(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子及び可動子を有するリニアモータであって、
前記可動子の移動方向に配列された複数のコイルユニットと、
冷媒を流す第１冷媒流路と、
を備え、前記複数のコイルユニットは、それぞれ、前記可動子と前記固定子が対向する方向に分割された少なくとも２つの部分コイルを有し、
前記１冷媒流路は、前記複数のコイルユニットをそれぞれ構成する前記少なくとも２つの部分コイルの間をそれぞれ通るように配置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
複数の鉄心歯を有するヨークと、該鉄心歯に巻かれた複数のコイルユニットと、該複数のコイルユニットを冷却する冷媒を流すための第１冷媒流路とを備え、
前記複数のコイルユニットは、それぞれ、前記鉄心歯の深さ方向に分割された少なくとも２つの部分コイルを有し、前記部分コイルの間に前記第１冷媒流路が配置されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
前記鉄心歯、前記部分コイル及び前記１冷媒流路の間の隙間に熱伝達物質が充填されていることを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記熱伝達物質が樹脂であることを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記ヨークを取り囲む壁を更に備え、前記壁は、前記熱伝達物質を硬化させる前に前記ヨークの外側に配置されて前記熱伝達物質を硬化させるための容器として利用可能な構造を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記壁のうち少なくとも前記複数の鉄心歯の上部に配置される部分は、非磁性材料で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記ヨークを支持する支持体と、
前記支持体に設けられた、冷媒を流す第２冷媒流路と、
を更に備えることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項８】
前記ヨークと前記支持体との間に第２熱伝達物質を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のリニアモータ。
【請求項９】
前記第２熱伝達物質は、樹脂であることを特徴とする請求項８に記載のリニアモータ。
【請求項１０】
前記支持体は、前記ヨークと接触する複数の接触部を有し、前記第２の熱伝達物質は、前記複数の接触部の間に配置されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のリニアモータ。
【請求項１１】
前記第１冷媒流路は、前記複数の鉄心歯の間を蛇行しながら通るように配置されていることを特徴とする請求項２乃至請求項１０のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項１２】
前記第１冷媒流路は、
前記複数の鉄心歯の間をそれぞれ通る複数の直線部分と、
前記複数の直線部分を結合して連続的な流路を形成するための複数のＵ字部分と、
を有し、前記複数のＵ字部分は左右交互に配置され、前記複数の直線部分と前記複数のＵ字部分とにより前記複数の鉄心歯の間を蛇行しながら通る構造が構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のリニアモータ。
【請求項１３】
前記複数のコイルの各引出し線が、１つの前記Ｕ字部分とその隣の前記Ｕ字部分との間から引出されていることを特徴とする請求項１２に記載のリニアモータ。
【請求項１４】
前記複数のコイルの各引出し線が、前記ヨークの両側のうち一方の側から引出されていることを特徴とする請求項１３に記載のリニアモータ。
【請求項１５】
前記複数の鉄心歯の間を蛇行しながら通る構造は、第１端部及び第２端部を有し、
前記第１冷媒流路は、前記第１端部に結合され前記第１端部から前記第２端部の方向に向かって伸びる第２直線部を更に備え、
前記第２直線部は、前記ヨークの両側のうち他方の側に沿って配置されており、
前記第１冷媒流路の入口及び出口は、前記ヨークの長手方向の両端部のうち一方の端部に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のリニアモータ。
【請求項１６】
前記第１冷媒流路の入口及び出口は、前記ヨークの長手方向の両端部のうち一方の端部に配置されていることを特徴とする請求項２乃至請求項１４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項１７】
前記第１冷媒流路は、複数のブロックに分割されていることを特徴とする請求項２乃至請求項１４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項１８】
前記第１冷媒流路は、
前記複数の鉄心歯の間をそれぞれ通る複数の第１直線部分と、
前記ヨークの両側のうち一方の側において前記複数の第１直接部分と連結された第２直線部分と、
前記ヨークの両側のうち他方の側において前記複数の第１直接部分と連結された第３直線部分と、
を有することを特徴とする請求項２乃至請求項１１のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項１９】
前記複数の第１直線部分は、前記第２直線部分及び前記第３直線部分よりも断面積が小さいことを特徴とする請求項１８に記載のリニアモータ。
【請求項２０】
前記複数の第１直線部分の断面積の合計が、前記第２直線部分及び前記第３直線部分の各断面積と略等しいことを特徴とする請求項１８に記載のリニアモータ。
【請求項２１】
前記第１冷媒流路は、銅又はステンレスで形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項２０のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項２２】
前記第１冷媒流路は、銅又はステンレスで形成された管であり、前記第１冷媒流路のうち前記壁の外部に露出した部分は、電解研磨されていることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項２３】
前記リニアモータは固定子と可動子を備え、前記固定子が前記複数のコイルユニット、前記ヨーク及び前記第１冷媒流路を含んで構成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項２２のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項２４】
前記リニアモータは固定子と可動子を備え、前記可動子が前記複数のコイルユニット、前記ヨーク及び前記第１冷媒流路を含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２２のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項２５】
請求項１乃至請求項２４のいずれか１項に記載のリニアモータと、
前記リニアモータによって駆動されるステージと、
を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載のステージ装置を原版ステージ及び基板ステージの少なくとも一方として備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２７】
デバイス製造方法であって、
請求項２６に記載の露光装置により基板をパターンで露光する工程と、
露光された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２８】
デバイス製造方法であって、
請求項２６に記載の露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２９】
前記複数の半導体製造装置をローカルエリアネットワークで接続する工程と、
前記ローカルエリアネットワークと前記工場外の外部ネットワークとを接続する工程と、
前記ローカルエリアネットワーク及び前記外部ネットワークを利用して、前記外部ネットワーク上のデータベースから前記露光装置に関する情報を取得する工程と、
取得した情報に基づいて前記露光装置を制御する工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載のデバイス製造方法。
【請求項３０】
半導体製造工場であって、
請求項２６に記載の露光装置を含む複数の半導体製造装置と、
前記複数の半導体製造装置を接続するローカルエリアネットワークと、
前記ローカルエリアネットワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとを接続するゲートウェイとを備えることを特徴とする半導体製造工場。
【請求項３１】
露光装置の保守方法であって、
請求項２６に記載の露光装置が設置された工場外の外部ネットワーク上に、該露光装置の保守に関する情報を蓄積するデータベースを準備する工程と、
前記工場内のローカルエリアネットワークに前記露光装置を接続する工程と、前記外部ネットワーク及び前記ローカルエリアネットワークを利用して、前記データベースに蓄積された情報に基づいて前記露光装置を保守する工程とを含むことを特徴とする露光装置の保守方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータ、該リニアモータを適用したステージ装置及び露光装置、該露光装置を適用したデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来の一般的な可動磁石型のリニアモータの構造を概略的に示す断面図である。可動子１３１０は、界磁永久磁石１３１１と可動子ヨーク１３１２とを有する。可動子ヨーク１３１２は、永久磁石１３１１の背面に設けられており、界磁永久磁石１３１１が発生する磁束を通す機能の他、可動子１３１０全体を支持する機能を有する。永久磁石１３１１は、可動子１３１０の移動方向（紙面の左右方向）に並べられている。固定子１３２０は、櫛歯状の構造を有する積層鉄心からなる固定子ヨーク１３２１と、３相駆動するために固定子ヨーク１３２１の鉄心歯１３２２に対して１つおきに巻かれたコイル１３２３が配置されている。それぞれの鉄心歯１３２２はＩ字形状を有し、これらのＩ状の鉄心歯１３２２も可動子１３１０の移動方向に並んでいる。各鉄心歯１３２２は、長手方向が紙面に対して垂直な方向に伸びている。図示されていない配線によって随時給電されるコイル１３２３によって磁界が作られ、この磁界と永久磁石１３１１によって作られる磁界との相互作用によって移動力が発生する。図１３では、固定子ヨーク１３２１を構成する積層鉄心は固定子取付台１３２４上に固定されている。
【０００３】
次に、上記のリニアモータに適用される従来の冷却方式を図１４〜図１６を参照しながら説明する。コイル１３２３からの発熱によってコイル１３２３の温度が上昇し、温度がコイル１３２３の絶縁被覆の耐熱温度を超えると絶縁被覆が破壊される。これによってコイル１３２３がショートし破損する。冷却の第１の目的は、このようなコイルの破損を防ぐことにある。
【０００４】
冷却の第２の目的は、高い精度が要求される半導体製造装置や工作機械等に適用されるリニアモータの温度環境をコントロールすることである。コイルがショートしない範囲での温度上昇であっても、コイルの温度上昇によって、その熱がリニアモータ全体の温度を上昇させる。さらに、リニアモータの温度上昇は、リニアモータを支持する構造体や移動テーブル等の温度上昇を招き、構造体や移動テーブル等を変形させてしまう。したがって、冷却によって温度環境をコントロールし、各種の部材の変形を防ぐ必要がある。
【０００５】
特表平１０-５１１８３７号公報に示されているように、図１４の構成では、固定子１３２０側のＩ状の鉄心歯１３２２で構成された隙間（スロット）にコイル１３２３と冷却配管１４０１が配置されている。冷却配管１４０１は、銅やアルミニウムからなっている。コイル１３２３から発生した熱は、冷却配管１４０１に伝わり、その内部を流れる冷媒１４０２によって吸熱される。この際の冷却配管１４０１とコイル１３２３との間の熱伝達を高めて吸熱効果を高めるために不図示のシートで冷却配管１４０１とコイル１３２３とを熱的に連結している。
【０００６】
ここで、冷却配管１４０１は導体であるために、鉄心歯１３２２で構成された隙間であるスロットの漏れ磁束によって渦電流が生じる。この渦電流によってリニアモータ特性が悪化する。そこで、スロットの奥（すなわち、固定子取付台側）に冷却配管が配置されている。
【０００７】
特開平１０-２５７７５０号公報に示されているように、図１５に示す第２の従来技術では、固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１やコイル１３２３の外側に冷却配管１４０１が配置されている。渦電流による性能低下を防ぐために、冷却配管１４０１は非磁性材で構成されている。コイル１３２３が発生する熱は、一部は冷却配管１４０１に直接伝わり吸熱される。また、一部は、固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１に熱が伝わり、その熱が冷却配管１４０１に伝達して冷媒１４０２によって吸熱される。
【０００８】
図１６に示す第３の従来技術では、固定子取付台１３２４に冷却配管１４０１が配置されている。この場所は、漏れ磁束が発生する場所でなく、渦電流の心配がないので、導体の冷却配管１４０１が採用されうる。コイル１３２３が発生する熱は、コイル１３２３に接触している固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１を経由して固定子取付台１３２４に達し、冷却配管１４０１内の冷媒１４０２によって吸熱される。この従来技術においても、効率良く熱が固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１に伝わるように固定子ヨーク１３２１とコイル１３２３との間に不図示のシートやボビンが配置されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来例では、コイル１３２３の外周部を冷却する方式であり、コイル１３２３の温度分布（例えば、内部温度）に着目していない。リニアモータの使用の限界はコイル全体のうち最も高い温度になる部分の温度で決まるために、冷却配管に近い部分では巻き線の使用限界温度に達していなくても、コイル全体のうち最も温度が高い部分の温度が使用限界温度に達すると、そのリニアモータを使用することができない。
【００１０】
まず、図１４に示す方式は、コイル１３２３の下部しか冷却しない片側冷却である。上部（反対側）は空気があるので少しは冷却されるが、内部（特に冷却配管から遠い部分）の温度は外周よりも上昇してしまう。なお、先に述べたように渦電流の発生の問題があるので、上部には冷却配管を配置することができない。
【００１１】
図１５に示す方式では、非磁性の配管を固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１やコイル１３２３の上部に配置して冷却しているが、これも片側冷却である。コイル１３２３の下部（反対側）はスロットの底であり、コイル１３２３が発生する熱は、固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１に伝達され冷却される。しかし、やはりコイル内部の温度上昇してしまうという問題があった。また、この構成では、固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１と可動子の永久磁石との間に冷却配管１４０１を配置しているために、冷却配管１４０１の厚み分だけ永久磁石を固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１から離す必要がある。そのため、図１４に比べて、磁束密度が高くならないので、同じ電流をコイル１３２３に流した時に発生する推力は小さい。同じ推力を得るために電流を増やすと、コイル１３２３の発熱量は電流の自乗に従って増加するので、効率が非常に悪い。磁束密度を上げるために永久磁石を厚くする手段もあるが、これでは可動子側の重量が重くなり、移動に必要な推力が増えてしまう。単純に永久磁石を厚くして推力定数を向上させても、可動子重量の増加率の方が多く、結果としてコイル１３２３の発熱の増加をもたらし、最適な構造とは言えない。
【００１２】
図１６に示す構成は、コイルの冷却の観点からみると、直接にコイル１３２３を冷却する方式ではないので、３種類の従来例中で最も冷却効率が悪い。固定子内を流れる冷媒で吸収できない熱は、リニアモータ周辺の空気に放熱される。また、一部の熱は、固定子を支持している定盤に流れ、定盤を変形させる。大気中では、この方式でも、効率は悪いが、どうにか冷却することが可能であった。しかしながら、近年要求されている真空環境で動作するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光として使用するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置に用いられるリニアモータは、周りの環境が真空であるために、空気によって放熱されることを期待できない。すべての熱は、冷却配管を通して吸熱されなければならない。しかし、固定子ヨークの１３２１の積層鋼板とコイル１３２３との間には隙間がある。真空環境では、この隙間は真空であり、熱的に断熱状態となる。さらに、固定子ヨーク（積層鉄心）１３２１と固定子取付台１３２４との間は、マクロ的にみると接触しているように見えるが、ミクロ的に見ると隙間がある。この隙間は真空環境では当然に真空になり、断熱状態となってしまう。このような環境では、コイル１３２３の熱はほとんど冷媒１４０２に流れない。すなわち、真空環境では、コイル１３２３は断熱状態に近い環境に置かれるので、コイル１３２３に電流を流すことは事実上困難であり、リニアモータとしてもはや機能しない。真空環境では、図１４及び図１５に示す構成においても、同様の問題点を抱えている。
【００１３】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、リニアモータの冷却効率を高めることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、固定子及び可動子を有するリニアモータに係り、該リニアモータは、前記可動子の移動方向に配列された複数のコイルユニットと、冷媒を流す第１冷媒流路とを備えている。前記複数のコイルユニットは、それぞれ、前記可動子と前記固定子が対向する方向に分割された少なくとも２つの部分コイルを有し、前記１冷媒流路は、前記複数のコイルユニットをそれぞれ構成する前記少なくとも２つの部分コイルの間をそれぞれ通るように配置されている。
【００１５】
本発明の第２の側面は、リニアモータに係り、該リニアモータが、複数の鉄心歯を有するヨークと、該鉄心歯に巻かれた複数のコイルユニットと、該複数のコイルユニットを冷却する冷媒を流すための第１冷媒流路とを備えている。前記複数のコイルユニットは、それぞれ、前記鉄心歯の深さ方向に分割された少なくとも２つの部分コイルを有し、前記部分コイルの間に前記第１冷媒流路が配置されている。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記鉄心歯、前記部分コイル及び前記１冷媒流路の間の隙間に熱伝達物質（例えば、樹脂）が充填されていることが好ましい。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記リニアモータは、前記ヨークを取り囲む壁を更に備え、前記壁は、前記熱伝達物質を硬化させる前に前記ヨークの外側に配置されて前記熱伝達物質を硬化させるための容器として利用可能な構造を有することが好ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記壁のうち少なくとも前記複数の鉄心歯の上部に配置される部分は、非磁性材料で構成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記リニアモータは、前記ヨークを支持する支持体と、前記支持体に設けられた、冷媒を流す第２の冷媒流路とを更に備えることが好ましい。ここで、前記リニアモータは、前記ヨークと前記支持体との間に第２熱伝達物質（例えば、樹脂）を更に備えることが好ましい。さらに、前記支持体は、前記ヨークと接触する複数の接触部を有し、前記第２の熱伝達物質は、前記複数の接触部の間に配置されていることが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１冷媒流路は、前記複数の鉄心歯の間を蛇行しながら通るように配置されていることが好ましい。ここで、前記第１冷媒流路は、前記複数の鉄心歯の間をそれぞれ通る複数の直線部分と、前記複数の直線部分を結合して連続的な流路を形成するための複数のＵ字部分とを有し、前記複数のＵ字部分は左右交互に配置され、前記複数の直線部分と前記複数のＵ字部分とにより前記複数の鉄心歯の間を蛇行しながら通る構造が構成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記複数のコイルの各引出し線が、１つの前記Ｕ字部分とその隣の前記Ｕ字部分との間から引出されていることが好ましい。さらに、前記複数のコイルの各引出し線が、前記ヨークの両側のうち一方の側から引出されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記複数の鉄心歯の間を蛇行しながら通る構造は、第１端部及び第２端部を有し、前記第１冷媒流路は、前記第１端部に結合され前記第１端部から前記第２端部の方向に向かって伸びる第２直線部を更に備え、前記第２直線部は、前記ヨークの両側のうち他方の側に沿って配置されており、前記第１冷媒流路の入口及び出口は、前記ヨークの長手方向の両端部のうち一方の端部に配置されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１冷媒流路の入口及び出口は、前記ヨークの長手方向の両端部のうち一方の端部に配置されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１冷媒流路は、複数のブロックに分割されていることが好ましい。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１冷媒流路は、前記複数の鉄心歯の間をそれぞれ通る複数の第１直線部分と、前記ヨークの両側のうち一方の側において前記複数の第１直接部分と連結された第２直線部分と、前記ヨークの両側のうち他方の側において前記複数の第１直接部分と連結された第３直線部分とを有することが好ましい。ここで、前記複数の第１直線部分は、前記第２直線部分及び前記第３直線部分よりも断面積が小さいことが好ましい。さらに、前記複数の第１直線部分の断面積の合計が、前記第２直線部分及び前記第３直線部分の各断面積と略等しいことが好ましい。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１冷媒流路は、銅又はステンレスで形成されていることが好ましい。
【００２７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１冷媒流路は、銅又はステンレスで形成された管であり、前記第１冷媒流路のうち前記壁の外部に露出した部分は、電解研磨されていることが好ましい。
【００２８】
本発明のリニアモータは、固定子と可動子を備え、前記固定子が前記複数のコイルユニット、前記ヨーク及び前記第１冷媒流路を含んで構成されている形式に適用することができる。
【００２９】
また、本発明のリニアモータは、固定子と可動子を備え、前記可動子が前記複数のコイルユニット、前記ヨーク及び前記第１冷媒流路を含んで構成されている形式に適用することもできる。
【００３０】
本発明の第３の側面は、上記のリニアモータを適用したステージ装置に係り、該ステージ装置は、上記のリニアモータと、前記リニアモータによって駆動されるステージとを備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明の第４の側面は、上記のステージ装置を適用した露光装置に係り、該露光装置は、原版ステージ及び基板ステージの少なくとも一方として前記ステージ装置を備えることを特徴とする。この露光装置は、例えば、走査型露光装置であってもよいし、ステップ・アンド・スキャン型露光装置であってもよいし、他の形式の露光装置であってもよい。
【００３２】
本発明の第５の側面は、上記の露光装置を適用したデバイス製造方法に係り、上記の露光装置により基板をパターンで露光する工程と、露光された基板を現像する工程とを含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明の第６の側面も、デバイス製造方法に係り、上記の露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程とを含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記デバイス製造方法は、前記複数の半導体製造装置をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記工場外の外部ネットワークとを接続する工程と、前記ローカルエリアネットワーク及び前記外部ネットワークを利用して、前記外部ネットワーク上のデータベースから前記露光装置に関する情報を取得する工程と、取得した情報に基づいて前記露光装置を制御する工程とを更に含むことが好ましい。
【００３５】
本発明の第７の側面は、半導体製造工場に係り、該工場は、上記の露光装置を含む複数の半導体製造装置と、前記複数の半導体製造装置を接続するローカルエリアネットワークと、前記ローカルエリアネットワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとを接続するゲートウェイとを備えることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第８の側面は、露光装置の保守方法に係り、上記の露光装置が設置された工場外の外部ネットワーク上に、該露光装置の保守に関する情報を蓄積するデータベースを準備する工程と、前記工場内のローカルエリアネットワークに前記露光装置を接続する工程と、前記外部ネットワーク及び前記ローカルエリアネットワークを利用して、前記データベースに蓄積された情報に基づいて前記露光装置を保守する工程とを含むことを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明のリニアモータは、例えば、半導体デバイスや液晶表示デバイス等のデバイスの製造等に使用される露光装置、精密加工装置、精密測定装置におけるアクチュエータとして好適である。露光装置について言えば、本発明のリニアモータは、走査型露光装置、ステップ・アンド・リピート型露光装置、ステップ・アンド・リピート型のスキャン露光装置のいずれにも適用することができる。
【００３８】
また、本発明のリニアモータにおけるコイルユニットの分割構造は、例えば、可動磁石型及び可動コイル型のいずれにも適している。すなわち、本発明のリニアモータは、固定子の各コイルユニットを複数の部分コイルに分割して、分割された部分コイルの間に冷媒流路（例えば、冷却配管）を配置する構成にも適しているし、可動子の各コイルユニットを複数の部分コイルに分割して、分割された部分コイルの間に冷媒流路（例えば、冷却配管）を配置する構成にも適している。
【００３９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００４０】
図１は、本発明の好適な実施の形態としての可動磁石型リニアモータの構造を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示すリニアモータの固定子１５０側の概観を示す斜視図である。図１に示す可動子１００は、界磁永久磁石１０２と、可動子ヨーク１０１とを有する。永久磁石１０２は、高い剛性を有する材質で構成されており、可動子１００の移動方向（すなわち、ｙ方向）に並べられている。可動子ヨーク１０１の材質は、例えば鉄やケイ素鋼などである。可動子ヨーク１０１は、永久磁石１０２が発生する磁束を通す機能の他、永久磁石１０２を支持する機能を有する。
【００４１】
このリニアモータを例えばステージ装置に組み込む場合は、可動部の質量を小さくし、剛性を向上させるために、可動子ヨーク１０１の背面をセラミック部材で支持することが好ましい。可動子ヨーク１０１自体の厚みは、磁路を形成するために最低限必要な厚みを確保すればよい。
【００４２】
固定子１５０は、可動子１００の移動方向に沿ってコイルユニット１６０のコアとなる複数の突部を備えた固定子ヨーク１５１を有する。固定子ヨーク１５１の該突部は櫛歯形状を有する積層鉄心で構成されている。３相駆動するために、固定子ヨーク１５１の鉄心歯１５１Ｔとなる突状部材(以降は「鉄心歯」と記載する)に対して１つおきに上下一対の部分コイル１６１、１６２で構成されるコイルユニット１６０が保持され、または取り付けられ、または固定され、または巻かれている(以降は「巻かれている」と記載する)。隣り合う鉄心歯１５１の間のスロットは、その長手方向が図１において紙面に垂直（ｘ方向）に伸びている。各コイルユニット１６０は、コイル引出し線１８３を通して随時給電され磁界を作る。コイル１６０によって作られる磁界と永久磁石１０２によって作られ磁界との相互作用によって可動子１００を駆動するための駆動力が発生する。
【００４３】
コイルユニット１６０は、上部側の部分コイル（以下、上部コイルともいう）１６１と下部側の部分コイル（以下、下部コイルともいう）１６２とに分割されている。上部コイル１６１と下部コイル１６２は、２連コイルになっていて、連続して巻き線が施されている。すなわち、下部コイル１６２の巻き終わり部分の導線が上部コイル１６１の巻き始め部分の導線に繋がっている。両部分コイル１６１、１６２の巻き方向は同じである。上部コイル１６１と下部コイル１６２との間には、第１冷却配管（冷媒流路）１５３が配置されている。第１冷却配管１５３の材質は、外部から内部への熱伝達の効率を高めるために、熱伝導率の良いものが良い材料、例えば銅又はステンレスが好ましい。冷媒１５４は、比熱が大きく、粘度が小さく、不活性の物質が好ましく、例えば、通常の冷凍機に用いられている冷媒や、脱気された純水などを採用することができる。
【００４４】
図１４及び図１５に示す従来例では、冷却配管がコイルの片側にのみ配置されているため、冷却配管の反対側の部分（特に真空環境下において）やコイル内部（特に大気環境下において）の温度が上昇してしまう。
【００４５】
これに対して、本発明の好適な実施の形態では、コイルユニット１６０を二つに分割しそれらの間に第１冷却配管１５３を配置することによって、従来のリニアモータを大気環境下において使用した場合に温度が上昇し易い部分であるコイル内部や、従来のリニアモータを真空環境下において使用した場合に温度が上昇し易い部分（例えば、下部に冷却配管を配置した場合にはコイルの上部）を効果的に冷却することができる。
【００４６】
すなわち、コイルユニットを複数の部分コイルに分割し、分割された部分コイルの間に冷却配管を配置することにより、コイルユニット全体を効果的に冷却することができる。
【００４７】
また、従来は、冷却配管１４０１の片側面（図１４では、冷却配管１４０１の下面）が固定子ヨーク１３２１を構成する積層鋼板（積層鉄心）側であり、冷却配管の片側面ではコイルを直接冷却することができない。すなわち、従来は、冷却配管１４０１の片側面は、コイル１４０１から積層鉄心に伝達された熱を間接的吸収するだけであるので、冷却効率が悪かった。
【００４８】
一方、本発明の好適な実施の形態によれば、冷却配管１５３の上下が部分コイル１６１、１６２に対面しているので、冷却配管１５３はその上下において部分コイル１６１、１６２から直接吸熱することができ、部分コイル１６１、１６２から効率的に吸熱することができる。
【００４９】
冷却配管１５３は、熱伝導率の観点では導体で構成されることが好ましいが、導体を使用した場合、隣り合う鉄心歯１３２の隙間であるスロットに漏れ磁束があると、渦電流が生じる。しかし、この実施の形態の配置は、スロットの中央部に冷却配管１５３を配置しているので、このような渦電流の影響は実用上問題にならない程度にまで軽減される。すなわち、この実施の形態のリニアモータは、冷却効率の向上と漏電流の影響の低減とを両立させた構成となっている。
【００５０】
ここで、図１に示す例では、コイルユニット１６０が２段に分割されているが、例えば、３連コイルとそれらの間に配置された２本の冷却配管を用いて３段に分割しても良い。なお、分割数をそれ以上にすることも勿論可能であるが、その場合、冷却配管が占める長さ分だけ鉄心歯は長くなる。したがって、固定子の剛性が低下し、また、リニアモータ全体の高さも高くなる。分割数は、リニアモータが適用されるステージ装置全体において要求される仕様に応じて決定されるべきであろう。
【００５１】
コイルユニット１６０が発生する熱を効率良く冷却配管１５３に伝熱させるために、コイルユニット１６０を構成する部分コイル１６１、１６２と冷却配管１５３との隙間に樹脂１０３を充填することが好ましい。樹脂１０３は、各コイル１６１、１６２を構成するワイヤーとワイヤーの間も含めて完全に隙間なく充填することが好ましい。完全な充填を実現するためには、例えば、樹脂１０３を硬化させる前に十分に脱泡させることが好ましい。もし十分に脱泡をしないで樹脂１０３中に空気を残すと、その部分が熱的には断熱材として作用するので、伝熱効率が落ち、これにより冷却効率が落ちる。また、樹脂１０３は、隙間なく充填するためには、硬化前は低粘度であることが好ましい。このような樹脂としては、例えば、エポキシ系やアクリル系の接着剤が好適である。樹脂として接着剤を使うことによって、隙間の充填とともにコイル１６０や冷却配管１５３を固定することができる。
【００５２】
樹脂１０３の充填は、コイル１６１、１６２及び冷却配管１５３を固定子ヨーク（積層鉄心）１５１に組み込んだ後に行ってもよいが、コイル１６１、１６２の内部の隙間への樹脂の充填は、コイル単体の状態で真空含浸により行ってもよい。
【００５３】
樹脂１０３を充填する時には、樹脂を硬化させるための容器（例えば金型）が必要である。通常は、樹脂の硬化後にこの容器は取り除かれる。しかし、真空環境下やＨｅなのどの減圧雰囲気で使用する場合では、樹脂１０３からの脱ガスが問題となる。そこで、樹脂１０３と外部環境との間に隔壁１５２を設けることが好ましい。この隔壁１５２は、樹脂１０３を硬化させる際に使用すべき容器としても機能する。図１に示す例では、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１の上部に、このような隔壁の一部としての非磁性隔壁１５２が配置されている。図２に示すように、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１の側部には、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１、コイル１６０、冷却配管１５３を完全に包むように隔壁１８０が配置されている。冷却配管１５３が部分的に隔壁１８０の外部に露出する場合には、その部分を電解研磨することが好ましい。
【００５４】
側部の隔壁１８０の材質は、真空環境下やＨｅなのどの減圧雰囲気において脱ガスの小さい材料、例えば、セラミック、銅、ステンレス、アルミニウム等が好適である。だたし、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１の面、すなわち界磁永久磁石１０２と対面する面に設けられる隔壁１５２については、隔壁の材料として磁性体を採用すると渦電流を発生し性能を低下させるので、非磁性材料、例えばセラミックで構成すべきである。
【００５５】
非磁性隔壁１５２は、リニアモータの効率を考えると、図１５に示す従来例のような厚いものとすることは好ましくなく、１ｍｍ以下の厚さであることが好ましい。ここで、セラミックの１ｍｍ厚薄板は高価なので、セラミック薄板の代わりに、脱ガスの比較的小さいテフロン（登録商標）やＰＥＥＫなどの樹脂板を用いてもよい。
【００５６】
コイルユニット１６０は鉄心歯１５１Ｔに巻き付けられているので、コイルユニット１６０が発生する熱の全てが第１冷却配管１５３に伝達するわけではなく、一部の熱は固定子ヨーク（積層鉄心）１５１に伝達される。これにより固定子ヨーク（積層鉄心）１５１の温度が上昇してしまう。そこで、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１の冷却も行うことが好ましい。固定子ヨーク１５１の冷却は、例えば、固定子ヨーク１５１を固定するための固定子取付台１７０を冷却することによって行うことができる。この実施の形態では、固定子取付台１７０を冷却しこれにより固定子ヨーク１５１を冷却するために、固定子取付台１７０中に第２冷却配管１７１が配置されている。
【００５７】
ここで、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１を直接冷却することもできるが、上記のように固定子取付台１７０を介して固定子ヨーク１５１を冷却することが好ましい。これは、積層鉄心内に穴を開け、その穴に冷媒を流すと、積層した鋼板の間を通って外部に冷媒が漏れるからである。このような漏れを防止するために、積層鉄心内に冷却配管を通す方法もあるが、このような方法では、積層鉄心内に冷却配管を通した後に紙面の上下でその配管を冷媒供給配管と接続する作業が必要になる。このような作業は効率が悪く、信頼性も低い。
【００５８】
固定子ヨーク（積層鉄心）１５１と固定子取付台１７０との間は、マクロ的にみると接触しているように見えるが、ミクロ的にみると隙間が生じうる。この隙間は熱抵抗となる。先に述べたように、真空環境下やＨｅなのどの減圧雰囲気では、このような隙間部分には空気がないので断熱状態となってしまう。そこで、コイル１６０が発生する熱を第１冷却配管１５３に効率良く伝熱するために樹脂１０３を使ったのと同様に、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１と固定子取付台１７０との間に樹脂層１７３を設けることが好ましい。
【００５９】
この樹脂層１７３は、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１の下面全面に設けてもよいが、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１と可動子１００の界磁永久磁石１０２とのギャップを管理するために、図１に示すように、固定子取付台１７０の上部に、樹脂層１７３を配置するための溝１７０Ａと接触部１７０Ｂとを設け、接触部１７０Ｂにより固定子ヨーク（積層鋼板）１５１と固定子取付台１７０との接触面の高さを管理する構成がより好ましい。樹脂層１７３や第２冷却配管１７１中に流す冷媒１７２の構成物質としては、例えば、第１冷却配管１５３についての樹脂１０３や冷媒１５４と同様の物質を採用することができる。
【００６０】
第２冷却配管１７１の構成例を図５を参照して説明する。固定子取付台１７０に第２冷却配管１７１を設けるために、この実施の形態では、固定子取付台１７０を上部固定子取付台１７０ａと下部固定子取付台１７０ｂとに分割する。図５では、上部固定子取付台１７０ａは、ｙ軸を中心として１８０度回転させて示されている。すなわち、ｙ軸を中心として上部固定子取付台１７０ａをさらに１８０度回転させて下部固定子取付台１７０ｂに重ねることにより、固定子取付台１７０が構成される。
【００６１】
上部固定子取付台１７０ａには第２冷却配管１７１（第２冷却配管溝１７１ａ）を設け、下部固定子取付台１７０ｂには冷媒が外部に漏れることを防止するためのシール部材（例えばＯリング）を配置する。
【００６２】
シール部材（Ｏリング）は、図５（ｂ）には図示されていないが、実際にはシール溝１７１ｄに取り付られる。シール溝１７１ｄは、第２配管１７１を構成する第２冷却配管溝１７１ｃの経路を囲むように配置されている。シール溝１７１ｄは、上部固定子取付台１７０ａ側に設けてもよいが、この場合は、第２冷却配管入口１７１ａ及び第２配管出口１７１ｂの経路とシール溝の経路とが干渉しないようにする必要があるので、上部固定子取付台１７０ａの厚みを厚くする必要がある。したがって、シール溝１７１は、下部固定子取付台１７１ｄ側に設けた方がよい。
【００６３】
図５に示す構成例では、第２冷却配管溝１７１ｃは、蛇行して配置されているが、このような構成に代えて、例えば、直線状の複数の配管（溝）を並べてもよいし、詳細な構成例を後述する第１冷却配管１５３と同様の構成としてもよいし、他の適切な構成を採用することもできる。
【００６４】
次に、図２を参照しながらリニアモータの固定子側の外部構成の一例を説明する。先述のように、リニアモータの固定子１５０は、樹脂１０３を硬化させる際の容器としての機能と脱ガスを防ぐ機能とを兼ね備えた隔壁１５２、１８０によって包まれている。固定子１５０の側部を構成する４枚の隔壁１８０及び上部を構成する１枚の隔壁１５２は、内部から樹脂１０３が露出しないように内部を密閉している。可動子１００の永久磁石１０２と対向する面の隔壁１５２は、前述のように、典型的には非磁性材料で構成される。ここで、可動子１００の永久磁石１０２から少なくとも１０ｍｍ（ｘｙ面方向における距離）以内の部分は、隔壁１５２を非磁性材料で構成すべきである。したがって、非磁性隔壁１５２のｘ方向の幅と可動子１００の永久磁石１０２のｘ方向の幅とがほぼ等しい場合は、固定子１５０の側部を構成する隔壁８０についても非磁性材料で構成すべきである。
【００６５】
図２において、固定子１５０の両端から、第１冷却配管１５３と第２冷却配管１７１のポート（入口、出口）が見える。各冷却配管において、２つのポートのうち一方が冷媒を供給するための入口（インレット）であり、他方が冷媒を排出するための出口（アウトレット）である。
【００６６】
固定子１００のｙｚ面からは、コイル１６０の引出し線が出ている。この引出し線は、不図示のモータドライバに接続される。この実施の形態を３相式のリニアモータに適用した場合は、一つのコイル１６０は、不図示のモータドライバのＵ、Ｖ、Ｗの３相の駆動線のうち該当する駆動線に接続される。そして、次（隣り）のコイル１６０が次の別の相の駆動線に接続される。このようにして、可動子１００の移動方向（すなわち、ｙ方向）に配列された複数のコイル１６０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相の駆動線のうち該当する駆動線に接続される。
【００６７】
図３には、図２に示す固定子１５０から隔壁の一部と充填樹脂１０３を取り除いた状態が示されている。コイル１６０を構成する上部コイル１６１と下部コイル１６２は、図１にも示されているように、第１冷却配管１５３を上下から挟むように配置されている。１つおきにコイルユニット１６０（１６１、１６２）が巻き付けられているＩ状の鉄心歯１５１Ｔは、可動子１００の移動方向（すなわち、ｙ方向）に複数配列されている。この実施の形態では、鉄心歯１５１Ｔに対して１つおきにコイルユニット１６０が巻かれているが、これに代えて、全ての鉄心歯にコイルユニットを巻く構成を採用することもできる。しかしながら、同一推力を発生するための電流を低減し、更にこれにより発熱を低減するためには、各スロット内に配置するコイルの巻き数を多くする必要がある。ここで、同一スロット内において可動子１００の移動方向に２つのコイルを配置すると、組立ての際にコイルユニットとコイルユニットの間には隙間が必要であるので、1相当たりの巻き数が減ってしまう。したがって、図３に示すような配置の方が熱的に優れている。
【００６８】
なお、可動子１００の永久磁石１０２の極とコイルユニット１６０の相との関係は、この実施の形態に限定されず、極と相との比率が異なる実施形式においても同様の冷却方式を採用することができる。また、鉄心歯の形状は、Ｉ型に限定されず、例えばＴ型であっても良い。
【００６９】
固定子取付台１７０（１７０ａ、１７０ｂ）、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１、可動子１００の永久磁石１０２の間におけるｘｙ平面方向の位置関係を所定の精度内に収めるために、この実施の形態では、固定子取付台１７０と固定子ヨーク（積層鉄心）１５１との位置を決める位置決めブロック１５１Ｐが設けられている。通常は位置決めには平行ピンを用いるが、この実施の形態の位置決めブロック１５１Ｐは、隔壁を固定する取付部を兼ねており、そのためにブロック形状を有する。
【００７０】
次に、図４を参照しながら説明を続ける。図４は、図３に示すリニアモータの固定子から隔壁１８０と上部コイル１６１を取り除いた図である。なお、図４には、第１冷却配管１５３を引出した想像図も示されている。
【００７１】
第１冷却配管１５３は、各スロットを通る直線状の配管（直線部分）をＵ字状の配管（Ｕ字部分）で連結した構造、すなわち、全体として蛇行した構造を有する。この実施の形態では、矢印Ａで示される場所、すなわち、Ｕ字配管と次のＵ字配管との間の場所（Ｕ字配管がない場所）からコイル１６０（１６１、１６２）の引出し線１８３が配置されている。すなわち、この実施の形態の固定子は、コイル配線（コイルの引出し線１８３）と冷却配管１５３とが干渉しない構成を有する。また、上部コイル１６１と下部コイル１６２とを繋ぐ導線もこの部分を通る。このような構成によれば、コイル配線が冷却配管１５３を跨ぐことがないので、コイル配線と冷却配管１５３との間で短絡が起こる可能性がなくなる。一方、従来は、冷却配管を組み付けた後に絶縁シートを貼付けることによりコイル配線と冷却配管とを絶縁していたので、作業性が悪かった。この実施の形態によれば、短絡防止のための絶縁シートの取付け作業が不要となり、単純な構成と作業コストの低減を実現することができる。
【００７２】
次に上記の実施の形態の変形例として、冷却配管の他の構成例について説明する。図６に示す構成例では、冷媒を供給する冷却配管入口１５３ａと冷媒を回収する冷却配管出口１５３ｂとを、可動子の移動方向における２つの端部のうち同じ端部に配置している。入口と出口を同一の端部に設けることにより、実装配管構成を単純にすることができる。すなわち、図６に示す配管構成を採用したリニアモータを図１１に示すようなステージ装置に適用した場合、各リニアモータから出る冷却配管を２つの隅に集中させることができる。更に、最終的にチャンバから外に配管を出すまでの配管も２ヶ所に集中させることができ、単純な構成によって信頼性も向上する効果がある。
【００７３】
上記のような利点を有する反面、図６に示す配管構成は、１つの連続する配管（直列に接続された配管）で冷却配管を構成しているために配管抵抗が大きい。そこで、図７や図８に示すように冷却配管を２分割や４分割するなど、冷却配管を複数ブロックに分割してもよい。すなわち、図７や図８に示す例では、直列接続された配管のブロックを並列に接続している。このように冷却配管を分割することによって、１ブロックの配管におけるＵ字状配管の数が減るので、配管抵抗を小さくすることができる。また、Ｕ字状配管と固定子ヨーク（積層鉄心）の鉄心歯のピッチ（スロットのピッチ）は一致していなければならない。連続した配管（直列接続された配管）におけるＵ字状配管の数の増加に伴って累積誤差が増加し配管がスロットに入らなくなることを防止するために、図６に示す配管構成では、Ｕ字状配管を高精度に作成するか配管径を小さくする必要がある。一方、冷却配管を分割することにより、１つのブロックにおける累積誤差を小さくすることができるので、Ｕ字状配管に要求される加工精度を低くすること、又は、配管径を大きくすることができ、より効率の良い冷却が可能である。
【００７４】
更に他の構成例として、図９に示すように完全な並列配管もある。図９に示す配管構成では、冷却配管１５３は、固定子ヨーク（積層鉄心）１５１の鉄心歯１５１Ｔ間（すなわち、スロット）を通るサブ冷却配管１５３ｓと、固定子ヨーク１５１の両側に配置され２つのメイン冷却配管１５３ｍとで構成されている。一方のメイン冷却配管１５３ｍには、冷媒の供給用の入口１５３ｉが設けられており、他方のメイン冷却配管１５３ｍには、冷媒の回収用の出口１５３ｏが設けられている。冷却配管１５３は、メイン冷却配管１５３ｍとサブ冷却配管１５３ｓによって梯子状に形成されている。ここで、サブ冷却配管１５３ｓの１本の内部断面積がメイン冷却配管１５３ｍの内部断面積よりも小さい構成になっている。サブ冷却配管１５３ｓの内部断面積の総和がメイン冷却配管１５３ｍの内部断面積に近い方ほど冷却効率が良い。
【００７５】
メイン冷却配管１５３の入口１５３ｉと出口１５３ｏは、図６に関連して説明したように同一方向であるの方が実装上好ましい。その場合は、図１０に示すような構成とすればよい。すなわち、メイン冷却配管１５３ｍの出口１５３ｏを図９の構成例における配置位置と反対側の位置に配置すればよい。このように出口１５３ｏ（又は入口１５３ｉ）の位置を図９の構成例に対して逆にしても冷却効率に差は殆どない。固定子１５０の全体において均一な冷却効果を得るためには、複数のサブ冷却配管１５３ｓの配管径を同一にすることが好ましい。半導体製造装置のステージ装置に適用されるリニアモータは小型化が要求されており、したがって、スロット幅を縮小する必要がある。その細いスロット幅に通す配管に差をつけるということは、細い配管をさらに細くすることであり、全体的な冷却効率の低下をもたらす。仮に駆動パターンに応じて集中的に使用が予定される部分があるとしても、全てのサブ冷却配管の径を同一にすることが好ましい。
【００７６】
サブ冷却配管１５３ｓとメイン冷却配管１５３ｍとは、例えば溶接で接続される。配管は、断面が円形のパイプであってもよいし、矩形のパイプであってもよいし、他の形状を有するパイプであってもよい。
【００７７】
次に、本発明のリニアモータを露光装置用のデバイス製造装置のステージ装置に適用した例を説明する。図１２は、本発明のリニアモータを適用した装置の一例としての露光装置の概略構成を示す図である。図１２に示す露光装置では、マスク（原版）１２０１に形成されたパターンを投影光学系１２０４を介してウエハ１２０５上に転写する。この露光装置は、反射型マスク１２０１と、反射光学系によって構成された投影光学系１２０４と、マスク１２０１を保持するマスクステージ１２０２と、ウエハ（基板）１２０５を保持するウエハステージ１２０６とを具備し、５〜１５ｎｍ（軟Ｘ線領域）に発振スペクトルを有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光用照明光として使用するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置である。
【００７８】
この露光装置には、上記のようにウエハを移動させるウエハステージ１２０６とマスクを移動させるマスクステージ１２０２が備えられており、これらのステージの少なくとも一方に本発明のリニアモータを適用することができる。この露光装置に適用されるリニアモータは、高い真空度を維持できるように、ハイドロカーボン等の脱ガスの発生ない構成を有し、EUV露光によって発生しうるミラー面のくもりを最小限に抑えることができる。また、このリニアモータは、上記のような分割された部分コイルの間に冷却配管を配置した構成により温度上昇を最小限に抑えることができるので、高い位置決め精度維持しながら大推力を発生させることができる。これらによって高い生産性が得られる。
【００７９】
具体的な例として、図１２に示すウエハステージ１２０６に本発明のリニアモータを適用した例を説明する。Ｘリニアモータ１１０１Ｘ及びＹリニアモータ１１０１Ｙの固定子は、実際には図２に示すように隔壁１８０によって密閉されているが、図１１では、理解を深めるためにコイルや固定子ヨーク（積層鉄心）が見える状態にしてある。また、図１２に示す例では、各リニアモータは、上下に対向配置された一対の固定子の間に可動子が配置されている。作図上の便宜のために図１１では第１冷却配管は省略されているが、実際には図１や図３に示すように、リニアモータの各コイルユニットは上下に分割され、その間に第１冷却配管が配置されている。
【００８０】
図１１において、微動ステージ１１０７は、例えばＳｉＣのコンポジット材やアルナセラミックス等からなる中空天板を具備している。中空天板の上面には、不図示の感光基板であるウエハを搭載するためにウェハチャックが設けられており、不図示のバキュームエアーやメカニカルクランプによって天板に固定されている。ウエハも、バキュームエアーや静電気力によってチャック上にクランプされている。さらに、ウエハの相対位置を計測するために、不図示のミラーや干渉計が備えられている。このミラーは、ウエハの位置を６自由度で計測するために複数存在する。
【００８１】
天板の下面には、６自由度でウエハを所定の位置に移動させるために電磁力を使ったアクチュエータと天板を下方から支持する機構を具備している。電磁力を使ったアクチュエータは６自由度を制御するためのローレンツ力アクチエータである微動リニアモータである。
【００８２】
前記アクチュエータは、精密にウエハを駆動することができるが、短ストロークである。そこで、微動ステージ１１０７は、長ストローク移動が可能なＸＹスライダ１１０３上に搭載されており、これによりウエハの全面を露光できるようにウエハを移動させることができる。この長ストロークに移動させるためのアクチュエータとして本発明の冷却方式が適用されたリニアモータ１１０１Ｘ、１１０１Ｙが搭載されている。
【００８３】
ＸＹスライダ１１０３は、十字状に交差するＸスライダ１１０４とＹスライダ１１０３とによってＸＹ方向に駆動される。
【００８４】
Ｘスライダ１１０４の両足部分には、Ｘスライダ１１０４の自重を支持するための静圧軸受（底）が設けられており、この静圧軸受にエアーや窒素やヘリウム等の気体を給気することによりＸスライダ１１０４をステージ定盤１１０５上に浮上させることができる。この静圧軸受は、真空中で使用できるように、エアーや窒素やヘリウム等の気体が漏れないように回収機能を有した真空対応静圧軸受である。Ｙスライダの両足部分も同様になっている。これによって、Ｘスライダ１１０４及びＹスライダ１１０２がステージ定盤１１０５の上面上で移動することができる。Ｘスライダ１１０４の駆動力は、Ｘスライダ１１０４の両側に配置された２つのＸリニアモータ１１０１Ｘによって発生される。Ｘリニアモータ１１０１Ｘの可動磁石は、可動側すなわちＸスライダ１１０４に固定されている。Ｘリニアモータ１１０１Ｘの可動磁石を挟むように各Ｘリニアモータ１１０１Ｘは上下一対の固定子を有する。固定子には、前述のように部分コイルに分割されたコイルユニットや積層鉄心が具備されている。この固定子は、ステージ定盤１１０５に固定されている。ただし、固定子をステージ定盤１１０５に固定しないで、固定子の足底を真空対応静圧軸受で受けても良い。このようにすると、微動ステージ１１０７とＸＹスライダ１１０３とＸスライダ１１０４の合計質量とリニアモータ１１０１の固定子部分の質量との比に従ってリニアモータの固定子が移動する。すなわち、微動ステージ１１０７とＸＹスライダ１１０３とＸスライダ１１ー４を移動させたときの反力をリニアモータ１１０１Ｘの固定子で吸収することができる。Ｙスライダも同様の構成となっている。
【００８５】
ＸＹスライダ１１０３のブリッジ部分に対して、水平方向の駆動力を伝達するために、ＸＹステージ１１０３は、Ｘスライダ１１０４及びＹスライダ１１０２に対して静圧軸受を介して、スライド可能に連結されている。Ｘ、Ｙリニアモータ１１０１Ｘ、１１０１Ｙが発生する推力は、この静圧軸受を介して、ＸＹスライダ１１０３に伝達され、これにより微動ステージ１１０７、更にはその上のウエハが目標位置に駆動される。
【００８６】
このような粗・微動構成のステージに適用することによって、微動ステージ１１０７による精度の高い微動制御が可能になる他、熱対策や真空等の環境対策が施された粗動リニアモータ１１０１Ｘ、１１０１Ｙによって大推力を得ることができ、高い生産性を得ることが可能となった。
【００８７】
上記の実施の形態は、本発明を３相駆動の可動磁石型のリニアモータ適用した例であるが、本発明はこのような構成に限定されず、２相駆動や可動コイル型のリニアモータにも適用することができる。すなわち、本発明の冷却方式は、コイルユニットを収容するスロットを有するあらゆるリニアモータに適用することができる。
【００８８】
また、本発明は、真空環境下やＨｅなのどの減圧雰囲気の他、通常の大気中での使用にも適用することができる。
【００８９】
次に、上記の露光装置を用いたデバイス（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）の生産システムの例を説明する。これはデバイス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うものである。
【００９０】
図１７は、全体システムをある側面から捕らえて表現したものである。図中、1010は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（露光装置を含む）、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、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1080、複数の操作端末コンピュータ1100、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）1090を備える。ホスト管理システム1080は、ＬＡＮ1090を事業所の外部ネットワークであるインターネット1050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。
【００９１】
一方、1020〜1040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1020〜1040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、後工程用の工場等）であっても良い。各工場1020〜1040内には、夫々、複数の製造装置1060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）1110と、各製造装置1060の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム1070とが設けられている。各工場1020〜1040に設けられたホスト管理システム1070は、各工場内のＬＡＮ1110を工場の外部ネットワークであるインターネット1050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ＬＡＮ1110からインターネット1050を介してベンダー1010側のホスト管理システム1080にアクセスが可能となる。ここで、典型的には、ホスト管理システム1080のセキュリティ機能によって、限られたユーザーだけがホスト管理システム1080に対するアクセスが許可される。
【００９２】
このシステムでは、インターネット1050を介して、各製造装置1060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し、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工場側に送信することができる。各工場1020〜1040とベンダー1010との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ1110でのデータ通信には、典型的には、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、第三者がアクセスすることができない、セキュリティの高い専用線ネットワーク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。
【００９３】
さて、図１８は本実施形態の全体システムを図１７とは別の側面から捕らえて表現した概念図である。先の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。これに対し本例は、複数のベンダーの複数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、2010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う製造装置、ここでは例として露光装置2020、レジスト処理装置2030、成膜処理装置2040が導入されている。なお図１４では製造工場2010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ＬＡＮ2060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2050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2100、レジスト処理装置メーカー2200、成膜装置メーカー2300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なうためのホスト管理システム2110,2210,2310を備え、これらは上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2050と、各装置のベンダーの管理システム2110,2210, 2310とは、外部ネットワーク2000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2000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。
【００９４】
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、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１９に一例を示す様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（4010）、シリアルナンバー（4020）、トラブルの件名（4030）、発生日（4040）、緊急度（4050）、症状（4060）、対処法（4070）、経過（4080）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（4100〜4120）を実現し、オペレー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）を引出したりすることができる。
【００９５】
次に上記の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。図２０は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ1（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。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（組み立て）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）等の組立て工程を含む。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。例えば、前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行われてもよく、この場合、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てもよい。
【００９６】
図２１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回路パターンをウエハに転写する。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共に、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。
【００９７】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、リニアモータの冷却効率を高めることができる。これにより、例えば、リニアモータのコイルにより大きな電流を流すこと、すなわち、リニアモータの出力を向上させることができる。
【００９８】
また、このようなリニアモータを搭載した露光装置は、ステージを高速に駆動することができ、デバイスの生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態としての可動磁石型リニアモータの構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すリニアモータの固定子側の概観を示す斜視図である。
【図３】図２に示す固定子から隔壁の一部と充填樹脂を取り除いた状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示すリニアモータの固定子から隔壁と上部コイルを取り除いた図である。
【図５】固定子取付台に設けられた第２冷却配管の構成を示す図である。
【図６】分割コイルの間に配置される第１冷却配管を第２の構成例を示す図である。
【図７】分割コイルの間に配置される第１冷却配管を第３の構成例を示す図である。
【図８】分割コイルの間に配置される第１冷却配管を第４の構成例を示す図である。
【図９】分割コイルの間に配置される第１冷却配管を第５の構成例を示す図である。
【図１０】分割コイルの間に配置される第１冷却配管を第６の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の好適な実施の形態のリニアモータを適用したウエハステージの概略構成を示す図である。
【図１２】ＥＵＶ走査型投影露光装置の概念図である。
【図１３】従来のリニアモータの構成を示す図である。
【図１４】従来のリニアモータの構成を示す図である。
【図１５】従来のリニアモータの構成を示す図である。
【図１６】従来のリニアモータの構成を示す図である。
【図１７】半導体デバイス等のデバイスの生産システムの例をある側面から見た概念図である。
【図１８】半導体デバイス等のデバイスの生産システムの例を別の側面から見た概念図である。
【図１９】ディスプレイ上のユーザーインターフェースを示す図である。
【図２０】半導体デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図２１】ウエハプロセスの詳細を説明する図である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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