(57)【要約】【課題】真空中で駆動する超音波モータの駆動面や、電子ビームや紫外線を用いた露光装置のマスクに、摩擦熱や静電気力の作用により真空中の有機ガス分子が付着することを防止するための有機ガス分子を回収する真空装置を提供する。【解決手段】真空槽内に摩擦部または発熱部または静電場を生じさせる真空内部品を設置した真空装置に有機ガス分子を回収する回収手段を設置し、摩擦部または発熱部または静電場を生じさせる部分に真空中の有機ガス分子が付着することを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内に摩擦、発熱、または静電場を生じさせる部品を設けた真空装置において、前記真空槽内に浮遊している有機ガス分子を回収する回収手段を配置したことを特徴とする真空装置。
【請求項２】
前記真空槽内に設けた部品は、超音波モータを可動体の駆動源とした案内装置であることを特徴とする請求項１記載の真空装置。
【請求項３】
前記真空槽内に設けた部品は、電子線や紫外線を照射しマスクを介して描画を行う描画用機構部品であることを特徴とする請求項１および２に記載の真空装置。
【請求項４】
前記回収手段に冷却部を形成するとともに、その表面温度を−１００℃以下としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の真空装置。
【請求項５】
前記回収手段は前記真空槽内に設けた部品を覆うカバー部材であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の真空装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空装置内に摩擦、発熱または静電場を生じさせる部品を設置した真空装置に関するものであり、特に、精密検査装置、半導体製造工程における描画露光装置等に用いられる真空装置として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、真空槽内を真空引きし、その真空雰囲気下で使用される部品、装置が広く普及してきている。真空下で使用する場合、各種部品、装置に用いられる素材には、有機ガス分子の発生（以下アウトガス）の少ない素材を用いることは勿論、洗浄を行い真空雰囲気に影響を及ぼさないよう細心の注意が必要である。
【０００３】
ところで真空雰囲気下で使用する装置として、例えば半導体製造装置であるならば電子線や紫外線を用いた露光装置が挙げられる。これらの露光装置は、真空槽内に試料を移動させるためのステージと、電子線や紫外線の光源や露光パターンを転写させる為のマスク等からなる。
【０００４】
試料を移動させるステージの駆動源としては、従来から電磁モータを使用していたが、磁界を発生させるため電子線に影響を及ぼしてしまう。この理由から、最近では、電磁モータにかわる駆動源として完全非磁性の超音波モータが使用されてきている。
【０００５】
超音波モータとは圧電素子を用いた振動体を楕円運動させ、その楕円振動部分を可動体に押しつけて摩擦駆動で動力を伝達するモータである。この超音波モータを用いれば完全非磁性で構成されており、電子線に影響を与えることがないため、従来の電磁モータを用いた露光装置のように駆動源を遠ざける必要がなくなり可動体の直下に配置でき装置の小型化が実現できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが真空雰囲気下においては、アウトガスの少ない材料で且つ洗浄されたものであっても素材に含まれる蒸気圧の低い成分が微量に揮発したり洗浄後に付着した微量成分から僅かな有機ガスの発生がある。
また、装置のメンテナンス等のために真空槽内を大気解放した際に大気が入り込み真空容器内壁に汚れや有機物が付着する場合があり、真空引きする際に様々な付着成分がアウトガスとなる。そして真空ポンプ等の回収手段で回収されなかったこれらの有機成分の残留ガス分子は真空槽内を汚染させる原因となる。
【０００７】
特に真空槽内に摩擦、発熱、静電場、電子線の反射・吸収部等のガス分子の吸着要因となる部分が存在するとその部分に集中的に付着、堆積し、装置の正常な駆動を妨げたり、測定精度を狂わせる等の様々な不具合を生じたりする場合がある。
【０００８】
例えば、電子線を用いた露光装置等では光源に付着すると電子線の解像度を下げてしまったり、マスクを有する露光装置であればマスクにも付着しマスクの精度を悪化させてしまったりして、高精度な描画精度を維持できなくなり装置の寿命を低下させる原因となる。
【０００９】
また、超音波モータを駆動源とした場合には、超音波モータの駆動部は楕円運動を伝達させた摩擦部材を駆動力伝達部材に押しつけて摩擦駆動するため、部分的に付着分子の無い活性な表面となると同時に摩擦熱が生じ更には摩擦により静電気も発生する。これらの活性な表面や摩擦熱や静電気を生じる部分は真空槽内を浮遊する有機ガス分子を吸着し易く、時間と共に吸着量は増加し堆積していく。この有機ガス分子の吸着による堆積物が駆動面にかみ込み駆動特性を悪化させ、ひいては装置寿命を低下させてしまう。
【００１０】
このように、有機物等のガス分子が発熱や静電場、電子線の反射・吸収部等のガス分子の吸着要因となりやすいエネルギー場に存在すると、真空ポンプで回収しきれなかった槽内を浮遊する有機ガス分子がその部分に吸着し次第に堆積してしまう。これらは一般に発熱や静電場、電子線反射・吸収部等がない状態であれば微量に存在しても問題ない。しかしながら、このような有機ガス分子の吸着が起こる要因となるエネルギー場が存在することにより集中的に吸着するために時間経過とともに堆積し、場合によっては数μｍ、数１０μｍの堆積物として存在することもあり、装置寿命に多大な影響を及ぼし問題であった。
【００１１】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、摩擦、発熱、静電場を生じる部品を備える真空装置において真空装置内の部品の寿命を向上させ信頼性を向上することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題に鑑み、真空槽内に摩擦、発熱、または静電場を生じさせる部品を設けた真空装置において、前記真空槽内に浮遊している有機ガス分子を回収する回収手段を配置したことを特徴とする。
また、前記真空槽内に設けた部品は、超音波モータを可動体の駆動源とした案内装置であることを特徴とする。
さらに、前記真空槽内に設けた部品は、電子線や紫外線を照射しマスクを介して描画を行う描画用機構部品であることを特徴とする。
【００１３】
前記回収手段に冷却部を形成するとともに、その表面温度を−１００℃以下としたことを特徴とする。
【００１４】
前記回収手段は前記真空槽内に設けた部品を覆うカバー部材であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について駆動源に超音波モータを用いた電子線描画装置を例に説明する。
【００１６】
図１に超音波モータを駆動源とした電子描画装置の一例を示す。電子描画装置１は、主に真空に保たれた真空槽１０と鏡筒部１１からなり、真空槽１０の内部にステージ１８及びステージ１８を移動させる超音波モータ１７とから構成されている。
【００１７】
真空槽１０内には、ウエハ１６を設置するためのステージ１８、ステージ１８の駆動方向を定めるための一対の案内ガイド２３、ステージ１８を駆動させるための超音波モータ１７、超音波モータ１７の駆動力をステージ１８に伝えるための駆動力伝達部材２４があり、更には真空槽１０内を清浄に保つための排気ダクト２１が設置されている。また、真空槽１０は、その上部から突出した鏡筒部１１を有しており、内部には、電子銃（不図示）からの電子線１５を透過させ、出力や向きを制御するたのアパーチャ１２、レンズ１３、マスク１４を備えており、マスク１４のパターンを電子線１５を照射することによりウエハ１６上に露光させ、ウエハ１６に微細なパターニングを行うようになっている。
上記ステージ１８の材質としては、各種金属やアルミナ、コージェライト、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックスが用いられている。
【００１８】
また、ステージ１８の下面中央には、案内ガイド２３に対して平行に駆動力伝達部材２４を、ステージ１８の側面には案内ガイド２３に対して平行にリニアスケール（不図示）をそれぞれ設置し、リニアスケールと対向する位置には測定ヘッド（不図示）を設けて位置検出手段を構成している。
【００１９】
超音波モータ１７は、ステージ１８の駆動源として用いられ、駆動力伝達部材２４と対向する位置に設置している。即ち、図２に示すように超音波モータ１７に設けた摩擦部材２５を駆動力伝達部材２４の当接面に対して垂直に当接させてある。なお、超音波モータ１７は真空槽１０内で発生する有機ガス分子を効果的に回収する回収手段１９に覆われているが、詳細は後述する。
【００２０】
そして、超音波モータ１７の摩擦部材２５は、楕円運動を駆動力伝達部材２４に伝達することにより、ステージ１８を移動させる。ステージ１８の移動に伴う位置検出手段からの変位、速度、加速度等の位置情報は駆動制御部（不図示）に送られ、設定された駆動パターンで制御され駆動するようになっている。
【００２１】
以上の構成により、電子描画装置１は、電子銃から発せられた電子線１５の軌道を制御しながらマスク１４を介してステージ１８上の試料に向かってマスク１４のパターンを試料に描画するようになっている。そして、一連の描画が終了したら次の描画場所に移動するためにステージ１８はベースに固定された案内ガイド２３に沿って直線的に駆動するようになっている。
【００２２】
次に本発明の特徴である有機ガス分子の回収手段１９について説明する。
真空槽１０内の有機ガス分子は、真空雰囲気中を微量に浮遊しているが、この有機ガス分子は、真空槽１０の内壁やステージ１８等のあらゆる箇所から蒸気圧の低い成分からアウトガスとして発生する。そして、微量に発生した有機ガス分子は、通常、高真空中であれば酸素、窒素等の分子に抵抗を受けずに自由に飛び交っており、真空槽１０内壁やステージ１８外面で衝突反射を常に繰り返している。そして、発熱体、光源又は静電場を生じさせる部材があると、温度が下がる過程で有機ガス分子がその部材に吸着しやすくなる。
【００２３】
これに対して、本発明では、超音波モータ１７の外周にカバー型の回収手段１９を設置する。即ち、摩擦部材２５の近傍に配置する。この回収手段１９を有することにより、例えば、摩擦部材２５を有する超音波モータ１７の周囲に浮遊する有機ガス分子が、狭空間である回収手段１９近傍を飛び交うわけだが、狭空間であるから有機ガス分子は空間に入り込む確率が極めて低くなり、侵入する有機ガス分子が極端に減少し、更に発熱源の冷却による凝縮エネルギーよりも大きい冷却源を設置することにより、摩擦部分に付着する有機ガス分子を低減でき良好な摩擦駆動を行うことができる。
【００２４】
また、回収手段１９は図２に一例を示すように、壁の内部が空洞となった２重の壁面から構成されており、その内壁と外壁の間に液体窒素等の液体の冷却用媒体を循環させる配管２０（冷却手段）が蛇行させて超音波モータ１７の全体を覆うように形成する。この配管２０に冷却媒体を循環させることで回収手段１９付近、具体的には回収手段１９の表面温度が−１００℃以下の温度で維持できるようになっている。これによって、冷却する回収手段１９に有機ガス成分が付着するので熱を持つ摩擦部材２５に付着する有機ガス分子の付着量が低減される。
【００２５】
また、図１に示すように、回収手段１９に真空槽１０の排気ダクト２１から引き出したダクト２２を連結するとその吸引力を利用して有機ガス分子を排出させることもでき、有機ガス分子を局所的に回収することができる。
【００２６】
なお、回収手段１９に使用するカバーの材質としては、一般的な金属類を使用すれば良いが、より高熱伝導な金属、例えば銅等を用いれば、冷却溶媒の温度を効率的にカバー表面に伝えることができるためにより好適である。
【００２７】
配管２０を通過させる冷却用媒体としては、各種冷却ガス等や液体窒素、液体ヘリウムがもちいられ、−１００℃以下の低温を維持するためには、液体窒素、液体ヘリウムを使用するのがより好適である。なお、ここで回収手段１９の表面温度を−１００℃以下としたのは、−１００℃以下であれば、より有機ガス分子の付着防止に効果があることを本発明者らが実験により確認したためであり、それ以上の温度でも回収手段１９を設置するのが有機ガス分子の付着を低減するのに有効な手段である。更には上述のようにカバー型の回収手段と排気ダクトと冷却を併用することでより効果を発揮できる。
【００２８】
なお、本発明の有機ガス分子とは、エチレン、プロピレン、ベンゼン、メチルヘキサン、フタル酸エステル等様々な種類のもので構成されている。これらの検出方法としては、真空中において常温から真空槽内を温度上昇させながら真空度の変化及び質量スペクトル分析計で槽内で放出される放出ガスの種類を測定する昇温脱ガス分析により検出する。
【００２９】
また、カバー型の回収手段１９は固定の超音波モータ１７の外周部を取り巻く形状で設置したが、ステージ１８の側面近傍で超音波モータ１７を取り巻くような形のものや、カバーの形状としては一部を開放した形のもの等、液体の冷却用媒体を循環させるための配管が取り付け可能であればどのような形状としても良い。
【００３０】
更に本発明では、有機ガス分子の回収手段１９はカバー型としたが、配管２０に高熱伝導体から構成される付着板を接続し、付着板が−１００℃以下に冷却されるようにして、それを超音波モータ１７本体の直上や、駆動力伝達部材２４と超音波モータ１７の間に設置する等、その他様々な形で設置することが可能である。
【００３１】
また、回収手段１９は超音波モータ１７が設置されているステージ１８の下側を中心として設置しているが、他の場所に設置しても良い。ステージ１８上側に設置した露光装置の光源やマスク１４の近傍へ設置することで、そのような位置に有機ガス分子が付着することは回収手段１９を設置しなかった場合と比較して大幅に低減できる。
【００３２】
なお、付着する可能性がある箇所の近辺に回収手段１９を設置するのが有機ガス分子の付着防止にはより効果的である。本発明であれば、超音波モータ１７の外周部に設置した回収手段１９を、ステージ１８上側の露光装置の光源及びマスク１４近傍に設けた場合でも、より効果的に有機ガス分子の付着を防止することができるようになり、露光装置全体のよりいっそうの長寿命化へとつながるといえる。
【００３３】
また、ここでは本発明の露光装置の例を示したが、電子線を用いたマスク描画やＣＤ−ＳＥＭや極紫外線を用いた真空中で使用される装置などにも適用でき、マスクの有無や光源の種類に固定されるものではない。
更に、本発明では真空槽１０内の熱及び静電場を発生する部材に付着が起こるものとして説明してきたが、本発明例以外の熱及び静電場を有するものとしては、加熱用のヒーターやランプ、静電チャック、プラズマ雰囲気が考えられる。
【００３４】
【実施例】
ここで、図１に示す超音波モータを駆動源とした露光装置を製作した。超音波モータ１７の摩擦部材２５と駆動力伝達部材２４にはアルミナセラミックスを用いている。そして超音波モータの外周に図２に示すようなカバー型の回収手段１９を設置し、冷却溶媒（液体窒素）の流量を調整しながら循環させ、カバー表面を−５０℃、−８０℃、−１００℃、−１５０℃に保持させ、駆動距離５０ｋｍを可動させた後、駆動力伝達部材２４と超音波モータ１７の摩擦部材２５が摩擦・摩耗することにより生じる摩耗粉をそれぞれ回収し、その摩耗粉中に存在する有機成分の量をＸ線マイクロアナリシス装置等により測定した。そして摩耗粉中の有機成分量の比をとり、比較を行った。なお、平行して有機ガス分子の回収手段１９を設置しなかった場合についてもその測定を実施した。結果は表１の通りである。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表から、回収手段１９を設置したものとそうでないものは、明らかに駆動力伝達部材２４と超音波モータ１７の摩擦部材２５が摩擦・摩耗することにより生じる摩耗粉中の有機成分の量が異なり、回収手段１９を設置した方がより有機成分の量が少ないことが確認できる結果となった。また回収手段１９を設けていないものは駆動距離２０ｋｍで駆動特性に以上が見られたものの回収手段１９を設けたものは５００ｋｍ駆動後でも何ら問題は発生しなかった。このことから、超音波モータ１７の摩擦部材２５と駆動力伝達部材２４への有機ガス分子の付着により堆積する堆積物が、超音波モータ１７の駆動時にその摩擦部材２５と駆動力伝達部材２４の間へかみ込むことを防止でき、ひいては装置寿命を大幅に向上させることができる。
【００３７】
尚、ここでは露光装置を示したが、電子線を用いたマスク描画やＣＤ−ＳＥＭや極紫外線を用いた真空中で使用される装置などにも適用でき、マスクの有無や光源の種類に固定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、摩擦、発熱、静電場を生じる部品を備える真空装置において、有機ガス分子を回収する回収手段を設けることにより真空装置内に配置する部品の寿命を向上させ信頼性を向上することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空装置の一例である露光装置を示す概略図である。
【図２】本発明の回収手段の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１：露光装置
１０：真空槽
１１：鏡筒部
１２：アパーチャ
１３：レンズ
１４：マスク
１５：電子線
１６：ウエハ
１７：超音波モータ
１８：ステージ
１９：回収手段
２０：冷却管
２１、２２：排気ダクト
２３：ガイド
２４：駆動力伝達部材
２５：摩擦部材
【図１】
2004031831.tif 000004
【図２】
2004031831.tif 000005