(57)【要約】Ｘ及びＹ方向において第２の部分（２）に対して移動可能な第１部分（１）を持つ位置決め装置であり、第１部分（１）は磁石システム（３）が夫々ＸとＹ方向に平行な行と列のパターンで配置されるキャリア（５）を有する。各行と列の磁石はハルバッハアレイで配置、即ち、各行又は各列内の連続する磁石の磁界の向きは９０°（反時計方向）に回転されるように配置される。第２部分（２）は２つのタイプの電気コイル（Ｃ１，Ｃ２）を持つ電気コイルシステムを有し、１つのタイプは角エフェクトが＋４５の角エフェクト、他方が−４５の角エフェクト（Ｘ方向に関して）を有する。この磁石の形状は強力な磁界を形成する。位置決め装置は、両部分が重なる領域における第１部分の永久磁石の第２部分の電気コイルに対するローカルな相互位置に関する信号を与える多数の磁気センサー（ホールセンサー４５）を備えている。
2004516799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＸ方向とそれに直交するＹ方向において互いに相対的に移動可能な第１の部分と第２の部分を有する移動装置であって、該第１の部分は、Ｘ方向とＹ方向に実質的に平行に延び、磁石システムがＸ方向に平行に延びる行とＹ方向に平行に延びる列のパターンで固定されたキャリアを有し、各行と各列の間は等間隔とされ、各行と各列において、キャリアに対して直交する方向で第２の部分に向けられた磁化の方向を有する第１の種類の磁石（Ｎ）と、キャリアに対して直交する方向で第２の部分から離れる方向に向けられた磁化の方向を有する第２の種類の磁石（Ｚ）が交互に配置され、第２の磁石（Ｚ）から第１の磁石（Ｎ）の方向に向く方向に磁化された第３の磁石（Ｈ）が前記第１の磁石（Ｈ）と第２の磁石（Ｚ）の間に配置され、前記第２の部分は、Ｘ方向に対し実質的に４５°の角度で囲む磁石システムの磁界中に位置する導電体を有する少なくとも１つの第１の種類の電気コイル（Ｃ１）と、Ｘ方向に対し実質的に４５°の角度で囲む磁石システムの磁界中に位置するが、前記第１のコイル（Ｃ１）の導電体に直交する方向に向けられた導電体を有する第２の電気コイル（Ｃ２）を有し、前記移動装置は、第１の部分と第２の部分が重なる部分において第１の部分の永久磁石の第２の部分の電気コイルに対する相互のローカル位置に関する信号を供給する磁界を検知する多数の磁気センサーを備えることを特徴とする移動装置。
【請求項２】
磁気センンサーはコイルシステムが存在する前記二つの部分のうちの部分に存在することを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
磁気センサーはホールセンサーからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動装置。
【請求項４】
磁気センサーは１又は複数の個々のホールセンサーが互いに等間隔で配置されるリニアアレイからなることを特徴とする請求項３に記載の移動装置。
【請求項５】
第１の種類の磁石（Ｎ）と第２の種類の磁石（Ｚ）は側辺３を持つ同一の正方形の形状をなし、第３の種類の磁石（Ｈ）は側辺を有する長方形をなし、長辺は第１の種類の磁石（Ｎ）と第２の種類の磁石（Ｚ）の側辺に隣接して第１と第２の種類の側辺と同一の長さを持ち、第３の種類の磁石（Ｈ）の短辺の長辺に対する比が０．２５〜０．５９の範囲にあり、
リニアアレイの最も外側のホールセンサーの中心間の距離が、ｐをＸＹ平面のＸ方向及びＹ方向の−４５°又は＋４５°の対角線の方向の永久磁石の等しい方向のポールのポールピッチであるとしたとき、２ｎ×ｐ，（ｎ＝１，２，３，・・・）であることを特徴とする請求項４に記載の移動装置。
【請求項６】
リニアアレイは、少なくとも、第１の対角線の方向の第１のリニアアレイと第１の対角線に直交する第２の対角線の方向の第２のリニアアレイからなることを特徴とする請求項５に記載の移動装置。
【請求項７】
第１のリニアアレイは、相互の距離が１／２・ｐ＋ｎ×ｐで互いに同じ方向に向く２つのアレイのシステムに属し、第２のリニアアレイは
相互の距離が１／２・ｐ＋ｎ×ｐ（ｎ＝１，２，３・・・）で互いに同じ方向に向く２つのアレイのシステムに属することを特徴とする請求項６に記載の移動装置。
【請求項８】
第３のアレイシステムは他の２つのアレイが延びる方向に距離を置いて存在していることを特徴とする請求項７に記載の移動装置。
【請求項９】
第１及び第２の部分間の垂直方向の距離は互い共有する２つのアレイのセンサーの信号の振幅により決定されることを特徴とする請求項７に記載の移動装置。
【請求項１０】
電気コイルは略長方形をなして相互に対向する直線的な側辺を有し、
各コイルシステムの電気コイルは対向する側辺が互いに平行に配置され、
各リニアアレイは直近の隣接する電気コイルの側辺に平行で前記側辺の端部からの距離から等しい距離の位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の移動装置。
【請求項１１】
各アレイの個々のホールセンサーは対応する個々の差動増幅器を介して積算増幅器の入力に連結されていることを特徴とする請求項４に記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の特徴部分に特定されるような移動装置に関する。
【０００２】
このような移動装置は、例えば、集積回路を製造するためのウエハーステッパーにおいて使用される。この装置によりＸ−及びＹ−方向の非常に正確で、速い移動が達成される。更に、Ｘ−，Ｙ−方向に垂直なＺ方向の僅かな移動も可能である。この移動はコイルを流れる電流値と位相に依存する。所謂ハルバッハ（Ｈａｌｂａｃｈ）磁石形状がこの磁石システムに使用される。磁石列の中の磁石は、互いに隣接する磁石の対の磁化の方向が互いに９０°だけ相対的に回転している。このような磁石形状の使用はコイル側に強い磁界を与え、従って、互いに相対的に部分をより大きく変位させることとなる。米国特許５、８８６、４３２号はハルバッハの原理に従って互いに配置された多数の磁石のコラムの使用について開示している。ここでは磁石のコラムの間の間隔は磁石の幅と等しくされている。従って、コラムの間には空気が存在している。
【０００３】
Ｚ方向への移動の可能性は第１の部分を第１の部分に対して移動可能な第２の部分に対して浮揚させることを可能とし、このことは、第１及び第２の部分をＸＹ面内において相対的に現状において必要とされている補助手段を必要とすることなく摩擦なしに移動させることが可能となるという利点を有することとなる。このようなシステムにおいては、種々の解決策が考えられるが、このことは磁気的な浮揚を使用せず、空気力によって浮揚させる空気ベアリングやＸＹ面に沿って移動させるための他のベアリングが使用される同様なシステムを基本的に変更する必要がないことを意味する。
【０００４】
２つの部分を互いに離す浮揚力はこの時点では得ることはできないため、もし浮揚が使用されるならば、移動装置の始動に先立って一つの部分は他の部分の上に載ることになる。ＸＹ面内における位置を決定することのできる現存する測定システムは増加するように作動する、換言すれば、それは開始点から一方の部材が他方の部材に対して位置するステップをカウントすることを通して決定される。この測定システムは電源が切れたときには位置は失われ、制御システムを再スタートさせて開始点を見つけることを余儀なくされる。
【０００５】
米国特許第５，８８６、４３２号による電磁気浮揚の場合は、更に、必要な浮力を得るための種々の電気コイルを通る電流の制御はローカル位置の情報に依存するため、開始直後より第１の部分の磁石に対する第２の部分の電気コイルのローカル位置について正確な情報を必要とする。
本発明の目的は、プレアンブルに記載された種類の移動装置で、始動直後からでも必要とする正確なローカル位置情報を提供することのできる移動装置を提供することにある。
【０００６】
この目的のためのこの移動装置は磁界を検知する多数の磁気センサーを備え、このセンサーは２つの部材がオーバーラップする領域において、第１の部分の永久磁石の第２の部分の電気コイルに対するローカルな相互の位置に依存する信号を供給する。
【０００７】
磁界を検知するセンサの使用は始動直後でさえも、第１の部分に対する第２の部分の相対的なローカル位置の情報を直接に得ることを始めて可能とする。
【０００８】
好ましくは、請求項２に記載されるような本発明の実施例が使用される。実際、電気コイルの磁界の変化させることをできるだけ妨げないように、磁気サンサを配置することは可能である。
【０００９】
種々の磁気センサが存在している。しかしながら、好ましくは、ホールセンサが請求項３に従って使用される。これらは、高い磁界強度を測定することのできる特性のおかげでこの描いた目的のために極めて適している。
【００１０】
請求項４により特性される本発明の実施例は極めて好ましい。ホールセンサの一又は複数のアレイの使用は、適切な電気回路により、第１の部材の中における磁極の周期的的に再現される磁界のポールピッチ内において第２の部材の位置を正確に決定することを可能とする。この実施例は、また、図に基づく説明の記載により詳細に説明されるように、他の利点も有している。
【００１１】
請求項５に記載される本発明の実施例は更に好ましいものである。この実施例においては、磁界はさらに最適化され、アレイがアレイが延びる方向に変位する場合に発生される信号は可能な限り一定となるようにアレイの長さが決定される。
【００１２】
請求項６に記載される本発明の実施例では、したがって、直交する両方の方向において対称な磁界が発生するという観点から使用されるアレイは完全に同一とすることができる。
【００１３】
請求項７に記載される本発明の実施例は好適に使用される。この実施例は図により詳細に説明されるが、互いに間隔を置いた同一の４個以下のホールアレイの使用と適切な補助電子技術によりＸ方向とＹ方向の両方向の単一のポールピッチ内における移動装置の第２の部分の第１の部分に対する相対位置を決定することが可能となる。
【００１４】
請求項８に記載される本発明の更なる実施例は、互いに逆方向に整列するホールセンサシステムの出力信号の間で差が測定されるような適切な方法で、移動装置の第１の部分に対する第２の部分の相対的な小さい回転角を測定することが更に可能となる。
【００１５】
請求項９に記載される本発明の実施例においては、互いに属する２つのアレイの信号の振幅からこれらのアレイと磁石プレートとの間隔、即ち、移動装置の２つの部分間の距離を導き出すことが可能となる。
【００１６】
請求項１０に記載の実施例は、電気コイルの磁界により引き起こされる干渉を小さくするため、移動装置の第２の部分の電気コイルに対するホールアレイの有利な位置決めに関する。この実施例による位置決めは、コイルのアレイのホールセンサに対する影響は予測可能で特定できるということを確実にするものである。したがって、この影響を補償するため、適切な補償手段が制御回路において講じられる。
【００１７】
最後に、請求項１１に記載の更なる実施例は有利であることが分かる。各ホールセンサーのリニアアレイは個々のホールセンサーの連続からなる。これらは、実際、磁界に対する感度において比較的大きな差異を持つことが分かっており、これは各ホールセンサーの増幅率を個々に調整することが可能となるという有利な点となる。
【００１８】
本発明は図に示された例を参照してより詳細に説明される。ここで；
図１は磁石システムと電気コイルシステムの配置を有する移動装置の平面図であり、
図２は図１の詳細平面図であり、
図３は図１の移動装置の断面図であり、
図４は、集積回路のリトグラフの製造のためのウエハステッパーにおける図１の移動装置の使用例であり、
図５ａは、図１の磁石システムの切断部分の平面図で、磁石システム上に配置された６個のホールセンサーを示し、
図５ｂは、図５ａのＶ−Ｖ線の切断面図であり、
図５ｃは、磁石システム上の３つのホールセンサーのアレイを示す図１の磁石システムの切断部分の平面図であり、
図６は、本発明の移動装置の第１部分の第２部分に対する相対位置を制御するための制御システムの大幅に簡略化した図であり、
図７はアレイの出力信号を得るための個々の増幅器を介して積算する増幅器にホールセンサーを接続するで回路図であり、
図８は、コイル間のホールアレイの位置を伴うコイルシステムの配置の一例の透視図である。
【００１９】
図１に図示された移動装置は磁石システム３により形成される第１部分１と電気コイル４により形成される第２部文２から構成される。磁石はキャリア５に固定され、コイルシステムはコイルブロック６に固定される。第１部分と第２部分は互いに相対的に移動可能である。通常、静止部分は磁石を伴うキャリア５からなり、移動部分はコイルブロック６からなる。この種の移動装置は、国際出願ＰＣＴ／ＥＰ００／０７９７０（ＰＨＮ１７６２１）に記載されるが、この出願は本出願より前に出願され本出願時において公開されないものであり、この内容は参照としてここに含まれるものとみなされるものである。
【００２０】
キャリア５上の磁石は以下の方法で配置される：磁石はＸ方向に平行な列７とＹ方向に平行な行で、列と行は等しい間隔が存在するパターンで存在している。
【００２１】
第１の種類の磁石Ｎと第２の種類の磁石Ｚは各列７と各行８において交互に配置される。第１の種類Ｎの磁石はキャリアに直交する方向で、電気コイルシステムを持つ第２部分の方向に向けられて磁化され、第２の種類Ｚの磁石はキャリアに直交する方向で、電気コイルシステムを持つ第２部分から離れる方向に向けられて磁化されている。第３の種類Ｈの磁石は各列と各行における第１の種類Ｎと第２の種類Ｚの磁石の対の間に配置される。行８内にある第３の種類Ｈの磁石はＹ方向に平行で隣接する第１の種類Ｎの方向に向けられて磁化され、また、列７内にある第３の種類Ｈの磁石はＸ方向に平行で隣接する第１の種類Ｎの磁石に向けられて磁化されている。
【００２２】
電気コイルシステム４は，Ｘ方向を４５°の角度を囲む磁石の有効磁界において電導体９が存在する少なくとも一つの第１のコイルＣ１と、Ｘ方向に４５°の角度で囲む磁石の有効磁界において存在し第１の種類Ｃ１のコイルの電導体９に直交する電導体１０が存在する少なくとも一つの第２のコイルＣ２が設けられている。
【００２３】
有効磁界に存在する導電体は通常は導電体の束であるコイルの部分に関連し、そのコイルは、磁石の磁界に存在し、ローレンツ力が作用してコイルの移動が生じる。
【００２４】
この磁石システムにおけるコイルの移動は図２を参照して以下に説明される。参照番号９１，９２、１０１及び１０２は、それぞれ、磁石の磁界中に存在するコイルＣ１，Ｃ２の導電体を示している。導電体９１は主に磁石Ｎの磁界中に存在している。これらのＮ−磁石の磁化方向は、上向きの、即ち、磁石システムに直交する方向で導電体９１に向けられている矢印によって示されている。磁界の方向はここでは矢印Ｂ１で示されている。もし電流が導電体９１を矢印Ｉ１の方向に流れたとすると、力Ｆ１が導電体に矢印の方向に作用し、導電体は矢印Ｆ１の方向に移動を始める。導電体９２は主として磁石Ｚの磁界中に存在する。これら磁石Ｚの磁化方向は下向き、即ち、磁石システムに直交し、導電体９２から離れる方向の矢印Ｂ２で示される。もし、導電体９２を電流が矢印Ｉ２の方向、即ち、電流Ｉ１と反対の方向、に流れれば、力Ｆ２が導電体９２に矢印の方向に作用し、導電体が矢印Ｆ２の方向、即ち、矢印Ｆ１と同じ方向に移動し始める。同様にして、導電体９１，９２に直交する導電体１０１及び１０２は、矢印Ｉ３，Ｉ４の方向の電流の場合に磁石Ｎ，Ｚの磁界の影響を受けて矢印Ｆ３，Ｆ４の矢印の方向の力を作用させる。もし、導電体中の電流が保持されれば、作用する力と導電体により実行される移動は同様に保持されることは明らかである。この力の相互作用は図３においても示されている。
【００２５】
導電体９，１０の部分１１は、また、第３のダイプＨ及び／又は磁石が存在しない領域にも、即ち、第１の種類Ｎ及び第２の種類Ｚの間（図２を参照）にも存在している。導電体のこれらの部分は、平均的な方向が優先的にＸＹ平面に平行である磁界Ｂ中に存在している。図３における導電体９１ｃを参照されたい。この導電体中を電流Ｉが流れるとすると、力Ｆが導電体のこの部分にＸＹ面に直交する方向、即ち、Ｚ方向に作用する。電流の方向と導電体の磁石に対する位置によって、力は磁石に向く方向又は磁石から離れる方向に作用する。もし力が磁石から離れる方向に作用すると、この力は浮揚力Ｆ１，即ち、導電体が磁石から離れる方向に作用する力を意味する。このような力はコイルブロックと磁石との間の電磁気浮揚ベアリングを得るために使用される。
【００２６】
第１の種類Ｎの磁石及び第２の種類Ｚの磁石は正方形をしている。第３の種類Ｈの磁石は長方形をなし、磁石Ｈの長辺が磁石Ｎ及び磁石Ｚの側辺１３に隣接し、磁石Ｈの短辺１４の長辺の長さに対する比は０．２５〜０．５０の範囲である。磁石システムの単位表面面積当たりの磁界の強度はそれにより最も大きくなることが最適化の解析によりわかっている。
【００２７】
図３は３つのコイルの２セット、即ち、導電体９１ａ、９１ｂ，９１ｃとリターン導電体９２ａ，９２ｂ，９２ｃを持つ第１のセットＣ１１、導電体９３ａ，９３ｂ，９３ｃとリターン導電体９４ａ，９４ｂ，９４ｃを持つ第２のセットＣ２１を示す。両方の電流セットは３相電流システムにより供給される。３つの導電体の第１のセットＣ１１は導電体の長手方向において見たとき、３つの導電体の第２のセットＣ２１に対して磁石のポールピッチ１６の半分だけずらして配置される。磁石のポールピッチ１６はここでは、同じ種類Ｎ又はＺの磁石の中心線１７及び１８が存在する互いに隣接する２つの対角線の距離として定義される。もし、この措置が取られないと、移動中に両方の導電体コイルのセットにトルクの変動が生じ、移動部分（コイルブロック又は磁石を有するキャリア）のＺ軸の回りの静止部分に対する移動のロッキングのような運動が生じる。二つのコイルセットのうちの一つに生じるトルクがその二つのコイルのセット他のコイルに生じるトルクを補償するため、このロッキングの影響はコイルを互いにシフトすることにより実質的に減少させることができる。
【００２８】
導電体の長さ１９は磁石のポールピッチ１６（図２参照）の略ｋ倍に等しくなるように選ばれるが、ここでｋは２の倍数である。このケースでは磁界の合計は導電体の長手方向における移動に関しては実質的に一定である。したがって、導電体に作用する力の変動はより小さくなる。この適用はコイルや位相の数には依存しない。
【００２９】
図４は集積回路のリソグラフの製造のためのウエハステッパーにおける本移動装置を使用した例を示す。
【００３０】
ウエハステッパーは移動装置３１を支持するフレーム３０、フォーカシングユヌット３２、マスクホルダー３３及び放射源３４を有する。放射源３４には光源３５が設けられている。集積半導体回路のパターンを持つマスク３６はマスクホルダー３３に置くことができる。フォーカシングユニットは光軸３８を持つ光学レンズを備える映像又は投影システムである。同定ユニット３９がフレーム３０にさらに固定されている。移動装置３１は磁石システム４がその上に載るキャリア５を備えている。キャリア５はフレーム３０に固定されている。移動装置は、更に、各々が半導体基板４２，４３が置かれる基板ホルダー４０，４１を持つ第１及び第２のコイルブロック６ａ，６ｂを有する。コイルブロックは磁石システム３の上に浮揚され、コイルブロックのコイルに流れる電流が正しく転換される状態においては基板ホルダーと共に磁石システム上で相互に独立してＸＹ平面内で如何なる位置にも向けられる。このことは基板ホルダーがローディング／アンローディングの位置（図示せず）、同定位置（同定ユニット３９の下）、照射位置（フォーカシングユニット３２の下）の位置への，あるいは位置からの移動のような動作が同時に実行でき、また相互に独立してでき、それによりより大きなキャパシティ（アウトプット）が得られるという利点を持つ。この構成においては浮揚力により、基板ホルダーと磁石面との間のベアリング作用も得られる。
【００３１】
もし、コイルブロック６のコイルに電流が流れなければ、電磁気的浮力は生ぜず、コイルブロックは重力により磁石システム３の上に静止される。
【００３２】
簡略化するために、以下の説明においては図１及び２に示される配置は水平位置で、移動装置の第１の部分１が静止しており、移動装置の第２の部分が静止部分１上を移動可能とされている。
【００３３】
例えば、停電や装置の電源スイッチがオフとされているような場合のように、もし、コイルブロック６のコイルに電流が流れなければ、コイルブロック６は重力により移動装置の静止部分の上に静止状態となる。もし、コイルブロック６が電磁気的に浮揚さあれ制御状態でＸＹ面に沿って移動されるのであれば、コイルブロック６の種々のコイルの正しい変換が必要である。
【００３４】
この移動装置は、この目的のために、磁界を検出する多数のセンサーが備えられ、これらのセンサーは、第２の部分２の電気コイルに対してオーバーラップする第１の部分１の永久磁石のローカル相互位置に依存する信号を供給する。好ましくは、磁界を検知するセンサーはコイルシステムが存在する位置、即ち、本発明では移動部分２に存在する。
【００３５】
図５ａは磁界を検出する多数のセンサーの配置を図示したもので、このケースではセンサーはホールセンサーである。センサーは４５で示され、リニアアレイに配列され、このケースにおいてはＡｘ１１，Ａｘ１２，Ａｘ２１，Ａｘ２２，Ａｙ１，Ａｙ２で参照され、各々は４つのホールセンサー４５を有している。
ここの例では移動可能なコイルブロックに連結されるこれらのホールセンサーのアレイは、移動装置の静止する第１の部分１の部分に置かれるように描かれている。図５ａは図２のＸＹ座標システムに対応するＸＹ座標システムを示し、同時に、互いに直交し、ＸＹ軸に直交する二つの対角線Ｄ１−Ｄ２からなる座標を示している。
【００３６】
第３の種類Ｈの磁石は既に述べたように第１の種類Ｎの磁石と第２の種類Ｚの磁石の間に配置されている。さらに、これも既に述べたように、第１の種類Ｎの磁石と第２の種類Ｚの磁石は正方形をして両者は同一である。同一の種類、Ｎ又はＺ、の磁石の中心がその上にある互いに隣接する対角線の間隔をポールピッチとして定義し、図５ａにおいて文字ｐにて示されている。実施例に示されたリニアアレイＡｘ１１からＡｙ２の各々の長さはこのピッチ間隔ｐと等しくされている。リニアアレイＡｘ１１，Ａｘ１２，Ａｘ２１及びＡｘ２２は第１の対角線Ｄ２の方向に延び、二つのリニアアレイＡｙ１，Ａｙ２はＤ２に直交する第２の対角線Ｄ１の方向に延びている。
【００３７】
あるアレイがアレイが延びる対角線の方向に移動すると、関連するアレイのホールセンサーにより発生される信号の平均値は、アレイの長さ、即ちアレイの外側のホールアセンサーも中心間の距離はポールピッチｐの２倍に等しいため、信号の変動を除けば略一定である。この変動はアレイにおけるホールセンサーの数を増し、及び／又は長さがポールピッチの２倍だけでなく、１２ｐ，４ｐ，・・・、即ち、２ｎｐ（ｎ＝１，２，３・・）となるようにアレイの長さを増すことにより減らすことができる。もし、あるアレイがアレイが延びる方向の対角線に直交する方向に移動したとすると、アレイのホールセンサーにより周期的に変動する信号が検出され、その周期は下の磁界のポールピッチｐに等しい。明らかに、アレイの一つのホールセンサーは同じアレイの他のホールセンサーとは異なる信号を検出するであろう。しかしながら、アレイの全てのホールセンサーの信号を適当な手段により合計することにより周期又はサイクルｐを伴う信号波とすることができる。従って、図５ａを見ると、ホールアレイＡｘ１１，Ａｘ１２，Ａｘ２１，Ａｘ２２は下の磁界の方向Ｄ１における変化については検知するがＤ２の方向においては検知しない。一方、アレイＡｙ１及びＡｙ２はＤ２の方向の移動に対しては検知し、Ｄ１の方向に対しては検知しない。コイルシステムのローカル位置は、種々のアレイから発生する信号を組み合わせることにより、即ち、移動装置の静止部分１上の２次元において、Ｄ１及びＤ２の方向における単一のピッチｐ内で測定できる。
【００３８】
２つのリニアアレイＡＸ１１及びＡＸ１２は、相互の間隔が１／２・ｐ＋ｎ×ｐ（ｐ＝１，２，３，・・・）を持つ同じ方向の互いに隣接する２つのアレイを形成する。２つのリニアアレイＡｘ２１，Ａｘ２２及び２つのリニアアレイＡｙ１，Ａｙ２についても同じである。
【００３９】
従って、図５に示された実施例においては、ホールセンサーの各アレイは相互の間隔が１／２・ｐ＋ｎ×ｐである同じ方向の２つの隣接するアレイに属することになる。この二重の配置の目的は移動装置の移動部分の静止部分に対するローカル位置を測定するだけでなく、移動方向をも決定することができるようにするためである。例えば、もし、２つのリニアアレイＡｘ１１とＡｘ１２が図の下か上にＤ１に沿って移動したとき、アレイＡｘ１１によって測定される信号はアレイＡｘ１２によって測定される信号より１／４サイクルだけ先行するであろう。この位相差は、もし、２つのアレイシステムが図示のように上部から下部へ移動した場合には逆となる。移動の方向は、このように位相差により容易に知ることができる。Ｄ２軸に沿う移動方向はＡｙ１，Ａｙ２のアレイシステムにより同様に決定することができる。
【００４０】
図５ａが示すように、アレイＡｘ２１とＡｘ２２のシステムはシステムＡｘ１１，Ａｘ１２のシステムの方向で間隔をおいて位置している。これは移動装置の静止部分に対する移動部分の小さい回転を測定することを可能とする。例えば、図５において、移動装置の移動部分の静止部分に対する小さい回転は、システムＡｘ１１，Ａｘ１２が下の磁界に対して異なるローカル位置をとり、従って、Ａｘ２１，Ａｘ２２のシステムとは異なる出力信号を発生するという結果になるであろう。回転角の範囲はこの差から確認できる。
【００４１】
これとは別に、磁界を検知する二つの方向を持つセンサーを使用することも可能である。例えば、もし、２つのリニアアレイＡｘ１１，Ａｘ１２のセンサー４５が  方向Ｄ１と共にＤ２軸を超える角度ａを囲む方向Ｄ１とＤ３において検知可能であれば、これらのアレイの相互の距離は１／２・ｐ−ａ×（ｐ／１８０）＋ｎ×ｐ（ｐ＝１，２，・・）と等しくなるはずである。このことは、図５ａのＶ−Ｖ断面図である図５ｂにより明らかにされている。磁石システム３とセンサーを支持しているコイルシステム４との間の距離は明確にするために誇張されて示されている。アレイＡｙ１，Ａｙ２のセンサーがＤ２とＤ３の方向の磁界に検知可能であることを条件とすれば、他のアレイの対についても同じである。もし、角度ａが９０°であれば、アレイはｎ＝０に一致する。磁気的に検知可能な方向Ｄ３がＤ１、Ｄ２の方向と直交する状態では、１つのアレイＡｘ１、１つのアレイＡｘ２及び１つのアレイＡｙで十分である。この例が図５ｃに示されており、ここでは、リニアアレイＡｘ１，Ａｘ２がＤ１，Ｄ２の方向に検知可能であり、このＤ１，Ｄ２及びＤ３の方向は図に示されるように互いに直交している。この実施例は、従って、図５ａに示された実施例と比較してアレイの数がたったの半分となる。これは、また、スペースの節約ともなる。
【００４２】
図６は、ホールセンサー手段によるローカル位置の測定と関連するコイルブロックのコイルの間の通信により、移動装置の移動部分を静止部分に対して位置決めするために用いられる制御システムを示す。コイルを通して適正な電流を流すことにより移動部分を静止部分に対して浮揚させることが可能となる。デジタル信号プロセッサーが、移動装置の静止部材の上でコイルブロックの位置を決定するのに使用される。制御回路のブロック５０がホールセンサーアレイの位置、従って、その下に位置する移動装置の静止部分１の磁石に対するコイルブロックの位置を計算するのに使用される。ブロック５０の出力信号５１は、従って、ＸＹ方向におけるローカル位置を示す位置信号であり、通信アルゴリズムを有するブロック５２に供給される。ブロック５２は、更なる入力信号として、移動装置の移動部分に働く所望の力と所要のトルクのための調整信号５３を受け取る。出力信号５４は出力信号５６がコイルブロック５７に供給される電力増幅器５５に供給される。信号５６はコイルブロック５７の各コイルに送られる電流からなる。この結果コイルブロックのコイルに作用する力はブロック５８に現れるコイルブロックの移動となり、それによって、下方の磁界に対するコイルブロックの位置におけるローカルな変化を生じる。位置信号はホールエンコーダーのアレイのシステムにより生成され、ブロック５９により符号化され、出力信号６０は位置の決定のために再びブロック５０に送られる。図には示されていないが、種々のホールアレイ上の電気コイルにより発生する磁界の影響を補償するための付加的な装置が設けられている。これらの影響は予測できるため、適当な補償手段が組み込むことができる。また、合体する２つのアレイの信号の振幅からアレイと磁石プレート間の垂直距離、従って、コイルブロックと磁石プレートとの間の垂直距離、を決定することが可能となる。
【００４３】
最後に図７は、破線のブロックで示されたホールセンサーアレイＡｘ１１の４つのホールセンサー４５により平均位置信号を形成するために使用される回路を示す。この目的のために各ホールセンサーはそれ自体はよく知られている各差動増幅器６１に接続され、それらの積算の信号がオペレーショナル増幅器６２により合計され、ターミナル６３においてグランドターミナル６４に対する平均出力電圧が生成される。ホールセンサー４５に対し個々に差動増幅器６１を使用する利点は、差動増幅器のゲインファクターが対応するホールセンサーの感度に適用されることができ、ゲインファクターの相互に影響を受けない各ホールセンサーからの出力信号を提供できることにある。
【００４４】
以上、本発明が所謂ウエハステッパーの分野のおける多数の実施例を参照にして述べたが、本発明は決してこのような実施例に限定されるものでなく、添付した独立クレーム１の範囲内において可能な全ての実施例をカバーするものである。従って、本発明は移動部材が静止部材又は他の移動部材に対して移動する他の移動装置に使用できるものである。この発明にとっては、一方の部分の他方の部分に対するローカル位置の決定は永久磁石の磁界に検知可能なセンサーの使用により行われ、静止状態においても下方の磁界に対するローカル位置の決定が行われる。ホールセンサーは、これらのセンサーは強力な磁界を処理するのに適しているため、ホールセンサーの使用は有利である。しかしながら、磁界を検出する他の種類のセンサーの使用が決して不可能ではない。磁界を検知し、磁界のポールピッチに等しいか、又はポールピッチの数倍の長さのるセンサーのアレイを使用すること利点があるが、しかしながら、アレイの長さは前述された、又は図面に示されたものと異なってもよく、アレイ当たりの磁気検知センサーの数も上述のものより多くても少なくてもよい。コイルは図３に示されたもの以外の他の形状で配置しても良い。この例として図８が参照として示されている。
【００４５】
図８は同一方向Ｄ１に２対２で延び、同一方向Ｄ２に２−２で延び、互いに一定間隔を置いた４つのコイルシステムを示している。各コイルシステム７０は同一面の３つのコイル７１を備えており、それらについては１つのコイルシステムにだけ図示されている。リニアホールアレイア７２は各コイル７１の中に位置し、これも一つのコイルシステムについてのみ示されている。電気コイル７１は実質的に長方形の形状をなし、従って、互いに対向し、直線状の側部、例えば、図８の１つのコイルに示されている２つの側部７３を持つ。各コイルシステムの電気コイル７１は互いに対応する平行な側部７３を備えて配置され、一方、各リニアアレイ７２は直近に隣接するコイルの側部に平行になるように、またその端部７４に対して等距離となるように配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
磁石システムと電気コイルシステムの配置を有する移動装置の平面図である。
【図２】
図１の詳細平面図である。
【図３】
図１の移動装置の断面図である。
【図４】
集積回路のリトグラフの製造のためのウエハステッパーにおける図１の移動装置の使用例である。
【図５ａ】
図１の磁石システムの切断部分の平面図で、磁石システム上に配置された６個のホールセンサーを示す。
【図５ｂ】
図５ａのＶ−Ｖ線の切断面図である。
【図５ｃ】
磁石システム上の３つのホールセンサーのアレイを示す図１の磁石システムの切断部分の平面図である。
【図６】
本発明の移動装置の第１部分の第２部分に対する相対位置を制御するための制御システムの大幅に簡略化した図である。
【図７】
アレイの出力信号を得るための個々の増幅器を介して積算する増幅器にホールセンサーを接続するで回路図である。
【図８】
コイル間のホールアレイの位置を伴うコイルシステムの配置の一例の透視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004516799.tif 000027