JP2004260941A

JP2004260941A - Linear motor, stage device, and aligner

Info

Publication number: JP2004260941A
Application number: JP2003049664A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Totsu; 政浩戸津
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor where a coil inside the linear motor is efficiently cooled with a simple technology for a constant temperature, allowing precision temperature control. <P>SOLUTION: A linear motor 1 comprises a coil 13 and a can 12 for housing the coil 13, and is provided with a gap S1 in which a refrigerant C flows between the coil 13 and the can 12. A part of the gap S1 is provided with a regulation part 17 that deflects the flow direction of the refrigerant C to a prescribed direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却装置を備えたリニアモータ、及びリニアモータを用いたステージ装置並びに露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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（ウエハ、ガラスプレート等）が載置されるウエ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。リニアモータは、構造が簡単で部品数が少なく、また、動作精度が高く移動動作を迅速に行えるという利点を有しており、各ステージ装置に要求されるスループットや位置決め精度の向上が図れるためである。一方、リニアモータを構成するコイルに電流が供給されると、コイル自身の内部抵抗により発熱し、発生した熱がステージ装置に伝わって熱変形を起こす可能性がある。また、周囲の空間に空気の揺らぎを発生させ、ステージ装置の位置計測に用いられる光波干渉計の計測精度を低下させる可能性もある。そのため、ステージ装置に用いられるリニアモータは、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、例えば、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、この流路内に冷媒を流すものが知られている。更に、このようなリニアモータでは、リニアモータ全体を偏りなく均一に冷却して局部的な発熱を防止するために、キャン内に複数の流路を設ける等してコイルを均一に冷却させる技術がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５３６２３号公報（第４頁、第３図）
【特許文献２】
特開２００２−４４９３０号公報（第４頁、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような技術においても、例えば、冷媒の流れの方向が急激に変化する部分（例えば、冷媒の出入り口等）の周辺やキャン内の隅部では、冷媒の流れが滞り、コイルの冷却が不十分となってキャンの表面温度が局部的に高くなってしまい、リニアモータ全体を偏りなく均一に冷却して局部的な発熱を防止することは困難であった。また、冷媒の流れの方向が急激に変化する部分等では、冷媒の流れが乱流となって冷媒が攪拌されるため、冷媒の流速が低下して、キャンの表面温度が上昇してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、冷媒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を効率的に冷却して温度を均一にし、精度の高い温度調整を可能にしたリニアモータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のリニアモータおよび露光装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、コイル（１３）と、コイル（１３）を収容するキャン（１２）とを有し、コイル（１３）とキャン（１２）との間に冷媒（Ｃ）が流れる空隙（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を備えるリニアモータ（１，２，３）において、空隙（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の一部に、冷媒（Ｃ）の流れの方向を変更して所定の方向に規定する規定部（１７，２７，３７）が設けられるようにした。この発明によれば、流れの方向を変更して所定の方向に規定することにより、冷媒の流れが滞りやすい隅部等の冷媒の流れを円滑にして、冷媒の澱みの発生を抑えることができる。特に、冷媒の流れが急激に変化する部分に規定部を設けることにより、冷媒の流れの方向を規定部に沿って円滑に変化させて、流れの乱れや滞りの発生を抑えることができる。これにより、コイルを効率的に冷却して、キャンの表面の温度上昇を少なくすることができる。
【０００７】
また、規定部（１７，２７，３７）が、冷媒（Ｃ）の流れを前記変更された方向に沿って層流化するものでは、規定部が冷媒の流れを層流化することにより、コイルを効率的かつ均一に冷却できる。そして、冷媒からキャンに対しても熱が均一に伝わるので、キャンの表面の温度むらを抑えることができる。また、規定部（１７，２７，３７）が翼形状であるものでは、規定部に沿って流れた冷媒を規定部の後端部分で容易に層流化させることができる。また、規定部（１７，２７，３７）は、非磁性の非導電性材料で形成されているものでは、リニアモータ駆動時に渦電流の発生を防止し、推力に対する粘性抵抗を抑制することができる。また、空隙（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）に冷媒（Ｃ）を供給する冷媒入口（１５，２５，３５）と空隙（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）から冷媒（Ｃ）を排出する冷媒出口（１６，２６，３６）とを有し、規定部（１７，２７，３７）が冷媒入口（１５，２５，３５）と冷媒出口（１６，２６，３６）との少なくとも一方の近傍に配置されるものでは、流れの方向の変化が激しく、また、流れの澱みが発生しやすい冷媒入口付近及び冷媒出口付近に規定部を設けることにより、流路内から冷媒の澱みをなくして、局部的な温度上昇を防止することができる。また、空隙（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、冷媒入口（１５，２５，３５）から供給された冷媒（Ｃ）がリニアモータ（１，２，３）の発生する推力方向と平行な第１方向（Ｄ１）に流れた後、折り返し第１方向（Ｄ１）とは反対方向の第２方向（Ｄ２）に沿って冷媒出口（１６，２６，３６）まで流れるように形成されるものでは、上流から下流に向けて温度が上昇する温度分布を持つ冷媒を折り返して重ねるように流すことにより、コイルの各所において冷媒との熱交換を偏りなく行わせることができ、コイルを均一に冷却することができる。また、コイルが第１面（Ｆ１）と第１面（Ｆ１）の裏面である第２面（Ｆ２）とを有するコイル（１３）であり、空隙（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、冷媒（Ｃ）が第１面（Ｆ１）に沿って第１方向（Ｄ１）に流れ、第２面（Ｆ２）に沿って第２方向（Ｄ２）に流れるように形成されるものでは、コイルの第１面と第２面とを隔てるだけで容易に流路を形成できるので、装置の複雑化及び大型化を防止するとともに、コイルを均一に冷却することができる。また、キャン（１２）がリニアモータ（１，２，３）により駆動される被駆動体を取り付ける取付部（２９，３９）を有し、取付部（２９，３９）が、冷媒（Ｃ）が第１方向（Ｄ１）に流れている空隙（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）に対応して設けられるものでは、取付部が設けられる部分には温度の低い冷媒が流れるため、キャンの温度上昇が抑えられ、したがって、コイルの熱が取付部を介して被駆動体に伝わることを抑えることができる。これにより、被駆動体の熱変形等の弊害を防止できる。
【０００８】
第２の発明は、移動可能なステージとステージを駆動するリニアモータ（１，２，３）とを有するステージ装置（１００）において、リニアモータ（１，２，３）として第１の発明に係るリニアモータのうちいずれかのリニアモータ（１，２，３）が用いられるようにした。この発明によれば、温度勾配が少なく、温度むらの少ないリニアモータを用いることで、干渉計の計測誤差を減少させることができ、高精度な位置決め可能なステージを実現できる。
【０００９】
第３の発明は、マスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（２３０）と、基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（２５０）とを有し、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを基板（Ｗ）に露光する露光装置（２００）において、マスクステージ（２３０）と基板ステージ（２５０）の少なくとも一方に、第２の発明に係るステージ装置（１００）が用いられるようにした。この発明によれは、高精度の位置決めが可能なステージ装置を用いるので、マスクと基板との相対的な位置決めを高精度に行うことができ、高品質な製品を製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の係るリニアモータの第１の実施形態を図１から図３を用いて説明する。リニアモータ１は、コイルユニット１０と磁石ユニット５０とから構成される。図１はコイルユニット１０の断面図、図２はコイルユニット１０におけるスペーサ１４の断面図である。コイルユニット１０は、非磁性体の金属あるいは樹脂等からなるコイルベース１１と、非磁性体からなり中空の直方体の一面を開口させた形状を有するキャン１２とを備える。そして、キャン１２の開口部をコイルベース１１で塞ぐように固定される。キャン１２の内部には、コイル１３ａ〜１３ｃが一列に並べられて、キャン１２のＹ１方向に離間する側壁１２ａ，１２ｂと等しい間隔を空けて平行に配置される。コイル１３ａ〜１３ｃは、表面を樹脂等で固められて１枚の板状に形成される。そして、各コイル１３ａ〜１３ｃは、それぞれ上端及び下端に設けられたスペーサ１４を介してコイルベース１１及びキャン１２に固定される。スペーサ１４は、非磁性体であって非導体の金属、プラスチック等の樹脂、あるいはセラミックによって形成される。また、スペーサ１４は、コイル１３で発生した熱がコイルベース１１及びキャン１２に伝わらないように断熱部材として作用し、接着剤等でコイル１３及びキャン１２に固定される。
また、コイルベース１１には、空隙Ｓ１に冷媒Ｃを流入させるための冷媒入口１５と、空隙Ｓ１から冷媒Ｃを流出させるための冷媒出口１６が設けられる。冷媒入口１５は側壁１２ｃ側に配置され、一方、冷媒出口１６は側壁１２ｄ側に配置される。そして、冷媒入口１５及び冷媒出口１６には、それぞれ後述する冷却機構２６０と連結する配管（図示略）が接続されて、冷媒Ｃが空隙Ｓ１内を流れる。これにより、冷媒入口１５から流入した冷媒Ｃが、冷媒入口１５から＋Ｚ１方向に向かって流れ、次第に＋Ｘ１方向に流れの方向を変化させてコイル１３の表面に沿って流れ、更に流れの方向を−Ｚ１方向に変えて流れ、冷媒出口１６に向かう、略Ｕ字形の流路が形成される。
また、空隙Ｓ１内には、冷媒Ｃの流れを規定する規定部１７が複数設けられる。この規定部１７は、冷媒Ｃの流れの方向を所定の方向に変えるものであって、板状の部材で構成される。規定部１７は、冷媒入口１５や冷媒出口１６のように、冷媒Ｃの流れの方向が変化する部分に集中的に設けられる。また、規定部１７の形状は、所定の曲率を持った部材であり、その曲率と長さは、配置される場所ごとに調整される。そして、規定部１７は、コイル１３あるいはキャン１２に接着剤で固定される。なお、コイル１３の第２面Ｆ２側にも、第１面Ｆ１側と同様に規定部１７が設けられ、冷媒Ｃの流れが第１面Ｆ１側と第２面Ｆ２側で略同一となるように配置される。また、規定部１７は、冷媒Ｃの流れを整流するために、翼形状に形成される（図１参照）。翼形状とすることで、冷媒Ｃが規定部１７の周辺を流れると整流されて層流となる。また、規定部１７は、スペーサ１４と同様に非磁性体、非導体の断熱部材で構成される。規定部１７が、非磁性体、非導体で構成されるため、リニアモータ１の駆動時に渦電流の発生を防止し、推力に対する粘性抵抗を抑制することができる。そして、上述したスペーサ１４も、冷媒Ｃの流れを滞りなく円滑にさせるために流れの方向に平行となるような翼形状に形成される（図２参照）。
【００１１】
図３は磁石ユニット５０の斜視図である。磁石ユニット５０は、端面の形状がＵ字型でＸ１方向に延在する磁極ベース５１と、磁極ベース５１の内壁の一方に埋め込まれた界磁磁石群５２と、他方の内壁に埋め込まれた界磁磁石群５３とから構成されている。界磁磁石群５２は、露出磁極面がＮ極の界磁磁石５２Ｎと、露出磁極面がＳ極の界磁磁石５２Ｓとがストローク（Ｘ１）方向に交互に配列されて構成されている。また、界磁磁石群５３は、露出磁極面がＳ極の界磁磁石５３Ｓと、露出磁極面がＮ極の界磁磁石５３Ｎとがストローク方向に交互に配列されて構成されている。これにより、界磁磁石５２Ｎと界磁磁石５３Ｓとが、また、界磁磁石５２Ｓと界磁磁石５３Ｎとが、空隙を隔てて対向するように配置され、界磁磁石群５２と界磁磁石群５３により発生する磁界の方向が交互に並ぶようになる。
そして、コイルユニット１０と磁石ユニット５０とは、磁石ユニット５０の凹部にコイルユニット１０の凸部を所定の間隔で離間させつつ、嵌め合うように配置され、コイルユニット１０に通電することにより、推力が発生して、コイルユニット１０と磁石ユニット５０とがストローク（Ｘ１）方向に相対移動する。
【００１２】
次に、上述したリニアモータ１を用いたステージ装置１００について、図４を用いて説明する。図４はステージ装置１００の構成を示す斜視図である。ステージ装置１００は、ウエハＷを戴置するウエハステージ１１０と、ウエハステージ１１０をＸＹ平面内で駆動するＸ方向駆動部１２０及びＹ方向駆動部１３０と、定盤１０１とから構成される。Ｘ方向駆動部１２０は、定盤１０１上にＸ方向に延設されたＸガイド１２１と、定盤１０１上をＸガイド１２１に沿って移動するＸ方向移動体１２４と、Ｘ方向移動体１２４をＸ方向に移動させる第１Ｘリニアモータ１２２、第２Ｘリニアモータ１２３から構成される。Ｘガイド１２１は、定盤１０１のＹ方向端面の近傍にＸ方向に延設されてＸ方向の基準となる。Ｘ方向移動体１２４は、Ｘガイド１２１に近接して配置された第１Ｙガイド搬送体１２５と、この第１Ｙガイド搬送体１２５からＹ方向に間隔を開けて平行に配置された第２Ｙガイド搬送体１２６と、これら第１，第２Ｙガイド搬送体１２５，１２６を連結するとともにＹ方向に延設されてＹ方向の基準となるＹガイド１３１とから構成され、Ｘガイド１２１に沿ってＸ方向に移動可能に支持される。なお、Ｙガイド１３１は、後述するＹ方向駆動部１３０の一部でもある。第１Ｘリニアモータ１２２は、第１Ｘ固定子１２２ａと、この第１Ｘ固定子１２２ａに沿って移動する第１Ｘ可動子１２２ｂから構成され、第１Ｘ固定子１２２ａがＸガイド１２１側方に平行に延設される。第２Ｘリニアモータ１２３は、第２Ｘ固定子１２３ａと、この第２Ｘ固定子１２３ａに沿って移動する第２Ｘ可動子１２３ｂとから構成され、第２Ｘ固定子１２３ａが第２Ｙガイド搬送体１２６の側方に平行に延設される。そして、第１Ｘ可動子１２２ｂおよび第２Ｘ可動子１２３ｂが、それぞれ連結部材１２７，１２８を介してＸ方向移動体１２４に連結される。したがって、第１，第２Ｘ可動子１２２ｂ，１２３ｂを駆動することにより、Ｘ方向移動体１２４がＸガイド１３１に沿ってＸ方向に移動する。
【００１３】
Ｙ方向駆動部１３０は、ウエハステージ１１０をＹ方向に駆動する第１，第２Ｙリニアモータ１３２，１３３と、Ｙガイド１３１とから構成され、Ｘ方向移動体１２４上に設置される。
ウエハステージ１１０は、Ｙガイド１３１を上下から挟むようにして定盤１０１の上面に配置された天板１１１および底板１１２と、これら天板１１１と底板１１２とをＹガイド１３１の両側で連結する一対のＹ方向軸受体１１３，１１４とから構成され、Ｙガイド１３１に沿ってＹ方向に移動可能に支持される。第１Ｙリニアモータ１３２は、第１Ｙ固定子１３２ａと、この第１Ｙ固定子１３２ａに沿って移動する第１Ｙ可動子１３２ｂから構成され、第１Ｙ固定子１３２ａがＹガイド１３１のＸ方向の＋側に平行に延設される。同様に、第２Ｙリニアモータ１３３は、第２Ｙ固定子１３３ａと、この第２Ｙ固定子１３３ａに沿って移動する第２Ｙ可動子１３３ｂ（図示略）とから構成され、第２Ｙ固定子１３３ａがＹガイド１３１のＸ方向の−側に平行に延設される。そして、第１及び第２Ｙ可動子１３２ｂ，１３３ｂが、それぞれウエハステージ１１０に固定されるとともに、駆動されることによって、ウエハステージ１１０がＹガイド１３１に沿ってＹ方向に移動する。
なお、第１Ｘ，第２Ｘリニアモータ１２２，１２３、ならびに第１Ｙ，第２Ｙリニアモータ１３２，１３３はいずれも上述したリニアモータ１と略同一の構成を備え、磁石ユニット５０を可動子、コイルユニット１０を固定子として用いられる。
【００１４】
そして、ウエハステージ１１０には、天板１１１をＺ方向に移動させるとともに、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りに回転駆動可能なＺθ駆動部（図示略）が設けられ、更に天板１１１上には、ウエハＷを真空吸着する保持機構（図示略）が載置される。また、天板１１１のＸ方向端面の近傍にＸ座標移動鏡１１５が延設され、同様にＹ方向端面の近傍にＹ座標移動鏡１１６が延設される。そして、Ｘ座標計測用レーザ干渉計１０５及びＹ座標計測用レーザ干渉計１０６からＸ座標移動鏡１１５及びＹ座標移動鏡１１６に測長レーザが照射され、その反射光をＸ座標計測用レーザ干渉計１０５及びＹ座標計測用レーザ干渉計１０６が受光することにより、ウエハステージ１１０のＸ方向、Ｙ方向の位置が常時検出される。
【００１５】
次に、上述したステージ装置１００を用いた露光装置２００について、図５を用いて説明する。図５は走査露光型の露光装置２００の概念図である。この露光装置２００は、レーザユニット２１０、レーザユニット２１０から射出されたレーザ光を回路パターンが形成されたレチクル（マスク）Ｒに向けて照射する照明光学系２２０、レチクルＲを保持するとともに所定方向に走査するレチクルステージ（マスクステージ）２３０、照明光学系２２０により照明されたレチクルＲのパターン像を感光性のウエハ（基板）Ｗに縮小投影する投影光学系２４０、ウエハＷを保持するとともにＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向の２方向に走査するウエハステージ（基板ステージ）２５０、各リニアモータを冷却する冷却機構２６０、およびこれら各機器を制御する主制御系２７０等から構成される。
【００１６】
レーザユニット２１０は、露光用光源と複数の光学部材（いずれも図示略）から構成され、レーザ光を伝送する鏡筒（図示略）を通じて照明光学系２２０にレーザ光を照射する。露光光としては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ２エキシマレーザ光、金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ランプの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等が用いられる。
【００１７】
照明光学系２２０は、ミラー２２１、フライアイレンズ、視野絞り（いずれも図示略）を含む複数の光学部材から構成される。レーザユニット２１０から照射されたレーザ光は、ミラー２２１で反射された後、レチクルステージ２３０上に保持されたレチクルＲ上の所定の照明領域内に均一な照度分布で照射される。
【００１８】
レチクルステージ２３０は、載置されたレチクルＲをＸ方向すなわち走査方向に駆動するリニアモータからなるレチクルステージ駆動機構（図示略）を備えており、このリニアモータには、上述したリニアモータ１が用いられる。また、レチクルステージ２３０には、位置検出装置であるレーザ干渉計２３１から照射されるレーザ光を反射する移動鏡２３２が固定されており、レチクルステージ２３０のステージ移動面内の位置が常時検出される。そして、レーザ干渉計２３１に検出されたレチクルステージ２３０の位置情報は、主制御系２７０に送られる。
【００１９】
投影光学系２４０は、複数の投影レンズ（図示略）から構成され、所定の投影倍率β（βは、例えば１／５）を有する。そして、照明光学系２２０によりレチクルＲの照明領域が照明されると、投影光学系２４０を介してレチクルＲのパターン像の縮小像がウエハＷ上の被露光領域に結像される。
【００２０】
ウエハステージ２５０は、上述したステージ装置１００と略同一の構成を備える。ＸＹステージ２５１に設けられた反射鏡２５２に対してレーザ干渉計２５３から測長レーザを照射して、ウエハステージ２５１のＸ方向、Ｙ方向の位置が常時検出される。そして、その情報は主制御系２７０に送られる。
【００２１】
また、ウエハステージ２５０及びレチクルステージ２３０に用いられる各リニアモータを冷却する冷却機構２６０が設けられる。冷却機構２６０から各リニアモータに対して冷媒Ｃを供給、回収する配管が設置され、主制御系２７０からの指示に応じて、フッ素不活性液体等の冷媒Ｃを各リニアモータに設けた流路に流し、発熱する部位と冷媒Ｃとの間で熱交換を行わせることによって各リニアモータで生じた熱を回収する。
【００２２】
主制御系２７０は、レーザ干渉計２３１，２５３等からの各種情報及び主制御系２７０に予め記憶されている各種パラメータに基づいて露光装置２００を統括的に制御する。例えば、レチクルステージ２３０の位置情報に基づいてレチクルステージ駆動機構を駆動してレチクルステージ２３０を走査方向に移動させたり、ウエハステージ２５０の位置情報に基づき、ウエハステージ２５０をＸＹ方向に移動させたりする。また、冷却機構２６０を制御して、各リニアモータに冷媒Ｃを供給及び回収して冷却させる。
【００２３】
次に、リニアモータ１、ステージ装置１００、露光装置２００の動作について説明する。リニアモータ１を駆動するためにコイルユニット２０に電源を供給するとコイル１３が発熱するので、リニアモータ１を用いたステージ装置１００、あるいは露光装置２００においては、この熱の影響により熱変形を起こしたり、発熱による空気の揺らぎがリニアモータ１のコイルユニット１０と磁石ユニット５０の相対位置を検出するレーザ干渉計１０５，１０６，２３１，２５３の計測に影響を与えたりしないように、冷却機構２６０を駆動してリニアモータ１に向けて冷媒Ｃを流して冷却させる。
ここで、リニアモータ１に供給された冷媒Ｃの流れについて説明する。リニアモータ１に流された冷媒Ｃは、冷媒入口１５からキャン１２内の空隙Ｓ１に流入し、キャン１２の空隙Ｓ１を略Ｕ字に流れて、冷媒出口１６から流出する（図１参照）。そして、冷媒入口１５付近では、規定部１７ａにより、冷媒Ｃの流れの方向を強制的に規定され、隅部Ｍにも冷媒Ｃが流れる。従来のコイルユニットでは、図６に示すような隅部Ｍにおいて冷媒の流れが滞りやすく、澱みが発生していた。この澱み部分では冷媒Ｃの循環が円滑に行われないため、冷媒Ｃの温度が上昇してキャン１２の表面が局部的に上昇していた。しかし、規定部１７を設けることにより、冷媒Ｃの流れが滞りやすい隅部Ｍにも冷媒Ｃを強制的に流し込むことができ、他の部分と同様にコイル１３を冷却することができ、キャン１２の表面温度も均一化する。このようにして、冷媒入口１５付近では、冷媒Ｃの流れの滞りが解消されて、キャン１２が局部的に偏って発熱することが抑えられる。同様に、冷媒出口１６付近に規定部１７ｂを配置することにより、冷媒出口１６付近の隅部Ｍにも冷媒Ｃを強制的に流し込むことができ、コイル１３が均一に冷却される。以上のようにして、キャン１２の空隙Ｓ１から冷媒Ｃの澱みが解消されるので、コイル１３周辺を冷媒Ｃが円滑に流れてコイル１３の熱を均一に回収することができる。したがって、キャン１２が局部的に偏って発熱することが抑えられる。なお、規定部１７は、冷媒入口１５及び冷媒出口１６付近のみならず、冷媒入口１５と冷媒出口１６との中間部分等にも設置してもよい。
また、規定部１７が翼形状に形成されていることから、冷媒Ｃの流れに対する抵抗が低く抑えられ、規定部１７に沿って流れた冷媒Ｃが規定部１７の下流側で乱流にならず、層流化されて流れるためコイル１３を効率的に冷却される。すなわち、冷媒Ｃの流れが乱流の場合には、冷媒Ｃが攪拌されるために冷媒Ｃの流速が低下してコイル１３の冷却効率が低下しまうとともに、温度境界層の発達が早く、キャン１２にすぐに到達するため、キャン１２の温度が上昇してしまうが、層流の場合には、流速の低下が少ないのでコイル１３を効率的に冷却できるとともに、温度境界層の発達が遅く、キャン１２への到達が遅いため、キャン１２の温度上昇を抑えることができる。また、冷媒Ｃの流れが層流の場合、冷媒Ｃには、上流から下流に向けて漸次温度が上昇する温度勾配が生じる。そして、その温度勾配に対応するようにキャン１２の表面には下流に向けて一様に漸次温度が上昇する温度分布が発生する。一方、冷媒Ｃの流れが乱流の場合には、冷媒Ｃが攪拌されながら流れるため、全体としては下流に向けて温度が上昇するが、冷媒Ｃの高温部と低温部が入り乱れた状態となり、キャン１２の表面の温度分布が不均一で変動しやすいものとなる。このため、層流の場合の方が、乱流の場合に比べて、キャン１２の表面の温度を管理しやすく、干渉計等への熱の影響を抑えやすい利点がある。
このようにして干渉計等への熱の影響が抑えられるので、ステージ装置１００の位置決めを高精度に行うことができる。また、露光装置２００は、レチクルＲ、ウエハＷの位置決めを高速且つ高精度に行うことが可能となり、処理能力を向上させつつ、高品質のデバイスを製造することができる。
【００２４】
次に、本発明の係るリニアモータの第２の実施形態について、図７を用いて説明する。リニアモータ２は、コイルユニット２０と磁石ユニット５０とから構成され、磁石ユニット５０はリニアモータ１で用いられるものと同一である。図７はコイルユニット２０の断面図であり、第１実施形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付してある。なお、コイルベース１１には、リニアモータ２により駆動される被駆動体を取り付ける取付部２９が設けられる。コイルユニット２０では、冷媒入口２５及び冷媒出口２６がキャン１２の側壁１２ｃにＺ１方向に並べて設けられる。そして、冷媒Ｃの流路を形成する隔壁２８が設けられる。隔壁２８は、側壁１２ｃから、冷媒入口２５と冷媒出口２６を隔てるともに、コイル１３を上部と下部に分割するようにして、コイル１３ｃの端部付近まで延設される。また、コイル１３の第２面Ｆ２側にも同様な隔壁２８が設けられる。そして、上部側の空隙Ｓ２と下部側の空隙Ｓ２とは、コイル１３ｃと側壁１２ｄとの間で連通している。なお、隔壁２８は、非磁性体、非導体の部材で形成される。したがって、冷媒Ｃが冷媒入口２５からコイル１３の下部を横切る（第１方向Ｄ１）ように流れ、側壁１２ｄ付近でコイル１３の下部側から上部側に流れ、コイル１３の上部側を先程とは反対の方向（第２方向Ｄ２）にコイル１３を横切るように流れて冷媒出口２６から流出する流路が形成される。
更に、空隙Ｓ２には、冷媒入口２５、冷媒出口２６付近、及び折り返し付近に規定部２７が複数設けられる。規定部２７は、規定部１７と同一の材質で構成され、同じく翼形状に形成される。また、スペーサ２４は、スペーサ１４と同一の材質で構成され、上流から下流に向けた翼形状に形成されて流れを層流化する。したがって、上部側のスペーサ２４ａと下部側のスペーサ２４ｂとは、相反する方向を向くように設置される。
【００２５】
これにより、リニアモータ２に供給された冷媒Ｃは、冷媒入口２５からコイル１３の下部を横切る（推力方向と平行：第１方向Ｄ１）ように流れ、側壁１２ｄ付近でコイル１３の下部側から上部側に折り返して流れ、コイル１３の上部側を先程とは反対の方向（第２方向Ｄ２）にコイル１３を横切るように流れて冷媒出口２６に向かって流れる。そして、規定部２７により、冷媒入口２５、冷媒出口２６、折り返し付近の流れの方向が規定されて、また、層流化されて円滑に流れる。特に、折り返し付近では、冷媒Ｃの流れの方向が激しく変化するため、乱流となりやすく、また、澱みが発生しやすい。そのため、規定部２７を設けることにより、澱みの発生を抑えて、冷媒Ｃの流れを円滑にすることができる。なお、同様に、スペーサ２４も冷媒Ｃの流れの方向を規定し、層流化する。
また、冷媒Ｃは冷媒入口２５から冷媒出口２６に向けて流れながらコイル１３から熱を回収するので、上流から下流に向けて温度が上昇する温度勾配が生じている。したがって、このような温度勾配を有する冷媒Ｃを第１方向Ｄ１に流した後に折り返し第２方向Ｄ２に流すことにより、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の温度勾配が相反するので、各コイル１３と接する冷媒Ｃの平均温度が均一化して、コイル１３を平均的に冷却できるようになる。そして、取付部２９が設けられるコイルベース１１付近の空隙Ｓ２には、第２方向Ｄ２に流れる冷媒Ｃよりも温度の低い冷媒Ｃが第１方向Ｄ１に向けて流れているため、取付部２９の温度は低く維持される。そのため、取付部２９に取り付けられている被駆動体、例えば、テーブル装置１００への熱の伝達を最小限にすることができ、テーブル装置１００の熱変形を防止できる。また、冷媒Ｃをコイル１３ａ〜１３ｃの配列方向（Ｘ１方向）一端部から供給し、他端部で折り返すように流しているため、コイル１３ａ〜１３ｃの配列方向に沿った方向におけるコイルベース１１（取付部２９）の温度勾配を、同じ量の冷媒Ｃを一方向のみに流す場合と比べて約１／２にすることができる。そのため、例えば、テーブル装置１００の熱変形を更に抑制することができる。
なお、リニアモータ２が、ムービングコイル形式のリニアモータの場合には、キャン１２の表面温度が高い部分が磁石ユニット５０の凹部の奥側に配置されるために熱がこもりやすいという問題を解決するために、磁石ユニット５０の磁極ベース５１に複数の通気孔を設けて温度が上昇した空気を吸引し、排出することにより、レーザ干渉計１０５，１０６，２３１，２５３の計測に影響を及ぼす空気の揺らぎを防止することが考えられる。
【００２６】
次に、本発明の係るリニアモータの第３の実施形態について、図８を用いて説明する。リニアモータ３は、コイルユニット３０と磁石ユニット５０とから構成され、磁石ユニット５０はリニアモータ１，２で用いられるものと同一である。図８はコイルユニット３０の断面図であり、第１実施形態及び第２実施形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付してある。
コイルユニット３０では、冷媒入口３５及び冷媒出口３６がキャン１２の側壁１２ｃにＹ１方向に並べて設けられる。そして、コイル１３の第１面Ｆ１側と第２面Ｆ２側とを隔てる隔壁３８が設けられる。隔壁３８は、側壁１２ｃから、冷媒入口３５と冷媒出口３６を隔てるともに、コイル１３の第１面Ｆ１側と第２面Ｆ２側とを隔てるようにして、コイル１３ｃの端部付近まで延設される。そして、第１面Ｆ１側の空隙Ｓ３と第２面Ｆ２側の空隙Ｓ３とは、コイル１３ｃと側壁１２ｄとの間で連通している。なお、隔壁３８は、非磁性体、非導体であり、熱抵抗の大きい部材で形成される。したがって、冷媒入口３５から、冷媒Ｃがコイル１３の第１面Ｆ１側を第１方向Ｄ１に向けて流れ、側壁１２ｄ付近で第１面Ｆ１側から第２面Ｆ２側に折り返し、第２面Ｆ２側を第２方向Ｄ２に向けて流れて冷媒出口３６から流出する流路が形成される。
更に、空隙Ｓ３には、冷媒入口３５、冷媒出口３６付近、及び折り返し付近に規定部３７が複数設けられる。規定部３７は、規定部１７，２７と同一の材質で構成され、同じく翼形状に形成される。なお、隔壁３８を介してコイル１３がキャン１２及びコイルベース１１に固定されるので、リニアモータ１，２で用いられるようなスペーサ１４，２４は存在しない。
【００２７】
これにより、リニアモータ３に供給された冷媒Ｃは、冷媒入口３５からコイル１３の第１面Ｆ１側を第１方向Ｄ１に向けて流れ、側壁１２ｄ付近で第１面Ｆ１側から第２面Ｆ２側に流れ、コイル１３の第２面Ｆ２側を第２方向Ｄ２に向けて流れて冷媒出口３６に向かう。そして、規定部３７により、冷媒入口３５、冷媒出口３６、折り返し付近の流れの方向が規定されて、また、層流化されて円滑に流れる。特に、折り返し付近では、冷媒Ｃの流れの方向が激しく変化するために乱流となりやすく、また、澱みが発生しやすいが、規定部３７を設けることにより、澱みの発生を抑えて冷媒Ｃの流れを円滑にすることができる。
また、冷媒Ｃは冷媒入口３５から冷媒出口３６に向けて流れながらコイル１３から熱を回収するので、上流から下流に向けて温度が上昇する温度勾配が生じている。したがって、このような温度勾配を有する冷媒Ｃを、第１面Ｆ１側を第１方向Ｄ１に向けて流した後に折り返し、第２面Ｆ２側を第２方向Ｄ２に向けて流すことにより、第１面Ｆ１側と第２面Ｆ２側の温度勾配が相反するので、コイル１３の各所における冷媒Ｃの平均温度が均一化され、コイル１３を平均的に冷却することができる。
そして、コイル１３の第一面Ｆ１側には、温度の低い冷媒Ｃが第１方向Ｄ１に向けて流れているため、第２面Ｆ２側に比べて温度は低く維持される。更に、冷媒Ｃをコイル１３ａ〜１３ｃの配列方向（Ｘ１方向）一端部から供給し、他端部で折り返すように流しているため、コイル１３ａ〜１３ｃの配列方向に沿った方向における側壁１２ａの温度勾配を、同じ量の冷媒Ｃを一方向にのみ流した場合と比べて約１／２にすることができる。
これらにより、温度変化を避けたい空間、例えば、レーザ干渉計１０５，１０６，２３１，２５３の光路の近傍にリニアモータ３を配置する場合であっても、温度の低い側壁１２ａ側を光路に面して配置することによってこれら光路の温度上昇及び温度勾配の発生を抑えることができ、レーザ干渉計１０５，１０６，２３１，２５３の計測精度に対するリニアモータ３の発熱の影響を小さくすることができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００２９】
上述したステージ装置１００、露光装置２００では、リニアモータ１，２，３のコイルユニット１０，２０，３０を固定子とし、磁石ユニット５０を可動子として用いたが、本発明は、これに限らず、コイルユニット１０，２０，３０を可動子とし、磁石ユニット５０を固定子として用いてもよい。
【００３０】
また、リニアモータ１，２，３として、推力方向と垂直な面における磁石ユニットの断面がコの字状である、いわゆる片持ちタイプのリニアモータについて説明したが、本発明は、これに限らず、磁石ユニットの断面がロの字状である、いわゆる両持ちタイプのリニアモータにも適用可能である。また、シャフトタイプのリニアモータに適用することもできる。
【００３１】
また、本発明が適用される露光装置として、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を用いてもよい。
【００３２】
また、本発明が適用される露光装置として、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を用いてもよい。
【００３３】
また、露光装置の用途としては半導体デバイス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広く適当できる。
【００３４】
また、本発明が適用される露光装置の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、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、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。さらに、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のいずれでもよい。
【００３５】
また、投影光学系としては、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（このとき、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。
【００３６】
また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、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を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００３７】
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００３８】
また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００３９】
また、本発明が適用される露光装置は、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。
【００４０】
また、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウエハを製造する工程、前述した実施形態の露光装置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工程、デバイス組み立て工程（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）、検査工程等を経て製造される。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、コイルと、コイルを収容するキャンとを有し、コイルとキャンとの間に冷媒が流れる空隙を備えるリニアモータにおいて、空隙の一部に、冷媒の流れの方向を変更して所定の方向に規定する規定部が設けられるようにした。これにより、流れの方向を変更して所定の方向に規定することにより、冷媒の流れが滞りやすい隅部等の冷媒の流れを円滑にして、冷媒の澱みの発生を抑えることができる。特に、冷媒の流れが急激に変化する部分に規定部を設けることにより、冷媒の流れの方向を規定部に沿って円滑に変化させて、流れの乱れや滞りの発生を抑えることができる。これにより、コイルを効率的に冷却して、キャンの表面の温度上昇を少なくすることができる。
【００４２】
また、規定部が、冷媒の流れを変更された方向に沿って層流化するようにしたので、規定部が冷媒の流れを層流化することにより、コイルを効率的かつ均一に冷却できる。そして、冷媒からキャンに対しても熱が均一に伝わるので、キャンの表面の温度むらを抑えることができる。また、規定部が翼形状であるようにしたので、規定部に沿って流れた冷媒を規定部の後端部分で容易に層流化させることができる。また、規定部は、非磁性の非導電性材料で形成されるようにしたので、リニアモータ駆動時に渦電流の発生を防止し、推力に対する粘性抵抗を抑制することができる。また、空隙に冷媒を供給する冷媒入口と空隙から冷媒を排出する冷媒出口とを有し、規定部が冷媒入口と冷媒出口との少なくとも一方の近傍に配置されるようにしたので、流れの方向の変化が激しく、また、流れの澱みが発生しやすい冷媒入口付近及び冷媒出口付近に規定部を設けることにより、流路内から冷媒の澱みをなくして、局部的な温度上昇を防止することができる。また、空隙が、冷媒入口から供給された冷媒がリニアモータの発生する推力方向と平行な第１方向に流れた後、折り返し第１方向とは反対方向の第２方向に沿って冷媒出口まで流れるように形成されるようにしたので、上流から下流に向けて温度が上昇する温度分布を持つ冷媒を折り返して重ねるように流すことにより、コイルの各所において冷媒との熱交換を偏りなく行わせることができ、コイルを均一に冷却することができる。また、コイルが第１面と第１面の裏面である第２面とを有するコイルであり、空隙が、冷媒が第１面に沿って第１方向に流れ、第２面に沿って第２方向に流れるように形成されるようにしたので、コイルの第１面と第２面とを隔てるだけで容易に流路を形成できるので、装置の複雑化及び大型化を防止するとともに、コイルを均一に冷却することができる。また、キャンがリニアモータにより駆動される被駆動体を取り付ける取付部を有し、取付部が、冷媒が第１方向に流れている空隙に対応して設けられるようにしたので、取付部が設けられる部分には温度の低い冷媒が流れるため、キャンの温度上昇が抑えられ、したがって、コイルの熱が取付部を介して被駆動体に伝わることを抑えることができる。これにより、被駆動体の熱変形等の弊害を防止できる。
【００４３】
第２の発明は、移動可能なステージとステージを駆動するリニアモータとを有するステージ装置において、リニアモータとして第１の発明に係るリニアモータのうちいずれかのリニアモータが用いられるようにした。これにより、温度勾配が少なく、温度むらの少ないリニアモータを用いることで、干渉計の計測誤差を減少させることができ、高精度な位置決め可能なステージを実現できる。
【００４４】
第３の発明は、マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを有し、マスクに形成されたパターンを基板に露光する露光装置において、マスクステージと基板ステージの少なくとも一方に、第２の発明に係るステージ装置が用いられるようにした。これにより、高精度の位置決めが可能なステージ装置を用いるので、マスクと基板との相対的な位置決めを高精度に行うことができ、高品質な製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コイルユニットの断面図である。
【図２】コイルユニットにおけるスペーサの断面図である。
【図３】磁石ユニットの斜視図である。
【図４】ステージ装置の構成を示す斜視図である。
【図５】走査露光型の露光装置の概念図である。
【図６】従来のコイルユニットを示す概念図である。
【図７】コイルユニットの断面図である。
【図８】コイルユニットの断面図である。
【符号の説明】
１，２，３リニアモータ
１２キャン
１３コイル
１５，２５，３５冷媒入口
１６，２６，３６冷媒出口
１７，２７，３７規定部
２９取付部
１００ステージ装置
２００露光装置
２３０レチクルステージ（マスクステージ）
２５０ウエハステージ（基板ステージ）
Ｃ冷媒
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３空隙
Ｆ１第１面
Ｆ２第２面
Ｄ１第１方向
Ｄ２第２方向
Ｒレチクル（マスク）
Ｗウエハ（基板）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear motor having a cooling device, a stage device using the linear motor, and an exposure device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display element, or the like, a reticle stage on which a mask (such as a reticle) is mounted or a wafer stage on which a photosensitive substrate (such as a wafer or a glass plate) is mounted. A linear motor is used as a driving unit (stage device). Linear motors have the advantages of a simple structure, a small number of parts, and high accuracy of movement and quick movement, which can improve the throughput and positioning accuracy required for each stage device. is there. On the other hand, when a current is supplied to the coil constituting the linear motor, heat is generated by the internal resistance of the coil itself, and the generated heat may be transmitted to the stage device to cause thermal deformation. Further, there is a possibility that air fluctuations are generated in the surrounding space, and the measurement accuracy of the light wave interferometer used for position measurement of the stage device is reduced. For this reason, the linear motor used in the stage device suppresses heat generation (temperature rise) during operation and forms, for example, a flow path of a cooling medium in a can containing a coil so as to be within a predetermined temperature. In addition, there is known a device in which a coolant flows in the flow path. Furthermore, in such a linear motor, in order to prevent the local linear heat generation by uniformly cooling the entire linear motor uniformly, a technique of uniformly cooling the coil by providing a plurality of flow paths in a can or the like is known. is there.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-253623 A (Page 4, FIG. 3)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-44930 (page 4, FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in such a technique, for example, around the portion where the direction of the flow of the refrigerant changes abruptly (for example, the entrance and exit of the refrigerant) and at the corner inside the can, the flow of the refrigerant is blocked, and the cooling of the coil becomes difficult. Insufficiently, the surface temperature of the can locally increased, and it was difficult to uniformly cool the entire linear motor evenly to prevent local heat generation. In addition, in a portion where the direction of the flow of the refrigerant rapidly changes, the flow of the refrigerant becomes turbulent and the refrigerant is stirred, so that the flow velocity of the refrigerant decreases and the surface temperature of the can increases. There was a problem.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a linear motor in which a coil is cooled by a refrigerant, the coil inside the linear motor is efficiently cooled to make the temperature uniform by a simple method, and the temperature of the linear motor is accurately adjusted. It is an object of the present invention to provide a linear motor capable of adjustment.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The linear motor and the exposure apparatus according to the present invention employ the following means in order to solve the above-mentioned problems.
The first invention has a coil (13) and a can (12) for accommodating the coil (13), and a gap (S1) through which the refrigerant (C) flows between the coil (13) and the can (12). , S2, S3), the flow direction of the refrigerant (C) is changed in a part of the air gaps (S1, S2, S3) so as to define the refrigerant in a predetermined direction. Parts (17, 27, 37) are provided. According to the present invention, by changing the direction of the flow and defining it in the predetermined direction, the flow of the refrigerant at a corner or the like where the flow of the refrigerant is likely to stagnate can be smoothed, and the generation of refrigerant stagnation can be suppressed. . In particular, by providing the defining portion in a portion where the flow of the refrigerant changes abruptly, the direction of the flow of the refrigerant can be smoothly changed along the defining portion, and the occurrence of turbulence and stagnation of the flow can be suppressed. As a result, the coil can be efficiently cooled, and the temperature rise on the surface of the can can be reduced.
[0007]
Further, when the defining portion (17, 27, 37) converts the flow of the refrigerant (C) into a laminar flow along the changed direction, the defining portion converts the flow of the refrigerant into a laminar flow, thereby forming a coil. Can be cooled efficiently and uniformly. In addition, since heat is uniformly transmitted from the refrigerant to the can, temperature unevenness on the surface of the can can be suppressed. Further, when the defining portion (17, 27, 37) has a wing shape, the refrigerant flowing along the defining portion can be easily laminarized at the rear end portion of the defining portion. Further, when the defining portions (17, 27, 37) are formed of a non-magnetic, non-conductive material, it is possible to prevent eddy currents from being generated when the linear motor is driven, and to suppress viscous resistance to thrust. . The refrigerant inlets (15, 25, 35) for supplying the refrigerant (C) to the gaps (S1, S2, S3) and the refrigerant outlets (16, 26) for discharging the refrigerant (C) from the gaps (S1, S2, S3). , 36), and the defining portion (17, 27, 37) is disposed near at least one of the refrigerant inlet (15, 25, 35) and the refrigerant outlet (16, 26, 36). Prevents local temperature rise by eliminating the refrigerant from the flow path by providing the regulation part near the refrigerant inlet and the refrigerant outlet where the flow direction changes drastically and the flow stagnation easily occurs. can do. The gaps (S1, S2, S3) are formed in a first direction parallel to the thrust direction in which the refrigerant (C) supplied from the refrigerant inlets (15, 25, 35) is generated by the linear motors (1, 2, 3). (D1), after being formed so as to flow to the refrigerant outlets (16, 26, 36) along the second direction (D2) opposite to the first direction (D1), By flowing the refrigerant having a temperature distribution in which the temperature rises toward the downstream in a folded manner, the heat exchange with the refrigerant can be performed evenly in various parts of the coil, and the coil can be cooled uniformly. . Further, the coil is a coil (13) having a first surface (F1) and a second surface (F2) which is a back surface of the first surface (F1), and the voids (S1, S2, S3) are formed by the refrigerant (C). ) Flows in the first direction (D1) along the first surface (F1) and flows in the second direction (D2) along the second surface (F2). Since the flow path can be easily formed simply by separating the first and second surfaces from each other, it is possible to prevent the device from becoming complicated and large, and to cool the coil uniformly. The can (12) has attachment portions (29, 39) for attaching a driven body driven by the linear motors (1, 2, 3), and the attachment portions (29, 39) are provided with a coolant (C). In the one provided corresponding to the gaps (S1, S2, S3) flowing in the first direction (D1), a low-temperature refrigerant flows in a portion where the attachment portion is provided, so that a rise in the temperature of the can is suppressed. Therefore, it is possible to prevent the heat of the coil from being transmitted to the driven body via the mounting portion. Thereby, adverse effects such as thermal deformation of the driven body can be prevented.
[0008]
A second invention relates to a stage apparatus (100) having a movable stage and a linear motor (1, 2, 3) for driving the stage, according to the first invention as the linear motor (1, 2, 3). One of the linear motors (1, 2, 3) is used. According to the present invention, by using a linear motor having a small temperature gradient and a small temperature unevenness, the measurement error of the interferometer can be reduced, and a stage capable of high-precision positioning can be realized.
[0009]
A third invention has a mask stage (230) for holding a mask (R) and a substrate stage (250) for holding a substrate (W), and the pattern formed on the mask (R) is In the exposure apparatus (200) for performing exposure, the stage device (100) according to the second invention is used for at least one of the mask stage (230) and the substrate stage (250). According to the present invention, since the stage device capable of high-precision positioning is used, the relative positioning between the mask and the substrate can be performed with high precision, and a high-quality product can be manufactured.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of a linear motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. The linear motor 1 includes a coil unit 10 and a magnet unit 50. FIG. 1 is a sectional view of the coil unit 10, and FIG. 2 is a sectional view of the spacer 14 in the coil unit 10. The coil unit 10 includes a coil base 11 made of a nonmagnetic metal or resin, and a can 12 made of a nonmagnetic material and having a hollow rectangular parallelepiped formed on one side. The can 12 is fixed so as to close the opening of the can 12 with the coil base 11. Inside the can 12, the coils 13a to 13c are arranged in a line, and are arranged in parallel at equal intervals to the side walls 12a and 12b of the can 12 separated in the Y1 direction. The coils 13a to 13c are formed into a single plate with the surface solidified with resin or the like. The coils 13a to 13c are fixed to the coil base 11 and the can 12 via spacers 14 provided at the upper and lower ends, respectively. The spacer 14 is made of a non-magnetic material, a non-conductive metal, a resin such as plastic, or a ceramic. The spacer 14 acts as a heat insulating member so that heat generated by the coil 13 is not transmitted to the coil base 11 and the can 12, and is fixed to the coil 13 and the can 12 with an adhesive or the like.
The coil base 11 is provided with a refrigerant inlet 15 for flowing the refrigerant C into the gap S1 and a refrigerant outlet 16 for flowing the refrigerant C from the gap S1. The coolant inlet 15 is arranged on the side wall 12c, while the coolant outlet 16 is arranged on the side wall 12d. The refrigerant inlet 15 and the refrigerant outlet 16 are connected to pipes (not shown) connected to a cooling mechanism 260 to be described later, and the refrigerant C flows through the gap S1. As a result, the refrigerant C flowing from the refrigerant inlet 15 flows from the refrigerant inlet 15 in the + Z1 direction, gradually changes the flow direction in the + X1 direction, flows along the surface of the coil 13, and further changes the flow direction to −. A substantially U-shaped flow path is formed that flows in the Z1 direction and flows toward the refrigerant outlet 16.
Further, a plurality of defining portions 17 for defining the flow of the refrigerant C are provided in the gap S1. The defining portion 17 changes the flow direction of the refrigerant C to a predetermined direction, and is formed of a plate-like member. The defining portion 17 is provided intensively at a portion where the flow direction of the refrigerant C changes, such as the refrigerant inlet 15 and the refrigerant outlet 16. The shape of the defining portion 17 is a member having a predetermined curvature, and the curvature and the length are adjusted for each place where the member is arranged. Then, the defining portion 17 is fixed to the coil 13 or the can 12 with an adhesive. In addition, the defining portion 17 is provided on the second surface F2 side of the coil 13 similarly to the first surface F1 side, so that the flow of the refrigerant C is substantially the same on the first surface F1 side and the second surface F2 side. Placed in Further, the regulating portion 17 is formed in a wing shape in order to rectify the flow of the refrigerant C (see FIG. 1). With the wing shape, when the refrigerant C flows around the defining portion 17, it is rectified and becomes laminar. The defining portion 17 is made of a non-magnetic and non-conductive heat insulating member, like the spacer 14. Since the defining portion 17 is made of a non-magnetic material and a non-conductor, it is possible to prevent eddy current from being generated when the linear motor 1 is driven, and to suppress viscous resistance to thrust. The above-mentioned spacer 14 is also formed in a wing shape that is parallel to the direction of the flow in order to smoothly and smoothly flow the refrigerant C (see FIG. 2).
[0011]
FIG. 3 is a perspective view of the magnet unit 50. The magnet unit 50 includes a magnetic pole base 51 having a U-shaped end surface extending in the X1 direction, a field magnet group 52 embedded in one of the inner walls of the magnetic pole base 51, and a field magnet embedded in the other inner wall. And a magnet magnet group 53. The field magnet group 52 includes a field magnet 52N having an exposed magnetic pole surface of an N pole and a field magnet 52S having an exposed magnetic pole surface of an S pole alternately arranged in the stroke (X1) direction. The field magnet group 53 includes a field magnet 53S having an exposed magnetic pole surface of an S pole and a field magnet 53N having an exposed magnetic pole surface of an N pole alternately arranged in the stroke direction. As a result, the field magnet 52N and the field magnet 53S are arranged so that the field magnet 52S and the field magnet 53N face each other with a gap therebetween, and the field magnet group 52 and the field magnet group are arranged. The direction of the magnetic field generated by 53 is arranged alternately.
The coil unit 10 and the magnet unit 50 are arranged so as to fit each other while the protrusions of the coil unit 10 are separated from the recess of the magnet unit 50 at a predetermined interval. Is generated, and the coil unit 10 and the magnet unit 50 relatively move in the stroke (X1) direction.
[0012]
Next, a stage device 100 using the above-described linear motor 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the stage device 100. The stage apparatus 100 includes a wafer stage 110 on which a wafer W is placed, an X-direction drive unit 120 and a Y-direction drive unit 130 for driving the wafer stage 110 in an XY plane, and a surface plate 101. The X-direction drive unit 120 includes an X guide 121 extending on the surface plate 101 in the X direction, an X-direction moving body 124 moving on the surface plate 101 along the X guide 121, and an X-direction moving body 124. It comprises a first X linear motor 122 and a second X linear motor 123 that move in the X direction. The X guide 121 extends in the X direction near the end surface of the surface plate 101 in the Y direction, and serves as a reference in the X direction. The X-direction movable body 124 includes a first Y-guide transport body 125 disposed in proximity to the X guide 121 and a second Y-guide transport body disposed in parallel with the first Y-guide transport body 125 at an interval in the Y-direction. 126, and a Y guide 131 which connects the first and second Y guide carriers 125 and 126 and extends in the Y direction and serves as a reference in the Y direction, and moves in the X direction along the X guide 121. Supported as possible. Note that the Y guide 131 is also a part of a Y direction driving unit 130 described later. The first X linear motor 122 includes a first X stator 122a and a first X mover 122b that moves along the first X stator 122a. The first X stator 122a extends parallel to the side of the X guide 121. Is done. The second X linear motor 123 includes a second X stator 123a and a second X mover 123b that moves along the second X stator 123a, and the second X stator 123a is located on a side of the second Y guide transport body 126. It is extended in parallel with. Then, the first X mover 122b and the second X mover 123b are connected to the X-direction moving body 124 via connecting members 127 and 128, respectively. Therefore, by driving the first and second X movers 122b and 123b, the X direction moving body 124 moves in the X direction along the X guide 131.
[0013]
The Y-direction driving unit 130 includes first and second Y linear motors 132 and 133 for driving the wafer stage 110 in the Y direction, and a Y guide 131, and is installed on the X-direction moving body 124.
The wafer stage 110 has a top plate 111 and a bottom plate 112 disposed on the upper surface of the platen 101 so as to sandwich the Y guide 131 from above and below, and a pair of Y plates connecting the top plate 111 and the bottom plate 112 on both sides of the Y guide 131. The directional bearings 113 and 114 are supported movably in the Y direction along the Y guide 131. The first Y linear motor 132 includes a first Y stator 132a and a first Y mover 132b that moves along the first Y stator 132a. The first Y stator 132a is located on the + side of the Y guide 131 in the X direction. It extends in parallel. Similarly, the second Y linear motor 133 includes a second Y stator 133a and a second Y mover 133b (not shown) that moves along the second Y stator 133a, and the second Y stator 133a is a Y guide. 131 extends in parallel to the − side in the X direction. Then, the first and second Y movers 132b and 133b are fixed to and driven by the wafer stage 110, respectively, so that the wafer stage 110 moves in the Y direction along the Y guide 131.
The first X and second X linear motors 122 and 123 and the first Y and second Y linear motors 132 and 133 have substantially the same configuration as the linear motor 1 described above. Is used as a stator.
[0014]
The wafer stage 110 is provided with a Zθ driving unit (not shown) that can move the top plate 111 in the Z direction and rotate around the X, Y, and Z axes (not shown). A holding mechanism (not shown) for vacuum-sucking the wafer W is mounted. An X-coordinate moving mirror 115 extends near the X-direction end face of the top plate 111, and a Y-coordinate moving mirror 116 similarly extends near the Y-direction end face. The X coordinate moving mirror 115 and the Y coordinate moving mirror 116 are irradiated with a length measuring laser from the X coordinate measuring laser interferometer 105 and the Y coordinate measuring laser interferometer 106, and the reflected light is reflected by the X coordinate measuring laser interferometer. The positions of the wafer stage 110 in the X and Y directions are constantly detected by receiving light from the laser interferometer 105 and the Y coordinate measuring laser interferometer 106.
[0015]
Next, an exposure apparatus 200 using the above-described stage apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram of a scanning exposure type exposure apparatus 200. The exposure apparatus 200 holds a laser unit 210, an illumination optical system 220 that irradiates a laser beam emitted from the laser unit 210 toward a reticle (mask) R on which a circuit pattern is formed, and holds the reticle R in a predetermined direction. A reticle stage (mask stage) 230 for scanning, a projection optical system 240 for reducing and projecting the pattern image of the reticle R illuminated by the illumination optical system 220 onto a photosensitive wafer (substrate) W, holding the wafer W and in the XY plane , A wafer stage (substrate stage) 250 that scans in two directions of the X direction and the Y direction, a cooling mechanism 260 that cools each linear motor, and a main control system 270 that controls these devices.
[0016]
The laser unit 210 includes an exposure light source and a plurality of optical members (all are not shown), and irradiates the illumination optical system 220 with laser light through a lens barrel (not shown) that transmits laser light. As the exposure light, for example, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, F2 excimer laser light, harmonics of a metal vapor laser or a YAG laser, or an ultraviolet bright line (g line, i line, etc.) of an ultra-high pressure mercury lamp Are used.
[0017]
The illumination optical system 220 includes a plurality of optical members including a mirror 221, a fly-eye lens, and a field stop (all not shown). The laser light emitted from the laser unit 210 is reflected by the mirror 221 and then applied to a predetermined illumination area on the reticle R held on the reticle stage 230 with a uniform illuminance distribution.
[0018]
The reticle stage 230 includes a reticle stage driving mechanism (not shown) composed of a linear motor that drives the mounted reticle R in the X direction, that is, the scanning direction. The linear motor 1 is used as the linear motor. Can be A moving mirror 232 that reflects a laser beam emitted from a laser interferometer 231 serving as a position detecting device is fixed to the reticle stage 230, and the position of the reticle stage 230 within the stage movement plane is constantly detected. . Then, the position information of reticle stage 230 detected by laser interferometer 231 is sent to main control system 270.
[0019]
The projection optical system 240 includes a plurality of projection lenses (not shown) and has a predetermined projection magnification β (β is, for example, １／). Then, when the illumination area of the reticle R is illuminated by the illumination optical system 220, a reduced image of the pattern image of the reticle R is formed on the exposure area on the wafer W via the projection optical system 240.
[0020]
Wafer stage 250 has substantially the same configuration as stage device 100 described above. The laser interferometer 253 irradiates the length measuring laser to the reflecting mirror 252 provided on the XY stage 251 to constantly detect the position of the wafer stage 251 in the X and Y directions. Then, the information is sent to the main control system 270.
[0021]
Further, a cooling mechanism 260 for cooling each linear motor used for the wafer stage 250 and the reticle stage 230 is provided. A pipe for supplying and recovering the refrigerant C from the cooling mechanism 260 to each linear motor is provided, and a flow path in which the refrigerant C such as a fluorine inert liquid is provided to each linear motor according to an instruction from the main control system 270. Then, the heat generated in each linear motor is recovered by causing heat exchange between the portion generating heat and the refrigerant C.
[0022]
The main control system 270 generally controls the exposure apparatus 200 based on various information from the laser interferometers 231 and 253 and various parameters stored in the main control system 270 in advance. For example, the reticle stage drive mechanism is driven based on the position information of the reticle stage 230 to move the reticle stage 230 in the scanning direction, or the wafer stage 250 is moved in the XY directions based on the position information of the wafer stage 250. . In addition, the cooling mechanism 260 is controlled to supply and recover the refrigerant C to each linear motor and cool it.
[0023]
Next, operations of the linear motor 1, the stage device 100, and the exposure device 200 will be described. When power is supplied to the coil unit 20 to drive the linear motor 1, the coil 13 generates heat. Therefore, in the stage apparatus 100 or the exposure apparatus 200 using the linear motor 1, thermal deformation may occur due to the influence of the heat. The cooling mechanism 260 is driven so that the fluctuation of the air due to the heat does not affect the measurement of the laser interferometers 105, 106, 231, 253 for detecting the relative positions of the coil unit 10 and the magnet unit 50 of the linear motor 1. Then, the refrigerant C flows toward the linear motor 1 to be cooled.
Here, the flow of the refrigerant C supplied to the linear motor 1 will be described. The refrigerant C flowing into the linear motor 1 flows from the refrigerant inlet 15 into the space S1 in the can 12, flows through the space S1 of the can 12 in a substantially U shape, and flows out from the refrigerant outlet 16 (see FIG. 1). In the vicinity of the refrigerant inlet 15, the direction of the flow of the refrigerant C is forcibly regulated by the regulating portion 17 a, and the refrigerant C also flows to the corner M. In the conventional coil unit, the flow of the refrigerant tends to be stagnant at the corner M as shown in FIG. In this stagnation portion, the circulation of the refrigerant C was not performed smoothly, so that the temperature of the refrigerant C rose and the surface of the can 12 rose locally. However, by providing the defining portion 17, the coolant C can be forced to flow into the corner M where the flow of the coolant C is likely to stagnate, and the coil 13 can be cooled like the other portions, and the can 12 can be cooled. Also makes the surface temperature uniform. In this way, in the vicinity of the refrigerant inlet 15, the stagnation of the flow of the refrigerant C is eliminated, and the local heat generation of the can 12 is suppressed. Similarly, by arranging the defining portion 17b near the refrigerant outlet 16, the refrigerant C can also be forcibly poured into the corner M near the refrigerant outlet 16, and the coil 13 is uniformly cooled. As described above, since the stagnation of the refrigerant C is eliminated from the gap S1 of the can 12, the refrigerant C flows smoothly around the coil 13 and the heat of the coil 13 can be recovered uniformly. Therefore, it is possible to prevent the can 12 from locally generating heat. The defining portion 17 may be installed not only near the coolant inlet 15 and the coolant outlet 16 but also at an intermediate portion between the coolant inlet 15 and the coolant outlet 16.
Further, since the defining portion 17 is formed in a wing shape, the resistance to the flow of the refrigerant C is suppressed low, and the refrigerant C flowing along the defining portion 17 does not become turbulent on the downstream side of the defining portion 17. The coil 13 is efficiently cooled because of the laminar flow. That is, when the flow of the refrigerant C is turbulent, the flow rate of the refrigerant C is reduced due to the agitation of the refrigerant C, the cooling efficiency of the coil 13 is reduced, and the temperature boundary layer is rapidly developed. Immediately, the temperature of the can 12 rises. In the case of laminar flow, the coil 13 can be efficiently cooled because the flow velocity does not decrease much, and the development of the temperature boundary layer is slow. Since the arrival at the can 12 is slow, the temperature rise of the can 12 can be suppressed. When the flow of the refrigerant C is laminar, the refrigerant C has a temperature gradient in which the temperature gradually increases from upstream to downstream. Then, a temperature distribution is generated on the surface of the can 12 in which the temperature is gradually and gradually increased toward the downstream corresponding to the temperature gradient. On the other hand, when the flow of the refrigerant C is turbulent, the refrigerant C flows while being stirred, so that the temperature as a whole increases toward the downstream, but the high-temperature part and the low-temperature part of the refrigerant C are disturbed, The temperature distribution on the surface of the can 12 is non-uniform and easily fluctuates. Therefore, in the case of laminar flow, there is an advantage that the temperature of the surface of the can 12 can be easily controlled and the influence of heat on the interferometer or the like can be easily suppressed as compared with the case of turbulent flow.
Since the influence of heat on the interferometer and the like is suppressed in this manner, the positioning of the stage device 100 can be performed with high accuracy. Further, the exposure apparatus 200 can perform high-speed and high-accuracy positioning of the reticle R and the wafer W, and can manufacture a high-quality device while improving the processing capability.
[0024]
Next, a second embodiment of the linear motor according to the present invention will be described with reference to FIG. The linear motor 2 includes a coil unit 20 and a magnet unit 50. The magnet unit 50 is the same as that used in the linear motor 1. FIG. 7 is a cross-sectional view of the coil unit 20, and the same reference numerals are given to the components already described in the first embodiment. The coil base 11 is provided with a mounting portion 29 for mounting a driven body driven by the linear motor 2. In the coil unit 20, the refrigerant inlet 25 and the refrigerant outlet 26 are provided on the side wall 12c of the can 12 so as to be arranged in the Z1 direction. And the partition wall 28 which forms the flow path of the refrigerant C is provided. The partition wall 28 extends from the side wall 12c to the vicinity of the end of the coil 13c so as to separate the refrigerant inlet 25 and the refrigerant outlet 26 and divide the coil 13 into an upper part and a lower part. A similar partition wall 28 is provided on the second surface F2 side of the coil 13. The upper gap S2 and the lower gap S2 communicate with each other between the coil 13c and the side wall 12d. The partition 28 is formed of a non-magnetic material and a non-conductive member. Therefore, the refrigerant C flows from the refrigerant inlet 25 across the lower part of the coil 13 (first direction D1), flows from the lower side of the coil 13 to the upper side near the side wall 12d, and the upper side of the coil 13 is opposite to the above. Is formed so as to flow across the coil 13 in the direction (second direction D2) and flow out from the refrigerant outlet 26.
Further, in the gap S2, a plurality of defining portions 27 are provided near the coolant inlet 25, the coolant outlet 26, and near the turning back. The defining portion 27 is made of the same material as the defining portion 17 and is similarly formed in a wing shape. The spacer 24 is made of the same material as the spacer 14 and is formed in a wing shape from upstream to downstream to laminarize the flow. Therefore, the upper spacer 24a and the lower spacer 24b are installed so as to face in opposite directions.
[0025]
Thereby, the refrigerant C supplied to the linear motor 2 flows from the refrigerant inlet 25 across the lower part of the coil 13 (parallel to the thrust direction: the first direction D1), and from the lower side of the coil 13 to the upper part near the side wall 12d. Then, it flows back to the side, flows across the coil 13 in the direction opposite to the previous direction (second direction D2) on the upper side of the coil 13, and flows toward the refrigerant outlet 26. Then, the direction of the flow near the refrigerant inlet 25, the refrigerant outlet 26, and the turnback is defined by the defining portion 27, and the flow is laminar and flows smoothly. In particular, in the vicinity of the turn, the direction of the flow of the refrigerant C changes drastically, so that it is likely to be turbulent and stagnation is likely to occur. Therefore, by providing the defining portion 27, generation of stagnation can be suppressed, and the flow of the refrigerant C can be made smooth. Similarly, the spacer 24 also defines the direction of the flow of the refrigerant C, and becomes laminar.
Further, since the refrigerant C recovers heat from the coil 13 while flowing from the refrigerant inlet 25 to the refrigerant outlet 26, a temperature gradient occurs in which the temperature increases from upstream to downstream. Therefore, by flowing the refrigerant C having such a temperature gradient in the first direction D1 and then returning it in the second direction D2, the temperature gradients in the first direction D1 and the second direction D2 are opposite to each other. The average temperature of the refrigerant C in contact with the coil 13 becomes uniform, and the coil 13 can be cooled on average. Since the refrigerant C having a lower temperature than the refrigerant C flowing in the second direction D2 flows in the gap S2 near the coil base 11 where the mounting portion 29 is provided in the first direction D1, The temperature is kept low. Therefore, transmission of heat to the driven body attached to the attachment portion 29, for example, the table device 100 can be minimized, and thermal deformation of the table device 100 can be prevented. In addition, since the refrigerant C is supplied from one end of the arrangement direction (X1 direction) of the coils 13a to 13c and flows so as to be folded at the other end, the coil base 11 (in the direction along the arrangement direction of the coils 13a to 13c). The temperature gradient of the mounting portion 29) can be reduced to about 比べ as compared with the case where the same amount of the refrigerant C flows only in one direction. Therefore, for example, thermal deformation of the table device 100 can be further suppressed.
In the case where the linear motor 2 is a moving coil type linear motor, the problem that heat is likely to be trapped is solved because the portion where the surface temperature of the can 12 is high is located on the back side of the concave portion of the magnet unit 50. For this purpose, a plurality of ventilation holes are provided in the magnetic pole base 51 of the magnet unit 50 to suck and discharge the air whose temperature has risen, so that the air that affects the measurement of the laser interferometers 105, 106, 231, 253 is removed. It is conceivable to prevent fluctuation.
[0026]
Next, a third embodiment of the linear motor according to the present invention will be described with reference to FIG. The linear motor 3 includes a coil unit 30 and a magnet unit 50. The magnet unit 50 is the same as that used in the linear motors 1 and 2. FIG. 8 is a cross-sectional view of the coil unit 30, and the same reference numerals are given to the components already described in the first embodiment and the second embodiment.
In the coil unit 30, the refrigerant inlet 35 and the refrigerant outlet 36 are provided on the side wall 12c of the can 12 so as to be arranged in the Y1 direction. Further, a partition wall 38 that separates the first surface F1 side and the second surface F2 side of the coil 13 is provided. The partition wall 38 extends from the side wall 12c to the vicinity of the end of the coil 13c so as to separate the refrigerant inlet 35 and the refrigerant outlet 36 from each other and to separate the first surface F1 side and the second surface F2 side of the coil 13 from each other. You. The gap S3 on the first surface F1 side and the gap S3 on the second surface F2 side communicate with each other between the coil 13c and the side wall 12d. In addition, the partition 38 is a non-magnetic material and a non-conductor, and is formed with a member with large thermal resistance. Therefore, the refrigerant C flows from the refrigerant inlet 35 on the first surface F1 side of the coil 13 in the first direction D1, and is folded from the first surface F1 side to the second surface F2 side near the side wall 12d, and the second surface F2 A flow path is formed that flows in the second direction D2 and flows out of the refrigerant outlet 36.
Further, in the gap S3, a plurality of defining portions 37 are provided near the coolant inlet 35, the coolant outlet 36, and near the turnback. The defining portion 37 is made of the same material as the defining portions 17 and 27, and is similarly formed in a wing shape. Since the coil 13 is fixed to the can 12 and the coil base 11 via the partition 38, the spacers 14 and 24 used in the linear motors 1 and 2 do not exist.
[0027]
As a result, the refrigerant C supplied to the linear motor 3 flows from the refrigerant inlet 35 to the first surface F1 side of the coil 13 in the first direction D1, and from the first surface F1 side to the second surface F2 near the side wall 12d. And flows in the second direction F2 on the second surface F2 side of the coil 13 toward the refrigerant outlet 36. Then, the direction of the flow near the refrigerant inlet 35, the refrigerant outlet 36, and the turnback is defined by the defining part 37, and the flow is laminar and flows smoothly. In particular, in the vicinity of the turn, the direction of the flow of the refrigerant C changes drastically, so that turbulence tends to occur, and stagnation tends to occur. However, the provision of the defining portion 37 suppresses the generation of stagnation and the flow of the refrigerant C. Can be smoothed.
In addition, since the refrigerant C recovers heat from the coil 13 while flowing from the refrigerant inlet 35 to the refrigerant outlet 36, a temperature gradient occurs in which the temperature increases from upstream to downstream. Therefore, the refrigerant C having such a temperature gradient is turned back after flowing on the first surface F1 side in the first direction D1, and is flown on the second surface F2 side in the second direction D2. Since the temperature gradients on the surface F1 side and the second surface F2 side are opposite, the average temperature of the refrigerant C in each part of the coil 13 is made uniform, and the coil 13 can be cooled on average.
Then, since the refrigerant C having a low temperature flows in the first direction F1 on the first surface F1 side of the coil 13, the temperature is maintained lower than that on the second surface F2 side. Furthermore, since the refrigerant C is supplied from one end of the coils 13a to 13c in the arrangement direction (X1 direction) and flows back at the other end, the temperature of the side walls 12a in the direction along the arrangement direction of the coils 13a to 13c is increased. The gradient can be reduced to about 比べ compared to the case where the same amount of the refrigerant C flows in only one direction.
Thus, even when the linear motor 3 is arranged in a space where temperature change is to be avoided, for example, in the vicinity of the optical path of the laser interferometers 105, 106, 231, 253, the side wall 12a having a lower temperature faces the optical path. With such arrangement, the rise in the temperature of the optical path and the occurrence of a temperature gradient can be suppressed, and the influence of the heat generated by the linear motor 3 on the measurement accuracy of the laser interferometers 105, 106, 231, 253 can be reduced.
[0028]
The operation procedure described in the above-described embodiment, or the various shapes and combinations of the constituent members are merely examples, and various changes can be made based on process conditions, design requirements, and the like without departing from the gist of the present invention. is there. The present invention includes, for example, the following changes.
[0029]
In the stage apparatus 100 and the exposure apparatus 200 described above, the coil units 10, 20, 30 of the linear motors 1, 2, 3 are used as stators, and the magnet unit 50 is used as a mover. However, the present invention is not limited to this. The coil units 10, 20, 30 may be used as movers, and the magnet unit 50 may be used as a stator.
[0030]
Further, as the linear motors 1, 2, 3, a so-called cantilever type linear motor having a U-shaped cross section of a magnet unit in a plane perpendicular to the thrust direction has been described, but the present invention is not limited to this. Also, the present invention can be applied to a so-called double-sided linear motor in which the cross section of the magnet unit is rectangular. Further, the present invention can be applied to a shaft type linear motor.
[0031]
Further, as the exposure apparatus to which the present invention is applied, a step-and-repeat type exposure apparatus that exposes the pattern of the mask while the mask and the substrate are stationary and sequentially moves the substrate stepwise may be used.
[0032]
Further, as an exposure apparatus to which the present invention is applied, a proximity exposure apparatus that exposes a mask pattern by bringing a mask and a substrate into close contact without using a projection optical system may be used.
[0033]
Further, the application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device. For example, an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, and a thin film magnetic head are manufactured. Widely applicable to an exposure apparatus.
[0034]
The light source of the exposure apparatus to which the present invention is applied includes not only g-line (436 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), and F2 laser (157 nm), but also X-ray. A charged particle beam such as a beam or an electron beam can be used. For example, when an electron beam is used, thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB6) or tantalum (Ta) can be used as the electron gun. Further, when an electron beam is used, a structure using a mask may be used, or a pattern may be formed directly on a substrate without using a mask. Further, the magnification of the projection optical system may be not only the reduction system but also any one of the same magnification and the enlargement system.
[0035]
As a projection optical system, when far ultraviolet rays such as an excimer laser are used, a material which transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as a glass material. When an F2 laser or X-ray is used, a catadioptric system or a refracting system is used. (At this time, a reflective reticle is used.) When an electron beam is used, an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the optical system. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is set in a vacuum state.
[0036]
When a linear motor is used for a wafer stage or a reticle stage, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force may be used. Further, the stage may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type in which a guide is not provided. Further, when a planar motor is used as the stage driving device, one of the magnet unit (permanent magnet) and the armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the stage moving surface ( Base).
[0037]
Further, the reaction force generated by the movement of the wafer stage may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member as described in JP-A-8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0038]
Further, the reaction force generated by the movement of the reticle stage may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0039]
Further, the exposure apparatus to which the present invention is applied assembles various subsystems including the respective components recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
[0040]
In addition, a semiconductor device has a process of designing the function and performance of the device, a process of manufacturing a mask (reticle) based on this design step, a process of manufacturing a wafer from a silicon material, and It is manufactured through a wafer processing step of exposing a pattern to a wafer, a device assembling step (including a dicing step, a bonding step, and a packaging step), an inspection step, and the like.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
According to a first aspect of the present invention, in a linear motor having a coil and a can for accommodating the coil, and having a gap through which the refrigerant flows between the coil and the can, a part of the gap changes the flow direction of the refrigerant. Thus, a defining part for defining in a predetermined direction is provided. Thus, by changing the direction of the flow and defining the flow in a predetermined direction, the flow of the refrigerant at corners or the like where the flow of the refrigerant is likely to stagnate can be made smooth, and the generation of refrigerant stagnation can be suppressed. In particular, by providing the defining portion in a portion where the flow of the refrigerant changes abruptly, the direction of the flow of the refrigerant can be smoothly changed along the defining portion, and the occurrence of turbulence and stagnation of the flow can be suppressed. As a result, the coil can be efficiently cooled, and the temperature rise on the surface of the can can be reduced.
[0042]
Further, since the defining section causes the flow of the refrigerant to be laminar along the changed direction, the coil can be efficiently and uniformly cooled by causing the defining section to laminarize the flow of the refrigerant. In addition, since heat is uniformly transmitted from the refrigerant to the can, temperature unevenness on the surface of the can can be suppressed. Further, since the defining portion has a wing shape, the refrigerant flowing along the defining portion can be easily laminarized at the rear end portion of the defining portion. Further, since the defining portion is formed of a non-magnetic, non-conductive material, it is possible to prevent the generation of eddy current when the linear motor is driven, and to suppress the viscous resistance to thrust. In addition, a coolant inlet for supplying the coolant to the gap and a coolant outlet for discharging the coolant from the gap are provided, and the defining portion is arranged near at least one of the coolant inlet and the coolant outlet, so that the flow direction In addition, the provision of the prescribed portions near the refrigerant inlet and the refrigerant outlet, where flow stagnation is likely to occur, eliminates refrigerant stagnation from inside the flow path and prevents local temperature rise. it can. Further, the air gap flows to the refrigerant outlet along the second direction opposite to the first direction after the refrigerant supplied from the refrigerant inlet flows in the first direction parallel to the thrust direction generated by the linear motor. So that the refrigerant having a temperature distribution in which the temperature rises from upstream to downstream is folded back and overlapped, so that heat exchange with the refrigerant can be performed evenly at various points in the coil. And the coil can be cooled uniformly. Further, the coil is a coil having a first surface and a second surface which is a back surface of the first surface, wherein the air gap is such that the refrigerant flows in the first direction along the first surface and the second air flows along the second surface. Since it is formed so as to flow in the direction, the flow path can be easily formed only by separating the first surface and the second surface of the coil, so that the device is prevented from becoming complicated and large, and the coil is formed. It can be cooled uniformly. Further, the can has a mounting portion for mounting a driven body driven by a linear motor, and the mounting portion is provided corresponding to a gap in which the refrigerant flows in the first direction. Since the low-temperature refrigerant flows through the portion, the rise in the temperature of the can is suppressed, so that the heat of the coil can be suppressed from being transmitted to the driven body via the mounting portion. Thereby, adverse effects such as thermal deformation of the driven body can be prevented.
[0043]
According to a second aspect of the present invention, in a stage device having a movable stage and a linear motor for driving the stage, any one of the linear motors according to the first aspect of the invention is used as the linear motor. Thus, by using a linear motor having a small temperature gradient and a small temperature unevenness, the measurement error of the interferometer can be reduced, and a stage capable of high-precision positioning can be realized.
[0044]
A third invention is an exposure apparatus that has a mask stage for holding a mask and a substrate stage for holding a substrate, and that exposes a pattern formed on the mask to the substrate. The stage device according to the second invention is used. Thus, since the stage device capable of high-precision positioning is used, the relative positioning between the mask and the substrate can be performed with high precision, and a high-quality product can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a coil unit.
FIG. 2 is a sectional view of a spacer in the coil unit.
FIG. 3 is a perspective view of a magnet unit.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a stage device.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a scanning exposure type exposure apparatus.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a conventional coil unit.
FIG. 7 is a sectional view of a coil unit.
FIG. 8 is a sectional view of a coil unit.
[Explanation of symbols]
1,2,3 linear motor
12 Can
13 coils
15, 25, 35 Refrigerant inlet
16, 26, 36 Refrigerant outlet
17, 27, 37 Regulations
29 Mounting part
100 stage device
200 Exposure equipment
230 Reticle stage (mask stage)
250 Wafer stage (substrate stage)
C refrigerant
S1, S2, S3 gap
F1 first side
F2 second side
D1 First direction
D2 Second direction
R reticle (mask)
W wafer (substrate)

Claims

A linear motor having a coil and a can for accommodating the coil, and having a gap through which a refrigerant flows between the coil and the can,
A linear motor, characterized in that a part for changing the direction of the flow of the refrigerant and for defining the refrigerant in a predetermined direction is provided in a part of the gap.

2. The linear motor according to claim 1, wherein the defining section laminarizes the flow of the refrigerant along the changed direction. 3.

The linear motor according to claim 1, wherein the defining portion has a wing shape.

4. The linear motor according to claim 1, wherein the defining portion is formed of a non-magnetic, non-conductive material. 5.

A coolant inlet that supplies the coolant to the gap and a coolant outlet that discharges the coolant from the gap,
5. The linear motor according to claim 1, wherein the defining portion is disposed near at least one of the refrigerant inlet and the refrigerant outlet. 6.

After the coolant supplied from the coolant inlet flows in a first direction parallel to the thrust direction generated by the linear motor, the gap turns back and the coolant flows along a second direction opposite to the first direction. The linear motor according to claim 5, wherein the linear motor is formed so as to flow to an outlet.

The coil has a first surface and a second surface that is a back surface of the first surface,
The air gap according to claim 6, wherein the gap is formed so that the refrigerant flows in the first direction along the first surface and flows in the second direction along the second surface. Linear motor.

The can has a mounting portion for mounting a driven body driven by the linear motor,
8. The linear motor according to claim 6, wherein the mounting portion is provided corresponding to the gap through which the refrigerant flows in the first direction. 9.

In a stage device having a movable stage and a linear motor that drives the stage,
A stage device, wherein the linear motor according to any one of claims 1 to 8 is used as a linear motor.

A mask stage that holds a mask, and a substrate stage that holds a substrate, an exposure apparatus that exposes a pattern formed on the mask to the substrate,
An exposure apparatus, wherein the stage device according to claim 9 is used for at least one of the mask stage and the substrate stage.