ステージ装置
【課題】測長ＳＥＭのような半導体の検査や評価を目的にした装置に適用可能なステージ装置を小型化、軽量化すると同時に電子線への磁場の影響を低減する。
【解決手段】トップテーブル１０１の大きさと可動ストロークとから決まる最小寸法とほぼ同じ大きさのベース１０４上に、リニアモータのＸモータ固定子１１０ａ、１１０ｂ、Ｘモータ移動子１１１ａ、１１１ｂ、Ｙモータ固定子１１２ａ、１１２ｂ、およびモータ移動子１１３ａ、１１３ｂを、ステージ装置中央の電子ビーム照射位置から遠ざけるように４辺に配置する。Ｘモータ固定子１１０ａ及びＹモータ固定子１１２ｂは、コの字構造の開口部を装置の外側に向ける構成とする。また、可動のＸテーブル１０２とトップテーブル１０１、及びＸテーブル１０２とＹテーブル１０３の連結は、非磁性材料を用いたリニアガイド１０７、１０９もしくは非磁性材料を用いたローラ機構によって行う。
【解決手段】トップテーブル１０１の大きさと可動ストロークとから決まる最小寸法とほぼ同じ大きさのベース１０４上に、リニアモータのＸモータ固定子１１０ａ、１１０ｂ、Ｘモータ移動子１１１ａ、１１１ｂ、Ｙモータ固定子１１２ａ、１１２ｂ、およびモータ移動子１１３ａ、１１３ｂを、ステージ装置中央の電子ビーム照射位置から遠ざけるように４辺に配置する。Ｘモータ固定子１１０ａ及びＹモータ固定子１１２ｂは、コの字構造の開口部を装置の外側に向ける構成とする。また、可動のＸテーブル１０２とトップテーブル１０１、及びＸテーブル１０２とＹテーブル１０３の連結は、非磁性材料を用いたリニアガイド１０７、１０９もしくは非磁性材料を用いたローラ機構によって行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステージ装置に関し、例えば半導体製造分野において半導体の検査や評価に用いる電子顕微鏡装置の試料ステージとして好適なステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の微細化に伴い、半導体製造装置のみならず、半導体素子の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。
【０００３】
測長ＳＥＭでは、パターンが形成された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出している。ここで、前記した半導体素子の微細化に対応するためには、高い観察倍率において、よりノイズの少ない二次電子像を得ることが重要である。そこで、二次電子像を何枚も重ね合わせてコントラストを向上させる必要があり、ウェハを搭載保持している試料ステージにはサブミクロンオーダーの高精度な位置決めが要求される。
【０００４】
また、試料ステージの移動時間は、装置全体のスループットに大きく影響する。特に、大型半導体ウェハの搬送を行う試料ステージの場合では、ステージ移動時間を短縮し、スループットを向上することが求められる。
【０００５】
一方、ステージ装置の大型化や質量の増大は、ステージ装置を格納する試料室の質量を増大させ、試料室を保持するマウント、設置にかかるコストを増大させるため、ステージ装置には、小型かつ軽量であることが求められる。
【０００６】
このようにステージ装置には、高精度かつ高速な位置決めが可能であることと同時に小型で軽量であることが求められており、これには一般的にリニアモータなどを駆動機構とするサーボ制御システムが採用されている。しかしながら、リニアモータを用いたステージ装置を測長ＳＥＭなどに適用した場合、リニアモータのコイルからなる一次側と永久磁石からなる二次側によって発生する磁場により電子線が曲げられ、二次電子像に悪影響を及ぼすことがある。測長ＳＥＭは、半導体ウェハ上の測定点にステージを移動させ、その後電子線による画像取得を行うため、一次側より発生する磁場については、ステージの位置決め終了後にコイルへの通電を止めることで磁場を除去することができる。しかしながら、二次側は永久磁石を用いているため、磁場を完全に除去することはできない。それゆえ、電子線によって取得する二次電子像に及ぼす影響を考慮した設計を行わなければならない。
【０００７】
このように電子線に悪影響を及ぼす磁場は大きく２種類に分類される。一方は電子線照射位置での磁場の絶対量であり、固定磁場と呼ばれる。もう一方は、ステージ移動により電子線照射位置での磁場が変化する変動磁場である。固定磁場は、ステージ移動によって変化しないため、予め固定磁場の分布のマップを取得するなどして電子線の偏向補正を行うことである程度影響を除去できる。しかし、その磁場の絶対量が大きい場合、電子線の偏向によって補正しきれないことが考えられる。そのため固定磁場の大きさを低減するが要求される。また、変動磁場に対しては、ステージ移動によって磁場が変化するため予め補正を行うことはできないため、ステージ移動時の磁場の変動を抑制することが要求される。
【０００８】
一般に、ＸＹ平面動作を行うステージ装置の構成として、一方の軸（ここでは下軸と称する）方向に移動するテーブル上にもう一方の軸（ここでは上軸と称する）方向のリニアモータ及びリニアガイドを配置し、上軸のリニアモータ可動子上にトップテーブルを配置する方式がある。この方式によれば、上軸のリニアモータの永久磁石が下軸テーブルと共に移動するため、電子線照射位置での磁場変動が非常に大きくなる。
【０００９】
以上述べたような電子線に影響を及ぼす固定磁場及び変動磁場への対策として、４個のリニアモータを用い、電子線照射位置から遠ざけることにより磁場の影響を緩和する技術が特許文献１に記載されている。この技術では、Ｘ方向及びＹ方向に交差する可動テーブルと、前記可動テーブルの両端に外側からリニアモータを配置することで、ＸＹ平面動作を行う構成となっている。また、別の技術として、リニアモータを試料室の外に配置することにより電子線への磁場の影響を除去する技術が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−９３６８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２３６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に示された技術によれば、トップテーブルの可動範囲の外側にモータを配置するため装置の小型化が困難である。また、リニアモータ固定子の開口部からの漏洩磁場が電子線に影響し、二次電子画像に乱れが生じるという問題につながる。
【００１２】
また、特許文献２に示された技術によれば、試料室の外にモータを配置するため装置の小型化が難しく、装置構成が複雑になり、コストの増大につながる。
【００１３】
本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであり、測長ＳＥＭのような半導体の検査や評価を目的にした装置に適用可能なステージ装置であって、小型・軽量な構造であり、かつ電子線への磁場の影響を低減することが可能なステージ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、トップテーブルの大きさと可動ストロークとから決まる最小寸法とほぼ同じ大きさのベース上に、リニアモータを電子ビーム照射位置（ステージ装置中央）から遠ざけるように４辺に配置した。リニアモータ固定子は「コの字」構造の開口部を装置の上側あるいは外側に向ける構成とした。可動テーブルとトップテーブルの連結は、非磁性材料を用いたリニアガイドもしくは非磁性材料を用いたローラ機構によって変位を伝達するようにしてもよい。
【００１５】
また、可動テーブル上の磁性材料を用いず、非磁性のリニアガイドもしくはローラ機構を用いることにより、テーブル移動時に磁性体が動くことによる磁場変動を除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ステージ装置のサイズを最小に収める事ができる。また、リニアモータ固定子から漏れる固定磁場が電子ビーム照射位置から遠くなり、かつ磁束が外側に向くため、電子線に対する固定磁場の影響を最小限にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるステージ装置の一例を示す外観見取図である。
【図２】トップテーブルを除去したステージ装置の見取図である。
【図３】リニアモータの概略図である。
【図４】本発明によるステージ機構の一例の概略構成図である。
【図５】本発明によるステージ装置の他の例を示す外観見取図である。
【図６】本発明によるステージ装置の他の例を示す外観見取図である。
【図７】本発明によるステージ装置におけるローラ機構の外観見取図である。
【図８】本発明によるステージ装置におけるローラ機構の概略構成図である。
【図９】本発明のステージ装置を組み込んだ走査型電子顕微鏡の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明のステージ装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１に係るステージ装置の外観見取図である。また、図２は、図１からトップテーブルを除去した見取図である。
【００１９】
図１において、ステージ機構は、ベース１０４の上に可動テーブルとそれを駆動するための機構を搭載している。まず、Ｙテーブル１０３は、ベース１０４に固定されたＹガイド１０８によって拘束され、Ｙ方向（図１に示す座標軸のＹ方向）にのみ可動するよう設置される。Ｙモータ可動子１１３ａ，１１３ｂは、Ｙテーブル１０３の両端付近に固定される。Ｙモータ固定子１１２ａ，１１２ｂは、そのＸ−Ｚ平面の断面が「コの字」の形をしており、その開口部がベース１０４の外側に向いており、なおかつＹモータ可動子１１３ａ，１１３ｂをＺ方向（図１に示す座標軸のＺ方向）の両側から挟むよう設置される。ここでリニアモータの構成要素として１次側（永久磁石）、２次側（コイル）があるが、Ｙモータは固定子１１２ａ，１１２ｂを永久磁石、可動子１１３ａ，１１３ｂをコイルとするのが望ましい。このＹモータ固定子１１２ａ，１１２ｂ及びＹモータ可動子１１３ａ，１１３ｂの間に発生する電磁気力によってＹテーブル１０３をＹ方向に駆動する。
【００２０】
図３は、Ｙモータ固定子とＹモータ可動子からなるリニアモータの概略図であり、図３（ａ）は外観見取図、図３（ｂ）はＸ−Ｚ断面図である。固定子１１２は一方が開口した箱型のヨークを有し、開口部はベースの外側方向を向いている。固定子１１２のヨークの対向する内壁面には多数の永久磁石１１７が配置され、その対向する永久磁石群の間にコイル１１８を備える可動子１１３が移動自在に配置されている。図３（ｂ）に示されるように、固定子１１２のヨークの断面形状はコの字型である。また、ベースの外側に向いたヨークの開口部からは、多少の磁場の漏れ出しがある。
【００２１】
図１に戻って、Ｘガイド台１０５ａ，１０５ｂは、ベース１０４に固定され、Ｘテーブル１０２は、Ｘベース台１０５ａ，１０５ｂに固定されたＸガイド１０６ａ，１０６ｂによって拘束され、Ｘ方向（図示する座標軸のＸ方向）にのみ可動するよう設置される。Ｘモータ可動子１１１ａ，１１１ｂは、Ｘテーブル１０２の両端付近に固定される。Ｘモータ固定子１１０ａ，１１０ｂは、そのＹ−Ｚ平面の断面が「コの字」の形をしており、その開口部がＺ方向上方に向いており、なおかつＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂをＹ方向の両側から挟むよう設置される。Ｙモータと同様にＸモータは固定子１１０ａ，１１０ｂを永久磁石、可動子１１１ａ，１１１ｂをコイルとするのが望ましい。このＸモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及びＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂの間に発生する電磁気力によってＸテーブル１０２をＸ方向に駆動する。
【００２２】
以上によりＸテーブル１０２とＹテーブル１０３は、十字にクロスする形で構成され、ベース１０４に対してそれぞれＸ方向及びＹ方向に独立に駆動される。ここでＸテーブル１０２のＺ方向高さをＹテーブル１０３のＺ方向高さよりも高くしており、互いに干渉せずに動作できる。
【００２３】
Ｙテーブル１０３上には、Ｘサブガイド１０７がＸ軸に平行に備えられている。図２に示すように、サブテーブル１１４はＸサブガイド１０７に沿ってＹテーブル１０３に対してＸ方向にのみ可動するよう設置される。これによりサブテーブル１１４はＹテーブル１０３と共にＹ方向に動くと共にＸサブガイド１０７に沿ってＸ方向に動き、ＸＹ平面内を二次元動作できる。
【００２４】
Ｘテーブル１０２上には、Ｙサブガイド１０９がＹ軸に平行に備えられている。トップテーブル１０１は、Ｙサブガイド１０９に沿ってＸテーブル１０２に対してＹ方向にのみ可動するように設置される。これにより、トップテーブル１０１はＸテーブル１０２と共にＸ方向に動くと共にＹサブガイド１０９に沿ってＹ方向に動き、ＸＹ平面内を二次元動作できる。トップテーブル１０１は、連結部材１１５によってサブテーブル１１４と固定され、一体となってＸＹ平面内を二次元動作する。
【００２５】
以上述べた構成によれば、Ｘモータ（１１０ａ，１１１ａ及び１１０ｂ，１１１ｂ）によりＸテーブル１０２をＸ方向に駆動した場合、Ｘテーブル１０２、トップテーブル１０１、サブテーブル１１４が一体となりＸ方向に移動する。同様にＹモータ（１１２ａ，１１３ａ及び１１２ｂ，１１３ｂ）によりＹテーブル１０３をＹ方向に駆動した場合、Ｙテーブル１０３、サブテーブル１１４、トップテーブル１０１が一体となりＹ方向に移動する。これらトップテーブル１０１のＸ方向及びＹ方向の移動は、互いに独立に行うことができる。すなわち、ＸモータとＹモータを制御することにより、トップテーブル１０１をＸＹ平面で任意の位置に移動させ位置決めすることができる。
【００２６】
図４は、図１に示したステージ装置のトップテーブル上方から見た概略構成を示す図である。図４では、説明を簡単にするため主な構成要素のみを示している。以下、図４を用いて本発明の効果を説明する。図４では、本実施例におけるステージ装置のトップテーブル１０１が図中のＸ方向及びＹ方向のマイナス側ストロークエンドまで移動した時の位置を破線２０１で示している。
【００２７】
図４において、トップテーブル１０１のＸ方向の長さＴxは、一般に搬送する試料の大きさによって決まる。例えば、半導体検査装置においては、半導体ウェハの大きさを基に決定すれば良い。また、トップテーブル１０１のＸ方向の可動範囲（Ｘストローク）は任意に決定できる。半導体検査装置においては、半導体ウェハの全面の観察を行うため半導体ウェハの直径と同じかそれ以上のストロークを取ればよい。このとき、トップテーブル１０１がＸ方向にストロークを満足して動くためにはトップテーブル長さＴxとＸストロークＳxを加算した長さＢxだけの長さが必要である。Ｙ方向についても全く同様にトップテーブル１０１のＹ方向の長さＴyとＹストロークＳyが決められ、トップテーブル１０１がＹ方向にストロークを満足して動くためにはトップテーブル長さＴyとＹストロークＳyを加算した長さＢyだけの長さが必要である。以上より、トップテーブル１０１がＸＹ平面でフルストローク動作するためには、ＢxとＢyによって作られる空間が必要となる。
【００２８】
ベース１０４が大きくなると装置サイズや質量が増大するため、必要最低限のサイズで設計するのが望ましい。すなわち、ベース１０４はＸ方向長さＢx、Ｙ方向長さＢyのサイズとすることでトップテーブル１０１の動作空間を確保した上で最も小型化、軽量化が実現できる。
【００２９】
一方、電子線は装置中央上部から照射され、この電子線への磁場の影響を最小にすることが求められる。特にリニアモータの永久磁石は強い磁力を有しているため、磁場の影響を緩和するためにモータは電子線照射位置からできるだけ離して設置することが望ましい。
【００３０】
以上のことから、図４に示すようにベース１０４はＸ方向長さＢx、Ｙ方向長さＢyと同等のサイズとし、その４辺に沿ってできるだけ中心から離すようにリニアモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及び１１２ａ，１１２ｂを設置する構造とした。この構造によれば、ベース１０４のサイズを最小としながら最大限に固定磁場の影響を除去できる。さらに、本実施例によれば、Ｙモータ（１１２ａ，１１３ａ及び１１２ｂ，１１３ｂ）を横向きに配置することにより、Ｙテーブル１０３の高さを低くすることができ、ひいてはステージ装置全体の高さを低減できる。これによりステージ装置の質量を低減できる。
【００３１】
さらに、リニアモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及び１１２ａ，１１２ｂの永久磁石の周囲を磁気シールド材で覆うことは磁場の影響のさらなる抑制に有効である。しかしながら、「コの字」構造の固定子においては、可動子がその開口部に挟まれた状態で移動するため、「コの字」の開放側に磁気シールド材を取り付けることが困難であり、開口部からの漏洩磁場は無視できない。本実施例においては、特にＹモータ固定子１１２ａ，１１２ｂについて、その開口部を外側に向けることにより開口部からの漏洩磁束の方向を外側に向けることができると同時に、磁場の漏洩する位置をさらに電子線から遠ざけることができる。また、本発明のステージ装置は試料室と呼ばれる真空チャンバに入れられるが、モータ固定子の開口部を外側にして試料室の内壁の近傍に配置したことにより、試料室の内壁に磁気シールド材を張ることで固定磁場の影響のさらなる抑制効果ある。
【００３２】
また、図１においてＸテーブル１０２上のＹサブガイド１０９及びＹテーブル１０３上のＸサブガイド１０７は、トップテーブル１０１のＸＹ平面移動に伴いＸ方向及びＹ方向に移動する。リニアガイドに鉄系などの磁性材料を使用した場合、特に電子線照射位置近傍を磁性体が通過する際に、磁性体の位置によって電子線照射位置の磁束の大きさや向きが変化し、二次電子像へ影響を及ぼす。そのため、Ｙサブガイド１０９及びＸサブガイド１０７は、例えば非磁性金属やセラミックなどの非磁性材料を使用することが望ましい。一方、Ｘガイド１０６ａ，１０６ｂ及びＹガイド１０８については、変動磁場に影響がないため磁性材料を用いることが可能である。
【００３３】
図５は、本発明の実施例２に係るステージ装置の外観見取図である。本実施例のステージ装置の構成要素は図１及び図２に示した実施例１と同様であり、同様の駆動方法によりトップテーブル１０１をＸＹ平面内で二次元動作させる。
【００３４】
図５において、Ｘモータ固定子１１０ａ，１１０ｂは、そのＹ−Ｚ平面の断面が「コの字」の形をしており、その開口部がベース１０４の外側に向いており、なおかつＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂをＺ方向の両側から挟むよう設置される。実施例１と同様に、このＸモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及びＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂの間に発生する電磁気力によってＸテーブル１０２をＸ方向に駆動する。
【００３５】
このような構成によれば、前述した実施例１におけるＹモータと同様にＸモータ固定子１１０ａ，１１０ｂに関しても、その開口部を外側に向けることにより開口部からの漏洩磁束の方向を外側に向けることができると同時に磁場の漏洩する位置をさらに電子線から遠ざけることができる。また、前述のようにモータ固定子の開口部を外側にして試料室の内壁の近傍に配置したことにより、試料室の内壁に磁気シールド材を張ることで磁場の影響のさらなる抑制効果がある。
【００３６】
図６は、本発明の実施例３に係るステージ装置の外観見取図である。本実施例のステージ装置の構成要素は図１及び図２に示した実施例１とほぼ同様であるが、本実施例ではＹサブガイド１０９を用いず、ローラ機構によりＸテーブル１０２のＸ方向移動をトップテーブルに伝達する。
【００３７】
図７は、図６に示したステージ装置におけるローラ機構の外観見取図である。図７では、説明のため主な構成部品のみを図示しており、トップテーブル１０１は図示していない。図７において、サブテーブル１１４はＹテーブル１０３に伴ってＹ方向に移動するとともに、Ｘサブガイド１０７に沿ってＸ方向に移動する。サブテーブル１１４とトップテーブル１０１（図示せず）は４本の連結部材１１５ａ〜１１５ｄにより連結されている。Ｘテーブル１０２よりＸ方向プラス側に備えられた連結部材１１５ａ及び１１５ｂにはローラ機構３００ａが備えられ、同様にＸ方向マイナス側に備えられた連結部材１１５ｃ及び１１５ｄにはローラ機構３００ｂが備えられている。ローラ機構３００ａ及び３００ｂは、それぞれＸテーブル１０２の側面を両側から挟む構造となっている。
【００３８】
図８は、ローラ機構の概略構成を示す上面図である。図８では、説明のため図７におけるローラ機構３００ａ及びその周辺の主な構造のみを図示している。図８において、ローラ３０１はローラ軸３０２により回転支持され、ローラ軸３０２は２枚の板バネ３０３ａ，３０３ｂによって支持されている。板バネ３０３ａ，３０３ｂの両端は、支持部材３０４ａ，３０４ｂ及び３０５ａ，３０５ｂによってそれぞれ連結部材１１５ａ及び１１５ｂに固定される。
【００３９】
このような構造によれば、サブテーブル１１４がＹ方向に移動した場合、ローラ３０１がＸテーブル１０２の側面に沿って回転移動するため、サブテーブル１１４及び連結部材１１５ａ〜１１５ｄによって連結されたトップテーブル１０１はＹ方向に自由に移動できる。また、Ｘテーブル１０２がＸ方向に移動した場合、ローラ３０１、板バネ３０３ａ，３０３ｂを介して連結部材１１５ａ〜１１５ｄに力が作用する。これにより、連結部材１１４に連結されたトップテーブル１０１がＸ方向に移動する。
【００４０】
ここで、板バネ３０３ａ，３０３ｂのバネ剛性が低ければ、Ｘテーブル１０２が移動した際にガタや不感帯が生じる場合がある。そのため、板バネ３０３ａ，３０３ｂはバネ剛性が高いものを選択すると共にＸテーブル１０２の方向に予圧を与えておく必要がある。このため、支持部材３０４ａ，３０４ｂ及び３０５ａ，３０５ｂは、この板バネ３０３ａ，３０３ｂの予圧を調整できる構造であることが望ましい。これにより、板バネ３０３ａ，３０３ｂのバネ剛性と予圧を設計することにより、トップテーブル１０１のＸ方向の剛性を設計できる。
【００４１】
また、以上述べたローラ機構３００ａ，３００ｂの構成部品は非磁性材料を用いることが望ましい。これにより、Ｘテーブル１０２が移動した際に磁性体の位置変化による電子線照射位置での磁場変動を無くすことができる。
【００４２】
本実施例では、ローラ機構３００ａ，３００ｂはローラ３０１とローラ軸３０２を用いる構成としたが、玉やころなどを用いた軸受け部品などを用いて構成することも有効である。この際、軸受け部品は、真空内で使用可能なものであり、かつ非磁性材料を用いていることが望ましい。
【００４３】
本実施例では、Ｘテーブル１０２の側面にそれぞれローラ機構を１つずつ配置する構成としたが、ローラ機構をそれぞれ２つずつ配置する構成も可能である。この際、４本の連結部材１１５ａ〜１１５ｄにそれぞれ１つずつローラ機構を設置し、かつ４つのローラ機構のバネ剛性及び予圧を独立に設計できるようにすることが望ましい。
【００４４】
本実施例では、板バネを連結部材に固定したが、板バネはトップテーブルに固定するようにしてもよい。
【００４５】
本実施例では、Ｘテーブル１０２上のＹサブガイド１０９の代わりにローラ機構３００ａ，３００ｂを用いる構成としたが、同様にＹテーブル１０３上のＸサブガイド１０７の代わりにローラ機構を用いる構成としてもよい。
【００４６】
なお、上記した実施例では、Ｘテーブルを２台のリニアモータで駆動し、Ｙテーブルを２台のリニアモータで駆動する構成としたが、Ｘテーブル及びＹテーブルをそれぞれ１台のリニアモータで駆動する構成としてもよい。
【００４７】
また、上記実施例では、リニアモータはコイルを可動子、永久磁石を固定子とする構成としたが、逆の構成として永久磁石を可動子、コイルを固定子とする構成とすることも可能である。この際、可動子となる永久磁石には前述したような磁気シールド材により磁場遮蔽を行うことが有効である。
【００４８】
以上のように構成したステージ装置により、小型軽量かつ磁場による影響を最小限に抑制することが可能となる。
【００４９】
図９は、本発明のステージ装置を組み込んだ走査型電子顕微鏡の概略図である。この走査型電子顕微鏡は、除振マウント４０１の上に据え付けられた試料室４０２を有し、その試料室内に上記実施例１〜３で説明した本発明のステージ装置４０３が設置されている。試料室４０２は、ステージ上にウェハ等の試料を保持固定した後、内部を真空引きされる。試料室の上部には、電子線源や電子線照射光学系を備え、試料に電子線を収束して照射するためのカラム４０４が固定されている。カラムから試料に向けて電子線を照射し、試料から発生する二次電子信号を二次電子検出器で検出し、それを画像処理することにより試料の二次元像やラインプロファイルを得る。試料室内壁の固定子の開口部に面した位置には、固定子の開口部から漏れる漏洩磁場を低減するために磁気シールド材４０５が張られている。なお、本発明のステージ装置は、走査型電子顕微鏡以外にも集束イオンビーム装置など、保持した試料に電子ビームやイオンビームを照射する荷電粒子線装置一般のステージ装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１ トップテーブル
１０２ Ｘテーブル
１０３ Ｙテーブル
１０４ ベース
１０５ Ｘガイド台
１０６ Ｘガイド
１０７ Ｘサブガイド
１０８ Ｙガイド
１０９ Ｙサブガイド
１１０ Ｘモータ固定子
１１１ Ｘモータ可動子
１１２ Ｙモータ固定子
１１３ Ｙモータ可動子
１１４ サブテーブル
１１５ 連結部材
３００ ローラ機構
４０１ 除振マウント
４０２ 試料室
４０３ ステージ装置
４０４ カラム
４０５ 磁気シールド材
【技術分野】
【０００１】
本発明はステージ装置に関し、例えば半導体製造分野において半導体の検査や評価に用いる電子顕微鏡装置の試料ステージとして好適なステージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の微細化に伴い、半導体製造装置のみならず、半導体素子の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。
【０００３】
測長ＳＥＭでは、パターンが形成された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出している。ここで、前記した半導体素子の微細化に対応するためには、高い観察倍率において、よりノイズの少ない二次電子像を得ることが重要である。そこで、二次電子像を何枚も重ね合わせてコントラストを向上させる必要があり、ウェハを搭載保持している試料ステージにはサブミクロンオーダーの高精度な位置決めが要求される。
【０００４】
また、試料ステージの移動時間は、装置全体のスループットに大きく影響する。特に、大型半導体ウェハの搬送を行う試料ステージの場合では、ステージ移動時間を短縮し、スループットを向上することが求められる。
【０００５】
一方、ステージ装置の大型化や質量の増大は、ステージ装置を格納する試料室の質量を増大させ、試料室を保持するマウント、設置にかかるコストを増大させるため、ステージ装置には、小型かつ軽量であることが求められる。
【０００６】
このようにステージ装置には、高精度かつ高速な位置決めが可能であることと同時に小型で軽量であることが求められており、これには一般的にリニアモータなどを駆動機構とするサーボ制御システムが採用されている。しかしながら、リニアモータを用いたステージ装置を測長ＳＥＭなどに適用した場合、リニアモータのコイルからなる一次側と永久磁石からなる二次側によって発生する磁場により電子線が曲げられ、二次電子像に悪影響を及ぼすことがある。測長ＳＥＭは、半導体ウェハ上の測定点にステージを移動させ、その後電子線による画像取得を行うため、一次側より発生する磁場については、ステージの位置決め終了後にコイルへの通電を止めることで磁場を除去することができる。しかしながら、二次側は永久磁石を用いているため、磁場を完全に除去することはできない。それゆえ、電子線によって取得する二次電子像に及ぼす影響を考慮した設計を行わなければならない。
【０００７】
このように電子線に悪影響を及ぼす磁場は大きく２種類に分類される。一方は電子線照射位置での磁場の絶対量であり、固定磁場と呼ばれる。もう一方は、ステージ移動により電子線照射位置での磁場が変化する変動磁場である。固定磁場は、ステージ移動によって変化しないため、予め固定磁場の分布のマップを取得するなどして電子線の偏向補正を行うことである程度影響を除去できる。しかし、その磁場の絶対量が大きい場合、電子線の偏向によって補正しきれないことが考えられる。そのため固定磁場の大きさを低減するが要求される。また、変動磁場に対しては、ステージ移動によって磁場が変化するため予め補正を行うことはできないため、ステージ移動時の磁場の変動を抑制することが要求される。
【０００８】
一般に、ＸＹ平面動作を行うステージ装置の構成として、一方の軸（ここでは下軸と称する）方向に移動するテーブル上にもう一方の軸（ここでは上軸と称する）方向のリニアモータ及びリニアガイドを配置し、上軸のリニアモータ可動子上にトップテーブルを配置する方式がある。この方式によれば、上軸のリニアモータの永久磁石が下軸テーブルと共に移動するため、電子線照射位置での磁場変動が非常に大きくなる。
【０００９】
以上述べたような電子線に影響を及ぼす固定磁場及び変動磁場への対策として、４個のリニアモータを用い、電子線照射位置から遠ざけることにより磁場の影響を緩和する技術が特許文献１に記載されている。この技術では、Ｘ方向及びＹ方向に交差する可動テーブルと、前記可動テーブルの両端に外側からリニアモータを配置することで、ＸＹ平面動作を行う構成となっている。また、別の技術として、リニアモータを試料室の外に配置することにより電子線への磁場の影響を除去する技術が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−９３６８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２３６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に示された技術によれば、トップテーブルの可動範囲の外側にモータを配置するため装置の小型化が困難である。また、リニアモータ固定子の開口部からの漏洩磁場が電子線に影響し、二次電子画像に乱れが生じるという問題につながる。
【００１２】
また、特許文献２に示された技術によれば、試料室の外にモータを配置するため装置の小型化が難しく、装置構成が複雑になり、コストの増大につながる。
【００１３】
本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであり、測長ＳＥＭのような半導体の検査や評価を目的にした装置に適用可能なステージ装置であって、小型・軽量な構造であり、かつ電子線への磁場の影響を低減することが可能なステージ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、トップテーブルの大きさと可動ストロークとから決まる最小寸法とほぼ同じ大きさのベース上に、リニアモータを電子ビーム照射位置（ステージ装置中央）から遠ざけるように４辺に配置した。リニアモータ固定子は「コの字」構造の開口部を装置の上側あるいは外側に向ける構成とした。可動テーブルとトップテーブルの連結は、非磁性材料を用いたリニアガイドもしくは非磁性材料を用いたローラ機構によって変位を伝達するようにしてもよい。
【００１５】
また、可動テーブル上の磁性材料を用いず、非磁性のリニアガイドもしくはローラ機構を用いることにより、テーブル移動時に磁性体が動くことによる磁場変動を除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ステージ装置のサイズを最小に収める事ができる。また、リニアモータ固定子から漏れる固定磁場が電子ビーム照射位置から遠くなり、かつ磁束が外側に向くため、電子線に対する固定磁場の影響を最小限にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるステージ装置の一例を示す外観見取図である。
【図２】トップテーブルを除去したステージ装置の見取図である。
【図３】リニアモータの概略図である。
【図４】本発明によるステージ機構の一例の概略構成図である。
【図５】本発明によるステージ装置の他の例を示す外観見取図である。
【図６】本発明によるステージ装置の他の例を示す外観見取図である。
【図７】本発明によるステージ装置におけるローラ機構の外観見取図である。
【図８】本発明によるステージ装置におけるローラ機構の概略構成図である。
【図９】本発明のステージ装置を組み込んだ走査型電子顕微鏡の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明のステージ装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１に係るステージ装置の外観見取図である。また、図２は、図１からトップテーブルを除去した見取図である。
【００１９】
図１において、ステージ機構は、ベース１０４の上に可動テーブルとそれを駆動するための機構を搭載している。まず、Ｙテーブル１０３は、ベース１０４に固定されたＹガイド１０８によって拘束され、Ｙ方向（図１に示す座標軸のＹ方向）にのみ可動するよう設置される。Ｙモータ可動子１１３ａ，１１３ｂは、Ｙテーブル１０３の両端付近に固定される。Ｙモータ固定子１１２ａ，１１２ｂは、そのＸ−Ｚ平面の断面が「コの字」の形をしており、その開口部がベース１０４の外側に向いており、なおかつＹモータ可動子１１３ａ，１１３ｂをＺ方向（図１に示す座標軸のＺ方向）の両側から挟むよう設置される。ここでリニアモータの構成要素として１次側（永久磁石）、２次側（コイル）があるが、Ｙモータは固定子１１２ａ，１１２ｂを永久磁石、可動子１１３ａ，１１３ｂをコイルとするのが望ましい。このＹモータ固定子１１２ａ，１１２ｂ及びＹモータ可動子１１３ａ，１１３ｂの間に発生する電磁気力によってＹテーブル１０３をＹ方向に駆動する。
【００２０】
図３は、Ｙモータ固定子とＹモータ可動子からなるリニアモータの概略図であり、図３（ａ）は外観見取図、図３（ｂ）はＸ−Ｚ断面図である。固定子１１２は一方が開口した箱型のヨークを有し、開口部はベースの外側方向を向いている。固定子１１２のヨークの対向する内壁面には多数の永久磁石１１７が配置され、その対向する永久磁石群の間にコイル１１８を備える可動子１１３が移動自在に配置されている。図３（ｂ）に示されるように、固定子１１２のヨークの断面形状はコの字型である。また、ベースの外側に向いたヨークの開口部からは、多少の磁場の漏れ出しがある。
【００２１】
図１に戻って、Ｘガイド台１０５ａ，１０５ｂは、ベース１０４に固定され、Ｘテーブル１０２は、Ｘベース台１０５ａ，１０５ｂに固定されたＸガイド１０６ａ，１０６ｂによって拘束され、Ｘ方向（図示する座標軸のＸ方向）にのみ可動するよう設置される。Ｘモータ可動子１１１ａ，１１１ｂは、Ｘテーブル１０２の両端付近に固定される。Ｘモータ固定子１１０ａ，１１０ｂは、そのＹ−Ｚ平面の断面が「コの字」の形をしており、その開口部がＺ方向上方に向いており、なおかつＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂをＹ方向の両側から挟むよう設置される。Ｙモータと同様にＸモータは固定子１１０ａ，１１０ｂを永久磁石、可動子１１１ａ，１１１ｂをコイルとするのが望ましい。このＸモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及びＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂの間に発生する電磁気力によってＸテーブル１０２をＸ方向に駆動する。
【００２２】
以上によりＸテーブル１０２とＹテーブル１０３は、十字にクロスする形で構成され、ベース１０４に対してそれぞれＸ方向及びＹ方向に独立に駆動される。ここでＸテーブル１０２のＺ方向高さをＹテーブル１０３のＺ方向高さよりも高くしており、互いに干渉せずに動作できる。
【００２３】
Ｙテーブル１０３上には、Ｘサブガイド１０７がＸ軸に平行に備えられている。図２に示すように、サブテーブル１１４はＸサブガイド１０７に沿ってＹテーブル１０３に対してＸ方向にのみ可動するよう設置される。これによりサブテーブル１１４はＹテーブル１０３と共にＹ方向に動くと共にＸサブガイド１０７に沿ってＸ方向に動き、ＸＹ平面内を二次元動作できる。
【００２４】
Ｘテーブル１０２上には、Ｙサブガイド１０９がＹ軸に平行に備えられている。トップテーブル１０１は、Ｙサブガイド１０９に沿ってＸテーブル１０２に対してＹ方向にのみ可動するように設置される。これにより、トップテーブル１０１はＸテーブル１０２と共にＸ方向に動くと共にＹサブガイド１０９に沿ってＹ方向に動き、ＸＹ平面内を二次元動作できる。トップテーブル１０１は、連結部材１１５によってサブテーブル１１４と固定され、一体となってＸＹ平面内を二次元動作する。
【００２５】
以上述べた構成によれば、Ｘモータ（１１０ａ，１１１ａ及び１１０ｂ，１１１ｂ）によりＸテーブル１０２をＸ方向に駆動した場合、Ｘテーブル１０２、トップテーブル１０１、サブテーブル１１４が一体となりＸ方向に移動する。同様にＹモータ（１１２ａ，１１３ａ及び１１２ｂ，１１３ｂ）によりＹテーブル１０３をＹ方向に駆動した場合、Ｙテーブル１０３、サブテーブル１１４、トップテーブル１０１が一体となりＹ方向に移動する。これらトップテーブル１０１のＸ方向及びＹ方向の移動は、互いに独立に行うことができる。すなわち、ＸモータとＹモータを制御することにより、トップテーブル１０１をＸＹ平面で任意の位置に移動させ位置決めすることができる。
【００２６】
図４は、図１に示したステージ装置のトップテーブル上方から見た概略構成を示す図である。図４では、説明を簡単にするため主な構成要素のみを示している。以下、図４を用いて本発明の効果を説明する。図４では、本実施例におけるステージ装置のトップテーブル１０１が図中のＸ方向及びＹ方向のマイナス側ストロークエンドまで移動した時の位置を破線２０１で示している。
【００２７】
図４において、トップテーブル１０１のＸ方向の長さＴxは、一般に搬送する試料の大きさによって決まる。例えば、半導体検査装置においては、半導体ウェハの大きさを基に決定すれば良い。また、トップテーブル１０１のＸ方向の可動範囲（Ｘストローク）は任意に決定できる。半導体検査装置においては、半導体ウェハの全面の観察を行うため半導体ウェハの直径と同じかそれ以上のストロークを取ればよい。このとき、トップテーブル１０１がＸ方向にストロークを満足して動くためにはトップテーブル長さＴxとＸストロークＳxを加算した長さＢxだけの長さが必要である。Ｙ方向についても全く同様にトップテーブル１０１のＹ方向の長さＴyとＹストロークＳyが決められ、トップテーブル１０１がＹ方向にストロークを満足して動くためにはトップテーブル長さＴyとＹストロークＳyを加算した長さＢyだけの長さが必要である。以上より、トップテーブル１０１がＸＹ平面でフルストローク動作するためには、ＢxとＢyによって作られる空間が必要となる。
【００２８】
ベース１０４が大きくなると装置サイズや質量が増大するため、必要最低限のサイズで設計するのが望ましい。すなわち、ベース１０４はＸ方向長さＢx、Ｙ方向長さＢyのサイズとすることでトップテーブル１０１の動作空間を確保した上で最も小型化、軽量化が実現できる。
【００２９】
一方、電子線は装置中央上部から照射され、この電子線への磁場の影響を最小にすることが求められる。特にリニアモータの永久磁石は強い磁力を有しているため、磁場の影響を緩和するためにモータは電子線照射位置からできるだけ離して設置することが望ましい。
【００３０】
以上のことから、図４に示すようにベース１０４はＸ方向長さＢx、Ｙ方向長さＢyと同等のサイズとし、その４辺に沿ってできるだけ中心から離すようにリニアモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及び１１２ａ，１１２ｂを設置する構造とした。この構造によれば、ベース１０４のサイズを最小としながら最大限に固定磁場の影響を除去できる。さらに、本実施例によれば、Ｙモータ（１１２ａ，１１３ａ及び１１２ｂ，１１３ｂ）を横向きに配置することにより、Ｙテーブル１０３の高さを低くすることができ、ひいてはステージ装置全体の高さを低減できる。これによりステージ装置の質量を低減できる。
【００３１】
さらに、リニアモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及び１１２ａ，１１２ｂの永久磁石の周囲を磁気シールド材で覆うことは磁場の影響のさらなる抑制に有効である。しかしながら、「コの字」構造の固定子においては、可動子がその開口部に挟まれた状態で移動するため、「コの字」の開放側に磁気シールド材を取り付けることが困難であり、開口部からの漏洩磁場は無視できない。本実施例においては、特にＹモータ固定子１１２ａ，１１２ｂについて、その開口部を外側に向けることにより開口部からの漏洩磁束の方向を外側に向けることができると同時に、磁場の漏洩する位置をさらに電子線から遠ざけることができる。また、本発明のステージ装置は試料室と呼ばれる真空チャンバに入れられるが、モータ固定子の開口部を外側にして試料室の内壁の近傍に配置したことにより、試料室の内壁に磁気シールド材を張ることで固定磁場の影響のさらなる抑制効果ある。
【００３２】
また、図１においてＸテーブル１０２上のＹサブガイド１０９及びＹテーブル１０３上のＸサブガイド１０７は、トップテーブル１０１のＸＹ平面移動に伴いＸ方向及びＹ方向に移動する。リニアガイドに鉄系などの磁性材料を使用した場合、特に電子線照射位置近傍を磁性体が通過する際に、磁性体の位置によって電子線照射位置の磁束の大きさや向きが変化し、二次電子像へ影響を及ぼす。そのため、Ｙサブガイド１０９及びＸサブガイド１０７は、例えば非磁性金属やセラミックなどの非磁性材料を使用することが望ましい。一方、Ｘガイド１０６ａ，１０６ｂ及びＹガイド１０８については、変動磁場に影響がないため磁性材料を用いることが可能である。
【００３３】
図５は、本発明の実施例２に係るステージ装置の外観見取図である。本実施例のステージ装置の構成要素は図１及び図２に示した実施例１と同様であり、同様の駆動方法によりトップテーブル１０１をＸＹ平面内で二次元動作させる。
【００３４】
図５において、Ｘモータ固定子１１０ａ，１１０ｂは、そのＹ−Ｚ平面の断面が「コの字」の形をしており、その開口部がベース１０４の外側に向いており、なおかつＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂをＺ方向の両側から挟むよう設置される。実施例１と同様に、このＸモータ固定子１１０ａ，１１０ｂ及びＸモータ可動子１１１ａ，１１１ｂの間に発生する電磁気力によってＸテーブル１０２をＸ方向に駆動する。
【００３５】
このような構成によれば、前述した実施例１におけるＹモータと同様にＸモータ固定子１１０ａ，１１０ｂに関しても、その開口部を外側に向けることにより開口部からの漏洩磁束の方向を外側に向けることができると同時に磁場の漏洩する位置をさらに電子線から遠ざけることができる。また、前述のようにモータ固定子の開口部を外側にして試料室の内壁の近傍に配置したことにより、試料室の内壁に磁気シールド材を張ることで磁場の影響のさらなる抑制効果がある。
【００３６】
図６は、本発明の実施例３に係るステージ装置の外観見取図である。本実施例のステージ装置の構成要素は図１及び図２に示した実施例１とほぼ同様であるが、本実施例ではＹサブガイド１０９を用いず、ローラ機構によりＸテーブル１０２のＸ方向移動をトップテーブルに伝達する。
【００３７】
図７は、図６に示したステージ装置におけるローラ機構の外観見取図である。図７では、説明のため主な構成部品のみを図示しており、トップテーブル１０１は図示していない。図７において、サブテーブル１１４はＹテーブル１０３に伴ってＹ方向に移動するとともに、Ｘサブガイド１０７に沿ってＸ方向に移動する。サブテーブル１１４とトップテーブル１０１（図示せず）は４本の連結部材１１５ａ〜１１５ｄにより連結されている。Ｘテーブル１０２よりＸ方向プラス側に備えられた連結部材１１５ａ及び１１５ｂにはローラ機構３００ａが備えられ、同様にＸ方向マイナス側に備えられた連結部材１１５ｃ及び１１５ｄにはローラ機構３００ｂが備えられている。ローラ機構３００ａ及び３００ｂは、それぞれＸテーブル１０２の側面を両側から挟む構造となっている。
【００３８】
図８は、ローラ機構の概略構成を示す上面図である。図８では、説明のため図７におけるローラ機構３００ａ及びその周辺の主な構造のみを図示している。図８において、ローラ３０１はローラ軸３０２により回転支持され、ローラ軸３０２は２枚の板バネ３０３ａ，３０３ｂによって支持されている。板バネ３０３ａ，３０３ｂの両端は、支持部材３０４ａ，３０４ｂ及び３０５ａ，３０５ｂによってそれぞれ連結部材１１５ａ及び１１５ｂに固定される。
【００３９】
このような構造によれば、サブテーブル１１４がＹ方向に移動した場合、ローラ３０１がＸテーブル１０２の側面に沿って回転移動するため、サブテーブル１１４及び連結部材１１５ａ〜１１５ｄによって連結されたトップテーブル１０１はＹ方向に自由に移動できる。また、Ｘテーブル１０２がＸ方向に移動した場合、ローラ３０１、板バネ３０３ａ，３０３ｂを介して連結部材１１５ａ〜１１５ｄに力が作用する。これにより、連結部材１１４に連結されたトップテーブル１０１がＸ方向に移動する。
【００４０】
ここで、板バネ３０３ａ，３０３ｂのバネ剛性が低ければ、Ｘテーブル１０２が移動した際にガタや不感帯が生じる場合がある。そのため、板バネ３０３ａ，３０３ｂはバネ剛性が高いものを選択すると共にＸテーブル１０２の方向に予圧を与えておく必要がある。このため、支持部材３０４ａ，３０４ｂ及び３０５ａ，３０５ｂは、この板バネ３０３ａ，３０３ｂの予圧を調整できる構造であることが望ましい。これにより、板バネ３０３ａ，３０３ｂのバネ剛性と予圧を設計することにより、トップテーブル１０１のＸ方向の剛性を設計できる。
【００４１】
また、以上述べたローラ機構３００ａ，３００ｂの構成部品は非磁性材料を用いることが望ましい。これにより、Ｘテーブル１０２が移動した際に磁性体の位置変化による電子線照射位置での磁場変動を無くすことができる。
【００４２】
本実施例では、ローラ機構３００ａ，３００ｂはローラ３０１とローラ軸３０２を用いる構成としたが、玉やころなどを用いた軸受け部品などを用いて構成することも有効である。この際、軸受け部品は、真空内で使用可能なものであり、かつ非磁性材料を用いていることが望ましい。
【００４３】
本実施例では、Ｘテーブル１０２の側面にそれぞれローラ機構を１つずつ配置する構成としたが、ローラ機構をそれぞれ２つずつ配置する構成も可能である。この際、４本の連結部材１１５ａ〜１１５ｄにそれぞれ１つずつローラ機構を設置し、かつ４つのローラ機構のバネ剛性及び予圧を独立に設計できるようにすることが望ましい。
【００４４】
本実施例では、板バネを連結部材に固定したが、板バネはトップテーブルに固定するようにしてもよい。
【００４５】
本実施例では、Ｘテーブル１０２上のＹサブガイド１０９の代わりにローラ機構３００ａ，３００ｂを用いる構成としたが、同様にＹテーブル１０３上のＸサブガイド１０７の代わりにローラ機構を用いる構成としてもよい。
【００４６】
なお、上記した実施例では、Ｘテーブルを２台のリニアモータで駆動し、Ｙテーブルを２台のリニアモータで駆動する構成としたが、Ｘテーブル及びＹテーブルをそれぞれ１台のリニアモータで駆動する構成としてもよい。
【００４７】
また、上記実施例では、リニアモータはコイルを可動子、永久磁石を固定子とする構成としたが、逆の構成として永久磁石を可動子、コイルを固定子とする構成とすることも可能である。この際、可動子となる永久磁石には前述したような磁気シールド材により磁場遮蔽を行うことが有効である。
【００４８】
以上のように構成したステージ装置により、小型軽量かつ磁場による影響を最小限に抑制することが可能となる。
【００４９】
図９は、本発明のステージ装置を組み込んだ走査型電子顕微鏡の概略図である。この走査型電子顕微鏡は、除振マウント４０１の上に据え付けられた試料室４０２を有し、その試料室内に上記実施例１〜３で説明した本発明のステージ装置４０３が設置されている。試料室４０２は、ステージ上にウェハ等の試料を保持固定した後、内部を真空引きされる。試料室の上部には、電子線源や電子線照射光学系を備え、試料に電子線を収束して照射するためのカラム４０４が固定されている。カラムから試料に向けて電子線を照射し、試料から発生する二次電子信号を二次電子検出器で検出し、それを画像処理することにより試料の二次元像やラインプロファイルを得る。試料室内壁の固定子の開口部に面した位置には、固定子の開口部から漏れる漏洩磁場を低減するために磁気シールド材４０５が張られている。なお、本発明のステージ装置は、走査型電子顕微鏡以外にも集束イオンビーム装置など、保持した試料に電子ビームやイオンビームを照射する荷電粒子線装置一般のステージ装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１ トップテーブル
１０２ Ｘテーブル
１０３ Ｙテーブル
１０４ ベース
１０５ Ｘガイド台
１０６ Ｘガイド
１０７ Ｘサブガイド
１０８ Ｙガイド
１０９ Ｙサブガイド
１１０ Ｘモータ固定子
１１１ Ｘモータ可動子
１１２ Ｙモータ固定子
１１３ Ｙモータ可動子
１１４ サブテーブル
１１５ 連結部材
３００ ローラ機構
４０１ 除振マウント
４０２ 試料室
４０３ ステージ装置
４０４ カラム
４０５ 磁気シールド材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに対して第一の方向に案内される第一のテーブルと、
前記ベースに対して前記第一の方向に直交する第二の方向に案内される第二のテーブルと、
前記第一のテーブル上で前記第二の方向に案内されるサブテーブルと、
前記第二のテーブル上で前記第一の方向に案内されるトップテーブルと、
前記サブテーブルと前記トップテーブルを連結する連結部材と、
前記第一のテーブルを前記第一の方向に駆動する第一の駆動手段と、
前記第二のテーブルを前記第二の方向に駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記第一の駆動手段と前記第二の駆動手段とによって前記トップテーブルを二次元移動させることが可能なステージ装置であって、
前記ベースは、前記トップテーブルの大きさと前記トップテーブルの可動距離とを加算した前記トップテーブルの可動範囲とほぼ等しい大きさであり、
前記第一の駆動手段は、前記第一の方向に沿って平行、かつ前記ベース上の前記第二の方向の端部近傍に配置されたリニアモータから構成され、
前記第二の駆動手段は、前記第二の方向に沿って平行、かつ前記ベース上の前記第一の方向の端部近傍に配置されたリニアモータから構成される、
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに対して第一の方向に案内される第一のテーブルと、
前記ベースに対して前記第一の方向に直交する第二の方向に案内される第二のテーブルと、
前記第一のテーブル上で前記第二の方向に案内されるサブテーブルと、
前記第二のテーブル上で前記第一の方向に案内されるトップテーブルと、
前記サブテーブルと前記トップテーブルを連結する連結部材と、
前記第一のテーブルを前記第一の方向に駆動する第一の駆動手段と、
前記第二のテーブルを前記第二の方向に駆動する第二の駆動手段と、を備え、
前記第一の駆動手段と前記第二の駆動手段とによって前記トップテーブルを二次元移動させることが可能なステージ装置であって、
前記ベースは、前記トップテーブルの大きさと前記トップテーブルの可動距離とを加算した前記トップテーブルの可動範囲とほぼ等しい大きさであり、
前記第一の駆動手段は、前記第一の方向に沿って平行、かつ前記ベース上の前記第二の方向の端部近傍に配置されたリニアモータから構成され、
前記第二の駆動手段は、前記第二の方向に沿って平行、かつ前記ベース上の前記第一の方向の端部近傍に配置されたリニアモータから構成される、
ことを特徴とするステージ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３３７４８（Ｐ２０１３−３３７４８Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２２４０５（Ｐ２０１２−２２２４０５）
【出願日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【分割の表示】特願２００９−２１７６４１（Ｐ２００９−２１７６４１）の分割
【原出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【分割の表示】特願２００９−２１７６４１（Ｐ２００９−２１７６４１）の分割
【原出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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