(57)【要約】【課題】    可動部分に直接冷媒を供給することなく、可動部分の温度制御を行うことが可能な温度制御装置を提供する。【解決手段】  温度制御の対象となる温度制御対象部材（１３）に、第１の放熱表面を有する第１の放熱部材（４５）が熱的に結合している。第１の受熱部材（４６）の第１の受熱表面が、第１の放熱表面に、ある間隙を隔てて対向配置されており、第１の放熱表面から放射された熱を受ける。第１の移動機構（１８、１９）が、第１の放熱部材及び第１の受熱部材の一方を他方に対して移動させる。一方が他方に対して移動しても、第１の放熱表面及び第１の受熱表面が相互に対向する姿勢を維持する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度制御の対象となる温度制御対象部材と、
前記温度制御対象部材に熱的に結合し、第１の放熱表面を有する第１の放熱部材と、
前記第１の放熱表面に、ある間隙を隔てて対向配置された第１の受熱表面を有し、前記第１の放熱表面から放射された熱を受ける第１の受熱部材と、
前記第１の放熱表面及び第１の受熱表面が相互に対向する姿勢を維持したまま、前記第１の放熱部材及び第１の受熱部材の一方を他方に対して移動させる第１の移動機構と
を有する温度制御装置。
【請求項２】
前記第１の放熱部材が、相互に表裏の関係にある第１の表面と第２の表面とを持つ少なくとも１枚の放熱板を含み、該第１の表面と第２の表面とが前記第１の放熱表面を構成し、
前記第１の受熱表面が、前記第１の表面に対向する領域と前記第２の表面に対向する領域を含む請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
さらに、吸熱が生ずる吸熱領域と発熱が生ずる発熱領域とを含む吸発熱素子であって、該吸熱領域が、前記温度制御対象物に熱的に結合され、該発熱領域が、前記第１の放熱部材に熱的に結合されている吸発熱素子を有する請求項１または２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
さらに、前記第１の受熱部材を支持し、該第１の受熱部材に熱的に結合した可動テーブルと、
前記可動テーブルに取り付けられ、該可動テーブルに熱的に結合し、第２の放熱表面を有する第２の放熱部材と、
前記第２の放熱表面に、ある間隙を隔てて対向配置された第２の受熱表面を有し、前記第２の放熱表面から放射された熱を受ける第２の受熱部材と、
前記第２の放熱表面及び第２の受熱表面が相互に対向する姿勢を維持したまま、前記可動テーブルを前記第２の受熱部材に対して移動させる第２の移動機構と、
前記第２の受熱部材を冷却する冷却機構と
を有する請求項１〜３のいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項５】
ＸＹ直交座標系が画定された基準ベースに対して、Ｘ軸方向に移動可能に支持された粗動Ｘテーブルと、
前記粗動Ｘテーブルに対して、Ｙ軸方向に移動可能に支持された粗動Ｙテーブルと、
前記粗動Ｙテーブルに対して、前記粗動Ｘテーブル及び粗動Ｙテーブルの移動可能距離よりも微小な量だけ変位可能に支持され、かつ前記粗動Ｘテーブル及び粗動Ｙテーブルの位置精度よりも高い精度で位置制御可能な微動テーブルと、
前記粗動Ｘテーブルに支持され、該粗動Ｘテーブルに熱的に結合し、Ｙ軸に平行な第１の受熱表面を有する第１の受熱部材と、
前記第１の受熱表面に、ある間隙を隔てて配置された第１の放熱表面を有する第１の放熱部材と、
前記粗動Ｙテーブルに支持され、前記第１の放熱部材と前記微動テーブルとの間の伝熱経路の一部を構成する伝熱部材と、
吸熱が生ずる第１の吸熱領域と発熱が生ずる第１の発熱領域とを含む第１の吸発熱素子であって、前記伝熱部材と前記第１の放熱部材との間に配置され、該第１の吸熱領域が前記伝熱部材に熱的に結合し、該第１の発熱領域が前記第１の放熱部材に熱的に結合している第１の吸発熱素子と、
前記粗動Ｘテーブルに支持され、該粗動Ｘテーブルに熱的に結合し、Ｘ軸に平行な第２の放熱表面を有する第２の放熱部材と、
前記第２の放熱表面にある間隙を隔てて対向する第２の受熱表面を有する第２の受熱部材と、
前記第２の受熱部材を冷却する冷却機構と
を有する温度調節機能付き可動ステージ。
【請求項６】
さらに、前記微動テーブルと前記伝熱部材との間の伝熱経路の一部を構成し、可撓性を有する部材で形成された可撓性伝熱部材と、
吸熱が生ずる第２の吸熱領域と発熱が生ずる第２の発熱領域とを含む第２の吸発熱素子であって、前記可撓性伝熱部材と前記伝熱部材との間に配置され、該第２の吸熱領域が前記可撓性伝熱部材に熱的に結合し、該第２の発熱領域が前記伝熱部材に熱的に結合している第２の吸発熱素子と、
を有する請求項５に記載の温度調節機能付き可動ステージ。
【請求項７】
前記粗動Ｙテーブルがその可動範囲内でＹ軸方向に移動したとき、前記第１の放熱表面と前記第１の受熱表面との相互に対向する領域の面積が変化しない請求項５または６に記載の温度調節機能付き可動ステージ。
【請求項８】
前記粗動Ｘテーブルがその可動範囲内でＸ軸方向に移動したとき、前記第２の放熱表面と前記第２の受熱表面との相互に対向する領域の面積が変化しない請求項５〜７のいずれかに記載の温度調節機能付き可動ステージ。
【請求項９】
放熱表面を有する放熱部材と、
前記放熱表面にある間隙を隔てて対向する受熱表面を有する受熱部材と、
前記放熱部材と受熱部材との一方を他方に対して移動させる移動機構と
を有し、
前記移動機構により前記放熱部材と前記受熱部材との一方が他方に対して移動したとき、前記放熱表面と受熱表面とは、相互に対向する姿勢を維持する形状を有する輻射伝熱装置。
【請求項１０】
前記移動機構により前記放熱部材と前記受熱部材との一方が他方に対して移動しても、前記放熱表面と前記受熱表面との間隔が変動しない請求項９に記載の輻射伝熱装置。
【請求項１１】
前記移動機構により前記放熱部材と前記受熱部材との一方が他方に対して移動しても、前記放熱表面と前記受熱表面との相互に対向する領域の面積が変動しない請求項９または１０に記載の輻射伝熱装置。
【請求項１２】
前記放熱表面と前記受熱表面との少なくとも一方に、ダイヤモンドライクカーボンがコーティングされている請求項９〜１１のいずれかに記載の輻射伝熱装置。
【請求項１３】
さらに、吸熱が生ずる吸熱領域と発熱が生ずる発熱領域とを含む吸発熱素子であって、該吸熱領域が冷却対象物に熱的に結合し、該発熱領域が前記放熱部材に熱的に結合している吸発熱素子を有する請求項９〜１２のいずれかに記載の輻射伝熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御装置に関し、特に可動部分の温度制御に適した温度制御装置に関する。また、本発明は、温度調節機能付きの可動ステージに関する。さらに、本発明は、可動部分の温度を調節することが可能な輻射伝熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に、下記特許文献１に開示された冷却機能付き位置決め装置の概略断面図を示す。底板１０１の上に、微動機構１０３により天板１０２が支持されている。微動機構１０３は、３軸方向及び各軸周りの回転方向の６自由度に関して、天板１０２を微小変位させ、位置決めを行う。底板１０１は、粗動テーブル１００に固定されている。底板１０１、天板１０２、粗動テーブル１００は、真空容器内に収容される。
【０００３】
底板１０１と天板１０２との間に、ペルチェ素子１０５が、その吸熱側の面を天板１０２に向けるような姿勢で、配置されている。ペルチェ素子１０５の高温側の表面に冷却板１０４が取り付けられ、冷却版１０４は、支持部材１０９により底板１０１に支持されている。ペルチェ素子１０５の吸熱側の面に輻射板１０６が取り付けられている。天板１０２の底面に黒体１０７が取り付けられている。黒体１０７と輻射板１０６とは、ある間隙を隔てて相互に対向する。
【０００４】
冷却板１０４に冷媒用配管１０８が結合している。冷媒用配管１０８内を流れる冷媒により冷却板１０４が冷却される。これにより、ペルチェ素子１０５の発熱側の表面が、冷却される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５８２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された装置の底板１０１は、粗動ステージと共に移動する。このため、冷媒用配管１０８は可撓性を有する材料で形成しなければならない。このような材料は、真空雰囲気の汚染の原因になる。
【０００７】
本発明の目的は、可動部分に直接冷媒を供給することなく、可動部分の温度制御を行うことが可能な温度制御装置を提供することである。本発明の他の目的は、この温度制御装置を利用した可動テーブル装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、この温度制御装置に適用可能な輻射伝熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、温度制御の対象となる温度制御対象部材と、前記温度制御対象部材に熱的に結合し、第１の放熱表面を有する第１の放熱部材と、前記第１の放熱表面に、ある間隙を隔てて対向配置された第１の受熱表面を有し、前記第１の放熱表面から放射された熱を受ける第１の受熱部材と、前記第１の放熱表面及び第１の受熱表面が相互に対向する姿勢を維持したまま、前記第１の放熱部材及び第１の受熱部材の一方を他方に対して移動させる第１の移動機構とを有する温度制御装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、ＸＹ直交座標系が画定された基準ベースに対して、Ｘ軸方向に移動可能に支持された粗動Ｘテーブルと、前記粗動Ｘテーブルに対して、Ｙ軸方向に移動可能に支持された粗動Ｙテーブルと、前記粗動Ｙテーブルに対して、前記粗動Ｘテーブル及び粗動Ｙテーブルの移動可能距離よりも微小な量だけ変位可能に支持され、かつ前記粗動Ｘテーブル及び粗動Ｙテーブルの位置精度よりも高い精度で位置制御可能な微動テーブルと、前記粗動Ｘテーブルに支持され、該粗動Ｘテーブルに熱的に結合し、Ｙ軸に平行な第１の受熱表面を有する第１の受熱部材と、前記第１の受熱表面に、ある間隙を隔てて配置された第１の放熱表面を有する第１の放熱部材と、前記粗動Ｙテーブルに支持され、前記第１の放熱部材と前記微動テーブルとの間の伝熱経路の一部を構成する伝熱部材と、吸熱が生ずる第１の吸熱領域と発熱が生ずる第１の発熱領域とを含む第１の吸発熱素子であって、前記伝熱部材と前記第１の放熱部材との間に配置され、該第１の吸熱領域が前記伝熱部材に熱的に結合し、該第１の発熱領域が前記第１の放熱部材に熱的に結合している第１の吸発熱素子と、前記粗動Ｘテーブルに支持され、該粗動Ｘテーブルに熱的に結合し、Ｘ軸に平行な第２の放熱表面を有する第２の放熱部材と、前記第２の放熱表面にある間隙を隔てて対向する第２の受熱表面を有する第２の受熱部材と、前記第２の受熱部材を冷却する冷却機構とを有する温度調節機能付き可動ステージが提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の観点によると、放熱表面を有する放熱部材と、前記放熱表面にある間隙を隔てて対向する受熱表面を有する受熱部材と、前記放熱部材と受熱部材との一方を他方に対して移動させる移動機構とを有し、前記移動機構により前記放熱部材と前記受熱部材との一方が他方に対して移動したとき、前記放熱表面と受熱表面とは、相互に対向する姿勢を維持する形状を有する輻射伝熱装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
放熱部材の放熱表面から輻射された熱が、受熱部材の受熱表面に吸収されることにより、放熱部材が冷却される。放熱部材と受熱部材とが接触しないため、放熱部材及び受熱部材の一方を他方に対して移動させることができる。このため、フレキシブルな冷媒流路等を配置する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、実施例による低エネルギ電子ビーム近接露光（ＬＥＥＰＬ）装置の概略図を示す。下側基準ベース１の上にウエハ用可動ステージ５が取り付けられている。上側基準ベース２が下側基準ベース１に固定されており、ウエハ用可動ステージ５の上方に、マスク用可動ステージ６を支持している。下側基準ベース１及び上側基準ベース２により基準ベース３が構成されている。基準ベース３に固定され、水平面をＸＹ面とするＸＹＺ直交座標系が定義される。マスク用可動ステージ６の上方に、電子ビーム源７が配置されている。電子ビーム源７は、低速電子銃、アパーチャ、電子ビーム用レンズ、偏向器等を含んで構成される。基準ベース３、ウエハ用可動ステージ５、マスク用可動ステージ６、及び電子ビーム源７は、真空容器８内に収容されている。
【００１３】
ウエハ用可動ステージ５に、露光すべきウエハが保持され、マスク用可動ステージにマスクが保持される。電子ビーム源７から出射された低エネルギ電子ビームが、マスクを通してウエハに入射する。
【００１４】
図２及び図３に、ウエハ用可動ステージ５の概略図を示す。以下、主として図２を参照しながら説明を進め、必要に応じて図３を参照することとする。
ウエハ用可動ステージ５は、粗動Ｘテーブル１０、粗動Ｙテーブル１１、微動テーブル１２、及びウエハチャック１３を含んで構成される。粗動Ｘテーブル１０は、Ｘリニアガイド１４（図３参照）により、下側基準ベース１に対してＸ方向に移動可能に支持されている。ボールねじ１５を作動させることにより、粗動ＸテーブルをＸ方向に移動させることができる。粗動Ｙテーブル１１は、Ｙリニアガイド１８により、粗動Ｘテーブル１０に対してＹ方向に移動可能に支持されている。超音波モータ１９を作動させることにより、粗動Ｙテーブル１１をＹ方向に移動させることができる。図２は、Ｙ方向に平行な視線で見たときの概略図に相当し、図３は、Ｘ方向に平行な視線で見たときの概略図に相当する。
【００１５】
微動テーブル１２は、ＸＹ微動機構２４によりチルトステージ２３に支持されており、チルトステージ２３は、複数のピエゾアクチュエータ２２により粗動Ｙテーブル１１に支持されている。ピエゾアクチュエータ２２を駆動することにより、チルトステージ２３の、ＸＹ面に対する傾斜角を制御することができる。ＸＹ微動機構２４を駆動することにより、微動テーブル１２をＸＹ面内で微小に移動させることができる。微動テーブル１２のＸ方向及びＹ方向の変位可能距離は、例えば数μｍ程度であり、粗動Ｘテーブル１０及び粗動Ｙテーブル１１の移動可能距離よりも短い。また、微動テーブル１２は、粗動Ｘテーブル１０及び粗動Ｙテーブル１１に比べて、より高い精度で位置制御可能である。
【００１６】
アルミニウム製のウエハチャック支持部材２８が、転がり軸受け２９により、微動テーブル１２に支持されている。ウエハチャック支持部材２８は、微動テーブル１２に対して、Ｚ軸に平行な回転軸を中心として回転方向に微小変位可能である。
【００１７】
ウエハチャック１３は、その底面に密着した銅製の均熱板３０、及び弾性を有する銅製の弾性伝熱板２９によりウエハチャック支持部材２８に支持されている。ウエハチャック１３は、ウエハチャック支持部材２８と共に、回転方向に変位する。露光すべきウエハがウエハチャック１３の上面に静電吸着される。微小回転駆動機構３４が、ウエハチャック１３に回転方向のトルクを印加する。微小回転駆動機構３４は、ウエハチャック１３に固定され、径方向に突出した作用バー３４ａと、微動テーブル１２に取り付けられた駆動装置３４ｂにより構成される。駆動装置３４ｂが、作用バー３４ａに、回転方向の力を加えることにより、ウエハチャック１３を微小角度回転させる。
【００１８】
ウエハチャック１３の姿勢は、その底面と、微動テーブル１２の上面との間に配置された静電チャック３３により、微動テーブル１２に対して拘束される。静電チャック３３が作動していない状態では、伝熱板２９の弾性により、静電チャック３３の吸着面と、それに対向する被吸着面との間に隙間が形成される。この状態で微小回転駆動機構３４を作動させることにより、ウエハチャック１３を回転方向に変位させることができる。回転方向の位置合わせが完了した状態で、静電チャック３３を作動させることにより、ウエハチャック１３を微動テーブル１２に対して固定することができる。
【００１９】
銅製の伝熱部材３８が、断熱部材３９を介して粗動Ｙテーブル１１に取り付けられている。伝熱部材３８の一方の端部（高温側の端部）は、ウエハチャック支持部材２８の近傍まで延在し、他方の端部（低温側の端部）は、粗動Ｘテーブル１０の、Ｘ方向に直交する側面に対向する位置まで延在している。伝熱部材３８の低温側の端部に、第１のペルチェ素子４０が取り付けられている。第１のペルチェ素子４０の吸熱領域が、伝熱部材３８に熱的に結合している。第１のペルチェ素子４０の発熱領域に、銅製の第１の放熱部材４５が取り付けられ、両者が熱的に結合している。粗動Ｘステージ１０の、Ｘ方向に直交する側面に、銅製の第１の受熱部材４６が取り付けられ、両者が熱的に結合している。
【００２０】
第１の放熱部材４５は、２枚の第１の放熱板４５ａを含む。第１の放熱板４５ａの各々は、ＸＹ面に平行な第１の放熱表面を有する。第１の受熱部材４６は、３枚の第１の受熱板４６ａを含む。第１の受熱板４６ａの各々は、ＸＹ面に平行な第１の受熱表面を有する。３枚の第１の受熱板４６ａと２枚の第１の放熱板４５ａとは、ＸＹ面内で部分的に重なり、かつＺ方向に関して交互に配列するように配置されている。このため、第１の放熱板４５ａの、相互に表裏の関係にある２つの放熱表面のいずれも、第１の受熱板４６ａに対向する。
【００２１】
第１の放熱表面と第１の受熱表面には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）がコーティングされている。相互に対向する第１の放熱表面と第１の受熱表面とは、例えば３ｍｍ程度の間隙を隔てて配置されている。第１の放熱表面から輻射された熱が、第１の受熱表面に吸収される。第１の放熱部材４５から第１の受熱部材４６までの伝熱経路が形成される。第１の放熱部材４５の２枚の第１の放熱板４５ａのいずれの放熱表面も、第１の受熱板４６ａに対向するため、放熱表面からの輻射熱を効率的に吸収することができる。
【００２２】
第１の放熱表面と第１の受熱表面とが、共にＸＹ面に平行であるため、粗動Ｙテーブル１１がＹ方向に移動しても、両者の間隔は変動しない。また、第１の放熱表面及び第１の受熱表面は、粗動Ｙテーブル１１がＹ方向に移動しても、両者の相互に対向する領域の面積が変動しないような形状にされている。なお、第１の放熱表面と第１の受熱表面とは、必ずしもＸＹ面に平行である必要はない。Ｙ軸に平行であれば、ＸＹ平面に対して傾いていてもよい。このように、粗動Ｙテーブル１１を移動させても、第１の放熱表面と第１の受熱表面とが相互に対向する姿勢が維持されるような構成とされている。
【００２３】
第２のペルチェ素子３７の発熱領域が、伝熱部材３８の高温側の端部に熱的に結合している。第２のペルチェ素子３７の吸熱領域が、可撓性伝熱部材３６を介してウエハチャック支持部材２８に熱的に結合している。ウエハチャック支持部材２８は、ピエゾアクチュエータ２２、ＸＹ微動機構２４、及び微小回転駆動機構３４を作動させることにより、粗動Ｙテーブル１１及びそれに固定された伝熱部材３８に対して、微小に変位する。可撓性伝熱部材３６は、この微小変位を許容する程度の可撓性を有する。
【００２４】
均熱板３０、弾性伝熱板２９、ウエハチャック支持部材２８、可撓性伝熱部材３６が、ウエハチャック１３から、第２のペルチェ素子３７の吸熱領域までの伝熱経路を構成している。伝熱部材３８が、第２のペルチェ素子３７の発熱領域から第１のペルチェ素子４０の吸熱領域までの伝熱経路を構成している。第１の放熱部材４５及び第１の受熱部材４６が、第１のペルチェ素子４０の発熱領域から粗動Ｘテーブル１０までの輻射伝熱経路を構成している。これらの伝熱経路は、ＹＺ面に平行なある仮想平面に関して面対称な構造を有する。
【００２５】
粗動Ｘテーブル１０の、Ｙ方向に垂直な側面に、銅製の第２の放熱部材４８が取り付けられ、両者が熱的に結合している。Ｘ方向に長い銅製の第２の受熱部材４９が、粗動Ｘテーブル１０の下方に配置されている。第２の受熱部材４９は、断熱部材４７を介して下側基準ベース１に固定されており、冷却機構５０により冷却される。冷却機構５０は、例えば、第２の受熱部材４９に熱的に結合した冷媒流路と、冷媒を流すポンプを含んで構成される。
【００２６】
第２の放熱部材４８及び第２の受熱部材４９は、第１の放熱部材４５及び第１の受熱部材４６と同様の基本構造を有する。以下に、その構造を説明する。
図３に示すように、第２の放熱部材４８は、２枚の第２の放熱板４８ａを含む。第２の放熱板４８ａの各々は、ＸＹ面に平行な第２の放熱表面を有する。第２の受熱部材４９は、３枚の第２の受熱板４９ａを含む。第２の受熱板４９ａの各々は、ＸＹ面に平行な第２の受熱表面を有する。３枚の第２の受熱板４９ａと２枚の第２の放熱板４８ａとは、ＸＹ面内で部分的に重なり、かつＺ方向に関して交互に配列するように配置されている。
【００２７】
第２の放熱表面と第２の受熱表面には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）がコーティングされている。相互に対向する第２の放熱表面と第２の受熱表面とは、例えば３ｍｍ程度の間隙を隔てて配置されている。第２の放熱表面と第２の受熱表面とが、共にＸ軸に平行であるため、粗動Ｘテーブル１０がＸ方向に移動しても、両者の間隔は変動しない。また、第２の放熱表面及び第２の受熱表面は、粗動Ｘテーブル１０がＸ方向に移動しても、両者が相互に対向する領域の面積が変動しないような形状にされている。このように、粗動Ｘテーブル１０が移動しても、第２の放熱表面と第２の受熱表面とが相互に対向する姿勢が維持されるような構成とされている。
【００２８】
図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、ウエハチャック支持部材２８と伝熱部材３８との接続部分について説明する。図４（Ａ）は、Ｙ方向に平行な視線で見たときの正面図を示し、図４（Ｂ）は、一点鎖線Ｂ４−Ｂ４における断面図を示す。
【００２９】
ウエハチャック支持部材２８は、頭部２８ａ、連結部２８ｂ、平板部２８ｃ、及び４本の脚部２８ｄにより構成される。頭部２８ａは、図２に示した転がり軸受け２９を介して微動テーブル１２に支持される。平板部２８ｃは、ＸＹ面に平行な正方形の板状形状を有し、頭部２８ａの下方に配置される。連結部２８ｂが、頭部２８ａと平板部２８ｃのほぼ中心とを連結する。脚部２８ｄは、平板部２８ｃの四隅から下方に伸びる。
【００３０】
伝熱部材３８は、図２に示した粗動Ｙテーブル１１上に固定された基部３８ｂ、及び基部３８ｂから上方に立ち上がる４本の立ち上がり部３８ａを含んで構成される。立ち上がり部３８ａは、ウエハチャック支持部材２８の相互に隣り合う脚部２８ｄの間に配置される。
【００３１】
４本の立ち上がり部３８ａの各々の、内側を向く面に、第２のペルチェ素子３７が取り付けられている。第２のペルチェ素子３７の発熱領域が立ち上がり部３８ａに密着する。第２のペルチェ素子３７の吸熱領域の表面に、接続部材３５が密着する。１つの脚部２８ｄから、それに隣り合う脚部２８ｄまで、可撓性伝熱部材３６が架け渡されている。２本の脚部２８ｄの間において、接続部材３５が可撓性伝熱部材３６を挟み込んでいる。このようにして、脚部２８ｄから可撓性伝熱部材３６及び接続部材３５を経由して第２のペルチェ素子３７に至る伝熱経路が構成される。
【００３２】
図５を参照して、温度制御の方法について説明する。図５の横軸は、ウエハチャック１３から第２の受熱部材４９までの伝熱経路上の位置を表し、縦軸は温度を単位「℃」で表す。ウエハチャック１３及び粗動Ｘテーブル１０の制御目標温度は２３℃である。ウエハチャック１３からウエハチャック支持部材２８までの各部材は、熱伝導効率の高い部材で接続されているため、ウエハチャック支持部材２８の温度は、ウエハチャック１３の温度とほぼ同一になる。可撓性伝熱部材３６の高温端と低温端との間で、約１℃の温度差が生ずると予測される。このため、可撓性伝熱部材３６の低温端の制御目標温度は約２２℃になる。すなわち、第２のペルチェ素子３７の吸熱領域の温度を２２℃にすればよい。第２の発熱領域の制御目標温度を３０℃にする。
【００３３】
これにより、伝熱部材３８の高温端の制御目標温度が３０℃になる。伝熱部材３８の熱伝導率を考慮すると、その低温端の制御目標温度を約２０℃にすればよいことになる。すなわち、第１のペルチェ素子４０の吸熱領域の温度を２０℃にすればよい。粗動Ｘテーブル１０の制御目標温度が２３℃であるため、それに熱的に結合した第１の受熱部材４６の温度も２３℃になる。第１の放熱部材４５と第１の受熱部材４６との間の輻射効率を考慮すると、第１の放熱部材４５の温度を４０℃程度に設定することが好ましい。第１のペルチェ素子４０は、その吸熱領域と発熱領域との温度差が約２０℃になるように制御される。
【００３４】
粗動Ｘテーブル１０に熱的に結合した第２の放熱部材４８の温度が２３℃になる。第２の放熱部材４８と第２の受熱部材４９との間の輻射効率を考慮すると、第２の受熱部材４９の温度を−３０℃程度にすればよい。第２の受熱部材４９の温度は、冷却機構５０により、−３０℃に維持される。
【００３５】
上記実施例では、基準ベース１に固定された第２の受熱部材４９のみが、冷媒により直接冷却される。粗動Ｘテーブル１０やウエハチャック１３等の可動部分には、冷媒の流路が設けられていない。このため、フレキシブルチューブを用いることなく、温度制御を行うことができる。真空中においては、フレキシブルチューブは環境汚染の原因になる。上記実施例のように、温度制御対象となる可動部分が真空中に配置されているような場合に、顕著な効果が期待できる。
【００３６】
また、上記実施例では、ウエハチャック１３から粗動Ｘテーブル１０までの伝熱経路内に第１のペルチェ素子４０及び第２のペルチェ素子３７が直列に配置されている。このため、ウエハチャック１３と粗動Ｘテーブル１０との温度を共に２３℃に維持しつつ、ウエハチャック１３で発生した熱を粗動Ｘテーブル１０まで伝えることができる。上記実施例では、ペルチェ素子を２段構成にしたが、１段構成にしてもよい。ただし、温度をより高精度に制御するために、ペルチェ素子を２段構成とするほうが好ましい。以下にその理由を説明する。
【００３７】
例えば、第１のペルチェ素子４０を配置しない場合について検討する。第１のペルチェ素子４０を配置しない場合には、第１の放熱部材４５の温度が約４０℃であるため、伝熱部材３８の低温端の温度も約４０℃になる。伝熱部材３８の高温端と低温端との温度差が約１０℃であるため、低温端の温度が４０℃であれば、高温端の温度は約５０℃になる。従って、第２のペルチェ素子３７の発熱領域が５０℃、吸熱領域が２２℃になるように、第２のペルチェ素子３７を駆動することになる。しかし、伝熱部材３８の高温端の温度が５０℃まで上昇するため、この部分が熱源となり、真空容器内の他の部材を加熱してしまう。
【００３８】
逆に、第２のペルチェ素子３７を配置しない場合には、伝熱部材３７の低温端の温度を１２℃にしなければならない。このため、真空容器内の他の部材を冷却してしまう。
上記実施例の場合には、伝熱部材３８の高温端の温度が高々３０℃程度であり、低温端の温度が２０℃程度である。また、第１の放熱部材４５の温度も、高々４０℃程度である。このため、真空容器内の他の部材の温度に擾乱を与えにくい。さらに、上記実施例では、第１の放熱部材４５の２枚の放熱板４５ａの各々は、第１の受熱部材４６の受熱板４６ａにより挟まれている。第１の放熱部材４５から発生した輻射熱のほとんどが第１の受熱部材４６で吸収されるため、真空容器内の他の部材に与える熱的影響は軽微である。
【００３９】
次に、放熱表面及び受熱表面にＤＬＣをコーティングした効果について説明する。ＤＬＣは、炭素原子同士の結合状態がダイヤモンド構造とグラファイト構造の両者から成り立ち、かつ一部の炭素原子が水素とも結合している構造を有する。長距離のオーダでは、規則正しい結晶構造を持たず、アモルファス構造となっている。このＤＬＣは、耐摩耗性に優れ、かつ低い摩擦係数を有するという顕著な特徴を持っている。上記実施例においては、放熱表面と受熱表面とが接触しないため、ＤＬＣの公知の特徴は利用されていない。
【００４０】
輻射板の表面処理として、黒クロムめっきが知られている。上記実施例においては、黒クロムめっき処理を行う代わりに、ＤＬＣコーティングを行った。ＤＬＣコーティングを行うことにより、黒クロムめっき処理を行う場合に比べて、より高い輻射伝熱量を達成することができた。
【００４１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例によるＬＥＥＰＬ装置の概略図である。
【図２】実施例によるウエハステージの概略図である。
【図３】実施例によるウエハステージの概略図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ実施例によるウエハステージのウエハチャック支持部材と伝熱部材との接続部分の正面図及び平断面図である。
【図５】実施例によるウエハステージのウエハチャックから第２の受熱部材までの伝熱経路の各部分の温度を示すグラフである。
【図６】従来の冷却機能つきウエハステージの概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  下側基準ベース
２  上側基準ベース
３  基準ベース
５  ウエハ用可動ステージ
６  マスク用可動ステージ
７  電子ビーム源
８  真空容器
１０  粗動Ｘテーブル
１１  粗動Ｙテーブル
１２  微動テーブル
１３  ウエハチャック
１５  ボールねじ
１８  Ｙリニアガイド
１９  超音波モータ
２２  ピエゾアクチュエータ
２３  チルトステージ
２４  ＸＹ微動機構
２８  ウエハチャック支持部材
２９  弾性伝熱板
３０  均熱板
３３  静電チャック
３４  微小回転駆動機構
３５  接続部材
３６  可撓性伝熱部材
３７  第２のペルチェ素子
３８  伝熱部材
３９  断熱部材
４０  第１のペルチェ素子
４５  第１の放熱部材
４６  第１の受熱部材
４８  第２の放熱部材
４９  第２の受熱部材
５０  冷却機構
【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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