KR20230153257A - 스테이지 장치, 전사장치 및 물품 제조방법 - Google Patents
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Abstract
기판을 유지하는 스테이지 장치는, 조동 스테이지와, 소정의 평면을 따라 상기 조동 스테이지를 구동하는 조동 액추에이터와, 상기 기판을 유지하는 미동 스테이지와, 상기 조동 스테이지에 대한 상기 미동 스테이지의 위치 및 자세를 조정하기 위한 미동 액추에이터와, 상기 조동 액추에이터에 의해 상기 조동 스테이지에 주어지는 추력을 비접촉으로 상기 미동 스테이지에 전달하기 위한 전자기 액추에이터를 포함하고, 상기 전자기 액추에이터는, 상기 미동 스테이지에 고정된 가동 철심과, 상기 조동 스테이지에 고정된 고정 철심과, 상기 고정 철심에 감긴 코일을 포함하고, 상기 미동 스테이지에 의해 유지되는 상기 기판과 상기 코일의 최단 거리가 상기 기판과 상기 고정 철심의 최단 거리보다 크다.
Description
본 발명은, 스테이지 장치, 전사장치 및 물품 제조방법에 관한 것이다.
원판의 패턴을 기판에 전사하는 전사장치는, 조동 액추에이터에 의해 구동되는 조동 스테이지와, 조동 스테이지 위에 배치되고 기판을 유지하는 미동 스테이지를 포함할 수 있다. 조동 스테이지와 미동 스테이지 사이에는, 조동 스테이지에 대한 미동 스테이지의 위치 및 자세를 조정하기 위한 미동 액추에이터가 배치될 수 있다. 또한, 조동 스테이지와 미동 스테이지 사이에는, 조동 액추에이터에 의해 조동 스테이지에 주어지는 추력을 비접촉으로 미동 스테이지에 전달하기 위한 전자기 액추에이터도 배치될 수 있다.
미동 스테이지를 가속시킬 때에, 미동 스테이지에 대해 모멘트가 작용할 수 있다. 이러한 모멘트를 상쇄하기 위해서 미동 액추에이터를 동작시키면, 미동 액추에이터로부터의 발열이 증대할 수 있다. 이 발열은 미동 스테이지의 변형을 초래하고, 이 변형은 오버레이 정밀도의 저하를 초래할 수 있다.
본 발명은, 미동 스테이지에 작용하는 모멘트를 저감하기 위해 유리한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 측면은, 기판을 유지하는 스테이지 장치에 관한 것으로, 상기 스테이지 장치는, 조동 스테이지와, 소정의 평면을 따라 상기 조동 스테이지를 구동하는 조동 액추에이터와, 상기 기판을 유지하는 미동 스테이지와, 상기 조동 스테이지에 대한 상기 미동 스테이지의 위치 및 자세를 조정하기 위한 미동 액추에이터와, 상기 조동 액추에이터에 의해 상기 조동 스테이지에 주어지는 추력을 비접촉으로 상기 미동 스테이지에 전달하기 위한 전자기 액추에이터를 포함하고, 상기 전자기 액추에이터는, 상기 미동 스테이지에 고정된 가동 철심과, 상기 조동 스테이지에 고정된 고정 철심과, 상기 고정 철심에 감긴 코일을 포함하고, 상기 미동 스테이지에 의해 유지되는 상기 기판과 상기 코일의 최단 거리가 상기 기판과 상기 고정 철심의 최단 거리보다 크다.
본 발명의 제2 측면은, 원판의 패턴을 기판에 전사하는 전사장치에 관한 것으로, 상기 전사장치는, 제1 측면에 따른 스테이지 장치를 갖는다.
본 발명의 제3 측면은, 물품 제조방법에 관한 것으로, 상기 물품 제조방법은, 제2 측면에 따른 전사장치에 의해 원판의 패턴을 기판에 전사하는 전사공정과, 상기 전사공정을 거친 상기 기판으로부터 물품을 얻는 공정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 미동 스테이지에 작용하는 모멘트를 저감하기 위해 유리한 기술이 제공된다.
도1은 일 실시형태의 노광장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도2는 일 실시형태의 웨이퍼 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도3은 일 실시형태의 웨이퍼 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도4는 일 실시형태의 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도5는 일 실시형태의 조동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도6은 일 실시형태의 조동 리니어 모터의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도7은 숏 레이아웃 도를 예시적으로 도시한 도면.
도8은 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도9는 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도10은 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도11은 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도12는 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 다른 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도13은 제2실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도14는 제2실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도15는 제2실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도16은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도17은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도18은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도19는 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도20은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도21은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 다른 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도22는 제4실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도23은 제4실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 변형예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도24는 제4실시형태의 미동 전자석의 변형예에 있어서의 가동 철심의 지지부재의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도25는 일 실시형태에 있어서의 웨이퍼 스테이지 장치의 제어계의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도26은 위치 프로파일 및 가속도 프로파일을 예시적으로 도시한 도면.
도27은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도28은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도29는 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도30은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도31은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도32는 권 철심을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
도33은 권 철심의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
도34는 복잡한 3차원 형상을 갖는 철심에 있어서 발생하는 와전류를 설명하기 위한 도면.
도35는 미동 스테이지를 가속시킬 때에 미동 스테이지에 작용하는 모멘트를 예시적으로 도시한 도면.
도2는 일 실시형태의 웨이퍼 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도3은 일 실시형태의 웨이퍼 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도4는 일 실시형태의 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도5는 일 실시형태의 조동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도6은 일 실시형태의 조동 리니어 모터의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도7은 숏 레이아웃 도를 예시적으로 도시한 도면.
도8은 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도9는 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도10은 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도11은 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도12는 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 다른 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도13은 제2실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도14는 제2실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도15는 제2실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도16은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도17은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도18은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 스테이지 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도19는 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도20은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도21은 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 다른 개량 예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도22는 제4실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도23은 제4실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치에 끼워넣어진 미동 전자석의 변형예의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도24는 제4실시형태의 미동 전자석의 변형예에 있어서의 가동 철심의 지지부재의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도25는 일 실시형태에 있어서의 웨이퍼 스테이지 장치의 제어계의 구성을 예시적으로 도시한 도면.
도26은 위치 프로파일 및 가속도 프로파일을 예시적으로 도시한 도면.
도27은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도28은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도29는 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도30은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도31은 제3실시형태의 미동 전자석의 개량 예의 조립방법 혹은 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도32는 권 철심을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
도33은 권 철심의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
도34는 복잡한 3차원 형상을 갖는 철심에 있어서 발생하는 와전류를 설명하기 위한 도면.
도35는 미동 스테이지를 가속시킬 때에 미동 스테이지에 작용하는 모멘트를 예시적으로 도시한 도면.
이하, 첨부도면을 참조해서 실시형태를 상세히 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는 청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니고, 또한, 실시형태에서 설명되고 있는 특징의 조합의 모두가 발명에 필수적인 것은 아니다. 실시형태에서 설명되고 있는 복수의 특징 중 2개 이상의 특징이 임의로 조합되어도 된다. 또한, 동일 혹은 유사한 구성에는 동일한 참조번호를 붙이고, 중복한 설명은 생략한다.
이하의 설명에 있어서, XYZ 좌표계에 따라 방향이 설명된다. X축 및 Y축에 의해 규정되는 XY평면은, 전형적으로는 수평면이고, Z축은, 전형적으로는 연직방향에 평행하다. XY방향은, XY평면에 평행한 방향이다. X축 방향은 X축에 평행한 방향이고, Y축 방향은 Y축에 평행한 방향이며, Z축 방향은 Z축에 평행한 방향이다.
도1에는, 일 실시형태의 노광장치의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 이 노광장치는, 제1물체(예를 들면, 기판)와 제2물체(예를 들면, 원판)를 상대적으로 위치맞춤하는 위치맞춤 장치, 또는, 원판(레티클)의 패턴을 기판(웨이퍼)에 전사하는 전사장치의 일례로서 이해되어도 된다. 바닥(691) 위에 마운트를 거쳐 스테이지 정반(692)이 배치되고, 그 위에 웨이퍼 스테이지 장치(500)가 배치될 수 있다. 또한, 바닥(691) 위에 마운트(698)를 거쳐 경통 정반(696)이 배치될 수 있다. 경통 정반(696)에 의해, 투영 광학계(687) 및 레티클 정반(694)이 지지될 수 있다. 레티클 정반(694) 위에는 레티클 스테이지 장치(695)가 배치될 수 있다. 레티클 정반(694)의 윗쪽에는, 조명 광학계(699)가 배치될 수 있다. 조명 광학계(699)는, 레티클 스테이지 장치(695)의 레티클 스테이지에 재치된 레티클의 상을 웨이퍼 스테이지 장치(500)의 웨이퍼 스테이지에 재치된 웨이퍼에 투영하고, 이에 따라 레티클 패턴이 웨이퍼에 전사될 수 있다. 이 노광장치는, 주사 노광장치로서 구성되어도 된다.
웨이퍼 스테이지 장치(500)는, 제1물체로서의 기판을 위치결정하는 제1위치결정 기구로서, 또는, 기판을 유지하는 스테이지 장치로서 이해할 수 있다. 레티클 스테이지 장치(695)는, 제2물체로서의 레티클을 위치결정하는 제2위치결정 기구로서 이해할 수 있다. 제1위치결정 기구 및 제2위치결정 기구의 적어도 한쪽은, 이하에서 설명되는 전자기 장치 혹은 전자기 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기한 노광장치 혹은 전사장치는, 반도체 디바이스 등의 물품을 제조하는 물품 제조방법에 있어서 사용될 수 있다. 물품 제조방법은, 상기한 노광장치 혹은 전사장치에 의해 원판의 패턴을 기판에 전사하는 전사공정과, 이 전사공정을 거친 기판을 처리함으로써 물품을 얻는 공정을 포함할 수 있다. 기판의 처리는, 예를 들면, 에칭, 성막, 다이싱 등을 포함할 수 있다.
도2에는, 웨이퍼 스테이지 장치(500)의 전체의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 스테이지 베이스(105) 위에는, XY 슬라이더(104)가 XY방향으로 슬라이딩이 자유롭게 배치될 수 있다. XY 슬라이더(104)에는, X 슬라이더(102)에 의해 X축 방향의 힘이 전달되고, 또한, Y 슬라이더(103)에 의해 Y축 방향의 힘이 전달될 수 있다. XY 슬라이더(104) 위에는, 미동 스테이지 장치(101)가 탑재될 수 있다. X 슬라이더(102) 및 Y 슬라이더(103)의 각각의 양측에는, 그것들을 각각 X축 방향 및 Y축 방향에 구동하는 조동 리니어 모터(106)가 설치될 수 있다.
도3에는, 웨이퍼 스테이지 장치(500)에 있어서 미동 스테이지 장치(101)의 미동 스테이지(미동 상부판)(101-1)를 편의적으로 윗쪽으로 이동시킨 상태가 예시적으로 도시되어 있다. 미동 스테이지(101-1)는, 웨이퍼를 유지한다. 미동 스테이지(101-1)는, 웨이퍼를 유지하는 척을 갖는 것으로서 이해되어도 된다. 미동 베이스(101-2)가 XY 슬라이더(104) 위에 고정될 수 있다. 미동 베이스(101-2) 위에는, Z 틸트의 정밀 위치결정을 행하는 4개의 미동 ZLM(제1미동 액추에이터)(101-6)이 설치될 수 있다. 또한, 미동 베이스(101-2) 위에는, X축 및 Z축 주위의 정밀 위치결정을 행하는 2개의 미동 XLM(제2미동 액추에이터)(101-4)이 설치될 수 있다. 또한, 미동 베이스(101-2) 위에는, Y축 및 Z축 주위의 정밀 위치결정을 행하는 2개의 미동 YLM(제3미동 액추에이터)(101-5)이 설치될 수 있다. 미동 베이스(101-2)의 중앙부에는, XY 슬라이더(104)에 주어지는 X축 및 Y축 방향의 가속력을 미동 베이스(101-2)에 전달하도록 기능하는 미동 전자석(101-3)이 설치될 수 있다.
여기에서, 미동 베이스(101-2)는, 조동 스테이지로서 이해될 수 있다. 또는, XY 슬라이더(104) 및 미동 베이스(101-2)가 조동 스테이지로서 이해되어도 된다. 또한, 조동 리니어 모터(106)는, XY평면, 즉 소정의 평면을 따라 조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)를 구동하는 조동 액추에이터로서 이해될 수 있다. 또한, 미동 ZLM(101-6), 미동 XLM(101-4), 및, 미동 YLM(101-5)은, 조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)에 대한 미동 스테이지(101-1)의 위치 및 자세를 조정하기 위한 미동 액추에이터로서 이해될 수 있다. 또한, 미동 전자석(101-3)은, 조동 액추에이터로서의 조동 리니어 모터(106)에 의해 조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)에 주어지는 추력을 비접촉으로 미동 스테이지(101-1)에 전달하기 위한 전자기 액추에이터로서 이해된다.
도4에는, 미동 스테이지 장치(101)의 구성, 특히 미동 YLM(101-5), 미동 ZLM(101-6)의 상세한 구성예가 도시되어 있다. 또한, 도4에서는, 요크의 일부가 제거된 상태가 도시되어 있다. 미동 YLM(101-5)은, 리니어 모터로 구성될 수 있다. 미동 YLM(101-5)은, 미동 YLM 코일 베이스(101-52), 미동 YLM 코일(101-51), 미동 YLM 자석(101-53), 미동 YLM 요크(101-54), 미동 YLM 스페이서(101-70)를 포함할 수 있다. 미동 베이스(101-2) 위에 미동 YLM 코일 베이스(101-52)가 고정되고, 그 위에 미동 YLM 코일(101-51)이 고정될 수 있다. 미동 YLM 코일(101-51)은, 연직방향으로 뻗는 직선부를 갖는 타원형 코일이어도 되고, 이 직선부와 대면하도록 4개의 미동 YLM 자석(101-53)이 공극을 거쳐 배치될 수 있다. 그들 자석을 사이에 끼우도록, 자속을 통과시키기 위한 2매의 YLM 요크(101-54)가 배치될 수 있다. 자석의 착자 방향은 X축 방향이어도 되고, Y축 방향에 인접하는 자석은 역극성이어도 되고, X축 방향으로 배치되는 자석은 동극성이어도 된다. 미동 YLM 스페이서(101-70)는, 1대의 자석 및 요크에 작용하는 흡인력에 대행해서 그것들의 위치를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 자석, 요크, 스페이서는, 미동 베이스(101-2)에 고정될 수 있다. YLM 코일(101-51)에 전류를 흘림으로써, 직선부와 직교하는 방향 즉 Y축 방향으로, 전류에 비례한 힘을 발생할 수 있다. 또한, 2개의 미동 YLM(101-5)에 서로 역방향의 전류를 흘림으로써 Z축 주위의 모멘트를 발생할 수 있다.
미동 ZLM(101-6)은, 리니어 모터로 구성될 수 있다. 미동 ZLM(101-6)은, 미동 ZLM 코일 베이스(101-62), 미동 ZLM 코일(101-61), 미동 ZLM 자석(101-63), 미동 ZLM 요크(101-64), 미동 YLM 스페이서(101-70)를 포함할 수 있다. 미동 베이스(101-2) 위에 미동 ZLM 코일 베이스(101-62)가 고정되고, 그 위에 미동 ZLM 코일(101-61)이 고정될 수 있다. 미동 ZLM 코일(101-61)은, 수평방향으로 뻗는 직선부를 갖는 타원형 코일이어도 되고, 이 직선부와 대면하도록 4개의 미동 ZLM 자석(101-63)이 공극을 거쳐 배치될 수 있다. 그들 자석을 사이에 끼우도록, 자속을 통과시키기 위한 2매의 ZLM 요크(101-64)가 배치될 수 있다. 자석의 착자 방향은 X축 방향이어도 되고, Z축 방향에 인접하는 자석은 역극성이어도 되고, X축 방향으로 배치되는 자석은 동극성이어도 된다. 미동 YLM 스페이서(101-70)는, 1대의 자석 및 요크에 작용하는 흡인력에 대항하여 그것들의 위치를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 자석, 요크, 스페이서는, 미동 상부판 101에 고정될 수 있다. ZLM 코일(101-61)에 전류를 흘림으로써, 직선부와 직교하는 방향 즉 Z축 방향으로 전류에 비례한 힘을 발생할 수 있다. 또한, 4개의 미동 ZLM(101-6)에 흐르는 전류의 방향의 조합에 의해, X축 주위의 모멘트, Y축 주위의 모멘트를 발생할 수 있다.
미동 XLM(101-4)은, 미동 YLM(101-5)과 같은 구성이며, 미동 YLM(101-5)을 90도 회전시킨 배치를 갖는다. 이에 따라, X축 방향의 힘과 Z축 주위의 모멘트를 발생할 수 있다.
또한, 4개의 핀 유닛(101-39)이 설치되어도 되고, 이것들은, 웨이퍼를 미동 스테이지 101 위로부터 회수할 때, 및, 웨이퍼를 미동 스테이지(101-1)에 재치할 때의 임시 재치 장소로서 기능할 수 있다. 웨이퍼를 안정적으로 임시 재치하기 위해서는 핀 유닛(101-39)의 수는 3개 이상인 것이 바람직하지만, 최저 1개 있으면 주고받음이 가능하다. 핀 유닛(101-39)은, 웨이퍼가 임시 재치 혹은 재치되는 핀을 승강시키는 승강 기구를 갖는다. 핀 유닛(101-39)은, 핀의 상단이 미동 스테이지(101-1)의 상면으로부터 돌출한 제1상태가 되도록 핀을 구동하고, 및, 핀의 상단이 미동 스테이지(101-1)의 상면보다 아래로 후퇴한 제2상태가 되도록 핀을 구동하는 기능을 가질 수 있다. 웨이퍼를 미동 스테이지(101-1) 위에 재치하는 동작에 있어서는, 핀 유닛(101-39)은, 제1상태에서 웨이퍼를 미도시의 반송 기구로부터 받고, 그후, 제2상태로 이행하는 과정에서, 핀 위의 웨이퍼를 미동 스테이지(101-1)에 건네준다. 미동 스테이지(101-1) 위에 재치된 웨이퍼를 미도시의 반송 기구에 건네주는 동작에 있어서는, 핀 유닛(101-39)은, 핀을 제2상태로부터 제1상태로 이행시킨다. 핀 유닛(101-39)은, 그 과정에서 미동 스테이지(101-1) 위에 재치된 웨이퍼를 핀으로 받고, 제1상태에 있어서 미도시의 반송 기구에 건네준다.
미동 스테이지 장치(101)는, 핀 유닛(101-39)을 구비하지 않아도 되고, 이 경우에는, 미동 ZLM(101-6)에 의해 미동 스테이지(101-1)를 위쪽 위치로 구동함으로써, 미도시의 반송 기구 사이에 웨이퍼의 주고받음을 행할 수 있다.
도5에는, 조동 스테이지 장치, 특히 X 슬라이더(102), Y 슬라이더(103), XY 슬라이더(104)의 상세한 구성이 예시적으로 도시되어 있다. XY 슬라이더(104)는, XY 슬라이더 하부 부품(104-3), XY 슬라이더 중간 부품(104-2), XY 슬라이더 상부 부품(104-1)을 포함할 수 있다. XY 슬라이더 하부 부품(104-3)은, 스테이지 베이스(105) 위에 XY방향으로 슬라이딩이 자유롭게 지지되고, 그 위에 XY 슬라이더 중간 부품(104-2)이 배치되고, 그 위에 XY 슬라이더 상부 부품(104-1)이 배치될 수 있다.
X 슬라이더(102)는, X 빔(102-1), 2개의 X 풋(102-2), 2개의 X 요 가이드(102-3)를 포함할 수 있다. 2개의 X 요 가이드(102-3)는, 스테이지 베이스(105)의 2개의 측면에 고정될 수 있다. 2개의 X 풋(102-2)은, X 빔(102-1)으로 연결될 수 있다. 한쪽의 X 풋(102-2)은, 한쪽의 X 요 가이드(102-3)의 측면 및 스테이지 베이스(105)의 상면에 대해 공극을 거쳐 대면하고, X축 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 지지될 수 있다. 다른 쪽의 X 풋(102-2)은, 다른 쪽의 X 요 가이드(102-3)의 측면 및 스테이지 베이스(105)의 상면에 대해 공극을 거쳐 대면하고, X축 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 지지될 수 있다. 이에 따라, X 빔(102-1)과 2개의 X 풋(102-2)의 일체물은, X축 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 배치될 수 있다. 또한, X 빔(102-1)의 양 측면은, XY 슬라이더 중간 부품(104-2)의 내측면에 대해 미소 공극을 거쳐 슬라이딩이 자유롭게 대면하고, XY 슬라이더(104)를 XY방향으로 슬라이딩이 자유롭게 구속할 수 있다.
Y 슬라이더(103)는, Y 빔(103-1), Y 풋(103-2), Y 요 가이드(103-3)를 포함할 수 있다. 2개의 Y 요 가이드(103-3)는, 스테이지 베이스(105)의 2개의 측면에 고정되고, 2개의 Y 풋(103-2)은, Y 빔(103-1)으로 연결될 수 있다. 한쪽의 Y 풋(103-2)은, 한쪽의 Y 요 가이드(103-3)의 측면 및 스테이지 베이스(105)의 상면에 대해 공극을 거쳐 대면하고, Y축 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 지지될 수 있다. 다른 쪽의 Y 풋(103-2)은, 다른 쪽의 Y 요 가이드(103-3)의 측면 및 스테이지 베이스(105)의 상면에 대해 공극을 거쳐 대면하고, Y축 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 지지될 수 있다. 이에 따라, Y 빔(103-1)과 2개의 Y 풋(103-2)의 일체물은, X축 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 배치될 수 있다. 또한, Y 빔(103-1)의 양 측면은, XY 슬라이더 상부 부품(104-1)의 내측면에 대해 미소 공극을 거쳐 슬라이딩이 자유롭게 대면하고, XY 슬라이더(104)를 XY방향으로 슬라이딩이 자유롭게 구속할 수 있다.
도6에는, 조동 리니어 모터(106)의 상세한 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 조동 리니어 모터(106)는, 복수의 리니어 모터 코일(106-1), 코일 지지판(106-2), 지주(106-3), 코일 베이스(106-4), 2개의 리니어 모터 자석(106-5), 요크(106-6), 2개의 스페이서(106-7), 및, 암(106-8)을 포함할 수 있다.
복수의 리니어 모터 코일(106-1)은, 인접하는 리니어 모터 코일(106-1)의 위상이 서로 90도 다른 2상 코일 유닛일 수 있다. 복수의 리니어 모터 코일(106-1)은, 코일 지지판(106-2)에 고정되고, 지주(106-3)를 거쳐 코일 베이스(106-4)에 고정될 수 있다. 코일 베이스(106-4)는, 스테이지 정반(692)에 고정되어도 되고, 스테이지 정반(692)에 의해 코일 배치 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 지지되어도 된다. 코일 베이스(106-4)가 슬라이딩이 자유롭게 지지되는 구성에서는, 가속의 반동을 흡수 할 수 있다. 2개의 리니어 모터 자석(106-5)은, 각각 4극 자석 유닛이어도 되고, 이것들은 공극을 거쳐 리니어 모터 코일(106-1)을 상하로부터 사이에 끼우도록 배치될 수 있다.
각 리니어 모터 자석(106-5)의 뒤에는, 요크(106-6)가 배치될 수 있다. 스페이서(106-7)는, 흡인력에 대항하여 2개의 리니어 모터 자석(106-5)의 간극을 유지하기 위해서 사용될 수 있다. 리니어 모터 자석(106-5), 요크(106-6), 스페이서(106-7)로 구성되는 구조체는, 암(106-8)을 거쳐 X 풋(102-2) 또는 Y 풋(103-2)에 고정될 수 있다. 이 구조체는, X빔과 2개의 X풋의 일체물이나, Y 빔과 2개의 Y 풋의 일체물에 X축 방향, Y축 방향의 추력을 줄 수 있다. 또한, 이 구성에 있어서, 2상의 코일 중 자석과 대면하고 있는 코일에 대해 위치에 따른 정현파 전류를 흘림으로써 연속적으로 힘을 발생시킬 수 있다.
도7에는, 웨이퍼(700) 위의 복수의 숏 영역의 배열인 숏 레이아웃 도가 예시적으로 도시되어 있다. 웨이퍼(700) 위에는, X축 방향의 사이즈, Y축 방향의 사이즈가 각각 Sx, Sy인 숏 영역(701)이 배치될 수 있다. 복수의 숏 영역(701)은, 예를 들면, 스텝·스캔 궤적을 따라 스캔 노광이 행해진다. 미동 스테이지(101-1)는, 스캔 노광시는 레티클 스테이지에 동기해서 Y축 방향으로 레티클 스테이지의 주사량의 1/투영 배율의 주사량의 스캔 구동이 행해질 수 있다. 또한, 스캔 노광이 종료하면, 미동 스테이지(101-1)는, Y축 방향으로 유턴하면서 X축 방향으로 스텝해서 다음의 숏 영역의 스캔 노광이 행해질 수 있다. 미동 스테이지(101-1)의 가속에는 전자석을 사용하고, 위치 제어에는 리니어 모터를 사용함으로써, 고정밀도의 위치제어와 저발열을 양립할 수 있다.
미동 스테이지(101-1)를 가속시킬 때에, 미동 스테이지(101-1)에 대해 모멘트가 작용할 수 있다. 이러한 모멘트를 상쇄하기 위해 미동 ZLM(101-6)을 동작시키면, 이에 따라, 미동 ZLM(101-6)로부터의 발열이 증대할 수 있다. 이 발열은 미동 스테이지(101-1)의 변형을 초래하고, 이 변형은 오버레이 정밀도의 저하를 초래할 수 있다.
미동 ZLM(101-6)로부터의 발열을 억제하기 위해서는, 미동 스테이지(101-1)를 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트를 저감하는 것이 유효하다. 미동 스테이지(101-1)를 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트를 저감하기 위해서는, 미동 XLM(101-4), 미동 YLM(101-5), 미동 ZLM(101-6)과 미동 스테이지(101-1)의 무게중심의 거리를 작게 것이 유효하다. 그것을 위해서는, 미동 베이스(101-2) 위에 있어서의 미동 전자석(101-3)의 높이를 저감하는 것이 유리하다.
도8, 도9, 도10에는, 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치(500)에 끼워넣어지는 미동 전자석(101-3)의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 제1 실시형태의 미동 전자석(101-3)은, 미동 스테이지(101-1)를 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트를 저감하기 위해 유리한 구조를 갖는다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 101-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 101-31과, 코일(101-36)을 포함할 수 있다. 지지부재 101-30은, 고정 철심 SC을 조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)에 고정하고, 지지부재 101-31은, 가동 철심 MC을 미동 스테이지(101-1)에 고정한다. 코일(101-36)은, 고정 철심 SC에 감긴다. 코일(101-36)의 중심축은, XY평면(조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)가 이동하는 평면)에 평행이어도 된다. 고정 철심 SC은, 가동 철심 MC에 대향하는 제1단부면을 갖고, 미동 스테이지(101-1)에 의해 유지되는 웨이퍼(700)와 코일(101-36)의 중심축의 거리는, 미동 스테이지(101-1)에 의해 유지되는 웨이퍼(700)와 이 제1단부면의 중심의 거리보다 커도 된다.
도8, 도9, 도10의 예에서는, 미동 베이스(101-2) 위에 4개의 지지부재 101-30이 고정되고, 그 각각 위에 고정 철심 SC이 배치되고, 각 고정 철심 SC에 코일(101-36)이 감길 수 있다. 고정 철심 SC과 가동 철심 MC는, 미소 공극을 거쳐 대면하고 있다. 여기에서, 미동 스테이지(101-1)에 의해 유지되는 웨이퍼(기판)(700)와 코일(101-36)의 최단 거리 Hcw는, 미동 스테이지(101-1)에 의해 유지되는 웨이퍼(기판)(700)와 고정 철심 SC의 최단 거리 Hew보다 크다. 이러한 구성은, 예를 들면, XY평면에 수직하고 코일(101-36)의 중심축에 평행한 단면에 있어서 고정 철심 SC이 크랭크 형상을 가짐으로써 실현될 수 있다. Hcw>Hew로 함으로써, 도4, 도35와 같은 구성에 비교하여, 고정 철심 SC을 연직 하방으로 낮추어서 배치할 수 있다. 이에 따라, 미동 베이스(101-2) 위에 있어서의 미동 전자석(101-3)의 높이를 저감할 수 있다.
여기에서, 도8, 도9, 도10에 도시되는 구성에서는, 질량 m의 미동 스테이지(101-1)를 가속도 a로 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트 M은, M=m·a·(hg+hu+he)이다. 한편, 도4, 도35에 도시되는 구성에서는, 질량 m의 미동 스테이지(101-1)를 가속도 a로 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트 M은, M=m·a·(hg+hu+he+hc)이다. 따라서, 도8, 도9, 도10에 도시되는 구성은, 도4, 도35에 표시되는 구성에 비교하여, 질량 m의 미동 스테이지(101-1)를 가속도 a로 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트 M은, m·a·hc만큼 감소한다. 이에 따라, 모멘트를 상쇄하기 위해서 미동 ZLM(101-6)을 동작시킴으로써 미동 ZLM(101-6)이 발생하는 열을 저감할 수 있다. 이것은, 미동 스테이지(101-1)의 변형을 억제하고, 더구나 오버레이 정밀도의 저하를 억제하기 위해 유리하다. hg은, 미동 스테이지(101-1) 및 미동 스테이지(101-1)와 함께 이동하는 구성요소(가동 철심 MC 및 지지부재 101-31 등)로 이루어진 구조체의 무게중심 G와 미동 스테이지(101-1)의 하부면(미동 베이스(101-2)측의 면) 사이의 Z축 방향 거리이다. hu는, 미동 스테이지(101-1)의 하부면과 미동 전자석(101-3)의 상단(미동 스테이지(101-1)측의 끝) 사이의 Z축 방향 거리이다. he는, 고정 철심 SC의 상단과 미동 전자석(101-3)의 작용점 사이의 Z축 방향 거리다. hc은, 코일(101-36)의 상단(미동 스테이지(101-1)측의 끝)과 고정 철심 SC의 상단 사이의 Z축 방향 거리다.
도34에는, 고정 철심 SC의 구성예가 도시되어 있다. 도34의 예에서는, 고정 철심 SC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성되고, 적층방법은, Z축 방향이다. 각 전자기 강판은, 절연막에 의해 피복되어 있다. 도34에 있어서, 자기회로에 있어서의 자속의 방향이 흑색 화살표로 표시되고, 자속은, 3차원적인 경로를 통해 흐른다. Z축 방향으로 흐르는 자속은, 굵은 흑색 화살표로 도시되어 있다. 굵은 흑색 화살표의 방향은, 전자기 강판의 법선방향과 평행하므로, 전류의 변화에 의해 발생하는 와전류는, 전자기 강판의 면을 따라 흘러, 그것을 억제하는 것이 없다. 따라서, 속이 빈 백색의 굵은 화살표와 같이, 큰 와전류가 발생할 수 있다. 이에 따라, 고정 철심 SC이 발열하고, 그 열이 미동 스테이지(101-1)에 전달되어, 미동 스테이지(101-1)가 변형함으로써 오버레이 정밀도가 저하할 수 있다. 또한, 굵은 흑색 화살표로 표시되는 Z축 방향의 자속은, 전자기 강판의 법선방향에 평행한 방향을 가지므로, 자기저항이 크고, 자속의 값이 저하하여, 흡인력이 저하한다고 하는 불이익을 초래할 수 있다.
이하, 제1 실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치(500)에 끼워넣어진 미동 전자석(101-3)의 개량 예를 설명한다.
도11에는, 제1 실시형태의 미동 전자석(101-3)의 개량 예의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 101-30과, 가동 철심(제2부재)M C와, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 101-31과, 코일(101-36)을 포함할 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1요소(101-32), 제2요소(101-33), 제3요소(101-34) 및 제4요소(101-35)를 포함할 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 요소 101-38을 포함할 수 있지만, 요소 101-38 이외에 1개 또는 복수의 다른 요소를 포함하여도 된다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1단부면 E1을 갖고, 가동 철심(제2부재) MC은, 제1단부면 E1에 대해 공극을 거쳐 대면하는 제2단부면 E2를 가질 수 있다. 이 예에서는, 제1단부면 E1은, 제2요소(101-33), 제3요소(101-34) 및 제4요소(101-35)의 각각에 설치되고, 제2단부면 E2는, 요소 101-38에 설치되어 있다.
고정 철심(제1부재) SC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 고정 철심(제1부재) SC을 구성하는 제1요소(101-32), 제2요소(101-33), 제3요소(101-34) 및 제4요소(101-35)의 각각은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 가동 철심(제2부재) MC을 구성하는 적어도 1개의 요소인 요소 101-38은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다.
고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극(제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이의 공간)으로 구성되는 자기회로는, 복수의 전자기 강판의 적층체에 있어서의 적층 방향이 직각으로 변화하는 적어도 1개의 변화부 CP을 포함할 수 있다. 변화부 CP은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, Z축 방향)인 제1부분(예를 들면, 제1요소(101-32))과 적층 방향이 제1방향에 직교하는 제2방향(예를 들면, X축 방향)인 제2부분(예를 들면, 제3요소(101-34))의 접촉부를 포함할 수 있다. 변화부 CP은, 적층 방향이 제1방향인 제1부분(예를 들면, 제1요소(101-32))과 적층 방향이 제1방향에 직교하는 제2방향인 제2부분(예를 들면, 제3요소(101-34))을 고체부재를 거쳐 대면시키는 부분을 포함할 수 있다. 이 고체부재는, 예를 들면, 복수의 전자기 강판을 각각 피복하는 절연막일 수 있다.
도11의 개량 예에서는, 변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC에 설치되어 있다. 또한, 도11의 개량 예에서는, 변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC과 가동 철심(제2부재) MC을 공극을 거쳐 대면시킨 부분을 포함한다. 후자의 구성은, 변화부 CP을 구성하는 제1부분 및 제2부분 중 제1부분이 고정 철심(제1부재) SC에 설치되고, 제2부분이 가동 철심(제2부재) MC에 설치된 구성으로서 이해되어도 된다. 변화부 CP은, 가동 철심(제2부재) MC에 대해 추가적으로 설치되어도 되고, 가동 철심(제2부재) MC에만 설치되어도 된다.
고정 철심(제1부재) SC과 가동 철심(제2부재) MC의 각각은, 적어도 1개의 적철심으로 구성될 수 있다. 또는, 고정 철심(제1부재) SC과 가동 철심(제2부재) MC의 적어도 한쪽은, 복수의 적철심으로 구성될 수 있다. 그러한 복수의 적철심은, 서로 근접해서 배치되고, 고정부재에 의해 고정될 수 있다. 이때, 적철심은, 동일 형상의 전자기 강판을 적층해서 구성될 수 있다.
제1요소(101-32), 제2요소(101-33), 제3요소(101-34), 제4요소 101a-35는, 적철심으로 구성될 수 있다. 제1요소(101-32), 제2요소(101-33), 제3요소(101-34), 제4요소(101-35)는, 접착재를 사용해서 일체화되어도 되고, 클램프 부품을 사용해서 체결됨으로써 일체화되어도 된다. 이 예에서는, 적어도 1개의 변화부 CP이 고정 철심(제1부재) SC에 설치되고, 코일(101-36)은, 고정 철심(제1부재) SC에 감겨 있다. 코일(101-36)은, 고정 철심(제1부재) SC 중 변화부 CP이 배치된 부분과는 다른 부분에 감길 수 있다. 코일(101-36)에 전류를 흘림으로써, 제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이에 흡인력이 발생한다. 도11의 개량 예에서는, 제1요소(101-32)는, E 타입의 형상을 갖고, 코일(101-36)은, 제1요소(101-32)의 중앙의 톱니에 감겨 있다.
변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로를 통과하는 자속이, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC을 구성하는 복수의 전자기 강판을 그것들의 적층 방향으로 흐르지 않도록 설치된다. 또는, 변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC을 통과하는 자속이 각 전자기 강판의 면방향을 따라 흐르도록 설치될 수 있다. 또는, 변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로의 자기저항이, 변화부 CP이 없는 경우보다도 작아지도록 설치될 수 있다. 또는, 변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로에 있어서 발생하는 와전류가, 변화부 CP이 없는 경우보다도 작아지도록 설치될 수 있다.
변화부 CP을 포함하는 철심으로 자기회로를 구성하는 것은, 자기회로의 형상의 자유도를 향상시키기 위해 유리하다. 또한, 고정 철심(제1부재) SC 및 가동 철심(제2부재) MC과 같은 철심을 복수의 요소로 구성하는 것은, 복잡한 형상을 갖는 철심의 제조를 쉽게 하고, 또한, 코일의 부착, 및 교환을 위한 작업을 용이하게 할 수 있다. 특히 복수의 요소를 클램프부재에 의해 체결하는 구성은, 코일의 교환 작업을 쉽게 하기 위해 유리하다.
도12에는, 제1 실시형태의 미동 전자석(101-3)의 다른 개량 예의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기에서 언급하지 않는 사항은, 도11에 도시된 개량 예의 구성에 따를 수 있다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 101b-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재(미도시)와, 코일(101-36)을 포함할 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1요소(101b-32), 제2요소(101b-33), 제3요소(101b-34) 및 제4요소(101b-35)를 포함할 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 요소 101-38을 포함할 수 있지만, 요소 101-38 이외에 1개 또는 복수의 다른 요소를 포함하여도 된다. 도8의 예와 마찬가지로, 고정 철심(제1부재) SC은, 제1단부면을 갖고, 가동 철심(제2부재) MC은, 제1단부면에 대해 공극을 거쳐 대면하는 제2단부면을 가질 수 있다. 이 예에서는, 제1단부면은, 제2요소(101b-33), 제3요소(101b-34) 및 제4요소(101b-35)의 각각에 설치되고, 제2단부면은, 요소 101-38에 설치되어 있다. 도12의 개량 예에서는, 제2요소(101b-33), 제3요소(101b-34) 및 제4요소(101b-35)는, XY평면에 수직하고 코일(101-36)의 중심축에 평행한 단면에 있어서 크랭크 형상을 갖고, 제1요소(101b-32)는, 직방체 형상을 갖는다.
도13, 도14, 도15에는, 제2실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치(500)에 끼워넣어진 미동 전자석(101-3)의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 제2실시형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 실시형태에 따를 수 있다. 제2실시형태의 미동 전자석(101-3)은, 미동 스테이지(101-1)를 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트를 저감하기 위해 유리한 구조를 갖는다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 101-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 101-31과, 코일(101-36)을 포함할 수 있다. 지지부재 101-30은, 고정 철심 SC을 조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)에 고정하고, 지지부재 101-31은, 가동 철심 MC을 미동 스테이지(101-1)에 고정한다. 코일(101-36)은, 고정 철심 SC에 감긴다. 코일(101-36)의 중심축은, XY평면(조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)가 이동하는 평면)에 대해 경사진 각도에서 배치될 수 있다. 마찬가지로, 고정 철심 SC 중 적어도 코일(101-36)이 감기는 부분은, XY평면에 대해 경사진 방향으로 뻗는 부분을 포함할 수 있다. 고정 철심 SC은, 제1 실시형태의 개량 예와 같이, 변화부 CP을 포함하는 것이 바람직하다.
도16, 도17, 도18에는, 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치(500)에 끼워넣어진 미동 전자석(101-3)의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 제3실시형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 실시형태에 따를 수 있다. 제3실시형태의 미동 전자석(101-3)은, 미동 스테이지(101-1)를 가속시킬 때에 미동 스테이지(101-1)에 작용하는 모멘트를 저감하기 위해 유리한 구조를 갖는다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 101-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 101-31과, 코일(101-36)을 포함할 수 있다. 지지부재 101-30은, 고정 철심 SC을 조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)에 고정하고, 지지부재 101-31은, 가동 철심 MC을 미동 스테이지(101-1)에 고정한다. 코일(101-36)은, 고정 철심 SC에 감긴다. 코일(101-36)의 중심축은, XY평면(조동 스테이지로서의 미동 베이스(101-2)가 이동하는 평면)에 대해 수직한 각도에서 배치될 수 있다. XY평면에 수직하고 코일(101-36)의 중심축에 평행한 단면에 있어서, 고정 철심 SC은, L 형상을 갖는 부분을 포함할 수 있다. 미동 베이스(101-2)는, 개구를 가져도 되고, 미동 전자석 101a-3의 일부는, 이 개구 내에 배치되어도 된다.
이하, 제3실시형태의 노광장치 혹은 웨이퍼 스테이지 장치(500)에 끼워넣어진 미동 전자석(101-3)의 개량 예를 설명한다. 여기에서 언급하지 않는 사항은, 제1 실시형태의 개량 예에 따를 수 있다. 도19, 도20에는, 제3실시형태의 미동 전자석(101-3)의 개량 예의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 이때, 도20에는, 미동 베이스(101-2)를 제거한 상태의 미동 전자석(101-3)의 구성이 예시적으로 도시되어 있다.
이 개량 예에서는, 미동 베이스(101-2)에 대해 4개의 개구(301-21)가 설치되고, 각 미동 전자석(101-3)의 일부는, 대응하는 개구(301-21) 내에 배치될 수 있다. 4개의 미동 전자석(101-3)의 각각의 일부는, 미동 베이스(101-2)의 아래에 배치되어도 된다. 각 미동 전자석(101-3)은, 지지부재 301-30을 거쳐 미동 베이스(101-2)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 구성은, 미동 베이스(101-2) 위에 있어서의 미동 전자석(101-3)의 높이를 낮게 하는 것, 및, 미동 전자석(101-3)의 XY방향에 있어서의 치수를 작게 하기 위해 유리하다.
미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 301-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 101-31과, 코일(301-36)을 포함할 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1요소(301-32), 제2요소(301-33), 제3요소(301-34) 및 제4요소(301-35)를 포함할 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 요소 101-38을 포함할 수 있지만, 요소 101-38 이외에 1개 또는 복수의 다른 요소를 포함하여도 된다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1단부면 E1을 갖고, 가동 철심(제2부재) MC은, 제1단부면 E1에 대해 공극을 거쳐 대면하는 제2단부면 E2를 가질 수 있다. 이 예에서는, 제1단부면 E1은, 제2요소(301-33), 제3요소(301-34) 및 제4요소(301-35)의 각각에 설치되고, 제2단부면 E2는, 요소 101-38에 설치되어 있다.
고정 철심(제1부재) SC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 고정 철심(제1부재) SC을 구성하는 제1요소(301-32), 제2요소(301-33), 제3요소(301-34) 및 제4요소(301-35)의 각각은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 가동 철심(제2부재) MC을 구성하는 적어도 1개의 요소인 요소 101-38은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다.
고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극(제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이의 공간)으로 구성되는 자기회로는, 복수의 전자기 강판의 적층체에 있어서의 적층 방향이 직각으로 변화하는 적어도 1개의 변화부 CP을 포함할 수 있다. 변화부 CP은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, Y축 방향)인 제1부분(예를 들면, 제1요소(301-32))과 적층 방향이 제1방향에 직교하는 제2방향(예를 들면, X축 방향)인 제2부분(예를 들면, 제3요소(301-34))의 접촉부를 포함할 수 있다. 변화부 CP은, 적층 방향이 제1방향인 제1부분(예를 들면, 제1요소(301-32))과 적층 방향이 제1방향에 직교하는 제2방향인 제2부분(예를 들면, 제3요(소301-34))을 고체부재를 거쳐 대면시키는 부분을 포함할 수 있다. 이 고체부재는, 예를 들면, 복수의 전자기 강판을 각각 피복하는 절연막일 수 있다.
도19, 도20의 예에서는, 변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC에 설치되어 있다. 또한, 도19, 도20의 예에서는, 변화부 CP은, 고정 철심(제1부재) SC과 가동 철심(제2부재) MC을 공극을 거쳐 대면시킨 부분을 포함한다. 후자의 구성은, 변화부 CP을 구성하는 제1부분 및 제2부분 중 제1부분이 고정 철심(제1부재) SC에 설치되고, 제2부분이 가동 철심(제2부재) MC에 설치된 구성으로서 이해되어도 된다. 변화부 CP은, 가동 철심(제2부재) MC에 대해 추가적으로 설치되어도 되고, 가동 철심(제2부재) MC에만 설치되어도 된다. 도19, 도20의 예에서는, 제2요소(301-33), 제3요소(301-34) 및 제4요소 301-3은, L형의 형상을 갖고, 제1요소(301-32)는, 직방체 형상을 갖는다.
도21에는, 제3실시형태의 미동 전자석(101-3)의 다른 개량 예의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 201a-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 101-31과, 코일(201a-36)을 포함할 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1요소(201a-32), 제2요소(201a-33), 제3요소(201a-34) 및 제4요소(201a-35)를 포함할 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 요소 101-38을 포함할 수 있지만, 요소 101-38 이외에 1개 또는 복수의 다른 요소를 포함하여도 된다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1단부면 E1을 갖고, 가동 철심(제2부재) MC은, 제1단부면 E1에 대해 공극을 거쳐 대면하는 제2단부면 E2를 가질 수 있다. 이 예에서는, 제1단부면 E1은, 제2요소(201a-33), 제3요소(201a-34) 및 제4요소(201a-35)의 각각 설치되고, 제2단부면 E2는, 요소 101-38에 설치되어 있다. 도21의 개량 예에서는, 제1요소(201a-32)는, E형의 형상을 갖고, 코일(201a-36)은, 제1요소(201a-32)의 중앙의 톱니에 감겨 있다. 또한, 도21의 개량 예에서는, 제2요소(201a-33), 제3요소(201a-34) 및 제4요소(201a-35)는, 직방체 형상을 갖는다.
이하, 도27∼도31을 참조하면서 도21의 개량 예의 미동 전자석(101-3)의 조립방법 혹은 제조방법을 설명한다. 도27에는, 도21의 개량 예의 미동 전자석(101-3)을 분해한 상태가 도시되어 있다. 제1요소(201a-32)와 지지부재 201a-30은, 접착제, 클램프, 끼워넣음 등에 의해 결합될 수 있다. 또한, 코일(201a-36)과 코일 베이스(201a-42)는, 접착재 등에 의해 결합될 수 있다. 또한, 제2요소 201b-33, 제3요소 201b-34 및 제4요소 201b-35는, 선단 부품 스페이서(201a-40)를 거쳐 접착재, 클램프, 끼워넣음 등에 의해 결합될 수 있다.
도28에 예시되는 것과 같이, 미동 베이스(101-2)의 개구(201a-21)에 제1요소(201a-32)가 삽입되고, 제1요소(201a-32)와 지지부재 201a-30의 결합체가 미동 베이스(101-2)에 위치결정될 수 있다. 그리고, 지지부재 201a-30이 미동 베이스(101-2)에 고정될 수 있다. 미동 베이스(101-2)에 대한 지지부재 201a-30의 고정은, 예를 들면, 나사 체결, 접착제, 클램프, 끼워넣음 등에 의해 행해질 수 있다.
다음에, 도29에 예시되는 것과 같이, 코일(201a-36)과 코일 베이스(201a-42)의 결합체가 미동 베이스(101-2)에 위치결정되어, 코일 베이스(201a-42)가 미동 베이스(101-2)에 고정될 수 있다. 미동 베이스(101-2)에 대한 코일 베이스(201a-42)의 고정은, 예를 들면, 나사 체결, 접착제, 클램프, 끼워넣음 등에 의해 행해질 수 있다.
다음에, 도30에 예시되는 것과 같이, 선단 부품 베이스(201a-41)가 미동 베이스(101-2)에 대하여, 예를 들면, 나사 체결, 접착제, 클램프, 끼워넣음 등에 의해 고정될 수 있다.
다음에, 도31에 예시되는 것과 같이, 제2요소 201b-33, 제3요소 201b-34, 제4요소 201b-35 및 제2요소 201b-33, 제3요소 201b-34 및 제4요소 201b-35의 결합체가 선단 부품 베이스(201a-41)에 고정될 수 있다. 이것은, 선단 부품 스페이서(201a-40)를 선단 부품 베이스(201a-41)에 대해 나사 체결, 접착제, 클램프, 끼워넣음 등에 의해 고정함으로써 행해질 수 있다.
코일(201a-36)의 교환은, 상기와는 반대의 순서를 거쳐 도28에 나타내는 상태로 되돌아가, 도29에 예시되는 것과 같이, 새로운 코일(201a-36)을 미동 베이스(101-2)에 고정하고, 그후, 도30, 도31에 예시되는 순서를 거쳐 행해질 수 있다.
복수의 요소를 결합함으로써 고정 철심 SC을 형성하는 경우, 예를 들면, 2개의 요소의 경계(예를 들면, 제2요소(201a-33)와 제1요소(201a-32)의 경계)에서 경계면을 따라 2개의 요소 사이에서 미소한 상대 어긋남이 발생하여, 파티클을 발생할 염려가 있다. 이 대책으로서, 경계면에 파티클을 방지하기 위한 코팅을 실행해도 되고, 경계면의 부근에 회수 팬을 설치해도 되고, 경계면의 부근에 포집 마그넷을 설치해도 된다. 또한, 선단 부품 스페이서(201a-40)를 선단 부품 베이스(201a-41)에 고정할 때에, 양자간에 얇은 스페이서를 삽입해서 제1요소(201a-32)와 제2요소(201a-33), 제3요소(201a-34), 제4요소(201a-35)를 비접촉 상태로 유지해도 된다.
이하, 제4실시형태의 노광장치 및 미동 전자석(101-3)에 대해 설명한다. 제4실시형태로서 언급하지 않는 사항은, 제1 내지 제3실시형태에 따를 수 있다. 도22에는, 제4실시형태의 미동 전자석(101-3)의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 301a-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 301a-31과, 코일(301a-36)을 포함할 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1요소(301a-32), 제2요소(301a-37), 제3요소(301a-33), 제4요소(301a-34), 제5요소(301a-35)를 포함할 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 요소 301a-38을 포함할 수 있지만, 요소 301a-38 이외에 1개 또는 복수의 다른 요소를 포함하여도 된다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1단부면 E1을 갖고, 가동 철심(제2부재) MC은, 제1단부면 E1에 대해 공극을 거쳐 대면하는 제2단부면 E2를 가질 수 있다. 이 예에서는, 제1단부면 E1은, 제3요소(301a-33), 제4요소(301a-34) 및 제5요소(301a-35)의 각각에 설치되고, 제2단부면 E2는, 요소 301a-38에 설치되어 있다.
고정 철심(제1부재) SC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 고정 철심(제1부재) SC의 일부를 구성하는 제3요소(301a-33) 및 제4요소(301a-34), 및, 제5요소(301a-35)는, 복수의 전자기 강판을 적층한 적철심으로 구성될 수 있다. 또한, 고정 철심(제1부재) SC의 다른 일부를 구성하는 제1요소(301a-32), 및, 제2요소(301a-37), 전자기 강판을 감아서 형성될 수 있는 권철심으로 구성될 수 있다. 이때, 고정 철심(제1부재) SC을 구성하는 부품으로서 사용되는 상태에 있어서, 권철심은, 복수의 전자기 강판을 적층한 구조의 일 형태를 갖는다. 가동 철심(제2부재) MC은, 복수의 전자기 강판을 적층한 적철심으로 구성될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 가동 철심(제2부재) MC을 구성하는 적어도 1개의 요소인 요소 301a-38은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다.
고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극(제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이의 공간)으로 구성되는 자기회로는, 복수의 전자기 강판의 적층체에 있어서의 적층 방향이 직각으로 변화하는 변화부 CP, CP'을 포함할 수 있다. 변화부 CP은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, Z축 방향)인 제1부분(예를 들면, 제5요소 301a-38)과 적층 방향이 제1방향에 직교하는 제2방향(예를 들면, X축 방향)인 제2부분(예를 들면, 제2요소(301a-37))의 접촉부를 포함할 수 있다. 변화부 CP은, 적층 방향이 제1방향인 제1부분(예를 들면, 제5요소 301a-38)과 적층 방향이 제1방향에 직교하는 제2방향인 제2부분(예를 들면, 제2요소(301a-37))을 고체부재를 거쳐 대면시키는 부분을 포함할 수 있다. 이 고체부재는, 예를 들면, 복수의 전자기 강판을 각각 피복하는 절연막일 수 있다. 변화부 CP'은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, X축 방향)으로부터 제1방향에 직교하는 제2방향(예를 들면, Z축 방향)으로 완만하게 변화하는 부분을 포함한다. 적층 방향이 완만하게 변화하는 부분을 포함하는 변화부 CP'은, 권철심의 일부일 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, X축 방향)인 제1부분 P1 및 제2방향(예를 들면, Z축 방향)인 제2부분 P2를 포함하고, 제1부분 P1과 제2부분 P2 사이에서 적층 방향이 완만하게 변화한다. 변화부 CP'은, 제1부분 P1과 제2부분 P2 사이의 부분이다.
도22의 예에서는, 변화부 CP, CP'은, 고정 철심(제1부재) SC에 설치되어 있다. 변화부 CP 및 CP'의 적어도 1개는, 가동 철심(제2부재) MC에 대해 추가적으로 설치되어도 되고, 가동 철심(제2부재) MC에만 설치되어도 된다. 고정 철심(제1부재) SC 및 가동 철심(제2부재) MC 중 한쪽은, 적어도 1개의 적철심으로 구성되고, 고정 철심(제1부재) SC 및 가동 철심(제2부재) MC 중 다른 쪽은, 권철심으로 구성되고, 변화부는, 권철심으로 구성되어도 된다.
제1요소(301a-32), 제2요소(301a-37), 제3요소(301a-33) 및 제4요소(301a-34), 제5요소(301a-35)는, 접착재를 사용해서 일체화되어도 되고, 클램프 부품을 사용해서 체결됨으로써 일체화되어도 된다. 이 예에서는, 변화부 CP, CP'이 고정 철심(제1부재) SC에 설치되고, 코일(301a-36)은, 고정 철심(제1부재) SC에 감겨 있다. 코일(301a-36)은, 고정 철심(제1부재) SC 중 변화부 CP, CP'이 배치된 부분과는 다른 부분에 감길 수 있다. 코일(301a-36)에 전류를 흘림으로써, 제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이에 흡인력이 발생한다. 도22의 예에서는, 제1요소(301a-32) 및 제2요소(301a-37)는, U 타입의 형상을 갖고, 코일(301a-36)은, 제1요소(301a-32)의 1개의 톱니 및 제2요소(301a-37)의 1개의 톱니가 일체화된 부분에 감겨 있다.
변화부 CP, CP'은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로를 통과하는 자속이, 고정 철심 SC, 가동 철심 MC을 구성하는 복수의 전자기 강판을 그것들의 적층 방향으로 흐르지 않도록 설치된다. 또는, 변화부 CP, CP'은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC은, 고정 철심 SC, 가동 철심 MC을 통과하는 자속이 각 전자기 강판의 면방향을 따라 흐르도록 설치될 수 있다. 또는, 변화부 CP, CP'은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로의 자기저항이, 변화부 CP, CP'이 없는 경우보다도 작아지도록 설치될 수 있다. 또는, 변화부 CP, CP'은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로에 있어서 발생하는 와전류가, 변화부 CP, CP'이 없는 경우보다도 작아지도록 설치될 수 있다.
도22의 예에서는, 제1단부면 E1을 갖는 제3요소(301a-33), 제4요소(301a-34) 및 제5요소(301a-35)의 적층 방향(Z축 방향)과, 제2단부면 E2를 갖는 요소 301a-38의 적층 방향(Z축 방향)이 같다. 이것은, 공극의 근방에 있어서의 자기저항을 저감하여 자속을 증가하는 것에 기여할 수 있다.
도22의 구성 대신에, 제3요소(301a-33), 제4요소(301a-34) 및 제5요소(301a-35)의 적층 방향을 X축 방향으로 하여도 된다. 이러한 구성은, 제3요소(301a-33), 제4요소(301a-34) 및 제5요소(301a-35)와 제1요소(301a-32) 및 제2요소(301a-37)의 경계부의 근방에 있어서의 자기저항을 저감하여 자속을 증가하는 것에 기여할 수 있다.
도23에는, 제4실시형태의 미동 전자석(101-3)의 변형예의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 변형예로서 언급하지 않는 사항은, 도22에 표시된 제4실시형태의 구성에 따를 수 있다. 미동 전자석(101-3)은, 고정 철심(제1부재) SC과, 고정 철심 SC을 지지하는 지지부재 301b-30과, 가동 철심(제2부재) MC과, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 301b-31과, 코일(301b-36)을 포함할 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1요소(301b-32), 제2요소(301b-33)를 포함할 수 있다. 가동 철심(제2부재) MC은, 제3요소(301b-37), 제4요소(301b-38)를 포함할 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 제1단부면 E1을 갖고, 가동 철심(제2부재) MC은, 제1단부면 E1에 대해 공극을 거쳐 대면하는 제2단부면 E2를 가질 수 있다. 이 예에서는, 제1단부면 E1은, 제1요소(301b-32) 및 제2요소(301b-33)의 각각에 설치되고, 제2단부면 E2는, 제3요소(301b-37) 및 제4요소(301b-38)의 각각에 설치되어 있다.
고정 철심(제1부재) SC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 고정 철심(제1부재) SC의 일부를 구성하는 제1요소(301b-32) 및 제2요소(301b-33)는, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이때, 고정 철심(제1부재) SC을 구성하는 부품으로서 사용되는 상태에 있어서, 권철심도, 복수의 전자기 강판을 적층한 구조의 일 형태를 갖는다. 가동 철심(제2부재) MC은, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 다른 관점에 있어서, 가동 철심(제2부재) MC을 구성하는 제3요소(301b-37) 및 제4요소(301b-38)는, 복수의 전자기 강판의 적층체로 구성될 수 있다. 이 복수의 전자기 강판의 각각은, 절연막에 의해 피복될 수 있다.
고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극(제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이의 공간)으로 구성되는 자기회로는, 복수의 전자기 강판의 적층체에 있어서의 적층 방향이 직각으로 변화하는 변화부 CP', CP"을 포함할 수 있다. 이 예에서는, 변화부 CP'은, 고정 철심(제1부재) SC에 설치되고, 변화부 CP"은, 가동 철심(제2부재) MC에 설치되어 있다.
변화부 CP'은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, X축 방향)으로부터 제1방향에 직교하는 제2방향(예를 들면, Z축 방향)으로 완만하게 변화하는 부분을 포함한다. 적층 방향이 완만하게 변화하는 부분을 포함하는 변화부 CP'은, 권철심의 일부일 수 있다. 고정 철심(제1부재) SC은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, X축 방향)인 제1부분 P1 및 제2방향(예를 들면, Z축 방향)인 제2부분 P2를 포함하고, 제1부분 P1과 제2부분 P2 사이에서 적층 방향이 완만하게 변화한다. 변화부 CP'은, 제1부분 P1과 제2부분 P2 사이의 부분이다.
가동 철심(제2부재) MC은, 적층 방향이 제1방향(예를 들면, X축 방향)인 제3부분 P3 및 제2방향(예를 들면, Y축 방향)인 제4부분 P4를 포함하고, 제3부분 P3과 제4부분 P4 사이에서 적층 방향이 완만하게 변화한다. 변화부 CP"은, 제3부분 P3과 제4부분 P4 사이의 부분이다.
코일(301b-36)에 전류를 흘림으로써, 제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이에 흡인력이 발생한다. 도23의 예에서는, 제1요소(301b-32) 및 제2요소(301b-33)는, U 타입의 형상을 갖고, 코일(301b-36)은, 제1요소(301a-32)의 1개의 톱니 및 제2요소(301a-37)의 1개의 톱니가 일체화된 부분에 감겨 있다.
변화부 CP', CP"은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로를 통과하는 자속이, 고정 철심 SC, 가동 철심 MC을 구성하는 복수의 전자기 강판을 그것들의 적층 방향으로 흐르지 않도록 설치되어 있다. 또는, 변화부 CP', CP"은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC은, 고정 철심 SC, 가동 철심 MC을 통과하는 자속이 각 전자기 강판의 면방향을 따라 흐르도록 설치될 수 있다. 또는, 변화부 CP', CP"은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로의 자기저항이, 변화부 CP', CP"이 없는 경우보다도 작아지도록 설치될 수 있다. 또는, 변화부 CP', CP"은, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로에 있어서 발생하는 와전류가, 변화부 CP', CP"이 없는 경우보다도 작아지도록 설치될 수 있다.
도23의 예에서는, 제1단부면 E1에 있어서의 제1요소(301b-32) 및 제2요소(301b-33)의 적층 방향(X축 방향)과, 제2단부면 E2에 있어서의 제3요소(301b-37) 및 제4요소(301b-38)의 적층 방향(X축 방향)이 같다. 이것은, 공극의 근방에 있어서의 자기저항을 저감하여 자속을 증가하는 것에 기여할 수 있다. 또한, 도23의 예에서는, 고정 철심(제1부재) SC, 가동 철심(제2부재) MC 및 공극으로 구성되는 자기회로에 있어서, 적층 방향이 급격하게 변화하는 일이 없고, 이것은 자기저항을 저하시켜 자속을 증가시키기 위해 유리하다.
도24에는, 가동 철심 MC을 지지하는 지지부재 301b-31의 구조가 예시적으로 도시되어 있다. 지지부재 301b-31은, 권철심으로 구성될 수 있는 가동 철심 MC을 지지하기 위해 스타 휠 형상을 가질 수 있다.
여기에서, 도32를 참조하면서 권철심에 대해 설명한다. 도32a에는, 권철심이 예시되어 있다. 도32b에는, 도32a에 예시된 권철심을 와이어 커트 등으로 절단해서 얻어지는 권철심이며, 이러한 권철심은, 커트 코어로도 불린다. 권철심은, 후프재를 미도시의 코어에 감아 제조될 수 있다. 도33에 예시되는 것과 같이, 후프재는, 도33에 예시되는 슬리터(slitter)로 제조될 수 있다. 원 코일 롤을 통판 방향으로 보내고, 도중에 설치한 원형 날을 포함하는 슬리터로 원하는 폭으로 절단함으로써 후프재가 얻어진다. 이 폭은, 슬리터의 원형 날의 간격에 의해 결정된다.
도32a에 예시되는 것과 같이, 권철심은, 복수의 전자기 강판의 적층체이며, 1개의 권철심은, 복수의 적층 방향을 갖는다. 환언하면, 권철심은, 전술한 변화부를 구성하는 부재로서 이용가능하다. 적층 방향은, 권철심에 있어서의 주목 개소를 전자기 강판에 대해 수직한 방향으로 관통하는 방향이다. 폭방향은, 슬리터에 의해 결정되는 방향이며, 축 방향이기도 한다. 축 방향은, 각 전자기 강판의 가장 넓은 면의 어느쪽의 개소와도 평행한 방향이다.
1개의 측면에 있어서, 본 발명의 전자기 장치는, 적철심 또는 권철심으로 구성되는 복수의 철심부재와, 이 철심부재에 자속을 발생시키는 코일을 구비할 수 있다. 여기에서, 어떤 적철심의 적층 방향과 어떤 권철심의 폭방향이 직교하고, 또는, 어떤 적철심과 다른 적철심의 적층 방향이 직교하고, 또는, 어떤 권철심과 다른 권철심의 폭방향이 직교할 수 있다.
이하, 웨이퍼 스테이지 장치(500)의 제어계에 대해 설명한다. 도25에는, 웨이퍼 스테이지 장치(500)의 제어계의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 이동 목표 제공부(5101)는, 이동 목표를 제공한다. 위치 프로파일 생성기(5102)는, 이동 목표 제공부(5101)로부터 제공되는 이동 목표에 근거하여, 시간과 그 시간에 있어서의 미동 스테이지(101-1)의 위치의 관계를 나타내는 위치 프로파일을 생성한다. 또한, 위치 프로파일 생성기(5102)는, 생성한 위치 프로파일에 따라 목표위치를 생성한다. 가속도 프로파일 생성기(5103)는, 이동 목표 제공부(5101)로부터 제공되는 이동 목표에 근거하여, 시간과 그 시간에 있어서의 미동 스테이지(101-1)의 가속도의 관계를 나타내는 가속도 프로파일을 생성한다. 또한, 가속도 프로파일 생성기(5103)는, 생성한 가속도 프로파일에 따라 목표 가속도를 생성한다. 도26에는, 위치 프로파일 생성기(5102)에 의해 생성되는 위치 프로파일 및 가속도 프로파일 생성기(5103)에 의해 생성되는 가속도 프로파일이 예시되어 있다.
미동 위치 센서(5156)는, 미동 스테이지(101-1)의 위치를 계측한다. 미동 위치 제어계(5121)는, 위치 프로파일 생성기(5102)에 의해 생성되는 위치 프로파일에 따라 주어지는 목표위치와 미동 위치 센서(5156)에 의해 주어지는 현재 위치의 편차에 따라 PID 연산 등에 의해 조작량을 발생한다. 전류 앰프 5122는, 미동 위치 제어계(5121)가 발생한 조작량에 따른 전류를 미동 XLM(101-4), 미동 YLM(101-5)에 공급한다. 이에 따라, 미동 스테이지(101-1)가 피드백 제어된다.
조동 위치 센서(5135)는, 미동 베이스(101-2)의 위치를 계측한다. 조동 위치 제어계(5133)는, 위치 프로파일 생성기(5102)에 의해 생성되는 위치 프로파일에 따라 주어지는 목표위치와 조동 위치 센서(5135)에 의해 주어지는 현재 위치의 편차에 따라 PID 연산 등에 의해 조작량을 발생한다. 전류 앰프 5131은, 조동 위치 제어계(5133)가 발생한 조작량, 및, 가속도 프로파일 생성기(5103)로부터 주어지는 목표 가속도에 따른 전류를 조동 리니어 모터(106)에 공급한다. 이에 따라, 미동 베이스(101-2)가 피드백 제어 및 피드 포워드된다.
가속도 프로파일 생성기(5103)가 발생하는 목표 가속도는, 전자석 전류 제어계(5515)에도 공급되고, 전자석 전류 제어계(5515)는, 목표 가속도에 따라 미동 전자석(101-3)을 제어한다. 미동 스테이지(101-1)(미동 스테이지 장치(101))의 가속시에는, 주로 미동 전자석(101-3)에 의해 미동 스테이지(101-1)에 대해 힘이 주어진다. 미동 XLM(101-4), 미동 YLM(101-5)은, 목표위치와 계측된 현재 위치 사이약간의 위치 편차를 저감하기 위한 추력을 발생하도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 미동 XLM(101-4), 미동 YLM(101-5)이 발생하는 열이 저감될 수 있다.
조동 위치 제어계(5133)는, 미동 베이스(101-2)의 위치를 위치 프로파일 생성기(5102)가 발생하는 위치 프로파일에 따라서 이동시킨다. 미동 전자석(101-3)은, 매우 작은 발열에서 큰 흡인력을 발생하기 때문에 유리하다. 그러나, 미동 전자석(101-3)에 있어서의 제1단부면 E1과 제2단부면 E2 사이의 공극이 유지되지 않으면 안된다. 즉, 미동 전자석(101-3)에 의해 미동 스테이지(101-1)에 원하는 힘을 계속해서 주기 위해서는, 미동 스테이지(101-1)의 이동에 따라서 미동 전자석(101-3)의 고정자(고정 철심 및 코일)를 이동시켜, 공극을 유지할 필요가 있다. 또한, 미동 ZLM이 발생하는 열은, 미동 베이스(101-2) 위에 있어서의 미동 전자석(101-3)의 높이를 저감함으로써 저감될 수 있다. 이상에 의해, 미동 스테이지(101-1)의 고정밀도의 위치제어, 발열의 저감, 및, 오버레이 오차의 저감이 실현될 수 있다.
이것을 실현하는 것이 조동 위치 제어계(5133)이다. 조동 위치 즉 미동 베이스(101-2)의 위치가 인코더로 대표되는 조동 위치 센서(5135)에서 계측되고, 이것과 목표위치의 편차에 근거하여 조동 위치 제어계(5133)에 의해 조동 리니어 모터(106)가 구동된다. 이 결과, 미동 스테이지(101-1)(미동 전자석(101-3)의 가동자)의 위치도 미동 베이스(101-2)(미동 전자석(101-3)의 고정자)의 위치도 위치 프로파일 생성기(5102)의 출력에 근거하여 제어되어, 공극이 유지된다. 미동 스테이지(101-1)의 위치를 계측하는 미동 위치 센서(5156)는, 미동 스테이지(101-1)와 미동 베이스(101-2)의 상대 위치를 계측하는 센서에 의해 치환되어도 된다.
본 발명은 상기한 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 발명의 요지의 범위 내에서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
Claims (26)
- 기판을 유지하는 스테이지 장치로서,
조동 스테이지와, 소정의 평면을 따라 상기 조동 스테이지를 구동하는 조동 액추에이터와, 상기 기판을 유지하는 미동 스테이지와, 상기 조동 스테이지에 대한 상기 미동 스테이지의 위치 및 자세를 조정하기 위한 미동 액추에이터와, 상기 조동 액추에이터에 의해 상기 조동 스테이지에 주어지는 추력을 비접촉으로 상기 미동 스테이지에 전달하기 위한 전자기 액추에이터를 포함하고,
상기 전자기 액추에이터는, 상기 미동 스테이지에 고정된 가동 철심과, 상기 조동 스테이지에 고정된 고정 철심과, 상기 고정 철심에 감긴 코일을 포함하고, 상기 미동 스테이지에 의해 유지되는 상기 기판과 상기 코일의 최단 거리가 상기 기판과 상기 고정 철심의 최단 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 평면에 대해 상기 코일의 중심축이 평행한 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 고정 철심은, 상기 가동 철심에 대향하는 제1단부면을 갖고, 상기 미동 스테이지에 의해 유지되는 상기 기판과 상기 코일의 상기 중심축의 거리는, 상기 미동 스테이지에 의해 유지되는 상기 기판과 상기 제1단부면의 중심의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 평면에 수직하고 상기 코일의 중심축에 평행한 단면에 있어서, 상기 고정 철심은, 크랭크 형상을 갖는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 코일의 중심축은, 상기 평면에 대해 경사진 각도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 평면에 수직하고 상기 코일의 중심축에 평행한 단면에 있어서, 상기 고정 철심은, L 형상을 갖는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 코일의 중심축은, 상기 평면에 대해 수직한 각도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 조동 스테이지는, 개구를 갖고, 상기 고정 철심의 일부가 상기 개구 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 코일의 중심축은, 상기 평면에 대해 수직한 각도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 철심 및 상기 가동 철심은, 자기회로를 구성하고, 상기 자기회로는, 복수의 전자기 강판으로 구성되는 적층체를 포함하고, 상기 적층체는, 상기 복수의 전자기 강판의 적층 방향이 직각으로 변화하는 변화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 변화부는, 상기 적층 방향이 제1방향인 제1부분과 상기 적층 방향이 상기 제1방향에 직교하는 제2방향인 제2부분의 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 변화부는, 상기 적층 방향이 제1방향인 제1부분과 상기 적층 방향이 상기 제1방향에 직교하는 제2방향인 제2부분이 고체부재를 거쳐 대면하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 변화부는, 상기 고정 철심 및 상기 가동 철심의 적어도 한쪽에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 변화부는, 상기 적층 방향이 제1방향인 제1부분과 상기 적층 방향이 상기 제1방향에 직교하는 제2방향인 제2부분이 공극을 거쳐 대면하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 14항에 있어서,
상기 제1부분이 상기 고정 철심에 설치되고, 상기 제2부분이 상기 가동 철심에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 고정 철심 및 상기 가동 철심의 각각은, 적어도 1개의 적철심으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 고정 철심 및 상기 가동 철심의 적어도 한쪽은, 복수의 적철심으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 17항에 있어서,
상기 복수의 적철심은, 서로 근접해서 배치되고, 고정부재에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 변화부는, 상기 적층 방향이 제1방향으로부터 상기 제1방향에 직교하는 제2방향으로 완만하게 변화하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 11항에 있어서,
상기 변화부는, 권철심으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 고정 철심 및 상기 가동 철심 중 한쪽은, 적어도 1개의 적철심을 포함하고,
상기 고정 철심 및 상기 가동 철심 중 다른 쪽은, 권철심을 포함하고,
상기 변화부는, 상기 권철심으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 고정 철심 및 상기 가동 철심의 각각은, 권철심으로 구성되고,
상기 고정 철심을 구성하는 상기 권철심의 축 방향과 상기 가동 철심을 구성하는 상기 권철심의 축 방향이 서로 직교하고,
상기 고정 철심을 구성하는 상기 권철심 및 상기 가동 철심을 구성하는 상기 권철심의 각각에 의해 상기 변화부가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 변화부는, 상기 고정 철심에 설치되고, 상기 코일은, 상기 고정 철심에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 제 23항에 있어서,
상기 코일은, 상기 고정 철심 중 상기 변화부가 배치된 부분과는 다른 부분에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 스테이지 장치.
- 원판의 패턴을 기판에 전사하는 전사장치로서,
청구항 1에 기재된 스테이지 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 전사장치.
- 청구항 25에 기재된 전사장치에 의해 원판의 패턴을 기판에 전사하는 전사공정과,
상기 전사공정을 거친 상기 기판으로부터 물품을 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 제조방법.
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