(57)【要約】【課題】  本発明は、リニアモータの発熱による温度上昇で生じるステージの熱変形を効果的に抑制するステージ装置およびそれを用いた荷電粒子線装置の提供を目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するために、テーブル（２）とテーブルを所定の方向に駆動するリニアモータ（５、６）を備えたステージ装置であって、テーブルと前記リニアモータの可動子を部品（８、１０）によって接続し、部品１０にはスライドユニット（１６）を取り付けてベースに固定されたレールで移動を拘束し、同時に、そのスライドユニットは部品（８）がテーブルと接合している箇所の垂直下部に配置することで、テーブルの熱変形を抑制する。【選択図】  図１
2017098273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置するための第１のテーブルと、当該第１のテーブルを第１の方向に移動させる第１の駆動機構と、前記第１のテーブルを載置するための第２のテーブルと、当該第２のテーブルを第２の方向に移動させる第２の駆動機構を備えたステージ装置において、
前記第２のテーブルを前記第２の方向に案内するレールと、当該レール上を移動するスライドユニットと、前記第２のテーブルと前記第２の駆動機構間に介在する接続部材とを備え、当該接続部材と前記スライドユニットは、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向に延びる仮想直線が通過するように配列されることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記接続部材は、熱伝導率の異なる２以上の部材によって構成され、当該２つの部材の内、相対的に熱伝導率の高い部材が前記テーブルより前記スライドユニット側に配置されることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記駆動機構はリニアモータであることを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記リニアモータは、コイルと永久磁石を含み、前記コイルが可動子であることを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記第２のテーブルを駆動するモータ可動子と前記第２のテーブルを接続する部品を第１の部品と第２の部品で構成し、第１の部品はモータ可動子に接触させ、第２の部品は前記第２のテーブルに接触させた上で、第２の部品の熱伝導率を、第１の部品の熱伝導率より低くしたことを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第２のテーブルに接触する第２の部品を樹脂材もしくはセラミクス材で構成することを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２のテーブルに接触する第２の部品を樹脂材にした上で、第２の部品と第１の部品が接触する面積よりも、第２の部品と前記第２のテーブルが接触する面積の方が広くなるようにすることを特徴とするステージ装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記第２のテーブルをアルミ合金で構成し、その上面にセラミクス材による部品を接続したことを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出されるビームが照射される試料を移動する試料ステージと、当該試料ステージが設置される真空チャンバを備えた荷電粒子線装置において、
前記試料ステージは、上下２段からなり、下段ステージの駆動源とテーブルを接続する部品にスライドユニットを接続し、そのスライドユニットはベースに固定されたレールに拘束される構造をとり、かつ、下段テーブルと接続する箇所をステージが移動する平面に対して垂直に投影した領域に前記スライドユニットを配置することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
試料を載置するための第１のテーブルと、当該第１のテーブルを第１の方向に移動させる第１の駆動機構と、前記第１のテーブルを載置するための第２のテーブルと、当該第２のテーブルを第２の方向に移動させる第２の駆動機構を備えたステージ装置において、
前記第２のテーブルを、前記第２の方向に案内する第１のレール及び第２のレールと、当該第１のレールと前記第２のレールと同じ方向に前記第２のテーブルを案内する第３のレールと、前記第２のテーブルと共に前記第３のレール上を移動するスライドユニットと、前記第２のテーブルと前記前記第２の駆動機構との間に介在する接続部材とを備え、当該接続部材と前記スライドユニットは、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向の仮想直線が通過するように配列されることを特徴とするステージ装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第３のレールは、前記第１のレールと前記第２のレールの間に配置されることを特徴とするステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置及びそれを用いた荷電粒子線装置に係り、特にステージを駆動することによって生ずる発熱の影響を抑制するのに好適なステージ装置及び荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の微細化に伴い、製造装置のみならず、検査や評価装置にもそれに対応した高精度化が要求されている。通常、半導体ウェハ上に形成したパターンの形状寸法が正しいか否かを評価するために、測長機能を備えた走査型電子顕微鏡（以下、測長ＳＥＭと称す）が用いられている。測長ＳＥＭでは、ウェハ上に電子線を照射し、得られた二次電子信号を画像処理し、その明暗の変化からパターンのエッジを判別して寸法を導き出している。
【０００３】
半導体ウェハはＸＹステージに装着し、ステージ装置が移動することで、電子線を照射する位置を変え、ウェハの様々な位置の検査を行うことが可能になる。ウェハの検査位置は、ステージの位置を計測することで判別可能となり、この計測精度を高める手段として、特許文献１に示されるようなミラーバーとレーザー干渉計を利用した手段などがある。
【０００４】
特許文献１では、リニアモータを利用したステージ装置が、ステージの温度変化により熱変形を生じ、レーザー干渉計用のミラーとの距離が変化することで位置精度が悪化することの対策として、補正により修正する手段が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＸＹステージの直動運動を作り出すための代表的な機構として、リニアモータを用いる機構がある。ただし、測長ＳＥＭのような荷電粒子線を扱う装置においては、真空中にステージ装置を配置しなければならない。一方、リニアモータを駆動するために、コイルに電流を流すとジュール熱が発生する。コイルが空気中に置かれている場合には、空気に熱を伝えることで放熱が可能であるが、真空中ではそれが出来ないために放熱がしにくく、温度上昇を招きやすい。また、永久磁石を可動子として使用すると、永久磁石の移動によって磁界が変化し、荷電粒子線に影響を及ぼす場合がある。磁界に関する対策としては、永久磁石と固定子とし、コイルを可動子にすることで解決するが、その場合、コイルを可動子として使用することとなり、コイルをステージに固定する必要がある。コイルがステージと一体的に接続されると、コイルの発熱がステージに伝わり易くなり、ステージの温度上昇を招くことになる。
【０００７】
発明者らの検討によって、このようなステージの温度上昇によってステージが変形する可能性があることが明らかになった。測長ＳＥＭのように高倍率での測定を実施する場合、ステージの僅かな変形が測定精度の低下や視野ずれの原因になる可能性がある。特許文献１には、上述のようなステージ変形を抑制する手段についての開示がない。以下、ステージの温度上昇に基づくステージ変形を効果的に抑制することを目的とするステージ装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための一態様として、以下に試料を載置するための第１のテーブルと、当該第１のテーブルを第１の方向に移動させる第１の駆動機構と、前記第１のテーブルを載置するための第２のテーブルと、当該第２のテーブルを第２の方向に移動させる第２の駆動機構を備えたステージ装置であって、前記第２のテーブルを前記第２の方向に案内するレールと、当該レール上を移動するスライドユニットと、前記第２のテーブルと前記第２の駆動機構間に介在する接続部材とを備え、当該接続部材と前記スライドユニットは、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向に延びる仮想直線が通過するように配列されるステージ装置、及び荷電粒子線装置を提案する。
【０００９】
更に、上記目的を達成するための他の態様として、上記接続部材は、熱伝導率の異なる２以上の部材によって構成され、当該２つの部材の内、相対的に熱伝導率の高い部材が前記テーブルより前記スライドユニット側に配置されるステージ装置、及び荷電粒子線装置を提案する。
【００１０】
また、上記目的を達成するための更に他の態様として、試料を載置するための第１のテーブルと、当該第１のテーブルを第１の方向に移動させる第１の駆動機構と、前記第１のテーブルを載置するための第２のテーブルと、当該第２のテーブルを第２の方向に移動させる第２の駆動機構を備えたステージ装置であって、前記第２のテーブルを、前記第２の方向に案内する第１のレール及び第２のレールと、当該第１のレールと前記第２のレールと同じ方向に前記第２のテーブルを案内する第３のレールと、前記第２のテーブルと共に前記第３のレール上を移動するスライドユニットと、前記第２のテーブルと前記前記第２の駆動機構との間に介在する接続部材とを備え、当該接続部材と前記スライドユニットは、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向の仮想直線が通過するように配列されるステージ装置、及び当該ステージ装置を備えた荷電粒子線装置を提案する。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、ステージの温度情報に基づく変形を効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成図（実施例１）。
【図２】実施例１の斜視図。
【図３】実施例１の上段ステージの熱バイパス構造を示す断面図。
【図４】実施例１のためのボルト接続方法を示す斜視図。
【図５】実施例１のためのボルト接続方法を示す断面図。
【図６】実施例１のためのボルト接続方法を示す別断面の図。
【図７】荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成図（実施例２）。
【図８】実施例２の斜視図。
【図９】荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成図（実施例３）。
【図１０】実施例３の斜視図。
【図１１】荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成図（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に説明する実施例は、主に荷電粒子線装置等に用いられるステージ装置に関するものである。例えば、半導体デバイスの出来栄えを評価するために用いられるＣＤ−ＳＥＭや上位の欠陥検査装置にて得られた欠陥の座標情報に基づいて、欠陥をレビューするＤＲ−ＳＥＭ（Ｄｅｆｅｃｔ  Ｒｅｖｉｅｗ−ＳＥＭ）は荷電粒子線装置の代表例である。このような装置には、半導体ウェハのような大型の試料上に形成された微細なパターンや欠陥を評価するためのステージ装置が内蔵されている。特に昨今のＣＤ−ＳＥＭでは、測定対象パターンが数千点に及ぶこともあり、ステージを駆動する駆動源から発生する熱の影響がより顕著になることが予想される。ステージの温度が変化すると、熱膨張の影響でステージの変形が生じ、ステージ位置の計測に誤差が生じる。ミラーバーとレーザー干渉計を利用した距離計測によって位置を特定するシステムにおいて、位置を特定する際に補正を施すことで精度を上げるとしても、未知の誤差が大きければ、補正後の残留誤差が大きくなることから、ステージの熱変形そのものをより小さくできることが望ましい。
【００１４】
ミラーバーとレーザー干渉計を利用した距離計測方法は、高い計測精度を得られるものの、ミラーバーの反射面の角度が変化すると、計測するレーザー光の経路が変化し、計測値に誤差が生じる。ステージの熱変形による位置計測の誤差には様々なタイプの誤差原因があるが、その中で、ステージの熱変形がミラーバーの角度を変化させることで生じている誤差の影響が大きいことを発明者は種々の検討によって発見した。よって、リニアモータを駆動源に用いるステージ装置であって、ミラーバーとレーザー干渉計を利用した距離計測を用いるシステムにおいては、ステージの熱変形によって生じるミラーバーの角度変化を小さくすることが有効であり、そのことを実現する構造が求められる。
【００１５】
以下に説明する実施例では、真空中に配置した対象物に荷電粒子線を照射し、その対象物をステージに固定し、ステージを移動させることで荷電粒子を照射する対象物の位置を変更する装置において、そのステージ装置の構成は、対象物を保持するテーブルにスライドユニットを固定し、そのスライドユニットがレールに拘束されて移動する構造をとり、かつ、そのステージを上下２段にすることで２軸方向への移動を可能にした上で、下段ステージのテーブルとそれを駆動するリニアモータの可動子を接続するに部品にスライドユニットを接続し、そのスライドユニットはベースに固定されたレールに拘束される構造をとり、かつ、下段テーブルと接続する箇所をステージが移動する平面に対して垂直に投影した領域にそのスライドユニットを配置する構造とする例について説明する。
【００１６】
上記の構成を用いることにより、下段テーブルとリニアモータ可動子を接続する部品に取り付けたスライドユニットがステージの装置の熱変形を抑制し、ステージの位置計測の精度を向上させる。
【００１７】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１（Ａ）は、第１の実施例における荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成を示した断面図である。図１（Ｂ）は同じステージ装置の正面図であり、上段ステージの移動方向に対して垂直に見ている。図１（Ｂ）の矢印が示す線が図１（Ａ）の断面位置を示しており、矢印が図示方向を示している。
【００１９】
図１に例示するようなステージ装置は、走査電子顕微鏡の真空チャンバ内に内蔵される。真空チャンバ上には、ステージ装置のテーブル上に載置された半導体ウェハにビームを照射するための荷電粒子ビームカラムが配置される、荷電粒子ビームカラム内には、真空状態が保たれた空間内に、荷電粒子ビームを放出するビーム源、当該ビーム源からビームを引き出すための引出電極、引出電極によってビーム源より引き出されたビームを加速する加速電極、当該加速電極によって加速されたビームを集束する集束レンズ、及び試料上でビームを走査するための走査偏向器が内蔵される。
【００２０】
図１（Ａ）において、下段ステージは紙面に垂直な方向に移動し、上段ステージは紙面に平行な方向に移動する。上段ステージはテーブル１にスライドユニット１３が取り付き、下段テーブル２に固定されたレール１１に拘束されてながら移動を行う。また、テーブル１にチャック１８を固定し、ここにウェハを載せる。また、テーブル１にバーミラー１７を取り付け、その反射面にレーザーを当てることで、ステージの位置計測を行い、それによってウェハの位置を把握する。上段ステージを駆動するリニアモータはコイル３と永久磁石４からなり、永久磁石４は下段テーブル２に固定することで固定子として用い、コイル３を可動子として使用する。上段テーブル１とリニアモータの可動子３を接続するにあたっては、接続部品７と熱バイパス部品９を介在させ、接続部品７には熱伝導率の低い材質を用い、熱バイパス部品９には熱伝導率の高い材質を用いる。接続部品７に用いる材質としては樹脂などが適しており、熱バイパス部品９に用いる材質としては、アルミ合金や銅合金が適している。熱バイパス部品９はスライドユニット１５に接続し、スライドユニット１５は下段テーブル２に固定されたレール１１に接触することで、下段テーブルへの放熱を促進する。これによって、リニアモータのコイル３が発する熱がテーブル１に伝わるのを抑制でき、テーブル１の温度上昇を低減できる。テーブル１の温度上昇を低減できれば、それと接続しているチャック１８の温度上昇も低減でき、チャック１８とそれに載せるウェハとの間に温度差生じることも防止できる。
【００２１】
下段ステージはテーブル２にスライドユニット１４が取り付き、ベース１９に固定されたレール１２に拘束されながら移動を行う。下段ステージを駆動するリニアモータはコイル５と永久磁石６からなり、永久磁石６はベース１９に固定することで固定子として用い、コイル５を可動子として使用する。
【００２２】
下段テーブル２とリニアモータの可動子５を接続するにあたっては、接続部品８と熱バイパス部品１０を介在させ、接続部品８には熱伝導率の低い材質を用い、熱バイパス部品１０には熱伝導率の高い材質を用いる。上段ステージと同様に、熱バイパス部品１０に用いる材質としては、アルミ合金や銅合金が適している。接続部品８に用いる材質としては樹脂もしくはセラミクス材が適している。セラミクス材は一般に線膨張係数が小さいことから、セラミクス材を使用することは下段テーブルの熱変形を抑制することにも貢献する。ただし、一般にセラミクス材よりも樹脂材方が熱伝導率は低いので、伝熱抑制を優先する場合は、樹脂材の方が適していることから状況に応じて材質を選択するのがよい。熱バイパス部品１０には真下にスライドユニット１６を接続させ、そのスライドユニット１６はベース１９に固定されたレール１２に接触することで、ベースへの放熱を促進する。これと同時に、接続部品８がテーブル２に接触している領域の真下にスライドユニット１６を配置することで、テーブル２の熱膨張による変形を抑制する。また、リニアモータのコイル５が発する熱がテーブル２に伝わるのも抑制し、テーブル２の温度上昇も低減する。以上のように本実施例装置は、上下２段のテーブルと、それぞれのテーブルを移動させる２つの駆動機構を備えている。
【００２３】
図２は、図１と同じ装置を斜視図によって示している。上段テーブル１に取り付けるバーミラー１７は２コあり、上段ステージの移動方向と下段ステージの移動方向のそれぞれに反射面が垂直になるように設置し、それぞれの移動距離の計測に用いる。
【００２４】
下段テーブル２には、上側の面から掘り込んだ形の溝を設けている。この溝は貫通はさせず、下側の面は材料面が詰まっていることで、平面方向の剛性を保つようにする。また、溝を形成する際に残すリブは、ステージのレール１２に対して垂直方向につながった形にすることで、レール１２と垂直な面内での曲げ変形に対する剛性を保つようにする。
【００２５】
図３は、同じ装置の断面図であり、上段ステージの移動方向に垂直な面での断面であって、熱バイパス部品９を横切る位置での断面図を示している。熱バイパス部品９は、接続部品７、コイル３、スライドユニット１５とのみ接触しており、テーブル１とは接触していない。このことによって、コイル３の発熱が、テーブル１に伝わるのを抑えている。
【００２６】
上述のような構造によって、ステージの位置精度が向上する原理は、上述のような熱バイパスの構造によって放熱を促進することで、ステージの温度上昇が抑制され、熱変形の原因となる熱膨張量が低減することに他に、熱変形の主要な変形モードに応じた構造としたことが寄与している。このことを図１（Ａ）に戻って説明する。
【００２７】
真空容器内でＸＹステージを使用すると、リニアモータの発熱はスライドユニットとレールの接触部を通じてベース側で熱を流さざるを得なくなることから、上段ステージ用のリニアモータの発熱と、下段ステージ用のリニアモータの発熱の両方とも、下段ステージのテーブル２の温度上昇に寄与する。下段ステージ用の熱バイパス構造は下段テーブル２への伝熱を低減する効果はあるものの、固体接続されている以上、伝わる熱を完全になくすことは出来ない。リニアモータの発熱によってテーブル２にある程度の温度上昇が生じると、ステージの材質によって決まる線膨張係数と、温度上昇量の積で決まる熱膨張が生じる。ステージ２が拘束されていない状態で熱膨張が生じると、それは全体的に均一な膨張となり、サイズが大きくなるだけで形の変化は起きない。しかし、実際には、テーブル２はレール１２によって、動きが拘束されている。レール１２は、ベース１９に固定しており、ベース１９の温度が変化しなければ、ベースの膨張はなく、レール１２の位置は変化しない。荷電粒子線装置のような精密な装置においては、全体的な温度変化を避けた方がよく、真空容器を形成するベース部分も温度変化しないように保たれる。ステージ２が熱膨張する中でレール１２の位置が変わらずにいると、ステージ２には熱応力が発生する。図１（Ａ）に示した３本のレール１２のうち、中央のレールを無視して、両脇の２本のレールだけに着目した場合、ステージ２が膨張しようとすることは、スライドユニットを通じてレールを紙面の左右方向に移動させようとすることになる。実際にはレールは固定されているため移動しないことから、両脇の２本のレールはスライドユニットを中央方向に向かわせる反力が発生する。この反力は、ステージ２の下面側で発生することから、モーメント力となってステージ２に作用し、ステージ２の中央部が上に持ち上がる変形を生じさせる。すなわち、ステージ２の熱膨張を両脇のレールが拘束することは、ステージ２に曲げ応力を発生させることになる。このような応力状態にある中で、上述の説明では無視していた中央のレールが存在するようになった場合、ステージ２の中央部が上側に変位しようとする変形を抑制することに役立つ。すなわち、ステージ２と接続部品８が接合している面を垂直に下ろした領域の中に移動が拘束されたスライドユニット１６が接続されていると、垂直方向の変位を抑制する。スライドユニット１６は、中央のレールによって拘束されていることで、上方向には変位しにくい状態にあり、それが部品１０、８を通じて、テーブル２につながっていることで、そのつながっている箇所は上方向に変位しづらくなる。このことを効率よく作用させるためには、力が作用する面に垂直に力をかけることが有効である。
【００２８】
そのため、ステージ２と部品８が接続している面を、変位方向に投影した領域の中にスライドユニットを配置させ、そのスライドユニットによって変位を抑制させたことが有効な手段となる。上述のように、ステージ２の端部に近い位置に設置された２つのレール１２（第１のレールと第２のレール）とスライドユニット１４は、これらレールの案内方向に対し垂直な方向へのステージ２の移動を規制するため、ステージ２が熱膨張すると、その変位は、上段テーブル１の移動方向である第１の方向、及び下段テーブル２の移動方向である第２の方向に対し垂直な方向である第３の方向（第１の方向がＸ方向、第２の方向がＹ方向であれば、第３の方向はＺ方向）に、その中央部近傍が変位することになる。よって、そのＺ方向の変位を規制するために、最も大きく変位すると考えられるステージ中央下部に変位規制部材を設けることが望ましい。即ち、第３の方向に延びる仮想直線上に、部品８や熱バイパス部品１０のような下段テーブル２とスライドユニット１６との間を接続する接続部材と接続面を配列させる。このように第３の仮想直線が通過するように、部品８、熱バイパス部品１０、及びスライドユニット１６を配列することで、スライドユニット１６のスライド方向以外への変位規制効果を、ステージの熱膨張に基づく変位の規制に適用することが可能となる。
【００２９】
また、ステージ２を変形させる熱源となる駆動源（コイル５）とステージ２との間に介在する部品８と熱バイパス部品１０を、それぞれ相対的に熱伝導率の低い部材、相対的に熱伝導率の高い部材とすることによって、ステージ側には熱が逃げにくく、ベース側には熱が逃げやすい状態にすることができる。このような構成によれば、コイル５で発生した熱をスライドユニット１６、及びレール１２を介して効果的に逃がすことが可能となる。
【００３０】
ステージ２の中央部が上側に持ち上がる変形を抑制したことが、ステージの位置計測の精度向上につながる原理は以下のことによる。ステージ２の中央部が上側に持ち上がると、ステージ２に固定したレール１１も同じように変形することになる。上段ステージはレール１１に沿って移動するため、レール１１の変形はテーブル１の姿勢変化につながる。すなわち、レールの中央部が上に持ち上がると、その中央部よりテーブル１が右側にいる時は、テーブル１は右下がりの姿勢となり、中央部より左側にいる時は左下がりの姿勢となる。よって、テーブル１がどの位置にいるかによって姿勢が変化することとなる。テーブル１にはバーミラーを固定していることから、テーブル１の姿勢変化はバーミラーの角度変化に直結する。バーミラーは反射面の角度が変化すると距離計測に誤差が生じる。特に、ステージ１の場所によって角度の変化量が異なるため、補正のしづらい誤差であることから、本発明の構造によって、バーミラーの角度変化を抑えられるようになることが、ステージの位置計測の精度向上に大きく役立つ。
第１の実施例を実現するにあたり、接続部品８、および、熱バイパス部品１０を取り付けるにあたって有効なボルト締結の構造を図４、５、６に示す。
【００３１】
図４は下段ステージのみを表示した斜視図で、透視的に表示している。図５は下段テーブル２と接続部品８を接合するためのボルト２０の断面を表示した図である。図６は接続部品８と、熱バイパス部品１０およびスライドユニット１６を接合するボルト２２の断面を表示した図である。
【００３２】
図５に示すように、ボルト２０は、下段テーブル２と接続部品８とのみ接触して、熱バイパス部品１０には接触しないようにする。このことによって、ボルト２０を通じて熱バイパス部品から下段テーブル２に熱が伝わることを防止している。ボルト２０は強度を確保するために、金属材で構成するのがよいが、金属が一般に熱伝導率が高い。接続部品８を樹脂材やセラミクス材にして熱伝導を下げても、ボルトによって金属接続していると熱が伝わってしまうことから、図５のような構造をとることが有効となる。ただし、それだけでは接続部品８と熱バイパス部品１０を接合することができないことから、図６に示す構成をとる。すなわち、接続部品８のボルト２２の頭がおさまる座を掘り込んで作り、ボルト２２によって接続部品８と熱バイパス部品１０を接合する。同時に、ボルト２２によって熱バイパス部品１０とスライドユニット１６の接合も行う。ボルト２２の頭がおさまる掘り込みを接続部品８に設けることで、ボルト２２は下段テーブル２とは接触しなくて済む。これによりコイル５の発熱が下段テーブル２に伝わることを防止する。また、図５に示すように、コイル５と熱バイパス部品１０の接合は、ボルト２１によって行う。これらの構成によって、可動子５の推力をテーブル２に確実に伝えた上で、テーブル２への熱の伝わりは抑えることが可能となる。また、コイル５の発熱をベースに逃がすことと、テーブル２の熱変形抑制を行うことの２つ機能をもったスライドユニット１６を、コンパクトに配置することが可能となる。
【実施例２】
【００３３】
図７、図８に、第２の実施例における荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成を示す。第１の実施例と同じ構造の所は説明を省略し、構造が異なる所のみを説明する。
【００３４】
図７は図１（Ａ）と同じとり方をした断面図である。図７の構造では、下段ステージ用のコイル５に接続する熱バイパス部品１０’と、下段ステージ２に接続する部品８’が第１の実施例と異なる。熱バイパス部品１０’をＬ字型にしたことで、紙面の左右方向の肉厚が薄くなる。熱バイパス部品は、スライドユニット１６に熱を流すことを役割の一つにしているため、熱伝導率が高い材料を用いる方がよい。一方で、コイル５による発熱をテーブル２へは伝えにくくしたい。そこで、熱バイパス部品１０’の上側に肉厚を薄くしたことが有効に働く。すなわち、肉厚が薄くなれば、伝熱経路の断面積が小さくなり、伝熱量を抑えるのに有効となる。肉厚が薄くなって剛性が低下することに関しては、熱伝導率が低い部品８’がそれを補っている。すなわち、削られた空間を部品８’が埋めることで剛性を低下を防いでいる。
【００３５】
接続部品８’を樹脂材にした上で、下段テーブル２に接合する面を広くすることは、下段テーブル２の熱変形を抑制することに貢献する。樹脂材は、一般に金属材より線膨張係数が大きいことから、下段テーブル２が金属材である場合、接続部品８’が樹脂であることは、下段テーブル２より線膨張係数が大きいことを意味する。線膨張係数がより大きい部品が下面側に接合されていることは、下面側の方がより膨張しようとして、両端が持ち上がり、中央部が下に下がるような変形を起こそうとする。一方、下段テーブル２の温上昇による変形は、中央部が上側に持ち上がるような湾曲であることから、双方の熱応力が反発し、下段テーブル２の中央部が上側に持ち上がる変形が抑制される。
【００３６】
また、図８に示したようにセラミクス材による板２３を下段テーブル２の上面に接合することも下段テーブル２の上側に持ち上がる変形を抑制することに貢献する。その際、セラミクス板２３は下段ステージ用のレール１２に対して垂直な方向により長い形状とする。すなわち、下段テーブル２の熱変形はレール１２の反力によって生じるものであることから、これを打ち消す方向の力を発生させるには、反力と同じ方向を長くするのが効果的である。セラミクス材は金属材よりも一般に線膨張係数が小さいことから、テーブル２と、セラミクス板２３が同じだけの温度上昇が生じてもそれによって生じる伸びはセラミクス板２３の方が小さい。これにより、テーブル２には上側の面を収縮させる方向の力が作用し、中央部を下に下げる方向の力が発生する。これにより、テーブル２の湾曲を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００３７】
図９、図１０に、第３の実施例における荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成を示す。本実施例においては、下段ステージ用のリニアモータを中央から端の方に位置を変えている。リニアモータを端に配置するとベース１９の中央部での掘り込みがなくなり、真空容器を形成するベース１９の剛性に対して有利なる場合がある。また、テーブル２の移動を拘束するための通常のレール１２が中央に配置されることで、テーブル２の中央が上側に持ち上がる変形を抑制するあたり、介在する部品の長さが短くなり、介在する部品の伸びが小さくなることから、テーブル２の変形を抑制するのにより効果を発揮する。
【実施例４】
【００３８】
図１１に、第４の実施例における荷電粒子線装置に用いるステージ装置の構成を示す。本実施においては、上段ステージのリニアモータにムービングコイル式を用いることは、これまでの実施例と同じであるが、下段ステージのリニアモータにムービングマグネット式を用いる点が異なる。ムービングマグネット方式を適用すると、磁界の変動が生じ、荷電粒子線を扱う上で不利となる。このことを解決するために、下段ステージ用リニアモータは端に配置している。荷電粒子線を扱うのはチャックに載せたウェハ上であるため、移動する磁石２６とは、上下方向と横方向の両方で距離を置き、悪影響を及ぼさないようにする。下段ステージのリニアモータにムービングマグネット式を用いることで、可動子２６が磁石となり、コイル２５がベース１９に固定される。この構造により、コイル２５の発熱は直接ベース１９に伝わり、テーブル２に伝わることがなくなる。これによって、テーブル２の温度上昇が小さくなり、熱変形も小さくなる。また、可動子２６は発熱しないため、可動子２６とテーブル２を接続する部品２４は１コで済む。また、熱の問題がないため、接続部品２４は金属材で構成すればよい。ただし、上段ステージ用のリニアモータの発熱によるステージの温度上昇は残るため、接続部品２４とスライドユニット１４を垂直に配置することで、テーブル２の熱変形を抑制することが有効である。
【符号の説明】
【００３９】
１  上段テーブル
２  下段テーブル
３  上段ステージ用リニアモータのコイル（可動子）
４  上段ステージ用リニアモータの磁石（固定子）
５  下段ステージ用リニアモータのコイル（可動子）
６  下段ステージ用リニアモータの磁石（固定子）
７  上段テーブル接続用部品
８  下段テーブル接続用部品
９  上段テーブル用熱バイパス部品
１０  下段テーブル用熱バイパス部品
１１  上段ステージ用レール
１２  下段ステージ用レール
１３  上段ステージ用スライドユニット
１４  下段ステージ用スライドユニット
１５  上段ステージ熱バイパス用スライドユニット
１６  下段ステージ熱バイパス用スライドユニット
１７  ミラーバー
１８  チャック
１９  ベース
２０〜２２  ボルト
２３  セラミックス板
２４  下段テーブル接続部品
２５  下段ステージ用リアニモータのコイル（固定子）
２６  下段ステージ用リアニモータの磁石（可動子）
【図１】
2017098273.tif 000003
【図２】
2017098273.tif 000004
【図３】
2017098273.tif 000005
【図４】
2017098273.tif 000006
【図５】
2017098273.tif 000007
【図６】
2017098273.tif 000008
【図７】
2017098273.tif 000009
【図８】
2017098273.tif 000010
【図９】
2017098273.tif 000011
【図１０】
2017098273.tif 000012
【図１１】
2017098273.tif 000013