JP2012223017A - モータ装置、ステージ装置及び露光装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルユニットの収容部に生じる温度分布を抑制できるモータ装置を提供する。
【解決手段】固定子１１と可動子１２との一方にコイルユニットＣＵが設けられ、固定子と可動子との他方に発磁ユニット１３，１５が設けられる。収容部材３１に囲まれた収容空間３２にコイルユニットを収容する収容部３０と、収容部材の外側に設けられ収容部材との間に気体流動空間４０、４１を形成する空間形成部３５、３６と、気体流動空間に気体を流動させる気体流動装置ＦＬとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ装置、ステージ装置及び露光装置並びにデバイス製造方法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。

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収容体（冷却管）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。

米国特許第５,７７０,８９９号明細書

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。
コイル体の熱を吸収して冷媒の温度が上昇すると、熱伝導や熱伝達により収容体の表面に伝わって温度分布を生じさせてしまう。このように収容体の表面に生じた温度分布が所定温度以上になると、位置決め精度、ひいては露光精度に悪影響を与える可能性がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コイル体の収容部に生じる温度分布を抑制できるモータ装置、ステージ装置及び露光装置並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、固定子と可動子との一方にコイルユニットが設けられ、固定子と可動子との他方に発磁ユニットが設けられるモータ装置であって、収容部材によって形成された収容空間にコイルユニットを収容する収容部と、収容空間の外側で収容部材に設けられて、収容部材との間に気体を流動させる気体流動空間を形成する空間形成部と、気体流動空間に気体を流動させる気体流動装置と、を備えるモータ装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、本発明の第１の態様のモータ装置が用いられているステージ装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、本発明の第２の態様のステージ装置が用いられている露光装置が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、本発明の第３の態様の露光装置を用いて基板に露光することと、露光された基板を現像することと、を含む、デバイス製造方法が提供される。

本発明では、コイル体の収容体に生じる温度分布を抑制することができる。

第１の実施形態に係るリニアモータの外観構成を示す斜視図。 同リニアモータにおける可動子の平面図。 リニアモータの断面図。 第２実施形態に係るリニアモータの正面図。 第３実施形態に係るリニアモータの外観構成を示す斜視図。 同リニアモータにおける可動子の平面図。 本発明の一実施形態である露光装置の概略構成を示す模式図。 別形態のリニアモータを示す断面図。 デバイス製造工程の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明のモータ装置、ステージ装置及び露光装置並びにデバイス製造方法の実施の形態を、図１ないし図９を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、モータ装置の第１実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
図１は第１の実施形態に係るモータ装置としてのリニアモータの外観構成を示す斜視図であり、図２は可動子の平面図である。
なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。

図１において、リニアモータ（モータ装置）１０は、Ｙ軸方向を長手方向とし、その位置が固定された固定子１１と、Ｙ軸方向に移動可能な可動子１２とを備えている。本実施形態のリニアモータ１０は、所謂ムービングコイル型のリニアモータであり、固定子１１は、第１磁石部材１３及び第２磁石部材１５を有する磁石ユニット（発磁ユニット）によって構成されている。第１磁石部材１３は、Ｙ軸方向に沿って配列された複数の永久磁石によって構成されている。同様に、第２磁石部材１５も、Ｙ軸方向に沿って配列された複数の永久磁石によって構成されている。

第１磁石部材１３及び第２磁石部材１５のそれぞれは、平板状の第１ヨーク１４及び第２ヨーク１６に保持されている。第１ヨーク１４及び第２ヨーク１６は、Ｘ軸方向における一端部（＋Ｘ側端部）においてスペーサＳＰで支持されており、第１ヨーク１４に支持された第１磁石部材１３と第２ヨーク１６に支持された第２磁石部材１５とは対向して配置されている。

一方、可動子１２はコイルユニットを有して構成されており、その可動子１２の一部が、固定子１１を構成する第１磁石部材１３と第２磁石部材１５との間の空隙部に配置されている。具体的には、可動子１２は、上記空隙部にＸＹ平面と平行に設けられた収容部３０と、収容部３０の−Ｘ側の端部にＹＺ平面と平行に設けられ図示しない移動体に連結される連結部ＪＴとを有する側面視ト字状に形成されている。

収容部３０は、図１乃至図３に示すように、略直方体状に形成された収容部材３１によって形成された収容空間３２にコイルユニットＣＵを収容した構成を有している。収容部材３１としては一体的に形成されたものや、側壁で囲まれた収容空間３２の上端開口及び下端開口が天壁部材及び底壁部材で閉塞したような複数の部材で構成されたものを用いることができる。収容空間３２には、コイルユニットＣＵを冷却する冷却装置ＣＬ（図１参照）から、例えば、水やフロリナート等の温度調整された冷媒が、連結部ＪＴに設けられた冷媒導入部３３及び冷媒排出部３４を介して循環する。

収容部材３１のＺ方向両外側には、ＣＦＲＰ等の合成樹脂材により形成され当該収容部材３１との間に、例えば、数百μｍ程度の幅で空気流動空間（気体流動空間）４０、４１を形成する空間形成板（空間形成部）３５、３６が、スペーサ３７、３８を介してそれぞれ設けられている。空間形成板（空間形成部）３５、３６は、固定子１１と収容部材３１との間の隙間（空間）に位置し、可動子１２と共に移動して固定子１１の磁石部材１３，１５と対向するように配置される。スペーサ３７、３８の配置位置は、収容部材３１の温度分布や、前記冷媒の内圧によって変形が生じる位置に基づいて適宜決めることができる。例えば、コイルユニットＣＵの発熱に応じて収容部材３１表面の温度が高くなる部分を避けて、コイルユニットＣＵの発熱の影響を受け難い位置またはその近傍に配置することができる。また、収容部材３１は、内部を循環する前記冷媒の圧力によって変形する可能性があるので、その変形の生じ難い位置（例えば、コイルユニットＣＵと収容部材３１とがネジ等で固定されている位置）またはその近傍に、スペーサ３７、３８を配置することができる。

具体的には、冷媒導入部３３から収容空間３２に導入された冷媒は、コイルユニットＣＵとの間の熱交換により温度が漸次上昇した状態で冷媒排出部３４から排出されるため、冷媒からの熱伝導及び熱伝達により収容部材３１の露出する表面は、冷媒排出部３４の近傍において温度が高くなる分布を生じる。そこで、収容部材３１から伝わる熱の影響を極力排除するために、本実施形態では、図２に示すように、冷媒排出部３４近傍の位置を排除した隅部の三カ所ずつにスペーサ３７、３８を配置している。なお、スペーサ３７、３８の配置位置は、上記のような位置に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

本実施形態のリニアモータ１０には、空気流動空間４０、４１に空気を流動させる流動装置（気体流動装置）ＦＬが設けられている。流動装置ＦＬは、各空間形成板３５、３６における−Ｘ側の端部近傍に貫通して形成され、Ｙ方向に間隔をあけて配置された複数（図１では３つ）の貫通孔３５ａ、３６ａから吸引管４２、４３を介して空気流動空間４０、４１を負圧吸引する吸引装置４４を備えている。

また、吸引装置４４による空気流動空間４０、４１の空気吸引に伴って、外部から空気流動空間４０、４１に流入する空気の流入部は、スペーサ３７、３８の大きさや配置で規定することができる。すなわち、図２に示したように、平面視で空気流動空間４０、４１の隅部にスペーサ３７、３８を配置した場合には、スペーサ３７、３８間の隙間によって、Ｙ方向に向けて開口し空気の流入部となる開口部４５Ｙ、及びＸ方向に向けて開口し空気の流入部となる開口部４５Ｘが形成される（＋Ｙ側の開口部４５Ｙは、スペーサ３７，３８と連結部ＪＴとの隙間で形成される）。

上記の構成のリニアモータ１０においては、コイルユニットＣＵに通電することで、通電に応じた大きさ及び方向に応じてローレンツ力が発生し、その力によって可動子１２が固定子１１に対してＹ方向に移動する。通電により生じたコイルユニットＣＵの熱は、収容空間３２を流動する冷媒に吸収される。この熱の吸収動作により温度が上昇した冷媒の熱は、熱伝導及び熱伝達により収容部材３１に伝わって収容部材３１及び当該収容部材の表面と対向する空気流動空間４０、４１の空気の温度を上昇させる。

一方、吸引装置４４の作動により、空気流動空間４０、４１の空気は流動し、貫通孔３５ａ、３６ａから、吸引管４２、４３を介してそれぞれ吸引されて空気流動空間４０、４１の外部に排気される。空気流動空間４０、４１の空気の排気に伴って、図３に矢印で示すように、主として空間形成板３５、３６と固定子１１（第１、第２磁石部材１３、１５及びスペーサＳＰ）との間に、開口部４５Ｘ、４５Ｙ（図３では開口部４５Ｙは不図示）に向かう空気の流れが形成され、空気流動空間４０、４１には、開口部４５Ｘ、４５Ｙから空気が流入する。

従って、空気流動空間４０、４１においては、コイルユニットＣＵへの通電により生じて、冷媒及び収容部材３１を介して伝わった熱で暖められた空気が、貫通孔３５ａ、３６ａから吸引管４２、４３を介して排出されるとともに、開口部４５Ｘ、４５Ｙを介して外部から空気が流入する。また、可動子１２が、例えば−Ｙ側へ移動した際には、可動子１２の−Ｙ側の気圧が高まることでも、−Ｙ側の開口部４５Ｙから空気流動空間４０、４１に空気が流入する。そのため、コイルユニットＣＵへの通電により生じた熱は、空間形成板３５、３６を介して固定子１１側に伝わることを抑制できる。また、空気流動空間４０、４１の空気が暖められることにより、空間形成板３５、３６の温度が上昇した場合でも、空間形成板３５、３６と固定子１１との間の空気は、開口部４５Ｘ、４５Ｙから空気流動空間４０、４１に流入し、その後排出されるため、やはり、空間形成板３５、３６を介して固定子１１側に熱が伝わることを抑制できる。

このように、本実施形態におけるリニアモータ１０では、空間形成板３５、３６が収容部材３１との間に空気流動空間４０、４１を形成し、当該空気流動空間４０、４１の空気を流動させて排出しているため、収容部３０に生じる温度分布を抑制することができる。また、空気流動空間４０、４１が断熱層として作用することで、固定子１１側に伝わる熱を抑えて、可動子１２の位置を計測する測長器に悪影響を及ぼすことを防止できる。特に、本実施形態では、可動子１２の移動方向であるＹ方向に開口部４５Ｙを形成しているため、吸引装置４４の作動による負圧吸引に加えて、可動子１２の移動（+Ｙおよび−Ｙ方向）に伴う気圧変化によっても、空気流動空間４０、４１に冷媒としての空気を流入させることが可能となる。そのため、収容部材３１に対する冷却効率及び固定子１１に対する断熱効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、スペーサ３７、３８が収容部材３１の温度分布及び変形に基づく位置に配置されているため、これら収容部材３１の温度分布及び変形に起因する悪影響がスペーサ３７、３７を介して空間形成板３５、３６等に伝達することを抑制できる。

（第２実施形態）
次に、モータ装置の第２実施形態であるリニアモータについて、図４を参照して説明する。
この図において、図１乃至図３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。

図４は、可動子１２を＋Ｘ側から視た図である。
この図に示されるように、可動子１２のＹ方向への移動時に、空気流動空間４０、４１への空気の流入部（移動方向であるＹ方向の両側）には、流入する空気の流速を大きくする流速調整部４６がそれぞれ設けられている。

流速調整部４６は、空間形成板３５、３６のＹ方向両側における、空気流動空間４０、４１に臨む面とは逆側の面（外側の面）に、所定のキャンバー角（可動子１２の進行方向に対して反った角度）をもって形成された翼状部４７、４８と、収容部材３１のＹ方向両側における、空気流動空間４０、４１への空気流入部に、所定のキャンバー角をもって形成された翼状部４９とにより構成される。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

上記構成のリニアモータ１０では、翼状部４７、４８の外側の面に沿って流れる空気は、コアンダ効果によって進路が曲げられ、進行方向に流れようとする空気と曲げられる空気の関係で空気密度は希薄になり圧力が低下する。そのため、相対的に空気流動空間４０、４１に面する側の圧力が増大（空気流動空間４０、４１内の圧力が増大する）する。また、翼状部４９の周囲に流れる空気は、上記コアンダ効果によって進路が曲げられて空気流動空間４０、４１への流入部に導かれる。

従って、本実施形態におけるリニアモータにおいては、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、可動子１２の移動に伴って、移動方向の前方側における空気流動空間４０、４１への流入部において、圧力増大及び周囲の空気を取り込むことが可能となる。そのため、空気流動空間４０、４１の内部で大きな流速で空気を流動させることが可能となり、収容部材３１に対する冷却効果及び空気流動空間４０、４１の断熱層としての効果をさらに高めることができる。

（第３実施形態）
続いて、モータ装置の第３実施形態について、図５乃至図６を参照して説明する。
上記第１、第２実施形態では、モータ装置としてリニアモータの例を用いて説明したが、本実施形態ではボイスコイルモータの例を用いて説明する。
これらの図において、図１乃至図３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。

図５に示すボイスコイルモータ（モータ装置）１０Ａは、可動子１２が固定子１１に対してＹ方向に相対移動する構成となっている。
また、本実施形態におけるスペーサ３７、３８は、図６に示すように、Ｙ方向の両端側の側縁に沿って、空間形成板３５、３６と同一長さで設けられることにより、空気流動空間４０、４１に対する空気の流入部となる開口部４５Ｘとは異なる位置に開口する開口部（例えば、図１、図２で示した開口部４５Ｙ）の面積を調整している。

上記の構成のリニアモータ１０Ａでは、開口部４５Ｘとは異なる位置に開口部（以下、他の開口部と称する）が形成されている場合、吸引装置４４の作動により空気流動空間４０、４１の空気を吸引すると、他の開口部から空気が流入することにより、空気流動空間４０、４１を吸引する際の負圧が弱まって吸引効果（冷却効果及び断熱効果）が低下する可能性がある。これに対して、本実施形態では、スペーサ３７、３８が他の開口部を閉塞して開口面積を調整しているため、負圧が弱まることなく効果的に空気流動空間４０、４１の空気を吸引することが可能となり、収容部材３１に対する冷却効果及び空気流動空間４０、４１の断熱層としての効果を高めることができる。

（露光装置）
続いて、本発明に係るモータ装置が適用された本発明の一実施形態である露光装置の構成について説明する。図７は、本発明の一実施形態である露光装置の概略構成を示す模式図である。

図７に示すように、本発明の一実施形態である露光装置１は、液晶表示装置等に用いられる矩形形状のガラスプレートＰ（以下、基板Ｐと略記）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置１は、照明系ＩＯＰ，マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴ，投影光学系ＰＬ，マスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬが搭載されたボディ２，基板Ｐを保持する基板ステージ装置ＰＳＴ，及びこれらの動作を制御する主制御装置Ｓを備える。

以下、本明細書中では、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系ＰＬに対しそれぞれ相対走査される方向をＸ軸方向として、水平面内でＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向と定義する。また、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，及びＺ軸方向周りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ方向，θｙ方向，θｚ方向と表現する。

照明系ＩＯＰは、米国特許第５，７２９，３３１号明細書に開示されている照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系ＩＯＰは、それぞれ図示しない反射鏡，ダイクロイックミラー，シャッター，波長選択フィルタ，各種レンズ等を介して、図示しない水銀ランプ等の光源から射出された光を露光用照明光（以下、照明光と略記）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、ｉ線（波長３６５ｎｍ），ｇ線（波長４３６ｎｍ），ｈ線（波長４０５ｎｍ）等の光やｉ線，ｇ線，ｈ線の合成光を例示することができる。照明光ＩＬの波長は、図示しない波長選択フィルタによって要求される解像度に応じて適宜切り替えることができる。

マスクステージＭＳＴには、回路パターンがそのパターン面（図７における下面）に形成されたマスクＭが真空吸着によって固定されている。マスクステージＭＳＴは、ボディ２の一部を構成する鏡筒定盤２３の上面に固定されたマスクステージガイド２４上に図示しないエアベアリングを介して非接触状態で搭載されている。マスクステージＭＳＴは、コアレスリニアモータを含む図示しないマスクステージ駆動系によって、マスクステージガイド２４上で、Ｘ軸方向に所定のストロークで駆動されると共に、Ｙ軸方向及びθｚ方向にそれぞれ適宜微小駆動される。θｚ方向の回転情報を含むマスクステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、マスクステージＭＳＴが有する図示しない反射面に測長ビームを照射するレーザ干渉計３を含むマスク干渉計システムによって計測される。

投影光学系ＰＬは、マスクステージＭＳＴの下方において、ボディ２の一部を構成する鏡筒定盤２３によって支持されている。投影光学系ＰＬは、米国特許第５，７２９，３３１号明細書に開示された投影光学系と同様に構成されている。すなわち、投影光学系ＰＬは、レンズモジュール等を含む光学系を複数有し、複数の光学系は、Ｙ軸方向にそって千鳥状に配列されている。複数の光学系それぞれとしては、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられる。

照明系ＩＯＰは、複数の光学系に対応した複数の照明光ＩＬをそれぞれマスクＭに照射するように構成されている。このため、マスクＭ上には、千鳥状に配列された複数の照明光ＩＬの照明領域が形成されると共に、投影光学系ＰＬの下方に配置された基板Ｐ上には、複数の光学系それぞれに対応して、千鳥状に配列された複数の照明光ＩＬの照明領域が形成される。この露光装置１では、基板Ｐ上に形成される複数の照明領域が合成されることによって、千鳥状に配置された複数の光学系からなる投影光学系ＰＬが、Ｙ軸方向を長手方向とする単一の長方形状（帯状）のイメージフィールドを有する投影光学系と同等に機能する。

このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってマスクＭ上の照明領域が照明されると、マスクＭを通過した照明光ＩＬによって、投影光学系ＰＬを介して照明領域内のマスクＭの回路パターンの投影像（部分正立像）が、投影光学系ＰＬの像面側に配置される、表面にレジストが塗布された基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光ＩＬの照明領域に形成さ
れる。そして、マスクステージＭＳＴと基板ステージ装置ＰＳＴとの同期駆動によって、照明領域に対してマスクＭをＸ軸方向に相対移動させると共に、露光領域に対して基板ＰをＸ軸方向に相対移動させることによって、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭの回路パターンが転写される。すなわち、この露光装置１では、照明系ＩＯＰ及び投影光学系ＰＬによって基板Ｐ上にマスクＭの回路パターンが生成され、照明光ＩＬによる基板Ｐ上のレジスト層の露光によって基板Ｐ上にその回路パターンが形成される。

ボディ２は、基板ステージ架台２１，一対のサイドコラム２２，及び鏡筒定盤２３を備える。基板ステージ架台２１は、Ｙ軸方向に延びる部材によって構成され、Ｘ軸方向に所定の間隔で２つ設けられている（図７では、２つの基板ステージ架台２１は紙面垂直方向に重なっている）。２つの基板ステージ架台２１それぞれは、Ｙ軸方向の両端部が床面４上に設置された空気バネを含む防振装置５によって下方から支持され、床面４に対して振動的に分離されている。

一対のサイドコラム２２は、Ｘ軸方向に延びる部材によって構成され、２つの基板ステージ架台２１の＋Ｙ側（図７における左方向）の端部上、及び−Ｙ側（図７における右方向）の端部上にそれぞれ架け渡された状態で搭載されている。鏡筒定盤２３は、水平面に平行な平板状の部材によって構成され、投影光学系ＰＬを支持している。鏡筒定盤２３の上面にはマスクステージガイド２４が固定され、マスクステージガイド２４の上面には図示しないエアベアリングを介して非接触状態でマスクステージＭＳＴが搭載されている。鏡筒定盤２３は、一対のサイドコラム２２によってＹ軸方向の両端部が下方から支持されている。従って、ボディ２及びボディ２に支持された投影光学系ＰＬは、床面４に対して振動的に分離されている。

基板ステージ装置ＰＳＴは、定盤６，一対のベースフレーム７，及び基板ステージ８を備える。定盤６は、例えば石材によって形成された平面視でＸ軸方向を長手方向とする矩形形状の板状部材によって構成され、その上面は平面度が非常に高く仕上げられている。定盤６は、２つの基板ステージ架台２１上に架け渡された状態で搭載されている。

一対のベースフレーム７は、一方が定盤６の＋Ｙ側に、他方が定盤６の−Ｙ側に配置されている。一対のベースフレーム７は、Ｘ軸方向に延びる部材であり、基板ステージ架台２１に非接触状態（基板ステージ架台２１を跨いだ状態）で床面４上に設置されている。一対のベースフレーム７の床面４との設置面には、Ｚ軸方向に進退可能な高さ調整ネジ７１が設けられている。高さ調整ネジ７１をＺ軸方向に進退させることによって一対のベースフレーム７のＺ軸方向位置を調整することができる。一対のベースフレーム７の＋Ｙ側及び−Ｙ側の側面及び上端面には、それぞれＸ軸方向に平行に延びるＸリニアガイド部材７２が固定されている。

基板ステージ８は、Ｘ粗動ステージ８１，Ｘ粗動ステージ８１上に搭載され、Ｘ粗動ステージ８１と共にいわゆるガントリー式のＸＹ２軸ステージ装置を構成するＹ粗動ステージ８２、Ｙ粗動ステージ８２の上方に配置された微動ステージ８３，及び定
盤６上で微動ステージ８３を下方から支持する重量キャンセル装置８４を備える。Ｘ粗動ステージ８１は、Ｙ軸方向を長手方向とする平面視矩形形状の枠状部材によって構成され、その中央部にＹ軸方向を長手方向とする長孔状の開口部８１ａが形成されている。Ｘ粗動ステージ８１の下面には、一対のＸスライダ９が一対のベースフレーム７に対応する間隔で取り付けられている。

一対のＸスライダ９は、Ｘ軸方向から見て断面逆Ｕ字状の部材によって構成され、その一対の対向面間にベースフレーム７が挿入されている。Ｘスライダ９の一対の対向面及び天井面には、Ｘリニアガイド部材７２にスライド可能に係合するスライダ９３が固定されている。Ｘスライダ９の一対の対向面それぞれには、固定子ユニット７３に対向する可動子ユニット９４が固定されている。可動子ユニット９４は、鉄芯にコイルを巻回することによって形成された電磁石を含む。固定子ユニット７３と可動子ユニット９４とは、Ｘ粗動ステージ８１をＸ軸方向に駆動するためのローレンツ電磁力駆動方式のＸリニアモータ（コア付きリニアモータ）を構成する。Ｘリニアモータは、Ｘ粗動ステージの位置情報を計測する計測系（エンコーダヘッド９５ａとエンコーダスケール９５ｂ）の出力に基づいて主制御装置Ｓによって制御される。

Ｘ粗動ステージ８１の上面には、Ｙ軸方向に延びる複数のＹリニアガイド部材８１ｂ（図７では、複数のＹリニアガイド部材８１ｂは紙面垂直方向に重なっている）、及びＹ軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石からなる図示しない固定子ユニットが固定されている。Ｘ粗動ステージ８１の上面であって、Ｙリニアガイド部材８１ｂの長手方向近傍には、それぞれショックアブソーバを含むストッパ装置８１ｃが固定されている。

Ｙ粗動ステージ８２は、平面視略正方形状の枠状部材によって構成され、その中央部に平面視略正方形状の開口部８２ａが形成されている。Ｙ粗動ステージ８２の下面の四隅近傍には、Ｙリニアガイド部材８１ｂにスライド可能に係合するスライダ８２ｂが固定されている。Ｙ粗動ステージ８２の下面には、Ｘ粗動ステージ８１の上面に固定された図示しない固定子ユニットに対向する電磁石を含む図示しない可動子ユニットが固定されている。図示しない固定子ユニットと図示しない可動子ユニットとは、Ｙ粗動ステージ８２をＸ粗動ステージ８１上でＹ軸方向に駆動するためのローレンツ電磁力駆動方式のＹリニアモータ（コア付きリニアモータ）を構成する。Ｙリニアモータは、Ｙ粗動ステージ８２の位置情報を計測する図示しない計測系の出力に基づいて、主制御装置Ｓによって制御される。Ｙ粗動ステージ８２のＸ軸方向に関する移動範囲はストッパ装置８１ｃによって機械的に固定される。

微動ステージ８３は、平面視略正方形の高さの低い直方体状の部材からなるステージ本体８３ａ、及びステージ本体８３ａの上面に固定された基板ホルダ８３ｂを含む。微動ステージ８３は、複数のボイスコイルモータを含む微動ステージ駆動系８３ｃによって、Ｙ粗動ステージ８２に対して６自由度方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向，θｘ方向，θｙ方向，θｚ方向）に微小駆動される。微動ステージ８３は、微動ステージ駆動系を介してＹ粗動ステージ８２に同期駆動されることによって、Ｙ粗動ステージ８２と一体的にＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に所定のストロークで移動される。基板ホルダ８３ｂは、図示しない真空吸着装置を有し、その上面に基板Ｐを吸着保持する。

ステージ本体８３ａの−Ｙ側の側面には、ミラーベース８３ｄを介してＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（バーミラー）８３ｅが固定されている。ステージ本体８３ａの−Ｘ側の側面には、図示しないミラーベースを介してＸ軸方向に直交する反射面を有する図示しないＸ移動鏡が固定されている。ステージ本体８３ａのＸＹ平面内の位置情報は、Ｙ移動鏡８３ｅ及びＸ移動鏡それぞれに測長ビームを照射し、その反射光を受光するレーザ干渉計を含む図示しない基板干渉計システムによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。図示しない基板干渉計システムは、Ｙ移動鏡８３ｅに測長ビームを照射するＹレーザ干渉計８５、及び図示しないＸ移動鏡に測長ビームを照射する図示しないＸレーザ干渉計を含む。図示しない基板干渉計システムの構成については、米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されている。

重量キャンセル装置８４は、Ｚ軸方向に延びる一本の柱状部材によって構成され、レベリング装置８６を介して微動ステージ８３を下方から支持する。重量キャンセル装置８４は、Ｘ粗動ステージ８１の開口部８１ａ内、及びＹ粗動ステージ８２の開口部８２ａ内に挿入されている。重量キャンセル装置８４は、その下端に取り付けられた複数の気体静圧軸受、例えば３つのエアベアリング８４ａによって、定盤６上に所定のクリアランスを介して非接触状態で支持されている。重量キャンセル装置８４は、その内部に設けられた図示しない空気バネ等が発生する上向きの力でその支持対象物、具体的には、微動ステージ８３及び基板Ｐ、レベリング装置８６等の重量（重力加速度による下向きの力）を打ち消す。

重量キャンセル装置８４は、板バネ又はバネ性を有さない薄い鋼板を含む図示しない複数の連結装置によってＹ粗動ステージ８２に機械的に接続されている。これにより、重量キャンセル装置８４は、Ｙ粗動ステージ８２と一体的にＸ軸及び／又はＹ軸方向に移動する。重量キャンセル装置８４は、その上端に取り付けられた図示しないエアベアリングから噴出される気体の静圧によって、レベリング装置８６を下方から所定のクリアランスを介して非接触支持している。

従って、微動ステージ８３と重量キャンセル装置８４とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関して振動的に分離されている。レベリング装置８６は、複数の気体静圧軸受を含み、微動ステージ８３を水平面に対してチルト可能（水平面に平行な軸線周りに微小角度回転可能）に下方から非接触支持している。重量キャンセル装置８４，レベリング装置８６、及び図示しない連結装置の具体的構成は、米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されている。

上記の露光装置１においては、固定子ユニット７３と可動子ユニット９４とにより構成されるローレンツ電磁力駆動方式のＸリニアモータ（コア付きリニアモータ）、図示しない固定子ユニットと図示しない可動子ユニットにより構成され、Ｙ粗動ステージ８２をＸ粗動ステージ８１上でＹ軸方向に駆動するためのローレンツ電磁力駆動方式のＹリニアモータ（コア付きリニアモータ）が上述したリニアモータ１０で構成される。また、微動ステージ８３をＹ粗動ステージ８２に対して微小駆動する微動ステージ駆動系８３ｃが上述したボイスコイルモータ１０Ａで構成される。

従って、本実施形態の露光装置１では、コイルユニットＣＵの駆動に伴って生じる温度分布等の熱の悪影響を抑制することで、高い精度で基板Ｐを移動及び位置決めすることが可能となり、パターンの転写精度向上を図ることができる。

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、収容部材３１と空間形成板３５、３６とが別の部材である構成を例示したが、これに限定されるものではなく一つの部材に、空気流動空間が設けられ、当該空気流動空間を挟んで収容部材と空間形成部とが一体的に設けられる構成であってもよい。

また、上記実施形態では、コイルユニットＣＵが可動子１２に設けられ、磁石ユニット（発磁ユニット）が固定子１１に設けられるムービングコイル型のリニアモータ１０及びボイスコイルモータについて説明したが、コイルユニットＣＵが固定子に設けられ、磁石ユニット（発磁ユニット）が可動子に設けられる、いわゆるムービングマグネット型のリニアモータやボイスコイルモータにも適用可能であることは言うまでもない。

また、上記実施形態では、空気流動装置ＦＬとして吸引装置４４を用い、空気を負圧吸引することにより、空気流動空間４０、４１の空気を流動させる構成を例示したが、これに限られず、例えば、空気流動空間４０、４１に圧縮された空気を供給する供給装置を設け、供給した空気の圧力で空気流動空間４０、４１の空気を流動させる構成としてもよい。

また、上記実施形態では、収容部材３１に対する冷却及び断熱層の形成として空気を用いる構成を例示しているが、窒素ガス等の不活性ガスを用いる等、モータ装置が設置される環境に応じて、種々の気体を選択することができる。

また、上記実施形態では、空間形成板３５、３６がＣＦＲＰ等の合成樹脂材により形成され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、少なくとも一部が多孔質材で形成される構成としてもよい。この場合は、例えば、図８に示されるように、上記実施形態で説明した開口部４５Ｘを閉塞部材４８（スペーサ３７、３８や空間形成板３５、３６の一部であってもよい）により閉塞した状態で吸引装置４４により空気流動空間４０、４１の空気を負圧吸引することにより、多孔質材の空間形成板３５、３６を介して空気流動空間４０、４１の空気を導入して流動させることができる。この構成では、空間形成板３５、３６のほぼ全面に亘り空気を導入することが可能となり、局所的に空気を導入した場合に空気流動空間４０、４１を流動する間に空気が暖められることにより生じる温度分布の影響を抑制することができる。また、この構成を採る場合には、空気流動空間４０、４１に導入する空気が空間形成板３５、３６を通過する前に温度上昇することを抑制するために、図８に示すように、固定子１１（スペーサＳＰ）に空気導入孔１１ａを設けておくことが好ましい。

また、上記の実施形態では、リニアモータ１０及びボイスコイルモータ１０Ａを、基板ステージ装置ＰＳＴに適用した場合を例にして説明したが、マスクステージＭＳＴを駆動するためのモータ装置に適用することももちろん可能である。さらに、上記実施形態では、本発明に係るモータ装置を露光装置１に適用する構成を例示したが、この他に、各種計測装置や工作機械等に適用することが可能である。

また、本発明は、マスクと基板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。

本発明は、例えば米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのパターンの像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適用することができる。また、本発明は、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適用することができる。

本発明は、複数の基板ステージ装置と計測ステージ装置とを備えた露光装置にも適用することができる。

本発明は、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、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。

本発明において、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測し、その計測結果を基板の位置の管理等に用いることもできる。また、レーザ干渉計を含む干渉計システムの他に、例えば基板ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。

本発明は、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、適用することができる。

上述の実施形態の露光装置ＥＸ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。

露光装置１を用いて製造されるデバイスは、図９に示すように、マイクロデバイスの機能・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露光処理ステップ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。

１…露光装置、 １０…リニアモータ（モータ装置）、 １０Ａ…ボイスコイルモータ（モータ装置）、 １１…固定子、 １２…可動子、 ３０…収容部、 ３１…収容部材、 ３２…収容空間、 ３５、３６…空間形成板（空間形成部）、 ３７、３８…スペーサ、 ４０、４１…空気流動空間（気体流動空間）、 ４６…流速調整部、 ＣＵ…コイルユニット

Claims (14)

1. 固定子と可動子との一方にコイルユニットが設けられ、固定子と可動子との他方に発磁ユニットが設けられるモータ装置であって、
   収容部材によって形成された収容空間に前記コイルユニットを収容する収容部と、
   前記収容空間の外側で前記収容部材に設けられて、該収容部材との間に気体を流動させる気体流動空間を形成する空間形成部と、
   前記気体流動空間に前記気体を流動させる気体流動装置と、を備えるモータ装置。
2. 前記気体流動装置は、前記気体流動空間を負圧吸引する吸引装置を備える請求項１記載のモータ装置。
3. 前記気体流動装置は、前記気体流動空間に圧縮された前記気体を供給する供給装置を備える請求項１または請求項２記載のモータ装置。
4. 前記発磁ユニットと、前記コイルユニットとを協働させて駆動力を発生し、
   前記空間形成部が、前記発磁ユニットと前記収容部との間の空間に位置して前記発磁ユニットと対向する請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ装置。
5. 前記空間形成部材の少なくとも一部は、多孔質材で形成される請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ装置。
6. 前記気体流動空間における前記気体の流入部と異なる位置に開口する開口部の面積を調整する開口調整部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ装置。
7. 前記開口調整部の少なくとも一部は多孔質材で形成される請求項６記載のモータ装置。
8. 前記収容部材と前記空間形成部との間にスペーサが設けられ、
   前記スペーサは、前記収容部材の温度分布に応じて配置される請求項１から７のいずれか一項に記載のモータ装置。
9. 前記収容空間の内部に流体を供給する供給装置と、
   前記収容部材と前記空間形成部との間に設けられたスペーサと、をさらに有し、
   前記スペーサは、前記流体によって前記収容部材に生じる変形の量に応じて配置される請求項１から８のいずれか一項に記載のモータ装置。
10. 前記気体流動空間への前記気体の流入部には、流入する気体の流速を大きくする流速調整部が設けられる請求項１から９のいずれか一項に記載のモータ装置。
11. 前記流速調整部は、前記気体の流入部における前記空間形成部に、前記気体の流入方向に対して所定のキャンバー角で形成された翼状部を有する請求項１０記載のモータ装置。
12. 請求項１から１１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。
13. 請求項１２記載のステージ装置を備える露光装置。
14. 請求項１３記載の露光装置を用いて基板に露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含む、デバイス製造方法。

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