JP2002190270A - 電子線装置およびそれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子線装置のステージ装置を、平面モータの
制御系を簡単化しても軸間干渉の発生が低減され、高精
度な位置決めを可能とすること。 【解決手段】 電子線装置はステージ装置１０と、試料
２０を複数の電子線で照射する一次光学系と、試料２０
から放出された電子線を制御する二次光学系と、複数の
検出器とを備える。ステージ装置１０は、ベース１１
と、ベース１１に平行に移動するテーブル１５と、テー
ブル１５をＸ方向およびＹ方向に案内するガイド部材１
３、１４、１７と、ガイド部材１７をベース１１、テー
ブル１５およびガイド部材１３、１４から非接触支持す
る非接触軸受とを備える。ベース１１とテーブル１５の
一方に設置された磁石と他方に設置された電磁石とから
なる平面モータはガイド面１１ａに平行な方向の駆動力
を発生し、テーブル１５を移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次元平面内で試
料を高精度に位置決めするためのステージ装置を備えた
電子線装置、及び、そのような装置を用いてプロセス途
中のウェーハの評価を行うデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりステージ装置は、半導体素子な
どをリソグラフィ工程で製造する際の露光装置や、半導
体素子に形成された回路パターンなどを検査する検査装
置、または超精密加工装置おいて、ウェーハなどの試料
を２次元平面内で精度良く位置決めするために使用され
ている。

【０００３】例えば、図１４は、公知の磁気浮上型のス
テージ装置２００の構成を示している。該ステージ装置
２００は、矩形の固定ステージ２１１と、固定ステージ
２１１よりも小さな矩形の移動ステージ２１２とで構成
される。試料は、移動ステージ２１２上に載置される。
ここで、固定ステージ２１１は、縦横方向に配列された
多数の電磁石２１３と、電磁石２１３を収納する密閉槽
２１４とからなる。密閉槽２１４の上板は、低透磁率の
材質からなる。

【０００４】一方、固定ステージ２１１の上部に浮上し
た移動ステージ２１２の底面には、６つの永久磁石２１
５と、３つのギャップセンサ２１６とが取り付けられて
いる。３つのギャップセンサ２１６は、密閉槽２１４の
上板を基準面として、移動ステージ２１２のＺ方向の位
置およびα方向、β方向の傾きを測定する。

【０００５】さらに、固定ステージ２１１の周囲には、
３台のレーザ干渉計２１７が設けられている。３台のレ
ーザ干渉計２１７は、移動ステージ２１２のＸ方向、Ｙ
方向の位置およびθ方向の傾きを測定する。

【０００６】なお、上記の電磁石２１３と永久磁石２１
５とは、平面モータを構成している。平面モータの電磁
石２１３に電流を供給することにより、磁気的な吸引
力、反発力およびローレンツ力などを発生させ、移動ス
テージ２１２を駆動することができる。

【０００７】このステージ装置２００において、ギャッ
プセンサ２１６およびレーザ干渉計２１７からの情報を
受けた制御装置（図示せず）は、電磁石２１３の電流を
制御し、移動ステージ２１２を所望の姿勢に駆動する。
その結果、移動ステージ２１２上に載置されたウェーハ
などの試料は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ、α、βの６自由度で位
置決めされる。このように、ステージ装置２００は、電
磁石２１３が密閉槽２１４に収納されているため、電磁
石２１３からの脱ガスの飛散が防止され、大気中だけで
なく、クリーンルームや真空中での作業にも適用でき
る。

【０００８】一方、図１５は、他の公知のステージ装置
３００の構成を示している。このステージ装置３００
は、スライド部３０１ｘ、３０１ｙが、駆動ねじ３０３
ｘ、３０３ｙにより、ガイドレール３０２ｘ、３０２ｙ
に沿って移動するものである。なお、ガイドレール３０
２ｙは、スライド部３０１ｘに固定されている。

【０００９】そして、スライド部３０１ｘ、３０１ｙに
は、スライド部３０１ｘ、３０１ｙとガイドレール３０
２ｘ、３０２ｙとの間隙に、高圧気体（乾燥空気）を供
給する供給管３０４ｘ、３０４ｙが接続されている。

【００１０】また、スライド部３０１ｘ、３０１ｙに
は、気体排出部３０９ｘ、３０９ｙが取り付けられてい
る。この気体排出部３０９ｘ、３０９ｙは、図示しない
真空ポンプに繋がれた排気管乏３１０ｘ、３１０ｙに接
続されている。

【００１１】このステージ装置３００において、供給管
３０４ｘ、３０４ｙからスライド部３０１ｘ、３０１ｙ
とガイドレール３０２ｘ、３０２ｙとの間隙に供給され
た高圧気体は、気体排出部３０９ｘ、３０９ｙとガイド
レール３０２ｘ、３０２ｙとの間隙に向けて流れ、排気
管３１０ｘ、３１０ｙを介して真空チャンバーの外へ速
やかに排出される。

【００１２】その結果、スライド部３０１ｘ、３０１ｙ
（および気体排出部３０９ｘ、３０９ｙ）は、ガイドレ
ール３０２ｘ、３０２ｙから浮上しながら、Ｘ方向、Ｙ
方向に移動する。なお、スライド部３０１ｙ上のテーブ
ル３０８に、試料３１３が載置される。

【００１３】このようにＸ方向、Ｙ方向の軸受が静圧気
体軸受スライドよりなるステージ装置３００によれば、
スライド部３０１ｘ、３０１ｙ（および気体排出部３０
９ｘ、３０９ｙ）をガイドレール３０２ｘ、３０２ｙか
ら浮上させるための高圧気体が、真空チャンバーの外に
放出されるので、真空中または特殊気体中で使用するこ
とができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示す磁気浮上型のステージ装置２００においては、移
動ステージ２１２の姿勢の全てを、電磁石２１３と永久
磁石２１５とで構成される平面モータにて同時制御しな
ければならないため（６軸制御）、多数の電磁石２１３
を独立して駆動する必要があり、きわめて複雑な制御系
が要求される。

【００１５】さらに、移動ステージ２１２に取り付けら
れたケーブル（図示せず）などの引っ張りや振動（外
乱）の影響を受けやすく、複雑な制御系をもってして
も、軸間干渉が発生しないように制御することは困難で
あった。このため、従来のステージ装置２００では、位
置決め精度の向上に限界があった。

【００１６】また、図１５に示す、静圧気体軸受を設け
たステージ装置３００においては、排気管３１０Ｘ，３
１０ｙか、真空ポンプによる気体の吸引によって潰れ
ず、かつ伸縮可能な金属製の蛇腹部材にて構成される
が、この金属製の蛇腹部材をスライド部３０１ｘ，３０
１ｙの移動に追従させながらスムーズに伸縮させること
は困難であった。

【００１７】このため、スライド部３０１ｘ，３０１ｙ
の移動時、金属製の蛇腹部材からスライド部３０１ｘ，
３０１ｙに不要な反力が加わることがあり、位置決め精
度の向上に限界があった。

【００１８】そこで、請求項１の発明の目的は、駆動源
である平面モータの制御系を簡単化しても軸間干渉の発
生が低減され、高精度な位置決めが可能となるステージ
装置を使用する電子線装置を提供することにある。

【００１９】また、請求項２の発明の目的は、可動部と
固定部との間に供給された流体（例えば乾燥空気）をチ
ャンバー外に排出する配管の引き回しが容易に行えると
共に、高精度な位置決めが可能となるステージ装置を使
用する電子線装置を提供することにある。

【００２０】さらに、請求項３の発明の目的は、請求項
１又は請求項２の発明に係る電子線装置を用いたデバイ
ス製造方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、１次電子線を試料に照射し、試
料から放出される２次電子線を検出する電子線装置であ
って、前記試料を支持するためのステージ装置と、複数
の１次電子線を前記試料に照射する少なくとも１以上の
１次光学系と、前記２次電子線を少なくとも１以上の検
出器に導く少なくとも１以上の２次光学系と、を有し、
前記複数の１次電子線は、前記試料の表面において、互
いに前記２次光学系の距離分解能より離れた位置に照射
されるものである電子線装置において、前記ステージ装
置が、ベース部材と、前記ベース部材に設けられたガイ
ド面に対し平行な面内で移動するテーブル部材と、前記
テーブル部材を第１の方向に案内すると共に、前記ガイ
ド面に沿って移動する第１のガイド部材と、前記第１の
ガイド部材を前記第１の方向に対して垂直な第２の方向
に案内する第２のガイド部材と、前記ベース部材、前記
テーブル部材、および前記第２のガイド部材各々と、前
記第１のガイド部材との間を、非接触で案内支持する非
接触軸受と、前記ベース部材と前記テーブル部材との何
れか一方に設けられた磁石と、他方に設けられた電磁石
とからなる平面モータと、前記平面モータを制御して、
前記ガイド面に平行な方向の駆動力を発生させ、前記テ
ーブル部材を移動させる移動制御手段と、を備えること
を特徴とする電子線装置、を提供する。

【００２２】また、請求項２の発明は、１次電子線を試
料に照射し、試料から放出される２次荷電粒子を検出す
る電子線装置であって、前記試料を支持するステージ装
置と、複数の１次電子線を前記試料に照射する少なくと
も１以上の１次光学系と、前記２次電子線を少なくとも
１以上の検出器に導く少なくとも１以上の２次光学系
と、を有し、前記複数の１次電子線は、前記試料の表面
において、互いに前記２次光学系の距離分解能より離れ
た位置に照射されるものである電子線装置において、前
記ステージ装置が、ベース部材と、前記ベース部材に設
けられたガイド面に対し平行な面内で移動するテーブル
部材と、前記テーブル部材を第１の方向に案内すると共
に、前記ガイド面に沿って移動する第１のガイド部材
と、前記第１のガイド部材を前記第１の方向に対して垂
直な第２の方向に案内する第２のガイド部材と、前記ベ
ース部材、前記テーブル部材、および前記第２のガイド
部材各々と、前記第１のガイド部材との間を、流体によ
り非接触で案内支持する静圧軸受と、前記テーブル部材
と前記第１のガイド部材との間に供給された流体を、前
記第１のガイド部材と前記第２のガイド部材とを介して
排出する排出手段と、を備えることを特徴とする電子線
装置、を提供する。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の電子線装置を用いてプロセス途中あるいは終了
後のウェーハの評価を行うことによって半導体デバイス
の製造歩留りを向上させるものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の若干
の実施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）まず、図１〜図３を用いて、請求
項１に対応する電子線装置に使用されるステージ装置の
第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態
におけるステージ装置１０は、このステージ装置１０を
上方から見た図（図１(ａ))、および側方から見た図
（図１(ｂ)、(ｃ))に示されるように、ＸＹ面に平行な
基準ガイド面１１ａを有するステージベース１１と、基
準ガイド面１１ａに沿って移動可能な可動部１２と、ス
テージベース１１の基準ガイド面１１ａ側に固定され、
可動部１２全体を側方から支持してＸ方向に案内するＸ
ガイド１３、１４とで構成されている。

【００２５】また、上記の可動部１２は、試料２０（例
えばウェーハ）を載置するテーブル１５と、基準ガイド
面１１ａまで貫通した矩形状の開口部１６を有する可動
枠１７とで構成されている。なお、テーブル１５は、可
動枠１７の開口部１６の中に位置する。

【００２６】さらに、可動枠１７は、図１（ｄ）に示さ
れるように、開口部１６の中に位置するテーブル１５を
側方から支持してＹ方向に案内するＹガイド１８、１９
と、Ｙガイド１８、１９を連結する連結部２１、２２と
で構成されている。

【００２７】また、可動枠１７のＹガイド１８、１９に
は、ＹＺ面に平行で互いに対向するガイド面１８ａ、１
９ａが設けられている。ガイド面１８ａとガイド面１９
ａとの間隔は、テーブル１５のＸ方向に沿った長さより
も少し広い程度である。したがって、テーブル１５とＹ
ガイド１８、１９（可動枠１７）とは常に一体となって
Ｘ方向に移動することになる（後述する）。

【００２８】ガイド面１８ａ、１９ａ各々のＹ方向に沿
った長さＬｙ１は、テーブル１５のＹ方向に沿った長さ
Ｌｙ２よりも、所定量（Ｌｙ１−Ｌｙ２）だけ長くなっ
ている。この所定量（Ｌｙ１−Ｌｙ２）は、テーブル１
５のＹ方向に沿った最大移動量に相当する。

【００２９】一方、この可動枠１７（および開口部１６
の中に位置するテーブル１５）をＸ方向に案内するＸガ
イド１３、１４には、図１（ａ）に示されるように、Ｘ
Ｚ面に平行で互いに対向するガイド面１３ａ、１４ａが
設けられている。ガイド面１３ａとガイド面１４ａとの
間隔は、可動枠１７のＹ方向に沿った長さよりも少し広
い程度である。

【００３０】なお、ガイド面１３ａ、１４ａ各々のＸ方
向に沿った長さＬｘ１は、可動枠１７のＸ方向に沿った
長さＬｘ２（図１(ｄ)参照）よりも、所定量（Ｌｘ１−
Ｌｘ２）だけ長くなっている。この所定量（Ｌｘ１−Ｌ
ｘ２）は、可動枠１７のＸ方向に沿った最大移動量、す
なわちテーブル１５のＸ方向に沿った最大移動量に相当
する。

【００３１】さらに、図１（ｂ）、（ｃ）のＡ−Ａ断面
図（図２(ａ））、および図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図
（図２(ｂ))に示されるように、上記した可動枠１７の
連結部２１、２２には、Ｘガイド１３、１４のガイド面
１３ａ、１４ａと対向する面に、エアパッド１Ａ、１
Ｂ、１Ｃ、１Ｄが設けられている。これらのエアパッド
１Ａ〜１Ｄは、空気供給源（不図示せず）に接続されて
いる。

【００３２】また、可動枠１７の連結部２１、２２に
は、図２（ｂ）、および図１（ａ）のＣ−Ｃ断面図（図
２(ｃ))に示されるように、ステージベース１１の基準
ガイド面１１ａと対向する面に、エアパッド２Ａ、２
Ｂ、２Ｃ、２Ｄが設けられている（図１(ａ)も参照）。
これらのエアパッド２Ａ〜２Ｄも、空気供給源（図示せ
ず）に接続されている。

【００３３】一方、図２（ａ）、および図１（ａ）のＤ
−Ｄ断面図（図２(ｄ））に示されるように、テーブル
１５には、可動枠１７を構成するＹガイド１８、１９の
ガイド面１８ａ、１９ａと対向する面に、エアパッド３
Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが設けられている。これらのエア
パッド３Ａ〜３Ｄも、空気供給源（不図示せず）に接続
されている。

【００３４】また、テーブル１５には、図２（ｄ）に示
されるように、ステージベース１１の基準ガイド面１１
ａと対向する面に、複数の永久磁石２３、２３、・・・
・が設けられている。これら永久磁石２３、２３、…の
配置は、テーブル１５を基準ガイド面１１ａ側から見た
図（図３(ａ))に示されるようになっている。図３
（ａ）には、８個の永久磁石２３、２３、・・・・が示
されている。

【００３５】これに対して、ステージベース１１には、
図２（ｂ）、（ｄ）に示されるように、基準ガイド面１
１ａ側の内部に、複数の電磁石２４、２４、・・・・が
設けられている。これら電磁石２４、２４、・・・・
は、図１（ｂ）、（ｃ）のＥ−Ｅ断面図（図３(ｂ))に
示されるように、マトリクス状に配列されている。図３
（ｂ）には、３６個の電磁石２４、２４、・・・・が示
されている。なお、ステージベース１１の上板は、低透
磁率の材質からなる。

【００３６】上記の永久磁石２３、２３、・・・・と電
磁石２４、２４、・・・・とは、ステージ装置１０にお
いて、平面モータ２５を構成する。平面モータ２５の各
電磁石２４には、平面モータ２５を３軸制御するモータ
制御部２６が接続される。モータ制御部２６は、平面モ
ータ２５を制御して、基準ガイド面１１ａの法線に平行
な方向（Ｚ方向）の駆動力、および、基準ガイド面１１
ａに平行な方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の駆動力を発生させ
る。これらの駆動力は、ステージベース１１の上板のみ
を介してテーブル１５に確実に伝達される。

【００３７】なお、テーブル１５のＸ方向またはＹ方向
への移動時に、平面モータ２５を構成する複数の永久磁
石２３、２３、・・・・は、常にステージベース１１内
の電磁石２４、２４、・・・・の何れかと対向するよう
に構成されている。さらに、ステージ装置１０（図１
(ａ))には、テーブル１５の上面に、試料２０を保持す
るホルダ２７と、移動鏡２８ｘ、２８ｙとが設けられ
る。移動鏡２８ｘの表面はＹＺ面に平行な反射面とな
り、移動鏡２８ｙの表面はＸＺ面に平行な反射面とな
る。

【００３８】また、移動鏡２８ｘに対向する位置には、
移動鏡２８ｘの反射面に対し測長用ビームを投射して、
テーブル１５のＸ方向に沿った位置（Ｘ位置）を計測す
るレーザ干渉計（図示せず）が設置されている。同様
に、移動鏡２８ｙに対向する位置にも、レーザ干渉計
（図示せず）が設置され、このレーザ干渉計により、テ
ーブル１５のＹ方向に沿った位置（Ｙ位置）が計測され
る。各レーザ干渉計による計測結果、すなわち、テーブ
ル１５のＸ位置及びＹ位置は、上記のモータ制御部２６
（図３(ｂ))に出力され、平面モータ２５のサーボ制御
に用いられる。

【００３９】なお、テーブル１５（図１(ａ))には、そ
の他、内部に設置されたモータなどの電気的駆動源に対
して電力を供給するためのケーブルや、モータを冷却す
る冷却液配管、テーブル１５及び試料２０を所定の温度
に保つための冷却液配管、さらには各種センサに接続さ
れたケーブルなどの一端が取り付けられている。以下、
これらのケーブルおよび配管を総称して「ケーブル類２
９」という。

【００４０】ここで、第１の実施の形態のステージ装置
と請求項１との対応について説明すると、ステージベー
ス１１は請求項１における「ベース部材」に対応し、基
準ガイド面１１ａは請求項１の「ガイド面」に対応し、
テーブル１５は請求項１の「テーブル部材」に対応す
る。Ｙガイド１８、１９は請求項１の「第１のガイド部
材」に対応し、Ｘガイド１３、１４は請求項１の「第２
のガイド部材」に対応する。Ｘ方向は請求項１の「第２
の方向」に対応し、Ｙ方向は請求項１における「第１の
方向」に対応する。また、上記のエアパッド１Ａ〜１
Ｄ、２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｄは請求項１の「非接触軸
受」に対応し、モータ制御部２６は請求項１の「移動制
御手段」に対応する。

【００４１】次に、上記のように構成されたステージ装
置１０（図１〜図３）の位置決め動作について説明す
る。位置決め動作に当たって、モータ制御部２６（図３
(ｂ))は、平面モータ２５を制御して常にＺ方向の駆動
力を発生させる。これによりテーブル１５は常に、基準
ガイド面１１ａから浮上した状態に保たれる。なお、テ
ーブル１５の基準ガイド面１１ａからの浮上量（Ｚ位
置）は、平面モータ２５によるＺ方向の駆動力とテーブ
ル１５の自重とのバランスにより、一定に保たれる。

【００４２】また、位置決め動作に当たって、エアパッ
ド２Ａ〜２Ｄ（図２(ｂ）、(ｃ）、図１（ａ))には、空
気供給源（図示せず）から連続的に空気が供給される。
エアパッド２Ａ〜２Ｄに供給された空気は、ステージベ
ース１１の基準ガイド面１１ａに対して噴出される。こ
れにより、可動枠１７と基準ガイド面１１ａとの間に
は、所定圧力の空気層が形成される。すなわち、可動枠
１７は、基準ガイド面１１ａから非接触な状態で支持さ
れる。

【００４３】なお、可動枠１７の基準ガイド面１１ａか
らの浮上量（Ｚ位置）は、可動枠１７と基準ガイド面１
１ａとの間に形成された空気層の圧力と可動枠１７の自
重とのバランスにより、一定に保たれる。

【００４４】さらに、位置決め動作に当たって、空気供
給源（図示せず）からエアパッド３Ａ〜３Ｄ（図２
(ａ))にも、連続的に空気が供給される。エアパッド３
Ａ〜３Ｄに供給された空気は、可動枠１７のガイド面１
８ａ、１９ａに対して噴出される。これによりテーブル
１５とガイド面１８ａ、１９ａとの間には、所定圧力の
空気層が形成される。すなわち、テーブル１５は、ガイ
ド面１８ａ、１９ａから非接触な状態で支持される。こ
のときテーブル１５は、エアパッド３Ａ、３ＣおよびＹ
ガイド１８によって、Ｙガイド１９のガイド面１９ａに
向けて付勢され、かつ、エアパッド３Ｂ、３ＤおよびＹ
ガイド１９によって、Ｙガイド１８のガイド面１８ａに
向けて付勢されている。言い換えると、テーブル１５
は、対向配置されたエアパッド３Ａとエアパッド３Ｂお
よびＹガイド１８、１９によるＸ方向の与圧と、対向配
置されたエアパッド３Ｃとエアパッド３ＤおよびＹガイ
ド１８、１９によるＸ方向の与圧とを同時に受ける。

【００４５】このように、Ｙ軸上の異なる２箇所で同時
にＸ方向の与圧を受けているため、テーブル１５が可動
枠１７の開口部１６の中でＺ軸回りに回転するようなこ
とはない。その結果、テーブル１５の可動枠１７に対す
るＸ位置は常に、一定に保たれる。

【００４６】また、位置決め動作に当たって、エアパッ
ド１Ａ〜１Ｄ（図２(ａ))にも、空気供給源（図示せ
ず）から連続的に空気が供給される。エアパッド１Ａ〜
１Ｄに供給された空気は、Ｘガイド１３、１４のガイド
面１３ａ、１４ａに対して噴出される。これにより、可
動枠１７とガイド面１３ａ、１４ａとの間には、所定圧
力の空気層が形成される。すなわち、可動枠１７は、ガ
イド面１３ａ、１４ａから非接触な状態で支持される。
このとき可動枠１７は、エアパッド１Ａ、１ＢおよびＸ
ガイド１３によって、Ｘガイド１４のガイド面１４ａに
向けて付勢され、かつ、エアパッド１Ｃ、１ＤおよびＸ
ガイド１４によって、Ｘガイド１３のガイド面１３ａに
向けて付勢されている。言い換えると、可動枠１７は、
対向配置されたエアパッド１Ａとエアパッド１Ｃおよび
Ｘガイド１３、１４によるＹ方向の与圧と、対向配置さ
れたエアパッド１Ｂとエアパッド１ＤおよびＸガイド１
３、１４によるＹ方向の与圧とを同時に受ける。

【００４７】このように、Ｘ軸上の異なる２箇所で同時
にＹ方向の与圧を受けているため、可動枠１７がＸガイ
ド１３、１４に挟まれた空間（以下「移動空間」と云
う）の中でＺ軸回りに回転するようなことはない。その
結果、可動枠１７のＹ位置は常に一定に保たれる。

【００４８】また、可動枠１７が移動空間の中でＺ軸回
りに回転することはなく、かつ、上記のように、可動枠
１７の開口部１６の中でテーブル１５がＺ軸回りに回転
することもないため、テーブル１５が移動空間の中にお
いて、Ｚ軸回りに回転することはない。

【００４９】なお、テーブル１５にはケーブル類２９
（図１(ａ))の一端が取り付けられているが、このケー
ブル類２９の引っ張りや振動（外乱）の影響を受け、テ
ーブル１５が移動空間の中でＺ軸回りに回転してしまう
こともない。

【００５０】この状態で、モータ制御部２６（図３
(ｂ))が平面モータ２５を制御してＹ方向の駆動力を発
生させると、テーブル１５（図１(ａ))は、可動枠１７
の開口部１６の中で、基準ガイド面１１ａからの浮上状
態とガイド面１８ａ、１９ａからの非接触状態とを保ち
ながら、Ｚ軸回りの回転を起こすことなく、ガイド面１
８ａ、１９ａに沿ってＹ方向に直進する。

【００５１】このときのテーブル１５のＹ位置は、移動
鏡２８ｙ（図１(ａ))に対向配置されたレーザ干渉計
（図示せず）による計測結果に基づいて制御され、平面
モータ２５の駆動により精密に位置決めされる。したが
って、テーブル１５上のホルダ２７に保持された試料２
０も、Ｙ方向に精密に位置決めされる。

【００５２】一方、モータ制御部２６（図３(ｂ))が平
面モータ２５を制御してＸ方向の駆動力を発生させる
と、テーブル１５（図１(ａ))は、基準ガイド面１１ａ
からの浮上状態を保ちながら、Ｘ方向に移動しようとす
る。ところが、テーブル１５は、上記したＸ方向の与圧
により可動枠１７に対するＸ位置が一定に保たれるた
め、単独ではなく可動枠１７と一体となって、基準ガイ
ド面１１ａからの浮上状態を保ちながらＸ方向に移動す
ることになる。

【００５３】ちなみに、このときの可動枠１７は、基準
ガイド面１１ａおよびガイド面１３ａ、１４ａからの非
接触状態を保ちながら、Ｚ軸回りの回転を起こすことな
く、ガイド面１３ａ、１４ａに沿ってＸ方向に直進す
る。

【００５４】したがって、可動枠１７と一体となってＸ
方向に移動するテーブル１５も、Ｚ軸回りの回転を起こ
すことなく、ガイド面１３ａ、１４ａに沿ってＸ方向に
直進する。このときのテーブル１５のＸ位置は、移動鏡
２８ｘ（図１(ａ))に対向配置されたレーザ干渉計（図
示せず）による計測結果に基づいて制御され、平面モー
タ２５の駆動により、精密に位置決めされる。したがっ
て、テーブル１５上のホルダ２７に保持された試料２０
も、Ｘ方向に精密に位置決めされる。

【００５５】上記したように、Ｘガイド１３、１４と、
Ｙガイド１８、１９と、エアパッド１Ａ〜１Ｄ、３Ａ〜
３Ｄとを設けた第１の実施の形態のステージ装置１０に
よれば、位置決め動作時に、平面モータ２５の制御系を
使わなくても、テーブル１５が移動空間（すなわち、Ｘ
ガイド１３、１４に挟まれた空間）の中でＺ軸回りに回
転することはない。したがって、平面モータ２５の制御
系を簡単化し、３軸制御系とすることが可能となる。さ
らに、簡単化された３軸制御系で平面モータ２５を制御
する場合においても、軸間干渉の発生が低減され、高精
度な位置決めが実現する。

【００５６】また、第１の実施の形態のステージ装置１
０においては、可動枠１７が基準ガイド面１１ａまで貫
通した開口部１６を有し、この開口部１６の中をテーブ
ル１５が基準ガイド面１１ａに沿って移動するので、平
面モータ２５の駆動力をテーブル１５の重心付近に直接
かつ確実に作用させることができ、移動の安定化を図る
ことができる。

【００５７】ちなみに、第１の実施の形態のステージ装
置１０は、大気中で使用する場合に有効なステージ装置
であるが、このステージ装置１０を真空中または特殊気
体雰囲気中で使用する場合には、エアパッド１Ａ〜１
Ｄ、２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｄから噴出された空気をチャ
ンバー外に強制排出するための排気管などを設ければよ
い。

【００５８】なお、ステージ装置１０では、テーブル１
５のＹ方向への移動時に、テーブル１５が移動空間の中
でＺ軸回りに回転することはないが、Ｘ方向に位置ずれ
を起こす可能性があるため、テーブル１５のＸ方向への
移動時と同様、テーブル１５のＸ位置を平面モータ２５
により補正制御することが好ましい。同様に、テーブル
１５のＸ方向への移動時に、テーブル１５が移動空間の
中でＺ軸回りに回転することはないが、Ｙ方向に位置ず
れを起こす可能性があるため、上記したテーブル１５の
Ｙ方向への移動時と同様、テーブル１５のＹ位置を平面
モータ２５により補正制御することが好ましい。

【００５９】さらに、上記した第１の実施の形態におい
ては、平面モータ２５のＺ方向駆動力によってテーブル
１５を基準ガイド面１１ａから浮上させる磁気浮上型の
ステージ装置１０を説明したが、後述する第２の実施の
形態のように、テーブル１５の下面（すなわち、基準ガ
イド面１１ａと対向する面）に設けたエアパッド（図４
(ｄ)のエアパッド６Ａ〜６Ｄ参照）により、テーブル１
５を浮上させることもできる。また、テーブル１５の下
面にあるエアパッドの回りに排気溝を設け、エアパッド
から噴出される空気を強制的に排出させることにより、
テーブル１５を基準ガイド面１１ａに向けて付勢して、
その浮上量（Ｚ位置）を安定化させることが可能であ
る。

【００６０】（第２の実施の形態）次に、請求項２に対
応する第２の実施の形態について説明する。図４には、
ステージ装置７０を上方から見た図が示されている。ス
テージ装置７０の外観だけでなく、内部の構成要素の一
部も合わせて図示するため、図４では、爪部３１〜３４
各々の一部を破断している。図５には、テーブル１５の
＋Ｘ側端部（すなわち、爪部３４、Ｙガイド１９、ステ
ージベース１１に対向する部分）、および爪部３４、Ｙ
ガイド１９、ステージベース１１を、分解した状態で斜
め上方から見た図が示されている。図６には、テーブル
１５の＋Ｘ側端部をＸＺ面で切った断面図（ａ）、およ
び、爪部３４、Ｙガイド１９をＸＺ面で切った断面図
（ｂ）が示されている（いずれも図４のＨ−Ｈ断面に相
当する）。図７には、爪部３４、Ｙガイド１９をＹＺ面
で切った断面図（ａ）、（ｂ）が示されている（図４の
Ｉ−Ｉ断面、Ｊ−Ｊ断面に相当する）。

【００６１】また、図８には、可動枠１７の連結部２２
と、この連結部２２に対向する爪部３２、Ｘガイド１
４、ステージベース１１とを分解した状態で斜め上方か
ら見た図が示されている。図９には、連結部２２をＹＺ
面で切った断面図（ａ）、および、爪部３２、Ｘガイド
１４をＹＺ面で切った断面図（ｂ）が示されている（い
ずれも図４のＫ−Ｋ断面に相当する）。図１０には、爪
部３２、Ｘガイド１４をＸＺ面で切った断面図（ａ）、
（ｂ）が示されている（図４のＬ−Ｌ断面、Ｍ−Ｍ断面
に相当する）。

【００６２】以下、第２の実施の形態について説明す
る。図４に示すステージ装置７０は、チャンバー（図示
せず）の内部に設置される。チャンバー内部は真空ポン
プ（図示せず）により排気されて真空状態に維持されて
いる。

【００６３】ステージ装置７０を構成するテーブル１５
の＋Ｘ側端部には、図５に示すように、爪部３４との対
向面、Ｙガイド１９との対向面、およびステージベース
１１との対向面に各々、エアパッド５Ｂ、５Ｄ、３Ｂ、
３Ｄ、６Ｂ、６Ｄが設けられている。ステージ装置７０
には、テーブル１５の＋Ｘ側端部に、上記３つの対向面
にまたがって、エアパッド５Ｂ、５Ｄ、３Ｂ、３Ｄ、６
Ｂ、６Ｄの周囲を全体的に取り囲む凹部としての排気溝
７１が設けられる。さらに、テーブル１５の＋Ｘ側端部
には、上記した排気溝７１の周囲を取り囲む細い凹部と
しての排気溝８１が設けられる。この排気溝８１も、上
記３つの対向面にまたがって設けられていることにな
る。

【００６４】一方、テーブル１５の＋Ｘ側端部の内部に
は、図６（ａ）に示すように、Ｔ字型の排気管７１Ａが
設けられている。この排気管７１Ａは、上記３つの対向
面にまたがって設けられた広い排気溝７１を、テーブル
１５の内部で連通させておくためのものである。なお、
図６（ａ）において排気溝７１に相当する部分は、右下
がり実線のハッチングで示されている。同様に、テーブ
ル１５の＋Ｘ側端部の内部（図６(ａ))には、上記３つ
の対向面にまたがって設けられた細長い排気溝８１をテ
ーブル１５の内部で連通させるための排気管８１Ａが設
けられている。なお、図６（ａ）において排気溝８１に
相当する部分は、右上がり実線のハッチングで示されて
いる。なお、排気溝７１と排気溝８１との間にある凸部
を「仕切部７５」、排気溝８１の周囲にある凸部を「仕
切部８５」と呼ぶことにする。

【００６５】上記のように構成されたテーブル１５の＋
Ｘ側端部は、ステージ装置７０に組み込まれた状態にお
いて、図６（ａ）及び図４に示すように、仕切部７５、
８５が、爪部３４とステージベース１１とＹガイド１９
とに近接配置されることになる。なお、図６（ａ）及び
図４においては、仕切部７５、８５と爪部３４、ステー
ジベース１１、Ｙガイド１９との間隔は広く示されてい
るが、実際には上記のように近接している。

【００６６】このように、仕切部７５、８５と、爪部３
４、ステージベース１１、Ｙガイド１９とが近接配置さ
れた箇所では、空気の出入りがほとんど起こらないと考
えることができる。したがって、テーブル１５の＋Ｘ側
端部の排気溝７１と、爪部３４、ステージベース１１、
Ｙガイド１９とで形成される空間には、エアパッド５
Ｂ、５Ｄ、３Ｂ、３Ｄ、６Ｂ、６Ｄから吹き出された空
気が溜まることになる。また、テーブル１５の＋Ｘ側端
部の排気溝８１と、爪部３４、ステージベース１１、Ｙ
ガイド１９とで形成される空間には、上記の排気溝７１
から仕切部７５を介して僅かに漏れてきた空気が溜まる
ことになる。

【００６７】次に、排気溝７１に溜まった空気の排気経
路、および排気溝８１に溜まった空気の排気経路につい
て説明する。図６（ｂ）に示すように、Ｙガイド１９の
内部には、排気溝７１側に開口を有する排気管７１Ｂ
と、この排気管７１Ｂに連通した排気管７１Ｃとが設け
られている。また、排気管７１Ｃは、図７（ａ）に示す
ように、Ｙ方向に沿って延在し、Ｙガイド１９の内部を
貫くと共に、このＹガイド１９に固定された連結部２２
の内部をも貫いている。

【００６８】一方、爪部３４の内部には、図６（ｂ）に
示すように、排気溝８１側に開口を有する排気管８１Ｂ
が設けられている。排気管８１Ｂは、爪部３４の内部を
貫き、この爪部３４に固定されたＹガイド１９に至る。
Ｙガイド１９の内部には、上記の排気管８１Ｂに連通し
た排気管８１Ｃが設けられている。また、排気管８１Ｃ
は、図７（ｂ）に示すように、Ｙ方向に沿って延在し、
Ｙガイド１９の内部を貫くと共に、このＹガイド１９に
固定された連結部２２の内部をも貫いている。

【００６９】排気溝７１に連通した排気管７１Ｃの一端
と、上記の排気溝８１に連通した排気管８１Ｃの一端と
が位置する連結部２２には、図８に示すように、爪部３
２との対向面、Ｘガイド１４との対向面、およびステー
ジベース１１との対向面に各々、エアパッド４Ｃ、４
Ｄ、１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄが設けられている。ステー
ジ装置７０の連結部２２には、上記３つの対向面にまた
がって、エアパッド４Ｃ、４Ｄ、１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２
Ｄの周囲を全体的に取り囲む凹部としての排気溝７２が
設けられている。排気管７１Ｃの一端（図７(ａ))は、
この排気溝７２に連通している。

【００７０】さらに、連結部２２には、図８に示すよう
に、上記した排気溝７２の周囲を取り囲む細い凹部とし
ての排気溝８２が設けられている。この排気溝８２も上
記３つの対向面にまたがって設けられていることにな
る。排気管８１Ｃの一端（図７(ｂ))は、この排気溝８
２に連通している。

【００７１】一方、連結部２２の内部には、上記した広
い排気溝７２を連結部２２の内部で連通させておくた
め、Ｔ字型の排気管７２Ａ（図９(ａ))と、排気管７２
Ｄ（図７(ａ))とが設けられている。このうち排気管７
２Ｄは、上記の排気管７１Ｃにも連通している。また、
連結部２２の内部には、上記した細長い排気溝８２を連
結部２２の内部で連通させておくため、排気管８２Ａ
（図９(ａ))と、排気管８２Ｄ（図７(ｂ))とが設けられ
ている。このうち排気管８２Ｄは、上記の排気管８１Ｃ
にも連通している。なお、排気溝７２と排気溝８２との
間にある凸部を「仕切部７６」、排気溝 ８２の周囲に
ある凸部を「仕切部８６」と呼ぶことにする。

【００７２】上記のように構成された連結部２２は、ス
テージ装置７０に組み込まれた状態において、図９
（ａ）、図７及び図４に示すように、仕切部７６、８６
が、爪部３２とステージベース１１とＸガイド１４とに
近接配置されることになる。なお、図９（ａ）、図７及
び図４においてはは、仕切部７６、８６と爪部３２、ス
テージベース１１、Ｘガイド１４との間隔を広く示した
が、実際には上記のように近接している。

【００７３】このように、仕切部７６、８６と、爪部３
２、ステージベース１１、Ｘガイド１４とが近接配置さ
れた箇所では、空気の出入りがほとんど起こらないと考
えることができる。したがって、連結部２２の排気溝７
２と、爪部３２、ステージベース１１、Ｘガイド１４と
で形成される空間には、エアパッド４Ｃ、４Ｄ、１Ｃ、
１Ｄ、２Ｃ、２Ｄから吹き出された空気が溜まると共
に、上記のエアパッド５Ｂ、５Ｄ、３Ｂ、３Ｄ、６Ｂ、
６Ｄ（図５）から吹き出されて排気溝７１に溜まった空
気が排気管７１Ｂ、７１Ｃ、７２Ｄ（図７(ａ))を介し
て到達することになる。

【００７４】また、連結部２２の排気溝８２と、爪部３
２、ステージベース１１、Ｘガイド１４とで形成される
空間には、上記の排気溝７２から仕切部７６を介して僅
かに漏れてきた空気が溜まると共に、上記の排気溝７１
（図５）から漏れて排気溝８１に溜まった空気が排気管
８１Ｂ、８１Ｃ、８２Ｄ（図７(ｂ))を介して到達する
ことになる。

【００７５】次に、排気溝７２に溜まった空気の排気経
路、および排気溝８２に溜まった空気の排気経路につい
て説明する。図９（ｂ）に示すように、Ｘガイド１４の
内部には、排気溝７２側に開口を有する排気管７２Ｂ
と、この排気管７２Ｂに連通した排気管７２Ｃとが設け
られている。また、排気管７２Ｃは、図１０（ａ）に示
すように、Ｘ方向に沿って延在し、Ｘガイド１４の内部
を貫いてチャンバー（図示せず）の外に設置されたロー
タリーポンプに接続されている。

【００７６】一方、爪部３２の内部には、図９（ｂ）に
示すように、排気溝８２側に開口を有する排気管８２Ｂ
が設けられている。排気管８２Ｂは、爪部３２の内部を
貫き、この爪部３２に固定されたＸガイド１４に至る。
Ｘガイド１４の内部には、上記の排気管８２Ｂに連通し
た排気管８２Ｃが設けられている。また、排気管８２Ｃ
は、図１０（ｂ）に示すように、Ｘ方向に沿って延在
し、Ｘガイド１４の内部を貫いてチャンバー（図示せ
ず）の外に設置されたターボポンプに接続されている。
ターボポンプは、ロータリーポンプよりも高い真空度を
得るために使用される。

【００７７】したがって、エアパッド５Ｂ、５Ｄ、３
Ｂ、３Ｄ、６Ｂ、６Ｄ（図５）から吹き出されて排気溝
７１に溜まった空気は、ロータリーポンプによる空気の
吸引によって、Ｙガイド１９（排気管７１Ｂ、７１Ｃ）
と連結部２２（排気管７１Ｃ、７２Ｄ）とを介して排気
溝７２に至り、この排気溝７２からさらに、Ｘガイド１
４（排気管７２Ｂ、７２Ｃ）を介してチャンバー外に排
出される。同様に、上記のエアパッド４Ｃ、４Ｄ、１
Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ（図８）から吹き出されて排気溝
７２に溜まった空気は、ロータリーポンプによる空気の
吸引によって、Ｘガイド１４（排気管７２Ｂ、７２Ｃ）
を介してチャンバー外に排出される。

【００７８】一方、排気溝７１（図５）から僅かに漏れ
て排気溝８１に溜まった空気は、ターボポンプによる空
気の吸引によって、爪部３４（排気管８１Ｂ）とＹガイ
ド１９（排気管８１Ｂ、８１Ｃ）と連結部２２（排気管
８１Ｃ、８２Ｄ）とを介して排気溝８２に至り、この排
気溝８２からさらに、爪部３２（排気管８２Ｂ）とＸガ
イド１４（排気管８２Ｂ、８２Ｃ）とを介してチャンバ
ー外に排出される。同様に、排気溝７２（図８）から僅
かに漏れて排気溝８２に溜まった空気は、ターボポンプ
による空気の吸引によって、爪部３２（排気管８２Ｂ）
とＸガイド１４（排気管８２Ｂ、８２Ｃ）とを介してチ
ャンバー外に排出される。

【００７９】なお、排気溝７１のＹ方向に沿った長さ
と、排気管７１Ｂの開口（図６(ｂ))のＹガイド１９へ
の取り付け位置とは、テーブル１５がＹ方向の如何なる
位置に移動しても、排気溝７１と排気管７１Ｂの開口と
が常に対向し、連通するようになっている。また、排気
溝８１のＹ方向に沿った長さと、排気管８１Ｂの開口
（図６(ｂ))の爪部３４への取り付け位置とは、テーブ
ル１５がＹ方向の如何なる位置に移動しても、排気溝８
１と排気管８１Ｂの開口とが常に対向し、連通するよう
になっている。

【００８０】さらに、排気溝７２のＸ方向に沿った長さ
と、排気管７２Ｂの開口（図９(ｂ))のＸガイド１４へ
の取り付け位置とは、可動枠１７がＸ方向の如何なる位
置に移動しても、排気溝７２と排気管７２Ｂの開口とが
常に対向し、連通するようになっている。また、排気溝
８２のＸ方向に沿った長さと、排気管８２Ｂの開口（図
９(ｂ))の爪部３２への取り付け位置とは、可動枠１７
がＸ方向の如何なる位置に移動しても、排気溝８２と排
気管８２Ｂの開口とが常に対向し、連通するようになっ
ている。

【００８１】したがって、上記したロータリーポンプに
よる排気溝７１、７２に溜まった空気のチャンバー外へ
の排出は、テーブル１５のＹ位置、および可動枠１７の
Ｘ位置（すなわち、テーブル１５のＸ位置）によらず確
実に行うことができる。同様に、上記したターボポンプ
による排気溝８１、８２に溜まった空気のチャンバー外
への排出も、テーブル１５のＹ位置、および可動枠１７
のＸ位置（すなわち、テーブル１５のＸ位置）によらず
確実に行うことができる。

【００８２】なお、図７（ａ）及び（ｂ）では図示を省
略したが、排気管７１Ｃ、８１Ｃは、他方で、Ｙガイド
１９に固定された連結部２１（図４）の内部を貫いてい
る。この連結部２１には、上記した連結部２２の排気溝
７２、８２と同様の排気溝７４、８４が設けられてい
る。これら排気溝７４、８４には、上記した排気管７１
Ｃ、８１Ｃ（図７(ａ)、(ｂ))の他端が連通している。
連結部２１の内部には、上記した排気管７２Ａ、８２Ａ
（図９(ａ))および排気管７２Ｄ、８２Ｄ（図７(ａ)、
(ｂ))と同様の排気管が設けられ、排気溝７４、８４各
々が連結部２２の内部で連通されている。

【００８３】また、連結部２１に対向する爪部３１およ
びＸガイド１３（図４）の内部には、上記した排気管７
２Ｂ、７２Ｃ（図９(ｂ))と同様の排気管が設けられ、
チャンバー外のロータリーポンプに接続されている。さ
らに、爪部３１およびＸガイド１３（図４）の内部に
は、上記した排気管８２Ｂ、８２Ｃ（図９(ｂ))と同様
の排気管が設けられ、チャンバー外のターボポンプに接
続されている。

【００８４】したがって、排気溝７１に溜まった空気
は、Ｙガイド１９から連結部２２側に向かう前述した排
気経路の他、連結部２１側に向かう排気経路（Ｙガイド
１９→連結部２１→排気溝７４→Ｘガイド１３）をも使
ってチャンバー外に排出される。同様に、排気溝８１に
溜まった空気も、Ｙガイド１９から連結部２２側に向か
う前述した排気経路の他、連結部２１側に向かう排気経
路（爪部３４→Ｙガイド１９→連結部２１→排気溝８４
→Ｘガイド１３）をも使ってチャンバー外に排出され
る。

【００８５】なお、連結部２１のエアパッド４Ａ、４
Ｂ、１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ（図４）から吹き出されて
の排気溝７４に溜まった空気は、ロータリーポンプによ
る空気の吸引によって、Ｘガイド１３を介してチャンバ
ー外に排出される。また、排気溝７４から僅かに漏れて
排気溝８４に溜まった空気は、ターボポンプによる空気
の吸引によって、爪部３１とＸガイド１３とを介してチ
ャンバー外に排出される。

【００８６】さらに、ステージ装置７０においては、テ
ーブル１５の−Ｘ側端部に、上で説明した＋Ｘ側端部の
排気溝７１、８１と同様の排気溝７３、８３が設けられ
ている。テーブル１５の−Ｘ側端部の内部には、上で説
明した排気管７１Ａ、８１Ａ（図６(ａ))と同様の排気
管が設けられ、排気溝７３、８３各々がテーブル５の内
部で連通されている。

【００８７】同様に、爪部３３およびＹガイド１８（図
４）の内部には、上で説明した排気管７１Ｂ、７１Ｃ
（図６(ｂ))と同様の排気管が設けられ、テーブル１５
の−Ｘ側端部の排気溝７３が、連通部２２の排気溝７２
と連結部２１の排気溝７４とに連通されている。また、
爪部３３およびＹガイド１８（図４）の内部には、上で
説明した排気管８１Ｂ、８１Ｃ（図６(ｂ))と同様の排
気管が設けられ、テーブル１５の−Ｘ側端部の排気溝８
３が、連通部２２の排気溝８２と連結部２１の排気溝８
４とに連通されている。

【００８８】したがって、テーブル１５の−Ｘ側端部の
エアパッド５Ａ、５Ｃ、３Ａ、３Ｃ、６Ａ、６Ｃ（図
４）から吹き出されて排気溝７３に溜まった空気は、ロ
ータリーポンプによる空気の吸引によって、Ｙガイド１
８→連結部２２→排気溝７２→Ｘガイド１４と辿る排気
経略、および、Ｙガイド１８→連結部２１→排気溝７４
→Ｘガイド１３と辿る排気経路を使ってチャンバー外に
排出される。また、排気溝７３から僅かに漏れて排気溝
８３に溜まった空気は、ターボポンプによる空気の吸引
によって、爪部３３→Ｙガイド１８→連結部２２→排気
溝８２→爪部３２→Ｘガイド１４と辿る排気経路、およ
び、爪部３３→Ｙガイド１８→連結部２１→排気溝８４
→爪部３１→Ｘガイド１３と辿る排気経路を使ってチャ
ンバー外に排出される。

【００８９】ここで、第２の実施の形態と請求項２との
対応関係を説明すると、ステージベース１１は請求項２
の「ベース部材」に対応し、基準ガイド面１１ａは請求
項２の「ガイド面」に対応する。また、テーブル１５は
請求項２の「テーブル部材」に対応し、Ｙガイド１８、
１９は請求項１２の「第１のガイド部材」に対応し、Ｘ
ガイド１３、１４は請求項１２の「第２のガイド部材」
に対応し、Ｘ方向は請求項１２の「第２の方向」に対応
し、Ｙ方向は請求項１２の「第１の方向」に対応する。
また、エアパッド１Ａ〜１Ｄ、２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｄ
は、請求項１２の「静圧軸受」に対応する。

【００９０】ステージ装置７０におけるエアパッド１Ａ
〜１Ｄ、２Ａ〜２Ｄ、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｄ、５Ａ〜
５Ｄ、６Ａ〜６Ｄへの空気の供給は、空気供給源（図示
せず）に接続された供給管７５と、爪部３１、３３間を
接続する供給管７６と、爪部３３およびテーブル１５間
を接続する供給管７７とを介して行われる。

【００９１】供給管７５、７６は、爪部３１内に設けら
れた供給管（図示せず）を介して連通されている。供給
管７６、７７は、爪部３３内に設けられた供給管（図示
せず）を介して連通されている。供給管７７は、テーブ
ル１５内に設けられた供給管（図示せず）を介して、エ
アパッド３Ａ〜３Ｄ、５Ａ〜５Ｄ、６Ａ〜６Ｄと連通さ
れている。供給管７６は、爪部３３、Ｙガイド１８、連
結部２１の内部に設けられた供給管（図示せず）を介し
て、エアパッド４Ａ、４Ｂ、１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂと
連通され、かつ、爪部３３、Ｙガイド１８、連結部２２
の内部に設けられた供給管（図示せず）を介してエアパ
ッド４Ｃ、４Ｄ、１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄに連通されて
いる。

【００９２】供給管７６、７７は、軽量かつ柔軟な素材
（例えば、テフロン（登録商標）素材）で形成されたフ
レキシブルチューブである。すなわち、供給管７６、７
７は、テーブル１５のＹ方向移動や可動枠１７のＸ方向
移動に追従して、自在に変形可能なものである。したが
って、テーブル１５や可動枠１７の移動時に、供給管７
６、７７からの反力がテーブル１５および可動枠１７に
加わることはない。

【００９３】上で説明したように、第２の実施の形態の
ステージ装置７０によれば、各エアパッドから噴出され
た空気を、Ｙガイド１８、１９およびＸガイド１３、１
４を介して、チャンバーの外部に排出するので、位置決
め動作時に排気管を引きずりながら移動する必要が無
く、位置決め精度を向上させることが可能になる。ま
た、ステージ装置７０では、排気溝を２重に設け、内側
の排気溝に溜まった空気はロータリーポンプで吸引し、
外側の排気溝に溜まった空気はターボポンプで吸引する
ようにしたため、各エアパッドから噴出された空気のチ
ャンバー内への漏れを効果的に防ぐことができる。した
がって、ステージ装置７０は、チャンバー内部を高真空
度に維持して使用する場合や、チャンバー内部を特殊気
体雰囲気に維持して使用する場合に有効なステージ装置
となる。

【００９４】ここで、図１１〜図１３を用いて、この発
明に係る電子線装置の一つの実施の形態における電子光
学系を説明する。この電子光学系は、試料を照射するた
めに電子線を通すための第一次光学系と、試料から放出
された二次電子線を通すための第二次光学系と、二次電
子線を処理するための検出器とからなり、試料は図１〜
図１０により説明したステージ装置の上に載置される。

【００９５】図１１において、電子線装置は、１本の電
子線を発生する電子銃１０１を備える。電子銃１０１は
例えば単結晶ＬａＢ₆カソードであり、円周上に小突起
が９個形成されていて、そこから電子線を放出する。電
子銃１０１から放出された電子線は、コンデンサ・レン
ズ１０２によって収束され、点１０３にクロスオーバー
を形成する。コンデンサ・レンズ２と点３との間に、二
次元的に配列された複数の小孔を有する第１の開口板１
０４（後述）が配置され、開口板１０４に入射した電子
線は複数の小孔により複数の電子線に分割される。

【００９６】開口板１０４によって形成された複数の一
次電子線は、それぞれの小孔２０１〜２０９（図１２）
から送出されたかのように、点線で示す経路を通って進
行し、静電偏向器１０５によって向きを調整された後、
縮小レンズ１０６によってビーム寸法と間隔を縮小され
て点１０７に投影される。点１０７で合焦した後、複数
の一次電子線はウィーン・フィルタ８を通過して対物レ
ンズ１０９に入射する。対物レンズ１０９は、ステージ
装置に載置された試料１１０に垂直になるように、複数
の一次電子線を試料１１０に合焦させる。なお、対称電
極１０１１は、試料から放出された二次電子を通した
り、試料面に追い戻したりするために使用される。

【００９７】コンデンサ・レンズ１０２、縮小レンズ１
０６、静電偏向器１０５、１１２、対称電極１１１及び
対物レンズ１０９を含む光学系が上記の第一次光学系で
あり、電子線を試料の表面すなわち試料面に照射する光
学系である。

【００９８】縮小レンズ６とウィーン・フィルタ８との
間には、静電偏向器１２が配置される。静電偏向器１２
は、複数の一次電子線により試料１０の面上を同時に走
査するため、一次電子線を偏向させる。

【００９９】縮小レンズ１０６及び対物レンズ１０９の
像面湾曲収差の影響を無くすため、開口板１０４は、図
１２に示すように、点Ｃを中心とする点線で示す円周上
に形成された例えば円形の９個の小孔２０１、２０２、
２０３、・・・・、２０９を有しており、これによっ
て、電子銃１０１から放出された電子線を９個の電子線
に分割する。それぞれの小孔２０１〜２０９は、直径上
の２つの小孔（図２においては２０１、２０６）を通る
線Ｐ−Ｐに垂直な線Ｑ−Ｑに平行で各小孔を通る線ａ、
ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉの相互の間隔が等しい
ように設定される。例えば、ＬａＢ₆カソードの小突起
を４個とし、開口板１０４は４個の小孔を有するもので
よい。開口板１０４は、開口板１０４を含む面内での移
動を可能にするＸＹステージ、開口板１０４を含む面に
垂直な方向での移動を可能にするＺステージ及び開口板
１０４を含む面の回転を可能にするθステージのうちの
少なくとも１つのステージ上に載置される。この場合、
開口板１０４によって形成される複数の電子線の強度が
均一になる又は最大になるように、開口板１０４を支持
するＸＹステージ、Ｚステージ及びθステージのうちの
少なくとも一つのステージが調整される。

【０１００】図１１に戻って、対物レンズ１０９によっ
て試料１１０に合焦された一次電子線は試料１１０を照
射する。これに応じて、一次電子線によって照射された
複数の個所のそれぞれから二次電子線が放出される。放
出された二次電子線は対物レンズ１０９の電界によって
細く収束された後、ウィーン・フィルタ１０８により一
次電子線から逸れる方向へ偏向される。こうしてウィー
ン・フィルタ１０８によって偏向された二次電子線は、
点１０７よりも対物レンズ１０９に近い点１１３に合焦
される。これは、それぞれの一次電子線が試料１１０の
面上では５００ｅＶのエネルギーを有するのに対して、
二次電子線は数ｅＶのエネルギーしか持っていないため
である。

【０１０１】点１１３に合焦された二次電子線は、拡大
レンズ１１４、１１５を含む二次光学系を通過した後、
複数の小孔を有する第２の開口板１１６に合焦する。第
２の開口板１１６は、第１の開口板１０４の小孔２０１
〜２０９と一対一に対応する９個の小孔を有しており、
二次電子線は開口板１１６の小孔を通って、開口板１１
６の各小孔に対応して設けられた９個の検出器１１７で
検出される。

【０１０２】それぞれの検出器１１７は、入射した二次
電子線の強度を表す電気信号を出力する。それぞれの検
出器１１７から出力された電気信号は、その対応の増幅
器１１８によって増幅された後、画像処理部１１９に入
力されて適宜の処理を受け、画像データに変換される。
また、画像処理部１１９には、一次電子線を偏向させる
ための走査信号が静電偏向器１１２から供給されるの
で、画像データ及び走査信号を用いて画像処理部１１９
は試料１１０の面を表す画像を形成する。形成した画像
と標準のパターン画像とを比較することにより、試料１
１０の面上の欠陥を検出することができる。また、レジ
ストレーションにより試料１１０の被評価パターンを一
次光学系の光軸近くに移動させて、試料１１０の被測定
パターンの直角方向に一次電子線でライン走査したとき
に検出される二次電子線に対応する信号を検出して、試
料１１０の面上の回路パターンの線幅を評価する信号を
取り出し、この信号を適宜に校正することにより、試料
１１０の面上のパターンの線幅を測定することができ
る。

【０１０３】なお、第１の開口板１０４の９個の小孔を
通過した一次電子線を試料１１０の面上に合焦させ、試
料１１０から放出された二次電子線を検出器１１７検出
する際、一次光学系で生じる歪み、像面湾曲及び視野非
点という３つの収差による影響を最小にするよう、特に
配慮することが必要である。また、複数の一次電子線の
相互間隔を二次光学系における収差よりも大きく取るこ
とにより、一次電子線間のクロストークを無くすことが
できる。

【０１０４】図１１及び図１２により説明した、本発明
に係る電子線装置は、欠陥検査装置、線幅測定装置、合
わせ精度測定装置、電位コントラスト測定装置、欠陥レ
ビュー装置又はストロボＳＥＭ装置に適用することが可
能である。また、本発明に係る電子線装置はプロセス途
中のウェーハの評価を行うために使用することができ
る。以下、プロセス途中のウェハの評価について説明す
る。半導体デバイスの製造工程は、図１３に示すよう
に、（１）ウェハを製造するウェハ製造工程、（２）露
光に使用するマスクを製作する又は準備するマスク製造
又は準備工程、（３）ウェハに必要な加工処理を行うウ
ェハプロセッシング工程、（４）ウェハ上に掲載された
チップを１個ずつ切り出し、動作可能ならしめるチップ
組立工程、（５）出来たチップを検査する検査工程、の
各主工程を含む。それぞれの工程は更に幾つかのサブ工
程からなっている。

【０１０５】これらの主工程の中で、半導体デバイスの
性能に決定的な影響を及ぼす主工程が、ウェハプロセッ
シング工程である。この工程においては、設計された回
路パターンをウェハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵと
して動作するチップを多数形成する。

【０１０６】このウェハプロセッシング工程は、（３
１）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部
を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤ
やスパッタリング等を用いる）、（３２）この薄膜層や
ウェハ基板を酸化する酸化工程、（３３）薄膜層やウェ
ハ基板等を選択的に加工するためにマスク（レチクル）
を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー
工程、（３４）レジストパターンにしたがって薄膜層や
基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチン
グ技術を用いる）、（３５）イオン・不純物注入拡散工
程、（３６）レジスト剥離工程、（３７）更に加工され
たウェハを検査する検査工程、の各工程を含む。

【０１０７】なお、ウェハプロセッシング工程の中核を
なす（３３）のリソグラフィー工程は、前段の工程で回
路パターンが形成されたウェハ上にレジストをコーティ
ングするレジスト工程、レジストを露光する露光工程、
露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得
る現像工程、及び、現像されたレジストのパターンを安
定化するためのアニール工程を含む。

【０１０８】この発明に係る電子線装置は、（３７）更
に加工されたウェハを検査する検査工程において使用す
ることができる。

【０１０９】

【発明の効果】以上、この発明に係る電子線装置及びそ
れに使用されるステージ装置の実施の形態に関する説明
から明らかなように、請求項１の発明は、マルチビーム
を用いることにより、評価のスループットをビーム数倍
に向上させることができ、且つ、平面モータの制御系を
簡単化した場合でも軸間干渉の発生を低減することがで
きるので、高精度な位置決めが可能で信頼性の高いステ
ージ装置を備える電子線装置を提供することができると
いう格別の効果を奏する。

【０１１０】また、請求項２の発明は、テーブル部材を
非接触で案内支持するために供給された流体の排出手段
に影響されずに位置決めできるので、位置決め精度の向
上が図られ、信頼性の高いステージ装置を備える電子線
装置を提供することができるという格別の効果を奏す
る。

【０１１１】さらに、請求項３にの発明は、多くのウェ
ーハの評価を行えるのでデバイス製造の歩留りを向上す
ることができるという格別の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電子線装置に使用し得るステー
ジ装置１０を示す図であって、（ａ）はステージ装置１
０の上面図であり、（ｂ）および（ｃ）はステージ装置
１０の側面図であり、（ｄ）は可動枠１７の上面図であ
る。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、
図１のステージ装置１０における線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂ、
線Ｃ−Ｃおよび線Ｄ−Ｄに沿う断面図である。

【図３】（ａ）は図１のテーブル１５を基準ガイド面１
１ａから見た図であり、（ｂ）は図１の線Ｅ−Ｅに沿う
断面図である。

【図４】この発明に係る電子線装置に使用し得る他のス
テージ装置７０を示す図である。

【図５】図４におけるステージ装置７０のテーブル１
５、爪部３４、Ｙガイド１９およびステージベース１１
を分解して示す斜視図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）は、図４におけるステージ
装置７０の線Ｈ−Ｈに沿う断面図である。

【図７】（ａ）は、図４におけるステージ装置７０の線
Ｉ−Ｉに沿う断面図であり、（ｂ）は、図４におけるス
テージ装置７０の線Ｊ−Ｊに沿う断面図である。

【図８】図４におけるステージ装置の連結部２２、爪部
３２、Ｘガイド１４およびステージベース１１を分解し
て示す斜視図である。

【図９】（ａ）および（ｂ）は、図４におけるステージ
装置７０の線Ｋ−Ｋに沿う断面図である。

【図１０】（ａ）は、図４におけるステージ装置７０の
線Ｌ−Ｌに沿う断面図であり、（ｂ）は、図４における
ステージ装置７０の線Ｍ−Ｍに沿う断面図である。

【図１１】図１及び図４に示すステージ装置を使用する
ことができる電子線装置の構成を概略的に示す図であ
る。

【図１２】図１１の第１の開口板１０４の平面図であ
る。

【図１３】この発明に係る電子線装置を用いた半導体デ
バイスの製造工程を説明するための図である。

【図１４】従来のステージ装置の一例を示す斜視図であ
る。

【図１５】従来のステージ装置の他の例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３
Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ：エアパッ
ド、１０、７０：ステージ装置、 １１：ステージベー
ス、 １２：可動部、１３、１４：Ｘガイド、 １５：
テーブル、 １６：開口部、１７：可動枠、 １８、１
９：Ｙガイド、 ２０：試料、２１：２２：連結部、
２３：永久磁石、 ２４：電磁石、２５：平面モータ、
２６：モータ制御部、 ２７：ホルダ、２８ｘ、２８
ｙ：移動鏡、 ３１、３２、３３、３４：爪部、７１、
７２、７３、７４、８１、８２、８３、８４：排気溝、
７１Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、８
１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ、８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ：排気
管、７５、７６、７７：供給管、 ８７：補助モータ、
１０１：電子銃、 １０２：コンデンサ・レンズ、 １
０４：開口板、１０５：偏向器、 １０６：縮小レン
ズ、 １０８：ウィーンフィルタ、１０９：対物レン
ズ、 １１０：試料、 １１２：偏向器、１１４、１１
５：拡大レンズ、 １１６：開口板、 １１７：検出
器、１１９：画像処理部、 ２０１〜２０９：小孔

フロントページの続き (72)発明者 浜島 宗樹 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 中筋 護 東京都大田区羽田旭町11番１号 荏原マイ スター株式会社内 (72)発明者 野路 伸治 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 佐竹 徹 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 DA08 GA01 GA06 HA13 KA03 LA11 MA05 PA11 PA30 QA01 4M106 AA01 BA02 CA39 CA50 DB04 DB05 DB12 DB18 DB30 DJ02 DJ04 DJ18 DJ20 5C001 AA01 CC04 CC08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次電子線を試料に照射し、試料から放
   出される２次電子線を検出する電子線装置であって、 前記試料を支持するためのステージ装置と、 複数の１次電子線を前記試料に照射する少なくとも１以
   上の１次光学系と、 前記２次電子線を少なくとも１以上の検出器に導く少な
   くとも１以上の２次光学系と、を有し、前記複数の１次
   電子線は、前記試料の表面において、互いに前記２次光
   学系の距離分解能より離れた位置に照射されるものであ
   る電子線装置において、 前記ステージ装置が、 ベース部材と、 前記ベース部材に設けられたガイド面に対し平行な面内
   で移動するテーブル部材と、 前記テーブル部材を第１の方向に案内すると共に、前記
   ガイド面に沿って移動する第１のガイド部材と、 前記第１のガイド部材を前記第１の方向に対して垂直な
   第２の方向に案内する第２のガイド部材と、 前記ベース部材、前記テーブル部材、および前記第２の
   ガイド部材各々と、前記第１のガイド部材との間を、非
   接触で案内支持する非接触軸受と、 前記ベース部材と前記テーブル部材との何れか一方に設
   けられた磁石と、他方に設けられた電磁石とからなる平
   面モータと、 前記平面モータを制御して、前記ガイド面に平行な方向
   の駆動力を発生させ、前記テーブル部材を移動させる移
   動制御手段と、を備えることを特徴とする電子線装置。
2. 【請求項２】 １次電子線を試料に照射し、試料から放
   出される２次荷電粒子を検出する電子線装置であって、 前記試料を支持するステージ装置と、 複数の１次電子線を前記試料に照射する少なくとも１以
   上の１次光学系と、 前記２次電子線を少なくとも１以上の検出器に導く少な
   くとも１以上の２次光学系と、を有し、前記複数の１次
   電子線は、前記試料の表面において、互いに前記２次光
   学系の距離分解能より離れた位置に照射されるものであ
   る電子線装置において、 前記ステージ装置が、 ベース部材と、 前記ベース部材に設けられたガイド面に対し平行な面内
   で移動するテーブル部材と、 前記テーブル部材を第１の方向に案内すると共に、前記
   ガイド面に沿って移動する第１のガイド部材と、 前記第１のガイド部材を前記第１の方向に対して垂直な
   第２の方向に案内する第２のガイド部材と、 前記ベース部材、前記テーブル部材、および前記第２の
   ガイド部材各々と、前記第１のガイド部材との間を、流
   体により非接触で案内支持する静圧軸受と、 前記テーブル部材と前記第１のガイド部材との間に供給
   された流体を、前記第１のガイド部材と前記第２のガイ
   ド部材とを介して排出する排出手段と、を備えることを
   特徴とする電子線装置。、
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電子線装置を用
   いてプロセス途中のウェーハの評価を行うことを特徴と
   するデバイス製造方法。