(57)【要約】【課題】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。【解決手段】真空チャンバ１の外部に設けられたボールねじ駆動モータ１２と、ボールねじ駆動モータ１２の駆動力をボールねじ１１に伝達するトルク伝達軸１５と、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、真空チャンバ１内に設けられたベース７と、を備えたステージ駆動装置において、シールユニット１６がベース７に対し固定され、真空チャンバ１とシールユニット１６との間がベローズ２８により弾性的に且つ気密に結合されてなることを特徴とする。【選択図】図１
2006066457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【特許文献１】米国特許第４７２６６８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】図４に示すステージ駆動装置の分解図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図７】従来のステージ駆動装置の側面図である。
【図８】従来のＸＹステージ駆動装置の側面図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
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
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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