(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で用いられる真空用気体軸受において、
一つの軸上に分離して配置された複数個の気体軸受を有し、
該軸上で隣り合う該気体軸受の間に、排気用通路を備え、かつ該気体軸受のそれぞれの同等の圧力部の排気箇所を共通にすると共に、一部がベローズからなる筒状のスリーブを有する真空用気体軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム露光装置あるいは半導体描画装置などに必要な構成要素である真空中で用いる気体軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板（以降ウエーハと呼ぶ）に紫外線でパターンを露光するステッパなどの半導体製造装置では、その高度な位置精度の要求および塵埃対策から、製造装置に用いる軸受として気体軸受が活発に採用されるようになってきている。
【０００３】
そのなかでも、とくにＥＢ露光装置などのように比較的高真空が要求される装置に気体軸受を用いる場合には、その気体軸受から装置を包含する真空チャンバ内に漏れる気体の量を極力抑える工夫が必要となっている。
【０００４】
図５は、従来のＥＢ露光装置の構成の例を示す斜視図である。ここで、１は軸、１７は気体軸受、４１はステージ、４２はウエーハ、５０は電子銃鏡筒、５１は真空チャンバを示している。
【０００５】
従来、この種の真空チャンバ内で用いられる気体軸受の構成としては例えば図４に示すものが知られている（特開平２−２１２６２４号公報参照）。  同図において、１は軸、１０２はハウジング、３は多孔質パッド、１１３ａ〜１１３ｃは軸１との間に微小な間隔を形成するラビリンス隔壁、４は給気用通路、１２、１４ａ、１４ｂはポケット、１５、２１、１６、２２、６、２３は排気用通路、２４、２５は排気用吸引ポンプである。
【０００６】
この構成において、給気用通路４を介して供給される空気は多孔質パッド３で絞られてポケット１２に到達する。その後、排気用通路１５および２１を通り、真空チャンバ外部に排気される。
【０００７】
この際、微量の空気はラビリンス隔壁１１３ａと軸１との間のわずかな間隙を通過して次のポケット１４ａに到達する。ここでは排気用吸引ポンプ２４によって吸引されているため、その空気は排気用通路１６および２２を通って強制的に排出される。
【０００８】
同様に、ポケット１４ｂに到達した空気は排気用吸引ポンプ２５によって排気用通路６および２３を介して吸引され、最終的に真空チャンバ内に漏れる空気の量は、ラビリンス隔壁１１３ｃと軸１との間隙を通過する極めて微量なものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の構成とすることによって真空チャンバ内に漏れる気体の量を微量にすることは可能である。ところが、例えばＥＢ露光装置内での高精度の位置出しのためには、ＸＹの２軸をもつステージではその荷重分散によるモーメント剛性を強化するためにも、図５に示すように軸の数は少なくとも４本以上は必要である。したがってこのために用いる気体軸受１７は軸当たりで２個としても８個は用いなくてはならない。
【００１０】
図６は、１本の軸上の２つの気体軸受の構成の一例を示す図である。図中、２は予備排気用通路、５は真空中に漏れる経路を示しており、他の符号は図４と共通である。
【００１１】
このような構成とすると、差動排気機構をもつ一つの気体軸受から真空中に漏れる経路は各気体軸受の両側にできるため、合計で１６個の真空中に漏れる経路が存在することになる。
【００１２】
真空中に漏れる量が増加することによって真空チャンバ内圧力が増加する。したがって、排気ポンプの排気能力を高めないと必要な高真空を得ることはできない。高真空とするためにはコストアップを伴うことになり、装置にとっては不利な点が多い。
【００１３】
さらに、排気能力を高めた差動排気機構をもつ気体軸受は気体軸受そのものが大きくなり、重量も増加することになる。
【００１４】
したがって、本発明は真空中に漏れる気体の量を減少させるとともに重量の増加を抑え、さらに、コストを削減するために構造を簡略化するとともに性能を向上させることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、一つの軸上に複数個の気体軸受を有し、該気体軸受のそれぞれの同等の圧力部の排気箇所を共通にする筒状のスリーブを有する気体軸受とすることによって解決される。
【００１６】
すなわち、本発明の気体軸受においては、一つの軸上の複数個の気体軸受の同等の圧力部を筒状のスリーブによって気体軸受の外部に対して封じるために圧気流体の排気箇所を共通にするようにしている。
【００１７】
また、前記スリーブは、一部がベローズになっている。すなわち、スリーブは、軸のたわみや各気体軸受への荷重の偏りによる微小な変位が吸収できるように、一部がベローズになるようにしている。
【００１８】
こうすることによって本発明の気体軸受では、真空中に漏れる気体の量が減少し、重量の増加を抑え、構造を簡略化することができるとともに性能の向上が達成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
図２は本発明による一実施例の気体軸受の断面を示す図である。また、図１は本発明による一実施例の気体軸受のガイド機構部を示す拡大図である。
【００２１】
図中、１００はガイド機構部、１０１は気体軸受、１は軸、２は予備排気用通路、４は給気用通路、５は真空中に漏れる経路、６は主排気用通路、７はベローズ、８はＯリング、９はスリーブ、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃはラビリンス隔壁、５１は真空チャンバ、５２はドライポンプ、５３はロータリポンプ、５４はターボ分子ポンプ、５５は給気用パイプをそれぞれ示している。
【００２２】
真空チャンバ５１には気体軸受１０１を用いたガイド機構部１００が入っている。また、この真空チャンバ５１はターボ分子ポンプ５４により高真空に排気されている。
【００２３】
一方、外部に引き出された給気用パイプ５５には、たとえばゲージ圧５気圧の窒素ガスが供給され、各気体軸受の給気用通路４にその圧力が付加される。この給気用通路４のノズルから窒素ガスは流れ、気体軸受は軸１よりほんのわずか浮上し、軸受作用をもつ。
【００２４】
予備排気用通路２は大気圧に保たれている。必要に応じ、ここの圧力もドライポンプなどで排気を行い、減圧してもよい。
【００２５】
いったん大気圧になった窒素ガスはそのとなりの主排気用通路６にわずかながら流れる。気体軸受１０１と軸１の隙間である真空中に漏れる経路５から真空チャンバ５１への窒素ガスの流れが最小限に抑えられるように、主排気用通路６からはドライポンプ５２で積極的に排気される。
【００２６】
本発明では、一つの軸１上の２つの気体軸受の向かい合った真空中に漏れる経路５を共通とすることで、気体軸受１０１としなかった図５に示す気体軸受の場合には真空中に漏れる経路５となっていた部分を少なくとも２分の１にすることができる。
【００２７】
また、この２つの気体軸受を接続して気体軸受としているスリーブ９の一部がベローズ７になっていることにより、軸１のたわみや各気体軸受への荷重の偏りによる微小な変位が吸収できる。
【００２８】
さらに、スリーブ９と気体軸受との接合部に弾性体であるＯリング８を挟むことにより、軸１のたわみや各気体軸受への荷重の偏りによる微小な変位が吸収できるとともに、気体軸受と図示していないウエーハを搭載するステージの組立・調整も容易になるという利点がある。
【００２９】
なお、ベローズ７は必要に応じて取り付ければよい。または、ベローズ７にかわる位置ずれが吸収できる機能を付加してもよい。また、ここに示した実施例は気体軸受の方式がオリフィス２列給気型のものであるが、多孔質絞り型など他の型のものを用いてもよい。
【００３０】
図３は本発明による他の実施例の気体軸受の断面を示す図である。図中の符号は図１と同じである。ここでは一つの軸上に３個の気体軸受を設置したものである。もちろん４個以上の気体軸受を設置する場合でも同様の構成とすることができる。
【００３１】
３つの気体軸受を気体軸受にする構成は、基本的には図１に示すものと同じでよい。
【００３２】
すなわち、気体軸受１０１を用いたガイド機構部１００は図示していない真空チャンバ５１に入っている。また、この真空チャンバ５１は図示していないターボ分子ポンプ５４により高真空に排気されている。
【００３３】
一方、外部に引き出された図示していない給気用パイプ５５には、例えばゲージ圧５気圧の窒素ガスが供給され、各気体軸受の給気用通路４にその圧力が付加される。
【００３４】
この給気用通路４のノズルから窒素ガスは流れ、気体軸受１０１は軸１よりほんのわずか浮上し、軸受作用をもつ。
【００３５】
予備排気用通路２は大気圧に保たれている。必要に応じ、ここの圧力も図示していないドライポンプ５２で排気を行い、減圧してもよい。
【００３６】
いったん大気圧になった窒素ガスはそのとなりの主排気用通路６にわずかながら流れる。気体軸受１０１と軸１の隙間である真空中に漏れる経路５から真空チャンバ５１への窒素ガスの量が最小限に抑えられるように、主排気用通路６からは図示していないドライポンプ５２で積極的に排気する。
【００３７】
本実施例では、一つの軸１上の３つの気体軸受の向かい合った真空中に漏れる経路５を共通とすることで、気体軸受１０１としなかった気体軸受の場合には真空中に漏れる経路５となっていた部分を３分の１にすることができる。
【００３８】
この実施例では中央部に位置する気体軸受には２つの予備排気用通路２と１つの給気用通路４を持つものを示したが、この中央部に位置する気体軸受には予備排気用通路２を設けずに１つの給気用通路４だけとしてもよく、そうすることにより構成が簡素化できるので、コストも下げることができる。
【００３９】
また、これら３つの気体軸受のそれぞれの接続部であるスリーブ９の一部がベローズ７になっていることにより、軸１のたわみや各気体軸受への荷重の偏りによる微小な変位が吸収できる。
【００４０】
さらに、スリーブ９と気体軸受との接合部に弾性体であるＯリング８を挟むことにより、軸１のたわみや各気体軸受への荷重の偏りによる微小の変位が吸収できるとともに、気体軸受と図示していないウエーハを搭載するステージの組立・調整も容易になるという利点がある。
【００４１】
なお、ベローズ７は必要に応じて取り付ければよい。または、ベローズ７にかわる位置ずれが吸収できる機能を付加してもよい。
【００４２】
また、ここに示した実施例は気体軸受の方式がオリフィス２列給気型のものであるが、多孔質絞り型など他の型のものを用いてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、比較的高真空が要求される装置に従来から用いられている気体軸受の問題点である真空チャンバ内に漏れる気体の量が２分の１もしくはそれ以下と抑えることができるとともにガイド機構部の重量の増加を抑え、構造を簡略化できるという効果がある。
【００４４】
さらに、本発明の構成とすることによって軸のたわみや各気体軸受への荷重の偏りによる微小な変位が吸収できるとともに、ウエーハを搭載するステージの組立・調整も容易になり、これらのもたらす効果として半導体製造装置などの真空中で用いる気体軸受のコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の気体軸受のガイド機構部を示す拡大図
【図２】本発明による一実施例の気体軸受の断面を示す図
【図３】本発明による他の実施例の気体軸受の断面を示す図
【図４】従来の気体軸受の断面を示す図
【図５】従来のＥＢ露光装置の構成の例を示す斜視図
【図６】従来の気体軸受の例を示す断面図
【符号の説明】
１  軸
２  予備排気用通路
４  給気用通路
５  真空中に漏れる経路
６  主排気用通路
７  ベローズ
８  Ｏリング
９  スリーブ
１７  気体軸受
４１  ステージ
４２  ウエーハ
５０  電子銃鏡筒
５１  真空チャンバ
５２  ドライポンプ
５３  ロータリポンプ
５４  ターボ分子ポンプ
５５  給気用パイプ
１００  ガイド機構部
１０１  気体軸受
１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ  ラビリンス隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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