JP2001004321A - レーザ測長計 - Google Patents
レーザ測長計Info
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- JP2001004321A JP2001004321A JP11170988A JP17098899A JP2001004321A JP 2001004321 A JP2001004321 A JP 2001004321A JP 11170988 A JP11170988 A JP 11170988A JP 17098899 A JP17098899 A JP 17098899A JP 2001004321 A JP2001004321 A JP 2001004321A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】平均化処理を採用した、検出遅延時間が短くか
つ測定精度が高いレーザ測長計を提供すること。 【解決手段】平均化の手法として移動平均法によるフィ
ルタを用い、その平均時間を、レーザの励起周期の整数
倍に設定する。 【効果】０．１ｎｍ精度の高精度な位置検出と、０．１
ｍｓ以下の短い検出時間を同時に実現することができ
る。
つ測定精度が高いレーザ測長計を提供すること。 【解決手段】平均化の手法として移動平均法によるフィ
ルタを用い、その平均時間を、レーザの励起周期の整数
倍に設定する。 【効果】０．１ｎｍ精度の高精度な位置検出と、０．１
ｍｓ以下の短い検出時間を同時に実現することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測長技術、計測技
術及び評価技術並びに精密加工技術、微細加工技術、半
導体加工技術及び原盤加工技術に係り、特に、ナノメー
トル・オーダの精度を必要とする測長を行なう装置に関
する。
術及び評価技術並びに精密加工技術、微細加工技術、半
導体加工技術及び原盤加工技術に係り、特に、ナノメー
トル・オーダの精度を必要とする測長を行なう装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体リソグラフィーのステッパや、精
密機械加工装置において用いられるＸＹステージ等は、
その制御のために高精度の測長手段が必要になる。その
ような測長手段として、レーザを使った測長計が多く用
いられている。レーザ測長計は、被測定体からの反射レ
ーザ光による干渉縞を使って高精度に測長を行なうもの
で、既に幾つかが市販されている。レーザ測長計の一般
的な測長精度は、±２ｎｍ程度である。
密機械加工装置において用いられるＸＹステージ等は、
その制御のために高精度の測長手段が必要になる。その
ような測長手段として、レーザを使った測長計が多く用
いられている。レーザ測長計は、被測定体からの反射レ
ーザ光による干渉縞を使って高精度に測長を行なうもの
で、既に幾つかが市販されている。レーザ測長計の一般
的な測長精度は、±２ｎｍ程度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レーザ測長計の精度向
上に、平均化を行なってノイズを低減することが有効で
あるが、平均化には１ｍｓ以上の検出時間が必要と見積
もられる。そして、この検出時間により、加工時間が決
定される。
上に、平均化を行なってノイズを低減することが有効で
あるが、平均化には１ｍｓ以上の検出時間が必要と見積
もられる。そして、この検出時間により、加工時間が決
定される。
【０００４】なお、平均化を行なってノイズを低減する
手法とし、接触式の変位測定において移動平均フィルタ
を用いる方法があり（例えば特開平７−３０６０３４号
公報参照）、電波の周波数の測定において、ノイズ中の
特定周波数のみを取り除くフィルタ処理があり（例えば
特開平１１−７２５６０号公報参照）、また、光干渉計
を用いた波長の測定において、波長の複数回測定結果を
平均化する方法がある（例えば特開平９−１７８５６７
号参照）。
手法とし、接触式の変位測定において移動平均フィルタ
を用いる方法があり（例えば特開平７−３０６０３４号
公報参照）、電波の周波数の測定において、ノイズ中の
特定周波数のみを取り除くフィルタ処理があり（例えば
特開平１１−７２５６０号公報参照）、また、光干渉計
を用いた波長の測定において、波長の複数回測定結果を
平均化する方法がある（例えば特開平９−１７８５６７
号参照）。
【０００５】さて、今後の加工や計測では、１ｍｓ以上
の検出時間では不十分であり、検出時間を短縮して加工
時間を短縮することが要求される。また、従来のレーザ
測長計で採用されているステップ制御に代えて、ステー
ジを連続的に動かしながら動的にフィードバックを掛け
て制御を行なう方法を採用する場合にも、フィードバッ
クの安定化のために検出時間の短縮が要求される。
の検出時間では不十分であり、検出時間を短縮して加工
時間を短縮することが要求される。また、従来のレーザ
測長計で採用されているステップ制御に代えて、ステー
ジを連続的に動かしながら動的にフィードバックを掛け
て制御を行なう方法を採用する場合にも、フィードバッ
クの安定化のために検出時間の短縮が要求される。
【０００６】即ち、動的なフィードバック制御を用いる
場合、検出遅延時間が短縮されても０．１ｍｓよりも長
いと、制御周波数が１０ｋＨｚ以下となり、それによっ
て機械系で共振を引き起こしやすく、フィードバック制
御が不安定になり易くなる。そのため、動的なフィード
バック制御を用いる場合、検出遅延時間を０．１ｍｓ以
下とする必要がある。
場合、検出遅延時間が短縮されても０．１ｍｓよりも長
いと、制御周波数が１０ｋＨｚ以下となり、それによっ
て機械系で共振を引き起こしやすく、フィードバック制
御が不安定になり易くなる。そのため、動的なフィード
バック制御を用いる場合、検出遅延時間を０．１ｍｓ以
下とする必要がある。
【０００７】即ち、今後の加工や計測に対しては、平均
化による検出遅延時間を０．１ｍｓ以下とし、かつ、現
在の±２ｎｍ程度である測長精度を０．５ｎｍ以下とす
ることが適切な目標となる。
化による検出遅延時間を０．１ｍｓ以下とし、かつ、現
在の±２ｎｍ程度である測長精度を０．５ｎｍ以下とす
ることが適切な目標となる。
【０００８】本発明の目的は、平均化処理を採用した、
検出遅延時間が短くかつ測定精度が高いレーザ測長計を
提供することにある。
検出遅延時間が短くかつ測定精度が高いレーザ測長計を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】検出遅延時間が短くする
ためには、測定のサンプリング周期を短くし、更に測定
精度を高めるために平均化を採用することが効果的であ
るが、そのような手段を使ってもなお変動が残留し、精
度が不十分であることが認められた。その原因を子細に
調査した結果、交流励起されたレーザ光にその励起周期
に基づく特定の周波数の大きいノイズ成分があり、その
ノイズ成分が残留変動の原因になっており、特定の周波
数のノイズ成分を除去することによって精度が高まるこ
とが判明した。本発明は、そのような調査に基づいてな
されたものである。
ためには、測定のサンプリング周期を短くし、更に測定
精度を高めるために平均化を採用することが効果的であ
るが、そのような手段を使ってもなお変動が残留し、精
度が不十分であることが認められた。その原因を子細に
調査した結果、交流励起されたレーザ光にその励起周期
に基づく特定の周波数の大きいノイズ成分があり、その
ノイズ成分が残留変動の原因になっており、特定の周波
数のノイズ成分を除去することによって精度が高まるこ
とが判明した。本発明は、そのような調査に基づいてな
されたものである。
【００１０】即ち、本発明の前記課題は、レーザ測長計
から得られる変位出力信号の平均化の際に、その平均方
法を移動平均とし、その平均時間を、測長光源として用
いるレーザの励起周期・変調周期、またはその倍数に近
い値に設定することによって効果的に解決することがで
きる。そのような手段を採用すれば、移動平均によって
平均時間に対応する周波数で利得が零になるので、その
周波数を前記ノイズ成分の周波数に一致させてノイズ成
分を除去することができ、これにより、短い平均時間
で、かつ効率の良いノイズ除去を行なうことができるか
らである。
から得られる変位出力信号の平均化の際に、その平均方
法を移動平均とし、その平均時間を、測長光源として用
いるレーザの励起周期・変調周期、またはその倍数に近
い値に設定することによって効果的に解決することがで
きる。そのような手段を採用すれば、移動平均によって
平均時間に対応する周波数で利得が零になるので、その
周波数を前記ノイズ成分の周波数に一致させてノイズ成
分を除去することができ、これにより、短い平均時間
で、かつ効率の良いノイズ除去を行なうことができるか
らである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレーザ測長計
を図１〜図８に示した発明の実施の形態を参照して更に
詳細に説明する。
を図１〜図８に示した発明の実施の形態を参照して更に
詳細に説明する。
【００１２】本発明によるレーザ測長計の全体構成例を
図１に示す。図１は、レーザ測長により、真空中での精
密測長を行う場合の具体例である。
図１に示す。図１は、レーザ測長により、真空中での精
密測長を行う場合の具体例である。
【００１３】レーザ電源１によりレーザヘッド２が駆動
され、発生したレーザ光は、第１の反射鏡３ａにより真
空チャンバ４内部に導入される。真空チャンバ４内部に
は、干渉器５と、アクチュエータ６によって移動可能な
第２の反射鏡３ｂがあり、反射したレーザ光は、干渉器
５と反射鏡３ｂの間の距離を４往復した後、干渉器５内
部にて干渉し、干渉縞を生じる。この干渉後の光は、真
空チャンバ４の外部で受光ヘッド７によって受光され、
電気信号に変換される。この電気信号の変化がアクシス
ボード８にて、長さの情報即ち座標変位に換算され、座
標変位の最小分解能を単位とするデジタル変位値として
出力される。レーザ電源１は、レーザを一定の周期を有
する交流で励起するものである。
され、発生したレーザ光は、第１の反射鏡３ａにより真
空チャンバ４内部に導入される。真空チャンバ４内部に
は、干渉器５と、アクチュエータ６によって移動可能な
第２の反射鏡３ｂがあり、反射したレーザ光は、干渉器
５と反射鏡３ｂの間の距離を４往復した後、干渉器５内
部にて干渉し、干渉縞を生じる。この干渉後の光は、真
空チャンバ４の外部で受光ヘッド７によって受光され、
電気信号に変換される。この電気信号の変化がアクシス
ボード８にて、長さの情報即ち座標変位に換算され、座
標変位の最小分解能を単位とするデジタル変位値として
出力される。レーザ電源１は、レーザを一定の周期を有
する交流で励起するものである。
【００１４】従来、このデジタル変位値を、数ｍｓごと
に間引いて読出して、平均化して出力することが通常行
なわれているが、そのため、平均化には数十ｍｓ程度の
時間を要している。本構成においては、アクシスボード
８の出力を直接処理することにより、この読出し周期、
即ちサンプリング周期をアクシスボード８の最短出力周
期と同じ０．１μｓとしており、高速化している。得ら
れた０．１μｓ周期の座標データは、デジタル平均化ユ
ニット９にて、レーザ発振の励起周期と同じ１４．６μ
ｓの平均時間で、移動平均法によるフィルタを用いて平
均化され、出力される。このようなアクシスボード８及
びデジタル平均化ユニット９によって信号処理回路が形
成される。
に間引いて読出して、平均化して出力することが通常行
なわれているが、そのため、平均化には数十ｍｓ程度の
時間を要している。本構成においては、アクシスボード
８の出力を直接処理することにより、この読出し周期、
即ちサンプリング周期をアクシスボード８の最短出力周
期と同じ０．１μｓとしており、高速化している。得ら
れた０．１μｓ周期の座標データは、デジタル平均化ユ
ニット９にて、レーザ発振の励起周期と同じ１４．６μ
ｓの平均時間で、移動平均法によるフィルタを用いて平
均化され、出力される。このようなアクシスボード８及
びデジタル平均化ユニット９によって信号処理回路が形
成される。
【００１５】なお、真空チャンバ４を用いて、測長光路
を真空としたのは、空気の揺らぎや湿度の変化に伴う屈
折率の変化によりレーザ光の波長が変化し、測長誤差が
生じることを防ぐためである。また、測長精度を維持す
るために、２つの反射鏡３、真空チャンバ４の壁面に取
付けられて真空と大気の境目となる透明窓等の部品は、
全て、不必要な多重反射を防ぐため、多層膜コートを施
したものが使用されている。なお、用いたレーザ光源
は、Ｈｅ−Ｎｅの気体レーザで、出力光の波長は６３
２．８ｎｍである。
を真空としたのは、空気の揺らぎや湿度の変化に伴う屈
折率の変化によりレーザ光の波長が変化し、測長誤差が
生じることを防ぐためである。また、測長精度を維持す
るために、２つの反射鏡３、真空チャンバ４の壁面に取
付けられて真空と大気の境目となる透明窓等の部品は、
全て、不必要な多重反射を防ぐため、多層膜コートを施
したものが使用されている。なお、用いたレーザ光源
は、Ｈｅ−Ｎｅの気体レーザで、出力光の波長は６３
２．８ｎｍである。
【００１６】次に、本レーザ測長システムの信号処理方
法について以下に説明する。図１に示した本発明による
レーザ測長システムを用い、アクチュエータ６の駆動を
固定して、静的な状態で測定した、アクシスボード８の
デジタル変位出力値の原信号を図２に示す。図２は、１
６０μｓの期間（１６００サンプル）における、時間に
対する変位出力の変動を表している。変位は１０ＭＨz
周期で出力される。最小分解能が０．３ｎｍになるよう
に設計したアクシスボード８を用いているにもかかわら
ず、変位出力信号の値は、その１０倍近い値で、ノイズ
により絶えず変動していることが分かる。なお、図２中
の横点線は、測長計の最小分解能の０．３ｎｍの大きさ
を示している。
法について以下に説明する。図１に示した本発明による
レーザ測長システムを用い、アクチュエータ６の駆動を
固定して、静的な状態で測定した、アクシスボード８の
デジタル変位出力値の原信号を図２に示す。図２は、１
６０μｓの期間（１６００サンプル）における、時間に
対する変位出力の変動を表している。変位は１０ＭＨz
周期で出力される。最小分解能が０．３ｎｍになるよう
に設計したアクシスボード８を用いているにもかかわら
ず、変位出力信号の値は、その１０倍近い値で、ノイズ
により絶えず変動していることが分かる。なお、図２中
の横点線は、測長計の最小分解能の０．３ｎｍの大きさ
を示している。
【００１７】信号処理でノイズを縮小する場合、検出精
度と検出遅延時間の２つの値は、互いに相反するの関係
にあり、検出精度のみを高くしようとすると、長い検出
時間による平均化が必要となる。図３は、通常、簡便で
良く用いられる積分フィルタ（ＲＣフィルタ）で平均化
した場合の信号である。時定数１２．８μｓの積分フィ
ルタを用いている。細かな高周波ノイズの成分はほぼ取
り除けているものの、１０〜２０μｓの周期的な変動成
分が残っていることが分かる。
度と検出遅延時間の２つの値は、互いに相反するの関係
にあり、検出精度のみを高くしようとすると、長い検出
時間による平均化が必要となる。図３は、通常、簡便で
良く用いられる積分フィルタ（ＲＣフィルタ）で平均化
した場合の信号である。時定数１２．８μｓの積分フィ
ルタを用いている。細かな高周波ノイズの成分はほぼ取
り除けているものの、１０〜２０μｓの周期的な変動成
分が残っていることが分かる。
【００１８】図４は、本発明によるデジタル平均化ユニ
ット９にて、時定数７．３μｓの移動平均により平均化
した信号である。ただし、時定数と平均時間は倍半分の
関係にあり、平均時間に換算すると２倍の１４．６μｓ
となる。一般的に、時定数の同じ積分フィルタと移動平
均フィルタは、ホワイトノイズに対しては、ほぼ同じノ
イズ縮小性能を持つ。
ット９にて、時定数７．３μｓの移動平均により平均化
した信号である。ただし、時定数と平均時間は倍半分の
関係にあり、平均時間に換算すると２倍の１４．６μｓ
となる。一般的に、時定数の同じ積分フィルタと移動平
均フィルタは、ホワイトノイズに対しては、ほぼ同じノ
イズ縮小性能を持つ。
【００１９】積分フィルタによる図３の平均化信号と異
なり、図４においては、周期的な変動成分がほぼ消えて
おり、より短い時定数の平均化フィルタで、十分なノイ
ズ処理が行なえていることが分かる。これは、移動平均
法のフィルタ特性と、平均時間の設定によって得られた
効果である。図５〜図８を用いてフィルタ設定の詳細を
説明する。
なり、図４においては、周期的な変動成分がほぼ消えて
おり、より短い時定数の平均化フィルタで、十分なノイ
ズ処理が行なえていることが分かる。これは、移動平均
法のフィルタ特性と、平均時間の設定によって得られた
効果である。図５〜図８を用いてフィルタ設定の詳細を
説明する。
【００２０】図５は、図２に示した平均化前の原信号を
周波数スペクトルに直したものである。１ＭＨz付近の
高周波ノイズの他に、６８ｋＨz付近に鋭く大きなノイ
ズ成分が出ていることが分かる。この周波数は、レーザ
の励起周波数によるノイズであり、これは励起されたレ
ーザの変調信号に倍数周波数の信号が出ていることで確
認することができる。図３の平均化信号に残っていた周
期的な変動は、この周波数成分によるノイズである。
周波数スペクトルに直したものである。１ＭＨz付近の
高周波ノイズの他に、６８ｋＨz付近に鋭く大きなノイ
ズ成分が出ていることが分かる。この周波数は、レーザ
の励起周波数によるノイズであり、これは励起されたレ
ーザの変調信号に倍数周波数の信号が出ていることで確
認することができる。図３の平均化信号に残っていた周
期的な変動は、この周波数成分によるノイズである。
【００２１】このノイズは、移動平均フィルタの特性を
利用してを取り除かれるる。移動平均フィルタの利得
は、フィルタの時定数Δτと、周波数ｆに対して、
利用してを取り除かれるる。移動平均フィルタの利得
は、フィルタの時定数Δτと、周波数ｆに対して、
【００２２】
【数１】
【００２３】のように表される。図６に、このフィルタ
利得の周波数依存性を示す。実線が移動平均フィルタの
利得曲線１０、点線が比較のための積分フィルタの利得
曲線１１である。図に見られるように、移動平均フィル
タは、積分フィルタと異なり、遮断周波数の直近で、一
度利得がゼロになる周波数が存在する。
利得の周波数依存性を示す。実線が移動平均フィルタの
利得曲線１０、点線が比較のための積分フィルタの利得
曲線１１である。図に見られるように、移動平均フィル
タは、積分フィルタと異なり、遮断周波数の直近で、一
度利得がゼロになる周波数が存在する。
【００２４】実際に同一のホワイトノイズに対して、移
動平均フィルタと積分フィルタにより平均化した信号の
周波数スペクトルの例を図７に示す。実線が移動平均フ
ィルタによる平均化信号の周波数スペクトル１２、点線
が積分フィルタによる平均化信号の周波数スペクトル１
３である。殆どの周波数帯域で二つのスペクトルはほぼ
一致しているが、移動平均フィルタを通過後のノイズの
スペクトルのみ、矢印で示した部分の周波数域の成分
が、ゼロ近くに抑えられている。この周波数を、先程の
図５のレーザ励起に伴うノイズの周波数に一致させるこ
とで、レーザ励起に伴うの問題のノイズピークをほぼゼ
ロにまで抑えることができる。これを実現するために
は、移動平均の平均時間（２Δτ）が、図５のレーザの
励起に伴うノイズピークの周波数の周期に丁度一致する
よう設定すればよい。更に、移動平均フィルタは、上記
平均時間の逆数の周波数の整数倍でも利得がゼロになる
ことから、平均時間はノイズピークの周波数の周期の整
数倍とすることが可能である。
動平均フィルタと積分フィルタにより平均化した信号の
周波数スペクトルの例を図７に示す。実線が移動平均フ
ィルタによる平均化信号の周波数スペクトル１２、点線
が積分フィルタによる平均化信号の周波数スペクトル１
３である。殆どの周波数帯域で二つのスペクトルはほぼ
一致しているが、移動平均フィルタを通過後のノイズの
スペクトルのみ、矢印で示した部分の周波数域の成分
が、ゼロ近くに抑えられている。この周波数を、先程の
図５のレーザ励起に伴うノイズの周波数に一致させるこ
とで、レーザ励起に伴うの問題のノイズピークをほぼゼ
ロにまで抑えることができる。これを実現するために
は、移動平均の平均時間（２Δτ）が、図５のレーザの
励起に伴うノイズピークの周波数の周期に丁度一致する
よう設定すればよい。更に、移動平均フィルタは、上記
平均時間の逆数の周波数の整数倍でも利得がゼロになる
ことから、平均時間はノイズピークの周波数の周期の整
数倍とすることが可能である。
【００２５】図８は、上記方法により平均化した図４の
信号を、周波数スペクトルに直したものである。図５に
比較して、問題となっていた６８ｋＨｚ付近のレーザ励
起に伴うノイズの周波数（矢印の位置）のピークの大き
さが、ほぼゼロに抑えられていることが分かる。これに
より、短い時定数を持つ、平均時間の比較的短い平均化
フィルタを用いても、効率良く、平均化後の信号にて高
い位置精度が得られることが分かる。上記実施例におい
ては、僅か１４．６μｓの平均時間にて、±０．１ｎｍ
の位置精度が得られている。
信号を、周波数スペクトルに直したものである。図５に
比較して、問題となっていた６８ｋＨｚ付近のレーザ励
起に伴うノイズの周波数（矢印の位置）のピークの大き
さが、ほぼゼロに抑えられていることが分かる。これに
より、短い時定数を持つ、平均時間の比較的短い平均化
フィルタを用いても、効率良く、平均化後の信号にて高
い位置精度が得られることが分かる。上記実施例におい
ては、僅か１４．６μｓの平均時間にて、±０．１ｎｍ
の位置精度が得られている。
【００２６】以上示したように、本発明による方法を用
いると、レーザ測長計にて、高い測長精度を、短い検出
遅延時間で実現することができる。また、測長によって
位置検出が可能であるから、高い精度でかつ短い検出遅
延時間で位置検出を行なうことが可能となる。
いると、レーザ測長計にて、高い測長精度を、短い検出
遅延時間で実現することができる。また、測長によって
位置検出が可能であるから、高い精度でかつ短い検出遅
延時間で位置検出を行なうことが可能となる。
【００２７】また本方法は、レーザを用いる測長計以外
の計測器でレーザの励起周期に同期して生じるノイズ変
動が問題となる、機器に対しても適用可能である。
の計測器でレーザの励起周期に同期して生じるノイズ変
動が問題となる、機器に対しても適用可能である。
【００２８】本手法、および本実施例に述べた装置構成
は、精密な制御を必要とする一軸ステージ又はＸＹステ
ージ、電子線描画装置、半導体ステッパ、微細加工装
置、精密加工装置、精密金属加工装置、精密セラミック
加工装置、マスクパターン転写装置、マスク作製装置、
走査電子顕微鏡、透過電子顕微鏡、非接触形状測定装置
のような機構又は装置に利用可能であり、測長精度の向
上と、検出時間の短縮化によって、これらの装置の加工
のスループット向上、制御の高速化或いは測定効率の向
上が可能である。
は、精密な制御を必要とする一軸ステージ又はＸＹステ
ージ、電子線描画装置、半導体ステッパ、微細加工装
置、精密加工装置、精密金属加工装置、精密セラミック
加工装置、マスクパターン転写装置、マスク作製装置、
走査電子顕微鏡、透過電子顕微鏡、非接触形状測定装置
のような機構又は装置に利用可能であり、測長精度の向
上と、検出時間の短縮化によって、これらの装置の加工
のスループット向上、制御の高速化或いは測定効率の向
上が可能である。
【００２９】また、検出時間がフィードバック制御の制
御ループ遅延時間とほぼ同じ値にまで短縮させることに
より、動的なリアルタイム制御が可能となる。機械系の
振動が収まるまでセトリングによって待つ必要がなくな
ることで、精密加工装置・精密計測装置の制御方法自体
が、静的なステッピング制御から、動的な連続駆動制御
に変えられるようになり、制御の自由度がより高められ
るという効果を奏する。例えば、測長機能を設けた走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）にお
いては、ステージを動的に移動しながら測長を行い、ま
たはリアルタイムに像やスケールの補正を行うといった
計測や制御が可能になる。
御ループ遅延時間とほぼ同じ値にまで短縮させることに
より、動的なリアルタイム制御が可能となる。機械系の
振動が収まるまでセトリングによって待つ必要がなくな
ることで、精密加工装置・精密計測装置の制御方法自体
が、静的なステッピング制御から、動的な連続駆動制御
に変えられるようになり、制御の自由度がより高められ
るという効果を奏する。例えば、測長機能を設けた走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）にお
いては、ステージを動的に移動しながら測長を行い、ま
たはリアルタイムに像やスケールの補正を行うといった
計測や制御が可能になる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、高精度の位置検出を、
短い検出時間で実現できるため、動特性の改善された高
精度測長計や高精度ステージを提供することができる。
各種測長機器、計測機器、電子顕微鏡等においては、測
定精度の向上、測定時間の短縮、半導体加工装置・マス
ク製造装置・精密加工装置・微細加工装置においては、
加工精度の向上、スループットの向上、制御方法の自由
度の向上という効果が得られる。測長機能を備えた走査
電子顕微鏡においては、ステージを連続移動しながらの
位置の補正、スケールの校正や、像の補正を行なえ、制
御方法に加えて計測方法の自由度をも向上できるという
効果がある。
短い検出時間で実現できるため、動特性の改善された高
精度測長計や高精度ステージを提供することができる。
各種測長機器、計測機器、電子顕微鏡等においては、測
定精度の向上、測定時間の短縮、半導体加工装置・マス
ク製造装置・精密加工装置・微細加工装置においては、
加工精度の向上、スループットの向上、制御方法の自由
度の向上という効果が得られる。測長機能を備えた走査
電子顕微鏡においては、ステージを連続移動しながらの
位置の補正、スケールの校正や、像の補正を行なえ、制
御方法に加えて計測方法の自由度をも向上できるという
効果がある。
【図１】本発明に係るレーザ測長計を説明するためのシ
ステム全体構成図。
ステム全体構成図。
【図２】アクシスボードより出力される検出変位出力の
原信号を示す波形図。
原信号を示す波形図。
【図３】時定数１２．８μｓの積分フィルタを経たアク
シスボードの変位出力を示す波形図。
シスボードの変位出力を示す波形図。
【図４】時定数７．３μｓの移動平均フィルタを経たア
クシスボードの変位出力を示す波形図。
クシスボードの変位出力を示す波形図。
【図５】アクシスボードの検出変位出力の原信号の周波
数スペクトルを示す図。
数スペクトルを示す図。
【図６】移動平均フィルタと積分フィルタの利得の周波
数依存性を示す図。
数依存性を示す図。
【図７】移動平均フィルタと積分フィルタを経たそれぞ
れのホワイトノイズ信号の周波数スペクトルの例を示す
図。
れのホワイトノイズ信号の周波数スペクトルの例を示す
図。
【図８】時定数７．３μｓの移動平均フィルタを経たア
クシスボードの変位出力の信号の周波数スペクトルを示
す図。
クシスボードの変位出力の信号の周波数スペクトルを示
す図。
１…レーザ電源、２…レーザヘッド、３ａ，３ｂ…反射
鏡、４…真空チャンバ、５…干渉器、６…アクチュエー
タ、７…受光ヘッド、８…アクシスボード、９…デジタ
ル平均化ユニット。
鏡、４…真空チャンバ、５…干渉器、６…アクチュエー
タ、７…受光ヘッド、８…アクシスボード、９…デジタ
ル平均化ユニット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 AA01 BB01 CC01 DD04 DD08 EE01 FF02 GG13 GG22 HH01 HH05 JJ00 2F065 AA06 DD04 DD06 EE11 FF51 GG05 GG22 HH13 JJ01 JJ09 LL12 LL46 NN02 NN19 PP22 QQ01 QQ03 QQ14 QQ33 QQ34 QQ42 5F046 CC03 CC16 DB05
Claims (20)
- 【請求項１】 レーザを測定用光源として使い、被測定
物からの反射レーザを用いて測長を行なう測長計におい
て、反射レーザ光を電気信号に変換してなる検出信号を
平均化して出力する信号処理回路を備え、当該信号処理
回路は、平均時間がレーザの励起周期の整数倍に設定さ
れた移動平均フィルタを有していることを特徴とする測
長計。 - 【請求項２】 測長値を量子化してデジタル出力値とし
て出力するレーザ測長計において、連続するデジタル出
力値を平均化する信号処理回路を有し、当該信号処理回
路は、設定されている最小分解能以下かつ１ｎｍ以下の
精度で位置検出を行なうことを特徴とするレーザ測長
計。 - 【請求項３】 前記信号処理回路は、実行する平均化処
理の検出周期が０．１ｍｓ以下であることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の測長計。 - 【請求項４】 請求項３に記載の測長計を用いたことを
特徴とするフィードバック制御機構。 - 【請求項５】 レーザを測定用光源として用いる計測機
器において、レーザ光を電気信号に変換してなる検出信
号を平均化して出力する信号処理回路を備え、当該移動
平均フィルタは、平均時間がレーザの励起周期の整数倍
に設定された移動平均フィルタを有していることを特徴
とする計測機器。 - 【請求項６】 前記信号処理回路は、実行する平均化処
理の検出周期が０．１ｍｓ以下であることを特徴とする
請求項５に記載の計測機器。 - 【請求項７】 請求項６に記載の計測機器を用いたこと
を特徴とするフィードバック制御機構。 - 【請求項８】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記載
の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載の
計測機器を搭載していることを特徴とする少なくとも一
つの軸を有するステージ。 - 【請求項９】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記載
の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載の
計測機器を搭載していることを特徴とするＸＹステー
ジ。 - 【請求項１０】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とする電子線描画
装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とする半導体ステ
ッパー。 - 【請求項１２】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とする微細加工装
置。 - 【請求項１３】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とする精密加工装
置。 - 【請求項１４】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とする精密金属加
工装置。 - 【請求項１５】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とする精密セラミ
ック加工装置。 - 【請求項１６】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とするマスクパタ
ーン転写装置。 - 【請求項１７】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とするマスク作製
装置。 - 【請求項１８】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載し、測長機能を備えていることを特徴
とする走査電子顕微鏡。 - 【請求項１９】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載し、測長機能を備えた透過電子顕微
鏡。 - 【請求項２０】 請求項１〜請求項４のいずれか一に記
載の測長計又は請求項５〜請求項７のいずれか一に記載
の計測機器を搭載していることを特徴とする非接触形状
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17098899A JP3669868B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | レーザ測長計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17098899A JP3669868B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | レーザ測長計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004321A true JP2001004321A (ja) | 2001-01-12 |
| JP3669868B2 JP3669868B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=15915052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17098899A Expired - Fee Related JP3669868B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | レーザ測長計 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3669868B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010127885A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉計 |
| JP2010164328A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Mitsutoyo Corp | レーザ干渉計 |
| JP2013172149A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 |
| CN111537198A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-14 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种星敏感器镜头干涉检测系统 |
-
1999
- 1999-06-17 JP JP17098899A patent/JP3669868B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9606457B2 (en) | 2012-02-22 | 2017-03-28 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| CN111537198A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-14 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种星敏感器镜头干涉检测系统 |
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|---|---|
| JP3669868B2 (ja) | 2005-07-13 |
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