JPH04151088A - 真空用回転可撓管および該真空用回転可撓管を用いた真空配管構造 - 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］ 本発明は真空用回転可撓管および該真空用回転可撓管を
用いた真空配管構造に関する。

［従来の技術］ 真空配管を用いる装置、としては、例えば、Ｘ線源が発
するＸ線ビームを前記真空配管を通して露光用の真空チ
ャンバへ導くＸ線露光装置がある。

Ｘ線露光装置においては、マスクおよびウェハを載置し
てそれらの位置合わせを行なうためのマスフステージお
よびウェハステージ等が、Ｘ線吸収の少ない気体（例え
ばＨｅ）を充填した真空チャンバである、気密なステー
ジ収納室に収納されている。該ステージ収納室にはＸ線
を透過する遮断窓が設けられており、Ｘ線源からのＸ線
ビームを、該Ｘ線源と前記ステージ収納室とを連結する
ために固定された、内部が超高真空の真空配管であるビ
ームボートを通して前記遮断窓へ導き、該遮断窓を介し
て前記ステージ収納室内のマスクおよびウェハに照射し
て、ステップ＆リピート方式で前記ウェハ上にパターン
を焼付けるもの（例えば特開昭５４−２４２６７号公報
に記載のもの）が知られており、前記マスクとウェハに
対しては、高精度な位置合わせが要求されるため、前記
ステージ収納室は、床等からの振動を抑える除振ユニッ
トによって支持された構成となっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術では、Ｘ線露光装置か、
ステップ＆リピート方式でウェハ上にパターンを焼付け
るため、ウェハを載置したウェハステージが横方向に移
動し、その際、ステージ収納室内で、前記ウェハステー
ジの移動による重心の横方向への移動が起る。この場合
、前記ステージ収納室は、除振ユニットによって支持さ
れているため、Ｘ線源と前記ステージ収納室を連結する
ビームボートの軸を中心にした回転方向の力が生じるが
、前記ビームボートは、固定されており、前記回転方向
の力を吸収することができないので、前記ステージ収納
室との連結部に力が加わって破損してしまい、気密性が
損われるという問題点がある。

本発明は、上記従来の技術が有する問題点に鑑みてなさ
れたもので、真空配管の軸方向および該軸を中心とした
回転方向へ加わる力を吸収して、前記真空配管の破損を
防止する、真空用回転可視管および該真空用回転可撓管
を用いた真空配管構造を提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の真空用回転可撓管は、対角線の長さが異なる平
行四辺形の板状体を、その長い方の対角線に沿って折曲
したものを単位部材とし、少なくとも３個の前記単位部
材を、互いに対向する一辺同士で前記長い方の対角線の
折曲方向とは逆方向に折曲した状態で、一体的に気密に
連結してリング状体を形成し、該リング状体を、前記単
位部材の他辺同士で複数個気密に連結して一本の筒状体
としたものである。

また本発明は、除振ユニットによって支持された真空チ
ャンバへ連結される真空配管構造であって、 真空配管の真空チャンバとの結合部に、前記真空配管の
軸方向に長尺の前記真空用回転可撓管を気密に連結した
ものであり、 さらに、除振ユニットによって支持された真空チャンバ
へ連結される真空配管構造であって、真空配管の真空チ
ャンバとの結合部に、前記真空用回転可視管と、前記真
空配管の軸方向に伸縮自在の伸縮可撓管とを気密に連結
したものである。

前記真空配管構造では真空チャンバがＸ線露光用のもの
であり、真空配管はＸ線ビームを前記真空チャンバへ導
くものか考えられる。

［作　用］ 本発明の真空用回転可撓管を形成するリング状体の上面
および下面は、共に正多角形であり、互いに所定の角度
ねじれた位置にある。このリング状体に対して、その軸
方向に押圧するような力が加わると、該リング状体は、
単位部材を形成する平行四辺形の長い方の対角線と該単
位部材相互の接合部となった前記平行四辺形の一方の辺
に沿って折曲るので、各単位部材において、前記対角線
によって分割された二つの三角形が同方向に倒れるよう
になって、前記上、下面が、ねじれた角度を増すように
互いに逆方向に回転しながら接近する。また、その状態
から元に戻る場合、前記上、下面は、互いに、前述とは
逆方向に回転するようにして離れていく。本発明の真空
用回転可撓管は、上述のようなリング状体を、前記単位
部材を形成する平行四辺形の他方の辺同士で連結した−
木の筒状体からなるもので、その軸方向への伸縮にとも
なって回転可能なものである。

また、本発明の真空配管構造は真空チャンバとの結合部
に、請求項第２項に記載のもののように、前記真空配管
の軸方向に長尺の上述のような真空用回転可視管かある
いは請求項第３項に記載のもののように、上述のような
真空用回転可撓管とともに伸縮可撓管を連結するので、
真空配管の軸方向の伸縮率が大きくなるとともに軸を中
心にした回転も可能となり前記真空チャンバが傾斜した
場合に前記真空配管に加わる力を前記結合部にて吸収す
ることができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の真空用回転可撓管を用いた真空配管
構造を実施するためのＸ線露光装置の一例を示す断面図
である。

本実施例のＸ線露光装置は、ステップ＆リピート方式で
ウェハ２上へパターンの焼付けを行なうもので、ウェハ
２を載置して、該ウェハ２と不図示のマスクとの位置合
わせを行なうためのウェハ移送用Ｘステージ３およびウ
ェハ移送用Ｙステージ４が剛に固定されたメインフレー
ム５が真空チャンバ１内に収納されており、不図示のＸ
線源が発するＸ線ビーム１７が、該Ｘ線源と前記真空チ
ャンバ１とを連結した真空配管であるビームボート１１
を通して前記真空チャンバ１内へ導かれて、前記マスク
を照射してウェハ２上へパターンの焼付けを行なう。

前記真空チャンバ１は、床１８上に該床１８からの振動
を抑えるための４個の除振ユニットによりて支持されて
おり、さらに、該真空チャンバ１には真空チャンバ１内
を、露光雰囲気の減圧雰囲気に保つため低真空用バルブ
１３が介在された管路によって低真空用ポンプ１４が連
結されている。また、前記メインフレーム５は、前記真
空チャンバ１内で、その上壁の２点と、下面の１点との
３点で固定されており（第４図参照）、該真空チャンバ
１の、ウェハ２と対向する面には、前記ビームボート１
１によって導かれるＸ線ビーム１７を透過し、かつ、該
真空チャンバ１と前記ビームポート１１との差圧に耐え
得る遮断窓７が形成されており、前記Ｘ線ビーム１７は
該遮断窓７を透過して、前記マスクおよびウェハ２を照
射する。

Ｘ線ビーム１７を真空チャンバ１へ導くビームボート１
１は、床１８上に立設された２本の支持ボール１２ａ、
１２ｂによって固定されており、該支持ポール１２ａ、
１２ｂの中間部分に、前記ビームポート１１内を超高真
空にするため、超高真空用バルブ１５が介在された管路
によって超高真空用ポンプ１６が連結されている。

また、ビームボート１１と真空チャンバ１との結合部に
は、該ビームボート１１の真空チャンバ１側の端部に、
該ビームボート１１の軸方向に伸縮自在であるとともに
、該軸方向への伸縮にともなって前記ビームボート１１
の軸を中心とした回転が可能な、真空用回転可撓管であ
るねじれベローズ９がＯリング１０ｂを介して気密に連
結されており、ざらに、該ねじれベローズ９の反ビーム
ボート側には、前記ビームボート１１の軸方向に伸縮自
在な一般的な伸縮可撓管である伸縮ベローズ８が気密に
接合され、該伸縮ベローズ８の反ねじれベローズ側の端
部が、前記真空チャンバ１の、遮断窓７の周縁の側面と
０リング１０ａを介して気密に結合されている。

第２図は、上述した伸縮ベローズ８とねしれベローズ９
とを示す斜視図である。

ここで、ねじれベローズ９の構成について説明する。

本実施例のねじれベローズ９は、第３図（ａ）ニ不すよ
うに、二つの対角線の長さが異なる、アルミあるいはＳ
ＵＳ材等で形成した同一形状の平行四辺形である８個の
板状体３１．−．３８を、対向する同一長さの一辺同士
で接合して、前記平行四辺形の長い方の対角線に沿フて
それぞれ同一方向に折曲させるとともに、前記同一長さ
の一辺に沿って前記長い方の対角線の折曲方向とは逆方
向ニ折曲シた、第３図（ｂ）に示すようなリング計住３
０を形成し、このリング状体３０を、その軸方向（第３
図（ｂ）中Ｚ軸方向）へ３個連結した一本の筒状体から
なるものである。このねじれベローズ３０においては、
前記板状体３１．−３８それぞれを、それらの長い方の
対角線に沿って折曲げた状態のものが単位部材である。

第３図（ａ）において、板状体３１．−．３Ｂは長い方
の対角線（図中−点破線）に沿ってそれぞれ同一方向に
折曲げられ、さらに各板状体３１゜−，３８を互いに対
向する同じ長さの一方の辺（図中破線）同士で、前記長
い方の対角線に沿った折曲方向とは逆方向へ折曲した状
態で接合して、第３図（ｂ）に示すようなリング状体３
０を形成する。このリング状体３０は、本実施例では８
個の板状体３１．・−，３８を使用しているため断面は
正８角形となっており、上面および下面は所定角度ずれ
た位置関係になっている。前記各板状体３１．・・・、
３８の長い方の対角線に沿った折曲方向は、第３図（ｂ
）に示すリング状体３０において、その中心軸（Ｚ軸）
に対して外側であり、また、各板状体３１．−．３８の
接合部となフた同じ長さの一方の辺に沿った折曲方向は
、前記中心軸に対して内側となっている。このようなリ
ング状体３０に対して、下面側を固定してＺ軸上力から
押圧すると、該リング状体３０は、前記各板状体３１．
−．３８が長い方の対角線および接合部となった一方の
辺に沿って折曲がるので、Ｚ軸方向に縮むとともに、該
Ｚ軸を中心にして回転する（第３図（ｂ）中ω２方向）
。また元に戻る際は、逆方向に回転しながら伸びること
になる。

前述のリング状体３０を構成する各板状体３１゜−，３
８はそれぞれ長い方の対角線によって二つの合同の三角
形に分割されており、リング状体３０が縮む際、各三角
形は倒れるような状態となって、前記各板状体３１．−
．３８が前記長い方の対角線および接合部となった一方
の辺に沿って折曲がることになる。

ここで、第３図（ｂ）に示す極座標（ｒ、θ。

ψ）において、リング状体３０が平衡状態（各板状体３
１．−．３８が折曲がっていない状態）のとき、正Ｎ角
形（本実施例では正８角形）である上面と下面のずれ角
を△、高さをＩｌ、　ｃｏｓθとし、第３図（ａ）にお
いて、上面の正Ｎ角形の各頂点をＡ、（ｎ＝ｔ、−、Ｎ
）下面の正Ｎ角形の各頂点を同様にＢｎとする。

上述の極座標において、上、下面それぞれの頂点の座標
は、 ２πｎ Ａ、＝　　（ＩＬ、　　α、　　　　　）２πｎ Ｂｎ＝　　（ｌｓｉｎ　　α、−９△＋　　　　）２　
　　　　　　　Ｎ である。また各板状体３１．−．３８で長い方の対角線
によって分割されたそれぞれの３角形は△ＡｎＡ、、Ｉ
Ｂ、、△Ａｎ＋ＩＢｎＢｎ＋１で表わされ、それらの三
角形を構成する各辺の長さは、 ＡｏＢｏ２＝　２　ＩＬ２ｓｉｎ２α（１−ｃｏｓ△）
　＋　Ｉｔ　２ｃｏｓ２α２π ＡｎＡｎ＊＋”　　：ＢＪｎ＋＋２＝２　ｆＬ　２Ｓｌ
ｎ２　　α（ｔ−ｃｏｓ−）２π ＾ｎ＋ｌＢｎ”　　＝　２　ＪＺ　”５ｉｎ２　　α（
１−ｃｏｓ　（△＋□））＋　１１２ｃｏｓ２　α となる。この三角形が平面を保っている状態、すなわち
、各板状体３１．−．３８が平面となっているときが前
記リング状体３０の平衡状態であり、このリング状体３
０は前記板状体３１　、−・・３８の対角線に沿った弾
性変形可能な範囲で回転することができる。

本実施例のねじれベローズ９は、上述のようなリング状
体３０を、各板状体３１．−．３８の、前記接合部とな
った一方の辺が連続するように、他方の辺同士で折曲自
在に３個連結した一本の筒状体からなるものであり、リ
ング状体３０が１個の場合より回転する角度あび軸方向
の伸縮率は大きくなる。このねじれベローズ９は、前述
のように、伸縮ベローズ８と連結されて、共に、前記ビ
ームボート１１の軸方向の正負両方向について伸縮可能
な状態でビームボート１１と真空チャンバ１どの結合部
に用いられている。

本実施例のＸ線露光装置は、前述のように、ステップ＆
リピート方式でウェハ２へのパターンの焼付けを行なう
ので、その都度、真空チャンバ１内で前記ウェハ２が載
置されたウェハ移送用Ｘステージ３およびウェハ移送用
Ｙステージ４が移動して不図示のマスクとの位置合わせ
を行なう。その際、真空チャンバ１は、前述のように４
個の除振ユニットによって支持されているため前記ウェ
ハ移送用Ｘステージ３およびウェハ移送用Ｙステージ４
の移動にともなって真空チャンバ１の重心が移動し、例
えば第４図に示すように、真空チャンバ１全体が傾斜す
る可能性がある。この真空チャンバ１は、前述のように
ビームボート１１に連結されており、該ビームボート１
１は支持ボール１２ａ、１２ｂによって支持固定されて
いるので、前記真空チャンバ１はビームボート１１を軸
にして回転しようとする力が働き、その力が前記ビーム
ボート１１に加わる。しかし、本実施例の場合、前述の
ように、ビームボート１１と真空チャンバ１との結合部
に伸縮ベローズ８とねじれベローズ９とを連結している
ので、それらの伸縮および回転によって前記ビームボー
ト１１に加わる力を吸収することができる。

真空チャンバ１か傾斜した場合の、伸縮ベローズ８と、
ねじれベローズ９とを用いたビームボート１１と真空チ
ャンバ１との結合部を、第５図に示す。

第５図は、第４図に示すように傾斜した真空チャンバ１
とビームボート１１どの結合部を示す断面図である。

この場合、第１図に示した正常な状態のときに比較して
ねじれベローズ９は伸びており、伸縮ベローズ８は逆に
縮んだ状態となっている。これは真空チャンバ１の傾斜
によって生じた力が、ビームボート１１に対して、前記
ねじれベローズ９が伸びる方向へ加わったためであり、
そのねじれベローズ９が伸びた分伸縮ベローズ８が縮み
、ビームボート１１としての長さは変化していない。ま
た、真空チャンバ１が第４図に示した傾斜方向（図中右
方向）とは逆に傾斜（図中左方向）したとすると、前記
ビームボート１１に対しては、ねじれベローズ９が縮む
方向へ、回転しようとする力が加わることになるので、
該ねじれベローズ９は縮み、伸縮ベローズ８はねじれベ
ローズ９の縮んだ分伸びることになって、同様にビーム
ボート１１としての長さは変化しないことになる。この
ように、真空チャンバ１の傾斜によってビームボート１
１へ加わる力は、それらの結合部に配したねじれベロー
ズ９と伸縮ベローズ８とによって吸収できるので、前記
ビームボート１１へ影響を及ぼすことはなくなる。

本実施例の場合、ねじれベローズ９とともに伸縮ベロー
ズ８を使用したが、該ねじれベローズ９を形成する前記
リング状体３０の連結段数を多くして、軸方向の長さを
長くすれば、伸縮率右よび回転角度が大きくなるので、
ねじれベローズのみでもよい。また、前記ねじれベロー
ズ９は逆方向に回転可能な他のねじれベローズを形成し
、該ねじれベローズを前記ねじれベローズ９および伸縮
ベローズ８とともに、ビームボート１１と真空チャンバ
１との結合部に連結して、真空チャンバ１の左右両方向
の傾斜に対処してもよい。この場合、二つの逆方向に回
転可能なねじれベローズは、前記真空チャンバ１の逆方
向への等角度傾斜について等感度のものが望ましい。

また、本実施例においては、リング状体３０を形成する
際、同一形状の平行四辺形からなる８個の板状体３１．
−．３８を対向する一辺同士で接合する例を示したが、
第３図（ａ）において、長尺の平行四辺形ＡＩＢＩ　（
ＡＩ）　（Ｂｌ）を考え、破線で示した線分および一点
破線で示した線分を仮想線として、それぞれ逆方向に折
曲した状態で、第３図（ｂ）に示すようなリング状体３
０を形成してもよい。さらに、リング状体を形成する板
状体の個数については、最低３個を用いることにより、
上面および下面が正三角形のリング状体を形成すること
ができ、上限は特に制限されないが、Ｘ線ビームが通過
するビームボートの径あるいは真空用回転可撓管として
の回転角度等を考慮すると、前述のように８個程度の板
状体を用いるものがよい。

次に、本発明の他の実施例について第６図を参照して説
明する。

第６図は本実施例の断面図であり、前述の実施例と同一
の構成については同一符号を付している。

本実施例の場合も、前述の実施例の場合と同様に、不図
示のＸ線源からのＸ線ビームを真空チャンバ１へ導くビ
ームポート６２の、前記真空チャンバ１との結合部に伸
縮ベローズ８とねじれベローズ９とを気密に連結したも
のである。

前記ビームポート６２の真空チャンバ１側の端部にはフ
ランジ６３が周設されており、該フランジ６３には、前
記伸縮ベローズ８およびねじれベローズ９を、前記ビー
ムポート６２の軸に対して常に平行な状態で伸縮させる
ための円筒状のガイド部材６０が前記ビームポート６２
の軸方向に取付けられている。

前記伸縮ベローズ８とねじれベローズ９とは、前記ガイ
ド部材６０内に挿入され、外径が該ガイド部材６０の内
径と略しい輪状の摺動部材６１を介して気密に接合され
て前記ビームポート６２と真空チャンバ１とを気密に連
結している。前記摺動部材６１の外周縁とガイド部材６
０の内周壁とは、それらの間に不図示の転動体を介在さ
せた転がり接触となっており、該転動体の転勤により、
前記摺動部材６１は、ガイド部材６０の内周壁に沿って
、ビームポート６２の軸方向および該軸を中心とした回
転方向へ摺動自在となっている。

したがって、前記伸縮ベローズ８およびねじれベローズ
９か伸縮すると、前記摺動部材６１は、ガイド部材６０
の内周壁に沿って軸方向および該軸を中心とした回転方
向へ摺動するため、前記伸縮ベローズ８およびねじれベ
ローズ９は、常に、前記ビームポート６２の軸に対して
平行な状態となり、Ｘ線ビームを導くビームポート６２
の軸がねじれることがなくなる。本実施例は特に伸縮ベ
ローズ８およびねじれベローズ９の軸方向の長さが長い
場合に効果的である。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、下
記のような効果を奏する。

本発明の真空用回転可撓管は、その軸方向に伸縮できる
とともに、該伸縮動作にともなって前記軸を中心にした
回転か可能なものであり、真空配管の真空チャンバとの
結合部に、請求項第２項に記載のもののように、軸方向
に長尺の上述のような真空用回転可撓管を連結するか、
あるいは請求項第３項に記載のもののように、上述のよ
うな真空用回転可撓管とともに伸縮可撓管を連結するこ
とにより、該結合部において、前記真空チャンバから真
空配管に加わる軸方向の力あるいは回転方向の力を吸収
することができるとともに、前記真空配管の長さは略一
定に保たれるので、前記真空チャンバが傾斜した場合で
あっても、前記真空配管に余計な力が加わることがなく
なって、真空配管と真空チャンバとの結合部の破損を防
止でき、真空配管の気密性が損なわれることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空用回転可撓管を用いた真空配管構
造の一実施例を示す断面図、第２図は真空配管の真空チ
ャンバとの結合部に連結した真空用回転可撓管および伸
縮可撓管の一例を示す斜視図、第３図（ａ）　、　（ｂ
）は、それぞれ、真空用回転可撓管のリング状体を形成
する複数の板状体を接合した状態を示す平面図と、前記
輪状体を示す斜視図、第４図は真空チャンバが傾斜した
状態を示す正面図、第５図は傾斜した状態の真空チャン
バと真空配管との結合部を示す断面図、第６図は本発明
の、真空用回転可撓管を用いた真空配管構造の他の実施
例を示す断面図である。 １−・真空チャンバ、　　　２−ウェハ、３・・・ウェ
ハ移送用Ｘステージ、 ４・・・ウェハ移送用Ｙステージ、 ５・・・メインフレーム、　　６−・除振ユニット、７
−・遮断窓、　　　　　８−・伸縮ベローズ、９・・・
ねじれベローズ、　１０−０リング、１１．６２−・・
ビームポート、１２−支持ボール、１３−・・低真空用
パルプ　　１４−・低真空用ポンプ、１５−・・超高真
空用バルブ、１６−・超高真空用ポンプ、１７−Ｘ線ビ
ーム、　　　　１８−床、３０−リング状体、　　　３
１〜３８−・板状体、６０−・・ガイド部材、　　　６
１−・摺動部材、６３−・フランジ。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対角線の長さが異なる平行四辺形の板状体を、その
   長い方の対角線に沿って折曲したものを単位部材とし、
   少なくとも３個の前記単位部材を、互いに対向する一辺
   同士で前記長い方の対角線の折曲方向とは逆方向に折曲
   した状態で、一体的に気密に連結してリング状体を形成
   し、該リング状体を、前記単位部材の他辺同士で複数個
   気密に連結して一本の筒状体とした真空用回転可撓管。 ２、除振ユニットによって支持された真空チャンバへ連
   結される真空配管構造であって、真空配管の真空チャン
   バとの結合部に、前記真空配管の軸方向に長尺の請求項
   １記載の真空用回転可撓管を気密に連結したことを特徴
   とする真空配管構造。 ３、除振ユニットによって支持された真空チャンバへ連
   結される真空配管構造であって、真空配管の真空チャン
   バとの結合部に、請求項１記載の真空用回転可撓管と、
   前記真空配管の軸方向に伸縮自在の伸縮可撓管とを気密
   に連結したことを特徴とする真空配管構造。４、真空チ
   ャンバがＸ線露光用のものであり、真空配管はＸ線ビー
   ムを前記真空チャンバへ導くことを特徴とする請求項２
   あるいは３記載の真空配管構造。