JP2014195342A - ステージ装置及び電子線応用装置 - Google Patents
ステージ装置及び電子線応用装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014195342A JP2014195342A JP2013069943A JP2013069943A JP2014195342A JP 2014195342 A JP2014195342 A JP 2014195342A JP 2013069943 A JP2013069943 A JP 2013069943A JP 2013069943 A JP2013069943 A JP 2013069943A JP 2014195342 A JP2014195342 A JP 2014195342A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage
- motor
- linear motor
- linear
- container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 23
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 9
- 238000007689 inspection Methods 0.000 abstract description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 12
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 9
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
Abstract
【解決手段】ガイドレール上に設けた第1のステージを駆動して変位させる第1のリニアモータと、第1のステージ上で第1のステージの変位方向とは直交する向きに設置されたガイドレール上に設けた第2のステージを駆動して変位させる第2のリニアモータとを有するステージ装置を、第1のステージと第1のリニアモータのモータ可動子を一体に接続し、第2のステージと第2のリニアモータのモータ可動子を、当該モータ可動子に接続したステージ連結ガイドを、第2のステージの少なくとも一側の側端部に沿って設けられたリニアガイドレールに摺動自在に取り付けて構成する。
【選択図】図1
Description
ステージ装置の他の駆動方式として、エアサーボや超音波モータをステージの駆動手段に用いることが挙げられるが、前者はステージ装置が収められる容器が大型化するとともに容器内を真空に保持するために構成部品の加工精度を上げる必要があり、材料コストが高くなりがちであり、後者は塵埃の発生や使用に伴う経時劣化や保守性などに難点がある。
すなわち、試料を保持・移動させるステージは、通常、X軸、Y軸で定義される直交二軸方向に変位可能なステージが使用されるが、占有面積が少なく且つコンパクトになるように、下軸ステージの上に、上軸ステージを重ねるように配置した、上下段の二軸ステージ構成とするのが一般的である。かかる二軸ステージをリニアモータで駆動する場合、上軸ステージを駆動するリニアモータは、上軸ステージとともに下軸ステージ上に設置され、下軸ステージの駆動により、上軸ステージともども変位することになる。
上軸ステージはその上面に設置される試料保持ステージを介して試料を保持しているステージであり、電子ビームの照射によって試料の検査や加工を行う領域に近接配置されているため、下軸ステージ及び上軸ステージが変位することで、電子ビーム照射領域にリニアモータの磁力が直接的に強く影響(磁界の強さと変動磁界)を及ぼし、下軸ステージ上に設置された、上軸ステージを駆動するリニアモータの磁力による影響を受けて、電子ビーム照射領域の磁場変動が大きくなってしまう。
ステージベース板上に設置されたガイドレールに沿って当該ガイドレール上に設けた第1のステージを駆動して変位させる第1のリニアモータと、
前記第1のステージ上で第1のステージの変位方向とは直交する向きに設置されたガイドレールに沿って当該ガイドレール上に設けた第2のステージを駆動して変位させる第2のリニアモータとを有し、
前記第1、第2のリニアモータは永久磁石により構成されたモータ固定子がステージベース板上に設置されており、
前記第1のステージと第1のリニアモータのモータ可動子が一体に接続され、
前記第2のステージと第2のリニアモータのモータ可動子は、当該モータ可動子に接続したステージ連結ガイドを、第2のステージの少なくとも一側の側端部に沿って設けられたリニアガイドレールに摺動自在に取り付けて接続された構成を有することを特徴とする。
また、上記構成のように、下軸ステージの駆動源にもリニアモータを用い、モータ固定子側を永久磁石として、前記と同様に電子ビーム照射領域から遠ざけた位置に配置すれば、リニアモータの磁力により影響が少なくなって磁気変動がなくなるとともに、リニアモータによるステージ駆動のメリットが両軸に備わることになる。
また、ステージ装置が収容される容器を、その全体を磁性材料で構成し、或いは非磁性材料で構成する場合には容器外部又は内部に磁気遮蔽のための磁性材料を一体に設けて磁気遮蔽構造とし、電子コラムが取り付けられる上面の開口部の周辺を磁性材料で形成することで、容器内の磁力線は磁性材料側である容器周面に流れる状態となり、前記開口部内、特にその中央部には磁力線が流れ難くなり、リニアモータによる磁力の影響を受け難くすることができる。
これによれば、ステージの両側にそれぞれリニアモータを接続して駆動することで、ステージ移動時の姿勢精度が向上するとともに、モータ1個当たりに必要な駆動力が少なくなってモータの小型化が図れ、また、電子ビーム照射領域に対するリニアモータの磁気分布の対称化が図られて磁力の影響を少なくすることが可能である。第1のステージと第2のステージの何れか一方のみに、その両側にリニアモータを配置して駆動しても同様の効果が期待できる。
このように、隣り合うリニアモータのモータ固定子の端部の磁石の磁極を異極となる配置とすることで、隣接するモータ固定子の端部間で磁場が形成されて漏れ磁界がなくなり、ステージ装置周辺への磁界の影響を低減させることが可能となる。
このようにすることで、リニアモータのモータ固定子の磁石による磁力線が磁性材料からなる容器に流れるようになり、容器内部の磁気の影響及び開口部内の電子ビーム照射領域への磁界の影響をより低減させることができる。
これによれば、上下段のステージをそれぞれ駆動するリニアモータを、容器開口部のステージベース板上への投影領域の外側に配置して、前記投影領域である電子ビーム照射領域に進入しないように構成することで、電子ビーム照射領域においてはリニアモータによる磁力の影響を受け難くなり、試料の検査や加工の精度が担保されることとなる。
これによれば、リニアモータの昇温を効果的に抑制して、その性能や機能が低下することを防ぎ、また、周囲の構造物がモータの発熱による伝熱や輻射熱によって加熱されることはなく、リニアモータの発熱によって試料の検査や加工の精度が低下することを防止することができる。
冷却手段としては、例えばモータ可動子の表面に冷却ジャケットを一体に取り付け、モータ固定子側に適宜な冷媒が充填された冷却配管ブロックを設置し、冷却ジャケットと冷却配管ブロックとを一対の可撓性配管で連結して、冷却配管ブロックから冷却ジャケットとの間で冷媒が流通するように構成することができる。
すなわち、前記構成のステージ装置を磁気遮蔽された容器の内部に収容し、この容器の内部を真空状態にする真空ポンプなどの排気手段を設け、磁気の影響を受け難い容器の開口部に電子コラムを一体に取り付けて電子線応用装置を構成することができる。
これによれば、運動性能に優れた高精度のステージと磁気の影響を受け難い電子コラムの組み合わせることで、構成が簡素で高性能な電子線応用装置を低コストで構成することが可能となれる。
すなわち、直交二軸方向に変位可能なステージにおいて、下軸ステージ上に上軸ステージを重ねて設置した上下段のステージの場合に、上軸ステージの可動質量は必然的に小さくなるため、連続して走行する能力・精度(スキャン能力・精度)は下軸ステージのそれに対して優位となる。一方、短距離移動して停止する能力・精度(ステップ能力・精度)は、可動質量が大きくなっても著しく阻害されない。よって、第1のステージ(下軸ステージ)の移動方向をステップ軸、第2のステージ(上軸ステージ)の移動方向をスキップ軸に設定すれば、スキャンとステップを繰り返す、所謂スキャン方式のステージとして理想的な形態となる。
図1及び図2は本発明のステージ装置の一実施形態を示しており、このステージ装置1は、ステージベース板11上に、ステップ軸ステージ(第1のステージ)12と、スキャン軸ステージ(第2のステージ)13を上下段に重ねて配置し、それぞれステップ軸のリニアモータ14とスキャン軸のリニアモータ15とで、互いに直交する方向へ直線移動するように構成してある。リニアモータ14,15は、ともにモータ固定子が永久磁石、モータ可動子が電磁コイルで構成してある。
そして、前記リニアモータ15のモータ可動子15bに可動子連結部15cを介して接続していて、ステップ軸ステージ12の走行方向と平行に伸びた動力伝達要素であるステージ連結ガイド15dが前記リニアガイドレール13aに摺動自在に連結してあり、リニアモータ15を駆動することで、その動力がステージ連結ガイド15dを介してスキャン軸ステージ13へと伝達されて、スキャン軸ステージ13がガイドレール17,17に沿ってステップ軸ステージ12上を走行移動するとともに、ステップ軸ステージ12が変位したときは、ステージ連結ガイド15dがリニアガイドレール13aに沿って相対スライドすることで、スキャン軸ステージ13をステップ軸ステージ12と一体に変位せしめるように設けてある。
そして、容器2内にステージ装置1を設置し、開口部21に電子コラム3を一体に取り付けるとともに、容器2内を真空状態にする真空ポンプなどの排気手段、その他の試料に電子ビームを照射する手段やステージに試料を搬送する手段などを装備して電子線応用装置が構成される。
これによれば、スキャン軸ステージ13の両側にステージ連結ガイド15d,15dを連結することで、スキャン軸ステージ13の一側の側部にのみステージ連結ガイド15dを連結した片持ち式の前記形態のものよりも、スキャン軸ステージ13を安定して走行させることが可能である。
このようにすることで、リニアモータ14,15のモータ固定子14a,15aの磁石による磁力線が容器2にそのまま流れるようになり、容器2内部の磁気の影響を低減させることが可能である。モータ固定子14a,15aと容器2の内面との間に、磁性材料からなる部材を介在させても同様の効果が期待できる。
このようにすることで、ステージ移動時の姿勢精度が向上するとともに、モータの小型化が図れ、また、電子ビーム照射領域に対するリニアモータの磁気分布の対称化が図られて磁力の影響を少なくすることが可能である。
この場合、図11中に示されるように、各モータ固定子14a,15aは、ステージベース板11のコーナー部を挟んで隣接したモータ固定子14a,15aの端部の磁石同士の極性が異なるように配置すれば、隣接するモータ固定子14a,15aの端部間で磁場が形成されて漏れ磁界がなくなり、ステージ装置1周辺への磁界の影響を低減させることができる。
Claims (9)
- 電子コラムが一体に取り付けられる開口部を上面に備えた磁気遮蔽容器内に設置されるステージ装置であって、
ステージベース板上に設置されたガイドレールに沿って当該ガイドレール上に設けた第1のステージを駆動して変位させる第1のリニアモータと、
前記第1のステージ上で第1のステージの変位方向とは直交する向きに設置されたガイドレールに沿って当該ガイドレール上に設けた第2のステージを駆動して変位させる第2のリニアモータとを有し、
前記第1、第2のリニアモータは永久磁石により構成されたモータ固定子がステージベース板上に設置されており、
前記第1のステージと第1のリニアモータのモータ可動子が一体に接続され、
前記第2のステージと第2のリニアモータのモータ可動子は、当該モータ可動子に接続したステージ連結ガイドを、第2のステージの少なくとも一側の側端部に沿って設けられたリニアガイドレールに摺動自在に取り付けて接続された構成を有することを特徴とするステージ装置。 - 第1のステージ及び/又は第2のステージをそれぞれ駆動して変位させる一対のリニアモータのモータ固定子が、それぞれステージ両側のステージベース板上に配置された構成を有することを特徴とする請求項1に記載のステージ装置。
- ステージベース板上の一方の対向二側辺に沿って第1のステージを駆動して変位させるリニアモータのモータ固定子、他方の対向二側辺に沿って第2のステージを駆動して変位させるリニアモータのモータ固定子がそれぞれ配置されているとともに、これらモータ固定子は、ステージベース板のコーナー部を挟んで隣接したモータ固定子の端部の磁石同士の極性が異なるように設置された構成を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のステージ装置。
- リニアモータのモータ固定子を、ステージベース板上に設置するのに代えて、磁性材料により構成された容器内面に近接又は接するように、若しくはモータ固定子に接する磁性材料からなる部材を介して容器内面に重なるように配置された構成を有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のステージ装置。
- リニアモータが、容器開口部のステージベース板上への投影領域の外側に配置された構成を有することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のステージ装置。
- リニアモータのモータ可動子の表面に冷却手段を一体に取り付けた構成を有することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のステージ装置。
- 請求項1〜6の何れかに記載のステージ装置を収納した容器を備えた電子線応用装置。
- ステージ装置の第1のステージの移動方向をステップ軸、第2のステージの移動方向をスキャン軸とした構成を有することを特徴とする請求項7に記載の電子線応用装置。
- 電子コラムが取り付けられる容器の開口部の周縁に下方へ突出した鍔部を設けた構成を有することを特徴とする請求項7又は8に記載の電子線応用装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013069943A JP6117589B2 (ja) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | ステージ装置及び電子線応用装置 |
US14/228,839 US20140292111A1 (en) | 2013-03-28 | 2014-03-28 | Stage device and electron beam application apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013069943A JP6117589B2 (ja) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | ステージ装置及び電子線応用装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014195342A true JP2014195342A (ja) | 2014-10-09 |
JP6117589B2 JP6117589B2 (ja) | 2017-04-19 |
Family
ID=51840210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013069943A Active JP6117589B2 (ja) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | ステージ装置及び電子線応用装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6117589B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04217854A (ja) * | 1990-04-12 | 1992-08-07 | Fuji Electric Co Ltd | 可動界磁型リニアモータ |
JP2002359170A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-13 | Nikon Corp | ステージ装置及び露光装置 |
JP2003299339A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-17 | Sendai Nikon:Kk | リニアモータおよびステージ装置並びに露光装置 |
JP2004095949A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Nikon Corp | ステージ装置及び露光装置 |
JP2011065956A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Hitachi High-Technologies Corp | ステージ装置 |
-
2013
- 2013-03-28 JP JP2013069943A patent/JP6117589B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04217854A (ja) * | 1990-04-12 | 1992-08-07 | Fuji Electric Co Ltd | 可動界磁型リニアモータ |
JP2002359170A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-13 | Nikon Corp | ステージ装置及び露光装置 |
JP2003299339A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-17 | Sendai Nikon:Kk | リニアモータおよびステージ装置並びに露光装置 |
JP2004095949A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Nikon Corp | ステージ装置及び露光装置 |
JP2011065956A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Hitachi High-Technologies Corp | ステージ装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6117589B2 (ja) | 2017-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8823309B2 (en) | Stage device | |
US20080129128A1 (en) | Coil Assembly for Use with an Electric Motor | |
JP5646476B2 (ja) | アクチュエータ | |
JP6117589B2 (ja) | ステージ装置及び電子線応用装置 | |
JP2007318823A (ja) | リニアモータ、ステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法 | |
JP6178092B2 (ja) | ステージ装置及び電子線応用装置 | |
EP2439836B1 (en) | Linear motor and stage device | |
TW201212097A (en) | Stage device | |
JPWO2004059821A1 (ja) | 駆動装置 | |
JP2021022582A (ja) | 磁気浮上ステージ装置、および、それを用いた荷電粒子線装置または真空装置 | |
US20140292111A1 (en) | Stage device and electron beam application apparatus | |
JP2018142405A (ja) | ステージ装置、及び荷電粒子線装置 | |
JP5343728B2 (ja) | 2軸ステージ装置 | |
WO2020031657A1 (ja) | リニアモータ機構および二軸ステージ | |
JP2006271169A (ja) | 超音波モータ | |
JP5306558B2 (ja) | リニアモータ | |
JP5313561B2 (ja) | リニアモータ | |
TWI827081B (zh) | 載台裝置、帶電粒子束裝置及真空裝置 | |
JP2019129211A (ja) | ステージ機構、及び該ステージ機構を備えた処理装置 | |
JP5508497B2 (ja) | ステージ装置 | |
JP2010178560A (ja) | 平面モータ | |
JP5512861B2 (ja) | リニアモータ | |
Lahdo et al. | A lorentz actuator for high-precision magnetically levitated planar systems | |
JP2020028214A (ja) | リニアモータ機構および二軸ステージ | |
JP2010148293A (ja) | ビルトインスライダ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160129 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161101 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161227 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170228 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170323 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6117589 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |