JPH0388400A - 真空装置 - 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〕 本発明は所望の減圧雰囲気とされる真空容器内に精密機
器が取付けられる真空装置、特にはマスクと半導体ウェ
ハを所望の減圧雰囲気内に配置し、所定の露光エネルギ
ー、例えばシンクロトロン放射光内に含まれるＸ線でマ
スクを介してウエノ１を露光することにより、マスクに
形成されているノ（ターンをウェハに焼付ける所謂５Ｏ
Ｒ−Ｘ線露光装置に適用され、このＸ線露光装置におい
て、所望の減圧雰囲気を得るための真空容器内にマスク
とウェハを保持する精密機器が取付けられる真空装置に
関する。

〔従来の技術〕

第８図は従来の真空容器内部への精密機器の取付例を示
す断面図であり、同図（ａ）は内部および外部の差圧が
ない場合を示す。

従来、真空中で使用する精密機器５１は同図に示すよう
に真空容器５２にボルト等を用いて複数箇所で直接取付
けられていた。取付は作業は真空容器５２の内部圧力を
大気圧あるいは大気圧に近い低圧とした下で行い、作業
終了後は所定の真空状態まで減圧する。

また、第９図は従来のＸ線露光装置の一例を示す図で、
この図において、６１はその内部を所望の真空雰囲気に
保つ真空チャンバー、７１は真空供給用の排気ポート、
２１は周知のロータ式Ｘ線源、７２はＸ線源支持フレー
ム、７３はＸ線、７４は微細パターンの描かれたマスク
、７５はマスク支持フレーム、６２はウェハ、６３はウ
ェハ移送台、６７はウェハ移送台を支持するメインフレ
ーム、７６は真空チャンバー６１とメインフレーム６７
を締結する脚、７０は装置全体の除振のための除振ユニ
ットである。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
第８図（ａ）の装置において、真空容器５２の内部圧力
を減圧すると、外部圧力即ち大気圧との差圧により真空
容器５２に収縮変形が発生する。そして、真空容器５２
の収縮変形に伴ない、内部に取付けられた精密機器５１
の取付は支点（複数）から精密機器５１に対する外力が
発生する。第８図（ｂ）は、減圧時の精密機器５１への
外力（外力は図中の矢印のように働く）の発生例を示す
断面図である。

この外力が大きい場合には、精密機器５１を構成する部
品に電気的、機械的、光学的な特性変化を生じ、最悪の
場合、精密機器５１を損傷する。また外力が小さい場合
でも、真空容器５２内部の精密機器５１とその外部の機
器との位置関係が高い精度を要求される場合には、精密
機器５１によって得られる性能を損なうことがある。そ
こで、このような外力を小さくするため、従来は真空容
器５１の肉厚増加、真空容器５１をリブ構造とする等の
対策が行われているが、真空容器の重量増加およびコス
トアップ等の問題があり充分ではなかった。

また、第９図に示すようなＸ線露光装置でも、真空チャ
ンバー６１内の各機器の調整は、真空チャンバー６１を
大気に開放した状態で行い、その後、排気ボー）７１か
ら真空を供給して、チャンバー６１内を所望の真空雰囲
気にしている。従って、減圧時には、第８図の装置と同
様に、チャンバー６１の壁に大気との差圧による大きな
力がかかり、チャンバー壁がその力により変形を受けて
しまう。更に、大気圧の変動によってもチャンバー壁は
影響を受け、その変形量が変動する。又、チャンバー壁
と、メインフレーム６７は、複数個の締結脚７６を介し
て、固定されているので、チャンバー壁の変形はメイン
フレーム６７に外力として働き、その結果メインフレー
ム６７の変形につながる。メインフレーム６７は露光装
置部分の基準定盤であり、ウェハ移送台６３の位置決め
のための測定系（不図示）及びマスク支持フレーム７５
などが配置されており、メインフレーム６７の変形は、
すなわち露光性能の低下を引き起す。

このため、第９図のようなＸ線露光装置においても、チ
ャンバー壁を厚くして変形を押える、若しくは、メイン
フレーム６７の剛性を高めることで、メインフレーム６
７自体の変形を小さく押えるなどの方法が考えられるが
、この様な方法では、第８図の装置の問題と同様に、装
置が大型化、重量化し、更に高価になる。

本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
真空容器に各種の機器を取付ける場合に真空容器の内部
圧力減少による機器への外力を極力小さくして機器の機
能変化および損傷を防止することのできる真空装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の真空装置は、その内
部を所望の減圧雰囲気とするチャンバーと、所望の機器
を上記チャンバー内に取付けるために、上記チャンバー
に上記機器を第１方向に沿って吊下げる第１及び第２支
持部材を有し、上記第１及び第２支持部材は第１方向と
直交する第２方向に離れて設けられると共に、その一方
は上記チャンバーの内部圧力を所望の減圧雰囲気とした
際の上記チャンバーの変形による力を上記機器に伝えな
いように回転方向に自由度を有し、他方は上記チャンバ
ーに対して上記機器を第１及び第２方向に直交する第３
方向に関して固定するようになされている。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示した実施例を用いて説明する。

第１図では、以降の他の図でも同様であるが、ＸＹｚ座
標系において、左右方向をＸ１垂直方向をＹ１奥行方向
を２として示している。この図において、ｌはそれ自体
でユニット化されている精密機器、２はその内部を所望
の減圧雰囲気とする真空容器、３゜４は精密機器ｌを真
空容器２の内部にＹ方向に吊り下げるように取付ける支
点部材である。支点部材３．４はＸ方向に所定距離だけ
離れて配置されている。支点部材３は、第２図（ａ）に
示す如く、円柱状の部材３ａの略中央にくびれ３ｂを形
成したもので、精密機器ｌの真空容器２に対する直線移
動をＸ。

ｙ、　ｚの各方向に関して拘束すると共に、精密機器ｌ
の真空容器２に対する回転移動をｘ、　ｙ、　ｚの各軸
まわりに関して拘束しないようなヒンジ機構となってい
る。支点部材３は精密機器１と真空容器２のそれぞれに
固定されて取付けられている。また、支点部材４は、第
２図（ｂ）に示す如く、ブロックの内部を例り貫いてＸ
方向に並ぶ平行板バネ４ａ。

４ｂを形成したもので、精密機器ｌの真空容器２に対す
るＸ方向の直線移動を許容すると共に、Ｙ、ｚ方向の移
動を拘束する平行ヒンジ機構となっている。支点部材４
は、ｘ、　ｙ、　ｚの各軸まわりに関して精密機器ｌの
真空容器２に対する回動が拘束されないように、精密機
器１と真空容器２の間に取付けられている。

第１図（ａ）は、精密機器ｌを真空容器２に取付ける際
の状態、即ち真空容器２の内１部を外部に開放し、その
内部圧力を外部圧力（大気圧）と等しいか、もしくはそ
れより少し低くしている状態を示している。また、第１
図（ｂ）は、真空容器２の内部圧力を不図示の真空ポン
プにより減少させ、所望の減圧雰囲気にした状態を示し
ている。第１図（ｂ）の状態では、真空容器２は内部圧
力と外部圧力の差により、第１図（ａ）の状態から第１
図（ｂ）の状態のように収縮変形する。即ち、略直方体
の真空容器２は、真空容器２の各外壁の中央が各コーナ
に対して内部に落込むように変形する。

このように真空容器２が収縮変形しても、この実施例で
は、支点部材３，４が真空容器２の変形を吸収するため
、精密機器ｌには支点反力として支点部材３，４の変形
に要する力が作用するだけである。

この力は支点部材３．４の形状、材質により自由に変え
ることができ、精密機器ｌへの外力を十分小さくするこ
とが可能である。従って、第１図（ａ）の状態から第１
図（ｂ）の状態へ真空容器２が変形しても、この実施例
によれば、精密機器１をＸＹＺ座標系の所定位置に正確
に支持することができる。

ところで、前記実施例は、真空容器２に対し精密機器ｌ
を２個の支点部材３，４を用いて吊り下げ支持する方法
であるが、真空容器２の形状および精密機器ｌの機能な
どに応じて他の支持方法を用いてもよい。

第３図は、真空容器２における支持部材３．４の取付位
置を、減圧に伴なう変位の小さい箇所即ち、略直方体の
真空容器２のコーナ近傍２ａ、　２ｂとした実施例を示
す。この実施例では、コーナ一部２ａ。

２ｂに補強板５ａ、　５ｂを設けて、更に取付位置の強
度を上げている。これにより減圧に伴なう精密機器ｌの
位置の変化を更に小さくすることが可能である。かかる
取付方法は、精密機器ｌと真空容器２の外部におかれた
機器との相対位置関係を精度良く保つ必要がある場合に
有効である。

次に第４図は、精密機器ｌの真空容器２に対するＸ軸ま
わりの回転変位を拘束した実施例を示す。前記実施例に
おいては機器取付の支点を２ケ所設けているが、これに
加え、精密機器ｌの下方に精密機器１の真空容器２に対
する２方向変位のみを拘束する支点部材６を設けたもの
である。これにより、精密機器ｌのＸ軸を中心とした揺
動を抑制することが可能となる。

第５図に支点部材６の構造概略図を示す。この図におい
て、７は周知の球面座機構で、そのハウジング７ａに対
して移動体７ｂが、第５図（ａ）に示す如（、Ｘ、Ｙ、
Ｚの各軸まわりに回転できるようになていると共に、第
５図（ｂ）に示す如（、Ｘ、Ｙ方向に移動できるように
なっているが、２方向にはその移動が拘束されるように
なっている。８はその一端が精密機器ｌに固着されてい
るＬ型のロッドで、その他端は移動体７ｂに固着されて
いる。球面座機構７のハウジング７ａは真空容器２の側
壁のコーナー部２Ｃの近傍に固着されている。また、ロ
ッド８の一端は精密機器ｌの下端面のＸ方向に関して略
中央で精密機器１に連結している。

次に、本発明を所謂５ＯＲ−Ｘ線露光装置に適用した場
合を、第６図に示す実施例に基づいて説明する。この装
置は、マスクとウェハを所望の減圧雰囲気内に配置し、
所定の露光エネルギー、例えばシンクロトロン放射光に
含まれるＸ線でマスクを介してウェハを露光することに
より、マスクに形成されているパターンをウェハに焼付
けるものである。

第６図（ａ）、　　（ｂ）は、本実施例の正面図と側面
図で、これらの図に於いて、１１はマスク（不図示）と
ウェハ１２の周囲の露光雰囲気を減圧に保つための真空
チャンバー、１３はウェハ１２上の各ショットをステッ
プアンドリピートで順に露光する際にウェハ１２をＸ方
向に移動するＸステージ、１４はそれぞれＸステージ１
３を案内するためのＸ軸ガイドバー、１５はＸステージ
１３と同様にステップアンドリピート露光時にウェハ１
２をＹ方向に移動するＹステージ、１６はそれぞれＹス
テージ１５を案内するためのＹ軸５ガイドバーである。

Ｘ軸ガイドバー１４はＹステージ１５に固着されている
。

１７はＹステージ１５をＹ軸ガイドバー１６を介して支
えるメインフレームである。球面座を有する支持部材１
８と支持部材１９でメインフレーム１７は真空チャンバ
ー１１に吊り下げられている。その機能は第１図の支持
部材３．４と同様である。３５は第４．５図の支持部材
６と同様な機能を有する。グランシング用球面座を有す
る支持部材、２０はそれぞれ真空チャンバー１１に対す
る除振ユニット、２１は不図示の真空ポンプに連結され
ている真空排気用ボート、２２はｘ、　Ｘステージ１３
．　１５の位置を測定するためのレーザ干渉計用のレー
ザ光源、２３はレーザ光路、２４．２５．２９はハーフ
ミラ−１２６はＸステージ１３の位置計測用参照ミラー
、２７はＸステージ１３の位置計測用干渉計のディテク
ター２８はＸステージ１３と一′体的に移動するスコヤ
ーミラー、３０はＹステージ１５の位置計測用参照ミラ
ー、３１はＹステージ１５の位置計測用干渉計のディテ
クターである。ボート２１は真空チャンバ１１に設けら
れている。また、Ｘ、Ｙステージ１３．　１５の位置計
測用の前述した各部材はメインフレーム１７に固定され
ている。この装置は以下の手順で組立られる。まず、Ｙ
ステージ１５がメインフレーム１７のある基準に対して
移動時の精度が保障されるようにＹ軸ガイドバー１６を
組付調整する。次に、Ｙステージ１５の送り方向に対し
、Ｘステージ１３の送り方向の直交度が保障されるよう
にＸ軸ガイドバー１４を組付調整する。ｘ、Ｙステージ
１３゜１５の位置計測系は、前述の如く、全てメインフ
レーム１７上に配置され光軸調整がなされている。以上
述べてきた組立調整は、全て大気中で行われる。この後
、チャンバー１１の扉（不図示）を閉じて、排気ボート
２１より不図示の真空ポンプによって真空排気する。チ
ャンバー１１の壁に対するメインフレーム１７の位置に
関して、球面座を有する支持部材１８はｙ方向のみを拘
束し、グランシング用球面座を有する支持部材３５は２
方向のみを拘束している。支袴部材１９は、チャンバー
１１の壁に対しメインフレーム１７が位置ずれを起さな
いようにするために全拘束である。排気によりチャンバ
ー壁が前述したように変形しても、例えば、メインフレ
ーム１７の各支持点（支持部材１８．　１９．３５）が
あるチャンバー上面１１ａ、下面１１ｂ　（第６図（ｂ
）参照）で、上下面１１ａ、　　ｌｌｂの相対変形が全
ての方向、即ちＸ＋　　Ｙｔ　　ｚと各軸の回転方向に
あったとしても、２つの球面座のストローク内であれば
、メインフレーム１７はその変形の影響を受けない。

なお、この実施例においては、変動吸収機構として、球
面座を使用しているが、これは、板バネ構造であっても
摺動機構であっても良い。

第７図は、真空チャンバー１１を除振ユニット２０を介
して直接床に置くのではなく、真空チャンノ（−１１を
除振ユニット２０を介して支持されている除振ベース３
８から吊り下げるようにした５ＯＲ−Ｘ線露光装置の他
の例を示している。第７図（ａ）は正面図、第７図（ｂ
）は側面図である。これらの図において、一端が真空チ
ャンバ１１の上面に固着されているＬ型ロッド３９の他
端は球面座を有する支持部材４１を介してメインフレー
ム１７の下面に連結されている。支持部材４１の機能は
第６図の支持部材３５と同じであり、メインフレーム１
７の２方向の変位のみを拘束している。また、除振ベー
ス３８に対して真空チャンバー１１は支持部材４５と球
面座を有する支持部材３７により吊り下げられている。

支持部材４５は全拘束型であり、支持部材３７は球面座
により除振ベースに対する真空チャンバー１１のＹ方向
のみの変位を拘束している。支持部材１９゜４５のそれ
ぞれの支持点はＹ方向に関して直線上に並んでいる。ま
た、同様に支持部材１８．３７のそれぞれの支持点もＹ
方向に関して直線上に並んでいる。

除振プレート３８に一端が固着されているＬ型ロッドの
他端は、球面座を有する支持部材４２を介して真空チャ
ンバ１１の下面に連結されている。支持部材４２は、除
振ベース３８に対する真空チャンバーｌｌの２方向の変
位のみを拘束する。支持部材４１、４２のそれぞれの支
持点もＹ方向に関して直線上に並んでいる。他の構成は
第６図の装置と同様なので、ここでは説明を繰り返さな
い。この実施例によれば、除振ベース３８の自重による
変形をメインフレーム１７に伝えないようにすることが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、真空容器内に精
密機器を取付ける支点部材を変形あるいは回転可能な構
造としているので、真空容器の内部圧力減少に伴なう変
形による精密機器への外力の作用を著しく小さくするこ
とが可能となる。また、これにより精密機器の機能変化
および損傷を防止する効果がある。

さらに、真空容器の変形の影響を内部の精密機器に与え
にくい構造であるため、真空容器の肉厚を小さくでき、
軽量化を実現することが可能である。

また、支持される機器が、例えば、半導体製造装置等で
用いられる微動ステージ等の精密装置の場合などは、精
密装置の性能向上と装置全体の重量軽減、小型化という
大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機器取付方法を用いた真空装置の一実
施例を示す図、第２図は第１図の実施例における支持点
の構造を詳細に示す図、第３図は他の実施例を示す図、
第４図は支持点を３箇所とした更に他の実施例を示す図
、第５図は第４図の実施例における３番目の支持点の構
造を詳細に示す図、第６図は本発明の機器取付方法を用
いた５ＯＲ−Ｘ線露光装置の一実施例を示す図、第７図
は５ＯＲ−Ｘ線露光装置の他の実施例を示す図、第８図
は従来の真空装置の一例を示す図、第９図は従来のＸ線
露光装置の一例を示す図である。 ｌ・・・精密機器、２・・・真空容器、３．４・・・支
点部材、１１・・・真空チャンバー、１３・・・Ｘステ
ージ、１５・・・Ｙステージ、１７・・・メインフレー
ム、１８．　１９・・・支持部材。 喘２図は） 心 〜　マ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　その内部を所望の減圧雰囲気とするチヤンバー
   と、所望の機器を上記チヤンバー内に取付けるために、
   上記チヤンバーに上記機器を第１方向に沿って吊下げる
   第１及び第２支持部材を有し、上記第１及び第２支持部
   材は第１方向と直交する第２方向に離れて設けられると
   共に、その一方は上記チヤンバーの内部圧力を所望の減
   圧雰囲気とした際の上記チヤンバーの変形による力を上
   記機器に伝えないように回転方向に自由度を有し、他方
   は上記チヤンバーに対して上記機器を第１及び第２方向
   に直交する第３方向に関して固定するようになされてい
   ることを特徴とする真空装置。
2. （２）　上記チヤンバー内に吊下げられた上記機器の回
   転変位を拘束するための第３支持部材が、第１方向に関
   して上記第１及び第２支持部材と離れた位置で、上記チ
   ヤンバーと上記機器の間に設けられている請求項１記載
   の真空装置。
3. （３）　ＸＹステージを支持するフレームと、その内部
   を所望の減圧雰囲気とするチヤンバーと、上記フレーム
   を上記チヤンバー内に取付けるために、上記チヤンバー
   に上記フレームをＹ方向に沿って吊下げる第１及び第２
   支持部材を有し、上記第１及び第２支持部材はＸ方向に
   離れて設けられると共に、その一方は上記チヤンバーの
   内部圧力を所望の減圧雰囲気とした際の上記チヤンバー
   の変形による力を上記フレームに伝えないように回転方
   向に自由度を有し、他方は上記チヤンバーに対して上記
   フレームをＸＹ方向に直交するＺ方向に関して固定する
   ようになされていることを特徴とする真空装置。
4. （４）　上記チヤンバー内に吊下げられた上記フレーム
   の回転変位を拘束するための第３支持部材が、Ｙ方向に
   関して上記第１及び第２支持部材と離れた位置で、上記
   チヤンバーと上記フレームの間に設けられている請求項
   ３記載の真空装置。