(57)【要約】【課題】  装置の大型化を抑えつつ、装置の各位置での温度分布の発生を抑えることができるリニアモータ装置を提供する。【解決手段】  リニアモータ装置１は、複数のコイル４を所定の材料で結合し一体化したコイルアセンブリ５と、コイルアセンブリ５の凹部１０と板部材１１との間に形成され、冷媒を流通する第１の流路２１と、板部材１１を接続したコイルアセンブリ５を囲むハウジング部６と、コイルアセンブリ５とハウジング部６との間に形成され、冷媒を流通する第２の流路２２とを備えている。【選択図】        図２
2004254494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを所定の材料で結合し一体化したコイルアセンブリと、
前記コイルアセンブリに形成され、冷媒を流通する第１の流路と、
前記コイルアセンブリを囲むハウジング部と、
前記コイルアセンブリと前記ハウジング部との間に形成され、冷媒を流通する第２の流路とを備えることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項２】
前記第１の流路は、前記コイルアセンブリの前記材料部に形成されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ装置。
【請求項３】
前記第１の流路は、前記材料部に形成された凹部と、前記凹部を覆う被覆部材との間に形成されていることを特徴とする請求項２記載のリニアモータ装置。
【請求項４】
前記凹部は、前記コイルに対応する大きさに形成されていることを特徴とする請求項３記載のリニアモータ装置。
【請求項５】
前記被覆部材は、前記第１の流路と前記第２の流路とを連通する圧損調整部を備えることを特徴とする請求項３記載のリニアモータ装置。
【請求項６】
前記複数のコイルはその空芯部どうしを接続するように配置され、前記第１の流路は、前記コイルの空芯部に設けられた前記材料部に形成されていることを特徴とする請求項２記載のリニアモータ装置。
【請求項７】
前記第１の流路と前記第２の流路とは並列していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のリニアモータ装置。
【請求項８】
前記第１の流路と前記第２の流路とは連続していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のリニアモータ装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の流路のいずれか一方に接続し、冷媒を入れる入口部と、
他方に接続し、冷媒を出す出口部とを備えることを特徴とする請求項８記載のリニアモータ装置。
【請求項１０】
冷媒が供給される内部空間を有するハウジング部と、前記内部空間に配置されるコイルとを有するリニアモータ装置において、
前記内部空間に設けられ、冷媒を流通する第１の流路と、
前記内部空間に設けられ、冷媒を流通する前記第１の流路とは別の第２の流路とを備え、
前記第１の流路と前記第２の流路との間の少なくとも一部に前記コイルが配置されていることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項１１】
駆動装置を備えたステージ装置において、
前記駆動装置に、請求項１〜請求項１０のいずれか一項記載のリニアモータ装置が用いられていることを特徴とするステージ装置。
【請求項１２】
マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを備えた露光装置において、
前記マスクステージ及び前記基板ステージのうち少なくともいずれか一方に、請求項１０記載のステージ装置が用いられていることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
コイルユニットを有するリニアモータ装置の製造方法において、
複数のコイルを所定の材料で結合し一体化してコイルアセンブリを製造する第１工程と、
前記コイルアセンブリの前記材料部に第１の流路を形成する第２工程と、
前記第１の流路が形成された前記コイルアセンブリをハウジング部で囲むことにより前記コイルアセンブリと前記ハウジング部との間に第２の流路を形成する第３工程とを有することを特徴とするリニアモータ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルユニットを有するリニアモータ装置、ステージ装置及び露光装置、並びにリニアモータ装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスはマスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写するいわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持して２次元移動するマスクステージと基板を支持して２次元移動する基板ステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して基板に転写するものである。露光装置としては、基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。いずれの露光装置においてもマスクと基板との相対位置を高精度に一致させてマスクパターンの転写を行うことが要求されるため、マスクステージ及び基板ステージの位置決め精度は露光装置の最も重要な性能の一つである。
【０００３】
従来より、上記基板ステージ及びマスクステージ（以下、両者を総称してステージという）の駆動源としてリニアモータが用いられているが、リニアモータからの発熱はステージ位置決め精度に影響を及ぼす。例えば、リニアモータからの発熱が周囲の部材・装置を熱変形させたり、ステージの位置検出に用いられる光干渉式測長計の光路上における空気温度を変化させて測定値に誤差を生じさせる。近年における高スループット化の要求やステージ及びこのステージに支持される基板の大型化に伴ってリニアモータの高推力化が望まれているが、リニアモータの推力は駆動電流に比例し、リニアモータを構成するコイルからの発熱量も駆動電流に比例するため、推力を上昇させることでコイルからの発熱量も大きくなる。したがって、リニアモータのコイルを効果的に冷却し、リニアモータからの発熱が周囲に伝わるのを防ぐ必要がある。
【０００４】
リニアモータからの発熱が周囲に伝わるのを防ぐために、リニアモータのコイルをハウジングに収容し、このハウジング内部に冷媒を供給する従来技術がある。このようなリニアモータはハウジング内部に対して冷媒を入れる入口部とハウジング内部の冷媒を出す出口部とを有し、入口部から供給されハウジング内部を流れる冷媒がコイルからの発熱を回収し、出口部からハウジング外部に出る構成である。しかしながら、このような構成では、ハウジング内部に供給された冷媒はコイルの熱を回収してからハウジング外部に出るので、入口部における冷媒温度と出口部における冷媒温度とが異なり、出口部における冷媒温度のほうが入口部における冷媒温度より高くなる。この温度差により、装置内の空気の揺らぎが発生して光干渉式測長計の測定精度が低下したり、出口部周辺の部材等が熱変形（熱膨張）したりするといった不都合が生じる。そこで、例えば下記特許文献１には、コイルを収容するシェル（内側ハウジング）とこのシェルを囲む外側カバー（外側ハウジング）とを備えたリニアモータに関する技術が開示されており、シェルと外側カバーとの間に設けた外側第１主流路及び外側第２主流路を介してシェル内部に冷媒を供給し、シェル内部の内側主流路及び内側第２主流路に冷媒を流すことによってコイルを冷却し、この冷媒を外部に排出する構成となっている。
【特許文献１】特開２００１−２７５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術には以下に述べる問題が存在する。
上記従来技術は、コイルを冷却するための冷媒を流すハウジング（シェルや外側カバー）を２重構造とすることで入口部と出口部とでの冷媒の温度差（温度分布）の発生を抑制しようとするものであるが、ハウジングを２重構造とすることでコイルユニットの厚みが増す。すると、このコイルユニットを挟んで対向配置される磁石どうしの間隔が拡がることになる。磁石どうしの間隔が拡がると磁束密度が低下するため、モータ効率が低下する。すると、せっかくコイルからの発熱の周囲への影響を抑える構成にしても、モータ効率が低下することで所望の推力を得るために大きな駆動電流が必要となり、結局コイルからの発熱量も大きくなってしまう。また、より有効な冷却効果を得るために空間に供給する冷媒の流量を多くすることが考えられるが、空間内の圧力が上昇するためコイルを収容するハウジングが外側に膨らむように変形する。すると、ハウジングと磁石とが接触したり、ハウジングが塑性変形するといった不都合が生じる。圧力に抗するためにハウジングを肉厚にしたのでは、磁石どうしの間隔を拡げなければならなくなるので、上述同様の問題が生じる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、装置の大型化を抑えつつ装置の各位置での温度差（温度分布）の発生を抑えることができるリニアモータ装置、このリニアモータ装置を備えたステージ装置及び露光装置、並びにリニアモータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図２０に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のリニアモータ装置（１）は、複数のコイル（４）を所定の材料で結合し一体化したコイルアセンブリ（５）と、コイルアセンブリ（５）に形成され、冷媒を流通する第１の流路（２１）と、コイルアセンブリ（５）を囲むハウジング部（６）と、コイルアセンブリ（５）とハウジング部（６）との間に形成され、冷媒を流通する第２の流路（２２）とを備えることを特徴とする。
本発明のリニアモータ装置の製造方法は、コイルユニット（２）を有するリニアモータ装置（１）の製造方法において、複数のコイル（４）を所定の材料で結合し一体化してコイルアセンブリ（５）を製造する第１工程と、コイルアセンブリ（５）の材料部（９）に第１の流路（２１）を形成する第２工程と、第１の流路（２１）が形成されたコイルアセンブリ（５）をハウジング部（６）で囲むことによりコイルアセンブリ（５）とハウジング部（６）との間に第２の流路（２２）を形成する第３工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、複数のコイルを例えば合成樹脂等の所定の材料を用いて結合し一体化したコイルアセンブリを形成し、このコイルアセンブリに冷媒を流通するための第１の流路を形成したことにより、コイルユニットを大型化することなく冷媒を流通する流路を確保することができる。したがって、良好なモータ効率を維持できる。そして、この第１の流路を形成されたコイルアセンブリをハウジング部で囲み、コイルアセンブリとハウジング部との間に冷媒を流通する第２の流路を形成することにより、コイルユニットの温度分布の発生を抑えることができる。
【０００９】
本発明のリニアモータ装置（１）は、冷媒が供給される内部空間（４０）を有するハウジング部（６）と、内部空間（４０）に配置されるコイル（４）とを有するリニアモータ装置において、内部空間（４０）に設けられ、冷媒を流通する第１の流路（２１）と、内部空間（４０）に設けられ、冷媒を流通する第１の流路（２１）とは別の第２の流路（２２）とを備え、第１の流路（２１）と第２の流路（２２）との間の少なくとも一部にコイル（４）が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、冷媒が供給される内部空間を有するハウジング部の内部に冷媒を流通するための第１の流路とこの第１の流路とは別の第２の流路とを設け、第１の流路と第２の流路との間にコイルを配置したことにより、第１及び第２の流路をそれぞれ流通する冷媒により温度分布の発生を抑えた状態でコイルを効率良く冷却することができる。そして、第１の流路と第２の流路との間にコイルを配置することによりコイルユニット全体を小型化することができる。
【００１１】
本発明のステージ装置（５１、５２、ＭＳＴ、ＰＳＴ）は、駆動装置（７０、８０、９０）を備えたステージ装置において、前記駆動装置に、上記記載のリニアモータ装置（１）が用いられていることを特徴とする。
また、本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスク（Ｍ）を保持するマスクステージ（５１、ＭＳＴ）と、基板（Ｐ）を保持する基板ステージ（５２、ＰＳＴ）とを備えた露光装置において、マスクステージ（５１、ＭＳＴ）及び基板ステージ（５２、ＰＳＴ）のうち少なくともいずれか一方に、上記記載のステージ装置が用いられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、リニアモータ装置の小型化を実現しつつ温度分布の発生を抑えることができるので、モータ効率を低下させることなく、周囲の各部材・装置の熱変形や光干渉式測長計の測定誤差の発生を抑えることができ、高い位置決め精度を有するステージ装置、及び高い露光精度を有する露光装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コイルユニットを大型化することなく冷媒を流通する流路を確保することができるので、良好なモータ効率を維持できるとともに、コイルユニットの各位置での温度分布の発生を抑えて周囲の各部材・装置の熱変形や光干渉式測長計の測定誤差の発生を抑えることができるので、高い位置決め精度を有するステージ装置及び高い露光精度を有する露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のリニアモータ装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明のリニアモータ装置の第１実施形態を示す概略外観斜視図である。
図１において、リニアモータ装置１は、コイルユニット２と、このコイルユニット２に対応して設けられた磁石ユニット３とを備えている。本実施形態において、コイルユニット２はリニアモータ装置１の固定子であり磁石ユニット３は可動子であって、これらコイルユニット（固定子）２及び磁石ユニット（可動子）３によりムービングマグネット型のリニアモータ装置１が構成されている。
【００１５】
コイルユニット２は所定方向に複数並んで設けられたコイル４を合成樹脂等の所定の材料で固着することにより結合して一体化（一体成型）したコイルアセンブリ５と、コイルアセンブリ５を囲むハウジング部６とを備えている。一方、磁石ユニット３はコイルユニット２を挟んで設けられた複数の磁石７を支持するヨーク部８を備えている。磁石７のそれぞれは永久磁石であって前記所定方向に複数並んでヨーク部８に取り付けられており、異なる磁極の磁石が交互に並んで配置されている。更に、磁石７はコイルユニット２を挟んで異なる磁極どうしが互いに対向して配置されている。
【００１６】
そして、コイルユニット２と磁石ユニット３との間の電磁気的相互作用により、磁石ユニット３がコイルユニット２に対して前記所定方向（Ｘ軸方向）に移動する。ここで、以下の説明において、コイル４の並び方向であってコイルユニット２の長手方向（磁石ユニット３の移動方向）をＸ軸方向、コイルユニット２の短手方向であってＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１７】
図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。図２において、コイルアセンブリ５は、複数のコイル４を合成樹脂等の所定の材料で固着して一体成型したモールド体であって、Ｘ軸方向に複数並んだコイル４と、このコイル４の周囲に配置された前記合成樹脂からなる樹脂部（材料部）９とを有している。樹脂部９はコイル４を被覆するように設けられており、コイル４の周囲のうち空芯部４Ａにも配置されている。コイルアセンブリ５を構成する樹脂部９の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（ＣＦＲＰ）等の合成樹脂が挙げられる。これらは非導電性且つ非磁性材料である。
【００１８】
コイルアセンブリ５のうち、樹脂部９のＹ軸方向両側には凹部１０が形成されている。凹部１０は、コイルアセンブリ５のコイル４に対応する大きさに形成されている。凹部１０が形成されたことにより樹脂部９（コイルアセンブリ５）の断面視形状は全体としてエの字型となっている。換言すれば、樹脂部９のうちコイル４の大きさに対応したＹ軸方向両側の部分が薄肉化された構成となっている。以下の説明において、樹脂部９のうち、凹部１０が形成されて薄肉化されている部分を薄肉部９Ａ、薄肉部９Ａ以外の部分を厚肉部９Ｂと適宜称する。そして、コイル４はほぼ薄肉部９Ａに対応して配置され、厚肉部９Ｂは樹脂部９の上下両端部のそれぞれに形成された構成となっている。
【００１９】
コイルユニット２は、樹脂部９のＹ軸方向両側に形成された凹部１０のそれぞれを覆う被覆部材１１を有している。被覆部材１１は板部材により構成されている。板部材（被覆部材）１１も例えば合成樹脂により形成されている。板部材１１の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（ＣＦＲＰ）等の合成樹脂が挙げられる。またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料が挙げられる。また、これらの材料からなるシート状部材を形成し、このシート状部材を複数積層した積層体により板部材１１を形成してもよい。合成樹脂により積層体を形成する場合には、例えば共押出加工法を用いることができる。なお、板部材１１の形成材料としてはステンレス鋼やアルミニウム等の金属であってもよい。この場合、板部材１１のうち少なくとも磁石ユニット３の磁石７と対向する部分は合成樹脂あるいはセラミックス材料などの非導電性且つ非磁性材料によって構成することが好ましい。こうすることにより、コイルユニット２が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑える等、リニアモータの動作に与える影響を抑えることができる。
【００２０】
凹部１０を覆う板部材１１の上下両端部のそれぞれは樹脂部９の厚肉部９Ｂに接続されている。板部材１１と厚肉部９Ｂとは互いに密着するように固定されている。そして、樹脂部９の薄肉部９Ａと板部材１１のそれぞれとの間で後述する冷媒を流通する第１の流路２１が形成されている。本実施形態では、第１の流路２１はコイル４のＹ軸方向両側のそれぞれに１つずつ設けられており、これらコイル４の両側に設けられた第１の流路２１、２１は互いに独立した流路となっている。
【００２１】
板部材１１を接続したコイルアセンブリ５はハウジング部６に囲まれており、この板部材１１を接続したコイルアセンブリ５とハウジング部６との間には冷媒を流通するための第２の流路２２が形成されている。第２の流路２２は断面視「口」状に形成されている。ハウジング部６の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ガラス繊維充填エポキシ樹脂、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（ＣＦＲＰ）等の合成樹脂、またはセラミックス材料等の非導電性且つ非磁性材料が挙げられる。また、これらの材料からなるシート状部材を形成し、このシート状部材を複数積層した積層体によりハウジング部６を形成するようにしてもよい。合成樹脂により積層体を形成する場合には、例えば共押出加工法を用いることができる。なお、ハウジング部６の形成材料としてはステンレス鋼やアルミニウム等の金属であってもよい。この場合、ハウジング部６のうち少なくとも磁石ユニット３の磁石７と対向する部分は合成樹脂あるいはセラミックス材料などの非導電性且つ非磁性材料によって構成することが好ましい。こうすることにより、コイルユニット２が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑える等、リニアモータの動作に与える影響を抑えることができる。
【００２２】
板部材１１と樹脂部９の厚肉部９Ｂとは、固定部材である複数のねじ１２により固定される。本実施形態では、ねじ１２は上下両端部の厚肉部９Ｂの両側のぞれぞれに設けられている。ハウジング部６の側面にはねじ１２を挿通可能な穴部１３が形成され、板部材１１及び厚肉部９Ｂのそれぞれにはねじ１２に対応する雌ねじ穴が形成されており、ねじ１２は穴部１３を介してその先端部を板部材１１及び厚肉部９Ｂに形成された雌ねじ穴と螺合することで、板部材１１を樹脂部９（厚肉部９Ｂ）に対して固定する。あるいは、ハウジング部６の穴部１３を雌ねじ穴とし、ねじ１２をハウジング部６外部より雌ねじ穴１３にねじ込み、ねじ１２の先端部を板部材１１に当接して厚肉部９Ｂに対して押圧することで板部材１１を樹脂部９（厚肉部９Ｂ）に対して固定するようにしてもよい。ここで、穴部１３には第２の流路２２を流通する冷媒のハウジング部６外部への漏洩を防ぐためにＯリングやシール用接着剤、あるいはパッキン等などのシール部材が設けられる。また、樹脂部９と板部材１１との接続部にも、第１の流路２１を流通する冷媒の外部への漏洩及び第２の流路２２を流通する冷媒の第１の流路２１への浸入を防ぐためのシール部材が設けられる。
【００２３】
そして、ねじ１２により板部材１１と樹脂部９とが固定されて第１の流路２１が形成されるとともに、板部材１１を接続したコイルアセンブリ５とハウジング部６とが位置決め固定されてコイルアセンブリ５（板部材１１）とハウジング部６との間のクリアランスも確保され第２の流路２２が形成される。なお、本実施形態ではねじ１２により厚肉部９Ｂと板部材１１とが固定されているが、厚肉部９Ｂと板部材１１とを接着剤により接着することで第１の流路２１を形成するようにしてもよい。この場合、コイルアセンブリ５（板部材１１）とハウジング部６との間にクリアランス確保用の支持部材を配置することで、第２の流路２２を形成可能である。
【００２４】
図３は図１のＢ−Ｂ断面矢視図である。なお、図３にはコイルユニット２のみが図示されている。図３に示すように、コイルユニット２は、コイルアセンブリ５の凹部１０と板部材１１との間に形成され、冷媒を流通する第１の流路２１と、コイルアセンブリ５及びこのコイルアセンブリ５に接続された板部材１１とハウジング部６との間に形成され、冷媒を流通する第２の流路２２とを有している。そして、図３に示すように、第１の流路２１と第２の流路２２とは並列している。コイル４、第１の流路２１、及び第２の流路２２のそれぞれはハウジング部６の内部空間４０に設けられている。
【００２５】
コイルユニット２は、第１の流路２１に接続し、この第１の流路２１を含むハウジング部６の内部空間４０に対して冷媒を入れる入口部２３と、第２の流路２２に接続し、この第２の流路２２を含むハウジング部６の内部空間４０の冷媒を出す出口部２４とを備えている。冷媒は冷媒供給装置１００より供給される。図１及び図３に示すように、本実施形態において、入口部２３及び出口部２４のそれぞれはコイルユニット２（ハウジング部６）の長手方向一端部（−Ｘ側端部）に設けられている。入口部２３は、ハウジング部６の一端部とコイルユニット２の一端部に設けられ２枚の板部材１１、１１を接続する接続部材２５とを貫通するように設けられた管部材２３Ａを含んで構成されている。一方、出口部２４は、ハウジング部６の一端部を貫通するように設けられた管部材２４Ａを含んで構成されている。
【００２６】
接続部材２５は２枚の板部材１１、１１のそれぞれの一端部（−Ｘ側端部）を接続するものであって、入口部２３を構成する管部材２３Ａとの接続部を除いて第１の流路２１の一端部を閉塞している。一方、板部材１１、１１のそれぞれの他端部（＋Ｘ側端部）は開口部２６Ａを有する接続部材２６により接続されている。第１の流路２１の他端部は開口部２６Ａにより開放されている。
【００２７】
そして、第１の流路２１の他端部と第２の流路２２の他端部とは接続部材２６の開口部２６Ａを介して連続している。したがって、入口部２３より第１の流路２１の一端部に流入した冷媒は第１の流路２１を＋Ｘ方向に流通した後、第１の流路２１の他端部に形成された開口部２６Ａを介して第２の流路２２の他端部に流入する。第１の流路２１より第２の流路２２の他端部に流入した冷媒は第２の流路２２を−Ｘ方向に流通した後、第２の流路２２の一端部に設けられた出口部２４よりハウジング部６の外部に流出する。
【００２８】
冷媒供給装置１００による内部空間４０（第１の流路２１）に対する冷媒供給量（単位時間当たりの供給量）は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。更に、リニアモータ装置１は入口部２３より内部空間４０に対して流入する冷媒を所定の温度に調整する温度調整装置１０１を備えている。温度調整装置１０１は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっており、制御装置ＣＯＮＴは内部空間４０に対して流入する冷媒の温度を温度調整装置１０１を用いて制御する。
【００２９】
ここで、使用される冷媒としては液体又は気体であって特に不活性なものが好ましく、ハイドロフルオロエーテル（例えば「ノベックＨＦＥ」：住友スリーエム株式会社製）や、フッ素系不活性液体（例えば「フロリナート」：住友スリーエム株式会社製）などが挙げられる。
【００３０】
次に、コイルユニット２の第１の流路２１及び第２の流路２２に冷媒を流通した際の作用について説明する。制御装置ＣＯＮＴは、冷媒供給装置１００を駆動して冷媒を入口部２３に供給する。ここで、入口部２３に供給される冷媒は温度調整装置１０１により所定の温度に調整される。冷媒の温度制御はリニアモータ装置１が設置される環境温度に応じて行うことが望ましい。あるいは入口部２３の温度及び出口部２４の温度の少なくとも一方に基づいて行うこともできる。入口部２３に供給された冷媒はコイルアセンブリ５に形成された第１の流路２１を＋Ｘ方向に流通する。第１の流路２１を流通する冷媒はコイル４の熱を回収しつつコイルユニット２の他端部に向かって流れる。ここで、第１の流路２１を流通する冷媒は樹脂部９を介してコイル４の熱を回収しつつ流れるため、第１の流路２１のＸ軸方向における冷媒の温度（温度分布）は、図４（ａ）に示す模式図のように、第１の流路２１の一端部から他端部に向かって徐々に上昇する。また、この冷媒の温度上昇に伴って板部材１１の表面温度も一端部から他端部に向かって徐々に上昇する。
【００３１】
第１の流路２１を＋Ｘ方向に流通した冷媒は開口部２６Ａを介して第２の流路２２の他端部に供給される。第２の流路２２の他端部に供給された冷媒は第２の流路２２をコイルユニット２の一端部に向かって流れる。ここで、第２の流路２２を流通する冷媒は板部材１１の熱を回収しつつ流れるため、第２の流路２２のＸ軸方向における冷媒の温度（温度分布）は、図４（ｂ）に示す模式図のように、第２の流路２２の他端部から一端部に向かって徐々に上昇する。第２の流路２２を−Ｘ方向に向かって流通した冷媒は出口部２４よりハウジング部６外部に排出され、例えば冷媒供給装置１００により回収される。
【００３２】
本実施形態では、コイルユニット２の長手方向の一端部に、第１の流路２１及び第２の流路２２のそれぞれに接続する入口部２３及び出口部２４が設けられ、第１の流路２１の他端部と第２の流路２２の他端部とが開口部２６Ａを介して接続されている構成であって、第１の流路２１と第２の流路２２とは開口部２６Ａを介して折り返されている構成である。そして、第１の流路２１を流通する冷媒の温度分布は、図４（ａ）に示すように、コイルユニット２の長手方向の一端部から他端部に向かって徐々に上昇し、第２の流路２２を流通する冷媒の温度分布は、図４（ｂ）に示すように、コイルユニット２の長手方向の他端部から一端部に向かって徐々に上昇する。したがって、ハウジング部６の表面のＸ軸方向における温度分布は、図４（ｃ）に示すようにほぼ均一となる。したがって、コイルユニット２（ハウジング部６）表面の一端部と他端部とでの温度差の発生を抑えることができる。更に、冷媒が流通する第１の流路２１の外側に第２の流路２２が形成された２重流路構成であるため、コイル４の発生した熱がハウジング部６の表面に伝達するのを効果的に抑えることができる。そして、複数のコイル４を合成樹脂等を用いて固着して一体成型したコイルアセンブリ５を形成し、このコイルアセンブリ５に冷媒を流通するための第１の流路２１を形成したことにより、コイルユニット２を大型化することなく冷媒を流通する流路を確保することができる。したがって、良好なモータ効率を維持できる。
【００３３】
また、本実施形態では、第１の流路２１を形成するための凹部１０の大きさはコイル４の大きさに対応するように設定されているので、この第１の流路２１を流通する冷媒によりコイル４を効果的に冷却することができる。
【００３４】
図５はコイルユニット２の第２実施形態を示す図である。ここで、以下の説明において、上述した第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図５に示すコイルユニット２において、冷媒を入れるための入口部２３が第２の流路２２に接続し、冷媒を出すための出口部２４が第１の流路２１に接続している。そして、第１の流路２１の他端部と第２の流路２２の他端部とは接続部材２６の開口部２６Ａを介して連続している。したがって、入口部２３より第２の流路２２の一端部に流入した冷媒は第２の流路２２を＋Ｘ方向に流通した後、第２の流路２２の他端部に形成された開口部２６Ａを介して第１の流路２１の他端部に流入する。第２の流路２２より第１の流路２１の他端部に流入した冷媒は第１の流路２１を−Ｘ方向に流通した後、第１の流路２１の一端部に設けられた出口部２４よりハウジング部６の外部に流出する。
【００３５】
このように、第２実施形態に係るコイルユニット２においては、２重流路を形成する第１及び第２の流路２１、２２のうち外側に配置された第２の流路２２に対して冷媒を入れ、内側に配置された第１の流路２１から冷媒を出す構成である。すなわち、温度調整装置１０１により温度調整された冷媒が外側の流路である第２の流路２２に流入される構成であって、温度調整された冷媒が第２の流路２２を直ちに流通する構成であるため、制御装置ＣＯＮＴ（温度調整装置１０１）はハウジング部６の表面温度を精度良く調整可能であり、コイルユニット２外部への放熱を効果的に抑えることができる。すなわち、第２実施形態に係るコイルユニット２においてはハウジング部６の表面温度（温度勾配）に関する制御性が良好である。
【００３６】
一方、第１実施形態に係るコイルユニット２のように、２重流路を形成する第１及び第２の流路２１、２２のうち内側に配置された第１の流路２１に対して冷媒を入れ、外側に配置された第２の流路２２から冷媒を出す構成の場合、コイルアセンブリ５に接する第１の流路２１を流通する冷媒の温度を低く設定することができる。すなわち、コイルユニット２の温度は、一般に周囲の環境温度を基準とし、この環境温度とハウジング部６の表面温度とが略等しくなるように制御されるが、第１実施形態のように内側流路である第１の流路２１に対して先に冷媒を流す構成の場合、第２実施形態のように外側流路である第２の流路２２に対して先に冷媒を流す構成に比べて、制御装置ＣＯＮＴ（温度調整装置１０１）は入口部２３より入れる冷媒温度を低い温度に設定する。この場合、コイル４は十分に冷却されることになるので、例えばコイル４の焼損といった不都合の発生を抑えることができる。
【００３７】
図６はコイルユニット２の第３実施形態を示す図である。図６に示すコイルユニット２の板部材１１には、圧損調整部１４が冷媒の流動方向に沿って複数設けられている。また、図示はされていないが、圧損調整部１４は冷媒の流動方向だけではなく、流動方向と交差する方向（図６においてはＺ軸に沿った方向）にも配設されている。そして、圧損調整部１４は第１の流路２１と第２の流路２２とを連通する直径１ｍｍ程度の連通孔で構成されている。圧損調整部１４は、コイルユニット２に冷媒を流す際に抵抗となる圧力損失（圧損）を低減するという作用を有する。
【００３８】
図７はコイルユニット２の冷媒流動経路に沿った位置に対する冷媒の圧力を示した図であり、圧損調整部１４の作用を説明する図である。図７において、グラフ（ａ）は圧損調整部１４を有しないコイルユニットの圧力変化、グラフ（ｂ）は圧損調整部１４を有するコイルユニットの圧力変化を示す。図７に示すように、圧損調整部１４を有しないコイルユニットの場合、図６に示す入口部２３と出口部２４との圧力損失はΔＰ１である。これに対し、圧損調整部１４を有するコイルユニットにおいては圧力損失はΔＰ２（＜ΔＰ１）である。これは第１の流路２１を流れる冷媒の一部が開口部２６Ａに到達する前に第２の流路２２へ流入することにより冷媒の流動距離が短くなり、圧損調整部１４を通じて第１の流路２１と第２の流路２２との間で圧力が伝達し、圧力差が小さくなるためである。このように、圧損調整部１４を設けることによりコイルユニット２の圧損を低減することができるので、小型で安価な供給能力が低い冷媒供給装置を用いることができ、またハウジング部６内部の圧力を下げることにより、ハウジング部６の膨張を抑えることができる。
【００３９】
圧損調整部１４の連通孔の直径は小さくし過ぎると圧損低減効果が小さくなり、あまり大きくし過ぎると冷媒が開口部２６Ａまで到達しなくなるので冷却能力が低くなる。したがって、圧損調整部１４の連通孔の直径は流路断面積、すなわち第１の流路２１の断面積の１／２０〜１／１００程度であることが望ましい。また、圧損調整部１４の数は上記直径に応じて適宜変更することができる。更に、圧損調整部１４の配置は板部材１１に均一に配置してもよく、冷媒の流動方向に沿って配置数を替えてもかまわない。以上説明した連通孔の直径、数、配置は、圧損と冷却能力とに応じてそれぞれ関連づけて決定することができる。また、本第３実施形態では第１実施形態のコイルユニット２に対して圧損調整部１４を設けた例を説明したが、第１実施形態とは冷媒の流動方向が反対である第２実施形態のコイルユニット２に対しても適用することができるのは言うまでもない。
【００４０】
図８はコイルユニット２の第４実施形態を示す図である。図８に示すコイルユニット２の特徴的な部分は、２つの板部材１１、１１を他端部側で接続する接続部材２６に開口部（２６Ａ）が設けられていない点である。すなわち、第１の流路２１と第２の流路２２とは連続しておらず互いに独立した流路となっている。そして、コイルユニット２の一端部に第１の流路２１に冷媒を入れる入口部２３が設けられ、コイルユニット２の他端部に第１の流路２１を流通した冷媒を出す出口部２７が設けられている。更に、コイルユニット２の他端部に第２の流路２２に冷媒を入れる入口部２８が設けられ、コイルユニット２の一端部に第２の流路２２を流通した冷媒を出す出口部２４が設けられている。そして、第１の流路２１と第２の流路２２とのそれぞれを流通する冷媒は互いに独立している。このように、第１の流路２１と第２の流路２２とは不連続であってもよい。そして、第４実施形態においては、第１の流路２１に供給する冷媒の温度と第２の流路２２に供給する冷媒の温度とは互いに独立した温度調整装置１０１によりそれぞれ調整される構成であり、第１の流路２１に供給する冷媒の温度と第２の流路２２に供給する冷媒の温度とをそれぞれ個別に調整可能であるため、コイルユニット２（ハウジング部６）表面の温度をより精度良く調整可能である。一方、第１、第２実施形態に示したように、第１の流路２１と第２の流路２２とを連続させることにより、設置する冷媒供給装置１００や温度調整装置１０１は１つでよいため装置構成を簡略化できる。
【００４１】
なお、上記各実施形態おけるコイルユニット２において、第１の流路２１はコイルアセンブリ５のＹ軸方向両側に形成された構成であり、Ｚ軸方向両側（上下両側）には形成されていない構成である（図２参照）。すなわち、コイルユニット２の上下両側は２重流路になっておらず、１つの流路が形成されている構成である。この場合、コイル４の上下両端面の発熱面積は小さいため、この上下両端面からの発熱量は小さく、したがって、周囲に対する発熱の影響は少ないと考えられる。したがって、コイルアセンブリ５のＹ軸方向両側のみを２重流路とすることにより、コイルユニット２全体の大型化を抑えつつ良好な冷却効果を得ることができる。
【００４２】
なお、上記各実施形態において、樹脂部９は１つの材料により構成されているように説明したが、複数の材料により構成されてもよい。例えば、コイル４に対応する薄肉部９Ａを第１の材料により構成し、厚肉部９Ｂを前記第１の材料とは異なる第２の材料により構成してもよい。あるいは、コイル４の空芯部４Ａに配置される材料のみを他の部分の材料と異なる材料により構成してもよい。ここで、樹脂部９のうち、少なくとも磁石ユニット３の磁石７と対向する部分は合成樹脂あるいはセラミックス材料などの非導電性且つ非磁性材料によって構成することが好ましい。こうすることにより、コイルユニット２が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑える等、リニアモータの動作に与える影響を抑えることができる。換言すれば、例えば厚肉部９Ｂが磁石７と対向しない位置にある場合には、厚肉部９Ｂは金属等の導電性材料あるいは磁性材料により構成されていてもよい。
【００４３】
上記各実施形態では、コイル４の周囲全部に樹脂部９が配置され、コイル４は樹脂部９により完全に被覆されているように説明したが、コイル４の一部が樹脂部９より露出していてもよい。例えば、図２中、コイル４の上下両端部（＋Ｚ側あるいは−Ｚ側の部分）の一部が樹脂部９より露出していてもよい。
【００４４】
上記各実施形態では、第１の流路２１はコイル４のＹ軸方向両側のそれぞれに１つずつ形成された構成であるが、例えば凹部１０に仕切部材（支持部材）を配置し、この仕切部材で板部材１１をコイルアセンブリ５に対して支持することで第１の流路２１を複数の流路に分割する構成であってもよい。同様に、第２の流路２２に関しても、板部材１１とハウジング部６との間に仕切部材（支持部材）を配置し、ハウジング部６をコイルアセンブリ５あるいは板部材１１に対して支持することで第２の流路２２を複数の流路に分割する構成であってもよい。
【００４５】
次に、図９及び図１０を参照しながら、コイルユニット２の製造手順の一例について説明する。
まず、図９（ａ）に示すように所定数のコイル４が並べられる。次いで、図９（ｂ）に示すように、この複数のコイル４を合成樹脂で固着して一体成型することでモールド体であるコイルアセンブリ５が形成される（第１工程）。複数のコイル４を合成樹脂で固着してコイルアセンブリ５を形成する際には、例えばコイル４を型枠に入れ、この型枠に対して溶融状態の合成樹脂を投入することでコイルアセンブリ５が形成可能である。そして、図９（ｃ）に示すように、このモールド体であるコイルアセンブリ５の樹脂部９の両側に例えば切削処理あるいは溶融処理等を施すことにより凹部１０が形成される。これにより、凹部１０を備えたコイルアセンブリ５が形成される。なおここでは、図９（ｂ）に示すように略直方体状のモールド体を形成した後に凹部１０を形成しているが、前記型枠に凸部を予め形成しておき、この型枠にコイル４を入れた後、この型枠に対して溶融状態の合成樹脂を投入することで、切削処理や溶融処理等を行うことなく凹部１０を有するコイルアセンブリ５を形成することができる。
【００４６】
次いで、図１０（ａ）に示すように、コイルアセンブリ５の樹脂部９に形成された凹部１０が板部材１１で被覆される。これにより、凹部１０と板部材１１との間に第１の流路２１が形成される（第２工程）。このとき、板部材１１の他端部のそれぞれは接続部材２６により接続される。次いで、図１０（ｂ）に示すように、板部材１１の一端部のそれぞれが入口部２３を構成する管部材２３Ａを有する接続部材２５で接続される。更に、板部材１１を接続したコイルアセンブリ５がハウジング部６の一部を構成する筒状部材６Ａで囲まれる。これにより、コイルアセンブリ５（板部材１１）とハウジング部６（筒状部材６Ａ）との間に第２の流路２２が形成される（第３工程）。そして、図１０（ｃ）に示すように、筒状部材６Ａの他端部がカバー部材２９で覆われるとともに、筒状部材６Ａの一端部が出口部２４を構成する管部材２４Ａを有するカバー部材３０で覆われる。ここで、カバー部材２９、３０もハウジング部６の一部を構成する部材である。以上で、コイルユニット２が製造される。
【００４７】
なお、上記実施形態では、第１の流路２１はコイルアセンブリ５の樹脂部９に形成された凹部１０を板部材１１で覆うことにより形成される構成であるが、樹脂部９自体に第１の流路２１を形成することも可能である。このことを図１１を参照しながら説明する。図１１は第１の流路２１を形成する際の他の実施形態を示す図である。型枠にコイル４を配置し、このコイル４を配置した型枠に対して溶融状態の合成樹脂を投入する際、第１の流路２１に対応する部分に予めスペーサ部材３１が配置されている。これにより、図１１（ａ）に示すようにスペーサ部材３１を有するモールド体（コイルアセンブリ５）が形成される。そして、図１１（ｂ）に示すように、このスペーサ部材３１を取り除くことによりコイルアセンブリ５の樹脂部９に第１の流路２１が形成される。そして、このコイルアセンブリ５をハウジング部６で覆うことにより第１及び第２の流路２１、２２を有するコイルユニット２を製造することができる。
【００４８】
なお、図１１を用いた説明では、第１の流路２１に対応する部分にスペーサ部材３１を設け、合成樹脂によりモールド体を形成した後、このスペーサ部材３１を取り除くことで第１の流路２１を形成しているが、スペーサ部材３１の代わりに、例えばワックス材料を配置し、モールド体を形成した後、このワックス材料を溶融流出させることで第１の流路２１を形成することも可能である。あるいは、第１の流路２１に対応する部分をワックス材料とし、このワックス材料部を有するモールド体に板部材１１を接続した後、このワックス材料を溶融流出するようにしてもよい。更には、モールド体の樹脂部９に対して穴あけ加工を施すことで第１の流路２１を形成するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記スペーサ部材３１やワックス材料を用いて第１の流路２１を形成する方法によれば、図１２（ａ）に示すように、コイルアセンブリ５のＹ軸方向両側に加えて、Ｚ軸方向両側にも第１の流路２１を容易に形成することができる。更には、図１２（ｂ）に示すように、凹部１０と板部材１１とを用いてコイルアセンブリ５のＹ軸方向両側のそれぞれに第１の流路２１を形成し、上記スペーサ部材３１やワックス材料を用いてコイルアセンブリ５のＺ軸方向両側のそれぞれに第１の流路２１を形成するといったように、異なる方法を組み合わせて第１の流路２１を形成するようにしてもよい。
【００５０】
また、上記各実施形態において、コイルアセンブリ５は樹脂部９により一体成型された構成を有していたが、複数のコイル４を枠部材によって互いに固着して一体化するとともに該枠部材で厚肉部９Ｂを形成して第１の流路２１を形成したものとすることもできる。この構成を図１３を参照しながら説明する。
【００５１】
図１３はコイルアセンブリ５の第５実施形態を示す図である。図１３（ａ）に示すコイルアセンブリ５は、コイル４と、厚肉部９Ｂを形成する枠部材３５とにより構成されている。所定方向（Ｘ軸方向）に並べられた複数のコイル４は２つの枠部材３５によってＺ軸方向両端を挟持され一体化されている。コイルアセンブリ５はコイル４と枠部材３５（厚肉部９Ｂ）とによって形成された凹部１０を有している。凹部１０は板部材１１で被覆されて第１の流路２１を形成するが、この点は図２を参照して説明した上記実施形態と同様である。
【００５２】
図１３（ｂ）は本実施形態におけるコイルアセンブリ５の断面図を示す。枠部材３５は断面コの字型をしており複数のコイル４を挟持する。また、枠部材３５とコイル４との間にも第１の流路２１が形成された構成となっている。本実施形態においては、枠部材３５と板部材１１とは接着によって結合されているが、上記実施形態で説明した通り、両者をねじにより結合することもできる。また、枠部材３５はプラスチック材料、セラミック材料等の非磁性・非導電性材料で構成することが望ましい。これによりコイルユニット２が磁束中を移動しても渦電流の発生を抑制することができ、リニアモータ駆動時の粘性抵抗を抑えることができる。なお、厚肉部９Ｂが磁束中を移動しない位置、すなわち磁石７と対向しない位置にある場合には、枠部材３５を金属等の導電性材料あるいは磁性材料により構成してもよい。本実施形態のコイルアセンブリ５によれば、リニアモータ装置の長さが長くなった場合でもモールドによる一体成型と比較して容易にコイルアセンブリ５を製造することができ、凹部１０を容易に形成することができる。
【００５３】
図１４はコイルユニット２の第６実施形態を示す図である。図１４に示すコイルユニット２において、コイル４はＹ軸方向に複数（２つ）ずつ並んで設けられているとともに、このＹ軸方向に２つ並んだコイル４、４がＸ軸方向に複数並んでいる。このように、コイル４はＹ軸方向に複数（２つ）並べて配置してもよい。そして、第１の流路２１は、コイルアセンブリ５の樹脂部９のＹ軸方向両側にそれぞれ設けられた凹部１０と板部材１１との間に設けられているとともに、Ｙ軸方向に２つ並んだコイル４、４の間にも設けられている。Ｙ軸方向に２つ並んだコイル４、４の間に第１の流路２１を形成する際にも、上述したようなスペーサ部材３１を用いる方法、ワックス材料を用いる方法、及び穴あけ加工を用いる方法等の任意の方法を用いることができる。
【００５４】
次に、図１５及び図１６を参照しながらコイルユニット２の第７実施形態について説明する。図１５はコイルユニット２及び磁石ユニット３の断面図、図１６はコイルユニット２のうちコイルアセンブリ５の外観斜視図である。
図１５及び図１６において、コイルユニット２は、Ｘ軸方向に複数並んだコイル４を有しており、これら複数のコイル４どうしはその空芯部４Ａを接続するように配置されている。Ｘ軸方向に複数並ぶコイル４は、これに流れる電流の波形（Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相）に応じてそれぞれ、Ｖ相のコイル群４（Ｖ）…、Ｕ相のコイル群４（Ｕ）…、Ｗ相のコイル群４（Ｗ）…に分けられている。そして、各コイル群毎に、所定の位相差の電流Ｉｖ、Ｉｕ、Ｉｗが制御装置ＣＯＮＴより供給され、可動子である磁石ユニット３が固定子であるコイルユニット２に対して移動する。このとき、不図示のスイッチ部が各コイル４毎に電流を供給するかどうかのオン（通電）／オフ（遮断）を行う。
【００５５】
そして、コイルアセンブリ５はこれら空芯部４Ａを連続するように配置した複数のコイル４を合成樹脂等の所定の材料で固着して一体成型したものであり、冷媒を流通する第１の流路２１はコイル４の空芯部４Ａに設けられた樹脂部９に形成されている。本実施形態に係る第１の流路２１を形成する際には、上述したように、スペーサ部材３１を用いる方法、ワックス材料を用いる方法、及び穴あけ加工を用いる方法などが採用される。また、本実施形態では、図１５に示すように、第１の流路２１は空芯部４Ａにおいて２つ設けられた構成であるが、その数や形成位置は任意に設定可能である。
【００５６】
そして、このコイルアセンブリ５をハウジング部６で囲むことによりコイルアセンブリ５とハウジング部６との間に第２の流路２２が形成される。本実施形態では、コイル４の空芯部４Ａに第１の流路２１が形成され、コイル４の外面とハウジング部６との間に第２の流路２２が形成された構成である。すなわち、ハウジング部６の内部空間４０において、第１の流路２１と第２の流路２２との間にコイル４が配置された構成となっている。そして、第１の流路２１と第２の流路２２とはコイルユニット２の長手方向他端部で連続しており、空芯部４Ａに形成された第１の流路２１に対して冷媒を入れる入口部２３が接続され、第２の流路２２に対して冷媒を出す出口部２４が接続される。もちろん、第２の流路２２に対して冷媒を入れる入口部２３を接続し、第１の流路２１に対して冷媒を出す出口部２４を接続してもよい。更には、第１の流路２１と第２の流路２２とを連続させずに、互いに独立した流路としてもよい。この場合、第１の流路２１及び第２の流路２２に、冷媒を入れる入口部及び冷媒を出す出口部がそれぞれ接続される。
【００５７】
なお、第７実施形態に係るコイルアセンブリ５において、複数のコイル４どうしを固着して一体化するための材料（合成樹脂）と、空芯部４Ａに配置する材料（合成樹脂）とは同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。
【００５８】
なお、第７実施形態に係るコイルユニット２を形成する際には、例えば第１の流路２１を構成する貫通穴を有する管状部材を芯材とし、これにコイル４を巻回するようにしてもよい。すなわち、本実施形態においては、複数のコイル４は必ずしも合成樹脂等の所定の材料で固着して一体成型される必要はない。この場合、コイル４の外面は合成樹脂で被覆されずに第２の流路２２に対して露出する構成となる。
【００５９】
図１７は本発明のリニアモータ装置を駆動装置として有するステージ装置を備えた露光装置の一例を示す図である。図１７に示す露光装置ＥＸは、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭに設けられているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐ上に転写する所謂スキャニングステッパ（走査型露光装置）である。なお、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。
【００６０】
図１７において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動するマスクステージＭＳＴ及びこのマスクステージＭＳＴを支持するマスク定盤５３を有するステージ装置５１と、光源を有し、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、感光基板Ｐを保持して移動する基板ステージＰＳＴ及びこの基板ステージＰＳＴを支持する基板定盤５４を有するステージ装置５２と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、ステージ装置５１及び投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム５５と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。リアクションフレーム５５は床面に水平に載置されたベースプレート５６上に設置されており、このリアクションフレーム５５の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部５５ａ及び５５ｂがそれぞれ形成されている。
【００６１】
照明光学系ＩＬはリアクションフレーム５５の上面に固定された支持コラム５７により支持される。照明光学系ＩＬより射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２  レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。
【００６２】
ステージ装置５１のうちマスク定盤５３は各コーナーにおいてリアクションフレーム５５の段部５５ａに防振ユニット５８を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクＭのパターン像が通過する開口５３ａを備えている。マスクステージＭＳＴはマスク定盤５３上に設けられており、その中央部にマスク定盤５３の開口５３ａと連通しマスクＭのパターン像が通過する開口Ｋを備えている。マスクステージＭＳＴの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング５９が設けられており、マスクステージＭＳＴはエアベアリング５９によりマスク定盤５３に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００６３】
開口Ｋ及び開口５３ａを通過したマスクＭのパターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば１／４又は１／５の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系ＰＬとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。投影光学系ＰＬの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部６０が設けられている。そして、投影光学系ＰＬはリアクションフレーム５５の段部５５ｂに防振ユニット６１を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤６２にフランジ部６０を係合している。
【００６４】
ステージ装置５２は、基板ステージＰＳＴと、基板ステージＰＳＴをＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持する基板定盤５４と、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するＸガイドステージ８５と、Ｘガイドステージ８５に設けられ、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動可能なＸリニアモータ（リニアモータ装置）９０と、Ｘガイドステージ８５をＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ（リニアモータ装置）８０、８０とを有している。基板ステージＰＳＴは感光基板Ｐを真空吸着保持する基板ホルダＰＨを有しており、感光基板Ｐは基板ホルダＰＨを介して基板ステージＰＳＴに支持される。また、基板ステージＰＳＴの底面には非接触ベアリングである複数のエアベアリング８７が設けられており、これらエアベアリング８７により基板ステージＰＳＴは基板定盤５４に対して非接触で支持されている。基板定盤５４はベースプレート５６の上方に防振ユニット６３を介してほぼ水平に支持されている。
【００６５】
また、Ｘガイドステージ８５の＋Ｘ側には、Ｘトリムモータ８４の可動子８４ａが取り付けられている。また、Ｘトリムモータ８４の固定子８４ｂはリアクションフレーム５５に設けられている。このため、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ８４及びリアクションフレーム５５を介してベースプレート５６に伝達される。
【００６６】
基板ステージＰＳＴの−Ｘ側の側縁にはＹ軸方向に沿って延設されたＸ移動鏡１０１が設けられ、Ｘ移動鏡１０１に対向する位置にはレーザ干渉計１００が設けられている。レーザ干渉計１００はＸ移動鏡１０１の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡１０２とのそれぞれに向けてレーザ光（検出光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＸ移動鏡１０１と参照鏡１０２との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＸ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージＰＳＴ上の＋Ｙ側の側縁にはＸ軸方向に沿って延設されたＹ移動鏡１０３（図１７には不図示、図１９参照）が設けられ、Ｙ移動鏡１０３に対向する位置にはＹレーザ干渉計（不図示）が設けられており、Ｙレーザ干渉計はＹ移動鏡１０３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡（不図示）とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＹ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＹ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ８０、９０を介して基板ステージＰＳＴの位置制御を行う。
【００６７】
図１８はマスクステージＭＳＴを有するステージ装置５１の概略斜視図である。図１８に示すように、ステージ装置５１（マスクステージＭＳＴ）は、マスク定盤５３上に設けられたマスク粗動ステージ６６と、マスク粗動ステージ６６上に設けられたマスク微動ステージ６８と、マスク定盤５３上において粗動ステージ６６をＹ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のＹリニアモータ（リニアモータ装置）７０、７０と、マスク定盤５３の中央部の上部突出部５３ｂの上面に設けられ、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ６６を案内する一対のＹガイド部７４、７４と、粗動ステージ６６上において微動ステージ６８をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に微小移動可能な一対のＸボイスコイルモータ６７Ｘ及び一対のＹボイスコイルモータ６７Ｙとを備えている。なお、図１７では、粗動ステージ６６及び微動ステージ６８を簡略化して１つのステージとして図示している。
【００６８】
そして、Ｙリニアモータ７０に、本発明のリニアモータ装置が適用されている。Ｙリニアモータ７０のうち、コイルユニットからなる一対の固定子７１がマスク定盤５３上においてＹ軸方向に延びるように設けられており、磁石ユニットからなる可動子７２は、固定子７１に対応して設けられ、連結部材７３を介して粗動ステージ６６に固定されている。そして、固定子７１に対して可動子７２が移動することにより、粗動ステージ６６（マスクステージＭＳＴ）がＹ軸方向に移動する。
【００６９】
微動ステージ６８は不図示のバキュームチャックを介してマスクＭを吸着保持する。微動ステージ６８の＋Ｙ方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のＹ移動鏡７５ａ、７５ｂが固定され、微動ステージ６８の−Ｘ方向の端部にはＹ軸方向に延びる平面ミラーからなるＸ移動鏡７６が固定されている。そして、これら移動鏡７５ａ、７５ｂ、７６に対して測長ビームを照射する３つのレーザ干渉計（いずれも不図示）が各移動鏡との距離を計測することにより、マスクステージＭＳＴのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置が高精度で検出される。制御装置ＣＯＮＴはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Ｙリニアモータ７０、Ｘボイスコイルモータ６７Ｘ、及びＹボイスコイルモータ６７Ｙを含む各モータを駆動し、微動ステージ６８に支持されているマスクＭ（マスクステージＭＳＴ）の位置制御を行う。
【００７０】
図１９は基板ステージＰＳＴを有するステージ装置５２の概略斜視図である。図１９に示すように、ステージ装置５２は、Ｘ軸方向に沿った長尺形状を有するＸガイドステージ８５と、Ｘガイドステージ８５で案内しつつ基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に所定ストロークで移動可能なＸリニアモータ９０と、Ｘガイドステージ８５の長手方向両端に設けられ、このＸガイドステージ８５を基板ステージＰＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ８０、８０とを備えている。そして、Ｘリニアモータ９０及びＹリニアモータ８０の少なくとも一方に本発明のリニアモータ装置が適用されている。
【００７１】
Ｘリニアモータ９０は、Ｘガイドステージ８５にＸ軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子９１と、この固定子９１に対応して設けられ、基板ステージＰＳＴに固定された磁石ユニットからなる可動子９２とを備えている。そして、可動子９２が固定子９１に対して移動することで基板ステージＰＳＴがＸ軸方向に移動する。
【００７２】
Ｙリニアモータ８０のそれぞれは、Ｘガイドステージ８５の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる可動子８２と、この可動子８２に対応して設けられコイルユニットからなる固定子８１とを備えている。ここで、固定子８１はベースプレート５６に突設された支持部８６（図１７参照）に設けられている。なお、図１７では固定子８１及び可動子８２は簡略化して図示されている。可動子８２が固定子８１に対して移動することによりＸガイドステージ８５がＹ軸方向に移動する。また、Ｙリニアモータ８０、８０のそれぞれの駆動を調整することでＸガイドステージ８５はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このＹリニアモータ８０、８０により基板ステージＰＳＴがＸガイドステージ８５とほぼ一体的にＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。
【００７３】
なお、上記各実施形態におけるリニアモータ装置は、コイルユニットを固定子とし、磁石ユニットを可動子とした所謂ムービングマグネット型のリニアモータとして説明したが、コイルユニットを可動子とし、磁石ユニットを固定子としたムービングコイル型のリニアモータにも適用可能である。この場合、可動子であるコイルユニットがステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、固定子である磁石ユニットがステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側（ベース）に設けられる。
【００７４】
なお、上記実施形態の感光基板Ｐとしては、半導体デバイス用の半導体ウエハのみならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００７５】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置にも適用することができる。
【００７６】
露光装置ＥＸの種類としては、ウエハに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置に限られず、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶表示素子製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００７７】
また、露光用照明光の光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２  レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６  ）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、マスクＭを用いる構成としてもよいし、マスクＭを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。
【００７８】
投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２  レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（マスクＭも反射型タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系ＰＬを用いることなく、マスクＭと基板Ｐとを密接させてマスクＭのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。
【００７９】
上記実施形態のように基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００８０】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００８１】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００８２】
半導体デバイスは、図２０に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のリニアモータ装置の第１実施形態を示す概略外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図１のコイルユニットのＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】本発明のリニアモータ装置の作用を説明するための図である。
【図５】本発明のリニアモータ装置の第２実施形態を示す図である。
【図６】本発明のリニアモータ装置の第３実施形態を示す図である。
【図７】第３実施形態に係るリニアモータ装置の作用を説明するための図である。
【図８】本発明のリニアモータ装置の第４実施形態を示す図である。
【図９】本発明のリニアモータ装置の製造方法の一例を説明するための模式図である。
【図１０】本発明のリニアモータ装置の製造方法の一例を説明するための模式図である。
【図１１】本発明のリニアモータ装置の製造方法の一例を説明するための模式図である。
【図１２】本発明のリニアモータ装置の製造方法の一例を説明するための模式図である。
【図１３】本発明のリニアモータ装置の第５実施形態を示す図である。
【図１４】本発明のリニアモータ装置の第６実施形態を示す図である。
【図１５】本発明のリニアモータ装置の第７実施形態を示す図である。
【図１６】本発明のリニアモータ装置の第７実施形態に係るコイルアセンブリを示す外観斜視図である。
【図１７】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図１８】本発明のステージ装置の一実施形態を示す概略外観斜視図である。
【図１９】本発明のステージ装置の一実施形態を示す概略外観斜視図である。
【図２０】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…リニアモータ装置、２…コイルユニット（固定子）、３…磁石ユニット（可動子）、４…コイル、４Ａ…空芯部、５…コイルアセンブリ、６…ハウジング部、
９…樹脂部（材料部）、１０…凹部、１１…被覆部材（板部材）、１４…圧損調整部、
２１…第１の流路、２２…第２の流路、２３…入口部、２４…出口部、４０…内部空間、
５１…ステージ装置、５２…ステージ装置、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、
ＭＳＴ…マスクステージ、Ｐ…感光基板（基板）、ＰＳＴ…基板ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１０】
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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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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