JP4623243B2 - Electromagnetic actuator and stage device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁アクチュエータ及びステージ装置に係り、より詳しくは、電磁気的な相互作用による力によって駆動力を得る電磁アクチュエータ及び該電磁アクチュエータによってステージを駆動するステージ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、適宜「感応基板又はウエハ」という)上に転写する露光装置が用いられている。こうした露光装置としては、いわゆるステッパ等の静止露光型の投影露光装置や、いわゆるスキャニング・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置が主として用いられている。これらの種類の投影露光装置では、レチクルに形成されたパターンをウエハ上の複数のショット領域に順次転写する必要から、ウエハを保持して2次元移動可能なウエハステージが設けられている。また、走査露光型の投影露光装置の場合には、レチクルを保持するレチクルステージも走査方向に移動可能となっている。
【0003】
近年の投影露光装置においては、レチクルステージ、ウエハステージ等の駆動源としていわゆるリニアモータ、ボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータが使用されている。これは、電磁アクチュエータは、構造が簡易で部品点数が少なく済み、駆動における摩擦抵抗が少ないために動作精度が高く、また、直接的に直線駆動するので移動動作を迅速に行うことができるという利点を有しており、レチクルステージ、ウエハステージ等に関するスループットや位置決め精度の向上の要請に応えるのに適しているからである。
【0004】
かかる電磁アクチュエータの構成要素であるコイルに電流を流すと、コイル自身の内部抵抗により発熱する。これにより、コイル自身の内部抵抗値が温度とともに変化し、また、発生した熱は、周囲空間において空気の揺らぎを発生させたり、周辺機器に伝わり熱変形を起こしたりする原因となる。したがって、精密な位置測定を光干渉計を用いて行い、精密な位置決めを行う露光装置においては、レチクル、ウエハ等を載置するステージの駆動機構等の電磁アクチュエータを効果的に冷却する工夫がなされている。例えば、コイル周辺にコイル冷却用の冷媒を流す方式や、コイルと周辺部材との間に断熱材を配置する方式が提案されている(特許第2661092号の公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、投影露光装置におけるレチクルステージやウエハステージでは、スループットを向上させるため、できるだけ短時間で所定位置に位置決めさせることが要求されるので、高速で安定して移動でき、急激な加減速でも変形や振動を生じないように高い剛性を持たせる必要がある。このため、ステージの質量は大きくならざるを得ず、ステージの駆動に用いる電磁アクチュエータには、重いステージを大きな加速度で駆動できるだけの推力性能が要求されている。かかる要求に応えて電磁アクチュエータの推力性能を向上させるには、大きな電磁気的な力を発生させる必要がある。例えば、ローレンツ電磁力方式を採用する場合には、ローレンツ電磁力を発生させる電流経路を流れる電流を大きくする、磁束と交差する電流経路の長さすなわち有効電線長を長くする、あるいは磁束密度を高くすることが考えられる。また、可変磁気抵抗方式を採用する場合にも、発生する力を大きくするためには、電磁石のコイル電流を大きくしたり、コイルの巻き数を多くして電磁石の磁力を高めたり、対向する磁極間の界磁空隙における磁束密度を高めることが考えられる。
【0006】
ここで、界磁空隙における磁束密度を高めるには、各界磁磁石の磁力を高めたり、界磁空隙の幅を狭めたりすることが考えられる。しかし、界磁磁石の磁力は、量産性の観点から選択される材質の物性からみて最大限にまで高められており、また、界磁空隙の幅を狭めると冷媒経路の断面積が小さくなり、十分な冷媒量を確保できず冷却能力の低下を招くことになり、上記のような位置測定精度の低下や露光精度の低下を招くことになる。
【0007】
そこで、コイルを流れる電流を大きくしたり、コイルの有効電線長を長くすることが現実的であるが、かかる場合にはコイルの発熱量が増大することにもなる。したがって、従来と同様の電磁アクチュエータの構成のままで、コイルを流れる電流を大きくしたり、コイルの有効電線長を長くすると、コイルで発生した熱の周囲への伝達量が増加してしまうことになり、周囲の雰囲気中の気体に揺らぎを生じさせて屈折率の変動を生じさせたり、大きな熱量が周辺部材に伝達してステージの熱膨張を引き起こす原因となったりする。これを防止するために、冷媒の流通経路を大きくしたり、十分な断熱材を挿入したりすると、電磁アクチュエータが大型化してしまう。
【0008】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第1の目的は、効率的な電機子ユニットの冷却とその周囲への熱伝達の低減を図ることが可能なリニアアクチュエータを提供することにある。
【0009】
また、本発明の第2の目的は、精度良く位置制御が可能なステージ装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の電磁アクチュエータは、内部空間を有し、該内部空間内に電機子コイル(84A1、…、84B1、…)を収納する電機子ユニットを備える電磁アクチュエータにおいて、前記内部空間内に、少なくともその一部が冷却される冷却空間(83A)と、前記冷却空間と外部空間とを断熱する断熱空間(83B)と、を形成する仕切り部材(81)が配設され、前記電機子コイル(84A1、…、84B1、…)は、前記冷却空間に収納され、前記断熱空間の内部、及び前記冷却空間の内部は、それぞれ、断熱用冷媒の流れ、及び冷却用冷媒の流れの通路となっていることを特徴とする。また、本発明の第2の電磁アクチュエータは、内部空間を有し、該内部空間に電機子コイルを収納する電機子ユニットを備える電磁アクチュエータにおいて、前記内部空間には、少なくともその一部が冷却される冷却空間と、前記冷却空間と外部空間とを断熱する断熱空間と、前記冷却空間と前記断熱空間とを区画するため前記冷却空間と前記断熱空間との間に配置された仕切り部材と、が設けられ、前記冷却空間内には、前記電機子コイルが収容され、前記断熱空間の内部、及び前記冷却空間の内部は、それぞれ、断熱用冷媒の流れ、及び冷却用冷媒の流れの通路となっていることを特徴とする。
【0011】
これによれば、冷却空間において電機子コイルを主に冷却するとともに、断熱空間によって電機子コイルで発生した熱を電機子ユニットの周囲の外部空間と断熱する。すなわち、電機子ユニットにおいてなされるべき冷却機能と断熱機能とに関して、冷却空間において冷却機能を、また、断熱空間において断熱機を行うことにより、各空間について主に果たされるべき機能が分担されるので、電機子コイルで発生した熱の除去と断熱とを効率的に行うことができる。また、前記断熱空間の内部、及び前記冷却空間の内部は、それぞれ、断熱用冷媒の流れ、及び冷却用冷媒の流れの通路となっているので、例えば、冷却空間に冷却機能が優れた冷媒を供給し、断熱空間に断熱機能を有した流体を供給することにより、従来のように電機子コイルが収納された内部空間が区画されずに1種類の冷媒流を使用して冷却及び断熱を行なう場合と比べて、効率的な冷却及び断熱を行うことができるので、周囲雰囲気や周囲部材への熱の影響を効果的に防止しつつ、電機子ユニットの磁界中における幅を低減したり、電機子コイルの有効電線長を長くしたり、電機子コイルへの供給電流を増加させたりして、推力性能を向上することができる。
【0012】
本発明の電磁アクチュエータでは、前記冷却空間は所定方向に延びた空間であり、少なくとも前記所定方向に直交する任意の断面で見たときに、前記冷却空間は前記少なくとも1つの断熱空間によって取り囲まれていることが望ましい。かかる場合には、所定方向の直交方向に関し、冷却空間と収納部材との間には必ず断熱空間が介在するので、電機子コイルで発生した熱を外部へ漏らさないことが一層効果的に達成される。
【0013】
また、本発明の電磁アクチュエータでは、前記仕切り部材の前記冷却空間側の壁面は、少なくともその壁面に沿った前記冷媒の流れが乱流となる表面粗さとされていることが望ましい。かかる場合には、冷却空間における冷媒の流れの乱流化が助長されるので、電機子コイルで発生した熱を効率良く冷媒に伝達することができるので、該冷媒によって電機子コイルを効率良く冷却することができる。
【0014】
また、本発明の電磁アクチュエータでは、断熱空間に冷媒が供給される場合には、前記仕切り部材の前記断熱空間側の壁面は、鏡面加工されていることが望ましい。かかる場合には、断熱空間における冷媒の流れを層流化することが容易となるので、該冷媒の流れによる断熱機能を容易に達成することができる。更に、層流化によって輻射熱に対しても有効な断熱機能を果たすことができる。
【0015】
なお、本発明の電磁アクチュエータは、駆動方向が所定の軸方向であるリニアアクチュエータであってもよいし、駆動方向が2次元方向である平面アクチュエータであってもよい。さらに、駆動力の発生方式は、ローレンツ電磁力方式であってもよいし、可変磁気抵抗方式であってもよい。
【0016】
また、コイルの冷却を主目的として使用される冷媒は、熱伝導率、比熱、熱容量が大きいものが好ましく、また、コイルの発生熱の断熱を主目的として使用される冷媒は前記の冷媒と比べて、熱伝導率、比熱、熱容量が小さいものが好ましい。
【0017】
本発明のステージ装置は、ステージ(38)を所定の移動面に沿って移動させるステージ装置であって、前記ステージ(38)を駆動する本発明の電磁アクチュエータ(24、26、32、34)を含む駆動装置(10)と;前記電磁アクチュエータ(24、26、32、34)の前記冷却空間(83A)及び前記断熱空間(83B)に、それぞれ冷媒を供給する冷媒供給装置(71A、71B)とを備える。
【0018】
これによれば、冷媒供給装置が、本発明の冷却空間及び断熱空間に、それぞれ冷媒を供給しつつ、駆動装置が本発明の電磁アクチュエータによってステージを移動させる駆動力を発生するので、電磁アクチュエータのコイルの冷却と断熱とが効率良く行われ、ステージの周囲の空気に熱による揺らぎやステージの熱膨張を抑制しつつステージを駆動することができる。したがって、ステージの位置制御を精度良く行うことができる。
この場合において、冷却空間に供給する冷媒と、断熱空間に供給する冷媒とは互いに異なる物性を有するものとすることができる。また、冷媒供給装置は、冷却空間と断熱空間とに、それぞれ異なる流速で冷媒を供給することもできる
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。図1には、本実施形態に係る露光装置100の全体的な構成が概略的な構成が示されている。なお、この露光装置100は、いわゆるステップ・アンド・スキャン露光方式の投影露光装置である。
【0020】
この露光装置100は、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、ウエハWをXY平面内でXY2次元方向に駆動するステージ装置としてのウエハステージ装置15、及びこれらの制御系等を備えている。
【0021】
前記照明系IOPは、光源ユニット、シャッタ、2次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等(いずれも不図示)から構成されている。この照明系IOPの構成等については、例えば特開平9−320956に開示されている。この照明系10から出力された照明光ILは、折り曲げミラー62で反射された後にレチクルステージRST上に保持されたレチクルR上の矩形(又は円弧状)の照明領域を照明する。
【0022】
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。このレチクルステージRST上にはレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)66からのレーザビームを反射する移動鏡64が固定されており、レチクルステージRSTのステージ移動面内の位置はレチクル干渉計66によって、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。
【0023】
レチクル干渉計66からのレチクルステージRSTの位置情報はステージ制御系68及びこれを介して主制御装置60に送られ、ステージ制御系68では主制御装置60からの指示に応じ、レチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクル駆動部(図示省略)を介してレチクルステージRSTを駆動する。
【0024】
前記投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置され、その光軸AX(照明光学系の光軸IXに一致)の方向がZ軸方向とされている。ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸AX方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系PLは所定の投影倍率、例えば1/5(あるいは1/4)を有する縮小光学系である。このため、照明光学系からの照明光ILによってレチクルRの照明領域が照明されると、このレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介してその照明領域内のレチクルRの回路パターンの縮小像(部分倒立像)が、表面にフォトレジストが塗布されたウエハW上の前記照明領域に共役な被露光領域に形成される。
【0025】
前記ウエハステージ装置15は、駆動装置10、ウエハステージ36、冷却制御機71A、及び冷却制御機71Bから構成されている。
【0026】
前記駆動装置10は、図2に示されるように、定盤12と、定盤12上に固定されたXガイド14と、定盤12上面及びXガイド14に沿ってX方向に移動可能な移動体16とを含んでいる。
【0027】
前記定盤12としては、例えば、鉄に比べ軽量で傷のつき難いアルミナセラミックス製の長方形状のものが使用される。この定盤12の上面は基準面とされている。
【0028】
前記Xガイド14としては、例えばアルミナセラミックス製のものが使用される。このXガイド14は、定盤12上のY方向の一端面近傍にX方向に沿って配置されている。このXガイド14のY方向の他端側の面は基準面とされている。
【0029】
前記移動体16は、定盤12上にXガイド14に近接してX方向に沿って配置された断面L字状部材から成る第1のYガイド搬送体18と、この第1のYガイド搬送体18から所定距離隔てて当該第1のYガイド搬送体18と平行に定盤12上に配置された細長い板状部材から成る第2のYガイド搬送体20と、これら第1、第2のYガイド搬送体18、20相互間に架設されたY方向に延びる前記Yガイド22とを有している。
【0030】
定盤12上のXガイド14のY方向の一側には、第1のXリニアモータ24の固定子としての電機子ユニット24Aが、Xガイド14に近接してX方向に延設されている。また、定盤12上のY方向の他端部近傍で第2のYガイド搬送体20のY方向の他側には、第2のXリニアモータ26の固定子としての電機子ユニット26Aが、X方向に延設されている。すなわち、本実施形態では、第1、第2のXリニアモータ24、26として、いわゆるムービングマグネット型のリニアモータが使用されている。
【0031】
第1のXリニアモータ24の磁界発生ユニットとしての磁極ユニット(可動子)24Bは、連結部材28を介してYガイド22の一端に連結されており、第2のXリニアモータ26の磁極ユニット26Bは、連結部材30を介してYガイド22の他端に連結されている。このため、第1、第2のXリニアモータ24、26の可動子24B、26Bの移動によって移動体16がX方向に駆動されるようになっている。
【0032】
Yガイド22のX方向の一側と他側には、第1、第2のYリニアモータ32、34の電機子ユニット(固定子)32A、34AがY方向に沿って配置され、第1、第2のYガイド搬送体18、20間に懸架されている。但し、図2では、奥側の第2のYリニアモータの磁極ユニットは図示を省略されている。第1、第2のYリニアモータとしてもムービングマグネット型のリニアモータが使用されている。
【0033】
前記ウエハステージ36は、Yガイド22を上下から挟む状態で相互に平行にかつ定盤12の上面(基準面)にほぼ平行に配置された天板38及び底板40と、これらの天板38と底板40とをYガイド22の両側で相互に連結する一対のY方向軸受体42、42とを有している。これらのY方向軸受体42、42はYガイド22との間に所定の間隙を形成した状態でYガイド22に平行に配置されている。これらのY方向軸受体42、42の外面には、前述した第1、第2のYリニアモータ32、34の磁極ユニット32B、34B(但し、34Bは図示せず)が取り付けられており、Yリニアモータ32、34の電機子ユニット32B、34Bの移動によってウエハステージ36がY方向に駆動されるようになっている。また、Y方向軸受体42の内面には、図示しない空気吹き出し部が設けられている。更に、これらのY方向軸受体42の高さ方向の寸法は、Yガイド22のそれにより大きく設定されている。
【0034】
前記天板38は、基板テーブルを兼ねており、この天板38の上面には、定盤12上に固定されたX座標計測用レーザ干渉計44及びY座標計測用レーザ干渉計46から放射されるレーザ光を反射するX移動鏡48、Y移動鏡50及びウエハWが搭載されている。なお、このウエハWは、実際には、上下(Z方向)の移動、およびX、Y、Z軸回りの回転が可能な不図示のZレベリングステージを介して天板38上に搭載される。そして天板38のステージ移動面内の位置はX座標計測用レーザ干渉計44及びY座標計測用レーザ干渉計46によって、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。
【0035】
図1に戻り、X座標計測用レーザ干渉計44及びY座標計測用レーザ干渉計46(図1においては図示せず、図2参照)からの天板38の位置情報はステージ制御系68及びこれを介して主制御装置60に送られ、ステージ制御系68では主制御装置60からの指示に応じ、天板部38の位置情報に基づいて電流駆動装置70から上記の電機子ユニット24A、26A、32A、34Aに供給される電流の向きと大きさとを調整することにより、駆動装置10を制御している。
【0036】
ここで、電流駆動装置70から電機子ユニット24A、26A、32A、34Aに電流が供給されると、電機子ユニット24A、26A、32A、34Aが発熱する。そこで、電機子ユニット24A、26A、32A、34Aを冷却するために、第1冷媒としての純水(比抵抗値が18MΩ/cm2以上)が前記冷却制御機71Aから駆動装置10に供給されており、また、第2冷媒としてのフロリナートFC−77(住友スリーエム(株)製、フッ素系不活性液体)が前記冷却制御機71Bから駆動装置10に供給されている。なお、駆動装置10を介した純水及びフロリナートFC−77は、それぞれ冷却制御機71A及び冷却制御機71Bに戻されるようになっている。但し、必ずしもこのような冷却液(純水及びフロリナートFC−77)の循環経路を構成することなく、熱吸収後の冷却液を外部に排出するようにしても良い。
【0037】
また、ウエハステージ装置15では、いろいろな所に空気噴出部と真空予圧部とを備えた真空予圧型静圧空気軸受が設けられており、かかる空気圧制御のため不図示のエアーポンプがウエハステージ装置15に接続されている。
【0038】
更に、図1の装置には、ウエハW表面の露光領域内部分及びその近傍の領域のZ方向(光軸AX方向)の位置を検出するための斜入射光式のフォーカス検出系(焦点検出系)の一つである多点フォーカス位置検出系(図示省略)が設けられている。この多点フォーカス位置検出系の詳細な構成等については、例えば特開平6−283403号公報に開示されている。
【0039】
以上のように構成された本実施形態の露光装置100では、レチクルRの走査方向に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形(スリット状)の照明領域でレチクルRが照明される。そして、レチクルRとウエハWとが互いに逆方向に同期移動することにより、レチクルRのパターン領域に形成されたパターンの全体がウエハW上のショット領域に正確な投影倍率で転写される。
【0040】
次に、図2に示されたウエハステージ装置15に搭載されているリニアモータ24、26、32、34について、図3〜図5を参照して説明する。なお、リニアモータ24、26、32、34は、互いに同様に構成されているので、以下ではリニアモータ24を例にとって説明する。
【0041】
上述のように、リニアモータ24は、電機子ユニット24Aと磁極ユニット24Bとから構成されている。
【0042】
前記磁極ユニット24Bは、図3に示されるように、磁性体から成り、端面の形状がU字状でストローク方向(X軸方向)に延びた磁極ベース72と、磁極ベース72の空隙を隔てて互いに対向する内壁の一側に埋め込まれた界磁磁石群74と、互いに対向する内壁の他側に埋め込まれた界磁磁石群76とから構成されている。ここで、磁石群74は、露出磁極面がN極の界磁磁石74Nと露出磁極面がS極の界磁磁石74Sとがストローク方向に交互に配列されて構成されている。なお、界磁磁石74Nの露出磁極面と界磁磁石74Sの露出磁極面とは同一形状であり、ストローク方向の幅(l)となっている。そして、界磁磁石74Nと界磁磁石74Sとは、ストローク方向に幅(L−l)の空間を隔てて配置されている。また、界磁磁石群76は、露出磁極面がS極の界磁磁石76Sと露出磁極面がN極の界磁磁石74Nとがストローク方向に交互に配列されて構成されている。なお、界磁磁石74Nの露出磁極面及び界磁磁石74Sの露出磁極面は、界磁磁石74Nの露出磁極面又は界磁磁石74Sの露出磁極面と同一形状となっている。そして、界磁磁石74Nと界磁磁石76Sとが、また、界磁磁石74Nと界磁磁石76Sとが空隙を隔てて対向するように配置されている。
【0043】
このため、界磁磁石群74と界磁磁石群76との間の空隙は、ストローク方向に沿って周期Lで、ストローク方向の直交方向(Y軸方向)の交番磁束が発生している界磁空隙となっている。そして、界磁磁石群74、界磁磁石群76、磁極ベース72、及び界磁空隙によって磁気回路が構成されている。
【0044】
なお、本実施形態の磁極ユニット24Bでは、界磁磁石群74及び界磁磁石群76を磁極ベース72に埋め込んだが、磁極ベース72の対向する内壁を平坦面とし、界磁磁石群74及び界磁磁石群76を磁極ベース72の対向する内壁に接着剤等で貼り付けて磁極ユニットを構成することもできる。
【0045】
前記電機子ユニット24Aの概略的な構成は、図4に示されている。ここで、図4(A)は、電機子ユニット24AをXZ面に平行な面による断面図であり、図4(B)は、図4(A)におけるA−A断面図である。
【0046】
図4に示されるように、電機子ユニット24Aは、非磁性体の金属あるいは樹脂等からなる電機子べース78と、非磁性体の材質から成り、中空の直方体の一面を開口させた形状を有し、開口部が電機子べース78の+Z方向側の面に固定されたキャン80とを備えている。
【0047】
電機子べース78及びキャン80で形成された閉空間は、仕切り部材としての仕切り材81で冷却空間83Aと断熱空間83Bとに区画されている。ここで、ストローク方向に直交する断面を見たときには、図4(B)に示されるように、冷却空間83Aは断熱空間83Bによって取り囲まれている。仕切り材81は、非磁性体であるSUS(ステンレス)等の金属、非導体のプラスチック等の樹脂、あるいはセラミック等からなり接着剤等でキャン80に、長手方向両端が固定されており、冷却空間83A側の壁面は、その壁面に沿った純水の流れが乱流となる表面粗さに加工されている。また、仕切り材81の断熱空間83B側の壁面は鏡面加工されている。そして、冷却空間83Aに、N個の扁平コイル84A1、…、84ANからなる扁平コイル群84Aと、扁平コイル群84Aの+Y方向側に不図示のN個の扁平コイル84B1、…、84BNからなる扁平コイル群84Bとが配置されている。
【0048】
各扁平コイル84Ai、84Bi(i=1〜N)(以下、任意の1つを「扁平コイル84」という)は同様に構成されており、その概略的な構成が図5に示されている。ここで、扁平コイル84を図4(A)の紙面手前側から見たときを正面視として、その正面図が図5(A)に、右側面図が図5(B)に、また、平面図が図5(C)に示されている。なお、図5においては、作図の関係で巻数が3の場合を示しているが、通常、電線は幅L/3に比べて十分に細いものであるので、巻き数は3よりも大きい数となる。
【0049】
図5(A)〜(C)から総合的に明らかなように、扁平コイル84は、正面視において所定幅の六角形状となる平面状コイルである。より具体的には、電線90が、正面視において、Z軸方向の両端部が2頂点となる六角形状に巻かれ、前述の磁極ユニット24Bにおける交番磁束の周期Lのほぼ1/3(=L/3)の幅の辺を有し、中空部のストローク方向(X軸方向)に関する最大幅がほぼ2L/3となるように構成されている。また、扁平コイル84は、コイル中心を通るストローク方向に延びる軸に対してほぼ線対称となる六角形を形成するように構成されている。
【0050】
この結果、磁極ユニット72が形成するストローク方向に沿った周期Lの交番磁束が発生している界磁空隙中に、扁平コイル84が配置され、電流駆動装置70から扁平コイル84に電流(I)が供給されると、各辺に発生するローレンツ電磁力の合力として扁平コイル全体にはストローク方向と平行な力のみが働く。かかる扁平コイル84に働く力の向き及び大きさは、電流駆動装置70から扁平コイル84に供給された電流の向き及び大きさ並びに扁平コイルと交番磁界と位置形関係によって決まることになる。
【0051】
また、扁平コイル84は、Z軸方向の両端部において折り返されているが、この折り返し部において電線90が断線しないように緩やかに折り曲げている。この結果、特に図5(B)に明瞭に表されるように、折り返し部のそれぞれにおいて、その内部にストローク方向に延びる空間921、922が形成されている。
【0052】
以上のような扁平コイル84は、コイル用の電線90を巻いて、中空部の形状が六角柱状となるコイルを作製後、そのコイルを平面状に押し潰すことによって製造することができる。
【0053】
図4に戻り、扁平コイル群84Aは、上記のように構成された扁平コイル84Aiが、ストローク方向に沿って、扁平コイル84AiのZ軸に平行な辺が隣接するように順次並べられて構成される。扁平コイル群84Aは、各扁平コイル84Aiの空間921を貫通する線状支持部材としての支持線材86A1及び各扁平コイル84Aiの空間922を貫通する線状支持部材としての支持線材86A2によって支持されている。そして、支持線材86A1、86A2の一端はスペーサ82Aを介してキャン80に固定され、他端はスペーサ82Bを介してキャン80に固定されている。
【0054】
また、扁平コイル群84Bは、扁平コイル群と同様に、扁平コイル84Biが、ストローク方向に沿って、扁平コイル84BiのZ軸に平行な辺が隣接するように順次並べられて構成される。そして、扁平コイル群84Bは、扁平コイル群と同様に、一端がスペーサ82Aを介してキャン80に固定され、他端がスペーサ82Bを介してキャン80に固定された支持線材86B1、86B2によって支持されている。
【0055】
なお、支持線材86A1、86A2、86B1、86B2のキャン80への固定は、スペーサ82A、82Bを介さずに溶接等によって直接固定してもよい。また、支持線材86A1、86A2、86B1、86B2に張力をかけた状態で、支持線材86A1、86A2、86B1、86B2をキャン80に固定してもよい。
【0056】
支持線材86A1、86A2、86B1、86B2の材質としては、剛性が高く、熱伝導率の低い金属、セラミック、プラスチック等の樹脂などが好ましい。例えば、高張力ワイヤ(ばね鋼、ピアノ線等)、被覆導線、ナイロン線、金属のより糸等がある。また、ぺルチェ素子を用い、支持線材86A1、86A2、86B1、86B2に冷却機能を持たせることも可能である。また、支持線材86A1、86A2、86B1、86B2に形状記憶合金を用いれば、キャン内部の冷媒の温度、もしくはコイルの使用温度に応じて、扁平コイル84の保持状態を調節することもできる。
【0057】
更に、導電性の支持線材86A1、86A2、86B1、86B2を用いることにより、各扁平コイル84への電気的配線として利用することもできる。この場合には、キャン内部において別途の電気配線を簡素化することができる。
【0058】
また、キャン80には、冷却空間83Aに冷却効果の高い冷媒である純水を供給するための流入口88A及び冷却空間83Aから純水を排出するための流出口89Aが設けられている。そして、図1に示される冷却制御機71Aから純水が流入口88Aを介して冷却空間83Aに送り込まれ、該冷却空間83Aを通過するときに扁平コイル84Ai、84Biとの間で熱交換を行う。かかる熱交換にあたって、仕切り材81の冷却空間83A側壁面は、上記のように純水流が乱流化するように表面粗さに加工されているので、純水流のレイノズル数が臨界レイノルズ数よりも大きな乱流化となりやすい。純水流が乱流の場合、固体−液体間熱伝達係数は層流の場合に比べて大きく(十〜数十倍)、迅速な除熱がなされる。扁平コイル84Ai、84Biで発生した熱を吸収して高温となった純水が流出口89Aを介して外部に排出されるようになっている。こうして、流出口89Aを介して排出された純水は液通路を介して前記冷却制御機71Aに戻され、ここで再び冷却されて冷却空間83Aに送り込まれるようになっている。
【0059】
また、キャン80には、断熱空間83BにフロリナートFC−77を供給するための流入口88B及び断熱空間83Bから純水を排出するための流出口89Bが設けられている。そして、図1に示される冷却制御機71BからフロリナートFC−77が流入口88Bを介して断熱空間83Bに送り込まれ、該断熱空間83Bを通過するときに仕切り材81との間で熱交換を行う。仕切り材81の断熱空間83B側壁面は上記のように鏡面加工されており、断熱空間83BにおけるフロリナートFC−77の流れにおいて乱流が発生しにくくなっているので、仕切り材81から吸収した熱がキャン80に到達する前に、フロリナートFC−77が流出口89Bから排出される。こうして、流出口89Bを介して排出されたフロリナートFC−77は液通路を介して前記冷却制御機71Bに戻され、ここで再び冷却されて冷却空間83Aに送り込まれるようになっている。
【0060】
リニアモータ24では、電機子ユニット24Aの各扁平コイル84Ai、84Biへ供給する電流を電流駆動装置70が制御することにより、各扁平コイル84Ai、84Biに発生するローレンツ電磁力の反力によって磁極ユニット24Bが駆動される。かかる磁極ユニット24Bの駆動においては、扁平コイル群84A、84Bの各扁平コイル84Ai、84Biの電流経路辺の幅L/3が磁極ユニット24Bにおける交番磁束の周期Lのほぼ1/3であることから、ストローク方向に順次配列された扁平コイル84Ai、又は扁平コイル84Biの連続する3つから成る扁平コイル組に対して、3相電流が電流駆動装置70によって供給される。
【0061】
以上のように構成された本実施形態のリニアモータ24では、電機子ユニット24Aの各扁平コイル84Ai、84Biに電流を供給しつつ、電機子ユニット24Aの冷却空間83Aに各扁平コイル84Ai、84Biの冷却用の冷媒である純水を供給するとともに、断熱空間83Bに各扁平コイル84Ai、84Biで発生した熱の断熱用の冷媒であるフロリナートFC−77を供給することにより、冷却と断熱とを効率良く行うことができる。したがって、冷媒の流路を狭めつつ所望の冷却と断熱とを効率的に行うことができる。
【0062】
このため、磁極ユニット24Bを従来と同様に構成し、また界磁空隙の幅も従来と同様にしたとき、界磁空隙における磁束密度を低下させずに電機子ユニット24Aのコイル84Ai、84Biの電線の巻数を増加させることができ、有効電線長を長くすることができる。一方、電機子ユニット24Aの扁平コイル84Ai、84Biの電線の巻数を従来と同様とした場合には、界磁空隙の幅を狭めることができ、有効電線長を短くすることなく界磁空隙の磁束密度を増加させることができる。したがって、リニアモータの推力性能を向上することができる。
【0063】
また、ストローク方向に直交する断面を見たときに冷却空間83Aが断熱空間83Bによって取り囲まれるように、電機子べース78とキャン80とで形成された閉空間を仕切り材81によって区画したので、ストローク方向の直交方向に関する扁平コイル84Ai、84Biで発生した熱の外部への漏れを効果的に低減できる。
【0064】
したがって、リニアモータ24及びこれと同様に構成されたリニアモータ26、32、34を駆動力の発生源として使用する本実施形態のウエハステージ装置15では、光干渉計による位置検出精度の低下の原因となるウエハステージ装置15の周囲の空気に熱による揺らぎや、ウエハステージ装置15自身を構成する部材を含む露光装置100の構成部材の熱膨張を効果的に抑制することができる。したがって、ウエハステージ装置15に搭載されたウエハWの位置制御を精度良く行うことができる。
【0065】
そして、上述のように構成された本実施形態の投影露光装置100によれば、ウエハステージ装置15によって精度の良いウエハWの位置制御が行われるので、露光精度を向上して、レチクルRに形成されたパターンをウエハWのショット領域に転写することができる。
【0066】
なお、上記の実施形態においては、冷却空間83Aに供給される冷却用冷媒として純水を使用したが、冷却用冷媒としては、熱伝導率が高く、比熱が大きく、熱容量が大きな冷媒、すなわち冷却効果が高い冷媒であれば使用可能である。また、断熱空間83Bに供給される断熱用冷媒としてフロリナートFC−77を使用したが、熱伝導率が低く、比熱が小さく、熱容量が小さな冷媒、すなわち断熱効果が高い冷媒であれば使用可能である。なお、流速等を調整することにより、冷却用冷媒と断熱用冷媒とを同一の冷媒とすることもできる。さらに、上記実施形態では電機子コイルの冷却用に冷却液を使用したが、冷媒となる流体であれば気体冷媒を使用することが可能である。
【0067】
また、上記の実施形態においては、冷却空間83A内の冷却にあたっては冷媒として純水を供給しているが、他の熱交換手段、例えば冷却空間83Aの周囲の仕切り部材81等に配設されたヒートパイプ等によって、冷却空間83A内を冷却することも可能である。
【0068】
また、上記の実施形態においては、ウエハステージ装置15に扁平コイルを線状支持部材によって支持したリニアモータを適用したが、これらと同様の構成のリニアモータをレチクルステージRSTに適用することも可能である。この場合には、レチクルステージRSTの周囲の空気に熱による揺らぎやレチクルステージRSTを構成する部材の熱膨張を抑制しつつ、大きな推力で駆動することができる。したがって、レチクルステージRSTに搭載されたレチクルを迅速にY軸方向に移動することができるとともに、レチクルRの位置決めを精度良く行うことができる。
【0069】
また、上記の実施形態では、リニアモータの構成において、電機子ユニットを固定子とし、磁極ユニットを可動子としたが、電機子ユニットを可動子とし、磁極ユニットを固定子とすることも可能である。
【0070】
また、上記の実施形態では、扁平コイルの形状を六角形状としたが、ストローク方向に配列可能な形状であれば、他の形状とすることが可能である。更に、扁平コイルの電流経路辺の幅を磁極ユニットによる交番磁束の周期の1/3とし、3相電流を供給することにしたが、電流経路辺の幅を磁極ユニットによる交番磁束の周期の1/n(nは、2以上かつ3以外の整数)とし、n相電流を供給することにしても推力性能を向上することができる。
【0071】
また、上記の実施形態では、扁平コイルを使用したが、扁平コイルに代えて例えば巻線ボビンに巻かれたコイルを使用することも可能である。更に、コイルの支持部材は線状部材に限定されず、例えば板状部材としてもよい。
【0072】
また、上記の実施形態では、仕切り部材として1つの部材81であって、その断面形状が閉図形となるものを使用したが、仕切り部材による区画はこれに限定されない。すなわち、電機子ユニットとして、幅を狭めたい又は冷媒流路の幅がとれない等の事情により断熱機能を高める必要がある方向について、冷却空間とキャンとの間に断熱空間を形成する区画であればよい。例えば、磁束方向についての冷媒流路の幅を狭めたい場合には、図6に示されるように、2枚の仕切り部材811、812によって、冷却空間83Aと2つの断熱空間83B1、83B2とに区画することも可能である。なお、この場合には、2つの断熱空間83B1、83B2ごとに冷媒の流入口88B1、88B2及び流出口(不図示)を設けることが必要なる。
【0073】
また、上記の実施形態では、磁極ユニットの界磁磁石に永久磁石を使用したが、永久磁石に代えて永久磁石と同様な方向に磁力線を発生する電磁石を使用することも可能である。
【0074】
また、本発明は、ローレンツ電磁力を駆動力とする場合に限定されず、例えば可変磁気抵抗方式等の電機子コイルを使用する電磁アクチュエータについて適用が可能である。
【0075】
また、本発明は、紫外線を光源にする縮小投影露光装置、波長10nm前後の軟X線を光源にする縮小投影露光装置、波長1nm前後を光源にするX線露光装置、EB(電子ビーム)やイオンビームによる露光装置などあらゆるウエハ露光装置、液晶露光装置等に適応できる。また、ステップ・アンド・リピート機、ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティッチング機を問わない。
【0076】
さらに、本発明は、露光装置への適用に限定されず、物体の形状を3次元的に測定する3次元測定器の移動系等、種々の装置の駆動装置、コイルを利用する種々の機器にも適用することができる。
【0077】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の電磁アクチュエータによれば、電機子ユニットの内部区間において、仕切り部材によって電機子コイルを収納する冷却空間と断熱空間とが形成されるので、冷却空間では電機子コイルで発生した熱の除去を行い、断熱空間では主に内部空間と外部空間との断熱を行うことにより、電機子コイルで発生した熱の除去と断熱とを効果的に行うことができる。
【0078】
また、本発明のステージ装置によれば、本発明の電磁アクチュエータによってステージの駆動力を発生するので、ステージの周囲の空気に熱による揺らぎやステージの熱膨張を抑制しつつ、ステージを駆動することができる。したがって、ステージの位置制御を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態に係る露光装置の概略的な構成を示す図である。
【図2】図1の装置のウエハステージ装置を構成する駆動装置とウエハステージとの詳細構成を説明するための図である。
【図3】図2のウエハステージ装置に使用されるリニアモータの磁極ユニットの概略的な構成を示す図である。
【図4】図2のウエハステージ装置に使用されるリニアモータの電機子ユニットの概略的な構成を示す図である(A、B)。
【図5】図4の電機子ユニットで使用される扁平コイルの構成を説明するための図である(A〜C)。
【図6】変形例のリニアモータの電機子ユニットの概略的な構成を示す図である。
【符号の説明】
10…駆動装置、15…ウエハステージ装置(ステージ装置)、24,26,32,34…リニアモータ(電磁アクチュエータ)、24A,26A,32A,34A…電機子ユニット、24B,26B,32B,34B…磁極ユニット、36…ウエハステージ(ステージ)、71A,71B…冷却制御機(冷媒供給装置)、81…仕切り材(仕切り部材)、83A…冷却空間、83B…断熱空間、84Ai,84Bi…扁平コイル(電機子コイル)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic actuator and a stage device, and more particularly to an electromagnetic actuator that obtains a driving force by a force due to electromagnetic interaction and a stage device that drives a stage by the electromagnetic actuator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like, a resist or the like is applied to a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as “reticle”) via a projection optical system. An exposure apparatus that transfers onto a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter referred to as “sensitive substrate or wafer” as appropriate) is used. As such an exposure apparatus, a stationary exposure type projection exposure apparatus such as a so-called stepper and a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a so-called scanning stepper are mainly used. In these types of projection exposure apparatuses, since a pattern formed on a reticle needs to be sequentially transferred to a plurality of shot areas on a wafer, a wafer stage that holds the wafer and can move two-dimensionally is provided. In the case of a scanning exposure type projection exposure apparatus, the reticle stage that holds the reticle is also movable in the scanning direction.
[0003]
In recent projection exposure apparatuses, electromagnetic actuators such as so-called linear motors and voice coil motors are used as drive sources for reticle stages, wafer stages, and the like. This is because the electromagnetic actuator has a simple structure, requires a small number of parts, has a low frictional resistance in driving, has high operation accuracy, and can be moved quickly because it is linearly driven directly. This is because it is suitable for meeting demands for improving the throughput and positioning accuracy related to the reticle stage, wafer stage, and the like.
[0004]
When a current is passed through a coil that is a component of such an electromagnetic actuator, heat is generated by the internal resistance of the coil itself. As a result, the internal resistance value of the coil itself changes with temperature, and the generated heat causes air fluctuations in the surrounding space or is transmitted to peripheral devices and causes thermal deformation. Therefore, in an exposure apparatus that performs precise position measurement using an optical interferometer and performs precise positioning, a device for effectively cooling an electromagnetic actuator such as a drive mechanism of a stage on which a reticle, a wafer or the like is placed has been devised. ing. For example, there have been proposed a system in which a coil cooling refrigerant flows around the coil and a system in which a heat insulating material is disposed between the coil and the peripheral member (Japanese Patent No. 2661902).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a reticle stage or wafer stage in a projection exposure apparatus, it is required to position the lens at a predetermined position in as short a time as possible in order to improve throughput. It is necessary to provide high rigidity so as not to generate vibration. For this reason, the mass of the stage has to be large, and the electromagnetic actuator used for driving the stage is required to have a thrust performance that can drive a heavy stage with a large acceleration. In order to improve the thrust performance of the electromagnetic actuator in response to such a request, it is necessary to generate a large electromagnetic force. For example, when the Lorentz electromagnetic force method is adopted, the current flowing through the current path that generates the Lorentz electromagnetic force is increased, the length of the current path intersecting the magnetic flux, that is, the effective wire length is increased, or the magnetic flux density is increased. It is possible to do. Even when the variable magnetoresistive method is adopted, in order to increase the generated force, the coil current of the electromagnet is increased, the number of turns of the coil is increased to increase the magnetic force of the electromagnet, or the opposing magnetic poles It is conceivable to increase the magnetic flux density in the field gap.
[0006]
Here, in order to increase the magnetic flux density in the field gap, it is conceivable to increase the magnetic force of each field magnet or to narrow the width of the field gap. However, the magnetic force of the field magnet is increased to the maximum in view of the physical properties of the material selected from the viewpoint of mass productivity, and when the width of the field gap is reduced, the cross-sectional area of the refrigerant path is reduced, A sufficient amount of refrigerant cannot be ensured, leading to a decrease in cooling capacity, resulting in a decrease in position measurement accuracy and a decrease in exposure accuracy as described above.
[0007]
Therefore, it is realistic to increase the current flowing through the coil or increase the effective wire length of the coil, but in such a case, the amount of heat generated by the coil also increases. Therefore, if the current flowing through the coil is increased or the effective wire length of the coil is increased while maintaining the same electromagnetic actuator configuration as before, the amount of heat generated in the coil to the surroundings will increase. As a result, the gas in the surrounding atmosphere fluctuates to cause a change in the refractive index, or a large amount of heat is transmitted to the peripheral members to cause thermal expansion of the stage. In order to prevent this, if the flow path of the refrigerant is increased or a sufficient heat insulating material is inserted, the electromagnetic actuator is increased in size.
[0008]
The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide a linear actuator capable of efficiently cooling an armature unit and reducing heat transfer to the surroundings. There is.
[0009]
A second object of the present invention is to provide a stage apparatus capable of controlling the position with high accuracy.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The first electromagnetic actuator of the present invention has an internal space, and an armature coil (84A) is provided in the internal space.1... 84B1In the electromagnetic actuator including an armature unit for storing the armature unit, a cooling space (83A) in which at least a part of the internal space is cooled, and a heat insulating space (83B) that insulates the cooling space and the external space. And a partition member (81) forming the armature coil (84A).1... 84B1,... Are housed in the cooling space, and the inside of the heat insulating space and the inside of the cooling space serve as passages for the flow of the heat insulating refrigerant and the flow of the cooling refrigerant, respectively. To do. The second electromagnetic actuator according to the present invention is an electromagnetic actuator having an internal space and an armature unit that houses an armature coil in the internal space, and at least a part of the internal space is cooled. Cooling space,in frontA heat insulating space that insulates the cooling space from the external space;To partition the cooling space and the heat insulation spaceA partition member disposed between the cooling space and the heat insulating space,The armature coil is accommodated in the cooling space,The inside of the heat insulating space and the inside of the cooling space serve as passages for the flow of heat insulating refrigerant and the flow of cooling refrigerant, respectively.
[0011]
  According to this, the armature coil is mainly cooled in the cooling space, and the heat generated in the armature coil by the heat insulation space is thermally insulated from the external space around the armature unit. That is, regarding the cooling function and the heat insulation function to be performed in the armature unit, the cooling function is performed in the cooling space, andNohSince the functions to be performed mainly for each space are shared, the heat generated in the armature coil can be efficiently removed and insulated.In addition, since the inside of the heat insulation space and the inside of the cooling space are passages for the flow of heat insulation refrigerant and the flow of cooling refrigerant, respectively.For example, a coolant having an excellent cooling function is supplied to the cooling space, and a fluid having a heat insulating function is supplied to the heat insulating space.PayThus, the cooling and heat insulation can be performed more efficiently than the conventional case where the internal space in which the armature coil is accommodated is not partitioned and the cooling and heat insulation are performed using one kind of refrigerant flow. Therefore, it is possible to reduce the width of the armature unit in the magnetic field, increase the effective wire length of the armature coil, Increase the supply current toStoryThus, thrust performance can be improved.
[0012]
In the electromagnetic actuator according to the present invention, the cooling space is a space extending in a predetermined direction, and the cooling space is surrounded by the at least one heat insulating space when viewed in an arbitrary cross section orthogonal to the predetermined direction. It is desirable that In such a case, since a heat insulating space is always interposed between the cooling space and the storage member in the direction orthogonal to the predetermined direction, it is more effectively achieved that the heat generated by the armature coil is not leaked to the outside. The
[0013]
  In the electromagnetic actuator of the present invention,,in frontThe wall surface on the cooling space side of the partition member is at least in front of the wall surface.ColdIt is desirable that the surface of the medium has a turbulent surface roughness. In such a case, since the turbulent flow of the refrigerant in the cooling space is promoted, the heat generated in the armature coil can be efficiently transmitted to the refrigerant, so that the armature coil is efficiently cooled by the refrigerant. can do.
[0014]
In the electromagnetic actuator of the present invention, it is desirable that the wall surface of the partition member on the heat insulating space side is mirror-finished when the refrigerant is supplied to the heat insulating space. In such a case, since it becomes easy to make the flow of the refrigerant in the heat insulation space into a laminar flow, the heat insulation function by the flow of the refrigerant can be easily achieved. Furthermore, an effective heat insulating function against radiant heat can be achieved by laminar flow.
[0015]
The electromagnetic actuator of the present invention may be a linear actuator whose driving direction is a predetermined axial direction, or a planar actuator whose driving direction is a two-dimensional direction. Further, the driving force generation method may be a Lorentz electromagnetic force method or a variable magnetoresistive method.
[0016]
In addition, the refrigerant used mainly for cooling the coil preferably has a large thermal conductivity, specific heat, and heat capacity, and the refrigerant used mainly for heat insulation of the generated heat of the coil is compared with the refrigerant. Those having low thermal conductivity, specific heat, and heat capacity are preferred.
[0017]
  The stage apparatus of the present invention is a stage apparatus that moves the stage (38) along a predetermined moving surface, and drives the stage (38).The present inventionA drive device (10) including the electromagnetic actuators (24, 26, 32, 34); and the cooling space (83A) and the heat insulation space (83B) of the electromagnetic actuators (24, 26, 32, 34), respectively. And a refrigerant supply device (71A, 71B) for supplying the refrigerant.
[0018]
  According to this, since the refrigerant supply device supplies the refrigerant to the cooling space and the heat insulation space of the present invention, and the driving device generates a driving force for moving the stage by the electromagnetic actuator of the present invention, The coil is efficiently cooled and insulated, and the stage can be driven while suppressing air fluctuations and thermal expansion of the stage in the air around the stage. Therefore, the position control of the stage can be performed with high accuracy.
  In this case, the refrigerant supplied to the cooling space and the refrigerant supplied to the heat insulation space can have different physical properties. The refrigerant supply device can also supply the refrigerant at different flow rates to the cooling space and the heat insulation space..
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of the overall configuration of an exposure apparatus 100 according to the present embodiment. The exposure apparatus 100 is a so-called step-and-scan exposure type projection exposure apparatus.
[0020]
The exposure apparatus 100 includes an illumination system IOP, a reticle stage RST that holds a reticle R, a projection optical system PL, a wafer stage apparatus 15 as a stage apparatus that drives a wafer W in an XY two-dimensional direction in the XY plane, and controls thereof. System.
[0021]
The illumination system IOP includes a light source unit, a shutter, a secondary light source forming optical system, a beam splitter, a condensing lens system, a reticle blind, an imaging lens system, and the like (all not shown). The configuration of the illumination system IOP is disclosed in, for example, JP-A-9-320956. The illumination light IL output from the illumination system 10 illuminates a rectangular (or arc-shaped) illumination area on the reticle R held on the reticle stage RST after being reflected by the bending mirror 62.
[0022]
On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. A movable mirror 64 that reflects a laser beam from a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 66 is fixed on the reticle stage RST, and the position of the reticle stage RST in the stage moving plane is fixed to the reticle stage RST. By the interferometer 66, it is always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example.
[0023]
Position information of reticle stage RST from reticle interferometer 66 is sent to stage control system 68 and main controller 60 via this, and stage control system 68 responds to instructions from main controller 60 in accordance with the position of reticle stage RST. Based on the information, reticle stage RST is driven via a reticle drive unit (not shown).
[0024]
The projection optical system PL is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX (coincident with the optical axis IX of the illumination optical system) is the Z-axis direction. Here, a refracting optical system composed of a plurality of lens elements arranged at a predetermined interval along the optical axis AX direction is used so as to provide a telecentric optical arrangement on both sides. The projection optical system PL is a reduction optical system having a predetermined projection magnification, for example, 1/5 (or 1/4). For this reason, when the illumination region of the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination optical system, the illumination light IL that has passed through the reticle R causes the circuit of the reticle R in the illumination region to pass through the projection optical system PL. A reduced image (partial inverted image) of the pattern is formed in an exposed region conjugate to the illumination region on the wafer W having a photoresist coated on the surface.
[0025]
The wafer stage device 15 includes a driving device 10, a wafer stage 36, a cooling controller 71A, and a cooling controller 71B.
[0026]
As shown in FIG. 2, the driving device 10 has a surface plate 12, an X guide 14 fixed on the surface plate 12, and a movement movable in the X direction along the upper surface of the surface plate 12 and the X guide 14. Body 16.
[0027]
As the surface plate 12, for example, a rectangular plate made of alumina ceramics that is lighter and less likely to be scratched than iron is used. The upper surface of the surface plate 12 is a reference surface.
[0028]
As said X guide 14, the thing made from alumina ceramics is used, for example. The X guide 14 is disposed in the vicinity of one end surface in the Y direction on the surface plate 12 along the X direction. The surface on the other end side in the Y direction of the X guide 14 is a reference surface.
[0029]
The movable body 16 includes a first Y guide transport body 18 made of an L-shaped cross section disposed along the X direction on the surface plate 12 in the vicinity of the X guide 14, and the first Y guide transport. A second Y guide transport body 20 composed of an elongated plate-like member disposed on the surface plate 12 at a predetermined distance from the body 18 in parallel with the first Y guide transport body 18, and the first and second The Y guide 22 is extended between the Y guide carriers 18 and 20 and extends in the Y direction.
[0030]
On one side of the X guide 14 on the surface plate 12 in the Y direction, an armature unit 24A as a stator of the first X linear motor 24 extends in the X direction in the vicinity of the X guide 14. . Further, an armature unit 26A as a stator of the second X linear motor 26 is provided on the other side in the Y direction of the second Y guide conveyance body 20 in the vicinity of the other end portion in the Y direction on the surface plate 12. It extends in the X direction. That is, in the present embodiment, so-called moving magnet type linear motors are used as the first and second X linear motors 24 and 26.
[0031]
A magnetic pole unit (movable element) 24 </ b> B as a magnetic field generating unit of the first X linear motor 24 is connected to one end of the Y guide 22 via a connecting member 28, and the magnetic pole unit 26 </ b> B of the second X linear motor 26. Is connected to the other end of the Y guide 22 via a connecting member 30. For this reason, the moving body 16 is driven in the X direction by the movement of the movers 24B and 26B of the first and second X linear motors 24 and 26.
[0032]
On one side and the other side of the Y guide 22 in the X direction, armature units (stator) 32A, 34A of the first and second Y linear motors 32, 34 are arranged along the Y direction. It is suspended between the second Y guide transport bodies 18 and 20. However, in FIG. 2, the magnetic pole unit of the second Y linear motor on the back side is not shown. As the first and second Y linear motors, moving magnet type linear motors are used.
[0033]
The wafer stage 36 includes a top plate 38 and a bottom plate 40 arranged in parallel to each other with the Y guide 22 sandwiched from above and below and substantially parallel to the upper surface (reference surface) of the surface plate 12, and the top plate 38 and A pair of Y-direction bearing bodies 42, 42 that connect the bottom plate 40 to each other on both sides of the Y guide 22 are provided. These Y-direction bearing bodies 42 and 42 are arranged in parallel to the Y guide 22 in a state where a predetermined gap is formed between the Y-direction bearing bodies 42 and 42. The magnetic pole units 32B and 34B (34B not shown) of the first and second Y linear motors 32 and 34 described above are attached to the outer surfaces of these Y-direction bearing bodies 42 and 42, respectively. The wafer stage 36 is driven in the Y direction by the movement of the armature units 32B, 34B of the linear motors 32, 34. Further, an air blowing portion (not shown) is provided on the inner surface of the Y-direction bearing body 42. Furthermore, the dimension in the height direction of these Y-direction bearing bodies 42 is set to be larger than that of the Y guide 22.
[0034]
The top plate 38 also serves as a substrate table. The top plate 38 is radiated from the X-coordinate measurement laser interferometer 44 and the Y-coordinate measurement laser interferometer 46 fixed on the surface plate 12. An X moving mirror 48, a Y moving mirror 50, and a wafer W that reflect the laser beam are mounted. The wafer W is actually mounted on the top plate 38 via a Z leveling stage (not shown) that can move up and down (Z direction) and rotate around the X, Y, and Z axes. The position of the top plate 38 in the stage moving surface is always detected by the X coordinate measuring laser interferometer 44 and the Y coordinate measuring laser interferometer 46 with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example.
[0035]
Returning to FIG. 1, the position information of the top plate 38 from the X-coordinate measuring laser interferometer 44 and the Y-coordinate measuring laser interferometer 46 (not shown in FIG. 1, see FIG. 2) is obtained from the stage control system 68 and this. In response to an instruction from the main control device 60, the stage control system 68 sends the above armature units 24 </ b> A, 26 </ b> A from the current drive device 70 based on the position information of the top plate 38. The drive device 10 is controlled by adjusting the direction and magnitude of the current supplied to 32A and 34A.
[0036]
Here, when current is supplied from the current driving device 70 to the armature units 24A, 26A, 32A, and 34A, the armature units 24A, 26A, 32A, and 34A generate heat. Therefore, in order to cool the armature units 24A, 26A, 32A, and 34A, pure water (specific resistance is 18 MΩ / cm) as the first refrigerant.2The above is supplied from the cooling controller 71A to the driving device 10, and Fluorinert FC-77 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., fluorine-based inert liquid) as the second refrigerant is supplied from the cooling controller 71B. It is supplied to the driving device 10. The pure water and Fluorinert FC-77 via the driving device 10 are returned to the cooling controller 71A and the cooling controller 71B, respectively. However, the coolant after heat absorption may be discharged to the outside without necessarily configuring such a circulation path of the coolant (pure water and Fluorinert FC-77).
[0037]
Further, the wafer stage device 15 is provided with vacuum preload type static pressure air bearings having an air ejection portion and a vacuum preload portion at various places, and an air pump (not shown) is used for controlling the air pressure. 15 is connected.
[0038]
Further, the apparatus shown in FIG. 1 includes an oblique incident light type focus detection system (focus detection system) for detecting the position in the Z direction (optical axis AX direction) of the exposure area portion on the surface of the wafer W and the vicinity thereof. ) Is a multipoint focus position detection system (not shown). The detailed configuration of this multipoint focus position detection system is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403.
[0039]
In exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above, reticle R is illuminated with a rectangular (slit-shaped) illumination region having a longitudinal direction in a direction perpendicular to the scanning direction of reticle R. Then, the reticle R and the wafer W are synchronously moved in opposite directions, whereby the entire pattern formed in the pattern area of the reticle R is transferred to the shot area on the wafer W with an accurate projection magnification.
[0040]
Next, the linear motors 24, 26, 32, and 34 mounted on the wafer stage apparatus 15 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. Since the linear motors 24, 26, 32, and 34 are configured in the same manner, the linear motor 24 will be described below as an example.
[0041]
As described above, the linear motor 24 includes the armature unit 24A and the magnetic pole unit 24B.
[0042]
As shown in FIG. 3, the magnetic pole unit 24 </ b> B is made of a magnetic material, and has a U-shaped end surface and a magnetic pole base 72 extending in the stroke direction (X-axis direction). The field magnet group 74 is embedded on one side of the inner walls facing each other, and the field magnet group 76 is embedded on the other side of the inner walls facing each other. Here, the magnet group 74 is configured such that a field magnet 74N having an exposed magnetic pole surface of N poles and a field magnet 74S having an exposed magnetic pole surface of S poles are alternately arranged in the stroke direction. The exposed magnetic pole surface of the field magnet 74N and the exposed magnetic pole surface of the field magnet 74S have the same shape and have a width (l) in the stroke direction. The field magnet 74N and the field magnet 74S are arranged with a space having a width (L-1) in the stroke direction. The field magnet group 76 is configured by alternately arranging field magnets 76S having an exposed magnetic pole surface of S poles and field magnets 74N having an exposed magnetic pole surface of N poles in the stroke direction. The exposed magnetic pole surface of the field magnet 74N and the exposed magnetic pole surface of the field magnet 74S have the same shape as the exposed magnetic pole surface of the field magnet 74N or the exposed magnetic pole surface of the field magnet 74S. The field magnet 74N and the field magnet 76S are arranged so that the field magnet 74N and the field magnet 76S face each other with a gap.
[0043]
For this reason, the space between the field magnet group 74 and the field magnet group 76 has a period L along the stroke direction and a field in which an alternating magnetic flux in the direction perpendicular to the stroke direction (Y-axis direction) is generated. It is a void. The field magnet group 74, the field magnet group 76, the magnetic pole base 72, and the field gap constitute a magnetic circuit.
[0044]
In the magnetic pole unit 24B of the present embodiment, the field magnet group 74 and the field magnet group 76 are embedded in the magnetic pole base 72. However, the opposing inner wall of the magnetic pole base 72 is a flat surface, and the field magnet group 74 and the field magnet The magnetic pole unit can be configured by adhering the magnet group 76 to the opposing inner wall of the magnetic pole base 72 with an adhesive or the like.
[0045]
A schematic configuration of the armature unit 24A is shown in FIG. Here, FIG. 4A is a cross-sectional view of the armature unit 24A taken along a plane parallel to the XZ plane, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[0046]
As shown in FIG. 4, the armature unit 24 </ b> A has an armature base 78 made of a non-magnetic metal or resin and a non-magnetic material, and has an open surface on one side of a hollow rectangular parallelepiped. And the opening is provided with a can 80 fixed to the surface on the + Z direction side of the armature base 78.
[0047]
A closed space formed by the armature base 78 and the can 80 is partitioned into a cooling space 83A and a heat insulating space 83B by a partition member 81 as a partition member. Here, when a cross section perpendicular to the stroke direction is viewed, as shown in FIG. 4B, the cooling space 83A is surrounded by the heat insulating space 83B. The partition member 81 is made of a metal such as SUS (stainless steel), which is a non-magnetic material, a resin such as a non-conductive plastic, or a ceramic, and both ends in the longitudinal direction are fixed to the can 80 with an adhesive or the like. The wall surface on the 83A side is processed to have a surface roughness that makes the flow of pure water turbulent along the wall surface. The wall surface of the partition member 81 on the heat insulating space 83B side is mirror-finished. Then, N flat coils 84A are provided in the cooling space 83A.1... 84ANFlat coil group 84A and N flat coils 84B (not shown) on the + Y direction side of the flat coil group 84A.1... 84BNA flat coil group 84 </ b> B is arranged.
[0048]
Each flat coil 84Ai84Bi(I = 1 to N) (hereinafter, arbitrary one is referred to as “flat coil 84”) is configured in the same manner, and its schematic configuration is shown in FIG. Here, when the flat coil 84 is viewed from the front side of the sheet of FIG. 4A, the front view is shown in FIG. 5A, the right side view is shown in FIG. The figure is shown in FIG. FIG. 5 shows a case where the number of turns is 3 for the purpose of drawing. Usually, since the electric wire is sufficiently thin compared to the width L / 3, the number of turns is larger than 3. Become.
[0049]
As comprehensively apparent from FIGS. 5A to 5C, the flat coil 84 is a planar coil having a hexagonal shape with a predetermined width in a front view. More specifically, the electric wire 90 is wound in a hexagonal shape in which both ends in the Z-axis direction are two apexes when viewed from the front, and is approximately 1/3 (= L) of the period L of the alternating magnetic flux in the magnetic pole unit 24B. / 3), and the maximum width in the stroke direction (X-axis direction) of the hollow portion is approximately 2L / 3. Further, the flat coil 84 is configured to form a hexagon that is substantially line symmetric with respect to an axis extending in the stroke direction passing through the coil center.
[0050]
As a result, the flat coil 84 is disposed in the field gap in which the alternating magnetic flux having the period L along the stroke direction formed by the magnetic pole unit 72 is generated, and the current (I) is supplied from the current driver 70 to the flat coil 84. Is supplied, only a force parallel to the stroke direction acts on the entire flat coil as a resultant force of Lorentz electromagnetic force generated on each side. The direction and magnitude of the force acting on the flat coil 84 is determined by the direction and magnitude of the current supplied from the current driving device 70 to the flat coil 84 and the flat coil, the alternating magnetic field, and the positional relationship.
[0051]
Further, the flat coil 84 is folded at both ends in the Z-axis direction, but is gently bent so that the electric wire 90 is not disconnected at the folded portion. As a result, as clearly shown particularly in FIG. 5B, in each of the folded portions, a space 92 extending in the stroke direction therein.1, 922Is formed.
[0052]
The flat coil 84 as described above can be manufactured by winding a coil electric wire 90, producing a coil having a hexagonal column shape in the hollow portion, and then crushing the coil into a flat shape.
[0053]
Returning to FIG. 4, the flat coil group 84 </ b> A includes the flat coil 84 </ b> A configured as described above.iHowever, along the stroke direction, the flat coil 84AiAre arranged in order so that sides parallel to the Z-axis are adjacent to each other. The flat coil group 84A includes each flat coil 84A.iSpace 921Support wire 86A as a linear support member penetrating through1And each flat coil 84AiSpace 922Support wire 86A as a linear support member penetrating through2Is supported by. And support wire 86A186A2One end is fixed to the can 80 via a spacer 82A, and the other end is fixed to the can 80 via a spacer 82B.
[0054]
Further, the flat coil group 84B is similar to the flat coil group in that the flat coil 84B.iHowever, along the stroke direction, the flat coil 84BiAre arranged in order so that sides parallel to the Z-axis are adjacent to each other. The flat coil group 84B, like the flat coil group, has one end fixed to the can 80 via the spacer 82A and the other end fixed to the can 80 via the spacer 82B.1, 86B2Is supported by.
[0055]
In addition, support wire 86A186A2, 86B1, 86B2The can 80 may be fixed directly by welding or the like without using the spacers 82A and 82B. In addition, support wire 86A186A2, 86B1, 86B2With the tension applied to the support wire 86A186A2, 86B1, 86B2May be fixed to the can 80.
[0056]
Support wire 86A186A2, 86B1, 86B2The material is preferably a metal having high rigidity and low thermal conductivity, a resin such as ceramic or plastic. For example, there are high tension wires (spring steel, piano wire, etc.), coated conductors, nylon wires, metal strands, and the like. Also, using a Peltier element, support wire 86A186A2, 86B1, 86B2It is also possible to provide a cooling function. In addition, support wire 86A186A2, 86B1, 86B2If a shape memory alloy is used, the holding state of the flat coil 84 can be adjusted in accordance with the temperature of the refrigerant inside the can or the operating temperature of the coil.
[0057]
Furthermore, conductive support wire 86A186A2, 86B1, 86B2Can be used as electrical wiring to each flat coil 84. In this case, separate electric wiring can be simplified inside the can.
[0058]
In addition, the can 80 is provided with an inlet 88A for supplying pure water, which is a refrigerant having a high cooling effect, to the cooling space 83A and an outlet 89A for discharging pure water from the cooling space 83A. Then, pure water is fed from the cooling controller 71A shown in FIG. 1 into the cooling space 83A via the inflow port 88A, and when passing through the cooling space 83A, the flat coil 84A.i84BiExchange heat with In such heat exchange, the side wall surface of the cooling space 83A of the partition member 81 is processed to have a surface roughness so that the pure water flow becomes turbulent as described above, so that the number of Ray nozzles of the pure water flow is larger than the critical Reynolds number. Prone to large turbulence. When the pure water flow is turbulent, the heat transfer coefficient between the solid and the liquid is larger (ten to several tens of times) than that of the laminar flow, and rapid heat removal is performed. Flat coil 84Ai84BiThe pure water that has become a high temperature by absorbing the heat generated in the above is discharged to the outside through the outlet 89A. Thus, the pure water discharged through the outlet 89A is returned to the cooling controller 71A through the liquid passage, where it is cooled again and sent into the cooling space 83A.
[0059]
Further, the can 80 is provided with an inlet 88B for supplying Florinart FC-77 to the heat insulating space 83B and an outlet 89B for discharging pure water from the heat insulating space 83B. Then, Fluorinert FC-77 is sent from the cooling controller 71B shown in FIG. 1 to the heat insulating space 83B via the inlet 88B, and performs heat exchange with the partition member 81 when passing through the heat insulating space 83B. . The side wall surface of the heat insulating space 83B of the partition member 81 is mirror-finished as described above, and it is difficult for turbulent flow to occur in the flow of Fluorinert FC-77 in the heat insulating space 83B, so that the heat absorbed from the partition member 81 is Before reaching the can 80, Fluorinert FC-77 is discharged from the outlet 89B. Thus, Fluorinert FC-77 discharged through the outlet 89B is returned to the cooling controller 71B via the liquid passage, where it is cooled again and sent into the cooling space 83A.
[0060]
In the linear motor 24, each flat coil 84A of the armature unit 24A.i84BiThe current driver 70 controls the current supplied to the flat coil 84A.i84BiThe magnetic pole unit 24 </ b> B is driven by the reaction force of the Lorentz electromagnetic force generated in the magnetic field. In driving the magnetic pole unit 24B, the flat coils 84A of the flat coil groups 84A and 84B are used.i84BiSince the width L / 3 of the current path side is approximately 1/3 of the period L of the alternating magnetic flux in the magnetic pole unit 24B, the flat coils 84A arranged sequentially in the stroke directioniOr flat coil 84BiA three-phase current is supplied by the current driving device 70 to the flat coil group consisting of three continuous coils.
[0061]
In the linear motor 24 of the present embodiment configured as described above, each flat coil 84A of the armature unit 24A.i84BiEach flat coil 84A is supplied to the cooling space 83A of the armature unit 24A while supplying current to the armature unit 24A.i84BiIn addition to supplying pure water, which is a cooling refrigerant, the flat coils 84A are provided in the heat insulating spaces 83B.i84BiBy supplying Fluorinert FC-77, which is a refrigerant for heat insulation of the heat generated in step 1, cooling and heat insulation can be performed efficiently. Therefore, desired cooling and heat insulation can be efficiently performed while narrowing the flow path of the refrigerant.
[0062]
For this reason, when the magnetic pole unit 24B is configured in the same manner as in the prior art and the width of the field gap is also the same as in the prior art, the coil 84A of the armature unit 24A can be obtained without reducing the magnetic flux density in the field gap.i84BiThe number of turns of the electric wire can be increased, and the effective electric wire length can be increased. On the other hand, the flat coil 84A of the armature unit 24A.i84BiWhen the number of turns of the electric wire is the same as that of the conventional wire, the width of the field gap can be reduced, and the magnetic flux density of the field gap can be increased without shortening the effective wire length. Therefore, the thrust performance of the linear motor can be improved.
[0063]
In addition, since the closed space formed by the armature base 78 and the can 80 is partitioned by the partition member 81 so that the cooling space 83A is surrounded by the heat insulating space 83B when the cross section perpendicular to the stroke direction is viewed. The flat coil 84A in the direction orthogonal to the stroke directioni84BiIt is possible to effectively reduce the leakage of heat generated in the outside.
[0064]
Therefore, in the wafer stage device 15 of this embodiment that uses the linear motor 24 and the linear motors 26, 32, and 34 configured in the same manner as a source of driving force, the cause of the decrease in position detection accuracy by the optical interferometer As a result, it is possible to effectively suppress fluctuations due to heat in the air around the wafer stage apparatus 15 and thermal expansion of the constituent members of the exposure apparatus 100 including the members constituting the wafer stage apparatus 15 itself. Therefore, the position control of the wafer W mounted on the wafer stage device 15 can be performed with high accuracy.
[0065]
Then, according to the projection exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above, the wafer stage apparatus 15 controls the position of the wafer W with high accuracy, so that the exposure accuracy is improved and the wafer R is formed on the reticle R. The formed pattern can be transferred to the shot area of the wafer W.
[0066]
In the above embodiment, pure water is used as the cooling refrigerant supplied to the cooling space 83A. However, the cooling refrigerant has a high thermal conductivity, a large specific heat, and a large heat capacity, that is, a cooling medium. Any refrigerant that is highly effective can be used. In addition, although Fluorinert FC-77 is used as a heat insulating refrigerant supplied to the heat insulating space 83B, any refrigerant can be used as long as it has a low thermal conductivity, a low specific heat, and a small heat capacity, that is, a high heat insulating effect. . Note that the cooling refrigerant and the heat insulating refrigerant can be made the same refrigerant by adjusting the flow velocity and the like. Further, in the above-described embodiment, the cooling liquid is used for cooling the armature coil. However, it is possible to use a gaseous refrigerant as long as the fluid is a refrigerant.
[0067]
In the above-described embodiment, pure water is supplied as a refrigerant in cooling the cooling space 83A. However, the cooling space 83A is disposed in other heat exchange means, for example, the partition member 81 around the cooling space 83A. It is also possible to cool the inside of the cooling space 83A with a heat pipe or the like.
[0068]
In the above-described embodiment, the linear motor in which the flat coil is supported by the linear support member is applied to the wafer stage device 15. However, a linear motor having the same configuration as these can also be applied to the reticle stage RST. is there. In this case, it is possible to drive with a large thrust while suppressing the fluctuation of the air around the reticle stage RST due to heat and the thermal expansion of the members constituting the reticle stage RST. Therefore, the reticle mounted on reticle stage RST can be quickly moved in the Y-axis direction, and reticle R can be positioned with high accuracy.
[0069]
In the above embodiment, in the configuration of the linear motor, the armature unit is a stator and the magnetic pole unit is a mover. However, the armature unit can be a mover and the magnetic pole unit can be a stator. is there.
[0070]
In the above embodiment, the shape of the flat coil is a hexagonal shape, but other shapes are possible as long as the shape can be arranged in the stroke direction. Furthermore, the width of the current path side of the flat coil is set to 1/3 of the period of the alternating magnetic flux by the magnetic pole unit, and the three-phase current is supplied. However, the width of the current path side is set to 1 of the period of the alternating magnetic flux by the magnetic pole unit. The thrust performance can be improved even when n / n (n is an integer other than 2 and 3) and n-phase current is supplied.
[0071]
In the above embodiment, a flat coil is used. However, instead of the flat coil, for example, a coil wound around a winding bobbin can be used. Furthermore, the coil support member is not limited to a linear member, and may be, for example, a plate member.
[0072]
Moreover, in said embodiment, although it was one member 81 as a partition member, and the cross-sectional shape used the closed figure, the division by a partition member is not limited to this. In other words, the armature unit may be a section that forms a heat insulating space between the cooling space and the can in a direction in which the heat insulating function needs to be enhanced due to circumstances such as the need to narrow the width or the width of the refrigerant flow path cannot be taken. That's fine. For example, when it is desired to reduce the width of the refrigerant flow path in the magnetic flux direction, as shown in FIG.1, 812The cooling space 83A and the two heat insulation spaces 83B1, 83B2It is also possible to partition it into In this case, the two heat insulating spaces 83B1, 83B2Each refrigerant inlet 88B188B2In addition, it is necessary to provide an outlet (not shown).
[0073]
In the above embodiment, a permanent magnet is used as the field magnet of the magnetic pole unit. However, an electromagnet that generates lines of magnetic force in the same direction as the permanent magnet can be used instead of the permanent magnet.
[0074]
The present invention is not limited to the case where the Lorentz electromagnetic force is used as the driving force, and can be applied to an electromagnetic actuator using an armature coil such as a variable magnetoresistive method.
[0075]
The present invention also relates to a reduction projection exposure apparatus that uses ultraviolet light as a light source, a reduction projection exposure apparatus that uses soft X-rays having a wavelength of around 10 nm as a light source, an X-ray exposure apparatus that uses light as a wavelength around 1 nm, an EB (electron beam), It can be applied to all types of wafer exposure devices such as ion beam exposure devices, liquid crystal exposure devices, and the like. Step and repeat machines, step and scan machines, and step and stitching machines may be used.
[0076]
Furthermore, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus, but is applicable to various apparatus driving devices such as a moving system of a three-dimensional measuring instrument that three-dimensionally measures the shape of an object, and various apparatuses using coils. Can also be applied.
[0077]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the electromagnetic actuator of the present invention, in the internal section of the armature unit, the cooling space and the heat insulating space for housing the armature coil are formed by the partition member. The heat generated in the armature coil is removed, and the heat generated in the armature coil can be effectively removed and insulated by mainly performing heat insulation between the internal space and the external space in the heat insulation space.
[0078]
Further, according to the stage apparatus of the present invention, the stage driving force is generated by the electromagnetic actuator of the present invention, so that the stage is driven while suppressing air fluctuation and thermal expansion of the stage surrounding air. Can do. Therefore, the position control of the stage can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
2 is a diagram for explaining a detailed configuration of a driving device and a wafer stage that constitute the wafer stage device of the apparatus of FIG. 1; FIG.
3 is a view showing a schematic configuration of a magnetic motor magnetic pole unit used in the wafer stage apparatus of FIG. 2;
4 is a diagram showing a schematic configuration of an armature unit of a linear motor used in the wafer stage apparatus of FIG. 2 (A, B).
5 is a diagram for explaining a configuration of a flat coil used in the armature unit of FIG. 4 (A to C);
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of an armature unit of a linear motor according to a modification.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Drive apparatus, 15 ... Wafer stage apparatus (stage apparatus), 24, 26, 32, 34 ... Linear motor (electromagnetic actuator), 24A, 26A, 32A, 34A ... Armature unit, 24B, 26B, 32B, 34B ... Magnetic pole unit, 36 ... wafer stage (stage), 71A, 71B ... cooling controller (refrigerant supply device), 81 ... partition material (partition member), 83A ... cooling space, 83B ... insulation space, 84Ai84Bi... flat coil (armature coil).

Claims (8)

内部空間を有し、該内部空間に電機子コイルを収納する電機子ユニットを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記内部空間内に、少なくともその一部が冷却される冷却空間と、前記冷却空間と外部空間とを断熱する断熱空間と、を形成する仕切り部材が配設され、
前記電機子コイルは、前記冷却空間に収納され、
前記断熱空間の内部、及び前記冷却空間の内部は、それぞれ、断熱用冷媒の流れ、及び冷却用冷媒の流れの通路となっていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
In an electromagnetic actuator comprising an armature unit having an internal space and storing an armature coil in the internal space,
A partition member that forms a cooling space in which at least a part of the internal space is cooled and a heat insulating space that insulates the cooling space and the external space is disposed in the internal space,
The armature coil is housed in the cooling space,
The electromagnetic actuator characterized in that the inside of the heat insulation space and the inside of the cooling space serve as passages for the heat insulation refrigerant flow and the cooling refrigerant flow, respectively.
内部空間を有し、該内部空間に電機子コイルを収納する電機子ユニットを備える電磁アクチュエータにおいて、
前記内部空間内には、少なくともその一部が冷却される冷却空間と、前記冷却空間と外部空間とを断熱する断熱空間と、前記冷却空間と前記断熱空間とを区画するため前記冷却空間と前記断熱空間との間に配置された仕切り部材と、が設けられ、
前記冷却空間内には、前記電機子コイルが収容され、
前記断熱空間の内部、及び前記冷却空間の内部は、それぞれ、断熱用冷媒の流れ、及び冷却用冷媒の流れの通路となっていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
In an electromagnetic actuator comprising an armature unit having an internal space and storing an armature coil in the internal space,
In the internal space, a cooling space in which at least a part thereof is cooled, a heat insulating space that insulates the cooling space and the external space, and the cooling space and the heat insulating space to partition the cooling space and the heat insulating space. A partition member disposed between the heat insulating space and
The armature coil is accommodated in the cooling space,
The electromagnetic actuator characterized in that the inside of the heat insulation space and the inside of the cooling space serve as passages for the heat insulation refrigerant flow and the cooling refrigerant flow, respectively.
前記冷却空間は所定方向に延びた空間であり、少なくとも前記所定方向に直交する任意の断面で見たときに、前記冷却空間は前記断熱空間によって取り囲まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁アクチュエータ。  The cooling space is a space extending in a predetermined direction, and the cooling space is surrounded by the heat insulation space when viewed in at least an arbitrary cross section orthogonal to the predetermined direction. 2. The electromagnetic actuator according to 2. 前記仕切り部材の前記冷却空間側の壁面は、少なくともその壁面に沿った前記冷媒の流れが乱流となる表面粗さとされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。  The wall surface on the cooling space side of the partition member has at least a surface roughness at which the flow of the refrigerant along the wall surface becomes a turbulent flow. Electromagnetic actuator. 前記仕切り部材の前記断熱空間側の壁面は、鏡面加工されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。  The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein a wall surface of the partition member on the heat insulating space side is mirror-finished. ステージを所定の移動面に沿って移動させるステージ装置であって、
請求項1〜5のいずれかに記載の電磁アクチュエータを含み、前記ステージを駆動する駆動装置と;
前記電磁アクチュエータの前記冷却空間及び前記断熱空間に、それぞれ冷媒を供給する冷媒供給装置と;を備えるステージ装置。
A stage device for moving a stage along a predetermined moving surface,
A drive device including the electromagnetic actuator according to claim 1 and driving the stage;
A stage device comprising: a refrigerant supply device that supplies refrigerant to the cooling space and the heat insulation space of the electromagnetic actuator.
前記冷却空間に供給する冷媒と、前記断熱空間に供給する冷媒とは互いに異なる物性を有することを特徴とする請求項6に記載のステージ装置。  The stage apparatus according to claim 6, wherein the refrigerant supplied to the cooling space and the refrigerant supplied to the heat insulation space have different physical properties. 前記冷媒供給装置は、前記冷却空間と前記断熱空間とに、それぞれ異なる流速で冷媒を供給することを特徴とする請求項6又は7に記載のステージ装置。  The stage device according to claim 6 or 7, wherein the refrigerant supply device supplies refrigerant to the cooling space and the heat insulation space at different flow rates.
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