JP2000210874A - ドリル及び加工方法、並びにステ―ジ加工方法及び露光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、比較的小さな穴径で深穴を加工する
際に用いられるドリル及び加工方法に関し、コアを形成
せずに穴加工ができ、余計な加工工程を必要とせずに内
壁面を高い面精度で穴加工できるドリル及び加工方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】円柱形状の中心軸を回転軸として回転可能
なシャンク２を有し、切削用砥粒が少なくともその回転
中心部２２表面に固着された切削部４がシャンク２先端
に設けられている構成とし、シャンク２を回転させて切
削部４を回転軸方向に送り、切削用砥粒が固着された回
転中心部２２表面を加工物に押し当てて穴あけ加工する
ことにより、穴加工中にコアが形成されることなく穴を
あけることができるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物に穴加工
をする際に用いられるドリル及び加工方法に関し、特
に、比較的小さな穴径で深穴を加工する際に用いられる
ドリル及び加工方法、並びにステージ加工方法及び露光
装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置のステージ装置をはじめ
として各種の精密なステージ装置の軸受機構として用い
られる静圧気体軸受は、案内体と移動体との間に気体を
噴出させ、静圧気体の圧力により案内体と移動体との間
に所定の空隙を形成して軸受として機能するようになっ
ている。この静圧気体軸受で噴出する気体は、セラミッ
ク材やガラス材（例えば石英ガラス）の案内体や移動体
内に形成された細い径の配管を通って供給されるように
なっている。このセラミック材等の内部に形成される細
い管は、小径、深穴加工用のドリルを用いて加工され
る。

【０００３】従来の深穴加工に用いられるドリルとし
て、図１１に示すようなコアドリルが用いられている。
図１１は、コアドリルを用いてセラミック材に小径深穴
の研削加工を施している状態におけるコアドリル及びセ
ラミック材の部分断面を示している。コアドリルは中空
のパイプ状のシャンク１０４を有している。シャンク１
０４の先端には、その外壁面に砥粒が電着された研削部
１０６が形成されている。中空パイプ状の中心軸を回転
軸としてシャンク１０４を回転させて回転軸方向に送
り、研削部１０６を加工物に押し当てて穴あけ加工が行
われるようになっている。

【０００４】コアドリルによりセラミック材１００がそ
の側面から内部に向かって研削されると、コアドリルの
シャンク１０４外周面にはセラミック材１００の内壁面
１００ａが隣接するようになる。一方、中空のシャンク
１０４内部には研削されなかったセラミック材１００に
よるコア（芯）１０２が形成される。シャンク１０４内
周面にはコア１０２の外周面１０２ａが隣接している。
研削時の冷却及び切屑の搬出等を目的として、シャンク
１０４の内部から所定の圧力で供給される研削液（クー
ラント）は、矢印１０８に示すように中空のシャンク１
０４内面とコア１０２の外周面１０２ａとの間の空隙を
通って研削部１０６に到達し、次いでシャンク１０４外
周面とセラミック材１００の内壁面１００ａとの間の空
隙を通って外部に排出される。所定の深さまで研削が進
んだらコアドリルを引き抜き、残ったコア１０２を別の
工具を用いて削ったり折ったりして取り除いて小径深穴
加工が終了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のコアドリルを用いた小径深穴加工では、必ずコア
１０２が形成されてしまう。ところが、コア１０２が存
在すると、加工における深穴の程度が大きくなるほどシ
ャンク１０４内部からの研削液の供給が困難になり、研
削部１０６の冷却や潤滑、あるいは切屑の搬出が阻害さ
れて所望の精度の加工が困難になってしまう。

【０００６】また、回転しながら軸方向の力を受けるコ
アドリルのシャンク１０４にはたわみ変形が生じるが、
研削深さが深くなってくるとこのたわみ変形によりセラ
ミック材１００のコア１０２の外周面１０２ａとコアド
リルのシャンク１０４の内壁とが干渉してしまう。通常
セラミック材１００はコアドリルの母材の金属より固い
ため、セラミック材１００のコア１０２の外周面１０２
ａとコアドリルのシャンク１０４の内壁とが干渉する
と、シャンク１０４の内壁が削られてしまい、シャンク
１０４内壁が薄くなってついには破損してしまったり、
あるいはたわみ変形しながら高速回転するコアドリルと
衝突してコア１０２が折れてしまい、さらに折れたコア
１０２がコアドリルに衝突してシャンク１０４が破損し
てしまうという問題を有している。またその結果とし
て、セラミック材１００内に加工した加工穴内壁にも損
傷を与えてしまうという問題を有している。

【０００７】また、上記従来のコアドリルによる深穴加
工において、貫通穴加工の場合には最終的にコア１０２
は抜けて取れてしまうので問題ないが、止まり穴加工の
場合には、コア１０２の除去処理が困難であるという問
題を有している。コア１０２を別の工具で削ったり折っ
たりする余計な工程を必要とするだけでなく、コア１０
２が除去された除去部には凹凸が形成されるため、さら
に別の工具を用いて除去部の面加工処理工程も必要にな
るという問題を有している。

【０００８】本発明は、上述の従来の技術が有している
技術的課題を解決するためになされたものであり、その
目的は、シャンク内部から研削液を十分供給して研削部
の冷却や潤滑を行うことができるドリルを提供すること
にある。また本発明の目的は、研削部から発生する切屑
の搬出を容易に行うことができるドリルを提供すること
にある。さらに本発明の目的は、被加工物の内壁面でシ
ャンクが削られてしまうことを防止したドリルを提供す
ることにある。またさらに本発明の目的は、余計な加工
工程を必要とせずに内壁面を高い面精度で穴加工できる
加工方法を提供することにある。さらに本発明の目的
は、余計な加工工程を必要とせずに内壁面を高い面精度
で穴加工できる加工方法を用いたステージ加工方法及び
露光装置の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
表す図１乃至図１０に対応付けて説明すると上記目的
は、被加工物を研削可能な研削部（４）を先端に有する
ドリルにおいて、研削部（４）の加工中心（２２）から
ずれた位置に、流体を噴出する流体噴出部（１４，１
６）が形成されていることを特徴とするドリルによって
達成される。そして本発明のドリルにおいて、研削部
（４）は、先端が全体としてほぼ半球形状であることを
特徴とする。また、研削部（４）は先端に溝部（１８，
２０）を有し、流体噴出部（１４，１６）は溝部（１
８，２０）に形成されていることを特徴とする。さら
に、本発明のドリルにおいて、シャンク（２）は、溝部
（１８，２０）から外壁部に螺旋状に形成された、流体
を流すにげ溝（２４，２６）を有していることを特徴と
する。

【００１０】上述の本発明のドリルにおいて、研削部
（４）を除くシャンク（２）の先端から所定距離までの
外壁部に、被加工物表面から外壁部を保護する保護層
（３２）が形成されていることを特徴とする。また、保
護層（３２）は、研削部（４）に固着された研削用砥粒
（３０）より細かい粒度の砥粒（３２）を固着して形成
されていることを特徴とする。

【００１１】また上記目的は、円柱形状の中心軸を回転
軸として回転可能なシャンク（２）を回転軸方向に送
り、シャンク（２）先端に設けられ研削用砥粒（３０）
が少なくともその回転中心部（２２）表面に固着された
研削部（４）を加工物に押し当てて穴あけ加工すること
により、当該加工物にコアを残さずに所定の穴をあける
ことを特徴とする加工方法によって達成される。

【００１２】また上記目的は、ベース上を移動可能なス
テージを加工するステージ加工方法において、ステージ
の加工に、上記本発明のドリルを用いてステージを研削
加工することを特徴とするステージ加工方法によって達
成される。また本発明のステージ加工方法において、前
記ステージは気体ベアリングを介してベース上を移動
し、上記本発明のドリルを用いて気体ベアリングに気体
を供給する気体供給孔部を加工することを特徴とする。
さらに上記目的は、マスクステージに載置されたマスク
のパターンを基板ステージに載置された基板に露光する
露光装置の製造方法において、前記マスクステージと前
記基板ステージとの少なくとも一方の加工に、上記本発
明のステージ加工方法を用いることを特徴とする露光装
置の製造方法によって達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
ドリル及び加工方法、並びにステージ加工方法及び露光
装置の製造方法を図１乃至図１０を用いて説明する。ま
ず本実施の形態によるドリルの概略の構成を図１を用い
て説明する。本実施の形態によるドリル及び加工方法
は、例えば、半導体露光装置等に搭載される精密ステー
ジ装置の軸受機構に設けられた静圧気体軸受の気体噴出
用の配管を形成するために用いられる。

【００１４】図１（ａ）は、本実施の形態による深穴加
工に用いられるドリルの回転軸に沿った断面を示してい
る。図１（ａ）に示すように、本実施の形態のドリル
は、シャンク２と、シャンク２の先端部に設けられた研
削部４とを有している。シャンク２の材質（母材）とし
ては、研削工具の材料として一般的に用いられるハイス
（高速度鋼）、コバルトハイス（コバルト（Ｃｏ）を含
むハイス）、あるいは粉末ハイス（粉末状の成分に結合
剤を加えてプレスにより成形して焼結したハイス）等を
用いることができる。これらの材料によれば、通常の工
具用炭素鋼では本実施の形態によるドリルの研削抵抗に
耐えられず、一方、超硬合金ではもろくて折れてしまう
という問題を生じることなく十分使用に耐えるドリルを
作製することができる。

【００１５】また、研削部４の形成材料としては例えば
ＪＩＳ規格における超硬合金の使用選択基準のＫ分類に
ある超硬Ｋ種を用いることができる。図１（ａ）に示し
た本実施の形態によるドリルは、研削部４とシャンク２
とを接合部８にてろう付けあるいは溶接により固定して
いるが、図１（ｂ）の変形例に示すように、ハイス等を
形成材料としてシャンク２と研削部４とを一体に形成す
るようにしてももちろんよい。図１（ａ）のように研削
部４をろう付け等により付刃として用いると、研削部４
の超硬Ｋ種に砥粒の電着メッキを施した場合、ハイスに
比してその剥離強度が相対的に弱く、使用するに従って
砥粒が剥がれてしまう欠点がある。また、穴加工により
生じる応力の影響を受けてろう付け等の接合部８が損傷
を起こしやすいという欠点も生じるので、好ましくはハ
イスのむく材で一体に形成した図１（ｂ）のドリルを用
いる方が望ましい。

【００１６】さて、図１（ａ）、（ｂ）において、シャ
ンク２内部には研削部４へ研削液を搬入するための配管
６がシャンク２の回転軸に沿って形成されている。ま
た、研削部４内部には、配管６を通ってきた研削液を分
岐して２つの研削液噴出穴１４、１６に導く配管１０、
１２が形成されている。また、図示は省略したが、研削
部４の外壁面には、セラミック材やガラス材を研削する
ための砥粒が電着されている。

【００１７】次に、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて、シャ
ンク２先端に設けられた研削部４のより詳細な構成につ
いて説明する。ここで、図２（ａ）はドリルの回転軸方
向から研削部４先端を見た状態を示している。図２
（ｂ）は、図２（ａ）に対応させて側面から見た研削部
４の状態を示している。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示
した矢印Ａ方向から見たときの研削部４の形状を示して
いる。さて、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施
の形態による研削部４先端の回転中心部２２は、従来の
コアドリルのような研削液を供給する研削液噴出穴は設
けられておらず、その回転中心部表面には図示を省略し
た研削用砥粒が固着されている。そして、回転中心部２
２から所定距離ずれて２つの研削液噴出穴１４、１６が
設けられている。

【００１８】このように本実施の形態によるドリルは、
円柱形状の中心軸を回転軸として回転可能なシャンク２
を有し、研削用砥粒が少なくともその回転中心部２２表
面に固着された研削部４がシャンク２先端に設けられて
いる構成であるので、シャンク２を回転させて研削部４
を回転軸方向に送り、研削用砥粒が固着された回転中心
部２２表面を加工物に押し当てて穴あけ加工することに
より、穴加工中にコアが形成されることなく穴をあける
ことができるようになる。

【００１９】また、図１及び図２からも分かるように、
本実施の形態によるドリルの研削部４は、その先端が全
体としてほぼ半球形状に形成されている。先端部をこの
ような半球形状にすることにより、例えば、３０００〜
７０００ＲＰＭで回転するシャンクと共に研削部４先端
を加工物に押し当てて穴あけ加工する際の求心性を向上
させることができるようになり、曲がりの少ない高精度
の穴加工ができるようになる。

【００２０】また、研削部４先端部に半球状の丸みを付
けたことにより、研削部４に電着（メッキ）で砥粒を付
ける際、研削部４表面に角部が多く形成されている場合
より容易に確実に砥粒を固着させることができるように
なる。また、先端に角部があると、角部に固着した砥粒
の加工による摩耗の程度が他より大きくなるため先端部
の砥粒の摩耗の程度を均一にすることが困難だが、先端
を球形状にすることにより、研削部４外壁面に電着され
た砥粒の摩耗を均一にして寿命の長いドリルを実現する
ことができる。

【００２１】図２に戻り、本実施の形態による研削部４
の先端部は、その回転中心部２２からずれた位置に２つ
の溝部１８、２０を有している。そして、上述の研削液
噴出穴１４、１６は、当該溝部１８、２０内にそれぞれ
形成されている。溝部１８、２０は、研削部４で被加工
物を研削して生じた切屑を、シャンク２外周面に螺旋状
に形成したにげ溝に排出する役目を有している。なお、
にげ溝については後程説明する。溝部１８、２０は回転
中心部２２を中心としてほぼ点対称に形成されている。
図２（ｂ）に示すように、溝部１８、２０は、回転中心
部２２を通る回転軸（一点鎖線）から約４０°の角度で
回転中心部２２近傍からシャンク２側に向かって斜めに
形成されている。また、図２（ｂ）の矢印Ａ方向に見た
図２（ｃ）に示すように、溝部２０は約１２０°に開い
たＶ字型の溝形状を有している。図示は省略するが溝部
１８も同様のＶ字型形状を有している。

【００２２】これらの溝部１８、２０は、約１２０°の
凸Ｖ形砥石をドリルの回転軸に対して４０°傾けて配置
してドリルの研削部４先端部を研削することにより得る
ことができる。またこれら溝部１８、２０で挟まれた回
転中心部２２の幅は、電着させる砥粒の粒度にも依存す
るが、本実施の形態では、研削部４の外径ｄ＝３ｍｍ程
度に対して概ね０．４ｍｍ程度にしている。

【００２３】以上の説明において、本実施の形態では、
溝部１８、２０の形状や回転中心部２２の幅を上述のよ
うに決めているが、これに限らず、ドリルの回転速度や
被加工物の硬さ、あるいは加工する穴の内径や深さ等種
々の条件に合わせて形状を変更することが可能である。
形状や大きさの変更に際しては、溝部１８、２０が被加
工物に接触する面積を広くすると研削抵抗が大きくな
り、一方、接触面積を小さくすると砥粒の寿命が短くな
ってしまう点も考慮すべきである。また、回転中心部２
２の幅も広すぎると研削抵抗の増加につながり、狭すぎ
ると砥粒が剥離し易くなるので、その辺の兼ね合いを考
えて角度等を決めるようにする。例えば、研削部４の外
径ｄが上記と同一の場合、つまり上述と同一の内径を有
する穴をあける場合であっても、上記種々の点を考慮し
て、回転中心部２２の幅を０．７ｍｍとし、溝部１８、
２０の形状が、回転中心部２２を通る回転軸から約４５
°の角度を有し、約９０°に開いたＶ字型の溝形状とな
るドリルを作製してもよい。

【００２４】また、比較的浅い穴を加工する場合や、加
工穴底部を平らにすることを要求されている加工におい
ては、図２に示すようなほぼ半球状の先端を有するドリ
ルを用いなくてもよい。例えば、図３に示すような先端
が平面形状のドリルを用いることができる。図３（ａ）
〜（ｃ）を用いて、シャンク２に設けられた研削部４の
先端が平坦状であるドリルを変形例として説明する。こ
こで、図３（ａ）はドリルの回転軸方向から研削部４先
端を見た状態を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）
に対応させて側面から見た研削部４の状態を示してい
る。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示した矢印Ａ方向から
見たときの研削部４の形状を示している。図３（ａ）、
（ｂ）に示すように、この変形例のドリルの研削部４先
端の回転中心部２２も、従来のコアドリルのような研削
液を供給する研削液噴出穴は設けられておらず、その回
転中心部表面には図示を省略した研削用砥粒が固着され
ている。そして、回転中心部２２から所定距離ずれて２
つの研削液噴出穴１４、１６が設けられている。

【００２５】このように本変形例のドリルも、円柱形状
の中心軸を回転軸として回転可能なシャンク２を有し、
研削用砥粒が少なくともその回転中心部２２表面に固着
された研削部４がシャンク２先端に設けられている構成
である。従って、シャンク２を回転させて研削部４を回
転軸方向に送り、研削用砥粒が固着された回転中心部２
２表面を加工物に押し当てて穴あけ加工することによ
り、穴加工中にコアが形成されることなく穴をあけるこ
とができるようになる。

【００２６】また、研削部４先端部周囲には半径０．３
ｍｍ〜０．５ｍｍ程度で面取りがなされており、研削部
４に電着（メッキ）で砥粒を付ける際、研削部４表面に
角部が多く形成されている場合より容易に確実に砥粒を
固着させることができるようになっている。また、先端
に角部があると、角部に固着した砥粒の加工による摩耗
の程度が他より大きくなるため先端部の砥粒の摩耗の程
度を均一にすることが困難だが、先端周囲に面取り部を
設けていることにより、研削部４外壁面に電着された砥
粒の摩耗を均一にして寿命の長いドリルを実現すること
ができる。

【００２７】本変形例による研削部４の先端部は、その
回転中心部２２からずれた位置に２つの溝部１８、２０
を有している。そして、上述の研削液噴出穴１４、１６
は、当該溝部１８、２０内にそれぞれ形成されている。
溝部１８、２０は、研削部４で被加工物を研削して生じ
た切屑を、シャンク２外周面に螺旋状に形成したにげ溝
に排出する役目を有している。溝部１８、２０は回転中
心部２２を中心としてほぼ点対称に形成されている。図
３（ｂ）に示すように、溝部１８、２０は、回転中心部
２２を通る回転軸（一点鎖線）から約４５°の角度で回
転中心部２２近傍からシャンク２側に向かって斜めに形
成されている。また、図３（ｂ）の矢印Ａ方向に見た図
３（ｃ）に示すように、溝部２０は約１２０°に開いた
Ｖ字型の溝形状を有している。図示は省略するが溝部１
８も同様のＶ字型形状を有している。

【００２８】これらの溝部１８、２０は、約１２０°の
凸Ｖ形砥石をドリルの回転軸に対して４５°傾けて配置
してドリルの研削部４先端部を研削することにより得る
ことができる。またこれら溝部１８、２０で挟まれた回
転中心部２２の幅は、電着させる砥粒の粒度にも依存す
るが、本実施の形態では、研削部４の外径ｄ＝３ｍｍ程
度に対して概ね０．４ｍｍ程度にしている。

【００２９】以上説明した本実施の形態によるドリルの
研削部４は、被研削物を研削しない溝部１８、２０に砥
粒を固着させる必要はもちろんないが、メッキなどによ
る砥粒固着工程を複雑にさせないため、研削部４全面に
砥流が固着していても問題ない。

【００３０】このように本実施の形態によるドリルは回
転中心部２２に研削用砥粒が固着されているため、被加
工物の穴加工の際にコアが形成されない点に特徴を有し
ている。従って研削液が噴出する研削液噴出穴１４、１
６がドリル先端の回転中心部２２からはずれて形成さ
れ、さらにそれらの噴出穴１４、１６は溝部１８、２０
内に位置しているため、研削液が噴出穴１４、１６から
効率的に吹き出すことができるようになり、切屑の排出
及び研削時の冷却効果を向上させることができるように
なる。

【００３１】次に、本実施の形態によるドリルの外面形
状の構成例について図４を用いて説明する。図４は本実
施の形態によるドリルを溝部２０側から見た外面形状を
示している。図４において、シャンク２外壁部には溝部
２０からにげ溝２６が螺旋状に形成されている。一方、
溝部２０の裏側に位置する溝部１８（図４では図示を省
略）からも同様ににげ溝２４がシャンク２外壁部に螺旋
状に形成されている。本実施の形態では、にげ溝２４、
２６は、溝部１８、２０にそれぞれ接続されており、回
転軸に対して約１５°のねじれを持ってシャンク２外壁
面に螺旋状に形成されている。にげ溝２４、２６の溝の
深さは、シャンク２の強度（概ね外径に依存）に合わせ
て決めることになるが、本例では、０．２ｍｍ程度の深
さの溝に形成している。このように溝部１８、２０にそ
れぞれ通じるにげ溝２４、２６をシャンク２外壁面に形
成することにより、研削部４において切屑の洗浄及び冷
却の効率を向上させることができるようになると共に、
研削部４先端に十分な研削液を行き渡らせることができ
るようになる。

【００３２】なお図中、研削部４に施した斜線は研削に
供される砥粒が固着されている部分を示している。この
砥粒として例えば電着ダイヤが用いられ、これをメッキ
により研削部４に固着している。研削部４先端からの砥
粒の電着長さは、ドリル長さ、加工する穴の径や深さを
勘案して設定する。特に、小径、深穴の加工の場合に
は、シャンク２が加工中にたわみやすいので、被加工物
の加工内壁にシャンク２外壁面が接触しても削られてし
まわないように、砥粒をシャンク２側まで長めに電着す
るようにしてももちろんよい。例えば、被加工物にあけ
る穴の加工径の少なくとも６倍程度の長さだけ研削部４
先端からシャンク２周囲に砥粒を電着するようにしても
効果的である。こうすることにより深穴加工でシャンク
２がたわんでも、セラミックの穴内側面でシャンク２周
囲が削られてしまうことを防止できる。このシャンク２
外周面に固着した砥粒は、被加工物（例えばセラミック
材）に対する保護膜として機能する。

【００３３】シャンク２の保護膜として用いる砥粒は、
例えば、研削部４に電着する砥粒とは粗目の異なる砥粒
を用いるようにしてもよい。この例を図５及び図６を用
いて説明する。図５は、本実施の形態によるドリルに固
着させた砥粒及び保護膜の構造を示しており、またドリ
ル内部及び研削部４先端部の溝部等の図示は省略してい
る。

【００３４】図５は、穴径が３．３ｍｍの穴加工をする
ドリルを例として示している。図５に示すように本実施
の形態のドリルは、研削部４とシャンク２の径が異なっ
て形成されており、例えば、研削部４の外径Ｘは２．９
２ｍｍであり、シャンク２の外径は３．１６ｍｍであ
る。そして、研削部４の外壁面には例えば＃１００の砥
粒３０が電着され、シャンク２の外壁面にはそれより目
の細かい＃４００の砥粒３２が電着されている。研削部
４とシャンク２の径を異ならせて、それに対応させて所
定の粗目の砥粒３０、３２を電着させることにより、全
体で均一な径を有するドリルに仕上げることが可能であ
る。図５に示したドリルの外観の砥粒及び保護膜の構造
を図６に示す。なお図６では、シャンク２外壁面に形成
したにげ溝２４、２６の表示は省略している。本例で
は、電着作業を容易にするため、研削部４に電着された
砥粒３０とシャンク２に電着した砥粒３２との間に砥粒
が固着されない所定の隙間３４を設けているが、この隙
間３４を設けないようにしてももちろんよい。

【００３５】以上の構成によれば、研削部４に固着され
た相対的に粗い粒度の砥粒３０により高能率の研削が実
現でき、また、シャンク２に固着した相対的に細かい粒
度の砥粒３２により、シャンク２外側面が被加工物表面
により研削されてしまうのを防止する保護膜を実現でき
る。さらに砥粒３２をシャンク２外側面に形成したこと
によりシャンク２を穴加工時の案内として用いることが
できるようになる。

【００３６】また、研削用砥粒３０が固着された研削部
４の平均外径が、保護層の厚さを含むシャンク２の外径
とほぼ等しくなるようにすることで、シャンク２の径を
従来より大きくすることができ、粗目砥粒３０による高
能率な研削性能を低下させることなくドリルの強度を向
上させることができるようになる。

【００３７】なお、シャンク２に固着した砥粒３２の粒
度を上げてより細かい目にすることにより、被加工物に
あけた加工穴の内壁面を削ってしまう割合を低下させて
加工穴径の拡大を防止させることができる。さらに、砥
粒３２の粒度を上げて細かい目にすることにより、シャ
ンク２外壁面に形成したにげ溝２４、２６の溝を砥粒で
埋めてしまうことがなくなるので、にげ溝２４、２６の
有する研削液を排出する機能を十分に引き出すことがで
きるようになる。さらに、砥粒３２の粒度が細かいほど
その表面がなめらかになるので、にげ溝２４、２６を流
れる研削液の流れをスムーズにさせるという利点も有し
ている。

【００３８】本実施の形態では、シャンク２に砥粒を用
いた保護層を形成したが、好適には保護層の砥粒の粒度
は細かいほどよく、さらには砥粒ではなくダイアモンド
薄膜等の保護膜をシャンク２外表面に形成することが望
ましい。ダイアモンド薄膜等によれば被加工物に加工す
る穴の内壁を削ってしまうことが少ないので、保護膜を
シャンク２外表面に形成しても所望の穴径で加工するこ
とができるようになる。

【００３９】次に、以上説明した本実施の形態によるド
リルによる深穴加工を簡単に説明する。まず短めの通常
のドリルで所定の加工領域に案内穴をあけておく。次い
で本実施の形態によるドリルをマシニングセンタ等に取
り付けて回転させて回転軸方向に送り、研削部４を案内
穴に押し当てて深穴加工を開始する。研削液が配管６を
通って研削液噴出穴１４、１６から噴出して研削部４を
冷却すると共に、溝部１８、２０からシャンク２外周面
に形成されたにげ溝２４、２６を経由して研削したセラ
ミック材の切屑を排出する。ドリルの送り速度を上げる
とシャンク２にたわみが生じ、研削が深くなってくると
シャンク２外周面が被加工物のセラミック材の内壁面と
接触するが、保護層（膜）によりシャンク２の母材が摩
耗することはない。また、従来のようなコアも形成され
ず、余計な加工工程を必要とせずに内壁面を高い面精度
で穴加工できるようになる。

【００４０】次に、図７を用いて本実施の形態によるド
リルで形成したエア供給孔を有するエアベアリングにつ
いて簡単に説明する。図７において、セラミック製の移
動体４０の気体噴出口４２が所定の空隙を介して案内体
４６面に対向している。気体噴出口４２には、移動体４
０内部に形成されたエア供給孔４４を介して空気が送り
込まれている。このエア供給孔４４が本実施の形態によ
るドリルを用いて加工されたものである。エア供給孔４
４からの空気が気体噴出口４２から所定の圧力で吹き出
して、移動体４０の気体噴出口４２と案内体４６との間
に所定の静圧気体層が形成されることにより、移動体４
０は案内体４６に対して所定の空隙を介して浮上して移
動することができるようになる。

【００４１】次に、上述の図７を用いて説明した本実施
の形態によるドリルで形成したエア供給孔を有するエア
ベアリングを搭載したステージ装置について図８及び図
９を用いて説明する。図８には、本実施の形態によるス
テージ装置としてのＸＹステージ装置２１０が概略的に
示されている。このＸＹステージ装置２１０は、定盤２
１２と、定盤２１２上に固定されたガイドバーとしての
Ｘガイド２１４と、定盤２１２上面及びＸガイド２１４
に沿って図８におけるＸ方向（所定の第１方向）に移動
可能な第１の移動体２１６と、この第１の移動体２１６
を構成する移動ガイドとしてのＹガイド２２２に沿って
Ｘ方向に直交するＹ方向（第２方向）に移動可能な第２
の移動体２３６とを備えている。

【００４２】定盤２１２としては、鉄に比べ軽量で傷の
つき難いアルミナセラミックス製の長方形状のものが使
用されている。この定盤２１２の上面は基準面とされて
いる。Ｘガイド２１４としては、同じくアルミナセラミ
ックス製のものが使用されている。このＸガイド２１４
は、定盤２１２上のＹ方向の一端面近傍にＸ方向に沿っ
て配置されている。このＸガイド２１４のＹ方向の他端
側の面は基準面とされている。

【００４３】第１の移動体２１６は、定盤２１２上にＸ
ガイド２１４に近接してＸ方向に沿って配置された断面
Ｌ字状部材からなる第１の移動ガイド搬送体としての第
１のＹガイド搬送体２１８と、この第１のＹガイド搬送
体２１８から所定距離隔てて当該第１のＹガイド搬送体
２１８と平行に定盤２１２上に配置された細長い板状部
材からなる第２の移動ガイド搬送体としての第２のＹガ
イド搬送体２２０と、これら第１、第２のＹガイド搬送
体２１８、２２０相互間に架設されたＹ方向に延びるＹ
ガイド２２２とを有している。

【００４４】定盤２１２上のＸガイド２１４のＹ方向の
一側には、第１のＸリニアモータ２２４の固定子２２４
Ａが、Ｘガイド２１４に近接してＸ方向に延設されてい
る。また、定盤２１２上のＹ方向の他端部近傍で第２の
Ｙガイド搬送体２２０のＹ方向の他側には、第２のＸリ
ニアモータ２２６の固定子２２６Ａが、Ｘ方向に延設さ
れている。本実施の形態では、図８から明らかなよう
に、第１、第２のＸリニアモータ２２４、２２６とし
て、いわゆるムービングマグネット型のリニアモータが
使用されている。

【００４５】第１のＸリニアモータ２２４の可動子２２
４Ｂは、連結部材２２８を介してＹガイド２２２の一端
に連結されており、第２のＸリニアモータ２２６の可動
子２２６Ｂは、連結部材２３０を介してＹガイド２２２
の他端に連結されている。このため、第１、第２のＸリ
ニアモータ２２４、２２６の可動子２２４Ｂ、２２６Ｂ
の移動によって第１の移動体がＸ方向に駆動されるよう
になっている。Ｙガイド２２２のＸ方向の一側と他側に
は、第１、第２のＹリニアモータ２３２、２３４の固定
子２３２Ａ、２３４ＡがＹ方向に沿って配置され、第
１、第２のＹガイド搬送体２１８、２２０間に懸架され
ている。但し、図８では、奥側の第２のＹリニアモータ
の可動子は図示を省略されている。第１、第２のＹリニ
アモータとしてもムービングマグネット型のリニアモー
タが使用されている。

【００４６】第２の移動体２３６は、Ｙガイド２２２を
上下から挟む状態で相互に平行にかつ定盤２１２の上面
（基準面）にほぼ平行に配置された天板２３８及び底板
２４０と、これらの天板２３８と底板２４０とをＹガイ
ド２２２の両側で相互に連結する一対のＹ方向軸受体２
４２、２４２とを有している。これらのＹ方向軸受体２
４２、２４２はＹガイド２２２との間に所定の間隙を形
成した状態でＹガイド２２２に平行に配置されている。
これらのＹ方向軸受体２４２、２４２の外面には、第２
の移動体２３６の駆動手段を構成する前述の第１、第２
のＹリニアモータ２３２、２３４の可動子２３２Ｂ、２
３４Ｂ（但し、２３４Ｂは図示せず）が取り付けられて
おり、Ｙリニアモータ２３２、２３４の可動子２３２
Ｂ、２３４Ｂの移動によって第２の移動体２３６がＹ方
向に駆動されるようになっている。また、Ｙ方向軸受体
２４２の内面には、図示しない空気吹き出し部が設けら
れている。さらに、これらのＹ方向軸受体２４２の高さ
方向の寸法は、Ｙガイド２２２のそれにより大きく設定
されている。

【００４７】天板部２３８は、基板ステージを兼ねてお
り、この天板部２３８の上面には、定盤２１２上に固定
されたＸ座標計測用レーザ干渉計２４４及びＹ座標計測
用レーザ干渉計２４６から放射されるレーザ光を反射す
るＸ移動鏡２４８、Ｙ移動鏡２５０及び被露光基板２５
２が搭載されている。なお、この被露光基板２５２は、
実際には、上下（Ｚ方向）の移動、及びＸ、Ｙ、Ｚ軸回
りの同転が可能な不図示のＺレベリングステージを介し
て天板部２３８上に搭載される。

【００４８】さらに、本実施の形態では、いろいろな所
に空気噴出部と真空予圧部とを備えた真空予圧型静圧空
気軸受（図７で簡単に説明したエアベアリング）が設け
られている。以下、これについて図９を参照しつつ説明
する。図９（Ａ）は第１の移動体２１６及び第２の移動
体２３６部分を中心とした要部を図８の矢印Ａ方向から
見た図であり、図９（Ｂ）は同図（Ａ）の底面図であ
り、図９（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
第１のＹガイド搬送体２１８の定盤２１２との対向面に
は、図９（Ｂ）に示されるように、空気噴出部２５４
（２５４_１〜２５４_３）と真空予圧部２５６（２５
６_１、２５６_２）とが交互に設けられている。各空気噴
出部２５４には本実施の形態において既に説明したドリ
ルを用いて形成されたエア供給孔３００を介してコンプ
レッサからの圧搾空気が供給され、各真空予圧部２５６
には真空予圧部２５６のみの圧力を手動により調整可能
な真空調圧弁２５８を介して真空源としての真空ポンプ
２６２が接続されており、これにより空気圧と真空吸引
力の釣合で生じる軸受隙間（定盤２１２上面とＹガイド
搬送体２１８との間に生じる隙間）の調節が可能になっ
ている。

【００４９】同様に、第２のＹガイド搬送体２２０の定
盤２１２との対向面には、図９（Ｂ）に示されるよう
に、空気噴出部２６４（２６４_１〜２６４_３）と真空予
圧部２６６（２６６_１、２６６_２）とが交互に設けられ
ている。図示を省略しているが、各空気噴出部２６４に
も、本実施の形態によるドリルで加工されたエア供給孔
が設けられ、コンプレッサからの圧搾空気が供給されて
るようになっている。各真空予圧部２６６には真空予圧
部２６６のみの圧力を手動により調整可能な真空調圧弁
２６８を介して真空ポンプ２６２が接続されており、こ
れにより空気圧と真空吸引力の釣合で生じる軸受隙間
（定盤２１２上面とＹガイド搬送体２２０との間に生じ
る隙間）の調節が可能になっている。

【００５０】また、同様に、第２の移動体２３６の底板
２４０の定盤２１２との対向面には、図９（Ｂ）に示さ
れるように、空気噴出部２７０（２７０_１〜２７０_４）
と真空予圧部２７２（２７２_１〜２７２_４）とが設けら
れている。各空気噴出部２７０には本実施の形態におい
て既に説明したドリルを用いて形成されたエア供給孔３
０２〜３０８を介してコンプレッサからの圧搾空気が供
給され、各真空予圧部２７２には真空予圧部２７２のみ
の圧力を手動により調整可能な真空調圧弁２７４を介し
て真空ポンプ２６２が接続されており、これにより空気
圧と真空吸引力の釣合で生じる軸受隙間（定盤２１２と
底板２４０との間の隙問）の調節が可能になっている。
この場合、この隙間の調整により、Ｙガイド２２２と天
板２３８及び底板２４０との間には、所定のクリアラン
スが設定・維持できるようになる。

【００５１】また、同様に、第１のＹガイド搬送体２１
８のＸガイド２１４との対向面には、図９（Ｃ）に示さ
れるように、空気噴出部２７６（２７６_１〜２７６_３）
と真空予圧部２７８（２７８_１、２７８_２）とが交互に
設けられている。空気噴出部２７６にはコンプレッサか
らの圧搾空気が供給され、真空予圧部２７８には真空予
圧部２７８のみの圧力を手動にて調整可能な真空調圧弁
２８０を介して真空ポンプ２６２が接続されており、空
気圧と真空吸引力の釣合で生じる軸受隙問（第１のＹガ
イド搬送体２１８のＸガイト２１４との間の隙間）の調
節が可能になっている。さらに、Ｙ方向軸受体２４２、
２４２のＹガイド２２２との対向面にはぞれぞれ空気噴
出部２８２_１、２８２_２が設けられており、両者の空気
圧の釣合により所定の軸受隙間が保たれるようになって
いる。

【００５２】次に、上述のようにして構成された本実施
の形態のＸＹステージ装置１０の作用を説明する。ぞれ
ぞれの真空予圧型静圧空気軸受を構成する真空予圧部２
５６、２６６、２７２、２７８の圧力が真空調圧弁２５
８、２６８、２７４、２８０により各別に調整される
と、各真空予圧型静圧空気軸受の軸受隙間が適切に設定
される。この場合、真空調圧弁２５８、２６８、２７
４、２８０は手動により操作されるが、所定の条件に基
づいてコンピュータ制御により自動的に真空予圧部の圧
力を自動調整できるものであってもよい。各真空予圧型
静圧空気軸受の軸受隙間が適切に設定された状態で、第
１、第２のＸリニアモータ２２４、２２６、第１、第２
のＹリニアモータ２３２、２３４が駆動されると、これ
に応じて被露光基板２５２が搭載された第２の移動体２
３６がＸ、Ｙ２次元方向に移動し、その移動位置がレー
ザ干渉計２４４、２４６によって計測される。

【００５３】次に、上述の図８及び図９を用いて説明し
たステージ装置を搭載した露光装置について図１０を用
いて簡単に説明する。本実施の形態では、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の露光動作を採用した投影露光装置
を例にとって説明する。図１０では、投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸに平行にＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な面内で互い
に垂直なＸ軸およびＹ軸をとるものとする。照明系６０
０は、水銀ランプ、あるいはＫｒＦエキシマレーザ、Ａ
ｒＦエキシマレーザ等の光源からの照明光を、フライア
イレンズ、コンデンサーレンズ等を介してレチクルステ
ージＲＳＴに載置されたレチクルＲ上に照度均一に照射
するようになっている。レチクルステージＲＳＴは駆動
系６０２により走査方向に移動できるようになってい
る。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向一端に
は、本実施の形態による光波干渉測定装置６０３がレチ
クルステージＲＳＴの位置決め測長系として搭載されて
いる。

【００５４】レチクルＲに形成されたパターンの像は投
影光学系ＰＬによって例えば１／４に縮小されてウェハ
Ｗ上に結像される。ウェハＷはウェハステージＷＳＴ上
にウェハホルダ６１０により保持されている。ウェハス
テージＷＳＴは、Ｘ方向に移動するＸステージおよびＹ
方向に移動するＹステージによって構成されている。こ
のウェハステージＷＳＴは、本実施の形態によるドリル
を用いて加工されたエア供給孔を有し、このエア供給孔
に応じてエアベアリングが固設されている。Ｘステージ
およびＹステージは、レーザ干渉計６０５等によって移
動量が計測され、移動量に基づいてＸＹ座標が計測され
るようになっている。なお、図１０においては、Ｘ軸方
向の移動量を測定するレーザ干渉計のみを示し、Ｙ軸方
向の移動量を測定するレーザ干渉計については図示を省
略している。ウェハステージＷＳＴは、計測されたＸＹ
座標に基づいて実行される制御系６０６の制御に従って
Ｘ方向あるいはＹ方向に移動するようになっている。な
お、レチクルステージＲＳＴの加工に本実施の形態のド
リルを用いてもよいことは言うまでもない。

【００５５】本実施の形態による走査型投影露光装置に
おける露光シーケンス制御は、主制御部６０６によって
統括的に管理される。主制御部６０６は、レチクルステ
ージＲＳＴおよびウェハステージＷＳＴに設けられたレ
ーザ干渉計６０３、６０５からの移動情報の入力、駆動
系６０２、６０４からの速度情報の入力等に基づいて、
スキャン露光時にレチクルステージＲＳＴとウェハステ
ージＷＳＴとを所定の速度比を保ちつつ、レチクルＲに
形成されたパターンとウェハＷ上に形成されたパターン
との相対位置関係を所定のアライメント誤差内に抑えた
まま相対移動させて、レチクルＲのパターン全面をウェ
ハＷ上の所定のショット領域に正確に転写することがで
きるようになっている。

【００５６】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、深穴
の加工を例にとって説明したが、本発明はこれに限られ
ず、加工される穴の内径が数ｍｍから数ｃｍ（例えば、
５ｃｍ）程度の穴加工に適用することができる。また、
上記実施の形態においては、研削液として液体を用いて
いるが当該研削液として水溶性、油性のいずれも用いる
ことができ、また、気体を研削液として利用することも
もちろん可能である。また、上記実施の形態では、エア
ベアリング用のエア配管の深穴加工を例にとったが、こ
れに限られず気体や液体を通す一般の通気穴や配管の加
工に本発明を適用することができる。

【００５７】またさらに、上記実施の形態では、研削液
噴出穴１４、１６がドリル先端の回転中心部２２からは
ずれて溝部１８、２０内にそれぞれ１つずつ形成されて
いる例で説明したが、本発明はもちろんそれに限定され
ず、例えば、研削液噴出穴１４だけが溝部１８内に形成
されるようにしてもよい。また上記実施の形態において
は、研削部４先端がほぼ半球状あるいは平坦状の形状を
有する例を説明したが、本発明はこれらに限られず、研
削部４先端部の形状は、ドリルの加工用途等に応じて種
々の形状を採りうるものである。

【００５８】なお、上記実施の形態では、本発明が、水
銀ランプあるいはＡｒＦ、ＫｒＦエキシマレーザ等を光
源とする露光装置にそれぞれ適用された場合について説
明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されることは
なく、Ｆ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外域
光を露光用照明光として用いる他のＶＵＶ露光装置や、
波長５〜１５ｎｍの光を露光用照明光とするＥＵＶ露光
装置は勿論、Ｘ線露光装置やイオンビーム露光装置等の
荷電粒子線を用いる露光装置などにも本発明は適用可能
である。

【００５９】また、複数のレンズから構成される照明光
学系及び投影光学系（または電子光学系）を露光装置本
体に組み込み光学調整をするとともに、本実施の形態の
ドリルを用いてレチクルステージ及びステージ装置を加
工するとともに、露光装置本体に取り付けて配線や配管
を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）を
することにより上記実施の形態の露光装置を製造するこ
とができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン
度等が管理されたクリーンルームで行うことが望まし
い。

【００６０】また、半導体デバイスは、デバイスの機能
・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づい
たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウェ
ハを製作するステップ、上記実施の形態の露光装置によ
り所定のパターンをウェハに転写するステップ、デバイ
ス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工
程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製
造される。

【００６１】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、シャンク
内部から研削液を十分供給して研削部の冷却や潤滑を行
うことができるドリルを実現できる。また、研削部から
発生する切屑の搬出を容易に行うことができるドリルを
実現できる。さらに本発明によれば、被加工物の内壁面
でシャンクが削られてしまうことを防止したドリルを実
現することができる。またさらに本発明によれば、余計
な加工工程を必要とせずに内壁面を高い面精度で穴加工
できる加工方法、並びにステージ加工方法及び露光装置
の製造方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるドリルの概略の構
造を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態によるドリルの先端部の
概略の構造を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態によるドリルの先端部の
変形例の概略の構造を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態によるドリルの外径形状
の概略を示す図である。

【図５】本発明の一実施の形態によるドリルに固着させ
た砥粒及び保護膜の構造を示す図である。

【図６】本発明の一実施の形態によるドリルに固着させ
た砥粒及び保護膜の構造を示す図である。

【図７】本発明の一実施の形態によるドリルによる穴加
工が施されたステージ装置の概略構造を示す図である。

【図８】本実施の形態によるドリルで形成したエア供給
孔を有するエアベアリングを搭載したステージ装置を説
明する図である。

【図９】本実施の形態によるドリルで形成したエア供給
孔を有するエアベアリングを搭載したステージ装置を説
明する図である。

【図１０】本実施の形態によるドリルで形成したエア供
給孔を有するエアベアリングを搭載したステージ装置を
備えた露光装置を説明する図である。

【図１１】従来のコアドリルでセラミック材に穴加工を
施している状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２、１０４ シャンク ４、１０６ 研削部 ６、１０、１２ 配管 ８ 接合部 １４、１６ 研削液噴出穴 １８、２０ 溝部 ２２ 回転中心部 ２４、２６ にげ溝 ３０、３２ 砥粒 ３４ 隙間 ４０ 移動体 ４２ 気体噴出口 ４４ エア供給孔 ４６ 案内体 １００ セラミック材 １００ａ セラミック材１００の内壁面 １０２ コア １０２ａ コア１０２の外周面 １０８ 矢印

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｄ 3/00 ３３０ Ｂ２４Ｄ 3/00 ３３０Ｇ 7/10 7/10 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｆ ５１５Ｇ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥粒を備え、被加工物を研削可能な研削部
   を先端に有するドリルにおいて、 前記研削部の加工中心からずれた位置に、流体を噴出す
   る流体噴出部が形成されていることを特徴とするドリ
   ル。
2. 【請求項２】請求項１記載のドリルにおいて、 前記研削部は、先端が全体としてほぼ半球形状であるこ
   とを特徴とするドリル。
3. 【請求項３】請求項３記載のドリルにおいて、 前記研削部は先端に溝部を有し、前記流体噴出部は前記
   溝部に形成されていることを特徴とするドリル。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載のド
   リルにおいて、 前記研削部を除く前記シャンクの先端から所定距離まで
   の前記外壁部に、前記被加工物表面から前記外壁部を保
   護する保護層が形成されていることを特徴とするドリ
   ル。
5. 【請求項５】請求項４記載のドリルにおいて、 前記保護層は、前記研削部に固着された研削用砥粒より
   細かい粒度の砥粒を固着して形成されていることを特徴
   とするドリル。
6. 【請求項６】円柱形状の中心軸を回転軸として回転可能
   なシャンクを前記回転軸方向に送り、 前記シャンク先端に設けられ研削用砥粒が少なくともそ
   の回転中心部表面に固着された研削部を加工物に押し当
   てて穴あけ加工することにより、 当該加工物にコアを残さずに所定の穴をあけることを特
   徴とする加工方法。
7. 【請求項７】ベース上を移動可能なステージを加工する
   ステージ加工方法において、 前記ステージの加工に、請求項１乃至６のいずれか１項
   に記載のドリルを用いて前記ステージを研削加工するこ
   とを特徴とするステージ加工方法。
8. 【請求項８】請求項７記載のステージ加工方法におい
   て、前記ステージは気体ベアリングを介してベース上を
   移動し、前記ドリルを用いて前記気体ベアリングに気体
   を供給する気体供給孔部を加工することを特徴とするス
   テージ加工方法。
9. 【請求項９】マスクステージに載置されたマスクのパタ
   ーンを基板ステージに載置された基板に露光する露光装
   置の製造方法において、 前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
   一方の加工に、請求項８又は９記載のステージ加工方法
   を用いることを特徴とする露光装置の製造方法。