WO2018042897A1 - ステージ装置、及び荷電粒子線装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to a sample stage and a charged particle beam apparatus such as a semiconductor inspection apparatus including the sample stage, and more particularly, a sample stage having a structure that suppresses deformation of a table that causes a visual field position shift, and the charged particle beam apparatus.
  • a sample stage and a charged particle beam apparatus such as a semiconductor inspection apparatus including the sample stage, and more particularly, a sample stage having a structure that suppresses deformation of a table that causes a visual field position shift, and the charged particle beam apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a technique for providing a gentle slope called crowning on the bearing surface of the guide to reduce vibration when passing through rolling elements such as rollers.
  • Patent Document 2 discloses a technique for supporting one of the two carriages using a diaphragm spring and absorbing the displacement of the carriage due to thermal deformation of the guide to prevent an increase in the sliding resistance of the guide. It is disclosed.
  • Patent Document 2 when one carriage is supported by a spring, distortion is transmitted from the other carriage to the table, so that there is a problem that the effect of suppressing the deformation of the table is insufficient.
  • the rigidity of the guide on the side to which the spring is applied may be greatly reduced, and the vibration characteristics may be deteriorated.
  • a strained insulating guide structure for the purpose of suppressing the deformation of the table due to the movement of the rolling elements of the guide and improving the visual field positioning accuracy in the case of a charged particle beam apparatus, for example.
  • a table that supports the sample a guide rail that guides the table in a specific direction, a support that supports the table, and a movement accompanied by rotation of a rolling element included therein
  • a sample stage including a carriage that moves along the guide rail together with the table, the first stage protruding between at least one of the table and the carriage while connecting between the table and the carriage
  • the protrusion is connected to the table or the carriage and has a length of at least one of a first movement direction of the table and a direction orthogonal to the first movement direction. , Formed longer than the other length, or the first moving direction, or the first moving direction.
  • a sample stage having a plurality of protrusions are formed so as to be arranged.
  • a table for supporting the sample a guide rail for guiding the table in a specific direction, the table is supported, and a rolling element included in the table is rotated.
  • a sample stage including a carriage that moves along the guide rail together with the table by movement, the contact portion contacting the table, and the contact portion and another portion of the carriage connected to the carriage
  • a connecting portion is formed, and the connecting portion is formed such that at least one of the first movement direction of the table and the direction orthogonal to the first movement direction is longer than the other length, or Proposed is a sample stage formed such that a plurality of protrusions are arranged in the first movement direction or in a direction orthogonal to the first movement direction.
  • the carriage and the table are connected via an adapter that is an elastically deformable member, and the adapter, the carriage,
  • the connecting portion is a range having a longitudinal direction in the driving direction of the carriage, and the connecting portion between the adapter and the carriage and the table is staggered, and the strain insulating guide structure and the guide structure are used.
  • a charged particle beam apparatus using the stage will be described.
  • the embodiment described below relates to a structure of a guide carriage of a stage having a rolling guide, and relates to a strain insulating guide structure provided with a member that absorbs strain at a connection portion between the carriage and a table.
  • the strain insulation guide structure is constituted by an elastically deformable adapter, a carriage, and a table, and is characterized in that the connecting portions of the adapter and the carriage and the connecting portions of the adapter and the table are staggered in the longitudinal direction.
  • a distortion insulation guide structure that can suppress the deformation of the table due to the rolling element movement and improve the visual field positioning accuracy is provided.
  • the electron optical system barrel 101 is mounted on the sample chamber 112, and the sample chamber 112 is supported by a vibration isolation mount 113.
  • the electron beam is irradiated onto the wafer 106 from the electron optical system lens barrel 101, the pattern on the wafer 106 is imaged, and the line width of the pattern is measured and the shape accuracy is evaluated.
  • a stage having a table 105 as a movable portion is mounted in the sample chamber 112, and a chuck 108 for mounting a wafer 106 to be observed is fixed to the table 105.
  • the table 105 is supported by a guide 107, the position of the mirror 111 is measured by the laser interferometer 104 to obtain stage coordinates, and the positioning is controlled by the controller 109.
  • the correction map can be created by recording the image deviation amount with respect to the coordinates.
  • the image shift amount of the correction map By subtracting the image shift amount of the correction map from the target position coordinates of the stage and the beam shift amount, it is possible to make the influence on the image shift close to 0 for reproducible table deformation.
  • the table deformation is not reproducible, or if a non-reproducible component is mixed, the influence of the positional deviation cannot be reduced to 0 even if the correction map is used.
  • This uncorrectable image shift is called a visual field positioning error.
  • the guide rail 202 is fixed, the carriage 201 is set as the movable side, and a cylindrical or spherical rolling element 203 is disposed in the bearing gap, so that the relationship between the guide rail 202 and the carriage 201 is a sliding friction with high resistance. Instead, it is possible to slide in a specific direction as a state in which only rolling friction with low resistance occurs. That is, the carriage 201 moves along the guide rail 202 with the rotation of the rolling element 203.
  • FIG. 2 (A1) is an example in the case where the phase of entering and exiting the gap between the carriage 201 and the guide rail 202 between the rolling elements 203 sandwiching the guide rail 202 is shifted.
  • the rolling element 203 starts to enter the bearing gap just before entering the bearing gap, the rolling element 203 is not crushed compared to other rolling elements because no bearing pressure is applied. The same can be said for the rolling elements just before coming out of the bearing gap.
  • the carriage is deformed as shown in FIG. 2 (A1), and as a result, as shown in FIG. 2 (A2), the posture is changed such that the carriage is inclined with respect to the guide rail.
  • FIG. 2 (B1) shows an example in which the number of rolling elements 203 sandwiching the guide rail 202 is different between the two.
  • the crushing amount of the rolling element 203 is proportional to the value obtained by dividing the bearing pressure by the number of rolling elements 203 in the bearing gap. That is, as shown in FIG. 2 (B1), when the number of the upper rolling elements 203 is larger than the number of the lower rolling elements 203, the crushing amount of the upper rolling elements 203 is smaller than that of the lower rolling elements 203. It becomes smaller than the crushing amount, and the carriage 201 translates upward. Thereby, as shown in FIG. 2 (B2), the carriage is moved in parallel with respect to the guide rail. The direction of the translational movement depends on which bearing gap this relationship occurs between, so it can occur in the vertical and horizontal directions or in any diagonal direction with respect to the guide rail.
  • FIG. 2 (C1) is an example in which the phases of the rolling elements 203 with the guide rail 202 sandwiched in and out of the bearing gap are aligned.
  • the carriage 201 is deformed similarly to the case of FIG. 2A1, but is deformed in a target shape with a guide rail sandwiched between the upper and lower sides. Therefore, as shown in FIG. 2 (C2), bending deformation occurs in the carriage. Further, the direction of bending deformation can occur in either the sliding direction of the guide or the direction perpendicular to the sliding direction of the guide.
  • stage configuration the configuration described in FIG. 1 is illustrated in more detail, and a chuck and a mirror are mounted on a table.
  • the base 302 is fixed in a single-axis stage whose movable direction is one direction, and corresponds to a lower table in an XY stage whose movable direction is two directions.
  • a guide rail is fixed to the upper surface of the base 302, the carriage can move relative to the guide rail, and a table is mounted on the carriage.
  • the laser beam 301 is irradiated to the mirror 111.
  • FIG. 3A when the carriage 201 is tilted with respect to the guide rail, bending deformation occurs in the table 105, and the relative distance between the mirror 111 and the chuck 108 changes.
  • FIG. 3B even when translational movement occurs in the carriage, bending deformation occurs in the table 105, and the relative distance between the mirror 111 and the chuck 108 changes.
  • FIG. 3C even when the carriage is bent, a local bending deformation occurs in the table 105, and the relative distance between the mirror 111 and the chuck 108 changes due to the mirror falling.
  • the stage is configured so that the adapter 401 is sandwiched between the table 105 and the carriage 201, and the carriage 201 is connected to the table 105 via the adapter.
  • FIG. 4B shows an exploded view thereof.
  • the carriage 201 and the adapter 401 are fixed by bolt holes arranged in the longitudinal direction of the guide rail 202, that is, in the carriage driving direction (first movement direction).
  • the table 105 and the adapter 401 are fixed by bolt holes arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the guide rail 202.
  • FIG. 5 shows a basic configuration of the stage including the table 105, the guide rail 202, the carriage 201, and the adapter 401.
  • a protrusion lower protrusion
  • the escape gap 501 is formed, and on the other hand, by providing a protrusion (upper protrusion) whose length in the direction perpendicular to the movement direction of the carriage 201 is longer than the length of the carriage 201 in the movement direction, the table 105 and the adapter
  • a clearance gap 502 is formed between them.
  • the direction perpendicular to the moving direction of the carriage 201 is the other moving direction (second moving direction) of the table.
  • FIG. 5 illustrates an example in which a long protrusion is provided in a specific direction (for example, the movement direction of the carriage). By arranging a plurality of protrusions in the specific direction, while ensuring rigidity in the specific direction, An escape clearance may be formed.
  • FIG. 6 shows an example of a distribution shape of distortion generated in the carriage and an example of a deformation shape of the carriage. Strain generated on the upper surface of the carriage when the rolling element enters and exits was measured using a strain sensor.
  • FIG. 6A schematically shows a distribution of magnitudes of distortion changes based on the results. The distortion change is large at a location near the upper surface of the carriage in the range 601, and the distortion change is minimal at a location in the range 602 corresponding to the center of the carriage.
  • FIG. 6B shows a deformed shape of the carriage when the rolling element enters and exits.
  • the shape is estimated from the measurement result of distortion. Since there is almost no deformation in the range 603 corresponding to the center of the carriage, it is desirable to fix using this range when the adapter is connected. Incidentally, the longitudinal direction of the range 603 is parallel to the longitudinal direction of the guide rail.
  • Fig. 7 (A1) shows a side view of the guide rail viewed from the direction perpendicular to the movable direction when the adapter is installed between the carriage and the table.
  • FIG. 7A2 shows a view when viewed from the direction in which the guide rail is movable.
  • FIG. 7 (B1) and FIG. 7 (B2) are diagrams of deformation of the adapter when the carriage is inclined with respect to the guide rail.
  • FIG. 7B1 is a diagram when the carriage is pitched, and the displacement due to the inclination of the carriage is absorbed without being transmitted to the table due to the effect of the clearance gap 502 shown in FIG.
  • FIG. 7B2 illustrates a case where rolling occurs in the carriage, and the tilt of the carriage is absorbed by the effect of the clearance gap 501 shown in FIG. As a result, it is possible to prevent the tilt from propagating to the table regardless of which direction the carriage is tilted.
  • FIG. 7 (C1) and FIG. 7 (C2) are diagrams in the case where translation occurs in which the carriage is displaced in parallel without tilting with respect to the guide rail.
  • FIG. 7C1 shows a case where the carriage is translated up and down, and the deformation of the table is suppressed by elastically deforming the adapter so that it bends.
  • FIG. 7C2 is a diagram in the case where the carriage is translated in the horizontal and horizontal directions, and the adapter is sheared to suppress the deformation of the table.
  • FIG. 7 (D1) and 7 (D2) show deformation views of the adapter when the carriage is bent and deformed.
  • FIG. 7D1 shows a case where the carriage is deformed so as to open in the moving direction of the guide rail, and it is possible to prevent the deformation from propagating to the table due to the effect of the clearance gap 502 in FIG.
  • FIG. 7D2 shows a case where the carriage is deformed so as to open in a direction perpendicular to the movable direction of the guide rail, and the deformation of the carriage is absorbed by the effect of the clearance gap 501 in FIG.
  • a distortion transmission path when an adapter is interposed in transmitting distortion due to carriage tilt, translation, and deformation to the table is shown. 8 corresponds to the clearance gap 501 in FIG. 5, and the clearance 2 corresponds to the clearance gap 502 in FIG. Further, the distortion in the movable direction of the guide is expressed as X distortion, and the distortion in the direction perpendicular to the movable direction is expressed as Y distortion. With respect to the X distortion of the inclination and the deformation, it is insulated by the escape 2, and the Y distortion of the inclination and the deformation is insulated by the relief 1. Further, the translational X strain and Y strain are reduced by elastic deformation of the adapter. As described above, any distortion generated in the carriage can be reduced by the adapter.
  • FIG. 9 an example of a measurement result of table distortion caused by propagation of the carriage distortion caused by the rolling in / out of the rolling element to the table is shown.
  • the horizontal axis indicates the amount of movement of the table, and the vertical axis indicates the distortion of the table.
  • a comparison is made between (a) and (b) when no adapter is applied to the stage and (c) and (d) when an adapter is applied.
  • the adapter When the adapter is applied, the distortion is greatly reduced in both the direction in which the guide is movable and the direction perpendicular to the case where the adapter is not applied, and the propagation of the distortion to the table is suppressed.
  • FIG. 11 shows a three-dimensional view of a carriage incorporating an elastic deformation structure.
  • a connection portion 1004 protrusion portion
  • the connection portion 1004 is provided.
  • FIG. 12 shows an example in which the strain insulation guide structure is applied to a rotary stage.
  • FIG. 12A shows the appearance of the rotary stage.
  • a guide 107 is fixed to the base 302, and the table 105 mounted thereon can be rotated with respect to the base 302.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view of the rotary stage in FIG.
  • An adapter 401 is attached to the carriage 201, and the table 105 is fixed to the adapter 401.
  • Electro-optical system lens barrel 104 Laser interferometer 105 Table 106 Wafer 107 Guide 108 Chuck 109 Controller 111 Mirror 112 Sample chamber 113 Anti-vibration mount 201 Carriage 202 Guide rail 203 Rolling element 301 Laser beam 302 Base 401 Adapter 501 Escape gap 1 502 Escape gap 2 601 Range 602 Range 1001 Adapter structure 1201 Plane

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Abstract

本発明は、簡易な構成でガイドの転動体の移動に起因するテーブル変形を抑制することのできる荷電粒子線装置に関するものであって、キャリッジ（２０１）と転動体とガイドレール（２０２）を有するリニアガイドと、テーブル（１０５）を有する試料ステージにおいて、キャリッジ（２０１）とテーブル（１０５）の間を弾性変形可能な部材であるアダプタ（４０１）を介して接続することを特徴とする歪み絶縁ガイド構造、および前記ガイド構造を用いたステージ、および前記ステージを用いた荷電粒子線装置を提案する。

Description

ステージ装置、及び荷電粒子線装置
　本開示は、試料ステージ、及び試料ステージを備えた半導体検査装置などの荷電粒子線装置に係り、特に、視野位置ずれを生じさせるテーブルの変形を抑制する構造を有する試料ステージ、及び荷電粒子線装置に関する。
　近年の半導体素子の微細化に伴い、製造装置のみならず、検査装置や計測装置にもそれに対応した高精度化が要求されている。例えば、半導体計測装置でパターン寸法を測定し半導体製造ラインの露光条件などの管理を行う場合、視野位置決め誤差が大きいと、所定の位置のパターンと隣のパターンとの区別がつかず、所望のパターン寸法を計測することができない。特に、パターンの間隔が数ナノメートルで、目印となるパターンも付近にない場合、ガイドの形状誤差やガイドのコロのばらつきによるステージのテーブル変形による位置決め精度の劣化から特定のパターンの寸法を計測することは困難である。
　そこで、ガイドの軸受面にクラウニングと呼ばれるなだらかな傾斜を設けコロなどの転動体通過時の振動を軽減する技術が特許文献１に開示されている。
　また、２個のキャリッジの内の片方をダイヤフラム状のばねを用いて支持し、ガイドの熱変形によるキャリッジの変位を吸収して、ガイドの摺動抵抗の増加を防止する技術が特許文献２に開示されている。
特開２００４－１３８１９３号公報 特開２０１１－１２４４０４号公報
　ウェハを搬送するステージを有する荷電粒子線装置では、前述のようなガイド構造を用いることで、コロの出入りによるテーブルの振動や熱変形に起因する摺動抵抗の変化を軽減することが可能である。しかし、特許文献１に開示されているようにガイドのキャリッジの軸受面にクラウニングを設けた場合、同じガイド剛性を実現しようとすると長い軸受面が必要となり、キャリッジの寸法が大型化する。また、コロ出入り時にキャリッジにかかる力が減少するわけではないので、キャリッジの変形が発生し、それがテーブルに伝わり試料の位置ずれを生じる。また、特許文献２に開示されているように、片方のキャリッジをばね支持した場合、もう片方のキャリッジから歪みがテーブルに伝わるためテーブルの変形を抑制効果が不十分であるという問題がある。また、ばねを適用した側のガイドの剛性が大きく低下し、振動特性が劣化する場合がある。
　以下に、ガイドの転動体の移動によるテーブルの変形を抑え、例えば荷電粒子線装置であれば、視野位置決め精度を向上することを目的とする歪み絶縁ガイド構造について説明する。
　上記目的を達成するための一態様として、試料を支持するテーブルと、当該テーブルを特定方向に案内するガイドレールと、前記テーブルを支持すると共に、内部に含まれる転動体の回転を伴う移動によって、前記テーブルと共に前記ガイドレールに沿って移動するキャリッジを備えた試料ステージであって、前記テーブルと前記キャリッジ間を接続すると共に、前記テーブル及び前記キャリッジの少なくとも一方に向かって突出する第１の突出部を有するアダプタを備え、前記突出部は、前記テーブル、或いは前記キャリッジに接続されると共に、前記テーブルの第１の移動方向、及び当該第１の移動方向に直交する方向の少なくとも一方の長さが、他方の長さより長く形成される、又は前記第１の移動方向、或いは当該第１の移動方向に直交する方向に、複数の突起が配列されるように形成される試料ステージを提案する。
　また、上記目的を達成するための他の態様として、試料を支持するテーブルと、当該テーブルを特定方向に案内するガイドレールと、前記テーブルを支持すると共に、内部に含まれる転動体の回転を伴う移動によって、前記テーブルと共に前記ガイドレールに沿って移動するキャリッジを備えた試料ステージであって、前記キャリッジには、前記テーブルと接触する接触部と、当該接触部と前記キャリッジの他の部分を接続する接続部が形成され、当該接続部は、前記テーブルの第１の移動方向、及び当該第１の移動方向に直交する方向の少なくとも一方の長さが、他方の長さより長く形成される、又は前記第１の移動方向、或いは当該第１の移動方向に直交する方向に、複数の突起が配列されるように形成される試料ステージを提案する。
　上記構成によれば、ガイドの転動体の移動によるテーブルの変形を抑制することが可能となる。
荷電粒子線装置の構成を示す図である。 転動体移動時のキャリッジの変形を示す図である。 キャリッジ変形時のテーブル変形を示す図である。 歪み絶縁ガイド構造の構成を示す図である。 歪み絶縁ガイド構造の構成と変形を示す図である。 キャリッジの歪み分布と変形形状を示す図である。 キャリッジ傾き・並進・変形時のアダプタの変形を示す図である。 歪みの伝達経路を示す図である。 アダプタによる歪み低減効果の測定結果である。 歪み絶縁ガイド構造をキャリッジに内蔵した例の図である。 歪み絶縁ガイド構造を内蔵するキャリッジの外観図である。 歪み絶縁ガイド構造の回転テーブルへの適用例の図である。
　以下に説明する実施例では主に、ガイドレールと、キャリッジと、テーブルを有する試料ステージにおいて、キャリッジとテーブルの間を弾性変形可能な部材であるアダプタを介して接続し、前記アダプタと、キャリッジとの接続部はキャリッジの駆動方向に長手方向を持つ範囲とし、また、前記アダプタとキャリッジおよびテーブルとの接続部は互い違いとなっていることを特徴とする歪み絶縁ガイド構造、および前記ガイド構造を用いたステージ、および前記ステージを用いた荷電粒子線装置を説明する。
　上記構成によれば、転がり案内を有するステージ装置において、転動体移動によるテーブルの変形を抑制し、視野位置決め誤差を抑えることが可能となる。
　以下に説明する実施例は、転がり案内を有するステージのガイドキャリッジの構造に係わり、キャリッジとテーブルの接続部に歪みを吸収する部材を備えた歪み絶縁ガイド構造に関するものである。
　歪み絶縁ガイド構造は、弾性変形可能なアダプタとキャリッジおよびテーブルによって構成され、アダプタとキャリッジの接続部およびアダプタとテーブルの接続部の長手方向が互い違いとなっていることを特徴としている。
　上記構成によれば、転がり案内を有するステージ装置において、転動体移動によるテーブルの変形を抑制し、視野位置決め精度を向上できる歪み絶縁ガイド構造が提供される。
　図１を参照して、荷電粒子線装置の例を説明する。ここでは、荷電粒子線装置の例として、半導体計測装置（以下、測長ＳＥＭ）の例を説明する。測長ＳＥＭでは、試料室１１２上に、電子光学系鏡筒１０１が搭載されており、試料室１１２は除振マウント１１３により支持されている。電子光学系鏡筒１０１から電子ビームをウェハ１０６上に照射し、ウェハ１０６上のパターンを撮像し、パターンの線幅の計測や形状精度の評価を行う。試料室１１２内には、テーブル１０５を可動部とするステージが搭載され、テーブル１０５には観察対象であるウェハ１０６を搭載するチャック１０８が固定されている。また、テーブル１０５はガイド１０７により支持され、レーザ干渉計１０４により、ミラー１１１の位置を計測しステージ座標を得て、コントローラ１０９により位置決め制御される。
　テーブル１０５に変形が生じるとチャック１０８とミラー１１１の間の相対距離が変動し、レーザ測長値でウェハ上の観察点の位置を管理する場合に像のずれが生じる。ただし、テーブルの変形も含めてレーザ測長値と像のずれに再現性がある場合は、像のずれ量を座標に対して記録することで補正マップを作成することが可能である。補正マップの像のずれ量を、ステージの目標位置座標やビームシフト量から差し引くことで、再現性のあるテーブル変形については像のずれに対する影響を０に近い値とすることが可能である。しかしながら、テーブルの変形に再現性がない場合や、再現性のない成分が混入している場合、補正マップを用いても位置ずれの影響を０にすることができない。この補正不可能な像のずれを視野位置決め誤差と呼ぶこととする。特に、パターン間隔が数ｎｍのデバイスを計測するためには、この視野位置決め誤差を極限まで低減する必要がある。
　図２を参照して、転動体の出入りによるキャリッジの変形のパターンを説明する。リニアガイドでは、ガイドレール２０２を固定し、キャリッジ２０１を可動側として、軸受け隙間に円筒形状や球形状の転動体２０３を配置することで、ガイドレール２０２とキャリッジ２０１の関係を抵抗の大きいすべり摩擦ではなく、抵抗の小さい転がり摩擦のみが発生する状態として、特定方向への摺動を可能としている。即ち、キャリッジ２０１は、転動体２０３の回転を伴って、ガイドレール２０２に沿って移動する。さらに、軸受け隙間と転動体２０３の寸法差により生じるガタ付きを小さくするため、キャリッジに与圧を与えて、転動体をガイドレールに押し付けている。これにより、転動体２０３の断面は、与圧を受けることで完全な円から楕円に近い形に変形する。
　図２（Ａ１）は、ガイドレール２０２を挟んだ転動体２０３同士のキャリッジ２０１とガイドレール２０２との隙間への出入りの位相がずれている場合の例である。転動体２０３が軸受け隙間に入る間際の、軸受け隙間への進入し始めの時点では、軸受け与圧がかかっていないため転動体２０３が、他の転動体と比較してつぶされない。また、軸受け隙間から出る間際の転動体についても同様のことが言える。この場合、キャリッジが図２（Ａ１）のように変形し、これにより、図２（Ａ２）に示すように、ガイドレールに対してキャリッジが傾くような姿勢変化が生じる。
　図２（Ｂ１）は、ガイドレール２０２を挟んだ転動体２０３の数が双方で異なる場合の例である。転動体２０３のつぶれ量は、軸受け与圧を軸受け隙間にある転動体２０３の数で割った値に比例する。すなわち、図２（Ｂ１）のように、上側の転動体２０３の数が下側の転動体２０３の数よりも多い場合、上側の転動体２０３のつぶれ量の方が下側の転動体２０３のつぶれ量よりも小さくなり、キャリッジ２０１としては上方向に併進移動する。これにより、図２（Ｂ２）に示すように、ガイドレールに対してキャリッジの併進移動が生じる。併進移動の方向は、この関係がどの軸受け隙間間の間で生じるかによるため、ガイドレールに対して、上下左右方向あるいは斜めのどの方向にも起こり得る。
　図２（Ｃ１）は、ガイドレール２０２を挟んだ転動体２０３同士の軸受け隙間への出入りの位相が揃っている場合の例である。キャリッジ２０１は、図２（Ａ１）の場合と同様に変形が生じるが、上下でガイドレールを挟んで対象な形状で変形する。そのため、図２（Ｃ２）に示すように、キャリッジには曲げ変形が生じる。また、曲げ変形の方向は、ガイドの摺動方向とガイドの摺動方向に垂直な方向のどちらにも起こり得る。
　図３を参照して、キャリッジの傾き、併進、変形により生じるテーブルの変形と、それに付随するチャックとミラーの相対距離の変化について説明する。
　ステージの構成としては、図１で説明した構成をより詳細に図示したものとなっており、テーブルの上にチャックとミラーが搭載されている。ベース３０２は、可動方向が一方向の単軸ステージでは固定されており、可動方向が二方向のＸＹステージでは、下側のテーブルにあたる。ベース３０２の上面にガイドレールが固定されており、ガイドレールに対しキャリッジは相対移動可能で、キャリッジにテーブルが搭載される。テーブルの位置として、ミラーの位置をレーザ干渉計で測定するため、レーザ光３０１がミラー１１１に照射される。
　図３（Ａ）に示すように、キャリッジ２０１がガイドレールに対して傾いた場合、テーブル１０５に曲げ変形が生じ、ミラー１１１とチャック１０８の相対距離が変化する。また、図３（Ｂ）に示すように、キャリッジに並進移動が生じた場合においても、テーブル１０５に曲げ変形が生じ、ミラー１１１とチャック１０８の相対距離が変化する。さらに、図３（Ｃ）に示すように、キャリッジに曲げ変形が生じた場合においても、テーブル１０５に局所的な曲げ変形が生じ、ミラーの倒れによりミラー１１１とチャック１０８の相対距離が変化する。
　特に、図３（Ａ）のようにキャリッジに傾きが生じる場合では、ミラーとチャックの位置が逆方向にずれるため、相対距離の変化が大きい。測長ＳＥＭでは、ミラーの位置からウェハの位置決めとイメージシフトのビーム偏向量の決定を行うため、ミラーとチャックの相対距離の変化は像のずれとなる。
　図４を参照して、歪み低減構造を実現する弾性部材であるアダプタを搭載したステージを説明する。
　図４（Ａ）に示すように、ステージは、テーブル１０５とキャリッジ２０１の間に、アダプタ４０１を挟むように構成されており、キャリッジ２０１はアダプタを介してテーブル１０５に接続される。また、図４（Ｂ）に、その分解図を示す。キャリッジ２０１とアダプタ４０１の固定は、ガイドレール２０２の長手方向、すなわち、キャリッジの駆動方向（第１の移動方向）に並んだボルト穴で締結される。また、テーブル１０５とアダプタ４０１の固定は、ガイドレール２０２の長手方向に垂直な方向に並んだボルト穴で締結される。
　図５にテーブル１０５、ガイドレール２０２、キャリッジ２０１、及びアダプタ４０１を含むステージの基本的な構成を示す。図に示すように、キャリッジ２０１の移動方向の長さが、キャリッジ２０１の移動方向に垂直な方向の長さより長い突出部（下側の突出部）を設けることによって、アダプタとキャリッジ２０１の間に逃げ隙間５０１が形成され、一方で、キャリッジ２０１の移動方向に垂直な方向の長さが、キャリッジ２０１の移動方向の長さより長い突出部（上側の突出部）を設けることによって、テーブル１０５とアダプタの間に逃げ隙間５０２が形成される。なお、Ｘ－Ｙステージの場合、キャリッジ２０１の移動方向に垂直な方向とは、テーブルの他の移動方向（第２の移動方向）となる。
　これにより、キャリッジ２０１に変形が生じた場合でも、テーブル１０５に変形が伝わらない。また、テーブル１０５に、アダプタを収めるための掘り込みを設けることでステージの全高を低く抑えることが可能となり、低重心化によるピッチング振動の抑制が可能となる。なお、図５は、特定方向（例えばキャリッジの移動方向）に長い突出部を設ける例を説明しているが、複数の突起を特定方向に配列することによって、特定方向の剛性を確保しつつ、逃げ隙間を形成するようにしても良い。
　図６を参照して、キャリッジに生じる歪みの分布形状と、キャリッジの変形形状の例を示す。転動体が出入りする場合のキャリッジ上面に生じる歪みを、歪みセンサを使用して測定した。図６（Ａ）に、その結果に基づいて歪み変化の大きさの分布を模式化したものを示す。範囲６０１のキャリッジ上面の周辺にあたる箇所では、歪み変化が大きく、範囲６０２のキャリッジ中央にあたる箇所では、歪み変化が最小となる。
　図６（Ｂ）に、転動体が出入りする場合のキャリッジの変形形状を示す。形状は、歪みの測定結果から推定したものである。キャリッジの中央にあたる箇所の範囲６０３では、変形がほとんどないため、アダプタを接続する場合は、この範囲を使用して固定することが望ましい。ちなみに、範囲６０３の長手方向は、ガイドレールの長手方向と平行である。
　図７を参照して、転動体が出入りする場合に生じるキャリッジの傾き、並進、変形のテーブルへの伝播がアダプタにより絶縁されるメカニズムを示す。
　図７（Ａ１）に、アダプタがキャリッジとテーブル間に設置されている場合の、ガイドレールを可動方向の垂直な方向から見た側面図を示す。また、図７（Ａ２）に、ガイドレールの可動方向から見た場合の図を示す。
　図７（Ｂ１）および図７（Ｂ２）は、ガイドレールに対してキャリッジが傾いた場合におけるアダプタの変形の図である。特に、図７（Ｂ１）は、キャリッジにピッチングが生じた場合の図であり、図５で示した逃げ隙間５０２の効果により、キャリッジの傾きによる変位がテーブルに伝わることなく吸収される。同様に、図７（Ｂ２）は、キャリッジにローリングが生じた場合の図であり、図５で示した逃げ隙間５０１の効果により、キャリッジの傾きが吸収される。これにより、キャリッジがどちらの方向に傾いても、テーブルまで傾きが伝播するのを防ぐことが可能である。
　図７（Ｃ１）および図７（Ｃ２）は、ガイドレールに対してキャリッジが傾かずに平行に変位する並進が生じた場合の図である。特に、図７（Ｃ１）はキャリッジが上下に並進した場合であり、アダプタが曲がるように弾性変形することでテーブルの変形を抑制している。また、図７（Ｃ２）はキャリッジが水平横方向に並進した場合の図であり、アダプタがせん断変形することでテーブルの変形を抑制している。
　図７（Ｄ１）および図７（Ｄ２）に、キャリッジが曲げ変形した場合のアダプタの変形図を示す。特に、図７（Ｄ１）はキャリッジがガイドレールの可動方向に開くように変形した場合であり、図５の逃げ隙間５０２の効果によりテーブルまで変形が伝播するのを防ぐことが可能である。また、図７（Ｄ２）はキャリッジがガイドレールの可動方向に垂直な方向に開くように変形した場合であり、図５の逃げ隙間５０１の効果によりキャリッジの変形が吸収される。
　図８を参照して、キャリッジの傾き、並進、変形による歪みのテーブルへの伝達において、アダプタが介在する場合の歪みの伝達経路を示す。図８の逃げ１は図５の逃げ隙間５０１に相当し、逃げ２は図５の逃げ隙間５０２に相当する。また、ガイドの可動方向の歪みをＸ歪み、可動方向に垂直な方向の歪みをＹ歪みと表現する。傾きと変形のＸ歪みに関しては、逃げ２で絶縁され、傾きと変形のＹ歪みに関しては逃げ１で絶縁される。また、並進のＸ歪みとＹ歪みに関してはアダプタが弾性変形することにより低減される。以上により、キャリッジで生じるあらゆる歪みをアダプタで低減することが可能である。
　図９を参照して、転動体の出入りにより発生するキャリッジの歪みが、テーブルに伝播することにより生じるテーブルの歪みの測定結果の例を示す。横軸はテーブルの移動量を示し、縦軸はテーブルの歪みを表す。ステージにアダプタを適用しない場合の（ａ）および（ｂ）と、アダプタを適用した場合の（ｃ）および（ｄ）で比較している。アダプタを適用した場合、適用しない場合と比較して、ガイドの可動方向と垂直な方向の両方で歪みが大きく低減しており、テーブルへの歪みの伝播が抑制されている。
　図１０を参照して、歪み絶縁ガイド構造を、アダプタを用いずに、キャリッジ内に弾性変形構造を設ける例について説明する。また、図１１を参照して、弾性変形構造を内蔵したキャリッジの３次元図を示す。また、これとは逆にテーブル内の各キャリッジの固定箇所に、同様の弾性変形構造をそれぞれ内蔵することでも同様の効果を得ることが可能である。図１０に例示するように、キャリッジ２０１内に、テーブル１０５との接触部１００２と、キャリッジ２０１のその他の部分１００３とを接続する接続部１００４（突出部）を作り込むと共に、当該接続部１００４を実施例１で説明したような突出部のような形状とすることによって、実施例１と同等の効果を期待することができる。なお、本実施例においても実施例１と同様、上下に長手方向が異なる２つの接続部を設けるようにしても良い。
　図１２を参照して、歪み絶縁ガイド構造を回転ステージに適用した例を示す。図１２（Ａ）に回転ステージの外観を示す。ベース３０２にガイド１０７が固定されており、その上に搭載されたテーブル１０５をベース３０２に対して回転運動させることが可能である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の回転ステージの平面１２０１における断面図である。キャリッジ２０１にアダプタ４０１を取り付け、アダプタ４０１にテーブル１０５を固定する。
　この構成により、ガイドの転動体出入り時のテーブル１０５の変形を抑制することが可能となり、テーブル１０５状の試料の位置ずれを抑制することが可能である。
１０１　電子光学系鏡筒
１０４　レーザ干渉計
１０５　テーブル
１０６　ウェハ
１０７　ガイド
１０８　チャック
１０９　コントローラ
１１１　ミラー
１１２　試料室
１１３　除振マウント
２０１　キャリッジ
２０２　ガイドレール
２０３　転動体
３０１　レーザ光
３０２　ベース
４０１　アダプタ
５０１　逃げ隙間１
５０２　逃げ隙間２
６０１　範囲
６０２　範囲
１００１　アダプタ構造
１２０１　平面

Claims (6)

  1. 　試料を支持するテーブルと、当該テーブルを特定方向に案内するガイドレールと、前記テーブルを支持すると共に、内部に含まれる転動体の回転を伴う移動によって、前記テーブルと共に前記ガイドレールに沿って移動するキャリッジを備えた試料ステージであって、
    　前記テーブルと前記キャリッジ間を接続すると共に、前記テーブル及び前記キャリッジの少なくとも一方に向かって突出する第１の突出部を有するアダプタを備え、前記第１の突出部は、前記テーブル、或いは前記キャリッジに接続されると共に、前記テーブルの第１の移動方向、及び当該第１の移動方向に直交する方向の少なくとも一方の長さが、他方の長さより長く形成される、又は前記第１の移動方向、或いは当該第１の移動方向に直交する方向に、複数の突起が配列されるように形成されることを特徴とする試料ステージ。
  2. 　請求項１において、
    　前記アダプタは、前記テーブル及び前記キャリッジの他方に向かって突出する第２の突出部を備え、当該第２の突出部は、前記テーブル、或いは前記キャリッジに接続されると共に、前記第１の突出部の長手方向に直交する方向に長手方向を持つように形成される、或いは前記第１の突出部の長手方向に直交する方向に、複数の突起が配列されるように形成されることを特徴とする試料ステージ。
  3. 　請求項１において、
    　前記テーブルには前記アダプタを収めるための掘り込みが設けられていることを特徴とする試料ステージ。
  4. 　請求項１において、
    　前記試料ステージを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
  5. 　試料を支持するテーブルと、当該テーブルを特定方向に案内するガイドレールと、前記テーブルを支持すると共に、内部に含まれる転動体の回転を伴う移動によって、前記テーブルと共に前記ガイドレールに沿って移動するキャリッジを備えた試料ステージであって、
    　前記キャリッジには、前記テーブルと接触する接触部と、当該接触部と前記キャリッジの他の部分を接続する接続部が形成され、当該接続部は、前記テーブルの第１の移動方向、及び当該第１の移動方向に直交する方向の少なくとも一方の長さが、他方の長さより長く形成される、又は前記第１の移動方向、或いは当該第１の移動方向に直交する方向に、複数の突起が配列されるように形成されることを特徴とする試料ステージ。
  6. 　請求項５に記載の前記試料ステージを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
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