JP5274656B2 - 移動ステージ、移動ステージを有する搬送装置および荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体製造装置または液晶製造装置において試料の搬送に用いられる移動ステージおよびそれを有する搬送装置、並びに荷電粒子線装置に関する。

半導体デバイスを製造する際に用いられる装置として、電子線またはイオン線を用いたパターン描画装置および検査装置がある。これらの装置で試料を目標の位置に移動させるために用いられる移動ステージは、例えば、ベースの上にＸ軸方向に移動するＸステージが配置され、Ｘステージの上にＹ軸方向に移動するＹステージが配置されている。そして、Ｙステージに対してＸステージの移動方向と平行になるようにスライダを設け、動力伝達部であるＹ駆動軸に対して固定ローラと押圧ローラとからなるローラフック部を設けた構成が提案されている（例えば、特開２００７−１８４１９３号公報）。この構成では、Ｙ駆動軸がリニアモータに固定され、固定ローラと押圧ローラとの間をスライダがＸ軸方向に移動可能となっている。

しかし、特許文献１の構成では、スライドと押圧ローラおよび固定ローラとの間に滑りが生じ易く、Ｙステージの位置精度が悪くなるといった問題が生じる。

よって、ステージの位置精度の悪化を抑制することが求められている。

本発明の一態様による移動ステージは、第１ステージと、第２ステージと、生成部と、動力伝達部とを有する。第１ステージは、第１方向に移動可能である。第２ステージは、
少なくとも一部が第１ステージ上に位置し、第１方向と交差する第２方向に移動可能である。生成部は、第２ステージを第２方向に移動させるための駆動力を生成する。動力伝達部は、生成部から第２ステージに駆動力を伝達するとともに、少なくとも一部が第１ステージの移動に伴い変形しつつ動作する。動力伝達部は、回転可能に第２ステージに取り付けられた第１回転軸と、生成部によって回転駆動される第２回転軸と、第２回転軸と第１回転軸との間に設けられた第３回転軸と、第１回転軸に接続された第１プーリと、第２回転軸に接続された第２プーリと、第３回転軸に接続された第３プーリおよび第４プーリと、第２回転軸および第３回転軸を一定の張力を保ちつつ取り囲む環状の第１張力線であって、第２回転軸の回転を第３回転軸に伝達する、第２プーリと第３プーリとの間に架け渡されたベルトである第１張力線と、第３回転軸および第１回転軸を一定の張力を保ちつつ取り囲む環状の第２張力線であって、第３回転軸の回転を第１回転軸に伝達する、第４プーリと第１プーリとの間に架け渡されたベルトである第２張力線と、第２回転軸および第３回転軸に接続した第１アームと、第３回転軸および第１回転軸に接続した第２アームとを備える。

本発明の一態様による搬送装置は、移動ステージと、生成部の動作を制御するコントローラとを有する。

本発明の一態様による荷電粒子線装置は、第２ステージ上に試料を載置可能な搬送装置と、第２ステージの上方に設けられ、試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線源とを有する。

本発明の一態様による移動ステージおよび搬送装置によれば、ステージの位置精度の悪化を抑制することができる。

本発明の一態様による荷電粒子線装置によれば、対称物の所望の位置に、より精度良く荷電粒子線を照射できる。

本発明の第１の実施の形態による移動ステージの平面図である。 本発明の第１の実施の形態による移動ステージの側面図であり、図１の矢印Ａの方向からみた側面図である。 図１のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１の点線Ｃで囲んだ部分の断面図であり、図２のＤ−Ｄ線における断面を上面視したときの図である。 本発明の第２の実施の形態による移動ステージの平面図である。 本発明の第２の実施の形態による移動ステージの側面図であり、図５の矢印Ｅの方向からみた側面図である。 図６のＦ−Ｆ線における回転軸の一部およびギア部の断面を示した図である。 本発明の第２の実施の形態による移動ステージの一変形例の平面図である。 図８のＨ−Ｈ線における回転軸の一部およびギア部の断面を矢印Ｇの方向からみた場合の図である。 本発明の第３の実施の形態による移動ステージの平面図であり、特に微調整手段の構成を詳細に示した図である。 図１０のＪ−Ｊ線における断面図である。 本発明の第３の実施の形態による移動ステージの一変形例の平面図である。 図１２の移動ステージの微調整手段の構成を詳細に示した図である。 図１３のＫ−Ｋ線における断面図である。 本発明の搬送装置の構成例を示す平面図である。 本発明の実施の形態よる移動ステージを用いた荷電粒子線装置の構成例を示す側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図４以外の全ての図面には、直交座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を記載している。また、図１、図５、図８、図１０，図１２，図１３，図１５には、説明のために、移動ステージ１を平面視したときには見えないＹボールネジ１７を記載している。

（第１の実施の形態）
図１−図３に示すように、第１の実施の形態による移動ステージ１Ａは、基台１１と、基台１１上でＸ軸方向に沿って直線状に移動可能なＸステージ１２と、Ｘステージ１２上でＹ軸方向に沿って直線状に移動可能なＹステージ１３とを有する。また、移動ステージ１Ａは、基台１１の上面にＸ軸方向に沿って延在するように設けられたＸリニアガイド１４と、Ｘステージ１２の上面にＹ軸方向に沿って延在するように設けられたＹリニアガイド１５とを有する。Ｘステージ１２は、Ｘリニアガイド１４によって案内され、Ｙステージ１３は、Ｙリニアガイド１５によって案内される。基台１１、Ｘステージ１２、およびＹステージ１３は、強磁性体である純鉄、低炭素鋼、またはパーマロイ等で製作された真空チャンバ３内に配置されている。

なお、Ｘリニアガイド１４とＹリニアガイド１５は、平面視したときに、直交するように設置されているので、移動ステージ１Ａ上に配置されるウェハ等の試料は、ＸＹ平面を自在に移動できる。

Ｘステージ１２の基台１１に対向する表面には、Ｘボールネジ１６が設けられている。Ｘボールネジ１６のネジ軸は、Ｘ電磁モータＭＸより発生する駆動トルクによって回転する。Ｘステージ１２は、このＸボールネジ１６のネジ軸の回転に応じて、Ｘリニアガイド１４によって案内されて移動する。

同様に、Ｙステージ１３もＹ電磁モータＭＹにより駆動される。具体的には、Ｙステージ１３のＸステージ１２に対向する表面に設けられたＹボールネジ１７のネジ軸が、Ｙ電磁モータＭＹにより発生する駆動トルクによって回転する。ここで、Ｙボールネジ１７は、Ｙステージ１３のＸ軸方向における中央部に取り付けられている。Ｙボールネジ１７のネジ軸が回転すると、Ｙステージ１３は、Ｘステージ１２上で、Ｙリニアガイド１５によって案内されて移動する。Ｙステージ１３は、少なくとも一部がＸステージ１２の上に位置する。なお、本実施の形態による移動ステージ１Ａにおいて、Ｘ電磁モータＭＸおよびＹ電磁モータＭＹが生成する駆動トルクとは、回転トルクのことである。

なお、Ｘ電磁モータＭＸおよびＹ電磁モータＭＹは、発熱し、かつ周囲の磁場変動を生じさせる可能性があるため、真空チャンバ３の外壁面にそれぞれ取り付けられる。これにより、真空チャンバ３の内部空間が、これらの発熱および磁場変動によって影響を受けることを抑制できる。例えば、真空チャンバ３の内部において、半導体ウェハに描画を行う場合、荷電粒子線が磁場によって曲げられるといったことを抑制できる。

また、Ｘ電磁モータＭＸによって、Ｘボールネジ１６の回転数および回転速度等を変化させることにより、Ｘステージ１２のＸ軸方向の移動を制御することが可能である。同様に、Ｙ電磁モータＭＹによって、Ｙボールネジ１７の回転数および回転速度等を変化させることにより、Ｙステージ１３のＹ軸方向の移動を制御することが可能である。

ここで、Ｙボールネジ１７は、Ｙ電磁モータＭＹから、駆動トルク伝達部２０を介して駆動トルクを伝達する。以下、図４を参照して、駆動トルク伝達部２０の詳細な構成を説明する。

駆動トルク伝達部２０は、中間回転軸２１と、中間回転軸２１の回りに自由に回転移動可能な２個のアーム２２，２３と、第１アーム２２の両端部にベアリング等で回転可能に配置された２個の平ベルト車（以下、「プーリ」ともいう。）２４，２５と、第２アーム２３の両端部にベアリング等で回転可能に配置された２個の平ベルト車（プーリ）２６，２７とを有する。さらに駆動トルク伝達部２０は、プーリ２４とプーリ２５の間に架け渡された環状の平ベルト２８と、プーリ２６とプーリ２７の間に架け渡された環状の平ベルト２９と、各平ベルト２８，２９に一定の張力を与えるための張力車３０，３１とを有する。

駆動トルク伝達部２０は、Ｙ電磁モータＭＹとＹステージ１３とを連結する。以下に、駆動トルク伝達部２０とＹステージ１３およびＹ電磁モータＭＹとの接続状態について説明する。プーリ２４は、Ｙ電磁モータＭＹのモータシャフト４０にカップリング４１および駆動シャフト４２を介して接続されている。この駆動シャフト４２は、プーリ２４に強固に接続され、Ｙ電磁モータＭＹの回転トルクをプーリ２４に伝達する。

駆動シャフト４２は、ベアリング４３によって、スリーブ４４と同心となるように保持されている。そして、第１アーム２２は、スリーブ４４に固定されている。これにより、駆動シャフト４２は、第１アーム２２に対して自由に回転可能である。また、スリーブ４４は、一対のベアリング４５を介して固定ホルダ４６に保持されている。その結果、プーリ２４と第１アーム２２は、互いに干渉せずに、モータシャフト４０と同心となるように、モータシャフト４０の回りを回転運動できる。

また、第１アーム２２は、中間回転軸２１に固定されている。プーリ２５，２６は、中間回転軸２１に一対のベアリング４８を介して取り付けられている。よって、プーリ２５，２６は、第１アーム２２に干渉を受けることなく回転可能である。なお、ここで、プーリ２５，２６は、一体的に構成されている。

平ベルト２８は、プーリ２４とプーリ２５の間に架け渡されている。平ベルト２８は、プーリ２４の回転に応じて一定の張力を保ちつつ、駆動シャフト４２および中間回転軸２１の周囲を回転し、プーリ２４に伝達されたＹ電磁モータＭＹからの駆動トルクをプーリ２５，２６に伝達する。

次に、中間回転軸２１は、一対のベアリング４９を介して、第２アーム２３に接続されている。これにより、中間回転軸２１は、第２アーム２３に対して回転可能である。

第２アームは、一対のベアリング５０を介して伝達シャフト５１に固定されている。すなわち、伝達シャフト５１は、第２アーム２３に対して回転可能である。伝達シャフト５１には、プーリ２７が固定されている。

平ベルト２９は、プーリ２６とプーリ２７の間に架け渡されている。平ベルト２９は、プーリ２６の回転に応じて一定の張力を保ちつつ、中間回転軸２１および伝達シャフト５１の周囲を回転し、プーリ２６に伝達されたＹ電磁モータＭＹからの駆動トルクをプーリ２７に伝達する。これにより、Ｙ電磁モータＭＹからプーリ２５，２６に伝達された駆動トルクは、プーリ２７を介して、伝達シャフト５１に伝達される。

そして、伝達シャフト５１は、カップリング５２によってＹボールネジ１７と連結されている。Ｙボールネジ１７は、そのネジ軸が伝達シャフト５１の回転に応じて回転する。この回転により、Ｙステージ１３が、Ｙ軸方向に沿って移動する。

第１アーム２２および第２アーム２３は、中間回転軸２１を中心に回転可能である。Ｘステージ１２が移動する際には、中間回転軸２１が、Ｘ軸およびＹ軸に垂直なＺ軸方向に移動するとともに、第１アーム２２および第２アーム２３がなす角度が変化する。具体的に、Ｘステージ１２の移動に伴い駆動シャフト４０と伝達シャフト５１との間の距離が小さくなると、中間回転軸２１が、Ｘ軸方向に沿って移動するとともにＺ軸方向に沿って上に移動し、第１アーム２２と第２アーム２３のなす角度が小さくなる。すなわち、第１アーム２２と第２アーム２３とを有する駆動トルク伝達部２０がＸ軸方向に沿って縮んだ状態になる。

一方、Ｘステージ１２の移動に伴い駆動シャフト４０と伝達シャフト５１との間の距離が大きくなると、中間回転軸２１が、Ｘ軸方向に沿って移動するとともにＺ軸方向に沿って中間回転軸２１と駆動シャフト４０（および伝達シャフト５１）との間の距離が小さくなるように移動し、第１アーム２２と第２アーム２３のなす角度が大きくなる。すなわち、駆動トルク伝達部２０がＸ軸方向に沿って伸びた状態になる。

このように、移動ステージ１Ａでは、Ｙステージ１３にボールネジ１７が固定され、Ｘステージ１２の移動に伴って、第１アーム２２および第２アーム２３とを有する駆動トルク伝達部２０がＸ軸方向に沿って伸縮する。

以上のように、本実施の形態による移動ステージ１Ａでは、Ｘステージ１２の移動に伴い、Ｙ電磁モータＭＹからＹステージ１３に駆動力を伝達する駆動トルク伝達部が変形する。駆動トルク伝達部は、Ｘステージ１１の移動に伴って変形する。ここで、駆動トルク伝達部２０は、Ｙ電磁モータＭＹによって回転駆動される駆動シャフト４２、中間回転軸２１、伝達シャフト５１、平ベルト２８，２９、第１アーム２２および第２アーム２３等を有する。

この駆動トルク伝達部２０は、Ｙステージ１３に回転可能に取り付けられたＹボールネジ１７に接続される。そして、駆動トルク伝達部２０は、Ｘステージ１２の移動に伴い、Ｘ軸方向の長さが変化する。なお、移動ステージ１Ａにおいて、駆動トルク伝達部２０およびＹボールネジ１７を含んだ構成を、動力伝達部という。また、駆動トルク伝達部２０が変形するとき、動力伝達部全体も変形しているといえる。

以上のように、本実施の形態による移動ステージ１Ａでは、動力伝達部がＸステージ１１の移動に伴って動作する。よって、動力伝達部は、Yステージ１３がX軸方向に移動する場合でも、そのYステージ１３の位置精度を保持しつつ、駆動力を伝達することができる。また、移動ステージ１Aでは、動力伝達部がXステージ１１の移動に伴って動作するため、動力伝達部がX軸方向において定位置に固定されている場合と比較して、動力伝達部に加えられる負荷を低減することができる。これにより、Yステージ１３が動力伝達部から反力を受けることを抑制できるため、Ｙステージ１３の姿勢精度および位置精度の悪化を抑制することができる。これにより、移動ステージ１Ａで移動させようとした試料の目標の位置と移動させた試料の実際の位置とのずれ（以下、単に「試料の位置ずれ」ともいう。）をより低減することができる。

また、本実施の形態による移動ステージ１Ａでは、Ｙ電磁モータＭＹからの駆動力が、Ｙボールネジ１７を介して、Ｙステージ１３のＸ軸方向における中央部に加えられるため、Ｙステージ１３に余計な回転モーメントが加えられて、Ｙステージ１３にピッチング方向およびヨーイング方向における回転が生じることを抑制できる。これにより、Ｙステージ１３の姿勢精度をより良好に保ち、試料がＸ、Ｙ方向およびＸＹ平面に対して傾斜することを抑制できる。これにより、試料の位置ずれをより低減することができる。

なお、プーリ２４，２５，２６，２７は、平ベルト２８，２９に接する外周面が、凸曲面であることが好ましい。このようにプーリ２４，２５，２６，２７の外周面が凸曲面であると、平ベルト２８，２９が外れにくくなる。

本実施の形態による移動ステージ１Ａにおいて、平ベルト２８，２９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる。また、平ベルト２８，２９の寸法は、例えば、その厚みが０．０８ｍｍであり、幅は５ｍｍである。

また、プーリ２４，２５，２６，２７の平ベルト２８，２９が接触する部分の幅、すなわち平ベルト２８，２９の幅方向と同じ方向における長さは、例えば７ｍｍであり、プーリ２４，２５，２６，２７の外周面が凸曲面である場合、その凸曲面の曲率は、例えば半径９０ｍｍである。

また、本実施の形態による移動ステージ１Ａでは、平ベルト２８，２９を用いたが、一定の張力を保ちつつ回転し、駆動シャフト４２から伝達シャフト５１に回転トルクを伝達することができれば、例えばチェーン等の他の張力線を用いてもよい。

また、Ｘステージ１２およびＹステージ１３は、セラミックスからなることが好ましい。セラミックスは、一般に、金属よりも比重が小さく剛性率が高いため、Ｘステージ１２およびＹステージ１３（以下、Ｘステージ１２およびＹステージ１３を区別しないときは、「ステージ１２，１３」ともいう。）をセラミックスにより形成すると、ステージ１２，１３の厚みが薄くても変形しにくく、ステージ１２，１３を駆動させる駆動力が小さくてすむ。これは、ベルトの耐久期間が長くなる、および消費電力を小さくできるなどの効果をもたらす。また、ステージ１２，１３がセラミックスからなる場合には、ステージ１２, １３に応力がかがっても変形しにくく、駆動力を加えてすぐに移動させることができる。結果として、ステージの位置精度および姿勢精度をより高くすることが可能になる。

また、セラミックスは金属よりも熱膨張率が小さいため、ステージ１２，１３の温度が変化しても寸法が変化しにくく、より高い精度でステージの位置を決めることが可能になる。

さらに、Ｘリニアガイド１４およびＹリニアガイド１５は、セラミックスからなることが好ましい。なお、本実施の形態による移動ステージ１Ａでは、ＬＭガイド（ＬｉｎｅａｒＭｏｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅ）を用いているが、クロスローラガイドであってもよい。Ｘリニアガイド１４およびＹリニアガイド１５をセラミックスにすると、耐摩耗性および比剛性が向上するため、リニアガイド１４，１５が摩耗しにくく保守管理が容易となり、ステージの位置精度および姿勢精度をより高くすることが可能になる。

また、磁場変動をより小さくするために、Ｘボールネジ１６およびＹボールネジ１７のネジ軸を非磁性ステンレスで形成し、ナット内部のボールを窒化珪素等の高強度セラミックスで形成することが好ましい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態による移動ステージが、第１の実施の形態による移動ステージと異なる点は動力伝達部の構成である。図５から図７に示すように、移動ステージ１Ｂの動力伝達部は、回転軸６０とギア部６１とを有する。回転軸６０は、Ｙ電磁モータＭＹに接続され、Ｘ軸方向において定位置に固定されている。ギア部６１は、回転軸６０に接続され、Ｘステージ１２の移動に伴いＸ軸方向に移動可能である。また、ギア部６１は、回転軸６０の回転に伴って回転する。ボールネジ１７のネジ軸は、ギア部６１に接続されている。回転軸６０は、Ｙ電磁モータＭＹにより与えられた駆動力により回転し、ボールネジ１７のネジ軸は、ギア部６１の回転に応じて回転する。なお、図５から図７では、ギア部６１としてウォームギアを用いている。

ギア部６１は、ねじ歯車（Ｓｃｒｅｗ ｇｅａｒ）６１ａと斜歯歯車６１ｂ（ｈｅｌｉｃａｌｇｅａｒ）とを有する。斜歯歯車６１ｂは、回転軸６０に接続されている。ねじ歯車６１ａは、ボールネジ１７のネジ軸に接続されている。これにより、回転軸６０が回転すると斜歯歯車６１ｂも回転し、斜歯歯車６１ｂと噛み合わされたねじ歯車６１ａも回転する。その結果、ねじ歯車６１ａに接続されたボールネジ１７のネジ軸も回転する。斜歯歯車６１ｂは、回転軸６０にリニアローラベアリング６２を介して接続されている。

リニアローラベアリング６２は、その内部にローラ溝を有している。また、回転軸６０は、その表面に軸方向に平行な直線状の溝６３を有している。リニアローラベアリング６２は、複数の球状のローラを有している。上記ローラ溝と回転軸６０の溝６３は、これらのローラの案内として作用する。また、複数のローラは、上記ローラ溝および回転軸６０の溝６３に沿って、自身が回転しながら循環可能である。これにより、リニアローラベアリング６２は、回転軸６０の溝６３に沿って移動することができる。その結果、斜歯歯車６２ｂは、Ｘ軸方向に移動することができる。

また、斜歯歯車６１ｂは、ベアリング６４を介してギア保持部６５によって保持されている。このベアリング６４により、斜歯歯車６１ｂは、ギア保持部６５に対して回転可能である。これにより、斜歯歯車６１ｂは、回転軸６０の回転に伴って回転することができる。

以上の構成により、ギア部６１は、Ｘステージ１２の移動に伴ってＸ軸方向に移動することができ、かつ回転軸６０の回転に応じて回転することができる。よって、Ｙ電磁モータＭＹによって回転軸６０を回転させることにより、ボールネジ１７を回転させて、Ｙステージ１３を移動させることができる。また、Ｙ電磁モータＭＸによって、Ｙボールネジ１７の回転数および回転速度等を変化させることにより、Ｙステージ１１のＹ軸方向の移動を制御することが可能である。

また、図８および図９に示すように、ギア部６１として、他の種類のギアを用いてもよい。図８および図９に示した移動ステージ１Ｃのギア部６１は、２つのかさ歯車（ｂｅｖｅl ｇｅａｒ）６１ａ，６１ｂを有する。一方のかさ歯車６１ｂは、回転軸６０に接続され、他方のかさ歯車６１ａは、ボールネジ１７のネジ軸に接続されている。これにより、回転軸６０が回転するとかさ歯車６１ｂも回転し、かさ歯車６１ｂと噛み合わされたかさ歯車６１ａも回転する。結果として、かさ歯車６１ａに接続されたボールネジ１７のネジ軸も回転する。かさ歯車６１ｂは、回転軸６０にリニアローラベアリング６２を介して接続されている。

リニアローラベアリング６２は、その内部にローラ溝を有している。また、回転軸６０は、その表面に軸方向に平行な直線状の溝６３を有している。リニアローラベアリング６２は、複数の球状のローラを有している。上記ローラ溝と回転軸６０の溝６３は、これらのローラの案内として作用する。また、複数のローラは、上記ローラ溝および回転軸６０の溝６３に沿って、自身が回転しながら循環可能である。これにより、リニアローラベアリング６２は、回転軸６０の溝６３に沿って移動することができる。その結果、かさ歯車６１ｂは、Ｘ軸方向に移動することができる。

また、かさ歯車６１ｂは、ベアリング６４を介してギア保持部６５によって保持されている。このベアリング６４により、斜歯歯車６１ｂは、ギア保持部６５に対して回転可能である。これにより、かさ歯車６１ｂは、回転軸６０の回転に伴って回転することができる。

以上の構成により、かさ歯車６１ｂは、Ｘステージ１２の移動に伴ってＸ軸方向に移動することができ、かつ回転軸６０の回転に応じて回転することができる。よって、Ｙ電磁モータＭＹによって回転軸６０を回転させることにより、ボールネジ１７を回転させて、Ｙステージ１３を移動させることができる。また、Ｙ電磁モータＭＸによって、Ｙボールネジ１７の回転数および回転速度等を変化させることにより、Ｙステージ１１のＹ軸方向の移動を制御することが可能である。

上述の移動ステージ１Ｂ，１Ｃでは、動力伝達部が、Ｘ軸方向において定位置に固定されている回転軸６０と、Ｘ軸方向に移動可能に回転軸６０に接続されているギア部６１とを有する。この構成によれば、動力伝達部のギア部６１がＸステージ１１の移動に伴って動作することから、動力伝達部は、Yステージ１３がX軸方向に移動する場合でも、そのYステージ１３の位置精度を保持しつつ、駆動力を伝達することができる。また、移動ステージ１B，１Cでは、動力伝達部がXステージ１１の移動に伴って動作するため、動力伝達部がX軸方向において定位置に固定されている場合と比較して、動力伝達部に加えられる負荷を低減することができる。これにより、Yステージ１３が動力伝達部から反力を受けることを抑制できるため、Ｙステージ１３の姿勢精度および位置精度の悪化を抑制することができる。これにより、試料の位置ずれをより低減することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態による移動ステージが、第１の実施の形態による移動ステージと異なる点は、Ｙ軸方向におけるＹステージ１３の位置を微調整する微調整手段を有する点である。微調整手段は、Ｙステージ１３に設けられている。この微調整手段によって、Ｙ軸方向におけるＹステージ１３の位置を微調整することができる。

本実施の形態による移動ステージにおいて、微調整手段は、図１０および図１１に示すように、Ｙステージ１３に取り付けられた調整部材７０と複数の圧電素子７１とを有する。調整部材７０は、ネジ７２によって、Ｙステージ１３の裏面、すなわちＸステージ１１に対向する面にローラ７３を介して取り付けられている。後述するが、Yステージ１３の位置を微調整する場合、ネジ７２が屈曲することによってYステージ１３が調整部材７０に対して相対的に移動する。また、調整部材７０は、ボールネジ１７のネジ軸に取り付けられたナット７５に固定されている。これにより、Yステージ１３は、ナット７５に固定された調整部材７０に対して相対的に移動することができる。結果として、Yステージ１３のY軸方向における位置を微調整することができる。

Ｙステージ１３は、Ｙ軸方向に沿って配列された複数の貫通孔７３を有する。ここで、一例として、Ｙステージ１３は２つの貫通孔７３を有している。なお、以下では、２つの貫通孔７３の間に位置するＹステージ１３の一部を「ステージ部分」ともいう。

調整部材７０は、Ｙステージ１３の裏面に位置しているベース部分７０ａと、Ｙ軸方向に沿ってステージ部分の両側に位置された複数の留め部７０ｂとを有する。これらの留め部７０ｂは、Ｙステージ１３のステージ部分を挟み込むように位置し、各々が対向するＹステージ１３のステージ部分の側面から離間している。留め部７０ｂは、ベース部分７０ａに例えばネジによって接続されている。

留め部７０ｂは、Ｙステージ１３がＹ軸方向におけるどちらの向きにも同じ押圧力で同じ距離だけ移動可能なように、Ｙ軸方向に沿ってステージ部分の両側に同数ずつ設けられることが好ましい。なお、図１０および図１１においては、上記ステージ部分の両側に一対の留め部７０ｂが設けられている。

複数の圧電素子７１は、複数の留め部７０ｂに対応している。各圧電素子７１は、対応する留め部７０ｂとＹステージ１３との間に配置される。各留め部７０ｂは、電圧印加前の圧電素子７１をＹステージ１３に押し当てるようにＹ軸方向におけるＹステージ１３の両側に位置される。

これらの圧電素子７１は、最初、電圧を印加しない状態で留め部７０ｂとYステージ１３との間に配置される。このとき、圧電素子７１は、圧電素子７１とYステージ１３との間および圧電素子７１と留め部７０ｂとの間にできるだけ隙間がないように配置される。次に、圧電素子７１に電圧を印加して圧電素子７１をY方向に最大伸張量の半分程度まで伸張させる。これにより、圧電素子７１とYステージ１３との間および圧電素子７１と留め部７０ｂとの間の隙間は完全になくなる又は無視できるほど小さくなる。

その後、Ｙステージ１３の位置を調整する場合には、Ｙステージ１３のステージ部分の両側に位置する複数の圧電素子７１のうち、そのステージ部分に関して一方側に位置する圧電素子７１ａを伸張させ、他方側に位置する圧電素子７１ｂを、圧電素子７１aの伸張量と同じ量だけ収縮させる。これにより、Yステージ１３は、調整部材７０に対して相対的に移動し、結果として、Yステージ１３がY軸方向に移動する。

なお、図示していないが、圧電素子７１の伸縮は、これらの圧電素子７１に電圧を印加することにより行う。

本実施の形態による移動ステージによれば、微調整手段を設けているため、Ｘ電磁モータＭＸおよびＹ電磁モータＭＹによってＸステージ１１およびＹステージ１３を所定の位置に移動させた後、Ｙステージ１３のＹ軸方向における位置を微調整することができる。

また、微調整手段を他の構成で実現してもよい。図１２から図１４で示した微調整手段が、図１０および図１１で示した微調整手段と異なる点は、ベース部分７０aのＹ軸方向における長さがＹステージ１３のＹ軸方向における長さよりも長く、留め部７０ｂもＹステージ１３の外周部の外側に設けられている点、および圧電素子７１が、Ｙステージ１３の外周部に接するように配置されている点である。

そして、ベース部分７０aが長いため、調整部材７０をＹステージ１３に取り付けるネジ７２の本数が多い。

この構成においても、圧電素子７１を伸縮させることにより、Ｙステージ１３のＹ軸方向における位置を微調整することができる。

なお、微調整手段が図１０および図１１に示すどちらの構成であっても、Ｙステージ１３が移動可能なＹ軸方向に沿ってＹステージ１３に押圧力を加えることにより、Ｙステージ１３のＹ軸方向における位置を調整する。

また、微調整手段が図１０，図１１に示す構成のとき、図１２−図１４に示す構成のときよりも、Ｙステージ１３の姿勢精度の悪化を抑制することができる。これは、もし圧電素子７１の伸縮によってＹステージ１３にＺ方向成分の力が働いた場合、Ｙステージ１３の外周部の外側に圧電素子７１を配置している方が、そのＺ方向成分の力によって受ける影響が小さいためである。

また、図１２および図１３に示すように、微調整手段をＸステージ１１に設けることもできる。Ｙステージ１３に設ける微調整手段とＸステージ１１に設ける微調整手段の種類は、同じであっても異なっていてもよい。ただし、Ｙステージ１３に設ける微調整手段とＸステージ１１に設ける微調整手段とが同じである場合には、例えば圧電素子に電圧を印加する電源等の一部のシステムを、Ｘステージ１１およびＹステージ１３に対して共通に使用することができる。よって、移動ステージの構成全体を簡略化することができる。

また、図１５に示すように、Ｘ電磁モータＭＸおよびＹ電磁モータＭＹは、コントローラ８０によってその動作が十分制御されている。なお、このコントローラ８０は、第２および第３の実施の形態による移動ステージにも利用可能である。

図１６は、本実施の形態による移動ステージ１Ａを用いた荷電粒子線装置の構成例を示す側面図である。図１６に示すように、荷電粒子線装置９０は、移動ステージ１Ａと、荷電粒子線源９１とを有する。試料は、Ｙステージ１３の上面に載置可能である。荷電粒子線源９１は、電子線またはイオン線等の荷電粒子線を発生させて試料に照射する。荷電粒子線装置９０が、例えば電子線描画装置である場合、電子線がシリコンウェハ等の試料に照射される。なお、移動ステージ１Ａおよび荷電粒子線が出射される荷電粒子線源９１の出射口は、真空チャンバ３の内部に配置されている。

本実施の形態による移動ステージ１Ａを荷電粒子線装置９１に用いると、移動させようとした試料の目標の位置と実際に試料を移動させた後の試料の位置とのずれを低減できる。よって、その試料において荷電粒子線を照射しようとしていた位置と、その試料における実際の荷電粒子線の照射位置とのずれを低減できる。これにより、試料に対するより微細な描画またはより精密な検査を実現することができる。

１２ 第１ステージ
１３ 第２ステージ
１７ 駆動シャフト
ＭＹ，ＭＹ モータ

Claims (13)

1. 第１方向に移動可能な第１ステージと、
   少なくとも一部が前記第１ステージ上に位置し、前記第１方向と交差する第２方向に移動可能な第２ステージと、
   前記第２ステージを前記第２方向に移動させるための駆動力を生成する生成部と、
   前記生成部から前記第２ステージに前記駆動力を伝達するとともに、少なくとも一部が前記第１ステージの移動に伴い変形しつつ動作する動力伝達部とを有し、
   前記動力伝達部は、
   回転可能に前記第２ステージに取り付けられた第１回転軸と、
   前記生成部によって回転駆動される第２回転軸と、
   前記第２回転軸と前記第１回転軸との間に設けられた第３回転軸と、
   前記第１回転軸に接続された第１プーリと、
   前記第２回転軸に接続された第２プーリと、
   前記第３回転軸に接続された第３プーリおよび第４プーリと、
   前記第２回転軸および前記第３回転軸を一定の張力を保ちつつ取り囲む環状の第１張力線であって、前記第２回転軸の回転を前記第３回転軸に伝達する、第２プーリと第３プーリとの間に架け渡されたベルトである第１張力線と、
   前記第３回転軸および前記第１回転軸を一定の張力を保ちつつ取り囲む環状の第２張力線であって、前記第３回転軸の回転を前記第１回転軸に伝達する、第４プーリと第１プーリとの間に架け渡されたベルトである第２張力線と、
   前記第２回転軸および前記第３回転軸に接続した第１アームと、
   前記第３回転軸および前記第１回転軸に接続した第２アームとを備える移動ステージ。
2. 前記第１プーリは、前記第１回転軸に固定されており、
   前記第２プーリは、前記第２回転軸に固定されており、
   前記第３プーリおよび前記第４プーリは、一体的に構成されているとともに、前記第３回転軸に対して回転可能である請求項１に記載の移動ステージ。
3. 前記第１アームは、前記第２回転軸に対して回転可能であり、
   前記第２アームは、前記第１回転軸に対して回転可能である請求項１または請求項２に記載の移動ステージ。
4. 前記第１アームまたは前記第２アームのうち、一方は前記第３回転軸に対して回転可能であり、他方は前記第３回転軸に固定されている請求項３に記載の移動ステージ。
5. 前記第２ステージに設けられたボールネジと、
   該ボールネジと前記第１回転軸とを連結した第１カップリングとをさらに有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の移動ステージ。
6. 前記生成部と前記第２回転軸とを連結した第２カップリングをさらに有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の移動ステージ。
7. 前記第１プーリ、前記第２プーリ、および前記第３プーリの前記ベルトに接する外周面は、凸曲面である請求項１から請求項６のいずれかに記載の移動ステージ。
8. 前記第２方向に沿って前記第２ステージに押圧力を加えることにより、前記第２方向における前記第２ステージの位置を微調整する微調整手段を有する請求項１から請求項７のいずれかに記載の移動ステージ。
9. 前記微調整手段は、
   前記第２ステージに取り付けられた部材であって、前記第２方向において前記第２ステージの両側に、かつ該第２ステージから離れて位置するように設けられた複数の留め部を有する部材と、
   前記第２ステージと前記複数の留め部との間に設けられた複数の圧電素子と
   を有する請求項８に記載の移動ステージ。
10. 前記第２ステージは、前記第２方向に沿って配列された複数の貫通孔を有し、
    前記微調整手段は、
    前記第２ステージに取り付けられた部材であって、前記複数の貫通孔のうち隣り合う前記貫通孔の間に位置する前記第２ステージの一部の前記第２方向における両側に、かつ該第２ステージの一部から離れて位置するように設けられた複数の留め部を有する部材と、
    前記第２ステージと前記複数の留め部との間に設けられた複数の圧電素子と
    を有する請求項８に記載の移動ステージ。
11. 前記第１ステージおよび前記第２ステージは、真空容器の内部に配置され、前記生成部は、該真空容器の外部に配置されている請求項１から請求項１０のいずれかに記載の移動ステージ。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の移動ステージと、
    前記生成部の動作を制御するコントローラとを有する搬送装置。
13. 請求項１２に記載の搬送装置であって、前記第２ステージ上に試料を載置可能な搬送装置と、
    前記第２ステージの上方に設けられ、前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線源とを有する荷電粒子線装置。

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