JP2006230127A - Linear motor, stage set and aligner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル体と発磁体とを有するリニアモータ、及びこのリニアモータを駆動装置として備えるステージ装置、並びに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。 The present invention relates to a linear motor having a coil body and a magnetism generator, a stage apparatus including the linear motor as a driving apparatus, and an exposure apparatus that exposes a mask pattern onto a substrate using a stage that is moved by driving the linear motor. Is.
半導体等を製造する際に用いられる露光装置におけるステージ駆動には、発塵がないことや駆動機構の構成が簡単であること等の理由からリニアモータが多く用いられている。このステージ駆動用リニアモータには、使用環境の要望から種々の厳格な仕様が求められており、その一つに温度に関する仕様がある。 A linear motor is often used for stage driving in an exposure apparatus used when manufacturing a semiconductor or the like because there is no dust generation and the structure of the driving mechanism is simple. Various strict specifications are required for the stage driving linear motor in accordance with the demands of the use environment, and one of them is a temperature related specification.
通常、露光装置のステージ駆動においては、精密な位置決め動作が必要とされ、その動作制御にはステージの位置を計測するための測長器が用いられており、リニアモータ(の可動子)はこの測長器の計測結果を基にサーボ制御されることで、ステージの高精度の位置決めが可能となっている。 In general, the stage drive of an exposure apparatus requires a precise positioning operation, and a length measuring device for measuring the position of the stage is used for the operation control. Servo control based on the measurement result of the length measuring device enables high-precision positioning of the stage.
ところが、リニアモータの駆動時には、モータからの発熱によって測長器に悪影響を及ぼし、位置決め精度が低下するという問題が生じる。また、コイル体により発生する磁力線は、コイルを収容するケースや永久磁石、それを支持しているヨークに作用するが、導電体であるケースや永久磁石、ヨークに変動磁場が作用すると、その磁場変動を打ち消すように導体表面近傍に渦電流が生じ、ジュール損失による発熱が生じる。
そして、測長器として光干渉測長器を用いた場合に、モータの発熱により周囲の温度が上昇すると空気揺らぎが生じ、光路変化が起こることにより測長器に微小な読取誤差を生じさせる。従って、露光装置においてはモータの温度上昇には厳格な制限が設けられている。
However, when the linear motor is driven, the length measuring device is adversely affected by heat generated from the motor, resulting in a problem that the positioning accuracy is lowered. In addition, the magnetic field lines generated by the coil body act on the case housing the coil, the permanent magnet, and the yoke that supports the coil. When a variable magnetic field acts on the case, permanent magnet, or yoke that is a conductor, the magnetic field An eddy current is generated in the vicinity of the conductor surface so as to cancel the fluctuation, and heat is generated due to Joule loss.
When an optical interference length measuring device is used as the length measuring device, air fluctuations occur when the ambient temperature rises due to the heat generated by the motor, and the optical path change causes a minute reading error in the length measuring device. Therefore, in the exposure apparatus, there is a strict limit on the temperature rise of the motor.
そのため、従来からリニアモータの温度上昇を抑えるために種々の工夫がなされおり、例えば特許文献1には発熱体であるコイルをハウジング内に封入して電機子を構成し、この電機子内に冷媒を流出入させて冷却する方法が開示されている。また、磁石を支持して閉磁路を形成するヨークを冷却する技術として、特許文献2にはヨークに冷媒用流路を設けたリニアモータが開示されている。また、特許文献3には、ヨークを薄板からなる積層鋼板で形成することにより渦電流の発生を低減させ、ヨークの発熱を抑える技術が開示されている。
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。
ヨークを一様に積層させた場合、ヨーク間には絶縁層が介装されるため、ヨークにおける絶縁層の割合が多くなり、磁気回路に悪影響を及ぼしモータ効率が低下するという問題が生じる。また、ステージ駆動に用いられるリニアモータは駆動ストーロークが長く、また高推力化により大型化されているため、ヨークの剛性、製造コストにも問題が生じる可能性がある。
However, the following problems exist in the conventional technology as described above.
When the yokes are uniformly laminated, an insulating layer is interposed between the yokes, so that the ratio of the insulating layer in the yoke increases, which adversely affects the magnetic circuit and lowers the motor efficiency. Further, since the linear motor used for stage driving has a long driving stroke and is enlarged due to high thrust, there is a possibility that problems may arise in the rigidity and manufacturing cost of the yoke.
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、磁気回路に及ぼす影響が少なく、また発熱を抑えることができるリニアモータ及びこのリニアモータを駆動装置として備えるステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、ヨークの剛性を損なわず、容易に製造できるリニアモータ及びこのリニアモータを駆動装置として備えるステージ装置並びに露光装置を提供することである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and includes a linear motor that has little influence on a magnetic circuit and that can suppress heat generation, and a stage apparatus and an exposure apparatus that include this linear motor as a driving device. The purpose is to provide.
Another object of the present invention is to provide a linear motor that can be easily manufactured without impairing the rigidity of the yoke, and a stage apparatus and an exposure apparatus that include the linear motor as a driving device.
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11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(62)と、ヨーク(71)に支持された発磁体(72)とを相対移動させるリニアモータ(30)であって、ヨーク(71)は、第1分割体(71A)と、第1分割体(71A)とは相対移動方向における幅が異なる第2分割体(71B)とを電気絶縁部(74)を介して積層させてなることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 11 showing the embodiment.
The linear motor according to the present invention is a linear motor (30) that relatively moves a coil body (62) and a magnetic generator (72) supported by a yoke (71), and the yoke (71) is divided into first parts. The body (71A) and the first divided body (71A) are formed by laminating a second divided body (71B) having different widths in the relative movement direction via an electric insulating part (74). It is.
従って、本発明のリニアモータでは、ヨーク(71)が分割されることにより、各分割体(71A、71B)に流れる渦電流を小さくすることができ、発熱を抑えることが可能になる。また、本発明では、例えば第1分割体(71A)の幅(WA)を第2分割体(71B)の幅(WB)よりも大きくすることにより、分割体の数が減り、結果として電気絶縁部(74)の数を減らすことができる。そのため、本発明では磁気回路に及ぼす影響を低減することが可能になる。さらに、本発明では第1分割体(71A)及び第2分割体(71B)が相対移動方向における幅が異なるように分割されるので、相対移動方向の駆動ストロークが長くなった場合でも、第1分割体(71A)、第2分割体(71B)の数が増減するだけであり、剛性の低下を招くことはない。 Therefore, in the linear motor of the present invention, by dividing the yoke (71), the eddy current flowing through each divided body (71A, 71B) can be reduced, and heat generation can be suppressed. In the present invention, for example, by making the width (WA) of the first divided body (71A) larger than the width (WB) of the second divided body (71B), the number of divided bodies is reduced, resulting in electrical insulation. The number of parts (74) can be reduced. Therefore, in the present invention, the influence on the magnetic circuit can be reduced. Further, in the present invention, since the first divided body (71A) and the second divided body (71B) are divided so that the width in the relative movement direction is different, even if the drive stroke in the relative movement direction becomes long, Only the number of the divided bodies (71A) and the second divided bodies (71B) is increased or decreased, and the rigidity is not lowered.
また、本発明のステージ装置は、上記のリニアモータ(30)が駆動装置として用いられることを特徴とするものである。そして、本発明の露光装置は、ステージ装置(2)を用いて基板(P)にパターンを露光する露光装置において、ステージ装置として、上記のステージ装置(2)を用いたことを特徴とするものである。
従って、本発明のステージ装置及び露光装置では、モータ(30)の駆動時にもヨーク(71)からの発熱を抑えることができ、装置を熱変形させたり、ステージの位置検出精度を低下させてパターンの転写精度が低下することを抑えることができるとともに、磁気回路に及ぼす悪影響を低減できる。
The stage device of the present invention is characterized in that the linear motor (30) is used as a driving device. The exposure apparatus of the present invention is characterized in that the stage apparatus (2) is used as a stage apparatus in an exposure apparatus that exposes a pattern onto a substrate (P) using the stage apparatus (2). It is.
Therefore, in the stage apparatus and the exposure apparatus of the present invention, heat generation from the yoke (71) can be suppressed even when the motor (30) is driven, the apparatus is thermally deformed, and the position detection accuracy of the stage is lowered to reduce the pattern. As a result, it is possible to suppress a decrease in the transfer accuracy of the magnetic circuit and to reduce adverse effects on the magnetic circuit.
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。 In order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings showing one embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment.
本発明では、磁気回路に及ぼす影響を抑えつつ、発熱を抑えることができる。
また、本発明では、発熱を抑えることにより、パターンの転写精度が低下することを防止できる。
In the present invention, heat generation can be suppressed while suppressing the influence on the magnetic circuit.
Further, in the present invention, it is possible to prevent the pattern transfer accuracy from being lowered by suppressing heat generation.
以下、本発明のリニアモータ及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図1ないし図12を参照して説明する。
(第1実施形態)
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(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(相対移動方向)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。
Embodiments of a linear motor, a stage apparatus, and an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of an exposure apparatus provided with the linear motor of the present invention as a drive device. Here, the exposure apparatus EX in the present embodiment transfers the pattern provided on the mask M onto the photosensitive substrate (substrate) P via the projection optical system PL while moving the mask M and the photosensitive substrate P synchronously. This is a so-called scanning stepper. In the following description, the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, and the synchronous movement direction (relative movement direction) in a plane perpendicular to the Z-axis direction is the Y-axis direction, Z-axis direction, and Y The direction perpendicular to the axial direction (non-scanning direction) is taken as the X-axis direction. Further, the rotation directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as a θX direction, a θY direction, and a θZ direction, respectively. In addition, the “photosensitive substrate” herein includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the photosensitive substrate is formed.
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。
In FIG. 1, an exposure apparatus EX has a mask apparatus (reticle stage) MST that holds and moves a mask (reticle) M, a
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。 The illumination optical system IL is supported by a support column 7 fixed to the upper surface of the reaction frame 5. As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, far ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury lamp and far ultraviolet light (wavelength 248 nm) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). DUV light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used.
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。
The mask surface plate 3 of the
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。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the
As shown in FIG. 2, the stage apparatus 1 (mask stage MST) includes a mask
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。
Each of the Y
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。
Each of the
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。
The
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。
Returning to FIG. 1, the pattern image of the mask M that has passed through the opening K and the
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。
The stage apparatus 2 supports the substrate stage PST, the
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。
FIG. 3 is a schematic perspective view of the stage apparatus 2 having the substrate stage PST.
As shown in FIG. 3, the stage apparatus 2 can move the substrate stage PST in the X axis direction with a predetermined stroke while being guided by the
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。
The X
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。
Each of the Y
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。
Returning to FIG. 1, an
次に、図4乃至図6を参照しながら本発明に係るリニアモータ30の第1実施形態について説明する。
図4はリニアモータ30をX軸方向に沿って断面した図であり、図5はリニアモータ30をY軸方向に沿って断面した図である。
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、図4に示すように、固定子31のZ方向両側に隙間をあけて配置された永久磁石(発磁体)72を有する可動子32とを備えている。
Next, a first embodiment of the
4 is a cross-sectional view of the
The
固定子31は、図5に示すように、ハウジング(コイルジャケット)60内にコイル体62が配置された構成となっている。コイル体62は、ボビン63の周囲に巻回されたコイル64を有しており、長さ方向(Y軸方向)に沿って複数配列されている。複数のコイル体62は、エポキシ樹脂等により樹脂成型体として一体的に形成されている。この樹脂成型体は、円柱状の突起62a及び不図示の支持体によってハウジング60内に位置決め固定されるとともに、ハウジング60との間に冷媒流路65を形成する。図3に示すように、ハウジング60には、冷媒流路65に冷媒を入れるための導入管81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。
なお、使用される冷媒としては、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。
As shown in FIG. 5, the
In addition, as a refrigerant | coolant used, hydrofluoro ether (For example, "Novec HFE": Sumitomo 3M Co., Ltd. product), a fluorine-type inert liquid (For example, "Fluorinert": Sumitomo 3M Co., Ltd. product), etc. are mentioned.
可動子32は、永久磁石72と、永久磁石72をそれぞれ支持するヨーク71と、ヨーク71を固定子31を挟んだZ方向両側に位置させるスペーサ70とから構成されている。スペーサ70及びヨーク71は、取付ネジ等の締結部材69により一体的に締結固定される。
The
永久磁石72は、例えば大きなブロック状態で磁化された後に、切断されて配列されたものであり、図5に示すように、磁化方向が固定子31(コイル体62)を貫くZ軸方向(コイル体62と対向する方向)となる主極(第1発磁体)72Aと、磁化方向が長さ方向(Y方向、相対移動方向)となる補極(第2発磁体)72Bとが交互に、且つX軸周りの磁路(閉磁路)を形成するようにハルバッハ配列された構成となっている。これら永久磁石72同士は、電気絶縁性を有する接着剤(樹脂接着剤等)で固定されている。
The
ヨーク71は、永久磁石72を保持(支持)するとともに、主極72Aから漏れ出した磁力線を補極72Bに導くための磁路を形成するものであって、厚さ(Z軸方向の長さ)が略同一で、固定子31と可動子32との相対移動方向であるY軸方向に異なる幅を有するヨーク片(第1分割体)71A及びヨーク片(第2分割体)71Bとが電気絶縁層(電気絶縁部)74を介して積層された構成となっている。ヨーク片71A、71Bとしては、珪素鋼、純Fe、パーマロイ、Fe−Co系合金等の軟磁性材が用いられ、加工性やコスト等を考慮して、ここでは珪素鋼が使用されている。
The
これらヨーク片71A、71Bの配置は、永久磁石72によって発生するヨーク71内の磁束密度分布に応じて決定される。
具体的には、相対的に大きな幅WAのヨーク片71Aは、永久磁石72からの磁束漏れが生じやすく(ヨーク71における磁束密度が大きく)、磁気回路への影響が大きい主極72Aと補極72Bとの接合部と対向する位置に配置される。一方、幅WAよりも小さな幅WBのヨーク片71Bは、永久磁石72からの磁束の漏れ量が少ない(ヨーク71における磁束密度が小さい)、主極72Aと補極72Bとの接合部から離間した位置に複数枚で配置されている。隣り合うヨーク片71Aと71Bとの間、及び隣り合うヨーク片71B、71Bの間には、電気絶縁層74が介装されている。そして、上述した永久磁石72(主極72A及び補極72B)は、電気絶縁性を有する接着剤により幅広のヨーク片71Aに固定されている。
The arrangement of the
Specifically, the
電気絶縁層74としては、導電率が低い接着剤が用いられる。
接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤や、シリコン系接着剤、アクリル系接着剤等を用いることができる。
As the electrical insulating
As the adhesive, for example, an epoxy adhesive, a silicon adhesive, an acrylic adhesive, or the like can be used.
また、ヨーク片71A、71B(及び電気絶縁層74)には、これらが組み立てられたときに互いに連通する位置に位置決め孔(連通孔)75がそれぞれ略同一径で形成されている。位置決め孔75は、永久磁石72によって生じる磁束に影響を与えないように、図4に示すように、永久磁石72と対向する位置から外れたX軸方向両側に形成されている。
In addition, positioning holes (communication holes) 75 are formed in the
続いて、上述したヨーク71の製造方法について図6を参照して説明する。
ヨーク片71A、71Bの中、幅が小さい(薄い)ヨーク片71Bについては、薄板に対して外形形状及び位置決め孔75をプレスで打ち抜くことにより製造される。また、幅が大きい(厚い)ヨーク片71Aについては、外形形状、位置決め孔75及び締結部材69が挿入される挿入孔69aを切削加工や研削加工等の機械加工で製造される。なお、挿入孔69aは、スペーサ70と対向し、且つ締結部材69の径に応じた挿入孔69aが形成可能な幅を有するヨーク片71Aに形成される。また、挿入孔69aとしては、一対のヨーク71の中、一方には貫通孔及び締結部材69のヘッド部が係合するザグリが形成され、他方には締結部材69の雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成される。
そして、このように製造されたヨーク片71A、71Bを組立治具JGを用いて組み立てる。
Next, a manufacturing method of the
Among the
Then, the
組立治具JGは、ヨーク片71A、71Bの外形よりも大きな輪郭を有する基台86と、基台86に位置決め孔75と対応する位置(ピッチ)に着脱自在に立設され、位置決め孔75と嵌合する軸部87とから構成されている。基台86には、組立及び取り外し時に、ヨーク片71A、71Bの操作性(把持性)を向上させるための切欠86aが長さ方向中央部に形成されている。軸部87は、組立後のヨーク71の全長よりも大きな長さを有しており、その先端には、位置決め孔75への挿入を容易にするためのテーパー部87aが形成されている。
The assembly jig JG is erected on a base 86 having an outline larger than the outer shape of the
組立治具JGを用いてヨーク71を組み立てる際には、軸部87に位置決め孔75を挿入することにより、まず挿入孔69aを有するヨーク片71Aを組み込む。
次いで、ヨーク片71Aの露出している側面に電気絶縁層74としての接着剤を塗布し、その上に同様にヨーク片71Bを組み込む。そして、同様の手順で主極72A及び補極72Bに応じた配置となるように、ヨーク片71A、71Bの組み込み及び接着剤の塗布を繰り返す。この後、乾燥工程で接着剤を固化させて一体化したヨーク片71A、71Bを組立治具JGから引き抜くことにより、ヨーク71が完成する。完成したヨーク71は、図4に示すように、ヨーク片71Aにおいて永久磁石72を接着固定させた後に、スペーサ70を挟持した状態で締結部材69により締結固定することにより可動子32が完成する。
When assembling the
Next, an adhesive as the electrical insulating
続いて、上述したリニアモータ30の作用について説明する。
制御装置CONTの制御のもとで、リニアモータ30のコイル体62に対して駆動電流として交流電流が供給されると、主極72Aが発生する磁力線はコイル体62に作用しローレンツ力を発生させる。補極72Bは、主極72Aから発生しコイル体62(固定子31)と逆方向へ向かう磁力線を引き寄せて隣接する主極72Aに導くための磁路を形成する。また、補極72Bが発生する磁力線も隣接する主極72Aに導入されてコイル体62に作用することにより、コイル体62に作用する磁力線の数、即ち推力の増加に寄与することになる。
Then, the effect | action of the
When an alternating current is supplied as a drive current to the
ここで、永久磁石72によって発生するヨーク72内における磁束密度は、主極72Aと補極72Bとの接合部近傍、すなわちヨーク片71Aが配置された位置において大きく、主極72Aと補極72Bとの接合部から離間した位置、すなわちヨーク片71Bが配置された位置では小さい。
そして、主極72Aと補極72Bとの磁化方向が直交しており、また磁力線は急激に進行方向の向きを変えられないため、主極72Aから補極72Bに導かれる磁力線及び補極72Bから主極72Aに導かれる磁力線は、主極72Aと補極72Bとの接合部近傍からヨーク71におけるヨーク片71Aに漏れ出し、ヨーク片71Aにおいても磁路の一部が形成される(図5に符号Bで示す)。
Here, the magnetic flux density in the
Since the magnetization directions of the
このとき、ヨーク片71A、71Bは導電性を有しているため、変動磁場が作用することにより、磁場変動を相殺するように表面近傍にZ軸周りに渦電流が生じる。ここで、ヨーク片71Bは、Y軸方向に分断された形状を呈しており、Y軸方向の幅WBが小さく設定されているため、ヨーク片71Bで生じる渦電流は、ヨーク片の間に介在する電気絶縁層74によって流れを阻止される。そのため、ヨーク片71Bで生じる渦電流は、それぞれ幅WBの狭い範囲で流れることになり電流値が小さくなる。
At this time, since the
このように、本実施の形態では、幅の異なるヨーク片71A、71Bが電気絶縁部74を介して積層されているので、幅の小さいヨーク片71Bにおいて生じる渦電流の値が小さくなり、その結果、発熱を抑制することができる。また、本実施の形態では、磁束密度が大きい主極72Aと補極72Bとの接合部近傍に配置されるヨーク片71Aはヨーク片71Bよりも幅が大きく設定され磁路形成に寄与できるため、ヨーク片の積層構造による磁気回路への悪影響を低減して、モータ効率の低下を防止することができる。すなわち、本実施の形態では、永久磁石72によって生じる磁束密度分布に応じて決定される幅でヨーク片71A、71Bを積層させることにより、モータ効率の低下防止と発熱抑制という相反する効果を両立させることが可能である。さらに、本実施の形態では、永久磁石72とヨーク71との間も電気絶縁した状態で固定しているので、永久磁石72の内部に流れる渦電流も分断することが可能となり、渦電流を低減して発熱量をより小さくすることができる。
As described above, in this embodiment, since the
また、本実施の形態では、幅広のヨーク片71Aを用いることで、結果的にヨーク片の枚数を少なくすることが可能になり、複数のヨーク片71A、71Bからなるヨーク71を用いる場合の製造上のコストアップを減ずることができる。さらに、本実施の形態では、ヨーク片71A、71Bが互いに連通する位置決め孔75を有しているため、これらの組立・製造及び位置決めが容易になり、製造効率及び組立精度の向上に寄与できる。さらに、本実施の形態では、位置決め孔75が永久磁石72と対向する位置から外れた位置に形成されているので、磁気回路への悪影響を回避することができる。
Further, in the present embodiment, by using the
なお、上記実施の形態では、ヨーク片71A、71Bの組立時に、組立治具JGにおける軸部87からヨーク片71A、71Bを離脱させる手順としたが、これに限定されるものではなく、軸部87を位置決め孔75に嵌合させた状態で残存させてもよい。この場合、ヨーク71としての剛性を高めることができる。また、軸部87をヨーク71に残存させない場合には、ヨーク71を貫通する位置決め孔75を冷媒(温度調整用媒体)を流通させるための流路として用い、ヨーク71(可動子32)を冷却する構成としてもよい。この場合、冷媒は気体であってもよいし、液体であってもよい。
In the above embodiment, the
続いて、上記の構成の露光装置EXにおける露光動作について説明する。
不図示のレチクル顕微鏡および不図示のオフアクシス・アライメントセンサ等を用いたレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行われ、その後アライメントセンサを用いた感光基板Pのファインアライメント(EGA;エンハンスト・グローバル・アライメント等)が終了し、感光基板P上の複数のショット領域の配列座標が求められる。そして、アライメント結果に基づいてレーザ干渉計50の計測値をモニタしつつ、リニアモータ30、40を制御して感光基板Pの第1ショットの露光のための走査開始位置に基板ステージPSTを移動する。そして、リニアモータ20、30を介してマスクステージMSTと基板ステージPSTとのY方向の走査を開始し、両ステージMST、PSTがそれぞれの目標走査速度に達すると、ブラインド機構の駆動により設定された露光用照明光によってマスクMのパターン領域が照明され、走査露光が開始される。
Next, an exposure operation in the exposure apparatus EX having the above configuration will be described.
Preparatory work such as reticle alignment and baseline measurement using a reticle microscope (not shown) and off-axis alignment sensor (not shown) is performed, and then fine alignment (EGA; Enhanced Global) of the photosensitive substrate P using the alignment sensor is performed. (Alignment etc.) is completed, and arrangement coordinates of a plurality of shot areas on the photosensitive substrate P are obtained. Then, while monitoring the measurement value of the
この走査露光時には、マスクステージMSTのY方向の移動速度と、基板ステージPSTのY方向の移動速度とが投影光学系PLの投影倍率(1/5倍あるいは1/4倍)に応じた速度比に維持されるように、リニアモータ20、30を介してマスクステージMSTおよび基板ステージPSTを同期制御する。基板ステージPSTの移動に伴って基板定盤4に変形が生じる場合には、防振ユニット13を制御して定盤4の変形を補正することで、感光基板Pの表面位置を投影光学系PLの焦点位置に位置決めすることができる。
At the time of this scanning exposure, the moving speed in the Y direction of the mask stage MST and the moving speed in the Y direction of the substrate stage PST are speed ratios corresponding to the projection magnification (1/5 or 1/4) of the projection optical system PL. Thus, the mask stage MST and the substrate stage PST are synchronously controlled via the
また、鏡筒定盤12の残留振動に関しては、ステージ移動に伴う重心変化時と同様にエアマウント26及びボイスコイルモータ27を駆動することで残留振動をアクティブに制振し、下部支持フレーム5dを介して鏡筒定盤25(投影光学系PL)に伝わる微振動をマイクロG(Gは重力加速度)レベルで絶縁する。
そして、マスクMのパターン領域の異なる領域が照明光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、感光基板P上の第1ショットの走査露光が完了する。これにより、マスクMのパターンが投影光学系PLを介して感光基板P上の第1ショット領域に縮小転写される。
As for the residual vibration of the lens
Then, different areas of the pattern area of the mask M are sequentially illuminated with illumination light, and the illumination of the entire pattern area is completed, whereby the scanning exposure of the first shot on the photosensitive substrate P is completed. Thereby, the pattern of the mask M is reduced and transferred to the first shot area on the photosensitive substrate P via the projection optical system PL.
このように、本実施形態におけるステージ装置及び露光装置では、走査露光時にYリニアモータ30を駆動する際にも、モータ効率を低下させることなく、ヨーク71及び永久磁石72からの発熱を抑制することができるため、発熱に起因する周囲の部材・装置の熱変形や、空気揺らぎ等のステージ位置検出精度の低下要因を排除することが可能になり、パターンの転写精度が低下することを防止できる。
As described above, in the stage apparatus and the exposure apparatus according to the present embodiment, even when the Y
(第2実施形態)
次に、本発明に係るリニアモータの第2実施形態について図7を参照して説明する。
上記第1実施形態では、電気絶縁層として接着剤を用いたが、本実施の形態では絶縁シートを用いる場合について説明する。この図において、図1乃至図6に示す第1の実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図7に示す組立治具JGには、両端に小径部88が設けられた軸部87が着脱自在に立設されている(図7では一端のみ図示)。小径部88にはナット89と螺合する雄ネジ88aが形成されており、また小径部88の基端部(軸部87の大径部の先端)には面取りCが形成されている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the linear motor according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the said 1st Embodiment, although the adhesive agent was used as an electrically insulating layer, the case where an insulating sheet is used is demonstrated in this Embodiment. In this figure, the same reference numerals are given to the same elements as those of the first embodiment shown in FIGS.
In the assembly jig JG shown in FIG. 7, a
この組立治具JGを用いてヨーク71を組み立てる際には、軸部87に位置決め孔75を挿入することにより、まず挿入孔69aを有するヨーク片71Aを組み込む。
次いで、絶縁シート(電気絶縁部)74Aを組み込み、さらにヨーク片71Bを組み込む。絶縁シート74Aとしては、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS;厚さ25μmでの体積固有抵抗が5×1017Ω・cm)やポリエステル(厚さ25μmでの体積固有抵抗が1×1018Ω・cm)、ポリイミド(PI;厚さ25μmでの体積固有抵抗が1×1018Ω・cm)、ポリエーテルイミド(厚さ25μmでの体積固有抵抗が1×1017Ω・cm)等を用いることができる。なお、絶縁シート74Aにおいても軸部87と嵌合する位置決め孔75Aが形成されている。
When assembling the
Next, an insulating sheet (electrical insulating portion) 74A is incorporated, and a
そして、同様の手順で、間に絶縁シート74Aを介在させながら、所定の配置となるようにヨーク片71A、71Bをそれぞれ組み込む。このとき、軸部87には面取りCが施されているため、ヨーク片71A、71B及び絶縁シート74Aを容易に組み込むことができる。ヨーク片71A、71B及び絶縁シート74Aの組み込みが完了したら、軸部87の先端の雄ネジ88aにナット89を螺合し、ヨーク列の一端側を挟持させる。この後、軸部87の他端側を基台86から外し、他端側に形成された雄ネジ88aに同様にナット89を螺合させ、これらナット89間でヨーク列を挟持させる。かくして、ヨーク71が形成される。
Then, in the same procedure, the
本実施形態では、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、接着剤を用いることなくヨーク片71A、71Bを有するヨーク71を製造できるので、接着剤の塗布・固化に要する時間が不要となり、製造効率を向上させることができる。
In this embodiment, in addition to obtaining the same operations and effects as those in the first embodiment, the
(第3実施形態)
次に、本発明に係るリニアモータの第3実施形態について図8を参照して説明する。
上記第1実施形態では、ヨーク片71A、71Bの厚さ(Z軸方向の長さ;ヨーク片71Aの磁化方向の厚さ)が略同一であるものとして説明したが、第3実施形態では、厚さを異ならせる構成としている。
すなわち、幅広のヨーク片71Aは、磁束漏れを防止するために、磁気回路設計や磁気解析のルーチンによって必要な厚さが設定されるが、幅狭のヨーク片71Bについては、XY平面と平行に流れる渦電流を遮断するという観点から大きな厚さは必要としない。そのため、図8に示すように、ヨーク片71Bの厚さは、ヨーク片71Aの厚さよりも薄く形成されている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the linear motor according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the
That is, the
従って、本実施の形態では、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、ヨーク71の軽量化が図られることから、可動子32の駆動に伴って生じる熱を少なくすることができるとともに、ヨーク71Aの露出面積が増えることから、ヨーク片71A、71Bで形成される凹凸が冷却用フィンとして機能し、モータ駆動時の冷却効率を高めることができる。
Therefore, in this embodiment, in addition to obtaining the same operations and effects as those in the first embodiment, the
(第4実施形態)
次に、本発明に係るリニアモータの第4実施形態について図9及び図10を参照して説明する。上記実施形態は、固定子にコイル体が設けられ、可動子に永久磁石が設けられる構成としたが、第4実施形態では、固定子に永久磁石が設けられ、可動子にコイル体が設けられる構成について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the linear motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the above embodiment, the stator is provided with a coil body and the mover is provided with a permanent magnet. In the fourth embodiment, the stator is provided with a permanent magnet, and the mover is provided with a coil body. The configuration will be described.
図9に示すように、本実施形態における固定子31は、スペーサ70と、−X側の側縁においてスペーサ70を挟んだZ方向両側に配置された一対のヨーク71とが+X側に開口するコ字状に形成された構成となっている。各ヨーク71は、内部にコイル体を有する可動子32の移動ストロークを超える長さを有している。本実施形態では、永久磁石72は、ヨーク71の可動子32と対向する面で、且つスペーサ70と逆側の縁部に沿って固定されている。そして、ヨーク片71A、71Bに形成される位置決め孔75は、永久磁石72と離間したスペーサ70近傍の位置に一箇所ずつ配置されている。
As shown in FIG. 9, in the
上記の構成では、ヨーク片71A、71Bを位置決めするための位置決め孔75がそれぞれ一箇所ずつしか形成されていないため、ヨーク片71A、71Bの組立時に位置決め孔75(軸部87)を中心として回転してしまう。そのため、図10に示すように、ヨーク片71A、71Bの長辺側の一面Fと当接する治具JG1を設けておき、位置決め孔75に軸部87を挿通させた状態で面Fを治具JG1に当接させることにより、ヨーク片71A、71Bを位置決めして固定することが可能になる。
In the above configuration, only one
(第5実施形態)
次に、本発明に係るリニアモータの第5実施形態について図11を参照して説明する。
本実施の形態では、ヨーク片71A、71Bを組み立てる際に、位置決め孔75に管体を嵌合させる構成としている。
すなわち、図11に示すように、ヨーク片71A、71Bの位置決め孔75には、管体としての円管90の外周面が嵌合している。円管90は、両端の内径部(内周面)に形成された雌ネジ90aを有している。雌ネジ90aには、不図示の冷媒供給装置に接続された供給管91の継手92が螺着している。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the linear motor according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the pipe body is fitted into the
That is, as shown in FIG. 11, the outer peripheral surface of the
上記の構成のリニアモータでは、円管90をヨーク片71A、71Bの位置決め孔75に挿通させることにより容易にヨーク片71A、71Bを組み立てられるとともに、円管90内の内部空間90bが冷媒供給装置から供給管91を介して供給される温度調整された冷媒の流路となり、冷媒供給装置との間で冷媒を循環させることにより、ヨーク71を効果的に冷却することが可能になる。
なお、ここで用いられる冷媒は、上述した固定子31の冷媒流路65に供給するものを分岐させて用いればよい。
In the linear motor having the above-described configuration, the
In addition, what is necessary is just to branch and use the refrigerant | coolant used here to the refrigerant |
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した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設計要求等に基づき種々変更可能である。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、幅が異なる2種類のヨーク片71A、71Bの例を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、Y軸方向の位置における磁束密度の大きさに基づいてそれぞれ幅の異なる3種類以上のヨーク片を用いてもよい。
また、上記実施形態では、固定子と可動子の相対移動方向にヨーク片を積層させる構成としたが、さらに相対移動方向と交差する方向(X軸方向)にも積層させる構成、すなわち、XY平面と平行に格子状に配列する構成としてもよい。
さらに、永久磁石72の構成としては、必ずしも主極72Aと補極72Bとを双方備えている必要はなく、主極72Aのみが配列されている構成であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the description has been given using the example of two types of
In the above embodiment, the yoke pieces are stacked in the relative movement direction of the stator and the mover. However, the yoke pieces are stacked in the direction intersecting the relative movement direction (X-axis direction), that is, the XY plane. It is good also as a structure arranged in a grid | lattice form in parallel with.
Further, the configuration of the
また、ヨーク片の間に介在させる電気絶縁部としては、上述した非金属の接着剤や絶縁シートの他に、非磁性金属のメッキ等を用いることが可能である。この種の非磁性金属としては、チタンやステンレス等を採用できる。さらに、非金属の電気絶縁部として、ヨーク片をエナメル被覆したものや、ポリエチレン等の透明樹脂でホルマル被覆したものを用いてもよい。 Further, as the electrical insulating portion interposed between the yoke pieces, it is possible to use nonmagnetic metal plating or the like in addition to the above-described nonmetallic adhesive and insulating sheet. As this type of nonmagnetic metal, titanium, stainless steel, or the like can be used. Furthermore, as the non-metallic electrical insulating portion, a yoke piece enamel-coated or a formal coating with a transparent resin such as polyethylene may be used.
また、上記の実施形態では、本発明をYリニアモータ30に適用する構成としたが、これに限られず、Xリニアモータ40に適用する構成としてもよい。さらに、上記実施形態では、本発明を基板P側のステージ装置2に適用する構成としたが、これ以外にもマスクM側のステージ装置1に適用してもよい。この場合、Yリニアモータ20に本発明を適用できる。
In the above embodiment, the present invention is applied to the Y
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。 The photosensitive substrate P of the above embodiment is not only a semiconductor wafer for a semiconductor device, but also a glass substrate for a liquid crystal display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
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。 As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P, the mask M and the substrate P are stationary. The present invention can also be applied to a step-and-repeat projection exposure apparatus in which the pattern of the mask M is exposed in this state and the photosensitive substrate P is sequentially moved stepwise.
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。 The type of exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device that exposes a semiconductor device pattern on a wafer, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element that exposes a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head, an image sensor (CCD) or a mask.
また、本発明は、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たし、該液体を介して基板を露光する、所謂液浸露光装置にも適用することができる。液浸露光装置については、国際公開第99/49504号パンフレットに開示されている。液浸露光装置の場合、露光に用いる液体の温度管理を特に厳密に行う必要があり、感光基板Pの近傍に熱源が存在することは好ましくない。この点、本発明によればリニアモータの発熱が低減されるので、本発明に係るリニアモータあるいはステージ装置は液浸露光装置に好適である。 The present invention can also be applied to a so-called immersion exposure apparatus in which a liquid is locally filled between the projection optical system and the substrate, and the substrate is exposed through the liquid. The immersion exposure apparatus is disclosed in International Publication No. 99/49504 pamphlet. In the case of the immersion exposure apparatus, it is necessary to strictly control the temperature of the liquid used for exposure, and it is not preferable that a heat source exists in the vicinity of the photosensitive substrate P. In this respect, according to the present invention, since the heat generation of the linear motor is reduced, the linear motor or the stage apparatus according to the present invention is suitable for an immersion exposure apparatus.
また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。
ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平10−163099号公報及び特開平10−214783号公報(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号(対応米国特許5,969,441号)或いは米国特許6,208,407号に開示されている。
The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus.
The structure and exposure operation of a twin stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549). , 269 and 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407.
また、本発明は、特開平11−135400号に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種の計測部材やセンサを備えて移動可能な計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。 In addition, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-135400, the present invention includes an exposure stage that is movable while holding a substrate to be processed such as a wafer, and a movable measurement device that includes various measurement members and sensors. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that includes a stage.
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(または位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型のマスクMを用いたが、光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いることもできる。さらに、これらのマスクに代えて、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。このような電子マスクは、例えば米国特許第6,778,257号公報に開示されている。ここではこの米国特許第6,778,257号公報を参照として援用する。なお、電子マスクとしては、非発光型画像表示素子または自発光型画像表示素子のいずれも用いることができる。 In the above-described embodiment, the light-transmitting mask M in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on the light-transmitting substrate is used. It is also possible to use a light reflection mask on which a predetermined reflection pattern is formed. Further, instead of these masks, an electronic mask that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed may be used. Such an electronic mask is disclosed in, for example, US Pat. No. 6,778,257. This US Pat. No. 6,778,257 is hereby incorporated by reference. As the electronic mask, either a non-light-emitting image display element or a self-light-emitting image display element can be used.
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。 Further, as a light source for exposure illumination light, bright lines (g line (436 nm), h line (404.7 nm), i line (365 nm)) generated from an ultrahigh pressure mercury lamp, KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser In addition to (193 nm) and F2 laser (157 nm), charged particle beams such as X-rays and electron beams can be used. For example, when using an electron beam, thermionic emission type lanthanum hexabolite (LaB6) and tantalum (Ta) can be used as the electron gun. Further, when an electron beam is used, a configuration using the mask M may be used, or a pattern may be formed directly on the wafer without using the mask M. Further, a high frequency such as a YAG laser or a semiconductor laser may be used.
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。 As the projection optical system PL, when using far ultraviolet rays such as an excimer laser, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as a glass material, and when using an F 2 laser or X-ray, a catadioptric system or a refractive system is used. (The mask M is also of a reflective type), and when an electron beam is used, an electron optical system comprising an electron lens and a deflector may be used as the optical system. Needless to say, the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state. Further, the present invention can be applied to a proximity exposure apparatus that exposes the pattern of the mask M by bringing the mask M and the substrate P into close contact without using the projection optical system PL.
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。 In the case where a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST as in the above embodiment, the magnetic levitation type using Lorentz force may be used instead of the air levitation type using an air bearing. Each stage PST, MST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.
基板ステージPSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−166475号公報(USP5,528,118)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。マスクステージMSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−330224号公報(US S/N08/416,558)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。 As described in JP-A-8-166475 (USP 5,528,118), the reaction force generated by the movement of the substrate stage PST is not transmitted to the projection optical system PL, but mechanically using a frame member. You may escape to the floor (ground). As described in JP-A-8-330224 (US S / N08 / 416,558), the reaction force generated by the movement of the mask stage MST is not transmitted to the projection optical system PL. You may mechanically escape to the floor (ground).
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。 As described above, the exposure apparatus EX according to the present embodiment maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体デバイスは、図12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。
As shown in FIG. 12, the semiconductor device has a
EX…露光装置、 M…マスク(レチクル)、 P…感光基板(基板)、 2…ステージ装置、 30…Yリニアモータ(リニアモータ、駆動装置)、 62…コイル体、 71…ヨーク、 71A…ヨーク片(第1分割体)、 71B…ヨーク片(第2分割体)、 72…永久磁石(発磁体)、 72A…主極(第1発磁体)、 72B…補極(第2発磁体)、 74…電気絶縁層(電気絶縁部)、 74A…絶縁シート(電気絶縁部)、 75…位置決め孔(連通孔)、 90…円管(管体)、 90b…内部空間(流路)
EX ... exposure device, M ... mask (reticle), P ... photosensitive substrate (substrate), 2 ... stage device, 30 ... Y linear motor (linear motor, drive device), 62 ... coil body, 71 ... yoke, 71A ... yoke Piece (first divided body), 71B ... yoke piece (second divided body), 72 ... permanent magnet (magnetic generator), 72A ... main pole (first magnetic generator), 72B ... complementary pole (second magnetic generator), 74: Electrical insulating layer (electrical insulating part), 74A: Insulating sheet (electrical insulating part), 75 ... Positioning hole (communication hole), 90 ... Circular tube (tubular body), 90b ... Internal space (flow path)
Claims (10)
前記ヨークは、第1分割体と、前記第1分割体とは前記相対移動方向における幅が異なる第2分割体とを電気絶縁部を介して積層させてなることを特徴とするリニアモータ。 A linear motor that relatively moves a coil body and a magnet generator supported by a yoke,
The linear motor is characterized in that the yoke is formed by laminating a first divided body and a second divided body having a width different from that of the first divided body in the relative movement direction via an electric insulating portion.
前記第1分割体及び第2分割体の前記幅は、前記発磁体によって発生する前記ヨーク内の磁束密度分布に応じて決定されることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1,
The linear motor according to claim 1, wherein the widths of the first divided body and the second divided body are determined in accordance with a magnetic flux density distribution in the yoke generated by the magnet generator.
前記第1分割体の前記幅は、前記第2分割体の前記幅よりも大きく、
前記発磁体は、前記コイル体と対向する方向に磁化された第1発磁体と、前記第1発磁体と隣り合って配置され前記相対移動方向に磁化された第2発磁体とを有し、
前記第1分割体は、前記第1発磁体と前記第2発磁体との境界部近傍に配置されることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1 or 2,
The width of the first divided body is larger than the width of the second divided body,
The magnetism generator includes a first magnetism magnetized in a direction facing the coil body, and a second magnetism magnet arranged in a direction adjacent to the first magnetism body and magnetized in the relative movement direction,
The linear motor according to claim 1, wherein the first divided body is disposed in the vicinity of a boundary portion between the first and second magnet generators.
前記第1発磁体の磁化方向における前記第2分割体の厚さは、前記第1分割体の前記厚さよりも薄いことを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 3,
The linear motor according to claim 1, wherein a thickness of the second divided body in a magnetization direction of the first magnetic generator is thinner than the thickness of the first divided body.
前記ヨークと前記発磁体とが電気絶縁されて設けられていることを特徴とするリニアモータ。 In the linear motor according to any one of claims 1 to 4,
A linear motor characterized in that the yoke and the magnetism generator are electrically insulated.
前記電気絶縁部は、非金属であることを特徴とするリニアモータ。 In the linear motor according to any one of claims 1 to 5,
The linear motor is characterized in that the electrical insulating part is non-metallic.
前記第1及び第2の分割体は、組み立てられたときに互いに連通する連通孔をそれぞれ有することを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to any one of claims 1 to 6,
The linear motor, wherein the first and second divided bodies each have a communication hole that communicates with each other when assembled.
前記連通孔と嵌合し、温度調整用媒体が流動する流路を形成する管体を有することを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 7, wherein
A linear motor comprising a tubular body that fits into the communication hole and forms a flow path through which a temperature adjusting medium flows.
前記ステージ装置として、請求項9に記載のステージ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes a pattern on a substrate using a stage device,
An exposure apparatus using the stage apparatus according to claim 9 as the stage apparatus.
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