KR20070058470A

KR20070058470A - 리니어 모터, 스테이지 장치, 및 노광 장치

Info

Publication number: KR20070058470A
Application number: KR1020077004817A
Authority: KR
Inventors: 시게루 모리모토; 다다히로 고미나미
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-06-08
Also published as: WO2006038563A1; CN101032068A; EP1806828A1; JPWO2006038563A1; US20180046092A1; JP4765937B2; US9804508B2; EP1806828A4; US20080212042A1; KR101151575B1; CN101032068B; US10459350B2

Abstract

열 회수 효율이 높고 표면 온도 상승의 억제가 가능한 리니어 모터를 제공한다. 포위 부재(142) 내에서 온도 조정용의 액체 유로(142a)를 향해 배치되고, 적어도 일부가 상기 액체와 접하는 코일 유닛(141)을 구비한다. 코일 유닛(141)은 코일 부재(144)와, 코일 부재(144)를 덮어 소정 형상으로 보유 지지하는 성형층(143)과, 상기 액체에 대한 방액성을 갖고 성형층(143)을 덮는 방액층(150)을 구비한다.

Description

리니어 모터, 스테이지 장치, 및 노광 장치{LINEAR MOTOR, STAGE APPARATUS AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은, 냉매 코일 유닛을 갖는 리니어 모터(linear motor), 및 이 리니어 모터를 구동 장치로서 구비하는 스테이지 장치, 및 리니어 모터의 구동에 의해 이동하는 스테이지를 이용하여 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 장치에 관한 것이다.

예를 들어 반도체 소자나 액정 표시 소자 등의 제조에 사용되는 노광 장치에서는, 마스크(레티클 등)가 놓이는 레티클 스테이지나 감광성 기판(웨이퍼, 유리 플레이트 등)이 놓이는 웨이퍼 스테이지의 구동 장치로서, 비접촉으로 구동할 수 있는 리니어 모터가 많이 사용되고 있다. 이러한 종류의 리니어 모터에서는 통전에 의해 발열하는 코일 부재를 사용하고 있지만, 일반적으로 노광 장치는 온도가 일정하게 제어된 환경 하에서 사용되므로, 리니어 모터에서도 발열량을 억제하는 것이 요구되고 있다. 예를 들어, 리니어 모터로부터의 발열은, 주위의 부재·장치를 열 변형시키거나, 스테이지의 위치 검출에 이용되는 광 간섭식 측장계(測長計) 의 광로 상에 있어서의 공기 온도를 변화시켜서 측정치에 오차를 생기게 할 우려가 있다.

그래서, 코일 부재를 냉각 재킷 내에 수용하고, 이 냉각 재킷 내에 온도 조정용 매체(냉매)를 유통시킴으로써 코일 부재로부터 발생한 열을 흡수하는 기술이 개시되어 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조). 또한, 이 특허 문헌 1에는 냉매로서 순수를 이용하는 기술이 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제 2003-86486호 공보

그러나, 상술한 바와 같은 종래 기술에는, 이하와 같은 문제가 존재한다.

스테이지 구동에는 고속, 고가속이 필요하지만, 고 가속도화가 더욱 진행되면, 냉각 능력이 쫓아올 수 없게 되는 것이 염려된다. 그래서 고 가속도화에 대응하기 위해, 흡열 특성이 높은 물 등의 활성 냉매를 사용하는 것이 고려되지만, 코일 부재 표면을 보호하는 동시에 작업성이 좋아 저렴한 절연 수지, 예를 들어 에폭시 수지에 의해 몰드를 실시해서 구조 형성을 행한 경우, 에폭시 수지에는 내수성이 없으므로, 전기 절연성을 확보할 수 없는 우려가 있다.

그래서, 가수 분해하기 어려운 폴리우레탄 등의 열 경화성 수지에 의해 코일 부재를 덮어 몰드하는 것도 고려되지만, 열 경화성 수지에 의한 성형 온도가 코일 부재의 형상을 보유 지지하기 위한 융착층의 내열 온도보다도 높기 때문에, 융착층이 파괴된다고 하는 문제가 생기고, 이들의 이유로부터, 종래에서는 불활성 냉매를 사용해야만 하는 상황이었다. 모터 구동 시의 열 회수 효율이 충분하지 않은 경우에는, 표면 온도가 상승해서 상술한 측장계의 계측 오차나 주위의 부재·장치의 열 변형을 초래할 우려가 있다.

본 발명은, 이상과 같은 점을 고려해서 이루어진 것으로, 열 회수 효율이 높고 표면 온도 상승의 억제가 가능한 리니어 모터 및 이 리니어 모터를 구비한 스테이지 장치 및 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 실시 형태를 나타내는 도 1 내지 도 12에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다.

본 발명의 리니어 모터는 포위 부재(142) 내에서 온도 조정용의 액체 유로(142a)를 향해 배치되어, 적어도 일부가 상기 액체와 접하는 코일 유닛(141)을 구비하는 리니어 모터(79)이며, 코일 유닛(141)은 코일 부재(144)와, 코일 부재(144)를 덮어서 소정 형상으로 보유 지지하는 성형층(143)과, 상기 액체에 대한 방액성(防液性)을 갖고 성형층(143)을 덮는 방액층(150)을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 발명의 리니어 모터에서는, 온도 조정용의 액체로서 열 용량이 큰 액체, 예를 들어 물 등의 활성 냉매를 사용한 경우라도, 방액층(150)에 의해 방수되므로, 코일 부재(144)의 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 코일 부재(144)가 성형층(143)에 의해 덮여 소정 형상으로 보유 지지되므로, 열 경화성 수지에 의해 방액층(150)을 형성하는 경우라도, 코일 부재(144)의 융착층을 파괴하는 일 없이 방액층(150)으로 덮는 것이 가능해진다. 그로 인해, 코일 유닛(141)에서 생긴 열을 열 용량이 큰 액체로 회수함으로써, 표면 온도 상승의 억제가 가능해져, 측장계의 계측 오차나 주위의 부재·장치의 열 변형을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 스테이지 장치는 상기한 리니어 모터(79)가 구동 장치로서 이용되는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 발명의 스테이지 장치에서는, 리니어 모터(79)에 의해 스테이지(RST)를 구동하는 경우라도, 모터 구동에서 생긴 열을 효과적으로 흡열할 수 있어, 주위의 부재·장치의 열 변형이나, 주위의 공기 온도의 변화를 억제하는 것이 가능해진다.

그리고 본 발명의 노광 장치는, 마스크 스테이지(RST)에 보유 지지된 마스크(R)의 패턴을 기판 스테이지(WST)에 보유 지지된 기판(W)에 노광하는 노광 장치(10)이며, 상기한 스테이지 장치(12)가 마스크 스테이지(RST)와 기판 스테이지(WST)와의 적어도 어느 한쪽에 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서 본 발명의 노광 장치에서는, 마스크 스테이지(RST), 기판 스테이지(WST)를 거쳐서 마스크(R), 기판(W)을 이동시킬 때에도, 모터 구동에서 생긴 열에 의한 주위의 부재·장치의 열 변형이나, 주위의 공기 온도의 변화를 억제하여, 기판(W)에의 패턴 전사 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해, 일 실시예를 나타내는 도면의 부호에 대응시켜 설명했지만, 본 발명이 실시예에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다.

본 발명에서는, 전기 절연성을 유지하면서, 흡열 특성이 높은 활성 냉매를 사용하는 것이 가능해져, 높은 추진력으로 모터를 구동한 때에도 코일 유닛의 표면 온도의 상승을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 발명에서는 계측 장치의 계측 오차나 주위의 부재·장치의 열 변형을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투영 노광 장치의 개략 구성을 도시하는 일부를 절결한 도면이다.

도 2는 도 1의 프레임 형상 부재 및 레티클 스테이지의 구성을 도시하는 사시도이다.

도 3은 도 1의 레티클 스테이지, 프레임 형상 부재, 및 레티클 베이스의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.

도 4a는 도 1의 레티클 스테이지를 도시하는 사시도이다.

도 4b는 레티클 스테이지를 Y 방향으로 본 단면도이다.

도 5는 도 1의 조명계 측 플레이트, 레티클 스테이지, 및 레티클 베이스를 Y 방향으로 본 단면도이다.

도 6은 도 1의 조명계 측 플레이트, 레티클 스테이지, 및 레티클 베이스의 주요부를 X 방향으로 본 단면도이다.

도 7a는 코일 유닛의 평면도이다.

도 7b는 코일 유닛의 정면 단면도이다.

도 8a는 제 2 실시 형태에 따른 코일 유닛의 평면도이다.

도 8b는 제 2 실시 형태에 따른 코일 유닛의 정면 단면도이다.

도 9는 제 3 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도이다.

도 10은 제 4 실시 형태에 따른 코일 유닛의 단면도이다.

도 11은 도 10에 있어서의 도출부의 주요부 확대도이다.

도 12는 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 게시하는 흐름도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

R : 레티클(마스크) RST : 레티클 스테이지(마스크 스테이지)

W : 웨이퍼(기판) WST : 웨이퍼 스테이지(기판 스테이지)

10 : 투영 노광 장치(노광 장치)

12 : 레티클 스테이지 장치(스테이지 장치)

79 : X축 보이스 코일 모터(리니어 모터)

140A, 140B : 코일 유닛 141 : 코일 부재

142 : 프레임(포위 부재) 142a : 내부 공간(유로)

143 : 몰드층(성형층) 150 : 방수층(방액층)

151 : 박판 부재(성형층) 170 : 도출부

171 : 배선

이하, 본 발명의 리니어 모터와 그 제조 방법 및 스테이지 장치 및 노광 장치의 실시 형태를, 도 1 내지 도 12를 참조해서 설명한다.

본 예는, 스텝·엔드·스캔 방식으로 이루어지는 주사 노광형의 투영 노광 장치(스캐닝·스테퍼)에 구비된 스테이지 장치에 본 발명을 적용한 것이다.

(제 1 실시 형태)

도 1은 본 예의 투영 노광 장치(노광 장치)(10)의 개략 구성을 도시하고, 이 도 1에 있어서, 투영 노광 장치(10)에 구비되어 있는 투영 광학계(PL)의 광축(AX)에 평행하게 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에서 주사 노광 시의 레티클 및 웨이퍼(상세 후술)의 주사 방향에 Y축을 취하고, 그 주사 방향에 직교하는 비주사 방향에 X축을 취하여 설명을 실행한다.

본 예의 투영 노광 장치(10)는, 조명 광학계 유닛(IOP), 마스크로서의 회로 패턴이 형성된 레티클(R)을 Y 방향으로 소정의 스트로크로 구동하는 동시에, X 방향, Y 방향 및 θz 방향(Z축 주위의 회전 방향)으로 미소 구동하는 스테이지 장치로서의 레티클 스테이지 장치(12), 투영 광학계(PL), 기판으로서의 웨이퍼(W)를 XY 평면 내에서 XY 2차원 방향으로 구동하는 웨이퍼 스테이지(기판 스테이지)(WST), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.

조명 광학계 유닛(IOP)은 노광 광원 및 조명 광학계를 포함하고, 그 내부에 배치된 시야 조리개(레티클 블라인드)로 규정되는 레티클(R)의 패턴면의 직사각형 또는 원호 형상의 조명 영역(IAR)을 노광 빔으로서의 노광광(IL)으로 균일한 조도 분포로 조명한다. 그 조명 광학계와 같은 조명계는, 예를 들어 일본국 특허 공개 평성 제6-349701호 공보 등에 개시되어 있다. 본 예의 노광광(IL)으로서는, ArF 엑시머 레이저 광(파장 193 ㎚) 혹은 F₂ 레이저 광(파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광이 이용된다. 또, 노광광(IL)으로서, KrF 엑시머 레이저 광(파장 248 ㎚) 등의 원자외광, 초고압 수은 램프로부터의 자외 영역의 휘선(g선, i선 등) 등을 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 레티클 스테이지 장치(12)는 조명 광학계 유닛(IOP)의 하단부에 연결된 환상의 부착부(101)를 갖는 플레이트로서의 조명계 측 플레이트(캡 플레이트)(14)의 도 1에 있어서의 아래쪽에 배치되어 있다. 조명계 측 플레이트(14)는, 대략 수평하게 도시하지 않은 지지 부재에 의해 지지되고, 그 거의 중앙부에는 노광광(IL)의 광로(통로)가 되는 직사각형의 개구(14a)가 형성되어 있다.

레티클 스테이지 장치(12)는, 도 1 및 레티클 스테이지 장치(12)의 사시도인 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 조명계 측 플레이트(14)의 아래쪽에 소정 간격을 두고 대략 평행하게 배치된 정반으로서의 레티클 베이스(16), 이 레티클 베이스(16)와 조명계 측 플레이트(14)와의 사이에 배치된 슬라이더로서의 레티클 스테이지(RST), 및 이 레티클 스테이지(RST)를 둘러싸는 상태에서 레티클 베이스(16)와 조명계 측 플레이트(14)와의 사이에 배치된 프레임 형상 부재(18), 및 레티클 스테이지(RST)를 구동하는 레티클 스테이지 구동계 등을 구비하고 있다.

레티클 베이스(16)는, 도시하지 않은 지지 부재에 의해 대략 수평하게 지지되어 있다. 이 레티클 베이스(16)는, 도 2의 분해 사시도인 도 3에 도시한 바와 같이, 개략 판 형상의 부재로 이루어지고, 그 대략 중앙에는 볼록한 가이드부(16a) 가 형성되어 있다. 이 가이드부(16a)의 상면(가이드면)은 매우 높은 평면도로 마무리되고, 가이드부(16a)의 대략 중앙에는, 노광광(IL)을 Z 방향으로 통과시키기 위한 X 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형 개구(16b)가 형성되어 있다. 레티클 베이스(16)의 하면 측에는, 도 1에 도시한 바와 같이 직사각형 개구(16b)에 대응해서 투영 광학계(PL)가 배치되어 있다.

레티클 스테이지(RST)는, 도 4a에 도시한 바와 같은 특수한 형상의 레티클 스테이지 본체(22) 및 이 레티클 스테이지 본체(22)에 고정된 각종 자석 유닛(상세 후술) 등을 구비하고 있다. 레티클 스테이지 본체(22)는, 상방으로부터 보아 개략 직사각형의 판 형상부(24A)와, 이 판 형상부(24A)의 -X 방향의 단부에 마련된 미러부(24B)와, 판 형상부(24A)의 Y 방향의 일측 및 다른 측의 단부로부터 각각 Y 방향으로 돌출 설치된 각 한 쌍의 연장 설치부(24C1, 24C2, 24D1, 24D2)를 구비하고 있다.

상기 판 형상부(24A)의 대략 중앙부에는, 노광광(IL)을 통과시키기 위한 개구가 그 중앙에 형성된 단차식 개구(22a)가 형성되고, 이 단차식 개구(22a)의 단차부(1단 파내려가게 된 부분)에는, 레티클(R)을 아래쪽으로부터 복수점(예를 들어 3점)으로 지지하는 복수(예를 들어 3개)의 레티클 지지 부재(34)가 마련되어 있다. 또한, 각 레티클 지지 부재(34)에 각각 대응하여, 레티클(R)을 사이에 두고 고정하기 위해서, 판 형상부(24A)에는 복수(예를 들어 3개)의 레티클 고정 기구(34P)가 마련되어 있다.

그리고 레티클(R)은, 그 패턴면(하면)이, 레티클 스테이지 본체(22)[레티클 스테이지(RST)]의 중립면(CT)(굽힘 모멘트를 받은 경우에 신축하지 않는 면)에 대략 일치하는 상태에서, 복수의 지지 부재(34)에 의해 지지되어 있다(도 4b 참조). 또, 레티클 지지 부재(34) 및 레티클 고정 기구(34P) 대신에, 혹은 이와 함께, 진공 척이나 정전 척 등의 각종 척을 이용하는 것은 가능하다.

또한, 상기 미러부(24B)는 도 4a 및 도 4b로부터 명백한 바와 같이, Y 방향을 길이 방향으로 하는 개략 각기둥 형상의 형상을 갖고, 그 중심 부분에는 경량화를 도모하기 위한 단면 원형의 공동부(CH)가 형성되어 있다. 미러부(24B)의 -X 방향의 단부면은 경면 가공이 실시된 반사면(124m)(도 5 참조)으로 되어 있다.

판 형상부(24A), 미러부(24B)를 포함하는 레티클 스테이지 본체(22)는, 일체 성형(예를 들어, 1개의 부재를 깎아냄으로써 성형)되어 있지만, 본 예에서는 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 필요에 따라서 각 부분이 별도의 부재인 것 같은 표현도 쓰고 있다. 물론, 상기 각 부분 중 어느 하나를 다른 별도의 부재로 구성해도 좋고, 모두를 별도의 부재로 구성해도 좋다.

또한, 도 4a에 있어서, 레티클 스테이지 본체(22)의 판 형상부(24A)의 -Y 방향의 단부에는, 2개의 오목부(24g1, 24g2)가 형성되고, 이 오목부(24g1, 24g2)의 각각에는, 이동 거울로서의 레트로리플렉터(32A, 32B)가 마련되어 있다. 그리고 상기 4개의 연장 설치부(24C1, 24C2, 24D1, 24D2)는, 개략 판 형상의 형상을 갖고, 각 연장 설치부에는 강도 향상을 위한 단면 삼각 형상의 보강부가 마련되어 있다. 레티클 스테이지 본체(22)의 바닥면에는, 연장 설치부(24C1)로부터 연장 설치부(24D1)에 달하는 Y 방향의 전역에 걸친 제 1 차동 배기형의 기체 정압 베어링이 형성되고, 연장 설치부(24C2)로부터 연장 설치부(24D2)에 달하는 Y 방향의 전역에 걸친 제 2 차동 배기형의 기체 정압 베어링이 형성되어 있다.

도 1의 레티클 스테이지 장치(12)의 일부의 단면도인 도 6에 도시한 바와 같이, 레티클 스테이지 본체(22)의 바닥면의 제 1, 제 2 차동 배기형의 기체 정압 베어링으로부터 레티클 베이스(16)의 가이드부(16a)의 상면에 내뿜게 되는 가압 기체의 정압과, 레티클 스테이지(RST) 전체의 자중과의 밸런스에 의해, 가이드부(16a)의 상면 상방에 수 ㎛ 정도의 간극을 거쳐서, 레티클 스테이지(RST)가 비접촉으로 부상 지지되어 있다.

도 2로 복귀하여, 상기 프레임 형상 부재(18)의 상면에는 개략 환상의 홈(83, 85)이 2겹으로 형성되어 있다. 이 중 내측의 홈(이하,「급기 홈」이라 부름)(83)에는, 그 내부에 복수의 급기구(도시 생략)가 형성되고, 외측의 오목 홈(이하,「배기 홈」이라 부름)(85)에는, 복수의 배기구(도시 생략)가 형성되어 있다. 급기 홈(83)의 내부에 형성된 급기구는, 도시하지 않은 급기관로 및 급기관을 거쳐서 도시하지 않은 가스 공급 장치에 접속되어 있다. 또한, 배기 홈(85)의 내부에 형성된 배기구는, 도시하지 않은 배기관로 및 배기관을 거쳐서 도시하지 않은 진공 펌프(기압 양수기)에 접속되어 있다.

또한, 프레임 형상 부재(18)의 바닥면에도, 상면의 급기 홈(83) 및 배기 홈(85)에 대응하도록 개략 환상의 오목 홈으로 이루어지는 급기 홈 및 배기 홈(도시 생략)이 형성되어, 이들의 급기 홈 및 배기 홈도 각각 도시하지 않은 가스 공급 장치 및 진공 펌프(기압 양수기)에 접속되어 있다. 그 급기 홈 및 배기 홈을 포함 하여, 실질적으로 레티클 베이스(16)의 상면에 프레임 형상 부재(18)를 부상 지지하는 차동 배기형의 기체 정압 베어링이 구성되어 있다.

즉, 가스 공급 장치와 진공 펌프(기압 양수기)가 작동 상태에 있을 때는, 프레임 형상 부재(18)의 바닥면의 급기 홈(도시 생략)으로부터 레티클 베이스(16)의 상면에 가압 기체가 분무되고, 이 분무하게 된 가압 기체의 정압에 의해 프레임 형상 부재(18)의 자중이 지지되어, 프레임 형상 부재(18)가 레티클 베이스(16)의 상면에 수 ㎛ 정도의 간극을 통해 부상 지지된다.

마찬가지로, 프레임 형상 부재(18)의 상면의 급기 홈(83) 및 배기 홈(85)을 포함하여, 실질적으로 프레임 형상 부재(18)와 조명계 측 플레이트(14) 사이의 간극을 유지하는 차동 배기형의 기체 정압 베어링이 구성되어 있다.

즉, 가스 공급 장치와 진공 펌프가 작동 상태에 있을 때는, 프레임 형상 부재(18)의 상면에 형성된 급기 홈(83)으로부터 조명계 측 플레이트(14)의 하면에 가압 기체가 분무되고, 상기 분무된 가압 기체의 정압과 진공 흡인력과의 밸런스에 의해, 프레임 형상 부재(18)와 조명계 측 플레이트(14)와의 사이에 소정의 간극이 유지된다.

다음에, 도 2에 도시한 바와 같이 레티클 스테이지 구동계는, 레티클 스테이지(RST)를 Y 방향으로 구동하는 동시에 θz 방향(Z축 주위의 회전 방향)으로 미소 구동하는 제 1 구동 장치와, 레티클 스테이지(RST)를 X 방향으로 미소 구동하는 제 2 구동 장치를 구비하고 있다. 전자의 제 1 구동 장치는 프레임 형상 부재(18)의 내부에 Y 방향으로 각각 가설된 한 쌍의 Y축 구동부(36, 38)를 포함해서 구성되고, 후자의 제 2 구동 장치는 프레임 형상 부재(18)의 내부의 +X 방향 측의 Y축 구동부(38)의 -X 방향 측에 Y 방향으로 가설된 X 구동부(40)를 포함해서 구성되어 있다.

상기 한쪽의 Y축 구동부(36)는, 도 3의 분해 사시도에 도시한 바와 같이, Y 방향을 길이 방향으로 하는 한 쌍의 각각 코일 유닛이 배치된 고정자 유닛(136A, 136B)과, 이들의 고정자 유닛(136A, 136B)을 Y 방향(길이 방향)의 일단부와 타단부로 보유 지지하는 한 쌍의 고정 부재(152)를 구비하고 있다. 이 경우, 한 쌍의 고정 부재(152)에 의해, 고정자 유닛(136A, 136B)은 Z 방향(상하 방향)으로 소정 간격을 두고 서로 대향하고 또한 XY 평면에 각각 평행하게 보유 지지되어 있다. 한 쌍의 고정 부재(152)의 각각은, 전술한 프레임 형상 부재(18)의 내벽면에 고정되어 있다.

상기 고정자 유닛(136A, 136B)은, 도 3 및 도 1의 레티클 스테이지 본체(22) 부근의 단면도인 도 5로부터도 알 수 있는 바와 같이, 단면 직사각형의 비자성 재료로 이루어지는 프레임을 갖고, 그 내부에는 Y 방향으로 소정 간격으로 복수의 코일이 배치되어 있다. 그리고 프레임 내에는 코일을 냉각하기 위한 냉매가 흐르고 있다. 냉매에 관한 상세한 것은 후술한다.

상기 +X 방향 측의 Y축 구동부(38)도 상기 한쪽의 Y축 구동부(36)와 같이 구성되어 있다. 즉, Y축 구동부(38)는, Y 방향을 길이 방향으로 하는 상하 한 쌍의 각각 코일 유닛이 배치된 고정자 유닛(138A, 138B)과, 이들의 고정자 유닛(138A, 138B)을 Z 방향으로 소정 간격을 유지한 상태에서 양단부에 의해 고정하는 한 쌍의 고정 부재(154)를 구비하고 있다. 한 쌍의 고정 부재(154)의 각각은, 전술한 프레임 형상 부재(18)의 내벽면에 고정되어 있다. 고정자 유닛(138A, 138B)은, 전술한 고정자 유닛(136A, 136B)과 같이 구성되어 있다(도 5 참조).

또한, 상측의 고정자 유닛(136A, 138A)과 하측의 고정자 유닛(136B, 138B) 사이에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 각각 소정의 간극을 거쳐서 레티클 스테이지(RST)가 배치되어 있다. 이 경우, 고정자 유닛(136A, 136B)에 각각 대향하여, 레티클 스테이지(RST)의 상면, 하면에는, 한 쌍의 각각 자석 유닛(자극 유닛)이 배치된 가동자 유닛(26A, 26B)이 매설되고, 고정자 유닛(138A, 138B)에 대향하여, 레티클 스테이지(RST)의 상면, 하면에는, 한 쌍의 각각 자석 유닛이 배치된 가동자 유닛(28A, 28B)이 매설되어 있다. 본 예에서는, 가동자 유닛(26A, 26B 및 28A, 28B)의 자석 유닛으로서, 각각 Z 방향으로 자계를 발생하는 복수의 영구 자석을 소정 피치로 극성을 반전하면서 Y 방향으로 배치한 유닛이 사용되고 있지만, 그 영구 자석 대신에 전자석 등도 사용할 수 있다.

가동자 유닛(26A, 26B)의 각각은, 도 4b에 도시한 바와 같이 전술한 레티클 스테이지 본체(22)의 판 형상부(24A)의 단차식 개구(22a)의 -X 방향 측에, 레티클 스테이지 본체(22)의 중립면(CT)에 대하여 대칭으로 상하면 측에 각각 형성된 오목부(24e1, 24e2) 내에 배치되어 있다. 이 경우, 도 5의 고정자 유닛(136A, 136B)은 상기 중립면(CT)을 기준으로 하여 거의 대칭인 위치에 위치하고 있다. 그리고 한 쌍의 가동자 유닛(26A, 26B)은, 자성체 부재와, 이 자성체 부재의 표면에 Y 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 복수의 자석을 각각 구비하고 있다. 복수의 자석은, 인접하는 자석끼리로 반대 극성으로 되어 있다. 따라서 가동자 유닛(26A)의 상방 공간 및 가동자 유닛(26B)의 하방 공간에는 각각 Y 방향을 따라서 교번 자계가 형성되어 있다.

마찬가지로, 상기 한 쌍의 가동자 유닛(28A, 28B)의 각각은, 도 4b에 도시한 바와 같이 전술한 레티클 스테이지 본체(22)의 판 형상부(24A)의 단차식 개구(22a)의 +X 방향 측에, 레티클 스테이지 본체(22)의 중립면(CT)에 관해서 대칭으로 상하면 측에 각각 형성된 오목부(24f1, 24f2) 내에 배치되어 있다. 또한, 한 쌍의 가동자 유닛(28A, 28B)은, 단차식 개구(22a)의 X 방향의 중심 위치[레티클 스테이지(RST) 무게 중심의 X 방향의 위치와 대략 일치]를 통과하는 Z축에 평행한 직선에 관해서, 가동자 유닛(26A, 26B)과 거의 좌우 대칭인 배치로 되어 있다. 또한, 도 5의 제 1 고정자 유닛(138A, 138B)은, 중립면(CT)을 기준으로 하여 대략 대칭인 위치에 위치하고 있다.

그리고 한 쌍의 가동자 유닛(28A, 28B)은, 자성체 부재와, 이 자성체 부재의 표면에 Y 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 복수의 자석을 각각 구비하고 있다. 복수의 자석은, 인접하는 자석끼리로 반대 극성으로 되어 있다. 따라서 가동자 유닛(28A)의 상방 공간 및 가동자 유닛(28B)의 하방 공간에도 각각 Y 방향을 따라서 교번 자계가 형성되어 있다.

본 예에서는, 상술한 Y축 구동부(36 및 38)의 상측 고정자 유닛(136A 및 138A)과, 레티클 스테이지 본체(22) 측에 대향해서 배치된 가동자 유닛(26A 및 28A)으로부터, 각각 도 5에 도시한 바와 같이 제 1 Y축 리니어 모터(76A) 및 제 2 Y축 리니어 모터(78A)가 구성되어 있다. 그리고 Y축 구동부(36 및 38)의 아래쪽 고정자 유닛(136B 및 138B)과, 레티클 스테이지 본체(22) 측의 대응하는 가동자 유닛(26B 및 28B)으로부터, 각각 도 5에 도시한 바와 같이 제 3 Y축 리니어 모터(76B) 및 제 4 Y축 리니어 모터(78B)가 구성되어 있다. 또한, 각각 1축의 구동 장치로서의 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)로 상기한 제 1 구동 장치가 구성되어 있다. 본 예의 4축의 Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)는 각각 무빙 마그넷형이며, 넓은 스트로크로 이동하는 부재 측에는 배선을 접속할 필요가 없으므로, 이동 속도를 높일 수 있어 바람직하다.

예를 들어 제 1 Y축 리니어 모터(76A)에서는, 고정자로서의 고정자 유닛(136A) 내의 코일에 X 방향으로 전류가 공급됨으로써, 그 코일을 흐르는 전류와 가동자로서의 가동자 유닛(26A) 내의 자석이 Z 방향으로 발생하는 자계와의 전자 상호 작용에 의해, 플레밍의 왼손의 법칙을 따라, 고정자 유닛(136A) 내의 코일에 Y 방향으로의 전자력(로렌츠력)이 발생한다. 그리고 이 전자력의 반작용(반력)이 고정자 유닛(136A)에 대하여 상대적으로 가동자 유닛(26A)을 Y 방향으로 구동하는 추진력이 된다. 마찬가지로, 도 5의 제 2 Y축 리니어 모터(78A)는, 고정자 유닛(138A)에 대하여 상대적으로 가동자 유닛(28A)을 Y 방향으로 구동하는 추진력을 발생시킨다. 또한, 제 3 및 제 4 Y축 리니어 모터(76B 및 78B)는, 각각 고정자 유닛(136B 및 138B)에 대하여 상대적으로 가동자 유닛(26B 및 28B)을 Y 방향으로 구동하는 추진력을 발생시킨다.

이와 같이, 고정자[고정자 유닛(136A, 138A, 136B, 138B)]와 가동자[(가동자 유닛(26A, 28A, 26B, 28B)]가 전자 상호 작용과 같은 물리적 상호 작용을 행해 구동력을 발생시킬 때는, 그 고정자와 그 가동자가「협동」해서 구동력을 발생한다고도 할 수 있다. 또한, 실제로는 그 전자력(작용)에 의해 고정자도 가동자와는 반대 방향으로 근소하게 이동한다. 그로 인해, 본 명세서에서는, 상대적인 이동량이 많은 쪽의 부재를 가동자 또는 가동자 유닛이라 부르고, 상대적인 이동량이 적은 쪽의 부재를 고정자 또는 고정자 유닛이라 부르는 것으로 한다.

이 경우, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)의 고정자 유닛(136A, 138A, 136B, 138B)은 각각 도 2의 Y축 구동부(36, 38)를 거쳐서 제 1 부재로서의 프레임 형상 부재(18)에 연결되고, 가동자 유닛(26A, 28A, 26B, 28b)은 각각 도 2의 제 2 부재로서의 레티클 스테이지(RST)[레티클 스테이지 본체(22)]에 고정되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 Y축 리니어 모터(76A 및 78A)는, 레티클(R)을 사이에 두도록 대략 대칭으로 X 방향으로 떨어져서 배치되어, 각각 프레임 형상 부재(18)에 대하여 상대적으로 레티클 스테이지(RST)를 Y 방향으로 구동한다.

또한, 제 3 및 제 4 Y축 리니어 모터(76B 및 78B)는, 제 1 및 제 2 Y축 리니어 모터(76A 및 78A)에 대향하도록 배치되어서, 각각 프레임 형상 부재(18)에 대하여 상대적으로 레티클 스테이지(RST)를 Y 방향으로 구동한다.

또한, 본 실시 형태에서는 도 2의 Y축 구동부(36, 38)가 내측에 고정된 프레임 형상 부재(18)는, 바닥면 측의 레티클 베이스(16) 및 상면 측의 조명계 측 플레이트(14)와의 사이에서 기체 베어링을 거쳐서 비접촉으로 지지되어 있다. 그로 인 해, Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)에 의해 레티클 스테이지(RST)를 Y 방향으로 구동할 때에, 반력을 상쇄하도록 프레임 형상 부재(18)가 역 방향으로 근소하게 이동한다. 이로써 레티클 스테이지(RST)를 구동할 때의 진동의 발생이 억제된다. 단, 레티클 스테이지(RST)의 질량에 대하여 프레임 형상 부재(18)의 질량은 꽤 크기 때문에, 프레임 형상 부재(18)의 이동량은 근소하다.

본 실시 형태에서는, 통상은 도 5에 있어서, -X 방향 측의 제 1 및 제 3 Y축 리니어 모터(76A 및 76B)는, 동기해서 Y 방향으로 같은 추진력을 발생하도록 구동된다. 마찬가지로, +X 방향 측의 제 2 및 제 4 Y축 리니어 모터(78A 및 78B)도, 동기해서 Y 방향으로 같은 추진력을 발생하도록 구동된다. 그리고 레티클 스테이지(RST)[레티클(R)]을 Y 방향으로 등속 구동하는 경우에는, 제 1 및 제 3 Y축 리니어 모터(76A, 76B)와, 제 2 및 제 4 Y축 리니어 모터(78A, 78B)가 다시 동기하여 거의 같은 추진력으로 프레임 형상 부재(18)에 대하여 레티클 스테이지(RST)를 Y 방향으로 구동한다. 또한, 레티클 스테이지(RST)의 회전각 θz(요우잉)를 보정할 필요가 있는 경우에는, 제 1 및 제 3 Y축 리니어 모터(76A, 76B)가 발생하는 추진력과, 제 2 및 제 4 Y축 리니어 모터(78A, 78B)가 발생하는 추진력과의 크기의 비가 제어된다.

본 실시 형태의 경우, 도 4b에 도시한 바와 같이 레티클 스테이지(RST)의 중립면(CT)을 기준으로 하여, 가동자 유닛(26A 및 26B), 및 가동자 유닛(28A 및 28B)이 각각 대칭으로 배치되고, 이들의 가동자 유닛에 대응하는 도 5의 고정자 유닛(136A 및 136B), 및 고정자 유닛(138A 및 138B)도 각각 중립면(CT)을 기준으로 하여 상하 대칭으로 배치되어 있다. 이로 인해, 고정자 유닛(136A, 136B, 138A, 138B)의 코일에 각각 대응하는 전류를 공급하여, 서로 동일한 구동력을 가동자 유닛(26A, 26B, 28A, 28B)에 부여함으로써, 레티클 스테이지(RST)의 중립면(CT)(도 4b 참조) 상의 2군데에 Y 방향의 구동력[가동자 유닛(26A, 26B)의 구동력의 합력, 및 가동자 유닛(28A, 28B)의 구동력의 합력]을 작용시킬 수 있다. 이로써, 레티클 스테이지(RST)에는 피칭 모멘트(pitching moment)가 최대한 작용하지 않도록 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 가동자 유닛(26A, 26B)과 가동자 유닛(28A, 28B)은, X 방향에 관해서도, 레티클 스테이지(RST)의 중심 근방 위치에 관해 대략 대칭으로 배치되어 있다. 그로 인해, 레티클 스테이지(RST)의 중심으로부터 X 방향으로 등거리 2군데에서 상기한 Y 방향의 구동력이 작용하므로, 이 2군데에 동일한 힘을 발생시킴으로써 레티클 스테이지(RST)의 중심 위치 근방에 Y 방향의 구동력의 합력을 작용시키는 것이 가능해지고 있다. 따라서, 예를 들어 레티클 스테이지 본체(22)를 Y 방향으로 직선적으로 구동하는 경우에, 레티클 스테이지(RST)에는 요우잉 모멘트(yawing monent)도 최대한 작용하지 않도록 되어 있다.

다음에, 제 2 구동 장치 측의 X 구동부(40)는, 도 3에 도시한 바와 같이 Y 방향을 길이 방향으로 하는 한 쌍의 고정자로서의 고정자 유닛(140A, 140B)과, 이들의 고정자 유닛(140A, 140B)을 Y 방향(길이 방향)의 일단부와 타단부로 보유 지지하는 한 쌍의 고정 부재(156)를 구비하고 있다. 이 경우, 한 쌍의 고정 부재(156)에 의해, 고정자 유닛(140A, 140B)은, Z 방향(상하 방향)으로 소정 간격을 두고 서로 대향하고 또한 XY 평면에 각각 평행하게 보유 지지되어 있다. 한 쌍의 고정 부재(156)의 각각은, 전술한 프레임 형상 부재(18)의 내벽면에 고정되어 있다.

고정자 유닛(140A, 140B)은, 도 5로부터도 명백한 바와 같이, 단면 직사각형의 비자성 재료로 이루어지는 프레임을 갖고, 그 내부에는 코일 유닛(141)이 배치되어 있다.

도 7a는 고정자 유닛(140A, 140B)의 평면도이며, 도 7b는 정면 단면도이다.

코일 유닛(141)은, 비자성 재료로 이루어지는 프레임(142)의 내부 공간(142a)에 수용되어 있다. 이 내부 공간(142a)은 온도 조정용의 냉매(액체)의 유로로 되어 있으며, 코일 유닛(141)은 유로(142a)를 향해 배치됨으로써, 통전에 의해 생긴 열이 냉매에 의해 회수되는 구성으로 되어 있다. 또, 사용되는 냉매로서는, 비열이 커 냉각 효율이 높은 물(특히 순수) 등이 이용된다. 예를 들어 불활성한 액체로서는, 순수 외에, 하이드로플루오로에테르(예를 들어「노베크 HFE」 : 스미또모쓰리엠 가부시끼가이샤제)이나, 불소계 불활성 액체(예를 들어「플로리나이트」: 스미또모쓰리엠 가부시끼가이샤제) 등을 들 수 있고, 본 실시 형태에서는 순수를 쓰고 있다.

코일 유닛(141)의 양측 모서리에는, 프레임(142)에 접합하기 위한 플랜지부(143a, 143b)가 연장되어 설치되어 있다. 코일 유닛(141)은, 이 플랜지부(143a, 143b)에 있어서 부착 볼트 등의 체결 수단(148, 149)에 의해 프레임(142)에 일체적으로 고정된다.

코일 유닛(141)은, 코일 부재(144)와 코일 부재(144)를 덮어 형상을 보유 지지하는 몰드층(성형층)(143)과, 몰드층(143)을 덮는 방수층(방액층)(150)을 주체로 구성되어 있다.

코일 부재(144)는, 동선 등의 선재를 권취함으로써, 대략 0자 형상(타원 형상)으로 형성되어 있다. 이 코일 부재(144)는, 열 융착이나 알코올 융착 등에 의해 형성된 도시하지 않은 융착층에 의해 형상이 보유 지지되고, 또한 폴리이미드나 폴리아미드이미드 등의 절연층(도시 생략)에 의해 주위와의 전기 절연성을 보유 지지하고 있다.

코일 부재(144)의 코어부에는 코일 부재(144)의 형상을 유지하기 위해 코어 부재(146)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는 코어 부재(146)는 PPS 수지로 형성되어 있다. 또한, 코어 부재(146)는 코일 부재(144) 형성 시에 선재를 권취하는 코어로서 이용해도 좋고, 코일 부재(144) 형성 후에 끼워 넣어도 좋다. 코어 부재(146)는, 코일 부재(144)의 형상 유지 외에, 프레임(142)에 대한 코일 부재(144)의 고정이나 냉매 유로(142a)의 확보를 위해 이용할 수도 있다. 또, 본 실시 형태에서는 코일 부재(144)가 코어 부재(146)를 갖는 구성에 대해 설명하고 있지만, 코일 부재(144)는 코어 부재(146)를 갖지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다.

몰드층(143)은, 내열성이 높고 성형성이 우수하며, 또한 방수층(150)과의 궁합이 맞는 합성 수지인 고내열 에폭시 수지에 의해 형성되어 있다. 몰드층(143)은, 리니어 모터가 발생하는 추진력에 의해 변형될 우려가 있는 코일 부재(144)의 변형을 억제한다고 하는 기능을 가질 필요가 있으며, 특히 복수의 코일 부재(144) 를 배열해서 연결하고, 한 개의 코일 유닛(141)으로서 성형할 경우에는, 해당 추진력에 저항해서 각각의 코일 부재(144)의 위치 관계를 유지한다고 하는 기능이 필요하다. 또한, 코일 유닛(141)이 변형되지 않고, 형상이 확실히 유지되고 있는 쪽이 코일 유닛(141)을 프레임(142)에 조립할 때에도 형편이 좋다. 그로 인해, 몰드층(143)의 재료로서, 경화 후에 어느 정도의 강성을 갖는 재료를 이용할 필요가 있다. 고내열 에폭시 수지는 이 점에서도 몰드층으로서 적당하다.

방수층(150)은 냉매인 순수에 대한 방수성을 갖는 재료로 형성되어 있고, 여기에서는 폴리우레탄 수지가 이용되어 몰드층(143)의 표면을 코팅(피복)하고 있다. 이와 같이, 코일 유닛(141)을 성형하는 몰드층(143)과 방수를 목적으로 하는 방수층(150)을 각각의 목적에 적응한 다른 재료로 구성함으로써, 리니어 모터의 추진력을 받는 코일 부재(144), 나아가서는 코일 유닛(141)의 형상 변화를 억제하여, 리니어 모터의 양호한 구동 성능을 유지할 수 있는 동시에, 리니어 모터의 냉매로서 보다 효율적으로 냉각을 실행할 수 있는 순수를 이용할 수 있다.

도 5로 복귀하여, 고정자 유닛(140A, 140B)의 사이에는, 각각 소정의 간극을 거쳐서, 레티클 스테이지(RST)의 +X 방향의 단부에 고정된 가동자로서의 단면 직사각형의 판 형상의 Z 방향으로 자계를 발생하는 영구 자석(30)이 배치되어 있다. 영구 자석(30) 대신에, 자성체 부재와 그 상하면에 각각 고정된 한 쌍의 평판형의 영구 자석으로 이루어지는 자석 유닛을 이용해도 좋다.

이 경우, 영구 자석(30) 및 고정자 유닛(140A, 140B)은 중립면(CT)을 기준으로 하여 대략 대칭인 형상 및 배치로 되어 있다(도 4b 및 도 5 참조). 따라서 영 구 자석(30)에 의해 형성되는 Z 방향의 자계와 고정자 유닛(140A, 140B)을 각각 구성하는 코일을 Y 방향으로 흐르는 전류와의 사이의 전자 상호 작용에 의해, 플레밍의 왼손의 법칙을 따라서 그 코일에 X 방향의 전자력(로렌츠력)이 발생하고, 이 전자력의 반력이 영구 자석(30)[레티클 스테이지(RST)]을 X 방향으로 구동하는 추진력이 된다. 또한, 이 경우에도, 레티클 스테이지(RST)를 X 방향으로 구동할 때의 반력을 상쇄하도록, 역 방향으로 프레임 형상 부재(18)가 근소하게 이동한다. 따라서 레티클 스테이지(RST)를 X 방향으로 구동할 때의 진동의 발생도 억제되어 있다.

이 경우, 고정자 유닛(140A, 140B)을 각각 구성하는 코일 부재(144)에 동일한 전류를 공급함으로써, 레티클 스테이지(RST)의 중립면(CT)(도 4b 참조) 상의 위치에 X 방향의 구동력을 작용시킬 수 있고, 이로써 레티클 스테이지(RST)에는 롤링 모멘트가 최대한 작용하지 않도록 되어 있다.

상술한 바와 같이, 고정자 유닛(140A, 140B)과 영구 자석(30)에 의해, 레티클 스테이지(RST)를 X 방향으로 미소 구동 가능한 무빙 마그넷형의 X축 보이스 코일 모터(리니어 모터)(79)가 구성되어 있다.

이 결과, 도 2의 본 예의 레티클 스테이지(RST)는, 프레임 형상 부재(18)에 대하여 무 가이드 방식으로 X 방향, Y 방향, θz 방향의 3 자유도로 상대적으로 변위할 수 있도록 지지되어 있으며, 프레임 형상 부재(18)에 대하여 레티클 스테이지(RST)를 상대적으로 구동하기 위해서, Y 방향으로 추진력을 발생하는 4축의 Y축 리니어 모터(76A, 78A, 76B, 78B)와 X 방향으로 추진력을 발생하는 1축의 X축 보이 스 코일 모터(79)로 이루어지는 5축의 구동 장치가 마련되어 있다.

본 실시 형태에서는, 또한 전술한 프레임 형상 부재(18)의 +X 방향의 측면 및 +Y 방향의 측면에는, 도 3에 도시한 바와 같이 Z 방향의 자계를 형성하는 자석 유닛을 포함하는 가동자(60A, 60B, 60C)가 마련되어 있다. 이들의 가동자(60A, 60B, 60C)에 대응해서 레티클 베이스(16)에는, 지지대(64A, 64B, 64C)를 거쳐서, Y 방향으로 전류를 흐르게 하는 코일을 포함하는 고정자(62A, 62B) 및 X 방향으로 전류를 흐르게 하는 코일을 포함하는 고정자(62C)가 마련되어 있다. 즉, 가동자(60A)와 고정자(62A)에 의해, 및 가동자(60B)와 고정자(62B)에 의해, 각각 무빙 마그넷형의 보이스 코일 모터로 이루어지는 X 방향 구동용의 트림 모터가 구성되어 있다. 또한, 가동자(60C)와 고정자(62C)에 의해 무빙 마그넷형의 보이스 코일 모터로 이루어지는 Y 방향 구동용의 트림 모터가 구성되어 있다. 이들 3개의 트림 모터를 이용함으로써, 레티클 베이스(16)에 대하여 프레임 형상 부재(18)를 X 방향, Y 방향, 및 θz 방향의 3 자유도 방향으로 구동하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 레티클 스테이지(RST)를 X 방향, Y 방향, θz 방향으로 구동할 때는, 그 작용을 상쇄하도록 프레임 형상 부재(18)가 근소하게 이동하므로, 프레임 형상 부재(18)의 XY 평면 내의 위치가 점차로 어긋날 가능성이 있다. 그래서 가동자(60A 내지 60C) 및 고정자(62A 내지 62C)로 이루어지는 트림 모터를 이용하여, 예를 들어 정기적으로 프레임 형상 부재(18)의 위치를 중앙으로 복귀시킴으로써, 프레임 형상 부재(18)의 위치가 레티클 베이스(16)로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

상기 프레임 형상 부재(18)의 -X 방향 측의 측벽의 거의 중앙에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 오목형부(18a)가 형성되어 있다. 이 오목형부(18a)에는 프레임 형상 부재(18)의 내부와 외부를 연통하는 직사각형 개구(18b)가 형성되어 있다. 또한, 프레임 형상 부재(18)의 -Y측의 측벽에는, 프레임 형상 부재(18)의 내부와 외부를 연통하는 직사각형 개구(18c)가 형성되어 있다. 직사각형 개구(18b)의 외측에는, 도 5에 도시된 바와 같이 레티클 스테이지(RST)의 미러부(24B)의 반사면(124m)에 대향해서 X축 레이저 간섭계(69X)가 마련되어 있다. 이 X축 레이저 간섭계(69X)로부터의 측장 빔이 직사각형 개구(18b)를 거쳐서 미러부(24B)의 반사면(124m)에 대하여 투사되고, 그 반사광이 직사각형 개구(18b)를 거쳐서 X축 레이저 간섭계(69X) 내로 복귀한다. 이 경우, 측장 빔의 광로의 Z 방향의 위치는, 중립면(CT)의 위치에 일치하고, 중립면(CT)의 위치는 레티클(R)의 패턴면(레티클면)에 일치하고 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이 투영 광학계(PL)의 경통의 상단부 근방에는, 고정 거울(Mrx)이 부착 부재(92)를 거쳐서 마련되어 있다. X축 레이저 간섭계(69X)로부터의 참조 빔은 레티클 베이스(16)에 형성된 관통 구멍(광로)(71)을 거쳐서, 고정 거울(Mrx)에 대하여 투사되어, 그 반사광이 X축 레이저 간섭계(69X) 내로 복귀한다. X축 레이저 간섭계(69X)에서는, 측장 빔의 반사광, 참조 빔의 반사광을 내부의 광학계에 의해 동일축에 또한 동일한 편광 방향의 광에 합성하고, 양 반사광의 간섭광을 내부의 디텍터에 의해 수광한다. 그리고 디텍터의 검출 신호를 기초로 하여, X축 레이저 간섭계(69X)는 레티클 스테이지 본체(22)의 X 방향의 위 치를, 고정 거울(Mrx)을 기준으로 하여, 예를 들어 0.5 내지 1 ㎚ 정도의 분해능으로 상시 검출한다. 또한, X 방향의 위치의 차이분으로부터 레티클 스테이지 본체(22)의 X 방향의 속도(통상은 대략 0)도 검출되고 있다.

한편, 직사각형 개구(18c)의 외측(-Y 방향 측)에는, 도 1의 레티클 스테이지 장치(12) 근방의 YZ 단면도인 도 6에 도시된 바와 같이, 레티클 스테이지 본체(22)에 마련된 전술한 레트로리플렉터(32A, 32B)의 반사면에 대향해서 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB)가 마련되어 있다. 각 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB)로부터의 측장 빔은 직사각형 개구(18c)를 거쳐서 레트로리플렉터(32A, 32B)의 반사면에 대하여 각각 투사되어, 각각의 반사광이 창문 유리(g2)를 거쳐서 각 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB) 내로 복귀한다. 이 경우, 측장 빔의 조사점의 Z 방향의 위치는, 중립면(CT)의 위치(레티클면)에는 대략 일치하고 있다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이 투영 광학계(PL)의 경통의 상단부 근방에는, 고정 거울(Mry)이 부착 부재(93)를 거쳐서 마련되어 있다. 각 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB)로부터의 참조 빔은 레티클 베이스(16)에 형성된 관통 구멍(광로)(72)을 거쳐서, 고정 거울(Mry)에 대하여 각각 투사되어, 각각의 반사광이 각 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB) 내로 복귀한다. 그리고 각 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB)는, 전술한 X축 레이저 간섭계(69X)와 같이, 측장 빔의 반사광과 참조 빔의 반사광과의 간섭 광을 기초로 하여, 각각의 측장 빔의 투사 위치[레트로리플렉터(32A, 32B)의 반사면의 위치]에 있어서의 레티클 스테이지 본체(22)의 Y 방향의 위치를, 고정 거울(Mry)을 각각 기준으로 하여 예를 들어 0.5 내지 1 ㎚ 정도 의 분해능으로 각각 상시 검출한다. 이 경우, 한 쌍의 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB)에 의해, 레티클 스테이지(RST)의 Z축 주위의 회전량도 검출하는 것이 가능해지고 있다. 또한, Y 방향의 위치의 차이분으로부터 레티클 스테이지 본체(22)의 Y 방향의 속도도 검출되고 있다.

본 예에서는, 전술한 바와 같이 X축 레이저 간섭계(69X)의 측장 빔의 광로의 Z 방향의 위치는, 중립면(CT)의 위치(레티클면)에 일치하고 있으므로, 이른바 아베 오차가 없고, 레티클 스테이지(RST)[레티클(R)]의 X 방향의 위치를 정밀도 좋게 계측할 수 있다. 한 쌍의 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB)에 있어서도, 동일한 이유에 의해, 이른바 아베 오차가 없는, 높은 계측 정밀도를 얻을 수 있다.

또, 상기한 이동 거울로서의 미러부(24B), 및 레트로리플렉터(32A, 32B)의 3개가 도 1에서는 이동 거울(㎜)로서 도시되고, X축 레이저 간섭계(69X)와 한 쌍의 Y축 레이저 간섭계(69YA, 69YB)가 도 1에서는 레티클 간섭계(69)로서 도시되어 있다. 또한, 도 1에서는, 도 5및 도 6의 고정 거울[고정 거울(Mrx, Mry)]은 도시가 생략되어 있다.

이하의 설명에 있어서는, 레티클 간섭계(69)에 의해 레티클 스테이지(RST)의 XY 평면 내의 위치(θz 회전을 포함함)가 계측되어 있는 것으로 한다. 이 레티클 간섭계(69)로부터의 레티클 스테이지(RST)의 위치 정보(또는 속도 정보라도 좋음)는 도 1의 스테이지 제어계(90) 및 이것을 거쳐서 주 제어 장치(70)로 이송되고, 스테이지 제어계(90)에서는 주 제어 장치(70)로부터의 지시에 따라서, 레티클 스테이지(RST)의 위치 정보에 근거해서 레티클 스테이지(RST)의 구동을 제어한다.

도 1로 복귀하여, 상기 투영 광학계(PL)로서는, 양측 텔레센트릭에서 굴절계 또는 반사 굴절계로 이루어지는 투영 배율이 1/4 또는 1/5 등의 축소계가 이용되고 있다. 주사 노광 중에는, 노광광(IL) 하에서, 레티클(R)의 조명 영역(IAR) 내의 패턴의 투영 광학계(PL)를 거친 축소상은, 투영 광학계(PL)의 상면 위에 배치된 웨이퍼(W) 위의 하나의 쇼트 영역의 레지스트층 위의 가늘고 긴 노광 영역(IA) 위에 전사된다. 피노광 기판으로서의 웨이퍼(W)는, 반도체(실리콘 등) 또는 SOI(silicon on insulator) 등의 지름이 예를 들어 150 내지 300 ㎜인 원판 형상의 기판이다.

투영 광학계(PL)는, 경통부에 마련된 플랜지부(FLG)를 거쳐서, 도시하지 않은 보유 지지 부재에 의해 보유 지지되어 있다.

다음에, 웨이퍼 스테이지(WST)는, 웨이퍼실(80) 내에 배치되어 있다. 이 웨이퍼실(80)은, 천장부의 대략 중앙부에 투영 광학계(PL)의 하단부를 통과시키기 위한 원형 개구(71a)가 형성된 격벽(73)으로 덮여 있다. 이 격벽(73)은, 스테인리스(SUS) 등의 탈(脫) 가스가 적은 재료로 형성되어 있다.

웨이퍼실(80) 내에는, 정반으로 이루어지는 웨이퍼 베이스(BS)가, 복수의 방진 유닛(86)을 거쳐서 대략 수평하게 지지되어 있다. 웨이퍼 스테이지(WST)는, 웨이퍼 홀더(25)를 거쳐서 웨이퍼(W)를 진공 흡착 등에 의해 보유 지지하고, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 도시하지 않은 웨이퍼 구동계에 의해 웨이퍼 베이스(BS)의 상면을 따라 XY 2차원 방향으로 구동된다.

웨이퍼실(80)의 격벽(73)의 -Y 방향 측의 측벽에는 광투과 창(185)이 마련되 어 있다. 이와 같이, 도시는 생략되어 있지만, 격벽(73)의 +X 방향 측의 측벽에도 광투과 창이 마련되어 있다. 또한, 웨이퍼 홀더(25)의 -Y 방향 측의 단부에는, 평면 거울로 이루어지는 Y축 이동 거울(56Y)이 X 방향으로 연장 설치되어 있다. 마찬가지로 도시는 생략되어 있지만, 웨이퍼 홀더(25)의 +X 방향 측의 단부에는, 평면 거울로 이루어지는 X축 이동 거울이 Y 방향으로 연장 설치되어 있다.

그리고 웨이퍼실(80) 외부의 Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계(도시 생략)로부터의 측장 빔이, 각각 광투과 창(185) 및 도시하지 않은 투과 창을 거쳐서 Y축 이동 거울(56Y) 및 도시하지 않은 X축 이동 거울에 조사되고 있다. Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계는, 각각 예를 들어 내부의 참조 거울을 기준으로 하여 대응하는 이동 거울의 위치 및 회전각, 즉 웨이퍼(W)의 X 방향, Y 방향의 위치, 및 X축, Y축, Z축 주위의 회전각을 계측한다. Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계의 계측치는, 스테이지 제어계(90) 및 주제어 장치(70)에 공급되고, 스테이지 제어계(90)는 그 계측치 및 주 제어 장치(70)로부터의 제어 정보를 기초로 하여, 도시하지 않은 구동계를 거쳐서 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치 및 속도를 제어한다.

다음에, 상술한 바와 같이 해서 구성된 투영 노광 장치(10)에 의한 기본적인 노광 동작의 흐름에 대해 간단히 설명한다.

우선, 주제어 장치(70)의 관리 아래, 도시하지 않은 레티클 로더, 웨이퍼 로더에 의해, 레티클 로드, 웨이퍼 로드가 행해진다. 그 후, 레티클 얼라이먼트계, 웨이퍼 스테이지(WST) 상의 기준 마크판, 오프 액시스(axis)·얼라이먼트 검출계 (모두 도시 생략) 등을 이용하여, 레티클 얼라이먼트 및 웨이퍼 얼라이먼트가 실행된다. 다음에, 우선, 웨이퍼(W)의 위치가 웨이퍼(W) 상의 최초의 쇼트 영역(퍼스트·쇼트)의 노광을 위한 주사 개시 위치가 되도록, 웨이퍼 스테이지(WST)가 이동된다. 동시에, 레티클(R)의 위치가 주사 개시 위치가 되도록, 레티클 스테이지(RST)가 이동된다. 그리고 주 제어 장치(70)로부터의 지시에 의해, 스테이지 제어계(90)가 레티클 간섭계(69)에 의해 계측된 레티클(R)의 위치 정보, 및 웨이퍼 측의 Y축 레이저 간섭계(57Y) 및 X축 레이저 간섭계에 의해 계측된 웨이퍼(W)의 위치 정보를 기초로 하여, 레티클(R)[레티클 스테이지(RST)]과 웨이퍼(W)[웨이퍼 스테이지(WST)]를 Y 방향(주사 방향)으로 동기 이동시켜, 노광광(IL)을 조사함으로써, 퍼스트·쇼트에의 주사 노광이 행해진다.

계속해서, 웨이퍼 스테이지(WST)가 비 주사 방향(X 방향) 또는 Y 방향으로 1 쇼트 영역만큼만 스텝 이동한 후, 다음의 쇼트 영역에 대한 주사 노광이 행해진다. 이와 같이 하여, 쇼트 간의 스텝 이동과 주사 노광이 순차적으로 반복되어, 웨이퍼(W) 상의 각 쇼트 영역에 레티클(R)의 패턴이 전사된다.

레티클 스테이지(RST)의 Y 방향으로의 이동 시, 레티클 스테이지(RST)의 X 방향으로의 위치 어긋남은 X축 레이저 간섭계(69X)에 의해 계측되어 모니터되고 있으며, 스테이지 제어계(90)는 그 위치 어긋남을 캔슬하도록 X축 보이스 코일 모터(79)를 구동한다.

여기에서, X축 보이스 코일 모터(79)의 구동 시에는, 고정자 유닛(140A, 140B)의 코일 부재(144)에 전류가 통함으로써 발열하지만, 발생한 열은 프레 임(142) 내의 유로(142a)를 흐르는 냉매와의 열 교환에 의해 회수된다. 이때, 코일 유닛(141)은 방수층(150)에 덮여져 있으므로, 내수성이 떨어지는 에폭시 수지로 형성된 몰드층(143)에 냉매(순수)가 도달하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 냉매가 몰드층(143)으로부터 코일 부재(144)에 달해서 절연 불량으로 빠지는 것이 회피된다.

또한, 방수층(150)을 형성하는 폴리우레탄의 성형 온도는 약 200 ℃이지만, 몰드층(143)을 형성하는 고내열 에폭시 수지의 내열 온도는 300 ℃ 이상이므로, 방수층(150)을 성형할 때에도 몰드층(143)에 악영향을 끼치는 일이 없다.

또한, 코일 부재(144)의 융착층이 방수층(150)의 성형 시에 용해되어 코일에의 접착 효과를 잃게 되어도, 코일 자체는 몰드층(143)에 의해 형상이 보유 지지되어 있으므로, 전류가 통할 때의 추진력 정수에 오차가 생기는 것이 억제된다.

따라서 본 실시 형태에서는, 전기 절연성을 유지하면서, 흡열 특성이 높은 활성 냉매를 이용하는 것이 가능해져, 높은 추진력으로 모터를 구동했을 때에도 고정자 유닛(140A, 140B)의 표면 온도의 상승을 억제하는 것이 가능해진다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 레티클 간섭계(레이저 간섭계)(69)의 계측 오차나 주위의 부재·장치의 열 변형을 방지할 수 있다.

(제 2 실시 형태)

계속해서, 본 발명에 따른 리니어 모터의 제 2 실시 형태에 대해, 도 8a 및 도 8b를 참조해서 설명한다. 이 도면에 있어서, 도 7a및 도 7b에 도시하는 제 1 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

또, 도 8a 및 도 8b에 있어서는, 프레임(142)의 도시를 생략해서 코일 유닛(141)만을 도시하고 있다. 또한, 도 8a및 도 8b에 도시하는 코일 유닛(141)에 있어서는, 편의상, 플랜지부를 생략한 단면 직사각형의 형상으로서 도시하고 있다.

도 8a는 코일 유닛(141)의 평면도이며, 도 8b는 정면 단면도이다.

본 실시 형태에 있어서의 코일 유닛(141)은, 코일 부재(144)가 통 형상의 박판 부재(151)로 둘러싸여 있다. 이 박판 부재(151)는, 핀홀이 없는 매우 얇은(예를 들어 두께 0.l ㎜) 유리 에폭시 수지에 의해 양단부가 개구하는 단면 직사각형 프레임 형상으로 형성된 것이며, 도 8a에 도시한 바와 같이, 길이 방향으로 코일 부재(144)보다도 길게 형성되어 있다. 코일 부재(144)는 박판 부재(151)의 일단부의 개구부로부터 삽입되어 끼워 맞춤 상태에서 박판 부재(151)에 수용되어 있다.

그리고 본 실시 형태에서는, 박판 부재(151)를 덮도록 몰드층(143)이 성형되어 있고, 이들 박판 부재(151) 및 몰드층(143)에 의해 본 발명에 따른 성형층이 구성된다. 이 경우, 몰드층(143)도 박판 부재(151)와 동일한 재질의 유리 에폭시 수지로 형성하는 것이 밀착성을 높이는 등의 이유로부터 바람직하다. 이 몰드층(143)은, 폴리우레탄 수지로 형성된 방수층(150)으로 덮여져 있다.

본 실시 형태에서는, 상기 제 1 실시 형태와 같은 작용·효과를 얻을 수 있는 데다가, 성형 시에 몰드층(143)에 핀홀이 생기고, 이 핀홀을 거쳐서 냉매가 침입한 경우라도, 냉매와 코일 부재(144)와의 접촉을 박판 부재(151)에 의해 저지하는 것이 가능해져, 코일 부재(144)의 전기 절연성을 확보할 수 있다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 몰드층(143)에 핀홀이 형성되는 것을 허용할 수 있게 되어, 성형 기술의 정밀도를 완화할 수 있어 성형 작업이 용이해지는 동시에, 몰드층(143)의 박형화, 나아가서는 고정자 유닛(140A, 140B) 및 리니어 모터(79)의 박형화를 실현할 수 있다.

(제 3 실시 형태)

계속해서, 본 발명에 따른 리니어 모터의 제 3 실시 형태에 대해, 도 9를 참조해서 설명한다. 이 도면에 있어서, 도 7a및 도 7b에 도시하는 제 1 실시 형태, 및 도 8a 및 도 8b에 도시하는 제 2 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 있어서의 코일 유닛(141)은, 코일 부재(144)의 코어 부재(146)를 거쳐서 프레임(142)에 고정된다. 이 경우, 코어 부재(146)도 포함하여 코일 부재(144) 전체를 통 형상의 박판 부재(151)로 덮는다고 하는 제 2 실시 형태의 구성을 채용할 수는 없다. 그로 인해, 코일 부재(144)만을 박판 부재(151)로 덮고, 그 위에 몰드층(143) 및 방수층(150)을 형성하게 되지만, 이 구성에서는 코어 부재(146)와 몰드층(143), 및 코어 부재(146)와 방수층(150)과의 밀착성이 좋지 않으면, 코어 부재와 각각의 층과의 계면으로부터 냉매가 침입해 버린다. 그래서 본 실시 형태에 있어서는 코어 부재(146)와 몰드층(143), 방수층(150)과의 사이에, 적어도 어느 한쪽과 밀착성이 높은 재질로 구성된 층(152)을 개재시키고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 코어 부재(146)의 재료인 PPS 수지와 폴리우레탄 수지 및 에폭시 수지의 밀착성이 그만큼 높지 않으므로, 코일 부재(144)와 접하는 코어 부 재(146)의 측면부에, 유리 에폭시 수지의 층(152)을 마련하고 있다. 그리고 코일 부재(144)는 유리 에폭시 수지의 박판 부재(151)로 덮힌 다음부터 에폭시 수지의 몰드층(143)에 의해 몰드되고, 다시 그 위에 폴리우레탄 수지로 형성된 방수층(150)에 의해 코팅되어 있다. 유리 에폭시 수지로 형성된 층(152)은 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지와의 밀착성이 높기 때문에, 코어 부재(146)와의 계면으로부터 냉매가 침입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 방수층(150)과는 별도로 몰드층(143)을 마련함으로써 코일 유닛(141)을 높은 강성으로 형성할 수 있고, 리니어 모터 구동 시에 큰 추진력이 코일 부재(144)에 가해져도 코일 유닛의 형상을 유지할 수 있다. 또한, 리니어 모터 조립 시에 있어서도, 코일 유닛(141)의 형상이 멀쩡하므로 코일 유닛(141)의 취급이 용이해지는 동시에, 코일 유닛(141)의 변형에 의한 방수층(150)의 균열이나 박리 등의 불량도 발생하기 어려우므로, 리니어 모터의 신뢰성도 향상된다.

또, 본 제 3 실시 형태에 있어서는, 코일 유닛(141)의 외표면으로부터 방수층(150), 몰드층(143), 박판 부재(151)의 순으로 형성했지만, 이에 한정되지 않으며, 외표면으로부터 방수층(150), 박판 부재(151), 몰드층(143)의 순으로 형성해도 좋다. 이 경우에 있어서도 방수층(150) 및 박판 부재(151)에 의해 코일 부재(144)에 냉매가 도달하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 몰드층(143)에 의해 코일 유닛(141)의 형상을 높은 강성으로 유지할 수 있다. 이들의 각층의 형성 순서는, 코일 부재(144), 박판 부재(151), 몰드층(143), 방수층(150)의 각각에 사용되는 재질 사이의 밀착성에 의해 결정하면 좋다.

또한, PPS 수지제의 코어 부재(146)의 표면을 자외선 조사에 의해 개질하여, 폴리우레탄 수지 및 에폭시 수지와의 밀착성을 향상시켜도 좋다. 또한, 코어 부재(146)의 재료로서, 비투자율이 작아(바람직하게는 1 내지 1.05), 비저항이 큰 금속 재료(예를들면 티탄)를 이용해도 좋다. 금속 재료는 면 정밀도 좋게 가공하는 것이 용이하므로, 방수층(150), 혹은 프레임(142)과의 사이의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.

(제 4 실시 형태)

계속해서, 본 발명에 따른 리니어 모터의 제 4 실시 형태에 대해, 도 10 및 도 11을 참조해서 설명한다.

상기 제 1 내지 제 3 실시 형태에서는, 코일 유닛(141)이 냉매의 유로(142a)를 향해 배치되어 있으므로, 코일 부재(144)의 배선을 몰드층(143) 및 방수층(150)을 거쳐서 도출할 필요가 있다. 노광 장치에 있어서는, 부재로부터의 아웃 가스에 의해 광학부재에 흐린 상태가 생길 경우가 있으므로, 노광 장치 내에서 사용되는 재료는 아웃 가스가 적은, 소위 케미컬 크린 대응의 재료(예를 들어 불소계 재료)를 사용하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 코일 부재(144)로부터 외부로 도출되는 배선의 피복에 대해서도 불소계 피복 배선이 이용된다. 그러나 불소계 피복은 몰드재(예를 들어 에폭시 수지)와의 밀착성이 낮아 배선과 몰드층과의 계면으로부터 침수할 우려가 있다. 그래서 본 실시 형태에서는, 배선을 도출하는 도출부를 냉매의 유로로부터 격리해서 마련하고, 배선과 몰드층과의 계면으로부터의 침수를 방지하는 구성으로 하고 있다.

도 10은 코일 유닛(141)의 단면도이다.

본 실시 형태에 있어서의 코일 유닛(141)은, 한 구석부에 있어서의 도출부(170)로부터 코일 부재(144)의 배선(171)이 도출된다. 도 11은 도출부(170)의 주요부 확대도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 도출부(170)는 코일 유닛(141)의 한 구석부로부터 돌출되어 마련되어 있으며, 몰드층(143)은 도출부(170)에 있어서 노출되어 마련되고, 방수층(150)의 단면과 함께 거의 평탄한 밀봉면(173)을 형성한다.

밀봉면(173)에는, 배선(171)이 매설 상태로 배치되는 돌기부(174)가 마련되는 동시에, O링 등의 밀봉재(175)가 배치되는 홈(177)이 돌기부(174)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다.

그리고 프레임(142)은 밀봉면(173)에 있어서 코일 유닛(141)과 접합하고, 코일 유닛(141)과의 사이에 유로(142a)를 형성한다. 또, 프레임(142)에는 돌기부(174)가 끼워 맞추어지는 구멍부(142b)가 형성되어 있다. 또한, 돌기부(174)에는 배선의 도출부를 외부로부터 보호하기 위한 방수 커버(176)가 장착된다.

상기한 구성에서는, 제 1 내지 제 3 실시 형태와 같은 작용·효과를 얻을 수 있는 데다가, 배선(171)의 도출부(170)가 냉매 유로(142a)로부터 격리되어 있으므로, 도출부(170)로부터의 침수를 저지할 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서는 도출부(170)와 유로(142a)와의 사이에 있어서 밀봉면(173)과 프레임(142)과의 사이에 밀봉재(175)가 개재되어 있으므로, 밀봉면(173)과 프레임(142)과의 사이에 유로(142a)로부터 냉매가 침입한 경우라도, 냉매가 배선(171)에 달하는 것을 저지할 수 있어, 코일 부재(144)에 대한 냉매의 전기 절연성을 확보할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 배선 출구부에 방수 커버(176)를 마련하고 있으므로, 외부로부터 물 등의 액체가 덮쳤을 경우라도, 이 액체가 배선(171)을 타고 코일 부재(144)로 침입하는 것을 방지할 수 있다.

또, 배선 출구부에 있어서의 침수 대책으로서는, 방수 커버 외에, 페룰 타입의 방수용 누름 부재를 인서트 몰드하는 구성이나, 밀폐재를 인서트 몰드하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 배선 출구부에 방수형 단자 중 한쪽을 인서트 몰드하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 방수형 단자의 방수 캡을 몰드재와의 밀착성이 높은 재료로 하면, 방수형 단자와 몰드재와의 계면으로부터의 침수를 방지할 수 있는 동시에, 이 방수형 단자에 접속하는 배선을 케미컬 크린 대응의 배선으로 할 수 있으므로, 광학 부재에의 아웃 가스에의 영향도 줄일 수 있다. 또, 방수형 단자는 IEC(Intemational Electrotechnical Co㎜ission) 규격 60529에 규정되어 있는 IP(57)를 충족시키는 것이 바람직하다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 적합한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 상술한 예에 있어서 도시한 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 편성 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 근거하여 여러 가지 변경이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서는, 방수층(150)을 폴리우레탄 수지로 형성하는 구성으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 불소 수지나 실 리콘 수지로 형성(코팅)하는 것도 가능하다. 또한, 방수층으로서는 유리 코팅이나 니켈 코팅 등의 무기 방수 코팅, 혹은 산화 티탄(TiO₂)이나 산화 실리콘(SiO₂) 등의 무기 산화물 코팅(무기 산화물막)을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 냉매가 되는 액체가 순수인 예를 이용하여 설명했지만, 이외에도 상술한 하이드로 플루오로 에테르나, 불소계 불활성 액체를 이용할 수 있다. 이 경우, 이들의 액체에 대하여 방액성을 갖는 재료의 방액층으로 성형층을 덮으면 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 본 발명의 리니어 모터를 X 구동부(40)의 고정자 유닛(140A, 140B)에 적용하는 구성으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니며, Y축 구동부(36, 38)의 고정자 유닛(136A, 136B, 138A, 138B)에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 리니어 모터를 갖는 스테이지 장치로서 레티클 스테이지 장치(12)에 적용하는 구성으로 했지만, 웨이퍼 스테이지(WST)에도 적용 가능하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 가동자인 1개의 영구 자석(30)을, 고정자인 2개의 고정자 유닛(140A, 140B) 사이에 둔 개자로(開磁路)형의 리니어 모터에 대해 설명했지만, 2개의 영구 자석(30)으로, 1개의 코일 유닛을 협지하는 폐자로(閉磁路)형의 리니어 모터에 적용해도 좋다. 폐자로형을 채용함으로써, 가동자의 중량은 증가하지만, 누설 자속을 저감 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 무빙 마그넷형의 리니어 모터에 본 발명을 적용하는 것으로 설명했지만, 무빙 코일형의 리니어 모터에도 적용 가능한 것은 물론이다.

또한, 상기 실시 형태의 기판(W)으로서는, 반도체 디바이스용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 액정 모니터 디바이스용의 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 이용되는 마스크 또는 레티클의 원판(합성 석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.

노광 장치(10)로서는, 레티클(R)과 기판(W)을 동기 이동해서 레티클(R)의 패턴을 주사 노광하는 스텝·엔드·스캔 방식의 주사형 노광 장치 이외에, 레티클(R)과 기판(W)을 정지한 상태에서 레티클(R)의 패턴을 노광하고, 기판(W)을 순차적으로 스텝 이동시키는 스텝·엔드·리피트 방식의 투영 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 소정의 액체(예를 들어 물)를 거쳐서 레티클(R)의 패턴을 기판(W)에 노광하는 액침형 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 트윈 스테이지형의 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본국 특허 공개 평성 제10-163099호 공보 및 일본국 특허 공개 평성 제10-214783호 공보(대응 미국 특허 제6,341,007호, 6,400,441호, 6,549,269호 및 6,590,634호), 일본국 특허 공표 제2000-505958호(대응 미국 특허 제5,969,441호) 혹은 미국 특허 제6,208,407호에 개시되어 있다.

노광 장치(10)의 종류로서는, 웨이퍼에 반도체 디바이스 패턴을 노광하는 반도체 디바이스 제조용의 노광 장치에 한정되지 않으며, 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 노광하는 액정 표시 소자 제조용의 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CD) 혹은 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용 할 수 있다. 또한, 레티클(R)을 이용하는 일 없이 스폿광을 투영 광학계(PL)에 의해 투영해서 웨이퍼(W)에 패턴을 노광하는 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 노광용 조명광의 광원으로서, 초고압 수은 램프로부터 발생하는 휘선[g선(436 ㎚), h선(404.7 ㎚), i선(365 ㎚)], KrF 엑시머 레이저(248 ㎚) ArF 엑시머 레이저(193 ㎚), F₂ 레이저(157 ㎚)뿐만 아니라, X선이나 전자선 등의 하전 입자선을 이용할 수 있다. 예를 들어, 전자선을 이용할 경우에는 전자총으로서, 열전자 방사형의 란탄헥사보라이트(LaB₆), 탄탈(Ta)을 이용할 수 있다. 또한, 전자선을 이용할 경우는, 레티클(R)을 이용하는 구성으로 해도 좋고, 레티클(R)을 이용하지 않고 직접 웨이퍼 위에 패턴을 형성하는 구성으로 해도 좋다. 또한, YAG 레이저나 반도체 레이저 등의 고주파 등을 이용해도 좋다.

투영 광학계(PL)로서는, 엑시머 레이저 등의 원자외선을 이용할 경우는 유리 재로로서 석영이나 형석 등의 원자외선을 투과하는 재료를 이용하고, F₂ 레이저나 X선을 이용할 경우는 반사 굴절계 또는 굴절계의 광학계로 하고[레티클(R)도 반사형 타입인 것을 사용하는], 또한 전자선을 이용할 경우에는 광학계로서 전자 렌즈 및 편향기로 이루어지는 전자 광학계를 이용하면 좋다. 또, 전자선이 통과하는 광로는, 진공 상태로 하는 것은 물론이다. 또한, 투영 광학계(PL)를 이용하는 일없이, 레티클(R)과 기판(W)을 밀접시켜서 레티클(R)의 패턴을 노광하는 프록시미티 노광 장치에도 적용 가능하다.

상기 실시 형태와 같이 기판 스테이지(WST)나 레티클 스테이지 장치(12)에 리니어 모터를 이용하는 경우에 있어서 에어 베어링을 이용한 에어 부상형에 한정되지 않으며, 로렌츠력을 이용한 자기 부상형을 이용해도 좋다. 또한, 각 스테이지(WST, 12)는, 가이드에 따라 이동하는 타입이라도 좋고, 가이드를 마련하지 않는 무 가이드 타입이라도 좋다.

기판 스테이지(WST)의 이동에 의해 발생하는 반력은, 일본국 특허 공개 평성 제8-166475호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥(대지)으로 도피시켜도 좋다. 또한, 레티클 스테이지(12)의 이동에 의해 발생하는 반력은, 일본국 특허 공개 평성 제8-330224호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥(대지)으로 도피시켜도 좋다.

이상과 같이, 본원 실시 형태의 노광 장치(10)는, 본원 특허 청구의 범위에 들게 된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록, 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 각각의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해지고, 노광 장치 전체적으로 각종 정밀도가 확보된다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 크린도 등이 관리된 크린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.

반도체 디바이스는, 도 12에 도시한 바와 같이 디바이스의 기능·성능 설계를 실행하는 스텝 201, 이 설계 스텝에 근거한 마스크(레티클)를 제작하는 스텝 202, 디바이스의 기재인 기판(웨이퍼)을 제조하는 스텝 203, 전술한 실시 형태의 노광 장치(10)에 의해 마스크의 패턴을 기판(웨이퍼)에 노광하는 웨이퍼 처리 스텝 204, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함) 205, 검사 스텝 206 등을 거쳐서 제조된다.

Claims

포위 부재 내에서 온도 조정용의 액체의 유로를 향해 배치되고, 적어도 일부가 상기 액체와 접하는 코일 유닛을 구비하는 리니어 모터에 있어서,

상기 코일 유닛은 코일 부재와, 해당 코일 부재를 덮어서 소정 형상으로 보유 지지하는 성형층과, 상기 액체에 대한 방액성(防液性)을 갖고 상기 성형층을 덮는 방액층(防液層)을 구비하는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 성형층은 상기 코일 부재를 둘러싸는 통 형상의 박판 부재를 갖는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 2 항에 있어서,

상기 박판 부재는 상기 코일 부재에 감합하는 통 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 2 항에 있어서,

상기 성형층과 상기 박판 부재는 같은 재질인 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 방액층과 상기 코일 부재와의 사이에 상기 성형층과는 별도로 마련된 박판 부재를 갖는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 코일 부재의 배선이 상기 코일 유닛으로부터 도출되는 도출부는, 상기 액체의 유로로부터 격리되어 마련되어 있는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 액체가 물인 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 성형층은 에폭시 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 방액층은 폴리우레탄 수지와 불소 수지와 실리콘 수지 중 적어도 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 방액층은 무기 산화물막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

리니어 모터.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 리니어 모터가 구동 장치로서 이용되는 것을 특징으로 하는

스테이지 장치.
마스크 스테이지에 보유 지지된 마스크의 패턴을 기판 스테이지에 보유 지지된 기판에 노광하는 노광 장치에 있어서,

제 11 항에 기재된 스테이지 장치가 상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지 중 적어도 어느 한쪽에 이용되고 있는 것을 특징으로 하는

노광 장치.