(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石とコイルとが相対移動する様に成したリニアモーターであって、内部が空間になっているヨークの相対する内壁面にそれぞれ複数の磁石を極性が交互するように移動方向に沿って配置し、該両磁石群の間に複数のコイルを移動方向に沿って配置したリニアモーターにおいて、前記磁石及びコイルが発生する磁束が外部に漏れない様に、前記ヨークの磁石群が配置される壁に垂直な壁の外周を囲う様に、リニアモーターにおける固定部材に対して移動可能な可動部材に遮蔽体を取り付け、該遮蔽部材が可動部材の移動と共に移動するように成したリニアモーター。
【請求項２】
前記遮蔽体は帯状に形成されている請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項３】
前記遮蔽体はチェーン状に形成されている請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項４】
遮蔽体は高透磁率材料から成る請求項１に記載のリニアモーター。
【請求項５】
前記請求項１〜４の何れかに記載のリニアモーターを駆動手段として被移動体を移動するように成した移動装置。
【請求項６】
請求項５記載の移動装置に被照射物体をセットし、該被照射物体に荷電粒子ビームを照射出来るように成した荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、電子ビーム描画装置や走査電子顕微鏡等のステージ等を駆動するために用いられるリニアモーター及びこれを用いた移動装置及び荷電粒子ビーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム描画装置はＩＣ素子の製造の一役を担っていることは良く知られている。この様な電子ビーム描画装置では、ＩＣパターン描画データに基づいて被描画材料上の所定の箇所に電子ビームを照射することによりＩＣパターンを描画している。
【０００３】
一方、ＩＣ素子を検査するための走査型電子顕微鏡では、ＩＣパターンが描かれた材料上の所定領域を電子ビームで走査し、該走査により検出された二次電子に基づいてＩＣパターンの情報を得、該情報に基づいてＩＣパターンの観察及び分析等を行っている。
【０００４】
さて、前者の装置では被描画材料が、後者の装置ではＩＣパターンが描かれた材料がステージ上に載せられ、該ステージをＸ，Ｙの二次元方向に適宜移動させることにより、電子ビーム光軸に対する材料の位置決めが行われている。
【０００５】
この様な位置決めのための駆動手段として、位置決め精度と応答性が極めて良いリニアモーターが使用されている。
【０００６】
このリニアモーターは磁石を備えた固定子（又は可動子）とコイルを備えた可動子（又は固定子）等から成り、前記磁石とコイルの磁気的な相互干渉（反発くは吸引力）に基づいて、可動子を固定子に沿って移動させるものである。
【０００７】
図１及び図２はリニアモーターの一概略例を示している。尚、図２は図１のＡ―Ａ断面図である。
【０００８】
図中１は断面がコの字状のヨークで、その内側の上下面に、永久磁石２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，…………）、３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，…………）が固定されている。これらの永久磁石は極性（Ｎ極，Ｓ極）が交互になるようにヨーク内側の上下面の長手方向に並べられており、リニアモーターの固定子を成している。
【０００９】
前記上下面に挟まれた空間部に、コイル４（４ａ，４ｂ，４ｃ）が前記永久磁石群の配列に沿って配置されている。尚、これらのコイルはコイル支持体５に支持されており、リニアモーターの可動子を成している。
【００１０】
この様な構成のリニアモーターにおいて、各コイルに電流を流すことにより各コイルの周囲に発生する磁束と、上下面の永久磁石群間に発生する磁束との相互干渉に基づくローレンツ力が固定子と移動子の間に働き、各コイルに流れる電流の位相を適宜変化させることにより、可動子が前記永久磁石群の配列方向に沿って移動する。
【００１１】
図３はこの様なリニアモーターをステージの移動を駆動する手段として用いた電子ビーム描画装置の概略を示したものである。
【００１２】
図中１１は電子銃で、該電子銃から発生した電子ビームは集束レンズ１２によりステージ１３上に載置された材料１４上に集束される。又、該電子ビームは、制御装置（図示せず）からのパターン描画データに基づいて作動するＸ，Ｙ偏向器１５Ｘ，１５Ｙにより前記材料１４上の所定領域を走査するので、材料上の所定箇所に所定のパターンが描画される。この様なパターン描画において、偏向歪みが許容される範囲内で電子ビームは偏向器１５Ｘ，１５Ｙにより走査されるが、その範囲を越える場合にはステージ１３を移動させる様にしている。
【００１３】
そこで、前記リニアモーターがベッド１６上に取り付けられ、コイル４を支持したコイル支持体５は、接続体１７を介してステージ１３の下面に固定された案内体１８Ａ，１８Ｂの一方１８Ａに接続されている。これらの案内体はリニアモーターの永久磁石群２，３の配列方向に平行な柱状を成しており、その底面に永久磁石群の配列方向に平行な溝１９Ａ，１９Ｂが設けられている。
【００１４】
前記ベット１６は断面がコの字状を成しており、その底壁１６Ｂに垂直な両端の側壁１６Ｓ１，１６Ｓ２は、リニアモーターの永久磁石群の配列方向に平行な柱状を成しており、それら側壁の上面が前記案内体１８Ａ，１８Ｂの下面とごく僅かな隙間を空けて対向配置されるように成っている。尚、この両側壁の上面にも、前記溝１９Ａ，１９Ｂと対向するように溝２０Ａ，２０Ｂが設けられており、該対向する溝の間には、例えば、ボール２１Ａ，２１Ｂが挿入されている。
【００１５】
ここで、例えば、ステージ１３を紙面に対して垂直な方向（仮に、この方向をＸ方向とする）に移動させる場合、リニアモーターのコイル４（４ａ，４ｂ，４ｃ）に移動量に対応した大きさの電流を流し、コイル支持体５及び接続体１７を介して案内体１８Ａ，１８Ｂをベッドの側壁１６Ｓ１，１６Ｓ２上面上を移動させる。
【００１６】
尚、ステージを二次元的に移動させる場合には、Ｘ，Ｙ方向駆動用機構が必要になるが、その様な構成は極めて一般的なので、説明の便宜上、一方の方向のみの移動を駆動する場合についてのみ説明した。実際には、ステージ１３をＹ方向に移動させるためのリニアモーターを具備したＹ方向駆動用機構も設けられおり、この機構によりステージのＹ方向の移動が行われる様になっている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
所で、リニアモーターは位置決めのための駆動手段として、位置決め精度と応答性が極めて優れているが、リニアモーターから外部に漏れる磁束が問題となることがある。
【００１８】
例えば、電子ビーム描画装置や走査型電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置のステージ移動の駆動機構にリニアモーターを使用した場合、そこからの漏洩磁束がステージ上の近傍に及ぶことがあり、その漏洩磁束により、材料上に照射される荷電粒子ビームが偏向されてしまう。この様な偏向が起こると、電子ビーム描画装置においては、所定の位置にパターンが描けない、走査型電子顕微鏡では所定の観察像が得られないという問題が発生する。
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規なリニアモーター、この様なリニアモーターを使用した移動装置及び荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づくリニアモーターは、磁石とコイルとが相対移動する様に成したリニアモーターであって、内部が空間になっているヨークの相対する内壁面にそれぞれ複数の磁石を極性が交互するように移動方向に沿って配置し、該両磁石群の間に複数のコイルを移動方向に沿って配置したリニアモーターにおいて、前記磁石及びコイルが発生する磁束が外部に漏れない様に、前記ヨークの磁石群が配置される壁に垂直な壁の外周を囲う様に、リニアモーターにおける固定部材に対して移動可能な可動部材に遮蔽体を取り付け、該遮蔽部材が可動部材の移動と共に移動するように成したことを特徴とする。
【００２０】
本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、前記移動装置に被照射物体をセットし、該被照射物体に荷電粒子ビームを照射出来るように成したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の態様の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図４は本発明の一例として示したリニアモーターの一概略図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
図中２２はヨーク１の上下面を除く全ての側面を僅かな隙間を空けて取り囲むように、その一部がコイル支持体５に取り付けられたシールド体である。該シールド体は、例えば、パーマロイの如き透磁率の高い材料から成る。
【００２４】
前記ヨーク１の四隅部には回転軸２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄが取り付けられており、各軸の上下には間隔を開けてそれぞれローラ２４Ａ１，２４Ａ２、２４Ｂ１，２４Ｂ２、ローラ２４Ｃ１，２４Ｃ２、２４Ｄ１，２４Ｄ２が取り付けられている（２４Ｃ２、２４Ｄ２尚は図示されていない）。尚、ローラが設けられているヨークの肉厚部には、ローラが挿入できるような穴が設けられている。
【００２５】
尚、シールド壁２２の、コイル支持体５が取り付けられる面には、コイル４に電流を流すためのリードを通す為の細孔が開けられている。
【００２６】
この様な構成のリニアモーターにおいて、各コイル４（４ａ，４ｂ，４ｃ）に電流を流すことにより各コイルの周囲に発生する磁束と、上下面の間に発生する磁束との相互干渉に基づくローレンツ力が固定子（永久磁石群２，３）と可動子（各コイル４）の間に働き、可動子が前記永久磁石群の配列方向に沿って移動する。この時、可動子と一体化したコイル支持体５に取り付けられたシールド体２２も同期して、ヨーク１の側面に沿って移動する。
【００２７】
この様にして、シールド体２２は常に、ヨーク１の全側面を囲っているので、ヨーク１の内部に発生している磁束が側部空間部から外部へと漏洩することが殆ど避けられる。
【００２８】
従って、この様な構成のリニアモーターを、電子ビーム描画装置や走査型電子顕微鏡等の荷電粒子ビーム装置のステージ移動の駆動機構に使用しても、リニアモーターからの漏洩磁束がステージ上の近傍に及ぶことがない。
【００２９】
尚、前記シールド体２２は、前記のようにベルト状にしてローラによってガイドするように成しても良いし、或いは、チェイン状に成して、スプロケットでガイドするように成しても良い。
【００３１】
又、前記例では、リニアモーターを電子ビーム描画装置や検査用走査電子顕微鏡のステージの移動に使用する例を示したが、イオンビーム描画装置等他の荷電粒子ビーム装置のステージ移動等にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  リニアモーターの一概略例を示したものである。
【図２】  図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】  リニアモーターを使用した電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。
【図４】  本発明のリニアモーターの一概略例を示したものである。
【図５】  図４のＢ−Ｂ断面図である。
【番号の説明】
１…ヨーク
２（２ａ，２ｂ，２ｃ，……………）…永久磁石
３（３ａ，３ｂ，３ｃ，……………）…永久磁石
４（４ａ，４ｂ，４ｃ）…コイル
５…コイル支持体
１１…電子銃
１２…集束レンズ
１３…ステージ
１４…材料
１５Ｘ，１５Ｙ…偏向器
１６…ベッド
１６Ｂ…底壁
１６Ｓ１，１６Ｓ２…側壁
１７…接続体
１８Ａ，１８Ｂ…案内体
１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ…溝
２１Ａ，２１Ｂ…ボール
２２…シールド体
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ…回転軸
２４Ａ１，２４Ａ２，２４Ｂ１，２４Ｂ２…ローラ
２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２…ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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