(57)【要約】電磁アクチュエータとして例示され、少なくとも1つのコイル冷却装置を有する、リニア及び平面モータが開示される。装置の一例は、第1及び第2主面を有するコイルを備える。また、前記コイルの少なくとも1つの主面と熱的接触した熱伝導冷却フ゜レートを備える。前記冷却フ゜レート上又は内部にクーラント流路が規定され、クーラント液が前記クーラント流路を通る。前記クーラント流路は、前記コイルの前記主面の少なくとも一部と同じように延在した主ハ゜ターンを有する。前記主ハ゜ターンは、前記冷却フ゜レート内の渦流損失を減じるように、前記クーラント流路を通したクーラント流れを形成する第2ハ゜ターンを備えることができる。前記クーラント流路は、望ましくは備える。第2ハ゜ターンの一例は、蛇行状である。主ハ゜ターンの一例は、X字ハ゜ターンのように、放射状である、又は径方向のアスヘ゜クトを有する、本装置は、従来のアクチュエータに比べて、良好な信頼性及びメンテナンスの容易さを備えた、より効率的な冷却、及び渦流抗力の減少を提供する。
2013537024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニア又は平面モータにおけるコイル冷却装置であって、
第１及び第２主面を有するコイルと、
前記コイルの少なくとも１つの主面と熱的接触した熱伝導冷却プレートと、
前記冷却プレート上又は内部に規定されたクーラント流路と、
前記クーラント流路を通るクーラント液と、を備え、
前記クーラント流路は、前記コイルの前記主面の少なくとも一部と同じように延在した主パターンを有する、コイル冷却装置。
【請求項２】
前記主パターンは、前記冷却プレートでの渦流損失を減じるために、連続する大きな領域を持たない形状である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記主パターンは、それぞれ終点を有するアームを含むＸ字パターンである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記主パターンは、蛇行している、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記主パターンは、それぞれ終点を有するアームを含むＵ字パターンである、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記主パターンは、蛇行している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記主パターンは、Ｕ字形状である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記主パターンは、第２パターンを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第２パターンは、前記冷却プレートでの渦流損失を減じるために、連続する大きな領域を持たない形状である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２パターンは、蛇行している、請求項１０に記載の装置。
【請求項１１】
前記主パターンは、それぞれ終点を有するアームを含むＸ字パターンである、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記Ｘ字形状の主パターンの実質的中央に配されるクーラント入口又はクーラント出口と、前記アームのそれぞれの実質的終点に配されるクーラント出口又は入口と、をさらに備え、
クーラント流れは、前記入口を通って前記クーラント流路に入り、前記アームを流れ、前記出口を通って前記クーラント流路を出るようになっており、
前記第２パターンは、前記アームを通した前記クーラントの流れと同様のクーラントの非循環流れを形成するために、各アームに沿って延在する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記Ｘ字形状の主パターンにおける、前記アームのそれぞれの実質的終点に配されるクーラント入口と、実質的中央に配される少なくとも１つのクーラント出口と、をさらに備え、
クーラント流れは、前記クーラント入口を通って前記クーラント流路に入り、前記アームを流れ、前記少なくとも１つのクーラント出口を通って前記クーラント流路を出るようになっており、
前記第２パターンは、前記アームを通した前記クーラントの流れと同様のクーラントの非循環流れを形成するために、各アームに沿って延在する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
実質的な前記終点の少なくとも１つに配される少なくとも１つのクーラント入口と、残りの実質的な前記終点に配される少なくとも１つのクーラント出口と、をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記主パターンは、中心部と前記中心部から径方向に延びる複数のアームとを有するラジアルパターンであり、
少なくとも１つのアームは、クーラント入口又は出口を含む先端部を有し、
少なくとも１つのアームは、マイクロチャネルの第２パターンを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記中心部は、クーラント入口又は出口を含み、
少なくとも１つのアームは、クーラント出口又は入口を含む先端部を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記コイルは、第１及び第２主平面を含み、
それと熱的接触した冷却プレートを含む少なくとも１つの主面と、
前記冷却プレート内又はその上に規定されるクーラント流路を含む少なくとも１つの冷却プレートと、
前記クーラント流路を通るクーラント液を含む少なくとも１つの冷却プレートと、を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つのクーラント流路は、コイルの主面と同じように延在する主パターンを有し、
前記主パターンは、連続領域の延長を減じるように構成され、これにより前記冷却プレート内の渦流損失を減じる、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記主パターンは、連続領域の延長をさらに減じる第２パターンを含み、これにより前記冷却プレート内の渦流損失をさらに減じる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
プレートであり、前記冷却プレートが前記プレートと前記コイルとの間に挟まるように配され、前記コイルの前記主面と前記冷却プレートとの熱的接触を改善させるように前記コイルに向かって押圧されて構成される、前記プレートをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記クーラント流路の少なくとも一部に配される静的ミキサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記冷却プレートと前記コイルの前記主面との間に熱伝導物質をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの電気的活性化コイルを備えるコイルアレイと、
前記少なくとも１つのコイルに熱的に接して前記コイルからの熱を導く、熱伝導材の少なくとも１つのユニットであり、クーラント流路を規定する熱伝導材の前記少なくとも１つのユニットと、
前記クーラント流路内の熱伝導クーラント液と、を備え、
前記クーラント流路を流れる前記クーラントは、熱伝導材の前記ユニットに熱的に接し、熱伝導材の前記ユニットから及び前記コイルから熱を奪う、電磁モータ。
【請求項２４】
前記クーラント流路は、前記少なくとも１つのコイルの少なくとも１部と同じように延在する主パターンを有し、
前記主パターンは、連続領域の延長を減じるように構成され、これにより前記熱伝導材内の渦流損失を減じる、請求項２３に記載のモータ。
【請求項２５】
前記主パターンは、連続領域の延長をさらに減じる第２パターンを含み、これにより前記冷却プレート内の渦流損失をさらに減じる、請求項２４に記載のモータ。
【請求項２６】
前記モータは、リニアモータ又は平面モータのいずれかである、請求項２３に記載のモータ。
【請求項２７】
前記モータは、複数のコイルを備えるリニア又は平面モータであり、
少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つの実質的な主平面を有する比較的フラットなコイルであり、
少なくとも１つの主面は、それに熱的に接する前記熱伝導材のユニットを含み、熱伝導材の前記ユニットは、クーラントプレートとして構成され、
少なくとも１つのクーラントプレートは、前記コイルユニットにおける前記コイルの前記主面と熱的に接する実質的平面を有し、
少なくとも１つのクーラントプレートは、クーラント流路を規定する、請求項２３に記載のモータ。
【請求項２８】
少なくとも１つのコイルがコイルユニットに組み込まれる、請求項２７に記載のモータ。
【請求項２９】
少なくとも１つのクーラントプレートは、クーラント流路を規定し、
前記クーラント流路は、前記コイルの少なくとも１部と同じように延在する主パターンを有し、
前記主パターンは、連続領域の延長を減じるように構成され、これにより前記熱伝導材内の渦流損失を減じる、請求項２７に記載のモータ。
【請求項３０】
前記主パターンは、連続領域の延長をさらに減じる第２パターンを含み、これにより前記冷却プレート内の渦流損失をさらに減じる、請求項２９に記載のモータ。
【請求項３１】
前記主パターンは、中心部と前記中心部から径方向に延びる複数のアームとを有するラジアルパターンであり、請求項２９に記載のモータ。
【請求項３２】
前記第２パターンは、蛇行している、請求項３０に記載のモータ。
【請求項３３】
少なくとも１つのクーラントプレートにおける主面は、ラジアルな前記主パターンの中央部に実質的に配されるクーラント入口又はクーラント出口をさらに備え、また、前記アームのそれぞれの実質的終点に配されるクーラント出口又は入口をさらに備え、
クーラント流れは、前記入口を通って前記クーラント流路に入り、前記アームを通って蛇行状の第２パターンを流れ、前記出口を通って前記クーラント流路を出るようになっており、
前記蛇行状の第２パターンは、前記アームを通した前記クーラントの流れと同様の非循環流れを形成するために、各アームに沿って延在する、請求項３２に記載のモータ。
【請求項３４】
前記主パターンは、中心部と、前記アームの端部にそれぞれ終点を有するＸ字パターンであり、
前記中心部は、クーラント入口又は出口を含み、
クーラント出口又は入口は、実質的に前記終点にそれぞれ配置され、
クーラント流れは、前記クーラント入口の少なくとも１つを通って前記クーラント流路に入り、前記アームを流れ、前記少なくとも１つのクーラント出口を通って前記クーラント流路を出るようになっており、
前記第２パターンは、前記アームを通した前記クーラントの流れと同様のクーラントの非循環流れを形成するために、それぞれのアームに沿って延在する、請求項３２に記載のモータ。
【請求項３５】
少なくとも１つのコイルユニットは、少なくとも１つのコイルとそれとの間に冷却プレートが挟まれるように配される外側プレートを含み、
少なくとも１つの外側プレートは、前記コイルの前記主面に対して、前記冷却プレートの熱的接触を確立かつ維持するために、前記少なくとも１つのコイルに向けて促される、請求項２７に記載のモータ。
【請求項３６】
前記クーラント流路の少なくとも一部は、前記クーラント流路に配される静的ミキサを含む、請求項２３に記載のモータ。
【請求項３７】
前記モータは、コイルアレイが複数のコイルユニットを備える平面モータであり、
少なくとも１つのコイルユニットは、複数のコイルを備え、
少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つの実質的な主平面を有する比較的フラットなコイルであり、
少なくとも１つのコイルユニットにおいて、コイルの主面は、前記熱伝導材のユニットを含み、前記熱伝導材の前記ユニットは、クーラントプレートとして構成され、
少なくとも１つのクーラントプレートは、前記主パターン及び前記第２パターンを含むクーラント流路を規定する、請求項２３に記載のモータ。
【請求項３８】
前記主パターンは、前記コイルの少なくとも１部と同じように延在し、
前記主パターンは、連続領域の延長を減じるように構成され、これにより前記クーラントプレート内の渦流損失を減じるように構成される、請求項３７に記載のモータ。
【請求項３９】
主パターンの少なくとも１つは、連続領域の延長をさらに減じる第２パターンを含み、これにより前記クーラントプレート内の渦流損失をさらに減じる、請求項３８に記載のモータ。
【請求項４０】
使用したクーラントをクーラントプレートから取り除くのと同時に、前記クーラントプレートにクーラントを運ぶために、クーラントの供給部及び少なくとも１つのクーラントプレートに接続されるマニホールドをさらに備える、請求項３６に記載のモータ。
【請求項４１】
電気作動コイル用の冷却装置であって、
コイルに熱的に接するアクティブ冷却部材であり、少なくとも１つの液体入口及び少なくとも１つの液体出口を有し、液体流路を通して前記部材内又は前記部材上に冷却液を導く前記冷却部材と、
前記液体が前記通路を流れるときに、前記液通路に配されるとともに、前記液体の混合を引き起こすように構成される、静的ミキサ構造と、
を備える冷却装置。
【請求項４２】
前記静的混合構造は、オープンセル材である、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
請求項１に記載のアクティブコイル冷却装置を備えるリニアモータ。
【請求項４４】
請求項４１に記載のアクティブコイル冷却装置を備えるリニアモータ。
【請求項４５】
請求項１に記載のアクティブコイル冷却装置を備える平面モータ。
【請求項４６】
請求項４１に記載のアクティブコイル冷却装置を備える平面モータ。
【請求項４７】
請求項４３に記載のリニアモータにつながった移動体を備える精密システム。
【請求項４８】
請求項４４に記載のリニアモータにつながった移動体を備える精密システム。
【請求項４９】
請求項４５に記載の平面モータにつながった移動体を備える精密システム。
【請求項５０】
請求項４６に記載の平面モータにつながった移動体を備える精密システム。
【請求項５１】
マイクロリソグラフィシステムとして構成される請求項４７に記載の精密システム。
【請求項５２】
マイクロリソグラフィシステムとして構成される請求項４８に記載の精密システム。
【請求項５３】
マイクロリソグラフィシステムとして構成される請求項４９に記載の精密システム。
【請求項５４】
マイクロリソグラフィシステムとして構成される請求項５０に記載の精密システム。
【請求項５５】
請求項２３に記載の少なくとも１つのモータを備えるステージ。
【請求項５６】
請求項５５に記載のステージを備える精密システム。
【請求項５７】
マイクロリソグラフィシステムとして構成される請求項５６に記載の精密システム。
【請求項５８】
請求項５１に記載のマイクログラフィシステムを用いてマイクロリソグラフィ工程が実行される、マイクロデバイス製造方法。
【請求項５９】
請求項５２に記載のマイクログラフィシステムを用いてマイクロリソグラフィ工程が実行される、マイクロデバイス製造方法。
【請求項６０】
請求項５３に記載のマイクログラフィシステムを用いてマイクロリソグラフィ工程が実行される、マイクロデバイス製造方法。
【請求項６１】
請求項５４に記載のマイクログラフィシステムを用いてマイクロリソグラフィ工程が実行される、マイクロデバイス製造方法。
【請求項６２】
請求項５７に記載のマイクログラフィシステムを用いてマイクロリソグラフィ工程が実行される、マイクロデバイス製造方法。
【請求項６３】
請求項５８に記載のマイクロデバイス製造方法によって製造される、半導体ウエハ。
【請求項６４】
請求項５９に記載のマイクロデバイス製造方法によって製造される、半導体ウエハ。
【請求項６５】
請求項６０に記載のマイクロデバイス製造方法によって製造される、半導体ウエハ。
【請求項６６】
請求項６１に記載のマイクロデバイス製造方法によって製造される、半導体ウエハ。
【請求項６７】
請求項６２に記載のマイクロデバイス製造方法によって製造される、半導体ウエハ。
【請求項６８】
クーラント液のソースと、
前記ソースに液的につながったポンプと、
前記ソース及び前記ポンプに液的につながった、請求項１に記載のコイル冷却装置と、を備える、液冷回路。
【請求項６９】
コイルアセンブリと、前記コイルアセンブリと協働して力を生み出すマグネットアセンブリとを含むモータ装置であって、
コイル面を有するコイルと、
第１面及び第２面を有する第１部材であり、前記第２面が前記コイル面に熱的に接し、前記力による渦電流抗力を減じる形状を前記第１部材が有する、前記第１部材と、
前記第１部材内又は前記第１部材上に規定される第１流路と、
前記第１部材の前記第１面を熱的にシールドするシールド部材と、
を備える、モータ装置。
【請求項７０】
前記第１部材は、どのような流れ損失でも減じるように形成されている、請求項６９に記載のモータ装置。
【請求項７１】
シールド部材は、前記第１部材の前記第１面に少なくとも部分的に接する、請求項６９に記載のモータ装置。
【請求項７２】
前記シールド部材内又は前記シールド部材上に規定される第２流路をさらに備える、請求項６９に記載のモータ装置。
【請求項７３】
前記シールド部材の温度を所望の温度に制御するシールド温度コントローラをさらに備える、請求項７２に記載のモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１０年９月３日に出願された米国仮出願６１／３８０，１５９号、２０１０年９月３日に出願された米国仮出願６１／３８０，１５４号、及び２０１１年９月２日に出願された米国出願に基づく優先権を主張し、それらのすべてが本出願に援用される。
【０００２】
本開示は、例えばマイクロリソグラフィシステムで使用されるような、高精度のワークピース位置決め装置に関する。より具体的には、本開示は、電気的なエネルギー付与で熱を発生する複数の電気コイル装置を含むシステムに使用される、特定タイプの電磁モータ（すなわち、リニア及び平面モータ）に関する。また、本開示は、そうしたモータを冷却する装置及び方法に関し、特に、高精度システムに使用されるもの、ある点では、電気的な渦流抗力（electrical eddy-current drag）を低減する、あるいは少なくともその原因とならないようなものに関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの種類の精密システムは、ワークピースのような物体の精確な位置決めのために、電磁モータ及び他のアクチュエータを使用する。そうした精密システムの例は特定タイプのマイクロリソグラフィシステムであり、そこでは移動可能なステージ上に物体（例えば、表面がパターン化されたウエハや、パターンを定めるためのレチクル）が搭載され、１以上のステージアクチュエータを使用してそのステージが移動及び位置決めされる。ステージアクチュエータは、特に主要な移動方向に関しては、高精度のステージの動き及び位置決めを可能とするリニアモータとしてしばしば構成される。これらの装置用のリニアモータは一般に、複数コイルのアセンブリと、永久磁石による少なくとも１つのリニアアレイとを含む。コイルにおける電気的な励起は、コイルアセンブリとマグネットアレイとの間で相互の電磁作用を生み、その結果、コイルアセンブリ又はマグネットアレイが他方に対して移動する。通常、コイルがリニアモータの移動可能部（「電機子（armature）」又は「整流子（commutator）」）であり、マグネットアレイがそのモータにおける固定部（「固定子（stator）」）である。この一般的なリニアモータの構成において、エネルギー付与されたコイルアセンブリが固定マグネットアレイに対して移動する。コイルアセンブリにステージ又は他の可動体を組み合わせることで、コイルへの電気的なエネルギー付与により、マグネットアレイに対してその本体が相当の動きをする。
【０００４】
マイクロリソグラフィシステムでの使用に際して重要な検討事項として、平面モータは、複数のマグネットアレイ（リニアモータのような一次元ではなく二次元）、及び電気的に作動可能な複数のコイルアセンブリを含む。この場合も、電気的にエネルギーが付与されることで平面モータのコイルアセンブリが、マグネットアレイに対して移動する。リニアモータがほぼ１自由度に対応するのに対して、平面モータは、３から６自由度の動きを好ましく提供することができる。
【０００５】
リニア及び平面モータにおいて、コイルへの電気的なエネルギー付与はそのコイルによる熱発生を伴う。取り除くか制御しないと、この熱は精密システムの他の領域に広がる可能性があり、その結果、例えば移動及び位置決めのエラーを招く。よって、最も厳密な用途では、温度変化によるモータの動きや正確な位置決めへの悪影響を取り除く又は最小限にするために、リニア及び平面モータを冷却することが望まれる。例えば、コイルを加熱すると電気的抵抗を増す傾向にあり、エネルギー付与を続けると、熱を発生することに加え、モータの性能を減じる原因となり得る。さらに、モータによる熱は周囲空気を暖め、それにより、特にレーザ干渉計及び他の高精度の光学システムの近くにおいて、局所空気の屈折率に重大な変化を及ぼす対流を発生させる。これらの屈折率の変化は、システムによる実行される処理の正確性や精度を大幅に低下させる可能性もある。
【０００６】
リニア及び平面モーターのような電磁モータをアクティブに冷却する様々な試みがなされてきた。例えば、従来のいくつかの方法として、水冷ハウジングでコイルを囲んだり、モータコイルアセンブリをエポキシなどの重合体硬化樹脂で包む又はその中に入れたりして、クーラントに浸るカプセル（capsule）を形成するといったことがある。カプセルに包まれたコイルアセンブリ内のコイルを冷却するには、重合体樹脂（通常、熱伝導率に乏しい）を通してコイルの熱を冷却液に導く必要がある。その結果、クーラントとコイルとの間で大きな熱勾配が形成され、高いコイル温度、悪い冷却効率、及び不十分で不安定なコイルの冷却を招く。この技術の一例として、米国特許第４，７４９，９２１号には、クーラントチューブを持つ樹脂にリニアモータコイルを収容することが開示されている。クーラントは、少なくともモータの作動中にチューブ内を通る。この案は、実施が難しく、一貫した結果が得られない。この案は、通常、アセンブリ全体にチューブを配し及びカプセルで包んで、コイルアセンブリをラッピングすることによってのみ可能となる。この構成は、特に、アセンブリが分厚く、モータが外気から十分に隔離されていない、といった理由から、高精密システムにおいて所望の性能を発揮しない。
【０００７】
他の従来の方法は、米国特許第４，６２５，１３２号、第４，７４９，９２１号、第４，８３９，５４５号、第４，９０６，８７８号、第４，９１６，３４０号、第５，０７３，７３４号、第５，９９８，８８９号、第６，１１４，７８１号、第６，２７８，２０３号、及び第６，７６２，５１６号に開示されている。これらの文献のいくつかにおいて、モータコイルの近く（ただし分離して）に配置されるクーラント伝導プレートの間にコイルアセンブリ全体を挟むことが検討されている。クーラントを含有して大容量となる結果、高圧下でクーラントをそのプレートに運ぶ必要がある。こうした高いクーラントの圧力は取扱いが難しく、なぜなら、プレートのクーラント流路の膨張の原因となる傾向にあり、それは歪みを招くからである。高圧はコイルプレートを通るクーラントの流れの増大を達成するのに望まれるものの、膨張を防ぐために、クーラント圧力による歪みを防ぐ十分な構造が要求される。出願人は、こうした従来の方法は、モータにおける電気的な渦流抗力を助長する傾向にあることを見出し、それはモータの能力を奪い、モータにおける移動及び位置決めの不正確さを招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コイル周りのハウジングを通してクーラントが流れる従来の冷却コイルアセンブリは、そのアセンブリに対して冷却ハウジングを通して何かしらの搭載用のボルト又は電気的な接続が必要となる。これは、リークしやすい静的なシールを必要とし、また、クーラントが漏れる多くの可能性を招く。
【０００９】
さらに、こうした従来の冷却システムは、マイクロリソグラフィシステムの最近の世代での使用に所望されるものよりも分厚い。
【００１０】
他の従来の方法において、コイルがクーラント液中に直接置かれ、これにより、クーラントの保護ハウジングの必要が回避される。しかしながら、この方法は、電気的に非導電性のクーラントの使用を必要とする。そのため、他の多くの非水系の非伝導性クーラントに比べてクーラントとしてより効率的な水を使用しない。また、クーラントがコイルワイヤ上の絶縁体に作用し、コイルの初期故障を招く可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の態様を有する。第１態様は、リニア又は平面モータのコンテキストにおける、前記モータのアクティブな冷却コイルアセンブリに関する。こうしたアセンブリの例示的な一実施形態は、第１及び第２主面を有するコイルを含む。また、コイルの少なくとも１つの主面に熱的に接する熱伝導冷却プレートをそれぞれ含む。クーラントの流路は、冷却プレート内又はその上に定められ、クーラント液はそのクーラント流路を通る。クーラント流路は、コイルの主面の少なくとも一部と同じように延びる主パターンを有する。主パターンは、第２パターンを含むことができる。主パターン又は第２パターン（存在する場合）のいずれかは、大きな連続領域を回避するように構成可能であり、これにより、冷却プレートにおける渦流損失が減少する。
【００１２】
説明したように、主パターンは、第２パターンを含むことができる。第２パターンは、連続領域の延長を減じるように構成される形状を有することができ、これにより冷却プレート内の渦流損失を減じる。例えば、第２パターンは、蛇行状にできる。代替的又は追加的に、主パターンは蛇行状にできる。主パターンの一例は、Ｕ字形状パターン及びＸ字形状パターンを含む。いずれのパターンも、終点を有するアーム（arms）又は枝部（branches）を含む、放射形状又は径方向のアスペクトを有することができる。一方又は双方のパターンはマイクロチャネルを含むことができる。
【００１３】
ラジアル形状のパターンを有する装置は、パターンの中央部に実質的に配されるクーラント入口又はクーラント出口をさらに備え、また、アームのそれぞれの実質的終点に配されるクーラント出口又は入口をさらに備えることができる。こうした構成において、クーラント流れは、クーラント入口の少なくとも１つを通ってクーラント流路に入り、アームを流れ、少なくとも１つのクーラント出口を通ってクーラント流路を出る。第２パターンは、アームを通したクーラントの流れと同様のクーラントの非循環流れを形成するために、それぞれのアームに沿って延在することができる。一方、クーラントは、コイルから熱を取り除くために、コイルの各対応領域と良好な熱接触を有する。
【００１４】
他の実施形態において、コイルは、フラットなコイルであり、第１及び第２主平面を含む。少なくとも１つの主面は、それと熱的に接する冷却プレートを備え、冷却プレートの少なくとも１つは、冷却プレート内又はその上に規定されるクーラント流路を備え、冷却プレートの少なくとも１つは、クーラント流路を通るクーラント液を備える。クーラント流路は、コイルの主面と同じように延びる主パターンを有することができる。主パターンは、連続領域の延長を減じるように構成され、これにより冷却プレート内の渦流損失を減じる。
【００１５】
他の実施形態において、外側プレートとコイルとの間に冷却プレートが挟まれるように配される外側プレートが備えられる。冷却プレートは、コイルの主面と冷却プレートとの熱的接触を改善させるように、外側プレートによってコイルに向かって押圧されるように構成される。
【００１６】
いくつかの実施形態において、装置は、クーラント流路に配され、規定される「静的ミキサ」をさらに備える。
【００１７】
いくつかの実施形態はまた、冷却プレートとコイルの主面との間に熱伝導物質をさらに備えることができる。物質の例は、熱伝導ペースト、軟質金属等を含む、ただしこれに限定されない。
【００１８】
別の態様は、ステータ及び整流子を備える電磁モータに関する。多くの実施形態において、整流子は、（電気的に活性されたときに）ステータに対して移動可能な複数の電気的活性化コイル（例えば、ワイヤコイル）を備える。「ムービングコイル」・モータと呼ばれる、これらの実施形態において、ステータは、永久磁石のアレイにできる。他の実施形態において、整流子は、ステータとしての複数のコイルの固定アレイに対して移動する磁石のアレイである。これらの実施形態は、「ムービングマグネット」・モータと呼ばれる。ムービングマグネット・モータ、及びムービングコイル・モータの例は、リニアモータ及び平面モータを含む。
【００１９】
モータは、少なくとも１つのコイルに熱的に接してコイルからの熱を導く、熱伝導材の少なくとも１つのユニットを備えることができる。熱伝導材のユニットは、好ましくはクーラント流路を規定する。クーラント流路は、コイルの少なくとも１部と同じように延在する主パターンを有することができる。クーラント流路はまた、第２パターンを備えることができ、第２パターンは少なくとも１つのマイクロチャネルを備えることができる。モータはまた、クーラント流路内の熱伝導クーラント液を備える。クーラント流路は、熱伝導材内の渦流損失を減じるように、クーラント流路を通したクーラント流れを形成する。クーラント流路を流れるクーラントは、熱伝導材のユニットに熱的に接し、熱伝導材のユニットから及びコイルから熱を取り除く。
【００２０】
モータが複数のコイルを備えるリニアモータである実施形態において、少なくとも１つのコイルが実質的な主平面を有することができる。少なくとも１つのコイルがコイルユニットに組み込まれる。コイルユニットにおいて、コイルの主面は、それと熱的に接する熱伝導材のユニットを備える。熱伝導材のユニットは、望ましくはクーラント「プレート」として構成され、それはコイルの主平面と熱的に接した状態に容易に配置できる。クーラントプレートは、望ましくは実質的な平面を有する。コイルユニットにおける少なくとも１つのクーラントプレートは、クーラント流路を規定する。クーラント流路は、望ましくは主パターンを備える。主パターンは、第２パターンを含むことができる。一方のパターン又は双方のパターンは少なくとも１つのマイクロチャネルを含むことができる。パターンは、連続領域の延長を減じるように構成され、これにより熱伝導材における渦流損失を減じる。ここでは熱伝導材はまた導電性であることが前提である。例えば金属性のマイクロチャネルであればその通りである一方で、熱伝導材は、窒化アルミニウム（AIN）などのセラミックにもでき、その場合は渦流抗力は問題にならない。
【００２１】
コイルアセンブリの実施形態は、１以上のコイルが各自の冷却プレートを有する、モジュラーを有するものである。特に複数の冷却プレートを含む構成において、冷却プレートの取り外しが容易な少なくとも１つのマニホールドを使って互いに液的につなげられる。少なくとも１つの冷却プレートは、上記概要の様々な実施形態に応じて構成され、連続領域の延長を減じるように構成され、これにより熱伝導材内の渦流損失を減じる。これらのモジュラー型コイルアセンブリは、例えば、移動コイル又は移動マグネット型平面モータ、又は移動コイル又は移動マグネット型リニアモータに使用可能である。
【００２２】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのコイルユニットは、少なくとも１つのコイルとそれとの間に冷却プレートが挟まれるように配される外側プレートを含む。各外側プレートは、コイルの主面に対して、冷却プレートの熱的接触を提供するために、少なくとも１つのコイルに向けて促されるようにできる。
【００２３】
上記概説したモータのいくつかの実施形態において、クーラント流路の少なくとも一部は、第２パターンに配され、規定される、静的ミキサを含む。
【００２４】
本発明の別の態様は、電気作動コイル用の冷却装置に関する。実施形態の一例は、コイルに熱的に接するアクティブ冷却部材を備え、冷却部材は、少なくとも１つの液体入口及び少なくとも１つの液体出口を有し、液体流路を通して部材内又は部材上に冷却液を導く。冷却装置はまた、液体が通路を流れるときに、少なくとも１つの液体流路に配されるとともに、液体の混合を引き起こすように構成され、規定される、静的ミキサ構造を備えることができる。いくつかの実施形態において、静的ミキサ構造は、オープンセル・フォームである。
【００２５】
本発明の他の態様は、ここで開示したリニア及び／又は平面モータを備える精密システム（例えば、マイクロリソグラフィシステム）に関する。
【００２６】
ここで開示したモータの本実施形態は、少なくとも以下の利点を提供する：
（ａ）モータなどの冷却コイル用の装置をよりコンパクトに作ることができる、
（ｂ）コイル容器が取り除かれる、
（ｃ）コイルアセンブリは、モジュラー化できよって簡素にでき、モータコイルアセンブリを分解することなく、個別のコイル及び他の機器に素早いアクセスが可能である、
（ｄ）従来のモータ冷却システムに比べて良好な熱性能を提供する、
（ｅ）コイルの周りでクーラント循環を提供するための、大きく、圧縮された、クーラント容器にコイルを収容する必要性を排除する、
（ｆ）圧力容器を省くことで、それに通じる電気的な通過部分が排除される、
（ｇ）各自の冷却プレートを使って各コイルを個別に冷却可能であるので、渦流損失が減少する、
（ｈ）冷却プレートは、渦流損失をさらに減じるように構成された（例えば、マイクロチャネル及び／又はクーラント流路の特定パターンを使う）、クーラント流路を備えることができる。
【００２７】
サブジェクトな方法について前述の及び追加の特徴部分及び利点は、添付の図を参照した、以下の詳しい説明から容易に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、第１の代表的実施形態に記載された、アクティブに冷却された２つのクーラントプレートの間にフラットなコイルを挟んだ様子を示す、等角投影図である、また、一例として、挟んだ状態のものをＣ−クランプを使って保持し、クーラントプレートとコイルの側面との良好な熱接触を確立かつ維持している様子を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、第２の代表的実施形態に記載された、１つのクーラントプレートから他のものに続くクーラント流路を有する２つのクーラントプレートの間にフラットコイルが挟まれた様子を示す。
【図２Ｂ】２Ｂは、第２の代表的実施形態に記載された、１つのクーラントプレートから他のものに続くクーラント流路を有する２つのクーラントプレートの間にフラットコイルが挟まれた様子を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、第１の代表的実施形態に記載された、クーラントプレートの構成の一例を示す等角投影図であり、第１プレート部品の主面が加工又はエッチングされてオープンチャネルを形成し、その後に第２プレート部品が第１プレート部品の主面に接合された様子を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、クーラントプレートの構成の別の例を示す等角投影図であり、中央のプレート（クーラント流路を定めるカットアウト部）が２つの中実プレートの間に挟まれた様子を示す。３つのプレートは重ね合わされ互いに接合されている。入口及び出口ポートは、中実プレトの１つの上に、又は両方の上に、又は１つを第１中実プレート上に他を第２中実プレート上に、配置できる。
【図４】図４は、第１の代表的実施形態に記載された、冷却回路の一例の模式図である。
【図５】図５は、第１の代表的実施形態に記載された、１以上のクーラント導管が外側主面に取り付けられた冷却プレートを示す。
【図６】図６は、平面モータコイルアセンブリの上面（すなわち、平面モータの永久磁石アレイから離れて対向する面）の斜視図である。
【図７】図７は、第３の代表的実施形態に記載された、平面モータコイルアセンブリの下側（すなわち、永久磁石に対向する側）の斜視図であり、ハウジング内のコイルユニットの詳細、及びそれらの相互の向きを含む、内部の詳細を示すためにカバープレートが取り除かれている。
【図８】図８は、コイルユニットの斜視分解組立図であり、第３の代表的実施形態において、コイル（すなわち、分割コアの２つのコイルハーフ）、それらのコア、マイクロチャネル冷却アセンブリ、及びクランププレートが積み重ねられた様子を示す。
【図９】図９は、第３の代表的実施形態に応じた、平面モータ用のコイルアセンブルに使用される、クウォータ・モータマニホールドプレートの斜視図である。図に見える主面が通常、平面モータの永久磁石アレイから離れて対向する。
【図１０Ａ】図１０Ａ及び図１０Ｂは、第３の代表的実施形態に関し、上側（永久磁石から離れて対向する）及び下側（永久磁石に対向する）コイルユニットを示し、図１０Ａはクウォータ・モータマニホールドプレートに対するマニホールドブロックの接続を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、コイル及び冷却プレートを示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、第３の代表的実施形態で説明された実施形態を通るクーラント流れの模式図である。
【図１１】図１１は、第３の代表的実施形態における、平面モータコイルアセンブリに対する、クーラントの供給及びクーラントの排除に使用されるマニホールドブロックの斜視図である。
【図１２】図１２は、第４の代表的実施形態に応じた、平面モータコイルアセンブリに使用される、及び、例えば、第３の代表的実施形態に応じた、コイルアセンブリに使用される、冷却プレートの斜視図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態に記載された、コイルユニットの斜視分解組立図であり、コイル（すなわち、分割コアの２つのコイルハーフ）、それらのコア、マイクロチャネル冷却アセンブリ、及びクランププレートが積み重ねられボルト結合された様子を示す。
【図１４】図１４は、第４の代表的実施形態に応じた、複数のコイルアセンブリのアレイの一例の斜視図であり、第３の代表的実施形態に記載された、アクティブに冷却されたコイルアセンブリを含む。
【図１５Ａ】図１５Ａ−１５Ｃは、冷却プレートにおけるクーラント流路の構成の例を示し、図１５Ａは、第２のチャネルを持たない、Ｕ字状の主チャネル構成を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、細く、蛇行した第２チャネルを有する、Ｕ字状の主チャネル構成を示し、クーラントは、Ｕ字の底にある入口（不図示）を介して主チャネルに入る。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、Ｘ字状の主チャネル構成を示し、クーラントはパターンの中央部の入口を介して入り、その後、Ｘ字のアームにおける蛇行状の第２チャネルを通る。図１５Ｃに示す構成は、渦電流の形成を防ぐ点で、ここで示す３つの構成の中で最も効率的である。（実際には、渦流だけの観点からだと、図１５Ｃの構成に比べて図１５Ｂの構成がよりよい。しかしながら、図１５Ｃは、相応のクーラント流れを示すことからより実際的である。）
【図１６】図１６は、第７の代表的実施形態で説明した静的混合の結果を示す模式図である。オープンセル材料４０２のユニットが、流れ導管４００に配置されている。クーラントは、図の左から右に流れ、その流れのベクトル４０４は実質的な層流を示す。流れはオープンセル材４０２に入りかつそこを通ると、流れベクトルが曲がり、そのいくつかが壁４０６に向かい、それが壁の冷却を改善する。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第７の代表的実施形態に記載された、マイクロチャネルクーラント流路内において、十分に小さい孔サイズを有するオープンセル材料の、選択された場所における各ユニットの配置を模式的に示す正投影図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第７の代表的実施形態に記載された、マイクロチャネル冷却流路内において、十分に小さい孔サイズを有するオープンセル材料の、選択された場所における各ユニットの配置を模式的に示す正投影図である。
【図１８】図１８は、一般的な冷却ジャケット内のコイルの各側に配置されるクーラントの各通路にそれぞれ、フォーム材のような、流れ混合オープンセル材の各ユニットがコイルに対して配置された様子を示す。
【図１９】図１９は、第８の代表的実施形態に簡潔に記載された、液浸マイクロリソグラフィシステムの模式図であり、ここで説明される１以上の電磁アクチュエータを備える精密システムの第１例である。
【図２０】図２０は、第８の代表的実施形態に簡潔に記載された、超紫外線（extreme-UV)マイクロリソグラフィシステムの模式図であり、ここで説明される１以上の電磁アクチュエータを備える精密システムの第２例である。
【図２１】図２１は、半導体デバイスの製造のプロセスに関連するステップの例を示す処理フロー図である。
【図２２】図２２は、例えば図２１に示すプロセスのステップ７０４で実行され得る、基板（例えばウエハ）の処理に関連したステップの例を示す処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本開示は、各実施形態のコンテキストについてであり、限定する意図は一切無い。
【００３０】
図は、構成の一般的な様態を描くことを意図し、必ずしも縮尺に沿わない。詳しい説明及び図において、特定の例を示すとともに詳しく説明する。図及び詳しい説明について、開示された特定の形に本発明を限定する意図は無く、単なる例示であり、クレームされた本発明をどのように作り及び／又は使うのかを当業者に教示する意図を有する、ということは理解されるだろう。
【００３１】
本願及びクレームに使用されるような、単数の形式の「a」「an」及び「the」は、コンテキストによる明示がなければ、複数の形式を含む。追加的に、用語の「includes」は「comprises」を意味する。さらに、用語の「coupled」は機械的及び実際的な方法でものをつないだりリンクしたりすることを含み、つながったものの間の中間の要素の存在を排除するものではない。
【００３２】
ここで説明されるもの及び方法は何ら限定されない、として解釈されるべきである。本開示は、多様に開示された実施形態それ自体及び他との様々な組み合わせ及びサブ的な組み合わせのすべての新規及び非自明な特徴及び態様に関する。開示されたもの及び方法は、特定の態様又は技術又は組み合わせに限定されず、また、開示されたもの及び方法が１つ以上の特定の利点があること又は特定の課題が解決されることを要求するものでもない。
【００３３】
開示された方法におけるいくつかの操作は、表現の都合上、特に連続的な順で記述されるが、以下では、特定の言語で特定の順が定められていない限り、再配置を含む記述方法であると理解すべきである。例えば、連続的に記述されたオペレーションはいくつかのケースにおいて再配置又は同時に実行可能である。さらに、簡単のため、添付の図面は、開示されたもの及び方法が他のもの及び方法と結びついて使用可能な様々な方法について示していないかもしれない。追加的に、説明はしばしば、開示された方法を説明するために、用語の「作り出す（produce）」及び「提供する（provide）」を使用する。こうした用語は、実行される実際のオペレーションの高レベルの抽象である。これらの用語に対応する実際のオペレーションは、特定の実施に応じて変化するとともに、本技術の当業者によれば速やかに認識可能である。
【００３４】
以下の説明において、「上（up）」、「下（down）」、「上の（upper）」、「下の（lower）」、「水平の（horizontal）」、「鉛直の（vertical）、「左の（left）」、「右の（right）」などの用語が使用される。これらの用語は、相対関係を扱う際に、その説明をある程度明確にするものである。しかし、これらの用語について、関係、位置、及び／又は方向性について絶対的なものを示す意図はない。例えば、ある対象物に関し、その対象物を単にひっくり返すことで「上」面は「下」面となり得る。しかしながらその対象物（object）は同じである。
【００３５】
リニア及び平面モータ
一般に、実質的にすべての電気モータは、２つの基本的な部分、すなわちステータとアマチュア、を含む。アマチュア（整流子とも呼ばれる）は、ステータに対して動く。最も一般的な電気モータにおいて、アマチュアはステータの中に収容され、モータが電気的にエネルギー付与されると、ステータと同軸である回転軸周りに、ステータに対してアマチュアが回転してトルクを生成する。
【００３６】
リニアモータは、電気モータであり、ステータとアマチュアが巻回状態に無く、そのため、トルクを生成する代わりに、モータの長さに沿ってリニアな力を生み出す。すなわち、リニア又は平面モータにおいて、エネルギー付与されたアマチュアは、回転の動きをせず、ステータに対して直線的に動く。平面モータは、基本的に、平面モータのステータによって定められる平面で整流子が動くように、リニアモータを変形したものである。多くのリニアモータ及び平面モータにおいて、ステータはそれぞれ、永久磁石のリニア又は平面アレイである。こうしたモータにおいてアマチュアは複数コイルのアセンブリであり、電気的にエネルギー付与されると、マグネットアレイに対して、それぞれリニア又は平面の動きをする。こうした整流子の動きの間、コイルアセンブリのすべてのコイルは一緒に動く。このように、リニア及び平面モータのコンテキストにおける「コイルアセンブリ（coil assembly）」は、コイルが電気的に適切にエネルギー付与されたときに、ステータに対して動く複数コイルのグループである。リニアモータのコイルアセンブリは、一般に、少なくとも３つのコイルを含み、平面モータのコイルアセンブリは、一般に、１２のコイルを含む。
【００３７】
本開示を適用可能な別の種類のモータは、ボイスコイルモータ（VCM)である。VCMは、磁石のハウジングとコイルを含んだ電気モータのシンプルなタイプである。モータの端子にわたって電圧を印加すると、ハウジング又はコイル（モータがどのように搭載されているかによる）のいずれかが所定の軸に沿って１方向に動く。印加された電圧の極性を逆にすると、軸方向に沿った反対方向の動きを生む。その動きによって発生する力は、モータコイルを通して流れる電流に比例する。
【００３８】
渦流抗力
電気的な渦流（渦電流）は、変化する磁場に導体が置かれるとその電気的導体に誘導される電流である。変化する地場は、導体内に循環的な電流の流れを引き起こす。導体の電気抵抗はゼロではないから、電流の循環的流れはエネルギーを浪費し、望ましくない抗力又は熱をモータに発生させる可能性がある。例えば、可動コイル型リニアモータ又は平面モータにおいて、コイルアセンブリは、永久磁石のリニア又は平面アレイに対して移動する。アレイからの距離によって、磁石における極性及び度合（magnitude）が変わる。コイルアセンブリに対するこうした磁場の変化は、コイルアセンブリがマグネットアレイに対して動くときにコイルアセンブリの導体部に渦流が生じる原因となる。渦流は、コイルアセンブリの意図した動きに対して抗力を与え、モータの動きの妨げになる可能性がある。
【００３９】
モータの動きに対する渦流効力の発生又は増大は、モータの電気コイルがここで説明される方法で冷却されるときに、問題となる可能性がある。この問題の１つの理由は、いくつかの実施形態で使用される、適切な熱伝導率を持つ多くの素材が金属であり、多くの金属が電気的に導体であるということによる。渦流効力を減じるカギは、第１に渦電流の形成を回避することである。
【００４０】
第１の代表的実施形態
本実施形態において、リニアモータ又は平面モータのコイルアセンブリにおける個別の電磁コイルは、要求に応じたコイルの冷却のために、個別の熱的導体（及びアクティブに冷却される）プレート又は類似の物体に熱的に接続される。各コイルは、好ましくは、図１に示すように、第１の実質的平面１２と、反対側の第２の実質的平面１４とを有する平面コイル１０として構成される。本実施形態において、少なくとも１つの実質的平面１２が、それぞれアクティブに冷却された、熱伝導プレート１６に熱的に接続される。例えば、各コイル１０は、アクティブ冷却された２つの熱伝導プレート１６，１８の間に挟まれ、第２プレート１８がコイル１０の反対側実質的平面１４に接する。
【００４１】
説明したように、本実施形態におけるプレート１６，１８は、アクティブに冷却される。いくつかの実施形態において、１つのコイル１０につきプレート１６，１８の１つをアクティブに冷却し、他のプレートはパッシブに冷却する、又は冷却しない場合でも、十分な結果を達成可能かもしれない。「アクティブ冷却（active cooling）」は、「パッシブ冷却（passive cooling）」又は冷却無し、と区別される。パッシブ冷却は、物体から熱を取り除くために、主に伝導及び／又は放射プロセスを基にするものであり、冷却のためにエネルギーを費やすことをしない。例えば、パッシブ冷却は、いくつかの例において、物体から熱を取り除くために、特に周囲空気に比べて物体が温かい場合に、冷却すべき物体をヒートシンクに熱的に搭載する、又は、自然発生する気流に頼ることにより達成することが可能である。アクティブ冷却は、冷却すべき物体にファンを向ける、電気的に冷却する（例えば、ペルティエ冷却）、又は冷却すべき物体に対してクーラント流体を循環させる、など、冷却を生み出すためにエネルギーを費やす必要がある。冷却無しは、熱を取り除くために何もしないことを意味する。
【００４２】
アクティブ冷却を実行するために、プレート１６，１８は、クーラント流体、通常はクーラント液が循環される、１以上の内部クーラントチャネルを有する。好ましくは、クーラントチャネルは、少なくとも部分的にマイクロチャネルとして構成される。クーラントをプレート内のマイクロチャネルに供給するために、各プレート（例えば、プレート１６）は少なくとも１つの入口ポート２０及び少なくとも１つの出口ポート２２を含むことができる。入口ポート２０は、プレート１６のクーラントチャネルにクーラントを送る。チャネル内をクーラントが流れることで、クーラントがプレート（コイルから熱を吸収したプレート）から熱を吸収し、これにより、クーラントが温まり、プレート及びコイルが冷却される。出口ポート２２は、プレート１６から離れた、温まったクーラントを導く。同様に、第２プレート１８は、入口ポート２４と出口ポート２６とを含む。この方法で内的に液冷されることにより、プレート１６，１８の少なくとも１つが、パッシブ冷却というよりは、アクティブに冷却される。
【００４３】
コイル１０からの最適な熱移動のために、プレート１６，１８は、少なくとも何か所かで、コイル１０の表面１２，１４と直接的に熱的に接する。この熱的接触は、機械的クランプ２８，３０、ボルト、又は類似の締結手段を用いて、対象のプレート１６，１８をコイル１０に押し付けることにより確立しかつ維持することができる。また、所望され又は要求されるなら、熱的に導体の中間材を接触面の間に置き、コイルからプレートへのさらに良好な熱伝導を提供することができる。さらに中間材（特に、接着材を含む場合）によってそれらの接触面を結合することができ、これにより、少なくとも持続的な基礎部分において、クランプが不要となる。熱伝導中間材の例は、市販の隙間フィラー材、熱的ペースト及びグリース、高熱伝導エポキシ、及び、硬い表面同士の微小な隙間にならって熱移動を改善する、インジウムのような軟質金属、を含むが、これらに限定されない。
【００４４】
プレート１６，１８は、良好な熱伝導性を有する素材から作られるのが望ましい。その結果、プレート１６，１８がコイル１０からの熱を取り除く位置にあるとき、コイル１０からの熱が速やかにプレートに行き渡る。高い熱伝導性を有する材料として様々な金属がある。銅及びアルミニウム合金は、金属の中でも特に高い熱伝導率の値を有する。非金属材であっても高い熱伝導性を有するものもある。ただし、Cu及びAlを含む、多くの金属は、電気的に導体である。電気的導体の金属でプレート１６，１８を作ると、一般に、コイルアセンブリに渦電流を生じさせる可能性があり、それは抗力として現れる。例として、いくつかの適用可能な材料の熱伝導率の値は以下である、ただし限定する意図は無い。
Ｃｕ：３９８Ｗ・ｍ−１Ｋ−１
Ａｌ：２３６Ｗ・ｍ−１Ｋ−１
Ｃ（ダイアモンド）：１０００〜２０００Ｗ・ｍ−１Ｋ−１
Ｃ（カーボンナノチューブ）：３０００〜５５００Ｗ・ｍ−１Ｋ−１
Ｆｅ：８４Ｗ・ｍ−１Ｋ−１
ステンレス鋼：１６．７〜２０．９Ｗ・ｍ−１Ｋ−１
【００４５】
いくつかの構成において、渦電流の形成を実用的限界内に維持することを確実にするために、約４００Ｗ・ｍ−１Ｋ−１より低い熱伝導率を維持することが望まれる。他の構成において、約２０Ｗ・ｍ−１Ｋ−１より低い熱伝導率を維持することが望まれる。さらに他の構成において、約２００Ｗ・ｍ−１Ｋ−１を超える熱伝導率を維持することが望まれる。ここで、熱伝導率は、渦流抗力とは無関係である。高い熱伝導率は、本用途において良い。
【００４６】
渦電流を最小にすることは、通常、素材の選択だけでは達成されない。他に比べて、導体の形状が、渦流形成の影響をより受けやすい。例えば、導電体を薄く維持すること、導電体の積層構造の使用、及び／又は導電体の広い連続領域を回避することは、渦電流を最小化するための３つの例示的な案である。別の案は、良好な熱伝導率を有しかつ導電率が乏しい素材（例えば、窒化アルミニウム又はシリコン）のプレートを作成することである。
【００４７】
冷却プレートを作成する１つの方法は、互いにフィットするとともに、プレートが対面して互いに結合された（あるいは一緒に保持された）ときに集合的に内部チャネルを定める、２つのプレート部品で形成することである。多くの例において、冷却プレートに内部クーラントチャネルを形成する効率的な唯一の方法は、プレート部品に流路を機械加工する又はエッチングすることである。チャネルは、所望の長さ、幅及び深さを有する。同じ又は異なる材質（第１プレート部品に結合可能なもの）の第２プレート部品が同様に、チャネルを囲むために、機械加工され又はエッチングされる。図３Ａに示すように、第１プレート部品１００の主面１０２は、オープンなチャネル１０４を形成するために、機械加工又はエッチングされている。第２プレート部品１０６は、第１プレート部品１００に比べて薄くすることが可能であり、第１プレート部品の主面１０２に合わせられかつ結合される。１つだけのプレート部品にチャネル１０４を形成することに代えて、両方のプレート部品１００，１０６の主面１０２，１０８を機械加工する又はエッチングして、両方の主面で集合的にチャネル部を定め、その後に、２つのプレート部品を対面して結合してプレートアセンブリ１１０を形成することも可能である。
【００４８】
冷却プレートを作成する別の方法は、図３Ｂに示すように、３つのプレート１１１，１１３，１１５を用いることによるものである。中間プレート１１３は、クーラントの流路を定めるカットアウト部１１７を含み、ソリッドなプレート１１１，１１５に挟まれる。カットアウト部１１７は、例えば、レーザアブレーション、機械加工、又はエッチングによって形成可能である。３つのプレート１１１、１１３、１１５は、互いに重ね合わせられて結合される。１つのソリッドなプレート１１５は、カットアウト部にクーラントが入る及び出るための、それぞれクーラントの入口及び出口ポート１１９ａ，１１９ｂを含む。プレート１１１、１１３、１１５は、非導電性の材料で作ることができる。
【００４９】
冷却プレートのさらに別の可能な構成は、例えば図５に示すように、１以上の導管を冷却プレートの主面の外側に接合することである。この図において、冷却プレート２００は、外側主面２０２を有して示される。外側主面２０２は、蛇行（又は他の適切な）パターンに配置された導管２０４を含み、冷却プレートの外側主面２０２に接合（例えば、ろう付け、はんだ付、溶接、又は接着接合）されている。冷却プレート２００の逆側主面２０６は、上述した方法でコイルに熱的に接する。冷却プレート２００は、追加的に、上述したような、内部冷却チャネル（ここでは詳細には説明せず）を有してもよい。
【００５０】
説明したように、冷却プレートは、（少なくとも１つの入口ポートによって）クーラント液が運ばれかつ循環される、１以上の導管又はチャネルを定める。チャネルを通るクーラントの流れによって、クーラントがプレートから熱を奪いかつその熱を各コイルから運び去る。コイルにクーラントが接するのを冷却プレートが防ぐことから、プレートの素材に対して好適な様々なクーラントを使用可能であり、これは、直接的に接するとコイルにダメージを及ぼすクーラントを含む。様々な市販の熱伝達流体（例えば、フロリナート（商標）又はフレオン（商標）の１つ）又は水のような、良好な熱冷却性能を示すクーラント液を使用するのが望ましい。
【００５１】
チャネルの形（すなわち、構成）は、比較的大きい連続的な領域を避けつつ、望ましくは、冷却プレートの材料から循環クーラントへの効率的な熱移動のために、最適化されるのが好ましい。例えば、チャネルは全体的又は部分的にマイクロチャネルとして構成できる、ただしこれに限定することを意図するものではない。マイクロチャネルは、１ｍｍ未満の寸法を少なくとも１つ有するチャネル又は導管（conduits）である。例えば、マイクロチャネルは、複数ミリメートルの長さと、数ミリメートルの幅と、数分の１ミリメートルの高さを有することができる。ある実施形態において、１つのプレートに供給されるクーラントは、別のプレートに、例えば、コイルに接する第１プレートからコイルに接する第２プレートに、流される。さらに別の例において、プレートから熱を奪うのに相変化型のクーラントが適用可能である。多くの例において、プレートのチャネル（特にプレートのマイクロチャネル）を通るクーラント液の流れは、乱流ではなく層流の傾向にある。マイクロチャネルは多くの実施形態で役立つものの、これに限定するものではない。いくつかの実施形態において、冷却プレートはマイクロチャネルより大きい１以上のチャネルを有することができる。
【００５２】
冷却プレートにおける具体的に可能なチャネルパターンの範囲については実質的に制限が無い。例えば、チャネルの径方向の構造について、中央に位置するチャネルを介して導かれたクーラントが、集められて出口ポートに向かう前に、各チャネルにおいて径方向外方に流れ、プレートの端に向かうように、構成できる。別の例において、チャネルは、少なくとも部分的に蛇行した、クーラントの流路を提供するように構成できる。コイル特有の熱プロファイル又は他の要因に従って、多くの他のチャネル構成が可能である。
【００５３】
別の例におけるチャネル構成は、少なくとも１つの第１部分と、少なくとも１つの第２部分とを含む。例えば、第２部分は、１以上のマイクロチャネルを含むことができ、第１部分は、第２部分に流れを分ける及び第２部分からの流れを集める他のチャネルを含むことができる。こうしたチャネル構成は、チャネルを通して流れるクーラントの循環流れ及び渦流を望ましく防ぐ。
【００５４】
冷却回路の一実施形態を図４に示す。回路は、２つの冷却プレート１２２、１２４を有するコイルアセンブリを含む。コイル１２６は、冷却プレート１２２，１２４の間に挟まれる。各冷却プレートは、入口ポート１２８，１３０と出口ポート１３２，１３４とをそれぞれ有する。２つの入口ポート１２８，１３０は、２つの出口ポート１３２，１３４と同様に、互いに並列につながる。熱交換器１３６からのクーラント液は、フィルタ１４０及び入口ポート１２８，１３０に向けて並列に流れるべく、ポンプ１３８又は類似の装置によって促される。冷却プレート１２２，１２４内又は上のチャネルを通して循環した後、クーラントは熱交換器１３６に戻る。熱交換器１３６、ポンプ１３８、及びフィルタ１４０は、ステージ冷却システム（ただしこれに限定されない）のような、精密システムに用いられる、より一般的な冷却システムの一部にできる。
【００５５】
第２の代表的実施形態
第２実施形態を図２Ａ及び図２Ｂに示す。コイルアセンブリから排出される前に、クーラント液は１つのプレートを通して循環され、それから第２プレートの少なくとも一部を通して循環される。まず、図２Ａを参照すると、フラットコイル５０は、第１冷却プレート５２と第２冷却プレート５４との間に挟まれるように示されている。図において、内部詳細を示すためにカバープレート（不図示）が外されており、第１冷却プレート５２のクーラントチャネル５６ａ，５６ｂが見える。同様に、図２Ｂにおいて、内部詳細を示すためにカバープレート（不図示）が外されており、第２冷却プレート５４のクーラントチャネル６４が見える。図２Ａに戻り、図１プレート５２の冷却チャネルは、第１部分５６ａと第２部分５６ｂとを含む。第１部分５６ａには、第１流体導管６０につながった入口ポート５８を介してクーラント流体が供給される。入口ポート５８によって第１部分５６ａに供給されたクーラントは、第２冷却プレート５４のクーラントチャネル６４に向けて、第１フィード通過ポート６２を通過する。クーラントチャネル６４を通過する流れの後、クーラントは、第１冷却プレート５２の第２冷却チャネル部分５６ｂに向けて、第２フィード通過ポート６６を通過する。第２冷却チャネル部分５６ｂを通過後、クーラントは、出口ポート６８を介して第２流体導管７０に向けて出る。
【００５６】
第１及び第２実施形態の構成（図１、図２Ａ−２Ｂ）は、熱伝導材料の１以上のプレートを用いて、モータコイルの各表面（又は各表面の部分）に接し、コイルから熱を除去する、代表的なものである。プレートが良好に熱的に各コイルに接するから、またプレートが循環クーラントによって積極的に冷却されるから、プレートはコイルから受け取った熱をプレートのボリューム全体に再配分し、これによりコイル温度をより均一化する。熱的中間材、及び／又は、機械的クランプ又は結合は、コイル５０と冷却プレート５２，５４の間の熱流を向上させるのに使用可能である。１以上のプレート５２，５４は、プレート内又はプレート上のチャネル内のクーラント流れによって内部的に冷却される。この構成は、利用可能なスペースが制限された、リニア及び平面モータへの適用に特に役立つ。この構成はまた、従来の冷却システムに比べて利用するクーラントの容量が少ない。
【００５７】
図２Ａ−２Ｂに示すチャネルは、渦電流の適切な制御には大きすぎるぐらいの連続する領域を有することが可能である。渦流は、例えば、チャネルを細かく分けること、及び／又はそれらを狭くすること、浅くすること、より枝分かれすること、及び／又はより複雑に曲げること、により、実質的に減じることができる。例えば、チャネルは、少なくとも１つの主パターン及び少なくとも１つの第２パターンを備えて構成できる。第４の代表的実施形態を参照のこと。
【００５８】
第３の代表的実施形態
本実施形態は、平面モータのアマチュアとして利用可能なコイルアセンブリ２５０に関する。コイルアセンブリ２５０の外側の詳細は、図６及び７に示され、図６はコイルアセンブリの上側の斜視図、図７は下側の斜視図である。コイルアセンブリ２５０はハウジング２５２を含み、そのハウジング２５２は、上部カバープレート２５４、下部カバープレート（図７では不図示）、及び上部カバープレートと下部カバープレートとの間に挟まれた側壁部２５６を有する。下部及び上部カバープレートは、例えば、炭素繊維強化ポリマー（CFRP）から形成できる。
【００５９】
図７に移り、ハウジング２５２の内部が見える。ハウジング２５２において、１２の独立したコイルユニット２５８が、並んで配置される複数のグループに３ずつ含まれる。３つのコイルユニット２５８からなる各グループは、クウォータ・モータマニホールドプレート２６２を含む。図８に示すように、各コイルユニット２５８は、ボトムプレート２６４と、下部マイクロチャネル冷却アセンブリ２６６と、少なくとも１つのコイル２６８と、コイルコア２７０と、上部マイクロチャネル冷却アセンブリ２７２（図８参照）と、トッププレート２７４（図８参照）と、を含む。各グループ内で各コイルユニット２５８の向きは同じであり、１つのグループからその隣において向きが変化する（水平から垂直、及び垂直から水平）。各コイルユニット２５８において、コイルを２つのコイルハーフ２６８ａ，２６８ｂに分けてもよく、その場合、上部マイクロチャネル冷却アセンブリ２７２は上部コイルハーフ２６８ａに熱的に接し、下部マイクロチャネル冷却アセンブリ２６６は下部コイルハーフ２６８ｂに熱的に接する。各コイルユニット２５８は、プレート２６４の対応する孔２７６及び下部カバープレートの対応する孔（不図示）に挿入されたボルト（不図示）によってそれぞれ共に保持される。ボルトを締めることにより、プレート２６４，２７４はともに各コイルユニット２５８のマイクロチャネル冷却アセンブリ２６６，２７２とそれぞれ密に接するようになり、マイクロチャネル冷却アセンブリ２６６，２７２がコイル２６８と密に接するようになる。
【００６０】
図８において、マイクロチャネル冷却アセンブリ２６６，２７２は、クウォータ・モータマニホールドプレート２６２（図９）における対応する孔に接続する器具２８０，２８２を有し、これらの接続はＯリング（不図示）又は他の適切な手段によってシールされる。各クウォータ・モータマニホールドプレート２６２は、少なくとも１つのクーラント入口２６５と、少なくとも１つのクーラント出口２６３とを有する。このように、クウォータ・モータマニホールドプレート２６２（図９）によって、マイクロチャネル冷却アセンブリ２６６，２７２に対してクーラント液が供給及び除去される。クウォータ・モータマニホールドプレート２６２は、マニホールドブロック２８４（図６、１０Ａ、１０Ｂ）からフレッシュなクーラントを受け取り、使用したクーラントをそれに送る。
【００６１】
図１０Ａ−１０Ｃにおいて、チューブ２８７，２８９は、マニホールドブロック２８４から延びており、フレッシュなクーラントをクーラント供給部２９３（熱交換器）からマニホールドブロックに送り、使用したクーラントをマニホールドブロック２８４からクーラント供給部２９３に導く。チューブ２８７は、マニホールドブロック２８４の共通入口２９６に接続され、チューブ２８９は、マニホールドブロック２８４の共通出口２９４に接続されている。マニホールドブロック２８４において、共通入口２９６は４つの出口２９２につながり、共通出口２９４は４つの入口２９０につながっている。各出口２９２は、チューブ２８６を介して、コイルユニット２５８のクウォータ・モータマニホールドプレート２６２の２つの入口２６３に接続されている。各入口２９０は、チューブ２８８を介して、クウォータ・マニホールドプレート２６２の出口２６５に接続されている。クウォータ・モータマニホールドプレート２６２は、マイクロチャネル冷却アセンブリ２６６，２７２の入口器具２８２への流入を分ける（各コイルユニット２５８で６つ）。マイクロチャネル冷却アセンブリ２６６，２７２を通るクーラントの流れはＸ字状であり、「Ｘ」字のアームの端部分からクーラントが各アセンブリに入り、「Ｘ」字の中央部からクーラントが各アセンブリから出る。このようにして「Ｘ」字の各アームに沿って蛇行状に、クーラントが径方向内方に向かって流れる。冷却アセンブリ２６６，２７２から、使用したクーラントが出口ポート２８０を介して出口導管２６５に出る。出口導管２６５は、共通出口導管２８８を介してマニホールドブロック２８４の入口ポート２９０に接続されている。マニホールドブロック２８４において、チューブ２８９を介してクーラントソース２９３に接続された共通出口２９４に入口ポート２９０が接続されており、サイクルが繰り返される。ここで、クーラントの全体の流れは、１２のコイル２６８のすべてを同時に冷却するために、コイルユニットを通じ、及び各コイルユニット８のマイクロチャネルアセンブリ２６６，２７２を通じ、コイルユニット２５８と平行である。
【００６２】
４つのクウォータ・モータマニホールドプレート２６２に接続するために、マニホールドブロック２８４は、４つのクウォータモータマニホールドプレート２６２のクーラント入口２６３に接続された４つの出口ポート２９２（図１１）を含む。４つの出口ポート２９２は、共通入口ポート２９６を介してマニホールドブロック２８４に入るフレッシュなクーラントを同時に受け取る。また、マニホールドブロック２８４は４つの入口ポート２９０を含み、これらは使用したクーラントを４つのクウォータ・モータマニホールドプレート２６２から受け取り、その使用したクーラントを共通出口ポート２９４６を介してクーラント供給部２９３に送る。
【００６３】
図１０Ｃにおいて、クーラントソース２９３は、対象の平面モータに接続され及びそれによって移動可能なステージのような、他の行き先にクーラントを供給することができる、ただしこれに限定されない。
【００６４】
本実施形態は、少なくとも以下の利点を提供する。
（ａ）平面モータのモータコイルを冷却するシステムのよりコンパクトな配置、
（ｂ）コイルを収容することを省く、
（ｃ）組み立て式（モジュラー化）にすることでコイルアセンブリを簡素化し、これによりモータコイルアセンブリの全体を入れ替える代わりに、必要に応じて不具合のあるコイル及び他のパーツを、独立して取り外すことが可能である、
（ｄ）従来の冷却システムに比べて良好な熱性能を提供する、
（ｅ）コイルの周りにクーラントを収容するための大きな圧力容器の必要性を省く、
（ｆ）圧力容器を省くことで、それに通じる電気的な通過部分の必要性を省く、
（ｇ）コイルアセンブリのモジュール構成は、必要なメンテナンスを容易にする、
（ｈ）特有の構造を有するそれぞれの冷却プレートを使って各コイルが独立して冷却されるので、渦電流の生成が減少する。
【００６５】
本実施形態について可動コイル型の平面モータに使用される可動コイル整流子を前提として説明したが、本実施形態は可動マグネットタイプの平面モータにも利用可能である。第４の代表的実施形態を参照のこと。
【００６６】
第４の代表的実施形態
本実施形態は、コイルアセンブリのアレイに関し、各コイルアセンブリが第３の代表的実施形態で開示されたように構成されている。図１４において、１６のコイルアセンブリの４×４配置を示す。図７を参照すると、図に示す４つのコイルアセンブリの配置の全体的な変更が同一面で無限に拡張可能であることは容易に理解されるだろう。可動コイル型平面モータの整流子において、必要又は要求に応じて、さらにコイルアセンブリを追加することが可能である。複数のコイルアセンブリは可動マグネット型平面モータにも利用可能であり、そこでは、整流子が永久磁石のアレイであり、コイルアセンブリの変更配置がステータとして使用される。
【００６７】
本実施形態の重要な利点は、上記のリストした、第３の代表的実施形態のそれと同様である。可動マグネット型平面モータにおけるコイルアセンブリの固定アレイにおいて、コイルのメンテナンスが課題である。この特有の実施形態は、各コイルアセンブリがモジュール構成を有し、従来の平面モータと比較して、コイルメンテナンスに大きな改善をもたらす。
【００６８】
第５の代表的実施形態
本実施形態において、冷却プレートは、モータコイルそれぞれと熱的に接するように配置可能である。例えば、冷却プレートは、モータコイルの近傍に配置可能であり、モータコイルと同延にできる。厳格に熱的な点から見ると、冷却プレートは、銅、アルミニウム、又は他の高い熱伝導率を有する金属（例えば、真鍮又はチタン合金）から形成可能である。これらの金属は導電性も高く、それらの中に渦電流を形成するリスクがある。例えば、冷却プレートにおける大きい連続領域を避けることで、導電体の冷却プレートでの渦電流の生成を、実質的に減じることが可能である。連続領域を避ける１つの方法は、冷却プレートをできるだけ薄く作ることである。別の方法は、細く、蛇行したパターンに折り曲げた導管のように、プレートを狭く、入り組んだ液導管として作ることである。こうしたパターンは、マイクロチャネルとして容易に形成される。
【００６９】
冷却プレートの例を集合的に表した実施形態を図１５Ａ−１５Ｃに示す。図１５Ａに示すパターン３３０において、クーラントチャネルは、概ね、「Ｕ」字形状の主パターンのみを有する。クーラントは、「Ｕ」の底の入口ポート３３２を介して入り、「Ｕ」の２つのアーム３３４を通して流れ、アームの頂部から出る。コイル全体を覆う中実の矩形シート（すなわち、「Ｕ」の中央領域を埋めたもの）、又は完全なループ状（すなわち、「Ｕ」のアームの頂部をつないで「Ｏ」形状にしたもの）のような形状の冷却プレートと比べて、パターン３３０は、冷却プレートの渦電流の量を減じる。しかしながら、ある用途において、アーム３３４が渦電流を生成するのに十分広く、パターン３００の渦流が許容できない大きさのままであるかもしれない。図１５Ｂにおいて、クーラントチャネル３４０は、第１の「Ｕ」字形状を有するだけでなく、「Ｕ」の各アームにおいて、細く、蛇行状の第２のパターンを有する。図１５Ａと同様に、図１５Ｂにおいて、「Ｕ」の底部で入口３４２を介してクーラントが導入される。「Ｕ］のアーム３４４を通じてクーラントが流れると、クーラントは、各アームの頂部に向かって蛇行状のチャネルを往復する。蛇行パターンは、冷却プレートの領域を細分化し、これにより、渦電流の形成を促すような条件を除去する。よって、図１５Ｂの構成は、図１５Ａの構成に比べて、発生する渦流抗力がより小さい傾向にある。出願人は、図１５Ｂに示す冷却プレート３４０によって生じた渦電流が図１５Ａに示すプレート３３０に比べて約１０００倍小さいことを試験により明らかにした。
【００７０】
図１５Ｃは、クーラントチャネルがＸ形状の主パターン３５０になっている冷却プレートの一例である。Ｘの各アームは蛇行状の第２パターンを含む。クーラントは、主パターンの実質的中央に（入口３５２を経由して）入り、「Ｕ」の各アームの端部に向けて蛇行状に流れる。図１５Ｃのパターン３５０は、図１５Ａに示すパターン３３０に比べて、発生する渦電流が１０倍小さいことが明らかになった。渦電流形成がより抑制されることで、パターンによって冷却プレートの作成のための材料の選択の自由度を高めることができる。
【００７１】
ここで説明したマイクロチャネルの第１及び第２パターン、特にＸ形状の主パターンと細かい蛇行状の第２パターンは、クーラントの良好な流れ及び良好なコイル表面の熱除去範囲を提供しながら、静的シールの数を最小化する。
【００７２】
第６の代表的実施形態
本実施形態は、図１５Ｃに示し、第５の代表的実施形態で説明したように構成された冷却プレートを含むコイルユニットに関する。図１２に示す冷却プレートは、例えば第３の代表的実施形態で使用可能な、コイルユニット３００の一例を示す。図において、２つのコイル３０２，３０４は、冷却プレート３０６，３０８にそれぞれ挟まれている。各冷却プレート３０６，３０８は、蛇行状のマイクロチャネルの第２パターン３１０，３１２とともに、Ｘ形状の主パターンをそれぞれ含み、冷却プレートのほぼ全体を通るクーラントの流れを導くように構成されている。蛇行状のマイクロチャネル３１０，３１２は、中央に配置されかつクーラントの元につながった入口器具３１４，３１６からのクーラントを受ける。蛇行状のマイクロチャネル３１０，３１２は、また、「Ｘ」字の足の端部に配置されかつクーラントを元に戻すようにつながったクーラント出口器具３１８，３２０を備える。入口及び出口は、第３の代表的実施形態で説明したように、マニホールドプレート等への接続が円滑となるよう、同じ高さに延在している。こうした接続は、本実施形態において、Ｏリング３２５（図１３）を利用した圧縮フィッティングである。
【００７３】
図１３に示すコイルユニット３００の分解図において、２つのコイルハーフ３０２，３０４（コア３２１とともに）と、上部冷却プレート３０６と、下部冷却プレート３０８とが示されている。また、上部カバープレート３２２と、下部カバープレート３２４も示されている。カバープレート３２２，３２４が冷却の役割を果たさないなら、それらは非導電性及び低熱伝導の材料における広く様々なものから作ることができる。
【００７４】
カバープレート３２２，３２４は、冷却の役割以外の役割を果たすことができる。例えば、カバープレート３２２，３２４は、熱的に隔離する役割を果たすことができる。熱的隔離に使用される場合、カバープレート３２３，３２４は、コイルユニット３００の外側の温度の制御に貢献する。より具体的には、カバープレート３２２，３２４は、冷却プレート３０６，３０８の１以上の表面からの熱の放射を防ぐために使用できる。こうした目的において、カバープレート３２２，３２４は、CFRPから又はCFRPを含んで作成可能であり、特にコイルユニット３００の温度の均一化を提供するのに、役立つ熱隔離として使用される。熱隔離を目的とする、カバープレート３２２，３２４を作成可能な別の材料は、様々なファイバー材料であり、単独で又は別の材料と組み合わせて使用される。
【００７５】
カバープレート３２２，３２４は、冷却プレート用に上記したような、熱を制御及び／又は減少させる流体（例えば、空気などのガス又はクーラント液）を流すための液体チャネルを含むことができる。クーラント液は、冷却プレートにクーラントを供給するのに使用されたように、同じクーラント供給部２９３からマニホールドブロック（図１０Ｃ）を介して供給することができる。よって、カバープレート３２２，３２４の温度を、所望に制御可能である。これらの構成において、カバープレートの表面の外の領域がそのプレートによって冷却プレート３０６，３０８からシールドされ、また、モータのマグネットアセンブリがカバープレート３２２，３２４によってモータのコイルアセンブルから熱的にシールドされるように、カバープレート３２２，３２４を構成できる。
【００７６】
第３の代表的実施形態で説明したように、コイルハーフ３０２と，３０４、コア３２１と、冷却プレート３０６，３０８とは、互いに及び上部・下部カバープレート３２２，３２４と、熱的に密に接するように合わせられる。ボルト３２６は、モータ機構におけるコイルユニットを保持するのに使用される。
【００７７】
上部・下部カバープレート３２２，３２４は、冷却プレート３０６，３０８を損傷から保護するため、及びコイルユニット３００に対して良好な搭載表面を提供するためにも使用される。また、コイルユニット３００は、必要性又は要望に応じて、コイル温度をモニタするために、１以上の熱電対、サーミスタ、又は他の温度センサー（不図示）を含むことができる。例えば、カバープレート３２２，３２４の一方又は双方に形成されるスリットに、センサからのワイヤが通るようにできる。
【００７８】
図示されるコイルユニット３００は、コイルユニットにクーラント流れを提供する容器（不図示、ただし第３の代表的実施形態参照）内に搭載されるように構成される。
【００７９】
本実施形態における重要な利点及び特徴は以下である。
（１）マイクロチャネルの使用によって、コンパクト及び軽量なコイル冷却システムが提供され、利用可能なクーラント流れの使用を効率的にする。
（２）冷却プレート３０６，３０８が高熱伝導材料から望ましく作られる。それらは特に渦電流の形成を防ぐように構成されるので、プレートの作成のための材料の選択について柔軟性がとても高い。銅は、加工が容易でありかつ高い熱伝導性を有するので、特に有利である。銅と代替的に、例えば、銅を使用する場合に比べて良好な耐食性を備えつつ、（低導電性による）渦電流の生成をより減らすように、銅よりも導電性が低い別の材料（真鍮やチタン合金のような）を使用することが可能である。
【００８０】
第７の代表的実施形態
クーラントの乱流は、層流に比べて、液体に対する固体境界を介した熱伝達が良好である。しかしながら、電磁アクチュエータのサイズ及びクーラント流の速度に関する典型的な制約により、熱伝達領域を通して完全な乱流を達成かつ維持するのは難しい。また、達成可能なレイノルズ数は、多くのアクチュエータ冷却装置において比較的低く、熱伝達領域を通して完全な乱流を維持するのを難しくする。その結果、流体流れにおいて熱的な層が生じ、伝熱率を減じる。
【００８１】
本実施形態では、非乱れ（粘性せん断（viscous shear））混合（静的混合（static mixing）とも呼ばれる）の現象を活用し、固体−液体境界の近くの液体の温度勾配を増大させ、乱れによる混合に頼る必要がない。温度勾配の増大は、層流に比べて、効率を増大させ、コイルの曲がりからクーラントへの熱交換が可能となる。静的混合の量の増大は、境界にある温液体と流れにおける外の冷液体との混合を改善させる。これは、混合を高める乱れに頼っておらず、かなり低いレイノルズ数で達成可能である。
【００８２】
本実施形態において、クーラントの流れによって熱が取り除かれる表面を過ぎたクーラント液に対して、実際の流れを制御する材料をその流れの中に置くことで静的混合が確立される。例えば、本実施形態によれば、オープンセル材のユニットがコイル近くのクーラント流路に置かれ、様々な構造の周りのオープンセル材、及びオープンセルのフォーム材（foam material）を通して液体流れが促進され、固体−液体境界を介した熱伝達を改善する。非乱れ（粘性せん断）混合の使用を通して、クーラントへの熱除去（heat rejection）の良好な割合が達成され、それは静的混合としても知られ、静的ミキサとしてしばしば知られる構造を使用する。また、境界に極めて近い温液体を、流れのさらに外からの冷液体と混合することによって、境界近くの温度勾配を静的混合が増大させる。これは、きわめて低いレイノルズ数での層流において達成可能であり、なぜなら、そのメカニズムは混合のための乱れに頼らないからである。
【００８３】
静的ミキサの一例は、クーラント流路に置かれる、オープンセルの「フォーム（foam）」（例えば、金属フォーム又はポリマーフォーム）である。静的ミキサーの物理的構造は、フォームに限定されない。代替的な構造として、例えば、ファイバの圧縮マトリクスがある。
【００８４】
オープンセル材のユニット配置のためのクーラント流路内の利用可能なスペースは極めて制限される可能性がある。ユニットを通した圧力低下は、孔及び他の要素のサイズや配置を決定付ける可能性があり、好ましくはこれも考慮される。重合体の多くのオープンセルフォームにおける孔の径は約０．５−１．０ｍｍであるが、適切な材料はこれに限定されるものではない。望ましくは、クーラント流路内の所定位置に置かれるオープンセル材のユニットは、液体流れがオープンセルを通して生じるように、また、オープンセル材の周りでは主立って生じないように、少し圧縮される。
【００８５】
静的混合現象は、図１６に示されており、流れ導管４００内にオープンセル材４０２のユニットが置かれている。クーラントは、図の左から右に流れ、その流れのベクトル４０４は実質的な層流を示す。流れのベクトル４０４はいずれも、導管４００の壁４０６に向かっていない。流れがオープンセル材４０２に入りかつそこを通ると、流れベクトル４０５が曲がり、そのいくつかが壁４０６に向かう。流れのベクトルを壁４０６に向かわせることは、壁からクーラント液への熱の移送の効率を増大させる。オープンセル材のユニットの下流では、クーラントの流れは、通常、再び層流４０８となる。
【００８６】
例として、図１７Ａに示すように、十分に小さい孔サイズを有するオープンセル材３５２ａ−３５２ｅの各ユニットを、マイクロチャネルクーラント流路３５０内の選択的な場所に配置することができる。こうした流路３５０は、コイル３５４の一側、又は図１７Ｂに示すように両側に配置することができる。
【００８７】
代替的に、図１８に示すように、一般的な冷却ジャケット内のコイルの各側に配置されるクーラントの各通路にそれぞれ、流れ混合オープンセル材の各ユニット３６２ａ、３６２ｂがコイル３６４に対して配置される。
【００８８】
１つの平面モータに関する我々のテストにおいて、粘性流れ静的ミキサの使用により、所定のクーラント流量において伝熱率が約３３％近く増大した。
【００８９】
本実施形態の注目すべき特徴は以下である。
（ａ）粘性流れの混合は、ここで開示した特定の実施形態と同様に、冷却モータコイルのための多くの一般的なスキームに適用可能である。
（ｂ）本実施形態は、平面モータ、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）、又はＥコアアクチュエータのような、他の多くの電磁アクチュエータにも適用可能である。アクチュエータのサイズ及び実行可能な流量範囲のために、熱伝達領域を通して完全な乱流を保証するにはレイノルズ数が低すぎる結果を招く、そうした多くの用途において有用性を有する。
（ｃ）クーラント流量が同じ場合、あるいは少し低い流量であっても、熱除去（heat rejection）が著しく改善される。
【００９０】
第８の代表的実施形態
ここで説明したような電磁アクチュエータを有する精密装置の一例、特にリニア及び／又は平面モータは、液浸マイクロリソグラフィシステムに使用可能である。
【００９１】
ここでは図１９に液浸リソグラフィシステムの概略的構成を示し、すなわち、光源５４０、照明光学系５４２、レチクルステージ５４４、投影光学系５４６、及びウエハ（基板）ステージ５４８、はすべて光軸Ａに沿って配置される。光源５４０は、ＫｒＦエキシマレーザによって作られる２４８ｎｍのＤＵＶ光、ＡｒＦエキシマレーザによって作られる１９３ｎｍのＤＵＶ光、又はＦ２エキシマレーザによって作られる１５７ｎｍのＤＵＶ光のような、照明光のパルスビームを作るように構成される。照明光学系５４２は、オプティカルインテグレータ、及び、レチクルステージ５４４に搭載されるパターンレチクル５５０上の特定領域を照明するための照明ビームの形状を規定する少なくとも１つのレンズを含む。レチクル５５０上に規定されたパターンは、ウエハステージ５４８に保持されたウエハ５５２にリソグラフィカルに転写されるパターンに対応する。本システムにおけるリソグラフィック転写は、投影光学系５４６を使用して、レチクル５５０からのパターンの空間像をウエハ５５２へ投影することによって行われる。投影光学系５４６は、一般に、多くの独立した光学素子（詳細は省略）を備え、それらによってウエハ５５２上に所定の縮小率（例えば、１／４又は１／５）で像を投影する。転写できるように、ウエハ表面は、レジストと呼ばれる感光性の適切な材料の層で覆われている。
【００９２】
レチクルステージ５４４は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ軸周りの回転方向に、レチクル５５０を移動させるように構成される。そして、レチクルステージは、ここで説明したような冷却コイルを有する１以上のリニアモータを備える。レチクルステージ５４４上でのレチクル５５０の２次元上の位置及び向きがレーザ干渉計（不図示）によってリアルタイムに検出され、その検出に基づき主制御ユニットによってレチクル５５０の位置決めが行われる。
【００９３】
ウエハ５５２は、ウエハステージ５４８上のウエハホルダ（チャック、不図示）に保持される。ウエハステージ５４８は、ウエハ５５２の焦点位置（Ｚ軸に沿った）及び傾き角度を要求に応じて制御及び調整するための機構（不図示）を備える。また、ウエハステージ５４８は、投影光学系５４６の像形成面に実質的平行なＸ−Ｙ平面でウエハを移動させるための電磁アクチュエータ（例えば、リニアモータ又は平面モータ、又は両方）を備える。これらのアクチュエータは、好ましくはリニアモータ、１以上の平面モータ、又は両方を備える。好ましくは、これらのアクチュエータはここで説明したような冷却コイルを有する。
【００９４】
また、ウエハステージ５４８は、オートフォーカス及びオートレベリング手法によってウエハ５５２の傾き角度を調整するための機構を備える。このように、ウエハステージは、ウエハ表面を投影光学系の像面に合わせるのに用いられる。ウエハの２次元上の位置及び向きは、別のレーザ干渉計（不図示）によってリアルタイムにモニタされる。モニタリングの結果に基づく制御データは、主制御ユニットから、ウエハステージを駆動する駆動回路に送られる。露光中、投影光学系を通る光は、ステップアンドリピート又はステップアンドスキャン方法において、レチクル上のパターンに応じて、ウエハ上の１つの場所から別の場所に順次移動する。投影光学系５４６は通常、多くのレンズ素子を備え、それらは協働して、ウエハ５５２のレジストコーティング面に露光像を形成する。便宜上、最も先端の光学素子（すなわち、ウエハ表面に最も近い）はオブジェクティブレンズ５５３である。ここで示すシステムは液浸リソグラフィシステムであるから、オブジェクティブレンズ５５３とウエハ５５２の表面との間にある液浸液５５４を備える。上述したように、液浸液５５４は特定の種類である。少なくとも、レチクルのパターン像がウエハ上に露光されている間は液浸液が存在する。
【００９５】
タンク、ポンプ、及び温度レギュレータ（個別には不図示）を備えることが可能な液体供給ユニット５５６から液浸液５５４が供給される。液体５５４は、ノズル機構５５５から穏やかに排出され、オブジェクティブレンズ５５３とウエハ表面との間のギャップに入る。液体回収システム５５８は、供給５６がフレッシュな液体５５４を提供しているときにギャップから液体を除去する回収ノズル５７を備える。その結果、実質的に一定量の、連続的に置換される液浸液５５４がオブジェクティブレンズ５５３とウエハ表面との間のギャップに提供される。リソグラフィシステムが配置されたチャンバの内部の温度とほぼ同じになるように液体の温度が制御される。
【００９６】
また、図示されるように、ウエハステージ５４８に規定される凹部５６２をわたってセンサ窓５６０が延在し、凹部５６２内にセンサ５６４が配置される。そして、窓５６０は、凹部５６２内のセンサ５６４を隔離する。液浸流体５５４の連続交換を伴いながら、ウエハステージ５４８が移動してオブジェクティブレンズ５５３の下に窓５６０を配置すると、投影光学系５４６を通過したビームが液浸流体及び窓５６０を通ってセンサ５６４に向かう。
【００９７】
図２０を参照すると、ここで説明したアクティブな冷却コイルを有する１以上の電磁アクチュエータを備えることが可能な、精密システムの代替的な実施形態は、ＥＵＶＬシステム９００であり、ここで説明した電磁アクチュエータを備える代表的な精密システムとして示される。図示されるシステム９００は、真空チャンバ９０２の各チャンバ９０８ａ，９０８ｂ内で所望の真空度が達成されかつ維持されることが可能となるように構成される、真空ポンプ９０６ａ，９０６ｂを含む真空チャンバ９０２を備える。例えば、真空ポンプ９０６ａは、上部チャンバ（レチクルチャンバ）９０８ａを約５０ｍＴｏｒｒの真空度に維持し、真空ポンプ９０６ｂは、下部チャンバ（光学チャンバ）９０８ｂを約１ｍＴｏｒｒ未満の真空度に維持する。２つのチャンバ９０８ａ，９０８ｂは、バリア壁９２０によって、互いに分かれる。説明の簡単のため、ＥＵＶＬシステム９００の様々な部品は図示されていないが、ＥＵＶＬシステム９００は、リアクションフレーム、振動隔離機構、様々なアクチュエータ、及び様々なコントローラのような部品を備えることができる。
【００９８】
ＥＵＶレチクル９１６は、レチクルステージ９１０につながった、レチクルチャック９１４に保持される。レチクルステージ９１０は、レチクル９１６を保持し、例えばリソグラフィック露光を行うためのレチクルの使用中において、スキャニング手法でのレチクルの横方向の移動を可能にする。レチクル９１６とバリア壁９２０との間はブラインド装置である。照明源９２４は、ＥＵＶ照明ビーム９２６を生成し、そのビームは光学チャンバ９０８ｂに入り、１以上のミラー９２８で反射し、照明光学系９２２を通って、レチクル９１６上の所望の場所を照明する。照明ビーム９２６がレチクル９１６で反射すると、レチクル上の実際に照明されたパターン部分によってそのビームがパターン化される。バリア壁９２０は、異なる圧力の仕切りとして機能するとともに、使用中の微粒子の汚染からレチクル９１６を保護するレチクルシールドとして機能することができる。バリア壁９２０は開口９３４を規定しており、照明ビーム９２６がそこを通ってレチクル９１６の所望領域を照明可能である。レチクル９１６上の入射照明ビーム９２６は、レチクル上のパターン規定要素との作用によってパターン化され、そして、パターンビーム９３０が全体として下向きに投影光学系９３８を介し、露光中にウエハのスキャニング動作を実行するウエハステージ９４０上のウエハチャック９３６に保持されたウエハ９３２の表面に伝播する。こうして、レチクルパターンの像がウエハ９３２に投影される。
【００９９】
ウエハステージ９４０は、例えば、平面モータ又は１以上のリニアモータによって駆動可能な位置決めステージ、及び、例えば、ＥＩコアアクチュエータを用いた位置決めステージに磁気的につながったウエハテーブルを備えることができる（詳細は省略）。ウエハチャック９３６は、ウエハテーブルにつながり、例えば、１以上のボイスコイルモータによってウエハテーブルに対して浮上可能である。平面モータによって位置決めステージが駆動される場合、平面モータは一般に、２次元に配置された磁石及び対応するアマチュアコイルによって生成される電磁力を利用する。位置決めステージは、例えば３自由度など、複数の動きの自由度で移動するように構成されており、投影光学系９３８及びレチクル９１６に対して所望の位置及び向きでウエハ９３２を位置決めする。
【０１００】
上述したＥＵＶ源と照明光学系とを備えるＥＵＶＬシステムは、様々な機器及びサブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、及び光学的精度を保つように、組み立てることで製造することができる。組み立て前、組み立て中、及び組み立て後にこれらの基準を達成するために、所定の精度基準の達成への要求に応じて、様々なサブシステム（特に照明光学系９２２及び投影光学系９３８）の評価及び調整が行われる。機械的及び電気的サブシステム及び機器について同様の評価及び調整が要求に応じて実行される。様々なサブシステム及び機器の組み立ては、機器及びサブシステムの間の、光学的及び機械的インターフェース、電気的接続、及び配管接続を適宜含む。ＥＵＶＬシステムの組み立て後、所定のシステム精度及び操作の精度が達成されているかを確かめるために、さらなる評価、校正、及び調整が必要に応じて行われる。所定の清浄度及び汚染回避を維持するために、ＥＵＶＬシステム（システムの所定のサブシステム及び機器と同様に）は微粒子汚染、温度及び湿度が制御されたクリーンルーム等で組み立てられる。
【０１０１】
半導体デバイスは、上述したようなマイクログラフィシステムを用いて実行されるマイクログラフィステップを含むプロセスによって製造可能である。図２１に進み、ステップ７０１において、半導体デバイスの機能及びパフォーマンス特性の設計が行われる。ステップ７０２において、前記設計ステップに従って、所望パターンを定義するレチクル（マスク）が設計及び作成される。また、ステップ７０３において、基板（ウエハ）が製造され、適切なレジストがコートされる。ステップ７０４（ウエハ処理）において、ステップ７０２で設計されたレチクルパターンがマイクロリソグラフィシステムを用いて基板の表面に露光される。ステップ７０５において、半導体デバイスが組み立てられる（ウエハから個別のデバイス又は「チップ」を切り出すダイシング工程、配線をチップ上の所定の場所につなげるボンディング工程、及び使用のためにデバイスを適切なパッケージに収容するパッケージング工程を含む）。ステップ７０６において、組み立てられたデバイスがテスト及び検査される。
【０１０２】
マイクロリソグラフィステップを含むウエハ処理工程の代表的詳細を図２２に示す。ステップ７１１（酸化工程）において、ウエハ表面が酸化される。ステップ７１２（ＣＶＤ工程）において、化学的蒸着によってウエハ表面に絶縁膜が形成される。ステップ７１３（電極形成工程）において、例えば、蒸着によってウエハ上に電極が形成される。ステップ７１４（イオン打込み工程）において、ウエハ表面にイオンが打ち込まれる。以上のステップ７１１〜７１４は、ウエハのための前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択される。
【０１０３】
ウエハ処理の各段階では、上記の前処理工程が完了すると、続いて後処理工程が実行される。最初に、ステップ７１５（フォトレジスト形成工程）において、適切なレジストがウエハ表面に塗布される。次に、ステップ７１６（露光工程）において、レチクルのパターンをウエハ上のレジスト層にリソグラフィカリに転写するために、上記のマイクログラフィシステムが用いられる。ステップ７１７（現像工程）において、ウエハ上の露光されたレジストが現像され、レジストパターンに対応する、使用可能なマスクパターンをウエハ上のレジストに形成する。ステップ７１８（エッチング工程）において、現像後のレジストに覆われていない領域（露光された材料表面）が制御された深さまでエッチングにより取り除かれる。ステップ７１９（フォトレジスト除去工程）において、現像後の残存のレジストがウエハから取り除かれる（ストリップされる）。
【０１０４】
ウエハ上への回路パターンの多数の配線層の形成は、要求に応じて前処理工程と後処理工程を繰り返すことにより達成される。一般に、各層の形成に、前処理工程と後処理工程のセットが導入される。
【０１０５】
様々な実施形態は、冷却の実行に限定されないことに注意してほしい。むしろ、それらはコイルの温度の変更および制御に使用可能であり、コイルの温度を上昇させることを必要とするかもしれない。
【０１０６】
代表的な実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されないことをを理解すべきである。一方、本発明は、添付の請求の範囲に規定された、本発明の精神と範囲内にあるすべての代替、変形、及び等価物を含むものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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