JP2019129211A - ステージ機構、及び該ステージ機構を備えた処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空チャンバを備えた荷電粒子線を用いる処理装置に配設可能であって、ステージ移動の高速化を低コストで実現できるステージ機構を提供すること。【解決手段】真空チャンバ３０の内部に、被処理体が載置されるθステージ５２と、θステージ５２を支持し、Ｘ軸方向に駆動されるＸステージ５１とを配置し、Ｘステージ５１の端部を、真空チャンバ３０の側壁部外側に接続された気密封止型直動軸受部５６を介して真空チャンバ３０の外部に配置されたリニアモータ駆動部６０に連結する。【選択図】図２

Description

本発明はステージ機構、及び該ステージ機構を備えた処理装置に関し、より詳細には、処理手段によって処理される被処理体を所定の処理位置に移動させるためのステージ機構、及び該ステージ機構を備えた処理装置に関する。

半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと記す）上の微小領域の検査を行う装置では、ウェーハ上の検査ポイントを、処理手段による所定の検査位置に移動させるステージ装置として、Ｘ−ＹステージやＲ−θステージ（ｘθステージともいう）などが用いられている。

図８は、下記の特許文献１に記載されているＸ−Ｙステージの要部構成を示す斜視図である。Ｘ−Ｙステージ１００は、Ｘ軸上を直線駆動されるＸステージ１０１と、Ｙ軸上を直線駆動されるＹステージ１０２と、ウェーハＷを載せるプレート１０３とを含む、直交２軸ステージで構成されている。これらステージの直線駆動機構には、モータとボールネジとを組み合わせたボールネジ機構などが通常採用されている。

図９は、下記の特許文献１に記載されているＲ−θステージを含む複合ステージの要部構成を示す斜視図である。
複合ステージ１１０は、直線駆動されるＲステージ１１１と、回転駆動されるθステージ１１２と、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ１１３とを含んで構成されている。Ｘ−Ｙ−Ｚステージ１１３は、ナノメートルオーダで直交２軸駆動されるＸ−Ｙステージと、該Ｘ−Ｙステージが上下駆動されるＺステージとを含んで構成されている。前記Ｘ−Ｙステージは前記Ｚステージの上に積層設置されている。
θステージ１１２は中空構造になっており、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ１１３がθステージ１１２の中空構造内部に配置され、θステージ１１２とＸ−Ｙ−Ｚステージ１１３との全体がＲステージ１１１の上に配置された構成となっている。複合ステージ１１０によれば、Ｘ−Ｙステージ１００よりも空間分解能を高め、また装置の占有面積を小さくすることができるとしている。

また、下記の特許文献２には、ｘθステージを備えた電子ビーム描画装置が記載されている。特許文献２に記載の電子ビーム描画装置においては、試料室の内部に、光ディスク等の原盤を載置するターンテーブル、該ターンテーブルを回転させるスピンドルモータ、該スピンドルモータをスライド方向に移動可能に支持する直線駆動ステージが装備され、前記試料室の外部に、前記直線駆動ステージを駆動するモータ、該モータを駆動制御する横送りドライバなどが装備されている。

［発明が解決しようとする課題］
走査型電子顕微鏡などを用いたウェーハの検査装置では、真空チャンバ（試料室）内にステージ機構が設置される。ステージ機構にＸ−Ｙステージ１００（図８）を用いた場合、ウェーハＷを載せるプレート１０３の移動幅が、Ｘ、Ｙ各方向にウェーハ直径の２倍以上必要になるため、ステージ機構及び真空チャンバが大形になってしまい、装置の製作費用が高くなるという課題があった。

複合ステージ１１０（図９）のようなｘθステージによれば、Ｘ−Ｙステージ１００よりもステージ機構の専有面積を小さくすることは可能であるが、Ｘ−Ｙステージ１００と同様、真空チャンバ内に複合ステージ１１０全体を配置しなければならず、そのため、複合ステージ１１０を構成する部品には、真空状態でもガス等が発生しにくい、真空対応部品を用いる必要があり、やはり部品コストが高くなるという課題があった。

ｘθステージ式電子ビーム描画装置では、直線駆動ステージを駆動させるモータが試料室の外部に設置されてはいるが、その駆動機構が、ネジ軸を介してモータで直線駆動ステージを駆動する、いわゆるボールネジ機構であるため、直線駆動ステージの移動の高速化を図ることが難しいという課題があった。

上記した、Ｘ−Ｙステージ１００や複合ステージ１１０の直線駆動の高速化を図るために、リニアモータ直線駆動方式を採用することも考えられるが、この場合、リニアモータステージの磁石より生ずる磁場が、荷電粒子線の制御に悪影響を及ぼす。しかも、真空中は放熱しにくいため、リニアモータの駆動により発生する大きな熱量がステージの温度を上昇させ、熱膨張によるステージの変形を生じしめ、位置決め精度の低下を招いてしまう。あるいは蓄熱により、リニアモータ自体の破損を招く虞もあった。

そのため、真空チャンバを備えた荷電粒子線を用いる処理装置内にリニアモータステージを配置する場合、磁場対策や発熱対策のための、さらなる複雑な構造が必要となり、リニアモータ駆動によるステージ移動の高速化を低コストで実現することが難しいという課題があった。

特開２０１４−３６０７１号公報 特許第４３５０４７１号公報

課題を解決するための手段及びその効果

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、真空チャンバを備えた荷電粒子線を用いる処理装置に、リニアモータ直線駆動方式によるステージ機構を採用しても、磁気対策や発熱対策のための特別な構造の追加が不要であり、ステージ移動の高速化を低コストで実現することができるステージ機構、及び該ステージ機構を備えた処理装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明に係るステージ機構（１）は、真空チャンバを備えた処理装置に配設されるステージ機構であって、
前記真空チャンバの内部に、被処理体が載置される回転ステージと、該回転ステージを支持し、Ｘ軸方向に駆動されるＸステージとを備え、
該Ｘステージの少なくとも一端部が、前記真空チャンバの側壁部に接続された気密封止型直動軸受部を介し、前記真空チャンバの外部に配置されたリニアモータ駆動部に連結され、
前記回転ステージの回転駆動、及び前記Ｘステージの直線駆動を制御することにより、前記被処理体の処理ポイントを所定の処理位置に高速移動させるステージ制御部を備えていることを特徴としている。

上記ステージ機構（１）によれば、前記Ｘステージの少なくとも一端部が、前記真空チャンバの側壁部に接続された気密封止型直動軸受部を介し、前記真空チャンバの外部に配置されたリニアモータ駆動部に連結されているので、真空チャンバを備え、荷電粒子線を用いる処理装置に、例えリニアモータ直線駆動方式によるステージ機構を採用しても、磁気対策や発熱対策のための特別な構造の追加は不要であり、ステージ移動の高速化を低コストで実現することができる。
また、前記気密封止型直動軸受部（当業界では、直線導入機とも呼称される）を介し、前記リニアモータ駆動部が前記真空チャンバ外に配置されているので、前記真空チャンバの小形化を図ることができ、この点からも、装置製作費用の削減が可能となる。
しかも、高い真空度を維持しながら、前記真空チャンバ内の発熱も抑えることができ、高精度のステージ位置制御が可能となる。
さらに、回転ステージを駆動するモータの回転軸心と直線駆動されるＸステージ軸の中心軸を一致させた状態で被処理体の位置制御が可能なため、位置制御が容易であるとともに、回転軸心に関するＹ軸方向への移動がないため、回転ステージの振動対策も容易となる。

また、本発明に係るステージ機構（２）は、上記ステージ機構（１）において、前記回転ステージが、載置テーブル、回転軸及び回転駆動部を備え、
前記Ｘステージが、前記回転ステージの少なくとも前記回転駆動部を収納するケーシングと、該ケーシングから大気側に通じる中空部とを備えていることを特徴としている。
上記ステージ機構（２）によれば、前記回転駆動部からの電気配線が、真空チャンバ内に露出することなく、前記中空部を介して大気側に引き回され、前記Ｘステージが直線駆動されても、電気配線に伸縮、ねじれ等の負荷がかかることがない。従って、電気配線に起因するトラブルを効果的に防止することが可能であり、メンテナンスも容易となる。
また、前記回転駆動部における発熱も前記中空部を介して大気側に容易に放散させることができる。

また、本発明に係るステージ機構（３）は、上記ステージ機構（１）又は（２）において、前記気密封止型直動軸受部がベローズ式伸縮部を含んで構成されていることを特徴としている。
上記ステージ機構（３）によれば、真空チャンバと外部との圧力差に十分耐えることが可能であるとともに、直線移動距離を大きく確保することができ、また、前記気密封止型直線軸受部が円筒状の場合には、汎用のベローズ式伸縮部を利用することができ、さらなるコスト削減が可能となる。

また、本発明に係るステージ機構（４）は、上記ステージ機構（１）又は（２）において、前記気密封止型直動軸受部が非ベローズ式で構成されていることを特徴としている。

上記ステージ機構（４）によれば、前記気密封止型直動軸受部が非ベローズ式で構成されているので、高真空を維持できるものであれば、より一層のコスト削減を図ることが可能となる

また、本発明に係る処理装置は、上記ステージ機構（１）〜（４）のいずれかを備えた処理装置であって、
前記被処理体を処理する処理手段と、
前記真空チャンバの内部に、前記回転ステージと、該回転ステージを支持する前記Ｘステージとを備え、
前記真空チャンバの外部に、前記ステージ制御部を備えていることを特徴としている。

上記処理装置によれば、上記ステージ機構（１）〜（４）のいずれかを備えているので、上記ステージ機構（１）〜（４）における各効果を得ることができるとともに、前記ステージ制御部が、前記真空チャンバの外部に配置されるので、発熱対策をより一層軽減することができる。

本発明の実施の形態に係るステージ機構を含む処理装置の概略構成を示す部分断面側面図である。 実施の形態に係るステージ機構の基本構成の一例を示す断面側面図である。 実施の形態に係るステージ機構の位置決め動作を説明するための要部平面図である。 実施の形態に係るステージ機構におけるステージ制御部が行う処理動作を示したフローチャートである。 Ｘステージの別の実施の形態に係る例を示す斜視図である。 円筒型のベローズ式伸縮部とリニアモータとの組み合わせの別の一例を示す斜視図である。 気密封止型直線軸受部に用いられるベローズ式伸縮部の保護ガイド部材の一例を示す断面図である。 従来の技術に係るＸ−Ｙステージの要部構成を示す斜視図である。 従来の技術に係るＲ−θステージを含む複合ステージの要部構成を示す斜視図である。

以下、本発明に係るステージ機構、及び該ステージ機構を備えた処理装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態に係るステージ機構を含む処理装置の概略構成を示す断面側面図である。以下、処理装置の一例として、電子線走査型の処理装置を対象として説明する。

本発明に係るステージ機構は、電子線などの荷電粒子線を用いて試料の観察、分析、加工等の処理を行う、荷電粒子線を用いた処理装置に配設されるステージ機構を対象としている。これら処理装置には、検査装置のほか、真空薄膜形成・加工装置、汎用の走査型電子顕微鏡、該走査型電子顕微鏡を備えた試料加工装置や試料解析装置なども含まれる。

図１に示した実施の形態に係る処理装置においては、被処理体として、例えばウェーハを挙げることができる。ウェーハの大きさは特に限定されないが、例えば、径が３００ｍｍ、４５０ｍｍのウェーハなどが対象被処理体となる。また、被処理体は、ウェーハに限定されるものではなく、例えば、液晶パネルなどの表示用パネル部材、フォトマスクなどの各種基板などのほか、分析用の試料等も対象被処理体とすることができる。

ステージ機構５は、電子線走査型の処理装置１に組み込まれており、処理装置１は、鏡筒部１０と、２次電子線検出部２０と、真空チャンバ３０とを含んで構成されている。鏡筒部１０は、電子銃１１と、電子銃１１から放出された１次電子１２を集束する集束レンズ１３と、電子線（荷電粒子線）を偏向するＸ偏向器１４及びＹ偏向器１５と、対物レンズ１６とを含んで構成されている。

鏡筒部１０の電子銃１１から放出された１次電子１２は、集束レンズ１３で集束された後、Ｘ偏向器１４及びＹ偏向器１５で偏向されつつ対物レンズ１６により集束されて、ステージ機構５のθステージ５２上に載置されたウェーハＷ表面に照射される。ウェーハＷに１次電子１２が照射されるとウェーハＷから２次電子１７が放出され、２次電子１７が２次電子検出部２０により検出される。

集束レンズ１３及び対物レンズ１６はレンズ制御部２１に接続され、レンズ制御部２１はシステム制御部２４に接続されている。Ｘ偏向器１４及びＹ偏向器１５は偏向制御部２３に接続され、偏向制御部２３はシステム制御部２４に接続されている。２次電子線検出部２０は画像処理部２２に接続され、画像処理部２２はシステム制御部２４に接続されている。

真空チャンバ３０はフレーム４０上に設置され、真空チャンバ３０及びフレーム４０内には、ステージ機構５のうち、ウェーハＷが載置されるθステージ５２及びＸステージ５１が配置されている。ステージ機構５は、ウェーハＷ（被処理体）上の処理ポイントを所定の電子線照射位置１２ａ（処理位置）に移動させるための機構である。真空チャンバ３０には、ウェーハ搬送装置（図示せず）を用いて、ウェーハＷが搬入、搬出されるように構成されている。

ステージ機構５は、軸方向（以下、Ｘ軸方向と表記する）に直線駆動されるＸステージ５１と、Ｘステージ５１に支持され回転可能なθステージ５２とを含んで構成されている。Ｘステージ５１のＸ軸方向駆動、θステージ５２の回転駆動は、ステージ制御部５３によりそれぞれ制御され、ステージ制御部５３はシステム制御部２４に接続されている。システム制御部２４は、各部の制御を行うコンピュータ装置で構成され、図示しない操作部や表示部を備えている。

図２は、実施の形態に係るステージ機構５の基本構成の一例を示す断面側面図である。上記したように、ステージ機構５は、Ｘ軸方向に直線駆動されるＸステージ５１とＸステージ５１に支持されたθステージ５２とを含んで構成されている。Ｘステージ５１は、両端部が真空チャンバ３０の側壁部３１の外側にまで延設されており、真空チャンバ３０の側壁部３１に接続固定された気密封止型直動軸受部５６によって直線駆動可能に支持され、Ｘステージ５１の両端は気密封止壁５５に固定されている。
真空チャンバ３０の側壁部３１外側と気密封止壁５５との間は、気密封止型直線軸受部５６を構成する金属ベローズ（ベローズ式伸縮部）５６ａによって覆われ、真空チャンバ３０の真空状態が維持されるようになっている。そのため、Ｘステージ５１は、高真空雰囲気下でもＸ軸方向に直線移動可能になっている。

ウェーハＷの径を３００ｍｍとした場合、気密封止型直線軸受部５６のそれぞれには、ウェーハ径の半分の１５０ｍｍ程度の伸縮性が求められる。もっとも縮んだ場合の長さが５０ｍｍとすると、伸びた状態での長さは２００ｍｍ程度が求められる。
また、金属ベローズ５６ａの外部は大気圧、内部は真空状態になるので、金属ベローズ５６ａの外表面には、１ｃｍ^２当たり約１０Ｎ（約１ｋｇ重）の荷重が作用する。従って、金属ベローズ５６ａの構成材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性材料が用いられる。

一方の気密封止壁５５の下部には、リニアモータ６０の可動部６１が固定され、リニアモータ６０の固定部６２は架台（図示せず）に固定されている。リニアモータ６０の可動部６１により、気密封止型直線軸受部５６を介してＸステージ５１にＸ軸方向の駆動力が作用すると、金属ベローズ５６ａの伸縮を伴いながら、Ｘステージ５１がＸ軸方向に直線駆動される。
他方の気密封止壁５５の下部は、スライダー６５により支持されており、リニアモータ６０により、Ｘステージ５１にＸ軸方向の駆動力が作用しても、他方の金属ベローズ５６ａの伸縮、気密封止壁５５のＸ軸方向に関する移動が滑らかに行われるように構成されている。

また、別の実施の形態では、リニアモータ６０を両側の気密封止壁５５の下部にそれぞれ設置してもよい。この場合、２つのリニアモータ６０は同期させて駆動されることとなる。かかる実施の形態とした場合、Ｘステージ５１の直線駆動をより滑らかなものとすることができる。

θステージ５２は、載置テーブル５２ａ、回転軸５２ｃ及び駆動モータ５２ｂを備え、駆動モータ５２ｂによって回転駆動され、駆動モータ５２ｂの回転軸５２ｃは、軸受５２ｄを介してＸステージ５１に対して回転可能に取り付けられている。また、回転軸５２ｃと軸受５２ｄとの間は、磁気シール（図示せず）によってシールされている。
駆動モータ５２ｂは、駆動モータ５２ｂ全体を覆うカバーを兼ねたケーシング５１ｃを介してＸステージ５１の下部に固定されており、Ｘステージ５１のＸ軸方向移動に伴って、θステージ５２もＸ軸方向に移動するようになっている。また、駆動モータ５２ｂの回転軸５２ｃの軸心は、Ｘステージ５１の中心軸を通過して直交している。
駆動モータ５２ｂの種類は、位置決め制御用モータであれば特に限定されない。サーボモータ、超音波モータ、ステッピングモータなどを利用することができる。また、駆動モータ５２ｂと回転軸５２ｃとの接続形態も特に限定されない。各種ジョイント、カップリングなどによる直結駆動であってもよいし、リングベルトを介した駆動、タイミングベルトを介した駆動、またはギアを介した駆動であってもよい。
また、回転軸５２ｃに回転角検出器（図示せず）を設けて、θステージ５２の回転角を検出し、θステージ５２の回転制御に用いるようにしてもよい。

駆動モータ５２ｂを覆うケーシング５１ｃは、駆動モータ５２ｂを支持するとともに、Ｘステージ５１に対して気密に固定されている。また、Ｘステージ５１内部は中空部５１ｂとなっており、中空部５１ｂは開口部５１ａを介してケーシング５１ｃ内部と連通する構成となっている。駆動モータ５２ｂからの電気配線５２ｂａは、Ｘステージ５１の開口部５１ａ及びＸステージ５１の中空部５１ｂを介して、気密封止壁５５から外部に導くことができるようになっている。そのため、電気配線５２ｂａが真空チャンバ３０内に露出した状態となることはない。また、Ｘステージ５１が直線駆動される際にも、電気配線５２ｂａは、駆動モータ５２ｂとＸステージ５１の気密封止壁５５との間で、伸縮、ねじれなどを起こすことなく、安定に維持される。

Ｘステージ５１とケーシング５１ｃとの取り付け部を気密にシールするとともに、駆動モータ５２ｂの回転軸５２ｃとの間を磁気シール等によりシールすることにより、ケーシング５１ｃ内及びＸステージ５１の中空部５１ｂを大気雰囲気とすることができる。
駆動モータ５２ｂは、Ｘステージ５１の下部に配置され、ケーシング５１ｃに囲まれている。そのために、駆動モータ５２ｂからの磁場や電磁波が、真空チャンバ３０内の電子線の軌道に及ぼす影響をほとんどなくすことができる。また、駆動モータ５２ｂから発生する熱は、中空部５１ｂを介して大気中に放出され、直接載置テーブル５２ａなどに伝達されることはなく、熱に起因する位置ずれの発生を防止することができる。

真空チャンバ３０の下部はフレーム４０に固定され、フレーム４０上方をＸステージ５１及びケーシング５１ｃ内に固定された駆動モータ５２ｂが移動する。したがって、真空チャンバ３０はフレーム４０に気密に固定され、真空チャンバ３０内が真空に維持されるように構成されている。
真空チャンバ３０内の真空領域はできるだけ小さく設定しておくことが、真空排気を迅速に行い、ウェーハＷの処理速度を上げることにつながり、望ましい。

図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係るステージ機構の位置決め動作を説明するための部分拡大平面図である。前述のように、ステージ機構５は、ウェーハＷが載置され、回転運動を行うθステージ５２と、θステージ５２を支持し、θステージ５２面と平行に直線運動を行うＸステージ５１とを含んで構成されている。また、θステージ５２の回転運動、Ｘステージ５１の直線運動は、ステージ制御部５３を介してシステム制御部２４によって制御される。Ｘステージ５１は、電子線照射位置１２ａ（図１参照）を中心として、左右いずれの方向にも直線移動可能であり、θステージ５２は左右いずれの方向にも回転可能に構成されている。

図３（ａ）は、位置決め動作をする前の状態の一例を示している。θステージ５２の回転中心ＯとウェーハＷの中心とは、両者が一致するように、ウェーハＷがθステージ５２上に載置されている。また、図３（ａ）の例では、Ｘステージ５１の中心軸Ｃの上方に、電子線照射位置１２ａが位置している状態となっている。電子線照射位置１２ａは、ここでは固定されている。Ｘステージ５１の直線移動に伴い、θステージ５２も共にＸ軸方向に直線移動するようになっている。また、θステージ５２の回転中心Ｏ、すなわち、回転軸５２ｃの回転中心の延長線は、Ｘステージ５１の中心軸Ｃと交差し、中心軸Ｃを通過している。

ステージ制御部５３は、θステージ５２に載置されたウェーハＷの処理ポイントＰを電子線照射位置１２ａに移動させるためのθステージ５２の回転方向と回転角度、及びＸステージ５１の移動距離を演算する。演算によって求められた回転方向と回転角度、移動距離に基づいて、θステージ５２の回転駆動を制御するとともに、Ｘステージ５１を直線駆動させるためのリニアモータ６０の直線駆動を制御する。
この制御によって、θステージ５２に載置されたウェーハＷの処理ポイントＰが電子線照射位置１２ａに移動される。処理ポイントＰは、ウェーハＷに１箇所以上多数設けられる。処理ポイントＰに対する撮像範囲（撮像視野）は、例えば、２５μｍ角程度に設定されるが、これに限定されるものではない。

図４は、実施の形態に係るステージ機構５におけるステージ制御部５３が行う処理動作の一部を示したフローチャートである。
ステップＳ１では、ウェーハＷ上の処理ポイントＰの座標（ウェーハ座標）を、θステージ５２の回転中心Ｏを基準とするステージ座標に変換し、ステップ２に進む。
ステップＳ２では、θステージ５２の回転角θ１、すなわち、ウェーハＷ上の処理ポイントＰを、Ｘステージ５１の中心軸Ｃ上に位置させるための回転角θ１を演算する。

ステップＳ３では、Ｘステージ５１の中心軸Ｃ上の処理ポイントＰを、中心軸Ｃに沿って電子線照射位置１２ａに移動させるための直線駆動距離ｌを演算し、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、駆動モータ５２ｂを制御し、θステージ５２を回転角θ１だけ回転駆動させ、ウェーハＷ上の処理ポイントＰを、Ｘステージ５１の中心線Ｃ上に位置させた後（図３（ｂ））、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、リニアモータ６０を制御し、Ｘステージ５１を距離ｌだけ直線駆動させ、処理ポイントＰを電子線照射位置１２ａに位置させる（図３（ｃ））処理を行い、その後ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、次の処理ポイントＰがあるか否かを判断し、次の処理ポイントが有ると判断された場合にはステップＳ１に戻り、処理を繰り返す。次の処理ポイントが無いと判断された場合には、処理を終える。
なお、上記の例では、θステージ５２の回転角度の演算、Ｘステージ５１の直線駆動距離の演算の後、駆動モータ５２ｂによる回転駆動、リニアモータ６０による直線駆動を行わせる例を示したが、θステージ５２の回転角度の演算に続いて、駆動モータ５２ｂによる回転駆動、Ｘステージ５１の直線駆動距離の演算に続いて、リニアモータ６０による直線駆動を行わせるようにしてもよい。

上記した実施の形態に係るステージ機構５の場合には、θステージ５２の回転中心Ｏを中心とする、ウェーハＷ上の処理ポイントＰの位置と、Ｘステージ５１の中心軸上の位置との角度θ１を求めた後、中心軸Ｃ上の処理ポイントＰと電子線照射位置１２ａとの距離ｌを求め、次に、θステージ５２をθ１だけ回転させて処理ポイントをＸステージ５１の中心軸Ｃ上に移動させ、その後、Ｘステージ５１を距離ｌだけ移動させることにより、処理ポイントＰを電子線照射位置１２ａに位置させることができる。
従って、ステージ機構５によれば、処理ポイントＰの位置の演算、電子線照射位置１２ａへの処理ポイントＰの位置合わせを、容易、かつ迅速に行うことができる。

上記した実施の形態に係るステージ機構５によれば、Ｘステージ５１の一端部が、真空チャンバ３０の側壁部３１外側に接続された気密封止型直動軸受部５６を介し、真空チャンバ３０の外部に配置されたリニアモータ駆動部６０に連結されている。このため、真空チャンバ３０を備えた荷電粒子線を用いる処理装置１に、リニアモータ直線駆動方式によるステージ機構５を採用しても、磁気対策や発熱対策のための特別な構造の追加は不要であり、ステージ移動の高速化を低コストで実現することができる。
また、気密封止型直動軸受部５６（当業界では、直線導入機とも呼称される）及びリニアモータ駆動部６０が真空チャンバ３０外に配置されているので、真空チャンバ３０の小形化を図ることができ、この点からも、コスト削減に有利となる。
また、高い真空度を維持しながら、真空チャンバ３０内の発熱も抑えることができるので、高精度のステージ位置制御を行うことができる。
さらに、θステージ５２を駆動する駆動モータ５２ｂの回転軸心Ｏと直線駆動されるＸステージ５１の中心軸Ｃを一致させた状態でウェーハＷの位置制御が可能なため、位置制御が容易であるとともに、回転軸心Ｏに関するＹ軸方向への移動がないため、ＸＹステージの形態に比べ重心の移動が簡易となり、θステージ５２の振動対策も容易となる。
また、駆動モータ５２ｂからの電気配線ｂａが、真空チャンバ３０内に露出することなく、中空部５１ｂを介して大気側に引き回され、Ｘステージ５１が直線駆動されても、電気配線ｂａに伸縮、ねじれ等の負荷がかかることもない。従って、電気配線ｂａに起因するトラブルを効果的に防止することが可能であり、メンテナンスも容易となる。
さらには、駆動モータ５２ｂからの発熱も中空部５１ｂを介して大気側に容易に放散させることができ、この点からも発熱対策が容易となる。
また、金属ベローズ５６ａは、真空チャンバ３０と外部との圧力差に十分耐えることが可能であるとともに、直線移動距離を大きく確保することが容易であり、また、金属ベローズ５６ａが円筒状であるので、汎用のベローズ式伸縮部材を利用することができ、さらなるコスト削減が可能となる。

図５は、Ｘステージの別の実施の形態を示す斜視図である。
図５に示したＸステージ軸５１Ａは、θステージ５２が位置する領域が、例えば、オーステナイト系のステンレス鋼板を用いて箱形に形成された箱部５１Ａａとなっており、θステージ５２を安定的に支持することができるように構成されている。この箱部５１Ａａの両側壁にそれぞれ円筒形状の軸部５１Ａｂが取付けられ、この箱部５１Ａａの下部にケーシング５１Ａｃが取付けられてＸステージ軸５１Ａが構成されている。Ｘステージ軸５１Ａの場合も、θステージ５２を構成する駆動モータ５２ｂと真空チャンバ３０外部との間を結ぶ中空部５１Ａｄが形成され、電気配線（図示せず）が配設されるようになっている。
Ｘステージ軸５１Ａにおいては、軸部５１Ａｂが円筒形状で構成されているので、円筒形状をした気密封止型直動軸受部５６（図２）との適合性を良好なものとすることができる。

リニアモータには、様々な種類があるが、平板型、円筒型に大別され、それぞれ、鉄心付き（コア付き）、鉄心なし（コアレス）がある。鉄心付きの場合にはコキングが生じ、振動を起こしやすいという欠点がある。ステージ機構５に用いられるリニアモータとしては、コキングが生じにくいコアレスタイプが望ましい。

図６は、円筒型の気密封止型直線軸受部５６に平板型のリニアモータ駆動部６０Ａが取付けられた一例を示す斜視図である。気密封止型直線軸受部５６の端部は、一方が真空チャンバ３０（図２）に気密に固定され、他方が気密封止壁５５に接合されている。気密封止壁５５の大気側には、リニアモータ駆動部６０Ａの可動部６１の端部が固定されており、可動部６１は、固定部６２上をＸステージ５１の軸方向に直線駆動されるようになっている。
また、固定部６２の上面直線駆動方向には、レール６２ａ、６２ａが設けられており、可動部６１のレール６２ａ、６２ａに対応する位置には、その内部をレール６２ａ、６２ａが摺動するスライド溝６１ａ、６１ａが形成されている。固定部６２のレール６２ａ、６２ａ、及び可動部６１のスライド溝６１ａ、６１ａによって、直線スライド機構６３が構成されている。
直線スライド機構６３の形成により、Ｘステージ５１の直線駆動をより安定したものとすることができる。

図７は、気密封止型直線軸受部５６を構成する金属ベローズ５６ａの変形を防止するとともに、安定した伸縮を得るための保護ガイドの一例を示す断面図である。円筒型の気密封止型直線軸受部５６の外周部に保護部材としてシリンダ状の外筒部材５８が取付けられている。外筒部材５８の内径は、金属ベローズ５６ａがもっとも縮んだ場合の外径と同程度の大きさに設定される。また、気密封止壁５５の外径は外筒部材５８の内径とほぼ同じ大きさに設定され、気密封止壁５５の外周部には、外筒部材５８の内周壁部に摺接する摺接部材５８ａが取り付けられている。摺接部材５８ａはリング型でもよく、２個以上に分割された形態のものでもよい。
図７に示す外筒部材５８及び摺接部材５８ａの構成を採用した場合には、金属ベローズ５６ａを保護し、金属ベローズ５６ａの変形を防止することができるとともに、Ｘステージ５１の直線駆動の安定化を図ることができる。

本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

１ 処理装置
５ ステージ機構
１１ 電子銃
１２ １次電子
１２ａ 電子線照射位置
１３ 集束レンズ
１４ Ｘ偏向器
１５ Ｙ偏向器
１６ 対物レンズ
１７ ２次電子
２０ ２次電子線検出部
２１ レンズ制御部
２２ 画像処理部
２３ 偏向制御部
２４ システム制御部
３０ 真空チャンバ
３１ 側壁部
４０ フレーム
５１、５１Ａ Ｘステージ
５１ａ 開口部
５１ｂ 中空部
５１ｃ ケーシング
５１Ａａ 箱部
５１Ａｂ 軸部
５１Ａｃ ケーシング
５１Ａｄ 中空部
５２ θステージ（回転ステージ）
５２ａ 載置テーブル
５２ｂ 駆動モータ
５２ｂａ 電気配線
５２ｃ 回転軸
５２ｄ 軸受
５３ ステージ制御部
５５ 気密封止壁
５６ 気密封止型直線軸受部
５６ａ 金属ベローズ（ベローズ式伸縮部）
５８ 外筒部材
５８ａ 摺接部材
６０、６０Ａ リニアモータ駆動部
６１、６１Ａ 可動部
６１ａ スライド溝
６２、６２Ａ 固定部
６２ａ レール
６３ 直線スライド機構
６５ スライダー
１００ Ｘ−Ｙステージ
１０１ Ｘステージ
１０２ Ｙステージ
１０３ プレート
１１０ 複合ステージ
１１１ Ｒステージ
１１２ θステージ
１１３ Ｘ−Ｙ−Ｚステージ
Ｗ ウェーハ（被処理体）
Ｏ 回転中心
Ｐ 処理ポイント

Claims (5)

1. 真空チャンバを備えた処理装置に配設されるステージ機構であって、
   前記真空チャンバの内部に、被処理体が載置される回転ステージと、該回転ステージを支持し、Ｘ軸方向に駆動されるＸステージとを備え、
   該Ｘステージの少なくとも一端部が、前記真空チャンバの側壁部に接続された気密封止型直動軸受部を介し、前記真空チャンバの外部に配置されたリニアモータ駆動部に連結され、
   前記回転ステージの回転駆動、及び前記Ｘステージの直線駆動を制御することにより、前記被処理体の処理ポイントを所定の処理位置に高速移動させるステージ制御部を備えていることを特徴とするステージ機構。
2. 前記回転ステージが、載置テーブル、回転軸及び回転駆動部を備え、
   前記Ｘステージが、前記回転ステージの少なくとも前記回転駆動部を収納するケーシングと、該ケーシングから大気側に通じる中空部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のステージ機構。
3. 前記気密封止型直動軸受部がベローズ式伸縮部を含んで構成されていることを特徴とする請求項１又請求項２に記載のステージ機構。
4. 前記気密封止型直動軸受部が非ベローズ式で構成されていることを特徴とする請求項１又請求項２に記載のステージ機構。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載のステージ機構を備えた処理装置であって、
   前記被処理体を処理する処理手段と、
   前記真空チャンバの内部に、前記回転ステージと、該回転ステージを支持する前記Ｘステージとを備え、
   前記真空チャンバの外部に、前記ステージ制御部を備えていることを特徴とする処理装置。

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