(57)【要約】【課題】高い精度を有し、安価に構成することが可能である、真空ステージ装置を提供する。【解決手段】真空チャンバー１内に、ステージ１１と、このステージ１１を回転させるエアースピンドル４と、このエアースピンドル４が収納されたボックス２０とを有し、ステージ１１を一軸方向に移動させる、断面円形状のスライド軸３が真空チャンバー１の内部から外部に延びて配置され、スライド軸３がボックス２０から両側に真空チャンバー１の外部へ一直線上に延びた単位構成が１個のみ設けられている真空ステージ装置を構成する。そして、この真空ステージ装置のスライド軸３に対して、その回転を規制すると共に、床面に対して静圧で浮上する構成を有している回転規制機構４０を設ける。【選択図】図１
2009186594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空とされた真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置されたステージと、
前記真空チャンバーの内部から外部に延びて配置され、前記ステージを一軸方向に移動させる、断面円形状のスライド軸と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記ステージを回転させるエアースピンドルと、
前記真空チャンバー内に配置され、前記エアースピンドルが収納された、内部が真空ではないボックスとを備え、
前記スライド軸は、前記ボックスから両側に前記真空チャンバーの外部へ一直線上に延びた単位構成を有し、前記ボックスに１個の前記単位構成のみが設けられており、
前記スライド軸に対して、前記スライド軸の回転を規制する、回転規制機構が設けられており、
前記回転規制機構が、床面に対して静圧で浮上する構成を有している
ことを特徴とする真空ステージ装置。
【請求項２】
前記スライド軸が中空部を有する円筒形状であり、前記中空部を通じて、前記真空チャンバーの内部の空間と装置外部の間で給気や排気を行うことが可能な構成であることを特徴とする請求項１に記載の真空ステージ装置。
【請求項３】
前記回転規制機構は、前記スライド軸を固定する固定部材と、床面に対して静圧で浮上するパッドと、前記パッドを調整する調整部材とを有していることを特徴とする請求項１に記載の真空ステージ装置。
【請求項４】
電子ビームを被照射体に照射する電子ビーム照射部と、
前記被照射体を保持するステージを有する真空ステージ装置とから成り、
前記真空ステージ装置は、内部が真空とされた真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に配置されたステージと、前記真空チャンバーの内部から外部に延びて配置され、前記ステージを一軸方向に移動させる、断面円形状のスライド軸と、前記真空チャンバー内に配置され、前記ステージを回転させるエアースピンドルと、前記真空チャンバー内に配置され、前記エアースピンドルが収納された、内部が真空ではないボックスとを備え、
前記スライド軸は、前記ボックスから両側に前記真空チャンバーの外部へ一直線上に延びた単位構成を有し、前記ボックスに１個の前記単位構成のみが設けられており、
前記スライド軸に対して、前記スライド軸の回転を規制する、回転規制機構が設けられており、
前記回転規制機構が、床面に対して静圧で浮上する構成を有している
ことを特徴とする電子ビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ステージ装置及びこの真空ステージ装置を備えた電子ビーム照射装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
機械装置に使う送り機構や回転機構には、一般的に、滑り（面接触）や転がり（線又は点接触）案内部材が用いられていた。
しかし、これらの案内部材は、構造的に接触による摩擦があるため、サブミクロン以下の位置決めや、極低速での一定送り又は回転を行うことは、非常に難しいものであった。
そして、この摩擦による動力損失は、例えば発熱やそれに伴う軸受けの温度上昇による機能不良を招くことになっていた。
【０００３】
そのため、半導体描画装置（いわゆるステッパー装置等）やディスクの露光装置では、従来から、摩擦の無い気体軸受けが使われていた。
この気体軸受けは、潤滑剤として気体を用いるすべり軸受けの一種である。
動作原理は油を用いる一般のすべり軸受けと同じであって、軸と軸受けとの間に気体膜があり、軸は気体膜によって支えられ、軸受けとは直接接触しない。そのため、低摩擦（≒０）という特徴があり、非常に制御性が良く、高精度の位置決めが必要な装置に採用されていた。
【０００４】
例えば、再生専用光ディスクの高容量化のカギを握る原盤露光装置は、微細化の要求に対し、露光光源の短波長化で対応してきている。６４０ＭＢ容量のＣＤ（compact disc）ではＡｒイオンガスレーザー（波長：４５８ｎｍ）、次いで、４．７ＧＢ容量のＤＶＤ(digital versatile disc)では、クリプトンイオンレーザー（波長：３５１ｎｍ）であり、容量が約２５ＧＢのＢｌｕ−Ｌａｙ（登録商標）ディスクでは、半導体レーザー（波長：２６６ｎｍ）等が使用されている。
これらのレーザーは、大気（不活性ガス）雰囲気中での照射が可能である。
【０００５】
一方、光ディスクの原盤露光装置においては、ディスク原盤上にスパイラル状の溝（パターン）を形成する必要があり、回転機構と１軸の送り機構を持つ。これら送り機構及び回転機構には、高精度位置決めが可能な気体軸受けが使用されている。
【０００６】
そして、１００ｎｍ以下の解像度を実現する露光装置としては、露光光源に電子ビーム（electron beam；ＥＢ）を用いる方式が有力である。
しかし、電子ビームの照射に必要な真空雰囲気中で、気体軸受けをそのまま適用することは難しく、従来は、リニアモータガイド等の転がり軸受けを使用せざるを得なく、サブミクロン以下の高精度を確保することは困難であった。
【０００７】
この問題を解決する手段として、本出願人は、電子ビーム照射装置等の差動静圧浮上パッドを用いた部分真空電子ビーム照射装置において、差動静圧浮上パッドの静圧軸受部に正圧を吸気し、かつ排気真空部を負圧で吸引することにより、原盤（ウェハー）とパッド部は数μｍ程度のスキマを保ちながら非接触で吸着し、パッドの内部にいくに従い真空度を高くできる方式を提案している（特許文献１参照）。
この方式では、浮上パッドの中心部において電子ビームの照射に差し支えない程度の真空度（１０−４Ｐａ程度）まで到達させることが可能である。このように、必要な部分のみを真空下に置く、部分真空方式では、送り機構には気体軸受けが使用可能であり、高精度な位置決めと送り機構が可能な電子ビーム露光装置を実現することができる。
【０００８】
ところで、電子ビームの解像度、即ち電子ビーム径は、ワークディスタンス（電子銃の対物レンズとワーク間の距離：ＷＤ）に比例する関係がある。ここで、ＷＤ量は、電子銃の種類によっても変わってくるが、一般的には数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の場合が多い。
【０００９】
この関係より、電子ビームの径を小さくして電子ビームの解像度を高くするためには、ワークディスタンスを短くしなければならない。
しかしながら、前述した部分真空方式の電子ビーム照射装置の場合は、その構造上、電子銃とワークの間に静圧浮上パッドが入り込むため、このワークディスタンスを短くすることには限界がある。
【００１０】
そこで、電子ビームの高解像度化のひとつの解として、電子ビーム露光装置において、電子銃、送り機構、並びに回転機構系を、全て真空チャンバー内に置く、全真空方式が提案されている。
この全真空方式は、半導体用電子ビーム露光装置では主流となっていた。
【００１１】
しかしながら、全真空方式は、電子ビーム径を絞る（解像度を向上する）ためにワークディスタンスを何にも制限を受けずに小さくできる反面、精密送り機構及び回転機構を担う気体軸受けを真空中で使用可能とするための技術が難しく、どのメーカーも実現に非常に苦労している。この全真空方式の短所を解決した、高精度送り・回転機構が可能な電子ビーム露光装置の開発が待たれている。
【００１２】
また、真空用スライド装置として、真空チャンバーを貫通するスライド軸と、このスライド軸に結合するＸステージ基板と、真空チャンバーの外部においてスライド軸の案内となるエアースライド軸受けと、真空チャンバー内への気体の流入を防止する隔壁と、真空チャンバーの外部にアクチュエータを備えた装置が考えられている。
そして、この装置において、エアースライド軸受けがスライド軸を浮上させるためのエアーパッドと、気体を排気するための排気溝とを有し、エアースライド軸受けがスライド軸を浮上させた状態で、アクチュエータが駆動棒を介してＸステージ基板を駆動させる構成が提案されている（特許文献２参照）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２５７９９８号公報
【特許文献２】特開２００１−４４１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
必要な部分のみを真空中に置く部分真空方式を使った電子ビーム露光装置では、前述したように、電子ビームの高分解能化を進める上で、ワークディスタンスを小さくすることができない、という問題を抱えていた。
一方、電子銃、送り機構系等、全ての構成要素を真空チャンバー内に置く全真空方式では、電子ビームの高分解能化は容易である。
しかし、その反面、全真空方式では、気体軸受けを簡単には使うことができず、使ったとしても非常に高価であった。
従って、全真空方式では、送り機構及び回転機構の高精度化が難しく、また、装置自体が非常に大きくなる、という短所があった。
【００１５】
前述した特許文献２に記載された構成では、スライド軸を２本使用しているため、これら２本のスライド軸を、互いに数μｍ以内の精度で平行に調整する必要がある。この調整においては、非常に困難な微調整が求められる。
【００１６】
さらに、特許文献２に記載された構成では、それぞれのスライド軸が角型セラミック製の構造体であり、負荷剛性に対しては強い反面、非常に高精度な加工により作製する必要があるため、製作が非常に難しく、そのために高価である、という短所がある。
【００１７】
そして、スライド軸を２本使用することにより、その分、製造コストがかかる。また、真空チャンバーを大きくする必要があり、真空チャンバーの内部の排気に要する時間が長くなる。
【００１８】
上述した問題の解決のために、本発明においては、高い精度を有し、安価に構成することが可能である、真空ステージ装置及びこの真空ステージ装置を備えた電子ビーム照射装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の真空ステージ装置は、内部が真空とされた真空チャンバーと、この真空チャンバー内に配置されたステージと、真空チャンバーの内部から外部に延びて配置され、ステージを一軸方向に移動させる、断面円形状のスライド軸と、真空チャンバー内に配置され、ステージを回転させるエアースピンドルと、真空チャンバー内に配置され、エアースピンドルが収納された、内部が真空ではないボックスとを備え、スライド軸は、ボックスから両側に真空チャンバーの外部へ一直線上に延びた単位構成を有し、ボックスに１個の単位構成のみが設けられており、スライド軸に対して、スライド軸の回転を規制する、回転規制機構が設けられており、この回転規制機構が、床面に対して静圧で浮上する構成を有しているものである。
【００２０】
本発明の電子ビーム照射装置は、電子ビームを被照射体に照射する電子ビーム照射部と、被照射体を保持するステージを有する真空ステージ装置とから成り、この真空ステージ装置が、上記本発明の真空ステージ装置の構成であるものである。
【００２１】
上述の本発明の真空ステージ装置の構成によれば、スライド軸が断面円形状であるため、スライド軸が断面角型である場合と比較して、高精度のスライド軸を安価に作製することが可能になる。
また、スライド軸は、ボックスから両側に真空チャンバーの外部へ一直線上に延びた単位構成を有し、ボックスに１個の単位構成のみが設けられている。これにより、２個の単位構成を平行に設けた従来の構成と比較して、スライド軸の平行調整をする必要がなくなり、また、スライド軸の部品コストを削減することができる。即ち、この観点においても、高精度のスライド軸を安価に作製することが可能になる。しかも、スライド軸が減る分、真空チャンバーを小型化することができるので、真空排気に要する時間を短くすることができると共に、真空ステージ装置全体の小型化も図ることができる。
さらに、スライド軸に対して、スライド軸の回転を規制する、回転規制機構が設けられていることにより、スライド軸の回転を規制して、スライド軸の回転に付随してステージが動いてしまうことを回避することができる。これにより、ステージの位置精度を向上することができる。
そして、この回転規制機構が、床面に対して静圧で浮上する構成を有していることにより、床面の振動等の外乱振動がステージに伝わらないように遮断することができる。
【００２２】
上述の本発明の電子ビーム照射装置の構成によれば、電子ビームを被照射体に照射する電子ビーム照射部と、被照射体を保持するステージを有する真空ステージ装置とから成り、真空ステージ装置が本発明の真空ステージ装置であることから、真空ステージ装置のステージの位置精度を向上することができる。また、床面の振動等の外乱振動がステージに伝わらないように遮断することができる。
【発明の効果】
【００２３】
上述の本発明によれば、高精度なスライド軸を安価に作製することが可能になり、真空排気に要する時間を短縮することや、真空ステージ装置全体を小型化することが可能になる。
さらに、本発明によれば、ステージの位置精度を向上することができ、床面の振動等の外乱振動がステージに伝わらないように遮断することができるので、ステージの位置精度を高い精度に維持することが可能になる。
従って、本発明により、ステージの位置精度を高い精度に維持することができ、高い精度を有する真空ステージ装置を実現することができる。
【００２４】
また、本発明の電子ビーム照射装置によれば、真空ステージ装置のステージの位置精度を高い精度に維持することができるため、電子ビームの被照射物への照射位置を高い精度に保つことが可能になる。これにより、装置を安定して動作させて、高い位置精度で電子ビームの照射を行うことができる。
従って、微細な露光や加工等を、高精度に行うことが可能な電子ビーム照射装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
まず、本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
【００２６】
従来は、図９に概略図を示すように、スライド軸１０１を２本使用して、これら２本のスライド軸１０１を真空チャンバー１０２に通し、試料等を置くステージ１０３を２本のスライド軸１０１により移動させる構成としていた。
このような構成とすると、前述したように、２本のスライド軸１０１を、互いに数μｍ以内の精度で平行に調整する必要があり、また、２本分の製造コストがかかる、真空チャンバー１０２を大きくする必要があるために真空チャンバー１０２の内部の排気に要する時間が長くなる、等の問題を生じる。
【００２７】
そこで、本発明では、スライド軸を丸型、即ち断面が円形の構成として、かつ、スライド軸を１本だけ使用して、真空ステージ装置を構成する。
そして、この１本のスライド軸により、真空チャンバー内のステージを移動させることが可能なように構成する。
【００２８】
スライド軸を１本の丸型のスライド軸のみにすることにより、スライド軸の平行調整をする必要がないため、困難な平行調整が不要になる。しかも、角型のスライド軸と比較して、高精度のスライド軸を比較的安価に製作することができる。
また、使用するスライド軸は１本だけなので、コスト削減につながる。
そして、真空チャンバーを小型化することが可能になる。
さらに、スライド軸が１本になる分、気体軸受けの数が減るため、浮上用の圧縮空気の量が減少する。それにより、排気用真空ポンプの数を減らすことができる。
【００２９】
しかし、スライド軸を１本の丸型のスライド軸のみの構成としただけでは、丸型のスライド軸が回転方向に規制されていない。
そのため、図１０に概略図を示すように、スライド軸１０１がその回転方向Ｒに回転してしまう。スライド軸１０１が回転してしまうと、それに伴いステージ１０３も回転してしまい、水平度や位置精度が失われてしまうことになる。
【００３０】
そこで、本発明では、さらに、図７又は図８に概略図を示すように、１本のスライド軸１０１に、スライド軸１０１の回転を規制する回転規制機構１１０を設けて、真空ステージ装置を構成する。
図７及び図８に示すそれぞれの回転規制機構１１０は、スライド軸１０１を囲って固定する２つの固定部材１１１と、平行度等を調整する調整部材１１２と、静圧浮上用パッド１１３とを有して成る。
また、その静圧浮上用パッド１１３をガイドするための平面板１１４が、パッド１１３の下方に配置されている。
静圧浮上用パッド１１３は、多孔質又は自制絞り等の構造を有し、そこから圧縮空気を噴き出させることにより、平面板１１４から浮上させて、平面板１１４と非接触の状態とすることができる構成となっている。
スライド軸１０１の固定部材１１１と静圧浮上用パッド１１３との間の、調整部材１１２としては、ゴム材料のような弾性体や、ベローズ機構等を、使用することができる。
【００３１】
このようにスライド軸１０１に対して、回転規制機構１１０を設けたことにより、スライド軸１０１の回転を規制することができるため、スライド軸１０１の回転によってステージ１０３が動いてしまう問題を回避することができる。
また、回転規制機構１１０が、静圧浮上用パッド１０３により、平面板１１４から浮上しているので、床振動等の外乱振動が伝わらないように遮断することが可能になる。
【００３２】
続いて、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施の形態として、真空ステージ装置の概略構成図（概略断面図）を、図１に示す。
この真空ステージ装置は、例えば、電子ビーム照射装置等に用いて好適なものである。
図１は、差動排気型スピンドル機構及びスライド機構の全体図を示している。
【００３３】
図１に示すように、真空チャンバー１内に、ステージ１１と、このステージ１１を回転させるためのエアースピンドル４が設けられている。
エアースピンドル４は、ボックス２０内に収納されている。
また、真空チャンバー１の内部から外側に延びるように、スライド軸３が設けられている。
このスライド軸３を受けるために、真空チャンバー１の外側の位置に対向して、２個の気体軸受け２が配置されている。
気体軸受け２と真空チャンバー１との間は、金属製の柔軟性のある、２重ベローズ９で連結されて、真空シールされている。この２重ベローズ９は、内側に真空排気すると共に、外側に圧縮空気を給気する構成である。
【００３４】
スライド軸３は、１本の金属製の丸型（断面円形状）であり、かつ、中空部３Ａを有する円筒形状のシャフトである。
スライド軸３は、ボックス２０に接続されており、スライド軸３の中空部３Ａとボックス２０に開口された孔２０Ａとが連通している。
スライド軸３を図中左右にスライドさせることにより、ボックス２０内に収納されたエアースピンドル４の上部のステージ１１を、一軸方向（図中左右方向）に移動させることができる。
【００３５】
スライド軸３が金属製の丸型中空シャフトであるので、一般的な規格品も存在する。
また、そのスライド軸３に合わせる気体軸受け２の加工についても、スライド軸３が丸型であるため、旋盤或いは安価な工作機械で高精度の加工が可能であり、非常に安価に簡単に製作することが可能となる。
【００３６】
気体軸受け２は、スライド軸３と対向する部分が高精度加工されている。
そして、この気体軸受け２に、数μｎ程度という非常にわずかなギャップを維持した状態で、スライド軸３が組み合わされている。
気体軸受け２を、真空チャンバー１の左右両側にそれぞれ配置していることにより、荷重が均等に負担される。
【００３７】
また、気体軸受け２は、位置調整機構１０を備えている。この位置調整機構１０により、真空チャンバー１に対する気体軸受け２の高さ方向の位置や、真空チャンバー１の上端面に対するエアースピンドル４の上端面の角度を示すあおり角度等を、調整することができる。なお、エアースピンドル４の上端面は、気体軸受け２によって、スライド軸３を介して調整される。
【００３８】
従来の真空装置の場合、真空チャンバー内の配管は、放出ガスの問題をクリアするために金属製のフレキシブル材が使われていた。
この配管は、継ぎ手部分に溶接による真空シールや、特殊なシール継ぎ手が、必要になっていた。
また、スライド送り時の配管抵抗も大きく、配管の曲げ半径によって制御パラメータが変わってくるため、スライド送り時の全ストロークにわたって安定した制御を行うことは困難であった。
さらに、配線に関しても、絶縁と真空シール機能を合わせ持つハーメチックシール等が必要となっていた。
【００３９】
これに対して、本実施の形態では、スライド軸３が中空シャフトであり、真空チャンバー１の内部と外部とに延在しているので、スライド軸３の中空部３Ａ内に、エアースピンドル４に対する浮上用圧縮空気の供給や差動排気を行うための配管（チューブ等）や、エアースピンドル４の回転用のスピンドルモータへの電源の供給を行うための配線（電源ケーブル等）を通すことも可能になる。
このようにスライド軸３のシャフトの内部に、電源ケーブルやチューブ等の配管を通すことにより、真空チャンバー１内の煩雑な配管及び配線の作業や、スライド送り時の配管テンションによる送り精度の悪化を防止することができ、送り精度を向上させることができる。
【００４０】
図１の真空ステージ装置の差動排気型エアースライド部の拡大図を、図２に示す。
差動排気型エアースライド部を構成する、気体軸受け２の基本的な動作は、本出願人が前記特許文献１に記載された部分真空電子ビーム露光装置で提案している、静圧浮上パッドと全く同じ原理である。
本実施の形態の気体軸受け２と、前記特許文献１の静圧浮上パッドとの相違点は、静圧浮上パッドが円形平面状で構成され、静圧浮上パッドに対するディスク原盤とのギャップを円形中心に行くに従い高い真空状態に維持するのに対して、気体軸受け２が中空筒状で構成され、気体軸受け２に対するスライド軸３とのギャップを真空チャンバー１側に行くに従い高い真空状態に維持する点である。
【００４１】
図２に示すように、気体軸受け２は、スライド軸３と対向する面の、真空チャンバー１からとは反対側において、多孔質材から成る多孔質部５を有している。
図２において、気体軸受け２の多孔質部５に、例えば図示しない圧縮空気用ポンプから圧力０．５ＭＰａ程度の圧縮空気を供給することにより、スライド軸３が気体軸受け２に対して数μｍ程度の隙間を保って非接触で浮上する。
【００４２】
気体軸受け２の多孔質部５の内側、即ち、真空チャンバー１側には、複数（図２では３段で示す）の溝６，７，８が設けてあり、それぞれの溝６，７，８が独立して、気体軸受け２の外部の図示しない排気用真空ポンプに繋がっている。
これらの溝６，７，８は、多孔質部５から漏れこむ浮上用の圧縮空気からの気体を排気することを目的としており、この排気用の溝６，７，８は、溝６，７，８の順で真空チャンバー１側に行くに従い、差動排気の効果で真空度を高く設定することにより、図示しないターボポンプで排気している真空チャンバー１の内部の高真空（５×１０−３Ｐａ以上）を維持することができる。
【００４３】
気体軸受け２の下部には、図１に示したように、位置調整機構１０が設けられているので、気体軸受け２に対してスライド軸３が常に均一な浮上量であるように、調整することができる。
【００４４】
なお、真空チャンバー１内部が真空状態にある場合、２重ベローズ９の有効断面積×マイナス１気圧のベローズ９が縮もうとする力が気体軸受け２に生じ、浮上量の不均一、ひいては気体軸受け２とスライド軸３の接触が生じる可能性がある。そのため、この収縮力をキャンセルさせるため、２重ベローズ９の構成とし、内側に真空排気すると共に外側に圧縮空気を給気することにより、気体軸受け２の位置を常に同じ位置となるように制御している。
【００４５】
次に、図１の真空ステージ装置の差動排気型エアースピンドル部の拡大図を、図３に示す。
差動排気型エラースピンドル部では、上端部にステージ１１を有して、中心軸の回りに回転するエアースピンドル４と、このエアースピンドル４を駆動させるためのスピンドルモータ１４と、エアースピンドル４を浮上させて支持するための気体軸受け１２等が、設けられている。
また、エアースピンドル４とスピンドルモータ１４と気体軸受け１２とのうち、エアースピンドル４のステージ１１を含む上部を除いて、専用のボックス２０の内部に収納されている。このボックス２０は、エアースピンドル４のステージ１１を含む上部を突出させる開口と、スライド軸３の中空部３Ａと連通する孔２０Ａとを有し、これら開口及び孔２０Ａ以外の部分は密閉されている。
【００４６】
差動排気型エアースピンドル部の気体軸受け１２は、基本的には、図２に示したエアースライド部の気体軸受け２と同様に構成される。即ち、気体軸受け１２は、多孔質部１５と溝１７，１８，１９が設けられている。
【００４７】
気体軸受け１２の多孔質部１５は、詳細の図示は省略するが、スライド軸３の中空部３Ａまで延長された給気ポート１３との間で、配管等により給気を行うことが可能なように接続されている。
【００４８】
また、気体軸受け１２の溝１７，１８，１９は、図３に示す配管１６によって、溝１７，１８，１９からそれぞれ独立してスライド軸３の中空部３Ａへの排気が可能なように接続されている。なお、それぞれの配管１６は、スライド軸３の中空部３Ａを通して、図示しない排気用真空ポンプに繋がっている。
これらの溝１７，１８，１９は、気体軸受け１２の多孔質部１５から漏れこむ浮上用の気体を排気することを目的としており、これら排気用の溝１７，１８，１９は、真空チャンバー１側に行くに従い、溝１７，１９，１８の順で、差動排気の効果で真空度を高くすることができる。これにより、図示しないターボポンプで排気している真空チャンバー１内部の高真空（５×１０−３Ｐａ以上）を維持することができる。
【００４９】
スピンドルモータ１４は、モータ駆動用のコイル１４Ｃと、エンコーダ１４Ｅとを、備えている。
スピンドルモータ１４のコイル１４Ｃの磁場を外部に漏らさないようにするため、エンコーダ１４Ｅを含めた差動排気エアースピンドル部全体は、高透磁率材で作られた専用のボックス２０に収納されている。
【００５０】
ボックス２０とスライド軸３との結合部は、例えば、Ｏリング２０Ｂによって真空シールがなされている。そのため、ボックス２０内を大気雰囲気におくことが可能で、従来使用されていたエアースピンドルをそのまま使用することが可能である。
【００５１】
なお、ボックス２０の左右両側のそれぞれのスライド軸３は、真空チャンバー１の外部へ一直線上に延びるように、ボックス２０との取り付け位置を合わせるようにする。これにより、図７及び図８に示した連続した１本のスライド軸１０１と同様に動作させることができる。
もし、左右のスライド軸３とボックス２０との取り付け位置がずれている場合には、図９に示した２本のスライド軸を設けた場合と同様に、平行度の微調整を要するので、好ましくない。
【００５２】
エアースピンドル４の回転によるステージ１１の回転と、スライド軸３のスライドによるステージ１１の水平方向への移動とを組み合わせることにより、真空チャンバー１内の水平方向の中心点等の所定の位置に、ステージ１１内の任意の位置を、合わせることが可能になる。
これにより、水平方向に交差する、Ｘ軸とＹ軸とにそれぞれスライド軸を配置してステージを移動させる構成と比較して、スライド軸の占める場所を小さくすることができるので、その分真空ステージ装置を小型化することができる、という利点を有している。
【００５３】
本実施の形態の真空ステージ装置においては、特に、図１に示すように、スライド軸３に対して、スライド軸３の回転を規制するための回転規制機構４０を設ける。図１では、右側の気体軸受け２のさらに右側に、回転規制機構４０を設けている。
【００５４】
この回転規制機構４０は、図７及び図８に示した回転規制機構１１０と同様に、スライド軸３を囲って固定する２つの固定部材４１と、平行度等を調整する調整部材４２と、静圧浮上用パッド４４とを有して成る。
また、その静圧浮上用パッド４４をガイドするための平面板４５が、パッド１１３の下方に配置されている。
なお、図７及び図８では静圧浮上用パッド１１３が調整部材１１２に直接接続されていたが、この回転規制機構４０では、静圧浮上用パッド４４を保持する保持部材４３を設けており、この保持部材４３が調整部材４２に接続されている。
【００５５】
この回転規制機構４０の拡大断面図を、図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは、スライド軸３に垂直な面における断面図を示しており、図４Ｂは、スライド軸３に沿った面における断面図を示している。
スライド軸３を囲って固定する２つの固定部材４１は、ボルト４６で締め付けられることによって、スライド軸３を固定している。
調整部材４２には、この場合、ゴム材料や弾性を有する樹脂材料等の固体の弾性材料を用いている。
静圧浮上用パッド４４には、配管４７が接続されている。この配管４７を通じて、浮上用の圧縮空気を噴出させて、パッド４４を平面板４５から浮上させることができる。
【００５６】
上述の本実施の形態の真空ステージ装置の構成によれば、スライド軸３の回転を規制する回転規制機構４０が設けられていることにより、スライド軸３の回転を規制して、スライド軸３が回転してステージ１１が動いてしまうことを回避することができる。
【００５７】
また、静圧浮上用パッド４４を平面板４５から浮上させることにより、回転規制機構４０全体及びスライド軸３を浮上させることができる。
これにより、スライド軸３に床からの振動等の外乱振動が伝わらないように遮断することができる。
【００５８】
さらにまた、スライド軸３を１本の丸型中空シャフトとしていることにより、スライド軸３の平行調整をする必要がないため、困難な平行調整が不要になる。しかも、角型のスライド軸と比較して、高精度のスライド軸３を比較的安価に製作することができる。
また、使用するスライド軸３は１本だけなので、部品のコスト削減につながる。
そして、真空チャンバー１を小型化することが可能になる。
さらに、スライド軸３が１本になる分、気体軸受け２の数が減るため、浮上用の圧縮空気の量が減少する。それにより、排気用真空ポンプの数を減らすことができる。
【００５９】
なお、上述の実施の形態では、回転規制機構４０の調整部材４２として、固体の弾性材料を用いていたが、ベローズ機構、バネ機構、液体或いは気体の弾性材料が封止された部材等を、調整部材４２として使用することも可能である。
【００６０】
ここで、上述の実施の形態の変形例として、調整部材４２にベローズ機構を使用した場合の、回転規制機構４０の拡大断面図を、図５Ａ及び図５Ｂに示す。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ベローズ機構を使用した調整部材４２によって、固定部材４１と静圧浮上用パッド４４の保持部材４３との間が接続されている。
このようなベローズ機構を使用した調整部材４２によっても、平行度等の調整を行うことができる。
【００６１】
続いて、本発明の電子ビーム照射装置の実施の形態の概略構成図を、図６に示す
この電子ビーム照射装置は、本発明の真空ステージ装置を備え、真空ステージ装置のステージ上の被照射物に対して、電子ビームを照射するものである。
【００６２】
この電子ビーム照射装置において、差動排気型エアースライド部２５及び差動排気型エアースピンドル部２６の基本的な構成は、図１〜図３に示した真空ステージ装置の構成とほぼ同様である。ただし、実際の詳細な装置構成は、若干異なっている。
【００６３】
まず、真空チャンバー１の上部には、電子ビーム照射部として、電子銃２３が設置されている。
また、スライド軸３は丸型（断面円形状）であるが、中空部を有していない構成である。そのため、ボックス３０にはスライド軸３と連通する孔が設けられていない。ボックス３０の内部（大気雰囲気）２９への給気や排気は、スライド軸３とは別に設けた、配管等によって行う。
さらに、差動排気型エアースピンドル部２６の、気体軸受け等の構成は、図３に示した気体軸受け１２等と若干異なっている。
なお、差動排気型エアースライド部２５は、図１や図２の差動排気型エアースライド部と比較して、図示を簡略化している。
【００６４】
電子銃２３の先端には、図示しないが対物レンズが配置されている。
一方、エアースピンドル１４の上部のステージ１１の上には、電子ビームを照射する対象である被照射物として、ワーク２４が設置されている。
【００６５】
また、図中左方には、スライド軸３を駆動するアクチュエータとして、駆動用ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）２１や、高精度位置決めを行うためのレーザースケール２２が設置されている。
【００６６】
この電子ビーム照射装置においては、差動排気型エアースライド部２５及び差動排気型エアースピンドル部２６の差動排気２７の働きにより、図示しないターボポンプで排気している真空チャンバー１の内部２８の高真空度（５×１０−３Ｐａ以上）を維持すると共に、ボックス３０の内部にある差動排気型エアースピンドル部２６を大気雰囲気２９に置くことができる。
また、駆動系、真空配管を全て大気雰囲気中に設置可能とすることができる。
【００６７】
そして、この電子ビーム照射装置においては、電子銃２３の先端にある対物レンズを、ステージ１１上のワーク２４に制限なく近づけることができ、即ち、ワークディスタンスＷＤの短小化を図ることができるため、電子線のビーム径の小径化（高分解能化）が可能となる。
これにより、露光パターンの微細化が達成できる。
【００６８】
また、駆動用ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）２１やレーザースケール２２を真空チャンバー１の外部の大気雰囲気中に設置することが可能となるため、エアースピンドルと同様に、従来の技術、部品の流用が可能であり、特殊な真空用対策（発熱、放出ガス）が不要であり、簡単かつ安価に製作が可能である。
【００６９】
そして、この電子ビーム照射装置は、図１に示したと同様に、スライド軸３の図中右側の部分に、スライド軸３の回転を規制するための回転規制機構４０が配置されている。
これにより、スライド軸３の回転を規制して、ステージ１１及びその上のワーク２４の平行度（水平度）や位置精度を高い精度に維持することができる。
また、回転規制機構４０の静圧浮上用パッド４４を平面板４５から浮上させることにより、スライド軸３やステージ１１及びその上のワーク２４に、床の振動等の外乱振動が伝わらないように遮断することができる。
【００７０】
従って、本実施の形態の電子ビーム照射装置によれば、ステージ１１及びその上のワーク２４の位置精度を高い精度に維持することができるため、電子ビームの照射位置を高い精度に保つことが可能になる。これにより、電子ビーム照射装置を安定して動作させて、高い位置精度で電子ビームの照射を行うことができる。
従って、微細な露光や加工等を、高精度に行うことが可能な電子ビーム照射装置を実現することができる。
【００７１】
上述の実施の形態の電子ビーム照射装置では、図中横方向にスライド軸３を移動可能とし、電子銃２３を真空チャンバー１の上側に置く装置構成を取っているが、これにこだわらず、電子銃２３を真空チャンバー１の下側に設置しても構わないし、電子銃２３を真空チャンバー１の横向きに設置してスライド軸３を縦方向に設置しても良い。
【００７２】
図１や図６では、スライド軸３の真空チャンバー１の右側の部分のみに回転規制機構４０を設けているが、スライド軸の真空チャンバーの左右両側の部分にそれぞれ回転規制機構を設けても構わない。
また、図１や図６では、スライド軸３の途中に回転規制機構４０を設けているが、図７や図８に示したように、スライド軸の端に回転規制機構を設けても構わない。
【００７３】
図１や図６では、スライド軸３がボックス２０，３０の左右に１本ずつ取り付けられているが、図７や図８に示したように、１本の連続したスライド軸としても構わない。
いずれの構成であっても、ボックスから両側に真空チャンバーの外部へ、スライド軸が一直線上に延びた単位構成（連続した１本のスライド軸又は、両側に一直線に延びる２本のスライド軸の１組）を、ボックスに１個のみ設けて、困難な平行調整を不要にする。
なお、１本の連続したスライド軸とする場合において、ボックスの側面又は底面のいずれの面にスライド軸を取り付けても構わない。
【００７４】
なお、スライド軸３には、回転方向にモーメントがかかり、スライド軸３が取り付けられたボックス２０，３０から回転規制機構４０までの距離が長くなると、このモーメントも大きくなる。
従って、このモーメントに充分耐えうるように、回転規制機構４０の固定部材４１によってスライド軸３を固定する。
【００７５】
スライド軸の固定方法は、図４Ａに示したボルト４６に限らず、その他の方法を採用しても構わない。
ただし、スライド軸自体に孔をあけたり、スライド軸自体を加工したりすることは、スライド軸の精度にも影響するので、なるべく行わないことが望ましい。
【００７６】
エアースピンドルを収納するボックスの内部は、エアースピンドルが使用可能となれば良いので、真空でなければよく、必ずしも大気雰囲気でなくても構わない。
なお、上述の各実施の形態のように、ボックス２０，３０の内部を大気雰囲気とすると、取り扱いやすさの点で有利である。
【００７７】
本発明の真空ステージ装置は、電子ビーム照射装置等の様々な装置に適用することが可能である。
例えば、電子ビームを被照射物に照射する電子ビーム照射装置としては、電子ビーム露光装置、電子ビーム描画装置、走査型電子顕微鏡等が挙げられる。
また、例えば、その他の真空雰囲気下で使用される装置としては、ＶＵＶ（真空紫外線）による露光装置や描画装置、ＥＵＶ（極端紫外線）による露光装置や描画装置、分子線等の各種エネルギービームの照射装置等が挙げられる。
【００７８】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施の形態の真空ステージ装置の概略構成図（概略断面図）である。
【図２】図１の真空ステージ装置の差動排気型エアースライド部の拡大図である。
【図３】図１の真空ステージ装置の差動排気型エアースピンドル部の拡大図である。
【図４】Ａ、Ｂ  図１の回転規制機構の拡大断面図である。
【図５】Ａ、Ｂ  調整部材にベローズ機構を使用した変形例の回転規制機構の拡大断面図である。
【図６】本発明の電子ビーム照射装置の一実施の形態の概略構成図（概略断面図）である。
【図７】スライド軸に回転規制機構を設けた真空ステージ装置の一構成を示す図である。
【図８】スライド軸に回転規制機構を設けた真空ステージ装置の他の構成を示す図である。
【図９】スライド軸を２本使用した真空ステージ装置を示す図である。
【図１０】スライド軸を１本使用した真空ステージ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  真空チャンバー、２，１２  気体軸受け、３  スライド軸、４  エアースピンドル、５，１５  多孔質部、６，７，８，１７，１８，１９  溝、９  ２重ベローズ、１０  位置調整機構、１１  ステージ、１３  給気ポート、１４  スピンドルモータ、２０，３０  ボックス、４０，１１０  回転規制機構、４１，１１１  固定部材、４２，１１２  調整部材、４４，１１３  静圧浮上用パッド、４５，１１４  平面板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009186594.tif 000009
【図８】
2009186594.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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