JP2005113977A - チューブ及びそれを有する露光装置、デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空雰囲気または不活性ガス雰囲気を高精度に保持でき、かつ柔軟性のある配管を提供する。
【解決手段】 隔壁に囲まれた容器内に配置された第１構造体と、該第１構造体とは異なる第２構造体との間に接続されたチューブであって、前記チューブは少なくとも２層以上の層を有する多層構造体であって、最も外側に配置された外側層がフッ素ゴムを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空チャンバまたは不活性ガス雰囲気を充満させた容器内に配置された位置決め装置を駆動するために容器外部から気体或いは液体等の流体を供給するために接続される屈曲性チューブの配管、特には配管からの脱ガスや透過ガス等によって容器内の真空度または不活性ガスの純度が低下する等の悪影響を排除できる配管及びそれを有する露光装置に関する。

従来、不活性ガスを充満させるまたは真空雰囲気にされた容器内と外部を配管（チューブ）により接続して、容器内外に気体或いは液体等の流体を供給又は排出または循環させる場合、配管（チューブ）からの脱ガスや透過ガスによる容器内の真空度の低下や雰囲気純度の劣化を抑えるために金属管を使用している。また、容器内に配置された位置決め装置（位置決めステージ）等の可動体に接続される配管は、柔軟性を確保するためにフレキシブルな蛇腹構造の金属管を使用するのが一般的である。

図３は、真空チャンバ内に配置された位置決め装置と配管の従来例を示す概略図である。図３に示すように、高真空に保持された真空チャンバ１内にある位置決め対象物２は、定盤４上にあるステージ３が気体或いは液体等の流体により定盤４に対して浮上して駆動されることにより精密に位置決めされる。

ステージ３は、気体或いは液体等の流体の供給及び排出が必要なため、フランジ５及び蛇腹構造の金属管６を介して真空チャンバ１内外を連通している。なお、図中の矢印はステージ３が可動する旨を示すものである。

しかし、真空チャンバ１内に配置された位置決め装置３への接続に金属管６を使用する場合、管自体からの脱ガスや透過ガスがほとんどないという利点がある一方、下記の２つ大きな問題点がある。

１．柔軟性が低い（曲げ剛性が大きい）ためステージ３の可動による負荷抵抗が大きい。つまり配管を変形させる際の力がステージ３の外乱要因となり、位置決め精度に悪影響を与える。

２．金属管６の繰り返し変形によって金属疲労を招きやすく、耐久性に不安がある。

特に、高精度なステージ３は、柔軟性に富んだ樹脂材料で構成された管であっても管の引き回しによる非線形な力が位置決め精度に悪影響を与える。このため、金属管６の柔軟性の低さは大きな問題となっており、真空チャンバ１内で使用できる柔軟性の高い管が強く求められている。また、金属管６の代わりに柔軟性の高い樹脂材料の管への置き換えも考えられるが、樹脂チューブは一般的に脱ガスや透過ガスの量が金属管６に比ベて非常に大きいため、そのままでは中位から高位の真空雰囲気での使用は難しい。

これら問題点は、不活性ガス雰囲気を充満させた容器内に設置されたステージ等の可動体に、雰囲気と異なる種の気体や液体を供給する構成の場合も同様である。

一方、特開２００１−２９７９６７号公報では、これらの課題の解決を目的として図４及び図５に示すような配管構造が開示されている。図４及び図５に示す従来例では、配管構造を柔軟な樹脂チューブ７を内側に、表面アウトガスの小さい樹脂チューブ８を外側にした２重配管にし、内側配管７に所望の流体を流している。また、内側配管７と外側配管８の間の空間を排気する機構（真空ポンプ）を設け、該空間を真空にすることで真空チャンバ１内への流体透過量を抑え、中位から高位の真空雰囲気での使用を可能としている。

しかしながら、この構成では外部配管と内部配管の間を排気する排気ポンプが必要であり装置構成がより複雑になる。また、二重配管構造となるため求められているもうひとつの機能としての柔軟性は十分に得られないという欠点が残る。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、真空または不活性ガス雰囲気した容器内に配置された可動体に接続可能であり、配管からの脱ガスや透過ガス等によって真空チャンバ内の真空度が低下するまたは雰囲気の純度が劣化する等の悪影響を防いで容器内を真空または不活性ガス雰囲気にて高精度に保持でき、かつ柔軟性のある配管（チューブ）及びそれを有する露光装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明のチューブは、隔壁に囲まれた容器内に配置された第１構造体と、該第１構造体とは異なる第２構造体との間に接続されたチューブであって、前記チューブは少なくとも２層以上の層を有する多層構造体であって、最も外側に配置された外側層がフッ素ゴムを含むことを特徴としている。

ここで、前記外側層がフッ素ゴムから成るように構成すると好ましい。さらに、前記外側層より内側に配置された内側層はポリウレタンを含むように、より好ましくは、前記内側層がポリウレタンから成ることが好ましい。

また、本発明のチューブは、フッ素ゴムを含む外側層と、該外側層よりも内側に配置され、ポリウレタンを含む内側層とを有することを特徴としている。ここで、前記外側層がフッ素ゴムから成るように構成するのが好ましい。また、前記内側層がポリウレタンから成るようにしても良い。

ここで、前記外側層と前記内側層との間に少なくとも１層の異なる層が配置されていても良い。前記内側層よりも内側に配置された層が少なくとも１層あるように構成しても良い。

また、本発明のチューブは、隔壁に囲まれた容器内に配置された可動体への流体の受け渡しに用いられるチューブであって、前記チューブはポリウレタンから成る内層とフッ素ゴムから成る外層にて形成される二重構造であることを特徴としている。

ここで、前記容器内は真空に保たれていることが好ましい。また、前記容器内は不活性ガス雰囲気に満たされていることが望ましい。

また、本発明の露光装置は、上述のようなチューブを有することを特徴としている。

ここで、前記チューブが、隔壁に囲まれた容器内に配置された第１構造体と、該第１構造体とは異なる第２構造体との間を接続しており、前記第１構造体が駆動可能な構造体であることが好ましい。

また、前記チューブが、隔壁に囲まれた容器内に配置された第１構造体と、該第１構造体とは異なる第２構造体との間を接続しており、前記第２構造体が前記容器の外部に配置されていることが好ましい。また、前記チューブの内部には冷媒が流れていることが好ましい。

また、本発明のデバイスの製造方法は、上述の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、該露光された被露光体を現像する工程とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、配管自体からの脱ガスや透過ガスの影響を抑えながらも柔軟性に富み、繰り返し変形に対する耐久性が高く、可動体への接続に適した配管を提供できる。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態を示す積層チューブ２０の構成を示すもので、内側樹脂層２１は、肉厚１ｍｍのウレタン樹脂であり、外側層２２は、例えばＯリングに使用されているバイトンなどのフッ素ゴムを０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚みでコーティングしたという構成である。

本発明の大きな目的のひとつである柔軟性を確保するためチューブ２０の内層２１の材料は、ウレタン樹脂を用いる。ウレタン樹脂製チューブは数ある樹脂チューブの中でも特に柔軟性に優れ、かつ内径が１０ｍｍ程度以下のものであれば耐圧性（チューブ内の流体の圧力とチューブ外の圧力差に耐えられる程度）も十分にある。しかしながら、チューブ内外の圧力差によってチューブ内の流体がチューブ壁面を透過してわずかではあるがチューブ外に出てくるという性質がある。このようなチューブを高純度雰囲気内で使用すると雰囲気の純度劣化が引き起こされる。また、同様に真空装置内で使用すると真空度が良くならないばかりかウレタン素材表面からもアウトガスが発生し真空内の残留ガスに高分子成分が多数含まれてしまうことになる。

一方、外層２２に使用するフッ素ゴムは、真空装置において真空封止のためのＯリングに使用されているように、圧力差があってもそこを気体または液体が透過してしまうことはほとんどない。ただし、厳密に計測すればヘリウムなどの軽い元素は微量の透過性はあるが、それによって真空度が著しく悪化するレベルではなく、分子量が大きくなれば透過率も極端に小さくなるため使用上の問題点とはなりにくい。更に、バイトン等のＯリングに使用されているフッ素ゴム材質は真空加熱等の真空対応処理を行うことによってそれ自体から発生するアウトガスも非常に低いレベルに抑えられる。これらの利点からフッ素ゴムだけでチューブを形成してそれを使用することが考えられるが、ゴム弾性を有するためにチューブ内外に圧力差が生じるとチューブが伸びて膨らんでしまい３気圧程度の差があれば破れてしまう可能性があるためそのままでは流体の供給には使用できない。更に排気用の配管に用いる場合でもチューブ内外の圧力差でつぶれてしまい、やはり使用には耐えられない。

そこで本発明では、それぞれの優れている点を用いて、チューブ内層にポリウレタン樹脂を用いて耐圧性と柔軟性を持たせ、その外層にフッ素ゴムをコーティングすることにより柔軟性を損なわずにポリウレタンの欠点である透過性とアウトガスを遮断するという機能をもたすことができた。

ここで、チューブ外層とチューブ内層との間に少なくとも１層以上の中間層を有する構成としても構わない。また、チューブ内層の内側に、少なくとも１層以上の層を設ける構成としても構わない。ここでは、高真空に保ちたい空間、もしくは不活性ガス等の特定のガスの純度が高い状態に保ちたい空間と接している層がフッ素ゴムであることが好ましい。さらに、そのフッ素ゴムを材料としたチューブに耐圧性と柔軟性を持たせるために、ポリウレタン樹脂を用いた。

具体的な構成例としては、内径６ｍｍ、外径８ｍｍのウレタン樹脂チューブに、フッ素ゴムであるバイトンを０．７６ｍｍ厚みにてコーティングする。これにより二層チューブの外径は９．５２ｍｍとなり市場に流通している３／８インチ対応の金属継ぎ手またはテフロン（登録商標）製継ぎ手を使用することができる。また、内径は６ｍｍであるためやはり市場に流通している６ｍｍ用のインサートという継ぎ手締め付け補助部品を使うことができる。それぞれの材質の厚みを必要十分得られかつ市場流通品である継ぎ手を使用できるという点から本例のサイズが好適ではある。しかしながら、本発明の目的は二層チューブの材質を特定することであるので、チューブの太さはそれぞれの用途にしたがって最適なものとすべきであることは言うまでもない。

このような、二層チューブ２０を用いて図２に示すような露光装置の位置決め装置３を構成すると、柔軟性と耐久性を確保しつつ、その内部から外部への流体の透過量を図３に示す従来の金属チューブ６と同程度に無くすことが出来る。二層チューブ２０の表面脱ガスは、従来の金属チューブ６に比較してほぼ同等か若干大きい程度であり、使用に際して許容範囲内といえる。

ＥＵＶ露光装置やＥＢ露光装置では真空雰囲気中（好ましくは１０ｅ−４Ｐａ以下）に、Ｆ２露光装置やＡｒＦ露光装置では高純度窒素雰囲気中にそれぞれ可動体（位置決め装置、位置決めステージ、または基板ステージ）を配置することになり、これら可動体には、露光熱やアクチュエータ等から発生する熱を冷却するための冷媒、静圧軸受（真空用）１０を用いるための気体（空気）給排気配管等多数のチューブ配管が用いられ、かつ３〜５気圧程度と、その内部圧力も高いためチューブ配管からの透過量が真空劣化の大きな要因となりうる。

そのため、上述の二層チューブ２０を可動体位置決め装置（位置決めステージ、またはレチクルステージや基板ステージ）に接続されたチューブとして適用することで、真空チャンバ１内では真空度劣化を、高純度雰囲気中では純度劣化をそれぞれ抑えることができる。これにより、雰囲気劣化から生じる露光精度の悪化を抑え、露光精度の向上が図られている。

真空雰囲気内あるいは高純度不活性ガス雰囲気内の位置決め装置を構成する際に、本発明の二層チューブを可動体（位置決めステージ）への接続に用いることで、可動体に対する非線形な負荷が少なくなり、これにより位置決め精度をよくすることができ、これを露光装置に適用した場合、真空度劣化あるいは雰囲気純度劣化を防止できるため光学特性もよくなることから露光精度を格段に良く出来るという効果がある。

また、本実施例はデバイスの製造方法にも適用可能である。具体的には、上述の露光装置を用いて、レジスト等が塗布されたウエハ等の被露光体（ガラス基板等でも構わない）を露光し、その露光された被露光体を現像し、その後の後処理を経てデバイスを製造する。

前記配管を露光装置に配設する手段をもちいることにより、露光空間の状態を良好に維持でき、かつ配管に十分な柔軟性があるため、配管による外乱要因が低下し、十分な基板の位置決め精度が得られるという作用を持つ。

本発明の実施の形態としてのチューブの構造を模式的に示す断面図。 本発明に係るチューブを用いた配管を有する位置決め装置の一例を示す平面図。 従来の位置決め装置の一例を示す平面図。 従来のチューブの構造を模式的に示す断面図。 従来の位置決め装置の他の例を示す平面図。

符号の説明

１ 真空チャンバ等の隔壁に囲まれた容器
２ 位置決め対象
３ 位置決め装置
４ 定盤
５ フランジ
１０ 静圧軸受
２０ 二層チューブ
２１ ポリウレタン樹脂層
２２ フッ素ゴム層

Claims (17)

1. 隔壁に囲まれた容器内に配置された第１構造体と、該第１構造体とは異なる第２構造体との間に接続されたチューブであって、前記チューブは少なくとも２層以上の層を有する多層構造体であって、最も外側に配置された外側層がフッ素ゴムを含むことを特徴とするチューブ。
2. 前記外側層がフッ素ゴムから成ることを特徴とする請求項１記載のチューブ。
3. 前記外側層より内側に配置された内側層はポリウレタンを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のチューブ。
4. 前記内側層がポリウレタンから成ることを特徴とする請求項３記載のチューブ。
5. フッ素ゴムを含む外側層と、該外側層よりも内側に配置され、ポリウレタンを含む内側層とを有することを特徴とするチューブ。
6. 前記外側層がフッ素ゴムから成ることを特徴とする請求項５記載のチューブ。
7. 前記内側層がポリウレタンから成ることを特徴とする請求項５又は６記載のチューブ。
8. 前記外側層と前記内側層との間に少なくとも１層の異なる層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載のチューブ。
9. 前記内側層よりも内側に配置された層が少なくとも１層あることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載のチューブ。
10. 隔壁に囲まれた容器内に配置された可動体への流体の受け渡しに用いられるチューブであって、前記チューブはポリウレタンから成る内層とフッ素ゴムから成る外層にて形成される二重構造であることを特徴とするチューブ。
11. 前記容器内は真空に保たれていることを特徴とする請求項１０に記載のチューブ。
12. 前記容器内は不活性ガス雰囲気に満たされていることを特徴とした請求項１０又は１１に記載の配管。
13. 請求項１乃至１２いずれかに記載のチューブを有することを特徴とする露光装置。
14. 前記チューブが、隔壁に囲まれた容器内に配置された第１構造体と、該第１構造体とは異なる第２構造体との間を接続しており、前記第１構造体が駆動可能な構造体であることを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
15. 前記チューブが、隔壁に囲まれた容器内に配置された第１構造体と、該第１構造体とは異なる第２構造体との間を接続しており、前記第２構造体が前記容器の外部に配置されていることを特徴とする請求項１３又は１４いずれかに記載の露光装置。
16. 前記チューブの内部には冷媒が流れていることを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載の露光装置。
17. 請求項１３乃至１６いずれかに記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、該露光された被露光体を現像する工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
    

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