JP4689058B2 - リニアモータ、ステージ装置および露光装置ならびにデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空雰囲気内で用いられるリニアモータに関する。また、真空雰囲気内で用いられるステージ装置、特に電子ビーム露光装置等の露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、真空雰囲気において用いられるリニアモータの構造は、基本的に大気雰囲気で用いられるリニアモータの構造と同様のものであった。
【０００３】
リニアモータの構成は、固定子と、可動子を有している。固定子は、複数のコイルと、コイルを覆い内部に冷媒を流してコイルを冷却するためのジャケットを有している。コイルに電流が流れると、可動子が固定子に対して相対的に移動する。また、コイルに電流が流れるとコイルが発熱するが、この熱は、ジャケット内を流れる温度制御された冷媒によって回収を行される。
【０００４】
従来のリニアモータは、可動子の磁石は、防錆効果を持たせるため、表面に対してエポキシ塗装を行っている。また、固定子のジャケットは、可動子の磁石との相対移動の際の渦電流の発生を防止するため、PEEK材またはセラミックスで構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、例えば電子ビーム露光装置でリニアモータを使用する場合等のように、真空雰囲気内においてリニアモータを使用する場合、以下のような技術的課題がある。
【０００６】
（１）リニアモータを構成する構造体またはリニアモータ周辺の構造体に熱が入り込む場合、大気雰囲気においては空気に熱が逃げていくのに対し、真空雰囲気では熱の逃げ場が輻射のみとなるため、真空雰囲気内では大気雰囲気のときと比べ、構造体の温度上昇が大きくなる。その結果、熱を受ける構造体は、熱変形を起こし易くなる。そして、例えば当該リニアモータが真空雰囲気内で使用する精密位置決め装置に用いられている場合、温度変化による構造体の変形が位置計測用のミラー等の変形を引き起こし、位置決め精度の悪化を招く。
【０００７】
（２）また、従来のリニアモータの固定子のジャケットは、樹脂材やセラミックで構成されており、特にセラミックの場合は脱脂洗浄が難しく、リニアモータの加工中や組み立て中などにおいて油脂が付着すると、脱脂処理が困難であった。一方、真空雰囲気では、脱ガスの問題から構造体に付着する水分や油分を避ける必要がある。そのため、真空雰囲気内で使用するリニアモータでは、付着した油脂からの脱ガスが問題となる。また、リニアモータの加工中や組み立て中に油脂などが付着しないよう細心の注意を払う必要があった。
【０００８】
（３）さらに、コイルの発熱熱量を回収する冷媒をジャケット内に流す場合、例えば冷媒がフッ素系不活性冷媒等の絶縁性の高い冷媒を使用していると、冷媒とジャケット間の摩擦により静電気が発生し、ジャケットの帯電が起き易い。真空雰囲気内でリニアモータを使用する電子ビーム露光装置では、例えばジャケット等の構造体が帯電すると、帯電した電荷が露光に影響するため、構造体の帯電を軽減する必要がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題のいずれかを改善することを目的とする。
【００１０】
本発明のリニアモータは、コイルと、該コイルを覆い前記コイルを冷却するための冷媒流路をもつジャケットと有する固定子と、磁石を有し、該固定子に対して相対的に移動する可動子と、を備え、前記ジャケットはセラミックまたは樹脂材により構成され、前記ジャケットの表面に、真空雰囲気において前記ジャケットの表面からの輻射熱が前記可動子に伝わり難くなるように金属膜が形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記金属膜は、前記可動子の表面に形成されていることが望ましい。また、前記可動子の表面に形成された金属膜は、少なくとも前記固定子と対面する部分に形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記金属膜は、非磁性材料で形成されることが望ましい。また、前記金属膜は、ニッケルを有することが好ましい。また、前記金属膜は、金を有することが好ましい。また、前記金属膜は、１０〜３０μｍの厚さであることが好ましい。
【００１５】
また、前記金属膜は、メッキ処理により形成されることが望ましい。
【００１６】
また、前記金属膜は、鏡面研磨されていることが望ましい。
【００１７】
また、前記金属膜は、アースに接合されていることが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明のステージ装置は、上記のリニアモータと、該リニアモータの可動子と一体的に設けられ、移動可能なステージと、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のステージ装置は、上記のリニアモータと、該リニアモータによって移動されるステージと、該ステージを囲み、密閉するチャンバーと、該チャンバー内を真空にする真空機構と、を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の露光装置は、上記のステージ装置を有することを特徴とする。また、前記露光装置は、電子ビーム露光装置であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用意するステップと、基板に感光剤を塗布するステップと、該露光装置を用いて基板を露光するステップと、該露光した基板を現像するステップと、を有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
精密な位置決めを行なう位置決め装置において、発熱源となるのは主として駆動機構であるリニアモータのコイルである。通常の大気雰囲気内でリニアモータを使用すると、コイルの発熱熱量の大部分はジャケット内を流れる冷媒に回収され、一部の未回収熱量はジャケットの温度上昇、それに伴った空気への熱伝達および輻射（放射）という形で平衡状態を保つ。
【００２３】
しかし、真空雰囲気内でリニアモータを使用すると、空気への熱伝達がなくなるので、ジャケットの温度上昇は大きくなる。また同様に、他の構造体についても、空気への熱伝導がないため、何らかの原因で熱量が入り込むと、温度上昇が起き易い。構造体の温度が上昇すると、構造体の熱変形を招き、また、構造体同士の相対関係も変化するため、位置決め装置の位置決め制度が悪化する。
【００２４】
そのため、真空雰囲気内では、大気雰囲気内以上に、構造体への流入熱流量を抑える構成にすることが望ましい。
【００２５】
本実施形態は、位置決め装置における発熱源の一つであるリニアモータでの発熱熱量の伝達を抑える構成にするものである。ここで、リニアモータは、固定子と可動子が非接触で構成されているため、真空内雰囲気では輻射による熱移動だけ考えればよい。
【００２６】
輻射による熱の移動量は、構造体Ａと構造体Ｂの絶対温度と輻射率が関係している。そして、輻射率が小さいほど互いの輻射による熱の移動量が少ないことを意味する。輻射率は、表面の材料および表面状態等によって決まる物性値である。一般に、例えばセラミックス等の非金属の多くは常温で０．８以上あるのに対して、例えば銅などの金属では０．０３以下と非常に小さい。また、一般に、輻射率は、良導体だと小さい傾向にある。したがって、銀、金、銅は、輻射率が他の物質に比べて小さい。また、表面は滑らかであるほど輻射率が小さい傾向もあり、そのため研磨面であればさらに輻射率を小さくできる。
【００２７】
以下、本発明の具体的構成について詳述する。
【００２８】
＜実施例１＞
図６は、第１の実施例のリニアモータの概略図を示す。
【００２９】
同図において、リニアモータは、真空雰囲気内で用いられている。ここで、『真空雰囲気』とは、厳密な真空までを要求するものではなく、高い減圧雰囲気であれば良い。
【００３０】
同図において、リニアモータ１は、固定子１０と可動子２０を有する。固定子１０は、可動子２０の移動方向に沿って配列された複数のコイル１１と、コイル１１を覆い内部に冷媒を流してコイル１１を冷却するためのジャケット１３を有している。可動子２０は、固定子１０のコイル１１を挟み込むように配置された複数の磁石を有している。コイル１１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子２０が固定子１０に対して、紙面左右方向に相対的に移動する。可動子２０は、不図示のステージと一体的に設けられる。ステージには目的物（不図示）が搭載され、リニアモータ１によって位置決めされる。
【００３１】
図１は、第１の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図である。
【００３２】
同図において、固定子１０は、複数のコイル１１（図１ではコイルの一部のみ図示）と、コイル１１を覆い内部に冷媒を流してコイル１１を冷却するためのジャケット１３と、を有している。コイル１１は、コイル支持部材１５によって、ジャケット１３内に保持されている。ここで、コイル支持部材１５は、コイル１１の支持とともに、ジャケット１３内に流れる冷媒の圧力に対するジャケットの補強部材としての機能も兼ねている。コイル１１に電流が流れると、コイル１１が発熱するが、この熱はジャケット１３内を流れる温度制御された冷媒によって回収される。
【００３３】
可動子２０は、固定子１０のコイル１１を挟み込むように配置された磁石２１を有している。コイル１１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子２０が固定子１０に対して、紙面垂直方向に相対的に移動する。
【００３４】
本実施例では、発熱源であるコイルを有する固定子から可動子への熱量の移動を抑えるため、輻射率の小さな金属膜を構造体に付加している。３１ａは、固定子１０のジャケット１３の表面に設けられた金属膜である。金属膜３１ａは、少なくとも可動子２０の磁石と対面するジャケットの表面に設けられている。また、３１ｂは、可動子２０の内側表面に設けられた金属膜である。金属膜３１ｂは、少なくともコイルと対面する磁石の表面に設けられている。また、３１ｃは、可動子２０の外側表面に設けられた金属膜である。なお、固定子のジャケット１３の本体は、セラミックにより構成されている。
【００３５】
本実施例では、金属膜の一例として、ニッケルメッキを施したニッケルの金属膜を用いている。そして、メッキ処理により形成された金属膜のメッキ面をさらに鏡面研磨して表面の輻射率を小さくしている。これにより、固定子１０と可動子２０の輻射率を０．０４５程度にしている。このように、本実施例では、構造体の表面に金属膜を施し、さらに金属膜の表面を滑らかにすべく鏡面研磨して、固定子と可動子の輻射率を小さくしている。この結果、コイルを有する固定子１０から可動子２０への熱量の移動を抑えることができる。
【００３６】
上記の通り、本実施例では、ニッケルの金属膜を用いており、ニッケルは非磁性であることから、固定子１０のコイル１１と可動子２０の磁石２１との間の磁気回路に悪影響を与えないで済む。また、ニッケルメッキは、安価で行うことができる。しかし、金属膜は、ニッケルに限られるものではない。輻射率を小さくできるのであれば、他の非磁性材料であってもよい。また、金属膜として金を用いても良い。金メッキを施し、さらに鏡面研磨を行えば、輻射率を０．０１以下にすることができ、輻射による熱の移動量を飛躍的に軽減することができる。
【００３７】
ジャケット１３に設けられた金属膜３１ａは、磁石との相対移動の際に渦電流が発生する可能性がある。したがって、渦電流を抑制するために金属膜３１ａの厚さは薄くした方が良い。そのため、本実施例では、金属膜の厚さを１０〜３０μｍにしている。メッキ処理では、金属膜３１の厚さを非常に薄くすることが可能なため、メッキ処理が適している。なお、金属膜は、例えば５０μｍ以上の厚さでメッキ処理をし、その後鏡面加工を行い厚さを１０〜３０μｍに仕上げている。
【００３８】
本実施例では、可動子２０の磁石２１に関して、もともと金属で構成されているが、特にジャケット１３と対向している磁石２１面について、メッキ処理を行い、金属膜３１ｂを構成することにより、磁石２１の防錆効果を得ている。また、磁石２１の防錆処理として樹脂を塗装する方法もあるが、樹脂は一般に脱ガス量が多いため、真空雰囲気ではこれまで述べてきた輻射率を小さくする効果と、脱ガスを軽減する効果を得るため、磁石２１の表面にメッキ処理を施して金属膜を形成するのが良い。
【００３９】
また、本実施例では、可動子２０の外側表面に設けられた金属膜３１ｃにより、リニアモータの周辺の構造体から可動子２０への輻射による熱の流入を軽減することができる。また、逆に、固定子１０のジャケット１３の表面に設けられた金属膜３１ａや、可動子２０の外側表面に設けられた金属膜３１ｃにより、固定子１０や可動子２０からリニアモータの周辺の構造体への輻射による熱の流出を軽減することができる。これにより、変形による位置計測誤差を軽減し、位置決め精度を向上させることができる。
【００４０】
さらに、本実施例では、リニアモータの構造体に金属膜を施すことにより、組立や調整の作業が容易となる。一般に、真空雰囲気内では脱ガスの問題から構造体への水分や油分の付着を避ける必要がある。特に油分は脱脂処理をしなければ、他の構造体に汚れが付着するおそれがある。また、本実施例では、固定子１０のジャケット１３にセラミックスを用いており、セラミックスは通常ならば脱脂処理が困難な材料であるが、ジャケット１３の表面にメッキなどで金属膜を形成しているため、油脂などが付着しても例えばアルコールなどでふき取ることで簡単に脱脂することができ、作業性を向上させることができる。
【００４１】
さらに、本実施例では、リニアモータの構造体に金属膜を施すことにより、帯電防止という効果が期待できる。特に、電子ビーム露光装置にリニアモータを使用する場合、電子ビームの性質上、露光領域付近の帯電は抑えなくてはならない。それに反して、例えば固定子に関しては、コイル１１の発熱熱量を回収するための冷媒として絶縁性の高いフッ素系不活性冷媒を使用することが多く、このため冷媒がジャケット内を通る際の摩擦により静電気が発生しやすい。そのため、ジャケット１３表面に金属膜を形成し、さらに定盤などにアースをとることで、ジャケット表面の帯電は防ぐことができ、電子ビーム露光の露光精度悪化を防止できる。
【００４２】
なお、上記の本実施例では、金属膜の形成方法としてメッキ処理によるものを説明したが、これに限られるものではない。例えば、銅箔やアルミ箔等の金属箔を接着等で表面に張り付けることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図２は、第１の実施例の第１の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図である。
【００４４】
本例は、前述の実施例と比較すると、可動子表面のうち固定子と対向する可能性のある部分のみ金属膜を形成させている点で異なる（つまり、本例では、可動子の外側表面に設けられた金属膜３１ｃに相当するものがない）。輻射による熱の移動は対向した面で行われるので、本例では対向する部分のみ金属膜を形成する処理を行えばよいとの考えによる。なお、輻射による熱の移動量を軽減させることができるのであれば、本例は、図２の構成に限られるものではない。
【００４５】
例えば、図３は、第２の変形例を示す。本改良例によれば、可動子に関しては、磁石にのみ金属膜を設けている。図２の例では、可動子は、磁石以外の部分にも金属膜を形成していた。しかし、磁石以外の部分は材料をある程度選定したり表面を研磨したりできるため、特にその部分には金属膜を形成しなくても良い。そうすると、本実施例のように可動子に関しては、固定子と対向する磁石にのみ金属膜を設ける構成であっても、固定子からの輻射による熱の移動量を軽減させることができる。
【００４６】
また、図４および図５は、第３の変形例を示す。本改良例によれば、可動子と固定子のうちの一方に対して金属膜を設けている。どちらか一方に金属膜を設けていれば、輻射による熱の移動を軽減させることができる。ただし、可動子と固定子の両方に金属膜を設け、可動子と固定子の両方とも輻射率を小さくした方が、飛躍的に輻射による熱の移動を軽減できることは言うまでもない。
【００４７】
＜実施例２＞
図７は、第２の実施例のリニアモータの概略図を示す。
【００４８】
同図において、リニアモータ５１は、固定子６０と可動子７０を有する。可動子７０は、複数の磁石を有する。固定子６０は、可動子７０の移動方向に沿って配列された複数のコイル６１と、ヨークとを有する。コイル６１は、可動子７０の磁石７１を挟むようにして配置されている。また、コイル６１は、不図示のコイル支持部材等を介してヨークに固定されている（後述）。なお、コイル６１は、不図示の冷却ジャケットで覆われているが、図７では説明のため、ジャケットの記載を省略している（後述）。可動子７０は、保持部材７５を介してステージ７６と一体的に設けられる。ステージ７６は、不図示の非接触軸受を介して移動方向に対して可動となるよう支持されている。コイル６１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子７０と固定子６０との間で力が発生する。この力を利用して、ステージは、リニアモータ５１によって位置決めされる。また、ステージは、目的物７７を搭載している。したがって、目的物７７は、リニアモータによって位置決めされることとなる。
【００４９】
図８は、第２の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図である。
【００５０】
同図において、固定子６０は、複数のコイル６１（図８ではコイルの一部のみ図示）と、コイル６１を覆い内部に冷媒を流してコイル６１を冷却するためのジャケット６３と、を有している。コイル６１は、コイル支持部材６５によって、ジャケット６３内に保持されている。ここで、コイル支持部材６５は、コイル６１の支持とともに、ジャケット６３内に流れる冷媒の圧力に対するジャケットの補強部材としての機能も兼ねている。コイル６１に電流が流れると、コイル６１が発熱するが、この熱はジャケット１３内を流れる温度制御された冷媒によって回収される。また、ジャケット６３の片面には、ヨーク６７が設けられている。つまり、コイル６１は、コイル支持部材６５を介して、ヨーク６７に設けられているといえる。
【００５１】
可動子７０は、固定子６０のコイル６１に挟まれるように配置される磁石７１を有している。コイル６１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子７０が固定子６０に対して、紙面垂直方向に相対的に移動する。
【００５２】
本実施例でも、発熱源であるコイルを有する固定子から可動子への熱量の移動を抑えるため、輻射率の小さな金属膜を構造体に付加している。８１ａは、固定子６０のジャケット６３の表面に設けられた金属膜である。金属膜８１ａは、少なくとも可動子７０の磁石と対面するジャケットの表面に設けられている。また、３１ｂは、可動子７０の内側表面に設けられた金属膜である。金属膜８１ｂは、少なくともコイルと対面する磁石の表面に設けられている。なお、固定子のジャケット６３の本体は、セラミックにより構成されている。
【００５３】
本実施例では、金属膜の一例として、ニッケルメッキを施したニッケルの金属膜を用いている。前述の実施例では金属膜に鏡面研磨を施しているが、本実施例では鏡面研磨を施していない。しかし、それでも固定子の輻射率を表面に金属膜を施すことで０．８から０．１に、同様に可動子の輻射率を０．７から０．２程度に小さくすることができる。これにより、固定子から可動子への輻射による熱移動量を軽減することができる。なお、各金属膜を鏡面研磨しても良いことは言うまでもない。
【００５４】
上記の通り、本実施例でも、ニッケルの金属膜を用いており、ニッケルは非磁性であることから、固定子６０のコイル６１と可動子７０の磁石７１との間の磁気回路に悪影響を与えないで済む。また、ニッケルメッキは、安価で行うことができる。しかし、金属膜は、ニッケルに限られるものではない。輻射率を小さくできるのであれば、他の非磁性材料であってもよい。また、金属膜の形成方法としてメッキ処理によるものを説明したが、これに限られるものではない。例えば、銅箔やアルミ箔等の金属箔を接着等で表面に張り付けることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施例でも、金属膜３１ａの金属膜は、渦電流を抑制するため、厚さは薄くした方がよい。そのため、本実施例では、金属膜の厚さを１０μｍ〜３０μｍにしている。
【００５６】
本実施例により得られる効果としては、前述の第１の実施例とほぼ同様である。
【００５７】
また、上記の実施例では、ジャケット６３の磁石側の片面しか金属膜を形成していないが、これに限られるものではない。ジャケット６３全体にわたって金属膜を形成しても良いことは言うまでもない。また、ヨークには金属膜を施していないが、これに限られるものではない。ヨーク６７に金属膜を形成しても良いことは言うまでもない。また、ヨーク６７の本体の表面を鏡面研磨等を施すことにより、ヨークの輻射率を下げても良い。
【００５８】
また、上記の実施例では、固定子６０と可動子７０の両方に金属膜を設けているが、これに限られるものではない。例えば、少なくとも一方に金属膜を設ければ、輻射による熱の移動を軽減させることができる。ただし、両方に金属膜を設け、両方の輻射率を下げた方が、飛躍的に輻射による熱の移動を軽減できることは言うまでもない。
【００５９】
＜露光装置の実施例＞
図９は、上記の実施例のリニアモータを用いた電子ビーム露光装置の概略図を示している。
【００６０】
同図において、ステージを駆動するための駆動源として上記の実施例のリニアモータを用い、ステージ装置９１が構成されている。９２は、ステージを支持するためのステージ定盤である。ステージは、ステージ定盤９２からエアパッド等の軸受により非接触で支持されている。ステージ定盤９２は、ダンパ９３によっり、床から除振されている。ダンパ９３は、受動的でも能動的でもよい。ダンパ９３は、例えば、エアばね等を有し、能動的なダンパの場合は、さらにアクチュエータを有する。ステージは、レーザ干渉計９４により位置計測され、この位置計測結果に基づいて所定の位置に位置決めされる。
【００６１】
９５は、電子ビーム露光装置の電子光学系である。電子光学系９５は、電子ビーム照射装置と、電子レンズとを有する。電子光学系９５は、鏡筒定盤９６に支持されている。鏡筒定盤９６は、ダンパ９３に支持され、床から除振されている。鏡筒定盤を支持するダンパも、上述のダンパと同様、受動的でも能動的でもよい。ステージの位置を計測する上記のレーザ干渉計９４は、鏡筒定盤９６に設けられている。これにより、ステージは、鏡筒定盤を基準として、すなわち、電子光学系９５を基準として、位置決めされる。
【００６２】
９７は、所定の領域を密閉するチャンバーである。ここで、所定の領域については、後述の説明から明らかになる。９８は、密閉性を保持し、物体間の相対変位を許容するベローズである。ベローズ９８は、チャンバー９７と電子光学系９５との間、チャンバー９７と鏡筒定盤９６との間、およびチャンバーとステージ定盤との間に設けられている。これにより、チャンバー内の雰囲気Ａは、密閉されている。９９は、真空ポンプである。真空ポンプ９９が作動し、チャンバー内の雰囲気Ａにある気体が排出され、真空雰囲気となる。ここで、真空雰囲気とは、厳密な真空までをも要求するものではなく、高い減圧雰囲気であれば良いことは、上述したとおりである。
【００６３】
真空ポンプによってチャンバー９７内の雰囲気Ａが真空雰囲気となると、チャンバーの内外で圧力差が生じるため、チャンバー９７が変形する。一方、チャンバー９７と電子光学系９５との間にはベローズ９８が設けられており、ベローズ９８は、密閉を保持しつつ両者の相対変位を許容している。これにより、チャンバーの変形の影響が電子光学系９５に伝わるのを軽減している。同様に、チャンバー９７と鏡筒定盤９６との間もベローズ９８が設けられており、チャンバーの変形の影響が鏡筒定盤９６に伝わるのを軽減し、電子光学系にチャンバーの変形の影響を与えないようにしている。
【００６４】
上記の構成の露光装置により、ステージ装置周辺の雰囲気は、真空雰囲気となる。そして、ステージ装置の駆動源であるリニアモータ１の周辺も、真空雰囲気となる。リニアモータの周囲が真空雰囲気の場合、リニアモータを駆動する際に発生する熱の伝達を抑えるには、輻射による熱の伝達を抑えるのがよい。本実施例の電子ビーム露光装置は、リニアモータとして上記の実施例で説明したリニアモータを用いているので、コイルの発熱熱量が可動子つまりは位置決め部分への熱の伝達を軽減できる。さらに、リニアモータの周辺の構造体への輻射による熱の流出も軽減することができる。特に、鏡筒定盤や電子光学系への輻射による熱の流入を軽減することができるので、レーザ干渉計の計測誤差を軽減し、また、アライメント精度や露光精度を高めることができる。
【００６５】
また、本実施例の電子ビーム露光装置によれば、上記の実施例で説明したリニアモータを用いているので、リニアモータからの脱ガスによるチャンバー内の雰囲気の汚染を軽減することができる。
【００６６】
さらに、上記の実施例で説明したリニアモータのジャケット表面の金属膜から例えばステージ定盤９２にアースを取れば、ジャケット表面の帯電を防ぐことができるので、電子ビーム露光の露光精度悪化を防ぐことができる。
【００６７】
＜デバイス生産方法の実施例＞
次に上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００６８】
図１０は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６９】
図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７０】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のリニアモータによれば、表面に金属膜を形成することにより、輻射率を小さくすることができ、リニアモータからの輻射による熱の流出を軽減することができる。
【００７２】
本発明の請求項５に記載のリニアモータによれば、発熱源となるコイルを覆うジャケットからの輻射による熱の流出を防ぐことができる。
【００７３】
本発明の請求項７に記載のリニアモータによれば、固定子から可動子への輻射による熱の移動を軽減することができる。
【００７４】
本発明の請求項１０に記載のリニアモータによれば、リニアモータの固定子と可動子の相対移動による渦電流の発生を軽減することができる。
【００７５】
本発明の請求項１６に記載のリニアモータによれば、静電気の帯電を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図２】第１の実施例の第１の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図３】第１の実施例の第２の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図４】第１の実施例の第３の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図５】第１の実施例の第３の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図６】第１の実施例のリニアモータの概略図
【図７】第２の実施例のリニアモータの概略図
【図８】第２の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図９】電子ビーム露光装置の実施例の概略図
【図１０】デバイス製造フロー図
【図１１】ウエハプロセスフロー図
【符号の説明】
１ リニアモータ
１０ 固定子
１１ コイル
１３ ジャケット
１５ コイル支持部材
２０ 可動子
２１ 磁石
３１ 金属膜
５１ リニアモータ
６０ 固定子
６１ コイル
６３ ジャケット
６５ コイル支持部材
６７ ヨーク
７０ 可動子
７１ 磁石
８１ 金属膜
９１ ステージ装置
９２ ステージ定盤
９３ ダンパ
９４ レーザ干渉計
９５ 電子光学系
９６ 鏡筒定盤
９７ チャンバ
９８ ベローズ
９９ 真空ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空雰囲気内で用いられるリニアモータに関する。また、真空雰囲気内で用いられるステージ装置、特に電子ビーム露光装置等の露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、真空雰囲気において用いられるリニアモータの構造は、基本的に大気雰囲気で用いられるリニアモータの構造と同様のものであった。
【０００３】
リニアモータの構成は、固定子と、可動子を有している。固定子は、複数のコイルと、コイルを覆い内部に冷媒を流してコイルを冷却するためのジャケットを有している。コイルに電流が流れると、可動子が固定子に対して相対的に移動する。また、コイルに電流が流れるとコイルが発熱するが、この熱は、ジャケット内を流れる温度制御された冷媒によって回収を行される。
【０００４】
従来のリニアモータは、可動子の磁石は、防錆効果を持たせるため、表面に対してエポキシ塗装を行っている。また、固定子のジャケットは、可動子の磁石との相対移動の際の渦電流の発生を防止するため、PEEK材またはセラミックスで構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、例えば電子ビーム露光装置でリニアモータを使用する場合等のように、真空雰囲気内においてリニアモータを使用する場合、以下のような技術的課題がある。
【０００６】
（１）リニアモータを構成する構造体またはリニアモータ周辺の構造体に熱が入り込む場合、大気雰囲気においては空気に熱が逃げていくのに対し、真空雰囲気では熱の逃げ場が輻射のみとなるため、真空雰囲気内では大気雰囲気のときと比べ、構造体の温度上昇が大きくなる。その結果、熱を受ける構造体は、熱変形を起こし易くなる。そして、例えば当該リニアモータが真空雰囲気内で使用する精密位置決め装置に用いられている場合、温度変化による構造体の変形が位置計測用のミラー等の変形を引き起こし、位置決め精度の悪化を招く。
【０００７】
（２）また、従来のリニアモータの固定子のジャケットは、樹脂材やセラミックで構成されており、特にセラミックの場合は脱脂洗浄が難しく、リニアモータの加工中や組み立て中などにおいて油脂が付着すると、脱脂処理が困難であった。一方、真空雰囲気では、脱ガスの問題から構造体に付着する水分や油分を避ける必要がある。そのため、真空雰囲気内で使用するリニアモータでは、付着した油脂からの脱ガスが問題となる。また、リニアモータの加工中や組み立て中に油脂などが付着しないよう細心の注意を払う必要があった。
【０００８】
（３）さらに、コイルの発熱熱量を回収する冷媒をジャケット内に流す場合、例えば冷媒がフッ素系不活性冷媒等の絶縁性の高い冷媒を使用していると、冷媒とジャケット間の摩擦により静電気が発生し、ジャケットの帯電が起き易い。真空雰囲気内でリニアモータを使用する電子ビーム露光装置では、例えばジャケット等の構造体が帯電すると、帯電した電荷が露光に影響するため、構造体の帯電を軽減する必要がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題のいずれかを改善することを目的とする。
【００１０】
本発明のリニアモータは、コイルと、該コイルを覆い前記コイルを冷却するための冷媒流路をもつジャケットと有する固定子と、磁石を有し、該固定子に対して相対的に移動する可動子と、を備え、前記ジャケットはセラミックまたは樹脂材により構成され、前記ジャケットの表面に、真空雰囲気において前記ジャケットの表面からの輻射熱が前記可動子に伝わり難くなるように金属膜が形成されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記金属膜は、前記可動子の表面に形成されていることが望ましい。また、前記可動子の表面に形成された金属膜は、少なくとも前記固定子と対面する部分に形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記金属膜は、非磁性材料で形成されることが望ましい。また、前記金属膜は、ニッケルを有することが好ましい。また、前記金属膜は、金を有することが好ましい。また、前記金属膜は、１０〜３０μｍの厚さであることが好ましい。
【００１５】
また、前記金属膜は、メッキ処理により形成されることが望ましい。
【００１６】
また、前記金属膜は、鏡面研磨されていることが望ましい。
【００１７】
また、前記金属膜は、アースに接合されていることが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明のステージ装置は、上記のリニアモータと、該リニアモータの可動子と一体的に設けられ、移動可能なステージと、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のステージ装置は、上記のリニアモータと、該リニアモータによって移動されるステージと、該ステージを囲み、密閉するチャンバーと、該チャンバー内を真空にする真空機構と、を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の露光装置は、上記のステージ装置を有することを特徴とする。また、前記露光装置は、電子ビーム露光装置であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用意するステップと、基板に感光剤を塗布するステップと、該露光装置を用いて基板を露光するステップと、該露光した基板を現像するステップと、を有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
精密な位置決めを行なう位置決め装置において、発熱源となるのは主として駆動機構であるリニアモータのコイルである。通常の大気雰囲気内でリニアモータを使用すると、コイルの発熱熱量の大部分はジャケット内を流れる冷媒に回収され、一部の未回収熱量はジャケットの温度上昇、それに伴った空気への熱伝達および輻射（放射）という形で平衡状態を保つ。
【００２３】
しかし、真空雰囲気内でリニアモータを使用すると、空気への熱伝達がなくなるので、ジャケットの温度上昇は大きくなる。また同様に、他の構造体についても、空気への熱伝導がないため、何らかの原因で熱量が入り込むと、温度上昇が起き易い。構造体の温度が上昇すると、構造体の熱変形を招き、また、構造体同士の相対関係も変化するため、位置決め装置の位置決め制度が悪化する。
【００２４】
そのため、真空雰囲気内では、大気雰囲気内以上に、構造体への流入熱流量を抑える構成にすることが望ましい。
【００２５】
本実施形態は、位置決め装置における発熱源の一つであるリニアモータでの発熱熱量の伝達を抑える構成にするものである。ここで、リニアモータは、固定子と可動子が非接触で構成されているため、真空内雰囲気では輻射による熱移動だけ考えればよい。
【００２６】
輻射による熱の移動量は、構造体Ａと構造体Ｂの絶対温度と輻射率が関係している。そして、輻射率が小さいほど互いの輻射による熱の移動量が少ないことを意味する。輻射率は、表面の材料および表面状態等によって決まる物性値である。一般に、例えばセラミックス等の非金属の多くは常温で０．８以上あるのに対して、例えば銅などの金属では０．０３以下と非常に小さい。また、一般に、輻射率は、良導体だと小さい傾向にある。したがって、銀、金、銅は、輻射率が他の物質に比べて小さい。また、表面は滑らかであるほど輻射率が小さい傾向もあり、そのため研磨面であればさらに輻射率を小さくできる。
【００２７】
以下、本発明の具体的構成について詳述する。
【００２８】
＜実施例１＞
図６は、第１の実施例のリニアモータの概略図を示す。
【００２９】
同図において、リニアモータは、真空雰囲気内で用いられている。ここで、『真空雰囲気』とは、厳密な真空までを要求するものではなく、高い減圧雰囲気であれば良い。
【００３０】
同図において、リニアモータ１は、固定子１０と可動子２０を有する。固定子１０は、可動子２０の移動方向に沿って配列された複数のコイル１１と、コイル１１を覆い内部に冷媒を流してコイル１１を冷却するためのジャケット１３を有している。可動子２０は、固定子１０のコイル１１を挟み込むように配置された複数の磁石を有している。コイル１１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子２０が固定子１０に対して、紙面左右方向に相対的に移動する。可動子２０は、不図示のステージと一体的に設けられる。ステージには目的物（不図示）が搭載され、リニアモータ１によって位置決めされる。
【００３１】
図１は、第１の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図である。
【００３２】
同図において、固定子１０は、複数のコイル１１（図１ではコイルの一部のみ図示）と、コイル１１を覆い内部に冷媒を流してコイル１１を冷却するためのジャケット１３と、を有している。コイル１１は、コイル支持部材１５によって、ジャケット１３内に保持されている。ここで、コイル支持部材１５は、コイル１１の支持とともに、ジャケット１３内に流れる冷媒の圧力に対するジャケットの補強部材としての機能も兼ねている。コイル１１に電流が流れると、コイル１１が発熱するが、この熱はジャケット１３内を流れる温度制御された冷媒によって回収される。
【００３３】
可動子２０は、固定子１０のコイル１１を挟み込むように配置された磁石２１を有している。コイル１１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子２０が固定子１０に対して、紙面垂直方向に相対的に移動する。
【００３４】
本実施例では、発熱源であるコイルを有する固定子から可動子への熱量の移動を抑えるため、輻射率の小さな金属膜を構造体に付加している。３１ａは、固定子１０のジャケット１３の表面に設けられた金属膜である。金属膜３１ａは、少なくとも可動子２０の磁石と対面するジャケットの表面に設けられている。また、３１ｂは、可動子２０の内側表面に設けられた金属膜である。金属膜３１ｂは、少なくともコイルと対面する磁石の表面に設けられている。また、３１ｃは、可動子２０の外側表面に設けられた金属膜である。なお、固定子のジャケット１３の本体は、セラミックにより構成されている。
【００３５】
本実施例では、金属膜の一例として、ニッケルメッキを施したニッケルの金属膜を用いている。そして、メッキ処理により形成された金属膜のメッキ面をさらに鏡面研磨して表面の輻射率を小さくしている。これにより、固定子１０と可動子２０の輻射率を０．０４５程度にしている。このように、本実施例では、構造体の表面に金属膜を施し、さらに金属膜の表面を滑らかにすべく鏡面研磨して、固定子と可動子の輻射率を小さくしている。この結果、コイルを有する固定子１０から可動子２０への熱量の移動を抑えることができる。
【００３６】
上記の通り、本実施例では、ニッケルの金属膜を用いており、ニッケルは非磁性であることから、固定子１０のコイル１１と可動子２０の磁石２１との間の磁気回路に悪影響を与えないで済む。また、ニッケルメッキは、安価で行うことができる。しかし、金属膜は、ニッケルに限られるものではない。輻射率を小さくできるのであれば、他の非磁性材料であってもよい。また、金属膜として金を用いても良い。金メッキを施し、さらに鏡面研磨を行えば、輻射率を０．０１以下にすることができ、輻射による熱の移動量を飛躍的に軽減することができる。
【００３７】
ジャケット１３に設けられた金属膜３１ａは、磁石との相対移動の際に渦電流が発生する可能性がある。したがって、渦電流を抑制するために金属膜３１ａの厚さは薄くした方が良い。そのため、本実施例では、金属膜の厚さを１０〜３０μｍにしている。メッキ処理では、金属膜３１の厚さを非常に薄くすることが可能なため、メッキ処理が適している。なお、金属膜は、例えば５０μｍ以上の厚さでメッキ処理をし、その後鏡面加工を行い厚さを１０〜３０μｍに仕上げている。
【００３８】
本実施例では、可動子２０の磁石２１に関して、もともと金属で構成されているが、特にジャケット１３と対向している磁石２１面について、メッキ処理を行い、金属膜３１ｂを構成することにより、磁石２１の防錆効果を得ている。また、磁石２１の防錆処理として樹脂を塗装する方法もあるが、樹脂は一般に脱ガス量が多いため、真空雰囲気ではこれまで述べてきた輻射率を小さくする効果と、脱ガスを軽減する効果を得るため、磁石２１の表面にメッキ処理を施して金属膜を形成するのが良い。
【００３９】
また、本実施例では、可動子２０の外側表面に設けられた金属膜３１ｃにより、リニアモータの周辺の構造体から可動子２０への輻射による熱の流入を軽減することができる。また、逆に、固定子１０のジャケット１３の表面に設けられた金属膜３１ａや、可動子２０の外側表面に設けられた金属膜３１ｃにより、固定子１０や可動子２０からリニアモータの周辺の構造体への輻射による熱の流出を軽減することができる。これにより、変形による位置計測誤差を軽減し、位置決め精度を向上させることができる。
【００４０】
さらに、本実施例では、リニアモータの構造体に金属膜を施すことにより、組立や調整の作業が容易となる。一般に、真空雰囲気内では脱ガスの問題から構造体への水分や油分の付着を避ける必要がある。特に油分は脱脂処理をしなければ、他の構造体に汚れが付着するおそれがある。また、本実施例では、固定子１０のジャケット１３にセラミックスを用いており、セラミックスは通常ならば脱脂処理が困難な材料であるが、ジャケット１３の表面にメッキなどで金属膜を形成しているため、油脂などが付着しても例えばアルコールなどでふき取ることで簡単に脱脂することができ、作業性を向上させることができる。
【００４１】
さらに、本実施例では、リニアモータの構造体に金属膜を施すことにより、帯電防止という効果が期待できる。特に、電子ビーム露光装置にリニアモータを使用する場合、電子ビームの性質上、露光領域付近の帯電は抑えなくてはならない。それに反して、例えば固定子に関しては、コイル１１の発熱熱量を回収するための冷媒として絶縁性の高いフッ素系不活性冷媒を使用することが多く、このため冷媒がジャケット内を通る際の摩擦により静電気が発生しやすい。そのため、ジャケット１３表面に金属膜を形成し、さらに定盤などにアースをとることで、ジャケット表面の帯電は防ぐことができ、電子ビーム露光の露光精度悪化を防止できる。
【００４２】
なお、上記の本実施例では、金属膜の形成方法としてメッキ処理によるものを説明したが、これに限られるものではない。例えば、銅箔やアルミ箔等の金属箔を接着等で表面に張り付けることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図２は、第１の実施例の第１の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図である。
【００４４】
本例は、前述の実施例と比較すると、可動子表面のうち固定子と対向する可能性のある部分のみ金属膜を形成させている点で異なる（つまり、本例では、可動子の外側表面に設けられた金属膜３１ｃに相当するものがない）。輻射による熱の移動は対向した面で行われるので、本例では対向する部分のみ金属膜を形成する処理を行えばよいとの考えによる。なお、輻射による熱の移動量を軽減させることができるのであれば、本例は、図２の構成に限られるものではない。
【００４５】
例えば、図３は、第２の変形例を示す。本改良例によれば、可動子に関しては、磁石にのみ金属膜を設けている。図２の例では、可動子は、磁石以外の部分にも金属膜を形成していた。しかし、磁石以外の部分は材料をある程度選定したり表面を研磨したりできるため、特にその部分には金属膜を形成しなくても良い。そうすると、本実施例のように可動子に関しては、固定子と対向する磁石にのみ金属膜を設ける構成であっても、固定子からの輻射による熱の移動量を軽減させることができる。
【００４６】
また、図４および図５は、第３の変形例を示す。本改良例によれば、可動子と固定子のうちの一方に対して金属膜を設けている。どちらか一方に金属膜を設けていれば、輻射による熱の移動を軽減させることができる。ただし、可動子と固定子の両方に金属膜を設け、可動子と固定子の両方とも輻射率を小さくした方が、飛躍的に輻射による熱の移動を軽減できることは言うまでもない。
【００４７】
＜実施例２＞
図７は、第２の実施例のリニアモータの概略図を示す。
【００４８】
同図において、リニアモータ５１は、固定子６０と可動子７０を有する。可動子７０は、複数の磁石を有する。固定子６０は、可動子７０の移動方向に沿って配列された複数のコイル６１と、ヨークとを有する。コイル６１は、可動子７０の磁石７１を挟むようにして配置されている。また、コイル６１は、不図示のコイル支持部材等を介してヨークに固定されている（後述）。なお、コイル６１は、不図示の冷却ジャケットで覆われているが、図７では説明のため、ジャケットの記載を省略している（後述）。可動子７０は、保持部材７５を介してステージ７６と一体的に設けられる。ステージ７６は、不図示の非接触軸受を介して移動方向に対して可動となるよう支持されている。コイル６１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子７０と固定子６０との間で力が発生する。この力を利用して、ステージは、リニアモータ５１によって位置決めされる。また、ステージは、目的物７７を搭載している。したがって、目的物７７は、リニアモータによって位置決めされることとなる。
【００４９】
図８は、第２の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図である。
【００５０】
同図において、固定子６０は、複数のコイル６１（図８ではコイルの一部のみ図示）と、コイル６１を覆い内部に冷媒を流してコイル６１を冷却するためのジャケット６３と、を有している。コイル６１は、コイル支持部材６５によって、ジャケット６３内に保持されている。ここで、コイル支持部材６５は、コイル６１の支持とともに、ジャケット６３内に流れる冷媒の圧力に対するジャケットの補強部材としての機能も兼ねている。コイル６１に電流が流れると、コイル６１が発熱するが、この熱はジャケット１３内を流れる温度制御された冷媒によって回収される。また、ジャケット６３の片面には、ヨーク６７が設けられている。つまり、コイル６１は、コイル支持部材６５を介して、ヨーク６７に設けられているといえる。
【００５１】
可動子７０は、固定子６０のコイル６１に挟まれるように配置される磁石７１を有している。コイル６１に電流が流れると、ローレンツ力が働き、可動子７０が固定子６０に対して、紙面垂直方向に相対的に移動する。
【００５２】
本実施例でも、発熱源であるコイルを有する固定子から可動子への熱量の移動を抑えるため、輻射率の小さな金属膜を構造体に付加している。８１ａは、固定子６０のジャケット６３の表面に設けられた金属膜である。金属膜８１ａは、少なくとも可動子７０の磁石と対面するジャケットの表面に設けられている。また、３１ｂは、可動子７０の内側表面に設けられた金属膜である。金属膜８１ｂは、少なくともコイルと対面する磁石の表面に設けられている。なお、固定子のジャケット６３の本体は、セラミックにより構成されている。
【００５３】
本実施例では、金属膜の一例として、ニッケルメッキを施したニッケルの金属膜を用いている。前述の実施例では金属膜に鏡面研磨を施しているが、本実施例では鏡面研磨を施していない。しかし、それでも固定子の輻射率を表面に金属膜を施すことで０．８から０．１に、同様に可動子の輻射率を０．７から０．２程度に小さくすることができる。これにより、固定子から可動子への輻射による熱移動量を軽減することができる。なお、各金属膜を鏡面研磨しても良いことは言うまでもない。
【００５４】
上記の通り、本実施例でも、ニッケルの金属膜を用いており、ニッケルは非磁性であることから、固定子６０のコイル６１と可動子７０の磁石７１との間の磁気回路に悪影響を与えないで済む。また、ニッケルメッキは、安価で行うことができる。しかし、金属膜は、ニッケルに限られるものではない。輻射率を小さくできるのであれば、他の非磁性材料であってもよい。また、金属膜の形成方法としてメッキ処理によるものを説明したが、これに限られるものではない。例えば、銅箔やアルミ箔等の金属箔を接着等で表面に張り付けることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施例でも、金属膜３１ａの金属膜は、渦電流を抑制するため、厚さは薄くした方がよい。そのため、本実施例では、金属膜の厚さを１０μｍ〜３０μｍにしている。
【００５６】
本実施例により得られる効果としては、前述の第１の実施例とほぼ同様である。
【００５７】
また、上記の実施例では、ジャケット６３の磁石側の片面しか金属膜を形成していないが、これに限られるものではない。ジャケット６３全体にわたって金属膜を形成しても良いことは言うまでもない。また、ヨークには金属膜を施していないが、これに限られるものではない。ヨーク６７に金属膜を形成しても良いことは言うまでもない。また、ヨーク６７の本体の表面を鏡面研磨等を施すことにより、ヨークの輻射率を下げても良い。
【００５８】
また、上記の実施例では、固定子６０と可動子７０の両方に金属膜を設けているが、これに限られるものではない。例えば、少なくとも一方に金属膜を設ければ、輻射による熱の移動を軽減させることができる。ただし、両方に金属膜を設け、両方の輻射率を下げた方が、飛躍的に輻射による熱の移動を軽減できることは言うまでもない。
【００５９】
＜露光装置の実施例＞
図９は、上記の実施例のリニアモータを用いた電子ビーム露光装置の概略図を示している。
【００６０】
同図において、ステージを駆動するための駆動源として上記の実施例のリニアモータを用い、ステージ装置９１が構成されている。９２は、ステージを支持するためのステージ定盤である。ステージは、ステージ定盤９２からエアパッド等の軸受により非接触で支持されている。ステージ定盤９２は、ダンパ９３によっり、床から除振されている。ダンパ９３は、受動的でも能動的でもよい。ダンパ９３は、例えば、エアばね等を有し、能動的なダンパの場合は、さらにアクチュエータを有する。ステージは、レーザ干渉計９４により位置計測され、この位置計測結果に基づいて所定の位置に位置決めされる。
【００６１】
９５は、電子ビーム露光装置の電子光学系である。電子光学系９５は、電子ビーム照射装置と、電子レンズとを有する。電子光学系９５は、鏡筒定盤９６に支持されている。鏡筒定盤９６は、ダンパ９３に支持され、床から除振されている。鏡筒定盤を支持するダンパも、上述のダンパと同様、受動的でも能動的でもよい。ステージの位置を計測する上記のレーザ干渉計９４は、鏡筒定盤９６に設けられている。これにより、ステージは、鏡筒定盤を基準として、すなわち、電子光学系９５を基準として、位置決めされる。
【００６２】
９７は、所定の領域を密閉するチャンバーである。ここで、所定の領域については、後述の説明から明らかになる。９８は、密閉性を保持し、物体間の相対変位を許容するベローズである。ベローズ９８は、チャンバー９７と電子光学系９５との間、チャンバー９７と鏡筒定盤９６との間、およびチャンバーとステージ定盤との間に設けられている。これにより、チャンバー内の雰囲気Ａは、密閉されている。９９は、真空ポンプである。真空ポンプ９９が作動し、チャンバー内の雰囲気Ａにある気体が排出され、真空雰囲気となる。ここで、真空雰囲気とは、厳密な真空までをも要求するものではなく、高い減圧雰囲気であれば良いことは、上述したとおりである。
【００６３】
真空ポンプによってチャンバー９７内の雰囲気Ａが真空雰囲気となると、チャンバーの内外で圧力差が生じるため、チャンバー９７が変形する。一方、チャンバー９７と電子光学系９５との間にはベローズ９８が設けられており、ベローズ９８は、密閉を保持しつつ両者の相対変位を許容している。これにより、チャンバーの変形の影響が電子光学系９５に伝わるのを軽減している。同様に、チャンバー９７と鏡筒定盤９６との間もベローズ９８が設けられており、チャンバーの変形の影響が鏡筒定盤９６に伝わるのを軽減し、電子光学系にチャンバーの変形の影響を与えないようにしている。
【００６４】
上記の構成の露光装置により、ステージ装置周辺の雰囲気は、真空雰囲気となる。そして、ステージ装置の駆動源であるリニアモータ１の周辺も、真空雰囲気となる。リニアモータの周囲が真空雰囲気の場合、リニアモータを駆動する際に発生する熱の伝達を抑えるには、輻射による熱の伝達を抑えるのがよい。本実施例の電子ビーム露光装置は、リニアモータとして上記の実施例で説明したリニアモータを用いているので、コイルの発熱熱量が可動子つまりは位置決め部分への熱の伝達を軽減できる。さらに、リニアモータの周辺の構造体への輻射による熱の流出も軽減することができる。特に、鏡筒定盤や電子光学系への輻射による熱の流入を軽減することができるので、レーザ干渉計の計測誤差を軽減し、また、アライメント精度や露光精度を高めることができる。
【００６５】
また、本実施例の電子ビーム露光装置によれば、上記の実施例で説明したリニアモータを用いているので、リニアモータからの脱ガスによるチャンバー内の雰囲気の汚染を軽減することができる。
【００６６】
さらに、上記の実施例で説明したリニアモータのジャケット表面の金属膜から例えばステージ定盤９２にアースを取れば、ジャケット表面の帯電を防ぐことができるので、電子ビーム露光の露光精度悪化を防ぐことができる。
【００６７】
＜デバイス生産方法の実施例＞
次に上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００６８】
図１０は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６９】
図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７０】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のリニアモータによれば、表面に金属膜を形成することにより、輻射率を小さくすることができ、リニアモータからの輻射による熱の流出を軽減することができる。
【００７２】
本発明の請求項５に記載のリニアモータによれば、発熱源となるコイルを覆うジャケットからの輻射による熱の流出を防ぐことができる。
【００７３】
本発明の請求項７に記載のリニアモータによれば、固定子から可動子への輻射による熱の移動を軽減することができる。
【００７４】
本発明の請求項１０に記載のリニアモータによれば、リニアモータの固定子と可動子の相対移動による渦電流の発生を軽減することができる。
【００７５】
本発明の請求項１６に記載のリニアモータによれば、静電気の帯電を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図２】第１の実施例の第１の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図３】第１の実施例の第２の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図４】第１の実施例の第３の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図５】第１の実施例の第３の変形例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図６】第１の実施例のリニアモータの概略図
【図７】第２の実施例のリニアモータの概略図
【図８】第２の実施例のリニアモータの可動方向から見た断面図
【図９】電子ビーム露光装置の実施例の概略図
【図１０】デバイス製造フロー図
【図１１】ウエハプロセスフロー図
【符号の説明】
１ リニアモータ
１０ 固定子
１１ コイル
１３ ジャケット
１５ コイル支持部材
２０ 可動子
２１ 磁石
３１ 金属膜
５１ リニアモータ
６０ 固定子
６１ コイル
６３ ジャケット
６５ コイル支持部材
６７ ヨーク
７０ 可動子
７１ 磁石
８１ 金属膜
９１ ステージ装置
９２ ステージ定盤
９３ ダンパ
９４ レーザ干渉計
９５ 電子光学系
９６ 鏡筒定盤
９７ チャンバ
９８ ベローズ
９９ 真空ポンプ
Claims (13)
- コイルと、該コイルを覆い前記コイルを冷却するための冷媒流路をもつジャケットと有する固定子と、
磁石を有し、該固定子に対して相対的に移動する可動子と、を備え、
前記ジャケットはセラミックまたは樹脂材により構成され、
前記ジャケットの表面に、真空雰囲気において前記ジャケットの表面からの輻射熱が前記可動子に伝わり難くなるように金属膜が形成されることを特徴とするリニアモータ。 - 前記磁石は前記ジャケットに非接触で対向し、
前記ジャケットの表面と、前記磁石の前記ジャケットの表面に対向する部分との両方に、前記ジャケットの表面からの輻射熱が前記磁石に伝わり難くなるように金属膜が形成されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。 - 前記金属膜は、非磁性材料で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ。
- 前記金属膜は、ニッケルを有することを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ。
- 前記金属膜は、金を有することを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ。
- 前記金属膜は、１０〜３０μｍの厚さであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
- 前記金属膜は、メッキ処理により形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリニアモータ。
- 前記金属膜は、鏡面研磨されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリニアモータ。
- 前記金属膜は、アースに接合されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のリニアモータ。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載のリニアモータと、
該リニアモータの可動子と一体的に設けられ、移動可能なステージと、
を有することを特徴とするステージ装置。 - 基板にパターンを転写して露光する露光装置であって、
チャンバーと、
該チャンバーの内部に真空雰囲気を形成する真空ポンプと、
前記真空雰囲気において前記基板を搭載して移動するステージと、
前記ステージを駆動するリニアモータと、を備え、
前記リニアモータは、
コイルと、該コイルを覆い前記コイルを冷却するための冷媒流路をもつジャケットと有する固定子と、
磁石を有し、該固定子に対して相対的に移動する可動子と、を備え、
前記ジャケットはセラミックまたは樹脂材により構成され、
前記ジャケットの表面に、真空雰囲気において前記ジャケットの表面からの輻射熱が前記可動子に伝わり難くなるように金属膜が形成されることを特徴とする露光装置。 - 前記露光装置は、電子ビーム露光装置であることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
- 請求項１１または１２の露光装置を用意するステップと、基板に感光剤を塗布するステップと、
該露光装置を用いて基板を露光するステップと、
該露光した基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
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