(57)【要約】      （修正有）【課題】可動子の温度上昇を抑え、可動子の熱変形などの影響を低減でき、周囲温度の変化への影響を低減することにより、高精度な位置決めを可能とする。【解決手段】磁石を有する可動子９ａ、１０ａと、当該磁石に対向配置されたコイルを有する固定子９ｂ、１０ｂとを備え、当該コイルに通電することで前記可動子を少なくとも２次元方向に駆動し、所定の位置に位置決めする位置決め装置において、前記可動子は、被移動物体を保持する保持機構が設けられた第１の構造体３ａと、前記磁石が設けられた第２の構造体３ｂとを備え、前記可動子の内部に、前記第２の構造体を冷却する冷媒を流通させるための流路５を形成した。【選択図】      図１
2006211812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を有する可動子と、当該磁石に対向配置されたコイルを有する固定子とを備え、当該コイルに通電することで前記可動子を少なくとも２次元方向に駆動し、所定の位置に位置決めする位置決め装置において、
前記可動子は、被移動物体を保持する保持機構が設けられた第１の構造体と、前記磁石が設けられた第２の構造体とを備え、
前記可動子の内部に、前記第２の構造体を冷却する冷媒を流通させるための流路を形成したことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記第２の構造体は、第１の板材と第２の板材とを重ね合わせて構成されており、
前記流路は、前記第１の板材と第２の板材との重ね合わせ部分に形成された配管からなることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記配管は、前記第１の板材と第２の板材との重ね合わせ部分に形成された溝部からなることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記溝部は、前記第１の板材と第２の板材の少なくともいずれかに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記第１の板材は前記溝部で、前記第２の板材は前記溝部を閉じる蓋材であることを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記第１の板材と第２の板材とはシール部材を介して接合されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記磁石は、第３の板材を介して前記第２の構造体に取り付けられており、
前記第３の板材に前記流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記可動子は中空な内部構造を有し、
前記中空内部にリブを形成し、
前記第１の構造体の各縁部を画定する側板を当該側板の法線方向に凹状に肉抜きすると共に、リブを形成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記可動子は複数の前記磁石が所定方向に着磁されて周期的に平面状に配列され、前記固定子は複数の前記コイルが前記磁石に対向し、当該磁石の配列周期に対応するように配列され、当該可動子と固定子とによりガイドレス平面モータを構成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の位置決め装置を備え、
前記位置決め装置によって、原版と基板とを相対的に移動して当該原版上のパターンを基板上に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用される半導体露光装置その他各種精密加工装置や各種精密測定装置に搭載され、半導体ウエハやマスクやレチクル等の基板を、高精度で高速移動させ、位置決めを可能ならしめるためのステージなどの位置決め装置に関する。また、このような位置決め装置を用いた露光装置を使って半導体デバイスなどを製造する方法にも適する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は半導体露光装置に搭載されるウエハステージを示す斜視図である（特許文献１参照）。
【０００３】
ウエハステージ３００は不図示のウエハをウエハチャック３０３ａで保持し、アライメントポジションや露光ポジションにウエハを搬送し位置決めする機能を有する。ステージ定盤３１０上には不図示の静圧軸受を介して定盤平面上を移動自在に案内されたＸ方向粗動梁３０３が設けられている。このＸ方向粗動梁３０３は不図示の静圧軸受を介してＸ方向ヨーガイド３０８によりヨー方向に姿勢が保持され、結果としてＸ方向粗動３０３はＸ方向のみに移動自在に案内されている。同様にして、Ｙ方向粗動梁３０４はステージ定盤３１０とＹ方向ヨーガイド３０９によりＹ方向のみに移動自在に案内されている。
【０００４】
Ｘ方向、Ｙ方向粗動梁３０３，３０４の各両端部には永久磁石を用いた粗動リニアモータ可動子３０７が設けられている。これらリニアモータ可動子３０７を上下から挟み込むように、一対のＸ方向粗動リニアモータ固定子３０５ａ，３０５ｂ、一対のＹ方向粗動リニアモータ固定子３０６ａ、３０６ｂが設けられている。これらの粗動リニアモータ固定子３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ，３０６ｂは櫛歯状の珪素鋼薄板を積層して構成された鉄心にコイルが巻かれた構成となっている。鉄心と粗動リニアモータ可動子３０７の間には磁石の吸引力が働くが、上下とも同じ間隙で挟み込む構成によりこの吸引力は相殺されている。
【０００５】
粗動リニアモータ固定子３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ，３０６ｂの各コイルに適宜電流を流すことにより、粗動リニアモータ固定子と粗動リニアモータ可動子３０７の間に推力を発生できる。粗動リニアモータ固定子はステージ定盤３１０と同じ構造体に設けられており、粗動リニアモータの推力はＸ方向、Ｙ方向粗動梁３０３，３０４の各々の移動方向に働く。Ｘ方向、Ｙ方向粗動梁３０３、３０４には不図示のコーナーキューブが設けられており、不図示のレーザ干渉計からのレーザ光を反射している。Ｘ方向、Ｙ方向粗動梁３０３、３０４の各々移動方向の位置はレーザ干渉計により計測される。不図示の制御系により、Ｘ方向、Ｙ方向粗動梁３０３、３０４は各々のレーザ干渉計計測値と粗動リニアモータにより位置決め制御される。
【０００６】
また、Ｘ方向、Ｙ方向粗動梁３０３、３０４を囲むようにしてＸＹスライダ３０２が設けられている。ＸＹスライダ３０２の自重はＸＹスライダ底板に設けられた不図示の静圧軸受によってステージ定盤３１０で受けられている。よって、ＸＹスライダ３０２はステージ定盤３１０上をＸＹ平面内に移動自在に案内される。ＸＹスライダ３０２とＸ方向、Ｙ方向粗動梁３０３、３０４との間には非接触ガイドが構成されている。この非接触ガイドは静圧ガイドもしくは電磁ガイドのいずれでも構成可能である。
【０００７】
更に、ＸＹスライダ３０２には微動ステージ３０１が搭載されている。この微動ステージ３０１はＸＹスライダ３０２上に不図示の空気ばねや磁石の反発を用いた自重補償系により下からの振動を絶縁して搭載されている。ＸＹスライダ３０２にはコイルから成る単相リニアモータ固定子が、微動ステージ３０１上には永久磁石から成る単相リニアモータ可動子が設けられている。これらの単相リニアモータは微動ステージ３０１にＸ，Ｙ，Ｚの各方向と各々の軸周りの回転方向であるωｘ，ωｙ，ωｚ方向に推力を付与できる構成となっている。例えば、Ｚ方向に一直線上には並ばない位置に３つの単相リニアモータを設け、Ｚ，ωｘ、ωｙに推力を付与できる。また、Ｘ方向に２個、Ｙ方向に２個の単相リニアモータを配置することによりＸ，Ｙ、ωｚ方向に推力を付与できる。
【０００８】
微動ステージ３０１には不図示のレーザ反射鏡が設けられており、不図示のレーザ干渉計からのレーザ光を反射し、微動ステージ３０１の６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ωｘ，ωｙ，ωｚ）の位置変位を計測することができる。Ｘ方向、Ｙ方向粗動梁３０３，３０４、微動ステージ３０１には各々不図示の位置制御系が設けられており、ＸＹリニアモータと単相リニアモータに適宜指令を与えることによりウエハステージを可動範囲内で任意の位置に精密に位置決めできるようになっている。
【０００９】
これらの投影光学系の結像特性およびレーザ干渉計の計測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、計測精度を悪化させる。また、レーザ干渉計での計測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たため、位置基準であるミラーと基板との相対位置が変化して計測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℃であっても位置の計測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。
【特許文献１】特開２００３−０２２９６０公報
【特許文献２】特開２００３−１６３２５７公報
【特許文献３】特開２００４−２５４４８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した微動ステージは高速・高加速で高精度に駆動されるため、微動ステージを駆動するリニアモータなどのアクチュエータにかかる負荷が大きくなり、必要な電流も大きくなってコイルの発熱を増大させる。また、ウエハサイズの大型化に伴いステージも大型化しているため、アクチュエータにかかる負荷が大きくなり、必要な電流が大きくなってコイルの発熱が増大させる。これらの発熱により周囲温度が変化すると、レーザ干渉計はレーザビームの揺らぎという現象が発生し、計測精度が悪化する。また、レーザ干渉計での計測対象であるミラーを取り付けている部材（微動ステージ）が変形するため、位置基準であるミラーと基板との相対位置が変化して計測精度が悪化することが同時に発生するという課題がある。
【００１１】
更に、上記発熱を避けるためには、可動体を軽量化することが望ましい。そこで、例えば、特許文献２（図２〜６参照）に記載されたように、ステージの構成部材である天板を肉抜きし、中空構造にすることで軽量化を図り、高剛性を保つためにリブを設けた構造も提案されている。しかし、このように天板を中空構造にする方法では、天板の外周を囲む側板は、必要な剛性を得るために板厚が厚くなり、剛性向上以上に天板が重くなるという課題がある。
【００１２】
また、ウエハサイズの大型化が進む中で、図１４に示すＸ方向梁とＹ方向梁からなる田の字構造の位置決め装置では、装置が非常に大型化することから、下記のような問題が生じる。
・所望のステージ加速度を得ることが困難になる。
・加速時のリニアモータ発熱が増大して露光精度の確保が困難になる。
・ステージの機械的な固有振動数低下に伴い、サーボ帯域を確保するのが困難となる。
【００１３】
このため、従来の構成では所望とする仕様の実現が困難になりつつある。そこで、ウエハの大型化に対応したステージ装置を提供するため、チルトおよびＺ方向に加えてＸＹ平面方向の長ストロークにも位置決めが可能なガイドレスの６自由度平面ステージが考案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、可動子の温度上昇を抑え、可動子の熱変形などの影響を低減でき、周囲温度の変化への影響を低減することにより、高精度な位置決めを可能とする技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１の態様は、磁石を有する可動子と、当該磁石に対向配置されたコイルを有する固定子とを備え、当該コイルに通電することで前記可動子を少なくとも２次元方向に駆動し、所定の位置に位置決めする位置決め装置において、前記可動子は、被移動物体を保持する保持機構が設けられた第１の構造体と、前記磁石が設けられた第２の構造体とを備え、前記可動子の内部に、前記第２の構造体を冷却する冷媒を流通させるための流路を形成した。
【００１６】
また、上記態様において、前記第２の構造体は、第１の板材と第２の板材とを重ね合わせて構成されており、前記流路は、前記第１の板材と第２の板材との重ね合わせ部分に形成された配管からなる。
【００１７】
また、上記態様において、前記配管は、前記第１の板材と第２の板材との重ね合わせ部分に形成された溝部からなる。
【００１８】
また、上記態様において、前記溝部は、前記第１の板材と第２の板材の少なくともいずれかに形成されている。
【００１９】
また、上記態様において、前記第１の板材は前記溝部で、前記第２の板材は前記溝部を閉じる蓋材である。
【００２０】
また、上記態様において、前記第１の板材と第２の板材とはシール部材を介して接合されている。
【００２１】
また、上記態様において、前記磁石は、第３の板材を介して前記第２の構造体に取り付けられており、前記第３の板材に前記流路が形成されている。
【００２２】
また、上記態様において、前記可動子は中空な内部構造を有し、前記中空内部にリブを形成し、前記第１の構造体の各縁部を画定する側板を当該側板の法線方向に凹状に肉抜きすると共に、リブを形成した。
【００２３】
また、上記態様において、前記可動子は複数の前記磁石が所定方向に着磁されて周期的に平面状に配列され、前記固定子は複数の前記コイルが前記磁石に対向し、当該磁石の配列周期に対応するように配列され、当該可動子と固定子とによりガイドレス平面モータを構成する。
【００２４】
なお、本発明は、上記いずれかの位置決め装置を備え、前記位置決め装置によって、原版と基板とを相対的に移動して当該原版上のパターンを基板上に露光する露光装置や、この露光装置を用いて半導体デバイスを製造するデバイス製造方法にも適用される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、可動子を冷却する冷媒を循環するための流路を設けたことにより、固定子のコイルの発熱によって温度上昇した可動子から熱を回収して可動子の温度上昇を抑え、可動子の熱変形などの影響を低減でき、また周囲温度の変化への影響を低減できるようになり、結果として高精度な位置決めが可能となる。
【００２６】
また、天板の外周を囲む側板をその法線方向に凹状に肉抜きし、かつリブ構造にすることで、高い剛性を維持しつつ、天板を軽量化できるため、固定子のコイルの発熱を抑えることが可能となる。すなわち、可動子の温度上昇を抑え可動子の熱変形などの影響を低減でき、また周囲温度の変化への影響を低減できるようになり、結果として高精度な位置決めが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について、被移動物体が感光基板であるウエハとし、半導体露光装置に適用した例を詳細に説明するが、被移動物体が回路パターンを有する原版であるレチクルに適用してもよい。
詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置を構成する微動ステージ及びその周辺部を示す概略断面図、図２は本発明に係る第１の実施形態の微動ステージを構成する天板及びその周辺部を上面から見た透視図である。
【００２８】
微動ステージは、チャック１、バーミラー２、天板（可動ステージ本体）３、電磁継ぎ手７、不図示の自重補償機構及び受け渡し支持棒を有し、可動ステージ本体３の位置を微調整するためのＸ方向微動リニアモータ８、Ｙ方向微動リニアモータ９及びＺ方向微動リニアモータ１０等を備え、これらをＸＹスライダ１１上に配設して構成されている。
【００２９】
天板３は、中空箱体状の板材からなる第１の構造体３ａ（上板）と、平板状の板材からなり上記第１の構造体３ａの底面の開口部分に取り付けられる第２の構造体３ｂ（底板）とで構成されている。第１の構造体３ａと第２の構造体３ｂはネジ等で締結されても良いし、接着剤等で一体的に接合されても良い。
【００３０】
第１の構造体３ａの上面には、被移動物体としての感光基板であるウエハ（不図示）を保持するためのウエハチャック１が、不図示のバキュームエアや機械的なクランプ機構によって第１の構造体３ａに固定されている。なお、ウエハも、不図示のバキュームエアや静電気力によってチャック１に吸引クランプされる。さらに、ウエハの相対位置を計測するためのバーミラー２も設置されている。このバーミラー２は、図１では、Ｘ方向の位置を計測する１つのミラーが示されているだけであるが、上記６自由度の位置を計測できるように複数の方向（Ｙ方向やＺ方向）に存在する。なお、図２の上面図ではバーミラー２は省略されている。
【００３１】
一方、第２の構造体３ｂの下面には、ウエハを６自由度の位置に移動するために電磁力を使ったアクチュエータと、天板３の重力方向を支持する機構とを具備している。電磁力を使ったアクチュエータには２つのタイプがある。１つはＸＹ方向の加速力を受け持つ電磁継ぎ手７であり、もう１つは６自由度を制御するためのローレンツ力アクチュエータとしての微動リニアモータである。上記アクチュエータは、短ストロークであり、長ストロークで移動できるＸＹスライダ１１上に載っている。
【００３２】
微動リニアモータは、Ｘ方向微動リニアモータ８、Ｙ方向微動リニアモータ９及びＺ方向微動リニアモータ１０を備え、それぞれが可動子磁石８ａ、９ａ、１０ａと固定子コイル８ｂ、９ｂ、１０ｂと磁石取付板８ｃ、９ｃ、１０ｃとで構成されている。図１及び図２に示すように、各リニアモータの可動子磁石８ａ、９ａ、１０ａは磁石取付板８ｃ、９ｃ、１０ｃに取り付けられ、天板３の第２の構造体３ｂに設置されている。各固定子コイル８ｂ、９ｂ、１０ｂはＸＹスライダ１１上に設けられている。
【００３３】
図１に示すように、第２の構造体３ｂには、各リニアモータの可動子磁石に近接した位置に冷媒を循環させる内部流路５が設けられている。第２の構造体３ｂは２枚の平板状の第１及び第２の板材を重ね合わせて接合して構成されており、各板材には冷媒を循環させるための内部流路５となる溝が形成され、２枚の板材を貼り合わせた接合部にＯリング４ｂを介在させてシールされている。
【００３４】
内部流路５となる溝は２つ板材の両方に形成しても、一方のみでも良い。図２に示すように、流路５の外周を囲むようＯリング溝４ａが形成されており、図１のようにＯリング溝４ａにＯリング４ｂを配置して、内部流路５を循環する冷媒が第２の構造体３ｂの外部に漏れるのを防止している。シール手段としてはＯリングの他、ガスケットや接着剤を用いた接着であってもよい。
【００３５】
図２に示すように、内部流路５は微動リニアモータ８，９，１０の固定子コイル８ｂ、９ｂ、１０ｂの発熱により温度上昇した可動子磁石８ａ，９ａ，１０ａから熱を回収（熱交換により冷媒が熱を吸収）するために、可動子磁石の近傍を通過するように配設することが好ましい。６ａ及び６ｂは内部流路５に冷媒を供給するための流入出口である。流入出口６ａ，６ｂは少なくとも１つあれば複数であっても良い。また、内部流路５は、流入出口６ａ，６ｂまで循環する際の管路抵抗が各経路においてほぼ等しくなるように設けることが好ましい。溝の形状は、効率良く熱を回収する形状が望ましく、図２に例示する形状に限定されるものではない。また、内部流路５は、第２の構造体３ｂの内部に配管を設けて構成してもよいし、第２の構造体３ｂの上面に配管を設けて構成してもよい。
【００３６】
この内部流路５は、固定子コイル８ｂ、９ｂ、１０ｂの発熱により温度上昇した可動子磁石８ａ、９ａ、１０ａの熱を回収し、天板３に与える影響を低減することを目的としているため、流路５は磁石取付板８ｃ、９ｃ、１０ｃにあっても良い。
【００３７】
これによって、固定子コイル８ｂ、９ｂ、１０ｂからの発熱によって、温度上昇した可動子磁石８ａ、９ａ、１０ａの熱は回収され、天板３へ及ぼす影響および環境に及ぼす影響が減り、位置決め精度が向上する。
［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態の位置決め装置として、ガイドレス６軸平面ステージの構成を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。
【００３８】
図３において、２０１はベース構造体、２０２は駆動コイル群（固定子）、２０３は平面ステージである可動ステージ本体（可動子）、２０４はセンサ、２０５はバーミラー、２０６はチャック、２０７ｘはＸ方向レーザ干渉計、２０７ｙはＹ方向レーザ干渉計、２０８は永久磁石、２０９は切替信号、２１０は駆動信号、２１１は切替スイッチである。
【００３９】
図３に示す平面ステージは、ベース構造体２０１に格子状に駆動コイル群２０２が配置されており、可動ステージ本体２０３の下部にも同様に格子状に永久磁石２０８が配置されている。可動ステージ本体２０３には複数の磁石２０８が所定方向に着磁されて周期的に平面状に配列されており、ベース構造体２０１には複数のコイルが磁石２０８に対向し磁石の配列周期に対応するように配列されている。そして、駆動コイル群２０２の少なくとも１つに電流を流すことで、ローレンツ力により推力を得て駆動され、６自由度の推力を得ることができる。
【００４０】
可動ステージ本体２０３上には、ウエハを図示されないバキュームエアや静電気力によって保持するチャック２０６と光源の光量をモニタするためのセンサやアライメント用センサなどの各種センサ２０４が配置されている。
【００４１】
可動ステージ本体２０３上にはバーミラー２０５が直交方向に２本配置され、Ｘレーザ干渉計２０７ｘ、Ｙレーザ干渉計２０７ｙにより少なくともＸ、Ｙ、ωｚ方向の位置が計測され、不図示の制御系からの目標値に一致するように駆動コイル群２０２の少なくとも１つに電流を流し、ガイド機構なしで位置決めを行う。
【００４２】
駆動コイル群２０２には、可動ステージ本体２０３の位置に応じて駆動コイル群２０２を順次切り替えるための切替スイッチ２１１が接続される。切替スイッチ２１１には各コイル毎にスイッチＳＷｎ（例えば、ｎ＝１〜１８）が配置されており、ステージ駆動信号２１０が接続される。スイッチＳＷｎはステージの位置に応じて切替信号２０９により制御される。
【００４３】
駆動コイル群２０２には後の説明のために、左側から順にＣ１〜Ｃ１８まで符号を付しておく。同様にスイッチＳＷｎにも左側から順にＳＷ１〜ＳＷ１８まで符号を付しておく。
【００４４】
可動ステージ本体２０３と、ベース構造体２０１が図３（Ｂ）のような位置関係にある場合、駆動コイル群２０２のＣ１４からＣ１０は可動ステージ本体下面の永久磁石２０８と対向しているため、切替スイッチ２１１によりスイッチＳＷｎを駆動信号が通電されるようにオンに切り替えて駆動コイルとして使用する。可動ステージ本体２０３の位置はレーザ干渉計２０７により計測しており、可動ステージ本体２０３の位置に応じて切替信号２０９を制御することにより、駆動すべきコイルを適切に切り替えることが可能である。コイルＣ２とＣ３は永久磁石と対向していないので、駆動コイルとして使用できないため、ＳＷ２とＳＷ３は開放（オフ）状態にする。
【００４５】
上記のような、可動子磁石からなる可動ステージ本体と、駆動コイル群からなる固定子とを有し、ＸＹ方向への特別なガイド機構を持たずに少なくともＸＹ方向に移動して位置決めが可能なガイドレス平面ステージにおいても、従来技術と同様な理由から、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。
【００４６】
しかしながら、永久磁石からなる可動ステージ本体（可動子）と、駆動コイル群からなる固定子を有し、ＸＹ方向のガイド機構を持たずに少なくともＸＹ方向に移動して位置決めが可能なガイドレス平面ステージにおいて、ステージを駆動する際、駆動コイル群の発熱により可動ステージの磁石が温度上昇し、その熱が磁石を介して天板に伝わり天板が温度上昇し変形してしまう。すなわちレーザ干渉計での計測対象であるバー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という問題がある。さらに、天板の温度上昇が周囲温度の変化を与え、レーザ干渉計が影響を受け、レーザビームの揺らぎという現象が発生し、計測精度を悪化させるという問題がある。
【００４７】
更に言えば、上記平面ステージにおいても、駆動コイル群の発熱によって温度上昇する磁石の熱を回収する必要がある。
【００４８】
図４は、本発明に係る第２の実施形態の位置決め装置を構成する天板の第２の構造体及びその周辺部を示す斜視図であり、容易に理解できるように天板の各構成部材をＺ方向に分解して示している。図５は第２の構造体の上面図、図６は図５のａ−ａ断面図である。
【００４９】
位置決め装置は、ウエハチャック２１とこのチャック２１を保持する天板（可動ステージ本体）２３で構成されている。天板２３の第１の構造体２３ａの上面には、被移動物体としての感光基板であるウエハ（不図示）を保持するためのウエハチャック２１が設けられ、このチャック２１は、図示されないバキュームエアや機械的クランプによって、天板２３に固定されている。ウエハも、図示されないバキュームエアや静電気力によってチャック２１に吸引クランプされている。
【００５０】
天板２３は、ウエハを吸着保持するウエハチャック２１を有した第１の構造体２３ａと、磁石取付板２７を介して永久磁石２８を取り付けた第２の構造体２３ｂとを備える。第１の構造体２３ａと第２の構造体２３ｂはネジ等で締結されても良いし、接着剤等で一体的に接合されても良い。
【００５１】
図４に示すように、第２の構造体２３ｂには、各磁石列に近接するように全面に亘ってらせん状に延びた冷媒を循環させる内部流路２５が形成されている。図５に示すように、第２の構造体２３ｂには内部流路２５となる溝、内部流路２５に冷媒を供給するための流入出口２６ａ，２６ｂが設けられている。流入出口２６ａ，２６ｂは少なくとも１つあれば複数であっても良い。流入出口２６ａ，２６ｂまで循環する際の管路抵抗は、各経路においてほぼ等しくなるように、内部流路２５となる溝を形成することが好ましい。溝の形状は、効率良く熱を回収する形状が望ましく、図５に例示する形状に限るものではない。
【００５２】
図６に示すように、第２の構造体２３ｂは２枚の平板状の第１及び第２の板材を重ね合わせて接合して構成され、各板材には冷媒を循環させるための内部流路２５となる溝が形成されており、２枚の板材を貼り合わせた接合部にＯリング２４ｂを介在させてシールされている。
【００５３】
内部流路２５となる溝は２つ板材の両方に形成しても、一方のみでも良い。図５に示すように、流路２５の外周を囲むようＯリング溝２４ａが形成されており、このＯリング溝２４ａにＯリング２４ｂを配置して、内部流路２５を循環する冷媒が第２の構造体２３ｂの外部に漏れるのを防止している。シール手段としてはＯリングの他、ガスケットや接着剤を用いた接着であってもよい。
【００５４】
また、内部流路２５は、図３の駆動コイル群２０２の発熱により温度上昇した磁石２８の熱を回収し、天板２３に与える影響を低減することを目的としているため、流路２５を磁石取付板２７に形成しても良い。
【００５５】
なお、本実施形態は、長ストローク駆動可能のガイドレス平面ステージの他、長ストローク駆動の粗動ステージの上に搭載された微動タイプの平面ステージにも適用可能である。
【００５６】
上記構成によれば、駆動コイル群２０２からの発熱により温度上昇した磁石２８の熱は回収され、天板２３へ及ぼす影響および環境に及ぼす影響が減り、位置決め精度が向上する。
［第３の実施形態］
図７は、本発明に係る第３の実施形態に係る位置決め装置を構成する天板の第２の構造体及びその周辺部を示す斜視図、図８は第２の構造体の上面図、図９は図８のｂ−ｂ断面図、図１０は図９のＢ部の拡大図である。なお、その他の周辺部の構成は第２の実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、天板の底板を構成する第２の構造体３３ｂには、らせん状に延びる内部流路３５となる溝３５ａ，３５ｂと、内部流路３５に冷媒を供給するための流入出口３６ａ，３６ｂとが形成されている。流入出口３６ａ，３６ｂは少なくとも１つあれば複数であっても良い。流入出口３６ａ，３６ｂまで循環する際の管路抵抗は、各経路においてほぼ等しくなるよう、内部流路となる溝を形成することが好ましい。溝の形状は、効率良く熱を回収する形状が望ましく、図８に例示する形状に限るものではない。
【００５８】
図７及び図８に示すように、第２の構造体３３ｂには、上述した内部流路３５を画定する溝３５ａ，３５ｂと、この溝の開口部分を閉塞する形状の蓋部材３５ｃが設けられる。また、図９及び図１０に示すように、流路３５は、第２の構造体３３ｂに形成した溝３５ａ，３５ｂに蓋部材３５ｃを接合し、その接合部に不図示のシール手段を介在させて外部への冷媒の漏れを防止するように構成される。シール手段は、Ｏリングまたはガスケット又は接着剤による接着であってもよい。
【００５９】
この内部流路３５は、第２の実施形態と同様に、不図示の駆動コイル群の発熱により温度上昇した磁石３８の熱を回収し、天板に与える影響を低減することを目的としているため、流路は磁石取付板３７にあっても良い。
【００６０】
また、本実施形態は、第２の実施形態と同様に長ストローク駆動可能のガイドレス平面ステージの他、長ストローク駆動の粗動ステージの上に搭載された微動タイプの平面ステージにも適用可能である。
【００６１】
上記構成により、不図示の駆動コイル群からの発熱により温度上昇した磁石３８の熱は回収され、天板へ及ぼす影響及び環境に及ぼす影響が減り、位置決め精度が向上する。
［第４の実施形態］
図１１は、本発明に係る第４の実施形態の位置決め装置を構成する天板の第２の構造体を示す斜視図、図１２は天板の下面図である。
【００６２】
本実施形態の位置決め装置は、可動ステージ本体となる中空箱体状の天板（第１の構造体）５２を備え、中空天板５２の上面には、被移動物体としての感光基板であるウエハ（不図示）を保持するためにウエハチャック５１が保持される。このチャック５１は、図示されないバキュームエアや機械的クランプによって、中空天板５２に固定されている。ウエハも、不図示のバキュームエアや静電気力によってチャック５１に吸引クランプされている。
【００６３】
図１１及び図１２において、中空天板５２は、軽量化を図るために図１１に示すような余肉部分を削除した肉抜き部５４を有し、更に剛性を確保するために図１２に示すような対称な方形構造のリブ５５が形成されている。また、肉厚な中空天板５２の各外側面を画定し各周縁部から下方に延びる側板５３の軽量化を図るために、当該側板５３の法線方向に凹状に余肉部分を削除した側板肉抜き部５６を有し、更に剛性を確保するために側板５３に対角線状に交差するリブ５７が形成されている。
【００６４】
上記のように、側板５３をリブ構造にすることで剛性を確保できるため、従来のように側板全体の厚みを小さくする必要がなく、中空天板５２が必要以上に重くなることがなくなる。これにより、中空天板５２を軽量化することができ、上記平面ステージを駆動するモータへの負荷を低減でき、この駆動に耐える力を発生するために必要な電流も同時に低下でき、固定子である駆動コイル群からの発熱は大幅に改善され、環境に及ぼす影響が減り、位置決め精度が向上する。
【００６５】
なお、側板のリブ構造は図１１に示す形状に限定されるものではない。
［露光装置への適用例］
図１３は、上記実施形態の位置決め装置をウエハステージとして適用した半導体デバイス製造用の露光装置を例示する図である。
【００６６】
図１３に示すように、本実施形態の露光装置は、露光光を照射する照明装置１０１、レチクルを保持・移動させるレチクルステージ１０２、投影光学系１０３、ウエハを保持・移動させるウエハステージ１０４を備える。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであるが、投影露光方式は、ステップアンドリピート式やステップアンドスキャン式が適用できる。
【００６７】
照明装置１０１は、回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５３ｎｍのＦ2エキシマレーザなどを使用することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はレチクルを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。
【００６８】
投影光学系１０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも１枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも１枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。
【００６９】
このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用され得る。
【００７０】
上記構成によれば、パターンの重ね合わせ精度、装置の稼動効率（スループット）の少なくともいずれかを向上させた露光装置を実現することができる。
［デバイス製造方法］
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。
【００７１】
図１５は微小デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップＳ１（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Ｓ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップＳ３（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Ｓ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、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Ｓ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４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）等の工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５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、これが出荷（ステップＳ７）される。
【００７２】
図１６は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（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Ｓ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（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焼付露光する。ステップＳ１７（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Ｓ１９（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が形成される。
【００７３】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造に使用される半導体露光装置の他、各種精密加工装置や各種精密測定装置等にも適用可能であり、被加工物や被測定物を高精度で高速移動させた位置決めが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置を構成する微動ステージ及びその周辺部を示す概略断面図である。
【図２】図１の天板（第２の構造体）を上面から見た透過図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の位置決め装置としてガイドレス６軸平面ステージの構成を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施形態の位置決め装置を構成する天板の分解斜視図である。
【図５】図４の天板（第２の構造体）の上面図である。
【図６】図５におけるａ−ａ断面図である。
【図７】本発明に係る第３の実施形態の位置決め装置を構成する天板（第２の構造体）の斜視図である。
【図８】図７の上面図である。
【図９】図８におけるｂ−ｂ断面図である。
【図１０】図９におけるＢ部の拡大図である。
【図１１】本発明に係る第４の実施形態の位置決め装置を構成する天板（第１の構造体）の斜視図である。
【図１２】図１１の下面図である。
【図１３】露光装置への適用例を示す図である。
【図１４】半導体露光装置に搭載される一般的なウエハステージの斜視図である。
【図１５】微小デバイスの製造フローを説明する図である。
【図１６】ウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１，２１，５１  チャック
２  バーミラー
３，２３  天板
３ａ，２３ａ  第１の構造体（上板）
３ｂ，２３ｂ、３３ｂ  第２の構造体（底板）
４，２４  シール手段
４ａ，２４ａ  Ｏリング溝
４ｂ，２４ｂ  Ｏリング
５，２５、３５  内部流路
６ａ，２６ａ、３６ａ  冷媒流入口
６ｂ，２６ｂ，３６ｂ  冷媒流出口
７  電磁継ぎ手
７ａ  可動側電磁継ぎ手
７ｂ  固定側電磁継ぎ手
８  Ｘ方向リニアモータ
８ａ  可動子磁石
８ｂ  固定子コイル
８ｃ  磁石取付板
９  Ｙ方向リニアモータ
９ａ  可動子磁石
９ｂ  固定子コイル
９ｃ  磁石取付板
１０  Ｚ方向リニアモータ
１０ａ  可動子磁石
１０ｂ  固定子コイル
１０ｃ  磁石取付板
１１  ＸＹスライダ
２７，３８  磁石取付板
３５ａ  第１溝
３５ｂ  第２溝
３５ｃ  蓋
５２  天板（第１の構造体）
５３  側板
５４  肉抜き部
５５  リブ
５６  側板肉抜き部
５７  リブ
１０１  照明装置
１０２  レチクルステージ
１０３  投影光学系
１０４  ウエハステージ
２０１  ベース構造体
２０２  駆動コイル群
２０３  可動ステージ本体
２０４  センサ
２０５  バーミラー
２０６  チャック
２０７ｘ，２０７ｙ  レーザ干渉計
２０８  永久磁石
２０９  切替信号
２１０  駆動信号
２１１  切替スイッチ
【図１】
2006211812.tif 000003
【図２】
2006211812.tif 000004
【図３】
2006211812.tif 000005
【図４】
2006211812.tif 000006
【図５】
2006211812.tif 000007
【図６】
2006211812.tif 000008
【図７】
2006211812.tif 000009
【図８】
2006211812.tif 000010
【図９】
2006211812.tif 000011
【図１０】
2006211812.tif 000012
【図１１】
2006211812.tif 000013
【図１２】
2006211812.tif 000014
【図１３】
2006211812.tif 000015
【図１４】
2006211812.tif 000016
【図１５】
2006211812.tif 000017
【図１６】
2006211812.tif 000018