JP2004357426A - リニアモータ及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の大型化を招くことなく、高推力化に対応する。
【解決手段】コイル体ＣＡの全体を温調する第１温調装置６０と、コイル体ＣＡのうちの局所部分との間で熱交換を行う第２温調装置ＣＵとを有する。
【選択図】 図５
【解決手段】コイル体ＣＡの全体を温調する第１温調装置６０と、コイル体ＣＡのうちの局所部分との間で熱交換を行う第２温調装置ＣＵとを有する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル体を有するリニアモータ、及びこのリニアモータの駆動により移動するステージを用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子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の駆動装置として、非接触で駆動できるリニアモータが多く使用されている。この種のリニアモータでは通電によって発熱するコイル体を使用しているが、一般に露光装置は温度が一定に制御された環境下で使用されるため、リニアモータでも発熱量を抑制することが望まれている。例えば、リニアモータからの発熱は、周囲の部材・装置を熱変形させたり、ステージの位置検出に用いられる光干渉式測長計の光路上における空気温度を変化させて測定値に誤差を生じさせる虞がある。
【０００３】
図１５（ａ）、（ｂ）に、ムービングマグネット型リニアモータの一例を示す。
この図において、符号１０１は磁石１０２を有する可動子であり、符号１０３はコイル体１０４を有する固定子である。固定子１０３は、コイル体１０４全体をコイルジャケット１０５で覆う構成となっており、コイルジャケット１０５内に温度調整された冷媒を流通させることによりコイル体１０４から発生した熱を吸収している。このように、冷媒を用いてリニアモータを冷却する技術は、例えば特許文献１に詳細に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１６７５５４号公報
【０００５】
【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。
近年、半導体ＩＣの生産性を上げるため、様々な面からスループットを向上させる努力がなされている。上記リニアモータにおいても、ステージ移動時間を短縮するために、高速化、高加速度化のための高推力化が望まれている。
磁石とコイル体との距離が近い方が磁束密度が高く、またコイルに鎖交する磁束密度が高いほど大きな推力が得られることから、図１５に示したリニアモータでは、磁石とコイル体とは近接して配置される。
リニアモータの高推力化は発熱量の増大に直結するため、発熱を考慮して冷媒の流路を大きくしたり、コイルジャケットの厚さを大きくすることは冷却に関しては効果があるものの、磁石とコイル体との距離が大きくなり、推力を維持するために大電流を流す必要が生じ、結果として発熱量の増加となってしまう。
【０００６】
従って、冷媒流路とコイルジャケットの厚さを小さくすることになるが、この場合、ジャケットによる断熱効果がほとんどなくなり、コイル体の熱により冷媒の温度が上昇すると、ジャケットの温度もそれに倣うことになる。
ここで、冷媒の温度上昇をΔＴｃ、コイル体の発熱量をＷｃ、冷媒の密度をρｃ、冷媒の比熱をＣｐ、冷媒流量をＬｃとすると、以下の関係が成り立つ。
ΔＴｃ∝Ｗｃ／（ρｃ・Ｃｐ・Ｌｃ）
上記コイル体の発熱量Ｗｃはモータ効率に依存するが、モータの効率向上には、コイルに鎖交する磁束密度を高くする、コイル抵抗を低くする、磁束が鎖交する銅線の量を多くする等の工夫が有効である。ところが、磁束密度を高めるためには、強い磁石を使う、磁石を厚くする、ギャップを狭める等の方法があるが、特性の限界、コイルのためのスペースが減る、装置の大型化・重量化を招くという問題が生じてしまう。同様に、コイル抵抗を低くするにも限界があり、銅線の量を多くするとモータの大型化につながる。
【０００７】
そこで、高推力化に伴う発熱に対しては、冷媒流量を多くすることにより容易に冷却効果の向上が得られるが、ジャケットを含めた配管全体にかかる圧力が増大し、それに応じてポンプの大型化、配管からの液漏れなどの問題が生じてしまう。また、圧力により、ジャケットが外側に膨らむように変形すると、ジャケットと磁石とが接触したり、ジャケットが塑性変形するといった不都合が生じる。圧力に抗するためにジャケットを肉厚にしたのでは、磁石どうしの間隔を拡げなければならなくなるので、上記と同様の問題が生じる。
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、装置の大型化を招くことなく、高推力化に対応できるリニアモータ及びこれを備えた露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記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１３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、コイル体（ＣＡ）を有するリニアモータにおいて、コイル体（ＣＡ）の全体を温調する第１温調装置（６０、８１、８２）と、コイル体（ＣＡ）のうちの局所部分との間で熱交換を行う第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
従って、本発明のリニアモータでは、高推力化に伴ってコイル体（ＣＡ）の発熱量が増えた場合であっても、第１温調装置による温調に加えて、第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）によりコイル体（ＣＡ）の局所部分から、熱交換により熱を吸収するので、ステージ部材の熱膨張や、熱ゆらぎ等により測長装置の計測精度に悪影響を及ぼすことを防止できる。第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）を配置する局所部分としては、コイル体（ＣＡ）における発磁体（７６）との非対向領域であることが好ましい。この場合、第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）が発磁体（７６）と干渉しないので、スペースを有効活用することができ、装置の大型化を防止することができる。
また、第２温調装置（ＣＵ）は、前記局所部分に配設されて冷媒が流通する管体（８０）と、コイル体（ＣＵ）の熱を吸収して冷媒に排熱するペルチェ素子（７７）とを有するものとすることができる。この場合において、そのペルチェ素子（７７）は、コイル体（ＣＡ）と管体（８０）との間に挟持して設けられることが望ましい。これによれば、ペルチェ素子（７７）によってコイル体（ＣＡ）の熱を能動的に吸収することによってコイル体の温度上昇を抑えるとともに、ペルチェ素子の発熱は管体（８０）に流通する冷媒により排熱することができる。
また、第２温調装置（ＣＶ）は、コイル体（ＣＡ）の熱により液体を気化させてそのコイル体を冷却する気化装置（９０、９１、９２）を備えるものとすることができる。これによれば、気化熱を利用することにより少量の液体でも効率的にコイル体を冷却することができる。この場合、その気化装置（９０、９１、９２）は、コイル体（ＣＡ）の局所部分に配設されて気体が流通する気化管（９０）と、その気化管内部に設けられ、その液体を気化管内に供給する液体供給部（９１）とを有するものとすることが好ましい。これによれば、液体供給部を用いて気化管内に適当な量だけ気化用の液体を供給することができ、気化量（すなわち、冷却能力）を制御することができる。
また、第１温調装置（６０、８１、８２）は、内部空間（６３）にコイル体（ＣＡ）を収納し内部空間に冷媒が流通する収納部材（６０）を有するものとすることができる。これによれば、コイル体全体を包囲して断熱することができる。
また、その収納部材（６０）は、コイル体（ＣＡ）とともに第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）をその内部空間（６３）に収納するものとすることができる。これによれば、コイル体のみならず第２温調装置が熱変化する場合であっても外部に与える影響を抑えることができる。
【００１１】
また、本発明の露光装置は、マスク（Ｍ）を保持して駆動装置（２０）により移動可能なマスクステージ（ＭＳＴ）と、マスク（Ｍ）上に形成されたパターンが転写される基板（Ｐ）を保持して駆動装置（３０、４０）により移動可能な基板ステージ（ＰＳＴ）とを有する露光装置（ＥＸ）であって、マスクステージ（ＭＳＴ）と基板ステージ（ＰＳＴ）との少なくとも一方の駆動装置として、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載されたリニアモータが用いられることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明の露光装置では、ステージ移動時間短縮化のためにリニアモータの高推力化を図った場合でも、構成部材の変形やマスクや基板の位置計測精度を低下させることなく、装置の大型化を防止することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリニアモータ及び露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のリニアモータを駆動装置として備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭに設けられているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐ上に転写する所謂スキャニングステッパである。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。更に、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り、及びＺ軸周りの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。また、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。
【００１４】
図１において、露光装置ＥＸは、マスク（レチクル）Ｍを保持して移動するマスクステージ（レチクルステージ）ＭＳＴ及びこのマスクステージＭＳＴを支持するマスク定盤３を有するステージ装置１と、光源を有し、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光で照明する照明光学系ＩＬと、感光基板Ｐを保持して移動する基板ステージＰＳＴ及びこの基板ステージＰＳＴを支持する基板定盤４を有するステージ装置２と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、ステージ装置１及び投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム５と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。リアクションフレーム５は床面に水平に載置されたベースプレート６上に設置されており、このリアクションフレーム５の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部５ａ及び５ｂがそれぞれ形成されている。
【００１５】
照明光学系ＩＬはリアクションフレーム５の上面に固定された支持コラム７により支持される。照明光学系ＩＬより射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及び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１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。
【００１６】
ステージ装置１のうちマスク定盤３は各コーナーにおいてリアクションフレーム５の段部５ａに防振ユニット８を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクＭのパターン像が通過する開口３ａを備えている。マスクステージＭＳＴはマスク定盤３上に設けられており、その中央部にマスク定盤３の開口３ａと連通しマスクＭのパターン像が通過する開口Ｋを備えている。マスクステージＭＳＴ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９が設けられており、マスクステージＭＳＴはエアベアリング９によりマスク定盤３に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００１７】
図２はマスクステージＭＳＴを有するステージ装置１の概略斜視図である。
図２に示すように、ステージ装置１（マスクステージＭＳＴ）は、マスク定盤３上に設けられたマスク粗動ステージ１６と、マスク粗動ステージ１６上に設けられたマスク微動ステージ１８と、マスク定盤３上において粗動ステージ１６をＹ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のＹリニアモータ（駆動装置）２０、２０と、マスク定盤３の中央部の上部突出部３ｂの上面に設けられ、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内する一対のＹガイド部２４、２４と、粗動ステージ１６上において微動ステージ１８をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に微小移動可能な一対のＸボイスコイルモータ１７Ｘ及び一対のＹボイスコイルモータ１７Ｙとを備えている。なお、図１では、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８を簡略化して１つのステージとして図示している。
【００１８】
Ｙリニアモータ２０のそれぞれは、マスク定盤３上においてＹ軸方向に延びるように設けられたコイルユニット（電機子ユニット）からなる一対の固定子２１と、この固定子２１に対応して設けられ、連結部材２３を介して粗動ステージ１６に固定された磁石ユニットからなる可動子２２とを備えている。そして、これら固定子２１及び可動子２２によりムービングマグネット型のリニアモータ２０が構成されており、可動子２２が固定子２１との間の電磁気的相互作用により駆動することで粗動ステージ１６（マスクステージＭＳＴ）がＹ軸方向に移動する。固定子２１のそれぞれは非接触ベアリングである複数のエアベアリング１９によりマスク定盤３に対して浮上支持されている。このため、運動量保存の法則により粗動ステージ１６の＋Ｙ方向の移動に応じて固定子２１が−Ｙ方向に移動する。この固定子２１の移動により粗動ステージ１６の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。なお、固定子２１は、マスク定盤３に変えてリアクションフレーム５に設けられてもよい。固定子２１をリアクションフレーム５に設ける場合にはエアベアリング１９を省略し、固定子２１をリアクションフレーム５に固定して粗動ステージ１６の移動により固定子２１に作用する反力をリアクションフレーム５を介して床に逃がしてもよい。
【００１９】
Ｙガイド部２４のそれぞれは、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内するものであって、マスク定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面においてＹ軸方向に延びるように固定されている。また、粗動ステージ１６とＹガイド部２４、２４との間には非接触ベアリングである不図示のエアベアリングが設けられており、粗動ステージ１６はＹガイド部２４に対して非接触で支持されている。
【００２０】
微動ステージ１８は不図示のバキュームチャックを介してマスクＭを吸着保持する。微動ステージ１８の＋Ｙ方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のＹ移動鏡２５ａ、２５ｂが固定され、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２６が固定されている。そして、これら移動鏡２５ａ、２５ｂ、２６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、マスクステージＭＳＴのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置が高精度で検出される。制御装置ＣＯＮＴはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Ｙリニアモータ２０、Ｘボイスコイルモータ１７Ｘ、及びＹボイスコイルモータ１７Ｙを含む各モータを駆動し、微動ステージ１８に支持されているマスクＭ（マスクステージＭＳＴ）の位置制御を行う。
【００２１】
図１に戻って、開口Ｋ及び開口３ａを通過したマスクＭのパターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば１／４又は１／５の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系ＰＬとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。投影光学系ＰＬの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部１０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５の段部５ｂに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤１２にフランジ部１０を係合している。
【００２２】
ステージ装置２は、基板ステージＰＳＴと、基板ステージＰＳＴをＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持する基板定盤４と、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５に設けられ、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動可能なＸリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）４０と、Ｘガイドステージ３５をＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）３０、３０とを有している。基板ステージＰＳＴは感光基板Ｐを真空吸着保持する基板ホルダＰＨを有しており、感光基板Ｐは基板ホルダＰＨを介して基板ステージＰＳＴに支持される。また、基板ステージＰＳＴ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３７が設けられており、これらエアベアリング３７により基板ステージＰＳＴは基板定盤４に対して非接触で支持されている。また、基板定盤４はベースプレート６の上方に防振ユニット１３を介してほぼ水平に支持されている。
【００２３】
Ｘガイドステージ３５の＋Ｘ側には、Ｘトリムモータ３４の可動子３４ａが取り付けられている（図３参照）。また、Ｘトリムモータ３４の固定子（不図示）はリアクションフレーム５に設けられている。このため、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ３４及びリアクションフレーム５を介してベースプレート６に伝達される。
【００２４】
図３は基板ステージＰＳＴを有するステージ装置２の概略斜視図である。
図３に示すように、ステージ装置２は、Ｘ軸方向に沿った長尺形状を有するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５で案内しつつ基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に所定ストロークで移動可能なＸリニアモータ４０と、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられ、このＸガイドステージ３５を基板ステージＰＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ３０、３０とを備えている。
【００２５】
Ｘリニアモータ４０は、Ｘガイドステージ３５にＸ軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子４１と、この固定子４１に対応して設けられ、基板ステージＰＳＴに固定された磁石ユニットからなる可動子４２とを備えている。これら固定子４１及び可動子４２によりムービングマグネット型のリニアモータ４０が構成されており、可動子４２が固定子４１との間の電磁気的相互作用により駆動することで基板ステージＰＳＴがＸ軸方向に移動する。ここで、基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に対してＺ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に非接触支持された状態でＸリニアモータ４０によりＸ軸方向に移動する。
【００２６】
Ｙリニアモータ３０のそれぞれは、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる可動子３２と、この可動子３２に対応して設けられコイルユニットからなる固定子３１とを備えている。ここで、固定子３１、３１はベースプレート６に突設された支持部３６、３６（図１参照）に設けられている。なお、図１では固定子３１及び可動子３２は簡略化して図示されている。これら固定子３１及び可動子３２によりムービングマグネット型のリニアモータ３０が構成されており、可動子３２が固定子３１との間の電磁気的相互作用により駆動することでＸガイドステージ３５がＹ軸方向に移動する。また、Ｙリニアモータ３０、３０のそれぞれの駆動を調整することでＸガイドステージ３５はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このＹリニアモータ３０、３０により基板ステージＰＳＴがＸガイドステージ３５とほぼ一体的にＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。
【００２７】
図１に戻って、基板ステージＰＳＴの−Ｘ側の側縁にはＹ軸方向に沿って延設されたＸ移動鏡５１が設けられ、Ｘ移動鏡５１に対向する位置にはレーザ干渉計５０が設けられている。レーザ干渉計５０はＸ移動鏡５１の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡５２とのそれぞれに向けてレーザ光（検出光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＸ移動鏡５１と参照鏡５２との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＸ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージＰＳＴ上の＋Ｙ側の側縁にはＸ軸方向に沿って延設されたＹ移動鏡５３（図１には不図示、図３参照）が設けられ、Ｙ移動鏡５３に対向する位置にはＹレーザ干渉計（不図示）が設けられており、Ｙレーザ干渉計はＹ移動鏡５３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡（不図示）とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＹ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＹ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ３０、４０を介して基板ステージＰＳＴの位置制御を行う。
【００２８】
次に、図４乃至図６を参照しながら本発明のリニアモータ３０（２０、４０）の第１実施形態について説明する。以下の説明では基板ステージＰＳＴに設けられたＹリニアモータ３０について説明するが、Ｘリニアモータ４０及びマスクステージＭＳＴに設けられたリニアモータ２０もほぼ同等の構成を有している。
【００２９】
図４はリニアモータ３０の平面図であり、図５は断面図である。図４に示すように、リニアモータ３０は、Ｙ軸方向を長手方向とするコイルユニットからなる固定子３１と、磁石ユニットからなる可動子３２とを備えている。可動子３２は複数の磁石（発磁体）７６を有し、固定子３１を挟んで設けられたヨーク部７８を備えている。磁石７６のそれぞれは永久磁石であってヨーク部７８に所定方向（Ｙ軸方向）に複数並んで取り付けられており、異なる磁極の磁石が交互に並んで配置されている。更に、磁石７６は固定子３１を挟んで異なる磁極どうしが互いに対向して配置されている。
【００３０】
一方、図５に示すように、固定子３１は、冷媒が供給される内部空間６３を有するコイルジャケット（収納部材）６０と、この内部空間６３に収納されるコイルアセンブリＣＡ、冷却ユニット（第２温調装置）ＣＵとを備えている。コイルアセンブリＣＡは、Ｙ軸方向に複数並んで配置されたコイル（不図示）を合成樹脂等により一体的に成形（モールド）したものであり、コイルには制御装置ＣＯＮＴにより電流量を制御された駆動電流が流れる構成となっている。なお、図示しないものの、コイルアセンブリＣＡには、コイルジャケット６０及び冷却ユニットＣＵを結合する際に用いられる結合部（例えば雌ネジ部）が設けられている。
【００３１】
冷却ユニットＣＵは、図６（ａ）に示すように、コイルアセンブリＣＡの幅方向（図４及び図５中、上下方向）両端の、磁石７６、７６が対向しない非対向領域（局所部分）にそれぞれ配置されており、図６（ｂ）に示すように、ペルチェ素子７７、固定枠７９、冷却管（管体）８０とから構成されている。ペルチェ素子７７は、コイルアセンブリＣＡに対向する面が吸熱面とされ、逆側の冷却管８０と対向する面が放熱面とされており、冷却管８０に接着固定された略同厚の固定枠７９に外形が保持され、且つ放熱面において冷却管８０と接着固定される。従って、ペルチェ素子７７を冷却管８０に接合する際には、固定枠７９の開口部にペルチェ素子７７を嵌め込むことで、冷却管８０に容易に位置決めすることができるとともに、固定枠７９に保持されることで、ペルチェ素子７７に冷却管８０を保持する力が加わることを防止できる。
【００３２】
なお、図示は省略してあるが、ペルチェ素子７７に通電するための電気配線は、コイルジャケット６０の外側に引き出され制御装置ＣＯＮＴにより通電が制御される。また、コイルアセンブリＣＡと長さが同等のペルチェ素子は製作が困難であり、また接着時の取扱いが不便になるため、長さ方向に分割した複数のペルチェ素子を用いてもよい。その際、ペルチェ素子の端子を直列に接続することで、通電に必要な電気配線の引き出しが２本になるため、配線処理の簡素化という観点から好ましい。
【００３３】
冷却管８０は、内部空間に冷媒が流通する構成となっており、コイルアセンブリＣＡとほぼ同等の長さに形成されている。この冷却管８０には、内部空間に冷媒を入れるための導入管８３（図６では不図示、図３及び図４参照）及び冷媒を排出するための導出管８４が設けられており、不図示の冷媒供給装置により温度調整された冷媒が循環する構成となっている。なお、使用される冷媒としては液体又は気体であって特に不活性なものが好ましく、ハイドロフルオロエーテル（例えば「ノベックＨＦＥ」：住友スリーエム株式会社製）や、フッ素系不活性液体（例えば「フロリナート」：住友スリーエム株式会社製）などが挙げられる。また、冷却管８０の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（ＣＦＲＰ）等の合成樹脂、またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料、あるいはステンレス鋼やアルミニウム等の金属等が挙げられる。
【００３４】
上記ペルチェ素子７７、固定枠７９及び冷却管８０は一体化されて、且つペルチェ素子７７がコイルアセンブリＣＡと冷却管８０との間に挟持された状態でコイルアセンブリＣＡの両側面に固定されるが、コイルアセンブリＣＡの側面は複数本のコイルにより平坦面とはなっていない可能性があり、その場合コイルアセンブリＣＡとペルチェ素子７７とが密着しておらず熱伝導性が低下した箇所が存在する虞がある。そのため、本実施の形態では、コイルアセンブリＣＡとペルチェ素子７７との間に熱伝導性の高いコンパウンドを介在させた状態で冷却ユニットＣＵをコイルアセンブリＣＡに固定することで、熱伝導性を向上させている。また、コイルアセンブリＣＡについては、ペルチェ素子７７による吸熱面積を大きくするために、磁石７６との非対向領域である両端において厚さを大きくした断面略Ｉ字形状に形成されている（図５及び図６（ａ）参照）。
【００３５】
そして、図５に示すように、コイルジャケット６０は、コイルアセンブリＣＡ及び冷却ユニットＣＵに対して一定の間隔（冷媒流路）をもった断面形状で形成されている。コイルジャケット６０には、内部空間６３に冷媒を入れるための導入管８１（図３及び図４参照）及び冷媒を排出するための導出管８２が設けられており、不図示の冷媒供給装置により温度調整された冷媒が循環する構成となっている。これらコイルジャケット６０、導入管８１、導出管８２及び冷媒供給装置により、コイルアセンブリＣＡの全体を包囲して温調する本発明の第１温調装置が構成される。
【００３６】
なお、使用される冷媒としては、冷却ユニットＣＵと同様に、ハイドロフルオロエーテル（例えば「ノベックＨＦＥ」：住友スリーエム株式会社製）や、フッ素系不活性液体（例えば「フロリナート」：住友スリーエム株式会社製）などが挙げられる。なお、コイルジャケット６０内を流通する冷媒と、冷却管８０内を流通する冷媒とは、同じものを用いても、異なるものを用いてもよい。すなわち、同じ循環系から冷媒を各流路へ分岐させても、個別の循環系を用いてそれぞれの流路で冷媒を循環させてもよい。
【００３７】
また、コイルジャケット６０の形成材料としては、冷却管８０と同様に、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（ＣＦＲＰ）等の合成樹脂、またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料、あるいはステンレス鋼やアルミニウム等の金属等が挙げられる。
【００３８】
次に、上述したリニアモータ３０の駆動方法及び冷却方法について説明する。
制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで、リニアモータ３０のコイルに対して駆動電流が供給されると、コイルアセンブリＣＡは発熱する。コイルジャケット６０の内部空間６３（以下、単にコイルジャケット６０内と称する）には所定温度（例えば２３℃）に温調された冷媒が流通しているため、コイルアセンブリＣＡで生じた熱は冷媒に吸収される。
【００３９】
このとき制御装置ＣＯＮＴは、リニアモータ３０の駆動と同期してペルチェ素子７７に対して通電させる。これにより、ペルチェ素子７７は、コイルアセンブリＣＡから吸熱し、冷却管８０内を流通する冷媒に冷却管８０を介して排熱する。すなわち、コイルアセンブリＣＡの中、磁石７６との非対向領域におけるコイルアセンブリＣＡと冷却ユニットＣＵとの間で熱交換が行われる。そのため、ペルチェ素子７７がコイルアセンブリＣＡの熱を吸収することによって、コイルアセンブリＣＡからコイルジャケット６０内の冷媒に伝わる熱量を低減させて当該冷媒の温度上昇を抑えることが可能になる。また、単にペルチェ素子７７を用いてコイルアセンブリＣＡの熱を排熱した場合、ペルチェ素子７７の駆動（通電）による熱が増加してしまうことになる。そこで、本実施の形態では、コイルジャケット６０内の冷媒流路に冷却ユニットＣＵを配置することによって、冷却管８０内の冷媒温度が上昇しても、冷却管８０の外側を流れる冷媒が断熱材として機能し、コイルジャケット６０の外側に漏れ出す熱を微小なものとすることができる。
【００４０】
また、ステージの停止時やステージの等速移動時等、コイルに流れる電流がない、又は微小なときにはペルチェ素子７７による吸熱により、温度が低下しすぎる可能性がある。そのため、ペルチェ素子７７の通電（吸熱）は、ステージ駆動信号に対応させることが好ましい。或いは、冷媒流路の終端部（下流部）やコイルアセンブリＣＡの長さ方向の数カ所に温度センサを設置し、冷媒温度もしくはコイルジャケット６０の表面温度の変動に応じてペルチェ素子７７の通電を制御することも可能である。
【００４１】
例えば、コイルジャケットの表面温度はステージ駆動信号の変化に比較して時定数が長いため、ステージの加速、等速、減速、停止等の信号に合わせて温度が迅速に変化するわけではない。そのため、ペルチェ素子７７に対しては、必ずしもステージ駆動信号に合致したプロファイルで通電する必要はない。ステージ駆動信号に基づいてペルチェ素子７７に対する通電を制御する場合、ステージ駆動信号と通電量との間の相関関係を実験的に求めるか、ステージ駆動信号やリニアモータの推力特性や可動質量からコイルの発熱量を算出すればよい。また、冷媒温度やコイルジャケット表面温度に基づいてペルチェ素子７７に対する通電を制御する場合は、それぞれの温度が所定の温度になるように通電量を制御すればよい。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態では、コイルジャケット６０内を流通する冷媒に加えて、磁石７６との非対向領域に配置した冷却ユニットＣＵによりコイルアセンブリＣＡの発熱を吸熱するので、リニアモータ３０を高推力で駆動する場合でもコイルジャケット６０内の冷媒流量を多くすることなく排熱することができ、冷却能力を向上させることが可能になる。そのため、冷媒流量の増加に伴うポンプの大型化、配管からの液漏れ等の問題や、コイルジャケット６０の変形、厚肉化等の問題も回避することが可能となり、これらの問題で生じる装置の大型化を防止することが可能になる。特に、本実施の形態では、冷却ユニットＣＵをコイルジャケット６０内の冷媒流路に配置することで、ペルチェ素子７７の発熱がコイルジャケット６０の外側に漏れ出すことも抑えることができ、空気ゆらぎ等の熱に起因する不具合をより効果的に回避することが可能となっている。
【００４３】
また、本実施の形態では、コイルアセンブリＣＡの吸熱をペルチェ素子７７の通電状態により制御しているので、リニアモータの発熱が少ないときでも、冷やしすぎることを防止でき、リニアモータの駆動状態（発熱状態）に応じて適切な温度調整を実施することが可能となる。さらに、本実施の形態では、固定枠７９を用いてペルチェ素子７７を冷却管８０に固定するので、ペルチェ素子７７の位置決めが容易になるとともに、ペルチェ素子７７に冷却管８０を保持する力が加わらずに安定した吸熱特性を発揮させることが可能になる。
【００４４】
なお、リニアモータが磁石直下のコイルのみを励磁する励磁切替方式を採用している場合には、発熱箇所がコイルアセンブリＣＡの中の一部となるため、その箇所のみを冷却することが好ましい。その場合は、ペルチェ素子をコイルアセンブリＣＡの長さ方向に分割して複数設け、各素子から電気配線を引き出し、励磁しているコイル近傍のペルチェ素子のみに通電して吸熱することが好ましい。このとき、各素子毎に電気配線を引き出すのではなく、いくつかのペルチェ素子を群構成とし、各群毎に通電を制御する構成としてもよい。
【００４５】
以下、本発明のリニアモータの他の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した第１実施形態を同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図７は本発明のリニアモータの第２実施形態を示す図であって（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図７に示すように、本実施の形態では冷却ユニットＣＵが磁石７６との非対向領域におけるコイルアセンブリＣＡの厚さ方向両側（上下面）にそれぞれ（合計４つ）設けられている。
【００４６】
この場合、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、ペルチェ素子７７は、ほぼ全面でコイルアセンブリＣＡと略接触するため、コイルアセンブリＣＡは図５に示したＩ字形状ではなくフラットな平板状に形成すればよく、モールドによる製造を容易にすることができる。また、本実施形態では、コイルアセンブリＣＡの温度分布に応じて各ペルチェ素子７７に対する通電量を個別に制御することで、より細かな温度調整が可能になる。
【００４７】
図８乃至図１２は、本発明のリニアモータの第３実施形態を示す図である。
図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では冷却ユニットＣＵをコイルアセンブリＣＡではなく、コイルジャケット６０に設置している。
より詳細には、本実施の形態ではコイルアセンブリＣＡは図７で示したものと同様にフラットな平板状に形成され、コイルジャケット６０はコイルアセンブリＣＡとの間に一定の冷媒流路を形成するように断面略矩形の角筒状に構成されている。そして、冷却ユニットＣＵは、磁石７６との非対向領域におけるコイルジャケット６０の厚さ方向両側（上下面）にそれぞれ（合計４つ）設けられている。
【００４８】
図９（ａ）に冷却ユニットＣＵの部分拡大図を示す。
この図においてペルチェ素子７７は、固定枠を用いずに冷却管８０に固定されているが、上記第１の実施形態と同様に固定枠により位置決めを容易にした状態で固定してもよい。
冷却管８０は、ペルチェ素子７７と隣接して配置されペルチェ素子７７が吸収した熱を排熱する（回収する）ための冷媒流路Ｃ１と、冷媒流路Ｃ１を取り囲んで設けられ温度上昇した冷媒を断熱するための断熱部Ｃ２とが溶接等により形成された二重管構造となっている。断熱部Ｃ２は、断熱機能を有するものであれば、断熱材を装填したり、真空状態とする構成や気体を流通させる構成を採用できるが、ここでは冷媒流路と同様に冷媒を流通させる構成となっている。この場合、図９（ｂ）の断面図に示すように、導入部８０ａから導入した冷媒を流路Ｃ１と断熱部Ｃ２とに分岐させることにより、個別に冷媒循環用の配管を設ける必要がなくなり、配管構成を簡素化できる。
【００４９】
また、上記構成の冷却ユニットＣＵにおいては、コイルアセンブリＣＡを直接冷却（吸熱）するわけではなく、コイルジャケット６０内を流通する冷媒を介してコイルアセンブリＣＡの幅方向両端（上記非対向領域）と熱交換（冷却）することになる。この場合、コイルアセンブリＣＡを形成する銅線やアルミ線による熱の移動はあまり期待できないため、熱交換に偏りが生じてコイルアセンブリＣＡの幅方向で温度分布が生じる可能性がある。そのため、本実施の形態ではコイルジャケット６０内を流通する冷媒の流路を冷却ユニットＣＵの延在方向と交差する方向に形成している。
【００５０】
具体的には、図１０（ａ）の平面図に示すように、冷却ユニットＣＵが延在するコイルアセンブリＣＡの長手方向（図１０中、左右方向）と平行な軸線周りの螺旋状となるように、コイルアセンブリＣＡの両面（上下面）にそれぞれ突条８５、８５をモールドにより形成する（図１０（ｂ）参照）。これにより、コイルジャケット６０内に供給された冷媒は、図１１に示すように、コイルジャケット６０の周りを螺旋状に流動することになり熱の移動が促進され温度の平均化を図ることができる。なお、突条８５は、コイルジャケット６０と接触して熱がジャケット外へ漏れない高さに設定する必要がある。
なお、コイルを構成する熱伝導率が高い銅やアルミ等により有意な熱移動が生じる場合は、突条８５による流路調整は必ずしも必要ではない。また、流路調整による熱移動、及び冷媒による熱交換が円滑に行われる場合には、ペルチェ素子７７は必ずしも必要ではない。
また、流路調整を実施するための突条としては、冷媒をコイルアセンブリＣＡの幅方向に流動させるものであれば、図１０に示した螺旋状以外にも、例えば図１２に示すように、ジグザグ状に形成してもよい。
なお、上記第１〜第３の実施形態では、図４、図７、図９にそれぞれ示すように、コイルジャケット６０の内部空間６３を流動する冷媒の流動方向と、冷却管８０内を流動する冷媒の流動方向とが同一方向であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではい。すなわち、内部空間６３を流動する冷媒の流動方向と冷却管８０内を流動する冷媒の流動方向とは互いに逆方向でもよい。これによれば、コイルアセンブリＡＣの長手方向の温度勾配を小さく抑えることができる。
【００５１】
図１３（ａ）、（ｂ）は、本発明のリニアモータの第４実施形態を示す図である。
上記第１〜第３の実施形態では冷却ユニットにペルチェ素子を用いたが、本実施の形態では気化熱を利用した冷却ユニットを用いている。なお、図１３においては、冷却ユニットのみを図示している。
この気化装置としての冷却ユニット（第２温調装置）ＣＶは、コイルアセンブリＣＡの幅方向両端に沿って設置される断面略矩形状の気化管９０と、気化管９０内に導入され気化用液体を供給する液体チューブ（液体供給部）９１と、気化管９０内にエアを導入するとともに、気化管９０内のエアを吸引するエア配管９２とから構成されている。この冷却ユニットＣＶは、図５及び図７（ｂ）に示した冷却ユニットＣＵと同様に、コイルジャケット６０内でコイルアセンブリＣＡ（の幅方向両端部の上記非対向領域）に取り付けられる。
液体チューブ９１には、気化管９０内で開口し気化用液体を噴出する孔部９５が気化管９０の全体に亘って満遍なく複数形成されている。なお、液体チューブ９１から供給される気化用液体としては、上記ハイドロフルオロエーテルやフッ素系不活性液体、水を用いることができる。
【００５２】
上記の構成の冷却ユニットＣＶでは、孔部９５から気化管９０内に供給され拡散した気化用液体は、気化管９０の表面より気化し、この気化用液体の気化に伴う吸熱により、気化管９０（すなわちコイルアセンブリＣＡ、固定子３１）は冷却される。ここで、気化用液体は複数設けられた孔部９５のそれぞれから供給される構成であって、気化管９０の全ての位置に対して満遍なく供給されるため、気化管９０は均一に冷却される。気化管９０内においてはエア配管９２からエアが供給されることで気化用液体の気化が促進され、また気化用液体が気化した気化ガス（蒸気）は、エア配管９２により吸引されて回収される。
本実施の形態では、気化用液体の気化熱を利用してコイルアセンブリＣＡを冷却するため、ペルチェ素子を用いた場合のように温度上昇を伴わず、より効果的な冷却が可能である。また、本実施の形態においても、冷却ユニットＣＶがコイルジャケット６０内の冷媒流路に配置されるため、気化用液体の気化で気化管９０の温度が下がりすぎた場合でも、気化管９０の外側を流れる冷媒が断熱材として機能し、コイルジャケット６０の外側に生じる温度分布を微小に抑えることが可能である。
【００５３】
なお、本実施の形態においても、上記第１の実施形態と同様に、ステージの停止時やステージの等速移動時等、コイルに流れる電流がない、又は微小なときには気化用液体の気化により、温度が低下しすぎる可能性がある。そのため、気化管９０内への気化用液体の供給量を制御して気化管９０の温度調整を行うことが好ましい。気化用液体の供給量を制御としては、ステージ駆動信号に対応させて制御したり、冷媒流路の終端部（下流部）やコイルアセンブリＣＡの長さ方向の数カ所に温度センサを設置し、冷媒温度もしくはコイルジャケット６０の表面温度の変動に応じて制御することも可能である。ステージ駆動信号を用いる場合、実験やシミュレーションにより、ステージ駆動信号と液体供給量との相関関係を予め求めておけばよい。また、気化管９０内で蒸気（気化ガス）が飽和した場合には、それ以上気化用液体を供給しても気化せず、液体として排出されてしまう虞があるため、液体供給量、エアの流量、液体の蒸発量の相関関係も予め求めておき、液体供給量が蒸発限界を超えないように制御する必要がある。
【００５４】
図１３（ｃ）は、気化熱を利用した冷却ユニットＣＶを用いた、本発明のリニアモータの第５実施形態を示す図である。
なお、図１３（ｃ）は、冷却ユニットＣＶの断面図のみを示している。
気化熱を利用した冷却ユニットＣＶを図８（ｂ）に示した第３実施形態の冷却ユニットＣＵに替えて適用した場合、冷却ユニットＣＶは、コイルジャケット６０の外側に露出した状態で配設されるため、気化用液体の気化により温度が下がりすぎる虞がある。そこで、本実施形態では、図１３（ｃ）に示すように、気化管９０を上記第３の実施形態と同様に、気化用液体を気化させる気化部９０ａと、気化部９０ａの周囲を取り囲んで設けられ気化部９０ａを断熱するための断熱部９０ｂとが溶接等により形成された二重管構造とする。断熱部９０ｂとしては、断熱機能を有するものであれば、断熱材を装填したり、真空状態とする構成や気体を流通させる構成を採用できる。これにより、冷やしすぎ等、気化部９０ａにおける温度変動が外部に及ぼす悪影響を排除することが可能となる。なお、エア配管９２については、排気側で吸引のみを行う構成としてもよく、この場合、エア導入用の配管を設ける必要がなくなり、装置構成を簡素化できる。また、気化用液体の供給量制御については、上記第４の実施形態と同様である。
【００５５】
なお、上記各実施形態におけるリニアモータは、コイルユニットを固定子とし、磁石ユニットを可動子とした所謂ムービングマグネット型のリニアモータとして説明したが、コイルユニットを可動子とし、磁石ユニットを固定子としたムービングコイル型のリニアモータにも適用可能である。この場合、可動子であるコイルユニットがステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、固定子である磁石ユニットがステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側（ベース）に設けられる。
【００５６】
また、上記実施形態の感光基板Ｐとしては、半導体デバイス用の半導体ウエハのみならず、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。
【００５７】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐ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にも適用することができる。
【００５８】
露光装置ＥＸの種類としては、ウエハ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、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）あるいはマスク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。
【００５９】
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、マスクＭを用いる構成としてもよいし、マスクＭ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。
【００６０】
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（マスクＭ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及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、マスクＭと基板Ｐとを密接させてマスクＭ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。
【００６１】
上記実施形態のように基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴ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。
【００６２】
基板ステージＰＳＴ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。また、マスクステージＭＳＴ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。
【００６３】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸ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及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。
【００６４】
半導体デバイスは、図１４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、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ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。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、モータ効率の低下や装置の大型化を招くことなく冷却能力を向上させて、リニアモータの高推力化に対応することが可能になるとともに、空気ゆらぎ等の熱に起因する不具合を回避して、マスクや感光基板の位置決め精度向上に寄与することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアモータを備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明のリニアモータを備えたステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図３】本発明のリニアモータを備えたステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図４】本発明のリニアモータの第１実施形態を示す平面図である。
【図５】図４における部分断面図である。
【図６】リニアモータの第１実施形態における（ａ）は冷却ユニットとコイルアセンブリとの概略構成図、（ｂ）は冷却ユニットの外観斜視図である。
【図７】本発明のリニアモータの第２実施形態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明のリニアモータの第３実施形態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】（ａ）は冷却ユニットの部分拡大図であり、（ｂ）は冷却管の部分断面図である。
【図１０】流動方向を規定する突条が設けられたコイルアセンブリの（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１１】冷媒の流動状態を示す図である。
【図１２】突条が設けられたコイルアセンブリの別形態を示す平面図である。
【図１３】リニアモータの第４実施形態における冷却ユニットの（ａ）は断面平面図、（ｂ）は断面側面図であり、（ｃ）はリニアモータの第５実施形態における冷却ユニットの断面側面図である。
【図１４】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１５】従来のリニアモータを示す（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
ＣＡ コイルアセンブリ（コイル体）
ＣＵ 冷却ユニット（第２温調装置）
ＣＶ 冷却ユニット（気化装置、第２温調装置）
ＥＸ 露光装置
Ｍ マスク（レチクル）
ＭＳＴ マスクステージ（レチクルステージ）
Ｐ 感光基板（基板）
ＰＳＴ 基板ステージ（ウエハステージ）
２０、３０ Ｙリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）
４０ Ｘリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）
６０ コイルジャケット（収納部材、第１温調装置）
６３ 内部空間
７６ 磁石（発磁体）
７７ ペルチェ素子
８０ 冷却管（管体）
９０ 気化管
９１ 液体チューブ（液体供給部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル体を有するリニアモータ、及びこのリニアモータの駆動により移動するステージを用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体素子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の駆動装置として、非接触で駆動できるリニアモータが多く使用されている。この種のリニアモータでは通電によって発熱するコイル体を使用しているが、一般に露光装置は温度が一定に制御された環境下で使用されるため、リニアモータでも発熱量を抑制することが望まれている。例えば、リニアモータからの発熱は、周囲の部材・装置を熱変形させたり、ステージの位置検出に用いられる光干渉式測長計の光路上における空気温度を変化させて測定値に誤差を生じさせる虞がある。
【０００３】
図１５（ａ）、（ｂ）に、ムービングマグネット型リニアモータの一例を示す。
この図において、符号１０１は磁石１０２を有する可動子であり、符号１０３はコイル体１０４を有する固定子である。固定子１０３は、コイル体１０４全体をコイルジャケット１０５で覆う構成となっており、コイルジャケット１０５内に温度調整された冷媒を流通させることによりコイル体１０４から発生した熱を吸収している。このように、冷媒を用いてリニアモータを冷却する技術は、例えば特許文献１に詳細に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１６７５５４号公報
【０００５】
【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。
近年、半導体ＩＣの生産性を上げるため、様々な面からスループットを向上させる努力がなされている。上記リニアモータにおいても、ステージ移動時間を短縮するために、高速化、高加速度化のための高推力化が望まれている。
磁石とコイル体との距離が近い方が磁束密度が高く、またコイルに鎖交する磁束密度が高いほど大きな推力が得られることから、図１５に示したリニアモータでは、磁石とコイル体とは近接して配置される。
リニアモータの高推力化は発熱量の増大に直結するため、発熱を考慮して冷媒の流路を大きくしたり、コイルジャケットの厚さを大きくすることは冷却に関しては効果があるものの、磁石とコイル体との距離が大きくなり、推力を維持するために大電流を流す必要が生じ、結果として発熱量の増加となってしまう。
【０００６】
従って、冷媒流路とコイルジャケットの厚さを小さくすることになるが、この場合、ジャケットによる断熱効果がほとんどなくなり、コイル体の熱により冷媒の温度が上昇すると、ジャケットの温度もそれに倣うことになる。
ここで、冷媒の温度上昇をΔＴｃ、コイル体の発熱量をＷｃ、冷媒の密度をρｃ、冷媒の比熱をＣｐ、冷媒流量をＬｃとすると、以下の関係が成り立つ。
ΔＴｃ∝Ｗｃ／（ρｃ・Ｃｐ・Ｌｃ）
上記コイル体の発熱量Ｗｃはモータ効率に依存するが、モータの効率向上には、コイルに鎖交する磁束密度を高くする、コイル抵抗を低くする、磁束が鎖交する銅線の量を多くする等の工夫が有効である。ところが、磁束密度を高めるためには、強い磁石を使う、磁石を厚くする、ギャップを狭める等の方法があるが、特性の限界、コイルのためのスペースが減る、装置の大型化・重量化を招くという問題が生じてしまう。同様に、コイル抵抗を低くするにも限界があり、銅線の量を多くするとモータの大型化につながる。
【０００７】
そこで、高推力化に伴う発熱に対しては、冷媒流量を多くすることにより容易に冷却効果の向上が得られるが、ジャケットを含めた配管全体にかかる圧力が増大し、それに応じてポンプの大型化、配管からの液漏れなどの問題が生じてしまう。また、圧力により、ジャケットが外側に膨らむように変形すると、ジャケットと磁石とが接触したり、ジャケットが塑性変形するといった不都合が生じる。圧力に抗するためにジャケットを肉厚にしたのでは、磁石どうしの間隔を拡げなければならなくなるので、上記と同様の問題が生じる。
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、装置の大型化を招くことなく、高推力化に対応できるリニアモータ及びこれを備えた露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記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１３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、コイル体（ＣＡ）を有するリニアモータにおいて、コイル体（ＣＡ）の全体を温調する第１温調装置（６０、８１、８２）と、コイル体（ＣＡ）のうちの局所部分との間で熱交換を行う第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
従って、本発明のリニアモータでは、高推力化に伴ってコイル体（ＣＡ）の発熱量が増えた場合であっても、第１温調装置による温調に加えて、第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）によりコイル体（ＣＡ）の局所部分から、熱交換により熱を吸収するので、ステージ部材の熱膨張や、熱ゆらぎ等により測長装置の計測精度に悪影響を及ぼすことを防止できる。第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）を配置する局所部分としては、コイル体（ＣＡ）における発磁体（７６）との非対向領域であることが好ましい。この場合、第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）が発磁体（７６）と干渉しないので、スペースを有効活用することができ、装置の大型化を防止することができる。
また、第２温調装置（ＣＵ）は、前記局所部分に配設されて冷媒が流通する管体（８０）と、コイル体（ＣＵ）の熱を吸収して冷媒に排熱するペルチェ素子（７７）とを有するものとすることができる。この場合において、そのペルチェ素子（７７）は、コイル体（ＣＡ）と管体（８０）との間に挟持して設けられることが望ましい。これによれば、ペルチェ素子（７７）によってコイル体（ＣＡ）の熱を能動的に吸収することによってコイル体の温度上昇を抑えるとともに、ペルチェ素子の発熱は管体（８０）に流通する冷媒により排熱することができる。
また、第２温調装置（ＣＶ）は、コイル体（ＣＡ）の熱により液体を気化させてそのコイル体を冷却する気化装置（９０、９１、９２）を備えるものとすることができる。これによれば、気化熱を利用することにより少量の液体でも効率的にコイル体を冷却することができる。この場合、その気化装置（９０、９１、９２）は、コイル体（ＣＡ）の局所部分に配設されて気体が流通する気化管（９０）と、その気化管内部に設けられ、その液体を気化管内に供給する液体供給部（９１）とを有するものとすることが好ましい。これによれば、液体供給部を用いて気化管内に適当な量だけ気化用の液体を供給することができ、気化量（すなわち、冷却能力）を制御することができる。
また、第１温調装置（６０、８１、８２）は、内部空間（６３）にコイル体（ＣＡ）を収納し内部空間に冷媒が流通する収納部材（６０）を有するものとすることができる。これによれば、コイル体全体を包囲して断熱することができる。
また、その収納部材（６０）は、コイル体（ＣＡ）とともに第２温調装置（ＣＵ、ＣＶ）をその内部空間（６３）に収納するものとすることができる。これによれば、コイル体のみならず第２温調装置が熱変化する場合であっても外部に与える影響を抑えることができる。
【００１１】
また、本発明の露光装置は、マスク（Ｍ）を保持して駆動装置（２０）により移動可能なマスクステージ（ＭＳＴ）と、マスク（Ｍ）上に形成されたパターンが転写される基板（Ｐ）を保持して駆動装置（３０、４０）により移動可能な基板ステージ（ＰＳＴ）とを有する露光装置（ＥＸ）であって、マスクステージ（ＭＳＴ）と基板ステージ（ＰＳＴ）との少なくとも一方の駆動装置として、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載されたリニアモータが用いられることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明の露光装置では、ステージ移動時間短縮化のためにリニアモータの高推力化を図った場合でも、構成部材の変形やマスクや基板の位置計測精度を低下させることなく、装置の大型化を防止することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリニアモータ及び露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のリニアモータを駆動装置として備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭに設けられているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐ上に転写する所謂スキャニングステッパである。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。更に、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り、及びＺ軸周りの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。また、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。
【００１４】
図１において、露光装置ＥＸは、マスク（レチクル）Ｍを保持して移動するマスクステージ（レチクルステージ）ＭＳＴ及びこのマスクステージＭＳＴを支持するマスク定盤３を有するステージ装置１と、光源を有し、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光で照明する照明光学系ＩＬと、感光基板Ｐを保持して移動する基板ステージＰＳＴ及びこの基板ステージＰＳＴを支持する基板定盤４を有するステージ装置２と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、ステージ装置１及び投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム５と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。リアクションフレーム５は床面に水平に載置されたベースプレート６上に設置されており、このリアクションフレーム５の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部５ａ及び５ｂがそれぞれ形成されている。
【００１５】
照明光学系ＩＬはリアクションフレーム５の上面に固定された支持コラム７により支持される。照明光学系ＩＬより射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及び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１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。
【００１６】
ステージ装置１のうちマスク定盤３は各コーナーにおいてリアクションフレーム５の段部５ａに防振ユニット８を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクＭのパターン像が通過する開口３ａを備えている。マスクステージＭＳＴはマスク定盤３上に設けられており、その中央部にマスク定盤３の開口３ａと連通しマスクＭのパターン像が通過する開口Ｋを備えている。マスクステージＭＳＴ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９が設けられており、マスクステージＭＳＴはエアベアリング９によりマスク定盤３に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００１７】
図２はマスクステージＭＳＴを有するステージ装置１の概略斜視図である。
図２に示すように、ステージ装置１（マスクステージＭＳＴ）は、マスク定盤３上に設けられたマスク粗動ステージ１６と、マスク粗動ステージ１６上に設けられたマスク微動ステージ１８と、マスク定盤３上において粗動ステージ１６をＹ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のＹリニアモータ（駆動装置）２０、２０と、マスク定盤３の中央部の上部突出部３ｂの上面に設けられ、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内する一対のＹガイド部２４、２４と、粗動ステージ１６上において微動ステージ１８をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に微小移動可能な一対のＸボイスコイルモータ１７Ｘ及び一対のＹボイスコイルモータ１７Ｙとを備えている。なお、図１では、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８を簡略化して１つのステージとして図示している。
【００１８】
Ｙリニアモータ２０のそれぞれは、マスク定盤３上においてＹ軸方向に延びるように設けられたコイルユニット（電機子ユニット）からなる一対の固定子２１と、この固定子２１に対応して設けられ、連結部材２３を介して粗動ステージ１６に固定された磁石ユニットからなる可動子２２とを備えている。そして、これら固定子２１及び可動子２２によりムービングマグネット型のリニアモータ２０が構成されており、可動子２２が固定子２１との間の電磁気的相互作用により駆動することで粗動ステージ１６（マスクステージＭＳＴ）がＹ軸方向に移動する。固定子２１のそれぞれは非接触ベアリングである複数のエアベアリング１９によりマスク定盤３に対して浮上支持されている。このため、運動量保存の法則により粗動ステージ１６の＋Ｙ方向の移動に応じて固定子２１が−Ｙ方向に移動する。この固定子２１の移動により粗動ステージ１６の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。なお、固定子２１は、マスク定盤３に変えてリアクションフレーム５に設けられてもよい。固定子２１をリアクションフレーム５に設ける場合にはエアベアリング１９を省略し、固定子２１をリアクションフレーム５に固定して粗動ステージ１６の移動により固定子２１に作用する反力をリアクションフレーム５を介して床に逃がしてもよい。
【００１９】
Ｙガイド部２４のそれぞれは、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内するものであって、マスク定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面においてＹ軸方向に延びるように固定されている。また、粗動ステージ１６とＹガイド部２４、２４との間には非接触ベアリングである不図示のエアベアリングが設けられており、粗動ステージ１６はＹガイド部２４に対して非接触で支持されている。
【００２０】
微動ステージ１８は不図示のバキュームチャックを介してマスクＭを吸着保持する。微動ステージ１８の＋Ｙ方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のＹ移動鏡２５ａ、２５ｂが固定され、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２６が固定されている。そして、これら移動鏡２５ａ、２５ｂ、２６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、マスクステージＭＳＴのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置が高精度で検出される。制御装置ＣＯＮＴはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Ｙリニアモータ２０、Ｘボイスコイルモータ１７Ｘ、及びＹボイスコイルモータ１７Ｙを含む各モータを駆動し、微動ステージ１８に支持されているマスクＭ（マスクステージＭＳＴ）の位置制御を行う。
【００２１】
図１に戻って、開口Ｋ及び開口３ａを通過したマスクＭのパターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば１／４又は１／５の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系ＰＬとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。投影光学系ＰＬの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部１０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５の段部５ｂに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤１２にフランジ部１０を係合している。
【００２２】
ステージ装置２は、基板ステージＰＳＴと、基板ステージＰＳＴをＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持する基板定盤４と、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５に設けられ、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動可能なＸリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）４０と、Ｘガイドステージ３５をＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）３０、３０とを有している。基板ステージＰＳＴは感光基板Ｐを真空吸着保持する基板ホルダＰＨを有しており、感光基板Ｐは基板ホルダＰＨを介して基板ステージＰＳＴに支持される。また、基板ステージＰＳＴ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３７が設けられており、これらエアベアリング３７により基板ステージＰＳＴは基板定盤４に対して非接触で支持されている。また、基板定盤４はベースプレート６の上方に防振ユニット１３を介してほぼ水平に支持されている。
【００２３】
Ｘガイドステージ３５の＋Ｘ側には、Ｘトリムモータ３４の可動子３４ａが取り付けられている（図３参照）。また、Ｘトリムモータ３４の固定子（不図示）はリアクションフレーム５に設けられている。このため、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ３４及びリアクションフレーム５を介してベースプレート６に伝達される。
【００２４】
図３は基板ステージＰＳＴを有するステージ装置２の概略斜視図である。
図３に示すように、ステージ装置２は、Ｘ軸方向に沿った長尺形状を有するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５で案内しつつ基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に所定ストロークで移動可能なＸリニアモータ４０と、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられ、このＸガイドステージ３５を基板ステージＰＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ３０、３０とを備えている。
【００２５】
Ｘリニアモータ４０は、Ｘガイドステージ３５にＸ軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子４１と、この固定子４１に対応して設けられ、基板ステージＰＳＴに固定された磁石ユニットからなる可動子４２とを備えている。これら固定子４１及び可動子４２によりムービングマグネット型のリニアモータ４０が構成されており、可動子４２が固定子４１との間の電磁気的相互作用により駆動することで基板ステージＰＳＴがＸ軸方向に移動する。ここで、基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に対してＺ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に非接触支持された状態でＸリニアモータ４０によりＸ軸方向に移動する。
【００２６】
Ｙリニアモータ３０のそれぞれは、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる可動子３２と、この可動子３２に対応して設けられコイルユニットからなる固定子３１とを備えている。ここで、固定子３１、３１はベースプレート６に突設された支持部３６、３６（図１参照）に設けられている。なお、図１では固定子３１及び可動子３２は簡略化して図示されている。これら固定子３１及び可動子３２によりムービングマグネット型のリニアモータ３０が構成されており、可動子３２が固定子３１との間の電磁気的相互作用により駆動することでＸガイドステージ３５がＹ軸方向に移動する。また、Ｙリニアモータ３０、３０のそれぞれの駆動を調整することでＸガイドステージ３５はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このＹリニアモータ３０、３０により基板ステージＰＳＴがＸガイドステージ３５とほぼ一体的にＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。
【００２７】
図１に戻って、基板ステージＰＳＴの−Ｘ側の側縁にはＹ軸方向に沿って延設されたＸ移動鏡５１が設けられ、Ｘ移動鏡５１に対向する位置にはレーザ干渉計５０が設けられている。レーザ干渉計５０はＸ移動鏡５１の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡５２とのそれぞれに向けてレーザ光（検出光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＸ移動鏡５１と参照鏡５２との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＸ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージＰＳＴ上の＋Ｙ側の側縁にはＸ軸方向に沿って延設されたＹ移動鏡５３（図１には不図示、図３参照）が設けられ、Ｙ移動鏡５３に対向する位置にはＹレーザ干渉計（不図示）が設けられており、Ｙレーザ干渉計はＹ移動鏡５３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡（不図示）とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＹ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＹ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ３０、４０を介して基板ステージＰＳＴの位置制御を行う。
【００２８】
次に、図４乃至図６を参照しながら本発明のリニアモータ３０（２０、４０）の第１実施形態について説明する。以下の説明では基板ステージＰＳＴに設けられたＹリニアモータ３０について説明するが、Ｘリニアモータ４０及びマスクステージＭＳＴに設けられたリニアモータ２０もほぼ同等の構成を有している。
【００２９】
図４はリニアモータ３０の平面図であり、図５は断面図である。図４に示すように、リニアモータ３０は、Ｙ軸方向を長手方向とするコイルユニットからなる固定子３１と、磁石ユニットからなる可動子３２とを備えている。可動子３２は複数の磁石（発磁体）７６を有し、固定子３１を挟んで設けられたヨーク部７８を備えている。磁石７６のそれぞれは永久磁石であってヨーク部７８に所定方向（Ｙ軸方向）に複数並んで取り付けられており、異なる磁極の磁石が交互に並んで配置されている。更に、磁石７６は固定子３１を挟んで異なる磁極どうしが互いに対向して配置されている。
【００３０】
一方、図５に示すように、固定子３１は、冷媒が供給される内部空間６３を有するコイルジャケット（収納部材）６０と、この内部空間６３に収納されるコイルアセンブリＣＡ、冷却ユニット（第２温調装置）ＣＵとを備えている。コイルアセンブリＣＡは、Ｙ軸方向に複数並んで配置されたコイル（不図示）を合成樹脂等により一体的に成形（モールド）したものであり、コイルには制御装置ＣＯＮＴにより電流量を制御された駆動電流が流れる構成となっている。なお、図示しないものの、コイルアセンブリＣＡには、コイルジャケット６０及び冷却ユニットＣＵを結合する際に用いられる結合部（例えば雌ネジ部）が設けられている。
【００３１】
冷却ユニットＣＵは、図６（ａ）に示すように、コイルアセンブリＣＡの幅方向（図４及び図５中、上下方向）両端の、磁石７６、７６が対向しない非対向領域（局所部分）にそれぞれ配置されており、図６（ｂ）に示すように、ペルチェ素子７７、固定枠７９、冷却管（管体）８０とから構成されている。ペルチェ素子７７は、コイルアセンブリＣＡに対向する面が吸熱面とされ、逆側の冷却管８０と対向する面が放熱面とされており、冷却管８０に接着固定された略同厚の固定枠７９に外形が保持され、且つ放熱面において冷却管８０と接着固定される。従って、ペルチェ素子７７を冷却管８０に接合する際には、固定枠７９の開口部にペルチェ素子７７を嵌め込むことで、冷却管８０に容易に位置決めすることができるとともに、固定枠７９に保持されることで、ペルチェ素子７７に冷却管８０を保持する力が加わることを防止できる。
【００３２】
なお、図示は省略してあるが、ペルチェ素子７７に通電するための電気配線は、コイルジャケット６０の外側に引き出され制御装置ＣＯＮＴにより通電が制御される。また、コイルアセンブリＣＡと長さが同等のペルチェ素子は製作が困難であり、また接着時の取扱いが不便になるため、長さ方向に分割した複数のペルチェ素子を用いてもよい。その際、ペルチェ素子の端子を直列に接続することで、通電に必要な電気配線の引き出しが２本になるため、配線処理の簡素化という観点から好ましい。
【００３３】
冷却管８０は、内部空間に冷媒が流通する構成となっており、コイルアセンブリＣＡとほぼ同等の長さに形成されている。この冷却管８０には、内部空間に冷媒を入れるための導入管８３（図６では不図示、図３及び図４参照）及び冷媒を排出するための導出管８４が設けられており、不図示の冷媒供給装置により温度調整された冷媒が循環する構成となっている。なお、使用される冷媒としては液体又は気体であって特に不活性なものが好ましく、ハイドロフルオロエーテル（例えば「ノベックＨＦＥ」：住友スリーエム株式会社製）や、フッ素系不活性液体（例えば「フロリナート」：住友スリーエム株式会社製）などが挙げられる。また、冷却管８０の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（ＣＦＲＰ）等の合成樹脂、またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料、あるいはステンレス鋼やアルミニウム等の金属等が挙げられる。
【００３４】
上記ペルチェ素子７７、固定枠７９及び冷却管８０は一体化されて、且つペルチェ素子７７がコイルアセンブリＣＡと冷却管８０との間に挟持された状態でコイルアセンブリＣＡの両側面に固定されるが、コイルアセンブリＣＡの側面は複数本のコイルにより平坦面とはなっていない可能性があり、その場合コイルアセンブリＣＡとペルチェ素子７７とが密着しておらず熱伝導性が低下した箇所が存在する虞がある。そのため、本実施の形態では、コイルアセンブリＣＡとペルチェ素子７７との間に熱伝導性の高いコンパウンドを介在させた状態で冷却ユニットＣＵをコイルアセンブリＣＡに固定することで、熱伝導性を向上させている。また、コイルアセンブリＣＡについては、ペルチェ素子７７による吸熱面積を大きくするために、磁石７６との非対向領域である両端において厚さを大きくした断面略Ｉ字形状に形成されている（図５及び図６（ａ）参照）。
【００３５】
そして、図５に示すように、コイルジャケット６０は、コイルアセンブリＣＡ及び冷却ユニットＣＵに対して一定の間隔（冷媒流路）をもった断面形状で形成されている。コイルジャケット６０には、内部空間６３に冷媒を入れるための導入管８１（図３及び図４参照）及び冷媒を排出するための導出管８２が設けられており、不図示の冷媒供給装置により温度調整された冷媒が循環する構成となっている。これらコイルジャケット６０、導入管８１、導出管８２及び冷媒供給装置により、コイルアセンブリＣＡの全体を包囲して温調する本発明の第１温調装置が構成される。
【００３６】
なお、使用される冷媒としては、冷却ユニットＣＵと同様に、ハイドロフルオロエーテル（例えば「ノベックＨＦＥ」：住友スリーエム株式会社製）や、フッ素系不活性液体（例えば「フロリナート」：住友スリーエム株式会社製）などが挙げられる。なお、コイルジャケット６０内を流通する冷媒と、冷却管８０内を流通する冷媒とは、同じものを用いても、異なるものを用いてもよい。すなわち、同じ循環系から冷媒を各流路へ分岐させても、個別の循環系を用いてそれぞれの流路で冷媒を循環させてもよい。
【００３７】
また、コイルジャケット６０の形成材料としては、冷却管８０と同様に、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（ＣＦＲＰ）等の合成樹脂、またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料、あるいはステンレス鋼やアルミニウム等の金属等が挙げられる。
【００３８】
次に、上述したリニアモータ３０の駆動方法及び冷却方法について説明する。
制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで、リニアモータ３０のコイルに対して駆動電流が供給されると、コイルアセンブリＣＡは発熱する。コイルジャケット６０の内部空間６３（以下、単にコイルジャケット６０内と称する）には所定温度（例えば２３℃）に温調された冷媒が流通しているため、コイルアセンブリＣＡで生じた熱は冷媒に吸収される。
【００３９】
このとき制御装置ＣＯＮＴは、リニアモータ３０の駆動と同期してペルチェ素子７７に対して通電させる。これにより、ペルチェ素子７７は、コイルアセンブリＣＡから吸熱し、冷却管８０内を流通する冷媒に冷却管８０を介して排熱する。すなわち、コイルアセンブリＣＡの中、磁石７６との非対向領域におけるコイルアセンブリＣＡと冷却ユニットＣＵとの間で熱交換が行われる。そのため、ペルチェ素子７７がコイルアセンブリＣＡの熱を吸収することによって、コイルアセンブリＣＡからコイルジャケット６０内の冷媒に伝わる熱量を低減させて当該冷媒の温度上昇を抑えることが可能になる。また、単にペルチェ素子７７を用いてコイルアセンブリＣＡの熱を排熱した場合、ペルチェ素子７７の駆動（通電）による熱が増加してしまうことになる。そこで、本実施の形態では、コイルジャケット６０内の冷媒流路に冷却ユニットＣＵを配置することによって、冷却管８０内の冷媒温度が上昇しても、冷却管８０の外側を流れる冷媒が断熱材として機能し、コイルジャケット６０の外側に漏れ出す熱を微小なものとすることができる。
【００４０】
また、ステージの停止時やステージの等速移動時等、コイルに流れる電流がない、又は微小なときにはペルチェ素子７７による吸熱により、温度が低下しすぎる可能性がある。そのため、ペルチェ素子７７の通電（吸熱）は、ステージ駆動信号に対応させることが好ましい。或いは、冷媒流路の終端部（下流部）やコイルアセンブリＣＡの長さ方向の数カ所に温度センサを設置し、冷媒温度もしくはコイルジャケット６０の表面温度の変動に応じてペルチェ素子７７の通電を制御することも可能である。
【００４１】
例えば、コイルジャケットの表面温度はステージ駆動信号の変化に比較して時定数が長いため、ステージの加速、等速、減速、停止等の信号に合わせて温度が迅速に変化するわけではない。そのため、ペルチェ素子７７に対しては、必ずしもステージ駆動信号に合致したプロファイルで通電する必要はない。ステージ駆動信号に基づいてペルチェ素子７７に対する通電を制御する場合、ステージ駆動信号と通電量との間の相関関係を実験的に求めるか、ステージ駆動信号やリニアモータの推力特性や可動質量からコイルの発熱量を算出すればよい。また、冷媒温度やコイルジャケット表面温度に基づいてペルチェ素子７７に対する通電を制御する場合は、それぞれの温度が所定の温度になるように通電量を制御すればよい。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態では、コイルジャケット６０内を流通する冷媒に加えて、磁石７６との非対向領域に配置した冷却ユニットＣＵによりコイルアセンブリＣＡの発熱を吸熱するので、リニアモータ３０を高推力で駆動する場合でもコイルジャケット６０内の冷媒流量を多くすることなく排熱することができ、冷却能力を向上させることが可能になる。そのため、冷媒流量の増加に伴うポンプの大型化、配管からの液漏れ等の問題や、コイルジャケット６０の変形、厚肉化等の問題も回避することが可能となり、これらの問題で生じる装置の大型化を防止することが可能になる。特に、本実施の形態では、冷却ユニットＣＵをコイルジャケット６０内の冷媒流路に配置することで、ペルチェ素子７７の発熱がコイルジャケット６０の外側に漏れ出すことも抑えることができ、空気ゆらぎ等の熱に起因する不具合をより効果的に回避することが可能となっている。
【００４３】
また、本実施の形態では、コイルアセンブリＣＡの吸熱をペルチェ素子７７の通電状態により制御しているので、リニアモータの発熱が少ないときでも、冷やしすぎることを防止でき、リニアモータの駆動状態（発熱状態）に応じて適切な温度調整を実施することが可能となる。さらに、本実施の形態では、固定枠７９を用いてペルチェ素子７７を冷却管８０に固定するので、ペルチェ素子７７の位置決めが容易になるとともに、ペルチェ素子７７に冷却管８０を保持する力が加わらずに安定した吸熱特性を発揮させることが可能になる。
【００４４】
なお、リニアモータが磁石直下のコイルのみを励磁する励磁切替方式を採用している場合には、発熱箇所がコイルアセンブリＣＡの中の一部となるため、その箇所のみを冷却することが好ましい。その場合は、ペルチェ素子をコイルアセンブリＣＡの長さ方向に分割して複数設け、各素子から電気配線を引き出し、励磁しているコイル近傍のペルチェ素子のみに通電して吸熱することが好ましい。このとき、各素子毎に電気配線を引き出すのではなく、いくつかのペルチェ素子を群構成とし、各群毎に通電を制御する構成としてもよい。
【００４５】
以下、本発明のリニアモータの他の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した第１実施形態を同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図７は本発明のリニアモータの第２実施形態を示す図であって（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。図７に示すように、本実施の形態では冷却ユニットＣＵが磁石７６との非対向領域におけるコイルアセンブリＣＡの厚さ方向両側（上下面）にそれぞれ（合計４つ）設けられている。
【００４６】
この場合、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、ペルチェ素子７７は、ほぼ全面でコイルアセンブリＣＡと略接触するため、コイルアセンブリＣＡは図５に示したＩ字形状ではなくフラットな平板状に形成すればよく、モールドによる製造を容易にすることができる。また、本実施形態では、コイルアセンブリＣＡの温度分布に応じて各ペルチェ素子７７に対する通電量を個別に制御することで、より細かな温度調整が可能になる。
【００４７】
図８乃至図１２は、本発明のリニアモータの第３実施形態を示す図である。
図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態では冷却ユニットＣＵをコイルアセンブリＣＡではなく、コイルジャケット６０に設置している。
より詳細には、本実施の形態ではコイルアセンブリＣＡは図７で示したものと同様にフラットな平板状に形成され、コイルジャケット６０はコイルアセンブリＣＡとの間に一定の冷媒流路を形成するように断面略矩形の角筒状に構成されている。そして、冷却ユニットＣＵは、磁石７６との非対向領域におけるコイルジャケット６０の厚さ方向両側（上下面）にそれぞれ（合計４つ）設けられている。
【００４８】
図９（ａ）に冷却ユニットＣＵの部分拡大図を示す。
この図においてペルチェ素子７７は、固定枠を用いずに冷却管８０に固定されているが、上記第１の実施形態と同様に固定枠により位置決めを容易にした状態で固定してもよい。
冷却管８０は、ペルチェ素子７７と隣接して配置されペルチェ素子７７が吸収した熱を排熱する（回収する）ための冷媒流路Ｃ１と、冷媒流路Ｃ１を取り囲んで設けられ温度上昇した冷媒を断熱するための断熱部Ｃ２とが溶接等により形成された二重管構造となっている。断熱部Ｃ２は、断熱機能を有するものであれば、断熱材を装填したり、真空状態とする構成や気体を流通させる構成を採用できるが、ここでは冷媒流路と同様に冷媒を流通させる構成となっている。この場合、図９（ｂ）の断面図に示すように、導入部８０ａから導入した冷媒を流路Ｃ１と断熱部Ｃ２とに分岐させることにより、個別に冷媒循環用の配管を設ける必要がなくなり、配管構成を簡素化できる。
【００４９】
また、上記構成の冷却ユニットＣＵにおいては、コイルアセンブリＣＡを直接冷却（吸熱）するわけではなく、コイルジャケット６０内を流通する冷媒を介してコイルアセンブリＣＡの幅方向両端（上記非対向領域）と熱交換（冷却）することになる。この場合、コイルアセンブリＣＡを形成する銅線やアルミ線による熱の移動はあまり期待できないため、熱交換に偏りが生じてコイルアセンブリＣＡの幅方向で温度分布が生じる可能性がある。そのため、本実施の形態ではコイルジャケット６０内を流通する冷媒の流路を冷却ユニットＣＵの延在方向と交差する方向に形成している。
【００５０】
具体的には、図１０（ａ）の平面図に示すように、冷却ユニットＣＵが延在するコイルアセンブリＣＡの長手方向（図１０中、左右方向）と平行な軸線周りの螺旋状となるように、コイルアセンブリＣＡの両面（上下面）にそれぞれ突条８５、８５をモールドにより形成する（図１０（ｂ）参照）。これにより、コイルジャケット６０内に供給された冷媒は、図１１に示すように、コイルジャケット６０の周りを螺旋状に流動することになり熱の移動が促進され温度の平均化を図ることができる。なお、突条８５は、コイルジャケット６０と接触して熱がジャケット外へ漏れない高さに設定する必要がある。
なお、コイルを構成する熱伝導率が高い銅やアルミ等により有意な熱移動が生じる場合は、突条８５による流路調整は必ずしも必要ではない。また、流路調整による熱移動、及び冷媒による熱交換が円滑に行われる場合には、ペルチェ素子７７は必ずしも必要ではない。
また、流路調整を実施するための突条としては、冷媒をコイルアセンブリＣＡの幅方向に流動させるものであれば、図１０に示した螺旋状以外にも、例えば図１２に示すように、ジグザグ状に形成してもよい。
なお、上記第１〜第３の実施形態では、図４、図７、図９にそれぞれ示すように、コイルジャケット６０の内部空間６３を流動する冷媒の流動方向と、冷却管８０内を流動する冷媒の流動方向とが同一方向であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではい。すなわち、内部空間６３を流動する冷媒の流動方向と冷却管８０内を流動する冷媒の流動方向とは互いに逆方向でもよい。これによれば、コイルアセンブリＡＣの長手方向の温度勾配を小さく抑えることができる。
【００５１】
図１３（ａ）、（ｂ）は、本発明のリニアモータの第４実施形態を示す図である。
上記第１〜第３の実施形態では冷却ユニットにペルチェ素子を用いたが、本実施の形態では気化熱を利用した冷却ユニットを用いている。なお、図１３においては、冷却ユニットのみを図示している。
この気化装置としての冷却ユニット（第２温調装置）ＣＶは、コイルアセンブリＣＡの幅方向両端に沿って設置される断面略矩形状の気化管９０と、気化管９０内に導入され気化用液体を供給する液体チューブ（液体供給部）９１と、気化管９０内にエアを導入するとともに、気化管９０内のエアを吸引するエア配管９２とから構成されている。この冷却ユニットＣＶは、図５及び図７（ｂ）に示した冷却ユニットＣＵと同様に、コイルジャケット６０内でコイルアセンブリＣＡ（の幅方向両端部の上記非対向領域）に取り付けられる。
液体チューブ９１には、気化管９０内で開口し気化用液体を噴出する孔部９５が気化管９０の全体に亘って満遍なく複数形成されている。なお、液体チューブ９１から供給される気化用液体としては、上記ハイドロフルオロエーテルやフッ素系不活性液体、水を用いることができる。
【００５２】
上記の構成の冷却ユニットＣＶでは、孔部９５から気化管９０内に供給され拡散した気化用液体は、気化管９０の表面より気化し、この気化用液体の気化に伴う吸熱により、気化管９０（すなわちコイルアセンブリＣＡ、固定子３１）は冷却される。ここで、気化用液体は複数設けられた孔部９５のそれぞれから供給される構成であって、気化管９０の全ての位置に対して満遍なく供給されるため、気化管９０は均一に冷却される。気化管９０内においてはエア配管９２からエアが供給されることで気化用液体の気化が促進され、また気化用液体が気化した気化ガス（蒸気）は、エア配管９２により吸引されて回収される。
本実施の形態では、気化用液体の気化熱を利用してコイルアセンブリＣＡを冷却するため、ペルチェ素子を用いた場合のように温度上昇を伴わず、より効果的な冷却が可能である。また、本実施の形態においても、冷却ユニットＣＶがコイルジャケット６０内の冷媒流路に配置されるため、気化用液体の気化で気化管９０の温度が下がりすぎた場合でも、気化管９０の外側を流れる冷媒が断熱材として機能し、コイルジャケット６０の外側に生じる温度分布を微小に抑えることが可能である。
【００５３】
なお、本実施の形態においても、上記第１の実施形態と同様に、ステージの停止時やステージの等速移動時等、コイルに流れる電流がない、又は微小なときには気化用液体の気化により、温度が低下しすぎる可能性がある。そのため、気化管９０内への気化用液体の供給量を制御して気化管９０の温度調整を行うことが好ましい。気化用液体の供給量を制御としては、ステージ駆動信号に対応させて制御したり、冷媒流路の終端部（下流部）やコイルアセンブリＣＡの長さ方向の数カ所に温度センサを設置し、冷媒温度もしくはコイルジャケット６０の表面温度の変動に応じて制御することも可能である。ステージ駆動信号を用いる場合、実験やシミュレーションにより、ステージ駆動信号と液体供給量との相関関係を予め求めておけばよい。また、気化管９０内で蒸気（気化ガス）が飽和した場合には、それ以上気化用液体を供給しても気化せず、液体として排出されてしまう虞があるため、液体供給量、エアの流量、液体の蒸発量の相関関係も予め求めておき、液体供給量が蒸発限界を超えないように制御する必要がある。
【００５４】
図１３（ｃ）は、気化熱を利用した冷却ユニットＣＶを用いた、本発明のリニアモータの第５実施形態を示す図である。
なお、図１３（ｃ）は、冷却ユニットＣＶの断面図のみを示している。
気化熱を利用した冷却ユニットＣＶを図８（ｂ）に示した第３実施形態の冷却ユニットＣＵに替えて適用した場合、冷却ユニットＣＶは、コイルジャケット６０の外側に露出した状態で配設されるため、気化用液体の気化により温度が下がりすぎる虞がある。そこで、本実施形態では、図１３（ｃ）に示すように、気化管９０を上記第３の実施形態と同様に、気化用液体を気化させる気化部９０ａと、気化部９０ａの周囲を取り囲んで設けられ気化部９０ａを断熱するための断熱部９０ｂとが溶接等により形成された二重管構造とする。断熱部９０ｂとしては、断熱機能を有するものであれば、断熱材を装填したり、真空状態とする構成や気体を流通させる構成を採用できる。これにより、冷やしすぎ等、気化部９０ａにおける温度変動が外部に及ぼす悪影響を排除することが可能となる。なお、エア配管９２については、排気側で吸引のみを行う構成としてもよく、この場合、エア導入用の配管を設ける必要がなくなり、装置構成を簡素化できる。また、気化用液体の供給量制御については、上記第４の実施形態と同様である。
【００５５】
なお、上記各実施形態におけるリニアモータは、コイルユニットを固定子とし、磁石ユニットを可動子とした所謂ムービングマグネット型のリニアモータとして説明したが、コイルユニットを可動子とし、磁石ユニットを固定子としたムービングコイル型のリニアモータにも適用可能である。この場合、可動子であるコイルユニットがステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、固定子である磁石ユニットがステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側（ベース）に設けられる。
【００５６】
また、上記実施形態の感光基板Ｐとしては、半導体デバイス用の半導体ウエハのみならず、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。
【００５７】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐ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にも適用することができる。
【００５８】
露光装置ＥＸの種類としては、ウエハ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、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）あるいはマスク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。
【００５９】
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、マスクＭを用いる構成としてもよいし、マスクＭ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。
【００６０】
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（マスクＭ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及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、マスクＭと基板Ｐとを密接させてマスクＭ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。
【００６１】
上記実施形態のように基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴ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。
【００６２】
基板ステージＰＳＴ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。また、マスクステージＭＳＴ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。
【００６３】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸ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及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。
【００６４】
半導体デバイスは、図１４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、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ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。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、モータ効率の低下や装置の大型化を招くことなく冷却能力を向上させて、リニアモータの高推力化に対応することが可能になるとともに、空気ゆらぎ等の熱に起因する不具合を回避して、マスクや感光基板の位置決め精度向上に寄与することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアモータを備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明のリニアモータを備えたステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図３】本発明のリニアモータを備えたステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図４】本発明のリニアモータの第１実施形態を示す平面図である。
【図５】図４における部分断面図である。
【図６】リニアモータの第１実施形態における（ａ）は冷却ユニットとコイルアセンブリとの概略構成図、（ｂ）は冷却ユニットの外観斜視図である。
【図７】本発明のリニアモータの第２実施形態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明のリニアモータの第３実施形態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】（ａ）は冷却ユニットの部分拡大図であり、（ｂ）は冷却管の部分断面図である。
【図１０】流動方向を規定する突条が設けられたコイルアセンブリの（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１１】冷媒の流動状態を示す図である。
【図１２】突条が設けられたコイルアセンブリの別形態を示す平面図である。
【図１３】リニアモータの第４実施形態における冷却ユニットの（ａ）は断面平面図、（ｂ）は断面側面図であり、（ｃ）はリニアモータの第５実施形態における冷却ユニットの断面側面図である。
【図１４】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１５】従来のリニアモータを示す（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
ＣＡ コイルアセンブリ（コイル体）
ＣＵ 冷却ユニット（第２温調装置）
ＣＶ 冷却ユニット（気化装置、第２温調装置）
ＥＸ 露光装置
Ｍ マスク（レチクル）
ＭＳＴ マスクステージ（レチクルステージ）
Ｐ 感光基板（基板）
ＰＳＴ 基板ステージ（ウエハステージ）
２０、３０ Ｙリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）
４０ Ｘリニアモータ（リニアモータ、駆動装置）
６０ コイルジャケット（収納部材、第１温調装置）
６３ 内部空間
７６ 磁石（発磁体）
７７ ペルチェ素子
８０ 冷却管（管体）
９０ 気化管
９１ 液体チューブ（液体供給部）
Claims (9)
- コイル体を有するリニアモータにおいて、
前記コイル体の全体を温調する第１温調装置と、
前記コイル体のうちの局所部分との間で熱交換を行う第２温調装置とを有することを特徴とするリニアモータ。 - 請求項１記載のリニアモータにおいて、
前記コイル体と対向配置された発磁体を有し、
前記コイル体の前記局所部分は、前記コイル体における前記発磁体との非対向領域にあることを特徴とするリニアモータ。 - 請求項１または２に記載のリニアモータにおいて、
前記第２温調装置は、前記局所部分に配設されて冷媒が流通する管体と、前記コイル体の熱を吸収して前記冷媒に排熱するペルチェ素子とを有することを特徴とするリニアモータ。 - 請求項３記載のリニアモータにおいて、
前記ペルチェ素子は、前記コイル体と前記管体との間に挟持して設けられることを特徴とするリニアモータ。 - 請求項１または２に記載のリニアモータにおいて、
前記第２温調装置は、前記コイル体の熱により液体を気化させて前記コイル体を冷却する気化装置を備えることを特徴とするリニアモータ。 - 請求項５記載のリニアモータにおいて、
前記気化装置は、前記局所部分に配設されて気体が流通する気化管と、
前記気化管内部に設けられ、前記液体を前記気化管内に供給する液体供給部とを有することを特徴とするリニアモータ。 - 請求項１から６のいずれかに記載のリニアモータにおいて、
前記第１温調装置は、内部空間に前記コイル体を収納し該内部空間に冷媒が流通する収納部材を有することを特徴とするリニアモータ。 - 請求項７記載のリニアモータにおいて、
前記収納部材は、前記コイル体とともに前記第２温調装置を前記内部空間に収納することを特徴とするリニアモータ。 - マスクを保持して駆動装置により移動可能なマスクステージと、前記マスク上に形成されたパターンが転写される基板を保持して駆動装置により移動可能な基板ステージとを有する露光装置であって、
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前記駆動装置として、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載されたリニアモータが用いられることを特徴とする露光装置。
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