JP3398186B2 - 真空内駆動装置 - Google Patents

真空内駆動装置

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JP3398186B2 JP18365493A JP18365493A JP3398186B2 JP 3398186 B2 JP3398186 B2 JP 3398186B2 JP 18365493 A JP18365493 A JP 18365493A JP 18365493 A JP18365493 A JP 18365493A JP 3398186 B2 JP3398186 B2 JP 3398186B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子ビーム描画
装置等に適用され、半導体基板などの被移動体を移動さ
せる真空内駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体製造装置等の電子ビ―ム
描画装置では、真空容器(真空チャンバー)内に、Xス
テ―ジ、Yステ―ジを有するステージ装置を設け、該ス
テージ装置の上面に設けられたホルダ上に半導体基板を
載置して描画するようになっている。
【0003】また、特に大形マスク用描画装置には、描
画される基板のサイズが種々で、その厚さの種類に対応
するために、前記Yステ―ジ上にZステ―ジを付設した
X、Y、Zステージを有するステージ装置が使用され
る。
【0004】従来、Zステージを移動させるZステージ
移動手段としては、例えば特開昭59−117118号
公報に見られるように、ピエゾ素子を用いたものが一般
的である。
【0005】しかしながら、ピエゾ素子を使用した場
合、移動ストロ―クが小さく、基板の曲りの補正程度は
できるが、基板厚さの種類に対応することはできず、ホ
ルダ―に基板を底上げする機構を持たせて、2つの機構
で対処する必要があった。
【0006】一方、大きなストロークを得るために、ナ
ット部材(雌ねじ部材)およびこのナット部材に螺合す
るねじ部材を用いた駆動系とすることが考えられるが、
電子ビ―ム描画装置の場合においては、ゴミの影響を嫌
うため、前記ねじ部材を駆動する駆動装置に、ゴミを発
生するモータは使用できないといった問題があり、実用
化されていないのが現状である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
真空内駆動装置においては、ゴミの発生の悪影響で、モ
ータを駆動源とした大きなストロークを実現できるもの
がなく、半導体基板などの被移動体の厚さの変動に十分
対応できないといった問題があった。
【0008】本発明は、上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、ゴミの発生の悪影響がな
く、しかも、大きなストロークを実現できる真空内駆動
装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するための手段として、真空容器内に可動ステ−ジを有
する電子ビーム描画装置等の真空内駆動装置において、
モータと、このモータの外周を気密に覆うカバー容器
と、このカバー容器とモータの出力軸との間に設けられ
た気密性を有する軸シールとからなり、前記カバー容器
内をカバー容器外から気密に遮断可能にしてなる駆動装
置を、前記真空容器内に設置して前記可動ステージを駆
動すべく構成したものである。
【0010】
【作用】本発明の真空内駆動装置によれば、モータの外
周が、カバー容器で気密に覆われ、気密な軸シ―ルを介
して出力軸を突出させた構成とし、これを真空容器内に
設けるようにしたため、モータから発生したゴミは、カ
バー容器内に封じ込められ、真空容器内空間に漏れ出し
て悪影響を及ぼすことがなく、装置構成を簡単にできる
とともに、大きなストロ−クを実現させることができ
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1および図2を
参照して詳細に説明する。図1は、本発明の真空内駆動
装置1の構成を示すもので、真空内駆動装置1は真空容
器としての真空チャンバー内に設置される。
【0012】真空内駆動装置1は、ベース5と、このベ
ース5の上面側にガイド手段6,6を介して載設され図
中左右方向(X方向)に水平移動するXステージ7と、
このXステージ7の上面側にガイド手段8,8を介して
載設され図中前後方向(Y方向)に水平移動するYステ
ージ9を有する。
【0013】そして、前記ベース5、Xステージ7、Y
ステ―ジ9からなるXYテ―ブル10を構成している。
さらに、XYテ―ブル10上には、上下方向(Z方向)
に移動可能なZステージ11が設けられている。
【0014】このZステージ11の上面には、被移動体
である半導体基板12を保持するホルダ13と、位置測
定用のレーザミラー14が搭載されている。また、Zス
テージ11は、Zステージ移動装置15により移動され
る。
【0015】このZステージ移動装置15は、Zステー
ジ11の下面側に設けられた楔ステージ16を有する。
楔ステージ16は、Yステ―ジ9の上面側にガイド手段
17,17を介して載設され、前記Xステージ7と同方
向に移動可能となっている。
【0016】楔ステージ16の上面には、一対の傾斜ガ
イド面16A,16Aが形成されており、一方、Zステ
ージ11の下面には、前記一対の傾斜ガイド面16A,
16Aに対応し同方向に傾斜する一対の傾斜ガイド面1
1A,11Aが形成されている。そして、これら一対の
傾斜ガイド面16A,16Aと傾斜ガイド面11A,1
1Aとの間には、ガイド手段18,18が設けられた状
態となっている。
【0017】また、Zステージ11の一端側(図中左端
側)には、下方に突出する状態にガイド片11Bが設け
られていると共に、Yステ―ジ9の一端側(図中左端
側)には、上方に突出する状態にガイド片9Aが設けら
れている。そして、これらガイド片11Bとガイド片9
Aとの間には、ガイド手段20が設けられた状態となっ
ており、楔ステージ16は上下方向(Z方向)にのみ移
動可能となっている。
【0018】また、Zステージ移動装置15は、楔ステ
ージ16を図中左右方向(X方向)に水平移動させる楔
ステージ移動手段としての楔ステージ移動装置21を有
する。
【0019】楔ステージ移動装置21は、楔ステージ1
6に取付けられたナット部材22、および、このナット
部材22に螺合するねじ部材であるボールねじ23と、
このボールねじ23を駆動することにより楔ステージ1
6を水平方向に移動させてZステージ11を上下方向に
移動させる駆動装置24とからなる。
【0020】また、駆動装置24は、図2に示すよう
に、カバー容器30で外周が覆われ軸シールとしてのリ
ップシール31を介して出力軸32Aを突出させた非磁
性モータである超音波モータ32からなる。
【0021】カバー容器30は、出力軸32Aが貫通す
る軸貫通口30Aを底部中央に有する有底筒状のカバー
容器本体30Bと、このカバー容器本体30Bの開口部
を閉塞する蓋体30Cとからなり、前記蓋体30Cに
は、モータ32に電力を供給する端子33,33を保持
した端子板34が取付けられている。
【0022】また、前記リップシール31は、出力軸3
2Aに密に嵌合する内径部を有した環状を呈しており、
この部分の真空シ―ルおよびダストシ―ルをするもので
あり、カバー容器本体30Bとこのカバー容器本体30
Bにねじ止めされた押え板35との間で挟持される。
【0023】また、カバー容器本体30Bと蓋体30
C、および蓋体30Cと端子板34のそれぞれの接合部
には、シール部材であるOリング36が配設されてい
て、気密性が保持されるようになっている。
【0024】そして、このようにカバー容器30を完全
にシ―ルし、前記真空チャンバー2内の空間40が真空
状態になっても、カバー容器30の内部空間45に大気
の領域を確保できるようになっている。
【0025】しかして、上記超音波モータ32を駆動さ
せると、この出力軸32Aと連結状態にあるボールねじ
23が一体に回転し、このボールねじ23と螺合状態に
あるナット部材22が装着された楔ステージ16が水平
方向に移動する。そして、楔ステージ16の移動に伴い
Zステージ11が上下方向に移動する。
【0026】すなわち、Zステージ11を上昇させる場
合には、図1の状態において、楔ステージ16を、図中
左方向に移動するように超音波モータ32を駆動させ、
また逆に、Zステージ11を下降させる場合には、図1
の状態において、楔ステージ16を図中右方向に移動さ
せるように超音波モータ32を駆動させる。
【0027】そして、この楔ステージ16の水平方向の
動きは、ガイド手段18,18が介在された傾斜ガイド
面11A,11Aと16A,16A、およびガイド手段
20が介在されたガイド片9Aと11Bとの作用によ
り、Zステ―ジ15を上下方向(Z方向)に移動させ、
その上に載置されているホルダ13、基板12、レ―ザ
ミラ―14等を一体的に移動させることになる。
【0028】本発明の真空内駆動装置1によれば、Zス
テージ11を移動させるZステージ移動装置15が、前
記Zステージ11の下面側に設けられ楔ステージ16
と、この楔ステージ16に取付けられたナット部材22
およびこのナット部材22に螺合するねじ部材であるボ
ールねじ23と、このボールねじ23を駆動することに
より楔ステージ16を水平方向に移動させてZステージ
11を上下方向に移動させる駆動装置24とからなる楔
ステージ移動装置21とで構成したから、従来のピエゾ
素子を用いるものに比べ、大きなZストロークを実現で
き、被移動体である半導体基板12の曲り補正は勿論の
こと、厚さの変動に十分対応し得、従来のようにホルダ
13に基板12を底上げする機能を持たせる必要がな
い。
【0029】しかも、前記駆動装置24が、カバー容器
30で外周が覆われ、軸シ―ルとしてのリップシール3
1を介して出力軸32Aを突出させた非磁性モータであ
る超音波モータ32からなる構成としたから、モータ3
2から発生したゴミは、カバー容器30内に封じ込めら
れ、真空チャンバー2内の空間40に漏れ出して悪影響
を及ぼすことがなく、しかも、非磁性モータである超音
波モータ32を使用するため磁力の悪影響もない。
【0030】この様に、本発明の真空内駆動装置1にお
いては、非磁性のZステ―ジをシンプルでかつ大ストロ
―クに作ることができる。図3は、前記駆動装置24の
変形例を示すもので、この駆動装置240は、次のよう
な構成となっている。なお、前記駆動装置24と同一構
成部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【0031】すなわち、駆動装置240は、超音波モー
タ32の出力軸32Aは軸シールとしてのリップシール
31を介して突出した状態となっている。また、この超
音波モータ32の外周を覆うカバー容器300は、一端
開口部がリップシール31により塞がれ、他端開口部が
モータ32に電力を供給する端子33,33を保持した
端子板340により塞がれる筒状のカバー容器本体30
0Bを有し、このカバー容器本体300Bには、カバー
容器内空間45と外部空間40とを連通する通孔50が
形成されている。そして、この通孔50には、0.1μ
mレベルのフィルター51が取付けられている。
【0032】しかして、外部空間40が大気圧の時は、
カバー容器内空間45も大気圧になり、外部空間40が
真空の時はカバー容器内空間45も真空になり、気圧差
による破裂やリ―クの危険が回避されるとともに、通孔
50には、フィルター51が取付けられているためカバ
ー容器内空間45内で発生したゴミが外部空間40に放
出することはない。
【0033】図4は、他の実施例で、真空チャンバ2内
にベース5を置き、ベアリング6を介してXステージ7
が設けられ、この上にベアリング(図示しない)を介し
てYステージ9があり、その上にホルダ13、半導体基
板12が載置されている。
【0034】Xステージ7は、ボールねじ60、ナット
部材61、ブラケット62を介してX方向に駆動され
る。Yステージ9は、ボールねじ70、ナット部材7
1、ブラケット72を介してY方向に駆動される。
【0035】ボールねじ70は、Xステージ7にブラケ
ット73を介して取付いている駆動装置24によって駆
動される。この駆動装置24は、図2または図3で説明
した駆動装置である。
【0036】電子ビーム描画装置では、発磁性のもの
(例えばコイル等)や透磁率の大きいもの(例えば鋼
等)が描画中に走行すると、電子ビーム通路の磁場の変
動をきたし、描画精度を悪くするので、従来の電気モー
タではこの様な構成にすることは不可能であったが、超
音波モータのように非磁性で構成可能な駆動体によれ
ば、この様に構成できる。しかし、超音波モータは、駆
動の原理から発塵が避けられないが、本案の如き構造と
することで、その問題点を回避することができた。その
他、本発明は、上記の実施例に限らず、本発明の要旨を
変えない範囲で種々の変形実施可能なことは勿論であ
る。
【0037】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の装置によ
れば、駆動装置が、モータの外周がカバー容器で気密に
覆われ、気密な軸シールを介して出力軸を突出させた構
成とし、これを真空容器内に設けるようにしたため、モ
ータから発生したゴミは、カバー容器内に封じ込めら
れ、真空容器内空間に漏れ出して悪影響を及ぼすことが
なく、装置構成を簡単にできるとともに、大きなストロ
ークを実現させることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空内駆動装置の一実施例を示す概略
的断面図。
【図2】同実施例の要部である駆動装置の概略的拡大断
面図。
【図3】要部である駆動装置の変形例を示す概略的断面
図。
【図4】本発明の真空内駆動装置の他の実施例を示す概
略的断面図。
【符号の説明】
1…真空内駆動装置、2…真空チャンバー(真空容
器)、5…ベース、6…ガイド手段、7…Xステージ、
8…ガイド手段、9…Yステージ、9A…ガイド片、1
0…XYテ―ブル、11…Zステージ、11A…傾斜ガ
イド面、11B…ガイド片、12…半導体基板(被移動
体)、13…ホルダ、14…位置測定用のレーザミラ
ー、15…Zステージ移動装置、16…楔ステージ、1
6A…傾斜ガイド面、17…ガイド手段、18…ガイド
手段、20…ガイド手段、21…楔ステージ移動装置
(楔ステージ移動手段)、22…ナット部材、23…ボ
ールねじ(ねじ部材)、24…駆動装置、30…カバー
容器、30A…軸貫通口、30B…カバー容器本体、3
0C…蓋体、31…リップシール(軸シール)、32…
超音波モータ(非磁性モータ)、32A…出力軸、33
…端子、34…端子板、35…押え板、36…Oリング
(シール部材)、40…空間、45…内部空間、50…
通孔、51…フィルター、240…駆動装置、300…
カバー容器、300B…カバー容器本体、340…端子
板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 H01J 37/317 B23Q 5/22 H01L 21/68

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器内に可動ステ−ジを有する電子
    ビーム描画装置等の真空内駆動装置において、前記真空容器内に設置され、 モータと、 このモータの外周を気密に覆うとともに、その内部がフ
    ィルターを介して前記真空容器内空間とつながっている
    カバー容器と、 このカバー容器とモータの出力軸との間に設けられた気
    密性を有する軸シールとからなり前記出力軸を介して 前記可動ステージを駆動すべく構成
    されていることを特徴とする真空内駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記モータが、非磁性の超音波モ―タか
    らなることを特徴とする請求項1に記載の真空内駆動装
    置。
  3. 【請求項3】 前記可動ステージが、水平に移動するX
    ステージと、このXステージの移動方向に対して直交す
    る水平方向に移動するYステージと、上下方向に移動可
    能なZステージとを有し、前記出力軸を介して少なくと
    もいずれか1つのステージを駆動すべく構成されている
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の真空内駆動
    装置。
  4. 【請求項4】 前記出力軸を介して、Zステージまたは
    ステップ送りされるXもしくはYステージを駆動すべく
    構成されていることを特徴とする請求項3に記載の真空
    内駆動装置。
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