DE10036217A1 - Gleitvorrichtung sowie ein zugehöriger Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum - Google Patents

Gleitvorrichtung sowie ein zugehöriger Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum

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Akira Higuchi
Takayuki Kato
Kenichi Iwasaki
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Abstract

XY-Tischmechanismus, der folgendes enthält: DOLLAR A eine Y-Gleitwelle (2), die durch eine Seitenoberfläche der Wandoberfläche einer Vakuumkammer (1) dringt und eine Tischgrundplatte hält, ein Y-Luftgleitlager (4) zum Führen der Y-Gleitwelle (2), eine X-Luftgleitplatte (5), ein erstes Luftgleitlager (6) zum Halten der X-Luftgleitplatte (5), einen Verbindungsabschnitt (8) und ein zweites X-Luftgleitlager (9), das als Führung des Verbindungsabschnitts (8) dient, wobei in einem Zustand, in dem nicht nur die Y-Gleitwelle im Schwebezustand ist, sondern auch die X-Luftgleitplatte und der Verbindungsabschnitt im Schwebezustand sind, der XY-Tisch angetrieben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tischmechanismus zur Verwendung in einer Halbleiter-Lithographiebelichtungsvor­ richtung und insbesondere einen Tischmechanismus zur Verwendung in einer Belichtungsvorrichtung des Raster- bzw. Scantyps und in einer EUV-Belichtungsvorrichtung, die einen Elektronenstrahl verwenden und innerhalb einer Vakuumkammer arbeiten.
Herkömmlicherweise wurde zur Bearbeitung mit einer Halbleitervorrichtung mit erhöhter Dichte eine Elektronenstrahlzeichenvorrichtung entwickelt, die mit einem Elektronenstrahl direkt auf einen Wafer zeichnet (beispielsweise "Electron Beam Drawing Apparatus", SEAJ Journal, 24-32, Dezember 1995). Die Fig. 20 bzw. 21 sind jeweils Längsschnittansichten eines Tischmechanismus, der in einer herkömmlichen Elektronenstrahlzeichenvorrichtung verwendet wird. In einem Führungsabschnitt 102a eines Tisches 102, der im inneren Abschnitt einer Vakuumkammer 101 in einer Weise angeordnet ist, daß er mit dem inneren Abschnitt der Kammer in Kontakt steht, wird herkömmlicherweise ein Roll- bzw. Wälzführungssystem verwendet. Da dieses Rollführungssystem jedoch ein Führungssystem des Kontakttyps ist, werden sehr kleine Vibrationen erzeugt, wenn der Tisch 102 bewegt wird, was eine nachteilige Auswirkung auf den Elektronenstrahlzeichenvorgang des Tischmechanismus hat. Ferner verursacht eine derartige Bewegung des Tisches 102 Staub, Wärme und Verschleiß, was zu einer verringerten Exaktheit des Elektronenstrahlzeichenvorganges führt. Weiterhin erfordert das Rollführungssystem eine gewisse Schmierung mit Öl, das heißt, daß Öl stets zugeführt werden muss, um zu verhindern, daß die Umgebung im Inneren der Vakuumkammer beeinträchtigt wird.
Ein Motor 105, der als eine Betätigungseinrichtung dient, ist an einer von einer Wafer-Befestigungsoberfläche 102b des Tisches 102 entfernten Position angeordnet, d. h. an einer Position, die außerhalb der Vakuumkammer 101 liegt.
Der Tisch 102 kann durch den außerhalb der Vakuumkammer 101 angeordneten Motor durch eine Kugelumlaufspindel 103, eine Spindelaufnahme 104 und eine Drehwelle 106, die mit der Ku­ gelumlaufspindel 103 verbunden ist, angetrieben werden. In dem Abschnitt der Vakuumkammer 101, durch welchen die Drehwelle 106 eindringt, wird eine magnetische Drehdichtung 107 verwendet, die ein magnetisches Fluid verwendet, um so das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer 101 aufrechtzuerhalten. Daher muss besondere Aufmerksamkeit auf die Erzeugung eines Magnetfeldes durch die magnetische Drehdichtung 107 gerichtet werden.
Fig. 21 zeigt eine herkömmliche Elektronenstrahlzeichenvorrichtung, in der keine Kugelumlaufspindel, sondern eine direkt wirkende Stange 108 mit einem Tisch verbunden ist und der Tisch somit durch die direkt wirkende Stange 108 angetrieben werden kann. In Fig. 21 ist der im inneren Abschnitt der Vakuumkammer 101 in Fig. 20 dargestellte Tisch weggelassen. Tatsächlich kann der Tisch durch die direkt wirkende Stange 108 durch einen Antriebstisch 109 und einen Antriebsmotor 105 angetrieben werden, die jeweils außerhalb der Vakuumkammer 101 angeordnet sind. In dem Abschnitt der Vakuumkammer 101, durch den die direkt wirkende Stange 108 eindringt, ist ein Faltenbalg 110 angeordnet, um es zu ermöglichen, das Vakuum des inneren Abschnitts der Vakuumkammer 101 aufrechtzuerhalten. Der Faltenbalg 110 muss jedoch so aufgebaut sein, daß er auseinandergezogen und zusammengeschoben werden kann, so daß er der Bewegung des Antriebstisches 109 geeignet folgen kann. Da das Ausmaß der Ausdehnung und Kontraktion des Faltenbalges 110 pro Falte gering ist, ist es erforderlich, einen langen Faltenbalg zu verwenden, der eine große Anzahl von Falten hat, um es zu ermöglichen, dem Bewegungsausmaß des Antriebstisches 109 zu folgen. Aus diesem Grund ist bei der in Fig. 21 dargestellten herkömmlichen Elektronenstrahlzeichenvorrichtung der Nachteil zu finden, daß die Bewegungsgenauigkeit des Tisches aufgrund des Zusammenschiebewiderstandes des langen Faltenbalges 110 verschlechtert ist.
Bei der herkömmlichen Elektronenstrahlzeichenvorrichtung sind auch andere Nachteile zu finden, und zwar insofern, als die Zeichengeschwindigkeit langsam ist, da ein gegebenes Muster auf einem Wafer durch Scannen mit einem Elektronenstrahl gezeichnet wird, und auch im Vergleich zu einem Schrittsystem, das in der Lage ist, unter Verwendung von Licht eine kollektive Übertragung durchzuführen, oder einem Schritt- und Scansystem, das in der Lage ist, ein Retikel und einen Wafer gemäß der Vergrößerung von Projektionsoptiken synchron zu belichten und zu scannen, die Anzahl der pro Stunde bearbeiteten Wafer (das heißt der Durchsatz) niedrig ist.
Um die vorstehend beschriebenen Nachteile der Elektronenstrahlzeichenvorrichtung zu beseitigen, wurde eine Belichtungsvorrichtung des Scantyps unter Verwendung eines Elektronenstrahls entwickelt (Lloyd R. Harriot, "Scattering with angular limitation projection electron beam lithography for suboptical lithography", J. Vac. Sci. Technol. B15, 2130 (1997)).
In jüngerer Zeit wird eine Elektronenstrahlzeichenvorrichtung benötigt, bei der die Exaktheit ihres Tischmechanismus verbessert ist, so daß sie in der Lage ist, mit der verringerten Breite einer Zeichenlinie zurechtzukommen, und weiterhin der Tischmechanismus hinsichtlich Geschwindigkeit und Beschleunigung verbessert werden sollte, um es zu ermöglichen, den Durchsatz zu erhöhen. Bei den Tischmechanismen jedoch, die in den Fig. 20 bzw. 21 gezeigt sind, ist der Gleitwiderstand auf der Führungsoberfläche aufgrund der Verwendung von Rollführungssystemen groß, was es schwierig macht, die Exaktheit des Tischmechanismus zu verbessern. Die Verbesserung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Tischmechanismus steigert das Ausmaß des Verschleißes des Tischmechanismus in einem hohen Maß, was zu einer stark verkürzten Lebensdauer des Tischmechanismus führt.
Die Elektronenstrahlzeichenvorrichtung erfordert eine Ladeeinrichtung, die verwendet wird, um einen Wafer oder ein Retikel zuzuliefern. Bei den herkömmlichen Tischmechanismen, die in den Fig. 20 bzw. 21 gezeigt sind, ist es jedoch schwierig, den Raum zum Einbau der Ladeeinrichtung zur Verfügung zu stellen. Ferner erfordert die Elektronenstrahlzeichenvorrichtung eine optische Längenmesseinrichtung, die zur Positionierungssteuerung verwendet wird, so daß es auch erforderlich ist, den Raum zum Einbau der Längenmesseinrichtung verfügbar zu haben.
Die vorliegende Erfindung hilft, die vorstehend beschriebenen Nachteile bei herkömmlichen Tischmechanismen zu beseitigen. Deshalb ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tischmechanismus zur Verwendung in einer Vakuumkammer anzugeben, bei dem ein berührungsloses statisches Drucklager als Gleitoberfläche dient, um es somit zu ermöglichen, nicht nur die Geschwindigkeit, Beschleunigung und Lebensdauer des Tischmechanismus zu erhöhen, sondern auch seine hohe Genauigkeit über einen langen Zeitraum zu erhalten.
Ferner ist es eine zweite Aufgabe der Erfindung, einen Tischmechanismus anzugeben, bei dem trotz der Verwendung eines berührungslosen statischen Drucklagers als Gleitoberfläche die Vakuumumgebung im inneren Abschnitt der Vakuumkammer aufrechterhalten werden kann und somit eine reine Umgebung aufrechterhalten werden kann.
Ferner ist es eine dritte Aufgabe der Erfindung, eine berührungslose Gleitvorrichtung zur Verwendung in einem Vakuum zu anzugeben, die die Erfordernisse zum Aufrechterhalten der Zeichengenauigkeit erfüllen kann, beispielsweise nichtmagnetische Eigenschaften, geringe Vibrationen und niedrige Stauberzeugung, sowie einen Tischmechanismus zur Verwendung in einer derartigen berührungslosen Gleitvorrichtung zur Verwendung im Vakuum.
Ferner ist es eine vierte Aufgabe der Erfindung, einen Tischmechanismus zu anzugeben, bei dem eine Gleitwelle nur durch eine Oberfläche der Wandoberflächen einer Vakuumkammer eindringt, so daß es dadurch ermöglicht ist, daß an den übrigen Wandoberflächen freier Raum vorliegt, so daß ein Zuliefersystem, beispielsweise eine Wafer-Ladeeinrichtung oder eine Retikel-Ladeeinrichtung, ohne weiteres in diesen freien Räumen angeordnet werden kann und ferner ein ausreichender Raum zum Vorsehen einer optischen Längenmesseinrichtung vorhanden ist.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Gleitvorrichtung zur Verwendung im Vakuum geschaffen, die folgendes aufweist: zwei Gleitwellen, die so angeordnet sind, daß sie eine Vakuumkammer durchdringen; eine X-Tischgrundplatte, die mit den Gleitwellen innerhalb der Vakuumkammer verbunden ist; Luftgleitlager, die außerhalb der Vakuumkammer und in der Nähe der Durchdringungsabschnitte der Gleitwellen zum Führen der zugehörigen Gleitwellen angeordnet sind; Faltenbälge jeweils zum Abdecken der Durchdringungsabschnitte der Vakuumkammer zum Eindringen der Gleitachsen und der Stirnflächen der Luft­ gleitlager an der entgegengesetzten Seite der Durchdringungsabschnitte der Vakuumkammer zum Eindringen der Gleitwellen, um dadurch zu verhindern, daß Gas in die Vakuumkammer strömt; und eine Betätigungseinrichtung, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, wobei jedes der Luftgleitlager auf seiner zu seiner zugehörigen Gleitwelle gerichteten Gleitoberfläche Luftkissen, um die vorhandene Gleitwelle unter Verwendung von Gas zum Schweben zu bringen, und Auslassnuten zum Auslassen des Gases aus dem Luftkissen aufweist, wobei in einem Zustand, in dem die Gleitwellen durch die Luftgleitlager im Schwebezustand gehalten sind, die Betätigungseinrichtung die X-Tischgrundplatte mittels der Gleitwellen antreibt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Gleitvorrichtung für ein Vakuum geschaffen, die folgendes aufweist: eine Gleitwelle, die so angeordnet ist, daß sie eine Vakuumkammer durchdringt; eine X-Tischgrundplatte, die mit der Gleitwelle innerhalb der Vakuumkammer verbunden ist; eine Antriebsstange, die mit der X-Tischgrundplatte verbunden ist und durch die Wand der Vakuumkammer dringt; eine außerhalb der Vakuumkammer angeordnete und mit der Antriebsstange verbundene Betätigungseinrichtung; ein Luftgleitlager, das außerhalb der Vakuumkammer und in der Nähe des Eindringabschnitts der Gleitwelle zur Führung der Gleitwelle angeordnet ist; einen ersten Faltenbalg, der den Eindringabschnitt der Gleitachse und die Stirnfläche des Luftgleitlagers an der dem Eindringabschnitt der Gleitwelle entgegengesetzten Seite abdeckt, um zu verhindern, daß Gas in die Vakuumkammer strömt; und einen zweiten Faltenbalg, der den Eindringabschnitt der Antriebsstange und die Stirnfläche der Betätigungseinrichtung, die dem Eindringabschnitt der Antriebsstange gegenüberliegt, abdeckt, um zu verhindern, daß Luft in die Vakuumkammer eintritt, wobei das Luftgleitlager an seiner Gleitoberfläche bezüglich der Gleitwelle ein Luftkissen um die Gleitwelle unter Verwendung von Gas zum Schweben zu bringen sowie eine Gasauslassnut zum Auslassen des Gases aus dem Luftkissen enthält; wobei in einem Zustand, in dem die Gleitwelle durch die Luftgleitlager im Schwebezustand gehalten ist, die Betätigungseinrichtung die X-Tischgrundplatte durch die Antriebsstange antreibt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Gleitvorrichtung zur Verwendung im Vakuum angegeben, die folgendes aufweist: zwei X-Gleitwellen, die parallel zueinander an den beiden Seiten einer Vakuumkammer so angeordnet sind, daß die Vakuumkammer zwischen ihnen liegt; X-Luftgleitlager zum Führen der zugehörigen X-Gleitwellen; zwei Y-Luftgleitlager, die jeweils an ihren zugehörigen X-Gleitwellen entlang derselben geraden Linie in einer zu den X-Gleitwellen senkrechten Richtung angeordnet sind; zwei Y-Gleitwellen, die jeweils in die Vakuumkammer eindringen, mit ihren zugehörigen Y-Luftgleitlagern als ihren Führungen zum Halten einer Tischgrundplatte innerhalb der Vakuumkammer; zwei feststehende Platten, die jeweils an der Außenwand der Vakuumkammer angeordnet sind, so daß sie die Öffnungen der Vakuumkammer umgeben, durch welche die Y-Gleitwellen die Vakuumkammer durchdringen; zwei bewegbare Platten, die jeweils ihren zugehörigen feststehenden Platten gegenüberliegend an den Stirnflächen der Y-Luftgleitlager an der der Vakuumkammer zugewandten Seite angeordnet sind, zum Abdecken der Öffnungen der Vakuumkammer; erste Luftkissen, die an den Gleitoberflächen der feststehenden Platten zu den bewegbaren Platten weisend angeordnet sind, um die bewegbaren Platten unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; erste Auslassnuten zum Auslassen des komprimierten Gases, die in den Gleit­ oberflächen der feststehenden Platten so ausgebildet sind, daß sie die Öffnungen der feststehenden Platten umgeben, zweite Luftkissen, die auf den Gleitoberflächen der Y-Luftgleitlager zu den Y-Gleitwellen weisend angeordnet sind, um die Y- Gleitwellen unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; zweite Gasauslassnuten, die näher an den Öffnungen der Vakuumkammer gebildet sind als die zweiten Luftkissen in den Gleitoberflächen der Y-Luftgleitlager, so daß sie die Y- Gleitwellen umgeben, um das zu den Y-Luftgleitlagern von den Luftkissen zugeführte komprimierte Gas auszulassen; dritte Luftkissen, die auf den Gleitoberflächen der X-Luftgleitlager zu den X-Gleitwellen weisend angeordnet sind, um die X- Gleitwellen unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; und mindestens zwei Betätigungseinrichtungen, die jeweils außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind, wobei in einem Zustand, in dem die X-Gleitwellen im Schwebezustand sind, die X-Gleitwellen von einer der beiden Betätigungseinrichtungen angetrieben werden, und in einem Zustand, in dem die Y- Gleitwellen im Schwebezustand sind, die Y-Gleitwellen von der anderen Betätigungseinrichtung angetrieben werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Gleitvorrichtung zur Verwendung im Vakuum angegeben, die folgendes aufweist: zwei Luftgleitplatten in der X-Achse, die parallel zueinander an den beiden Seiten einer Vakuumkammer so angeordnet sind, daß die Vakuumkammer zwischen ihnen liegt; zwei Halteabschnitte, die jeweils zwei feststehende Platten zum Halten der jeweiligen Luftgleitplatten in der X-Achse zwischen diesen enthalten; zwei Y-Luftgleitlager, die auf den jeweiligen Luftgleitplatten in der X-Achse angeordnet sind, so daß sie auf derselben geraden Linie in einer zu den Luftgleitplatten in der X-Achse senkrechten Richtung verlaufen; zwei Y-Gleitwellen, die mit Y-Luftgleitlagern als Führungen in die Vakuumkammer eindringen, um eine Tischgrundplatte innerhalb der Vakuumkammer zu halten; erste Luftkissen, die auf den beiden Luftgleit­ platten in der X-Achse angeordnet sind, um komprimiertes Gas zuzuführen, um die beiden Luftgleitplatten in der X-Achse auf den Gleitoberflächen der beiden Luftgleitplatten in der X-Achse relativ zu den Halteabschnitten zum Schweben zu bringen; erste Auslassnuten, die jeweils auf den Gleitoberflächen der Luft­ gleitplatten in der X-Achse zu den feststehenden Platten weisend auf der Seite der Vakuumkammer gebildet sind, so daß sie die Öffnungen der Vakuumkammer umgeben, durch welche die Y- Gleitwellen eindringen, um das komprimierte Gas abzuführen; zweite Luftkissen, die auf den Gleitoberflächen der Y-Luft­ gleitlager zu den Y-Gleitwellen weisend angeordnet sind, um die Y-Gleitwellen unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; zweite Auslassnuten, die in den Gleitoberflächen der Y-Luftgleitlager näher an den Faltenbälgen als die zweiten Luftkissen so angeordnet sind, so sie die Y- Gleitwellen umgeben, um das von den zweiten Luftkissen verwendete komprimierte Gas abzuführen; und mindestens zwei Betätigungseinrichtungen, die jeweils außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind, wobei in einem Zustand, in dem die X-Gleitwellen im Schwebezustand sind, die X-Gleitachsen von einer der beiden Betätigungseinrichtungen angetrieben werden, und in einem Zustand, in dem die Y-Gleitwellen im Schwebezustand sind, die Y-Gleitachsen von der anderen Betätigungseinrichtung angetrieben werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum angegeben, die folgendes aufweist: eine Y-Gleitwelle, die nur eine Seitenoberfläche der Wandoberflächen einer Vakuumkammer zum Halten einer innerhalb der Vakuumkammer in freitragender Weise angeordnete Tischgrundplatte durchdringt; ein Y-Luftgleitlager, das außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, um die Y- Gleitwelle zu führen; eine X-Luftgleitplatte, die an der Stirnfläche des Y-Luftgleitlagers an dessen in Richtung der Vakuumkammer liegender Seite befestigt und in einer zu der Y- Gleitwelle senkrechten Richtung bewegbar ist; ein erstes X- Luftgleitlager zum Halten der X-Luftgleitplatte, während diese von oben und unten sowie von rechts und von links berührungslos gehalten wird; einen Verbindungsabschnitt, der an der Stirnfläche der Y-Gleitwelle, die außerhalb der Vakuumkammer befindlich ist, angeordnet ist und parallel zu der X-Luftgleit­ platte bewegbar ist, um eine von einer Bewegungseinrichtung für die Y-Achse abgegebene Antriebskraft zu übertragen; ein zweites X-Luftgleitlager, das als eine Führung für den Verbindungsabschnitt dient; erste Luftkissen, die auf der Gleitoberfläche des Y-Gleitlagers der Y-Gleitwelle gegenüberliegend angeordnet sind, um die Y-Gleitwelle unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; erste Auslassnuten, die in der Gleitoberfläche des Y-Luftgleitlagers näher an der Vakuumkammer als das erste Luftkissen gebildet sind, so daß sie die Y-Gleitachse umgeben, um das komprimierte Gas aus dem ersten Luftkissen abzuführen; zweite Luftkissen, die auf der X-Luftgleitplatte zur Zufuhr von komprimiertem Gas zu der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte zu dem ersten X- Luftgleitlager weisend angeordnet sind, um die X-Luftgleit­ platte zum Schweben zu bringen; und zweite Auslassnuten, die auf der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte zu einer feststehenden Platte des ersten X-Luftgleitlagers weisend ausgebildet sind, die auf deren zur Vakuumkammer gerichteten Seite gelegen ist, so daß sie eine in der feststehenden Platte gebildete Öffnung umgeben, um das komprimierte Gas aus dem zweiten Luftkissen abzuführen, wobei in einem Zustand, in dem die Y-Gleitachse im Schwebezustand ist, ein Tisch von der Y- Betätigungseinrichtung angetrieben wird, und in einem Zustand, in dem die X-Luftgleitplatte und der Verbindungsabschnitt im Schwebezustand sind, der Tisch durch eine Betätigungseinrichtung in der X-Achse angetrieben wird.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum angegeben, die folgendes aufweist: eine Y-Gleitwelle, die durch nur eine Seitenoberfläche der Wandoberflächen einer Vakuumkammer eindringt, um freitragend eine Tischgrundplatte zu halten, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist; ein Y-Luft­ gleitlager, das außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist und als eine Führung für die Y-Gleitachse dient; eine X-Luftgleit­ platte, die an der Stirnfläche des Y-Luftgleitlagers auf dessen der Vakuumkammer zugewandten Seite befestigt ist und in einer zu der Y-Gleitachse senkrechten Richtung bewegbar ist; ein erstes X-Luftgleitlager zum Halten der X-Luftgleitplatte, während diese von oben und unten sowie von rechts und links berührungslos gehalten wird; eine X-Gleitwelle, die zum Halten des Y-Luftgleitlagers verwendet wird und parallel zu der X- Luftgleitplatte bewegbar ist; ein zweites X-Luftgleitlager, das als eine Führung der X-Gleitwelle dient; einen Verbindungsabschnitt, der an der Stirnfläche der Y-Gleitwelle angeordnet ist, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, um eine durch eine Betätigungseinrichtung für die X-Achse abgegebene Antriebskraft zu übertragen, welcher Verbindungsabschnitt parallel zu der Bewegung der X-Luftgleit­ platte und der X-Gleitwelle bewegbar ist; erste Luftkissen, die auf der Gleitoberfläche des Y-Luftgleitlagers zu der Y- Gleitwelle weisend angeordnet sind, um die Y-Gleitwelle unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; erste Auslassnuten, die auf der Gleitoberfläche des Y-Luftgleitlagers näher an der Vakuumkammer als die ersten Luftkissen gebildet sind, so daß sie die Y-Gleitwelle umgeben, um das komprimierte Gas aus den ersten Luftkissen abzuführen; zweite Luftkissen, die auf der X-Luftgleitplatte angeordnet sind, um komprimiertes Gas der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte relativ zu dem ersten X-Luftgleitlager zuzuführen, um die X-Luftgleitplatte zum Schweben zu bringen; und zweite Auslassnuten, die in der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte zu einer feststehenden Platte des ersten X-Luftgleitlagers weisend angeordnet sind, die an dessen der Vakuumkammer zugewandten Seite angeordnet ist, so daß sie eine in der feststehenden Platte gebildete Öffnung umgeben, um das komprimierte Gas aus den zweiten Luftkissen abzuführen, wobei in einem Zustand, in dem die Y- Gleitwelle im Schwebezustand ist, ein Tisch von der Betätigungseinrichtung für die Y-Achse angetrieben wird, und in einem Zustand, in dem die X-Luftgleitplatte und die X- Gleitwelle im Schwebezustand sind, der Tisch von einer Betätigungseinrichtung für die X-Achse angetrieben wird.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum angegeben, der folgendes aufweist: eine Y-Gleitwelle, die durch nur eine Seitenoberfläche der Wandoberflächen einer Vakuumkammer eindringt, um freitragend eine Tischgrundplatte zu halten, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist; ein Y-Luft­ gleitlager, das außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, um als eine Führung für die Y-Gleitwelle zu dienen; zwei X-Luft­ gleitplatten, die parallel zueinander an den beiden Enden des Luftgleitlagers befestigt sind und in einer zu der Y-Gleitwelle senkrechten Richtung bewegbar sind; zwei X-Luftgleitlager jeweils zum Halten der zugehörigen X-Luftgleitplatten, während diese von oben und unten sowie von rechts und links berührungslos gehalten werden; einen Verbindungsabschnitt, der an der Stirnfläche der Y-Gleitwelle angeordnet ist, die außerhalb der Vakuumkammer gelegen ist, um eine von der Betätigungseinrichtung für die Y-Achse abgegebene Antriebskraft zu übertragen, welcher Verbindungsabschnitt parallel zu der Bewegung der X-Luftgleitplatte und der X-Gleitwelle bewegbar ist; erste Luftkissen, die auf der Gleitoberfläche des Y-Luft­ gleitlagers zu der Y-Gleitwelle weisend angeordnet sind, um die Y-Gleitwelle unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; erste Auslassnuten, die in der Gleitoberfläche des Y-Luftgleitlagers näher an der Vakuumkammer als die ersten Luftkissen gebildet sind, so daß sie die Y- Gleitwelle umgeben, um das komprimierte Gas aus den ersten Luftkissen abzuführen; zweite Luftkissen, die an der X-Luft­ gleitplatte zur Zufuhr von komprimiertem Gas zu der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte zu dem ersten X-Luft­ gleitlager weisend angeordnet sind, um die X-Luftgleitplatte in den Schwebezustand zu bringen; und zweite Auslassnuten, die in der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte zu einer feststehenden Platte des ersten X-Luftgleitlagers weisend gebildet sind, die an der der Vakuumkammer zugewandten Seite derselben gelegen sind, so daß sie eine in der feststehenden Platte gebildete Öffnung umgeben, um das komprimierte Gas aus den zweiten Luftkissen abzuführen, wobei in einem Zustand, in dem die Y-Gleitwelle im Schwebezustand ist, ein Tisch von der Betätigungseinrichtung für die Y-Achse angetrieben wird, und in einem Zustand, in dem die beiden X-Luftgleitplatten im Schwebezustand sind, der Tisch von einer Betätigungseinrichtung für die X-Achse angetrieben wird.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum angegebenen, der folgendes aufweist: zwei Gleitachsen, die jeweils parallel zueinander im festgelegten Abstand so angeordnet sind, daß sie verschiebbar durch eine Vakuumkammer dringen; eine Tischgrundplatte, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist und mit den beiden Gleitwellen so verbunden ist, daß sie brückenartig über diesen liegt und auf der ein Drehtisch befestigt ist; Luftgleitlager, die jeweils außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind und auf die zugehörigen Gleitwellen aufgesetzt sind, so daß sie in der Lage sind, die beiden Gleitwellen zu führen; eine erste Betätigungseinrichtung, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, um die beiden Gleitwellen anzutreiben oder zu bewegen, wobei auf den Gleitoberflächen der Luftgleitlager relativ zu den Gleitwellen erste Luftkissen angeordnet sind, um die jeweiligen Gleitwellen unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, sowie Auslassnuten zum Auslassen des komprimierten Gases aus den ersten Luftkissen; wobei der Drehtisch eine Spindel zur Befestigung eines Prüfstückes auf diesem, ein Luftlager für die Spindel und eine zweite Betätigungseinrichtung zum Antreiben oder Drehen der Spindel enthält; und das Luftlager auf seiner Gleitoberfläche zu der Spindel weisend zweite Luftkissen, um die Spindel unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, und Auslassabschnitte zum Auslassen des komprimierten Gases aus den zweiten Luftkissen enthält, wobei dann, wenn die Gleitwellen im Schwebezustand sind, die Gleitwellen von der ersten Betätigungseinrichtung angetrieben oder bewegt werden, und, während die Spindel des Drehtisches im Schwebezustand ist, die Spindel des Drehtisches von der zweiten Betätigungseinrichtung angetrieben oder bewegt wird.
Gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung werden durch Zufuhr von komprimiertem Gas zu den Luftgleitlagern die beiden Gleitwellen in den Schwebezustand gebracht und somit werden die beiden Gleitwellen von ihren jeweiligen Lagern in berührungsloser Weise gehalten. In einem Zustand, in dem die Gleitwellen in dieser Weise ins Schweben gebracht werden, werden die Gleitwellen von der ersten Betätigungseinrichtung angetrieben oder bewegt. Auch wird durch Zuführen des komprimierten Gases zu dem Luftlager die Spindel des Drehtisches zum Schweben gebracht und die Spindel wird dadurch von dem Lager berührungslos getragen. In einem Zustand, in dem die Spindel in dieser Weise in den Schwebezustand versetzt wurde, wird die Spindel von der zweiten Betätigungseinrichtung angetrieben oder gedreht. Als Resultat wird die von der Spindel getragene Probe von den Gleitwellen, die sich berührungsfrei bewegen, und auch durch die Spindel des Drehtisches, die sich berührungsfrei dreht, bewegt, so daß ein gewünschtes Muster durch Aufstrahlen eines Elektronenstrahles auf der Probe gezeichnet wird.
Fig. 1A ist eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 1A;
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Luftgleitlagers, das in der ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 3A ist eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 3B ist eine perspektivische Ansicht einer Maskentischgrundplatte, die in der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 4A ist eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 4B ist eine Längsschnittansicht der dritten Ausführungsform;
Fig. 5 ist eine detaillierte Schnittansicht einer Leitungsanordnung, die in der dritten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 6A ist eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 6B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 6A;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der vierten Ausführungsform;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer feststehenden Platte, die in der vierten Ausführungsform verwendet wird, um eine in einer Vakuumkammer gebildete Öffnung abzudecken;
Fig. 9 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Luftgleitlagers, das in der vierten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 10A ist eine Draufsicht einer fünften Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 10B ist eine Längsschnittansicht der fünften Ausführungsform;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer Maskentischgrundplatte, die in der fünften Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 12A ist eine Draufsicht einer sechsten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 12B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 12A;
Fig. 13A ist eine Draufsicht einer siebten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 13B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 13A;
Fig. 14A ist eine Draufsicht einer achten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung;
Fig. 14B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 14A;
Fig. 15 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Luftgleitlagers, wie es in der achten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 16 ist eine detaillierte Schnittansicht einer Y- Gleitwelle, eines Y-Gleitlagers, einer feststehenden Platte, einer X-Luftgleitplatte und einer Leitungsanordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht der X-Luftgleitplatte zum Abdecken der Öffnung in der Vakuumkammer;
Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht einer Tischgrundplatte gemäß der Erfindung;
Fig. 19 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps gemäß der Erfindung;
Fig. 20 ist eine Längsschnittansicht des Aufbaus eines herkömmlichen Tischmechanismus;
Fig. 21 ist eine Längsschnittansicht des Aufbaus eines weiteren herkömmlichen Tischmechanismus;
Fig. 22 ist eine teilweise ausgeschnittene Draufsicht einer Belichtungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 23 ist eine vergrößerte Seitenansicht in Längsrichtung der Belichtungsvorrichtung entlang der Linie A-A' in Fig. 22;
Fig. 24 ist eine perspektivische Teilansicht eines in der vorstehend genannten Belichtungsvorrichtung verwendeten Luft­ gleitlagers;
Fig. 25 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 22; und
Fig. 26 ist eine Längsschnittansicht einer Belichtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen eines Tischmechanismus und einer Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Tischmechanismus, der eine Maske trägt, die in einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps unter Verwendung eines Elektronenstrahls benutzt wird.
Fig. 1A ist eine Draufsicht der ersten Ausführungsform der Erfindung, d. h. eine Draufsicht eines X-Y-Tisches, der innerhalb einer Vakuumkammer arbeitet, und Fig. 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 1A. Ein X-Tisch 1 ist ein Tischmechanismus, der zwei Luftgleitlager als Führungen für sich nutzt und der arbeitet, während die Vakuumumgebung (beispielsweise ca 1,33 × 10-5 Pa (10-7 Torr)) des inneren Abschnittes der Vakuumkammer aufrechterhalten wird.
Zuerst wird der X-Tisch 1 beschrieben.
Der X-Tisch 1 enthält zwei Gleitachsen 3, die jeweils so angeordnet sind, daß sie die Vakuumkammer 2 durchdringen, eine Tischgrundplatte 4, zwei Luftgleitlager 5, Faltenbälge 6, einen Pneumatikzylinder 7, der als Betätigungseinrichtung dient, sowie eine Antriebsstange 8, die den Pneumatikzylinder 7 und die Tischgrundplatte 4 miteinander verbindet. Ferner enthält jedes der beiden Luftgleitlager 5 auf seiner Lageroberfläche Luftkissen, um unter Verwendung von komprimiertem Gas die jeweils zugehörige Gleitachse zum Schweben zu bringen, Auslassnuten zum Auslassen des komprimierten Gases, und Saugnuten, um zu verhindern, daß das komprimierte Gas in die Vakuumkammer 2 strömt. Der Aufbau des Luftgleitlagers 5 wird später im Detail beschrieben.
Die beiden Gleitwellen 3a, 3b, die jeweils die Vakuumkammer 2 durchdringen, sind parallel zueinander angeordnet. Jede der beiden Gleitwellen 3a, 3b, ist von zwei Luftgleitlagern 5 gehalten, die außerhalb der Vakuumkammer 2 angeordnet sind, so daß die Vakuumkammer 2 zwischen ihnen liegt.
Die Durchdringungsabschnitte 2a der Vakuumkammer 2, durch welche die beiden Gleitwellen eindringen, sind mit den gegenüberliegenden Oberflächen 5a der Luftgleitlager 5, die den Durchdringungsabschnitten 2a gegenüberliegen, durch die jeweiligen Faltenbälge 6 verbunden, welche durch ihre Zusammenwirkung mit den Saugnuten (die weiter unten beschrieben werden) verhindern, daß komprimiertes Gas von den Durchdringungsabschnitten 2a in die Vakuumkammer 2 strömt, womit es ermöglicht wird, die Vakuumumgebung des inneren Abschnitts der Vakuumkammer 2 aufrechtzuerhalten. In dem Fall, in dem die Faltenbälge 6 jeweils aus elastischem Material hergestellt sind, beispielsweise aus Gummi oder aus zusammenziehbarem faltenbalgartigem starrem Metall, kann der Einfluss der verformten Vakuumkammerwandoberflächen, der durch die Vakuumwirkung gegeben ist, reduziert werden. Das heißt, daß auch in dem Fall, in dem die Vakuumkammerwandoberflächen verformt werden, eine derartige Verformung durch die faltenbalgartige Form der Faltenbälge 6 aufgenommen werden kann, so daß es möglich ist, den Einfluss der verformten Vakuumkammerwandoberflächen auf die Luftgleitwellen und die Luftgleitlager zu reduzieren, was zur Folge hat, daß die Genauigkeit des X-Tisches aufrechterhalten werden kann.
Innerhalb der Vakuumkammer 2 ist etwa an den jeweiligen Mittelabschnitten der beiden Gleitachsen 3a, 3b eine Tischgrundplatte 4 in der Weise angebracht, daß die Tischgrundplatte 4 die Mittelabschnitte überbrückt. In dem Mittelabschnitt der Tischgrundplatte 4 öffnet sich eine Öffnung 4a. Durch dieses Fenster wird ein Elektronenstrahl geleitet, so daß eine Maske (nicht dargestellt) mit dem Elektronenstrahl bestrahlt werden kann.
Auf der unteren Oberfläche der Tischgrundplatte 4 ist ein Y- Tisch 20 (Fig. 1B) angeordnet. Obgleich in der vorliegenden Ausführungsform der Y-Tisch 20 auf der unteren Oberfläche der Tischgrundplatte 4 angeordnet ist, ist dies jedoch nicht einschränkend zu betrachten, sondern der Y-Tisch 20 kann auch auf der oberen Oberfläche der Tischgrundplatte 4 angeordnet sein.
Die Antriebsstange 8, die an dem Pneumatikzylinder 7 angebracht ist, dringt in die Vakuumkammer 2 ein und ist dann an dem Mittelabschnitt 4b der seitlichen Oberfläche der Tischgrundplatte 4 angebracht. Die Antriebsstange 8 dient dazu, die Antriebskraft des Pneumatikzylinders 7 auf die Tischgrundplatte 4 zu übertragen. An dem Durchdringungsabschnitt 2b der Vakuumkammer 2 und der gegenüberliegenden Oberfläche 7a des Pneumatikzylinders 7, die dem Durchdringungsabschnitt 2b gegenüberliegt, ist ein Faltenbalg 9 befestigt. In dem Abschnitt der Gleitoberfläche der Antriebsstange 8 des Pneumatikzylinders 7, der nahe dem Faltenbalg 9 angeordnet ist, ist eine Saugnut (nicht dargestellt) ausgebildet, die zum Ableiten der Luft verwendet wird. Die Zusammenwirkung zwischen dem Faltenbalg 9 und der Saugnut verhindert, daß Luft aus dem Durchdringungsabschnitt 2b austritt, womit es möglich ist, das Vakuum im Inneren der Vakuumkammer 2 aufrechtzuerhalten.
Obgleich in der vorliegenden Ausführungsform die einzelne Antriebsstange durch eine der Wände der Vakuumkammer 2 tritt, ist dies nicht einschränkend, sondern es ist auch möglich, zwei Antriebsstangen jeweils auf zwei Seiten der Vakuumkammer so anzuordnen, daß die Tischgrundplatte 4 zwischen diesen liegt.
Nachfolgend wird der Y-Tisch gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Der Y-Tisch 20 wird von Querrollen 21 geführt, die als Wälzführungen dienen, und wird von einem Ultraschallmotor 22 angetrieben, der als Betätigungseinrichtung dient. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Scanrichtung des Tisches, die eine hohe Geschwindigkeit und hohe Beschleunigung in einer Belichtungsvorrichtung eines Scantyps erfordert, die einen Elektronenstrahl verwendet, als X-Achse betrachtet, während die Schrittrichtung des Tisches als Y-Achse betrachtet wird. In Fig. 1B ist oberhalb der Vakuumkammer auf die Darstellung verzichtet, es versteht sich jedoch von selbst, daß bei der Belichtungsvorrichtung des Scantyps, der einen Elektronenstrahl verwendet, ein Röhrenkörperabschnitt angeordnet ist, der einen Elektronenstrahl erzeugt und den Elektronenstrahl ablenkt und zum Scannen nutzt.
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Luftgleitlagers 5, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Querschnitt der Gleitwelle 3 und der Querschnitt einer Öffnung, die in dem Luftgleitlager 5 gebildet ist, rechteckig oder quadratisch ausgebildet. Der Grund dafür liegt darin, daß die rechteckige oder quadratische Form die Steifigkeit der Gleitwellen 3 verbessern kann und die Herstellung der Luftgleitlager 5 erleichtern kann. Selbstverständlich kann der Querschnitt der Gleitwelle 3 und der Querschnitt der Öffnung in dem Luftgleitlager 5 ebenso kreisförmig gebildet werden.
Jedes der Luftgleitlager 5 ist aus vier Platten zusammengesetzt. In Fig. 2 sind eine Bodenplatte 30 und nur ein Teil einer Seitenplatte 31 gezeigt. In Fig. 2 ist diese Seite auf die Durchdringungsabschnitte 2a der Vakuumkammer 2 gerichtet.
Auf den Gleitoberflächen der jeweiligen Platten zu der Gleit­ achse weisend sind Gruppen von Luftkissen 32, Saugnuten 33, die so angeordnet sind, daß sie die Luftkissen 32 und die Luftkissengruppen umgeben, und zwei Saugnuten 34, 35 gebildet, die zwischen die Luftkissengruppen und die gegenüberliegende Oberfläche 5a des Luftgleitlagers 5 angeordnet sind, die der Vakuumkammer 2 entgegengesetzt ist.
Nachfolgend wird die Bodenplatte 30 beschrieben. Jedes Luftkissen 32 ist aus einer Nut 32a, die vier Blöcke bildet, und einer Öffnung 32b gebildet, die in der Mitte der vier Blöcke gelegen ist und verwendet wird, um die Luft mit einem gegebenen Druck der Nut 32a zuzuführen. Das Luftkissen 32 bringt somit die Gleitwelle 3 unter Verwendung der Luft zum Schweben. Auf jeder der Gleitoberflächen der Bodenplatte 30 und der übrigen Platten sind die Luftkissen 32 in zwei Linien und vier Reihen, insgesamt also acht Luftkissen 32, angeordnet.
Ferner sind am Umfang der jeweiligen Luftkissen 32 sowie am Umfang der jeweiligen Luftkissengruppen Auslassnuten 33 angeordnet, und jede der Auslassnuten 33 öffnet sich an der Seitenoberfläche in entgegengesetzter Richtung zu den Durchdringungsabschnitten 2a der Vakuumkammer 2. In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 33a den Öffnungsabschnitt der Saugnut. Die Luft, die aus dem Luftkissen 32 ausgestoßen wird, durchläuft die Saugnut 33 und wird aus ihrem Öffnungsausschnitt 33a ausgestoßen. Der Zweck der Saugnut 33 ist es, die aus dem Luftkissen 32 ausgestoßene Luft abzuführen und dadurch den Druck zwischen dem Luftkissen 32 und der Saugnut 34 auf beinahe atmosphärischen Druck zu verringern, um so die Auslasseffizienz der Saugnut 34, 35 zu verbessern.
Die Saugnuten 34, 35 sind so angeordnet, daß sie die Gleitwelle umgeben. Die Saugnut 34 verringert den atmosphärischen Druck bis auf einen gegebenen Druck. Andererseits wird die Saugnut 35 verwendet, um den gegebenen Druck, der von der Saugnut 34 erzielt wurde, beinahe bis auf das Vakuum des inneren Abschnitts der Vakuumkammer zu verringern. In den Bodenabschnitten der Saugnuten 34, 35 der Bodenplatte 30 öffnen sich Löcher, die mit Vakuumpumpen (nicht dargestellt) verbunden sind. Beispielsweise ist mit der Saugnut 34 eine Drehkolbenpumpe verbunden und mit der Saugnut 35 eine Turbopartikelpumpe oder eine Drehkolbenpumpe.
Zweite Ausführungsform
Fig. 3a zeigt eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung.
Nachfolgend werden Unterschiede zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform sind die beiden Gleitwellen 3 miteinander verbunden und der Verbindungsabschnitt 11 der beiden Gleitwellen 3 wird von einem Pneumatikzylinder 12 angetrieben, der als eine Betätigungseinrichtung dient. Das heißt, daß bei der zweiten Ausführungsform die Antriebsstange 8, die Durchdringungsabschnitte 2a und die Saugnuten an dem Pneumatikzylinder 7 weggelassen sind, der Tisch jedoch über die beiden verbundenen Gleitwellen 3 durch eine Betätigungseinrichtung angetrieben wird, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist.
Bei der zweiten Ausführungsform wird eine Anordnung verwendet, bei der ein Y-Tisch 13 auf einer Tischgrundplatte 4 angebracht ist. Der Y-Tisch 13 wird von einer Querrollenführung 14 geführt, die als eine Rollführung dient, und in dem mittleren Bodenabschnitt einer Y-Tischgrundplatte 15 ist eine Antriebs­ achse 16 angeordnet, die einen rechteckigen Querschnitt hat. Das heißt, daß die Antriebsachse 16 an beiden Seiten durch zwei Ultraschallmotoren 17a, 17b gehalten wird, welche die Antriebswelle 16 und somit den Y-Tisch 13 antreiben.
Auf diese Weise ist die Antriebswelle auf der Mittellinie der Y-Tischgrundplatte 15 angeordnet und die Führung des Y-Tisches 13 und die Ultraschallmotoren 17 ist symmetrisch zu der Mittellinie der Y-Tischgrundplatte 15 angeordnet, wodurch der Y-Tisch 13 stabil angetrieben werden kann.
Die Positionierung eines XY-Tisches erfolgt durch eine Interferenzlängenmesseinrichtung (nicht dargestellt). In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei bewegbare Spiegel 15a, 15a, die zur Durchführung einer Laser-Interferenzlängenmessung verwendet werden, einstückig mit der Y-Tischgrundplatte 15 gebildet.
Fig. 3B ist eine perspektivische Ansicht der Y- Tischgrundplatte 15. Als Material der Y-Tischgrundplatte 15 wird Glas oder Keramikmaterial (als Beispiel für Keramikmaterial Cordierit) verwendet, das einen niedrigen Längenausdehnungskoeffizienten hat. Auf der Oberfläche der Y- Tischgrundplatte 15, die den bewegbaren Spiegeln 15a entspricht, sind durch Dampfabscheidung gebildete reflektierende Filme (welche beispielsweise aus Au oder Al gebildet sind), durch welche Laserstrahlen reflektiert werden können. Aufgrund der Tatsache, daß die beweglichen Spiegel 15a, die zur Durchführung einer Laser-Interferenzlängenmessung verwendet werden, einstückig mit der Y-Tischgrundplatte 15 gebildet sind, können dann, wenn der XY-Tisch mit hoher Beschleunigung und mit hohen Geschwindigkeiten bewegt wird, die bewegbaren Spiegel 15a daran gehindert werden, ihre Position zu verschieben und verzerrt zu werden, was es ermöglicht, den XY- Tisch mit hoher Genauigkeit zu positionieren.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die beiden Gleitwellen 3 miteinander verbunden und ihr Verbindungsabschnitt 11 wird angetrieben. Dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern es können auch zwei einzelne Betätigungseinrichtungen mit den beiden Gleitwellen 3 verbunden sein und so können die beiden Gleitwellen 3 von ihren jeweiligen einzelnen Betätigungseinrichtungen angetrieben werden. In diesem Fall müssen die beiden Gleitwellen 3 angetrieben werden, während ihre jeweiligen Betätigungseinrichtungen miteinander synchronisiert werden.
Dritte Ausführungsform
Fig. 4A zeigt eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung, und Fig. 4B ist eine Längsschnittansicht dieser dritten Ausführungsform. Eine Schrittrichtung in Fig. 4A wird als die X-Achse betrachtet. Der X-Tisch gemäß vorliegender Ausführungsform hat einen ähnlichen Aufbau wie die erste Ausführungsform, so daß hier auf dessen Beschreibung verzichtet wird. Die Bestandteile des X- Tisches gemäß der dritten Ausführungsform, die der ersten Ausführungsform entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Auch der Antrieb des X-Tisches wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform mittels einen Pneumatikzylinder durch eine Antriebsstange durchgeführt, die mit einer Tischgrundplatte 4 verbunden ist. Wie in der zweiten Ausführungsform kann jedoch der X-Tisch auch über die Gleitwellen in der X-Achse durch eine Betätigungseinrichtung angetrieben werden, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist. Die dritte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungseinrichtung des Y- Tisches (in Scanrichtung) ein Pneumatikzylinder 41 verwendet wird, obwohl der Pneumatikzylinder 41 im Innenabschnitt einer Vakuumkammer 40 angeordnet ist. Dies kann die Antriebskraft des Y-Tisches und damit die Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung des Y-Tisches verbessern.
An jeder der beiden Gleitachsen 3 des X-Tisches ist ein Luft­ gleitlager 42 für die Y-Achse befestigt, das sich in einer zu der Gleitachse 3 senkrechten Richtung durch die Tischgrundplatte 4 erstreckt. Jede Gleitwelle 43 in der Y-Achse wird durch den Pneumatikzylinder 41 mit dem Luftgleitlager 42 als Führung angetrieben.
Die Endabschnitte der beiden Gleitwellen 43 an einer Seite, die miteinander konzentrisch sind, sind jeweils an einer Maskentischgrundplatte 44 in der Mitte der Vakuumkammer 40 befestigt. Die Endabschnitte der beiden Gleitwellen 43 auf der anderen Seite dienen als Kolben in den Zylindern 41a, 41b der Pneumatikzylinder 41. Der Pneumatikzylinder 41 ist so angeordnet, daß er die Endabschnitte der beiden Gleitlager 42 abdeckt. Die Drücke der Zylinder 41a, 41b, die am rechten und am linken Endabschnitt des Pneumatikzylinders 41 angeordnet sind, werden relativ geändert, um dadurch die Gleitwellen 43 zu steuern und die Maskentischgrundplatte 44 zu bewegen. An der Vakuumkammer 40 sind vorspringende Abschnitte 40a vorgesehen, so daß der Bewegungsbereich des Pneumatikzylinders 41 abgedeckt ist (in der Fig. 4A bewegt er sich in Schrittrichtung).
In dem Fall, in dem die vorspringenden Abschnitte 40a mit dem Hauptkörper der Vakuumkammer 40 auf diese Weise verbunden sind, kann im Vergleich zu dem Fall, in dem der gesamte Mechanismus mit einer rechteckigen Kammer abgedeckt ist, der Inhalt der Vakuumkammer reduziert werden, und dadurch kann die Zeit verfügt werden, die zum Erreichen eines gegebenen Vakuumniveaus erforderlich ist.
Die Gleitoberfläche des Luftgleitlagers 42, die zu der Gleitwelle 42 weist, hat einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 2 gezeigte. Das heißt, daß die Gleitoberfläche Luftkissen (nicht dargestellt) aufweist, um die Gleitwelle unter Verwendung von Luft zum Schweben zu bringen, sowie Saugnuten 45, 46, die die von den Luftkissen genutzte Luft abführen, um dadurch das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer aufrechtzuerhalten. Die Saugnuten 45, 46 sind jeweils an der Seite der Maskentischbasisplatte 44 in der Gleitoberfläche der Luftgleitlager 42 vorgesehen. Die Saugnut 45 mit einer großen Breite reduziert den atmosphärischen Druck auf einen gegebenen Druck, während die Saugnut 46 mit einer geringen Breite, die Luft abzieht, um so den gegebenen Druck bis beinahe auf das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer zu reduzieren.
Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung zum Zuführen und Abführen der Luft zu und von dem Zylinder 41a des vorstehend beschriebenen Pneumatikzylinders 41, eine Leitung zum Zuführen der Luft zu den Luftkissen der Luftgleitlager 42 und eine Leitung zum Abführen der Luft aus den Saugnuten 45, 46 jeweils durch die hohlen Abschnitte der Gleitwelle 3 in Richtung der X-Achse angeordnet sind. Daher muss als Rohmaterial für jede der Gleitwellen 3 in der X-Achse ein hohles Stabmaterial (Rohrmaterial mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt) verwendet werden. In den hohlen Querschnittsabschnitten der Gleitwellen 3 in der X-Achse in Fig. 4B ist dargestellt, wie die Leitungen angeordnet sind. Diese Leitungsanordnung eliminiert die komplizierte Leitungsanordnung im inneren Abschnitt der Vakuumkammer, was die Herstellung und Einstellung des vorliegenden X-Tisches erleichtern kann.
Fig. 5 ist eine detaillierte Schnittansicht der Gleitwelle 3, des Luftgleitlagers 42, des Pneumatikzylinders 41 und der Tischgrundplatte 4. Fig. 5 zeigt auch die vorstehend dargelegte Leitungsanordnung. Zunächst wird das Zuleiten und Ableiten der Luft von und zu dem Zylinder 41a des Pneumatikzylinders 41 beschrieben. Die Luft, die von einer Luftzuliefer- und Abführeinrichtung zugeführt wird, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, wird durch eine Leitung 47, die in dem hohlen Abschnitt der Gleitwelle 3 angeordnet ist, und weiter durch eine Leitung 48 zugeliefert, die dem Verbindungsabschnitt des Pneumatikzylinders 41 relativ zu dem Luftgleitlager 42 benachbart und innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, und dem Zylinder 41a zugeführt.
Nachfolgend wird die Zufuhr der Luft zu dem Luftkissen 49 beschrieben. In Fig. 5 bezeichnet Bezugszeichen 49a den Querschnitt einer Öffnung, die einen kleinen Lochabschnitt hat, der als Luftversorgungsöffnung für das Luftkissen 49 dient, während 49b den Querschnitt einer Nut bezeichnet, die das Luftkissen 49 bildet. Die Zufuhr der Luft zu dem Luftkissen 49 wird durch eine Leitung 50 ausgeführt, die so angeordnet ist, daß sie sich von außerhalb der Vakuumkammer zu einem hohlen Abschnitt der Gleitwelle 3 erstreckt, und durch eine Leitung 41, die sich in der Nähe des Verbindungsabschnitts des Pneumatikzylinders 41 relativ zu dem Luftgleitlager 42 und dem Inneren der Vakuumkammer befindet.
Nachfolgend wird die Leitungsanordnung des Ableitungssystems der vorstehend genannten Saugnuten 45, 46 beschrieben. Die Luft, die aus der Saugnut 46 abgesaugt wird, die so gebildet ist, daß sie die Gleitachse 43 umgibt, wird durch eine Auslassöffnung 52 geführt, die so gebildet ist, daß sie sich durch das Luftgleitlager 42, die Tischgrundplatte 4 und die Gleitwelle 3 und anschließend durch den hohlen Abschnitt 3a der Gleitwelle 3 erstreckt, und wird schließlich durch eine Vakuumpumpe abgesaugt, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist. Das heißt, daß der hohle Abschnitt 3a selbst als Leitung dient. Ferner wird die Luft, die von der Saugnut 45 abgesaugt wird, die so ausgebildet ist, daß sie die Gleitachse 43 umgibt, durch eine Leitung 53, die durch die Tischgrundplatte 4 verläuft, und durch eine Leitung 54, die in dem hohlen Abschnitt 3a der Gleitwelle 3 verläuft, geführt und schließlich durch eine Vakuumpumpe, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, abgesaugt.
Bei der vorstehend genannten ersten bis dritten Ausführungsform wird als Betätigungseinrichtung des X-Tisches der Pneumatikzylinder verwendet. Dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern es kann beispielsweise auch ein Linearmotor verwendet werden.
Auch ist bei der ersten bis dritten Ausführungsform die Gleitwelle des X-Tisches aus zwei parallel verlaufenden Gleitwellen gebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, sondern es kann beispielsweise auch eine einzelne flache Platte in der Weise verwendet werden, daß sie die Vakuumkammer durchdringt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die in der Gleitoberfläche des Luftgleitlagers 42 gebildete Saugnut aus zwei Nuten zusammengesetzt. Dies ist jedoch nicht einschränkend. Beispielsweise kann in einer Belichtungsvorrichtung, beispielsweise einer VUV- oder EUV- Belichtungsvorrichtung, die mit einem relativ geringen Vakuum verwendet wird, die vorstehend beschriebene Saugnut aus einer einzelnen Nut bestehen.
Auch kann in einer Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung, die mit einem Ultra-Hoch-Vakuum arbeitet, durch Erhöhen der Anzahl der Nuten das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer aufrechterhalten werden.
Ferner sind bei der ersten bis dritten Ausführungsform die Hauptbestandteile derselben, d. h. die Gleitwelle 3, die Luft­ gleitlager 5, die Tischgrundplatte 4, die Antriebsstange 8, die X-Tischgrundplatte 15, die Antriebsstange 16, die Y-Gleitwelle 41, die Y-Tischluftgleitlager 42, die Maskentischgrundplatte 44 und der Pneumatikzylinder 41 aus Keramikmaterial gebildet, das eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweist und nichtmagnetisch ist. Insbesondere können Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliciumkarbid (SIC) verwendet werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Tischmechanismus zwar innerhalb der Vakuumkammer verwendet, kann jedoch berührungslos geführt werden, so daß damit dessen Vibrationen beim Antrieb eliminiert werden und die Laufleistungsfähigkeiten desselben, einschließlich Abweichung von der geraden Bewegung, Gier-, Roll- und Nickbewegungen, mit hoher Exaktheit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
Auch kann eine hohe Beschleunigung und hohe Geschwindigkeit des Tisches erzielt werden, obwohl die hohe Genauigkeit des Tisches aufrechterhalten bleibt.
Obgleich ferner die Luftgleitlager als Führungen des Tischmechanismus verwendet werden, kann der innere Abschnitt der Vakuumkammer unter einem hohen Vakuum gehalten werden und somit kann ein reiner Tischmechanismus geschaffen werden.
Ferner kann ein Tischmechanismus geschaffen werden, der eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweist sowie nichtmagnetisch ist.
Ferner kann ein kompakter XY-Tisch geschaffen werden, der innerhalb einer Vakuumkammer verwendet werden kann.
Gemäß der Erfindung können sowohl bei dem X- als auch dem Y- Tisch eine hohe Beschleunigung und eine hohe Geschwindigkeit erzielt werden, womit es möglich ist, den Durchsatz einer Belichtungsvorrichtung zu verbessern, in der die vorliegenden X- und Y-Tische eingebaut sind.
Da die Leitungsanordnung vereinfacht werden kann, kann die Herstellung des erfindungsgemäßen Tischmechanismus erleichtert werden und damit können die Herstellungskosten des Tischmechanismus verringert werden.
Die Ausdehnung einer Y-Tischbasisplatte, die durch Temperaturschwankungen verursacht ist, kann minimiert werden und eine Positionierung des Y-Tisches unter Verwendung eines Laserinterferometers kann mit hoher Exaktheit erreicht werden.
Vierte Ausführungsform
Fig. 6A ist eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung, und Fig. 6B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 6A. Die vorliegende Ausführungsform betrifft einen XY-Tisch, der in einer Vakuumkammer arbeitet. Der X-Tisch des erfindungsgemäßen XY-Tisches ist ein Führungsmechanismus, der eine Luftgleit­ achse, die an der Luft betreibbar ist, sowie eine Betätigungseinrichtung aufweist. Andererseits ist der Y-Tisch des erfindungsgemäßen XY-Tisches ein Führungsmechanismus, der eine Luftgleitachse, die in einem Vakuum betreibbar ist, sowie eine Betätigungseinrichtung aufweist. Der Y-Tisch arbeitet, obwohl die Vakuumumgebung (beispielsweise ca 1,33 × 10-5 Pa (10- 7 Torr)) des inneren Abschnitts der Vakuumkammer aufrechterhalten bleibt.
Die Positionierung des XY-Tisches wird durch ein Laserinterferometer 12 gesteuert. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein bewegbarer Spiegel zum Abnehmen von Laserinterferenzlängenmessungen einstückig mit einer Tischgrundplatte 8 gebildet, wobei der Aufbau des bewegbaren Spiegels im Detail weiter unten beschrieben wird.
Zunächst wird nachfolgend der Mechanismus des X-Tisches beschrieben, der in der Umgebungsluft betrieben wird. Der X- Tisch wird von zwei Gleitwellen 1a, 1b angetrieben, die an den Seitenwänden einer Vakuumkammer 7 so angeordnet sind, daß sie parallel zueinander sind und die Vakuumkammer 7 umgeben, sowie durch zwei Betätigungseinrichtungen 5a, 5b, die jeweils an den X-Achsengleitstücken 2a, 2b, angebracht sind. In der vorliegenden Ausführungsform werden die X-Achsengleitstücke von den Betätigungseinrichtungen in der Weise angetrieben, daß die Antriebsabschnitte der Betätigungseinrichtungen jeweils direkt an ihren zugehörigen X-Achsengleitstücken angebracht sind.
Alternativ können jedoch auch die Antriebsachsen aus den Antriebsabschnitten der Betätigungseinrichtungen herausgenommen sein und die Betätigungseinrichtungen können jeweils an Positionen angeordnet sein, die von den X-Achsengleitstücken entfernt sind.
Nachfolgend wird der Mechanismus des Y-Tisches beschrieben, der im Vakuum arbeitet. Der Y-Tisch enthält eine einzelne Y- Gleitwelle 3a, 3b, die die Vakuumkammer 7 durchdringt, eine Tischgrundplatte 8, zwei Luftgleitlager 4a, 4b sowie eine Betätigungseinrichtung zum Antrieb der einzelnen Y-Gleitwelle 3a, 3b.
Ferner sind auf den Lageroberflächen der Luftgleitlager 4a, 4b Luftkissen, um die Y-Gleitwelle 3 unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, Auslassnuten zum Auslassen des komprimierten Gases aus den Luftkissen, und Saugnuten, die verwendet werden, um zu verhindern, daß das komprimierte Gas in den inneren Abschnitt der Vakuumkammer strömt, vorhanden. Der Lageraufbau der Luftgleitlager 4a, 4b wird weiter unten im Detail erläutert.
Die Y-Gleitwelle 3a, 3b, die durch die Vakuumkammer 7 verläuft, wird von zwei Luftgleitlagern 4a, 4b gehalten, die so angeordnet sind, daß die Vakuumkammer 7 zwischen ihnen liegt. Im inneren Abschnitt der Vakuumkammer 7 ist die Tischgrundplatte 8 an dem Mittelabschnitt der Y-Gleitwelle 3a, 3b angebracht. In dem Mittelabschnitt der Tischgrundplatte 8 öffnet sich eine Öffnung 11. Die Öffnung 11 ist ein Fenster, das zum Führen eines Elektronenstrahles in der Weise verwendet wird, daß eine Maske (nicht dargestellt) mit dem Elektronenstrahl bestrahlt werden kann.
Die Y-Gleitwelle 3a, 3b wird von zwei Betätigungseinrichtungen 6a, 6b angetrieben, die jeweils an dem vorderen bzw. dem hinteren Ende der Y-Gleitwelle 3a, 3b angebracht sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zur Reduzierung eines Raumbedarfes des gesamten Tisches die Y-Gleitwelle 3a, 3b in der Weise angetrieben, daß Pneumatikzylinder direkt an dem vorderen und dem hinteren Ende der Y-Gleitwelle 3a, 3b angebracht sind. Alternativ kann ein Linearmotor als Betätigungseinrichtung vorgesehen sein.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der vierten Ausführungsform der Erfindung. In der vorliegenden perspektivischen Ansicht sind die Bestandteile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 6A und 6B, die jeweils eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht der vierten Ausführungsform zeigen, bezeichnet, und das Laserinterferometer 12 und die Betätigungseinrichtungen zum Antrieb der Y-Gleitwelle 3a, 3b sind in Fig. 7 weggelassen.
Wie Fig. 7 zeigt, enthält die vierte Ausführungsform ferner zwei feststehende Platten 9 und zwei bewegbare Platten 10. Die beiden feststehenden Platten 9 sind an den Außenwänden der Vakuumkammer 7 so angeordnet, daß sie die zugehörigen Öffnungen 13 umgeben, die jeweils in den Außenwänden der Vakuumkammer 7 gebildet sind und durch welche die Y-Gleitwelle 3 eindringt. Die beweglichen Platten 10 sind an den Stirnflächen der Y-Luft­ gleitlager 4 angeordnet, die ihrer zur Vakuumkammer weisenden Seite vorhanden sind und auch ihren zugehörigen feststehenden Platten 9 gegenüberliegen, so daß sie die zugehörigen Öffnungen 13 bedecken, die in der Vakuumkammer 7 gebildet sind.
Nachfolgend wird unter Bezug auf Fig. 8 die feststehende Platte 9 beschrieben. Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer feststehenden Platte 9, die an der Seitenwand einer Vakuumkammer 7 befestigt ist. Die feststehende Platte 9 ist in der vorliegenden perspektivischen Ansicht so angeordnet, daß sie der Gleitoberfläche der Vakuumkammer relativ zu der beweglichen Platte (nicht dargestellt) gegenüberliegt. Die feststehende Platte 9 enthält Luftkissen 32a, 32b, um die bewegbare Platte unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, sowie Auslassnuten 34, 35, die so ausgebildet sind, daß sie eine Öffnung 33 umgeben, die in der feststehenden Platte 9 gebildet ist und die ferner dazu dienen, das komprimierte Gas von den Luftkissen 32a, 32b auszusaugen. Somit kann die feststehende Platte 9 aufgrund ihrer Zusammenwirkung mit den Saugnuten, die in einem separaten Auslassabschnitt gebildet sind (der weiter unten erörtert wird) verhindern, daß das komprimierte Gas aus der Öffnung 33 in die Vakuumkammer strömt, wodurch es möglich wird, die Vakuumumgebung im inneren Abschnitt der Vakuumkammer aufrechtzuerhalten.
In der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ist die Öffnung 33 der feststehenden Platte 9 mit der Öffnung der Vakuumkammer verbunden, während die Y-Gleitwelle durch diese Öffnung in der Vakuumkammer angeordnet ist. Auf der Gleitoberfläche der feststehenden Platte 9 sind Luftkissengruppen 32 und Saugnuten 34, 35 angeordnet, die so gelegen sind, daß sie die Öffnung 33 umgeben. Das Luftkissen 32 ist aus vier Blöcke bildenden Nuten 32a und einer Öffnung 32b, die in der Mitte der vier Blöcke bildenden Nuten angeordnet ist, zusammengesetzt, und dient dazu, die Luft mit einem gegebenen Druck der Nut 32a zuzuführen. Das Luftkissen 32 bringt die Gleitachse 3 unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben, das von außen zuzuführen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anordnung der Luftkissen 32 aus zwei Linien zusammengesetzt, die jeweils in den beiden Endabschnit 79119 00070 552 001000280000000200012000285917900800040 0002010036217 00004 79000ten der Gleitoberfläche der feststehenden Platte 9 angeordnet sind, wobei jede Linie vier vertikal angeordnete Luftkissen 32 enthält.
Im Betrieb führt die Saugnut 34 das komprimierte Gas ab, das von dem Luftkissen 32 abgegeben wird, um dadurch den atmosphärischen Druck auf einen gegeben Druck abzusenken. Die Saugnut 35 wird verwendet, um den durch die Saugnut 34 erzielten gegebenen Druck bis nahe auf das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer abzusenken, um dadurch zu verhindern, daß Luft in die Vakuumkammer strömt. In den Saugnuten 34, 35 sind jeweils Sauglöcher gebildet, welche Sauglöcher jeweils mit ihren zugehörigen Vakuumpumpen (nicht dargestellt) verbunden sind. Beispielsweise ist mit der Saugnut 34 eine Drehkolbenpumpe verbunden. Mit der Saugnut 35 kann eine Turbopartikelpumpe oder eine Drehkolbenpumpe verbunden sein.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Abtastrichtung eines Tisches, in der hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Beschleunigung in einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps erforderlich sind, die einen Elektronenstrahl verwendet, als die Y-Achse betrachtet, wohingegen die Schrittrichtung des Tisches als die X-Achse betrachtet wird. In Fig. 6B ist auf der oberen Oberfläche der Vakuumkammer 7 nichts dargestellt. Es versteht sich jedoch von selbst, daß bei der Belichtungsvorrichtung des Scantyps unter Verwendung eines Elektronenstrahls ein Röhrenkörperabschnitt vorgesehen ist, der einen Elektronenstrahl erzeugt und diesen sowohl ablenkt als auch zum Scannen nutzt.
Fig. 9 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Luftgleitlagers 4 gemäß der Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Querschnitt der Gleitwelle 3 sowie der Querschnitt der Öffnung des Luftgleitlagers 4 in rechteckiger Form oder quadratischer Form gebildet. Der Grund dafür liegt darin, daß diese Form die Verbesserung der Steifigkeit der Gleitwelle erlaubt und die Herstellung des Luftgleitlagers erleichtern kann. Selbstverständlich können der Querschnitt der Gleitwelle 3 sowie der Querschnitt der Öffnung des Luftgleitlagers 4 auch kreisförmig gebildet sein.
Ferner kann dann, wenn die Gleitwelle als hohle Struktur mit einem im wesentlichen kreisförmigen oder elliptischen Loch ausgebildet ist, das Gewicht der Gleitwelle reduziert werden und dadurch der Antrieb des Tisches mit hoher Beschleunigung und hoher Geschwindigkeit erzielt werden. Jedes Luftgleitlager 4 ist aus vier Platten zusammengesetzt. In Fig. 9 sind die Bodenplatte 40 des Luftgleitlagers 4 und nur ein Teil der Seitenflächenplatte 41 desselben dargestellt. In Fig. 9 ist die vordere Seite die Richtung des Durchgangsabschnittes 13 der Vakuumkammer 7. Auf der Gleitoberfläche jeder der vier Platten des Luftgleitlagers 4 relativ zu der Gleitwelle 3 sind Luftkissengruppen 32, Auslassnuten 33, die jeweils so angeordnet sind, daß sie die zugehörigen Luftkissen 32 und Luftkissengruppen umgeben, und zwei Saugnuten 44, 45 ausgebildet die jeweils zwischen die Luftkissengruppen und der gegenüberliegenden Oberfläche 45a der Bodenplatte 40 gesetzt sind, die dem Durchdringungsabschnitt der Vakuumkammer gegenüberliegt.
Nachfolgend wird die Bodenplatte 40 beschrieben. Jedes Luftkissen 32 ist aus einer Nut 32a in Form von vier Blöcken und einer Öffnung 32b gebildet, die in der Mitte der Vierfachblockform angeordnet ist und dazu dient, die Luft mit einem gegebenen Druck der Nut 32a zuzuführen. Das Luftkissen 32 bringt die Gleitwelle 3 unter Verwendung der vorstehend genannten Luft zum Schweben. Auf jeder der Gleitoberflächen der Bodenplatte 40 und der übrigen Platten sind die Luftkissen 32 in zwei Linien und vier Reihen, also insgesamt acht Luftkissen 32 angeordnet. Ferner sind am Umfang der jeweiligen Luftkissen 32 sowie am Umfang der jeweiligen Luftkissengruppen Auslassnuten 33 vorgesehen, während sich jede der Auslassnuten 33 an der Seitenoberfläche in der entgegengesetzten Richtung zu dem Eindringabschnitt der Vakuumkammer öffnet. In Fig. 9 bezeichnet Bezugszeichen 33a den Öffnungsabschnitt der Saugnut oder Auslassnut 33. Die Luft, die aus dem Luftkissen 32 abgegeben wird, tritt durch die Saug- oder Auslassnut 33 und wird aus dem Öffnungsabschnitt 33a derselben ausgestoßen. Die Funktion der Saug- oder Auslassnut 33 besteht darin, die von dem Luftkissen 32 ausgestoßene Luft abzuführen, um dadurch den Druck zwischen dem Luftkissen 32 und der Saug- oder Auslassnut 34 bis beinahe auf atmosphärischen Druck zu verringern, sowie die Auslasseffizienz der Saugnuten 34, 35 zu verbessern.
Die Saugnuten 34, 35 sind so angeordnet, daß sie die Gleitwelle umgeben. Die Saugnut 34 reduziert den atmosphärischen Druck bis auf einen gegebenen Druck. Die Saugnut 35 wird dagegen verwendet, um den gegebenen Druck, der durch die Saugnut 34 erreicht wurde, bis beinahe auf das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer zu verringern. In den Bodenabschnitten der Saugnuten 34, 35 der Bodenplatte 30 öffnen sich Löcher, die jeweils mit Vakuumpumpen (nicht dargestellt) verbunden sind. Beispielsweise ist mit der Saugnut 34 eine Drehkolbenpumpe verbunden und mit der Saugnut 35 eine Turbopartikelpumpe oder eine Drehkolbenpumpe.
Fünfte Ausführungsform
Fig. 10A ist eine Draufsicht einer fünften Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung und Fig. 10B ist eine Längsschnittansicht dieser fünften Ausführungsform. Nachfolgend werden die Abschnitte der fünften Ausführungsform beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden. Die vorliegende Ausführungsform enthält zwei parallele Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse, die jeweils an den beiden Seiten einer Vakuumkammer 51 so angeordnet sind, daß die Vakuumkammer 51 zwischen ihnen liegt, zwei Halteabschnitte, die jeweils zwei Paare von feststehenden Platten 53a, 53b und 54a, 54b enthalten, wobei jedes Paar von feststehenden Platten die zugehörige Luftgleitplatte in der X- Achse zwischen sich hält, zwei Y-Luftgleitlager 55a, 55b, die jeweils an den zugehörigen Luftgleitplatten 52a, 52b in der X- Achse entlang derselben geraden Linie in einer zu den Luft­ gleitplatten 52a, 52b in der X-Achse senkrechten Richtung angeordnet sind, zwei Y-Gleitachsen 56a, 56b, die die Vakuumkammer 51 jeweils mit ihren zugehörigen Y-Luftgleitlagern 55a, 55b als Führung durchdringen, eine Tischgrundplatte 60, die die beiden Y-Gleitwellen 56a, 56b im inneren Abschnitt der Vakuumkammer verbindet, sowie eine Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt).
Die Y-Luftgleitlager 55 sind an den Luftgleitplatten 52 in der X-Achse befestigt. Die beiden Y-Luftgleitlager 55a, 55b die jeweils an den zugehörigen Luftgleitplatten 52a, 52b, in der X- Achse entlang derselben geraden Linie in einer zu den Luft­ gleitplatten 52a, 52b in der X-Achse senkrechten Richtung angeordnet sind, sowie die beiden Y-Gleitachsen 56a, 56b, die die Vakuumkammer 51 jeweils mit ihren zugehörigen Y-Luftgleit­ lagern 55a, 55b als Führungen durchdringen, haben denselben Aufbau wie die bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung verwendeten. Auch die separaten Auslassbetriebsabläufe der beiden Y-Luftgleitlager 55a, 55b und der beiden Y-Gleitwellen 56a, 56b entsprechen der ersten Ausführungsform.
Wie Fig. 10 zeigt, wird es ermöglicht, daß die Luftgleit­ platten 52a, 52b in der X-Achse den Bewegungen der Y-Luft­ gleitlager 55a, 55b in der X-Achse folgen, und zwar nicht nur in einem Zustand, in dem sie durch statischen Druck durch die feststehenden Platten 53a, 53b jeweils zum Halten der zugehörigen Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse und durch zwei Paare von Befestigungsplatten 57a, 58a und 57b, 58b jeweils zum Halten der oberen und der unteren Oberflächen der zugehörigen Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse gehalten werden, sondern auch in einem Zustand, in dem sie an den seitlichen Stirnflächen der Y-Luftgleitlager 55a, 55b auf deren zu der Vakuumkammer weisenden Seite befestigt sind.
Da die Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse in der Weise angeordnet sind, daß sie an den seitlichen Stirnflächen der Y- Luftgleitlager 55a, 55b auf der zur Vakuumkammer weisenden Seite derselben befestigt sind, werden die Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse durch eine Betätigungseinrichtung angetrieben, die mit der Seitenoberfläche des Y-Luftgleitlagers verbunden ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Antriebsabschnitt der Betätigungseinrichtung direkt nur an einem Y-Luftgleitlager 55b der Gleitstücke in der Y-Achse oder der Y-Luftgleitlager 55 befestigt, wodurch die Y-Luftgleitlager 55 durch die Betätigungseinrichtung angetrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, die Betätigungseinrichtung an dem anderen Y-Luft­ gleitlager 55a der Gleitstücke 55 in der Y-Achse anzubringen. Auch können als weitere Antriebseinrichtungen Antriebsachsen aus den beiden Seiten der Gleitstücke 55a, 55b in der Y-Achse herausgezogen werden, die beiden Antriebsachsen können miteinander an einer Position, die außerhalb der Vakuumkammer liegt, verbunden werden, und die beiden Gleitstücke 55a, 55b in der Y-Achse können durch eine einzelne Betätigungseinrichtung angetrieben werden.
Ferner wird bei der vorliegenden Ausführungsform, um den für die gesamte Belichtungsvorrichtung erforderlichen Platz zu reduzieren, ein Pneumatikzylinder nur an einem Y-Luftgleitlager 55b der Gleitstücke 55 in der Y-Achse zum Antreiben der Gleitstücke 55 in der Y-Achse angebracht. Es ist jedoch auch möglich, einen Linearmotor als die Betätigungseinrichtung vorzusehen.
Die Luftgleitplatten 52 in der X-Achse enthalten jeweils Luftkissen, die an den Gleitoberflächen der Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse angebracht sind, um die Luftgleit­ platten 52a, 52b in der X-Achse unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; zwei Faltenbälge 63a, 63b, die die Öffnungen der Vakuumkammer, durch welche die Y-Gleitwellen 56a, 56b eindringen, sowie die Öffnungen der feststehenden Platten 53a, 53b, 54a, 54b bedecken, die den Vakuumkammeröffnungen gegenüberliegend gebildet sind, um zu verhindern, daß das komprimierte Gas in die Vakuumkammer strömt; und Auslassnuten, die jeweils in den nahe an den Faltenbälgen gelegenen Seitengleitoberflächen der Luftgleit­ plätten 52a, 52b in der X-Achse angeordnet sind, so daß sie die Öffnungen der feststehenden Platten 53a, 53b, 54a, 54b, 57a, 57b, 58a, 58b umgeben, um das komprimierte Gas abzuführen, wodurch verhindert werden kann, daß komprimiertes Gas in die Vakuumkammer aus den Öffnungen 61 der Vakuumkammer strömt, durch welche die Y-Gleitwellen 56a, 56b eindringen, sowie aus den Öffnungen der feststehenden Platten 53a, 53b, 54a, 54b, 57a, 57b, 58a, 58b, die den Öffnungen 61 gegenüberliegend gebildet sind.
Die Gleitoberflächen der Luftgleitplatten 52 in der X-Achse haben einen ähnlichen Aufbau wie die Gleitoberflächen der feststehenden Platten, die wie vorstehend im Detail bei der vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben an den Außenwänden der Vakuumkammer so angeordnet sind, daß sie die Öffnungen der Vakuumkammer umgeben, durch welche die Y- Gleitwellen verlaufen.
In Fig. 10A sind jedoch die Luftkissen 32 jeweils an den Stirnflächen der Luftgleitplatte 52 in der X-Achse angebracht. Das heißt, daß diese Luftkissen jeweils an den Gleitoberflächen der Luftgleitplatte 52 in der X-Achse montiert sind, die den feststehenden Platten gegenüberliegend angeordnet sind, beispielsweise den feststehenden Platten 53a, 53b, 57a, 58a. Die Positionierung des XY-Tisches erfolgt durch ein Laserinterferometer (nicht dargestellt). In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei bewegliche Spiegel zur Durchführung einer Laser-Interferenzlängenmessung einstückig mit der Maskentischgrundplatte 15 gebildet. Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht der Maskentischgrundplatte 15.
Als das Material der Maskentischgrundplatte 15 wird Glas- oder Keramikmaterial mit einem niedrigen Längenausdehnungskoeffizienten verwendet. Als Beispiel des Keramikmaterials wurde Cordierit als vorteilhaft erachtet. Auf den Oberflächen der Maskentischgrundplatte 15, die den beweglichen Spiegeln 15a entsprechen, werden zwei reflektierende Filme durch Dampfabscheidung gebildet (beispielsweise aus Au oder Al), die zur Reflexion von Laserstrahlen verwendet werden.
Aufgrund der Verwendung dieses Aufbaus, bei der die beweglichen Spiegel 15a zur Durchführung von Laserinterferenzlängenmessungen einstückig mit der Maskentischgrundplatte 15 gebildet sind, kann eine Positionsverschiebung oder Verzerrung der beweglichen Spiegel 15a, wenn der XY-Tisch mit hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung bewegt wird, verhindert werden, was es möglich macht, eine Positionierung des XY-Tisches mit hoher Genauigkeit zu erzielen.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Saugnuten, die auf den Gleitoberflächen der Luftgleitlager 52, 55 gebildet sind, jeweils aus zwei Nuten zusammengesetzt. Dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern beispielsweise in einer VUV- oder EUV-Belichtungsvorrichtung, die in einem relativ geringen Vakuum arbeitet, kann die Saugnut aus einer einzelnen Nut bestehen. Auch kann in einer Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung, die in einem sehr hohen Vakuum verwendet wird, die Anzahl der Nuten erhöht werden, so daß es möglich ist, das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer aufrechtzuerhalten.
In der vierten Ausführungsform sind die Hauptbestandteile derselben, d. h. die beiden X-Gleitwellen 1a, 1b, die einzelne Gleitwelle 3 (3a, 3b), die die Vakuumkammer 7 durchdringt, die Tischgrundplatte 8, die Luftgleitlager 4a, 4b und die feststehenden Platten 31, die an den Seitenwänden der Vakuumkammer 7 befestigt sind, jeweils aus Keramiken gebildet, die eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen und nichtmagnetisch sind. Insbesondere werden Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliciumcarbid (SiC) wirksam verwendet.
Auch bei der fünften Ausführungsform sind die Hauptbestandteile derselben, d. h. die beiden parallelen Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse, die beiden Paare von feststehenden Platten 53a, 53b, 54a, 54b, jeweils zum Halten der zugehörigen Luftgleit­ platten in der X-Achse zwischen diesen, die beiden Y-Luft­ gleitlager 55a, 55b, die jeweils entlang derselben geraden Linie in einer zu den Luftgleitplatten in der X-Achse senkrechten Richtung angeordnet sind, und die Tischgrundplatte 60, die die beiden Y-Gleitwellen im inneren Abschnitt der Vakuumkammer miteinander verbindet, ebenfalls aus Keramiken gebildet, die eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen und nichtmagnetisch sind. Insbesondere werden Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliciumcarbid (SiC) wirksam verwendet.
Gemäß der Erfindung kann der Tischmechanismus, obgleich er im inneren der Vakuumkammer verwendet wird, berührungslos geführt werden, so daß dadurch die Vibrationen beim Antrieb desselben eliminiert werden können und somit die Laufleistungsfähigkeit desselben einschließlich Abweichung vom Geradlauf, Gier-, Roll- und Nickbewegungen, mit hoher Exaktheit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden können.
Da ferner die beiden parallelen Luftgleitplatten 52a, 52b in der X-Achse so angeordnet sind, daß sie den Hauptkörper der Vakuumkammer zwischen sich halten, kann im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem der gesamte Tischmechanismus mit einer rechteckig prismatisch geformten Vakuumkammer bedeckt wird, das Volumen der Vakuumkammer verringert werden und somit die Zeit verkürzt werden, die zum Erreichen eines gegebenen Vakuums erforderlich ist.
Obgleich ferner die Luftgleiteinrichtung als Führung des Tischmechanismus verwendet wird, kann das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer auf einem hohen Niveau gehalten werden. Obwohl die hohe Genauigkeit des Tisches aufrechterhalten wird, können auch eine hohe Beschleunigung und eine hohe Geschwindigkeit erreicht werden.
Die Ausdehnung der Tischgrundplatte aufgrund von Temperaturschwankungen kann minimiert werden, so daß die Positionierung des Tischmechanismus unter Verwendung eines Laserinterferometers mit hoher Genauigkeit erreichbar ist.
Sechste Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform betrifft einen Tischmechanismus, der die Maske einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps unter Verwendung eines Elektronenstrahles trägt. Fig. 12A ist eine Draufsicht einer sechsten Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung und Fig. 12B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 12A. Die vorliegende Ausführungsform betrifft einen XY-Tisch, der in einer Vakuumkammer arbeitet. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine im inneren Abschnitt einer Vakuumkammer 1 angeordnete Tischgrundplatte 3 freitragend von einer Y-Gleitwelle 2 gehalten, die durch eine Seitenfläche der Wandoberflächen der Vakuumkammer 1 eindringt. Die Y-Gleitwelle 2 ist durch ein Y-Luftgleitlager 4 berührungslos gehalten, das außerhalb der Vakuumkammer 1 angeordnet ist.
An der Stirnfläche des Y-Luftgleitlagers 4 auf der der Vakuumkammer zugewandten Seite desselben ist eine X-Luftgleit­ platte 5 befestigt, die in einer Richtung senkrecht zu der Y- Gleitwelle 2 bewegbar ist. Die X-Luftgleitplatte 5 wird von oben und unten sowie von rechts und links durch ein erstes Luftgleitlager 6 gehalten und durch dieses in berührungsloser Weise gehalten, so daß die X-Luftgleitplatte 5 in X-Richtung bewegt werden kann.
An der Stirnfläche der Y-Gleitwelle 2, die außerhalb der Vakuumkammer 1 gelegen ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Linearmotor angebracht, der als Betätigungseinrichtung 7 in der Y-Achse dient. Um die Antriebskraft der Betätigungseinrichtung 7 zu übertragen, ist ein Verbindungsabschnitt 8 angeordnet, der parallel zu der X- Luftgleitplatte 5 bewegbar ist, sowie ein zweites X-Luft­ gleitlager 9, das als Führung des Verbindungsabschnitts 8 dient, so daß die Y-Gleitwelle 2 gleichmäßig angetrieben werden kann.
Für eine Öffnung 10, die in der Vakuumkammer 1 gebildet ist, durch welche die Y-Gleitwelle 2 verläuft, wie auch für eine Öffnung, die in einer feststehenden Platte 11 gebildet ist, die auf der Seite der Vakuumkammer des ersten Y-Luftgleitlagers 6 angeordnet ist, ist ein Faltenbalg 12 vorgesehen, der verhindert, daß durch diesen Öffnungen Gas in die Vakuumkammer 1 strömt.
Auf der Gleitoberfläche des Y-Luftgleitlagers 4, die zu der Y- Gleitwelle 2 weist, ist ein erstes Luftkissen 13 angeordnet, das verwendet wird, um die Y-Gleitwelle 2 unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen. An der Stirnfläche des Luftkissens 13 an der zur Vakuumkammer gerichteten Seite desselben ist eine erste Auslassnut 14 so gebildet, daß sie die Y-Gleitwelle 2 umgibt. Die erste Auslassnut 14 wird verwendet, um das dem ersten Luftkissen 13 zugeführte Gas abzuführen. Der detaillierte Aufbau des vorliegenden Luftkissenabschnitts und der ersten Auslassnut 14 wird weiter unten beschrieben.
Auf der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte 5, die zu dem ersten X-Luftgleitlager 6 weist, ist ein zweites Luftkissen 15 angeordnet, das komprimiertes Gas zuführt, um die X-Luftgleit­ platte 5 zum Schweben zu bringen. Auf der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte 5 zu einer feststehenden Platte 11 des ersten X-Luftgleitlagers 6 auf der der Vakuumkammer zugewandten Seite desselben weisend ist eine zweite Auslassnut 16 so angeordnet, daß sie eine in der feststehenden Platte 11 gebildete Öffnung umgibt. Im Betrieb zieht die zweite Auslassnut 16 das zu dem ersten Luftkissen 15 zugelieferte komprimierte Gas ab, um es so zu verhindern, daß das komprimierte Gas in die Vakuumkammer 1 strömt. Der detaillierte Aufbau der vorliegenden feststehenden Platte und der zweiten Auslassnut 16 wird weiter unten beschrieben.
Die X-Luftgleitplatte 5 und der Verbindungsabschnitt 8 können durch eine Betätigungseinrichtung 17 in der X-Achse angetrieben werden, bei welcher es sich in der vorliegenden Ausführungsform um einen Linearmotor handelt, und zwar in einem Zustand, in dem sie durch die zugehörigen berührungslosen statischen Lager zum Schweben gebracht sind. Die Betätigungseinrichtung 17 in der X- Achse ist direkt mit dem Y-Luftgleitlager 4 verbunden. Aufgrund des vorstehend beschriebenen Führungsmechanismus kann der vorliegende XY-Tisch arbeiten, während die Vakuumumgebung (beispielsweise 1,33 × 10-5 Pa (10-7 Torr)) des inneren Abschnitts der Vakuumkammer 1 aufrechterhalten bleibt.
Die Positionierung des XY-Tisches wird durch ein Laserinterferometer (nicht dargestellt) gesteuert. In der vorliegenden Ausführungsform sind die beweglichen Spiegel zur Durchführung von Laserinterferenzlängenmessungen einstückig mit der Tischgrundplatte 3 ausgebildet.
Siebte Ausführungsform
Fig. 13A ist eine Draufsicht auf eine siebte Ausführungsform eines Tischmechanismus gemäß der Erfindung, und Fig. 13B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 13A. In der siebten Ausführungsform wird ähnlich wie bei der sechsten Ausführungsform eine Tischgrundplatte 3, die im inneren Abschnitt der Vakuumkammer 1 angeordnet ist, freitragend durch eine Y-Gleitachse 2 gehalten, die so angeordnet ist, daß sie durch eine Seitenfläche der Wandflächen der Vakuumkammer 1 eindringt.
Nachfolgend werden die unterschiedlichen Abschnitte der siebten Ausführungsform gegenüber der sechsten Ausführungsform beschrieben. Die Y-Luftgleitwelle 2 wird durch ein Y-Luft­ gleitlager 4 berührungslos gehalten. In einer zu der Y-Luft­ gleitwelle 2 senkrechten Richtung ist eine X-Gleitwelle 25 angeordnet, die mit dem Y-Luftgleitlager 4 verbunden ist, und ein zweites X-Luftgleitlager 26, das als eine Führung für die X-Gleitwelle 25 dient. Das Y-Luftgleitlager 4 kann in Richtung der X-Achse durch eine Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) bewegt werden, die direkt mit der X-Gleitwelle 25 bewegt ist.
Ferner ist an der Stirnfläche der Y-Luftgleitwelle 2, die außerhalb der Vakuumkammer 1 gelegen ist, ein Verbindungsabschnitt 27 angeordnet, der nicht nur die Antriebskraft überträgt, die von einer Betätigungseinrichtung für die Y-Achse (nicht dargestellt) abgegeben wird, sondern auch sich mit der Bewegung der X-Gleitwelle 25 verschiebt. Der Verbindungsabschnitt 27 wird durch ein zweites Y-Luftgleitlager 28 gehalten und kann in der Y-Richtung durch eine Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) bewegt werden, die direkt mit dem zweiten Y-Gleitlager 28 verbunden ist.
Achte Ausführungsform
Fig. 14A zeigt eine Draufsicht auf eine achte Ausführungsform eines Tisches gemäß der Erfindung, und Fig. 14B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in Fig. 14A. Auch in der achten Ausführungsform wird ähnlich wie bei der sechsten und siebten Ausführungsform eine Tischgrundplatte 3, die im inneren Abschnitt einer Vakuumkammer 1 angeordnet ist, freitragend durch eine Y-Gleitwelle 2 gehalten, die so angeordnet ist, daß sie durch eine Seitenfläche der Wandoberflächen der Vakuumkammer 1 dringt.
Nachfolgend werden die Abschnitte der achten Ausführungsform beschrieben, die von der sechsten und siebten Ausführungsform verschieden sind. An den beiden Enden eines Y-Luftgleitlagers 4, das außerhalb der Vakuumkammer 1 als Führung der Y- Gleitwelle 2 angeordnet ist, sind zwei X-Luftgleitplatten 31 angeordnet, die parallel zueinander verlaufen und in einer zu der Y-Gleitwelle 2 senkrechten Richtung bewegbar sind. Ferner sind zwei X-Luftgleitlager 32 vorgesehen, die die zugehörigen X-Luftgleitplatten 31 von oben und unten sowie von rechts und links halten, so daß diese in berührungsloser Weise geführt werden.
Ferner ist an der Stirnfläche der Y-Luftgleitwelle 2, die außerhalb der Vakuumkammer 1 gelegen ist, ein Verbindungsabschnitt 33 angeordnet, der nicht nur eine von einer Betätigungseinrichtung für die Y-Achse (nicht dargestellt) abgegebene Antriebskraft überträgt, sondern auch mit der Bewegung der beiden X-Gleitplatten 31 verschiebbar ist. Der Verbindungsabschnitt 33 wird durch ein zweites Y-Luft­ gleitlager 34 gehalten und kann in Richtung der Y-Achse durch eine Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) bewegt werden, die direkt mit dem zweiten Y-Gleitlager 34 verbunden ist.
In dem inneren Abschnitt der Vakuumkammer 1 ist eine Tischgrundplatte 3 angeordnet, die in dem Mittelabschnitt des inneren Abschnitts der Vakuumkammer 1 angeordnet ist. In dem Mittelabschnitt der Tischgrundplatte 3 öffnet sich eine Öffnung 18. Diese Öffnung 18 ist ein Fenster, das zur Führung von Elektronenstrahlen dient, die auf eine Maske (nicht dargestellt) aufgestrahlt werden.
Fig. 15 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Y-Luftgleitlagers 4. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Querschnitt der Gleitwelle sowie der Querschnitt der Öffnung des Luft­ gleitlagers 4 in rechteckiger Form oder quadratischer Form gebildet. Der Grund dafür liegt darin, daß eine solche Form eine Verbesserung der Steifigkeit der Gleitewelle erlaubt und die Herstellung des Luftgleitlagers erleichtern kann. Selbstverständlich kann der Querschnitt der Gleitwelle sowie der Querschnitt der Öffnung des Luftgleitlagers 4 auch kreisförmig gebildet werden.
Jedes der Luftgleitlager 4 besteht aus vier Platten. In Fig. 15 sind die Bodenplatte 40 des Luftgleitlagers 4 und nur ein Teil der Seitenplatte 41 desselben dargestellt. In Fig. 15 ist diese Seite auf den Durchgangsabschnitt in die Vakuumkammer 1 gerichtet. Auf der Gleitoberfläche jeder der vier Platten des Luftgleitlagers 4, die in Richtung der Gleitwelle weist, sind Luftkissengruppen 42, Saugnuten 43, die so angeordnet sind, daß sie die zugehörigen Luftkissen 42 und die Luftkissengruppen umgeben, und zwei Saugnuten 44, 45 gebildet, die jeweils zwischen den Luftkissengruppen und der gegenüberliegenden Oberfläche 4a der Bodenplatte 41 angeordnet sind.
Nachfolgend wird die Bodenplatte 40 beschrieben. Das Luftkissen 42 ist aus vier Nuten 42a in Blockform und einer Öffnung 42b gebildet, die in der Mitte der vier Blöcke bildenden Form angeordnet ist und zur Zufuhr von Luft mit einem gegebenen Druck zu der Nut 42a dient. Das Luftkissen 42 bringt unter Verwendung dieser Luft die Gleitachse zum Schweben. Auf jeder der Gleitoberflächen der Bodenplatte 40 und der übrigen Platten sind die Luftkissen 42 in zwei Linien und vier Reihen angeordnet, so daß insgesamt acht Luftkissen 42 vorhanden sind. Ferner sind am Umfang der jeweilige Luftkissen 42 sowie am Umfang der jeweiligen Luftkissengruppen Auslassnuten 43 vorgesehen, von welchen sich jede an der Seitenoberfläche in der entgegengesetzten Richtung zu dem Durchdringungsabschnitt der Vakuumkammer öffnet.
In Fig. 15 bezeichnet das Bezugszeichen 43a den Öffnungsabschnitt der Saugnuten. Die Luft, die aus dem Luftkissen 42 austritt, strömt durch die Saugnuten 43 und wird aus den Öffnungsabschnitten 43a derselben ausgestoßen. Der Zweck der Saugnut 43 ist es, die aus dem Luftkissen 42 ausgestoßene Luft abzulassen, um dadurch den Druck zwischen dem Luftkissen 42 und der Saugnut 44 bis beinahe auf atmosphärischen Druck zu verringern, um so die Ableitungseffizienz der Saugnuten 44, 45 zu verbessern. Die Saugnuten 44, 45 sind so angeordnet, daß sie die Gleitwelle umgeben. Die Saugnut 44 reduziert den atmosphärischen Druck bis auf einen gegebenen Druck. Die Saugnut 45 wird andererseits dazu verwendet, den gegebenen Druck, der von der Saugnut 44 erreicht wird, bis beinahe auf das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer weiter zu verringern. In den Bodenabschnitten der Saugnuten 44, 45 der Bodenplatte 40 öffnen sich Sauglöcher, die jeweils mit Vakuumpumpen (nicht dargestellt) verbunden sind. Beispielsweise ist mit der Saugnut 44 eine Drehkolbenpumpe verbunden. Mit der Saugnut 45 ist eine Turbopartikelpumpe oder eine Drehkolbenpumpe verbunden.
Fig. 16 ist eine detaillierte Schnittansicht der Y-Gleitwelle 2, des Y-Luftgleitlagers 4, der feststehenden Platte 11 und der X-Luftgleitplatte 5, die jeweils in der achten Ausführungsform verwendet werden, in der die Leitungsanordnung der achten Ausführungsform dargestellt ist, durch welche das Gas, das der X-Luftgleitplatte 5 zugeführt wurde, zu dem Y-Luftgleitlager 4 geführt wird. Die X-Gleitplatte 5 wird von links und rechts durch die feststehende Platte 11 und eine Seitenplatte 51 für die X-Luftgleitplatte 5 gehalten und gleichzeitig von oben und unten durch eine obere Platte 52 für die X-Luftgleitplatte 5 und eine untere Platte 53 für die X-Luftgleitplatte 5 gehalten. Das Y-Luftgleitlager 4 hält die Y-Gleitwelle 2 von oben und unten und hält dieses dadurch mit statischem Druck.
Zunächst wird nachfolgend die Zufuhr der Luft zu dem Y-Luft­ gleitlager 4 und der X-Luftgleitplatte 5 beschrieben. Die Luft von einer Luftversorgungseinrichtung, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, wird durch Luftzufuhrbohrungen 54, die jeweils in der Seitenplatte 51 für die X-Luftgleitplatte 5, der oberen Platte 52 für die X-Luftgleitplatte 5 und einer unteren Platte 53 für die X-Luftgleitplatte 5 gebildet sind, geleitet und anschließend den jeweiligen Spalten zugeführt, die zwischen der X-Luftgleitplatte 5 und der Seitenplatte 51 für die X-Luftgleitplatte 5, der oberen Platte 52 für die X-Luft­ gleitplatte 5 und einer unteren Platte 53 für die X-Luftgleit­ platte 5 gebildet sind, welche zusammenwirkend die X-Luftgleit­ platte 5 umgeben.
Die Luft, die der X-Luftgleitplatte 5 zugeführt wird, tritt durch ein Luftzufuhrloch 55, das in der X-Luftgleitplatte 5 gebildet ist, und weiter durch eine Leitung, die die X-Luft­ gleitplatte 5 und das Y-Luftgleitlager 4 verbindet, und wird anschließend dem Y-Luftgleitlager 4 zugeführt.
Nachfolgend wird das Luftauslasssystem in Beziehung zu den Saugnuten 56, 57, 58 und 59 beschrieben, die jeweils in der X- Luftgleitplatte 5 bzw. dem Y-Luftgleitlager 4 gebildet sind.
Die erste Saugnut 56 für das Y-Gleitlager 4 ist in dem Y-Luft­ gleitlager 4 so gebildet, daß sie die Y-Gleitachse 2 umgibt, und die erste Saugnut 58 für die X-Luftgleitplatte 5 ist in der X-Luftgleitplatte 5 gebildet. Ferner ist die zweite Saugnut 57 für das Y-Luftgleitlager 4 in dem Y-Luftgleitlager 4 so gebildet, daß sie die Y-Gleitwelle 2 umgibt, und die zweite Saugnut 59 für die X-Luftgleitplatte 5 ist in der X-Luftgleit­ platte 5 gebildet.
Die aus der ersten Saugnut 56 gesaugte Luft wird durch das Y- Luftgleitlager 4 und die X-Luftgleitplatte 5 geführt und anschließend durch die erste Saugnut 58 und weiter durch eine Auslassöffnung 60 geleitet, die in der feststehenden Platte 11 gebildet ist, und wird schließlich durch eine Vakuumpumpe abgesaugt, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist.
Auch die aus der zweiten Saugnut 57 in ähnlicher Weise abgesaugte Luft wird durch das Y-Luftgleitlager 4 und die X- Luftgleitplatte 5 geführt, weiter durch die zweite Saugnut 59 und durch eine Auslassöffnung 61 geleitet, die in der feststehenden Platte 11 gebildet ist, und wird schließlich durch eine außerhalb der Vakuumkammer angeordnete Vakuumpumpe abgesaugt.
Nachfolgend wird die X-Luftgleitplatte 5 im Detail beschrieben. Fig. 17 ist eine perspektivische Darstellung der X-Luftgleit­ platte 5, die an der Stirnfläche des Y-Luftgleitlagers 4 auf deren zur Vakuumkammer weisenden Seite befestigt ist.
In der vorliegenden perspektivischen Darstellung ist die X- Luftgleitplatte 5 in der Weise angeordnet, daß deren Gleitplatte relativ zu der feststehenden Platte (nicht dargestellt) der feststehenden Platte gegenüberliegt. Die X- Luftgleitplatte 5 enthält Luftkissen 62a, 62b und 63, die jeweils dazu dienen, die X-Luftgleitplatte 5 unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, sowie Auslassnuten 64, 65, die jeweils so gebildet sind, daß sie eine Öffnung umgeben, die in der feststehenden Platte (nicht dargestellt) gebildet ist, um das komprimierte Gas abzuführen. Bedingt durch die Zusammenwirkung mit den Saugnuten, die in einem differentiellen Auslassabschnitt gebildet sind (der weiter unten erörtert wird), verhindert die X-Luftgleitplatte 5, daß aus der Öffnung der feststehenden Platte Luft in die Vakuumkammer strömt, wodurch es möglich ist, die Vakuumumgebung im inneren Abschnitt der Vakuumkammer aufrechtzuerhalten.
In der in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform ist die Öffnung der feststehenden Platte (nicht dargestellt) mit einer Öffnung verbunden, die in der Vakuumkammer gebildet ist, während die Y- Gleitwelle 2 in der Vakuumkammer durch die vorhandene Öffnung der Vakuumkammer angeordnet werden kann. Die X-Luftgleitplatte 5 enthält auf ihrer Gleitoberfläche die Luftkissengruppen 62 und 63 sowie die Saugnuten 64, 65, die jeweils so angeordnet sind, daß sie die Öffnung der feststehenden Platte umgeben.
Das Luftkissen 62 ist aus einer Nut 62a in Form von vier Blöcken und einer Öffnung 62b aufgebaut, die in der Mitte der vier Blöcke gelegen ist und dazu dient, Luft mit einem gegebenen Druck der Nut 62a zuzuführen. Die X-Luftgleitplatte 5 kann durch komprimiertes Gas, das von außerhalb zugeführt wird, relativ zu der feststehenden Platte (nicht dargestellt) zum Schweben gebracht werden.
Ferner ist auf der oberen Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte 5 die Luftkissengruppe 63 angeordnet. Jedes Luftkissen 63 besteht aus einer T-förmigen Nut 63a und einer Luftversorgungsnut 63b zur Zufuhr von Luft mit einem gegebenen Druck zu der Nut 63a. Die X-Luftgleitplatte 5 kann durch komprimiertes Gas, das von außerhalb zugeführt wird, relativ zu der feststehenden Platte (nicht dargestellt) zum Schweben gebracht werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Luftkissen 62 in einer Anordnung gebildet, die zwei Linien und neun Reihen enthält.
Aufgabe der Saugnut 64 ist es, das aus den Luftkissen 62, 63 austretende komprimierte Gas abzusaugen, um dadurch den atmosphärischen Druck auf einen gegebenen Druck abzusenken.
Die Saugnut 65 dient dazu, den durch die Saugnut 64 erreichten gegebenen Druck weiter auf das Vakuum des inneren Abschnitts der Vakuumkammer abzusenken, womit es möglich ist, zu verhindern, daß das komprimierte Gas in den inneren Abschnitt der Vakuumkammer strömt.
In den Saugnuten 64, 65 öffnen sich Löcher zur Absaugung, durch welche die Saugnuten 64, 65 mit den jeweiligen Vakuumpumpen (nicht dargestellt) durch diese Sauglöcher verbunden sind. Beispielsweise ist eine Drehkolbenpumpe mit der Saugnut 64 verbunden, während eine Turbopartikelpumpe oder eine Drehkolbenpumpe mit der Saugnut 65 verbunden ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Scanrichtung eines Tisches, die hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Beschleunigung in einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps unter Verwendung von Elektronenstrahlen erfordert, als die Y- Achse betrachtet, wohingegen die Schrittrichtung des Tisches als die X-Achse betrachtet wird. In den Fig. 12B, 13B, 14B ist die obere Oberfläche der Vakuumkammer 1 freigelassen. Es versteht sich jedoch von selbst, daß bei der Belichtungsvorrichtung des Abtasttyps unter Verwendung von Elektronenstrahlen ein Röhrenkörperabschnitt vorgesehen ist, der sowohl Elektronenstrahlen erzeugt als auch diese ablenkt und zum Scannen nutzt.
Die Positionierung des XY-Zustands wird durch ein Laserinterferometer (nicht dargestellt) gesteuert. In der vorliegenden Ausführungsform sind die beweglichen Spiegel zur Durchführung von Laserinterferenzlängenmessungen einstückig mit der Tischgrundplatte 3 gebildet.
Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht der Tischbasisplatte 3. Als Material der Tischgrundplatte 3 werden Glas oder Keramiken mit einem niedrigen Längenausdehnungskoeffizienten (als Beispiel für Keramik sei Cordierit genannt) verwendet. An den Oberflächen der Tischgrundplatte 3, welche den beweglichen Spiegeln 3a entsprechen, sind durch Dampfabscheidung reflektierende Filme gebildet (die beispielsweise aus Au oder Al gebildet sind), um Laserstrahlen zu reflektieren.
Aufgrund der Nutzung dieses Aufbaus, bei welchem die bewegbaren Spiegel 3a zur Durchführung von Laserinterferenzlängenmessungen einstückig mit der Tischgrundplatte 3 gebildet sind, kann eine Positionsverschiebung oder Verzerrung der bewegbaren Spiegel 3a bei Bewegung des XY-Tisches mit hoher Beschleunigung und hohen Geschwindigkeiten verhindert werden, was eine Positionierung des XY-Tisches mit hoher Präzision ermöglicht.
Auch sind in der vorliegenden Ausführungsform die Saugnuten, die auf den Gleitoberflächen der Luftgleitlager gebildet sind, jeweils aus zwei Nuten zusammengesetzt. Dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern in einer VUV- oder EUV-Belich­ tungsvorrichtung, die mit einem relativ geringen Vakuum arbeitet, kann die Saugnut aus einer einzelnen Nut bestehen.
Auch kann in einer Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung, die in einem sehr starken Vakuum arbeitet, die Anzahl der Nuten erhöht werden, um es so zu ermöglichen, daß das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer aufrecht erhalten werden kann.
In der sechsten Ausführungsform sind die Hauptbestandteile, d. h. die Y-Gleitwelle 2, die in die Vakuumkammer 1 eindringt, die Y-Gleitlager 4, die X-Luftgleitplatte 5, das erste Luft­ gleitlager 6, der Verbindungsabschnitt 8, das zweite X-Luft­ gleitlager 9 und die feststehende Platte auf der Seite der Vakuumkammer jeweils aus Keramiken gebildet, die eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen und nichtmagnetisch sind. Insbesondere Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliciumkarbid (SiC) werden wirksam verwendet.
Auch in der siebten Ausführungsform sind die Hauptbestandteile, d. h. die Y-Gleitwelle 2, die eine Seitenwand der Wand­ oberflächen der Vakuumkammer 1 durchdringt, das Y-Luftgleit­ lager 4, die X-Gleitplatte 25, das zweite X-Luftgleitlager 26, der Verbindungsabschnitt 27, der parallel zur X-Gleitachse 25 mit der Bewegung derselben bewegbar ist, und das zweite Y-Luft­ gleitlager 28 aus Keramiken gebildet, die eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen und nichtmagnetisch sind. Insbesondere werden Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliciumkarbid (SiC) wirksam verwendet.
Ferner bestehen bei der achten Ausführungsform die Hauptbestandteile, d. h. die Y-Gleitwelle 2, die eine Seitenwand der Vakuumkammer 1 durchdringt, das Y-Gleitlager 4, das außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist und als eine Führung für die Y-Gleitwelle 2 dient, die beiden X-Gleitplatten 31, die in einer zu der Y-Gleitwelle 2 senkrechten Richtung beweglich sind, die beiden X-Luftgleitlager 26, der Verbindungsabschnitt 33, der parallel zu den beiden X-Luftgleitplatten 31 mit der Bewegung derselben beweglich ist, und das zweite Y-Luft­ gleitlager 34 zum Haltern des Verbindungsabschnitts 33 auch aus Keramiken, die eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen und nichtmagnetisch sind. Insbesondere werden Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliciumkarbid (SiC) wirksam verwendet.
Bei der sechsten, siebten und achten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurden, dienen als Betätigungseinrichtungen in der X-Achse und in der Y-Achse Linearmotoren, die hohe Beschleunigungen und hohe Geschwindigkeiten ermöglichen. Dies ist jedoch nicht einschränkend, sondern es könnten beispielsweise auch Pneumatikzylinder verwendet werden.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps unter Verwendung des vorstehend beschriebenen XY-Tischmechanismus beschrieben. Fig. 19 ist eine Längsschnittansicht der Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps.
In Fig. 19 bezeichnet das Bezugszeichen 70 einen XY-Tisch­ mechanismus, der als ein Maskentisch dient, und 71 bezeichnet einen XY-Tischmechanismus, der als ein Wafertisch dient. Die Bestandteile des Maskentisches 70 und des Wafertisches 71 sind ähnlich denjenigen der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform. Auf einer Maskentischgrundplatte 70a wird eine Maske gehalten. Auf einer Wafertischgrundplatte 71a wird ein Wafer gehalten. Die Maske wird mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, der in einem auf einer Vakuumkammer angeordneten Röhrenkörper 72 erzeugt wird, und unter Verwendung einer elektronischen Linse 73 wird ein Bild oder Muster durch den Elektronenstrahl, der durch die Maske gelangt ist, auf dem Wafer gebildet.
Der Maskentisch 70, der die Maske trägt, und der Wafertisch 71, der den Wafer trägt, werden synchron gemäß der Leistung der elektronischen Linse 73 abgetastet. Die Leistung der elektronischen Linse 73 ist normalerweise 1/4. Während der Bilderzeugung bewegt sich der Maskentisch 70 mit einer Geschwindigkeit von 4v in Scanrichtung (in Fig. 19 in der Richtung nach rechts und links) der Maske, wohingegen der Wafertisch 71 sich mit einer Geschwindigkeit v synchron mit dem Maskentisch in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegungsrichtung des Maskentisches 70 bewegt.
Nachfolgend wird die Bedeutung des Begriffes "synchroner Scan" erläutert. Ein Muster auf der Maske wird projiziert und auf einer gegebenen Position eines Wafers belichtet, welche durch die Leistung eines elektrooptischen Systems bestimmt wird. Wenn der Maskentisch 70 um δXm bewegt (gescannt) wird, um das Muster auf der Maske kontinuierlich auf die gegebene Position des Wafers zu projizieren und zu belichten, muss der Wafertisch 71, der den Wafer trägt, um - δXm/4 bewegt werden. Das heißt, daß der Maskentisch 70 und der Wafertisch 71 in entgegengesetzte Richtung exakt in einem Verhältnis von vier zu eins bewegt werden müssen.
Wenn eine Zeile der Bildherstellung durch die Scanbewegung auf diese Weise beendet wird, werden die Elektronenstrahlen unterbrochen. Der Maskentisch 70 wird schrittweise (in Fig. 19 in einer Richtung senkrecht zu der Bildebene von Fig. 19) bewegt und gleichzeitig wird der Wafertisch 71 auch schrittweise bewegt. Diese Bilderzeugung wird durch einen ähnlichen Betriebsablauf fortgesetzt.
Die vorstehend beschriebene synchrone Scannen des Maskentisches 70 und des Wafertisches 71 wird von zwei Laserinterferometern 80, 81 durchgeführt. Die Maskentischgrundplatte 70a und die Wafertischgrundplatte 71a sind jeweils Tischgrundplatten, in die einstückig ein bewegbarer Spiegel ausgebildet ist.
Ein Laserstrahl, der von einem auf einer Grundplatte mit einer Antivibrationsfunktion angeordneten Laser ausgestrahlt wird, tritt durch ein in der Vakuumkammer gebildetes Fenster und tritt in ein Laserinterferometer 83 ein. Das Laserinterferometer 83 teilt den Laserstrahl in zwei Teile und strahlt einen der Teile als einen Meßstrahl auf einen bewegbaren Spiegel 70b auf, der einstückig mit der Maskentischgrundplatte 70 gebildet ist.
Der von dem bewegbaren Spiegel 70b reflektierte Laserstrahl wird mit der anderen Laserstrahlkomponente (Referenzstrahl) überlagert und anschließend durch einen Detektor 84 in ein elektrisches Signal verarbeitet und umgewandelt. Die Positionskoordinaten des Maskentisches 70, die von dem Laserinterferometer 80 ausgegeben werden, werden als ein Signal zur Steuerung des Maskentisches 70 verwendet. Die Positionskoordinaten des Wafertisches 71, die von dem Laserinterferometer 81 ausgegeben werden, werden als ein Signal zur Steuerung des Wafertisches 71 verwendet. Ferner werden die Positionskoordinaten des Maskentisches 70 und des Wafertisches 71 als Korrektursignale zum Ablenken der Position des auf dem Wafer abgebildeten Elektronenstrahles verwendet. Das heißt, daß die Positionskoordinanten des Maskentisches 70, die von dem Laserinterferometer 80 ausgegeben werden, als Xmask, Ymask ausgegeben werden, und die Positionskoordinanten des Wafertisches 71, die von dem Laserinterferometer 81 ausgegeben werden, als Xwafer, Ywafer ausgegeben werden, und δX = Xmask - 4Xwafer und δY = Ymask - 4Ywafer als die Positionskorrektursignale des synchronen Scans des Maskentisches 70 und des Wafertisches 71 in einen Strahlablenkungsabschnitt (nicht dargestellt) eingegeben werden, der in dem unteren Abschnitt der elektronischen Linse 73 gebildet ist.
Der Strahlablenkungsabschnitt legt ein elektrisches Feld auf der Basis der vorstehend beschriebenen Werte δ X und δ Y an und somit wird eine gegebene Position des Wafers mit dem Elektronenstrahl bestrahlt. Die Genauigkeit des vorstehend beschriebenen Positionskorrektursignals entscheidet über die Positionsgenauigkeit eines Musters, das auf den Wafer zu übertragen ist, und muss daher eine Genauigkeit im Nanometerbereich haben.
Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Oberflächenplatte, welche die elektronische Linse, den Röhrenkörper und das Laserinterferometer trägt, getrennt von einer zweiten Oberflächenplatte 91 gebildet ist, die die Betätigungseinrichtung des Maskentisches und des Wafertisches und die von diesen Betätigungseinrichtungen anzutreibenden Hauptmechanismusabschnitte trägt.
Das heißt, daß auf der zweiten Oberflächenplatte 91 die Betätigungseinrichtung für die X-Achse, die Betätigungseinrichtung für die Y-Achse, Luftgleitlager, die als Element zum Halten der Y-Gleitwelle dienen, ein Verbindungsabschnitt, eine X-Gleitwelle, eine X-Luftgleitplatte und ein X-Luftgleitlager angeordnet sind. Selbstverständlich hat jede Oberflächenplatte eine Antivibrationsfunktion.
Insbesondere Vibrationen, die verursacht werden, wenn ein Tisch angetrieben wird, der hohe Beschleunigung und hohe Geschwindigkeiten benötigt, sowie Vibrationen, die durch Reaktionen erzeugt werden, wenn ein Tisch hin- und hergefahren wird, sind groß, und es ist schwierig, derartige Vibrationen vollständig durch die Antivibrationsfunktion zu entfernen.
Gemäß vorliegender Ausführungsform sind auch in dem Fall, in dem Vibrationen in der zweiten Oberflächenplatte 91 verbleiben, auf welcher die Systemelemente der Tische angeordnet sind, die Vibrationen schwer auf die erste Oberflächenplatte 90 zu übertragen, welcher das Laserinterferometer, die elektronische Linse und den Röhrenkörper trägt, so daß Messungen mit einer Genauigkeit im Nanometerbereich durchgeführt werden können und die Abbildungsgenauigkeit der Belichtungsvorrichtung stark verbessert werden kann.
Obgleich die erste und die zweite Oberflächenplatte 90 und 91 durch einen Faltenbalg miteinander verbunden sind, kann in dem Fall, in dem der Faltenbalg aus frei auseinanderziehbarem und zusammenschiebbarem faltenbalgartigem Metall oder elastischem Material gebildet ist, beispielsweise Gummi, der Faltenbalg als ein Dämpfer dienen, was es ermöglicht, zu verhindern, daß die Vibrationen von der zweiten Oberflächenplatte 91 auf die erste Oberflächenplatte 90 übertragen werden. Ferner ist der Faltenbalg in der Lage, den Einfluss der Verformung der Vakuumkammer zu verringern, die verursacht wird, wenn die Wand­ oberfläche der Vakuumkammer durch Vakuumwirkung unter Zug gesetzt wird. Das heißt, daß auch in dem Fall, in dem die Vakuumkammer durch diese Vakuumwirkung verformt wird, eine derartige Verformung der Vakuumkammer durch die faltenbalgartige Form des Faltenbalges absorbiert werden kann und somit der Einfluss der Verformung der Vakuumkammer auf die Gleitwelle und das Luftgleitlager verringert werden kann, womit es möglich wird, die Genauigkeit des Tisches aufrechtzuerhalten.
In Fig. 19 bezeichnet Bezugszeichen 92 einen Dämpfer und Bezugszeichen 93 eine Säule. Die Säule 93 ist an der Grundfläche befestigt, auf dem eine Oberflächenplatte angebracht ist, und ist mit der zweiten Oberflächenplatte 91 durch den Dämpfer 92 verbunden, der im oberen Abschnitt der Säule 93 angeordnet ist. Dieser Dämpfer 92 und die Säule 93 werden verwendet, um Reaktionen abzumildern, die beim Hin- und Herbewegen der Tische erzeugt werden, das heißt, daß sie in der Lage sind zu verhindern, daß die Oberflächenplatte 91 durch diese Reaktionen in Vibrationen versetzt wird.
Der XY-Tisch gemäß vorliegender Ausführungsform ist ähnlich dem gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich dieser in Details von letzterem unterscheidet. Beispielsweise ist in der ersten Ausführungsform (Fig. 1) der Verbindungsabschnitt 8 so gebildet, daß sein Längsschnitt eine umgekehrte T-Form hat, und das zweite X-Luftgleitlager 9, das als die Führung des Verbindungsabschnittes 8 dient, ist horizontal eingebaut.
In der vorliegenden Ausführungsform hat demgegenüber der Längsschnitt eines Verbindungsabschnittes 95 eine Form, die erhalten wird, wenn man eine T-Form im Uhrzeigersinn um 90° dreht.
Ferner ist ein zweites X-Luftgleitlager 96, das als Führung des Verbindungsabschnitts 95 dient, aufrecht angeordnet.
Durch das Anordnen des Verbindungsabschnitts 95 in der Weise, daß er in Bewegungsrichtung der Y-Gleitwelle weist, kann die Steifigkeit des Verbindungsabschnitts 95 verbessert werden, was es ermöglicht, eine große Antriebskraft, die von einem Linearmotor abgegeben wird, auf die Y-Gleitwelle zu übertragen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung des Scantyps gemäß der Erfindung kann trotz der Tatsache, daß der Tischmechanismus im inneren Abschnitt der Vakuumkammer verwendet wird, dieser berührungslos geführt werden, so daß dessen Vibrationen beim Antrieb eliminiert werden können und die Laufleistungsfähigkeit desselben einschließlich der Abweichung vom Geradlauf, Gier-, Roll- und Nickbewegungen mit hoher Genauigkeit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden können.
Da ferner die Y-Gleitwelle 2 durch nur eine Seitenoberfläche der Wandoberflächen der Vakuumkammer verläuft und die Tischgrundplatte 3 hält, ist es möglich, eine Betätigungseinrichtung nur auf einer Oberfläche des Hauptkörpers der Vakuumkammer anzuordnen, womit die übrigen drei Oberflächen des Hauptkörpers der Vakuumkammer frei bleiben, so daß das Längenmesssystem und das Austragsystem an diesen freien Plätzen angeordnet werden können. Auch kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Belichtungsvorrichtung, bei der der gesamte Tischmechanismus durch eine rechteckig prismatisch geformte Vakuumkammer bedeckt ist, das Volumen der Vakuumkammer reduziert werden und somit die Zeit, die zum Erreichen eines gegebenen Vakuums erforderlich ist, verkürzt werden.
Ferner kann trotz der Verwendung der Luftgleitlager als Führungen der Luftgleitwellen und des Verbindungsabschnitts der innere Abschnitt der Vakuumkammer in einem hohen Vakuumzustand gehalten werden.
Ferner können eine hohe Beschleunigung und hohe Geschwindigkeiten des Y-Tisches erzielt werden.
Ferner kann das komprimierte Gas, das von dem ersten Luftkissen verwendet wird, effektiv abgeführt werden, was es möglich macht, nicht nur die Effizienz der Ableitung durch die erste Auslassnut zu verbessern, sondern auch das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer ohne weiteres aufrechtzuerhalten.
Ferner kann ein kompakter X-Luftgleitmechanismus zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß der Erfindung kann die durch Temperaturschwankungen verursachte Ausdehnung der Tischbasisplatte (insbesondere durch plötzliche Temperaturschwankungen aufgrund der Vakuumsaugwirkung) minimiert werden. Auch die Positionsverschiebung oder Verformung der Oberflächenform des bewegbaren Spiegels aufgrund der Ausführung der hohen Beschleunigung und hohen Geschwindigkeiten des XY-Tisches kann eliminiert werden, womit es möglich ist, die Positionierung des XY-Tisches mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des Laserinterferometers durchzuführen.
Obgleich Vibrationen der zweiten Oberflächenplatte 91 verbleiben, auf welchen die Systemmechanismuselemente des Tisches angeordnet sind, ist es kaum möglich, die Vibrationen auf die erste Oberflächenplatte 90 zu übertragen, auf der das Laserinterferometer, die elektronische Linse und der Röhrenkörper angeordnet sind, was es möglich macht, eine Messgenauigkeit im Nanometerbereich zu erzielen und somit die Abbildungsgenauigkeit der vorliegenden Belichtungsvorrichtung des Scantyps stark zu verbessern.
Darüber hinaus können Reaktionen, die bei der Hin- und Herbewegung des XY-Tisches erzeugt werden, abgemildert werden, so daß die Oberflächenplatte daran gehindert werden kann, aufgrund dieser Reaktionen zu vibrieren.
Auch in einem Fall, in dem die Wandoberflächen der Vakuumkammer durch eine Vakuumsaugwirkung verformt werden, kann diese Verformung durch die faltenbalgartige Form des Faltenbalges absorbiert werden, so daß es möglich ist, den Einfluss der verformten Wandoberflächen der Vakuumkammer auf die Gleitwellen und die Luftgleitlager zu minimieren, so daß die Genauigkeit des Tisches aufrechterhalten werden kann.
Neunte Ausführungsform
Nachfolgend wird unter Bezug auf die Fig. 22 und 23 eine neunte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tisches beschrieben.
Fig. 22 ist eine teilweise ausgeschnittene Draufsicht einer Belichtungsvorrichtung, die der herkömmlichen Belichtungsvorrichtung ähnlich ist und bei der die Erfindung angewandt wird, und Fig. 23 ist eine vergrößerte Seitenansicht der vorstehend genannten Belichtungsvorrichtung im Längsschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 22.
In den Fig. 22 und 23 bezeichnet Bezugszeichen 31 einen X- Achsentisch (geradlinig beweglicher Tisch). Der X-Achsentisch 31 ist aus zwei Gleitwellen 33, 34, die jeweils durch eine Vakuumkammer 32 verlaufen, einer Tischgrundplatte 35, vier Luftgleitlagern 36, 37, 38, 39, vier Faltenbälgen 40 und einem Motor 41, der als eine Betätigungseinrichtung dient, aufgebaut.
Die beiden Gleitwellen 33, 34, die jeweils aus einem länglichen Körper mit einem hohlen rechteckigen Querschnitt bestehen, sind so angeordnet, daß sie durch die Vakuumkammer 32 parallel zueinander in einem gegebenen Abstand verlaufen. Die Gleitwellen 33, 34 werden durch die Luftgleitlager 36 bis 39 bewegbar gehalten, die der äußeren Oberfläche der Vakuumkammer benachbart angeordnet sind.
Zwischen der äußeren Oberfläche der Vakuumkammer 32 und den jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen der Luftgleitlager 36 bis 39 sind die Faltenbälge 40 eingesetzt. Das heißt, daß die Faltenbälge 40 verhindern, daß Gas in die Vakuumkammer 2 durch die in den Gleitwellen 33, 34 gebildeten Durchgangslöchern strömt, um es so zu ermöglichen, die Vakuumumgebung im inneren Abschnitt der Vakuumkammer 32 aufrechtzuerhalten.
Wenn die Faltenbälge 40 jeweils aus elastischem Material oder zusammenschiebbarem faltenbalgartigem starrem Metall gebildet sind, kann der Einfluss von verformten Wandoberflächen der Vakuumkammer aufgrund der Vakuumsaugwirkung vermindert werden. Das heißt, daß auch dann, wenn die Wandoberflächen der Vakuumkammer verformt werden, eine derartige Verformung durch die Faltenbalgwirkung der Faltenbälge 40 aufgenommen werden kann, so daß der Einfluss der verformten Wandoberflächen der Vakuumkammer auf die Gleitwellen 33, 34 und die Luftgleitlager 36 bis 39 minimiert werden kann und somit die Genauigkeit des Tisches aufrechterhalten werden kann.
An einer Position im inneren Abschnitt der Vakuumkammer 32, die annährend den Mittelabschnitt der beiden Gleitwellen 33, 34 darstellt, ist die Tischgrundplatte 35 so angeordnet, daß sie die beiden Gleitwellen 33, 34 überbrückt. Bei der Tischbasisplatte 35 ist eine Öffnung 35a gebildet und in die Öffnung 35a ist ein Drehtisch eingesetzt, der weiter unten erörtert wird.
Die Stirnflächen auf einer Seite der beiden Gleitachsen 33, 34 sind durch eine Verbindungsplatte 42 miteinander verbunden. Sofern ein Gewindeabschnitt 43 im mittleren Teil der Verbindungsplatte 42 gebildet ist, wird diese durch eine Gewindestange 44, die von dem Motor 41 angetrieben werden kann, bewegt und die beiden Gleitwellen 33, 34 können geradlinig in Richtung der X-Achse (in Fig. 22 nach links und rechts) bewegt werden.
Die Luftgleitlager 36 bis 39 haben jeweils den in Fig. 24 gezeigten Aufbau. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Querschnitte der Öffnungen der Gleitwellen 33, 34 und der Luft­ gleitlager 36 bis 39 jeweils rechteckig geformt. Der Grund dafür liegt darin, daß die viereckige Form die Steifigkeit der Gleitwellen 33, 34 verbessern kann und auch die Herstellung der Luftgleitlager 36 bis 39 erleichtern kann. Die vier Luft­ gleitlager 36 bis 39 haben jeweils einen identischen Aufbau. Die Querschnitte der Öffnungen der Gleitwellen 33, 34 und der Luftgleitlager 36 bis 39 können auch kreisförmig sein.
Jedes der vier Luftgleitlager 36 bis 39 besteht aus vier Platten, die so angeordnet sind, daß sie die Gleitwelle umgeben. In Fig. 24 sind die Bodenplatte 45 und ein Teil der Seitenplatte 46 eines Luftgleitlagers 36 gezeigt. In Fig. 24 ist diese Seite auf die Seitenoberfläche der Vakuumkammer 32 gerichtet.
Nachfolgend wird die Bodenplatte 45 beschrieben, wobei die übrigen drei Platten einen ähnlichen Aufbau wie die Bodenplatte 45 aufweisen. Wie Fig. 24 zeigt, sind auf der Bodenplatte 45 zu der Gleitachse hin weisend Auslassnuten 48 angeordnet, die jeweils so gebildet sind, daß sie die Luftkissengruppen und die Luftkissen 47 umgeben, sowie zwei Saugnuten 50, 51, die zwischen der Oberfläche 49 der Bodenplatte 45, welche der Seitenoberfläche der Vakuumkammer 32 gegenüberliegt, und den Gruppen der Luftkissen 47 in der Weise angeordnet sind, daß sie die zugehörige Gleitwelle umgeben.
Jedes der Luftkissen 47 besteht aus einer Nut 52 in Form von vier Blöcken und einer Öffnung 53, die in der Mitte der vier Blöcke angeordnet ist und zur Zufuhr von Luft mit einem gegebenen Druck zu der Nut 52 dient. Die Gleitwelle wird unter Verwendung dieser Luft zum Schweben gebracht.
Die Auslassnut 48 öffnet sich in der der Oberfläche 49 der Bodenplatte 45 gegenüberliegenden Seitenfläche, und das Bezugszeichen 48a bezeichnet den Öffnungsabschnitt der Auslassnut 48. Die Luft aus dem Luftkissen 47 wird durch die Auslassnut 48 aus dem Öffnungsabschnitt 48a abgeführt.
Die Auslassnut 48 dient zum Abführen der aus dem Luftkissen 47 ausgestoßenen Luft, um dadurch den Druck zwischen dem Luftkissen 47 und der Saugnut 45 bis beinahe auf atmosphärischen Druck zu verringern, was zu der verbesserten Absaugwirkung der Saugnuten 50, 51 führt.
Die Saugnuten 50, 51 sind in den vier Platten des Luftgleit­ lagers in ähnlicher Weise so gebildet, daß sie die zugehörige Gleitwelle umgeben. Die Saugnut 51 dient zur Verringerung eines gegebenen Druckes, der durch die Saugnut 50 erzeugt wurde, bis beinahe auf das Vakuum des inneren Abschnitts der Vakuumkammer.
In den Bodenabschnitten der Saugnuten 50, 51 der Bodenplatte 51 sind Sauglöcher 50a, 51a (51a ist nicht dargestellt) gebildet, durch welche die Saugnuten 50, 51 mit ihren jeweiligen Vakuumpumpen (nicht dargestellt) verbunden werden. Die Saugnut 50 ist beispielsweise durch eine in Fig. 22 gezeigte Leitung 54 mit einer Drehkolbenpumpe verbunden, und die Saugnut 51 ist über eine Leitung 55, die ebenfalls in Fig. 22 dargestellt ist, mit einer Turbopartikelpumpe oder einer Drehkolbenpumpe verbunden.
Nachfolgend wird ein Drehtisch 61 besprochen. Wie vorstehend beschrieben, ist etwa im Mittelabschnitt der Gleitwellen 33, 34 eine Tischbasisplatte 34 angebracht, und der Drehtisch 61 ist in eine Öffnung 35a in der Tischgrundplatte 35 eingesetzt.
Der Drehtisch 61 ist aus einer Spindel 62, einem Luftlager 63, einer Luftturbine 64 zum Drehen der Spindel 62, einer Drehcodiereinrichtung 65 und einem Servoventil 66 zur Steuerung bzw. zum Drehen der Luftturbine 64 aufgebaut. Diese Elemente, die den Drehtisch 61 bilden, sind jeweils innerhalb der Vakuumkammer 32 angeordnet.
Die Spindel 62 wird durch das Luftlager 63 drehbar gehalten, welches an der unteren Oberfläche der Tischgrundplatte 35 befestigt ist. Auf einem im oberen Abschnitt der Spindel 62 gebildeten Flanschabschnitt mit größerem Durchmesser ist ein Probentisch 68 angeordnet, auf dem eine Probe 67 liegen kann.
Das Bild oder Muster der Probe 67 kann durch Ablenken eines und Scannen mit einem Elektronenstrahl gebildet werden, der durch einen elektronischen Röhrenkörper 60 erzeugt wird.
Auf der Oberfläche des Luftlagers 63, die zu der Spindel 62 weist, ist ein Luftkissen 70 angeordnet. Durch Zufuhr von komprimiertem Gas zu dem Luftkissen 70 kann die Spindel 62 zum Schweben gebracht werden.
Die Zufuhr des komprimierten Gases zu dem Luftkissen 70 erfolgt durch eine Leitung 71, die in dem hohlen Abschnitt 33a einer Gleitwelle 33 angeordnet ist, und eine Leitung 72, die innerhalb des Luftlagers 63 angeordnet ist.
In dem Luftkissen 70 ist eine Auslassnut 73 gebildet, die zum Abführen des komprimierten Gases, das aus dem Luftkissen 70 austritt, nach außerhalb der Vakuumkammer 32 dient, wodurch verhindert wird, daß das Vakuum im inneren Abschnitt der Vakuumkammer durch das Luftlager 63 verschlechtert wird.
Das heißt, daß das aus dem Luftkissen 70 abzuführende Gas durch die Auslassnut 73, eine Leitung 74, die innerhalb des Luftlagers 63 angeordnet ist, und eine Leitung 75 zu dem hohlen Abschnitt 33a der Gleitwelle 33 und auch durch die Auslassnut 73 und eine Leitung 76, die innerhalb des Gleitlagers 63 angeordnet ist, zu dem hohlen Abschnitt 34a der anderen Gleitwelle 34 geführt wird, so daß das komprimierte Gas nach außerhalb der Vakuumkammer 32 abgeführt werden kann. Auf diese Weise dienen die hohlen Abschnitte 33a, 34a der Gleitwellen 33, 34 als Auslassleitungen.
Die Fig. 25 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in der Fig. 22. Die Fig. 25 zeigt, daß die Leitung 71 zur Zuführung des komprimierten Gases im hohlen Abschnitt 33a der Gleitwelle 33 angeordnet ist und das der hohle Abschnitt 33a als eine Auslaßleitung arbeitet.
Die Luftturbine 64 ist an dem unteren Endabschnitt der Spindel 62 angeordnet und dient als eine Betätigungseinrichtung zum Antreiben bzw. Drehen der Spindel 62. Die Luftturbine 64 ist durch eine feste Einrichtung 77 abgedeckt, die an dem Luftlager 63 befestigt ist.
Die zur Drehung der Luftturbine 64 genutzte Luft wird durch eine Leitung 78, die in dem hohlen Abschnitt 33a der Gleitwelle 33 angeordnet ist, und durch eine Leitung 79, die die Leitung 78 und die Luftturbine 64 verbindet.
In einem Verbindungselement, das die Leitungen 78 und 79 Verbindet, ist das Servoventil 66 angeordnet. Das Servoventil 66 wird gemäß dem Ausgang der Drehcodiereinrichtung 65 gesteuert, um dadurch die Durchflussmenge der Luft einzustellen und die Drehzahl der Luftturbine 64 zu steuern.
Die aus der Luftturbine 64 abgeführte Luft wird durch eine Auslassleitung 80 in den hohlen Abschnitt 34a geführt und anschließend aus dem hohlen Abschnitt 34a nach außerhalb der Vakuumkammer 32 geleitet.
Die Drehcodiereinrichtung 65 ist an dem unteren Endabschnitt der Spindel 62 angeordnet und eine elektrische Leitung 81 für die Drehcodiereinrichtung 65 ist durch den hohlen Abschnitt 34a der Gleitachse 34 nach außerhalb der Vakuumkammer 32 geführt.
In der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Belichtungsvorrichtung werden in einem Zustand, in dem die Gleitwellen 33, 34 durch die Luftgleitlager 36 bis 39 zum Schweben gebracht wurden, die Gleitwellen 33, 34 durch einen Motor angetrieben oder bewegt, womit es ermöglicht ist, den X- Achsentisch 31 in Richtung der X-Achse zu bewegen.
Wenn die Spindel 62 des Drehtisches 61 durch das Luftlager 63 zum Schweben gebracht wird, wird die Spindel 62 durch die Luftturbine 64 angetrieben und in Umdrehung versetzt.
Während auf diese Weise die Position der Probe unter Verwendung des beweglichen X-Achsentisches und der rotierenden Spindel 62 verschoben wird, wird die Probe 67 durch einen Elektronenstrahl bestrahlt und auf diese Weise wird das Bild der Probe 67 durch Ablenken und Abtasten des Elektronenstrahles gebildet.
Die Bewegungsposition des X-Achsentisches 31 wird durch eine Längenmesseinrichtung 83 bestimmt, die einen Laserstrahl auf einen Spiegel 82 projiziert, der an der Tischgrundplatte 35 angeordnet ist, so daß dadurch dessen Bewegungsposition gemessen wird.
Da in der Belichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Luftturbine 64 als Betätigungseinrichtung für den Drehtisch dient, kann die Erzeugung und Variation eines Magnetfeldes kontrolliert werden, was es ermöglicht, die Ablenkungsgenauigkeit des Elektronenstrahls zu verbessern und dadurch die Abbildungsgenauigkeit der Probe 67 zu verbessern.
Da die Zufuhr und die Ableitung der Luft zu und von den Luft­ gleitlagern 36 bis 39 durch den inneren Abschnitt der Gleitwellen 33, 34 des X-Achsentisches 31 erfolgt, ist es nicht erforderlich, wie bei dem herkömmlichen Aufbau Faltenbälge vorzusehen, womit es möglich wird, die Genauigkeit des Geradlaufes des X-Achsentisches 31 zu verbessern.
Ferner kann die Verwendung eines Aufbaus gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Benutzung der Luftturbine als Betätigungseinrichtung für den Drehtisch 61 erleichtern.
Fig. 26 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Gleitwelle verwendet wird und der Drehtisch 61 auf die einzelne Gleitwelle aufgesetzt ist. Die übrigen Abschnitte der vorliegenden Ausführungsform haben einen ähnlichen Aufbau wie die zuvor beschriebene Belichtungsvorrichtung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine einzelne Gleitwelle 91 mit einem großen Querschnittsdurchmesser so angeordnet, daß sie die Vakuumkammer 32 durchdringt, während die Gleitwelle 91 durch Luftgleitlager ähnlich den vorstehend beschriebenen Luftgleitlagern 36 bis 39 gehalten wird.
In der oberen Oberfläche der Gleitwelle 91 ist eine Einsetzöffnung gebildet und das Luftlager 63 des Drehtisches 61 ist in die Einsetzöffnung eingesetzt, wobei die Luftturbine 64 und die Drehcodiereinrichtung 65 in dem hohlen Abschnitt 91a der Gleitwelle 91 angeordnet sind.
Ferner sind in dem hohlen Abschnitt 91a der Gleitwelle 91 eine Leitung 92 zur Zufuhr von komprimiertem Gas zu dem Luftkissen des Luftlagers 63, eine Leitung 93 zum Ableiten des komprimierten Gases von dem Luftkissen nach außerhalb der Vakuumkammer 32 und eine Leitung 94 zur Versorgung der Luftturbine 64 vorgesehen.
Die aus der Luftturbine 64 auszuleitende Luft wird durch den hohlen Abschnitt 91a der Gleitwelle 91 nach außerhalb der Vakuumkammer 32 geführt und die elektrische Leitung der Drehcodiereinrichtung 65 verläuft ebenfalls durch den hohlen Abschnitt 91a der Gleitwelle 91 nach außerhalb der Vakuumkammer 32.
Wie vorstehend beschrieben können gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei einer Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung, da die Luftlager sowohl bei dem geradlinig bewegbaren Tisch als auch bei dem Drehtisch verwendet werden, auch dann die Vibrationen der Tische minimiert werden, wenn der Tischmechanismus in dem inneren Abschnitt einer Vakuumkammer angeordnet ist, wodurch es möglich wird, die Laufleistungsfähigkeit, beispielsweise die Geradlaufabweichung, Biegeschwingungen, Querschwingungen und Längsschwingungen, auf einem hohen Genauigkeitsniveau über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
Trotz der Tatsache, daß die Luftlager als Lager für den geradlinig bewegbaren Tisch und den Drehtisch verwendet werden, kann im inneren Abschnitt der Vakuumkammer ein Hoch- Vakuumzustand aufrechterhalten werden. Ferner kann ein Tischmechanismus hergestellt werden, bei dem eine hohe Geschwindigkeit, hohe Beschleunigung und lange Lebensdauer möglich sind.

Claims (27)

1. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum, der folgendes aufweist:
Gleitwellen (3a, 3b), die jeweils so angeordnet sind, daß sie eine Vakuumkammer (2) durchdringen;
eine X-Tischgrundplatte (4), die mit den Gleitwellen (3a, 3b) im inneren Abschnitt der Vakuumkammer (2) verbunden ist;
Luftgleitlager (5), die jeweils außerhalb der Vakuumkammer (2) jedoch nahe an den Durchdringungsabschnitten der Vakuumkammer (2) angeordnet sind, durch welche die Gleitwellen (3a, 3b) eindringen, wobei die Luftgleitlager (5) als Führungen für die Gleitwellen (3a, 3b) dienen;
Luftkissen (32), die jeweils auf der Gleitoberfläche der Luft­ gleitlager angeordnet sind, um die Gleitwelle unter Verwendung von Gas zum Schweben zu bringen;
Auslassnuten (33), die in jeder der Gleitoberflächen der Luft­ gleitlager (5) gebildet sind, um das Gas von den Luftkissen (32) abzuführen;
Faltenbälge (9) zum Abdecken der Durchdringungsabschnitte der Vakuumkammer (2), durch welche die Gleitwellen (3a, 3b) eindringen, sowie der Stirnflächen der Luftgleitlager (5), die den Durchdringungsabschnitten der Vakuumkammer gegenüberliegen, durch welche die Gleitachsen eindringen, um dadurch zu verhindern, daß Gas in die Vakuumkammer (2) strömt; und
eine Betätigungseinrichtung, die außerhalb der Vakuumkammer (2) angeordnet ist,
wobei die Betätigungseinrichtung einen X-Tisch (1) zum Antreiben der X-Tischgrundplatte (4) durch die Gleitwellen (3a, 3b) enthält.
2. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum, die folgendes aufweist:
Gleitwellen (3a, 3b), die jeweils so angeordnet sind, daß sie eine Vakuumkammer (2) durchdringen;
eine X-Tischgrundplatte (4), die mit den Gleitwellen (3a, 3b) im inneren Abschnitt der Vakuumkammer (2) verbunden ist;
eine Antriebsstange (8), die mit der X-Tischgrundplatte (4) verbunden ist und die Wand der Vakuumkammer (2) durchdringt;
eine Betätigungseinrichtung (7), die außerhalb der Vakuumkammer (2) angeordnet ist und die mit der Antriebsstange (8) verbunden ist;
Luftgleitlager (5), die jeweils außerhalb der Vakuumkammer (2), jedoch in der Nähe der Durchdringungsabschnitte der Vakuumkammer (2) angeordnet sind, durch welche die Gleitwellen (3a, 3b) eindringen, wobei die Luftgleitlager (5) als Führungen für die Gletwellen (3a, 3b) dienen;
erste Faltenbälge (6) jeweils zum Abdecken der Durchdringungsabschnitte der Vakuumkammer (2), durch welche die Gleitwellen (3a, 3b) eindringen, sowie der Stirnflächen der Luftgleitlager (5), die diesen Durchdringungsabschnitten der Vakuumkammer (2) gegenüberliegen, durch welche die Gleitwellen (3a, 3b) eindringen, um dadurch zu verhindern, daß Gas in die Vakuumkammer (2) strömt;
zweite Faltenbälge (9) zum Abdecken der Durchdringungsabschnitte der Vakuumkammer (2), durch welchen die Antriebsstange (8) eindringt, sowie der Stirnflächen der Betätigungseinrichtung (7), die dem Durchdringungsabschnitt der Vakuumkammer (2) gegenüberliegt, durch welchen die Antriebsstange (8) eindringt, um dadurch zu verhindern, daß Luft in die Vakuumkammer (2) eintritt;
Luftkissen (32), die jeweils auf den Gleitoberflächen jedes der Luftgleitlager (5) angeordnet sind, um die Gleitwelle (3a, 3b) unter Verwendung von Gas zum Schweben zu bringen;
Auslassnuten (33), die jeweils in jedem der Luftgleitlager (5) zum Abführen des Gases von den Luftkissen (32) gebildet sind;
wobei die Betätigungseinrichtung einen X-Tisch (1) zum Antrieb der X-Tischgrundplatte (4) durch die Antriebsstange (8) enthält.
3. Tischmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslassnuten (33) näher an den Faltenbälgen (4) als die Luftkissen (32) in der Gleitoberfläche des Luftgleitlagers (5) gebildet sind, so daß sie die Gleitwelle (3a, 3b) umgeben.
4. Tischmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitwellen (3a, 3b), die Luft­ gleitlager (5) und die X-Tischgrundplatte (4) jeweils aus Keramikmaterial, gebildet sind, die Al2O3 oder SiC enthalten.
5. Tischmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der ferner enthaltend einen Y-Tisch (13) enthält, wobei der Y-Tisch (13) folgendes aufweist:
eine Y-Tischgrundplatte (15), die als ein Befestigungstisch dient;
eine Wälzführung, die zwischen der Y-Tischgrundplatte (13) und der X-Tischgrundplatte (4) angeordnet ist;
eine Führungsschiene, die an der Oberfläche der Y- Tischgrundplatte angeordnet ist, die seiner Befestigungsoberfläche gegenüberliegt; und
einen Ultraschallmotor, der an der X-Tischgrundplatte angeordnet ist, um eine Antriebskraft auf die Führungsschiene zu übertragen, wobei der Ultraschallmotor als eine Betätigungseinrichtung dient.
6. Tischmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
die ferner einen Y-Tisch enthält, wobei der Y-Tisch folgendes aufweist:
Y-Luftgleitlager (42), die jeweils mit der X-Tischgrundplatte in einer zu den Gleitwellen des X-Tisches senkrechten Richtung verbunden sind;
Y-Gleitwellen (43), die von den Y-Luftgleitlagern geführt werden;
eine Y-Tischgrundplatte (44), die mit den Y-Gleitwellen (43) verbunden ist, wobei die Y-Tischgrundplatte als ein Befestigungstisch dient;
einen Y-Pneumatikzylinder (41), der im inneren Abschnitt der Vakuumkammer so angeordnet ist, daß er nicht nur die Stirnflächen der Y-Luftgleitlager, die den inneren Wandoberflächen gegenüberliegen, sondern auch die vorspringenden Abschnitte der Y-Gleitwellen abdeckt, die von den Stirnflächen der Y-Luftgleitlager vorragen, wobei der Y- Pneumatikzylinder als eine Betätigungseinrichtung dient;
Luftkissen, die jeweils auf der Gleitoberfläche jedes der Y- Luftgleitlager angeordnet sind, um die Y-Gleitwelle unter Verwendung von Gas zum Schweben zu bringen; und
Saugnuten, die jeweils in der Gleitoberfläche jedes der Y- Luftgleitlager zu den Y-Gleitwelle weisend so angeordnet sind, daß sie die Y-Gleitwelle umgeben, wobei die Saugnuten dazu dienen, Luft von den Luftkissen abzuführen, wobei komprimiertes Gas zu dem bzw. von dem Y-Pneumatikzylinder zugeführt bzw. abgeführt wird, um die vorspringenden Abschnitte als Kolben zu nutzen, so daß dadurch die Y-Tischgrundplatte angetrieben wird.
7. Tischmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitwelle (3a, 3b) des X- Tisches (1) hohl ausgebildet ist und in dem hohlen Abschnitt eine Leitung zur Zufuhr von komprimiertem Gas zu dem Y-Tisch­ pneumatikzylinder und zum Abführen des komprimierten Gases von diesem angeordnet ist, sowie eine Leitung zum Abführungen des komprimierten Gases, das aus der Saugnut ausgeleitet wird, die in dem Y-Luftgleitlager gebildet ist.
8. Tischmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Y- Tischgrundplatte (15) senkrecht zueinander als Spiegeloberflächen ausgebildet sind und die Spiegeloberflächen als bewegliche Spiegel eines Laserinterferometers zur Positionierung des Tisches dienen.
9. Gleitvorrichtung zur Verwendung im Vakuum, die folgendes aufweist:
zwei X-Gleitwellen (1a, 1b), die parallel zueinander auf beiden Seiten einer Vakuumkammer (7) so angeordnet sind, daß die Vakuumkammer (7) zwischen ihnen liegt;
zwei X-Luftgleitlager (5), die jeweils als Führungen der X- Gleitwellen (1a, 1b) dienen;
zwei Y-Luftgleitlager (4a, 4b), die jeweils an den X- Gleitwellen entlang einer geraden Linie, die in einer zu den X- Gleitwellen senkrechten Richtung verläuft, angeordnet sind;
zwei Y-Gleitwellen (3a, 3b), die jeweils die Vakuumkammer (7) durchdringen und die durch die Y-Luftgleitlager (4) geführt werden um eine Tischgrundplatte (8) innerhalb der Vakuumkammer zu halten;
feststehende Platten (9), die jeweils an der Außenwand der Vakuumkammer (7) so angeordnet sind, daß sie die Öffnungen der Vakuumkammer (7) umgeben, durch welche die Y-Gleitwellen (3a, 3b) eindringen;
bewegliche Platten (10), die jeweils den feststehenden Platten (9) an den Stirnflächen der Y-Luftgleitlager (4) an deren der Vakuumkammer (7) zugewandten Seite gegenüberliegend angeordnet sind, um die Öffnungen der Vakuumkammer (7) abzudecken;
erste Luftkissen (32), die jeweils an der Gleitoberfläche jeder der feststehenden Platten (9) angeordnet sind, um die bewegliche Platte (10) unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen;
erste Auslassnuten, die jeweils in der Gleitoberfläche jeder der feststehenden Platten (9) zu der beweglichen Platte (10) weisend gebildet sind, so daß sie die Öffnung der feststehenden Platte (9) umgeben, wobei der Auslassnut zum Abführen des komprimierten Gases aus den ersten Luftkissen (32) dient;
zweite Luftkissen (32), die jeweils auf der Gleitoberfläche jedes der Y-Luftgleitlager (4) angeordnet sind, um die Y- Gleitwelle (3a, 3b) unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen;
zweite Auslassnuten (44, 45), die jeweils näher an den Öffnungen der Vakuumkammer (7) als die Luftkissen (32) in der Gleitoberfläche jedes der Y-Luftgleitlager (4) gebildet sind, so daß sie die Y-Gleitwelle (3a, 3b) umgeben, um das durch die Luftkissen (32) des Y-Luftgleitlagers (4) zugeführte Gas abzuführen;
dritte Luftkissen, die jeweils auf der Gleitoberfläche jedes der X-Luftgleitlager (5) angeordnet sind, um die X-Gleitwellen unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen; und
mindestens zwei Betätigungseinrichtungen, die jeweils außerhalb der Vakuumkammer (7) angeordnet sind;
wobei in einem Stadium, in dem die X-Gleitwellen im Schwebezustand sind, die X-Gleitwellen von einer der beiden Betätigungseinrichtungen angetrieben werden, und in einem Stadium, in dem die Y-Gleitwellen im Schwebezustand sind, die Y-Gleitwellen von der anderen der beiden Betätigungseinrichtungen angetrieben werden.
10. Gleitvorrichtung zur Verwendung im Vakuum, die folgendes aufweist:
zwei X-Luftgleitplatten, die parallel zueinander auf den beiden Seiten einer Vakuumkammer so angeordnet sind, daß die Vakuumkammer zwischen ihnen liegt;
zwei Halteabschnitte, die jeweils zwei feststehende Platten enthalten, um die zugehörige X-Luftgleitplatte zwischen sich sandwichartig zu halten;
zwei Y-Luftgleitlager, die jeweils an den X-Luftgleitplatten entlang derselben geraden Linie, die in einer zu den X-Luft­ gleitplatten senkrechten Richtung verläuft, angeordnet sind;
zwei Y-Gleitwellen, die jeweils die Vakuumkammer durchdringen, wobei die Y-Luftgleitlager als Führungen derselben dienen, um eine Tischgrundplatte innerhalb der Vakuumkammer zu halten;
erste Luftkissen, die jeweils an vier Ecken jeder der X-Luft­ gleitplatten zum Zuführen von komprimiertem Gas zu der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatten angeordnet sind, um die X-Luftgleitplatten zum Schweben zu bringen;
erste Auslassnuten, die jeweils in der Gleitoberfläche jeder der X-Luftgleitplatten, die zu der feststehenden Platte weist, die auf der Seite der Vakuumkammer gelegen ist, so angeordnet sind, daß sie die Öffnungen der Vakuumkammer umgeben, durch welche die Y-Gleitwellen eindringen, wobei die ersten Auslassnuten dazu dienen, das komprimierte Gas von den ersten Luftkissen abzuführen;
zweite Luftkissen, die jeweils auf der Gleitoberfläche jeder der Y-Luftgleitlager angeordnet sind, um die Y-Luftgleitwelle unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen;
zweite Auslassnuten, die jeweils näher an der Vakuumkammer als die zweiten Luftkissen auf der Gleitoberfläche jeder der Y- Luftgleitlager so angeordnet sind, daß sie die Y-Gleitwelle umgeben, wobei die zweiten Auslassnuten dazu dienen, das von den zweiten Luftkissen verwendete komprimierte Gas abzuführen; und
mindestens zwei Betätigungseinrichtungen, die jeweils außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind;
wobei in einem Zustand, in dem die X-Luftgleitplatten im Schwebezustand sind, die X-Luftgleitplatten von einer der beiden Betätigungseinrichtungen angetrieben werden, und in einem Zustand, in dem die Y-Gleitachsen im Schwebezustand sind, die Y-Gleitachsen von der anderen der beiden Betätigungseinrichtungen angetrieben werden.
11. XY-Tischmechanismus, der folgendes aufweist:
eine Y-Gleitwelle (2), die durch nur eine Seitenoberfläche der Wandoberflächen einer Vakuumkammer (1) eindringt und freitragend eine Tischgrundplatte (3) hält, die innerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist;
ein Y-Luftgleitlager (4), das außerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist und als Führung für die Y-Gleitwelle (2) dient;
eine X-Luftgleitplatte (5), die an der Stirnfläche des Y-Luft­ gleitlagers (4) an dessen zur Vakuumkammer (1) weisender Seite angeordnet ist und in einer zu der Y-Gleitwelle (2) senkrechten Richtung beweglich ist;
ein erstes Luftgleitlager (6) zum Halten der X-Luftgleitplatte (5) von oben und unten sowie von rechts und links, um diese berührungslos zu halten;
einen Verbindungsabschnitt (8), der an der Stirnfläche der Y- Gleitwelle (2) gebildet ist, die außerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist, um eine von einer Betätigungseinrichtung für die Y-Achse abgegebene Antriebskraft zu übertragen, wobei der Verbindungsabschnitt (8) parallel zu der X-Luftgleitplatte (5) beweglich ist;
ein zweites X-Luftgleitlager (9), das als Führung für den Verbindungsabschnitt (8) dient;
erste Luftkissen, die jeweils auf der Gleitoberfläche des Y- Gleitlagers, die der Y-Gleitwelle (2) gegenüberliegt, angeordnet sind, wobei die ersten Luftkissen dazu dienen, die Y-Gleitwelle (2) unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen;
erste Auslassnuten, die jeweils näher an der Vakuumkammer (1) als die ersten Luftkissen in der Gleitoberfläche des Y-Gleit­ lagers (4) gebildet sind, so daß sie die Y-Gleitwelle (2) umgeben, wobei die ersten Auslassnuten dazu dienen, das komprimierte Gas, das von den ersten Luftkissen verwendet wird, abzuführen;
zweite Luftkissen, die jeweils auf der X-Luftgleitplatte (5) angeordnet sind, um komprimiertes Gas, zu der Gleitoberfläche der X-Luftgleitplatte zuzuführen, die zu dem ersten X-Luft­ gleitlager weist, um die X-Luftgleitplatte zum Schweben zu bringen; und
zweite Auslassnuten, die jeweils in der Gleitoberfläche der X- Luftgleitplatte (5) auf die feststehende Platte (11) des ersten X-Luftgleitlagers, die auf der zur Vakuumkammer (1) weisenden Seite desselben angeordnet ist, gerichtet gebildet sind, so daß sie eine in der feststehenden Platte (11) gebildete Öffnung umgeben, wobei die zweiten Auslassnuten dazu dienen, das komprimierte Gas, das von den zweiten Luftkissen verwendet wird, abzuführen;
wobei in einem Zustand, in dem die Y-Gleitachse (2) im Schwebezustand ist, der XY-Tisch durch die Betätigungseinrichtung in der Y-Achse angetrieben wird, und in einem Zustand, in dem die X-Luftgleitplatte (5) und der Verbindungsabschnitt (8) jeweils im Schwebezustand sind, der XY-Tisch durch eine Betätigungseinrichtung in der X-Achse angetrieben wird.
12. XY-Tischmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verbindungsabschnitts (8) in Längsrichtung eine Form hat, die erhalten wird, wenn eine T-Form um 90° gedreht wird.
13. XY-Tischmechanismus, der folgendes aufweist:
eine Y-Gleitwelle, die durch nur eine Seitenoberfläche der Wandoberflächen einer Vakuumkammer (1) dringt, um freitragend eine Tischgrundplatte (3) zu halten, die innerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist;
ein Y-Luftgleitlager (4), das außerhalb der Vakuumkammer (1) angeordnet ist und als Führung der Y-Gleitwelle (2) dient;
eine X-Luftgleitplatte (5), die an der Stirnfläche des Y-Luft­ gleitlagers (4) an dessen zur Vakuumkammer gerichteter Seite befestigt ist und in einer Richtung senkrecht zu der Y- Gleitwelle (2) beweglich ist;
ein erstes X-Luftgleitlager (6) zum Halten der X-Luftgleit­ platte (5) von oben und unten sowie von rechts und links, um dadurch dieses berührungslos zu halten;
eine X-Gleitwelle (25) zum Halten des Y-Luftgleitlagers (4), wobei die X-Gleitwelle (25) parallel zu der X-Luftgleitplatte (5) beweglich ist;
ein zweites X-Luftgleitlager (26), das als Führung der X- Gleitwelle (25) dient;
einen Verbindungsabschnitt (27), der an der Stirnfläche der Y- Gleitwelle (2), die außerhalb der Vakuumkammer (1) gelegen ist, gebildet ist, um eine durch eine Betätigungseinrichtung in der Y-Achse abgegebene Antriebskraft zu übertragen, wobei der Verbindungsabschnitt (27) parallel zu der X-Luftgleitplatte und der X-Gleitwelle zu deren Bewegung beweglich ist;
erste Luftkissen, die jeweils an der Gleitoberfläche des Y- Gleitlagers (4) angeordnet sind, das der Y-Gleitwelle gegenüber liegt, wobei die ersten Luftkissen dazu dienen, die Y- Gleitwelle unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen;
erste Auslassnuten, die jeweils näher an der Vakuumkammer (1) als die ersten Luftkissen in der Gleitoberfläche des Y-Gleit­ lagers gebildet sind, so daß sie die Y-Gleitwelle (2) umgeben, wobei die ersten Auslassnuten dazu dienen, das komprimierte Gas, das von den ersten Luftkissen verwendet wird, abzuführen;
zweite Luftkissen, die jeweils an der X-Luftgleitplatte zur Zufuhr von komprimiertem Gas zu der Gleitoberfläche der X-Luft­ gleitplatte angeordnet sind, die auf das erste X-Luftgleitlager gerichtet ist, um die X-Luftgleitplatte zum Schweben zu bringen; und
zweite Auslassnuten, die jeweils in der Gleitoberfläche der X- Luftgleitplatte (5), die auf die feststehende Platte (11) des ersten X-Luftgleitlagers gerichtet ist, die an der Seite der Vakuumkammer derselben angeordnet ist, so gebildet sind, daß sie eine in der feststehenden Platte gebildete Öffnung umgeben, wobei die zweiten Auslassnuten zum Abführen des komprimierten Gases dienen, das von den zweiten Luftkissen verwendet wird;
wobei in einem Zustand, in dem die Y-Gleitwelle im Schwebezustand ist, der XY-Tisch durch die Betätigungseinrichtung in der Y-Achse angetrieben wird, und in einem Zustand, in dem die X-Luftgleitplatte und die X-Gleit­ achse jeweils in einem Schwebezustand sind, der XY-Tisch durch eine Betätigungseinrichtung in der X-Achse angetrieben wird.
14. XY-Tischmechanismus, der folgendes aufweist:
eine Y-Gleitwelle, die durch nur eine Seitenfläche der Wand­ oberflächen einer Vakuumkammer verläuft, um eine Tischgrundplatte, freitragend zu halten die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist;
ein Y-Luftgleitlager, das außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist und als Führung der Y-Gleitwelle dient;
zwei X-Luftgleitplatten, die parallel zueinander an den beiden Enden des Y-Luftgleitlagers befestigt sind und in eine zu der Y-Gleitwelle senkrechten Richtung beweglich sind;
zwei X-Luftgleitlager zum Halten der X-Luftgleitplatten jeweils von oben und unten sowie von rechts und links, um diese in berührungsloser Weise zu halten;
einen Verbindungsabschnitt, der an der Stirnfläche der Y- Gleitwelle, die außerhalb der Vakuumkammer gelegen ist, zur Übertragung einer von einer Betätigungseinrichtung in der Y- Achse abgegebenen Antriebskraft gebildet ist, wobei der Verbindungsabschnitt bei der Bewegung der beiden X-Gleitwellen parallel zu diesen beweglich ist;
erste Luftkissen, die jeweils auf der Gleitoberfläche des Y- Gleitlagers angeordnet sind, das der Y-Gleitwelle gegenüberliegt, wobei die ersten Luftkissen dazu dienen, die Y- Gleitwelle unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen;
eine erste Auslassnut, die näher an der Vakuumkammer als das erste Luftkissen in der Gleitoberfläche des Y-Gleitlagers so gebildet ist, daß sie die Y-Gleitwelle umgibt, wobei die erste Auslassnut zur Ableitung des komprimierten Gases dient, das von den ersten Luftkissen verwendet wird;
zweite Luftkissen, die jeweils an den X-Luftgleitplatten zur Zufuhr von komprimiertem Gas zu den Gleitoberflächen der X- Luftgleitplatten angeordnet sind, die auf die X-Luftgleitlager gerichtet sind, um die X-Luftgleitplatten zum Schweben zu bringen; und
zweite Auslassnuten, die in der Gleitoberfläche der X-Luft­ gleitplatte, die zu den feststehenden Platten der ersten X- Luftgleitlager weist, die an deren zur Vakuumkammer weisender Seite gelegen sind, so gebildet sind, daß sie in der feststehenden Platte gebildete Öffnungen umgeben, wobei die zweiten Auslassnuten Verwendet werden, um das durch die zweiten Luftkissen verwendete komprimierte Gas abzuführen;
wobei in einem Zustand, in dem die Y-Gleitwelle im Schwebezustand ist, der XY-Tisch von einer Betätigungseinrichtung in der Y-Achse angetrieben wird, und in einem Zustand, in dem die beiden X-Luftgleitplatten jeweils im Schwebezustand sind, der XY-Tisch durch eine Betätigungseinrichtung in der X-Achse angetrieben wird.
15. XY-Tischmechanismus nach Anspruch 11, bis 14, der ferner einen Faltenbalg (12) enthält, der nicht nur eine in der Vakuumkammer gebildete Öffnung, durch welche die Y-Gleitwelle (2) eindringt, sondern auch eine in der feststehenden Platte des Y-Luftgleitlagers auf dessen zur Vakuumkammer weisender Seite gebildete Öffnung abdeckt, um dadurch zu verhindern, daß Gas in die Vakuumkammer strömt.
16. XY-Tischmechanismus nach Anspruch 11, bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gleitoberfläche des Y-Luft­ gleitlagers, die auf die Y-Gleitwelle gerichtet ist, eine Auslassnut so gebildet ist, daß sie die ersten Luftkissen umgibt, und die Auslassnut sich auf die Seitenoberfläche des Y- Luftgleitlagers in der zur Vakuumkammer entgegengesetzten Richtung öffnet.
17. XY-Tischmechanismus nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Luftkissen an allen Oberflächen der X-Luftgleitplatten mit Ausnahme der zwei Seitenflächen daran, und an den Gleitoberflächen der X- Luftgleitplatten angeordnet sind, die zu den feststehenden Platten an der Seite der Vakuumkammer gerichtet sind, wobei die zweiten Luftkissen außerhalb der zweiten Auslaßnuten angeordnet sind.
18. Belichtungsvorrichtung, die folgendes aufweist:
einen XY-Tischmechanismus nach einem der Ansprüche 11 bis 17;
eine erste Oberflächenplatte, auf der ein Laserinterferometer zum Messen der Position eines Tisches sowie die Vakuumkammer angebracht sind; und
eine zweite Oberflächenplatte, auf der die Betätigungseinrichtung in der X-Achse, die Betätigungseinrichtung in der Y-Achse und ein Halteelement zum Halten der Gleitwelle angebracht sind.
19. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfer an dem oberen Abschnitt einer Halterung angebracht ist, die an einer Basis befestigt ist, wobei der Dämpfer mit der zweiten Oberflächenplatte verbunden ist.
20. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum, der folgendes aufweist:
zwei Gleitwellen, die parallel zueinander verlaufen und verschiebbar eine Vakuumkammer durchdringen;
eine Tischgrundplatte, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist und die beiden Gleitwellen überbrückt, um sie dadurch zu verbinden, wobei ein Drehtisch auf der Tischgrundplatte (35) angebracht ist;
Luftgleitlager (36-39), die jeweils außerhalb der Vakuumkammer (32) angeordnet sind und die beiden Wellen (33, 34) so haltern, daß sie sie jeweils führen; und
eine erste Betätigungseinrichtung (41), die außerhalb der Vakuumkammer (32) angeordnet ist, um die beiden Gleitwellen anzutreiben oder zu bewegen,
dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gleitoberflächen der Luft­ gleitlager (36-39) erste Luftkissen (47), um die Gleitwellen (33, 34) unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, sowie eine Auslassnut (48) zum Ableiten des komprimierten Gases von den ersten Luftkissen angeordnet sind;
daß an dem Drehtisch (61) eine Spindel (62), die eine Probe trägt, ein Luftlager (63) für die Spindel (62) sowie eine zweite Betätigungseinrichtung zum Drehen der Spindel (62) angeordnet sind; und daß auf der Gleitoberfläche des Luftlagers (63) für die Spindel (62) ein zweites Luftkissen (70), um die Spindel (62) unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, sowie ein Auslassabschnitt zum Ableiten des komprimierten Gases aus dem zweiten Luftkissen (70) angeordnet sind, wobei in einem Zustand, in dem die beiden Gleitwellen (33, 34) im Schwebezustand sind, diese von der ersten Betätigungseinrichtung (41) angetrieben werden, und in einem Zustand, in dem die Spindel (62) des Drehtisches (61) im Schwebezustand ist, diese durch die zweite Betätigungseinrichtung (64) in Umdrehung versetzt wird.
21. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Durchdringungsabschnitten der Vakuumkammer (32), durch welche die beiden Gleitwellen (33, 34) eindringen, und den Luft­ gleitlagern (36 bis 39) Faltenbälge (40) angeordnet sind, um zu verhindern, daß komprimiertes Gas in die Vakuumkammer (32) strömt.
22. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum nach Anspruch 20 oder 21, wobei mindestens eine der beiden Gleitwellen (33, 34) hohl ausgebildet ist, und die Zufuhr und die Ableitung des komprimierten Gases zu den zweiten Luftkissen durch den hohlen Abschnitt der Gleitwelle erfolgt.
23. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Gleitwellen (33, 34) hohl ausgebildet ist und die Ableitung des komprimierten Gases der zweiten Luftkissen durch den hohlen Abschnitt dieser Gleitwelle selbst durchgeführt wird.
24. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum, der folgendes aufweist:
eine hohle Gleitwelle mit einem vierseitigen Querschnitt, die verschiebbar eine Vakuumkammer durchdringt;
ein Luftgleitlager, das außerhalb der Vakuumkammer zur Führung der Gleitwelle angeordnet ist; und
eine erste Betätigungseinrichtung, die außerhalb der Vakuumkammer zum Antreiben der Gleitwelle angeordnet ist,
wobei auf der Gleitoberfläche des Gleitlagers, die auf die Gleitwelle gerichtet ist, erste Luftkissen, um die Gleitwelle unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, sowie Auslassnuten zum Ableiten des komprimierten Gases von den ersten Luftkissen angeordnet sind; an einer Position der Gleit­ achse, die innerhalb der Vakuumkammer liegt, eine Öffnung gebildet ist und ein Drehtisch in die Öffnung eingesetzt ist;
auf dem Drehtisch eine Spindel zum Aufnehmen einer Probe, ein Luftlager für die Spindel und eine zweite Betätigungseinrichtung zum Drehen der Spindel vorgesehen ist;
und an dem Luftlager zweite Luftkissen, um die Spindel unter Verwendung von komprimiertem Gas zum Schweben zu bringen, angeordnet sind, sowie Auslassabschnitte zum Abführen des komprimierten Gases von den zweiten Luftkissen, wobei in einem Zustand, in dem die Gleitwelle im Schwebezustand ist, diese von der ersten Betätigungseinrichtung angetrieben wird, und in einem Zustand, in dem die Spindel des Drehtisches im Schwebezustand ist, diese von der zweiten Betätigungseinrichtung in Umdrehung versetzt wird.
25. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungseinrichtung (64) aus einer Luftturbine gebildet ist, eine Drehcodiereinrichtung (65) zum Erfassen der Drehung der Spindel (62) und ein Servoventil (66) zum Einstellen der Durchflussmenge von Gas zum Antrieb der Luftturbine (64) vorgesehen sind und die Luftturbine durch die Drehcodiereinrichtung (65) und das Servoventil (66) gesteuert wird, um das Ausmaß der Drehung oder die Geschwindigkeit der Drehung der Spindel (62) einzustellen.
26. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr und die Ableitung des Gases zum Antreiben der Luftturbine (64) durch den hohlen Abschnitt der Gleitwelle erfolgt.
27. Tischmechanismus zur Verwendung im Vakuum nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrahtung des elektrischen Systems der Drehcodiereinrichtung (65) durch den hohlen Abschnitt der Gleitwelle erfolgt.
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