JPH0864661A - Ｘ−ｙステージ及びこれを有する荷電粒子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高精度及び高速度の移動及びコンパクト化の
要求を満足することのできるＸ−Ｙステージを実現す
る。 【構成】 第１のガイドレール５と直交する第２のガイ
ドレール６を有する、ベース１に対して、Ｘ方向及びＹ
方向へ移動可能に設けられたステージ２と、ベースとス
テージとの間に配置され、第１のガイドレールに対して
複数設けられた第１の車輪１５と、第２のガイドレール
に対して複数設けられた第２の車輪１６とを有するスラ
イダ３とからなる。スライダは、少なくとも３箇所に配
置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明はＸ−Ｙステージ及びこれを有する
荷電粒子ビーム露光装置に係り、特に高精度及び高速度
の移動及びコンパクト化が求められる半導体製造装置や
工作機械等で使用されるＸ−Ｙステージ及びＸ−Ｙステ
ージを有する荷電粒子ビーム露光装置に関する。

【０００２】Ｘ−Ｙステージは、半導体製造装置や工作
機械等で、Ｘ−Ｙステージ上に載置された、処理を施さ
れる部材を移動するのに使用される。近年、この様なＸ
−Ｙステージに対して、高精度及び高速度の移動及びコ
ンパクト化の要求が高まっている。

【０００３】

【従来の技術】図９は、従来のＸ−Ｙステージの一例を
示す斜視図である。同図中、Ｘ−Ｙステージは、大略ベ
ース１００と、Ｘステージ１０１と、Ｙステージ１０２
とからなる。処理を施される部材（図示せず）は、Ｙス
テージ１０２上に載置される。ベース１００には、溝１
１１内に一対のリテーナ１１２と、上面１００ａに一対
のリテーナ１１３とが配置されている。各リテーナ１１
２，１１３には、複数の円柱又は球１１４が回転可能に
設けられている。これらのリテーナ１１２，１１３は、
夫々Ｘ方向へ移動可能である。

【０００４】Ｘステージ１０１はベース１００上に載置
されており、この状態でリテーナ１１２はＸステージ１
０１の凸部１１５を案内し、リテーナ１１３はＸステー
ジ１０１の底面を案内する。つまり、リテーナ１１２は
Ｘステージ１０１を正確にＸ方向へ案内し、リテーナ１
１３はＸステージ１０１の荷重を支える。尚、Ｘステー
ジ１０１は、ロッド１１６の一端に固定されており、ロ
ッド１１６の他端に設けられたアクチュエータ（図示せ
ず）によりＸ方向へ移動される。リテーナ１１２，１１
３は、夫々Ｘステージ１０１の移動と共にＸ方向へ移動
する。

【０００５】Ｘステージ１０１には、溝１１７内に一対
のリテーナ１１８と、上面１０１ａに一対のリテーナ１
１９とが配置されている。各リテーナ１１８，１１９に
は、複数の円柱又は球１１４が回転可能に設けられてい
る。これらのリテーナ１１８，１１９は、夫々Ｙ方向へ
移動可能である。

【０００６】Ｙステージ１０２はＸステージ１０１上に
載置されており、この状態でリテーナ１１８はＹステー
ジ１０２の凸部１２０を案内し、リテーナ１１９はＹス
テージ１０２の底面を案内する。つまり、リテーナ１１
８はＹステージ１０２を正確にＹ方向へ案内し、リテー
ナ１１９はＹステージ１０２の荷重を支える。尚、Ｙス
テージ１０２は、ロッド１２２の一端にＹステージ１０
２のＸ方向の移動を可能とする摺動機構１２１を介して
接続されており、ロッド１２２の他端に設けられたアク
チュエータ（図示せず）によりＹ方向へ移動される。リ
テーナ１１８，１１９は、夫々Ｙステージ１０２の移動
と共にＹ方向へ移動する。

【０００７】上記構成により、Ｙステージ１０２は、ロ
ッド１１６，１２２の移動方向及び移動量に応じてＸ−
Ｙ方向へ移動する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如きＸ
−Ｙステージで高精度及び高速度の移動及びコンパクト
化の要求を満足させようとすると、次の様な問題があっ
た。

【０００９】１）Ｘ−Ｙステージを高精度で移動させる
には、大量に使用する円柱又は球１１４が高い精度及び
高い均一性を有することが要求されるが、この様な要求
を満たす円柱又は球の製造は非常に困難であった。

【００１０】２）Ｘステージ１０１及びＹステージ１０
２は、いずれも円柱又は球１１４で支持されているの
で、所謂多点接触となり、Ｘステージ１０１及びＹステ
ージ１０２をガタを生じることなく正確に平面上を移動
させることは難しかった。これは、上記の如く、円柱又
は球１１４の精度にバラツキが不可避的に生じることに
もよる。そこで、各円柱又は球１１４を多少弾性変形す
る材質で形成し、ガタを無くすことが考えられる。この
場合、円柱又は球１１４は、Ｘステージ１０１又はＹス
テージ１０２の荷重によって弾性変形する。しかし、Ｘ
ステージ１０１又はＹステージ１０２が、その荷重か加
わっていない（即ち、弾性変形していない）円柱又は球
１１４を乗り越える際、乗り越える先端部分及び反対側
の後端部分が多少上下にぶれるピッチングを引き起こし
てしまう。このため、特に円柱又は球１１４が細かい間
隔（ピッチ）で設けられているので、Ｘステージ１０１
及びＹステージ１０２の移動が不連続となってしまうと
いう新たな問題が生じてしまい、安定、且つ、一定な移
動は期待できない。

【００１１】３）Ｘ−Ｙステージの構造は複雑であり、
部品点数も多いため、Ｘ−Ｙステージ全体が重くなって
しまい、Ｘ−Ｙステージを高速で移動することは困難で
あった。つまり、Ｘステージ１０１を移動するには、Ｘ
ステージ１０１及びＹステージ１０２の両方の荷重に対
して駆動力を加える必要があった。

【００１２】４）各リテーナ１１２，１１３，１１８，
１１９は、Ｘステージ１０１及びＹステージ１０２を転
がり摩擦を利用して移動するために、対応するＸステー
ジ１０１及びＹステージ１０２の移動に同期して移動す
る構成となっている。このため、Ｘ−Ｙステージの端部
では、リテーナはリテーナ止め（図示せず）に当接して
落下しないようにされている。しかし、Ｘステージ１０
１及び／又はＹステージ１０２の移動中にリテーナがリ
テーナ止めに当接すると、その衝撃でＸ−Ｙステージの
位置を検出するためのカウンタ（図示せず）のカウント
値に誤りが生じてしまい、Ｘ−Ｙステージの連続移動の
継続は不可能となり、処理を一旦停止する必要があっ
た。又、リテーナが出来るだけリテーナ止めに当接しな
いようにするためには、Ｘ−Ｙステージ全体を大きくす
る必要があり、この場合にはＸ−Ｙステージのコンパク
ト化は不可能であった。

【００１３】５）Ｘ−Ｙステージは、図９に示すように
ベース１００とＸステージ１０１とＹステージ１０２か
らなる三重構造を有していた。つまり、Ｘステージ１０
１はベース１００上に配置され、Ｙステージ１０２はＸ
ステージ上に配置されていた。このため、Ｙステージ１
０２の下には案内機構等が配置されており、Ｙステージ
１０２上に載置された、処理を施される部材に対して、
Ｙステージ１０２の下方から処理を施すことは不可能で
あった。又、下方からの処理を施すために、ベース１０
０の中央部分に開口部を設けることも、対向する部分に
案内機構等があるために不可能であった。

【００１４】本発明は、高精度及び高速度の移動及びコ
ンパクト化の要求を満足することのできるＸ−Ｙステー
ジを実現しようとする。

【００１５】

【課題を実現するための手段】請求項１記載の発明は、
第１のガイドレールを有するベースと、前記第１のガイ
ドレールと直交する方向に延在する第２のガイドレール
を有し、前記ベースに対して互いに直交するＸ方向及び
Ｙ方向へ移動可能に設けられたステージと、前記ベース
と前記ステージとの間に配置され、前記第１のガイドレ
ールに対して複数設けられ、且つ、これに案内されて回
転する第１の車輪と、前記第２のガイドレールに対して
複数設けられ、且つ、これに案内されて回転する第２の
車輪とを有するスライダとからなり、前記第１の車輪
は、前記ステージの前記第２のガイドレールの延在する
方向への移動時に、前記第１のガイドレールとの係合に
より、前記スライダの前記第２のガイドレールの延在す
る方向への移動を阻止し、前記第２の車輪は、前記ステ
ージの前記第１のガイドレールの延在する方向への移動
時に、前記第２のガイドレールとの係合により、前記ス
ライダの前記第１のガイドレールの延在する方向への移
動を阻止し、前記スライダは、少なくとも３箇所に配置
される。

【００１６】請求項２記載の発明では、前記スライダ
は、Ｘ方向上対向する２箇所と、Ｙ方向上対向する２箇
所の、合計４箇所に配置されている。

【００１７】請求項３記載の発明では、前記スライダ
は、Ｘ方向上前記ステージの一端に対応する１箇所と、
Ｙ方向上前記ステージの一端に対応する１箇所と、前記
ステージの二端で挟まれた角部と対角線上の１箇所の、
合計３箇所に配置されている。請求項４記載の発明で
は、前記第１のガイドレールは第１の溝を有し、前記第
１の車輪は第１の溝内を案内されて前記第１のガイドレ
ールの延在方向に沿って回転する。

【００１８】請求項５記載の発明では、前記第２のガイ
ドレールは第２の溝を有し、前記第２の車輪は第２の溝
内を案内されて前記第２のガイドレールの延在方向に沿
って回転する。

【００１９】請求項６記載の発明では、前記第１及び第
２の車輪は、夫々ラジアル荷重及びスラスト荷重を個別
に受けるベアリングを介して前記スライダに取付られて
いる。

【００２０】請求項７記載の発明では、前記第１及び第
２の車輪は、夫々対応する前記第１及び第２のガイドレ
ールと接触する方向上の位置を調整する機構を介して前
記スライダに取付られている。

【００２１】請求項８記載の発明では、前記第１の車輪
は、前記第１のガイドレールを挟み込んで前記第１のガ
イドレールの延在方向に沿って回転する。

【００２２】請求項９記載の発明では、前記第２の車輪
は、前記第２のガイドレールを挟み込んで前記第２のガ
イドレールの延在方向に沿って回転する。

【００２３】請求項１０記載の発明では、前記ベースの
中央部分には開口部が設けられている。

【００２４】請求項１１記載の発明では、請求項１〜１
０のうち一項記載のＸ−Ｙステージに載置された基板に
対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム露光装
置において、絞りを介して得た荷電粒子ビームを、その
磁場中で集束、結像させるインレンズ型イマージョンレ
ンズを有する。請求項１２記載の発明では、前記インレ
ンズ型イマージョンレンズは、前記Ｘ−Ｙステージを挟
むように配置された一対の電磁レンズからなる。

【００２５】

【作用】請求項１記載の発明によれば、従来使用してい
た円柱又は球の如き精度の高い部品を使用する必要がな
く、１枚のステージがＸ−Ｙ方向に移動する簡単な構成
を用いている。このため、ステージの高精度及び高速度
の移動をガタを生ずることなく連続的に行うことができ
る。又、部品点数も少なく、Ｘ−Ｙステージ全体を小型
化及び軽量化できる。更に、ステージの中央部分に対応
するベースの部分に開口部を設けることもできる。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、ステージが
４点で支持されるので、安定したステージ移動が可能で
ある。

【００２７】請求項３記載の発明によれば、ステージが
３点で支持されるので、案内機構がより簡単となり、Ｘ
−Ｙステージの更なる小型化及び軽量化が可能である。

【００２８】請求項４記載の発明によれば、ステージの
案内機構の部品点数が少なくて済み、Ｘ−Ｙステージの
構成が非常に簡単となる。

【００２９】請求項５記載の発明によれば、ステージの
案内機構の部品点数が少なくて済み、Ｘ−Ｙステージの
構成が非常に簡単となる。

【００３０】請求項６記載の発明によれば、ステージを
確実に、且つ、ガタを生ずることなく移動することがで
きる。

【００３１】請求項７記載の発明によれば、部品の製造
バラツキや取付け誤差等が生じても、ステージを安定に
案内することができる。

【００３２】請求項８記載の発明によれば、ステージを
寿命が長く、且つ、精度の高い案内機構により案内でき
る。

【００３３】請求項９記載の発明によれば、ステージを
寿命が長く、且つ、精度の高い案内機構により案内でき
る。

【００３４】請求項１０記載の発明によれば、Ｘ−Ｙス
テージを、ベースの下側からも処理を施すような装置に
適用可能である。

【００３５】請求項１１記載の発明によれば、収差（像
のボケ）を少なくすることができるので解像度が向上で
き、又、従来と同程度の解像度を得る場合には絞りの径
を大きくすることができるのでその分荷電粒子ビームの
照射時間を短くでき、スループットの大幅向上が可能と
なる。

【００３６】請求項１２記載の発明によれば、簡単な構
成で荷電粒子ビームをレンズの磁場中で集束、結像させ
ることができる。

【００３７】

【実施例】先ず、本発明になるＸ−Ｙステージの第１実
施例を図１と共に説明する。図１は、第１実施例を示
し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図を示す。

【００３８】Ｘ−Ｙステージは、大略下板（ベース）１
と、上板（ステージ）２と、スライダ３−１〜３−４と
からなる。本実施例では、４つのスライダ３−１〜３−
４が設けられ、上板２はこれらのスライダ３−１〜３−
４を介して下板１に対して互いに直交するＸ方向及びＹ
方向へ移動可能である。４つのスライダ３−１〜３−４
の内、２つのスライダ３−３，３−４はＸ方向上対向す
る左右の位置に配置され、残りの２つのスライダ３−
１，３−２はＹ方向上対向する上下の位置に配置され
る。

【００３９】各スライダ３−１〜３−４は、図２に示す
構成を有する。図２は、説明の便宜上、スライダ３−３
を示す。同図中、（ａ）はスライダ３−１の平面図、
（ｂ）はスライダ３−３の正面図を示す。

【００４０】図２に示すスライダ３−３は、大略十字状
の支持部材１４と、この支持部材１４の互いに直交する
方向に延在する部分に設けられた車輪１５，１６とから
なる。車輪１５は、同図では見えないベアリングを介し
てネジ１５ａにより支持部材１４に回転可能に取付けら
れている。同様に、車輪１６は、同図では見えないベア
リングを介してネジ１６ａにより支持部材１４に回転可
能に取付けられている。本実施例では、２つの車輪１５
と２つの車輪１６の、合計４つの車輪が設けられている
が、車輪の数は勿論これに限定されるものではない。

【００４１】スライダ３−３，３−４の各車輪１６は、
図１に示す下板１の対応するガイドレール６の溝６ａに
沿って回転可能であり、これによりスライダ３−３，３
−４はＸ方向へ移動可能である。他方、スライダ３−
３，３−４の各車輪１５は、図１に示す下板１の対応す
るガイドレール５の溝５ａに沿って回転可能であり、こ
れによりスライダ３−３，３−４はＹ方向へ移動可能で
ある。

【００４２】スライダ３−３，３−４の各車輪１５は、
対応するガイドレール５の溝５ａ内で案内されつつ回転
するので、スライダ３−３，３−４、即ち、上板２のＸ
方向のブレやズレは生じない。他方、スライダ３−３，
３−４の各車輪１６は、対応するガイドレール６の溝６
ａ内で案内されつつ回転するので、スライダ３−３，３
−４、即ち、上板２のＹ方向のブレやズレは生じない。
つまり、上板２がＸ方向へ移動する場合は、スライダ３
−３，３−４の各車輪１５が対応するガイドレール５の
溝５ａと係合してＸ方向に関してはロックされているの
で、スライダ３−３，３−４の各車輪１６が対応するガ
イドレール６の溝６ａに沿って案内される状態でスライ
ダ３−３，３−４及び上板２が一体となって移動する。
又、上板２がＹ方向へ移動する場合は、スライダ３−
３，３−４の各車輪１６が対応するガイドレール６の溝
６ａと係合してＹ方向に関してはロックされているの
で、スライダ３−３，３−４の各車輪１５が対応するガ
イドレール５の溝５ａに沿って案内される状態でスライ
ダ３−３，３−４及び上板２が一体となって移動する。
同様に、スライダ３−１，３−２の各車輪１６は、図１
に示す下板１の対応するガイドレール５の溝５ａに沿っ
て回転可能であり、これによりスライダ３−１，３−２
はＹ方向へ移動可能である。他方、スライダ３−１，３
−２の各車輪１５は、図１に示す下板１の対応するガイ
ドレール６の溝６ａに沿って回転可能であり、これによ
りスライダ３−１，３−２はＸ方向へ移動可能である。

【００４３】スライダ３−１，３−２の各車輪１５は、
対応するガイドレール６の溝６ａ内で案内されつつ回転
するので、スライダ３−１，３−２、即ち、上板２のＹ
方向のブレやズレは生じない。他方、スライダ３−１，
３−２の各車輪１６は、対応するガイドレール５の溝５
ａ内で案内されつつ回転するので、スライダ３−１，３
−２、即ち、上板２のＸ方向のブレやズレは生じない。
つまり、上板２がＹ方向へ移動する場合は、スライダ３
−１，３−２の各車輪１５が対応するガイドレール６の
溝６ａと係合してＸ方向に関してはロックされているの
で、スライダ３−１，３−２の各車輪１６が対応するガ
イドレール５の溝５ａに沿って案内される状態でスライ
ダ３−１，３−１及び上板２が一体となって移動する。
又、上板２がＸ方向へ移動する場合は、スライダ３−
１，３−２の各車輪１６が対応するガイドレール５の溝
５ａと係合してＹ方向に関してはロックされているの
で、スライダ３−１，３−２の各車輪１５が対応するガ
イドレール６の溝６ａに沿って案内される状態でスライ
ダ３−１，３−２及び上板２が一体となって移動する。
車輪１５の間隔及び車輪１６の間隔は、夫々上記図７の
従来例における円柱又は球１１４の間隔に比べて大きい
ので、車輪１５，１６の製造バラツキや取付誤差が生じ
ても、従来の如きピッチングの問題は実質的に無視し得
る。又、車輪１５，１６の数は上記従来例における円柱
又は球１１４の数に比べて極めて少ないので、Ｘ−Ｙス
テージの部品点数も少なく、構成も簡単である。

【００４４】尚、車輪１５，１６及び対応するガイドレ
ール５，６の溝５ａ，６ａの形状は、特に限定されない
が、これらの間の摩擦をできるだけ少なくして車輪１
５，１６の回転を円滑にすると共に、車輪１５，１６の
移動方向以外の方向への移動を確実に阻止する形状とす
ることが望ましい。

【００４５】従って、例えば図３（ａ）の正面図に示す
ように車輪１５にテーパ１５ｂを設け、対応するガイド
レール５の溝５ａにテーパ５ａ−１を形成することによ
り、図３（ｂ）の正面図に示すように車輪１５のＸ方向
の移動は確実にロックされる。又、車輪１５と溝５ａと
の間の摩擦は、テーパ１５ｂ，５ａ−１の作用により軽
減されているので、車輪１５は円滑に回転してスライダ
３のＹ方向への円滑な移動を可能とする。

【００４６】車輪１６と対応するガイドレール６の溝６
ａとの関係も、図３に示した車輪１５と対応するガイド
レール５の溝５ａとの関係と同様に設定可能である。

【００４７】ところで、１つの平面は本来３点で決定さ
れる。このため、取付誤差や各部品の製造バラツキ等に
より、上板２もスライダ３−１〜３−４の内３点（３つ
の車輪）を介して下板１上に支持される場合もある。こ
の場合、上板２の移動に伴いＸ−Ｙステージの重心が移
動すると、上板２にガタが生じてしまう。

【００４８】この様なＸ−Ｙステージの重心の移動に伴
う上板２にガタは、図４に示す如き車輪の高さ位置が調
整可能な構成を用いることにより防止できる。図４は、
便宜上、車輪１６と対応するガイドレール６の溝６ａと
の横から見た断面を示すが、車輪１５と対応するガイド
レール５の溝５ａともこれらと同様の構成とすることが
できる。

【００４９】図４において、車輪１６は、ラジアル球２
１及びスラスト球２２からなるベアリング及びリテーナ
２３を介して軸２４，２５に回転可能に支持されてい
る。軸２４，２５は、ネジ１６ａにより固定されてい
る。又、車輪１６の回転中心Ｏ１と軸２４，２５の中心
Ｏ２とは偏心している。この様な球２１，２２の配置に
より、ラジアル荷重及びスラスト荷重を個別に受けるベ
アリングが構成される。ネジ１６ａを締めることによ
り、スラスト球２２に充分な余圧がかけられる。更に、
ラジアル球２１に関しては、軸２４寸法及び車輪１６の
外径を適切に設定することにより、充分な余圧をかけら
れる。軸２４は、例えば図２に示した支持部材１４に取
付けられる。

【００５０】従って、車輪１６は確実に対応するガイド
レール６と係合する。具体的には、車輪１６のテーパ１
６ａが対応するガイドレール６のテーパ６ａ−１と当接
する。このため、車輪１６はガイドレール６によりＹ方
向に関してはロックされ、Ｘ方向に関しては溝６ａに沿
って円滑に回転移動可能である。

【００５１】図４の如き構成の車輪１５，１６を使用す
れば、上板２が確実に４点で支持されるので、Ｘ−Ｙス
テージの重心の移動に伴う上板２にガタを防止すること
ができる。

【００５２】尚、図１では図示を省略するが、アクチュ
エータ等の駆動手段がロッド７，８を駆動して上板２を
Ｘ−Ｙ方向へ移動させる。上板２をＸ方向へ移動するロ
ッド７は例えば同図中ＲＸで示す位置でスライダ３−４
に接続される。又、上板２をＹ方向へ移動するロッド８
は例えば同図中ＲＹで示す位置でスライダ３−２に接続
される。しかし、ロッド７，８を上記ＲＸ，ＲＹで示す
位置で直接上板２に接続することも可能である。いずれ
にしても、ロッド７，８の接続位置は、ＲＸ，ＲＹで示
す位置に限定されず、結果的に上板２をＸ−Ｙ方向に移
動できればどの位置に接続しても良い。

【００５３】本実施例では、Ｘ−Ｙステージが下板１と
上板２とからなる二重構造を有し、従来例の三重構造と
比較すると構成が簡単であると共に、重量も軽い。この
ため、上板２を容易に高速で移動することができる。
又、１枚の上板２がＸ−Ｙ方向に移動する構成であるた
め、Ｘ−Ｙステージ全体の小型化が可能である。更に、
上板２は簡単な構成のスライダ３−１〜３−４を介して
Ｘ−Ｙ方向に移動する構造を取っているので、上板２の
中央部分の下には案内機構等が配置されておらず、上板
２上に載置された、処理を施される部材に対して、上板
２の下方から処理を施すことも可能である。又、電子ビ
ーム露光装置等の荷電粒子ビーム露光装置においてＸ−
Ｙステージを上下のコラムで挟み込み下方からの処理を
施すために、下板１の中央部分に図１（ｂ）に破線で示
すように開口部１ａを設けることも、対向する部分に案
内機構等が存在しないために可能である。更に、上板２
の中央部分と下板１との間に、必要に応じて空間を設け
ることもできる。

【００５４】次に、本発明になるＸ−Ｙステージの第２
実施例を図５と共に説明する。図５は、第２実施例を示
し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図を示す。
図５中、図１と同一部分は同一符号を付し、その説明は
省略する。

【００５５】本実施例では、スライダが３つしか設けら
れていない。つまり、上板２は、スライダ３−２，３−
４，３−５の３点（３つの車輪）を介して下板１上に支
持される。図５に示すように、１つのスライダ３−４は
左端の位置、１つのスライダ３−２は上端の位置、残り
の１つのスライダ３−５は斜め右下の位置に配置され
る。

【００５６】スライダ３−５の各車輪１６は、図５に示
す下板１の対応するガイドレール６−１の溝６−１ａに
沿って回転可能であり、これによりスライダ３−５はＸ
方向と４５度を成す方向へ移動可能である。他方、スラ
イダ３−５の各車輪１５は、図５に示す下板１の対応す
るガイドレール５−１の溝５−１ａに沿って回転可能で
あり、これによりスライダ３−５はＹ方向と４５度を成
す方向へ移動可能である。スライダ３−５及びガイドレ
ール５−１，６−１自体の構成は、上記スライダ３−１
〜３−４及びガイドレール５，６の構成と同じである。

【００５７】これにより、本実施例では、取付誤差や各
部品の製造バラツキ等があっても、上板２は常に３点
（３つの車輪）を介して下板１上に支持されるので、上
板２の移動に伴いＸ−Ｙステージの重心が移動しても、
上板２にガタが生じることはない。従って、図４の如き
車輪の高さ位置の調整機能がなくとも、Ｘ−Ｙステージ
の重心の移動に伴い上板２のガタが生じることはない。

【００５８】尚、図５では図示を省略するが、アクチュ
エータ等の駆動手段がロッドを駆動して上板２をＸ−Ｙ
方向へ移動させる。上板２をＸ方向へ移動するロッドは
例えば同図中ＲＸで示す位置でスライダ３−４に接続さ
れる。又、上板２をＹ方向へ移動するロッドは例えば同
図中ＲＹで示す位置でスライダ３−２に接続される。し
かし、ロッドを上記ＲＸ，ＲＹで示す位置で直接上板２
に接続することも可能である。いずれにしても、ロッド
の接続位置は、ＲＸ，ＲＹで示す位置に限定されず、結
果的に上板２をＸ−Ｙ方向に移動できればどの位置に接
続しても良い。更に、Ｘ−Ｙ方向に駆動される単一のロ
ッドを例えば同図中ＲＺで示す位置でスライダ３−４又
は上板２に直接接続しても良い。

【００５９】次に、スライダ及びガイドレールの他の実
施例を図６と共に説明する。図６（ａ）はスライダ及び
ガイドレールの平面図、同図（ｂ）はスライダ及びガイ
ドレールの正面図である。尚、説明の便宜上、図６は図
１に示すスライダ３−３に対応するスライダを示すもの
とする。又、図６中、図１及び図２と同一部分には同一
符号を付し、その説明は省略する。

【００６０】図６に示すスライダ３−３は、支持部材４
４と、この支持部材４４に回転可能に設けられた車輪４
５，４６，４７，４８とからなる。各車輪４５は、同図
では見えないベアリングを介してネジ４５ａにより支持
部材４４に回転可能に取付けられている。同様に、各車
輪４６は、同図では見えないベアリングを介してネジ４
６ａにより支持部材４４に回転可能に取付けられてい
る。各車輪４７は、同図では見えないベアリングを介し
てネジ４７ａにより支持部材４４に回転可能に取付けら
れている。同様に、各車輪４８は、同図では見えないベ
アリングを介してネジ４８ａにより支持部材４４に回転
可能に取付けられている。本実施例では、４つの車輪４
５と４つの車輪４６と、２つの車輪４７と、２つの車輪
４８の、合計１２個の車輪が設けられているが、車輪の
数は勿論これに限定されるものではない。

【００６１】スライダ３−３各車輪４６は、下板１の対
応するガイドレール３６を挟んだ状態でガイドレール３
６に沿って回転可能であり、これによりスライダ３−３
はＸ方向へ移動可能である。又、スライダ３−３がＸ方
向へ移動する際、各車輪４８は、ガイドレール３６の上
をこのガイドレール３６に沿って回転する。他方、スラ
イダ３−３の各車輪４５は、下板１の対応するガイドレ
ール３５を挟んだ状態でガイドレール３５に沿って回転
可能であり、これによりスライダ３−３はＹ方向へ移動
可能である。又、スライダ３−３がＹ方向へ移動する
際、各車輪４７は、ガイドレール３５の上をこのガイド
レール３５に沿って回転する。

【００６２】スライダ３−３の各車輪４５は、対応する
ガイドレール３５に案内されつつ回転するので、スライ
ダ３−３、即ち、上板２のＸ方向のブレやズレは生じな
い。他方、スライダ３−３の各車輪４６は、対応するガ
イドレール３６に案内されつつ回転するので、スライダ
３−３、即ち、上板２のＹ方向のブレやズレは生じな
い。つまり、上板２がＸ方向へ移動する場合は、スライ
ダ３−３の各車輪４５が対応するガイドレール３５と係
合してＸ方向に関してはロックされているので、スライ
ダ３−３の各車輪４６が対応するガイドレール３６に沿
って案内される状態でスライダ３−３及び上板２が一体
となって移動する。又、上板２がＹ方向へ移動する場合
は、スライダ３−３の各車輪４６が対応するガイドレー
ル３６と係合してＹ方向に関してはロックされているの
で、スライダ３−３の各車輪４５が対応するガイドレー
ル３５に沿って案内される状態でスライダ３−３及び上
板２が一体となって移動する。

【００６３】尚、車輪４７，４８は、実質的に上板２の
荷重を下板１に対して支える機能を有する。つまり、図
２に示すスライダの構成では、各車輪１５，１６が対応
するガイドレール５，６に沿ってスライダを案内する機
能と上板２の荷重を支える機能との両方を兼ね備えてい
るが、図６に示すスライダの構成では、対応するガイド
レール３５，３６に沿ってスライダを案内する機能と上
板２の荷重を支える機能とを、別々の車輪で受けもって
いる。具体的には、各車輪４５，４６が対応するガイド
レール３５，３６に沿ってスライダを案内する機能を有
し、各車輪４７，４８が上板２の荷重を支える機能を有
する。

【００６４】図６に示すスライダ３−３は、上記第１及
び第２実施例の各スライダ３−１〜３−５として使用し
得るが、動作は基本的には上記と同様であるので、その
説明は省略する。

【００６５】図２に示すスライダでは、各車輪と対応す
るガイドレールの溝との接触により、双方の摩耗はある
程度避けられない。しかし、図６に示すスライダでは、
車輪がガイドレールを両側から挟む構成となっているの
で、摩耗は極めて少なく、Ｘ−Ｙステージの移動精度を
長期間にわたって維持することができる。

【００６６】尚、図６のスライダと図２のスライダとを
混在させて使用しても良い。又、一つのスライダに、一
方のガイドレールの溝に案内される車輪と、他方のガイ
ドレールを挟み込む車輪とを混在させて設けても良い。

【００６７】上記実施例において、各車輪の材質は特に
限定されないが、硬度の高い材料を使用することが望ま
しい。硬度の高い材料の一例としては、超硬合金や窒化
ケイ素等のセラミックスが挙げられる。又、Ｘ−Ｙステ
ージを高真空中で使用する場合や磁性を嫌う電子ビーム
露光装置等で使用する場合は、各車輪を非磁性材料で形
成することが望ましい。又、ガイドレールの材質も特に
限定されないが、例えば超硬合金や窒化ケイ素等のセラ
ミックスといった硬度の高い材料を使用することが望ま
しい。

【００６８】更に、下板（ベース）及び上板（ステー
ジ）の形状は、言うまでもなく実施例のものに限定され
ない。

【００６９】ところで、電子ビーム露光装置の電磁レン
ズは、例えば図７に示す如き構成を有する。つまり、電
磁レンズ６１は、ウエハ６２を載置されたＸ−Ｙステー
ジ６３の上方に配置されており、絞り６４を介して得ら
れる電子ビームをウエハ６２上に集束、結像させる。
尚、ＭＦＩは磁場強度、Ｉは電磁レンズ６１の磁場強度
を示す。

【００７０】上記の如き電磁レンズによると、電子ビー
ムは電磁レンズの磁場外で集束、結像される。これに対
して、図８に示すように電子ビームを電磁レンズの磁場
中で集束、結像させるインレンズ型イマージョンレンズ
が考えられる。

【００７１】図８は本発明になる荷電粒子ビーム露光装
置の一実施例の要部を示す。図８において、第１及び第
２の電磁レンズ７１，７２は、ウエハ７４を載置された
Ｘ−Ｙステージ７３を挾むように配置されており、絞り
７５を介して得られる電子ビームをウエハ７４上に集
束、結像させる。尚、ＭＦＩは磁場強度、Ｉ１は第１の
電磁レンズ７１の磁場強度、Ｉ２は第２の電磁レンズ７
２の磁場強度、Ｉ３は第１及び第２の電磁レンズ７１，
７２による合成磁場強度を示す。

【００７２】この様なインレンズ型イマージョンレンズ
によれば、電磁レンズの性能を示す数値である収差（像
のボケ）が少ない。図７の従来例で例えば０．０３μｍ
程度のボケが生じるものとすると、図８のインレンズ型
イマージョンレンズによれば例えば０．０１μｍ程度の
ボケに抑えることができ、解像度が約３倍に向上され
る。

【００７３】又、図８のインレンズ型イマージョンレン
ズによれば、図７の従来例と同じ解像度であれば、絞り
の径を大きくすることができる。一般に、絞りを大きく
すると、像が明るくなるのでその分電子ビームの照射時
間を短くすることができるが、像のボケは大きくなって
しまう。しかし、インレンズ型イマージョンレンズでは
上記の如くボケが小さいので、絞りを大きくしても所望
の解像度を確保することができる。例えば図８の構成で
図７の従来例と同程度のボケを許容した場合、絞りの径
を約１．３倍にすることができ、電子ビームの照射時間
は約６０％に低下するので、スループットが向上可能と
なる。

【００７４】図７に示す従来例の構成では、電子ビーム
を電磁レンズの磁場中で集束、結像させることは不可能
である。しかし、図８に示すインレンズ型イマージョン
レンズの場合でも、Ｘ−Ｙステージ７３が図９に示す如
き三重構造を有していたのでは、Ｘ−Ｙステージ自体の
厚さ及び重量が大であり、又、Ｘ−Ｙステージの中央部
分の下方に案内機構等が設けられているために、電子ビ
ームを電磁レンズの磁場中で集束、結像することはでき
ない。そこで、Ｘ−Ｙステージ７３として上記各実施例
の如き小型である本発明になるＸ−Ｙステージを用いる
ことにより、電子ビームを電磁レンズの磁場中に良好に
集束、結像させることができる。

【００７５】又、本発明の適用は、電子ビーム露光装置
等の荷電粒子ビーム露光装置に限定されず、Ｘ−Ｙステ
ージを必要とする各種加工装置にも適用可能である。

【００７６】以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本
発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは
言うまでもない。

【００７７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、従来使用
していた円柱又は球の如き精度の高い部品を使用する必
要がなく、１枚のステージがＸ−Ｙ方向に移動する簡単
な構成を用いている。このため、ステージの高精度及び
高速度の移動をガタを生ずることなく連続的に行うこと
ができる。又、部品点数も少なく、Ｘ−Ｙステージ全体
を小型化及び軽量化できる。更に、ステージの中央部分
に対応するベースの部分に開口部を設けることもでき
る。請求項２記載の発明によれば、ステージが４点で支
持されるので、安定したステージ移動が可能である。

【００７８】請求項３記載の発明によれば、ステージが
３点で支持されるので、案内機構がより簡単となり、Ｘ
−Ｙステージの更なる小型化及び軽量化が可能である。

【００７９】請求項４記載の発明によれば、ステージの
案内機構の部品点数が少なくて済み、Ｘ−Ｙステージの
構成が非常に簡単となる。

【００８０】請求項５記載の発明によれば、ステージの
案内機構の部品点数が少なくて済み、Ｘ−Ｙステージの
構成が非常に簡単となる。

【００８１】請求項６記載の発明によれば、ステージを
確実に、且つ、ガタを生ずることなく移動することがで
きる。

【００８２】請求項７記載の発明によれば、部品の製造
バラツキや取付け誤差等が生じても、ステージを安定に
案内することができる。

【００８３】請求項８記載の発明によれば、ステージを
寿命が長く、且つ、精度の高い案内機構により案内でき
る。

【００８４】請求項９記載の発明によれば、ステージを
寿命が長く、且つ、精度の高い案内機構により案内でき
る。

【００８５】請求項１０記載の発明によれば、Ｘ−Ｙス
テージを、ベースの下側からも処理を施すような装置に
適用可能である。

【００８６】請求項１１記載の発明によれば、収差（像
のボケ）を少なくすることができるので解像度が向上で
き、又、従来と同程度の解像度を得る場合には絞りの径
を大きくすることができるのでその分荷電粒子ビームの
照射時間を短くでき、スループットの大幅向上が可能と
なる。

【００８７】請求項１２記載の発明によれば、簡単な構
成で荷電粒子ビームをレンズの磁場中で集束、結像させ
ることができる。

【００８８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるＸ−Ｙステージの第１実施例を示
す図である。

【図２】スライダを示す図である。

【図３】車輪とガイドレールとの関係を説明する図であ
る。

【図４】高さ位置の調整可能な車輪の構成を示す図であ
る。

【図５】本発明になるＸ−Ｙステージの第２実施例を示
す図である。

【図６】スライダの他の実施例を示す図である。

【図７】従来の電磁レンズの一例を示す図である。

【図８】本発明になる荷電粒子ビーム露光装置の一実施
例の要部を示す図である。

【図９】従来のＸ−Ｙステージの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 下板 ２ 上板 ３−１〜３−５ スライダ ５，５−１，６，６−１，３５，３６ ガイドレール ５ａ，６ａ，５−１ａ，６−１ａ 溝 ５ａ−１，１５ｂ，１６ａ テーパ ７，８ ロッド １５，１６，４５〜４８ 車輪 １５ａ，１６ａ，４５ａ〜４８ａ ネジ １４，４４ 支持部材 ２１ ラジアル球 ２２ スラスト球 ２４，２５ 軸 ７１，７２ 電磁レンズ ７３ Ｘ−Ｙステージ ７４ ウエハ ７５ 絞り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｂ２３Ｑ 1/18 Ａ 1/26 Ｄ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のガイドレールを有するベースと、 該第１のガイドレールと直交する方向に延在する第２の
   ガイドレールを有し、該ベースに対して互いに直交する
   Ｘ方向及びＹ方向へ移動可能に設けられたステージと、 該ベースと該ステージとの間に配置され、該第１のガイ
   ドレールに対して複数設けられ、且つ、これに案内され
   て回転する第１の車輪と、該第２のガイドレールに対し
   て複数設けられ、且つ、これに案内されて回転する第２
   の車輪とを有するスライダとからなり、 該第１の車輪は、該ステージの該第２のガイドレールの
   延在する方向への移動時に、該第１のガイドレールとの
   係合により、該スライダの該第２のガイドレールの延在
   する方向への移動を阻止し、 該第２の車輪は、該ステージの該第１のガイドレールの
   延在する方向への移動時に、該第２のガイドレールとの
   係合により、該スライダの該第１のガイドレールの延在
   する方向への移動を阻止し、 該スライダは、少なくとも３箇所に配置される、Ｘ−Ｙ
   ステージ。
2. 【請求項２】 前記スライダは、Ｘ方向上対向する２箇
   所と、Ｙ方向上対向する２箇所の、合計４箇所に配置さ
   れている、請求項１記載のＸ−Ｙステージ。
3. 【請求項３】 前記スライダは、Ｘ方向上該ステージの
   一端に対応する１箇所と、Ｙ方向上該ステージの一端に
   対応する１箇所と、該ステージの二端で挟まれた角部と
   対角線上の１箇所の、合計３箇所に配置されている、請
   求項１記載のＸ−Ｙステージ。
4. 【請求項４】 前記第１のガイドレールは第１の溝を有
   し、前記第１の車輪は第１の溝内を案内されて該第１の
   ガイドレールの延在方向に沿って回転する、請求項１〜
   ３のうちいずれか一項記載のＸ−Ｙステージ。
5. 【請求項５】 前記第２のガイドレールは第２の溝を有
   し、前記第２の車輪は第２の溝内を案内されて該第２の
   ガイドレールの延在方向に沿って回転する、請求項１〜
   ４のうちいずれか一項記載のＸ−Ｙステージ。
6. 【請求項６】 前記第１及び第２の車輪は、夫々ラジア
   ル荷重及びスラスト荷重を個別に受けるベアリングを介
   して前記スライダに取付られている、請求項１〜５のう
   ちいずれか一項記載のＸ−Ｙステージ。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２の車輪は、夫々対応す
   る前記第１及び第２のガイドレールと接触する方向上の
   位置を調整する機構を介して前記スライダに取付られて
   いる、請求項６記載のＸ−Ｙステージ。
8. 【請求項８】 前記第１の車輪は、前記第１のガイドレ
   ールを挟み込んで該第１のガイドレールの延在方向に沿
   って回転する、請求項１〜３のうちいずれか一項記載の
   Ｘ−Ｙステージ。
9. 【請求項９】 前記第２の車輪は、前記第２のガイドレ
   ールを挟み込んで該第２のガイドレールの延在方向に沿
   って回転する、請求項１〜３及び８のうちいずれか一項
   記載のＸ−Ｙステージ。
10. 【請求項１０】 前記ベースの中央部分には開口部が設
    けられている、請求項１〜９のうちいずれか一項記載の
    Ｘ−Ｙステージ。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のうち一項記載のＸ−
    Ｙステージに載置された基板に対して荷電粒子ビームを
    照射する荷電粒子ビーム露光装置において、 絞りを介して得た荷電粒子ビームを、その磁場中で集
    束、結像させるインレンズ型イマージョンレンズを有す
    る、荷電粒子ビーム露光装置。
12. 【請求項１２】 前記インレンズ型イマージョンレンズ
    は、前記Ｘ−Ｙステージを挟むように配置された一対の
    電磁レンズからなる、請求項１１記載の荷電粒子ビーム
    露光装置。