JP2020123521A

JP2020123521A - Stage moving system

Info

Publication number: JP2020123521A
Application number: JP2019015370A
Authority: JP
Inventors: 洋一新井; Yoichi Arai
Original assignee: Tasmit Inc
Current assignee: Tasmit Inc
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-13

Abstract

To provide a stage moving system in which the vibration of a vacuum chamber can be prevented.SOLUTION: A stage moving system 1 comprises a vacuum chamber 3, a stage 5 arranged in the vacuum chamber 3, an actuator 7 moving the stage 5, a support member 11 supporting the actuator 7, a pedestal 15 arranged below the vacuum chamber 3, and a vibration isolation device 20 sandwiched between the vacuum chamber 3 and the pedestal 15. The support member 11 is fixed to the pedestal 15.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ウェーハやガラス基板などの試料を真空チャンバ内で移動させるためのステージ移動システムに関し、特にステージの移動中に真空チャンバの振動を防止するための技術に関する。 The present invention relates to a stage moving system for moving a sample such as a wafer or a glass substrate in a vacuum chamber, and more particularly to a technique for preventing vibration of the vacuum chamber during movement of the stage.

走査電子顕微鏡や半導体露光装置などの精密機械は、一般に、真空チャンバに連結された除振装置を備えている。これは、床の振動が真空チャンバを介して精密機械に伝わることを防止するためである。図１７は、従来の走査電子顕微鏡を示す模式図である。走査電子顕微鏡は、電子銃、集束レンズ、対物レンズなどが収容された鏡筒５００と、この鏡筒５００に固定された真空チャンバ５０１と、真空チャンバ５０１内に配置されたＸＹステージ５０５を備えている。試料の一例であるウェーハＷは、ＸＹステージ５０５上に載置され、ＸＹステージ５０５によって所定の撮像位置に移動される。 Precision machines such as scanning electron microscopes and semiconductor exposure apparatuses generally include a vibration isolation device connected to a vacuum chamber. This is to prevent the vibration of the floor from being transmitted to the precision machine through the vacuum chamber. FIG. 17 is a schematic view showing a conventional scanning electron microscope. The scanning electron microscope includes a lens barrel 500 that houses an electron gun, a focusing lens, an objective lens, and the like, a vacuum chamber 501 fixed to the lens barrel 500, and an XY stage 505 arranged in the vacuum chamber 501. There is. A wafer W, which is an example of a sample, is placed on an XY stage 505 and moved to a predetermined imaging position by the XY stage 505.

真空チャンバ５０１は、空気ばねなどから構成された複数の除振装置５１０に支持されている。これら除振装置５１０は、床５１２に設置された架台５１１に固定されている。架台５１１と真空チャンバ５０１との間に配置された除振装置５１０は、床５１２の振動が真空チャンバ５０１に伝わることを防止することができる。 The vacuum chamber 501 is supported by a plurality of vibration isolation devices 510 composed of air springs and the like. These vibration isolation devices 510 are fixed to a pedestal 511 installed on the floor 512. The vibration isolation device 510 arranged between the gantry 511 and the vacuum chamber 501 can prevent the vibration of the floor 512 from being transmitted to the vacuum chamber 501.

特開２０１３−１１８１７０号公報JP, 2013-118170, A

しかしながら、除振装置５１０は、真空チャンバ５０１内に配置されたＸＹステージ５０５によって発生された振動を防ぐことはできない。ＸＹステージ５０５は、それ自身がアクチュエータを備えており、ＸＹステージ５０５がウェーハＷを移動させるときに発生する反力が真空チャンバ５０１に加わる。特に、スループットを上げるために、ウェーハＷを高速で移動させるときに、大きな反力が発生する。この反力に起因して真空チャンバ５０１は振動し、真空チャンバ５０１の振動は鏡筒５００に伝わる。結果として、走査電子顕微鏡の撮像精度が低下してしまう。 However, the vibration isolation device 510 cannot prevent the vibration generated by the XY stage 505 arranged in the vacuum chamber 501. The XY stage 505 itself has an actuator, and a reaction force generated when the XY stage 505 moves the wafer W is applied to the vacuum chamber 501. In particular, when the wafer W is moved at high speed in order to increase the throughput, a large reaction force is generated. The vacuum chamber 501 vibrates due to this reaction force, and the vibration of the vacuum chamber 501 is transmitted to the lens barrel 500. As a result, the imaging accuracy of the scanning electron microscope is reduced.

さらに、従来の走査電子顕微鏡では次のような問題も起こりうる。上述した除振装置５１０は、空気ばねなどの弾性部材を備えているため、真空チャンバ５０１および鏡筒５００の姿勢が不安定になりやすい。一般に、除振装置５１０のばね定数が低いほど、除振性能は高くなる。しかしながら、ばね定数が低いと、ＸＹステージ５０５が真空チャンバ５０１内で移動したときに、除振装置５１０に加わる荷重が偏り、真空チャンバ５０１および鏡筒５００が傾くおそれがある。 Furthermore, the following problems may occur in the conventional scanning electron microscope. Since the vibration isolator 510 described above includes an elastic member such as an air spring, the postures of the vacuum chamber 501 and the lens barrel 500 are likely to be unstable. In general, the lower the spring constant of the vibration isolation device 510, the higher the vibration isolation performance. However, if the spring constant is low, when the XY stage 505 moves in the vacuum chamber 501, the load applied to the vibration isolator 510 is biased, and the vacuum chamber 501 and the lens barrel 500 may tilt.

本発明は、真空チャンバの振動を防止することができるステージ移動システムを提供する。 The present invention provides a stage moving system capable of preventing vibration of the vacuum chamber.

一態様では、真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置されたステージと、前記ステージを移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを支持する支持部材と、前記真空チャンバの下方に配置された架台と、前記真空チャンバと前記架台との間に挟まれた除振装置とを備え、前記支持部材は前記架台に固定されている、ステージ移動システムが提供される。 In one aspect, a vacuum chamber, a stage arranged in the vacuum chamber, an actuator for moving the stage, a support member for supporting the actuator, a gantry arranged below the vacuum chamber, and the vacuum. A stage moving system is provided, which includes a vibration isolation device sandwiched between a chamber and the gantry, and the support member is fixed to the gantry.

一態様では、前記ステージ移動システムは、前記ステージを支持するリニアガイドをさらに備えている。
一態様では、前記リニアガイドは、前記支持部材に支持されている。
一態様では、前記ステージ移動システムは、前記真空チャンバに接続されたシールをさらに備えており、前記真空チャンバには、前記支持部材が貫通する通孔が形成されており、前記シールは、前記通孔を塞いでいる。
一態様では、前記通孔は、前記真空チャンバの底部に形成されている。
一態様では、前記通孔は、前記真空チャンバの側壁に形成されている。
一態様では、前記ステージ移動システムは、前記支持部材に接続された緩衝装置をさらに備えている。 In one aspect, the stage movement system further comprises a linear guide that supports the stage.
In one aspect, the linear guide is supported by the support member.
In one aspect, the stage moving system further includes a seal connected to the vacuum chamber, wherein the vacuum chamber is formed with a through hole through which the support member penetrates, and the seal includes the through hole. Blocking the hole.
In one aspect, the through hole is formed in a bottom portion of the vacuum chamber.
In one aspect, the through hole is formed in a sidewall of the vacuum chamber.
In one aspect, the stage moving system further comprises a shock absorber connected to the support member.

本発明によれば、アクチュエータがステージを移動させるときに発生する反力は、支持部材に受け止められる。この支持部材は架台に固定されているため、反力は支持部材を介して架台に伝わり、真空チャンバには伝わらない。したがって、真空チャンバの振動が防止される。 According to the present invention, the reaction force generated when the actuator moves the stage is received by the support member. Since this support member is fixed to the gantry, the reaction force is transmitted to the gantry via the support member and is not transmitted to the vacuum chamber. Therefore, vibration of the vacuum chamber is prevented.

ステージ移動システムの一実施形態を示す平面図である。It is a top view showing one embodiment of a stage movement system. 図１のＡ−Ａ線断面である。2 is a cross section taken along the line AA of FIG. 1. 図１のＢ−Ｂ線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line of FIG. ステージ移動システムの他の実施形態を示す平面図である。It is a top view showing other embodiments of a stage moving system. 図４のＣ−Ｃ線断面である。It is the CC sectional view of FIG. 図４のＤ−Ｄ線断面図である。It is the DD sectional view taken on the line of FIG. ステージ移動システムのさらに他の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows other embodiment of a stage moving system. 図７のＥ−Ｅ線断面である。8 is a cross section taken along line EE of FIG. 7. 図７のＦ−Ｆ線断面図である。It is the FF sectional view taken on the line of FIG. 図８に示す第１支持部材に第１緩衝装置が接続された一実施形態を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an embodiment in which a first shock absorber is connected to the first support member shown in FIG. 8. 図９に示す第２支持部材に第２緩衝装置が接続された一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment which the 2nd shock absorber was connected to the 2nd support member shown in FIG. 第１緩衝装置が真空チャンバの外に配置された一実施形態を示す図である。FIG. 6 illustrates an embodiment in which the first shock absorber is located outside the vacuum chamber. 第２緩衝装置が真空チャンバの外に配置された一実施形態を示す図である。FIG. 6 illustrates an embodiment in which a second shock absorber is located outside the vacuum chamber. ばねとダンパーとの組み合わせから構成された緩衝装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the shock absorber comprised from the combination of a spring and a damper. ボイスコイルモータから構成された緩衝装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the shock absorber comprised from the voice coil motor. 上記ステージ移動システムが組み込まれた走査電子顕微鏡の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the scanning electron microscope with which the said stage movement system was incorporated. 従来の走査電子顕微鏡を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conventional scanning electron microscope.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、ステージ移動システム１の一実施形態を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the stage moving system 1, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB of FIG.

ステージ移動システム１は、真空チャンバ３と、真空チャンバ３内に配置されたステージ５と、ステージ５をその上面５ａと平行な方向に移動させる複数の第１アクチュエータ７および複数の第２アクチュエータ８と、第１アクチュエータ７を支持する複数の第１支持部材１１と、第２アクチュエータ８を支持する複数の第２支持部材１２と、真空チャンバ３の下方に配置された架台１５と、真空チャンバ３と架台１５との間に挟まれた除振装置２０とを備えている。架台１５は、床２１の上に設置されている。本実施形態では、２つの第１アクチュエータ７および２つの第２アクチュエータ８が設けられているが、一実施形態では、１つの第１アクチュエータ７および１つの第２アクチュエータ８が設けられてもよい。さらに一実施形態では、１つの第１支持部材１１および１つの第２支持部材１２が設けられてもよい。 The stage moving system 1 includes a vacuum chamber 3, a stage 5 arranged in the vacuum chamber 3, a plurality of first actuators 7 and a plurality of second actuators 8 that move the stage 5 in a direction parallel to an upper surface 5a thereof. , A plurality of first supporting members 11 supporting the first actuator 7, a plurality of second supporting members 12 supporting the second actuator 8, a mount 15 arranged below the vacuum chamber 3, and a vacuum chamber 3. The vibration isolation device 20 is sandwiched between the frame 15 and the frame 15. The gantry 15 is installed on the floor 21. In this embodiment, two first actuators 7 and two second actuators 8 are provided, but in one embodiment, one first actuator 7 and one second actuator 8 may be provided. Further, in one embodiment, one first support member 11 and one second support member 12 may be provided.

真空チャンバ３は、図示しない真空ポンプなどの真空源に接続されている。図１乃至図３では、図示を省略しているが、真空チャンバ３には、通常、走査電子顕微鏡や半導体露光装置などの精密機械の一部が連結される。試料であるウェーハＷは、ステージ５の上面５ａに載置される。ステージ５は、ウェーハＷを把持するチャックを備えてもよい。 The vacuum chamber 3 is connected to a vacuum source such as a vacuum pump (not shown). Although not shown in FIGS. 1 to 3, the vacuum chamber 3 is usually connected to a part of a precision machine such as a scanning electron microscope or a semiconductor exposure apparatus. The wafer W, which is a sample, is placed on the upper surface 5 a of the stage 5. The stage 5 may include a chuck that holds the wafer W.

図１に示すように、第１アクチュエータ７および第２アクチュエータ８は、互いに垂直に配置されている。第１アクチュエータ７は、ステージ５をその上面５ａに平行な第１の方向Ｌ１に移動させるように構成され、第２アクチュエータ８は、ステージ５をその上面５ａに平行であって、かつ第１の方向Ｌ１に垂直な第２の方向Ｌ２に移動させるように構成されている。 As shown in FIG. 1, the first actuator 7 and the second actuator 8 are arranged perpendicular to each other. The first actuator 7 is configured to move the stage 5 in a first direction L1 parallel to its upper surface 5a, and the second actuator 8 is parallel to the upper surface 5a of the stage 5 and has a first direction. It is configured to move in a second direction L2 which is perpendicular to the direction L1.

本実施形態では、第１アクチュエータ７および第２アクチュエータ８のそれぞれは、リニアモータから構成されている。第１アクチュエータ７は、互いに平行に配置された第１固定子７ａと、第１固定子７ａに対向する第１可動子７ｂを備えている。ステージ５は、第１固定子７ａの間に配置されている。第２アクチュエータ８は、互いに平行に配置された第２固定子８ａと、第２固定子８ａに対向する第２可動子８ｂを備えている。ステージ５は、第２固定子８ａの間に配置されている。第１固定子７ａおよび第２固定子８ａは、互いに垂直である。一実施形態では、第１アクチュエータ７および第２アクチュエータ８のそれぞれは、ねじ機構と、回転モータとの組み合わせから構成されてもよい。 In the present embodiment, each of the first actuator 7 and the second actuator 8 is composed of a linear motor. The first actuator 7 includes a first stator 7a arranged in parallel with each other and a first mover 7b facing the first stator 7a. The stage 5 is arranged between the first stators 7a. The second actuator 8 includes a second stator 8a arranged in parallel with each other and a second mover 8b facing the second stator 8a. The stage 5 is arranged between the second stators 8a. The first stator 7a and the second stator 8a are perpendicular to each other. In one embodiment, each of the first actuator 7 and the second actuator 8 may be composed of a combination of a screw mechanism and a rotary motor.

ステージ移動システム１は、ステージ５を支持し、かつ第１アクチュエータ７に連結された第１橋梁部材２５と、第２アクチュエータ８に連結された第２橋梁部材２６をさらに備えている。第１橋梁部材２５は、第２橋梁部材２６の下方に配置されている。第１橋梁部材２５および第２橋梁部材２６を上から見たとき、第１橋梁部材２５と第２橋梁部材２６は互いに垂直に交わっている。 The stage moving system 1 further includes a first bridge member 25 that supports the stage 5 and is connected to the first actuator 7, and a second bridge member 26 that is connected to the second actuator 8. The first bridge member 25 is arranged below the second bridge member 26. When the first bridge member 25 and the second bridge member 26 are viewed from above, the first bridge member 25 and the second bridge member 26 are perpendicular to each other.

第１橋梁部材２５の両端は、第１アクチュエータ７に保持されており、第２橋梁部材２６の両端は、第２アクチュエータ８に保持されている。より具体的には、第１橋梁部材２５の両端は、第１アクチュエータ７の第１可動子７ｂに固定されており、第１橋梁部材２５は第１可動子７ｂと一体に第１の方向Ｌ１に移動可能となっている。第２橋梁部材２６の両端は、第２アクチュエータ８の第２可動子８ｂに固定されており、第２橋梁部材２６は第２可動子８ｂと一体に第２の方向Ｌ２に移動可能となっている。 Both ends of the first bridge member 25 are held by the first actuator 7, and both ends of the second bridge member 26 are held by the second actuator 8. More specifically, both ends of the first bridge member 25 are fixed to the first mover 7b of the first actuator 7, and the first bridge member 25 is integrated with the first mover 7b in the first direction L1. It is possible to move to. Both ends of the second bridge member 26 are fixed to the second mover 8b of the second actuator 8, and the second bridge member 26 can move in the second direction L2 integrally with the second mover 8b. There is.

第１橋梁部材２５は、第１アクチュエータ７と平行に延びる２つの第１リニアガイド３１に移動可能に支持されている。これら第１リニアガイド３１は、真空チャンバ３の底部３ａに直接または間接に固定されている。第１橋梁部材２５は、第１アクチュエータ７および第１リニアガイド３１に対して垂直である。ステージ５は、第１橋梁部材２５を介して第１リニアガイド３１に支持されている。第１橋梁部材２５の移動方向は、第１リニアガイド３１により第１の方向Ｌ１に制限される。 The first bridge member 25 is movably supported by two first linear guides 31 extending in parallel with the first actuator 7. These first linear guides 31 are directly or indirectly fixed to the bottom portion 3a of the vacuum chamber 3. The first bridge member 25 is perpendicular to the first actuator 7 and the first linear guide 31. The stage 5 is supported by the first linear guide 31 via the first bridge member 25. The moving direction of the first bridge member 25 is limited to the first direction L1 by the first linear guide 31.

第２橋梁部材２６は、第２アクチュエータ８と平行に延びる２つの第２リニアガイド３２に移動可能に支持されている。これら第２リニアガイド３２は、真空チャンバ３の底部３ａに直接または間接に固定されている。第２橋梁部材２６は、第２アクチュエータ８および第２リニアガイド３２に対して垂直である。第２橋梁部材２６の移動方向は、第２リニアガイド３２により第２の方向Ｌ２に制限される。 The second bridge member 26 is movably supported by two second linear guides 32 extending in parallel with the second actuator 8. These second linear guides 32 are directly or indirectly fixed to the bottom portion 3a of the vacuum chamber 3. The second bridge member 26 is perpendicular to the second actuator 8 and the second linear guide 32. The moving direction of the second bridge member 26 is limited to the second direction L2 by the second linear guide 32.

ステージ５は、第１橋梁部材２５上に配置された第３リニアガイド３３によって移動可能に支持されている。第３リニアガイド３３は、第２アクチュエータ８および第２リニアガイド３２と平行に（すなわち第２の方向Ｌ２に）延びている。第３リニアガイド３３は、ステージ５が第２の方向Ｌ２に移動することを許容しつつ、ステージ５が第１の方向Ｌ１に移動することを制限する。 The stage 5 is movably supported by a third linear guide 33 arranged on the first bridge member 25. The third linear guide 33 extends parallel to the second actuator 8 and the second linear guide 32 (that is, in the second direction L2). The third linear guide 33 restricts the movement of the stage 5 in the first direction L1 while allowing the stage 5 to move in the second direction L2.

第２橋梁部材２６は、ステージ５に形成された孔５ｂを貫通して第１の方向Ｌ１に延びている。孔５ｂが延びる方向は、第１の方向Ｌ１である。孔５ｂは、第２橋梁部材２６の断面よりも大きく、ステージ５は、第２橋梁部材２６に対して相対的に移動可能である。 The second bridge member 26 penetrates the hole 5b formed in the stage 5 and extends in the first direction L1. The direction in which the hole 5b extends is the first direction L1. The hole 5b is larger than the cross section of the second bridge member 26, and the stage 5 is movable relative to the second bridge member 26.

ステージ５は、第２橋梁部材２６上に配置された第４リニアガイド３４によってさらに移動可能に支持されている。第４リニアガイド３４は、第１アクチュエータ７および第１リニアガイド３１と平行に（すなわち第１の方向Ｌ１に）延びている。第４リニアガイド３４は、ステージ５が第１の方向Ｌ１に移動することを許容しつつ、ステージ５が第２の方向Ｌ２に移動することを制限する。 The stage 5 is further movably supported by a fourth linear guide 34 arranged on the second bridge member 26. The fourth linear guide 34 extends parallel to the first actuator 7 and the first linear guide 31 (that is, in the first direction L1). The fourth linear guide 34 restricts the movement of the stage 5 in the second direction L2 while allowing the stage 5 to move in the first direction L1.

第１アクチュエータ７および第２アクチュエータ８は、ステージ５を独立に第１の方向Ｌ１および第２の方向Ｌ２に移動させることができる。したがって、ウェーハＷは、ステージ５の上面５ａと平行な平面内の所望の位置に移動することができる。ステージ５の第１の方向Ｌ１への移動は、第１リニアガイド３１によって案内され、ステージ５の第２の方向Ｌ２への移動は、第２リニアガイド３２によって案内される。第１アクチュエータ７および第２アクチュエータ８自体が、リニアガイドとしての機能を有している場合は、第１リニアガイド３１および第２リニアガイド３２は省略してもよい。 The first actuator 7 and the second actuator 8 can independently move the stage 5 in the first direction L1 and the second direction L2. Therefore, the wafer W can be moved to a desired position in a plane parallel to the upper surface 5a of the stage 5. The movement of the stage 5 in the first direction L1 is guided by the first linear guide 31, and the movement of the stage 5 in the second direction L2 is guided by the second linear guide 32. When the first actuator 7 and the second actuator 8 themselves have a function as a linear guide, the first linear guide 31 and the second linear guide 32 may be omitted.

ステージ５、第１アクチュエータ７、第２アクチュエータ８、第１リニアガイド３１、第２リニアガイド３２、第３リニアガイド３３、第４リニアガイド３４、第１橋梁部材２５、および第２橋梁部材２６は、真空チャンバ３内に配置されている。第１支持部材１１および第２支持部材１２は、真空チャンバ３から外側に延び、架台１５に接続されている。 The stage 5, the first actuator 7, the second actuator 8, the first linear guide 31, the second linear guide 32, the third linear guide 33, the fourth linear guide 34, the first bridge member 25, and the second bridge member 26 are , Are arranged in the vacuum chamber 3. The first support member 11 and the second support member 12 extend outward from the vacuum chamber 3 and are connected to the pedestal 15.

図２に示すように、第１アクチュエータ７は、第１支持部材１１に支持されている。より具体的には、第１アクチュエータ７の第１固定子７ａは第１支持部材１１の一端に固定されており、第１支持部材１１の他端は架台１５に固定されている。第１支持部材１１は、真空チャンバ３の底部３ａに形成されている第１通孔３６を通って延びている。真空チャンバ３の真空を維持するために、第１通孔３６を塞ぐ第１シール４１が真空チャンバ３の底部３ａに接続されている。本実施形態では、第１シール４１は、真空チャンバ３と架台１５との間に配置されている。 As shown in FIG. 2, the first actuator 7 is supported by the first support member 11. More specifically, the first stator 7 a of the first actuator 7 is fixed to one end of the first support member 11, and the other end of the first support member 11 is fixed to the mount 15. The first support member 11 extends through a first through hole 36 formed in the bottom portion 3 a of the vacuum chamber 3. In order to maintain the vacuum of the vacuum chamber 3, a first seal 41 that closes the first through hole 36 is connected to the bottom portion 3 a of the vacuum chamber 3. In the present embodiment, the first seal 41 is arranged between the vacuum chamber 3 and the gantry 15.

図３に示すように、第２アクチュエータ８は、第２支持部材１２に支持されている。より具体的には、第２アクチュエータ８の第２固定子８ａは第２支持部材１２の一端に固定されており、第２支持部材１２の他端は架台１５に固定されている。第２支持部材１２は、真空チャンバ３の底部３ａに形成されている第２通孔３８を通って延びている。真空チャンバ３の真空を維持するために、第２通孔３８を塞ぐ第２シール４２が真空チャンバ３の底部３ａに接続されている。本実施形態では、第２シール４２は、真空チャンバ３と架台１５との間に配置されている。 As shown in FIG. 3, the second actuator 8 is supported by the second support member 12. More specifically, the second stator 8 a of the second actuator 8 is fixed to one end of the second support member 12, and the other end of the second support member 12 is fixed to the mount 15. The second support member 12 extends through a second through hole 38 formed in the bottom portion 3 a of the vacuum chamber 3. In order to maintain the vacuum of the vacuum chamber 3, the second seal 42 that closes the second through hole 38 is connected to the bottom portion 3 a of the vacuum chamber 3. In the present embodiment, the second seal 42 is arranged between the vacuum chamber 3 and the pedestal 15.

第１シール４１および第２シール４２は、真空チャンバ３内の真空を維持しつつ、架台１５の振動を真空チャンバ３に伝えない構造を有することが必要である。本実施形態では、第１シール４１および第２シール４２として、ベローズが使用されている。ベローズから構成された第１シール４１および第２シール４２は、真空チャンバ３と架台１５の両方に接続されている。一実施形態では、第１シール４１および第２シール４２として、磁性流体シール、またはＯリングを使用してもよい。 The first seal 41 and the second seal 42 need to have a structure that does not transmit the vibration of the gantry 15 to the vacuum chamber 3 while maintaining the vacuum in the vacuum chamber 3. In this embodiment, bellows are used as the first seal 41 and the second seal 42. The first seal 41 and the second seal 42 made of bellows are connected to both the vacuum chamber 3 and the pedestal 15. In one embodiment, magnetic fluid seals or O-rings may be used as the first seal 41 and the second seal 42.

除振装置２０は、真空チャンバ３と架台１５との間に配置されている。より具体的には、除振装置２０は、第１支持部材１１および第２支持部材１２に隣接している。各除振装置２０は、空気ばね等などの弾性部材を有している。除振装置２０は、床２１から架台１５に伝わった振動を吸収し、振動が真空チャンバ３に伝わることを防止する。 The vibration isolation device 20 is arranged between the vacuum chamber 3 and the pedestal 15. More specifically, the vibration isolation device 20 is adjacent to the first support member 11 and the second support member 12. Each vibration isolation device 20 has an elastic member such as an air spring. The vibration isolator 20 absorbs the vibration transmitted from the floor 21 to the gantry 15 and prevents the vibration from being transmitted to the vacuum chamber 3.

上述したように、第１支持部材１１および第２支持部材１２は、架台１５に固定されている。第１アクチュエータ７がステージ５およびウェーハＷを第１の方向Ｌ１に移動させるとき、反力が第１アクチュエータ７に作用する。この反力は、第１支持部材１１に伝わり、架台１５に受け止められる。同様に、第２アクチュエータ８がステージ５およびウェーハＷを第２の方向Ｌ２に移動させるとき、反力が第２アクチュエータ８に作用する。この反力は、第２支持部材１２に伝わり、架台１５に受け止められる。架台１５は床２１に固定されているので、反力は最終的に床２１によって受け止められる。 As described above, the first support member 11 and the second support member 12 are fixed to the mount 15. When the first actuator 7 moves the stage 5 and the wafer W in the first direction L1, a reaction force acts on the first actuator 7. This reaction force is transmitted to the first support member 11 and is received by the mount 15. Similarly, when the second actuator 8 moves the stage 5 and the wafer W in the second direction L2, a reaction force acts on the second actuator 8. This reaction force is transmitted to the second support member 12 and is received by the mount 15. Since the gantry 15 is fixed to the floor 21, the reaction force is finally received by the floor 21.

本実施形態によれば、第１アクチュエータ７および第２アクチュエータ８がステージ５を移動させるときに発生する反力は第１支持部材１１および第２支持部材１２を通じて架台１５に伝わり、真空チャンバ３には伝わらない。したがって、真空チャンバ３の振動が防止される。 According to the present embodiment, the reaction force generated when the first actuator 7 and the second actuator 8 move the stage 5 is transmitted to the pedestal 15 through the first support member 11 and the second support member 12, and is transferred to the vacuum chamber 3. Does not get transmitted. Therefore, the vibration of the vacuum chamber 3 is prevented.

図４は、ステージ移動システム１の他の実施形態を示す平面図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ線断面であり、図６は、図４のＤ−Ｄ線断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。 4 is a plan view showing another embodiment of the stage moving system 1, FIG. 5 is a sectional view taken along line CC of FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view taken along line DD of FIG. .. The configuration and operation of this embodiment that are not particularly described are the same as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, and thus their duplicate description will be omitted.

本実施形態は、第１アクチュエータ７および第１リニアガイド３１の両方が第１支持部材１１に支持され、第２アクチュエータ８および第２リニアガイド３２の両方が第２支持部材１２に支持されている点で、図１乃至図３に示す実施形態と異なっている。本実施形態によれば、ウェーハＷ、ステージ５、第１アクチュエータ７、第１リニアガイド３１、第１橋梁部材２５、第２アクチュエータ８、第２リニアガイド３２、および第２橋梁部材２６の全ての荷重は、第１支持部材１１および第２支持部材１２によって支持される。さらに、荷重は第１支持部材１１および第２支持部材１２を通じて架台１５によって支持される。 In this embodiment, both the first actuator 7 and the first linear guide 31 are supported by the first support member 11, and both the second actuator 8 and the second linear guide 32 are supported by the second support member 12. This embodiment is different from the embodiment shown in FIGS. According to this embodiment, all of the wafer W, the stage 5, the first actuator 7, the first linear guide 31, the first bridge member 25, the second actuator 8, the second linear guide 32, and the second bridge member 26. The load is supported by the first support member 11 and the second support member 12. Further, the load is supported by the pedestal 15 through the first support member 11 and the second support member 12.

本実施形態によれば、真空チャンバ３内でステージ５が移動した結果として真空チャンバ３内の荷重が偏った場合でも、その偏荷重は第１支持部材１１および第２支持部材１２を通じて架台１５によって剛的に受け止められる。したがって、真空チャンバ３の姿勢が安定する。一般に、除振装置２０のばね定数が低いほど、除振性能は高くなる。本実施形態によれば、ばね定数の低い除振装置２０を使用することができるので、除振装置２０は真空チャンバ３の振動をより確実に防ぐことができる。 According to the present embodiment, even if the load in the vacuum chamber 3 is biased as a result of the movement of the stage 5 in the vacuum chamber 3, the biased load is caused by the mount 15 through the first support member 11 and the second support member 12. Rigidly accepted. Therefore, the posture of the vacuum chamber 3 is stable. Generally, the lower the spring constant of the vibration isolation device 20, the higher the vibration isolation performance. According to the present embodiment, since the vibration isolation device 20 having a low spring constant can be used, the vibration isolation device 20 can more reliably prevent the vibration of the vacuum chamber 3.

図７は、ステージ移動システム１の他の実施形態を示す平面図であり、図８は、図７のＥ−Ｅ線断面であり、図９は、図７のＦ−Ｆ線断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。なお、図面が複雑になることを避けるため、図８および図９では、一部の構成要素の図示は省略されている。 7 is a plan view showing another embodiment of the stage moving system 1, FIG. 8 is a sectional view taken along line EE of FIG. 7, and FIG. 9 is a sectional view taken along line FF of FIG. .. The configuration and operation of this embodiment that are not particularly described are the same as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, and thus their duplicate description will be omitted. In addition, in order to avoid complication of the drawings, some components are not shown in FIGS. 8 and 9.

本実施形態は、第１アクチュエータ７を支持する第１支持部材１１は、真空チャンバ３の第１側壁３ｂに形成された第１通孔４５を貫通して延び、第２アクチュエータ８を支持する第２支持部材１２は、真空チャンバ３の第２側壁３ｃに形成された第２通孔４６を貫通して延びている点で、図１乃至図３に示す実施形態と異なっている。第１支持部材１１は架台１５の一部である第１壁１５ａに連結されており、第２支持部材１２は、架台１５の一部である第２壁１５ｂに連結されている。 In the present embodiment, the first support member 11 supporting the first actuator 7 extends through the first through hole 45 formed in the first side wall 3b of the vacuum chamber 3 and supports the second actuator 8. The 2 support member 12 differs from the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 in that the 2 support member 12 extends through a second through hole 46 formed in the second side wall 3 c of the vacuum chamber 3. The first support member 11 is connected to a first wall 15a that is a part of the pedestal 15, and the second support member 12 is connected to a second wall 15b that is a part of the pedestal 15.

第１通孔４５は、真空チャンバ３の底部３ａではなく、真空チャンバ３の第１側壁３ｂに形成されている。同様に、第２通孔４６は、真空チャンバ３の底部３ａではなく、真空チャンバ３の第２側壁３ｃに形成されている。第１シール４１は、真空チャンバ３の第１側壁３ｂに接続され、第２シール４２は、真空チャンバ３の第２側壁３ｃに接続されている。 The first through hole 45 is formed in the first side wall 3b of the vacuum chamber 3, not in the bottom portion 3a of the vacuum chamber 3. Similarly, the second through hole 46 is formed not in the bottom portion 3 a of the vacuum chamber 3 but in the second side wall 3 c of the vacuum chamber 3. The first seal 41 is connected to the first side wall 3b of the vacuum chamber 3, and the second seal 42 is connected to the second side wall 3c of the vacuum chamber 3.

図８に示すように、第１アクチュエータ７の第１固定子７ａは、真空チャンバ３の底部３ａに配置された第１スライダ５１に支持されている。この第１スライダ５１は、第１アクチュエータ７がステージ５を移動させるときに発生する反力が真空チャンバ３に伝わることを防止するために設けられている。同様に、図９に示すように、第２アクチュエータ８の第２固定子８ａは、真空チャンバ３の底部３ａに配置された第２スライダ５２に支持されている。この第２スライダ５２は、第２アクチュエータ８がステージ５を移動させるときに発生する反力が真空チャンバ３に伝わることを防止するために設けられている。第１スライダ５１および第２スライダ５２は、リニアガイドから構成することができる。 As shown in FIG. 8, the first stator 7 a of the first actuator 7 is supported by the first slider 51 arranged on the bottom portion 3 a of the vacuum chamber 3. The first slider 51 is provided to prevent the reaction force generated when the first actuator 7 moves the stage 5 from being transmitted to the vacuum chamber 3. Similarly, as shown in FIG. 9, the second stator 8 a of the second actuator 8 is supported by the second slider 52 arranged on the bottom portion 3 a of the vacuum chamber 3. The second slider 52 is provided to prevent the reaction force generated when the second actuator 8 moves the stage 5 from being transmitted to the vacuum chamber 3. The first slider 51 and the second slider 52 can be composed of linear guides.

図１乃至図６に示す実施形態と同様に、第１アクチュエータ７および第２アクチュエータ８がステージ５を移動させるときに発生する反力は第１支持部材１１および第２支持部材１２を通じて架台１５に伝わり、真空チャンバ３には伝わらない。したがって、真空チャンバ３の振動が防止される。 Similar to the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the reaction force generated when the first actuator 7 and the second actuator 8 move the stage 5 is applied to the pedestal 15 through the first support member 11 and the second support member 12. It does not reach the vacuum chamber 3. Therefore, the vibration of the vacuum chamber 3 is prevented.

図１０は、図８に示す第１支持部材１１に第１緩衝装置５５が接続された一実施形態を示す図であり、図１１は、図９に示す第２支持部材１２に第２緩衝装置５６が接続された一実施形態を示す図である。第１緩衝装置５５は、第１アクチュエータ７がステージ５を移動させるときに発生する反力を吸収し、第２緩衝装置５６は、第２アクチュエータ８がステージ５を移動させるときに発生する反力を吸収することができる。第１緩衝装置５５および第２緩衝装置５６は、真空チャンバ３内に配置されている。 FIG. 10 is a view showing an embodiment in which the first shock absorber 55 is connected to the first support member 11 shown in FIG. 8, and FIG. 11 is a second shock absorber on the second support member 12 shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing an embodiment in which 56 is connected. The first shock absorber 55 absorbs the reaction force generated when the first actuator 7 moves the stage 5, and the second shock absorber 56 detects the reaction force generated when the second actuator 8 moves the stage 5. Can be absorbed. The first shock absorber 55 and the second shock absorber 56 are arranged in the vacuum chamber 3.

図１２は、第１緩衝装置５５が真空チャンバ３の外に配置された一実施形態を示す図であり、図１３は、第２緩衝装置５６が真空チャンバ３の外に配置された一実施形態を示す図である。図１２および図１３に示すように、第１緩衝装置５５および第２緩衝装置５６は、真空チャンバ３の外に配置されている。図１２および図１３に示す実施形態は、第１緩衝装置５５および第２緩衝装置５６は真空圧下で使用可能な構造を有する必要がないので、構造の制約がなく、かつ第１緩衝装置５５および第２緩衝装置５６のメンテナンスが容易に行えるという利点がある。 FIG. 12 is a diagram showing an embodiment in which the first shock absorber 55 is arranged outside the vacuum chamber 3, and FIG. 13 is an embodiment in which the second shock absorber 56 is arranged outside the vacuum chamber 3. FIG. As shown in FIGS. 12 and 13, the first shock absorber 55 and the second shock absorber 56 are arranged outside the vacuum chamber 3. In the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, the first shock absorber 55 and the second shock absorber 56 do not need to have a structure that can be used under vacuum pressure, so there is no structural restriction and the first shock absorber 55 and There is an advantage that the second shock absorber 56 can be easily maintained.

図１０乃至図１３に示す第１緩衝装置５５および第２緩衝装置５６の例としては、図１４に示す並列に配列されたばね５８とダンパー５９との組み合わせ、および図１５に示すボイスコイルモータ６０が挙げられる。ばね５８とダンパー５９との組み合わせは、反力の最大値を減少させることができ、ボイスコイルモータ６０は、反力を積極的に制御することができる。 As examples of the first shock absorber 55 and the second shock absorber 56 shown in FIGS. 10 to 13, the combination of the spring 58 and the damper 59 arranged in parallel shown in FIG. 14 and the voice coil motor 60 shown in FIG. Can be mentioned. The combination of the spring 58 and the damper 59 can reduce the maximum value of the reaction force, and the voice coil motor 60 can actively control the reaction force.

図１乃至図１１に示す実施形態では、ステージ移動システム１は、ステージ５を第１の方向Ｌ１に移動させる第１アクチュエータ７と、ステージ５を第１の方向Ｌ１に垂直な第２の方向Ｌ２に移動させる第２アクチュエータ８を備えた２軸タイプのステージ移動システムである。一実施形態では、ステージ移動システム１は、ステージ５の上面５ａと平行な第１の方向Ｌ１または第２の方向Ｌ２に移動させるアクチュエータのみを備えた１軸タイプのステージ移動システムであってもよい。 In the embodiment shown in FIGS. 1 to 11, the stage moving system 1 includes a first actuator 7 that moves the stage 5 in the first direction L1 and a second direction L2 that is perpendicular to the first direction L1. 2 is a two-axis type stage moving system including a second actuator 8 for moving the stage. In one embodiment, the stage moving system 1 may be a one-axis type stage moving system including only an actuator that moves in a first direction L1 or a second direction L2 parallel to the upper surface 5a of the stage 5. ..

図１６は、上述したステージ移動システム１が組み込まれた走査電子顕微鏡の一実施形態を示す模式図である。走査電子顕微鏡は、電子ビーム照射システム１０１と、上記ステージ移動システム１と、ステージ移動システム１に固定された鏡筒１０５を備えている。図１６に示す走査電子顕微鏡は、図１乃至図３に示す実施形態に係るステージ移動システム１を備えているが、図４乃至図６に示す実施形態、または図７乃至図９に示す実施形態、または図１０および図１１に示す実施形態に係るステージ移動システム１を備えてもよい。 FIG. 16 is a schematic diagram showing an embodiment of a scanning electron microscope in which the stage moving system 1 described above is incorporated. The scanning electron microscope includes an electron beam irradiation system 101, the stage moving system 1 and a lens barrel 105 fixed to the stage moving system 1. The scanning electron microscope shown in FIG. 16 includes the stage moving system 1 according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, but the embodiment shown in FIGS. 4 to 6 or the embodiment shown in FIGS. 7 to 9. Alternatively, the stage moving system 1 according to the embodiment shown in FIGS. 10 and 11 may be provided.

電子ビーム照射システム１０１は、鏡筒１０５内に配置されており、鏡筒１０５は、ステージ移動システム１の真空チャンバ３の上壁に固定されている。電子ビーム照射システム１０１は、一次電子（荷電粒子）からなる電子ビーム１１０を発する電子銃１１１、電子銃１１１から放出された電子ビーム１１０を集束する集束レンズ１１２、電子ビーム１１０をＸ方向に偏向するＸ偏向器１１３、電子ビーム１１０をＹ方向に偏向するＹ偏向器１１４、電子ビーム１１０を試料であるウェーハＷにフォーカスさせる対物レンズ１１５を有する。 The electron beam irradiation system 101 is arranged inside a lens barrel 105, and the lens barrel 105 is fixed to the upper wall of the vacuum chamber 3 of the stage moving system 1. The electron beam irradiation system 101 includes an electron gun 111 that emits an electron beam 110 composed of primary electrons (charged particles), a focusing lens 112 that focuses the electron beam 110 emitted from the electron gun 111, and deflects the electron beam 110 in the X direction. It has an X deflector 113, a Y deflector 114 that deflects the electron beam 110 in the Y direction, and an objective lens 115 that focuses the electron beam 110 onto a wafer W that is a sample.

走査電子顕微鏡は、二次電子検出器１３０、反射電子検出器１３１、および画像取得装置１１８をさらに備えている。二次電子検出器１３０および反射電子検出器１３１は、画像取得装置１１８に接続されている。画像取得装置１１８は二次電子検出器１３０と反射電子検出器１３１の出力信号を画像に変換するように構成される。 The scanning electron microscope further includes a secondary electron detector 130, a backscattered electron detector 131, and an image acquisition device 118. The secondary electron detector 130 and the backscattered electron detector 131 are connected to the image acquisition device 118. The image acquisition device 118 is configured to convert the output signals of the secondary electron detector 130 and the backscattered electron detector 131 into an image.

走査電子顕微鏡の動作は次のようになる。電子銃１１１から放出された電子ビーム１１０は集束レンズ１１２で集束された後に、Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４で偏向されつつ対物レンズ１１５により集束されてウェーハＷの表面に照射される。ウェーハＷに電子ビーム１１０の一次電子が照射されると、ウェーハＷからは二次電子および反射電子が放出される。二次電子は二次電子検出器１３０により検出され、反射電子は反射電子検出器１３１により検出される。二次電子の検出信号および反射電子の検出信号は、画像取得装置１１８に入力され画像に変換される。本実施形態では、試料の例としてウェーハＷが使用されるが、本発明は本実施形態に限定されない。例えば、試料は、ガラス基板であってもよい。 The operation of the scanning electron microscope is as follows. The electron beam 110 emitted from the electron gun 111 is focused by a focusing lens 112, then deflected by an X deflector 113 and a Y deflector 114, focused by an objective lens 115, and irradiated onto the surface of the wafer W. When the wafer W is irradiated with primary electrons of the electron beam 110, secondary electrons and reflected electrons are emitted from the wafer W. Secondary electrons are detected by the secondary electron detector 130, and reflected electrons are detected by the reflected electron detector 131. The detection signal of the secondary electrons and the detection signal of the reflected electrons are input to the image acquisition device 118 and converted into an image. In this embodiment, the wafer W is used as an example of the sample, but the present invention is not limited to this embodiment. For example, the sample may be a glass substrate.

図１６に示す実施形態では、ステージ移動システム１は、走査電子顕微鏡に組み込まれているが、本発明はこの例に限られない。例えば、本実施形態に係るステージ移動システム１は、ウェーハのパターニングに使用される半導体露光装置に組み込まれてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 16, the stage moving system 1 is incorporated in the scanning electron microscope, but the present invention is not limited to this example. For example, the stage moving system 1 according to this embodiment may be incorporated in a semiconductor exposure apparatus used for patterning a wafer.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments are described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the broadest scope according to the technical idea defined by the claims.

１ステージ移動システム
３真空チャンバ
５ステージ
７第１アクチュエータ
８第２アクチュエータ
１１第１支持部材
１２第２支持部材
１５架台
２０除振装置
２１床
２５第１橋梁部材
２６第２橋梁部材
３１第１リニアガイド
３２第２リニアガイド
３３第３リニアガイド
３４第４リニアガイド
３６第１通孔
３８第２通孔
４１第１シール
４２第２シール
４５第１通孔
４６第２通孔
５１第１スライダ
５２第２スライダ
５５第１緩衝装置
５６第２緩衝装置
５８ばね
５９ダンパー
６０ボイスコイルモータ
１０１電子ビーム照射システム
１０５鏡筒
１１０電子ビーム
１１１電子銃
１１２集束レンズ
１１３Ｘ偏向器
１１４Ｙ偏向器
１１５対物レンズ
１１８画像取得装置
１３０二次電子検出器
１３１反射電子検出器 1 Stage Moving System 3 Vacuum Chamber 5 Stage 7 First Actuator 8 Second Actuator 11 First Support Member 12 Second Support Member 15 Stand 20 Vibration Isolator 21 Floor 25 First Bridge Member 26 Second Bridge Member 31 First Linear Guide 32 second linear guide 33 third linear guide 34 fourth linear guide 36 first through hole 38 second through hole 41 first seal 42 second seal 45 first through hole 46 second through hole 51 first slider 52 second Slider 55 First shock absorber 56 Second shock absorber 58 Spring 59 Damper 60 Voice coil motor 101 Electron beam irradiation system 105 Lens barrel 110 Electron beam 111 Electron gun 112 Focusing lens 113 X deflector 114 Y deflector 115 Objective lens 118 Image acquisition Device 130 Secondary electron detector 131 Backscattered electron detector

Claims

真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置されたステージと、
前記ステージを移動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを支持する支持部材と、
前記真空チャンバの下方に配置された架台と、
前記真空チャンバと前記架台との間に挟まれた除振装置とを備え、
前記支持部材は前記架台に固定されている、ステージ移動システム。 A vacuum chamber,
A stage disposed in the vacuum chamber,
An actuator for moving the stage,
A support member for supporting the actuator,
A gantry arranged below the vacuum chamber,
A vibration isolation device sandwiched between the vacuum chamber and the gantry,
The stage moving system, wherein the support member is fixed to the pedestal.

前記ステージを支持するリニアガイドをさらに備えている、請求項１に記載のステージ移動システム。 The stage moving system according to claim 1, further comprising a linear guide that supports the stage.

前記リニアガイドは、前記支持部材に支持されている、請求項２に記載のステージ移動システム。 The stage moving system according to claim 2, wherein the linear guide is supported by the support member.

前記ステージ移動システムは、前記真空チャンバに接続されたシールをさらに備えており、
前記真空チャンバには、前記支持部材が貫通する通孔が形成されており、
前記シールは、前記通孔を塞いでいる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のステージ移動システム。 The stage movement system further comprises a seal connected to the vacuum chamber,
The vacuum chamber is formed with a through hole through which the support member passes,
The stage moving system according to claim 1, wherein the seal closes the through hole.

前記通孔は、前記真空チャンバの底部に形成されている、請求項４に記載のステージ移動システム。 The stage moving system according to claim 4, wherein the through hole is formed in a bottom portion of the vacuum chamber.

前記通孔は、前記真空チャンバの側壁に形成されている、請求項４に記載のステージ移動システム。 The stage moving system according to claim 4, wherein the through hole is formed in a sidewall of the vacuum chamber.

前記支持部材に接続された緩衝装置をさらに備えている、請求項６に記載のステージ移動システム。 The stage moving system according to claim 6, further comprising a shock absorber connected to the support member.