(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024085160
(43)【公開日】2024-06-26
(54)【発明の名称】試料ステージおよび荷電粒子ビーム装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20240619BHJP
H01J 37/305 20060101ALI20240619BHJP
H01J 37/20 20060101ALI20240619BHJP
G03F 7/20 20060101ALN20240619BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 541L
H01J37/305 B
H01J37/20 D
G03F7/20 521
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022199541
(22)【出願日】2022-12-14
(71)【出願人】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100161540
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 良伸
(72)【発明者】
【氏名】関根 博文
(72)【発明者】
【氏名】手戸 大介
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 英司
【テーマコード（参考）】
2H197
5C101
5F056
【Ｆターム（参考）】
2H197CD12
2H197CD15
2H197CD41
2H197FB03
2H197HA03
2H197HA10
5C101AA03
5C101AA27
5C101BB04
5C101BB05
5C101FF56
5F056EA14
(57)【要約】
【課題】直動ガイドの長寿命化を図ることができる試料ステージを提供する。
【解決手段】試料ステージ１００は、第１方向に延びる第１レール１２と、第１レール１２に沿って移動する第１テーブル２０と、第１テーブル２０を第１方向に直線運動させる第１直動機構３０と、第１方向と直交する第２方向に延びる第２レール２２と、第２レール２２に沿って移動する第２テーブル５０と、第２テーブル５０に設けられた第１方向に延びる第３レール７２、および第３レール７２に沿って移動する移動体７４を含む直動ガイド７０と、移動体７４が取り付けられた送り部材８０と、送り部材８０を介して、第２テーブル５０を第２方向に直線運動させる第２直動機構６０と、第２テーブル５０に設けられ、試料が配置される第３テーブルと、を含み、送り部材８０は、移動体７４の、第１方向および第２方向に直交する第３方向の変位を吸収する変位吸収部を含む。
【選択図】図２
【解決手段】試料ステージ１００は、第１方向に延びる第１レール１２と、第１レール１２に沿って移動する第１テーブル２０と、第１テーブル２０を第１方向に直線運動させる第１直動機構３０と、第１方向と直交する第２方向に延びる第２レール２２と、第２レール２２に沿って移動する第２テーブル５０と、第２テーブル５０に設けられた第１方向に延びる第３レール７２、および第３レール７２に沿って移動する移動体７４を含む直動ガイド７０と、移動体７４が取り付けられた送り部材８０と、送り部材８０を介して、第２テーブル５０を第２方向に直線運動させる第２直動機構６０と、第２テーブル５０に設けられ、試料が配置される第３テーブルと、を含み、送り部材８０は、移動体７４の、第１方向および第２方向に直交する第３方向の変位を吸収する変位吸収部を含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベースと、
前記ベースに設けられ、第１方向に延びる第１レールと、
前記第１レールに沿って移動する第１テーブルと、
前記第１テーブルを前記第１方向に直線運動させる第１直動機構と、
前記第１テーブルに設けられ、前記第１方向と直交する第２方向に延びる第２レールと、
前記第２レールに沿って移動する第２テーブルと、
前記第２テーブルに設けられた前記第１方向に延びる第３レール、および前記第３レールに沿って移動する移動体を含む直動ガイドと、
前記移動体が取り付けられた送り部材と、
前記送り部材を介して、前記第２テーブルを前記第２方向に直線運動させる第２直動機構と、
前記第２テーブルに設けられ、試料が配置される第３テーブルと、
を含み、
前記送り部材は、前記移動体の、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向の変位を吸収する変位吸収部を含む、試料ステージ。
前記ベースに設けられ、第１方向に延びる第１レールと、
前記第１レールに沿って移動する第１テーブルと、
前記第１テーブルを前記第１方向に直線運動させる第１直動機構と、
前記第１テーブルに設けられ、前記第１方向と直交する第２方向に延びる第２レールと、
前記第２レールに沿って移動する第２テーブルと、
前記第２テーブルに設けられた前記第１方向に延びる第３レール、および前記第３レールに沿って移動する移動体を含む直動ガイドと、
前記移動体が取り付けられた送り部材と、
前記送り部材を介して、前記第２テーブルを前記第２方向に直線運動させる第２直動機構と、
前記第２テーブルに設けられ、試料が配置される第３テーブルと、
を含み、
前記送り部材は、前記移動体の、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向の変位を吸収する変位吸収部を含む、試料ステージ。
【請求項2】
請求項１において、
前記変位吸収部は、弾性部材である、試料ステージ。
前記変位吸収部は、弾性部材である、試料ステージ。
【請求項3】
請求項１において、
前記変位吸収部は、前記移動体の前記第３方向の変位に伴って回転する回転部材を含む、試料ステージ。
前記変位吸収部は、前記移動体の前記第３方向の変位に伴って回転する回転部材を含む、試料ステージ。
【請求項4】
請求項１において、
前記変位吸収部は、
弾性部材と、
前記移動体の前記第３方向の変位に伴って回転する回転部材と、
を含む、試料ステージ。
前記変位吸収部は、
弾性部材と、
前記移動体の前記第３方向の変位に伴って回転する回転部材と、
を含む、試料ステージ。
【請求項5】
請求項１において、
前記変位吸収部の前記第２方向の大きさは、前記変位吸収部の前記第３方向の大きさよりも大きい、試料ステージ。
前記変位吸収部の前記第２方向の大きさは、前記変位吸収部の前記第３方向の大きさよりも大きい、試料ステージ。
【請求項6】
請求項１において、
前記第２方向に延びる第４レールを含み、
前記送り部材は、前記第４レールに沿って移動する、試料ステージ。
前記第２方向に延びる第４レールを含み、
前記送り部材は、前記第４レールに沿って移動する、試料ステージ。
【請求項7】
請求項１において、
前記第３テーブルと前記送り部材は、離隔している、試料ステージ。
前記第３テーブルと前記送り部材は、離隔している、試料ステージ。
【請求項8】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の試料ステージを含む、荷電粒子ビーム装置。
【請求項9】
請求項８において、
前記試料ステージに保持された前記試料に荷電粒子ビームを照射する光学系を含む、荷電粒子ビーム装置。
前記試料ステージに保持された前記試料に荷電粒子ビームを照射する光学系を含む、荷電粒子ビーム装置。
【請求項10】
請求項８において、
前記試料ステージに保持された前記試料に電子ビームでパターンを描画する光学系を含む、荷電粒子ビーム装置。
前記試料ステージに保持された前記試料に電子ビームでパターンを描画する光学系を含む、荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試料ステージおよび荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子ビーム描画装置や電子顕微鏡などの荷電粒子ビーム装置では、試料ステージとして、試料をＸＹ平面内で移動させることができる試料ステージが用いられる。
【0003】
例えば、特許文献１には、Ｘ軸ベース上にＸ軸方向に移動自在に支持したＸ軸テーブルと、Ｘ軸ベース上に支持され、Ｙ軸方向に移動自在なＹ軸テーブルと、Ｘ軸テーブルの移動に追随してＸ軸方向に移動自在であると共に、Ｙ軸テーブルの移動に追随してＹ軸方向に移動自在にＹ軸テーブル上に支持したトップテーブルと、トップテーブルの下方に設けたトップテーブルスライダと、トップテーブルスライダが摺動し得るＹ軸テーブル上に設けたトップテーブルガイドレールと、を備えたＸ－Ｙテーブルが開示されている。このＸ－Ｙテーブルでは、Ｘ軸テーブルにＹ軸方向に伸びる牽引ガイドレールを設け、トップテーブルに牽引ガイドレールに係合する牽引スライダを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１１－１３８３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示されたＸ－Ｙテーブルでは、トップテーブルスライダとトップテーブルガイドレールが直動ガイドを構成している。このようなＸ－Ｙテーブルでは、トップテーブルスライダが、Ｘ－Ｙテーブルを構成する部品の製造誤差などによって上下方向（Ｚ方向）に変位する場合がある。トップテーブルスライダが上下方向に変位すると、トップテーブルスライダとトップテーブルガイドレールとの間に力が加わり、直動ガイドの寿命が短くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る試料ステージの一態様は、
ベースと、
前記ベースに設けられ、第１方向に延びる第１レールと、
前記第１レールに沿って移動する第１テーブルと、
前記第１テーブルを前記第１方向に直線運動させる第１直動機構と、
前記第１テーブルに設けられ、前記第１方向と直交する第２方向に延びる第２レールと、
前記第２レールに沿って移動する第２テーブルと、
前記第２テーブルに設けられた前記第１方向に延びる第３レール、および前記第３レールに沿って移動する移動体を含む直動ガイドと、
前記移動体が取り付けられた送り部材と、
前記送り部材を介して、前記第２テーブルを前記第２方向に直線運動させる第２直動機構と、
前記第２テーブルに設けられ、試料が配置される第３テーブルと、
を含み、
前記送り部材は、前記移動体の、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向の変位を吸収する変位吸収部を含む。
ベースと、
前記ベースに設けられ、第１方向に延びる第１レールと、
前記第１レールに沿って移動する第１テーブルと、
前記第１テーブルを前記第１方向に直線運動させる第１直動機構と、
前記第１テーブルに設けられ、前記第１方向と直交する第２方向に延びる第２レールと、
前記第２レールに沿って移動する第２テーブルと、
前記第２テーブルに設けられた前記第１方向に延びる第３レール、および前記第３レールに沿って移動する移動体を含む直動ガイドと、
前記移動体が取り付けられた送り部材と、
前記送り部材を介して、前記第２テーブルを前記第２方向に直線運動させる第２直動機構と、
前記第２テーブルに設けられ、試料が配置される第３テーブルと、
を含み、
前記送り部材は、前記移動体の、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向の変位を吸収する変位吸収部を含む。
【0007】
このような試料ステージでは、送り部材が移動体の第３方向の変位を吸収する変位吸収部を含むため、移動体の第３方向の変位に起因する移動体と第３レールとの間に生じる力を低減できる。したがって、このような試料ステージでは、直動ガイドの長寿命化を図ることができる。
【0008】
本発明に係る荷電粒子ビーム装置の一態様は、
上記試料ステージを含む。
上記試料ステージを含む。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る試料ステージを模式的に示す斜視図。
【図2】本発明の一実施形態に係る試料ステージを模式的に示す斜視図。
【図3】送り部材のプレートを模式的に示す斜視図。
【図4】試料ステージの動作を説明するための図。
【図5】試料ステージの動作を説明するための図。
【図6】試料ステージの動作を説明するための図。
【図7】試料ステージの動作を説明するための図。
【図8】第１変形例に係る送り部材のプレートを模式的に示す斜視図。
【図9】第２変形例に係る送り部材のプレートを模式的に示す斜視図。
【図10】第３変形例に係る送り部材のプレートを模式的に示す斜視図。
【図11】本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0011】
１． 試料ステージ
まず、本発明の一実施形態に係る試料ステージについて図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係る試料ステージ１００を模式的に示す斜視図である。図１および図２には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
まず、本発明の一実施形態に係る試料ステージについて図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係る試料ステージ１００を模式的に示す斜視図である。図１および図２には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【0012】
試料ステージ１００は、電子ビーム描画装置用の試料ステージである。電子ビーム描画装置は、電子ビームを試料に照射して、試料上にパターンを描画する装置である。試料は、例えば、半導体基板、マスクブランクス等である。
【0013】
試料ステージ１００は、図１および図２に示すように、ベース１０と、Ｘガイドレール１２（第１レール）と、Ｘテーブル２０（第１テーブル）と、Ｙガイドレール２２（第２レール）と、Ｘ直動機構３０（第１直動機構）と、接続部材４０と、Ｙテーブル５０と（第２テーブル）、Ｙ直動機構６０（第２直動機構）と、Ｘ送りガイドレール７２（第３レール）およびキャリア７４（移動体）を含む直動ガイド７０と、送り部材８０と、試料テーブル９０（第３テーブル）と、を含む。なお、図２では、試料テーブル９０の図示を省略している。
【0014】
ベース１０は、板状の部材である。ベース１０上には、３段のテーブルが配置されている。ベース１０の上段には、Ｘテーブル２０が配置されている。Ｘテーブル２０の上段には、Ｙテーブル５０が配置されている。Ｙテーブル５０の上段には、試料テーブル９０が配置されている。
【0015】
Ｘガイドレール１２は、ベース１０に設けられている。Ｘガイドレール１２は、Ｘ方向（第１方向）に延びている。すなわち、Ｘガイドレール１２は、Ｘ軸に沿って設けられている。Ｘガイドレール１２は、例えば、２本の棒状のレール部材を平行に並べたものである。
【0016】
Ｘテーブル２０は、Ｘガイドレール１２に沿って移動する。Ｘテーブル２０の下面には、キャリアが取り付けられている。キャリアは、Ｘガイドレール１２に係合され、Ｘガイドレール１２を摺動する移動体である。キャリアは、例えば、複数の金属ボールと、複数の金属ボールを保持する保持器と、を含み、複数の金属ボールが保持器内を循環することによってＸガイドレール１２上を移動する。Ｘガイドレール１２に設けられたキャリアがＸガイドレール１２上を移動することによって、Ｘテーブル２０はＸガイドレール１２に沿って移動できる。
【0017】
Ｘガイドレール１２およびＸガイドレール１２を移動するキャリアは、Ｘテーブル２０のＸ方向の直線運動をガイドする直動ガイドを構成している。このような直動ガイドとして、例えば、日本トムソン株式会社製のリニアウェイや、ＴＨＫ株式会社製のＬＭガイド（登録商標）などの市販の直動ガイドを用いてもよい。また、直動ガイドとして、ボールスプラインやリニアブッシュなどを用いてもよい。
【0018】
Ｘ直動機構３０は、Ｘテーブル２０をＸ方向に直線運動させる。Ｘ方向の直線運動とは、Ｘ軸に沿った直線運動である。Ｘ直動機構３０は、Ｘモーター３２と、ボールねじ３４と、を含む。
【0019】
Ｘモーター３２は、電子ビーム描画装置の試料室を形成する壁１０１に取り付けられている。Ｘモーター３２は、試料室の外に配置されている。ボールねじ３４は、壁１０１の孔を通って試料室内に導入されている。
【0020】
ボールねじ３４は、ねじ軸３４０と、ナット３４２と、を含む。ねじ軸３４０は、ベース１０に固定されている。ねじ軸３４０は、Ｘ軸に沿って設けられている。ナット３４２は、ねじ軸３４０が回転することによって、ねじ軸３４０上を移動する。Ｘ直動機構３０では、Ｘモーター３２でねじ軸３４０を回転させることによって、ナット３４２がＸ方向に直線運動する。なお、Ｘ直動機構３０は、Ｘモーター３２およびボールねじ３４を用いた直動機構に限定されず、その他の公知の直動機構を用いてもよい。
【0021】
接続部材４０（継手）は、Ｘテーブル２０とＸ直動機構３０を接続している。接続部材４０は、Ｘテーブル２０とナット３４２を接続している。接続部材４０によってＸテーブル２０とＸ直動機構３０が接続されることによって、Ｘ直動機構３０でＸテーブル２０をＸ方向に直線運動させることができる。
【0022】
Ｙガイドレール２２は、Ｘテーブル２０上に設けられている。Ｙガイドレール２２は、Ｙ方向（第２方向）に延びている。すなわち、Ｙガイドレール２２は、Ｙ軸に沿って設けられている。Ｙガイドレール２２は、例えば、２本の棒状のレール部材を平行に並べたものである。
【0023】
Ｙテーブル５０は、Ｙガイドレール２２に沿って移動する。Ｙテーブル５０の下面には、キャリアが取り付けられている。キャリアは、Ｙガイドレール２２に係合され、Ｙガイドレール２２を摺動する移動体である。キャリアは、例えば、複数の金属ボールと、複数の金属ボールを保持する保持器と、を含み、複数の金属ボールが保持器内を循環することによってＹガイドレール２２上を移動する。Ｙガイドレール２２に設けられたキャリアがＹガイドレール２２上を移動することによって、Ｙテーブル５０はＹガイドレール２２に
沿って移動できる。
沿って移動できる。
【0024】
Ｙガイドレール２２およびＹガイドレール２２を移動するキャリアは、Ｙテーブル５０のＹ方向の直線運動をガイドする直動ガイドを構成している。Ｙテーブル５０の直線運動をガイドする直動ガイドの構成は、例えば、Ｘテーブル２０の直線運動をガイドする直動ガイドの構成と同じである。
【0025】
Ｙ直動機構６０は、送り部材８０を介して、Ｙテーブル５０をＹ方向に直線運動させる。Ｙ方向の直線運動とは、Ｙ軸に沿った直線運動である。Ｙ直動機構６０は、Ｙモーター６２と、ボールねじ６４と、Ｙ送りガイドレール６６（第４レール）と、キャリア６８と、を含む。
【0026】
Ｙモーター６２は、電子ビーム描画装置の試料室を形成する壁１０１に取り付けられている。Ｙモーター６２は、試料室の外に配置されている。ボールねじ６４は、壁１０１の孔を通って試料室内に導入されている。
【0027】
ボールねじ６４は、ねじ軸６４０と、不図示のナットと、を含む。ねじ軸６４０は、ベース１０に設けられている。ねじ軸６４０は、Ｙ軸に沿って設けられている。ナットは、ねじ軸６４０が回転することによって、ねじ軸６４０上を移動する。Ｙ直動機構６０では、Ｙモーター６２でねじ軸６４０を回転させることによって、ナットがＹ方向に直線運動する。
【0028】
Ｙ送りガイドレール６６は、ベース１０上に設けられている。Ｙ送りガイドレール６６は、Ｙ方向に延びている。すなわち、Ｙ送りガイドレール６６は、Ｙ軸に沿って設けられている。Ｙ送りガイドレール６６は、例えば、１本の棒状のレール部材である。
【0029】
キャリア６８は、Ｙ送りガイドレール６６に沿って移動する。キャリア６８は、Ｙ送りガイドレール６６に係合され、Ｙ送りガイドレール６６を摺動する。キャリア６８は、例えば、複数の金属ボールと、複数の金属ボールを保持する保持器と、を含み、複数の金属ボールが保持器内を循環することによってＹ送りガイドレール６６上を移動する。
【0030】
Ｙ送りガイドレール６６およびキャリア６８は、送り部材８０のＹ方向の直線運動をガイドする直動ガイドを構成している。送り部材８０の直線運動をガイドする直動ガイドの構成は、例えば、Ｙ送りガイドレール６６が１本のレール部材からなる点を除いて、Ｘテーブル２０の直線運動をガイドする直動ガイドの構成と同じである。
【0031】
なお、Ｙ直動機構６０は、Ｙモーター６２、ボールねじ６４、Ｙ送りガイドレール６６、およびキャリア６８を用いた直動機構に限定されず、その他の公知の直動機構を用いてもよい。
【0032】
直動ガイド７０は、送り部材８０のＸ方向の直線運動をガイドする。直動ガイド７０によって、送り部材８０を真直に移動できる。直動ガイド７０は、Ｘ送りガイドレール７２と、キャリア７４と、を含む。
【0033】
Ｘ送りガイドレール７２は、Ｙテーブル５０に設けられている。Ｘ送りガイドレール７２は、Ｘ方向に延びている。すなわち、Ｘ送りガイドレール７２は、Ｘ軸に沿って設けられている。Ｘ送りガイドレール７２は、例えば、２本の棒状のレール部材を平行に並べたものである。
【0034】
キャリア７４は、Ｘ送りガイドレール７２に沿って移動する。キャリア７４は、Ｘ送り
ガイドレール７２に係合され、Ｘ送りガイドレール７２を摺動する移動体である。キャリア７４は、例えば、複数の金属ボールと、複数の金属ボールを保持する保持器と、を含み、複数の金属ボールが保持器内を循環することによってＸ送りガイドレール７２上を移動する。
ガイドレール７２に係合され、Ｘ送りガイドレール７２を摺動する移動体である。キャリア７４は、例えば、複数の金属ボールと、複数の金属ボールを保持する保持器と、を含み、複数の金属ボールが保持器内を循環することによってＸ送りガイドレール７２上を移動する。
【0035】
直動ガイド７０の構成は、例えば、Ｘテーブル２０の直線運動をガイドする直動ガイドの構成と同じである。なお、直動ガイド７０は、Ｘテーブル２０の直線運動をガイドする直動ガイドの構成と異なっていてもよい。直動ガイド７０は、例えば、Ｘテーブル２０の直線運動をガイドする直動ガイドよりも小型の直動ガイドであってもよい。
【0036】
送り部材８０は、Ｙテーブル５０を移動させるための部材である。Ｙ直動機構６０は、送り部材８０を介してＹテーブル５０をＹ方向に直線運動させる。送り部材８０には、直動ガイド７０のキャリア７４が取り付けられている。送り部材８０は、直動ガイド７０を介して、Ｙテーブル５０に連結されている。送り部材８０は、プレート８２と、支持部材８４と、を含む。
【0037】
プレート８２の一端は支持部材８４に接続され、プレート８２の他端にはキャリア７４が取り付けられている。プレート８２は、支持部材８４およびキャリア７４によって支持されている。
【0038】
支持部材８４は、プレート８２を支持している。支持部材８４の下面には、キャリア６８が取り付けられている。また、図示はしないが、支持部材８４とＹ直動機構６０のナットが接続部材を介して接続されている。
【0039】
送り部材８０のＸ方向の直線運動は、直動ガイド７０によってガイドされている。送り部材８０のＹ方向の直線運動は、Ｙ送りガイドレール６６およびキャリア６８からなる直動ガイドによってガイドされている。そのため、試料ステージ１００では、Ｙテーブル５０をＸ方向およびＹ方向に真直に移動させることができ、Ｙテーブル５０、すなわち試料テーブル９０を正確に位置決めできる。
【0040】
送り部材８０と試料テーブル９０は、離隔している。すなわち、送り部材８０と試料テーブル９０は、接していない。図示の例では、Ｙテーブル５０上には、Ｚ方向（第３方向）に延出する２つの柱状部５２が設けられている。２つの柱状部５２の間には、Ｘ送りガイドレール７２が配置されている。試料テーブル９０は、２つの柱状部５２上に設けられている。送り部材８０のプレート８２は、Ｙテーブル５０と試料テーブル９０との間の空間に収容される。そのため、送り部材８０（プレート８２）と試料テーブル９０とは接触しない。
【0041】
後述するように、送り部材８０は、キャリア７４のＺ方向の変位にともなってＺ方向に変位する変位吸収部８２２を有している。試料テーブル９０は、変位吸収部８２２がＺ方向に変位しても、試料テーブル９０と送り部材８０とが接触しない高さ（Ｚ方向の位置）に配置されている。
【0042】
試料テーブル９０は、Ｙテーブル５０に設けられている。試料テーブル９０は、柱状部５２上に設けられている。試料テーブル９０には、試料が配置される。図示はしないが、試料テーブル９０には、試料を固定するチャック装置が設けられていてもよい。
【0043】
図３は、送り部材８０のプレート８２を模式的に示す斜視図である。
【0044】
プレート８２は、図３に示すように、基部８２０と、変位吸収部８２２と、取付け部８
２４と、を含む。
２４と、を含む。
【0045】
基部８２０には、支持部材８４が取り付けられている。基部８２０は、変位吸収部８２２を支持している。
【0046】
変位吸収部８２２は、キャリア７４のＺ方向の変位を吸収する。変位吸収部８２２の厚さＴ２は、基部８２０の厚さＴ０よりも小さい。そのため、変位吸収部８２２は、Ｚ方向に弾性変形できる。すなわち、変位吸収部８２２の厚さＴ２を小さくすることによって、変位吸収部８２２を弾性部材として機能させることができる。
【0047】
変位吸収部８２２のＹ方向の大きさＷは、変位吸収部８２２のＺ方向の大きさ、すなわち、厚さＴ２よりも大きい。そのため、変位吸収部８２２のＹ方向の剛性を高めることができる。変位吸収部８２２のＹ方向の大きさＷは、例えば、基部８２０のＹ方向の大きさと同じである。
【0048】
取付け部８２４には、キャリア７４が取り付けられる。取付け部８２４は、変位吸収部８２２を介して、基部８２０に接続されている。そのため、キャリア７４のＺ方向の変位を変位吸収部８２２で吸収できる。取付け部８２４の厚さは、例えば、基部８２０の厚さと等しい。
【0049】
図３に示す例では、プレート８２の厚さを変化させることで、基部８２０、変位吸収部８２２、および取付け部８２４を形成している。すなわち、基部８２０、変位吸収部８２２、および取付け部８２４は、一体に構成されている。
【0050】
【0051】
＜Ｘ方向の移動＞
まず、図４に示す試料テーブル９０が原点（０，０）に位置している状態で、Ｘ直動機構３０を動作させて、図５に示すように、試料テーブル９０を＋Ｘ方向に移動させるときの試料ステージ１００の動作について説明する。
まず、図４に示す試料テーブル９０が原点（０，０）に位置している状態で、Ｘ直動機構３０を動作させて、図５に示すように、試料テーブル９０を＋Ｘ方向に移動させるときの試料ステージ１００の動作について説明する。
【0052】
試料テーブル９０を＋Ｘ方向に移動させる場合、Ｘモーター３２を駆動させて、ねじ軸３４０を回転させ、ナット３４２を＋Ｘ方向に移動させる。ナット３４２とＸテーブル２０は、接続部材４０で接続されているため、ナット３４２の＋Ｘ方向の移動によりＸテーブル２０はＸガイドレール１２に沿って＋Ｘ方向に移動する。
【0053】
Ｘテーブル２０が＋Ｘ方向に移動することによって、Ｙガイドレール２２は、Ｙテーブル５０に取り付けられたキャリアを＋Ｘ方向に押す。これにより、Ｙテーブル５０は、Ｘテーブル２０とともに＋Ｘ方向に移動する。この結果、試料テーブル９０が＋Ｘ方向に移動する。
【0054】
ここで、Ｘテーブル２０に取り付けられたキャリアおよびＸガイドレール１２からなる直動ガイドは、Ｘテーブル２０のＸ方向の直線運動をガイドする。さらに、キャリア７４およびＸ送りガイドレール７２からなる直動ガイド７０は、Ｙテーブル５０のＸ方向の直線運動をガイドする。そのため、試料テーブル９０の姿勢を保持した状態で試料テーブル９０を＋Ｘ方向に真直に移動させることができる。
【0055】
図５に示す試料テーブル９０が（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘｍａｘ，０）に位置している状態から
、図４に示すように、試料テーブル９０を－Ｘ方向に移動させる場合の試料ステージ１００の動作は、Ｘモーター３２を逆に回転させる点を除いて、上述した試料テーブル９０を＋Ｘ方向に移動させる場合の試料ステージ１００の動作と同様である。
、図４に示すように、試料テーブル９０を－Ｘ方向に移動させる場合の試料ステージ１００の動作は、Ｘモーター３２を逆に回転させる点を除いて、上述した試料テーブル９０を＋Ｘ方向に移動させる場合の試料ステージ１００の動作と同様である。
【0056】
＜Ｙ方向の移動＞
次に、図４に示す試料テーブル９０が原点（０，０）に位置している状態で、Ｙ直動機構６０を動作させて、図６に示すように、試料テーブル９０を＋Ｙ方向に移動させるときの試料ステージ１００の動作について説明する。
次に、図４に示す試料テーブル９０が原点（０，０）に位置している状態で、Ｙ直動機構６０を動作させて、図６に示すように、試料テーブル９０を＋Ｙ方向に移動させるときの試料ステージ１００の動作について説明する。
【0057】
試料テーブル９０を＋Ｙ方向に移動させる場合、Ｙモーター６２を駆動させて、ねじ軸６４０を回転させ、ナットを＋Ｙ方向に移動させる。ナットは、送り部材８０に接続されているため、送り部材８０はＹ送りガイドレール６６に沿って＋Ｙ方向に移動する。送り部材８０が＋Ｙ方向に移動することによって、キャリア７４は、Ｘ送りガイドレール７２を＋Ｙ方向に押す。これにより、Ｙテーブル５０が＋Ｙ方向に移動する。
【0058】
ここで、Ｙテーブル５０に取り付けられたキャリアおよびＹガイドレール２２からなる直動ガイドは、Ｙテーブル５０のＹ方向の直線運動をガイドする。そのため、試料テーブル９０の姿勢を保持した状態で試料テーブル９０を＋Ｙ方向に移動させることができる。
【0059】
図６に示す試料テーブル９０が（Ｘ，Ｙ）＝（０，Ｙｍａｘ）に位置している状態から、図４に示すように、試料テーブル９０を－Ｙ方向に移動させる場合の試料ステージ１００の動作は、Ｙモーター６２を逆に回転させる点を除いて、上述した試料テーブル９０を＋Ｙ方向に移動させる場合の試料ステージ１００の動作と同様である。
【0060】
試料ステージ１００では、Ｘ直動機構３０によって試料テーブル９０をＸ方向に移動させ、Ｙ直動機構６０によって送り部材８０を介して試料テーブル９０をＹ方向に移動させることによって、図４～図７に示すように試料テーブル９０をＸＹ平面内の所望の位置に精度よく位置決めできる。
【0061】
＜変位吸収部＞
上述したように、試料テーブル９０をＹ方向に移動させる場合に、キャリア７４は、Ｘ送りガイドレール７２を＋Ｙ方向に押す。これにより、Ｙテーブル５０をＹ方向に移動させることができる。このように、試料テーブル９０をＹ方向に移動させる場合に、Ｘ送りガイドレール７２にはＹ方向の力が加わる。
上述したように、試料テーブル９０をＹ方向に移動させる場合に、キャリア７４は、Ｘ送りガイドレール７２を＋Ｙ方向に押す。これにより、Ｙテーブル５０をＹ方向に移動させることができる。このように、試料テーブル９０をＹ方向に移動させる場合に、Ｘ送りガイドレール７２にはＹ方向の力が加わる。
【0062】
ここで、キャリア７４は、試料ステージ１００を構成する部品の製造誤差等によって、試料テーブル９０（Ｙテーブル５０）の移動に伴って上下方向、すなわち、Ｚ方向に変位する。例えば、Ｘテーブル２０やＹテーブル５０がベース１０に対して平行に配置されていない場合、試料テーブル９０のＸＹ面内の位置に応じてキャリア７４のＺ方向の位置が変化する。
【0063】
仮に、送り部材８０を構成するプレート８２の剛性が高い場合、数μｍ程度のキャリア７４のＺ方向の変位であっても、キャリア７４とＸ送りガイドレール７２との間にＹ方向以外の力、例えば、Ｚ方向の力が発生してしまう。
【0064】
これに対して、試料ステージ１００では、プレート８２の変位吸収部８２２が弾性部材であるため、変位吸収部８２２はキャリア７４のＺ方向の変位に伴ってＺ方向に変位する。このように、試料ステージ１００では、変位吸収部８２２がキャリア７４のＺ方向の変位を吸収するため、キャリア７４のＺ方向の変位に起因するキャリア７４とＸ送りガイドレール７２との間に生じる力を低減できる。
【0065】
３． 効果
試料ステージ１００は、ベース１０と、ベース１０に設けられ、Ｘ方向に延びるＸガイドレール１２と、Ｘガイドレール１２に沿って移動するＸテーブル２０と、Ｘテーブル２０をＸ方向に直線運動させるＸ直動機構３０と、Ｘテーブル２０に設けられ、Ｘ方向と直交するＹ方向に延びるＹガイドレール２２と、Ｙガイドレール２２に沿って移動するＹテーブル５０と、Ｙテーブル５０に設けられたＸ方向に延びるＸ送りガイドレール７２とＸ送りガイドレール７２に沿って移動するキャリア７４を含む直動ガイド７０と、キャリア７４が取り付けられた送り部材８０と、送り部材８０を介してＹテーブル５０をＹ方向に直線運動させるＹ直動機構６０と、Ｙテーブル５０に設けられ、試料が配置される試料テーブル９０と、を含む。また、試料ステージ１００では、送り部材８０は、キャリア７４のＺ方向の変位を吸収する変位吸収部８２２を含む。
試料ステージ１００は、ベース１０と、ベース１０に設けられ、Ｘ方向に延びるＸガイドレール１２と、Ｘガイドレール１２に沿って移動するＸテーブル２０と、Ｘテーブル２０をＸ方向に直線運動させるＸ直動機構３０と、Ｘテーブル２０に設けられ、Ｘ方向と直交するＹ方向に延びるＹガイドレール２２と、Ｙガイドレール２２に沿って移動するＹテーブル５０と、Ｙテーブル５０に設けられたＸ方向に延びるＸ送りガイドレール７２とＸ送りガイドレール７２に沿って移動するキャリア７４を含む直動ガイド７０と、キャリア７４が取り付けられた送り部材８０と、送り部材８０を介してＹテーブル５０をＹ方向に直線運動させるＹ直動機構６０と、Ｙテーブル５０に設けられ、試料が配置される試料テーブル９０と、を含む。また、試料ステージ１００では、送り部材８０は、キャリア７４のＺ方向の変位を吸収する変位吸収部８２２を含む。
【0066】
このように、試料ステージ１００では、変位吸収部８２２を含むため、キャリア７４のＺ方向の変位を吸収でき、キャリア７４のＺ方向の変位に起因するキャリア７４とＸ送りガイドレール７２との間に生じる力を低減できる。したがって、直動ガイド７０の長寿命化を図ることができる。
【0067】
また、試料ステージ１００では、キャリア７４のＺ方向の変位に起因するキャリア７４とＸ送りガイドレール７２との間に生じる力を低減できるため、直動ガイド７０として小型の直動ガイドを用いることができる。これにより、試料ステージ１００を小型化できる。試料ステージ１００を小型化することによって、試料室を小型化でき、電子ビーム描画装置全体を小型化できる。
【0068】
また、試料ステージ１００では、キャリア７４のＺ方向の変位に起因するキャリア７４とＸ送りガイドレール７２との間に生じる力を低減できるため、直動ガイド７０として非磁性のガイドを用いることができる。非磁性のガイドは、セラミックスなどの非磁性の材料が用いられているため、強度が低い。試料ステージ１００では、キャリア７４のＺ方向の変位に起因するキャリア７４とＸ送りガイドレール７２との間に生じる力を低減できるため、非磁性のガイドを用いても、直動ガイド７０の長寿命化を図ることができる。
【0069】
また、試料ステージ１００では、変位吸収部８２２がキャリア７４のＺ方向の変位を吸収するため、試料テーブル９０の振動を低減でき、試料テーブル９０に配置された試料の振動を低減できる。
【0070】
さらに、試料ステージ１００は、Ｙ方向に延びるＹ送りガイドレール６６を含み、送り部材８０は、Ｙ送りガイドレール６６に沿って移動する。上述したように、試料ステージ１００では、Ｙ直動機構６０によってＹテーブル５０をＹ方向に移動させるときに、直動ガイド７０に加わるＹ方向以外の力を低減できる。また、試料ステージ１００では、Ｘガイドレール１２およびＹガイドレール２２によって試料テーブル９０の姿勢を保持できる。したがって、試料ステージ１００では、ヨーイングを抑制でき、試料の高精度な位置決めができる。また、送り部材８０や、Ｙ送りガイドレール６６には、試料テーブル９０の姿勢を保持するための機構が不要であり、装置を小型化できる。
【0071】
試料ステージ１００では、変位吸収部８２２は弾性部材である。そのため、変位吸収部８２２では、キャリア７４のＺ方向の変位にともなって弾性変形できるため、キャリア７４のＺ方向の変位を吸収できる。
【0072】
試料ステージ１００では、変位吸収部８２２のＹ方向の大きさＷは、変位吸収部８２２のＺ方向の大きさ（厚さＴ２）よりも大きい。そのため、変位吸収部８２２では、Ｙ方向
に高い剛性を有することができる。したがって、試料ステージ１００では、Ｙ直動機構６０が送り部材８０を介してＹテーブル５０をＹ方向に移動させる際に、送り部材８０の撓みを低減でき、Ｙ方向の位置決め精度を向上できる。
に高い剛性を有することができる。したがって、試料ステージ１００では、Ｙ直動機構６０が送り部材８０を介してＹテーブル５０をＹ方向に移動させる際に、送り部材８０の撓みを低減でき、Ｙ方向の位置決め精度を向上できる。
【0073】
試料ステージ１００では、試料テーブル９０と送り部材８０は離隔している。そのため、試料ステージ１００では、キャリア７４がＺ方向に変位して変位吸収部８２２が変形しても、試料テーブル９０は変位吸収部８２２の変形の影響を受けない。
【0074】
【0075】
第１変形例に係る送り部材８０では、変位吸収部８２２が、Ｚ方向に弾性変形する板バネである。変位吸収部８２２を構成する板バネは、基部８２０に取り付けられている。基部８２０の材質と変位吸収部８２２の材質は、例えば、異なる。変位吸収部８２２の先端には、キャリア７４が固定された取付け部８２４が取り付けられている。すなわち、基部８２０と取付け部８２４とは、変位吸収部８２２（板バネ）を介して接続されている。
【0076】
第１変形例に係る送り部材８０は、上述した図３に示す送り部材８０と同様に、変位吸収部８２２がキャリア７４のＺ方向の変位を吸収でき、かつ、Ｙ方向に高い剛性を有することができる。
【0077】
４．２． 第２変形例
図９は、第２変形例に係る送り部材８０のプレート８２を模式的に示す斜視図である。
図９は、第２変形例に係る送り部材８０のプレート８２を模式的に示す斜視図である。
【0078】
第２変形例に係る送り部材８０では、変位吸収部８２２は、板バネ８２２ａと、回転部材８２２ｂと、を含む。
【0079】
板バネ８２２ａは、基部８２０に取り付けられている。板バネ８２２ａの先端には、回転軸８２２ｃを介して回転部材８２２ｂが取り付けられている。回転部材８２２ｂは、キャリア７４のＺ方向の変位に伴って回転軸８２２ｃまわりに回転する。
【0080】
変位吸収部８２２は、板バネ８２２ａと、回転部材８２２ｂと、を含むため、例えば上述した図３に示す送り部材８０と比べて、より小さい力でキャリア７４のＺ方向の変位に伴って変位できる。したがって、第２変形例に係る送り部材８０では、変位吸収部８２２がキャリア７４のＺ方向の変位をより吸収でき、かつ、Ｙ方向に高い剛性を有することができる。
【0081】
４．３． 第３変形例
図１０は、第３変形例に係る送り部材８０のプレート８２を模式的に示す斜視図である。
図１０は、第３変形例に係る送り部材８０のプレート８２を模式的に示す斜視図である。
【0082】
第３変形例に係る送り部材８０では、変位吸収部８２２は、第１回転軸８２３ａおよび第２回転軸８２３ｃを介して基部８２０に接続された回転部材８２３ｄと、第１回転軸８２３ａと第２回転軸８２３ｃを保持する保持部８２３ｂと、を含む。
【0083】
基部８２０と保持部８２３ｂは、第１回転軸８２３ａを介して接続されている。回転部材８２３ｄと保持部８２３ｂは、第２回転軸８２３ｃを介して接続されている。このように、回転部材８２３ｄは、２つの回転軸を含むリンクによってキャリア７４のＺ方向の変位に伴って変位する。
【0084】
なお、回転部材８２３ｄをキャリア７４のＺ方向の変位に伴って変位させるリンクの構成は、図１０に示す２つの回転軸を含むリンクに限定されない。
【0085】
第３変形例に係る送り部材８０は、上述した図３に示す送り部材８０と同様に、変位吸収部８２２がキャリア７４のＺ方向の変位を吸収でき、かつ、Ｙ方向に高い剛性を有することができる。
【0086】
５． 電子ビーム描画装置
次に、本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置について図面を参照しながら説明する。図１１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置１０００の構成を示す図である。
次に、本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置について図面を参照しながら説明する。図１１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置１０００の構成を示す図である。
【0087】
電子ビーム描画装置１０００は、図１１に示すように、試料ステージ１００を含む。電子ビーム描画装置１０００は、さらに、試料ステージ１００に保持された試料Ｓに電子ビームを照射する光学系２を含む。
【0088】
電子ビーム描画装置１０００は、電子ビームを試料Ｓに照射して、試料Ｓ上にパターンを描画する装置である。電子ビーム描画装置１０００は、例えば、半導体基板やマスクブランクス等の基板に半導体集積回路パターンなどの微細パターンを描画する。ここでは、試料Ｓは、例えば、半導体基板やマスクブランクス等の基板である。
【0089】
光学系２は、電子銃１０２と、ブランカー１０４と、照射レンズ１０６と、第１スリット１０８と、成形偏向器１１０と、成形レンズ１１２と、第２スリット１１４と、縮小レンズ１１６と、対物レンズ１１８と、位置決め偏向器１２０と、を含む。
【0090】
電子銃１０２は、電子ビームを放出する。ブランカー１０４は、電子銃１０２から放出された電子ビームを偏向して、電子ビームが第１スリット１０８を通過する時間を調整する。すなわち、ブランカー１０４によって、試料Ｓに照射される電子ビームの照射量を調整できる。ブランカー１０４を通過した電子ビームは、照射レンズ１０６を介して、第１スリット１０８に照射される。
【0091】
第１スリット１０８、成形偏向器１１０、成形レンズ１１２、および第２スリット１１４は、電子ビームを成形する。電子ビームが第１スリット１０８を通過することで形成された像は、成形レンズ１１２によって、第２スリット１１４上に結像される。このとき、成形偏向器１１０で電子ビームを偏向させることによって、第１スリット１０８で形成された像の第２スリット１１４上での位置を変えることができる。これにより、電子ビームを成形できる。成形偏向器１１０において、電子ビームの偏向方向および偏向量を制御することによって、電子ビームを任意の形状に成形できる。
【0092】
縮小レンズ１１６は、第１スリット１０８、成形偏向器１１０、成形レンズ１１２、および第２スリット１１４で形成された像を縮小する。対物レンズ１１８は、縮小レンズ１１６で縮小された像を試料Ｓ上に結像する。位置決め偏向器１２０は、対物レンズ１１８を通過した電子ビームを偏向させる。これにより、試料Ｓに対する電子ビームの照射位置を変えることができる。すなわち、位置決め偏向器１２０によって、第１スリット１０８等で形成された像の試料Ｓ上での位置を決めることができる。
【0093】
試料ステージ１００は、試料Ｓを保持している。試料ステージ１００は、電子ビーム描画装置１０００の試料室４に配置されている。
【0094】
電子ビーム描画装置１０００では、第１スリット１０８、成形偏向器１１０、成形レンズ１１２、および第２スリット１１４によって、電子ビームを成形し、試料Ｓに照射される電子ビームの断面形状、すなわち、ショット形状およびショットサイズを制御できる。また、ブランカー１０４によって、電子ビームが試料Ｓに照射される時間、すなわち、ショット時間を制御できる。また、位置決め偏向器１２０によって、試料Ｓ上に照射される電子ビームの位置、すなわち、ショット位置を制御できる。また、電子ビームの照射と試料ステージ１００の移動を同期させることによって、試料Ｓ上に所望のパターンを描画できる。
【0095】
なお、上記では、電子ビームの断面形状を成形して試料Ｓに照射する可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置について説明したが、電子ビーム露光装置は、光学系２において、電子ビームを集束し、集束した電子ビームを偏向することによって試料Ｓにパターンを描画するスポットビーム方式の電子ビーム描画装置であってもよい。
【0096】
また、上記では、試料ステージ１００を電子ビーム描画装置に用いた場合について説明したが、試料ステージ１００を電子ビーム描画装置以外の荷電粒子ビーム装置に用いてもよい。例えば、試料ステージ１００を走査電子顕微鏡用の試料ステージとして用いてもよいし、試料ステージ１００を半導体ウエハ等を電子顕微鏡を用いて検査するための半導体検査装置用の試料ステージとして用いてもよい。また、試料ステージ１００を、電子ビーム以外の荷電粒子ビーム（イオンビーム等）を試料に照射する光学系を備えた荷電粒子ビーム装置用の試料ステージとして用いてもよい。
【0097】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【0098】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0099】
２…光学系、４…試料室、１０…ベース、１２…Ｘガイドレール、２０…Ｘテーブル、２２…Ｙガイドレール、３０…Ｘ直動機構、３２…Ｘモーター、３４…ボールねじ、４０…接続部材、５０…Ｙテーブル、５２…柱状部、６０…Ｙ直動機構、６２…Ｙモーター、６４…ボールねじ、６６…Ｙ送りガイドレール、６８…キャリア、７０…直動ガイド、７２…Ｘ送りガイドレール、７４…キャリア、８０…送り部材、８２…プレート、８４…支持部材、９０…試料テーブル、１００…試料ステージ、１０１…壁、１０２…電子銃、１０４…ブランカー、１０６…照射レンズ、１０８…第１スリット、１１０…成形偏向器、１１２…成形レンズ、１１４…第２スリット、１１６…縮小レンズ、１１８…対物レンズ、１２０…位置決め偏向器、３４０…ねじ軸、３４２…ナット、６４０…ねじ軸、８２０…基部、８２２…変位吸収部、８２２ａ…板バネ、８２２ｂ…回転部材、８２２ｃ…回転軸、８２３ａ…第１回転軸、８２３ｂ…保持部、８２３ｃ…第２回転軸、８２３ｄ…回転部材、８２４…取付け部、１０００…電子ビーム描画装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】