JP2000253623A - 電磁アクチュエータの冷却方法および電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のリニアモータでは、冷媒が一方向に流
れる過程で発熱部から熱を奪うので、発熱部には冷媒と
の熱交換によって下流に向かうほど温度が上昇する温度
勾配が生じ、発熱部が均一に冷却されない等の問題があ
った。 【解決手段】 作動状態において発熱する扁平コイル７
３，７４の両側に、少なくとも異なる二方向に向けてそ
れぞれ冷媒を流す流路を形成する。これにより、一方向
に向けて流れる冷媒には、扁平コイル７３，７４との熱
交換によって一方向に向けて漸次温度が上昇する温度勾
配が生じ、他方向に向けて流れる冷媒には、やはり扁平
コイル７３，７４との熱交換によって他方向に向けて漸
次温度が上昇する温度勾配が生じる。これにより、扁平
コイル７３，７４では一方向に向けて流れる冷媒に生じ
た温度勾配と他方向に向けて流れる冷媒に生じた温度勾
配とに基づき、冷媒との間で熱の授受が行われ、均一な
冷却が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、リニアモ
ータやボイスコイルモータ等、精密位置決めを行う駆動
機構として用いられる電磁アクチュエータの冷却方法お
よび電磁アクチュエータ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基板等を製造する
ためのリソグラフィ工程において、マスクとしてのレチ
クルのパターンを、フォトレジストが塗布されたウェハ
またはガラス基板等の各ショット領域に転写露光する露
光装置が使用されている。

【０００３】従来の露光装置は、レチクルとウェハとを
静止させたままレチクルのパターン全面を露光光で照射
し、そのパターン像をウェハ上のショット領域ごとに転
写するステップ・アンド・リピート方式を採用したいわ
ゆる一括露光型の露光装置が主流であったが、近年で
は、レチクルを露光光の光軸に垂直な方向に走査するの
と同期してウェハもそれに対応した速度で走査すること
により、レチクルのパターン像をウェハ上に逐次転写す
るステップ・アンド・スキャン方式を採用した走査露光
型の露光装置が注目を集めている。

【０００４】走査露光型の露光装置には、レチクルステ
ージ、ウェハステージ等の駆動機構として、リニアモー
タやボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータが採用
されている。電磁アクチュエータは、構造が簡単で部品
数が少なく、また、動作精度が高く移動動作を迅速に行
えるという利点を有しており、各ステージに要求される
スループットや位置決め精度の向上が図れるためであ
る。

【０００５】ところで、電磁アクチュエータに用いられ
るコイルには、通電されるとコイル自身の内部抵抗によ
り発熱し、発生した熱が周辺機器に伝わって熱変形を起
こす可能性がある。また、周囲の空間に空気の揺らぎを
発生させ、光波干渉計の計測精度を低下させる可能性も
ある。そこで、上記のような電磁アクチュエータについ
ては、コイルの発熱を防止するために冷却のための様々
な工夫がなされている。冷却の方式としては、空冷、液
冷のほか、最近ではペルチェ素子等の冷却用素子を用い
る場合がある。

【０００６】電磁アクチュエータのうち、回転型のモー
タの回転を直動変換して駆動対象物を駆動するものやリ
ニアモータを用いて駆動対象物を直線方向に駆動するも
のには、液冷による方式が適している。図８は液冷媒に
よる冷却方式が採用されたリニアモータの例を示す斜視
図である。リニアモータは、固定子１と図示しない可動
子とから構成されている。固定子１は、非磁性体の金属
あるいは樹脂等からなる固定子ベース２と、非磁性体の
材質からなる函型のキャン３とを備えている。キャン３
は、開口部を固定子ベース２に伏せた状態で固定されて
いる。キャン３の内部には、扁平コイル４がキャン３の
Ｙ方向に離間する側壁部３ａ，３ｂと等しい間隔を空け
て平行に配置されている。

【０００７】扁平コイル４は、キャン３のＸ方向に離間
する一方の側壁部３ｄにスペーサ６を介して固定される
とともにＸ方向に離間する他方の側壁部３ｅにスペーサ
７を介して固定されている。また、側壁部３ｄには、キ
ャン３内部の空間Ｓに冷媒を流入させるための流入口８
が設けられ、側壁部３ｅには、空間Ｓから冷媒を流出さ
せるための流出口９が設けられている。空間Ｓには、冷
却機構（図示略）から冷媒が供給されるようになってお
り、冷媒は空間Ｓ内を＋Ｘ方向に流通するようになって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、リニアモー
タの推力性能を向上させるには、コイルの巻き数を増や
して有効線長を長くするか、あるいは磁束密度を高くす
ることが必要であるが、コイルの有効線長を長くするこ
とはコイルの発熱量を増大させることになる。そこで、
上記のように構成されたリニアモータでは、扁平コイル
４の巻き数を増やすと同時にキャン３を大型化して冷却
に十分な冷媒の流量を確保する等して冷却対策が施され
る。ところが、これによって推力性能の向上は図れるも
のの電磁アクチュエータ自体が大型化してしまうといっ
た問題があった。

【０００９】また、従来のリニアモータでは、冷媒が空
間Ｓ内をＸ方向に向けて流れる過程で扁平コイル４から
熱を奪うので、空間Ｓ内における冷媒の温度は＋Ｘ方向
に向かうほど高くなる。これにより、扁平コイル４に
は、空間Ｓを流れる冷媒との熱交換によって＋Ｘ方向に
向かうほど温度が上昇する温度勾配が生じるので、扁平
コイル４が均一に冷却されない等、可動子１の冷却が効
率よく行えないといった問題があった。

【００１０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、電磁アクチュエータ全体を偏りなく均一に冷却
して局部的な発熱を防止するとともに冷却効率を向上さ
せることで、例えば露光装置において、電磁アクチュエ
ータの発熱を原因とする周辺機器の熱変形や光波干渉計
の計測精度の低下を防止して露光処理の高精度化を図る
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、電磁アクチュエータの冷却方法として次のような
構成を採用する。すなわち、作動状態において発熱する
発熱部（７３，７４）に、少なくとも異なる二方向に向
けてそれぞれ冷媒を流すのである。

【００１２】この冷却方法によると、一方向に向けて流
れる冷媒には、発熱部との熱交換によって一方向に向け
て漸次温度が上昇する温度勾配が生じ、他方向に向けて
流れる冷媒には、やはり発熱部との熱交換によって他方
向に向けて漸次温度が上昇する温度勾配が生じる。そし
て、発熱部では、一方向に向けて流れる冷媒に生じた温
度勾配と他方向に向けて流れる冷媒に生じた温度勾配と
に基づき、冷媒との間で熱の授受が行われる。

【００１３】発熱部との熱交換によって冷媒に生じる温
度勾配は、冷媒の下流ほど温度が高い状態となるので、
異なる二方向に向けてそれぞれ冷媒を流すことで、一方
向に向けて流れる冷媒の温度が高いところでは他方向に
向けて流れる冷媒の温度が低くなり、一方向に向けて流
れる冷媒の温度が低いところでは他方向に向けて流れる
冷媒の温度が低くなり、発熱部の各所において冷媒との
熱交換が偏りなく行われて均一な冷却が図られるのであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１ない
し図６に示して説明する。図１は走査露光型の露光装置
の概略的な構成図である。この露光装置は、レーザユニ
ット１０、レーザユニット１０から射出されたレーザ光
を回路パターンが形成されたレチクルＲに向けて照射す
る照明光学系２０、レチクルＲを保持するとともに所定
方向に走査するレチクルステージ３０、照明光学系２０
により照明されたレチクルＲのパターン像を感光基板で
あるウェハＷに縮小投影する投影光学系４０、ウェハＷ
を保持するとともにＸＹ平面内でＸＹ２方向に走査する
ウェハステージ５０、およびこれら各機器を制御する各
制御系等を備えている。

【００１５】レーザユニット１０は、ＡｒＦエキシマレ
ーザ等の発生源と複数の光学部材から構成されており、
レーザ光を伝送する鏡筒（図示略）を通じて照明光学系
２０にレーザ光を照射するようになっている。

【００１６】照明光学系２０は、ミラー２１、フライア
イレンズ、視野絞り（いずれも図示略）を含む複数の光
学部材から構成されている。レーザユニット１０から照
射されたレーザ光はミラー２１で反射された後、レチク
ルステージ３０上に保持されたレチクルＲの照明領域を
照明するようになっている。

【００１７】レチクルステージ３０は、載置されたレチ
クルＲをＸ方向すなわち走査方向に駆動するリニアモー
タからなるレチクルステージ駆動機構（図示略）を備え
ている。また、レチクルステージ３０には、位置検出装
置であるレーザ干渉計３１から発せられるレーザ光を反
射する移動鏡３２が固定されており、レチクルステージ
３０のステージ移動面内の位置が、レーザ干渉計３１に
よって、例えば０．５〜１．０ｎｍ程度の分解能で常時
検出されるようになっている。

【００１８】レーザ干渉計３１に検出されたレチクルス
テージ３０の位置情報は、ステージ制御系９０を介して
主制御系９１に伝えられるようになっている。また、ス
テージ制御系９０では、レチクルステージ３０の位置情
報に基づき、主制御系９１からの指示に応じてレチクル
ステージ駆動機構を作動させてレチクルステージ３０を
走査方向に駆動するようになっている。

【００１９】投影光学系４０は、複数の投影レンズ（図
示略）から構成され、所定の投影倍率を有する縮小光学
系である。照明光学系２０によりレチクルＲの照明領域
が照明されると、投影光学系４０を介してレチクルＲの
パターン像の縮小像がウェハＷ上の被露光領域に形成さ
れるようになっている。

【００２０】ウェハステージ５０は、載置されたウェハ
ＷをＸＹ方向すなわち走査方向にそれぞれ駆動するウェ
ハステージ駆動機構５５を備えている。図２はウェハス
テージ駆動機構５５の構成を示す斜視図である。ウェハ
ステージ駆動機構５５は、上面が基準面とされた定盤５
６と、定盤５６上に固定されたＸガイド５７と、定盤５
６上をＸガイド５７に沿ってＸ方向に移動可能に支持さ
れたＸ方向移動体５８とを備えている。

【００２１】Ｘガイド５７は、定盤５６のＹ方向端面の
近傍にＸ方向に沿って配置されており、＋Ｙ方向の側面
が基準面とされている。Ｘ方向移動体５８は、Ｘガイド
５７に近接して配置された第１のＹガイド搬送体５９
と、この第１のＹガイド搬送体５９からＹ方向に間隔を
開けて平行に配置された第２のＹガイド搬送体６０と、
これら第１、第２のＹガイド搬送体５９，６０間にＹ方
向に向けて架設されたＹガイド６１とを備えている。

【００２２】定盤５６上には、Ｘ方向移動体５８をＸ方
向に駆動する第１、第２のＸリニアモータ６２，６３が
それぞれ設置されている。第１のＸリニアモータ６２
は、Ｘガイド５７のＹ方向の側方にあってＸ方向に延設
された第１のＸ固定子６２Ａと、第１のＸ固定子６２Ａ
に沿ってＸ方向に移動する第１のＸ可動子６２Ｂとを備
えている。第２のＸリニアモータ６３は、第２のＹガイ
ド搬送体６０のＹ方向の側方にあってＸ方向に延設され
た第２のＸ固定子６３Ａと、第２のＸ固定子６３Ｂに沿
ってＸ方向に移動する第２のＸ可動子６３Ｂとを備えて
いる。

【００２３】第１のＸ可動子６２Ｂは連結部材６４を介
してＹガイド６１に固定され、第２のＸ可動子６３Ｂは
連結部材６５を介してＹガイド６１に固定されており、
Ｘ方向移動体５８は第１、第２のＸ可動子６２Ｂ，６３
Ｂの移動によってＸ方向に駆動されるようになってい
る。

【００２４】Ｘ方向移動体５８上には、ウェハステージ
５０をＹ方向に駆動する第１、第２のＹリニアモータ６
６，６７がそれぞれ設置されている。第１のＹリニアモ
ータ６６は、Ｙガイド６１のＸ方向の一側方にあってＹ
方向に延設された第１のＹ固定子６６Ａと、第１のＹ固
定子６６Ａに沿ってＹ方向に移動する第１のＹ可動子６
６Ｂとを備えている。第２のＹリニアモータ６７は、Ｙ
ガイド６１のＸ方向の他側方にあってＹ方向に延設され
た第２のＹ固定子６７Ａと、第２のＹ固定子６７Ａに沿
ってＹ方向に移動する第２のＹ可動子（図示略）とを備
えている。

【００２５】ウェハステージ５０は、Ｙガイド６１を上
下から挟むようにして定盤５６の上面に配置された天板
６８および底板６９と、これら天板６８と底板６９とを
Ｙガイド６１の両側で連結する一対のＹ方向軸受体７
０，７０とを備え、Ｙガイド６１に沿ってＹ方向に移動
可能に支持されている。

【００２６】Ｙ方向軸受体７０，７０には、前記第１の
Ｙ可動子６６Ｂ、第２のＹ可動子がそれぞれ固定されて
おり、ウェハステージ５０は前記第１、第２のＹ可動子
６６Ｂ，６７Ｂの移動によってＹ方向に駆動されるよう
になっている。

【００２７】天板６８には、ウェハＷを真空吸着する保
持機構（図示略）が設けられている。ウェハＷは、実際
にはＺ方向の移動およびＸ、Ｙ、Ｚ軸回りの回転が可能
なＺレベリングステージ（図示略）を介して天板６８上
に載置されている。また、天板６８には、位置検出装置
であるＸ座標計測用レーザ干渉計５１から発せられるレ
ーザ光を反射するＸ座標移動鏡５２、位置検出装置であ
るＹ座標計測用レーザ干渉計５３から発せられるレーザ
光を反射するＹ座標移動鏡５４がそれぞれ固定されてお
り、ウェハステージ５０のステージ移動面内の位置が、
Ｘ座標計測用レーザ干渉計５１ならびにＹ座標計測用レ
ーザ干渉計５３によって、例えば０．５〜１．０ｎｍ程
度の分解能で常時検出されるようになっている。

【００２８】図１に戻り、Ｘ座標計測用レーザ干渉計５
１ならびにＹ座標計測用レーザ干渉計５３に検出された
ウェハステージの位置情報は、ステージ制御系９０を介
して主制御系９１に伝えられるようになっている。ま
た、ステージ制御系９０では、ウェハステージ５０の位
置情報に基づき、主制御系９１からの指示に応じて電流
制御機構９２から第１、第２のＸリニアモータ６２，６
３、ならびに第１、第２のＹリニアモータ６６，６７に
供給される電流の向きと大きさとを調整することにより
ウェハステージ駆動機構５５を作動させてウェハステー
ジ５０をＸＹ方向に駆動するようになっている。

【００２９】ところで、第１、第２のＸリニアモータ６
２，６３、ならびに第１、第２のＹリニアモータ６６，
６７に電流が供給されると、各リニアモータが発熱する
ようになる。そのため、ステージ駆動機構５５には、各
リニアモータを冷却するための冷却機構９３が設けられ
ている。冷却機構９３は、主制御系９１からの指示に応
じて、フロリナート（住友スリーエム（株）製、フッ素
不活性液体）等の冷媒を各リニアモータに近接して流通
させ、発熱する部位との間で熱交換を行わせることによ
ってリニアモータに生じた熱を改修するようになってい
る。

【００３０】次に、ウェハステージ駆動機構５５に搭載
されている各リニアモータの構成について図３ないし図
５に示して説明する。なお、第１、第２のＸリニアモー
タ６２，６３、ならびに第１、第２のＹリニアモータ６
６，６７はいずれもほぼ同様の構成であるので、ここで
は第１のＸリニアモータ（以下、リニアモータ）６２を
例に説明する。

【００３１】上述のように、リニアモータ６２は、第１
のＸ固定子（以下、固定子）６２Ａと第１のＸ可動子
（以下、可動子）６２Ｂとから構成されている。図３は
固定子６２Ａの斜視図、図４は固定子６２ＡをＸ方向か
ら見た側断面図である。固定子６２Ａは、非磁性体の金
属あるいは樹脂等からなる固定子ベース７１と、非磁性
体の材質からなり中空の直方体の一面を開口させた形状
を有するキャン７２とを備えている。キャン７２は、開
口部を固定子ベース７１に伏せた状態で固定されてい
る。キャン７２の内部には、扁平コイル７３，７４が重
ね合わされ、キャン７２のＹ方向に離間する側壁部７２
ａ，７２ｂと等しい間隔を空けて平行に配置されてい
る。

【００３２】扁平コイル７３，７４は、表面を樹脂等で
固められて１枚の板状に形成されており、キャン７２の
Ｘ方向に離間する一方の側壁部７２ｄにスペーサ７５を
介して固定されるとともにＸ方向に離間する他方の側壁
部７２ｅにスペーサ７６を介して固定されている。ま
た、扁平コイル７３，７４の上縁とキャン７２の天井部
７２ｃとの間、および扁平コイル７３，７４の下縁と固
定子ベース７１との間には、キャン７２の内部を扁平コ
イル７３，７４と一体となって側壁部７２ａ側の空間Ｓ
ａと側壁部７２ｂ側の空間Ｓｂとに仕切る隔壁７７，７
８が設けられている。さらに、隔壁７７には扁平コイル
７３，７４の上縁との間を液密に保持する断面コ字型の
保持部７７ａが設けられ、隔壁７８には扁平コイル７
３，７４の下縁との間を液密に保持する断面コ字型の保
持部７８ａが設けられている。

【００３３】また、側壁部７２ｄには、空間Ｓａに冷媒
を流入させるための流入口７９ａが設けられ、側壁部７
２ｅには、空間Ｓａから冷媒を流出させるための流出口
８０ａが設けられている。さらに、側壁部７２ｅには空
間Ｓｂに冷媒を流入させるための流入口７９ｂが設けら
れ、側壁部７２ｄには空間Ｓｂから冷媒を流出させるた
めの流出口８０ｂが設けられている。

【００３４】流入口７９ａ，８０ａには、冷却機構９３
から冷媒の供給を受ける冷媒配管がそれぞれ接続されて
おり、各空間Ｓａ，Ｓｂにはそれぞれ別系統を経て冷媒
が供給される。これにより、空間Ｓａでは冷媒の流れが
＋Ｘ方向に形成され、空間Ｓｂでは冷媒の流れが−Ｘ方
向に形成されるようになっている。

【００３５】図５は可動子６２Ｂの斜視図である。可動
子６２Ｂは、端面の形状がＵ字型でＸ方向に延在する磁
極ベース８１と、磁極ベース８１の空隙を隔てて互いに
対向する内壁の一方に埋め込まれた界磁磁石群８２と、
互いに対向する内壁の他方に埋め込まれた界磁磁石群８
３とから構成されている。ここで、界磁磁石群８２は、
露出磁極面がＮ極の界磁磁石８２Ｎと、露出磁極面がＳ
極の界磁磁石８２Ｓとがストローク方向に交互に配列さ
れて構成されている。また、界磁磁石群８３は、露出磁
極面がＳ極の界磁磁石８３Ｓと、露出磁極面がＮ極の界
磁磁石８３Ｎとがストローク方向に交互に配列されて構
成されている。これにより、界磁磁石８２Ｎと界磁磁石
８３Ｓとが、また、界磁磁石８２Ｓと界磁磁石８３Ｎと
が、空隙を隔てて対向するように配置されている。

【００３６】上記のように構成されたリニアモータ６２
では、固定子６２Ａの各扁平コイル７３，７４に電流が
供給されると、各扁平コイル７３，７４に発生する電磁
力の反力によって可動子６２Ｂが駆動される。このと
き、主制御系９１は各扁平コイル７３ａ，７４Ａからの
発熱を抑えるために冷却機構９０に指示を出し、各空間
Ｓａ，Ｓｂに冷媒を供給する。

【００３７】空間Ｓａ側に存在する扁平コイル７３は、
空間Ｓａを流通する冷媒により冷却されるが、このとき
冷媒は空間Ｓａを＋Ｘ方向に流れる過程で扁平コイル７
３から熱を奪いながら移動するので、空間Ｓａ内におけ
る冷媒の温度は＋Ｘ方向に向かうほど高くなる。この状
態は冷媒が空間Ｓａ内を一定速度で流れる限りにおいて
保たれる。これにより、扁平コイル７３には、空間Ｓａ
を流れる冷媒との熱交換によって＋Ｘ方向に漸次温度が
上昇する温度勾配が生じる。

【００３８】また、空間Ｓｂ側に存在する扁平コイル７
４は、空間Ｓｂを流通する冷媒により冷却されるが、こ
のとき冷媒は空間Ｓｂを−Ｘ方向に流れる過程で扁平コ
イル７４から熱を奪いながら移動するので、空間Ｓｂ内
における冷媒の温度は−Ｘ方向に向かうほど高くなる。
この状態は冷媒が空間Ｓｂ内を一定速度で流れる限りに
おいて保たれる。これにより、扁平コイル７４には、空
間Ｓｂを流れる冷媒との熱交換によって−Ｘ方向に漸次
温度が上昇する温度勾配が生じる。

【００３９】扁平コイル７３に生じる温度勾配と扁平コ
イル７４に生じる温度勾配とをＸ方向の各箇所において
比較すると、一方の温度が高い箇所では他方の温度が低
く、一方の温度が低い箇所では他方の温度が高いという
ように、双方の温度勾配が全く相反することがわかる。

【００４０】ここで、扁平コイル７３，７４は互いに重
ね合わされるとともに表面を樹脂等で固められて１枚の
板状に形成されていることから、扁平コイル７３，７４
間では自在に熱交換が行われる。そのため、扁平コイル
７３の温度が扁平コイル７４に比較して高い箇所では扁
平コイル７３の熱が扁平コイル７４に奪われ、扁平コイ
ル７３の温度が扁平コイル７４に比較して低い箇所では
扁平コイル７４の熱が扁平コイル７３に奪われる。これ
により、扁平コイル７３，７４の温度上昇がＸ方向の各
箇所でほぼ均一となり、局部的に偏った発熱が起こらな
くなる。

【００４１】さらに、空間Ｓａ，Ｓｂ内を流れる冷媒の
温度が、Ｘ方向のいずれの箇所においても従来より低く
なることから、各箇所において扁平コイル７３，７４と
冷媒との温度差が大きくなるので、冷却効率が高まる。

【００４２】図６は、固定子６２ＡのＸ方向の各箇所に
おいて空間Ｓａを流通する冷媒の温度と空間Ｓｂを流通
する冷媒の温度とを比較した図である。図のように、空
間Ｓａを流通する冷媒の温度は、流入口７９ａの近傍Ａ
₁において最も低く、扁平コイル７３に沿って流れる過
程で上昇し、流出口８０ａの近傍Ａ₃において最も高く
なる。空間Ｓｂを流通する冷媒の温度は、流入口７９ｂ
の近傍Ｂ₁において最も低く、扁平コイル７４に沿って
流れる過程で上昇し、流出口８０ｂの近傍Ｂ₃において
最も高くなる。また、空間ＳａのＸ方向のほぼ中央Ａ₂
における冷媒の温度は、空間ＳｂのＸ方向のほぼ中央Ｂ
₂における冷媒の温度とほぼ等しくなることがわかる。
そして、空間Ｓａ，Ｓｂを流れる冷媒との間で熱交換を
行うことにより、扁平コイル７３，７４の温度はＸ方向
の各箇所においてほぼ均一になることがわかる。

【００４３】このため、リニアモータ６２，６３，６
６，６７の発熱によるウェハＷ、ウェハステージ５０の
熱変形を低減でき、干渉計５１，５３の測定誤差も減少
するので、レチクルＲに形成された回路パターンを精度
よくウェハＷに露光することができる。

【００４４】本発明の第２実施形態を図７に示して説明
する。図７はリニアモータ６２の固定子６２Ａを示す斜
視図であるが、第１実施形態において既に説明した構成
要素には同一符号を付してある。固定子６２Ａは、固定
子ベース７１上に立設された状態で、側壁部７２ａ，７
２ｂと等しい間隔を空けて平行に配置されている。ま
た、扁平コイル７３，７４の上縁と天井部７２ｃとの間
には隔壁は設けられておらず、空間Ｓａ，Ｓｂとは扁平
コイル７３，７４の上部で連通している。

【００４５】固定子ベース７１には、空間Ｓａに冷媒を
流入させるための流入口１００が形成されるとともに、
空間Ｓｂから冷媒を流出させるための流出口１０１が形
成されている。流入口１００ならびに流出口１０１に
は、冷却機構９０から冷媒の供給を受けてこれを循環さ
せる冷媒配管１０２が接続されており、空間Ｓａでは冷
媒の流れが＋Ｚ方向に形成され、空間Ｓｂでは冷媒の流
れが−Ｚ方向に形成されるようになっている。

【００４６】上記のように構成されたリニアモータ６２
では、空間Ｓａ側に存在する扁平コイル７３は、空間Ｓ
ａを流通する冷媒により冷却されるが、このとき冷媒は
空間Ｓａを＋Ｚ方向に流れる過程で扁平コイル７３から
熱を奪いながら移動するので、空間Ｓａ内における冷媒
の温度は＋Ｚ方向に向かうほど高くなる。これにより、
扁平コイル７３には、空間Ｓａを流れる冷媒との熱交換
によって＋Ｚ方向に漸次温度が上昇する温度勾配が生じ
る。

【００４７】また、空間Ｓｂ側に存在する扁平コイル７
４は、空間Ｓａを経て空間Ｓｂに流入する冷媒により冷
却されるが、このとき冷媒は空間Ｓｂを−Ｚ方向に流れ
る過程で扁平コイル７４から熱を奪いながら移動するの
で、空間Ｓｂ内における冷媒の温度は−Ｚ方向に向かう
ほど高くなる、これにより、扁平コイル７４には、空間
Ｓｂを流れる冷媒との熱交換によって−Ｚ方向に漸次温
度が上昇する温度勾配が生じる。

【００４８】この場合、冷媒の温度は、空間Ｓａから空
間Ｓｂにかけて流通する過程で漸次高くなるのである
が、扁平コイル７３に生じる温度勾配と扁平コイル７４
に生じる温度勾配とをＸ方向の各箇所において比較する
と、一方の温度が高い箇所では他方の温度が低く、一方
の温度が低い箇所では他方の温度が高いというように、
双方の温度勾配が全く相反する状態を示すことにかわり
ないことがわかる。したがって、第１実施形態の場合と
同様に、扁平コイル７３，７４の温度上昇がＸ方向の各
箇所でほぼ均一となるので、局部的に偏った発熱が起こ
らない。

【００４９】上記の実施形態においては、リニアモータ
６２を例に説明を進めたが、第２のＸリニアモータ６
２、ならびに第１、第２のＹリニアモータ６６，６７の
いずれにもこの構成が採用されており、同様の効果が得
られる。

【００５０】また、上記の実施形態においては、ウェハ
ステージ駆動機構５５に具備される各リニアモータにつ
いて説明したが、これらと同様の構成をレチクルステー
ジ駆動機構に採用することも可能である。この場合に
は、レチクルステージ３０の周囲に熱により発生する空
気の揺らぎやレチクルステージ３０を構成する部材の熱
変形を防止することができる。

【００５１】また、本実施形態において説明したリニア
モータに限らず、作動状態において発熱部を有するボイ
スコイルモータ、ピエゾ素子等についても有効である。
同様に、２次元に磁石を配置した磁石ユニットと２次元
にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ、電磁
力によりステージを駆動する平面モータついて、その電
機子ユニットの冷却にも本実施形態の構成を適用するこ
とができる。

【００５２】また、本発明は、紫外線を光源にする縮小
投影型露光装置、波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源にす
る縮小投影型露光装置、波長１ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源
にするＸ線露光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビー
ムによる露光装置等、あらゆるウェハ露光装置、液晶露
光装置に適用できる。

【００５３】本実施形態の露光装置は、多数の機械部品
からなるレチクルステージ３０、ウェハステージ５０を
組み立てるとともに、ウェハステージ５０にウェハステ
ージ駆動機構５５および冷却機構９３を接続し、複数の
レンズから構成される投影光学系１４の光学調整を行
い、さらに、総合調整（電気調整、動作確認等）を行う
ことにより製造することができる。なお、露光装置の製
造は室内温度やクリーン度等が管理されたクリーンルー
ム内で行うことが望ましい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電磁
アクチュエータの冷却方法によれば、一方向に向けて流
れる冷媒に、発熱部との熱交換によって一方向に向けて
漸次温度が上昇する温度勾配が生じ、他方向に向けて流
れる冷媒には、やはり発熱部との熱交換によって他方向
に向けて漸次温度が上昇する温度勾配が生じる。そし
て、発熱部では、一方向に向けて流れる冷媒に生じた温
度勾配と他方向に向けて流れる冷媒に生じた温度勾配と
に基づき、冷媒との間で熱の授受が行われるので、発熱
部を偏りなく均一に冷却することができる。

【００５５】本発明に係る電磁アクチュエータの冷却方
法においては、発熱部との熱交換によって冷媒に生じる
温度勾配は、冷媒の下流ほど温度が高い状態となるの
で、相反する二方向に向けてそれぞれ冷媒を流すこと
で、一方向に向けて流れる冷媒の温度が高いところでは
他方向に向けて流れる冷媒の温度が低くなり、一方向に
向けて流れる冷媒の温度が低いところでは他方向に向け
て流れる冷媒の温度が低くなり、発熱部の各所において
冷媒との熱交換が偏りなく行われてより均一に発熱部を
冷却することができる。

【００５６】本発明に係る電磁アクチュエータによれ
ば、作動状態において生じる発熱部に、少なくとも異な
る二方向に向けて冷媒の流路をそれぞれ形成することに
より、一方向に向けて流れる冷媒に、発熱部との熱交換
によって一方向に向けて漸次温度が上昇する温度勾配が
生じ、他方向に向けて流れる冷媒には、やはり発熱部と
の熱交換によって他方向に向けて漸次温度が上昇する温
度勾配が生じる。そして、発熱部では、一方向に向けて
流れる冷媒に生じた温度勾配と他方向に向けて流れる冷
媒に生じた温度勾配とに基づき、冷媒との間で熱の授受
が行われるので、発熱部を偏りなく均一に冷却すること
ができる。

【００５７】本発明に係る電磁アクチュエータによれ
ば、前記流路を、発熱部を収容するケース内において該
発熱部を挟んでその両側方に形成することで、一方の温
度勾配に見られる温度の低い箇所と他方の温度勾配に見
られる温度の高い箇所とが近接した位置に形成されて熱
の授受が行われるので、より均一に発熱部を冷却するこ
とができる。

【００５８】本発明に係る電磁アクチュエータによれ
ば、流路の一方に、冷媒を一方向に流通させる第１の流
入口ならびに第１の流出口が設けられ、流路の他方に
は、冷媒を他方向に流通させる第２の流入口ならびに第
２の流出路が設けられることにより、第１の流入口から
第１の流出口に向けて冷媒が流通するとともに第２の流
入口から第２の流出口に向けて冷媒が流通し、発熱部の
両側方に異なる二方向に向けて冷媒の流れが形成される
ので、発熱部の両側方を流れる冷媒にに生じる温度勾配
に基づいて熱の授受を行わせることで、発熱部を偏りな
くかつ効率良く冷却することができる。

【００５９】本発明に係る電磁アクチュエータによれ
ば、流路が前記発熱部を挟んで連通し、該流路の一方に
前記冷媒の流入口が形成され、前記流路の他方には前記
冷媒の流出口が設けられることにより、流入口から流入
した冷媒が発熱部の一側方に沿って流れ、さらに他側方
に沿って流れることで、発熱部の両側方に異なる二方向
に向けて冷媒の流れが形成されるので、発熱部の両側方
を流れる冷媒に生じる温度勾配に基づいて熱の授受を行
わせることで、発熱部を偏りなくかつ効率良く冷却する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１実施形態を示す図であっ
て、走査露光型の露光装置の概略構成図である。

【図２】 図１に示すウェハステージ駆動機構５５の構
成を示す斜視図である。

【図３】 図２に示すリニアモータの固定子６２Ａの構
成を示す斜視図である。

【図４】 図３におけるIV-IV線矢視断面図である。

【図５】 図２に示すリニアモータの可動子６２Ｂの構
成を示す斜視図である。

【図６】 固定子６２ＡＸ方向の各箇所において空間Ｓ
ａを流通する冷媒の温度と空間Ｓｂを流通する冷媒の温
度とを比較した図表である。

【図７】 本発明に係る第２実施形態を示す図であっ
て、リニアモータの固定子６２Ａの構成を示す斜視図で
ある。

【図８】 従来の液冷媒による冷却方式が採用されたリ
ニアモータの構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

３０ レチクルステージ ５０ ウェハステージ ５５ ウェハステージ駆動機構 ６２ 第１のＸリニアモータ ６２Ａ 固定子 ６２Ｂ 可動子 ７３，７４ 扁平コイル（発熱部） ７９ａ，８０ａ 流入口 ７９ｂ，８０ｂ 流出口 ９３ 冷却機構 Ｓａ，Ｓｂ 空間 Ｒ レチクル Ｗ ウェハ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H609 BB08 BB11 PP02 PP06 QQ05 QQ08 QQ12 RR27 RR32 RR42 5H641 BB06 BB12 GG02 GG07 HH03 JA07 JA10 JB05 JB10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動状態において発熱部を有する電磁ア
   クチュエータの冷却方法であって、 前記発熱部に、少なくとも異なる二方向に向けてそれぞ
   れ冷媒を流すことを特徴とする電磁アクチュエータの冷
   却方法。
2. 【請求項２】 前記二方向に向かう冷媒の一方を、他方
   に対して相反する方向に流すことを特徴とする請求項１
   記載の電磁アクチュエータの冷却方法。
3. 【請求項３】 作動状態において発熱部を有する電磁ア
   クチュエータであって、前記発熱部に、少なくとも異な
   る二方向に向けて冷媒の流路がそれぞれ形成されること
   を特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記流路が、前記発熱部を収容するケー
   ス内において該発熱部を挟んでその両側方に形成される
   ことを特徴とする請求項３記載の電磁アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記流路の一方に前記冷媒を一方向に流
   通させる第１の流入口ならびに第１の流出口が設けら
   れ、前記流路の他方には前記冷媒を他方向に流通させる
   第２の流入口ならびに第２の流出路が設けられることを
   特徴とする請求項４記載の電磁アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記流路が前記発熱部を挟んで連通し、
   該流路の一方に前記冷媒の流入口が形成され、前記流路
   の他方には前記冷媒の流出口が設けられることを特徴と
   する請求項４記載の電磁アクチュエータ。