JP2003264390A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い放熱効果を維持しつつ電子装置の小型化
を図る。 【解決手段】 ＭＭ型のボイスコイルモータの固定子１
０のコイル１１の一端及び他端にはヒートパイプ２０，
２２が固定されている。コイル１１とヒートパイプ２
０，２２とはケース３０に収容されている。ヒートパイ
プ２０，２２内には熱伝導用の冷媒が封入され、冷媒の
循環によって熱の伝導が行われる。例えば、ボイスコイ
ルモータに負荷が加わったとき、このモータに流れる電
流によって固定子１０のコイル１１が発熱する。この熱
はヒートパイプ２０，２２の一端に伝達された後、更に
ヒートパイプ２０，２２の他端へ伝達され、ヒートパイ
プ２０，２２の他端からケース３０の外部へ放出され
る。その結果、コイル１１が冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電子装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置のウエハステージやレチ
クルステージ等では、電磁アクチュエータとして、例え
ば可動子に磁石を具備したＭＭ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｍａｇ
ｎｅｔ）型のリニアモータやボイスコイルモータ等のモ
ータが用いられている。

【０００３】モータを駆動したとき、モータに流れる電
流によって固定子に巻かれたコイルが発熱する。

【０００４】半導体露光装置のような精密機械では、モ
ータからの発熱によって機械本体に熱変位が生じるのを
避けるため、モータと機械本体との間の熱伝導を遮断す
るとともに、適切な放熱処理を施す必要がある。

【０００５】従来、コイルに発生する熱を外部へ逃がす
放熱方法としては、図９に示す方法が知られている。

【０００６】図８（ａ）は従来のボイスコイルモータの
固定子と可動子との関係を説明する平面図、図８（ｂ）
は図８（ａ）の８ｂ−８ｂ線に沿う断面図、図９（ａ）
は従来のボイスコイルモータの固定子を説明する平面
図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ矢視図である。なお、
図９（ａ）はケース５４０の一部を破砕した図である。

【０００７】このボイスコイルモータは固定子５１０と
可動子５３０とで構成されている。

【０００８】可動子５３０は永久磁石（図示せず）を備
え、図８（ａ）の矢印に示す方向へ移動する。

【０００９】固定子５１０は永久磁石に対向するコイル
５１１を備える。すなわち、このボイスコイルモータは
ＭＭ型である。

【００１０】コイル５１１は密閉状態のケース５４０に
収容されている。ケース５４０には冷媒入口５４１、冷
媒出口５４２及び端子部５４３，５４４が設けられてい
る。

【００１１】端子部５４３にはコイル５１１の一端が接
続され、端子部５４４にはコイル５１１の他端が接続さ
れている。また、端子部５４３，５４４にはコイル５１
１に電流を供給するためのリード線（図示せず）が接続
されている。

【００１２】冷媒入口５４１及び冷媒出口５４２には通
路（図示せず）を介して熱伝導用の冷媒供給源（図示せ
ず）が接続されている。冷媒としては、例えば、フロリ
ナートＲ４１０Ａ（住友スリーエム株式会社製）が用い
られる。

【００１３】冷媒は冷媒供給源→配管→冷媒入口５４１
→ケース５４０→冷媒出口５４２→配管→冷媒供給源と
循環し、コイル５１１から発生した熱はケース５４０外
へ放出される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ボイスコ
イルモータでは、熱伝導用の冷媒供給源や冷媒をコイル
５１１に導く配管等をケース５４０に設ける必要がある
ため、モータが大型化する。

【００１５】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は高い放熱効果を維持しつつ電子装
置の小型化を図ることである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明は、電子部品と、この電子部品と電
源とを接続するリード線とを備える電子装置であって、
前記リード線の一部を、前記電子部品で発生した熱を吸
収し放出する導電性伝熱部材で形成したことを特徴とす
る。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
子装置において、前記導電性伝熱部材はヒートパイプで
あることを特徴とする。

【００１８】請求項３記載の発明は、真空容器内に配置
され、電子部品が搭載された回路基板と、前記真空容器
内に配置され、前記回路基板で発生した熱を吸収するグ
ランドパターンと、前記真空容器外に配置され、前記グ
ランドパターンが吸収した熱を放出するグランド線とを
備えていることを特徴とする。

【００１９】ヒートパイプは封入した冷媒の循環によっ
て熱を運ぶ、熱伝導性が極めて良好な伝熱素子である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２１】図１（ａ）はこの発明の第１実施形態に係
るボイスコイルモータの固定子を説明する平面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線に沿う断面図であ
る。

【００２２】このボイスコイルモータ（電子装置）は固
定子１０にコイル（電子部品）１１を備えるＭＭ型モー
タである。

【００２３】コイル１１の一端は例えばクローズドバレ
ルの端子１２を介してヒートパイプ（導電性伝熱部材）
２０の一端にねじ２１によって固定されている。

【００２４】また、コイル１１の他端は例えばクローズ
ドバレルの端子１３を介してヒートパイプ２２の一端に
ねじ２３によって固定されている。

【００２５】ヒートパイプ２０，２２が請求項１記載の
リード線の一部を構成する。

【００２６】ヒートパイプ２０の他端にはプラス端子２
４が設けられている。また、ヒートパイプ２２の他端に
はマイナス端子２５が設けられている。ヒートパイプ２
０,２２の他端はケース３０の側面に形成された孔３
３，３４を通じてケース３０の外部へ突出している。

【００２７】コイル１１及びヒートパイプ２０，２２は
ケース３０内に収容されている。ヒートパイプ２０，２
２は絶縁シート（図示せず）等を介してコイル１１上に
積層されている。

【００２８】ヒートパイプ２０，２２は、絶縁体３１を
介してケース３０の上面に固定され、コイル１１は絶縁
体３２を介してケース３０の下面に固定されている。

【００２９】ヒートパイプ２０，２２は導電性を有する
銅、ニッケル、アルミニウム等のインピーダンスの低い
金属によって形成されている。ヒートパイプ２０，２２
内には熱伝導用の冷媒（例えば、フロリナートＲ４１０
Ａ（住友スリーエム株式会社製））が封入されている。
ヒートパイプ２０，２２は冷媒の循環によってヒートパ
イプ２０，２２の一端で吸収した熱を他端へ伝達する。

【００３０】プラス端子２４及びマイナス端子２５はそ
れぞれヒートパイプ２０及びヒートパイプ２２の他端に
設けられている。

【００３１】プラス端子２４及びマイナス端子２５には
電源から電流を供給するための図示しないケーブル（前
記リード線の残部）が接続される。

【００３２】モータを駆動したとき、モータに流れる電
流によって固定子１０に巻かれたコイル１１に熱が発生
する。この熱は絶縁シートを介してヒートパイプ２０，
２２の下部に伝達された後、更にヒートパイプ２０，２
２の他端へ伝達され、他端からケース３０の外部へ放出
される。その結果、コイル１１が冷却される。

【００３３】この第１実施形態によれば、リード線の一
部に熱伝導性が極めて良好な伝熱素子であるヒートパイ
プ２０，２２を用いたため、高い放熱効果を得ることが
できる。また、従来例のように熱伝導用の冷媒供給源、
冷媒をコイルに導くための配管等が不要になるため、小
型化、構造の簡素化を図ることができ、製造コストを低
減することができる。

【００３４】図２（ａ）はこの発明の第２実施形態に係
るボイスコイルモータの固定子を説明する平面図、図２
（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿う断面図であ
り、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付して
その説明を省略する。

【００３５】このボイスコイルモータ（電子装置）は固
定子１１０にコイル１１を備えるＭＭ型モータである。

【００３６】コイル１１の一端は例えばクローズドバレ
ルの端子１２を介してヒートパイプ（導電性伝熱部材）
１２０の一端にねじ２１によって固定されている。

【００３７】また、コイル１１の他端は例えばクローズ
ドバレルの端子１３を介してヒートパイプ１２２の一端
にねじ２３によって固定されている。

【００３８】ヒートパイプ１２０，１２２が請求項１記
載のリード線の一部を構成する。

【００３９】ヒートパイプ１２０の他端にはプラス端子
１２４が設けられている。また、ヒートパイプ１２２の
他端にはマイナス端子１２５が設けられている。ヒート
パイプ１２０，１２２の他端はケース１３０の側面に形
成された孔１３３，１３４を通じてケース３０の外部へ
突出している。

【００４０】コイル１１及びヒートパイプ１２０，１２
２はケース１３０内に収容されている。コイル１１はヒ
ートパイプ１２０とヒートパイプ１２２とによって上下
方向から挟まれている。

【００４１】ヒートパイプ１２０とコイル１１との間に
は絶縁シート（図示せず）等が設けられている。ヒート
パイプ１２０は絶縁体３１を介してケース１３０の上面
に固定されている。

【００４２】ヒートパイプ１２２とコイル１１との間に
は絶縁シート（図示せず）等が設けられている。ヒート
パイプ１２２は絶縁体３２を介してケース１３０の下面
に固定されている。

【００４３】このヒートパイプ１２０，１２２は第１実
施形態のヒートパイプ２０，２２と同じ構成であるが、
第１実施形態のヒートパイプ２０，２２よりも大型であ
るため、コイル１１で発生した熱を効率よく吸収するこ
とができる。

【００４４】プラス端子１２４及びマイナス端子１２５
はそれぞれヒートパイプ１２０及びヒートパイプ１２２
の他端に設けられている。

【００４５】プラス端子１２４及びマイナス端子１２５
には電源から電流を供給するための図示しないケーブル
（前記リード線の残部）が接続される。

【００４６】モータを駆動したとき、モータに流れる電
流によって固定子１１０に巻かれたコイル１１の温度が
上昇する。この熱は絶縁シートを介してヒートパイプ１
２０の下部及びヒートパイプ１２２の上部に伝達された
後、更にヒートパイプ１２０，１２２の他端へ伝達さ
れ、他端からケース１３０の外部へ放出される。その結
果、コイル１１が冷却される。

【００４７】この第２実施形態によれば、第１実施形態
と同様の効果を奏するとともに、コイル１１とヒートパ
イプ１２０，１２２との接触面積が第１実施形態より広
いので第１実施形態より冷却効率を高めることができ
る。

【００４８】図３はこの発明の第３実施形態に係る電子
装置を用いた電子ビーム露光装置の概略構成図、図４は
信号検出系を説明する図である。

【００４９】この電子ビーム露光装置（以下ＥＢ露光装
置という）は、電子銃２１０と、照射レンズ２２０と、
レチクル２２１と、投影レンズ２３０と、ウエハテーブ
ル２４０とを備えている。

【００５０】電子銃２１０のカソードから放射された電
子の流れを束にまとめて電子ビームとし、これをウエハ
２３１上に集束させる。カソードから放射されるときの
電子の速度は比較的遅いため、電極に例えば１００ｋＶ
程度の電圧を加えて所定の速度まで加速する。電子ビー
ムは電子銃２１０から出た後、一定の速度で進む。

【００５１】電子ビームは紫外線に比べて波長が短く、
回折限界によって小さく結像可能であるため、線幅を狭
く（１００ｎｍ未満）でき、ウエハ２３１の歩留りを向
上させることができる。

【００５２】照射レンズ２２０は偏向コイルを備える電
磁レンズである。偏向コイルによって電子ビームの進行
方向に対して直交する面に磁界を発生させる。偏向コイ
ルに流す電流の大きさ及び方向を変えることによって磁
界の方向及び強さを変えて電子ビームの進行方向を制御
する。

【００５３】レチクル２２１上には実際にウエハ２３１
に転写される回路パターンの４〜５倍の回路パターンが
描かれている。

【００５４】投影レンズ２３０はレチクル２２１の下方
に配置された偏向コイルを備える電磁レンズである。偏
向コイルによって電子ビームの進行方向に対して直交す
る面に磁界を発生させる。偏向コイルに流す電流の大き
さ及び方向を変えることによって磁界の方向及び強さを
変えて電子ビームの進行方向を制御する。

【００５５】ウエハ２３１はウエハテーブル２４０上に
載置されている。ウエハテーブル２４０はモータによっ
てＸ軸方向及びＹ軸方向に１チップ分移動される。

【００５６】ウエハテーブル２４０上にはファラディカ
ップ検出器２４１が設けられている。ファラディカップ
検出器２４１は電子ビームの強度を検出し、検出された
電子ビームの強度に応じた電流を電流電圧変換アンプ２
５１（電子部品）へ出力する（図５参照）。

【００５７】電流電圧変換アンプ２５１はプリント基板
２５０に搭載されている。電流電圧変換アンプ２５１は
インピーダンス変換によって入力電流に比例した電圧を
発生させ、信号処理ブロック２０５へ出力する。

【００５８】ところで、電子ビームの通過する領域内に
空気やその他の気体が存在する場合、電子ビームが気体
中の分子と衝突して散乱したり減衰したりするため、露
光能力が急激に低下する。

【００５９】そのため、電子ビームが通過する領域及び
ウエハテーブル２４０上の電子ビームを検出するファラ
ディカップ検出器２４１等を真空状態に保つ必要があ
る。したがって、電子銃２１０、照射レンズ２２０、レ
チクル２２１、投影レンズ２３０、ウエハテーブル２４
０、ファラディカップ検出器２４１、電流電圧変換アン
プ２５１等は気体の影響を受けないように真空チャンバ
（真空容器）２６０内で真空雰囲気中に収容される。こ
の実施形態では、電子部品はファラディカップ検出器２
４１、電流電圧変換アンプ２５１等で構成される。

【００６０】このＥＢ露光装置は、電子銃２１０から放
射された電子ビームの進行方向を照射レンズ２２０を用
いて変化させ、レチクル２２１上の照明領域を所定領域
ずつ走査する。

【００６１】更に、レチクル２２１を透過した電子ビー
ムの進行方向は投影レンズ２３０で制御される。その結
果、レチクル２２１上の照明領域と共役なウエハ２３１
の露光領域が所定領域ずつ走査される。

【００６２】このようにしてウエハ２３１上にレチクル
２２１の回路パターンの縮小像を投影し、１チップ分の
露光を行う。

【００６３】ここで、電子ビームはウエハテーブル２４
０上のファラディカップ検出器２４１によってモニタさ
れ、電子ビームの強度に応じた電流が電流電圧変換アン
プ２５１によって電圧に変換された後、信号処理ブロッ
ク２０５に出力される。

【００６４】信号処理ブロック２０５は電流電圧変換ア
ンプ２５１の出力に基づいて精度良く露光を行えるよう
に電子銃２１０、照射レンズ２２０及び投影レンズ２３
０を制御する。

【００６５】図５はプリント基板２５０の斜視図、図６
はプリント基板２５０に形成された回路図である。な
お、図５ではプリント基板（回路基板）２５０上のパタ
ーン及び抵抗（インピーダンス）２５５の図示は省略さ
れている。

【００６６】プリント基板２５０はガラスエポキシ系や
セラミック系の材料で形成されている。セラミック系の
材料で形成されたプリント基板は、熱伝導性が良く、電
流電圧変換アンプ２５１で発生した熱を効率良く伝達で
きるとともに、プリント基板自身からガスを発生させる
おそれがない。

【００６７】プリント基板２５０の表面には入力信号用
コネクタ２５２、出力信号用コネクタ２５３、電流電圧
変換アンプ２５１等が搭載されている。

【００６８】入力信号用コネクタ２５２はファラディカ
ップ検出器２４１と電流電圧変換アンプ２５１とを電気
的に接続し、出力信号用コネクタ２５３は電流電圧変換
アンプ２５１と信号処理ブロック２０５とを電気的に接
続する。

【００６９】ここで、出力信号用コネクタ２５３は真空
チャンバ２６０の内側に配置されている。また、信号処
理ブロック２０５は真空チャンバ２６０の外側に配置さ
れている。

【００７０】出力信号用コネクタ２５３と信号処理ブロ
ック２０５とは同軸ケーブル２０６を介して接続されて
いる。同軸ケーブル２０６は真空チャンバ２６０の内側
と外側との双方に位置する。

【００７１】電流電圧変換アンプ２５１としては、いわ
ゆるＯＰアンプが使用されている。電流電圧変換アンプ
２５１のマイナス入力端子（−）は入力信号用コネクタ
２５２に接続され、プラス入力端子（＋）はアースされ
ている。また、電流電圧変換アンプ２５１の出力端子は
出力信号用コネクタ２５３に接続されている。

【００７２】電流電圧変換アンプ２５１の出力端子とマ
イナス入力端子（−）とは抵抗２５５を介して接続さ
れ、回路に負帰還がかけられている。

【００７３】プリント基板２５０はファラディカップ検
出器２４１の近傍、例えばウエハテーブル２４０の側面
に取り付けられる。このプリント基板２５０の裏面には
熱伝導性の高い、シリコングリスや絶縁シート等を介し
て伝熱板２７０が接合されている。

【００７４】図７は伝熱板の平面図である。

【００７５】伝熱板２７０は熱伝導性の高い、例えばチ
タンで形成されている。

【００７６】プリント基板２５０の裏面に接合される伝
熱板２７０の表面には回路を構成しないグランドパター
ン２７１が設けられている。グランドパターン２７１は
回路を構成するグランド線に接続されている（図６参
照）。

【００７７】上述したＥＢ露光装置では、電流電圧変換
アンプ２５１等の電子部品で発生した熱はプリント基板
２５０に伝達された後、伝熱板２７０に伝達される。

【００７８】伝熱板２７０に伝達された熱は伝熱板２７
０に形成されたグランドパターン２７１から出力信号用
コネクタ２５３、同軸ケーブル２０６の外部導体（グラ
ンド線）２０６ａへ伝達され、外部導体２０６ａの真空
チャンバ２６０の外部に位置する部分から放熱される。

【００７９】熱は更に信号処理ブロック２０５に伝達さ
れ、信号処理ブロック２０５の伝熱部材（図示せず）等
から放出される。これにより、熱を発生させる電子部品
が真空雰囲気中にあるため、空気を介した熱伝導が行わ
れず放熱が困難な電子装置を冷却することができる。

【００８０】この実施形態によれば、伝熱板２７０の表
面に形成されたグランドパターン２７１によって真空雰
囲気中の電子部品等から発生した熱が効率よく伝達され
るので、真空チャンバ２６０の外部へ効率よく熱を放出
させることができる。その結果、発熱する電子部品等を
搭載したプリント基板２５０を冷却することができる。

【００８１】なお、電流電圧変換アンプ２５１等の発熱
量が小さい場合には、伝熱板２７０を省略し、プリント
基板２５０に熱を吸収するためのグランドパターンを直
接設けるようにしてもよい。

【００８２】また、電流電圧変換アンプ２５１のパッケ
ージがアースになっている場合には、プリント基板２５
０を省略し、電流電圧変換アンプ２５１を伝熱板２７０
に直接搭載するようにすることもできる。

【００８３】更に、上記実施形態ではグランドパターン
２７１は回路を構成するグランド線に接続させたが、グ
ランドパターン２７１は必ずしも回路を構成するグラン
ド線に接続させなくてもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の電子装置
によれば、高い放熱効果を維持しつつ電子装置の小型化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）はこの発明の第１実施形態に係るボ
イスコイルモータの固定子を説明する平面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線に沿う断面図であ
る。

【図２】図２（ａ）はこの発明の第２実施形態に係るボ
イスコイルモータの固定子を説明する平面図、図２
（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿う断面図であ
る。

【図３】図３はこの発明の第３実施形態に係る電子装置
を用いた電子ビーム露光装置の概略構成図である。

【図４】図４は信号検出系を説明する図である。

【図５】図５はプリント基板の斜視図である。

【図６】図６はプリント基板に形成された回路図であ
る。

【図７】図７は伝熱板の平面図である。

【図８】図８（ａ）は従来のボイスコイルモータの固定
子と可動子との関係を説明する平面図、図８（ｂ）は図
８（ａ）の８ｂ−８ｂ線に沿う断面図である。

【図９】図９（ａ）は従来のボイスコイルモータの固定
子を説明する平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ矢視
図である。

【符号の説明】

１１ コイル ２０,２２ ヒートパイプ（導電性伝熱部材） ２０６ａ 同軸ケーブルの外部導体（グランド線） ２５０ プリント基板（回路基板） ２５１ 電流電圧変換アンプ ２６０ 真空チャンバ（真空容器） ２７１ グランドパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 直人 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 三五 貴敬 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 5E322 AA11 AB01 DB10 5F036 AA01 BA08 BB60 BC31 5H609 BB08 PP02 PP09 QQ06 QQ09 RR37 RR59 SS21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品と、この電子部品と電源とを接
   続するリード線とを備える電子装置であって、 前記リード線の一部を、前記電子部品で発生した熱を吸
   収し放出する導電性伝熱部材で形成したことを特徴とす
   る電子装置。
2. 【請求項２】 前記導電性伝熱部材はヒートパイプであ
   ることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
3. 【請求項３】 真空容器内に配置され、電子部品が搭載
   された回路基板と、前記真空容器内に配置され、前記回
   路基板で発生した熱を吸収するグランドパターンと、前
   記真空容器外に配置され、前記グランドパターンが吸収
   した熱を放出するグランド線とを備えていることを特徴
   とする電子装置。