(57)【要約】【課題】局所的な荷重変形量を考慮することなく、高速化と高位置決め精度を両立させることができる可動ステージを提供すること。【解決手段】物体を載置して移動可能な可動ステージであって、ハニカム構造を有するコア材１と、その少なくとも物体載置面側に設けられた表面板２とを有し、コア材１および表面板２がいずれもＳｉＣ質材料からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を載置して移動可能な可動ステージであって、ハニカム構造を有するコア材と、その少なくとも物体載置面側に設けられた表面板とを有し、前記コア材および前記表面板がいずれもＳｉＣ質材料からなることを特徴とする可動ステージ。
【請求項２】
前記ＳｉＣ質材料は、比剛性７０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、ヤング率２００ＧＰａ以上のＳｉＣ焼結体またはＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなることを特徴とする請求項１に記載の可動ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造の際のフォトリソグラフィ工程において半導体ウェハなどの被露光物に露光処理を施す際に用いられる露光装置ステージや検査装置ステージ等、高速で移動される可動ステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度の位置決め機能が必要な移動体装置としては、フォトリソグラフィによって半導体ウェハ等の平面状物体にパターンを形成するための露光装置のステージ機構や、半導体ウェハ等の検査に用いるステージ機構を挙げることができる。このような高精度の位置決め装置を備えた移動体装置においては、主として静圧流体軸受け装置が用いられている。
【０００３】
一方、特に最近の半導体集積回路の製造工程においては、パターンの微細化に対応したさらに高精度の位置決め機能が求められているとともに、経済的にパターンを形成するために、露光装置において、被露光物である半導体ウェハが搭載されたステージを高速で移動させて装置のスループットを向上させることが求められている。
【０００４】
しかしながら、移動体であるステージを高速で動かすことは必然的に振動が発生することであり、位置決め精度に関してはマイナスの要因である。特に、露光装置の可動部は、移動と静止を繰り返しており、静止時には慣性力による振動が発生し、そのような振動は露光精度に影響するため、その大きさが許容レベル以下に減衰するまで待機する必要があり、それがスループット向上の阻害要因となってしまう。
【０００５】
ここで、一定の駆動力のもとで移動体を高速で動かすためには、可動部分の軽量化が必要であり、移動、停止の振動による精度低下を抑制するためには荷重変形が小さい構造であることが好ましい。したがって、このように高速化と高位置決め精度を両立させるためには、軽量かつ荷重変形が小さい構造および材料が必要となる。ここで、慣性力による振動の大きさは部材の比剛性と相関関係があり、部材比剛性が大きいほど振動の大きさが小さくなるから、荷重変形を小さくすることは、比剛性を大きくすることと等価である。
【０００６】
このような状況において、特許文献１には、リブ構造を持つ部材の、リブ構造部分の内部構造がリブ構造である露光装置用部材が提案されている。この技術では、ステージ等の露光装置用部材を通常のリブ構造の場合よりも軽量化することができる。しかし、比剛性はリブ部分の空隙率が高い分だけ低くなり、またその構造上局所的な荷重変形量を考慮してリブの配置を設計しなければならず、また通常のリブ構造の荷重変形量以下の変形量とすることは困難である。
【特許文献１】特開２００３−１０９８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、局所的な荷重変形量を考慮することなく、高速化と高位置決め精度を両立させることができる可動ステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、半導体ウェハ等の被露光物に露光処理を施す露光装置に用いられるステージ等の可動ステージとして、ハニカム構造を有するコア材を用い、少なくともその物体載置面側に表面板を設けた構造とし、これらの材料としてＳｉＣ質材料を用いることにより、局所的な荷重変形量を考慮することなく、高速化と高位置決め精度を両立させることができることを見出した。
【０００９】
すなわち本発明は、物体を載置して移動可能な可動ステージであって、ハニカム構造を有するコア材と、その少なくとも物体載置面側に設けられた表面板とを有し、前記コア材および前記表面板がいずれもＳｉＣ質材料からなることを特徴とする可動ステージを提供する。また、前記ＳｉＣ質材料は、比剛性７０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、ヤング率２００ＧＰａ以上のＳｉＣ焼結体またはＳｉＣ−Ｓｉ複合材料からなることを特徴とする可動ステージを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コア材がハニカム構造であり、ＳｉＣ質材料で構成されているので、軽量かつ高比剛性であり、高速化と高位置決め精度を両立させることができる可動ステージを得ることができる。したがって、本発明の可動ステージは、露光装置や検査装置等の特に高スループットと高位置決め精度とが必要な用途に好適である。また、基本的に局所的な荷重変形の違いを考慮する必要がないため、その上に載置する部材のレイアウトなどの自由度が大きくなるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る可動ステージは、ハニカム構造を有するコア材と、その少なくとも物体載置面側に設けられた表面板とを有する構造を有し、これらコア材および表面板がいずれもＳｉＣ質材料からなる。
【００１２】
このようにコア材がハニカム構造を有していることによる軽量性が本発明の大きな特徴である。すなわち、ハニカム構造は十分大きな空隙率を有しており、その構造がステージ部材の軽量化に大きく寄与する。
【００１３】
また、本発明に係る可動ステージは、コア材がこのようなハニカム構造であることにより、構造的に比剛性が高く、荷重変形が小さいことが特徴である。部材の荷重変形は、通常は部材設計時のＣＡＥ解析で構造計算により求められる。
【００１４】
また、本発明に係る可動ステージは、局所的な部材ヤング率の低下つまり荷重変形が大きくなることを考慮しなくてよいという優れた特徴を有する。従来のリブ構造によるステージは、その上に載置される部材の重量や載置状態に応じ、荷重変形量が小さくなるようリブの構造を設計する必要があるが、本発明に係る可動ステージは、ハニカム構造であるからヤング率が均一であり、基本的に局所的な荷重変形の違いを考慮する必要がないため、その上に載置する部材のレイアウトなどの自由度が大きくなる。
【００１５】
本発明においては、ステージを構成するコア材および表面板のいずれもＳｉＣ質材料で構成する。ＳｉＣ質材料としては、ＳｉＣ焼結体およびＳｉＣ−Ｓｉ複合材料が好適であり、これらは比重が２．５〜３．３程度と、代表的な構造用セラミックスであるＡｌ２Ｏ３よりも比重が低く、比剛性の高い材料であるから、上述したように、コア材がハニカム構造であることと相俟って、より一層の軽量化および低荷重変形を達成することができる。
【００１６】
ＳｉＣ質材料であるＳｉＣ焼結体およびＳｉＣ−Ｓｉ複合材料としては、比剛性７０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、ヤング率２００ＧＰａ以上であることが好ましい。ＳｉＣ質材料としてＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を用いる場合、その比重、比剛性およびヤング率は、ＳｉＣとＳｉとの配合割合により調整でき、比剛性７０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、ヤング率２００ＧＰａ以上となるのはＳｉＣ／Ｓｉ比が体積比でほぼ２０／８０〜１００／０の間である。
【００１７】
本発明において、コア材を構成するハニカムの目開きは３〜２０ｍｍであることが好ましい。目開きが３ｍｍよりも小さいと軽量化の効果が得難く、２０ｍｍよりも大きいと局所的なヤング率低下が生じてしまう。また、表面板の厚さは、２〜２０ｍｍが好ましい。
【００１８】
本発明においてＳｉＣ質材料からなるハニカム構造を作製する方法としては慣用の方法を用いることができる。例えばＳｉＣ粉末に焼結助剤、成形助剤を添加し押し出し成形によりハニカム形状を成形、焼成してＳｉＣ焼結体を得る方法や、Ｓｉ粉末とＣ粉末の混合粉末を同様に押し出し成形で成形、焼成してＳｉＣ-Ｓｉ複合材料を得る方法が挙げられる。また、押し出し成形でハニカム状のカーボンプリフォームを形成し、このプリフォームとＳｉとを不活性雰囲気で１６００℃程度に加熱してＳｉを溶融させ含浸させてＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を得る方法を採用することもできる。
【００１９】
ＳｉＣ質材料からなる表面板は、ＳｉＣ粉末に焼結助剤、成形助剤を添加し、プレス成形等により板状に成形した後、焼成してＳｉＣ焼結体を得る方法や、Ｓｉ粉末とＣ粉末の混合粉末を適宜の方法で成形し、焼成してＳｉＣ-Ｓｉ複合材料を得る方法、同様に含浸法によりＳｉＣ−Ｓｉ複合材料を得る方法を採用することができる。
【００２０】
ハニカム構造を有するコア材に表面板を形成する方法としては慣用の方法を用いることができる。例えばＡｕろう、Ａｇろう、Ａｌ合金ろう、Ｓｉ合金ろうなどのろう材によるろう付けなどが利用できる。
【００２１】
この場合に、表面板は少なくとも物体が載置される側に設けられていればよい。具体的には、図１の（ａ）に示すように、ハニカム構造のコア材１の載置面側のみに表面板２を設けた構造体としてもよいし、図１の（ｂ）に示すように、コア材１の両側に表面板２を設けてサンドイッチパネル状の構造体としてもよい。このような構造体の表面板２の部分に、必要に応じて穴あけ、ネジ切り加工を施すことにより、露光機などのに用いる可動ステージを作製する。
【実施例】
【００２２】
次に、本発明の実施例について比較例と比較しつつ説明する。
Ｓｉ粉末１００質量部に、Ｃ粉末を４０質量部、メチルセルロースを１５質量部、水２５質量部を添加し、混練、押し出し成形して、ハニカム構造体を得た(目開き５ｍｍ正方形、壁厚さ０．５ｍｍ、大きさ１００×１００×３０ｍｍ)。これをＡｒ雰囲気中２０００℃で焼成し、ＳｉＣハニカム焼結体からなるコア材を得た。上記原料配合で１００×１００×５ｍｍ板をプレス成形し焼成してＳｉＣ板を得た。このＳｉＣ板をＡｌ合金ろうを用いてＳｉＣハニカムの上下に接合し、ハニカムサンドイッチパネル構造の実施例のステージを作製した。このＳｉＣ板およびハニカムの比重は３．０であり、ＳｉＣ板のＪＩＳに準拠した共振法によるヤング率は３２０ＧＰａであった。この物性のステージを用い、これに図２に示すような２０×２０ｍｍの面積に５ｋｇの荷重がかかった際の撓み変形量を計算したところ、５０ｎｍであった。なお、図２は模式的に示すものであり、目の大きさは本実施例のものとは異なっている。
【００２３】
一方、ＳｉＣハニカムの代わりに、図３に示すリブ内リブ構造を示す構造物を加工により形成し、それをコア材として使用した以外は実施例と同様な方法でサンドイッチパネル構造の比較例のステージを作製した。同様の方法で撓み変形量を計算したところ、７５０ｎｍと実施例よりも著しく大きな値であった。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の可動ステージは、局所的な荷重変形量を考慮することなく、かつ高速化と高位置決め精度を両立させることができるので、荷重をかけた状態で移動する用途、特に露光装置や検査装置等の高スループットと高位置決め精度とが必要な用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る可動ステージを示す図であり、（ａ）はコア材の載置面側のみに表面板を設けた構造体とした例を示す図、（ｂ）はコア材の両側に表面板を設けてサンドイッチパネル状の構造体とした例を示す図。
【図２】実施例に係る可動ステージのコア材を示す断面図。
【図３】比較例に係る可動ステージのコア材を示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１  コア材
２  表面板
【図１】
2005045184.tif 000003
【図２】
2005045184.tif 000004
【図３】
2005045184.tif 000005