(57)【要約】【課題】平面モータの電機子コイルを含む固定子部を再製作することなく形状変更する。【解決手段】固定子部４１の電機子コイル１１を冷却する包囲部材を、着脱可能なモジュールユニット化する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子部に電機子コイルを備え、該電機子コイルに電流を流すことにより可動子部が前記固定子部上の平面に沿って二次元方向に移動する平面モータ装置において、
前記固定子部は、複数個のモジュールユニットに分割されており、各モジュールユニットは単数または複数の電機子コイルと該電機子コイルを包囲し該モジュールユニットの筐体となる包囲部材とを備えることを特徴とする平面モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体露光装置などの精密機械において半導体ウエハや露光原版等の基板を移動または位置決めするために用いられるステージ装置用として好適な平面モータに関する。本発明の平面モータを用いたステージ装置は、例えば半導体製造工程において、原版であるレチクルのパターンを被露光基板であるシリコンウエハ上に投影して転写する投影露光装置で、レチクルパターンをウエハ上に投影露光する際、レチクルまたはシリコンウエハを投影露光系に対して順次移動させるためのレチクルステージまたはウエハステージとして用いられる。
【０００２】
半導体製造装置等の超精密機器分野では、高速かつ機械的な精度に依存することなく高精度に位置制御するため、および機械的な摩擦を回避し長寿命を得るために、可動部分を非接触で二次元方向に駆動し、ＸＹ二次元位置制御を行うステージ装置が開発されている。このステージ装置の駆動源としては可変磁気抵抗駆動方式の平面モータやローレンツ力による電磁力駆動方式による平面モータが使用されている。
【０００３】
図４は、投影露光装置に用いられるステージ装置の従来例を示す。同図において、３５はステージ装置で、基板（ウエハ４４）を露光毎に順次連続移動させる装置である。４１はステージ定盤、４２はスライダで、スライダ４２はステージ定盤４１上を非接触で二次元方向に駆動される。４３はスライダ（以下、ウエハステージとも称する）４２の上面に設けられた照度センサで、露光光の照度を露光前にキャリブレーション計測し、露光量を補正するために用いられる。３７はウエハ搬送ロボットでウエハ４４をステージ装置３５のウエハステージ４２に供給する。４４はレチクル基板に描かれたレチクルパターンを縮小露光系を通して投影転写するために、単結晶シリコン基板表面にレジストが塗られたウエハである。４５はＸ干渉計ミラーで、ウエハステージ４２のＸ方向の位置をレーザ干渉計により計測するターゲットである。４５ＡはＸ干渉計計測光、４５ＢはＸ干渉計ミラー４５を保持位置決めするＸ干渉計ベースである。４６はＹ干渉計ミラーで同じくＹ方向の位置を計測するターゲット、４６ＡはＹ干渉計計測光、４６ＢはＹ干渉計ミラー４６を保持位置決めするＹ干渉計ミラーベースである。
【０００４】
現在のところ、図４のステージ装置において用いられる平面モータとしては可変磁気抵抗駆動であるリニアパルスモータが主流である。この可変磁気抵抗駆動である平面パルスモータは、櫛歯状の磁性体が等間隔に並べられたステージ定盤４１と、それに対向する形で異なる位相の櫛歯部を持つ複数の電機子コイルが永久磁石とヨークを形成したスライダ４２により構成されている。そこで、電機子コイルに電流を流すことで磁気抵抗を変化させ、スライダ４２を駆動させる推力を発生させる。各電機子コイルに供給されるパルス電流を制御することでステッピング動作をおこさせる。
【０００５】
一方、ローレンツ力による電磁力駆動方式の平面モータは、Ｓ極とＮ極を等間隔で複数対着磁された永久磁石を配置されたステージ定盤４１と、それに対面する形で巻回された空芯の電機子コイルを配置されたスライダ４２により構成されている。この方式の平面モータも電機子コイルに電流を流すことにより、フレミング左手の法則によるローレンツ力が発生し、スライダ４２が駆動する。
【０００６】
高精度位置決めおよび推力線形性に長けた上記の平面モータであるが、大きな推力を得るためには大きな電流を流さなければならず、電機子コイルの発熱が問題となっている。そこで、熱的影響を低減するために冷媒等を用いた冷却設計が進められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにステージ装置用の平面モータでは熱的影響の抑制に冷却設計が進められてきたのであるが、冷却を固定子側で行うことができれば好都合である。そこで、発熱体である電機子コイルを固定子部であるステージ定盤４１に配置し、櫛歯状磁性体や複数対のＳＮ極を有する永久磁石はスライダ４２に配置することが考えられる。しかしながら、電機子コイルを含んだステージ定盤部は一体化したものであり、仕様変更等の形状変更には再製作をしなければならなかった。本発明は、上述の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、平面モータの形状変更を再製作することなく可能にすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明では、固定子部に電機子コイルを備え、該電機子コイルに電流を流すことにより可動子部が前記固定子部上の平面に沿って二次元方向に移動する平面モータ装置において、前記固定子部は、複数個のモジュールユニットに分割されており、各モジュールユニットは単数または複数の電機子コイルと該電機子コイルを包囲し該モジュールユニットの筐体となる包囲部材とを備えることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、平面モータ装置において固定子部の電機子コイルを含んだ包囲部材を分割、モジュールユニット化し、複数のモジュールユニットを結合することで形状変更のための再製作をする必要がなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態に係る平面モータ装置は、その形状変更を再製作することなく可能にするため、磁石および電機子コイルを有し、この電機子コイルに電流を流すことにより磁石との組み合わせの結果、駆動力を発生させ、ステージ可動子部がステージ固定部に対して二次元方向の平面に沿って移動する、ステージ固定部に電機子コイルが配置された平面モータ装置において、ステージ固定部の電機子コイルを被う包囲部材をモジュールユニット化し、それを複数個結合可能にすることを特徴とする。
【００１１】
上記の平面モータ装置においては、各モジュールユニットの包囲部材で包囲した中に電機子コイルを冷却するための冷媒冷却経路を設けることが好ましい。また、モジュールユニット化したその側面には、冷却に使われる冷媒用配管および電機子コイルの電極を、接続手段にて着脱可能にすることが好ましい。
【００１２】
本発明は、例えば、スキャナもしくは走査露光装置と呼ばれるステップアンドスキャン型の投影露光装置またはステッパと呼ばれるステップアンドリピート型の投影露光装置のウエハステージまたはウエハステージとレチクルステージに適用される。その場合、前記基板は、露光原版または被露光基板である。すなわち、本発明の好ましい実施の形態に係る投影露光装置は、原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して被露光基板に投影し、該投影光学系に対し原版と被露光基板の両方、もしくは被露光基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを被露光基板に繰り返し露光する露光装置であって、前記ステージ装置として上述の平面モータ装置を備えたステージ装置を具備することを特徴とする。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
図１は本発明の第１の実施例に係るステージ定盤（固定子部）の構成を示す。同図において、１１は電機子コイルで、ステージ定盤４１を構成するモジュールユニット２５の内部に固定され、電流が流れることで発生する電磁力により、スライダ４２に推力が生まれる。この電機子コイル１１は鉄芯または空芯で形成される。１２は冷却用冷媒配管で、電機子コイル１１の発熱を除去する目的で設計された冷媒経路に冷媒を通すために、モジュールユニット２５の側面のもしくは下面に配置された外部と連絡する配管である。１３は電機子コイル電極で、モジュールユニット２５の側面もしくは下面に配置され、電機子コイル１１に電流を送る電極である。隣り合ったモジュールユニット２５と電極を接続することにより、方向を考慮せずにモジュールユニット２５を連結することが可能となる。モジュールユニット２５は多面体の形状をしており、内部には複数の電機子コイル１１およびその発熱を冷却するための冷媒経路を持つ。以上の構成で、図１（１）および図１（２）に示したように、モジュールユニット２５を複数個追加し組み合わせることのみにより、駆動範囲拡大や推力の増加等による仕様変更に再製作することなく対応できる。
【００１４】
［実施例２］
第２の実施例を図２に示す。図２は図１のモジュールユニット２５として好適な構成の一例を示す。図２（１）をモジュールユニット２５を正面側から見た斜視図とすると、図２（２）は背面側から見た斜視図である。図２において、２１はオス型配管であり、電機子コイル１１を冷却するための冷媒用配管であるが、モジュールユニット２５の対向方向（背面側）にメス型配管２３があり、モジュールユニット２５を連結する際にはオス型配管２１と接合することが可能となる。２２はオス型電極であり、電機子１１に電流を送るための電極であるが、こちらも同様にモジュールユニット２５の対向方向（背面側）にメス型電極２４があり、連結の際には接合が可能となる。以上の構成によりモジュールユニット２５は着脱可能であり、着脱にかかわる工具や工数は不必要である。また、モジュールユニット２５を同一形状、同一構成とすることができ、部品としての製造や管理が容易となる。
【００１５】
［実施例３］
第３の実施例を図３に示す。本実施例は、投影露光装置のステージ装置に本発明に係る平面モータを適用したものである。同図において、３１は照明系ユニットで、露光光源（不図示）からの露光光を整形しレチクルに対して照射する。３２は露光パターンの原版であるレチクルを搭載するレチクルステージで、搭載したレチクルをウエハ４４に対して所定の縮小露光倍率比でスキャン動作させる。３３は縮小投影レンズで、原版パターンをウエハ４４に縮小投影する。３４は露光装置本体、３５はステージ装置で、前記レチクルステージ３２は、投影レンズ３３およびステージ装置３５を支持する。ステージ装置３５はウエハ４４を順次の露光位置にステップ移動させるとともにレチクルのスキャン動作時、それと同期してウエハ４４をスキャン動作させる。
【００１６】
３６はフォーカススコープで、縮小投影レンズ３３の鏡筒から、ウエハ４４のフォーカス計測を行う。３６Ａはアライメントスコープで、ウエハ４４上のアライメントマーク（不図示）およびウエハステージ４２上のアライメント用基準マーク（不図示）を計測し、ウエハ内アライメントおよびレチクルとウエハ間のアライメントを行う際の計測を行う顕微鏡である。３７はウエハ搬送ロボットで、ウエハ４４をステージ装置３５のウエハステージ４２に供給する。以上の構成で、露光装置は形成される。この露光装置において、上記第１および第２の実施例に係る平面モータ装置を用いることにより、各々の実施例について説明した効果を得ることが可能になる。なお、図３において、ステージ装置３５のウエハステージ（スライダ）４２の上面部分は、縮小投影レンズ３３、フォーカススコープ３６の光線およびウエハ４４の関係が分かるように、断面で表している。
【００１７】
【発明の適用範囲】
本発明は、上記実施例の限定されることなく適宜変形して実施することができる。例えば、上記の第３の実施例においては、本発明の平面モータ装置をいわゆるスキャナに適用した例について説明したが、本発明は、いわゆるステッパ等他の方式の露光装置や、露光装置以外の半導体製造装置や走査型電子顕微鏡などの精密機械にも適用可能である。
【００１８】
【実施態様】
本発明の実施態様の例を以下のように列挙する。
［実施態様１］  固定子部に電機子コイルを備え、該電機子コイルに電流を流すことにより可動子部が前記固定子部上の平面に沿って二次元方向に移動する平面モータ装置において、
前記固定子部は、複数個のモジュールユニットに分割されており、各モジュールユニットは単数または複数の電機子コイルと該電機子コイルを包囲し該モジュールユニットの筐体となる包囲部材とを備えることを特徴とする平面モータ装置。
［実施態様２］  前記各モジュールユニットの包囲部材で包囲した中に電機子コイルを冷却するための冷媒冷却経路が設けられていることを特徴とする実施態様１に記載の平面モータ装置。
［実施態様３］  前記モジュールユニットの側面または下面に、電機子コイルの電極および冷却に使われる冷媒用配管を着脱可能にする接続手段が設けられていることを特徴とする実施態様２に記載の平面モータ装置。
［実施態様４］  前記固定子部を構成する複数個のモジュールユニットがすべて同一形状かつ同一構成であることを特徴とする実施態様２または３に記載の平面モータ装置。
［実施態様５］  実施態様１〜４のいずれか１つに記載の平面モータ装置の固定子部を配置されるかまたはこの固定子部からなるステージ定盤と、該平面モータ装置の可動子部を配置され、前記ステージ定盤上で二次元方向に移動するスライダとを備えることを特徴とするステージ装置。
［実施態様６］  原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して被露光基板に投影し、該投影光学系に対し原版と被露光基板の両方、もしくは被露光基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを被露光基板に繰り返し露光する露光装置であって、
前記原版または被露光基板を前記投影光学系に対し相対的に移動させるためのステージ装置の少なくとも１つが実施態様５に記載のステージ装置であることを特徴とする露光装置。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、平面モータ装置において、固定子部をモジュールユニット化し、そのモジュールユニットを複数個組み合わせることによって、駆動範囲の拡大等の仕様変更に容易に対応できることになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る平面モータの説明図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る平面モータの説明図である。
【図３】本発明の平面モータを適用した投影露光装置の実施例を示す説明図である。
【図４】従来例の平面モータを用いたステージ装置の説明図である。
【符号の説明】１１：電機子コイル、１２：冷却用冷媒配管、１３：電機子コイル電極、２１：オス型配管、２２：オス型電極、２３：メス型配管、２４：メス型電極、２５：モジュールユニット、３１：照明系ユニット、３２：レチクルステージ、３３：縮小投影レンズ、３４：露光装置本体、３５：ステージ装置、３６：フォーカススコープ、３６Ａ：アライメントスコープ、３７：ウエハ搬送ロボット、４１：ステージ定盤、４２：スライダ（ウエハステージ）、４３：照度センサ、４４：ウエハ、４５：Ｘ干渉計ミラー、４５Ａ：Ｘ干渉計計測光、４５Ｂ：Ｘ干渉計ミラーベース、４６：Ｙ干渉計ミラー、４６Ａ：Ｙ干渉計計測光、４６Ｂ：Ｙ干渉計ミラーベース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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