(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動面に沿って移動する移動装置と；
前記移動装置と対向する側に前記移動面が形成された固定装置とを備え、
前記移動装置と前記固定装置との一方が磁極ユニットを有し、
前記移動装置と前記固定装置との他方が、電機子コイルと、当該電機子コイルの前記移動面側に設けられた断熱室と、前記電機子コイルの前記移動面と反対側に設けられた冷却室とを有し、
前記断熱室と前記冷却室との内部は、流れ条件の異なる流体が流れる流体通路となっていることを特徴とする平面モータ装置。
【請求項２】
前記断熱室の内部の流体の流れが層流となり、前記冷却室内の流体の流れがほぼ遷移流となるように、流れ状態を調整した第１、第２の流体を前記第１、第２の流体通路内にそれぞれ供給する流体供給装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の平面モータ装置。
【請求項３】
前記流体供給装置は、前記断熱室内を流れる流体の流れ方向と、前記冷却室内を流れる流体の流れ方向とが、同一方向又は逆方向になるように、前記各流体通路内に流体をそれぞれ供給することを特徴とする請求項２に記載の平面モータ装置。
【請求項４】
前記固定装置は、前記移動面が一側に設けられた第1の壁と、当該第１の壁を他側から支持する変形防止部材とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の平面モータ装置。
【請求項５】
前記固定装置は、その内部に前記移動面に沿って配置された電機子コイルと、当該電機子コイルの前記移動面側に設けられた断熱室と前記電機子コイルの前記移動面と反対側に設けられた冷却室とをし、
前記変形防止部材は、その断面形状が前記断熱室内の流体通路部分が翼形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の平面モータ装置。
【請求項６】
前記電機子コイルの前記移動面側に板状の仕切り部材を設け、前記移動面が一側に設けられた第１の壁と前記仕切り部材との間に前記断熱室内の流体通路が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の平面モータ装置。
【請求項７】
前記各流体の温度を、予め装置雰囲気温度よりも低い温度に制御する温度制御装置を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の平面モータ装置。
【請求項８】
前記移動面が設けられた第１部材と振動に関して絶縁され、前記固定装置を構成する前記電機子コイル又は磁極ユニットを保持する保持部材を更に備えたことを特徴とする請求項１〜７に記載の平面モータ装置。
【請求項９】
所定のパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記基板を駆動する基板ステージ装置に請求項１〜８のいずれか一項に記載の平面モータ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面モータ装置及び露光装置に係り、さらに詳しくは、移動子（可動子）を電磁力により２次元方向に駆動する平面モータ装置、及び該平面モータ装置を基板ステージ装置に用いた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられている。
【０００３】
この露光装置では、ウエハを高精度に露光位置に位置決めする必要があるため、ウエハはウエハホルダ上に真空吸着等によって保持され、このウエハホルダがウエハテーブル上に固定されている。
【０００４】
ウエハテーブル等の制御対象を直線上若しくは平面上で移動させたり、目標位置に位置決めするための駆動装置として、従来は回転型モータと回転運動を直線運動に変換する変換機構を有するものが多用いられていたが、近年では、制御対象をより高速に、機械的な案内面の精度等に影響されず高精度に位置決めするとともに、かつ機械的な摩擦を回避して長寿命とするために、制御対象を非接触で２次元方向に駆動することにより、制御対象を位置決めするステージ装置が開発されている。かかる非接触駆動のステージ装置の駆動源として、可変磁気抵抗駆動方式の平面モータが知られている。
【０００５】
上記可変磁気抵抗駆動方式の平面モータとしては、現状では、ソイヤモータのように可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータを２軸分結合させた構造が主流である。この可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータは、例えば、凸凹状の歯部が長手方向に沿って等間隔に形成された板状の磁性体によって構成された固定子と、該固定子の凸凹状の歯部と対向し、この凸凹状歯部とは異なる位相の凸凹部を有する複数の電機子コイルが永久磁石を介して連結された可動子とを備える。そして、各時点における固定子との可動子との間の磁気抵抗を最小にしようとして発生する力を利用して、可動子を駆動する。すなわち、各電機子コイルに供給されるパルス電流の電流値及び位相を調整・制御することにより可動子をステップ状に歩進動作させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを、精密位置決め装置に用いて高速な位置決めを実現するためには、大きな駆動力を得ることが必要となるが、このためには電機子コイルに必然的に大きな電流を流さなければならない。そのため、電機子コイルの発熱が大きな問題となる。
【０００７】
しかし、可変磁気抵抗駆動の平面モータでは電機子コイルの冷却は現在採用されておらず、同平面モータの精密位置決め装置への適用は困難である。
【０００８】
また、リニアモータを２次元方向に展開したローレンツ電磁力駆動による平面モータも開発されている（例えば米国特許（ＵＳＰ）第５１９６７４５号公報参照）。かかるローレンツ電磁力式の平面モータは、制御性、推力線形性、位置決め性に優れていることから、将来的にはステージ駆動源として有力であると言われている。
【０００９】
しかしながら、かかるローレンツ電磁力駆動の平面モータにおいても、大きな推力を得るためには、電機子コイルに大きな電流を流さなければならず、電機子コイルが発熱源となる。従って、精密位置決め装置環境を考えた場合、熱的影響を低減させる平面モータの実現には冷却設計が不可欠である。
【００１０】
また、ローレンツ電磁力駆動の平面モータ等においては、通常電機子コイルへの電流供給等の都合から、電機子コイルを含む電機子ユニットを固定子とするが、かかる平面モータを、投影光学系を備えた投影露光装置の基板ステージの駆動源として採用する際には、固定子が投影光学系を保持する本体コラムに物理的に固定されることが多く、かかる場合に、可動子の駆動により固定子に作用する反力が投影光学系の振動要因となり、結果的に、パターン転写位置ずれや線幅均一性の悪化（線幅太り）の要因となる。しかしながら、平面モータを用いた露光装置は、その開発の緒についたばかりの段階にあり、従って、電機子ユニット等の固定子に作用する反力をその支持構造体に伝えないようにする機構は知られていない。
【００１１】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、周囲環境への熱的影響を抑制することができる平面モータ装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、高スループットを維持しつつ高精度な露光が可能な露光装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の観点からすると、所定の移動面（３２ａ）に沿って移動する移動装置（４０、４２）と；前記移動装置と対向する側に前記移動面が形成された固定装置（３２）とを備え、前記移動装置と前記固定装置との一方が磁極ユニット（４０）を有し、前記移動装置と前記固定装置との他方が、電機子コイル（３４）と、当該電機子コイルの前記移動面側に設けられた断熱室（６２）と前記電機子コイルの前記移動面と反対側に設けられた冷却室（６４）とを有し、前記断熱室と前記冷却室との内部は、流れ条件の異なる流体が流れる流体通路となっていることを特徴とする平面モータ装置である。
【００１４】
これによれば、移動装置又は固定装置を構成する電機子コイルに電流が供給されると、該電機子コイルと磁極ユニット（を構成する磁石）との間の電磁相互作用によって発生する電磁力により移動装置が移動面に沿って移動する。移動装置をある方向に移動し続ける場合は、移動装置の移動位置に応じて磁極ユニット（磁石）に対向する電機子コイル（ムービングマグネット型の場合）又は全ての電機子コイル（ムービングコイル型の場合）に電流が供給されることとなる。これにより、それぞれの電流が供給された電機子コイルが発熱する。この場合、電機子コイルの移動面側に断熱室が、移動面と反対側に冷却室がそれぞれ設けられている。このため、断熱室の断熱作用により電機子コイルで発生した熱が移動面側に伝達されるのが抑制ないしは防止され、冷却室により電機子コイルが冷却される。また、断熱室及び冷却室内の流体通路内に、流れ条件の異なる同一若しくは異なる流体を流すようにすることにより、冷却室内の流体との熱交換により移動面と反対側から電機子コイルを冷却できるとともに、電機子コイルで発生した熱が移動面側へ伝達されるのを断熱室内の流体の断熱作用により抑制あるいは防止して周囲環境へ与える熱的影響を抑制することができる。
【００１６】
この場合において、前記断熱室の内部の流体の流れが層流となり、前記冷却室内の流体の流れがほぼ遷移流となるように、前記各流体通路内の流体の流れ状態を調整して前記各流体通路内に第１、第２の流体を供給する流体供給装置（１０２）を備えても良い。かかる場合には、断熱室内の第１流体の流れの中に温度境界層が形成され、移動面側への熱の伝達が効果的に防止されるとともに、冷却室内の第２流体と電機子コイル側の壁との熱伝達率が大きくなって第２流体により電機子コイルを効率的に除熱することが可能となる。
【００１７】
この場合において、前記流体供給装置（１０２）は、前記断熱室（６２）内を流れる流体の流れ方向と、前記冷却室（６４）内を流れる流体の流れ方向とが、同一方向又は逆方向になるように、前記各流体通路内に流体をそれぞれ供給することが望ましい。断熱室内を流れる流体の流れ方向と冷却室内を流れる流体の流れ方向とが同一方向である場合には、移動装置及び固定装置の内の電機子コイルを有する一方の装置をほぼ均一に冷却することができ、また、断熱室内を流れる流体の流れ方向と冷却室内を流れる流体の流れ方向とが逆方向である場合には、上記一方の装置全体の温度を下げることができる。
【００１８】
本発明の平面モータ装置では、前記固定装置は、前記移動面が一側に設けられた第1の壁（５７）と、当該第１の壁を他側から支持する変形防止部材（５６ａ、６８）とを有していても良い。空気浮上方式の平面モータ装置の場合、固定装置側の移動面は、通常エアガイドを兼ねるが、この場合、変形防止部材により移動面が設けられた第１の壁が支持されているので、移動面が空気圧に対抗し得る剛体構造となり、移動装置を高剛性で支持することが可能となる。
【００１９】
この場合において、前記固定装置（３２）が、その内部に前記移動面（３２ａ）に沿って配置された電機子コイル（３４）と、当該電機子コイルの前記移動面側に設けられた断熱室（６２）と前記電機子コイルの前記移動面と反対側に設けられた冷却室（６４）とを有する場合には、前記変形防止部材（５６ａ、６８）の断面形状は、前記断熱室（６２）内の流体通路部分が翼形状に形成されていることが望ましい。断熱室内、冷却室内の第１、第２流体の流れ内に変形防止部材が存在するので、この変形防止部材により第１、第２流体の流れが乱れることがあり得るが、かかる場合に断熱室内部の流体通路内の流体の流れが遷移流あるいは乱流状態となるのを抑制できるからである。
【００２０】
この場合において、前記電機子コイル（３４）前記移動面（３２ａ）側に板状の仕切り部材（６０）を設け、前記移動面が一側に設けられた第１の壁（５７）と前記仕切り部材との間に前記断熱室内の流体通路（６２）が形成されていても良い。
【００２１】
本発明の平面モータ装置では、前記各流体の温度を、予め前記ベース（３２）の雰囲気温度よりも低い温度に制御する温度制御装置（１０６、１０８）を備えていても良い。かかる場合には、より効率的に電機子コイルを除熱することができる。
【００２２】
本発明の平面モータ装置では、前記移動面（３２ａ）が設けられた第１部材（５６Ａ）と振動に関して絶縁され、前記固定装置（３２）を構成する電機子コイル又は磁極ユニットを保持する保持部材（５６Ｂ、７２）を更に備えていても良い。かかる場合には、移動装置が移動すると、その反力が固定装置を構成する電機子コイル又は磁極ユニットに作用するが、この電機子コイル又は磁極ユニットは第１部材と振動に関して絶縁された保持部材に保持されているので、前記反力は電機子コイル又は磁極ユニットを介して第１部材に伝達されることがない。従って、移動装置の駆動に伴う第１部材（移動面）の振動を防止することができる。
【００２４】
本発明は、第２の観点からすると、所定のパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、前記基板を駆動する基板ステージ装置（３０）に本発明の平面モータ装置を用いたことを特徴とする露光装置である。
【００２５】
これによれば、本発明の平面モータ装置が基板ステージ装置に用いられていることから、基板を非接触で、かつ電磁力により駆動することができ、また、電機子コイルの発熱による熱的影響を効果的に低減することができるので、基板の位置を計測する干渉計ビームの空気揺らぎ等を抑制することができる。従って、高速かつ高精度な基板の位置制御が可能となり、結果的にスループットを向上しつつ高い露光精度で露光を行うことが可能になる。特に、投影光学系を備えた投影露光装置の場合には、第１部材と振動に関して絶縁された保持部材を備える平面モータ装置を基板ステージ装置に用いることが望ましい。かかる場合には、投影光学系を保持する本体コラムに移動面が設けられた第１部材が固定されても、移動装置（移動子）を含む基板ステージが移動する際に、固定装置（固定子）に作用する反力により、第１部材及び本体コラム、更には本体コラムに保持された投影光学系が振動することがないので、パターン転写位置ずれや線幅均一性の悪化等が生じることがなくなり、一層露光精度を向上させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１には、本発明に係る平面モータ装置が基板ステージ装置に用いられた、一実施形態の露光装置１００の全体的な構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン露光方式の走査型露光装置である。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられているので、以下においては、その投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸方向、これらＺ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向として説明を行う。
【００２７】
この露光装置１００は、照明光学系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、前記レチクルステージＲＳＴ及び投影光学系ＰＬを保持する本体コラム１２、ベースプレートＢＰ、及び基板としてのウエハＷをＸＹ平面内で駆動する基板ステージ装置３０等を備えている。
【００２８】
この露光装置１００は、実際には、内部の温度・湿度が高精度に調整され、高度に防塵された不図示のエンバイロメンタル・チャンバ内に収納されている。この露光装置の露光用光源としては、波長２４８ｎｍ（又は１９３ｎｍ）のパルス紫外光を発生する不図示のＫｒＦエキシマレーザ光源（又はＡｒＦエキシマレーザ光源）が用いられている。このエキシマレーザ光源は、実際には、露光装置１００が設置される超クリーンルームに比べてクリーン度の低いサービスルームに設置されている。このエキシマレーザ光源は、不図示のビームマッチングユニットを介して照明光学系１０に接続されている。
【００２９】
前記照明光学系１０は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に開示されように、シャッタ、ビームエキスパンダ、２次光源形成光学系（フライアイレンズ系）、振動ミラー、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等（いずれも不図示）から構成され、露光用照明光（パルス紫外光）ＩＬによりレチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲを均一な照度で照明する。
【００３０】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。また、このレチクルステージＲＳＴは、レチクルベース盤１４上をリニアモータ等で構成されたレチクル駆動部１５（図１では図示省略、図６参照）により、所定の走査方向（ここではＹ軸方向）に指定された走査速度で移動可能となっている。なお、レチクル駆動部１５は、レチクルステージＲＳＴに接続された移動子（可動子）と、この移動子と協働する（例えば電磁相互作用により電磁力を発生する）固定子とを有している。この固定子は本体コラム１２とは振動的に絶縁されたフレーム（図示省略）に配設されている。このため、レチクルステージＲＳＴを駆動した際に上記固定子に作用する反力が本体コラム１２に伝わることはない。また、このレチクルステージＲＳＴは、ＸＹ面内でＹ軸方向、Ｘ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動可能な構成となっている。ここで、前記レチクルベース盤１４は、後述する本体コラム１２の一部を構成するものである。
【００３１】
レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置は、レチクルベース盤１４上に固定された位置検出装置であるレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は、制御装置５０（図１では図示省略、図６参照）に送られ、制御装置５０ではレチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部１５を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。なお、前述したように、レチクルステージＲＳＴを駆動した際に発生する反力が本体コラム１２に伝わらないので、レチクルベース盤１４上にレチクル干渉計１６を配設しても何らの不都合はなく、高精度な位置検出が可能である。
【００３２】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬは所定の投影倍率、例えば１／５（あるいは１／４）を有する縮小光学系である。このため、照明光学系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光により、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの照明領域ＩＡＲ内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な露光領域ＩＡに形成される。
【００３３】
前記本体コラム１２は、床面ＦＤ上に設置された装置の基準となるベースプレートＢＰの上面に複数（ここでは４つ）の防振台１８を介して載置された第１コラム２２と、この第１コラム２２の上部に投影光学系ＰＬを囲む状態で配置された第２コラム２４とを備えている。
【００３４】
第１コラム２２は、前記４つの防振台１８上にそれぞれ搭載され、鉛直方向に延びる４本の柱２５（但し、紙面手前側の２本の柱は図示省略）と、これらの柱２５の上端面を相互に連結する鏡筒定盤２６とを備えている。
【００３５】
また、第２コラム２４は、鏡筒定盤２６の上面に投影光学系ＰＬを取り囲むように鉛直方向に沿ってそれぞれ配設された４本の脚部２８と、これら４本の脚部２８上端を相互に連結する天板部、すなわちレチクルベース盤１４とを備えている。
【００３６】
前記鏡筒定盤２６には、その中央部に平面視で円形の開口２６ａが形成され、この開口２６ａ内に投影光学系ＰＬが上方から挿入されている。投影光学系ＰＬの高さ方向の中央やや下側の部分には、フランジ部２９が設けられ、このフランジ部２９を介して鏡筒定盤２６によって投影光学系ＰＬが下方から支持されている。
【００３７】
本実施形態では、本体コラム１２に伝わる床面ＦＤ側からの微振動は、前記４つの防振台１８によってマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。なお、前記本体コラム１２を構成する４本の柱２５のＹ軸方向の内面側には、次に説明する基板ステージ装置３０を構成するベース３２のＹ軸方向一端部、他端部を上下から非接触状態で挟み込むような形状及び寸法の凹部が形成されている。
【００３８】
前記基板ステージ装置３０は、その上面にＸＹ平面に平行な移動面３２ａが形成されるとともにその内部に複数の電機子コイル３４を有する固定装置としてのベース３２と、ウエハＷを保持して移動面３２ａに沿ってＸＹ面内で移動するウエハステージＷＳＴとを備えている。
【００３９】
ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを例えば真空吸着等によって保持する基板テーブル３６と、該基板テーブル３６をそれぞれ異なる３点で支持し、Ｚ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に駆動するボイスコイルモータ等を含む支持機構３８ａ、３８ｂ、３８ｃと、これら３つの支持機構３８ａ、３８ｂ、３８ｃ及び基板テーブル３６が搭載された磁極ユニット４０と、上記磁極ユニット４０、支持機構３８ａ、３８ｂ、３８ｃ及び基板テーブル３６の全体を移動面３２ａの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持するエアスライダ４２とを備えている。ここで、支持機構３８ａ〜３８ｃは、図１では図示が省略されているが、実際には制御装置５０によって独立に駆動制御されるようになっている（図６参照）。
【００４０】
前記エアスライダ４２は、例えば平面視で田の字状の形状を有する一種の空気静圧軸受け装置であり、図示は省略したが、その内部に加圧空気の供給路及びバキューム用の通路等が形成されている。そして、前記の加圧空気の供給路が不図示のチューブを介して不図示の空気ポンプに接続され、また、バキューム用の通路が不図示のチューブを介して不図示の真空ポンプに接続されている。一方、エアスライダ４２の底面には、前記加圧空気の供給路に接続されたエアパッドと、前記のバキューム用の通路に接続されたエアポケットとがそれぞれ設けられている。
【００４１】
磁極ユニット４０は、例えば支持機構３８ａ〜３８ｃがその上面に搭載されたの磁性体板と、該磁性体板の下面（移動面３２ａ対向側の面）に２行２列のマトリクス状に配置された４つの永久磁石から成る推力発生磁石とを含んで構成される。磁極ユニット４０は、ここでは４つの推力発生磁石のそれぞれがエアスライダ４２の田の字を形成する各開口部に上方から嵌合して一体化されている。この場合、上記４つの推力発生磁石のそれぞれは、同一厚さ、同一形状の永久磁石から成り、正方形状の磁極面を有している。そして、これら４つの推力発生磁石は、行方向及び列方向、すなわちＸ、Ｙ両方向で隣り合う推力発生磁石相互間の間隙が所定幅となるように、同一平面上に２行２列のマトリクス状に配置されている。そして、Ｘ方向で隣り合う推力発生磁石同士、Ｙ方向で隣り合う推力発生磁石同士では磁極面の極性が互いに反対とされている。このようにして構成された磁極ユニット４０及びエアスライダ４２によって、平面モータ装置の移動子（可動子）としての移動装置が構成されている。
【００４２】
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの全体の自重と，磁極ユニット４０を構成する推力発生磁石（永久磁石）と後述する固定子ヨーク５８との間の磁気的吸引力と，不図示の真空ポンプによる真空吸引力（与圧力）との総和に相当する下向きの力と、空気ポンプから供給されエアパッドを介して移動面３２ａに向かって吹き出される加圧空気の圧力による上向きの力、すなわちウエハステージＷＳＴ底面と移動面３２ａとの間の空気層の静圧（いわゆるすきま内圧力）とのバランスによって、その空気層の厚さ、すなわち軸受け隙間が所望の値に維持されるようになっている。このように、エアスライダ４２は、一種の真空与圧型の空気静圧軸受けを構成しており、このエアスライダ４２によってウエハステージＷＳＴの全体が移動面３２ａの上方に例えば５μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている（図１参照）。
【００４３】
なお、本実施形態では、上記の如く、エアスライダ４２に加圧空気の供給路とバキューム用の通路、及びこれらにそれぞれ接続されたエアパッド、エアポケットを設けたが、バキューム用の通路等は必ずしも設ける必要はない。
【００４４】
前記基板テーブル３６上には、走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡４８Ｙと非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡４８Ｘとが設けられている。これらの移動鏡４８Ｘ、４８Ｙを介して位置検出装置であるウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）４６によって、基板テーブル３６のＸＹ面内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。この場合、後述するように、ウエハステージＷＳＴを駆動した際に発生する反力が本体コラム１２に伝わらないようになっているので、ウエハ干渉計４６は、ベース３２の上面に固定されている。なお、実際には、ウエハ干渉計４６は、移動鏡４８Ｘに測長ビームを照射しその反射光に基づいてウエハテーブル３６のＸ方向の位置を計測するウエハＸ干渉計４６Ｘと、移動鏡４８Ｙに測長ビームを照射しその反射光に基づいてウエハテーブル３６のＹ方向の位置を計測するウエハＹ干渉計４６Ｙとが設けられているが（図６参照）、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計４６として示されている。
【００４５】
基板テーブル３６の位置情報（又は速度情報）は制御装置５０に送られ、制御装置５０では前記位置情報（又は速度情報）に基づいて基板テーブル３６のＸＹ面内の移動を制御する。
【００４６】
次に、平面モータ装置の固定装置を構成するベース３２の構成について図２〜図４に基づいて詳述する。図２には、基板ステージ装置３０の平面図が示され、図３には、図１のベース３２部分の拡大図が示され、図４にはベース３２の組み立て方法を説明するための分解図が示されている。
【００４７】
前記ベース３２は、図２に示されるように、平面視で見て正方形状のベース本体５２と、このベース本体５２のＸ軸方向の両端に取り付けられた一対のジョイント取付部材５４Ａ、５４Ｂとから構成されている。
【００４８】
ベース本体５２は、図２及び図３に示されるように、平面視正方形状で縦断面が長方形状の全体形状を有する中空箱型のセラミック等の非磁性体材料から成る容器５６と、この容器５６の底壁から所定の空隙（例えば２ｍｍ程度の空隙）を隔てて該底壁に平行に配置された熱伝導率の高い、具体的には、熱伝導率が３０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上の磁性体材料から成る平板状の固定子ヨーク５８と、この固定子ヨーク５８の上面に正方マトリクス状にＸＹ２次元方向に配列されたｎ×ｎ個（図３ではｎ＝３の場合が示されている）の電機子コイル３４と、これらの電機子コイル３４の上面から例えば数μｍ〜数百μｍ程度のクリアランスを隔てた状態で、かつ第１の壁としての容器５６の天井壁（上壁）５７から所定の空隙（例えば２ｍｍ程度の空隙）を隔てて該天井壁５７（図５参照）に平行に配置された仕切り部材としてのプラスチック等の非磁性体材料から成るフィルム６０とを備えている。ここで、フィルム６０と各電機子コイル３４とを非接触にしたのは、電機子コイル３４で発生した熱がフィルム６０に直接的に熱伝導により伝わらないようにするためである。
【００４９】
この場合、容器５６の天井壁５７とフィルム６０との間の空間は、第１の流体通路６２を形成している。また、容器５６の底壁と固定子ヨーク５８との間の空間は、第２の流体通路６４を形成している。
【００５０】
前記各電機子コイル３４としては、ここでは中空の正方形状コイルが用いられている。これらの電機子コイルの配列間隔は、前述した推力発生磁石の配列間隔と所定の関係を満足している。
【００５１】
前記容器５６の天井壁５７のウエハステージＷＳＴ対向側の面（上面）には、ウエハステージＷＳＴの移動面３２ａが形成されている。
【００５２】
前記容器５６の天井壁５７の移動面３２ａと反対側（下面側）には、図３に示されるように、所定間隔でｎ×ｎ個（図３ではｎ＝３）の突起部５６ａが形成されている。これらの突起部５６ａは、図３に示される組み付け状態で、各電機子コイル３４の中空部の中央に対応する位置にそれぞれ設けられている。これらの突起部５６ａの横断面の外形の形状は、ここでは、Ｘ軸方向に細長く延びる翼形状、具体的には航空機の翼に用いられている層流翼（例えばＮＡＣＡ  ６４  Ａ２１８）をスケールダウン化した形状とされている。かかる翼形状とする理由については後述する。また、各突起部５６ａのほぼ中央部には、断面円形の所定深さの凹部５６ｂがそれぞれ形成され、該凹部５６ｂの内底面にナット６６がそれぞれ埋め込まれている。
【００５３】
前記フィルム６０には、各突起に対向する位置に、凹部５６ｂより僅かに大径の円形開口がそれぞれ形成されている。そして、フィルム６０の各円形開口のそれぞれを介して、中空の柱６８の一端（上端）が下方から凹部５６ｂ内に圧入されている。各柱６８には、前記フィルム６０を前記突起部５６ａとの間で挟持するためのつば部（フランジ部）が所定の高さ位置に形成されている。
【００５４】
前記固定子ヨーク５８、前記容器５６の底壁には、前記各突起部５６ａに対向する位置に、同一直径の円形開口５８ａ、円形開口５６ｃがそれぞれ形成されている。この場合、これらの円形開口５８ａ、５６ｃと同軸で同一の内径を有するリング状のスペーサ７０が、各円形開口５８ａ、５６ｃのそれぞれに対応して固定子ヨーク５８と容器５６の底壁との間に設けられている。すなわち、各円形開口５８ａの内周面、スペーサ７０及び各円形開口５６ｃの内周面によって、上下方向に所定長さで延びる一連の断面円形の丸孔が形成されている。そして、この丸孔を介して、柱６８の他端（下端）が容器５６の底面から外部に突出している。
【００５５】
容器５６の底壁の下面側には、所定間隔で配置された複数（ここでは６本）の支柱７２の一端がそれぞれ固定され、支柱７２の他端側は、ベースプレートＢＰに形成された開口を介して床面ＦＤに固定されている（図１参照）。
【００５６】
また、前記各柱６８の他端面には、所定間隔で段付きの円形開口７４ａが形成された板状の固定部材７４の上面が圧接され、固定部材７４の各円形開口７４ａを介してボルト７６が下方から柱６８の中空部内に挿入され、該ボルト７６が前述したナット６６に螺合している。前記固定部材７４は、第１コラム２２を構成する４本の柱２５に固定されている。
【００５７】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、前記複数の柱６８と各柱６８が圧入された突起部５６ａとによって、第１の壁としての容器５６の天井壁５７の変形を防止するために天井壁５７を下方から支持する変形防止部材が構成されている。なお、天井壁５７を突起部のない全くの平板状とし、変形防止部材を上記の突起部５６ａと柱６８とが一体化された形状の柱状部材によって構成することは可能である。
【００５８】
ベース本体５２は、以上のようにして構成され、容器５６は見かけ上は１つの容器を構成しているが、実際には、高さ方向のほぼ中央位置を境界として２つの部分に分離可能である（図４参照）。すなわち、本実施形態では、容器５６は、図４に示されるように、中空の箱型容器を高さ方向で２分割した第１部材としての上側部材５６Ａと、第２部材としての下側部材５６Ｂとの２部分から構成されている。そして、組み付け前の状態では、上側部材５６Ａにフィルム６０及び柱６８等が仮止めにより一体化され、下側部材５６Ｂに、固定子ヨーク５８及び電機子コイル３４等が組み付けられている。また、上側部材５６Ａ側に第１の流体通路６２が設けられ、下側部材５６Ｂ側に第２の流体通路６４が設けられている。
【００５９】
すなわち、支柱７２は、ベースプレートＢＰ（本体コラム１２）とは振動的に独立して、電機子コイル３４、固定子ヨーク５８、及び下側部材５６Ｂを支持している。なお、図１及び図３の組み付け後の状態（完成状態）では上側部材５６Ａ、フィルム６０、柱６８及び固定部材７４は、本体コラム１２（ベースプレートＢＰ側）により支持されている。
【００６０】
前記一対のジョイント取付部材５４Ａ、５４Ｂは、ベース本体５２に溶接等により一体的に取り付けられている。これらのジョイント取付部材５４Ａ、５４Ｂも、実際には、図４に示されるように、容器５６の上側部材５６Ａにそれぞれ一体化された上側取付部材５４Ａ1，５４Ｂ1と、下側部材５６Ｂにそれぞれ一体化された下側取付部材５４Ａ2，５４Ｂ2とから構成される。
【００６１】
一方のジョイント取付け部材５４Ａの上側取付部材５４Ａ1、下側取付部材５４Ａ2には、その長手方向に沿って所定間隔でＸ方向を軸方向とする所定深さのねじ穴７８ａ、７８ｂがそれぞれ複数形成されている（図２参照）。同様に、他方のジョイント取付け部材５４Ｂの上側取付部材５４Ｂ1、下側取付部材５４Ｂ2には、その長手方向に沿って所定間隔でＸ方向を軸方向とする所定深さのねじ穴７８ｃ，７８ｄがそれぞれ複数形成されている（図２参照）。
【００６２】
前記一方の上側取付部材５４Ａ1には、図４に示されるように、各ねじ穴７８ａに一端が連通する側面視でＸ方向一側から他側に向かって高さ方向（Ｚ方向）の寸法が直線的に小さくなる断面直角三角形状の溝８０ａがそれぞれ形成されている。前記容器５６の上側部材５６ＡのＸ方向一側の側壁には、第１の流体通路６２と同一高さかつ同一のＹ方向幅寸法を有する断面が細長い矩形の貫通孔８２ａが形成されており、この貫通孔８２ａを介して前記各溝８０ａと第１の流体通路６２とが連通している。各溝８０ａの内底面にフィルム６０のＸ方向一側の端部が密接している。
【００６３】
同様に、他方の上側取付部材５４Ｂ1には、図４に示されるように、各ねじ穴７８ｃに一端が連通する側面視でＸ方向他側から一側に向かって高さ方向（Ｚ方向）の寸法が直線的に小さくなる断面直角三角形状の溝８０ｃがそれぞれ形成されている。前記容器５６の上側部材５６ＡのＸ方向他側の側壁には、前記貫通孔８２ａと同様の貫通孔８２ｃが形成されており、この貫通孔８２ｃを介して前記各溝８０ｃと第１の流体通路６２とが連通している。各溝８０ｃの内底面にフィルム６０のＸ方向他側の端部が密接している。
【００６４】
また、一方の下側取付部材５４Ａ2には、図４に示されるように、各ねじ穴７８ｂに一端が連通する側面視でＸ方向一側から他側に向かって高さ方向（Ｚ方向）の寸法が直線的に小さくなる断面直角三角形状の溝８０ｂがそれぞれ形成されている。前記容器５６の下側部材５６ＢのＸ方向一側の側壁には、前記第２の流体通路６４と同一高さかつ同一のＹ方向幅寸法を有する断面が細長い矩形の貫通孔８２ｂが形成されており、この貫通孔８２ｂを介して前記各溝８０ｂと第２の流体通路６４とが連通している。
【００６５】
同様に、他方の下側取付部材５４Ｂ2には、図４に示されるように、各ねじ穴７８ｄに一端が連通する側面視でＸ方向他側から一側に向かって高さ方向（Ｚ方向）の寸法が直線的に小さくなる断面直角三角形状の溝８０ｄがそれぞれ形成されている。前記容器５６の下側部材５６ＢのＸ方向他側の側壁には、前記貫通孔８２ｂと同様の貫通孔８２ｄが形成されており、この貫通孔８２ｄを介して前記各溝８０ｄと第２の流体通路６４とが連通している。
【００６６】
また、前記各溝８０ａ及び各溝８０ｂの平面断面は、図２の平面図から明らかなように、Ｘ方向一側から他側に向かってＹ方向の幅寸法が直線的に大きくなる二等辺三角形状となっている。すなわち、溝８０ａ及び溝８０ｂのＹＺ断面における断面積は、Ｘ方向の位置に関係なく一定となっている。
【００６７】
前記各溝８０ｃ及び各溝８０ｄの平面断面は、溝８０ａ及び溝８０ｂと左右対称の二等辺三角形状に形成され、同様にＹＺ断面における断面積は、Ｘ方向の位置に関係なく一定となっている（図２参照）。
【００６８】
前記各ねじ穴７８ａ、７８ｂには、図３に示されるように、外周部に雄ねじが形成された冷媒供給用ジョイント８６Ａ、８６Ｂの一端がそれぞれ取り付けられ、これらの冷媒供給用ジョイント８６Ａ、８６Ｂの他端は、図２に示されるように、冷媒供給管８８Ａ、８８Ｂをそれぞれ介して後述する冷媒供給装置１０２に接続されている（図５参照）。なお、冷媒供給管８８Ａ、８８Ｂは、実際には冷媒供給装置１０２に一端が接続された本管と、この本管の他端に分配器８９Ａ、８９Ｂを介してそれぞれ接続された枝管とから構成されている（図２参照）。また、前記各ねじ穴７８ｃ、７８ｄには、図３に示されるように、外周部に雄ねじが形成された冷媒排出用ジョイント９０Ａ、９０Ｂの一端側がそれぞれ取り付けられ、これらの冷媒排出用ジョイント９０Ａ、９０Ｂの他端は、図２に示されるように、冷媒排出管９２Ａ、９２Ｂをそれぞれ介して冷媒供給装置１０２に接続されている（図５参照）。なお、冷媒供給管８８Ａ、８８Ｂも、実際には冷媒供給装置１０２に一端が接続された本管と、この本管の他端に分配器を介してそれぞれ接続された枝管とから構成されている。
【００６９】
図５には、ベース３２の冷却系の構成が簡略化して示されている。この図５の冷却系は、冷媒供給機１０４と、冷凍機１０６と、これらを制御するマイクロコンピュータから成るコントローラ１０８とを備えた流体供給装置としての冷媒供給装置１０２を中心として構成されている。
【００７０】
冷媒供給機１０４は、内部に第１流体、第２流体をそれぞれ収容可能な２つの流体収容室（冷媒収容室）が設けられ、それぞれの吐出口には冷媒供給管８８Ａ、８８Ｂを介してベース３２内部の第１の流体通路６２の一端、第２の流体通路６４の一端が、それぞれ接続されている。冷媒供給機１０４は、コントローラ１０８からの指示に基づいて、吐出する第１流体、第２流体のレイノルズ数Ｒｅに関連する所定の物理量、例えば流速（あるいはこれに対応する吐出圧）を個別に調整するとともに、その流速調整後の第１流体、第２流体を冷媒供給管８８Ａ、８８Ｂ内にそれぞれ吐出する。
【００７１】
また、冷凍機１０６は、内部に第１流体、第２流体をそれぞれ収容可能で前記冷媒供給機１０４内の各流体収容室に配管系を介してそれぞれ接続された２つの流体収容室（冷媒収容室）が設けられている。冷凍機１０６内の各流体収容室の冷媒供給機１０４と反対側には、冷媒排出管９２Ａ、９２Ｂをそれぞれ介してベース３２内部の第１の流体通路６２の他端、第２の流体通路６４の他端が、それぞれ接続されている。冷凍機１０６は、コントローラ１０８からの指示に応じて、第１、第２流体の温度を、ベース３２の雰囲気温度より低い温度に冷却して冷媒供給機１０４に送る。すなわち、本実施形態では、コントローラ１０８と冷凍機１０６とによって第１、第２流体の温度をベース３２の雰囲気温度より低い温度に制御する温度制御装置が構成されている。
【００７２】
本実施形態では、第１流体としては例えばフロリナート（製造元：住友スリーエム株式会社、フッ素系不活性液体）が、第２流体としては例えば水が、それぞれ用いられる。
【００７３】
前記コントローラ１０８は、例えば、第１、第２の流体通路６２、６４の形状（寸法を含む）及び表面状態、第１、第２流体の動粘性係数等の情報を予めメモリに記憶しており、これらの情報に基づいて、第１の流体通路６２内のフロリナートの流れ及び第２の流体通路６４内の水の流れのレイノルズ数Ｒｅをそれぞれ算出し、そのフロリナートの流れが層流となり、かつ水の流れが遷移流（２０００＜Ｒｅ＜３０００）となるような流速（あるいは吐出圧）の指令値を冷媒供給機１０４に与える。また、このコントローラ１０８では、不図示の温度センサの検出結果に基づいて水及びフロリナートの温度がベース３２の雰囲気温度より低温となるような指令値を冷凍機１０６に与えるようになっている。
【００７４】
なお、上記の説明では、特に説明をしなかったが、第１、第２の流体通路６２、６４内の流体が外部に漏出しないように、フィルム６０と柱６８との接触部、スペーサ７０と固定子ヨーク５８との接触部、スペーサ７０と容器５６の底壁との接触部、その他第１、第２の流体通路６２、６４と他の部材との繋ぎめの部分などには適宜シーリングが施されていることは勿論である。
【００７５】
上述のベース３２を組み立てる際には、まず、図４に示されるように、床面ＦＤに複数本の支柱７２を介して支持されたべース３２の下側構造体（すなわち容器５６の下側部材５６Ｂ（固定子ヨーク５８及び電機子コイル３４が既に組み付けられている）と下側取付部材５４Ａ2、５４Ｂ2とが一体化された構造体）に、ベース３２の上側構造体（すなわち容器５６の上側部材５６Ａ（フィルム６０及び柱６８が既に組み付けられている）と上側取付部材５４Ａ1、５４Ｂ1とが一体化された構造体）を、上方から組み付ける。この組み付けの際に、各柱６８が対向する電機子コイル３４の中空部、及び前述した円形開口５８ａ部分、スペーサ７０及び円形開口５６ｃ部分によって形成される上下方向に所定長さで延びる一連の断面円形の丸孔内に順次挿入され、該丸孔を介して、柱６８の下端が下側部材５６Ｂの底面から外部に露出する。
【００７６】
次に、固定部材７４が、図４に仮想線で示される下側部材５６Ｂの底面に当接する位置まで持ち上げられ、この状態で各ボルト７６が固定部材７４の各段付きの円形開口７４ａ、及び各柱６８の中空部を介してナット６６に螺合され、ボルト７６を適当に締め付けることにより、ベース３２の下側構造体と上側構造体が一体化される。なお、図示は省略したが、容器５６の下側部材５６Ｂと上側部材５６Ａとの間には、緩衝材が介装されている。
【００７７】
最後に、ねじ穴７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄに、冷媒供給用ジョイント８６Ａ、８６Ｂ、冷媒排出用ジョイント９０Ａ、９０Ｂをそれぞれ接続することにより、図３及び図１に示されるベース３２が完成する。
【００７８】
この場合、図３からもわかるように、ベース３２の上側構造体と下側構造体とは、機械的に強固に結合されているわけではなく、ボルト７６を介して見かけ状一体化されているに過ぎない。すなわち、上側構造体と下側構造体との接触部分は、不図示の緩衝材が介装された部分のみで接触しているに過ぎない。従って、ウエハステージＷＳＴの駆動の際に、下側構造体内の各電機子コイル３４に生ずる反力は支柱７２を介して床面ＦＤに伝達され、上記反力が直接的に上側構造体の振動要因とならないようになっている。すなわち、本実施形態では、容器５６の下側部材５６Ｂ及び支柱７２によって、移動面３２ａが設けられた第１部材としての上側部材５６Ａと振動に関して絶縁され、電機子コイル３４（及び固定子）を保持する保持部材が構成されている。
【００７９】
この場合、移動面３２ａが形成された上側部材５６Ａはボルト７６を介して、本体コラム１２に固定された固定部材７４に固定されており、本体コラム１２に投影光学系ＰＬが保持されているので、移動面３２ａと投影光学系ＰＬとの相対位置関係は一定の関係に維持される。従って、ベース３２上面に固定されたウエハ干渉計４６によって基板テーブル３６（ウエハステージＷＳＴ）の位置を高精度に計測することができる。また、上記各電機子コイル３４に生ずる反力が本体コラム１２に保持された投影光学系ＰＬの振動要因となることもない。
【００８０】
ここで、上述のようにして構成されたベースの冷却系の作用について簡単に説明する。冷媒供給装置１０２からのベース３２の雰囲気温度より低い温度に冷却されたフロリナートは、冷媒供給用ジョイント８６Ａを介してジョイント取付部材５４Ａ内に供給され、該ジョイント取付部材５４Ａ内の複数の溝８０ａをそれぞれ通過する際に絞られ、これらの溝８０ａの出口部分で合流し、ベース本体５２のＹ方向寸法とほぼ同じ幅寸法を有するフィルム状の水流となって、貫通孔８２ａを介してＸ方向一側から第１の流体通路６２内に流入し、該第１の流体通路６２内をほぼ一定速度でＸ方向他側に向かって流れ、貫通孔８２ｃ及び複数の溝８０ｃを経て、冷媒排出用ジョイント９０Ａ及び冷媒排出管９２Ａを介して冷媒供給装置１０２に戻り、そこで冷却されて再びベース内に供給され、このようにして第１流体としてのフロリナートが循環使用される。
【００８１】
この場合、前述の如く、冷媒供給機１０２内のコントローラ１０８によって流速が調整され、第１の流体通路６２内の流れ、具体的にはフィルム６０に沿って流れるフロリナートの流れは層流（臨界レイノルズ数以下）となっており、流れ中に温度境界層を形成することができる。このため、フィルム６０と容器５６の天井壁５７との間の流れが図７に示されるように、高温部と低温部との境界が存在するような流れとなり、電機子コイル３４の熱が容器５６の天井壁５７に伝達される前にフロリナートが冷媒排出用ジョイント９０Ａを介して冷媒排出管９２Ａ内に排出され、電機子コイル３４の熱が移動面３２ａ側に伝達されるのをほぼ確実に防止することができる。すなわち、本実施形態では、第１流体が流れる第１の流体通路６２を形成する空間が断熱室として機能している。
【００８２】
また、この場合、第１の流体通路６２内のフロリナートは、ベース本体５２内に所定間隔で２次元方向に配置された突起部５６ａの周囲を流れるため、かかる突起部５６ａの存在によりその流れが乱れる可能性がある。そこで、かかる事態の発生を未然に防止するために、本実施形態では、柱６８とともに変形防止部材を構成する突起部５６ａの外形の形状を前述したようなＸ軸方向に細長く延びる層流翼形状としているのである。
【００８３】
また、冷媒供給装置１０２からのベース３２の雰囲気温度より低い温度に冷却された水は、冷媒供給用ジョイント８６Ｂを介してジョイント取付部材５４Ａ内に供給され、該ジョイント取付部材５４Ａ内の複数の溝８０ｂをそれぞれ通過する際に絞られ、これらの溝８０ｂの出口部分で合流し、ベース本体５２のＹ方向寸法とほぼ同じ幅寸法を有するフィルム状の水流となって、貫通孔８２ｂを介してＸ方向一側から第２の流体通路６４内に流入し、該第２の流体通路６４内をほぼ一定速度でＸ方向他側に向かって流れ、貫通孔８２ｄ及び複数の溝８０ｄを経て、冷媒排出用ジョイント９０Ｂ及び冷媒排出管９２Ｂを介して冷媒供給装置１０２に戻り、そこで冷却されて再びベース３２内に供給され、このようにして第２流体としての水が循環使用される。
【００８４】
この場合、前述の如く、冷媒供給装置１０２内のコントローラ１０８によって流速が調整され、第２の流体通路６４内の水の流れ（特に固定子ヨーク５８の下面の流れ）はそのレイノルズ数Ｒｅが遷移流（２０００＜Ｒｅ＜３０００）に近い流れとなっているので、第２の流体通路６４内の流れが層流である場合に比べ、固定子ヨーク５８と水との間で効率の良い熱交換が行われ、各電機子コイル３４が迅速かつ効率的に除熱（冷却）される。すなわち、本実施形態では、第２流体が流れる第２の流体通路６２を形成する空間が冷却室として機能している。
【００８５】
固体−液体間熱伝達係数は、流路内流れのレイノルズ数に大きく依存し、例えば流路内流れが乱流の場合、層流の場合に比べて十〜数十倍もあり、遷移流の場合その中間となる。各電機子コイル３４で発生した熱の除熱という意味では、固定子ヨーク５８の下面の境界層は乱流であることが望ましいが、このようにすると、その乱流に起因してベース本体５２が振動するおそれがあるため、遷移流としたものである。
【００８６】
ここで、フィルム６０の表面は滑らかにし、固定子ヨーク５８の第２の流体通路６４側の壁面（下面）は、その表面をフィルム表面より粗く形成することが望ましい。このようにすると、フィルム６０に沿って流れるフロリナートの流れの境界層が層流となり易く、また、固定子ヨーク５８の下面に沿って流れる水の流れが適度に乱され遷移流となり易いからである。また、上記のようにフィルム６０及び固定子ヨーク６４の表面状態を設定すると、本実施形態と異なり、冷媒供給装置が吐出流体の流速（又は吐出圧）の調整機能を持たないような場合においても、第１の流体通路６２内の流体の流れを層流にし、第２の流体通路６４内の流れを遷移流にすることが可能である。
【００８７】
さらに、本実施形態の場合、図５に示されるように、第１、第２の流体通路６２、６４内の第１、第２流体の流れＬＦ１、ＬＦ２は、同一方向、すなわちＸ方向一側から他側に向かう方向となっているので、ベース３２全体が均一に冷却される。
【００８８】
なお、上記と反対に、冷媒供給管８８Ｂに接続された冷媒供給用ジョイント８６Ｂをねじ穴７８ｄに接続し、冷媒排出管９２Ｂに接続された冷媒排出用ジョイント９０Ｂをねじ穴７８ｂに接続しても良い。このようにすると、第１の流体通路６２内をフロリナートがＸ方向一側から他側に向かう方向に流れ、第２の流体通路６４内を水がＸ方向他側から一側に向かう方向に流れるようになる。すなわち、第１、第２の流体通路６２、６４内の流れが互いに逆方向となるので、ベース３２全体の温度を下げることができる。なお、第２の流体通路６４内に、水に代えてフロリナートを流しても良い。この場合、第２の流体通路６４内を流れるフロリナートは第１の流体通路６２内を流れるフロリナートよりも低い温度に設定することが望ましい。
【００８９】
更に、この露光装置１００では、図１では図示が省略されているが、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方向より供給する照射光学系と、その結像光束のウエハＷの表面での各反射光束をそれぞれスリットを介して受光する受光光学系とから成る特開平５ー１９０４２３号公報等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系ＡＦがフォーカス・レベリングセンサとして設けられている（図６参照）。制御装置５０では、この多点焦点位置検出系ＡＦで検出されるウエハ表面の複数点の結像面に対するＺ方向の位置偏差に基づいてウエハＷと投影光学系ＰＬとが所定の間隔を保つように、支持機構３８ａ〜３８ｃを介して基板テーブル３６をＺ方向及び傾斜方向に駆動制御する。
【００９０】
図６には、露光装置１００のステージ制御系の構成が概略的に示されている。この図６のステージ制御系は、マイクロコンピュータを中心として構成される制御装置５０を中心に構成され、この制御装置５０の入力側にレチクル干渉計１６、ウエハ干渉計４６（４６Ｘ、４６Ｙ）、多点焦点位置検出系ＡＦ等が接続されている。また、制御装置５０の出力側には、支持機構３８ａ〜３８ｃ、電流駆動回路７１、レチクル駆動部１５等が接続されている。電流駆動回路７１には、前述したｎ×ｎ個の電機子コイル３４が接続されている。
【００９１】
次に、上述のようにして構成された露光装置１００における露光動作の流れについて簡単に説明する。
【００９２】
まず、不図示の主制御装置の管理の下、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、ウエハロードが行われ、また、不図示のレチクル顕微鏡、基板テーブル３６上の不図示の基準マーク板、不図示のアラインメント検出系を用いてレチクルアラインメント、ベースライン計測等の準備作業が所定の手順に従って行われる。
【００９３】
その後、主制御装置により、不図示のアラインメント検出系を用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アラインメント）等のアラインメント計測が実行される。このような動作において、ウエハＷの移動が必要な場合には、主制御装置からの指示に応じて制御装置５０が磁極ユニット４０を構成する推力発生磁石に対向する電機子コイル３４に供給する電流値、及び電流方向の少なくとも一方を電流駆動回路７１を介して制御することにより、ウエハＷを保持する基板テーブル３６（ウエハステージＷＳＴ）を所望の方向に移動させる。アライメント計測の終了後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。
【００９４】
この露光動作にあたって、まず、ウエハＷのＸＹ位置が、ウエハ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、ウエハステージＷＳＴが移動される。同時に、レチクルＲのＸＹ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５０からの指示に基づき、制御装置５０が、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情報、ウエハ干渉計４６によって計測されたウエハＷのＸＹ位置情報に基づき、レチクル駆動部１５及び基板ステージ装置３０を介してレチクルＲとウエハＷとを同期移動させることにより、走査露光が行われる。このウエハＷの移動は、制御装置５０が、磁極ユニット４０を構成する推力発生磁石に対向する電機子コイル３４に供給する電流値、及び電流方向の少なくとも一方を電流駆動回路７１を介して制御することにより行われる。
【００９５】
このようにして、１つのショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了すると、ウエハステージＷＳＴが１ショット領域分だけステッピングされて、次のショット領域に対する走査露光が行われる。このようにして、ステッピングと走査露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上に必要なショット数のパターンが転写される。
【００９６】
ここで、上記のアライメント時や走査露光時においては、平面モータ装置の固定子を構成する各電機子コイル３４には適宜電流が供給されるので、この電機子コイル３４が発熱するが、この熱が移動面３２ａ側へ伝わるのを以下のようにして効果的に抑制（あるいは防止）している。
【００９７】
すなわち、冷媒供給装置１０２では、ベース３２内の第１の流体通路６２内の第１流体（フロリナート）と、第２の流体通路６４内の第２流体（水）との流れ条件が異なるように、具体的には第１の流体通路６２内部の第１流体の流れＬＦ１（図５参照）が層流となり、第２の流体通路６４内部の第２流体の流れ（ＬＦ２（図５参照）が乱流に近い遷移流となるように、各流体の流れ状態（ここでは流速）を調整した状態で、各流体通路内に第１、第２流体を供給している。このため、第１の流体通路６２内の第１流体の流れの中に温度境界層が形成され、移動面３２ａへの熱の伝達が効果的に防止される。また、第２の流体通路６４内の第２流体と電機子コイル３４側の壁を構成する固定子ヨーク５８との間の固体−液体間熱伝達率が大きくなるとともに、電機子コイル３４が接触する固定子ヨーク５８が熱伝導率の高い磁性体材料により形成されていることから、該固定子ヨーク５８が磁気回路構成部材として機能するのみでなく、電機子コイル３４で発生した熱を効率良く移動面３２ａと反対側の面に伝達する。この結果、固定子ヨーク５８と第２流体との間で効率良く熱交換が行われ、電機子コイル３４が効率的に除熱（冷却）され、これによって各電機子コイル３４の温度上昇そのものが抑制される。
【００９８】
また、冷媒供給装置１０２では、ベース３２雰囲気より低温に温度制御した状態で第１、第２流体をベース３２内部の第１、第２の流体通路６２、６４内に供給している。このため、固定子ヨーク５８と第２流体との間は勿論、フィルム６０と第１流体との間でも熱交換が行われ、電機子コイル３４を上下両面側から効率的に冷却することができる。但し、第１流体の流れには温度境界層が存在するために、上記の熱交換を媒介として電機子コイル３４の熱が移動面３２ａ側にまで伝わることは殆どない。
【００９９】
また、本実施形態では、ベース３２内に冷媒供給用ジョイント８６Ａ、８６Ｂを介してＸ方向一側から供給された第１、第２流体をＸ方向他側の冷媒排出用ジョイント９０Ａ、９０Ｂを介して排出する断面積ほぼ一定の第１、第２の流体通路６２、６４（溝８０ａ〜８０ｄ部分を含む）が設けられていることから、冷媒供給用ジョイント８６Ａ、８６Ｂを介してベース３２内に流入した第１、第２流体は、フィルム状に広がって各電機子コイル３４の上・下方に均一に行き渡り、平面上に展開された複数の電機子コイル３４が均一に除熱される。
【０１００】
以上により、電機子コイル３４全面より放出される熱が、移動面３２ａ側に伝達されるのを効果的に抑制することができ、周囲環境に与える熱的影響を可能な限り抑制することができる。また、本実施形態では、冷媒供給装置１０２から冷媒供給管８８Ａ、８８Ｂ及び冷媒供給用ジョイント８６Ａ、８６Ｂを介してベース３２内に供給される第１、第２流体は循環使用されているので、常にほぼ一定量の流体を用いて電機子コイル３４を冷却することができ、経済的である。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態によると、装置環境への熱的影響を最小限に抑えられることから、基板テーブル３６の位置を計測する干渉計４６の干渉計ビームの空気揺らぎ等も殆ど問題とならず、精密なウエハの位置決め及び位置制御が可能になる。
【０１０２】
これに加え、移動面３２ａが設けられた第１部材としての容器５６の上側部材５６Ａとは振動に関して絶縁された状態で、電機子コイル３４、固定子ヨーク５８を含む固定子が、保持部材としての容器５６の下側部材５６Ｂ及び支柱７２によって保持されていることから、平面モータ装置の可動子（磁極ユニット４０とエアスライダ４２）を含むウエハステージＷＳＴが駆動され、その反力が電機子コイル３４に作用しても、その反力が電機子コイル３４を介して第１部材としての容器５６の上側部材５６Ａに伝達されることがない。従って、ウエハステージＷＳＴの駆動に伴う上側部材５６Ａ（すなわち移動面３２ａ）の振動を防止することができ、上側部材５６Ａがボルト７６を介して固定された固定部材７４、ひいては該固定部材７４が固定された本体コラム１２の振動を防止することができ、これによりウエハステージＷＳＴの駆動による反力に起因して投影光学系ＰＬ、干渉計４６等が振動するのを防止することができる。
【０１０３】
従って、本実施形態の露光装置１００によると、電磁力駆動方式の平面モータ装置を備えた基板ステージ装置３０によりウエハＷを精度よく高速に位置制御することができるとともに、スループットを向上しつつ、高い露光精度で露光を行うことが可能になる。
【０１０４】
なお、上記実施形態で基板ステージ装置３０側に設けられた平面モータ装置及びその冷却系統をレチクルステージＲＳＴ側に適用しても良い。
【０１０５】
なお、上記実施形態で説明した平面モータ装置の構成要素である磁極ユニット４０、エアスライダ４２、ベース３２、及びその冷却系の構成等は一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、例えば磁極ユニットを構成する磁石の数は１つ、２つ、３つ、あるいは５つ以上であっても良く、また、エアスライダを設けることなく、磁極ユニットを構成する磁石取付部材に直接複数のエアパッドを取付けてエアスライダを構成しても良い。
【０１０６】
また、ベース内の断熱室、冷却室には、内部に流体を流す流体通路を必ずしも形成する必要はなく、例えば、断熱室内に断熱材を介装したり、あるいは断熱室内を真空にする等、断熱室の構成は種々考えられ、また、冷却室内をペルチェ素子、あるいはヒートパイプで冷却する等、冷却室の構成も種々考えられる。かかる場合であっても、ウエハステージＷＳＴを駆動する際に、断熱室により電機子コイルで発生した熱が移動面に伝達されるのが抑制ないしは防止され、冷却室により電機子コイルが冷却される。従って、電機子コイルを冷却できるとともに、電機子コイルで発生した熱が移動面側へ伝達されベースの周囲環境へ与える影響を抑制することができる。
【０１０７】
また、上記実施形態では、べース３２の下側構造体（すなわち容器５６の下側部材５６Ｂ（固定子ヨーク５８及び電機子コイル３４から成る固定子が既に組み付けられている）と下側取付部材５４Ａ2、５４Ｂ2とが一体化された構造体）が、移動面３２ａが形成された第１部材としての上側部材５６Ａ（フィルム６０及び柱６８が既に組み付けられている）を含むベース３２の上側構造体と振動に関して独立して、床面に植設された支柱７２によって支持された場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、図８に示されるように、床面に植設された保持部材としての一対のリアクションフレーム２０２Ａ、２０２Ｂによって、べース３２の下側構造体（すなわち容器５６の下側部材５６Ｂ（固定子ヨーク５８及び電機子コイル３４から成る固定子が既に組み付けられている）と下側取付部材５４Ａ2、５４Ｂ2とが一体化された構造体）を、上記のベース３２の上側構造体とは独立して支持するようにしても良い。なお、図８においては、重複説明を避けるため同一若しくは同等の構成部分については図３と同一符号を用いている。
【０１０８】
かかる図８の支持構造によっても、平面モータ装置の移動装置（磁極ユニット４０とエアスライダ４２）を含むウエハステージＷＳＴが駆動され、その反力が電機子コイル３４に作用しても、その反力はリアクションフレーム２０２Ａ、２０２Ｂを介して床面ＦＤに伝達されるのみで、電機子コイル３４を介して第１部材としての容器５６の上側部材５６Ａに伝達されることがない。従って、ウエハステージＷＳＴの駆動に伴う上側部材５６Ａ（すなわち移動面３２ａ）の振動を防止することができ、上側部材５６Ａがボルト７６を介して固定された固定部材７４、ひいては該固定部材７４が固定された本体コラム１２の振動を防止することができ、これによりウエハステージＷＳＴの駆動による反力に起因して投影光学系ＰＬ、干渉計４６等が振動するのを防止することができる。
【０１０９】
さらに、上記実施形態において冷却系を、例えば図９のように構成しても良い。この図８の冷却系は、第２流体の流通経路となる配管系１１０の構成が上記実施形態と異なる。すなわち、この図８の冷却系は、第２流体の流れＬＦ２を第２の流体通路６４内で、図９中に点線矢印で示される向き、及びこれと反対の向きに切換え可能に構成したものである。
【０１１０】
図９において、配管系１１０は、４つの端部１１０ａ〜１１０ｄを有し、第１の端部１１０ａが冷媒供給機１０４の第２流体の吐出口に接続され、第２の端部１１０ｂがベース３２の第２の流体通路６４の一端に接続され、第３の端部１１０ｃが第２の流体通路６４の他端に接続され、第４の端部１１０ｄが冷凍機１０６に接続されている。この配管系１１０には、図９に示されるように、コントローラ１０８によって、開成・閉成が制御される４つの開閉弁（電磁バルブ）１１２Ａ〜１１２Ｄが設けられている。この場合、開閉弁１１２Ａ、１１２Ｂを開成し、開閉弁１１２Ｃ、１１２Ｄを閉成することにより、第２流体の流れＬＦ２の向きが第１流体の流れＬＦ１の向きと同一方向となり、開閉弁１１２Ａ、１１２Ｂを閉成し、開閉弁１１２Ｃ、１１２Ｄを開成することにより、第２流体の流れＬＦ２の向きが第１流体の流れＬＦ１の向き逆方向となる。すなわち、図８の実施形態では、配管系１１０、コントローラ１０８、及び４つの開閉弁１１２Ａ〜１１２Ｄによって、第１流体の流れＬＦ１と第２流体の流れＬＦ２とを同一方向又は逆方向に設定する設定装置が実現されている。
【０１１１】
また、上記実施形態では、第１、第２流体として液体を用い、これらを循環使用する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、流体しては液体に限らず気体を用いても良く、また、流体として例えば空気等を用いる場合には、必ずしも循環使用する必要はない。
【０１１２】
なお、上記実施形態において、ベースの移動面３２ａに沿って移動するウエハステージＷＳＴを複数設けても良い。例えば、ウエハステージを２つ設けた場合には、一方のウエハステージ上のウエハを露光している間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、あるいはウエハに対する露光前の計測（例えばアライメント）等の他の動作を同時並行的に行うことができるので、スループットの向上を図ることができる。
【０１１３】
なお、本発明に係る露光装置は、上記実施形態でも説明したように、基板を精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能になるように、該装置を構成する各構成要素が電気的、機械的又は光学的に連結されて組み上げられる。
【０１１４】
また、上記実施形態では、本発明に係る平面モータ装置が走査型のＤＵＶ露光装置の基板ステージ装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパ等の静止型露光装置は勿論、電子線露光装置等の荷電粒子線露光装置、波長５〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の光を露光光とし用いるいわゆるＥＵＶＬ等の露光装置、露光装置以外の装置、例えば検査装置や基板搬送装置等にも好適に適用できるものである。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の平面モータ装置によれば、周囲環境への熱的影響を抑制することができるという効果がある。
【０１１７】
また、本発明の露光装置によれば、高スループットを維持しつつ高精度な露光が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の基板ステージ装置を示す平面図である。
【図３】図１のベース部分を拡大して示す図である。
【図４】図１のベースの組み立て手順を説明するための図である。
【図５】図１の露光装置を構成するベースの冷却系の構成を概略的に示す図である。
【図６】図１の露光装置のステージ制御系の構成を簡略化して示すブロック図である。
【図７】第１の流体通路内の流体の流れの状態を示す図である。
【図８】平面モータ装置の固定子を含むベースの下側構造体の支持構造の変形例を示す図である。
【図９】ベースの冷却系の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
３０…基板ステージ装置、３２…ベース（固定装置、平面モータ装置の一部）、３２ａ…移動面、３４…電機子コイル（固定子の一部）、４０…磁極ユニット（移動装置の一部、移動子の一部、平面モータ装置の一部）、４２…エアスライダ（移動装置の一部、移動子の一部、平面モータ装置の一部）、５６ａ…突起部（変形防止部材の一部）、５６Ａ…上側部材（第１部材）、５６Ｂ…下側部材（保持部材の一部）、５７…天井壁（第１の壁）、５８…固定子ヨーク（固定子の一部）、６０…フィルム（仕切り部材）、６２…第１の流体通路（断熱室）、６４…第２の流体通路（冷却室）、６８…柱（変形防止部材の一部）、７２…支柱（保持部材の一部）、１００…露光装置、１０２…冷媒供給装置（流体供給装置）、１０６…冷凍機（温度制御装置の一部）、１０８…コントローラ（温度制御装置の一部）、Ｗ…ウエハ（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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