(57)【要約】【課題】アクチュエータコイルの内層から効果的に熱を排出する。【解決手段】アクチュエータコイルの内層からそのコイルの外部へと効果的に熱を排出するために、アクチュエータコイル近傍に配置された伝熱素子が使用される。一実施例においては、アクチュエータコイルの伝熱装置は、アクチュエータコイルの１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線の近傍に配置された１つまたは複数の伝熱素子と、伝熱素子及びアクチュエータコイルの近傍に配置された冷却表面と、を備える。この構成において伝熱装置は、アクチュエータコイルの内層から冷却表面へと熱を移送し、更にはアクチュエータコイルの外部領域へと熱を移送する。【選択図】図４
2010041916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータコイルの１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線の近傍に配置された１つまたは複数の伝熱素子と、
前記伝熱素子及び前記アクチュエータコイルの近傍に配置され、前記伝熱素子から前記アクチュエータコイルの外部領域へと熱を移送する冷却表面と、を備えることを特徴とする伝熱装置。
【請求項２】
前記アクチュエータコイルの中央の開口の近傍かつ前記冷却表面の近傍に設けられ、前記アクチュエータコイルの中央の開口から前記アクチュエータの外部領域へと熱を移送する伝熱デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の伝熱装置。
【請求項３】
前記伝熱素子は、短冊状またはシート状に形成され高電気抵抗率を有する熱伝導性材料を備えることを特徴とする請求項１に記載の伝熱装置。
【請求項４】
前記伝熱素子は、短冊状またはシート状に形成され低電気抵抗率を有する熱伝導性材料を備えることを特徴とする請求項１に記載の伝熱装置。
【請求項５】
前記伝熱素子は、前記アクチュエータコイルの巻線の中心領域の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の伝熱装置。
【請求項６】
前記冷却表面は、前記アクチュエータコイルから外側に延在する構造を有するダイヤモンドインサートを備えることを特徴とする請求項１に記載の伝熱装置。
【請求項７】
前記冷却表面は、前記伝熱素子及び前記アクチュエータコイルに連結されたプレートを備えることを特徴とする請求項１に記載の伝熱装置。
【請求項８】
アクチュエータコイルから熱を排出する方法であって、
１つまたは複数の伝熱素子によりアクチュエータコイル内部の１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線から熱を外部へと伝達し、
冷却表面を使用してアクチュエータコイルの外部の領域へと前記伝熱素子から熱を移送することを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
アクチュエータコイルの中央の開口の近傍に配置された伝熱デバイスを使用してアクチュエータコイルの外部の領域へとアクチュエータコイルの中心から熱を移送することをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記伝達は、前記伝熱素子を高電気抵抗率に保ちつつアクチュエータコイルから熱を伝達することを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記伝達は、前記伝熱素子を低電気抵抗率に保ちつつアクチュエータコイルから熱を伝達することを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記伝達は、アクチュエータコイルの巻線の中心領域の近傍に前記伝熱素子を配置することを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
照明系から受け取った放射ビームにパターンを付与するパターニングデバイスを支持する支持構造と、
パターンが付与された放射ビームを投影系により基板の目標部分に投影するときに基板を支持する基板支持部と、
前記支持構造、前記基板支持部、前記照明系、及び前記投影系の少なくとも１つに配置される伝熱装置と、を備えるリソグラフィ装置であって、該伝熱装置は、
アクチュエータコイルの１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線の近傍に配置された１つまたは複数の伝熱素子と、
前記伝熱素子及び前記アクチュエータコイルの近傍に配置され、前記伝熱素子から前記アクチュエータコイルの外部領域へと熱を移送する冷却表面と、を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１４】
前記支持構造は、ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを備え、ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールは、前記伝熱装置を有する前記アクチュエータコイルにより移動が制御されることを特徴とする請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
前記基板支持部は、ロングストロークモジュールを備え、ロングストロークモジュールは、前記伝熱装置を有する前記アクチュエータコイルにより移動が制御されることを特徴とする請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には電気機械デバイスにおける放熱の分野に関し、より詳しくはアクチュエータコイルの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータコイルは、例えばハードディスクドライブやリソグラフィツール等の多様な分野で使用されている。一般にモータコイルは、多数の巻線及び磁気デバイスを備えるアクチュエータコイルを含む。磁気デバイスは１つまたは複数の永久磁石を含んでもよい。アクチュエータコイルに電流が流れると電磁場が発生する。この電磁場は磁気デバイスにより生じる磁場と相互作用をすることによりアクチュエータコイルに力を作用させる。この力によってアクチュエータコイルは移動する。あるいは、アクチュエータコイルと磁気デバイスとの間に電磁場が発生したときにアクチュエータコイルは静止状態を保ちつつ磁気デバイスが移動する。
【０００３】
アクチュエータコイルの移動はアクチュエータコイルを流れる電流を調整することにより制御される。ここで、アクチュエータコイルに作用する力は電流に比例する。力を大きくするには電流を大きくしなければならない。ところが電流が大きくなるとアクチュエータコイルの動作温度も高くなる。電気エネルギが熱エネルギとしてアクチュエータコイル内部に放出されるからである。そうするとアクチュエータコイルの抵抗が大きくなり、アクチュエータコイルに流れる電流の大きさが制限される。その結果、モータコイル特性に悪影響が生じる。
【０００４】
モータコイルの高速移動が要求される適用分野に共通する解決法の１つは、伝熱素子を使用することである。現在の伝熱素子はアクチュエータコイルの上面、底面及び側面に配置され、コイルの外側の層を冷却する。しかし、この伝熱設計は、コイル温度が最も高くなるコイル内層からの熱の排出には効果的ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、アクチュエータコイルの内層から効果的に熱を排出する伝熱メカニズムが求められている。例えば、アクチュエータコイルの内層からコイルの外部領域へと熱を効果的に排出するために、アクチュエータコイル近傍に設けられた伝熱素子が使用されてもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態においては、伝熱装置は、アクチュエータコイルの１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線の近傍に配置された１つまたは複数の伝熱素子と、前記伝熱素子及び前記アクチュエータコイルの近傍に配置された冷却表面と、を備える。冷却表面は、前記伝熱素子から前記アクチュエータコイルの外部領域へと熱を移送する。伝熱装置は、前記アクチュエータコイルの中央の開口の近傍に設けられ、前記冷却表面に連結された伝熱デバイスをさらに備えてもよい。伝熱デバイスは、前記アクチュエータコイルの中央の開口から前記アクチュエータの外部領域へと熱を移送する。
【０００７】
伝熱素子は、短冊状またはシート状の熱伝導性材料から形成されていてもよい。この熱伝導性材料は高い電気抵抗率を有する例えばダイヤモンドインサート等の材料であってもよい。あるいは、伝熱素子は、低い電気抵抗率を有する熱伝導性材料から形成されていてもよい。この場合、例えば伝熱素子をエッチングする等の手法により渦電流効果を最小化する必要がありうる。伝熱素子は、アクチュエータコイルのさまざまな位置に近接して配置されてもよい。配置場所は例えば、アクチュエータコイルの巻線の中心領域が挙げられるがこれに限られない。この中心領域はアクチュエータコイルの動作中に他の領域よりも高温となりうるアクチュエータコイルの領域である。よって、アクチュエータコイルのこの領域からの排熱を効率的に行うために、１つまたは複数の伝熱素子をこの領域に近接して配置してもよい。
【０００８】
冷却表面は、アクチュエータコイルから外側へと延在する構造を有するダイヤモンドインサートを含んでもよい。あるいは、冷却表面は、１つまたは複数の伝熱素子及びアクチュエータコイルに連結されたプレートを含んでもよい。
【０００９】
他の実施形態においては、アクチュエータコイルから熱を排出する方法は、１つまたは複数の伝熱素子によりアクチュエータコイル内部の１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線から熱を外部へと伝達し、冷却表面を使用してアクチュエータコイルの外部の領域へと前記伝熱素子から熱を移送することを含む。この方法は、アクチュエータコイルの中央の開口の近傍に配置された伝熱デバイスを使用してアクチュエータコイルの外部の領域へとアクチュエータコイルの中心から熱を移送することをさらに含んでもよい。
【００１０】
更なる一実施形態においては、リソグラフィ装置は、照明系から受け取った放射ビームにパターンを付与するパターニングデバイスを支持する支持構造と、パターンが付与された放射ビームを投影系により基板の目標部分に投影するときに基板を支持する基板支持部と、前記支持構造、前記基板支持部、前記照明系、及び前記投影系の少なくとも１つに配置される伝熱装置と、を備え、該伝熱装置は、アクチュエータコイルの１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線の近傍に配置された１つまたは複数の伝熱素子と、前記伝熱素子及び前記アクチュエータコイルの近傍に配置され、前記伝熱素子から前記アクチュエータコイルの外部領域へと熱を移送する冷却表面と、を備える。
【００１１】
本発明の更なる実施形態、特徴、効果は、本発明の各種実施形態の構成及び作用とともに以下の図面を参照して詳細に後述される。
【００１２】
本明細書に添付しその一部をなす以下の図面は本発明の実施形態に係る方法及びシステムを例示するものであり限定するものではない。これらの図面は発明の詳細な説明とともに本明細書に開示される方法及びシステムの原理を説明しそれら方法及びシステムを当業者に実施可能とする。図において同様の参照符号は同一または同様に機能する要素を示す。また、その図において初めて登場する要素の参照符号の最も左の桁は通常その図番号としている（例えば符号３１０という要素は図３の初出である）。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】モータコイルを示す図である。
【図２】伝熱のための構成を示す図である。
【図３】アクチュエータコイルの断面を示す図である。
【図４】アクチュエータコイルの伝熱装置の一実施例を示す図である。
【図５】アクチュエータコイルの伝熱装置の他の一実施例を示す図である。
【図６】コイルプレートに接続された伝熱装置の一実施例を示す図である。
【図７】フェイスプレートに接続された伝熱装置の一実施例を示す図である。
【図８】アクチュエータコイル中心部近傍にあるアクチュエータコイルの伝熱装置の一実施例を示す図である。
【図９】アクチュエータコイル周縁部近傍にあるアクチュエータコイルの伝熱装置の一実施例を示す図である。
【図１０】アクチュエータコイルの多数の位置に配置されたアクチュエータコイルの伝熱装置の一実施例を示す図である。
【図１１】アクチュエータコイルから熱を排出する方法の一実施例を示す図である。
【図１２】アクチュエータコイルの伝熱装置の実施形態を適用可能であるリソグラフィ装置を示す図である。
【図１３】アクチュエータコイルの伝熱装置の実施形態を適用可能であるＥＵＶリソグラフィ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の更なる特徴及び効果、本発明の各種の実施形態の構成及び作用は図面を参照して後述される。本発明は本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではない。これらの実施例は説明のために記載されているにすぎない。その他の実施例も本明細書の教示に基づき当業者に明らかであろう。
【００１５】
以下の記述は説明を目的としており、多数の詳細部分が述べられることにより本発明を完全に理解することを可能とする。しかし、これらの詳細部分を有することなく本発明の実施形態を実施可能であることは当業者に明らかであろう。説明を不必要にわかりにくくするのを避けるために、周知の回路や構造、技術は詳細に示さずにブロック図の形式で示している。
【００１６】
以下で「一実施形態」、「一実施例」等の表現を用いる場合には、実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいことを示すにすぎない。本明細書において「一実施例において」との表現を用いたときには、同一の実施例を必ずしも指し示すものではない。
【００１７】
図１は、アクチュエータコイル１１０及び複数の永久磁石１２０を有するモータコイル１００を示す図である。永久磁石１２０は背面鉄板１３０に固定されていてもよい。この場合、モータコイル１００を収容するエンクロージャ１４０の内部をアクチュエータコイル１１０が移動する。あるいは、アクチュエータコイル１１０が固定され静止しており、永久磁石１２０がエンクロージャ１４０の内部を移動してもよい。ここでは説明のため、永久磁石１２０が固定され静止しておりアクチュエータコイル１１０がエンクロージャ１４０の内部を移動するものとする。
【００１８】
アクチュエータコイル１１０の移動はアクチュエータコイル１１０を流れる電流を調整することにより制御される。ここで、アクチュエータコイル１１０に作用する力は電流に比例する。具体的には、アクチュエータコイル１１０に作用する力を大きくするにはアクチュエータコイル１１０に流れる電流を大きくしなければならない。ところが電流が大きくなるとアクチュエータコイル１１０の動作温度も高くなる。電気エネルギが熱エネルギとしてアクチュエータコイル１１０の内部に放出されるからである。そうするとアクチュエータコイル１１０の抵抗が大きくなり、アクチュエータコイル１１０に流れる電流の大きさが制限される。その結果、モータコイル１００の特性に悪影響が生じる。
【００１９】
図２は、アクチュエータコイル１１０の外面を包囲する冷却表面（影付き領域で示すアクチュエータコイル１１０の上面及び側面）を有する伝熱のための構成を示す図である。アクチュエータコイル１１０は複数の層２２１−２２３で構成されている。各層２２１−２２３はＮ個の巻線２２００−２２０Ｎ−１を含む。それぞれの層２２１−２２３において巻線２２００−２２０Ｎ−１は同軸にループ状に構成されている。伝熱構成２００において冷却表面２１０は、アクチュエータコイル１１０の上面、底面（図２においては図示せず）、及び側面からアクチュエータコイル１１０の外部へと熱を排出する。しかし、伝熱構成２００は、最も高温となりうるアクチュエータコイル１１０の内層２２２からの熱の排出は必ずしも効果的ではない。
【００２０】
図３は、アクチュエータコイル１１０の断面図である。一実施例においては、アクチュエータコイル１１０内部のワイヤ２２０はそれぞれ絶縁層３２０を有してもよい。また、アクチュエータコイル１１０内部のワイヤ２２０は、例えば埋め込み材料３３０を用いて位置が保持されていてもよい。埋め込み材料３３０は冷却表面２１０とワイヤ２２０との間に分布している。
【００２１】
ワイヤ２２０を電流が流れると、アクチュエータコイル１１０の外層２２１、２２３に比べて内層２２２が高温に達する。こうしてアクチュエータコイル１１０の内層２２２と外層２２１、２２３との間に温度勾配が生じる。これは、アクチュエータコイル１１０の内層２２２から冷却表面２１０への経路３４０の熱抵抗がアクチュエータコイル１１０の外層２２３から冷却表面２１０への経路３５０の熱抵抗に比べて大きいことが一因である。内層２２２からの経路３４０の熱抵抗が大きいのはいくつかの要因による。その要因とは例えば、アクチュエータコイル１１０の内層２２２から冷却表面２１０への伝熱距離やワイヤ２２０の絶縁層３２０、埋め込み材料３３０の低伝導率である。
【００２２】
一実施例においては、アクチュエータコイル１１０に流れる電流が増加してアクチュエータコイル１１０の温度が上がるにつれて、各ワイヤ２２０の抵抗率も大きくなる。そうすると、同じ大きさの力を生成するのに必要な電流が大きくなる。これはアクチュエータコイル１１０の内層２２２において顕著である。加えて、温度上昇により絶縁体３２０及び埋め込み材料３３０が劣化しうる。その結果、アクチュエータコイル１１０にショートが生じ得る。よって、より効果的な伝熱メカニズムが望まれる。
【００２３】
図４は、アクチュエータコイル１１０の伝熱装置４００の一実施例を示す図である。伝熱装置４００の実施形態を説明するのに円形のアクチュエータコイル１１０が使用されているが、本明細書によれば伝熱装置４００の代替実施例においてはその他の形状のアクチュエータコイルでもよいと当業者は認識するだろう。例えば楕円、長方形、または正方形の形状であってもよいがこれらに限られない。
【００２４】
一実施例においては、伝熱装置４００は、アクチュエータコイル１１０の内層２２２からアクチュエータコイル１１０の外部領域４２０へと熱を移送することによりアクチュエータコイル１１０の内層２２２の温度を下げる。アクチュエータコイル１１０における伝熱装置４００の配置に基づいて、アクチュエータコイル１１０の内層２２２と外層２２１、２２３との温度勾配が最小化されうる。本明細書に基づけば、アクチュエータコイルの内層と外層との間の温度勾配を最小化するために、３つ以上の巻線層を有するアクチュエータコイルに伝熱装置４００が適用されてもよいと当業者は認識するだろう。
【００２５】
一実施例においては、伝熱装置４００は２つの部分１１０Ａ、１１０Ｂとして形成されていてもよい。伝熱装置４００は、アクチュエータコイル１１０の２つの部分１１０Ａ、１１０Ｂ（例えば、アクチュエータコイル１１０の上部１１０Ａ、及びアクチュエータコイル１１０の底部１１０Ｂ）の間に設けられていてもよい。一実施例においては、部分１１０Ａはアクチュエータコイル１１０の層２２１を含み、部分１１０Ｂはアクチュエータコイル１１０の層２２２、２２３を含んでもよい。この構成においては、伝熱装置４００は層２２１と層２２２との間に設けられ、この領域及びその周辺にあるアクチュエータコイル１１０の部位から熱を伝える。更なる一実施例においては、伝熱装置４００は、短冊状またはシート状である低電気抵抗率の熱伝導性材料を備えてもよい。低電気抵抗率の伝熱材料で伝熱装置４００が製造された場合には、その材料が磁場変化にさらされたときの渦電流効果を最小化するようにエッチングされる必要があるかもしれない。更なる他の実施例においては、伝熱装置４００は、高電気抵抗率の熱伝導性材料層を含んでもよい。これには例えばダイヤモンドインサートが含まれるがこれに限られない。また、図４に示されるように、伝熱装置４００は、アクチュエータコイル１１０の外部の領域４２０に熱が移送されるようにアクチュエータコイル１１０から延在されていてもよい。
【００２６】
冷却表面２１０は、伝熱装置４００及びアクチュエータコイル１１０の両方の周囲に配置されるか、またはこれら両方を包囲していてもよい。
【００２７】
伝熱リード（またはプラグ）４００がアクチュエータコイル１１０の中央開口または中央部４３０に挿入されていてもよい。リード４１０は、アクチュエータコイル１１０の中央部または中央開口４３０から熱を排出するように、冷却表面２１０に接続または接触されていてもよい。
【００２８】
図２に示す伝熱構成２００に比べて、伝熱装置４００は、アクチュエータコイル１１０において他の領域よりも高温である領域から熱を効果的に排出することができる。この高温領域はアクチュエータコイル１１０の中央開口または中央部４３０の近傍に存在し、最も熱伝導率が低い。上述のように伝熱構成２００においてはアクチュエータコイル１１０の内層２２２から放出された熱は、アクチュエータコイル１１０の当該領域における熱伝導率が低いために冷却表面２１０に効果的に移送されない。しかし、伝熱装置４００を使用することにより、アクチュエータコイル１１０の高温領域からアクチュエータコイル１１０の外層へと熱が効果的に移送される。アクチュエータコイル１１０の内層２２２に非常に近接して装置４００が配置されているからである。
【００２９】
一実施例においては、伝熱装置４００は、伝熱構成２００に比べて、アクチュエータコイル１１０の信頼性を向上させる。伝熱装置４００がコイル線の絶縁体３２０及び埋め込み材料３３０（図３参照）の劣化を軽減するからである。すなわち、アクチュエータコイル１１０の高温領域から効果的に熱が取り除かれるためにコイル線の絶縁体３２０及び埋め込み材料３３０が冷たく保たれ、劣化の軽減に有効である。これにより、例えばコイル直径や抵抗率の変動といった製造上の誤差の影響を抑えることができるので、アクチュエータコイル１１０の特性及び寿命も向上する。
【００３０】
図５は、アクチュエータコイル１１０の伝熱装置５００の他の実施例を示す図である。この実施例においては、伝熱装置５００はアクチュエータコイル１１０の巻線２２０２と巻線２２０３との間に挿入され、巻線２２０２及び巻線２２０３を包含するアクチュエータコイル１１０の領域及びその周辺領域から放出された熱を伝導する。伝熱装置５００は、巻線２２０２及び巻線２２０３の間に配置され低電気抵抗率または高電気抵抗率を有する短冊状またはシート状の熱伝導性材料を含んでもよい。低電気抵抗率の材料が使用される場合には渦電流効果を最小化する（例えば、伝熱素子を切り分ける）必要がありうることは当業者に理解されるであろう。
【００３１】
図６は、コイルプレート６１０に付随する伝熱装置５００の一実施例を示す図である。一実施例においては、コイルプレート６１０は、アクチュエータコイル１１０の内層の少なくとも一部分を構成してもよい。一実施例においては、コイルプレート６１０の一部分は、アクチュエータコイル１１０の層２２１と層２２２との間に設けられた熱伝導層であってもよい。ここで、コイルプレート６１０の一部分は、アクチュエータコイル１１０のこの熱伝導層において伝熱装置５００に連結されていてもよい。アクチュエータコイル１１０の内側の巻線２２０２及び巻線２２０３により熱が生成されると、伝熱装置５００は、コイルプレート６１０を通じてアクチュエータコイル１１０の外部の領域６２０へとその熱を移送する。コイルプレート６１０は例えばダイヤモンド及び銅などの熱伝導性材料から形成されていてもよくこれらの材料には限られない。銅またはその他の導電体を使用する場合には渦電流効果を軽減する必要がありうることは当業者に理解されるであろう。また、コイルプレート６１０が１つまたは複数のアクチュエータコイル１１０を収容してもよいことも当業者に理解されるであろう。
【００３２】
図７は、フェイスプレート７１０に連結された伝熱装置５００の一実施例を示す図である。一実施例においては、フェイスプレート７１０は、伝熱装置５００の上面に連結されてもよいし、底面に連結されてもよいし、上面及び底面の両方に連結されてもよい。フェイスプレート７１０は、アクチュエータコイル１１０の１つまたは複数の表面（例えば、アクチュエータコイル１１０の上面、底面、または、上面及び底面の両方）に連結されることにより、アクチュエータコイル１１０の外部領域７２０への熱の移送を促進するようにしてもよい。このようにして、アクチュエータコイル１１０の内側の巻線（例えば巻線２２０２及び巻線２２０３）により熱が生成されたときに、伝熱装置５００は、アクチュエータコイル１１０の当該伝熱装置が設けられている領域からフェイスプレート７１０を通じて熱を排出することができる。
【００３３】
上述の議論において図４乃至図７に示される熱移送のための構成は、アクチュエータコイル１１０から熱を排出するためのメカニズムとして使用されている。アクチュエータコイル１１０からの熱排出にその他の伝熱メカニズムまたは伝熱技術が使用されてもよいことは本明細書の記載に基づき当業者に認識されるだろう。これらの他の伝熱メカニズムまたは伝熱技術も本発明の範囲に含まれる。
【００３４】
一実施例においては、アクチュエータコイル１１０の複数の部位に伝熱リングを設け、１つまたは複数の巻線（例えば巻線２２００乃至２２０Ｎ−１）を有するアクチュエータコイル１１０からアクチュエータコイル１１０の外部領域へと熱を移送するようにしてもよい。例えば、図８は、アクチュエータコイル１１０の中心の巻線（例えば巻線２２０Ｎ−１）の近傍に挿入された伝熱装置８００の一実施例を示す図である。この構成においては、アクチュエータコイル１１０の中心の巻線から放出された熱が伝熱装置８００を通じてアクチュエータコイル１１０から排出される。図９は、アクチュエータコイル１１０の外側の巻線（例えば巻線２２００）から放出された熱がアクチュエータコイル１１０から排出されるようにアクチュエータコイル１１０の外表面近傍に配置された伝熱装置９００の一実施例を示す図である。図１０は、アクチュエータコイル１１０の多数の位置に配置された伝熱装置１０００の一実施例を示す図である。この例に示すよりも多くの位置または少ない位置を利用してもよい。アクチュエータコイル１１０から放出された熱は、伝熱装置１０００が設けられている位置からコイル外部の領域へと排出される。これらの実施例において図６に示すコイルプレート６１０または図７に示すフェイスプレート７１０が使用されてもよい。
【００３５】
本発明の実施形態に係る伝熱装置の配置は実施する際の具体的な形態に応じて異なり得ると当業者は認識するであろう。例えば、本発明の実施形態に係る伝熱装置の設計においては、アクチュエータコイルの特定の設計に対する熱解析によって動作中の高温領域の場所が明らかとなる。このようにして、アクチュエータコイル及びその高温領域から効果的に熱が排出されるようにアクチュエータコイルの特定領域に伝熱装置が設けられてもよい。
【００３６】
図１１は、アクチュエータコイルから効果的に熱を排出する方法１１００の一実施例を示すフローチャートである。方法１１００は例えば、図４乃至図１０を参照して述べた伝熱装置のいずれかを使用して実行されてもよい。ステップ１１１０においては、アクチュエータコイル内部の１つまたは複数の層または１つまたは複数の巻線から１つまたは複数の伝熱素子によって熱が伝導される。一実施例においては、伝熱素子は高電気抵抗率を維持しつつアクチュエータコイルからその外部領域へと熱を伝達してもよい。あるいは、他の実施例においては、伝熱素子は低電気抵抗率を維持しつつアクチュエータコイルからその外部領域へと熱を伝達してもよい。
【００３７】
一実施例においては、伝熱素子はアクチュエータコイルの中心領域に配置されていてもよい。
【００３８】
ステップ１１２０においては、冷却表面が１つまたは複数の伝熱素子から熱を移送しアクチュエータコイルの外部へと排出する。冷却表面は１つまたは複数の伝熱素子及びアクチュエータコイル（例えばコイルの上面、底面、及び側面）に連結されていてもよい。一実施例においては、冷却表面は、コイル内層からアクチュエータコイルの外部領域へと熱を移送するコイルプレート（例えば図６のコイルプレート６１０）であってもよい。
【００３９】
ステップ１１３０においては、アクチュエータコイルの中心からアクチュエータコイルの外部領域へと伝熱リードが熱を移送する。伝熱リードはアクチュエータコイルの中央の開口に挿入されていてもよい。一実施例においては、伝熱リードは、アクチュエータコイルの中心から放出された熱がコイルから排出されるように、冷却表面に連結されていてもよい。
【００４０】
本発明の実施形態は例えばリソグラフィツール等のシステムに使用されてもよいがこれに限られない。図１２は、本発明の実施形態を適用可能であるリソグラフィ装置１２００を示す図である。装置１２００は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整する照明系（イルミネータ）ＩＬを含む。支持部ＭＴ（例えばマスクテーブル）は、パターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）を支持し、第１ポジショナＰＭに接続されている。第１ポジショナＰＭは、パラメタに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めする。基板テーブルＷＴ（例えばウェーハテーブル）は、基板Ｗ（例えば、レジストでコーティングされたウェーハ）を保持し、第２ポジショナＰＷに接続されている。第２ポジショナＰＷは、パラメタに従って基板を正確に位置決めする。投影系ＰＳ（例えば屈折投影レンズ系）は、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）目標部分Ｃに投影する。
【００４１】
照明系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射ビームの向きや形状、あるいは他の特性を制御するためのものである。
【００４２】
支持部ＭＴは、パターニングデバイスの荷重を支える。また、支持部ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の構成、及びパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否か等のその他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。支持部ＭＴは、機械的固定、真空固定、静電固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定技術を用いてもよい。支持部ＭＴは、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、これらは固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよい。支持部ＭＴは、例えば投影系に対して所望の位置にパターニングデバイスを位置決めすることを保証してもよい。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語は、より一般化された用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなしてもよい。
【００４３】
本明細書において「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するために放射ビーム断面にパターンを与えるのに使用される何らかのデバイスであると広義に解釈される。放射ビームに付与されたパターンは、基板の目標部分に望まれるパターンに厳密に一致していなくてもよい。例えば、位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャがパターンに含まれていてもよい。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、目標部分に生成される集積回路等のデバイスにおける特定の機能層に対応する。
【００４４】
パターニングデバイスは、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。パターニングデバイスには例えばマスク、プログラム可能ミラーアレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルが含まれるがこれらに限られない。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリマスク、レベンソン型位相シフトマスク、減衰型位相シフトマスク、さらには多様なハイブリッド型マスクが含まれる。プログラム可能ミラーアレイは例えば、微小ミラーのマトリックス配列で構成される。各微小ミラーは、入射する放射ビームを異なる複数の方向に反射するよう個別的に傾斜可能である。ミラーマトリックスにより反射された放射ビームには、傾斜されたミラーによってパターンが付与されている。
【００４５】
本明細書において「投影系」なる用語は、屈折光学素子、反射光学素子、反射屈折光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、またはこれらの組合せを含む何らかの投影系であると広義に解釈される。投影系は、使用される露光光に応じて、あるいは液浸液または真空の使用等のその他の要因に応じて適切とされるいかなる投影系であってもよい。本明細書において「投影レンズ」という用語は、より一般化された用語である「投影系」と同義であるとみなしてもよい。
【００４６】
図示されるように、装置１２００は（例えば反射型マスクを有する）反射型である。なお、装置１２００は（例えば透過型マスクを有する）透過型の装置であってもよい。
【００４７】
リソグラフィ装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブル（及び／または２つ以上のマスクテーブル）を備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては、複数のテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に１以上の他のテーブルで準備工程が実行されるようにしてもよい。
【００４８】
リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が例えば水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆われるものであってもよい。この液体は、投影系と基板との間の空隙を満たす。液浸液は、例えばマスクと投影系との間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。
【００４９】
図１２に示されるようにイルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば光源ＳＯがエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯからビーム搬送系を介してイルミネータＩＬへと到達する。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用ミラー及び／またはビームエキスパンダを含む。あるいは例えば光源が水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系と総称されることがある。
【００５０】
一実施例においては、イルミネータＩＬは放射ビーム瞳面の角強度分布を調整するアジャスタを備えてもよい。一般には、イルミネータの瞳面における照度分布の少なくとも外径及び／または内径の値（通常それぞれ「σｏｕｔｅｒ」、「σｉｎｎｅｒ」と呼ばれる）が調整される。加えてイルミネータＩＬは、インテグレータ及びコンデンサなどの他の要素を備えてもよい。これらの実施例において、イルミネータＩＬはビーム断面における所望の均一性及び照度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。
【００５１】
放射ビームＢは、支持部（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射して、当該パターニングデバイスによりパターンが付与される。マスクＭＡを経た放射ビームは投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦させる。第２ポジショナＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴは正確に移動される。例えば放射ビームＢの経路に異なる複数の目標部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。同様に第１ポジショナＰＭと別の位置センサＩＦ１（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡは、例えば走査中またはマスクライブラリからのマスク交換後に、正確に位置決めされてもよい。
【００５２】
一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現される。これらモジュールは、第１ポジショナＰＭの一部を構成する。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を構成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールにより実現される。ステッパの場合にはスキャナとは異なり、マスクテーブルＭＴはショートストロークモジュールにのみ接続されていてもよいし、マスクテーブルＭＴは固定されていてもよい。マスクＭＡと基板Ｗとは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされる。図示される基板アライメントマークは専用の目標部分を占有しているが、基板アライメントマークは目標部分間の領域に配置されていてもよい（スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、マスクＭＡに複数のダイがある場合には、マスクアライメントマークがダイ間に配置されてもよい。
【００５３】
図示の装置は以下のモードのうち少なくとも１つで使用することができる。
【００５４】
１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射で１つの目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で結像される目標部分Ｃの寸法が制限されることになる。
【００５５】
２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期して走査される（すなわち１回の動的な露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが１回の動的露光での目標部分Ｃの（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離が目標部分の（走査方向の）長さを決定する。
【００５６】
３．別のモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴはプログラム可能パターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴは移動または走査される。このモードでは一般にパルス放射源が用いられ、プログラム可能パターニングデバイスは走査中に基板テーブルＷＴが移動するたびに、または連続するパルスとパルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のプログラム可能ミラーアレイなどのプログラム可能パターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに適用可能である。
【００５７】
上記のモードを組み合わせて動作させてもよいし、モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別のモードを用いてもよい。
【００５８】
更なる一実施例においては、リソグラフィ装置１２００は、ＥＵＶリソグラフィのためのＥＵＶ放射ビームを生成する極紫外（ＥＵＶ）光源を含む。一般に、ＥＵＶ源は放射系（後述）に設けられ、対応する照明系はＥＵＶ源のＥＵＶ放射ビームを調整する。
【００５９】
図１３は、本発明の実施形態に適用可能であるＥＵＶリソグラフィ装置１３００を示す図である。図１３において、投影装置１３００は、放射系４２、照明光学ユニット４４、及び投影系ＰＳを含む。放射系４２は、放電プラズマにより放射ビームが形成される放射源ＳＯを含む。一実施例においては、ＥＵＶ放射は例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、またはＳｎ蒸気等の気体または蒸気により生成される。この気体または蒸気中に高温プラズマが形成されてＥＵＶ領域の電磁放射スペクトルの放射が発せられる。この高温プラズマは、例えば放電により少なくとも部分的にイオン化されたプラズマを生成することにより形成される。効率的に放射を生成するためには、Ｘｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気またはその他の適する気体または蒸気の例えば１０Ｐａの分圧が必要である。放射源ＳＯが発する放射はソースチャンバ４７からガスバリアまたは汚染物質トラップ４９を通じてコレクタチャンバ４８へと向かう。ガスバリアまたは汚染物質トラップ４９は、ソースチャンバ４７の開口またはその後方に配置されている。一実施例においてはガスバリア４９はチャネル構造を含んでもよい。
【００６０】
コレクタチャンバ４８は、斜入射型コレクタから形成される放射コレクタ５０（コレクタミラーまたはコレクタとも呼ばれる）を含む。放射コレクタ５０は、放射コレクタ上流側部５０ａ及び放射コレクタ下流側部５０ｂを有する。コレクタ５０を通過した放射は格子スペクトルフィルタ５１で反射され、コレクタチャンバ４８の開口に位置する仮想的点源５２に集束する。放射コレクタ５０は当業者に公知である。
【００６１】
コレクタチャンバ４８を出た放射ビーム５６は、照明光学ユニット４４において垂直入射リフレクタ５３、５４で反射され、レチクルテーブルまたはマスクテーブルＭＴに位置決めされたレチクルまたはマスク（図示せず）に入射する。パターンが付与されたビーム５７が形成され、投影系ＰＳにおいて反射素子５８、５９を介して基板（図示せず）に結像される。基板はウェーハステージまたは基板テーブルＷＴに支持されている。いくつかの実施例においては、照明光学ユニット４４及び投影系ＰＳは図１３に示すよりも多い（または少ない）素子を含んでもよい。例えば、リソグラフィ装置の形式に応じて、格子スペクトルフィルタ５１を設けてもよいし設けなくてもよい。一実施例においては、照明光学ユニット４４及び投影系ＰＳは図１３に示すよりも多くのミラーを含んでもよい。例えば、投影系ＰＳは、反射素子５８、５９に加えて１つ乃至４つの反射素子が組み込まれていてもよい。図１３においては、参照番号１８０は２つのリフレクタ（例えばリフレクタ１４２、１４３）の間の空間を示している。
【００６２】
一実施例においては、コレクタミラー５０は、斜入射ミラーに代えてまたは斜入射ミラーとともに、垂直入射コレクタを含んでもよい。また、コレクタミラー５０としてリフレクタ１４２、１４３、１４６を有する入れ子状のコレクタを説明しているが、これはコレクタの一例にすぎない。
【００６３】
また、図１３に模式的に示される格子５１に代えて、透過型の光学フィルタを用いてもよい。ＥＵＶ透過型の光学フィルタは、ＵＶ放射の低透過光学フィルタまたはＵＶ放射の実質的吸収光学フィルタと同様に、当業者に公知である。よって、本明細書における「格子スペクトルフィルタ」は、格子フィルタまたは透過フィルタを含む「分光フィルタ」をも指し示す。図１３には示されていないが、ＥＵＶ透過光学フィルタが追加されてもよい。ＥＵＶ透過光学フィルタは例えば、コレクタミラー５０の上流に設けられてもよいし、照明ユニット４４及び／または投影系ＰＳに設けられてもよい。
【００６４】
光学素子に関して「上流」「下流」という場合には、ある光学素子が別の１つまたは複数の光学素子に対し「光学的に上流」「光学的に下流」に位置することを示す。図１３においては、放射ビームＢはリソグラフィ装置１３００を通過する。リソグラフィ装置１３００を通過する放射ビームＢの光路において、第２の光学素子よりもソースＳＯに近い第１の光学素子は第２の光学素子の上流に設けられていると言えるし、第２の光学素子は第１の光学素子の下流に設けられていると言える。例えば、コレクタミラー５０は分光フィルタ５１の上流に設けられており、光学素子５３は分光フィルタ５１の下流に設けられている。
【００６５】
図１３に示されるすべての光学素子（及び本実施例で模式的に図示されていないが追加可能である光学素子）は、ソースＳＯにより生成される汚染物質（例えばＳｎ）の堆積に弱いおそれがある。特に放射コレクタ（及び分光フィルタ５１がある場合にはそれも同様）において問題となり得る。このため、光学素子を清浄化するクリーニングデバイスが設けられ、光学素子に清浄化方法が適用されてもよい。垂直入射ミラー５３、５４及び反射素子５８、５９またはその他の光学素子（例えば追加されたミラー、格子等）にも清浄化方法が適用されてもよい。
【００６６】
放射コレクタ５０が斜入射型コレクタである実施例においてコレクタ５０は光軸Ｏに沿って配置されている。ソースＳＯまたはその像もまた光軸Ｏに沿って配置されていてもよい。放射コレクタ５０は、リフレクタ１４２、１４３、１４６（「シェル」、または複数のWolter型リフレクタを含むWolter型リフレクタとしても知られる）を備えてもよい。リフレクタ１４２、１４３、１４６は入れ子状であり、光軸Ｏに関し回転対称である。図１３において、内側のリフレクタを参照番号１４２で示し、中間のリフレクタを参照番号１４３で示し、外側のリフレクタを参照番号１４６で示す。放射コレクタ５０は、ある体積（すなわち外側リフレクタ１４６の内部容積）を包囲する。通常は外側リフレクタ１４６の内部容積は円筒状に閉じられているが、小さい開口が複数あってもよい。
【００６７】
リフレクタ１４２、１４３、１４６それぞれの表面の少なくとも一部は、１つまたは複数の反射層である。このため、リフレクタ１４２、１４３、１４６（放射コレクタが４以上のリフレクタまたはシェルを有する実施例においては追加されたリフレクタも）の少なくとも一部は、ソースＳＯからのＥＵＶ放射を反射して集光するよう設計されている。また、リフレクタ１４２、１４３、１４６の少なくとも一部はＥＵＶ放射を反射及び集光しないように設計されている。これら反射層の表面にさらに保護用のキャップ層が設けられてもよい。キャップ層は反射層表面の少なくとも一部に光学フィルタとして設けられてもよい。
【００６８】
放射コレクタ５０は、ソースＳＯまたはその像の近傍に配置されていてもよい。各リフレクタ１４２、１４３、１４６は、少なくとも２つの隣接する反射面を備えてもよい。ソースＳＯから遠い反射面は、ソースＳＯに近接する反射面に比べて光軸Ｏと小角度を有して配置されている。この構成により、斜入射型コレクタ５０は、光軸Ｏに沿って伝播する（Ｅ）ＵＶ放射ビームを生成する。少なくとも２つのリフレクタが実質的に同軸に配置され、光軸Ｏに実質的に回転対称に延びている。なお、放射コレクタ５０は、外側リフレクタ１４６の外表面または外側リフレクタ１４６の周囲に、例えば保護ホルダやヒータ等の更なる構成を備えてもよい。
【００６９】
本明細書に記載の実施例において、「レンズ」なる用語は文脈が許す限り、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁的光学素子、及び静電的光学素子のいずれかまたは任意の組合せを示してもよい。
【００７０】
また、本明細書における「放射」及び「ビーム」なる用語は、（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長λを有する）紫外（ＵＶ）放射、（例えば５乃至２０ｎｍの範囲に含まれる波長（例えば１３．５ｎｍ）を有する）極紫外（ＥＵＶまたは軟Ｘ線）放射を含むあらゆる電磁放射、及びイオンビームまたは電子ビーム等の粒子ビームを含む。一般に、７８０乃至３０００ｎｍ（またはそれ以上）の間の波長を有する放射は赤外放射とみなされる。ＵＶとはおよそ１００乃至４００ｎｍの波長を有する放射をいう。リソグラフィにおいては水銀放電ランプにより生成される波長がしばしば用いられる。４３６ｎｍのＧ線、４０５ｎｍのＨ線、３６５ｎｍのＩ線である。真空ＵＶ（ＶＵＶ、つまり空気に吸収されるＵＶ）とはおよそ１００乃至２００ｎｍの波長を有する放射をいう。深紫外（ＤＵＶ）とは一般に１２６乃至４２８ｎｍの波長を有する放射をいう。一実施例においては、エキシマレーザが、リソグラフィ装置で使用されるＤＵＶ放射を生成可能である。なお、例えば５乃至２０ｎｍの波長を有する放射とは５乃至２０ｎｍの範囲の少なくとも一部のある波長域を有する放射を言うものと理解されたい。
【００７１】
本発明の各種の実施形態を説明したがこれらは例示にすぎず本発明を限定するものではない。当業者であれば本発明の趣旨から逸脱することなく適宜変更することが可能であろう。また、課題を解決する手段及び要約書ではなく発明の詳細な説明が請求項を解釈するのに使用されるように意図されている。課題を解決する手段及び要約書は本発明者が考えた本発明の実施例のいくつかを示すものであるが、すべてを説明するものではない。
【００７２】
上述の各実施形態は本発明の原理を完全に説明するものであるから、公知の知識の範囲内で過度の実験をすることなくかつ本発明の原理から逸脱することなくこれら実施形態を多様な応用へと適合または修正することができる。よって、これらの適合及び修正は本明細書の教示に基づく各実施形態の均等物であると考えられる。本明細書における用語及び表現は限定ではなく説明を目的とするものであり、本明細書の教示のもとで当業者に解釈される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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