(57)【要約】【課題】  コイルの温度変動を低減できる駆動装置、リソグラフィ装置、冷却方法を提供すること【解決手段】  本発明に係る駆動装置２００は、磁石８とコイル１０を有し、コイル１０に電流が流れることで物体６を駆動する電磁アクチュエータと、液体状態から気化することでコイル１０を冷却する第１冷媒２４と、液体状態の前記第１冷媒に浸された前記コイルと、を収容する収容手段と、気体状態の第１冷媒２４を凝縮する凝縮手段７１、８０と、第１冷媒２４の状態の変化を検出する検出手段３８と、を有し、凝縮手段７１、８０は、検出手段３８の検出結果に基づいて第１冷媒２４の凝縮量を調整する調整手段３２、８６、８８を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石とコイルを有し、前記コイルに電流が流れることで物体を駆動する電磁アクチュエータと、
液体状態から気化することで前記コイルを冷却する第１冷媒と、液体状態の前記第１冷媒に浸された前記コイルと、を収容する収容手段と、
気体状態の前記第１冷媒を凝縮する凝縮手段と、
前記第１冷媒の状態の変化を検出する検出手段と、を有し、
前記凝縮手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１冷媒の凝縮量を調整する調整手段を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記収容手段の内部および前記収容手段の内部と連通する空間の少なくとも一方における気体状態の前記第１冷媒の熱を調整することで、前記凝縮量を調整することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記凝縮手段は前記空間に存在する気体状態の前記第１冷媒を凝縮させることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記気体状態の前記第１冷媒の状態の変化として、圧力変化または体積変化を検出し、前記調整手段は、前記検出手段によって検出される圧力変化または体積変化を低減するように、前記第１冷媒の凝縮量を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記空間は、前記第１冷媒の体積に応じて体積が可変な空間であり、かつ所定の圧力で背圧された空間であることを特徴とする請求項２又は３に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記所定の圧力は、前記コイルが発熱していない間の前記収容手段の内部の圧力であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記調整手段は、前記収容手段の内部の熱を前記収容手段の内部と連通していない空間に移動させるペルチェ素子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記凝縮手段は、前記第１冷媒とは独立した系を流れる第２冷媒を用いて気体状態の前記第１冷媒を凝縮し、
前記調整手段は、前記第２冷媒の流量を制御する流量制御手段および前記第２冷媒の温度を制御する温度制御手段の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記調整手段は前記温度制御手段であって、前記第２冷媒の温度を低下させて前記凝縮量を増加させることを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記調整手段は前記流量制御手段であって、前記第２冷媒の流量を増加させて単位時間当たりの凝縮量を増加させることを特徴とする請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記第１冷媒の状態の変化は、気体状態の記第１冷媒の、圧力変化、体積変化、および温度のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の駆動装置を有し、基板の位置を位置決めする位置決め装置と、
前記基板に対してパターンを形成するパターン形成部とを有することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１３】
電磁アクチュエータのコイルを液体状態の冷媒に浸しておき、前記冷媒が液体状態から気化することで前記コイルを冷却するコイルの冷却方法であって
前記気化により気体状態になった前記第１冷媒の状態の変化を検出する検出工程と、
気体状態の前記第１冷媒を凝縮させる凝縮工程と、を有し、
前記凝縮工程は、前記検出工程における検出結果に基づいて前記第１冷媒の凝縮量を調整する工程を有することを特徴とするコイルの冷却方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載のリソグラフィ装置を用いて、基板上にパターンを形成する工程と、
前記工程でパターンの形成された基板を加工する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置、リソグラフィ装置、冷却方法、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルと磁石により駆動する電磁アクチュエータを有する駆動装置において、コイルに電流が流れるとコイルが発熱する。したがって、例えば、マスクに形成されたパターンを基板に転写するリソグラフィ装置等のステージ装置に当該駆動装置を搭載すると、ステージ装置まわりの空間の温度が変動してしまう。レーザ干渉計等の計測器をステージ装置の位置計測に使用すると、この温度変動が位置計測の誤差要因となってしまう。
【０００３】
特許文献１には、コイルの冷却に関する技術が開示されている。特許文献１に記載の駆動装置の固定子は、コイルおよび第１冷媒が収容された密閉容器の第１筐体と、第１筐体の上面に設けられた第２筐体とを有する。第１冷媒は気体と液体が平衡状態の物質であり、第２筐体の内部を循環する第２冷媒は所定の温度に温調された冷媒である。第１冷媒は液体状態の第１冷媒と接触しているコイルの熱を奪いながら気化する。気化した第１冷媒を第２冷媒で冷却することによって、第１冷媒を再び液体状態に戻している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６０５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、第１冷媒がコイルから奪った第１冷媒の熱が徐々に第１筐体の上面まで伝熱し、第１筐体と第２筐体との間で温度差が生じてはじめて第１冷媒が凝縮し始める。このとき、第１冷媒の凝縮が開始されるまでの間にも第１冷媒は気化を続ける。熱の移動よりも圧力の変動のほうが応答性が速いため、凝縮が開始されるまでの間に第１筐体の内部の圧力が上昇してしまう。
【０００６】
蒸気圧と沸点の関係を示すＣｌａｕｓｉｕｓ−Ｃｌａｐｅｙｒｏｎの式によれば、蒸気圧の上昇に伴い液体の沸点が上昇することが知られている。すなわち、特許文献１に記載の駆動装置では第１筐体の内部の圧力が上昇することによって第１冷媒の沸点が上昇してしまうことを意味する。これにより、第１冷媒の凝縮によって第１筐体の内部の圧力が元に戻るまでの間にコイルの温度が上昇しやすくなるためコイルの温度変動が生じやすくなる恐れがある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、コイルの温度変動を低減できる駆動装置、リソグラフィ装置、冷却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】
【０００８】
本発明は、磁石とコイルを有し、前記コイルに電流が流れることで物体を駆動する電磁アクチュエータと、液体状態から気化することで前記コイルを冷却する第１冷媒と、液体状態の前記第１冷媒に浸された前記コイルと、を収容する収容手段と、気体状態の前記第１冷媒を凝縮する凝縮手段と、前記第１冷媒の状態の変化を検出する検出手段と、を有し、前記凝縮手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１冷媒の凝縮量を調整する調整手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の駆動装置、リソグラフィ装置、冷却方法によれば、コイル温度変動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るステージ装置および干渉計の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図４】第３実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図５】第４実施形態に係る駆動装置の構成を示す図である。
【図６】第５実施形態に係るリソグラフィ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態に係るステージ装置（位置決め装置）１００およびステージ装置１００の位置を計測する干渉計６０の構成を示す正面図である。図１（ｂ）はステージ装置１００を＋Ｚ方向から見た図である。鉛直方向の軸をＺ軸、当該Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸としている。
【００１２】
ステージ装置１００は物体２の位置決めをする装置である。ステージ装置１００は、物体２とＹ軸方向に延伸しており干渉計６０からの計測光を反射するミラー４とが載置されたステージ（物体）６と、ステージ６を駆動させる駆動装置２００とを有する。
【００１３】
駆動装置２００は、磁石８とコイル１０とを有し、コイル１０に電流が流れることによって駆動される電磁アクチュエータを有する。本実施形態に係る電磁アクチュエータは、駆動装置２００の固定子１２として複数のコイル１０を有し、駆動装置２００の可動子１８（図１（ｂ）では不図示）として磁石８が搭載された磁石可動式（ムービングマグネット式）とする。複数のコイル１０の配列方向であるＸ軸方向に沿って可動子１８が移動する。
【００１４】
図１（ｂ）に示すように、ステージ装置１００は、１つのステージ６に対して、平行に設けられた２つの固定子１２および２つの可動子１８を有する。これにより、Ｚ軸まわりの回転方向へのチルトを規制しつつ物体２を移動させる。
【００１５】
１つの可動子１８は、固定子１２と対向するように、すなわち固定子１２に対して−Ｙ方向側と＋Ｙ方向側に位置する２つの磁石８と、２つの磁石８と接続された１つのヨーク２０を有する。図１（ａ）において＋Ｙ方向側の磁石は不図示である。所定位置のコイル１０に順次電流が流れると、ガイド２２に案内されながら可動子１８がＸ軸方向に移動する。可動子１８の移動によって、可動子１８と接続されているステージ６もＸ軸方向に移動する。
【００１６】
駆動装置２００は電流源１１も有し、電流源１１は、配線１３を介して、ステージ６の目標位置に応じて所定の位置のコイル１０に電流を供給する。
【００１７】
固定子１２は、複数のコイル１０を収容する第１筐体（第１収容手段）１４と、第１筐体１４の上部に設けられた第２筐体１６とを有する。
【００１８】
第１筐体１４の構成は後で詳述する。第２筐体（第２収容手段）１６は第１筐体に沿って構成された筐体であって、その内部に冷媒２８を収容する。第２筐体１６は一端に設けられた冷媒２８を供給する供給口１６ａと他端に設けられた冷媒２８を排出する排出口１６ｂとを有する。冷媒２８は、第２筐体１６の内部および循環系８０（図２に図示）の流路を循環している。すなわち、冷媒２８は、第１筐体に供給される冷媒２４（後で詳述）とは独立した系を流れる。
【００１９】
干渉計６０は、光源６２、ビームスプリッタ６４、参照用のミラー６６、および検出器６８を有する。光源６２から出射されたレーザ光７０を、ビームスプリッタ６４が参照用のミラー６６および計測用のミラー４に向かう光に分岐する。ビームスプリッタ６４は、参照用のミラー６６で反射された光とミラー４で反射された光とを検出器６８に入射させる。検出器６８ではそれぞれの光を重ね合わせて生じる干渉縞の強度を計測することで、ステージ６のＸ位置を計測する。
【００２０】
図２は、第１実施形態に係る駆動装置２００の構成を示す図である。図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図と、図１（ａ）では図示が省略されていた循環系８０とを示している。
【００２１】
駆動装置２００は、気化により気体状態となった冷媒２４を凝縮する凝縮手段を有する。凝縮手段は、気体状態の冷媒２４の状態の変化を検出する検出手段３８の検出結果に基づいて冷媒２４の凝縮量を調整する調整手段を有する。検出手段３８については後述する。
【００２２】
調整手段は、第１筐体１４の内部および第１筐体１４の内部と連通する空間（連通空間）の少なくとも一方における気体状態の冷媒２４の熱（冷媒２４の有する熱）を調整する手段である。
【００２３】
本実施形態に係る凝縮手段は、冷媒２４とは独立した系を流れる冷媒２８を用いて冷媒２４を凝縮させる。凝縮手段として、循環系８０と調整手段としてのペルチェ素子３２とを有する。ペルチェ素子３２は、第１筐体１４の内部の熱を冷媒２８の流路に放熱する。なお、冷媒２４と独立した系を流れるとは、冷媒２４が流れる空間と隔てられた空間を流れることを意味する。凝縮手段は、他に、凝縮フィン３４、放熱フィン３６を有していてもよい。
【００２４】
第１筐体１４は、液体状態から気化することでコイル１０を冷却する冷媒（第１冷媒）２４と、液体状態の冷媒２４に浸されたコイル１０とを収容している。
【００２５】
第１筐体１４の内部は、第１筐体１４の内部と外部との間を気体の行き来がほとんどできないように封止された閉空間である。Ｏリング等のシール部材を用いていれば、後述の検出手段３８と接続された配線（不図示）又は配線１３が第１筐体１４の内部と接続されていたり、所定量の冷媒２４を入れるための開け閉め可能な開口（不図示）等が第１筐体１４に設けられていても良い。
【００２６】
冷媒２４は、ステージ装置１００を使用する環境の管理温度に近い沸点を有し、液体状態と気体状態との平衡状態で存在している。コイル１０が発熱した場合、冷媒２４が気化することですぐにコイル１０を冷却することができる。気体状態の冷媒２４は第１筐体１４内の上側の空間２６に存在している。なお、本明細書では、液体状態の冷媒２４に対してのみ符号２４で示している。
【００２７】
冷媒２４はコイル１０に直接接触するので導電性の低い冷媒が好ましい。導電性の低い冷媒とすることによって、コイル１０のショートを防ぐことができる。
【００２８】
冷媒２４の例として、管理温度が室温程度であれば、水、アルコール、エーテル、ハイフドロフルオロエーテル（以下、ＨＦＥという）、フロリナート等を用いることができる。
【００２９】
大気圧の環境で冷媒２４が気化しない場合は、空間２６を予め減圧してもよい。これにより冷媒２４の沸点を下げることができる。例えば、２３℃の環境下でＨＦＥを使用する場合は、空間２６を約６０ｋＰａ（ａｂｓ）まで減圧することで、第１筐体１４内に気体状態と液体状態との平衡状態のＨＦＥを封入することができる。
【００３０】
第１筐体１４は、さらに、コイル１０を支持するための支持材２５と後述する凝縮フィン３４を収容している。
【００３１】
第２筐体１６の外部の可動子１８側には断熱材料で構成された部材３０が設けられている。固定子１２の熱が変動した場合であったとしても、可動子１８や物体２に熱が伝わることを防止（低減）できる。第２筐体１６自身を断熱材料で構成していてもよい。断熱材料として、ポリスチレン、ポリウレタンなどの発泡プラスチックや、グラスウール等を用いてもよい。
【００３２】
循環系８０は、供給口１６ａに温度調整された冷媒２８を供給し、排出口１６ｂから排出された冷媒２８を回収して再び供給口１６ａに供給するように冷媒２８を循環させる機構を有する。冷媒２８はステージ装置１００の管理温度で液体状態の材料であっても気体状態の材料であってもよい。
【００３３】
循環系８０は、冷却器８２、タンク８４、ポンプ８６、熱交換器８８、および熱交換器８８の温度を計測するセンサ９０を有する。冷却器８２は第２筐体１６から回収した冷媒２８を一度冷却する。冷却時に生じた排熱は循環系８０の外部に捨てられる。冷却器８２によって冷却された冷媒２８はタンク８４内で一時的に貯蔵される。ポンプ８６は、単位時間当たり所定量ずつタンク８４内の冷媒２８を熱交換器８８に送る。
【００３４】
センサ９０は、熱交換器８８によって調整された冷媒２８の温度を計測し、センサ９０による計測結果が所定の温度を示すように熱交換器８８は冷媒２８を温度調整する。
【００３５】
第２筐体１６に温度調整された冷媒２８を供給できるのであれば、循環系８０は冷媒２８が循環する系でなくてもよい。
【００３６】
ペルチェ素子３２は、第１筐体１４と第２筐体１６の接合部分に設けられており、第１筐体１４の内部、または第２筐体１６の内部すなわち第２冷媒のうち、一方から他方に熱を移動させることが可能な素子である。特に、本実施形態では、検出手段３８の検出結果に基づき後述の制御部４０によって算出された熱を、制御部４０の指示にしたがって冷媒２８から第１筐体１４に移動させる。
【００３７】
なお、ペルチェ素子３２は第１筐体１４の内部の第２筐体１６側、あるいは第２筐体１６の内部の第１筐体１４側に設けられていても良い。
【００３８】
第１筐体１４のペルチェ素子３２側には凝縮フィン３４が、第２筐体１６のペルチェ素子３２側には凝縮フィン３４と同形状の放熱フィン３６が設けられている。凝縮フィン３４の凝縮部と放熱フィン３６の放熱部とがペルチェ素子３２に対して互いに逆方向を向くように設けられている。凝縮フィン３４は凝縮した冷媒２４が集まる部分である。放熱フィン３６はペルチェ素子３２によって第１筐体１４内部から移動した熱を冷媒２８中に放熱する部分である。
【００３９】
図２に示すように、凝縮フィン３４および放熱フィン３６は複数の針形状に形成されていることが好ましい。気化した冷媒２４との接触面積を広くでき、凝縮効率を高めることができる。放熱フィン３６の場合は、第２冷媒への排熱効率を高めることができる。本実施形態では説明の簡易化のために、凝縮フィン３４と放熱フィン３６を同形状としているが、凝縮フィン３４と放熱フィン３６の形状が異なっていてもよい。
【００４０】
本実施形態に係る検出手段３８は、気体状態の冷媒２４の圧力変化を検出する手段である。検出手段３８は、センサ３８ａと算出部３８ｂとを有する。センサ３８ａは第１筐体１４の内部の底部に設けられており、気体状態の冷媒２４の圧力変化に応じて変化する、液体状態の冷媒２４から受ける圧力を計測する。センサ３８ａに接続された算出部３８ｂは、センサ３８ａが検出した圧力と所定の圧力との差を算出する。所定の圧力とは、コイル１０に電流を流していない状態（以下、アイドル状態という）での冷媒２４の飽和蒸気圧である。なお、算出部３８ｂの機能が、制御部４０に備えられていてもよい。
【００４１】
制御部４０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を有する。制御部４０は検出手段３８と接続されており、検出手段３８の検出結果に基づいて、コイル１０の温度変動を低減するために冷媒２４の凝縮すべき量（以下、目標凝縮量という）に対応する熱の熱量を決定する。さらに目標凝縮量に基づいて、ペルチェ素子３２によって第２冷媒６から第１筐体１４に移動させる熱の熱量を決定する。
【００４２】
ここで目標凝縮量は、検出手段３８が検出した圧力変化を低減する（変化量をゼロに近づける）凝縮量であることが好ましい。以下では、検出手段３８が検出した圧力変化に対応する熱をペルチェ素子３２が移動させる場合の目標凝縮量の算出方法について説明する。
【００４３】
第１筐体１４の体積をＶ、気体状態の冷媒２４の密度をρ［ｇ／ｌ］、アイドル状態における第１筐体１４の内部の圧力をＰ０［Ｐａ］、アイドル状態での気体状態の冷媒２４の体積をＶｇとする。制御部４０のメモリにはＶ、ρ、Ｖｇ、Ｐ０、冷媒２４の潜熱Ｌ［Ｊ／ｇ］の値が予め記憶されている。センサ３８ａが計測した圧力の変化量をＰ［Ｐａ］、この圧力Ｐ０から圧力Ｐの変化に伴い、気化した冷媒２４の量をΔｍ［ｇ］、Ｐ０−Ｐ＝ΔＰとする。気化した量は微量で液体状態の冷媒２４の体積Ｖ１は変わらないとすると、
Ｖｇ＝Ｖ−Ｖ１＝一定が成り立つ。
【００４４】
アイドル状態では、気体状態の冷媒２４の量Ｇは、式（１）で表される。
Ｇ＝Ｐ・Ｖｇ・ρ／Ｐ０［ｇ］・・・（１）
【００４５】
また、ボイルの法則により式（２）が成り立つ。
（Ｐ＋ΔＰ）・Ｖｇ＝｛Ｐ０・Ｖｇ・（ρ＋Δｍ）｝／ρ  ・・・（２）
【００４６】
目標凝縮量Ｍ［ｇ］は、Δｍと等しいので、式（１）、（２）より、式（３）で表される。
Ｍ＝Δｍ＝ρ・ｖｇ・ΔＰ／Ｐ０・・・（３）
【００４７】
潜熱Ｌ［Ｊ／ｇ］を用いて、ペルチェ素子３２で移動すべき熱量Ｑ［Ｊ］は式（４）で表される。
Ｑ＝Ｍ・Ｌ＝ρ・ｖｇ・ΔＰ・Ｌ／Ｐ０・・・（４）
【００４８】
（冷却方法）
駆動装置２００におけるコイル１０の冷却方法について説明する。駆動装置２００を駆動させるため、電流源１１がコイル１０に電流を流し始める。電流を流している間、検出手段３８は常時、あるいは所定の時間間隔で冷媒２４の圧力を検出する。コイル１０が発熱すると、冷媒２４が気化してコイル１０を冷却する。気体状態の冷媒２４が増加したことによって冷媒２４のセンサ３８ａが圧力の増加を検出すると、算出部３８ｂが所定の圧力との差を算出する。検出手段３８は、算出した圧力変化を制御部４０に送る。
【００４９】
制御部４０は式（４）に基づいてペルチェ素子３２で移動すべき熱の熱量Ｑを算出し、ペルチェ素子３２に指示する。ペルチェ素子３２が熱量Ｑを移動し、冷媒２４が凝縮される。
【００５０】
第１筐体１４の内部で気体状態となった冷媒２４が凝縮により再度液体状態となることによって、第１筐体１４の内部の圧力が所定の圧力まで戻る。検出手段３８が第１筐体１４の内部の圧力が所定の圧力よりも下がったことを検出した場合は、ペルチェ素子３２が第１筐体１４の内部の熱を第２冷媒に移動させて凝縮量を低減するように調整してもよい。
【００５１】
なお、制御部４０は、熱量Ｑを取得できるのであれば、必ずしも毎時算出しなくてもよい。算出部３８ｂから算出された圧力変化と熱量Ｑとの対応関係に基づいて、熱量Ｑを決定してもよい。制御部４０は、ＰＩＤ制御により凝縮量調整の追従制御を行ってもよい。
【００５２】
このようにして、駆動装置２００において、検出手段３８の検出結果に基づいてペルチェ素子３２が冷媒２４の凝縮量を調整する。凝縮量を調整することによって冷媒２４の圧力および冷媒２４の沸点を所定の値に保つことができ、冷媒２４の沸点上昇によるコイル１０の温度上昇を抑制することができる。このようにして、本実施形態に係る駆動装置２００および冷却方法によれば、検出手段３８およびペルチェ素子３２を用いて冷媒２４の凝縮量を調整しない場合に比べて、コイル１０の温度変動を低減することができる。
【００５３】
一般的に、空間を介して熱が所定距離だけ伝達する速度よりも、当該所定距離だけ離れた位置に対して気体の圧力変化が伝達する速度のほうが速い。すなわち、本実施形態であれば、冷媒２４の圧力変化は、コイル１０の温度上昇分の熱が空間２６を介して冷媒２８へ伝達する速度よりも応答性が早い。応答の速い圧力変化に基づいて冷媒２４を凝縮させるので、検出手段による冷媒２４の状態の変化を検出を行わない特許文献１に記載の駆動装置に比べて冷媒２４の沸点上昇を抑制し、コイル１０の温度変動を低減することができる。
【００５４】
これにより、コイル１０からステージ装置１００のある空間に熱が伝搬し、レーザ光７０の光路上における温度変動による計測精度の悪化を低減できる。また、可動子１８を介してステージ６に熱が伝搬し、物体２が一時的に変形することを低減できる。
【００５５】
センサ３８ａは、第１筐体１４の底部に設けられていなくともよい。例えば空間２６に設けられていても良い。ペルチェ素子３２は第１筐体１４の内部の熱を第１筐体１４の外部に放熱することができるため、冷媒２８の流路を含む循環系８０が無くても構わない。
【００５６】
駆動装置２００は、第１筐体１４の内部に、冷媒２４を撹拌する撹拌部を設けていてもよい。撹拌部は、羽根付き部材を回転させる方式、穴の開いた球体を回転させる方式などである。撹拌部として、発熱量が小さいものを選択することが好ましい。撹拌することにより冷媒２４の気化によって生じた気泡がコイル１０に付着することによる冷媒２４とコイル１０との接触面積の低下を抑制することができる。
【００５７】
ステージ装置１００の位置検出に、干渉計６０のかわりにエンコーダ（不図示）を用いても良い。エンコーダならびにエンコーダスケールを保持する部分の温度変化を低減でき、ステージ装置１００の位置の計測精度の悪化を抑制することができる。
【００５８】
［第２実施形態］
図３は、第２実施形態に係る駆動装置３００の構成を示す図である。本実施形態に係る凝縮手段も、冷媒２４とは独立した系を流れる冷媒２８を用いて冷媒２４を凝縮させる。調整手段として、ペルチェ素子３２の代わりに冷媒２８の温度を制御する温度制御手段を用いる点が、駆動装置２００とは異なる。その他の構成は駆動装置２００と同様であるため説明を省略する。なお、循環系８０においては、温度制御手段とは熱交換器８８である。
【００５９】
駆動装置３００におけるコイル１０の冷却方法は以下の通りである。
【００６０】
検出手段３８による圧力の検出結果は制御部４０に送られ、制御部４０は第２筐体１６の内部を流れる冷媒２８の温度を決定する。制御部４０は、当該決定した温度を熱交換器８８に対して設定する。検出手段３８が圧力を検出した第２筐体１６を流れる冷媒２８の温度が低くなるように調整する。
【００６１】
熱交換器８８が冷媒２８の温度を低くさせることで、第２筐体１６の温度は第１筐体１４に比べて温度が低くなる。よって、第１筐体１４から冷媒２８に熱が移動することにより、冷媒２４の凝縮を増加させることができる。これにより、変化した冷媒２４の圧力をアイドル状態の圧力まで近づけるあるいは一致させることができる。制御部４０は、検出手段３８が検出した圧力変化が無くなった時点で、熱交換器８８に設定する温度を、変更する前の温度に戻す。
【００６２】
制御部４０が決定する冷媒２８の温度は、検出手段３８が圧力変化を検出する前より所定の温度だけ低い温度であってもよいし、検出手段３８が検出した圧力変化に応じて異なる温度に設定してもよい。
【００６３】
このように、駆動装置３００において、検出手段３８の検出結果に基づいて熱交換器８８が冷媒２４の凝縮量を調整する。凝縮量を調整することによって冷媒２４の圧力および冷媒２４の沸点を所定の値に保つことができ、冷媒２４の沸点上昇によるコイル１０の温度上昇を抑制することができる。このようにして、本実施形態に係る駆動装置３００および冷却方法によれば、検出手段３８および熱交換器８８を用いて冷媒２４の凝縮量を調整しない場合に比べて、コイル１０の温度変動を低減することができる。
【００６４】
よって、コイル１０からステージ装置１００のある空間に熱が伝搬し、レーザ光７０の光路上における温度変動による計測精度の悪化を低減できる。また、可動子１８を介してステージ６に熱が伝搬し、物体２が一時的に変形することを低減できる。
【００６５】
本実施形態は、ペルチェ素子を用いる場合に比べて、第１筐体１４の内部から第２筐体１６の内部に大きな熱量の熱を移動させることができる。したがって、特に、コイル１０に流す電流量が大きいステージ装置の駆動装置として適している。例えば、ステージ装置１００が微動ステージと当該微動ステージより大きな移動量で移動する粗動ステージを有する場合は、粗動ステージの駆動装置として用いることが好ましい。
【００６６】
［第３実施形態］
図４は、第３実施形態に係る駆動装置４００の構成を示す図である。本実施形態に係る凝縮手段も、冷媒２４とは独立した系を流れる冷媒２８を用いて冷媒２４を凝縮させる。調整手段として、熱交換器８８に加え、さらに冷媒２８の流量を制御する流量制御手段を用いる点が、駆動装置３００とは異なる。その他の構成は駆動装置３００と同様であるため説明を省略する。なお、循環系８０においては、流量度制御手段とはポンプ８６である。
【００６７】
駆動装置４００におけるコイル１０の冷却方法は以下の通りである。
【００６８】
検出手段３８による圧力の検出結果は制御部４０に送られ、制御部４０が第２筐体１６の内部を流れる冷媒２８の流量を決定する。制御部４０は、熱交換器８８に指示して冷媒２８の温度を所定温度だけ低く設定するとともに、ポンプ８６に指示して第２筐体１６を流れる冷媒２８の流量を増加させる。第２筐体１６の温度は第１筐体１４に比べて温度が低くなることで、第１筐体１４から冷媒２８に熱が移動する。
【００６９】
制御部４０は、検出手段３８が検出した圧力変化が無くなった時点で、熱交換器８８に設定する温度およびポンプ８６に設定した冷媒２８の流量を、変更する前の値に戻す。
【００７０】
駆動装置４００は、第２実施形態と同様の効果を有する。さらに、熱交換器８８およびセンサ９０のみを用いて凝縮量を調整する場合に比べて、ポンプ８６を使用することで冷媒２４の単位時間当たりの凝縮量を増やすことができる。
【００７１】
［第４実施形態］
図５は、第４実施形態に係る駆動装置５００の構成を示す図である。駆動装置５００は、駆動装置３００と比べて、第２筐体１６、凝縮フィン３４、および放熱フィン３６が無い。代わりに凝縮器７１、シリンダ７２、圧力制御部７３、検出手段７４、および筐体１４の内部と連通する空間７５を有する。本実施形態に係る凝縮手段も、冷媒２４とは独立した系を流れる冷媒２８を用いて冷媒２４を凝縮させる。本実施形態に係る凝縮手段は、冷媒２８を循環させている循環系８０と凝縮器７１である。本実施形態に係る調整手段は熱交換器８８である。
【００７２】
ピストン７２ａは、空間７５の一部でもある空間７６と、圧力制御部７３によって圧力の制御された空間７７とを隔てている。
【００７３】
空間７５は、圧力制御部７３によって所定の圧力に背圧されている。
【００７４】
当該所定の圧力とは、第１筐体１６の管理温度における冷媒２４の飽和蒸気圧（所定の圧力）である。すなわち、コイル１０が発熱していない間（（コイル１０に電流を流していない間）の筐体１６の内部の圧力である。圧力制御部７３は、例えば、空間７７に対する圧縮空気の入出力を調整できる圧力調整弁が好ましい。
【００７５】
これにより、冷媒２４の気化が進行するにつれて、ピストン７２ａの位置は空間７６と空間７７の圧力が保たれるように移動する。すなわち空間７５は、冷媒２４の体積に応じて体積が可変な空間である。
【００７６】
冷媒２４は、背圧にさからってピストン７２ａを移動させるという機械仕事をする。
【００７７】
冷媒２４の封入量は、アイドル状態において、空間７５と空間７６とがほぼ同体積になる量が好ましい。ピストン７２ａが移動した際のシリンダ７２の内壁に衝突を防ぎ、冷媒２４が有する熱を機械仕事に変換し続けることができる。
【００７８】
空間７５は、筐体１４の内部の上部と連通し且つ気体状態となった冷媒２４が通る配管７８、空間７６、凝縮器７１のうち冷媒２４が通る空間７１ａ、筐体１４の内部の下部と連通し且つ凝縮して液体状態の冷媒２４が通る配管７９を含む。
【００７９】
凝縮器７１は冷媒２４の流れる空間７１ａと冷媒２８の流れる空間７１ｂとに分離されており、冷媒２８と空間７５との間で熱を交換する（移動させる）。凝縮器７１は例えばヒートポンプである。
【００８０】
検出手段７４はピストン７２ａの位置を検出するセンサ７４ａとセンサ７４ａが検出した位置と基準位置との差を算出する算出部７４ｂを有する。算出部７４ｂは、算出結果を制御部４０に入力する。すなわち、検出手段７４はピストン７２ａの位置変化を検出することにより、気体状態の冷媒２４の状態の変化、具体的には第１冷媒の体積変化を検出している。基準位置とは、アイドル状態におけるピストン７２ａの位置のことをいう。
【００８１】
制御部４０は、検出手段７４の検出結果に基づいて、制御部４０は第２筐体１６の内部を流れる冷媒２８の温度を決定する。制御部４０は、当該決定した温度を熱交換器８８に対して設定する。
【００８２】
熱交換器８８が冷媒２８の温度を調整することにより、凝縮器７１において凝縮させる冷媒２４の凝縮量を調整する。
【００８３】
（冷却方法）
コイル１０に電流が流れ、発熱すると、コイル１０と接触している冷媒２４がコイル１０の熱を吸収して気化する。冷媒２４が気化すると、冷媒２４の圧力が増加しそうになる。このとき、気体状態の冷媒２４がピストン７２ａを移動させながら断熱膨張することによって、冷媒２４の圧力の増加および冷媒２４の圧力の増加に伴う沸点の上昇を低減することができる。
【００８４】
また、シリンダ７２の空間の体積には上限があるので冷媒２４を凝縮を促す必要が生じる。そこで、検出手段７４の検出結果に基づいて、冷媒２４の体積をアイドル状態における体積に戻すように、制御部４０は第２筐体１６の内部を流れる冷媒２８の温度を決定する。制御部４０は、当該決定した温度を熱交換器８８に対して設定する。
【００８５】
制御部４０は下記の演算に基づき目標凝縮量および当該目標凝縮量に対応する設定温度を求めてもよいし、予め決められた所定の温度を設定してもよい。
【００８６】
目標凝縮量の算出方法について説明する。目標凝縮量は、冷媒２４の潜熱をＬ［Ｊ／ｇ］ピストン７２ａの背圧面積をＡ、空間７７の圧力をＰ、微小時間Δｔの間にピストンがΔｘ移動したとすると、目標凝縮量Ｃ２は式（２）で表される。
Ｃ２＝（Ｐ・Ａ・Δｘ／Δｔ）／Ｌ［ｇ／ｓｅｃ］  ・・・（２）
【００８７】
目標凝縮量に対応する冷媒２８の設定温度を算出し、熱交換器８８は制御部４０の指示を受けて冷媒２８の温度を低下させる。これにより、凝縮器７１における冷媒２４の凝縮量を増加させ、変化した冷媒２４の体積をアイドル状態の体積まで近づけるあるいは一致させることができる。冷媒２４の体積が減少するにつれてピストン７２ａの位置は基準位置に近づく。制御部４０は、検出手段７４が検出した体積変化が無くなった時点で、熱交換器８８に設定する温度を、変更する前の温度に戻す。
【００８８】
検出手段３８が冷媒２４の体積がアイドル状態よりも小さくなったことを検出した場合は、熱交換器８８に設定する温度を上昇させて凝縮量を調整してもよい。
【００８９】
このように、駆動装置５００において、検出手段７４の検出結果に基づいて熱交換器８８が冷媒２４の凝縮量を調整する。凝縮量を調整することによって冷媒２４の圧力および冷媒２４の沸点を所定の値に保つことができ、冷媒２４の沸点上昇によるコイル１０の温度上昇を抑制することができる。このようにして、本実施形態に係る駆動装置５００および冷却方法によれば、検出手段７４および熱交換器８８を用いて冷媒２４の凝縮量を調整しない場合に比べて、コイル１０の温度変動を低減することができる。
【００９０】
よって、コイル１０からステージ装置１００のある空間に熱が伝搬し、レーザ光７０の光路上における温度変動による計測精度の悪化を低減できる。また、可動子１８を介してステージ６に熱が伝搬し、物体２が一時的に変形することを低減できる。
【００９１】
さらに駆動装置５００では、冷媒２４が、背圧にさからってピストン７２ａを移動させるという機械仕事をする。よってコイル１０より奪った熱を機械仕事に変えて消費することができる。第１〜第３の実施形態に比べて、循環系８０における排熱量を低減することができる。
【００９２】
さらに空間７５において冷媒２４を凝縮させているため、可動子１８から離れた位置で冷媒２４の熱を放出することができる。よって可動子１８とともに移動するステージ６に熱が伝わりにくくすることができる。さらに、空間７５の位置は自由に決定できるので、第１〜第３実施形態のように狭い空間内に第２筐体１６を設ける必要が無く、駆動装置の設計の自由度を増すことができる。
【００９３】
凝縮量の調整手段として、第１実施形態のようにペルチェ素子３２を用いたり、第３実施形態のようにポンプ８６を用いても良い。あるいは、適宜これらを併用してもよい。
【００９４】
［第５実施形態］
図６は、駆動装置２００を搭載したステージ装置１００を有するリソグラフィ装置８００の構成を示す図である。リソグラフィ装置８００は、基板８１０に光を露光する露光装置である。
【００９５】
基板８１０上にパターンを形成するパターン形成部として、光源８０２、照明光学系８０６、および投影光学系８０８を有する。
【００９６】
光源８０２から出射したＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）は、導光部８０４、照明光学系８０６、および投影光学系８０８を通過してステージ装置１００上に載置された基板８１０（対象物）に照射される。投影光学系８０８は、基板８１０にレチクル（マスク）８１２に形成された回路パターン等のパターンを縮小投影する。これによりレチクル８１２のパターンを基板８１０上に転写する。
【００９７】
ステージ装置１００は、前述の物体２でもある、基板８１０を位置決めする。干渉計６０は、ステージ６の位置や姿勢を計測することで、基板８１０の位置を計測する。マウント８１４は、設置面８１６からの振動が投影光学系を支持する支持材に伝わらないように除振する装置である。ステージ装置１００はレチクル８１２を位置決めする。
【００９８】
制御部４０は、干渉計６０による計測に基づいて、レチクル８１２と基板８１０との位置決めを制御する。
【００９９】
ステージ装置１００は、第１実施形態と同様にコイル１０の発熱を抑制することができる。これにより、コイル１０で生じた熱が基板に伝わり、基板が変形することによる重ね合わせ精度の低下を抑制することができる。また、干渉計６０の光路の空気の温度変動に起因して生じるステージ装置１００の位置決め精度の低下を抑制することができる。
【０１００】
駆動装置２００は、レチクル８１２を移動させるステージ装置８１７に搭載されていてもよい。また、ステージ装置１００やステージ装置８１７には、駆動装置３００、４００、５００のいずれか、またはこれらを適宜組み合わせた構成の駆動装置が搭載されていてもよい。
【０１０１】
リソグラフィ装置８００は、前述の装置に限られない。ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ＡｒＦレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＥＵＶ光（波長１３ｎｍ）等の光線を用いて基板を露光しパターンを形成する各種露光装置でもよい。３次元形状のパターンの形成された型を用いてレジストの硬化パターンを形成するインプリント装置、あるいは荷電粒子線を基板に照射してパターンを描画する描画装置でもよい。
【０１０２】
［その他の実施形態］
第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態のうち、２つ以上の実施形態を組み合わせて実施してもよい。例えば、冷媒２４の凝縮量を調整する調整手段として、第２実施形態の温度制御手段および第３実施形態の流量制御手段を両方使用してもよい。駆動装置２００〜５００は複数の第１筐体１４を有しており、それぞれの第１筐体１４が１つのコイル１０を収容していてもよい。
【０１０３】
１つの第１筐体１４内に収容するコイル１０の数は、固定子１２のコイル１０全てでなくてもよい。１つずつ、あるいは所定個数ずつコイル１０を収容した分割された第１筐体１４が連なったもので、固定子１２が構成されていても良い。ペルチェ素子３２も全てのコイル１０に対して１つの長いペルチェ素子３２が設けられていなくてもヨーク２０、１つ、あるいは所定個数のコイル１０ずつ設けられていても良い。なお、第１筐体１４が分割されている場合には、少なくとも第１筐体１４の個数だけペルチェ素子３２は必要である。
【０１０４】
制御部４０は、目標凝縮量を毎回算出しなくてもよい。圧力変化または体積変化に対応する目標凝縮量に関するテーブルを有している場合には、当該テーブルより目標凝縮量を決定しても良い。
【０１０５】
制御部４０は、制御部４０が実行する機能を全て備えていれば、別個の制御基板の集合体であってもよいし、１つの制御基板であってもよい。
【０１０６】
気体状態の冷媒２４の状態の変化を検出する手段は、検出手段３８、７４の他、気体状態の冷媒２４の、圧力変化、体積変化、および温度変化のうち少なくとも１つを検出する手段であればよい。
【０１０７】
温度変化を検出する場合は、当該温度変化を検出する手段のセンサは、第１筐体１４中の液体状態の冷媒２４に配置されていることが好ましい。空間２６を介してコイル１０の温度変化分の熱が冷媒２８に伝わるまでの時間よりも早く、コイル１０の温度上昇を検出することができる。
【０１０８】
駆動装置２００〜５００は、可動子１８が移動するムービングマグネット方式に限らず、コイル１０が移動するムービングコイル方式でもよい。物体２を直線移動させるステージ装置に限らず、回転方向に移動させる装置でもよい。基板８１０を位置決めをするステージ装置の他、たとえば光学素子の位置決めをするステージ装置であってもよい。
【０１０９】
駆動装置２００〜５００は、リソグラフィ装置に搭載するステージ装置に限らず、その他の高精度な位置決めが要求される装置に搭載される駆動機構であってもよい。例えば、リソグラフィ装置が半導体露光装置の場合は、露光光を遮光するマスキングブレード、ステージ装置の移動に伴う反力を低減する反力キャンセラなどの駆動機構でもよい。例えば、リソグラフィ装置がインプリント装置の場合は、３次元形状パターンの形成されたモールドやインプリント材を供給する供給部を駆動させる駆動機構でもよい。
【０１１０】
［物品の製造方法］
リソグラフィ装置を用いて形成したパターンは、各種物品を製造する際に一時的に用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。
【０１１１】
リソグラフィ装置を用いて形成したパターンは、基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。リソグラフィ装置として露光装置や描画装置などを用いた場合は、前述の加工工程の前にレジストを現像する。リソグラフィ装置としてインプリント装置を用いることで形成したレジストの硬化パターンは、そのまま上記物品の少なくとも一部の構成部材として用いてもよい。
【０１１２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
２００、３００、４００、５００  駆動装置
６  ステージ（物体）
８  磁石
１０  コイル
１４  第１筐体（収容手段）
２４  冷媒（第１冷媒）
３２  ペルチェ素子（調整手段）
３８  センサ（検出手段）
４０  制御部
７１  凝縮器（凝縮手段）
８０  循環系（凝縮手段）
８６  ポンプ（調整手段）
８８  熱交換器（調整手段）
【図１】
2017156465.tif 000003
【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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