KR20000012083A

KR20000012083A - 노광장치에 사용하는 스테이지시스템과 스테이지 구동방법

Info

Publication number: KR20000012083A
Application number: KR1019990031187A
Authority: KR
Inventors: 코레나가노부시게; 에비누마류이찌
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2000-02-25
Also published as: EP0977244A3; EP0977244A2; EP1965411A3; US20030098966A1; EP1965411A2; JP3745167B2; US6570645B2; KR100325644B1; EP1970941A2; EP0977244B1; EP1965411B1; EP1970941B1; US20020145721A1; JP2000106344A; EP1970941A3

Abstract

스테이지계는 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지와, 이 스테이지에 소정의 방향으로 힘을 인가하는 제 1유닛과, 제 1유닛 및 이 제 1유닛을 포함하는 구조체중 어느 하나를 이동하는 이동기구와, 스테이지의 위치 및 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1계측계와, 제 1유닛 및 구조체중 어느 하나의 위치 및 구동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측계를 구비하고, 스테이지는 제 1계측계의 계측값에 의거하여 제어되고, 이동계는 제 2계측계의 계측값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

노광장치에 사용하는 스테이지시스템과 스테이지 구동방법{STAGE SYSTEM AND STAGE DRIVING METHOD FOR USE IN EXPOSURE APPARATUS}

발명의 분야 및 관련 기술

본 발명은 일반적으로 높은 정밀도의 위치결정성능이 요구되는 스테이지계에 관한 것이다. 본 발명은 또한 레티클 또는 웨이퍼의 노광을 위해 이들을 반송하는 스테이지계 등을 가지는 노광장치, 및 이러한 노광장치를 사용한 디바이스제조방법에 관한 것이다. 다른 측면에서는, 본 발명은 높은 정밀도의 위치결정을 행하는 효과적인 스테이지구동방법에 관한 것이다.

도 15A 및 도 15B는 공지타입의 스테이지계의 일례의 개략도이다. 가이드(802)는 베이스(도시되지 않음)에 고정되고, 워크피스(800)를 반송하는 스테이지(801)는 가이드(802)에 의해 이것에 대한 하나의 축방향을 따라 슬라이드가능하게 지지된다. 스테이지(801)의 대향면에 고정된 선형모터가동자(804)가 있다. 각 가동자(804)는 선형모터고정자(805)에 접속되지 않고 대향한다. 선형모터고정자(805)는 도시되지는 않았으나 베이스에 고정된다. 각 선형모터가동자(804)는 4극자석(804a)의 상부 및 하부집적구조체와 자석의 자속을 순환시키는 요크(804b)로 이루어진다. 각 선형모터고정자(805)는 어레이형상으로 배치되고 고정자프레임(805b)에 의해 함께 고정된 복수(이 예에서는 6개)의 코일(805a)을 포함한다.

상기 설명한 선형모터(803)는 통상의 브러쉬가 없는 DC모터의 확장된 타입이고, 구동코일과 이것으로의 전류의 방향은, 자석(404a) 및 코일(805a)사이의 상대위치관계에 따라 변화됨으로써, 소망의 힘이 소망의 방향으로 얻어지는 것을 특징으로 한다.

상기 설명한 구조에서, 먼저, 스테이지(801)가 정지상태로 유지되는 동안, 스테이지(801) 또는 자석(804a)의 위치에 따라 소정의 방향으로 소정의 시간기간 동안 소정의 선형모터코일에 전류가 인가됨으로써, 스테이지(801)의 가속을 얻는다. 소망의 속도에 도달하면, 가속은 종료되고, 일정속도제어가 유지되는 동안, 예를 들면 노광 또는 검사 등의 소정의 동작이 행해진다. 일정속도기간 후, 소정의 방향으로 소정의 시간기간 동안 소정의 선형모터코일에 전류가 인가되어, 스테이지의 감속을 야기하고 또한 스테이지이동을 정지시킨다.

스테이지의 위치는, 예를 들면 레이저간섭계 등의 높은 정밀도의 위치센서수단(도시되지 않음)을 사용하여 계측되고, 전류는 선형모터코일에 가속 또는 감속으로부터 독립적으로 인가되어, 목표위치에 관하여 에러를 피할수 있다. 따라서 가속기간, 감속기간 및 일정속도기간 동안에도, 높은 정밀도의 위치제어가 행해진다.

도 16은 공지타입의 스테이지계의 다른 예의 개략도이다. 이 스테이지계는 일본공개특허출원 공개번호 183192/1995에 개시된 것과 마찬가지이다. 가이드(909)는 베이스(903)상에 실장되고, 스테이지(907)는 가이드(909)에 대해 슬라이드가능하게 지지된다. 베이스(903)는 로드(rod)의 팽창 및 수축을 통해서 위치결정을 행하도록 기능하는 액츄에이터유닛(901)을 구비한다. 로드(905)의 단부와 스테이지(907)사이에 배치된 것은 보이스코일모터(906)와 클러치(904)이다. 모터(906)는 코일-앤드-자석구조(도시되지 않음)로 이루어지고, 로렌쯔력이 코일로의 전류의 인가에 응답하여 발생함으로써, 구동력이 로드(905)와 스테이지(907)사이에 발생한다.

상기 설명한 구조에서, 스테이지를 구동하기 위해, 먼저 클러치(904)가 기계적접촉을 통해 접속되어 로드(905)와 스테이지가 접촉을 유지한다. 따라서, 액츄에이터유닛(9001)의 구동력이 스테이지에 전달됨으로써, 스테이지의 대략적인 이동이 얻어진다. 클러치(904)는 스테이지의 대략적인 이동 후 접속이 끊어지고, 그 후 스테이지(07)는 보이스코일모터(906)의 구동력에 의해 로드(905)에 관해서 구동되어, 스테이지(907)의 위치결정이 달성된다.

클러치(904)는 보이스코일모터(906)에 병렬이므로, 액츄에이터유닛(901)에 의해 긴 스트로크의 스테이지 구동을 위한 모터(906)의 동작이 불필요하다. 따라서, 모터(906)의 열발생은 감소된다.

스테이지가 상기 설명한 제 1예에서의 선형모터만을 사용하여 이동될 때, 높은 정밀도의 위치결정제어가 일정하게 달성된다. 그러나, 스테이지 가속과 감속시 많은 열이 발생한다. 또한, 열원은 작업물품에 근접한다. 게다가, 상기 설명한 것 등의 다중위상 선형모터에서는 코일을 변화시키면서 전류가 인가되므로, 선형모터고정자를 전체적으로 냉각시키는 것은 어렵다. 이러한 이유로, 작업물품에 인접하는 몇몇 소자는 열팽창에 의해 변형되거나 또는 계측기준은 열팽창에 의해 변화될 수 있다. 또한, 레이저간섭계의 광로를 따른 공기밀도는 변화된다. 이들은 작업물품의 위치결정정밀도의 저하를 야기한다. 또한, 코일이 변화될 때 발생하는 추진력리플은 스테이지의 정밀한 위치결정을 방해할 수도 있다.

상기 설명한 제 2예에서와 같이, 보이스코일모터와 클러치가 액츄에이터유닛과 스테이지사이에 병렬로 구비된 스테이지계의 경우에, 액츄에이터유닛을 통하여 스테이지가 이동되는 동안 클러치가 접촉을 유지하므로, 보이스코일모터는 동작하지 않는다. 따라서, 액츄에이터유닛의 대략적인 이동기간동안, 스테이지 목표위치의 변동이 누적되고, 이는 보이스코일모터에 대해 요구되는 위치결정시간의 연장을 의미한다. 또한, 클러치는 충돌 등의 기계적접촉에 의거하므로, 스테이지의 정밀한 위치결정에 제한이 있다.

보이스코일모터가 액츄에이터유닛의 동작시에 클러치를 접촉시키지 않으면서 동작되면, 보이스코일모터는 많은 열방생과 낮아진 스테이지 위치결정정밀도를 야기하는 큰 추력을 생성하여야만 한다.

또한, 보이스코일모터의 구동스트로크가 짧으면, 모터의 고정자는 스테이지상에 형성된 이동소자에 관해서 매우 정밀하게 위치결정되어야 한다. 이 경우에, 액츄에이터유닛에 의한 로드의 위치결정은 매우 정밀하게 행해진다. 그러나, 액츄에이터유닛을 통한 로드의 위치결정제어는 레이저간섭계에 의해 계측된 스테이지의 현재위치에 의거하므로, 로드에 대해 높은 정밀도의 위치결정을 달성하는 것은 매우 어렵다.

도1은 본원발명의 제1실시예에 의한 스테이지시스템의 개략도.

도2는 제1실시예의 스테이지시스템에서의 제어시스템의 블록도.

도3은 본원발명의 제2실시예에 의한 스테이지시스템의 개략도.

도4는 제2실시예의 스테이지시스템에서의 제어시스템의 블록도.

도5는 본원발명의 제3실시예에 의한 스테이지시스템의 개략도.

도6는 제3실시예의 스테이지시스템의 변형예의 개략도.

도7는 제3실시예의 스테이지시스템에서의 제어시스템의 블록도.

도8은 본원발명의 제4실시예에 의한 웨이퍼스테이지시스템의 사시도.

도9는 제4실시예의 웨이퍼스테이지시스템의 측정수단을 설명하는 개략도.

도10은 제4실시예의 웨이퍼스테이지시스템의 분해도.

도11은 제4실시예의 웨이퍼스테이지시스템의 제어도.

도12는 본원발명의 제5실시예에 의한 노광장치의 개략도.

도13은 반도체디바이스 제조과정를 설명하는 흐름도.

도14는 웨이퍼공정을 설명하는 흐름도.

도15A, 도15B 및 도16은, 각각 공지된 형태의 스테이지시스템의 예를 설명하는 개략도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호]

101: 스테이지 102: 가이드

103: 선형모터 104: 선형모터가동자

105: 선형모터고정자 107: 자성체판

108: 전자석 108a: 코일

108b: 요크 110: 반송나사계

111: 너트 112: 모터

113: 반송용나사 121: 이동목표지시수단

122: 프로파일생성수단 123: 가속프로파일생성수단

125: 미동선형모터위치서보계 126: 산술수단

127: 모터전류증폭기 128: 간섭계

131: 인력피드-포워드(FF)계 132: 보정수단

133: 조정수단 134: 전자석전류증폭기

135: 이동피드백(FB)계 201: 스테이지

203: 미동선형모터 204: 선형모터가동자

204X, 205X, 205Y1, 205Y2: 코일 205: 가동자

206: 지지프레임 207: 자성체판

208: 전자석 208a: 코일

208b: 요크 210B: 반송나사계

211B: 너트 212B: 모터

213A: 반송용나사 221: 이동목표지시수단

222: 위치프로파일생성수단 223: 가속프로파일생성수단

225: 미동선형모터위치서보계 226: 연산기

227: 모터전류증폭기 228: 간섭계

231: 인력피드-포워드(FF)계 232: 보정수단

233: 조정수단 234: 전자석전류증폭기

301: 스테이지 303: 미동선형모터

306: 지지프레임 307: 자성체판

308: 전자석 310: 반송나사계

321: 이동목표지시수단 322: 위치프로파일생성수단

323: 가속프로파일생성수단 325: 미동모터위치서보계

326: 연산기 327: 모터전류증폭기

328: 간섭계 331: 인력피드-포워드(FF)계

332: 보정수단 334: 전자석전류증폭기

501: 웨이퍼상부판 502: 베이스테이블

508: 전자석 510: 선형모터

511: 이동자 512: 고정자

521: 목표지시수단 522: 위치프로파일생성수단

523: 가속프로파일생성수단 531: 인력포-워드(FF)계

532: 보정수단 533: 조정수단

534: 전자석전류증폭기 551: Y스테이지

552: X요가이드 553: Y슬라이더

554: Y슬라이더 561: X스테이지

562: X스테이지측판 563: X스테이지상부판

564: X스테이지마루판 571: 웨이퍼척

572: 오목부 574: 이중극성자석

575: 요크 576: 측판

583: 전자석지지원주 585: 자성블록

586: 코일 693: 웨이퍼스테이지

694: 레티클스테이지베이스 695: 레티클스테이지

696: 배럴베이스 697: 투영광학계

698: 댐퍼 699: 조명광학계

800: 워크피스 801: 스테이지

802: 가이드 804: 선형모터가동자

805: 선형모터가동자 804a: 4극자석

804b: 요크 805a: 코일

805b: 고정자프레임 901: 액츄에이터유닛

903: 베이스 904: 클러치

905: 로드 906: 보이스코일모터

907: 스테이지 909: 가이드

본 발명의 목적은 상기 설명한 문제중 적어도 하나를 해결함으로써, 높은 정밀도 또한 고속의 스테이지계를 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지와, 소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는 제 1유닛과; 제 1유닛 및 제 1유닛을 포함하는 구조체중 하나를 이동하는 구동수단과; 스테이지의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1계측수단과; 제 1유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측수단과를 구비한 스테이지계에 있어서, 스테이지는 상기 제 1계측수단의 계측값에 의거하여 제어되고, 상기 이동수단은 상기 제 2계측수단의 계측값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계가 제공된다.

본 발명의 이 측면의 바람직한 형태에서, 제 1유닛은 상기 제 1계측수단의 계측값에 의거하여 제어된다. 제 1유닛은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 제어된다. 제 1유닛은 선형모터를 포함한다. 제 1유닛은 스테이지의 무게중심에 히을 인가하는 기능을 가진다. 이동수단은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 제어된다. 이동수단은 선형모터와 볼나사중 하나를 포함한다. 스테이지는 3개의 자유도 방향으로 이동가능하다. 제 1유닛은 3개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다. 이동수단은 제 1유닛과 구조체중 하나를 1개의 자유도 방향으로 이동시키도록 동작된다. 스테이지는 6개의 자유도 방향으로 이동가능하다. 제 1유닛은 6개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다. 이동수단은 XY스테이지를 구비한다. 스테이지계는 제 1유닛으로부터 독립된 제 2유닛을 부가하여 구비한다. 제 2유닛은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 제어된다. 제 2유닛은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 피드포워드제어된다. 정보는 스테이지의 가속도에 관계된다. 제 2유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가진다.

스테이지계는 제 2유닛과 제 2유닛을 포함하는 제 2구조체중 하나를 이동하는 제 2이동수단을 부가하여 구비한다. 이동수단은 제 1 및 제 2유닛을 일체적으로 이동하도록 동작된다. 제 2유닛은 전자석을 포함한다. 제 2유닛은 서로 대향하고 상기 소정의 방향에 평행한 힘을 발생하는 적어도 한 셋트의 전자석을 포함한다. 제 2유닛은 1개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다. 제 2유닛은 2개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지와, 소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는 제 1유닛과, 소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는, 제 1유닛으로부터 독립된 제 2유닛과, 제 2유닛과 제 2유닛을 포함하는 구조체중 하나를 이동하는 이동수단과를 구비한 스테이지계에 있어서, 스테이지의 위치결정은 제 1유닛에 의거하여 행해지고, 스테이지의 가속 및 감속은 제 2유닛에 의거하여 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지가 제공된다.

본 발명의 이 측면의 바람직한 형태에서, 제 2유닛은 제 1유닛에 의해 발생된 힘보다 큰 힘을 발생하도록 동작된다. 동일한 구동력의 발생에 있어서, 제 2유닛의 열발생이 제 1유닛의 열발생보다 작다. 제 1유닛은 코일과 자석을 사용하여 전자기력을 발생하도록 동작되고, 제 2유닛은 자성소자와 전자석을 사용하여 인력을 발생하도록 동작된다. 제 2유닛은 서로 대향하고 상기 소정의 방향에 평행한 힘을 발생하는 적어도 한 셋트의 전자석을 포함한다. 스테이지계는 스테이지의 위치를 계측하는 제 1계측수단을 부가하여 구비한다. 제 1유닛은 상기 제 1계측수단의 계측값에 의거하여 제어된다. 스테이지계는 제 2유닛의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측수단을 부가하여 구비한다. 이동수단은 상기 제 2계측수단의 계측값에 의거하여 제어된다.

제 2유닛은 스테이지의 이동스트로크 전체에 걸쳐서 스테이지에 힘을 인가하는 기능을 가진다. 이동수단은 제 1 및 제 2유닛을 일체적으로 이동하도록 동작된다. 스테이지계는 제 1유닛과 제 1유닛을 포함하는 제 2구조체중 하나를 이동하는 제 2이동수단을 부가하여 구비한다. 스테이지계는 제 1유닛과 제 1유닛을 포함하는 제 2구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 3계측수단을 부가하여 구비한다. 제 2이동수단은 상기 제 3계측수단의 계측값에 의거하여 제어된다. 스테이지계는 스테이지의 가속도에 관한 신호를 발생하는 가속도정보발생수단과, 스테이지의 위치에 관한 신호를 발생하는 위치정보발생수단을 부가하여 구비하고, 제 1유닛은 상기 위치정보발생수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되고, 제 2유닛은 상기 가속도정보발생수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 한다.

제 2유닛은 상기 가속도보정발생수단으로부터의 신호에 의거하여 피드포워드제어된다. 이동수단은 상기 위치정보발생수단으로부터의 신호에 의거하여 제어된다. 스테이지는 3개의 자유도 발생으로 이동가능하다. 제 1유닛은 3개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다. 제 2유닛은 1개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다. 이동수단은 제 1유닛 및 제 1유닛을 포함하는 구조체중 하나를 1개의 자유도 발향으로 이동하도록 동작된다. 스테이지는 6개의 자유도 방향으로 이동가능하다. 제 1유닛은 6개의 자유도방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다. 제 2유닛은 2개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작된다. 이동수단은 제 2유닛 및 제 2유닛을 포함하는 구조체중 하나를 2개의 자유도 방향으로 이동하는 기능을 가진다. 이동수단은 XY스테이지를 포함한다. 제 1유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가진다. 제 2유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가진다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지와, 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지와; 소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는 유닛과; 이 유닛 및 유닛을 포함하는 구조체중 하나를 구동하는 이동수단과; 스테이지의 위치와, 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1계측수단과; 유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측수단과; 스테이지의 목표위치에 의거한 신호를 발생하는 신호발생수단과를 구비한 스테이지계에 있어서, 유닛은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 1계측수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되고, 상기 이동수단은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 2계측수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계가 제공된다.

본 발명의 이 측면의 바람직한 형태에서, 유닛은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 1계측수단으로부터의 신호사이의 차이에 의거하여 제어된다. 이동수단은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 2계측수단으로부터의 신호사이의 차이에 의거하여 제어된다. 상기 신호발생수단으로부터의 신호는 스테이지의 위치에 관한 것이다. 유닛은 선형모터를 포함한다. 스테이지계는 스테이지에 힘을 인가하는, 유닛으로부터 독립된 제 2유닛을 부가하여 구비한다. 제 2유닛은 상기 신호발생수단으로부터의 신호에 의거하여 피드포워드제어된다. 제 2유닛은 상기 제 1이동수단 및 상기 이동수단으로부터 독립된 제 2이동수단중 하나에 의해 이동된다. 제 2유닛은 전자석을 포함한다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지와; 자성소자와 이 자성소자의 대향면상에 배치된 적어도 한 셋트의 전자석을 가지는 유닛과를 구비한 스테이지계에 있어서, 자성소자와 유닛의 전자석중 하나는 스테이지에 의해 유지되고, 자성소자와 전자석은 스테이지의 회전운동에 관계없이 서로 대향하여 유지되는 것을 특징으로 하는 스테이지계가 제공된다.

본 발명의 이 측면의 바람직한 형태에서, 자성소자와 전자석은 기둥형상과 구형상중 하나를 가지는 대향면을 가진다. 자성소자는 원호형상과 컵형상중 하나를 가진다. 전자석은 E자형상을 가진다. E자형상 전자석의 단부면은 원호형상과 컵형상중 하나를 가진다. 스테이지는 X와 Y방향으로 이동가능하고, 유닛은 X와 Y방향에 관해서 자성소자를 샌드위치하도록 배치된 적어도 두 셋트의 전자석을 포함한다. 스테이지계는 스테이지에 의해 유지되지 않는 다른 자성소자와 전자석을 이동하는 이동수단을 부가하여 구비하여, 자성소자와 전자석이 스테이지의 이동에 관계없이 서로 대향하여 유지되도록 한다. 자성소자는 스테이지측면상에 배치된다. 스테이지계는 전자석의 결합력을 소정의 레벨로 조정하는 조정수단을 부가하여 구비한다. 유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가진다.

상기 설명한 스테이지계중 어느 하나를 본 발명의 범위내에서 사용한 노광장치와 디바이스제조방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1계측스텝과; 액츄에이터를 가지는 유닛과 유닛을 포함하는 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측스텝과; 유닛을 통하여 스테이지에 힘을 인가하는 인가스텝과; 이동수단을 통하여 소정의 방향으로 유닛을 이동하는 이동스텝과; 상기 제 1계측스텝에서 얻어진 제 1계측값에 의거하여 스테이지를 제어하는 제 1제어스텝과; 상기 제 2계측스텝에서 얻어진 제 2계측값에 의거하여, 유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 제어하는 제 2제어스텝으로 이루어진 스테이지구동방법이 제공된다.

본 발명의 이 측면의 바람직한 형태에서, 상기 제 2제어스텝은 유닛을 제어하는 스텝을 포함한다. 유닛제어스텝에서, 유닛은 제 1계측값과 목표값에 의거하여 제어된다. 스테이지구동방법은 유닛으로부터 독립된 제 2유닛을 통하여 스테이지에 힘을 인가하는 제 2인가스텝을 부가하여 구비한다. 제 2유닛은 목표값에 의거하여 피드포워드제어된다.

본 발명의 또다른 측면에 의하면, 소정의 방향으로 이동가능한 스테이지의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1계측스텝과; 액츄에이터를 가지는 유닛과 유닛을 포함하는 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측스텝과; 유닛을 통하여 스테이지에 힘을 인가하는 인가스텝과; 이동수단을 통하여 소정의 방향으로 유닛을 이동하는 이동스텝과; 스테이지의 목표위치에 의거하여 신호를 발생하는 신호발생스텝과; 상기 제 1계측스텝에서 얻어진 제 1계측값과 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호에 의거하여 스테이지를 제어하는 제 1제어스텝과; 상기 제 2계측스텝에서 얻어진 제 2계측값과 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호에 의거하여, 유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 제어하는 제 2제어스텝으로 이루어진 스테이지구동방법이 제공된다. 스테이지구동방법은 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호와 제 1계측값사이의 차이를 검출하거나, 또는 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호와 제 2계측값사이의 차이를 검출하는 것을 부가하여 구비한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.

[바람직한 실시예의 설명]

본발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부한 도면을 참조하면서 이하 설명한다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 스테이지시스템의 개략도이다. 가이드(102)는 베이스(도시되어 있지 않음)에 고정되어 있고, 스테이지위에 있는 워크피스를 반송하는 스테이지(101)는 가이드(102)에 대하여 1축방향(소정의 방향)을 따라서 왕복운동으로 접동가능하게 가이드(102)에 의해 지지되어 있다. 스테이지(101)의 한쪽에 견고하게 장착된 선형모터가동자(104)가 있다. 가동자(104)는 접촉하지 않고 선형모터고정자(105)와 대면한다. 선형모터고정자(102)는, 도시되지 않는 베이스에 고정되어 있다.

선형모터(103)은 이전에 설명한 예의 기구와 마찬가지이지만, 상기한 예에 비해서 작은 출력형이어도 된다. 선형모터는, 하드웨어 또는 소프트웨어전류제한계를 가지는 제어계가 설치되어 있고, 따라서 큰 발열을 초래하는 대전류의 흐름이 방지된다. 또, 제어계가 정상적으로 작동하는 한, 제한계의 설비와 관계없이, 이러한 발열을 초래하는 전류는 흐르지 않는다(이에 대해서는 나중에 설명함).

자성체판(107)은 스테이지(101)의 다른쪽에 설치되어 있다. 자성체판(107)을 전자석사이에 끼워서, 한쌍의 전자석(108)이 서로 대향하도록 배열되어 있다. 전자석(108)은 너트(111)를 사용하여 고정되었다. 너트(111)는 모터(112)와 반송용나사(113)에 의해, 스테이지(101)와 대략 같은 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 너트(111), 모터(112) 및 반송용 나사(113)를 구비하는 반송나사계(110)에 의해, 쌍의 전자석(108)은 스테이지(101)와 대략 같은 방향으로 이동될 수 있다.

전자석을 이동하는 반송나사계(110)(이동기구)는 도시되지 않은 베이스에 고정되어 있다. 쌍의 전자석중 각각의 전자석(108)과 자성체판(107)은, 작은 간격을 개재하여 서로 접촉하지 않도록 유지되어 있다. 각각의 전자석(108)은 아치형상의 요크(108b)와 그 주위에 권선된 코일(108a)로 이루어진다. 전류가 코일(108a)을 흐르면, 인력이 요크(108b)와 자성체판(107)의 사이에서 발생된다. 전자석(108)의 코일(108a)로 흐르는 전류는 각각 독립적으로 제어될 수 있다. 그러므로, 코일이 인가된 전류를 조정함으로써, 자성체판과 전자석 사이에서 발생된 인력이 조정될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 전자석으로부터 자성체판으로 인가되는 합력뿐 만 아니라 합력의 방향을 조정할 수 있다.

도2는 스테이지시스템을 구동제어하는 제어계의 블록도이다. 스테이지(101)의 이동목표를 발생하는 이동목표지시수단(121), 발생된 목표에 의거하여, 그 시간과 그 시간에 대응하는 스테이지 목표위치 사이의 관계를 생성하는 위치프로파일 생성수단(122) 및 생성된 목표에 의거하여 그 시간과 그시간 동안에 생성되는 가속도와의 관계를 생성하는 가속도프로파일생성수단(123)을 구비하고 있다.

위치프로파일생성수단(122)의 출력은, 미동선형모터(103)를 제어하는 미동 선형모터 위치서보계(125)와, 반송나사계(110)의 모터(112)를 피드백제어하는 이동피드백(FB)계(135)로 입력된다. 가속프로파일생성수단(123)의 출력은 전자석(108)의 흡인력을 피드-포워드 제어하는 인력피드-포워드(FF)계에 인가된다.

미세이동 선형모터 위치서보계(125)는 산술수단(126), 모터전류증폭기(127), 선형모터(103) 및 간섭계(128)로 이루어져 있다. 산술수단(126)은, 예를 들면, 위치프로파일생성수단(122)에 의하여 지정되는 스테이지의 현재목표위치와 간섭계(128)에 의하여 측정되는 스테이지(101)의 현재위치와의 차이에, 대표적으로 PID등의 제어연산을 행하도록 작동한다. 산술의 결과, 아날로그 전압이 증폭기(127)에 인가된다. 모터전류증폭기(127)는 생성된 아날로그 출력전압에 비례하는 전류를 선형모터에 공급하는 미세이동 전류증폭기이다. 선형모터(103)는, 상기에서 설명한 바와 같은 구조를 가지며, 공급된 전류에 응답하여, 스테이지(101)에 추력을 인가한다. 간섭계(128)은 스테이지(101)위에 장착된 반사거울(129)의 위치를 측정하고, 따라서, 스테이지 (또는 스테이지와 일체하여 설치된 가동자)의 위치를 측정한다. 미세이동 선형모터위치서보계(125)는 위치프로파일생성수단(122)의 출력을 지시신호로서 사용할 때 작동하는 통상의 위치서보계이다. 대추력이 필요할 때, 인력피드-포워드(FF)계(131)는 추력을 생성하기 위하여 작동한다. 따라서, 선형모터(103)는 목표위치에 관하여 위치착오를 제거하기 위해 필요한 작은 추력만을 생성하기 위하여 요구된다. 그러므로, 큰 발열을 초래하는 전류가 흐르지 않는다. 또한, 전류의 흐름은 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 제한되고, 인력피드-백(FF)에 관련된 동작이 오동작이어도, 심각한 발열을 초래하는 전기전류의 흐름은 방지될 수 있다.

인력피드-포워드(FF)계(131)는 자성체판(107)과 쌍의 전자석(108) 사이의 합성추력을 생성하는 제어계이고, 상기 추력은 가속프로파일 생성수단(123)의 출력에 비례한다. 인력FF계(131)는 보정수단(132), 조정수단(133) 및 두 개의 전자석전류증폭기(134)를 구비하고 있다. 전자석전류증폭기(134)는, 전자석(108)의 코일에 각각 독립적으로 전류를 공급한다.

보정수단(132)은, 전류와 전자석(108)의 인력 사이의 비선형관계를 보정하도록 기능하고, 제곱근연산기를 구비하고 있다. 일반적으로, 전자석의 인력은 전자석의 전류의 제곱에 비례한다. 스테이지(101)를 구동하기 위하여 생성되는인력은 가속프로파일생성수단의 출력에 비례한다. 따라서, 일단 가속프로파일생성수단(123)의 출력의 제곱근이 검출되고 그것이 지시신호로 취해지면, 가속프로파일생성수단(123)의 출력의 제곱근의 제곱에 비례하는 인력을 생성할 수 있다. 또한, 가속프로파일생성수단(123)의 출력부호는 양 또는 음이므로, 제곱근 연산은 출력의 절대값으로하여 행하며, 연산후에, 결과가 조정수단에 적용될 때, 부호는 특정되어도 된다.

조정수단(133)은 쌍의 전자석(108)과 자성체판(107)사이에 작용하는 인력을 조정하도록 기능하고, 따라서 이들의 인력은 소망의 크기와 방향의 인력으로 합성된다. 전류의 방향과 관계없이, 전자석은 자성체판을 흡인하기 위한 힘만을 생성할 수 있다. 이것을 고려하여, 한쌍의 전자석은, 그들사이에 있는 자성체판을 끼우도록 놓여있고, 따라서 이들의 전자석은 자성체판에 대향하는 힘을 생성하여 인가한다. 이들의 두 힘을 조정함으로써, 자성체판 위에 작용하는 합력의 크기와 방향이 제어된다. 상기 설명한 보정수단(132)의 출력부호에 의하여, 전류가 인가되는 쌍의 전자석중 어느 한쪽을 선택하고, 또한 다른 쪽의 전자석의 전류가 "0"을 유지하면서 보정수단(132)의 출력에 비례하는 값이 전류증폭기(134)에 인가되는 것이 하나의 간단한 제어처리로 되어도 된다. 보정수단(132)의 출력이 "0"이면, 양쪽 전자석에 흐르는 전류는 "0"으로 제어된다. 이와 같은 결과로서, 가속프로파일생성수단(123)의 출력에 비례하는 추력은, 소망의 방향으로, 쌍의 전자석(108)으로부터 자성체판(107)으로 인가된다.

보정수단의 출력이 "0"일때, 동일한 레벨의 바이어스전류는, 두개의 전자석(108)에 인가된다. 이에 의해, 전류와 전자석의 BH곡선의 동작중심과의 관계, 즉, 자계의 강도와 자속밀도사이의 관계가 한층더 선형으로 되는 효과를 제공한다. 이 경우에, 보정수단(132)과 조정수단(133)은, 가속프로파일(123)의 출력에 응답하여, 두개의 전자석에 적합한 전류를 지정하도록 일체적으로 동작한다. 더욱 더 상세하게는, 포지티브 이동방향의 가속프로파일생성수단의 출력이 Va, 바이어스전류 Ib, 포지티브이동방향의 인력을 생성하는 전자석코일전류가 Ip 및 네가티브이동방향의 인력을 생성하는 전자석코일전류가 Im이면, 소정의 비례상수K에 대하여, Va=K[Ip-Ib)²-(Im-Ib)²]의 식을 만족하는 이들 Ip와 Im이 출력된다.

전자석의 인력은 선형모터의 로렌츠힘과 비교해서 작은 암페어-턴으로 큰 추력을 생성할 수 있다. 따라서 선형모터만을 사용함으로써, 스테이지의 가속 및 감속시의 발열과 비교하면, 전자석의 발열은 매우 작고 어떠한 문제도 야기되지 않는다.

정속도의 동작중에, 전자석(108)의 전류는 "0"으로 제어된다. 따라서, 마루진동 등의 어떠한 외부의 방해도 전자석을 통해서 스테이지시스템에 전달되지 않는다. 이 상태에서, 미동선형모터만이 매우 정밀하게 스테이지를 제어한다.

이동피드백(FB)계(135)는, 쌍의 전자석의 위치가 위치프로파일을 이동시켜서 뒤따르도록하는 작용을 한다. 전자석은, 큰 인력이 작은 발열을 생성하는 이점을 갖는 반면에, 대향하는 자성체의 빈틈은 좁게 유지되어야 한다. 소망의 힘이 전자석(108)으로부터 자성체판(107)으로, 그 다음에 스테이지(101)로 계속해서 인가되는 것을 보장하기 위해, 전자석(108)은 스테이지(101)의 이동에 따라 이동되어서 빈틈이 일정하게 유지된다. 이것을 고려해서, 위치프로파일은 모터(112)의 엔코더(138)를 개재하여 전자석(108)의 위치를 피드백하도록 기능하는 위치제어계(135)에 입력되고, 따라서 전자석(108)은 스테이지(101)와 대략 동일한 위치 프로파일을 뒤따르는 모터(112)와 반송용나사(113)에 의해 이동된다. 그 결과, 전자석(108)과 스테이지(101)의 상대적 위치는 거의 일정하게 유지될 수 있다.

모터(112)는, 전자석(108)의 가속 또는 감속과 나사계(110)의 너트(111)에 필요한 토크이외에, 스테이지의 가속 또는 감속시에 전자석(108)에 의해 생성되는 인력의 합력에 대응하는 토크를 생성하여야 한다. 이것은, 스테이지에 인가되는 인력이 전자석을 통하여 너트에 또한 전달되기 때문이다.

또한, 가속시에 스테이지(101)의 위치착오가 위치제어계(125)에 축적되면, 가속종료후에 위치제어(또는 속도제어)를 위한 안정시간이 연장되므로 바람직하지 않다. 이것을 고려하여, 도 2의 구조에 부가하여, 가속프로파일생성수단(123)의 출력은 제어연산기의 출력에 가산되고, 그 합산은 모터전류증폭기(137)로 입력되어도 된다. 이에 의해 피드-포워드제어기같은 모터(112)에 가속명령을 할 수 있으므로, 스테이지(101)의 가속주기동안에 위치착오의 축적없이 전자석(108)을 이동할 수 있다. 결국, 모터(112)내에는 특정한 발열량이 있다. 그러나, 가열원은 국부적으로 집중되므로, 비교적 용이하게 냉각될 수 있다. 스테이지로부터 또는 스테이지위에 장착된 워크피스로부터 떨어져 놓여질 수 있으므로, 발열은 스테이지(101)위에 또는 스테이지위에 장착된 워크피스위에 실질적으로 영향을 끼치지 못한다. 가속주기후 스테이지(101)가 일정한 속도로 움직이는 동안, 전자석(108)은 자성체판(107)과 접촉하지 않도록 스테이지(101)와 대략 같은 속도로 나사반송계(110)는 너트(111)위치를 이동시킨다.

스테이지(101)는 상기 설명한 바와 같이, 반송나사계(110)와 전자석(108)에 의해 가속되고, 가속이 종료되었을때, 전자석에 흐르는 전류는 "0"이고, 이에 의해 마루진동이 격리된다.

이와 동시에, 반송나사계(110)를 사용함으로써, 전자석(108)의 위치는, 전자석(108)과 자성체판(107)이 접촉하지 않도록, 스테이지의 이동에 동기하여 제어된다. 이들의 동작과 함께, 미세이동선형모터(103)는 고정밀도로 일정하게 위치제어(또는 속도제어)를 행함으로써, 고정밀위치제어 뿐 만 아니라 높은 추력 및 낮은 발열은 동시에 달성할 수 있다.

이 실시예에서는, 스테이지는 자성체판과 전자석 사이에 생성되는 인력을 사용함으로써 구동된다. 따라서, 스테이지는 접촉하지 않고 낮은 발열에 의하여 구동될 수 있다.

또한, 전자석을 구동하는 반송나사구동계를 구비하고 있다. 이에 의해 긴스트로크에 대해 인력에 의거하여 스테이지를 구동할 수 있다. 전자석이 반송나사계에 의하여 이동할 때, 반송나사계의 구동력은 전자석과 자성체판 사이에 생성되는 인력을 개재하여 스테이지에 전달된다. 따라서, 전자석과 자성체판은 반송나사계의 구동력을 스테이지에 전달하는 비접촉클러치와 같은 기능을 한다.

선형모터를 함께 구비함으로써, 전자석의 인력에 의거한 스테이지구동과 선형모터의 로렌츠력에 의거한 스테이지구동을 결합하여 사용할 수 있다. 그러므로, 큰 추력이 필요한 스테이지의 가속 또는 감속시에, 스테이지구동은 작은 발열에 의한 전자석의 인력에 의거하여 이루어지는 것이 바람직하며, 큰 추력이 필요하지 않은 정속도스테이지이동 또는 스테이지위치제어시에, 선형모터가 사용되는 것이 바람직하다.

이 실시예는 전자석의 인력과 선형모터수단에 의거하여 스테이지구동수단의 결합을 이용한다. 그러나, 선형모터의 사용은 스테이지구동 또는 위치결정에 항상 필요한 것은 아니다. 전자석을 이동하는 구동시스템 뿐 만 아니라 전자석과 자성체판이 있으면, 스테이지위치동작은 수행될 수 있다. 또한, 전자석을 이동하는 구동시스템에 관하여는, 전자석과 자성체판 사이의 거의 일정한 간격을 유지하는 위치결정정밀만이 요구된다. 따라서, 스테이지위치결정정밀으로서 매우 높은 위치결정정밀이 반송나사계에 요구되는 것은 아니다.

이 실시예에서는, 인력이 전자석과 자성체판 사이에 생성되므로, 자성재료는 이온을 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것이 필수조건은 아니다. 예를 들면, 영구자석 또는 전자석이 자성체부재로 사용되면, 스테이지는 인력이 아닌, 척력에 의거하여 구동될 수 있다. 그러나 전자석의 인력이 척력보다 더욱 효과적이므로, 인력을 이용하는 것이 바람직하다.

이 실시예에 의하면, 인력에 의거하여 구동되는 스테이지는 접촉하지 않고 행해질 수 있다. 따라서, 전자석에 의거한 스테이지의 가속 또는 감속시에, 선형모터는 동시에 동작됨으로써, 가속 또는 감속주기 동안이어도 매우 정밀하게 위치결정동작을 행할 수 있다.

이 실시예에서는, 자성재부재는 스테이지쪽에 배치되면서, 전자석은 반송나사쪽에 배치된다. 상기 사실과 반대로 배치되면 전자석을 스테이지쪽에 배치하는 구조와 비교해서, 스테이지위에 배선의 배치가 필요없으므로, 이 실시예와 같이 스테이지쪽에 자성재부재를 놓는 것은 간단하고, 따라서 스테이지의 외란을 감소할 수 있다.

이 실시예는 전자석을 이동하기 위해 반송나사계를 사용하고 있지만, 그것은 필수조건이 아니다. 어떠한 다른 기구도, 스테이지의 이동에 동기하여 전자석을 이동시키는 조건하에서 사용되어도 된다. 예를 들면, 벨트나 실린더 기구는 전자석을 이동하는 데 사용되기도 한다.

[실시예2]

도3은 본발명의 제2실시예에 의한 스테이지시스템을 도시하고 있다.

도시되어 있지 않지만, 평면가이드는 베이스위에 고정되어 장착되어 있다. 스테이지위의 워크피스를 운반하는 스테이지(201)는, 두 개의 축(X 및 Y)을 따르는 병진이동 및 회전방향θ으로 슬라이딩이동하는 가이드에 의하여 지지되어 있다. 스테이지(201)의 두 개의 쪽에, 선형모터이동자(204)는 견고하게 선형모터가동자(205)가 접촉하지 않고 대향하여 배치된 상태에서 장착되어 있다. 가동자(205)는 지지프레임(206)을 개재하여 너트(211A)에 접속되어 고정된다.

이 실시예는 적어도 3세트의 선형모터를 사용한다. 각각의 선형모터는 종래의 선형모터로부터 인출할 수 있는 2극자석과 한 개의 코일을 구비한 구조를 가지고 있다. 이것은 코일전류와 자속의 상호작용에 의하여 로펜츠힘을 생성한다. 선형모터는 2극자석과 요크의 일체적인 구조에 의하여 형성되는 이동자를 가지고 있다. 선형모터는 장방형 또는 타원형의 세 개의 코일을 구비한다. 전류가 코일에 인가될 때, 추력은 타원형 코일의 직선부분에 법선방향으로 생성된다.

코일(205X)은 자석(204X)과 상호작용하여 X방향으로 힘을 생성하고, 이에 의해 스테이지(201)에 힘을 인가한다. 코일 (201Y1),(201Y2)은 각각, 자석(204Y1),(204Y2)과 상호작용하여 Y방향으로 힘을 각각 생성하고, 이에 의해 스테이지(201)에 힘을 인가한다. 코일(205Y1),(205Y2)에 의하여 생성되는 힘이 서로 반대방향으로 놓여질 때, θ방향의 힘은 스테이지(201)에 인가될 수 있다. 코일(205Y1),(205Y2) 및 (205Y3)에 인가되는 전류를 제어함으로써, 스테이지(201)의 회전방향뿐만 아니라 X 및 Y방향 힘의 인가가 제어될 수 있다. 스테이지(201)의 중력중심의 X좌표는 코일(205Y1),(205Y2)에 의하여 생성되는 힘의 작용선사이에 놓여지도록 설계되는 반면에, 스테이지중력중심의 Y좌표는, 코일X에 의해 생성되는 힘의 작용선에 놓여지도록 설계된다. 바람직하게는, 코일(205Y1)과 스테이지중력중심X좌표 사이의 거리는, 코일(205Y2)과 스테이지중력중심X축 사이의 거리와 동등하게 된다.

제1실시예와 비교해 보면, 이 실시예는 스테이지(201)의 회전을 기계적으로 제한하는 가이드가 없다. 이 때문에, 스테이지(201)의 X 또는 Y방향의 병진력을 인가하는 구동력의 작용선이, 스테이지의 중력중심을 개재하여 연장된다. 상기에서 설명한 바와 같이 선형모터가 조립되면, X코일(205X)에 적합한 수준의 전류를 인가할 뿐만 아니라 코일(205Y1),(205Y2)에 동일한 수준의 전류의 인가함으로써, 병진력은 중력중심을 지나고, 따라서 회전력은 생성되지 않는다. 그러므로, 동일한 병진력에 대하여, 발열을 최소화시킬수 있다. 회전력이 스테이지(201)에 인가되면, 코일(205Y1),(205Y2)에 동일한 크기와 반대방향의 전류가 흘러도 된다.

선형모터고정자(205)는 너트(221A)로 고정된다. 너트(221A)는 반송용나사(213A)와 모터(212A)에 의하여 Y방향으로 이동할 수 있다. 선행실시예의 선형모터와 비교해 보면, 이 실시예의 선형모터에서는, 고정자(205)와 이동자(204)의 상대적인 스트로크가 짧으므로, 힘을 긴 스트로크를 개재하여 이동자에 인가될 수 없다. 이것을 고려하면, 이 실시예에서는 힘을 긴 스트로크에 대해 선형모터이동자에 인가될 수 있도록 하기 위해서, 선형모터고정자(205)는 반송나사계(210A)에 의해 Y방향으로 이동할 수 있도록 되었다. 이에 의해, 스테이지(201)의 이동가능한 스트로크에 의해, 선형모터고정자(205)는 스테이지(201)의 Y방향의 병진력과 회전력을 선형모터이동자(204)에 인가할 수 있다. X방향에 관해서는, 선형모터의 스트로크에 의해 감당할 수 있는 작은 거리의 이동만이 요구되므로, 선형모터고정자는 X방향의 이동기구가 설치되지 않는다. 상기 설명한 구조에 의해 코일을 변경하지 않고 스테이지의 긴스트로크이동이 달성될 수 있다.

선형모터는 하드웨어 또는 소프트웨어 전류제한계를 가지는 제어계를 구비하고 있으므로, 큰 발열을 초래하는 큰 전류의 흐름을 방지할 수 있다. 또, 제어계가 정상적으로 작동되는 한, 제한계의 설비와 상관없이, 이러한 발열을 초래하는 전류는 흐르지 않는다(이에 대해서는 나중에 설명함).

자성체판(207)은 스테이지(201)의 다른쪽에 설치된다. 한쌍의 전자석(208)이 서로 대향하여 배치되면서, 자성체판(207)은 Y방향에 대하여 전자석의 사이에 끼워져 있다. 전자석(208)은 너트(221B)를 사용함으로써 고정되어 있다. 너트(211B)는 모터(212B)와 반송용나사(213B)에 의해 스테이지(213B)와 대략 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 너트(211B), 모터(212B) 및 반송용나사(213B)을 가지는 반송용나사계(201B)에 의해, 쌍의 전자석(208)은 스테이지(201)과 대략 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 반송나사계(210B)를 사용하여 전자석(208)을 이동함으로써, 전자석(208)과 자성체판(207) 사이의 간격은 Y방향의 긴스트로크를 통하여 유지될 수 있으므로, 자성체판(207)과 전자석(208)의 사이의 인력에 의거하여 Y방향의 긴 스트로크에 의해 스테이지를 이동할 수 있다.

전자석(208)을 이동하는 반송나사계(210B)는 도시하지 않은 베이스에 고정되어 있다. 쌍의 전자석과 자성체판의 각각의 전자석은, 작은 간격을 가지면서 서로 접촉하지 않는다. 각각의 전자석(208)은 아치형의 요크(208b)와 그 주위를 권선하고 있는 코일(208a)로 이루어진다. 전류가 코일(208a)을 통하여 흐를 때, 인력은 요크(208b)와 자성체판(208) 사이에서 생성된다. 전자석의 코일에 전류가 흐르는 것이 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 그러므로, 코일에 인가된 전류를 조정함으로써, 자성체판과 전자석 사이에 생성되는 인력을 조정할 수 있다. 따라서, 전자석의 방향 뿐만 아니라 쌍의 전자석으로부터 자성체판에 인가되는 합력은 조정할 수 있다.

이 실시예에서는 제1실시예와 비교해보면, 스테이지의 회전을 기계적으로 제한하는 가이드가 없다. 그러므로, 전자석의 인력의 합력에 대한 작용선이 스테이지의 중력중심으로부터 벗어나면, 회전력은 스테이지에서 생성된다. 이것을 고려하면, 두 개의 전자석의 인력의 합력에 대한 작용선이 스테이지의 중력중심을 통과한다. 이것이 달성될 때, 전자석에 의해 Y방향의 스테이지의 가속시 회전력이 스테이지에서 생성되지 않는다. Y1과 Y2 코일은 회전을 방지하기 위하여 힘을 생성할 필요가 없다.

또, 이러한 3축제어시스템의 선형모터수단은 적어도 스테이지의 두 개의 쪽에서 또는 두 개소로부터 스테이지에 힘을 인가하도록 작동하게 하는 것이 바람직하다. 이실시예의 예에서는, 힘은 서로 직교하는 두쪽으로부터 스테이지에 인가된다. 3축방향의 힘이 한쪽에서만 생성되면, 병진의 X 및 Y방향에 대한 작용선의 어느 한 개가 스테이지의 중력중심을 통과하지 않는다. 회전력이 스테이지에서 생성되지 않으므로, 이것을 억제하기 위한 회전력을 보정할 필요가 있다.

도4는 스테이지시스템을 구동제어하는 제어계의 블록도이다. 스테이지(201)의 이동목표를 발생하는 이동목표지시수단(221), 발생된 목표에 의거하여, 그 시간과 그시간에 대응하는 스테이지목표위치 사이의 관계를 발생하기 위한 위치프로파일생성수단(222) 및 생성된 목표에 의거하여, 그시간과 그 시간동안에 제공될 가속도 사이에 관계를 발생하기 위한 가속프로파일생성수단(223)을 구비하고 있다.

위치프로파일생성수단(222)의 출력은, 미세이동선형모터(203)를 제어하는 미세이동선형모터위치서보계(225)와, 선형모터고정자(205)를 Y방향으로 이동하기 위하여, 반송나사계(210A)의 모터를 피드백제어하는 이동피드백(FB)계(235A) 및 전자석(208)을 Y방향으로 이동하기 위한 피드나사계(210B)의 모터를 피드백제어하는 이동피드백(FB)계(235B)에 인가된다. 가속프로파일생성수단(223)의 출력은, 전자석(208)의 흡인력을 제어하는 피드-포워드에 대한 흡인 피드-포워드(FF)계(231)에 인가된다.

미세이동선형모터위치결정서보계(225)는 연산수단(226), 모터전류증폭기(227), 선형모터(203) 및 간섭계(228)를 구비하고 있다. 연산수단(226)은, 예를 들면 위치프로파일생성수단(222)에 의하여 특정된 스테이지의 현재목표위치(X, Y 및 θ위치)와 간섭계(228)에 의해 측정된 스테이지의 현재위치(X,Y 및 θ위치) 사이의 편차에 대해, 전형적인 PID등의 제어연산을 행한다. 연산의 결과는 증폭기(227)에 아날로그전압이 인가된다. 모터전류증폭기(227)는 각각의 선형모터 Y1, Y2 및 X에, 생성된 아날로그출력전압에 비례하는 전류을 공급하는 미세이동전류증폭기이다. 선형모터(203)는 상기 설명한 바와 같은 구조를 가지며, 공급된 전류에 응답하여 추력을 스테이지(201)에 인가한다. 간섭계(228)는 스테이지(201)위에 장착된 반사거울(229)의 위치를 측정하고 스테이지(또는 스테이지와 일체적으로 설치된 가동자)의 위치(X,Y 및 θ위치)를 측정한다. 도4에서, 간섭계(228)의 측정은 단일의 측정라인으로 표현되지만, 실제로 3축에서 측정이 행해진다. 일반적으로, Y방향의 2 개의 빔과 X방향의 1개의 빔을 가지는 3축간섭계를 사용해도 된다.

미세이동선형모터위치서보계(225)는 지시신호로서 위치프로파일생성수단(222)의 출력을 사용하면서 동작가능한 통상의 3축위치서보계이다. 큰 추력이 필요할 때, 인력피드-포워드(FF)계(231)는 추력을 생성하기 위하여 동작한다. 따라서, 선형모터(203)는 목표위치에 대하여 작은 위치착오를 제거하기 위하여 필요한 작은 추력만을 생성되도록 요구된다. 그러므로, 큰 발열을 초래하는 전류는 흐르지 않는다. 인력 피드-포워드(FF)계(231)가 추력을 생성할 때, 그것에 기인하는 회전력은 스테이지에서 생성되지 않는다. 전류의 흐름은 하드웨어 또는 소프트웨이어 의해 제한되고, 따라서 인력피드-포워드(FF)와 관련된 동작이 오동작이어도, 심각한 발열을 초래하는 전류의 흐름을 방지할 수 있다

인력피드-포워드(FF)계(231)는 자성체판(207)과 쌍의 전자석(208) 사이의 합성 추력을 생성하는 제어시스템이며, 추력은 가속프로파일생성수단(223)의 출력에 비례한다. 인력FF계(231)는 보정수단(232), 조정수단(233) 및 2개의 전자석전류증폭기(234)를 구비하고 있다. 이들의 증폭기(234)는 각각 독립적으로 전자석의 코일에 전류를 흐르게 한다.

보정수단(232)은, 전류와 전자석의 인력 사이의 비선형 관계를 보정하기 위하여 기능하고, 또한 제곱근연산기를 구비한다. 일반적으로, 전자석의 인력은 전자석에 흐르는 전류의 제곱에 비례한다. 스테이지를 구동하기 위하여 생성되는 인력은 가속프로파일생성수단의 출력에 비례하는 힘이다. 그러므로, 일단 가속프로파일생성수단(223)의 출력의 제곱근이 검출되고, 지시신호로서 취해지면, 가속프로파일생성수단의 출력의 제곱근의 제곱에 비례하는 인력을 생성할 수 있다. 또한, 가속프로파일생성수단(223)의 출력의 부호가 양 또는 음이므로, 제곱근연산은 출력의 절대치로 하여 행해지고, 연산후에, 결과가 조정수단에 인가될 때 부호가 특정된다.

조정수단(233)은 쌍의 전자석(208)과 자성체판(207) 사이에서 작용하는 인력을 조정하도록 기능하고, 따라서 이들의 힘은 소망의 크기와 방향의 힘으로 합성된다. 전류의 방향과 관계없이, 전자석은 자성체평판에 인력을 작용하는 힘만을 생성할 수 있다. 이것을 고려하면, 한쌍의 전자석(208)은, 전자석사이에 자성체판(207)을 끼워서 배치되고, 따라서 이들의 전자석은 자성체판에 대하여 대향하는 힘을 생성하여 인가한다. 이들 두개의 힘을 조정함으로써, 자성체판(207)위에 작용하는 합력의 크기와 방향이 제어된다. 상기 설명한 보정수단(232)의 출력의 부호에 따라서, 한쌍의 전자석중에서, 전류가 인가되어야하는 한 개가 선택되고, 다른 전자석에 흐르는 전류가 "0"으로 유지하면서, 보정수단(232)의 출력과 비례하는 값을 전류증폭기(234)에 인가하는 것이 간단한 제어순서이다. 보정수단의 출력이 "0"이면, 양쪽 전자석의 전류는 "0"으로 제어된다. 이 결과로서, 가속프로파일생성수단(223)의 출력에 비례하는 추력은, 소망의 방향으로, 쌍의 전자석(208)으로부터 자성체판(207)으로 인가된다.

동일한 수준의 바이어스전류는 보정수단(232)의 출력이 "0"일 때 두 개의 전자석에 인가되어도 된다. 이것은 전류와 전자석의 BH곡선의 동작중심 사이의 관계, 즉 자계의 강도와 자속밀도 사이의 관계가 더욱 선형이 된다는 효과를 나타낸다. 이 경우에, 보정수단과 조정수단은, 가속프로파일의 출력에 응답하여, 두 개의 전자석에 적합한 전류를 일체적으로 지시하도록 기능하여도 된다. 더욱 상세하게는, 양의 이동방향으로 가속프로파일생성수단의 출력이 "Va", 바이어스전류는 "Ib", 양의 이동방향으로 인력을 생성하는 전자석코일전류가 "Ip" 및 부의 이동방향으로 인력을 생성하는 전자석코일전류가 "Im"이면, 소정의 비례상수 K에 대해서, Va =K[(Ip-Ib)²-(Im - Ib)²]의 관계를 만족하는 Ip와 Im이 산출된다.

전자석의 인력은 선형모터의 로렌츠힘과 비교해서 작은 암페어-턴에 의해 큰 추력을 생성할 수 있다. 따라서, 선형모터만을 이용함으로써 스테이지의 가속과 감속시의 발열에 비해서, 전자석의 발열은 매우 낮고, 어떤 불편도 초래하지 않는다.

정속도의 이동시에, 전자석에 흐르는 전류는 "0"으로 제어된다. 따라서, 마루진동 등의 어떠한 외부의 방해도 전자석을 개재하여 스테이지시스템에 전달되지 않는다. 이러한 상태에서, 미세이동선형모터만이 매우 정밀하게 스테이지를 제어한다.

이동피드백(FB)계(235A)는 선형모터고정자(205)의 위치가 위치프로파일을 이동시켜서 따르도록 작용하게 한다. 이 실시예의 선형모터에 의해, 고정자(205)와 가동자(205)와의 상대적인 이동범위는 짧으므로, 힘을 장거리의 시간간격동안 가동자에 인가할 수 없다. 이 실시예에서는, 선형이동소자(204)를 장거리의 시간간격동안 Y방향으로 이동하는 것을 보장하기 위해서는, 선형모터고정자(205)를 반송나사구동계(210)에 의해 Y방향으로 이동할 수 있게한다. 그 결과, 스테이지(201)의 이동가능한 스트로크의 전체에 걸쳐서, Y방향의 병진력과 회전력은 선형모터고정자(205)로부터 스테이지(201)에 인가될 수 있다. 이것을 실현하기 위해서는, 모터(212A)의 엔코더(238A)을 개재하여 선형모터고정자(205)의 위치를 피드백하도록 기능하는 위치조정계로 위치프로파일이 입력되고, 따라서 스테이지(201)와 거의 동일한 위치프로파일을 따라서, 모터(212)와 반송용나사(213)에 의해 고정자(205)가 이동된다. 이와 같이 행함으로써, 고정자(205)와 스테이지(201)의 상대적인 위치는 거의 일정하게 유지될 수 있다.

모터(212)는 고정자(205)와 반송나사계(210A)의 너트(211A)를 가속하기 위한 토크를 발생하여야 한다. 또한, 위치결정착오가 가속의 종료시, 위치제어계에 축적되는 것은 바람직하지 않다. 이것을 고려해서, 도4의 구조에 부가해서, 가속프로파일생성수단의 출력은 제어연산기의 출력에 부가되며, 그 합산은 모터전류증폭기에 입력된다. 이에 의해, 피드-포워드제어와 같이, 모터에 가속을 지시할 수 있다. 가속주기가 종료된 후에 스테이지(201)의 위치제어 또는 속도제어시에, 나사반송계(210A)는 스테이지와 대략 동일한 속도로 모터고정자(205)를 이동할 수 있다.

이동피드백(FB)계(235B)은 위치프로파일을 따라서 Y방향으로 쌍의 전자석의 위치가 이동되도록 작용한다. 전자석(208)은 큰 인력이 작은 발열을 생성하는 이점을 갖지만, 그것과 대향하는 자성체판(207)의 간격은 좁게 유지되어야 한다. 소망의 힘이 전자석(208)으로부터 자성체판(207)으로, 다음은 스테이지(201)로 계속 인가되도록 하기 위해서는, 스테이지(201)가 이동함에 따라 전자석(208) 또한 이동되어야 하므로, 간격은 일정하게 유지된다. 그것을 고려해보면, 전자석(208)의 위치를 모터(212B)의 엔더코(238B)를 개재하여 피드백하도록 기능하는 위치제어계를 위치파일에 입력하고, 따라서 스테이지(201)와 대략 동일한 위치프로파일을 따라서 모터(212B)와 반송나사(213B)에 의하여 전자석(208)을 이동시킨다. 그 결과, 전자석(208)과 스테이지(201)의 상대적인 위치는 대략 일정하게 유지될 수 있다. 모터(212B)는, 스테이지의 가속 또는 감속시에 전자석에 의하여 생성되는 인력의 합력에 해당하는 토크이외에, 전자석과 나사계구동계(210B)의 너트(211B)의 가속 또는 감속을 위하여 필요한 토크를 생성하여야 한다.

또한, 가속시에 스테이지(201)의 위치착오가 위치제어계(225)에 축적되면, 가속이 종료된 후에 위치제어(또는 속도제어)의 안정시간이 연장되도록 하므로 바람직하다. 그것을 고려해보면, 도4의 구조에 부가해서, 가속프로파일생성수단의 출력을 제어연산기의 출력에 부가하고, 합산은 모터전류증폭기로 입력된다. 이에 의해 피드-포워드제어기처럼 가속지시를 모터에 할 수 있고, 따라서, 스테이지의 가속시에 위치착오의 축적없이 전자석을 이동할 수 있다. 하옇튼, 모터에 특정한 양의 열발생이 있다. 그러나, 열원은 국부적으로 집중되므로, 비교적 쉽게 냉각될 수 있다. 열원은 스테이지 또는 그 위에 장착된 워크피스로부터 떨어진 곳에 놓이므로, 발열이 스테이지 또는 그 위에 장착된 워크피스에 거의 영향을 끼치지 않는다. 가속주기가 종료된 후에 스테이지가 정속도로 이동하는 동안, 전자석은, 자성체판과 접촉하지 않도록 나사반송계는 스테이지와 거의 동일한 속도로 너트위치를 이동시킨다.

이 실시예에서는, 스테이지는 상기에서 설명한 바와 같이, 반송용나사계와 전자석에 의해 가속되며, 가속이 종료된 때, 전자석에 흐르는 전류는 "0"으로 되고, 이에 의해 마루진동은 격리된다. 이와 동시에, 나사반송계를 사용함으로써, 전자석의 위치는 스테이지의 이동에 동기하여 제어되므로, 공급용나사, 전자석 및 자성체판은 접촉하지 않는다. 이들의 동작과 병행하여, 미세이동선형모터는 일정하게 고정밀도로 위치를 제어하며, 매우 정밀하게 3축의 위치를 제어할 뿐 만 아니라 큰 추력과 낮은 발열이 동시에 실현된다.

스테이지위에 설치된 선형모터의 고정자와 가동자는, 위치프로파일에 따라서 이동되고, 또한 대략 동일한 위치에서 제어된다. 따라서, 선형모터의 변경코일은 필요하지 않다. 그러므로, 스테이지는 추력의 불균일성이 생성되지 않아도 구동될 수 있으며, 매우 정밀하게 위치결정을 보장할 수 있다.

선형모터에 의해 생성되는 추력의 합력의 작용선은 중력중심을 통과하도록 되며, 전자석의 인력의 합력의 작용선은 중력중심을 통과하도록 된다. 이와 같이 행함으로써, 불필요한 회전력이 스테이지의 구동시 스테이지에서 생성되지 않고, 효율적인 스테이지의 구동을 실현할 수 있다.

이 실시예에서는 전자석을 구동하는 급송용나사를 사용하지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 스테이지의 이동에 동기하여 전자석을 이동하는 조건하에서 다른 기구를 사용해도 된다. 예를 들면, 벨트나 실린더기구는 전자석을 이동시키도록 사용해도 된다.

선행의 실시예에 의하여 얻을 수 있는 유리한 결과는 이 실시예에 의해서도 실현될 수 있다.

[실시예3]

도5는 본발명의 제3실시예에 의한 스테이지계를 도시하고 있다.

이 실시예는, 제2실시예의 변형형태에 대응하고, 긴 스트로크를 개재하여 Y축 방향으로 이동할 수 있으며, X 및 θ방향의 작은 양에 의해 이동할 수 있는 3축의 제어 스테이지에 적용된다.

제2실시예에서는, 선형모터의 구동력은 스테이지의 2직교측으로부터 인가되지만, 이 실시예에서는, 선형모터의 구동력은 스테이지의 대향측으로부터 인가된다.

선형모터(303)는 도시한 바와 같이, 6개의 코일(305a)인 Y1, Y2, X1, X2, X3 및 X4를 구비한다. X1 및 X2의 결합코일, X3 및 X4의 결합코일, Y1 및 Y2의 결합코일 등의 두 개의 코일의 힘의 작용선은 동일한 선위에 놓여졌다. 코일Y1의 힘의 작용선 뿐만 아니라, 코일X1(또는 코일 X2)의 힘의 작용선 및 코일X3(또는 코일 X4)의 힘의 작용선 사이의 중심선은 스테이지(301)의 중력중심을 통과한다.

3축에 대한 스테이지의 간단한 제어는 X1, X2 및 Y등의 3코일만이 필요하며(도6), 코일 X1 및 X2의 작용선의 중심선 뿐만 아니라 코일Y의 작용선이 스테이지의 중력중심을 통과하는 것이 충분하다. 그러나, 이런 구조에 의해, X축, Y축 및 회전축에 대한 질량의 대칭성 파괴되고, 기학학적인 중심은 중력중심과 일치하지 않는다. 따라서, 부가된 코일과 해당되는 이동자석을 사용하여, 스테이지의 중량분포를 대칭적으로 할 필요가 없다. 따라서, 도5에 도시한 바와 같이, 대칭적인 질량분포에 대하여, 6코일을 대칭적으로 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 코일의 배치는 이것에 제한되지 않는다.

코일 X1 및 X2는 한 개의 동일한 드라이버에 의해 구동된다. 코일X3 및 X4는 한 개의 동일한 드라이버에 의해 구동된다. 코일 Y1 및 Y2는 한 개의 동일한 드라이버에 의해 구동된다. 따라서, 스테이지(301)에 작용하는 힘의 자유도로서, X, Y 및 θ방향의 3개의 자유도가 있다.

선행의 실시예에서는, 한쌍의 전자석이 자성체판의 대향측위에 배치되어 있지만, 이 실시예에서는 Y방향을 따라서 배치된 2개의 정면과 후면의 자성체판(307)이 있으며, 또한 한쌍의 전자석(308)은, 그 사이에 스테이지전체를 끼우도록 설치되어 있다. 이것은 스테이지(301)의 질량분포의 대칭성을 유지하도록 하며, 제어산술을 용이하게 한다.

또한, 제2실시예에서는, 반송용나사를 구동하는 선형모터고정자와 전자석이동반송용나사는 분리하여 설치되고, 구조를 간략화하기 위하여, 이 실시예에서는 선형모터고정자와 전자석은 공통의 지지프레임에 의하여 유지되고 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 3축 제어계의 선형모터수단(303)은 적어도 스테이지의 두 측에서 또는 두 지역으로부터 스테이지(301)에 힘을 인가하기 위하여 작동되는 것이 바람직하다. 이 실시예의 예에서는, 힘은 두 개의 대향하는 측으로부터 스테이지로 인가된다. 3축 방향의 힘이 한쪽에서만 생성되면, 병진의 X 및 Y의 작용선의 어느 한쪽은 스테이지중력중심을 통과하지 않는다. 그러므로, 회전력은 스테이지에서 생성되지 않으며, 스테이지를 억제위하여 회전력을 필요가 있다.

도7은 스테이지계를 구동제어하기 위한 제어계의 블록도이다. 스테이지의 이동목표를 생성하기 위한 이동목표지시수단(321), 생성된 목표에 의거하여, 시간과 그시간에 해당되는 스테이지목표위치 사이의 관계를 생성하는 위치프로파일생성수단(322) 및, 생성된 목표에 의거하여, 시간과 그시간동안에 형성되는 가속도 사이의 관계를 생성하는 가속프로파일생성수단(323)을 구비하고 있다.

미세이동선형모터(303)를 제어하는 미세이동선형모터위치서보계(325) 및 선형모터고정자(305)와 전자석(308)을 유지하는 유지프레임(306)을 Y방향으로 이동시키는 반송나사계(31)의 모터(312)를 피드백제어하는 이동피드백(FB)계(335)에, 위치프로파일생성수단(322)의 출력이 인가된다. 가속프로파일생성수단(323)의 출력은, 전자석(308)의 흡인력을 피드-포워드제어하는 흡인피드-포워드(FF)계에 인가된다.

미세이동선형모터위치서보계(325)는 연산수단(326), 모터전류증폭기(327), 선형모터(303) 및 간섭계(328)을 구비하고 있다. 연산수단(326)은, 예를 들면, 위치프로파일생성수단(322)에 의해 지시되는 스테이지의 현재목표위치(X, Y 및θ위치)와 간섭계(328)에 의하여 측정되는 스테이지(301)의 현재위치(X, Y 및θ위치) 사이의 차이에 대해 전형적으로 PID 등의 제어연산을 행하기 위하여 동작한다. 연산의 결과는, 아날로그전압으로 증폭기(327)에 인가된다. 모터전류증폭기(327)는, 생성된 아날로그 출력전압과 비례하는 전류를 선형모터 Y1 와 Y2, 선형모터 X1와 X2 및 선형모터 X3와 X4의 각각에, 공급하는 미세이동전류증폭기이다. 선형모터(303)는 상기에 설명한 바와 같은 구조를 구비하며, 공급된 전류에 응답하여 스테이지(301)에 추력을 인가한다. 간섭계(328)는 스테이지(301)위에 장착된 반사거울(329)의 위치를 측정하고, 따라서 스테이지(또는 스테이지와 일체적으로 배치된 가동자)의 위치(X, Y 및θ위치)를 측정한다. 도7에서, 간섭계(328)의 측정은 단일의 측정라인에 의해 기술되지만, 3축의 실제적인 측정은 행해진다. 일반적으로, Y방향의 2개의 빔과 X방향의 1개의 빔을 가지는 3축간섭계가 사용된다.

미세이동선형모터위치서보계(325)는 위치프로파일생성수단(322)의 출력을 지시신호로서 사용하면서, 동작할 수 있는 통상의 3축위치서보계이다. 큰추력이 필요할 때, 인력피드-포워드(FF)계(331)는 추력을 생성하기 위해 동작한다. 따라서, 선형모터(303)는 목표위치에 관해서 작은 위치결정착오을 제거하기 위해 필요한 작은 추력만을 생성하도록 요구된다. 그러므로, 큰 발열을 초래하는 전류는 흐르지 않는다. 인력피드-포워드(FF)계(331)가 추력을 생성할 때, 그것에 기인하는 회전력이 스테이지에서 생성되지 않는다. 전류의 흐름은 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 제한되고, 따라서, 인력피드-포워드(FF)계(331)와 관련된 동작이 오동작이어도, 심각한 발열을 초래하는 전류의 흐름은 방지될 수 있다.

인력피드-포워드(FF)계(331)는 자성체판(307)과 쌍의 전자석(308) 사이의 합성된 추력을 생성하는 제어계이고, 이 추력은 가속프로파일생성수단(323)의 출력에 비례한다. 인력(FF)계(331)은 보정수단(332), 조정수단(333) 및 두 개의 전자석전류증폭기(334)로 이루어진다. 이들의 증폭기(334)는, 각각 독립적으로, 전자석의 코일에 전류를 통하게 한다.

보정수단(332)은, 전자석의 전류와 인력 사이의 비선형 관계를 보정하기 위하여 작용하며, 제곱근연산기를 포함한다. 일반적으로, 전자석의 인력은 전자석에 흐르는 전류의 제곱과 비례한다. 스테이지를 구동하기위해 생성되는 인력은 가속프로파일생성수단의 출력과 비례한다. 따라서, 일단 가속프로파일생성수단의 출력의 제곱근이 검출되고, 그것이 지시신호로 취해지면, 가속프로파일생성수단의 출력의 제곱근의 제곱과 비례하는 인력이 생성될 수 있다. 즉, 가속프로파일생성수단의 출력에 비례하는 인력이 형성된다. 또한, 가속프로파일생성수단의 출력의 부호는 양 또는 부이므로, 제곱근연산은 출력의 절대치로로 행해지고, 또한 연산후에, 결과가 조정수단(332)에 인가될 때 부호가 특정되어도 된다.

조정수단(333)은 쌍의 전자석(308)과 자성체판판(307) 사이에 작용하는 인력을 조정하며, 이들의 힘은 소망의 크기와 방향의 힘으로 합성된다. 전류의 방향과 관계없이, 전자석은 자성체판을 흡인하는 힘만을 생성할 수 있다. 그것을 고려해보면, 한쌍의 전자석은 Y방향으로 전자석사이에 스테이지를 끼우도록 놓여있고, 따라서 이들의 전자석은, 전자석에 대향하는 자성체판에 대향하는 힘을 생성하여 인가한다.

이들의 두힘을 조정함으로써, 자성체판위에 작용하는 합성력의 크기와 방향이 제어된다. 상기에서 설명한 보정수단(332)의 출력의 부호에 따라서, 전류가 인가되는 쌍의 전자석중 한 개가 선택되며, 다른 전자석의 전류가 "0"으로 유지되면서 보정수단(332)의 출력과 비례하는 값이 전류증폭기(334)에 인가되는 것은 단일의 편리한 제어절차이다. 보정수단의 출력이 "0"이면, 전자석 양쪽의 전류는 "0"으로 제어된다. 이와 같은 결과로서, 가속프로파일생성수단의 출력에 비례하는 추력은, 소망의 방향으로, 쌍의 전자석(208)으로부터 자성체판으로 인가된다.

동일한 수준의 바이어스 전류는 보정수단의 출력이 "0"일 때 두 개의 전자석에 인가된다. 이에 의해 전류와 전자석의 BH곡선의 동작중심 사이의 관계, 즉 자계의 강도와 자속밀도 사이의 관계가 더욱 선형으로 된다는 효과를 나타낸다. 이 경우에는, 보정수단과 조정수단은, 가속프로파일의 출력에 응답하여, 두 개의 전자석에 대한 적합한 전류를 지시하기 위하여 일체적으로 작용한다. 더욱 상세하게는, 양의 이동방향으로 가속프로파일생성수단의 출력이 "Va", 바이어스전류가 "Ib", 양의 이동방향으로 인력을 생성하는 전자석코일전류가 "Ip" 및 음의 이동방향으로 인력을 생성하는 전자석코일전류가 "Im"이면, 소정의 비례상수 K에 대해서, Va =K[(Ip-Ib)²-(Im - Ib)²]의 관계를 만족하는 Ip와 Im이 산출된다.

전자석의 인력은 선형모터의 로렌츠힘과 비교해서 작은 암페어-턴으로 큰 추력을 생성할 수 있다. 따라서, 선형모터만을 사용함으로써, 스테이지의 가속 및 감속시의 발열과 비교하면, 전자석의 발열은 매우 작고 어떠한 문제도 야기되지 않는다.

정속도로 이동하는 동안, 전자석(108)에 흐르는 전류는 "0"으로 제어된다. 따라서, 마루진동등의 어떠한 외부의 방해도 전자석을 통해서 스테이지시스템에 전달되지 않는다. 이 상태에서, 미동선형모터만이 매우 정밀하게 스테이지를 제어한다.

이동피드백(FB)계(235)는, 지지프레임(306)의 위치가 위치프로파일을 이동시켜서 뒤따르도록하는 작용을 한다. 이 실시예의 선형모터에 의해, 고정자와 가동자의 상대적인 이동범위는 짧으므로, 힘은 긴거리의 시간간격동안 가동자에 인가될 수 없다. 이 실시예에서는, 스테이지(301)이 장거리에 걸쳐서 Y방향으로 이동하는 것을 보장하기 위하여, 선형모터고정자(305)와 전자석(308)을 유지하는 지지프레임은 반송나사구동계(310)에 의해 Y방향으로 이동가능하게 한다. 그 결과, 스테이지(301)의 이동가능한 스트로크를 통하여, 힘은 선형모터고정자(305)와 전자석(308)으로부터 스테이지(301)에 인가될 수 있다. 이것을 실현하기 위하여, 위치프로파일은 모터의 엔코더에 의거하여 피드백 작용을 가지는 위치제어계에 입력되므로, 지지프레임은 스테이지의 위치프로파일과 대략 동일한 위치프로파일에 따라서 모터와 반송나사에 의해 이동된다. 이렇게 함으로써, 고정자(305)의 상대적인 위치, 가동자(304), 전자석(308) 및 자성체판(307)은 거의 일정하게 유지될 수 있다.

모터(312)는 지지프레임(306)과 반송나사계(310)의 너트(311)을 가속하는 토크를 생성하여야한다. 또한, 위치결정착오는 가속이 종료된 시기에 위치제어계에 축적되는 것이 바람직하다. 이것을 고려해보면, 도7의 구조에 부가해서, 가속프로파일생성수단의 출력은 제어연산기의 출력에 부가되고, 그 합산은 모터전류증폭기에 입력된다. 이것에 의해, 피드-포워드제어와 같이, 모터의 가속을 지시할 수 있고, 따라서 스테이지가속은 위치결정착오의 축적없이도 행해질 수 있다. 가속주기가 종료한 후에 스테이지의 위치제어 또는 속도제어시에, 나사반송계는 스테이지와 거의 동일한 속도로 지지프레임을 이동할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 스테이지는 반송나사계와 전자석에 의하여 가속되고, 가속이 종료될 때, 전자석의 전류는 "0"으로되고, 이에 의해 마루진동은 격리된다. 이와 동시에, 나사반송계를 사용함으로써, 전자석의 위치는 제어되어, 전자석은 자성체와 접촉되지 않는다. 이들의 동작과 함께, 미세이동선형모터는 고정밀도로 일정하게 위치제어를 행함으로써, 매우 정밀하게 3축의 위치제어 뿐 만 아니라 높은 추력 및 낮은 발열을 동시에 달성할 수 있다.

이 실시예에서는, 스테이지의 구동에 요구되는 선형모터고정자의 이동량과 전자석의 이동량은 서로 거의 동등하다는 관점에서, 고정자와 전자석은 한개의 동일한 구동기구에 의해 구동되는 통상의 유지프레임에 의해 유지된다. 이에 의해스테이지계의 구조를 효과적으로 간단화하며, 비용 및 크기의 저감을 얻을 수 있다.

선형모터와 전자석은 스테이지의 중력중심에 관해서 대칭적으로 설치되고, 이에 의해 시스템의 질량분포의 대칭성을 실현할 수 있다. 그러므로, 스테이지의 구동시에 불필요한 회전력이 생성되지 않는다.

선행의 실시예에 의해 얻을 수 있는 이로운 결과가 또한 본 실시예서도 실현될 수 있다.

선행의 실시예는, Y방향으로만 긴 스트로크를 가지는 스테이지의 예와 관련하여 설명되었던 반면에, X 및 Y방향의 양쪽으로 긴 스트로크를 형성하기 위해, 대략 정방형의 평판가이드가 사용되면서, 반송나사계는 Y축 구동반송나사계 전체를 X방향으로 이동하기 위하여 설치된다.

[실시예4]

도8은 본발명의 제4실시예의 사시도이며, 본발명의 기본구조는 웨이퍼스테이지계에 적용된다.

[X-Y스테이지의 명세]

기본테이블(502)에 고정된 Y요가이드(Y yaw guide)(550)가 있다. Y요가이드(550)의 측면과 기본테이블(502)의 상부면은 Y스테이지(551)를 가이드하도록 기능한다. Y스테이지(551)는 , Y방향을 따라서 슬라이드가능하게 Y스테이지위에 설치되어 공기슬라이드(도시되지 않음)에 의해 지지된다.

Y스테이지(551)은 2개의 X요가이드(552), 큰 Y 슬라이더(553)와 작은 Y 슬라이더(554)로 이루어진 4개의 구성요소로 주로 이루어진다. 큰 Y슬라이더(553)는 Y요가이드(550)의 측면 및 그 측면과 바닥에 설치된 공기패드(도시되지 않음)를 개재하여 기본테이블(502)의 상부면에 대향하여 설치되어 있다. 작은 Y슬라이더(554)는 바닥면에 설치된 공기패드(도시되지 않음)를 개재하여 기본테이블(502)의 상부면에 대향하여 설치되어 있다. 상기 설명한 구조에 의해, Y스테이지전체는, Y방향으로 슬라이드가능하게, Y요가이드(550)의 측면과 기본테이블(502)의 상부면에 유지되어 있다.

한편, 두 개의 X스테이지측평판(562), 상부X스테이지상부면평판(563)및 하부X스테이지하부면평판(564)의 4구성요소로 주로 이루어진 X스테이지(561)가 있다. 이들의 구성요소는 X축의 주위에 Y스테이지(551)의 X요가이드(552)를 둘러싸기 위하여 배치되어 있다. X스테이지(561)는 X방향으로 슬라이드할 수 있도록 공기 슬라이드(도시되지 않음)에 의해 지지되어 있으며, Y스테이지(551)의 구성요소인 기본테이블(502)의 상부면과 두 개의 X요가이드(552)의 측면에 의해 안내된다. X스테이지바닥평판(564)은, 바닥면에 설치된 공기패드(도시되지 않음)를 개재하여, 기본테이블(502)의 상부표면에 대향하여 설치되어 있다. 두 개의 X스테이지 측면평판(562)은 측면에 설치된 공기패드(도시되지 않음)를 개재하여, Y스테이지의 두 개의 X요가이드(552)의 측면에 대향하여 설치되어 있다. X스테이지상부면평판(563)의 바닥면과 X요가이드(552)의 상부면, X스테이지바닥평판(564)의 상부면과 X요가이드(552)의 바닥면은 서로 접촉하지 않도록 유지되어 있다. 따라서, X스테이지(561) 전체는, 상기 설명한 바와 같이 슬라이드가능하게 두개의 X요가이드(552)의 측면과 기본테이블(502)의 상부면에 의해 지지되어 있다. 이 구조에 의해, Y스테이지(551)의 Y방향의 이동과 함께, X스테이지(561)는 Y방향으로 이동하는 반면에, X스테이지(561)는 Y스테이지(551)에 대해 상대적으로 X방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 이에 의해 X와 Y방향을 따라서 2차원적으로 슬라이드할 수 있다.

X-Y스테이지의 구동기구(이동기구)는 한 개의 X구동용 장거리선형모터와 두 개의 Y구동용 장거리 선형모터를 구비하고 있으며, 각각은 다수의 위상코일을 교체하는 타입이다. X구동용 X선형모터(510X)는 Y스테이지(551)에 설치된 고정자(512X)와 X스테이지(561)에 설치된 가동자(511X)를 가지고 있다. 그들은 X스테이지(561)와 Y스테이지(551) 사이의 구동력을 생성하도록 동작한다. Y구동용 Y선형모터(510Y)는 기본테이블(502)과 일체적으로 설치된 고정자(512Y)를 설치하거나, 진동에 관해서 기본테이블로부터 격리된 부재위에 설치되어도 된다. Y선형모터(510Y)는 접속평판(555)를 통하여 X스테이지(551)와 일체적으로 형성된 가동자(511Y)를 구비한다. 이 구조에 의해, Y구동용 Y선형모터(510Y)는, 기본테이블(502)에 상대적으로 Y방향으로 Y스테이지를 이동하기 위하여 기능한다.

선형모터(510)의 각 고정자(512)는 스트로크방향을 따라 배열된 복수의 코일(513)을 구비하며 코일유지프레임(514)에 의해 유지된다. 선형모터(510)의 각각의 이동소자(511)는 코일의 코일스팬에 대응하는 자극피치를 가지는 4극의 자석을 구비하고 있고, 요크평판위에 배열되어 있으며, 코일을 끼우기 위하여 대향되어 형성된 박스형의 자석에 의해 설치된다. 이 장거리선형모터에서, 전류는 가동자의 위치에 따라서 고정자코일에 선택적으로 인가되므로, 추력이 생성된다.

[웨이퍼 상부면 평판(501)의 상세]

웨이퍼정상부평판(501)(이동할수 있는 스테이지)는 웨이퍼(워크피스)가 놓여진 웨이퍼척(571)을 가지고 있으며, 병진의 X, Y 및 Z 방향과 회전의 wx, wy 및 wz방향의 6개의 자유도 방향에 관하여 웨이퍼의위치결정을 행할 수 있도록 된다. 웨이퍼상부평판(501)은 직사각형의 형상을 가지며, 중심에 형성된 오목부(572)가 있다. 웨이퍼정상부평판(501)의 위치를 측정하기 위한 간섭계(제1측정수단)의 반사레이저광용의 거울(529)이 웨이퍼상부평판(501)의 측면에 장착되어 있다.

[위치측정의 상세]

이하 도9를 참조하면서, X스테이지(561)의 위치의 측정과 웨이퍼상부평판(501)의 위치의 측정에 대하여 설명한다.

X스테이지(561)에 대해 위치측정을 행하는 간섭계의 측정광(제 2측정수단)을 반사하는 거울이 X스테이지(561)의 상부평판(563)의 측면에 형성된다. 더욱 상세하게는, 레이저간섭계로부터의 측정광은 X 및 Y방향을 따라서 X스테이지측면의 거울(539)에 반사되고, 따라서 X 및 Y방향에 관한 X스테이지(561)의 위치는 레이저간섭계를 통하여 정밀하게 측정될 수 있다.

웨이퍼상부평판(501)의 측면에 형성된 레이터간섭계의 레이저빔을 반사하는 미러(529)가 있고, 따라서 웨이퍼상부평판(501)의 위치는 측정될 수 있다. 6광빔은 웨이퍼상부평판(501)에 투영되고, 따라서 6자유도에 관한 웨이퍼상부평판의 위치는 측정될 수 있다. X좌표와 평행하고 Z위치와 상이한 2간섭계빔을 사용함으로써, wy방향의 회전양뿐만 아니라 X방향에 관한 웨이퍼상부평판(501)의 위치가 측정될 수 있다. Y좌표와 평행이지만, X 및 Z위치와 상이한 3간섭빔을 사용함으로써, wx 및 wy방향의 회전양뿐만 아니라 Y방향에 관한 위치가 측정될 수 있다. 또한 웨이퍼척(571)위에 놓인 웨이퍼위를 경사지게 측정광을 투영하고, 측정광의 반사위치를 측정함으로써, Z방향의 웨이퍼위치(즉, Z방향의 웨이퍼상부의 위치)가 측정될 수 있다.

따라서, 상기에서 설명한 바와 같이, X스테이지(561) 및 웨이퍼상부평판(501)의 위치측정에 의거하여, X스테이지(561)에 대한 위치측정과 웨이퍼상부평판(561)에 대한 위치측정은 서로 독립적으로 행해질 수 있고, 이에 의해 그들의 위치측정은 레이저간섭계를 통하여 매우 정밀하게 측정될 수 있다.

[미세이동 작용기의 상세]

이하 도 10를 참조하면서, X스테이지(561) 및 웨이퍼상부평판(501) 사이의 구동력을 생성하는 미세이동작용유닛에 대해 설명한다. 도 10은 X스테이지(561) 및 웨이퍼상부평판(501)사이의 작동자수단의 분해도이며, 예를 들면, 미세이동선형모터(503) 및 전자석(508)로 이루어진다.

상기에서 설명한 웨이퍼상부평판(501)의 아래에 설치된, X-Y스테이지는, 웨이퍼상부평면(501)에 추력과 인력이 인가되는 기준을 제공한다.

8선형모터가동자(504)가 웨이퍼상부평판(501)의 바닥면에 장착되어 있다. 각가동자(504)는, 두께방향으로 자화되는 2세트의 이중극성자석(574)과 요크(575)를 가진다. 이들 2세트의 자석(574)과 요크(575)는 측평판(576)에 의해 상호 접속되고, 이에 의해 상자형상의 구조가 설치되어 선형모터고정자(505)(나중에 설명함)는 접촉하지 않고, 자석과 요크에 의해 둘러싸여진다.

8개의 가동자(504)중에서 4개의 가동자(505Z)는 직사각형 상부평판(501)측의 대략적인 중심에 배치되고, X스테이지(561)에 대해 상대적으로 웨이퍼상부평판(501)을 Z방향으로 미세하게 이동(미세이동)하는 Z가동자를 설치한다. 이 Z가동자(505Z)에는, 이중극성의 자석(574Z)은 2방향을 따라서 설치되고, 따라서 Z방향에 수직인 직선부분을 가지는 Z고정자(505Z)의 연장된 링형상의 코일(5782)을 통하여 흐르는 전류와의 상호작용을 통하여, Z방향의 추력은 생성된다. 여기서, 그들을 가동자 Z1-Z4라고 칭한다.

잔류하는 4개의 가동자(504X)중 2개의 가동소자는, 직사각형 상부평판의 대각선코너에 놓여있으며, X스테이지(561)에 대해 상대적으로 웨이퍼상부평판(501)을 X방향으로 미세하게 이동(미세이동)시키는 X가동자를 형성한다. 가동자(504X)에서는, 이중극성자석(574)은 X방향을 따라서 설치되고, 따라서 X방향에 수직인 직선부분을 가지는 X고정자(505X)의 연장된 링형상의 코일(578X)를 통하여 흐르는 전류와의 상호작용을 통하여, X방향의 추력이 생성된다. 여기서, 그들을 가동자 X1 및 X2라고 칭한다.

남아있는 2개의 가동자(504Y)는, 직사각형 상부평판(501)의 대각선코너에 또한 설치되어 있고, X스테이지(561)에 대해 상대적으로 웨이퍼상부평판(501)을 Y방향으로 미세하게 이동(미세이동)시키는 Y가동자를 형성한다. Y가동자(504Y)에는, 이중극성자석(574)이 X방향을 따라서 설치되고, Y방향에 수직인 직선부분을 가지는 Y고정자(505Y)의 연장된 링형상의 코일(578Y)을 통하여 흐르는 전류와의 상호작용 통하여, Y방향의 추력이 생성된다. 여기서, 이들의 가동소자를 이동소자Y1 및 Y2라고 칭한다.

또한, 웨이퍼상부평판(501)의 바닥면의 직사각형형상의 중심부근에, 원통형상의 원통(580)을 지지하는 자성체가 있다. 원통(580)을 지지하는 외측원주부분에 고정된, 아치형상의 4개의 자성체블록(507)이 있다. 이들의 자성체블록(507)중 2개는, X방향을 따라서 설치되며, 그들은 또한 접촉하지 않고, X방향을 따라서 또한 설치된 E형상의 전자석(508X)에 대향되고 있다. 따라서, 이들의 블록은 X방향의 큰 인력을 E형상의 전자석(508X)으로부터 수용할 수 있다. 여기서, X방향을 따라서 설치된, 아치형상의 자성체블록(507X)을 블록X1 및 X2라고 칭한다.

아치형상의 남아있는 자성체블록(507Y)은 Y방향을 따라서 설치되며, 이들은 접촉하지 않고 Y방향을 따라서 또한 설치된 E-형상의 전자석(508Y)에 대향하고 있다. 따라서, 이들의 블록은 큰 인력을 전자석(508Y)으로부터 수용할 수 있다. 여기서, Y방향을 따라서 설치된 자성체블록(507Y)을 블록Y1 및 Y2라고 칭한다. 웨이퍼상부평판(501)의 무게를 지지하기 위하여, 웨이퍼상부평판(501)의 바닥면의 중심에 접속된 상부단부를 가지는 무게보상용 스프링(581)이 자성체의 지지원주부재(580)의 오목한 중앙부분의 내부에 배치되어 있다. 무게보상용 스프링(581)은 무게유지방향과 기타 5개의 자유도방향에 대하여 매우 작은 스프링 상수를 제공하도록 설계되어 있다. 스프링(581)을 개재하여 X스테이지(561)로부터 웨이퍼상부평판(501)으로 진동이 전달되는 것을 무시할 수 있다.

가동자X1 및 X2(504X)에 의해 생성되는 힘의 작용선의 Z좌표는 서로 거의 일치되며, 또한 그들은, 4자성체블록(507), 자성체실린더(580), 가동자Z1, Z2, Z3, Z4(504Z), 가동자 Y1, Y2(504Y) 및 가동자X1, X2(504X)를 포함하는 웨이퍼상부평판(501)의 중력중심의 2좌표와 대략 일치한다. 그 결과, 가동자Y1 과 Y2(504Y)에서 생성된 X방향의 추력에 응답하여 Y축주위의 회전력은 웨이퍼상부평판(501)에 실질적으로 작용하지 않는다.

가동자Y1 및 Y2(504Y)에 의해 생성되는 힘의 작용선의 Z좌표는 서로 거의 일치되며, 또한 그들은 4자성체블록(507), 자성체실린더(580), 가동자Z1, Z2, Z3, Z4(504Z), 가동자Y1, Y2(504Y) 및 가동소자X1, X2(504X)를 포함하는 웨이퍼상부평판(501)의 중력중심의 Z좌표와 대략 일치한다.

자성체블록X1과 X2(507X)에 인가되는 인력이 작용선의 Z좌표는, 서로 거의 일치되며, 또한 그들은 4자성체블록(507), 자성체실린더(580), 가동자Z1, Z2, Z3, Z4(504Z), 가동자Y1, Y2(504Y) 및 가동자 X1, X2(504X)를 포함하는 웨이퍼 상부평판(501)의 중력중심의 Z좌표와 거의 일치한다. 그 결과, 블록 X1, X2(507X)에 인가된 X방향의 인력에 응답해서, Y축 부근의 회전력이 실질적으로 웨이퍼상부평판(501)에 작용하지 않는다.

자성체블록X1과 X2(507X)에 인가되는 인력의 작용선의 좌표는 4자성체블록(507), 자성체실린더(580), 가동자Z1, Z2, Z3, Z4(504Z), 가동자Y1과 Y2(504Y) 및 가동자 X1과 X2(504X)를 포함하는 웨이퍼의 상부평판(501)의 중력중심의 X좌표를 거의 일치한다.

그 결과, 블록 X1, X2(507X)에 인가된 X방향의 인력에 응답해서, Z축부근의 회전력이 실질적으로 웨이퍼상부평판(501)에 작용하지 않는다.

자기체블록Y1, Y2(507Y)에 인가되는 인력의 작용선의 Z좌표는 서로 거의 일치되며, 또한 그들은 4개의 자성체블록(507), 자성체실린더(580), 가동자 Z1, Z2, Z3, Z4(504Z), 가동자Y1, Y2(504Y) 및 가동자 X1, X2(504X)를 포함하는 웨이퍼의 상부평판(501)의 중력중심의 Z좌표와 거의 일치한다. 그 결과, 블록Y1, Y2(507Y)에 인가된 Y방향의 인력에 응답해서, X축부근의 회전력은 실질적으로 웨이퍼상부평판(501)에 작용하지 않는다.

자기체블록Y1, Y2(507Y)에 인가되는 인력이 작용선의 X좌표는 4개의 자성체블록(507), 자성체실린더(580), 가동자 Z1, Z2, Z3, Z4(504Z), 가동자 Y1, Y2(504Y)및 가동자 X1, X2(504X)를 포함하는 웨이퍼상부평판(501)의 중력중심의 X축에 거의 일치한다. 그 결과, 블록 Y1과, Y2(507Y)에 인가된 Y방향의 인력에 응답해서, Z축부근의 회전력은 실질적으로 웨이퍼상부평판(501)에 작용하지 않는다.

한편, 전자석유지실린더(505)에 의해 유지되고, X와 Y방향의 가속을 웨이퍼상부평판(501)에 인가하는 4개의 E-형전자석(508)뿐만 아니라, 6개의 축방향에 관해서 웨이퍼상부평판(501)의 위치제어를 행하는 8개의 미세이동선형모터(503)의 고정자(505)가 웨이퍼상부평판(501)의 무게를 지지하는 무게지지스프링의 단부는 접속되어 있다.

각 고정자는 연장된 링형상코일(578)이 코일유지프레임(579)에 의해 지지되는 구조를 가진다. 이 고정자는 선형모터가동자(504)에 대향하여 배치되어 있으며, 접촉하지 않고 웨이퍼상부평판(501)의 바닥면에 고정되어 있다.

8개의 고정자(505)중에서 4개의 고정자(505Z)는 직사각형X스테이지상부평판(563)의 측의 거의 중심에 설치되어 있으며, X스테이지(561)에 대해 상대적으로 Z방향으로 웨이퍼상부평판(501)을 미세하게 이동(미세이동)시키는 Z고정자를 설치한다. 이 Z고정자(505Z)에는, 연장된 링형상의 코일578Z의 직선부분은, Z방향에 수직으로 설치되고, 따라서 Z방향의 추력은 Z방향을 따라서 설치된 가동자(504Z)의 이중극성자석(574Z)에 인가될 수 있다. 여기서, 이들의 코일을 코일Z1-Z4라고 부른다.

남아있는 4개의 고정자중에서 2개의 고정자(505X)는, 직사각형상부평판(563)의 대각선코너에 놓여있으며, X고정자를 형성한다. 이 X고정자(505X)에는, 연장된 링형상의 코일(578X)의 두개의 직선부분은 X방향에 수직이고, 또한 2개의 직선부분은 X방향을 따라서 연장한다. 따라서, X방향의 추력은, X가동자(504X)의 이중극성자석(574X)에 인가될 수 있으며, X방향을 따라서 배치된다. 여기서, 이들의 코일을 코일X1 및 X2라고 부른다.

남아있는 2개의 가동자(505Y)는 직사각형 상부평판(563)의 대각선코너에 또한 설치되며, 이들은 Y고정자를 형성한다. 이 Y고정자(505Y)에는, 연장된 링형상의 코일(578X)의 2개의 직선부분은 Y방향에 수직이고, 2개의 직선부분은 Y방향을 따라서 연장한다. 따라서, Y방향의 추력은 가동자(504Y)의 이중극성자석(574Y)에 인가될 수 있고, Y방향을 따라서 설치된다. 여기서, 이들의 코일을 코일Y1과 Y2라고 부른다.

또한, X스테이지상부평면(563)의 직사각형형상의 중심부근에, 전자석지지실린더(583)가 있다. 4개의 E형상의 전자석(508)이 지지실린더(583)의 내부에 배치되어 있다. 이들의 전자석(508)은 Z방향에서 본바와 같이 대략 E-형상의 단면의 자성체블록(585)과 코일(586)을 가진다. 코일(585)은 E-형상의 중심돌출부의 주위에 권선되어 있다. E-형상의 3개의 돌출의 단부면은 직선이 아닌 아치형상으로 형성된다. E형상의 전자석(508)의 3개의 돌출의 이들 단부면은, 아치형 자성체블록(507)에 대향하여 설치되며, 수십마이크론의 간격을 개재하여 접촉하지 않고, 웨이퍼상부평판(501)에 고정되어 있다. 코일에 흐르는 전류의 인가에 응답하여, 인력은 자성체블록(585)에 인가된다.

4개의 전자석(508)중에서 2개는, X방향을 따라서 배치되며, 블록X1과 X2(507X)에 대향하고, 따라서 X방향과 -X방향의 인력은, 각각 블록X1과 X2(507X)에 인가된다. 여기서, 그들을 전자석X1, X2라고 부른다.

남아있는 2전자석(508)은 블록Y1, Y2(507Y)에 대향해서 설치되며, Y방향과 -Y방향의 인력은 이들의 블록Y1, Y2에 각각 인가된다. 여기서, 그들을 전자석Y1과 Y2라고 부른다.

전자석(508)은 인력만을 생성할 수 있으므로, X와 Y의 각각 구동방향에 관해서, 양과 음의 방향으로 인력을 생성하는 전자석이, 각각 설치된다.

자성체블록(507)과 E형상의 전자석의 대향면은 실린더면의 부분에 의해서 형성되며, 4개의 자성판과 4전자석은 서로 접촉하지 않고 X축(wx방향)부근에서 자유롭게 회전할 수 있다. 즉, 웨이퍼상부평판(501)과 X스테이지(561)는 wx방향으로 상대적으로 이동가능하게 한다. 또한, wx방향의 회전에 의해, 전자석(508)과 블록(507)의 단부면 사이의 간격의 변경은 일어나지 않는다. 그러므로, 동일한 전류에 대하여, 전자석(508)에 의해 생성되는 인력은 변하지 않는다.

이 실시예에서는, 4개자성체블록과 4개의 E형상의 전자석의 대향면이 실린더면을 따라서 형성되지만, 대향면의 형상은 이것에 제한되지 않는다. 구형상 또는 컵형상이 사용되어도 된다. 자석체블록과 전자석의 대향면이 구형상 또는 컵형상으로 형성되어도, wx, wy와 wz의 3개의 회전방향에 대해서 상대적인 회전이 허용된다. 상대적인 회전에 의해 대향면의 간격은 변경되지 않으며, 전자석의 인력은 변경되지 않는다.

각각의 아치형 자성체블록(507)과 E형상의 자성체블록(585)은, 서로 전기적으로 절연된 박막판을 적층함으로써 설치된다. 이에 의해 자속의 변경에 기인되는, 블록내부의 소용돌이 전류의 흐름을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, E형상의 전자석(508)의 인력은 높은 빈도까지 제어될 수 있다.

상기 설명한 구조에 의해서, 추력은 X스테이지로부터 웨이퍼상부평판(501)으로, 6축방향의 선형모터에 의해 인가될 수 있고, 큰 인력은 전자석(508)에 의해 X와 Y방향으로 인가될 수 있다.

긴 스크로크 이동이 Z방향의 병진 및 wx, wy, wz방향의 회전에서는 불필요하지만, 추력 또는 인력은 X와 Y방향에 관해서 긴스트로크를 개재하여 인가된다. 그러나, 선형모터(503)와 전자석(508)양자는, X스테이지(561)가 이동하면서, 추력 또는 인력은 웨이퍼상부평판(501)에 인가된다. 이에 의해 X와 Y방향의 추력 또는 인력이, X와 Y방향의 길이전체에 걸쳐서, 웨이퍼상부평판(501)에 인가되는 것이 보장된다.

[제어계의 명세]

도11은 Y방향으로만 장거리이동을 행하지만, 다른 5방향에 대해서는 현재위치를 유지하는 제어도의 예이다.

이동목표지시수단(521)은 웨이퍼상부평판(501)의 목표치, 즉 6방향에 관한 위치등을 생성하여, 위치프로파일생성수단(522)와 가속프로파일생성수단(523)에인가한다. 위치프로파일생성수단(522)은, 목표지시수단(521)로부터 출력된 목표값에 의거하여, 각각 병진 X, Y 과 Z방향 및 회전 wx, wy 와 wz방향의 6방향에 관해서, 추정되는 시간과 웨이퍼 상부평판(501)의 위치 사이의 관계를 생성한다. 가속프로파일생성수단(523)은 목표지시수단(521)으로부터 출력된 목표값에 의거하여, 병진 X 와 Y방향의 2축에 관해서, 생성되는 시간과 가속 사이의 관계를 발생시킨다. 이들의 프로파일은 강체부재로서 취해진 웨이퍼상부평판(501)의 대표적인 위치에 관해 부여된다. 이러한 대표적인 위치로서, 일반적으로 웨이퍼상부평판(501)의 무게중심이 사용된다.

즉, 이 실시예의 경우에는, 웨이퍼상부평판의 무게중심 부근에서의 회전 뿐 만 아니라 웨이퍼상부평판의 중력중심에 의해 추정되는 위치와 시간 사이의 관계는 위치프로파일생성수단에 의하여 생성되지만, X와 Y방향에 관한 웨이퍼상부평판(501)의 무게중심에 대한 가속프로파일은 가속프로파일생성수단에 의하여 생성된다.

이 실시예에서, 장거리이동은 Y축 방향에서만 이루어지므로, 목표위치로 이동하는 위치프로파일은 Y축에 관해서만 생성된다. 남아있는 축에 관해서는, 현재위치를 유지하기 위한 일정한 값의 위치프로파일이 생성된다. 가속프로파일에 관해서는, 마찬가지로, Y축에 관한 가속과 감속프로파일은 가속프로파일생성수단에 의하여 생성된다. 이동하지 않은 X축에 관해서는, 프로파일이 없다.

무게중심 부근에서의 회전뿐만 아니라 6축의 웨이퍼상부평판(501)의 무게중심위치와 관련된 위치프로파일생성수단(522)의 출력은 미세이동선형모터(503)를 제어하는 미세이동선형모터(LM)위치서보계에 인가된다. 더욱 상세하게는, 무게중심 X위치 프로파일 생성수단(522X)의 출력과 Y위치 프로파일생성수단(522Y)의 출력은, X 와 Y방향의 X스테이지(561)를 이동시키는, X-Y스테이지의 장거리선형모터(510)의 전류를 피드백제어하는 장거리선형모터(LM)위치서보계(535)로 또한 인가된다.

X가속프로파일생성수단(523X)의 출력과 Y가속프로파일생성수단(523Y)의 출력은, 전자석(508)의 인력을 피드-포워드 제어하는 인력피드-포워드(FF)계(521)에 인가된다.

미세이동선형모터(LM)위치서보계(525)는 차분기(541), 연산기(526), 출력좌표변환기(542), 미세이동전류증폭기(526), 웨이퍼상부평판위치측정계(528) 및 입력좌표변환기(543)을 구비하고 있다. 차분기(541)는, 위치프로파일생성기(522)에 의해 지시되는 바와 같이, 웨이퍼상부평판(501)에 의해 현재 추정되는 전류목표위치(X,Y,Z, wx, wy 및 wz위치)와 웨이퍼상부평판(501)에 의해 실제로 추정되는 바와 같이 현재위치 또는 측정된 위치(X, Y, Z, wx, wy 및 wz 위치) 사이의 차이를 생성하도록 기능한다. 차분기(541)의 차분신호에 의거하여, 연산기(526)는, 예를 들면, 6축의 구동량을 연산하는 PID로 나타내는 제어연산을 행한다. 출력좌표전환기(542)는 6축의 구동량을 선형모터(503)(X1, X2, Y1, Y2, Z1, 및 Z2)로 분배하기 위하여 연산을 행하고, 연산결과는 아날로그전압으로 생성된다. 미세이동전류증폭기(527)는 선형모터(503)( X1, X2, Y1, Y2, Z1, 및 Z2)에 아날로그전압에 비례하는 전류를, 공급한다. 웨이퍼상부평판위치측정계는, 예를 들면, 웨이퍼상부평판(501)이 거의 노광되는 점에서 위치(X, Y, Z,wx, wy 및 wz)를 측정하기 위한 간섭계를 가지는 상기한 측정기를 구비한다. 웨이퍼상부평판위치측정계로부터의 신호에 따라서, 입력좌표변환기(543)는, 대략 웨이퍼상부평판(501)의 노광점(X, Y, Z,wx, wy 및 wz)의 위치를 웨이퍼상부평판(501)의 중력중심 위치(X, Y, Z,wx, wy 및 wz)로 변환한다.

각각의 축에 관하여 볼 때, 미세이동선형모터(LM)서보계(525)는 지정돤 값으로서 위치프로파일생성수단(522)의 출력을 취하는 통상의 위치서보계이다. 큰 추력이 필요할 때, 나중에 설명되는 인력피드-포워드(FF)계(531)는 힘을 생성한다. 상기 설명한 바와 같이, 전자석(508)의 인력은, 그 작용선이 웨이퍼상부평판(501)의 무게중심과 일치하도록 배열되고, 따라서 어떠한 회전력도 웨이퍼상부평판(501)에 생성되지 않는다. 그러므로, 미세이동선형모터(503)가 필요한 것은 목표위치에 관한 작은 위치착오를 제거하기 위한 작은 추력을 생성하는 것이다. 따라서, 큰 발열을 야기하는 전류는 흐르지 않는다. 선형모터의 전류의 흐름은 하드웨어 또는 소프트웨어에 의하여 제한되기도 하고, 따라서 인력 피드-포워드(FF)계와의 상호동작이 오동작이어도, 발열을 야기하는 전류의 흐름은 방지된다.

인력 피드-포워드(FF)계(531)는 쌍의 전자석 X1,X2(508X)과 블록X1,X2(507X) 사이에, 가속프로파일생성수단(523)의 출력과 비례하는 X방향의 추력을 합성한 합력을 생성하는 제어계와, 쌍의 전자석 Y1,Y2(508Y)과 블록Y1,Y2(507Y) 사이에, 가속프로파일생성수단(523)의 출력과 비례하는 Y방향의 추력을 합성한 합력을 생성하는 제어계를 구비한다. 서로의 제어계는, 각각 독립적으로, 보정수단(532), 조정수단(533) 및 쌍의 전자석(508)의 코일(586)에 전류를 통하게 하는 전자석전류증폭기(534)를 구비하고 있다.

보정수단(532)은 전류와 전자석(508)의 추력사이의 비선형관계를 보정하도록 기능한다. 다수의 경우에 있어서, 보정수단은 부호보존기능을 가진 제곱근연산기를 포함한다. 일반적으로, 전자석의 인력은 전자석에 흐르는 전류의 제곱에 비례한다. 요구되는 인력은 가속프로파일생성수단(523)의 출력과 비례하는 힘이므로, 일단 출력의 제곱근이 지시신호로서 받아들여지면, 가속프로파일생성수단(523)의 출력의 제곱근의 제곱에 비례하는 인력은 생성될 수 있다. 즉, 가속프로파일생성수단(523)의 출력에 비례하는 인력이 제공된다. 또한, 가속프로파일생성수단(523)의 출력이 부호를 가지지만, 제곱근계산이 출력의 절대치로되고 또한 연산후에, 결과가 조정수단에 인가될 때, 부호가 특정된다.

조정수단(533)는 쌍의 전자석(508)과 자성체(507) 사이에 기능하는 인력을 조정하도록 기능하므로, 이들의 힘은 소망의 크기와 방향의 힘으로 합성된다. 전류방향에 관계없이, 전자석은 자성체판을 흡인하는 인력만을 생성할 수 있다. 이것을 고려해보면, 한쌍의 전자석(508)은, 전자석 사이에 자성체(507)를 끼우기 위하여 놓여지므로, 이들의 전자석은 자성체에 대향하는 힘을 생성하여 인가한다. 이들의 두힘을 조정함으로써, 자성체(507)위에 작용하는 합력의 크기와 방향이 제어된다. 상기 설명한 보정수단(532)의 출력의 부호에 따라서, 쌍의 전자석중에서 전류가 인가되는 전자석이 선택되며, 보정수단(532)의 출력에 비례하는 값이 전류증폭기(534)에 인가되면서, 기타 전자석(508)의 전류는 "0"을 유지하는 것이 하나의 편리한 제어순서이다. 보정수단(532)의 출력이 "0"이면, 양쪽의 전자석에 흐르는 전류는 "0"으로 제어된다. 그 결과, 가속프로파일생성수단(523)의 출력에 비례하는 추력은, 바람직한 방향으로 쌍의 전자석(508)으로부터 자성체(507)로 인가된다.

보정수단(532)의 출력이 "0"일 때, 동일한 수준의 바이어스전류가 두 개의 전자석(508)에 인가된다. 이것은, 전류와 전자석의 BH곡선의 동작중심 사이의 관계, 즉, 자계의 강도와 자속밀도의 관계가 더욱 선형화되는 효과를 나타낸다. 이 경우에는, 보정수단(532)과 조정수단(533)은 가속프로파일 출력에 응답하여, 2개의 전자석에 대한 적절한 전류를 지시하기 위하여 일체적으로 기능한다. 더욱 상세하게는, 양의 이동방향의 가속프로파일생성수단의 출력이 "Va", 바이어스전류는 "Ib", 양의 이동방향으로 인력을 생성하는 전자석코일전류가 "Ip" 및 음의 이동방향으로 인력을 생성하는 전자석코일전류가 "Im"이면, 소정의 비례상수 K에 대해서, Va =K[(Ip-Ib)²-(Im - Ib)²]의 관계를 만족하는 Ip와 Im이 산출된다.

전자석의 인력은 선형모터의 로렌츠힘과 비교해서 작은 암페어-턴에 의해 큰 추력을 생성할 수 있다. 따라서, 선형모터만을 사용함으로써, 스테이지의 가속 또는 감속시의 발열과 비교하면, 전자석의 발열은 매우 작고 어떠한 문제도 야기되지 않는다.

정속도의 이동시에, 전자석(508)에 흐르는 전류는 "0"으로 제어된다. 따라서, 마루진동등의 어떠한 외부의 방해도 전자석(508)을 개재하여 웨이퍼상부평판에 전달되지 않는다. 이러한 상태에서, 미세이동선형모터만이 매우 정밀하게 6축의 웨이퍼상부평판의 위치를 제어한다.

이 실시예에서는, 웨이퍼상부평판(501)에 접속된 미세이동선형모터와 전자석(508)은 짧은 스트로크(508)를 가지므로, 장거리전체를 거쳐서 힘이 인가되지 않는다. 이것을 고려하면, 웨이퍼상부평판에 힘을 인가하는 기준을 제공하는 X스테이지(561)를 X와 Y방향으로 이동하면서, X방향과 Y방향의 추력 또는 인력은 웨이퍼상부평판(501)에 인가된다. 이에 의해, 장거리 X와 Y방향을 통하여, 상부평판(501)에 X와 Y방향으로 추력 또는 인력이 인가되는 것을 실현된다. 이것을 얻기 위해서는, 장거리 선형모터(LM)위치서보계와 접속되는 2개의 Y선형모터 및 1개의 X선형모터 뿐 만아니라 장거리선형 모터위치서보계가 사용된다.

장거리선형모터(LM)위치서보계(535)는 X제어계와 Y제어계를 가진다. X제어계는, X위치프로파일에 따라서, 1개의 X선형모터를 사용함으로써 X 스테이지의 X위치를 제어한다. Y제어계는, Y위치프로파일에 따라서, 2개의 Y선형모터를 사용함으로써 Y스테이지(551)와 X 스테이지(561)의 Y위치를 제어한다.

위치서보계(535)의 X와 Y제어계는, X스테이지상부평판(563)의 측면에 장착된 반사거울에 투영된 간섭계빔에 의거하여 측정된 바와 같은, X 또는 Y위치프로파일과 X와 Y방향의 X스테이지(561)의 현재위치 사이의 차이를 생성하도록 기능한다. 또한, X또는 Y방향의 가속값을 연산하기 위하여, 예를 들면, 이 차분신호에, PID로 나타내는 제어연산을 행하도록 한다. 이 결과는 X 또는 Y선형모터전류증폭기(537)를 통하여 X선형모터(510X)와 Y선형모터(510Y)에 인가된다.

상기에서 설명한 구조에 의해, Y선형모터(510Y)는, 예를 들면, Y스테이지(551), X스테이지(561) 및 웨이퍼상부평판(501)을 포함하는 질량전체를, Y방향으로 가속하는 추력을 생성하고, 또한 X선형모터(510X)는, 예를 들면, X스테이지(561) 및 웨이퍼상부평판(501)을 포함하는 질량전체를, X방향으로 가속하는 추력을 생성한다.

이 실시예에서는, 가속프로파일생성수단(522)의 출력은 장거리선형모터(LM)위치서보계의 제어연산의 출력에 부가되고, 그 합계는 모터전류증폭기에 인가된다. 이것에 의하여, 가속신호는, 피드-포워드제어와 같은 선형모터(510)에 인가되므로, 가속시에 위치착오의 축적이 방지된다.

이 실시예에서는, 가속프로파일은 인력 피드-포워드(FF)계(531)와 장거리선형모터(LM)위치서보계(535)에 피드-포워드제어시에 인가된다. 이것이외에, 프로파일은 피드-포워드제어시에 미세이동선형모터(LM)위치서보계(525)에 인가되어도 된다. 또한, 가속프로파일은 X와 Y방향 뿐만 아니라, 6개의 축 모두에 대하여 생성되어도되고, 그들은 피드-포워드제어시에 미세이동 선형모터위치서보계에 인가되어도 된다.

X스테이지(561) 또는 웨이퍼상부판(501)의 가속이 종료된 후에도, X스테이지(561)과 Y스테이지(551)는 X위치와 Y위치의 프로파일을 따라서 이동한다. 가속후에, 2개의 Y선형모터와 1개의 X선형모터는 미세이동선형모터(X1, X2, Y1 및 Y2)에 의해 생성되는 바와 같이, 추력의 반작용력을 생성하기 위해서만 기능한다.

상기 설명한 이 실시예에 의하면, 웨이퍼상부평판(501)은, X스테이지(561)를 기준으로 취하면서, 선형모터에 의해 이동되는 X스테이지(561), Y스테이지(551) 및 전자석(508)의 인력을 통하여 가속된다. 웨이퍼상부평판(501)의 가속이 종료된 후에, 전자석에 흐르는 전류는 마루진동과 격리하기 위해 0"으로 된다. 장거리선형모터위치서보계는, X와 Y위치프로파일에 따라서 X스테이지(561)와 Y스테이지(551)가 이동하도록 동작되고, 따라서 전자석(508) 및 미세이동선형모터의 고정자 또는 가동자는 서로 접촉하지 않는다. 이들의 작동과 함께, 매우 정밀한 위치제어는 미세이동선형모터를 사용함으로써 행하여진다. 이와 같이 함으로써, 웨이퍼 상부평판(501)에 대한 매우 정밀한 6축 위치제어 뿐 만 아니라 큰 추력과 낮은 발열은 동시에 실현될 수 있다.

[독립계측과 독립제어의 이점]

이 실시예에서는, 전자석(508) 또는 미동선형모터에 의해 발생된 추진력에 대한 기준을 제공하는 X스테이지(561)의 위치는 웨이퍼상부평판(501)의 위치에 완전히 독립적으로 계측되고, 위치제어는 완전히 독립적인 제어계를 사용하여 행해진다.

X스테이지(561)의 위치에 대한 이러한 독립계측과 독립제어는, 이하와 같은 상대센서를 사용한 제어와 비교해서 상당히 유리한 결과를 제공한다.

첫째, 실제로 불편을 야기하는 상대위치센서를 사용할 필요는 없다. X스테이지(561)와 웨이퍼상부평판(501)의 상대위치를 계측하는데 상대위치센서가 사용되면, X스테이지(561) 또는 웨이퍼상부평판(501)에 고정되어야 한다. 센서가 센서마운트에서 진동을 방지하도록 견고하게 고정되면, 센서마운트의 크기가 크게되어, 임의의 다른 소자와의 간섭 또는 질량의 증가의 문제를 야기한다. 또한, 예비증폭기가 이것 가까이에 실장되어야 하고, 공간의 감소 및 질량의 증가를 야기한다. 또한, X스테이지(561) 또는 웨이퍼상부판(501)은 증가된 외부간섭요인의 결과를 가져오는 센서용 케이블을 운반해야 한다. 이 실시예에서 X스테이지(561)와 웨이퍼상부판(501)에 대한 독립계측과 독립제어에 의해, 상부평판(561)의 질량은 감소될 수 있고, 따라서 웨이퍼상부판(561)에 인가되는 구동력으로서 응답속도는 증가된다. 이것은 웨이퍼상부평판(501)의 고속위치결정에 효과적이다. 또한, 센서케이블의 배선이 없으므로, 높은 정밀도의 위치결정에 유리하다.

둘째, 순환에 대한 부담이 감소된다. 이것은 상기 설명한 센서실장에 관계된다. 갭센서 등의 상대위치센서를 사용하여 X와 Y방향으로만 상대변위가 계측되면, 웨이퍼상부평판(501)의 무게중심에 대응하는 위치의 상대계측을 행하는 센서를 X스테이지(561)로부터 위치시키는 것이 어렵다. 예를 들면, 이 실시예에서, 무게중심의 근처에 전자석(508)과 자성체블록이 있다. 상대위치센서는 이곳에 위치될리가 없다. 다음에, 웨이퍼상부평판(501)의 회전에 기여하는 아베의 에러(Abbe's error)는 상대센서내에 불가피하게 포함된다. 이러한 에러를 제거하기 위해서, X와 Y방향의 변위는, 웨이퍼상부평판(501)의 무게중심위치의 계측결과의 값 wx, wy, wx, 및 웨이퍼상부평판(501)의 상대위치센서 실장위치와 무게중심위치 사이의 공간으로부터 계산되어야 한다. 또한, 좌표변환을 행하기 위해 6개의 상대위치센서를 준비할 필요가 있다. 이것은 순환에 대한 부담을 확대시키는 결과를 야기한다. 이 실시예에서는 순환에 대한 이러한 부담은 감소되므로, 고속위치결정에 매우 유리하다.

세째, X스테이지(561)와 웨이퍼상부평판(501)에 있어서 제어계에 대한 외부간섭은 감소된다. 상대위치센서를 사용한 제어계에서, 긴 범위의 선형모터위치서보계에 포함된 외부간섭은 확장된다. 상대위치센서를 사용한 제어계에서, 긴 범위의 선형모터위치서보계에 대한 위치지정은 항상 무효이다. 웨이퍼상부판(501)과 X스테이지(561)사이에 상대변위가 발생하면, 이것은 외부간섭으로 이끈다. 즉, 웨이퍼상부판(501)의 응답의 어떠한 지연도 외부간섭의 확대를 야기한다. 또한, 상대위치센서를 사용한 제어방법에서, XY스테이지는 웨이퍼상부판(501)에 대한 미동LM서보가 효과적이지 않으면 구동될 수 없다. 따라서, 상대위치센서를 사용한 제어방법에서, 예를 들면 XY스테이지위치만을 시험용으로 구동하는 것은 불가능하다. 이것에 비해서, 이 실시예의 독립계측과 독립제어에 의하면, X스테이지(561)의 위치계측은 간섭계를 사용하고, 따라서 XY스테이지(561)의 측면상의 미러만을 준비할 필요가 있다.

바꾸어 말하면, 이 실시예의 독립계측과 독립제어는 케이블배선의 필요성을 효과적으로 피하고, 상대위치센서용 증폭기의 실장으로부터 야기되는 질량의 증가를 효과적으로 방지한다. 또한, 이 실시예의 독립계측과 독립제어에서, 웨이퍼상부판(501)의 회전량은 간섭계에 의해 계측된 바와 같은 X와 Y위치신호에 혼합되지 않는다. 따라서, 위치신호에 대한 복잡한 계산은 필요하지 않다. 또한, 웨이퍼상부판(501)의 어떠한 응답지연도 긴 범위의 선형모터위치서보계에 혼합되지 않고, 외부간섭의 증가가 없다. X스테이지(561)는, 웨이퍼상부판에 대한 미동선형모터서보계를 동작시킴이 없이, 긴 범위의 위치서보계에 위치신호를 인가함으로써, 소망의 위치로 이동될 수 있다.

이 실시예는 6개의 축으로 웨이퍼상부판의 미동제어를 위한 미동선형모터를 8개 사용하나, 수는 이것에 제한되지는 않는다. 적어도 6개의 액츄에이터가 6개의 축으로 추진력을 발생시킬 필요가 있다. 당연히, 액츄에이터의 위치는 이 실시예에서의 위치에 제한되지는 않는다.

전자석(508)은 인력만을 발생하므로, 이 실시예는 X와 Y방향으로 가속과 감속을 위해 4개의 전자석(508)을 사용한다. 그러나, 적어도 3개의 전자석의 사용은 X 및 Y구동은 가능하게 한다. 전자석(508)에 관해서, 전류의 인가에 응답하여 자성부재에 인력을 발생할 수 있는 한 어떠한 형태가 사용되어도 된다. 공간은 이 실시예에서와 같이 E자형상에 제한되지는 않는다.

이 실시예의 독립계측과 독립제어에서, X스테이지(561)에 대한 위치계측은 스테이지(561)의 측면에서 간섭계와 미러를 사용한다. 그러나, 이러한 구조대신에, 선형엔코더가 X스테이지(561)의 위치를 계측하기 위해, X 또는 Y선형모터로 제공되어도 된다. 대안으로, 긴 거리를 계측할 수 있는 센서수단이 이러한 선형엔코더 대신에 사용되어도 된다.

이 실시예는 긴스트로크에 걸쳐 X와 Y방향으로 X스테이지를 구동하는 선형모터를 사용하나, 선형모터 대신에 예를 들면 볼나사, 피스톤 또는 로보트팔을 사용해도 된다.

웨이퍼상부판의 중량을 지지하기 위한 중량보정스프링의 사용은, 공기에 의한 부력, 자석의 반발력 또는 Z방향으로 힘을 발생하는 액츄에이터로 대신해도 된다. Z방향으로 힘을 발생하는 액츄에이터는 상기 설명한 것 등의 미동선형모터를 사용해도 된다. 그러나, 선형모터의 열발생을 고려할 때, 적은 열발생의 액츄에이터가 미동선형모터로부터 독립하여 사용되어도 된다.

[제 5실시예]

도 12에 있어서, 앞의 실시예중 어느 하나에 의한 스테이지계가 웨이퍼스테이지 또는 레티클스테이지로서 일체화되는 주사형 노광장치의 실시예에 대해 설명한다.

배럴베이스(696)는 댐퍼(698)를 통하여 플로어 또는 베이스테이블(691)에 의해 지지된다. 배럴베이스(696)는 또한 레티클스테이지(695)와 웨이퍼스테이지(693)사이에 위치한 투영광학계(497)뿐만 아니라 레티클스테이지베이스(694)도 지지한다.

웨이퍼스테이지(693)는, 플로어 또는 베이스테이블에 의해 지지되는 스테이지베이스에 의해 지지되고, 그 위에 놓여진 웨이퍼의 위치결정을 행한다. 레티클스테이지(695)는 배럴베이스(696)에 의해 지지되는 레티클스테이지베이스에 의해 지지된다. 레티클스테이지는 회로패턴을 가지는 레티클을 그 위에 반송하는 동안 이동가능하다. 웨이퍼스테이지(693)상에 놓여진 웨이퍼가 레티클스테이지(695)상에 놓여진 레티클로 노광될 수 있는 노광광은 조명광학계(699)로부터 공급된다.

웨이퍼스테이지(693)는 레티클스테이지(695)와 동기하여 주사된다. 레티클스테이지(695)와 웨이퍼스테이지(693)의 주사시, 이들의 위치는 레이저간섭계에 의해 연속적으로 검출되고, 검출된 위치는 레티클스테이지(695)와 웨이퍼스테이지(693)용 구동수단으로 피드백된다. 이 구조에 의해, 이들 스테이지의 주사개시위치는 서로 동기하여 정확하게 설정될 수 있고, 또한 일정속도주사영역의 주사속도는 정밀하게 제어될 수 있다. 투영광학계에 대해 이들 스테이지의 주사시, 레티클패턴은 웨이퍼상에 프린트됨으로써, 회로패턴이 웨이퍼로 전사된다.

이 실시예에서, 앞의 실시예중 어느 하나에 의한 스테이지계는 웨이퍼스테이지 또는 레티클스테이지로서 사용되고, 또한 큰 추진력으로 스테이지를 구동하면 열발생이 감소된다. 또한, 고속 및 고정밀도의 노광이 달성될 수 있다.

[실시예 6]

다음에, 상기 설명한 바와 같은 노광장치를 사용하는 반도체디바이스제조방법의 일실시예에 대해 설명한다.

도 13은 예를 들면 반도체칩(예를 들면, IC 또는 LSI), 액정패널, 또는 CCD 등의 마이크로디바이스를 제조하는 순서의 흐름도이다.

스텝 1은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 설계공정이다. 스텝 2는 회로패턴설계에 의거하여 마스크를 제작하는 공정이다. 스텝 3은 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조하는 공정이다. 스텝 4는, 상기와 같이 제조된 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 회로가 리소그래피를 통하여 웨이퍼상에 실제로 형성되는 전공정이라 불리는 웨이퍼공정이다. 이것에 후속하는 스텝 5는 스텝 4에 의해 처리된 웨이퍼가 반도체칩내에 형성되는 후공정이라 불리는 조립스텝이다. 이 스텝은 조립(다이싱 및 본딩)공정과 패키징(칩밀봉)공정을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에 의해 형성된 반도체디바이스에 대해 동작체크, 내구성체크 등이 행해지는 검사스텝이다. 이들의 공정에 의해 반도체디바이스가 완성되고 이들이 출하된다(스텝 7).

도 14는 웨이퍼공정의 상세를 도시하는 흐름도이다.

스텝 11은 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화공정이다. 스텝 12는 웨이퍼표면상에 절연막을 형성하는 CVD공정이다. 스텝 13은 증착에 의해 웨이퍼상에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이다. 스텝 15는 웨이퍼에 레지스트(감광성재료)를 도포하는 레지스트공정이다. 스텝 16은 상기 설명한 노광장치를 통하여 웨이퍼상의 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 프린트하는 노광공정이다. 스텝 17은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 스텝 18은 현상된 레지스트상 이외의 부분을 제거하는 에칭공정이다. 스텝 19는 에칭공정이 행해진 후 웨이퍼상에 남아 있는 레지스트재료를 박리하는 레지스트박리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써, 회로패턴이 웨이퍼상에 중첩하여 형성된다.

이들 공정에 의해 고밀도의 마이크로디바이스가 제조될 수 있다.

본 발명은 여기에 개시된 구조를 참조하여 설명하였으나, 개시된 상세에 제한되지 않고, 이 출원은 개선의 목적 또는 이하의 클레임의 범위내에 있는 어떠한 변형이나 수정도 포함하도록 의도된다.

상기한 구조에 의해 높은 정밀도의 위치결정성능과 고속으로 행하는 효과적인 스테이지계 및 스테이지구동방법이 실현되어, 고밀도의 마이크로디바이스가 제조될 수 있다.

Claims

스테이지계는,

소정의 방향으로 구동가능한 스테이지와;

소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는 제 1유닛과;

제 1유닛 및 제 1유닛을 포함하는 구조체중 하나를 이동하는 이동수단과;

스테이지의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1계측수단과;

제 1유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측수단과를 구비하고,

스테이지는 상기 제 1계측수단의 계측값에 의거하여 제어되고, 상기 이동수단은 상기 제 2계측수단의 계측값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항에 있어서, 제 1유닛은 상기 제 1계측수단의 계측값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 또는 제2 항에 있어서, 제 1유닛은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 제 1유닛은 선형모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 제 1유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동수단은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동수단은 선형모터와 볼나사중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지는 3개의 자유도 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 8항에 있어서, 제 1유닛은 3개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 이동수단은 제 1유닛과 구조체중 하나를 1개의 자유도 방향으로 이동시키도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지는 6개의 자유도 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 11항에 있어서, 제 1유닛은 6개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 11항 또는 제 12항에 있어서, 상기 이동수단은 X-Y스테이지를 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 13항중 어느 한 항에 있어서, 제 1유닛으로부터 독립된 제 1유닛을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 14항에 있어서, 제 2유닛은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 15항에 있어서, 제 2유닛은 스테이지의 목표위치에 관한 정보에 의거하여 피드포워드제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 15항 또는 제 16항에 있어서, 정보는 스테이지의 가속도에 관계된 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 14항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서, 제 2유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 14항 내지 제 18항중 어느 한 항에 있어서, 제 2유닛 및 제 2유닛을 포함하는 제 2구조체중 하나를 이동하는 제 2이동수단을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 14ㅎ아 내지 제 18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동수단은 제 1 및 제 2유닛을 일체적으로 이동하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 14항 내지 제 20항중 어느 한 항에 있어서, 제 2유닛은 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 21항에 있어서, 제 2유닛은 서로 대향하고 상기 소정의 방향에 평행한 힘을 발생하는 적어도 한 셋트의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 14항 내지 제 22항중 어느 한 항에 있어서, 제 2유닛은 1개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 14항 내지 제 23항에 있어서, 제 2유닛은 2개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
스테이지계는,

소정의 방향으로 이동가능한 스테이지와;

소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는 제 1유닛과;

소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는, 제 1유닛으로부터 독립된 제 2유닛과;

제 2유닛 및 제 2유닛을 포함하는 구조체중 하나를 이동시키는 이동수단과를 구비하고,

스테이지의 위치결정은 제 1유닛에 의거하여 행해지고, 스테이지의 가속 및 감속은 제 2유닛에 의거하여 행해지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항에 있어서, 제 2유닛은 제 1유닛에 의해 발생된 힘보다 큰 힘을 발생하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 또는 제 26항에 있어서, 동일한 구동력을 발생하기 위해, 제 2유닛의 열발생이 제 1유닛의 열발생보다 작은 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 27항중 어느 한 항에 있어서, 제 1유닛은 코일과 자석을 사용하여 전자기력을 발생하도록 동작가능하고, 제 2유닛은 자성체와 전자석을 사용하여 인력을 발생하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 28항에 있어서, 제 2유닛은 서로 대향하고 상기 소정의 방향에 평행한 힘을 발생하는 적어도 한 셋트의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 29항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지의 위치를 계측하는 제 1계측수단을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 29항에 있어서, 제 1유닛은 상기 제 1계측수단의 계측값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 31항중 어느 한 항에 있어서, 제 2유닛의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측수단을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 32항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 제 2계측수단의 계측값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 33항중 어느 한 항에 있어서,

제 2유닛은 스테이지의 이동스트로크전체에 걸쳐서 스테이지에 힘을 인가하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 33항중 어느 한 항에 있어서, 이동수단은 제 1 및 제 2유닛을 일체적으로 이동하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 33항중 어느 한 항에 있어서, 제 1유닛 및 제 1유닛을 포함하는 제 2구조체중 하나를 이동시키는 제 2이동수단을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 36항에 있어서, 제 1유닛 및 제 1유닛을 포함하는 제 2구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 3계측수단을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 37항에 있어서, 상기 제 2이동수단은 상기 제 3계측수단의 계측값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 38항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지의 가속도에 관한 신호를 발생하는 가속도보정발생수단과, 스테이지의 위치에 관한 신호를 발생하는 위치정보발생수단을 부가하여 구비하고, 제 1유닛은 상기 위치정보발생수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되고, 제 2유닛은 상기 가속도보정발생수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 39항에 있어서, 제 2유닛은 상기 가속도정보발생수단으로부터의 신호에 의거하여 피드포워드제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 39항 또는 제 40항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 위치정보발생수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 41항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지는 3개의 자유도 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 42항에 있어서, 제 1유닛은 3개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 42항 또는 제 43항에 있어서, 제 2유닛은 1개의 자유도방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 42항 내지 제 44항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동수단은 제 1유닛 및 제 1유닛을 포함하는 구조체중 하나를 1개의 자유도 방향으로 이동시키도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 41항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지는 6개의 자유도 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 46항에 있어서, 제 1유닛은 6개의 자유도방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 46항 또는 제 47항에 있어서, 제 2유닛은 2개의 자유도 방향으로 스테이지에 힘을 인가하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 45항 내지 제 48항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동수단은 제 2유닛 및 제 2유닛을 포함하는 구조체중 하나를 2개의 자유도방향으로 이동시키는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 49항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동수단은 X-Y스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 50항중 어느 한 항에 있어서, 제 1유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 25항 내지 제 51항중 어느 한 항에 있어서, 제 2유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
스테이지계는,

소정의 방향으로 구동가능한 스테이지와,

소정의 방향으로 스테이지에 힘을 인가하는 유닛과;

이 유닛 및 이 유닛을 포함하는 구조체중 하나를 이동하는 이동수단과;

스테이지의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1게측수단과;

유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측수단과;

스테이지의 목표위치에 의거한 신호를 발생하는 신호발생수단과를 구비하고,

유닛은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 1계측수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되고, 상기 이동수단은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 2계측수단으로부터의 신호에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 53항에 있어서, 유닛은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 1계측수단으로부터의 신호사이의 차이에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 53항 또는 제 54항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 신호발생수단으로부터의 신호와 상기 제 2계측수단으로부터의 신호사이의 차이에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 53항 내지 제 55항중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호발생수단으로부터의 신호는 스테이지의 위치에 관한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 53항 내지 제 56항중 어느 한 항에 있어서, 유닛은 선형모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 53항 내지 제 57항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지에 힘을 인가하는, 유닛으로부터 독립된 제 2유닛을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 58항에 있어서, 제 2유닛은 상기 신호발생수단으로부터의 신호에 의거하여 피드포워드제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 58항 또는 제 59항에 있어서, 제 2유닛은 상기 제 1이동수단과 상기 구동수단으로부터 독립된 제 2이동수단중 하나에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 58항 내지 제 60항중 어느 한 항에 있어서, 제 2유닛은 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
스테이지로서는,

소정의 방향으로 구동가능한 스테이지와;

자성체 및 이 자성체의 대향면상에 배치된 적어도 한 셋트의 전자석을 가지는 유닛과를 구비하고,

자성체와 유닛의 전자석중 하나는 스테이지에 의해 유지되고, 자성체와 전자석은 스테이지의 회전운동에 관계없이 서로 대향하여 유지되는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항에 있어서, 자성체와 전자석은 실린더형상과 구형상중 하나를 가지는 대향면을 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항 또는 제 63항에 있어서, 자성체는 원호형상과 컵형상중 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항 내지 제 64항중 어느 한 항에 있어서, 전자석은 E자형상을 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 65항에 있어서, E자형상 전자석의 단부면은 원호형상과 컵형상중 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항 내지 제 66항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지는 X와 Y방향으로 이동가능하고, 유닛은 X와 Y방향에 관해서 자성체를 샌드위치하도록 배치된 적어도 두 셋트의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항 내지 제 67항중 어느 한 항에 있어서, 스테이지에 의해 유지되지 않는 다른 자성체와 전자석을 이동시키는 이동수단을 부가하여 구비하여, 자성체와 전자석이 스테이지의 이동에 관계없이 서로 대향하여 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항 내지 제 68항중 어느 한 항에 있어서, 자성체는 스테이지측면상에 배치된 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항 내지 제 69항중 어느 한 항에 있어서, 전자석의 합성력을 소정의 레벨로 조정하는 조정수단을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 62항 내지 제 70항중 어느 한 항에 있어서, 유닛은 스테이지의 무게중심에 힘을 인가하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 스테이지계.
제 1항 내지 제 71항중 어느 한 항에 기재된 스테이지계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 72항에 있어서, 스테이지계는 웨이퍼스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 73항에 있어서, 스테이지계는 레티클스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 72항 내지 제 74항중 어느 한 항에 있어서, 레티클패턴을 웨이퍼위로 투영하는 투영광학계를 부가하여 구비하고, 투영광학계를 지지하는 지지부재와 스테이지를 지지하는 베이스는 진동에 관해서 서로 격리된 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 72항 내지 제 75항중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 준비하는 스텝과;

노광장치를 사용하여 레티클패턴을 웨이퍼로 전사하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
제 76항에 있어서, 감광성재료를 웨이퍼에 도포하는 스텝과, 노광을 통해 전사된 레티클패턴을 가지는 웨이퍼를 현상하는 스텝을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
소정의 방향으로 이동가능한 스테이지의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 1계측스텝과;

액츄에이터를 가지는 유닛 및 유닛을 포함하는 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측스텝과;

유닛을 통하여 스테이지에 힘을 인가하는 인가스텝과;

이동수단을 통하여 소정의 방향으로 유닛을 이동하는 이동스텝과;

상기 제 1계측스텝에서 얻어진 제 1계측값에 의거하여 스테이지를 제어하는 제 1제어스텝과;

상기 제 2계측스텝에서 얻어진 제 2계측값에 의거하여, 유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 제어하는 제 2제어스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.
제 78항에 있어서, 상기 제 2제어스텝은 유닛을 제어하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.
제 79항에 있어서, 유닛제어스텝에서, 유닛은 제 1계측값과 목표값에 의거하여 제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.
제 78항 내지 제 80항중 어느 한 항에 있어서, 유닛으로부터 독립된 제 2유닛을 통하여 스테이지에 힘을 인가하는 제 2인가스텝을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.
제 81항에 있어서, 제 2유닛은 목표값에 의거하여 피드포워드제어되는 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.
소정의 방향으로 이동가능한 스테이지의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제1 계측스텝과;

액츄에이터를 가지는 유닛 및 유닛을 포함하는 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 계측하는 제 2계측스텝과;

유닛을 통하여 스테이지에 힘을 인가하는 인가스텝과;

이동수단을 통하여 소정의 방향으로 유닛을 이동하는 이동스텝과;

스테이지의 목표위치에 의거하여 신호를 발생하는 신호발생스텝과;

상기 제1 계측스텝에서 얻어진 제 1계측값과 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호에 의거하여 스테이지를 제어하는 제 1제어스텝과;

상기 제 2계측스텝에서 얻어진 제 2계측값과 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호에 의거하여, 유닛과 구조체중 하나의 위치와 이동량중 적어도 하나를 제어하는 제 2제어스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.
제 83항에 있어서, 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호와 제 1계측값사이의 차이를 검출하는 스텝을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.
제 83항 또는 제 84항에 있어서, 상기 신호발생스텝에서 얻어진 신호와 제 2계측값사이의 차이를 검출하는 스텝을 부가하여 구비한 것을 특징으로 하는 스테이지구동방법.