(57)【要約】【課題】コイル体から発生した熱を高効率的で排熱することによってコイル体の温度上昇を抑止する。【解決手段】コイル体を冷却液によって冷却するリニアモータであって、第１のコイル体１４３を有する第１層１４１と、第２のコイル体１４４を有する第２層１４２と、上記第１層１４１と第２層１４２との間に設置されるとともに上記冷却液が流れる流路１５１を有する冷却層１５０とを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル体を冷却液によって冷却するリニアモータであって、
第１のコイル体を有する第１層と、第２のコイル体を有する第２層と、前記第１層と第２層との間に設置されるとともに前記冷却液が流れる流路を有する冷却層とを備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータであって、
前記第１層の前記冷却層が設置された面とは反対側の面と前記第２層の前記冷却層が設置された面とは反対側の面との少なくともいずれか一方の面に設置され、前記第１層と前記第２層との双方または一方を所定の温度に温調する温調層を備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項２記載のリニアモータであって、
前記温調層は、所定の雰囲気温度と同一温度の温調液が流れる流路を有することを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項３記載のリニアモータであって、
前記温調層は、前記第１層と前記第２層との双方または一方の熱量を前記温調液に伝熱するヒートパイプを備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項２記載のリニアモータであって、
前記温調層は、所定方向に温調液が流れる往路流路を有する往路層と前記所定方向と反対方向に前記温調液が流れる復路流路を有する復路層とが積層されて構成されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載のリニアモータであって、
前記冷却液は、所定の雰囲気温度よりも低い温度であることを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載のリニアモータであって、
前記第１のコイル体が収納可能な第１収納部と、前記第２のコイル体が収納可能な第２収納部と、前記冷却層とが一体形成されたモノコック構造体を備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項８】
請求項１〜７いずれかに記載のリニアモータであって、
前記第１層、前記第２層あるいは前記冷却層の少なくともいずれかの一部が炭素繊維強化樹脂によって形成されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
請求項１〜８いずれかに記載のリニアモータが駆動装置として用いられていることを特徴とするステージ装置。
【請求項１０】
マスクステージ装置のマスクステージに保持されたマスクのパターンを基板ステージ装置の基板ステージに保持された基板に露光する露光装置であって、
請求項９記載のステージ装置が前記マスクステージ装置と前記基板ステージ装置との少なくともいずれか一方に用いられていることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータ、このリニアモータを駆動装置として備えるステージ装置、及びにリニアモータの駆動により移動するステージを用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用される露光装置では、マスク（レチクル等）が載置されるマスクステージや感光性の基板（ウエハ、ガラスプレート等）が載置される基板ステージの駆動装置として、非接触で駆動できるリニアモータが多く使用されている。この種のリニアモータでは通電によって発熱するコイル体を使用しているが、一般に露光装置は温度が一定に制御された環境下で使用されるため、リニアモータでも発熱量を抑制することが望まれている。例えば、リニアモータからの発熱は、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虞がある。
【０００３】
そこで、コイル体を冷却ジャケット内に収容し、この冷却ジャケット内に冷却液を流通させることによりコイル体から発生した熱を冷却液で吸収して排熱する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３３８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ステージ駆動には高速、高加速が必要であるが、高加速度化がさらに進むと、冷却能力が追いつかなくなることが懸念される。そこで、高加速度化に対応すべく、コイル体から発生した熱をより効率的に排熱する技術が求められている。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、コイル体から発生した熱を高効率的で排熱することによってコイル体の温度上昇を抑止することが可能なリニアモータ、このリニアモータを備えるステージ装置及び露光装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図１１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は、コイル体を冷却液によって冷却するリニアモータであって、第１のコイル体（１４３）を有する第１層（１４１）と、第２のコイル体（１４４）を有する第２層（１４２）と、上記第１層（１４１）と第２層（１４２）との間に設置されるとともに上記冷却液が流れる流路（１５１）を有する冷却層（１５０）とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明のリニアモータでは、第１層（１４１）と第２層（１４２）とが一体あるいは隣接されている場合に最も高温となる第１層（１４１）と第２層（１４２）との境界部分に冷却層（１５０）が設置されているので、コイル体（１４３，１４４）から発生した熱を効率的に冷却液に伝達することができる。よって、本発明のリニアモータによれば、コイル体（１４３，１４４）から発生した熱を高効率に排熱することができ、コイル体（１４３，１４４）の温度上昇を抑止することが可能となる。
【０００８】
また、本発明のステージ装置は、上記の本発明のリニアモータ（７９）が駆動装置として用いられていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明のステージ装置では、リニアモータ（７９）によりステージ（ＲＳＴ）を駆動する場合でも、リニアモータ（７９）を駆動することによってコイル体（１４３，１４４）に生じた熱を効果的に排熱することができ、周囲の部材・装置の熱変形や、周囲の空気温度の変化を抑制することが可能になる。
【００１０】
また、本発明の露光装置は、マスクステージ装置（１２）のマスクステージ（ＲＳＴ）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基板ステージ装置（１３）の基板ステージ（ＷＳＴ）に保持された基板（Ｗ）に露光する露光装置であって、上記の本発明のステージ装置が上記マスクステージ装置（１２）と上記基板ステージ装置（１３）との少なくともいずれか一方に用いられていることを特徴とするものである。
【００１１】
このような本発明の露光装置では、マスクステージ（ＲＳＴ）、基板ステージ（ＷＳＴ）を介してマスク（Ｒ）、基板（Ｗ）を移動させる際にも、モータ駆動で生じた熱による周囲の部材・装置の熱変形や、周囲の空気温度の変化を抑制して、基板（Ｗ）へのパターン転写精度を向上させることが可能になる。
【００１２】
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、コイル体から発生した熱を高効率的で排熱することによってコイル体の温度上昇を抑止することが可能となり、周囲の部材・装置の熱変形や、周囲の空気温度の変化を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係るリニアモータ、ステージ装置及び露光装置の一実施形態について説明する。
以下の実施形態は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）に備えられたステージ装置に本発明を適用したものである。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の投影露光装置１０（露光装置）の概略構成を示し、この図１において、投影露光装置１０に備えられている投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクル及びウエハ（詳細後述）の走査方向にＹ軸を取り、その走査方向に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明を行う。
本実施形態の投影露光装置１０は、照明光学系ユニットＩＯＰ、マスクとしての回路パターンが形成されたレチクルＲをＹ方向に所定のストロークで駆動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向及びθｚ方向（Ｚ軸の回りの回転方向）に微少駆動するステージ装置としてのレチクルステージ装置１２（マスクステージ装置）、投影光学系ＰＬ、基板としての基板ＷをＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動する基板ステージ装置１３、及びこれらの制御系等を備えている。
【００１６】
照明光学系ユニットＩＯＰは、露光光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（レチクルブラインド）で規定されるレチクルＲのパターン面の矩形又は円弧状の照明領域ＩＡＲを露光ビームとしての露光光ＩＬで均一な照度分布で照明する。その照明光学系と同様の照明系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報などに開示されている。本実施形態の露光光ＩＬとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）或いはＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光が用いられる。なお、露光光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等を用いることも可能である。
【００１７】
次に、レチクルステージ装置１２は、照明光学系ユニットＩＯＰの下端部に連結された環状の取り付け部１０１を有するプレートとしての照明系側プレート（キャッププレート）１４の図１における下方に配置されている。照明系側プレート１４は、略水平に不図示の支持部材によって支持され、そのほぼ中央部には露光光ＩＬの光路（通路）となる矩形の開口１４ａが形成されている。
【００１８】
レチクルステージ装置１２は、図１及びレチクルステージ装置１２の斜視図である図２から分かるように、上記照明系側プレート１４の下方に所定間隔を隔ててほぼ平行に配置された定盤としてのレチクルベース１６、このレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置されたスライダとしてのレチクルステージＲＳＴ、及びこのレチクルステージＲＳＴを取り囲む状態でレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置された枠状部材１８、及びレチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系等を備えている。
【００１９】
レチクルベース１６は、不図示の支持部材によって略水平に支持されている。このレチクルベース１６は、図２の分解斜視図である図３に示すように、概略板状の部材から成り、そのほぼ中央には、凸のガイド部１６ａが形成されている。このガイド部１６ａの上面（ガイド面）は極めて高い平面度に仕上げられ、ガイド部１６ａのほぼ中央には、露光光ＩＬをＺ方向に通過させるためのＸ方向を長手方向とする矩形開口１６ｂが形成されている。レチクルベース１６の下面側には、図１に示すように、矩形開口１６ｂに対応して投影光学系ＰＬが配置されている。
【００２０】
レチクルステージＲＳＴは、図４（Ａ）に示すような特殊な形状のレチクルステージ本体２２及びこのレチクルステージ本体２２に固定された各種磁石ユニット（詳細後述）等を備えている。レチクルステージ本体２２は、上方から見て概略矩形の板状部２４Ａと、この板状部２４Ａの−Ｘ方向の端部に設けられたミラー部２４Ｂと、板状部２４ＡのＹ方向の一側及び他側の端部からそれぞれＹ方向に突設された各一対の延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２とを備えている。
【００２１】
上記板状部２４Ａのほぼ中央部には、露光光ＩＬを通過させるための開口がその中央に形成された段付き開口２２ａが形成され、この段付き開口２２ａの段部（１段掘り下げられた部分）には、レチクルＲを下側から複数点（例えば３点）で支持する複数（例えば３つ）のレチクル支持部材３４が設けられている。また、各レチクル支持部材３４にそれぞれ対応して、レチクルＲを挟んで固定するために、板状部２４Ａには複数（例えば３つ）のレチクル固定機構３４Ｐが設けられている。
【００２２】
そして、レチクルＲは、そのパターン面（下面）が、レチクルステージ本体２２（レチクルステージＲＳＴ）の中立面ＣＴ（曲げモーメントを受けた場合に伸縮しない面）に略一致する状態で、複数のレチクル支持部材３４によって支持されている（図４（Ｂ）参照）。なお、レチクル支持部材３４及びレチクル固定機構３４Ｐに代えて、或いはこれとともに、真空チャックや静電チャックなどの各種チャックを用いることは可能である。
【００２３】
また、上記ミラー部２４Ｂは、図４（Ａ），（Ｂ）から明らかなように、Ｙ方向を長手方向とする概略角柱状の形状を有し、その中心部分には軽量化を図るための断面円形の空洞部ＣＨが形成されている。ミラー部２４Ｂの−Ｘ方向の端面は鏡面加工が施された反射面１２４ｍ（図５参照）とされている。
板状部２４Ａ、ミラー部２４Ｂを含むレチクルステージ本体２２は、一体成形（例えば、一つの部材を削り出すことにより成形）されているが、本実施形態では、説明を分かり易くするため、必要に応じて各部が別部材であるかのような表現をも用いている。勿論、上記各部の何れか１つを他と別部材で構成しても良いし、全てを別部材で構成しても良い。
【００２４】
また、図４（Ａ）において、レチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの−Ｙ方向の端部には、２つの凹部２４ｇ１，２４ｇ２が形成され、この凹部２４ｇ１，２４ｇ２のそれぞれには、移動鏡としてのレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂが設けられている。そして、上記４つの延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２は、概略板状の形状を有し、各延設部には強度向上のための断面三角形状の補強部が設けられている。レチクルステージ本体２２の底面には、延設部２４Ｃ１から延設部２４Ｄ１に至るＹ方向の全域に亘る第１の差動排気型の気体静圧軸受けが形成され、延設部２４Ｃ２から延設部２４Ｄ２に至るＹ方向の全域に亘る第２の差動排気型の気体静圧軸受けが形成されている。
【００２５】
図１のレチクルステージ装置１２の一部の断面図である図６に示すように、レチクルステージ本体２２の底面の第１、第２の差動排気型の気体静圧軸受けからレチクルベース１６のガイド部１６ａの上面に噴き付けられる加圧気体の静圧と、レチクルステージＲＳＴ全体の自重とのバランスにより、ガイド部１６ａの上面上方に数μｍ程度のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが非接触で浮上支持されている。
【００２６】
図２に戻り、枠状部材１８の底面には、概略環状の凹溝からなる給気溝及び排気溝（不図示）が形成され、これらの給気溝及び排気溝はそれぞれ不図示のガス供給装置及び真空ポンプに接続されている。その給気溝及び排気溝を含んで、実質的に、レチクルベース１６の上面に枠状部材１８を浮上支持する差動排気型の気体静圧軸受けが構成されている。
【００２７】
すなわち、ガス供給装置と真空ポンプとが作動状態にあるときは、枠状部材１８の底面の給気溝（不図示）からレチクルベース１６の上面に加圧気体が噴き付けられ、この噴き付けられた加圧気体の静圧により枠状部材１８の自重が支えられ、枠状部材１８がレチクルベース１６の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持される。
【００２８】
次に、図２に示すように、レチクルステージ駆動系は、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動するとともにθｚ方向（Ｚ軸の回りの回転方向）に微小駆動する第１駆動機構と、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動する第２駆動機構とを備えている。前者の第１駆動機構は、枠状部材１８の内部に、Ｙ方向にそれぞれ架設された一対のＹ軸駆動部３６、３８を含んで構成され、後者の第２駆動機構は、枠状部材１８の内部の＋Ｘ方向側のＹ軸駆動部３８の−Ｘ方向側にＹ方向に架設されたＸ駆動部４０を含んで構成されている。
【００２９】
上記一方のＹ軸駆動部３６は、図３の分解斜視図に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと、これらの固定子ユニット１３６Ａ，１３６ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５２とを備えている。この場合、一対の固定部材１５２により、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５２のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。
【００３０】
上記固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、図３及び図１のレチクルステージ本体２２付近の断面図である図５からも分かるように、断面矩形（長方形）の非磁性材料からなるフレームを有し、その内部には、Ｙ方向に所定間隔で複数のコイルが配設されている。
上記＋Ｘ方向側のＹ軸駆動部３８も上記一方のＹ軸駆動部３６と同様に構成されている。すなわち、Ｙ軸駆動部３８は、Ｙ方向を長手方向とする上下一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂと、これらの固定子ユニット１３８Ａ，１３８ＢをＺ方向に所定間隔を維持した状態で両端部にて固定する一対の固定部材１５４とを備えている。一対の固定部材１５４のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、前述の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと同様に構成されている（図５参照）。
【００３１】
また、上側の固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａと、下側の固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂとの間には、図５に示すように、それぞれ所定のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが配設されている。この場合、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂにそれぞれ対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニット（磁極ユニット）が配置された可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂが埋め込まれ、固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂに対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニットが配置された可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂが埋め込まれている。本実施形態では、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂ及び２８Ａ，２８Ｂの磁石ユニットとして、それぞれＺ方向に磁界を発生する複数の永久磁石を所定ピッチで極性を反転しながらＹ方向に配置したユニットが使用されているが、その永久磁石の代わりに電磁石等も使用することができる。
【００３２】
可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの−Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに対して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｅ１，２４ｅ２内に配置されている。この場合、図５の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、上記中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。そして、一対の可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂは、磁性体部材と、この磁性体部材の表面にＹ方向に沿って所定間隔で配置された複数の磁石とを、それぞれ備えている。複数の磁石は、隣り合う磁石同士で逆極性とされている。従って、可動子ユニット２６Ａの上方の空間及び可動子ユニット２６Ｂの下方の空間にはそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００３３】
同様に、上記一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの＋Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに関して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｆ１，２４ｆ２内に配置されている。また、一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂは、段付き開口２２ａのＸ方向の中心位置（レチクルステージＲＳＴの重心のＸ方向の位置とほぼ一致）を通るＺ軸に平行な直線に関して、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂとほぼ左右対称の配置となっている。また、図５の第１固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。
【００３４】
そして、一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂは、磁性体部材と、この磁性体部材の表面にＹ方向に沿って所定間隔で配置された複数の磁石とをそれぞれ備えている。複数の磁石は、隣り合う磁石同士で逆極性とされている。従って、可動子ユニット２８Ａの上方の空間及び可動子ユニット２８Ｂの下方の空間にもそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。
【００３５】
本実施形態では、上述したＹ軸駆動部３６及び３８の上側の固定子ユニット１３６Ａ及び１３８Ａと、レチクルステージ本体２２側に対向して配置された可動子ユニット２６Ａ及び２８Ａとから、それぞれ図５に示すように第１のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び第２のＹ軸リニアモータ７８Ａが構成されている。そして、Ｙ軸駆動部３６及び３８の下側の固定子ユニット１３６Ｂ及び１３８Ｂと、レチクルステージ本体２２側の対応する可動子ユニット２６Ｂ及び２８Ｂとから、それぞれ図５に示すように第３のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂが構成されている。また、それぞれ１軸の駆動装置としての第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂから上記の第１駆動機構が構成されている。本実施形態の４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂはそれぞれムービングマグネット型であり、広いストロークで移動する部材側には配線を接続する必要がないため、移動速度を高めることができ好ましい。
【００３６】
例えば第１のＹ軸リニアモータ７６Ａでは、固定子としての固定子ユニット１３６Ａ内のコイルにＸ方向に電流が供給されることにより、そのコイルを流れる電流と可動子としての可動子ユニット２６Ａ内の磁石がＺ方向に発生する磁界との電磁相互作用によって、フレミングの左手の法則に従って、固定子ユニット１３６Ａ内のコイルにＹ方向への電磁力（ローレンツ力）が発生する。そして、この電磁力の反作用（反力）が固定子ユニット１３６Ａに対して相対的に可動子ユニット２６ＡをＹ方向に駆動する推力となる。同様に、図５の第２のＹ軸リニアモータ７８Ａは、固定子ユニット１３８Ａに対して相対的に可動子ユニット２８ＡをＹ方向に駆動する推力を発生する。また、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂは、それぞれ固定子ユニット１３６Ｂ及び１３８Ｂに対して相対的に可動子ユニット２６Ｂ及び２８ＢをＹ方向に駆動する推力を発生する。
【００３７】
このように、固定子（固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂ）と可動子（可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂ）とが電磁相互作用のような物理的相互作用を行って駆動力を発生する際には、その固定子とその可動子とが「協働」して駆動力を発生するとも言うことができる。また、実際にはその電磁力（作用）によって固定子も可動子とは反対方向に僅かに移動する。そのため、本明細書では、相対的な移動量が多い方の部材を可動子又は可動子ユニットと呼び、相対的な移動量が少ない方の部材を固定子又は固定子ユニットと呼ぶものとする。
【００３８】
この場合、第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂはそれぞれ図２のＹ軸駆動部３６，３８を介して第１部材としての枠状部材１８に連結され、可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂはそれぞれ図２の第２部材としてのレチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）に固定されている。また、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａは、レチクルＲを挟むようにほぼ対称にＸ方向に離れて配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。
また、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂは、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａに対向するように配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。
【００３９】
また、本実施形態では図２のＹ軸駆動部３６，３８が内側に固定された枠状部材１８は、底面側のレチクルベース１６との間で気体軸受けを介して非接触に支持されている。そのため、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢによってレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する際に、反力を相殺するように枠状部材１８が逆方向に僅かに移動する。これによってレチクルステージＲＳＴを駆動する際の振動の発生が抑制される。但し、レチクルステージＲＳＴの質量に対して枠状部材１８の質量はかなり大きいため、枠状部材１８の移動量は僅かである。
【００４０】
本実施形態では、通常は、図５において、−Ｘ方向側の第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７６Ｂは、同期してＹ方向に同じ推力を発生するように駆動される。同様に、＋Ｘ方向側の第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ及び７８Ｂも、同期してＹ方向に同じ推力を発生するように駆動される。そして、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）をＹ方向に等速駆動するような場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂと、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂとがさらに同期してほぼ等しい推力で枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。また、レチクルステージＲＳＴの回転角θｚ（ヨーイング）を補正する必要のある場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂが発生する推力と、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂが発生する推力との大きさの比が制御される。
【００４１】
本実施形態の場合、図４（Ｂ）に示すように、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴを基準として、可動子ユニット２６Ａ及び２６Ｂ、並びに可動子ユニット２８Ａ及び２８Ｂがそれぞれ対称に配置され、これらの可動子ユニットに対応する図５の固定子ユニット１３６Ａ及び１３６Ｂ、並びに固定子ユニット１３８Ａ及び１３８Ｂもそれぞれ中立面ＣＴを基準として上下対称に配置されている。このため、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂ，１３８Ａ，１３８Ｂのコイルにそれぞれ対応する電流を供給して、互いに同一の駆動力を可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂ，２８Ａ，２８Ｂに与えることによって、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴ（図４（Ｂ）参照）上の２箇所にＹ方向の駆動力（可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂの駆動力の合力、及び可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの駆動力の合力）を作用させることができる。これにより、レチクルステージＲＳＴにはピッチングモーメントが極力作用しないようになっている。
【００４２】
さらに、本実施形態では可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂと、可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂとは、Ｘ方向に関しても、レチクルステージＲＳＴの重心近傍位置に関してほぼ対称に配置されている。そのため、レチクルステージＲＳＴの重心からＸ方向に等距離の２箇所で上記のＹ方向の駆動力が作用するので、この２箇所に同一の力を発生させることでレチクルステージＲＳＴの重心位置近傍にＹ方向の駆動力の合力を作用させることが可能となっている。従って、例えばレチクルステージ本体２２をＹ方向に直線的に駆動するような場合に、レチクルステージＲＳＴにはヨーイングモーメントも極力作用しないようになっている。
【００４３】
次に、第２駆動機構側のＸ駆動部４０は、図３に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対の固定子としての固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂと、これらの固定子ユニット１４０Ａ，１４０ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５６とを備えている。この場合、一対の固定部材１５６により、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５６のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。
【００４４】
図７（Ａ）は固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの分解斜視図であり、図７（Ｂ）は正面断面図である。
固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、Ｙ方向に複数のコイル体１４３（第１のコイル体）が配設されたコイルプレート１４１（第１層）と、Ｙ方向に複数のコイル体１４４（第２のコイル体）が配設されたコイルプレート１４２（第２層）と、コイルプレート１４１とコイルプレート１４２との間に設置されるとともにＹ方向に冷却液を流すための流路１５１を有するクールプレート１５０（冷却層）と、各コイルプレート１４１，１４２のクールプレート１５０が設置される面と反対側の面に設置される温調プレート１６１，１６２（温調層）とを含んで構成されている。なお、コイルプレート１４１，１４２とクールプレート１５０と温調プレート１６１，１６２とは、不図示の締結手段によって一体的に固定されている。
【００４５】
コイルプレート１４１，１４２は、磁場に干渉しない樹脂等からなるフレーム１４５を有している。このフレーム１４５に固定されることよってコイル体１４３，１４４が配設されている。すなわち、コイルプレート１４１，１４２は、非磁性材料からなるフレーム１４５と、このフレーム１４５に固定される複数のコイル体１４３，１４４とを含んで構成されている。なお、各コイル体１４３，１４４は、銅線等が巻回されることによって０字形状（小判形状）に形成されている。また、各コイル体１４３，１４４のＺ方向の厚さは、従来のＸ軸ボイスコイルモータの固定子ユニットが備えるコイルの厚さの約半分とされている。そして、コイルプレート１４１に配設されるコイル体１４３と、コイルプレート１４２に配設されるコイル体１４４とは、等間隔で配列されている。
【００４６】
なお、フレーム１４５の形成材料としては、例えば、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）を用いることができる。炭素繊維強化樹脂は、複数の炭素繊維を直交する方向に織り込み、炭素繊維間に樹脂を含浸させることによって形成されるものである。その詳細については、例えば、特開２００３−１９９３１８号公報などに記載されている。このような炭素繊維強化樹脂をフレーム１４５の形成材料として用いることによって、軽量かつ高強度のフレーム１４５を形成することが可能となる。
【００４７】
クールプレート１５０は、Ｙ方向に延在する板形状を有しており、磁場に干渉しない材料によって形成されている。そして、クールプレート１５０に形成された流路１５１に冷却液が流されることによって、通電によってコイル体１４３，１４４が発した熱が冷却液に伝熱されて排熱される構成とされている。なお、冷却液としては、比熱が大きく冷却効率の高い水（特に純水）等を用いることができる。この他に、冷却液として、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）などを用いることもできるが、本実施形態では純水を用いている。また、コイル体１４３，１４４から冷却液への熱伝達をより促進させるために、冷却液の温度は、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂが晒される雰囲気温度（例えば、２３℃）よりも低くすることが好ましい。しかしながら、あまり低い温度の場合には、クールプレート１５０やコイルプレート１４１，１４２の温度が低下しすぎて結露する虞がある。したがって、冷却液の温度は、上記雰囲気温度及び湿度によるが１５〜１８℃程度が好ましい。
【００４８】
温調プレート１６１，１６２は、Ｙ方向に延在する板形状を有しており、磁場に干渉しない材料によって形成されている。また、温調プレート１６１，１６２は、内部にＹ方向に延在する流路１６３を有している。そして、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの露出面の温度を固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂが晒される雰囲気温度と同一にするために、雰囲気温度と同一温度に設置された温調液が流路１６３に流されている。また、クールプレート１５０では＋Ｙ方向に向けて冷却液が流れているため、冷却液がコイル体１４３，１４４から熱を吸収して徐々に加温されていき、この結果、コイルプレート１４１，１４２はＹ方向に向かって徐々に温度が高くなる。このため、温調液は、コイルプレート１４１，１４２に生じた温度勾配を効率的にキャンセルすべく、−Ｙ方向に向けて流される。なお、温調液は、上記冷却液と同様の液体を用いることができ、本実施形態においては純水を用いている。
【００４９】
なお、クールプレート１５０及び温調プレート１６１，１６２の形成材料としては、上述のように磁場に干渉しない材料である必要があるが、本実施形態では、冷却液及び温調液として純水を用いているため、酸化に強い材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４等を挙げることができる。また、クールプレート１５０及び温調プレート１６１，１６２の形成材料として、上述の炭素繊維強化樹脂を用いることもできる。これによって、軽量かつ高強度のクールプレート１５０及び温調プレート１６１，１６２を形成することが可能となる。
また、クールプレート１５０及び温調プレート１６１，１６２は、例えば、その形成材料が金属材料である場合には溶接によって形成することができ、その形成材料が樹脂である場合にはロストワックス法やバルーンを用いた成型等で形成することができる。また、形成材料がポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性の樹脂である場合には、溶接や溶着によって形成することもできる。
【００５０】
図５に戻り、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの間には、それぞれ所定のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向の端部に固定された可動子としての断面矩形（長方形）の板状のＺ方向に磁界を発生する永久磁石３０が配置されている。永久磁石３０に代えて、磁性体部材とその上下面にそれぞれ固定された一対の平板状の永久磁石とからなる磁石ユニットを用いても良い。
【００５１】
この場合、永久磁石３０及び固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な形状及び配置となっている（図４（Ｂ）及び図５参照）。従って、永久磁石３０によって形成されるＺ方向の磁界と固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂをそれぞれ構成するコイルをＹ方向に流れる電流との間の電磁相互作用により、フレミングの左手の法則に従ってそのコイルにＸ方向の電磁力（ローレンツ力）が発生し、この電磁力の反力が永久磁石３０（レチクルステージＲＳＴ）をＸ方向に駆動する推力となる。また、この場合にも、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の反力を相殺するように、逆方向に枠状部材１８が僅かに移動する。従って、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の振動の発生も抑制されている。
【００５２】
この場合、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂが備えるコイル体１４３，１４４に同一の電流を供給することにより、レチクルステージＲＳＴの中立面ＣＴ（図４（Ｂ）参照）上の位置にＸ方向の駆動力を作用させることができ、これにより、レチクルステージＲＳＴにはローリングモーメントが極力作用しないようになっている。
【００５３】
上述のように、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂと永久磁石３０とにより、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動可能なムービングマグネット型のＸ軸ボイスコイルモータ（リニアモータ）７９が構成されている。
この結果、図２の本実施形態のレチクルステージＲＳＴは、枠状部材１８に対してガイドレス方式でＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向の３自由度で相対的に変位できるように支持されており、枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴを相対的に駆動するために、Ｙ方向に推力を発生する４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢとＸ方向に推力を発生する１軸のＸ軸ボイスコイルモータ７９とからなる５軸の駆動装置が設けられている。
【００５４】
本実施形態では、さらに、前述の枠状部材１８の＋Ｘ方向の側面及び＋Ｙ方向の側面には、図３に示すように、Ｚ方向の磁界を形成する磁石ユニットを含む可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが設けられている。これらの可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃに対応してレチクルベース１６には、支持台６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃを介して、Ｙ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ａ，６２Ｂ及びＸ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ｃが設けられている。すなわち、可動子６０Ａと固定子６２Ａとにより、及び可動子６０Ｂと固定子６２Ｂとにより、それぞれムービングマグネット型のボイスコイルモータからなるＸ方向駆動用のトリムモータが構成されている。また、可動子６０Ｃと固定子６２Ｃとによりムービングマグネット型のボイスコイルモータからなるＹ方向駆動用のトリムモータが構成されている。これら３つのトリムモータを用いることにより、レチクルベース１６に対して枠状部材１８をＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向の３自由度方向に駆動することが可能である。
【００５５】
上述のようにレチクルステージＲＳＴをＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向に駆動する際には、その作用を相殺するように枠状部材１８が僅かに移動するため、枠状部材１８のＸＹ平面内の位置が次第にずれる可能性がある。そこで、可動子６０Ａ〜６０Ｃ及び固定子６２Ａ〜６２Ｃよりなるトリムモータを用いて、例えば定期的に枠状部材１８の位置を中央に戻すことで、枠状部材１８の位置がレチクルベース１６から外れることが防止できる。
【００５６】
上記枠状部材１８の−Ｘ方向側の側壁のほぼ中央には、図３に示すように、凹状部１８ａが形成されている。この凹状部１８ａには枠状部材１８の内部と外部とを連通する矩形開口１８ｂが形成されている。また、枠状部材１８の−Ｙ側の側壁には、枠状部材１８の内部と外部とを連通する矩形開口１８ｃが形成されている。矩形開口１８ｂの外側には、図５に示されるように、レチクルステージＲＳＴのミラー部２４Ｂの反射面１２４ｍに対向してＸ軸レーザ干渉計６９Ｘが設けられている。このＸ軸レーザ干渉計６９Ｘからの測長ビームが矩形開口１８ｂを介してミラー部２４Ｂの反射面１２４ｍに対して投射され、その反射光が矩形開口１８ｂを介してＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ内に戻る。この場合、測長ビームの光路のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置に一致し、中立面ＣＴの位置はレチクルＲのパターン面（レチクル面）に一致している。
【００５７】
また、図５に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍には、固定鏡Ｍｒｘが取付部材９２を介して設けられている。Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘからの参照ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）７１を介して、固定鏡Ｍｒｘに対して投射され、その反射光がＸ軸レーザ干渉計６９Ｘ内に戻る。Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘでは、測長ビームの反射光、参照ビームの反射光を内部の光学系により同軸にかつ同一の偏光方向の光に合成し、両反射光の干渉光を内部のディテクタによって受光する。そして、ディテクタの検出信号に基づいて、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘは、レチクルステージ本体２２のＸ方向の位置を、固定鏡Ｍｒｘを基準として、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出する。また、Ｘ方向の位置の差分からレチクルステージ本体２２のＸ方向の速度（通常はほぼ０）も検出されている。
【００５８】
一方、矩形開口１８ｃの外側（−Ｙ方向側）には、図１のレチクルステージ装置１２近傍のＹＺ断面図である図６に示されるように、レチクルステージ本体２２に設けられた前述のレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面に対向してＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢが設けられている。各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢからの測長ビームは矩形開口１８ｃを介してレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面に対してそれぞれ投射され、それぞれの反射光が窓ガラスｇ２を介して各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢ内に戻る。この場合、測長ビームの照射点のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置（レチクル面）にほぼ一致している。
【００５９】
また、図６に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍には、固定鏡Ｍｒｙが取付部材９３を介して設けられている。各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢからの参照ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）７２を介して、固定鏡Ｍｒｙに対してそれぞれ投射され、それぞれの反射光が各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢ内に戻る。そして、各Ｙ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢは、前述のＸ軸レーザ干渉計６９Ｘと同様に、測長ビームの反射光と参照ビームの反射光との干渉光に基づいて、それぞれの測長ビームの投射位置（レトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの反射面の位置）におけるレチクルステージ本体２２のＹ方向の位置を、固定鏡Ｍｒｙをそれぞれ基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でそれぞれ常時検出する。この場合、一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢによって、レチクルステージＲＳＴのＺ軸回りの回転量も検出することが可能となっている。また、Ｙ方向の位置の差分からレチクルステージ本体２２のＹ方向の速度も検出されている。
【００６０】
本実施形態では、前述の如く、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘの測長ビームの光路のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置（レチクル面）に一致しているので、いわゆるアッベ誤差がなく、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のＸ方向の位置を精度良く計測することができる。
一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢにおいても、同様の理由により、いわゆるアッベ誤差がなく、高い計測精度が得られる。
【００６１】
なお、上記の移動鏡としての、ミラー部２４Ｂ、及びレトロリフレクタ３２Ａ，３２Ｂの３つが図１では移動鏡Ｍｍとして図示され、Ｘ軸レーザ干渉計６９Ｘと一対のＹ軸レーザ干渉計６９ＹＡ，６９ＹＢとが図１ではレチクル干渉計６９として図示されている。また、図１では、図５及び図６の固定鏡（固定鏡Ｍｒｘ，Ｍｒｙ）は図示が省略されている。
【００６２】
以下の説明においては、レチクル干渉計６９によってレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）が計測されているものとする。このレチクル干渉計６９からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報でも良い）は図１のステージ制御系９０及びこれを介して主制御装置７０に送られ、ステージ制御系９０では主制御装置７０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージＲＳＴの駆動を制御する。
【００６３】
図１に戻り、上記投影光学系ＰＬとしては、両側テレセントリックで屈折系又は反射屈折系よりなる投影倍率が１／４又は１／５等の縮小系が用いられている。走査露光中には、露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡＲ内のパターンの投影光学系ＰＬを介した縮小像は、投影光学系ＰＬの像面上に配置された基板Ｗ上の一つのショット領域のレジスト層上の細長い露光領域ＩＡ上に転写される。被露光基板としての基板Ｗは、半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が例えば１５０〜３００ｍｍの円板状の基板である。
【００６４】
投影光学系ＰＬは、鏡筒部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して、不図示の保持部材によって保持されている。
次に、基板ステージＷＳＴは、ウエハ室８０内に配置されている。このウエハ室８０は、天井部の略中央部に投影光学系ＰＬの下端部を通すための円形開口７１ａが形成された隔壁１７５で覆われている。この隔壁１７５は、ＳＵＳ等の脱ガスの少ない材料で形成されている。
【００６５】
ウエハ室８０内には、定盤よりなるウエハベースＢＳが、複数の防振ユニット８６を介してほぼ水平に支持されている。基板ステージＷＳＴは、ウエハホルダ２５を介して基板Ｗを真空吸着等により保持し、例えばリニアモータ等を含む不図示のウエハ駆動系によってウエハベースＢＳの上面に沿ってＸＹ２次元方向に駆動される。
なお、ウエハベースＢＳ、ウエハホルダ２５、基板ステージＷＳＴ及びウエハ駆動系によって基板ステージ装置１３が構成されている。
【００６６】
ウエハ室８０の隔壁１７５の−Ｙ方向側の側壁には光透過窓１８５が設けられている。
これと同様に、図示は省略されているが、隔壁１７５の＋Ｘ方向側の側壁にも光透過窓が設けられている。また、ウエハホルダ２５の−Ｙ方向側の端部には、平面鏡からなるＹ軸移動鏡５６ＹがＸ方向に延設されている。同様に、図示は省略されているが、ウエハホルダ２５の＋Ｘ方向側の端部には、平面鏡からなるＸ軸移動鏡がＹ方向に延設されている。
そして、ウエハ室８０の外部のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計（不図示）からの測長ビームが、それぞれ光透過窓１８５及び不図示の透過窓を介してＹ軸移動鏡５６Ｙ及び不図示のＸ軸移動鏡に照射されている。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ例えば内部の参照鏡を基準として対応する移動鏡の位置及び回転角、すなわち基板ＷのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角を計測する。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計の計測値は、ステージ制御系９０及び主制御装置７０に供給され、ステージ制御系９０は、その計測値及び主制御装置７０からの制御情報に基づいて、不図示の駆動系を介して基板ステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。
【００６７】
次に、上述のようにして構成された投影露光装置１０による基本的な露光動作の流れについて簡単に説明する。
先ず、主制御装置７０の管理の下、不図示のレチクルローダ、ウエハローダによって、レチクルロード、ウエハロードが行なわれる。その後、レチクルアライメント系、基板ステージＷＳＴ上の基準マーク板、オフアクシス・アライメント検出系（いずれも図示省略）等を用いて、レチクルアライメント及びウエハアライメントが実行される。次に、先ず、基板Ｗの位置が、基板Ｗ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置となるように、基板ステージＷＳＴが移動される。同時に、レチクルＲの位置が走査開始位置となるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。そして、主制御装置７０からの指示により、ステージ制御系９０がレチクル干渉計６９によって計測されたレチクルＲの位置情報、及びウエハ側のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計によって計測された基板Ｗの位置情報に基づき、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）と基板Ｗ（基板ステージＷＳＴ）とをＹ方向（走査方向）に同期移動させて、露光光ＩＬを照射することにより、ファースト・ショットへの走査露光が行なわれる。
【００６８】
続いて、基板ステージＷＳＴが非走査方向（Ｘ方向）又はＹ方向に１ショット領域分だけステップ移動した後、次のショット領域に対する走査露光が行なわれる。このようにして、ショット間のステップ移動と走査露光とが順次繰り返されて、基板Ｗ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
レチクルステージＲＳＴのＹ方向への移動時、レチクルステージＲＳＴのＸ方向への位置ずれはＸ軸レーザ干渉計６９Ｘによって計測されモニターされており、ステージ制御系９０はその位置ずれをキャンセルするようにＸ軸ボイスコイルモータ７９を駆動する。
【００６９】
そして、Ｘ軸ボイスコイルモータ７９の駆動時には、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂのコイル体１４３，１４４に通電されることによりコイル体１４３，１４４が発熱するが、生じた熱はクールプレート１５０内の流路をＹ方向に流れる冷却液に伝熱され、冷却液が排出されることによって排熱される。
ここで、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの各コイル体１４３，１４４のＺ方向の厚さが、従来のＸ軸ボイスコイルモータの固定子ユニットが備えるコイルの厚さの約半分とされ、コイルプレート１４１に配設されるコイル体１４３とコイルプレート１４２に配設されるコイル体１４４とが、等間隔で配列されている。そして、コイルプレート１４１とコイルプレート１４２との間にクールプレート１５０が設置されている。すなわち、本実施形態のＸ軸ボイスコイルモータが備える固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、従来のＸ軸ボイスコイルモータが備える固定子ユニットのコイル体が上下方向（Ｚ方向）に２分割され、その間にクールプレート１５０が設置された構成を有している。
従来の固定子ユニットではコイル体が２分割されておらず、コイル体の中心部が、熱量が多くなることによって高温となっていた。これに対して本実施形態では、コイル体が上下方向に２分割されて、その間にクールプレート１５０が設置されているため、従来の固定子ユニットにおいて最も熱量が多かった部分にクールプレート１５０が設置されることとなり、クールプレート１５０を流れる冷却液にコイル体１４３，１４４の熱を効率的に伝熱される。したがって、コイル体１４３，１４４から発生した熱を高効率で排熱することができ、コイル体１４３，１４４の温度上昇を抑止することが可能となる。
このようにコイル体１４３，１４４の温度上昇が抑止可能となることによって、周囲の部材・装置の熱変形や、周囲の空気温度の変化を抑制することができる。
また、このようにコイル体１４３，１４４の温度上昇が抑止されることによってコイル体１４３，１４４のさらなる温度上昇が許容されるため、従来のＸ軸ボイスコイルモータと比較して、コイル体１４３，１４４に供給可能な最大電流量が増加する。このため、コイル体１４３、１４４に従来と同様の定常電流を供給する場合には、コイル体１４３，１４４に供給する定常電流の閾値の上限がコイルに供給できる最大電流量に対して余裕を持つこととなる。また、定常電流の閾値そのものを高く設定することも可能となる。このため、コイル設計の自由度が高まる。
【００７０】
また、本実施形態においては、コイルプレート１４１，１４２のクールプレート１５０が設置される面と反対側の面に温調プレート１６１，１６２が設置されている。そして、温調プレート１６１，１６２の内部には固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂが晒される所定の雰囲気温度と同一温度の温調液が流されている。このため、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂが設置される空間の空気温度が変化することを、より確実に抑止することができる。したがって、空気ゆらぎが生じず、レチクル干渉計６９の計測誤差をより確実に防止することができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、冷却液がクールプレート１５０内部の流路１５１内を流されており、温調液が温調プレート１６１，１６２内部の流路１６３内に流されている。このため、冷却液や温調液がコイル体１４３，１４４に直接触れることがない。このため、純水等の導電性の高い液体を冷却液や温調液がコイル体１４３，１４４に触れることによる絶縁不良を回避することができる。また、クールプレート１５０及び温調プレート１６１，１６２は、ロストワックス法やバルーンを用いる成型方法、形成材料を溶接あるいは溶着する方法によって形成可能となっているため、複数の部材をＯリング等を介して固定することによってクールプレート１５０及び温調プレート１６１，１６２を形成する場合と比較して、流路１５１，１６３から液体が漏れ難い構造となっている。したがって、冷却液や温調液が流路１５１，１６３から漏れ出してコイル体１４３，１４４に触れることによる絶縁不良を回避することができる。
【００７２】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について、図８を参照して説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、同一符合を付し、その説明を省略あるいは簡略化する場合がある。
【００７３】
図８は、本実施形態における温調プレート１６１，１６２の構成図であり、（Ａ）が斜視図であり、（Ｂ）が正面断面図である。この図に示すように、本実施形態の温調プレート１６１，１６２では、温調プレート１６１，１６２の幅方向の端部の各々に、温調液が流される流路１６３が形成されている。そして、温調液が流れる流路１６３，１６３間には、温調プレート１６１，１６２の幅方向に延在するヒートパイプ１７０が複数形成されている。
【００７４】
ヒートパイプ１７０は、温調プレート１６１，１６２に形成される空洞部と、真空引き後の空洞部１７１内に充填される揮発性の作動流体とによって構成されており、作動流体が気化することでコイルプレート１４１，１４２の熱をヒートパイプ１７０内に潜熱として蓄える工程と、作動流体が液化することで潜熱を温調液に放熱する工程とを繰り返すことによって、コイルプレート１４１，１４２の熱を効率的に温調液に伝熱するものである。
【００７５】
このようなヒートパイプ１７０によって短時間でコイルプレート１４１，１４２の熱を温調液に伝熱することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、より迅速に固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの温度を雰囲気温度と同一にすることができる。
【００７６】
また、ヒートパイプ１７０を温調プレート１６１，１６２の中央部に設置することによって、温調液が流れる流路１６３を温調プレート１６１，１６２の幅方向の端部に寄せて形成することが可能となり、温調プレート１６１，１６２の中央部を薄くすることが可能となる。これによって、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂを薄型化することが可能となる。
【００７７】
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態について、図９を参照して説明する。なお、本第３実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、同一符合を付し、その説明を省略あるいは簡略化する場合がある。
【００７８】
図９は、本実施形態における温調プレート１６１，１６２の側面断面図である。この図に示すように、本実施形態の温調プレート１６１，１６２の流路１６３は、コイルプレート１４１，１４２の設置側寄りに形成される流路１６５と反対側寄りに形成される流路１６４とによって構成されており、流路１６４と流路１６５とが温調プレート１６１，１６２の一方側の端部近傍にて接続されているとともに流路１６４の開口部１６６及び流路１６５の開口部１６７が温調プレート１６１，１６２の他方側の端部近傍に形成されている。そして、温調液は、コイルプレート１４１，１４２の設置側と反対側寄りに形成される流路１６４の開口部１６６から流路１６３内に流入され、コイルプレート１４１，１４２の設置側寄りに形成される流路１６５の開口部１６７から排出される。このため、温調プレート１６１，１６２のコイルプレート１４１，１４２の設置側と反対側より、すなわち固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの表面近傍に、雰囲気温度と同一温度に調整された温調液が流れることとなる。したがって、より確実に固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの温度を雰囲気温度と同一にすることができる。
【００７９】
（第４実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、本第４実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、同一符合を付し、その説明を省略あるいは簡略化する場合がある。
【００８０】
図１０は、本実施形態におけるクールプレート１５０を含む斜視図である。この図に示すように、クールプレート１５０は、コイルプレート１４１が収納可能な収納部１８１（第１収納部）とコイルプレート１４２が収納可能な収納部１８２（第２収納部）と一体形成されている。そして、クールプレート１５０、収納部１８１，１８２によってモノコック構造体１８０が構成されている。
【００８１】
このようなモノコック構造体１８０を備えることによって、コイルプレート１４１，１４２を収納部１８１，１８２に収納するのみで、コイルプレート１４１，１４２とクールプレート１５０とを位置合わせすることが可能となる。
なお、モノコック構造体１８０に、温調プレート１６１，１６２が収納可能な収納部を有する構成を採用することもできる。このような構成を採用することによって、温調プレート１６１，１６２と、コイルプレート１４１，１４２とクールプレート１５０とを容易に位置合わせすることが可能となる。
【００８２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００８３】
また、上記実施形態では、本発明のリニアモータをＸ駆動部４０の固定子ユニット１４０Ａ、１４０Ｂに適用する構成としたが、これに限定されるものではなく、Ｙ軸駆動部３６、３８の固定子ユニット１３６Ａ、１３６Ｂ、１３８Ａ、１３８Ｂにも適用可能である。さらに、本発明に係るリニアモータを有するステージ装置としてレチクルステージ装置１２に適用する構成としたが、基板ステージ装置１３にも適用可能である。
【００８４】
また、上記実施の形態では、可動子である１つの永久磁石３０を、固定子である２つの固定子ユニット１４０Ａ、１４０Ｂで挟んだ開磁路型のリニアモータについて説明したが、２つの永久磁石３０で、１つのコイルユニットを挟む閉磁路型のリニアモータに適用してもよい。閉磁路型を採用することにより、可動子の重量は増加するが、漏洩磁束を低減することができるという利点がある。
さらに、上記実施の形態では、ムービングマグネット型のリニアモータに本発明を適用するものとして説明したが、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とは言うまでもない。
【００８５】
また、上記実施形態の基板Ｗ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。
【００８６】
投影露光装置１０としては、レチクルＲと基板Ｗとを同期移動してレチクルＲ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の他に、レチクルＲと基板Ｗとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、基板Ｗ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。また、所定の液体（例えば水）を介してレチクルＲのパターンを基板Ｗに露光する液浸型露光装置にも適用することができる。
【００８７】
また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。
【００８８】
また、露光装置の種類としては、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。さらに、レチクルＲを用いることなくスポット光を投影光学系ＰＬにより投影して基板Ｗにパターンを露光する露光装置にも適用できる。
【００８９】
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、レチクルＲを用いる構成としてもよいし、レチクルＲ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。
【００９０】
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（レチクルＲ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、レチクルＲと基板Ｗとを密接させてレチクルＲ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。
【００９１】
上記実施形態のように基板ステージ装置１３やレチクルステージ装置１２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１２，１３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。
【００９２】
基板ステージＷＳＴ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、レチクルステージＲＳＴ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。
【００９３】
また、上述の投影露光装置は、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。
【００９４】
半導体デバイスは、図１１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投影露光装置１０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】
【００９５】
【図１】本発明の第１実施形態における投影露光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における投影露光装置が備える枠上部材及びレチクルステージの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態における投影露光装置が備えるレチクルステージ、枠上部材及びレチクルベースの分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態における投影露光装置が備えるレチクルステージを示す図であり、（Ａ）がレチクルステージの斜視図、（Ｂ）がレチクルステージをＹ方向から見た断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における投影露光装置が備える照明系側プレート、レチクルステージ及びレチクルベースをＹ方向から見た断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態における投影露光装置が備える照明系側プレート、レチクルステージ及びレチクルベースをＸ方向から見た断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態における投影露光装置が備えるＸ軸ボイスコイルモータの固定子ユニットを示す図であり、（Ａ）がＸ軸ボイスコイルモータの固定子ユニットの分解斜視図であり、（Ｂ）がＸ軸ボイスコイルモータの固定子ユニットの正面断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態における投影露光装置が備えるＸ軸ボイスコイルモータの温調プレートを示す図であり、（Ａ）がＸ軸ボイスコイルモータの温調プレートの斜視図であり、（Ｂ）がＸ軸ボイスコイルモータの温調プレートの正面断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態における投影露光装置が備えるＸ軸ボイスコイルモータの温調プレートの側面断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態における投影露光装置が備えるＸ軸ボイスコイルモータのモノコック構造体の斜視図である。
【図１１】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】
【００９６】
１０……投影露光装置（露光装置）、１２……レチクルステージ装置（マスクステージ装置）、１３……基板ステージ装置、７９……Ｘ軸ボイスコイルモータ（リニアモータ）、１４１……コイルプレート（第１層）、１４２……コイルプレート（第２層）、１４３……コイル体（第１のコイル体）、１４４……コイル体（第２のコイル体）、１５０……クールプレート（冷却層）、１５１……流路、１６１，１６２……温調プレート（温調層）、１６３，１６４，１６５……流路、１７０……ヒートパイプ、１８０……モノコック構造体、１８１……収納部（第１収納部）、１８２……収納部（第２収納部）ＲＳＴ……レチクルステージ（マスクステージ）、ＷＳＴ……基板ステージ、Ｒ……レチクル（マスク）、Ｗ……基板
【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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