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JP2000092815A - ステージ装置および該ステージ装置を用いた露光装置 - Google Patents

ステージ装置および該ステージ装置を用いた露光装置

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JP2000092815A
JP2000092815A JP10274409A JP27440998A JP2000092815A JP 2000092815 A JP2000092815 A JP 2000092815A JP 10274409 A JP10274409 A JP 10274409A JP 27440998 A JP27440998 A JP 27440998A JP 2000092815 A JP2000092815 A JP 2000092815A
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linear motor
refrigerant
stage
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flow path
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Shuichi Yabu
修一 藪
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルホルダーの表面温度勾配を低減し、位
置決め精度への悪影響を除去することができるステージ
装置を提供する。 【解決手段】 可動ステージ1と、可動ステージ1を所
定方向に駆動するための磁石2とコイル4とからなるリ
ニアモータと、コイル4とコイルホルダー5との間に設
けた冷媒流路6に配管8、9を介して冷媒を循環させて
リニアモータから生じる熱を回収する冷却装置7とを備
えた露光装置等に用いられるステージ装置において、配
管8、9にリニアモータ部を循環する冷媒の流れ方向を
正逆反転させる流路切替弁21、22をそれぞれ配設
し、これらの流路切替弁21、22を演算制御装置20
により所定の周期をもって作動させ、リニアモータ部を
循環する冷媒の流れ方向を正逆反転させ、リニアモータ
部に生じる温度勾配を低減させ、ステージ装置の位置決
め精度への悪影響を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工対象物を高精
度に位置決めするためのステージ装置に関し、特に半導
体露光装置等に用いられるリニアモータ駆動方式のステ
ージ装置、および該ステージ装置を用いた露光装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路、液晶表示素子、撮像素
子(CCD)などの製造に使用される露光装置には、ウ
エハやガラスプレートを高精度に位置決めするためのス
テージ装置が用いられており、ステージ装置における位
置計測には、レーザ干渉計が使用され、また、駆動機構
としては、高速かつ非接触に駆動するために最近はリニ
アモータが使用されている。そして、その位置決め精度
はナノメートル(nm)のオーダーが要求され、レ−ザ
干渉計光路における空気温度の変化に伴う屈折率変化や
ステージ部材の温度変化に伴う熱膨張収縮が、位置決め
精度に敏感に影響するため、リニアモータ部の発熱対策
が必須になっている。
【0003】図3はこの種のステージ装置の従来例を示
す概略図であり、101は位置決め対象物を載置するス
テージ、102はリニアモータの可動子となる磁石、1
03は磁石ホルダー、104はリニアモータの固定子と
なるコイル、105はコイルホルダー、106はコイル
104とコイルホルダー105との間の冷媒流路、10
7は冷却装置、108および109は冷媒を通す供給配
管および排出配管、110はレーザ干渉計、111はレ
ーザ干渉計光路、112はステージ1に固定された反射
ミラーである。
【0004】図3に図示する構成において、ステージ1
01はレーザ干渉計110により計測された位置情報に
基づき、コイル104に適宜通電することにより、図面
左右方向(矢印113)に駆動され位置決めされる。こ
のときコイル104に発生する熱は冷媒により回収され
る。すなわち、冷却装置107から供給配管108を通
してコイル104の回りの冷媒流路106に冷媒が供給
され、熱を吸収した冷媒は排出配管109を通って再び
冷却装置107に戻される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
図示するような従来のステージ装置では、コイル104
の回りを流れる冷媒の流れ方向が一定であるため、コイ
ルホルダー105の表面温度に勾配が生じる。つまり、
冷媒の流れの上流側では低温になり、下流側では高温に
なる。このため、レーザ干渉計光路111の空気温度に
ムラが生じ、計測誤差の原因となる。また、ステージ1
01が可動範囲のどの位置にいるかによって、コイルホ
ルダー105からステージ101へ単位時間当たりに流
入する熱量が異なり、ステージ101の移動によってス
テージ部材の温度が変動する。その結果、ステージ部材
の熱変形が生じ、位置決め精度に悪影響を及ぼすという
欠点があった。
【0006】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、コイル
ホルダーの表面温度勾配を低減し、位置決め精度への悪
影響を除去することができるステージ装置および該ステ
ージ装置を用いた露光装置を提供することを目的とする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のステージ装置は、可動ステージと、該可動
ステージを所定方向に駆動するリニアモータと、該リニ
アモータに配管系を介して冷媒を循環させて該リニアモ
ータから生じる熱を回収する冷却装置とを備えたステー
ジ装置において、前記リニアモータを循環する冷媒の流
れ方向を正逆反転させる流れ方向切替手段を有すること
を特徴とする。
【0008】本発明のステージ装置においては、流れ方
向切替手段は、所定の周期をもってリニアモータを循環
する冷媒の流れ方向を正逆反転させることが好ましい。
【0009】また、本発明のステージ装置は、少なくと
もリニアモータの可動方向両端部近傍にそれぞれ配設し
た温度センサーと演算制御装置とを有し、前記演算制御
装置は、前記温度センサーから得られる温度情報に基づ
いて流れ方向切替手段に指令を出し、前記リニアモータ
を循環する冷媒の流れ方向を制御することが好ましい。
【0010】本発明のステージ装置においては、演算制
御装置は、温度センサーから得られる温度情報に基づい
て、冷却装置が循環させる冷媒の温度をも制御するよう
に構成することが好ましい。
【0011】そして、本発明の露光装置は、請求項1な
いし4のいずれか1項に記載のステージ装置を用いるこ
とを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明によれば、ステージ装置におけるリニア
モータ部を循環する冷媒の流れ方向を正逆反転させる流
れ方向切替手段を設け、所定の周期をもって冷媒の流れ
方向を正逆反転させることにより、リニアモータ部に生
じる温度勾配を低減でき、位置決め精度への悪影響を除
去することができる。
【0013】また、リニアモータの可動方向両端部近傍
に温度センサーを設け、温度センサーの温度情報に基づ
き冷媒の流れ方向を制御することにより、リニアモータ
部に生じる温度勾配を所定の範囲内に制御でき、位置決
め精度への悪影響を確実に除去することができ、さら
に、温度センサーの温度情報に基づき冷媒の温度をも制
御でき、よりきめの細かい環境温度制御が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0015】(実施例1)図1の(a)ないし(c)
は、本発明に係るステージ装置の第1の実施例を図示す
る概略図である。
【0016】図1の(a)において、1は位置決め対象
物を載置するステージ、2はリニアモータの可動子とな
る磁石、3は磁石ホルダー、4はリニアモータの固定子
となるコイル、5はコイルホルダー、6はコイル4とコ
イルホルダー5との間の冷媒流路、7は冷却装置、8お
よび8a、8bは、冷媒を冷媒流路6へ供給する流路を
形成する供給配管およびその分岐配管であり、9および
9a、9bは、冷媒を冷媒流路6から排出する流路を形
成する排出配管およびその分岐配管であり、10はレー
ザ干渉計、11はレーザ干渉計光路、12はステージ1
に固定された反射ミラーであり、また、21は供給配管
8に設けられた流路切替弁であり、供給配管8の流れを
分岐配管8aと8bのいずれかへ連通させるために流路
を切り替えうるように構成され、22は排出配管9に設
けられた流路切替弁であり、排出配管9の流れを分岐配
管9aと9bのいずれかへ連通させるために流路を切り
替えうるように構成されている。23、25はT形継手
であり、24、26は冷媒流路6の両端部にそれぞれ接
続された配管である。そして、20は流路切替弁21、
22を制御する演算制御装置である。
【0017】図1に図示するステージ装置の構成におい
て、ステージ1の駆動位置決め方法は図3に図示する従
来例と同様であり、ステージ1は、レーザ干渉計10に
より計測された位置情報に基づき、コイル4に適宜通電
することにより、図面左右方向に駆動され位置決めされ
る。コイル4の冷却方法は、従来例と異なり、演算制御
装置20の指令に基づき、流路切替弁21、22を作動
させて、コイル4とコイルホルダー5との間の冷媒流路
6を流れる冷媒の流れ方向を所定の周期をもって反転さ
せることにより行なうものである。図1の(b)および
(c)に冷媒の流れを正逆反転させた状態の流れを示
す。
【0018】すなわち、図1の(b)において、供給配
管8の流路切替弁21は、供給配管8の流れを分岐配管
8aへ連通するように開き、分岐配管8bへの連通を閉
じるように作用し、そして、排出配管9の流路切替弁2
2は、排出配管9と分岐配管9aの連通を閉じ、排出配
管9と分岐配管9bを連通するように開いている。その
結果、冷却装置7から供給配管8を通して供給される冷
媒は、流路切替弁21を介して分岐配管8aを通り、T
形継手23を経て、配管24の方からコイル4の回りの
冷媒流路6に流入し、そして、冷媒流路6において熱を
吸収した冷媒は、配管26からT形継手25を経て排出
配管9の分岐配管9bを通り、流路切替弁22を介し
て、排出配管9から再び冷却装置7に戻される。
【0019】図1の(c)において、供給配管8の流路
切替弁21は、供給配管8と分岐配管8bを連通するよ
うに開き、供給配管8と分岐配管8aの連通を閉じるよ
うに作用し、そして、排出配管9の流路切替弁22は、
排出配管9と分岐配管9aの連通を開き、排出配管9と
分岐配管9bの連通を閉じるように作用している。その
結果、冷却装置7から供給配管8を通して供給される冷
媒は、流路切替弁21を介して分岐配管8bを通り、T
形継手25を経て、配管26の方からコイル4の回りの
冷媒流路6に流入し、そして、冷媒流路6において熱を
吸収した冷媒は、配管24からT形継手23を経て分岐
配管9aを通り、流路切替弁22を介して排出配管9か
ら再び冷却装置7に戻される。
【0020】このように冷媒の流れ方向を反転させる際
の反転の周期は、冷媒をステップ状に供給開始したとき
のコイルホルダー5の表面温度変化の飽和時間から決ま
る時定数以下にすれば、コイルホルダー5の表面温度は
平均化され、温度勾配を低減できる。
【0021】また、冷却効率の観点からは、冷媒が一巡
する周期以上にするのが望ましく、さらには、図1の
(b)における分岐配管8b、そして、図1の(c)に
おける分岐配管8aへ僅かにリークさせ、流れ方向反転
時に直ちに低温の冷媒がコイル回りの冷媒流路6に流入
するようにすると、冷却効率を向上させることができ
る。
【0022】(実施例2)図2は本発明に係るステージ
装置の第2の実施例を図示する概略図である。
【0023】本実施例は、図1に図示する第1の実施例
に対して、コイルホルダー5の両端部近傍に温度センサ
ー31、32を付加し、これらの温度センサー31、3
2は検出される温度情報を演算制御装置20に入力する
ように接続しており、その他の構成は同じであって詳細
な説明は省略する。
【0024】図2に図示するステージ装置の構成におい
て、温度センサー31、32からの温度情報T1、T2
は、演算制御装置20に入力され、演算制御装置20
は、例えば温度差(T1−T2)を計算し、その温度差
が所定の一定値を越えると流路切替弁21、22に指令
信号を出し、冷媒の流れ方向を反転させる。その結果、
コイルホルダー5の温度勾配を所定の範囲内に制御する
ことができる。
【0025】本実施例においては、さらには、演算制御
装置20において、例えば、平均温度(T1+T2)/
2を計算し、冷却装置7から出る冷媒の温度や、コイル
ホルダー5の両端部の温度を制御することもでき、より
きめの細かい環境温度制御が可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リニアモータ部分を循環する冷媒の流れ方向を正逆反転
させる流れ方向切替手段を設け、所定の周期をもって冷
媒の流れ方向を正逆反転させることにより、リニアモー
タ部分に生じる温度勾配を低減でき、位置決め精度への
悪影響を除去することができる。
【0027】さらに、リニアモータ部分の両端部近傍に
設けた温度センサーの情報に基づき冷媒の流れ方向を制
御することにより、リニアモータ部分に生じる温度勾配
を所定の範囲内に制御でき、位置決め精度への悪影響を
確実に除去することができる。
【0028】また、本発明によれば、ステージ装置本体
を格別変更することなく、冷媒を循環させる配管系の簡
単な変更のみで、位置決め精度の向上が望めるという利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係るステージ装置の第1の実
施例を図示する概略図であり、(b)はステージ装置に
おける冷媒の流れ方向(正方向)を示す図であり、
(c)はステージ装置における冷媒の他の流れ方向(逆
方向)を示す図である。
【図2】本発明に係るステージ装置の第2の実施例を図
示する概略図である。
【図3】従来例のステージ装置を図示する概略図であ
る。
【符号の説明】
1 ステージ 2 磁石(可動子) 3 磁石ホルダー 4 コイル(固定子) 5 コイルホルダー 6 冷媒流路 7 冷却装置 8 供給配管 8a、8b 分岐配管 9 排出配管 9a、9b 分岐配管 10 レーザ干渉計 11 レーザ干渉計光路 12 反射ミラー 20 演算制御装置 21、22 流路切替弁 23、25 T形継手 24、26 配管 31、32 温度センサー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可動ステージと、該可動ステージを所定
    方向に駆動するリニアモータと、該リニアモータに配管
    系を介して冷媒を循環させ該リニアモータから生じる熱
    を回収する冷却装置とを備えたステージ装置において、
    前記リニアモータを循環する冷媒の流れ方向を正逆反転
    させる流れ方向切替手段を有することを特徴とするステ
    ージ装置。
  2. 【請求項2】 流れ方向切替手段は、所定の周期をもっ
    てリニアモータを循環する冷媒の流れ方向を正逆反転さ
    せることを特徴とする請求項1記載のステージ装置。
  3. 【請求項3】 少なくともリニアモータの可動方向両端
    部近傍にそれぞれ配設した温度センサーと演算制御装置
    とを有し、前記演算制御装置は、前記温度センサーから
    得られる温度情報に基づいて流れ方向切替手段に指令を
    出し、リニアモータを循環する冷媒の流れ方向を制御す
    ることを特徴とする請求項1記載のステージ装置。
  4. 【請求項4】 演算制御装置は、温度センサーから得ら
    れる温度情報に基づいて、冷却装置が循環させる冷媒の
    温度をも制御することを特徴とする請求項3記載のステ
    ージ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項に記載
    のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
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