(57)【要約】【課題】リニアモータのコイルから微動ステージに伝わる熱を低減するのに有利な技術を提供する。【解決手段】基板を保持するステージ装置であって、第１移動ステージと、前記第１移動ステージによって支持される第２移動ステージと、前記第１移動ステージに配置されたコイルと、前記コイルに対応して前記第２移動ステージに配置された磁石とを含むリニアモータと、前記コイルから熱を回収するための第１冷媒を前記コイルに接触しないように流すために前記第１移動ステージに設けられた第１流路と、前記コイルを取り囲むように、且つ、前記コイルから離間して前記第１移動ステージの上に配置されたカバー部材と、前記カバー部材から熱を回収するための第２冷媒を前記コイルに接触しないように流すために前記カバー部材に形成された第２流路と、を有することを特徴とするステージ装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するステージ装置であって、
第１移動ステージと、
前記第１移動ステージによって支持される第２移動ステージと、
前記第１移動ステージに配置されたコイルと、前記コイルに対応して前記第２移動ステージに配置された磁石とを含むリニアモータと、
前記コイルから熱を回収するための第１冷媒を前記コイルに接触しないように流すために前記第１移動ステージに設けられた第１流路と、
前記コイルを取り囲むように、且つ、前記コイルから離間して前記第１移動ステージの上に配置されたカバー部材と、
前記カバー部材から熱を回収するための第２冷媒を前記コイルに接触しないように流すために前記カバー部材に形成された第２流路と、
を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記第１流路は、前記第１流路を前記第１移動ステージの前記第２移動ステージ側の面に投影したときに、その少なくとも一部が前記コイルと重なるように前記第１移動ステージに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記第１移動ステージに接続された接続部分を含み、
前記第２流路は、前記接続部分の内部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記カバー部材は、前記コイル及び前記磁石と対向する対向部分を含み、
前記第２流路は、前記カバー部材の前記対向部分以外の部分に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記カバー部材と連結し、前記第１移動ステージの前記第２移動ステージ側の面を覆うように、且つ、前記第１移動ステージの第２移動ステージ側の面から離間して前記第１移動ステージの上に配置されたシート部材を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記カバー部材と前記第１移動ステージとの間に配置され、前記カバー部材を支持する断熱材を更に有することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項７】
リソグラフィ装置であって、
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のステージ装置と、
前記ステージ装置に保持された基板の上にパターンを転写する転写処理を行う処理部と、
を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記ステージ装置及び前記処理部を収納するチャンバを更に有し、
前記チャンバは、前記ステージ装置及び前記処理部が収納される内部空間を真空雰囲気に維持することを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記転写処理は、前記基板に荷電粒子線で描画を行うことで前記基板の上に前記パターンを転写する処理であることを特徴とする請求項７又は８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて基板の上にパターンを転写するステップと、
前記パターンが転写された前記基板を加工するステップと、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶デバイスの製造に用いられるリソグラフィ装置は、基板ステージに保持された基板を位置決めして、かかる基板にパターンを転写する処理（露光など）を行う。基板ステージは、一般的に、大ストロークの移動を行う粗動ステージと、粗動ステージの上で高精度な位置決めを行う微動ステージとを含む。微動ステージの移動は、リニアモータを駆動することで行われる。また、振動伝達の観点から、リニアモータ磁石は微動ステージ側に配置され、リニアモータコイルは粗動ステージ側に配置されている。
【０００３】
このような基板ステージでは、リニアモータ（即ち、リニアモータコイル）の発熱が問題となる。そこで、リニアモータコイルからの熱を回収する冷却機構が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された冷却機構は、リニアモータコイルの周囲の空間をジャケットで覆い、かかる空間を流体の冷媒で満たすことで、リニアモータコイルからの熱を回収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２７８３８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リニアモータコイルの周囲の空間を流体の冷媒で満たす場合、コイルの導線と冷媒とが直接接触しないように、コイルの導線に被膜を形成する被膜処理が必要となる。しかしながら、被膜処理によって形成される被膜が基板ステージの組み立て時に損傷すると、コイルの導線と冷媒とが接触してしまうため、コイルの導線が腐食して断線することがある。また、冷媒に長期間さらされることで被膜自体も腐食する可能性が高く、被膜が腐食すると、コイルが短絡してしまうことがある。従って、コイルの導線に被膜処理を要する冷却機構では、基板ステージの信頼性を維持することが難しい。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、リニアモータのコイルから微動ステージに伝わる熱を低減するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのステージ装置は、基板を保持するステージ装置であって、第１移動ステージと、前記第１移動ステージによって支持される第２移動ステージと、前記第１移動ステージに配置されたコイルと、前記コイルに対応して前記第２移動ステージに配置された磁石とを含むリニアモータと、前記コイルから熱を回収するための第１冷媒を前記コイルに接触しないように流すために前記第１移動ステージに設けられた第１流路と、前記コイルを取り囲むように、且つ、前記コイルから離間して前記第１移動ステージの上に配置されたカバー部材と、前記カバー部材から熱を回収するための第２冷媒を前記コイルに接触しないように流すために前記カバー部材に形成された第２流路と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、リニアモータのコイルから微動ステージに伝わる熱を低減するのに有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一側面としてのリソグラフィ装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すリソグラフィ装置のステージ装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の一側面としてのリソグラフィ装置１の構成を示す概略図である。リソグラフィ装置１は、基板の上にパターンを転写する装置であって、本実施形態では、荷電粒子線（電子線）を用いて基板の上にパターンを描画する描画装置として具現化される。但し、リソグラフィ装置１は、描画装置に限定されるものではなく、インプリント装置や露光装置であってもよい。ここで、インプリント装置とは、基板の上の樹脂とモールド（型）とを接触させた状態で樹脂を硬化させ、硬化した樹脂からモールドを剥離することで基板の上にパターンを転写する装置である。また、露光装置とは、レチクル（マスク）のパターンを投影光学系によって基板に投影することで基板の上にパターンを転写する装置である。
【００１３】
リソグラフィ装置１は、荷電粒子光学系１０と、基板ＳＴを保持して移動するステージ装置２０と、チャンバ３０とを有する。リソグラフィ装置１では、荷電粒子線によるパターンの描画を真空雰囲気で行うために、荷電粒子光学系１０及びステージ装置２０がチャンバ３０に収納されている。チャンバ３０は、荷電粒子光学系１０及びステージ装置２０が収納される内部空間を真空雰囲気に維持する。
【００１４】
荷電粒子光学系１０は、例えば、荷電粒子レンズ（静電レンズ）、コリメータレンズ、アパーチャアレイ、ブランカーアレイ、ストッピングアパーチャアレイ、ディフレクターなどを含む。荷電粒子光学系１０は、荷電粒子源（不図示）からの荷電粒子線を基板ＳＴに導いて、基板ＳＴの上にパターンを描画する。このように、荷電粒子光学系１０は、基板ＳＴの上にパターンを転写する転写処理を行う処理部としての側面を有する。
【００１５】
ステージ装置２０は、粗動ステージ（第１移動ステージ）２２０と、粗動ステージ２２０によって支持される微動ステージ（第２ステージ）２４０とを含む。粗動ステージ２２０は、ベース定盤（不図示）の上に配置され、微動ステージ２４０を支持し、かかる微動ステージ２４０をＸ軸方向及びＹ軸方向に（即ち、ＸＹ平面内で）移動させる。微動ステージ２４０は、基板ＳＴを保持する（例えば、静電吸着する）基板保持部として機能するチャック４０を支持し、基板ＳＴのＺ軸回りの回転を補正する機能、基板ＳＴのＺ軸方向の位置を補正する機能、基板ＳＴの傾きを補正する機能を有する。
【００１６】
図２は、ステージ装置２０の構成を示す概略図である。図２に示すように、粗動ステージ２２０には、コイル（コイルユニット）２２２が配置されている。また、微動ステージ２４０には、コイル２２２に対応して磁石（磁石ユニット）２４２が配置（固定）されている。コイル２２２及び磁石２４２は、コイル２２２に電流を流すことで発生する磁界によって微動ステージ２４０を移動させるリニアモータＬＭを構成する。
【００１７】
粗動ステージ２２０の内部には、冷媒（第１冷媒）を流すことができる第１流路２２４が形成され、第１流路２２４に冷媒を流すことによってコイル２２２で発生する熱を回収する。本実施形態では、第１流路２２４は、図２に示すように、コイル２２２から熱を回収するための冷媒がコイル２２２に接触しないように粗動ステージ２２０の内部に形成されている。また、第１流路２２４は、第１流路２２４を粗動ステージ２２０の微動ステージ側（第２移動ステージ側）の面２２０ａに投影したときに、その少なくとも一部がコイル２２２と重なるように粗動ステージ２２０の内部に形成されている。これにより、コイル２２２からの熱を効率的に回収することができる。但し、粗動ステージ２２０の内部に第１流路２２４を形成するのではなく、粗動ステージ２２０とコイル２２２との間（即ち、粗動ステージ２２０の上）に、第１流路２２４が形成された液冷ブロックを取り付けてもよい。
【００１８】
また、微動ステージ２４０及び磁石２４２と、粗動ステージ２２０及びコイル２２２とが対面する領域には、カバー部材６０が配置されている。換言すれば、カバー部材６０は、コイル２２２を取り囲むように、且つ、コイル２２２から離間して粗動ステージ２２０の上に配置されている。カバー部材６０は、本実施形態では、図２に示すように、凸形状（微動ステージ側に凸となる形状）の断面を有するコイル２２２を取り囲むために、左側横線、左側縦線、中央横線、右側縦線、右側横線を接続して形成される凸形状の断面を有する。
【００１９】
また、粗動ステージ２２０の上には、カバー部材６０と連結し、粗動ステージ２２０の微動ステージ側の面２２０ａを覆うように、且つ、面２２０ａから離間してシート部材７０が配置されている。但し、シート部材７０は、カバー部材６０と別体で構成するのではなく、カバー部材６０と一体で構成されていてもよい。
【００２０】
カバー部材６０やシート部材７０の一部には、冷媒（第２冷媒）を流すことができる第２流路８０が形成され、第２流路８０に冷媒を流すことによってカバー部材６０やシート部材７０の温度を一定に制御する。本実施形態では、第２流路８０は、図２に示すように、カバー部材６０やシート部材７０からの熱を回収するための冷媒がコイル２２２に接触しないようにカバー部材６０やシート部材７０に形成されている。
【００２１】
このようなステージ装置２０の構成において、コイル２２２で発生する熱は、主に、熱伝導によって粗動ステージ２２０に流れ、粗動ステージ２２０の内部の第１流路２２４を流れる冷媒に回収される。この際、熱源であるコイル２２２から第１流路２２４（を流れる冷媒）までの経路には熱抵抗が存在するため、コイル２２２は、熱流×コイル２２２から第１流路２２４までの熱抵抗で決まる値に応じて温度上昇する。これにより、コイル２２２と微動ステージ２４０との間に温度差が生じ、コイル２２２から微動ステージ２４０に輻射熱が伝わろうとする。但し、コイル２２２から臨む物体はカバー部材６０であり、カバー部材６０に輻射した熱は、カバー部材６０に形成された第２流路８０を流れる冷媒に回収される。従って、コイル２２２で発生した熱は、微動ステージ２４０や磁石２４２に直接伝わらない。また、コイル２２２からの熱が第１流路２２４を流れる冷媒で十分に回収されなかった場合、かかる熱は、粗動ステージ２２０（の面２２０ａ）を介して微動ステージ２４０に伝わろうとする。但し、本実施形態では、上述したように、シート部材７０が配置されているため、粗動ステージ２２０を介して微動ステージ２４０に伝わろうとする熱は、微動ステージ２４０や磁石２４２に直接伝わらない。
【００２２】
コイル２２２からの輻射熱によるカバー部材６０の温度上昇は、コイル２２２の温度上昇よりも極めて小さいため、カバー部材６０から微動ステージ２４０への輻射熱は、微動ステージ２４０の熱変形に殆ど寄与しない。但し、コイル２２２から微動ステージ２４０に間接的に伝わる熱をより少なくする必要がある場合もある。このような場合には、コイル２２２の表面、カバー部材６０やシート部材７０の表面、及び、カバー部材６０やシート部材７０と対向する微動ステージ２４０（磁石２４２）の表面の輻射率を小さくすればよい。輻射率を小さくするためには、例えば、表面を輻射率の低い金属などでメッキ処理する。更に、カバー部材６０やシート部材７０に熱伝導率の高い材料を用いれば、コイル２２２からの輻射熱が第２流路８０を流れる冷媒に回収されるまでの経路の熱抵抗を小さくすることができ、カバー部材６０やシート部材７０の温度上昇を更に抑制することができる。熱伝導率の高い材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ＣＦＲＰ、ダイヤモンドなどがある。また、リニアモータＬＭの磁気ギャップにかかる領域においても、カバー部材６０に第２流路８０を形成して冷媒を流し、カバー部材６０の温度アースされた領域を拡大することで、カバー部材６０の温度上昇を小さくすることができる。
【００２３】
カバー部材６０の温度アースとなる第２流路８０は、カバー部材６０に冷媒が直接接触するように形成する（即ち、カバー部材６０に直接流路を形成する）とよいが、カバー部材６０と別体であっても、カバー部材６０と熱的に接触していればよい。
【００２４】
また、カバー部材６０と粗動ステージ２２０との間には、カバー部材６０を支持する断熱材が配置されていてもよい。これにより、コイル２２２からの熱が粗動ステージ２２０を介してカバー部材６０やシート部材７０、更には、微動ステージ２４０に伝わることを低減又は防止することができる。
【００２５】
なお、第２流路８０を形成する位置は、特に限定されるものではない。但し、カバー部材６０の粗動ステージ２２０と接続する接続部分の内部に第２流路８０を形成することで、カバー部材６０やシート部材７０から効率的に熱を回収することができる。また、カバー部材６０のコイル２２２及び磁石２４２と対向する対向部分以外の部分に第２流路８０を形成することで、コイル２２２と磁石２４２との間のギャップを小さくすることができる。
【００２６】
このように、本実施形態のステージ装置２０によれば、リニアモータＬＭのコイル２２２からの熱は、その大部分が第１流路２２４を流れる冷媒によって回収される。また、第１流路２２４で回収されずに残った熱は、第２流路８０を流れる冷媒によって回収され、微動ステージ２４０に伝わることを抑えることが可能となる。特に、真空雰囲気において、輻射による微動ステージ２４０への伝熱量を大幅に低減させることができる。また、本実施形態のステージ装置２０では、冷媒がコイル２２２に接触しないため、コイル２２２の表面の腐食が発生せず、ステージ装置２０の信頼性を維持することができる。
【００２７】
リソグラフィ装置１において、基板ＳＴにパターンを転写する際には、ステージ装置２０によって、荷電粒子光学系１０（から射出される荷電粒子線）に対して基板ＳＴを位置決めする。上述したように、ステージ装置２０は、コイル２２２から微動ステージ２４０に伝わる熱を大幅に低減し（即ち、微動ステージ２４０の熱変形を抑え）、且つ、ステージ装置２０の信頼性を維持することができる。従って、ステージ装置２０は、荷電粒子光学系１０に対して基板ＳＴを高精度に位置決めすることができる。
【００２８】
本実施形態のリソグラフィ装置１は、高いスループットで経済性よく高品位な半導体デバイス、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなどの物品を提供することができる。物品としてのデバイスの製造方法は、リソグラフィ装置１を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）にパターンを転写するステップを含む。かかる製造方法は、パターンが転写された基板を加工（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）するステップを更に含む。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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