TW201310867A - 馬達、馬達之設計方法及製造方法、載台裝置及曝光裝置 - Google Patents

馬達、馬達之設計方法及製造方法、載台裝置及曝光裝置 Download PDF

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Abstract

本發明係依據複數個磁鐵（M26等）內之磁場的分析結果，就各個磁鐵決定使保磁力提高之成分的分佈（ELB），依據該分佈分別構成複數個磁鐵，因此，使用少量使保磁力提高之成分，可實現改善了剩餘磁通密度與保磁力兩者之具備強磁力與高耐熱性能的永久磁鐵。而後，藉由使用該永久磁鐵設計磁鐵單元，並使用該磁鐵單元設計馬達，而獲得高性能之馬達。

Description

馬達、馬達之設計方法及製造方法、載台裝置及曝光裝置
本發明係關於一種馬達、馬達之設計方法及製造方法、載台裝置、及曝光裝置，特別是關於使用包含複數個磁鐵之磁鐵單元與包含複數個線圈之線圈單元而構成的馬達、該馬達之設計方法及製造方法、具備前述馬達之載台裝置、及具備該載台裝置之曝光裝置。
線性馬達牽引列車、電動汽車、雙動力汽車、工作母機、曝光裝置之移動載台等的驅動源，是利用了利用磁場與電流相互作用產生之力，可進行直線運動之線性馬達、可進行旋轉運動之旋轉馬達、還有可進行平面運動之平面馬達等。此等馬達係以包含複數個永久磁鐵之磁鐵單元與包含複數個線圈之線圈單元中的一方為動子(或轉子)，另一方為定子，相對定子在一軸方向、旋轉方向或平面方向驅動動子的方式而構成。
上述馬達之性能主要取決於永久磁鐵的特性。永久磁鐵之特性，例如藉由剩餘磁通密度Br、保磁力Hc、BH乘積(或是最大能量乘積BHmax)等來表示。此處之剩餘磁通密度Br係在磁滯曲線(減磁曲線)中，將磁場強度設為零時剩餘之磁通密度，保磁力Hc係為了使該磁通密度為零而需要的減磁場強度。
為了實現強力之永久磁鐵，需要剩餘磁通密度Br大、且保磁力Hc大(還有BHmax大)。因為磁鐵之強度與磁通密度成正比，所以剩餘磁通密度Br愈大之磁鐵其磁性愈強。再者，由於保磁力Hc愈大之磁鐵，愈可穩定地持續保持其強磁力。
馬達用之強力永久磁鐵應採用稀土類系磁鐵，並以鉁鈷磁鐵(Sm2Co17)、釹鐵硼磁鐵(Nd2Fe14B)等為代表。但是，此等磁鐵具有在高溫環境下減磁之性質。因此，為了提高保磁力Hc，例如添加鏑Dy(例如參照專利文獻1)。但是鏑Dy昂貴，且 存在價格不穩定之問題。此外，剩餘磁通密度Br因添加鏑Dy而降低，因而欲使用少量之鏑Dy提高剩餘磁通密度Br與保磁力Hc兩者(還有BHmax)有困難。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]美國專利申請公開第2008/0245442號說明書
本發明係在上述情況下形成者，從第一觀點而言，一種馬達之設計方法，該馬達係使用包含複數個磁鐵之磁鐵單元與包含複數個線圈之線圈單元而構成，該馬達之設計方法包含以下步驟：分析對應於前述線圈單元而排列之前述磁鐵單元中包含的複數個磁鐵所感應之磁場，依據該分析之結果，分別就前述複數個磁鐵決定該磁鐵之內部使保磁力提高的成分之分佈；及使用依據前述使保磁力提高之成分之分佈而分別構成的前述複數個磁鐵，設計前述磁鐵單元。
如此，依據複數個磁鐵內之磁場的分析結果，分別就複數個磁鐵決定使保磁力提高之成分之分佈，並依據該分佈分別構成複數個磁鐵。藉此，可使用少量之使保磁力提高的成分，而實現改善了剩餘磁通密度與保磁力兩者之具備強磁力與高耐熱性能的永久磁鐵。而後，藉由使用該永久磁鐵設計磁鐵單元，並使用該磁鐵單元設計馬達，即可改善馬達之性能。
本發明從第二觀點而言，係一種馬達之製造方法，其包含以下步驟：藉由本發明之馬達設計方法來設計馬達；及按照前述設計之結果來製造馬達。
如此，可製造驅動力大之馬達。
本發明從第三觀點而言，係第一種馬達，係藉由本發明之馬達設計方法來設計，並按照該設計之結果來製造。
如此，獲得驅動力大之馬達。
本發明從第四觀點而言，係第二種馬達，係使用包含複數個磁鐵之磁鐵單元與包含複數個線圈之線圈單元而構成的馬達，且分析對應於前述線圈單元而排列之前述磁鐵單元中包含的複數個磁鐵所感應之磁場，依據該分析之結果，分別就前述複數個磁鐵決定該磁鐵之內部使保磁力提高的成分之分佈，使用依據該分佈而分別構成之前述複數個磁鐵來設計前述磁鐵單元。
如此，依據複數個磁鐵內之磁場的分析結果，分別就複數個磁鐵決定使保磁力提高之成分之分佈，並依據該分佈分別構成複數個磁鐵。藉此，可使用少量之使保磁力提高的成分，實現改善了剩餘磁通密度與保磁力兩者之具備強磁力與高耐熱性能的永久磁鐵。而後，藉由使用該永久磁鐵設計磁鐵單元，並使用該磁鐵單元設計馬達，即可改善馬達之性能。
本發明從第五觀點而言，係一種載台裝置，其具備：本發明之第二種馬達；載台支撐構件，其係設有構成前述馬達之前述磁鐵單元與前述線圈單元中的一方；及載台，其係被前述載台支撐構件而支撐，並設有前述磁鐵單元與前述線圈單元中之另一方。
如此，獲得可高速驅動之載台裝置。
本發明從第六觀點而言，係一種曝光裝置，係將形成於遮罩之圖案轉印於物體上，且具備本發明之載台裝置，作為前述遮罩及前述物體中之至少一方的移動裝置。
如此，獲得高速驅動遮罩及物體中之至少一方的高產能(throughput)的曝光裝置。
以下，使用第一圖至第七圖說明本發明一種實施形態。
第一(A)圖中係顯示本實施形態之線性馬達80的外觀斜視圖，第一(B)圖中係顯示表示線性馬達80之概略結構的XY剖面圖。線性馬達80係動磁型之洛倫茲力(電磁力) 驅動方式的線性馬達。線性馬達80由以驅動方向(此處設為X軸方向)為長度之平板狀的線圈單元80A而構成的定子(以下使用與線圈單元80A相同符號來顯示)；及夾著定子80A而配置於其表面與背面(±Y側)之磁鐵單元80B1,80B2而構成的動子(以下使用與磁鐵單元80B1,80B2相同符號來顯示)而構成。
第二(A)圖中顯示線性馬達80之具體結構。線性馬達80包含構成3相線圈之14個線圈(5個U相線圈、5個V相線圈及4個W相線圈)。第二(A)圖係顯示8個線圈U2,V2,W2,U3,V3,W3,U4,V4。此等線圈在由非磁性體材料構成之基座80A0的內部以一定間隔排列於X軸方向。
如第二(B)圖所示，磁鐵單元80B1包含在磁軛材80B10上排列於X軸方向的40個永久磁鐵(以下簡稱為磁鐵)Mij(i=1~5,j=1~8)。磁鐵Mij例如採用釹鐵硼磁鐵(Nd2Fe14B)之稀土類系磁鐵。此外，磁軛材80B10採用透磁率高且飽和磁化大之磁性體。另外，磁鐵單元例如個別備有40個磁鐵即可，亦可將1個磁鐵依磁極方向分成40個區域而構成。
磁鐵Mij將在XY面內之磁極方向及X軸方向的寬度不同之8個磁鐵(例如磁鐵M21,M22,M23,M24,M25,M26,M27,M28)作為單位單元(單元MU2)，而分類成5個單元MU1~MU5之任何一個。第二(A)圖及第二(B)圖係顯示相對於線圈單元80A內之8個線圈U2,V2,W2,U3,V3,W3,U4,V4的磁鐵。
磁鐵單元80B2亦與磁鐵單元80B1同樣地構成。不過，係以磁鐵單元80B2內之磁鐵的磁極方向，以線圈單元80A之中心(基準線Lc)為基準，對磁鐵單元80B1內之磁鐵的磁極方向相反的方式而配置。
磁鐵單元80B1,80B2內之磁鐵係以在線圈單元80A之中心(基準線Lc)上感應正弦分佈之磁場(磁通密度)的方式，來規定此等之排列，亦即規定在XY面內之磁極方向及X軸 方向的寬度。第二(B)圖係使用箭頭顯示各磁鐵之磁極方向(從S極到N極之方向)。磁極方向對鄰接磁鐵之磁極方向偏差45度。例如單元MU2內之磁鐵M21,M22,M23,M24,M25,M26,M27,M28的磁極方向係依序各旋轉-45度，鄰接之單元MU3內的磁鐵M31之磁極方向與磁鐵M21之方向相同。
不過，磁極方向之偏差角度並非限於45度者。例如亦可增加磁鐵數量，偏差角度形成比45度小之角度，使磁極方向旋轉而構成。此外，亦可在全部磁鐵間使偏差角度不等，並以最後1個單元返回原來角度之方式設定適當偏差的角度。
磁鐵在X軸方向之寬度規定為磁極方向為Y軸方向者比其他方向者大。例如關於單元MU2，磁鐵M24,M28之寬度比其他磁鐵M21,M22,M23,M25,M26,M27之寬度大。單元單位之X軸方向的寬度規定為對各1個U相、V相及W相線圈的排列間距，係排列2個單位單元之磁鐵。但是，並非限定於此等結構者，還可適當設定。
以上述線性馬達80為例，說明本發明之馬達的設計方法。
在第一步驟設計線性馬達80，特別是設計線性馬達80中包含之磁鐵單元80B1,80B2(及線圈單元80A)。如前述，係以對應於線圈單元80A之結構(線圈之排列等)，而在基準線Lc上(例如驅動時線圈單元80A存在的位置)感應指定之磁通密度分佈的磁場之方式，在磁鐵單元80B1,80B2內，決定磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)在磁軛材80B10,80B20上之排列，亦即決定各磁鐵之磁極方向、寬度等。藉此，如第三(A)圖所示地設計磁鐵單元80B1,80B2。
在第二步驟，由上述設計之磁鐵單元80B1,80B2，亦即由磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)與磁軛材80B10,80B20等構成之磁性電路中，分析磁鐵Mij感應之磁場。分析時例如可採用使用有限要素法之電磁場分析方法。此外，除了以上決定之磁鐵Mij與磁軛材80B10,80B20的配置等之外，還考慮由磁鐵之組成而規定之剩餘磁通密度、保磁力、透磁率等各種磁鐵特性、磁軛材 之透磁率(以及透磁率取決於磁場之強度)等作分析。
磁鐵Mij感應之磁場(磁通密度)B，係從各個磁鐵具有之磁化I與磁場強度H而得到B=I+μH。此處，係數μ係透磁率。在磁鐵內部，因為磁化I本身感應之反磁場Hd(>0)，磁通密度B比磁化I小了因反磁場Hd之磁通密度的部分程度。此外，藉由鄰接磁鐵之磁化及磁軛材80B10,80B20之磁化感應的磁場作用為減磁場(增磁場)，磁通密度B進一步變小(或變大)。
藉由上述之磁場分析，如第三(B)圖所示，求出磁鐵內部之磁場(磁通密度分佈)。第三(C)圖係放大顯示於第三(A)圖及第三(B)圖中，藉由橢圓C顯示之磁鐵M23,M24,M25,M26,M27,M28,M31內部的磁通密度分佈。瞭解在磁鐵內之區域ELB，例如磁極方向為+Y方向之磁鐵M24的-Y部、位於該磁鐵M24兩側之磁鐵M23,M25與磁鐵M24的邊界附近、磁極方向為-X方向之磁鐵M26的+Y部、磁極方向為-Y方向之磁鐵M28的-Y部、及位於該磁鐵M28兩側之磁鐵M27,M31與磁鐵M28的邊界附近之磁場比其他區域弱(磁通密度低)。
以上之分析結果中，顯示出在磁場弱之區域ELB，各個磁鐵具有之磁化感應的反磁場或鄰接/相對之磁鐵的磁場或磁軛材(或是與線圈單元80A間之空間)感應的減磁場(總稱為減磁場)強。該減磁場之強度H'比各個磁鐵具有之保磁力Hc大時(H'>Hc)，其磁鐵被減磁，導致磁鐵功能降低。因此，構成磁鐵單元80B1,80B2之磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)要求H'>Hd。另外，關於其他磁場強的區域顯示減磁場H'弱。在此等區域，即使保磁力Hc稍小，其磁鐵仍不致減磁。因此，僅磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)內之磁場弱的區域ELB需要比其他磁場強之區域高的保磁力Hc。
為了獲得高保磁力Hc，如前述，對釹鐵硼磁鐵(Nd2Fe14B)之稀土類系磁鐵添加提高保磁力Hc之成分即可。此處係選擇鏑Dy。藉此獲得高保磁力Hc，並且即使在高溫環境下仍不易 減磁。但是，存在鏑Dy昂貴且其價格不穩定的問題。此外，還有因添加鏑Dy而剩餘磁通密度Br降低的問題。
因此，在第三步驟，依據上述分析結果，僅在磁鐵內之磁場弱的區域(減磁場強之區域)ELB添加鏑Dy。或是，以在區域ELB中添加比其他區域相對多之鏑Dy的方式，來決定鏑Dy之添加分佈。此處規定添加分佈與區域ELB相等。藉此，在區域ELB獲得高保磁力Hc，在其他區域則維持強的剩餘磁通密度Br。因此，各個磁鐵全體使用少量之鏑Dy，可改善剩餘磁通密度與保磁力兩者，獲得具備強磁力與高耐熱性能之磁鐵。
此外，亦可決定提高保磁力Hc之成分的添加分佈，並且決定例如提高剩餘磁通密度Br之成分的添加分佈、決定提高耐熱性能之成分的添加分佈。此時，此等分佈因為以提高保磁力Hc之成分添加為優先，所以在區域ELB以外之區域添加比區域ELB相對多即可。
另外，第二步驟係求出磁場比指定之臨限值弱(磁通密度比臨限值低)的區域作為區域ELB，不過，在第三步驟，為了使用少量鏑Dy獲得高剩餘磁通密度與高保磁力，需要依據各個磁鐵之配置，亦即依據磁極方向、剩餘磁通密度、保磁力等來適切選擇臨限值。一個例子是以各磁鐵之減磁曲線的最大回折點(inflection point)上的磁通密度、及各磁鐵內部之磁通密度的平均等作為基準來賦予臨限值即可。此外，本實施形態僅設定1個臨限值，不過並非限定於此者。例如，亦可依據磁鐵之磁通密度大小設定複數個臨限值，並依各臨限值決定鏑Dy之添加量或其分佈狀態或其兩者。
在第四步驟，依據上述獲得之添加分佈來添加鏑Dy，而構成各個磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)。此處如第三(C)圖所示，區域ELB與磁鐵邊界之一部分接觸。因此，例如在其一部分磁鐵的邊界表面覆蓋Dy氧化物、Dy氟化物、或包含Dy之合金粉末，藉由實施高溫處理擴散於磁鐵內部，可僅在區域ELB中添加鏑Dy。另外，關於鏑Dy等、及添加成分的添加詳細內 容，例如揭示於日本特開2010-135529號公報(對應之美國專利申請公開第2011/0210810號說明書)。
使用如上述結構之磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)設計磁鐵單元80B1,80B2，並使用此等磁鐵單元來構成線性馬達80。
此處，亦可再度決定磁鐵單元80B1,80B2內之磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)的排列(各磁鐵之磁極方向、寬度等)(進行步驟一)，進一步反覆進行步驟二、三、四。藉此，可設計最佳結構之線性馬達80。
評估如上述設計之磁鐵的減磁特性。其評估結果顯示於第四(A)圖及第四(B)圖。從第四(A)圖瞭解不添加鏑Dy之磁鐵在常溫(約20度)以上的溫度進行減磁，而本實施形態之磁鐵(開發品)即使在約60度之高溫下仍不減磁。另外，溫度60度係在後述之曝光裝置10中使用線性馬達的環境溫度上限。此外，從第四(B)圖瞭解全體添加了鏑Dy之磁鐵雖顯示出與本實施形態之磁鐵同樣的減磁特性，不過磁力弱。因此，瞭解使用少量之鏑Dy，可有效改善剩餘磁通密度與保磁力兩者，獲得強磁力與高耐熱性能之磁鐵。
使用本實施形態之設計時，鏑Dy對於磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)並非概略一樣地整體性擴散，而係局部性、選擇性擴散，因此可減少其添加量。此時在各個磁鐵中，其磁通方向與鏑Dy分佈之區域的位置關係，可以說依磁鐵配置於磁性電路之哪個部分而異。例如觀察磁鐵單元80B1中之關於磁鐵M24時，磁極方向係第一方向(此處係-Y方向)，而鏑Dy在對第一方向成為第一狀態之區域分佈(分佈在表示磁極方向之箭頭的頂端側)，另外，觀察關於磁鐵M28時，磁極方向係第二方向(此處係+Y方向)，而鏑Dy係在對第二方向成為與前述第一狀態不同之第二狀態的區域分佈(分佈在表示磁極方向之箭頭的後端側)。
另外，上述實施形態係對全部磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)求出區域ELB之分佈，並在其區域選擇性添加鏑Dy，不過並非限 定於此種結構者。例如，即使在MU1~MU5中的1個單位單元中，僅對具有朝向指定之1個方向的磁極之磁鐵(區域)適用本實施形態之設計方法，至少關於其磁鐵部分可達到同樣之效果。
對使用上述磁鐵而設計及製造的線性馬達80進行性能評估。第五圖中顯示2個試作機(之一及之二)與現行機的評估結果。2個試作機係對現行機在磁通密度中提高4.0%及2.5%(無圖示)，而獲得在推力常數方面提高6.52%及4.08%，在發熱量方面減低11.87%及7.69%。
就使用如上述設計及製造之線性馬達80而構成的曝光裝置10作說明。
第六圖中顯示本實施形態之曝光裝置10的概略結構。曝光裝置10係以步進及掃描方式，將作為遮罩之倍縮光罩(reticle)之圖案轉印至作為基板的液晶用玻璃板之液晶用掃描型曝光裝置。
曝光裝置10具備照明系統12、倍縮光罩載台裝置14、板載台裝置16、無圖示之投影光學系統及設有該投影光學系統之本體支柱18等。
本體支柱18由在放置於設置用的地板上面之底框架(框架腳輪)20的上面經由複數個(此處係4個)防震墊22而水平保持的平台24、固定於平台24上之第一支柱26、及設於第一支柱26上之無圖示的第二支柱等構成。
其中，平台24係構成後述之板載台的底座，且在平台24上面形成有板載台之移動面24a。
無圖示之投影光學系統以其光軸方向作為Z軸方向而被第一支柱26保持。此處之投影光學系統係使用兩側遠心之折射光學系統，其投影倍率例如為等倍。
第二支柱在包圍投影光學系統之狀態下固定於第一支柱26的上面，在第二支柱上水平地固定有第六圖所示之倍縮光罩載台底座28。在倍縮光罩載台底座28之上面形成有倍縮光 罩載台RST之移動面28a。
設置用的地板對如此結構之本體支柱18造成的振動，藉由防震墊22以微G(micro G)程度隔絕。
照明系統12例如日本特開平9-320956號公報中所揭示，係由光源單元、快門、二次光源形成光學系統、分束器、聚光透鏡系統、倍縮光罩遮簾(Reticle blind)、及成像透鏡系統等(均無圖示)構成，並以均勻之照度照明保持於倍縮光罩載台RST之倍縮光罩R(參照第七圖)上的矩形(或圓弧狀)照明區域。如第六圖所示，照明系統12分別經由一對支撐構件13A、13B，而支撐於與本體支柱18另外設置之作為一對保持構件的反作用框架40A、40B上部。反作用框架40A、40B之下端在底框架20之側方連接於設置用的地板。
如第七圖所示，倍縮光罩載台裝置14具備倍縮光罩載台RST、及構成沿著移動面28a驅動倍縮光罩載台RST之驅動裝置的一組線性馬達30、32。
將其進一步詳述，在倍縮光罩載台RST之下面配置有複數個無圖示之氣墊，藉由此等氣墊對移動面28a，經由指定之間隙而浮起支撐。在倍縮光罩載台RST之中央部形成有剖面矩形之凹部15，在凹部15之內底部藉由真空吸附等而固定有倍縮光罩R。在凹部15之內底部(倍縮光罩R之背面側)形成有形成照明光之通路的矩形開口(省略圖示)。
線性馬達30由配置於倍縮光罩載台底座28之上方(參照第六圖)，由沿著掃描方向(此處為Y軸方向)而延伸之剖面為字狀的磁極單元構成之定子(Stator)30A；及由一體固定於倍縮光罩載台RST之X方向一側(-X側)的側面之電樞單元構成的動子(Rotor)30B而構成。定子30A實際上固定於反作用框架40A之上部突出部的頂端。
如第七圖所示，線性馬達32由配置於倍縮光罩載台底座28之上方(參照第六圖)，由沿著Y軸方向而延伸之剖面為字狀的磁極單元構成之定子(Stator)32A；及由一體固定於倍縮 光罩載台RST之X方向另一側(+X側)的側面之電樞單元構成的動子(Rotor)32B而構成。定子32A實際上固定於反作用框架40B之上部突出部的頂端。
線性馬達30、32係使用與前述線性馬達80同樣構成之洛倫茲力(電磁力)驅動方式的線性馬達。線性馬達30、32之磁極單元(定子30A,32A)與電樞單元(動子32A,32B)分別對應於線性馬達80之磁鐵單元80B1,80B2與線圈單元80A。不過，線性馬達30、32係動圈型馬達，且磁極單元與驅動方向(Y軸方向)的長度比電樞單元短。除了這一點之外，線性馬達30、32與線性馬達80同樣地構成。
如以上詳細之說明，按照本實施形態之線性馬達80及其設計方法與製造方法，係分析對應於線圈單元80A而排列之磁鐵單元80B1,80B2中包含的複數個磁鐵Mij(i=1~5,j=1~8)感應的磁場，依據其分析結果，決定使各個磁鐵內部之保磁力提高的成分分佈，並依據其分佈而分別構成複數個磁鐵。藉此，使用少量之使保磁力提高的成分，可實現改善了剩餘磁通密度與保磁力兩者之具備強磁力與高耐熱性能的永久磁鐵。而後，藉由使用其永久磁鐵設計磁鐵單元，並使用其磁鐵單元設計馬達，可設計並製造驅動力大且可高速驅動的高性能馬達。
此外，本實施形態之倍縮光罩載台裝置14的驅動源係使用與線性馬達80同樣構成之線性馬達30、32。藉此獲得可高速驅動倍縮光罩載台RST之高性能載台裝置。
此外，本實施形態之曝光裝置10具備使用與線性馬達80同樣構成之線性馬達30、32的倍縮光罩載台裝置14。藉此獲得高速驅動遮罩之高產能的曝光裝置。
另外，本實施形態之倍縮光罩載台裝置14及曝光裝置10係使用與本發明之線性馬達80同樣構成的線性馬達30、32作為倍縮光罩載台RST的驅動源，不過亦可用作板載台裝置16中之板載台PST的驅動源。
此外，上述實施形態係說明具備與線性馬達80同樣構成 之線性馬達的液晶用掃描型曝光裝置，不過不限於此，與線性馬達80同樣構成之線性馬達及具備其之載台裝置當然亦可同樣地適用於製造半導體元件用之掃描步進器。此外，步進及重複方式之投影曝光裝置(亦即步進器)等的靜止曝光型曝光裝置、或是電子線曝光裝置(EB曝光裝置)等的曝光裝置當然可適用，就連雷射修復裝置及其他具備XY載台的裝置亦可適合地適用。
此外，上述實施形態之線性馬達80的設計方法與製造方法不限於線性馬達，亦可利用在旋轉馬達及平面馬達上。
此外，上述實施形態之線性馬達80不限於載台裝置及曝光裝置，還適合於線性馬達牽引列車、電動汽車、雙動力汽車等在高溫環境中使用的馬達。
另外，援用以上說明所引用之關於曝光裝置等的全部公報、美國專利申請公開說明書內容，作為本說明書之記載的一部分。
【產業上之可利用性】
本發明之馬達適於可高速驅動之載台裝置的動力源。本發明之馬達的設計方法及製造方法實現具有大的剩餘磁通密度與保磁力之永久磁鐵，而適於使用該永久磁鐵設計及製造高性能之馬達。此外，本發明之載台裝置適於高速驅動載台。此外，本發明之曝光裝置適於將物體曝光。
10‧‧‧曝光裝置
12‧‧‧照明系統
13A、13B‧‧‧支撐構件
14‧‧‧倍縮光罩載台裝置
15‧‧‧凹部
16‧‧‧板載台裝置
18‧‧‧本體支柱
20‧‧‧底框架
22‧‧‧防震墊
24‧‧‧平台
24a‧‧‧移動面
26‧‧‧第一支柱
28‧‧‧倍縮光罩載台底座
28a‧‧‧移動面
30,32‧‧‧線性馬達
30A,32A‧‧‧定子
30B,32B‧‧‧動子
40A、40B‧‧‧反作用框架
80‧‧‧線性馬達
80A‧‧‧線圈單元
80B1,80B2‧‧‧磁鐵單元
80B10‧‧‧磁軛材
Br‧‧‧剩餘磁通密度
ELB‧‧‧區域
Hc‧‧‧保磁力
I‧‧‧磁化
Mij(i=1~5,j=1~8),M21,M22,M23,M24,M25,M26,M27,M28‧‧‧磁鐵
R‧‧‧倍縮光罩
RST‧‧‧倍縮光罩載台
MU1~MU5‧‧‧單元
Lc‧‧‧基準線
Hd‧‧‧反磁場
BH‧‧‧乘積
U2,V2,W2, U3,V3,W3, U4,V4‧‧‧線圈
C‧‧‧橢圓
第一(A)圖係顯示一種實施形態之線性馬達的外觀斜視圖，第一(B)圖係線性馬達之XY剖面圖。
第二(A)圖係線性馬達之YZ剖面的放大圖，第二(B)圖係顯示動子(磁鐵單元)中包含之永久磁鐵的排列及磁極方向之圖。
第三(A)圖係顯示磁鐵單元內之永久磁鐵的排列圖，第三(B)圖係顯示藉由磁場分析而求出之磁鐵單元內的永久磁 鐵內部之磁通密度分佈圖，第三(C)圖係放大第三(A)圖及第三(B)圖之橢圓C內而顯示之圖。
第四(A)圖及第四(B)圖係顯示永久磁鐵之減磁評估結果圖。
第五圖係顯示線性馬達之性能評估結果表。
第六圖係顯示一種實施形態之曝光裝置的概略結構之斜視圖。
第七圖係顯示倍縮光罩載台裝置之概略結構的斜視圖。
80‧‧‧線性馬達
80A‧‧‧線圈單元
80B1,80B2‧‧‧磁鐵單元

Claims (24)

  1. 一種馬達之設計方法，該馬達係使用包含複數個磁鐵之磁鐵單元與包含複數個線圈之線圈單元而構成，該馬達之設計方法包含以下步驟：分析對應於前述線圈單元而排列之前述磁鐵單元中包含的複數個磁鐵所感應之磁場，依據該分析之結果，分別就前述複數個磁鐵決定該磁鐵之內部使保磁力提高的成分之分佈；及使用依據前述使保磁力提高之成分之分佈而分別構成的前述複數個磁鐵，設計前述磁鐵單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達的設計方法，其中作前述決定時，前述使保磁力提高之成分的分佈，係從前述複數個磁鐵之各個內部的前述磁場之強度比臨限值小之區域的分佈作決定。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之馬達的設計方法，其中前述使保磁力提高之成分的分佈，係以在比前述磁場之強度比臨限值大之區域小的區域中包含較多前述使保磁力提高之成分的方式作決定。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之馬達的設計方法，其中與前述使保磁力提高之成分不同的添加成分之分佈，係以在比前述磁場之強度比臨限值小之區域大的區域中包含較多前述添加成分的方式作決定。
  5. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述之馬達的設計方法，其中前述臨限值係從前述複數個磁鐵之各個磁極方向、剩餘磁通密度與保磁力中的至少1個作決定。
  6. 如申請專利範圍第2項至第5項中任一項所述之馬達的設計方法，其中前述臨限值係從前述複數個磁鐵之各個減磁曲線的最大回折點上之磁通密度來賦予。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之馬達的設計方法，其中前述複數個磁鐵係以在前述線圈單元之基準面上，構成對應於該線圈單元中包含之複數個線圈的配置之磁通密度分佈的方式排列。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之馬達的設計方法，其中前述設計時，係使用依據前述使保磁力提高之成分的分佈，局部添加前述使保磁力提高之成分，而分別構成的前述複數個磁鐵。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之馬達的設計方法，其中前述複數個磁鐵分別係至少包含Nd2Fe14B之稀土類系磁鐵，且前述使保磁力提高之成分係鏑。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之馬達的設計方法，其中前述馬達係將前述磁鐵單元與前述線圈單元中之一方作為動子，將另一方作為定子，前述動子對前述定子在一軸方向移動之線性馬達。
  11. 一種馬達之製造方法，其包含以下步驟：藉由申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之馬達的設計方法設計馬達；及按照前述設計之結果製造馬達。
  12. 一種馬達，係藉由申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之馬達的設計方法來設計，並按照該設計之結果來製造。
  13. 一種馬達，係使用包含複數個磁鐵之磁鐵單元與包含複數個線圈之線圈單元而構成，且分析對應於前述線圈單元而排列之前述磁鐵單元中包含的複數個磁鐵所感應之磁場，依據該分析之結果，分 別就前述複數個磁鐵決定該磁鐵之內部使保磁力提高的成分之分佈，使用依據該分佈而分別構成之前述複數個磁鐵來設計前述磁鐵單元。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中前述使保磁力提高之成分的分佈，係從前述複數個磁鐵之各個內部的前述磁場之強度比臨限值小之區域的分佈作決定。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之馬達，其中前述使保磁力提高之成分的分佈，係以在比前述磁場之強度比臨限值大之區域小的區域中包含較多前述使保磁力提高之成分的方式作決定。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之馬達，其中與前述使保磁力提高之成分不同的添加成分之分佈，係以在比前述磁場之強度比臨限值小之區域大的區域中包含較多前述添加成分的方式作決定。
  17. 如申請專利範圍第14項至第16項中任一項所述之馬達，其中前述臨限值係從前述複數個磁鐵之各個磁極方向、剩餘磁通密度與保磁力中的至少1個作決定。
  18. 如申請專利範圍第14項至第17項中任一項所述之馬達，其中前述臨限值係從前述複數個磁鐵之各個減磁曲線的最大回折點上之磁通密度來賦予。
  19. 如申請專利範圍第13項至第18項中任一項所述之馬達，其中前述複數個磁鐵係以在前述線圈單元之基準面上，構成對應於該線圈單元中包含之複數個線圈的配置之磁通密度分佈的方式排列。
  20. 如申請專利範圍第13項至第19項中任一項所述之馬達，其中使用依據前述使保磁力提高之成分的分佈，局部添加前述使保磁力提高之成分，而分別構成的前述複數個磁鐵。
  21. 如申請專利範圍第13項至第20項中任一項所述之馬達， 其中前述複數個磁鐵分別係至少包含Nd2Fe14B之稀土類系磁鐵，且前述使保磁力提高之成分係鏑。
  22. 如申請專利範圍第13項至第21項中任一項所述之馬達，其中前述馬達係將前述磁鐵單元與前述線圈單元中之一方作為動子，將另一方作為定子，前述動子對前述定子在一軸方向移動之線性馬達。
  23. 一種載台裝置，其具備：申請專利範圍第22項所述之馬達；載台支撐構件，其係設有構成前述馬達之前述磁鐵單元與前述線圈單元中的一方；及載台，其係被前述載台支撐構件而支撐，並設有前述磁鐵單元與前述線圈單元中之另一方。
  24. 一種曝光裝置，係將形成於遮罩之圖案轉印於物體上，且具備申請專利範圍第23項所述之載台裝置，作為前述遮罩及前述物體中之至少一方的移動裝置。
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