(57)【要約】【課題】  大出力と高精度を兼ね備えたステージ装置を提供する。【解決手段】  ステージ２の位置を検出する位置検出手段、前記位置検出手段により検出される前記ステージの現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅器、およびこの電流により前記ステージを駆動する駆動手段を有するステージ装置における前記電力増幅器および前記駆動手段として、ＰＷＭ方式の第１の電力増幅器２９およびその出力電流により前記ステージを駆動する第１の駆動手段９と、リニア方式の第２の電力増幅器２８およびその出力電流により前記ステージを駆動する第２の駆動手段８とを並列に設ける。【選択図】      図１１
2005354891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージの位置を検出する位置検出手段、前記位置検出手段により検出される前記ステージの現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅器、およびこの電流により前記ステージを駆動する駆動手段を有するステージ装置において、
前記電力増幅器および前記駆動手段は、ＰＷＭ方式の第１の電力増幅器およびその出力電流により前記ステージを駆動する第１の駆動手段と、リニア方式の第２の電力増幅器およびその出力電流により前記ステージを駆動する第２の駆動手段とを並列に具備することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記ステージの加減速時には前記第１の電力増幅器を介して前記ステージを駆動し、前記ステージの位置決め・速度制御時には前記第２の電力増幅器を介して前記ステージを駆動するように前記第１または第２の電力増幅器を選択する手段を具備することを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第１および第２駆動手段は、リニアモータであり、その可動部は、前記第１の電力増幅器に接続した加減速用コイル、および前記第２の電力増幅器に接続した位置決め・速度制御用コイルを具備することを特徴とする請求項１または２記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１および第２駆動手段は、リニアモータであり、その可動部がその固定部のコイルに対して単極で対面する磁石を有し、前記固定部が前記ステージの全ストロークにわたり前記磁石の位置に応じて前記コイルの一部に一定の磁場を与えるためのヨーク、ならびに前記コイルとして、このヨークの周囲に巻回された単相の速度制御コイルおよび複数個の多相の加減速コイルを具備することを特徴とする請求項１または２記載のステージ装置。
【請求項５】
前記複数個の多相の加減速用コイルが前記単相の速度制御用コイルの外側に巻回されていることを特徴とする請求項４記載のステージ装置。
【請求項６】
前記ヨークが、前記ステージの移動方向に平行で少なくとも該ステージの全ストロークにわたる直線部分を有するメインヨークと、このメインヨークの直線部分と少なくとも前記ステージの全ストロークにわたり平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前記メインヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとからなることを特徴とする請求項４記載のステージ装置。
【請求項７】
前記単相の速度制御用コイルが前記メインヨークに、前記複数個の多相の加減速用コイルが前記サイドヨークに、巻回されていることを特徴とする請求項４記載のステージ装置。
【請求項８】
前記サイドヨークが、前記メインヨークの両側に配置され、前記単相の速度制御用コイルが前記メインヨークに１組、前記複数個の多相の加減速用コイルが前記２個のサイドヨークに１組ずつ２組、巻回されていることを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
【請求項９】
前記リニアモータの可動部および固定部を前記ステージの両側に１組ずつ配置したことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載のステージ装置。
【請求項１０】
前記第２駆動手段は、前記ステージに固定されたコイルと、このコイルに磁場を与えるための磁石およびヨークとを有するリニアモータであり、前記第１駆動手段は送りねじ機構と、この送りねじ機構の力を前記ステージに伝達する力伝達部とを有することを特徴とする請求項１または２記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記第１および第２駆動手段は、リニアモータであり、その可動部が多極の磁石ユニットを有し、固定部が複数個の偏平コイルユニットを有し、前記偏平コイルユニットは前記第１の電力増幅器に接続される加減速コイルと、前記第２電力増幅器に接続される位置決め・速度制御コイルとを有することを特徴とする請求項１または２記載のステージ装置。
【請求項１２】
単相コイルと、この単相コイルの軸方向にこの単相コイルとの相対移動が自在な第１の永久磁石と、強磁性体からなり前記単相コイルを軸方向に貫通する第１のヨークと、前記単相コイルの外側に前記第１のヨークと平行に配置された部分を有し前記第１の永久磁石からの磁束を前記単相コイルの巻線を横切って循環させる閉磁路を前記第１のヨークおよび第１の永久磁石とともに形成する強磁性体からなる第２のヨークと、前記第１のヨークと第２のヨークを接続する第２の永久磁石とを具備することを特徴とするリニアモータ。
【請求項１３】
前記単相コイルが可動であり、前記第１および第２のヨークは、前記単相コイルのストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記第１の永久磁石は、前記第１または第２のヨークの直線部分に固定されて前記単相コイルのストローク全体にわたり前記単相コイルと単極で対面する磁石であり、前記第２の磁石は前記ストロークの外で前記第１のヨークと第２のヨークを接続することを特徴とする請求項１２記載のリニアモータ。
【請求項１４】
前記第１の永久磁石は、前記単相コイルと単極で対面する可動磁石であり、前記第１および第２のヨークは、前記可動磁石のストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記単相コイルは前記可動磁石のストローク全体にわたって前記第１のヨークに巻回されており、前記第２の磁石は前記ストロークの外で前記第１のヨークと第２のヨークを接続することを特徴とする請求項１２記載のリニアモータ。
【請求項１５】
前記単相コイルは速度制御用であり、さらにこの単相コイルよりも短い加減速用コイルが複数個、多相でこの速度制御用単相コイルと並列に巻回されていることを特徴とする請求項１４記載のリニアモータ。
【請求項１６】
前記請求項１に記載の第１および第２の駆動手段として、前記請求項１２〜１５のいずれか１つに記載のリニアモータを用いたことを特徴とするステージ装置。
【請求項１７】
所定の方向に移動可能なステージと、該移動方向に沿って配置されたステージ加減速用推力発生手段と、該推力発生手段と並列に設けられたステージ速度制御用推力発生手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ加速区間に位置する部分でステージ加速用推力を発生させる加速手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ減速区間に位置する部分でステージ減速用推力を発生させる減速手段と、少なくとも前記加速区間と減速区間との間の所定範囲において前記速度制御用推力発生手段によるステージ推力を制御する速度制御手段とを具備するステージ装置における前記加減速用推力発生手段および速度制御用推力発生手段として、前記請求項１２〜１５のいずれか１つに記載のリニアモータを用いたことを特徴とするステージ装置。
【請求項１８】
前記請求項１〜１１、１６および１７のいずれか１つに記載のステージ装置をレチクルステージとして用いたことを特徴とする走査露光装置。
【請求項１９】
前記請求項１８に記載の走査露光装置を用いてデバイスを生産することを特徴とするデバイス生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置において、特に半導体ウエハやレチクル等の工作物を所定位置に位置決めしたり、所定速度で走査したりするステージ装置に関する。さらに、このようなステージ装置に用いられるリニアモータ、ならびにこのようなステージ装置を用いた露光装置およびデバイス生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３１は、従来例であり、本発明の適用対象の一例でもある半導体露光装置を示す。この露光装置は、原版たるレチクルのパターンを円弧状または矩形状領域に限定して被露光物であるウエハ上に結像し、レチクルとウエハの両方を機械的に走査することによりレチクルパターン全体を露光するいわゆる走査型露光装置である。図３２および図３３は、レチクル走査系の詳細を示す。図３２は、駆動系をレチクルステージの片側に設けたもので、図３３は、駆動系を光軸を挟んでレチクルステージの両側に設けたものである。
【０００３】
図３１において、基準ベース１００上に除振手段１０１を介して本体定盤１０２が支持されている。本体定盤１０２上にはＸＹ平面（水平面）内に移動可能なウエハステージ１０３が設けられ、その上方には本体支持部材１０５を介して投影光学系１０６が固定されている。支持部材１０５の上方にはレチクルステージベース８０が設けられ、レチクルステージベース８０上を不図示のガイドに沿って１軸方向に走査可能なレチクルステージ８２が設けられている。１０４は、ウエハステージ１０３の位置を計測するための干渉計第２基準、１０７はレチクルステージ８２の位置を計測するための干渉計第１基準、１０８はレチクルステージ８２上のレチクル（不図示）を通してウエハステージ１０３上のウエハ（不図示）に露光エネルギーを与えるための照明系である。
【０００４】
図３３において、レチクルステージベース８０上にガイド８１が固定され、ガイド８１上に上に空気膜等の潤滑手段を介してレチクルステージ８２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ８２上には工作物であるレチクル８３が保持されている。またレチクルステージ８２の両側には駆動コイル８５が固定され、レチクルステージ８２の全ストロークにわたり駆動コイル８５の一部に巻線に垂直な一定の磁場を与えるため、ヨーク８６と永久磁石８７で構成されるリニアモータ固定子が設けられている。リニアモータ固定子はレチクルステージベース８０上に固定され、駆動コイル８５には不図示の電力増幅器が接続されている。電力増幅器としては、指令値に応じた電流を連続的に流すリニア方式が用いられ、高い周波数まで電流指令に応答するようになっている。ウエハステージ１０３もレチクルステージ８２と同様に構成することができる。ＸＹステージは、上述の駆動機構（ステージ装置）を２段重ねることにより構成される。
【０００５】
永久磁石８７は図３４に示すように厚み方向に着磁されている。つまり、ヨーク８６に接する面がＳ極に、その裏側の駆動コイル８５の一部に対向する面がＮ極に着磁されている。駆動コイル８５はレチクルステージ８２の全ストロークにわたり、リニアモータ固定子であるヨーク８６および磁石８７と非接触を保つようになっている。
【０００６】
上記構成において、レチクルやウエハ等の工作物８３を移動するときは、リニア方式の電力増幅器が不図示の位置・速度制御回路から指令を受けて加速電流、または減速電流を駆動コイル８５に流し、位置決めするときもリニア方式の電力増幅器がステージ８２を不図示の制御回路の指令で時々刻々と位置偏差を無くすように、微小な電流を時々刻々と駆動コイル８５に流し続ける。つまり、加減速においても位置決めにおいても同じ電力増幅器と同じ駆動コイル８５が用いられる。
【０００７】
図３１の走査形露光装置において、レチクルステージ８２上のレチクルに照明光が当たるのは、そのレチクルのうちレチクルステージ８２の走査方向に垂直な細長い矩形または円弧領域のみなので、そのレチクルのパターン全体をウエハ上に露光するにはレチクルステージ８２とウエハステージ１０３の双方を走査する必要がある。走査は一定速度で行なわれ、走査中のレチクルステージ８２とウエハステージ１０３の速度比は、投影光学系１０８の縮小倍率に正確に一致させる。レチクルステージ８２の位置は干渉計第１基準１０７を介して、ウエハステージ１０３の位置は干渉計第２基準１０４を介して、不図示のレーザ干渉計で計測され不図示の制御系に帰還されるようになっている。
【０００８】
上記構成において、ウエハステージ１０３およびレチクルステージ８２を初期位置に移動し、ウエハステージ１０３およびレチクルステージ８２を加速する。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所定の位置関係となり、速度比が投影光学系１０８の縮小倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に減速する。
【０００９】
図３５は他の従来例を示す。図３２のものとは、単相リニアモータの構成が異なる。すなわち、図３５のリニアモータは、可動部がコイル９８と単極で対面する短い磁石９５と、可動磁石９５のストローク全体にわたって配置されて磁石９５の磁束を循環させる固定ヨーク９６と、そのストローク全体にわたって固定ヨーク９６の一部に巻回された単相コイルとにより構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
半導体露光装置ではパターンの微細化、生産性向上および工作物の大口径化に対する要求が年々高まっている。生産性を向上させるためには露光時間を短縮したり、工作物の移動、位置決めをより高速に行なう必要があり、このためには移動の加速度、減速度を大きくする必要がある。また同時に、工作物の大口径化を達成するためにステージは大型化し、搬送重量が増加する。したがって、より重いものをより大きな加速度で動かすことが必要となり、推力の大きいアクチュエータと大出力の電力増幅器が必要となる。
【００１１】
従来の走査型露光装置等におけるステージ駆動機構では、走査ステージのストローク全域にわたり一定の磁場を発生するようなリニアモータ固定子が設けられている。そして推力を大きくするためには、上記一定の磁場の強さを例えば５０００ガウス程度以上の強磁場にする設計が行なわれている。ところが、図３４に示すように磁場はヨーク８６を循環するので、ヨークの両端部にはストローク全域分の磁束が集中する。ヨークは鉄などの飽和磁束密度の高い材質で構成されるが、集中した磁束を飽和させないためには大きな断面積が必要になる。この結果、ヨークの体積および質量が増大し、装置全体の大きさや重さを増大させるという欠点があった。
【００１２】
また、走査ステージの全ストロークにわたり一定の磁場を発生させるためには、走査ステージの全ストロークにわたり、一定の厚さの磁石を設ける必要がある。一定磁場は上記のように強磁場が要求されるため、磁石材料としては高価な希土類磁石を用いる必要がある。したがって、駆動部のコストがかさむという欠点もあった。
【００１３】
また、リニアモータを駆動するための電力増幅器に関し、従来は電力増幅器にリニア方式のものを用いていた。これは電流の応答性は良いが増幅器自身の発熱が大きく大出力化することが困難である。
【００１４】
一方、効率のよい増幅器として最大値が一定の不連続な矩形電圧を出力するＰＷＭ増幅器がある。このＰＷＭ増幅器は、矩形電圧の幅を変えることにより、結果的に流れる電流量を変えるものである。このＰＷＭ増幅器を用いる方式では、基本となる矩形波の周波数が２０ＫＨｚ程度であり、高い周波数まで電流を応答させることが困難である。したがって、位置決め時や定速制御時の制御周波数を高く設定することができずサーボゲインも高くできない。つまり、従来のように、加減速や位置決めにおいても同じ電力増幅器と駆動コイルを用いる方式では、大出力と高精度を両立することができないという問題があった。
【００１５】
本発明の第１の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、大出力と高精度を兼ね備えた駆動機構（ステージ装置）を提供することにある。
【００１６】
さらに、従来の単相リニアモータは、図３２および図３３のものも、図３５のものも、いずれの場合も可動コイル８５または可動磁石９５はガイド８１上で一次元方向に、滑動自在に設けられた可動部に固定され、可動コイル８５または固定コイル９８に電流を流して可動部を前記一次元方向に動かすようになっていた。いずれの場合も、固定ヨーク８６，９６の厚さは、最低限永久磁石８７，９５が発生する磁束を飽和させないような厚みが必要である。しかしながら、固定ヨーク８６，９６の厚さを永久磁石８７，９５が発生する磁束を飽和させない最低限の厚さに設定した場合、可動部の移動を高速化するために加減速時の推力を大きく取ろうとしてコイル８５，９８に大電流を流しても、電流による磁束でヨークが飽和してしまい、大きな推力が得られない。一方、コイル電流による磁束でヨークが飽和しないようにヨークの厚さを厚くすると、全体の厚さが厚くなってしまう。つまり、従来の構成ではヨークの厚さを薄くすることと、大きな推力を得ることは両立しないという問題点があった。
【００１７】
本発明の第２の目的は、ヨークの厚さを薄くすることと、大きな推力を得ることを両立させたリニアモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の第１の目的を達成するため、本発明の第１の局面に係るステージ装置は、ステージの位置を検出する位置検出手段、位置検出手段により検出されるステージの現在位置および目標位置に基づき電流指令を出力する指令手段、この電流指令に応じた電流を出力する電力増幅器、およびこの電流によりステージを駆動する駆動手段を有するステージ装置において、前記電力増幅器および駆動手段は、ＰＷＭ方式の第１の電力増幅器およびその出力電流によりステージを駆動する第１の駆動手段と、リニア方式の第２の電力増幅器およびその出力電流によりステージを駆動する第２の駆動手段とを並列に具備することを特徴とする。
【００１９】
この第１の局面に係る好ましい実施の形態において、ステージの加減速時には第１の電力増幅器を介してステージを駆動し、ステージの位置決め・速度制御時には第２の電力増幅器を介してステージを駆動するように第１または第２の電力増幅器を選択する手段を具備することを特徴とする。
【００２０】
また、第１および第２駆動手段は、リニアモータであり、その可動部は、第１の電力増幅器に接続した加減速用コイル、および第２の電力増幅器に接続した位置決め・速度制御用コイルを具備することを特徴とする。
【００２１】
また、第１および第２駆動手段は、リニアモータであり、その可動部がその固定部のコイルに対して単極で対面する磁石を有し、固定部がステージの全ストロークにわたり磁石の位置に応じてコイルの一部に一定の磁場を与えるためのヨーク、ならびにコイルとして、このヨークの周囲に巻回された単相の速度制御用コイルおよび複数個の多相の加減速用コイルとを具備することを特徴とする。
【００２２】
前記複数個の多相の加減速用コイルは、前記単相の速度制御用コイルの外側に巻回してもよい。あるいは、前記ヨークを、前記ステージの移動方向に平行で少なくとも該ステージの全ストロークにわたる直線部分を有するメインヨークと、このメインヨークの直線部分と少なくとも前記ステージの全ストロークにわたり平行な直線部分を有し、かつ該ストローク外で前記メインヨークに磁気的に接続されたサイドヨークとで構成し、速度制御用コイルおよび加減速用コイルの一方を前記メインヨークに、他方をサイドヨークに巻回してもよい。さらに、サイドヨークをメインヨークの両側に配置し、メインヨークに速度制御用コイルを巻回し、両サイドヨークに前記複数個の多相の加減速用コイルを１組ずつ都合２組を巻回してもよい。
【００２３】
これらのリニアモータの可動部および固定部は、前記ステージの片側に１組だけ、または両側に１組ずつ計２組が配置される。
【００２４】
また、第２駆動手段は、ステージに固定されたコイルと、このコイルに磁場を与えるための磁石およびヨークとを有するリニアモータであり、第１駆動手段は送りねじ機構と、この送りねじ機構の力をステージに伝達する力伝達部とを有することを特徴とする。
【００２５】
さらに、第１および第２駆動手段はリニアモータであり、その可動部が多極の磁石ユニットを有し、固定部が複数個の偏平コイルユニットを有し、偏平コイルユニットは第１の電力増幅器に接続される加減速コイルと、第２電力増幅器に接続される位置決め・速度制御コイルとを有することを特徴とする。
【００２６】
上記の第２の目的を達成するため、本発明の第２の局面に係る単相リニアモータは、単相コイルと、この単相コイルの軸方向にこの単相コイルとの相対移動が自在な第１の永久磁石と、強磁性体からなり前記単相コイルを軸方向に貫通する第１のヨークと、前記単相コイルの外側に前記第１のヨークと平行に配置された部分を有し前記第１の永久磁石からの磁束を前記単相コイルの巻線を横切って循環させる閉磁路を前記第１のヨークおよび第１の永久磁石とともに形成する強磁性体からなる第２のヨークと、前記第１のヨークと第２のヨークを接続する第２の永久磁石とを具備することを特徴とする。
【００２７】
この第２の局面に係る好ましい実施の形態において、前記単相コイルは可動であり、前記第１および第２のヨークは前記単相コイルのストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記第１の永久磁石は前記第１または第２のヨークの直線部分に固定されて前記単相コイルのストローク全体にわたり前記単相コイルと単極で対面する磁石であり、前記第２の磁石は前記ストロークの外で前記第１のヨークと第２のヨークを接続することを特徴とする。
【００２８】
あるいは、前記第１の永久磁石は前記単相コイルと単極で対面する可動磁石であり、前記第１および第２のヨークは前記可動磁石のストローク全体にわたる直線部分を有する固定ヨークであり、前記単相コイルは前記可動磁石のストローク全体にわたって前記第１のヨークに巻回されており、前記第２の磁石は前記ストロークの外で前記第１のヨークと第２のヨークを接続することを特徴とする。
【００２９】
また、前記単相コイルは速度制御用であり、さらにこの単相コイルよりも短い加減速用コイルが複数個、多相でこの速度制御用単相コイルと並列に巻回されていることを特徴とする。
【００３０】
この第２の局面に係る単相リニアモータは、前記第１の局面に係るステージ装置における第１および第２の駆動手段として好適に用いることができる。
また、所定の方向に移動可能なステージと、該移動方向に沿って配置されたステージ加減速用推力発生手段と、該推力発生手段と並列に設けられたステージ速度制御用推力発生手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ加速区間に位置する部分でステージ加速用推力を発生させる加速手段と、前記加減速用推力発生手段のうちステージ減速区間に位置する部分でステージ減速用推力を発生させる減速手段と、少なくとも前記加速区間と減速区間との間の所定範囲において前記速度制御用推力発生手段によるステージ推力を制御する速度制御手段とを具備するステージ装置における前記加減速用推力発生手段および速度制御用推力発生手段として用いることができる。
【００３１】
さらに、本発明の各駆動機構は、図３１に示すような走査型露光装置のレチクルステージとして好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の局面に係る構成によれば、１つの駆動軸にＰＷＭ方式の電力増幅器、およびリニア増幅方式の電力増幅器を平行して設けるようにしたため、大きな加減速力を出しながら、高精度な位置決め・速度制御が可能となる。
特に、露光装置等に適用する場合は、そのステージの各駆動軸ごとに加減速用推力発生手段（第１の駆動手段）と位置決め・速度制御用推力発生手段（第２の駆動手段）とを並列に設け、加減速用推力発生手段にはＰＷＭ方式の電力増幅器を接続し、位置決め・速度制御用推力発生手段にはリニア方式の電力増幅器を接続し、加減速時はＰＷＭ方式増幅器により大出力を発生して高速な移動を行ない、位置決め・速度制御時はリニア増幅器により高精度な位置決めおよび定速走行を行なわせることができる。
【００３３】
本発明の第２の局面に係る構成によれば、第１の永久磁石と単相コイルと該永久磁石の磁束を循環させる強磁性体でできた固定ヨークとで構成される単相リニアモータにおいて、該磁石の磁束を循環させるための固定ヨークの一部に該磁石の磁束を通す磁気回路に直列に第２の永久磁石を配置し、この第２の永久磁石は、前記第１の永久磁石の磁束を妨げないように着磁することにより、この第２の永久磁石によって前記単相コイルに流す電流による磁束のみを遮断することができる。したがって、この単相リニアモータによれば、ヨークの厚みを薄くして、なおかつ大きな推力を得ることができる。
特に、ステージ装置の前記推力発生手段として用いられる単相リニアモータにおいて、ヨークの一部を永久磁石で構成することにより、ヨークの断面積（特に厚み）を減少することが可能となり、駆動機構の小型軽量化を図ることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
図１〜３は、本発明の第１の実施例に係る駆動機構を用いたレチクルステージの構成を示す斜視図であり、図１は全体図、図２はヨークおよびコイル部分破断図、図３は可動部と固定部とをずらして示した分解図である。図１〜３に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上にステージガイド１が固定され、ステージガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２上にはレチクル３が保持されている。またステージ２の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板４が固定され、磁石保持板４の水平部分４ａに図に示すように磁石の入る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ固定されている。ステージ２、レチクル３、磁石保持板４および磁石５が一体となって可動部を構成する。
【００３５】
一方、固定部は可動部の両側に設けられたヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク７、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用コイル９により形成される。
各ユニットを作成する際は、例えば、先ずセンターヨーク６の周りに長手方向の長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御用コイル８が巻回される。速度制御用コイル８は電気的に単相になるように構成される。速度制御用コイル８の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加減速用コイル９が巻回され、この加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。
次に、センターヨーク６を上下から挟み込むようにサイドヨーク７が固定される。固定部と可動部は前述の磁石保持板４の磁石５部分がヨーク・コイルユニット１０における加減速用コイル９とサイドヨーク７との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組み立てられる。
【００３６】
可動部の磁石５は、図４の電気系統図に矢印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されている。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた２枚の磁石５はＮ極が互いに向き合うように、したがってセンターヨーク６に向かうように着磁されている。
これにより、各磁石５から発生した磁束がセンターヨーク６に入って長手方向前後に分岐し、センターヨーク６の両端部（前後端部）に達し、そこで上下に分岐してサイドヨーク７に入り、各上下のサイドヨーク７では前後端部からの磁束が磁石５と対面する位置（図４ではサイドヨーク７の中央部）に向かって流れ、そこから対面する磁石のＳ極に達するというような磁気回路が構成される。したがって、この状態で速度制御用コイル８に電流を流すと、フレミングの法則により磁石５は走査方向（ヨーク６，７の長手方向）に力を受ける。また、磁石５と対面している部分の加減速用コイル９に電流を流しても同様に磁石５は走査方向に力を受ける。
【００３７】
図４は、図１〜図３の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ（可動部および固定部）部分は可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図４（ａ）はアクチュエータの片側部分の一部破断平面図、図４（ｂ）はアクチュエータ部分の縦断面および電気系の接続を示す図、そして図４（ｃ）はその磁石５部分における横断面図である。図４（ｂ）に示すように、駆動用ドライバとして４つの加速用ドライバ２９ａ、４つの減速用ドライバ２９ｂ、および速度制御用ドライバ２８が設けられる。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば加速用と減速用に各々１個ずつでよい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並列に接続されている。
【００３８】
加減速用コイル９のスイッチ手段Ｓは、各コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方と接続されることはない。
【００３９】
ここでは加速用コイルおよび減速用コイルを４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するようになっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う４個の加減速用コイル９を、どんな位置であっても、４個の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそれぞれ接続することができる。
【００４０】
図４では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。このときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９ａのみと接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コイル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速ストローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計されている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了するようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。
【００４１】
上記構成からなる駆動機構を図３１の走査型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８２（図１〜図４においては符号「２」で示す）の作用のみを説明する。図１〜図４を参照して、先ず、レチクルステージ２の初期位置出しを行なう。これは速度制御用コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用コイル８に電流を流すことにより、図４の始動位置Ｐ１まで可動部（ステージ２、磁石保持板４および磁石５等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コイル８により位置決め制御を行なう。
【００４２】
次に、不図示の制御系からの指令により加速用ドライバ２９ａにより加速用に接続された４相のコイル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用ドライバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面するようになっているので、この４相のコイル９で可動部を減速し停止位置Ｐ２に停止させる。
【００４３】
図４ではストローク端からストローク端まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置において露光画角を小さくとったときはレチクルステージを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置まで移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９ｂと接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図４の場合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえば良い。
【００４４】
本実施例によれば、いずれの場合でもスイッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するのみである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような複雑な駆動シーケンスを必要としない。
【００４５】
本実施例においては磁石５の走査方向の長さは従来例におけるコイル８５（図３２）の走査方向長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用コイル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長にわたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄があるが、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはならない。
さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
【００４６】
［実施例２］
図５は、本発明の第２の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図５（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図５（ｂ）はその磁石５部分における横断面図である。本実施例では、第１実施例でセンターヨーク６の周りに巻回した複数の加減速用コイル９を上下各々のサイドヨーク７の周りに巻回するようにした。これに伴い加速ドライバ群が２組、減速ドライバ群が２組の構成となる。なお、ステージ２、磁石保持板４および磁石５等からなる可動部は、磁石５の位置を加減速用コイル９の厚み分だけセンターヨーク６に寄せた以外は第１実施例のものと同様に構成されている。
【００４７】
第１実施例と同様にレチクルステージ２の動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置出しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステージを加速する。レチクルステージの重心と加速のための駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をＦとすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルステージベース、延いては本体に作用して本体を揺らしたり、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の加速用コイル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだけのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにしている。
【００４８】
このときの電流の制御は本体の揺れに相当する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドライバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
【００４９】
露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。
【００５０】
露光領域を外れたら減速用ドライバ２９ｂにより減速し、停止させる。このときは必ずしも上下のドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定すればよいからである。上記加減速および一定速度に制御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手段により得るようになっている。
【００５１】
本実施例では第１実施例の効果に加えて、加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくすることができる。
【００５２】
また、上述においては、上下のサイドヨーク７に巻回する加減速用コイル９のターン数が同じとして、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上下のサイドヨーク７に巻回する加減速用コイル９のターン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドライバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成でき、構成を簡略化することができる。
【００５３】
［実施例３］
図６〜８は、本発明の第３の実施例に係るレチクルステージの構成を示す斜視図であり、図６は全体図、図７はヨークおよびコイル部分破断図、図８は可動部と固定部とをずらして示した分解図である。図６〜８に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上にステージガイド１が固定され、そのステージガイド上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２上にはレチクル３が保持されている。またステージ２の両側にはコの字形断面を持つ中央部のくびれた磁石保持板４が固定され、磁石保持板４の前後端の都合４つの水平部分４ａに図６〜８に示すようにそれぞれ磁石の入る矩形穴が設けられ、４つの磁石５がその矩形穴のそれぞれに嵌め込まれ固定されている。各磁石保持板４の前後方向の磁石５と磁石５の距離は少なくともステージ２の最大ストロークより大きくなるように設定されている。ステージ２、レチクル３、磁石保持板４および磁石５が一体となって可動部を構成する。
【００５４】
一方、固定部は可動部の両側に設けられたヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク７、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用コイル９により形成される。
各ユニットを作成する際は、例えば、先ずセンターヨーク６の周りに長手方向の長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御用コイル８が巻回される。速度制御用コイル８は電気的に単相になるように構成されるが、機械的には中央を境にして２つのコイルから構成され、この２つの部分にはセンターヨーク６の回りに逆方向の電流が流れるように構成される。例えば２つの部分の巻回方向を逆にしたものを直列に接続すればよい。
【００５５】
速度制御用コイル８の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加減速用コイル９が巻回され、この加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成され、かつ磁石保持板４に設けた４つの磁石５の前２個の磁石５と後２個の磁石５の間隔だけ離れた２個の加減速用コイル９が直列に接続され、これらの２個のコイルはセンターヨーク６回りに逆方向の電流が流れるように構成される。
【００５６】
次に、センターヨーク６を上下から挟み込むようにサイドヨーク７が固定される。固定部と可動部は前述の磁石保持板４の磁石５部分がヨーク・コイルユニット１０における加減速用コイル９とサイドヨーク７との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組み立てられる。
【００５７】
可動部の磁石５は、図９の電気系統図に矢印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されている。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた前２個の磁石５はＮ極が互いに向き合うように、したがってＮ極がセンターヨーク６に向かうように、そして後２個の磁石５はＳ極が互いに向き合うように、したがってＳ極がセンターヨーク６に向かうように着磁されている。
【００５８】
これにより、前部磁石５のＮ極から発生した磁束がセンターヨーク６に入って後方の後部磁石５に対面する位置に向かい、そこから対面する後部磁石５のＳ極に達し、後部磁石５のＮ極から発生した磁束はサイドヨーク７に入って前方の前部磁石５に対面する位置に向かい、そこから対面する前部磁石５のＳ極に達するというような磁気回路が構成される。したがって、この状態で速度制御用コイル８に電流を流すと、フレミングの法則により前部および後部磁石５は走査方向（ヨーク６，７の長手方向）に同じ向きの力を受ける。また、磁石５と対面している部分の加減速用コイル９に電流を流しても同様に前部および後部磁石５は走査方向に同じ向きの力を受ける。
【００５９】
図９は、図６〜図８の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ（可動部および固定部）部分は可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図９（ａ）はその縦断面および電気系の接続を示す図、そして図９（ｂ）はその磁石５部分における横断面図である。図９（ａ）に示すように、駆動用ドライバとして４つの加速用ドライバ２９ａ、４つの減速用ドライバ２９ｂ、および１個の速度制御用ドライバ２８が設けられる。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々１個ずつでよい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並列に接続されている。
【００６０】
センターヨーク６回りに互いに逆向きの電流が流れるように構成された一対の各加減速用コイル９のスイッチ手段Ｓは、各コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方と接続されることはない。
【００６１】
ここではそれぞれ連続する加速用コイルおよび減速用コイルを４相ずつ選択してそれぞれ４個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ２９ｂにスイッチ手段Ｓによって接続するようになっている。加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂ側から見れば、各ドライバには４個ずつ離れたコイル９が加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂとスイッチ手段Ｓを介して接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う４個の加減速用コイル９を、どんな位置においても、４個の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそれぞれ接続することができる。
【００６２】
図９では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。このときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９ａとのみ接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コイル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速ストローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計されている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了するようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。
【００６３】
上記構成からなる駆動機構を図３１の走査型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８２（図６〜図８においては符号「２」で示す）の作用のみを説明する。図６〜図９を参照して、先ず、レチクルステージ２の初期位置出しを行なう。これは速度制御用コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用コイル８に電流を流すことにより、図９の始動位置Ｐ１まで可動部（ステージ２、磁石保持板４および磁石５等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コイル８により位置決め制御を行なう。
【００６４】
次に、不図示の制御系からの指令により加速用ドライバ２９ａにより加速用に接続されている４相のコイル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用ドライバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面するようになっているので、この４相のコイル９で可動部を減速し停止位置Ｐ２に停止させる。
【００６５】
図９ではストローク端からストローク端まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置において露光画角を小さくとったときはレチクルステージを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置まで移動させた方がレチクルステージの走行時間すなわち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９ｂと接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図９の場合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえば良い。
【００６６】
本実施例によれば、いずれの場合でもスイッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するのみである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような複雑な駆動シーケンスを必要としない。
【００６７】
本実施例においては磁石５の走査方向の長さは従来例におけるコイル８５（図３２）の走査方向長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用コイル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長にわたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄があるが、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはならない。
さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
【００６８】
［実施例４］
図１０は、本発明の第４の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図１０（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図１０（ｂ）はその磁石５部分における横断面図である。本実施例では、第３実施例でセンターヨーク６の周りに巻回した複数の加減速用コイル９を上下各々のサイドヨーク７の周りに巻回するようにした。これに伴い加速ドライバ群が２組、減速ドライバ群が２組の構成となる。また、ステージ２、磁石保持板４および磁石５等からなる可動部は、磁石５の位置を加減速用コイル９の厚み分だけセンターヨーク６に寄せた以外は第３実施例のものと同様に構成されている。
【００６９】
第３実施例と同様にレチクルステージ２の動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置出しした後、駆動コイル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。レチクルステージ２の重心と加速のための駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をＦとすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルステージベース、延いては本体に作用して本体を揺らしたり、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の加速用コイル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだけのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにしている。
【００７０】
このときの電流の制御は本体の揺れに相当する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドライバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
【００７１】
露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。
【００７２】
露光領域を外れたら減速用ドライバ２９ｂにより減速し、停止させる。このときは必ずしも上下のドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定すればよいからである。上記加減速および一定速度に制御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手段により得るようになっている。
【００７３】
本実施例では第３実施例の効果に加えて、加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくすることができる。
【００７４】
また、上述においては、上下のサイドヨーク７に巻回する加減速用コイル９のターン数が同じとして、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上下のサイドヨーク７に巻回する加減速用コイル９のターン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドライバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成でき、構成を簡略化することができる。
【００７５】
［実施例５］
図１１は、本発明の第５の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。この機構においては、同図に示すように、不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持されている。またステージ２の両側には駆動用コイルが固定される。各駆動コイルは前後に配置される位置決め・速度制御用コイル８とそれらの間に配置される加減速用コイル９とから構成される。前後の位置決め・速度制御用コイル８は電気的に同相に接続され、各駆動コイルは都合２相の構成となる。また、ステージ２の全ストロークにわたり駆動コイルの一部に一定の磁場を与えるため、ヨーク２６と磁石２７で構成されるリニアモータ固定子が設けられる。磁石２７は、ヨーク２６と接する面がＳ極となるように、その裏側の駆動コイル８，９に対向する面がＮ極となるように着磁されている。リニアモータ固定子は不図示のベース上に固定される。駆動コイルには電力増幅器が接続されているが、加減速用コイル９にはＰＷＭ方式の増幅器２９が接続され、大出力が発生できるようになっており、位置決め・速度制御用コイル８にはリニア方式の増幅器２８が接続され、高い周波数まで電流指令に応答するようになっている。ステージ２の位置は、不図示のレーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速度制御回路に帰還されるようになっている。
【００７６】
この構成における作用を図１２の制御ブロック図を用いて説明する。制御装置３１から位置指令が出力されると、その位置指令とレーザ干渉計で計測された位置信号との誤差が求められ、その誤差が演算回路３２に時系列で入力される。演算回路３２はこの位置誤差信号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力する。電流指令はＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の両方に入力される。加減速時は電流指令として大きな値が与えられるが、リニア増幅器２８は前段に挿入されたクランプ回路３４のため入力が一定値以下に制限され、制限された最大値分の電流しか流さないようになっている。一方、ＰＷＭ増幅器２９は指令値分の電流を流す。つまり加減速時は主にＰＷＭ増幅器２９により推力が与えられる。
【００７７】
加減速による移動が終わって位置決め動作に入ったときは、電流指令値は小さく、周波数の比較的高い信号となる。すなわち、高精度を得るために演算回路３２のサーボゲインが高く設定されており、位置決め動作に入る頃はステージ２はサーボ系が構成する電気的なばねにより、比較的高い周波数で微小変位の振動をしながら目標位置に向かう。この電流指令もＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の両方に入るが、ＰＷＭ増幅器２９は上述の比較的高い周波数の入力に応答しきれず、所望の制御電流をコイルに流すことができない。最悪の場合、入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用の外乱を発生することもあるので、本実施例ではＰＷＭ増幅器２９の前段にローパスフィルタ３３を挿入して位置決め時の比較的高い電流指令を遮断するようにしている。
【００７８】
一方、リニア増幅器２８側では電流指令値が小さいので、電流指令値はクランプ回路３４にクランプされずそのまま通過し、リニア増幅器２８に入力される。リニア増幅器２８により電流指令の波形通りの電流波形が位置決め・速度制御用コイル８に流される。つまり位置決め・速度制御時は主にリニア増幅器２８により位置決めのための推力が与えられ、高精度の位置決めが達成される。
【００７９】
［実施例６］
図１３は、本発明の第６の実施例に係る駆動機構の外観を示す斜視図であり、図１４は図１３の駆動機構の構成を示す斜視図である。この駆動機構は、工作物３を１軸方向に走査露光するためのものである。図１３および図１４に示すように、この装置では不図示の除振ベース上にステージガイド１が固定され、ステージガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持されている。また、ステージ２の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板４が固定され、磁石保持板４の水平部分４ａには、磁石５の入る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ固定されている。ステージ２、工作物３、磁石保持板４および磁石５が一体となって可動部を構成する。
【００８０】
一方、固定部は可動部に対して設けられたヨーク・コイルユニットにより構成される。各ヨーク・コイルユニットは１個のセンターヨーク６、２個のサイドヨーク７、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用コイル９から形成される。センターヨーク６の周りに長手方向に長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御用コイル８が巻回され、電気的に単相になるよう構成される。
【００８１】
速度制御用コイル８の周りには、さらに長手方向に長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加減速用コイル９が巻回され、この加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられる。これら複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。そしてセンターヨーク６を上下から挟み込むようにサイドヨーク７が固定される。
【００８２】
固定部と可動部は、前述の磁石保持板４の磁石５がヨーク・コイルユニットにおける加減速用コイル９とサイドヨーク７の間に非接触ではまるような位置関係で固定される。
【００８３】
可動部の磁石５は、後述の図１５に示すように、固定部に対して厚み方向（鉛直方向）に配置される。さらに詳しく言うと、１つの磁石保持板４に含まれる２枚の磁石５はＮ極がセンターヨーク６に向かうように配置される。
【００８４】
各磁石５から発生した磁束はセンターヨーク６に入ってその長手方向の前後に分岐し、センターヨーク６の両端部（前後端部）に達し、前後端部で上下に分岐して上下のサイドヨーク７に入り、上下のサイドヨーク７では前後端部からの磁束が磁石５に対面する位置に向かって流れ、そこから対面する磁石５のＳ極に達するような磁気回路を構成する。したがって、この状態で速度制御用コイル８に電流を流すとフレミングの法則により、磁石５は走査方向（センターヨーク６、サイドヨーク７の長手方向）に力を受ける。また磁石５と対面している部分の加減速用コイル９に電流を流した場合にも同様に磁石５は走査方向に力を受ける。
【００８５】
図１５は、図１３および図１４の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図１５（ａ）はその片側部分の一部破断平面図、図１５（ｂ）はその縦断面および電気系の接続を示す図、そして図１５（ｃ）はその磁石５部分における横断面図である。図１５（ｂ）に示すように、駆動用ドライバとして４つの加速用ドライバ２９ａ、４つの減速用ドライバ２９ｂ、および速度制御用ドライバ２８が設けられる。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々１個ずつでよい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並列に接続されている。
【００８６】
加減速用コイル９のスイッチ手段Ｓは、各コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイルが加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方と接続されることはないように作用する。
【００８７】
ここでは加速用コイルおよび減速用コイルを４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するようになっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う４個の加減速コイル９を、どんな位置であっても、４個の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそれぞれ接続することができる。
【００８８】
さらに本実施例の最大の特徴として、加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂにはＰＷＭ増幅器が用いられ、速度制御用ドライバ２８にはリニア増幅器が用いられている。
【００８９】
図１５では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。このときは左端の４相の加減速用コイル９が加速用ドライバ２９ａのみと接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コイル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速減速ストローク）よりは長くなるように設計されている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了するようになっている。すなわち、加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。
【００９０】
制御ブロック図は図１２のものと同じである。
上記構成における作用を図１２の制御ブロック図を用いて説明する。制御装置３１から位置指令が出力されると、その位置指令とレーザ干渉計で計測された位置信号との誤差が求められ、その誤差が演算回路３２に入力される。演算回路３２は時系列で入力される位置誤差信号に種々のフィルタ演算を施して電流指令を出力する。電流指令はＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の両方に入力される。加減速時は電流指令として大きな値が与えられるが、リニア増幅器２８は前段に挿入されたクランプ回路３４のため入力が一定値以下に制限され、この最大値分の電流しか流さないようになっている。
【００９１】
一方、ＰＷＭ増幅器２９は指令値分の電流を４相の加速用コイル９に流す。つまり加速時には、主に加速用ＰＷＭ増幅器２９とそれに接続された４相のコイル９により推力が与えられる。
【００９２】
加速による移動が終わって、露光領域に入ると、一定速度になるように速度制御を行う。このとき可動磁石５は加速用コイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。また、定速なので、電気的にも電流指令値は小さく、周波数の比較的高い信号となる。高精度を得るため演算回路３２の速度ループのサーボゲインが高く設定されており、ステージ２はサーボ系が構成する電気的なばねにより比較的高い周波数で微小変位の振動をしながら時々刻々と目標位置が制御される。この電流指令もＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の両方に入るが、ＰＷＭ増幅器２９は上述の比較的高い入力に応答しきれず、所望の制御電流をコイルに流すことができない。最悪の場合、入力波形に対して歪んだ波形の電流を流して無用の外乱を発生することもあるので、本実施例ではＰＷＭ増幅器２９の前段にローパスフィルタ３３を挿入して位置決め時の比較的高い周波数の電流指令を遮断するようにしている。
【００９３】
一方、リニア増幅器２８側では電流指令値が小さいので、クランプ回路３４にクランプされずそのまま通過し、リニア増幅器２８により電流指令の波形通りの電流波形が速度制御用コイル８に流される。つまり速度制御時は、主にリニア増幅器２８により速度制御のための推力が与えられ、高精度の速度制御が達成できる。
【００９４】
露光領域を外れるときには、今度は減速用ＰＷＭドライバ２９に接続された４相の減速用コイル９と可動部の磁石５が対面するようなっているので、この４相の減速用コイル９で可動部を減速し、停止させる。減速動作におけるＰＷＭ増幅器２９とリニア増幅器２８の役割、作用は加速時と同じである。
【００９５】
［実施例７］
図１６は、本発明の第７の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図であり、図１７は図１６のＡ−Ａ断面図である。図１６に示すように、不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に空気膜等の潤滑を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持されている。またステージ２の両側には駆動用コイル４４が固定される。また、ステージ２の全ストロークにわたり、駆動コイル４４の一部に一定の磁場を与えるため、ヨーク２６と磁石２７で構成されるリニアモータ固定子が設けられる。リニアモータ固定子は不図示のベース上に固定される。
【００９６】
また上述のリニアモータ駆動機構と並列に、送りねじ５１による駆動機構が設けられる。送りねじ駆動機構は、図１７に示すように、不図示のベース上に配置された２個の軸受けユニット５０、軸受けユニット５０で支持される送りねじ５１、軸受けユニット５０の一つに固定され、送りねじ５１を回転させるモータ４５、送りねじ５１によって送られるボールナット５２、ボールナット５２を収納するハウジング５３、ハウジング５３からステージ２に力を伝達する力伝達部５６から構成される。
【００９７】
力伝達部５６は、ハウジング５３を走査方向に滑動自在に支持するハウジングスライダ５５とハウジング５３の滑動範囲を制限するハウジングストッパ５４から構成され、ハウジング５３がハウジングストッパ５４に突き当たることにより、ハウジング５３からステージ２に力が伝達されるようになっている。
【００９８】
図１６において、駆動コイル４４には、リニア方式の増幅器２８が接続され、高い周波数まで電流指令に応答するようになっており、送りねじ５１を回転させるモータ４５にはＰＷＭ方式の増幅器２９が接続され、大出力が発生できるようになっている。つまり送りねじ機構で加減速を行い、駆動コイル４４で位置決めを行うようになっている。ステージ２の位置は、不図示のレーザ干渉計により測定され、不図示の位置・速度制御回路に帰還されるようになっている。
【００９９】
この駆動機構の制御ブロック図を図１８に示す。図１２と共通または対応する部分には同一の符号を付してある。図１６〜図１８の駆動機構は、構成、動作とも図１１〜図１２のものとほぼ同じであるが、位置決め時に送りねじ機構の力伝達を遮断する方法が異なる。つまり位置決め時には電流波形の周波数で信号を遮断するのではなく、ボールナット５２を収納したハウジング５３を両側のハウジングストッパ５４との間で非接触になるようにして送りねじ５１からの力の伝達を遮断し、位置決めコイル４４のみで高精度な位置制御を実現している。
【０１００】
［実施例８］
図１９（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の第８の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。同図に示すように、不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２上には工作物３が保持され、ステージ２の両側にはリニアモータ可動子７０であるところのヨーク６６と４極の磁石６７が固定される。また、リニアモータ固定子としては、固定子枠７１および固定子枠７１に固定される片側６個のコイルユニットが設けられている。固定子枠７１は不図示のベース上に固定される。各コイルユニットは上部の位置決め・速度制御用コイル８と下部の加減速コイル９とから構成される。各加減速コイル９はＰＷＭ増幅器２９に接続され、各位置決め・速度制御用コイル８はリニア増幅器２８に接続される。図２０は、図１９の駆動機構の電気系接続図である。
【０１０１】
この構成において、ステージ２を左から右に動かすときの６個のコイルユニット（片側のみ）の駆動シーケンスは図２１に示す通りである。つまり、不図示のエンコーダによってコイル８，９と磁石６７との相対位置を検出し、これに基づいて駆動コイルおよびその電流を流す方向を選択する。図２１において、
【外１】
【０１０２】
2005354891.tif 000003
は選択されたコイルを示し、それぞれ紙面に垂直で上方向に流れる電流、および紙面に垂直で下方向に流れる電流を示す。
【０１０３】
本実施例における動作は、図２１のように、６個のコイルユニットを選択的に使用すること以外は第５の実施例の場合と同じであり、１個のコイルユニットあたりの制御は図１２の場合と同じである。
【０１０４】
［実施例９］
図２２は、本発明の第９の実施例に係る駆動機構の構成を示す。同図において、ベース８０上にガイド１が固定され、ガイド１上に一次元方向に滑動自在に可動ステージ２が設けられる。ベース８０上にスペーサ７１を介して第１ヨーク６が固定され、第１ヨーク６には図３４に示す磁石８７と同様に厚み方向に着磁され可動ステージ２のストローク全体に渡って配置される単極磁石２７が固定されている。ベース８０上には、また、スペーサ７１を介して第２ヨーク７が第１ヨーク６と長手方向が略平行になるように空隙を介して固定される。さらに、第１ヨーク６と第２ヨーク７の両端付近には第１ヨーク６と第２ヨーク７を橋渡しする形で前記単極磁石とは別に永久磁石７２が配置されている。これらの２個の永久磁石７２は、前記単極磁石２７と平行で向きは反対になるように着磁される。つまり、単極磁石２７は第１ヨーク６とＳ極で、第２ヨーク７とＮ極で対面しているが、２個の永久磁石７２は、いずれも第１ヨーク６とＮ極で対面し、第２ヨーク７とＳ極で対面するようになっている。以後これらのヨーク６，７の両端に配置される永久磁石７２を電流磁束規制磁石と称する。
【０１０５】
以上のようにヨーク６，７および磁石２７，７２を配置した結果、ストローク全体にわたる単極磁石２７のＮ極から発生した磁束は単極磁石２７と第２ヨーク７との間の空隙を通って第２ヨーク７に入り、第２ヨーク７の両端へ流れ、第２ヨーク７の両端で電流磁束規制磁石７２のＳ極に入る。一方、第１ヨーク６の両端で電流磁束規制磁石７２のＮ極から発生した磁束は第１ヨーク６に入って中央に向かい、ストローク全体にわたる単極磁石２７のＳ極に入る。
【０１０６】
第１ヨーク６の周りには第１ヨーク６と単極磁石２７の周りを巻回するように、両者に非接触で可動コイル４４が配置され、可動コイル４４は、前記一次元方向に滑動自在の可動ステージ２に固定される。
【０１０７】
上記構成において、可動コイル４４に電流を流すと、図３２に示した従来例と同様に可動ステージ２はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例ではヨークが一体で構成されていたので、コイル電流による磁束はヨーク８６内を循環したが、本実施例ではヨークが電流磁束規制磁石７２で第１ヨーク６と第２ヨーク７に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁性体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって第１ヨーク６および第２ヨーク７に発生する磁束は僅かなものとなる。したがって、ヨーク６，７の厚さをストローク全体にわたる単極磁石２７の磁束を循環できる最低限の厚さ程度にしても、可動コイル４４に大きな電流を流して可動ステージ２に大きな推力を発生させることが可能となる。
【０１０８】
［実施例１０］
図２３は、本発明の第１０の実施例に係る駆動機構の構成を示す。同図の機構では、不図示のベース上にガイド１が固定され、ガイド１上に一次元方向に滑動自在に可動ステージ２が設けられている。また、第１ヨーク６が前記ベース上に固定され、第１ヨーク６の両端部の上部には電流磁束規制磁石７２が固定されている。電流磁束規制磁石７２の上には第２ヨーク７が固定されている。第２ヨーク７の周りには可動ステージ２のストローク全体に渡って配置される単相コイル８が巻回され固定されている。単相コイル８と第１ヨーク６との空隙には単相コイル８と単極で対面する可動磁石５が配置され、枠４によって可動ステージ２に固定される。可動磁石５は本実施例ではＮ極が上になるよう厚み方向に着磁され、両端に配置される２個の電流磁束規制磁石７２は、可動磁石５と平行で向きは反対になるように着磁される。つまり、可動磁石５は第１ヨーク６とＮ極で対面し、第２ヨーク７とＳ極で対面するようになっている。
【０１０９】
可動磁石５のＮ極から発生した磁束は空隙を通って第２ヨーク７に入り、第２ヨーク７の両端へ流れ、この第２ヨーク７の両端で電流磁束規制磁石７２のＳ極に入る。一方、第１ヨーク６の両端で電流磁束規制磁石７２のＮ極から発生した磁束は第１ヨーク６に入って中央に向かい、単相コイル８の巻線の一部および空隙を通って可動磁石５のＳ極に入る。
【０１１０】
上記構成において、単相コイル８に電流を流すと、図３５に示した従来例と同様に可動ステージ２はガイドされた方向に力を受ける。このとき従来例ではヨークが一体で構成されていたので、コイル電流による磁束はヨーク９６内を循環したが、本実施例ではヨークが電流磁束規制磁石７２で第１ヨーク６と第２ヨーク７に分離されているので、コイル電流による磁束は強磁性体の循環経路を失う。この結果、コイル電流によって第１ヨーク６および第２ヨーク７に発生する磁束は僅かなものとなる。したがって、ヨーク６，７の厚さをストローク全体にわたる可動磁石５の磁束を循環できる最低限の厚さ程度にしても、可動コイル４４に大きな電流を流して可動ステージ２に大きな推力を発生させることが可能となる。
【０１１１】
［実施例１１］
図２４〜図２６は、本発明の第１１の実施例に係る駆動機構を用いたレチクルステージの構成を示す斜視図であり、図２４は全体図、図２５はヨークおよびコイル部分破断図、図２６は可動部と固定部とをずらして示した分解図である。図２４〜図２６に示すレチクルステージでは、不図示の除振ベース上にステージガイド１が固定され、ステージガイド１上に空気膜等の潤滑手段を介してステージ２が走査方向に滑動自在に支持されている。ステージ２上にはレチクル３が保持されている。またステージ２の両側にはコの字形断面を持つ磁石保持板４が固定され、磁石保持板４の水平部分４ａに図に示すように磁石の入る矩形穴が設けられ、その矩形穴に磁石５が嵌め込まれ固定されている。ステージ２、レチクル３、磁石保持板４および磁石５が一体となって可動部を構成する。
【０１１２】
一方、固定部は可動部の両側に設けられたヨーク・コイルユニット１０により構成される。各ユニット１０は、センターヨーク６、２個のサイドヨーク７、４個の電流磁束規制磁石７２、１相の速度制御用コイル８および複数個の加減速用コイル９により形成される。
ユニット１０を作成する際は、例えば、先ずセンターヨーク６の周りに長手方向の長さがセンターヨーク６のほぼ全長に相当する速度制御用コイル８が巻回される。速度制御用コイル８は電気的に単相になるように構成される。速度制御用コイル８の周りにはさらに長手方向の長さが速度制御用コイル８に比べて十分短い加減速用コイル９が巻回され、この加減速用コイル９が複数個センターヨーク６の長手方向に沿って設けられる。これらの複数個の加減速用コイル９は電気的に独立、つまり各相ごとに電流が制御できるように構成される。次に、センターヨーク６を上下から挟み込むように４個の電流磁束規制磁石７２を介して２個のサイドヨーク７が固定される。
【０１１３】
固定部と可動部は前述の磁石保持板４の磁石５部分がヨーク・コイルユニット１０における加減速用コイル９とサイドヨーク７との間にこれらとは非接触ではまるような位置関係で組み立てられる。
【０１１４】
可動部の磁石５は、図２７の電気系統図に矢印で示すように厚み方向（鉛直方向）に着磁されている。すなわち、１つの磁石保持板４に取り付けられた２枚の磁石５はＮ極が互いに向き合うように着磁されている。
【０１１５】
また、固定部に設けられた４個の電流磁束規制磁石７２も鉛直方向に着磁されている。各電流磁束規制磁石７２は、Ｓ極がセンターヨーク６と対面し、Ｎ極がサイドヨーク７と対面するように配置される。
【０１１６】
可動部に含まれる各磁石５のＮ極から発生した磁束は空隙およびコイル８，９の巻線の一部を通ってセンターヨーク６に入り、センターヨーク６で長手方向前後に分岐し、センターヨーク６の両端部（前後端部）に達し、そこで電流磁束規制磁石７２のＳ極に入る。一方、磁石５のＳ極から発生した磁束は空隙を通ってサイドヨーク７に入り、そこで長手方向前後に分岐し、サイドヨーク７の両端部（前後端部）に達し、そこで電流磁束規制磁石７２のＮ極に入る。以上のように可動部の磁石５と固定部の磁石７２との間で互いに循環するような磁気回路を構成している。
【０１１７】
この状態で速度制御用コイル８に電流を流すと、フレミングの法則により磁石５は走査方向（ヨーク６，７の長手方向）に力を受ける。また、磁石５と対面している部分の加減速用コイル９に電流を流しても同様に磁石５は走査方向に力を受ける。
【０１１８】
また、この状態で加減速用コイル９や速度制御用コイル８に電流を流すと、電流による磁束がセンターヨーク６に発生する。従来であれば、この磁束はサイドヨーク７を通って循環しようとするところである。ところが、本実施例においては、センターヨーク６とサイドヨーク７との間に電流磁束規制磁石７２が設けられており、コイル８，９の電流によってセンターヨーク６に発生した磁束がサイドヨーク７を通って循環するのを妨げる役目を果たす。電流を起磁力とする磁気回路において、磁石は磁気抵抗の大きな材質だからである。この結果、電流による磁束はヨーク内に発生しにくくなる。したがって、ヨーク断面積の設計において電流による磁束の飽和を余り考慮する必要がなくなり、ヨーク断面積をより小さくすることができる。また、電流の過渡特性も向上させることができる。
【０１１９】
図２７は、図２４〜図２６の駆動機構における電気系回路の接続の様子を示す図であり、アクチュエータ（可動部および固定部）部分は可動部の一部および固定部の片側のみが示してある。図２７（ａ）はアクチュエータの片側部分の一部破断平面図、図２７（ｂ）はアクチュエータ部分の縦断面および電気系の接続を示す図、そして図２７（ｃ）はアクチュエータの磁石５部分における横断面図である。図２７（ｂ）に示すように、駆動用ドライバとして４個の加速用ドライバ２９ａ、４個の減速用ドライバ２９ｂ、および１個の速度制御用ドライバ２８が設けられている。加減速用ドライバを複数個に分割するのは、ドライバの容量に余裕を持たせるためであり、余裕があれば各々１個ずつでよい。各加減速用コイル９にはスイッチ手段Ｓを介して加速用ドライバ２９ａの１つ、減速用ドライバ２９ｂの１つが並列に接続されている。
【０１２０】
加減速用コイル９のスイッチ手段Ｓは、各コイルを加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂのいずれとも接続しないようにするか、いずれか一方とのみ接続するように作用する。つまり各コイル９が加速用ドライバ２９ａおよび減速用ドライバ２９ｂの両方と接続されることはない。
【０１２１】
ここでは加速用コイルおよび減速用コイルを４相ずつの４組とし、これらの組に対し、それぞれ４個の加速用ドライバ２９ａまたは４個の減速用ドライバ２９ｂをスイッチ手段Ｓによってそれぞれ接続するようになっている。すなわち、各コイルを順に各組に割り当て、４個ずつ離れた同じ組のコイルが同じ加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂと接続できるようになっている。このようにすれば、連続して隣り合う４個の加減速用コイル９を、どんな位置であっても、４個の加速用ドライバ２９ａまたは減速用ドライバ２９ｂにそれぞれ接続することができる。
【０１２２】
図２７では、一方のストローク端から他方のストローク端まで加速、定速走行および減速する場合の始動位置Ｐ１および停止位置Ｐ２の例が示してある。このときは左端の４相のコイル９が加速用ドライバ２９ａのみと接続されるようスイッチＳが閉じられる。また右端の４相のコイル９が減速用ドライバ２９ｂとのみ接続されるようにスイッチＳが閉じられる。他の加減速用コイル９はいずれのドライバとも接続されない。各４相のコイル９の走査方向の合計長さは（磁石寸法＋加速ストローク＋減速ストローク）よりは長くなるように設計されている。つまり、４相のコイルのみで加速が終了するようになっている。換言すると加速中にコイルの切り替えがないように構成されている。
【０１２３】
上記構成からなる駆動機構を図３１の走査型露光装置のレチクルステージ８２として用いた場合の作用を、ウエハステージ１０３とレチクルステージ８２は同期して動くものとして、以下にレチクルステージ８２（図２４〜図２７においては符号「２」で示す）の作用のみを説明する。図２４〜図２７を参照して、先ず、レチクルステージ２の初期位置出しを行なう。これは速度制御用コイル８に所定方向の電流を流して可動部を一方向に送り、不図示の原点スイッチを切ったタイミングで、不図示のレチクルステージ位置計測用の干渉計をリセットする。さらに、干渉計の計測値を参照しながら速度制御用コイル８に電流を流すことにより、図２７の始動位置Ｐ１まで可動部（ステージ２、磁石保持板４および磁石５等）を移動させ、始動位置Ｐ１で速度制御用コイル８により位置決め制御を行なう。
【０１２４】
次に、不図示の制御系からの指令により加速用ドライバ２９ａにより加速用に接続された４相のコイル９に電流を流してレチクルステージ２を加速する。露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。一定速度で露光を行ない、露光領域を外れるころには可動部の磁石５は今度は減速用ドライバ２９ｂに接続された４相のコイル９と対面するようになっているので、この４相のコイル９で可動部を減速し停止位置Ｐ２に停止させる。
【０１２５】
図２７ではストローク端からストローク端まで可動部が移動する例を説明したが、走査型露光装置において露光画角を小さくとったときはレチクルステージを端から端まで移動させず途中の位置から途中の位置まで移動させた方がレチクルステージの移動時間すなわち露光時間を短縮でき、生産性が向上する。このような場合は途中の始動位置、途中の停止位置に対応した加減速用コイル９が加速または減速用ドライバ２９ａ，２９ｂと接続されるようスイッチ手段Ｓを切り替え、図２７の場合と同様に速度制御用コイル８で前記「途中の始動位置」まで初期位置出しを行なってから走査露光を行なえば良い。
【０１２６】
本実施例によれば、いずれの場合でもスイッチ手段Ｓの切り替えは露光画角に対応して発生するのみである。どのコイル９をドライバ２９ａ，２９ｂと接続するかは画角が決まればそれに対応して決まるので、一般的な多相コイル駆動リニアモータのように可動部の位置をセンシングしながら駆動コイルを選択するような複雑な駆動シーケンスを必要としない。
【０１２７】
本実施例においては磁石５の走査方向の長さは従来例におけるコイル８５（図２６２）の走査方向長さに相当し、その長さ分の磁束だけを通せば良いのでヨーク６，７の断面積は小さくて済む。また、加減速用コイル９は走査方向全体に配置しながらも、加減速時は露光画角に対応したコイル９のみを駆動しているので加減速時に無駄な発熱がない。速度制御時は走査方向全長にわたる速度制御用コイル８を駆動しており無駄があるが、速度制御時は駆動電流が加減速電流に比べて十分小さい、つまり無駄の絶対値が十分小さいので問題にはならない。
さらに露光画角に応じて加速減速コイルが選択できるので露光画角の変化に柔軟に対応できる。
【０１２８】
［実施例１２］
図２８は、本発明の第１２の実施例に係るレチクルステージアクチュエータを示す。図２８（ａ）は、その縦断面および電気系の接続を示す図、図２８（ｂ）はその磁石５部分における横断面図である。本実施例では、第１１実施例でセンターヨーク６の周りに巻回した複数の加減速用コイル９を上下各々のサイドヨーク７の周りに巻回するようにした。これに伴い加速ドライバ群が２組、減速ドライバ群が２組の構成となる。なお、ステージ２、磁石保持板４および磁石５等からなる可動部は、磁石５の位置を加減速用コイル９の厚み分だけセンターヨーク６に寄せた以外は第１１実施例のものと同様に構成されている。
【０１２９】
第１１実施例と同様にレチクルステージ２の動きのみを説明する。レチクルステージ２を初期位置出しした後、駆動コイルに電流を流してレチクルステージを加速する。レチクルステージの重心と加速のための駆動力のかかる位置とのずれをΔ、加速のための推力をＦとすると、Ｆ＊Δだけのモーメントがレチクルステージベース、延いては本体に作用して本体を揺らしたり、本体を変形させたりしようとするが、本実施例では加速に同期してドライバ２９ａに流す電流の量を上下の加速用コイル９で違う値にし、その結果、上記Ｆ＊Δだけのモーメントを打ち消すモーメントを可動部に与えるようにしている。
【０１３０】
このときの電流の制御は本体の揺れに相当する加速度を計測してこれを上下のドライバの電流差に比例させてもよいし、予め定められた電流差で上下ドライバを駆動してオープン制御的に付加しても良い。
【０１３１】
露光領域に入ったら加速を止め、一定速度になるように不図示の制御回路により速度制御する。このとき可動磁石５は加速用ドライバ２９ａに接続されたコイル９とは対面しておらず、速度制御の補正力は速度制御ドライバ２８で駆動される速度制御用コイル８の電流との相互作用によるものとなる。
【０１３２】
露光領域を外れたら減速用ドライバ２９ｂにより減速し、停止させる。このときは必ずしも上下のドライバ２９ｂに電流差を与えてモーメントを打ち消す必要はない。ここで本体が揺れても次の同期までに制定すればよいからである。上記加減速および一定速度に制御中の位置情報は不図示のレーザ干渉計等の位置計測手段により得るようになっている。
【０１３３】
本実施例では第１実施例の効果に加えて、加速に伴って発生する、レチクルステージ２の重心と駆動力のかかる位置とのずれに起因する光軸回りのモーメントも打ち消すことができる。この結果さらに本体の変形や、レチクルとウエハの同期に対する外乱を少なくすることができる。
【０１３４】
また、上述においては、上下のサイドヨーク７に巻回する加減速用コイル９のターン数が同じとして、上下の加減速用コイル９に電流差を与えて加速時の反モーメントを打ち消す説明をしたが、力の作用点と可動部重心の光軸位置に対するずれΔは分かっていて不変であることが多いので、予めこのΔに相当する分だけ上下のサイドヨーク７に巻回する加減速用コイル９のターン数に差をつけておいてもよい。こうすると上下の加減速用コイル９に同じ電流を与えて反モーメントを打ち消すことができるので加速用ドライバ２９ａと減速用ドライバ２９ｂを第１実施例と同様、各１群ずつで構成でき、構成を簡略化することができる。
【０１３５】
［実施例１３］
上記の第１〜１３実施例に示した駆動機構またはレチクルステージは、いずれも図３１の走査型露光装置のレチクルステージ８２として適用することができる。
【０１３６】
図３１において、基準ベース１００上に除振手段１０１を介して本体定盤１０２が支持されている。本体定盤１０２上にはＸＹ平面（水平面）内に移動可能なウエハステージ１０３が設けられ、また本体支持部材１０５を介して投影光学系１０６が固定されている。支持部材１０５の上方にはレチクルステージベース８０が設けられ、レチクルステージベース８０上を不図示のガイドに沿って１軸方向に走査可能なレチクルステージ８２が設けられている。１０４は、ウエハステージ１０３の位置を計測するための干渉計第２基準、１０７はレチクルステージ８２の位置を計測するための干渉計第１基準、１０８はレチクルステージ８２上のレチクル（不図示）を通してウエハステージ１０３上のウエハ（不図示）に露光エネルギーを与えるための照明系である。
【０１３７】
照明系１０８からの照明光が当たるのは、レチクルステージ８２上のレチクルのうちレチクルステージ８２の走査方向に垂直な細長い矩形または円弧領域のみなので、そのレチクルのパターン全体をウエハ上に露光するにはレチクルステージ８２とウエハステージ１０３の双方を走査する必要がある。走査は一定速度で行なわれ、走査中のレチクルステージ８２とウエハステージ１０３の速度比は、投影光学系１０８の縮小倍率に正確に一致させる。レチクルステージ８２の位置は干渉計第１基準１０７を介して、ウエハステージ１０３の位置は干渉計第２基準１０４を介して、不図示のレーザ干渉計で計測され不図示の制御系に帰還されるようになっている。
【０１３８】
上記構成において、ウエハステージ１０３およびレチクルステージ８２を初期位置に移動し、ウエハステージ１０３およびレチクルステージ８２を加速する。両者が照明光の当たる領域に入る前に位置関係が所定の位置関係となり、速度比が投影光学系１０８の縮小倍率に等しくなる状態に収束させる。この状態を保って露光し、照明光の当たる領域から外れたら両者を適当に減速する。
【０１３９】
次に上記説明した走査型露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【０１４０】
図２９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【０１４１】
図３０は上記ウエハプロセス（ステップ４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【０１４２】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。
【図３】図１の駆動機構の分解斜視図である。
【図４】図１の駆動機構の制御ブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る駆動機構の制御ブロック図および断面構成図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図７】図６の駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。
【図８】図６の駆動機構の分解斜視図である。
【図９】図６の駆動機構の制御ブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係る駆動機構の制御ブロック図および断面構成図である。
【図１１】本発明の第５の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１の駆動機構の制御ブロック図である。
【図１３】本発明の第６の実施例に係る駆動機構の外観を示す斜視図である。
【図１４】図１３の駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図１５】図１３および図１４の駆動機構の電気系回路を示す接続図である。
【図１６】本発明の第７の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】図１６および図１７の駆動機構の制御ブロック図である。
【図１９】本発明の第８の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。
【図２０】図９の駆動機構の電気系回路を示す接続図である。
【図２１】図９の駆動機構のコイル選択シーケンスを示す図である。
【図２２】本発明の第９の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。
【図２３】本発明の第１０の実施例に係る駆動機構の外観および構成を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第１１の実施例に係る駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図２５】図２４の駆動機構の一部を破断して示す斜視図である。
【図２６】図２４の駆動機構の分解斜視図である。
【図２７】図２４の駆動機構の制御ブロック図である。
【図２８】本発明の第１２の実施例に係る駆動機構の制御ブロック図および断面構成図である。
【図２９】本発明の第１３の実施例に係る走査型露光装置の動作を示すフローチャートである。
【図３０】本発明の第１３の実施例に係る走査型露光装置の動作を示すフローチャートである。
【図３１】本発明の適用対象の一例である従来の走査型露光装置の全体構成を示す図である。
【図３２】従来の駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図３３】従来の他の駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図３４】図３２および図３３における磁石およびヨーク内の磁束の流れを示す図である。
【図３５】従来のさらに他の駆動機構の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１：ガイド、２：可動ステージ、３：工作物（レチクル）、４：磁石保持板、４ａ：磁石固定枠、５：磁石、６：センタ−ヨーク、７：サイドヨーク、８：位置決め・速度制御用コイル、９：加減速用コイル、１０：固定子（ヨーク・コイルユニット）、２６：ヨーク、２７：磁石、２８：リニア増幅器（速度制御ドライバ）、２９：ＰＷＭ増幅器、２９ａ：加速用ドライバ、２９ｂ：減速用ドライバ、３１：制御装置、３２：演算回路、３３：ローパスフィルタ、３４：クランプ回路、４４：駆動コイル、４５：モータ、５０：軸受けユニット、５１：送りねじ、５２：ボールナット、５３：ハウジング、５４：ハウジングストッパ、５５：ハウジングスライダ、５６：力伝達部、５７：エアパッド、６４：駆動コイル、６７：磁石、７０：可動子、７１：固定子枠、７２：電流磁束規制磁石、８０：レチクルステージベース、８１：ガイド、８２：レチクルステージ、８３：レチクル、８５：可動コイル、８６：ヨーク、８７：永久磁石、１００：基準ベース、１０１：除振手段、１０２：本体定盤、１０３：ウエハステージ、１０４：干渉計第２基準、１０５：本体支持部材、１０６：投影光学系、１０７：干渉計第１基準、１０８：照明系。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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