JP2010268604A - モータ装置及びステージ装置並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管を用いることによる悪影響を排除できるモータ装置を提供する。
【解決手段】固定子と可動子の一方にコイル体Ｃが設けられ、固定子と可動子の他方に発磁体が設けられる。コイル体を収容し、冷媒が装填される第１空間８１ａを有する第１収容部８１と、第１空間との間で冷媒が流動可能に装填される第２空間８２ａを有する第２収容部８２と、冷媒の流動経路に設けられ冷媒の熱を輻射により放熱する放熱装置８６と、第２空間に設けられ可動子の移動に伴う慣性力で移動して、冷媒を少なくとも第１空間から放熱装置に向けて流動させる流動装置８３とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータ装置及びステージ装置並びに露光装置に関するものである。

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等のモータ装置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。

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。

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。

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。

特開平８−１６７５５４号公報 特開２０００−２４５１３０号公報 特開平１０−１４６０３７号公報

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。
ステージ内部に配置されたモーターを冷却する冷却液配管や、ステージを所定の温度に保つための冷却液配管が接続されているため、ステージの移動に伴って引張力を与えたり、その反力で微振動を発生させたりして、上述のパターン転写精度を低下させる可能性がある。
また、特に真空環境下（負圧環境下）で露光処理を行う場合には、配管や配管接続部から液体や気体が漏れやすいという問題もある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、配管を用いることによる悪影響を排除できるモータ装置及び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。

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１４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のモータ装置は、固定子（６２Ａ、６２Ｂ）と可動子（６４Ａ、６４Ｂ）の一方にコイル体（Ｃ）が設けられ、固定子と可動子の他方に発磁体が設けられるモータ装置であって、コイル体を収容し、冷媒が装填される第１空間（８１ａ）を有する第１収容部（８１）と、第１空間との間で冷媒が流動可能に装填される第２空間（８２ａ）を有する第２収容部（８２）と、冷媒の流動経路に設けられ冷媒の熱を輻射により放熱する放熱装置と、第２空間に設けられ可動子の移動に伴う慣性力で移動して、冷媒を少なくとも第１空間から放熱装置に向けて流動させる流動装置と、を備えるものである。
従って、本発明のモータ装置では、可動子が移動すると、その移動に伴う慣性力により流動装置が移動することによって第２空間の冷媒が流動し、第１空間でコイル体の熱を吸熱した冷媒を放熱装置に向けて流動させる。そして、放熱装置は、冷媒が吸熱した熱を輻射により放熱する。このように、本発明では、可動子の移動に伴う慣性力を冷媒の循環の駆動力とし、また吸熱した熱も非接触の輻射で放熱しているため、配管を接続した循環冷却系を構築する必要がなくなり、振動や冷媒の漏れ等の悪影響を排除することが可能になる。

また、本発明のステージ装置は、先に記載のモータ装置を備えるものである。
従って、本発明のステージ装置では、配管の存在に起因する振動等の悪影響がなく、高精度の位置決めが可能なステージ装置を得ることができる。

そして、本発明の露光装置は、先に記載のモータ装置を備えるものである。
また、本発明の露光装置では、配管の存在に起因する振動等の悪影響がなく、高精度の露光処理を実施することができる。
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。

本発明では、配管を用いることによる悪影響を排除した冷却が可能になる。

一実施形態に係る露光装置を概略的に示す図である。 図１のウエハステージ装置を示す斜視図である。 ウエハステージを−Ｘ側から見た図である。 ウエハステージ及び固定子ユニットを示す平面図である。 電機子ユニット６２Ａ、６２ＢのＹ軸方向に沿った断面図である。 電機子ユニット６２Ａ、６２ＢのＹ軸方向に沿った断面図である。 電機子ユニット６２Ａ、６２ＢのＹ軸方向に沿った断面図である。 第２実施形態に係る電機子ユニット６２Ａ、６２ＢのＹ軸方向に沿った断面図である。 第３実施形態に係る接続経路の概略構成図である。 第４実施形態に係るウエハステージの概略構成図である。 ステージユニットＳＵの正面断面図である。 第２収容部８２をＸＹ平面で断面した図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図１３におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。

以下、本発明のモータ装置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１４を参照して説明する。
ここでは、本発明に係るモータ装置が露光装置においてステージ駆動に用いられる場合について説明する。
なお、以下の実施の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。

（第１実施形態）
図１には、一実施形態の露光装置１０が一部断面して概略的に示されている。
この露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲと感光物体（及び物体）としてのウエハＷとを一次元方向（ここでは、図１における紙面直交方向であるＹ軸方向とする）に同期移動しつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域にそれぞれ転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。

露光装置１０は、照明光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明系１２、レチクルＲが載置されるレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷが載置されるステージ装置２０等を備えている。

前記照明系１２は、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、あるいは回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）から成る照明光学系とを含んで構成されている。この照明系１２では、回路パターン等が形成されたレチクルＲ上でＸ軸方向に細長く延びるスリット状（又は矩形状）の照明領域（この照明領域はレチクルブラインドで規定される）を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）あるいはＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。

ここで、照明系１２内の各駆動部、例えば可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等は、主制御装置５０からの指示に応じ不図示の照明制御装置（露光コントローラ）によって制御される。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動部２２によって、照明系１２の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内でＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動可能であるとともに、レチクルステージベース３０の上面に沿って所定の走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージ駆動部２２は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。なお、レチクルステージＲＳＴとしては、Ｙ軸方向に一次元駆動する粗動ステージと、該粗動ステージに対してレチクルＲを少なくとも３自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向）に微小駆動可能な微動ステージとを有する粗微動構造のステージを採用しても勿論良い。

レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（θｚ回転量（ヨーイング量）などの回転情報を含む）は主制御装置５０に供給される。主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。なお、移動鏡１５に代えて、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。

前記投影光学系ＰＬとしては、物体面側（レチクル側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックでその投影倍率が１／４（又は１／５）の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明系１２から照明光（紫外パルス光）ＩＬが照射されると、レチクルＲ上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その照明光ＩＬの照射領域（前述の照明領域）内の回路パターンの像（部分倒立像）が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にＸ軸方向に細長いスリット状（又は矩形状（多角形））に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。

投影光学系ＰＬとしては、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光などを用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、照明光ＩＬとしてＦ_２レーザ光を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報及びこれに対応する米国特許第５，２２０，４５４号などに開示されるような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射系が主として用いられる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。但し、Ｆ_２レーザ光を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。

前記ステージ装置２０は、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置され、ウエハＷを保持するステージとしてのウエハステージＷＳＴ、該ウエハステージＷＳＴをＸ軸（第１軸）方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸（第２軸）方向及びＺ軸（第３軸）回りの回転方向（θｚ方向）に微小駆動する第１駆動機構、及び該第１駆動機構と一体的にウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動する第２駆動機構等を備えている。

以下、このステージ装置２０の構成各部について、図２を中心に、適宜その他の図面を参照しつつ詳述する。

前記ウエハステージＷＳＴは、クリーンルームの床面Ｆで複数（例えば３つ）の防振ユニット９２を介して略水平に支持された平面視（上方から見て）長方形の第１定盤４４の上方に配置されている。この第１定盤４４の上面４４ａは、平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴを案内するガイド面とされている。以下においては、第１定盤４４の上面４４ａを「ガイド面４４ａ」とも記述する

上記複数の防振ユニット９２は、床面Ｆから第１定盤４４に伝達される微振動（暗振動）を、マイクロＧレベルで絶縁する。なお、複数の防振ユニット９２として、第１定盤４４の所定個所にそれぞれ固定された半導体加速度計等の振動センサの出力に基づいて第１定盤４４をそれぞれ積極的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いることは勿論可能である。

前記ウエハステージＷＳＴは、図２に示されるように、ウエハＷを保持するウエハテーブルＷＴＢと、該ウエハテーブルＷＴＢをＺ・チルト駆動機構９６ａ〜９６ｃを介して支持するステージ本体１００とを備えている。

ステージ本体１００は、図３に示されるように、ＹＺ断面が矩形の枠状体によって構成されている。このステージ本体１００は、Ｚ軸方向に関して所定間隔を隔てて配設された天板９９ａ及び底板９９ｂと、当該天板９９ａ及び底板９９ｂ相互間にＹ軸方向に所定間隔を隔てて配置され、両者を連結する２枚の側板９９ｃ，９９ｄとを有している。このうち、天板９９ａとしては、平面視（上方から見て）多角形の板部材が用いられ、残りの板９９ｂ、９９ｃ、９９ｄとしては、長方形の板部材が用いられている。

底板９９ｂの底面には、図３に示されるように、第１の軸受け機構としての複数の気体静圧軸受け（例えばエアベアリング）９４が設けられている。この気体静圧軸受け９４から前述した第１定盤４４のガイド面４４ａに向けて加圧気体（例えばヘリウム又は窒素ガス（あるいはクリーンな空気）など）を噴き付けることにより、その加圧気体の静圧とウエハステージＷＳＴ（全体）の自重との釣り合いによりウエハステージＷＳＴがガイド面４４ａの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持される。

前記天板９９ａの下面の中央部には、図３に示されるように、磁極ユニット７６Ａが固定されている。また、天板９９ａの下面の磁極ユニット７６ＡのＹ軸方向の一側及び他側には、一対の磁極ユニット７６Ｂ，７６Ｃが設けられている。これら磁極ユニット７６Ａ〜７６Ｃのうち、磁極ユニット７６Ａは、ＹＺ断面矩形の磁性体から成る枠状部材３１と該枠状部材３１の内側の一対の対向面（上面及び下面）にそれぞれ設けられた一対のＸ軸方向に細長く延びる永久磁石３３Ａ、３３Ｂとを備えている。永久磁石３３Ａと永久磁石３３Ｂとは、互いに逆極性とされている。従って、永久磁石３３Ａと永久磁石３３Ｂとの間には、磁束の向きが＋Ｚ方向（又は−Ｚ方向）の磁界が生じている。

残りの磁極ユニット７６Ｂ，７６Ｃのうちの一方の磁極ユニット７６Ｂは、ＹＺ断面矩形の磁性体から成る枠状部材３５と、該枠状部材３５の内側の一対の対向面（上面及び下面）にＸ軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石３７とを有している。この場合、Ｘ軸方向に隣り合う界磁石３７同士、Ｚ軸方向で向かい合う界磁石３７同士は互いに逆極性とされている。このため、枠状部材３５の内部空間には、Ｘ軸方向に関して交番磁界が形成されている。なお、もう一方の磁極ユニット７６Ｃも前記磁極ユニット７６Ｂと同様に構成されている。

固定子ユニット６０は、図３及び図４を総合するとわかるように、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面がＨ字状の電機子ユニット６１Ａと、該電機子ユニット６１Ａの±Ｙ側に所定間隔を隔ててかつ平行に延設された断面Ｈ字状の一対の電機子ユニット６１Ｂ，６１Ｃと、これら電機子ユニット６１Ａ〜６１Ｃの長手方向の一端部と他端部をそれぞれ一体化する一対の取り付け部材６５Ａ，６５Ｂとを有している。

このうち、電機子ユニット６１Ａは、前述した磁極ユニット７６Ａを構成する永久磁石３３Ａ、３３Ｂと枠状部材３１とによって形成される空間内に挿入されている。また、電機子ユニット６１Ｂは、前述した磁極ユニット７６Ｂの内部空間に挿入されている。また、電機子ユニット６１Ｃは、前述した磁極ユニット７６Ｃの内部空間に挿入されている。本実施形態では、固定子ユニット６０とウエハステージ本体１００とを組み付けるに際しては、電機子ユニット６１Ａ〜６１Ｃの長手方向の一端部を、例えば取り付け部材６５Ａで連結した状態で、電機子ユニット６１Ａ〜６１Ｃの長手方向の他端部を、対応する磁極ユニット７６Ａ〜７６Ｃの内部空間にそれぞれ挿入し、その挿入後に電機子ユニット６１Ａ〜６１Ｃの長手方向の一端部を、取り付け部材６５Ｂで連結することとすれば良い。

前記電機子ユニット６１Ａの内部には、例えば磁極ユニット７６Ａ内に形成されたＺ軸方向の磁界中で＋Ｘ方向にのみあるいは−Ｘ方向にのみ電流を流すことができるような配置で１つ又は複数の電機子コイルが配設されている。この場合、電機子コイルとしては、例えばＹ軸方向に所定間隔で配置されたＸ軸方向に細長く延びる環状の一対のコイルを用いることができる。

本実施形態では、この電機子ユニット６１Ａを構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置５０によって制御されるようになっており、これによって、磁極ユニット７６Ａを電機子ユニット６１Ａに対してＹ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、電機子ユニット６１Ａと、磁極ユニット７６Ａとによって、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に微小駆動するＹ軸微動モータ７５Ａが構成されている。以下においては、電機子ユニット６１ＡをＹ軸微動固定子６１Ａとも呼び、磁極ユニット７６ＡをＹ軸微動可動子７６Ａとも呼ぶものとする。

また、前記電機子ユニット６１Ｂ，６１Ｃの内部には、Ｘ軸方向に沿って所定間隔（所定ピッチ）で複数の電機子コイルが配設されている。本実施形態では、磁極ユニット７６Ｂ，７６Ｃの内部空間にそれぞれ形成されるＸ軸方向に関する交番磁界の中に位置する少なくとも１つの電機子コイルに対して供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置５０によって制御されるようになっており、これによってステージ本体１００に設けられた磁極ユニット７６Ｂ，７６Ｃのそれぞれを、電機子ユニット６１Ｂ，６１Ｃに対して、Ｘ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。この場合、ウエハステージＷＳＴの重心に関して対称な位置にＸ軸方向の駆動力を生じさせることで、ウエハステージＷＳＴ（の重心）をＸ軸方向に駆動することができる。また、ウエハステージＷＳＴの重心に関して対称な位置に同一の大きさ、かつ反対方向の駆動力を発生させることにより、ウエハステージＷＳＴを重心回りに回転させることができる。

すなわち、電機子ユニット６１Ｂ，６１Ｃと、これらにそれぞれ係合する磁極ユニット７６Ｂ，７６Ｃとによって、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に所定ストロークで駆動し、かつウエハステージＷＳＴをＺ軸回りの回転方向に微小駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータ７５Ｂ，７５Ｃが構成されている。
また、これまでの説明から明らかなように、ステージ本体１００に設けられたＹ軸微動可動子７６Ａ及びＸ軸可動子７６Ｂ，７６Ｃによって、可動子ユニットが構成され、該可動子ユニットと、前述の固定子ユニット６０とによって、電磁相互作用によりウエハステージＷＳＴを、Ｘ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸方向及びＺ軸回りに微小駆動する第１の駆動機構が構成されている。

前記第１定盤４４のＸ軸方向の一側（−Ｘ側）及び他側（＋Ｘ側）には、図１に示されるように、ＸＺ断面Ｌ字状でＹ軸方向を長手方向とする一対の第２定盤４６Ａ、４６Ｂが左右対称な状態で配置されている。このうち、第１定盤４４の−Ｘ側に位置する一方の第２定盤４６Ａは、クリーンルームの床面Ｆ上に固定されており、その＋Ｘ側（内側）の端部が凸部とされている。この凸部の上面（以下、便宜上「第１面」とも呼ぶ）１４６ａ（図２参照）は、前述の固定子ユニット６０を後述するようにしてＺ軸方向に関して支持する支持面とされている。また、凸部の外側の一段下がった面（以下、便宜上「第２面」とも呼ぶ）１４６ｂには、図２に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする断面Ｕ字状のガイド部材４８Ａが固定されている。

第１定盤４４の＋Ｘ側に位置する他方の第２定盤４６Ｂは、クリーンルームの床面Ｆ上に気体静圧軸受け（例えばエアベアリング）４２を介して浮上支持されている。この第２定盤４６Ｂは、第２定盤４６Ａと左右対称ではあるが同様の形状を有している。なお、この第２定盤４６Ｂは、前述した第２定盤４６Ａに比べＹ軸方向の長さが幾分長く形成されている（図２参照）。

図２に示されるように、第２定盤４６Ｂは、−Ｘ側（内側）端部が凸部とされており、該凸部の上面（以下、便宜上「第１面」とも呼ぶ）１４６ｃ及び±Ｘ側の側面（１４６ｅ，１４６ｆ（図４参照））は、固定子ユニット６０を後述するようにしてＺ軸方向及びＸ軸方向に関してそれぞれ支持する支持面とされている。また、凸部の外側の一段下がった面（以下、便宜上「第２面」とも呼ぶ）１４６ｄには、前述したガイド部材４８Ａと同様の形状を有するガイド部材４８Ｂが固定されている。

前記固定子ユニット６０の長手方向（Ｘ方向）一端部及び他端部には、図４に示されるように、取り付け部材６５Ａ，６５Ｂをそれぞれ介して可動子としての正面視コ字状の一対の磁極ユニット６４Ａ、６４Ｂが設けられている。

これら磁極ユニット６４Ａ、６４Ｂは、図２に示されるように、平面視（上方から見て）矩形板状の上板部材５４Ａと、該上板部材５４Ａと同一形状を有する下板部材５４Ｂと、これら上板部材５４Ａ及び下板部材５４Ｂとを連結する状態で設けられた断面コ字状（Ｕ字状）の中間部材５６とから成るヨーク６０Ａと、このヨーク６０Ａの一対の対向面（上面及び下面）にＹ軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石１０８とを有している。この場合、Ｙ軸方向に隣り合う界磁石１０８同士、Ｚ軸方向で向かい合う界磁石１０８同士が逆極性とされている。このため、ヨーク６０Ａの内部空間には、Ｙ軸方向に関して交番磁界が形成されている。

また、取り付け部材６５Ａ、６５Ｂの底面には、第２の軸受け機構としての気体静圧軸受け（例えばエアベアリング）５１Ａ、５１Ｂが設けられている。

一方の取り付け部材６５Ａに設けられた気体静圧軸受け５１Ａは、図２に示されるように、前述した第２定盤４６Ａの凸部の上面（第１面）１４６ａに対向して配置されている。気体静圧軸受け５１Ａからは第１面１４６ａに向けて加圧気体（例えばヘリウム又は窒素ガス（あるいはクリーンな空気）など）が噴出され、その加圧気体の静圧によって気体静圧軸受け５１Ａの軸受け面と第１面１４６ａとの間に数μｍ程度のクリアランスが形成されている。
同様に、他方の取り付け部材６５Ｂに設けられた気体静圧軸受け５１Ｂは、第２定盤４６Ｂの第１面１４６ｃに対向して配置されている。この気体静圧軸受け５１Ｂからは、第１面１４６ｃに向けて加圧気体が噴出され、その加圧気体の静圧によって気体静圧軸受け５１Ｂの軸受け面と第１面１４６ｃとの間に数μｍ程度のクリアランスが形成されている。

すなわち、固定子ユニット６０及び一対の磁極ユニット６４Ａ、６４Ｂの全体が、気体静圧軸受け５１Ａ、５１Ｂによって第２定盤４６Ａ、４６Ｂの第１面１４６ａ，１４６ｃに対して非接触でＺ軸方向に関して支持されている。

前記エアベアリング５１Ｂには、第２定盤４６Ｂの凸部の両側面１４６ｅ、１４６ｆにそれぞれ対向して配置され、各側面１４６ｅ、１４６ｆに向けて加圧気体を噴出する一対の気体静圧軸受け１５１ａ、１５１ｂがそれぞれ固定されている。気体静圧軸受け１５１ａ、１５１ｂからそれぞれ噴出される加圧気体の静圧（隙間内圧力）の釣り合いにより、凸部とそれぞれの気体静圧軸受けとの間には、それぞれ数μｍ程度のクリアランスが形成され、かつ維持されるようになっている。本実施形態では、第２定盤４６Ｂの凸部は、固定子ユニット６０のヨーガイドの役目を兼ねている。また、気体静圧軸受け１５１ａ、１５１ｂによってウエハステージＷＳＴ（可動子ユニット）のＸ軸方向への駆動時に生じる反力を固定子ユニット６０を介して第２定盤４６Ｂに伝達する伝達機構が構成されている。

前記一対の磁極ユニット６４Ａ、６４Ｂにそれぞれ対向して、第２定盤４６Ａ，４６Ｂ上方には、固定子としての一対の電機子ユニット６２Ａ、６２ＢがＹ軸方向に沿って延設されている。

電機子ユニット６２Ａ、６２Ｂは、内部が中空とされた筐体と、該筐体内にＹ軸方向に沿って所定間隔で配設された電機子コイル（コイル体）Ｃ（図２では不図示、図５参照）とにより構成されている。なお、電機子ユニット６２Ａ、６４Ｂの内部構成については、後述する。

電機子ユニット６２Ａ、６２Ｂをそれぞれ構成する電機子コイルＣを流れる電流と、磁極ユニット６４Ａ、６４Ｂをそれぞれ構成する界磁石１０８の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力により、磁極ユニット６４Ａ、６４Ｂ（すなわち固定子ユニット６０）が電機子ユニット６２Ａ、６２Ｂに沿ってＹ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、磁極ユニット６４Ａ、６４Ｂと電機子ユニット６２Ａ、６２Ｂとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成る、一対のＹ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｂが、それぞれ構成されている。従って、以下では、電機子ユニット６２Ａ、６２ＢをＹ軸固定子６２Ａ、６２Ｂとも呼び、磁極ユニット６４Ａ、６４ＢをＹ軸可動子６４Ａ、６４Ｂとも呼ぶ。

また、一方の電機子ユニット（Ｙ軸固定子）６２Ａの下面には、Ｙ軸方向を長手方向とする角柱状のスライド部材６８Ａが固定され、他方の電機子ユニット（Ｙ軸固定子）６２Ｂの下面には、Ｙ軸方向を長手方向とする角柱状のスライド部材６８Ｂが固定されている。
一方のスライド部材６８Ａは、図２に示されるように、そのＸ軸方向両側の側面及び下面が、前述したＵ字状のガイド部材４８Ａの内側の３面にそれぞれ対向する状態で配置されており、スライド部材６８Ａは３方向（＋Ｘ方向、−Ｘ方向及び−Ｚ方向）から不図示の気体静圧軸受け（例えばエアベアリング）をそれぞれ介してガイド部材４８Ａによって、電機子ユニット６２Ａと一体的にＹ方向に移動自在に非接触で支持されている。この場合、Ｙ軸固定子６２Ａの下面とガイド部材４８Ａとの間には、所定のクリアランスが形成されている。

他方のスライド部材６８Ｂは、図２に示されるように、そのＸ軸方向両側の側面及び下面が、前述したＵ字状のガイド部材４８Ｂの内側の３面にそれぞれ対向する状態で配置されており、スライド部材６８Ｂは３方向（＋Ｘ方向、−Ｘ方向及び−Ｚ方向）から不図示の気体静圧軸受け（例えばエアベアリング）をそれぞれ介してガイド部材４８Ｂによって、電機子ユニット６２Ｂと一体的にＹ方向に移動自在に非接触で支持されている。この場合、Ｙ軸固定子６２Ｂの下面とガイド部材４８Ｂとの間には、所定のクリアランスが形成されている。

図５は、図２における電機子ユニット６２Ａ、６２ＢのＹ軸方向に沿った断面図である。この図に示すように、電機子ユニット６２Ａ、６２Ｂには、Ｙ軸方向に延びる第１空間８１ａにコイル体Ｃが収容されるとともに、当該第１空間８１ａに冷媒が装填される第１収容部８１が設けられている。また、スライド部材６８Ａ、６８Ｂには、第１収容部８１の−Ｚ側に一体的に設けられＹ軸方向に延びる第２空間８２ａにピストンブロック（質量体、流動装置）８３及び上記冷媒が装填される第２収容部８２とを備えている。ピストンブロック８３の径は、第２空間８２ａの径よりも僅かに小さく形成されて、Ｙ方向への移動に支障を来さない大きさとなっている。

冷媒としては、不活性なものが好ましく、例えば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。

第１空間８１ａと第２空間８２ａとは、第１収容部８１及び第２収容部８２のＹ方向両端部に設けられた接続流路８４Ａ、８４Ｂによって連通し、冷媒が第１空間８１ａと第２空間８２ａとの間を接続流路８４Ａ、８４Ｂを介して流動可能となっている。

ピストンブロック８３は、冷媒よりも大きな比重を有する、例えばタングステンで形成されており、Ｙ方向両端部においてバネ部材（付勢部材）８５Ａ、８５Ｂの一端に接続されている。バネ部材８５Ａ、８５Ｂは、略同一のバネ諸元（自有長、バネ定数等）を有し、他端はそれぞれ第２収容部８２の側壁に固定されている。また、バネ部材８５Ａ、８５Ｂのバネ定数は、第２空間８２ａにおいて慣性力によるピストンブロック８３のＹ方向への移動を可能とし、且つ、慣性力が作用しないときには弾性復元力による付勢力の釣り合いでピストンブロック８３をＹ方向の略中央に位置させる大きさに設定されている。

第２収容部８２の底部には、第２空間８２ａにおける冷媒の熱を吸熱するとともに、吸熱した熱を輻射により、主に−Ｚ側に放熱する放熱装置としてのペルチェ素子８６が、第２収容部８２の長さ全体に亘って設けられている。ペルチェ素子８６に対する駆動（通電）は、主制御装置５０により制御される。
これら第１収容部８１及び第２収容部８２、第１空間８１ａ及び第２空間８２ａを流動する冷媒、ピストンブロック８３、ペルチェ素子８６を主体として、コイル体Ｃを冷却する冷却システムが構成される。

また、ガイド部材４８Ａ、４８Ｂのペルチェ素子８６と間隔をあけて対向する位置には、スライド部材６８Ａ、６８Ｂ（ペルチェ素子８６）の移動範囲に亘って、冷却装置８７が設けられている。この冷却装置８７は、アルミニウム等の熱伝達特性に優れた吸熱板８７ａに冷媒流路８７ｂが形成された構成を有している。

図２に戻り、Ｚ・チルト駆動機構９６ａ〜９６ｃは、ステージ本体１００の上面のほぼ正三角形の頂点となる位置にそれぞれ配置されている。Ｚ・チルト駆動機構９６ａ〜９６ｃのそれぞれは、ウエハテーブルＷＴＢを支持するとともに、独立してＺ軸方向に微少駆動するボイスコイルモータを含む。従って、Ｚ・チルト駆動機構９６ａ〜９６ｃによって、ウエハテーブルＷＴＢはＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向について微少駆動される。本実施形態では、Ｚ・チルト駆動機構９６ａ〜９６ｃは、図１の主制御装置５０によって制御される。

Ｚ・チルト駆動機構９６ａ〜９６ｃによってステージ本体１００上で支持されたウエハテーブルＷＴＢ上には、図１に示されるように、ウエハホルダ２５を介してウエハＷが静電吸着又は真空吸着により固定されている。ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）は、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１０４により、移動鏡１０２を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されている。

ここで、ウエハテーブルＷＴＢ上には、実際には、図２に示されるように、Ｙ軸方向の一側（＋Ｙ側）の端部にＸ軸方向に延びるＹ移動鏡１０２ａが固定され、Ｘ軸方向の一側（−Ｘ側）の端部にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡１０２ｂが固定されている。これらの移動鏡１０２ａ、１０２ｂの外面は、鏡面加工がなされた反射面とされている。また、上記の移動鏡１０２ａ、１０２ｂに対応して、ウエハ干渉計も、Ｙ移動鏡１０２ａの反射面にレーザビーム（測長ビーム）を照射するＹ干渉計と、Ｘ移動鏡１０２ｂの反射面にレーザビーム（測長ビーム）を照射するＸ干渉計とが設けられている。
このように、移動鏡、ウエハ干渉計はそれぞれ複数設けられているが、図１では、これらが代表的に移動鏡１０２、ウエハ干渉計１０４として示されている。

ウエハ干渉計１０４で計測されるウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に送られ、主制御装置５０ではウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいてＹ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂ、Ｘ軸リニアモータ７５Ｂ，７５Ｃ、Ｙ軸微動モータ７５Ａを介してウエハステージＷＳＴのＸＹ面内位置を制御する。

図１に戻り、本実施形態の露光装置１０は、主制御装置５０によってオンオフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系ＡＦａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系ＡＦｂとから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系から成る焦点位置検出系を、更に備えている。

続いて、上記の露光装置１０による露光動作について説明する。
まず、主制御装置５０では、ウエハテーブルＷＴＢ上に保持されたウエハＷ上の第１ショット領域（ファーストショット領域）の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴを移動する。この移動は、主制御装置５０により、ウエハ干渉計１０４の計測値に基づいて、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｂ、及びＸ軸リニアモータ７５Ｂ、７５Ｃを制御することによって行われる。

次いで、主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査を開始して、ウエハＷ上のファーストショット領域に対する走査露光を行い、そのファーストショット領域にレチクルＲの回路パターンを投影光学系ＰＬを介して縮小転写する。ここで、走査露光の際に、主制御装置５０は、レチクル干渉計２２、ウエハ干渉計１０４の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部２２及びＹ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｂを制御することにより、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを相対走査するが、この相対走査中（少なくとも露光中）は、両者を精度良く同期させる必要がある。かかる点を考慮して、レチクルステージＲＳＴのウエハステージＷＳＴに対する追従誤差が極力生じないように、主制御装置５０はＹ軸微動モータ７５Ａを用いて、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向位置の微調整を行っている。

このようにして、ファーストショットの走査露光が終了すると、主制御装置５０により、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向にステップ移動され、セカンドショット領域（第２番目のショット領域）の露光のための加速開始位置に移動される。そして、主制御装置５０の管理の下、セカンドショット領域に対して上記と同様の走査露光が行われる。ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット領域間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲの回路パターンがステップ・アンド・スキャン方式の露光動作により順次転写される。

上述のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中に、ウエハステージＷＳＴが固定子ユニット６０とともにＹ軸方向へ駆動されると、その駆動による反力がＹ軸リニアモータ６６Ａ，６６Ｂを構成するＹ軸固定子６２Ａ，６２Ｂに作用する。この反力の作用により、Ｙ軸固定子６２Ａ，６２Ｂはガイド４８Ａ，４８Ｂに沿ってＹ軸方向に駆動される。この場合、ガイド４８Ａ，４８Ｂと、Ｙ軸固定子６２Ａ，６２Ｂに固定されたスライダ６８Ａ，６８Ｂとの間は気体静圧軸受けにより非接触とされているので、運動量保存則が略成立するようにＹ軸固定子６２Ａ，６２Ｂがスライダ６８Ａ、６８Ｂとともに、固定子ユニット６０とは逆方向に移動し、前述の反力がほぼ完全にキャンセルされる。

ここで、ウエハステージＷＳＴが固定子ユニット６０とともに、例えば、図６に示すように、−Ｙ方向に移動した際には、上述したようにＹ軸固定子６２Ａ，６２Ｂ（すなわち、第１収容部８１及び第２収容部８２）は反力により＋Ｙ方向に移動する。第１収容部８１及び第２収容部８２の＋Ｙ方向への移動時に、ピストンブロック８３は慣性力によりＹ位置に関しては略同一の位置に留まるが、第２収容部８２の移動によって、第２空間８２ａ内においては、バネ部材８５Ａ、８５Ｂの付勢力に抗して−Ｙ側に相対移動した状態となる。
なお、以下の説明では、ピストンブロック８３が第２空間８２ａに対して相対移動して進む側を前方側、逆側を後方側と称するものとする。

第２空間８２ａ内でピストンブロック８３が−Ｙ側に相対移動すると、第２空間８２ａにおいてピストンブロック８３よりも−Ｙ側に位置する冷媒の液圧が高まる一方で、ピストンブロック８３よりも＋Ｙ側に位置する冷媒の液圧が低下することから、第２空間８２ａ内で前方側に位置する冷媒は、第２空間８２ａから接続流路８４Ｂを介して第１空間８１ａに流動する一方で、第１空間８１ａ内の冷媒は、−Ｙ側から＋Ｙ側へ流動し、接続流路８４Ａを介して第２空間８２ａに流入する。

このとき、第１空間８１ａにおける冷媒は、ウエハステージＷＳＴ及び固定子ユニット６０を駆動する際のコイル体Ｃへの通電に伴って生じる熱を熱交換により吸熱した後に、接続流路８４Ａを介して第２空間８２ａに流入する。

コイル体Ｃの熱を吸熱して第２空間８２ａに流入した冷媒の熱は、第２収容部８２の壁部を介してペルチェ素子８６に伝達され、このペルチェ素子８６の作動によって、冷却装置８７に向けて−Ｚ側に輻射により放熱される。放熱された熱の大部分は、吸熱板８７ａに伝わった後に、冷媒流路８７ｂを流動する冷媒により回収される。

このときの、ペルチェ素子８６の作動（通電）は、主制御装置５０により制御されるが、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ及び固定子ユニット６０を駆動する際、動作パターンに応じたコイル体Ｃへの通電量、冷媒圧損、ピストンブロック８３の質量及び断面積から推定される冷媒の吸熱量に応じた量でペルチェ素子８６に通電させる。

なお、ウエハステージＷＳＴが固定子ユニット６０とともに＋Ｙ側に移動した場合には、上記とは逆に、図７に示すように、慣性力によってピストンブロック８３は、第２空間８２ａにおいて＋Ｙ側に相対移動する。そして、第２空間８２ａにおいてピストンブロック８３の前方側に位置する冷媒が接続路８４Ａを介して第１空間８１ａに流入するとともに、第１空間８１ａの冷媒がコイル体Ｃの熱を吸熱した後に、接続路８４Ｂを介して第２空間８２ａに流入して、ペルチェ素子８６によって非接触で輻射放熱される。

このように、ピストンブロック８３の慣性力により生じた冷媒の流動により、コイル体Ｃで生じた熱は冷媒に吸熱された後に、ペルチェ素子８６によって輻射により放熱される。
なお、第２空間８２ａに対して相対移動したピストンブロック８３は、バネ部材８５Ａ、８５Ｂの弾性復元力により付勢されて、図５に示した第２空間８２ａの略中央部に戻される。

以上説明したように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ及び固定子ユニット６０の移動時に、ピストンブロック８３の慣性力を用いて冷媒を流動させてコイル体Ｃの熱を吸熱するとともに、吸熱した熱をペルチェ素子８６により非接触で放熱するため、冷媒を冷却・循環させるための配管等を用いる必要がなくなる。そのため、本実施形態では、配管を介して振動や冷媒の漏れ等の問題が生じることを防止でき、パターンの転写精度を向上させることが可能になる。特に、本実施形態は、真空中でコイル体Ｃを冷却する場合のように、冷媒の漏れが生じやすい環境下で効果的に適用可能である。
また、本実施形態では、ペルチェ素子８６から放熱された熱を冷却装置８７により回収するため、ステージ近傍の雰囲気温度が上昇して空気揺らぎの原因となる等の不具合を抑制することが可能になる。

また、本実施形態では、バネ部材８５Ａ、８５Ｂによってピストンブロック８３を付勢した状態で支持しているため、慣性力で移動したピストンブロック８３を第２空間８２ａにおける基準位置となるＹ軸方向の略中央に位置決めすることが可能になる。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態について、図８を参照して説明する。
この図において、図１乃至図７に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第２実施の形態と上記の第１実施形態とが異なる点は、第１空間８１ａとペルチェ素子８６との間に位置する冷媒の流動経路に温度センサを設けた点である。

本実施形態では、図８に示すように、接続流路８４Ａ、８４Ｂの第１空間８１ａ側に、冷媒の温度を検出する温度センサ（検出装置）８８Ａ、８８Ｂが設けられている。温度センサ８８Ａ、８８Ｂの検出結果は主制御装置（制御装置）５０に出力される。

上記構成の露光装置１０では、ウエハステージＷＳＴ及び固定子ユニット６０の移動に伴って、ピストンブロック８３が第２空間８２ａに対して相対移動することで冷媒が流動して、コイル体Ｃの熱を吸熱して第２空間８２ａに流入する前に、当該冷媒の温度が温度センサ８８Ａ、８８Ｂで検出されて主制御装置５０に出力される。主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ及び固定子ユニット６０の移動方向に応じて、参照すべき温度センサ８８Ａ、８８Ｂを選択し（例えばウエハステージＷＳＴ及び固定子ユニット６０が−Ｙ側へ移動する場合には温度センサ８８Ａの検出結果を参照し、逆側へ移動する場合には温度センサ８８Ｂの検出結果を参照する）、検出された冷媒温度に応じて、ペルチェ素子８６への通電量を調整する。すなわち、主制御装置５０は、第２空間８２ａに流入する冷媒温度を事前に検知することにより、予めペルチェ素子８６の作動による熱回収をフィードフォワード方式により、迅速、且つ高精度に実行することが可能になる。

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態について、図９を参照して説明する。
この図において、図１乃至図７に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第３実施の形態と上記の第１実施形態とが異なる点は、冷媒の流動経路にフィルタを設けた点である。

図９に示すように、本実施形態では、接続経路８４Ａ、８４Ｂのそれぞれが２つの流路に分岐された分岐流路８９Ａ、８９Ｂを有している。分岐流路（第２流路）８９Ａには、逆止弁（第２逆止弁）９０Ａと、フィルタ（第２フィルタ）９１Ａとが介装されている。逆止弁９０Ａは、第２空間８２ａから第１空間８１ａに向かう方向にのみ冷媒を流動可能とするものである。フィルタ９１Ａは、冷媒に含まれる異物を除去するものであって、逆止弁９０Ａよりも第１空間８１ａ側に配置されている。

同様に、分岐流路（第１流路）８９Ｂには、逆止弁（第１逆止弁）９０Ｂと、フィルタ（第１フィルタ）９１Ｂとが介装されている。逆止弁９０Ｂは、第１空間８１ａから第２空間８２ａに向かう方向にのみ冷媒を流動可能とするものである。フィルタ９１Ｂは、冷媒に含まれる異物を除去するものであって、逆止弁９０Ｂよりも第２空間８２ａ側に配置されている。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

上記の構成の露光装置では、冷媒が第１空間８１ａから第２空間８２ａに流動する際には、分岐流路８９Ｂを流動し、冷媒に含まれる異物はフィルタ９１Ｂで捕捉される。また、冷媒が第２空間８２ａから第１空間８１ａに流動する際には、分岐流路８９Ａを流動し、冷媒に含まれる異物はフィルタ９１Ａで捕捉される。
そして、各分岐流路８９Ａ、８９Ｂにおいては、逆止弁９０Ａ、９０Ｂが介装されていることから冷媒の逆流が防止され、フィルタ９１Ａ、９１Ｂに捕捉されていた異物が冷媒の逆流で離脱して、第１空間８１ａ及び第２空間８２ａに混入してしまうことを防止できる。

（第４実施形態）
続いて、第４実施形態について、図１０乃至図１２を参照して説明する。
これらの図において、図１乃至図７に示す第１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、その説明を省略または簡略化する。
第４実施の形態と上記の第１実施形態とが異なる点は、上述したような冷却システムを二次元で移動する平面モータに適用した点である。

図１０に示すように、ウエハステージＷＳＴは、ベース部材１１４と、このベース部材１１４の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介してエアベアリングによって浮上支持されたステージユニットＳＵと、これらのステージユニットＳＵの各々をＸＹ面内で２次元方向に駆動する駆動装置１１５と、ステージユニットＳＵのＸＹ平面における位置を検出する検出装置（不図示）とを備えて構成されている。ステージユニットＳＵはウエハＷを保持・搬送するために設けられている。
ステージユニットＳＵに設けられた駆動装置１１５を駆動することで、ステージユニットＳＵをＸＹ面内の任意の方向に移動させることができる。

駆動装置１１５は、ベース部材１１４の上部に設けられた（埋め込まれた）固定部（固定子）１１６と、ステージユニットＳＵの底部（ベース対向面側）に固定され、固定部１１６上の移動面１１６ａに沿って移動する移動部（可動子）１１７とを含んで構成される平面モータを備えている。また、移動部１１７、ベース部材１１４、及び駆動装置１１５によって平面モータ装置が構成されている。尚、以下の説明においては、上記の駆動装置１１５を、便宜上、平面モータ装置１１５と呼ぶものとする。

固定部１１６には、隣接するものが互いに異なる極となるよう不図示の永久磁石（発磁体）がＸＹ面内に所定のピッチで格子状に配列されている。この配列によって、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に交番磁界が形成される。永久磁石としては、例えばネオジウム・鉄・コバルト磁石、アルミニウム・ニッケル・コバルト（アルニコ）磁石、フェライト磁石、サマリウム・コバルト磁石、又はネオジム・鉄・ボロン磁石等の希土類磁石を用いることが可能である。

図１１は、ステージユニットＳＵの正面断面図である。
移動部１１７は、固定部１１６と対向する位置で第１空間８１ａにコイル体Ｃを収容するとともに、当該第１空間８１ａに冷媒が装填される第１収容部８１と、第１収容部８１とウエハテーブルＷＴとの間に挟持される位置に配置される第２収容部８２とを有している。

図１２は、第２収容部８２をＸＹ平面で断面した図である。
この図に示すように、第２収容部８２の第２空間８２ａには、ピストンブロック８３、バネ部材８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ、８５Ｄ、ピストン枠体（支持装置）７１が配置されるとともに、上記冷媒が装填される。第１空間８１ａと第２空間８２ａとは、第１収容部８１及び第２収容部８２のＸ方向両端部に設けられた接続流路８４Ａ、８４Ｂと、Ｙ方向両端部に設けられた接続流路８４Ｃ、８４Ｄとによって連通し、冷媒が第１空間８１ａと第２空間８２ａとの間を接続流路８４Ａ〜８４Ｄを介して流動可能となっている。

ピストン枠体７１は、ピストンブロック８３と同様に冷媒よりも大きな比重を有する、例えばタングステンで形成されており、Ｘ軸方向に延びる矩形枠状に形成されている。ピストン枠体７１の内部空間にはピストンブロック８３がバネ部材８５Ａ、８５ＢによってＸ方向に付勢された状態で、当該バネ部材８５Ａ、８５Ｂを介してＸ方向に移動自在に支持されている。

また、ピストン枠体７１は、Ｙ方向の両端側におけるＸ方向略中央部において、バネ部材８５Ｃ、８５Ｄの一端に接続されている。バネ部材８５Ｃ、８５Ｄは、略同一のバネ諸元（自有長、バネ定数等）を有し、他端はそれぞれ第２収容部８２のＹ方向の側壁にそれぞれ固定されている。また、バネ部材８５Ｃ、８５Ｄのバネ定数は、第２空間８２ａにおいて慣性力によるピストン枠体７１のＹ方向への移動を可能とし、且つ、慣性力が作用しないときには弾性復元力による付勢力の釣り合いでピストン枠体７１をＹ方向の略中央に位置させる大きさに設定されている。

各接続流路８４Ａ〜８４Ｂには、ペルチェ素子８６の吸熱面が当接して設けられている。また、ペルチェ素子８６の放熱面は、図１１に示すように、第１収容部８１にＸＹ平面と略平行に支持された放熱板７２の＋Ｚ側の面に当接支持されている。放熱板７２は、アルミニウム等の熱伝達特性に優れた材料で平面視ロ字状に、且つペルチェ素子８６の放熱面よりも大きな投影面積で形成されており、固定部１１６と隙間をあけて対向して設けられている。

上記構成のウエハステージＷＳＴにおいては、コイル体Ｃに電流が供給されると、コイル体Ｃにローレンツ電磁力が発生し、このローレンツ電磁力の反力によりステージユニットＳＵ（ひいてはウエハＷ）をローレンツ電磁力の大きさ及び方向に応じて移動させることができる。

ステージユニットＳＵが、例えば＋Ｘ方向に移動した際には、ピストンブロック８３は慣性力によりＸ位置に関しては略同一の位置に留まるが、第２収容部８２の移動によって、第２空間８２ａ内においては、バネ部材８５Ａ、８５Ｂの付勢力に抗して−Ｘ側に相対移動した状態となる。

第２空間８２ａ内でピストンブロック８３が−Ｘ側に相対移動すると、第２空間８２ａにおいてピストンブロック８３よりも−Ｘ側に位置する冷媒の液圧が高まる一方で、ピストンブロック８３よりも＋Ｘ側に位置する冷媒の液圧が低下することから、第２空間８２ａ内で前方側に位置する冷媒は、第２空間８２ａから接続流路８４Ａを介して第１空間８１ａに流動する一方で、第１空間８１ａ内の冷媒は、−Ｘ側から＋Ｘ側へ流動し、接続流路８４Ｂを介して第２空間８２ａに流入する。

このとき、第１空間８１ａにおける冷媒は、ステージユニットＳＵを駆動する際のコイル体Ｃへの通電に伴って生じる熱を熱交換により吸熱した後に、接続流路８４Ａを流動する。コイル体Ｃの熱を吸熱して接続流路８４Ａに流入した冷媒の熱は、ペルチェ素子８６に伝達され、このペルチェ素子８６の作動によって放熱板７２に伝達され、固定部１１６に向けて輻射により放熱される。

一方、ステージユニットＳＵが、例えば＋Ｙ方向に移動した際には、質量体（流動装置）としてのピストンブロック８３及びピストン枠体７１は、慣性力によりＹ位置に関しては略同一の位置に留まるが、第２収容部８２の移動によって、第２空間８２ａ内においては、バネ部材８５Ｃ、８５Ｄの付勢力に抗して−Ｙ側に一体的に相対移動した状態となる。

第２空間８２ａ内でピストンブロック８３及びピストン枠体７１が−Ｙ側に相対移動すると、第２空間８２ａにおいてピストン枠体７１よりも−Ｙ側に位置する冷媒の液圧が高まる一方で、及びピストン枠体７１よりも＋Ｙ側に位置する冷媒の液圧が低下することから、第２空間８２ａ内で前方側に位置する冷媒は、第２空間８２ａから接続流路８４Ｄを介して第１空間８１ａに流動する一方で、第１空間８１ａ内の冷媒は、−Ｙ側から＋Ｙ側へ流動し、接続流路８４Ｃを介して第２空間８２ａに流入する。

このときも、第１空間８１ａにおける冷媒は、ステージユニットＳＵを駆動する際のコイル体Ｃへの通電に伴って生じる熱を熱交換により吸熱した後に、接続流路８４Ｃを流動する。コイル体Ｃの熱を吸熱して接続流路８４Ｃに流入した冷媒の熱は、ペルチェ素子８６に伝達され、このペルチェ素子８６の作動によって放熱板７２に伝達され、固定部１１６に向けて輻射により放熱される。

このように、本実施形態においても、ステージユニットＳＵがＸ方向、Ｙ方向のいずれの方向（または双方の成分を含む方向）に移動する場合でも、移動に伴う慣性力によって冷媒を流動させてコイル体Ｃの熱を吸熱するとともに、吸熱した熱をペルチェ素子８６により非接触で放熱するため、冷媒を冷却・循環させるための配管等を用いる必要がなくなる。そのため、本実施形態でも上記第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができることに加えて、ペルチェ素子８６の放熱面を放熱板７２で当接支持しているため、ペルチェ素子８６の放熱面から輻射で放熱する場合と比較して、より大きな放熱面から輻射で放熱することが可能となり、放熱効率を効果的に向上させることができる。さらに、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴと第１収容部８１（コイル体Ｃ）との間に、冷媒が装填された第２収容部８２が配置されるため、第２収容部８２が断熱材として機能することになり、ウエハＷに熱が伝達されることを抑制でき、パターンの転写精度に悪影響が及ぶことを回避できる。

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。

例えば、上記実施形態では冷媒として液体を用いる構成を例示したが、これに限定されるものではなく、窒素やアルゴン等の気体を用いる構成としてもよい。

また、上記実施形態では、本発明に係るモータ装置をステージ装置（露光装置）に適用する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばアームを有するロボット装置において、アームの回転駆動装置として、上述したモータ装置を設ける構成を採ることができる。この場合、アームの回転に伴う質量体の慣性力で冷媒を流動させて、モータ装置で生じた熱を吸熱し、放熱装置により輻射で放熱することができ、冷媒の循環装置を別途設けることなく、アームの駆動に伴って生じた熱を放熱することが可能になる。

また、上記第１実施形態では、運動量保存の法則に従って移動する固定子である電機子ユニット６２Ａ、６２Ｂに本発明に係る流動装置及び放熱装置を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、例えばウエハステージＷＳＴを駆動するＹ軸微動可動子７６Ａ及びＸ軸可動子７６Ｂ，７６Ｃに本発明を適用できることは言うまでもない。
また、上記第１実施形態では、Ｙ軸リニアモータ６６Ａ、６６Ｂをムービングマグネット型として説明したが、これに限定されるものではなく、ムービングコイル型であっても適用可能であり、この場合は可動子に対して本発明に係る流動装置及び放熱装置を設ければよい。
また、上記実施形態では、放熱装置としてペルチェ素子８６を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えばヒートパイプを用いる構成であってもよい。

露光装置１０としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、上記実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、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。

また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。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。また、上記実施形態では、屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、反射屈折型や屈折型の光学系でもよい。

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可能である。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。さらに、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

また、本発明は、ステージユニットが複数（２基）設けられる構成にも適用可能である。また、ステージユニットが複数設けられるのではなく、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載して、露光に関する情報を計測する計測ステージとをそれぞれ備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

露光装置１０としては、マスクとしてのレチクルＲと、基板としてのウエハＷとを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板上に転写した後、第２パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。

露光装置１０の種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又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。
なお、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（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、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又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いてもよい。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
また、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

以上のように、本願実施形態の露光装置１０は、本願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。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１３は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。

まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図１４は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。

１０…露光装置、 ２０…ステージ装置、 ５０…主制御装置（制御装置）、 ６２Ａ、６２Ｂ…電機子ユニット（固定子）、 ６４Ａ、６４Ｂ…磁極ユニット（可動子）、 ７１…ピストン枠体（支持装置、質量体、流動装置）、 ７２…放熱板、 ８１…第１収容部、 ８１ａ…第１空間、 ８２…第２収容部、 ８２ａ…第２空間、 ８３…ピストンブロック（質量体、流動装置）、 ８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ、８４Ｄ…接続流路、 ８６…ペルチェ素子（放熱装置）、 ８８Ａ、８８Ｂ…温度センサ（検出装置）、 ８９Ａ…分岐流路（第２流路）、 ８９Ｂ…分岐流路（第１流路）、 ９０Ａ…逆止弁（第２逆止弁）、 ９０Ｂ…逆止弁（第１逆止弁）、 ９１Ａ…フィルタ（第２フィルタ）、 ９１Ｂ…フィルタ（第１フィルタ）、 １１６…固定部（固定子）、 １１７…移動部（可動子）、 Ｃ…電機子コイル（コイル体）

Claims (11)

1. 固定子と可動子の一方にコイル体が設けられ、前記固定子と前記可動子の他方に発磁体が設けられるモータ装置であって、
   前記コイル体を収容し、冷媒が装填される第１空間を有する第１収容部と、
   前記第１空間との間で前記冷媒が流動可能に装填される第２空間を有する第２収容部と、
   前記冷媒の流動経路に設けられ前記冷媒の熱を輻射により放熱する放熱装置と、
   前記第２空間に設けられ前記可動子の移動に伴う慣性力で移動して、前記冷媒を少なくとも前記第１空間から前記放熱装置に向けて流動させる流動装置と、
   を備えるモータ装置。
2. 前記流動装置は、前記冷媒の比重よりも大きな比重を有し前記第２空間に移動自在に設けられた質量体を備える請求項１記載のモータ装置。
3. 前記第２空間には、前記質量体を第１方向に移動自在に支持し、且つ、前記可動子の前記第１方向と交差する第２方向への移動に伴う慣性力で前記質量体と一体的に移動して、前記冷媒を少なくとも前記第１空間から前記放熱装置に向けて流動させる流動させる支持装置が設けられる請求項２記載のモータ装置。
4. 前記第１収容部、前記第２収容部は、前記可動子の移動に伴い運動量保存の法則に従って移動する前記固定子に設けられる請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ装置。
5. 前記発磁体は、前記可動子の移動面に沿って配列された前記固定子に設けられ、
   前記第１収容部、前記第２収容部及び前記コイル体は、前記移動面に沿って二次元で移動する前記可動子に設けられる請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ装置。
6. 前記第１空間と前記放熱装置との間に位置する前記流動経路に設けられ前記冷媒の温度を検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果に基づいて、前記放熱装置の駆動を制御する制御装置とを有する請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ装置。
7. 前記第１収容部と前記第２収容部との間には、前記第１空間と前記第２空間とを接続する接続流路が設けられ、
   前記接続流路は、前記第１空間から前記第２空間へ向かう方向のみ前記冷媒を流動可能とする第１逆止弁、及び該第１逆止弁よりも第２空間側に配置された第１フィルタを有する第１流路と、
   前記第２空間から前記第１空間へ向かう方向のみ前記冷媒を流動可能とする第２逆止弁、及び該第２逆止弁よりも第１空間側に配置された第２フィルタを有する第２流路とを備える請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ装置。
8. 前記放熱装置と間隔をあけて対向配置される冷却装置を有する請求項１から７のいずれか一項に記載のモータ装置。
9. 前記放熱装置は、一面側が前記冷媒の流動経路に当接して設けられたペルチェ素子と、該ペルチェ素子の他面側に当接して設けられ、前記ペルチェ素子の他面側よりも大きな投影面積を有する放熱板とを備える請求項１から８のいずれか一項に記載のモータ装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のモータ装置を備えるステージ装置。
11. 請求項１から９のいずれか一項に記載のモータ装置を備える露光装置。

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