JP2002272087A

JP2002272087A - 電機子ユニット、モータ、ステージ装置、露光装置、および、デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2002272087A
Application number: JP2001074336A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Tanaka; 稔久田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-20
Also published as: WO2002075905A1; TW556393B

Abstract

(57)【要約】【課題】コイルを覆う筐体(冷却ジャケット)における
渦電流の発生量を低減できると共に、高エネルギーの光
線に晒されても劣化し難い安価な電機子ユニット、モー
タ、ステージ装置、露光装置、および、デバイスの製造
方法を提供する。【解決手段】コイル３１と、該コイルを内部に収容す
る筐体３２とを備える。コイルと筐体との間には、冷却
媒体用の流路３３が形成される。さらに、筐体のうち、
外部の発磁体から磁場を受ける部分は、耐光性を有する
非導電材３２ａである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルを冷却する
機構を備えた電機子ユニット、モータ、ステージ装置、
露光装置、および、デバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モータの電機子ユニットとし
て、冷却機構を備えたものが知られている。この冷却機
構は、モータの作動時に、電機子ユニットのコイルを強
制冷却するために用いられる機構である。冷却機構を用
いてコイルを強制冷却することで、より多くの電流を供
給しても、モータ動作時の温度上昇を抑制でき、モータ
の推進力を高めることができる。

【０００３】ここで、従来の冷却機構を備えた電機子ユ
ニットについて、リニアモータを例に説明する。図２０
(断面図)に示すリニアモータ１００は、ムービングマグ
ネット型であり、ステージ装置のベース(何れも不図示)
に固定された電機子ユニット１０１に沿って、磁石ユニ
ット１０２が直線移動する構成となっている。なお、磁
石ユニット１０２には、ヨーク１０３の内側に、複数の
磁石(発磁体)１０４が固定されている。磁石ユニット１
０２は、磁石１０４の配列方向に沿って周期的な磁束密
度分布の磁場を形成する。また、電機子ユニット１０１
には、冷却ジャケット１０５の内部に、複数のコイル１
０６が固定されている。そして、冷却ジャケット１０５
とコイル１０６との間には、冷却媒体用の流路１０７が
形成されている。

【０００４】このリニアモータ１００では、電機子ユニ
ット１０１のコイル１０６に電流を供給すると、コイル
１０６を流れる電流と磁石ユニット１０２による磁場と
が作用し合う結果、推進力が発生し、磁石ユニット１０
２が直線移動する。また、この作動時、電機子ユニット
１０１の流路１０７には、冷却媒体が一定の流量および
圧力で流される。したがって、電流が供給されているコ
イル１０６は、冷却媒体によって強制冷却される。その
結果、より多くの電流を供給しても、リニアモータ１０
０の動作時の温度上昇を抑制でき、モータの推進力を高
めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リニアモータ１００では、冷却ジャケット１０５が金属
材料のみで構成されているため、作動中に磁石ユニット
１０２が直線移動して、冷却ジャケット１０５を貫く磁
束Φが時間的に変化すると、冷却ジャケット１０５に大
きな渦電流Ｉａ（図２１）が発生してしまう。図２１
は、図２０のＡ−Ａ断面図である。

【０００６】そして、冷却ジャケット１０５に上記の渦
電流Ｉａが発生すると、リニアモータ１００の可動子
(磁石ユニット１０２)には、移動方向とは逆方向の大き
な制動力(粘性抵抗力Ｆ₁)が加わってしまい、可動子(磁
石ユニット１０２)の移動速度が変動(低下)する。この
ため、冷却ジャケット１０５に発生する渦電流Ｉａは、
できるだけ小さいことが望まれる。ちなみに、渦電流Ｉ
ａは、冷却ジャケット１０５の電気伝導率σと磁石ユニ
ット１０２の移動速度Ｖと磁束密度Ｂに比例する。ま
た、磁石ユニット１０２に加わる粘性抵抗力Ｆ₁は、渦
電流Ｉａと磁束密度Ｂとその磁束を受ける面積に比例す
る。

【０００７】なお、上記した可動子(磁石ユニット１０
２)の移動速度の低下は、電機子ユニット１０１のコイ
ル１０６に供給する電流を増加させて推進力を補うこと
により、ある程度は回避可能である。しかし、コイル１
０６に供給する電流を増加させた分だけ、推進力のリッ
プル成分（推進力が可動子の位置によって変動する成
分）が大きくなる、つまり、リニアモータ１００の振動
が大きくなるという別の問題が発生してしまう。

【０００８】ところで、近年、冷却ジャケット１０５を
絶縁材料のみで構成することが提案された(例えば特開
平１０−１２７０３５号公報)。この構成によれば、作
動時、冷却ジャケット１０５に渦電流Ｉａが発生するこ
とはない。しかし、このリニアモータが高エネルギーの
光線(例えば紫外線)を利用した装置(例えば露光装置)に
組み込まれた場合、冷却ジャケット１０５が高エネルギ
ーの光線に晒され、劣化し易いという問題があった。ま
た、冷却ジャケット１０５の全体をセラミック等の絶縁
材料のみで構成するため、高価になるという問題もあっ
た。

【０００９】上記した問題は、ムービングコイル型のリ
ニアモータにも同様に発生する。また、リニアモータに
限らず、コイルの冷却機構を電機子ユニットに備えたモ
ータであれば、全てに共通の問題である。本発明の目的
は、コイルを覆う筐体(冷却ジャケット)における渦電流
の発生量を低減できると共に、高エネルギーの光線に晒
されても劣化し難い安価な電機子ユニット、モータ、ス
テージ装置、露光装置、および、デバイスの製造方法を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電機子ユニット
は、コイルと、該コイルを内部に収容する筐体とを備え
ている。さらに、上記の筐体のうち、外部の発磁体から
磁場を受ける部分は、耐光性を有する非導電材である。
この電機子ユニットでは、筐体のうち磁場を受ける部分
の少なくとも一部が非導電性を有するため、外部の発磁
体から受ける磁場が時間的に変化しても、筐体における
全体的な渦電流の発生量を非常に小さく抑えることがで
きる。さらに、筐体のうち磁場を受ける部分の少なくと
も一部が耐光性を有するため、当該電機子ユニットが高
エネルギーの光線に晒されても、筐体が劣化することは
ない。

【００１１】また、本発明の電機子ユニットは、好まし
くは、筐体のうち磁場を受ける部分が、磁場の方向に複
数種類の異なる材料が積層された積層部である。また、
上記の積層部は、外部に露出している耐光材料と、該耐
光材料の内側に隣接している非磁性の非導電材料であ
る。この電機子ユニットでは、外部の発磁体から受ける
磁場が時間的に変化しても、筐体の非導電材料に渦電流
が発生することはない。また、非導電材料の分だけ耐光
材料を薄くできるため、仮に、耐光材料に渦電流が発生
しても、筐体における全体的な渦電流の発生量を非常に
小さく抑えることができる。さらに、非導電材料の外側
に耐光材料を配置したため、当該電機子ユニットが高エ
ネルギーの光線に晒されても、筐体が劣化することはな
い。

【００１２】本発明のモータは、上記した電機子ユニッ
トと、発磁体を有すると共に電機子ユニットとの間で相
対移動可能な発磁体ユニットとを備えている。そして、
上記の電機子ユニットによって固定子または可動子が構
成され、上記の発磁体ユニットによって可動子または固
定子が構成されている。このモータでは、電機子ユニッ
トの筐体における渦電流の発生量を非常に小さく抑える
ことができるため、可動子に加わる粘性抵抗力を非常に
小さくできる。また、可動子に加わる粘性抵抗力が非常
に小さいため、電機子ユニットのコイルに供給する電流
を小さくできる。その結果、可動子の振動が小さくな
る。

【００１３】本発明のステージ装置は、上記したモータ
が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。このステージ装置では、モータを構成する可動子の
振動が小さいため、ステージ部に対する精密な位置決め
制御が可能となり、ステージ装置全体として高機能化が
図られる。本発明の露光装置は、基板上に所定のパター
ンを形成する露光装置であって、上記したステージ装置
を備えている。この露光装置では、ステージ部に対する
精密な位置決め制御が可能なため、露光装置全体として
高機能化が図られる。

【００１４】本発明の製造方法は、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、上記した露光装
置を用いて、感光剤が塗布されたウエハに、レチクルの
回路パターンを転写する工程を有するものである。この
製造方法によれば、高精度なデバイスを効率良く製造で
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。

【００１６】(第１実施形態)本発明の第１実施形態は、
請求項１〜請求項１２に対応する。第１実施形態のリニ
アモータ１０は、ムービングマグネット型であり、図１
に示すように、固定子の電機子ユニット１１と、可動子
の磁石ユニット１２(発磁体ユニット)とで構成されてい
る。

【００１７】電機子ユニット１１は、外形が細長い薄板
状であり、両端１１ａ,１１ｂ側においてステージ装置
のベース(何れも不図示)に固定されている。以下、電機
子ユニット１１の長手方向をｘ方向、幅方向をｙ方向と
し、ｘｙ方向に垂直な方向をｚ方向とする。磁石ユニッ
ト１２は、外形が筒状で、電機子ユニット１１を挿入す
る矩形状の中空部を有する。この磁石ユニット１２は、
電機子ユニット１１に沿ってｘ方向に移動可能である。
なお、磁石ユニット１２には、ステージ装置のベースに
対して移動する可動ステージ(不図示)が固定されてい
る。

【００１８】次に、リニアモータ１０を構成する磁石ユ
ニット１２の内部構成と、電機子ユニット１１の内部構
成とについて、図２,図３を用いて順に説明する。図２
は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３はＢ−Ｂ断面図で
ある。磁石ユニット１２は、図２,図３に示すように、
複数の永久磁石２１(発磁体)と、ヨーク２２とで構成さ
れている。各々の永久磁石２１は、外形が細長く、長手
方向がｙ方向に揃えられている。複数の永久磁石２１
は、２列に分けられ、異極どうしが対向する向きでｘ方
向に沿って配列され、ヨーク２２の内側に固定されてい
る。

【００１９】磁石ユニット１２は、ｘ方向(永久磁石２
１の配列方向)に沿って周期的な磁束密度分布の磁場を
形成する。また、磁石ユニット１２が形成する磁場は、
図４の磁場曲線に示すように、ｙ方向(永久磁石２１の
長手方向)に関して略一定である。図４の縦軸は磁場の
相対強度を表し、横軸はｙ方向の位置を表している。

【００２０】一方、電機子ユニット１１は、複数のコイ
ル３１と、冷却ジャケット３２とで構成されている。複
数のコイル３１は、ｘ方向に沿って配列されている。ま
た、複数のコイル３１は、一定の関係で電気的に接続さ
れ、２以上のグループに分けられる。各グループのコイ
ル３１は直列に接続されている。そして、各グループに
は、所定の位相を持つ交流電流が供給される。

【００２１】冷却ジャケット３２は、複数のコイル３１
を内部に収容する筐体である（構造および材料の詳細に
ついては後述する）。そして、冷却ジャケット３２とコ
イル３１との間には、冷却媒体（例えばフロリナート
(商品名)）用の流路３３が形成されている。また、冷却
ジャケット３２には、図１に示す両端(１１ａ,１１ｂ)
側に、冷却媒体を内部に取り入れるための流入口３４
と、冷却媒体を外部に排出するための流出口３５とが設
けられている。図示省略したが、流入口３４と流出口３
５との間には、冷却媒体の温度と流量と圧力とを調整す
るための機構が管路を介して接続されている。

【００２２】このように構成されたリニアモータ１０で
は、電機子ユニット１１のコイル３１に交流電流を供給
すると、コイル３１を流れる電流と磁石ユニット１２に
よる磁場とが作用し合い、推進力が発生する。その結
果、可動子である磁石ユニット１２が固定子である電機
子ユニット１１に沿ってｘ方向に移動する。また、この
作動時、電機子ユニット１１の流路３３には、冷却ジャ
ケット３２の流入口３４から取り入れられた冷却媒体
が、一定の流量および圧力で流される。流路３３を流れ
る冷却媒体は、通電によってコイル３１から放出される
熱を吸収して昇温され、冷却ジャケット３２の流出口３
５から排出される。

【００２３】このように、リニアモータ１０の作動時、
交流電流が供給されているコイル３１は、冷却媒体によ
って強制冷却される。その結果、より多くの電流を供給
しても、リニアモータ１０の動作時の温度上昇を抑制で
き、モータの推進力を高めることができる。

【００２４】なお、充分な冷却能力を得るため、流路３
３に流される冷却媒体の圧力は、５０ｋＰａ〜６０ｋＰ
ａの範囲内に設定される。このため、冷却ジャケット３
２は、図５の変形曲線に示すように、外方へ膨らんだ状
態となる。図５の縦軸は変形量を表し、横軸はｙ方向の
位置を表している。冷却ジャケット３２の外壁が磁石ユ
ニット１２の永久磁石２１と接触すると、リニアモータ
１０が不作動になったり、リニアモータ１０に損傷や変
形が生じるため、冷却ジャケット３２と永久磁石２１と
の間隔ｔ₁は、冷却ジャケット３２の最大変形量Δｚ₁よ
り大きく設定されている。

【００２５】さて次に、冷却ジャケット３２の構造およ
び材料について具体的に説明する。冷却ジャケット３２
は、図１,図３,図５に示すように、２種類の異なる材料
４１,４２が厚さ方向に積層された積層部３２ａと、１
種類の材料からなる外枠部３２ｂとで構成されている。
冷却ジャケット３２の厚さ方向は、磁石ユニット１２が
形成する磁場の方向に略平行である。

【００２６】積層部３２ａの大きさは、リニアモータ１
０の作動時に磁石ユニット１２の永久磁石２１が移動可
能な範囲とほぼ等しい。すなわち、積層部３２ａは、リ
ニアモータ１０の作動時、冷却ジャケット３２が磁石ユ
ニット１２の永久磁石２１から磁場を受ける範囲に設け
られていることになる。積層部３２ａは、ｘ方向に細長
い矩形状である。なお、「磁場を受ける範囲」とは、磁
場を受ける全ての部分、もしくは一部分のことをいう。

【００２７】ここで、積層部３２ａの大きさについて詳
細に説明する。積層部３２ａのｙ方向の幅Ｄ₁(図５)
は、磁石ユニット１２の永久磁石２１が形成するｙ方向
の磁場(図４)に応じて、磁場の強さがピーク値の７割程
度となる位置ｙ₁,ｙ₂の間隔Ｄ₂と等しくなるように決定
されている。積層部３２ａのｘ方向の幅を同様に決定し
ても良い。この場合、積層部３２ａは、磁石ユニット１
２の動作範囲のうち、磁石ユニット１２の永久磁石２１
から所定値(ピーク値の７割)以上の磁場を受ける範囲に
設けられていることになる。

【００２８】次に、冷却ジャケット３２の材料について
説明する。積層部３２ａのうち、外部に露出している材
料４１(第１材料)は、オーステナイト系ステンレス鋼で
ある。オーステナイト系ステンレス鋼（以下ではＳＵＳ
材と称す）は、非磁性の金属材料であり、耐光性に優
れ、電気伝導率と熱伝導率が小さく、ヤング率(縦弾性
係数)と剛性率が高く、錆び難いという特徴を備えてい
る。

【００２９】また、積層部３２ａのうち、上記の材料４
１の内側に隣接して配置された材料４２(第２材料)は、
カーボン繊維強化プラスチック(carbon fiber reinforc
ed plastic：ＣＦＲＰ)である。ＣＦＲＰは、非磁性の
非導電材料であり、金属材料と同程度の高いヤング率,
剛性率を有すると共に、軽量であるという特徴を備えて
いる。ＣＦＲＰには、その厚さを微細な間隔（０.１ｍ
ｍ〜０.１５ｍｍ程度）で自在に設定可能という特徴も
ある。

【００３０】外枠部３２ｂの材料は、上記した積層部３
２ａの材料４１と同様、ＳＵＳ材である。すなわち、冷
却ジャケット３２は、外側が全てＳＵＳ材で覆われ、永
久磁石２１から所定値(ピーク値の７割)以上の磁場を受
ける部分のみ、ＳＵＳ材の内側にＣＦＲＰが配置されて
いることになる。

【００３１】次に、冷却ジャケット３２を構成する積層
部３２ａの厚さｔ₂(図５)について説明する。上記した
ように、冷却ジャケット３２とコイル３１との間の流路
３３には、５０ｋＰａ〜６０ｋＰａ程度の圧力で冷却媒
体が流されるため、冷却ジャケット３２は、外方へ膨ら
んだ状態となる（最大変形量Δｚ₁）。

【００３２】ここで、冷却媒体の圧力ｐおよび積層部３
２ａのバネ定数ｋが一定と仮定した場合、冷却ジャケッ
ト３２の積層部３２ａを薄くすると、最大変形量Δｚ₁
は大きくなる。逆に、積層部３２ａを厚くすると、最大
変形量Δｚ₁は小さくなる。すなわち、積層部３２ａの
厚さｔ₂と最大変形量Δｚ₁との和ｔ_Bには、極小値が存
在する（圧力ｐ,バネ定数ｋは一定）。

【００３３】上記の和ｔ_Bと、最大変形量Δｚ₁と、積層
部３２ａの厚さｔ₂と、積層部３２ａのバネ定数ｋと、
冷却媒体の圧力ｐとの関係は、次の式(１),式(２)で表
される。式(２)の“ｎ”は、積層部３２ａの厚さｔ₂が
最大変形量Δｚ₁に対して、どの程度寄与するかを示す
パラメータである。ｔ_B＝ｔ₂＋Δｚ₁ …(１) Δｚ₁＝ｋ×ｐ×(１.５/ｔ₂)ⁿ …(２) また、リニアモータ１０の特性を高めるには、積層部３
２ａの厚さｔ₂と最大変形量Δｚ₁との和ｔ_Bをできるだ
け小さくすることが望まれる。電機子ユニット１１のコ
イル３１と磁石ユニット１２の永久磁石２１との間のギ
ャップ損失を小さくできるからである。

【００３４】このため、本実施形態では、冷却媒体の圧
力ｐと積層部３２ａのバネ定数ｋがある値に決められた
ときに、積層部３２ａの厚さｔ₂と最大変形量Δｚ₁との
和ｔ _Bが極小値となるような厚さｔ₂を最適厚として求
め、この最適厚に基づいて積層部３２ａを形成する。図
６は、積層部３２ａのバネ定数ｋが例えば０.０１１ｍ
ｍ/ｋＰａのときに、上記の和ｔ_Bが極小値となるような
最適厚ｔ₂と、冷却媒体の圧力ｐとの関係を示す図であ
る（ｎ＝２.５）。この場合、冷却媒体の圧力ｐを６０
ｋＰａに設定しようとすると、積層部３２ａの最適厚ｔ
₂は１.６ｍｍ程度となる。

【００３５】つまり、積層部３２ａのバネ定数がｋ＝
０.０１１ｍｍ/ｋＰａ、冷却媒体の圧力がｐ＝６０ｋＰ
ａのとき、積層部３２ａの厚さｔ₂が１.６ｍｍ程度であ
れば、上記の和ｔ_Bが極小値となり、リニアモータ１０
の特性を高めることができる。

【００３６】また、積層部３２ａを構成する２種類の材
料４１,４２の厚さ配分については、次のようにして決
められる。外側の材料４１(ＳＵＳ材)の厚さは、リニア
モータ１０の作動時に、材料４１(ＳＵＳ材)の内部に発
生する渦電流の量を考慮して決定される。積層部３２ａ
の厚さｔ₂の１/３〜１/６程度に薄くすることが望まし
い。本実施形態では、例えば、積層部３２ａの厚さｔ₂
が１.６ｍｍのとき、外側の材料４１(ＳＵＳ材)を０.３
ｍｍとする。

【００３７】内側の材料４２(ＣＦＲＰ)の厚さは、微細
な間隔（０.１ｍｍ〜０.１５ｍｍ程度）で自在に設定で
きるため、積層部３２ａの厚さｔ₂(例えば１.６ｍｍ)か
ら外側の材料４１(ＳＵＳ材)の厚さ(例えば０.３ｍｍ)
を差し引いた分に設定される。また、本実施形態におい
て、外枠部３２ｂ(ＳＵＳ材)の厚さは、上記した積層部
３２ａの厚さｔ₂(例えば１.６ｍｍ)と同程度に設定され
る。

【００３８】最後に、上記した冷却ジャケット３２を実
際に組み立てる際の具体的な部材について、図７を用い
て説明する。図７は、図１のＢ−Ｂ断面図のうち、冷却
ジャケット３２のみを示した斜視図である。冷却ジャケ
ット３２は、上記した積層部３２ａと同じ形状および大
きさ(図１参照)の矩形開口５１を有する外枠部材５２
と、矩形開口５１に合致する形状および大きさの積層部
材５３と、外枠部材５２と積層部材５３との接合を補強
するために設けられたｘ方向に細長い補強部材５４とで
構成される。

【００３９】また、積層部材５３は、矩形開口５１と同
じ形状および大きさのＣＦＲＰ板５５と、矩形開口５１
より僅かに大きいＳＵＳ板５６とで構成される。このう
ち、ＣＦＲＰ板５５は、ＣＦＲＰの薄板であり、板厚が
上記した積層部３２ａの材料４２と同じである(例えば
１.３ｍｍ)。ＳＵＳ板５６は、ＳＵＳ３１６等の薄板で
あり、板厚が上記した積層部３２ａの材料４１と同じで
ある(例えば０.３ｍｍ)。

【００４０】この積層部材５３では、ＳＵＳ板５６が外
部に露出しており、ＣＦＲＰ板５５はＳＵＳ板５６の内
側に隣接して配置されている。ＳＵＳ板５６とＣＦＲＰ
板５５とは、接着剤によって接合されて（接着部６
１）、積層部材５３として一体化される。冷却ジャケッ
ト３２を構成する他の部材（外枠部材５２,補強部材５
４）は、何れも、ＳＵＳ３１６等の薄板である。外枠部
材５２の板厚は、上記した外枠部３２ｂと同じである
(例えば１.６ｍｍ)。補強部材５４の板厚は、上記した
積層部材５３のＳＵＳ板５６と同じである(例えば０.３
ｍｍ)。

【００４１】上記した外枠部材５２と積層部材５３と補
強部材５４とを互いに接合し、冷却ジャケット３２とし
て一体化するため、レーザ溶接と接着剤とが用いられ
る。つまり、外枠部材５２と積層部材５３(ＳＵＳ板５
６)とは、レーザ溶接を用いて接合される（溶接部６
２）。また、積層部材５３(ＣＦＲＰ板５５)と補強部材
５４とは、接着剤によって接合される（接着部６３）。
さらに、補強部材５４と外枠部材５２とは、レーザ溶接
を用いて接合される（溶接部６４）。

【００４２】なお、積層部材５３のＣＦＲＰ板５５から
溶接部６２,６４までの距離Ｄ₃は、２ｍｍ程度に設定さ
れ、レーザ溶接時の熱がＣＦＲＰ板５５に伝達しないよ
うになっている。上記したように、第１実施形態のリニ
アモータ１０では、冷却ジャケット３２の外側を全てＳ
ＵＳ材で覆うと共に、永久磁石２１から所定値(ピーク
値の７割)以上の磁場を受ける部分のみ、ＳＵＳ材の内
側にＣＦＲＰを配置したため、次の効果を奏する。

【００４３】まず、リニアモータ１０の作動中に、可動
子である磁石ユニット１２が固定子である電機子ユニッ
ト１１に沿ってｘ方向に移動し、冷却ジャケット３２を
貫く磁束Φ（図８(ａ)）が時間的に変化しても、非導電
材料である内側の材料４２(ＣＦＲＰ板５５)に渦電流が
発生することはない。なお、冷却ジャケット３２を貫く
磁束Φ（図８(ａ)）が時間的に変化すると、冷却ジャケ
ット３２の外側の材料４１(ＳＵＳ板５６)には、図８
(ｂ)に示すように、渦電流Ｉｂが発生する。

【００４４】しかし、第１実施形態のリニアモータ１０
では、冷却ジャケット３２の内側の材料４２(ＣＦＲＰ
板５５)分だけ、外側の材料４１(ＳＵＳ板５６)を薄く
できるため、冷却ジャケット３２における全体的な渦電
流Ｉｂの発生量を非常に小さく抑えることができる。ち
なみに、外側の材料４１(ＳＵＳ板５６)を積層部３２ａ
(積層部材５３)の１/ｍの厚さにした場合、渦電流Ｉｂ
の発生量は、従来のように積層部３２ａ(積層部材５３)
全体を金属材料のみで構成したとき（図１８の渦電流Ｉ
ａ）の１/ｍに低減できる。

【００４５】したがって、リニアモータ１０の作動時、
可動子の磁石ユニット１２に加わる粘性抵抗力Ｆ₂も非
常に小さくなる。冷却ジャケット３２に発生する渦電流
Ｉｂの量が従来の１/ｍであれば、粘性抵抗力Ｆ₂も従来
（図１７,図１８の粘性抵抗力Ｆ₁）の１/ｍに低減でき
る。さらに、可動子(磁石ユニット１２)に加わる粘性抵
抗力Ｆ₂が非常に小さいため、可動子の移動速度がほぼ
一定に保たれ（等速度運動の維持）、リニアモータ１０
の良好な作動状態が得られる。

【００４６】また、作動中に推進力を補う必要がないた
め、電機子ユニット１１のコイル３１に供給する電流を
小さくすることができる。その結果、推進力のリップル
成分が小さくなり、リニアモータ１０の振動を小さく抑
えることができる。なお、冷却ジャケット３２に発生す
る渦電流Ｉｂの量が従来の１/ｍであれば、コイル３１
に供給する電流は従来の１/ｍで済み、推進力のリップ
ル成分は従来の１/ｍに低減できる。

【００４７】さらに、電機子ユニット１１のコイル３１
に供給する電流を小さくできるため、リニアモータ１０
の省電力化や、発熱量自体の低減も図られる。また、第
１実施形態のリニアモータ１０では、冷却ジャケット３
２のうち、永久磁石２１から所定値(ピーク値の７割)以
上の磁場を受ける部分を２重構造とし、非導電材料であ
る材料４２(ＣＦＲＰ板５５)を耐光性に優れた材料４１
(ＳＵＳ板５６)で覆っているため、高エネルギーの光線
(例えば紫外線)に晒されても劣化することはない。

【００４８】さらに、第１実施形態のリニアモータ１０
では、永久磁石２１によって形成される磁場のピーク値
の７割(図４)を基準に、冷却ジャケット３２の積層部３
２ａの大きさＤ₁(図５)を決定したため(Ｄ₁＝Ｄ₂)、冷
却ジャケット３２における渦電流Ｉｂの発生量を確実に
低減できるだけでなく、冷却ジャケット３２の全体的な
耐久性を確保することもできる。

【００４９】なお、冷却ジャケット３２の積層部３２ａ
の幅Ｄ₁(図５)は、永久磁石２１自体の幅Ｄ₄(図４)より
狭い。このため、永久磁石２１の両端２１ａ,２１ｂ付
近は、冷却ジャケット３２の外枠部３２ｂ、つまり、厚
いＳＵＳ材(例えば１.６ｍｍ)の部分に対向している。
しかし、永久磁石２１の両端２１ａ,２１ｂ付近におい
て、磁場はピーク値の７割以下であり、磁場の二乗と磁
場の面積に比例する粘性抵抗力Ｆ₂は、作用する面積の
小ささと、中心位置ｙ₀の半分以下になることで、総合
的な粘性抵抗力の増大は無視できる。

【００５０】また、第１実施形態のリニアモータ１０で
は、ｘ方向(磁石ユニット１２の移動方向)に関して、冷
却ジャケット３２の積層部３２ａは可動子の永久磁石２
１が移動可能な範囲に設けられ、積層部３２ａと隣接す
る部分(外枠部３２ｂ)はＳＵＳ材にて構成されている
（図１）。したがって、リニアモータ１０の通常の作動
時、可動子の永久磁石２１は、常に冷却ジャケット３２
の積層部３２ａと対向し、非常に小さな粘性抵抗力Ｆ₂
しか受けることはない。しかし、リニアモータ１０の誤
動作などにより、可動子の永久磁石２１が正常な移動範
囲(積層部３２ａ)を越えてｘ方向に移動してしまうこと
が有り得る。

【００５１】第１実施形態のリニアモータ１０では、ｘ
方向(可動子の移動方向)に関して、積層部３２ａと隣接
する部分(外枠部３２ｂ)が導電材料のＳＵＳ材で構成さ
れているため、上記の誤動作時に、正常な移動範囲(積
層部３２ａ)を越えてしまった可動子には、非常に大き
な粘性抵抗力が加わる(ブレーキが掛かる)ことになる。
つまり、ｘ方向(可動子の移動方向)に関して積層部３２
ａと隣接する導電材料の部分(外枠部３２ｂ)は、可動子
に対する制動部として機能することになる。その結果、
可動子の移動速度は急激に低下し、停止する。したがっ
て、誤動作などによるリニアモータ１０の破損を低減す
ることができる。

【００５２】なお、上記した第１実施形態のリニアモー
タ１０では、ｘ方向(可動子の移動方向)に関する積層部
３２ａの大きさを、正常動作時の可動子(磁石ユニット
１２の永久磁石２１)の移動範囲とほぼ等しくする例を
説明したが、図９(ａ)に示すように、正常動作時の可動
子(永久磁石２１)の移動範囲Δｘ₁より狭い範囲Δｘ₂に
限定して、積層部３２ａを設けても良い。

【００５３】積層部３２ａの範囲Δｘ₂は、例えば、正
常動作時に可動子(永久磁石２１)が一定の速度（図９
(ｂ)の最高速度Ｖmax）で移動する範囲に設定すること
ができる。図９(ｂ)の縦軸は可動子の移動速度を表し、
横軸はｘ方向の位置を表している。この場合、外枠部３
２ｂは、可動子(永久磁石２１)が減速または加速する範
囲Δｘ₃,Δｘ₄まで延在して設けられる。

【００５４】このため、正常動作時の可動子(永久磁石
２１)は、一定の速度(Ｖmax)で移動するときに積層部３
２ａと対向し、減速または加速するときに外枠部３２ｂ
と対向することになる。積層部３２ａと対向している
間、可動子(永久磁石２１)には、非常に小さな粘性抵抗
力(Ｆ₂)しか加わらない。これに対し、外枠部３２ｂと
対向している間、可動子(永久磁石２１)には、粘性抵抗
力(Ｆ₂)より大きい粘性抵抗力が加わってしまうが、こ
のときの可動子の速度は遅いため、粘性抵抗力がそれほ
ど増大することはない。

【００５５】また、図９(ａ)の構成において、正常動作
時の可動子(永久磁石２１)が移動可能な範囲Δｘ₁の外
側に位置する範囲Δｘ₅,Δｘ₆において、外枠部３２ｂ
に挟まれた空間に、高導電材料３６を設けても良い。こ
れにより、上記した制動部としての機能を高めることが
でき、誤動作時の可動子を確実に停止させることができ
る。

【００５６】さらに、上記した第１実施形態のリニアモ
ータ１０では、冷却ジャケット３２の外枠部３２ｂの厚
さを積層部３２ａの厚さｔ₂(例えば１.６ｍｍ)と同程度
に設定する例を説明したが、図１０に示すように、ｙ方
向に関して積層部３２ａと隣接する外枠部３２ｂの部分
３２ｃを積層部３２ａより厚くしても良い。ｙ方向に関
して積層部３２ａと隣接する部分３２ｃの厚さｔ₃と積
層部３２ａの厚さｔ₂との差Δｔ(＝ｔ₃−ｔ₂)は、冷却
ジャケット３２の変形曲線(図５)に基づいて、最大変形
量Δｚ₁と位置ｙ₁,ｙ₂(部分３２ｃと積層部３２ａとの
境界位置)における変形量Δｚ₂との差(Δｚ₁−Δｚ₂)以
下の値に設定することができる。

【００５７】このように、ｙ方向に関して積層部３２ａ
と隣接する部分３２ｃを積層部３２ａより厚くすること
で、冷却ジャケット３２の全体的な剛性を上げることが
できる。その結果、冷却ジャケット３２の最大変形量Δ
ｚ₁(図５)が小さくなるため、電機子ユニット１１のコ
イル３１と磁石ユニット１２の永久磁石２１との間のギ
ャップ損失を小さくすることができ、リニアモータ１０
の特性が向上する。

【００５８】同様に、ｘ方向に関して積層部３２ａと隣
接する外枠部３２ｂの部分を積層部３２ａより厚くして
も良い。この場合には、冷却ジャケット３２の全体的な
剛性を上げることができるだけでなく、上記した制動部
としての機能を高め、リニアモータ１０の誤動作時に、
可動子の磁石ユニット１２を確実に停止させることがで
きる。

【００５９】また、上記した第１実施形態のリニアモー
タ１０では、冷却ジャケット３２を実際に組み立てる際
の部材構成として補強部材５４(図７)を用いる例を説明
したが、この補強部材５４は省略することもできる。こ
の場合、図１１に示すように、外枠部材５２の矩形開口
５１と積層部材５３のＣＦＲＰ板５５には３０度の傾斜
が付けられ、積層部材５３のＳＵＳ板５６はＣＦＲＰ板
５５の傾斜部分に沿って折り曲げられる。そして、外枠
部材５２と積層部材５３(ＳＵＳ板５６)とをレーザ溶接
を用いて接合する（溶接部６５）ことで、冷却ジャケッ
ト３２として一体化される。

【００６０】また、図１２に示すように、外枠部材５２
の矩形開口５１と積層部材５３のＣＦＲＰ板５５に傾斜
を付けなくても良い。この場合、積層部材５３のＳＵＳ
板５６は、ＣＦＲＰ板５５に沿ってコ字型に内側まで折
り曲げられる。そして、外枠部材５２と積層部材５３
(ＳＵＳ板５６)とをレーザ溶接を用いて接合する（溶接
部６６）ことで、冷却ジャケット３２として一体化され
る。

【００６１】上記した図１１,図１２の部材構成によれ
ば、１回のレーザ溶接で外枠部材５２と積層部材５３
(ＳＵＳ板５６)とを接合できる利点がある。また、図１
１の部材構成の方が図１２の部材構成より引っ張りに強
いという利点がある。さらに、上記した第１実施形態の
リニアモータ１０では、冷却ジャケット３２の積層部材
５３を構成するに当たり、ＣＦＲＰ板５５の外側の表面
にＳＵＳ板５６を接着する例を説明したが、本発明はこ
の構成に限定されない。

【００６２】例えば、図１３に示すように、ＣＦＲＰ板
５５の外側の表面に数１０μｍ程度の薄い金属めっき膜
５７を施しても良い。この場合の積層部材５３と外枠部
材５２との接合は、接着剤を用いて行われる（接着部５
９）。この接着部５９に、ねじ止めを併用しても良い。
さらに、金属めっき膜５７を施す代わりに、紫外線を反
射する金属以外の材料（例えば誘電体の多層膜）をコー
ティングしても良い。誘電体の多層膜の具体例として
は、ＺｒＯ₂,ＨｆＯ₂,Ｙ₂Ｏ₃などの高屈折率誘電体膜
と、ＳｉＯ₂,ＭｇＦ ₂などの低屈折率誘電体膜とが、交
互に複数積層された公知の紫外線反射膜を用いることが
考えられる。

【００６３】(第２実施形態)次に、本発明の第２実施形
態を詳細に説明する。本発明の第２実施形態は、請求項
１〜請求項９に対応する。第２実施形態のリニアモータ
７０は、ムービングコイル型であり、図１４に示すよう
に、支持部１１６によってステージ装置６００のベース
部６０２(図１６)に固定された磁石ユニット１１０と、
可動ステージ６０７に固定される電機子ユニット１２０
とで構成されている。

【００６４】このリニアモータ７０では、断面がコ字型
の磁石ユニット１１０の凹部１１０Ａに、断面がＴ字型
の電機子ユニット１２０が滑動自在に嵌合されている。
ここで、磁石ユニット１１０の凹部１１０Ａには、その
壁面に多数の永久磁石(発磁体)１１２が配置されてい
る。また、電機子ユニット１２０は、不図示のコイル
と、該コイルを覆う冷却ジャケット７１とで構成されて
いる。コイルは、ステージ装置６００(図１６)の駆動回
路(図示省略)に、図示省略の配線を介して電気的に接続
されている。

【００６５】電機子ユニット１２０の冷却ジャケット７
１とコイルとの間には、冷却媒体用の流路が形成されて
いる。そして、温度調節装置２００(図１７)からの冷却
媒体によって、冷却ジャケット７１の内部に収容された
コイルが冷却される。ここで、冷却ジャケット７１は、
２種類の異なる材料が厚さ方向(磁場の方向)に積層され
た積層部７１ａと、１種類の材料からなる外枠部７１ｂ
とで構成されている。

【００６６】積層部７１ａは、リニアモータ７０の作動
時、冷却ジャケット７１が磁石ユニット１１０の永久磁
石１１２から磁場を受ける範囲に設けられている。積層
部７１ａは、ｘ方向(電機子ユニット１２０の移動方向)
に細長い矩形状であり、冷却ジャケット７１の一端７１
ｃから他端７１ｄまで延在して設けられる。

【００６７】なお、積層部７１ａの詳細な大きさと、積
層部７１ａ,外枠部７１ｂの材料および厚さについて
は、上記した積層部３２ａ,外枠部７１ｂと同じである
ため、ここでの説明を省略する。このように構成された
ムービングコイル型のリニアモータ７０では、可動子の
電機子ユニット１２０が固定子の磁石ユニット１１０に
対してｘ方向に移動したとき、可動子(電機子ユニット
１２０)の冷却ジャケット７１に発生する渦電流の量が
非常に小さいため、可動子(電機子ユニット１２０)に加
わる粘性抵抗力も非常に小さくなる。

【００６８】また、冷却ジャケット７１を構成する積層
部７１ａの非導電材料(ＣＦＲＰ)の外側には、耐光性に
優れた材料(ＳＵＳ材)が配置されているため、高エネル
ギーの光線(例えば紫外線)に晒されても劣化することは
ない。上記した実施形態では、磁束の発生手段(発磁体)
として永久磁石を用いたが、これに代えて電磁石などを
用いても良い。

【００６９】上記した実施形態では、冷却ジャケット３
２,７１の積層部３２ａ,７１ａを２重構造(外側がＳＵ
Ｓ材,内側がＣＦＲＰ)とする例を説明したが、積層部３
２ａ,７１ａは３重構造にしても良い。この場合、積層
部３２ａ,７１ａのＣＦＲＰ(非導電材料)の内側にもＳ
ＵＳ材を貼り付けることが好ましい。上記した実施形態
では、積層部３２ａ,７１ａの外側の材料４１としてＳ
ＵＳ材を用いたが、その他に、非磁性の導電材料(金属
材料など)を用いることができる。

【００７０】上記した実施形態では、積層部３２ａ,７
１ａの内側の材料４２としてＣＦＲＰを用いたが、その
他に、非導電材料(セラミックなどの焼結材料)を用いる
ことができる。上記した実施形態では、リニアモータ１
０,７０の作動時に冷却ジャケット３２,７１が磁石ユニ
ット１２,１１０の永久磁石２１,１１２から磁場を受け
る範囲に積層部３２ａ,７１ａを設けたが、本発明は、
この構成に限定されない。

【００７１】例えば、図１５に示すように、積層部３２
ａ,７１ａに代えて、１枚のセラミック板７２を設けて
も良い。この場合のセラミック板７２と外枠部材５２と
の接合は、接着剤を用いて行われる（接着部７３）。セ
ラミック材料は、耐光性に優れた非導電材料であるた
め、上記の積層部３２ａ,７１ａを設けた構成と同様の
効果が得られる。

【００７２】さらに、セラミック材料は高価であるが、
セラミック板７２を設ける箇所が冷却ジャケット(３２,
７１)の一部分(磁場を受ける範囲)に限定されるため、
従来に比べて冷却ジャケット(３２,７１)を安価に構成
できるという効果もある。なお、セラミック板７２に代
えて、ガラス板を用いることもできる。上記した実施形
態では、冷却ジャケット３２,７１が磁場を受ける部分
のみに積層部３２ａ,７１ａを設けたが、冷却ジャケッ
ト３２,７１を全体的に積層部３２ａ,７１ａで構成して
も良い。

【００７３】上記した実施形態では、直線方向の駆動力
(推進力)を発生するリニアモータ１０,７０の例を説明
したが、回転方向の駆動力(トルク)を発生する回転モー
タや、ボイスコイルモータ、あるいは、いわゆる「Ｅ
型」の電磁石ユニットなど、電機子ユニットのコイルに
対する冷却機構を備えた各種モータにも、本発明を適用
できる。

【００７４】(第３実施形態)以下、本発明の第３実施形
態を詳細に説明する。本発明の第３実施形態は、請求項
１３に対応する。この第３実施形態は、上記した第１実
施形態のリニアモータ１０を駆動手段として用いたステ
ージ装置６００に関する。ステージ装置６００は、その
用途は限定されないが、例えば、半導体素子や液晶表示
素子などの製造に用いられる露光装置に組み込まれ、マ
スク(不図示)に形成されたパターンが転写されるウェハ
(基板)Ｗの移動手段として用いられる。

【００７５】ステージ装置６００は、図１６に示すよう
に、Ｘ軸およびＹ軸の２軸のＸ−Ｙステージ装置であ
り、ベース部６０２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と、Ｙ方向（矢印
Ｙで示す方向）に駆動されるＹステージ６００Ｙとを主
たる構成要素としている。ここで、Ｙステージ６００Ｙ
の上には試料台(不図示)が配置され、この試料台にウェ
ハホルダ(図示省略)を介してウェハ(基板)Ｗが搭載され
る。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、ウェハＷ上に予め塗布されたレ
ジスト(図示省略)に対し、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。

【００７６】ステージ装置６００におけるＸステージ６
００ＸおよびＹステージ６００Ｙの移動量は、各々、試
料台の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(不図示)とによ
って計測される。そして、この計測結果を基に、主制御
装置(不図示)が、試料台(不図示)上のウェハ(基板)Ｗ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。

【００７７】ステージ装置６００のＸステージ６００Ｘ
は、２つのリニアモータ１０Ｘ,１０Ｘによって、ベー
ス部６０２上をＸ方向に駆動される。２つのリニアモー
タ１０Ｘ,１０Ｘは、上記した第１実施形態のリニアモ
ータ１０(図１)と構成が同じであり、その詳細な説明は
省略する。２つのリニアモータ１０Ｘ,１０Ｘの固定子
である電機子ユニット１１,１１は、共に、ベース６０
２上に取付部１１６,１１６にて固定され、可動子であ
る磁石ユニット１２,１２は、各々、固定板６０７,６０
７を介してＸステージ６００Ｘに固定されている。

【００７８】２つのリニアモータ１０Ｘ,１０Ｘは、可
動子(磁石ユニット１２,１２)の移動時に、冷却ジャケ
ット３２,３２に発生する渦電流の量が非常に小さいた
め、可動子(磁石ユニット１２)に加わる粘性抵抗力も振
動も非常に小さい。

【００７９】また、ステージ装置６００のＹステージ６
００Ｙは、１つのリニアモータ１０Ｙによって、ベース
部６０２上をＹ方向に駆動される。リニアモータ１０Ｙ
は、上記した第１実施形態のリニアモータ１０(図１)と
構成が同じであり、その詳細な説明は省略する。リニア
モータ１０Ｙの固定子である電機子ユニット１１は、Ｘ
ステージ６００Ｘに固定され、可動子である磁石ユニッ
ト１２は、Ｙステージ６００Ｙに固定されている。

【００８０】リニアモータ１０Ｙは、可動子(磁石ユニ
ット１２)の移動時に、冷却ジャケット３２に発生する
渦電流の量が非常に小さいため、可動子(磁石ユニット
１２)に加わる粘性抵抗力も振動も非常に小さい。な
お、３つのリニアモータ１０Ｘ,１０Ｘ,１０Ｙの固定子
である電機子ユニット１１,１１,１１では、その内部の
流路に流される温度調整用の冷却媒体によってコイル
(不図示)が冷却される。この冷却媒体は、温度調節装置
２００(図１７)にて温度調節される。なお、固定子であ
る電機子ユニット１１,１１,１１と温度調節装置２００
(図１７)とは、供給管２２１や排出管２２２など(図１
７)によって接続されている。

【００８１】第３実施形態のステージ装置６００では、
リニアモータ１０Ｘ,１０Ｘ,１０Ｙを構成する可動子
(磁石ユニット１２)の振動が非常に小さいため、Ｘステ
ージ６００ＸおよびＹステージ６００Ｙに対する精密な
位置決め制御が可能となり、試料台(不図示)上のウェハ
(基板)Ｗをベース部６０２上の所望のＸＹ位置に精度良
く移動制御できる。

【００８２】上記した第３実施形態では、Ｘステージ６
００ＸをＸ方向に駆動する２つのリニアモータ１０Ｘ,
１０Ｘ、および、Ｙステージ６００ＹをＹ方向に駆動す
る１つのリニアモータ１０Ｙとして、第１実施形態のリ
ニアモータ１０(図１)を用いたが、第２実施形態のリニ
アモータ７０を用いても同様の効果が得られる。

【００８３】(第４実施形態)以下、本発明の第４実施形
態を詳細に説明する。本発明の第４実施形態は、請求項
１４に対応する。この第４実施形態では、図１７に示す
露光装置７００のレチクル(マスク)ステージ７５０の駆
動手段として、上記した第１実施形態のリニアモータ１
０(図１)を用いた形態について説明する。第４実施形態
では、第１実施形態のリニアモータ１０がレチクルステ
ージ７５０に組み込まれている。

【００８４】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。この露光装置７００は、図１７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などを備えている。

【００８５】照明系７１０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。
また、レチクルステージ７５０では、ステージ可動部７
５１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。また、
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。また、ステージ可動部７５
１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。

【００８６】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。

【００８７】また、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ＡＸ（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。

【００８８】したがって、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ＩＡＲ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。なお、ステージ装置８００は、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。

【００８９】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。

【００９０】また、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。

【００９１】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。なお、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。

【００９２】なお、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２２１,排出管２２２,温度調節装置
２００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７
００においては、概ね、以下の手順で露光処理が行われ
る。

【００９３】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などが実行される。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１０および平面モー
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、所望の走査露光が行われる。

【００９４】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
０の固定子(電機子ユニット１１)を構成するコイルに電
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７５０は、リニアモータ
１０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。

【００９５】なお、上記した第３実施形態のステージ装
置６００および第４実施形態の露光装置７００を用いた
半導体デバイスの製造は、概ね、図１８,図１９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、前述した第４実施形態
の露光装置７００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）、検査ステップなどを経て製造される。

【００９６】以下、デバイス製造方法について、更に詳
細に説明する（請求項１５）。図１８には、デバイス
（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネル、ＣＣ
Ｄ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシンなど）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
スの回路設計など）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
などの材料を用いてウェハを製造する。

【００９７】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、リソグラフィ技術などによってウェハ上
に実際の回路などを形成する。次いで、ステップ１００
５（テバイス組立ステップ）において、ステップ１００
４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、およびパッケージング工程（チップ封入）など
の工程が必要に応じて含まれる。

【００９８】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、耐久性テストなどの検査を行う。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１９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１９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。

【００９９】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。

【０１００】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。なお、本発明のリニアモータ１０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。

【０１０１】また、本発明のリニアモータ１０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。また、本発明の
リニアモータ１０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。

【０１０２】また、本発明のリニアモータ１０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
ことはない。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１０を適用できる。また、第４実施形態の露光装
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。

【０１０３】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。

【０１０４】また、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。また、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１０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。

【０１０５】また、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。なお、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。

【０１０６】また、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。

【０１０７】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。また、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
路の配管接続などが含まれる。

【０１０８】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。また、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などが管
理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電機子ユニットのコイルを収容する冷却用の筐体におい
て、外部から磁場を受ける部分に、耐光性を有する非導
電材を設ける（例えば、耐光材料を外部に露出させ、そ
の内側に非磁性の非導電材料を隣接して配置させる）た
め、渦電流の発生量を非常に小さく抑えることができ、
かつ、高エネルギーの光線に対する耐久性も高められ
る。

【０１１０】したがって、モータの可動子に加わる粘性
抵抗力(制動力)を非常に小さくすることでき、電機子ユ
ニットのコイルに供給する電流を小さくできる分だけ、
可動子の振動を低減することもできる。さらに、上記の
モータをステージ部の駆動手段として用いたステージ装
置では、ステージ部に対する精密な位置決め制御が可能
となり、ステージ装置全体として高機能化が図られる。

【０１１１】また、上記のステージ装置をレチクルステ
ージまたはウエハステージとして用いた露光装置では、
ステージ部に対する精密な位置決め制御が可能となるた
め、露光装置全体として高機能化が図られる。また、上
記の露光装置を用いることにより、高精度なデバイスを
効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のリニアモータ１０(ムービング
マグネット型)の外観斜視図である。

【図２】リニアモータ１０のＡ−Ａ断面図である。

【図３】リニアモータ１０のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】磁石ユニット１２によるｙ方向の磁場曲線を示
す図である。

【図５】電機子ユニット１１の冷却ジャケット３２の変
形曲線を示す図である。

【図６】冷却ジャケット３２の積層部３２ａの厚さ(最
適厚)と冷却媒体の圧力との関係を示す図である。

【図７】冷却ジャケット３２を実際に組み立てる際の部
材構成を示す断面図である。

【図８】リニアモータ１０の作動時に発生する渦電流お
よび粘性抵抗力を説明する図である。

【図９】冷却ジャケット３２の別の構成を示す断面図で
ある。

【図１０】冷却ジャケット３２の外枠部３２ｂの変形例
を説明する図である。

【図１１】冷却ジャケット３２を実際に組み立てる際の
別の部材構成を示す断面図である。

【図１２】冷却ジャケット３２を実際に組み立てる際の
別の部材構成を示す断面図である。

【図１３】冷却ジャケット３２を実際に組み立てる際の
別の部材構成を示す断面図である。

【図１４】第２実施形態のリニアモータ７０(ムービン
グコイル型)の外観斜視図(ａ)および正面図(ｂ)であ
る。

【図１５】冷却ジャケット３２,７１の磁場を受ける部
分にセラミック板７２を設けた構成を示す断面図であ
る。

【図１６】リニアモータ１０が適用されたステージ装置
６００を示す斜視図である。

【図１７】レチクルステージ７５０にリニアモータ１０
が用いられた露光装置７００の全体構成を示す図であ
る。

【図１８】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１９】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。

【図２０】従来のリニアモータ１００の構成を示す断面
図である。

【図２１】従来のリニアモータ１００の作動時に発生す
る渦電流および粘性抵抗力を説明する図である。

【符号の説明】

１０，７０，１００リニアモータ１１，１２０電機子ユニット１２，１１０磁石ユニット２１永久磁石３１コイル３２冷却ジャケット３２ａ積層部３２ｂ外枠部３３流路４１，４２材料５１矩形開口５２外枠部材５３積層部材５４補強部材５５ＣＦＲＰ板５６ＳＵＳ板６１，６３接着部６２，６４，６５，６６溶接部２００温度調整装置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） 5F046 BA05 CC01 CC02 CC03 CC18 5H609 BB08 PP02 PP09 QQ05 QQ10 RR26 RR33 RR73 RR74 5H641 BB06 BB18 BB19 GG02 GG03 GG05 GG07 GG12 HH02 HH03 HH05 HH06 JA12 JB04 JB05 JB09 JB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルと、該コイルを内部に収容する筐
体とを備えた電機子ユニットにおいて、前記筐体のうち、外部の発磁体から磁場を受ける部分
は、耐光性を有する非導電材であることを特徴とする電
機子ユニット。
【請求項２】コイルと、該コイルを内部に収容する筐
体とを備えた電機子ユニットにおいて、前記筐体のうち、外部の発磁体から磁場を受ける部分
は、前記磁場の方向に複数種類の異なる材料が積層され
た積層部であり、前記積層部は、外部に露出している耐光材料と、前記耐
光材料の内側に隣接している非磁性の非導電材料とを有
することを特徴とする電機子ユニット。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の電機子
ユニットにおいて、前記耐光性を有する非導電材または前記耐光材料は、非
磁性の導電材料であることを特徴とする電機子ユニッ
ト。
【請求項４】請求項１から請求項３の何れか１項に記
載の電機子ユニットにおいて、前記耐光性を有する非導電材または前記積層部は、前記
筐体のうち、前記発磁体から所定値以上の磁場を受ける
部分に設けられていることを特徴とする電機子ユニッ
ト。
【請求項５】請求項１から請求項４の何れか１項に記
載の電機子ユニットにおいて、前記コイルと前記筐体との間に冷却媒体用の流路が形成
され、前記耐光性を有する非導電材または前記積層部の厚さ
は、該耐光性を有する非導電材または前記積層部の厚さ
と、前記冷却媒体による前記耐光性を有する非導電材ま
たは前記積層部の最大変形量と、の和が最小となるよう
に決定されることを特徴とする電機子ユニット。
【請求項６】請求項１から請求項４の何れか１項に記
載の電機子ユニットにおいて、前記コイルと前記筐体との間に冷却媒体用の流路が形成
され、前記耐光性を有する非導電材または前記積層部の厚さ、
および前記筐体のうち前記耐光性を有する非導電材また
は前記積層部に隣接する部分の厚さは、前記冷却媒体に
よる各々の部位での変形量の差に応じて決定されること
を特徴とする電機子ユニット。
【請求項７】請求項２に記載の電機子ユニットにおい
て、前記耐光材料は、オーステナイト系ステンレス鋼であ
り、前記非磁性の非導電材料は、カーボン繊維強化プラスチ
ックであることを特徴とする電機子ユニット。
【請求項８】請求項１から請求項７の何れか１項に記
載した電機子ユニットと、前記発磁体を有すると共に、前記電機子ユニットとの間
で相対移動可能な発磁体ユニットとを備え、前記電機子ユニットによって固定子または可動子が構成
され、前記発磁体ユニットによって可動子または固定子
が構成されることを特徴とするモータ。
【請求項９】請求項８に記載のモータにおいて、前記相対移動の方向に交差する方向に関して、前記電機
子ユニットの前記筐体の前記耐光性を有する非導電材ま
たは前記積層部は、前記発磁体より小さく、前記筐体のうち、前記交差する方向に前記耐光性を有す
る非導電材または前記積層部と隣接する部分は、前記耐
光性を有する非導電材または前記積層部より厚い非磁性
の導電材料にて構成されていることを特徴とするモー
タ。
【請求項１０】請求項８または請求項９に記載のモー
タにおいて、前記電機子ユニットによって固定子が構成されると共
に、前記発磁体ユニットによって可動子が構成され、前記相対移動の方向に関して、前記電機子ユニットの前
記筐体の前記耐光性を有する非導電材または前記積層部
は、前記発磁体ユニットの前記発磁体が相対移動する範
囲、または、該相対移動する範囲より狭い範囲に設けら
れ、前記筐体のうち、前記相対移動する範囲の外側に位置す
る部分には、前記発磁体ユニットに対して粘性抵抗力を
発生する制動部が設けられることを特徴とするモータ。
【請求項１１】請求項１０に記載のモータにおいて、前記筐体のうち、前記相対移動の方向に前記耐光性を有
する非導電材または前記積層部と隣接する部分は、非磁
性の導電材料にて構成されていることを特徴とするモー
タ。
【請求項１２】請求項８から請求項１１の何れか１項
に記載のモータにおいて、前記電機子ユニットによって固定子が構成されると共
に、前記発磁体ユニットによって可動子が構成され、前記可動子が最高速度で動作する領域に対応する前記筐
体の部分には、前記耐光性を有する非導電材または前記
積層部を用いることを特徴とするモータ。
【請求項１３】請求項８から請求項１２の何れか１項
に記載の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。
【請求項１４】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１３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。
【請求項１５】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１４に記載の露光装置を用
いて、感光剤が塗布されたウエハに、レチクルの回路パ
ターンを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。