(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を照射する照明光学ユニットと、原版または基板を搭載するステージとを用いて、前記原版に形成されたパターンを前記基板に転写する露光装置において、
前記ステージを駆動するためのリニアモータと、
前記リニアモータの一部を構成するコイルの発熱量を制御する発熱量制御手段とを備え、
前記発熱量制御手段は、前記ステージの駆動状態もしくは前記露光光の照射状態にかかわらず、前記ステージに入熱する総熱量が一定となるように発熱量を制御し、かつ、前記リニアモータの駆動力の一部または全部を打ち消すように複数のコイルに通電して発熱量を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
原版に形成されたパターンを前記基板に転写するための露光光の露光量を制御する露光量制御手段を備え、
前記発熱量制御手段は、前記露光量制御手段からの出力信号に基づいて前記コイルの発熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記ステージの駆動を制御するステージ駆動制御手段を備え、
前記発熱量制御手段は、前記ステージ駆動制御手段からの出力信号に基づいて前記コイルの発熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記ステージの温度を計測する温度計測手段を有し、前記発熱量制御手段は、前記温度計測手段の出力信号に基づいて前記コイルの発熱量を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密な位置決めが要求される露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等を製造するためのフォトリソグラフィー工程で使用される投影露光装置（ステッパー等）では、レチクルまたはフォトマスク等の原版上に形成されたパターンを、投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエハまたはガラスプレート等の基板上に高精度で転写するため、投影光学系には極めて高い結像特性が要求され、また、原版およびウエハ等の基板を載置するステージの位置を計測するレーザ干渉計等に対しては高い測定精度が求められている。
【０００３】
これらの投影光学系の結像特性およびレーザ干渉計の測定精度は装置および周囲温度の変化に大きな影響を受ける。レーザ干渉計は周囲温度の変化によりレーザビームの揺らぎという現象が発生し、測定精度を悪化させる。また、レーザ干渉計での測定対象であるミラーを取り付けている部材が温度変化により変形し、そのため位置基準であるミラーと基板との相対位置が変化して測定精度を悪化させることも同時に起こる。特に、今日では、ナノメートル（ｎｍ）オーダーの位置決め精度が要求されており、例えば、１００ｍｍの低熱膨張材（熱膨張係数１×１０-6）が１℃の温度変化で１００ｎｍ変形し、また、レーザ干渉計のレーザ光路における空気温度の変化が１℃であっても位置の測定値が条件によっては１００ｎｍ変化することもある。そのため、投影露光装置の構成部材および周囲の温度を一定に維持することが重要となる。
【０００４】
ところが、従来の投影露光装置においては、露光用の光源やステージを駆動する駆動モータ等の発熱体により装置の温度が上昇すると、ステージの位置を計測するレーザ干渉計等の測定精度や投影光学系の結像特性が低下する。また、大気の温度変化によっても投影露光装置の周囲の温度が変化して、投影光学系の結像特性が劣化することがある。そのため、一般に投影露光装置を環境制御用のチャンバ内に収納し、チャンバ内部に温度制御された空気を流す全体空調が行なわれている。
【０００５】
また、特に精密な温度管理を必要とする露光装置では、全体空調に加えて、温度制御した空気や水等の冷媒を直接冷却する箇所に送り込む等の方法を組み合わせることにより温度管理が行なわれている。例えば、レーザ干渉計の測定精度を一定に保つために、レーザ干渉計とレーザ干渉計からのレーザビームを反射するミラーとの間のレーザビームの光路上の局所空間に、一定の方向に一定の温度に制御された空気を送風する方法が行なわれ、また、レチクルステージやウエハステージを駆動する駆動モータ等の発生熱を回収し除去するために、駆動モータの周辺に冷却用の循環配管を設け、外部の温調装置から循環配管に水や空気または不活性液体等の冷媒を循環させる方法も使用されている。そして、温度制御したい箇所またはその近傍に温度センサを設置し、温度センサの出力に基づいて冷媒の流量や温度を変化させて、熱回収量を調整することにより温度制御している（特開平７−３０２１２４号公報、特開平７−３０２７４７号公報等参照）。
【０００６】
図１４は、従来の露光装置における位置決めステージの駆動装置の一例を概略的に示す構成図であり、ウエハ５０１は、ウエハチャック５０２を介して位置決めステージの天板５０３に保持され、レチクル等の原版（不図示）に形成されたパターンが、照明光学系（不図示）からの照射光により投影レンズ（不図示）を介してウエハ５０１上に転写される。位置決めステージは、永久磁石５０６を固定してある可動子５０５と複数のコイル５０８を埋め込んだ固定子５０７で構成するリニアモータをコントローラ５１１およびドライバー５１２からの駆動信号によって相対運動させることによって位置決めを行なうように構成され、可動子５０５は、静圧軸受け５２４でガイドされており、また上下方向への移動を行なうためのリニアモータ５２６が設置されており、これらを介して天板５０３が備え付けられている。固定子５０７は、複数のコイル５０８を有し、コイル５０８から発熱する熱を回収するための冷媒を流せるようにジャケット構造で構成されている。また、天板５０３にはミラー５０４が取り付けられ、ミラー５０４と対向する位置に固定されたレーザ干渉計等の位置計測手段５１６で天板５０３の位置を計測する。位置計測手段５１６の計測値はコントローラ５１１に送られ、コントローラ５１１はこの計測値に基づいてドライバー５１２を介してリニアモータのコイル５０８への通電量を制御してリニアモータを駆動制御し、位置決めステージを高精度に駆動しかつ位置決めする。
【０００７】
リニアモータの駆動によるコイル５０８からの発熱によって熱が空気または部材を伝わり天板５０３やウエハ５０１の温度上昇を避けるために、固定子５０７には、冷却手段５１７により温度管理された冷媒を循環させる冷媒用配管５１８が接続され、温度管理された冷媒によって各コイル５０８から発生した熱を奪い、駆動装置外部の冷却手段５１７で回収するように構成され、さらに、温度補償するために、温度制御手段５１３は、可動子５０５に設置された温度センサ５１４で計測された温度データを出力する温度計測手段５１５から温度データを受取り、可動子５０５や天板５０３の温度変化が最小限になるよう、冷媒の温度や流量を制御する指令を冷却手段５１７に供給し、冷却手段５１７により温度管理されかつ流量調整された冷媒を、冷媒用配管５１８を介してリニアモータに供給するように構成されており、このように温度管理された冷媒によって各リニアモータ固定子５０７から生じる熱を吸収して、可動子５０５や天板５０３、さらにはウエハ５０１の温度変化を抑制している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来技術においては、複数の発熱部位を精密に温度管理する場合、それぞれの発熱部位に対し温度制御した必要量の冷媒を流すか、全部の発熱部位の発熱を吸収した上でも冷媒の温度上昇が装置に許容される温度差より小さくなるよう流量を確保した上で全ての発熱部位を通る配管を設ける必要がある。この場合、冷媒を供給するための配管が複雑になり、特にウエハステージ等の温度管理をする場合には配管剛性による駆動に対する負荷抵抗や配管を付設する場所の確保等の問題を解決する必要があった。例えば、各リニアモータの駆動パターンが異なる場合、各リニアモータに対して個別に温度制御または流量制御をしようとすると、リニアモータの数が増えるごとに冷却手段を増やす必要があり、さらに冷却手段から位置決めステージへの冷媒用配管の数が増えてしまう。しかし、引き回し配管の曲げ剛性や振動による位置決めに対する外乱を抑えるため、配管の数や太さには制限があり、リニアモータの数だけ冷却手段を設けて、各冷却手段から各リニアモータへ個別に配管を設け、個別のリニアモータへの冷却量制御を行なう構成は現実的ではない。そのため、ある程度まとまったリニアモータをひとかたまりとし、１つの冷却手段を用いて同じ冷媒温度または流量で制御することになり、各リニアモータに対して精密な温度制御を行うことは困難となっている。
【０００９】
また、コイル等の発熱要素の発熱量の変化に迅速に対応するために、温度制御手段で発熱要素の発熱量を予測して冷媒の回収熱量を制御する方法も提案されているが、冷却手段から各リニアモータまでの冷媒用配管は５ｍ以上と長いために、(1) 冷媒の温度を制御しても各リニアモータに反映されるまで時間がかかり温度制御に遅れが生じてしまう。(2) 冷媒温度を冷却手段で高精度に制御しても長い配管を流れる途中での熱の移動によりリニアモータにたどりつく時には高精度な温度が反映されない。さらに、(3) 一般に冷却手段で冷媒温度を変化させるにはリニアモータの出力ほど早く対応できないため、大きなタイムラグが生じている。このようなことから、位置決め対象であるウエハ等の基板および天板などの温度制御対象に対する高精度な温度制御が困難となっている。
【００１０】
また、温度センサの出力に基づいて温度制御をすると、温度変化が生じてから温度センサの出力を変化させる形態になるため、全体としては高応答な温度制御ができなかった。さらに、温度センサを取り付けることによるコストアップや信頼性の低下を招いていた。
【００１１】
近年の露光装置全体の高出力化に伴ない各駆動部の発熱量は大きくなっており、発熱すべてを回収しかつ冷媒の温度上昇が装置に許容される温度差より小さくなるよう冷媒流量を確保することは困難になってきている。つまり、大きな冷媒流量を確保するにはポンプ能力等の制限から配管を太くする必要が生じ、これにより配管の引き回しの難しさもさることながら、太い配管が位置決め駆動部に対し非線形な駆動負荷抵抗になり位置決め精度を悪くしてしまうことがある。また、冷媒流量の増大により生じる冷媒の流れによる振動も無視できなくなり、高精度な位置決め精度に悪影響を与えることも考えられる。また、冷媒流量をあまり大きくすることなく発熱を回収するために比熱の大きな冷媒を使用することも考えられるが、露光装置の駆動手段等からの発熱を適切な流量で回収することが可能となるような比熱をもつ冷媒は見当たらない。
【００１２】
以上のように、従来は、露光装置内の温度変化を抑えるため装置内の発熱を回収し、温度上昇を抑えることを行なってきたが、露光装置全体の発熱が今まで以上に大きくなると、従来の方法では、発熱を完全に回収することが困難になり、装置各部の温度変化が避けられなくなってきている。また、発熱を完全に回収できたとしても位置決め精度に悪影響を与えることになり、位置決め精度向上の目的に矛盾してしまう問題が生じている。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、構成上の簡易化を図るとともに応答性がよく高精度な温度制御を可能にするステージ装置を提供するとともに、露光装置全体の高出力化に伴ない装置の発熱が大きくなっても、装置や周囲温度の変化を抑え、温度変化による位置決めに関する測定精度ひいては位置決め精度の低下や結像特性の低下を抑制し、高精度で高信頼性の露光装置を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の露光装置は、露光光を照射する照明光学ユニットと、原版または基板を搭載するステージとを用いて、前記原版に形成されたパターンを前記基板に転写する露光装置において、前記ステージを駆動するためのリニアモータと、前記リニアモータの一部を構成するコイルの発熱量を制御する発熱量制御手段とを備え、前記発熱量制御手段は、前記ステージの駆動状態もしくは前記露光光の照射状態にかかわらず、前記ステージに入熱する総熱量が一定となるように発熱量を制御し、かつ、前記リニアモータの駆動力の一部または全部を打ち消すように複数のコイルに通電して発熱量を制御することを特徴とする。
【００３２】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
本発明の露光装置において、原版に形成されたパターンを前記基板に転写するための露光光の露光量を制御する露光量制御手段を備え、前記発熱量制御手段は、前記露光量制御手段からの出力信号に基づいて前記コイルの発熱量を制御することが好ましい。
【００３９】
本発明の露光装置においては、前記ステージの駆動を制御するステージ駆動制御手段を備え、前記発熱量制御手段は、前記ステージ駆動制御手段からの出力信号に基づいて前記コイルの発熱量を制御することが好ましい。
【００４０】
また、本発明の露光装置において、前記ステージの温度を計測する温度計測手段を有し、前記発熱量制御手段は、前記温度計測手段の出力信号に基づいて前記コイルの発熱量を制御するものとする。
【００４２】
【００４３】
【作用】
本発明によれば、非常に応答性の高い熱移動制御が可能となり、従来では達成できなかった高精度な温度制御が可能となり、また、温度センサを必ずしも設ける必要がなくなるため、低コストでかつ安定性の高い露光装置等を得ることができ、さらに、温度変化による位置決めに関する測定精度や位置決め精度の低下を抑制することができる。
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
ステージの駆動手段として複数のコイルを有するリニアモータを用いる場合、露光動作等に関係しないコイルを発熱手段とすることにより、新たな発熱手段を設ける必要がない。また、１駆動方向に対して２つ以上の駆動手段を設け、駆動方向に対しての駆動力と発熱量を任意に変化させるように構成することにより、各駆動手段を発熱手段として用いることができ、新たな発熱手段を設ける必要がなく、設置スペースやコスト面で有利となる。
【００４８】
さらに、発熱手段の発熱量の制御とともに熱回収手段を用いることにより、装置全体の高出力化に伴ない各駆動部等の発熱量が大きくなったとしても、装置や雰囲気の温度変化を制御し抑制できるため、相対的に低い温度での温度変化制御が可能となり、温度変化による計測精度や位置精度の低下を抑制することができる。
【００４９】
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５１】
本発明の第１の実施例について、図１および図２を参照して説明する。
【００５２】
図１は、本発明の第１の実施例における露光装置の微動位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図であり、図２は、本発明の第１の実施例における露光装置の微動位置決めステージの駆動装置の一部、特に、微動位置決めステージのＺ方向の駆動を行なうリニアモータの構成を示す構成図である。
【００５３】
図１および図２において、基板としてのウエハ１は、ウエハチャック２を介して微動位置決めステージの天板３に保持され、レチクル等の原版（不図示）に形成されたパターンが、照明光学系（不図示）からの照射光により投影レンズ（不図示）を介してウエハ１上に転写される。
【００５４】
微動位置決めステージは、１個（構成によっては２個）のＸ方向のリニアモータと、２個のＹ方向のリニアモータと、３個のＺ方向のリニアモータの計６個のリニアモータ（１個は不図示）を備え、これらの６個のリニアモータによって、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向およびＸ、Ｙ、Ｚ軸周りの計６自由度の位置決め制御が可能な構成とされている。微動位置決めステージは、コントローラ１１およびドライバー１２を介して、可動子５と固定子７でそれぞれ構成される各リニアモータを駆動することにより、位置決め対象であるウエハ１の精密位置決めを行なうことができる。
【００５５】
各リニアモータは、永久磁石が可動する構成（ムービングマグネット）になっており、永久磁石６を固定したリニアモータ可動子５は、天板３に断熱材２３を介して取り付けられ、リニアモータ固定子７のコイル８は、冷媒１９を流すためのジャケットで覆われる。そして、リニアモータ固定子７は、ペルチェ素子２０および断熱材２１を介してベース部材９に取り付けられる。リニアモータ固定子７のベース部材９への固定は、ペルチェ素子２０は一般的に剛性が小さいため、剛性が高く熱伝導率の低いセラミックスで構成する断熱材２１で行ない、ペルチェ素子２０には力がほとんどかからない構成とする。ペルチェ素子２０は、電流または電圧を印加することにより高温（発熱）側から低温側へ熱を移動させる作用をし、ペルチェ素子２０に印加する電流または電圧を制御することにより高速でかつ高精度に熱の移動を制御することができる。また、固定子７の固定に断熱材２１を用いることによって、ペルチェ素子２０によって固定子７とベース部材９の間で移動させた熱が逆流することを防止することができる。また、ペルチェ素子２０による熱移動を促進するために、固定子７は、天板３と可動子５を固定する断熱材２３または固定子７を固定する断熱材２１等の構成要素の材料であるセラミックスより熱伝導率の高いアルミニウムで構成する。このように発熱要素となるコイル８と熱移動制御部のペルチェ素子２０間の主たる熱経路である固定子７を熱伝導率の高いアルミニウムで構成することにより、コイル８から発生する熱量を固定子７内での温度差が小さい状態でより多くの熱量をベース部材９に移動させることを可能にしている。
【００５６】
また、天板３の端部にはミラー４が取り付けられ、ミラー４と対向する位置に固定されたレーザ干渉計等の位置計測手段１６で天板３の位置を高精度に計測する。位置計測手段１６の計測値はコントローラ１１に送られ、コントローラ１１はこれらの計測値に基づいてドライバー１２を介して各コイル８への通電量を調整してリニアモータを制御し、微動位置決めステージを高精度に駆動しかつ位置決めする。なお、コントローラ１１は、露光装置の露光動作を制御する主制御装置を構成し、主制御装置は照明光学系の露光量や露光条件を制御する露光量制御手段や各ステージの駆動を制御する駆動制御手段等を包含するものとする。
【００５７】
リニアモータの駆動によりコイル８から発熱する熱が空気や部材を伝わり天板３が温度上昇することを避けるため、ジャケット構造の固定子７には、冷却手段１７により温度管理された冷媒１９を供給しそして回収する冷媒用配管１８が接続され、この冷媒用配管１８は、各リニアモータに冷媒１９が直列的に流れるように構成される。温度管理された冷媒１９は、微動位置決めステージに供給され、図１に概略的に示すようにステージ内で各リニアモータの固定子７に分配されて、各コイル８から生じる熱を吸収し、そして、各リニアモータを通過した冷媒１９はその後にまとめられて、駆動装置外部の冷却手段１７で回収するように構成されている。このように構成することにより、冷却手段１７から微動位置決めステージへの冷媒用配管１８の引き回しや冷却手段１７の簡略化が可能となる。また、冷媒１９による個々のリニアモータの正確な温度制御はできないけれども、本実施例では、ペルチェ素子２０によって個々の細かい温度制御を行なうものである。なお、冷媒用配管１８は、各リニアモータを直列的に接続するものに限らず、並列的に接続することもできる。
【００５８】
冷却量制御手段１３は、ドライバー１２を介して各コイル８への通電量を調整してリニアモータを制御するコントローラ１１から各コイル８への通電量等のデータを受け取って、各リニアモータでの発熱量を予めあるいはリアルタイムに計算し、ペルチェ素子２０および冷却手段１７を制御する。さらに、冷却量制御手段１３は、固定子７に取り付けられた温度センサ１４で計測された温度データを出力する温度計測手段１５から受け取る温度データを参照して、固定子７や天板３の温度変化を最小限にして温度補償するように、冷媒１９の温度や流量を制御する指令を冷却手段１７に供給する。このように、冷却量制御手段１３は、ペルチェ素子２０および冷却手段１７を制御し、冷却手段１７による冷媒１９により温度調節するとともに、冷媒１９のみでは制御することができない熱量をペルチェ素子２０により高精度な温度制御を行なうことができる。
【００５９】
以上のように構成される本実施例において、コントローラ１１は、位置計測手段１６の計測データをもとに、位置決め対象であるウエハ１を所定の位置に位置決めするようにドライバー１２に指令を与える。ドライバー１２は、指令に基づいて、コイル８へ通電し、可動子５および固定子７で構成されるリニアモータを駆動して、位置決め対象であるウエハ１の精密位置決めを行なう。このとき、コントローラ１１は、同時に、各コイル８への通電量等のリニアモータの駆動に関するデータを冷却量制御手段１３に送る。冷却量制御手段１３は、コントローラ１１からのリニアモータの駆動に関するデータをもとに、各リニアモータの発熱量を予めあるいはリアルタイムに計算し、ペルチェ素子２０および冷却手段１７を制御する。冷却量制御手段１３は、さらに、固定子７に取り付けられた温度センサ１４で計測されたコイル８の発熱による温度データを出力する温度計測手段１５から受け取る温度データを参照して、固定子７や天板３の温度変化が最小限になるよう、冷媒１９の温度や流量を制御する指令を冷却手段１７に供給する。かくして、個々の固定子７に対応して取り付けられているペルチェ素子２０は、それぞれ、冷却量制御手段１３により予めあるいはリアルタイムに計算した発熱量や温度データに基づいて印加される電流または電圧が制御され、個々の固定子７から高速でかつ高精度に熱を移動させて温度調節する。同時に、冷却手段１７により温度管理された冷媒１９は、調節された温度または流量で冷媒用配管１８を介して各リニアモータの固定子７へ供給され、コイル８から生じる熱を吸収し、そして、各リニアモータを通過した冷媒１９はその後にまとめられて、冷却手段１７で回収する。このとき、ペルチェ素子２０は、印加する電流または電圧を変化させることにより高速でかつ高精度に熱の移動を制御することができ、個々の固定子７の高精度の温度制御が可能であるので、冷媒１９のみでは制御することができない個々の固定子７の細かい温度制御を行うことができ、さらに、冷媒１９による温度制御の遅れを補償することができる。特に、冷却量制御手段１３において、コントローラ１１からの出力をもとに各固定子７での発熱を予測し、その結果に基づいてペルチェ素子２０を制御することによって、微動位置決めステージの駆動に併せてリアルタイムにペルチェ素子２０による熱移動を制御することができる。
【００６０】
また、本実施例では、ベース部材９と固定子７間の熱移動やペルチェ素子２０自身の発熱もしくはその他からの熱伝達や熱伝導によって生じるベース部材９の温度変化による他への影響を抑えるために、ベース部材９に冷媒通路１８ａを設けて冷媒通路１８ａに冷媒１９を流すことにより、ある程度一定の温度に保つように構成されている。なお、固定子７に流れる冷媒１９によってほとんどの熱を回収でき、ペルチェ素子２０を介する熱の移動が少ない場合には、ベース部材９の温度変化は小さく、また、微動位置決めステージの構成上ベース部材９の変形や温度変化に対する位置決め精度への影響は相対的に小さいため、必ずしもベース部材９に冷媒通路１８ａを設ける必要はない。この場合、ベース部材９に加えられた熱量は主に雰囲気の空気に伝達されるが、その熱量が小さければ露光装置内の空調の効果により問題とならない。
【００６１】
また、ベース部材９の温度むらを抑えるために、ベース部材９は、アルミニウムなどの熱伝導率が大きい材料を用い、固定子７より相対的に熱容量が大きく設計されている。これにより、ペルチェ素子２０の発熱側から加えられる熱量によっての局部的な温度上昇を避け、雰囲気の温度むらの発生を最小限に抑えることができる。
【００６２】
ペルチェ素子２０は、一般に素子間に印加する電圧または電流を変化させることで高速に熱の移動を制御できるため、冷媒による温度制御の遅れを補償することができ、また、固定子７に直にペルチェ素子２０を取り付けることによって固定子７の熱量を直接制御できるため、高精度な温度制御が可能である。また、冷却量制御手段１３において、コントローラ１１からの出力をもとに固定子７での発熱を予測し、微動位置決めステージの駆動に併せてリアルタイムにペルチェ素子２０による熱移動を制御することができるので、ペルチェ素子２０の利点を生かすことができる。
【００６３】
また、ペルチェ素子２０を設置した部位である熱量制御点と温度センサ１４を取り付けた温度観測点が離れている場合、温度は、熱量制御点での熱量の変化を加えてから温度観測点で変化する間での時間（時定数）が大きい。そのため温度センサ１４によって温度を計測してからペルチェ素子２０の出力を変化させると、制御的な遅れが生じ、ペルチェ素子２０の応答の速さを生かせない。これに対し、本実施例のように、冷却量制御手段１３においてコントローラ１１からの出力をもとに発熱量を予測して熱移動量を制御する場合は、発熱量の変化に対応してリアルタイムに熱の移動量を変化させることができるので、高精度な温度制御が可能となる。
【００６４】
また、ペルチェ素子２０は、印加する電流の向きを反転することにより熱の移動を反転させることができるため、温度変化を抑制するという観点からみて、固定子７からベース部材９への熱の移動（すなわち、固定子７の冷却）だけでなく、ベース部材９から固定子７への熱の移動（すなわち、固定子７の加熱）も行なうことができる。これにより、温度制御対象の温度変化を抑制するという観点からみると、初期温度の設定に自由度ができるため、温度制御がしやすくなる。例えば、冷媒の温度および流量の制限によりリニアモータの最高発熱時に発熱を完全に回収しきれない場合、ペルチェ素子２０によってベース部材９へ熱を移動させることにより固定子７の温度変化を抑制することもできるが、例えば逆に、固定子７の初期温度設定を高めに設定しておき、リニアモータが発熱していないときに固定子７に対しベース部材９からの熱の移動を行なって固定子７を加熱しておき、リニアモータの発熱時に熱移動をなくするという構成にすることも可能となる。これにより、冷却手段１７の構成を簡略なものにすることができ、冷却手段による位置決め精度の悪化を改善することができる。
【００６５】
本実施例においては、ペルチェ素子２０による固定子７の温度制御と冷却手段１７により温度管理された冷媒１９による温度制御とを併用している。ペルチェ素子２０のみで固定子７の温度制御を行なっていないのは、ペルチェ素子２０による熱移動の効率の悪さに原因がある。例えば、本実施例に用いるようなペルチェ素子２０では、１０Ｗの吸熱を行なうのに３〜４Ｗの発熱をペルチェ素子２０自身で発生させてしまう。つまり、ペルチェ素子２０の発熱側は吸熱側における吸熱熱量の３〜４割増しの熱量を受けることになる。また、一般に同じペルチェ素子においては制御熱量が大きくなるにつれて効率は悪化する。そのため、固定子７の発熱を全てペルチェ素子２０で吸熱させて発熱側を他の冷却手段のような熱回収手段で熱回収すると、ペルチェ素子２０の効率の悪さから全体での回収すべき熱量がかなり多くなってしまうため、結局冷媒用配管の数が増えあるいは配管が太くなる等の従来の課題を解決できなくなる。しかし、ペルチェ素子２０の発熱による全体の熱量増加分が冷媒用配管の位置決め精度に与える影響が許せる程度であれば、ペルチェ素子２０のみでリニアモータ固定子の温度制御を行なっても問題はない。また、複数個のリニアモータ固定子の熱を１ヶ所（ベース部材）に集め、まとめて回収するようにしてもよい。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施例について図３を参照して説明する。
【００６７】
図３の（ａ）は、本発明の第２の実施例における露光装置の１軸の粗動位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図であり、同（ｂ）は、（ａ）に示す粗動位置決めステージの駆動装置の断面図である。なお、本実施例において、前述した実施例における部材と同様の機能をする部材には同一符号を付して説明する。
【００６８】
図３の（ａ）および（ｂ）において、１軸の粗動位置決めステージは、永久磁石６を装着した可動子５とコイル８を埋め込んだ固定子７との間にコントローラ１１およびドライバー１２からの駆動信号によって力を発生させて相対運動をさせることによって位置決めを行なうように構成されている。天板３に断熱材２３を介して取り付けられたリニアモータ可動子５は、ペルチェ素子２０および断熱材２１を介してベース部材９に取り付けられ、静圧軸受け２４で定盤２５に沿ってガイドされる。リニアモータ固定子７は、複数のコイル８を有し、コイル８から発熱する熱量を回収するための冷媒１９を流すことができるようにジャケット構造で構成されている。
【００６９】
また、粗動位置決めステージの位置を計測するため、天板３にはミラー４が取り付けられ、ミラー４と対向する位置に固定されたレーザ干渉計等の位置計測手段１６で天板３の位置を高精度に計測する。位置計測手段１６の計測値はコントローラ１１に送られ、コントローラ１１はこれらの計測値に基づいてドライバー１２を介してリニアモータの各コイル８への通電量を調整してリニアモータを制御し、粗動位置決めステージを駆動しかつ位置決めする。
【００７０】
固定子７のジャケット内を流れる冷媒１９は、可動子５に設置された温度センサ１４と温度計測手段１５およびコントローラ１１からの出力をもとに冷却量制御手段１３により温度や流量が決められているが、冷媒用配管１８の太さや許容温度等の制限により必ずしもすべての熱量を回収することはできない。このジャケット内の冷媒１９によって回収しきれない熱量はジャケットの表面および空気を介して可動子５に伝わる。そのため、可動子５の温度変化を制御するために、可動子５とベース部材９の間にペルチェ素子２０を介在させ、このペルチェ素子２０により可動子５とベース部材９間の熱の移動量を制御する。この際、必ずしも可動子５からベース部材９への熱の移動だけに限らず、温度変化を抑制する観点から、ベース部材９から可動子５への熱の移動もある。つまり、リニアモータの発熱が割合少ない時にはベース部材９から可動子５へ熱を移動させ、リニアモータの発熱が多い時には可動子５からベース部材９へ熱を移動させることで、温度を一定に保つこともできる。このように、熱移動の制御をペルチェ素子２０で行なうことによって、他の熱移動手段（例えば、冷媒を用いた冷却やヒートパイプ）のように一方向の熱の移動だけでなく、両方向の熱移動を容易に行なうことができ、温度変化抑制の形態が増えるため非常に有効である。また、ペルチェ素子２０の制御は、コントローラ１１からの出力をもとに行なうことによって、温度センサ１４を必ずしも設ける必要がなく、センサレスの構成で高精度の温度制御ができ、さらに、センサレスの構成にすれば温度センサ１４の取り付けによるコスト増や信頼性の低下等を招くことがないという利点がある。なお、本実施例では、より高精度な温度制御を行なうため温度センサ１４を可動子５に設置し、冷却量制御手段（温度制御手段）１３は温度計測手段１５の出力を補助的に参照している。
【００７１】
従来の冷媒のみによる温度調節装置においては、応答性を良くするために、コントローラ（１１）の出力をもとに発熱量を予測して冷却手段（１７）を制御するとしても、冷却手段（１７）の低応答性や長い冷媒用配管（１８）等により温度制御対象への制御は全体として非常に低い応答性でしか構成できなかったのに対し、ペルチェ素子２０は電気的に動作するため発熱量の速い変化に充分対応できるため、コントローラ１１からの指令を用いることで、システム全体として応答性の非常に高い熱制御を構成できる。これにより、温度制御対象を非常に高精度に温度制御することができるため、位置決め対象の位置決め精度の向上を図ることができる。
【００７２】
また、ベース部材９はペルチェ素子２０によって熱の出入りがあり温度変化が生じやすいため、ベース部材９に冷媒通路１８ａを設けて冷媒１９を流すことによって雰囲気に影響のない程度に温度制御の抑制、温度分布の均一化を図っている。ただし、基本的にはリニアモータにおける発熱は冷媒１９によって回収し、温度制御しきれない熱量のみペルチェ素子２０で熱移動させているため、熱の出入りは少ない。そのため、ベース部材９の温度変化が許容される範囲であれば必ずしも冷媒を流す必要はない。
【００７３】
固定子７の表面を構成するジャケットは、空気に熱が伝わるのをなるべく抑えるため熱伝導率の低いセラミックスや樹脂で構成されているが、温度制御対象である可動子５は熱伝導率の高い鉄やアルミニウムで構成されている。主に可動子５の中でも固定子７近傍の部分から固定子７の熱が伝えられる。そのため可動子５中の主な伝熱部と熱移動制御部であるペルチェ素子２０間の主たる熱経路である可動子５全体を熱伝導率の高いアルミニウムや鉄で構成することにより、固定子７からより効率よくベース部材９に熱移動させることを可能としている。
【００７４】
次に、本発明の第３の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置について、図４を用いて説明する。
【００７５】
図４は、本発明の第３の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図である。
【００７６】
本実施例では、装置内での温度上昇はある程度は避けられないものと認識して装置駆動中さらにいえば装置初期化がされた後には温度変化が起こらないシステムを構成して、より高精度で高信頼性の温度調節装置を備えた露光装置を提供するものである。なお、本実施例において、前述した実施例における部材と同様の機能をする部材には同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００７７】
図４において、ウエハ１は、ウエハチャック２を介して位置決めステージの天板３に保持され、レチクル等の原版（不図示）に形成されたパターンが、照明光学系（不図示）からの照射光により投影レンズ（不図示）を介してウエハ１上に転写される。位置決めステージは、永久磁石６を装着した可動子５と複数のコイル８を埋め込んだ固定子７とで構成されるリニアモータにコントローラ１１およびドライバー１２からの駆動信号によって相対運動をさせることによって位置決めを行なうように構成されている。リニアモータ可動子５は、上下方向への移動を可能にするリニアモータ２６を介して天板３を支持して、静圧軸受け２４でガイドされる。リニアモータ固定子７は、複数のコイル８を有し、コイル８から発熱する熱量を回収するための冷媒１９を流すことができるようにジャケット構造で構成されている。また、位置決めステージの位置を計測するため、天板３にはミラー４が取り付けられ、ミラー４と対向する位置に固定されたレーザ干渉計等の位置計測手段１６で天板３の位置を高精度に計測する。
【００７８】
リニアモータのコイル８から発生する熱を回収するため冷却手段１７によって温度制御される冷媒１９が冷媒用配管１８を通して固定子７に送られ、コイル８で発生する発熱を吸収し回収する。また、可動子５には、発熱手段３０が設置されており、発熱量制御手段３１によって発熱量が制御される。冷却手段１７および発熱量制御手段３１は、コントローラ１１からの各コイル８の駆動信号も参照しながら制御を行なうように構成され、さらに、可動子５に設置された温度センサ１４の出力をもとに、冷却手段１７は、冷媒１９の温度や流量を制御し、発熱量制御手段３１は、発熱手段３０の発熱量を制御するように構成されている。
【００７９】
発熱量制御手段３１は、リニアモータを作動させていないとき、つまりコイル８に通電を行なっていないときに、発熱手段３０にある一定の発熱Ｗｏを発生させる。この発熱Ｗｏが初期発熱量であり、初期発熱量Ｗｏは、予めコイル８の最大発熱時に冷媒により回収できない発熱量、すなわち、コイル８から発生する最大の発熱量と冷却手段における冷媒による最大回収発熱量との差から設定する。また、この状態で十分時間を経て温度的に飽和したときの温度をこの駆動装置における基準温度Ｔｏとするように発熱量制御手段３１により制御を行なう。そして、リニアモータの駆動状態においては、発熱量制御手段３１は、コントローラ１１からの信号をもとに、また冷却手段１７からの回収熱量や温度センサ１４からの信号も考慮しながら、リニアモータ可動子５の温度が基準温度Ｔｏから変化しないように、発熱手段３０の発熱量を制御調整する。
【００８０】
以上のように構成される本実施例によれば、予めコイル８の最大発熱時に冷媒により回収できない発熱量を初期発熱量Ｗｏとして設定し、常にコイル８と発熱手段３０との発熱量の合計が一定となるように、あるいは、単に発熱部近傍に設置してある温度センサ１４の温度が一定となるように、発熱手段３０の発熱量を制御することによって、固定子７、可動子５および天板３や雰囲気温度等の温度変化を抑えることができる。この際、初期発熱量Ｗｏによって各部の温度上昇を生じるが、十分時間が経ち温度が安定すれば、温度変化を生じない構成になっているため、温度が安定した後にレーザ計測などの温度変化に影響を受けやすい計測器の初期化を行なえば問題はない。しかも、これらの温度変化に影響を受けやすい計測器等は温度変化の少ない環境で計測することが可能となるため、露光動作中の計測精度を向上させることができる。また、本実施例における発熱手段３０としては、前述した第１および第２の実施例にも説明するように、ペルチェ素子を用いることもできる。
【００８１】
従来のように冷却手段（１７）によって温度調整された冷媒のみでコイル（８）からの発熱を回収する方法では、冷媒用配管（１８）の太さや冷却手段（１７）のポンプ能力等の制限により十分な冷媒の循環ができないことがあり、その場合、コイル（８）の発熱が大きいときには十分に発熱を回収することができず、固定子（７）、可動子（５）および天板（３）や雰囲気温度の温度上昇を招いていた。さらに、上下方向への移動を行なうためのリニアモータ（２６）等のように可動部材に取り付けられているものを冷却する場合には、駆動装置の移動時に冷媒用配管を変形させる必要があるため、駆動装置側からみれば、余計な負荷力が働くことになる。この負荷力は駆動制御装置からすると外乱として働くため、位置決め精度の悪化を招く。そのため、むやみに冷媒用配管（１８）を太くすると冷媒の循環が良くなることによって発熱回収の向上ひいては計測精度の向上は望めるが、制御系の問題で位置決め精度が悪くなり位置決め精度の向上の目的に反する結果となってしまうことがあった。しかしながら、本実施例においては、このような従来技術の問題点を解消することができ、さらに、露光装置全体の高出力化に伴なって各駆動部の発熱量が大きくなったとしても、装置や雰囲気の温度変化を抑えることができ、温度変化による計測精度や位置決め精度の低下を抑制することが可能である。
【００８２】
次に、本発明の第４の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置について図５を用いて説明する。
【００８３】
図５は、本発明の第４の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図であり、本実施例における構成において、前述した第３の実施例に対応する部材には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施例は、前述した第３の実施例の発熱手段に代えて、リニアモータにおいてその内の駆動に関係しないコイルを発熱手段として用いるものである。すなわち、リニアモータ内で駆動に関係しておらずかつ発熱源（発熱要素）である駆動に関与しているコイルの近傍のコイルを発熱手段として選択することによって、前述した第３の実施例と同様の効果を得ようとするものであり、これによると、前述した第３の実施例のように新たな発熱手段を設ける必要がなく、従来の構成に一部変更を加えるだけで前述した第３の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
図５において、リニアモータ固定子７に配列された複数のコイル８（８ａ、８ｂ…）において、リニアモータ可動子５が図示する状態である時、コイル８ｂが駆動のために使用されている駆動用コイルであり、コイル８ａは駆動には関係なくそして発熱源（発熱要素）となるコイル８ｂの近傍のコイルである。発熱量制御手段３１は、前述した第３の実施例と同様に、温度センサ１４、コントローラ１１および冷却手段１７等からの出力をもとに、初期発熱量Ｗｏを基準にして、コイル８ａとコイル８ｂの総和発熱量または装置各部の温度が変化しないように、コイル８ａ、８ｂ…の発熱量を制御する。また、初期発熱量Ｗｏは、駆動に関与するコイル８ｂが発生する最大発熱量と冷却手段１７が回収可能な最大回収熱量との差、つまり冷却手段１７では回収しきれない発熱量を初期発熱量Ｗｏとして設定する。すなわち、冷媒で回収しきれない発熱量を駆動していない時から予め初期発熱量Ｗｏとして加えておくことにより、各部の温度が制御できない状態を排除しており、これにより各部の温度変化をなくすことができる。
【００８６】
次に、本発明の第５の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置について、図６および図７を用いて説明する。
【００８７】
図６は、本発明の第５の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図であり、図７は、本実施例における各リニアモータの駆動力発生状態を説明するための概略構成図である。
【００８８】
本実施例は、駆動手段の構成を工夫することにより駆動手段そのものを発熱手段として活用するものである。なお、本実施例における部材において、前述した第３および第４の実施例に対応する部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８９】
本実施例において、図６に図示する駆動装置は、微小の駆動範囲のみを対象とする駆動装置であり、前述した第３および第４の実施例のように、複数のコイル８を配置して電流を流すコイルの切り替えを行ったりはせず、図示左右方向の駆動方向に対して駆動を可能とする磁石６ｃ、６ｄとコイル８ｃ、８ｄを一対とする２組のリニアモータで構成している。
【００９０】
このようにある自由度に対して冗長な数のアクチュエータで構成すると、互いに逆向きの力を発生させることで互いの力を打ち消すことができる。このことにより、例えば駆動装置全体としてみれば力が働いていない状態でも、各アクチュエータには力を発生させている状態つまり電流を流した状態を作ることができる。すなわち、駆動装置全体に対しての力の大きさとともに発熱量までも任意に調整することが可能となる。
【００９１】
次に、図７を参照して、各アクチュエータの駆動力と発熱量の具体的な調整方法の一例を説明する。
【００９２】
図７の（ａ）は、駆動装置に駆動力を必要としていないときのコイル８ｃ、８ｄと磁石６ｃ、６ｄを対とする各リニアモータの駆動力を図示したものであり、コイル８ｃと磁石６ｃとで構成されている図面左側のリニアモータには、一定の駆動力Ｆ0 が発生するように電流が流れており、また同時にコイル８ｄと磁石６ｄとで構成されている図面右側のリニアモータには、図面左側のリニアモータと反対の方向でかつ大きさの同じ駆動力Ｆ0 が発生するように電流を流している。また、駆動力の大きさは、２つのリニアモータを合わせた総合発熱量が前述した第４の実施例で説明したような初期発熱量Ｗｏと同じになるように設定して、制御する。これにより、左右それぞれのリニアモータの駆動力は打ち消され、駆動装置としては駆動力が働かないが予め設定した初期発熱量Ｗｏの発熱を発生させることができる。
【００９３】
図７の（ｂ）は、駆動装置として小さな駆動力を必要としているときの各リニアモータの状態を図示したものであり、ここでは、駆動装置として図面右方向に駆動力を発生させるため、左側のリニアモータでは図７の（ａ）の状態に比べ駆動力Ｆ1 を大きくし、右側のリニアモータでは駆動力Ｆ2 を小さくする。これにより、２つのリニアモータの合力は図面右側方向に働き、駆動装置として右側に働くことになる。また、駆動装置における総合発熱量は、予め設定した初期発熱量Ｗｏになるように制御されているため、図８の（ａ）に示す状態と変わらない。
【００９４】
そして、図７の（ｃ）は、駆動装置として大きな駆動力を必要としているときの各リニアモータの状態を図示したものであり、ここでは、駆動装置として図面右方向に大きな駆動力を発生させるため、左右のリニアモータとも右側方向に駆動力Ｆ3 、Ｆ4 を発生させている。このとき、駆動装置の総合発熱量は前述した初期発熱量Ｗｏを上回るとしても、冷却手段１７の冷媒により熱回収され、そして、発熱制御手段３１により、発熱手段の発熱量が０になるように制御されている。したがって、このときの各部の温度は総発熱量の変化により上昇するが、予め総発熱量が最も大きいときにおいても露光での許容温度範囲内での上昇になるように初期発熱量Ｗｏを設定しているので問題はない。
【００９５】
以上のように、本実施例によれば、ある自由度に対して冗長な数のアクチュエータで構成することにより、ある時は互いの駆動力を打ち消し合ったり、ある時は駆動力を合わせることにより大きな駆動力を発生させたりすることができるため、アクチュエータ全体の発熱量を調整しながら駆動力も調整させることが可能になる。つまり、本実施例においては駆動装置が発熱手段を兼ねることができ、これにより、新たな発熱手段を設ける必要がないため、設置スペースやコスト等で非常に有利である。また、露光装置のように温度変化に非常に敏感なほとんどの発熱要素に対して冷却を行なう場合、ある自由度に対して一つのアクチュエータで構成するのではなく２つ以上のアクチュエータで構成することにより冷却効率が格段に上がるため、冷却の観点からも有利な場合もある。
【００９６】
次に、本発明の第６の実施例について図８を用いて説明する。図８は、本発明の第６の実施例における露光装置を概略的に示す構成図である。
【００９７】
図８において、５３は、ウエハ５１を搭載して位置決めを行なうウエハステージであり、ウエハチャック５２およびウエハチャック５２に吸着保持されたウエハ５１を投影レンズ５４の光軸に垂直な平面に沿って移動可能としている。ウエハステージ５３は通常の手法によりその位置座標を知ることができ、また、指定された量の移動が制御される。投影レンズ５４の上方にはレチクル保持台（不図示）に保持されたレチクル５５があり、さらにその上方の照明光学系Ａから光が照射されたとき、レチクル５５に形成されたパターンが投影レンズ５４を介してウエハ５１の表面に転写されるように構成されている。
【００９８】
照明光学系Ａは、超高圧水銀灯５６から発する光をレチクル５５上に均等に照射するように第１、第２および第３のコンデンサーレンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃと、光束を曲げるための第１および第２のミラー５８ａ、５８ｂを備え、シャッタ５９は露光の制御を行なうものである。
【００９９】
第２および第３のコンデンサーレンズ５７ｂ、５７ｃと第２のミラー５８ｂはまた、レチクルパターン面と共有で結像関係をもつ面を図示Ｂの部分に作り出すように設計されており、この部分にマスキングをおくことにより、レチクル５５の特定の部分だけ照明できるようになっている。面Ｂには枠６０に保持されたパターン露光用のマスク６１と、アライメントマーク露光用のマスク６２を選択的に光束内に挿入可能なように配設され、これらはシリンダー６３により切換駆動される。
【０１００】
照明光学系Ａの露光量や露光条件は、露光装置の制御を行なう主制御手段７０からの信号を受け、露光量制御手段７１によって制御され、露光量制御手段７１では、主制御手段７０からの信号により、光源５６、シャッタ５９およびマスク６１、６２等を作動させ、照明光学系Ａに求められる露光量や露光条件の制御を行なっている。
【０１０１】
ウエハ５１は露光されると同時に熱を受け、この熱がウエハ５１の熱変形の原因となっている。ウエハ５１が熱変形を起こすと、精密な露光の際に悪影響を与える。また、ウエハ５１を位置決めするためにウエハステージ５３を駆動する駆動装置の発熱要素から生じる熱により露光装置内部の温度が上昇し、同様に精密な露光に悪影響を与える。そこで、ウエハ５１を保持するウエハチャック５２においてウエハ温度を一定に保つように、そして、駆動装置の発熱要素から発生する熱を回収するために、それぞれの部位に冷却手段７３が設けられている。
【０１０２】
また、露光装置内部での温度変化が起こると、露光装置を構成する各部材が熱変形を起こしてしまうほか、位置計測を行なうレーザ干渉計（不図示）の光路が揺らぎ、正確な露光に大きな影響を与えてしまう。そのため、露光装置内部の雰囲気を一定に保つための冷却手段が必要であり、露光装置の内部、特に投影光学系とウエハ間の空調を行なう空調手段７４が設けられている。
【０１０３】
冷却手段７３や空調手段７４を制御する冷却量制御手段７２は、主制御装置７０が露光量制御手段７１に与える信号に基づいて、冷却手段７３が循環させる冷媒の流量や温度の計算を行ない、また、空調手段７４が送風する空気の流量や温度の計算を行ない、それぞれに信号を出力する。冷却量の計算に露光量制御手段７１への信号を用いたのは、ウエハ５１に与えられる熱量や露光装置内部での温度変化は主に照明光学系Ａからの露光量や露光条件に左右されているからである。
【０１０４】
また、ウエハステージ５３において予めある一定の初期発熱量を加えるための発熱手段７６を設け、この発熱手段７６の発熱量を制御する発熱量制御手段７５は、冷却量制御手段７２と同様に、主制御装置７０が露光量制御手段７１に与える信号に基づいて、発熱手段７６の発熱量を制御するように構成され、また、冷却量制御手段７２とも関連付けられている。冷却量制御手段７２により制御される冷却手段７３や空調手段７４の能力が十分でない場合に、駆動装置等の発熱量が大きいと、露光装置内部での温度変化が生じてしまう。そのため、本実施例では、ウエハステージ５３において予め発熱手段７６によりある一定の初期発熱量を加え、ウエハステージ５３の駆動による発熱量が初期発熱量を越えない内は、ウエハステージ５３の駆動による発熱と発熱手段７６での発熱との合計が初期発熱量で一定になるように発熱量制御手段７５によって制御する。また、ウエハステージ５３の駆動による発熱量が初期発熱量を越える場合には、発熱手段７６の発熱量を０にするように発熱量制御手段７５によって制御する。また、発熱手段７６の発生する初期発熱量により装置内の各部の温度は上昇するが、この状態を初期状態として装置の初期化を行なうことで問題はなくなる。
【０１０５】
以上のように構成する本実施例によれば、冷却手段７３や空調手段７４を制御する冷却量制御手段７２の能力不足で装置各部の温度上昇分を、予め発熱手段７６により発熱させて装置各部の温度を上昇させておき、その状態を初期状態として装置の初期化を行なうことで、大きな発熱が発生する駆動時においても、露光装置の露光に許容される温度上昇に納めることが可能になる。
【０１０６】
前述した各実施例においては、露光装置について、特に、露光装置における位置決めステージでの温度調節装置について説明したけれども、これらの温度調節装置は、露光装置への適用に限定されるものではなく、計測装置のＸＹテーブルや高精度加工機など精密な位置決めが要求される位置決めステージに搭載される駆動手段等にも適用できることはいうまでもないところである。
【０１０７】
次に、前述した露光装置を利用する半導体デバイスの生産システムについて説明する。本実施例における半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムは、半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェアの提供などの保守サービスを製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行なうものである。
【０１０８】
図９は、全体システムを示す概要図であり、図中、１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、熱処理装置、成膜装置等）や後工程用機器（組立装置、検査装置等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１０８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【０１０９】
一方、１０２〜１０４は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場である。製造工場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場と後工程用の工場等）であっても良い。各工場１０２〜１０４内には、それぞれ、複数の製造装置１０６と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各製造装置１０６の稼働状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１０７とが設けられている。各工場１０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からインターネット１０５を介してベンダー１０１側のホスト管理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザーだけがアクセスが許可となっている。具体的には、インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から受け取ることができる。各工場１０２〜１０４とベンダー１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮ等）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【０１１０】
また、図１０は半導体デバイスの生産システムの全体システムを図９とは別の角度から切り出して表現した概要図である。前述した例では、それぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであったが、本例は、複数のベンダーの製造装置を備えた工場と該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行なう製造装置、ここでは例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお、図１０では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー２１０、レジスト処理装置メーカー２２０、成膜装置メーカー２３０などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１、２２１、２３１を備え、これらは前述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と各装置のベンダーの管理システム２１１、２２１、２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【０１１１】
半導体製造工場に設置された各製造装置は、それぞれ、ディスプレイとネットワークインターフェースと記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用または汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１１に一例を示すような画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの発生日や件名（４０３）、トラブルの緊急度（４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報は、インターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。また、ウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を実現し、オペレ−タは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引き出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引き出したりすることができる。
【０１１２】
次に、上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【０１１３】
図１２は半導体デバイスの全体的な製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行ない、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また、前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【０１１４】
図１３は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐとともに、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非常に応答性の高い熱移動制御が可能となり、従来では達成できなかった高精度な温度制御が可能となり、また、温度センサを必ずしも設ける必要がなくなるため、低コストかつ安定性の高い露光装置を得ることができ、さらに、温度変化による計測精度や位置精度の低下を抑制することができる。
【０１１６】
【０１１７】
【０１１８】
また、温度制御対象近傍に設置した発熱手段の発熱量を制御することにより、温度制御対象の発熱量の変化を少なくして、装置各部の温度や周囲温度の変化を少なくすることができ、さらに、発熱手段を温度制御対象の発熱要素の近傍に設置することにより、発熱手段は、駆動装置の発熱要素が与える他への影響と等価な影響を与えることが可能となり、装置各部の温度制御を容易にすることができる。また一般的に、発熱手段は、電気的に制御が可能なものが多く応答性が高いため、より高精度な温度制御を可能にすることができる。
【０１１９】
ステージの駆動手段として複数のコイルを有するリニアモータを用いる場合、露光動作に関係しないコイルを発熱手段とすることにより、新たな発熱手段を設ける必要がない。また、１駆動方向に対して２つ以上の駆動手段を設け、駆動方向に対しての駆動力と発熱量を任意に変化させるように構成することにより、各駆動手段を発熱手段として用いることができ、新たな発熱手段を設ける必要がなく、設置スペースやコスト面で有利となる。
【０１２０】
さらに、発熱手段の発熱量の制御とともに熱回収手段を用いることにより、装置全体の高出力化に伴ない各駆動部等の発熱量が大きくなったとしても、装置や雰囲気の温度変化を制御し抑制できるため、相対的に低い温度での温度変化制御が可能となり、温度変化による計測精度や位置精度の低下を抑制することができる。
【０１２１】
また、発熱手段の発熱量の制御を、露光装置の露光動作に基づいて、さらに熱回収手段によって回収される発熱量に基づいて、行なうことにより、装置の発熱状態を正確に把握できるため、的確な発熱量を制御することができる。また、装置各部の温度上昇を各種情報をもとに予測することにより、的確な発熱量を発熱手段に与えることができ、温度制御を最小限に抑えることができる。さらに、装置各部の温度の検出結果を発熱手段に反映させることで、より精度の良い温度変化に関する制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例における露光装置の微動位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図である。
【図２】  本発明の第１の実施例における露光装置の微動位置決めステージの駆動装置の一部、特に、微動位置決めステージのＺ方向の駆動を行なうリニアモータの構成を示す構成図である。
【図３】    （ａ）は本発明の第２の実施例における露光装置の粗動位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図であり、（ｂ）は同（ａ）に示す粗動位置決めステージの駆動装置の断面図である。
【図４】    本発明の第３の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図である。
【図５】    本発明の第４の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図である。
【図６】    本発明の第５の実施例における露光装置の位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図である。
【図７】  本発明の第５の実施例における露光装置の各リニアモータの駆動力発生状態を説明するための概略構成図である。
【図８】  本発明の第６の実施例における露光装置を概略的に示す構成図である。
【図９】  半導体デバイスの生産システムの全体概要図である。
【図１０】  半導体デバイスの生産システムの他の形態を示す全体概要図である。
【図１１】  トラブルデータベースの入力画面のユーザーインターフェースの一例を示す図である。
【図１２】  半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。
【図１３】  ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【図１４】  従来の露光装置における位置決めステージの駆動装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
１    ウエハ（基板）
２    ウエハチャック
３    天板
４    ミラー
５    可動子
６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）    永久磁石
７    固定子
８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）    コイル
９    ベース部材
１１    コントローラ
１２    ドライバー
１３    冷却量制御手段
１４    温度センサー
１５    温度計測手段
１６    位置計測手段
１７    冷却手段
１８    冷媒用配管
１８ａ    冷媒通路
１９    冷媒
２０    ペルチェ素子
２１    断熱材
２３    断熱材
２４    静圧軸受け
２５    定盤
３０    発熱手段
３１    発熱量制御手段
５１    ウエハ（基板）
５２    ウエハチャック
５３    ウエハステージ
５４    投影レンズ
５５    レチクル（原版）
５６    光源
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ    コンデンサーレンズ
５８ａ、５８ｂ    ミラー
５９    シャッタ
６０    枠
６１、６２    マスク
６３    シリンダー
７０    主制御装置
７１    露光量制御手段
７２    冷却量制御手段
７３    冷却手段
７４    空調手段
７５    発熱量制御手段
７６    発熱手段
【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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