JP2006287014A - 位置決め装置およびリニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 リニアモータ表面を冷媒温調しても、冷媒が上流側と下流側で温度差を生じ、これが干渉計測長器の計測光路上の空気揺らぎを起こし、干渉計測長器による位置計測誤差の原因となって、位置決め精度を低下させる。干渉計測長器の計測誤差を低減させ位置決め精度の向上を図る。
【解決手段】 リニアモータ５、６表面にフィルム状の面状発熱体１１を貼り付け、発熱体の発熱量を調整することで、リニアモータ表面の温度変化が生じないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体露光装置や形状計測装置や高精度加工機等のＸＹテーブルのような精密位置決め装置およびこのような位置決め装置に用いて好適なリニアモータに関し、特に位置決め装置における位置決め対象物を駆動する装置から発生する熱が干渉計測長器へ与える影響を抑制するための温調構造に関する。

近年、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装置として、いわゆるリニアモータが使用されている。リニアモータは、原理の違いよりローレンス型やパルスモータ型、誘導型など様々なものがあるが、電磁力により対象物に対して直接、直線的な運動（往復運動）を与える駆動装置の総称である。また、最近では複数のリニアモータの直線運動の組み合わせで２次元以上の運動を実現する代わりに、ひとつのリニアモータが２次元以上の運動を実現できる、いわゆる平面モータの開発も進んでいる。

いずれにしても、リニアモータも電磁アクチュエータである以上、駆動力発生のためにコイルに電流を流すと、コイル自身の内部抵抗に相当する発熱が生じる。これにより、コイル周辺の温度上昇を招き、リニアモータはもとより、周辺の構造体温度の変化が生じ熱膨張により変形をもたらす。エンコーダーのリニアスケールや干渉計測長器の反射ミラーなど位置決め基準に関係する部材であれば、当然これにより位置決め精度を悪化させることになる。

また、位置決め対象の位置計測にレーザ干渉計などの干渉計測長器を用いる場合、このような発熱体に起因する干渉計光軸（計測光路）周辺の温度ムラがレーザ光軸周辺の空気ゆらぎを発生させ、位置計測誤差が生じてしまう。構造体の熱変形であれば、測長誤差もある程度予測でき、変化も割合遅いので計測誤差の補償がしやすいが、空気ゆらぎに起因するレーザ干渉計の計測誤差は、熱変形に比べると変化も早く、予測が非常に困難であるため、補償技術が確立されていない。そのため、現状では特にレーザ干渉計光軸周辺の空気ゆらぎを発生させないように空間の設計が慎重に行われており、空調設計とともに発熱体に起因する温度ムラの抑制が非常に重要な課題となっている。

露光装置で使用されるリニアモータは、これらの事情に鑑みて図７のようにリニアモータの発熱体であるコイル７０１をジャケット（７０４、７０５）で覆う構造になっており、コイル７０１とジャケット（７０４、７０５）の隙間７０６に不活性冷媒や純水などの冷媒を流すことでコイル７０１から発生する熱を回収していた（特許文献１）。これにより、コイルを内部にもつジャケット表面が温調され、周辺構造体に熱を伝えないことはもちろん、干渉計光路近傍にリニアモータを配置してもジャケット表面の温度ムラが抑えられており空気ゆらぎの発生が少ない。図７において、７０２は磁気回路を構成する２つのヨーク、７０３は各ヨーク７０２に固定され異なる磁極同士が互いに対向して配置された永久磁石である。７０４はコイル７０１を挟んで配されたシート、７０５は２枚のシート７０４を支持するフレームであり、該シート７０４とフレーム５によって、コイル７０１を内包するジャケットを構成している。シート７０４とフレーム７０５とは接着剤やボルトなどで固定され接合されている。７０６は該ジャケットの内部空間、７０７はコイル７０１をジャケットに固定している固定具、７０８は補強部材である。

しかし、さらなる露光精度向上、つまりはステージの位置決め精度の向上が望まれており、これまで以上にレーザ干渉計の測長誤差を抑える必要が生じてきている。特に補償の難しい空気ゆらぎに起因する測長誤差はさらに抑制する必要があり、干渉計光軸周辺部材に対する表面温度の温調精度への要求は高まっている。つまり、従来技術のように、発熱体の熱を循環する冷媒によって回収するシステムにおいては、ジャケットに流入する冷媒温度を高精度に温調したとしても、発熱体によって冷媒に熱が伝わると冷媒温度は上昇してしまうため、ジャケットから流出する冷媒温度は、必ず流入温度より高くなる。そのため、ジャケットの上流側は光軸周辺の空気温度に合わせられるが、下流側に向うに従って空気温度より高くなることが避けられない。さらに、コイルの発熱は駆動状態によって変化するため、下流の冷媒温度つまりはジャケットの下流側表面の温度が変動する。そのため、空気ゆらぎを少しでも抑制するために、ジャケット周辺温度を計測し、冷却量を適時変化させることも提案されている（特許文献２）が、ジャケットの上流・下流間での温度ムラ発生は原理的に避けることができず、空気ゆらぎを抑制するにも限界がある。

そのため、これまでのジャケット構造のリニアモータに対して断熱効果を付加した構造も提案されている（特許文献３、特許文献４）。図８に特許文献３で提案されている１軸リニアモータの構造を示し、また図９に特許文献４で提案されている平面モータの構造を示す。
図８では、特許文献１に記載されているリニアモータジャケット構造に対してさらに外側に新しい流路８０８を設けて、そこに別の温調冷媒を流すことで、ジャケット（７０４、７０５、８０７）の表面の温度ムラをなくす工夫をしている。つまり、２重ジャケット構造にして内側流路７０６を流れる冷媒がコイル７０１から熱回収することによって生じる上流・下流の温度差がジャケット表面に転写されないよう、外側流路８０８を流れる冷媒で温度ムラをなくす構成となっている。

また、図９は、平面モータにジャケット構造を適用した例であり、コイル９３８で発生した熱は流路（９６５ａ、９６６、９４２）を流れる冷媒によって熱回収され、当然上流・下流での温度ムラが生じるが、リニアモータジャケットにおける干渉計光軸が通る反射ミラー９２７Ｘ、９２７Ｙが配置される側の表面に、この温度ムラが転写されないよう、真空断熱室９４１が構成されている。これにより真空断熱の効果で、特許文献１記載のリニアモータに比べ、コイル９３８からジャケット表面への熱伝導を極限まで抑制し、ジャケット表面温度のムラの抑制を試みている。
特許第３２７８３８０号 特許第２９９４２０３号 特開２０００−１１４０３４号公報 特開２０００−０３２７３３号公報

しかし図８の構成では、外側流路８０８を構成したことで、磁石７０３とコイル７０１との隙間が図７の構成に比べて大幅に大きくなり、つまりは磁気ギャップが大きくなることによりリニアモータの効率が落ち、結局同程度の推力を確保するためには図７の構成よりも大きく発熱が増えてしまうという課題がある。また、図９の構成では、確かに真空断熱の効果によりコイル９３８からジャケット表面部材９３６への伝熱は抑制されるが、コイル９３８で発生した熱がコイル支持部材９４３および変形防止部材９３９を伝わってジャケット表面部材９３６に伝わってしまい、コイル温度が高くなる場合、ジャケット表面部材９３６の中でも変形防止部材９３９周辺だけ温度が高くなってしまう。ジャケット表面部材９３６の肉厚を厚くすることで剛性を確保し、変形防止部材９３９をなくす、もしくは大幅に減らすことも可能であるが、その場合も磁石（不図示）とコイル９３８との隙間が大きくなり、リニアモータの効率が大幅に悪化してしまう。

以上、開示されているリニアモータジャケット表面の温度ムラを抑制するための構成を述べてきたが、いずれも温度精度に限界がある、構成が非常に複雑になる、もしくはリニアモータの効率を犠牲にしてしまうなどの課題があり実用的でない。
本発明は、レーザ干渉計の測長に影響を与える空気ゆらぎを最小限に抑えるための、構成がシンプルでかつリニアモータ表面の温度ムラを抑制できる温調構成を構築することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明の位置決め装置は、位置決め対象物の位置を干渉計測長器で計測する位置決め装置において、当該位置決め装置における発熱部分の熱を冷媒を用いて回収する冷却装置が設けられた温調部材を備え、かつ少なくとも前記発熱部分と前記干渉計測長器の光路との間に発熱体が配設されていることを特徴とする。

本発明において、前記発熱体は、少なくとも温調部材の干渉計測長器の光軸（計測光路）に面する略表面に設けた場合に、より効果的である。また、発熱体は、面状の発熱体であることが表面温度の均一化の観点より望ましい。また、発熱体は、樹脂材または真空断熱材を介して前記温調部材に貼り付けると、発熱体から発生する熱が冷媒へ伝わるのを抑制でき、より効果的な温調を行うことができる。また、前記冷媒温度を前記干渉計測長器計の光軸近傍の空気温度よりも低い温度に設定すれば、前記発熱部分の発熱量変化が生じても前記発熱体の発熱量を制御することで、温調部材の表面温度を光軸付近の空気温度に調整することが可能である。さらに、前記発熱体は、温調部材の表面に複数設け、温調部材の温度分布に対応させて領域ごとに独立に発熱量を制御することで、温調部材表面の温度分布を抑えることが可能になる。
前記温調部材の少なくとも干渉計測長器の光軸に面する略表面の温度を計測する温度計測装置を設け、該温度計測装置の出力をもとに前記発熱体の発熱量を制御することで、温調部材の温度を設定温度に対して一定に調整することが可能となる。

本発明において、前記発熱部分は、例えば前記位置決め対象物を移動させるためのリニアモータのコイルである。その場合、前記温調部材は、少なくとも一部を前記リニアモータの固定子と可動子との間に配置する。また、前記温調部材は、前記コイルを包囲して該リニアモータの固定子または可動子の一部を構成するジャケットであってもよい。前記発熱体は、前記ジャケット表面に配置する。特に、前記ジャケットの、前記干渉計測長器の計測光路に面する面に前記発熱体を配設することが好ましい。前記発熱体は、前記リニアモータの固定子または可動子の表面に設け、あるいは前記リニアモータのコイルと磁石との間に配置することもできる。また、前記発熱体は、前記ジャケットの少なくとも表面を導電体で構成し、該導電体に通電することで該導電体を前記発熱体として用いるようにしてもよい。

本発明の制御系としては、前記リニアモータの駆動制御を行う駆動制御装置と、該駆動制御装置からの出力から前記温調部材の温度変化を予測する演算装置とを有し、前記演算装置からの出力に基づいて前記発熱体の発熱量を制御するものが好ましい。この構成によれば、前記発熱体をフィードフォワード制御でき、時間応答が改善される、また、温度センサがなくてもある程度温調部材の表面温度を調整することが可能である。さらに、本発明はいわゆる平面モータに適用すると効果が大きい。

本発明のリニアモータは、コイルと、該コイルを包囲し内部空間に冷媒が供給されるジャケットと、該冷媒を温調する温調手段とを有するリニアモータにおいて、前記ジャケットの外面の少なくとも一つに発熱体を配設したことを特徴とする。前記ジャケットは、例えば樹脂材もしくは真空断熱材製である。または、前記ジャケットの少なくとも表面を導電体とし、該導電体に通電することで該導電体を前記発熱体として用いてもよい。

本発明によれば、発熱部分と干渉計光軸との間に、温調部材と発熱体とを配設するという簡易な構成により、干渉計の計測光路の温度ムラを抑制でき、干渉計の測長に影響を与える空気ゆらぎを最小限に抑えることができる。これにより、より高精度ない値決めが可能となる。
特に、発熱部分が位置決め対象物を移動させるためのリニアモータのコイルであり、そのコイルをジャケットで包囲して内部に冷媒を流すことにより冷却する場合、ジャケット表面にフィルム状の面状ヒータを貼り付け温度調整することで、モータの効率を落とすことなく、近傍に配置している干渉計光路上の空気ゆらぎをより一層抑えることが可能になる。これにより、位置計測誤差を抑制し、位置決め精度の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
図１を用いて、第１の実施例について説明する。図１はリニアモータと位置計測用の干渉計測長器で構成された位置決め装置を示す。本実施例は、位置決めを行う対象物の位置をレーザ干渉計で計測する位置決め装置において、該位置決め装置は発熱部分と該発熱部分から生じる熱を冷媒を用いて回収する冷却装置が設けられた温調部材とを有し、該温調部材は前記レーザ干渉計の光軸近傍に配置されていて、かつ前記温調部材表面に対して発熱体を設けたものである。

図１において、位置決め対象１は、定盤２に対して静圧軸受３で浮上させられるとともに定盤２にガイドされており、紙面左右方向に移動が可能である。干渉計４からの出力に基づいてリニアモータ固定子５内のコイル５ａに適当な電流を流すことによって、位置決め対象１は所定の位置に移動が可能である。コイル５ａで発生する発熱を回収するため、温調冷媒循環装置１０が備え付けられ、設定温度（通常は位置決め対象１周辺の空気温度と同じに設定）に保たれた冷媒（純水や不活性冷媒等）８をコイル５に直接もしくは伝熱部材（不図示）を介して接するように循環させている。

リニアモータの構造は図２に詳細に示してある。可動子６は磁石６ａを適当な配列に並べることで磁気回路を形成するように構成されている。それに対し固定子５はコイル５ａをその磁気回路に対応するように位置決め固定するとともに、コイル５ａ全体を覆うようにジャケット７を構成している。つまり、コイル５ａは密閉された容器に位置決め固定されている状態である。図２の場合、ジャケット７の右側から冷媒８を流入させ、ジャケット７内を冷媒８が流れながらコイル５ａに直接冷媒８が接する形で各コイル５ａの熱を奪っている。その後冷媒８はジャケット７左側から流出して、温調冷媒循環装置１０にて温度上昇した冷媒温度を設定温度に戻して再度循環させている。

ここで、重要なのが、冷媒８によってコイル５ａの熱はこの温調システムによって熱の影響が出ない部分で処理することができるが、冷媒８はコイル５ａの熱を奪って温度上昇する特質より、当然ながら上流側（図中右側の冷媒流入口）と下流側（図中左側の冷媒流出口）との温度差が生じてしまう。勿論、冷媒流量を増やすことで冷媒８の温度上昇を抑えることができるが、冷媒流量を増やすと、圧損が増えるためジャケット７の耐圧が厳しくなったり、冷媒８が流れることによって生じる振動が位置決め装置全体へ影響を与えたりすることより、闇雲に冷媒流量を増やすことも難しくなっている。

ジャケット７表面と周辺空気の温度差があると微小な空気ゆらぎが生じ、空気の密度差が部分的に生じることになる。干渉計４による位置計測は、光学的な距離つまりは実距離と光路４ａ上の屈折率の積を計測するため、光路４ａ上の空気密度（つまりは屈折率）を部分的にでも変化させることは計測距離を変化させることと等価である。そのため、図１のように、ジャケット７の表面近傍に干渉計４の光軸（計測光路）４ａがある場合、ジャケット７の上流側（図中右側）ではジャケット表面と周辺空気との温度差はほとんど無いが、下流側（図中左側）に向うに従って温度差が生じることになり、干渉計光路４ａ上の空気ゆらぎを生じさせてしまう。実際には、位置決め対象１が頻繁に左右に動くような駆動をしている場合は、一部分でも空気ゆらぎが生じている箇所があると、可動子６の移動によりその空気ゆらぎがかき乱されることにより、光路４ａ上の全体が影響を受けさらに大きな計測誤差を生じる可能性がある。

そのため、本実施例では冷媒８の上流側と下流側との温度差が原理的に避けられない課題に対して、ジャケット表面にフィルムヒータ１１を貼り付けることで対処している。つまり肉厚の薄いフィルム状の面状発熱体１１をジャケット７表面に、冷媒８の流路に沿って上流側から下流側へいくつかの領域に分割して貼り付けている。フィルムヒータ１１は、１ｍｍ程度以下の肉厚のものが一般的であり、用途によっては０．２ｍｍ以下のものも少数ながら市販されている。本実施例では、この薄さを最大限に活用したものである。

つまり、リニアモータの原理上、モータの効率を向上させるためにできるだけ磁石表面とコイル表面を近づけたいという設計要望があるのに対して、ジャケット表面温度の変化を抑える熱の立場からは磁石とコイルの間に断熱部材をなるべく構成したいという設計要望がある。従来は、レーザ干渉計で位置計測をする場合、計測精度を重視して、上記従来技術で述べたようにリニアモータの効率を犠牲にして、真空断熱層や２重ジャケット構造などを形成してきた。そのため、磁石６ａとコイル５ａ間の隙間は、もともと１〜２ｍｍ程度であったものを、断熱部材を設けることにより、少なくとも２ｍｍ以上大きくして３〜５ｍｍ程度の隙間にまでしてきた。

それに対して、本実施例でのフィルムヒータ構成では、通常の設計で０．５ｍｍ程度の厚さ、ヒータを選択することで０．２ｍｍ以下の厚さを増加するだけで、ジャケット７の表面温度を上記断熱部材を設けた場合と同等に管理でき、断熱部材を構成する前の構造とほぼ同等の磁気ギャップ（磁石とコイルとの距離）を維持することが可能であり、リニアモータ効率を悪化させないで構成が可能である。

なお、本実施例において、循環させる冷媒８は周辺の空気温度より低く設定しておく。具体的には通常のリニアモータ駆動で生じるジャケット７内における冷媒８の流れの上流と下流との最大温度差より大きい温度差をつけた低い温度にしておくことが良い。通常は、設定温度の低い冷媒８が流れるため、フィルムヒータ１１に通電することで、ヒータ表面を周辺空気温度に合わせており、リニアモータの駆動によりジャケット７表面の温度が上昇してきたらヒータ１１の発熱を小さくして温度を調整する。上流から下流の方向にいくつかヒータ領域を分割しているため、各ヒータを独立に温度調整することで上流下流方向での温度ムラは大幅に低減する。

また、ヒータ１１の発熱がコイル５ａを冷却するための冷媒８には極力伝わらないように、ヒータ１１は冷媒８に対して断熱部材を介して貼り付けるのが好ましい。つまり、ジャケット７は樹脂材などの低熱伝導性の材料（断熱部材）製であることが好ましい。さらに、ヒータ１１の制御としては、不図示の温度センサの出力をもとに、光軸４ａ上の空気温度と合わせるように制御しても構わないし、また、リニアモータを駆動する制御コントローラ２０からのコイル発熱情報に基づいてジャケット表面温度を推測し、ヒータへの通電量を制御しても構わない。前者と後者の方法を併用すれば、さらに温調精度を上げることも可能である。図１において、４ｂは干渉計４による位置計測（測長）の位置基準、４ｃは干渉計４の測長信号、２０ａはリニアモータ駆動電流、２０ｂはフィルムヒータ駆動電流である。

以上のようにリニアモータ５、６のコイル５ａを包囲するジャケット７の表面にフィルムヒータ１１を貼り付け、発熱量を調整することで、干渉計４の光軸４ａ周辺の空気ゆらぎは大幅に減少して計測精度が向上し、位置決め対象１の位置決め精度を向上させることができる。
なお、フィルムヒータ１１の代わりに、ジャケット７の表面に導電膜を形成し、この導電膜を発熱体として用いるようにしてもよい。

［実施例２］
図３に基づいて第２の実施例について説明する。図３は、２軸の粗動ステージの上に６軸の微動ステージが構成された、ウエハの位置決め装置である。２軸の粗動ステージ３１は、Ｘ、Ｙ方向の各軸２本ずつのリニアモータ３２で駆動され、計４本のリニアモータが使用されている。図から分かるように、位置決め対象がリニアモータ４本に取り囲まれるような構造になっているのが特徴である。通常、位置決め装置内で最も発熱が大きいのは、粗動用のリニアモータ３２であり、図３の場合、位置決め対象を取り囲む４本のリニアモータである。この構成では最も熱の影響を嫌う位置決め対象のウエハ３３近傍とは熱源が離れた構成であるため好ましいが、干渉計３６での位置計測の立場ではどうしても発熱の大きなリニアモータ３２の上面を計測光路３６ａとして使用しない訳にいかないため、課題が生じる。

従来はリニアモータ３２のコイル発熱は冷媒循環で回収して、光路３６ａ側の表面には真空断熱材を貼り付けるなど断熱部材を構成してきている。しかし、実施例１のように断熱部材の厚さに対する制限は少ないものの、リニアモータ３２の表面と計測光路の光軸３６ａとの距離が５〜１０ｍｍと接近してしまう場合もあり、この場合表面温度に対する計測誤差への影響がさらに敏感になることから、より積極的に温度管理する必要が生じてきている。

そこで、本実施例では、表面温度をさらに高精度に管理するために、リニアモータ３２表面に真空断熱材３４を貼り付けて断熱したうえで、さらに面状ヒータ３５を真空断熱材３４の上に貼り付け、温度管理している。光軸３６ａ近傍のヒータ３５表面には、温度センサ（不図示）を貼り付けヒータ表面温度を計測してヒータ３５への通電量を調整している。これにより、リニアモータ表面に関しては、少なくとも干渉計光軸周辺を非常に高精度に表面温度が管理でき、計測誤差への影響をほぼなくすことができている。３６ｂは、干渉計３６による位置計測（測長）の位置基準となるミラーである。

［実施例３］
図４に基づいて第３の実施例について説明する。図４は、いわゆる２軸以上を同時に駆動できるリニアモータ、いわゆる平面モータに本発明を適用した例を示す。ここでは、主に、特開２００４−２５４４８９号公報で開示されている平面モータに基づいて説明する。

図４は、平面モータの断面図に関して一部を切り抜いて表示している。位置決め対象であるウエハ４１は、２次元的に配置された磁石群４２ａおよびその上の天板４２ｂさらにはチャック４２ｃで構成された可動子４２上に支持されている。また、可動子４２に対面する固定子４３は、磁石群４２ａに対応する複数の長尺コイル４３ａが配列されており、例えば長尺方向がＸ方向である層（図中１層目コイル）とＹ方向である層（図中２層目コイル）の２層構造になっている。これにより、少なくともＸ、Ｙ方向の２軸方向に駆動可能であり、この例の場合磁石配列を工夫することにより、６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）方向に駆動することも可能にしている。つまり可動子は、完全なガイドレス状態で、ローレンツ力により６軸方向に制御可能となっている。

従来の平面モータ（４２，４３）でもコイルからの発熱を回収するため、冷媒（純水もしくは不活性冷媒）が直接コイルに接するように冷媒流路を形成したジャケット構成になっている。この例もやはり冷媒の上流側と下流側で温度差が生じてしまう構成である。また可動子４２が固定子４３に対して２次元的に移動することから、コイルの構成次第では上流下流方向だけでなくそれに直交した方向に関しても分布が生じる可能性もある。また、平面モータの場合構成上、固定子表面は可動子の可動範囲全域に渡って存在しているし、また干渉計光軸４５と固定子４３表面との距離も他の構成に比べて短いことからも、干渉計光軸４５は固定子４３表面の温度分布の影響を受けやすい。

そのため、本実施例では、フィルムヒータ４６を固定子４３表面上に貼り付けることで表面温度の変動等を抑制している。また、構成によっては、固定子表面の分布をなくすようにフィルムヒータ４６を分割して貼り付ける必要がある。ここでは、説明のため１次元方向（図中左右方向）のみに分割しているように記載しているが、上記事情に合わせて２次元的に分割するのが好ましい。

上述のように、リニアモータ固定子表面にフィルム状のヒータを貼り付けて温度調整することで、モータの効率を落とすことなく、近傍に配置している干渉計光軸上の空気ゆらぎをより一層抑えることが可能になる。これにより、位置計測誤差を抑制し、位置決め精度の向上に繋がる。

［実施例４］
以下、上述の位置決め装置が適用される例示的な露光装置を説明する。露光装置は図５に示すように、照明装置５０１、レチクル（不図示）を搭載したレチクルステージ５０２、投影光学系５０３、ウエハ（不図示）を搭載したウエハステージ５０４を有する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。

照明装置５０１は回路パターンが形成されたレチクルを照明するもので、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ_２エキシマレーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、単数または複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレータ、絞り等を含む。

投影光学系５０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子を少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。

［実施例５］
このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。
次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図６は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する）。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取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剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の第１の実施例に係る位置決め装置の構成を示す図である。 図１におけるリニアモータの構成をより詳細に示した図である。 本発明の第２の実施例に係る位置決め装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施例に係る位置決め装置の構成を示す図である。 本発明の位置決め装置を適用した露光装置の例を示す図である。 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。 コイルの冷却構造を有する従来のリニアモータ構造を示す図である。 リニアモータ表面の温度上昇を抑制する従来構造を示す図である。 平面モータ固定子表面の温度上昇を抑制する従来構造を示す図である。

符号の説明

１ 位置決め対象
２ 定盤
３ 静圧軸受
４ 干渉計
４ａ 計測光路（または光軸）
４ｂ 位置基準（反射ミラー）
４ｃ 測長信号
５ リニアモータ固定子
５ａ コイル
６ リニアモータ可動子
６ａ 磁石
７ ジャケット
８ 冷媒
１０ 温調冷媒循環装置
１１ フィルムヒータ
２０ コントローラ
２０ａ リニアモータ駆動電流
２０ｂ フィルムヒータ駆動電流
３１ 粗動ステージ
３２ のリニアモータ
３３ ウエハ（位置決め対象）
３４ 真空断熱材
３５ 面状ヒータ
３６ 干渉計
３６ａ 計測光路
３６ｂ 位置基準（鏡面）
４１ ウエハ（位置決め対象）
４２ 可動子
４２ａ 磁石群
４２ｂ 天板
４２ｃ チャック
４３ 固定子
４３ａ 長尺コイル
４５ 干渉計光軸（計測光路）
４６ フィルムヒータ

Claims (23)

1. 位置決め対象物の位置を干渉計測長器で計測する位置決め装置において、
   当該位置決め装置における発熱部分の熱を冷媒を用いて回収する冷却装置が設けられた温調部材を備え、かつ少なくとも前記発熱部分と前記干渉計測長器の計測光路との間に発熱体が配設されていることを特徴とする位置決め装置。
2. 前記発熱体は、前記温調部材の、前記干渉計測長器の計測光路に面する面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記発熱体は、面状の発熱体であることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記発熱体は、樹脂材または真空断熱材を介して前記温調部材に貼付されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の位置決め装置。
5. 前記温調部材に供給する前記冷媒の温度を前記干渉計測長器の計測光路近傍の空気温度よりも低い温度に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の位置決め装置。
6. 前記発熱体は、前記温調部材の表面に複数設けられており、領域ごとに独立に発熱量を制御されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の位置決め装置。
7. 前記温調部材の少なくとも干渉計測長器の計測光路に面する略表面の温度を計測する温度計測装置を有し、該温度計測装置の出力をもとに前記発熱体の発熱量を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の位置決め装置。
8. 前記発熱部分は、前記位置決め対象物を移動させるためのリニアモータのコイルであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の位置決め装置。
9. 前記温調部材は、少なくとも一部が前記リニアモータの固定子と可動子との間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の位置決め装置。
10. 前記温調部材は、前記コイルを包囲して該リニアモータの固定子または可動子の一部を構成するジャケットであることを特徴とする請求項８または９に記載の位置決め装置。
11. 前記発熱体は、前記ジャケット表面に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の位置決め装置。
12. 前記ジャケットの、前記干渉計測長器の計測光路に面する面に前記発熱体が配設されていることを特徴とする請求項１０に記載の位置決め装置。
13. 前記発熱体は、前記リニアモータの固定子または可動子の表面に設けられていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の位置決め装置。
14. 前記発熱体は、前記リニアモータのコイルと磁石との間に配置されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の位置決め装置。
15. 前記ジャケットの少なくとも表面が導電体であり、該導電体に通電することで該導電体を前記発熱体として用いることを特徴とする請求項１０に記載の位置決め装置。
16. 前記リニアモータの駆動制御を行う駆動制御装置と、該駆動制御装置からの出力から前記温調部材の温度変化を予測する演算装置とを有し、前記演算装置からの出力に基づいて前記発熱体の発熱量を制御することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の位置決め装置。
17. 前記リニアモータは平面モータであることを特徴とする請求項８〜１６のいずれか１つに記載の位置決め装置。
18. コイルと、該コイルを包囲し内部空間に冷媒が供給されるジャケットと、該冷媒を温調する温調手段とを有するリニアモータにおいて、
    前記ジャケットの外面の少なくとも一つに発熱体を配設したことを特徴とするリニアモータ。
19. 前記ジャケットは、樹脂材もしくは真空断熱材製であることを特徴とする請求項１８に記載のリニアモータ。
20. 前記ジャケットの少なくとも表面が導電体であり、該ジャケットに通電することで該ジャケットを前記発熱体として用いることを特徴とする請求項１８に記載のリニアモータ。
21. 位置決め対象物の位置を干渉計測長器で計測する位置決め装置において、
    前記位置決め対象物を移動させるためのアクチュエータとして請求項１８〜２０のいずれか１つに記載されたリニアモータを用いたことを特徴とする位置決め装置。
22. 請求項１〜１７および２１のいずれか１つに記載の位置決め装置を用いて、露光用の原版および基板の少なくとも一方を位置決めすることを特徴とする露光装置。
23. 請求項２２に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光した前記基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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