JP2008257196A

JP2008257196A - 移動装置

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Publication number: JP2008257196A
Application number: JP2008025236A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Ota; 俊輔大田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: TW200848950A; US20090015946A1; JP4857293B2; US7495851B2; KR20080084708A; US7633692B2; US20080225364A1

Abstract

【課題】カム筒とベアリングの接触点におけるカム筒とベアリングの移動方向の差から生ずるカム溝及びベアリングの磨耗を軽減し、耐久性を向上させる。
【解決手段】カム溝が設けられた円筒状のカム筒と、該カム筒に対して相対的に回転すると共に軸方向である鉛直方向に移動する移動部材と、該移動部材に固定された支持軸をカム溝内で支持するベアリングとを備える移動装置であって、前記支持軸の軸方向からみたときに、前記ベアリングと前記カム筒とが接触する接触点Ｆのほうが、前記支持軸の軸線よりも前記移動部材の回転中心軸Ｏ側に位置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、カム溝を利用した移動装置に関するものである。

半導体露光装置はレーザー光などを用いてレチクルのパターンをウエハに転写する装置であり、現在ではナノメーターオーダの線幅のパターンを焼き付けている。この種の半導体露光装置において、光源から導光された光をレチクルに照射する照明光学系（光学装置）を有している。この照明光学系は複数の光学部品を備え、レチクルに照射する光束の照明領域、照度、照度分布及び有効光源の形状などの照明条件を所望の条件にするために用いられる。この照明光学系は、照明条件、例えば有効光源の大きさを変化させるため、光学部品を移動させる移動装置が用いられている。また、このような移動装置の１つとしてカム溝を有する円筒状のカム筒を用いるものがある。

図７は従来のカム溝を有するカム筒の斜視図、図８は側面図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。カム筒６１には３つのカム溝６２が形成され、これらのカム溝６２は鉛直方向、つまり図８の上下方向に対して斜めに形成されている。カム筒６１の内側には移動部材６３が配置され、移動部材６３には３つの支持軸６４が固定されている。支持軸６４にはころがり軸受等のベアリング６５が固定され、このベアリング６５を介して移動部材６３はカム筒６１に支持され、カム筒６１と移動部材６３が相対的に回転しながら鉛直方向に移動する。
特開２０００−２１７４４号公報

図７〜図９に記載のような従来のカム筒６１において、支持軸６４の延長線がカム筒６１の回転中心軸Ｏを通るように支持軸６４は配置されている。

しかしながら、このような配置ではベアリング６５とカム筒６１が接触する接触点Ｂにおいて、ベアリング６５とカム筒６１がそれぞれ異なる方向に移動してしまい、ベアリング６５やカム筒６１の摩耗を促進してしまう。

図１０は接触部の拡大模式図であり、ベアリング６５は移動部材６３にかかる力（重力）によって、カム溝６２の下面の接触点Ｂで接触する。ここで、移動部材６３とカム筒６１が相対的に回転するときに、接触点Ｂにおいてカム筒６１は回転中心軸Ｏを中心とする円の接線方向Ｄに移動する。それに対して、ベアリング６５は支持軸６４に固定されており、接触点Ｂにおいてベアリング６５は支持軸に垂直な方向Ｃに移動する。

この移動方向の差が大きい状態で移動部材６３を移動させると、カム溝６２内でベアリング６５が引きずられて、ベアリング６５とカム筒６１の摩耗を促進してしまう。これは装置の耐久性を低下させ、また摩耗粉の発生が増加して好ましくない。

特に、レチクルのパターンをウエハに形成する露光装置における光学部品は、開口数（ＮＡ）の増大に伴い重量増大の傾向にある。光学部品の重量が増大すると、それを支持するベアリングの径を大きくして耐久性を維持しなければならない。しかしながら、ベアリングの径が大きいと上述の移動方向の差は大きくなる。

本発明の目的は、上述の点に鑑みてなされたものであり、カム筒及びベアリングの摩耗を軽減する移動装置を提供することにある。

本発明に係る移動装置は、カム溝が設けられた円筒状のカム筒と、該カム筒に対して相対的に回転すると共に前記カム筒の軸方向に移動する移動部材と、該移動部材に固定された支持軸を前記カム溝により支持するベアリングとを備える移動装置であって、前記支持軸の軸方向からみたときに、前記ベアリングと前記カム溝とが接触する接触位置は、前記支持軸の軸線よりも前記移動部材の回転中心軸の側に位置することにある。

本発明に係る移動装置によれば、カム筒及びベアリングの摩耗を軽減することができる。

本発明を図１〜図６に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例の側面図、図２は図１のＥ−Ｅ線に沿って切断した断面図である。円筒状のカム筒１１には、図１における上下方向の鉛直方向に対して斜めに直線状のカム溝１２が形成されている。カム筒１１の内側には回転中心軸Ｏを有する移動部材１３が同心状に配置され、移動部材１３にはカム溝１２と対応する位置に３つの従節部である支持軸１４がカム筒１１に向けて設けられている。本実施例では、カム溝１２及び支持軸１４をそれぞれ３つ設けた例を説明するが、３つ以外であってもよい。支持軸１４にはベアリング１５が固定され、このベアリング１５を介して移動部材１３はカム筒１１に支持されている。

このような構成で、カム筒１１と移動部材１３が相対的に回転しながら鉛直方向に移動する。なお、移動部材１３は本実施例ではカム筒１１の内側の内側に同心状に配置された円筒状の部材としているが、移動部材１３はこの構成に限るものではない。また、ベアリング１５としては好適にころがり軸受が用いられ、移動部材１３にかかる重力によって、ベアリング１５とカム筒１１はカム溝１２の下面における接触点Ｆにおいて接触する。

本実施例の図１と従来例の図７と比較することで理解できるように、本実施例では支持軸１４の軸線の延長線が回転中心軸から所定のオフセット量だけ水平方向にずれるようにしている。また、支持軸１４の軸方向から見たときに、ベアリング１５とカム筒１１とが接触する接触点Ｆのほうが、支持軸１４の軸線よりも水平方向において回転中心軸Ｏ側に位置している。即ち、このような位置関係となるように移動部材１３に支持軸１４を配置するか、或いはカム筒１１にカム溝１２を形成している。

これにより、接触位置におけるカム筒１１の移動方向とベアリング１５の回転移動方向との差を低減することができる。この移動方向の差を低減することによりベアリング１５とカム筒１１の摩耗を軽減することができ、結果として移動部材１３の耐久性を向上させ、摩耗により発生する摩耗粉を低減させることができる。

また、図２を見ると分かるように、接触点Ｆを通る水平面内において接触点Ｆと回転中心軸Ｏとを結ぶ直線が、支持軸１４の軸線方向と実質的に平行になるようにしている。このために、上述のオフセット量は接触点Ｆと支持軸１４間の水平方向における距離とされている。このようにすることで、接触点Ｆにおけるカム筒１１の移動方向Ｇとベアリング１５の移動方向とを実質的に一致させることができ、ベアリング１５やカム筒１１の摩耗を大幅に軽減することができる。

図３は上述の関係について説明のための拡大模式図である。接触点Ｆにおけるカム筒１１の移動方向Ｇは、回転中心軸Ｏを中心とする円の接触点Ｆにおける接線方向である。即ち、移動方向Ｇは回転中心軸Ｏと接触点Ｆとを結ぶ直線に垂直な方向であり、また接触点Ｆにおけるベアリング１５の回転移動方向は、支持軸１４の軸線に垂直な方向である。このように、支持軸１４の軸線と、接触点Ｆと回転中心軸Ｏとを結ぶ直線は平行であるので、ベアリング１５の移動方向は移動方向Ｇと実質的に一致する。

なお、移動部材１３の回転中心軸Ｏはカム筒１１の回転中心軸と一致することが好ましい。

図４は実施例２の側面図である。実施例１においてはカム筒１１に直線状のカム溝１２が形成されているのに対し、実施例２においてはカム筒２１に曲線状のカム溝２２が形成されている。

この実施例２において、移動部材１３にかかる重力によってベアリング２５とカム筒２１はカム溝２２の下面における接触点Ｉにおいて接触している。

本実施例では、図示しない移動部材２３に設けた支持軸２４の軸線が回転中心軸Ｏから所定のオフセット量だけ水平方向にずれるようにしている。また、支持軸２４の軸方向から見たときに、ベアリング２５とカム筒２１とが接触する接触点Ｉのほうが、支持軸２４の位置よりも水平方向において回転中心軸Ｏ側に位置している。即ち、このような位置関係となるように移動部材２３に支持軸２４を配置するか、或いはカム筒２１にカム溝２２を形成している。

これにより、接触位置Ｉにおけるカム筒２１の移動方向とベアリング２５の回転移動方向との差を低減することができ、ベアリング２５とカム筒２１の摩耗を軽減することができる。結果として、移動部材２３の耐久性を向上させ、摩耗により発生する摩耗粉を低減させることができる。

また、本実施例２ではカム溝２２が曲線状であるため、カム溝２２に沿ってベアリング２５及び支持軸２４が移動するに伴い、ベアリング２５とカム筒２１との接触点Ｉと支持軸２４との位置関係が変化する。

従って、本実施例では接触点Ｉを通る水平面内において、接触点Ｉと回転中心軸Ｏとを結ぶ直線が、支持軸２４の軸線に対して平均的に平行となるようにしている。このため、上述のオフセット量を支持軸２４及びベアリング２５をカム溝２２に沿って所定の移動範囲で移動させたときの接触点Ｉと、支持軸２４との間の距離の平均値としている。

このようにカム溝２２を形成、又は支持軸２４を配置することで、接触点Ｉにおけるカム筒２１の移動方向Ｇとベアリング２５の移動方向との差による影響を、支持軸２４及びベアリング２５の移動範囲で軽減することができる。

また、本実施例２の他の一例として、支持軸２４及びベアリング２５が所定の位置にあるときに、接触点Ｉを通る水平面内において接触点Ｉと回転中心軸Ｏとを結ぶ直線が、支持軸２４の軸線に対して平均的に平行となるようにしている。このため、上述のオフセット量をこの所定の位置に支持軸２４及びベアリング２５があるときの接触点Ｉと支持軸２４との間の距離としている。所定の位置として、例えば支持軸２４及びベアリング２５を移動範囲内で移動させたときに接触点Ｉと支持軸２４との間の距離が最大となる位置とすることが好ましい。

図５は露光装置の光学系の構成図である。露光装置は光源３１、ミラー３２、照明光学系３３、レチクルＲを搭載して移動する図示しないレチクルステージ、投影光学系３４、ウエハＷを搭載して移動する図示しないウエハステージ等を備えている。

光源３１から照射された光束は、ミラー３２に反射されて照明光学系３３に入射し、照明光学系３３を介してレチクルステージ上のレチクルＲに照射される。そして、レチクルＲを透過した光は投影光学系３４を介してウエハステージ上のウエハＷに照射される。このようにして、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷに転写される。

照明光学系３３は複数の光学部品を備え、レチクルＲに照射する光束の照明領域、照度、照度分布及び有効光源の形状などの照明条件を所望の条件にするために用いられる。

図５において、光学部品として例えばミラー３５、３６や鏡筒３７、３８、３９、４０に配置されたレンズなどが挙げられる。また照明光学系３３は照明条件、例えば有効光源の大きさを変化させるため、光学部品を移動させる移動装置４１が用いられている。

この露光装置において、移動装置４１に実施例１又は２に記載の移動装置を用いることで、露光装置における移動装置４１の耐久性を向上させることができ、また移動装置４１により発生する摩耗粉を減少させることができる。

なお、図５の構成は露光装置の一例として示したが、他の構成とすることもできる。また、本実施例３では好適な例として照明光学系３３の光学部品を移動させる移動装置４１に適用したが、他の光学部品を移動させる移動装置４１に適用してもよい。

また、実施例１又は２の構成は、露光装置以外の光学部品を移動させる装置に適用することもできる。

図６は実施例４の側面図である。実施例１、２、３においては重力方向である鉛直方向が移動部材の移動方向であるが、実施例４として、移動部材の移動方向が重力方向と異なる場合に適用した例を示す。

円筒状のカム筒５１に対してカム溝５２が形成されている。カム筒の内側には回転中心軸Ｏを有する移動部材５３が配置され、移動部材５３にはカム溝５２と対応する位置に支持軸５４がカム溝に向けて設けられている。支持軸５４にはベアリング５５が固定され、このベアリング５５を介して移動部材５３はカム筒５１に支持されている。このような構成で、カム筒５１と移動部材５３が相対的に回転しながら水平方向に移動する。ここで移動部材５３は、移動方向と平行成分を含む方向に引張りバネ５６によって常に力を受け、重力方向５７と無関係に、ベアリング５５とカム筒５１はカム溝５２における接触点Ｋにおいて接触する。本実施例では引張りバネによって移動部材に力を与えたが、磁力、静電気力等引張りバネとは別の方式で移動部材に力を与えても良い。

本実施例４では、引張りバネによりベアリング５５とカム溝５２の接触点Ｋが決まる。そのため、実施例１、２と異なり、支持軸５４の軸線の延長線が回転中心軸から所定のオフセット量だけ垂直方向にずれるようにしている。また、支持軸５４の軸方向からみたときに、ベアリング５５とカム筒５１の接触点Ｋのほうが、支持軸５４の軸線より垂直方向において回転中心軸Ｏ側に位置している。このような位置関係となるように移動部材５３に支持軸５４を配置するか、或いはカム筒５１にカム溝５２を形成している。

これにより、接触位置におけるカム筒５１の移動方向とベアリング５５の回転移動方向との差を低減することができる。この移動方向の差を低減することによりベアリング５５とカム筒５１の摩耗を軽減することができ、結果として移動部材５３の耐久性を向上させ、摩耗により発生する摩耗粉を低減させることができる。

実施例１の移動装置の側面図である。図１のＥ−Ｅ線に沿って切断した断面図である。接触部分の拡大模式図である。実施例２の移動装置の側面図である。実施例３の露光装置の光学系の構成図である。実施例４の移動装置の側面図である。従来例の斜視図である。図７の側面図である。図８のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。図９の接触部分の拡大模式図である。

符号の説明

１１、２１カム筒
１２、２２カム溝
１３、２３移動部材
１４、２４支持軸
１５、２５ベアリング
３１光源
３３照明光学系
３４投影光学系
４１移動装置

Claims

カム溝が設けられた円筒状のカム筒と、該カム筒に対して相対的に回転すると共に前記カム筒の軸方向に移動する移動部材と、該移動部材に固定された支持軸を前記カム溝により支持するベアリングとを備える移動装置であって、前記移動部材に対して前記カム筒の軸方向に力が働いた状態で、前記支持軸の軸方向からみて、前記ベアリングと前記カム溝とが接触する接触位置は、前記支持軸の軸線よりも前記移動部材の回転中心軸の側に位置する。
請求項１に記載の移動装置において、前記接触位置を通る水平面内において前記接触位置と前記回転中心軸とを結ぶ直線が、前記支持軸の軸線と実質的に平行である。
請求項１に記載の移動装置において、前記ベアリング及び前記支持軸を前記カム溝に沿って移動させたときの移動範囲内で、前記接触位置を通る水平面内において前記接触位置と前記回転中心軸とを結ぶ直線が、前記支持軸の軸線に対して平均的に平行である。
請求項１に記載の移動装置において、前記ベアリング及び前記支持軸を前記カム溝に沿って移動させたときに、前記接触位置と前記支持軸との水平方向における距離が最大となる位置で、前記接触位置を通る水平面内において前記接触位置と前記回転中心軸とを結ぶ直線が、前記支持軸の軸線と実質的に平行である。
請求項１に記載の移動装置において、前記回転中心軸は前記カム筒の中心軸と実質的に一致する。
請求項１に記載の移動装置において、前記移動部材に対して前記カム筒の軸方向に働く力は、重力、バネ力、磁力、静電気力のいずれか少なくとも１つである。
請求項１〜６のいずれかに記載の移動装置により光学部品を移動することを特徴とする光学装置。
光源からの光束によりレチクルのパターンを照明し、前記レチクルのパターンをウエハに投影する露光装置であって、請求項７に記載の光学装置を備えることを特徴とする露光装置。