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JP2006066457A - Stage drive device - Google Patents

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JP2006066457A
JP2006066457A JP2004244107A JP2004244107A JP2006066457A JP 2006066457 A JP2006066457 A JP 2006066457A JP 2004244107 A JP2004244107 A JP 2004244107A JP 2004244107 A JP2004244107 A JP 2004244107A JP 2006066457 A JP2006066457 A JP 2006066457A
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JP
Japan
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stage
chamber
vacuum chamber
seal unit
stage driving
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Application number
JP2004244107A
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Inventor
Takeshi Nakamura
中村  剛
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage drive device in which adverse effect due to deformation of a chamber can be prevented. <P>SOLUTION: The stage drive device comprises a ball screw drive motor 12 provided on the outside of a vacuum chamber 1, a torque transmitting shaft 15 for transmitting the driving force of the ball screw drive motor 12 to a ball screw 11, a seal unit 16 for sealing the part of the torque transmitting shaft 15 penetrating the vacuum chamber, and a base 7 provided in the vacuum chamber 1 wherein the seal unit 16 is secured to the base 7 and the vacuum chamber 1 is coupled resiliently and airtightly with the seal unit 16 through a bellows 28. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体露光装置等の半導体製造装置や各種検査装置においてステージをチャンバ内で駆動するステージ駆動装置に関する。   The present invention relates to a stage driving apparatus for driving a stage in a chamber in a semiconductor manufacturing apparatus such as a semiconductor exposure apparatus or various inspection apparatuses.

半導体露光装置等では、真空チャンバ内に配されたステージを所定の方向に移動させて位置決めするための装置として、図7に示すようなステージ駆動装置が使用される場合がある。図7において、符号1は真空チャンバを示し、この真空チャンバ1内には、ステージ5が設けられているとともに、ステージ5を一軸方向(図中左右方向)にスライド駆動するステージ駆動装置6が設けられている。   In a semiconductor exposure apparatus or the like, a stage driving apparatus as shown in FIG. 7 may be used as an apparatus for moving and positioning a stage arranged in a vacuum chamber in a predetermined direction. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber. In the vacuum chamber 1, a stage 5 is provided, and a stage driving device 6 that slides the stage 5 in one axis direction (left and right in the figure) is provided. It has been.

ステージ駆動装置6は複数のボルト(図示せず)により真空チャンバ1の底面部に固定されたベース7と、ベース7上に軸受ユニット17を介して支持されたボールねじ11’と、ボールねじ11’を挟んで両側に該ボールねじ11’と平行にベース7上に設けられ、ステージ5を案内する複数のリニアガイドと、真空チャンバ1の外壁にモータブラケット12aを介して固定され、ボールねじ11’を駆動するボールねじ駆動モータ12と、ボールねじ駆動モータ12の回転トルクをボールねじ11’に伝えるトルク伝達機構13とを備えている。図7中11bはボールねじ11’のナット、5aはステージ5の下面に固定されると共にナット11bが固定されるナットブラケットである。また、前記トルク伝達機構13は、図7に示すように、駆動モータ12の出力軸にカップリング12bを介して連結されると共にボールねじ11’のねじ軸11aにカップリング14を介して連結された運動伝達要素としてのトルク伝達軸15と、このトルク伝達軸15の真空チャンバ貫通部をシールするシールユニット16とからなる。   The stage driving device 6 includes a base 7 fixed to the bottom surface of the vacuum chamber 1 by a plurality of bolts (not shown), a ball screw 11 ′ supported on the base 7 via a bearing unit 17, and a ball screw 11. A plurality of linear guides that are provided on both sides of the ball screw 11 ′ in parallel with the ball screw 11 ′ to guide the stage 5 and are fixed to the outer wall of the vacuum chamber 1 via a motor bracket 12 a. And a torque transmission mechanism 13 for transmitting the rotational torque of the ball screw drive motor 12 to the ball screw 11 ′. In FIG. 7, 11b is a nut of the ball screw 11 ', and 5a is a nut bracket fixed to the lower surface of the stage 5 and to which the nut 11b is fixed. Further, as shown in FIG. 7, the torque transmission mechanism 13 is connected to the output shaft of the drive motor 12 via a coupling 12b and to the screw shaft 11a of the ball screw 11 ′ via a coupling 14. A torque transmission shaft 15 as a motion transmission element, and a seal unit 16 for sealing the vacuum chamber penetrating portion of the torque transmission shaft 15.

シールユニット16はトルク伝達軸15の外周に設けられた円筒状のハウジング16aを備えており、このハウジング16aの図中右側端部には、シールユニット16を真空チャンバ1の外壁面に固定するためのシールユニット取付けフランジ16bが設けられている。また、シールユニット16はハウジング16aに対しトルク伝達軸15を回転自在に支持する軸受(図示せず)を備えており、ハウジング16aの内部には、トルク伝達軸15とハウジング16aとの間をシールするシール手段(図示せず)が設けられている。なお、シールユニット16のシール手段としては、磁性流体と永久磁石とを用いたもの、Oリング等の接触式シールを用いたもの、差動排気シールを用いた非接触式のものなどがある。   The seal unit 16 includes a cylindrical housing 16 a provided on the outer periphery of the torque transmission shaft 15. The seal unit 16 is fixed to the outer wall surface of the vacuum chamber 1 at the right end of the housing 16 a in the drawing. The seal unit mounting flange 16b is provided. Further, the seal unit 16 includes a bearing (not shown) that rotatably supports the torque transmission shaft 15 with respect to the housing 16a, and the housing 16a has a seal between the torque transmission shaft 15 and the housing 16a. Sealing means (not shown) is provided. As the sealing means of the seal unit 16, there are those using a magnetic fluid and a permanent magnet, those using a contact type seal such as an O-ring, and non-contact type using a differential exhaust seal.

また、上記のようなステージ駆動装置を組合せ、XYステージを真空チャンバ内で駆動する装置として、図8及び図9に示すようなXYステージ駆動装置が使用される場合が多い。図8及び図9において、符号101は真空チャンバを示し、この真空チャンバ101内には、XYステージ105が設けられているとともに、XYステージ105を図中X軸及びY軸方向に駆動するXYステージ駆動装置106が設けられている。なお、真空チャンバ101はほぼ箱形に形成された真空チャンバ本体2と、この真空チャンバ本体2の一側面部に形成された内部機器搬入用開口部を閉塞するチャンバ蓋3とで構成されている。   Further, an XY stage driving device as shown in FIGS. 8 and 9 is often used as a device for combining the stage driving device as described above and driving the XY stage in a vacuum chamber. 8 and 9, reference numeral 101 denotes a vacuum chamber. An XY stage 105 is provided in the vacuum chamber 101, and an XY stage that drives the XY stage 105 in the X-axis and Y-axis directions in the drawings. A driving device 106 is provided. The vacuum chamber 101 includes a vacuum chamber body 2 formed in a substantially box shape, and a chamber lid 3 that closes an opening for carrying in an internal device formed on one side surface of the vacuum chamber body 2. .

XYステージ駆動装置106は複数のボルト(図示せず)により真空チャンバ101の底面部に固定されたベース107を備えており、このベース107には、XYステージ105を図中X軸方向に駆動する第1のステージ駆動機構108(図9参照)が設けられているとともに、XYステージ105を図中Y軸方向に駆動する第2のステージ駆動機構17(図9参照)が設けられている。   The XY stage driving device 106 includes a base 107 fixed to the bottom surface of the vacuum chamber 101 by a plurality of bolts (not shown). The XY stage 105 is driven in the X-axis direction in the figure by this base 107. A first stage drive mechanism 108 (see FIG. 9) is provided, and a second stage drive mechanism 17 (see FIG. 9) for driving the XY stage 105 in the Y-axis direction in the figure is provided.

第1のステージ駆動機構108は図中X軸方向にスライドする第1のスライドテーブル9を備えており、このスライドテーブル9は複数のリニアガイド10を介してベース107上に設けられている。また、第1のステージ駆動機構108はスライドテーブル9を介してXYステージ105を図中X軸方向に駆動する第1のボールねじ111と、ボールねじ111を駆動する第1のボールねじ駆動モータ12とを備えている。このボールねじ駆動モータ12は真空チャンバ101の外部に設けられ、真空チャンバ101の外壁面には、ボールねじ駆動モータ12を真空チャンバ101に固定するためのモータブラケット12aが取り付けられている。   The first stage drive mechanism 108 includes a first slide table 9 that slides in the X-axis direction in the figure, and this slide table 9 is provided on a base 107 via a plurality of linear guides 10. Further, the first stage drive mechanism 108 has a first ball screw 111 that drives the XY stage 105 in the X-axis direction in the figure via the slide table 9, and a first ball screw drive motor 12 that drives the ball screw 111. And. The ball screw drive motor 12 is provided outside the vacuum chamber 101, and a motor bracket 12 a for fixing the ball screw drive motor 12 to the vacuum chamber 101 is attached to the outer wall surface of the vacuum chamber 101.

第1のステージ駆動機構108はボールねじ駆動モータ12の回転トルクをボールねじ111に伝える第1のトルク伝達機構13を備えており、このトルク伝達機構13は、図7に示したものと同様に、ボールねじ111のねじ軸11aにカップリング14を介して連結されたトルク伝達軸15と、このトルク伝達軸15の真空チャンバ貫通部をシールするシールユニット16とから構成されている。シールユニット16はトルク伝達軸15の外周に設けられた円筒状のハウジング16aを備えており、このハウジング16aの図中右側端部には、シールユニット16を真空チャンバ101の外壁面に固定するためのシールユニット取付けフランジ16bが設けられている。また、シールユニット16はハウジング16aに対しトルク伝達軸15を回転自在に支持する軸受(図示せず)を備えており、ハウジング16aの内部には、トルク伝達軸15とハウジング16aとの間をシールするシール手段(図示せず)が設けられている。   The first stage drive mechanism 108 includes a first torque transmission mechanism 13 that transmits the rotational torque of the ball screw drive motor 12 to the ball screw 111. This torque transmission mechanism 13 is the same as that shown in FIG. The torque transmission shaft 15 is connected to the screw shaft 11a of the ball screw 111 via the coupling 14, and the seal unit 16 seals the vacuum chamber penetrating portion of the torque transmission shaft 15. The seal unit 16 includes a cylindrical housing 16 a provided on the outer periphery of the torque transmission shaft 15. The seal unit 16 is fixed to the outer wall surface of the vacuum chamber 101 at the right end of the housing 16 a in the drawing. The seal unit mounting flange 16b is provided. Further, the seal unit 16 includes a bearing (not shown) that rotatably supports the torque transmission shaft 15 with respect to the housing 16a, and the housing 16a has a seal between the torque transmission shaft 15 and the housing 16a. Sealing means (not shown) is provided.

第2のステージ駆動機構17は図中Y軸方向にスライドする第2のスライドテーブル18を備えており、このスライドテーブル18は複数のリニアガイド19を介してベース107上に設けられている。また、第2のステージ駆動機構17はスライドテーブル18を介してXYステージ105を図中Y軸方向に駆動する第2のボールねじ20と、ボールねじ20を駆動する第2のボールねじ駆動モータ21とを備えている。このボールねじ駆動モータ21は真空チャンバ101の外部に設けられ、真空チャンバ101の外壁面には、ボールねじ駆動モータ21を真空チャンバ101に固定するためのモータブラケット21aが取り付けられている。   The second stage drive mechanism 17 includes a second slide table 18 that slides in the Y-axis direction in the figure, and the slide table 18 is provided on the base 107 via a plurality of linear guides 19. The second stage driving mechanism 17 also has a second ball screw 20 that drives the XY stage 105 in the Y-axis direction in the figure via the slide table 18 and a second ball screw driving motor 21 that drives the ball screw 20. And. The ball screw drive motor 21 is provided outside the vacuum chamber 101, and a motor bracket 21 a for fixing the ball screw drive motor 21 to the vacuum chamber 101 is attached to the outer wall surface of the vacuum chamber 101.

第2のステージ駆動機構17はボールねじ駆動モータ21の回転トルクをボールねじ21に伝える第2のトルク伝達機構22を備えており、このトルク伝達機構22は、図7に示したものと同様に、ボールねじ20のねじ軸11aにカップリング14を介して連結されたトルク伝達軸15と、このトルク伝達軸15の真空チャンバ貫通部をシールするシールユニット16とから構成されている。   The second stage drive mechanism 17 includes a second torque transmission mechanism 22 that transmits the rotational torque of the ball screw drive motor 21 to the ball screw 21. This torque transmission mechanism 22 is the same as that shown in FIG. The torque transmission shaft 15 is connected to the screw shaft 11a of the ball screw 20 via the coupling 14, and the seal unit 16 seals the vacuum chamber penetrating portion of the torque transmission shaft 15.

また、XYステージ105はリニアガイド9a及び第2のスライドテーブル18の開口を貫通してリニアガイド9aのスライダに固定された連結部材9bを介して第1のスライドテーブル9に対しY軸方向に移動可能に案内され、リニアガイド18aを介して第2のスライドテーブル18に対しX軸方向に移動可能に案内される。従って、XYステージ105はリニアガイド9a,18aに案内される範囲内でXY平面内を移動可能となる。   The XY stage 105 moves in the Y-axis direction with respect to the first slide table 9 through a connecting member 9b that passes through the openings of the linear guide 9a and the second slide table 18 and is fixed to the slider of the linear guide 9a. It is guided so that it can move in the X-axis direction with respect to the second slide table 18 via the linear guide 18a. Therefore, the XY stage 105 can move in the XY plane within a range guided by the linear guides 9a and 18a.

このように構成される一軸ステージ駆動装置あるいはXYステージ装置では、発熱源となるボールねじ駆動モータが真空チャンバの外部に設けられているため、モータの発熱に起因する真空チャンバ内の温度上昇を抑制することができる。また、ボールねじ駆動モータとして、アウトガスや塵埃の発生を抑制できる特殊で高価なものを使用する必要もなくなる。   In the uniaxial stage driving device or the XY stage device configured as described above, a ball screw driving motor serving as a heat generation source is provided outside the vacuum chamber, so that the temperature increase in the vacuum chamber due to the heat generation of the motor is suppressed. can do. Further, it is not necessary to use a special and expensive ball screw drive motor that can suppress the generation of outgas and dust.

また、真空チャンバの外部に配される駆動源として、例えばリニアモータのように、運動伝達要素としての軸体を直接往復移動させるものを用い、真空チャンバに設けられた開口を貫通させた軸体を駆動源により直接往復移動させるものがある(特許文献1参照)。これによると、チャンバに設けた開口に軸体を支持する静圧軸受と、該静圧軸受よりもチャンバ寄りに配された差動排気シールとを備えたスリーブ(シールユニット)が固定され、その内側を微小隙間を介して軸体が挿入される。微小隙間を通りチャンバ内に向かって流入する空気等は、差動排気シールを構成する複数の環状溝のところでこれに接続された真空ポンプにより排気される。これにより、チャンバ内部を差動排気シールよりも外部に対し密封された状態に保つものである。軸体のチャンバ内に挿入された側にチャンバ内部で移動、位置決めしたいステージが取り付けられる。このような構成により、チャンバ内に潤滑が必要なボールねじ等でなる運動変換機構を設ける必要なく、ステージをチャンバ外部から駆動・位置決めするものである。なお、外部の駆動源としては、リニアモータの他にもモータとボールねじを組み合わせたもの、モータと複数のプーリとベルトを組み合わせたもの等、種々のものが利用できる。
米国特許第4726689号明細書
Further, as a drive source arranged outside the vacuum chamber, for example, a linear motor, such as a shaft that directly reciprocates a shaft as a motion transmission element, and a shaft that penetrates an opening provided in the vacuum chamber. Is directly reciprocated by a drive source (see Patent Document 1). According to this, a sleeve (seal unit) including a hydrostatic bearing that supports a shaft body in an opening provided in the chamber and a differential exhaust seal disposed closer to the chamber than the hydrostatic bearing is fixed. The shaft is inserted through a minute gap inside. Air or the like flowing into the chamber through the minute gap is exhausted by a vacuum pump connected to the annular grooves constituting the differential exhaust seal. This keeps the inside of the chamber sealed to the outside rather than the differential exhaust seal. A stage to be moved and positioned inside the chamber is attached to the side of the shaft body inserted into the chamber. With such a configuration, the stage is driven and positioned from the outside of the chamber without the need to provide a motion conversion mechanism such as a ball screw that needs lubrication in the chamber. In addition to the linear motor, various external sources such as a combination of a motor and a ball screw, a combination of a motor, a plurality of pulleys, and a belt can be used.
U.S. Pat. No. 4,726,689

しかしながら、上述した図7の一軸ステージ駆動装置や図8、図9のXYステージ装置では、真空チャンバ内を真空にすると大気圧による変形が真空チャンバに生じ、真空チャンバに生じた変形によってボールねじのねじ軸とトルク伝達軸と位置ずれ(軸方向距離の変化、軸芯のずれ又は軸同士の傾きの変化)を起こし、ボールねじ駆動モータの回転トルクをボールねじに効率よく伝えることが困難になったり、カップリングの剛性が高い(柔軟性が低い)場合にはボールねじの変形も無視できなくなるなどの問題があった。そのため、カップリングを柔軟性の高いものにした場合は、ステージ駆動装置全体としての動剛性が低下するという問題が生じる可能性がある。   However, in the uniaxial stage driving apparatus shown in FIG. 7 and the XY stage apparatus shown in FIGS. 8 and 9, when the vacuum chamber is evacuated, deformation due to atmospheric pressure occurs in the vacuum chamber. The screw shaft and torque transmission shaft will be displaced (change in axial distance, shaft misalignment or shaft tilt), making it difficult to efficiently transmit the rotational torque of the ball screw drive motor to the ball screw. In addition, when the rigidity of the coupling is high (low flexibility), the deformation of the ball screw cannot be ignored. For this reason, when the coupling is made highly flexible, there is a possibility that the dynamic rigidity of the entire stage driving device is lowered.

また、特許文献1に記載のステージ駆動装置では、シールユニット(スリーブ)がチャンバに直接固定されているため、チャンバの変形により開口の位置によってはスリーブが傾き、ステージの案内精度が低下するなどの問題が生じる。また、スリーブと軸体との最小隙間を例えば数μm等の極めて小さな隙間とする場合では、チャンバの変形に伴うスリーブのわずかな変形の影響により、スリーブと軸体とが接触するなどの可能性もあった。   Further, in the stage driving device described in Patent Document 1, since the seal unit (sleeve) is directly fixed to the chamber, the sleeve is inclined depending on the position of the opening due to the deformation of the chamber, and the stage guiding accuracy is reduced. Problems arise. In addition, when the minimum gap between the sleeve and the shaft body is a very small gap, such as several μm, there is a possibility that the sleeve and the shaft body come into contact with each other due to the slight deformation of the sleeve accompanying the deformation of the chamber. There was also.

また、以上ではチャンバ内を真空(負圧)とする場合の例について述べたが、チャンバ内が外部(例えば大気圧)よりも高圧となる場合にも同様な問題が生じる。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ステージ駆動装置でありながらチャンバの変形に起因する悪影響を防止することのできるステージ駆動装置を提供することを目的とするものである。
Further, the example in which the inside of the chamber is set to a vacuum (negative pressure) has been described above, but the same problem occurs when the inside of the chamber has a higher pressure than the outside (for example, atmospheric pressure).
The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a stage drive device that can prevent adverse effects caused by deformation of the chamber while being a stage drive device. It is.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、内部を密閉空間とされ、開口を有する真空チャンバ内でステージを一軸方向にスライド駆動するものであって、前記真空チャンバの外部に設けられた駆動源と、前記開口を貫通し、該駆動源の駆動力を前記ステージに伝達する運動伝達要素と、該運動伝達要素を挿通支持すると共にこれとの間を密封するシールユニットと、前記真空チャンバ内に設けられたベースと、を備えたステージ駆動装置において、前記シールユニットが前記ベースに対し固定され、前記真空チャンバと前記シールユニットとの間が弾性的に且つ気密に結合されてなることを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is characterized in that the inside is a sealed space and the stage is slidably driven in a uniaxial direction in a vacuum chamber having an opening, and is provided outside the vacuum chamber. A drive source, a motion transmission element that passes through the opening and transmits the driving force of the drive source to the stage, a seal unit that inserts and supports the motion transmission element and seals between the motion transmission element, And a base provided in a vacuum chamber, wherein the seal unit is fixed to the base, and the vacuum chamber and the seal unit are elastically and airtightly coupled to each other. It is characterized by that.

請求項2の発明は、請求項1記載のステージ駆動装置において、前記真空チャンバと前記シールユニットとを弾性的に結合するベローズを備えてなることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2記載のステージ駆動装置において、前記駆動源が回転モータであり、前記運動伝達要素が前記シールユニットに回転自在に支持されるトルク伝達軸であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the stage driving device according to the first aspect, a bellows for elastically coupling the vacuum chamber and the seal unit is provided.
According to a third aspect of the present invention, in the stage drive device according to the first or second aspect, the drive source is a rotary motor, and the motion transmission element is a torque transmission shaft that is rotatably supported by the seal unit. Features.

請求項4の発明は、請求項3記載のステージ駆動装置において、前記トルク伝達軸の回転を前記ステージの直線運動に変換する直線運動変換機構をさらに備えることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1又は2記載のステージ駆動装置において、前記運動伝達要素が前記真空チャンバの外部に端部を突出させて前記ベースの上方に設けられたステージ支持シャフトであり、前記駆動源が前記ステージ支持シャフトを該シャフトの軸方向にスライド駆動する直動アクチュエータであり、前記シールユニットは前記ステージ支持シャフトを摺動自在に支持する軸受ユニットであることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the invention, there is provided the stage drive device according to the third aspect, further comprising a linear motion conversion mechanism for converting the rotation of the torque transmission shaft into a linear motion of the stage.
The invention according to claim 5 is the stage driving apparatus according to claim 1 or 2, wherein the motion transmission element is a stage support shaft provided above the base with an end protruding outside the vacuum chamber. The drive source is a linear motion actuator that slide-drives the stage support shaft in the axial direction of the shaft, and the seal unit is a bearing unit that slidably supports the stage support shaft.

請求項6の発明は、請求項4記載のステージ駆動装置において、前記回転モータ、前記シールユニット、前記トルク伝達軸、前記直線運動変換機構を、前記直線運動の方向が一平面内で互いに直交するように二組配するとともに、前記ステージを前記二組の直線運動変換機構に係合させたことを特徴とする。
請求項7の発明は、前記シールユニットが静圧ラジアル軸受と、該静圧ラジアル軸受に隣接して前記静圧ラジアル軸受よりも前記真空チャンバの内部寄りに設けられた差動排気シールとを備えてなることを特徴とする。
請求項8の発明は、前記開口が請求項1〜4,6,7のいずれか一項に記載のステージ駆動装置を前記真空チャンバの内部から外部に引き出し可能な大きさであることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the stage drive device according to the fourth aspect of the present invention, the direction of the linear motion of the rotary motor, the seal unit, the torque transmission shaft, and the linear motion conversion mechanism are orthogonal to each other within a single plane. The two stages are arranged as described above, and the stage is engaged with the two sets of linear motion conversion mechanisms.
According to a seventh aspect of the present invention, the seal unit includes a hydrostatic radial bearing, and a differential exhaust seal provided adjacent to the hydrostatic radial bearing and closer to the inside of the vacuum chamber than the hydrostatic radial bearing. It is characterized by.
The invention according to claim 8 is characterized in that the opening is sized so that the stage driving device according to any one of claims 1 to 4, 6, and 7 can be pulled out from the inside of the vacuum chamber. To do.

本発明に係るステージ駆動装置によれば、シールユニットはチャンバ内のベースに固定され、チャンバとは弾性的に結合されているため、チャンバ内外の気圧差によるチャンバの変形の影響がシールユニットに伝わり難くなる。したがって、運動伝達要素ひいてはステージの位置ずれを防止することができる。   According to the stage driving apparatus of the present invention, the seal unit is fixed to the base in the chamber and is elastically coupled to the chamber. Therefore, the influence of the deformation of the chamber due to the pressure difference between the inside and outside of the chamber is transmitted to the seal unit. It becomes difficult. Therefore, it is possible to prevent the displacement of the movement transmitting element and thus the stage.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るステージ駆動装置の要部を示す図である。なお、図7に示したものと同一もしくは相当する部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係るステージ駆動装置8は、駆動源としてのボールねじ駆動モータ12の回転トルクを運動変換機構を構成するボールねじ11に伝えるトルク伝達機構13を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a main part of a stage driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. Parts that are the same as or correspond to those shown in FIG. 7 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted. As shown in FIG. 1, the stage drive device 8 according to the first embodiment of the present invention has a torque transmission mechanism that transmits the rotational torque of a ball screw drive motor 12 as a drive source to a ball screw 11 constituting a motion conversion mechanism. 13 is provided.

トルク伝達機構13はボールねじ11のねじ軸11aにカップリング14を介して連結された運動伝達要素としてのトルク伝達軸15と、このトルク伝達軸15の真空チャンバ貫通部をシールするシールユニット16とを備えており、シールユニット16のシールユニット取付けフランジ16bは、ベース7に固定された後述のブラケット26に取り付けられている。なお、シールユニット16の構成は、図7に示したものと同様の構成である。   The torque transmission mechanism 13 includes a torque transmission shaft 15 as a motion transmission element connected to the screw shaft 11 a of the ball screw 11 via a coupling 14, and a seal unit 16 that seals the vacuum chamber penetrating portion of the torque transmission shaft 15. The seal unit mounting flange 16 b of the seal unit 16 is attached to a bracket 26 described later fixed to the base 7. The configuration of the seal unit 16 is the same as that shown in FIG.

ブラケット26はベース7に一体的に固定され、大気圧による変形が生じない程度の厚さでプレート状に形成されている。このブラケット26にシールユニット16のシールユニット取付けフランジ16bが図示しない複数のボルトで固定されている。そして、ブラケット26とシールユニット取付けフランジ16bとの密着面はOリング等のシールリング27により密封されている。また、ブラケット26の真空チャンバ1外に面し、大気圧を受ける側の面26aにはベローズ取付け部材28aがブラケット26との間にOリング等のシールリング28bを介在させて図示しない複数のボルトにより固定されて、ベローズ取付け部材28aにはベローズ28の一端部が溶接等によって気密に接合されている。   The bracket 26 is integrally fixed to the base 7 and is formed in a plate shape with a thickness that does not cause deformation due to atmospheric pressure. A seal unit mounting flange 16b of the seal unit 16 is fixed to the bracket 26 with a plurality of bolts (not shown). The close contact surface between the bracket 26 and the seal unit mounting flange 16b is sealed by a seal ring 27 such as an O-ring. Further, a bellows mounting member 28a faces the outside of the vacuum chamber 1 of the bracket 26 and receives atmospheric pressure, and a plurality of bolts (not shown) are interposed between the bracket 26 and a seal ring 28b such as an O-ring. The one end of the bellows 28 is airtightly joined to the bellows attachment member 28a by welding or the like.

ベローズ28はその軸方向等に関して、カップリング14と比べても十分な弾性係数を有して弾性変形可能となっており、このベローズ28の他端部には、真空チャンバ1の側面部にシールリング29を介して図示しない複数のボルトにより固定されたベローズ取付け部材30が溶接等により気密に接合されている。
ブラケット26は図示しない複数のボルトによってベース7に固定されており、真空チャンバ1には、ベース7ごとステージ駆動装置8全体を真空チャンバ1の外部に取り出すことが可能な大きさの開口部31が形成されている。ベース7は真空チャンバ1の変形の影響を受けることがない十分な剛性を有している。
The bellows 28 is elastically deformable with a sufficient elastic coefficient in comparison with the coupling 14 in the axial direction and the like, and the bellows 28 is sealed to the side surface of the vacuum chamber 1 at the other end. A bellows mounting member 30 fixed by a plurality of bolts (not shown) via a ring 29 is airtightly joined by welding or the like.
The bracket 26 is fixed to the base 7 by a plurality of bolts (not shown). The vacuum chamber 1 has an opening 31 having a size that allows the entire stage driving device 8 together with the base 7 to be taken out of the vacuum chamber 1. Is formed. The base 7 has sufficient rigidity so as not to be affected by the deformation of the vacuum chamber 1.

このように構成されるステージ駆動装置8では、前述した従来のステージ駆動装置と同様に、発熱源となるボールねじ駆動モータ12が真空チャンバ1の外部に設けられているため、モータの発熱に起因する真空チャンバ1の内部の温度上昇を抑制することができる。また、ボールねじ駆動モータ12として、アウトガスや塵埃の発生を抑制できる特殊で高価なものを使用する必要もない。また、真空チャンバ1の内部と外部との圧力差に応じて真空チャンバ1が変形してもベローズ28が軸方向の伸縮等、変形することにより、大気圧による変形が真空チャンバ1に生じたとしてもその影響をベローズ28によって吸収することができる。これにより、シールユニット16ひいてはトルク伝達軸15の位置ずれがほぼ解消され、ボールねじ11に対するトルク伝達軸15の位置ずれを抑制できるので、ボールねじ11のねじ軸11aとトルク伝達軸15とを連結するカップリングとして剛性の高いものを使用することができる。   In the stage drive device 8 configured as described above, the ball screw drive motor 12 serving as a heat generation source is provided outside the vacuum chamber 1 in the same manner as the conventional stage drive device described above. The temperature rise inside the vacuum chamber 1 can be suppressed. Further, it is not necessary to use a special and expensive motor that can suppress the generation of outgas and dust as the ball screw drive motor 12. Further, even if the vacuum chamber 1 is deformed according to the pressure difference between the inside and the outside of the vacuum chamber 1, it is assumed that the deformation due to atmospheric pressure occurs in the vacuum chamber 1 due to deformation of the bellows 28 such as axial expansion and contraction. Can also be absorbed by the bellows 28. As a result, the positional deviation of the seal unit 16 and thus the torque transmission shaft 15 is almost eliminated, and the positional deviation of the torque transmission shaft 15 with respect to the ball screw 11 can be suppressed, so that the screw shaft 11a of the ball screw 11 and the torque transmission shaft 15 are connected. A highly rigid coupling can be used.

また、図7に示したものと比べ、シールユニット16の位置を真空チャンバ1のより内方に配することができるため、ねじ軸11aの軸端部の短縮化が可能となり、ねじ軸11aの捩り剛性向上にも有効である。
さらに、ベース7ごとステージ駆動装置全体を真空チャンバ1の外部に取り出すための開口部31が真空チャンバ1に形成されているため、ベース7を真空チャンバ1に固定しているボルトを取り外し、ベローズ取付け部材30を真空チャンバ1に固定しているボルトを取り外すことにより、メンテナンス時にステージ駆動機構8を開口部31から真空チャンバ1の外部に容易に引き出すことができる。
Further, since the position of the seal unit 16 can be arranged more inward of the vacuum chamber 1 than that shown in FIG. 7, the shaft end of the screw shaft 11a can be shortened, and the screw shaft 11a can be shortened. It is also effective for improving torsional rigidity.
Furthermore, since the opening 31 for taking out the whole stage drive apparatus with the base 7 to the exterior of the vacuum chamber 1 is formed in the vacuum chamber 1, the bolt which has fixed the base 7 to the vacuum chamber 1 is removed, and a bellows is attached. By removing the bolt that fixes the member 30 to the vacuum chamber 1, the stage drive mechanism 8 can be easily pulled out of the vacuum chamber 1 from the opening 31 during maintenance.

なお、ブラケット26の面26aのうち、ベローズ28よりも内側の部分には大気圧が作用し、内部との間に圧力差が生じる。この力がブラケット26を変形させる力となり得る。しかし、真空チャンバ1の壁面の面積に比べると、この部分の面積は十分に小さいので、ブラケット26を変形させようとする力も十分小さく、ブラケット26の変形量も真空チャンバ1の変形量に比べると十分に小さい。   It should be noted that atmospheric pressure acts on a portion of the surface 26a of the bracket 26 inside the bellows 28, and a pressure difference is generated between the inside and the inside. This force can be a force that deforms the bracket 26. However, since the area of this portion is sufficiently small compared to the area of the wall surface of the vacuum chamber 1, the force for deforming the bracket 26 is sufficiently small, and the deformation amount of the bracket 26 is also smaller than the deformation amount of the vacuum chamber 1. Small enough.

図2は本発明の第2の実施形態に係るステージ駆動装置の要部を示す図であり、この第2の実施形態が上述した第1の実施形態と異なる点は、真空チャンバ1内の圧力よりも高く且つ大気圧よりも圧力の低い低圧室32をブラケット26の面26aのベローズ28より内側の部分を含む空間を形成する隔壁33を真空チャンバ1に真空チャンバ1の開口1aを囲むように設けた点である。なお、図中34は低圧室32内の空気を排気する真空ポンプを示している。   FIG. 2 is a diagram showing a main part of a stage driving apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment described above in that the pressure in the vacuum chamber 1 is A partition 33 that forms a space including a portion inside the bellows 28 of the surface 26a of the bracket 26 is surrounded by the vacuum chamber 1 so that the opening 1a of the vacuum chamber 1 is surrounded by the low pressure chamber 32 that is higher than the atmospheric pressure and lower than the atmospheric pressure. It is a point provided. In the figure, reference numeral 34 denotes a vacuum pump that exhausts the air in the low-pressure chamber 32.

このような構成によると、上述した第1の実施形態では大気圧が作用する筈のブラケット26の面26aのベローズ28よりも内側の領域が大気圧よりも低い圧力となるので、真空チャンバ1の内部と外部との圧力差によってブラケット26が変形することを防止することができる。
この場合、低圧室32内の気圧を例えば1000Paに減圧すれば、外部の雰囲気(大気圧)すなわち約105Paと比べると約1/100となる。これにより、上記第1の実施形態の場合と比べ、ブラケット26の表裏の差圧に基づく変形を約1/100に抑制できるので、真空チャンバ1内の気圧を例えば10-5Paのような高真空とした場合にもボールねじ11とトルク伝達軸15との位置ずれを抑制することができ、その結果、カップリング14として、より剛性の高いものを使用することができる。
According to such a configuration, in the first embodiment described above, the area inside the bellows 28 of the surface 26a of the saddle bracket 26 on which atmospheric pressure acts is at a pressure lower than atmospheric pressure. It is possible to prevent the bracket 26 from being deformed by a pressure difference between the inside and the outside.
In this case, if the pressure in the low-pressure chamber 32 is reduced to, for example, 1000 Pa, it becomes about 1/100 compared with the external atmosphere (atmospheric pressure), that is, about 10 5 Pa. Thereby, as compared with the case of the first embodiment, the deformation based on the pressure difference between the front and back of the bracket 26 can be suppressed to about 1/100. Therefore, the atmospheric pressure in the vacuum chamber 1 is set to a high level such as 10 −5 Pa. Even when a vacuum is applied, the displacement between the ball screw 11 and the torque transmission shaft 15 can be suppressed, and as a result, a more rigid coupling 14 can be used.

なお、上述の第1及び第2の実施形態で示したステージ駆動装置8を例えば図8及び図9で示した構成のように組み合わせたXYステージ装置に採用することができる。
図8及び図9に示した構成の場合、二軸の運動を直交する方向に導入するため、ベース107とは別体の真空チャンバ101の二つの外壁面に二つのトルク伝達機構13をそれぞれ固定しなければならないため、トルク伝達機構13の加工及び組立の手間を要していた。さらに、シールユニット16を直接、真空チャンバ101に固定していたため、真空チャンバ101が内外の圧力差に起因して変形すると、二軸の直角度の狂いにもつながっていた。
It should be noted that the stage driving device 8 shown in the first and second embodiments described above can be employed in an XY stage device that combines, for example, the configuration shown in FIGS.
In the case of the configuration shown in FIGS. 8 and 9, the two torque transmission mechanisms 13 are fixed to the two outer wall surfaces of the vacuum chamber 101, which is separate from the base 107, in order to introduce the biaxial motion in the orthogonal direction. Therefore, it is necessary to work and assemble the torque transmission mechanism 13. Further, since the seal unit 16 is directly fixed to the vacuum chamber 101, if the vacuum chamber 101 is deformed due to a pressure difference between the inside and the outside, it leads to a deviation in the perpendicularity between the two axes.

これに対し、上述の第1及び第2の実施形態のように、ベース107に直接固定されるブラケット26にシールユニット16を固定し、さらにこれら二軸分のブラケットと真空チャンバ101とをそれぞれベローズ28を介して結合することにより、XYステージを直交度を良好に組み立てるのも容易で、かつ真空チャンバ101の内外の気圧差に起因する二軸の直交度の狂いも生じにくくなる。
なお、上記各実施形態ではブラケット26と真空チャンバ1とをベローズ28を介して連結したが、代わりにシールユニット26と真空チャンバ1とをベローズ28を介して連結するようにしてもよいことは言うまでもない。また、ブラケット26とベース107とを別体としたが、もちろん一体としてもよい。
On the other hand, as in the first and second embodiments described above, the seal unit 16 is fixed to the bracket 26 that is directly fixed to the base 107, and the two-axis bracket and the vacuum chamber 101 are respectively bellows. By connecting through 28, it is easy to assemble the XY stage with a good degree of orthogonality, and it becomes difficult for the deviation in the orthogonality between the two axes due to the pressure difference between the inside and outside of the vacuum chamber 101 to occur.
In the above embodiments, the bracket 26 and the vacuum chamber 1 are connected via the bellows 28. However, it goes without saying that the seal unit 26 and the vacuum chamber 1 may be connected via the bellows 28 instead. Yes. Further, although the bracket 26 and the base 107 are separated, of course, they may be integrated.

次に、図3及び図4を参照して本発明の第3の実施形態について説明する。
図3において、符号41は真空チャンバを示し、この真空チャンバ41内には、ステージ42が設けられているとともに、ステージ42を駆動するステージ駆動装置43が設けられている。
ステージ駆動装置43はステージ42を図中X軸方向に駆動する駆動源としてのリニアモータ44を備えており、このリニアモータ44は真空チャンバ41の外部に設けられている。また、ステージ駆動装置43は真空チャンバ41の底面部に設置された一対のベース45を備えており、このベース45の上方には、ステージ42を支持する二本の運動伝達要素としてのステージ支持シャフト46が図中X軸方向にスライド可能に設けられている。そして、リニアモータ44のスライダ44aが連結板46aを介して二本のステージ支持シャフト46に接続されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 3, reference numeral 41 denotes a vacuum chamber. In the vacuum chamber 41, a stage 42 is provided, and a stage driving device 43 that drives the stage 42 is provided.
The stage driving device 43 is provided with a linear motor 44 as a driving source for driving the stage 42 in the X-axis direction in the figure, and this linear motor 44 is provided outside the vacuum chamber 41. The stage driving device 43 includes a pair of bases 45 installed on the bottom surface of the vacuum chamber 41. Above the base 45, a stage support shaft as two motion transmission elements that support the stage 42. 46 is slidable in the X-axis direction in the figure. The slider 44a of the linear motor 44 is connected to the two stage support shafts 46 via the connecting plate 46a.

ステージ支持シャフト46の軸方向両端部は真空チャンバ41の外部に突出しており、このステージ支持シャフト46の真空チャンバ貫通部には、シールユニットとしての軸受ユニット47(図3参照)がそれぞれ設けられている。ベース45は真空チャンバ41の底面部が変形の影響を受けないような十分な剛性を有している。
軸受ユニット47はベース45に取り付けられた軸受ハウジング48(図4参照)と、この軸受ハウジング48内に収容された二つの略円筒状の静圧多孔質軸受49と、この静圧多孔質軸受49から真空チャンバ41内への空気の流入を防止する差動排気シール50とを備えている。静圧多孔質軸受49は、軸受ハウジング48に内嵌・固定された二つの略円筒状の多孔質体の内周面が軸受面を構成する。軸受ハウジング48内に形成された空気通路48aは、外部の図示しない空気供給用のポンプ等からなる空気供給部に接続される。また、空気供給路48aはそれぞれの多孔質体の外周面に連通されており、空気供給部から供給される空気が静圧多孔質軸受49に供給される。
Both end portions in the axial direction of the stage support shaft 46 protrude to the outside of the vacuum chamber 41, and bearing units 47 (see FIG. 3) as seal units are respectively provided in the vacuum chamber penetrating portions of the stage support shaft 46. Yes. The base 45 has sufficient rigidity so that the bottom surface of the vacuum chamber 41 is not affected by deformation.
The bearing unit 47 includes a bearing housing 48 (see FIG. 4) attached to the base 45, two substantially cylindrical hydrostatic porous bearings 49 accommodated in the bearing housing 48, and the hydrostatic porous bearing 49. And a differential exhaust seal 50 for preventing the inflow of air into the vacuum chamber 41. In the static pressure porous bearing 49, the inner peripheral surfaces of two substantially cylindrical porous bodies fitted and fixed in the bearing housing 48 constitute a bearing surface. The air passage 48a formed in the bearing housing 48 is connected to an air supply unit including an external air supply pump (not shown). In addition, the air supply path 48 a communicates with the outer peripheral surface of each porous body, and air supplied from the air supply unit is supplied to the static pressure porous bearing 49.

静圧多孔質軸受49の内面から噴出する空気のうち二つの多孔質体の間の環状空間及び真空チャンバ41の内部寄りの多孔質体の内部側端部に隣接する環状溝内に流れ込む分は、外部に連通するとともに、これらの環状空間にも連通する空気通路48bを経由して殆が外部に排出される。
差動排気シール50は、軸受ハウジング48の静圧多孔質軸受49より真空チャンバ41の内部寄りの内周面に設けられた二列の環状溝50a,50bと、該環状溝50a,50bにそれぞれ連通すると共に軸受ハウジング48の内部等を経由し、外部に通じる空気通路50c,50dと、空気通路50c,50dに接続される図示しない真空ポンプ等からなる排気装置とからなる。
Of the air ejected from the inner surface of the static pressure porous bearing 49, the amount of air flowing into the annular groove between the two porous bodies and the annular groove adjacent to the inner end of the porous body closer to the inside of the vacuum chamber 41 is Most of the air is discharged to the outside through the air passage 48b communicating with the outside and also communicating with the annular space.
The differential exhaust seal 50 is provided in two rows of annular grooves 50a and 50b provided on the inner peripheral surface closer to the inside of the vacuum chamber 41 than the static pressure porous bearing 49 of the bearing housing 48, and the annular grooves 50a and 50b, respectively. The air passages 50c and 50d communicate with each other and communicate with the outside through the inside of the bearing housing 48, and an exhaust device including a vacuum pump (not shown) connected to the air passages 50c and 50d.

各環状溝を除く軸受ハウジング48及び静圧多孔質軸受49とステージ支持シャフト46とは、例えば数μm程度の微小間隙を介して対向している。
以上の構成により、軸受ユニット47はステージ支持シャフト46を非接触で支持すると共に、外部の空気等が微小間隙を通り、真空チャンバ41内への流れ込むのを防止する。
軸受ハウジング48の外周には、シール装置51が設けられている。このシール装置51はベローズ52から構成されており、軸受ユニット47が固定されるベース45端部の直立部 と真空チャンバ41の開口41aとの間の隙間はベローズ52からなるシール装置51によってシールされている。
The bearing housing 48 and the static pressure porous bearing 49 excluding each annular groove and the stage support shaft 46 are opposed to each other with a minute gap of about several μm, for example.
With the above configuration, the bearing unit 47 supports the stage support shaft 46 in a non-contact manner, and prevents external air or the like from flowing into the vacuum chamber 41 through the minute gap.
A seal device 51 is provided on the outer periphery of the bearing housing 48. The sealing device 51 includes a bellows 52, and a gap between the upright portion at the end of the base 45 to which the bearing unit 47 is fixed and the opening 41 a of the vacuum chamber 41 is sealed by the sealing device 51 including the bellows 52. ing.

このように構成される第3の実施形態では、差動排気シール50を備えた軸受ユニット47をステージ支持シャフト46の外周に設けたことで、ステージ支持シャフト46の真空チャンバ貫通部から真空チャンバ41内に外気が流入するのを防止できるので、真空チャンバ41の内部を高真空に保つことができる。また、ベース45の直立部と真空チャンバ41とを弾性変形能に優れるベローズ52を介して連結したことで、真空引きによる真空チャンバ41の壁面部の変形の影響により軸受ユニット47のアライメントが狂うなどの不具合を抑制することができる。さらに、図5に示すように、ベース45ごとステージ駆動装置43の要部である軸受ユニット47及びステージ支持シャフト46を分解することなく、挿通可能な大きさに開口部41aの大きさを設定しているので、真空チャンバ41から容易に取り外すことができる。このことは、極めて高精度な組立精度を要求される本実施形態のような構成のステージ駆動装置には非常に有効である。   In the third embodiment configured as described above, the bearing unit 47 having the differential exhaust seal 50 is provided on the outer periphery of the stage support shaft 46, so that the vacuum chamber 41 extends from the vacuum chamber penetrating portion of the stage support shaft 46. Since the outside air can be prevented from flowing in, the inside of the vacuum chamber 41 can be kept at a high vacuum. Further, since the upright portion of the base 45 and the vacuum chamber 41 are connected via the bellows 52 having excellent elastic deformability, the alignment of the bearing unit 47 is out of order due to the deformation of the wall surface portion of the vacuum chamber 41 due to evacuation. Can be prevented. Further, as shown in FIG. 5, the size of the opening 41a is set to a size that allows the base 45 to be inserted without disassembling the bearing unit 47 and the stage support shaft 46, which are the main parts of the stage driving device 43. Therefore, it can be easily removed from the vacuum chamber 41. This is very effective for the stage driving apparatus configured as in the present embodiment, which requires extremely high assembly accuracy.

なお、上述した第3の実施形態ではステージ支持シャフト46の両端部が真空チャンバ41の外部に突出する形式のステージ駆動装置について本発明を適用した場合を例示したが、図6に示すように、ステージ支持シャフト46の一端部のみが真空チャンバ41の外部に突出する形式のステージ駆動装置についても本発明を適用できることは勿論である。
その場合、駆動源のある側については、駆動源も内部に含むように、低圧室を設けるようにしてもよいし、ステージ支持シャフトを貫通させるような低圧室とし、貫通部の内周面に適宜のシールユニットを設けるようにしてもよい。真空ポンプは各低圧室ごとに設けてもよいし、1台の真空ポンプですべての低圧室の減圧を行ってもよい。
In the third embodiment described above, the case where the present invention is applied to a stage driving device in which both end portions of the stage support shaft 46 protrude to the outside of the vacuum chamber 41 is illustrated, but as shown in FIG. Of course, the present invention can also be applied to a stage driving apparatus in which only one end of the stage support shaft 46 protrudes outside the vacuum chamber 41.
In that case, on the side where the drive source is located, a low pressure chamber may be provided so that the drive source is also included therein, or a low pressure chamber that penetrates the stage support shaft is provided on the inner peripheral surface of the penetration portion. An appropriate seal unit may be provided. A vacuum pump may be provided for each low-pressure chamber, or all the low-pressure chambers may be depressurized with a single vacuum pump.

また、上記第3の実施形態あるいはその変形例では、ステージ支持シャフトを二本用いてステージを支持するようにしたが、一本のステージ支持シャフトの構成(両端部が真空チャンバから外部に突出するもの、あるいは一端部が真空チャンバから外部に突出するもののいずれも可)に適用してもよいのは勿論である。その場合、駆動源としては軸方向の移動に加え、ステージ支持シャフトを回動するような運動も伝達できるようなものとすることにより、ステージに複合的な運動を行わせるようにしてもよい。   In the third embodiment or its modification, the stage is supported by using two stage support shafts. However, the configuration of one stage support shaft (both ends project from the vacuum chamber to the outside). Of course, the present invention may be applied to any one of them and one whose one end projects from the vacuum chamber to the outside. In that case, in addition to the movement in the axial direction as the driving source, it is also possible to cause the stage to perform a complex movement by transmitting a movement that rotates the stage support shaft.

また、上記第3の実施形態あるいはその変形例において、駆動源としてリニアモータ以外の適宜のものを代わりに用いることもできる。例えば、モータとボールねじとの組合せ、モータとベルトとプーリとの組合せ、サーボシリンダ等を用いてもよい。
また、上記各実施形態ではチャンバとして内部を真空とする真空チャンバの場合を示したが、本発明はチャンバの内外の気圧差によりチャンバが変形する場合であれば適用できるので、例えばチャンバ内がチャンバ外のような高圧になるような場合も適用できる。
また、上記各実施形態ではベースに固定されるブラケットあるいはベースの直立部とチャンバとの間に設けられ、シールユニットとチャンバとを気密に結合するものとしてベローズを用いたが、必要な弾性変形能を有し、かつ気密性を保てるものであれば、他のものに代えてもよい。
In the third embodiment or its modification, a suitable drive source other than the linear motor can be used instead. For example, a combination of a motor and a ball screw, a combination of a motor, a belt and a pulley, a servo cylinder, or the like may be used.
Further, in each of the above embodiments, the case of a vacuum chamber having a vacuum inside is shown as the chamber. However, the present invention can be applied if the chamber is deformed by a pressure difference between the inside and outside of the chamber. It can also be applied to the case of high pressure such as outside.
Further, in each of the above embodiments, the bellows is used as an airtight coupling between the bracket fixed to the base or the upright portion of the base and the chamber, and the seal unit and the chamber are hermetically connected. As long as it has the airtightness and can maintain airtightness, it may be replaced with another one.

本発明の第1の実施形態に係るステージ駆動装置におけるトルク伝達機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the torque transmission mechanism in the stage drive device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るステージ駆動装置におけるトルク伝達機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the torque transmission mechanism in the stage drive device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るステージ駆動装置を示す平面図である。It is a top view which shows the stage drive device concerning the 3rd Embodiment of this invention. 図3のIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing of FIG. 図4に示すステージ駆動装置の分解図である。FIG. 5 is an exploded view of the stage driving device shown in FIG. 4. 本発明の第4の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 4th Embodiment of this invention. 従来のステージ駆動装置の側面図である。It is a side view of the conventional stage drive device. 従来のXYステージ駆動装置の側面図である。It is a side view of the conventional XY stage drive device. 図8のIX−IX断面図である。It is IX-IX sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,101,41 真空チャンバ
2 チャンバ本体
3 チャンバ蓋
5,42 ステージ
7,107 ベース
6 ステージ駆動装置
8,17,43 ステージ駆動機構
9,18 スライドテーブル
9a,10,18a,19 リニアガイド
11’,11,20 ボールねじ
12,21 ボールねじ駆動モータ
13 トルク伝達機構
14,12b カップリング
15 トルク伝達軸
16 シールユニット
26 ブラケット
28 ベローズ
28a,28b ベローズ取付け部材
32 低圧室
33 隔壁
34 真空ポンプ
44 リニアモータ
45 ベース
46 ステージ支持シャフト
47 軸受ユニット
48 軸受ハウジング
49 静圧多孔質軸受
50 差動排気シール
51 シール装置
52 ベローズ
1, 101, 41 Vacuum chamber 2 Chamber body 3 Chamber lid 5, 42 Stage 7, 107 Base 6 Stage drive device 8, 17, 43 Stage drive mechanism 9, 18 Slide table 9a, 10, 18a, 19 Linear guide 11 ', 11, 20 Ball screw 12, 21 Ball screw drive motor 13 Torque transmission mechanism 14, 12b Coupling 15 Torque transmission shaft 16 Seal unit 26 Bracket 28 Bellows 28a, 28b Bellows mounting member 32 Low pressure chamber 33 Bulkhead 34 Vacuum pump 44 Linear motor 45 Base 46 Stage support shaft 47 Bearing unit 48 Bearing housing 49 Hydrostatic porous bearing 50 Differential exhaust seal 51 Sealing device 52 Bellows

Claims (8)

内部を密閉空間とされ、開口を有するチャンバ内でステージを一軸方向に駆動するものであって、前記チャンバの外部に設けられた駆動源と、前記開口を貫通し、該駆動源の駆動力を前記ステージに伝達する運動伝達要素と、該運動伝達要素を挿通支持すると共にこれとの間を密封するシールユニットと、前記チャンバ内に設けられたベースと、を備えたステージ駆動装置において、
前記シールユニットは前記ベースに対し固定され、前記チャンバと前記シールユニットとの間は弾性的に且つ気密に結合されてなることを特徴とするステージ駆動装置。
The interior is a sealed space, and the stage is driven in a uniaxial direction in a chamber having an opening. The driving source is provided outside the chamber, and the driving force of the driving source passes through the opening. In a stage drive device comprising: a motion transmission element that transmits to the stage; a seal unit that inserts and supports the motion transmission element and seals it; and a base provided in the chamber;
The stage driving apparatus according to claim 1, wherein the seal unit is fixed to the base, and the chamber and the seal unit are elastically and airtightly coupled.
前記チャンバと前記シールユニットとを弾性的に結合するベローズを備えてなることを特徴とする請求項1記載のステージ駆動装置。   2. The stage driving apparatus according to claim 1, further comprising a bellows that elastically couples the chamber and the seal unit. 前記駆動源は回転モータであり、前記運動伝達要素は前記シールユニットに回転自在に支持されるトルク伝達軸であることを特徴とする請求項1又は2記載のステージ駆動装置。   3. The stage driving apparatus according to claim 1, wherein the driving source is a rotary motor, and the motion transmission element is a torque transmission shaft that is rotatably supported by the seal unit. 請求項3記載のステージ駆動装置において、前記トルク伝達軸の回転を前記ステージの直線運動に変換する直線運動変換機構をさらに備えることを特徴とするステージ駆動装置。   4. The stage driving apparatus according to claim 3, further comprising a linear motion conversion mechanism that converts rotation of the torque transmission shaft into linear motion of the stage. 前記運動伝達要素は前記チャンバの外部に端部を突出させて前記ベースの上方に設けられたステージ支持シャフトであり、前記駆動源は前記ステージ支持シャフトを該シャフトの軸方向にスライド駆動する直動アクチュエータであり、前記シールユニットは前記ステージ支持シャフトを摺動自在に支持する軸受ユニットであることを特徴とする請求項1又は2記載のステージ駆動装置。   The motion transmitting element is a stage support shaft provided above the base with an end protruding outside the chamber, and the drive source is a linear motion that slides the stage support shaft in the axial direction of the shaft. 3. The stage driving apparatus according to claim 1, wherein the stage driving device is an actuator, and the seal unit is a bearing unit that slidably supports the stage support shaft. 前記回転モータ、前記シールユニット、前記トルク伝達軸、前記直線運動変換機構を、前記直線運動の方向が一平面内で互いに直交するように二組配するとともに、前記ステージを前記二組の直線運動変換機構に係合させたことを特徴とする請求項4記載のステージ駆動装置。   Two sets of the rotary motor, the seal unit, the torque transmission shaft, and the linear motion conversion mechanism are arranged so that the directions of the linear motion are orthogonal to each other in one plane, and the stage is moved to the two linear motions. 5. The stage driving apparatus according to claim 4, wherein the stage driving apparatus is engaged with a conversion mechanism. 前記シールユニットは静圧ラジアル軸受と、該静圧ラジアル軸受に隣接して前記静圧ラジアル軸受よりも前記チャンバの内部寄りに設けられた差動排気シールとを備えてなることを特徴とする請求項4記載のステージ駆動装置。   The seal unit includes a static pressure radial bearing, and a differential exhaust seal provided adjacent to the static pressure radial bearing and closer to the inside of the chamber than the static pressure radial bearing. Item 5. A stage driving apparatus according to Item 4. 前記開口は請求項1〜4,6,7のいずれか一項に記載のステージ駆動装置を前記チャンバの内部から外部に引き出し可能な大きさであることを特徴とするステージ駆動装置。   8. The stage driving device according to claim 1, wherein the opening has a size that allows the stage driving device according to any one of claims 1 to 4, 6, and 7 to be pulled out from the inside of the chamber.
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