JPH1198811A - リニアモータ、これを用いたステージ装置や露光装置、ならびにデバイス製造方法 - Google Patents

リニアモータ、これを用いたステージ装置や露光装置、ならびにデバイス製造方法

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JPH1198811A
JPH1198811A JP9258531A JP25853197A JPH1198811A JP H1198811 A JPH1198811 A JP H1198811A JP 9258531 A JP9258531 A JP 9258531A JP 25853197 A JP25853197 A JP 25853197A JP H1198811 A JPH1198811 A JP H1198811A
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linear motor
yoke
coil
coils
magnet
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JP9258531A
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Nobushige Korenaga
伸茂 是永
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Canon Inc
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低発熱、制御応答性向上、小型化、大推力な
どの諸性能を向上させることができるリニアモータを提
供すること。 【解決手段】 電磁駆動力によって固定子に対して所定
方向に移動する可動子を備えたリニアモータであって、
該固定子はヨークと、該所定方向に沿って配列した複数
のコイルとを有し、該可動子は複数の磁石を有すると共
にヨークは有していないことを特徴とする。そして、該
固定子を対向させ前記可動子の磁石をその間に配置して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ装置に好
適に使用され物体の移動や位置決めを行うための駆動力
を発生するリニアモータ、さらにはこのようなリニアモ
ータを用いたステージ装置や露光装置、半導体デバイス
などのデバイスを製造するデバイス製造方法の技術分野
に属する。
【０００２】
【従来の技術】従来のステージ装置の構成を説明する。
図１７は従来例のステージ装置の概略を、図１８はその
駆動シーケンスを示す。
【０００３】図１７において、ベースに固定されたガイ
ド４１に滑動自在に移動ステージ４２が支持されてい
る。ステージ４２上には工作物４３が搭載されている。
ステージ４２の両側に設けたリニアモータによってステ
ージ４２を移動させるようになっている。リニアモータ
の固定子５０は複数のコイル４７を固定子枠４８で固定
保持した構成を有し、ベースに固定される。また、リニ
アモータの可動子５１は鉛直方向に着磁された複数の磁
石４４とヨーク４６を一体にした構成を有している。
【０００４】図１８は固定子に対して可動子を右側に駆
動するための駆動シーケンスを説明するものである。不
図示センサによりコイル４７と磁石４４の相対位置を検
出しながら所定の電気角度だけ離れた位置にあるコイル
を選択し、それに順次適当な方向に電流を流すことによ
って固定子と可動子の間に駆動力を発生させるようにな
っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来の構成では、可動子が磁石とヨークからなり、これら
両方がステージと共に動く。ここで、磁石とヨークとは
比重がほぼ同一で体積もほぼ同一であるが、推力発生に
寄与しているのは磁石だけである。つまり、推力に寄与
しない余分なヨーク質量をも動かすことになるため、こ
れに伴う電源大型化、発熱増大、可動体全体の固有振動
数低下に伴うサーボゲイン低下、位置指令に対する過渡
応答性悪化、などの改善すべき課題を有していた。
【０００６】また、磁石の一部分は推力に寄与しないた
め、推力を増大させるには磁石を大型化する必要があ
り、加えて大きな推力を得るためには磁束を飽和させな
いようにヨークを厚く設計する必要があった。このため
装置小型化と大推力の両立は容易ではなかった。
【０００７】本発明は、上記種々の課題を解決して、低
発熱、制御応答性向上、小型化、大推力などの諸性能を
向上させることができるリニアモータを提供することを
目的とする。さらにはこのリニアモータこれを用いた優
れたステージ装置や露光装置、ならびにデバイス製造方
法などを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のリニアモータの好ましい形態は、固定子に対して移
動する可動子を備えたリニアモータであって、該固定子
はヨークと複数のコイルとを有し、該可動子は複数の磁
石を有し、該固定子を対向させて該可動子の磁石をその
間に配置したことを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明のリニアモータの別の好まし
い形態は、固定子に対して移動する可動子を備えたリニ
アモータであって、該固定子はヨークと複数のコイルと
を有し、該可動子は複数の磁石を有すると共にヨークを
有していないことを特徴とするものである。
【００１０】さらに、本発明のリニアモータの別の好ま
しい形態は、固定子に対して移動する可動子を備えたリ
ニアモータであって、該固定子はヨークと、該ヨークに
第１方向に沿って巻き付けた第１コイルと、該ヨークに
該第１方向とは異なる第２方向に沿って巻き付けた第２
コイルとを有し、該可動子は磁石を有すると共にヨーク
は有していないことを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明のステージ装置は、上記リニ
アモータを用いてステージを移動させることを特徴とす
るものであり、本発明の露光装置は、該ステージ装置を
備え、該ステージ装置で保持した部材に露光を行うこと
を特徴とするものである。露光装置としては特に走査型
露光装置であることが好ましい。
【００１２】上記露光装置を用いてデバイスを製造する
デバイス製造方法も本発明の範疇に含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞以下、図面を用いて本発明の実施の形態
を説明する。図１は本発明の第１の実施形態のリニアモ
ータを有するステージ装置の構成を示し、図１（ａ）は
その斜視図、図１（ｂ）は磁石の構成を説明するための
分解図である。また、図２は図１のステージ装置の駆動
シーケンスを説明する図である。
【００１４】図中、不図示ベース上に駆動方向に長手形
状を有するガイド１が固定され、ガイド１上に静圧軸受
やコロ軸受などを介して滑動自在にステージ２が支持さ
れている。ステージ２上には位置決めすべき物体３（本
実施形態では露光用レチクル）が搭載されている。ステ
ージ２の両側には２つのリニアモータが設けられ、両リ
ニアモータを駆動源としてステージ２を駆動方向に移動
させるようになっている。
【００１５】各々のリニアモータの可動子は、鉛直方向
に着磁されたＮ極とＳ極が交互になるように並べた４つ
の磁石４−１、４−２、４−３、４−４で構成され、保
持部材５と接着されることでステージ２側面に固定され
る。そしてこの可動子が上下の固定子ユニット１１のコ
イルとコイルの間で非接触で対面するように位置してい
る。
【００１６】また、各々のリニアモータの固定子は、片
側あたり複数（例えば８個）のコイル７をヨーク６に固
定した固定子ユニット１１を上下（左右合計で４個）に
配置したもので構成され、上下の固定子ユニット１１は
コイル同士が対面するように配置される。各固定子ユニ
ット１１は上記ガイドを保持するベースに固定される。
【００１７】なお、コイル７には偏平コイルを採用して
いる。また、磁石４とヨーク６が相対運動をするとヨー
ク６に渦電流が生じるが、これを軽減するためにヨーク
６を積層鋼板で構成している。
【００１８】上述の図１７で説明した従来の装置では、
ヨーク４６の駆動方向の寸法は可動磁石のトータル長さ
であったが、本実施形態ではヨークを固定子側に設けた
ため、ヨーク６の駆動方向寸法は８個のコイル７の駆動
方向のトータル長さぶんだけ必要となる。
【００１９】固定子ユニット１１の８個のコイルは磁極
ピッチの１．５倍のピッチで駆動方向に配置される。磁
極ピッチは磁束密度の基本波の１／２（０．５）周期に
相当するので、８個のコイルのピッチは磁束密度の基本
波の３／４（０．７５）周期に相当し、電気角で表わせ
ば２７０度または−９０度である。
【００２０】図２は可動子を右側に駆動させるための駆
動シーケンスを説明する図である。外部に設けた位置セ
ンサ（たとえば後述するようなレーザー干渉計）により
コイル７と磁石４の相対位置を検出しながら電気角２７
０度または−９０度づつ離れた位置にあるコイルを選択
し、それに順次適当な方向に電流を流して同一方向に駆
動するようになっている。電気角が直交するコイルを順
次切り替えるという意味では、コイルは８相だが２相モ
ータとみなすことができる。
【００２１】本実施例によれば、ヨーク６を固定子側に
したことで、リニアモータの移動体である可動子の質量
はほぼ半分になる。また、ヨークを固定子側にして、固
定子ユニットを対向させて可動子の複数の磁石を両側か
ら挟むように配置させた結果、磁石による複数の小さい
磁路のループを磁石の両側から有効に活用することが可
能となり、推力を増大することができる。このため、一
般に相反する大推力と軽量化の両立が可能となり、装置
の制御応答性が向上する。
【００２２】また、固定ユニットを対向させて磁石をそ
の間に配置した構成のため、リニアモータの移動方向以
外に働く磁石の吸引力が相殺されるため、より安定した
推力を得ることができる。
【００２３】また、ヨーク６を積層鋼板で構成すること
によって、磁石４とヨーク６が相対運動した際にヨーク
６は生じる渦電流を軽減して、より高速・高精度な位置
決めを可能にしている。
【００２４】＜実施形態２＞次に、本発明の第２の実施
形態を説明する。図３は斜視図、図４は分解図、図５は
駆動シーケンスを説明する図である。なお、上記第１の
実施形態と同一の符号は同一の部材を表し、重複する部
分については説明を省略する。
【００２５】本実施形態では、リニアモータの固定子は
片側あたり、１４個のコイル（偏平コイル）をヨーク６
に固定した固定子ユニット１１を上下に配置したもので
構成される。１４個の偏平コイルは７個のＡ相コイル７
Ａと７個のＢ相コイル７Ｂを交互に配置して構成され
る。つまり、Ａ相・Ｂ相の２個のコイルを駆動方向に沿
って位相をずらしてコイルユニットとし、固定子ユニッ
トは、このコイルユニットを駆動方向に沿って７組並べ
てヨークに固定している。
【００２６】先の実施形態では、コイルが重ならないよ
うに駆動方向に並べて配置していたので、磁極ピッチの
１．５倍のピッチで駆動方向に配置されていたが、本実
施形態では、Ａ相・Ｂ相の２個のコイルを駆動方向に沿
って位相がずれるように重複配置したものを１つのコイ
ルユニットとし、このコイルユニットを駆動方向に沿っ
て並べているため、各コイルの磁極は０．５倍のピッチ
で並べて配置される。つまり、隣り合うＡ相コイル７Ａ
とＢ相コイル７Ｂは磁極ピッチの０．５倍のピッチで配
置され、Ａ相コイル同士またはＢ相コイル同士は磁極ピ
ッチと等しいピッチで配置される。ここで、各偏平コイ
ルの推力に寄与する辺同士の中心間の距離は磁極ピッチ
に等しいので、隣り合うＡ相コイルとＢ相コイルを磁極
ピッチの０．５倍のピッチで配置するには、Ａ相コイル
とＢ相コイルを磁極ピッチの半分ずらして配置すればよ
い。
【００２７】しかし、単純にずらすだけでは、コイルが
鉛直方向に重なるのでコイルの鉛直方向の厚さが倍にな
ってしまう。すると、その分だけ磁石から見た空隙が増
えるので磁束密度が低下して推力の低下を招き、全体の
鉛直方向の寸法も増加してしまう。そこで、本実施形態
では図４に示すようにＢ相コイル７Ｂの可動磁石と対面
する部分に曲げ部８を形成して、磁石４と対面しない辺
に対して磁石と対面する辺を隆起あるいは窪ませること
により、Ｂ相コイル７Ｂの可動磁石と対面する部分がＡ
相コイル７Ａと同一面になるようにしている。これによ
り、磁石４から見た空隙を小さく維持することができ、
推力も低下せず、全体の鉛直方向の寸法も増加しない。
なお、Ａ相コイルとＢ相コイルの磁石と対面しない部分
は重なりが生じるが、この重なり部分を逃げるために可
動磁石をステージに固定するための保持部材５−１の鉛
直方向寸法は可動磁石４の鉛直方向寸法よりも薄く設計
してある。
【００２８】磁極ピッチは磁束密度の基本波の１／２
（０．５）周期に相当するので１４個のコイルのピッチ
は磁束密度の基本波の１／４（０．２５）周期に相当
し、電気角で表わせば９０度である。図５の駆動シーケ
ンスに示すように、位置センサによりコイル７Ａ，７Ｂ
と磁石４の相対位置を検出しながら９０度づつ離れた位
置にあるコイルを選択し、それに順次適当な方向に電流
を流して同一方向に駆動するが、可動磁石４に対して推
力に寄与する電流の量が先の第１実施形態の２倍になっ
ている。これは９０度位相のずれたコイルを重複配置す
ることにより達成され、第１実施形態に比べると磁石と
対峙するコイル量が２倍になるためである。したがって
同じ可動質量であっても推力定数が２倍になるという、
優れた効率を達成している。
【００２９】また、図５によると、ステップ１、４、
５、８、９、１２、１３ではステージ片側に対して４個
のコイルが駆動され、ステップ２、３、６、７、１０、
１１ではステージ片側に対して６個のコイルが駆動され
ている。平均するとステージ片側に対して５個のコイル
が駆動されている。第１実施形態の図２では、ステージ
片側に対して２個のコイルが駆動されているので、本実
施形態でのコイル抵抗は第１実施形態に比べ２.５倍と
いえる。一方、推力定数が２倍なので同じ質量同じ加速
に対して電流は半分でよい。よって発熱は２．５／２／
２で０．６３倍となり発熱もより低減できる。
【００３０】以上の本実施形態によれば、先の第１実施
例の作用効果に更に加えて、効率の向上と共に発熱もよ
り低減できるという優れた効果を奏する。
【００３１】また、上述の実施形態と同様に、ヨークを
積層鋼板で構成することによって、磁石とヨークが相対
運動した際にヨークに生じる渦電流を軽減して、より高
速・高精度な位置決めを可能にしている。
【００３２】＜実施形態３＞次に、本発明の第３の実施
形態を説明する。図６は斜視図、図７は分解図、図８は
サドル型コイルの詳細図、図９は駆動シーケンスを説明
する図である。なお、上述の実施形態と同一の符号は同
一の部材を表し、重複する部分については説明を省略す
る。
【００３３】上述の第１、第２実施形態では、駆動方向
の寸法において、（磁石寸法）＞（通電するコイル寸
法）となっていた。これは磁石に推力に寄与しない部分
があることを意味している。これに対して本実施形態で
は、駆動方向の寸法において、（磁石寸法）＜（通電す
るコイル寸法）の条件を満足するように構成することに
より、磁石のすべての部分が推力に寄与するようにした
ことを特徴としている。
【００３４】リニアモータの可動子は、図７に示すよう
に上面がＮ極の磁石１４−１とＳ極の磁石１４−２を１
つずつ、保持部材１５でステージ２に保持している。
【００３５】一方、リニアモータの固定子は、図８に示
すような形状を有した１２個のサドル形コイルをヨーク
６に固定した固定子ユニットを上下に配置したもので構
成されている。図８のサドル形コイルは偏平コイルの両
サイドを曲げれば製作できるが、図中に示す曲げ幅の違
いにより、コイルの形状の種類は本実施形態では、曲げ
幅の最も狭いＡ相サドル形コイル９Ａから曲げ幅が最も
広いＦ相サドル形コイル９Ｆまでの６種類ある。
【００３６】各サドル形コイルは、図８における対辺距
離は辺寸法の６倍になっている。サドル形コイル６個
で、図７の分解図に示すサドル形コイルセット９を構成
するためには、まず最も曲げ幅の狭いＡ相サドル形コイ
ル９Ａに対して、Ｂ相サドル形コイル９Ｂを辺寸法分ず
らして配置する。次に、Ｃ相サドル形コイル９Ｃを辺寸
法分ずらして配置し、これをＦ相サドル形コイル９Ｆま
で繰り返し、サドル形コイルセット９を形成する。この
ため、曲げ幅の違うコイルが６種類必要となる。この結
果、１つのサドル形コイルセット９において、可動磁石
と対面する辺部をすべて同一面にすることができる。１
本のヨーク６に上記サドル形コイルセット９を２組固定
して１つの固定子ユニットが構成される。ステージ装置
全体としては、この固定子ユニットをコイル同士が対面
するように上下に配置したものをさらに左右に配置し、
不図示固定部材で不図示ベースに固定してある。
【００３７】可動子は保持部材１５で保持された磁石で
構成されるが、図７に示すように、鉛直方向に着磁され
磁極が逆向きになるように配置された２個の単極磁石１
４−１、１４−２がステージに保持部材５を介して固定
されている。２個の磁石は上下の固定子ユニットの対面
するコイルの間を動くように配置される。各単極磁石１
４−１、１４−２の駆動方向の幅は図８のサドル形コイ
ルの辺寸法の４倍の寸法、また、保持部材５で隔てられ
た２枚の単極磁石４の間の駆動方向の距離はサドル形コ
イルの辺寸法の２倍になっている。
【００３８】駆動シーケンスは、磁石とコイルの相対位
置に応じて駆動コイルを選択的に切り替えて行う点は他
の実施形態と同じであるが、図９に示すように、駆動方
向の寸法において、いつも少なくとも磁石寸法の１．２
５倍の寸法に相当する分のコイルが駆動されている。駆
動コイルが１つのサドル形コイルセットで事足りるステ
ップ１、２では通電するコイルの駆動方向寸法は磁石の
駆動方向寸法の１．２５倍ですむのだが、磁石の移動に
ともなって駆動コイルが２つのサドル形コイルセットに
またがるようになると、通電するコイルの駆動方向寸法
は増加し、最大ではステップ７、８のように磁石の駆動
方向寸法の２．５倍になる。このため、加減速領域が固
定された装置においては、ステップ１、２のように駆動
コイルが１つのサドル形コイルセットで足りる位置に加
減速領域を設定すると、発熱面で最適な設計となる。
【００３９】本実施形態では上記実施形態の作用効果に
加えて、さらに、磁石と対面するコイルは必ず駆動され
ているので、磁石のすべてが推力に寄与しており、単位
可動子質量あたりの推力を大きくすることができ駆動効
率がさらに向上する。
【００４０】また、上述の実施形態と同様に、ヨークを
積層鋼板で構成することによって、磁石とヨークが相対
運動した際にヨークに生じる渦電流を軽減して、より高
速・高精度な位置決めを可能にしている。
【００４１】＜実施形態４＞次に、本発明の第４の実施
形態を説明する。図１０は斜視図、図１１は分解図、図
１２は微動用コイルの詳細図、図１３は駆動シーケンス
を説明する図である。なお、上述の実施形態と同一の符
号は同一の部材を表し、重複する部分については説明を
省略する。
【００４２】本実施形態では 第３実施形態のように駆
動方向の寸法において、（磁石寸法）＜（コイル寸法）
とすることにより磁石のすべての部分が推力に寄与する
ようにすることに加えて、ヨークの長手方向と同一方向
に巻き付けたコイルによってコイル電流による磁束でヨ
ークが飽和してしまうのを防ぎ、大きな推力を得ること
を特徴としている。さらに、可動磁石を単極にすること
によりさらに駆動方向（Ｙ方向）および駆動方向と直角
方向（Ｘ方向）に推力を与えることができる２種の微動
コイルを配置させ、ＸＹ平面微動を達成することを特徴
としている。
【００４３】ステージ２の両側にはリニアモータが設け
られ、ステージ２を駆動方向（Ｙ方向）に動かすように
なっている。リニアモータの固定子は、第３実施形態と
同様のサドル形コイル９をヨーク６に固定した固定子ユ
ニットを上下に配置したもので構成されベースに固定さ
れる。ステージ装置全体としては、この固定子ユニット
をコイル同士が対面するように上下に配置したものをさ
らに左右に配置しベースに固定してある。
【００４４】可動子は保持部材１５−１で保持された磁
石１４で構成されるが、第３実施形態とは異なり、図１
１に示すように鉛直方向に着磁された１個の単極磁石が
ステージ２に保持材１５−１を介して固定されている。
磁石１４は上下の固定子ユニットの対面するコイルの間
を動くように配置される。単極磁石１４の駆動方向の寸
法は第３実施形態と同じく図８の辺寸法の４倍である。
【００４５】次に図１２に示すように、ヨーク６には、
ヨーク６の長手方向と同一方向に巻き付けたＸ微動コイ
ル１２と、ヨークの長手方向に沿って巻き付けたＹ微動
コイル１３が設けられている。Ｘ微動コイル１２は磁石
１４と対面する部分が駆動方向（Ｙ方向）と平行なの
で、これに電流を流すと駆動方向と直角方向（Ｘ方向）
の推力を可動子に与えることができる。ヨーク６にＸ微
動コイル１２を設けた状態で、さらにヨーク６には、ヨ
ーク６の長手方向に沿って巻き付けたＹ微動コイル１３
が構成されている。Ｙ微動コイル１３は磁石１４と対面
する部分が駆動方向と直角なので、これに電流を流すと
駆動方向の推力を可動子に与えることができる。サドル
形コイル９も可動子に駆動方向（Ｙ方向）の推力を与え
ることができるが、磁石位置により駆動するコイルの切
り替えが発生する。一方、Ｙ微動コイル１３は、コイル
の切り替えが必要ないため、高精度な位置制御ができ
る。
【００４６】また、Ｘ微動コイル１２に電流を流すと、
このコイル電流によりコイル磁束がヨーク６を通りにく
くなるため、ヨーク６の磁気飽和を防ぐことによって推
力の飽和を防ぐことができる。したがって、ヨーク断面
積の設計において電流による磁束の飽和をあまり考慮す
る必要がなくなり、ヨーク断面積をより小さくすること
ができる。
【００４７】なお、本実施形態において、可動磁石に第
３実施形態のような鉛直方向に逆向きに着磁された２個
の磁石を用いると、Ｘ微動コイルもＹ微動コイルも磁石
のそれぞれの極によって推力が相殺されトータルとして
力が発生しないが、ヨークの磁気飽和を軽減する目的な
らば、このような可動磁石を用いてもよい。
【００４８】本実施形態ではヨーク６を固定子側にした
ことで、リニアモータの可動子の質量はほぼ半分にな
る。また、ヨークを固定子側にして、固定子ユニットを
対向させて可動子の複数の磁石を両側から挟むように配
置させた結果、磁石による複数の小さい磁路のループを
磁石の両側から有効に活用することが可能となり、推力
を増大することができる。このため、一般に相反する大
推力と軽量化の両立が可能となり、装置の制御応答性が
向上する。
【００４９】また、固定ユニットを対向させて磁石をそ
の間に配置した構成のため、リニアモータの移動方向以
外に働く磁石の吸引力が相殺されるため、より安定した
推力を得ることができる。
【００５０】さらに、磁石と対面するコイルは必ず駆動
されているので、磁石のすべてが推力に寄与しており、
単位可動子質量あたりの推力を大きくすることができ
る。この結果、位置指令に対する応答は第２実施形態よ
りさらに向上する。
【００５１】また、Ｘ微動コイル１２、Ｙ微動コイル１
３をヨーク６に設けることで、ＸＹ平面微動を達成する
ことができる。位置決め制御を行う際は、加減速時のよ
うに駆動電流が大きな場合は磁石１４と対面しているコ
イルを選択して切り替えるサドル形コイル９を用い、駆
動電流が十分小さくて済む速度制御時や位置制御時は駆
動コイルの切り替えが必要ないＹ微動コイル１３を用い
れば、無駄な発熱がない高精度な位置決め制御ができ
る。さらに、Ｘ微動コイル１２によりヨーク６の磁気飽
和を防ぐことができるので、ヨーク６の断面積を薄くす
ることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５２】また、上述の実施形態と同様に、ヨークを
積層鋼板で構成することによって、磁石とヨークが相対
運動した際にヨークに生じる渦電流を軽減して、より高
速・高精度な位置決めを可能にしている。
【００５３】＜実施形態５＞次に前述した第１〜４実施
形態のいずれかのステージをレチクルステージとして搭
載した走査型露光装置のの実施形態を、図１４を用いて
説明する。
【００５４】レチクルステージ７３を支持するレチクル
ステージベース７１ａは、露光装置のウエハステージ９
３を支持する台盤９２に立設されたフレーム９４と一体
であり、他方リニアモータベース７１ｂは台盤９２と別
に床面Ｆに直接固定された支持枠９０に支持される。ま
た、レチクルステージ７３上のレチクルを経てウエハス
テージ９３上のウエハＷを露光する露光光は、破線で示
す光源装置９５から発生される。
【００５５】フレーム９４は、レチクルステージベース
７１ａを支持するとともにレチクルステージ７３とウエ
ハステージ９３の間に投影光学系９６を支持する。レチ
クルステージ７３を加速および減速するリニアモータの
固定子７５がフレーム９４と別体である支持枠９０によ
って支持されているため、レチクルステージ７３のリニ
アモータの駆動力の反力がウエハステージ９３に伝わっ
てその駆動部の外乱となったり、あるいは投影光学系９
６を振動させるおそれはない。
【００５６】なお、ウエハステージ９３は、駆動部によ
ってレチクルステージ７３と同期して走査される。レチ
クルステージ７３とウエハステージ９３の走査中、両者
の位置はそれぞれ干渉計９７，９８によって継続的に検
出され、レチクルステージ７３とウエハステージ９３の
駆動部にそれぞれフィードバックされる。これによって
両者の走査開始位置を正確に同期させるとともに、定速
走査領域の走査速度を高精度で制御することができる。
【００５７】＜実施形態６＞次に上述した露光装置を利
用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明す
る。図１５は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体
チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイク
ロマシン等）の製造のフローを示す。ステップＳ１１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップＳ１２（マスク製作）では設計した回路パター
ンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ１３
（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いて基板であ
るウエハを製造する。ステップＳ１４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回
路を形成する。次のステップＳ１５（組立）は後工程と
呼ばれ、ステップＳ１４によって作製されたウエハを用
いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）等の工程を含む。ステップＳ１６（検
査）ではステップＳ１５で作製された半導体デバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こう
した工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷
（ステップＳ１７）される。
【００５８】図１６は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップＳ２１（酸化）ではウエハの表面を
酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面
に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成）では
ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２
４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ス
テップＳ２５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗
布する。ステップＳ２６（露光）では上記説明した露光
装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光
する。ステップＳ２７（現像）では露光したウエハを現
像する。ステップＳ２８（エッチング）では現像したレ
ジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ２９（レジ
スト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジス
トを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうこと
によって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成され
る。本実施形態の製造方法を用いれば、高集積度の半導
体デバイスを製造することができる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように本発明のリニアモー
タでは、ヨークを固定子側とし、可動子側にはヨークを
設けない構成とすることで、移動体である可動子の質量
が軽減された。また、ヨークを固定子側にして、固定子
ユニットを対向させて可動子の複数の磁石を両側から挟
むように配置させた結果、磁石による複数の小さい磁路
のループを磁石の両側から有効に活用することが可能と
なり、推力を増大することができる。その結果、一般に
相反する軽量化と大推力との両立が可能となり、装置の
低発熱、制御応答性向上、小型化、大推力、といった作
用効果を奏することができる。
【００６０】また、固定ユニットを対向させて磁石をそ
の間に配置した構成のため、リニアモータの移動方向以
外に働く磁石の吸引力が相殺されるため、より安定した
推力を得ることができる。
【００６１】さらにコイルの位相をずらして重ねる構成
とすれば、可動磁石に対して推力に寄与する電流の量を
増加させることができる。さらにサドル形コイルを用い
れば、磁力に対面するコイルがすべて駆動されているの
で、磁力のすべてが推力に寄与することができる。これ
らの結果として可動質量あたりの推力が向上する。
【００６２】また、ヨークに巻き方向が異なる第１コイ
ルおよび第２コイルを設けることで、可動磁石が単極の
場合にＸＹ平面微動を達成することができる。また、可
動磁石が多極の場合にはヨークの長手方向に沿って巻い
た第１コイルによって、ヨークがコイル電流による磁束
で飽和してしまうのを防ぎ、推力を飽和させずにヨーク
の小型化が可能になった。これにより、装置の小型化、
発熱の低減、可動体の固有振動数の向上などを図った。
【００６３】さらに、上記リニアモータを露光装置のス
テージ駆動源として使用することで、装置全体の小型
化、軽量化、ステージ装置の加減速時の装置全体の揺動
の軽減、さらにスループットの向上を図ることが出来、
特に走査型の露光装置においてこの作用効果は顕著にな
る。また、上記露光装置を用いてデバイスを製造すれば
従来以上に高精度なデバイスを製造することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の構成を示す斜視図
【図２】第１実施形態駆動シーケンスを示す図
【図３】第２実施形態の構成を示す斜視図
【図４】第２実施形態の構成を示す分解図
【図５】第２実施形態駆動シーケンスを示す図
【図６】第３実施形態の構成を示す斜視図
【図７】第３実施形態の構成を示す分解図
【図８】第３実施形態のコイル単体図
【図９】第３実施形態駆動シーケンスを示す図
【図１０】第４実施形態の構成を示す斜視図
【図１１】第４実施形態の構成を示す分解図
【図１２】第４実施形態の微動コイル詳細図
【図１３】第４実施形態駆動シーケンスを示す図
【図１４】走査型露光装置の実施形態の全体図
【図１５】半導体生産フロー図
【図１６】ウエハプロセスフロー図
【図１７】従来例のステージ装置の構成を示す斜視図
【図１８】従来例のステージ装置の駆動シーケンスを示
す図
【符号の説明】
１ ガイド ２ ステージ ３ 位置決めすべき物体（レチクル） ４・４−１〜４ 磁石 ５ 保持部材 ６ ヨーク ７ コイル ７Ａ Ａ相コイル ７Ｂ Ｂ相コイル ８ 曲げ部 ９ サドル形コイルセット ９Ａ〜９Ｆ Ａ〜Ｆ相サドル形コイル １０ 可動子 １１ 固定子ユニット １２ Ｘ微動コイル １３ Ｙ微動コイル １４・１４−１〜２ 磁石 １５・１５−１ 保持部材 ４１ ガイド ４２ ステージ ４３ 工作物 ４４ 磁石 ４５ 保持部材 ４６ ヨーク ４７ コイル ４８ 固定子枠 ５０ 固定子 ５１ 可動子 ７１ａ レチクルステージベース ７１ｂ リニアモータベース ７３ レチクルステージ ９０ 支持枠 ９２ 台盤 ９３ ウエハステージ ９４ フレーム ９５ 光源装置 ９６ 投影光学系 ９７・９８ 干渉計 Ｆ 床面 Ｗ ウエハ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電磁駆動によって固定子に対して所定方
    向に移動する可動子を備えたリニアモータであって、該
    固定子はヨークと、該所定方向に沿って配列した複数の
    コイルとを有し、該可動子は複数の磁石を有し、複数の
    該固定子を対向させて該可動子の磁石をその間に配置し
    たことを特徴とするリニアモータ。
  2. 【請求項２】 電磁駆動によって固定子に対して所定方
    向に移動する可動子を備えたリニアモータであって、該
    固定子はヨークと、該所定方向に沿って配列した複数の
    コイルとを有し、該可動子は複数の磁石を有すると共に
    ヨークは有していないことを特徴とするリニアモータ。
  3. 【請求項３】 電磁駆動によって固定子に対して移動す
    る可動子を備えたリニアモータであって、該固定子はヨ
    ークと、該ヨークに第１方向に沿って巻き付けた第１コ
    イルと、該ヨークに該第１方向とは異なる第２方向に沿
    って巻き付けた第２コイルとを有し、該可動子は磁石を
    有すると共にヨークは有していないことを特徴とするリ
    ニアモータ。
  4. 【請求項４】 前記ヨークは一方向に長手形状をなし、
    前記第１方向はヨークの長手方向で、前記第２方向は該
    長手方向と直交方向であることを特徴とする請求項３記
    載のリニアモータ。
  5. 【請求項５】 複数の前記固定子を対向させ前記可動子
    の磁石をその間に配置したことを特徴とする請求項２〜
    ４のいずれか記載のリニアモータ。
  6. 【請求項６】 前記ヨークを積層鋼板で構成したことを
    特徴とする請求項１〜５いずれか記載のリニアモータ。
  7. 【請求項７】 駆動方向において、（磁石寸法）＞（通
    電するコイル寸法）の条件を満たすことを特徴とする請
    求項１または２記載のリニアモータ。
  8. 【請求項８】 駆動方向において、（磁石寸法）＜（通
    電するコイル寸法）の条件を満たすことを特徴とする請
    求項１または２記載のリニアモータ。
  9. 【請求項９】 前記コイルは偏平コイルであることを特
    徴とする請求項１または２記載のリニアモータ。
  10. 【請求項１０】 前記複数のコイルは、前記所定方向に
    沿って位相をずらしながら配列されていることを特徴と
    する請求項１または２記載のリニアモータ。
  11. 【請求項１１】 ２個のコイルを前記所定方向に沿って
    位相をずらして重複配置したものをコイルユニットと
    し、前記固定子は駆動方向に沿って複数並べた該コイル
    ユニットをヨークによって保持した構成を備えたことを
    特徴とする請求項１０記載のリニアモータ。
  12. 【請求項１２】 偏平コイルに曲げ部を設けて、偏平コ
    イルの磁石と対面しない部分に対して磁石と対面する部
    分を隆起あるいは窪ませたことを特徴とする請求項１０
    記載のリニアモータ。
  13. 【請求項１３】 前記複数のコイルは複数のサドル形コ
    イルであることを特徴とする請求項１または２記載のリ
    ニアモータ。
  14. 【請求項１４】 前記固定子が前記第１および第２コイ
    ルとは別の複数の第３コイルを有することを特徴とする
    請求項３または４記載のリニアモータ。
  15. 【請求項１５】 前記複数の第３コイルは前記第１の方
    向に位相をずらしながら重複配列されていることを特徴
    とする請求項１４記載のリニアモータ。
  16. 【請求項１６】 請求項１〜１４のいずれか記載のリニ
    アモータを駆動源として用いてステージを移動させるこ
    とを特徴とするステージ装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載のステージ装置を備
    え、該ステージ装置で保持した部材に露光を行うことを
    特徴とする露光装置。
  18. 【請求項１８】 前記露光装置は走査型露光装置であ
    り、前記ステージ装置によってレチクルを保持すること
    を特徴とする請求項１７記載の露光装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１７または１８記載の露光装置
    を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス
    製造方法。
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