特許 6381877 リニアモータ、露光装置、デバイス製造方法、及びコイルユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6381877

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】リニアモータ、露光装置、デバイス製造方法、及びコイルユニット

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20180820BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   H02K41/03 A

   H02K9/19 A

【請求項の数】17

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-182931(P2013-182931)

(22)【出願日】2013年9月4日

(65)【公開番号】特開2015-50893(P2015-50893A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年8月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102901

【弁理士】

【氏名又は名称】立石 篤司

(72)【発明者】

【氏名】森本 樹

(72)【発明者】

【氏名】吉元 宏充

(72)【発明者】

【氏名】田中 幸次

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 彰浩

(72)【発明者】

【氏名】纐纈 雅之

【審査官】 田村 惠里加

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００６９４４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０２９９９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１７５４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２６３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４４１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５５６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０５３５５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ４１／００−４１／０６

Ｈ０２Ｋ ９／００−９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性体と、該磁性体に対向して設けられたコイルユニットとの電磁的相互作用により、前記磁性体と前記コイルユニットとの間に推力を発生するリニアモータであって、
前記コイルユニットは、
少なくとも第１面と第２面とを有し、前記第１面が前記磁性体に対向して配置される第１部材と、
前記第１部材の前記第２面側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第１コイル部と、
前記第１コイル部に対して前記第１部材とは反対側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第２コイル部と、
前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に設けられ、該第１及び第２コイル部を冷却する冷却部材と、
前記第１コイル部と前記第１部材との間に、前記第１コイル部と前記第１部材と隣接して設けられ、前記第１コイル部と前記第１部材との相互間の熱伝導を阻害する熱伝導阻害部と、を備え、
前記第１コイル部は冷却層を介さずに前記熱伝導阻害部と接触するリニアモータ。

【請求項2】

前記熱伝導阻害部は、空気を含む請求項１に記載のリニアモータ。

【請求項3】

前記第１部材と前記第１コイル部とが離間して配置され、前記第１部材と前記第１コイル部との間に空気層が設けられる請求項２に記載のリニアモータ。

【請求項4】

前記第１部材の前記第１面の温度を制御する温度制御系を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のリニアモータ。

【請求項5】

前記温度制御系は、前記第１部材に温度制御用冷媒を供給する請求項４に記載のリニアモータ。

【請求項6】

前記第１及び第２コイル部に含まれるコイルの空芯部内に前記温度制御用冷媒を通過させる流路が設けられる請求項５に記載のリニアモータ。

【請求項7】

前記第１及び前記第２コイル部は、前記第１部材の前記第２面に沿って配置された少なくとも１つの平面コイルを含む請求項１〜６のいずれか一項に記載のリニアモータ。

【請求項8】

前記コイルと前記冷却部材との間に熱伝導層が形成され、
前記コイルと前記冷却部材とは、前記熱伝導層を介して接触する請求項１〜７のいずれか一項に記載のリニアモータ。

【請求項9】

前記熱伝導層は、金属酸化物系のセラミックスの溶射により形成される請求項８に記載のリニアモータ。

【請求項10】

前記冷却部材に冷却用冷媒を供給する冷却系を更に備える請求項１〜９のいずれか一項に記載のリニアモータ。

【請求項11】

前記第２コイル部に含まれるコイルの空芯部内に前記冷却用冷媒を通過させる流路が設けられる請求項１０に記載のリニアモータ。

【請求項12】

前記第１及び第２コイル部に含まれるコイルを所定のベース部材に締結するための締結部材が前記コイルの空芯部を通過する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリニアモータ。

【請求項13】

前記ベース部には、前記第１及び第２コイル部に含まれる前記コイルの空芯部を形成する壁面に対してほぼ一定の隙間を介して挿通される挿通部材が一体的に設けられ、
前記第１部材は、前記挿通部材に固定される請求項１２に記載のリニアモータ。

【請求項14】

前記コイルユニットが固定子である請求項１〜１３のいずれか一項に記載のリニアモータ。

【請求項15】

所定の物体を保持する移動体に前記推力を作用させて移動させる請求項１〜１４のいずれか一項に記載のリニアモータと、
エネルギビームを用いて前記移動体に保持された前記物体に所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備えた露光装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。

【請求項17】

電磁アクチュエータ用のコイルユニットであって、
第１面と第２面とを有する第１部材と、
前記第１部材の前記第２面側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第１コイル部と、
前記第１コイル部に対して前記第１部材とは反対側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第２コイル部と、
前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に設けられ、該第１コイル部及び第２コイル部を冷却する冷却部材と、
前記第１コイル部と前記第１部材との間に、前記第１コイル部と前記第１部材と隣接して設けられ、前記第１コイル部と前記第１部材との相互間の熱伝導を阻害する熱伝導阻害部と、を備え、
前記第１コイル部は冷却層を介さずに前記熱伝導阻害部と接触するコイルユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リニアモータ、露光装置、デバイス製造方法、及びコイルユニットに係り、更に詳しくは、コイルの冷却システムを備えたリニアモータ、該リニアモータを含む露光装置、及び該露光装置を用いたデバイス製造方法、並びに電磁アクチュエータ用のコイルユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程で用いられる、例えばステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）において、露光対象物であるウエハ又はガラスプレート（以下、ウエハと総称する）の位置制御には、例えばリニアモータなどの電磁アクチュエータが用いられている。

【0003】

この種の投影露光装置で用いられる電磁アクチュエータとしては、通電に伴って発熱するコイルを冷却するための冷却システムを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

ここで、上記特許文献１に開示されるような平面モータでは、固定子（例えば、定盤が有するコイル）と可動子（例えば、ウエハステージが有する磁石）とを近接させて配置することが望ましい。しかし、上記特許文献１に開示されるコイル冷却システムでは、最上段のコイル上に冷却部材が載置されるため、コイルと磁石とを近接させて配置することが困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１３／０１６４６８７号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、磁性体と、該磁性体に対向して設けられたコイルユニットとの電磁的相互作用により、前記磁性体と前記コイルユニットとの間に推力を発生するリニアモータであって、前記コイルユニットは、少なくとも第１面と第２面とを有し、前記第１面が前記磁性体に対向して配置される第１部材と、前記第１部材の前記第２面側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第１コイル部と、前記第１コイル部に対して前記第１部材とは反対側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第２コイル部と、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に設けられ、該第１及び第２コイル部を冷却する冷却部材と、前記第１コイル部と前記第１部材との間に、前記第１コイル部と前記第１部材と隣接して設けられ、前記第１コイル部と前記第１部材との相互間の熱伝導を阻害する熱伝導阻害部と、を備え、前記第１コイル部は冷却層を介さずに前記熱伝導阻害部と接触するリニアモータである。

【0007】

ここで、本明細書において、リニアモータとは、電磁力（ローレンツ力）により、駆動対象物を所望の方向に対して実質的に平行に移動させることが可能な電磁アクチュエータを意味するものとする。すなわち、リニアモータには、１軸方向にのみ駆動力（推力）を発生する１軸リニアモータのみならず、所定平面内の互いに直交する２軸方向に駆動力を任意に発生可能な、いわゆる２自由度リニアモータ、あるいは互いに直交する３軸方向と該３軸それぞれの軸回り方向とに駆動力を任意に発生可能な、いわゆる６自由度平面モータなども含まれる。

【0008】

これによれば、第１及び第２コイル部が有するコイルが冷却部材により冷却される。また、第１部材と第１コイル部との間に設けられた熱伝導阻害部の断熱作用により、第１コイル部の熱の第１部材に対する伝達が抑制される。熱伝導阻害部は、第１コイル部と第１部材との相互間の熱伝導を阻害する簡単な構成であるので、磁性体とコイルユニットとを近接して配置することができる。

【0009】

本発明は、第２の観点からすると、所定の物体を保持する移動体に前記推力を作用させて移動させる本発明のリニアモータと、エネルギビームを用いて前記移動体に保持された前記物体に所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備えた露光装置である。

【0010】

本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。

【0011】

本発明は、第４の観点からすると、電磁アクチュエータ用のコイルユニットであって、第１面と第２面とを有する第１部材と、前記第１部材の前記第２面側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第１コイル部と、前記第１コイル部に対して前記第１部材とは反対側に設けられ、少なくとも１つのコイルを含む第２コイル部と、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に、前記第１コイル部と前記第１部材と隣接して設けられ、該第１コイル部及び第２コイル部を冷却する冷却部材と、前記第１コイル部と前記第１部材との間に設けられ、前記第１コイル部と前記第１部材との相互間の熱伝導を阻害する熱伝導阻害部と、を備え、前記第１コイル部は冷却層を介さずに前記熱伝導阻害部と接触するコイルユニットである。

【0012】

これによれば、第１及び第２コイル部が有するコイルが冷却部材により冷却される。また、第１部材と第１コイル部との間に設けられた熱伝導阻害部の断熱作用により、第１コイル部の熱の第１部材に対する伝達が抑制される。熱伝導阻害部は、第１コイル部と第１部材との相互間の熱伝導を阻害する簡単な構成であるので、コイルユニットを小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】図２（Ａ）は、図１の露光装置が有するステージ装置の平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ部拡大図である。

【図3】ステージ装置の定盤が有する複数のコイルユニットのうちのひとつを示す斜視図である。

【図4】コイルユニットの断面図である。

【図5】露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、一実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。

【0015】

図１には、一実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。露光装置１０は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系１６ｂが設けられており、以下においては、投影光学系１６ｂの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

【0016】

露光装置１０は、照明系１２、レチクルステージ１４、投影ユニット１６、ウエハステージ２４を含むステージ装置２０、及びこれらの制御系を備えている。ウエハステージ２４上には、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷが載置されている。

【0017】

照明系１２は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１２は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で設定（制限）されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ＩＬとしては、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。

【0018】

レチクルステージ１４は、パターン面（図１における−Ｚ側の面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲを、例えば真空吸着により保持している。レチクルステージ１４は、例えばＸＹ２自由度リニアモータ（不図示）を含むレチクルステージ駆動系４２（図１では不図示。図５参照）によって、走査方向（Ｙ軸方向）に所定のストロークで駆動可能、且つＸ軸、及びθｚ方向に微小駆動可能となっている。レチクルステージ１４のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）は、例えばレーザ干渉計システム（あるいはエンコーダシステム）を含むレチクル位置計測系４４を用いて、主制御装置４０（図１では不図示。図５参照）によって求められる。主制御装置４０は、上記レチクル位置計測系４４の出力に基づいて、レチクルステージ駆動系４２が有するＸＹ２自由度リニアモータを制御することによって、レチクルステージ１４のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転量を含む）を制御する。

【0019】

投影ユニット１６は、レチクルステージ１４の下方（−Ｚ側）に配置されている。投影ユニット１６は、鏡筒１６ａと、鏡筒１６ａ内に保持された投影光学系１６ｂと、を含む。投影光学系１６ｂとしては、例えば光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系１６ｂは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。

【0020】

このため、照明系１２からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系１６ｂの第１面（物体面）とパターン面とがほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系１６ｂを介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系１６ｂの第２面（像面）側に配置されるウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージ１４とウエハステージ２４との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲが走査方向に相対移動するとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷが走査方向に相対移動することで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では、照明系１２、及び投影光学系１６ｂによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

【0021】

ステージ装置２０は、ウエハステージ２４、及び定盤３０を含む。

【0022】

ウエハステージ２４は、箱形（直方体状）の部材から成り、上面に載置されたウエハＷを、例えば真空吸着により保持する。

【0023】

定盤３０は、平面視（＋Ｚ方向から見て）でＹ軸方向を長手方向とする矩形の板状部材（図２参照）であって、上面がＸＹ平面（水平面）にほぼ平行となるように、クリーンルームの床１００上で複数の支持装置２８により下方から支持されている。支持装置２８は、定盤３０の４隅部近傍を支持可能なように、例えば４つ設けられている。支持装置２８は、不図示の空気ばねなどを有し、定盤３０及び床１００（図１参照）相互間での振動の伝達を抑制する。

【0024】

定盤３０は、複数のコイルユニット５０を有している。コイルユニット５０は、平面視ほぼ正方形の箱形の部材から成る。本実施形態において、複数のコイルユニット５０には、ウエハステージ２４をＸ軸（及びＺ軸）方向に駆動するのに用いられるＸコイルユニットと、ウエハステージ２４をＹ軸（及びＺ軸）方向に駆動するのに用いられるＹコイルユニットと、が含まれる（ただし、特に説明する場合を除き、本明細書及び図面では、ＸコイルユニットとＹコイルユニットとを特に区別せずに説明する）。複数のコイルユニット５０それぞれは、個別に定盤本体部３２に対して、例えばボルト（図１では不図示）により着脱可能に固定されている。

【0025】

本実施形態において、複数のコイルユニット５０は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）から分かるように、ＸコイルユニットとＹコイルユニットとが、Ｘ軸、及びＹ軸方向に互いに隣接するように（マトリクス状に）規則的に（定盤本体部３２（図１参照）上に複数のコイルユニット５０を敷き詰めたように）配置されている。本実施形態において、コイルユニット５０は、Ｘ軸方向に配列された、例えば９台のコイルユニット５０から成るコイルユニット列が、Ｙ軸方向に、例えば１７列配置されることにより、合計で、例えば１５３台（９×１７）設けられている。なお、コイルユニット５０の数は、特に限定されず、例えば定盤３０の広さなどに応じて適宜変更が可能である。

【0026】

図１に戻り、上述したウエハステージ２４の内部であって、底面（定盤３０の上面に対向する面）側の領域には、複数の磁石ユニット２６が収納されている。ウエハステージ２４は、複数の磁石ユニット２６と、該磁石ユニット２６に対応するコイルユニット５０との間に電磁力（ローレンツ力）を発生させるムービングマグネットタイプの平面モータを含むウエハステージ駆動系４６（図１では不図示。図５参照）により、複数のコイルユニット５０それぞれの表面より形成されるＸＹ平面に平行なガイド面に沿って定盤３０（図１参照）上を移動する。

【0027】

平面モータとしては、例えば米国特許出願公開第２０１３／０１６４６８７号明細書などに開示されるような、上記ローレンツ力によりウエハステージ２４を定盤３０に対して６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向）に適宜駆動することが可能な、いわゆる６ＤＯＦ（degrees of freedom）駆動タイプの平面モータが用いられている。これにより、主制御装置４０（図１では不図示。図５参照）は、ウエハステージ駆動系４６を用いて、ウエハステージ２４を定盤３０上でＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に（ＸＹ平面に沿って）所定の長ストロークで駆動すること、ウエハステージ２４を定盤３０上に所定のクリアランスを介して浮上（磁気浮上）させること、並びに、ＸＹ平面に沿って移動するウエハステージ２４をピッチング、ヨーイング、及びローリング方向に適宜微少駆動することができる。

【0028】

ウエハステージ２４の６自由度方向の位置情報は、例えば２次元（あるいは３次元）エンコーダシステム、又は光干渉計システム（あるいはエンコーダシステムと光干渉計システムとを組み合わせたシステム）を含むウエハ位置計測系４８を用いて、主制御装置４０（図５参照）によって求められる。なお、ウエハ位置計測系４８の構成は、所望の分解能でウエハステージ２４の６ＤＯＦ方向の位置情報を求めることができれば、その構成は特に限定されない。

【0029】

次に、定盤３０が有するコイルユニット５０の構造について、図３及び図４を用いて説明する。図３には、複数のコイルユニット５０のうちのひとつが代表的に示されている。コイルユニット５０は、回路基板５２、ベースプレート５４、複数のコイル５６を含む下コイル部５８、冷却プレート６０、複数のコイル６２を含む上コイル部６４、恒温プレート６６などを有している。図３には、ウエハステージ２４（図１及び図２参照）をＹ軸（及びＺ軸）方向に駆動するのに用いられるＹコイルユニットが一例として示されている。該Ｙコイルユニットにおいて、下コイル部５８及び上コイル部６４が有する複数のコイル５６、６２は、Ｙ軸方向に平行に所定間隔で配列されている。なお、本実施形態のコイルユニット５０において、下コイル部５８及び上コイル部６４は、コイル５６、６２を、例えば３つ有しているが、下コイル部５８及び上コイル部６４が有するコイルの数は、特に限定されず、適宜変更が可能である。

【0030】

回路基板５２は、平面視ほぼ正方形の、いわゆるリジッドタイプのプリント回路板である。回路基板５２上には、例えば複数のコイル５６、６２それぞれに対する電力供給、信号伝達などに用いられる配線回路が形成されるとともに、スイッチ素子などの電気素子が実装されている。

【0031】

ベースプレート５４は、平面視ほぼ正方形の板状（あるいは箱形）の部材から成る。ベースプレート５４は、回路基板５２の上方（＋Ｚ側）に、該回路基板５２に対して所定の隙間（クリアランス、ギャップ）を介してほぼ平行に配置されている。ベースプレート５４の長さ方向（Ｘ軸方向）及び幅方向（Ｙ軸方向）の寸法それぞれは、上記回路基板５２とほぼ同じに設定されている。ベースプレート５４と回路基板５２とは、互いの四隅部近傍において、ネジ５３を介して相互に締結されている。ベースプレート５４は、例えばアルミナ（ＡＬ_２Ｏ_３）などの金属酸化物を原料とするセラミックスにより形成されている。

【0032】

ベースプレート５４の上面には、図４に示されるように、突起６８が形成されている。本実施形態において、突起６８は、下コイル部５８が有する、例えば３つのコイル５６、及び上コイル部６４が有する、例えば３つのコイル６２に対応して、Ｙ軸方向に所定間隔で、例えば３つ形成されている（図４では、ひとつのみ図示）。

【0033】

図３に戻り、複数（本実施形態では、例えば３つ）のコイル５６を含み、下コイル部５８は、ベースプレート５４の上面上に載置（ベースプレート５４と冷却プレート６０との間に配置）されている。コイル５６は、平面視でほぼ長方形（長円形）状の、いわゆる平面コイル（扁平コイル）である（図２（Ｂ）参照）。本実施形態のコイル５６は、図４に示されるように、例えば銅により形成された細長い帯状の導線線５６ａがＺ軸に平行な巻線軸（不図示）周りに数百回（例えば５００回程度）巻かれることにより形成される。導線線５６ａの内側を向いた面と外側を向いた面との間には、例えば合成樹脂材料により形成された絶縁層５６ｂが配置されている。なお、導線線５６ａを形成する材料は、銅に限られず、その他の導電性材料（例えばアルミニウムなど）を用いても良い。

【0034】

また、コイル５６の上面、及び下面それぞれには、コーティング膜５６ｃが形成されており、コイル５６の上面、及び下面それぞれが平坦になっている。コーティング膜５６ｃは、例えばアルミナなどの金属酸化物を原料とするセラミックスの溶射により形成される。これにより、コイル５６の上面と冷却プレート６０の下面との間に隙間が形成される（空気が介在する）ことが抑制され、コイル５６と冷却プレート６０との間で効率よく熱交換を行うことができる。これに対し、コイル５６は、断熱材５５（例えば発泡合成樹脂材により形成されたシート材）を介してベースプレート５４の上面に接着されており、コイル５６の発生する熱がベースプレート５４に伝達し難くなっている。また、コイル５６の外周面は、断熱材５７により被覆されており、コイル５６の発生する熱がコイルユニット５０の外部に放出されることが抑制される。

【0035】

コイル５６の空芯部内には、ベースプレート５４の突起６８が挿入されている。突起６８のＸＹ平面に平行な断面の形状は、コイル５６の空芯部内に突起６８が挿入された状態で、コイル５６の空芯部を形成する壁面と突起６８の外周面との間にほぼ一定な微小な隙間が形成されるように設定されている。また、コイル５６の空芯部を形成する壁面と突起６８の外周面との間には、接着剤６９が充填され、ウエハステージ２４（図１参照）を駆動する際にコイル５６に作用する駆動反力により、該コイル５６がコイルユニット５０内で移動する（ガタつく）ことが抑制される。

【0036】

図３に戻り、冷却プレート６０は、平面視ほぼ正方形の厚さの薄い板状の部材（薄肉プレート）から成る。冷却プレート６０の長さ方向及び幅方向の寸法それぞれは、ベースプレート５４とほぼ同じに設定されている。冷却プレート６０は、ベースプレート５４の上方（＋Ｚ側）に、該ベースプレート５４に対して所定の隙間を介してほぼ平行に配置され、下コイル部５８が有する複数のコイル５６上に載置されている。上述したように、複数のコイル５６の上面と冷却プレート６０の下面とは、実質的に密着している（図４参照）。

【0037】

冷却プレート６０は、例えばアルミナ（ＡＬ_２Ｏ_３）などの金属酸化物を原料とするセラミックスにより形成されている。冷却プレート６０には、図４に示されるように、突起６８に対応して貫通孔６０ａが形成されている。本実施形態において、貫通孔６０ａは、例えば３つの突起６８に対応して、例えば３つ形成されている（図４ではひとつのみ図示）。貫通孔６０ａには、対応する突起６８が挿通されている。突起６８の外周面と貫通孔６０ａを形成する壁面との間の間には、ほぼ一定間隔の微小な隙間が形成され、該隙間には、接着剤６９が充填されている。

【0038】

図３に戻り、複数（本実施形態では、例えば３つ）のコイル６２を含み、上コイル部６４は、冷却プレート６０の上面上に載置（冷却プレート６０と恒温プレート６６の間に配置）されている。コイル６２の構成は、上記コイル５６と実質的に同じである。すなわち、コイル６２は、図４に示されるように、絶縁層６２ｂを介して所定の巻線軸（不図示）周りに数百回巻かれた導線線６２ａにより形成され、上面及び下面それぞれにコーティング膜６２ｃが形成されている。コイル６２の下面は、コーティング膜６２ｃを介して冷却プレート６０の上面に実質的に密着している。また、コイル６２の空芯部には、突起６８が微小な隙間を介して挿通され、該隙間には、接着剤６９が充填されている。また、コイル６２の外周面は、断熱材６３により被覆されている。

【0039】

ここで、冷却プレート６０を用いた複数のコイル５６、６２の冷却系の構造について説明する。冷却プレート６０には、複数のコイル５６、６２を冷却するための冷媒（以下、「冷却用冷媒」と称して説明する）が供給される。冷却用冷媒としては、例えば水、フロリナート（登録商標）などを用いることができる。冷却用冷媒は、図１に示されるように、定盤３０の下方に配置された冷媒循環装置１８から定盤３０に供給され、該定盤３０内に配置された不図示の分岐管（マニホールド）を介して複数のコイルユニット５０それぞれに分配される。コイルユニット５０に供給された冷却用冷媒は、図４に示されるように、ベースプレート５４（突起６８）内に形成された供給用管路７０ａを介して冷却プレート６０に供給（案内）される。冷却プレート６０内には、該冷却プレート６０内のほぼ全体に渡って冷却用冷媒が行き渡るように、冷却プレート６０内のほぼ全体にわたって管路７２（いわゆるマイクロチャンネル）が形成されている。管路７２は、冷却プレート６０を形成する際に、例えばロールコンパクション法などの公知の製法により形成することができる。

【0040】

また、突起６８の内部には、冷却プレート６０から冷却用冷媒を回収するための回収用管路７０ｂが形成されている。また、それぞれ不図示であるが、突起６８の外周面には、上記供給用管路７０ａから冷却用冷媒を冷却プレート６０に吐出するための開口部を含む吐出ポート部、及び回収用管路７０ｂを介して冷却用冷媒を冷却プレート６０から回収するための開口部を含む回収ポート部が設けられるとともに、冷却プレート６０の上記貫通孔６０ａを形成する壁面には、吐出ポート部から吐出された冷却用冷媒を冷却プレート６０内に導入するための開口部を含む導入ポート部、及び冷却プレート６０内から冷却用冷媒を突起６８（ベースプレート５４）に戻すための開口部を含むリターンポート部が設けられている。突起６８の外周面と冷却プレート６０の貫通孔６０ａを形成する壁面との間には、例えばＯリングなどのシール材（不図示）が複数配置され、冷却プレート６０の貫通孔６０ａ内に突起６８が挿入された状態で、上記吐出ポート部と導入ポート部とがシール材を介して連通し、且つ上記リターンポート部と回収ポート部とが別のシール材を介して連通する。

【0041】

コイルユニット５０は、コイル５６、６２の近傍の温度を計測するためのコイル温度センサ群８０ａ（図４では不図示。図５参照）を有している。主制御装置４０（図５参照）は、該コイル温度センサ群８０ａの出力に基づいて、通電に伴い発熱するコイル５６の温度が所望の範囲内となるように、冷媒循環装置１８（図５参照）から冷却プレート６０に供給される冷却用冷媒の流量を制御する。なお、冷却プレート６０内に形成される冷却用冷媒を通過させるための管路７２は、１系統であっても良いし、複数系統が並列的に形成されていても良い。

【0042】

図３に戻り、恒温プレート６６は、平面視ほぼ正方形の板状の部材から成る。恒温プレート６６の長さ方向及び幅方向の寸法それぞれは、上記冷却プレート６０とほぼ同じに設定されているが、厚みは、上記冷却プレート６０よりも薄い。恒温プレート６６は、冷却プレート６０の上方（＋Ｚ側）に、該冷却プレート６０に対して所定の隙間を介してほぼ平行に配置されている。恒温プレート６６は、図４に示されるように、前述したベースプレート５４の突起６８上に載置されている。

【0043】

恒温プレート６６には段付きの貫通孔６６ａ、突起６８には、貫通孔６８ａがそれぞれ形成されており、該貫通孔６６ａ、６８ａには、通しボルト７４が挿通されている。通しボルト７４の先端は、図４では不図示であるが、回路基板５２（図３参照）に形成された貫通孔（不図示）を通過して定盤３０の定盤本体部３２（それぞれ図１参照）に螺合している。これにより、コイルユニット５０全体が定盤本体部３２に一体的に（且つ着脱可能に）固定される。なお、図４では、通しボルト７４は、１本のみ図示されているが、実際には、図３に示されるように、複数本用いられ、恒温プレート６６、ベースプレート５４、及び回路基板５２には、複数の通しボルト７４に対応して該貫通孔６６ａ、６８ａ（図４参照）が複数形成されている。

【0044】

恒温プレート６６には、該恒温プレート６６の上面の温度を制御するための冷媒（以下、「温度制御用冷媒」と称する）が供給される。冷媒としては、例えば水、フロリナート（登録商標）などを用いることができる。温度制御用冷媒は、図１に示されるように、冷媒循環装置１８から上記冷却用冷媒とは別に定盤３０に供給され、該定盤３０内に配置された不図示の分岐管（マニホールド）を介して複数のコイルユニット５０それぞれに分配される。コイルユニット５０に供給された温度制御用冷媒は、図４に示されるように、ベースプレート５４（突起６８）内に形成された供給用管路７６ａを介して恒温プレート６６に案内される。恒温プレート６６内には、該恒温プレート６６内のほぼ全体に渡って温度制御用冷媒が行き渡るように、恒温プレート６６内のほぼ全体にわたって管路７８（いわゆるマイクロチャンネル）が形成されている。管路７８は、恒温プレート６６を形成する際に、例えばロールコンパクション法などの公知の製法により形成することができる。

【0045】

また、突起６８の内部には、恒温プレート６６から温度制御用冷媒を回収するための回収用管路７６ｂが形成されている。また、図４ではそれぞれ不図示であるが、突起６８の上面には、上記供給用管路７６ａから温度制御用冷媒を恒温プレート６６に吐出するための開口部を含む吐出ポート部、及び回収用管路７６ｂを介して温度制御用冷媒を恒温プレート６６から回収するための開口部を含む回収ポート部が設けられるとともに、恒温プレート６６の下面には、吐出ポート部から吐出された温度制御用冷媒を恒温プレート６６内に導入するための開口部を含む導入ポート部、及び恒温プレート６６内から温度制御用冷媒を突起６８（ベースプレート５４）に戻すための開口部を含むリターンポート部が設けられている。突起６８の上面と恒温プレート６６の下面との間には、例えばＯリングなどのシール材（不図示）が複数配置され、突起６８上に恒温プレート６６が載置された状態で、上記吐出ポート部と導入ポート部とがシール材を介して連通し、且つ上記リターンポート部と回収ポート部とが別のシール材を介して連通する。

【0046】

コイルユニット５０は、恒温プレート６６の表面近傍の温度を計測するための表面温度センサ群８０ｂ（図４では不図示。図５参照）を有している。主制御装置４０（図５参照）は、該表面温度センサ群８０ｂの出力に基づいて、恒温プレート６６の表面近傍の温度が一定（恒温状態）となるように、冷媒循環装置１８（図５参照）から恒温プレート６６に供給される温度制御用冷媒の流量を制御する。なお、恒温プレート６６内に形成される温度制御用冷媒を通過させるための管路７８は、１系統であっても良いし、複数系統が並列的に形成されていても良い。

【0047】

ここで、上コイル部６４が有する複数のコイル６２それぞれの上面と、恒温プレート６６の下面との間には隙間８２（以下、空気層８２とも称する）が形成されている。これにより、上コイル部６４から発生する熱が恒温プレート６６に伝達することが阻害され、恒温プレート６６の温度上昇が抑制される。

【0048】

図５には、露光装置１０（図１参照）の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置４０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置４０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置１０の構成各部を統括制御する。

【0049】

上記のように構成された露光装置１０（図１参照）では、まず、レチクルＲ及びウエハＷが、それぞれレチクルステージ１４及びウエハステージ２４上にロードされ、レチクルアライメント及びベースライン計測、並びにウエハアライメント（例えばＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等）などの所定の準備作業が行われる。その後、主制御装置４０の管理の下、ウエハＷの第１番目のショット領域に対する露光のための加速開始位置にウエハステージ２４が駆動されるとともに、レチクルＲの位置が加速開始位置となるように、レチクルステージ１４が駆動される。そして、レチクルステージ１４と、ウエハステージ２４とがＹ軸方向に沿って同期駆動されることで、ウエハＷ上の第１番目のショット領域に対する露光が行われる。以後、レチクル上のすべてのショット領域に対する露光が行われることで、ウエハＷの露光が完了する。

【0050】

以上説明した本実施形態によれば、上コイル部６４の有する複数のコイル６２それぞれと、恒温プレート６６との間に空気層８２が形成されているので、コイル６２が発生する熱が恒温プレート６６に伝達し難い。従って、恒温プレート６６を用いた定盤３０の表面の温度制御を容易に行うことができる。また、上コイル部６４の有する複数のコイル６２それぞれと、恒温プレート６６との間に空気層８２を形成した簡単な構成であるので、コイルユニット５０と磁石ユニット２６とが過度に離間することが抑制される。

【0051】

また、コイル５６、６２それぞれの上面及び下面にコーティング膜５６ｃ、６２ｃが形成されているので、コイル５６、６２の厚みを均一化することができ、コイル５６、６２の冷却プレート６０に対する密着度を向上させるとことができる。また、コイル５６、６２の上下面の電気的な絶縁性を確保することができる。また、コイル５６、６２の機械的な剛性（例えば、捻れ剛性）が向上する。

【0052】

また、下コイル部５８と上コイル部６４との間に冷却プレート６０が配置されているので、簡単な構成でコイル５６、６２を効率良く冷却することができる。また、冷却プレート６０は、熱伝導性に優れるアルミナセラミックスにより形成されているので、冷却用冷媒とコイル５６、６２との熱交換を効率良く行うことができる。また、冷却プレート６０は、非導電体であるアルミナセラミックスにより形成されているので、コイル５６、６２に対し電気的に絶縁されている。従って、コイル５６、６２と冷却プレート６０とを密着させることができる。さらに、冷却プレート６０、及び恒温プレート６６は、非磁性体であるアルミナセラミックスにより形成されているので、コイル５６、６２に通電にしても、磁気吸引力が作用しない。また、コイル５６、６２が発生する磁場の減衰が抑制される。

【0053】

また、冷却プレート６０自体が冷却用冷媒の流路を構成しているので、コイルユニット５０を薄型化できる。同様に、恒温プレート６６自体が温度制御用冷媒の流路を構成しているので、コイルユニット５０を薄型化できる。

【0054】

また、冷却用冷媒を通過させる供給用管路７０ａ（及び回収用管路７０ｂ）、並びに温度制御用冷媒を通過させる供給用管路７６ａ（及び回収用管路７６ｂ）それぞれが、突起６８内（すなわち、コイル５６、６２の空芯部内のスペース）に形成されているので、冷却用冷媒、及び温度制御用冷媒が、コイル５６、６２の熱の影響を受け難い。また、冷却用冷媒、及び温度制御用冷媒を通過させるための流路を、仮に隣接するコイル間に配置する場合に比べ、コイルユニット５０を小型化すること（あるいは、コイルユニット５０のサイズが同じである場合により大型のコイルを用いること）ができる。

【0055】

また、コイルユニット５０を定盤本体部３２（図１参照）に固定するための通しボルト７４が、突起６８（ベースプレート５４）内に挿通されるので、スペース効率が良く、仮に隣接するコイル間に通しボルト７４を通過させる場合に比べ、コイルユニット５０を小型化すること（あるいは、コイルユニット５０のサイズが同じである場合により大型のコイルを用いること）ができる。

【0056】

なお、上記実施形態の露光装置１０の構成は、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態において、上コイル部６４と恒温プレート６６との間には、空気層８２（隙間）が形成され、該空気層８２の作用により、上コイル部６４と恒温プレート６６との相互間の熱伝導が阻害されたが、これに限られず、該熱伝導を阻害することができれば、上コイル部６４と恒温プレート６６との間に、例えば発泡合成樹脂材（いわゆる断熱材）を介在させても良い。また、上コイル部６４と恒温プレート６６との間に真空層を形成しても良い。

【0057】

また、上記実施形態において、ベースプレート５４、冷却プレート６０、及び恒温プレート６６は、アルミナを原料とするセラミックスにより形成されたが、これらの各部材を形成する材料の種類は、特に限定されず、例えばジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムなど（あるいはこれらの複合物）を原料とするセラミックスにより形成されても良い。また、ベースプレート５４、冷却プレート６０、及び恒温プレート６６は、セラミックスに限られず、チタン合金、アルミニウム合金などの金属材料、あるいは合成樹脂材料により形成されても良い。ただし、ベースプレート５４、冷却プレート６０、及び恒温プレート６６は、熱伝導性に優れ、非導体であり、かつ非磁性体である材料を用いて形成することが好ましい。

【0058】

また、冷却プレート６０、及び恒温プレート６６内の管路７２、７６は、例えば焼成前の板状部材に機械的加工、レーザ加工などにより形成しても良い。また、少なくとも一方に溝が形成された２枚のセラミックス板を貼り合わせて形成しても良い。

【0059】

また、上記実施形態のコイルユニット５０は、上コイル部６４と下コイル部５８との２段構造であったが、これに限られず３段以上の構造であっても良い。この場合、冷却プレート６０を上下に重なるコイル部間に追加的に挿入すると良い。

【0060】

また、平面モータを構成するコイルユニットとしては、国際公開第２０１３／０７０５６８号に開示されるように、互いに直交する方向に延びるコイル（Ｘコイル及びＹコイル）を含んでいても良い。また、コイルは、平面視でほぼ正方形であっても良い。また、上記実施形態のコイル５６、６２は、帯状の導電線（ストリップ）により構成されたが、これに限られず、断面円形の導電線が用いられても良い。

【0061】

また、上記実施形態では、ウエハステージ２４を水平面に沿って駆動する平面モータのコイルユニット５０について説明したが、これに限られず、例えばＸＹ平面内の１軸方向にのみに推力を発生する１軸リニアモータのコイルユニットに上記実施形態のコイルユニット５０の構成を適用しても良い。また、リニアモータとしては、ムービングマグネットタイプに限られず、ムービングコイルタイプであっても良い。

【0062】

また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、照明光ＩＬの波長は、１００ｎｍ以上の光に限られず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良く、例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置にも上記実施形態を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。

【0063】

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系１６ｂは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

【0064】

また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。

【0065】

また、上記実施形態では、定盤３０上にひとつのウエハステージ２４が配置されたステージ装置２０について説明したが、定盤３０上に配置される移動体の数、種類は、適宜変更が可能であり、例えば米国特許出願公開第２０１０／００６６９９２号明細書に開示されるような、ウエハステージを２つ備えたステージ装置、あるいは米国特許出願公開第２００９／０２６８１７８号明細書に開示されるようなウエハステージと、計測ステージとを備えるステージ装置にも、上記実施形態は適用できる。

【0066】

また、例えば米国特許第８，００４，６５０号明細書に開示されるような、投影光学系と露光対象物体（例えばウエハ）との間に液体（例えば純水）を満たした状態で露光動作を行う、いわゆる液浸露光装置にも上記実施形態は適用することができる。

【0067】

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも上記実施形態は適用することができる。

【0068】

また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。

【0069】

また、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

【0070】

また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。

【0071】

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態に係る露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

【産業上の利用可能性】

【0072】

以上説明したように、本発明のリニアモータは、可動子と固定子とを相対移動させるのに適している。また、本発明の露光装置は、物体に所定のパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。また、本発明のコイルユニットは、電磁アクチュエータに用いるのに適している。

【符号の説明】

【0073】

１０…露光装置、２０…ステージ装置、２４…ウエハステージ、２６…磁石ユニット、３０…定盤、４０…主制御装置、５０…コイルユニット、５４…ベースプレート、５６…コイル、６０…冷却プレート、６２…コイル、６６…恒温プレート、８２…空気層、Ｗ…ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】