｃ
は微小位置決め用コイルであり、対応する微小位置決め
用駆動回路（図示していない）に接続されている。この
実施例におけるリニア直流モータの作用は第１の実施例
と同様である。この実施例によれば、テーブルの長手方
向ボビン取り付は面にスペースの余裕がある場合は、ボ
ビンを分割し、ユニット化することによりコイルボビン
を製作しやすくすることができる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、ＸＹステージの位置決めに、各
軸それぞれ複数のアクチュエータを用いそれぞれ異なっ
た制御方式によって駆動することにより、高速でしかも
高精度な位置決めが可能となるので、ＸＹステージによ
る作業性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＸＹステージの一実施例の一部断面に
て示す斜視図、第２図は第１図に示す本発明のＸＹステ
ージに用いられるアクチュエータ部の詳細図、第３図は
第２図の横断面図、第４図は本発明に用いられるアクチ
ュエータ部の他の例の詳細図である。１・・・ベース、２・・・Ｙテーブル、３・・・Ｘテー
ブル、４・・・Ｙ軸すニア直流モータ、５・・・Ｘ＠＋
＋リニア直流モータ、６・・・Ｙ軸案内機構、７・・・
Ｘ軸案内機端、８・・・レーザ測長用反射ミラー、９・
・・アウタヨーク。１０・・・永久磁石、】１・・・センタヨーク、】２・
・・ボビン、１３　ｎ−１，３ａ−コイル、１４１１〜
１４ｃ・・・コイル、１５・・・界磁センサ、１６・・
・増幅器、１７・・・３相コイルの切換回路、１８・・
・増幅器、１９・・・３相コイル切換回路、２０・・・
界磁センサ検出回路、２１・・・制御回路、２２・・・
制御回路、２３・・・制御方式切換回路、２４・・・目
標値発生回路。２５・・・位置検出回路、１２１・・・第１のボビン、
」２２・・・第２のボビン、１３１・・・コイル、１４
１・・・コイル。

Claims

【特許請求の範囲】１、固定部上に第１のテーブルを直交する１方向に移動
可能に設け、この第１のテーブル上に第２のテーブルを
直交する他方向に移動可能に設け、これらの第１および
第２のテーブルを駆動するリニア直流モータを備えたＸ
Ｙステージにおいて、前記リニア直流モータは永久磁石
とヨークとからなる固定部と、ボビンと前記ボビンに巻
かれている互いに独立した複数のコイルの組からなる可
動部とを備え、この可動部のコイルに、目標値と変位値
との偏差によつて電流供給量を制御する制御手段を接続
したことを特徴とするＸＹステージ。２、制御手段は、高速移動用の複数個のコイルの組と微
小位置決め用の複数個のコイルの組とをそれぞれ制御す
る制御回路と、この制御回路を目標値と変位値との偏差
に応じて切換える切換回路とを備えたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のＸＹステージ。