JP2003299339A - リニアモータおよびステージ装置並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却媒体の流路を形成する部材が一端側で締
結固定された場合でも、表面温度の分布を均一にする。 【解決手段】 相対移動する２つの部材の一方３４ａに
設けられたコイル体６３と、コイル体６３の周囲を囲む
包囲部材６５と、包囲部材６５とコイル体６３との間に
形成され温度調整用媒体が流動する流路６６とを備え
る。流路６６は包囲部材６５の温度分布に基づいて断面
形状が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル体及び発磁
体を有するリニアモータおよびこれを備えたステージ装
置並びに露光装置に関し、特に温度調整用媒体を用いて
コイル体の温度を調整する際に用いて好適なリニアモー
タおよびこれを備えたステージ装置並びに露光装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体デバイスの製造工程の
１つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレ
チクル（以下、レチクルと称する）に形成された回路パ
ターンをレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガ
ラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置が用
いられている。例えば、半導体デバイス用の露光装置と
しては、近年における集積回路の高集積化に伴うパター
ンの最小線幅（デバイスルール）の微細化に応じて、レ
チクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小
転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。

【０００３】この縮小投影露光装置としては、レチクル
のパターンをウエハ上の複数のショット領域（露光領
域）に順次転写するステップ・アンド・リピート方式の
静止露光型の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）
や、このステッパを改良したもので、特開平８−１６６
０４３号公報等に開示されるようなレチクルとウエハと
を一次元方向に同期移動してレチクルパターンをウエハ
上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキ
ャン方式の走査露光型の露光装置（いわゆるスキャニン
グ・ステッパ）が知られている。

【０００４】上記のレチクルやウエハは、レチクルステ
ージやウエハステージ等のステージに保持され、レーザ
干渉計によって計測されたステージの位置情報に従って
所定方向に駆動されるが、これらステージに対する駆動
用アクチュエータとしては、非接触で駆動されるため、
摩擦が生じず、位置制御性に優れている等の利点からリ
ニアモータが多く用いられている。

【０００５】図９に、従来技術によるリニアモータの構
成例を示す。この図に示すリニアモータは、発磁体とし
て一対の磁石６１、６１が間隔をあけて対向配置された
固定子６２と、コイルを合成樹脂で固めて平板状のコイ
ル体に整形したモールドコイル６３を有する可動子６４
とを主体として構成されたムービングコイル型のリニア
モータ（トリムモータ）である。可動子６４において
は、モールドコイル６３の周囲はキャン６５で囲まれ、
モールドコイル６３とキャン６５との間には温度調整用
の冷却媒体を図９の紙面と直交する方向に流動させるた
めの流路６６がほぼ一定の幅（断面積）で形成されてい
る。モールドコイル６３及びキャン６５は基端部におい
て互いに当接した状態で基盤６７に締結固定されてい
る。

【０００６】このリニアモータは、モールドコイル６３
（のコイル）に通電することにより、磁石６１から生じ
る磁束密度との間で電磁力が発生することで駆動状態と
なり、固定子６２に対して可動子６４を相対移動させた
り、可動子６４を介して伝達された力を相殺するように
可動子６４に推力を付与することが可能になる。

【０００７】ところで、リニアモータを駆動させる際に
は、モールドコイル６３に通電させることによりモール
ドコイル６３は発熱するが、発生した熱は流路６６に冷
却媒体を流動させることで吸収される構成になってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来技術には、以下のような問題が存在する。
モールドコイル６３の発熱は一様であり、流路６６の断
面積も一定であるため、冷却媒体を介してキャン６５の
表面に伝達される熱はほぼ一定であり、従って、キャン
６５の表面温度分布もほぼ均一になる。ところが、モー
ルドコイル６３及びキャン６５が基盤６７に締結されて
いる構成を採った場合、モールドコイル６３で生じた熱
は基盤６７を介してキャン６５に伝達されるとともに、
モールドコイル６３とキャン６５との当接部からも直接
伝達される。

【０００９】そのため、キャン６５の基端部側の表面温
度が先端部側に比べて局所的に高くなり、温度分布が不
均一になるという問題があった。このような不均一な温
度分布は、局所的に温度が上がるばかりではなく、キャ
ン６５表面の平均温度上昇も招くことになり、半導体露
光装置等の装置内に上記リニアモータが使用された場
合、過度の温度上昇によりレーザ干渉計に対して揺らぎ
等を起こすため、正確な計測が実施できないという問題
を生じさせる。

【００１０】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、冷却媒体の流路を形成する部材が一端側で
締結固定された場合でも、表面温度の分布を均一にでき
るリニアモータおよびこれを備えたステージ装置並びに
露光装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図７に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明のリニアモ
ータは、相対移動する２つの部材の一方（３４ａ）に設
けられたコイル体（６３）と、コイル体（６３）の周囲
を囲む包囲部材（６５）と、包囲部材（６５）とコイル
体（６３）との間に形成され温度調整用媒体が流動する
流路（６６）とを備えたリニアモータにおいて、流路
（６６）は包囲部材（６５）の温度分布に基づいて断面
形状が決定されることを特徴とするものである。

【００１２】従って、本発明のリニアモータでは、例え
ばコイル体（６３）と包囲部材（６５）とが締結された
一端側で温度が局所的に高くなる個所近傍において流路
（６６）の断面積を相対的に大きくすることで、温度調
整用媒体の流動抵抗を小さくすることができる。そのた
め、この個所において温度調整用媒体が単位時間あたり
多く流動することになり、他の個所よりも多くの熱を吸
収して表面の温度分布を均一にできる。

【００１３】また、本発明のステージ装置は、平面内を
移動可能なステージ（５）と、ステージ（５）を駆動す
る駆動手段（３４）とからなるステージ装置（７）にお
いて、駆動手段（３４）が請求項１から請求項６のいず
れか１項に記載されたリニアモータであることを特徴と
するものである。

【００１４】従って、本発明のステージ装置では、ステ
ージ（５）の駆動に伴って駆動手段（３４）が発熱して
も、駆動手段（３４）の表面温度を均一にできる。

【００１５】そして、本発明の露光装置は、マスクステ
ージ（２）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基板
ステージ（５）に保持された基板（Ｗ）に露光する露光
装置（１）において、マスクステージ（２）と基板ステ
ージ（５）との少なくとも一方のステージとして、請求
項７に記載されたステージ装置（７）が用いられること
を特徴とするものである。

【００１６】従って、本発明の露光装置では、マスクス
テージ（２）や基板ステージ（５）の駆動に伴って駆動
手段（３４）が発熱しても、駆動手段（３４）の表面温
度を均一にできる。そのため、不均一な温度分布に起因
する過度の温度上昇を抑制することができ、干渉計に対
する揺らぎ等を防止して正確な計測を実施できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のリニアモータおよ
びステージ装置並びに露光装置の第１の実施形態を、図
１ないし図６を参照して説明する。ここでは、例えば露
光装置として、レチクルとウエハとを同期移動しつつ、
レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンを
ウエハ上に転写する、スキャニング・ステッパを使用す
る場合の例を用いて説明する。また、この露光装置にお
いては、本発明のステージ装置をウエハステージに適用
し、また本発明のリニアモータをウエハステージのステ
ップ移動時の反力を床に伝達する際に用いられるボイス
コイルモータに適用するものとする。なお、これらの図
において、従来例として示した図９と同一の構成要素に
は同一符号を付し、その説明を簡略化する。

【００１８】図１に示す露光装置１は、光源（不図示）
からの露光用照明光によりレチクル（マスク）Ｒ上の矩
形状（あるいは円弧状）の照明領域を均一な照度で照明
する照明光学系ＩＵと、レチクルＲを保持して移動する
レチクルステージ（マスクステージ）２および該レチク
ルステージ２を支持するレチクル定盤３を含むステージ
装置４と、レチクルＲから射出される照明光をウエハ
（基板、感光基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬと、
ウエハＷを保持して移動するウエハステージ（基板ステ
ージ）５および該ウエハステージ５を保持するウエハ定
盤６を含むステージ装置７と、上記ステージ装置４およ
び投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム８と
から概略構成されている。なお、ここで投影光学系ＰＬ
の光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する方向で
レチクルＲとウエハＷの同期移動方向をＹ方向とし、非
同期移動方向をＸ方向とする。また、それぞれの軸周り
の回転方向をθＺ、θＹ、θＸとする。

【００１９】照明光学系ＩＵは、リアクションフレーム
８の上面に固定された支持コラム９によって支持され
る。なお、露光用照明光としては、例えば超高圧水銀ラ
ンプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）および
ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外
光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９
３ｎｍ）およびＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真
空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。

【００２０】リアクションフレーム８は、床面に水平に
載置されたベースプレート１０上に設置されており、そ
の上部側および下部側には、内側に向けて突出する段部
８ａおよび８ｂがそれぞれ形成されている。

【００２１】ステージ装置４の中、レチクル定盤３は、
各コーナーにおいてリアクションフレーム８の段部８ａ
に防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持されており
（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せ
ず）、その中央部にはレチクルＲに形成されたパターン
像が通過する開口３ａが形成されている。なお、レチク
ル定盤３の材料として金属やセラミックスを用いること
ができる。防振ユニット１１は、内圧が調整可能なエア
マウント１２とボイスコイルモータ１３とが段部８ａ上
に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニ
ット１１によって、ベースプレート１０およびリアクシ
ョンフレーム８を介してレチクル定盤３に伝わる微振動
がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている（Ｇ
は重力加速度）。

【００２２】レチクル定盤３上には、レチクルステージ
２が該レチクル定盤３に沿って２次元的に移動可能に支
持されている。レチクルステージ２の底面には、複数の
エアベアリング（エアパッド）１４が固定されており、
これらのエアベアリング１４によってレチクルステージ
２がレチクル定盤３上に数ミクロン程度のクリアランス
を介して浮上支持されている。また、レチクルステージ
２の中央部には、レチクル定盤３の開口３ａと連通し、
レチクルＲのパターン像が通過する開口２ａが形成され
ている。

【００２３】レチクルステージ２について詳述すると、
図２に示すように、レチクルステージ２は、レチクル定
盤３上を一対のＹリニアモータ１５、１５によってＹ軸
方向に所定ストロークで駆動されるレチクル粗動ステー
ジ１６と、このレチクル粗動ステージ１６上を一対のＸ
ボイスコイルモータ１７Ｘと一対のＹボイスコイルモー
タ１７ＹとによってＸ、Ｙ、θＺ方向に微小駆動される
レチクル微動ステージ１８とを備えた構成になっている
（なお、図１では、これらを１つのステージとして図示
している）。

【００２４】各Ｙリニアモータ１５は、レチクル定盤３
上に非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エ
アパッド）１９によって浮上支持されＹ軸方向に延びる
固定子２０と、この固定子２０に対応して設けられ、連
結部材２２を介してレチクル粗動ステージ１６に固定さ
れた可動子２１とから構成されている。このため、運動
量保存の法則により、レチクル粗動ステージ１６の＋Ｙ
方向の移動に応じて、固定子２０は−Ｙ方向に移動す
る。この固定子２０の移動によりレチクル粗動ステージ
１６の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の
変化を防ぐことができる。

【００２５】なお、固定子２０は、レチクル定盤３上に
代えて、リアクションフレーム８に設けてもよい。固定
子２０をリアクションフレーム８に設ける場合には、エ
アベアリング１９を省略し、固定子２０をリアクション
フレーム８に固定して、レチクル粗動ステージ１６の移
動により固定子２０に作用する反力をリアクションフレ
ーム８を介して床に逃がしてもよい。

【００２６】レチクル粗動ステージ１６は、レチクル定
盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面に固定
されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド５１、５１によっ
てＹ軸方向に案内されるようになっている。また、レチ
クル粗動ステージ１６は、これらＹガイド５１、５１に
対して不図示のエアベアリングによって非接触で支持さ
れている。

【００２７】レチクル微動ステージ１８には、不図示の
バキュームチャックを介してレチクルＲが吸着保持され
るようになっている。レチクル微動ステージ１８の−Ｙ
方向の端部には、コーナキューブからなる一対のＹ移動
鏡５２ａ、５２ｂが固定され、また、レチクル微動ステ
ージ１８の＋Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に延びる平面
ミラーからなるＸ移動鏡５３が固定されている。そし
て、これら移動鏡５２ａ、５２ｂ、５３に対して測長ビ
ームを照射する３つのレーザ干渉計（いずれも不図示）
が各移動鏡との距離を計測することにより、レチクルス
テージ２のＸ、Ｙ、θＺ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置
が高精度に計測される。なお、レチクル微動ステージ１
８の材質として金属やコージェライトまたはＳｉＣから
なるセラミックスを用いることができる。

【００２８】図１に戻り、投影光学系ＰＬとして、ここ
では物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両
方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や
蛍石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子）から
なる１／４（または１／５）縮小倍率の屈折光学系が使
用されている。このため、レチクルＲに照明光が照射さ
れると、レチクルＲ上の回路パターンのうち、照明光で
照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射
し、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの
像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像
される。これにより、投影された回路パターンの部分倒
立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ
上の複数のショット領域のうち、１つのショット領域表
面のレジスト層に縮小転写される。

【００２９】投影光学系ＰＬの鏡筒部の外周には、該鏡
筒部に一体化されたフランジ２３が設けられている。そ
して、投影光学系ＰＬは、リアクションフレーム８の段
部８ｂに防振ユニット２４を介してほぼ水平に支持され
た鋳物等で構成された鏡筒定盤２５に、光軸方向をＺ方
向として上方から挿入されるとともに、フランジ２３が
係合している。なお、鏡筒定盤２５として、高剛性・低
熱膨張のセラミックス材を用いてもよい。

【００３０】フランジ２３の素材としては、低熱膨張の
材質、例えばインバー（Ｉｎｖｅｒ；ニッケル３６％、
マンガン０．２５％、および微量の炭素と他の元素を含
む鉄からなる低膨張の合金）が用いられている。このフ
ランジ２３は、投影光学系ＰＬを鏡筒定盤２５に対して
点と面とＶ溝とを介して３点で支持する、いわゆるキネ
マティック支持マウントを構成している。このようなキ
ネマティック支持構造を採用すると、投影光学系ＰＬの
鏡筒定盤２５に対する組み付けが容易で、しかも組み付
け後の鏡筒定盤２５および投影光学系ＰＬの振動、温度
変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという
利点がある。

【００３１】防振ユニット２４は、鏡筒定盤２５の各コ
ーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットにつ
いては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント２６
とボイスコイルモータ２７とが段部８ｂ上に直列に配置
された構成になっている。これら防振ユニット２４によ
って、ベースプレート１０およびリアクションフレーム
８を介して鏡筒定盤２５（ひいては投影光学系ＰＬ）に
伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようにな
っている。

【００３２】ステージ装置７は、図１から明らかなよう
に、ステージ装置４と投影光学系ＰＬとから分離してベ
ースプレート１０上に設けられている。ステージ装置７
は、ウエハステージ５、このウエハステージ５をＸＹ平
面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウエハ定盤
６、ウエハステージ５と一体的に設けられウエハＷを吸
着保持する試料台ＳＴ、これらウエハステージ５および
試料台ＳＴを相対移動自在に支持するＸガイドバーＸＧ
を主体に構成されている。ウエハステージ５の底面に
は、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エ
アパッド）２８が固定されており、これらのエアベアリ
ング２８によってウエハステージ５がウエハ定盤６上
に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上
支持されている。

【００３３】ウエハ定盤６は、ベースプレート１０の上
方に、防振ユニット２９を介してほぼ水平に支持されて
いる。防振ユニット２９は、ウエハ定盤６の各コーナー
に配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては
図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント３０とウエ
ハ定盤６に対して推力を付与するボイスコイルモータ３
１とがベースプレート１０上に並列に配置された構成に
なっている。これら防振ユニット２９によって、ベース
プレート１０を介してウエハ定盤６に伝わる微振動がマ
イクロＧレベルで絶縁されるようになっている。

【００３４】図３に示すように、ＸガイドバーＸＧは、
Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向両
端には電機子ユニットからなる可動子３６，３６がそれ
ぞれ設けられている。これらの可動子３６，３６に対応
する磁石ユニットを有する固定子３７，３７は、ベース
プレート１０に突設された支持部３２、３２に設けられ
ている（図１参照、なお図１では可動子３６および固定
子３７を簡略して図示している）。そして、これら可動
子３６および固定子３７によってムービングコイル型の
リニアモータ３３、３３が構成されており、可動子３６
が固定子３７との間の電磁気的相互作用により駆動され
ることで、ＸガイドバーＸＧはＹ方向に移動するととも
に、リニアモータ３３、３３の駆動を調整することでθ
Ｚ方向に回転移動する。すなわち、このリニアモータ３
３によってＸガイドバーＸＧとほぼ一体的にウエハステ
ージ５（および試料台ＳＴ、以下単にウエハステージ５
と称する）がＹ方向およびθＺ方向に駆動されるように
なっている。なお、ウエハステージ５は、Ｙ方向の移動
にはガイド部材を有さないガイドレスステージとなって
いるが、ウエハステージ５のＸ方向の移動に関しても適
宜ガイドレスステージとすることができる。

【００３５】ウエハステージ５は、ＸガイドバーＸＧと
の間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石および
アクチュエータからなる磁気ガイドを介して、Ｘガイド
バーＸＧにＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持
されている。また、ウエハステージ５は、Ｘガイドバー
ＸＧに埋設された固定子３５ａを有するＸリニアモータ
３５による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動され
る。なお、Ｘリニアモータの可動子は図示していない
が、ウエハステージ５に取り付けられている。

【００３６】ウエハステージ５の上面には、ウエハホル
ダ４１を介してウエハＷが真空吸着等によって固定され
る（図１参照、図３では図示略）。また、ウエハステー
ジ５のＸ方向の位置は、投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固
定された参照鏡４２を基準として、ウエハステージ５の
一部に固定された移動鏡４３の位置変化を計測するレー
ザ干渉計４４によって所定の分解能、例えば０．５〜１
ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに計測される。なお、
上記参照鏡４２、移動鏡４３、レーザ干渉計４４とほぼ
直交するように配置された不図示の参照鏡、レーザ干渉
計および移動鏡によってウエハステージ５のＹ方向の位
置が計測される。なお、これらレーザ干渉計の中、少な
くとも一方は、測長軸を２軸以上有する多軸干渉計であ
り、これらレーザ干渉計の計測値に基づいてウエハステ
ージ５（ひいてはウエハＷ）のＸＹ位置のみならず、θ
回転量あるいはこれらに加え、レベリング量をも求める
ことができるようになっている。

【００３７】また、図４に示すように、ＸガイドバーＸ
Ｇの−Ｘ方向側には、ボイスコイルモータで構成された
Ｘトリムモータ（リニアモータ）３４の可動子（一方の
部材）３４ａが取り付けられている。Ｘトリムモータ３
４は、Ｘリニアモータ３５の固定子としてのＸガイドバ
ーＸＧとリアクションフレーム８との間に介装されてお
り、間隔をあけて配置された一対の磁石６１、６１を有
する固定子３４ｂはリアクションフレーム８に設けられ
ている。このため、ウエハステージ５をＸ方向に駆動す
る際の反力は、Ｘトリムモータ３４によりリアクション
フレーム８に伝達され、さらにリアクションフレーム８
を介してベースプレート１０に伝達される。なお、実際
にはＸトリムモータ３４は、リニアモータ３３を挟んだ
Ｚ方向両側に配置されているが、図１、図３では便宜上
＋Ｚ側のＸトリムモータ３４のみ図示している。

【００３８】可動子３４ａは、ＸガイドバーＸＧにＺ方
向に沿って取り付けられる基盤６７と、図５に示すよう
に、基端部６３ａを基盤６７に締結固定され当該基盤６
７からＸＹ平面に沿って−Ｘ方向に突設されたモールド
コイル（コイル体）６３と、モールドコイル６３の周囲
を囲みモールドコイル６３との間に冷却媒体（温度調整
用媒体）を流動させるための流路６６を形成するキャン
（包囲部材）６５とから概略構成されている。

【００３９】キャン６５は、両端部においてパッキン等
のシール部材６８を介して取付ネジ等の締結部材６９
（図４参照）により基盤６７に締結固定されている。モ
ールドコイル６３は、図６に示す平面視０字状のコイル
７０と、コイル７０を固めて整形するエポキシ樹脂等の
合成樹脂で構成されるモールド体７１とから構成されて
おり、基端部６３ａにおいて冷却媒体の漏洩を防ぐシー
ル部材７２、７２を介在させてキャン６５と当接状態で
締結されている。

【００４０】また、モールドコイル６３は、長さ方向
（Ｙ方向）に沿って、基端部６３ａ側のキャン６５との
当接部を始端とする長さＳに亘って流路６６に臨む表面
が、コイル７０が露出しない程度に欠落した凹条７３を
有している。そして、流路６６においては、凹条７３に
よって構成されモールドコイル６３とキャン６５との間
の流路幅が拡がった断面形状の主流路部６６ａと、主流
路部６６ａよりも先端側（−Ｘ側）で流路幅の狭い副流
路部６６ｂとが形成されている。なお、以下の説明で
は、モールドコイル６３とキャン６５との間の隙間長を
単に流路幅と称する。

【００４１】この主流路部６６ａは、流路６６の流路幅
が一定の場合にキャン６５の表面温度分布の高温部分に
配置されるため、その断面形状は上記表面温度分布に基
づいて決定される。ここでは、予め行った実験やシミュ
レーションの結果に基づいて、長さＳがモールドコイル
６３の全幅の１／３程度に設定されている（従って、主
流路部６６ａの長さＳと副流路部６６ｂの長さは、約
１：２に設定されている）。なお、これら流路幅は、モ
ールドコイル６３の両面から互いに所定間隔で突設され
る複数の支持部７４（図６参照）がキャン６５に当接・
支持することで所定の値に保持される。また、主流路部
６６ａの断面形状は、長さＳの範囲内において一定の流
路幅を有する断面形状に限られず、例えば上記表面温度
分布に基づいて、基端部６３ａ側の流路幅が広く、先端
側（−Ｘ側）に向かうに従って漸次流路幅が減少する断
面形状としてもよい。

【００４２】また、可動子３４ａには、冷却媒体を供給
・排出するための配管７５（図４参照；この図では供給
側のみ図示）がＹ方向両端側に接続されている。そし
て、配管７５を介して供給・排出される冷却媒体の流入
口７６及び流出口７７は、いずれも主流路部６６ａに臨
ませて形成されている。また、流入口７６及び流出口７
７を通じて供給、排出される冷却媒体は、不図示の温調
機により温度及び流量を調整されて、可動子３４ａに供
給される。なお、冷却媒体としては、ＨＦＥ（ハイドロ
・フルオロ・エーテル）やフロリナートを用いることが
可能だが、本実施の形態では地球温暖化係数が低く、オ
ゾン破壊係数がゼロであるため、地球環境保護の観点か
らＨＦＥを用いている。

【００４３】図１に戻り、投影光学系ＰＬのフランジ２
３には、異なる３カ所に３つのレーザ干渉計４５が、ウ
エハ定盤６とのＺ方向の相対位置を検出するための検出
装置として固定されている（ただし、図１においてはこ
れらのレーザ干渉計のうち１つが代表的に示されてい
る）。各レーザ干渉計４５に対向する鏡筒定盤２５の部
分には、開口２５ａがそれぞれ形成されており、これら
の開口２５ａを介して各レーザ干渉計４５からＺ方向の
レーザビーム（測長ビーム）がウエハ定盤６に向けて照
射される。ウエハ定盤６の上面の各測長ビームの対向位
置には、反射面がそれぞれ形成されている。このため、
上記３つのレーザ干渉計４５によってウエハ定盤６の異
なる３点のＺ位置がフランジ２３を基準としてそれぞれ
計測される（図１においては、測長ビームがウエハステ
ージ５の手前を通過する状態を示している）。なお、ウ
エハステージ５の上面に反射面を形成して、この反射面
上の異なる３点のＺ方向位置を投影光学系ＰＬまたはフ
ランジ２３を基準として計測する干渉計を設けてもよ
い。

【００４４】次に、上記のように構成された露光装置の
中、まずステージ装置７の動作について説明する。リニ
アモータ３３、３５の駆動によりウエハステージ５が移
動した際には、レーザ干渉計４４等の計測値に基づい
て、ウエハステージ５の移動に伴う重心の変化による影
響をキャンセルするカウンターフォースを防振ユニット
２９に対してフィードフォワードで与え、この力を発生
するようにエアマウント３０およびボイスコイルモータ
３１を駆動する。また、ウエハステージ５とウエハ定盤
６との摩擦が零でない等の理由で、ウエハ定盤６の６自
由度方向の微少な振動が残留した場合にも、上記残留振
動を除去すべく、エアマウント３０およびボイスコイル
モータ３１をフィードバック制御する。

【００４５】そして、ウエハステージ５のＸ方向の移動
に伴う反力は、Ｘトリムモータ３４を介してリアクショ
ンフレーム８に伝達される。このとき、Ｘトリムモータ
３４では、上記反力に相当する推力を出力するために可
動子３４ａのコイル７０に通電されることでコイル７０
を介してモールドコイル６３が発熱する。モールドコイ
ル６３で生じた熱は、流入口７６から流入して流路６６
を流動する冷却媒体によって吸収（吸熱）され、冷却媒
体が流出口７７から流出することで排熱されるが、その
一部は冷却媒体を介してキャン６５に伝熱される。

【００４６】また、モールドコイル６３で生じた熱は、
基端部６３ａ近傍においてキャン６５に直接伝熱される
とともに、基盤６７を介して間接的にキャン６５に伝熱
される。そのため、キャン６５に伝熱される熱量は、先
端部に比較して基端部６３ａ側の方が相対的に大きくな
る。ここで、冷却媒体が流動する流路６６は、主流路部
６６ａが副流路部６６ｂに対して流路幅が拡がっている
ため、冷却媒体の流動抵抗が小さくなる。そのため、主
流路部６６ａにおいて単位時間当たりに流動する冷却媒
体の量が副流路部６６ｂに比較して多くなり、結果とし
て副流路部６６ｂよりも多くの熱量を吸収することがで
きる。従って、基端部６３ａ側の方がキャン６５に伝熱
される熱量が大きくなる場合でも、主流路部６６ａを流
動する冷却媒体による吸熱量も上記伝熱量に応じて大き
くすることで、キャン６５の表面温度分布を均一にでき
る。

【００４７】続いて、露光装置１における露光動作につ
いて説明する。ここでは、予め、ウエハＷ上のショット
領域を適正露光量（目標露光量）で走査露光するための
各種の露光条件が設定されているものとする。そして、
いずれも不図示のレチクル顕微鏡およびオフアクシス・
アライメントセンサ等を用いたレチクルアライメント、
ベースライン計測等の準備作業が行われ、その後アライ
メントセンサを用いたウエハＷのファインアライメント
（ＥＧＡ；エンハンスト・グローバル・アライメント
等）が終了し、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列
座標が求められる。

【００４８】このようにして、ウエハＷの露光のための
準備動作が完了すると、アライメント結果に基づいてレ
ーザ干渉計４４の計測値をモニタしつつ、リニアモータ
３３、３５を制御してウエハＷの第１ショットの露光の
ための走査開始位置にウエハステージ５を移動する。そ
して、リニアモータ１５、３３を介してレチクルステー
ジ２とウエハステージ５とのＹ方向の走査を開始し、両
ステージ２、５がそれぞれの目標走査速度に達すると、
照明光学系ＩＵからの露光用照明光により、レチクルＲ
上の所定の矩形状の照明領域が均一な照度で照明され
る。この照明領域に対してレチクルＲがＹ方向に走査さ
れるのに同期して、この照明領域と投影光学系ＰＬに関
して共役な露光領域に対してウエハＷを走査する。

【００４９】そして、レチクルＲのパターン領域を透過
した照明光が投影光学系ＰＬにより１／５倍あるいは１
／４倍に縮小され、レジストが塗布されたウエハＷ上に
照射される。そして、ウエハＷ上の露光領域には、レチ
クルＲのパターンが逐次転写され、１回の走査でレチク
ルＲ上のパターン領域の全面がウエハＷ上のショット領
域に転写される。この走査露光時には、レチクルステー
ジ２のＹ方向の移動速度と、ウエハステージ５のＹ方向
の移動速度とが投影光学系ＰＬの投影倍率（１／５倍あ
るいは１／４倍）に応じた速度比に維持されるように、
リニアモータ１５、３３を介してレチクルステージ２お
よびウエハステージ５が同期制御される。

【００５０】レチクルステージ２の走査方向の加減速時
の反力は、固定子２０の移動により吸収され、ステージ
装置４における重心の位置がＹ方向において実質的に固
定される。また、レチクルステージ２と固定子２０とレ
チクル定盤３との３者間の摩擦が零でなかったり、レチ
クルステージ２と固定子２０との移動方向が僅かに異な
る等の理由で、レチクル定盤３の６自由度方向の微少な
振動が残留した場合には、上記残留振動を除去すべく、
エアマウント１２およびボイスコイルモータ１３をフィ
ードバック制御する。また、鏡筒定盤２５においては、
レチクルステージ２、ウエハステージ５の移動による微
振動が発生しても、６自由度方向の振動を求め、エアマ
ウント２６およびボイスコイルモータ２７をフィードバ
ック制御することによりこの微振動をキャンセルして、
鏡筒定盤２５を定常的に安定した位置に維持することが
できる。

【００５１】以上のように、本実施の形態では、キャン
６５の表面温度分布に基づいて流路６６の断面形状を設
定することで流動抵抗の異なる複数の流路を形成してい
るので、伝熱量が大きく温度分布が高温となる虞がある
基端部６３ａ側を流動する冷却媒体の量を多くする等、
キャン６５の表面温度分布に応じて吸熱量を調整するこ
とが可能になり、キャン６５の表面温度分布を容易に均
一化できる。その結果、温度分布の不均一に起因するキ
ャン６５の平均温度上昇を抑制することができ、温度上
昇により揺らぎが生じて計測精度が低下することを防止
できる。

【００５２】また、流路幅を大きくして主流路部６６ａ
を形成するためには、キャン６５の流路６６側表面を欠
落させたり、キャン６５が部分的に外側にオフセットし
た形状を持たせることも考えられるが、前者の場合は冷
却媒体による圧力でキャン６５が外側に膨出する虞があ
り、後者の場合も部分的にＺ方向の厚さが大きくなる。
そのため、固定子３４ｂ（の磁石６１）とのギャップを
一定に維持するために磁石６１、６１間の距離が大きく
なり、リニアモータとしての効率が低下する可能性があ
るが、本実施の形態では主流路部６６ａをモールドコイ
ル６３の表面を欠落させた凹条７３で形成しているの
で、固定子３４ｂとのギャップを大きくする必要がな
く、モータの効率低下を回避できる。

【００５３】図７は、本発明の第２の実施形態を示す図
である。この図において、図１乃至図６に示す第１の実
施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付
し、その説明を省略する。第１の実施形態では主流路部
６６ａを凹条７３によって形成したが、第２の実施形態
では冷却媒体の流入側及び流出側端部に設けたテーパ形
状によって、冷却媒体の流動する方向に沿って断面形状
が変化する流路を形成している。

【００５４】即ち、図７に示すように、モールドコイル
６３は、冷却媒体の流動方向（Ｙ方向）の端部におい
て、当該端部に向かうに従って漸次薄くなるテーパ部７
８ａ、７８ｂが形成されることで主流路部６６ａが構成
され、図中、二点鎖線で示すように、端部にテーパが形
成されない矩形断面のモールドコイル６３により副流路
部６６ｂが構成される。なお、このテーパ部７８ａ、７
８ｂは、図５に示す長さＳの範囲に亘って形成される。

【００５５】上記の構成では、副流路部６６ｂにおける
流路幅は一定であるが、主流路部６６ａにおける流路幅
はテーパ部７８ａ、７８ｂにおいて副流路部６６ｂより
も大きくなる。そのため、主流路部６６ａは、副流路部
６６ｂに比較して流路６６に流入した冷却媒体の流動抵
抗が小さくなり、単位時間当たりに流動する冷却媒体の
量が多くなる。その結果、上記第１の実施形態と同様の
作用・効果が得られることに加えて、モールドコイル６
３を欠落させる範囲が凹条のように長さ方向に亘るので
はなく部分的なので、モールドコイル６３の強度低下を
防止できるとともに、製造上、広範囲に凹条を形成する
のが困難な場合にも容易に主流路部を形成することが可
能である。

【００５６】なお、上記第２の実施形態では、モールド
コイル６３の端部に傾斜面を有するテーパ部７８ａ、７
８ｂを設けることで主流路部を形成したが、端部に向か
うに従って漸次流路幅が大きくなる構成であれば、傾斜
面ではなく断面円弧形状の円弧面であってもよく、さら
に角部に面取りを設ける構成としてもよい。また、上記
実施の形態では、モールドコイル６３に凹条やテーパ部
を設けることで主流路部を形成したが、上述したよう
に、リニアモータとしての効率低下の対策を採った場合
には、キャン６５の流路６６側表面を欠落させたり、キ
ャン６５が部分的に外側にオフセットした形状を持たせ
ることで流路幅を拡げた主流路部を形成することも可能
である。さらに、モールドコイル６３に欠落部（または
凹部）を形成することなく、モールドコイル６３とキャ
ン６５との間隔を一定に保つ支持部７４の配置密度を異
ならせることで、冷却媒体の流動抵抗を調整して主流路
部を形成する構成としてもよい。

【００５７】また、上記実施の形態では、ウエハステー
ジ５の移動に伴う反力を伝達するためのＸトリムモータ
３４に本発明のリニアモータを適用する構成としたが、
これに限定されるものではなく、例えばウエハステージ
５を走査方向に駆動するためのリニアモータ３３にも適
用可能である。さらに、本発明のリニアモータ及びステ
ージ装置をウエハステージ側に適用したが、レチクルス
テージ２に対しても適用可能である。また、本発明のリ
ニアモータは、上記実施の形態で採用したムービングコ
イル型に限られず、ムービングマグネット型にも適用可
能である。そして、上記実施の形態では、本発明のステ
ージ装置を露光装置におけるウエハステージに適用した
構成としたが、露光装置以外にも転写マスクの描画装
置、マスクパターンの位置座標測定装置等の精密測定機
器にも適用可能である。

【００５８】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス用の半導体ウエハＷのみならず、液晶ディス
プレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用の
セラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマス
クまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）
等が適用される。

【００５９】露光装置１としては、レチクルＲとウエハ
Ｗとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光す
るステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置
（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）の他に、
レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲの
パターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させる
ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステ
ッパー）にも適用することができる。

【００６０】露光装置１の種類としては、ウエハＷに半
導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用
の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露光装置
や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチ
クルなどを製造するための露光装置などにも広く適用で
きる。

【００６１】また、露光用照明光の光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）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ト（ＬａＢ₆）、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、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形
成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体
レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００６２】投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみなら
ず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、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Ｒ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。また、投影光学系
ＰＬを用いることなく、レチクルＲとウエハＷとを密接
させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ
露光装置にも適用可能である。

【００６３】ウエハステージ５やレチクルステージ２に
リニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）
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。また、各ステージ２、５
は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを
設けないガイドレスタイプであってもよい。

【００６４】各ステージ２、５の駆動機構としては、二
次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）と、二
次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電
磁力により各ステージ２、５を駆動する平面モータを用
いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニット
とのいずれか一方をステージ２、５に接続し、磁石ユニ
ットと電機子ユニットとの他方をステージ２、５の移動
面側（ベース）に設ければよい。

【００６５】以上のように、本願実施形態の露光装置１
は、本願特許請求の範囲に挙げられ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。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。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。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。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。

【００６６】半導体デバイスは、図８に示すように、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設
計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するス
テップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステ
ップ２０３、前述した実施形態の露光装置１によりレチ
クルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ
２０４、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）２０５、検
査ステップ２０６等を経て製造される。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では包囲部
材とコイル体とが締結状態にあっても包囲部材の表面温
度分布を容易に均一化できるとともに、揺らぎによる計
測精度の低下を防止できるという効果を奏する。また、
本発明では、モータの効率低下を回避できるとともに、
容易に主流路部を形成できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の露光装置の概略構成図である。

【図２】 同露光装置を構成するレチクルステージの
外観斜視図である。

【図３】 同露光装置を構成するウエハ側ステージ装
置の外観斜視図である。

【図４】 ウエハステージを構成するＸトリムモータ
の概略構成図である。

【図５】 Ｘトリムモータを構成する可動子の断面斜
視図である。

【図６】 同可動子の平面図である。

【図７】 第２の実施形態の可動子の部分断面図であ
る。

【図８】 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフ
ローチャート図である。

【図９】 従来技術によるリニアモータの一例を示す
概略構成図である。

【符号の説明】

Ｒ レチクル（マスク） Ｗ ウエハ（基板） １ 露光装置 ２ レチクルステージ（マスクステージ） ５ ウエハステージ（基板ステージ、ステージ） ７ ステージ装置 ３４ Ｘトリムモータ（リニアモータ、駆動手段） ３４ａ 可動子（一方の部材） ６３ モールドコイル（コイル体） ６５ キャン（包囲部材） ６６ 流路 ６６ａ 主流路部 ７０ コイル ７１ モールド体 ７３ 凹条

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０２Ｋ 9/19 Ｂ Ｈ０２Ｋ 9/19 41/03 Ａ 41/03 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ａ (72)発明者 森本 樹 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） 5F031 CA02 CA05 HA01 HA53 JA06 KA06 KA07 LA03 LA04 LA07 LA08 MA27 5F046 AA23 BA05 CC01 CC02 CC03 CC18 DA26 5H609 BB08 BB11 PP02 PP09 QQ05 QQ10 RR31 5H641 BB06 BB15 BB16 BB17 BB18 GG03 GG07 GG11 GG12 GG26 GG29 HH02 JA05 JA09 JB05 JB10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対移動する２つの部材の一方に設け
   られたコイル体と、該コイル体の周囲を囲む包囲部材
   と、前記包囲部材と前記コイル体との間に形成され温度
   調整用媒体が流動する流路とを備えたリニアモータにお
   いて、 前記流路は、前記包囲部材の温度分布に基づいて断面形
   状が決定されることを特徴とするリニアモータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリニアモータにおい
   て、 前記断面形状は、前記温度分布の温度の高さに応じて前
   記コイル体と前記包囲部材との間隔を拡げた形状である
   ことを特徴とするリニアモータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のリニアモータにおい
   て、 前記断面形状は、前記コイル体と前記包囲部材との少な
   くとも一方の前記流路に臨む個所に形成された凹条で構
   成された主流路部を有し、 前記主流路部は、前記温度分布における高温部分に配置
   されることを特徴とするリニアモータ。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載のリニアモータ
   において、 前記主流路部は、前記コイル体と前記包囲部材との当接
   部近傍に形成されることを特徴とするリニアモータ。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載
   のリニアモータにおいて、 前記断面形状は、前記温度調整用媒体が流動する方向に
   沿って前記流路の断面積が変化することを特徴とするリ
   ニアモータ。
6. 【請求項６】 請求項５記載のリニアモータにおい
   て、 前記コイル体はコイルと該コイルを固めて整形するモー
   ルド体とからなり、 前記断面形状は、前記コイル体の前記温度調整用媒体の
   流入側と流出側との少なくとも一方の端部を、当該端部
   に向かうに従って漸次前記モールド体の厚さを減じて、
   前記断面積を変化させることを特徴とするリニアモー
   タ。
7. 【請求項７】 平面内を移動可能なステージと、前記
   ステージを駆動する駆動手段とからなるステージ装置に
   おいて、 前記駆動手段は、請求項１から請求項６のいずれか１項
   に記載されたリニアモータであることを特徴とするステ
   ージ装置。
8. 【請求項８】 マスクステージに保持されたマスクの
   パターンを基板ステージに保持された基板に露光する露
   光装置において、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
   一方のステージとして、請求項７に記載されたステージ
   装置が用いられることを特徴とする露光装置。