DE69634768T2

DE69634768T2 - Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches, sowie Trägertischvorrichtung, Belichtungsgerät und Herstellungsverfahren unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE69634768T2
Application number: DE69634768T
Authority: DE
Inventors: Nobushige Korenaga; Ryuichi Ebinuma
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2006-02-02
Also published as: EP1536290A3; EP0768705A3; EP1536290A2; EP0768705B1; DE69634768D1; KR100242923B1; US6037680A; KR970023649A; EP0768705A2; JPH09167792A; US5841250A; JP3815750B2; DE69634768T8

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches, insbesondere eines Werkstücks, wie ein Halbleiterwafer oder ein Retikel, auf eine vorbestimmte Position oder auf das Abtasten des Werkstücks mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einem Belichtungsgerät. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Trägertischvorrichtung mit der Vorrichtung zur Steuerung der Vorrichtung, die die Position des Trägertisches steuert, sowie auf ein Belichtungsgerät und ein Einrichtungsherstellverfahren unter Verwendung einer derartigen Trägertischvorrichtung.
Das Dokument US-A-5 260 580 beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches mit einem ersten und einem zweiten Antriebsmittel zum Steuern der jeweiligen Position und Beschleunigung eines Trägertisches.
31 ist eine Ansicht, die eine herkömmliche Halbleiterbelichtungsvorrichtung zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewandt werden kann. Diese Belichtungsvorrichtung ist eine sogenannte Belichtungsvorrichtung des Abtasttyps, bei der ein Bild nur einer gebogenen oder rechteckigen Zone eines Retikelmusters, das heißt, eines Originalmusters, auf einem Wafer als Belichtungsziel erzeugt wird, und sowohl das Retikel als auch der Wafer werden mechanisch zum Belichten des gesamten Retikelmusters abgetastet. Die 32 und 33 sind perspektivische Ansichten, die Einzelheiten des Retikelabtastsystems zeigen. 32 zeigt ein System, bei dem ein Antriebssystem auf einer Seite des Retikelträgertisches vorgesehen ist. 33 zeigt ein System, bei dem Antriebssysteme auf beiden Seiten des Retikelträgertisches vorgesehen sind, das heißt, auf beiden Seiten der optischen Achse.
Unter Bezug auf 31 wird ein Grundkörperträgertisch 102 von einer Bezugsbasis 100 über ein Antivibrationsmittel 102 getragen. Ein Waferträgertisch 103 ist auf den Grundkörpertisch 102 montiert, um in der X-Y-Ebene (Horizontalebene) beweglich zu sein. Ein optisches Projektionssystem 106 ist über dem Waferträgertisch 103 durch ein Grundkörperstützglied 105 befestigt. Eine Retikelträgertischbasis 80, ein Retikelträgertisch 82, der in der Lage ist zur einachsigen Abtastung auf der Retikelträgertischbasis 80 entlang einer nicht dargestellten Führung befindet sich über dem Stützglied 105. Ein Interferometer zweiten Bezugs 104 wird zum Messen der Position des Waferträgertisches 103 verwendet. Ein Interferometer ersten Bezugs 107 wird zum Messen der Position des Retikelträgertisches 82 verwendet. Ein Beleuchtungssystem 108 beliefert Beleuchtungsenergie für einen nicht dargestellten Wafer auf dem Waferträgertisch 103 durch ein nicht dargestelltes Retikel auf dem Retikelträgertisch 82.
Unter Bezug auf 33 ist eine Führung 81 auf der Retikelträgertischbasis 80 vorgesehen. Der Retikelträgertisch 82 wird von der Führung 81 durch Schmiermittel gestützt, wie durch einen Luftfilm, der in Abtastrichtung Gleitfähigkeit bietet. Ein Retikel 83 als Werkstück wird auf dem Trägertisch 82 gehalten. Antriebsspulen 85 befinden sich auf beiden Seiten des Retikelträgertisches 82. Linearmotorstatoren, die jeweils ein Joch 86 und einen Permanentmagneten 87 haben, befinden sich zum Beaufschlagen vor bestimmter Magnetfelder senkrecht zu den Wicklungen, um die Antriebsspulen 85 über den gesamten Hubbereich des Retikelträgertisches 82 zu teilen. Die Linearmotorstatoren sind auf der Retikelträgertischbasis 80 befestigt. Ein nicht dargestellter Leistungsverstärker ist an die Antriebsspule 85 angeschlossen. Ein linearer Leistungsverstärker, der stetig Strom fließen läßt, entsprechend einem ausgegebenen Befehlswert, so daß der Leistungsverstärker auf einen Strombefehl ansprechen kann, und zwar bis zu hohen Frequenzen, wird verwendet. Der Waferträgertisch 103 kann dieselbe Anordnung haben wie der Retikelträgertisch 82. Der X-Y-Trägertisch ist durch Stapeln zweier Mechanismen aufgebaut (Trägertischvorrichtungen).
Der Permanentmagnet 87 ist in Richtung seiner Stärke magnetisiert, wie in 34 gezeigt. Genauer gesagt, die Magnetoberfläche, die das Joch 86 berührt, ist mit einem Südpol magnetisiert, und der gegenüberliegende Magnetoberflächenteil der Antriebsspule 85 ist mit einem Nordpol magnetisiert. Die Antriebsspule 85 wird vom Joch 86 und vom Permanentmagneten 87 getrennt gehalten, das heißt, dem Linearmotorstator über den gesamten Hubbereich des Retikelträgertisches 82.
Wenn in der obigen Anordnung das Werkstück 83, wie ein Retikel oder ein zu bewegender Wafer, dann läßt der Linearleistungsverstärker einen Beschleunigungsstrom oder einen Abbremsstrom durch die Antriebswicklung 85 fließen, nachdem er einen Befehl von einer Positions-/Geschwindigkeitssteuerschaltung (nicht dargestellt) empfangen hat. Beim Positionieren fließt auch ein geringer Strom durch den Linearleistungsverstärker an die Antriebsspule 85 entsprechend einem Befehl aus einer nicht dargestellten Steuerschaltung, so daß die Positionsabweichung des Trägertisches 82 immer eliminiert wird. Das heißt, für sowohl das Beschleunigen/Verlangsamen als auch das Positionieren werden der identische Leistungsverstärker und die Antriebsspule 85 verwendet.
Bei der Belichtungsvorrichtung des Abtasttyps, die in 31 gezeigt ist, wird ein Beleuchtungslichtstrahl auf das Retikel auf dem Retikelträgertisch gestrahlt, nur in dessen verlängerten rechteckigen oder gebogenen Zone, die senkrecht auf der Abtastrichtung des Retikelträgertisches 82 steht. Wenn aus diesem Grund das gesamte Retikelmuster auf dem Wafer zu belichten ist, müssen sowohl der Retikelträgertisch 82 als auch der Waferträgertisch 103 abgetastet werden. Die Abtastoperation erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit. Das Verhältnis der Geschwindigkeit des Retikelträgertisches 82 zu derjenigen des Waferträgertisches 103 während der Abtastoperation erfolgt genau gleich der Verkleinerung/Vergrößerung vom optischen Projektionssystem 106. Die Positionen des Retikelträgertisches 82 und des Waferträgertisches 103 werden durch nicht dargestellte Laserinterferometer durch den ersten Interferometerbezug 107 beziehungsweise den zweiten Interferometerbezug 104 gemessen, und dann erfolgt eine Rückkopplung zum nicht dargestellten Steuersystem.
Der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 werden in der obigen Anordnung auf Anfangspositionen gebracht und dann beschleunigt. Die Beschleunigung wird zum Zusammenpassen gesteuert, so daß der Beleuchtungslichtstrahl strahlt, bevor der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 die Zone betreten, bei der der Lichtstrahl strahlt; sie erzielen eine vorbestimmte Lagebeziehung, und die Geschwindigkeit wird der Verkleinerung Vergrößerung des optischen Projektionssystems 108 gleich. Eine Belichtungsoperation erfolgt unter Beibehaltung dieses Zustands. Wenn der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 die Zone verlassen, auf die der Lichtstrahl strahlt, erfolgt eine angemessene Verlangsamung.
35 ist eine perspektivische Ansicht, die einen anderen Stand der Technik darstellt. Dieses System unterscheidet sich von dem in 32 gezeigten in der Anordnung des Einphasenlinearmotors. Genauer gesagt, die Bewegungseinheit des in 35 gezeigten Linearmotors enthält einen Kurzmagneten 95, dessen einer Pol Spule 98 gegenübersteht, ein feststehendes Joch 96 befindet sich über dem gesamten Hubbereich des Bewegungsmagnets 95, um Magnetflüsse des Magneten 95 kreisen zu lassen, und eine Einphasenspule, die auf einen Teil des feststehenden Jochs 96 über den gesamten Hubbereich des Magneten gewickelt ist.
Für Halbleiterbelichtungsvorrichtungen, Erfordernisse der Mikromusterung, Verbesserung der Produktivität und Vergrößerung des Durchmessers eines Werkstücks werden von Jahr zu Jahr strenger. Zur Verbesserung der Produktivität muß die Belichtungszeit verkürzt werden, oder es muß die Positionierung des Werkstücks mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden. Zu diesem Zwecke müssen Beschleunigung und Verlangsamung der Bewegung erhöht werden. Um eine Erhöhung des Durchmessers vom Werkstück gleichzeitig zu bekommen, wird der Trägertisch sperrig, und das Transportgewicht erhöht sich. Eine schwerere Struktur muß mit größerer Beschleunigung folglich bewegt werden, so daß ein Stellglied zum Erzeugen einer großen Druckkraft und ein Leistungsverstärker zum Erzielen einer hohen Ausgangsleistung erforderlich sind.
Beim Antriebsmechanismus der Belichtungsvorrichtung vom herkömmlichen Abtasttyp ist ein Linearmotorstator vorgesehen, um ein vorbestimmtes Magnetfeld über den gesamten Hubbereich vom Abtastträgertisch zu erreichen. Um die Druckkraft zu erhöhen, wird das vorbestimmte Magnetfeld stärker gemacht, das heißt, etwa 5.000 G (1G = 10^-4 Tesla) oder mehr. Wie jedoch in 34 gezeigt, dreht sich das Magnetfeld im Joch 86, und Magnetflüsse entsprechend dem Gesamthubbereich konzentrieren sich auf die zwei Endabschnitte vom Joch. Das Joch besteht aus Material, wie beispielsweise Eisen, mit einer hohen Sättigungsmagnetflußdichte. Um die Sättigung des konzentrierten Magnetflusses zu vermeiden, muß der Abschnittsbereich groß sein. Folglich werden Volumen und Masse vom Joch ansteigen, was auch zu einem Anstieg von Größe und Gewicht des Geräts insgesamt führt.
Um ein vorbestimmtes Magnetfeld über den gesamten Hubbereich des Abtastträgertisches zu erzeugen, muß ein Magnet mit vorbestimmter Stärke über dem Gesamthubbereich des Abtastträgertisches vorgesehen sein. Da das vorbestimmte Magnetfeld stark sein muß, ist es erforderlich, ein teures Material aus seltenen Erden als Magnetmaterial zu verwenden. Die Kosten der Antriebseinheit steigen somit an.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte, leichte und kostengünstige Vorrichtung zu Steuerung der Position eines Trägertisches mit Linearmotor zu schaffen, die speziell geeignet ist für den Retikelträgertisch einer Belichtungsvorrichtung der Abtastart.
Herkömmlicherweise wird ein Linearleistungsverstärker als solcher zum Antrieb des Linearmotors verwendet. Der Leistungsverstärker dieser Art hat eine hervorragende Ansprecheigenschaft, obwohl der Verstärker selbst viel Wärme erzeugt, und so ist eine hohe Ausgangsleistung kaum erzielbar.
Verfügbar ist ein PWM-Verstärker (Pulsmodulationsverstärker) zur Abgabe einer diskontinuierlichen Rechteckspannung, deren Maximalwert konstant ist, und zwar als effizienter Verstärker. Der PWM-Verstärker ändert den Strombetrag durch Ändern der Breite der Rechteckspannung. In einem System, das den PWM-Verstärker anwendet, wird die Frequenz der Grundrechteckwelle etwa 20 kHz hoch, und so kann eine Stromentsprechung kaum bei höheren Frequenzen erzielt werden. Aus diesem Grund kann die Steuerfrequenz beim Positionieren oder die Konstantgeschwindigkeitssteuerung nicht hoch eingestellt werden, und die Servoverstärkung läßt sich ebenfalls nicht höher einstellen. Das heißt, beim herkömmlichen System, das identische Leistungsverstärker und Antriebsspulen beim Beschleunigen/Verlangsamen und beim Positionieren verwendet, kann eine höhere Ausgangsleistung und höhere Genauigkeit keineswegs gleichzeitig realisiert werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches zu schaffen, der sowohl hohe Ausgangsleistung als auch hohe Genauigkeit realisiert.
Bei allen herkömmlichen Einphasenlinearmotoren, wie sie in den 32, 33 und 35 gezeigt sind, ist die bewegliche Magnetspule 85 oder der bewegliche Magnet 95 mit der Bewegungseinheit fest verbunden, die sich auf der Gleitführung 81 in einer Richtung befindet. Die Bewegungseinheit wird durch Stromfluß in der Bewegungsspule 85 oder der feststehenden Spule 98 bewegt. In jedem Fall muß die Stärke des feststehenden Jochs 86 oder 96 groß sein, um Magnetflußsättigung zu vermeiden, den die Permanentmagneten 87 oder 95 hervorrufen können. Wenn jedoch die Dicke des feststehenden Jochs 86 oder 96 auf eine Minimalstärke gebracht ist, um Sättigung des Magnetflusses zu vermeiden, der durch die Permanentmagneten 87 oder 95 erzeugt wird, und ein großer Strom durch die Spule 85 oder 98 fließt, um eine große Druckkraft beim Beschleunigen/Verlangsamen und beim Erhöhen der Bewegungsgeschwindigkeit der Bewegungseinheit zu erreichen, wird das Joch von den Magnetflüssen gesättigt, die dem Strom entsprechend erzeugt werden, und so läßt sich keine große Druckkraft erzeugen. Wenn andererseits die Dicke vom Joch erhöht wird, um die Sättigung des Jochs mit dem Magnetfluß entsprechend dem Spulenstrom zu vermeiden, vergrößert sich die Gesamtdicke. Das heißt, mit herkömmlichen Anordnungen kann ein dünnes Joch und eine hohe Druckkraft nicht gleichzeitig erzielt werden.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches, wie im Patentanspruch 1 angegeben.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist eine Trägertischvorrichtung nach Anspruch 11.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein Herstellungsverfahren einer Einrichtung nach Patentanspruch 12.
Die Trägertischvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich in geeigneter Weise als Retikelträgertisch des Belichtungsgerätes vom Abtasttyp verwenden, wie in 31 gezeigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines Antriebsmechanismus zeigt;
2 ist eine teilweise abgeschnittene perspektivische Ansicht des Antriebsmechanismus gemäß 1;
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten Antriebsmechanismus;
4A bis 4C sind Ansichten vom in 1 gezeigten Antriebsmechanismus;
5A und 5B sind ein Steuerblockdiagramm beziehungsweise eine Querschnittsansicht eines weiteren Antriebsmechanismus;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines weiteren Antriebsmechanismus zeigt;
7 ist eine teilweise abgeschnittene perspektivische Ansicht eines in 6 gezeigten Antriebsmechanismus;
8 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des in 6 gezeigten Antriebsmechanismus;
9A und 9B sind Ansichten des Antriebsmechanismus gemäß 6;
10A und 10B sind ein Steuerblockdiagramm beziehungsweise eine Querschnittsansicht eines weiteren Antriebsmechanismus;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung einer Vorrichtung zu Steuerung der Position eines Trägertisches zeigt, nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Steuerblockdiagramm der in 11 gezeigten Vorrichtung;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenansicht einer Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung der in 13 gezeigten Vorrichtung darstellt;
15A bis 15C sind Schaltbilder, die das elektrische System der in den 13 und 14 gezeigten Vorrichtung darstellen;
16 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung einer Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches zeigt, nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 17-17 in 16;
18 ist ein Steuerblockdiagramm der Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches, wie in den 16 und 17 gezeigt;
19A und 19B sind perspektivische Ansichten, die die Außenerscheinung beziehungsweise Anordnung einer Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches zeigen, nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
20 ist ein Schaltbild, das das elektrische System der Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches zeigt, wie in den 19A und 19B dargestellt;
21 ist ein Diagramm, das die Spulenauswahlsequenz der Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches gemäß den 19A und 19B zeigt;
22 ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenerscheinung und die Anordnung eines Antriebsmechanismus zeigt;
23 ist eine perspektivische Ansicht, die die Außenerscheinung und Anordnung eines weiteren Antriebsmechanismus zeigt;
24 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines weiteren Antriebsmechanismus zeigt;
25 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des in 24 gezeigten Antriebsmechanismus;
26 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Antriebsmechanismus gemäß 24;
27A bis 27C sind Ansichten des in 24 gezeigten Antriebsmechanismus;
28A und 28B sind ein Steuerblockdiagramm beziehungsweise eine Querschnittsansicht eines weiteren Antriebsmechanismus;
29 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise einer Belichtungsvorrichtung des Abtasttyps zeigt;
30 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der Belichtungsvorrichtung vom Abtasttyp zeigt;
31 ist eine Ansicht, die die Gesamtanordnung einer Belichtungsvorrichtung des herkömmlichen Abtasttyps zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
32 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines herkömmlichen Antriebsmechanismus zeigt;
33 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines weiteren herkömmlichen Antriebsmechanismus zeigt;
34 ist eine Ansicht, die Magnetflüsse in einem Magneten und in einem Joch in 32 oder in 33 zeigt; und
35 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines noch anderen herkömmlichen Antriebsmechanismus zeigt.
1 bis 3 sind perspektivische Ansichten, die die Anordnung eines Retikelträgertisches unter Verwendung eines Antriebsmechanismus zeigen. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtanordnung zeigt. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Joch und einem Spulenabschnitt. 3 ist eine Explosionsdarstellung, die eine Bewegungseinheit und eine feststehende Einheit zeigt, die gegeneinander verschoben sind. Im Retikelträgertisch, der in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist eine Trägertischführung 1 auf einer Antivibrationsbasis (nicht dargestellt) befestigt. Ein Trägertisch 2 ist auf der Trägertischführung 1 durch Schmiermittel gestützt, wie durch einen Luftfilm, um in Abtastrichtung verschiebbar zu sein. Ein Retikel 3 ist auf dem Trägertisch 2 gehalten. Magnethalteplatten 4, jeweils mit einem U-förmigen Abschnitt, sind auf beiden Seiten des Trägertisches 2 befestigt. Rechteckige Löcher zum Aufnehmen von Magneten sind in Horizontalabschnitten 4a der Magnethalteplatten 4 gebildet, wie in den 1 bis 3 gezeigt. Magnete 5 sind in die Rechtecklöchern eingesetzt und befestigt. Der Trägertisch 2, das Retikel 3, die Magnethalteplatten 4 und die Magnete 5 bilden gemeinsam eine bewegliche Einheit.
Eine feststehende Einheit ist aufgebaut aus Joch-/Spuleneinheiten 10, die sich auf beiden Seiten der Bewegungseinheit befinden. Jede der Einheiten 10 ist aus einem Mittenjoch 6, zwei Seitenjoche 7, einer Einphasen-Geschwindigkeitssteuerspule 8 und einer Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 gebildet.
Um jede Einheit aufzubauen, wird zunächst die Geschwindigkeitssteuerspule 8 auf das Mittenjoch 6 gewickelt, so daß die Abmessung der Geschwindigkeitssteuerspule 8 in Längsrichtung fast der Gesamtlänge des Mittenjochs 6 gleicht. Die Geschwindigkeitssteuerspule 8 hat elektrische eine Einzelphasenstruktur. Die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind auf die Geschwindigkeitssteuerspule 8 gewickelt, so daß die Abmessung der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 in Längsrichtung hinreichend kleiner als diejenige der Geschwindigkeitssteuerspule 8 ist. Eine Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind entlang der Längsrichtung des Mittenjochs 6 vorgesehen. Die Vielzahl der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind elektrisch unabhängig aufgebaut. Das heißt, die Stromsteuerung in Einheiten von Phasen ist möglich.
Die oberen und unteren Seitenjoche 7 schließen das Mittenjoch 6 ein. Die feststehende Einheit und die bewegliche Einheit sind so aufgebaut, daß die Magnetabschnitte 5 einer jeder Magnethalteplatte 4 zwischen die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 und die Seitenjoche 7 in der Joch-/Spuleneinheit 10 ohne Kontaktgabe mit den Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 und den Seitenjochen 7 eingefügt sind.
Die Magnete 5 der Bewegungseinheit sind in der Richtung ihrer Dicke magnetisiert (Vertikalrichtung), wie durch Pfeile in den 4B und 4C aufgezeigt. Genauer gesagt, die beiden Magnete 5, die mit der Magnethalteplatte 4 verbunden sind, sind so magnetisiert, daß sich ihre Nordpole gegenüberstehen, das heißt, die Nordpole sind zum Mittenjoch 6 hin ausgerichtet.
Mit dieser Anordnung gelangen die Magnetflüsse, die jeder Magnet 5 erzeugt, in das Mittenjoch 6 und verzweigen sich in Längsrichtung nach vorne und nach hinten. Die Magnetflüsse erreichen die beiden Endabschnitte (Vorder- und Hinterabschnitte) des Mittenjochs 6, verzweigen sich nach oben und nach unten und gelangen in die Joche 7. In jeden ober- und unterseitigen Joch 7 fließen die Magnetflüsse vom vorderen und vom hinteren Endabschnitt zu der Stelle, bei der sie dem Magneten 5 gegenüberstehen (Mittelabschnitt vom Seitenjoch 7 in den 4A und 4B), und erreichen den Südpol des gegenüberliegenden Magneten 5. Auf obige Weise wird ein Magnetkreis gebildet. Fließt ein Strom in diesem Zustand in die Geschwindigkeitssteuerspule 8, dann empfängt der Magnet 5 eine Kraft in Abtastrichtung (Längsrichtung der Joche 6 und 7) gemäß der Fleming'schen Regel. Wenn Strom in die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 fließt, die dem Magneten 5 gegenüberstehen, dann erfährt der Magnet 5 ebenfalls eine Kraft in Abtastrichtung.
4A bis 4C sind Ansichten, die den Verbindungszustand der elektrischen Systemschaltung der Ansteuerschaltung gemäß den 1 bis 3 zeigt. Hinsichtlich des Stellgliedabschnitts (bewegliche und feststehende Einheiten) sind nur ein Teil der beweglichen Einheit und eine Seite der feststehenden Einheit gezeigt. 4A ist eine teilweise geschnittene Aufsicht von einem Seitenabschnitt des Stellgliedes. 4B ist eine Ansicht, die den Längsabschnitt des Stellgliedabschnitts und die Verbindung vom elektrischen System zeigt. 4C ist eine Querschnittsansicht vom Magnetabschnitt (Magnet 5). Wie in 4B gezeigt, sind vier Beschleunigungstreiber 29a, vier Verlangsamungstreiber 29b und ein Geschwindigkeitssteuertreiber 28 als Treiber vorgesehen. Der Beschleunigungs- oder Verlangsamungstreiber ist unterteilt in eine Vielzahl von Einheiten, weil der Treiber eine Kapazitätsgrenze haben muß. Wenn der Treiber einen hinreichenden Spielraum hat, reicht nur ein Beschleunigungs- oder ein Verlangsamungstreiber. Einer der Beschleunigungstreiber 29a und einer der Verlangsamungstreiber 29b werden einer jeden Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 durch ein Schaltmittel S parallelgeschaltet.
Das Schaltmittel S der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 arbeitet so, daß die Spule weder mit den Beschleunigungstreibern 29a noch mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden wird, oder daß die Spule mit einem dieser verbunden wird. Das heißt, die Spule wird niemals gleichzeitig mit dem Beschleunigungstreiber 29a und dem Verlangsamungstreiber 29b verbunden.
Vier Gruppen der Vier-Phasen-Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen sind mit den vier Beschleunigungstreibern 29a beziehungsweise den vier Verlangsamungstreibern 29b über das Schaltmittel S verbunden. Genauer gesagt, die Spulen werden nacheinander den jeweiligen Gruppen so zugeordnet, daß die Spulen einer Gruppe, die alle vier Spulen vorhanden sind, mit dem zugehörigen der Beschleunigungstreiber 29a oder der Verlangsamungstreiber 29b verbunden werden können. Mit dieser Anordnung können die vier Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9, die kontinuierlich einander benachbart angeordnet sind, jeweils mit den vier Beschleunigungstreibern 29a oder Verlangsamungstreibern 29b verbunden werden, unabhängig von den Spulenpositionen, an denen diese Spulen auch immer positioniert sind.
4B zeigt eine Startposition P1 und eine Stopposition P2 der Bewegungseinheit, die von einem Hubbereichsende beschleunigt wird, mit konstanter Geschwindigkeit läuft und am anderen Hubbereichsende verlangsamt wird. Die Schaltmittel S sind geschlossen, so daß die Vier-Phasen-Spulen 9 auf der linken Seite mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden sind. Die Schaltmittel S sind ebenfalls geschlossen, so daß die Vier-Phasen-Spulen 9 auf der rechten Seite nur mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden werden. Die restlichen Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind mit keinem der Treiber verbunden. Die Gesamtlänge der Vier-Phasen-Spulen 9 in Abtastrichtung ist größer als (Magnetgröße + Beschleunigungshubbereich + Verlangsamungshubbereich) eingerichtet. Das heißt, die Beschleunigung endet mit nur Vier-Phasen-Spulen. Mit anderen Worten, die Spulen werden während der Beschleunigung nicht umgeschaltet.
Der Antriebsmechanismus der obigen Anordnung wird als Retikelträgertisch 82 des in 31 gezeigten Belichtungsgerätes vom Abtasttyp verwendet. Es wird angenommen, daß der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 synchron bewegt werden, daher wird hier lediglich die Funktion des Retikelträgertisches 82 (Bezugszeichen "2" in den 1 bis 3) nachstehend anhand der 1 bis 4C beschrieben. Zuerst wird der Retikelträgertisch 2 auf die Anfangsposition gebracht. Genauer gesagt, ein Strom in vorbestimmter Richtung fließt durch die Geschwindigkeitssteuerspule 8, um die Bewegungseinheit in einer Richtung zu verschieben. Zu der Zeit des Ausschaltens eines Ursprungsschalters (nicht dargestellt) wird ein Interferometer (nicht dargestellt) zum Messen der Retikelträgertischposition zurückgesetzt. Während auf den Meßwert des Interferometers Bezug genommen wird, fließt ein Strom zur Geschwindigkeitssteuerspule 8, wodurch die Bewegungseinheit (der Trägertisch 2, die Magnethalteplatten 4 und die Magnete 5 und so weiter) in die Startposition P1 in 4B bewegt wird. Bei der Startposition P1 wird die Positionierungssteuerung von der Geschwindigkeitsteuerspule 8 ausgeführt.
Gemäß einem Befehl aus dem nicht dargestellten Steuersystem fließt ein Strom in die Vier-Phasen-Spulen 9, die mit den Beschleunigungstreibern 29a zur Beschleunigung verbunden sind, wodurch der Retikelträgertisch 2 beschleunigt wird. Wenn Die Bewegungseinheit in die Belichtungszone gelangt, wird die Beschleunigung gestoppt. Die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt dann von einer nicht dargestellten Steuerschaltung, so daß sich die Bewegungseinheit mit konstanter Geschwindigkeit weiterbewegt. Zu dieser Zeit stehen die Bewegungsmagnete 5 den Spulen 9, die mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden sind, nicht gegenüber, so daß die Korrekturkraft der Geschwindigkeitsteuerung durch Interaktion mit dem Strom erzielt wird, der zur Geschwindigkeitssteuerspule 8 fließt, angesteuert vom Geschwindigkeitssteuertreiber 28. Eine Belichtungsoperation erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit. Wenn die Bewegungseinheit die Belichtungszone verläßt, stehen die Magnete 5 der Bewegungseinheit den Vier-Phasen-Spulen 9 gegenüber, die mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden sind. Die Bewegungseinheit wird von den Vier-Phasen-Spulen 9 verlangsamt und an der Stopposition P2 angehalten.
Ein Beispiel, bei dem die Bewegungseinheit von einem Hubbereichsende zum anderen Hubbereichsende verschoben wird, ist anhand der 4A bis 4C beschrieben worden. Wenn jedoch der Belichtungsfeldwinkel beim Belichtungsgerät der Abtastart klein eingestellt ist, dann kann die Retikelträgertischbewegungszeit, das heißt die Belichtungszeit, durch die Bewegung des Retikelträgertisches von einer Zwischenposition zu einer anderen Zwischenposition verkürzt werden, anstelle der Bewegung des Retikelträgertisches von einem Ende zum anderen, womit die Produktivität verbessert wird. In einem solchen Falle werden die Schaltmittel S geschlossen, so daß die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 entsprechend der Zwischenstartposition oder Zwischenstopposition mit den Beschleunigungstreibern 29a oder mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden werden. In einem solchen Falle, wie er in den 4A bis 4C dargestellt ist, kann die Abtastbelichtungsoperation nach erfolgter Anfangspositionseinstellung bis zur "Zwischenstartposition" durch die Geschwindigkeitssteuerspule 8 ausgeführt werden.
In jedem Falle werden gemäß der obigen Anordnung die Schaltmittel S nur entsprechend dem Belichtungsfeldwinkel umgeschaltet. Ob die Spulen 9 und die Treiber 29a oder 29b mit den Spulen zu verbinden sind, wird entsprechend dem Feldwinkel bestimmt. Anders als bei einem allgemeinen mehrphasigen Spulenantriebslinearmotor, der Antriebsspulen auswählt, während die Position der Bewegungseinheit erfaßt wird, ist hier daher keine komplexe Ansteuersequenz erforderlich.
Die Länge des Magneten 5 in Abtastrichtung entspricht der Länge der Antriebsspule 85 nach dem herkömmlichen Stand der Technik (32) in Abtastrichtung. Da nur Magnetflüsse längenentsprechend durch die Joche fließen, können die Auswahlbereich der Joche 6 und 7 klein gehalten sein. Da darüber hinaus nur die Spulen 9 entsprechend dem Feldwinkel während der Beschleunigung/Verlangsamung angesteuert werden, obwohl die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 alle entlang des gesamten Weges der Abtastrichtung angeordnet sind, kann eine verschwenderische Wärmeerzeugung während der Beschleunigung/Verlangsamung vermieden werden. Während die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt, wird die Geschwindigkeitssteuerspule 8, die entlang des gesamten Weges der Abtastrichtung vorgesehen ist, angesteuert, was zu einer verschwenderischen Wärmeerzeugung führt. Jedoch ist der Ansteuerstrom bei der Geschwindigkeitssteuerung signifikant geringer als der Beschleunigungs-/Verlangsamungsstrom, das heißt, der Absolutwert der verschwendeten Wärme ist hinreichend gering, so daß sich hieraus kein Problem ergibt.
Da die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen darüber hinaus gemäß dem Belichtungsfeldwinkel ausgewählt werden können, kann eine Änderung des Belichtungsfeldwinkels in flexibler Weise erfolgen.
5A und 5B sind Ansichten, die ein Retikelträgertischstellglied zeigen. 5A ist eine Ansicht, die den Längsabschnitt des Stellgliedes und die Verbindung des elektrischen Systems zeigt. 5B ist eine Querschnittsansicht bei einem Magnetabschnitt (Magnet 5). Eine Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9, die in der Anordnung gemäß der 1 bis 4 um das Mittenjoch 6 gewickelt sind, sind auf die oberseitigen und unterseitigen Joche 7 gewickelt. Zwei Sätze an Beschleunigungstreibern und zwei Sätze an Verlangsamungstreibern sind folglich vorgesehen. Die Bewegungseinheit, die aus einem Trägertisch 2, Magnethalteplatten 4 und den Magneten 5 besteht, hat dieselbe Anordnung wie diejenige Anordnung gemäß den 1 bis 4, mit der Ausnahme, daß die Magnete 5 um einen Abstand entsprechend der Dicke der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 enger am Mittenjoch 6 liegen.
Wie hinsichtlich der Anordnung gemäß der 1 bis 4 dargelegt, wird nur die Bewegung des Retikelträgertisches 2 beschrieben. Nachdem die Anfangsposition des Retikelträgertisches 2 erfaßt ist, fließt ein Strom durch die Antriebsspulen, um den Retikelträgertisch zu beschleunigen. Wenn die Verschiebung zwischen der Schwerpunktsmitte des Retikelträgertisches und der Position, bei der die Antriebskraft angreift, durch Δ dargestellt wird und wenn die Druckkraft zum Beschleunigen durch F dargestellt wird, dann wirkt ein Moment entsprechend F·Δ auf die Retikelträgertischbasis und den Grundkörper, um diesen in Schwingungen zu versetzen oder zu deformieren. Bei dieser Anordnung jedoch wird die Strommenge zu den Treibern 29a synchron mit der Beschleunigung für die oberen und unteren Beschleunigungsspulen 9 unterschiedlich. Im Ergebnis wird ein Moment zum Versetzen oder zum Annullieren des Moments F·Δ die Bewegungseinheit beaufschlagen.
Zur Stromsteuerung kann eine Beschleunigung gemäß der Schwingung des Grundkörpers gemessen und proportional zur Stromdifferenz zwischen oberen und unteren Treibern geändert werden. Alternativ können die oberen und unteren Treiber angesteuert werden, während eine vorbestimmte Stromdifferenz beibehalten wird, wie bei der Open-Loop-Steuerung.
Die Beschleunigung wird in der Belichtungszone gestoppt, und die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt von einer nicht dargestellten Steuerschaltung so, daß sich die Bewegungseinheit mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Zu dieser Zeit stehen die beweglichen Magnet 5 den Spulen 9 nicht gegenüber, die mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden sind, so daß die Korrekturkraft für die Geschwindigkeitssteuerung durch Interaktion mit dem Stromfluß zu einer Geschwindigkeitssteuerspule 8 erzielt wird, die der Geschwindigkeitssteuertreiber 28 ansteuert.
Wenn die Bewegungseinheit die Belichtungszone verläßt, wird die Bewegungseinheit von den Verlangsamungstreibern 29b verlangsamt und angehalten. Zu dieser Zeit muß das Moment nicht immer durch Bilden einer Stromdifferenz zwischen oberen und unteren Treibern 29b versetzt werden. Selbst wenn der Grundkörper schwingt, muß dieses Moment nur vor der nächsten Synchronisation beruhigt werden. Positionsinformation während der Beschleunigung/Verlangsamung oder der Konstantgeschwindigkeitssteuerung wird erzielt durch ein Positionsmeßmittel, wie durch einen Laserinterferometer (nicht dargestellt).
In diesem Anordnung kann dieselbe Wirkung wie bei der Anordnung gemäß den 1 bis 4 erzielt werden, und darüber hinaus kann das Moment um die optische Achse, während der Beschleunigung hervorgerufen durch Verschiebung zwischen dem Schwerpunkt des Retikelträgertisches 2 und der Position, bei der die Antriebskraft ansetzt, versetzt werden. Im Ergebnis kann die Deformierung vom Grundkörper oder eine Störung, die auf die Synchronisation des Retikels und des Wafers wirkt, minimiert werden.
Ein Beispiel, bei dem das Reaktivmoment während der Beschleunigung versetzt ist durch Bilden einer Stromdifferenz zwischen oberen und unteren Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9, ist beschrieben worden unter der Annahme, daß die Anzahl von Umdrehungen der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9, gewickelt um das Oberseitenjoch 7, dieselbe ist wie diejenige auf dem Unterseitenjoch 7. Da jedoch die Verschiebung Δ vom Angriffspunkt und vom Schwerpunkt der Bewegungseinheit in Hinsicht auf die Position der optischen Achse oft bekannt und unverändert ist, kann die Umdrehungszahl der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 für die ober- und unterseitigen Joche 7 im voraus entsprechend der Verschiebung Δ unterschiedlich eingestellt werden. Mit dieser Anordnung kann das Reaktivmoment durch Anliefern desselben Stroms zu den oberen und unteren Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 erfolgen. Aus diesem Grund reicht nur eine Gruppe an Beschleunigungstreibern 29a und eine Gruppe von Verlangsamungstreibern 29b aus, wie bei der Anordnung gemäß den 1 bis 4, so daß sich damit die Anordnung vereinfacht.
6 bis 8 sind perspektivische Ansichten, die die Anordnung eines weiteren Retikalträgertisches zeigen. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtanordnung zeigt. 7 ist eine teilweise geschnittene Ansicht vom Joch- und Spulenabschnitt. 8 ist eine Explosionsdarstellung, die eine bewegliche Einheit und eine feststehende Einheit zeigt, die gegeneinander verschoben sind. Beim in den 6 bis 8 gezeigten Retikelträgertisch ist eine Trägertischführung (nicht dargestellt) auf einer Antivibrationsbasis (nicht dargestellt) befestigt. Ein Trägertisch 2 ist auf die Trägertischführung durch ein Schmiermittel, wie ein Luftfilm gestützt, um in Abtastrichtung gleiten zu können. Ein Retikel 3 ist auf dem Trägertisch 2 gehalten. Magnethalteplatten 4 jeweils mit einem U-förmigen Abschnitt und einem nahen Mittelabschnitt sind zu beiden Seiten des Trägertisches 2 befestigt. Rechtecklöcher zum Aufnehmen von Magneten sind in vier Horizontalabschnitten 4a vorn und hinten von einer jeden Magnethalteplatte 4 gebildet, wie in den 6 bis 8 gezeigt. vier Magnete 5 sind in die Rechtecklöcher eingesetzt und befestigt. Der Abstand zwischen dem Magnet 5 an der Vorderseite und demjenigen an der Hinterseite einer jeden Magnethalteplatte 4 sind größer als der Maximalhubbereich des Trägertisches 2 eingerichtet. Der Trägertisch 2, das Retikel 3, die Magnethalteplatten 4 und die Magnete bilden eine Bewegungseinheit.
Eine feststehende Einheit ist aufgebaut aus Joch-/Spuleneinheiten 10, die zu beiden Seiten der Bewegungseinheit angeordnet sind. Jede der Einheiten 10 ist aus einem Mittenjoch 6, zwei Seitenjoche 7, einer Einzelphasengeschwindigkeitssteuerspule 8 und einer Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 gebildet.
Zum Aufbau einer jeden Einheit wird zunächst die Geschwindigkeitssteuerspule 8 um das Mittenjoch 6 gewickelt, so daß die Abmessung der Geschwindigkeitssteuerspule 8 in Längsrichtung fast der Gesamtlänge des Mittenjochs 6 gleicht. Die Geschwindigkeitssteuerspule 8 hat elektrisch eine Einzelphasenstruktur. Die Geschwindigkeitssteuerspule 8 ist mechanisch aus zwei Spulen aufgebaut, deren Grenze der Mitte der Geschwindigkeitssteuerspule 8 entspricht. Diese Spulen sind so gebildet, daß Ströme in entgegengesetzten Richtungen um das Mittenjoch 6 fließen. Die Geschwindigkeitssteuerspule 8 kann beispielsweise aufgebaut sein aus der Serienschaltung zweier Spulen mit entgegengesetztem Wicklungssinn.
Die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 ist auf die Geschwindigkeitssteuerspule 8 gewickelt, so daß die Abmessung der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 in Längsrichtung hinreichend geringer als diejenige der Geschwindigkeitssteuerspule 8 ist. Eine Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind entlang der Längsrichtung des Mittenjochs angeordnet. Die Vielzahl der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 ist elektrisch unabhängig aufgebaut. Das heißt, Stromsteuerung in Einheiten von Phasen ist möglich. Zwei Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9, die um einen Abstand voneinander zwischen den beiden Vordermagneten 5 und den hinteren Magneten der vier Magnete getrennt sind, sind auf der Magnethalteplatte 4 als Serienschaltung vorgesehen. Diese beiden Spulen sind so aufgebaut, daß die Ströme um das Mittenjoch 6 in umgekehrter Richtung fließen.
Das obere und untere Joch 7 schließen das Mittenjoch 6 ein. Die feststehende Einheit und die Bewegungseinheit sind so zusammengebaut, daß die Magnetabschnitte (Magnet 5) einer jeden Magnethalteplatte 4 zwischen die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 und die Seitenjoche 7 der Joch-/Spuleneinheit 10 ohne Kontaktgabe der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 mit den Seitenjochen 7 eingefügt sind.
Die Magnete der Bewegungseinheit sind in Richtung ihrer Dicke magnetisiert (Vertikalrichtung), wie durch die Pfeile in den 9A und 9B aufgezeigt. Genauer gesagt, die beiden Vordermagnete 5, die jeder Magnethalteplatte 4 befestigt sind, werden so magnetisiert, daß deren Nordpole einander gegenüberstehen, das heißt, die Nordpole sind zum Mittenjoch 6 gerichtet. Die beiden hinteren Magnete sind so magnetisiert, daß deren Südpole einander gegenüberstehen, das heißt, die Südpole sind zum Mittenjoch 6 gerichtet.
Die Magnetschlüsse, die mit dieser Anordnung vom Nordpol eines jeden Vordermagneten 5 erzeugt werden, gelangen in das Mittenjoch 6, fließen zu einer Stelle, bei der sie den hinteren Magneten 5 gegenüberstehen, und erreichen den Südpol des gegenüberstehenden hinteren Magneten 5. Die vom Nordpol erzeugten magnetischen Flüsse des hinteren Magneten 5 gelangen in das Seitenjoch 7, fließen zu einer Stelle, bei der sie den Vordermagneten 5 gegenüberstehen, und erreichen den Südpol des gegenüberliegenden Vordermagneten 5. Auf diese Weise ist ein Magnetkreis gebildet. Wenn Strom durch die Geschwindigkeitssteuerspule 8 in diesen Zustand fließt, empfangen die Vorder- und Hintermagnete eine Kraft in Abtastrichtung (Längsrichtung der Joche 6 und 7) gemäß der Flemingschen Regel. Wenn ein Strom durch die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 fließt, die den vorderen und hinteren Magneten 5 gegenübersteht, nehmen die Magnete 5 eine Kraft in Abtastrichtung auf.
9A und 9B sind Ansichten, die den Verbindungszustand der elektrischen Systemschaltung des in den 6 bis 8 gezeigten Antriebsmechanismus zeigen. Hinsichtlich des Stellgliedabschnitts (Abschnitt beweglicher und feststehender Einheiten) ist nur ein Teil der Bewegungseinheit auf einer Seite der feststehenden Einheit gezeigt. 9A ist eine Ansicht, die den Längsabschnitt der Verbindung vom elektrischen System zeigt. 9B ist eine Querschnittsansicht beim Magnetabschnitt (Magnet 5). Wie in 9A gezeigt, sind vier Beschleunigungstreiber 29a, vier Verlangsamungstreiber 29b und ein Geschwindigkeitssteuertreiber 28 als Antriebstreiber vorgesehen. Der Beschleunigungs- oder Verlangsamungstreiber ist unterteilt in eine Vielzahl von Einheiten, weil der Treiber eine Kapazitätsgrenze benötigt. Wenn der Treiber hinreichend Spielraum hat, genügt nur ein Beschleunigungs- oder Verlangsamungstreiber. Entweder die Beschleunigungstreiber 29a und eines der Verlangsamungstreiber 29b sind parallel geschaltet, um jeweils die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 über ein Schaltmittel S zu verbinden.
Das Schaltmittel S des Paares der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9, die zum Stromfluß in entgegengesetzter Richtung gebildet sind, über die Mittenjoche 6, arbeiten als jeweilige Spule in Verbindung weder mit den Beschleunigungstreibern 29a noch den Verlangsamungstreibern 29b, oder jede Spule ist mit nur einem dieser verbunden. Das heißt, die Spule ist niemals gleichzeitig sowohl mit dem Beschleunigungstreiber 29a als auch mit dem Verlangsamungstreiber 29b verbunden.
Bei dieser Anordnung sind Vier-Phasen-Beschleunigungs- oder Verlangsamungsspulen auswählbar und mit den vier Beschleunigungstreibern 29a oder Verlangsamungstreibern 29b über das Schaltmittel S verbunden. Betrachtet man dies von der Seite der Beschleunigungstreiber 29a oder den Verlangsamungstreibern 29b, dann befinden sich die Spule 9 bei allen vier Spulen, diese können mit dem zugehörigen einen der Beschleunigungstreiber 29a oder der Verlangsamungstreiber 29b durch das Schaltmittel S verbunden werden. Mit dieser Anordnung können die vier Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 kontinuierlich einander benachbart angeordnet und jeweils mit den vier Beschleunigungstreibern 29a oder mit den Verlangsamungstreibern 29b lageunabhängig von den Spulen verbunden werden.
9a zeigt eine Startposition P1 und eine Stopposition P2 der Bewegungseinheit, die vom Hubbereichsende beschleunigt wird, sich mit konstanter Geschwindigkeit weiter bewegt und am Hubbereichsende verlangsamt wird. Die Schaltmittel S sind geschlossen, so daß die Vier-Phasen-Spule 9 auf der linken Seite nur mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden sind. Das Schaltmittel S wird auch geschlossen, so daß die Vier-Phasen-Spule 9 auf der rechten Seite nur mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden sind. Die restlichen Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind nicht mit den Treibern verbunden. Die Gesamtlänge der Vier-Phasen-Spule 9 in Abtastrichtung ist größer ausgelegt (Magnetgröße + Beschleunigungshubbereich + Verlangsamungshubbereich), das heißt, die Beschleunigung endet nur mit den Vier-Phasen-Spulen. Mit anderen Worten, die Spulen werden während der Beschleunigung nicht umgeschaltet.
Der Antriebsmechanismus mit der obigen Anordnung wird als Retikelträgertisch 82 des in 31 gezeigten Belichtungsgeräts vom Abtasttyp verwendet. Es wird angenommen, daß der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 synchron bewegt werden, nur die Funktion des Retikelträgertisches 82 (Bezugszeichen "2" in den 6 bis 8) wird nachstehend anhand der 6 bis 9B beschrieben. Zunächst wird der Retikelträgertisch 2 auf seine Anfangsposition gebracht. Genauer gesagt, ein Strom in vorbestimmter Richtung fließt in die Geschwindigkeitssteuerspule 8, um die Bewegungseinheit in eine Richtung zu bewegen. Zur Zeit des Abschaltens einer Ursprungsschalters (nicht dargestellt) wird ein Interferometer (nicht dargestellt) zur Messung der Retikelträgertischposition zurückgesetzt. Nimmt man Bezug auf den Meßwert vom Interferometer, dann fließt ein Strom zur Geschwindigkeitssteuerspule 8, wodurch die Bewegungseinheit (Trägertisch 2, Magnethalteplatten 4 und Magnete 5) zur Startposition P1 in 9A verschoben wird. Bei der Startposition P1 wird die Lagesteuerung von der Geschwindigkeitssteuerschaltung 8 ausgeführt.
Gemäß einem Befehl aus dem Steuersystem (nicht dargestellt) fließt ein Storm in die Vier-Phasen-Spule 9, die mit den Beschleunigungstreibern 29a zur Beschleunigung verbunden sind, wodurch der Retikelträgertisch 2 beschleunigt wird. Wenn die Bewegungseinheit in die Belichtungszone eintritt, wird die Beschleunigung gestoppt. Die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt durch eine Steuerschaltung (nicht dargestellt), so daß die Bewegungseinheit mit konstanter Geschwindigkeit sich bewegt. Zu dieser Zeit stehen sich die Bewegungsmagnete 5 nicht den Spulen 9 gegenüber, die mit dem Beschleunigungstreiber 29a verbunden sind, so daß die Korrekturkraft für die Geschwindigkeitssteuerung erzielt wird durch Interaktion mit dem Strom, der zur Geschwindigkeitssteuerspule 8 fließt, die der Geschwindigkeitssteuertreiber 28 ansteuert. Eine Belichtungsoperation erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit. Wenn die Bewegungseinheit die Belichtungszone verläßt, dann stehen die Magnete 5 der Bewegungseinheit den Vier-Phasen-Spule 9 gegenüber, die mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden sind. Die Bewegungseinheit wird von den Vier-Phasen-Spulen verlangsamt und an der Stopposition P2 angehalten.
Ein Beispiel, bei dem die Bewegungseinheit von einem Hubbereichsende zum anderen Hubbereichsende verschoben wurde, ist anhand der 9A und 9B beschrieben worden. Wenn jedoch der Belichtungsfeldwinkel klein bei einem Belichtungsgerät des Abtasttyps eingestellt wird, dann kann die Retikelträgertischbewegungszeit, das heißt die Belichtungszeit, abgekürzt werden durch Bewegen des Retikelträgertisches von einer Mittenposition zu einer anderen Mittenposition, anstelle des Bewegens vom Retikelträgertisch von einer Seite zur anderen, was zu einer Verbesserung der Produktivität führt. In diesem Falle sind die Schaltmittel S geschlossen, so daß die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 entsprechend der Mittenstartposition oder der Mittenstopposition mit den Beschleunigungstreibern 29a oder mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden werden. Wie in 9A und 9B gezeigt, kann die Abtastbelichtoperation erfolgen, nachdem die Anfangsposition eingestellt ist bis zur "Zwischenstartposition" durch die Geschwindigkeitssteuerspule 8.
In jedem Falle werden gemäß dieser Anordnung die Schaltmittel 8 nur entsprechend dem Belichtungsfeldwinkel umgeschaltet. Die Spulen 9 und die Treiber 29a oder 29b, die mit den Spulen zu verbinden sind, werden bestimmt entsprechend dem Feldwinkel. Anders als beim allgemeinen Mehrphasenspulenlinearmotor, der Antriebsspulen auswählt, während die Position der Bewegungseinheit erfaßt wird, ist hier keine komplexe Ansteuersequenz erforderlich.
Die Länge des Magneten 5 in Abtastrichtung entspricht der Länge der Treiberspule 65 nach dem Stand der Technik (32) in Abtastrichtung. Da nur Magnetflüsse entsprechend der Länge das Joch durchlaufen, können die Abschnittsbereiche der Joche 6 und 7 klein gestaltet werden. Da darüber hinaus nur die Spulen 9 entsprechend dem Feldwinkel während der Beschleunigung/Verlangsamung angesteuert werden, obwohl die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 entlang der Abtastrichtung angeordnet sind, kann eine verschwenderische Wärmeerzeugung während der Beschleunigung/Verlangsamung vermieden werden. Während der Ausführung der Geschwindigkeitssteuerung wird die Geschwindigkeitssteuerspule 8, die sich entlang dem gesamten Weg in Abtastrichtung befindet, angesteuert, was zu einer verschwenderischen Wärmeerzeugung führt. Der Ansteuerstrom bei der Geschwindigkeitssteuerung ist jedoch hinreichend geringer als der Beschleunigungs-/Verlangsamungsstrom, das heißt, der Absolutwert der verschwenderischen Wärme ist hinreichend klein, so daß sich keinerlei Probleme ergeben.
Da darüber hinaus die Spulen zur Beschleunigung und zur Verlangsamung entsprechend dem Belichtungsfeldwinkel ausgewählt werden, kann eine Änderung des Belichtungsfeldwinkels in flexibler Weise erfolgen.
10A und 10B sind Ansichten, die ein weiteres Retikelträgertischestellglied zeigen. 10A ist eine Ansicht, die die Längsrichtung des Stellgliedes und die Verbindung vom elektrischen System zeigt. 10B ist eine Querschnittsansicht, die den Magnetabschnitt (Magnet 5) zeigt. Bei dieser Anordnung sind eine Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 um das Mittenjoch 6 gewickelt, und zwar in der Anordnung gemäß den 4 bis 6, die auf die obere und untere Seite der Joche 7 gewickelt sind. Zwei Sätze von Beschleunigungstreibern und zwei Sätze von Verlangsamungstreibern sind folglich vorgesehen. Die Bewegungseinheit, die aufgebaut ist aus dem Trägertisch 2, den Magnethalteplatten 4 und den Magneten 5 hat dieselbe Anordnung wie bei der Anordnung gemäß den 4 bis 6, mit der Ausnahme, daß die Magnete 5 enger am Mittenjoch 6 sind entsprechend einem Abstand der Dicke der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9.
Wie bei der Anordnung gemäß den 4 bis 6 wird nur die Bewegung des Retikelträgertisches 2 beschrieben. Nachdem die Anfangsposition des Retikelträgertisches 2 erfaßt ist, fließt ein Strom zu den Ansteuerspulen 9, um den Retikelträgertisch 2 zu beschleunigen. Wenn die Verschiebung zwischen dem Schwerpunkt des Retikelträgertisches 2 und der Stelle, bei der die Antriebskraft wirksam ist, dargestellt wird durch Δ und die Druckkraft zur Beschleunigung dargestellt wird durch F, dann wirkt ein Moment entsprechend F·Δ auf die Retikelträgertischbasis und den Grundkörper, um diesen in Schwingung zu versetzen oder zu deformieren. In dieser Anordnung jedoch ist der Betrag des Stromes, der die Treiber 29a durchfließt, synchron mit der Beschleunigung unterschiedlich für die obere und die untere Beschleunigungsspule 9. Im Ergebnis wird das Moment F·Δ versetzt auf die Bewegungseinheit wirken.
Um den Strom zu steuern, kann eine Beschleunigung entsprechend der Schwingung vom Grundkörper gemessen werden und proportional zur Stromdifferenz zwischen oberen und unteren Treiber geändert werden. Alternativ können die oberen und unteren Treiber angesteuert werden, während eine vorbestimmte Stromdifferenz beibehalten wird, wie bei der Open-Loop-Steuerung.
Die Beschleunigung wird in der Belichtungszone gestoppt, und die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt durch eine nicht dargestellte Steuerschaltung, so daß die Bewegungseinheit sich mit konstanter Geschwindigkeit weiterbewegt. Zu dieser Zeit stehen sich die beweglichen Magnete 5 nicht mit den Spulen 9 gegenüber, die mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden sind, so daß die Korrekturkraft zur Geschwindigkeitssteuerung durch Interaktion mit dem Stromfluß durch eine Geschwindigkeitssteuerspule 8 erfolgt, die der Steuertreiber 28 bezüglich der Geschwindigkeit ansteuert.
Wenn die Bewegungseinheit die Belichtungszone verläßt, wird die Bewegungseinheit verlangsamt von den Verlangsamungstreiber 29b und gestoppt. Zu dieser Zeit muß das Moment nicht immer durch Bilden einer Stromdifferenz zwischen unterem und oberem Treiber 29b versetzt sein. Selbst wenn der Grundkörper in Schwingungen versetzt ist, muß das Moment vor der nächsten Synchronisation nur beruhigt werden. Die Lageinformation während der Beschleunigung/Verlangsamung oder bei konstanter Geschwindigkeitssteuerung wird erzielt durch ein Lageerfassungsmittel, wie durch ein Laserinterferometer (nicht dargestellt). In dieser Anordnung können dieselben Wirkungen wie in der Anordnung gemäß den 4 bis 6 erzielt werden, und darüber hinaus wird das Moment um die optische Achse veranlaßt, während er Beschleunigung durch Verschiebung zwischen Schwerpunkt des Retikelträgertisches 2 und der Lage, bei dem die Antriebskraft ansetzt, versetzt sein. Im Ergebnis kann die Deformierung des Grundkörpers oder die Störung, die auf die Synchronisation von Retikel und Trägertisch hervorgerufen wird, minimiert werden.
Ein Beispiel, bei dem das rückwirkende Moment während der Beschleunigung versetzt ist durch Bilden einer Stromdifferenz zwischen oberer und unterer Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 ist zuvor beschrieben worden, unter der Annahme, daß die Anzahl der Wechsel von Beschleunigung und Verlangsamungsspulen 9 um das oberseitige Joch 7 dasselbe ist wie beim unterseitigen Joch 7. Da jedoch die Verschiebung Δ vom Angriffspunkt und der Schwerpunkt der Bewegungseinheit in Hinsicht auf die Lage der optischen Achse oft bekannt und unverändert ist, kann die Anzahl von Wechseln der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 unterschiedlich für das Joch 7 oben und unten im voraus entsprechend der Verschiebung Δ eingestellt werden. Mit dieser Anordnung kann das Rückwirkungsmoment durch Anlegen desselben Stromes an die obere und an die untere Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 versetzt werden. Aus diesem Grund ist nur eine Gruppe der Beschleunigungstreiber 29a und eine Gruppe der Verlangsamungstreiber 29b hinreichend, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, so daß die Anordnung vereinfacht werden kann.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines Trägertischesteuerungsgeräts nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 11 gezeigt, ist in diesem Mechanismus eine Führung 1 auf einer Basis (nicht dargestellt) befestigt, und ein Trägertisch 2 ist auf der Führung abgestützt durch ein Schmiermittel, wie durch einen Luftfilm, um in Abtastrichtung gleiten zu können. Ein Werkstück 3 wird auf dem Trägertisch 2 gehalten. Ansteuerspulen sind auf beiden Seiten des Trägertisches 2 befestigt. Jede Treiberspule enthält Positionierungs-/Geschwindigkeitssteuerspulen 8, die auf der Vorderseite und auf der Rückseite vorgesehen sind, sowie Beschleunigungs- als auch Verlangsamungsspulen 9, die sich zwischen den Positionierungs-/Geschwindigkeitssteuerspulen 9 befinden. Die Vorder- und Rückpositionierungs-/Geschwindigkeitssteuerspulen sind elektrisch phasenrichtig verbunden, so daß jede Antriebsspule eine 2-Phasen-Struktur aufweist. Ein Linearmotorstator, gebildet aus einem Joch 26 und einem Magnet 27, befindet sich über dem gesamten Hubbereich des Trägertisches 2, um ein vorbestimmtes Magnetfeld an einen Teil der Antriebsspule anzulegen. Der Magnet 27 ist so magnetisiert, daß die Oberfläche, die mit dem Joch 26 in Kontakt tritt, ein S-Pol wird, und die gegenüberliegende Oberfläche, die den Antriebsspulen 8 und 9 gegenübersteht, wird ein Nordpol. Der Linearmotorstator ist auf der Basis befestigt (nicht dargestellt). Leistungsverstärker sind mit den Antriebsspulen verbunden. Ein PWM-Verstärker 29 ist mit der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 verbunden, um eine hohe Ausgangsleistung zu erzeugen. Ein Linearverstärker 28 ist an die Positionierungs-/Geschwindigkeitssteuerspulen 8 angeschlossen, um auf einen Strombefehl bis zu hohen Frequenzen hin zu entsprechen. Die Lage des Trägertisches 2 wird von einem Laserinterferometer, das nicht dargestellt ist, erfaßt und der Positions-/Geschwindigkeitssteuerschaltung zurückgegeben, die ebenfalls nicht dargestellt ist.
Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist nachstehend anhand des Steuerblockdiagramms in 12 beschrieben. Wenn ein Lagebefehl vom Steuergerät 31 kommt, wird ein Fehler zwischen Lagebefehl und Positionssignal berechnet, das das Laserinterferometer gemessen hat, und wird dann zeitseriell in eine Rechenschaltung 32 eingegeben. Die Rechenschaltung 32 führt verschiedene Filterberechnungen für dieses Lagefehlersignal aus, um einen Strombefehl abzugeben. Der Strombefehl gelangt sowohl in den PWM-Verstärker 29 als auch in den Linearverstärker 28. Während der Beschleunigung/Verlangsamung wird ein hoher Wert als Strombefehl eingegeben. Der Eingangswert in den Linearverstärker 28 ist jedoch durch eine Klammerschaltung 34 beschränkt, die in die Eingangsstufe eingefügt und einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, so daß nur ein Strom begrenzten Maximalwertes fließen kann. Andererseits fließt ein Strom entsprechend dem Befehlswert vom PWM-Verstärker 29. Das heißt, während der Beschleunigung/Verlangsamung wird eine Druckkraft hauptsächlich vom PWM-Verstärker 29 aufgebracht.
Wenn die Bewegung durch Beschleunigung/Verlangsamung abgeschlossen ist und eine Positionierungsoperation begonnen hat, wird ein kleiner Strombefehlswert als Signal mit relativ hoher Frequenz abgegeben. Genauer gesagt, die Servoverstärkung der Rechenschaltung 32 wird hoch eingestellt, um hohe Genauigkeit zu erzielen. Wenn die Positionierungsoperationen beginnen, bewegt sich der Trägertisch 2 zur Zielposition, während kleine Versetzungen mit relativ hoher Frequenz durch eine elektrische Feder schwingen, die das Servosystem bildet. Dieser Strombefehl gelangt sowohl in den PWM-Verstärker 29 als auch in den Linearverstärker 28. Der PWM-Verstärker kann kaum dem Eingangssignal mit relativ hoher Frequenz entsprechen, und so kann der gewünschte Steuerstrom nicht in die Spulen fließen. Im schlimmsten Falle kann eine unerwünschte Störung auftreten, indem ein Strom mit verzerrter Wellenform in Hinsicht auf die Eingangswellenform fließt. In diesem Ausführungsbeispiel ist folglich ein Tiefpaßfilter 33 eingefügt, und zwar in die Eingangsstufe des PWM-Verstärkers 29, um eine Abschirmung eines Strombefehls mit relativ hoher Frequenz zur Positionierung abzuschirmen.
Auf Seite des Linearverstärkers 28 durchläuft der kleine Strombefehlswert die Klammerschaltung 34, ohne geklammert zu werden und gelangt in den Linearverstärker 28. Der Linearverstärker läßt eine Stromwellenform entsprechend der Wellenform des Strombefehls an die Positionierungs-/Geschwindigkeitssteuerspulen 8 fließen. Das heißt, während der Positionierungs-/Geschwindigkeitssteuerung wird eine Druckkraft hauptsächlich vom Linearverstärker 28 wirksam, so daß sich eine hohe Positionierungsgenauigkeit erzielen läßt.
13 ist eine perspektivische Ansicht der Außenerscheinung eines Stufenpositionssteuergerätes nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung des Stufenpositionssteuergerätes gemäß 13 zeigt. Dieses Stufenpositionssteuergerät wird zur einachsigen Abtastung/Belichtung eines Werkstücks 3 verwendet. Wie in den
13 und 14 gezeigt, ist in diesem Gerät eine Trägertischführung 1 auf einer Antivibrationsbasis gebildet, die nicht dargestellt ist. Ein Trägertisch 2 ist auf einer Trägertischführung 1 gestützt durch ein Schmiermittel, wie einen Luftfilm, um in Abtastrichtung gleiten zu können. Das Werkstück 3 wird auf dem Trägertisch 2 gehalten. Magnethalteplatten 3, die jeweils einen U-förmigen Abschnitt haben, sind zu beiden Seiten des Trägertisches 2 befestigt. Rechtecklöcher zum Aufnehmen von Magneten 5 sind in Horizontalabschnitten 4A jeder Magnethalterungsplatte 4 gebildet. Die Magnete sind eingesetzt in die Rechtecklöcher und befestigt. Der Trägertisch 2, das Werkstück 3, die Magnethalteplatten 4 und die Magnete 5 bilden eine Bewegungseinheit.
Eine fixierte Einheit ist aufgebaut aus Joch-/Spuleneinheiten, die sich in Hinsicht auf die Bewegungseinheit befinden. Jede Joch-/Spuleneinheit besteht aus einem Mittenjoch 6, zwei Seitenjoche 7, einer Einphasengeschwindigkeitssteuerspule 8 und einer Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9. Die Geschwindigkeitssteuerspule 8 ist um das Mittenjoch 6 gewickelt, so daß die Abmessung der Geschwindigkeitssteuerspule 8 in Längsrichtung fast der Gesamtlänge des Mittenjochs 6 gleicht. Die Geschwindigkeitssteuerspule 8 hat elektrisch gesehen eine Ein-Phasen-Struktur.
Die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 ist auf die Geschwindigkeitssteuerspule 8 gewickelt, so daß die Abmessung der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 in Längsrichtung hinreichend geringer ist als diejenige der Geschwindigkeitssteuerspule 8. Eine Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind entlang der Längsrichtung des Mittenjochs 6 angeordnet. Die Vielzahl der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 ist in elektrisch unabhängiger Weise aufgebaut. Das heißt, der Strom läßt sich in Phaseneinheiten steuern. Die obere und untere Seitenjoche 7 schließen das Mittenjoch 6 ein.
Die feststehende Einheit und die bewegliche Einheit sind so befestigt, daß die Magnete 5 einer jeden Magnethalteplatte 4 zwischen Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 auf der Jochseite 7 und von der Joch-/Spuleneinheit angeordnet sind, ohne daß ein Kontakt zwischen Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 und den Seitenjochen 7 hergestellt wird.
Die Magnete 5 der Bewegungseinheit sind entlang der Dickerichtung angeordnet (Vertikalrichtung) von der feststehenden Einheit, wie in den 15A bis 15C gezeigt, was später zu beschreiben ist. Genauer gesagt, die beiden Magnete 5, die in der Magnethalteplatte 4 enthalten sind, sind so angeordnet, daß ihre Nordpole zum Mittenjoch 6 hin gerichtet sind.
Die von jedem Magneten 5 erzeugten Magnetflüsse gelangen in das Mittenjoch 6 und verzweigen sich nach vorn und nach hinten in Längsrichtung. Die Magnetflüsse erreichen die beiden Endabschnitte (Vorder- und Hinterabschnitt) des Mittenjochs 6, verzweigen sich nach oben und nach unten an den vorderen und hinteren Endabschnitten und gelangen in die obere Seite und die untere Seite der Joche 7. Sowohl in der oberen Seite als auch in der unteren Seite des Joches 7 reichen die magnetischen Flüsse zu einer Stelle, bei dem sie den Magneten 5 gegenüberstehen, den Südpol des gegenüberliegenden Magneten 5. Ein Magnetkreis wird auf obige weise gebildet. Fließt ein Strom in diesem Zustand in die Geschwindigkeitssteuerspule 8, nimmt der Magnet eine Kraft in Abtastrichtung auf (Längsrichtung der Joche 6 und 7) gemäß dem Fleming'schen Gesetz. Wenn gleichermaßen ein Strom in die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen fließt, die dem Magneten 5 gegenüberstehen, dann erfährt der Magnet 5 eine Kraft in Abtastrichtung.
15A bis 15C sind Ansichten, die den Verbindungszustand der elektrischen Systemschaltung vom in den 13 und 14 gezeigten Gerät zeigen. Nur ein Teil der Bewegungseinheit und eine Seite der feststehenden Einheit sind dargestellt. 15A ist eine teilweise weggeschnittene Aufsicht auf einen Seitenabschnitt der feststehenden Einheit. 15B ist eine Ansicht, die den Längsabschnitt der feststehenden Einheit und die Verbindung vom elektrischen System zeigt. 15C ist eine Querschnittsansicht vom Magnetabschnitt (Magnet 5). Wie in 15B gezeigt, sind vier Beschleunigungstreiber 29a, vier Verlangsamungstreiber 29b und ein Geschwindigkeitssteuertreiber 28 als Treiber vorgesehen. Der Beschleunigungs- oder Verlangsamungstreiber ist unterteilt in eine Vielzahl von Einheiten, weil der Treiber eine Grenze seiner Kapazität haben muß. Wenn der Treiber einen hinreichenden Spielraum hat, genügt nur ein Beschleunigungs- oder Verlangsamungstreiber. Einer der Beschleunigungstreiber 29a und einer der Verlangsamungstreiber 29b sind der jeweiligen Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 durch ein Schaltmittel S parallel geschaltet.
Das Schaltmittel S und jede Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 arbeitet so, daß die Spule weder mit dem Beschleunigungstreiber 29a noch mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden ist, oder die Spule ist nur mit einer dieser verbunden. Das heißt, keine Spule ist jemals sowohl mit dem Beschleunigungstreiber 29a als auch mit dem Verlangsamungstreiber 29b verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel sind vier Gruppen der Vier-Phasen-Beschleunigungs- und -verlangsamungsspulen mit den vier Beschleunigungstreibern 29a beziehungsweise mit den vier Verlangsamungstreibern 29b über das Schaltmittel S verbunden. Genauer gesagt, die Spulen werden den jeweiligen Gruppen sequentiell zugewiesen, so daß die Spulen einer Gruppe, die sich bei allen vier Spulen befinden, mit dem zugehörigen der Beschleunigungstreiber 29a oder der Verlangsamungstreiber 29b verbunden werden können. Mit dieser Anordnung können die vier Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen fortgesetzt benachbart zueinander angeordnet werden und jeweils mit den vier Beschleunigungstreibern 29a oder mit den Verlangsamungstreibern 29b lageunabhängig verbunden werden.
Als wichtigstes Merkmal in diesem Ausführungsbeispiel werden PWM-Verstärker als Beschleunigungstreiber 29a und als Verlangsamungstreiber 29b eingesetzt, und ein Linearverstärker wird für den Geschwindigkeitssteuertreiber 28 verwendet.
15B zeigt die Startposition P1 und die Stopposition P2 der Bewegungseinheit, die vom Hubbereichsende her beschleunigt wird, mit konstanter Geschwindigkeit sich fortbewegt und dann am anderen Hubbereichsende verlangsamt wird. Die Schaltmittel S werden so geschlossen, daß die Vier-Phasen-Spule 9 zur linken Seite nur mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden werden. Die Schaltmittel S werden auch geschlossen, wie beispielsweise die Vier-Phasen-Spule 9 zur rechten Seite, die nur mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden werden. Die restlichen Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 werden nicht mit den Treibern verbunden. Die Gesamtlänge der Vier-Phasen-Spulen 9 in Abtastrichtung ist größer eingerichtet als (Magnetgröße + Beschleunigungs- und Verlangsamungshubbereich). Das heißt, die Beschleunigung endet lediglich nur mit den Vier-Phasen-Spulen. Mit anderen Worten, die Spulen lassen sich während der Beschleunigung nicht umschalten.
Das Steuerblockdiagramm ist dasselbe wie das in 12 gezeigte.
Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist nachstehend anhand des Steuerblockdiagramms in 12 beschrieben. Wird ein Lagebefehl von einem Steuergerät 31 abgegeben, erfolgt die Berechnung eines Fehlers zwischen dem Positionsbefehl und einem Positionssignal, das das Laserinterferometer gemessen hat, dies wird errechnet und zeitseriell an die Rechenschaltung 32 abgegeben. Die Rechenschaltung 32 führt dann verschiedene Filterberechnungen für dieses zeitserielle Eingangspositionsfehlersignal aus, um einen Strombefehl abzugeben. Der Strombefehl wird dann sowohl dem PWM-Verstärker 29 als auch dem Linearverstärker 28 zugeführt. Während der Beschleunigung/Verlangsamung wird ein großer Wert als Strombefehl eingegeben. Der Eingangswert zum Linearverstärker 28 ist jedoch durch die Klammerschaltung 32 begrenzt, der in die Eingangsstufe eingefügt ist, damit ein vorbestimmter Wert nicht überschritten wird, so daß nur ein Strom gemäß dem begrenzten Maximalwert fließen kann.
Andererseits fließt durch dem PWM-Verstärker 29 ein Strom gemäß dem Befehlswert an die Vier-Phasen-Beschleunigungsspulen 9. Das heißt, während der Beschleunigung wird eine Druckkraft hauptsächlich vom PWM-Verstärker 29 während der Beschleunigung ausgeübt, und ebenso auf die Vier-Phasen-Spulen 9, die mit dem PWM-Verstärker verbunden sind.
Ist die Bewegung durch Beschleunigung abgeschlossen und die Bewegungseinheit in die Belichtungszone eingetreten, wird die Geschwindigkeitssteuerung durchgeführt. Zu dieser Zeit befinden sich die beweglichen Magnete 5 den Beschleunigungsspulen 9 nicht gegenüber, so daß die Korrekturkraft zur Geschwindigkeitssteuerung durch Zusammenwirken mit dem Stromfluß zur Geschwindigkeitssteuerspule 8 erzielt wird, die der Geschwindigkeitssteuertreiber 28 liefert. Da die Geschwindigkeit konstant ist, wird ein elektrisch geringer Strombefehlswert als Signal mit relativ hoher Frequenz erzeugt. Die Servoverstärkung der Geschwindigkeitsschleife von der Rechenschaltung 32 wird hoch eingestellt, um Genauigkeit zu erzielen. Der Trägertisch 2 wird permanent auf die Zielposition gesteuert, während mit geringem Versatz Schwingungen mit relativ hoher Frequenz geschehen, und zwar durch eine elektrisch Feder, die durch ein Servosystem aufgebaut ist. Dieser Strombefehl wird sowohl dem PWM-Verstärker 29 als auch dem Linearverstärker 28 zugeführt. Der PWM-Verstärker kann kaum auf das Eingangssignal mit relativ hoher Frequenz reagieren, und so läßt sich eine gewünschte Steuerung nicht durch die Spulen fließen lassen. Im schlimmsten Fall kann eine unerwünschte Störung durch Stromfluß mit verzerrter Wellenform in Hinsicht auf die Eingangswellenform entstehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist folglich ein Tiefpaßfilter 33 in die Eingangsstufe des PWM-Verstärkers 29 eingefügt, um einen Strombefehl mit relativ hoher Frequenz der Positionierung gegenüber abzuschirmen.
Auf der Seite des Linearverstärkers durchläuft der geringe Strombefehlswert die Klammerschaltung 34, ohne geklammert zu werden. Der Linearverstärker 28 läßt eine Stromwellenform entsprechend der Wellenform des Strombefehls in die Geschwindigkeitssteuerspulen 8 fließen. Das heißt, während der Geschwindigkeitssteuerung wird eine Druckkraft zur Geschwindigkeitssteuerung hauptsächlich auf den Linearverstärker 28 wirken, so daß eine hohe Lagegenauigkeit erzielt werden kann.
Wenn die Bewegungseinheit die Belichtungszone verläßt, werden die Vier-Phasen-Verlangsamungsspulen 9, die mit dem PWM-Verstärker 29 verbunden sind, dem Magnet 5 der Bewegungseinheit gegenüberstehen. Die Bewegungseinheit wird verlangsamt von den Vier-Phasen-Verlangsamungsspulen 9 und dann gestoppt. Die Rollen und Funktionen vom PWM-Verstärker 29 und vom Linearverstärker 28 bei der Verlangsamungsoperation sind dieselben wie jene der Beschleunigungsoperation.
16 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines Stufenpositionssteuergeräts nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 17 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 17-17 in 16. Wie in 16 gezeigt, ist eine Führung 1 auf der nicht dargestellten Basis befestigt. Stufe 2 wird gestützt auf der Führung 1 durch ein Schmiermittel, wie durch einen Luftfilm, um in Abtastrichtung gleiten zu können. Ein Werkstück 3 wird auf dem Trägertisch 2 gehalten. Treiberspulen 44 sind zu beiden Seiten des Trägertisches 2 befestigt. Linearmotorstatoren, die jeweils über ein Joch 26 und einen Magneten 27 verfügen, sind über den gesamten Hubbereich des Trägertisches 2 angeordnet, um ein vorbestimmtes Magnetfeld an einen Teil der Ansteuerspulen 44 anzulegen. Die Linearmotorstatoren sind auf der Basis befestigt (nicht dargestellt).
Ein Antriebsmechanismus, der eine Schraube 51 verwendet, befindet sich parallel zum Linearmotorantriebsmechanismus. Wie in 17 gezeigt, enthält der Schraubmechanismus zwei Lagereinheiten 50, die sich auf der nicht dargestellten Basis befinden, wobei die Schraube 51 von den Lagereinheiten 50 gestützt wird, ein Motor 45, der auf einer der Lagereinheiten 50 befestigt ist, um die Schraube 51 zu drehen, eine Kugelmutter 52, die von der Schraube 51 geführt ist, ein Gehäuse 53, das die von der Schraube 51 geführte Kugelmutter hält, ein Gehäuse 53, das die Kugelmutter 52 enthält und eine Kraftübertragungseinheit 56 zum Übertragen einer Kraft aus dem Gehäuse 53 zum Trägertisch 2.
Die Kraftübertragungseinheit ist aufgebaut aus einem Gehäusegleiter 55, der verschiebbar das Gehäuse 53 in Abtastrichtung stützt, und aus einem Gehäusestopper 54, der den Verschiebungsbereich vom Gehäuse 53 begrenzt. Wenn das Gehäuse 53 gegen den Gehäusestopper 54 anstößt, wird eine Kraft vom Gehäuse 53 auf den Trägertisch 2 übertragen.
In 16 ist ein Linearverstärker 28 mit einer jeden Antriebsspule 44 verbunden, um einem Strombefehl bis hin zu hohen Frequenzen nachzukommen. Ein PWM-Verstärker 29 ist mit dem Motor 45 zum Drehen der Schraube 51 verbunden, um eine hohe Ausgangsleistung zu erzeugen. Das heißt, Beschleunigungs- und Verlangsamungsoperationen erfolgen über den Schraubmechanismus, und eine Positionierungsoperation erfolgt durch die Antriebsspulen 44. Die Position des Trägertischs 2 wird von einem Laserinterferometer (nicht dargestellt) gemessen und einer Positions-/Geschwindigkeitssteuerschaltung zurückgesendet (nicht dargestellt).
18 ist ein Steuerblockdiagramm dieses Trägertischpositionssteuergerätes. Dieselben Bezugszeichen wie in 12 bedeuten dieselben Teile in 18, und eine detaillierte Beschreibung dieser ist hier fortgelassen. Die Anordnung und Arbeitsweise des Trägertischpositionssteuergeräts, das in den 16 bis 18 gezeigt ist, sind fast dieselben wie jene des Trägertischpositionssteuergeräts gemäß den 11 und 12, mit Ausnahme des Verfahrens zum Abschirmen der Kraftübertragung vom Schraubmechanismus bei der Positionieroperation. Bei der Positionieroperation wird anstelle des Abschirmens eines Signals auf der Grundlage der Frequenz der Stromwellenform das Gehäuse 53, das die Kugelmutter 52 enthält, vom Gehäusestopper 54 getrennt, um die Kraftübertragung von der Schraube 51 zu vermeiden, wodurch eine hochgenaue Positionssteuerung lediglich durch die Antriebsspulen 44 möglich wird.
19A und 19B sind perspektivische Ansichten, die die äußere Erscheinung und Anordnung eines Trägertischpositionssteuergeräts nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in den 19A und 19B gezeigt, ist eine Führung 1 auf einer nicht dargestellten Basis befestigt. Ein Trägertisch 2 ist auf der Führung 1 durch ein Schmiermittel gestützt, wie durch einen Luftfilm, um in Abtastrichtung gleiten zu können. Ein Werkstück 3 wird auf dem Trägertisch 2 gehalten. Joche 66 und vierpolige Magneten 67, die als Linearmotorbewegungsglieder 70 dienen, sind zu beiden Seiten des Trägertischs 2 befestigt. Statorrahmen 71, die jeweils sechs Spuleneinheiten haben, die dort befestigt sind, sind als Linearmotorstatoren angeordnet. Die Statorrahmen 71 sind auf der nicht dargestellten Basis befestigt. Jede Spuleneinheit ist aufgebaut aus einer Positionierungs-/Geschwindigkeitssteuerspule 8 am oberen Abschnitt und einer Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 am unteren Abschnitt. Jede Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 ist mit einem PWM-Verstärker 29 verbunden, und jede Positionierungs-/Geschwindigkeitssteuerspule 8 ist mit einem Linearverstärker 28 verbunden. 20 ist eine Ansicht, die den Verbindungszustand vom elektrischen System des in den 19A und 19B gezeigten Geräts darstellt.
Wenn in dieser Anordnung der Trägertisch 2 von links nach rechts bewegt wird, werden die sechs Spuleneinheiten (nur auf einer Seite) gemäß der in 21 gezeigten Ansteuersequenz angesteuert. Die Relativposition der Spulen 8 und 9 und der Magnete 67 wird von einem Codierer erfaßt (nicht dargestellt). Die Antriebsspulen und die Richtung des Stromflusses werden auf der Grundlage der Relativposition ausgewählt. Bezüglich 21 bedeuten ⊗ und ⌾ die ausgewählten Spulen, wobei der Stromfluß in die Zeichenblattebene herein- beziehungsweise aus der Zeichenblattebene heraustritt.
Die Arbeitsweise von diesem Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß die sechs Spulen selektiv verwendet werden, wie in 21 gezeigt. Das Steuern einer jeden Spuleneinheit erfolgt in gleicher Weise wie in 12.
22 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines weiteren Antriebsmechanismus zeigt. Unter Bezug auf 22 ist auf der Basis 80 eine Führung 1 befestigt. Ein beweglicher Trägertisch 2 befindet sich auf der Führung 1 und kann in einer Richtung gleiten. Ein erstes Joch 6 ist auf der Basis 80 durch Abstandshalter 71 befestigt. Ein einzelpoliger Magnet 27 ist auf dem ersten Joch 6 über den gesamten Hubbereich des beweglichen Trägertischs 2 befestigt und in Richtung der Dicke magnetisiert, wie der in 34 gezeigte Magnet 87. Ein zweites Joch 7 ist auf der Retikelträgertischbasis 80 durch die Abstandshalter 71 befestigt, um im wesentlichen parallel zum ersten Joch 6 entlang der Längsrichtung zu verlaufen. Darüber hinaus sind Permanentmagnete 72 unabhängig vom Einzelpolmagnet vorgesehen, um das erste Joch 6 und das zweite Joch 7 zu verbinden. Die beiden Permanentmagnete 72 sind in Richtung parallel und entgegen der Magnetisierungsrichtung des Einzelpolmagneten 27 magnetisiert. Genauer gesagt, der Südpol des Einzelpolmagneten 27 steht dem ersten Joch 6 gegenüber, und der Nordpol des Magneten steht dem zweiten Joch 7 gegenüber. Hinsichtlich der beiden Permanentmagnete 72 stehen deren Nordpole dem ersten Joch 6 gegenüber, und deren Südpole stehen dem zweiten Joch 7 gegenüber. Die Permanentmagnete 72, die an den beiden Enden der Joche 6 und 7 befestigt sind, werden nachstehend als Strom-/Magnetflußreguliermagnete bezeichnet.
Wenn die Joche 6 und 7 und die Magnete 27 und 72 in der zuvor beschriebenen Weise angeordnet sind, durchlaufen die Magnetflüsse, die vom Nordpol des Einzelpolmagneten 27 erzeugt werden, der sich über dem gesamten Hubbereich befindet, den Spalt zwischen dem Einzelpolmagneten 27 und dem zweiten Joch 7 und gelangen in das zweite Joch 7. Die Magnetflüsse fließen zu den beiden Enden des zweiten Jochs 7 und gelangen in die Südpole der Strom-/Magnetflußreguliermagneten 72 an den beiden Enden des zweiten Jochs 7. Die Magnetflüsse, die von den Nordpolen der Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72 an den beiden Enden des Jochs 6 erzeugt werden, gelangen andererseits in das erste Joch 6, fließen vorwärts zur Mitte des ersten Jochs 6 und gelangen in den Südpol des Einzelpolmagneten 27, der über dem gesamten Hubbereich vorgesehen ist.
Ein Bewegungsspule 44 ist um das erste Joch 6 und den Einzelpolmagneten 27 gewickelt, ohne den ersten Joch 6 und den Einzelpolmagneten 27 zu berühren. Die Bewegungsspule 44 ist auf dem beweglichen Trägertisch 2 befestigt, der in einer Richtung gleiten kann.
Wenn in der obigen Anordnung ein Strom durch die Bewegungsspule 44 fließt, nimmt der bewegliche Trägertisch 2 eine Kraft in Führungsrichtung auf, wie beim in 32 gezeigten Stand der Technik. Da beim Stand der Technik das Joch integral ausgebildet ist, zirkulieren die vom Spulenstrom erzeugten Magnetflüsse im Joch 86. Da in der vorliegenden Anordnung das Joch jedoch unterteilt ist in das erste Joch 6 und das zweite Joch 7 durch die Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72, verlieren die Magnetflüsse, die der Spulenstrom erzeugt, den Zirkulationsweg des ferromagnetischen Materials. Im Ergebnis werden weniger Magnetflüsse im ersten Joch 6 und im zweiten Joch 7 durch den Spulenstrom hervorgerufen. Selbst wenn die Joche 6 und 7 Minimaldicke zum Zirkulieren der Magnetflüsse vom einpoligen Magneten haben, der über den gesamten Hubbereich gewickelt ist, kann eine starke Druckkraft für den beweglichen Trägertisch 2 erzeugt werden, indem ein starker Strom in die Bewegungsspule 44 fließt.
23 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines weiteren Antriebsmechanismus zeigt. Im in 23 gezeigten Mechanismus ist eine Führung 1 auf einer nicht dargestellten Basis befestigt. Ein beweglicher Trägertisch 2 befindet sich auf der Führung 1 gleitfähig in einer Richtung. Ein erstes Joch 6 ist auf der Basis befestigt. Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72 sind auf den zwei Endabschnitten des ersten Jochs 6 befestigt. Ein zweites Joch 7 ist auf den Strom-/Magnetflußreguliermagneten 72 befestigt. Eine Einphasenspule 8 ist um das zweite Joch 7 über den gesamten Hubbereich des beweglichen Trägertischs 2 gewickelt. Ein Bewegungsmagnet 5 befindet sich im Spalt zwischen der Einphasenspule 8 und dem ersten Joch 6, damit ein Pol der Einphasenspule 8 gegenübersteht und durch einen Rahmen 4 mit dem beweglichen Trägertisch 2 befestigt zu sein. In dieser Anordnung wird der Bewegungsmagnet 5 in Richtung seiner Dicke magnetisiert, so daß der Nordpol nach oben guckt. Die beiden Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72, die an den beiden Enden vorgesehen sind, werden in Richtung parallel und entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung des Bewegungsmagnets 5 magnetisiert. Genauer gesagt, der Nordpol vom Bewegungsmagneten 5 steht dem ersten Joch 6 gegenüber, und der Südpol steht dem zweiten Joch 7 gegenüber.
Die Magnetflüsse, die der Nordpol vom Bewegungsmagneten 5 erzeugt, durchläuft den Spalt und tritt in das zweite Joch 7 ein. Die Magnetflüsse fließen durch die beiden Enden des Retikelträgertischs 2 und treten ein in die Südpole der Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72 an den beiden Enden den zweiten Jochs 7. Andererseits treten die Magnetflüsse, die die Nordpole der Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72 an den beiden Enden des ersten Jochs 6 erzeugen, ein in das erste Joch 6 und fließen hin zur Mitte dieses Jochs 6. Die Magnetflüsse durchlaufen einen Teil der Wicklung der Einphasenspule 8 und den Spalt und gelangen in den Südpol des Bewegungsmagneten 5.
Wenn in der obigen Anordnung ein Strom in die Einphasenspule 8 fließt, nimmt der bewegliche Trägertisch 2 eine Kraft in Führungsrichtung auf, wie beim in 35 gezeigten Stand der Technik. Da beim Stand der Technik das Joch integral ausgebildet ist, zirkulieren die Magnetflüsse im Joch 96, die der Spulenstrom hervorruft. Da jedoch in der vorliegenden Anordnung das Joch unterteilt ist in das erste Joch 6 und das zweite Joch 7 durch die Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72, verlieren die Magnetflüsse, die der Spulenstrom hervorruft, den Zirkulationsweg im ferromagnetischen Material. Im Ergebnis werden weniger Magnetflüsse im ersten Joch 6 und im zweiten Joch 7 vom Spulenstrom hervorgerufen. Selbst wenn die Joche 6 und 7 minimale Dicke zum Zirkulieren der Magnetflüsse vom Bewegungsmagnet 5 haben, der über den gesamten Hubbereich angeordnet ist, kann eine starke Druckkraft für den beweglichen Trägertisch 2 erzeugt werden, indem ein starker Strom in die Einphasenspule 8 fließt.
24 bis 26 sind perspektivische Ansichten, die die Anordnung eines Retikelträgertischs unter Verwendung eines Antriebsmechanismus zeigen. 24 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtanordnung zeigt. 25 ist eine teilweise geschnittene Ansicht vom Joch- und Spulenabschnitt. 26 ist eine Explosionsdarstellung, die eine Bewegungseinheit und eine feststehende Einheit zeigt, die voneinander verschoben werden. Im in den 24 bis 26 gezeigten Retikelträgertisch ist eine Trägertischführung auf einer Antivibrationsbasis befestigt (nicht dargestellt). Ein Trägertisch 2 ist auf der Trägertischführung 1 durch ein Schmiermittel, wie durch einen Luftfilm gestützt, um in Abtastrichtung gleiten zu können. Ein Retikel 3 ist auf dem Trägertisch 2 gehalten. Magnethalteplatten 4, die jeweils über einen U-förmigen Abschnitt verfügen, sind zu beiden Seiten des Trägertischs 2 befestigt. Rechtecklöcher zur Aufnahme von Magneten sind in Horizontalabschnitten 4a einer jeden Magnethalteplatte 4 eingebracht. Magnete 5 sind in die Rechecklöcher gesetzt und befestigt. Der Trägertisch 2, das Retikel 3, die Magnethalteplatten 4 und die Magnete 5 bilden eine Bewegungseinheit.
Eine feststehende Einheit ist durch Joch-/Spuleneinheiten 10 zu beiden Seiten der Bewegungseinheit gebildet. Jede der Einheiten 10 besteht aus einem Mittenjoch 6, zwei Seitenjochen 7, vier Strom-/Magnetflußreguliermagneten 72, einer Einphasengeschwindigkeitssteuerspule 8 und einer Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9.
Um die Einheit 10 aufzubauen, wird zunächst die Geschwindigkeitssteuerspule 8 um das Mittenjoch 6 gewickelt, so daß die Abmessung der Geschwindigkeitssteuerspule in Längsrichtung fast der Gesamtlänge des Mittenjochs 6 gleicht. Die Geschwindigkeitssteuerspule 8 hat elektrisch eine Einphasenstruktur. Die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 ist um die Geschwindigkeitssteuerspule 8 gewickelt, so daß die Abmessung der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule in Längsrichtung hinreichend geringer als diejenige der Geschwindigkeitssteuerspule 8 ist. Eine Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind entlang der Längsrichtung des Mittenjochs 6 vorgesehen. Die Vielzahl der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 sind elektrisch unabhängig aufgebaut. Das heißt, Stromsteuerung in Einheiten von Phasen ist möglich. Die beiden oberen und unteren Seitenjoche 7 sind angebracht, um das Mittenjoch 6 einzuschließen durch die vier Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72.
Die feststehende Einheit und die Bewegungseinheit sind so zusammengebaut, daß die Magnetabschnitte (Magnet 5) einer jeden Magnethalteplatte 4 zwischen die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 und die Seitenjoche 7 der Joch-/Spuleneinheit 10 eingefügt sind, ohne die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 und die Seitenjoche 7 zu berühren.
Wie durch Pfeile 27b und 27c aufgezeigt, werden die Magnete 5 der Bewegungseinheit in Dickerichtung (Vertikalrichtung) magnetisiert. Genauer gesagt, die zwei Magnete 5, die mit jeder Magnethalteplatte 4 befestigt sind, werden so magnetisiert, daß ihre Nordpole einander gegenüberstehen.
Die vier Strom-/Magnetisierungsflußreguliermagnete 72, die auf der feststehenden Einheit vorgesehen sind, werden ebenfalls in Vertikalrichtung magnetisiert. Jeder Strom-/ Magnetflußreguliermagnet 72 ist so eingerichtet, daß der Südpol dem Mittenjoch 6 gegenübersteht und der Nordpol dem Seitenjoch 7 gegenübersteht.
Die Magnetflüsse, die der Endpol eines jeden Magneten 5 erzeugt, der in der Bewegungseinheit enthalten ist, durchläuft den Spalt und einen Teil der Wicklungen von den Spulen 8 und 9 und tritt ein in das Mittenjoch 6. Die Magnetflüsse verteilen sich nach vorn und nach hinten in Längsrichtung des Mittenjochs 6. Die Magnetflüsse erreichen zwei Endabschnitte (Vorder- und Hinterendabschnitte) des Mittenjochs 6 und gelangen in die Südpole der Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72. Andererseits durchlaufen die Magnetflüsse, die der S-Pol vom Magneten 5 erzeugt, den Spalt und gelangen in das Seitenjoch 7. Die Magnetflüsse verteilen sich nach vorn und nach hinten in Längsrichtung, erreichen die beiden Endabschnitte (Vorder- und Hinterendabschnitt) des Seitenjochs 7 und gelangen in die Nordpole der Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72. Auf obige Weise ist der Magnetkreis zum Zirkulieren der Magnetflüsse zwischen den Magneten 5 der Bewegungseinheit und den Magneten 72 der feststehenden Einheit aufgebaut.
Fließt ein Strom in die Geschwindigkeitssteuerspule 8 in diesem Zustand, dann nimmt der Magnet 5 Kraft in Abtastrichtung auf (Längsrichtung der Joche 6 und 7) entsprechend der Fleming'schen Regel. Wenn gleichermaßen ein Strom in die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 fließt, die dem Magneten 5 gegenüberstehen, nimmt der Magnet 5 eine Kraft in Abtastrichtung auf.
Fließt ein Strom in die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 der Geschwindigkeitssteuerspule 8 in diesem Zustand, dann werden Magnetflüsse durch den Strom im Mittenjoch 6 erzeugt. Die Magnetflüsse zirkulieren herkömmlicher Weise durch das Seitenjoch 7. Da jedoch in der vorliegenden Anordnung die Strom-/Magnetflußreguliermagnete 72 zwischen Mittenjoch 6 und Seitenjoch 7 vorgesehen sind, werden die Magnetflüsse, die das Mittenjoch 6 durch den Stromfluß durch die Spulen 8 und 9 erzeugt, daran gehindert, durch das Seitenjoch 7 zu zirkulieren. In einem Magnetkreis, der ein Strom als elektromotorische Kraft verwendet, besteht der Magnet aus einem Material mit großer Reluktanz. Magnetflüsse werden folglich kaum durch den Strom im Joch erzeugt. Beim Auslegen des Querschnittsbereichs vom Joch muß folglich die Sättigung der Magnetflüsse durch Strom nicht berücksichtigt werden, so daß der Querschnittsbereichs des Jochs klein gehalten werden kann. Die Übergangseigenschaften vom Strom können folglich verbessert werden.
27A bis 27C sind Ansichten, die den Verbindungszustand der elektrischen Systemschaltung des in den 24 bis 26 gezeigten Antriebsmechanismus darstellen. Hinsichtlich des Stellgliedabschnitts (bewegliche und feststehende Einheiten) ist nur ein Teil der Bewegungseinheit und eine Seite der feststehenden Einheit dargestellt. 27A ist eine teilweise geschnittene Aufsicht des einen Seitenabschnitts vom Stellglied. 27B ist eine Ansicht, die den Längsabschnitt vom Stellgliedabschnitt und die Verbindung des elektrischen Systems zeigt. 27C ist eine Querschnittsansicht vom Magnetabschnitt (Magnet 5) vom Stellglied. Wie in 27B gezeigt, sind vier Beschleunigungstreiber 29a, vier Verlangsamungstreiber 29b und ein Geschwindigkeitssteuertreiber 28 als Treiber vorgesehen. Der Beschleunigungs- oder Verlangsamungstreiber ist unterteilt in eine Vielzahl von Einheiten, weil der Treiber eine Kapazitätsgrenze haben muß. Wenn der Treiber einen hinreichenden Spielraum hat, reicht nur ein Beschleunigungs- oder Verlangsamungstreiber aus. Einer der Beschleunigungstreiber 29a und einer der Verlangsamungstreiber 29b sind parallel geschaltet, um einer jeden Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule durch ein Schaltmittel S.
Das Schaltmittel S einer jeden Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 arbeitet so, daß die Spule weder mit den Beschleunigungstreibern 29a noch mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden wird, oder die Spule wird nur mit einem dieser verbunden. Das heißt, die Spule wird niemals sowohl mit dem Beschleunigungstreiber 29a als auch mit dem Verlangsamungstreiber 29b verbunden.
In dieser Anordnung sind vier Gruppen der Vierphasenbeschleunigungs- und Verlangsamungsspulen mit den vier Beschleunigungstreibern 29a beziehungsweise mit den vier Verlangsamungstreibern 29b, und zwar über das Schaltmittel S angeschlossen. Genauer gesagt, die Spulen sind nacheinander so in den jeweiligen Gruppen angeordnet, daß die Spulen einer Gruppe, die sich bei allen vier Spulen befinden, mit dem jeweiligen Beschleunigungstreiber 29a oder dem jeweiligen Verlangsamungstreiber 29b verbunden werden können. Mit dieser Anordnung können die vier Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 stetig einander benachbart angeordnet werden und jeweils mit den Beschleunigungstreibern 29a beziehungsweise den Verlangsamungstreibern 29b unabhängig von den Positionen der Spulen verbunden werden.
27B zeigt eine Startposition P1 und eine Stopposition P2 der Bewegungseinheit, die von einem Hubbereichsende beschleunigt wird, mit konstanter Geschwindigkeit läuft und dann am anderen Hubbereichsende verlangsamt wird. Die Schaltmittel S sind geschlossen, so daß die Vierphasenspulen 9 auf der linken Seite nur mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden werden. Die Schaltmittel S sind auch so geschlossen, daß die Vierphasenspulen 9 auf der rechten Seite nur mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden werden. Die restlichen Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen werden nicht an die Treiber angeschlossen. Die Gesamtlänge der Vierphasenspulen 9 in Abtastrichtung ist größer ausgelegt als (Magnetgröße + Beschleunigungshubbereich + Verlangsamungshubbereich). Das heißt, die Beschleunigung endet mit nur den Vierphasenspulen. Mit anderen Worten, die Spulen können nicht während des Beschleunigens umgeschaltet werden.
Der Antriebsmechanismus der obigen Anordnung wird verwendet als der Retikelträgertisch 82 von der Belichtungsvorrichtung des Abtasttyps, die in 31 gezeigt ist. Es wird angenommen, daß der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 synchron verschoben werden, und lediglich die Funktion des Retikelträgertisches 82 (Bezugszeichen "2" in den 24 bis 27C) ist nachstehend anhand der 24 bis 27C beschrieben. Zunächst wird der Retikelträgertisch 2 auf seine Anfangsposition gebracht. Genauer gesagt, ein Strom fließt in einer vorbestimmten Richtung zur Geschwindigkeitssteuerspule 8, um die Bewegungseinheit in einer Richtung zu verschieben. Zur Zeit des Ausschaltens vom Ursprungsschalter (nicht dargestellt) wird ein Interferometer (nicht dargestellt) zum Messen der Retikelträgertischposition zurückgesetzt. Während Bezug genommen wird auf den Meßwert des Interferometers erfolgt ein Stromfluß zur Geschwindigkeitssteuerspule 8, wodurch die Bewegungseinheit (der Trägertisch 2, die Magnethalteplatten 4 und die Magnete 5) auf ihre Startposition P1 in 27B versetzt werden. Zur Startposition P1 wird die Positionierungssteuerung durch die Geschwindigkeitssteuerspule 8 ausgeführt.
Gemäß einem Befehl aus einem nicht dargestellten Steuersystem fließt ein Strom in die Vierphasenspulen 9, die mit den Beschleunigungstreibern 29a zur Beschleunigung verbunden sind, womit der Retikelträgertisch 2 beschleunigt wird. Betritt die Bewegungseinheit die Belichtungszone, dann wird die Beschleunigung gestoppt. Die Geschwindigkeitsteuerung erfolgt durch eine nicht dargestellte Steuerschaltung, so daß die Bewegungseinheit mit konstanter Geschwindigkeit läuft. Zu dieser Zeit stehen die Bewegungsmagnete 5 den Spulen 9 nicht gegenüber, die mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden sind, so daß die Korrekturkraft für die Geschwindigkeitssteuerung durch Zusammenwirken mit dem Stromfluß zur Geschwindigkeitssteuerspule 8 erfolgt, die vom Geschwindigkeitssteuertreiber 28 angesteuert wird. Eine Belichtungsoperation erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit. Verläßt die Bewegungseinheit die Belichtungszone, dann stehen die Magnete 5 der Bewegungseinheit den Vierphasenspulen 9 gegenüber, die mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden sind. Die Bewegungseinheit wird von den Vierphasenspulen 9 verlangsamt und bei der Stopposition P2 angehalten.
Ein Beispiel, bei dem die Bewegungseinheit von einem Hubbereichsende zum anderen Hubbereichsende verschoben wird, ist anhand der 27A bis 27C beschrieben worden. Wenn jedoch der Belichtungsfeldwinkel im Belichtungsgerät des Abtasttyps auf klein eingestellt ist, kann die Retikelträgertischbewegungszeit, das heißt die Belichtungszeit verkürzt werden, wenn sich der Retikelträgertisch von einer Mittenposition zu einer anderen Mittenposition anstatt von einem Ende zum anderen Ende bewegt, was zu einer Produktivitätsverbesserung führt. In diesem Falle sind die Schaltmittel S geschlossen, so daß die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 entsprechend der Zwischenstartposition oder Mittenstopposition mit den Beschleunigungstreibern 29a oder mit den Verlangsamungstreibern 29b verbunden sind. Im in den 27A bis 27C gezeigten Falle kann die Abtastbelichtungsoperation nach der erfolgten Anfangspositionseinstellung bis zur "Zwischenstartposition" durch die Geschwindigkeitssteuerspule 8 ausgeführt werden.
Gemäß dieser Anordnung werden die Schaltmittel S in jedem Falle nur entsprechend dem Belichtungsfeldwinkel umgeschaltet. Die Spulen 9 und die Treiber 29a oder 29b, die mit den Spulen zu verbinden sind, werden entsprechend dem Feldwinkel bestimmt. Anders als bei einem allgemeinen Mehrphasenspulenantriebslinearmotor, der Ansteuerspulen auswählt, die die Position der Bewegungseinheit erfassen, ist hier daher keinerlei komplexe Ansteuersequenz erforderlich.
Bei dieser Anordnung entspricht die Länge des Magneten 5 in Abtastrichtung der Länge der Spule 85 nach dem Stand der Technik (siehe 32) in Abtastrichtung. Da die Magnetflüsse entsprechend den Längen hinreichend sind, können die Querschnitte der Joche 6 und 7 klein ausgeführt werden. Da darüber hinaus nur die Spulen 9 gemäß dem Feldwinkel während der Beschleunigung/Verlangsamung angesteuert werden, kann eine verschwenderische Wärmerzeugung während der Beschleunigung/Verlangsamung vermieden werden, obwohl die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 in Abtastrichtung angeordnet sind. Während die Geschwindigkeitsteuerung erfolgt, wird die Geschwindigkeitsteuerspule 8 ansteuert, die in Abtastrichtung angeordnet ist, was zu einer verschwenderischen Wärmeerzeugung führt. Der Ansteuerstrom bei der Geschwindigkeitssteuerung ist jedoch hinreichend kleiner als der Beschleunigungs-/Verlangsamungsstrom, das heißt, der Absolutwert der verschwenderischen Wärmeerzeugung ist hinreichend klein, so daß sich hier kein Problem ergibt.
Da darüber hinaus die Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen entsprechend dem Belichtungsfeldwinkel ausgesucht werden können, kann eine Änderung beim Belichtungsfeldwinkel in flexibler Weise ausgeführt werden.
28A und 28B sind Ansichten, die ein Retikelträgertischestellglied zeigen. 28A ist eine Ansicht, die die Längsrichtung des Stellgliedes und die Verbindung des elektrischen Systems zeigt. 28B ist eine Querschnittsansicht bei einer Magnetposition (Magnet 5). Bei dieser Anordnung sind eine Vielzahl von Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 vorgesehen, die um das Mittenjoch 6 in den 24 bis 26 gewickelt sind, und zwar auf die obere und untere Seite der Joche 7. Zwei Sätze von Beschleunigungstreibern und zwei Sätze von Verlangsamungstreibern sind folglich vorgesehen. Die Bewegungseinheit, die aus einem Trägertisch 2, Magnethalteplatten 4 und den Magneten 5 besteht, hat dieselbe Anordnung wie diejenige der 24 bis 26, mit der Ausnahme, daß sich die Magnete 5 um einen Abstand entsprechend der Dicke der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 enger am Mittenjoch 6 befinden.
Wie in den 24 bis 26 wird nur die Bewegung des Retikelträgertisches 2 beschrieben. Nachdem der Retikelträgertisch 2 auf seine Anfangsposition verbracht ist, fließt ein Strom zu den Ansteuerspulen, um den Retikelträgertisch zu beschleunigen. Wenn die Verschiebung zwischen Schwerpunkt des Retikelträgertisches und der Position, bei der die Antriebskraft ansetzt, durch Δ dargestellt wird, und wenn die Druckkraft zum Beschleunigen durch F dargestellt wird, dann arbeitet ein Moment entsprechend F·Δ auf die Retikelträgertischbasis und den Grundkörper, um diesen in Schwingungen zu versetzen oder zu deformieren. In der vorliegenden Anordnung jedoch ist der Betrag des Stromes, der durch die Treiber 29a synchron mit der Beschleunigung fließt, für die oberen und unteren Beschleunigungsspulen 9 unterschiedlich. Im Ergebnis wird ein Versatzmoment des Moments F·Δ die Bewegungseinheit beaufschlagen.
Zum Steuern des Stromes kann eine Beschleunigung entsprechend der Schwingung vom Grundkörper gemessen und proportional zur Stromdifferenz zwischen oberen und unteren Treibern geändert werden. Alternativ können der obere und untere Treiber angesteuert werden, während eine vorbestimmte Stromdifferenz wie bei einer Open-Loop-Steuerung beibehalten wird.
Die Beschleunigung wird in der Belichtungszone gestoppt, und die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt durch eine nicht dargestellte Steuerschaltung, so daß sich die Bewegungseinheit mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Zu dieser Zeit stehen die Bewegungsmagneten 5 den Spulen 9 nicht gegenüber, die mit den Beschleunigungstreibern 29a verbunden sind, so daß die Korrekturkraft zur Geschwindigkeitssteuerung erzielt wird durch ein Zusammenwirken mit dem Stromfluß durch eine Geschwindigkeitssteuerspule 8, die von einem Geschwindigkeitssteuertreiber 28 angesteuert wird.
Verläßt die Bewegungseinheit die Belichtungszone, dann wird die Bewegungseinheit durch die Verlangsamungstreiber 29b verlangsamt und dann angehalten. Zu dieser Zeit besteht kein Bedarf, durch Bilden einer Stromdifferenz zwischen oberen und unteren Treibern 29b einen Versatz des Moments herzustellen. Selbst wenn der Grundkörper in Schwingung versetzt ist, muß nur dieses Moment vor der nächsten Synchronisation beruhigt werden.
Lageinformationen während der Beschleunigungs-/Verlangsamungs- oder der Konstantgeschwindigkeitssteuerung wird erzielt durch ein Positionsmeßmittel, wie beispielsweise durch ein nicht dargestelltes Laserinterferometer.
In der vorliegenden Anordnung kann dieselbe Wirkung wie bei der Anordnung in den 1 bis 4 geschaffen werden, und darüber hinaus kann für den Moment um die optische Achse, während der Beschleunigung verursacht durch die Verschiebung zwischen dem Schwerpunkt des Retikelträgertisches 2 und der Position, bei der die Antriebskraft wirksam ist, ein Versatz erfolgen. Im Ergebnis kann die Deformation vom Hauptkörper oder eine Störung, die die Synchronisation vom Retikel und vom Wafer beeinflußt, minimiert werden.
Ein Beispiel, bei dem das Rückwirkungsmoment während der Beschleunigung durch Bilden einer Stromdifferenz zwischen oberer und unterer Beschleunigungs- und Verlangsamungsspule 9 versetzt ist, wurde beschrieben unter der Annahme, daß die Wicklungszahl der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9, die auf das oberseitige Joch 7 gewickelt sind, dieselbe ist wie beim unterseitigen Joch 7. Da jedoch die Verschiebung Δ vom Anlegepunkt und dem Schwerpunkt der Bewegungseinheit in Hinsicht auf die Position der optischen Achse oft bekannt ist und unverändert bleibt, kann die Wicklungszahl der Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 für die ober- und die unterseitigen Joche 7 im voraus entsprechend der Verschiebung Δ unterschiedlich eingerichtet werden. Mit dieser Anordnung kann das Rückwirkungsmoment durch Anlegen desselben Stroms an die oberen und unteren Beschleunigungs- und Verlangsamungsspulen 9 versetzt werden. Aus diesem Grund reicht nur eine Gruppe von Beschleunigungstreibern 29a und eine Gruppe von Verlangsamungstreibern 29b aus, wie in der Anordnung der 1 bis 4, so daß die Anordnung einfacher wird.
Als Retikelträgertisch 82 des in 31 gezeigten Belichtungsgerätes vom Abtasttyp können beliebige der zuvor beschriebenen Antriebsmechanismus-/ Trägertischpositionssteuergeräte und Retikelträgertische verwendet werden.
Unter Bezug auf 31 ist eine Grundkörpertabelle 102 von einer Bezugsbasis 100 durch ein Antivibrationsmittel 101 gestützt. Ein Waferträgertisch 103 befindet sich auf dem Grundkörpertisch 102, um in der X-Y-Ebene beweglich zu sein (in der Horizontalebene). Ein optisches Projektionssystem 106 ist über dem Waferträgertisch 103 mit einem Grundkörperstützglied 105 befestigt. Eine Retikelträgertischbasis 80 und ein Retikelträgertisch 82, die eine einachsige Abtastung auf der Retikelträgertischbasis 80 entlang einer Führung (nicht dargestellt) ausführen können, sind über dem Stützglied 105 angeordnet. Ein zweiter Interferometerbezug 104 wird verwendet zum Messen der Position des Waferträgertisches 103. Ein erster Interferometerbezug 107 wird verwendet zum Messen der Position des Retikelträgertisches 82. Ein Beleuchtungssystem 108 liefert eine Beleuchtungsenergie an einen Wafer (nicht dargestellt) auf dem Waferträgertisch 103 durch ein Retikel (nicht dargestellt) auf dem Retikelträgertisch 82.
Ein Beleuchtungslichtstrahl aus dem Beleuchtungssystem 108 strahlt nur im verlängerten Rechteck oder in der gebogenen Zone, die senkrecht zur Abtastrichtung des Retikelträgertisches 82 verläuft, auf das Retikel auf dem Retikelträgertisch. Wenn aus diesem Grund das gesamte Retikelmuster auf dem Wafer zu belichten ist, müssen sowohl der Retikelträgertisch 82 als auch der Waferträgertisch 103 abgetastet werden. Die Abtastoperation erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit. Das Verhältnis der Geschwindigkeit des Retikelträgertisches 82 zu derjenigen des Waferträgertisches 103 während der Abtastoperation gleicht genau dem Verkleinerungsverhältnis des optischen Projektionssystems 106. Die Positionen vom Retikelträgertisch 82 und vom Waferträgertisch 103 werden von nicht dargestellten Laserinterferometern durch den ersten Interferometerbezug 107 beziehungsweise den zweiten Interferometerbezug 104 gemessen und an ein nicht dargestellte Steuersystem zurückgekoppelt.
In der obigen Anordnung werden der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 auf die Anfangspositionen bewegt und beschleunigt. Die Beschleunigung wird gesteuert, um so zusammenzutreffen, daß, bevor der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 eine Zone betreten, wo das Beleuchtungslicht strahlt, diese eine vorbestimmte Lagebeziehung erzielen, und das Geschwindigkeitsverhältnis wird gleich dem Verkleinerungsfaktor des optischen Projektionssystems 106. Eine Belichtungsoperation erfolgt unter Beibehaltung dieses Zustands. Wenn der Waferträgertisch 103 und der Retikelträgertisch 82 die Zone verlassen, bei der das Beleuchtungslicht strahlt, werden sie in passender Form verlangsamt.
Ein Beispiel eines Verfahrens des Herstellens einer Einrichtung unter Verwendung des zuvor beschriebenen Belichtungsgerätes vom Abtasttyp ist nachstehend beschrieben.
29 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Herstellung einer Mikroeinrichtung (das heißt, ein Halbleiterchip, wie IC oder LSI, ein Flüssigkristallfelds, eine CCD, ein Dünnfilmmagnetkopf und eine Mikromaschine) zeigt. In Schritt 1 (Schaltplanerzeugung) wird ein Schaltplan einer Halbleitereinrichtung entworfen. In Schritt 2 (Maskenherstellung) wird eine Maske auf dem Schaltbildmuster gebildet und hergestellt. In Schritt 3 (Waferherstellung) wird ein Wafer unter Verwendung eines Materials, wie Silizium, hergestellt. Schritt 4 (Waferprozeß) wird als Weiterverarbeitungsprozeß bezeichnet. Unter Verwendung der vorbereiteten Maske und dem Wafer wird eine aktuelle Schaltung auf dem Wafer durch Lithographie erzeugt. Schritt 5 (Zusammenbau) wird als Endverarbeitung bezeichnet. Ein Halbleiterchip wird zusammengebaut unter Verwendung des in Schritt 4 hergestellten Wafers. Schritt 5 umfaßt einen Zusammenbauprozeß (Würfelbildung und Bonden), einen Verpackungsprozeß (Chipeinkapselung) und dergleichen. In Schritt 6 (Überprüfung) erfolgt eine Überprüfung wie ein Bestätigungstest und ein Haltbarkeitstest für die in Schritt 5 hergestellte Halbleitereinrichtung. Die Halbleitereinrichtung wird durch die obigen Prozesse vervollständigt und ausgeliefert (Schritt 7).
30 ist ein Ablaufdiagramm, das die Einzelheiten des Waferprozesses (Schritt 4) zeigt. In Schritt 11 (Oxidation) wird die Oberfläche des Wafers oxidiert. In Schritt 12 (CVD) wird ein Isolierfilm auf der Waferoberfläche gebildet. In Schritt 13 (Elektrodenerzeugung) werden Elektroden auf dem Wafer durch Auftragung geschaffen. In Schritt 14 (Ionenimplantation) werden Ionen in den Wafer implantiert. In Schritt 15 (Photolackprozeß) wird lichtempfindliches Material auf den Wafer aufgetragen. In Schritt 16 (Belichtung) wird das Schaltungsmuster der Maske durch das zuvor beschriebene Belichtungsgerät auf den Wafer projiziert. In Schritt 17 (Entwicklung) wird der belichtete Wafer entwickelt. In Schritt 18 (Ätzen) wird ein Abschnitt mit Ausnahme des entwickelten Photolackbildes geätzt. In Schritt 19 (Photolackentfernung) wird der überflüssige Photolack nach dem Ätzen beseitigt. Durch Wiederholen dieser Prozesse wird ein Mehrschichtschaltungsmuster auf dem Wafer erzeugt.
Wenn das Herstellungsverfahren dieses Beispiels Anwendung findet, kann eine mit der herkömmlichen Technik schwer herzustellende hochintegrierte Halbleitereinrichtung kostengünstig realisiert werden.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertischs für einen bewegbaren Trägertisch (2), mit einer Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Position des Trägertischs, einem ersten Leistungsverstärker (29) eines PWM-Typs, einem zweiten Leistungsverstärker (28) eines linearen Typs, Befehlserzeugungseinrichtung (31, 32) zur Ausgabe eines Strombefehls an den ersten und zweiten Leistungsverstärker (28, 29) auf der Grundlage des Abstands zwischen der von der Positionserfassungseinrichtung erfassten Position des Trägertischs und einer Zielposition des Trägertischs, einer ersten Ansteuereinrichtung (9), die mit dem Ausgang des ersten Leistungsverstärkers (29) verbunden ist, zur Beschleunigung und Verlangsamung des Trägertischs gemäß dem Ausgangsstrom von dem ersten Leistungsverstärker (29), und einer zweiten Ansteuereinrichtung (8), die mit dem Ausgang des zweiten Leistungsverstärkers (28) verbunden ist, zur Positionierung und Steuerung der Geschwindigkeit des Trägertischs gemäß dem Ausgangsstrom von dem zweiten Leistungsverstärker (28), wobei die Befehlserzeugungseinrichtung dahingehend ausgestaltet ist, um einen großen Strombefehl auszugeben, so dass der Trägertisch (2) hauptsächlich durch den ersten Leistungsverstärker (29) angesteuert wird, wenn der Abstand zwischen dem Trägertisch und der Zielposition groß ist, und um einen kleinen Strombefehl auszugeben, so dass der erste Leistungsverstärker kaum darauf ansprechen kann, wenn der Abstand zwischen dem Trägertisch und der Zielposition klein ist, und der Strompfad durch den ersten Leistungsverstärker (29) und die erste Ansteuereinrichtung (9) dahingehend ausgestaltet ist, dass er parallel zu dem Strompfad durch den zweiten Leistungsverstärker (28) und die zweite Ansteuereinrichtung (8) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Ansteuereinrichtung (9, 8) einen linearen Motor umfassen, dessen bewegbare Einheit mit dem ersten Leistungsverstärker (29) verbundene Beschleunigungs/Verlangsamungsspulen (9) und eine mit dem zweiten Leistungsverstärker (28) verbundene Positionierungs/Geschwindigkeitssteuerspule (8) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Ansteuereinrichtung einen linearen Motor umfassen, dessen bewegbare Einheit einen Magnet (5) aufweist, dessen einer Pol Spulen einer fixierten Einheit (10) gegenüberliegt, wobei die fixierte Einheit (10) ein Joch (6, 7) zum Anlegen eines vorbestimmten Magnetfelds an einen Teil der Spulen (8, 9) über einen Gesamthub des Trägertischs (2) aufweist, und die Spulen eine an das Joch (6) gewickelte einphasige Geschwindigkeitssteuerspule (8) und eine Vielzahl von mehrphasigen Beschleunigungs/Verlangsamungsspulen (9) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von mehrphasigen Beschleunigungs/Verlangsamungsspulen (9) an die einphasige Geschwindigkeitssteuerspule (8) gewickelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Joch ein Hauptjoch (6), welches einen geraden Abschnitt parallel zu der Bewegungsrichtung des Trägertischs (2) aufweist und zumindest über dem Gesamthub des Trägertischs angeordnet ist, und ein Seitenjoch (7) aufweist, welches einen geraden Abschnitt parallel zu dem geraden Abschnitt des Hauptjochs (6) zumindest über dem Gesamthub des Trägertischs (2) aufweist und mit dem Hauptjoch (6) außerhalb des Hubs magnetisch verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die einphasige Geschwindigkeitssteuerspule (8) an das Hauptjoch (6) gewickelt ist, und die Vielzahl von mehrphasigen Beschleunigungs/Verlangsamungsspulen (9) an das Seitenjoch (7) gewickelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die beiden Seitenjochs (7) auf jeweiligen Seiten des Hauptjochs (6) angeordnet sind, wobei die einphasige Geschwindigkeitssteuerspule (8) an das Hauptjoch (6) gewickelt ist, und zwei Gruppen der Vielzahl von mehrphasigen Beschleunigungs/Verlangsamungsspulen (9) jeweils an die beiden Seitenjochs (7) gewickelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei auf den jeweiligen Seiten des Trägertischs (2) zwei Gruppen der bewegbaren Einheit (2, 3, 4, 5) und der fixierten Einheit (10) des linearen Motors angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Ansteuereinrichtung einen linearen Motor mit einer an dem Trägertisch fixierten Spule (44) und einen Magneten (27) und ein Joch (26) zum Anlegen eines Magnetfelds an die Spule aufweist, und die erste Ansteuereinrichtung einen Schraubmechanismus (51, 52), und eine Energieübertragungseinheit (56) zur Übertragung einer Energie von dem Schraubmechanismus (51, 52) auf den Trägertisch (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten Ansteuereinrichtung einen linearen Motor aufweist, dessen bewegbare Einheit eine heteropolare Magneteinheit (66, 67) aufweist, und dessen fixierte Einheit (71) eine Vielzahl von flachen Spuleneinheiten (8, 9) aufweist, wobei jede der flachen Spuleneinheiten eine mit dem ersten Leistungsverstärker (29) verbundene Beschleunigungs/Verlangsamungsspule (9) und eine mit dem zweiten Leistungsverstärker (28) verbundene Positionierungs/Geschwindigkeitssteuerspule (8) aufweist.
Trägertischvorrichtung (2) mit einem bewegbaren Trägertisch (2) und einer Vorrichtung zur Steuerung der Position eines Trägertisches nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Abtastbewegungsvorrichtung mit einer Trägertischvorrichtung nach Anspruch 11 zum Halten eines Strichkreuzes (3) oder eines Werkstücks, und einer Belichtungseinrichtung (106, 108) zur Belichtung des Strichkreuzes oder des Werkstücks mit einer Belichtungsbestrahlung.
Vorrichtungsherstellungsverfahren mit den Schritten des Positionierens oder Abtastens des Strichkreuzes (3) relativ zu einem Werkstück unter Verwendung der Abtastbewegungsvorrichtung nach Anspruch 12, Belichtens des Werkstücks mit einem Muster des Strichkreuzes (3) unter Verwendung der Belichtungseinrichtung (106, 108), und Bildens einer Vorrichtung aus dem belichteten Werkstück.