WO2022264287A1 - ステージ装置、荷電粒子線装置および真空装置 - Google Patents

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真樹 水落
周一 中川
来布 山本
智隆 柴崎
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明 西岡
博紀 小川
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    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams

Definitions

  • the present disclosure relates to a stage device, a charged particle beam device and a vacuum device.
  • Patent Document 1 describes a magnetic levitation stage mechanism for moving a device.
  • This magnetic levitation plane stage mechanism has a structure in which a magnetic material is placed on the side of the levitated movable table, and gravitational support is performed by an electromagnetic actuator on the stationary side.
  • the gravity of the levitation is supported by the upward thrust produced by the coil current.
  • the conventional stage device is used to accurately position the semiconductor wafer.
  • improvement in the positioning accuracy of the semiconductor wafer is required.
  • the heat generated by the coil becomes enormous and the coil burns out.
  • there is a problem of leakage magnetic field and it is difficult to apply to a charged particle beam device.
  • the present disclosure provides a stage device, a charged particle beam device, and a vacuum device capable of suppressing magnetic field leakage and performing high-speed positioning by solving the above-described problems of the conventional technology.
  • the present invention provides a stage, a Z-axis motor that magnetically levitates the stage, and an X-axis motor that drives the stage levitated by the Z-axis motor in one axial direction within a plane.
  • the X-axis motor includes an X-axis coil, a pair of X-axis magnets that are not in contact with the X-axis coil and face each other across the X-axis coil in the vertical direction, and a pair of X-axis magnets.
  • the Z-axis motor has a Z-axis coil, a Z-axis magnet, and a Z-axis yoke that holds the Z-axis magnet.
  • the Z-axis motor is located below the X-axis motor. The magnetic field leaked from the Z-axis motor is arranged at a position where the X-axis yoke shields it.
  • the present invention provides a stage device having a table on which a sample is placed, a vacuum chamber housing the stage device and evacuating the inside thereof, and a table of the stage device.
  • a charged particle beam apparatus comprising: a charged particle beam optical system for irradiating a mounted sample with a charged particle beam; and a controller for controlling stage means, a vacuum chamber, and the charged particle beam optical system.
  • the X-axis motor has an X-axis coil, a pair of X-axis magnets facing each other across the X-axis coil in the vertical direction without contact with the X-axis coil, and an X-axis yoke that holds the pair of X-axis magnets.
  • the motor has a Z-axis coil, a Z-axis magnet, and a Z-axis yoke that holds the Z-axis magnet. It was configured to be placed in a position where
  • the present invention provides a vacuum apparatus comprising a stage device and a vacuum chamber for accommodating the stage device and evacuating the interior thereof, wherein the stage device comprises a stage and the vacuum chamber. It comprises a Z-axis motor that magnetically levitates the stage, and an X-axis motor that drives the stage levitated by the Z-axis motor in one axial direction within a plane.
  • the Z-axis motor has a pair of X-axis magnets facing each other across the X-axis coil in the vertical direction without contact with the axis coil, and an X-axis yoke that holds the pair of X-axis magnets.
  • a Z-axis magnet and a Z-axis yoke for holding the Z-axis magnet are provided, and the Z-axis motor is positioned below the X-axis motor so that the magnetic field leaked from the Z-axis motor is shielded by the X-axis yoke. Configured.
  • FIG. 4 is a front view showing a schematic configuration of a motor with an open magnetic circuit
  • FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a motor with a closed magnetic circuit
  • FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a repulsion type gravity compensation actuator
  • 1 is a front view showing a schematic configuration of a suction-type gravity compensation actuator
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a magnetic levitation stage showing a reference example of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration in which an X-axis motor for explaining the principle of the present invention and a Z-axis motor having Z drive and gravity compensation functions are superimposed.
  • FIG. 1 is a front view showing the layout of a water cooling jacket, an X-axis motor, and a Z-axis motor for explaining the principle of the present invention
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a stage device according to Example 1 of the present invention
  • FIG. It is a front view showing a schematic configuration of a charged particle beam device according to a second embodiment of the present invention.
  • X direction For a magnetic levitation stage having a stroke of several hundred mm in one axis direction (X direction), an example of a motor in the longitudinal axis direction (X-axis motor shaft), which is a component of the magnetic levitation stage, will be described. Since the X-axis motor needs to secure thrust over a long stroke of several hundred mm, it is necessary to use a three-phase AC linear motor. They are roughly divided into two types according to the shape of the magnetic circuit of the yoke.
  • FIG. 1 is an example of a yoke linear motor 100 with an open magnetic circuit.
  • a coil 107 is arranged between two permanent magnets 105, and a current is passed through the coil 107 to obtain thrust.
  • the magnetic flux 108 is absorbed by the yoke 106 on the back side of the permanent magnet 105, but since the yokes 106 are separated from each other, the magnetic flux 108 passes through space and enters the back side of the yoke 106 on the opposite side.
  • the linear motor 100 having such a shape in which the magnetic circuit of the yoke 106 is open has the advantage of being simple in structure, but has the problem that the leakage magnetic field from the yoke 106 is large.
  • FIG. 2 is an example of a linear motor 110 with a U-shaped yoke in which the magnetic circuit is closed.
  • the U-shaped yoke 116 is used in the linear motor 110 having such a closed magnetic circuit.
  • the magnetic flux 118 entering the U-shaped yoke 116 from one of the pair of permanent magnets 115 arranged facing each other flows through the U-shaped yoke 116 with little leakage to the outside. through into the permanent magnet 115 on the corresponding side.
  • the leakage magnetic field generated by leakage of the magnetic flux 118 is small.
  • the present invention applies this principle.
  • the Z-axis motor that compensates for the gravity of the levitation section and generates thrust in the Z-axis direction. If it is attempted to support the gravity of the levitation part only by the thrust obtained by the coil current, a relatively large current must be applied to the coil, resulting in enormous heat generation in the coil. Therefore, it is effective to use magnetic repulsive force or magnetic attractive force for the Z-axis motor from the viewpoint of reducing coil heat generation during gravity compensation.
  • FIG. 3 is an example of a gravity compensation actuator 300 that uses repulsive force.
  • Permanent magnets 301 are spread over a yoke 302 on the fixed side, and a repulsive force 313 between the permanent magnets 301 and the permanent magnets 125 attached to the yoke 126 on the movable side supports the gravity of the floating portion.
  • a repulsive force 313 between the permanent magnets 301 and the permanent magnets 125 attached to the yoke 126 on the movable side supports the gravity of the floating portion.
  • By adjusting the amount of current flowing through the coil 127 it is possible to increase or decrease the repulsive force and drive it in the vertical direction (Z direction). can.
  • Z direction vertical direction
  • FIG. 4 is an example of a gravity compensation actuator 400 that uses suction force.
  • the permanent magnet 145 of the linear motor 140 composed of the permanent magnet 145, the yoke 146, and the coil 147 is attracted to the guide yoke 402 made of a magnetic material such as an iron-based material on the fixed side, thereby generating a magnetic attraction force 401.
  • the guide yoke 402 is made of a ferrous material, its length can be freely set according to the movable range of the linear motor 140 .
  • the attractive force between the guide yoke 402 and the permanent magnet 145 can be increased or decreased, and driving in the vertical direction (Z direction) is also possible. can be adjusted. Since the magnetic attraction force 401 is constant within the stroke where the guide yoke 402 exists, it is suitable for lengthening the stroke.
  • FIG. 5 shows a magnetic levitation stage 500 as a reference example of the present invention.
  • the X-axis motor 510 has a U-shaped yoke 516 as described with reference to FIG. 2, and the Z-axis motor 520 has a suction type as described with reference to FIG.
  • 101 is a top table
  • 102 is a bar mirror
  • 103 is a sample table
  • 104 is a sample placed on the sample table 103 .
  • a water-cooling jacket 508 also serves as an X-stage, and a water-cooling pipe 507 passes through the interior thereof.
  • a top table support column 509 is fixed to the water cooling jacket 508 , and the top table 101 is supported by the top table support column 509 .
  • a Z-axis motor 520 includes a coil 527, a permanent magnet 525, and a yoke 526, and is arranged in a pair on the left and right sides of the water cooling jacket 508.
  • the pair of Z-axis motors 520 are fixed by side brackets 541 to a water cooling jacket 508 that also serves as an X stage.
  • An X-axis motor 510 includes a coil 517, a permanent magnet 515, and a yoke 516.
  • the coil 517 is fixed by a central bracket 542 to a water-cooling jacket 508 that also functions as an X stage. Fixed.
  • a Y-axis motor 530 includes a coil 537 , a permanent magnet 535 and a yoke 536 . Fixed.
  • a pair of yokes 514 are fixed to the Y table 540 at positions facing the pair of Z-axis motors 520 . Also, the Y table 540 is guided by a lower shaft linear guide 545 via a spherical body 544 .
  • the magnetic levitation stage 500 shown in FIG. 5 has a stack type stage configuration in which an X-axis stage configured with a water cooling jacket 508 is mounted on a Y-axis stage configured with a Y table 540.
  • the shaft (lower shaft) is guided by a contact rolling guide, and the X-axis (upper shaft) is non-contacted by a magnetic levitation guide. That is, the upper shaft is a magnetic levitation stage with a stroke of several hundred mm in the X-axis direction.
  • the coil 537 of the Y-axis motor 530 and the coil 517 of the X-axis motor 510 are on the levitation side, it is necessary to mount a water cooling jacket 508 containing water cooling pipes 507 for cooling the coils.
  • the Z-axis motor 520 needs to be placed with a wide gap on both sides in order to control the inclination of the levitation part. should be placed in Therefore, the X-axis motor 510 (and the Y-axis motor 530) must also be placed at a low position, resulting in a structure with a large gap 552 between the horizontal axis driving center 551 and the height 550 of the center of gravity.
  • the present invention is intended to solve the above-described problems, and eliminates the need to increase the current necessary for the coils of the Z-axis motor by suppressing the pitching moment (rotational force around the Y-axis) from being generated when the stage is driven. It was made possible to suppress the heat generation of the coil during driving.
  • FIG. 6 shows a configuration in which the Z-axis motor 620 is arranged below the X-axis motor 610 .
  • the permanent magnet 625 yoke 626 and the coil 627 of the Z-axis motor 620 are arranged under the U-shaped yoke 616 of the X-axis motor 610, and the coil 627 is energized to rotate the Z-axis motor.
  • a suction force 601 acts on 620 to form a suction type gravity compensation actuator/Z-axis motor 620 .
  • the surface 6161 of the yoke 606 of the X-axis motor 610 facing the Z-axis motor also has a role corresponding to the guide yoke 402 described with reference to FIG.
  • the yoke 514 in the magnetic levitation stage 500 becomes unnecessary.
  • FIG. 7 explains the principle of this embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 7 shows a state in which the X-axis motor 610 and Z-axis motor 620 described in FIG. 6 are attached to a block 711 corresponding to the water cooling jacket 508 in the magnetic levitation stage 500 in FIG.
  • a block 711 supports a table 712 corresponding to the top table 101 in the magnetic levitation stage 500 of FIG.
  • the X-axis motor 610 and the Z-axis motor 620 are arranged in pairs on the left and right sides of the block 711 , and the yoke 616 of the X-axis motor 610 is fixed to the wall surface 710 . Also, the coil 617 of the X-axis motor 610 and the yoke 626 and coil 627 of the Z-axis motor 620 are fixed to the block 711 .
  • an attraction force 601 acts on the yoke 616 fixed to the wall surface 710 of the X-axis motor 610 and the Z-axis motor 620, and the Z axis functions as an attraction-type gravity compensation actuator.
  • the shaft motor 620 floats integrally with the block 711 and the table 712 . By controlling the current flowing through the coil 617 of the X-axis motor 610 in this state, the block 711, the table 712, and the Z-axis motor 620 move in the X direction on the horizontal drive center 701 in a levitated state.
  • the occurrence of pitching can be suppressed even if the current flowing through the coil 627 of the Z-axis motor 620 is reduced. Heat generation of the Z-axis motor 620 can be suppressed.
  • the present embodiment relates to a stage apparatus having a support stage for supporting an object to be positioned and a levitation mechanism for magnetically levitating and positioning the support stage.
  • a permanent magnet and a coil are arranged under the X yoke of the X motor of the levitation mechanism to constitute the gravity compensation mechanism and the Z actuator.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of a low-magnetic-field magnetic levitation stage 800 realized by this embodiment, the principle of which has been explained with reference to FIGS.
  • the water cooling jacket 858 corresponding to the block 711 shown in FIG. 7
  • the X-axis motor 810 corresponding to the X-axis motor 610
  • the Z-axis motor 620 corresponding to A motor 820 and a Y-axis motor 830 are provided.
  • the yoke 816 of the X-axis motor 810 is fixed to the Y table 809, and the coil 817 of the X-axis motor 810 is fixed to the water cooling jacket 858 via the block 818.
  • the yoke 826 of the Z-axis motor 820 is fixed to the water cooling jacket 858 via a block 828 .
  • the yoke 836 of the Y-axis motor 830 is fixed to the Y table 809 and the coil 837 is fixed to the water cooling jacket 858 via the block 838 .
  • the Y table 809 is guided by a lower shaft linear guide 962 via a sphere 961 .
  • Arrows indicate the heat flow 803 from the coils 817, 827 and 837 of each motor, which are heat sources.
  • the coil 817 of the X-axis motor 810 is directly fixed to the water cooling jacket 508 by a block 818
  • the coil 827 of the Z-axis motor 820 is directly fixed to the water cooling jacket 508 by a block 828. Shortening the heat flow path to jacket 858 enables efficient coil cooling.
  • the magnetic levitation stage 800 is equipped with a linear scale composed of a scale head 841 fixed on the water cooling jacket 858 side and a scale plate 842 fixed on the Y table 809 side. Position measurement of the water cooling jacket 858 is performed.
  • a linear scale composed of a scale head 841 fixed on the water cooling jacket 858 side and a scale plate 842 fixed on the Y table 809 side. Position measurement of the water cooling jacket 858 is performed.
  • FIG. 8 an example is shown in which a 1-axis linear scale is mounted, but for stable floating control, it is necessary to mount a 6-axis linear scale.
  • the relative displacement between the scale head 841 and the scale plate 842 is measured and used for positioning feedback control of the water cooling jacket 858 that is the floating part.
  • the scale head 841 like the coils 817, 827 and 837 of each motor, is a source of heat and must be cooled to prevent heat transfer to the top table. In the configuration shown in FIG. 8, the scale head 841 is directly fixed to the water cooling jacket 858, so the cooling efficiency is high.
  • the top table 101 on which the sample table 103 is mounted is also fixed via the top table support column 509 from the water cooling jacket 858, so that the heat generated by the coils 817, 827 and 837 of each motor and the scale head 841 is mounted on the sample table 103. It is possible to prevent it from being transmitted to the sample 104 to which it is exposed.
  • the magnets and coils are arranged below the two U-shaped X yokes, and the openings of the X yokes are arranged inside the coils. is fixed to the water cooling jacket.
  • the position of the center of gravity of the portion including the water-cooled jacket 858 and the top table 101 which are levitated by operating the Z-axis motor 820 is the horizontal axis as described in FIG. It is adjusted so that it overlaps on the driving center 701 .
  • the center of gravity can be driven while being superimposed on the horizontal-axis drive center 701, reducing the pitching moment. The occurrence can be suppressed.
  • FIG. 9 shows an example in which the magnetic levitation stage 800 described in the first embodiment is applied to a charged particle beam device and a vacuum device.
  • a semiconductor measurement apparatus 1900 which is an embodiment of the charged particle beam apparatus and the vacuum apparatus according to the present embodiment shown in FIG. It has A semiconductor measuring apparatus 1900 according to this embodiment is, for example, a length measuring SEM as an application apparatus of a scanning electron microscope (SEM).
  • a stage device 1910 has the same configuration as the magnetic levitation stage 800 described with reference to FIG. 8 in the first embodiment.
  • a semiconductor measuring device 1900 includes, for example, a stage device 1910, a vacuum chamber 1901, an electron optical system barrel 1902, a damping mount 1903, a laser interferometer 1904, and a controller 1905.
  • a vacuum chamber 1901 accommodates the stage device 1910, and the inside is decompressed by a vacuum pump (not shown) to a vacuum state lower than the atmospheric pressure.
  • a vacuum chamber 1901 is supported by a damping mount 1903 so that the stage device 1910 and electron optical system barrel 1902 are not affected by external vibrations.
  • a semiconductor measuring apparatus 1900 positions an object 1906 such as a semiconductor wafer by a stage device 1910, irradiates an electron beam onto the object from an electron optical system lens barrel 1902, images a pattern on the object, and measures the pattern. Measure line width and evaluate shape accuracy.
  • the position (position in the Y direction) of the bar mirror 102 is measured by the laser interferometer 1904, and the position (position in the X direction) of the scale plate 842 is measured by the scale head 841 described with reference to FIG.
  • a controller 1905 controls the positioning of an object such as a semiconductor wafer held on the sample stage 103 of the stage device 1910 in the XY directions.
  • the top table 101 stops and only a small current flows through the coil 807 of the X-axis motor 810 and the coil 837 of the Y-axis motor 830 .
  • the Z-axis motor 820 is in operation and a relatively large current flows through the coil 827 .
  • the magnetic field generated on the top table 101 side is trapped by the yoke 816 of the X-axis motor 810, and the magnetic field leaking to the top table 101 side becomes smaller.
  • the influence on the electron beam irradiated onto the object 1906 from the electron optical system barrel 1902 can be reduced to a negligible extent.
  • the stage device 1910 of the semiconductor measuring apparatus 1900 by adopting the configuration of the magnetic levitation stage 800 described in the first embodiment with reference to FIG. It is possible to prevent contamination on the surface of the object 1906 caused by metal powder generated from sliding portions when a stage using a moving guide is employed.
  • the position of the object 1906 placed on the sample stage 103 changes due to the thermal expansion of the stage caused by the sliding portion becoming a heat source.
  • the position of the electron beam irradiated onto the object from the electron optical system lens barrel 1902 may shift due to the fluctuation.
  • the semiconductor measuring apparatus 1900 according to the present embodiment since the configuration of the magnetic levitation stage 800 is adopted, heat generation due to sliding can be eliminated, and the problem of electron beam irradiation position deviation due to thermal expansion can be eliminated. can be eliminated.
  • non-contact, high-speed and highly accurate positioning can be realized, for example, in about 1/100 of the time required when using a conventional sliding guide mechanism. It has become possible to perform positioning with an accuracy of about ⁇ 1 ⁇ m.
  • the vibration, deformation, and heat of the lower table are not transmitted to the magnetically levitated upper table. It is possible to remove the cause of the decrease.
  • the semiconductor measurement apparatus 1900 includes the magnetic levitation stage 800 as the stage apparatus 1910, thereby improving the positioning accuracy of the object such as a wafer and suppressing magnetic field leakage. . Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy of the semiconductor measuring device as a charged particle beam device. Further, since the levitation mechanism of the magnetic levitation stage 800 is of the magnetic levitation type, it can be easily applied to a semiconductor measurement device, which is a vacuum device, and can exhibit excellent effects such as reduction of contamination and suppression of heat generation. . Note that the charged particle beam device and the vacuum device of the present disclosure are not limited to semiconductor measurement devices.

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Abstract

ステージと、このステージを磁気で浮上させるＺ軸モータと、このＺ軸モータにより浮上させられたステージを平面内で１軸方向に駆動するＸ軸モータとを備えたステージ装置において、Ｘ軸モータは、Ｘ軸コイルと、このＸ軸コイルと非接触でＸ軸コイルを上下方向で挟んで対向する1対のＸ軸磁石と、この1対のＸ軸磁石を保持するＸ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータは、Ｚ軸コイルとＺ軸磁石とこのＺ軸磁石を保持するＺ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータはＸ軸モータの下部にあってＺ軸モータから漏れた磁界がＸ軸ヨークで遮蔽される位置に配置されるように構成することにより、磁場の漏れを抑制可能かつ高速な位置決めを可能にした。

Description

ステージ装置、荷電粒子線装置および真空装置
　本開示は、ステージ装置、荷電粒子線装置および真空装置に関する。
　従来から半導体関連装置のためのデバイスステージおよびウエハを正確に位置決めして支持するための磁気浮上ステージに関する技術が知られている。特許文献１には、デバイスを移動させる磁気浮上ステージ機構が記載されている。この磁気浮上平面ステージ機構は、浮上する可動テーブル側に磁性材料を配置して、固定側の電磁アクチュエータにより重力支持を行う構造である。この特許では、浮上部の重力をコイル電流によって生じる上向きの推力で支持している。
特開２０２０－１８６８１５号公報
　たとえば、半導体ウエハの製造、測定、検査などの工程では、半導体ウエハの正確な位置決めを行うために、前記従来のステージ装置が用いられる。このようなステージ装置においては、半導体ウエハの位置決め精度向上が求められている。しかしながら、前記従来のステージ装置は、コイル発熱が膨大となりコイルが焼損する。また、コイルの継ぎ目部分では吸引力に変動が生じるため長ストローク化が困難であるという課題がある。また、漏洩磁場の問題があり、荷電粒子線装置への適用が困難である。
　本開示は、上記した従来技術の課題を解決して、磁場の漏れを抑制可能かつ高速な位置決めが可能なステージ装置、荷電粒子線装置および真空装置を提供する。
　上記した課題を解決するために、本発明では、ステージと、このステージを磁気で浮上させるＺ軸モータと、このＺ軸モータにより浮上させられたステージを平面内で１軸方向に駆動するＸ軸モータとを備えたステージ装置において、Ｘ軸モータは、Ｘ軸コイルと、このＸ軸コイルと非接触でＸ軸コイルを上下方向で挟んで対向する1対のＸ軸磁石と、この1対のＸ軸磁石を保持するＸ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータは、Ｚ軸コイルとＺ軸磁石とこのＺ軸磁石を保持するＺ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータはＸ軸モータの下部にあってＺ軸モータから漏れた磁界がＸ軸ヨークで遮蔽される位置に配置されるように構成した。
　また、上記した課題を解決するために、本発明では、試料を載置するテーブルを備えたステージ装置と、このステージ装置を収容して内部を真空に排気する真空チャンバと、ステージ装置のテーブルに載置した試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線光学系部と、ステージ手段と真空チャンバと荷電粒子線光学系部とを制御する制御部とを備えた荷電粒子線装置において、ステージ装置は、テーブルを搭載するステージと、このステージを磁気で浮上させるＺ軸モータと、このＺ軸モータにより浮上させられたステージを平面内で１軸方向に駆動するＸ軸モータとを備え、Ｘ軸モータは、Ｘ軸コイルと、Ｘ軸コイルと非接触でＸ軸コイルを上下方向で挟んで対向する1対のＸ軸磁石と、1対のＸ軸磁石を保持するＸ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータは、Ｚ軸コイルとＺ軸磁石とこのＺ軸磁石を保持するＺ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータはＸ軸モータの下部にあってＺ軸モータから漏れた磁界がＸ軸ヨークで遮蔽される位置に配置するように構成した。
　さらに、上記した課題を解決するために、本発明では、ステージ装置と、このステージ装置を収容して内部を真空に排気する真空チャンバとを備えた真空装置において、ステージ装置は、ステージと、このステージを磁気で浮上させるＺ軸モータと、このＺ軸モータにより浮上させられたステージを平面内で１軸方向に駆動するＸ軸モータとを備え、Ｘ軸モータは、Ｘ軸コイルと、このＸ軸コイルと非接触でＸ軸コイルを上下方向で挟んで対向する1対のＸ軸磁石と、この1対のＸ軸磁石を保持するＸ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータは、Ｚ軸コイルとＺ軸磁石とこのＺ軸磁石を保持するＺ軸ヨークを備え、Ｚ軸モータはＸ軸モータの下部にあってＺ軸モータから漏れた磁界がＸ軸ヨークで遮蔽される位置に配置するように構成した。
　本開示の上記一態様によれば、磁場の漏れを抑制可能かつ高速な位置決めが可能なステージ装置、荷電粒子線装置および真空装置を提供することができる。
磁気回路が開いているモータの概略の構成を示す正面図である。 磁気回路が閉じているモータの概略の構成を示す正面図である。 反発型の重力補償アクチュエータの概略の構成を示す正面図である。 吸引型の重力補償アクチュエータの概略の構成を示す正面図である。 本発明の参照例を示す磁気浮上ステージの概略の構成を示す正面図である。 本発明の原理を説明するＸ軸モータと、Ｚ駆動と重力補償機能を有するＺ軸モータとを重ねて配置した概略の構成を示す正面図である。 本発明の原理を説明する水冷ジャケットとＸ軸モータおよびＺ軸モータのレイアウトを示す正面図である。 本発明の実施例１に係るステージ装置の概略の構成を示す正面図である。 本発明の実施例２に係る荷電粒子線装置の概略の構成を示す正面図である。
　以下、図面を参照して本開示に係るステージ装置構成の原理、及びその原理を応用したステージ装置、荷電粒子線装置および真空装置の実施形態を説明する。
　一軸方向（Ｘ方向）に数百ｍｍのストロークを有する磁気浮上ステージについて、磁気浮上ステージの構成要素である長手軸方向（Ｘ軸モータ軸）のモータの例を説明する。Ｘ軸モータは、数百ｍｍの長ストロークにわたって推力を確保する必要から、三相交流のリニアモータを用いる必要がある。それらは、ヨークの磁気回路の形状により、２つの形式に大別される。
　図１は、磁気回路が開いているヨークのリニアモータ１００の例である。二つの永久磁石１０５の間にコイル１０７を配置して、コイル１０７に電流を流して推力を得る。磁束１０８は永久磁石１０５の裏のヨーク１０６に吸収されるが、ヨーク１０６同士が離れているため、磁束１０８は空間中を通り反対側のヨーク１０６の裏に入る。このようなヨーク１０６の磁気回路が開いた形状のリニアモータ１００には、構造が簡単であるという利点がある反面で、ヨーク１０６からの漏洩磁場が大きいという課題がある。
　図２は、磁気回路が閉じているコの字型ヨークのリニアモータ１１０の例である。このような磁気回路が閉じた形状のリニアモータ１１０では、コの字型のヨーク１１６が用いられる。このような構成においては、対向して配置された1対の永久磁石１１５の一方からコの字型のヨーク１１６に入った磁束１１８は、外部にほとんど漏れずにコの字型のヨーク１１６を通って対応する側の永久磁石１１５に入る。これにより、磁束１１８の漏れにより発生する漏洩磁場が小さい。本発明では、この原理を応用する。
　漏れ磁場低減の観点から、Ｘモータには、磁気回路が閉じているコの字型ヨーク１１６を採用したリニアモータを用いることが有効である。
　次に、浮上部の重力補償およびＺ軸方向の推力発生を行うＺ軸モータについて説明する。コイル電流で得る推力のみで浮上部の重力を支持しようとすると、コイルには比較的大きな電流を流さなければならず、コイルでの発熱が膨大になる。そこで、Ｚ軸モータには、重力補償時のコイル発熱低減の観点から、磁気反発力あるいは磁気吸引力を用いることが有効である。
　図３は、反発力を利用した重力補償アクチュエータ３００の例である。固定側のヨーク３０２に永久磁石３０１が敷き詰められており、可動側のヨーク１２６に取り付けた永久磁石１２５との間の反発力３１３により、浮上部の重力を支持する構造である。コイル１２７の電流量を調整することで、反発力の増減を行い上下方向（Ｚ方向）の駆動も可能で、固定側の永久磁石３０１と可動側の永久磁石１２５との間隔を調整することができる。この構造で、平面内（Ｘ方向又はＹ方向）での数百ｍｍの可動ストローク３１２にわたる重力補償を実現しようとすると、固定側の永久磁石３０１について、可動ストロークに対応する長い磁石を作ることが必要になる。しかし、実際には上記したような長さの磁石を作ることは困難であることから、複数の永久磁石を敷き詰めて必要な長さの固定側の永久磁石を形成することになる。しかし、、複数の永久磁石を組み合わせた構成とすると永久磁石の継ぎ目で磁束１２８の密度が小さくなって反発力が変化するため、図３のように磁気反発力を利用した構成とする場合、ステージ移動時に重力補償力の変動が発生してヨーイングの原因となってしまうため、長ストローク化に適さない。
　図４は、吸引力を利用した重力補償アクチュエータ４００の例である。固定側の鉄系材料などの磁性体により作られたガイドヨーク４０２に対して、永久磁石１４５とヨーク１４６，コイル１４７で構成されるリニアモータ１４０の永久磁石１４５を吸着させて磁気吸引力４０１を重力補償に利用する。ガイドヨーク４０２は鉄系材料で形成されるために、リニアモータ１４０の可動範囲に合わせてその長さを自由に設定することができる。コイル１４７の電流量を調整することで、ガイドヨーク４０２と永久磁石１４５との間の吸引力の増減を行い上下方向（Ｚ方向）の駆動も可能で、ガイドヨーク４０２とリニアモータ１４０との間隔を調整することができる。磁気吸引力４０１はガイドヨーク４０２が存在するストローク内で力が一定となるため、長ストローク化に適している。
　すなわち、低磁場な磁気浮上ステージを実現するためには、Ｘモータにはコの字型ヨーク、Ｚモータには吸引型を用いることが有効である。
　図５に、本発明の参照例としての磁気浮上ステージ５００を示す。図５に示した参照例は、上述の考え方に従って、Ｘ軸モータ５１０には図２で説明したようなコの字型ヨーク５１６、Ｚ軸モータ５２０には図４で説明したような吸引型を用いて構成した磁気浮上ステージ５００の構成例である。図５に示した構成において、１０１はトップテーブル、１０２はバーミラー、１０３は試料台、１０４は試料で試料台１０３の上に載置されている。５０８はＸステージを兼ねた水冷ジャケットで、内部を水冷配管５０７が通っている。水冷ジャケット５０８にはトップテーブル支持柱５０９が固定されており、トップテーブル支持柱５０９でトップテーブル１０１を支持している。
　５２０はＺ軸モータで、コイル５２７と永久磁石５２５、ヨーク５２６を備えており、水冷ジャケット５０８に対して左右1対配置されている。この1対のＺ軸モータ５２０は、それぞれ側面ブラケット５４１で、Ｘステージを兼ねた水冷ジャケット５０８に固定されている。
　５１０はＸ軸モータで、コイル５１７と永久磁石５１５、ヨーク５１６を備えており、コイル５１７は中央ブラケット５４２で、Ｘステージを兼ねた水冷ジャケット５０８に固定されており、ヨーク５１６はＹテーブル５４０に固定されている。
　５３０はＹ軸モータで、コイル５３７と永久磁石５３５、ヨーク５３６を備えており、コイル５３７は中央ブラケット５４２で、Ｘステージを兼ねた水冷ジャケット５０８に固定されており、ヨーク５３６はＹテーブル５４０に固定されている。
　Ｙテーブル５４０には1対のＺ軸モータ５２０に対向する位置に、1対のヨーク５１４が固定されている。また、Ｙテーブル５４０は、球体５４４を介して下軸リニアガイド５４５によりガイドされている。
　図５に示した磁気浮上ステージ５００は、Ｙテーブル５４０を備えて構成されるＹ軸ステージの上に水冷ジャケット５０８を備えて構成されるＸ軸ステージが載ったスタック型のステージ構成であり、Ｙ軸（下軸）は、接触式の転がりガイドで案内され、Ｘ軸（上軸）は、磁気浮上案内で非接触化している。すなわち、上軸はＸ軸方向に数百ｍｍのストロークの磁気浮上ステージとなっている。
　この構成では、Ｙ軸モータ５３０のコイル５３７とＸ軸モータ５１０のコイル５１７が浮上側にあるため、コイル冷却のための水冷配管５０７を内包した水冷ジャケット５０８の搭載が必要である。Ｚ軸モータ５２０は、浮上部の傾きを制御するために両側に間隔を広く開けて配置する必要があり、トップテーブル１０１の側への漏れ磁場低減のために、トップテーブル１０１から離れた低い位置に配置する必要がある。そのため、Ｘ軸モータ５１０（およびＹ軸モータ５３０）についても低い位置に配置せざるを得ず、水平軸駆動中心５５１と重心の高さ５５０のギャップ５５２が大きい構造となる。ギャップ５５２に比例してステージ駆動時のピッチングモーメント（Ｙ軸回りの回転力）が増大するため、Ｚ軸モータ５２０のコイル５２７に必要な電流が増大し、駆動時のコイル発熱の増大を招きスループットが低下するという課題がある。
　本発明は、上記した課題を解決するものであって、ステージ駆動時のピッチングモーメント（Ｙ軸回りの回転力）の発生を抑止することによりＺ軸モータのコイルに必要な電流を増加させる必要をなくして駆動時のコイル発熱を押させられるようにした。
　以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。
　ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
　図６を用いて、本発明の第1の実施例における低磁場な重力補償機構について説明する。図６には、Ｘ軸モータ６１０の下側にＺ軸モータ６２０を配置した構成を示している。図６のように、Ｘ軸モータ６１０のコの字型のヨーク６１６の下側にＺ軸モータ６２０の永久磁石６２５ヨーク６２６およびコイル６２７を配置して、コイル６２７に通電することによりＺ軸モータ６２０に吸引力６０１が働いて、吸引型の重力補償アクチュエータ兼Ｚ軸モータ６２０を形成する。
　このような構成とすることにより、Ｘ軸モータ６１０のヨーク６０６のＺ軸モータと向き合う面６１６１は、図４で説明したガイドヨーク４０２に相当する役割も兼ね備えることになり、図５に示したような磁気浮上ステージ５００におけるヨーク５１４が不要になる。
　また、Ｘ軸モータ６１０とＺ軸モータ６２０とを図６のように配置することにより、Ｚ軸モータ６２０の永久磁石６２５やヨーク６２６からの漏れ磁場をＸ軸モータ６１０のヨーク６１６を使って遮蔽することができ、Ｘ軸モータ６１０の上方に配置される図示していない電子光学系の電子ビームへの影響を抑制することができる。
　図7に、本実施例の原理を説明する。図7に示した構成は、図６で説明したＸ軸モータ６１０とＺ軸モータ６２０とを図５の磁気浮上ステージ５００における水冷ジャケット５０８に相当するブロック７１１に取り付けた状態を示す。ブロック７１１には、図５の磁気浮上ステージ５００におけるトップテーブル１０１の相当するテーブル７１２が支柱７１３で支持されている。
　図７に示した構成において、Ｘ軸モータ６１０とＺ軸モータ６２０とはブロック７１１の左右に１対ずつ配置され、Ｘ軸モータ６１０のヨーク６１６は、壁面７１０に固定されている。また、Ｘ軸モータ６１０のコイル６１７とＺ軸モータ６２０のヨーク６２６及びコイル６２７は、ブロック７１１に固定されている。
　この構成で、左右1対のコイル６２７に通電することによりＸ軸モータ６１０の壁面７１０に固定されたヨーク６１６とＺ軸モータ６２０に吸引力６０１が働いて、吸引型の重力補償アクチュエータとして働くＺ軸モータ６２０は、ブロック７１１及びテーブル７１２と一体となって浮上する。この状態でＸ軸モータ６１０のコイル６１７に流す電流を制御することにより、ブロック７１１及びテーブル７１２とＺ軸モータ６２０は、浮上した状態で水平軸駆動中心７０１上をＸ方向に移動する。
　このような構成において、テーブル７１２の質量とブロック７１１および左右１対のＺ軸モータ６２０の質量を水平軸駆動中心７０１の上下でバランスさせることにより、それらの重心位置を水平軸駆動中心７０１上に重ねることが可能となる。これにより、水平軸駆動時に重心を駆動することが可能となり、図５に示した参照例で問題となったピッチングモーメントの発生を抑制することができる。
　また、浮上したブロック７１１及びテーブル７１２が移動するときのピッチングの発生を抑制する構成としたことにより、Ｚ軸モータ６２０のコイル６２７に流す電流を小さくしてもピッチングの発生を抑えることができ、Ｚ軸モータ６２０の発熱を抑えることができる。
　本実施例では、図7にその原理を示したように、位置決めを行う対象物を支持する支持ステージと、この支持ステージを磁気により浮上させて位置決めする浮上機構を備えたステージ装置に関するもので、浮上機構のＸモータのＸヨークの下側に永久磁石とコイルを配置して重力補償機構およびＺアクチュエータを構成するようにしたものである。
　図８に、図６及び図７で原理を説明した本実施例により実現する低磁場な磁気浮上ステージ８００の概略の構成を示す。図8に示した磁気浮上ステージ８００においては、図７で示したブロック７１１に相当する水冷ジャケット８５８とＸ軸モータ６１０に相当するＸ軸モータ８１０と図7のＺ軸モータ６２０に相当するＺ軸モータ８２０、更にＹ軸モータ８３０を備えている。
　Ｘ軸モータ８１０のヨーク８１６は、Ｙテーブル８０９に固定され、Ｘ軸モータ８１０のコイル８１７はブロック８１８を介して水冷ジャケット８５８に固定されている。また、Ｚ軸モータ８２０のヨーク８２６は、ブロック８２８を介して水冷ジャケット８５８に固定されている。さらに、Ｙ軸モータ８３０のヨーク８３６は、Ｙテーブル８０９に固定され、コイル８３７はブロック８３８を介して水冷ジャケット８５８に固定されている。Ｙテーブル８０９は、球体９６１を介して下軸リニアガイド９６２によりガイドされている。
　発熱源である各モータのコイル８１７，８２７および８３７からの熱流８０３を矢印で図示している。Ｘ軸モータ８１０のコイル８１７をブロック８１８で水冷ジャケット５０８に直接固定し、Ｚ軸モータ８２０のコイル８２７をブロック８２８で水冷ジャケット５０８に直接固定する構成とすることで、コイル８１７及びコイル８２７から水冷ジャケット８５８までの熱流のパスを短くし効率的なコイル冷却を可能とする。
　また、磁気浮上ステージ８００には、水冷ジャケット８５８側に固定されたスケールヘッド８４１とＹテーブル８０９の側に固定されたスケールプレート８４２とで構成されるリニアスケールを搭載し、Ｙテーブル８０９に対する浮上部である水冷ジャケット８５８の位置計測を行う。図８に示した構成では1軸のリニアスケールを搭載して例を示しているが、安定した浮上制御のためには、６軸のリニアスケールを搭載する必要がある。
　スケールヘッド８４１とスケールプレート８４２の間の相対変位を計測し、浮上部である水冷ジャケット８５８の位置決めフィードバック制御に使用する。スケールヘッド８４１は、各モータのコイル８１７，８２７および８３７と同様に発熱源であるため、熱がトップテーブルに伝わらないよう冷却する必要がある。図８に示した構成において、スケールヘッド８４１は、水冷ジャケット８５８に直接固定されるため冷却効率が高い。試料台１０３を搭載するトップテーブル１０１についても、水冷ジャケット８５８からトップテーブル支持柱５０９を介して固定することで、各モータのコイル８１７，８２７および８３７やスケールヘッド８４１の発熱が試料台１０３に搭載する試料１０４に伝わるのを防ぐことが可能である。
　上記に説明したように、本実施例においては、磁気浮上ステージにおいて、２つのコの字型のＸヨークの下側に磁石とコイルを配置し、Ｘヨーク開口部が内側に来るよう配置しコイルを水冷ジャケットに固定するように構成した。
　図８に示した磁気浮上ステージ８００の構成において、Ｚ軸モータ８２０を作動させることにより浮上する水冷ジャケット８５８やトップテーブル１０１を含む部分の重心の位置は、図７で説明したように、水平軸駆動中心７０１上に重なるように調整される。これにより、Ｘ軸モータを駆動して水冷ジャケット８５８やトップテーブル１０１を含む可動部分を移動させる水平軸駆動時に、水平軸駆動中心７０１上に重なって重心を駆動することが可能となり、ピッチングモーメントの発生を抑制することができる。
　次に、第２の実施例として、図９に、実施例１で説明した磁気浮上ステージ８００を荷電粒子線装置および真空装置に適用した例を示す。　図９に示した本実施例に係る荷電粒子線装置および真空装置の一実施形態である半導体計測装置１９００は、対象物の位置決めを行うステージ装置１９１０と、そのステージ装置１９１０を収容する真空チャンバ１９０１を備えている。本実施例に係る半導体計測装置１９００は、たとえば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の応用装置としての測長ＳＥＭである。ステージ装置１９１０は、実施例１で図８を用いて説明した磁気浮上ステージ８００と同じ構成を有している。
　半導体計測装置１９００は、たとえば、ステージ装置１９１０と、真空チャンバ１９０１と、電子光学系鏡筒１９０２と、制振マウント１９０３と、レーザ干渉計１９０４と、コントローラ１９０５とを備えている。真空チャンバ１９０１は、ステージ装置１９１０を収容し、図示を省略する真空ポンプによって内部が減圧されて大気圧よりも低圧の真空状態になる。ステージ装置１９１０や電子光学系鏡筒１９０２が外部の振動の影響を受けないようにするために、真空チャンバ１９０１は、制振マウント１９０３によって支持されている。
　半導体計測装置１９００は、ステージ装置１９１０によって半導体ウエハなどの対象物１９０６の位置決めを行い、電子光学系鏡筒１９０２から電子ビームを対象物上に照射し、対象物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。ステージ装置１９１０は、レーザ干渉計１９０４により、バーミラー１０２の位置（Ｙ方向の位置）が計測され、また、図８で説明したスケールヘッド８４１により、スケールプレート８４２の位置（Ｘ方向の位置）が計測され、コントローラ１９０５により、ステージ装置１９１０の試料台１０３に保持された半導体ウエハなどの対象物がＸ－Ｙ方向の位置決め制御される。
　このような半導体計測装置１９００の構成において、ステージ装置１９１０として、実施例１で図８を用いて説明した磁気浮上ステージ８００の構成を採用した場合、電子光学系鏡筒１９０２から対象物１９０６上に電子ビームを照射している間は、トップテーブル１０１は停止してＸ軸モータ８１０のコイル８０７，及びＹ軸モータ８３０のコイル８３７には小さな電流しか流れない。一方、Ｚ軸モータ８２０は動作中でコイル８２７には比較的大きな電流が流れる。この状態でＺ軸モータ８２０のコイル８２７で発生する磁界のうちトップテーブル１０１の側に発生する磁界は、Ｘ軸モータ８１０のヨーク８１６にトラップされてトップテーブル１０１の側に漏れる磁界が小さくなり、電子光学系鏡筒１９０２から対象物１９０６上に照射する電子ビームへの影響はほとんど無視できる程度に小さくすることができる。
　以上に説明したように、本実施例によれば、半導体計測装置１９００のステージ装置１９１０として、実施例１で図８を用いて説明した磁気浮上ステージ８００の構成を採用することにより、従来の摺動型のガイドを用いたステージを採用した場合に摺動部分から発生する金属粉により生ずる対象物１９０６の表面におけるコンタミの発生を防止することができる。
　また、従来の摺動型のガイド機構を用いたステージを採用した場合に、摺動部分が発熱源となってステージが熱膨張することにより試料台１０３に載置された対象物１９０６の位置が変動して電子光学系鏡筒１９０２から対象物上に照射される電子ビームの位置がずれてしまう可能性があった。これに対して本実施例による半導体計測装置１９００においては、磁気浮上ステージ８００の構成を採用しているので摺動させることによる発熱をなくすことができ、熱膨張による電子ビーム照射位置ずれの問題をなくすことができる。
　さらに、磁気浮上ステージ８００の構成を採用することにより非接触で高速にかつ高精度な位置決めを実現でき、例えば、従来の摺動型のガイド機構を用いた場合と比べて１／１００程度の時間で±１μｍ程度の精度で位置決めを行うことができるようになった。
　さらに、磁気浮上ステージ８００の構成を採用することにより、下側のテーブルの振動や変形、熱が、磁気浮上している上側のテーブルに伝わらないので、電子ビームの対象物上への照射位置精度を低下させる原因を取り除くことができる。
　すなわち、本実施例に係る半導体計測装置１９００は、ステージ装置１９１０として磁気浮上ステージ８００を備えることで、ウエハなどの対象物の位置決め精度向上が可能であり、かつ磁場の漏れを抑制することができる。したがって、荷電粒子線装置としての半導体計測装置の測定精度を向上させることができる。また、磁気浮上ステージ８００は、浮上機構が磁気浮上式であるので、真空装置である半導体計測装置への適用が容易であり、コンタミ低減や発熱の抑制等、優れた効果を発揮することができる。なお、本開示の荷電粒子線装置および真空装置は、半導体計測装置に限定されない。
　以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
１００，１１０、１２０、１４０　リニアモータ
１０１　トップテーブル
１０２　バーミラー
１０３　試料台
１０４　試料
１０５、１１５，１２５，１４５　永久磁石
１０６、１１６，１２６，１４６　ヨーク
１０７、１１７，１２７，１４７　コイル
１０８、１１８、１２８，１４８　磁束
３００、４００　重力補償アクチュエータ
３０１　永久磁石
４０２　ガイドヨーク
４０３　バックヨーク
５００，８００　磁気浮上ステージ
５１０，６１０，８１０　Ｘ軸モータ
５１５，６１５，８１５　Ｘ軸モータの永久磁石
５１６，６１６，８１６　Ｘ軸モータのヨーク
５１７，６１７，８１７　Ｘ軸モータのコイル
５２０，６２０，８２０　Ｚ軸モータ
５２５，６２５，８２５　Ｚ軸モータの永久磁石
５２６，６２６，８２６　Ｚ軸モータのヨーク
５２７，６２７，８２７　Ｚ軸モータのコイル
５３０，８３０　Ｙ軸モータ
５３５，８３５　Ｙ軸モータの永久磁石
５３６，８３６　Ｙ軸モータのヨーク
５３７，８３７　Ｙ軸モータのコイル
５４０　Ｙテーブル
８４１　スケールヘッド
８４２　スケールプレート
８５８　水冷ジャケット
１９００　半導体計測装置
１９０１　真空チャンバ
１９０２　電子光学系鏡筒
１９０５　コントローラ

Claims (13)

  1. 　ステージと、前記ステージを磁気で浮上させるＺ軸モータと、前記Ｚ軸モータにより浮上させられた前記ステージを平面内で１軸方向に駆動するＸ軸モータとを備えたステージ装置であって、
    　前記Ｘ軸モータは、Ｘ軸コイルと、前記Ｘ軸コイルと非接触で前記Ｘ軸コイルを上下方向で挟んで対向する1対のＸ軸磁石と、前記1対のＸ軸磁石を保持するＸ軸ヨークを備え、
    　前記Ｚ軸モータは、Ｚ軸コイルとＺ軸磁石と前記Ｚ軸磁石を保持するＺ軸ヨークを備え、
    　前記Ｚ軸モータは前記Ｘ軸モータの下部にあって前記Ｚ軸モータから漏れた磁界が前記Ｘ軸ヨークで遮蔽される位置に配置されていることを特徴とするステージ装置。
  2. 　請求項1記載のステージ装置であって、
    　前記Ｘ軸ヨークは、前記Ｘ軸コイルを上下方向で挟む前記1対のＸ軸磁石の外側を覆って前記ステージに対向する面が解放されている断面がコの字形状を有し、前記Ｚ軸モータは前記Ｘ軸ヨークの下部に配置されていることを特徴とするステージ装置。
  3. 　請求項２記載のステージ装置であって、
    　前記ステージの外側に配置された壁面を有する筐体部を更に備え、前記Ｘ軸モータの前記Ｘ軸コイルと前記Ｚ軸モータは前記ステージに支持されており、前記Ｘ軸ヨークは前記筐体部の前記ステージの外側に配置された壁面に固定されていることを特徴とするステージ装置。
  4. 　請求項３記載のステージ装置であって、
    　前記Ｘ軸ヨークの前記Ｚ軸モータに面する部分は、前記Ｚ軸モータで発生させた磁場により前記Ｚ軸モータを磁気吸引することにより前記Ｚ軸モータを前記ステージと一緒に浮上させることを特徴とするステージ装置。
  5. 　請求項1記載のステージ装置であって、
    　前記Ｘ軸モータにより前記ステージを前記1軸方向に駆動する駆動中心の高さと、前記Ｚ軸モータにより浮上されている前記ステージを含む部分の重心の高さが同じであることを特徴とするステージ装置。
  6. 　請求項1記載のステージ装置であって、
    　前記ステージは、試料を搭載するテーブルと、内部に冷却水用配管を備えた水冷ジャケットとを備えていることを特徴とするステージ装置。
  7. 　試料を載置するテーブルを備えたステージ装置と、前記ステージ装置を収容して内部を真空に排気する真空チャンバと、前記ステージ装置の前記テーブルに載置した前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線光学系部と、前記ステージ装置と前記真空チャンバと前記荷電粒子線光学系部とを制御する制御部とを備えた荷電粒子線装置であって、
    　前記ステージ装置は、
    　前記テーブルを搭載するステージと、前記ステージを磁気で浮上させるＺ軸モータと、前記Ｚ軸モータにより浮上させられた前記ステージを平面内で１軸方向に駆動するＸ軸モータとを備え、
    　前記Ｘ軸モータは、Ｘ軸コイルと、前記Ｘ軸コイルと非接触で前記Ｘ軸コイルを上下方向で挟んで対向する1対のＸ軸磁石と、前記1対のＸ軸磁石を保持するＸ軸ヨークを備え、
    　前記Ｚ軸モータは、Ｚ軸コイルとＺ軸磁石と前記Ｚ軸磁石を保持するＺ軸ヨークを備え、
    　前記Ｚ軸モータは前記Ｘ軸モータの下部にあって前記Ｚ軸モータから漏れた磁界が前記Ｘ軸ヨークで遮蔽される位置に配置されている
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  8. 　請求項７記載の荷電粒子線装置であって、
    　前記ステージ装置の前記Ｘ軸ヨークは、前記Ｘ軸コイルを上下方向で挟む前記1対のＸ軸磁石の外側を覆って前記ステージに対向する面が解放されている断面がコの字形状を有し、前記Ｚ軸モータは前記Ｘ軸ヨークの下部に配置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  9. 　請求項８記載の荷電粒子線装置であって、
    　前記ステージ装置は前記ステージの外側に配置された壁面を有する筐体部を更に備え、前記Ｘ軸モータの前記Ｘ軸コイルと前記Ｚ軸モータは前記ステージに支持されており、前記Ｘ軸ヨークは前記筐体部の前記ステージの外側に配置された壁面に固定されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
  10. 　請求項９記載の荷電粒子線装置であって、
    　前記ステージ装置の前記Ｘ軸ヨークの前記Ｚ軸モータに面する部分は、前記Ｚ軸モータで発生させた磁場により前記Ｚ軸モータを磁気吸引することにより前記Ｚ軸モータを前記ステージと一緒に浮上させることを特徴とする荷電粒子線装置。
  11. 　請求項７記載の荷電粒子線装置であって、
    　前記ステージ装置は、前記ステージ装置を前記1軸方向と直角な方向に駆動するＹ軸モータと、前記ステージの前記1軸方向の位置を非接触で計測する1軸方向位置計測部と、前記1軸方向と直角方向の位置を非接触で計測する直角方向位置計測部とを備え、前記制御部は、前記１軸方向位置計測部と前記直角方向位置計測部とで計測した前記ステージの位置情報に基づいて前記Ｘ軸モータと前記Ｙ軸モータとを制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
  12. 　ステージ装置と、前記ステージ装置を収容して内部を真空に排気する真空チャンバとを備えた真空装置であって、
    　前記ステージ装置は、
    　ステージと、前記ステージを磁気で浮上させるＺ軸モータと、前記Ｚ軸モータにより浮上させられた前記ステージを平面内で１軸方向に駆動するＸ軸モータとを備え、
    　前記Ｘ軸モータは、Ｘ軸コイルと、前記Ｘ軸コイルと非接触で前記Ｘ軸コイルを上下方向で挟んで対向する1対のＸ軸磁石と、前記1対のＸ軸磁石を保持するＸ軸ヨークを備え、
    　前記Ｚ軸モータは、Ｚ軸コイルとＺ軸磁石と前記Ｚ軸磁石を保持するＺ軸ヨークを備え、
    　前記Ｚ軸モータは前記Ｘ軸モータの下部にあって前記Ｚ軸モータから漏れた磁界が前記Ｘ軸ヨークで遮蔽される位置に配置されている
    ことを特徴とする真空装置。
  13. 　請求項１２記載の真空装置であって、
    　前記ステージ装置は、前記ステージ装置を前記1軸方向と直角な方向に駆動するＹ軸モータと、前記ステージの前記1軸方向の位置を非接触で計測する1軸方向位置計測部と、前記1軸方向と直角方向の位置を非接触で計測する直角方向位置計測部とを備えることを特徴とする真空装置。
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