TW448488B - Planar motor apparatus, base stage apparatus, exposure apparatus as well as its manufacturing method, and the equipment as well as its manufacturing method - Google Patents
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Description
4484 8 8 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明(I ) [發明所屬之技術領域] 本發明係關於平面馬達裝置、基台裝置、曝光裝置及 其製造方法、以及元件及其製造方法,更詳細而言,係有 關具有轉子及定子、並以非接觸的電磁力在二維方向驅動 此轉子的平面馬達裝置,包含一體安裝該平面馬達裝置之 轉子的移動體的基台裝置,具備該基台裝置的曝光裝置及 其製造方法、以及使用此曝光裝置所製造出的元件及其製 造方法。 [習知技術] 以往’在製造半導體元件、液晶顯示元件等的微影製 程中’係使用透過投影光學系統而將形成於光罩或是標線 板(以下,統稱爲「標線板」)的圖案轉寫至塗布有光阻等 的晶圓或者是玻璃板等的基板(以下,適當的稱爲「基板或 晶圓」)上的曝光裝置。此曝光裝置,因需要將晶圓高精確 度的定位於曝光位置,故係將晶圓以真空吸附等方式保持 於晶圓保持具上,而此晶圓保持具係固定於構成基台裝置 的基板平台(移動體)上。 近來,爲了要以更高速的,且不致受到機械性的引導 面的精確度的影響而能夠高精確度的定位,同時避免機械 性的摩擦而能延長壽命,藉將裝載有晶圓的平板狀的移動 體浮動支撐於支撐部件上,並以非接觸的方式進行驅動, 以進行晶圓的位置控制的基台裝置之開發一直在進行。在 實現此種基台裝置時,其關鍵技術在於,使轉子自定子浮 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -----------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再?离本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4484 8 8 α7 _____ Β7 五、發明說明(少) 起,驅動於XY平面內的既定方向(包含旋轉方向)而使轉 子移動之平面馬達的技術。這種平面馬達裝置的驅動方式 ,有可變磁性阻抗驅動方式及羅倫茲電磁力驅動方式。 作爲可變磁性阻抗驅動方式的平面馬達裝置,目前的 主流則是如索雅馬達(sawyer motor)—般的,使可變磁性阻 抗驅動方式的線性脈衝馬達結合2軸分的構造。此種可變 磁性阻抗驅動方式的線性脈衝馬達係具備,例如說,由凹 .凸狀的齒部沿著長軸方向以等間隔而形成的板狀的磁性體 所構成的定子,及與該定子的凹凸狀的齒部對向,具有與 此凹凸狀的齒部爲不同相位的凹凸部的複數個電樞線圈透 過永久磁鐵而連結之轉子。而且,並利用在各個時點欲使 定子及轉子之間的磁性阻抗最小化所產生的力量,以驅動 轉子。亦即,藉由調整並控制供應至各電樞線圏的脈衝電 流的電流値及相位|而使轉子做出階段狀的步進動作= 此索雅馬達型係在移動平面上將線性脈衝馬達做2軸 分連結之構成,而由於能進行平面移動的轉子的各軸方向 驅動部份係分開,因此轉子變重。爲改善此缺點,例如說 ,特公昭60-22583號公報所揭示的,已有提出以1個驅動 部便能夠進行平面移動的發展型的平面馬達裝置。 再者,羅倫茲電磁力驅動方式的平面馬達裝置,係對 互爲垂直方向的電流I及磁束密度B,利用產生於由弗萊 明的左手法則所決定的方向的,並利用以 F=I X B X L *··( 1) 此處,F :產生於電流路徑的力量 . --------訂--------- (請先閱讀背面之>is事項爯.¾本I > 本紙張尺度適用中囷國家標準(CNS>A4規格(ήο X 297公釐) 448488 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明(j) L:電流路徑的長度 表示的羅倫兹電磁力F,而獲得驅動力的平面馬達裝 置。作爲習知的羅倫茲電磁力驅動方式的平面馬達裝置而 言,例如說,以揭示有如美國專利第5196745號的平面馬 達裝置的技術。在此平面馬達裝置中’在轉子(或者是定子 )上X軸方向驅動用的磁鐵係以極***互的方式排列於X 軸方向,同時使γ軸方向驅動用的磁鐵以不與x軸方向驅 動用的磁鐵的排列交叉的方式排列於Y軸方向。再者,在 轉子(或者是定子)上將X軸方向驅動用的多相線圈排列於 X軸方向,同時使γ軸方向驅動用的多相線圏以不與X軸 方向驅動用的多相線圈交叉的方式排列。然後,藉由將電 流流入與X軸方向驅動用的磁鐵對向的X軸方向驅動用的 多層線圏以產生羅倫茲電磁力進而產生在X軸方向的推力 ,再者,藉由將電流流入與Y軸方向驅動用的磁鐵對向的 Y軸方向驅動用的多層線圈以產生羅倫茲電磁力進而產生 在Y軸方向的推力。 上述習知的平面馬達裝置中,可變磁性阻抗方式的平 面馬達裝置,雖係藉由磁性體之間或者是磁性體與永久磁 鐵間的磁性的吸力斥力來獲得高推力,但本質上卻難以降 低在電流無勵磁狀態下的推力不均現象。再者,由於電流 勵磁所產生的推力會隨著可動位置而改變,因此爲了要獲 得固定的推力需要高次的電流圖案。 再者,可變磁性阻抗方式馬達,通常係將電樞線圈捲 於磁性體的所謂有鐵心線圈以做爲構成要素,而由於電樞 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) ------------I --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項# ,寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 448488 A7 I-_____B7 五、發明說明(中) 線圈的電感較大,因此其應答性不佳,而爲改善此缺點需 要較高之電壓源,故其效率較差。 更進一步的,由於有鐵心線圈會因勵磁電流而產生鐵 心的磁性飽和,不易獲得在高電流區域之推力的線形性, 而導致控制系統的設計複雜化。 另一方面,習知之羅倫茲電磁力驅動方式的平面馬達 裝置,雖具有優異的控制性、推力線形性、定位性,但由 於磁鐵及線圈的排列的限制,無法增加有助於驅動的磁鐵 及線圏的數目,故難以使所產生的推力變大。因此,不易 使搭載有晶圓保持具及基板平台等具有某種程度的重量之 轉子以高速移動。 再者,爲了使用上述的可變磁性阻抗方式的平面馬達 裝置進行精密的定位以實現高速的定位,需要獲得較大的 驅動力,爲此必然的需要使較大的驅動電流流入電樞線圈 。因而導致電樞線圈的發熱量增大。對爲要獲得較大的推 力而必需要使較大的電流流入電樞線圈的羅倫茲電磁力驅 動方式的平面馬達裝置而言,此電樞線圈的發熱量的增大 也相同。因此,在考慮精密定位裝置的環境時,爲實現可 降低熱的影響的平面馬達裝置,冷卻設計是不可或缺的。 更進一步的,使用可變磁性阻抗方式的平面馬達裝置 構成精密的定位基台時,雖然必須有使該基台浮起的空氣 軸承等的軸承,但因可變磁性阻抗方式的平面馬達裝置係 以磁性的吸力做爲其驅動原理,因此轉子及定子間的間隔 被設定的非常小,而兩者間的磁性的吸力則作用爲相對於 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i〇 X 297公髮) I --------訂·-------- (請先閒讀背面之注意事項声彡,寫本頁) 448488 經濟部智慧財產局員Η消費合作,社印製 A7 B7 五、發明說明(< ) 空氣軸承用以使基台浮起的力量的抵抗力,因此用以使基 台浮起的空氣供應量以及供應該空氣的空氣泵所消耗的電 力均會變大。對羅倫茲電磁力驅動方式的平面馬達裝置而 言,在作爲基台的驅動源而使用時,最好能夠降低用以使 基台浮起所消耗的電力。 本發明有鑑於此,其第1目的,係提供一具有優異的 控制性、推力線形性、定位性,且能以良好的效率來產生 推力的平面馬達裝置。 再者’本發明的第2目的,係提供一能以高精確度對 所搭載的對象物進行位置控制的基台裝置。 再者’本發明的第3目的,係提供一能藉由基板等的 高精確度定位,以進行高精確度的曝光的曝光裝置3 再者,本發明的第4目的,係提供一以良好的精確度 形成微細圖案的元件。 [發明之揭示] 自第1觀點而言,本發明的第1平面馬達裝置,係將 具有矩形的電流路徑之複數個電樞線圏(38)沿引導面(21a) 排列爲矩陣狀的電樞單元(25);及將以較前述電樞線圈的 排列週期爲長,前述電樞線圏的排列週期的整數倍以外的 長度做爲一邊之具有矩形的磁極面之複數個推力產生磁鐵 (54a〜54d),以行方向及列方向的相鄰的磁極面的極性爲不 同的方式並以前述電樞線圈的排列週期的整數倍的排列週 期排列爲矩陣狀,相對於前述引導面被配置於與前述電樞 - - - _8_ 伞'紙張尺度適用中國西家標準(CNS〉A4規格(2丨0 X 297公爱) i ---I I I I ------1 I 訂- -------I (請先閱讀背面之>i意事項典i寫本頁) 4484 8 8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(b) 單元相反側的磁極單元(56);而前述電樞單元及前述磁極 單元係沿前述引導面的方向相對移動。 本發明的第1平面馬達裝置,由於在產生效率良好的 磁束,亦即,在產生密度高的磁束時,爲構成磁性阻抗小 的磁性電路,在磁極單元中,係以相鄰的磁極面的極性爲 不同的方式將推力產生磁鐵排列爲矩陣狀β又,在電樞單 元中,係將電樞線圈排列爲矩陣狀,藉由改變供給至電樞 線圈之電流的電流値及電流方向,使產生於電樞線圈之羅 倫兹電磁力的大小及方向改變。因此,由於在磁極單元所 排列的各推力產生磁鐵及在電樞單元所排列的各電樞線圈 中,並不存在專用的驅動方向,故在使磁極單元及電樞單 元向期望的方向相對移動時,即能將所有的推力產生磁鐵 及與這些推力產生磁鐵對向的所有的電樞線圈使用於其所 期望的驅動方向。 再者,本發明的第1平面馬達裝置,係使磁極單元的 推力產生磁鐵之矩陣狀的排列週期爲電樞單元的電樞線圈 之排列週期的整數倍。因此,當推力產生磁鐵的排列方向 與電樞線圏的排列方向平行時,一個推力產生磁鐵及與此 對向的電樞線圏的位置關係,與另外一個推力產生磁鐵及 與此對向的電樞線圈的位置關係相同。因此,在使磁極單 元及電樞單元向著期望的方向以並進的方式相對移動時, 雖然供應至電樞線圈的電流的電流方向會隨與電樞單元對 向的推力產生磁鐵的磁極面的極性而有所不同,但是基本 上,由於只要將使對向於一個推力產生磁鐵的電樞線圈向 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再Α寫本頁) 4484 8 8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(q) 著期望的驅動方向產生推力的電流的彤態爲相同形態的電 流自驅動裝置供應至對向於另外一個推力產生磁鐵的電樞 線圈即可,因此可容易的進行馬達驅動的電流控制。 再者,本發明的第1平面馬達裝置,係使推力產生磁 鐵的磁極面的一邊的長度較電樞線圈的排列週期爲長,並 .使其爲電樞線圈的排列週期的整數倍以外的長度。因此, 在推力產生磁鐵的磁極面的一邊的長度,爲電樞線圈的排 列週期的整數倍的長度時必然會產生的,無論供應至電樞 線圏的電流的形態爲何,推力爲0的推力產生磁鐵及電樞 線圈的位置關係不存在。 因此,以本發明的第1平面馬達裝置,即能持續的發 揮出具有優異的控制性、推力線形性及定位性的羅倫茲電 磁力驅動方式的優點,並能藉簡單的電流控制,以產生安 .定而較大的推力。 本發明的第1平面馬達裝置中,前述磁極單元,係配 置在與對向於前述電樞線圈的前述推力產生磁鐵的磁極面 爲相反側的磁極面側、且在前述行方向以及前述列方向中 之一方相鄰之前述推力產生磁鐵間所形成的磁束路徑中, 而形成磁性電路的一部份,並能更進一步的包含強化起磁 力的內插磁鐵(55a〜55d)。此情形中,構成磁性電路時,因 起磁力源係推力產生磁鐵及內插磁鐵這兩者,故能使起因 .於磁極單元*形成於電樞線圏的電流路徑之磁束的磁束密 度B的絕對値增大。因此,能夠產生更大的推力。 —般而言,在不改變磁極單元的外型而增加推力產生 -----10 本紙張尺度適用中囤园家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚) 裳.-------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項#寫本頁) 4 4 8 4 8 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明( 磁鐵的排列的行數及列數時,在磁極單元與電樞單元的相 對移動中’若在電樞單元側之磁性電路的形成位置移動, 則因在行方向及列方向相鄰的磁極面的極性互不相同,所 以在電樞單元側的各位置之磁束的方向即頻繁的逆轉。爲 此,例如若考慮爲使電樞單元側的磁性阻抗變小而使用磁 性體部件時’則因在此磁性體部件中的各位置之磁束的方 向頻繁的變化,而在磁性體部件中產生渦電流。其結果, 除了使磁性阻抗變高,無法產生磁束密度較高的磁束,同 時其損失也變大。 因此,本發明的第1平面馬達裝置,即考慮此點,而 能將前述推力產生磁鐵排列爲2行2列的矩陣狀。此時, 在磁極單元與電樞單元的相對移動中,電樞單元側的各位 置之磁束方向的逆轉的頻率爲最小。因此,由於能維持磁 性阻抗較小的磁性電路,故除了能產生較大的推力同時其 損失也變小。再者,此場時,在爲了要產生對稱性良好的 高磁束密度的磁束而將推力產生磁鐵排列爲矩陣狀的磁極 單元中,因推力產生磁鐵的數目是最少,而能簡化磁極單 元的構成。 再者,在本發明的第1平面馬達裝置中,雖可考慮各 種之電樞線圈的磁極單元的對向面及推力產生磁鐵的磁極 面的外形,但亦可使與前述電樞線圈的前述磁極單元的對 向面的外形爲正方形,並使前述推力產生磁鐵的磁極面爲 正方形。此時,使磁極單元及電樞單元與互相垂直的2方 向中的一方的方向相關而相對移動,及與另外一方的方向 11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規丨各(21〇χ 297公釐) I —裝--------訂---------線 {請先閱讀背面之注意事項乒i.寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 448488 Λ7 __ B7 五、發明說明(1 ) 相關使其相對移動時’即能使供應至沿相對移動方向而排 列的電樞線圈的電流的形態相同。亦即,對互相垂直的2 方向而言,能使供應至電樞線圈的電流的形態對稱。因此 ,即能輕易的控制磁極單元及電樞單元的二維的相對移動 〇 此時,雖可考慮各種之電樞線圈的形狀及排列與推力 產生磁鐵的形狀及排列的關係,但亦可使前述電樞線圏的 前述電流路徑的各外邊長度大致爲前述電流路徑的內邊長 度的3倍,前述推力產生磁鐵的磁極面的一邊的長度大致 爲前述電流路徑的內邊長度的4〜5倍,前述推力產生磁鐵 的排列週期大致爲前述電流路徑的內邊長度的6倍。在此 情形中,推力產生磁鐵的排列週期爲將電樞線圏稠密的排 列爲矩陣狀時的排列週期的2倍之所謂最小整數倍,再者 ,也可使推力產生磁鐵一邊的長度爲電樞線圈的外形的 4/3〜5/3倍之所謂非整數倍。 再者,本發明的第1平面馬達裝置,能更進一步的爲 具備在前述磁極單元側之相反側,支撐前述電樞線圏之第 1磁性部件(43)。此時,因在電樞線圈的磁極單元側之相反 側的磁性電路係透過第1磁性部件而構成1所以除了能構 .成磁性阻抗低,安定的磁性電路之外’同時也能將磁束封 閉於第1磁性部件之中。因此’除了能夠在電樞線圏的配 設位置產生磁束密度高的磁束之外’同時也能防止磁性影 響到配設於與電樞線圏的磁極單元側爲相反側的部件。 再者,在本發明的第1平面馬達裝置中,能更進一步 __ 12 ik張尺度適用中國0家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之沒意事項vfii,寫本頁) 4^84 8 ...... 4^84 8 ...... 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明說明) 具備在前述電樞單元側之相反側,支撐前述推力產生磁鐵 的第2磁性部件(52)之構成。此時,由於電樞線圈之相反 側的磁性電路係透過第2磁性部件而構成,所以除了能構 成磁性阻抗低,安定的磁性電路之外,同時也能將磁束封 閉於第2磁性部件之中。因此,除了能在電樞線圈的配設 位置產生磁束密度高的磁束之外,同時也能防止磁性影響 到配設於電樞線圈的磁極單元側之相反側的部件。 再者,在本發明的第1平面馬達裝置中,能更進一步 的具備配置於前述電樞單元及前述磁極單元間,由非磁性 材料且是非導電性材料所構成,且係形成前述引導面的至 少1個的引導部件之構成。此處,非磁性材料係指,相較 於鐵等的磁性材料其透磁率非常小,且與空氣的透磁率幾 乎相等的材料。又,非導電性材料係指,相較於銅等的導 電性材料其導電率非常小,且與空氣的透磁率幾乎相等的 材料。此時,藉由將自磁極單元側吹出的空氣吹至引導部 件,使磁極單元與引導部件不接觸,而維持此非接觸狀態 。又,由於引導部件爲非磁性體且是非導電性體,因此不 致對磁極單兀產生的磁束造成影響。因此,由於能持續維 持做爲平面馬達裝置的推力,且能簡單的達成磁極單元與 引導部件(以及電樞單元)間的非接觸狀態,故能簡易的以 很小的推力進行高速的相對移動。 再者,在進一步具備上述引導部件的本發明的第1平 .面馬達裝置中,能更進一步的具備安裝於磁極單元、具有 將加壓氣體吹向前述引導面的吹出部(61),並透過既定的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i〇 X 297公釐〉 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注t事項爯λ寫本頁)
4484 B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(丨丨) 空隙而使前述磁極單元浮動支撐於前述引導面上的支撐部 件(54)之構成。此時,磁極單元係藉由自安裝於該磁極單 元的支撐部件的吹出部而向引導面吹出的加壓氣體的吹出 壓力,亦即,係藉由在支撐部件及引導面間的空隙之加壓 氣體的靜壓,而被浮動支撐於引導面上。然後,藉由將電 流供應至構成定子的複數個電樞線圈所產生的羅倫茲電磁 力,使磁極單元及支撐部件一體的沿引導面驅動。此處, 若將支撐部件的吹出部配置於構成磁極單元的磁鐵的附近 ,即能以更佳的效率使磁極單元浮動支撐,因此最好是進 行這樣的配置。 在進一步具備上述引導部件及支撐部件的第1平面馬 達裝置中,能更進一步具備包含前述引導部件,並在內部 形成排列前述複數個電樞線圏的密閉空間之基盤(21)的構 成。此時,因電流的供應而發熱的電樞線圈係收納於基盤 內部的密閉空間,故能降低熱對周圍環境的影響。此時’ 最好是以隔熱性高的部件形成基盤。 此情形中,能更進一步具備將冷媒供應至前述密閉空 間以冷卻前述各電樞線圈的冷卻裝置Γ79)之構成°此時’ 由於係藉由自冷卻裝置供應冷媒至密閉空間內而使各電樞 線圈以良好的效率冷卻,因此能使電樞線圈以良好的效率 冷卻,使熱對周圍環境的影響變小’且降低用以冷卻的消 耗電力。 再者,在進一步具備引導部件及支撐部件的第1平面 馬達裝置中,能更進一步的具備將前述複數個電樞線圈分 — 14 本&尺用中國國家標準(CNS)A4規格(21G X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項声λ寫本頁) 448488 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(丨>0 別收納的複數的外殼(36)之構成。此情形,相較於未設置 外殼時,能降低線圈的發熱所造成的熱對周圍環境的影響 。此時,最好是以隔熱性較高的部件形成外殼及引導部件 〇 此處,最好是更進一步具備個別的對卽述複數的外殼 內進行冷卻的冷卻裝置(79)。此時,即能個別的且有效率 的冷卻各外殼內的電樞線圈。 再者,亦能將前述各外殼的上面形成爲即述引導面之 構成。此實,由於外殼即爲引導部件,故不需另外準備與 外殼不同的引導部件’而能簡化其構成。 在進一步具備前述引導部件的第1平面馬達裝置中, 無論是否具備支撐部件,亦能更進一步的具備包含前述引 導部件,並在內部形成排列前述複數個電樞線圈的密閉空 間之基盤(21)的構成。此時,也因電流的供應而發熱的電 樞線圈係被收納於基盤內部的密閉空間,故能降低熱對周 圍環境的影響。此時’最好是也能更進一步具備供應冷媒 至前述密閉空間內,而冷卻前述電樞線圈的冷卻裝置(79) 之構成。 再者,在進一步具備引導部件的第1平面馬達裝置中 ,無論是否具備支撐部件,也能更進一步具備將前述複數 .個電樞線圈分別收納的複數的外殼(36)之構成。此情形, 相較於未設置外殼時,也能降低因線圈的發熱所造成的熱 對周圍環境的影響。此時,最好也能更進一步具備個別的 對前述複數的外殻內進行冷卻的冷卻裝置(79) ’再者’也 本紙張尺度適用中國0家標準(CNS)A4蜆格(210x 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項声,寫本頁) 4484 8 8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(G) 可使前述各外殼的上面形成爲前述引導面之構成。 自第2觀點而言,本發明的第2平面馬達裝置係含有 :具矩形的電流路徑(38)的複數電樞線圈沿引導面(21a)而 排列的電樞單元(25),及以相鄰的磁極面的極性互不相同 的方式排列、具矩形的磁極面的複數個推力產生磁鐵 (54a〜54d),及在與對向於前述電樞單元的前述推力產生磁 鐵的磁極面爲相反側的磁極面側,被配設於形成於相鄰的 前述推力產生磁鐵間的磁束路徑中、強化起磁力的內插磁 鐵(55a〜55d);相對於前述引導面被配置於與前述電樞單元 相反側的磁極單元(56);而前述電樞單元及前述磁極單元 係沿前述引導面的方向相對移動。 藉此,在磁性電路的構成時,因起磁力源爲推力產生 磁鐵及內插磁鐵這兩者,故能使起因於磁極單元,形成於 電樞線圈的電流路徑之磁束的磁束密度B的絕對値變大。 因此,能持續的降低電樞單元的消耗電力,並能持續的發 揮具有優異的控制性、推力線形性、及定位性的羅倫茲電 磁力驅動方式的平面馬達裝置的優點,並能藉由簡易的電 流控制來產生安定而較大的推力。 本發明的第2平面馬達裝置亦能與本發明的第1平面 馬達裝置相同的,使前述電樞線圈的前述磁極單元對向面 的外形爲正方形,並使前述推力產生磁鐵的磁極面爲正方 形之構成。然後,能使前述電樞線圈的前述電流路徑的各 外邊長度約略爲前述電流路徑的內邊長度的3倍,並可使 '前述推力產生磁鐵的磁極面的一邊的長度約略爲前述電流 本紙張尺度適用中S國家標準(CNSM4規恪(2i〇 X 297公釐) ------------I --------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項声大寫本頁) 4 4 8 4 8: Α7 _ Β7 五、發明說明(\士) 路徑的內邊長度的4〜5倍’亦可使前述推力產生磁鐵的排 列週期約略爲則述電流路徑1的內邊長度的6倍。 再者,亦能與本發明的第1平面馬達裝置相同的,更 進一步的具備在前述磁極單元側之相反側支撐前述電樞線 圈的第1磁性部件之構成。又,亦能更進一步的具備在前 述電樞單元側之相反側支撐前述推力產生磁鐵的第2磁性 部件(52)之構成,以及能更進一步具備配置於前述電樞單 元及前述磁極單元間’由非磁性材料且是非導電性材料構 成,而形成前述引導面的至少1個的引導部件之構成。 又,更進一步具備前述引導部件的第2平面馬達裝置 中,亦能與上述本發明的第1平面馬達裝置時相同的,更 進一步的具備安裝於前述磁極單元,具有將加壓氣體吹向 前述引導面的第1吹出部,並透過既定的空隙而將前述磁 極單元浮動支撐於前述引導面上的支撐部件之構成°且能 更進一步的具備包含前述引導部件,並在內部形成排列有 前述複數個電樞線圈的密閉空間的基盤之構成。又’可更 進一步的具備能個別的將前述複數個電樞線圈分別收納的 複數的外殻。 又,在更進一步具備基盤時,可更進一步的具備供應 冷媒至前述密閉空間內而冷卻前述各電樞線圈的冷卻裝置 之構成。又,在更進一步具備複數的外殼時,可更進一步 的具備個別的冷卻前述複數的外殼內的冷卻裝置’亦可成 爲在前述各外殻的上面形成前述引導面之構成° 上述具限定或附加條件之本發明的第2平面馬達裝置 17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
(請先閱讀背面之注意事項再寫本頁J Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4484 8 8 A7 ___ ____ B7 五、發明說明(〆) ,與同樣的具限定或附加條件之本發明的第1平面馬達裝 置之各個限定要素或附加要素均相的作用,而能夠獲得相 同的效果。 自第3觀點而言’本發明的第3平面馬達裝置,係具 備:至少具有1個磁鐵(5如〜Md)、並沿既定的引導面(21a) 而在二維方向移動的磁極單元(56);及安裝於前述磁極單 元、具有將加壓氣體吹向前述引導面的第1吹出部(61)、 並透過既定的空隙將前述磁極單元浮動支撐於前述引導面 上的支撐部件(54);相對於前述引導面被配置於前述電樞 單元的相反側,含有沿前述引導面而被配置於二維方向的 複數個電樞線圈(38)的定子(60)。 藉此,磁極單元藉由自被安裝於該磁極單元的支撐部 件的第1吹出部吹向引導面所吹出的加壓氣體的吹出壓力 ,亦即在支撐部件及引導面間的空隙的加壓氣體的靜壓, 而浮起並被支撐於引導面上。然後,藉由將電流供應至構 成定子的複數個電樞線圈而產生的羅倫茲電磁力,使磁極 單元及支撐部件成一體的沿引導面被驅動。 亦即,此時和以磁性的吸力做爲其驅動原理的可變磁 性阻抗方式的平面馬達裝置相較,電樞線圈存在於構成磁 極單元的磁鐵及定子側磁轭(yoke)之間,因此作用於磁鐵 及定子側磁軛之間的磁性的吸力較變小。因此’能夠使將 定子(磁極單元及其支撐部件)浮動支撐而需要供應加壓氣 體的氣體供應源的消耗電力變小。此處’若將支撐部件的 第1吹出部配置於構成磁極單元的磁鐵的附近’則能夠以 裳--------訂---------線 (请先閱讀背面之注意事項再寫本頁} 本紙張尺度適用中囵國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 :' 4484 8 a ^ A/ B7 五、發明說明(山) 更良好的效率來使磁極單元浮動支撐,因此最好是這樣配 置。 在本發明的第3平面馬達裝置中,前述支撐部件相對 前述磁極單元能爲拆裝自如的構成。此時,由於能使前述 磁極單元及支撐部件分離,因此能改善其維修性。 此處,在將前述磁極單元裝著至前述支撐部件時’也 可以是將爲了要抵抗由前述磁極單元與前述定子之間的磁 .性的吸力以及和前述磁極單元本身的重量的和所構成的重 力方向向下的力量,而使前述磁極單元浮動支撐的加壓氣 體吹向前述磁極單元的第2吹出部設置於前述支撐部件之 構成。此情形中,在將磁極單元裝著(組裝)至支撐部件時 ,由於係藉由自支撐部件的第2吹出部吹出的加壓氣體的 吹出壓力使磁極單元浮動支撐,因此,能夠防止因磁極單 元及前述定子之間的磁性的吸力而使磁極單元急激的被吸 往支撐部件側。因此,能容易的將磁極單元裝著至前述支 .撐部件。再者,在分離磁極單元及支撐部件時,自上述支 擦部件的第2吹出部吹出的加壓氣體的吹出壓力亦有助於 此分離作業。自而,能夠容易的進行磁極單元及支提部件 的組裝、分離作業,而更進一步的改善其維修性。 在此情形下’當然也可以將支撐部件的第1吹出部及 第2吹出部分別的連接至加壓氣體的供應源,而完全個別 的進行自第1吹出部的加壓氣體的吹出、及自第2吹出部 的加壓氣體的吹出,但是前述支撐部件也可更進—步具備 .,將吹出自第1吹出部的加壓氣體與吹出自第2吹出部的 本紙張尺度適用中囵國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再A寫本頁) 448488 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明() 加壓氣體切換的切換機構(70)。此時,將同一個加壓氣體 的供應源共通的連接至第1吹出部及第2吹出部,並藉由 .切換機構來切換兩者的吹出,便能夠簡化其裝置構成° 又,在本發明的第3平面馬達裝置中,前述支撐部件 最好是更進一步具備將該支撐部件朝前述引導面真空吸引 的吸引部(62),並藉由調整來自於前述第1吹出部的加壓 氣體的吹出壓力與前述吸引部所的真空吸力,而能夠控制 前述既定的空隙尺寸。此時,即使在引導面、或與支撐部 件的引導面對向的面的任何一部份具有某種程度的凹凸, 亦能抑制震動等,而能將引導面及與支撐部件的引導面對 .向的面之間的空隙(所謂的軸承間隙)維持在期望的尺寸。 再者,本發明的第3平面馬達裝置中,前述支撐部件 也可具備用以拆裝前述磁極單元的拆裝機構。此時,由於 磁極單元係藉由拆裝機構拆裝於支撐部件,因此,相對於 支撐部件即能容易的進行磁極單元的拆裝。 再者,在本發明的第3平面馬達裝置中,也可更進一 步具備於形成前述引導面,同時內部形成排列前述複數個 電樞線圈的密閉空間之基盤(21)。此時,因電流的供應而 .發熱的電樞線圏係被收納於基盤內部的密閉空間,因此, 能降低熱對周圍環境的影響。此時,最好是以隔熱性高的 部件形成基盤。 此處,能成爲更進一步具備供應冷媒至前述密閉空間 內’而冷卻前述各電樞線圈的冷卻裝置(79)之構成。此時 ’因係自冷卻裝置供應冷媒至密閉空間內,故能以良好的 ______20_ :氏張尺度剌中關家標準(CNS)A伐格(21G x 297公爱) -- 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注t事項再4·寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4484 8 ο Α7 _____Β?_____ 五、發明說明(θ) 效率冷卻各電樞線圏,因此電樞線圈即以良好的效率冷卻 ,而降低熱對周圍環境的影響’且也能夠降低用以冷卻的 消耗電力。 再者,在本發明的第3平面馬達裝置中,也可更進一 步成爲具備個別的將前述複數個電樞線圈分別收納的複數 的外殼(36)之構成。此時,相較於未設置外殼之情形’能 降低因線圈的發熱所造成的熱對周圍環境的影響。此時’ 最好是以隔熱性高的部件形成外殼及引導部件。 此處,最好是更進一步成爲具備個別的對前述複數的 外殼內進行冷卻的冷卻裝置(79)之構成°此時’能夠個別 的且有效率的冷卻各外殼內的電樞線圈。 再者,也可以在前述各外殻的上面形成前述引導面。 此時,由於外殻成爲引導部件,因此不需要另外準備不同 .於外殼的引導部件,而能簡化其構成。 自第4觀點而言,本發明的第4平面馬達裝置係具備 :至少具有1個的磁鐵(54a〜54d),沿著既定的引導面(2la) 在二維方向移動的磁極單元(56);形成前述引導面’同時 並在其內部形成有密閉空間之基盤(21);收納於前述基盤 的前述密閉空間內,包含沿著前述引導面以既定間隔被配 置於二維方向的複數個電樞線圈(38)的電樞單元(25) ’以及 供應冷媒至前述密閉空間內,冷卻前述各電樞線圏的冷卻 •裝置(79)。 藉此,在複數個電樞線圈之內,電流供應至與磁極單 元的磁鐵對向的電樞線圈,並藉由對應於此電流値及電流 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 裝--------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再々寫本頁) A7 4484 8 8 ______B7___ 五、發明說明(1) 方向而產生的羅倫茲電磁力而沿著引導面驅動磁極單元。 持續驅動磁極單元於某一個方向時,在每一個磁極單元的 移動位置均供應電流至與磁鐵對向的電樞線圏。因此,分 別供應有電流的電樞線圈雖會發熱,但是該電樞線圏係被 收納於基盤內部的密閉空間內,而在此密閉空間內由冷卻 裝置供應冷媒至各電樞線圈而使其冷卻。因此’電樞線圈 即以良好的效率冷卻,而使熱對周圍環境的影響變小’且 能夠降低用以冷卻的消耗電力。 在本發明的第4平面馬達裝置中’前述密閉空間可成 爲藉由被配置於與前述複數個電樞線圈的前述引導面爲相 反側的區劃部件(43),而被區劃爲收納前述複數個電樞線 圈的第1室(41)及由剩下的空間所構成的第2室(42) ’在前 述區劃部件上分別形成有流入口(43a)及流出口(43b),並能 在前述基盤內形成將供應自前述冷卻裝置的冷媒透過前述 流入口流入前述第1室之後,透過前述流出口而流出至前 述第2室的冷媒的路徑之構成。此時,由於在基盤內係形 成有使供應自冷卻裝置的冷媒透過流入口流入第1室之後 ’透過流出口而流出至第2室的冷媒的路徑,因此由於不 僅是藉由冷媒而直接的對收納了複數個電樞線圈的第I室 內進行冷卻,且也能在第2室側對區劃部件進行冷卻,其 結果能以更高的效率使電樞線圈冷卻。 此時,最好是更進一步具備在透過前述流出口流出的 冷媒的路徑中配置以高熱傳導材料所構成的2次冷卻葉片 (48)。此時,即能以更良好的效率冷卻電樞線圈的前述路 _______22 :氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2】0 X 297 -------- ---------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注音一?事項異,:.寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 A7 4484 8 b _____B7__ 五、發明說明(〆) 徑側。 再者,在本發明的第4平面馬達裝置中,也可成爲是 將前述基盤內的前述密閉空間區劃爲個別的收納前述各電 樞線圈的複數的小室’並在前述各小室分別形成供應自前 述冷卻裝置的冷媒的流入口及流出口之構成。此時,由於 係將各電樞線圈個別的收納至小室內’並在各小室分別形 成供應自冷卻裝置的冷媒的流入口及流出口,因此供應自 冷卻裝置的冷媒即透過流入口流入至各小室而自流出口流 出。因此能對小室內,亦即對電樞線圈進行個別而效率良 好的冷卻。在此情形下,也能更進一步成爲具備做爲前述 引導面、以覆蓋複數的小室的方式配置之板狀的非磁性體 •部件之構成。此時,在小室及非磁性體部件之間,亦可設 置空間。 再者,當然也可以間隔部件來間隔基盤內的密閉空間 而形成各小室,但前述各小室亦可由被配置於與前述複數 個電樞線圏的前述引導面爲相反側的板狀部件(43),及在 對向於前述板狀部件的側的面開口,同時藉由前述開口面 及相反側的面構成之前述引導面的箱型的複數的外殻(36) 所構成,而相對於前述各小室之冷媒的流入U及流出口亦 •可分別對應於前述外殼而形成於前述板狀部件之構成。此 時,只要在基盤的內部空間設置板狀部件,並在此板狀部 件上的既定位置預先配置可收納電樞線圈的複數的外殼, 即能在與該複數的外殻的板狀部件爲相反側的表面,形成 外觀上的一片板子(引導面)。因此,能以良好的效率來對 _______ ’ 23_ 氏張又度遇用中國國家標準(CNS)A4規格(2Ϊ0 X 297公爱) " 111 1111 -----111 ήδτ· — — 111 i [ I (請先閱讀背面之注意事項爯i.寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 4484 8 8 ____B7____ 五、發明說明(>|) 各小室,亦即,各外殼內的電樞線圈進行個別的冷卻’而 且也能容易的自一方向對基盤側(定子側)進行組裝。 在此情形下,前述各電樞線圏的端子〇9a、39b)可以 是自前述外殻的開口端露出,而在與此對應的前述板狀部 件部份設置該端子嵌合的插孔部(Π9Α、139B)之構成。此 時,只要將各外殼組裝至板狀部件,便完成對各電樞線圈 供應電流的配線。 再者,也可以是在前述基盤內的與前述板狀部件的前 述引導面爲相反側更進一步設置另外的空間(42),並能在 前述基盤內形成使供應自前述冷卻裝置的冷媒透過前述流 入口而流入前述各外殻之後,透過前述流出口而流出至前 述另外的空間的冷媒的路徑之構成。此時,由於在基盤內 形成有使供應自冷卻裝置的冷媒透過流入口而流入各外殻 之後,透過流出口而流出至另外的空間的冷媒的路徑,因 此不僅能藉冷媒而直接的對分收納有電樞線圈的各外殼內 進行個別的冷卻,且也能在另外的空間側對區劃部件進行 冷卻,結果即能以更高的效率對電樞線圈進行冷卻。 再者,最好是更進一步具備在透過由前述流出口而流 出的冷媒的路徑中配置以高熱傳導材料構成的2次冷卻葉 片(48)。此時,能以更良好的效率冷卻電樞線圏的前述路 徑側。 再者,在本發明的第4平面馬達裝置中,在前述各電 樞線圈係在其中央具有空間的環狀的線圈時,前述冷卻裝 置也可是自與前述各電樞線圏的前述引導面之相反側,透 24 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公釐) --------------裝--------訂---------線 (靖先閱讀背面之淡意事項声故寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 4484 8 8 五、發明說明 過前述各電樞線圈中央的空間’將冷媒供應至前述電樞線 圈的前述引導面側之構成。此時’能以良好的效率對各電 樞線圈中央的空間側的面及引導面側的面進行冷卻’而至 少能夠降低熱對引導面側的影響。 在此情形下,亦能更進一步的成爲設置對自前述各電 樞線圏的中央空間流向其周圍的冷媒的路徑進行限制的整 流葉片(46)之構成。此時,由於自各電樞線圈的中央的空 間沿該電樞線圈的引導面側的面流向位於既定位置的流出 口的冷媒的路徑,能以整流葉片限制,因此例如藉由使此 路徑成爲冷媒儘可能的均等的沿著各電樞線圈的引導面側 的面而流動的冷媒的路徑,即能對各電樞線圏的引導面側 的面進行均等的冷卻。 再者,在本發明的第4平面馬達裝置中,亦可是將複 數的冷媒供應用接頭(40)及至少一個的冷媒排出用接頭(39) 安裝於前述基盤,而前述冷卻裝置的一端係透過冷媒供應 管而連接至前述各冷媒供應用接頭,另外一端則透過冷媒 排出管而連接至前述冷媒排出用接頭之構成。此時,冷媒 透過冷媒供應管、及複數的冷媒供應用接頭而自冷卻裝置 供應至基盤內,而此冷媒通過基盤內的冷媒通路冷卻各電 樞線圈。因此冷卻而使溫度上升了的冷媒透過冷媒排出管 及冷媒排出用接頭而回到冷卻裝置,並在此處冷卻,而再 度供應至基盤內,冷卻各電樞線圈,然後再度回到冷卻裝 置。亦即,如此而循環的使用冷媒。因此,能以既定量的 冷媒常時冷卻電樞線圈,較爲經濟。 _ 25 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2Κ)χ297公g ) I i 111—— ----I 1— I ^ ·11111111 (请先閱讀背面之法意事項泽\寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4484 8 d 五、發明說明( >今) 自第5觀點而言,本發明的第5平面馬達裝置係具備 :至少有丨個磁鐵(54a〜54d),沿既定的引導面(21a)而在二 維方向移動的磁極單元(56);關於前述引導面,含有在前 述磁極單元之师丨沿細述〗丨_以既定_的被配置 於二維方向的複數個電樞線圈(38)的電樞單元(25);將該複 數個電樞線圈分別收納的複數的外殼(36) ° 藉此,在複數個電樞線圈內,電流供應至與磁極單元 的磁鐵對向的電樞線圈’並藉由對應於此電流値及電流方 向而產生的羅倫茲電磁力沿引導面驅動磁極單元。向某一 個方向持續驅動磁極單元時,在每一個磁極單元的移動位 置均供應電流至與磁鐵對向的電樞線圈◊因此,雖然分別 供應了電流的電樞線圈會發熱,但是由於該電樞線圈係被 個別的收納於外殼內’所以相較於未設置外殼時’能降低 線圈之發熱所造成的熱對周圍環境的影響。此時’最好是 以隔熱性高的部件形成外殼及引導面。 再者,在本發明的第5平面馬達裝置中’也可是更進 一步具備個別的對前述複數的外殼內進行冷卻的冷卻裝置 (79)之構成。此時,能以良好的效率分別的冷卻各外殻內 的電樞線圏。 再者,在本發明的第5平面馬達裝置中,亦可以是在 前述各外殻的上面形成前述引導面之構成。此時,由於外 殼即爲引導部件,因此不需要準備另外不同於外殻的引導 部件,而能簡化其構成。 自第6觀點而言,本發明的基台裝置係具備:本發明 26 ---------------------訂·------- (請先閱讀背面之注意事項%〜寫本頁) 本紙張尺度週用1f囵囤豕*右羊規格(210 X 297公髮Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 r,i 4484 8 8 at B7 五、發明說明(>t) 的平面馬達裝置(5〇);與前述磁極單元及前述電樞單元中 之一方一體移動的移動體(18);至少對分別供應至前述磁 極單元的前述電樞線圈的電流値及電流方向中之一方進行 控制的控制裝置(19、20)。 藉此,控制裝置至少對分別供應至前述磁極單元的前 述電樞線圈的電流値及電流方向之一方進行控制,而對期 望的並進方向或旋轉方向而言,使磁極單元及前述電樞單 •元做相對移動。因此,在具有優異的控制性、推力線形性 及定位性,同時也能以良好的精確度使移動體移動。 本發明的基台裝置,作爲更進一步具備能檢測出前述 磁極單元及前述電樞單元的位置關係的位置檢測系統(27、 31)之構成,前述控制裝置能根據前述位置檢測系統的檢測 結果,至少對分別供應至前述電樞線圈的電流値及電流方 向之一方進行控制。此時’根據位置檢測系統檢測出之磁 極單元與電樞單元間之正確的關係位置,控制裝置會至少 對分別供應至前述電樞線圈的電流値及電流方向之一方進 行控制,因此能非常正確的進行移動體的位置控制。 此時,前述控制裝即將根據前述位置檢測系統的檢測 結果,而特定出起因於前述磁極單元的磁束路徑與前述電 樞線圈的電流路徑分別交叉的區域^並能根據此特定之交 叉區域而至少對分別供應至前述電樞線圏的電流値及電 '流 •方向之一方進行控制。此時之控制裝置’首先根據位置檢 測系統的檢測結果,特定出起因於磁極單元的磁束路徑與 電樞線圈的電流路徑分交叉的區域。接著’控制裝置根據 27 本紙張尺度適用中囷囷家標準(CNS)A4規格(210x297公釐) _ I 裝--------訂··--------線 (請先閱璜背面之';i意事項再t寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4484 8 8 五、發明說明(/) 特定的交叉區域,而至少求出成爲期望的驅動方向及驅動 力之分別供應至各電樞線圈的電流値及電流方向之一方。 然後,控制裝置根據如此而求得的結果’而至少控制分別 供應至各電樞線圈的電流値及電流方向中之一方。因此’ 能以良好的精確度使移動體移動。 再者,若起因於磁極單元的磁鐵(推力產生磁鐵)的磁 束密度的分布在電樞線圏的配設位置大致均勻’且流入電 樞線圈內的電流的電流密度亦大致相同時’控制裝置即能 根據前述交叉區域的體積,而至少求出分別供應至各電樞 線圈的電流値及電流方向中之一方。更進一步的’若電樞 '線圈的電流路徑的形狀在磁束方向約略相同’控制裝置即 能根據起因於磁極單元的磁束與電樞線圏之與磁極單元的 對向面的交叉面的面積,而至少求出分別供應至各電樞線 圈的電流値及電流方向之一方。 自第7觀點而言,本發明的曝光裝置係具備:射出曝 光用的能量束的照明系統(10),及配置於前述能量束的路 徑上搭載有物體的本發明的基台裝置(30)。藉此,由於係 將配置於能量束的路徑上的物體搭載於本發明的基台裝置 ,並以良好的精確度控制該物體的位置,因此能以良好的 精確度進行曝光。 本發明的曝光裝置,可藉由前述能量束對前述物體進 行曝光,而獲得轉寫了既定圖案的基板(W)。此時,因做 爲曝光對象的基板的位置控制係由本發明的基台裝置以良 好的精確度進行,因此能以良好的精確度將既定的圖案轉 __ 28 各紙诋虼S通用中园國家標準(CNS)A4規格(2t〇 χ 297公釐 -------------裝--------訂·--------線 (琦先閱讀背面之注音?事項异4寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4^84 8 8 Λ7 __B7_ 五、發明說明(>心) 寫至基板。 自第8觀點而言,本發明的曝光裝置的製造方法係包 含:提供射出曝光用能量束的照明系統(10)的製程;提供 本發明的平面馬達裝置(50)的製程;提供與前述磁極單元 及前述電樞單元之一方一體移動的移動體(18)的製程;及 提供至少對分別供應至前述磁極單元的前述電樞線圈的電 流値及電流方向之一方進行控制的控制裝置(19、20)的製 程。藉此,將照明系統、平面馬達裝置、移動體、控制裝 置及其他各種的部件進行機械性的、光學性的及電性的組 合調整,即能製造本發明的曝光裝置。 本發明的曝光裝置的製造方法,可更進一步包含提供 能檢測出前述磁極單元以及前述電樞單元的位置關係的位 置檢測系統的製程。此時,跟據檢測系統檢測出的磁極單 元以及電樞單元的正確的位置關係,即可製造出能進行移 動體的位置控制的曝光裝置。 再者,在微影製程中,藉使用本發明的曝光裝置對基 板進行曝光,而將既定的圖案轉寫至基板,即能製造出具 有微細圖案的元件。因此,自其他的觀點而言,本發明係 使用本發明的曝光裝置所製造出的元件,又,本發明也可 以說是在微影製程中,藉使用本發明的曝光裝置的製造方 法所製造出的曝光裝置,而將既定圖案轉寫至前述基板的 元件的製造方法。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4&格(210 X 297公S ) ---------------------訂--------I {請先閱讀背面之注意事項再4寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4484 8 β α7 ___Β7_ 五、發明說明(4 ) [圖式之簡單說明] 圖1係顯示本發明的一實施形態的曝光裝置之構成槪 要圖。 圖2A及圖2B係顯示圖1的基台裝置的構成圖。 圖3係顯不構成圖1的基台裝置的平面馬達裝置之轉 子的立體圖。 圖4係顯示圖3的轉子的組裝中狀態的立體圖。 圖5係構成圖4的轉子的磁極單元之分解立體圖。 圖6A〜6C係顯示圖5的複合磁鐵體的構成的圖。 圖7係構成圖3的轉子的氣動滑板的仰視圖。 圖8A及圖8B係顯示圖7的氣墊的例子的圖。 圖9係以模式顯示氣動滑板內的加壓空氣的供應路徑 及真空用通路的圖。 圖10A〜10D係用以說明將磁極單元組裝至氣動滑板的 順序的圖,且係以截面圖顯示氣動滑板部份的圖。 圖Π係顯示構成圖2的平面馬達裝置的定子的電樞線 圏的立體圖。 圖12係擴大顯示圖2的圓A內附近的圖。 圖13係顯示圖12的外殻的立體圖。 圖14係圖1的外殼的分解圖。 圖15Α係顯示任意的取出圖2Β的外殻之一的俯視圖 ,圖15Β係圖15Α的Β-Β線截面圖。 圖16係顯示圖2Β的外殻內的電樞線圈的端子、及與 其對應設置於定子磁軛的插孔的圖。 _ 30 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) ------------裝--------訂.--------線 (請先閱讀背面之注意事項爯-马寫本頁) Α7 Β7 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明(>$) 圖17係用以說明圖1的曝光裝置的掃描曝光原理的圖 〇 圖18係在構成圖1的基台裝置的平面馬達裝置中,用 以說明磁性電路的立體圖。 圖19Α及圖19Β係用以說明圖18的磁性電路之一的 圖。 圖20Α及圖20Β係用以說明在本說明書中與電樞線圏 有關的表現的定義的圖。 圖21Α-圖35Β係用以說明作用於電樞線圈的羅倫茲 力的例子的圖。 圖36Α及圖36Β係顯示供應至電樞線圏的電流的例子 的圖。 圖37係用以說明使用於圖1所示的曝光裝置的元件製 造方法的流程圖。 圖38係圖37的晶圓處理步驟(步驟204)的處理的流程 圖。 圖39A-39F係用以說明使用千斤頂機構將磁極單元安 裝於氣動滑板的順序的圖。 圖4〇Α及圖40Β係用以說明磁極單元及氣動滑板的第 1變形例的圖。 圖41係用以說明磁極單元及氣動滑板的第2變形例的 圖。 圖42Α及圖42Β係用以說明磁極單元及氣動滑板的第 3變形例的圖。 31 請 先 閲 讀 背 δ 意 事 項 4 ii 寫 本 頁 襄 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i〇 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消t合作社印製 4484 8 8 A7 ________ B7______ 五、發明說明(J) 圖《Α及圖4〗B係顯示基盤的變形例的圖。 圖44係顯示具有2個轉子的平面馬達裝置的變形例的 立體圖。 [用以實施發明之最佳形態] 以下’根據圖1〜圖38說明本發明的一實施形態。圖 1係槪略的顯示本發明的一實施形態的曝光裝置100全體 的構成。此曝光裝置100係所謂的步進掃描曝光方式的掃 描型曝光裝置。 此曝光裝置100,係具備:照明系統10、保持形成有 既定圖案的標線板R之標線板基台RST、投影光學系統PL 、將做爲基板的晶圓W在XY平面內之XY二維方向驅動 之做爲基板基台的基台裝置30、及此等之控制系統等。 例如日本專利公報特開平9-320956號所揭示般,前 述照明系統10,係由光源單元、快門、2次光源形成光學 系統、分光器、集光透鏡系統、標線板遮板、及結像透鏡 系統(以上均未圖示)所構成,並將照度分布大致均勻的曝 光用照明光射向圖1的鏡子Μ。然後’此照明光的光路因 鏡子Μ而曲折向鉛直下方,而以均勻的照度照明標線板R 上的矩形(或圓弧狀)的照明區域IAR(參照圖Π)°在本國 際專利申請所指定的指定國或所選擇的選擇國的國內法令 容許的限制下,引用上述的公報及美國專利的揭示做爲本 '說明書記載的一部份。 標線板R,係例如說藉由真空吸附而被固定於前述標 _ __ 32 _ IS尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱1 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之事項再4寫本頁) 4484 8 8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(7/σ) .線板基台RST上。又,此標線板基台RST,能藉由線性馬 達等所構成的標線板驅動部(圖示省略)向既定的掃描方向( 此處爲Υ軸),在未圖示的標線板基盤上以指定的掃描速度 進行移動。 在標線板基台RST上固定有反射來自標線板雷射干涉 計(以下,稱「標線板干涉計」)16的雷射光束的移動鏡15 。然後,藉由此標線板干涉計16,以例如說約0.5〜lnm左 右的解析度常時的檢測標線板基台RST在基台移動面內的 位置。 將來自於標線板干涉計16的標線板基台RST的位置 資訊送到基台控制系統19,並透過基台控制系統19而送 到主控制裝置20,基台控制系統19則根據來自主控制裝 置20的指示,並根據標線板基台RST的位置資訊而透過 標線板驅動部(圖示省略)驅動標線板基台RST。 在圖1中,前述投影光學系統PL係被配置於標線板 基台RST的下方,並以其光軸AX(與照明光學系統的光軸 ΪΧ —致)的方向做爲Z軸方向,此處,係使用由沿著光軸 AX方向以既定間隔而配置的複數片的透鏡物件所構成的 屈折光學系統 > 並使其成爲兩側遠心的光學配置。此投影 光學系統PL係具有既定的投影倍率,例如1/5(或者是1/4) 的縮小光學系統。因此,若是以來自照明系統10的照明光 對標線板R的照明區域IAR進行照明,則通過此標線板R 的照明光即透過投影光學系統PL而使標線板R的電路圖 案的縮小像(部份倒立像)形成於表面塗有光阻劑的晶圓W ___ 33 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) (請先33讀背面之注意事項再:^寫本頁) ί 言 τ 4 4 8 4 8 6 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(π丨) 上的曝光區域ΙΑ。 前述基台裝置3〇,具備:基盤21 '透過約數/zm左右 的間隙而藉由後述的氣動滑板而浮起並被支撐於此基盤21 .的上面的基板平台18、及於XY平面內在二維方向驅動此 基板平台18的驅動裝置50。作爲驅動裝置5〇,此處係使 用由設置(埋入)於基盤21的上部的定子60、及被固定於基 板平台18的底部(基盤對向面側)的轉子51所構成的平面 馬達裝置。在以下的說明中,爲方便起見,而稱呼此驅動 裝置50爲平面馬達裝置50。 晶圓W,例如說,係藉由真空吸附而被固定於前述基 板平台18上。再者,在此基板平台18上也固定有反射來 .自於晶圓雷射干渉計(以下,稱之爲「晶圓干涉計」)31的 雷射光束的移動鏡27。然後,藉由配置於外部的前述晶圓 干涉計31,而以例如約0.5〜inm左右的解析度常時的檢測 基板平台18在XY面內的位置。此處,如圖2B所示的, 實際上係在基板平台18上設置了:具有垂直於做爲掃描方 向的Y軸方向的反射面的移動鏡27Y、及具有垂直於做爲 非掃描方向的X軸方向的反射面的移動鏡27X ;而晶圓干 涉計31雖然在掃描方向係設置1軸,並在非掃描方向係設 .置2軸,但是在圖1中僅代表性的顯示了移動鏡27、晶圓 干涉計31。基扳平台18的位置資訊(或速度資訊)被送到基 台控制系統19,並透過基台控制系統19而傳送到主控制 裝置20。基台控制系統19即根據來自於主控制裝置20的 指示,並根據前述位置資訊(或速度資訊),藉由透過電流 ' 34 I U5P-- (請先閱讀背面之注意事項再々寫本頁) •Y5 Γ ί 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(々>) 驅動裝置22來控制平面馬達裝置50,而控制基板平台18 在XY面內的移動。 而且,在圖1的曝光裝置100中,設置有用以檢測出 晶圓W表面的前述曝光區域IA內部分及其附近的區域的 Z方向(光軸AX方向)的位置,做爲斜入射光式的聚焦檢測 系統(焦點檢測系統)之一的,多點聚焦位置檢測系統。此 •多點聚焦位置檢測系統係由未圖示的照射光學系統及受光 光學系統構成。有關此多點聚焦位置檢測系統的詳細的構 成’例如於日本專利公報特開平第6-283403號及與此對應 的美國專利第5,448,332號等已有揭示。在本國際專利申 請所指定的指定國或所選擇的選擇國的國內法令容許的限 制下,引用上述的公報及美國專利的揭示做爲本說明書的 記載的一部份。 此處,以前述平面馬達裝置50及其附近的構成部份爲 中心,根據圖2A〜圖16更進一步詳述基台裝置30的各構 成部份。圖2A係顯示剖開此基台裝置30之基盤21部份 的槪略前視圖;圖2B則係顯示其俯視圖。 如圖2A及圖2B所示的,基板平台18係由包含聲音 線圈馬達(voice coil motor)等的支撐機構32a、32b、32c以 不同的3點的被支撐於轉子51的上面(與基盤對向面爲相 反側的面),而能相對於XY面進行傾斜及在Z軸方向之驅 動。雖在圖1省略其圖示,但實際上,支撐機構〜32c .可透過未圖示的驅動機構而由圖1的基台控制系統19進行 獨立的驅動控制◊ 35 -------------裝·-------訂·-------線 (請先閱讀背面之注意事項再v^本頁) 本紙張尺度適用+國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消貲合作社印製 ^484 8 8 ΑΊ _ . Β7 五、發明說明(3¾) 如圖3及圖4所示的,構成平面馬達裝置5〇的轉子 .51係由:做爲一種空氣靜壓軸承裝置的支撐部件的氣動滑 板57、及被安裝於此氣動滑板5 7的磁極單元56所構成^ 如圖5的分解立體圖所示的,磁極單元56係由:複合 磁鐵體53、及由上方卡合至此複合磁鐵體53的磁性體材 料所構成的磁性體部件52所構成。其中,磁性體部件52 的上面透過前述支撐機構32a〜32c設置有基板平台18。又 ,在磁性體部件52的X方向的兩端部則設置有凸緣部52a 、52b。 前述複合磁鐵體53係由:以相鄰的磁極面的極性互爲 不同的方式’排列爲2行2列的矩陣狀之4個推力產生磁 鐵54a、54b、54c、54d,及分別配設於由相鄰的2個推力 產生磁鐵(54a、54b)、(54b、54c)、(54c、54d)、(54d ' 54&)在磁性體部件52側所形成的磁束路徑中之內插磁鐵 55a、55b、55c、55d 所構成。 圖6係顯示用以說明構成此複合磁鐵體53的各磁鐵的 構成及尺寸的圖。其中,圖6A係顯示複合磁鐵體53的俯 視圖、圖6B係顯示自圖6A的-Y方向看過去的側視圖、 圖6C係顯不自圖6A的+X方向看過去的側視圖。再者, 在圖6A〜圖6C中,在可看見磁極面時,在其磁極面上以 圓圈圈住其極性(N或S)以做記號,而在無法看見磁極面時 ,則以引線來指示其磁極面,並記上其極性(N或S)。如此 圖6A〜圖6C所示的,推力產生磁鐵54a〜54d係分別由同 一厚度、同一形狀的永久磁鐵所構成,並具有一邊的長度 36 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------------—訂------— II (請先閱讀背面之注意事項再步 1ΡΪΓ本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ ^84 Q q Α7 Β7 五、發明說明hf) 爲4L的正方形的磁極面。同時,推力產生磁鐵54a〜54d 係在同一平面上被排列爲2行2列的矩陣狀,並在X方向 及Y方向具有寬度爲2L的間隙。又,在X方向相鄰的推 力產生磁鐵54a、54d及推力產生磁鐵54b、54c,其相鄰 的磁極面的極性爲相反。又,在Y方向相鄰的推力產生磁 鐵54a ' 54b及推力產生磁鐵54c、Md,其相鄰的磁極面 的極性爲相反。再者,本實施形態中,係使推力產生磁鐵 54a、54c在磁性體部件53側的磁極面的極性爲S,並係使 推力產生磁鐵54b、永久磁鐵54d在磁性體部件53側的磁 極面的極性爲N。 又,內插磁鐵55a〜55d係分別由同一厚度、且俯視爲 4LX2L的長方形狀的永久磁鐵所構成,並以相鄰的2個推 力產生磁鐵(54a、54b)、(54b、54c)、(54c、54d)、(54d、 54a)能分別的埋入相互間的寬度爲2L的空隙之方式,配置 於側面視之由推力產生磁鐵54a〜54d的上面所形成的假想 平面上。此等內插磁鐵55a〜55d具有與推力產生磁鐵 54a〜54d的磁極面成垂直的磁極面,此等磁極面,以俯視 成分別具有與相鄰的推力產生磁鐵54a〜54d的磁極面的極 性爲相反極性的方式配置。 回到圖4,前述氣動滑板57,具有以俯視成『田』字 .的形狀,並以低熱膨脹的陶瓷材料所形成。此處,對此氣 動滑板57做更進一步的詳細敘述。 圖7係顯示氣動滑板57的仰視圖。如此圖7所示的, 在氣動滑板57的底面(基盤21的對向面)以既定間隔交互 37 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) mu ] ^1 1 I ϋ n n 9 n m I (請先閱讀背面之达急事項再匁寫本頁) 44q d A7 B7 五、發明說明 的配置了做爲第1吹出部的氣墊61及做爲吸引部的氣袋 62。如圖8A所示的,作爲氣墊61,係使用在角落部形成 有既定深度,此處爲約左右的L字狀的溝槽63的 長方形的氣墊。在各溝槽63的角落部份形成有僅比溝槽 63略深的圓形的凹部64,此凹部64的中央形成具有噴出 做爲加壓氣體的空氣噴出用噴嘴之功能的圓孔&。 再者,如圖8B所示的,亦可使用沿著4邊配置溝槽 • 63之型式的氣墊61’。 如圖9之模式顯示的,在氣動滑板57的內部形成有加 壓空氣的供應路徑66及真空用的通路68。其中,加壓空 氣的供應路徑66的一端係透過形成於氣動滑板57的上面 中央部的開口而連接至***氣動滑板57的內部的軟管33A 的一端。此軟管33A的另外一端則連接至空氣泵59(參照 圖1)。 加壓空氣的供應路徑66分歧爲第1通路67a及第2通 路67b。第1通路67a係用以將空氣供應至前述各氣墊61 的通路,其出口側到達氣動滑板57的底面,並連接至各氣 墊61。第2通路67b其出口側到達氣動滑板57的上面。 此上面側的開口端部,因具有將加壓空氣吹向上方之一種 噴嘴的功能,因此以下稱此開口端部爲噴嘴69。第2吹出 部係由此噴嘴69所構成。 此處,在第1通路67a及第2通路67b的分歧部,設 置有做爲切換機構的通路切換閥70。當閥體71在圖9中 以實線所示的第1位置之狀態下,供應自空氣泵59的加壓 38 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再#寫本頁) 言
T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
五、發明說明U卜) tv 空氣透過第1通路67a流入各氣墊61。再者,當閥體71 在圖9中以假想線(一點鏈線)所示的第2位置之狀態下, 供應自空氣泵59的加壓空氣透過第2通路67b而自噴嘴 的吹向上方。更進一步的,在閥體71位於第1位置及第2 位置之間的第3位置之狀態下,加壓空氣並不流入第1通 路或第2通路。此通路切換閥70的切換係以手動進行。再 者,也可由主控制裝置20進行通路切換閥70的切換。 前述真空用的通路68,其一端係透過形成於氣動滑板 57的上面中央部的開口***氣動滑板57內部,連接於一 端被連接至未圖示之真空泵的軟管33B的另外一端。又, '此真空用的通路68的另外一端,係連接至設置於氣動滑板 57的底面的各氣袋62。再者,如上所述的,雖然軟管33A 、33B均連接至氣動滑板57,但是在圖3、圖4中,僅代 表性的顯示了軟管34。 其次,如圖4所示的,根據圖10A〜10D說明在對氣動 滑板57安裝磁極單元56時各部的作用。 首先,如圖10A所示的,在氣動滑板57裝載至基盤 21上的狀態下,將前述通路切換閥70切換至第2位置, '使加壓空氣(白色的箭頭)自噴嘴69吹向上方。在此狀態下 ,將磁極單元56傳遞至氣動滑板57的上方,使其降下既 定量,當磁極單元56的4個推力產生磁鐵54a〜54d的下端 部自上方嵌合至氣動滑板57的各開口時,如圖10B所示 的,加壓空氣即噴至磁極單元56的凸緣部52a、52b以及 內插磁鐵55a〜55d的底面。磁極單元56便可藉由此加壓空 39 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------------裝.— (請先閱讀背面之注意事項再浐乌本頁) 訂. .線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 B7 五、發明說明(y) 氣的噴出壓力,而不接觸的浮起並被支撐。亦即,此時在 磁極單元56及基盤21內的後述之定子磁軛之間,因磁性 吸力的作用,而產生與磁性吸力以及磁極單元56本身重量 之總和的向下的力量相當之向上的力量(浮起力)。 然後,若是自磁極單元5 6的上面施加上力量而做稍微 '的押壓’磁極單元56便會完全的嵌合至氣動滑板57。而 且’如圖10C所示的,藉由將通路切換閥70切換至第3 位置,即可將磁極單元56組裝至氣動滑板57。藉此,完 成圖3的轉子51。 再者,此處雖爲了說明上的方便,對僅將磁極單元56 組裝至氣動滑板57做了說明,但在將基板平台18等安裝 至磁極單元56的狀態下,當然亦可將此等安裝至氣動滑板 57。此時與上述相同的方式進行安裝既可 然後,在轉子51組裝完成後,如圖10D所示的,藉 將通路切換閥70切換至第1位置,同時將未圖示的真空泵 打開,便能夠透過例如說約5/zm左右的間隙而使轉子51 及基板平台18等全體浮起並被支撐於基盤21上面的上方 。亦即,藉由相當於轉子51及基板平台18等整體的本身 的重量及前述磁性的吸力及未圖示的真空泵的真空吸力(供 應壓力)之總和的向下的力量,及供應自空氣泵59並透過 氣墊61而向基盤21的上面吹出的加壓空氣的壓力的向上 的力量,亦即,轉子51底面及基盤21上面之間的空氣層 的靜壓(所謂縫隙內壓力)間的平衡,即能使此空氣層的厚 度,亦即,軸承間隙維持在期望之値。如此,在本實施形 _ 40 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公髮) -- (請先閱讀背面之注意事項再ifir本頁) •V6 Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 448^S8 A7 --------B7 五、發明說明) •態中’氣動滑板57即構成一種真空供壓型的空氣靜壓軸承 〇 回到圖1 2 ’基盤21具備俯視成正方形且上面開口的厚 度很薄的中空箱型容器35,及被埋入至此容器35內之內 部空間的定子60。在基盤21的上面(面對轉子51的面)形 成有轉子51的引導面21a。如圖2B所示的,在本實施形 態中’此引導面21a係以稠密的矩陣狀(此處爲8行8列的 矩陣狀)而被配置於容器35內的內部空間。係由俯視成正 +方形8X8=64個的陶瓷製的外殼36的上面所構成。此處, 以陶瓷做爲外殼36的材料係因陶瓷具有低熱膨脹性,且係 爲實質上不致遮斷磁束之實質上的非磁性材料且也是非導 電材料。再者’作爲外殼36的材料,除了陶瓷之外,也可 使用熱膨脹率低、相較於鐵等的磁性材料其透磁率非常的 小’與空氣的透磁率幾乎相等的實質上的非磁性材料,且 '相較於銅等的導電性材料其導電率非常的小,與空氣的透 磁率幾乎相等的非導電材料。 各外殼36的底面(下面)爲開口之中空的箱型,其內部 收納有既定厚度的電樞線圈38。如圖2B所示的,此電樞 線圈38’係使用與各外殼36的內面大致接觸的中空的正 方形線圈,其中央的空間爲一邊大致成L的正方形。亦即 ’在圖2B中雖僅顯示1個電樞線圈38,但實際上在各外 殼36內均各收納有1個電樞線圈38(參照圖2A)。藉由這 些電樞線圈38構成電樞單元25。
如圖11所示的’電樞線圈38係具有一邊的長度爲3L -------------裂--------訂---------線 (請先閲讀背面之;t意事項再彳寫本頁) 本紙ϋ度適用中國國家標準(CNSM4規 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 48^8Q a: ____ B7 五、發明說明(V) 的正方形的底面(與XY平面平行的面),在與z軸平行的 中心軸CX附近具有貫通Z方向的中空部之角柱狀之構成 。此中空部的截面形狀爲一邊的長度爲L的正方形。來自 未圖不之電流驅動裝置的電流透過端子39a及端子39b, 供應至此電樞線圏38。而且,所供應的電流以大致一樣的 電流密度(體積密度)而流於中心軸CX的周圍。再者,流入 電樞線圈38之電流的電流値及電流方向,係由基台控制系 統19透過電流驅動裝置而控制。 回到圖2,在容器35的底面,其中央部連接有1個冷 媒排出用接頭49,同時對應於各電樞線圈38分別連接有1 個做爲冷媒供應用接頭的冷媒注入用接頭40。冷媒排出用 '接頭49,係透過冷媒排出管93連接至設置於圖1的冷卻 裝置79內部的冷凍機,又,冷媒注入用接頭40係透過冷 媒供應管92連接至設置於圖1的冷卻裝置79內部的冷媒 供應機。亦即,在本實施彤態中,自冷卻裝置79經過冷媒 注入用接頭40而供應至基盤21內之冷媒,在冷卻基盤21 內部後,透過冷媒排出用接頭49而回到冷卻裝置79,在 此處被冷卻後再度供應至基盤21內,如此而循環的使用冷 媒。此處之冷媒,係使用“氟羅利那多”(商品名)。 圖12係擴大顯示圖2A的圓A內附近。如此圖12所 示的,基盤21的內部配置有做爲將內部空間(密閉空間)區 劃爲上側第1室41及下側第2室(另外的空間的板狀的 磁性體所構成的區劃部件(及板狀部件)的定子磁軛43 °此 定子磁軛43,係自上方裝載至形成於容器35之內壁的段 ' 42 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210^ 297公釐) ---—— — — — —---I f -----— i I 訂·-----I I I (請先閱讀背面之沒意事項再4寫本頁) 4 A7 B7 五、發明說明(比°) 部,並與容器35的底面保持既定的空隙而與該底面平行配 置。而且,在此定子磁軛43的上面配置有在內部收納電樞 線圈38的前述陶瓷製的外殼36 °如圖13的立體圖所示的 ,在各外殼36的內底面(圖12中之上面)一體的設置有由 自其壁側的內面向外殼中心放射狀的延伸的16條的L字 狀部件所構成的整流葉片46 °此整流葉片46的功用如後 所敘述。 如圖I4所示的,前述冷媒注入用接頭40,係具有螺 栓頭部40a,及具有與此螺栓頭部40a —體化之2段的段 部的軸部40b之具梯段的螺栓狀部件》在此冷媒注入用接 頭40形成有軸方向的冷媒通路4〇c。軸部40b,具有鄰接 於螺栓40a並在其外周形成有公螺紋的螺絲部40d,在此 螺絲部40d的前端側其直徑小於螺絲部40d的直徑的中徑 部40e,以及在其更前端直徑更小的小徑部40f。在小徑部 '40f及中徑部40e的交界處形成有段部4〇h。又,在螺栓頭 部40a之軸部的相反側,連接有與圖1的冷卻裝置79內部 的冷媒供應機的冷媒吐出口·相連接之冷媒供應管92。 回到圖12,在前述定子磁軛43之對應於各電樞線圏 38的中央的空間的位置,分別形成由圓孔所構成的流入口 43a,並在此流入口 43a的底面側形成既定深度的埋頭孔 43c(參照圖14)。 圖12中,係在螺絲部40d結合至形成於容器35的底 壁的螺絲孔35a的狀態下,將冷媒注入用接頭40安裝至容 器35。此圖4的安裝狀態中,軸部40b的小徑部40f(參照 43 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項#I寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(ul) 圖14),係被***形成於定子磁軛43的流入口 43a,而前 •述埋頭孔43c的內部’則***有〇環47。此〇環47係以 段部40h(參照圖丨4)押住。又,此圖I2的安裝狀態中,定 子磁軛43的底面(下面)密接有由高熱傳導材料所構成的2 次冷卻葉片48。此2次冷卻葉片48 ’係由冷媒注入用接頭 40的段部40g(參照圖14)及定子磁輕43所挾持。 圖15A係顯示任意的取出圖2B之外殻:36之一的俯視 圖,圖15B係顯示圖15A的B-B線截面圖。如這些圖所 示的,在外殻36的內周面及電樞線圈38的外周間,在4 ‘角的部份形成有空間部,在對應於此空間部的定子磁軛43 的部份形成有冷媒的流出口 43b。 而且,在本實施形態中,如圖15B中以實線箭頭C所 示的,在由各外殻36及定子磁軛43所形成的小室內,冷 媒透過冷媒注入用接頭40的冷媒通路40c而自基盤21的 底面側供應至各電樞線圈38的中央的空間,此冷媒,係透 過電樞線圏38及外殼36之間的空間(整流葉片48相互的 空間),而沿著電樞線圈38的上面流向外周部,並透過前 ’述流出口 43b流至形成於定子磁軛43及外殻36間之第2 室42內。 亦即,本實施形態中,在基盤21內形成有自冷卻裝置 79所供應的冷媒透過流入口 43a流至各外殻36內之後, 透過流出口 43b而流出至第2室42的冷媒的路徑(參照箭 頭C)。 此處,外殻36內不具有整流葉片46時,冷媒係自電 44 本绒張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公发) -------------裝--------訂---------線 (請先閒讀背面之注意事項再苯寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4ύ8^ Q Q Α7 Β7 五、發明說明(γ) 樞線圈38的中央的空間通過最短的距離而流向流出口 43b 。但是,如此則僅對電樞線圏38的上面進行部份的冷卻。 因此,爲了強制的作出如圖15A中以箭頭所示的放射線狀 的冷媒路徑,而設置了 16片的整流葉片46。 其次,參照圖Μ的分解圖簡單的說明基盤21的各構 成元件的組裝方法。 首先,將0環47裝至冷媒注入用接頭40的小徑部 40f,在此狀態下,自下方分別將各冷媒注入用接頭40安 裝至容器35的底壁。又,也將冷媒排出用接頭49結合安 裝於容器35的底壁。 其次,自上方將各2次冷卻葉片48***至露出於容器 35底壁的上部的各小徑部40f,並將各2次冷卻葉片48的 中央部下面壓接至各冷媒注入用接頭40的段部40g。接著 ,自上方組裝定子磁軛43並將各Ο環47壓入各埋頭孔 43c ° 然後,最後在預先將電樞線圈38置入外殼36內的狀 態下,將各外殼36定位於定子磁軛43的上面並依序組裝 。此處,雖在到目前爲止所說明的各圖中均省略其圖示, 但實際上如圖16所示的,電樞線圈38的端子39a、39b係 自各電樞線圏38(或各外殼36)接觸定子磁軛43的部份露 出。對應於這些端子39a、39b的定子磁軛43的部份,設 置有與這些端子39a > 39b嵌合的插孔部139A、139B。亦 即,僅將各外殼36組裝至定子磁軛43上即完成用以供應 電流至各電樞線圈38的配線。藉此順序,則僅需自下方或 45 本紙張尺度適用中园國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------I I I f ----------—訂 *1 I 1 I I — II (請先閲讀背面之注意事項再y 本頁) ^8 4^8, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明(lH) 上方將各構成元件組裝至容器35,即能完成基盤21。 如圖Π所示的,本實施形態的掃描型曝光裝置100, 標線板R係在具有其長軸方向爲相對垂直於標線板R的掃 描方向(Y軸方向)的長方形(狹縫狀)的照明區域IAR被照明 ,標線板R在曝光時以速度VR在-Y方向被掃描。照明區 域IAR(中心大致與光軸Αχ 一致)透過投影光學系統Pl被 投影至晶圓W上,形成與照明區域IAR共軛的狹縫狀的投 影區域’亦即,曝光區域IA。而由於晶圓W與標線板R 爲倒立成像的關係,所以晶圓W係在與速度VR的方向爲 相反的方向(+Y方向)與標線板R同步的以速度VW被掃描 ’而使晶圓W上的攝影區域SA之全面得以曝光。掃描速 度的比VW/VR係正確的對應於投影光學系統PL的縮小倍 率’而使標線板R的圖案區域PA的圖案正確的被縮小轉 映至晶圓W上的攝影區域SA。照明區域IAR的長軸方向 的寬度,係被設定爲大於標線板R上的圖案區域PA,且 小於遮光區域ST的最大寬度,藉對標線板R進行掃描而 照明圖案區域PA的全面。. &下,說明本實施形態中在晶圓W移動時的各部的作 用。首先,參照圖18〜圖36說明本實施形態中晶圓W的 移動’亦即,平面馬達裝置50中的轉子51的移動的槪要 〇 圖U、圖19A及圖19B係顯示由轉子51及定子61 .所形成之磁性電路的槪要。此處,圖18係以立體圖顯示磁 電路的槪要,以點線顯示流入磁性電路的磁束的中心軸 ___ 46 +職&㈣用中國國家標準(CNSM4規格C 297公楚) -------------裝--------訂---------線 {請先閱讀背面之注意事項再4寫本頁) 4 8 B7 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 五、發明說明(_) ’並以箭頭顯示磁束的方向。如圖18所示的,磁束係產生 於轉子51的磁極單元56與定子61的定子磁軛43之間。 又,磁束分別透過內插磁鐵55a ' 55b、55c、55d,而產生 於構成磁極單元56的相鄰的2個推力產生磁鐵(54a、5扑) 、(54b ' 54c)、(54c、54d)、(54d、54a)間,同時產生於定 子磁軛43的內部。然後,磁束在依序的經過1個推力產生 磁鐵(例如說,推力產生磁鐵54a)、定子磁軛43、與此1 個推力產生磁鐵相鄰的另外1個推力產生磁鐵(例如說,推 力產生磁鐵54d)、及配置於1個推力產生磁鐵及另外1個 推力產生磁鐵之間的磁束中的內插磁鐵(例如說,內插磁鐵 55d)之後,回到前述之I個推力產生磁鐵,而形成4個磁 性電路。再者,雖然磁束也產生於被配置於複合磁鐵體53 上面的磁性體部件52內部,而構成包含磁性體部件52的 磁性電路,但是在圖18則省略其圖示。 圖19A係顯示上述4個磁性電路之一的,與推力產生 磁鐵54a、定子磁軛43、推力產生磁鐵54d、及內插磁鐵 55d相關的磁性電路,其磁束方向係以實線箭頭顯示。如 圖19A所示的,此磁性電路中,係自推力產生磁鐵54a之 與定子磁軛43對向面(N極面)產生-Z方向(紙面向下)的磁 束》又,在定子磁軛43中,則產生主要磁束方向爲+X方 向的磁束。又,自定子磁軛43之與推力產生磁鐵54d對向 的位置產生+Z方向(紙面向上)的磁束。又,自推力產生磁 鐵54d的N極面產生主要爲-X方向的磁束,且幾乎皆被 輸入至內插磁鐵55d的S極面,而剩餘的部份則通過磁性 47 (請先閱讀背面之注意事項异4'寫本頁> 本紙張尺度適用尹國國豕標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 4 4β 五、發明說明(〆) 體部件52而被輸入至推力產生磁鐵54a的S極面。更進一 步的,自內插磁鐵55d的N極面則產生朝向推力產生磁鐵 54a的S極面之磁束。如此,形成磁束依序經過推力產生 磁鐵54a、定子磁軛43、推力產生磁鐵54d、內插磁鐵55d 的磁性電路。 傳遞於此磁性電路的磁束量,係由此磁性電路的起磁 力及磁性阻抗所決定,起磁力愈強則磁束量便愈大,而磁 性阻抗愈小則磁束量也愈大。且磁束量愈大,則在圖19A 所示的定子磁軛43的紙面上方的空間之磁束密度便愈大。 本實施形態的平面馬達裝置50,可藉由除了推力產生 磁鐵54a、54d之外,再加上配置內插磁鐵55d來強化圖 19A所示的磁性電路的起磁力。又,除了轉子51及定子 60間之空間外,係以磁性阻抗較小的磁性體部件52、62 做爲傳遞磁束的媒體,得以降.低磁性電路的磁性阻抗《因 此,由於能提高在配置了電樞線圈38的定子磁軛43的上 面附近之磁束密度,而能以良好的效率產生羅倫茲電磁力 。又,由於磁束係被封閉於磁性體部件52及定子磁軛43 之間(包含磁性體部件52及定子磁軛43本身),故能防止 磁性對配設於外部的部件的影響。再者,以下的說明中, 推力產生磁鐵54a〜54d,係除了磁化方向外均爲互相相同 磁力的永久磁鐵。 此時,在定子磁軛43的上面附近,亦即配設電樞單元 25的Z位置的磁束密度B,係如圖19B所示的分布密度。 亦即,實際上由於轉子51及定子磁軛43間的間隙遠小於 48 冬紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公釐) ------------裝--------訂,--------線 (請先閱讀背面之注意事項再圹烏本頁) 經濟部智慧財產局員X.消費合作社印製 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 484β8 a7 ____B7___ 五、發明說明(A) 推力產生磁鐵54的磁極面的一邊的長度4L ’因此在推力 產生磁鐵54a之對向位置即成爲大致一定的磁束密度-B0 ,又,在推力產生磁鐵54d之對向位置成爲大致一定的磁 束密度+B0,而在不與推力產生磁鐵54a、54d對向之位置 的磁束密度B即爲0。再者,在圖19B中,磁束的方向爲 +Z方向時,使磁束密度B爲正値’並在磁束的方向爲-Z 方向時,使磁束密度B爲負値。 上述圖19A所示之相鄰的推力產生磁鐵(54a、54d)關 連之磁性電路的性質,在其他相鄰的推力產生磁鐵(54a、 54b)、(54b、54c)、(54c、54d)分別關連的磁性電路上亦能 成立。因此,圖19B中所示之在X方向之磁束密度的分布 ,在Y方向亦相同。 再者,本實施形態的平面馬達裝置50,係將磁極單元 的推力產生磁鐵54a〜54d排列爲2行2列,將因轉子51的 移動而在定子磁軛43之磁束方向產生的逆轉抑制至最小頻 率。因此,由於能抑制在定子磁軛43中渦電流的產生,能 將磁性阻抗維持在較小的値,即使轉子51移動亦能持續的 產生磁束密度高的磁束。 以下,說明由轉子51與定子磁轭43間的磁束及流入 至電樞線圈38的電流的相互作用所產生的羅倫茲電磁力之 轉子51的驅動。 說明之前,首先,參照圖20A及圖20B說明在以後的 說明中使用於附圖之電樞線圈38的符號。如圖20A所示 的’自+Z方向看電樞線圈38時,其電流路徑係內邊長度 _____49__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) ---------------------訂 --------線 (請先閱讀背面之注意事項再埭寫本頁) 绥濟部智慧財產局員工消費合作社印製 44&488 A7 ______B7_ 五、發明說明(αΐ) 爲L的正方形,而外邊長度爲3L的角落爲圓形的正方形 。然後,當供應電流至電樞線圈38時,即有電流密度(體 積密度)一定的電流在圖20A中順時鐘或逆時鐘的流動。此 時,如圖20A所示的,以實線箭頭代表流於電樞線圈38 的電流的方向,並以I代表其大小。再者,如圖20A所示 的,自+Z方向看時,稱順時鐘方向之電流爲正的電流I, 而逆時鐘方向之電流爲負的電流-I。雖然此電流I或電流-I會與磁束相互作用而在電流路徑產生羅倫茲電磁力,但 羅倫茲電磁力的產生位置,如圖20A之斜線所示的,係在 推力產生磁鐵(例如,推力產生磁鐵54a)之對向位置的區域 。而且,此羅倫茲電磁力的產生區域係隨轉子51的移動( 亦即,推力產生磁鐵54a〜54d的移動)而改變。產生於此區 域各位置的羅倫茲電磁力的合力即作用於電樞線圈38的力 量,而此力量的反作用力即是轉子51的驅動力,亦即轉子 51的推力。 再者,如圖2〇B所示的,在以後的說明中,說明產生 於電樞線圈38的羅倫茲電磁力時,係以正方形的線圖形來 顯示電樞線圈38。而且,在圖2〇B紙面上以63a顯示左邊 ,63b顯示上邊’ 63c顯示右邊,63d顯示下邊,又,以Fa 顯示產生於邊38a的羅倫茲電磁力,以Fb顯示產生於邊 38b的羅倫茲電磁力’以Fc顯示產生於邊38c的羅倫茲電 磁力,以Fd顯示產生於邊38(i的羅倫茲電磁力。再者,由 於電樞線圈38係排列爲如圖2B所示的矩陣狀,因此在圖 示將電樞線圈38排列爲矩陣狀的狀態時,爲了相互的識別 ___50 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) -------------裝--------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再垆寫本頁) 4 A7 五、發明說明(_) (請先閱讀背面之注意事項與夫寫本頁) 電樞線圏38,而將其表不爲電樞線圈38(i ’ j)(此處,i,j 爲整數)。同時,在如圖2B所示的電樞線圈38(i,j)的表 示中,係以 38a(i,j)、38b(i ’ j)、38c(i,j)、38d(i,j)表示 電樞線圈38(i,j)的各邊,又,分別以Fa(i,j)、Fb(i,j)、 Fc(i ’ j)、Fd(i,j)表示產生於各邊38a(丨’ j)〜38d(i,j)的羅 .倫茲電磁力。再者,在以下說明參照的附圖中,爲方便製 作圖表,省略了邊 38 a(i,j)〜38d(i,j)及 Fa(i,j)〜Fd(i,j) 的表示。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 圖21A〜圖24D顯示供應至電樞線圈38的電流與羅倫 茲電磁力的關係,特別是有關各羅倫茲電磁力的合力的方 向的例子。此等圖21A〜圖24D中,相對於排列爲2行2 列的電樞線圏 38(1,1) ' 38(1,2)、38(2,1)、38(2,2), 在以電樞線圏38(1,1)的紙面左角做爲原點的XY座標系 統中,顯示有推力產生磁鐵54a的紙面左角的座標値爲(L ,:L)之配置的例子。再者,圖21A〜圖24D中代表性的顯 示了與推力產生磁鐵54a有關的部份。又,做爲力量F的 說明圖之圖21B、圖21D、圖22B、圖22D、圖23B、圖 23D、圖24B、圖24D皆依循圖20B的表示方法,又,在 此等圖中,產生於電流路徑各邊的羅倫茲電磁力係以實線 箭頭顯示,又,此等羅倫茲電磁力的合力係以粗線箭頭顯 示。又,推力產生磁鐵54a的中心位置係以星號(★)顯示 。再者,在圖21A〜圖24D中,因羅倫茲電磁力的合力所 給予的推力產生磁鐵54a的合力’成爲作用於推力產生磁 鐵54a之中心位置的力量。 本紙張尺度適用宁國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(4) 如圖21A所示的,在電樞線圈38(1,1)及電樞線圏 38(2,I)的電流爲+1(順時鐘),而電樞線圈38(1,2)及電樞 線圈38(2,2)的電流爲-I(逆時鐘)時,如圖21B所示的’ 在電樞線圈38(1,1)的邊38b(l,1)產生+Y方向的羅倫茲 電磁力Fb(l,1),而在邊38c(l,1)產生+X方向的羅倫茲 電磁力Fc(l,1);在電樞線圏38(1,2)的邊38a(l,2)產生 +X方向的羅倫茲電磁力Fa(i,2),而在邊38b(l,2)產生-Y方向的羅倫茲電磁力Fb(l,2);在電樞線圈38(2,1)的 .邊38c(2,1)產生+X方向的羅倫茲電磁力Fc(2,1),而在 邊38d(2,1)產生-Y方向的羅倫茲電磁力Fd(2,1);在電 樞線圈38(2,2)的邊38a(2,2)產生+X方向的羅倫茲電磁 力Fa(l,2),而在邊38d(2,2)產生+Y方向的羅倫茲電磁 力 Fd(2,2)。 此處,各力量之產生,由於其電流量相同、磁束密度 相同、且電流與磁束之交叉區域的大小相同(亦即,與電流 量、磁束密度、及交叉區域有關的對稱性),因此土Y方向 .的力量相互抵消,僅剩下+X方向的力量的成分。因此,產 生於 4 個電樞線圈 38(1,1)、38(1,2)、38(2,1) ' 38(2, 2)的羅倫茲電磁力的合力即爲如圖21B所示之+X方向的力 量F。因此,作用於推力產生磁鐵54a的合力爲力量F的 反作用力,故成爲-X方向的力量-F。 附帶一提,由於推力產生磁鐵5“〜54d的排列週期6L 爲電樞線圈38的排列週期3L的2倍,因此其他的推力產 生磁鐵54b〜54d與電樞線圈38的位置關即與推力產生磁鐵 52 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------------- I I II I I 丨訂- — — I--- (清先閱讀背面之注意事項再/.¾本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4&4 S Q A7 ____B7 _五、發明說明(f ) 54a之情形相同。因此,在具有與推力產生磁鐵54a相同 的磁極面的推力產生磁鐵54c時,即進行與推力產生磁鐵 時相同的電流供給至與其對向的電樞線圏,而在推力 產生磁鐵54b〜54d時,藉由供應與推力產生磁鐵54a時相 反方向的電流至分別與其對向的電樞線圈,即能提供與推 力產生磁鐵54a時相同大小,相同方向(-X方向)的力量-F 至其他的推力產生磁鐵54b~54d。結果,轉子51被驅動於 -X方向,而作用至各推力產生磁鐵54a〜54d的力量的合力 -4F即成爲轉子51的推力。 其次,如圖21C所示的,與圖21A相同的推力產生磁 鐵54a及電樞線圈38(i,j)(i=l、2,、2)的位置關係中 .,考慮將圖21A之電流方向全部逆轉。此時,如圖21D所 示的,產生於圖21B及電樞線圈38(i,j)各邊的力量全部 逆向。結果,土Y方向的力量互相抵消,僅剩下在+X方向 的力量的成分。因此,產生於4個電樞線圈38(i,j)的羅 倫茲電磁力的合力即爲如圖21D所示的-X方向的力量F。 因此,作用至推力產生磁鐵54a的力量爲力量F的反作用 力,故成爲+X方向的力量-F。 此時,與圖21A及圖21B之情形相同的,藉由對應於 .對向之推力產生磁鐵54b〜54d的極性,分別供應電流至對 向之電樞線圈,即能提供與推力產生磁鐵54a時相同大小 ,相同方向(+X方向)的力量-F至其他的推力產生磁鐵 54b〜54d。結果,轉子51被驅動於+X方向》而作用至各推 力產生磁鐵5如〜54d的力量的合力-4F即成爲轉子51的推 ____53_ ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS)Ai規烙(210 x 297公釐) --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再涉寫本頁) 84 8
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五、發明說明(<ί) 力。 又,如圖22Α所示的,在電樞線圈38(1,1)及電樞線 圏38(1,2)的電流爲+1(順時鐘),而電樞線圏38(2,1)及 電樞線圏38(2,2)的電流爲-Ι(逆時鐘)時,如圖22Β所示 的,雖然在各邊均產生羅倫茲電磁力,但是,由於與電流 量、磁束密度、及交叉區域有關的對稱性使土X方向的力 .量相互抵消,而僅剩下+Υ方向的力量的成分。因此,產生 於4個電樞線圈38(i,j)的羅倫茲電磁力的合力即如圖22Β 所不之+Υ方向的力量F。因此,由於作用至推力產生磁鐵 54a的合力爲力量F的反作用力,故成爲-Υ方向的力量-F (請先閱讀背面之注意事項再埂寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 再者,如圖22C所示的,在與圖22A相同的推力產生 磁鐵54a及電樞線圈38(i,j)(i=l、2,j = l、2)的位置關係 中,考慮將圖22A的電流方向全部逆轉。此時,如圖22D 所示的,產生於圖22B及電樞線圈38(i,j)的各邊的力量 全部逆向。結果,±X方向的力量相互抵消,僅剩下-Y方 向的力量的成分。因此,產生於4個電樞線圈38(i ’ j)的 羅倫茲電磁力的合力即爲如圖22D所示之-Y方向的力量F 。因此,作用至推力產生磁鐵54a的力量即爲+Y方向的力 量-F。 在圖22A及圖22B以及在圖22C及圖22D之情形中 亦與圖21A及圖21B相同的,隨著對向的推力產生磁鐵 54b〜54d的極性,而分別供應電流至對向的電樞線圏’便 能夠提供與推力產生磁鐵54a時相同大小’相同方向(+γ 54 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ^4Θ Θ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(7) 方向或-Y方向)的力量-F至其他的推力產生磁鐵54b〜54d 。結果’轉子51被驅動於+Y方向或-Y方向,而作用至各 推力產生磁鐵54a〜54d的力量的合力-4F即成爲轉子51的 推力。 以上,雖參照圖21A〜圖22D說明了在±X方向或土Y 方向驅動轉子51,及供應電流至電樞線圈38(i,j)之例, 但欲驅動轉子51於此等方向以外時,藉將對應於期望方向 的X成分的電流圖案及對應於期望方向的Y成分的電流圖 案重疊之電流圖案的電流供應至電樞線圏38,即能獲得驅 .動轉子51於任意方向的力量。 亦即,考慮將圖21A的電流圖案及圖22A的電流圖案 重疊後之圖23A的電流圖案,亦即,將電流+1供應至電樞 線圈38(1,1),將電流-I供應至電樞線圏38(2,2),同時 不供應電流至電樞線圈38(1,2)、38(2,1)之情形。此時 ,如圖23B所示的,電樞線圈38(1,1)中,在邊38b(l, 1)產生+Y方向的羅倫茲電磁力Fb(l,1),在邊38c(l,1) 產生+X方向的羅倫茲電磁力Fc(l,1);電樞線圈38(2,2) 中,在邊38a(2,2)產生+X方向的羅倫茲電磁力Fa(2,2) ,在邊38d(2,2)產生+Y方向的羅倫茲電磁力Fd(2,2)。 亦即,產生+X方向的力量及+Y方向的力量。 由於自與前述電流量、磁束密度、及交叉區域有關的 對稱性可知各個力量的大小相同,故其合力爲紙面右上 45°方向的力量F。因此,即有紙面左下-45°方向的力量-F 供應至推力產生磁鐵Ma。這種力量的方向與圖21B中之 55 ------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再对寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i〇 X 297公釐) 經濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 4^8488 五、發明說明) 合力及圖22B中之合力的合力方向相同。 其次,如圖23C所示的,在與圖23A爲相同的推力產 生磁鐵54a與電樞線圈38(i,j)的位置關係中,考慮將圖 23A的電流方向全部逆轉,亦即,考慮供應將圖2ic的電 .流圖案與圖22C的電流圖案重疊後之電流的情形。此時, 如圖23D所示的,相較於圖23B,產生於電樞線圈38(i , j)各邊的羅倫茲電磁力全部逆向。結果,如圖23D所示的 ,產生於電樞線圈38(i,j)的羅倫兹電磁力的合力即爲紙 面左下45°方向的力量F。因此,推力產生磁鐵上,即 供應紙面右上45°方向的力量-F。 又,如圖24A所示的,考慮將圖21C的電流圖案與圖 22A的電流圖案重疊後的電流圖案,亦即,在將電流+1供 •應至電樞線圈38(1,2),並將電流-I供應至電樞線圈38(2 ,1),同時不供應電流至電樞線圈38(1,1)、38(2,2)之情 形。此時,如圖24B所示的,在電樞線圈38(1 ’ 2)中,產 生-X方向的羅倫茲電磁力Fa(l ’ 2)及+Y方向的羅倫茲電 磁力Fb(l,2) ’而在電樞線圈38(2,1)中,則產生-X方向 的羅倫茲電磁力Fc(2’丨)及+γ方向的羅倫茲電磁力Fd(2 ,1)。亦即,產生-X方向的力量及+Y方向的力量。結果 ,如圖24B所示的,產生於電樞線圈38(i,j)的羅倫兹電 .磁力的合力即爲紙面左上45。方向的力量F °因此,推力產 生磁鐵5如上’即供應紙面右下45°方向的力量- 再者,如圖24C所示的,考慮將圖24A的電流方向全 部逆轉,亦即,考慮供應將圖21A的電流圖案與圖22C的 56 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再/¾本頁) A7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 __B7____ _ 五、發明說明(#) 電流圖案重疊後的電流之情形。此時,如圖24D所示的, 產生於電樞線圈38(i,j)各邊的羅倫茲電磁力全部逆向。 結果,如圖24D所示的,產生於電樞線圈38(i,j)的羅倫 茲電磁力的合力即爲紙面右下45°方向的力量F。因此,推 力產生磁鐵54a上,即供應紙面左上45°方向的力量-F。 再者,圖23A〜圖24D之情形亦與圖21A〜圖22D之情 形同樣的,藉由對應於對向之推力產生磁鐵54b~54d的極 •性,分別供應電流至對向的電樞線圈,即能提供與推力產 生磁鐵54a時相同大小,相同方向的力量至其他的推力產 生磁鐵54b〜54d。 又,爲使圖23A〜圖24D之合力的大小與圖21A〜圖 22D之合力的大小相同,只要將圖23A〜圖24D之電流量 設爲圖21A〜圖22D之電流量的21/2倍即可。 以上,如參照圖21A〜圖24D所說明的,在推力產生 磁鐵54a〜54d與電樞線圏38處於特定之位置關係時,即能 以期望的力量的大小驅動轉子51於期望的方向。如此般, 在推力產生磁鐵54a〜54d與電樞線圈38爲任意的位置關係 時,亦能以期望之力量的大小驅動轉子51於期望的方向。 對於這一點,以藉由驅動力F0在-X方向驅動轉子51爲例 ,參照圖25A〜圖36進行說明。 首先,參照圖25A〜圖31B,說明在圖21A〜圖24D中 之推力產生磁鐵54a〜54d與電樞線圈38的位置關係,持續 的提供-X方向的驅動力至轉子51,而此等位置關係在與 驅動方向成垂直的+Y方向產生改變之情形。再者,在圖 ____: 57_ 参紙張尺度適用中S國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再吖寫本頁) 448488 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明(^) 25A〜圖31B中,相對於排列爲3行2列的電樞線圈38(1, 1) 、 38(卜 2) 、 38(2 , 1) 、 38(2 , 2) 、 38(3 , 1) 、 38(3 , 2), +採用以電樞線圏38(1,1)的紙面左角做爲原點的χγ座標 系統。在此圖25A〜圖31B中,係顯示推力產生磁鐵54a 的紙面左角的座標(Xm,YM)(以下,稱之爲「推力產生磁鐵 54a的座標(XM,YM)」)自座標(L,L)開始到座標(L,4L) 爲止的各座標對轉子51的驅動力,特別是著眼於推力產生 磁鐵54a的驅動力,並代表性的顯示了與推力產生磁鐵 54a相關連的部份。這是因爲電樞線圏38在+Y方向的排 列週期爲3L之故。再者,電樞線圏38(i,j)(i=l〜3,、 2) 上,設爲供應有電流I(i,j)。又,與圖11及圖12之情 形同樣的,在作爲力量F之說明圖的圖25B、圖26B、圖 27B、圖28B、圖29B、圖30B '及圖31B中,係以實線箭 頭顯示產生於電流路徑的各邊的羅倫茲電磁力,又,係以 粗線箭頭顯示此等羅倫茲電磁力的合力。又,係以星號(★ )顯示推力產生磁鐵的中心位置。 圖25A係顯示推力產生磁鐵54a的座標(XM,YM)爲座 標(L,L)之情形,爲了以力量F0驅動轉子51於+X方向, .與圖21C同樣的,係使電樞線圏38(1,1)及電樞線圈38(2 ,1)的電流爲逆時鐘),而電樞線圏38(1,2)及電樞線圏 38(2,2)的電流爲+1(順時鐘)。此時,如圖25B所示的,電 樞線圏38(1,1)中,在邊38b(l,1)產生-Y方向的羅倫茲 電磁力Fb(l,1),在邊38c(l,1)則產生-X方向的羅倫茲 電磁力Fc(l,I);而電樞線圈38(1,2)中,在邊3Sa(l,2) __58__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2ί〇 X 297公釐) : - ϋ n I i n nf I * n n n n n —Jf a^i 訂.— ^^1 In n n I (諳先閱讀背面之;i意事項再磺寫本頁)
SQ 五、發明說明 A7 B7 產生-X方向的羅倫茲電磁力Fa(l,2),而在邊38b(l,2) 則產生+Y方向的羅倫茲電磁力Fb(l,2);而電樞線圈 38(2,1)中,在邊38c(2,1)產生-X方向的羅倫茲電磁力 Fc(2,1),在邊38d(2,1)則產生+Y方向的羅倫茲電磁力 pd(2,1);而電樞線圈38(2,2)中,在邊38a(2,2)產生-X 方向的羅倫茲電磁力Fa(l,2),在邊38d(2,2)則產生-Y 方向的羅倫茲電磁力Fd(2,2)。因此,由與前述電流量、 磁束密度、及交叉區域有關的對稱性可知,在士Y方向的 力量 Fb(i,1)、Fb(l,2)、Fb(2,1)、Fb(2,2)相互抵消, 而另一方面,加上爲-X方向的力量且爲相同大小的羅倫茲 電磁力 Fc(l,1)、Fc(l,2)、Fc(2,1)、Fc(2,2),而產生 -X方向的合力FO。 再者,電樞線圈38(3,1)及電樞線圈38(3,2),係以 和相對於電樞線圈38(1,1)及電樞線圈38(1,2)之推力產 生磁鐵54a的位置關係爲同樣的位置關係,而對向於未圖 示之推力產生磁鐵64b。因此,爲將+X方向的推力F0供 應至此推力產生磁鐵64b,故供應電流+10至電樞線圈38(3 ,1),電流-10至電樞線圈38(3,2),再者,電流+10供應 至未圖示之電樞線圈38(4,1),而電流-10亦供應至未圖 示之電樞線圏38(4,2)。更進一步的,對未圖示之推力產 生磁鐵54c、54d,則將產生-X方向的合力F0的電流供應 至與其對向的電樞線圈,而供應+X方向的推力F0。 其次,如圖26A所示的,考慮推力產生磁鐵54a的座 標(Xm,YM)爲座標(L,YM (L< <2L))之情形。此時,如 59 本紙張尺度適用中圉國家標準(CNS)A4規格(2i〇 χ 297公芨) ---------------------訂·-------- {請先閱讀背面之;±意事項再堉寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^48488 A7 五、發明說明(q) 圖26B所示的,相較於圖25B,在電樞線圈38(2,1)的邊 38b(2 ’ 1)新產生作用於-Y方向的羅倫茲電磁力Fb(2,1) ’而在電樞線圏38(2,2)的邊38b(2,2)新產生作用於+γ 方向的羅倫茲電磁力Fb(2,1)。 此處,在分別與推力產生磁鐵54a〜54d對向的電樞線 圈38上,因產生與圖26B所示的力量相同的力量,故以 驅動力4F0驅動轉子51於+X方向,同時使其在不供應旋 轉力之情形下並進,在作用至推力產生磁鐵54a〜54d的力 量之中,需要使包含使各推力產生磁鐵54a〜54d個別旋轉 的力量在內的土Y方向的羅倫茲電磁力相互抵消。然後, 各推力產生磁鐵54a〜54d之各+X方向的驅動力的合力成爲 4F,且需要將轉子51之整體的旋轉力設定爲相互抵消。 此處,在推力產生磁鐵54a的座標(XM,YM)爲座標(L ,YM (L< YM <2L))時,首先,在作用至推力產生磁鐵 的力量之中,爲了使包含使各推力產生磁鐵5½〜54d個別 旋轉的力量在內的土Y方向的羅倫兹電磁力相相抵消’需 決定電流1(1,1)與電流1(2,1)的比値以及電流1(1,2)與 電流1(2,2)的比値,以使作用於電樞線圈38(1,1)之-Y 方向的羅倫茲電磁力、及作用於相對於此電樞線圏38(1 ’ 1)在+Y方向鄰接而排列的電樞線圈38(2 ’丨)之±¥方向的 羅倫茲電磁力相互抵消,同時使作用於電樞線圈38(丨’ 2) 之+Y方向的羅倫茲電磁力、及作用於相對於此電樞線圏 38(1,2)在+Y方向鄰接而排列的電樞線圈38(2,2)之士Y 方向的羅倫茲電磁力相互抵消。亦即’隨著推力產生磁鐵 ' 60 _ I------------裝·-------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再V"本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i0 y 297公发) 4 8 4 8 8 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明) 54a的座標(χΜ,YM)的Y座標YM的增加,使電流ί(卜d 及電流1(1 ’ 2)的電流値減少,同時亦使電流1(2,1)及電 流1(2 ’ 2)的電流値增加。此結果,雖有方向的驅動力 '供應至推力產生磁鐵5^,但可藉由調整供應至電樞線圈 38的電流,而使此驅動力的大小,隨著與供應至其他推力 產生磁鐵54b〜54d的驅動力的關係改變,以使轉子51整體 的旋轉力相互抵消。此調整,例如說,可藉由進行推力產 生磁鐵54a與相對於推力產生磁鐵54a在+Y方向鄰接而排 列的推力產生磁鐵54b間之旋轉力相互抵消的調整,並對 推力產生磁鐵54c與推力產生磁鐵54d間進行與此推力產 生磁鐵54a與推力產生磁鐵54b間的調整爲相同的調整而 達成。 其次,如圖27A所示的,在推力產生磁鐵54a的座標 (XM,Ym)爲座標(L,2L)時,產生於電樞線圏38(2,1)的土 Y方向的羅倫兹電磁力Fb(2,1)及Fd(2,1)相互抵消。另 一方面,若考慮將電流供應至電樞線圈38(1,1)之情形, 爲了使對應於伴隨此電流供應而產生於-Y方向的羅倫茲電 磁力Fb(l,1) ’在士Y方向使供應至推力產生磁鐵54a的 +Y方向的推力相互抵消,雖只要將與供應至電樞線圈 • 38(1,1)的電流爲相反方向的同一電流量供應至電樞線圏 38(1 ’ 2)即可,但此情形中由於羅倫茲電磁力Fb(l,1)及 羅倫茲電磁力Fb(l ’ 1)的作用,在推力產生磁鐵54a上必 然的會加上逆時鐘的旋轉力。此旋轉力1僅由供應至推力 產生磁鐵54a的推力是無法爲〇的。 ' 61 尹^ (請先閱讀背面之;i意事項再坏寫本頁) -va
T 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公爱) 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印製 五、發明說明(ςτ,7) 因此,例如說,使供應至電樞線圏38(1,1)的電流及 供應至電樞線圈38(1,2)的電流爲0。結果,如圖27Β所 示的,僅在電樞線圈38(2,1)、38(2,2)產生力量,該等 力量的合力即-X方向的力量。此合力的大小1與圖26Β 之情形同樣的,藉由調整供應至對向於推力產生磁鐵 54a~54d的電樞線圈38的電流,便能夠將轉子51設定爲 '由驅動力4F0作在X方向並進之驅動。 再者,也可持續的供應電流至電樞線圈38(1,1)及電 樞線圏38(1,2),使轉子51整體在土Y方向的推力爲0, 同時使轉子51整體的旋轉力爲0。這是藉由調整供應至對 向於推力產生磁鐵54a〜54d的電樞線圈38的電流而達成。 其次,如圖28A所示的,考慮推力產生磁鐵54a的座 標(XM,YM)爲座標(L,YM (2L< YM <3L))之情形。此時, 電樞線圈38(3 * 1)、38(3,2),仍對向於未圖示的推力產 +生磁鐵54b。因此,在電樞線圈38(3,1)、38(3,2)上,即 供應與供應至電樞線圈38(1,1)、38(1,2)的電流爲相同 電流量,但相反方向的電流。在此條件下,對由產生於排 列於+Y方向的電樞線圈38(1,1)、3S(2,1)、38(3,1)之 土Y方向的羅倫茲電磁力所產生的推力產生磁鐵5如的推 力而言,是無法使土Y方向的推力爲0。與此同樣的,對 產生於排列於+ Y方向的電樞線圏38(1,2)、38(2,2)、 38(3,2)的土Y方向的羅倫茲電磁力所造成的推力產生磁 鐵54a的推力而言,是無法使±丫方向的推力變爲〇。此處 ,雖能藉由調整供應至電樞線圈38(1,1)、38(1,2)、 __ 62 本ϋ尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2l〇 X 297公釐) -------------裝--------訂·-------線 (請先閱讀背面之注意事項再堉寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 44S48, ^ ^ A7 ____ B7 五、發明說明(p) 38(2,1)、38(2,2)、38(3,1)、38(3 ’ 2)的電流,而使供 應至推力產生磁鐵54a的土Y方向的推力爲〇,但是與此同 時的’無法使產生於推力產生磁鐵54a的旋轉力爲〇。 因此’例如說使供應至電樞線圈38(1,1)、38(1,2) 、38(3,1)、38(3,2)的電流爲〇。結果,如圖28B所示的 ,與圖27B相同的僅在電樞線圈38(2,1)、38(2,2)產生 羅倫茲電磁力,而該等力量的合力即成爲—X方向的力量。 與圖26B之情形相同的,藉由調整供應至對向於推力產生 磁鐵54a〜54d的電樞線圈38的電流,即能夠將轉子51設 定爲以驅動力4F0在X方向進行並進驅動。 再者,持續的供應電流至電樞線圏38(1,1)、38(1 ’ 2)、38(3,1)、38(3,2),並使轉子51整體在土Y方向的 推力爲0,同時亦能使轉子51整體的旋轉力爲0。這是藉 由調整供應至對向於推力產生磁鐵54a~54d的電樞線圈38 的電流而達成。 再者,如圖29A所示的,當推力產生磁鐵54a的座標 (Xm,YM)爲座標(L,3L)時,雖然電樞線圈38(3,1)、38(3 • ,2)不再與推力產生磁鐵54b對向,但若是電流供應至電 樞線圈38(3,1)、38(3,2)時,與圖29B之情形相同的’ 對供應至對向於推力產生磁鐵54a的推力而言,使土Y方 向的推力爲0,同時無法使施加至推力產生磁鐵54a的旋 轉力爲0。 因此,例如說與圖27B之情形相同的,使供應至電樞 線圈38(3,1)的電流及供應至電樞線圈38(3,2)的電流爲 —- . _· 本紙張尺度賴t關家鮮(CNSW祕咖公复) " --------------裝--------訂--------*線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(b/) 0。結果,如圖29B所示的,與圖27B相同的僅在電樞線 圈38(2,1)、38(2,2)產生羅倫茲電磁力,且該等力量的 合力即成爲-X方向的力量。此時,亦與圖26B之情形相 同的,藉由調整供應至對向於推力產生磁鐵54a〜54d的電 樞線圈38的電流,即能將轉子SI設定爲以驅動力4F0在 X方向進行並進驅動。 再者,持續的供應電流至電樞線圈38(3,1)及電樞線 圏38(3,2),並使轉子51整體在土Y方向的推力爲0,同 時亦能使轉子51整體的旋轉力爲0。這也是與圖26B之情 形相同的,藉由調整供應至對向於推力產生磁鐵54a〜54d 的電樞線圏38的電流而達成。 其次,如圖30A所示的,考慮推力產生磁鐵54a的座 標(Xm,Ym)爲座標(L,YM (3L< YM <4L))之情形。此時, 可考慮與圖26B爲對稱的情形,在作用於推力產生磁鐵 54a的力量之中,爲了將包含使各推力產生磁鐵54a〜54d 個別旋轉的力量在內的土Y方向的羅倫茲電磁力相互抵消 ,以及如圖30B所示的,爲使作用於電樞線圈38(3,1)的 +Y方向的羅倫茲電磁力、及作用於相對於此電樞線圈 38(3,1)鄰接於-Y方向而排列的電樞線圈38(2,1)之±¥ 方向的羅倫茲電磁力相互抵消,同時也使作用於電樞線圏 ' 38(3,2)的-Y方向的羅倫茲電磁力、及作用於相對於此電 樞線圈3S(3,2)鄰接於-Y方向而排列的電樞線圈38(2,2) 之土Y方向的羅倫茲電磁力相互抵消,需決定電流1(3,1) 及電流1(2,1)的比値、以及電流1(3,2)及電流1(2,2)的 _ 64 本紙張尺^適用f國國家標準(CNS)A4規格(2i〇 X 29Γ公^ ) " -------------- , I I I Ϊ J I I 訂丨 — — — — — I I (請先閱讀背面之注意事項再V寫本頁) 448488 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(p) 比値。亦即,隨著推力產生磁鐵5如的座標(χΜ,YM)的Y 座標YM的增加,增加電流1(3 ’ 1)及電流1(3,2)的電流値 ,同時亦減少電流1(2,1)及電流1(2,2)的電流値。結果 ,推力產生磁鐵5如雖供應+X方向的驅動力,但可藉由調 整供應至電樞線圈38的電流,使此驅動力的大小依照作用 至其他的推力產生磁鐵Mb〜54d的驅動力的關係,而使轉 子51整體的旋轉力相互抵消。 更進一步,如圖31A所示的,在推力產生磁鐵54a的 座標(XM,YM)爲座標(L,4L)時,推力產生磁鐵54a及電樞 線圈38的位置關係,與圖25A之在+Y方向之電樞線圈38 的排列相較,爲偏差了 1週期份的狀態。因此,如圖31B 所示的,藉由使供應至電樞線圈38(i+l,j)的電流I(i+1, j)與供應至圖25A的電樞線圈38(i,j)的電流I(i,j)爲相同 的圖案,即能將與圖25A之情形中相同的推力供應至推力 產生磁鐵54a 〇 以上,參照圖25A〜圖31B,說明了與驅動力的產生方 向垂直的方向上,在推力產生磁鐵54及電樞線圏38間的 位置關係產生變化之一例,與此相同的,當驅動力的產生 方向爲任意的方向時,在與此驅動力的產生方向垂直的方 向上,即使推力產生磁鐵54及電樞線圈38間的位置關係 產生了變化,亦能夠藉由控制供應至電樞線圈的電流圖案 ,而能以期望的驅動力對轉子51進行並進驅動。 其次,參照圖32A〜圖35B,在與驅動力的產生方向爲 '平行的方向上,對有關推力產生磁鐵54與電樞線圈38的 65 ------------只^1-- (請先閱讀背面之注意事項再r寫本頁) ί *\-° Τ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2ί〇 χ 297公釐) 4484 8 8 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____B7___五、發明說明(Μ ) 位置關係變化之情形,自圖21 A〜圖24D中的推力產生磁 鐵54a〜54d與電樞線圈38的位置關係,持續的供應+χ方 向的驅動力至轉子51,說明在此等位置關係在+χ方向變 化之情形。再者,在圖32A〜圖3SB中,相對於被排列爲2 行 3 列的電樞線圈 38(1,1)、38(1,2)、38(1,3)、38(2, 1)、38(2,2)、38(2,3) ’係採用以電樞線圈38(1,1)的紙 面左角做爲原點的XY座標系統。此圖32A〜圖35B中,係 顯示推力產生磁鐵54a的座標(XM,YM)自座標(L,L)開始 到座標(4L,L)爲止在各座標中對轉子51的驅動力,特別 是著眼於推力產生磁鐵54a之物,並代表性的顯示與推力 產生磁鐵54a關連的部份。此係因電樞線圈38在+X方向 的排列週期爲3L之故。再者,電樞線圈38(i,j)(i = l、2, 』=1〜3)供應有電流1(丨’>])。又,與圖21八〜圖240之情形中 相同的,在做爲力量F的說明圖的圖32B、圖32D、圖 33B、圖33D、圖34B、圖34D、及圖35B中,係以實線 箭頭顯示產生於電流路徑各邊的羅倫茲電磁力,又,係以 粗線箭頭顯示此等羅倫茲電磁力的合力。又,係以星號 )顯示推力產生磁鐵54a的中心位置。再者,在圖32A〜圖 35B之情形中,由羅倫茲電磁力的合力所供應的推力產生 磁鐵54a的合力,係作用至推力產生磁鐵54a中心位置之 力。 在圖32A中’顯示推力產生磁鐵54a的座標(ΧΜ,γΜ) 爲座標(L,L)之情形,爲以力量F0驅動轉子51於+Χ方向 ,與圖21C同樣的,係使電樞線圏38(1,1)及電樞線圈 ____ _ 66 本ϋ尺度適财_家料(CNS)A4祕(21〇 X 297公g ' —-------- -------— —訂- -------· (請先閱讀背面之注意事項再i;寫本頁) 4 4 8 4 8 8 A7 B7 經濟邨智慧財產局員x消費合作社印製 五 '發明說明(吣) 38(2 ’ 1)的電流爲-I〇(逆時鐘),而電樞線圈38(1,2)及電 樞線圈38(2 ’ 2)的電流爲+10(順時鐘)。此時,如圖32B所 示,與圖21D同樣的,於土γ方向的羅倫茲電磁力Fb(i, 1) 、Fb(l ’ 2)、Fc(2,1)、Fd(2,2)相互抵消,另一方面, 做爲-X方向的羅倫茲電磁力且爲相同大小的羅倫茲電磁力 Fc(l ’ 1)、Fa(l ’ 2)、Fc(2,1)、Fa(2,2)互加,產生-X 方 向的合力F0。 再者,電樞線圏38(1,3)及電樞線圈38(2,3),係和 推力產生磁鐵54a對電樞線圈38(1,1)及電樞線圈38(1, 2) 的位置關係爲相同的位置關係,對向於未圖示的推力產 生磁鐵6仆。因此,爲了使+χ方向的推力f〇產生於此推 力產生磁鐵64b ’電流+1〇即供應至電樞線圈38(1,3),而 電流-10供應至電樞線圈38(2,3),而電流+10亦供應至未 圖示之電樞線圈38(1,4),電流-10亦供應至未圖示之電 樞線圈38(2,4)。更進一步,對未圖示之推力產生磁鐵 54c、54d而言’爲供應+X方向的推力FO,供應與推力產 生磁鐵54相應之同樣的電流,而使-X方向的合力F〇產生 於與其對向的電樞線圏。結果,轉子51被驅動於+X方向 »此時,供應至各推力產生磁鐵54a〜54d的推力係+X方向 之力,且考慮供應不會對轉子51產生旋轉力的電樞線圈 38的電流圖案。 此處,若是考慮推力產生磁鐵54a,則在產生於與其 對向的電樞線圈 38(1,1) ' 38(1,2)、38(2,1)、38(2,2) 的力量之中,若被排列於+Y方向的電樞線圈38(1,1)、 ' 67 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再堉寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i〇 X 297公釐) ^484 8 8 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明() 38(2,1)的電流是相同的(1(1,1)=1(2,1)),且電樞線圈 38(1,2)、38(2 » 2)的電流是相同的(1(1,2)=1(2,2))的話 ,則由與電流量、磁束密度、及交叉區域相關的對稱性, 在土Y方向的羅倫茲電磁力被相互抵消。如此,在推力產 生磁鐵54a的座標,YM)的Y座標YM爲L時,只要在 與推力產生磁鐵54a對向的電樞線圏38之中,被排列於 +Y方向的電樞線圈的電流相同的話,則土Y方向的羅倫兹 電磁力一定會相互抵消。而且,對其他的推力產生磁鐵 54b〜54d而言也是相同的。 因此,在後續的說明中對轉子51在+X方向的移動而 言,在分別與各推力產生磁鐵54a〜54d對向的電樞線圈之 中,使被排列於+Y方向的電樞線圈的電流爲相同的(I(i, j)=I(I+l,j)),並省略土γ方向的羅倫茲電磁力相互抵消的 說明。 再者’若嘗試觀察作用於士X方向的羅倫茲電磁力, 由與電流量、磁束密度、及交叉區域相關的對稱性,產生 於分別與推力產生磁鐵54a~54d對向的電樞線圈38,而作 爲其反作用力作用至每一個推力產生磁鐵54a〜54d的各驅 動力,即爲分別通過各推力產生磁鐵54a〜54d之重心的力 量。因此’藉由分別使作用至每一個推力產生磁鐵 Ma〜54d的羅倫茲電磁力在+ X方向的大小成爲F0,即能 夠以一定的推力4F0在+X方向對轉子51進行並進驅動。 因而’在以下的說明中,係著眼於推力產生磁鐵54a而說 明。再者,關於其他的推力產生磁鐵54b〜54d,除了隨磁 68 --— ί 111— — — — I· ----1 丨 1 — 訂----— — — — — (請先閱讀背面之it意事項再V寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2l〇 X 297公釐) A7 B7 4 4 84 8 b 五、發明說明(A) 束方向之不同的供應電流的電流方向之外,與推力產生磁 鐵54a相同的,能以一定的推力F0在+X方向進行驅動。 如此,當於+ X方向驅動轉子51時,轉子51即往+X 方向移動,如圖32C所示的,推力產生磁鐵54a的座標 (Xm,Ym)即成爲座標(Xm (L< YM <2L),L)。此時,若考慮 與±X方向相關的羅倫茲電磁力,則由於電樞線圈38(1, 1) ' 38(1,2)與磁束在-X方向所產生的羅倫茲電磁力的交 叉區域與圖32相同,因此雖以和圖32B相同之供應電流 的關係,在電樞線圈3S(1,1)、38(2,1)僅產生-X方向的 羅倫茲電磁力,但是如圖36D所示的,在電樞線圏38(1, 2) 、38(2,2)則必然產生+X方向及-X方向雙方的羅倫茲電 磁力。此處,作用於電樞線圏3 8(1,2)、38(2,2)之±X方 向的羅倫茲電磁力的合力雖係-X方向的力量,但是若推力 產生磁鐵54a的座標(XM,YM)的X座標愈大,則爲了 維持做爲合力的-X方向的力量的大小,需要加大供應的電 流的電流量。 因此,爲了要持續的抑制消耗電力,並使產生於對向 於推力產生磁鐵54a的電樞線圈38(1,1)、38(1,2) ' 38(2 ,1)、38(2,2)之合力爲在-X方向的大小爲F0的力量, 最好是推力產生磁鐵54a的座標(XM,YM)的X座標XM愈 大,即增加供應至電樞線圈38(1,1)、3δ(2,1)的電流量 ,或者是,減少供應至電樞線圈38(1,2)、38(2,2)的電 流量" 如此,持續的驅動轉子51於+X方向,如圖33A所示 69 本纸張尺度適用中國固家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (諳先間讀背面之注意事項再/¾本頁) ί 丁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
4 4 84 8 C A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _____S7____ 五、發明說明Up 般,推力產生磁鐵54a的座標(XM,YM)成爲座標(2L,Lp 此時,即使供應電流至電樞線圏38(1,2)、38(2,2),-X 方向及+X方向雙方的羅倫茲電磁力也相互抵消,而無助於 推力產生磁鐵54a在+X方向的驅動。因此,就消耗電力的 觀點而言,最好是使供應至電樞線圈38(1,2)、38(2,2) 的電流爲0。 另一方面,需要將+X方向、大小爲F0的推力供應至 推力產生磁鐵54a,而此係由供應至電樞線圈38(1,1)、 3S(2,1)的電流所擔負。因此,供應至圖33A中電樞線圈 38(1,1)、38(2,1)之電流-II,即成爲供應至圖32A的電 樞線圈38(1,1)、38(2,1)之電流-10的2倍。 結果,如圖33B所示的,產生於電樞線圈38(1,1)、 38(1,2)、38(2,1)、38(2,2)的羅倫茲電磁力的合力,即 .爲-X方向且大小爲F0的力量。如此,+X方向之大小爲 F0的推力即供應至推力產生磁鐵5如。 更進一步,轉子51被持續的驅動於+X方向,如圖 33C所不的,推力產生磁鐵54a的座標(Xm,Ym)成爲座標 (Xm (2L< XM <3L),L)。此時,也是即使將電流供應至電 樞線圏38(1,2)、38(2,2),-X方向及+X方向雙方的羅 倫茲電磁力亦相互抵消,而無助於推力產生磁鐵54a在+X 方向的驅動。因此,就消耗電力的觀點而言,最好是使供 應至電樞線圈38(1,2)、38(2,2)的電流爲0。 另一方面,此時,起因於推力產生磁鐵54a之磁束, 重新具有與電樞線圏38(1,3)、38(2,3)的交叉區域。而 70 -------------裳--------訂---------線 (請先閱讀背面之沒意事項再穿寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i〇 X 297公釐) 4 484 3 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明(以) .電樞線圏38(1,3) ' 38(2,3)亦與未圖示的起因於推力產 生磁鐵54b之磁束具有交叉區域,並也對此推力產生磁鐵 54d進行與推力產生磁鐵54a爲對稱的電流控制。亦即, 供應與供應至電樞線圏38(丨,1)的電流—1(1,1)爲相同電流 量’而電流方向相反的電流+1(1,3)(=+1(1,1))至電樞線圈 38(1,3),且供應與供應至電樞線圏38(2,1)的電流-1(2, 1)(=-1(1,1))爲相同電流量,而電流方向相反的電流+1(1, 3)(=+1(2,1))至電樞線圈 38(2,3)。 此處,如圖33D所示的,因與推力產生磁鐵54a的關 係,產生於電樞線圈38(1,3)、38(2,3)之±X方向的羅倫 茲電磁力均爲-X方向的力量。又,隨推力產生磁鐵54a的 座標(Xm,YM)的X座標XM的增大,雖然起因於推力產生 磁鐵54a之磁束與電樞線圈38(1,1)、38(2,1)的交叉區 域變小,而將此減少補足的起因於推力產生磁鐵54a之磁 束與電樞線圈38(1,3) ' 38(2,3)的交叉區域卻變大。因 此,藉由將供應至電樞線圈38(1,1)、38(2,1)的電流成 .爲與圖16E中的電流-II大致一致的電流,並且使供應至 電樞線圈38(1,3)、38(2,3)的電流約爲電流+11,即能持 續的在+X方向提供大小爲F0的推力至推力產生磁鐵54a 。再者,由於電樞線圈的外形爲圓角的正方形,因此相應 於推力產生磁鐵54a的座標(XM,Ym)的X座標χΜ的變化 ,供應至電樞線圈 38(1,1)、38(2,1)、38(1,3),38(2 ’ 3)的電流量即產生變化。具體而言,在推力產生磁鐵54a 的座標(XM,YM)的X座標爲XM=2L〜2.5L時,隨著X座標 71 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再^.¾本頁) 本紙張尺度適用中國囤家標準(CNS)A4規格(2i0 X 297公釐)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 i、發明說明(α ) XM的增加所有的電流量均增加,而在推力產生磁鐵54a的 座標(XM ’ YM)的X座標爲XM=2.5L〜3L時,隨著X座標 Xm的增加所有的電流量均減少。再者,當電樞線圈的外彤 •爲完整的正方形時,此種增減不會發生。 如此,如圖34Α所示的,轉子51被持續的驅動於+χ 方向,使推力產生磁鐵的座標(ΧΜ,ΥΜ)成爲座標(3L ’ L)。此時,亦即使將電流供應至電樞線圈38(1,2)、 38(2,2),-X方向及+Χ方向雙方的羅倫茲電磁力也相互 抵消,而無助於推力產生磁鐵54a在+Χ方向的驅動。因此 ’就消耗電力的觀點而言,最好是使供應至電樞線圈38(1 ’ 2)、38(2,2)的電流爲0。再者,由於起因於推力產生磁 -鐵54a之磁束與電樞線圏38(1,1)、38(2,1)的交叉區域 消失,因此供應至這些電樞線圈的電流亦成爲0。 另一方面,需將+X方向、大小爲F0的推力供應至推 力產生磁鐵54a *而此係由供應至電樞線圈38(1,3)、38(2 ’ 3)的電流所擔負。因此,供應至圖34A的電樞線圈38(1 ,3)、38(2,3)之電流+12即爲供應至圖32A的電樞線圈 38(1,1)、38(2,1)之電流-10的-2倍。結果,如圖34B所 示的,產生於電樞線圈38(1,2)、38(1 ’ 3) ' 38(2,2)、 38(2,3)的羅倫茲電磁力的合力,即成爲-X方向且大小爲 F〇的力量。如此,+X方向且大小爲F0的推力供應至推力 產生磁鐵54a。
接著,如圖34C所示的,轉子51被驅動於+χ方向, 推力產生磁鐵5如的座標(XM,YM)成爲座標(Xm (3L< XM ' 72 . 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格<2ί0 χ 297公釐) --------------裝--------訂·-------—線 (請先閱讀背面之注意事項再^寫本頁> A7 4484 五、發明說明(<!〇) <4L),L)。此時,若考慮與土X方向相關的羅倫兹電磁力 ,則由於使-X方向之羅倫茲電磁力產生的電樞線圈, 3) ' 38(2,3)與磁束的交叉區域與圖34A大致相同,因此 在電樞線圈38(1,3)、38(2,3),因爲與圖3化時相同的 供應電流的關係而僅產生-X方向的羅倫茲電磁力’但是如 圖34D所示的,在電樞線圈38(1 ’ 2)、38(2,2)必然會產 .生方向及+X方向雙方的羅倫茲電磁力。亦即,成爲與 圖32C及圖32D之情形爲對稱的狀態。因而,爲了要使產 生於對向於推力產生磁鐵54的電樞線圈38(1,2)、38〇 ’ 3)、38(2,2)、38(2 , 3)的合力,持續的抑制消耗電力’成 爲-X方向且大小爲F〇的力量,最好是推力產生磁鐵54a 的座標(Xm,YM)的X座標Xm愈大,即增加供應至電樞線 圈38(1,3)、38(2,3)的電流量,或減少供應至電樞線圈 38(1,2)、38(2,2)的電流量。 如此,如圖35A所示的,推力產生磁鐵54a的座標 (XM,YM)即爲座標(L,4L)。此時,推力產生磁鐵54及電 樞線圈38的位置關係,與圖25A之在+Y方向之電樞線圈 38的排列相較,爲偏差了 1週期份的狀態因此,如圖 35B所示的,藉由將供應至電樞線圈38(i,j + Ι)的電流l(i ,j + 1)成爲與供應至圖32A的電樞線圈38(i,j)的電流l(i ,j)相同的圖案,即能將和圖32B中相同的驅動力供應至 推力產生磁鐵54a。之後,以和上述同樣的方式控制電樞 .線圈38的電流,即能將+X方向且大小爲F0的推力持續的 供應至推力產生磁鐵54a。 '73 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2i0 x 297公迓) ---------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再V烏本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4484 £ A7 B7 五、發明說明(d) 以圖36A顯示上述說明的,對應於推力產生磁鐵54a .的座標(Xm,L)之情形中X座標w變化之供應至各電樞 線圈3 8的電流的變化。藉由對其他的推力產生磁鐵 54b〜54d亦進行電流控制,即能將方向且大小爲4F0的 推力持續的供應至推力產生磁鐵54a。 以上’雖以推力產生磁鐵54a的座標(XM,L)之情形 時例’說明了以一定的推力在+X方向進行並進驅動之情形 ’但在推力產生磁鐵54a的座標(χΜ,γΜ)爲任意的値時, 也能以任意的推力在任意的方向進行並進驅動。例如,在 推力產生磁鐵54a的座標爲(ΧΜ,〇)時,爲了進行以一定的 推力於+Χ方向之並進驅動,進行如圖36Β所示的電流控 制即可。亦即,在推力產生磁鐵54a的座標(L,0)進行與 圖29A及圖29B所示之相同的電流控制,隨著其後的轉子 51的移動,進行基本上與圖36A相的電流控制即可。再者 ,在驅動方向爲+X方向以外時,亦與上述同樣的,能以一 定的驅動力在期望的方向驅動轉子51。 因此,本實施形態的平面馬達裝置50,有關相對於驅 •動力的產生方向之任意的方向,即使在推力產生磁鐵54及 電樞線圈38的位置關係產生變化時,藉由考慮在和期望的 轉子51的驅動方向成垂直的方向之每一個推力產生磁鐵 54a〜54d之驅動力的相互抵消、轉子51整體的旋轉力的相 互抵消、及藉由供應電流的控制而獲得期望之大小的驅動 力’即能以期望的驅動力在期望的方向對轉子51進行並進 驅動。 ' 74 本纸張尺度適用中园國家標準(CNSM4規格(210 X 297公釐) -------------— (請先閱讀背面之注意事項再if鸟本頁)
T 經濟部智麓財產局貝工消费合作社印製 4484 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(y) 又,不進行旋轉力的相互抵消,而藉驅動各推力產生 磁鐵54a〜54d,亦能以期望之旋轉方向及期望的旋轉力對 轉子51進行旋轉驅動。例如,在推力產生磁鐵54d並列於 推力產生磁鐵54a的+X方向,而推力產生磁鐵5仆係並列 於推力產生磁鐵54a的+Y方向時,可藉由將+X方向的推 力供應至推力產生磁鐵54a及推力產生磁鐵54d,並將-X 方向的推力供應至推力產生磁鐵54b及推力產生磁鐵54c ,即能對轉子51進行反時鐘的旋轉驅動。 因此,以本實施形態的平面馬達裝置50,即能持續的 降低電樞單元25的消耗電力,發揮出具有優異的控制性、 推力線形性、及定位性的羅倫茲電磁力驅動方式的平面馬 達裝置的優點,而能產生極大的推力。 與本實施形態相關的基台裝置30中,如前述般,係將 轉子51安裝於支撐晶圓W的基板平台18,因此主控制裝 置20即可透過基台控制系統19而如上述之方式對浮起狀 態的轉子51進行驅動控制,而使基板平台18及晶圓w能 一體的在XY面內自由的移動。如更進一步的詳加敘述, 以期望的推力在期望的方向移動轉子51,亦即基板平台18 ’時,主控制裝置20即透過基台控制系統19而監測 (monitor)晶圓干涉計31的測量値(位置資訊或速度資訊), .並求出在該時點的轉子51及定子在XY面內的相對位置關 係。然後’主控制裝置20即根據此求出的相對位置關係及 應驅動基板平台18的目標位置,經計算而決定應供應至各 電樞線圈38的電流値及電流方向,並對基台控制系統19 _____' 75_ 本纸張^度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2ί0 X 297公爱) ""~" -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4484 c 五、發明說明) 下達指令。由此,基台控制系統19即根據指令,透過電流 驅動裝置而控制供應至各電樞線圈38的電流値及電流方向 。此時,主控制裝置20亦根據與目標位置的距離,而控制 基板平台18的速度。 此處,主控制裝置20雖也可在移動的每一個時點,根 據晶圓干涉計31所通知的位置資訊(或速度資訊),而求出 供應至各電樞線圈38的電流的電流値及電流方向,但在無 法快速作控制回應時’則可在開始移動後之某一期間,以 時間序列求出供應至各電樞線圈38的電流的電流値及電流 方向,而使晶圓W具有期望的軌跡及期望的速度。此時, 主控制裝置20即在移動的每一個時點,根據晶圓干涉計 31所通知的位置資訊(或速度資訊),而求出與期望軌跡的 偏差,之後對供應至各電樞線圈38的電流的電流値及電流 方向進行修正,同時以時間序列求出修正期間後的既定期 間之供應至各電樞線圈38的電流的電流値及電流方向。然 後,基台控制系統19即根據修正後的資訊而進行對各電樞 線圈38之電流控制。 其次,簡單的說明包含前述基台裝置30之曝光裝置 100的曝光動作的流程。 首先,藉由標線板裝載裝置將形成有欲轉寫之圖案的 標線板R裝載至標線板基台RST。同樣的,藉由晶圓裝載 裝置將欲曝光的晶圓W裝載至基板平台18。 此時,基板平台18係在既定的晶圓裝載位置,浮起並 -被支撐於基盤21上,且主控制裝置20根據晶圓干涉計的 、76 本紙張尺度適用中國S家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------裝--------訂---------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局興工消費合作社印製
4484 Q ° A7 ____ B7 五、發明說明(ηψ) 測量値透過基台控制系統19進行伺服(servo)控制,而在此 晶圓裝載位置維持基板平台18於既定時間停止狀態。因此 ’在此晶圓裝載位置之等待時,由於電流係供應至構成平 面馬達裝置50的定子60的電樞線圈38,因此爲防止因電 樞線圈38的發熱造成的溫度上升,主控制裝置20即透過 冷卻裝置79對各電樞線圏38進行冷卻。 此時,本實施形態由於係自電樞線圈38的下面側供應 冷媒至分別收納電樞線圈38的小室(由外殻36及定子磁軛 43所形成的空間)之內,由於該冷媒係自電樞線圈38中央 的空間接至電樞線圈38的上面而向周圍流動,因此即對自 ’電樞線圈38的上面及側面放出的熱進行除熱。此時,由於 可藉由一體設置於外殼36的整流葉片46,使冷媒均勻的 在電樞線圈38的上面流動,故能以良好的效率對電樞線圈 38的上面及側面進行冷卻。而且,此種冷卻係在各小室內 個別的進行。 另一方面,由於冷媒也在定子磁軛43下方的第2室 42內流動,而且在定子磁軛43下面設置了由高熱傳導率 材料所構成的2次冷卻葉片48,因此自電樞線圈38的下 面放出的熱透過定子磁軛43而傳導至2次冷卻葉片48, 並在此2次冷卻葉片48與冷媒間進行熱交換而除熱。 由以上所述的,冷媒會儘可能的對自電樞線圈38的所 有的面放出的熱進行除熱。又,本實施形態係透過冷媒供 應管92、及複數的冷媒注入用接頭40而自冷卻裝置79將 冷媒供應至基盤21內,此冷媒通過基盤21內的冷媒通路 _ 77__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4i格(210 X 297公芨) ^ ---------------------訂---------線 {請先閱讀背面之注急事項再^寫本頁) 4484 Δ7 B7 經濟部智慧財產局具工消f合作杜印製 五、發明說明 而對各電樞線圈38進行冷卻,因進行冷卻而溫度上升的冷 媒透過冷媒排出用接頭、及冷媒排出管93回到冷卻裝置 79 ’並在此處冷卻,而再度供應至基盤2ί內,對各電樞線 圈38進行冷卻。亦即,由於係以如此的方式循環的使用冷 媒,因此能以幾乎是一定量的冷媒常時冷卻電樞線圏38, 非常的經濟。 其次,主控制裝置2〇在使用未圖示的標線板顯微鏡、 基板平台18上未圖示的基板標誌板、未圖示的校準檢測系 統’以既定的順序進行標線板校準、基準線測量等的準備 作業之後,使用校準檢測系統進行,例如揭示於日本專利 公報特開昭第6〗-44429號及與此對應的美國專利第 4,780,617 號的 EGA(Enhanced Global Alignment)等的校準 測量。引用上述的公報及美國專利的揭示來做爲本說明書 的記載的一部份。在這種動作中,需移動晶圓W時,如前 所述的,主控制裝置20透過基台控制系統19而控制基台 裝置內之各電樞線圈38的電流,並藉由移動轉子51以移 動晶圓W。在完成這種校準測量之後,即進行如下述之步 進掃描方式的曝光動作。 在此曝光動作時,首先,移動基板平台18而使其位於 對晶圓W上之最初的攝影區域進彳了曝光的掃描開始位置。 此移動,係藉由主控制裝置20透過基台控制系統19以前 +述之方式控制構成平面馬達裝置50的各電樞線圈38的電 流而進行。同時,移動標線板基台RST使標線板R的χγ 位置爲掃描開始位置。此移動,係由主控制裝置20透過基 78 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) {清先閱讀背面之江意事項再莩寫本頁) b 46·- Γ 4484 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 Δ7 B7 五、發明說明(ql;) 台控制系統19及未圖示的標線板驅動部而進行。 然後,基台控制系統19根據標線板干涉計16檢測出 的標線板R的XY位置資訊,由晶圓干渉計31所檢測出的 晶圓W的XY位置資訊,透過未圖示的標線板驅動部及平 面馬達裝置50,而使標線板R及晶圓W同步的移動。與 此同步移動,同時進行掃描曝光。 藉由上述的邊控制邊進行掃描曝光,而完成對1個攝 影區域之標線板圖案的轉寫時,基板平台18即步進1個攝 影區域份,並對下一個攝影區域進行掃描曝光。如此,依 序重複進行步進及掃描曝光,而將需要的攝影數的圖案轉 寫至晶圓W上。 此處,包括上述校準時及掃描曝光時,爲使轉子51浮 動支撐,係以供應自空氣泵59透過氣墊61吹向基盤21上 面吹出之加壓空氣的壓力而產生向上的力量。 又,在上述的校準或掃描曝光時,由於供應了適當的 電流至構成平面馬達裝置50的定子60之各電樞線圈38, 因此與上述晶圓裝載時相同的,爲防止由電樞線圈38的發 熱所造成的溫度上升,主控制裝置20即透過冷卻裝置79 對各電樞線圈38進行冷卻。 因此,本實施形態的掃描型曝光裝置100,由於係藉 由具備平面馬達裝置50的基台裝置30以良好的精確度、 高速的定位晶圓W,因此能持續的提升產能以良好的曝光 精確度進行曝光。 又’在本實施形態中,由於係採用電磁力驅動的平面 ' 79 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公藿) --- - I I----I ~ --------ήιτ*------I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 A7 B7 緩濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(qq) 馬達裝置50做爲基板平台18的驅動裝置,且藉由氣動滑 板57將與平面馬達裝置50的轉子51 —體的基板平台18 浮動支撐於基盤21的上面,因此無摩擦等之機械性的損失 具有優異的耐久性,相較於採用可變磁性阻抗驅動方式的 平面馬達裝置,更能減少用以使基板平台18浮動支撐之加 壓空氣供應至氣動滑板57的空氣泵的消耗電力。 又,藉由切換設置於氣動滑板57之通路切換閥70的 通路,並藉由使加壓空氣自氣動滑板57向上方吹出,即能 •以非接觸的方式使轉子51及基板平台18等之整體浮動支 撐,得以避免因磁極單元56及定子磁軛43間的磁性吸力 使磁極單元56急遽的被吸向下方,而能輕易的將磁極單元 56組裝至氣動滑板57。再者,在將磁極單元56與氣動滑 板57分離時,也能有效的利用此空氣的逆向噴射的功能而 輕易的進行分離。因此,即能實現易於組裝、易於分離, 而且維修性優異的基台裝置30〇 再者,由於係在氣動滑板57的底面以包圍推力產生磁 .鐵54a〜54d的方式配置氣墊61及氣袋62,因此能以良好 的效率使磁極單元56及基板平台18浮起,同時也能夠實 現具有高剛性的軸承裝置。又,由於係以低熱膨脹的陶瓷 材料形成定子60側的引導面21a、以及對向於此引導面 2U之氣動滑板57的面,亦即軸承面,因此除了可藉由硏 磨等而使兩者的平坦度極度提高,同時也能使熱所造成的 變形減少,而實現可耐高負載的高剛性的軸承裝置。 再者,在本實施形態中,係以良好的效率冷卻平面馬 一· __ _ 80 (琦先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) ί -^=° Γ 良 本紙很尺度適用尹國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公楚
經濟部智慧財產局員工消貧合作社印製 $、發明說明(#) 達裝置50的電樞線圈38,因此能將熱對裝置環境的影響 抑制到最小的程度,而降低用以冷卻的消耗電力。又,由 於能將熱對裝置環境的影響抑制到最小的程度,因此測量 基板平台1S之位置的干涉計31的干涉計光束之空氣波動 等也幾乎不構成任何問題,而能夠進行精密的晶圓定位及 位置控制。因此,在本實施形態的曝光裝置100中,能藉 由具有電磁力驅動方式的平面馬達裝置50的基台裝置30 ,以良好的精確度、高速的控制晶圓W的位置,並持續改 善產能,且以良好的曝光精確度進行曝光。 又,在本實施形態中,如前所敘述的,組裝基盤21時 ,由於能夠僅自上方或下方之垂直方向組裝各構成元件, 因此也具有定子側的組裝、維修性優良的優點。 再者,本實施形態的曝光裝置100,係藉由電性、機 械性的、及光學性的連結組裝平面馬達裝置5〇、前述照明 系統10、及投影光學系統PL等圖1所述的各要素後,進 行綜合調整(電性調整、動作確認等)而製造出,以使其能 以良好的精確度、高速的控制晶圓W的位置,並能持續改 善產能,且以良好的曝光精確度進行曝光。又,曝光裝置 1〇〇的製造,最好是在溫度及潔淨度受嚴格管理的無塵室 中進行。 其次,說明有關使用本實施形態的曝光裝置及方法之 元件的製造》 圖37係顯示本實施形態的元件(1C及LSI等的半導體 晶粒、液晶面板、CCD、薄膜磁性讀取頭、微機電等)生產 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4硯格(210 X 297公釐) --------------裝-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再淨.寫本頁) «484 A7 B7 經濟部智慧財i局員工消费合作社印製 五、發明說明(w) 的流程圖。如圖37所示的’首先,在步驟201(設計步驟) 中’進行元件的功能設計(例如,半導體元件的電路設計等 ),並進行用以實現此功能的圖案設計。接著,在步驟202( 光罩製作步驟)中,製作彤成有所設計之電路的光罩。另一 方面’在步驟203(晶圓製造步驟)中,使用矽等材料製造晶 圓。 其次’在步驟2〇4(晶圓處理步驟)中,使用在步驟 201〜步驟203所準備的光罩及晶圓,而如後述般,藉由微 影技術在晶圓上形成實際的電路等。其次,在步驟2〇5(組 裝步驟)中,使用在步驟204中處理之晶圓使其晶粒化。在 此步驟205中,包含了裝配製程(切割、結合)封裝製程(晶 粒封入)等之製程。 最後,在步驟206(檢查步驟)中,則對在步驟205中製 作的元件進行動作確認試驗、耐久性試驗等的檢查。經過 這些過程後完成元件,始得出貨。 圖38係在半導體元件時,顯示上述的步驟2〇4的詳 細的流程圖的一例。圖38中,在步驟211(氧化步驟)中使 晶圓的表面氧化。在步驟212(CVD步驟)中則在晶圓的表 面形成絕緣膜。在步驟213(電極形成步驟)中藉由蒸鍍而在 晶圓上形成電極。在步驟2M(離子植入步驟)中係將離子植 入至晶圓。以上的步驟2丨1〜步驟214係分別構成晶圓處理 的各階段的前段製程,在各階段中係根據必要的處理而做 選擇性的執行。 在晶圓處理的各階段中,完成前段過程後,即執行下 82 -------------裝·-------訂----------線 (請先閱讀背6之4意事項再莩萬本頁) 冬紙張尺度適用中國固家標準(CNS)A4規格(2ί0 X 297公爱) A7 B7
^^'8 4 3 Q 五、發明說明(f°) 述的後段製程。在此後段製程中,首先,在步驟215(光阻 處理步驟)中’將感光劑塗布於晶圓,接著,在步驟216(曝 光步驟)中’藉由上述說明之曝光裝置將光罩的電路圖案曝 光燒印至晶圓。其次,在步驟217(顯影步驟)中將曝光的晶 圓顯影,接著’在步驟218(蝕刻步驟)中,藉由蝕刻而將殘 存光阻的部份以外的部份的露出部件蝕刻掉。然後1在步 驟219(光阻除去步驟)中,則將完成蝕刻而不要的光阻除去 〇 藉由重複的進行此等前段製程及後段製程,即能在晶 圓上形成多重的電路圖案。 如上述般,即能以高量產性製造形成有精密度良好之 微細圖案的元件。 再者,上述的實施形態,雖係針對氣動滑板57及磁極 單元56進行拆裝時,利用來自於氣動滑板57的加壓空氣 的逆向噴射之情形,亦即,在氣動滑板57具有利用加壓空 氣的噴出壓力的拆裝機構之情形做了說明,但本發明並不 僅限於此,亦可在做爲支撐部件的氣動滑板57設置用以拆 裝磁極單元56的拆裝機構。作爲此拆裝機構,如圖39A〜 圖39F所示的千斤頂機構82即很適合。 此處,簡單的說明此千斤頂機構82的構成。 如圖39A〜圖39F所示的,此千斤頂機構82,具有分 別透過2條支軸57a而固定於氣動滑板57的兩側面的一對 平行的連桿機構(平行四邊形連桿機構)90、及分別使此一 對平行的連桿機構90動作的一對轉動臂58 -各平行連桿 _ 83 不紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公蹵) --- (锖先閱讀背面之注意事項再埭寫本頁) i
T 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 經濟部智慧財,產局員工消費合作社印製 44以3.. Λ7 I-___ _ B7 五、發明說明(d ) 機構90的上部水平部件的內面側,在其上面沿該上部水平 部件的長軸方向設置有複數的滾輪91。 其次,說明使用此千斤頂機構82將磁極單元56安裝 至氣動滑板57時的動作。初期狀態係如圖39A及圖39B 所示的,在一對的平行連桿機構(平行四邊形連桿機構)90 的下部水平部件的底面接觸基盤21上的狀態下,將氣動滑 板57裝載至基盤21上。此時,將磁極單元56搬送至氣動 滑板57的上方,並使其降下既定量,而將磁極單元56的 4個推力產生磁鐵54a〜54d的下端部自上方嵌合至氣動滑 板57的各開口時,如圖39C及圖39D所示的,磁極單元 56的凸緣部(爲52a)的底面即接觸至滾輪91的上面並得到 支撐。 然後,使一對的轉動臂58向著倒下的方向(圖39B中 的順時鐘方向)轉動至水平的位置爲止。此時,未圖示的擋 塊即阻止轉動臂58做更進一步的轉動。因此,若要使轉動 臂58在圖39B中的順時鐘方向做更進一步的轉動,則因 轉動力矩(moment)之關係,平行連桿機構的各傾斜部件即 以軸57a爲中心而轉動。但是,此時,由於磁極單元56在 水平方向的移動受氣動滑板57的限制,因此滾輪91即沿 著磁極單元56的凸緣部52a底面一邊滑動而進行滾動,結 果平行連桿機構90逐漸的變形爲扁平的四邊形,同時磁極 單元56也隨之下降而被組裝於氣動滑板57。然後,藉由 更進一步的使轉動臂58轉動,如圖39Ε及圖39F所示的 ,平行連桿機構90的下部水平部件的底面被抬高至大致與 ___ ' 84 ------------I --------訂--------線 (請先閉讀背面之注音?事項再填寫本頁) 尽紙張尺度適用令國囷家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 4434 8 經濟郤智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(π) 氣動滑板57的底面相同的高度’而使氣動滑板57的底面 接觸至基盤上。 若欲使氣動滑板57與磁極單元56分離,則與上述相 反的將轉動臂5S向直立的方向轉動即可。如此,若使用千 斤頂機構82,只要藉轉動轉動臂58的動作,即可進行氣 動滑板57與磁極單元56間之拆裝,且容易維修。 又,在上述實施形態中’係說明了使用加壓空氣作爲 加壓氣體之情形,但本發明當然不僅限於此。 又,上述實施形態中說明的磁極單元及氣動滑板等之 構成僅爲一例’本發明當然不僅限於此。例如,如圖4〇所 示的,在平板狀的支撐部件l〇2a的下面(與定子對向的面) 以矩陣狀之配置而一體成形多數(此處爲9個)的氣墊l〇2b 而構成氣動滑板102,同時與此對應的,由格子狀的框架 部件106與在此框架部件106的格子的孔的行方向及列方 向每隔一個的被埋入的推力產生磁鐵108而構成磁極單元 110亦可。此時,如圖40B之截面圖所示的,係將氣動滑 板102的各氣墊102b嵌入至相當於與框架部件1〇6對應的 格子的孔的空間l〇6a,並藉由黏著劑等將各氣墊102b固 定於框架部件106。如此,在氣動滑板102及磁極單元no —體化的狀態下,俯視之,則各氣墊l〇2b的4個角落配置 了推力產生磁鐵108。此時,當然也可將內插磁鐵埋入未 插有框架部件106的氣動滑板102以及推力產生磁鐵108 的剩下的各空間部l〇6a。此時,如圖40B所示的,在上述 剩下的各空間部l〇6a部份,最好是形成框架部件106的底 85 本紙張尺度適用國家標準(CNSMO見格(210: 297公釐) ----------------I I J i I ^---— III — — (請先閲讀背面乞注意事項再矽寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 ^484 8; Λ7 五、發明說明(以) 壁。又,氣墊亦可是與支撐部件爲不同的物體,而以螺絲 等其固定於該支撐部件。 或者,與上述實施形態同樣的,即使是在將磁極單元 自上方嵌合於氣動滑板時,如圖41所示的,以矩陣狀的配 置將多數(此處爲9個)的推力產生磁鐵114固定於平板狀 的磁性體部件(轉子側磁軛)112的下面構成磁極單元120’ .並對應各推力產生磁鐵114設置與形成有開口 116的前述 氣動滑板57同樣的氣動滑板57,,並將磁極單元120嵌合 於氣動滑板57’而構成轉子亦可。 或者,作爲磁極單元採用僅具有1個比較大面積的推 力產生磁鐵的構造,並與此對應的作爲氣動滑板,採用具 有可嵌合此推力產生磁鐵的比較大的開口的構造亦可。 再者,在上述的實施形態中,作爲自空氣泵59供應加 壓空氣至氣動滑板57的供應方式,雖已對有關自氣動滑板 _ 57中央上部的1個地方進行供應的上面集中方式加以說明 ,但本發明不僅限於此,而亦可採用自上面的複數個地方 供應加壓空氣的上面分散方式、及自側面的1個地方供應 加壓空氣的側面集中方式、及自側面的複數個地方供應加 壓空氣的側面分散方式等各種的加壓空氣的供應方式。例 如如圖42所示的,將加壓空氣的供應路徑的空氣吸入端及 真空用的空氣排出端分別設置於氣動滑板57之上面端部不 同處。此處,加壓空氣的供應路徑的空氣吸入端及真空用 的空氣排出端最好是設置於氣動滑板57的上面中央的2邊 互爲對向的位置。圖42顯示此情形的一例。再者,在將轉 86 表紙張尺度適^國國家標準(CNS)A4~規格(210、207公釐)~'~' --- ------------------------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再圩寫本頁) 4 4 84 8 B7 五、發明說明(ph 子51浮動支撐時,亦可省略加壓空氣的供應路徑的空氣吸 .入端及真空用的空氣排出端。 又,上述實施形態中說明之基盤21的構成僅爲一例’ 本發明不僅限於此。圖43A及圖43B即顯示基盤21之其 他的構成例。其中,圖43A之第1室41係由容器的側 壁及定子磁軛43、以及構成引導面的陶瓷的板部件37所 構成'^而圖43B基本上雖與上述實施形態爲同樣的構成’ 但是作爲個別收納各電樞線圏38的外殼36’ ’係使用內底 面(上面)的厚度較薄的外殻,並以覆蓋複數的外殼36’的方 式,設置形成引導面的板狀的非磁性體部件37’ ° 又,上述的實施形態中,雖說明了具有與定子磁軛43 的引導面爲相反側的第2室42 ’並在此第2室內設置2次 冷卻葉片48之情形,但本發明不僅限於此。亦即’只要是 在基盤21的任一面形成引導面,且其內部設置有收納複數 個電樞線圈38的密閉空間即可’如此密閉空間內設置有冷 媒的入口及出口即足夠。但是,如就冷卻效率而言’最好 是對應於各電樞線圈設置冷媒的供應口(流入口)。 又,除上述之電樞線圈38的冷卻方法之外’亦可倂用 透過珀耳帖(Peltier)元件將電樞線圈38配置於定子磁軛43 的上面,並藉由供應電流至該珀耳帖元件冷卻電樞線圈W 的方法。 又,在上述的實施形態中,雖說明了有關循環使用冷 媒之情形,但本發明當然不僅限於此。再者’除了循環使 用冷媒之外,亦可同時將冷媒冷卻至既定的目標溫度,並 87 (請先閱讀背面之注意事項再垆1?1?本頁) 峙5 Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國0家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 4484 8 8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(¥) 對電樞線圈進行冷卻,以使引導面經常保持大致一定的溫 度。此時,亦可在基盤設置溫度感知器,並根據該溫度感 知器的測量値對冷媒的冷卻溫度進行回授控制。 再者,上述的實施形態中,雖係將永久磁鐵排列於轉 .子,並將電樞線圈排列於定子,但亦可將電樞線圈排列於 轉子,而將永久磁鐵排列於定子。又,在上述的實施形態 中,雖使推力產生磁鐵及內插磁鐵間爲線接觸,但亦可設 置些微的間隙,或使內插磁鐵的一部份進入至推力產生磁 鐵間之間隙。 又,上述的實施形態中,雖使推力產生磁鐵的正方形 的外形的一邊爲4L,但亦可不改變推力產生磁鐵的排列週 期6L,而僅使推力產生磁鐵的正方形的外形的一邊在 .4L〜5L之間進行改變。此時,也與上述實施形態同樣的, 藉由對供應至電樞線圈的電流的電流値及電流方向之任一 者進行控制,即能控制轉子的移動。 又,上述的實施形態中,雖使用空氣引導機構以使轉 子浮於定子上,但亦可採用磁性浮起機構。更進一步的’ 對磁極單元而言,亦可使用能產生與永久磁鐵相同方向的 磁力線的電磁鐵而取代永久磁鐵。 更進一步,上述的實施形態中,雖使用冷卻液來冷卻 .電樞線圈,但只要冷媒爲流體亦可使用氣體冷媒。 又,被配設於定子上的轉子並不限於1個,例如如圖 44所示的,亦可在定子60上配設2個轉子51 ’藉由獨AL 的驅動此2個轉子51,即能一邊使用其中之一的轉子51 _ 88 本纸張尺度適用國家標準(CNS)H^4 (2Κ)χ 297公釐) ------------- I ---------^ ·11111111 (請先閉靖背面之注意事項再堉寫本頁) 4484 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(姝) 進行晶圓的曝光,而使用另外一個轉子51進行晶圓w的 遞送。 又*上述的實施形態中,雖將本發明的平面馬達裝置 以及基台裝置使用於晶圓的位置控制,但是,例如說,亦 可將其使用於標線板的位置控制。 又,本發明適用於:以紫外線爲光源的縮小投影曝光 裝置、以波長l〇nm左右的軟X光爲光源的縮小投影曝光 裝置、以波長Inm左右的X光爲光源的X光曝光裝置、 藉EB(電子束)或離子束之曝光裝置等所有的晶圓曝光裝置 、液晶曝光裝置等。且不論其是否爲步進重複機、步進掃 描機、步進縫合機均可適用。但是,需使晶圓等的周圍環 境成爲真空。而在以波長l〇nm左右的軟X光爲光源的縮 小投影曝光裝置、以波長inm左右的X光爲光源的X光 曝光裝置、以電子束、離子束爲光源的曝光裝置等中採用 本發明時,最好是採用磁性浮起機構= 更進一步的,本發明的平面馬達裝置以及基台裝置亦 能適用於曝光裝置以外的裝置,例如說,亦能適用於檢查 裝置及機板搬送裝置等。 [產業上利用之可能性] 如以上之說明’本發明的平面馬達裝置能持續的確保 高控制性及高推力線形性,且在二維平面內的任意方向產 生較大的推力。 又’本發明的基台裝置由於是藉由本發明的平面馬達 __ 89 氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ_297公梦)---- , *-------訂·------- {請先閱讀背面之注意事項再璜寫本頁) 448488 ^ A7 _ B7 五、發明說明(f| ) 裝置驅動移動體,因此在具有優異的控制性、推力線形性 、定位性,同時也能夠以較大的推力高速的移動移動體。 又,本發明的曝光裝置由於是藉由本發明的基台裝置 以良好的精確度、高速的定位晶圓,因此適合持續的改善 產能以良好的曝光精確度進行曝光。因此,本發明的曝光 裝置非常適合製造具有微細圖案的元件。 (請光間讀背面之注意事項再垓寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
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Claims (1)
- A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種平面馬達裝置,係具備: ---------裝ί I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本瓦) 具有矩形的電流路徑的複數個電樞線圈沿引導面排列 成矩陣狀的電樞單元;以及 相對於前述引導面被配置於與前述電樞單元相反側的 磁極單元'將具有以較前述電樞線圈的排列週期爲長'前 述電樞線圈的排列週期的整數倍以外的長度做爲一邊之矩 形磁極面的複數個推力產生磁鐵,以行方向及列方向的相 鄰的磁極面的極性互不相同的方式並以前述電樞線圈的排 列週期的整數倍的排列週期被排列爲矩陣狀; 前述電樞單元及前述磁極單元係沿前述引導面的方向 相對移動。 線 2. 如申請專利範圍第1項之平面馬達裝置,其中前述 磁極單元,係配置在與對向於前述電樞線圈的前述推力產 生磁鐵的磁極面爲相反側的磁極面側,且在前述行方向以 及前述列方向中之一方相鄰之前述推力產生磁鐵間所形成 的磁束路徑中,而形成磁性電路的一部份,且更進一步的 包含強化起磁力的內插磁鐵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3. 如申請專利範圍第1項之平面馬達裝置,其中前述 推力產生磁鐵係排列爲2行2列的矩陣狀。 4. 如申請專利範圍第1項之平面馬達裝置,其中前述 電樞線圏之與前述磁極單元的對向面的外形爲正方形,而 前述推力產生磁鐵的磁極面爲正方形。 5. 如申請專利範圍第4項之平面馬達裝置,其中: 前述電樞線圈的前述電流路徑的各外邊長度約爲前述 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4说格(210 X 2W公釐) 8 8 4 & 4 4 8 8 8 8 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 電流路徑的內邊長度的3倍; 前述推力產生磁鐵的磁極面的一邊的長度約爲前述電 流路徑的內邊長度的4〜5倍; 而前述推力產生磁鐵的排列週期約爲前述電流路徑的 內邊長度的6倍。 6. 如申請專利範圍第1項之平面馬達裝置 >其中更進 一步具備在與前述磁極單元側爲相反側,支撐前述電樞線 圈的第1磁性部件。 7. 如申請專利範圍第1項之平面馬達裝置,其中更進 一步具備在與前述電樞單元側爲相反側,支撐前述推力產 生磁鐵的第2磁性部件。 8. 如申請專利範圍第1〜7項中任一項之平面馬達裝置 ,其中更進一步具備配置於前述電樞單元及前述磁極單元 之間,由非磁性材料且是非導電性材料構成,形成前述引 導面之至少1個引導部件。 9. 如申請專利範圍第8項之平面馬達裝置,其中更進 一步具備安裝於前述磁極單元,具有將加壓氣體吹向前述 引導面的第1吹出部,並透過既定的空隙將前述磁極單元 浮動支撐於前述引導面上的支撐部件。 10. 如申請專利範圍第9項之平面馬達裝置,其中更進 一步具備包含前述引導部件,並在內部形成排列前述複數 個電樞線圈的密閉空間之基盤。 11. 如申請專利範圍第10項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備供應冷媒至前述密閉空間內,冷卻前述各電樞 ' 2 (請先閱讀背面之注意事項再填.¾本頁) -5 句·· 本紙張尺度逋用中國國家標準(CMS ) A4洗格(210Χ29?公釐) 4484 88 ABCD 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 申請專利範圍 線圈的冷卻裝置。 12. 如申請專利範圍第9項之平面馬達裝置’其中更進 一步具備將前述複數個電樞線圈分別收納的複數的外殼。 13. 如申請專利範圍第I2項之平面馬達裝置’其中更 進一步具備個別冷卻前述複數的外殼內的冷卻裝置° 14. 如申請專利範圍第I2項之平面馬達裝置’其中在 前述各外殻的上面形成前述引導面。 15. 如申請專利範圍第8項之平面馬達裝置,其中更進 一步具備包含前述引導部件’並在內部形成排列前述複數 個電樞線圈的密閉空間之基盤。 16. 如申請專利範圍第I5項之平面馬達裝置’其中更 進一步具備供應冷媒至前述密閉空間內’冷卻前述各電樞 線圈的冷卻裝置。 17. 如申請專利範圍第8項之平面馬達裝置’其中更進 一步具備將前述複數個電樞線圈分別收納的複數的外殻° 18. 如申請專利範圍第17項之平面馬達裝置’其中更 進一步具備個別冷卻前述複數的外殼內的冷卻裝置。 19. 如申請專利範圍第17項之平面馬達裝置’其中在 前述各外殼的上面形成前述引導面。 20. —種平面馬達裝置,係具備: 具有矩形的電流路徑的複數個電樞線圈沿引導面排列 成的電樞單元;以及 相對於前述引導面被配置於與前述電樞單元爲相反側 的磁極單元,該磁極單元含有:以相鄰的磁極面的極性互 本紙張尺度速用中«國家橾準(CNS )八4规篇(210X297公釐) I I n I I 裝—! —. I 訂 I I 線 {請先聞讀背面之注意事項再本頁) 8 4 4 8 8 ABCD 經濟部智慧財產局MK工消費合作社印製 六、申請專利範圍 不相同的方式排列、具有矩形狀的磁極面之複數的推力產 生磁鐵,以及配置在與對向於前述電樞單元的前述推力產 生磁鐵的磁極面爲相反側的磁極面側,且在相鄰的前述推 力產生磁鐵間所形成的磁束路徑中,強化起磁力的內插磁 鐵; 前述電樞單元及前述磁極單元係沿前述引導面的方向 進行相對移動。 21. 如申請專利範圍第20項之平面馬達裝置’其中前 述電樞線圏的與前述磁極單元的對向面的外形爲正方形’ 而前述推力產生磁鐵的磁極面爲正方形。 22. 如申請專利範圍第21項之平面馬達裝置’其中: 前述電樞線圈的前述電流路徑的各外邊長度約爲前述 電流路徑的內邊長度的3倍; ^ 前述推力產生磁鐵的磁極面的一邊的長度約爲前述電 流路徑的內邊長度的倍; 而前述推力產生磁鐵的排列週期約爲前述電流路徑的 內邊長度的6倍。 23. 如申請專利範圍第20項之平面馬達裝置,其中^ 進一步具備在與前述磁極單元側爲相反側,支撐前述電樞 線圈的第1磁性部件。 g 24. 如申請專利範圍第20項之平面馬達裝置丄其中 進一步具備在與前述電樞單元側爲相反側,支撐前述推 產生磁鐵的第2磁性部件。 0 25. 如申請專利範圍第20〜24項中任一項之平 本紙張ΛΑ0[用巾Η Η家料(CNS M4胁(21Q x 297公兼) 装 訂 線 (请先閲讀背面之泣意事項再填.S,本頁) 4 iQ4 8s Λ8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 裝置,其中更進一步具備配置於前述電樞單元及前述磁極 單元之間,由非磁性材料且是非導電性材料構成,形成前 述引導面之至少1個引導部件。 26.如申請專利範圍第25項之平面馬達裝置’其中更 進一步具備安裝於前述磁極單元,具有將加壓氣體吹向前 述引導面的第1吹出部,並透過既定的空隙將前述磁極單 元浮動支撐於前述引導面上的支撐部件。 27·如申請專利範圍第25項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備包含前述引導部件,並在內部形成排列前述複 數個電樞線圈的密閉空間之基盤。 28·如申請專利範圍第27項之平面馬達裝置’其中更 進一步具備供應冷媒至前述密閉空間內,冷卻前述各電樞 線圈的冷卻裝置。 29.如申請專利範圍第25項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備將前述複數個電樞線圈分別收納的複數的外殻 (请先閱讀背面之注意事項存填本育) 裝. ,ιτ. 線 經濟部智慧財產局員工消贲合作社印製 3〇_如申請專利範圍第.29項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備個別冷卻前述複數的外殻內的冷卻裝置。 31. 如申請專利範圍第29項之平面馬達裝置,其中在 前述各外殼的上面形成前述引導面。 32. —種平面馬達裝置,係具備: 至少具有1個磁鐵,能沿既定的引導面在二維方向移 動的磁極單元; 安裝於前述磁極單元,具有將加壓氣體吹向前述引導 本紙铁尺度逋用中國困家標準(CNS ) A4洗格(210X297公釐) £ A8 B8 C8 D8 經濟部智蒽財產局員工消黄合作社印製 六、申請專利範圍 面的第1吹出部,且透過既定的空隙將前述磁極單元浮動 支撐於前述引導面上的支撐部件;以及 定子,含有相對前述引導面配置於前述電樞單元的相 反側,且沿前述引導面配置於二維方向的複數個電樞線圏 〇 33.如申請專利範圍32項之平面馬達裝置,其中前述 磁極單元,相對於前述支撐部件係可拆裝自如。 如申請專利範圍第33項之平面馬達裝置,其中前 述支撐部件,具備用以拆裝前述磁極單元的拆裝機構。 35. 如申請專利範圍第34項之平面馬達裝置,其中在 將前述磁極單元安裝於前述支撐部件時,爲抵抗由前述磁 極單元及前述電樞線圈及前述定子之間的磁性吸力與前述 磁極單元本身的重量的和所構成的重力方向向下的力量, 而將前述磁極單元浮動支撐的加壓氣體吹向前述磁極單元 的第2吹出部係設置於前述支撐部件。 36. 如申請專利範圍第35項之平面馬達裝置,其中前 述支撐部件,更進一步具備切換吹出自第I吹出部的加壓 氣體的吹出及吹出自第2吹出部的加壓氣體的吹出之切換 機構。 37. 如申請專利範圍第32項之平面馬達裝置,其中前 述支撐部件,更進一步具備將該支撐部件朝前述引導面真 空吸引的吸引部,並藉由調整來自前述第1吹出部的加壓 氣體的吹出壓力及前述吸引部的真空吸力,而能控制前述 .既定的空隙尺寸。 6 (請先閲讀背面之注意^項再填寫本頁) t T 本紙涑尺度逍用中困國家揉準(CNS )八4*]^ ( 210X297公漦) 44q 4 8 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 夂、申請專利範圍 38. 如申請專利範圍第32〜37項中任一項之平面馬達 裝置,其中更進一步具備能形成前述引導面’同時其內部 能彤成排列前述複數個電樞線圈的密閉空間的基盤。 39. 如申請專利範圍第38項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備供應冷媒至前述密閉空間內,冷卻前述各電樞 線圈的冷卻裝置。 40. 如申請專利範圍第32〜37項中任一項之平面馬達 裝置,其中更進一步具備將前述複數個電樞線圈分別收納 的複數的外殼。 41. 如申請專利範圍第40項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備個別冷卻前述複數的外殼內的冷卻裝置。 42. 如申請專利範圍第40項之平面馬達裝置,其中在 前述各外殻的上面形成前述引導面。 43. —種平面馬達裝置,係具備: 至少具有1個磁鐵,且沿既定的引導面在二維方向移 動的磁極單元: 形成前述引導面,同時其內部形成密閉空間的基盤; 收納於前述基盤的前述密閉空間內,包含沿前述引導 面以既定間隔配置於二維方向的複數個電樞線圈的電樞單 元;以及 供應冷媒至前述密閉空間內,冷卻前述各電樞線圈的 冷卻裝置。 44. 如申請專利範圍第43項之平面馬達裝置,其中: 前述密閉空間係藉由配置於與前述複數個電樞線圏的 、 7 I I 裝— : 訂· ί 線 (請先閱讀背面之注意事項再填表本育) 本紙伕又度適用中®國家搮準(CMS〉A4规格(210X297公釐) 00 00 4 00 4 4 ABCD 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 前述引導面爲相反側的區劃部件,而被區劃成收納前述複 數個電樞線圈的第1室,及由剩下的空間所構成的第2室 1 前述區劃部件上分別形成有流入口及流出口: 前述基盤內,形成有供應自前述冷卻裝置的冷媒在透 過前述流入口流入前述第1室後,透過前述流出口流出至 前述第2室之冷媒的路徑。 45. 如申請專利範圍第44項之平面馬達裝置’其中更 進一步具備透過前述流出口而流出的冷媒的路徑中所配置 的由高熱傳導材料構成之2次冷卻葉片》 46. 如申請專利範圍第43項之平面馬達裝置,其中: 前述基盤內的前述密閉空間,被區劃爲個別的收納前 述各電樞線圈的複數的小室; 在前述各小室,分別形成有供應自前述冷卻裝置的冷 媒的流入口及流出口。 47·如申請專利範圍第46項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備以覆蓋複數的小室的方式配置的板狀的非磁性 體部件’以做爲前述引導面。 48.如申請專利範圔第46項之平面馬達裝置,其中: 前述各小室,係由配置於與前述複數個電樞線圈的前 述引導面爲相反側的板狀部件、及在對向於前述板狀部件 側的面具有開口,同時由前述開口面及相反側的面構成前 述引導面之箱型的複數的外殼構成: 對前述各小室之冷媒的流入口及流出口,係分別對應 S I紙張尺度適用中國國家揉率(CNS > A4洗格(210X297公釐1 ' ---------装------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4^84 8 AB B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 於前述外殼而形成於前述板狀部件。 49·如申請專利範圍第48項之平面馬達裝置,其中前 述各電樞線圈的端子,係自前述外殻的開口端露出,而在 與此對應的前述板狀部件部份設置有該端子嵌合的插孔部 〇 5〇·如申請專利範圔第48項之平面馬達裝置,其中: 前述基盤內,在與前述板狀部件的前述引導面之相反 側更進一步設置有另外的空間; 在前述基盤內,形成有供應自前述冷卻裝置的冷媒在 透過前述流入口流入前述各外殼後,透過前述流出口流出 至前述另外的空間的冷媒的路徑。 51. 如申請專利範圍第48項之平面馬達裝置,其中更 進一步具備透過前述流出口而流出的冷媒的路徑中所配置 的由高熱傳導材料構成之2次冷卻葉片。 52. 如申請專利範圍第43項之平面馬達裝置,其中: 前述各電樞線圈,係中央具有空間的環狀的線圈; 前述冷卻裝置,係自與前述各電樞線圈的前述引導面 之相反側’透過前述各電樞線圈的中央的空間,而將冷媒 供應至前述電樞線圈的前述引導面側。 53. 如申請專利範圍第52項之平面馬達裝置,其中更 進一步設置有對自前述各電樞線圈的中央的空間流向其周 圍的冷媒的路徑進行限制的整流葉片。 54. 如申請專利範圍第43〜53項中任—項之平面馬達 裝置,其中: _ 9 (請先閣讀背面之注意事項再填窟,本頁) 本紙張Μ適用情Η家揉丰(CNS )从胁(21()><297公羞) ^484 8ί Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 ---------^—— (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 前述基盤安裝有複數的冷媒供應用接頭及至少一個的 冷媒排出用接頭: 前述冷卻裝置,其一端透過冷媒供應管連接至前述各 冷媒供應用接頭,另一端則透過冷媒排出管連接至前述冷 媒排出用接頭。 55. —種平面馬達裝置,係具備: 至少具有1個磁鐵’且沿既定的引導面在二維方向移 動的磁極單元; 相對於前述引導面在與前述磁極單元之相反側’沿前 述引導面以既定間隔的配置於二維方向的複數個電樞線圈 ;以及 訂 個別的將該複數個電樞線圈收納的複數的外殼。 56. 如申請專利範圍第55項之平面馬達裝置’其中更 進一步具備個別的冷卻前述複數的外殼內的冷卻裝置。 線 57. 如申請專利範圍第55項之平面馬達裝置’其中前 述各外殼的上面形成前述引導面。 58. —種基台裝置,係具備: 經濟部智慧財產局员工消費合作社印製 如申請專利範圍第1項、第2〇項、第32項 '第43 項、或第55項中任一項的平面馬達裝置; 與前述磁極單元及前述電樞單元之一者一體移動的移 動體;以及 至少對分別供應至前述磁極單元的前述電樞線圈的電 流値及電流方向之一進行控制的控制裝置。 59. 如申請專利範圍第58項之基台裝置’其中更進一 本纸张尺度逋用中困國家揉率(CNS ) A4现格(210X297公釐) 4^84 8 AS B8 C8 D8 #年M /ri修正/更正/補充 六、申請專利範圍 步具備能檢測出前述磁極單元以及前述電樞單元的位置關 係的位置檢測系統; 前述控制裝置,根據前述位置檢測系統的檢測結果, 至少對分別供應至前述電樞線圈的電流値及電流方向之一 進行控制。 60·如申請專利範圍第59項之基台裝置,其中前述控 制裝置根據前述位置檢測系統的檢測結果,而特定出起因 於前述磁極單元的磁束路徑及分別與前述電樞線圈的電流 路徑的交叉區域,並根據此特定的交叉區域而至少對分別 供應至前述電樞線圏的電流値及電流方向之一進行控制。 61·—種曝光裝置,具備有射出曝光用的能量束的照明 系;以及搭載配置於前述能量束路徑上的物體之基台裝置, 其特徵在於: 前述平台裝置具備有:具有矩形之電流路徑的複數個 電樞線圈沿引導面排列成的電樞單元;以及 相對於前述引導面被配置於與前述電樞單元爲相反側 的磁極單元; 前述磁極單元含有:以相鄰的磁極面的極性互不相同 的方式排列、具有矩形狀的.磁極面之複數的推力產生磁鐵, 以及配置在與對向於前述電樞單元的前述推力產生磁鐵的 磁極面爲相反側的磁極面側,且在相鄰的前述推力產生磁 鐵間所形成的磁束路徑中,強化起磁力的內插磁鐵; 61如申請專利範圍第Η項之曝光裝置,其中前述物 體,係藉由前述能量束而曝光、轉寫有既定圖案的基板。 A 11 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,4---- 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
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