JP4583903B2

JP4583903B2 - 移動ブロック支持機構及びステージ装置並びに荷電粒子ビーム装置

Info

Publication number: JP4583903B2
Application number: JP2004362885A
Authority: JP
Inventors: 村信明山
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: JP2006173316A

Description

本発明は、移動ブロック支持機構及びステージ装置並びに荷電粒子ビーム装置に関する。

荷電粒子ビーム装置においては、真空雰囲気とされた試料室内に試料を配置し、試料に対して電子ビーム等の荷電粒子ビームを照射し、所定の処理を実行する。ここでは、荷電粒子ビーム装置として、電子ビーム描画装置を例にとって以下に説明する。

電子ビーム描画装置においては、電子ビームを試料（描画材料）に向けて放出するための電子銃、電子銃から放出された電子ビームの成形を行うとともに偏向を行うための電子光学系、及び試料を載置するためのステージ装置が備えられている。電子銃及び電子光学系は、電子ビーム描画装置を構成する鏡筒に設けられており、またステージ装置は、電子ビーム描画装置を構成する試料室内に配置されている。

ここで、図１に、従来技術におけるステージ装置を示す。同図において、１００はステージ装置である。このステージ装置１００は、基体１と、この基体１に載置されたベース板２とを備えている。ベース板２上には、リテーナ３を介して移動ブロック４が配置されている。

移動ブロック４は、Ｘ方向ガイド５に沿って図中のＸ方向に移動し、またＹ方向ガイド６に沿って図中のＹ方向に移動する。そして、移動ブロック４の上にはステージ７が配置されている。このステージ７上には、描画材料となるマスク基板等の試料が載置される。

図２は、図１の要部を示す断面図である。同図に示すごとく、基体１上に配置されたベース板２と移動ブロック４との間には、リテーナ３が介在されている。このリテーナ３は、平板上とされたリテーナ本体３ｃと、リテーナ本体３ｃに設けられた複数の孔内に配置された樹脂からなる筒状の収容器３ｂと、各収容器３ｂ内に収容された球状の鋼球３ａとを備えている。各鋼球３ａは、収容器３ｂ内において回転可能になっている。

そして、ベース板２の上面２ａは、リテーナ３における鋼球３ａの下端と接触しており、当該鋼球３ａの転動面となっている。また、移動ブロック４の下面４ａは、鋼球３ａの上端と接触している。これにより、移動ブロック４がＸ方向もしくはＹ方向に移動すると、この移動に対応して鋼球３ａが転動面２ａ上を回転する。この結果、移動ブロック４の移動とともにリテーナ３も転動面２ａ上を移動する。

このような構成により、移動ブロック４のＸ方向もしくはＹ方向の移動がスムーズに行われることとなる。

なお、このような鋼球を備えたリテーナの他に、複数のローラを備えたリテーナを用いたステージ装置も検討されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−１４６４１号公報

上述した鋼球３ａを備えたリテーナ３においては、各鋼球３ａは樹脂からなる収容器３ｂに収容されており、移動ブロック４が移動する際には、当該各鋼球３ａは収容器３ｂ内において回転する。従って、移動ブロック４の移動時に鋼球３ａが回転すると、鋼球３ａが樹脂からなる収容器３ｂの内側面を擦ることとなり、微細なパーティクルが発生する。

この場合、発生したパーティクルは、鋼球３ａの転動面であるベース板２の上面２ａに落下することとなる。このようにしてリテーナ３から落下したパーティクルが転動面２ａ上に存在していると、当該パーティクルの上を鋼球３ａが転動することがあり、この結果、移動ブロック４の移動精度が劣化することとなる。

さらに、転動面２ａ上にあるパーティクルと鋼球３ａとが接触すると、鋼球３ａの回転により、転動面２ａ上に存在するパーティクルが舞い上がることがある。この場合には、舞い上がったパーティクルが描画材料である試料上に落下する可能があり、描画処理後の試料の品質を劣化させる原因となる。

このような場合には、一旦装置を停止して、パーティクルを除去するためのメンテナンスが必要となり、装置の稼働率の低下の原因ともなる。

また、上記した複数のローラを備えたリテーナを用いた場合でも、各ローラの保持部において、ローラの回転時にパーティクルが発生し、同様の要改善点が生じる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、複数のローラを備えたリテーナを用いた場合に、上記パーティクルの発生に起因する不具合をなくすことのできる移動ブロック支持機構、ステージ装置、及び荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく移動ブロック支持機構は、所定方向に配列された複数のローラを回転可能に保持するリテーナと、前記リテーナの上に配置され、前記ローラにより支持される上板と、前記リテーナの下に配置され、前記ローラの転動面を有する下板とを備え、前記上板に載置された移動ブロックを当該所定方向に移動可能に支持する移動ブロック支持機構において、前記リテーナにおける前記ローラの保持部の下方に位置する前記下板の部分に、当該ローラの配列方向に沿って伸長し、かつ、前記ローラの転動面に対して一段下に下降した段部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に基づくステージ装置は、上記移動ブロック支持機構と、当該移動ブロック支持機構に支持された移動ブロックと、当該移動ブロックの上に配置されたステージとを備えることを特徴とする。

そして、本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、上記ステージ装置を備えることを特徴とする。

本発明においては、リテーナにおけるローラの保持部の下方に位置する下板の部分に、当該ローラの配列方向に沿って伸長する段部が形成されている。

よって、ローラの回転時に当該ローラの保持部において発生したパーティクルは、当該保持部の下方に位置する下板の部分に形成された段部に落下することとなる。これにより、ローラの下端が接触する転動面に当該パーティクルが落下することがないので、当該パーティクルの上をローラが転動することがなく、移動ブロックの移動精度の劣化を防止することができる。

また、このようにパーティクルは上記段部に落下するので、当該パーティクルとローラとが接触することはなく、当該段部からのパーティクルの舞い上がりを防ぐことができる。

そして、この結果、パーティクルを除去するためのメンテナンスを行う頻度を減らすことができ、装置の稼働率の低下を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図３は、本発明におけるステージ装置を示す概略構成図である。このステージ装置は、図示しない電子ビーム描画装置等の荷電粒子ビーム装置の試料室内に配置されている。

同図において、１０１はステージ装置である。このステージ装置１０１は、基体１１と、この基体１１に載置されたベース板１２とを備えている。ベース板１２上にはＸ方向移動ブロック１３が載置されている。このＸ方向移動ブロック１３は、図示しないＸ方向ガイドに沿って図中のＸ方向に移動する。

Ｘ方向移動ブロック１３の上には、一対（２つ）の移動ブロック支持機構１６を介してＹ方向移動ブロック１４が載置されている。Ｙ方向移動ブロック１４は、図示しないＹ方向ガイドに沿って図中のＹ方向に移動する。

Ｙ方向移動ブロック１４の上にはステージ１５が載置されている。このステージ１５上には、描画材料となるマスク基板等の試料が載置される。このような構成により、ステージ１５は、Ｘ方向移動ブロック１３及びＹ方向移動ブロック１４を介してＸ方向及びＹ方向に移動することができ、当該移動に伴って試料もＸ方向及びＹ方向に移動する。

上記２つの移動ブロック支持機構１６は、Ｘ方向移動ブロック１３の上面における両端部に設けられている。すなわち、２つの移動ブロック支持機構１６は、Ｘ方向移動ブロック１３の上面において、Ｘ方向に離間するように配置されている。

ここで、図３における一方の移動ブロック支持機構１６ａを示す要部の斜視図を図４に示す。同図に示すように、移動ブロック支持機構１６ａは、Ｘ方向移動ブロック１３の一端部１３ａ上に配置されている。そして、移動ブロック支持機構１６ａの上には、Ｙ方向移動ブロック１４が載置されている。

移動ブロック支持機構１６ａは、Ｙ方向に配列された複数（本実施例では４個）のローラ２０を回転可能に保持するリテーナ１９と、リテーナ１９の上に配置され、ローラ２０により支持される上板１８と、リテーナ１９の下に配置され、ローラ２０の転動面となる上面１７ａを有する下板１７とを備えている。上板１８と下板１７は、それぞれＹ方向に伸長しており、互いに対向配置されている。そして、リテーナ１９は、その外形が長方形状となっており、上板１８と下板１７との間に配置されている。

そして、Ｘ方向移動ブロック１３の端部１３ａには、移動ブロック支持機構１６ａを構成する下板１７が載置されている。この下板１７における転動面１７ａには、リテーナ１９を構成する各ローラ２０の下端が接触されている。これらローラ２０の上端は、上板１８と接触しており、これによって上板１８は各ローラ２０により支持される。Ｙ方向ブロック１４は、上板１８上に配置されている。

上記構成によって、Ｙ方向移動ブロック１４は、移動ブロック支持機構１６ａを介してＸ方向移動ブロック１３上に配置されている。なお、図４には示されていないが、Ｘ方向移動ブロック１３の他端部側にも同様の構成からなる移動ブロック支持機構１６が、上記移動ブロック支持機構１６ａと平行となるように設けられており、Ｘ方向移動ブロック１３のＸ方向における両端部に離間して設けられた２つの移動ブロック支持機構１６によってＹ方向移動ブロック１４がＹ方向に移動可能に支持されている（図３参照）。

これら移動ブロック支持機構１６には、それぞれ一対のガイド部材が備えられている。このガイド部材の配置について、上記図４を参照して説明する。

同図において、移動ブロック支持機構１６ａには、一対のガイド部材２３が配置されている。当該一対のガイド部材２３は、下板１７の両側部に設けられており、各ローラ２０の配列方向であるＹ方向の沿って伸長している。

また、リテーナ１９の両側部には、ガイド部材２３の側面と対向するようにベアリング２１が設けられている。各ベアリング２１は、対向するガイド部材２３の側面に当接可能とされている。そして、ベアリング２１がガイド部材２３の側面と当接することにより、リテーナ１９のＸ方向における位置が規制されることとなる。なお、本実施の形態では、ベアリング２１は、リテーナ１９の四隅に配置されており、当該位置規制が確実になされるようになっている。

リテーナ１９に備えられた各ローラ２０の回転軸（後述する突起）は、リテーナ１９に形成された孔２２に係合されている。この係合状態について、図５を参照して説明する。

図５は、図４における要部拡大図である。なお、図５においては、説明の便宜上、一部を切り欠くように省略して図示している。

同図に示すように、リテーナ１９に備えられた各ローラ２０の両端部には、回転軸となる突起２５が設けられている。この突起２５は、円筒状もしくは円錐状となっており、図５においては円筒状の突起として図示している。

ここで、中空形状のスペーサ２６が、突起２５の周囲を覆うように設けられている。これにより、スペーサ２６を介して各突起２５は孔２２に係合され、この結果、各ローラ２０はリテーナ１９に保持されている。そして、突起２５と孔２２との係合部が、ローラ２０の保持部となっている。

さらに、図６に、図３における要部の断面を示す。同図に示すように、移動ブロック支持機構１６は、上述のごとくＸ方向移動ブロック１３の一端部１３ａ上に載置されており、移動ブロック支持機構１６の上にはＹ方向移動ブロック１４が載置されている。移動ブロック支持機構１６を構成する下板１７には、同図に示すごとく、転動面１７ａに対して一段下に下降（降下）する一対の段部１７ｂが形成されている。当該段部１７ｂは、上記図４中にも示されている。

この段部１７ｂは、リテーナ１９における各ローラ２０の保持部の下方に位置するように、Ｙ方向に沿って伸長するように形成されている。すなわち、リテーナ１９における各ローラ２０の保持部の下方に位置する下板１７の部分に、当該各ローラ２０の配列方向に沿って伸長するように一対の段部１７ｂが設けられている。

上記の構成からなるステージ装置１０１では、上面にステージ１５を備えるＹ方向移動ブロック１４がＹ方向に沿って移動する際には、当該移動に伴って一対の移動ブロック支持機構１６におけるリテーナ１９もＹ方向に移動する。

このとき、リテーナ１９を構成する各ローラ２０が回転し、各ローラ２０に設けられた突起２５がスペーサ２６の内側面と擦れることとなる。この結果、微細なパーティクルがリテーナ１９における各ローラ２０の保持部において発生する。

このようにして発生したパーティクルは、下板１７に形成された段部１７ｂに落下することとなる。このとき、段部１７ｂは転動面１７ａに対して一段下降した位置に形成されているので、段部１７ｂに落下したパーティクルは、段部１７ｂの側面１７ｃが障壁となって、転動面１７ａ移動することはない。

この結果、下板１７の転動面１７ａ上には、上記により発生したパーティクルは移動してこないので、転動面１７ａにおいて、リテーナ１９の各ローラ２０がパーティクル上を転動することがなく、Ｙ方向移動ブロック（移動ブロック）の移動精度の劣化を防止することができる。

また、このようにパーティクルは上記段部１７ｂに落下し、その後、当該パーティクルと各ローラ２０とが接触することはないので、当該段部１７ｂからのパーティクルの舞い上がりを確実に防ぐことができる。

この結果、パーティクルを除去するためのメンテナンスを行う頻度を減らすことができ、装置の稼働率の低下を防止することができる。

なお、上記の実施の形態の変形例として、図７に示すごとく、下板１７に形成される段部１７ｂを溝形状としても上記と同様の効果を得ることができる。

従来技術におけるステージ装置を示す図である。図１の要部を示す断面図である。本発明におけるステージ装置を示す概略構成図である。図３における要部を示す斜視図である。図４における要部拡大図である。図３における要部の断面図である。本発明における変形例を示す断面図である。

符号の説明

１３…Ｘ方向移動ブロック、１４…Ｙ方向移動ブロック、１５…ステージ、１６，１６ａ…移動ブロック支持機構、１７…下板、１７ａ…転動面、１７ｂ…段部、１８…上板、１９…リテーナ、２０…ローラ、２１…ベアリング、２２…孔

Claims

所定方向に配列された複数のローラを回転可能に保持するリテーナと、前記リテーナの上に配置され、前記ローラにより支持される上板と、前記リテーナの下に配置され、前記ローラの転動面を有する下板とを備え、前記上板に載置された移動ブロックを当該所定方向に移動可能に支持する移動ブロック支持機構において、前記リテーナにおける前記ローラの保持部の下方に位置する前記下板の部分に、当該ローラの配列方向に沿って伸長し、かつ、前記ローラの転動面に対して一段下に下降した段部が形成されていることを特徴とする移動ブロック支持機構。
前記下板の当該部分に形成された段部は、溝形状とされていることを特徴とする請求項１記載の移動ブロック支持機構。
前記ローラの両端部には円筒状若しくは円錐状の突起が設けられており、前記リテーナに形成された孔に当該突起が係合していることを特徴とする請求項１若しくは２記載の移動ブロック支持機構。
前記下板の両側部には、それぞれ前記ローラの配列方向に沿って伸長するガイド部材が配置されており、前記リテーナの両側部に設けられたベアリングが当該ガイド部材の側面に当接することにより、当該リテーナの位置規制が行われることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の移動ブロック支持機構。
請求項１乃至４何れかに記載の移動ブロック支持機構と、当該移動ブロック支持機構に支持された移動ブロックと、当該移動ブロックの上に配置されたステージとを備えるステージ装置。
前記移動ブロックの下面に、２つの移動ブロック支持機構が離間して平行となるように配置されていることを特徴とする請求項５記載のステージ装置。
請求項５若しくは６記載のステージ装置を備えた荷電粒子ビーム装置。