JPH09320934A

JPH09320934A - ステージ装置

Info

Publication number: JPH09320934A
Application number: JP8133203A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hayashi; 豊林
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ステージの位置を計測するための干渉計の光
路上の空気の揺らぎを抑え、ステージの位置を正確に計
測する。【解決手段】ステージ１を駆動するためのムービング
・マグネット型のリニアモータ８Ａの固定子２Ａ内のコ
イルを囲むようにジャケットを設ける。ジャケットの流
入口をレーザ干渉計４のレーザビーム５の光路側に設
け、温調機６から温調された流体を供給配管３１Ａ及び
排出配管３１Ｂ等を介してジャケット内に循環させる。
温調機６の出口及び入口にそれぞれ流体の温度を測定す
るための温度センサ３４Ａ，３４Ｂを設ける。それらの
温度センサの測定値に基づいて、固定子２Ａに供給する
流体の温度をレーザビーム５の光路周辺と同じ温度にな
るように制御し、レーザビーム５の光路周辺の温度の変
化を少なくして、レーザビーム５の光路上の揺らぎを抑
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工対象物等を位
置決めするためのステージ装置に関し、特に露光装置の
ステージ装置として好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体素子、液晶表示素子、撮
像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁気ヘッド等の製造に使
用される露光装置には、レチクル（又はフォトマスク
等）又はウエハ（又はガラスプレート等）を位置決めす
るためのステージ装置としてレチクルステージ又はウエ
ハステージが使用される。最近では、レチクル及びウエ
ハを投影光学系に対して同期走査することにより、レチ
クルのパターンを逐次ウエハ上に転写するステップ・ア
ンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置も使用さ
れているが、斯かる走査露光型のステージ装置では、レ
チクル及びウエハを一定速度で高精度に走査する機能も
求められている。

【０００３】そして、露光装置用のレチクルステージ及
びウエハステージには、位置決め又は走査に際しステー
ジの位置を精密に測定するために、レーザ干渉計（レー
ザ光波干渉方式測長器）が備えられている。レーザ干渉
計は、ステージに固定された移動鏡にレーザビームを照
射し、移動鏡から反射されたレーザビームを受光するこ
とによりステージの位置を計測するものである。この場
合、レーザビームの光路上に空気の揺らぎがあると、レ
ーザ干渉計の測定値に誤差が生じる。このような空気の
揺らぎは、気流の乱れや光路近傍の環境温度の変化によ
り生ずる場合が多く、光路近傍の気流の乱れや温度変化
を極力少なくするための方策が求められてきた。

【０００４】ところで、レチクルステージやウエハステ
ージには、最近ステージを高速且つ非接触に駆動するた
めの駆動機構としてリニアモータが使用されつつある。
リニアモータは、ベース部材に固定された固定子と、そ
のベース部材に対して移動する部材上に固定された可動
子とからなり、固定子がコイルを含むときは、可動子は
磁石等の発磁体を含み、固定子が発磁体を含むとき、可
動子はコイルを含む。そして、発磁体が可動子に含ま
れ、コイルが固定子側に含まれているものをムービング
・マグネット型のリニアモータといい、コイルが可動子
に含まれ、発磁体が固定子側に含まれるものをムービン
グ・コイル型のリニアモータという。

【０００５】これらのリニアモータは、ムービング・マ
グネット型、ムービング・コイル型共に通常の回転型の
モータ（ロータリモータ）と比較して、構造的にコイル
と発磁体とのギャップを広くとる必要があるため、回転
型のモータと比較して、効率が悪く、発熱量が多いとい
う傾向がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術におい
ては、リニアモータに使用される駆動用のコイルは、そ
のまま空気中に露出した構造になっている場合が多く、
コイルからの熱が周辺の空気温度の変化の要因となって
いた。そのため、レチクルステージやウエハステージの
位置を計測するレーザ干渉計のレーザビームの光路周辺
の空気に揺らぎが生じ、レーザ干渉計の計測値に誤差が
生じていた。但し、その誤差は従来はほぼ許容範囲内で
あったが、最近では益々半導体素子等の集積度が向上し
て露光装置に要求される位置決め精度が高まっているた
め、そのような部分的な空気の揺らぎ等に起因する計測
誤差をも低減することが求められている。

【０００７】そのため、最近では発熱量の多いコイルの
周囲を筒状の容器で覆い、筒状の容器中に温度調節機
（以下、温調機」という）により冷却液を流してコイル
の発熱による温度の上昇を防ぐ方法も提案されている。
この方法によれば、発熱部分の温度の上昇は抑えられ
る。しかしながら、例えば冷却液をレーザ干渉計の位置
に関係なく流したり、あるいは複数のリニアモータが設
置さている場合には、１系統の循環配管を介してそれら
の複数のリニアモータを順番に冷却していくというよう
に、発熱部分に冷却液を単純に流すだけの方法であるた
め、レーザ干渉計のレーザビームの光路周辺の温度変化
をなくして、光路周辺の部分的な空気の揺らぎを確実に
抑えるという目的を達成することはできなかった。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、可動部の駆動に
リニアモータを用いると共に、その可動部の位置を干渉
計で計測するステージ装置において、リニアモータの発
熱による干渉計の光ビームの光路上の空気の揺らぎを抑
え、ステージの位置を高精度に計測して、ステージを正
確に位置決め又は移動できるステージ装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるステージ装
置は、可動体（１）と、この可動体を所定方向に駆動す
るリニアモータ（８Ａ）と、その可動体（１）に光ビー
ム（５）を照射してその可動体（１）のその所定方向の
位置を計測する干渉計（４）と、を備えたステージ装置
において、そのリニアモータ（８Ａ）の駆動用コイル
（２１）の回りに温調された流体（２９）を流す流体供
給手段（６，２２，３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３３Ａ）
を備え、この流体供給手段はその干渉計（４）の光ビー
ム（５）の光路側からそのリニアモータ（８Ａ）にその
流体（２９）を流すものである。

【００１０】斯かる本発明のステージ装置によれば、温
調された流体（２９）を干渉計（４）の光ビーム（５）
の光路側からリニアモータ（８Ａ）に供給するため、駆
動用コイルによって温度が上昇する前の流体（２９）を
用いてリニアモータ（８Ａ）の光ビーム（５）の光路周
辺の気体の温度を容易に光ビーム（５）の光路の目標温
度に制御できる。例えば、リニアモータ（８Ａ）に供給
する流体（２９）の温度を光ビーム（５）の光路の目標
温度に近い温度に設定すれば、リニアモータ（８Ａ）の
光ビーム（５）の光路周辺の温度がほぼ目標温度に維持
されて、干渉計（４）の光ビーム（５）の光路上の空気
の揺らぎが抑えられる。従って、干渉計（４）により可
動体（１）の位置を高精度に計測して、可動体（１）を
正確に位置決めできる。

【００１１】また、駆動用コイル（２１）の熱を吸収す
ることにより流体（２９）の温度が上昇し、リニアモー
タ（８Ａ）の流体（２９）の導入口における流体（２
９）の温度と、排出口における流体（２９）の温度との
間に温度差が発生し、リニアモータ（８Ａ）の長手方向
に温度勾配が生じる。しかし、この場合、その温度勾配
により発生する気流はリニアモータ（８Ａ）の干渉計
（４）の光ビーム（５）の光路側の端部から反対側の端
部に向かう流れとなる。通常の場合、ステージ装置全体
は全体空調された環境にあり、全体空調による気流（以
下、「環境気流」という）の方向は、干渉計（４）の光
ビームの光路側からステージ装置に向かうように設定さ
れている。そのため、リニアモータ（８Ａ）の表面の温
度勾配による気流は、環境気流の流れる方向に一致し、
気流の乱れが生じない。

【００１２】この場合、その可動体（１）をその所定方
向に駆動する複数個のリニアモータ（８Ａ，８Ｂ）が設
けられているときには、その流体供給手段は、その温調
された流体（２９）をその複数個のリニアモータ（８
Ａ，８Ｂ）にその干渉計（４）の光ビーム（５）の光路
側から並列に流すことが好ましい。これにより、複数個
のリニアモータ（８Ａ，８Ｂ）の長手方向に同じような
温度勾配が生じる。また、その温度は干渉計（４）の光
ビームが通過していない領域の方向に上昇する温度勾配
であるため、この温度勾配により発生する気流は環境気
流と同じ方向への整然とした流れとなり、光ビーム
（５）の光路上の空気の揺らぎが抑えられる。

【００１３】また、そのリニアモータ（８Ａ）は、ムー
ビング・マグネット型のリニアモータであることが好ま
しい。これにより、駆動用コイル（２１）は固定子側に
内蔵されるため、駆動用コイル（２１）を冷却する流体
（２９）の配管等の引回しが容易になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるステージ装置
の実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本
例は１軸用のステージ装置に本発明を適用したものであ
る。図１は、本例のステージ装置の概略構成を説明する
ための斜視図を示し、この図１において、定盤９Ａ上に
固定されたステージベース９Ｂ上に、２つのムービング
・マグネット型のリニアモータ８Ａ，８Ｂにより駆動さ
れるステージ１が載置されている。ここで、ステージ１
の表面に平行な平面上にＸＹ座標系を取り、そのＸＹ座
標系に垂直にＺ軸を取り説明する。

【００１５】リニアモータ８Ａは、ステージベース９Ｂ
の−Ｘ方向の端部にＹ軸に平行に設置された固定子２Ａ
と、固定子２Ａを上部から挟むようにして架設された可
動子３Ａとから構成され、可動子３Ａの上面とステージ
１の−Ｘ方向の端部の上面とが固定用フレーム１０Ａを
介して連結されている。固定子２Ａに内蔵されたコイル
へ電流を流すことにより、発磁体を含む可動子３Ａを固
定子２Ａ上に浮かせた状態で駆動し、可動子３Ａとステ
ージ１とに固定された固定用フレーム１０Ａを介してス
テージ１をＹ方向に移動する。リニアモータ８Ｂも同様
にステージベース９Ｂの＋Ｘ方向の端部に固定されたＹ
軸に平行な固定子２Ｂと、固定子２Ｂを上部から挟むよ
うにして設置された可動子３Ｂとから構成されており、
可動子３Ｂとステージ１とに固定された固定用フレーム
１０Ｂを介してステージ１をＹ方向に移動する。これら
のリニアモータ８Ａ，８Ｂは通常の場合、ステージ１に
同方向の駆動力を与えるように電流の方向が制御され
る。

【００１６】ステージ１の＋Ｙ方向の端部には移動鏡７
が固定されている。ステージベース９Ｂの＋Ｙ方向の端
部で、移動鏡７に対向する位置に設置されたレーザ干渉
計４からレーザビーム５が移動鏡７に照射され、移動鏡
７から反射された反射ビームを再びレーザ干渉計４で受
光して、ステージ１のＹ方向の位置を計測する。また、
レーザビーム５の光路の近傍には、その光路周辺の空気
温度を計測するための温度センサ３５が設置されてい
る。温度センサ３５の計測結果は、本例のステージ装置
の周囲に温調された空気を供給する不図示の空調系に供
給されている。

【００１７】また、本例のステージ装置には、固定子２
Ａ，２Ｂの温度を調節するための温調機６が設置されて
いる。温調機６で温度が調節（以下、単に「温調」とい
う）された流体２９（図３参照）は、供給配管３１Ａ、
及び供給配管３１Ａから分岐した２つの供給用の枝管３
２Ａ，３２Ｂを通じてリニアモータ８Ａ，８Ｂのコイル
を含む固定子２Ａ，２Ｂの流入口からそれらの内部に供
給される。この場合、固定子２Ａ，２Ｂの流入口は共
に、レーザ干渉計４が設置された側の側面（＋Ｙ方向の
面）に設けられている。

【００１８】図３は、図１のリニアモータ８Ａの断面図
を示し、この図３において、リニアモータ８Ａの可動子
３Ａは、断面形状がコの字型の磁石支持部（ヨーク）２
７の内側に一対の磁石２６を固定して構成されている。
そして固定子２Ａは、固定子支持体２８上に断面形状の
外形が矩形の筒状のステンレス（ＳＵＳ２７等）又はア
ルミニウム等からなるジャケット２２を固定し、このジ
ャケット２２の内側に接着した上下一対の樹脂からなる
支持体２４に、両面にコイル２１を装着した支持板２３
を固定して構成されている。コイル２１を囲む筒状のジ
ャケット２２内の流路２５を温調用の流体２９が流れ、
コイル２１からの発生熱を吸収する。

【００１９】図１の枝管３２Ａから固定子２Ａのジャケ
ット２２の流入口を介してジャケット２２の内部に供給
された流体２９は、コイル２１の熱を吸収して昇温さ
れ、レーザ干渉計４の設置側と反対側の側面に設けられ
たジャケット２２の流出口からジャケット２２に連通す
る排出用の図１の枝管３３Ａに排出される。図１に戻
り、もう一つのリニアモータ８Ｂもリニアモータ８Ａと
同様な構成を有し、枝管３２Ｂから固定子２Ｂのジャケ
ットの流入口を通じて固定子２Ｂの内部に供給された流
体２９は、コイルの熱を吸収して昇温され、レーザ干渉
計４の設置側と反対側の側面に設けられたジャケットの
流出口からそのジャケットと連通する排出用の枝管３３
Ｂに排出される。リニアモータ８Ａ，８Ｂのそれぞれの
固定子２Ａ，２Ｂの流出口から排出された流体２９は、
それぞれの排出用の枝管３３Ａ，３３Ｂ、及び枝管３３
Ａ，３３Ｂを統合する排出配管３１Ｂを通って温調機６
に戻り、温調機６により再び温調されて固定子２Ａ，２
Ｂに循環される構成となっている。

【００２０】また、供給配管３１Ａに通ずる温調機６の
流出口には、リニアモータ８Ａ，８Ｂに供給される流体
２９の温度を検出するための温度センサ３４Ａが、供給
配管３１Ａに挿設する形で設置されている。同様に、排
出配管３１Ｂの温調機６への流入口には、コイルの熱で
昇温された流体２９の温度を検出するための温度センサ
３４Ｂが供給配管３１Ｂに挿設されている。これらの温
度センサ３４Ａ，３４Ｂの測定結果は温調機６に内蔵さ
れる制御系に供給されており、制御系は、これらの温度
センサ３４Ａ，３４Ｂの測定結果に基づいて、流体２９
の温度及び流量を制御する。なお、本例では温調機６の
出口に、温調された流体２９の温度を計測する温度セン
サ３４Ａを配設したが、途中の供給用の枝管３２Ａ，３
２Ｂでの温度変化が考えられる。そのため、例えばリニ
アモータ８Ａ，８Ｂの流体２９の流入口の近くにそれぞ
れ別々の温度センサを設け、それらの２つの温度センサ
により温調機６の出口における流体２９の温度を制御す
ると共に、例えば供給用の枝管３２Ａ，３２Ｂのそれぞ
れに流量制御弁を設けて、流体２９の流量を制御するこ
とによりリニアモータ８Ａ，８Ｂのコイルの表面温度を
制御するようにしてもよい。

【００２１】なお、流体２９としてはコイル２１の絶縁
性が良好な場合には、例えば純水等純度の高い水が使用
できる。また、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスも使用
できる。但し、流体２９としてはコイル２１及びジャケ
ット２２等に対する腐食性がなく、導電性が小さく、伝
熱性に優れ、且つ化学的に不活性な液体が望ましい。そ
こで、本例では、流体２９として例えば商品名がフロリ
ナート（住友スリーエム（株）製造）等のフッ素系の不
活性液体等を使用する。

【００２２】次に、本例のステージ装置の動作について
説明する。以下、リニアモータ８Ａを例に取り説明する
が、リニアモータ８Ｂについても同様である。本例で
は、図１のステージ１が駆動されている間、温度センサ
３５によりレーザ干渉計４のレーザビーム５の光路周辺
の温度Ｔ_Lを常時計測する。この温度センサ３５の計測
温度Ｔ_Lは、不図示の空調系に送られる。その空調系で
は、計測された温度Ｔ_Lが目標温度Ｔ₀に近づくように
供給する空気の温度を制御する。また、温調機６には予
めその目標温度Ｔ₀が設定されている。そして、温調機
６は、リニアモータ８Ａに供給される前の流体２９の温
度、即ち温度センサ３４Ａで計測される温度Ｔ_Rがその
目標温度Ｔ₀と等しくなるように制御しながら温調機６
に内蔵されたポンプを駆動して、流体２９をリニアモー
タ８Ａに供給する構成となっている。また、温調機６で
は、温度センサ３４Ｂで計測されるリニアモータ８Ａを
通過した後の流体の温度が高くなり過ぎる場合には、例
えば流体の流量を増加して過度の温度上昇を防止してい
る。

【００２３】特に、物理的な要因により気流が乱される
場合を除き、レーザ干渉計４のレーザビーム５の光路上
の気流の乱れはステージ装置及びステージ装置周辺の環
境温度の位置による温度差（以下、「位置温度差」とい
う）により発生する。即ち、位置温度差により空気の流
れが生じ、レーザビーム５の光路の周辺に空気の流れに
抵抗する障害物があれば、そこで気流の乱れが発生し、
光路上の空気に揺らぎが生じる。そして、特に光路に近
い位置での温度変化が激しい程光路上の気流の乱れは大
きくなる。そのため、本例においては、特に発生熱の大
きなリニアモータ８Ａの固定子２Ａに含まれるコイル２
１を覆うジャケット２２を設け、このジャケット２２内
に所定の温度に制御された流体２９を流すことによりコ
イル２１の発生熱が外部環境に影響を与えないようにし
ている。

【００２４】この場合、従来のように例えばレーザ干渉
計に近い部分での温度変化を考慮することなく、温調さ
れた流体をコイルの周辺に流すだけでは、リニアモータ
８Ａのレーザ干渉計に近い位置における温度を精密に制
御していることにはならず、リニアモータ８Ａの熱によ
りレーザビーム５の光路の周辺の温度に位置温度差が生
じ、気流の乱れの要因となる。しかし、本例では温調機
６からリニアモータ８Ａに供給される流体２９の温度を
レーザビーム５の光路周辺の目標温度とほぼ同じ温度に
制御している。そのため、コイル２１の発熱によるリニ
アモータ８Ａの表面温度の温度変化を抑えることができ
る。また、流体２９をリニアモータ８Ａのレーザ干渉計
４側から流すことによって、流体２９がコイル２１から
の発熱により暖められて、リニアモータ８Ａの表面の長
手方向（Ｙ方向）に温度勾配が生じても、リニアモータ
８Ａのレーザ干渉計４のレーザビーム５の光路に近い側
の表面は雰囲気とほぼ同じ温度に保たれるため、レーザ
干渉計４のレーザビーム５の光路付近の温度変化を少な
くすることができる。

【００２５】また、リニアモータ８Ａの長手方向に生じ
る温度勾配により発生する空気の流れはレーザ干渉計４
の設置側から設置されていない方向への流れとなる。こ
の場合、リニアモータ８Ｂでの長手方向の温度勾配もリ
ニアモータ８Ａの場合と同様になるため、ステージ１上
の気流はＸ方向には流れず、全体としてレーザ干渉計４
の設置側から設置されていない方向（−Ｙ方向）への整
然とした流れとなる。通常の場合、ステージ装置の全体
空調による気流（以下、「環境気流」という）は、レー
ザ干渉計４の後方（図では＋Ｙ方向）からステージ１に
向かう−Ｙ方向に流れるように設定されている。そのた
め、リニアモータ８Ａ，８Ｂの表面の温度勾配による気
流は、環境気流の方向に一致し、レーザビーム５の光路
上の空気の乱れはそれほど生じない。従って、レーザビ
ーム５の光路上の空気の揺らぎが抑えられ、レーザ干渉
計４によりステージ１の位置を正しく計測することがで
きる。そして、そのレーザ干渉計４の測定値に基づいて
ステージ１を正確に位置決めできる。

【００２６】次に、本発明によるステージ装置の実施の
形態の他の例につき図２を参照して説明する。本例は、
露光装置のウエハを位置決めするウエハステージに本発
明を適用したものである。図２は、本例のウエハステー
ジの構成を一部を切り欠いた状態で示し、この図２にお
いて、Ｙステージ１１Ｙ上に保持される試料台１１Ｓ上
に不図示のウエハホルダを介してウエハＷが載置されて
いる。このウエハＷ上に不図示のレチクル上に形成され
た回路パターンが転写露光される。ウエハステージはＸ
軸及びＹ軸の２軸のステージ装置であり、ウエハベース
ＷＢ上をＸ方向に駆動されるＸステージ１１Ｘ、Ｘステ
ージ１１Ｘ上をＹ方向に駆動されるＹステージ１１Ｙ、
及び試料台１１Ｓ等によりウエハステージが構成されて
いる。また、試料台１１Ｓの＋Ｙ方向の端部には移動鏡
１５Ｂが固定されている。ウエハベースＷＢの＋Ｙ方向
の端部で、移動鏡１５Ｂに対向する位置に設置されたレ
ーザ干渉計１５Ａからレーザビーム１５Ｙが移動鏡１５
Ｂに照射され、移動鏡１５Ｂから反射された反射ビーム
を再びレーザ干渉計１５Ｂで受光することにより、試料
台１１Ｓ（ウエハＷ）のＹ方向の位置が計測される。ま
た、試料台１１Ｓの−Ｘ方向の端部には移動鏡１４Ｂが
固定されており、ウエハベースＷＢの−Ｘ方向の端部
で、移動鏡１４Ｂに対向する位置に設置されたレーザ干
渉計１４Ａからレーザビーム１４Ｘが移動鏡１４Ｂに照
射され、移動鏡１４Ｂから反射された反射ビームを再び
レーザ干渉計１４Ａで受光することにより試料台１１Ｓ
（ウエハＷ）のＸ方向の位置が計測される。

【００２７】Ｘステージ１１Ｘは、固定子１６Ａ及び可
動子１６Ｂからなるリニアモータ１２Ａ、及び固定子１
７Ａ及び可動子１７Ｂからなるリニアモータ１２Ｂによ
りウエハベースＷＢ上をＸ方向に駆動され、Ｙステージ
１１Ｙは、同様に固定子１８Ａ及び可動子１８Ｂからな
るリニアモータ１３Ａ、及び固定子１９Ａ及び可動子１
９Ｂからなるリニアモータ１３ＢによりＸステージ１１
Ｘ上をＹ方向に駆動される。これらのＸ軸のリニアモー
タ１２Ａ，１２Ｂは、図１のリニアモータ８Ａ，８Ｂと
同様のムービングマグネット型の構成を有する。また、
Ｙ軸のリニアモータ１３Ａ，１３Ｂは、図１のリニアモ
ータ８Ａ，８Ｂ全体を横倒したような状態で設置されて
いるが、構成的には同様であり、リニアモータ１２Ａ，
１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂの詳細説明を省略する。

【００２８】Ｘ軸のリニアモータ１２Ａ，１２Ｂのそれ
ぞれのコイルを含む固定子１６Ａ，１７Ａは共にウエハ
ベースＷＢ上のＹ方向の両端に沿って固定され、可動子
１６Ｂ，１７Ｂはそれぞれ固定板４１Ａ，４１Ｂを介し
てＸステージ１１Ｘに固定されている。また、Ｙ軸のリ
ニアモータ１３Ａ，１３Ｂのそれぞれのコイルを含む固
定子１８Ａ，１９Ａは共にＸステージ１１Ｘの側面部に
固定され、可動子１８Ｂ，１９Ｂは直接Ｙステージ１１
Ｙの側面に固定されている。各固定子１６Ａ，１７Ａ，
１８Ａ，１９Ａの外面には、図１のリニアモータ８Ａ，
８Ｂと同様に、内部をコイルの熱を吸収するための流体
が循環するジャケットが設けられ、外部に設置された温
調機６Ａから、温調された流体が各固定子１６Ａ，１７
Ａ，１８Ａ，１９Ａに並列に供給されている。図２で
は、流体を循環するための配管を線で示し、その場合の
流体の流れる方向を矢印で示す。

【００２９】温調機６Ａで温調された流体は、温調機６
Ａの吐出配管４２に流入する。吐出配管４２は２つの配
管４２Ｘ，４２Ｙに分岐しており、これら２つの配管４
２Ｘ，４２Ｙはそれぞれ更に２つの枝管に分岐してい
る。吐出配管４２から配管４２Ｘに流入した流体は配管
４２Ｘから分岐された２つの枝管を経由して、それぞれ
Ｘステージ１１Ｘの２つの固定子１６Ａ，１７Ａのジャ
ケットの流入口に流入する。固定子１６Ａのコイルの熱
を吸収した流体は、ジャケットの排出口から排出された
後、ジャケットに接続する枝管を経由して、その枝管に
接続する配管４４において、後述する配管４３Ｙからの
流体と合流する。一方、固定子１７Ａのコイルの熱を吸
収した流体は、ジャケットの流出口から排出された後、
ジャケットに接続する枝管を経由して、配管４４からの
流体と合流し、排出配管４３を経て温調機６Ａに導入さ
れる。

【００３０】同様に、吐出配管４２から配管４２Ｙに流
入した流体は配管４２Ｙから分岐された２つの枝管を経
由して、それぞれＹステージ１１Ｙの２つの固定子１８
Ａ，１９Ａのジャケットの流入口に流入し、固定子１８
Ａ，１９Ａのコイルの熱を吸収した後、それぞれのジャ
ケットの排出口から排出され、それらのジャケットに接
続する枝管を経由して配管４３Ｙに合流した後、配管４
４を経由して排出配管４３に合流し、温調機６Ａに戻さ
れる。温調機６Ａに戻された流体は温調機６Ａで所定の
温度に調整され、再び各固定子１６Ａ〜１９Ａの温調の
ために循環される。

【００３１】この場合、図２に示すように、Ｘステージ
１１Ｘのリニアモータ１２Ａ，１２Ｂの固定子１６Ａ，
１７Ａの流体流入口は、Ｘ軸のレーザ干渉計１４Ａのレ
ーザビーム１４Ｘの光路側に設けられ、同様にＹステー
ジ１１Ｙのリニアモータ１３Ａ，１３Ｂの固定子１８
Ａ，１９Ａの流体流入口も、Ｙ軸のレーザ干渉計１５Ａ
のレーザビーム１５Ｙの光路側に設けられている。ま
た、温調機６Ａから供給される流体の温度を測定するた
めの温度センサ４５Ａが、吐出配管４２の温調機６Ａの
流出口近くに設けられ、温調機６Ａに流入する流体の温
度を測定するための温度センサ４５Ｂが、排出配管４３
の温調機６Ａへの流入口近くに設けられている。温度セ
ンサ４５Ａ，４５Ｂの測定結果は、温調機６Ａに内蔵さ
れる制御系に供給されている。また、不図示ではある
が、Ｘ軸のレーザ干渉計１４Ａのレーザビーム１４Ｘの
光路周辺の温度を検出するためのレーザ干渉計用の温度
センサ、及びＹ軸のレーザ干渉計１５Ａのレーザビーム
１５Ｙの光路周辺の温度を検出するためのレーザ干渉計
用の温度センサが設置されており、不図示の空調系はこ
れらのレーザ干渉計用の２つの温度センサの測定結果に
基づいて全体空調用の空気の温度を制御している。

【００３２】なお、図１の場合と同様に、各固定子１６
Ａ〜１９Ａの流入口の近くに流体の温度を測定するため
の温度センサを個別に設けるようにしてもよい。また、
各固定子１６Ａ〜１９Ａのジャケットに接続する枝管内
に流量制御弁を個別に設けて、各固定子１６Ａ〜１９Ａ
への流体の流量を個別に制御するようにしてもよい。な
お、本例のウエハステージは静圧空気軸受式のステージ
であり、Ｘステージ１１Ｘとリニアモータ１２Ａとの間
に案内面となるエアガイド２０Ａが設けられ、Ｘステー
ジ１１Ｘのエアガイド２０Ａに対向する側面に静圧気体
軸受けが設けられている。この静圧気体軸受けの吹き出
し口２０Ｂから所定の圧力に調整された空気をエアガイ
ド２０Ａの対応する側面に吹き出すと共に、吹き出し口
２０Ｂに併設された吸引口２０Ｃから空気を吸引する。
空気の吹き出し口と吸引口とはＸステージ１１Ｘの側面
全体に交互に設けられており、空気吹き出しによる反発
力と、真空吸引力との釣り合いにより、Ｘステージ１１
Ｘとエアガイド２０Ａとの間に一定の隙間が保たれるよ
うになっている。また、Ｘステージ１１Ｘの底面側にも
同様に静圧気体軸受けが設けられており、Ｘステージ１
１ＸとウエハベースＷＢとの間に一定の隙間が保持され
ようになっているが、本発明と直接関係しないので詳細
説明は省略する。

【００３３】ここで、本例のステージ装置の動作につい
て簡単に説明する。本例においても図１の例と同様に、
発熱体であるすべての固定子１６Ａ〜１９Ａのジャケッ
トの流体流入口をレーザ干渉計のレーザビームの光路側
に設けると共に、各固定子１６Ａ〜１９Ａのジャケット
内に供給する流体の温度は、レーザ干渉計のレーザビー
ムの光路の目標温度とほぼ同じ温度になるように設定し
ている。そのため、Ｘ軸のレーザ干渉計１４Ａのレーザ
ビーム１４Ｘ、及びレーザ干渉計１５Ａのレーザビーム
１５Ｙのそれぞれの光路周辺の位置温度差の発生が抑え
られる。但し、本例のような２軸ステージの場合、図２
に示すように、Ｘステージ１１Ｘの一方の固定子１７Ａ
は、Ｙ軸のレーザ干渉計１５Ａのレーザビーム１５Ｙの
光路の真下を横切るように配置される。そのため、固定
子１７Ａの流入口での流体の温度及び流量を他の固定子
１６Ａ，１８Ａ，１９Ａに対するのと同様に制御したの
では、レーザビーム１５Ｙの光路の真下の部分の固定子
１７Ａの表面での温度が上昇して位置温度差が発生す
る。この対策としては、例えば固定子１７Ａへの流体の
流量を他の固定子１６Ａ，１８Ａ，１９Ａに供給する量
よりも多くして、固定子１７Ａの長手方向の温度勾配を
小さくする方法や、例えば固定子１７Ａへの単独の循環
配管を設け、固定子１７へ供給する流体の温度だけを少
し低めに設定する等の方法をとればよい。また、固定子
１６Ａ〜１９Ａのコイルの発熱によりリニアモータ１２
Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂの長手方向に温度勾配が生
じ、温度勾配に対応した気流が生じる。この場合は、図
１の例と異なり、交差する方向に気流が生じるため、そ
の気流同士が混じり合って気流の乱れが発生するが、気
流は混じり合った後、２つのレーザ干渉計１４Ｘ，１５
Ｙから離れる方向に流れるため、レーザ干渉計１４Ａ，
１５Ａの光路上の気流はそれほど乱されることはない。

【００３４】なお、上述の例では、ムービング・マグネ
ット型のリニアモータ８Ａ，８Ｂを使用したが、本発明
は、可動子側にコイルを含み、固定子に発磁体を含むム
ービング・コイル型のリニアモータを使用する場合にも
同様に適用できる。このように、本発明は上述の実施の
形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の構成を取り得る。

【００３５】

【発明の効果】本発明のステージ装置によれば、温調さ
れた流体をレーザ干渉計の光ビームの光路側からリニア
モータに供給するため、リニアモータの発熱に伴うレー
ザ干渉計の光ビームの光路に近い場所の雰囲気の温度変
化が抑えられ、レーザ干渉計の揺らぎ誤差が低減される
ため、可動体の位置を正しく計測できる利点がある。ま
た、ステージ周辺の気流はリニアモータのレーザ干渉計
側の端部から他の端部に向かう流れとなる。通常の場
合、ステージ装置全体は全体空調された環境にあり、全
体空調による気流（以下、「環境気流」という）の方向
は、レーザ干渉計の光ビーム側からステージ装置に向か
うように設定されている。そのため、リニアモータの表
面の温度勾配による気流は、環境気流の流れる方向に一
致し、気流の乱れが生じない。従って、レーザ干渉計の
光ビームの光路に近い場所での環境温度が一定に抑えら
れる。そのため、光ビームの光路の揺らぎが減少し、可
動体の位置を高精度に計測できる。

【００３６】この場合、可動体を所定方向に駆動する複
数個のリニアモータが設けられているときには、流体供
給手段は、温調された流体を複数個のリニアモータにレ
ーザ干渉計の光ビームの光路側から並列に流すことが好
ましい。これにより、複数個のリニアモータの長手方向
に同じような温度勾配が生じる。また、その温度勾配
は、レーザ干渉計が設置されていない方向に上昇する温
度勾配であるため、この温度勾配により発生する気流は
環境気流と同じ方向への整然とした流れとなり、光ビー
ムの光路上の空気の揺らぎが抑えられる利点がある。

【００３７】また、リニアモータが、ムービング・マグ
ネット型のリニアモータである場合には、駆動用コイル
は固定子側に内蔵されるため、駆動用コイルへの流体の
供給配管等の引回しが容易になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステージ装置の実施の形態の一例
を示す斜視図である。

【図２】本発明によるステージ装置を２軸のウエハステ
ージに適用した一例を示す一部を切り欠いた斜視図であ
る。

【図３】図１のムービング・マグネット型のリニアモー
タ８Ａを示す断面図である。

【符号の説明】

１ステージ２Ａ，２Ｂ，１６Ａ〜１９Ａ固定子３Ａ，３Ｂ，１６Ｂ〜１９Ｂ可動子４，１４Ａ，１５Ａレーザ干渉計５，１４Ｘ，１５Ｙレーザビーム６，６Ａ温調機７，１４Ｂ，１５Ｂ移動鏡８Ａ，８Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂリニア
モータ１１ＸＸステージ１１ＹＹステージ１１Ｓ試料台Ｗウエハ２１駆動用コイル２２ジャケット２３支持板２４支持体２５流路２６磁石２７磁石支持部（ヨーク）２９流体３１Ａ供給配管３２Ａ，３２Ｂ枝管３１Ｂ排出配管３３Ａ，３３Ｂ枝管３４Ａ，３４Ｂ，３５，４５Ａ，４５Ｂ温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｂ５１８５２５Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動体と、該可動体を所定方向に駆動す
るリニアモータと、前記可動体に光ビームを照射して前
記可動体の前記所定方向の位置を計測する干渉計と、を
備えたステージ装置において、前記リニアモータの駆動用コイルの回りに温調された流
体を流す流体供給手段を備え、該流体供給手段は前記干
渉計の光ビームの光路側から前記リニアモータに前記流
体を流すことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】請求項１記載のステージ装置であって、前記可動体を前記所定方向に駆動する複数個のリニアモ
ータが設けられ、前記流体供給手段は、前記温調された流体を前記複数個
のリニアモータに前記干渉計の光ビームの光路側から並
列に流すことを特徴とするステージ装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のステージ装置であ
って、前記リニアモータは、ムービング・マグネット型のリニ
アモータであることを特徴とするステージ装置。