JP2003022960A - ステージ装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステージ装置における位置決めのためのリニア
モータの発熱を低減する。 【解決手段】粗動ステージ３００は、Ｘスライダ１２１
及びＹスライダ１２４をベース定盤１２２に対して移動
するＸ駆動用リニアモータとＹ駆動用リニアモータを有
する。微動ステージ１００は、Ｘスライダ上板１２１ａ
に結合される中間板１２０と、この中間板１２０と微動
テーブル１０１を連結する微小駆動用リニアモータを有
する。また、微動ステージには、第２テーブルと前記第
２テーブルとの間に設けれ、前記第１リニアモータの加
減速に応じて該第２テーブルに加速力を付与する電磁継
ぎ手が設けられ、Ｘスライダ１２１、Ｙスライダ１２４
の移動時の加減速区間において、微動テーブルに加速度
を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
に好適に用いられ得る、ステージ装置及びその駆動方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は露光装置のウエハステージにおけ
る一般的な構成を示す図である。また。図１０は図９に
示すウエハステージの構造を分解して示す図である。ま
た、図１１は、図９に示したウエハステージの粗動ステ
ージ部分の構成を示す図である。また、図１２は、図９
に示したウエハステージの微動ステージ部分の構成を示
す図である。図１３は図９に示したウエハステージにお
いて用いられる微動ステージ用のリニアモータの構成を
示す図である。更に図１４は、図９に示したウエハステ
ージの粗動ステージ用のリニアモータの構成を示す図で
ある。ウエハステージは、大きくはＸＹ方向の長ストロ
ーク移動のための粗動ステージと、精密位置決めのため
の微動ステージからなる。微動ステージの天板は６軸方
向について直接的にリニアモータで制御されているのが
特徴である。

【０００３】まず微動ステージについて説明する。

【０００４】ウエハ天板９０１は工作物であるウエハを
ウエハチャック９０２により載置しＸＹＺωxωyωzの
６自由度方向に位置決めするものである。ウエハ天板９
０１は矩形の板状の形をしており中央にウエハを載置す
るためのウエハチャック９０２が設けられている。

【０００５】ウエハ天板９０１の側面には干渉計のレー
ザーを反射するためのミラー９０３、９０４、９０５が
設けられウエハ天板９０１の位置を計測できるようにな
っている。詳細にはウエハ天板９０１には都合６本の光
ビームが照射されウエハ天板９０１の６自由度の位置を
計測している。Ｘ軸に平行でＺ位置の異なる２本の干渉
計ビームによりＸ方向の位置およびωｙ方向の回転量が
計測できる。また、Ｙ軸に平行でＸ位置およびＺ位置の
異なる３本の干渉計ビームによりＹ方向の位置およびω
ｘωｙ方向の回転量が計測できる。さらにミラーのＣ面
部（９０４）に照射されるビームによりＺ方向の位置が
計測できるようになっている。実際にはこれらのビーム
の測定値は独立ではなく相互に干渉するが剛体としての
座標変換により代表位置のＸＹＺωxωyωzが計測でき
る。

【０００６】ウエハ天板９０１の下面には７個のリニア
モータ可動子（９０６〜９１２）が取り付けられてい
る。各可動子は、図１３に示されるように、厚み方向に
着磁された２極の磁石（９１１ｂ，ｃ、９０６ｂ，ｃ）
およびヨーク（９１１ａ，ｄ、９０６ａ，ｄ）を２組み
有し、その２組の磁石およびヨークを側板で連結して箱
状の構造を形成し、後述のリニアモータ固定子（９１
８、９１３）を非接触で挟み込むように対面する。

【０００７】７個の可動子のうち矩形状天板の辺端部に
配置される３個の可動子９０６〜９０８はＺ可動子を形
成する。Ｚ可動子においては、図１３の（ａ）に示すよ
うに上記２極の磁石９０６ｂ，９０６ｃがＺ方向にそっ
て配列されており、後述のＺ方向に直角な直線部をもつ
Ｚ固定子長円コイル９１３ｂに流れる電流と相互作用し
てＺ方向の推力を発生する。これらをＺ１〜Ｚ３可動子
（９０６〜９０８）と名づける。

【０００８】残りの４個の可動子９０９〜９１２は矩形
状天板のほぼ中央に配置される。そのうち２個の可動子
はＸ可動子を形成する。Ｘ可動子においては図１３の
（ｃ）に示されるように、２極の磁石９０９ｂがＸ方向
にそって配列されており、後述のＸ方向に直角な直線部
をもつＸ固定子長円コイルに流れる電流と相互作用して
Ｘ方向の推力を発生する。これをＸ１、Ｘ２可動子（９
０９、９１０）と名づける。

【０００９】残りの２個の可動子はＹ可動子を形成す
る。Ｙ可動子においては、図１３（ｂ）に示すように、
２極の磁石９１１ｂ、９１１ｃがＹ方向にそって配列さ
れており、後述のＹ方向に直角な直線部をもつＹ固定子
長円コイル９１８ｂに流れる電流と相互作用してＹ方向
の推力を発生する。これをＹ１、Ｙ２可動子（９１１、
９１２）と名づける。

【００１０】中間板９２０の上部にはウエハ天板９０１
を６軸方向に位置制御するための７個のリニアモータの
固定子９１３〜９１９と、ウエハ天板９０１の自重を支
持するための自重支持ばね９２１の一端が固定されてい
る。各固定子９１３〜９１９は、図１３に示すように長
円形のコイルを周辺わくで支持する構造になっており、
前述のウエハ天板９０１の下面に固定されたリニアモー
タ可動子９０６〜９１２と非接触で対面するようになっ
ている。

【００１１】７個の固定子のうち矩形状のＸステージ上
板の辺のほぼ端に配置される３個の固定子はＺ固定子
（９１３〜９１５）を形成する。Ｚ固定子では、図１３
（ａ）に示すように、長円コイル９１３ｂがその直線部
がＺ方向と直角になるように配置されており、Ｚ可動子
（９０６〜９０８）のＺ方向にそって配置された２極の
磁石にＺ方向の推力を作用できるようになっている。こ
のコイルをＺ１〜Ｚ３コイルと名づける。

【００１２】残りの４個の固定子は中間板の中央部に配
置される。そのうち２個の固定子はＸ固定子９１６、９
１７）を形成する。Ｘ固定子では、図１３（ｃ）に示し
たように長円コイル９１６ｂにおいてその２つの直線部
がＸ方向と直角になり、その２つの直線部がＸ方向に沿
うように配置されており、Ｘ可動子９０９、９１０のＸ
方向にそって配置された２極の磁石にＸ方向の推力を作
用できるようになっている。このコイルをＸ１Ｘ２コイ
ルと名づける。

【００１３】残りの２個の固定子もまた矩形状の中間板
の中央部に配置されＹ固定子９１８、９１９を形成す
る。Ｙ固定子では、図１３（ｂ）に示すように、長円コ
イル９１８ｂにおいてその２つの直線部がＹ方向と直角
になり、その２つの直線部がＹ方向に沿うように配置さ
れており、Ｙ可動子のＹ方向にそって配置された２極の
磁石にＹ方向の推力を作用できるようになっている。こ
のコイルをＹ１、Ｙ２コイルと名づける。

【００１４】これらの７個のリニアモータはいわゆるロ
ーレンツ力により推力を発生するものである。以下、Ｚ
固定子とＺ可動子で構成されるリニアモータをＺ微動リ
ニアモータ、Ｘ固定子とＸ可動子で構成されるリニアモ
ータをＸ微動リニアモータ、Ｙ固定子とＹ可動子で構成
されるリニアモータをＹ微動リニアモータという。

【００１５】また中間板９２０の中央部にはコイルバネ
９２１の一端が設けられている。もう一端はウエハ天板
９０１の下面に結合されるようになっていて、ウエハ天
板９０１の自重を支持している。このため前述のＺ可動
子（９０６〜９０８）、Ｚ固定子（９１３〜９１５）で
形成されるＺリニアモータは、ウエハ天板９０１の自重
を支持するための推力を発生する必要がなく目標位置か
らのずれを補正するためのわずかな力のみを発生すれば
よいようになっている。

【００１６】次に、図１０及び図１１を参照して粗動ス
テージについて説明する。

【００１７】中間板９２０の下方には粗動ステージが配
置される。中間板９２０は粗動ステージのＸスライダ９
２１の上板９２１ａ上に固定される。つまり粗動ステー
ジは微動ステージの一部でウエハ天板９０１に制御力を
およぼすリニアモータの反力をうけとめるベースである
ところの中間板９２０をＸＹの長ストロークにわたって
移動させるためのものである。

【００１８】ベース定盤９２２上にＹヨーガイド９２３
が固定され、Ｙヨーガイド９２３の側面とベース定盤９
２２の上面でガイドされるＹスライダ９２４がベース定
盤９２２の上にＹ方向に不図示のエアスライドにより滑
動自在に支持されている。Ｙスライダ９２４は主に２本
のＸヨーガイド９２４ａ、手前端部材９２４ｂ、奥側端
部材９２４ｃの４部材から構成される。奥側端部材９２
４ｃはその側面及び下面に設けた不図示のエアパッドを
介してＹヨーガイド９２３の側面及びベース定盤９２２
の上面と対面する。また、手前端部材９２４ｂはその下
面に設けた不図示のエアパッドを介してベース定盤９２
２の上面と対面している。この結果、Ｙスライダ９２４
全体としては、前述のようにＹヨーガイド９２３の側面
とベース定盤９２２の上面でＹ方向に滑動自在に支持さ
れることになる。

【００１９】一方、Ｙスライダ９２４の構成部品である
２本のＸヨーガイド９２４ａの側面とベース定盤９２２
の上面とでガイドされるＸスライダ９２１が、Ｘ軸まわ
りにＹスライダ９２４を囲むように設けられ、不図示の
エアスライドによりＸ方向に滑動自在に支持されてい
る。Ｘスライダ９２１は、主に２枚のＸスライダ側板９
２１ｂと、上下のＸスライダ上板９２１ａ、Ｘスライダ
下板９２１ｃの４部材から構成される。Ｘスライダ下板
９２１ｃはその下面に設けた不図示のエアパッドを介し
てベース定盤９２２の上面と対面し、２枚のＸスライダ
側板９２１ｂはその側面に設けた不図示のエアパッドを
介して、Ｙスライダ９２４の構成部材である２本のＸヨ
ーガイド９２４ａの側面と対面している。Ｘスライダ上
板９２１ａの下面とＸヨーガイド９２４ａの上面、およ
びＸスライダ下板９２１ｃの上面とＸヨーガイド９２４
ａの下面は非接触になっている。この結果、Ｘスライダ
９２１全体としては前述のように２本のＸヨーガイド９
２４ａの側面とベース定盤９２２の上面でＸ方向に滑動
自在に支持されることになり、結果的にＸスライダ９２
１はＸＹの２次元に滑動自在となる。

【００２０】図１０、図１１、図１４を参照して駆動機
構を説明する。駆動機構は、Ｘ駆動用に１本（固定子９
２５ａ、可動子９２７ａ）、Ｙ駆動用に２本（固定子９
２５ｂ，ｃ、可動子９２７ｂ，ｃ）の多相コイル切り替
え方式の長距離リニアモータが用いられている。このリ
ニアモータは、図１４に示されているように、固定子９
２５はストローク方向に並べた複数個のコイル９２６を
枠に挿入したものである。可動子９２７は磁極ピッチが
コイル９２６のコイルスパンに等しい４極の磁石をヨー
ク板９２９の上にならべたもので、コイル９２６を挟む
ように対向させて形成した箱形の磁石ユニットで構成さ
れる。可動子９２７の位置によって固定子９２５のコイ
ル９２６に選択的に電流を流すことにより推力を発生す
る。これらは一般的な空芯のブラシレスＤＣリニアモー
タである。

【００２１】Ｙスライダ９２４は手前側取り付け板９３
１及び奥側取り付け板９３０によって可動子９２７ｂ、
９２７ｃと連結され、可動子の移動に従って移動する。
また、Ｘスライダ９２１は、Ｘスライダ上板９２１ａと
可動子９２７ａ（図１１）が連結されることで、可動子
９２７ａの移動に従って移動する。また、Ｘスライダ９
２１、Ｙスライダ９２４は微動ステージとは独立な各々
のＸ位置、Ｙ位置を計測する手段をもっている。

【００２２】この粗動ステージの役割は微動ステージの
リニアモータの反力を受け止めることと、微動ステージ
のリニアモータのストロークを使いきらないように常に
目標位置近傍に中間板を移動させることである。微動ス
テージのリニアモータのストロークは１mm程度あるの
で、粗動ステージは特に微動ステージとの相対位置を計
測してそれについていくような制御はせず、独自の計測
系により微動ステージとは独立に位置を制御するように
なっている。

【００２３】この方式は以下の点で優れる。すなわち、
第１に、最終的な制御対象である微動天板に対してＸ、
Ｙ、Ｚ微動リニアモータから直接的に６軸方向の力が作
用すること、換言すると微動天板に対して間接的な機械
的伝達要素が一切ないことである。このため非常に微動
天板の制御帯域が高くでき、ひいては位置制御精度が非
常に高くなる。第２に、床からの振動がＸ、Ｙ、Ｚ微動
リニアモータによって絶縁されることである。前述のよ
うに微動リニアモータはローレンツ力を利用したもので
これにより固定子の振動を可動子に伝達しない。

【００２４】以上のような構成により高精度な走査露光
が実現している。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来方式では、リニアモータの発熱が大きいという問題が
ある。

【００２６】まず、第１に粗動ステージのリニアモータ
はＤＣブラシレスタイプを採用している。これは微動用
のリニアモータと同じくローレンツ力を利用したもので
応答性、振動絶縁性に優れるが、同一推力あたりの発熱
が大きいという問題がある。粗動ステージのリニアモー
タが発熱すると周辺の空気がゆらぎ、干渉計の計測誤差
を招く。あるいは発熱を抑えるために加速度が制限され
てしまう。

【００２７】第２に、微動ステージのリニアモータの発
熱が大きいという問題がある。微動ステージのリニアモ
ータもローレンツ力を利用したもので応答性、振動絶縁
性に優れるが同一推力あたりの発熱が大きい。ここで、
発熱が問題になるのは加速減速時である。走査露光では
まず加速し、最大速度に到達したら一定速度で走行しつ
つ露光し、露光が終了したら減速するということが繰り
返される。この加速と減速の際に、「天板の質量×加速
度」だけの推力を、Ｘ方向に加減速するときはＸ微動リ
ニアモータで与えなければならないし、Ｙ方向に加速減
速するときはＹ微動リニアモータで与えなければならな
い。したがって加速減速時にリニアモータが発熱し、ウ
エハ天板９０１を変形させる。あるいは発熱を抑えるた
めに加速度が制限されてしまう。

【００２８】つまり従来方式では粗動リニアモータと微
動リニアモータの発熱のため加速度が制限され、ひいて
は生産性が劣化するという課題がある。

【００２９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、ステージ装置における位置決めのためのリニアモ
ータの発熱を低減することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるステージ装置は以下の構成を備える。
すなわち、第１テーブルに連結された第１リニアモータ
部を有し、該第１リニアモータ部の駆動により該第１テ
ーブルを基礎テーブルに対して移動する第１ステージ
と、前記第１テーブルと第２テーブルに連結された第２
リニアモータ部を有し、該第２テーブルを移動する第２
ステージと、前記第１テーブルと前記第２テーブルとの
間に設けれ、前記第１リニアモータの加減速に応じて該
第２テーブルに加速力を付与する電磁継ぎ手とを備え
る。

【００３１】また、好ましくは、上記ステージ装置にお
いて、前記第１リニアモータ部は、有鉄心のリニアモー
タを含んで構成される。

【００３２】また、本発明によるステージ装置の駆動方
法は、第１テーブルに連結された第１リニアモータ部を
有し、該第１リニアモータ部の駆動により該第１テーブ
ルを基礎テーブルに対して移動する第１ステージと、前
記第１テーブルと第２テーブルに連結された第２リニア
モータ部を有し、該第２テーブルを移動する第２ステー
ジと、前記第１テーブルと前記第２テーブルとの間に設
けれ、該第２テーブルに加速力を付与する電磁継ぎ手と
を備えるステージ装置の駆動方法であって、前記第リニ
アモータ部と前記第２リニアモータ部の駆動により前記
第２テーブルを移動する移動制御工程と、前記第１リニ
アモータ部による加減速動作の間、前記電磁継ぎ手を駆
動して前記第２テーブルへ加速力を付与する駆動工程と
を備える。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００３４】＜第１の実施形態＞以下の実施形態のステ
ージ装置は、粗動ステージを駆動するリニアモータに有
鉄心のリニアモータを用いるとともに、微動ステージに
加速時にのみ随時的にウエハ天板に加速力を付与する電
磁継ぎ手を設ける点を特徴としている。つまり、まずは
粗動ステージのリニアモータを発熱面で不利な空心のも
のから発熱面で有利な有鉄心のものとし、発熱を抑え
る。ところが、有鉄心のリニアモータは同一推力あたり
の発熱は小さいものの、磁石と鉄の間に作用するコギン
グ力が大きいために、これまでは精密な制御が要求され
るステージには用いられなかった。

【００３５】そこで、粗動ステージとウエハ天板の間に
７個のローレンツ力を利用したリニアモータを存在させ
て微動ステージを形成し、粗動ステージのリニアモータ
にコギングがあって粗動ステージの位置制度が多少劣化
しても７個の微動リニアモータでこれを吸収して微動ス
テージの位置制度の劣化を防止し、有鉄心のリニアモー
タ搭載を可能とする。しかしながら、これだけでは相変
わらず加速時に微動ステージのリニアモータが発熱して
しまう問題は解決されない。そこで微動ステージに加速
時にのみ随時的にウエハ天板に加速力を付与する電磁継
ぎ手を設ける。

【００３６】図１は第１の実施形態によるステージ装置
の構成を示す図である。図２は、図１のステージ装置に
おける微動ステージの詳細を示す図である。図３は、微
動ステージに設けた電磁継ぎ手の詳細を示す図である。
図４は、図１のステージ装置における粗動ステージの詳
細を示す図である。図５は、図１のステージ装置におけ
る粗動ステージの駆動に用いる有鉄心リニアモータの詳
細を示す図である。

【００３７】まず図１では、（ａ）にステージ装置の全
体が示されており、（ｂ）に粗動ステージ、微動ステー
ジが分離されて示されている。粗動ステージの構成はリ
ニアモータ以外は従来例と同じである。微動ステージの
構成は電磁継ぎ手を設けたこと以外は従来例と同じであ
る。

【００３８】まず、微動ステージから説明する。図２に
示されるように、ウエハ天板１０１は矩形の板状の形を
しており中央にウエハを載置するためのウエハチャック
１０２が設けられている。

【００３９】ウエハ天板の側面には干渉計のレーザーを
反射するためのミラー１０３〜１０５が設けられウエハ
天板の位置を計測できるようになっている。詳細にはウ
エハ天板１０１には都合６本の光ビームが照射され、ウ
エハ天板１０１の６自由度の位置を計測している。Ｘ軸
に平行でＺ位置の異なる２本の干渉計ビームによりＸ方
向の位置およびωｙ方向の回転量が計測され、Ｙ軸に平
行でＸ位置およびＺ位置の異なる３本の干渉計ビームに
よりＹ方向の位置およびωｘωｙ方向の回転量が計測さ
れ、さらにミラーのＣ面部（１０４）に照射されるビー
ムによりＺ方向の位置がそれぞれ計測できるようになっ
ている。実際にはこれらのビームの測定値は独立ではな
く相互に干渉するが剛体としての座標変換により代表位
置のＸＹＺωxωyωzが計測できる。

【００４０】ウエハ天板１０１の下面には７個のリニア
モータ可動子１０６〜１１２が取り付けられている。図
１３によって説明したように、各可動子は厚み方向に着
磁された２極の磁石およびヨークを２組み有し、その２
組の磁石およびヨークを側板で連結して箱状の構造を形
成し、後述のリニアモータ可動子を非接触で挟み込むよ
うに対面する。

【００４１】７個の可動子のうち矩形状天板の辺端部に
配置される３個の可動子１０６〜１０８はＺ可動子を形
成する。Ｚ可動子においては２極の磁石がＺ方向にそっ
て配列されており後述のＺ方向に直角な直線部をもつＺ
固定子長円コイルに流れる電流と相互作用してＺ方向の
推力を発生する。これをＺ１〜Ｚ３可動子と名づける。

【００４２】残りの４個の可動子１０９〜１１２は矩形
状天板のほぼ中央にに配置される。そのうち２個の可動
子１０９、１１０はＸ可動子を形成する。Ｘ可動子にお
いては２極の磁石がＸ方向にそって配列されており後述
のＸ方向に直角な直線部をもつＸ固定子長円コイルに流
れる電流と相互作用してＸ方向の推力を発生する。これ
をＸ１、Ｘ２可動子と名づける。

【００４３】残りの２個の可動子１１１、１１２はＹ可
動子を形成する。Ｙ可動子においては前記２極の磁石が
Ｙ方向にそって配列されており後述のＹ方向に直角な直
線部をもつＹ固定子長円コイルに流れる電流と相互作用
してＹ方向の推力を発生する。これをＹ１、Ｙ２可動子
と名づける。

【００４４】中間板１２０の上部にはウエハ天板１０２
を６軸方向に位置制御するための７個のリニアモータの
固定子１１３〜１１９と、ウエハ天板１０１の自重を支
持するための自重支持ばね１２１の一端が固定されてい
る。各固定子は図１３で説明したように、長円形のコイ
ルを周辺わくで支持する構造になっており、ウエハ天板
１０１下面に固定されたリニアモータ可動子１０６〜１
１２と非接触で対面するようになっている。

【００４５】７個の固定子のうち矩形状の中間板１２０
上の辺の近辺に配置される３個の固定子１１３〜１１５
はＺ固定子を形成する。Ｚ固定子では、図１３（ａ）に
示されるように、長円コイルがその直線部がＺ方向と直
角になるように配置されており、前記Ｚ可動子のＺ方向
にそって配置された２極の磁石にＺ方向の推力を作用で
きるようになっている。このコイルをＺ１〜Ｚ３コイル
と名づける。

【００４６】残りの４個の固定子１１６〜１１９は中間
板１２０の中央部に配置される。そのうち２個の固定子
はＸ固定子１１６、１１７を形成する。Ｘ固定子では、
図１３（ｃ）に示されるように、長円コイルにおいてそ
の２つの直線部がＸ方向と直角になり２つの直線部がＸ
方向に沿うように配置されており、前記Ｘ可動子のＸ方
向にそって配置された２極の磁石にＸ方向の推力を作用
できるようになっている。このコイルをＸ１、Ｘ２コイ
ルと名づける。

【００４７】残りの２個の固定子もまた矩形状の中間板
の中央部に配置され、Ｙ固定子１１８、１１９を形成す
る。Ｙ固定子では、図１３（ｂ）に示されるように、長
円コイルにおいてその２つの直線部がＹ方向と直角にな
り２つの直線部がＹ方向に沿うように配置されており、
前記Ｙ可動子のＹ方向にそって配置された２極の磁石に
Ｙ方向の推力を作用できるようになっている。このコイ
ルをＹ１、Ｙ２コイルと名づける。

【００４８】これらの７個のリニアモータはいわゆるロ
ーレンツ力により推力を発生するものである。以下、Ｚ
固定子とＺ可動子で構成されるリニアモータをＺ微動リ
ニアモータ、Ｘ固定子とＸ可動子で構成されるリニアモ
ータをＸ微動リニアモータ、Ｙ固定子とＹ可動子で構成
されるリニアモータをＹ微動リニアモータという。

【００４９】また、中間板１０１の中央部にはコイルバ
ネ１２１の一端が設けられている。もう一端はウエハ天
板１０１の下面に結合されるようになっていて、ウエハ
天板１０１の自重を支持している。このため前述のＺ可
動子、Ｚ固定子で形成されるＺ微動リニアモータは、ウ
エハ天板１０１の自重を支持するための推力を発生する
必要がなく、目標位置からのずれを補正するためのわず
かな力のみを発生すればよいようになっている。

【００５０】ここまでは、従来例と同様であるが、本実
施形態では以下に説明する電磁継ぎ手が設けられてい
る。

【００５１】図３に示すように、電磁継ぎ手２００は、
電磁継ぎ手可動子２０１と電磁継ぎ手固定子２０２から
なる。電磁継ぎ手可動子２０１はウエハ天板１０１に結
合され、電磁継ぎ手固定子２０２は中間板１２０に結合
される。そして、粗動ステージの加速減速時に、電磁継
ぎ手固定子２０２から電磁継ぎ手可動子２０１に吸引力
を随時的に発生するものである。

【００５２】電磁継ぎ手可動子２０１について説明す
る。ウエハ天板１０１の下面の矩形のほぼ中央部に円筒
形状のヨーク取り付け管２０３が設けられている。そし
てこの磁性体支持筒であるヨーク取り付け管２０２の外
周部には、４つの円弧状のＩ断面ヨーク２０４が固定さ
れている。４個のＩ断面ヨーク２０４のうち、２個のＩ
断面ヨークはＸ方向に沿うように配置され、やはりＸ方
向に沿うように配置された後述のＥ形電磁石２０６と非
接触で対面しＥ形電磁石２０６からＸ方向の大きな吸引
力を受けられるようになっている。この、Ｘ方向に沿う
ように配置されたＩ断面ヨークをＸ１、Ｘ２ヨークと名
づける。

【００５３】残りの２個のＩ断面ヨークはＹ方向に沿う
ように配置され、やはりＹ方向に沿うように配置された
後述のＥ形電磁石２０６と非接触で対面し、Ｅ形電磁石
２０６からＹ方向の大きな吸引力を受けられるようにな
っている。これをＹ１、Ｙ２ヨークと名づける。

【００５４】次に、電磁継ぎ手固定子２０２について説
明する。中間板１２０の中央部に電磁石取り付け管２０
５が設けられ、電磁石取り付け管２０５の円筒の内部に
は４つのＥ形電磁石２０６が設けられている。Ｅ形電磁
石２０６は上方からながめたとき概ねＥ形の断面を有す
るＥ断面ヨーク２０７とコイル２０８からなる。コイル
２０８はＥの字の中央の突起の周りに巻きまわされる。
Ｅの字の３つの突起部の端面は直線ではなく円弧状にな
っており、ウエハ天板１０１に固定された円弧状のＩ断
面ヨーク２０４と数十ミクロン程度以上の空隙を介して
非接触で対面し、コイル２０８に電流を流すことにより
Ｉ断面ヨーク２０４に吸引力を作用するようになってい
る。

【００５５】Ｅ形電磁石２０６のうちの２個は、上述の
Ｘ１、Ｘ２ヨークと対面するようにＸ方向に沿って配置
され、Ｘ１、Ｘ２にＸ方向および−Ｘ方向の吸引力を与
える。これらをＸ１、Ｘ２電磁石と名づける。同様に、
Ｅ形電磁石２０６のうちの残りの２個は、上記のＹ１、
Ｙ２ヨークに対面するようにＹ方向に沿って配置され、
Ｙ１、Ｙ２ヨークにＹ方向および−Ｙ方向の吸引力を与
える。これをＹ１、Ｙ２電磁石と名づける。

【００５６】Ｅ形電磁石２０６は吸引力しか発生できな
いので、ＸＹおのおのの駆動方向について＋方向に吸引
力を発生する電磁石と−方向に吸引力を発生する電磁石
を設けているのである。

【００５７】またＩ断面ヨーク２０４をＺ軸まわりの円
弧状とし、Ｅ形電磁石２０６のＥの字の端面をＺ軸まわ
りの円弧状にすることにより、４つの磁性体ブロック
（Ｉ断面ヨーク）と４つのＥ形電磁石とがＺ軸周りに互
いに接触することなく自由に回転できるようになる。ま
た回転に対して空隙の変化がなく、同一電流に対して電
磁石の発生する吸引力も変化しない。

【００５８】また、Ｉ断面ヨーク２０４およびＥ断面ヨ
ーク２０７は、層間が電気的に絶縁された薄板を積層し
て形成されており、磁束変化にともなってヨーク内に渦
電流が流れることを防止しているので、吸引力を高い周
波数まで制御することができる。

【００５９】次に、電磁継ぎ手２００の吸引力の作用位
置について述べる。

【００６０】Ｘ１、Ｘ２電磁石が発生する力の作用線の
Ｚ座標は概ね一致し、これらはＸ１、Ｘ２可動子（１０
９、１１０）、Ｙ１、Ｙ２可動子（１１１、１１２）、
Ｚ１Ｚ２〜Ｚ４可動子（１０６〜１０８）、ヨーク取り
付け管２０３および４つの円弧状のＩ断面ヨーク２０４
を含むウエハ天板１０１の重心のＺ座標と概ね一致する
ようになっている。このためＸ１、Ｘ２可動子（１０
９、１１０）に付与されるＸ方向の推力によるＹ軸まわ
りの回転力がほとんどウエハ天板１０１に作用しないよ
うになっている。

【００６１】また、Ｙ１、Ｙ２電磁石が発生する力の作
用線のＺ座標は概ね一致し、これらはＸ１、Ｘ２可動子
（１０９、１１０）、Ｙ１、Ｙ２可動子（１１１、１１
２）、Ｚ１Ｚ２〜Ｚ４可動子（１０６〜１０８）、ヨー
ク取り付け管２０３および４つの円弧状のＩ断面ヨーク
２０４を含むウエハ天板１０１の重心のＺ座標と概ね一
致するようになっている。このためＹ１、Ｙ２可動子に
付与されるＹ方向の推力によるＸ軸まわりの回転力がほ
とんどウエハ天板１０１に作用しないようになってい
る。

【００６２】また、Ｘ１、Ｘ２電磁石が発生するＸ方向
の吸引力の作用線のＹ座標は、Ｘ１、Ｘ２可動子（１０
９、１１０）、Ｙ１、Ｙ２可動子（１１１、１１２）、
Ｚ１Ｚ２〜Ｚ４可動子（１０６〜１０８）、ヨーク取り
付け管２０３および４つの円弧状のＩ断面ヨーク２０４
を含むウエハ天板１０１の重心のＹ座標と概ね一致する
ようになっている。このため、Ｉ断面ヨーク２０４のう
ちのＸ１、Ｘ２ヨークに付与されるＸ方向の吸引力によ
るＺ軸まわりの回転力がほとんどウエハ天板１０１に作
用しないようになっている。

【００６３】また、Ｙ１、Ｙ２電磁石が発生するＹ方向
の吸引力の作用線のＸ座標は、Ｘ１、Ｘ２可動子（１０
９、１１０）、Ｙ１、Ｙ２可動子（１１１、１１２）、
Ｚ１Ｚ２〜Ｚ４可動子（１０６〜１０８）、ヨーク取り
付け管２０３および４つの円弧状のＩ断面ヨーク２０４
を含むウエハ天板１０１の重心のＸ座標と概ね一致する
ようになっている。このため、Ｉ断面ヨーク２０４のう
ちのＹ１、Ｙ２ヨークに付与されるＹ方向の吸引力によ
るＺ軸まわりの回転力がほとんどウエハ天板１０１に作
用しないようになっている。

【００６４】次に、電磁継ぎ手におけるＥ形電磁石の特
徴について述べる。

【００６５】まず、第１は吸引力の随時性と振動絶縁性
である。電磁石は電流を流したときだけ吸引力を発生
し、電流を流さないときは何ら力を発生しないし振動も
伝達しない。従って、ステージの加速減速時にだけＥ形
電磁石２０６のコイル２０８に電流を流すようにすれ
ば、精密な位置制御が必要な走査中においては吸引力は
発生せず、電磁石は何ら精度に影響を及ぼすことはな
い。

【００６６】図１５は本実施形態によるＸ、Ｙ駆動用リ
ニアモータの駆動と電磁継ぎ手２００の駆動を説明する
タイミングチャートである。図示のように、Ｘ駆動用リ
ニアモータの起動・停止時に発生する加減速の間のみ、
電磁継ぎ手２００のＸ１、Ｘ２電磁石を駆動する。同様
に、Ｙ駆動用リニアモータの起動・停止時に発生する加
減速の間のみ、電磁継ぎ手２００のＹ１、Ｙ２電磁石を
駆動する。なお、詳細には、スライダの加速度が大きい
場合は、それに応じて電磁継ぎ手のコイルに流れる電流
を大きくする等の制御を行う。

【００６７】第２は発熱の小ささである。Ｅ形電磁石２
０６とＩ断面ヨーク２０４の空隙は数十ミクロン程度で
あり、このため非常に小さい電流で大きな力を発生でき
る。これはストロークを犠牲にしてdφ/dxを極力大きく
とったためともいえる。これにより加速に必要な吸引力
を発生しても発熱は非常に小さく、熱変形が問題になる
ことはない。

【００６８】以上の構成により、微動ステージ１００に
おいて、ウエハ天板１０１にはリニアモータにより６軸
方向の推力を与えることができ、電磁継ぎ手２００によ
りＸＹ方向の大きな吸引力を与えることができる。

【００６９】さて、Ｚωxωyωz方向は長いストローク
を動かす必要はないがＸＹ方向は長いストロークにわた
って推力や吸引力を作用させる必要がある。が、リニア
モータも電磁石もＸＹ方向のストロークが極めて短い。
一方ＸスライダはＸＹ方向に長いストロークを有する。
そこで、天板側にリニアモータや電磁石の可動部が固定
されており、Ｘスライダ側にそれらの固定部が固定され
ているとき、リニアモータや電磁石の固定部が固定され
たＸスライダをＸＹ方向に移動させながらウエハ天板１
０１にＸＹ方向の推力や吸引力を作用させることにより
ＸＹ方向の長きにわたってウエハ天板１０１にＸＹ方向
の推力や吸引力を作用させるようにしている。

【００７０】次に粗動ステージ３００について述べる。

【００７１】基本構成は従来例とおなじである。中間板
１２０の下方には粗動ステージ３００が配置される。中
間板１２０は粗動ステージのＸスライダ１２１の上板１
２１ａ上に固定される。つまり粗動ステージ３００は微
動ステージ１００の一部でウエハ天板１０１に制御力を
およぼすリニアモータの反力をうけとめるベースである
ところの中間板１２０を、ＸＹの長いストロークにわた
って移動させるためのものである。

【００７２】ベース定盤１２２上にＹヨーガイド１２３
が固定され、Ｙヨーガイド１２３の側面とベース定盤１
２２の上面でガイドされるＹスライダ１２４がベース定
盤１２２の上に、不図示のエアスライドによりＹ方向に
滑動自在に支持されている。Ｙスライダ１２４は主に２
本のＸヨーガイド１２４ａと前側端部材１２４ｂ、奥側
端部材１２４ｃの４部材から構成される。奥側端部材１
２４ｃはその側面及び下面に設けた不図示のエアパッド
を介してＹヨーガイド１２３の側面及びベース定盤１２
２の上面と対面している。また、前側端部材１２４ｂは
その下面にもうけた不図示のエアパッドを介してベース
定盤１２２の上面と対面している。この結果Ｙスライダ
１２４の全体としては前述のようにＹヨーガイド１２３
の側面とベース定盤１２２の上面でＹ方向に滑動自在に
支持されることになる。

【００７３】一方、Ｙスライダ１２４の構成部品である
２本のＸヨーガイド１２４ａの側面とベース定盤１２２
の上面とでガイドされるＸスライダ１２１がＸ軸まわり
にＹスライダ１２４を囲むように設けられ、Ｘ方向に不
図示のエアスライドにより滑動自在に支持されている。
Ｘスライダ１２１は主に２枚のＸスライダ側板１２１ｂ
と、上のＸスライダ上板１２１ａ、下のＸスライダ下板
１２１ｃの４部材から構成される。Ｘスライダ下板１２
１ｃはその下面に設けた不図示のエアパッドを介してベ
ース定盤１２２上面と対面する。２枚のＸスライダ側板
１２１ｂは、その側面に設けた不図示エアパッドを介し
てＹスライダ１２４の構成部材である２本のＸヨーガイ
ド１２４ａの側面と対面している。Ｘスライダ上板１２
１ａの下面とＸヨーガイド１２４ａの上面、およびＸス
ライダ下板１２１ｃの上面とＸヨーガイド１２４ａの下
面とは非接触になっている。この結果、Ｘスライダ１２
１全体としては前述のように２本のＸヨーガイド１２４
ａの側面とベース定盤１２２の上面でＸ方向に滑動自在
に支持されることになり、結果的にＸスライダはＸＹの
２次元に滑動自在となる。

【００７４】粗動ステージ３００の駆動機構としては、
Ｘ駆動用に１本、Ｙ駆動用に２本の可動コイル式の長距
離リニアモータが用いられている。詳細を図５に示す。

【００７５】固定子３０１はストローク方向に並べた複
数個の磁石３０２をヨーク３０３の上に固定したもので
ある。磁石３０２は鉛直方向に着磁された板状の矩形磁
石である。固定子３０１と対面する極が交互にＮＳＮ
Ｓ...となるように配置される。ヨーク３０３は磁石３
０２の磁束を循環させるためのものである。

【００７６】可動子３０４は３つのヨーク（Ａ〜Ｃ相ヨ
ーク３０５ａ〜３０５ｃ）とそれに巻きまわした３つの
コイル（Ａ〜Ｃ相コイル３０６ａ〜３０６ｃ）からな
る。各ヨーク３０５は層間が電気的に絶縁された薄板を
積層して構成されており固定子との相対運動による渦電
流を低減するようになっている。３つのヨークの代表位
置は固定子の磁石の周期換算で互いに１２０度ずれるよ
うに配置されている。

【００７７】各ヨーク３０５と固定子磁石３０２との空
隙は１mm程度以下であり、従来例に示した磁石と磁石の
空隙に比べて１／１０〜１／２０である。このためコイ
ルに鎖交する磁束が大きくとれる。またコイルの空間は
空隙と関係なく大きくとれるので同一アンペアターンあ
たりのコイル抵抗を減らすことができる。推力は磁束の
大きさとアンペアターンの積に比例し、発熱はコイル抵
抗に比例するので、図１０等を参照して説明した従来例
構成のリニアモータに比べて同一推力あたりの発熱が非
常に小さいものとなる。

【００７８】Ｘ駆動用のリニアモータ３１１、Ｙ駆動用
のリニアモータ３１２、３１３はそれぞれ図５に示す固
定子３０１ａ，ｂ，ｃと可動子３０４ａ，ｂ，ｃで構成
される。また、可動子３０４ａの上面はＸスライダ上面
１２１ａの下面と結合されて、ＸスライダをＸ方向へ移
動する。また、可動子３０４ｂ、ｃはそれぞれＹスライ
ダ１２４の手前取り付け板１３１と奥側取り付け板１３
０に結合されて、Ｙ方向へ移動する。

【００７９】以上の構成において３つのコイル３０５ａ
〜ｃに固定子３０１との相対位置に応じて各ヨークに鎖
交する磁束の位相と９０度ずれた電流を流すよう制御す
る、つまり電流と磁束の位相が直行するように制御する
ことで推力を発生する。なお、この例では３相駆動で説
明したが相数は任意である。

【００８０】さて、このタイプのリニアモータの特性と
してコギング力が大きいことが挙げられる。しかしなが
ら、これによる粗動ステージの位置精度劣化は、微動ス
テージ１００の微動リニアモータで吸収されるので、ウ
エハ天板１０１の精度が劣化することはない。

【００８１】以上のように、粗動ステージの駆動部を有
鉄心リニアモータとしたため、加速減速時における粗動
ステージの発熱はほとんど問題にならない。また、この
加減速時においてウエハ天板１０１には電磁継ぎ手２０
０により加速に必要な力が付与されるが、電磁継ぎ手２
００の電磁石自体はほとんど発熱しない。また微動リニ
アモータは加速減速の力を発生しないので、微動リニア
モータの発熱も問題にならない。よってウエハ天板１０
１が微動リニアモータで６軸方向に直接制御される方式
の高い制御精度を維持しつつ、加速減速における発熱を
低減することができる。このため、ステージ移動の加速
度を増加することができ、生産性を向上できる。

【００８２】＜第２の実施形態＞次に第２の実施形態を
説明する。第３の実施形態では、粗動ステージの駆動用
リニアモータにおいて、固定子にコイルを設ける。この
ようなステージ厚生、リニアモータ構成により、可動子
を軽量化し、ひいてはＸ、Ｙスライダの軽量化を図り、
駆動時のリニアモータの発熱を更に低減する。

【００８３】図６は第２の実施形態によるステージ装置
の構成を示す図である。左側に粗動ステージと微動ステ
ージが分離して示してある。なお、微動ステージ１００
は第１の実施形態と全く同じなので、以下では粗動ステ
ージのみについて説明することにする。

【００８４】まず第２の実施形態の粗動ステージの駆動
に用いるリニアモータについて説明する。図７は第２の
実施形態によるリニアモータの構成を説明する図であ
る。本実施形態では、可動磁石型のリニアモータを用い
る。可動子５０１は磁石５０２と磁石取り付け板５０３
からなる。磁石５０２は鉛直方向に着磁された板状の矩
形磁石である。固定子５１１と対面する極が交互にＮＳ
ＮＳ...となるように６枚配置される。これら辞職５０
２を一体として固定して後述の粗動ステージのスライダ
に固定するのが磁石取り付け板５０２である。

【００８５】固定子５１１は、１５個のヨーク５１２と
その周りに巻きまわした１５個のコイル５１３を、上板
５１４または下板５１６で一体に固定して成るユニット
５１５、５１７で、可動子５０１を上下から挟み込んだ
構造である。この上ユニット５１５と下ユニット５１７
の間は側板５１８で位置決め固定され、上下一体のもの
は台５１９を介して装置に取り付けられる。なお、個々
のヨークとコイルは第１の実施形態と全く同じものであ
る。

【００８６】上ユニット５１４または下ユニット５１７
における１５個のヨークは各々が可動子５０１の磁石５
０２の周期換算で隣同士がたがいに１２０度ずつずれる
ように配置されている。この結果３つごとに磁石の周期
に対して同相に並ぶことになる。つまり位相の種類とし
ては３相しかない。これをＡ相Ｂ相Ｃ相として図７に示
してある。また上下の対面するヨークは同じ位相になる
ように配置される。よって上下あわせても位相の種類は
Ａ相Ｂ相Ｃ相の３種類である。

【００８７】上ユニット５１５と下ユニット５１７で可
動磁石５０２をはさみこむことで可動磁石５０２と固定
子５１１のヨーク５１２に働く吸引力を相殺している。
なお、可動子５０１と固定子５１１の空隙は上下各々１
mm程度以下に設定される。

【００８８】駆動の方法は基本的に第１の実施形態と同
様であり、電流と磁束の位相が直行するように制御する
ことで推力を発生する。ただし磁石の位相に応じてＡ相
Ｂ相Ｃ相の電流を制御する点は第１の実施形態と同じだ
が、さらに磁石の位置に応じて駆動するコイルを選択す
る点が異なる。図７に示した構成によれば、Ａ相Ｂ相Ｃ
相のコイルすべてを駆動した場合、磁石と対面していな
いコイル、ヨークは推力に寄与しないので無駄となる。
従って、可動磁石５０２の位置に応じて推力に寄与する
Ａ相Ｂ相Ｃ相コイルを選択して駆動する。

【００８９】この方式のリニアモータ利点は可動子が第
１の実施形態のものより軽量化できると同時に第１の実
施形態にくらべて同一推力あたりの発熱が低減できるこ
とである。可動子は磁石のみであり取り付け板はアルミ
等の軽いものでよい。固定子はコイルヨークが第１の実
施形態と同じ設計だとしても単純に２倍のアンペアター
ンが得られるので、その仮定において推力は２倍にな
る。抵抗も２倍になるが、発熱は推力の２乗に逆比例
し、抵抗に比例するので、同一推力発生時の発熱はトー
タルで半分になる。つまり軽量化と同一推力発生時の発
熱低減が同時に達成できる。

【００９０】一方この方式が第１の実施形態の方式に比
べて劣るのは、固定子の質量が増加することである。こ
れは本方式が、可動子と固定子の質量バランスをくずし
て可動子を軽量化し固定子を重くして固定子でアンペア
ターンを稼ぐという基本方針によるものであり必然的な
ものである。

【００９１】従ってこの方式のリニアモータを第１の実
施形態の構造のステージにそのまま搭載した場合、重い
固定子がＹスライダに搭載されることになり、Ｙスライ
ダ全体の質量が増加し、Ｙスライダ全体を加速するため
の推力が増加し、ひいてはＹ駆動用のリニアモータの発
熱が増加してしまう。

【００９２】そこで第２の実施形態では、粗動ステージ
の構造を工夫し、以下に説明する構造の粗動ステージと
の組み合わせにより固定子が重くなるという欠点を克服
した。以下、第２の実施形態による粗動ステージについ
て説明する。

【００９３】図８Ａ、Ｂは第２の実施形態による粗動ス
テージの構成を示す図である。ベース定盤上４０１にＹ
ヨーガイド４０２が固定され、Ｙヨーガイド４０２の側
面とベース定盤４０１の上面でガイドされるＹスライダ
４０３がベース定盤４０１の上にＹ方向に不図示エアス
ライドにより滑動自在に支持されている。Ｙスライダ４
０３は、Ｙはり４０３ａとＹ手前側端部材４０３ｂ、Ｙ
奥側端部材４０３ｃからなる。Ｙ奥側端部材４０３ｃ
は、その側面及び下面にもうけた不図示のエアパッドを
介してＹヨーガイド４０２の側面及びベース定盤４０１
の上面と対面する。Ｙ手前端部材４０３ｂは、その下面
にもうけた不図示のエアパッドを介してベース定盤４０
１の上面と対面している。この結果Ｙスライダ４０３全
体としては前述のようにＹヨーガイド４０２の側面とベ
ース定盤４０１の上面でＹ方向に滑動自在に支持される
ことになる。

【００９４】一方、これとは独立に、ベース定盤４０１
上にＸヨーガイド４０４が固定され、Ｘヨーガイドの４
０４の側面とベース定盤４０１の上面でガイドされるＸ
スライダ４０５がベース定盤４０１の上にＸ方向に不図
示のエアスライドにより滑動自在に支持されている。Ｘ
スライダ４０５は、Ｘはり４０５ａとＸ手前端部材４０
５ｂ、Ｘ奥側端部材４０５ｃからなる。Ｘ奥側端部材４
０５ｃはその側面及び下面に設けた不図示のエアパッド
を介してＸヨーガイド４０４の側面及びベース定盤４０
１の上面と対面する。また、Ｘ手前端部材４０５ｂはそ
の下面に設けた不図示のエアパッドを介してベース定盤
４０１の上面と対面している。この結果Ｘスライダ４０
５全体としては前述のようにＸヨーガイド４０４の側面
とベース定盤４０１の上面でＸ方向に滑動自在に支持さ
れることになる。Ｘはり４０５ａ、Ｙはり４０３ａの側
面は後述のＸＹスライダ４０６の支柱との間にエアスラ
イドを形成するようになっている。

【００９５】ＸＹスライダ４０６が上記Ｘスライダ４０
５、Ｙスライダ４０３戸は独立して設けられる。ＸＹス
ライダ４０６は下板４０６ｃ、4本の支柱４０６ｂ、上
板４０６ａからなる。下板４０６ｃの下面とベース定盤
４０１の上面は不図示のエアスライドによりＸＹθ方向
に移動自在に支持されている。また４本の支柱４０６ｂ
はその内側の側面がＸはり４０５ａ、Ｙはり４０３ａの
側面との間に不図示のエアスライドを介して対面するよ
うになっている。この結果ＸＹスライダのθ方向の動き
はＸスライダ４０５、Ｙスライダ４０３によって拘束さ
れ、ＸＹスライダ４０６はＸ方向またはＹ方向のみに平
行移動しか出来なくなる。この構造のことを田の字構造
ということにする。

【００９６】以上の構成のステージのＸ手前端部材４０
５ｂ、Ｘ奥側端部材４０５ｃ、Ｙ手前端部材４０３ｂ、
Ｙ奥側端部材４０３ｃの上に、前述のリニアモータの可
動子５０１であるところの、Ｘ手間側可動子５０１ａ、
Ｘ奥側可動子５０１ｂ、Ｙ手前可動子５０１ｃ、Ｙ奥側
可動子５０１ｄが固定され、それらに対応する前述のリ
ニアモータ固定子が非接触で各々の可動子を挟み込むよ
うに配置される（図６の５１１ａ〜５１１ｄ）。この結
果リニアモータによりＸスライダ４０５はＸ方向に、Ｙ
スライダ４０３はＹ方向に、ＸＹスライダ４０６はＸＹ
方向に移動できるようになる。

【００９７】この方式のステージの特徴は第１の実施形
態のようにＸリニアモータをＹスライダの上に搭載せ
ず、ＸリニアモータもＹリニアモータも固定されている
ところである。この結果前述のリニアモータの固定子が
重くなるという欠点が克服される。本構成のステージで
はリニアモータの固定子が重くなっても搬送質量は変わ
らず、必要となる推力も変わらないからである。さらに
ＸもＹも２本ずつリニアモータを配置できるという利点
もある。

【００９８】以上のような粗動ステージ４００と、第１
の実施形態で説明した微動ステージ１００の組み合わせ
でステージシステムが構成される。その作用効果は第１
の実施例と基本的に同じだが、粗動ステージを駆動する
ためのリニアモータの発熱がさらに低減される。またこ
の構造のステージと第１の実施形態のリニアモータとの
組み合わせも可能である。すなわち、Ｙスライダを駆動
するための２つのＹ駆動用の２本のリニアモータに、図
７で説明した形態のリニアモータを適用すれば、第１の
実施形態に比べてＹ駆動時の発熱を低減することができ
る。

【００９９】＜変形例＞上記各実施形態では有鉄心リニ
アモータの例として一般的な３相コア付きリニアモータ
の例を示した。しかしながら、その相数は任意である
し、方式も限定されるものではない。例えばパルスモー
タの構造を有するもの、つまり鉄片などの磁性材料に誘
導子歯を設け、いわゆる電磁ギヤの原理によって推力を
発生するタイプのものも本発明の有鉄心リニアモータの
範疇に含まれる。さらにいうと、永久磁石型パルスモー
タ、ハイブリッド型パルスモータ、磁気抵抗変化型（Ｖ
Ｒ型）パルスモータの構造すべてが含まれる。これらの
制御はパルスモータ的に行われてもよいし、上記実施形
態で説明したように磁束と電流の位相を直交するように
同期モータ的に行われてもよい。

【０１００】また、第２の実施形態のようにコイル側を
固定子にする場合であるが、誘導子歯を有する構造のも
のではかならずしも可動側に磁石を含む必要がなく単な
る誘導子歯の付いた鉄片（磁性材料）だけで可動子を構
成することも可能である。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージ装置における位置決めのためのリニアモータの
発熱を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態によるステージ装置の構成を示
す図である。

【図２】図１のステージ装置における微動ステージの詳
細を示す図である。

【図３】微動ステージに設けた電磁継ぎ手の詳細を示す
図である。

【図４】図１のステージ装置における粗動ステージの詳
細を示す図である。

【図５】図１のステージ装置における粗動ステージの駆
動に用いる有鉄心リニアモータの詳細を示す図である。

【図６】第２の実施形態によるステージ装置の構成を示
す図である。

【図７】第２の実施形態によるリニアモータの構成を説
明する図である。

【図８Ａ】第２の実施形態によるステージ装置の粗動ス
テージの構成を示す図である。

【図８Ｂ】第２の実施形態によるステージ装置の粗動ス
テージの構成を示す図である。

【図９】露光装置のウエハステージにおける一般的な構
成を示す図である。

【図１０】図９に示すウエハステージの構造を分解して
示す図である。

【図１１】図９に示したウエハステージの粗動ステージ
部分の構成を示す図である。

【図１２】図９に示したウエハステージの微動ステージ
部分の構成を示す図である。

【図１３】図９に示したウエハステージにおいて用いら
れる微動ステージ用のリニアモータの構成を示す図であ
る。

【図１４】図９に示したウエハステージの粗動ステージ
用のリニアモータの構成を示す図である。

【図１５】Ｘ、Ｙスライダを移動するためのＸ、Ｙ駆動
用リニアモータの駆動と、電磁継ぎ手の駆動のタイミン
グを説明する図である。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１テーブルに連結された第１リニアモ
   ータ部を有し、該第１リニアモータ部の駆動により該第
   １テーブルを基礎テーブルに対して移動する第１ステー
   ジと、 前記第１テーブルと第２テーブルに連結された第２リニ
   アモータ部を有し、該第２テーブルを移動する第２ステ
   ージと、 前記第１テーブルと前記第２テーブルとの間に設けれ、
   前記第１リニアモータの加減速に応じて該第２テーブル
   に加速力を付与する電磁継ぎ手とを備えることを特徴と
   するステージ装置。
2. 【請求項２】 前記電磁継ぎ手は、前記第１リニアモー
   タ部による加減速の発生時に、該加減速の方向に、電磁
   力を用いて前記第２テーブルに加速力を作用させること
   を特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
3. 【請求項３】 前記電磁継ぎ手における前記電磁力の作
   用線が、前記第２テーブルとこれに装着された部材の全
   体の重心位置を通過することを特徴とする請求項２に記
   載のステージ装置。
4. 【請求項４】 前記第２リニアモータ部は、前記第２テ
   ーブルを６軸方向に微小移動することを特徴とする請求
   項１に記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 前記第１リニアモータ部は、有鉄心のリ
   ニアモータを含んで構成されることを特徴とする請求項
   １に記載のステージ装置。
6. 【請求項６】 前記第２リニアモータ部は、前記第２テ
   ーブルを６軸方向に微小移動するとともに、前記第１リ
   ニアモータ部において生じるコギングによる位置精度の
   劣化を補償することを特徴とする請求項５に記載のステ
   ージ装置。
7. 【請求項７】 前記第１リニアモータ部において、固定
   子は可動子の移動範囲にわたって並ぶ永久磁石列を有
   し、該可動子は鉄心にコイルを設けた電磁石をその移動
   方向に沿って所定数並べた電磁石列を有することを特徴
   とする請求項５に記載のステージ装置。
8. 【請求項８】 前記第１リニアモータ部において、固定
   子は可動子の移動範囲にわたって並ぶ誘導子歯列を形成
   した磁性材を有し、該可動子は鉄心にコイルを設けた電
   磁石をその移動方向に沿って所定数並べた電磁石列を有
   することを特徴とする請求項５に記載のステージ装置。
9. 【請求項９】 前記第１ステージは、互いに直交するＸ
   及びＹ方向に夫々移動するＸスライダとＹスライダとを
   有し、前記第１リニアモータ部は該Ｘ、Ｙスライダをそ
   れぞれ移動するためのＸ、Ｙリニアモータを含み、 該Ｙリニアモータの固定子と可動子は夫々前記基礎テー
   ブルと該Ｙスライダに固定されて該Ｙスライダを該基礎
   テーブルに対してＹ方向へ移動させ、該Ｘリニアモータ
   の固定子と可動子は夫々該ＹスライダとＸスライダに固
   定されて該Ｘスライダを該Ｙスライダに対してＸ方向に
   移動させ、 前記第１テーブルが前記Ｘスライダに結合されているこ
   とを特徴とする請求項７又は８に記載のステージ装置。
10. 【請求項１０】 前記第１リニアモータ部において、固
    定子は可動子の移動範囲にわたって鉄心にコイルを設け
    た電磁石を所定数並べた電磁石列を有し、該可動子はそ
    の移動方向に沿って並ぶ永久磁石列を有することを特徴
    とする請求項５に記載のステージ装置。
11. 【請求項１１】 前記第１リニアモータ部において、固
    定子は可動子の移動範囲にわたって鉄心にコイルを設け
    た電磁石を所定数並べた電磁石列を有し、該可動子はそ
    の移動方向に沿って並ぶ誘導子歯列を形成した磁性材料
    を有することを特徴とする請求項５に記載のステージ装
    置。
12. 【請求項１２】 前記第１ステージは、互いに直交する
    Ｘ、Ｙ方向に夫々移動するＸスライダとＹスライダと、
    前記Ｘスライダ及びＹスライダの交差する位置に追従し
    て移動するＸＹスライダとを有し、 前記第１リニアモータ部は該Ｘ、Ｙスライダをそれぞれ
    移動するためのＸ、Ｙリニアモータを含み、前記Ｘ、Ｙ
    リニアモータの固定子は夫々前記基礎テーブルに固定さ
    れ、前記Ｘ、Ｙリニアモータの可動子は夫々前記Ｘ、Ｙ
    スライダに固定され、 前記ＸＹスライダが前記第１テーブルに結合されている
    ことを特徴とする請求項１０また１１に記載のステージ
    装置。
13. 【請求項１３】 第１テーブルに連結された第１リニア
    モータ部を有し、該第１リニアモータ部の駆動により該
    第１テーブルを基礎テーブルに対して移動する第１ステ
    ージと、 前記第１テーブルと第２テーブルに連結された第２リニ
    アモータ部を有し、該第２テーブルを移動する第２ステ
    ージと、 前記第１テーブルと前記第２テーブルとの間に設けれ、
    該第２テーブルに加速力を付与する電磁継ぎ手とを備え
    るステージ装置の駆動方法であって、 前記第リニアモータ部と前記第２リニアモータ部の駆動
    により前記第２テーブルを移動する移動制御工程と、 前記第１リニアモータ部による加減速動作の間、前記電
    磁継ぎ手を駆動して前記第２テーブルへ加速力を付与す
    る駆動工程とを備えることを特徴とするステージ装置の
    駆動方法。