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公開番号2025082341
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-29
出願番号2023195592
出願日2023-11-17
発明の名称ステージ装置、真空装置、および荷電粒子線装置
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類H01J 37/20 20060101AFI20250522BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】モータの固定子の振動を抑制し、高速な位置決めを可能とする。
【解決手段】第1テーブルと、第1テーブルに対して磁気浮上した状態で、水平面内で移動可能な第2テーブルと、第2テーブルを支持する支持部と、支持部に設けられる第1の二軸モータと、支持部に設けられる第2の二軸モータとを有し、第1の二軸モータ及び第2の二軸モータは、それぞれ、上側部材と下側部材とを備えるヨークと、上側部材と下側部材との間に位置し、それぞれ、支持部に固定され、軸方向が鉛直方向である第1及び第2の矩形コイルとを備え、上側部材の下面及び下側部材の上面には、それぞれ格子状に配列された正方形の区画に、隣り合う区画の磁極を異ならせるように磁石が配置された磁石アレイが設けられ、上側部材の下面に設けられた磁石アレイと下側部材の上面に設けられた磁石アレイとは、鉛直方向に対向する区画の磁石の磁極が互いに異なる磁極とされている。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
水平面内で試料台の位置決めを行うステージ装置であって、
第１テーブルと、
前記試料台が設けられ、前記第１テーブルに対して磁気浮上した状態で、前記水平面内で移動可能な第２テーブルと、
前記第２テーブルを支持する支持部と、
前記支持部に設けられる第１の二軸モータと、
前記支持部に設けられる第２の二軸モータとを有し、
前記第１の二軸モータ及び前記第２の二軸モータは、それぞれ、
上側部材と下側部材とを備えるヨークと、
前記上側部材と前記下側部材との間に位置し、それぞれ、前記支持部に固定され、軸方向が鉛直方向である第１及び第２の矩形コイルとを備え、
前記上側部材の下面及び前記下側部材の上面には、それぞれ格子状に配列された正方形の区画に、隣り合う区画の磁極を異ならせるように磁石が配置された磁石アレイが設けられ、前記上側部材の下面に設けられた前記磁石アレイと前記下側部材の上面に設けられた前記磁石アレイとは、前記鉛直方向に対向する区画の磁石の磁極が互いに異なる磁極とされている
ことを特徴とするステージ装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のステージ装置であって、
前記第１テーブルは、前記水平面と平行な第１水平方向に移動可能であって、前記第１水平方向に対向し、かつ前記水平面と平行かつ前記第１水平方向と垂直な第２水平方向に延在する第１の側壁と第２の側壁とを備え、
前記支持部は、前記第１テーブルの前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に位置し、
前記第１の二軸モータは、前記第１の側壁と前記支持部との間に位置し、
前記第２の二軸モータは、前記第２の側壁と前記支持部との間に位置し、
前記第１の二軸モータ及び前記第２の二軸モータの前記ヨークは、それぞれ、前記第１テーブルの前記第１の側壁または前記第２の側壁に固定される
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のステージ装置であって、
前記第１の二軸モータは、前記第１の側壁の一端側に前記第１の矩形コイルを備え、前記第１テーブルの前記第１の側壁の他端側に前記第２の矩形コイルを備え、
前記第２の二軸モータは、前記第１の側壁の一端と前記第１水平方向に対向する前記第２の側壁の一端側に前記第２の矩形コイルを備え、前記第２の側壁の他端側に前記第１の矩形コイルを備える
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のステージ装置であって、
前記第１の矩形コイルの短手方向は、前記磁石アレイの区画の一方の対角線方向と平行であり、前記第２の矩形コイルの短手方向は、前記磁石アレイの区画の他方の対角線方向と平行であることを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のステージ装置であって、
前記第１の二軸モータは、前記磁石アレイの区画の一方の対角線方向に並ぶ３つの前記第１の矩形コイルを備える第１三相コイルを有し、
前記第２の二軸モータは、前記磁石アレイの区画の他方の対角線方向に並ぶ３つの前記第２の矩形コイルを備える第２三相コイルを有する
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のステージ装置であって、
前記磁石アレイの区画の一方の対角線方向が、前記第１水平方向に対して４５度斜めにずれている
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のステージ装置であって、
前記第１三相コイルは、３つの前記第１の矩形コイルの短手部分が階段状にずれており、
前記第２三相コイルは、３つの前記第２の矩形コイルの短手部分が階段状にずれている
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項８】
請求項５に記載のステージ装置であって、
前記磁石アレイの区画の他方の対角線方向が、前記第２水平方向に平行である
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
請求項２に記載のステージ装置であって、
前記ヨークは、前記第２水平方向に垂直な断面がコの字型である
ことを特徴とするステージ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のステージ装置であって、
前記ヨークの前記下側部材の鉛直方向下側に位置するように前記支持部に固定されるバックヨークと、
前記バックヨークの上面に固定され、前記ヨークの前記下側部材に対して磁気吸引力を発生させる磁気浮上用磁石と、
前記ヨークの前記下側部材と前記磁気浮上用磁石との間に位置するように前記バックヨークの上面に固定され、前記磁気吸引力を制御するコイルと、を備え、
前記バックヨーク、前記磁気浮上用磁石、及び前記コイルは、前記ヨークの前記下側部材とともに、鉛直モータを構成することを特徴とするステージ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ステージ装置、真空装置、および荷電粒子線装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハを位置決めして支持するための技術として、磁気浮上ステージ装置が知られている。例えば、特許文献１には、磁気浮上ステージ装置が記載されている。特許文献１の段落００２０及び図１（ａ）に「ステージＹＭの底面には、ステージＹＭを移動するアクチュエータが配置されている。アクチュエータの可動子として磁石ユニットＸＡＭ、ＹＡＭ、ＺＡＭがある。・・・２つの磁石ユニットＹＡＭはステージＹＭをＹ軸方向に移動し、・・・各々の磁石ユニットＸＡＭ、ＹＡＭ、ＺＡＭは、各々の磁石ユニットＸＡＭ、ＹＡＭ、ＺＡＭに対応するアクチュエータの固定子である、コイルＸＡＣ、ＹＡＣ、ＺＡＣが貫通できるように中空の構造をしている。」と開示されている。また、特許文献１の段落００２１には「磁石ユニットＹＡＭは、コイルＹＡＣの上下に磁石ＹＡＭＭを各々配置しており、各々の磁石ＹＡＭＭのさらに上下をヨークＹＡＭＹで挟んでいる。さらに、ヨークＹＡＭＹ同士を中間部材ＹＡＭＩで固定している。Ｙ軸方向には異なる磁極の磁石ＹＡＭＭが交互に並べられている。」と開示されている。また、特許文献１の段落００２５及び図２（ａ）に「コイルＹＡＣは多相コイルで構成されており、ステージＹＭをＹ軸方向に長距離移動できる構成となっている。」と開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１９８１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
すなわち、特許文献１の磁気浮上ステージ装置では、磁石ユニットＹＡＭは、中空の構造をしており、磁石ユニットＹＡＭの中空部分を貫通するコイルＹＡＣに沿って、Ｙ軸方向に長距離移動する。このように磁石ユニットＹＡＭが移動するため、コイルＹＡＣは、両端部のみが固定され、中央部が他の物体と接触していない構造になる。
【０００５】
半導体ウエハの製造、測定、検査などの工程において、ステージ装置には、半導体ウエハの高速かつ高精度な位置決め性能が求められる。しかしながら、特許文献１の磁気浮上ステージ装置では、Ｙ軸方向のストロークが長い場合に、両端部のみ固定されたコイルＹＡＣが振動するため、ステージ装置の固有振動数が低く、制御帯域の向上に制約が生じて高速な位置決めが困難であるという課題がある。
【０００６】
本開示は、モータの固定子の振動を抑制し、高速な位置決めが可能なステージ装置、真空装置、および荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のステージ装置は、例えば、水平面内で試料台の位置決めを行うステージ装置であって、第１テーブルと、前記試料台が設けられ、前記第１テーブルに対して磁気浮上した状態で、前記水平面内で移動可能な第２テーブルと、前記第２テーブルを支持する支持部と、前記支持部に設けられる第１の二軸モータと、前記支持部に設けられる第２の二軸モータと、を有し、前記第１の二軸モータ及び前記第２の二軸モータは、それぞれ、上側部材と下側部材とを備えるヨークと、前記上側部材と前記下側部材との間に位置し、それぞれ、前記支持部に固定され、軸方向が鉛直方向である第１及び第２の矩形コイルとを備え、前記上側部材の下面及び前記下側部材の上面には、それぞれ格子状に配列された正方形の区画に、隣り合う区画の磁極を異ならせるように磁石が配置された磁石アレイが設けられ、前記上側部材の下面に設けられた前記磁石アレイと前記下側部材の上面に設けられた前記磁石アレイとは、前記鉛直方向に対向する区画の磁石の磁極が互いに異なる磁極とされている。
【０００８】
また、本開示の真空装置は、例えば、前記ステージ装置と、前記ステージ装置を収容し、内部が真空状態である真空チャンバと、を備える。
【０００９】
また、本開示の荷電粒子線装置は、例えば、前記ステージ装置と、前記ステージ装置を収容し、内部が真空状態である真空チャンバと、前記ステージ装置に置かれた試料に電子ビームを照射する電子光学系鏡筒と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、モータの固定子の振動を抑制し、高速な位置決めが可能なステージ装置、真空装置、および荷電粒子線装置を提供することができる。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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