JPH04158509A - 精密移動テーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、半導体露光装置に用いられる精密移動テーブ
ルの温度制御に関する。

［従来技術］ 従来の半導体露光装置用Ｎ密移動テーブルを駆動する手
段はＤＣサーボモータなどの回転運動を送りネジなどに
よって直進運動に変換し、ガイドに沿ってテーブルをＸ
方向およびＹ方向に移動させる構成であった。一方、近
年半導体露光装置の焼付小線中に微細化および処理速度
の高速化に伴いＸＹテーブルの移動精度、移動速度とも
極めて高精度のものが要求されている。しかしながら、
送りネジを用いるとネジの摩擦やガタ、送りむらなどの
非線形成分により、応答性が劣化し、高速化を妨げ、ま
た送りネジのふれまわりなどによって不必要な揺動力を
生じ、テーブルの移動精度を悪化させていた。このため
駆動手段としてリニアモータを用いて非線形要素を排除
し、高速、高精度化を図る提案がなされている。

また、精密移動テーブルにリニアモータを用いることに
よって、リニア、モータの発熱に起因するテーブルの局
所的加熱と熱応力による変形が生じる。

そこで、熱応力による変形をもたらす温度分布をなくす
ためにリニアモータから成るステージ駆動手段を冷却し
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ 前述のように、精密心動テーブルにリニアモータを用い
ると、リニアモータの発熱によりテーブルを局所的に加
熱する。その結果、テーブルが熱応力により変形し、テ
ーブルの精度基準となる部材が変形して高精度の移動制
御ができないという問題が起こり、これを解決するため
にリニアモータを冷却していた。

しかしながら、高精度に移動制御ができない原因として
リニアモータの発熱の他に、半導体露光装置に用いられ
る水銀灯、ハロゲンランプ、エキシマレーザなどの各種
露光光源からの局所的発熱によってもまた精密心動テー
ブルが熱応力により変形し、高精度の移動制御ができな
くなる。

したがって、従来の冷却方法では局所的な熱応力の発生
を充分に解消できなかった。

本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、熱応力による変形をもたらす温度分布をなくし
テーブル全体を定常な温度として高精度の位置移動制御
を可能とする精密移動テーブルの提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため本発明では、発熱体であるステ
ージ駆動手段（例えばリニアモータ）と露光ステージを
冷却するための冷却手段を設け、テーブル移動制御の基
準部材であるベースとリニアモータと露光ステージの温
度差がゼロになるように前記冷却手段を制御している。

［作用コ リニアモータと露光ステージを含むステージ駆動手段と
ベースとの温度差がなければ熱は流れず熱伝達は行われ
ない。したがって、リニアモータと露光ステージの発熱
によるテーブルのベースに生ずる温度差が極めて小さく
なる。

［実施例］ 第１図は本発明に係るＭ密移動テーブルの一実施例を示
す。この精密移動テーブルは、ベース８と、このベース
８の上面にその両端に沿って対向配置した２本の平行な
ガイド７と、これらの両ガイド７．７間に亘って装着し
たＸステージ２と、このＸステージ２上に装着したＸス
テージ１とを具備している。ベース８の上面は精度基準
面２８を構成する。したがって、このベース８の上面は
高い平面度、例えば±０．５μｍに仕上げられている。

Ｘステージ２はエアーベアリングを介して水平方向には
ガイド７に支持され、垂直方向には同様にエアーベアリ
ングを介してベース８上に支持されている。このＸステ
ージ２はガイド７に沿って直線的に摺動可能である。ウ
ェハにマスクパターンを露光する露光ステージが載置さ
れるＸステージエは水平方向にはエアーベアリングを介
してＸステージ２に支持され、垂直方向にはエアーベア
リングを介してベース８上に支持される。Ｘステージ１
はＸステージ２の移動方向と直角な方向にＸステージ２
上を摺動する。３はＸステージ用静圧流体軸受（エアー
ベアリング）取付板であり、４はＹステージ用静圧流体
軸受取付板である。

Ｘステージ１の駆動手段であるリニアモータ５はＸステ
ージ２内に装着される。Ｘステージ２の駆動手段である
リニアモータ６は２本のガイド７の外側に各々に装着さ
れる。これらのリニアモータ５．６は固定子３３および
この固定子３３上を摺動する可動子３２と仁より構成さ
れる。各可動子３２には各々２つの温度センサ９が取付
けられている。固定子３３とＸステージ１には冷却用の
冷媒通路が形成され冷却流入用のフレキシブルチューブ
２２が接続される。ベース８には孔２９が穿設され、内
部に温度センサ３０が設置される。

Ｘステージ１上には露光ステージ（図示しない）が載置
される。このＸステージ１には、ベース８と同様に孔３
８が穿設され、内部に温度センサ３９が設置される。

第２図にリニアモータの構成を示す。永久磁石３７を対
向させて配置し、磁束の通路であるヨーク１２にこれを
取り付ける。上下のヨーク１２はスペーサ１３を介して
互いに連結され箱状の可動子を構成する。コイル１１は
２本のコイル支持部材１０間に固定される。２木のコイ
ル支持部材１０は連結部材１５によって連結され、固定
子を構成する。箱状の可動子によって形成される磁場の
中に固定子のコイル１１が配設されるので、このコイル
１１に通電することにより、推力を発生することができ
る。コイル支持部材１０には冷却用の冷媒を流す冷媒通
路１６が穿設され通電によってコイルに発生するジュー
ル熱を取り去る。

第３図に冷媒の流れの糸路図を示す。冷媒タンク１７内
には適当な量の冷媒が収容され、図示しない温度調節装
置によりて一定温度に保たれている。この冷媒はポンプ
１８により５つの電磁弁１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、、１
９ｄ、１９ｅを介してフレキシブルチューブ２２を含む
冷媒系路を循環する。これらの電磁弁は後述する温度制
御回路によって自動的に制御され、冷媒の流れをＯＮ。

ＯＦＦする。

この、制御された冷媒流は、着脱可能なコネクタ２０ａ
、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを介して各々フレキシブルチ
ューブ２２に接続され、前記各リニアモータの冷却用管
路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ（冷媒通路１６）に
導かれる。このような構成によりリニアモータと露光ス
テージから取り去る熱量を冷媒のＯＮ、ＯＦＦによって
制御可能となる。リニアモータの冷却用管路を出た配管
は１つにまとめられ再びフレキシブルチューブ２２およ
び着脱可能なコネクタ２０を通り、バイパス用の電磁弁
１９ｅの出口と合流した後、冷媒タンク１７に戻る。こ
こで、フレキシブルチューブ２２を用いているため、テ
ーブルが移動する際、その運動を妨げることがなく、ま
た着脱可能なコネクタ２０．２０ａ〜２０ｄを外せばテ
ーブル単体の組立、保守、点検などを容易に行うことが
できる。

第４図は温度検出用の回路を示す。図中の抵抗ｒＡＩ、
ｒＡ２、ｒ　１ｌｌｔ　　ｒ　Ｂ２は温度センサである
測温抵抗体、例えば白金抵抗体であり、被測定物の温度
変化によって、その抵抗値が変化する。これら４つの温
度センサはブリッジ状に接続され微調整用の可変抵抗ｒ
を介して定電圧源■に接続される。露光ステージへの熱
はＸステージ１１の可動子３２に設けられた２つの温度
センサ９により検出され、計測される。

また温度センサの一対ｒＡｌ、ｒＡ２はリニアモータの
一部例えば第２図で示したリニアモータのヨーク１２上
に設けた温度センサ取付用ピット１４内に固定される。

もう一方の対ｒＢｌ、ｒＢ２は別に設けた温度制御基準
部材、例えば本テーブルの乗る定盤や、第１図に示した
ベース８に同様に温度センサ取付用ビットを設けそこに
固定される。白金測温抵抗体の抵抗値は温度に対し、ｒ
＝Ｒ＋α・４丁で示されるリニアな変化をする。ここで
、ｒは白金側温抵抗体の抵抗値、Ｒ１αは定数、ΔＴは
温度変化である。４つのセンサｒＡ□、ｒＡ２ｖ　　ｒ
　Ｂｌｖ　　ｒａ２の温度変化をΔＴ　Ａｌ、ΔＴ　Ａ
２゜ΔＴｌ５Ｉ、ΔＴＢ２とすると出力電圧ｅは微調整
用の可変抵抗ｒが小さいとして次のように示される。

上式より圧力ｅは一対の温度センサｒＡ１．ｒ＾２の平
均温度ともう一対の温度センサｒ　Ｂ１．　　ｒ　Ｂ２
の平均温度との差に比例する電圧となることが分る。

第５図に温度制御回路を示す。３つのリニアモータに対
応した前述の温度センサのブリッジ回路の各出力ｅ１〜
ｅ、をアンプ２３ａ〜２３ｃで増幅する。各アンプの増
幅率は例えば１００ｄＢである。各アンプ２３ａ〜２３
ｃで増幅されたノイズはローパスフィルタ２４ａ〜２４
ｃに導かれ減衰される。温度は比較的ゆっくり変化する
のでこのローパスフィルタのカットオフ周波数は低くて
よく、例えばＩＨｚである。ローパスフィルタ２４ａ〜
２４ｃを通過した信号はビステリシス回路２５ａ〜２５
ｃに導かれる電磁弁開閉用の０Ｎ−ＯＦＦ信号に整形さ
れる。このＯＮ　−ＯＦ　Ｆ　信号はパワーアンプ２６
ａ〜２６ｃを介して電磁弁１９８〜１９ｃをＯＮ、ＯＦ
Ｆする。露光ステージ冷却用の電磁弁１９ｄも同様に制
御される。

以上、説明したように本発明では、Ｘ−Ｙステージの駆
動を行う際、リニアモータを通電、動作させるが、この
とき、コイルにジュール熱を発生させる。このジュール
熱が各部を伝わりベース８に達し、ベース８に温度分布
を生じさせるのに加えて、Ｘステージ１上に載置した露
光ステージに露光光源から与えられる熱があり、それが
Ｘステージ１を伝わり、さらにベース８に伝えられる。

従来はこの温度分布によりベース８が変形し、ｘＹステ
ージの移動精度が悪化していた。しかしながら、本発明
ではリニアモータのコイルによる発熱を可能な限り減少
させるとともに露光光源からの露光による蓄、発熱を減
少させることにより、高精度のＸ−Ｙステージ移動制御
ができる。

［発明の効果コ 以上、説明したように、リニアモータのコイルによる発
熱を抑えると同時に露光光源からの熱エネルギー付与に
よる発熱も抑えることにより高精度なＸ−Ｙステージ移
動を達成できる。

現在半導体分野において、露光ステージに設置され露光
される半導体ウェハの大きさが６インチから８インチへ
と大面積化し、さらに０．５μから０．２５μへと高解
像力、高密度化し、ウェハの露光時間が長くなり、ウェ
ハに与えられる熱量も多量になっている。したがって本
発明にように露光ステージの発熱を抑えることは信頼性
の高い半導体製品を得るために、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る精密移動テーブルの実施例の斜視
図、 第２図は本発明の構成をするリニアモータの斜視図、 第３図は本発明に係る温度制御装置の冷媒系路図、 第４図は本発明に係る温度検出回路図、第５図は本発明
に係る温度制御回路図である。 １：Ｘステージ、 ２：Ｙステージ、 ５．６：リニアモータ、 ７、ガイド、 ８：ベース、 ９．３０：温度センサ、 １１：コイル、 １２、ヨーク、 １６：冷媒通路、 ２２：フレキシブルチューブ。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 第３図 ■ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース上面のＸＹ平面を移動するＸＹステージと
   、該ＸＹステージに搭載した露光装置と、該ＸＹステー
   ジの駆動手段と、該駆動手段の温度検知手段と、該駆動
   手段の冷却手段と、前記ＸＹステージの露光装置搭載部
   の温度検知手段と、該搭載部の冷却手段と、前記各温度
   検知手段の検知結果に基づき前記各冷却手段を駆動制御
   する制御手段とを具備したことを特徴とする精密移動テ
   ーブル。
2. （２）前記ベースの温度検知手段を設け、該温度検知手
   段を前記制御手段に連結したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の精密移動テーブル。
3. （３）前記駆動手段はリニアモータからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の精密移動テーブル。