JP2002044930A - 電機子ユニット及びその製造方法、リニアモータ、ステージ装置及び露光装置、並びに半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却媒体によってコイルが冷却されるリニア
モータにおいて、簡易な手法によって、リニアモータ内
のコイルの温度を均一に冷却する。 【解決手段】 リニアモータ１００の固定子（電機子ユ
ニット）１１０は、コイルユニット１５０とキャン１１
３とからなる。キャン１１３とコイルユニット１５０と
の間には冷却媒体を循環させるための流路１１５が形成
されている。コイル１５０の表面には流路１１５を流れ
る冷却媒体の流れを所定方向に誘導するための誘導部１
６０Ａ，１６０Ｂが設けられている。誘導部１６０Ａ，
１６０Ｂは誘導路１６２，１６２…により冷却媒体を所
定方向に誘導する。これにより温度上昇の著しい箇所に
冷却媒体を集中的に流すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電機子ユニット及
びその製造方法、これを用いたリニアモータ、ステージ
装置、露光装置並びにデバイスの製造方法に関し、特
に、半導体製造装置、工作機器等のように温度管理の厳
しい環境での使用に適した電機子ユニット、リニアモー
タ、ステージ装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体デバイスや液晶表示素子等
の製造に使用される露光装置では、マスク（レチクル
等）が載置されるレチクルステージや感光性の基板（ウ
ェハ、ガラスプレート等）が載置されるウェハステージ
等の駆動手段（ステージ装置）としてリニアモータが用
いられている。

【０００３】リニアモータは、固定子と、この固定子に
対して相対移動する可動子とからなるもので、ステージ
装置では、固定子及び可動子の一方が特定のステージ
に、他方が他のステージに取り付けられて、当該特定の
ステージが他のステージに対して相対移動される。とこ
ろで、ステージ装置では、ステージ位置の検出に用いら
れる干渉計等、熱の影響を受ける精密機器が用いられる
ため、装置全体の温度を厳しく管理しなければならな
い。従って、ステージ装置に用いられるリニアモータに
ついても、作動時の発熱（温度上昇）を抑制して、所定
の温度内となるようにその温度管理をする必要がある。

【０００４】従来より、リニアモータの作動時の発熱
（温度上昇）を防ぐべく、コイルが収容されたキャン内
に、冷却媒体の流路を形成しておき、この流路を流れる
冷却媒体の温度を温度調節機により制御して、キャン内
のコイルの温度の上昇を防ぐようにした冷却機構を備え
たリニアモータが知られている。かかる冷却機構を備え
たリニアモータにあっては、単位時間当たり一定量の冷
却媒体がコイルの周囲を流れるように、キャンとコイル
との間に一定面積の流路（隙間）が確保される。そし
て、キャンに冷却媒体用の流入口と流出口が設けられ、
これら流入口と流出口に冷却装置が接続されて、単位時
間当たり一定量の冷却媒体がキャン内を循環するように
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ステージ装
置の駆動手段として用いられるリニアモータにあって
は、作動時の発熱によるコイルの温度分布が一様でない
ことが知られている。これは、キャン内のコイルが複数
の部材より構成されて熱伝導率が一様でないこと、又、
コイル自体の発熱も一様でなく、しかもその形状も一様
でないためコイルの部位によって発熱量が大きく異なっ
てくることによる。特に、コイルが複数のコイル部材に
よって構成されている場合には、コイル同士が接続され
る部分での温度上昇が著しい。

【０００６】又、コイルは、コマ部材によってキャンと
の間に一定の隙間（流路）を確保しながら、当該キャン
に固定されるが、コイルの形状自体が一様でなく、キャ
ンとコイルとの隙間を一定に確保できない箇所が生じ得
る。このような箇所では、冷却媒体が円滑に流れずによ
どんでしまい、温度上昇が他の部分より大きくなること
がある。

【０００７】このように、キャン内部に冷却媒体を一定
量流しても、リニアモータ作動時のキャン内のコイルの
温度分布は一様でなく、発熱量が大きいコイルの特定の
箇所や、コイルとキャンとの隙間が狭い（流路面積が小
さい）箇所では、局部的に上昇するコイルの温度上昇を
充分に抑えることが出来ない。ここで、リニアモータの
作動時の発熱による温度分布を、設計時にＣＡＤ、ＣＡ
Ｅシステムによってシミュレーションし、この結果に応
じて、コイル、キャンの設計等を行うことで当該コイル
を均一に冷却することも考えられるが、キャン、コイル
等は複数の部材より構成されているため各部位で熱伝導
率が異なる等、シミュレーションによって得られた設計
によってコイルを均一に冷却することは困難である。こ
の場合にはリニアモータの設計を変更する等、開発期間
が長期化する要因となる。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
で、冷却媒体によってコイルが冷却されるリニアモータ
において、簡易な手法によって、リニアモータ内部のコ
イルの温度を均一に冷却して、精度の高い温度調整を可
能にした電機子ユニット及びその製造方法、これを用い
たリニアモータ等を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の電機子ユニットは、コイルと該コイルユ
ニットを内部に収容するキャンとからなり、前記キャン
と前記コイルとの間に冷却媒体を循環させるための流路
が形成された電機子ユニットにおいて、前記コイルの表
面又は前記キャンの内壁の少なくとも一方に、前記流路
を流れる冷却媒体の流れを所定方向に誘導するための誘
導部を設けたものである。これにより、冷却媒体を簡単
な構成にて所定方向に誘導することができ、温度上昇の
著しい箇所に冷却媒体を集中的に流すことができる。こ
の場合、ＣＡＤやＣＡＥによって設計されたコイルに予
期しない温度分布の偏りが生じていても、前記コイルの
表面又は前記キャンの内壁の一方に形成された誘導部に
よって、コイルを均一の温度に冷却することができるの
で、設計をやり直す必要がない。

【００１０】又、前記コイルの表面又は前記キャンの内
壁の一方に形成される誘導部の形状は、試作によって得
られた電機子ユニットを用いて実験的に決定することが
できるため、新たにコイルやキャンを設計し直すのに比
べて開発期間が短くなる。又、前記誘導部は、前記コイ
ルの表面又は前記キャンの内壁の少なくとも一方に形成
されるのであるから、該誘導部が、前記コイルと前記キ
ャンとの間の熱伝導に寄与することがなく、その材質を
選択するに当たって熱伝導率を考慮する必要がない。

【００１１】又、請求項２の発明は、請求項１に記載の
電機子ユニットにおいて、前記誘導部に、前記コイルの
表面又は前記キャンの内壁に設けられた１又は２以上の
凸部によって誘導路を形成し、該誘導路の形状を、前記
コイルの発熱時の温度分布に応じて形成するものであ
る。これにより、コイルの発熱時の温度分布に応じて冷
却媒体を局所的に流すことができ、当該コイルが均一の
温度に冷却される。

【００１２】又、請求項３の発明は、請求項２に記載の
電機子ユニットにおいて、前記誘導路が、前記コイルを
構成する２以上のコイル部材が互いに接続された接続部
に向けて冷却媒体を誘導するように形成されたものであ
る。この誘導路によって、冷却媒体が、特に発熱量の多
い前記接続部に向かって集中的に流れる。又、請求項４
の発明は、請求項１から請求項３の何れかに記載の電機
子ユニットにおいて、前記誘導部が、シール部材を貼着
することによって構成されたものである。これにより、
簡単な手法にて、当該電機子ユニットに前記誘導路を簡
易に形成できる。

【００１３】又、請求項５の発明は、請求項１に記載の
電機子ユニットの製造方法であって、コイルに接着剤を
塗布する工程と、接着剤が塗布された前記コイルを、前
記誘導部の凸部に対応した凹部が形成された型プレート
で両側から挟み込んで当該接着剤を凝固させる工程とを
含むものである。これにより、簡単な製造方法によって
誘導部が形成できる。

【００１４】又、請求項６のリニアモータは、請求項５
に記載の電機子ユニットからなる固定子と、ヨークと磁
石からなる可動子とを備えたものである。これにより、
リニアモータの作動時の固定子が均一に冷却されその温
度調整が容易になる。又、請求項７のリニアモータは、
請求項５に記載の電機子ユニットからなる可動子と、ヨ
ークと磁石からなる固定子とを備えたものである。これ
により、リニアモータの作動時の可動子が均一に冷却さ
れその温度調整が容易になる。

【００１５】又、請求項８のステージ装置は、請求項６
又は請求項７に記載のリニアモータを、ステージ部の駆
動手段として用いられているものである。これにより、
ステージ装置の温度調整が、確実に行われるので、ステ
ージ位置を検出する測定装置（例えば、干渉計）等、温
度管理が必要な機器の測定精度が高くなる。又、請求項
９の発明は、露光用光学系を用いて基板上に所定のパタ
ーンを形成する露光装置であって、請求項８に記載のス
テージ装置を備えたものである。これにより、当該ステ
ージ装置の移動量を精度良く制御でき、半導体素子や、
液晶表示素子等の製造時の精度も向上する。

【００１６】又、請求項１０の発明は、所定のパターン
が形成されたデバイスの製造方法であって、請求項９に
記載の露光装置を用いて、レチクルの回路パターンを感
光剤が塗布されたウェハに転写する工程を有するもので
ある。露光装置は、移動量制御の高いステージ装置が用
いられているため、デバイスに微細なパターンを精度よ
く作製できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態について、図１〜図４を用いて説
明する。

【００１８】この第１の実施の形態のリニアモータ１０
０は、図１、図２に示すように、固定子１１０と、可動
子１２０とからなる。可動子１２０は断面がコの字型と
なって固定子１１０に嵌め合わされ、固定子１１０内の
コイル１５１に所定の波形の電流が流されたとき、可動
子１２０が固定子１１０に対して、図１中、矢印Ｘで示
す方向に移動する。

【００１９】ここで、固定子１１０は、電機子用のコイ
ルユニット１５０とこれを収容するキャン１１３とによ
って構成され、キャン１１３とコイルユニット１５０と
の間の隙間が冷却媒体用の流路１１５となっている。こ
のコイルユニット１５０とキャン１１３によって電機子
ユニットが構成されている。又、キャン１１３には、図
外の冷却装置にて温度調整された冷却媒体（フロリナー
ト）を取り入れるための流入口１１５Ａと排出するため
の流出口１１５Ｂが設けられている。

【００２０】又、コイルユニット１５０を構成するコイ
ル１５１は、複数の板状のコイル部材１５１ａ，１５１
ｂ，１５１ｃ，１５１ｄが、例えば接着剤で接着された
もので、その接続部１５５がコマ部材（断熱材）１１４
によってキャン１１３に固定されている。又、可動子１
２０は、図２に示すように、ヨーク１２１と、ヨーク１
２１の内壁面に配置された永久磁石１２２，１２２とに
よって構成されている。尚、磁束の発生手段として用い
られる永久磁石１２２，１２２に代えて、電磁石等を用
いてもよい。

【００２１】ここで、固定子１１０のキャン１１３に内
蔵されたコイルユニット１５０の構成、並びに、製造方
法について、図３、図４を用いて説明する。コイルユニ
ット１５０は、図３に示すように、複数の板状のコイル
部材１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ，１５１ｄが樹脂製
の接着剤にて貼り合わされたコイル１５１と、多数の線
状の凸部１６１，１６１…が形成された誘導部１６０
Ａ，１６０Ｂとによって構成されている。

【００２２】この誘導部１６０Ａ，１６０Ｂの線状の凸
部１６１，１６１…によって、コイル１５１の表面に、
当該コイル１５１の温度分布に応じた多数の誘導路１６
２，１６２…が形成される。この誘導路１６２，１６２
…によって冷却媒体は、コイル１５１の発熱量が高い箇
所（例えば、コイル部材１５１ａ，１５１ｂ，１５１
ｃ，１５１ｄが互いに接合される接続部１５５）に集中
的に流れることになって、この箇所が集中的に冷却され
る。

【００２３】今仮に、図３に示すように、冷却媒体が左
下の矢印Ａで示す流入口１１５Ａから、右上の矢印Ｂで
示す流出口１１５Ｂに向かって流れている場合、コイル
１５１では、Ｘ方向に沿って流出口１１５Ｂに近づくに
つれ温度が上昇し、Ｚ方向に沿って流入口１１５Ａから
遠ざかるにつれ温度が上昇する（図３のグラフ参照）。
このような温度分布となるのは、コイル１５１では、接
続部１５５に近いほどコイル１５１ａ，１５１ｂ，１５
１ｃ，１５１ｄの発熱量が多くなること、更には、冷却
媒体（フロリナート）が流入口１１５Ａに近い箇所では
温度が未だ充分に低く、流出口１１５Ｂに近づくにつれ
温度が上昇するからである。

【００２４】そこで、この実施の形態では、誘導部１６
０Ａ，１６０Ｂの凸部１６１，１６１…をこのグラフ
（図３）が示す温度分布に応じて、鉤型に形成すること
で、凸部１６１，１６１…にて形成される誘導路１６
２，１６２…によって冷却媒体をコイル１５１の接続部
１５５に集中的に流し、もって、コイル１５１全体を均
一な温度に調整（冷却）している。又、流出口１１５Ｂ
に近い箇所ほどより多くの冷却媒体が流れるように誘導
路１６２，１６２…が広く形成され、流出口１１５Ｂ付
近で冷却媒体の温度が既に上昇していることによる冷却
効率の低下を補っている。

【００２５】尚、誘導部１６０Ａ，１６０Ｂは、コイル
１５１の厚さ（例えば、２ｃｍ程度）に比べて薄いため
（２ｍｍ程度）、この誘導部１６０Ａ，１６０Ｂを設け
ても、流路１１５の開口面積が著しく小さくなることは
ない。図４に、コイル１５１の表面に多数の凸部１６
１，１６１…が形成された誘導部１６０Ａ，１６０Ｂを
接着剤１６０を凝固させて形成する方法を示す。

【００２６】この図に示すように、先ず、コイル１５１
の両面に接着剤１６０を充分な量塗布しておき、この状
態で鉤型の凹部１７１，１７１…が形成された型プレー
ト１７０Ａ，１７０Ｂによって、コイル１５１をその上
下から一定の圧力で挟み込む。これにより、図３に示す
ように、多数の凸部１６１，１６１…によって誘導路１
６２，１６２…が形成された誘導部１６０Ａ，１６０Ｂ
が、コイル１５１の上下両面に形成される。型プレート
１７０Ａ，１７０Ｂの材料としては、デルリン等の樹脂
や金属が用いられる。

【００２７】ここでは、コイル１５１の両面に接着剤１
６０を塗布して誘導部１６０Ａ，１６０Ｂを形成する例
をあげて説明したが、コイル部材１５１ａ，１５１ｂ，
１５１ｃ，１５１ｄを接着剤で接着してコイル１５１を
形成する際に、接着剤を余分に塗布し、コイル１５１の
表面に接着剤を滲み出させて、誘導部１６０Ａ，１６０
Ｂを形成してもよい。

【００２８】尚、誘導路１６２，１６２…の形状は、上
記したようにコイル１５１の温度分布に応じて決定すれ
ばよく、従って、図３に示す形状に限られないのは勿論
である。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施形態に
ついて図５を用いて説明する。

【００２９】この第２の実施形態のコイルユニット２５
０は、誘導部を樹脂製のシート（シール部材）２６０
Ａ，２６０Ｂによって構成している点が、上記した第１
の実施の形態のコイルユニット１５０と異なる。尚、こ
のコイルユニット２５０もリニアモータ１００の固定子
（電機子）１１０に用いられる。

【００３０】すなわち、コイルユニット２５０では、コ
イル１５１の上面及び下面に、各々、樹脂製のシート２
６０Ａ，２６０Ｂが接着剤によって貼着される。このシ
ート２６０Ａ，２６０Ｂの表面には、多数の線状の凸部
２６１，２６１…が形成されており、これによって、コ
イル１５１の表面に誘導路２６２，２６２…が形成され
る。

【００３１】このシート２６０Ａ，２６０Ｂの凸部２６
１，２６１…の温度分布に応じた形状は、上記した第１
の実施の形態と同じである。尚、シート２６０Ａ，２６
０Ｂを作製するに当たっては、第１の実施の形態で用い
られた型プレート１７０Ａ，１７０Ｂと同様の型プレー
トが用いられ、当該シート２６０Ａ，２６０Ｂの表面に
多数の凸部２６１，２６１…が形成される。

【００３２】このように、コイル１５１の上面及び下面
にシート２６０Ａ，２６０Ｂを貼着することで、コイル
１５１とキャンとの間を流れる冷却媒体（フロリナー
ト）を温度上昇が著しい箇所に集中的に流すことがで
き、コイル１５１が均一に冷却されて、精度の高い温度
調整が可能になる。尚、コイル１５１にシート２６０
Ａ，２６０Ｂを貼着しても、シート２６０Ａ，２６０Ｂ
は、コイル１５１の厚さ（例えば、２ｃｍ程度）に比べ
て十分に薄いため（２ｍｍ程度）、冷却媒体の流路の開
口面積が著しく小さくなることはない。

【００３３】尚、シート２６０Ａ，２６０Ｂに代えて、
線状の凸部２６１，２６１…と同じ形状のシールをコイ
ル１５１の表面に貼着してもよい。この場合、線状の凸
部２６１，２６１…は、キャン１１３と接触しないの
で、断熱性を考慮する必要がなく、樹脂、金属等如何な
る材質でもよい。実際に、コイル１５１の表面に線上の
凸部のシールを貼着して、局所的に約２．４℃上昇した
特定の箇所に、冷却媒体が集中的に流れるように流れを
調整したところ、このシールの貼着によって温度を１．
０℃程度、更に低下させることができた。

【００３４】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施形態について図６を用いて説明する。この第３の
実施形態のコイルユニット３５０は、誘導部が形成され
た樹脂製のシート（シール部材）３６０Ａ，３６０Ｂ
を、キャン１１３の内壁に貼着して、キャン１１３側に
誘導路を構成している点が、上記した第２の実施の形態
のコイルユニット２５０と異なる。尚、このコイルユニ
ット３５０もリニアモータ１００の固定子（電機子）１
１０に用いられる。

【００３５】このシート３６０Ａ，３６０Ｂの表面に
も、多数の凸部（図示省略）が形成されており、これに
よって、コイル１５１の表面に誘導路（図示省略）が形
成される。このように、キャン１１３の内壁にシート３
６０Ａ，３６０Ｂを貼着することで、コイル１５１とキ
ャン１１３との間を流れる冷却媒体（フロリナート）を
誘導路によって、温度上昇が著しい箇所に集中的に流す
ことができ、コイル１５１が均一に冷却され、精度の高
い温度調整が可能になる。

【００３６】尚、キャン１１３の内壁にシート３６０
Ａ，３６０Ｂを貼着しても、シート３６０Ａ，３６０Ｂ
は、コイル１５１の厚さ（例えば、２ｃｍ程度）に比べ
て十分に薄いため（２ｍｍ程度）、冷却媒体の流路の開
口面積が著しく小さくなることはない。又、この実施の
形態でもシート３６０Ａ，３６０Ｂに代えて、線状の凸
部と同じ形状のシール（樹脂、金属等）をキャン１１３
の内壁に貼着してもよい。

【００３７】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施形態について図７、図８を用いて説明する。この
第２の実施形態のコイルユニット４５０は、誘導部４６
０Ａ，４６０Ｂの形状が、上記した第１の実施の形態の
コイルユニット１５０と異なる。尚、このコイルユニッ
ト４５０もリニアモータ１００の固定子１１０に用いら
れる。

【００３８】この第４の実施の形態のコイルユニット４
５０では、直線状の誘導部４６０Ａ，４６０Ｂによっ
て、流入口１１５Ａから流出口１１５Ｂに向う直線状の
誘導路４６２，４６２…が形成されている。このように
誘導路４６２，４６２…を形成することによって、流入
口１１５Ａから流出口１１５Ｂに近づくにつれ、キャン
１１３とコイル１５１との間（流路１１５）を流れる冷
却媒体は、発熱量の多い接続部１５５に向かって集中的
に流れるため、この接続部１５５での温度上昇を集中的
に抑えることができる。

【００３９】尚、このコイルユニット４５０は、上記し
た第１の実施の形態で用いた型プレート１７０Ａ，１７
０Ｂの凹部１７１，１７１…の形状を斜め直線状にする
ことで、第１の実施の形態の製造方法と同じ手順で製造
可能であり、その説明は省略する。又、このコイルユニ
ット４５０を製造するに当たっても、図８に示すように
コイル１５１の上面及び下面に、各々、直線状の凸部４
６１，４６１…樹脂製のシート４６０Ａ，４６０Ｂを接
着剤によって貼着してもよい。

【００４０】又、この実施の形態でもシート４６０Ａ，
４６０Ｂに代えて、直線状の凸部と同じ形状のシール
（樹脂、金属等）をコイル１５１の表面に貼着してもよ
い。尚、以上説明した第１〜第４の実施の形態では、コ
イルユニット１５０，２５０，３５０，４５０がムービ
ングマグネット型のリニアモータ１００の固定子１１０
に設けた場合について説明したが、例えば、ムービング
コイル型リニアモータの可動子側にこれらコイルユニッ
ト１５０，２５０，３５０，４５０を設けるようにして
もよい。

【００４１】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態について、図９を用いて説明する。この第
５の実施の形態は、半導体の製造に用いられるステージ
装置６００に、上記した第１〜第４の実施の形態のコイ
ルユニット１５０，２５０，３５０，４５０が内蔵され
たリニアモータ１００を用いたものである。

【００４２】第１〜第４の実施の形態のリニアモータ１
００は、コイル１５１の表面に冷却媒体（フロリナー
ト）を誘導するための誘導路１６２，１６２…、２６
２，２６２…が形成されて、コイル１５１が均一に冷却
されるため、当該リニアモータ１００は、その温度調整
が高精度に可能であり、移動量制御の精度が高くなる。
この第５の実施の形態では、温度調整の精度が高く、そ
の移動量制御の精度を高くできるリニアモータ１００
が、ステージ装置６００のＸステージ（可動ステージ）
６００Ｘの駆動に用いられている。

【００４３】ここで、固定子１１０のキャン１１３とコ
イル１５１との間の冷却液用の流路１１５に温度調節用
の冷却媒体（例えば、フロリナート）を流したとき、固
定子１１０から生じる熱が吸収される。尚、Ｙステージ
６００Ｙの駆動に用いられる２つのリニアモータ６２０
（図９には一方のみ図示）の構成は、リニアモータ１０
０と同一であり、その詳細な説明は省略する。

【００４４】これらリニアモータ１００，６２０が駆動
手段として用いられるステージ装置６００は、その用途
は限定されないが、この実施の形態では、ウェハ（基
板）Ｗ上にマスク（図示省略）に形成されたパターンを
転写する露光装置における、ウェハＷの移動手段として
用いられる。すなわち、ステージ装置６００は、Ｘ軸及
びＹ軸の２軸のＸ−Ｙステージ装置であり、ベース部６
０２上をＸ方向（図中矢印Ｘで示す方向）に駆動される
Ｘステージ６００Ｘ、Ｙ方向（矢印Ｙで示す方向）に駆
動されるＹステージ６００Ｙ、及び試料台（可動体）６
０４を、主たる構成要素としている。

【００４５】ここで試料台６０４は、前記Ｙステージ６
００Ｙ上に配置され、この試料台６０４にウェハホルダ
（図示省略）を介してウェハ（基板）Ｗが搭載される。
このウェハＷの上方には、図示省略の照射部が配置され
ており、照射部からマスク（共に図示省略）を介して照
射された露光光によって、前記ウェハＷ上に予め塗布さ
れたレジスト（図示省略）に、マスク上の回路パターン
が転写されるようになっている。

【００４６】ステージ装置６００におけるＸステージ６
００Ｘ及びＹステージ６００Ｙの移動量は、各々、試料
台６０４のＸ方向の端部、Ｙ方向の端部に固定された移
動鏡６０５Ｘ，６０５Ｙと、これに対向するように、ベ
ース部６０２に各々固定されたレーザ干渉計６０６Ｘ，
６０６Ｙとによって計測される。そして、主制御装置
（図示省略）が、この計測結果を基に、試料台６０４を
ベース部６０２上の所望の位置に移動制御するようにな
っている。

【００４７】このステージ装置６００のＸステージ６０
０Ｘ、Ｙステージ６００Ｙは、共に、第１〜第４の実施
の形態のコイルユニット１５０，２５０，３５０，４５
０が内蔵された固定子１１０を用いたリニアモータ１０
０，１００，６２０，６２０によって、各々、ベース部
６０２上をＸ方向、Ｙ方向に駆動される。ここで、２つ
のリニアモータ１００，１００の固定子１１０，１１０
は、共にベース６０２上に取付部１１６，１１６にて固
定され、可動子１２０，１２０は、各々、固定板６０
７，６０７を介してＸステージ６００Ｘに固定されてい
る。

【００４８】又、リニアモータ６２０，６２０の、各々
の固定子６２１，６２１は共にＸステージ６００Ｘに固
定され、可動子６２２，６２２（一方のみ図示）はＹス
テージ６００Ｙに固定されている。各固定子１１０，１
１０，６２１，６２１は、その内部の流路（例えば、図
２の流路１１５）に流される温度調整用の冷却媒体によ
って冷却されるが、この冷却媒体は、温度調節機６３１
にて温度調節される。尚、固定子１１０，１１０，６２
１，６２１と温度調節機６３１とは、吐出配管６３２、
配管６３３等によって接続されている。

【００４９】又、ステージ装置６００には、エアガイド
６４０と静圧気体軸受け（図示省略）とが設けられて、
エア吹き出し口６４１、エア吸引口６４２によって静圧
空気軸受式のステージが構成されている。 （第６の実施の形態）次に、本発明の第６の実施の形態
について、図１０を用いて説明する。

【００５０】この第６の実施の形態は、上記した第１〜
第４の実施の形態のリニアモータ１００を露光装置７０
０のレチクル（マスク）ステージ７５０の駆動手段とし
て用いたものである。すなわち、この第６の実施の形態
では、第１〜第４の実施の形態のリニアモータ１００が
レチクルステージ７５０に組み込まれている。ここで露
光装置７００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン
露光方式の走査型露光装置である。

【００５１】この露光装置７００は、図１０に示すよう
に、照明系７１０と、レチクル（フォトマスク）Ｒを保
持するステージ可動部７５１と、投影光学系ＰＬと、ウ
ェハ（基板）ＷをＸ−Ｙ平面内でＸ方向−Ｙ方向の２次
元方向に駆動するステージ装置８００と、これらを制御
する主制御装置７２０等を備えている。前記照明系７１
０は、光源ユニットから照射された露光光を、レチクル
Ｒ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲに均一
な照度で照射するものである。

【００５２】又、レチクルステージ７５０では、ステー
ジ可動部７５１がレチクルベース（図示省略）上を所定
の走査速度でガイドレール（図示省略）に沿って移動さ
れる。又、ステージ可動部７５１の上面にはレチクルＲ
が、例えば真空吸着により固定される。又、ステージ可
動部７５１のレチクルＲの下方には、露光光通過穴（図
示省略）が形成されている。

【００５３】このステージ可動部７５１の移動位置は、
反射鏡７１５、レチクルレーザ干渉計７１６によって検
出され、ステージ制御系７１９は、この検出されたステ
ージ可動部７５１の移動位置に基づく主制御装置７２０
からの指示に応じて、ステージ可動部７５１を駆動す
る。

【００５４】又、投影光学系ＰＬは縮小光学系であり、
レチクルステージ７５０の下方に配置され、その光軸Ａ
Ｘ（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向と
される。ここではテレセントリックな光学配置となるよ
うに光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚
のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されてい
る。従って、上記照明系７１０によりレチクルＲの照明
領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲの照明領域ＩＡ
Ｒ内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が、ウェハ
Ｗ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡに形成され
る。

【００５５】尚、ステージ装置８００は、コイルユニッ
ト１５０を電機子に用いた平面モータ８７０を駆動手段
として、テーブル８１８をＸ−Ｙ面内で２次元方向に駆
動するものである。すなわち、ステージ装置８００は、
ベース部８２１と、このベース部８２１の上面の上方に
数μｍ程度のクリアランスを介して浮上されるテーブル
８１８と、このテーブル８１８を移動させる平面モータ
８７０とを具えている。ここでテーブル８１８には、露
光処理時、その上面にウェハ（基板）Ｗが、例えば真空
吸着によって固定される。

【００５６】又、テーブル８１８には移動鏡８２７が固
定され、ウェハ干渉計８３１からレーザビームが照射さ
れて、当該テーブル８１８のＸ−Ｙ面内での移動位置が
検出されるようになっている。このとき得られた移動位
置の情報は、ステージ制御系７１９を介して主制御装置
７２０に送られる。そして、ステージ制御系７１９は、
この情報に基づく主制御装置７２０からの指示に従っ
て、平面モータ８７０を作動させ、テーブル８１８をＸ
−Ｙ面内の所望の位置に移動させる。

【００５７】テーブル８１８は、平面モータ８７０を構
成する可動子（図示省略）の上面に、支持機構（図示省
略）によって異なる３点で支持されており、平面モータ
８７０によって、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動するのみならず
Ｘ−Ｙ面に対して傾斜させたり、Ｚ軸方向（上方）に駆
動させることができるようになっている。尚、平面モー
タ８７０は、公知の構成であり、平面モータ８７０のそ
の他の説明は省略する。

【００５８】尚、図中、符号８２１はベース部であり、
その内部から生じる熱による温度上昇を防ぐための冷却
媒体が、供給管７９２、排出管７９３、温度調節装置７
７９の作用によって、循環されるようになっている。斯
かる構成のレチクルステージ７５０を含む露光装置７０
０においては、概ね、以下の手順で露光処理が行われ
る。

【００５９】先ず、レチクルＲ、ウェハＷがロードさ
れ、次いで、レチクルアラインメント、ベースライン計
測、アラインメント計測等が実行される。アライメント
計測の終了後には、ステップ・アンド・スキャン方式の
露光動作が行われる。露光動作にあたっては、レチクル
干渉計７１６によるレチクルＲの位置情報、ウェハ干渉
計８３１によるウェハＷの位置情報に基づき、主制御装
置７２０がステージ制御系７１９に指令を出し、レチク
ルステージ７５０のリニアモータ１００，１００及び平
面モータ８７０によって、レチクルＲとウェハＷとが同
期して移動し、もって、所望の走査露光が行われる。

【００６０】このようにして、１つのショット領域に対
するレチクルパターンの転写が終了すると、テーブル８
１８が１ショット領域分だけステッピングされて、次の
ショット領域に対する走査露光が行われる。このステッ
ピングと走査露光とが順次繰り返され、ウェハＷ上に必
要なショット数のパターンが転写される。ここで、上記
のレチクルステージ７５０においては、リニアモータ１
００，１００の固定子１１０，１１０のコイル１５１の
コイル部材１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ，１５１ｄ
に、各々、３相の電流が適宜供給され、その移動量が制
御される。この露光装置７００のレチクルステージ７５
０は、リニアモータ１００の冷却効率が高く、その移動
量制御を精細に行うことができる。

【００６１】尚、本発明の第５実施の形態、第６の実施
の形態のステージ装置６００、又は露光装置７００を用
いた半導体デバイスの製造は、概ね、図１１、図１２に
示す手順で行われる。すなわち、半導体デバイスは、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステ
ップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン
材料からウェハを製作するステップ、前述した実施の形
態の露光装置によりレチクルのパターンをウェハに転写
するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング
工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検
査ステップ等を経て製造される。

【００６２】以下、デバイス製造方法について、更に詳
細に説明する。図１１には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッ
ド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示
されている。 この図に示されるように、まず、ステッ
プ１００１（設計ステップ）において、デバイスの機能
・性能設計（例えば、半導体テバイスの回路設計等）を
行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。
引き続き、ステップ１００２（マスク製作ステップ）に
おいて、設計した回路パターンを形成したマスク（レチ
クル）を製作する。一方、ステップ１００３（ウェハ製
造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェ
ハを製造する。

【００６３】次に、ステップ１００４（ウェハ処理ステ
ップ）において、ステップ１００１〜ステップ１００３
で用意したマスク（レチクル）とウェハを使用して、後
述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に
実際の回路等を形成する。次いで、ステップ１００５
（テバイス組立ステップ）において、ステップ１００４
で処理されたウェハを用いてテバイス組立を行う。この
ステップ１００５には、ダイシング工程、ボンディング
工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程
が必要に応じて含まれる。

【００６４】最後に、ステップ１００６（検査ステッ
プ）において、ステップ１００５で作製されたテバイス
の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こう
した工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷され
る。図１２には、半導体テバイスの場合における、上記
ステップ１００４の詳細なフロー例が示されている。図
１２において、ステップ１０１１（酸化ステップ）にお
いてはウェハの表面を酸化させる。ステップ１０１２
（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に酸化絶縁膜
を形成する。ステップ１０１３（電極形成ステップ）に
おいてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステ
ップ１０１４（イオン打込みステップ）においてはウェ
ハにイオンを打ち込む。

【００６５】以上のステップ１０１１〜ステップ１０１
４それぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成
しており、各段階において必要な処理に応じて選択され
て実行される。ウェハプロセスの各段階において、上述
の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工
程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ
１０１５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに
感光剤を塗布する。引き続き、ステップ１０１６（露光
ステップ）において、上で説明した露光装置を用いてマ
スクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステッ
プ１０１７（現像ステップ）においては露光されたウェ
ハを現像し、ステップ１０１８（エッチングステップ）
において、レジストが残存している部分以外の部分の露
出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ
１０１９（レジスト除去ステップ）においてエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。

【００６６】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターン
が形成される。尚、本発明のリニアモータ１００は、実
施の形態で示した露光装置以外の、マスクと基板とを同
期移動してマスクのパターンを露光する走査型の露光装
置（例えば、米国特許第５，４７３，４１０号）の駆動
手段としても適用することができる。

【００６７】又、本発明のリニアモータ１００が用いら
れたステージ装置は、マスクと基板とを静止した状態で
マスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動さ
せるステップ・アンド・リピート型の露光装置のステー
ジ装置としても適用することができる。又、本発明のリ
ニアモータ１００は、投影光学系を用いることなくマス
クと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプ
ロキシミティ露光装置の駆動手段としても適用すること
ができる。

【００６８】又、本発明のリニアモータ１００が用いら
れた露光装置は、半導体製造用の露光装置に限定される
ことなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素
子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘ
ッドを製造するための露光装置にも、本発明のリニアモ
ータ１００は適用できる。又、第６の実施の形態の露光
装置の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエ
キシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎ
ｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用い
ることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子
銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライド（Ｌ
ａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。さ
らに、電子線を用いる場合は、マスクを用いる構成とし
てもよいし、マスクを用いずに直接基板上にパターンを
形成する構成としてもよい。

【００６９】この場合には、投影光学系として、エキシ
マレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英
や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レー
ザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学
系にし（レチクルも反射型タイプのものを用いる）、ま
た、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズお
よび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、
電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまで
もない。

【００７０】又、本発明のリニアモータが駆動手段とし
て適用される露光装置の投影光学系の倍率は、縮小系の
みならず等倍および拡大系であってもよい。又、ウェハ
ステージやレチクルステージに、本発明のリニアモータ
１００を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮
上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた
磁気浮上型のどちらを用いてもよい。

【００７１】又、本発明のリニアモータが適用されるス
テージとしては、ガイドに沿って移動するタイプに限ら
ず、ガイドを必要としないガイドレスタイプであっても
よい。尚、ウェハステージの移動により発生する反力に
関しては、特開平８−１６６４７５号公報にて提案され
ている発明を利用して、フレーム部材を用いて、機械的
に床側（大地）に逃がすようにしてもよい。

【００７２】又、レチクルステージの移動により発生す
る反力に関しては、特開平８−３３０２２４号公報にて
提案されている発明を利用して、フレーム部材を用い
て、機械的に床側（大地）に逃がすようにしてもよい。
以上に説明した本発明のリニアモータが適用される露光
装置は、特許請求の範囲に挙げた各構成要素を含む各種
サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学
的精度を保つように、組み立てることで製造される。

【００７３】これら各種精度を確保するために、この組
み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を
達成するための調整、各種機械系については機械的精度
を達成するための調整、各種電気系については電気的精
度を達成するための調整が行われる。又、各種サブシス
テムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステ
ム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路
の配管接続等が含まれる。

【００７４】この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。又、各種サブシステムの
露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行
われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の電機子ユ
ニットによれば、コイルの表面又はキャンの内壁の少な
くとも一方に設けられた誘導部によって、冷却媒体を簡
単な構成にて所定方向に誘導することができ、温度上昇
の著しい箇所に冷却媒体を集中的に流すことができる。
この場合、ＣＡＤやＣＡＥによって設計されたコイルに
温度分布の偏りが生じていても、誘導部によってコイル
を均一の温度に冷却することができるので、コイルやキ
ャンの設計をやり直す必要がなくなり、開発期間が短縮
する。この誘導部の形状は、試作時に実験的に決定でき
る。又、誘導部はコイル又はキャンとの間の熱伝導に寄
与しないので、その材質の選択の幅が広がる。

【００７６】又、請求項２の電機子ユニットによれば、
誘導路の形状がコイルの発熱時の温度分布に応じて形成
されるので、発熱量の多い箇所に冷却媒体を集中的に流
すことができ、コイルを均一の温度に冷却し易くなる。
又、請求項３の電機子ユニットによれば、誘導路が、２
以上のコイル部材が互いに接続された接続部に向けて冷
却媒体を誘導するので、冷却媒体によって、特に発熱量
の多い前記接続部を集中的に冷却することができる。

【００７７】又、請求項４の電機子ユニットによれば、
前記誘導部が、シール部材を貼着することによって構成
されているので、簡単な手法にて当該電機子ユニットに
前記誘導路を簡易に形成でき、コイルを均一に冷却する
ことができる。又、請求項５の電機子ユニットの製造方
法によれば、コイルに接着剤を塗布し、接着剤が塗布さ
れたコイルを、誘導部の凸部に対応した凹部が形成され
た型プレートで両側から挟み込んでそのまま凝固させる
だけで、所望の形状の誘導部を形成することができる。

【００７８】又、請求項６又は請求項７のリニアモータ
によれば、請求項５に記載の電機子ユニットが固定子又
は可動子として用いられるため、コイルが均一に冷却さ
れる分、温度調整の精度が向上し、リニアモータの移動
量制御の精度を高めることができる。

【００７９】又、請求項８のステージ装置によれば、高
い精度で温度調整を行うことができるリニアモータがそ
の移動手段として用いられるので、当該ステージ位置を
検出する測定装置（例えば、干渉計）等、温度管理が必
要な機器の測定精度が高くなり、ステージ装置の精細な
動作制御が可能になる。又、請求項９の発明によれば、
露光装置の露光対象たる物体が、精細な動作制御が可能
なステージ装置により移動されるので、半導体素子や、
液晶表示素子等の製造時の精度が向上する。

【００８０】又、請求項１０の発明によれば、前記露光
装置によって半導体デバイスの所定のパターンが形成さ
れるので、微細なパターンが、精度よく作製でき、その
高集積化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のリニアモータ１０
０の斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のリニアモータ１０
０の断面図である。

【図３】第１の実施の形態のコイルユニット１５０を示
す斜視図である。

【図４】第１の実施の形態のコイルユニット１５０の製
造方法を示す斜視図である。

【図５】第２の実施の形態のコイルユニット２５０の製
造方法を示す斜視図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態のリニアモータ１０
０の断面図である。

【図７】第４の実施の形態のコイルユニット４５０を示
す斜視図である。

【図８】第４の実施の形態のコイルユニット１５０の製
造方法の一例を示す斜視図である。

【図９】リニアモータ１００が適用されたステージ装置
６００を示す斜視図である。

【図１０】レチクルステージ７５０にリニアモータ１０
０が用いられた露光装置７００の全体構成を示す図であ
る。

【図１１】本発明にかかる露光装置を用いた半導体デバ
イスの製造プロセスを示す図である。

【図１２】本発明にかかる露光装置を用いた半導体デバ
イスのより具体的な製造プロセスを示す図である。

【符号の説明】 １００ リニアモータ １１０ 固定子（電機子ユニット） １１５ 流路 １１５Ａ 流入口 １１５Ｂ 流出口 １２０ 可動子 １５０，２５０，３５０，４５０ コイルユニット １５１ コイル １６０ 接着剤 １６０Ａ，１６０Ｂ，２６０Ａ，２６０Ｂ，３６０Ａ，
３６０Ｂ，４６０Ａ，４６０Ｂ 誘導部 １６１，２６１，４６１ 凸部 １６２，２６２，４６２ 誘導路 ２６０Ａ，２６０Ｂ シート（シール部材） ６００ ステージ装置 ７００ 露光装置 ７５０ レチクルステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H609 BB08 PP02 PP09 QQ05 QQ11 QQ14 QQ16 RR26 RR32 RR35 RR41 RR51 5H615 AA01 BB07 PP01 PP02 SS13 SS18 SS24 SS44 TT26 5H641 BB06 BB16 BB18 BB19 GG02 GG03 GG05 GG07 GG11 GG12 GG26 GG29 HH02 HH03 HH04 HH05 HH06 JA06 JB04 JB05 JB10

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルと、該コイルを内部に収容するキ
   ャンとからなり、前記キャンと前記コイルとの間に冷却
   媒体を循環させるための流路が形成された電機子ユニッ
   トにおいて、 前記コイルの表面又は前記キャンの内壁の少なくとも一
   方に、前記流路を流れる冷却媒体の流れを所定方向に誘
   導するための誘導部が設けられていることを特徴とする
   電機子ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電機子ユニットにおい
   て、 前記誘導部には前記コイルの表面又は前記キャンの内壁
   に設けられた１又は２以上の凸部によって誘導路が形成
   され、 該誘導路の形状は、前記コイルの発熱時の温度分布に応
   じて形成されていることを特徴とする電機子ユニット。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電機子ユニットにおい
   て、 前記誘導路は、前記コイルを２以上のコイル部材が互い
   に接続された接続部に向けて冷却媒体を誘導するように
   形成されていることを特徴とする電機子ユニット。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３の何れかに記載の
   電機子ユニットにおいて、 前記誘導部が、シール部材を貼着することによって構成
   されることを特徴とする電機子ユニット。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の電機子ユニットの製造
   方法であって、 コイルに接着剤を塗布する工程と、 接着剤が塗布された前記コイル部材を、前記誘導部の凸
   部に対応した凹部が形成された型プレートで両側から挟
   み込んで当該接着剤を凝固させる工程とを含むことを特
   徴とする電機子ユニットの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項４の何れかに記載の
   電機子ユニットからなる固定子と、ヨークと磁石からな
   る可動子とを備えることを特徴とするリニアモータ。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項４の何れかに記載の
   電機子ユニットからなる可動子と、ヨークと磁石からな
   る固定子とを備えることを特徴とするリニアモータ。
8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７に記載のリニアモ
   ータが、ステージ部の駆動手段として用いられているこ
   とを特徴とするステージ装置。
9. 【請求項９】 露光用光学系を用いて基板上に所定のパ
   ターンを形成する露光装置であって、請求項８に記載の
   ステージ装置を備えていることを特徴とする露光装置。
10. 【請求項１０】 所定のパターンが形成されたデバイス
    を製造するに当たり、 請求項９に記載の露光装置を用いて、レチクルの回路パ
    ターンを感光剤が塗布されたウェハに転写する工程を有
    することを特徴とするデバイスの製造方法。