JPH11178311A - Positioning apparatus, driving unit and aligner therewith - Google Patents

Positioning apparatus, driving unit and aligner therewith

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JPH11178311A
JPH11178311A JP10104524A JP10452498A JPH11178311A JP H11178311 A JPH11178311 A JP H11178311A JP 10104524 A JP10104524 A JP 10104524A JP 10452498 A JP10452498 A JP 10452498A JP H11178311 A JPH11178311 A JP H11178311A
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JP
Japan
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magnetic
drive unit
movable body
thrust
positioning device
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JP10104524A
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Japanese (ja)
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Kazuya Ono
一也 小野
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning apparatus which is capable of supporting a table having an object to be positioned, such as a wafer, on it so as to be stable with out making-contact, and position the table accurately with out making contact. SOLUTION: A wafer W is held on a wafer table 5 including a magnet plate, and the wafer table 5 is stored in a magnetic circuit consisting of a bottom yoke 10, a top yoke 16,a strut 15A, and so on. At a bottom surface side of the wafer table 5, a number of driving units 11 are arranged two-dimensionally, constituted by mounting X-coils 12A, 12B, Y-coils 13A, 13B, and a Z-coil 14 respectively with respect to a core 20, the floating force of the wafer table 5 is controlled by the Z-coil 14, and thrusts in with respect to X and Y directions are applied to the wafer table 5 by the X-coils 12A, 12B, and the Y-coils 13A, 13B.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の位置決め対象物が載置された平板状可動体を非接
触で位置決めする位置決め装置、及びこの位置決め装置
を備えた露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning device for non-contact positioning of a flat movable body on which a positioning object such as a semiconductor wafer is placed, and an exposure apparatus having the positioning device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、撮像素子(CC
D等)、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造す
るためのフォトリソグラフィ工程で、マスクとしてのレ
チクルのパターンを投影光学系を介して基板としてのウ
エハ(又はガラスプレート等)の各ショット領域に転写
するステッパー等の投影露光装置が使用されている。こ
のような投影露光装置では、ウエハを高精度に露光位置
に位置決めする必要があるため、ウエハはウエハホルダ
上に真空吸着等によって保持され、従来はこのウエハホ
ルダが高精度に位置決め可能なウエハステージ上に固定
されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device, an image pickup device (CC)
D, etc.), in a photolithography process for manufacturing a liquid crystal display element or a thin film magnetic head, etc., a reticle pattern as a mask is projected onto each shot area of a wafer (or a glass plate, etc.) as a substrate via a projection optical system. A projection exposure apparatus such as a stepper for transferring the image onto a substrate is used. In such a projection exposure apparatus, since it is necessary to position the wafer at the exposure position with high precision, the wafer is held on a wafer holder by vacuum suction or the like, and conventionally, the wafer holder is placed on a wafer stage on which the wafer holder can be positioned with high precision. Had been fixed.

【0003】これに対して最近、ウエハをより高速に、
且つ機械的な案内面の精度等に影響されずに高精度に位
置決めするために、ウエハが載置された平板状のテーブ
ルを非接触で浮上させて位置決めする位置決め装置の開
発が進められている。そして、例えば米国特許(US
P)第5196745号明細書には、ウエハが載置され
たテーブルの上下面に外側がN極及びS極となっている
永久磁石を交互に2次元的に配置し、そのテーブルが収
納される固定体側にそれらの永久磁石に対応した多相コ
イル列を配置した位置決め装置が提案されている。この
位置決め装置では、それらの永久磁石の磁束がテーブル
に対して垂直になっている場所の多相コイルでは水平方
向の推力が発生し、その磁束が水平になっている場所の
コイルでは鉛直方向の推力が発生することを利用して、
そのテーブルを6自由度の方向に非接触で位置決めして
いる。
On the other hand, recently, wafers can be moved at a higher speed.
In addition, in order to perform high-precision positioning without being affected by the accuracy of a mechanical guide surface, etc., development of a positioning device for floating and positioning a flat table on which a wafer is mounted in a non-contact manner has been advanced. . And, for example, US patents (US
P) In the specification of Japanese Patent No. 5196745, permanent magnets having N poles and S poles on the outside are alternately and two-dimensionally arranged on the upper and lower surfaces of a table on which a wafer is mounted, and the table is stored. There has been proposed a positioning device in which a polyphase coil array corresponding to those permanent magnets is arranged on a fixed body side. In this positioning device, a polyphase coil in a place where the magnetic flux of those permanent magnets is perpendicular to the table generates a horizontal thrust, and a coil in the place where the magnetic flux is horizontal generates a vertical thrust. Using the fact that thrust is generated,
The table is positioned without contact in directions of six degrees of freedom.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の非接
触方式の位置決め装置では、可動体としてのテーブルの
上下面に極性が交互に反転する複数の永久磁石が取り付
けられていた。そのため、そのテーブルが大型化し、且
つ重量も重くなっていた。また、多相コイルによる鉛直
方向の推力は非常に小さく、その鉛直方向の推力のみで
その大きな重量のテーブルを浮上させるのは実質的に困
難であった。
As described above, in the conventional non-contact positioning device, a plurality of permanent magnets whose polarities are alternately reversed are mounted on the upper and lower surfaces of a table as a movable body. As a result, the table has become larger and heavier. Further, the thrust in the vertical direction by the polyphase coil is very small, and it is substantially difficult to levitate the table having the large weight only by the thrust in the vertical direction.

【0005】また、その位置決め装置は、テーブルの移
動ストロークの2倍の大きさのコイル列を必要とするた
め、装置が大型化するという不都合があった。本発明は
斯かる点に鑑み、ウエハのような位置決め対象物が載置
された可動体を安定に支持できると共に、その可動体を
正確に位置決めできる位置決め装置を提供することを第
1の目的とする。
In addition, the positioning device requires a coil array having a size twice as large as the moving stroke of the table. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, a first object of the present invention is to provide a positioning device that can stably support a movable body on which a positioning target such as a wafer is mounted, and that can accurately position the movable body. I do.

【0006】また、本発明はその可動体の移動ストロー
クに比べて駆動機構をあまり大型化することなく非接触
にその可動体を位置決めできる位置決め装置を提供する
ことを第2の目的とする。更に本発明は、そのような位
置決め装置で使用できる駆動ユニット、及びそのような
位置決め装置を備え、高いスループットで高精度に半導
体素子等を製造できる露光装置を提供することをも目的
とする。
It is a second object of the present invention to provide a positioning device which can position the movable body in a non-contact manner without making the driving mechanism much larger than the moving stroke of the movable body. Still another object of the present invention is to provide a drive unit that can be used in such a positioning device, and an exposure apparatus that includes such a positioning device and that can manufacture a semiconductor element or the like with high throughput and high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の位置
決め装置は、位置決め対象物(W)が載置される可動体
(6)を位置決めするための位置決め装置であって、可
動体(6)に一体的に組み込まれ可動体(6)の移動面
に垂直な一方向に向かう磁束を発生する(例えば平板状
の1枚、又は複数枚の)発磁体(8)と、可動体(6)
及び発磁体(8)を上下に挟むように配置され発磁体
(8)と共に磁気回路を形成する磁気部材(10,15
A〜15C,16)と、発磁体(8)とその磁気部材と
の間に配置され発磁体(8)を駆動する駆動ユニット
(11)と、を備えている。
A first positioning device according to the present invention is a positioning device for positioning a movable body (6) on which a positioning object (W) is placed, the movable body (6) being provided. ), Which generate a magnetic flux directed in one direction perpendicular to the moving surface of the movable body (6) (for example, one or a plurality of flat plates), and a movable body (6). )
And magnetic members (10, 15) arranged so as to sandwich the magnetic body (8) up and down to form a magnetic circuit with the magnetic body (8).
A to 15C, 16), and a drive unit (11) arranged between the magnetic body (8) and the magnetic member to drive the magnetic body (8).

【0008】そして、その駆動ユニット(11)は、発
磁体(8)に対してその移動面に垂直な方向に可変の推
力を発生するように巻回された浮上用コイル(14)を
有し、その磁気部材、及び駆動ユニット(11)によっ
てその可動体を非接触状態で位置決めするものである。
The drive unit (11) has a levitation coil (14) wound so as to generate a variable thrust in a direction perpendicular to the moving surface with respect to the magnet body (8). The movable body is positioned in a non-contact state by the magnetic member and the drive unit (11).

【0009】斯かる本発明によれば、可動体(6)及び
発磁体(8)よりなる可動テーブル(6,8)は、薄く
軽量化できる。このとき、発磁体(8)が可動体(6)
を兼用してもよい。また、本発明では主に2つの磁気回
路が形成される。第1の磁気回路は、発磁体(8)のN
極から出た磁束が上面、又は底面の磁気部材、及びそれ
に対向する磁気部材を介して発磁体(8)のS極に戻る
磁気回路である。第2の磁気回路は、発磁体(8)のN
極から出た磁束が空間中にリークして例えば上面の磁気
部材を通ってそのS極に戻る磁気回路である。
According to the present invention, the movable table (6, 8) comprising the movable body (6) and the magnetizing body (8) can be made thinner and lighter. At this time, the magnetic body (8) is moved to the movable body (6).
May also be used. In the present invention, two magnetic circuits are mainly formed. The first magnetic circuit includes the N of the magnet (8).
This is a magnetic circuit in which the magnetic flux from the pole returns to the S-pole of the magnetic generator (8) via the magnetic member on the top or bottom surface and the magnetic member facing the magnetic member. The second magnetic circuit includes the N of the magnet (8).
This is a magnetic circuit in which the magnetic flux from the pole leaks into the space and returns to the S pole through, for example, a magnetic member on the upper surface.

【0010】第1、及び第2の磁気回路はそれぞれ可動
テーブル(6,8)に対して上面、及び底面の磁気部材
への吸引力を発生しており、この吸引力を磁気的に制御
することでその可動テーブルに浮上力が発生して、その
可動テーブルの自重を支えることができる。これによっ
て、駆動ユニット(11)の浮上用コイル(14)は反
発力、又は吸引力を所定範囲で調整するのみでよくなる
ため、その発熱は最小となる。その吸引力を磁気的に制
御するには、その可動テーブルの高さを調整してもよ
く、駆動ユニット(11)のコイルの大きさを調整して
もよく、その磁気部材のパーミアンスを調整してもよ
い。
The first and second magnetic circuits generate an attractive force on the upper and lower magnetic members with respect to the movable table (6, 8), respectively, and magnetically control the attractive force. As a result, a floating force is generated on the movable table, and the weight of the movable table can be supported. Thereby, the floating coil (14) of the drive unit (11) only needs to adjust the repulsive force or the attraction force within a predetermined range, so that the heat generation is minimized. To magnetically control the attraction force, the height of the movable table may be adjusted, the size of the coil of the drive unit (11) may be adjusted, and the permeance of the magnetic member may be adjusted. You may.

【0011】そして、例えば3個以上の駆動ユニット
(11)の浮上用コイルでの反発力、又は吸引力を制御
することで、その可動テーブルの高さ、及び2軸の周り
の傾斜角が制御できる。即ち、高さ方向の位置決めを正
確に行うことができる。次に、本発明の第2の位置決め
装置は、その本発明の第1の位置決め装置において、そ
の駆動ユニット(11)が、その磁気回路内で磁束を通
過させるコア部材(20)と、発磁体(8)に対してそ
の移動面内の第1の方向にローレンツ力よりなる推力を
発生するようにそのコア部材に巻回された第1の推力発
生用コイル(12A)と、発磁体(8)に対してその移
動面内のその第1の方向に交差する第2の方向にローレ
ンツ力よりなる推力を発生するようにそのコア部材に巻
回された第2の推力発生用コイル(13A)と、を有す
るものである。
For example, by controlling the repulsive force or the attractive force of the levitation coil of three or more drive units (11), the height of the movable table and the inclination angle around the two axes are controlled. it can. That is, positioning in the height direction can be performed accurately. Next, a second positioning device of the present invention is the first positioning device of the present invention, wherein the drive unit (11) includes a core member (20) that allows a magnetic flux to pass through the magnetic circuit; (8) a first thrust generating coil (12A) wound around the core member so as to generate a thrust consisting of Lorentz force in a first direction in the moving plane; ), A second thrust generating coil (13A) wound around the core member so as to generate a thrust consisting of Lorentz force in a second direction intersecting the first direction in the moving plane. And

【0012】斯かる第2の位置決め装置によれば、その
可動テーブルの底面、又は上面の推力発生用コイル(1
2A,13A)に流れる電流と、発磁体(8)の磁束と
によって発生するローレンツ力の反力によって、その可
動テーブルに対して2次元的な推力が発生する。従っ
て、その推力発生用コイルを例えば3個(駆動ユニット
としては2個)設けることで、その可動テーブルに対し
て2次元の大きな推力、及び回転力を付与できる。即
ち、2次元平面内でその可動テーブル(6,8)を正確
に位置決めできる。
According to the second positioning device, the thrust generating coil (1) on the bottom surface or the upper surface of the movable table is provided.
2A, 13A) and a reaction force of Lorentz force generated by the magnetic flux of the magnet (8), a two-dimensional thrust is generated on the movable table. Therefore, by providing, for example, three thrust generating coils (two drive units), a large two-dimensional thrust and rotational force can be applied to the movable table. That is, the movable table (6, 8) can be accurately positioned in a two-dimensional plane.

【0013】そして、その第1の位置決め装置と第2の
位置決め装置とを組み合わせることによって、その可動
テーブルを非接触で正確に6自由度で位置決めできる。
この際に、その可動テーブルの移動ストロークに対し
て、複数の駆動ユニットの設置面積は同程度でよいた
め、位置決め装置が大型化することはない。また、複数
のその駆動ユニットは磁気的に直接連結されていないの
で、各コイルのインダクタンスを低減でき、電流の応答
性が向上するため、高速に位置決めを行うことができ
る。
[0013] By combining the first positioning device and the second positioning device, the movable table can be accurately positioned in six degrees of freedom without contact.
At this time, the installation area of the plurality of drive units may be approximately the same as the moving stroke of the movable table, so that the positioning device does not increase in size. Further, since the plurality of drive units are not directly connected magnetically, the inductance of each coil can be reduced, and the response of the current is improved, so that the positioning can be performed at high speed.

【0014】次に、本発明による第3の位置決め装置
は、位置決め対象物(W)が載置される可動体(6)を
位置決めするための位置決め装置であって、その可動体
に一体的に組み込まれその可動体の移動面に垂直な一方
向に向かう磁束を発生する発磁体(8)と、その可動体
及びその発磁体を上下に挟むように配置されその発磁体
と共に磁気回路を形成する磁気部材(10,15A〜1
5C,16)と、その発磁体とその磁気部材との間に配
置されその発磁体を駆動する駆動ユニット(70X;7
4X)と、を備えている。
Next, a third positioning device according to the present invention is a positioning device for positioning a movable body (6) on which a positioning object (W) is mounted, and is integrated with the movable body. A magnetic body (8) that is incorporated and generates a magnetic flux directed in one direction perpendicular to the moving surface of the movable body, and is arranged so as to sandwich the movable body and the magnetic body up and down to form a magnetic circuit with the magnetic body. Magnetic member (10, 15A-1)
5C, 16) and a drive unit (70X; 7) disposed between the magnet and the magnetic member to drive the magnet.
4X).

【0015】そして、その駆動ユニット(70X;74
X)は、その磁気回路内で磁束を通過させるコア部材
(71;75)と、その発磁体に対してその移動面に沿
った方向にローレンツ力よりなる推力を発生するように
そのコア部材に巻回された推力発生用コイル(73;7
3d,73e))と、その発磁体に対してその移動面に
垂直な方向に可変の推力を発生するようにそのコア部材
に巻回された浮上用コイル(72A,72B;76)
と、を有し、その磁気部材、及び駆動ユニットによって
その可動体を位置決めするものである。
Then, the drive unit (70X; 74)
X) includes a core member (71; 75) that allows a magnetic flux to pass through the magnetic circuit, and a core member (71; 75) that generates a thrust of Lorentz force on the magnetic field in a direction along the moving surface. The wound thrust generating coil (73; 7)
3d, 73e)) and a levitation coil (72A, 72B; 76) wound around the core member so as to generate a variable thrust on the magnetized body in a direction perpendicular to the moving surface.
And the movable member is positioned by the magnetic member and the drive unit.

【0016】斯かる第3の位置決め装置によっても、そ
の可動体はその発磁体と共にその磁気回路によって大部
分の重量が支持されている。そして、その浮上用コイル
によってその可動体の高さ、及び傾斜角の制御が行わ
れ、その推力発生用コイルによってその可動体の移動面
内での位置が制御される。この場合、一例として、その
コア部材(71)は、その発磁体側に凸部を向けた円弧
状の部材であり、かつこの円弧状の部材の2つの端部が
その磁気部材に磁気的に連結され、その推力発生用コイ
ル(73)は、その円弧状の部材の中間部に巻回され、
かつその推力発生用コイルは外側の面積が実質的にその
コア部材の面積以上であると共に、その外側の面積に対
して内側の面積が狭く形成され、その浮上用コイル(7
2A,72B)は、その円弧状の部材の2つの端部に巻
回されているものである。
Even with the third positioning device, the movable body is supported for the most part by the magnetic circuit together with the magnetizing body. Then, the height and tilt angle of the movable body are controlled by the levitation coil, and the position of the movable body in the moving plane is controlled by the thrust generating coil. In this case, as an example, the core member (71) is an arc-shaped member having a convex portion directed toward the magnetizing body, and two ends of the arc-shaped member are magnetically attached to the magnetic member. And the thrust generating coil (73) is wound around an intermediate portion of the arc-shaped member,
The thrust generating coil has an outer area substantially equal to or larger than an area of the core member, and an inner area is formed to be smaller than the outer area.
2A, 72B) are wound around two ends of the arc-shaped member.

【0017】こられの場合、その可動体のその移動面内
での位置を計測する位置計測系(17X,17Y,18
X,18Y1,18Y2)を設けることが望ましい。そ
の位置計測結果に基づいて駆動ユニット(11)を駆動
することによって、閉ループ方式で高精度にその可動体
の位置決めが行われる。また、発磁体(8)の変形量を
計測する変形量計測系(9A〜9D)を設けるようにし
てもよい。例えばこれらの近傍に伸縮するアクチュエー
タを設けておき、検出される歪を相殺するようにそれら
のアクチュエータを駆動することで発磁体(8)の変形
が抑制される。アクチュエータを使用する代わりに複数
の浮上用コイル(14)で発生する浮上力を制御しても
よい。
In this case, a position measuring system (17X, 17Y, 18) for measuring the position of the movable body in the moving plane.
X, 18Y1, 18Y2). By driving the drive unit (11) based on the position measurement result, the movable body is positioned with high accuracy in a closed loop system. Moreover, you may make it provide the deformation amount measurement system (9A-9D) which measures the deformation amount of the magnetic body (8). For example, an actuator that expands and contracts is provided in the vicinity of these components, and the actuator is driven so as to cancel the detected strain, thereby suppressing the deformation of the magnetic body (8). Instead of using an actuator, a levitation force generated by a plurality of levitation coils (14) may be controlled.

【0018】また、発磁体(8)に、この発磁体の磁気
による変形を自立的に相殺するように変形する磁歪部材
を被着してもよい。その磁歪部材としては、例えばフェ
ライトガーネット系、又は希土類合金系等の磁歪材料よ
り形成された部材が使用できる。このように磁歪材料を
使用するとき、その発磁体が磁場によって凸に歪み易い
位置には、磁場によって収縮する磁歪材料(CoFe2
4 やSmFe2 等)を被着すればよく、その発磁体が
磁場によって凹に歪み易い位置には、磁場によって膨張
する磁歪材料(TbFe2 や70wt%Tb−30wt
%Fe等)を被着すればよい。
Further, the magnetostrictive member (8) may be provided with a magnetostrictive member that deforms so as to autonomously cancel the deformation of the magnetic body due to magnetism. As the magnetostrictive member, for example, a member formed of a magnetostrictive material such as a ferrite garnet type or a rare earth alloy type can be used. When a magnetostrictive material is used as described above, a magnetostrictive material (CoFe 2) that contracts due to a magnetic field is located at a position where the magnetic field is likely to be distorted by a magnetic field.
O 4 and SmFe 2, etc.) may be deposited to, the distortion easily position the concave its magnetism generation body is by a magnetic field, a magnetostrictive material that expands by the magnetic field (TbFe 2 and 70 wt% Tb-30 wt
% Fe or the like).

【0019】また、本発明による第4の位置決め装置
は、位置決め対象物(W)が載置される可動体(44)
を位置決めするための位置決め装置であって、可動体
(44)に連結され、それぞれ可動体(44)の移動面
に垂直な一方向に向かう磁束を発生する第1及び第2の
発磁体(45A,45B)と、第1及び第2の発磁体
(45A,45B)をそれぞれ上下に挟むように連結さ
れた状態で配置されると共に、第1及び第2の発磁体
(45A,45B)と共にそれぞれ磁気回路を形成する
磁気部材(46)と、第1の発磁体(45)と磁気部材
(46)との間に配置されこの発磁体を駆動する第1の
駆動ユニット(11)と、第2の発磁体(45B)と磁
気部材(46)との間に配置されこの発磁体を駆動する
第2の駆動ユニット(11C)と、を備えている。
A fourth positioning device according to the present invention provides a movable body (44) on which a positioning object (W) is placed.
And a first and second magnetic field generator (45A) connected to the movable body (44) and generating magnetic fluxes directed in one direction perpendicular to the moving surface of the movable body (44), respectively. , 45B) and the first and second magnets (45A, 45B) are arranged so as to be sandwiched vertically, respectively, and together with the first and second magnets (45A, 45B), respectively. A magnetic member (46) forming a magnetic circuit, a first drive unit (11) disposed between the first magnetic body (45) and the magnetic member (46) for driving the magnetic body, and a second drive unit (11). And a second drive unit (11C) disposed between the magnetic body (45B) and the magnetic member (46) to drive the magnetic body.

【0020】そして、第1の駆動ユニット(11)は、
その磁気回路内で第1の発磁体(45A)に対してその
移動面に垂直な方向に可変の推力を発生するように巻回
された浮上用コイル(14)を有し、第2の駆動ユニッ
ト(11C)は、その磁気回路内でその第2の発磁体に
対してその移動面に垂直な方向に可変の推力を発生する
ように巻回された浮上用コイル(14)を有し、その磁
気部材、第1の駆動ユニット、及び第2の駆動ユニット
によってその可動体を非接触状態で位置決めするもので
ある。
Then, the first drive unit (11)
A levitation coil (14) wound in the magnetic circuit so as to generate a variable thrust with respect to the first magnet (45A) in a direction perpendicular to the moving surface, and a second drive The unit (11C) has a levitation coil (14) wound so as to generate a variable thrust with respect to the second magnet in a direction perpendicular to the moving surface in the magnetic circuit, The movable member is positioned in a non-contact state by the magnetic member, the first drive unit, and the second drive unit.

【0021】斯かる本発明によれば、ウエハ等の位置決
め対象物が載置される可動体(44)は、例えば細長い
平板状の非磁性材料から構成され、可動体(44)の両
端部に第1及び第2の発磁体(45A,45B)が連結
され、可動体(44)の一端の底面若しくは上面(又は
両面)に第1の駆動ユニット(11)が配置され、可動
体(44)の他端の底面若しくは上面(又は両面)に第
2の駆動ユニット(11C)が配置される。そして、可
動体(44)に対する浮上力の大部分はその磁気回路
(第1の磁気回路)、及び空間中にリークする磁束で形
成される第2の磁気回路によって与えられる。
According to the present invention, the movable body (44) on which a positioning object such as a wafer is placed is made of, for example, a long and thin flat non-magnetic material, and is provided at both ends of the movable body (44). The first and second magnetizing members (45A, 45B) are connected, and the first drive unit (11) is disposed on the bottom surface or the upper surface (or both surfaces) of one end of the movable body (44), and the movable body (44) The second drive unit (11C) is arranged on the bottom surface or the upper surface (or both surfaces) of the other end of. Most of the levitation force on the movable body (44) is given by its magnetic circuit (first magnetic circuit) and the second magnetic circuit formed by magnetic flux leaking into the space.

【0022】また、可動体(44)の移動面の2方向を
X方向、Y方向として、その移動面に垂直な方向をZ方
向とすると、それらの駆動ユニットによって可動体(4
4)はZ方向に非接触で正確に位置決めされる。この際
に、可動体(44)の中央部には磁束が殆ど存在しない
ため、例えば電子線転写装置等にもその位置決め装置が
適用できる。
When two directions of the moving surface of the movable body (44) are defined as an X direction and a Y direction, and a direction perpendicular to the moving surface is defined as a Z direction, the movable units (4
4) is accurately positioned without contact in the Z direction. At this time, since the magnetic flux hardly exists at the center of the movable body (44), the positioning device can be applied to, for example, an electron beam transfer device.

【0023】これらの場合において、その可動体が位置
決めされる際に発生する推力による反力を、床に逃がす
構造を有することが望ましい。これによって振動の発生
が抑制される。また、その発磁体は、単極(発磁体が複
数個有る場合には、全部が同一方向に磁束を発生するこ
と)、又は多極の何れでもよい。
In these cases, it is desirable to have a structure in which the reaction force due to the thrust generated when the movable body is positioned is released to the floor. Thereby, generation of vibration is suppressed. In addition, the magnetic body may be either a single pole (when there are a plurality of magnetic bodies, all generate a magnetic flux in the same direction) or a multipole.

【0024】次に、本発明の露光装置は、上記の本発明
の位置決め装置を備え、この位置決め装置で位置決めさ
れる基板(W)上にマスクパターンを転写するものであ
る。露光装置としては、光学式の投影露光装置の他に電
子線転写装置等も使用できる。次に本発明による駆動ユ
ニットは、発磁体と磁気部材とから形成される磁気回路
内に配置され、ローレンツ力を発生する駆動ユニット
(70X;74X)であって、その磁気回路内で第1方
向に磁束を通過させると共に、その磁気部材と磁気的に
連結されるコア部材(71;75)と、そのコア部材に
その第1方向に直交する第2方向に巻回されたコイル
(73;73d,73e)と、を備え、そのコイルはそ
の発磁体側に面積が大きく、その発磁体と反対側に面積
が狭くなるように巻回されているものである。
Next, an exposure apparatus of the present invention includes the above-described positioning apparatus of the present invention, and transfers a mask pattern onto a substrate (W) positioned by the positioning apparatus. As the exposure device, an electron beam transfer device or the like can be used in addition to the optical projection exposure device. Next, the drive unit according to the present invention is a drive unit (70X; 74X) that is disposed in a magnetic circuit formed by a magnetic body and a magnetic member and generates Lorentz force, and in the magnetic circuit in the first direction. And a coil (73; 73d) wound around the core member in a second direction orthogonal to the first direction. , 73e), and the coil is wound so that the area is large on the side of the magnet and the area is small on the side opposite to the magnet.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
につき図面を参照して説明する。本例は投影露光装置に
おける半導体ウエハの位置決め部に本発明を適用したも
のである。図1は、本例の投影露光装置を示す概略構成
図であり、この図1において、照明光学系1からの露光
光(水銀ランプのi線等の輝線、又はエキシマレーザ光
等)ILにより、レチクルRの下面に形成されたパター
ンが均一な照度分布で照明され、露光光ILのもとでレ
チクルRのパターンが投影光学系3を介して所定の投影
倍率β(βは例えば1/4,1/5等)で、半導体ウエ
ハ(以下、単に「ウエハ」という)W上の所定のショッ
ト領域に投影される。ウエハWの表面にはフォトレジス
トが塗布され、その表面は投影光学系3の像面にほぼ合
致している。以下、投影光学系3の光軸AXに平行にZ
軸を取り、光軸AXに垂直な平面内で図1の紙面に平行
にX軸を、図1の紙面に垂直にY軸を取って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a positioning section of a semiconductor wafer in a projection exposure apparatus. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, exposure light (bright line such as i-line of a mercury lamp or excimer laser light) IL from an illumination optical system 1 is used. The pattern formed on the lower surface of the reticle R is illuminated with a uniform illuminance distribution, and the pattern of the reticle R is exposed to a predetermined projection magnification β (β is, for example, 1/4, 1 /) and projected onto a predetermined shot area on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) W. A photoresist is applied to the surface of the wafer W, and the surface substantially matches the image plane of the projection optical system 3. Hereinafter, Z is parallel to the optical axis AX of the projection optical system 3.
The description will be made by taking an axis, an X axis in a plane perpendicular to the optical axis AX, parallel to the plane of FIG. 1, and a Y axis perpendicular to the plane of FIG.

【0026】レチクルRは、X方向、Y方向、及び回転
方向に微動可能なレチクルステージ2上に保持され、レ
チクルステージ2の位置は不図示のレーザ干渉計の計測
値に基づいて制御されている。一方、本例の薄い円板状
のウエハWは、薄い円板状のウエハホルダ4(図2参
照)上に例えば静電吸着で保持され、ウエハホルダ4は
全体として矩形の平板状のウエハテーブル5上に固定さ
れている。本例のウエハテーブル5は、ウエハホルダ4
側から順に、非磁性体としてのセラミックス製のプレー
ト6、及びZ方向に向かう一様な磁束を発生している1
枚の磁石板8を貼り合わせたものであり、磁石板8は、
例えば底面側がN極で上面側がS極(逆でも可)の1枚
の永久磁石である。
The reticle R is held on a reticle stage 2 that can be finely moved in the X direction, the Y direction, and the rotation direction, and the position of the reticle stage 2 is controlled based on a measurement value of a laser interferometer (not shown). . On the other hand, the thin disk-shaped wafer W of the present example is held on a thin disk-shaped wafer holder 4 (see FIG. 2) by, for example, electrostatic attraction. It is fixed to. The wafer table 5 according to the present embodiment includes a wafer holder 4
In order from the side, a ceramic plate 6 as a non-magnetic material and a uniform magnetic flux 1 directed in the Z direction are generated.
The magnet plate 8 is bonded together, and the magnet plate 8
For example, one permanent magnet has an N pole on the bottom side and an S pole on the top side (the reverse is also possible).

【0027】また、ウエハテーブル5の底面側にはウエ
ハテーブル5の移動範囲の全面を覆うように強磁性体よ
りなる平板状の底部ヨーク10が配置され、底部ヨーク
10は、不図示の床上に直接、又は防振ゴム等の防振機
構を介して設置されている。底部ヨーク10の上面に多
数の駆動ユニット11が取り付けられ、各駆動ユニット
11の駆動回路がウエハテーブル駆動系23内に組み込
まれている。駆動ユニット11は、それぞれ磁石板8
(ひいてはウエハテーブル5)にX方向、Y方向、Z方
向への可変の推力を付与する(詳細後述)。これらの駆
動ユニット11は、非磁性体の薄板よりなり狭い中空部
が設けられたカバー部材21に覆われている。カバー部
材21は、駆動ユニット11用の冷却装置としても機能
しており、カバー部材21の中空部には、供給口21a
を介して不図示の冷媒供給装置から温度の低い液体より
なる冷媒が供給され、カバー部材21内を流れて多数の
駆動ユニット11から発生する熱を吸収した冷媒は、排
出口21bからその冷媒供給装置に戻されている。本例
の各駆動ユニット11で発生する熱量は少ないが、僅か
に発生する熱量もカバー部材21内の冷媒によって外部
に運ばれるため、ウエハテーブル5の温度上昇が少な
く、高精度に位置決めが行われる。
A flat bottom yoke 10 made of a ferromagnetic material is disposed on the bottom side of the wafer table 5 so as to cover the entire movement range of the wafer table 5, and the bottom yoke 10 is placed on a floor (not shown). It is installed directly or via an anti-vibration mechanism such as anti-vibration rubber. A large number of drive units 11 are mounted on the upper surface of the bottom yoke 10, and a drive circuit of each drive unit 11 is incorporated in the wafer table drive system 23. The drive units 11 each include a magnet plate 8
(Thus, the wafer table 5) is given a variable thrust in the X, Y, and Z directions (details will be described later). These drive units 11 are covered by a cover member 21 made of a non-magnetic thin plate and provided with a narrow hollow portion. The cover member 21 also functions as a cooling device for the drive unit 11, and a supply port 21 a is provided in a hollow portion of the cover member 21.
A refrigerant made of a low-temperature liquid is supplied from a refrigerant supply device (not shown) through the, and the refrigerant that flows through the cover member 21 and absorbs heat generated from the large number of drive units 11 is supplied from the outlet 21b. Returned to device. Although the amount of heat generated in each drive unit 11 of this example is small, the amount of heat generated slightly is also carried outside by the refrigerant in the cover member 21, so that the temperature rise of the wafer table 5 is small and positioning is performed with high accuracy. .

【0028】また、ウエハテーブル5の上面側には、強
磁性体からなる平板状のトップヨーク16が配置され、
トップヨーク16の中央部の開口16aに投影光学系3
の先端部が差し込まれている。投影光学系3の鏡筒は強
磁性体より形成され、投影光学系3の先端部もトップヨ
ーク16の一部となっている。そして、底部ヨーク10
とトップヨーク16とは4隅で強磁性体よりなる支柱1
5A〜15D(図1では15A,15Bのみが現れてい
る)によって連結され、底部ヨーク10、磁石板8、ト
ップヨーク16、及び支柱15A,15B等が第1の閉
じた磁気回路を形成している。更に、磁石板8のN極か
ら空間中にリークした磁束がトップヨーク16を経て磁
石板8のS極に戻るという第2の磁気回路も形成され、
本例では主に第2の磁気回路によってウエハテーブル5
には定常的な浮上力が与えられている。実際には駆動ユ
ニット11によって磁石板8を底部ヨーク10側に吸引
する推力を発生することによって、磁石板8(ウエハテ
ーブル5)はZ方向の所望の位置で浮上した状態で安定
に支持される。
A flat top yoke 16 made of a ferromagnetic material is arranged on the upper surface side of the wafer table 5.
The projection optical system 3 is inserted into the opening 16a at the center of the top yoke 16.
The tip of is inserted. The lens barrel of the projection optical system 3 is formed of a ferromagnetic material, and the tip of the projection optical system 3 is also a part of the top yoke 16. And the bottom yoke 10
And the top yoke 16 are pillars 1 made of a ferromagnetic material at four corners.
5A to 15D (only 15A and 15B are shown in FIG. 1), the bottom yoke 10, the magnet plate 8, the top yoke 16, and the columns 15A and 15B form a first closed magnetic circuit. I have. Further, there is also formed a second magnetic circuit in which magnetic flux leaked into the space from the N pole of the magnet plate 8 returns to the S pole of the magnet plate 8 via the top yoke 16,
In this example, the wafer table 5 is mainly formed by the second magnetic circuit.
Has a constant levitation force. Actually, by generating a thrust for attracting the magnet plate 8 to the bottom yoke 10 by the drive unit 11, the magnet plate 8 (wafer table 5) is stably supported in a floating state at a desired position in the Z direction. .

【0029】本来、磁石の吸引力は非線形で負の剛性を
持つため、ウエハテーブル5のZ方向の位置の制御は困
難であるように思われるが、本例のその第2の磁気回路
を磁場解析した所、その定常的浮上力は負の剛性を持つ
ものの非線形性の程度は非常に小さいことが判明した。
従って、Z方向の位置は容易に所定の目標値に安定化す
ることができ、且つ応答性にも優れている。
Since the attractive force of the magnet is originally nonlinear and has negative rigidity, it seems that it is difficult to control the position of the wafer table 5 in the Z direction. Analysis showed that the steady levitation force had a negative stiffness, but the degree of nonlinearity was very small.
Therefore, the position in the Z direction can be easily stabilized at a predetermined target value, and the responsiveness is excellent.

【0030】また、ウエハテーブル5の上面のウエハホ
ルダ4の周囲の3箇所に、合成ゴム等からなる円柱状の
柔らかいタッチダウン部材7A〜7C(図2参照)が固
定され、ウエハテーブル5がトップヨーク16側に吸引
されても、タッチダウン部材7A〜7Cによって衝撃力
が緩和されるようになっている。そして、ウエハテーブ
ル5のプレート6の上面の−X方向の端部にX軸の移動
鏡17Xが固定され、+Y方向の端部にY軸の移動鏡1
7Yが固定され、移動鏡17Xにレーザ干渉計18Xか
らのレーザビームがX軸に平行に照射され、移動鏡17
Yに2個の並列に配置されたレーザ干渉計18Y1,1
8Y2(図2参照)からのレーザビームがY軸に平行に
照射されている。レーザ干渉計18X,18Y1,18
Y2はそれぞれ対応する移動鏡18X,18Yの変位を
例えば0.001μm〜0.01μm程度の分解能で計
測し、計測結果を図1の装置全体の動作を統轄制御する
主制御系22に出力する。この場合、例えばレーザ干渉
計18Xの計測値、及びレーザ干渉計18Y1,18Y
2の計測値の平均値よりそれぞれウエハテーブル5(ウ
エハW)のX座標、及びY座標が求められ、Y軸の2つ
のレーザ干渉計18Y1,18Y2の計測値の差分より
ウエハテーブル5の回転角が求められる。主制御系22
は、その計測値に基づいてウエハテーブル駆動系23を
介して、ウエハテーブル5の底面側に配置された多数の
駆動ユニット11による推力を制御することによって、
ウエハテーブル5(ウエハW)の位置決めを行う。
At the three positions around the wafer holder 4 on the upper surface of the wafer table 5, cylindrical soft touch-down members 7A to 7C (see FIG. 2) made of synthetic rubber or the like are fixed. Even if sucked to the 16 side, the impact force is reduced by the touch-down members 7A to 7C. An X-axis movable mirror 17X is fixed to an end in the -X direction of the upper surface of the plate 6 of the wafer table 5, and a Y-axis movable mirror 1 is attached to an end in the + Y direction.
7Y is fixed, and the movable mirror 17X is irradiated with a laser beam from the laser interferometer 18X in parallel with the X axis.
Y, two laser interferometers 18Y1,1 arranged in parallel
A laser beam from 8Y2 (see FIG. 2) is irradiated in parallel to the Y axis. Laser interferometers 18X, 18Y1, 18
Y2 measures the displacements of the corresponding movable mirrors 18X and 18Y with a resolution of, for example, about 0.001 μm to 0.01 μm, and outputs the measurement results to the main control system 22 which controls the overall operation of the apparatus in FIG. In this case, for example, the measurement values of the laser interferometer 18X and the laser interferometers 18Y1 and 18Y
The X coordinate and the Y coordinate of the wafer table 5 (wafer W) are respectively obtained from the average value of the measurement values of the two, and the rotation angle of the wafer table 5 is obtained from the difference between the measurement values of the two laser interferometers 18Y1 and 18Y2 on the Y axis. Is required. Main control system 22
By controlling the thrust by a number of drive units 11 arranged on the bottom side of the wafer table 5 through the wafer table drive system 23 based on the measured values,
The wafer table 5 (wafer W) is positioned.

【0031】また、不図示であるが、投影光学系3の側
面(トップヨーク16の一部)にはウエハWの表面にス
リット像等を投影して、そのウエハWからの反射光によ
って再結像されるスリット像の横ずれ量からウエハWの
デフォーカス量を検出する斜入射方式の焦点位置検出系
も配置され、この焦点位置検出系の出力等に基づいて主
制御系22は、オートフォーカス方式でウエハWのZ方
向の位置及び傾斜角の制御を行ってウエハWの表面を投
影光学系3の像面に合わせ込む。そして、露光時には、
ウエハW上の或るショット領域への露光が終了すると、
複数の駆動ユニット11を介してウエハWを非接触で高
速にステッピングして次のショット領域を投影光学系3
の露光フィールドに移動して、レチクルRのパターン像
をそのショット領域へ投影露光するという動作がステッ
プ・アンド・リピート方式で繰り返されて、ウエハWの
各ショット領域への露光が行われる。
Although not shown, a slit image or the like is projected on the side surface (part of the top yoke 16) of the projection optical system 3 on the surface of the wafer W, and re-combined by reflected light from the wafer W. An oblique incidence type focus position detection system for detecting the defocus amount of the wafer W from the lateral shift amount of the slit image to be formed is also provided. Based on the output of the focus position detection system and the like, the main control system 22 performs an auto focus method. Then, the position and the tilt angle of the wafer W in the Z direction are controlled to adjust the surface of the wafer W to the image plane of the projection optical system 3. And at the time of exposure,
When exposure to a certain shot area on the wafer W is completed,
The wafer W is stepped at a high speed in a non-contact manner through a plurality of drive units 11 to project a next shot area into the projection optical system 3.
, And the operation of projecting and exposing the pattern image of the reticle R to the shot area by the step-and-repeat method is repeated, and the exposure of each shot area of the wafer W is performed.

【0032】さて、上述のように本例のウエハテーブル
5の磁石板8には、その底面に配置された多数の駆動ユ
ニット11によってX方向、Y方向、Z方向への推力が
付与されている。以下では、駆動ユニット11の構成、
及び動作につき詳細に説明する。図2は、図1のトップ
ヨーク16、及びカバー部材21の一部を切り欠いた斜
視図であり、この図2に示すように、底部ヨーク10内
でウエハテーブル5(ウエハW)が移動する全部の領域
を覆うように、X方向及びY方向に所定ピッチで多数の
(本例では7行×7列で)同一構成の駆動ユニット11
が組み込まれている。この場合、ウエハテーブル5の底
面には駆動ユニット11が、常時合わせて3行×3列程
度以上配置されるように駆動ユニット11の配列ピッチ
が設定されている。各駆動ユニット11は、それぞれコ
ア20と、磁石板8(ウエハテーブル5)に対してX方
向への推力を付与するためのコイルであるXコイル12
A,12Bと、磁石板8(ウエハテーブル5)に対して
Y方向への推力を付与するためのコイルであるYコイル
13A,13Bと、Z方向へ磁束を発生するためのコイ
ルであるZコイル14とから構成されている。
As described above, the thrusts in the X, Y, and Z directions are applied to the magnet plate 8 of the wafer table 5 of the present embodiment by a large number of drive units 11 disposed on the bottom surface. . In the following, the configuration of the drive unit 11,
And the operation will be described in detail. FIG. 2 is a perspective view in which the top yoke 16 and the cover member 21 of FIG. 1 are partially cut away, and the wafer table 5 (wafer W) moves within the bottom yoke 10 as shown in FIG. A large number (in this example, 7 rows × 7 columns) of drive units 11 having the same configuration at a predetermined pitch in the X direction and the Y direction so as to cover the entire area.
Is incorporated. In this case, the arrangement pitch of the drive units 11 is set so that the drive units 11 are always arranged on the bottom surface of the wafer table 5 in a total of about 3 rows × 3 columns or more. Each drive unit 11 includes a core 20 and an X coil 12 that is a coil for applying a thrust to the magnet plate 8 (wafer table 5) in the X direction.
A and 12B, Y coils 13A and 13B for applying a thrust to the magnet plate 8 (wafer table 5) in the Y direction, and a Z coil for generating a magnetic flux in the Z direction. 14.

【0033】この場合、複数の駆動ユニット11は互い
に磁気的に直接連結されていないため、各コイルのイン
ダクタンスが低減され、駆動電流を切り換える際の応答
性も良好である。図3(a)は、駆動ユニット11用の
強磁性体よりなるコア20を示す平面図、図3(b)は
その側面図であり、図3(a),(b)に示すように、
コア20は、断面が正方形の角柱20aの上部側面に4
枚の矩形のボビンを兼用するフランジ部20b〜20e
を取り付けた形状である。この結果、フランジ部20b
〜20eを通過する磁束BAは、それぞれ折れ曲がって
角柱20aの内部を通過するため、フランジ部20b〜
20eの底面には殆ど磁束が存在しなくなる。
In this case, since the plurality of drive units 11 are not directly magnetically connected to each other, the inductance of each coil is reduced, and the responsiveness when switching the drive current is good. FIG. 3A is a plan view showing a core 20 made of a ferromagnetic material for the drive unit 11, and FIG. 3B is a side view of the core 20, as shown in FIGS. 3A and 3B.
The core 20 is provided on the upper side surface of a prism 20a having a square cross section.
Flange portions 20b to 20e which also serve as two rectangular bobbins
Is attached. As a result, the flange portion 20b
Since the magnetic flux BA passing through to 20e is bent and passes through the inside of the prism 20a, the magnetic flux BA passes through the inside of the prism 20a.
There is almost no magnetic flux on the bottom surface of 20e.

【0034】図4は、駆動ユニット11を示す分解斜視
図であり、底部ヨーク10上に設置された状態ではこの
図4に示すように、フランジ部20b及び20cがそれ
ぞれ−X方向及び+X方向を向くようにコア20は位置
決めされる。そして、コア20のX方向のフランジ部2
0b及び20cの周りに、即ちX軸に平行な軸の周りに
それぞれXコイル12A及び12Bを巻回し、コア20
のY方向のフランジ部20d及び20eの周りに、即ち
Y軸に平行な軸の周りにそれぞれYコイル13A及び1
3Bを巻回し、コア20の底部の角柱20aの周りに、
即ちZ軸に平行な軸の周りにZコイル14を巻回するこ
とによって、1つの駆動ユニット11が構成される。他
の駆動ユニット11も同じように構成されている。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the drive unit 11, and when installed on the bottom yoke 10, as shown in FIG. 4, the flange portions 20b and 20c are oriented in the -X direction and the + X direction, respectively. The core 20 is positioned so as to face. Then, the flange portion 2 of the core 20 in the X direction
Winding the X coils 12A and 12B around the axes 0b and 20c, that is, about an axis parallel to the X axis, respectively.
Around the Y-direction flange portions 20d and 20e, that is, around the axis parallel to the Y-axis, respectively.
3B is wound around the prism 20a at the bottom of the core 20,
That is, one drive unit 11 is configured by winding the Z coil 14 around an axis parallel to the Z axis. The other drive units 11 have the same configuration.

【0035】この場合、Xコイル12Aには例えば上部
で+Y方向(又は−Y方向)に流れ底部で−Y方向(又
は+Y方向)に流れる電流IXが供給されるが、Xコイ
ル12Aの上部を通過する磁束BAはコア20の作用に
よって底部は通過しないため、Xコイル12Aには全体
としてX方向へのローレンツ力FXAが作用する。他方
のXコイル12Bにも同様にX方向へのローレンツ力が
作用する。一方、Yコイル13Bには例えば上部で−X
方向(又は+X方向)に流れ底部で+X方向(又は−X
方向)に流れる電流IYが供給されるが、Yコイル13
Bの上部を通過する磁束BAは底部を通過しないため、
Yコイル13Bには全体としてY方向へのローレンツ力
FYBが作用し、他方のYコイル12Aにも同様にY方
向へのローレンツ力が作用する。
In this case, for example, a current IX flowing in the + Y direction (or -Y direction) at the upper portion and flowing in the -Y direction (or + Y direction) at the bottom portion is supplied to the X coil 12A. Since the passing magnetic flux BA does not pass through the bottom due to the action of the core 20, a Lorentz force FXA acts on the X coil 12A as a whole in the X direction. Similarly, the Lorentz force in the X direction acts on the other X coil 12B. On the other hand, for example, -X
Flow in the direction (or + X direction) at the bottom at the + X direction (or -X direction)
The current IY flowing in the direction
Since the magnetic flux BA passing through the top of B does not pass through the bottom,
A Lorentz force FYB acts in the Y direction as a whole on the Y coil 13B, and a Lorentz force acts in the Y direction on the other Y coil 12A as well.

【0036】また、Zコイル14に通電することによっ
て、コア20の上部の磁石板8に対して可変の反発力、
又は吸引力が発生する。この際に、Zコイル14はXコ
イル12A,12B、及びYコイル13A,13Bの下
側で、コア20と底部ヨーク10との連結部分近くに配
置されている。Zコイル14はその連結部全体を取り囲
んでいるため、コア20の全体に起磁力を与えることが
できる。そのため、ウエハテーブル5に対して比較的線
形なZ方向の推力を与えることができるの。仮に、Zコ
イル14がコア20に部分的に起磁力を与えるような構
成にすると、コア20において局所的な磁気回路が形成
され、Zコイル14が発生する力は非常に非線形になっ
てしまい、例えばウエハテーブル5を浮上させようとし
ても吸引力が働いてしまうこともある。
By energizing the Z coil 14, a variable repulsive force is applied to the magnet plate 8 above the core 20,
Or, a suction force is generated. At this time, the Z coil 14 is disposed below the X coils 12A and 12B and the Y coils 13A and 13B and near the connection between the core 20 and the bottom yoke 10. Since the Z coil 14 surrounds the entire connection portion, a magnetomotive force can be applied to the entire core 20. Therefore, a relatively linear thrust can be applied to the wafer table 5 in the Z direction. If the Z coil 14 is configured to partially apply a magnetomotive force to the core 20, a local magnetic circuit is formed in the core 20, and the force generated by the Z coil 14 becomes very nonlinear. For example, even if the wafer table 5 is lifted, a suction force may act.

【0037】次に、駆動ユニット11の駆動回路の構
成、及び駆動ユニット11の動作につき図5を参照して
説明する。図5は図2の一部の拡大図であり、この図2
において、ウエハテーブル5の底面に位置している一つ
の駆動ユニット11に着目する。この場合、ウエハテー
ブル5内の磁石板8と、図2の底部ヨーク10及びトッ
プヨーク16等とによって、磁石板8から駆動ユニット
11に対して例えば−Z方向に向かう磁束BAが発生し
ている。
Next, the configuration of the drive circuit of the drive unit 11 and the operation of the drive unit 11 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a part of FIG.
Attention is focused on one drive unit 11 located on the bottom surface of the wafer table 5. In this case, the magnetic plate BA in the wafer table 5 and the bottom yoke 10 and the top yoke 16 in FIG. 2 generate a magnetic flux BA from the magnet plate 8 to the drive unit 11 in the −Z direction, for example. .

【0038】また、その駆動ユニット11に対して駆動
回路31が接続され、駆動回路31内の制御部35が、
主制御系22からの指令のもとで各回路の動作を統轄制
御する。そして、駆動回路31内には、X軸駆動回路3
2、Y軸駆動回路33、及びZ軸駆動回路34が設けら
れ、X軸駆動回路32は、対応する駆動ユニット11の
Xコイル12A,12Bに上部側でY方向に流れる電流
IXを供給し、Y軸駆動回路33は、Yコイル13A,
13Bに上部側でX方向に流れる電流IYを供給し、Z
駆動回路34は、Zコイル14に対して電流IZを供給
している。この結果、図4を参照して説明したように、
Xコイル12A,12Bに流れる電流IXとZ方向の磁
束BAとによって、Xコイル12A,12BにはX方向
にローレンツ力が発生し、磁石板8(ウエハテーブル
5)にはそのローレンツ力の反力としてのX方向への推
力FXが発生する。
A drive circuit 31 is connected to the drive unit 11, and a control unit 35 in the drive circuit 31
Under the control of the main control system 22, the operation of each circuit is supervised. The X-axis driving circuit 3 is provided in the driving circuit 31.
2, a Y-axis drive circuit 33 and a Z-axis drive circuit 34 are provided, and the X-axis drive circuit 32 supplies a current IX flowing in the Y direction on the upper side to the X coils 12A and 12B of the corresponding drive unit 11, The Y-axis drive circuit 33 includes a Y coil 13A,
13B, the current IY flowing in the X direction on the upper side is supplied, and Z
The drive circuit 34 supplies a current IZ to the Z coil 14. As a result, as described with reference to FIG.
The current IX flowing through the X coils 12A and 12B and the magnetic flux BA in the Z direction generate a Lorentz force in the X coils 12A and 12B in the X direction, and a reaction force of the Lorentz force on the magnet plate 8 (wafer table 5). As a result, a thrust FX in the X direction is generated.

【0039】同様に、Yコイル13A,13Bに流れる
電流IYとZ方向の磁束BAとによって、Yコイル13
A,13BにはY方向にローレンツ力が発生し、磁石板
8(ウエハテーブル5)にはそのローレンツ力の反力と
してのY方向への推力FYが発生する。推力FX,FY
はそれぞれ電流IX,IYに比例するため、X軸駆動回
路32及びY軸駆動回路33ではそれぞれ制御部35か
ら指示される推力に応じて電流IX及びIYを制御す
る。それらの推力FX,FYの方向(±X方向、±Y方
向)は、それぞれ対応する電流IX,IYの方向(符
号)によって何れにも任意に設定できる。
Similarly, the current IY flowing through the Y coils 13A and 13B and the magnetic flux BA in the Z direction make the Y coil 13
Lorentz force is generated in A and 13B in the Y direction, and thrust FY in the Y direction is generated in the magnet plate 8 (wafer table 5) as a reaction force of the Lorentz force. Thrust FX, FY
Are proportional to the currents IX and IY, respectively, so that the X-axis drive circuit 32 and the Y-axis drive circuit 33 respectively control the currents IX and IY according to the thrusts instructed by the control unit 35. The directions (± X direction, ± Y direction) of the thrusts FX, FY can be arbitrarily set to any of the directions (signs) of the corresponding currents IX, IY.

【0040】また、Z軸駆動回路34からZコイル14
に供給する電流IZの値を制御することによって、上述
のようにZコイル14を貫通する新たな可変の磁束が発
生し、この可変の磁束によって磁石板8には、リラクタ
ンス力よりなるZ方向への推力FZが作用する。この推
力FZも、Zコイルに供給する電流の方向(符号)によ
って+Z方向(反発力)、又は−Z方向(吸引力)の何
れにも設定できる。Z軸駆動回路34では、制御部35
から指示される推力FZに応じて、Zコイル14に供給
する電流IZを制御する。
The Z-axis drive circuit 34 sends the Z coil 14
, A new variable magnetic flux penetrating the Z coil 14 is generated as described above, and this variable magnetic flux causes the magnet plate 8 to move in the Z direction consisting of the reluctance force. Thrust FZ acts. This thrust FZ can also be set in either the + Z direction (repulsive force) or the −Z direction (attraction force) depending on the direction (sign) of the current supplied to the Z coil. In the Z-axis drive circuit 34, the control unit 35
The current IZ to be supplied to the Z coil 14 is controlled in accordance with the thrust FZ instructed from.

【0041】図5の駆動回路31と同一の駆動回路は、
それぞれ図2の各駆動ユニット11に接続されており、
このような多数の駆動回路31より図1のウエハテーブ
ル駆動系23が構成されている。この際のウエハテーブ
ル5(ウエハW)のX方向、Y方向の座標、及び回転角
はレーザ干渉計18X,18Y1,18Y2の計測値よ
り求められ、この結果に基づいて主制御系22は各駆動
ユニット11の駆動回路31内の制御部35に対して、
各部分でどの程度ウエハテーブル5を変位させるかの指
令を与え、この指令に応じて制御部35は対応するコイ
ルによって所定の推力を発生させる。本例のウエハテー
ブル5の底面には常時3行×3列程度以上の駆動ユニッ
ト11が配置されているため、それらの駆動ユニット1
1から磁石板8(ウエハテーブル5)に対して発生する
X方向、Y方向、Z方向への推力FX,FY,FZを組
み合わせることによって、ウエハテーブル5が6自由度
(X方向、Y方向、Z方向への変位、及びX軸、Y軸、
Z軸の周りの回転)で位置決めできる。
The same drive circuit as the drive circuit 31 of FIG.
Each is connected to each drive unit 11 of FIG.
The wafer table drive system 23 shown in FIG. 1 is constituted by such a large number of drive circuits 31. At this time, the coordinates of the wafer table 5 (wafer W) in the X and Y directions and the rotation angle are obtained from the measured values of the laser interferometers 18X, 18Y1 and 18Y2, and based on the result, the main control system 22 drives each drive. For the control unit 35 in the drive circuit 31 of the unit 11,
An instruction is given as to how much the wafer table 5 is displaced in each part, and in response to the instruction, the control unit 35 generates a predetermined thrust by a corresponding coil. Since the drive units 11 of about 3 rows × 3 columns or more are always arranged on the bottom surface of the wafer table 5 of this example, the drive units 1
By combining thrusts FX, FY, and FZ in the X, Y, and Z directions generated from 1 to the magnet plate 8 (wafer table 5), the wafer table 5 has six degrees of freedom (X direction, Y direction, Displacement in the Z direction, X axis, Y axis,
(Rotation about the Z axis).

【0042】更に、本例のウエハテーブル5のプレート
6の上面の4隅に歪ゲージ9A〜9Dが貼着され、歪ゲ
ージ9A〜9Dが不図示の可撓性の有るリード線を介し
て不図示の検出回路に接続され、この検出回路で検出さ
れるプレート6の歪量が主制御系22に供給されてい
る。主制御系22は、磁石板8ひいてはプレート6の歪
が検出されたときには、ウエハテーブル5の底面側の複
数の駆動ユニット11によるZ方向の推力を制御してそ
の歪を補正する。
Further, strain gauges 9A to 9D are attached to the four corners of the upper surface of the plate 6 of the wafer table 5 of the present embodiment, and the strain gauges 9A to 9D are not connected via flexible lead wires (not shown). The distortion amount of the plate 6 detected by the detection circuit is supplied to the main control system 22. When the distortion of the magnet plate 8 and thus the plate 6 is detected, the main control system 22 controls the thrust in the Z direction by the plurality of drive units 11 on the bottom surface side of the wafer table 5 to correct the distortion.

【0043】なお、このように能動的に歪を補正するの
ではなく、磁石板8の上面、又は底面に磁場によって変
形する磁歪材料よりなる補正板を貼着して、自立的にそ
の磁石板8の歪を補正しても良い。その磁歪材料として
は、例えばフェライトガーネット系(CoFe2
4 等)、又は希土類合金系(70wt%Tb−30wt
%Fe,SmFe2 ,TbFe2 ,Tb(CoFe)2
等)等が使用できる。このように磁歪材料を使用すると
き、一例として磁石板8が磁場によって凸に歪み易い位
置には、磁場によって収縮する磁歪材料を被着すればよ
く、その発磁体が磁場によって凹に歪み易い位置には、
磁場によって膨張する磁歪材料を被着すればよい。
Instead of actively correcting the distortion as described above, a correction plate made of a magnetostrictive material deformable by a magnetic field is attached to the top or bottom surface of the magnet plate 8, and the magnet plate 8 is autonomously corrected. 8 may be corrected. As the magnetostrictive material, for example, a ferrite garnet type (CoFe 2 O)
4 etc.) or rare earth alloys (70wt% Tb-30wt)
% Fe, SmFe 2 , TbFe 2 , Tb (CoFe) 2
Etc.) can be used. When the magnetostrictive material is used in this way, as an example, a position where the magnet plate 8 is easily deformed to be convex by the magnetic field may be covered with a magnetostrictive material that contracts due to the magnetic field. In
What is necessary is just to apply the magnetostrictive material which expands by a magnetic field.

【0044】次に、ウエハテーブル5を2次元的に変位
させる場合の動作の一例につき図6を参照して説明す
る。先ず、ウエハテーブル5(ウエハW)をY方向へ変
位させる場合には、図6(a)に示すように、主制御系
22はウエハテーブル5の底部の複数の駆動ユニット1
1A,11B,11Cの制御部に対して、Y方向への推
力FY1を発生させるように指令を発する。これに応じ
て駆動ユニット11A〜11Cからウエハテーブル5に
対してそれぞれY方向への推力FY1が作用して、ウエ
ハテーブル5がY方向に変位する。同様に、ウエハテー
ブル5をX方向へ変位させる場合には、ウエハテーブル
5の底部の複数の駆動ユニット11D,11B,11E
からウエハテーブル5に対してそれぞれX方向への推力
FX1を作用させればよい。
Next, an example of the operation when the wafer table 5 is two-dimensionally displaced will be described with reference to FIG. First, when the wafer table 5 (wafer W) is displaced in the Y direction, as shown in FIG.
A command is issued to the control units 1A, 11B, and 11C to generate a thrust FY1 in the Y direction. In response to this, a thrust FY1 in the Y direction acts on the wafer table 5 from the drive units 11A to 11C, and the wafer table 5 is displaced in the Y direction. Similarly, when displacing the wafer table 5 in the X direction, the plurality of drive units 11D, 11B, 11E at the bottom of the wafer table 5 are used.
, A thrust FX1 in the X direction may be applied to the wafer table 5 from the respective directions.

【0045】また、図6(b)に示すように、ウエハテ
ーブル5(ウエハW)に回転誤差θが発生している場合
には、ウエハテーブル5の底部のX方向に離れた1対の
駆動ユニット11A,11Cからそれぞれ−Y方向への
推力FY2及び+Y方向への推力−FY2を発生させ、
Y方向に離れた1対の駆動ユニット11D,11Eから
それぞれ−X方向への推力FX2及び+X方向への推力
−FX2を発生させて、ウエハテーブル5を回転誤差θ
を相殺するように回転すればよい。この際に、ウエハテ
ーブル5の回転角は図2のレーザ干渉計18Y1,18
Y2の計測値よりモニタされているため、これに基づい
て閉ループでウエハテーブル5の回転角が正確に補正さ
れる。
As shown in FIG. 6B, when a rotation error θ occurs in the wafer table 5 (wafer W), a pair of driving units separated from each other at the bottom of the wafer table 5 in the X direction. A thrust force FY2 in the -Y direction and a thrust force -FY2 in the + Y direction are generated from the units 11A and 11C, respectively.
A pair of drive units 11D and 11E separated in the Y direction generate a thrust FX2 in the −X direction and a thrust −FX2 in the + X direction, respectively, to rotate the wafer table 5 by the rotation error θ.
What is necessary is just to rotate so as to cancel out. At this time, the rotation angle of the wafer table 5 is controlled by the laser interferometers 18Y1, 18Y in FIG.
The rotation angle of the wafer table 5 is accurately corrected in a closed loop based on the monitoring from the measured value of Y2.

【0046】このように本例では、ウエハWが載置され
るウエハテーブル5が非接触で駆動されるため、ウエハ
Wを高速に位置決めすることができる。従って、露光工
程のスループット(生産性)が高まる。また、駆動ユニ
ット11はウエハテーブル5の移動範囲のほぼ全面に配
置すればよいだけであるため、位置決め装置が大型化す
ることがない。なお、例えば図1において、ウエハWの
交換は、トップヨーク16の端部に設けた切り欠き部
(不図示)を通して行うことができる。
As described above, in this embodiment, since the wafer table 5 on which the wafer W is placed is driven in a non-contact manner, the wafer W can be positioned at a high speed. Therefore, the throughput (productivity) of the exposure process is increased. Further, since the drive unit 11 only needs to be arranged over substantially the entire movement range of the wafer table 5, the positioning device does not become large. In FIG. 1, for example, replacement of the wafer W can be performed through a notch (not shown) provided at an end of the top yoke 16.

【0047】また、本例において、駆動ユニット11
は、ウエハテーブル5の上面側に配置してもよく、更に
ウエハテーブル5の上面側、及び底面側の両方に駆動ユ
ニット11を配置してもよい。このように両側に駆動ユ
ニット11を配置することによってより大きな推力が得
られる。更に、上記実施の形態では、ウエハWの表面の
Z方向の位置を計測するための斜入射方式の焦点位置検
出系(不図示)を設けているが、その他に底部ヨーク1
0側にウエハテーブル5との間隔を計測するための複数
のギャップセンサを設けてもよい。また、上述の実施の
形態は、本発明を一括露光型の投影露光装置に適用した
ものであるが、本発明はレチクル及びウエハを投影光学
系に対して同期して走査して転写を行うステップ・アン
ド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置に
適用してもよい。
In this embodiment, the driving unit 11
May be arranged on the upper surface side of the wafer table 5, and the drive units 11 may be arranged on both the upper surface side and the bottom surface side of the wafer table 5. By arranging the drive units 11 on both sides in this manner, a larger thrust can be obtained. Further, in the above embodiment, the oblique incidence type focus position detection system (not shown) for measuring the position of the surface of the wafer W in the Z direction is provided.
A plurality of gap sensors for measuring the distance from the wafer table 5 may be provided on the 0 side. In the above-described embodiment, the present invention is applied to a batch exposure type projection exposure apparatus. However, the present invention relates to a step of performing transfer by scanning a reticle and a wafer in synchronization with a projection optical system. The present invention may be applied to a scanning exposure type projection exposure apparatus such as an AND scan method.

【0048】次に、本発明の第2の実施の形態につき図
7〜図9を参照して説明する。本例は第1の実施の形態
とは異なる駆動ユニットを使用するものであり、図7〜
図9において図1及び図2に対応する部分には同一符号
を付してその詳細説明を省略する。図7は、本例の投影
露光装置のウエハステージ側の要部を示す断面図であ
り、この図7において、底部ヨーク10上に支柱15
C,15D等を介してトップヨーク16が固定され、底
部ヨーク10上にウエハテーブル5の移動面の全面を覆
うようにX方向、及びY方向に所定ピッチで多数の駆動
ユニット60が配置され、多数の駆動ユニット60上に
ウエハテーブル5(底部が磁石板8となっている)が配
置されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, a drive unit different from that of the first embodiment is used.
In FIG. 9, portions corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part on the wafer stage side of the projection exposure apparatus of the present example. In FIG.
The top yoke 16 is fixed via C, 15D and the like, and a number of drive units 60 are arranged on the bottom yoke 10 at predetermined pitches in the X direction and the Y direction so as to cover the entire moving surface of the wafer table 5, The wafer table 5 (bottom portion is a magnet plate 8) is arranged on many drive units 60.

【0049】本例においても、底部ヨーク10、ウエハ
テーブル5内の磁石板8、トップヨーク16、及び支柱
15C,15D等からなる第1の磁気回路、及び磁石板
8の底面から空間中にリークする磁束がトップヨーク1
6を経て磁石板8に戻る第2の磁気回路が形成され、主
に第2の磁気回路によってウエハテーブル5にはトップ
ヨーク16側への浮上力が作用している。また、ウエハ
テーブル5の底面には常時3行×3列程度の駆動ユニッ
ト60が配置されている。そして、駆動ユニット60
も、それぞれ磁石板8に対してX方向への推力を与える
Xコイル27A,27B、Y方向への推力を与えるYコ
イル28A,28B、及びZ方向への推力を与えるZコ
イル29を備えている。
Also in this embodiment, the first yoke circuit, the first magnetic circuit including the magnet plate 8, the top yoke 16, the columns 15C, 15D, etc. in the wafer table 5, and the leak from the bottom surface of the magnet plate 8 into the space. The magnetic flux that flows is the top yoke 1
A second magnetic circuit that returns to the magnet plate 8 through 6 is formed, and a lifting force toward the top yoke 16 acts on the wafer table 5 mainly by the second magnetic circuit. A drive unit 60 of about 3 rows × 3 columns is always arranged on the bottom surface of the wafer table 5. Then, the driving unit 60
Also provided are X coils 27A and 27B for giving a thrust in the X direction to the magnet plate 8, Y coils 28A and 28B for giving a thrust in the Y direction, and a Z coil 29 for giving a thrust in the Z direction. .

【0050】図8は、図7中の1つの駆動ユニット60
を分解した状態を示し、この図8において、底部ヨーク
10上に、X方向に平行な逆U字型のコア25A及び2
5Bが斜めに設置され、これらのコアに交差するように
Y方向に平行な逆U字型のコア26A及び26Bが設置
されている。そして、2点鎖線で示すように、コア25
A,25Bの上部でX軸に平行な軸の周りにXコイル2
7A,27Bを巻回し、コア26A,26Bの上部でY
軸に平行な軸の周りにYコイル28A,28Bを巻回
し、実線で示すようにこれらを囲むようにZ軸に平行な
軸の周りにZコイル29を巻回することで駆動ユニット
60が構成されている。
FIG. 8 shows one drive unit 60 in FIG.
In FIG. 8, the inverted U-shaped cores 25A and 2 parallel to the X direction are provided on the bottom yoke 10 in FIG.
5B are installed diagonally, and inverted U-shaped cores 26A and 26B parallel to the Y direction are installed so as to cross these cores. Then, as shown by the two-dot chain line, the core 25
A, an X coil 2 around an axis parallel to the X axis at the top of 25B
7A and 27B, and Y is wound on the cores 26A and 26B.
The drive unit 60 is configured by winding the Y coils 28A and 28B around an axis parallel to the axis, and winding the Z coil 29 around an axis parallel to the Z axis so as to surround them as shown by a solid line. Have been.

【0051】本例において、例えばコア25Aの上部か
ら入り込む磁束BAは、逆U字型の経路で底部ヨーク1
0に向かうため、Xコイル27Aの底部には磁束が殆ど
存在しない。従って、Xコイル27Aに上部でY方向に
向かう電流IXを供給すると、電流IX及び磁束BAに
よってXコイル27AにはX方向に向かうローレンツ力
FXAが作用する。他方のXコイル27Bも同様であ
る。一方、Yコイル28A,28B側ではX方向に向か
う電流を供給することによってY方向に向かうローレン
ツ力が作用する。更に、本例では例えばコア25Aで
は、Xコイル27Aによって生じる磁束は経路30で示
すように、コア25A及び底部ヨーク10よりなる閉じ
た磁気回路を形成し、他のコア25B,26A,26B
には影響を与えないため、X方向、及びY方向への推力
の制御精度が向上している。
In the present embodiment, for example, the magnetic flux BA entering from the upper part of the core 25A passes through the bottom yoke 1 through an inverted U-shaped path.
Since it goes to zero, there is almost no magnetic flux at the bottom of the X coil 27A. Therefore, when a current IX heading in the Y direction is supplied to the upper part of the X coil 27A, a Lorentz force FXA heading in the X direction acts on the X coil 27A by the current IX and the magnetic flux BA. The same applies to the other X coil 27B. On the other hand, a Lorentz force acting in the Y direction acts on the Y coils 28A and 28B by supplying a current flowing in the X direction. Furthermore, in this example, for example, in the core 25A, the magnetic flux generated by the X coil 27A forms a closed magnetic circuit composed of the core 25A and the bottom yoke 10 as shown by a path 30, and the other cores 25B, 26A, 26B
Is not affected, so that the thrust control accuracy in the X direction and the Y direction is improved.

【0052】次に、図9を参照して本例の駆動ユニット
60の動作を説明すると、この図9において、駆動ユニ
ット60の駆動回路としては、第1の実施の形態の図5
の駆動回路31が使用できる。そして、Xコイル27
A,27Bに流れる電流IXとZ方向の磁束BAとによ
って、X方向にローレンツ力が発生し、磁石板8(ウエ
ハテーブル5)にはその反力としてのX方向への推力F
Xが発生する。同様に、Yコイル28A,28Bに流れ
る電流IYとZ方向の磁束BAとによって、Y方向にロ
ーレンツ力が発生し、磁石板8にはその反力としてのY
方向への推力FYが発生する。また、Zコイル29に供
給する電流IZの値を制御することによって、Zコイル
29を貫通する新たな可変の磁束が発生し、この可変の
磁束によって磁石板8には、リラクタンス力よりなるZ
方向への推力FZ(反発力、又は吸引力)が作用する。
従って、複数の駆動ユニット60を組み合わせて使用す
ることで、第1の実施の形態と同様にウエハテーブル5
を6自由度で駆動できる。
Next, the operation of the drive unit 60 of this embodiment will be described with reference to FIG. 9. In FIG. 9, the drive circuit of the drive unit 60 is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
Can be used. Then, the X coil 27
The current IX flowing through the A and 27B and the magnetic flux BA in the Z direction generate a Lorentz force in the X direction, and the magnet plate 8 (wafer table 5) has a thrust F in the X direction as a reaction force.
X occurs. Similarly, a Lorentz force is generated in the Y direction by the current IY flowing through the Y coils 28A and 28B and the magnetic flux BA in the Z direction.
A thrust FY is generated in the direction. Further, by controlling the value of the current IZ supplied to the Z coil 29, a new variable magnetic flux penetrating through the Z coil 29 is generated.
A thrust FZ (repulsive force or suction force) acts in the direction.
Therefore, by using a plurality of drive units 60 in combination, the wafer table 5 can be used similarly to the first embodiment.
Can be driven with six degrees of freedom.

【0053】次に、本発明の第3の実施の形態、及びこ
の変形例につき図14〜図17を参照して説明する。本
例も上記の実施の形態とは異なる駆動ユニットを使用す
るものであり、図14〜図17において図7〜図9に対
応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略す
る。図14は、本例の投影露光装置のウエハステージ側
の要部を示す断面図であり、この図14において、底部
ヨーク10と不図示のトップヨーク16(図7参照)と
の間の磁気回路中にウエハテーブル5がほぼ浮上するよ
うに配置され、底部ヨーク10の上面にウエハテーブル
5の移動面の全面を覆うようにX方向、及びY方向に所
定ピッチで交互に2種類の駆動ユニット70X,70Y
が配置されている。X軸の駆動ユニット70Xは、ウエ
ハテーブル5内の磁石板8にZ方向及びX方向への可変
の推力を与え、Y軸の駆動ユニット70Yはその駆動ユ
ニット70Xを90°回転して配置されており、磁石板
8(ひいてはウエハテーブル5)にZ方向及びY方向へ
の可変の推力を与える。ウエハテーブル5の底面には常
時3行×3列程度の駆動ユニット70X,70Yが配置
され、これらによってウエハテーブル5(磁石板8)に
は全体として6自由度の可変の推力が作用する。
Next, a third embodiment of the present invention and its modification will be described with reference to FIGS. This example also uses a drive unit different from that of the above-described embodiment. In FIGS. 14 to 17, parts corresponding to FIGS. 7 to 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 14 is a cross-sectional view showing a main part on the wafer stage side of the projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 14, a magnetic circuit between the bottom yoke 10 and a top yoke 16 (not shown) (see FIG. 7) is shown. The two types of drive units 70X are alternately arranged at predetermined pitches in the X direction and the Y direction on the upper surface of the bottom yoke 10 so as to cover the entire surface of the moving surface of the wafer table 5. , 70Y
Is arranged. The X-axis drive unit 70X applies a variable thrust to the magnet plate 8 in the wafer table 5 in the Z direction and the X direction, and the Y-axis drive unit 70Y is arranged by rotating the drive unit 70X by 90 °. Thus, a variable thrust in the Z direction and the Y direction is applied to the magnet plate 8 (therefore, the wafer table 5). The drive units 70X and 70Y of about 3 rows × 3 columns are always arranged on the bottom surface of the wafer table 5, so that the wafer table 5 (magnet plate 8) is given a variable thrust with six degrees of freedom as a whole.

【0054】そして、一方の駆動ユニット70Xは、底
部ヨーク10上に2つの脚部が固定されると共に磁石板
8に対して凸の円弧状の、即ち逆U字型の強磁性体より
なるコア71と、このボビンとしてのコア71の上部の
ほぼX軸に平行な軸の周りに巻回された水平コイル73
と、コア71の2つの脚部よりなるZ軸に平行な軸の周
りに巻回された2つのZコイル72A,72Bとから構
成されている。駆動ユニット70Xの水平コイル73は
Xコイルに、駆動ユニット70Yの水平コイル73はY
コイルに相当している。
One drive unit 70X has a core made of an arc-shaped, that is, an inverted U-shaped ferromagnetic material having two legs fixed on the bottom yoke 10 and convex with respect to the magnet plate 8. 71 and a horizontal coil 73 wound around an axis substantially parallel to the X-axis on the upper part of the core 71 as a bobbin.
And two Z coils 72 </ b> A and 72 </ b> B wound around an axis parallel to the Z axis and formed by two legs of the core 71. The horizontal coil 73 of the drive unit 70X is an X coil, and the horizontal coil 73 of the drive unit 70Y is a Y coil.
It corresponds to a coil.

【0055】図15は、駆動ユニット70X,70Yか
らそれぞれ水平コイル73を分離した状態を示し、この
図15において、駆動ユニット70Xの水平コイル73
は、コア71の点線より上の上部71aが挿通される開
口部73cの周りにコイルを巻回したものである。そし
て、水平コイル73の上部73aはほぼ平坦で、コア7
1の上部71aよりも広い面積を持ち、その下部73b
ではコイルが絞り込まれており、下部73bがコア71
の脚部71b,71cの間を通過できるように構成され
ている。
FIG. 15 shows a state in which the horizontal coils 73 are separated from the drive units 70X and 70Y, respectively.
Is formed by winding a coil around an opening 73c through which an upper portion 71a above the dotted line of the core 71 is inserted. The upper part 73a of the horizontal coil 73 is substantially flat,
1 has a larger area than the upper part 71a, and the lower part 73b
The coil is narrowed down, and the lower portion 73b is
Is configured to be able to pass between the legs 71b and 71c.

【0056】この場合、一例として、コア71を構成す
る脚部71b,71c及び上部71aを3個の別体の板
状部材より形成し、水平コイル73は上部71aと同じ
断面積の板状部材を用いて巻回しておき、水平コイル7
3の開口部73cに上部71aを挿通させた後に、上部
71aの両端部にそれぞれZコイル72A,72Bが巻
回された脚部71c,71bを底面側からねじ止めする
ことによって、駆動ユニット70Xを組み立てることが
できる。又は、L字型の強磁性体の薄板を水平コイル7
3の開口部73cに左右から交互に差し込んだ後、左右
の隙間部にI字型の強磁性体の薄板を装着するようにし
ても、駆動ユニット70Xを組み立てることができる。
他方の駆動ユニット70Yも同様である。
In this case, as an example, the leg portions 71b and 71c and the upper portion 71a constituting the core 71 are formed of three separate plate members, and the horizontal coil 73 is a plate member having the same sectional area as the upper portion 71a. And wound using a horizontal coil 7
After the upper portion 71a is inserted through the opening 73c of the third unit 71, the leg units 71c and 71b, around which the Z coils 72A and 72B are wound, are screwed from both sides of the upper portion 71a. Can be assembled. Alternatively, an L-shaped ferromagnetic thin plate is
The drive unit 70X can also be assembled by alternately inserting the I-shaped ferromagnetic thin plates into the left and right gaps after alternately inserting the I / F into the left and right openings 73c.
The same applies to the other drive unit 70Y.

【0057】図15において、コア71の脚部71b,
71cはそれぞれ底部ヨーク10に直接磁気的に連結し
ているが、脚部71b,71c同士は直接的には磁気的
に連結されていない。これは各コイル72A,72B,
73のインダクタンスを低減させて、推力の応答性を向
上させるためである。また、図14において、駆動ユニ
ット70Xの水平コイル73(Xコイル)の上面部で
は、磁石板8、コア71、及び底部ヨーク10を含む磁
気回路中の磁束BAは、Z方向(図14では−Z方向)
を向いており、水平コイル73に+Y方向の電流IXを
流すと、水平コイル73には−X方向へのローレンツ力
が発生し、ウエハテーブル5(磁石板8)にはその反作
用としての+X方向の推力FXが発生する。その電流I
Xの方向及び大きさを制御することで、ウエハテーブル
5に対する推力FXの方向及び大きさが制御できる。同
様に、駆動ユニット70Yの水平コイル73(Yコイ
ル)に供給するX方向への電流IYを制御することで、
ウエハテーブル5に対してY方向に可変の推力FYを発
生できる。水平コイル73の上部73a以外では磁束密
度は小さいため、例えば水平コイル73の下部73b
(図15参照)で逆方向へのローレンツ力は殆ど発生し
ない。なぜなら、磁石板8から出た磁束は強磁性体であ
るコア71を経て、底部ヨーク10に流れていくからで
ある。
In FIG. 15, the legs 71b of the core 71,
Each of the legs 71c is directly magnetically connected to the bottom yoke 10, but the legs 71b and 71c are not directly magnetically connected to each other. This is for each coil 72A, 72B,
This is for improving the thrust responsiveness by reducing the inductance of 73. In FIG. 14, on the upper surface of the horizontal coil 73 (X coil) of the drive unit 70X, the magnetic flux BA in the magnetic circuit including the magnet plate 8, the core 71, and the bottom yoke 10 is in the Z direction (− in FIG. 14). Z direction)
When a current IX in the + Y direction is applied to the horizontal coil 73, a Lorentz force in the −X direction is generated in the horizontal coil 73, and the wafer table 5 (magnet plate 8) acts in the + X direction as a reaction. Thrust FX is generated. Its current I
By controlling the direction and magnitude of X, the direction and magnitude of thrust FX on wafer table 5 can be controlled. Similarly, by controlling the current IY in the X direction supplied to the horizontal coil 73 (Y coil) of the drive unit 70Y,
A variable thrust FY can be generated for the wafer table 5 in the Y direction. Since the magnetic flux density is small except for the upper portion 73a of the horizontal coil 73, for example, the lower portion 73b of the horizontal coil 73
(See FIG. 15), the Lorentz force in the reverse direction hardly occurs. This is because the magnetic flux from the magnet plate 8 flows to the bottom yoke 10 via the core 71 which is a ferromagnetic material.

【0058】また、Zコイル72A,72Bは水平コイ
ル73の下側で、コア71と底部ヨーク10との連結部
近くに配置されている。Zコイル72A,72Bは実質
的にその連結部全体を取り囲んでいるため、駆動ユニッ
ト70XのZコイル72A,72BにZ軸の周りの電流
IZ1を流すことによって、コア73の全体に起磁力を
与えることができる。そのため、ウエハテーブル5(磁
石板8)に対して比較的線形なZ方向の推力FZ1を与
えることができる。更に、他方の駆動ユニット70Yの
Zコイル72A,72Bに流す電流IZ2を制御してウ
エハテーブル5に対するZ方向への推力FZ2を制御す
ることで、ウエハテーブル5のレベリングを行うことが
できる。
The Z coils 72A and 72B are arranged below the horizontal coil 73 and near the connection between the core 71 and the bottom yoke 10. Since the Z coils 72A and 72B substantially surround the entire connection portion, a magnetomotive force is applied to the entire core 73 by flowing a current IZ1 around the Z axis to the Z coils 72A and 72B of the drive unit 70X. be able to. Therefore, a relatively linear Z-direction thrust FZ1 can be applied to wafer table 5 (magnet plate 8). Further, by controlling the current IZ2 flowing through the Z coils 72A and 72B of the other drive unit 70Y to control the thrust FZ2 on the wafer table 5 in the Z direction, the wafer table 5 can be leveled.

【0059】なお、本例では例えば駆動ユニット70X
の水平コイル73に電流IXを流そうとすると、逆方向
に電流を流そうとする起電力、即ちコア71及び底部ヨ
ーク10よりなる閉じた磁気回路内を貫通する磁束が発
生して、ウエハテーブル5に対する推力FXが小さくな
る恐れがある。このような推力FXの低下を防止するた
めには、Zコイル72A,72Bに対して電流IZ1に
重畳するように、かつその磁束を相殺するための磁束を
発生するように互いに逆方向に電流を流すようにすれば
よい。これによって、ウエハテーブル5に対するX方向
への推力FX(FYについても同様)を所望の値に制御
することができる。
In this example, for example, the driving unit 70X
When a current IX is caused to flow through the horizontal coil 73, an electromotive force that causes a current to flow in the reverse direction, that is, a magnetic flux penetrating through a closed magnetic circuit formed by the core 71 and the bottom yoke 10, is generated. 5 may be reduced. In order to prevent such a decrease in thrust FX, currents are applied to Z coils 72A and 72B in directions opposite to each other so as to be superimposed on current IZ1 and generate a magnetic flux for canceling the magnetic flux. You can make it flow. As a result, the thrust FX on the wafer table 5 in the X direction (the same applies to FY) can be controlled to a desired value.

【0060】ここで、水平コイル73に対して逆方向に
電流を流そうとする起電力を少なくするための上記の第
3の実施の形態の駆動ユニットの変形例につき、図1
6、図17を参照して説明する。図16は、この変形例
の1つのX軸の駆動ユニット74Xを分解した状態を示
し、この図16において、底部ヨーク10上に矩形の厚
い平板状の強磁性体よりなるコア75が固定され、コア
75の上部をX方向に挟むようにそれぞれX軸に平行な
軸(開口73c)の周りに巻回された1対の水平コイル
73d,73eが装着されている。水平コイル73d及
び73eはそれぞれ、図14の水平コイル73をZY平
面に平行な面で対称に2等分した場合の−X方向、及び
+X方向の半分のコイルと等価なものである。そして、
コア75及び水平コイル73d,73eを囲むように、
Z軸の周りに矩形の枠状に巻回されたZコイル76を装
着することで、駆動ユニット74Xが構成されている。
Here, a modification of the drive unit according to the third embodiment for reducing the electromotive force for causing a current to flow in the reverse direction to the horizontal coil 73 will be described with reference to FIG.
6, and will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows an exploded state of one X-axis drive unit 74X of this modification. In FIG. 16, a core 75 made of a rectangular thick flat ferromagnetic material is fixed on the bottom yoke 10, A pair of horizontal coils 73d and 73e wound around respective axes (openings 73c) parallel to the X axis so as to sandwich the upper portion of the core 75 in the X direction are mounted. The horizontal coils 73d and 73e are equivalent to half coils in the −X direction and the + X direction when the horizontal coil 73 of FIG. 14 is symmetrically bisected in a plane parallel to the ZY plane. And
Around the core 75 and the horizontal coils 73d and 73e,
The drive unit 74X is configured by mounting a Z coil 76 wound in a rectangular frame shape around the Z axis.

【0061】図17は、図16の駆動ユニット74Xの
上にウエハテーブル5が位置する状態を示すAA線に沿
う断面図であり、この図17において、ウエハテーブル
5の磁石板8、コア75、及び底部ヨーク10を含む磁
気回路によって、コア75の上面の水平コイル73d,
73eをZ方向に磁束BAが通過している。従って、水
平コイル73d,73eにY方向に電流IX1を流すこ
とによって(図16参照)、磁石板8(ウエハテーブル
5)には水平コイル73d,73eに発生するローレン
ツ力の反作用としてのX方向への可変の推力FXが発生
する。また、Zコイル76にZ軸に平行な軸の周りの電
流IZを流すことによって、コア75の全体を貫通する
磁束が変化して、磁石板8(ウエハテーブル5)に対し
てほぼ線形に変化する可変のZ方向への推力FZが発生
する。
FIG. 17 is a sectional view taken along the line AA showing a state where the wafer table 5 is located on the drive unit 74X in FIG. 16. In FIG. 17, the magnet plate 8, the core 75, The horizontal coil 73d on the upper surface of the core 75 is
The magnetic flux BA passes through 73e in the Z direction. Therefore, by supplying the current IX1 to the horizontal coils 73d and 73e in the Y direction (see FIG. 16), the magnet plate 8 (wafer table 5) is moved in the X direction as a reaction of the Lorentz force generated in the horizontal coils 73d and 73e. Generates a variable thrust FX. Further, by passing a current IZ around the axis parallel to the Z axis to the Z coil 76, the magnetic flux penetrating the entire core 75 changes, and changes substantially linearly with respect to the magnet plate 8 (wafer table 5). A variable thrust FZ in the Z direction is generated.

【0062】この変形例では、水平コイル73d,73
eに電流IX1を供給する際に、コア75にその電流I
X1を打ち消す方向の起電力(磁束)が発生しないた
め、Zコイル76にはZ方向への推力FZに対応する電
流のみを供給すればよい。また、コア76が飽和するこ
とがなくなる。次に、本発明の第4の実施の形態につき
図10及び図11を参照して説明する。例えば図1及び
図2に示す実施の形態では、ウエハWは磁束の中を移動
するために、その位置決め装置は荷電粒子線を用いてマ
スクパターンを転写する露光装置、例えば電子線転写装
置には適用しにくい傾向がある。そこで、本例ではウエ
ハが磁束の中を通過しなくとも済むようにして、電子線
転写装置等にも使用できる位置決め装置の例を示す。
In this modification, the horizontal coils 73d, 73d
e when the current IX1 is supplied to the core 75
Since no electromotive force (magnetic flux) in the direction of canceling X1 is generated, only the current corresponding to the thrust FZ in the Z direction needs to be supplied to the Z coil 76. Further, the core 76 does not saturate. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For example, in the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, since the wafer W moves in the magnetic flux, the positioning device is an exposure device that transfers a mask pattern using a charged particle beam, such as an electron beam transfer device. Tends to be difficult to apply. Therefore, in this embodiment, an example of a positioning device that can be used in an electron beam transfer device or the like without a wafer passing through a magnetic flux is shown.

【0063】図10は、本例の投影露光装置の要部を示
し、この図10において、不図示のマスクパターンが投
影光学系41を介してウエハW上に転写される。投影光
学系41としては、エキシマレーザ光のような紫外光の
もとでパターン像を投影する光学式の投影光学系の他
に、電子線のもとでマスクパターンの縮小像等を転写す
る電子光学系等も使用できる。以下、投影光学系41の
光軸方向にZ軸を取り、Z軸に垂直な面内の直交座標系
をX軸、及びY軸として説明する。
FIG. 10 shows a main part of the projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 10, a mask pattern (not shown) is transferred onto the wafer W via the projection optical system 41. As the projection optical system 41, in addition to an optical projection optical system that projects a pattern image under ultraviolet light such as excimer laser light, an electron that transfers a reduced image of a mask pattern or the like under an electron beam is used. An optical system or the like can also be used. Hereinafter, the Z-axis is set in the optical axis direction of the projection optical system 41, and an orthogonal coordinate system in a plane perpendicular to the Z-axis is described as an X-axis and a Y-axis.

【0064】このとき、ウエハWは、ウエハホルダ42
上に吸着保持され、ウエハホルダ42は試料台43上に
固定され、試料台43は、ほぼX軸に沿って細長い非磁
性体の可動プレート44の中央部に固定されている。そ
して、可動プレート44の+X方向の端部44a、及び
−X方向の端部44bの底面に、それぞれZ方向に向か
う一様な磁束を発生する矩形の板状の磁石板45A、及
び45Bが固定されている。磁石板45A,45Bはそ
れぞれ例えば底面がN極で上面がS極の1枚の永久磁石
である。また、可動プレート44の底面側に強磁性体よ
りなるヨーク板46が配置され、このヨーク板46の両
端部46a及び46bは、それぞれ可動プレート44の
両端部の磁石板45A及び45Bを上下に挟むようにコ
の字型に形成されている。
At this time, the wafer W is placed in the wafer holder 42
The wafer holder 42 is held on the sample table 43 by suction, and the sample table 43 is fixed to the center of a movable plate 44 made of a non-magnetic material that is elongated along substantially the X-axis. Then, rectangular plate-like magnet plates 45A and 45B that generate uniform magnetic fluxes directed in the Z direction are fixed to the bottom surfaces of the + X direction end 44a and the −X direction end 44b of the movable plate 44, respectively. Have been. Each of the magnet plates 45A and 45B is, for example, a single permanent magnet having an N pole on the bottom surface and an S pole on the top surface. A yoke plate 46 made of a ferromagnetic material is arranged on the bottom side of the movable plate 44. Both ends 46a and 46b of the yoke plate 46 vertically sandwich the magnet plates 45A and 45B at both ends of the movable plate 44, respectively. As shown in FIG.

【0065】そして、+X方向側の磁石板45Aとヨー
ク板46との間に、磁石板45Aの移動範囲を覆うよう
にX方向、Y方向に所定ピッチで多数の駆動ユニット1
1が配置され、−X方向側の磁石板45Bとヨーク板4
6との間に、磁石板45Bの移動範囲を覆うようにX方
向、Y方向に所定ピッチで多数の駆動ユニット11Yが
配置されている。+X方向側の駆動ユニット11は、図
5に示す第1の実施の形態の駆動ユニット11と同一構
成であり、図10において、+X方向側の磁石板45A
には、ヨーク板46の中で浮上力が付与されていると共
に、磁石板45Aには複数の駆動ユニット11からX方
向への推力fX1、Y方向への推力fY1、及びZ方向
への推力fZ1が作用している。これらの推力を制御す
ることによって、磁石板45A、ひいては可動プレート
44の+X方向側の端部44aは、X方向、Y方向、Z
方向に非接触で位置決めされる。
A large number of drive units 1 are arranged between the magnet plate 45A on the + X direction side and the yoke plate 46 at a predetermined pitch in the X and Y directions so as to cover the moving range of the magnet plate 45A.
1, the magnet plate 45B and the yoke plate 4 on the −X direction side.
A large number of drive units 11Y are arranged at predetermined pitches in the X and Y directions so as to cover the movement range of the magnet plate 45B. The drive unit 11 on the + X direction side has the same configuration as the drive unit 11 of the first embodiment shown in FIG. 5, and in FIG. 10, the magnet plate 45A on the + X direction side
, A floating force is applied in the yoke plate 46, and the thrust fX1 in the X direction, the thrust fY1 in the Y direction, and the thrust fZ1 in the Z direction are applied to the magnet plate 45A from the plurality of drive units 11. Is working. By controlling these thrusts, the end portion 44a of the movable plate 44 on the + X direction side can be moved in the X direction, the Y direction, and the Z direction.
It is positioned without contact in the direction.

【0066】一方、−X方向側の駆動ユニット11Y
は、第1の実施の形態の駆動ユニット11とは異なり、
Y方向、及びZ方向への推力のみを発生する駆動ユニッ
トである。図11は、図10の−X方向側の磁石板45
Bの底面の状態を示し、この図11において、磁石板4
5Bの底面側には常時例えば3行×3列程度の駆動ユニ
ット11Yが収まっている。そして、1つの駆動ユニッ
ト11Yは、図4に示されているコア20に対して、Y
方向の1対のフランジ部(図4のフランジ部20d,2
0e)のみにYコイル13A,13Bを巻回すると共
に、コア20の底部を囲むようにZコイル14を巻回し
て構成されている。例えばYコイル13BにX方向に電
流IYを供給すると、コア20の上面から入ってフラン
ジ部で内側に曲がる磁束BAによって、Yコイル13B
にはY方向へのローレンツ力FYBが作用し、同様に他
方のYコイル13AにもY方向へのローレンツ力が作用
し、これらの反作用として上部の磁石板45BにはY方
向への推力が発生する。また、Zコイル14に電流を供
給することによってその上方の磁石板45BにはZ方向
への推力が発生する。この結果、駆動ユニット11Y
は、その上の磁石板45Bに対して非接触でY方向、及
びZ方向への可変の推力を付与できる。
On the other hand, the drive unit 11Y on the −X direction side
Is different from the drive unit 11 of the first embodiment,
The drive unit generates only thrusts in the Y direction and the Z direction. FIG. 11 shows the magnet plate 45 on the −X direction side in FIG.
B shows the state of the bottom surface. In FIG.
A drive unit 11Y of, for example, about 3 rows × 3 columns is always accommodated on the bottom side of 5B. Then, one drive unit 11Y is connected to the core 20 shown in FIG.
A pair of flange portions (the flange portions 20d and 2d in FIG. 4)
0e), the Y coils 13A and 13B are wound, and the Z coil 14 is wound so as to surround the bottom of the core 20. For example, when a current IY is supplied to the Y coil 13B in the X direction, the magnetic flux BA which enters from the upper surface of the core 20 and bends inward at the flange portion causes the Y coil 13B
, A Lorentz force FYB acts in the Y direction. Similarly, a Lorentz force acts in the Y direction on the other Y coil 13A, and a thrust in the Y direction is generated on the upper magnet plate 45B as a reaction. I do. Further, by supplying a current to the Z coil 14, a thrust in the Z direction is generated in the magnet plate 45B above the Z coil 14. As a result, the drive unit 11Y
Can apply variable thrusts in the Y and Z directions without contacting the magnet plate 45B thereon.

【0067】図10に戻り、−X方向側の磁石板45B
には、ヨーク板46の中で浮上力が付与されていると共
に、磁石板45Bには複数の駆動ユニット11YからY
方向への推力fY2、及びZ方向への推力fZ2が作用
している。これらの推力を制御することによって、磁石
板45B、ひいては可動プレート44の−X方向側の端
部44bは、Y方向、Z方向に非接触で位置決めされ
る。このように端部44bをY方向に変位させること
は、可動プレート44をZ軸に平行な軸の周りに回転す
ることを意味する。更に、磁石板45A,45Bの底面
の3個以上の駆動ユニット11,11YでのZ方向への
推力を制御することで、可動プレート44のZ方向の位
置、X軸の周りの傾斜角、及びY軸の周りの傾斜角が制
御でき、結果として可動プレート44に固定された試料
台43上のウエハWを6自由度で位置決めできる。
Returning to FIG. 10, the magnet plate 45B on the −X direction side
Is provided with a levitation force in the yoke plate 46, and a plurality of drive units 11Y to Y are attached to the magnet plate 45B.
The thrust fY2 in the direction and the thrust fZ2 in the Z direction are acting. By controlling these thrusts, the magnet plate 45 </ b> B, and thus the end 44 b on the −X direction side of the movable plate 44, are positioned in a non-contact manner in the Y and Z directions. Displacing the end 44b in the Y direction in this way means rotating the movable plate 44 around an axis parallel to the Z axis. Furthermore, by controlling the thrust in the Z direction by the three or more drive units 11 and 11Y on the bottom surfaces of the magnet plates 45A and 45B, the position of the movable plate 44 in the Z direction, the inclination angle around the X axis, and The tilt angle around the Y axis can be controlled, and as a result, the wafer W on the sample table 43 fixed to the movable plate 44 can be positioned with six degrees of freedom.

【0068】この場合、本例のヨーク板46は、左右の
コの字型のヨーク板を連結する構造であるため、可動プ
レート44の中央部、即ちウエハW側への磁束の漏れが
極めて少なくなっている。従って、本例の位置決め部
は、電子線転写装置等のウエハステージとしても使用で
きる。なお、本例においても、駆動ユニット11,11
Yをそれぞれ磁石板45A,45Bの上面側に配置して
もよく、更に磁石板45A,45Bの上面及び底面の両
側に駆動ユニット11,11Yを配置してもよい。ま
た、本実施の形態では駆動ユニット11にコア、Xコイ
ル、Yコイル及びZコイルが設けられ、駆動ユニット1
1Yにコア、Yコイル及びZコイルが設けられている
が、それ以外に例えば駆動ユニットを4つ設けてその内
の2つの駆動ユニットがZコイルのみ、1つの駆動ユニ
ットがコア、Xコイル及びYコイルのみ、残りの1つが
コア及びYコイルのみを備えるようにしておいてもよ
い。
In this case, since the yoke plate 46 of this embodiment has a structure in which the left and right U-shaped yoke plates are connected, the leakage of the magnetic flux to the central portion of the movable plate 44, that is, the wafer W side is extremely small. Has become. Therefore, the positioning section of this example can be used also as a wafer stage of an electron beam transfer device or the like. Note that, also in this example, the drive units 11 and 11
Y may be arranged on the upper surfaces of the magnet plates 45A and 45B, respectively, and the drive units 11 and 11Y may be arranged on both sides of the upper and lower surfaces of the magnet plates 45A and 45B. In the present embodiment, the drive unit 11 is provided with a core, an X coil, a Y coil, and a Z coil.
1Y is provided with a core, a Y coil, and a Z coil. In addition, for example, four drive units are provided, two of which are only Z coils, and one drive unit is a core, an X coil, and a Y coil. Only the coil and the other one may include only the core and the Y coil.

【0069】次に、本発明の第5の実施の形態につき図
12を参照して説明する。本例も位置決め対象物として
のウエハWに磁束が作用することなく、荷電粒子線転写
装置にも適用できる位置決め装置の例であり、図12に
おいて図10に対応する部分には同一符号を付してその
詳細説明を省略する。図12は、本例の投影露光装置の
要部を示し、この図12において、不図示のマスクパタ
ーンが投影光学系41を介してウエハW上に転写されて
いる。ウエハWは、ウエハホルダ42上に吸着保持さ
れ、ウエハホルダ42はほぼX軸に沿って細長い非磁性
体の可動プレート47の−X方向の端部47b上に固定
されている。ウエハWが載置されている端部47bの底
面には所定の間隔で、随時その端部47bを載置できる
ベース51が配置されている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This example is also an example of a positioning device that can be applied to a charged particle beam transfer device without applying a magnetic flux to a wafer W as a positioning target. In FIG. 12, portions corresponding to FIG. The detailed description is omitted. FIG. 12 shows a main part of the projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 12, a mask pattern (not shown) is transferred onto the wafer W via the projection optical system 41. The wafer W is suction-held on a wafer holder 42, and the wafer holder 42 is fixed on an end portion 47b in the −X direction of a movable plate 47 made of a non-magnetic material that is elongated along substantially the X axis. On a bottom surface of the end 47b on which the wafer W is mounted, bases 51 on which the end 47b can be mounted as needed are arranged at predetermined intervals.

【0070】そして、可動プレート47の+X方向の端
部47aの底面に、Z方向に向かう一様な磁束を発生す
る矩形の板状の磁石板45が固定されている。磁石板4
5は例えば底面がN極で上面がS極の1枚の永久磁石で
ある。また、可動プレート47の端部の磁石板45を上
下に挟むように、且つ磁石板45の移動範囲の全面を覆
うように底部ヨーク50、4隅の支柱49A〜49D
(図12では49A〜49Cのみが現れている)、及び
トップヨーク48を連結してなるヨーク部材が配置され
ている。そして、磁石板45の底部で底部ヨーク50の
上面にX方向、Y方向に所定ピッチで多数の駆動ユニッ
ト11が配置されている。駆動ユニット11は、図5に
示す第1の実施の形態の駆動ユニット11と同一構成で
あり、図12において、磁石板45には、ヨーク部材の
中で浮上力が付与されていると共に、磁石板45には複
数の駆動ユニット11からX方向への推力fX、Y方向
への推力fY、Z方向への推力fZ、Z軸の周りのθ方
向へのトルク、X軸の周りのトルク、及びY軸の周りの
トルクが付与できる。これらの推力やトルクを制御する
ことによって、磁石板45、ひいては可動プレート47
の端部上のウエハWは片持ち方式で6自由度に位置決め
される。
A rectangular plate-like magnet plate 45 for generating a uniform magnetic flux in the Z direction is fixed to the bottom surface of the end 47a in the + X direction of the movable plate 47. Magnet plate 4
Reference numeral 5 denotes a single permanent magnet having, for example, a bottom N pole and a top S pole. Also, the bottom yoke 50 and the four pillars 49A to 49D at the four corners so as to vertically sandwich the magnet plate 45 at the end of the movable plate 47 and cover the entire moving range of the magnet plate 45.
(Only 49A to 49C are shown in FIG. 12), and a yoke member connecting the top yoke 48 is arranged. At the bottom of the magnet plate 45, a number of drive units 11 are arranged on the upper surface of the bottom yoke 50 at predetermined pitches in the X and Y directions. The drive unit 11 has the same configuration as the drive unit 11 of the first embodiment shown in FIG. 5, and in FIG. 12, the magnet plate 45 is provided with a levitation force in a yoke member, The plate 45 has a thrust fX in the X direction, a thrust fY in the Y direction, a thrust fZ in the Z direction, a torque in the θ direction around the Z axis, a torque around the X axis, and a torque around the X axis. A torque around the Y axis can be applied. By controlling these thrusts and torques, the magnet plate 45 and, consequently, the movable plate 47 are controlled.
Is positioned with six degrees of freedom in a cantilever manner.

【0071】本例においても、磁束中にあるのは可動プ
レート47の+X方向の端部47aのみであり、ウエハ
Wには殆ど磁束は作用しないため、この位置決め装置を
電子線転写装置等のウエハステージにも使用できる。な
お、以上の実施の形態においては、磁石板8が単極の構
造であったが、多極の構造であっても同様にテーブルを
位置決めできる。
Also in this embodiment, only the end 47a in the + X direction of the movable plate 47 is in the magnetic flux, and almost no magnetic flux acts on the wafer W. Can also be used on stage. In the above embodiment, the magnet plate 8 has a single-pole structure, but the table can be similarly positioned even with a multi-pole structure.

【0072】図13は、多極化した磁石板8Aの一例の
平面図を示し、この図13において、磁石板8Aの底面
側に点線で示すようにX方向、Y方向に所定ピッチで複
数の駆動ユニット11(図2に示すものと同じ)が配置
されている。磁石板8Aは、矩形の板状の小さい磁石板
を4行×4列に配列したものであり、且つそれらの小さ
い磁石板の極性はX方向、Y方向共に交互に反転してい
る。また、1つの駆動ユニット11に対して磁石板8A
内の2行×2列(4個)の小さい磁石板(極性は同一の
対角線上のものが互いに同じで、且つ交差する対角線上
のものの極性は異なっている)が配置されており、Xコ
イル12に底面がN極(又はS極)の磁石板が対向する
ときには、Yコイル13には底面がS極(又はN極)の
磁石板が対向している。従って、Xコイル12、又はY
コイル13に流れる電流の極性を反転するのみで、上記
の実施の形態と同様に磁石板8Aを駆動できる。
FIG. 13 is a plan view of an example of a multi-pole magnet plate 8A. In FIG. 13, a plurality of drive units are arranged at predetermined pitches in the X direction and the Y direction as indicated by dotted lines on the bottom side of the magnet plate 8A. 11 (same as shown in FIG. 2). The magnet plate 8A is formed by arranging small rectangular plate-shaped magnet plates in 4 rows × 4 columns, and the polarities of these small magnet plates are alternately reversed in both the X and Y directions. In addition, one driving unit 11 has a magnet plate 8A.
And 2 rows × 2 columns (4 pieces) of small magnet plates (polarities on the same diagonal line are the same, and polarities on diagonal lines that cross each other are different) are arranged, and the X coil When a magnet plate having an N-pole (or S-pole) bottom surface faces 12, a magnet plate having an S-pole (or N-pole) bottom surface faces the Y coil 13. Therefore, the X coil 12 or Y
Only by reversing the polarity of the current flowing through the coil 13, the magnet plate 8A can be driven as in the above-described embodiment.

【0073】また、図13では、Xコイル12、Yコイ
ル13の一部が極性の異なる磁石板にかかっているが、
この部分はコイルがZ方向に折れ曲がる部分であるた
め、X方向、Y方向の推力にはあまり寄与しない。な
お、このように多極の磁石板8Aを使用する場合には、
磁石板8Aの位置に応じてどのコイルに電流を流すか決
定しなくてはならないので、制御は複雑になり易い。
In FIG. 13, a part of the X coil 12 and a part of the Y coil 13 are placed on magnet plates having different polarities.
Since this portion is a portion where the coil is bent in the Z direction, it does not contribute much to the thrust in the X direction and the Y direction. When using the multi-pole magnet plate 8A as described above,
Since it is necessary to determine to which coil the current flows according to the position of the magnet plate 8A, the control tends to be complicated.

【0074】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明の第1の位置決め装置によれば、
可動体及び発磁体よりなる可動テーブルは、薄く軽量化
できる。また、例えばその可動テーブルの自重の殆どを
磁気部材及び発磁体よりなる磁気回路で支持し、浮上用
コイルでその発磁体の浮上力を制御しているため、ウエ
ハのような位置決め対象物が載置された可動体を非接触
で安定に支持できると共に、大きな推力でその可動体を
高さ方向に正確に位置決めできる利点がある。
According to the first positioning device of the present invention,
The movable table including the movable body and the magnetizable body can be thin and light. Also, for example, most of the weight of the movable table is supported by a magnetic circuit composed of a magnetic member and a magnet, and the levitation force of the magnet is controlled by a levitation coil. There is an advantage that the placed movable body can be stably supported without contact, and the movable body can be accurately positioned in the height direction with a large thrust.

【0076】また、高さ方向に大きな推力が得られるた
め、その可動テーブルと駆動ユニットとのギャップを大
きく取れることになり、このギャップの空間に例えば冷
却機構等を容易に配置できる利点もある。同様に、本発
明の第2、又は第3の位置決め装置によれば、可動体及
び発磁体を含む可動テーブルの自重の殆どが磁気回路で
支持されると共に、推力発生用コイル(又は駆動ユニッ
ト)でその発磁体にその可動体の移動面内で2次元的な
推力を発生しているため、ウエハのような位置決め対象
物が載置された可動体を非接触で安定に支持できると共
に、大きな推力でその可動体を2次元的に正確に位置決
めできる利点がある。
Further, since a large thrust is obtained in the height direction, a large gap can be formed between the movable table and the drive unit, and there is an advantage that a cooling mechanism or the like can be easily arranged in the space of the gap. Similarly, according to the second or third positioning device of the present invention, most of the weight of the movable table including the movable body and the magnetizing body is supported by the magnetic circuit, and the thrust generating coil (or drive unit) Since a two-dimensional thrust is generated on the magnetized body within the moving surface of the movable body, the movable body on which the positioning target such as a wafer is placed can be stably supported in a non-contact manner, and a large There is an advantage that the movable body can be accurately and two-dimensionally positioned by thrust.

【0077】また、例えば複数の駆動ユニットを、その
可動体(発磁体)の移動範囲のほぼ全面を覆うように配
置すればよいため、その可動体の移動ストロークに比べ
て駆動機構をあまり大型化することなく非接触にその可
動体を位置決めできる。また、可動体の移動面内での位
置を計測する位置計測系を設けたときには、位置決め精
度が向上し、発磁体の変形量を計測する変形量計測系を
設けたときには、能動的にその発磁体の変形を補正でき
る。
Further, for example, since a plurality of drive units may be arranged so as to cover almost the entire moving range of the movable body (magnetizing body), the drive mechanism is made much larger than the moving stroke of the movable body. The movable body can be positioned in a non-contact manner without performing. In addition, when a position measurement system that measures the position of the movable body in the moving plane is provided, the positioning accuracy is improved. When a deformation amount measurement system that measures the amount of deformation of the magnetizable body is provided, the position measurement system is actively activated. The deformation of the magnetic body can be corrected.

【0078】また、その発磁体に、この発磁体の磁気に
よる変形を自立的に相殺するように変形する磁歪部材を
被着したときには、この発磁体の平坦度等を高精度に維
持できる。次に、本発明の第4の位置決め装置によれ
ば、第1、又は第2の位置決め装置と同様に位置決め対
象物が載置された可動体を非接触で安定に支持できると
共に、大きな推力でその可動体を正確に位置決めできる
利点がある。更に、位置決め対象物を例えば2つの発磁
体の間に載置することによって、位置決め対象物に磁束
が殆ど作用しなくなるため、例えば荷電粒子線転写装置
等の位置決め装置としても適用できる利点がある。
Further, when a magnetostrictive member which deforms so as to cancel the deformation of the magnetic body by magnetism is attached to the magnetic body, the flatness of the magnetic body can be maintained with high accuracy. Next, according to the fourth positioning device of the present invention, similarly to the first or second positioning device, the movable body on which the positioning object is placed can be stably supported in a non-contact manner and with a large thrust. There is an advantage that the movable body can be accurately positioned. Furthermore, since the magnetic flux hardly acts on the positioning object by placing the positioning object between, for example, two magnets, there is an advantage that the positioning object can be applied to a positioning device such as a charged particle beam transfer device.

【0079】また、その可動体が位置決めされる際に発
生する推力による反力を、床に逃がす構造を有する場合
には、振動の発生が抑制される。また、その発磁体は、
単極である場合には構造が簡素化される。次に、本発明
の露光装置によれば、本発明の位置決め装置を備えてい
るため、高いスループットで高精度に半導体素子等を製
造できる。また、本発明の駆動ユニットは、例えば本発
明の第3の位置決め装置の駆動ユニットとして使用でき
る。
Further, when a reaction force due to a thrust generated when the movable body is positioned is released to the floor, generation of vibration is suppressed. Also, the magnetizing body is
If it is unipolar, the structure is simplified. Next, according to the exposure apparatus of the present invention, since the positioning apparatus of the present invention is provided, a semiconductor element or the like can be manufactured with high throughput and high accuracy. Further, the drive unit of the present invention can be used, for example, as a drive unit of the third positioning device of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態の投影露光装置を
示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1のトップヨーク16から底部ヨーク10
までの構成を示す一部を切り欠いた斜視図である。
FIG. 2 shows a top yoke 16 to a bottom yoke 10 of FIG.
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the configuration up to FIG.

【図3】 (a)は図2中の駆動ユニット11のコア2
0を示す平面図、(b)はその側面図である。
FIG. 3A shows a core 2 of a drive unit 11 in FIG.
0 is a plan view, and (b) is a side view thereof.

【図4】 図2中の駆動ユニット11を示す分解斜視図
である。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the drive unit 11 in FIG.

【図5】 図2中の駆動ユニット11の駆動回路、及び
駆動ユニット11の動作の説明に供する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a drive circuit of the drive unit 11 and an operation of the drive unit 11 in FIG. 2;

【図6】 図2中の複数の駆動ユニット11を用いてウ
エハテーブル5のX方向、Y方向への駆動、及び回転を
行う場合の平面図である。
FIG. 6 is a plan view when the wafer table 5 is driven and rotated in the X and Y directions using a plurality of drive units 11 in FIG.

【図7】 本発明の第2の実施の形態の投影露光装置の
要部を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a main part of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 図7中の駆動ユニット60を示す分解斜視図
である。
8 is an exploded perspective view showing the drive unit 60 in FIG.

【図9】 図7中の駆動ユニット60の動作の説明に供
する図である。
FIG. 9 is a diagram provided for explaining an operation of a drive unit 60 in FIG. 7;

【図10】 本発明の第4の実施の形態の投影露光装置
の要部を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a main part of a projection exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 図10の磁石板45Bの底面側の駆動ユニ
ット11Yを示す平面図である。
11 is a plan view showing a drive unit 11Y on the bottom surface side of the magnet plate 45B of FIG.

【図12】 本発明の第5の実施の形態の投影露光装置
の要部を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a main part of a projection exposure apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施の形態において、多極の磁石
板を使用する場合を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a case where a multi-pole magnet plate is used in the embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の第3の実施の形態のウエハステー
ジの要部を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view illustrating a main part of a wafer stage according to a third embodiment of the present invention.

【図15】 図14の駆動ユニット70X,70Yから
一部のコイルを取り外した状態を示す分解斜視図であ
る。
FIG. 15 is an exploded perspective view showing a state where some coils are removed from the drive units 70X and 70Y of FIG.

【図16】 その第3の実施の形態の変形例の駆動ユニ
ットから一部のコイルを取り外した状態を示す分解斜視
図である。
FIG. 16 is an exploded perspective view showing a state where some coils are removed from a drive unit according to a modified example of the third embodiment.

【図17】 その第3の実施の形態の変形例の駆動ユニ
ットを組み立てた状態を示す、図16のAA線に沿う断
面図である。
FIG. 17 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 16, showing a state in which a drive unit according to a modification of the third embodiment is assembled.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル、3 投影光学系、W ウエハ、5 ウエ
ハテーブル、6 プレート、8,45,45A,45B
磁石板、10 底部ヨーク、11,11Y,60,7
0X,70Y,74X 駆動ユニット、12A,12B
Xコイル、13A,13B Yコイル、14 Zコイ
ル、15A,15B 支柱、16 トップヨーク、17
X,17Y 移動鏡、18X,18Y1,18Y2 レ
ーザ干渉計、20,71,75 コア、21 カバー部
材、22 主制御系、23 ウエハテーブル駆動系、3
1 駆動回路、44,47 可動プレート、46 ヨー
ク板、72A,72B,76 Zコイル、73,73
d,73e 水平コイル
R reticle, 3 projection optical system, W wafer, 5 wafer table, 6 plate, 8, 45, 45A, 45B
Magnet plate, 10 bottom yoke, 11, 11Y, 60, 7
0X, 70Y, 74X drive unit, 12A, 12B
X coil, 13A, 13B Y coil, 14Z coil, 15A, 15B support, 16 top yoke, 17
X, 17Y moving mirror, 18X, 18Y1, 18Y2 laser interferometer, 20, 71, 75 core, 21 cover member, 22 main control system, 23 wafer table drive system, 3
1 drive circuit, 44, 47 movable plate, 46 yoke plate, 72A, 72B, 76 Z coil, 73, 73
d, 73e Horizontal coil

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置決め対象物が載置される可動体を位
置決めするための位置決め装置であって、 前記可動体に一体的に組み込まれ前記可動体の移動面に
垂直な一方向に向かう磁束を発生する発磁体と、 前記可動体及び前記発磁体を上下に挟むように配置され
前記発磁体と共に磁気回路を形成する磁気部材と、 前記発磁体と前記磁気部材との間に配置され前記発磁体
を駆動する駆動ユニットと、を備え、 前記駆動ユニットは、前記発磁体に対して前記移動面に
垂直な方向に可変の推力を発生するように巻回された浮
上用コイルを有し、 前記磁気部材、及び前記駆動ユニットによって前記可動
体を位置決めすることを特徴とする位置め装置。
1. A positioning device for positioning a movable body on which a positioning object is mounted, wherein the magnetic flux is integrated with the movable body and is directed in one direction perpendicular to a moving surface of the movable body. A magnetic member that is generated; a magnetic member that is arranged so as to sandwich the movable body and the magnetic member up and down to form a magnetic circuit with the magnetic member; and a magnetic member that is arranged between the magnetic member and the magnetic member. A drive unit for driving the magnetic field, wherein the drive unit has a levitation coil wound to generate a variable thrust in a direction perpendicular to the moving surface with respect to the magnet, and A positioning device, wherein the movable body is positioned by a member and the drive unit.
【請求項2】 位置決め対象物が載置される可動体を位
置決めするための位置決め装置であって、 前記可動体に一体的に組み込まれ前記可動体の移動面に
垂直な一方向に向かう磁束を発生する発磁体と、 前記可動体及び前記発磁体を上下に挟むように配置され
前記発磁体と共に磁気回路を形成する磁気部材と、 前記発磁体と前記磁気部材との間に配置され前記発磁体
を駆動する駆動ユニットと、を備え、 前記駆動ユニットは、前記磁気回路内で磁束を通過させ
るコア部材と、 前記発磁体に対して前記移動面内の第1の方向にローレ
ンツ力よりなる推力を発生するように前記コア部材に巻
回された第1の推力発生用コイルと、 前記発磁体に対して前記移動面内の前記第1の方向に交
差する第2の方向にローレンツ力よりなる推力を発生す
るように前記コア部材に巻回された第2の推力発生用コ
イルと、を有し、 前記磁気部材、及び前記駆動ユニットによって前記可動
体を位置決めすることを特徴とする位置め装置。
2. A positioning device for positioning a movable body on which a positioning object is mounted, wherein the magnetic flux is integrated with the movable body and is directed in one direction perpendicular to a moving surface of the movable body. A magnetic member that is generated; a magnetic member that is arranged so as to sandwich the movable body and the magnetic member up and down to form a magnetic circuit with the magnetic member; and a magnetic member that is arranged between the magnetic member and the magnetic member. A driving unit that drives a magnetic field, wherein the driving unit is configured to transmit a magnetic flux in the magnetic circuit; A first thrust generating coil wound around the core member so as to generate the thrust, the thrust comprising a Lorentz force in a second direction intersecting the first direction in the moving plane with respect to the magnet; Will cause A second thrust generating coil wound around the core member, and the movable member is positioned by the magnetic member and the drive unit.
【請求項3】 位置決め対象物が載置される可動体を位
置決めするための位置決め装置であって、 前記可動体に一体的に組み込まれ前記可動体の移動面に
垂直な一方向に向かう磁束を発生する発磁体と、 前記可動体及び前記発磁体を上下に挟むように配置され
前記発磁体と共に磁気回路を形成する磁気部材と、 前記発磁体と前記磁気部材との間に配置され前記発磁体
を駆動する駆動ユニットと、を備え、 前記駆動ユニットは、前記磁気回路内で磁束を通過させ
るコア部材と、 前記発磁体に対して前記移動面に沿った方向にローレン
ツ力よりなる推力を発生するように前記コア部材に巻回
された推力発生用コイルと、 前記発磁体に対して前記移動面に垂直な方向に可変の推
力を発生するように前記コア部材に巻回された浮上用コ
イルと、を有し、 前記磁気部材、及び前記駆動ユニットによって前記可動
体を位置決めすることを特徴とする位置め装置。
3. A positioning device for positioning a movable body on which an object to be positioned is mounted, wherein the magnetic flux is integrated into the movable body and is directed in one direction perpendicular to a moving surface of the movable body. A magnetic member that is generated; a magnetic member that is arranged so as to sandwich the movable body and the magnetic member up and down to form a magnetic circuit with the magnetic member; and a magnetic member that is arranged between the magnetic member and the magnetic member. A drive unit for driving the magnetic circuit. A thrust generating coil wound around the core member, and a levitation coil wound around the core member so as to generate a variable thrust in a direction perpendicular to the moving surface relative to the magnet. , With And a positioning device for positioning the movable body by the magnetic member and the drive unit.
【請求項4】 請求項3記載の位置決め装置であって、 前記コア部材は、前記発磁体側に凸部を向けた円弧状の
部材であり、かつ該円弧状の部材の2つの端部が前記磁
気部材に磁気的に連結され、 前記推力発生用コイルは、前記円弧状の部材の中間部に
巻回され、かつ前記推力発生用コイルは外側の面積が実
質的に前記コア部材の面積以上であると共に、前記外側
の面積に対して内側の面積が狭く形成され、 前記浮上用コイルは、前記円弧状の部材の2つの端部に
巻回されていることを特徴とする位置決め装置。
4. The positioning device according to claim 3, wherein the core member is an arc-shaped member having a convex portion directed toward the magnet body, and two ends of the arc-shaped member are connected to each other. The thrust generating coil is magnetically connected to the magnetic member, the thrust generating coil is wound around an intermediate portion of the arc-shaped member, and the thrust generating coil has an outer area substantially equal to or larger than the area of the core member. And a levitation coil is wound around two ends of the arc-shaped member, the inner area being formed smaller than the outer area.
【請求項5】 請求項1〜4の何れか一項記載の位置決
め装置であって、 前記可動体の前記移動面内での位置を計測する位置計測
系を設けたことを特徴とする位置決め装置。
5. The positioning device according to claim 1, further comprising: a position measuring system for measuring a position of the movable body in the moving surface. .
【請求項6】 請求項1〜5の何れか一項記載の位置決
め装置であって、 前記発磁体の変形量を計測する変形量計測系を設けたこ
とを特徴とする位置決め装置。
6. The positioning device according to claim 1, further comprising a deformation amount measuring system for measuring an amount of deformation of the magnetized body.
【請求項7】 請求項1〜6の何れか一項記載の位置決
め装置であって、 前記発磁体に、該発磁体の磁気による変形を自立的に相
殺するように変形する磁歪部材を被着したことを特徴と
する位置決め装置。
7. The positioning device according to claim 1, wherein a magnetostrictive member that deforms so as to autonomously cancel the magnetic deformation of the magnetic body is attached to the magnetic body. A positioning device, characterized in that:
【請求項8】 位置決め対象物が載置される可動体を位
置決めするための位置決め装置であって、 前記可動体に連結され、それぞれ前記可動体の移動面に
垂直な一方向に向かう磁束を発生する第1及び第2の発
磁体と、 前記第1及び第2の発磁体をそれぞれ上下に挟むように
連結された状態で配置されると共に、前記第1及び第2
の発磁体と共にそれぞれ磁気回路を形成する磁気部材
と、 前記第1の発磁体と前記磁気部材との間に配置され該発
磁体を駆動する第1の駆動ユニットと、 前記第2の発磁体と前記磁気部材との間に配置され該発
磁体を駆動する第2の駆動ユニットと、を備え、 前記第1の駆動ユニットは、前記磁気回路内で前記第1
の発磁体に対して前記移動面に垂直な方向に可変の推力
を発生するように巻回された浮上用コイルを有し、 前記第2の駆動ユニットは、前記磁気回路内で前記第2
の発磁体に対して前記移動面に垂直な方向に可変の推力
を発生するように巻回された浮上用コイルを有し、 前記磁気部材、前記第1の駆動ユニット、及び前記第2
の駆動ユニットによって前記可動体を非接触状態で位置
決めすることを特徴とする位置め装置。
8. A positioning device for positioning a movable body on which a positioning target is placed, wherein the positioning apparatus is connected to the movable body and generates a magnetic flux directed in one direction perpendicular to a moving surface of the movable body. The first and second magnets are arranged in a state where the first and second magnets are connected to vertically sandwich the first and second magnets, respectively.
A magnetic member forming a magnetic circuit together with the magnetic body of the first, a first drive unit disposed between the first magnetic body and the magnetic member to drive the magnetic body, and a second magnetic body. A second drive unit disposed between the magnetic member and the magnetic member, wherein the first drive unit includes the first drive unit in the magnetic circuit.
A levitation coil wound so as to generate a variable thrust in a direction perpendicular to the moving surface with respect to the magnetized body, wherein the second drive unit includes the second drive unit in the magnetic circuit.
A floating coil wound so as to generate a variable thrust in a direction perpendicular to the moving surface with respect to the magnetizing member, wherein the magnetic member, the first drive unit, and the second
A positioning unit for positioning the movable body in a non-contact state by the drive unit of (1).
【請求項9】 請求項1〜8の何れか一項記載の位置決
め装置であって、 前記可動体が位置決めされる際に発生する推力による反
力を、床に逃がす構造を有することを特徴とする位置決
め装置。
9. The positioning device according to claim 1, wherein a reaction force generated by a thrust generated when the movable body is positioned is released to a floor. Positioning device.
【請求項10】 請求項1〜9の何れか一項記載の位置
決め装置であって、 前記発磁体は、単極、又は多極であることを特徴とする
位置決め装置。
10. The positioning device according to claim 1, wherein the magnetic body is a single pole or a multipole.
【請求項11】 請求項1〜10の何れか一項記載の位
置決め装置を備え、該位置決め装置で位置決めされる基
板上にマスクパターンを転写することを特徴とする露光
装置。
11. An exposure apparatus, comprising: the positioning device according to claim 1; and transferring a mask pattern onto a substrate positioned by the positioning device.
【請求項12】 発磁体と磁気部材とから形成される磁
気回路内に配置され、ローレンツ力を発生する駆動ユニ
ットであって、 前記磁気回路内で第1方向に磁束を通過させると共に、
前記磁気部材と磁気的に連結されるコア部材と、 前記コア部材に前記第1方向と直交する第2方向に巻回
されたコイルと、を備え、 前記コイルは、前記発磁体側に面積が大きく、反発磁体
側に面積が狭くなるように巻回されていることを特徴と
する駆動ユニット。
12. A drive unit disposed in a magnetic circuit formed by a magnet and a magnetic member to generate a Lorentz force, wherein a magnetic flux passes in a first direction in the magnetic circuit.
A core member magnetically connected to the magnetic member; and a coil wound around the core member in a second direction orthogonal to the first direction. A drive unit characterized by being wound so as to be large and to have a small area on the side of the repulsive magnetic body.
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