JP2002353116A - Charged particle beam lithographic apparatus - Google Patents

Charged particle beam lithographic apparatus

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JP2002353116A
JP2002353116A JP2001158796A JP2001158796A JP2002353116A JP 2002353116 A JP2002353116 A JP 2002353116A JP 2001158796 A JP2001158796 A JP 2001158796A JP 2001158796 A JP2001158796 A JP 2001158796A JP 2002353116 A JP2002353116 A JP 2002353116A
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公信 明野
Munehiro Ogasawara
宗博 小笠原
Toru Tojo
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged particle beam lithographic apparatus that can accurately control temperature of the sample mount in the sample chamber, and further can measure the temperature difference between the sample and the sample mount for setting the temperature difference within a required range, as soon as to achieve superior drawing position accuracy, and to provide a drawing apparatus using the charged particle beam lithographic apparatus. SOLUTION: In this charged particle beam lithographic apparatus, having a sample mount 3 for retaining a sample 7, and stages 9 and 11 that mount the sample mount 3 and can be moved at least in one direction, an electric heater element and at least one temperature measuring instrument are provided on an upper surface opposite to the sample 7 on the sample mount 3, a heat conductive plate 40 is connected, and an apparatus 22 for cooling a base 13 is provided in a base 13 on the stage. In this case, the heat conductive plate 40 can be maintained at an arbitrary temperature by a temperature control apparatus for controlling the calorific value, in the electric heater element, based on the temperature measured by the temperature-measuring instrument.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子描画装置
に関する。
[0001] The present invention relates to a charged particle drawing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、DRAMなどの半導体装置の高集
積化の要求はいよいよ高まっており、これらの半導体装
置の製造に使用するフォトマスクに描画されるパターン
の微細化、高精度化が急速に進んでいる。このような微
細パターンを高精度に描画する装置として、電子ビーム
などを利用した荷電粒子描画装置が広く用いられている
が、要求される微細化、高精度化を達成するためにいろ
いろな技術的な試みがなされて来ている。
2. Description of the Related Art In recent years, demands for higher integration of semiconductor devices such as DRAMs have been increasing, and the pattern written on a photomask used for manufacturing these semiconductor devices has been rapidly becoming finer and more precise. I'm advancing. As a device for drawing such a fine pattern with high precision, a charged particle drawing device using an electron beam or the like is widely used, but various technical techniques are required to achieve the required finer and higher accuracy. Attempts have been made.

【0003】特に、描画対象となるフォトマスクの温度
管理、描画装置の試料室の温度管理、フォトマスクなど
の試料を搭載する試料ステージの温度管理などが近年非
常に重要視されてきている。
In particular, temperature management of a photomask to be written, temperature control of a sample chamber of a writing apparatus, temperature control of a sample stage on which a sample such as a photomask is mounted, and the like have recently become very important.

【0004】図14は従来の荷電粒子描画装置の構成を
示した図である。試料室2には電子光学鏡筒1が設置さ
れており、真空化された試料室2の内部にフォトマスク
などの試料を搭載する試料ステージが設置されている。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional charged particle drawing apparatus. An electron optical column 1 is installed in the sample chamber 2, and a sample stage for mounting a sample such as a photomask is installed inside the evacuated sample chamber 2.

【0005】試料ステージはステージの位置測定に使用
されるレーザミラー5、試料7を保持する試料保持手段
6などが設置された試料台3と、その試料台3を支持す
る試料台支持手段8をもつ第1のステージ9、第1のステ
ージ9を所定方向にガイドする第1のステージ9の案内
装置10、この案内装置10と接続され第1のステージ
9とは直角方向に移動する第2のステージ11とこれを
ガイドする第2のステージ11の案内装置12及びこれ
ら第1のステージ1、第2のステージを保持するベース
13から構成され、試料室2の内部にステージ支持手段
14により固定されている。
The sample stage includes a sample table 3 on which a laser mirror 5 used for measuring the position of the stage, a sample holding means 6 for holding a sample 7 and the like, and a sample table supporting means 8 for supporting the sample table 3. A first stage 9, a guide device 10 of the first stage 9 for guiding the first stage 9 in a predetermined direction, and a second device connected to the guide device 10 and moving in a direction perpendicular to the first stage 9. It comprises a stage 11, a guide device 12 for a second stage 11 for guiding the stage 11, and a base 13 for holding the first stage 1 and the second stage. The stage 11 is fixed inside the sample chamber 2 by stage supporting means 14. ing.

【0006】この試料ステージの位置はレーザミラー5
と試料室2に取り付けられた干渉計4により測定され
る。この試料ステージはステージ制御装置32により制
御された駆動装置16により連結装置15を介して第1
のステージ9を移動させ、図示していない駆動装置によ
り第2のステージを移動させて、試料7の全体にパター
ンを描画できるようにしている。
[0006] The position of the sample stage is a laser mirror 5.
And an interferometer 4 attached to the sample chamber 2. This sample stage is firstly connected via the connecting device 15 by the driving device 16 controlled by the stage control device 32.
The stage 9 is moved, and the second stage is moved by a driving device (not shown) so that a pattern can be drawn on the entire sample 7.

【0007】このような荷電粒子描画装置では試料室2
の置かれている環境の温度変動により、試料室2が変形
すると試料ステージの位置測定の誤差が生じて、描画す
るパターンの位置精度が悪化するため、試料室2の壁面
に恒温水配管20を埋め込み、試料室恒温水制御装置2
1により一定温度に保たれた恒温水を試料室の壁面内に
循環させて試料室2の温度変化を極力小さくするように
している。
In such a charged particle drawing apparatus, the sample chamber 2
When the sample chamber 2 is deformed due to temperature fluctuations in the environment where the sample is placed, an error occurs in the position measurement of the sample stage, and the positional accuracy of the pattern to be drawn deteriorates. Embedded, sample room constant temperature water controller 2
The constant-temperature water maintained at a constant temperature by 1 is circulated in the wall surface of the sample chamber so that the temperature change of the sample chamber 2 is minimized.

【0008】このような方法により試料室2の温度変化
は抑えることはできるが、この試料室2の内部は真空状
態のため、内部に設置された試料ステージの温度までは
制御することは不可能である。さらに、試料ステージ
は、第1のステージ9、第2のステージ11が移動する
ため、第1のステージ9の案内装置10、第2のステー
ジ11の案内装置12などの摩擦熱による発熱が避けら
れず、描画動作など頻繁なステージ動作を行っているう
ちに、第1のステージ9、第2のステージ11の温度が
上昇し、その上に設置されている試料台3まで、熱が伝
導し試料台3の温度も上昇してしまう。これによる試料
台3の熱膨張のため設置されているレーザミラー5の取
り付け位置が変化してステージの位置測定精度が悪化し
たり、試料台3に搭載された試料7自体が試料台3の輻
射熱により温度上昇してしまい、試料7の熱膨張が生じ
て描画するパターンの位置精度が悪化してしまう。
Although the temperature change of the sample chamber 2 can be suppressed by such a method, since the inside of the sample chamber 2 is in a vacuum state, it is impossible to control the temperature of the sample stage installed therein. It is. Further, since the first stage 9 and the second stage 11 move on the sample stage, heat generation due to frictional heat of the guide device 10 of the first stage 9 and the guide device 12 of the second stage 11 can be avoided. In addition, while performing frequent stage operations such as drawing operation, the temperature of the first stage 9 and the second stage 11 rises, and heat is conducted to the sample stage 3 installed thereon, so that the sample The temperature of the table 3 also rises. Due to this, the mounting position of the installed laser mirror 5 changes due to the thermal expansion of the sample table 3, and the position measurement accuracy of the stage deteriorates, or the sample 7 itself mounted on the sample table 3 becomes radiant heat of the sample table 3. As a result, the temperature rises, and thermal expansion of the sample 7 occurs, thereby deteriorating the positional accuracy of the pattern to be drawn.

【0009】このため、従来より試料室2内の試料ステ
ージのベース13に温度を一定に保たれた恒温水を循環
させて、ステージの温度上昇を防ぐ試みが行われたが、
ステージ構造物に用いられる材料の熱伝導係数が小さい
ためにベース部分の温度安定化はある程度できても移動
部分を含めた試料ステージ全体の温度を安定化させるこ
とは困難であった。また、さらに試料ステージのベース
13から可とう性の恒温水配管やヒートパイプなどを上
部の可動部分に接続し、ステージ全体の温度制御を行う
ことも考えられたが、可とう性のパイプの耐久性、変形
力などの問題から実用には至っていないものがほとんど
である。また、冷却水が接続できたとしても、ステージ
全体の熱容量が大きいために恒温水の流量、熱伝達面積
が十分でない場合には温度制御は困難である。これとは
別に、可動部分など上部機構にペリチェ素子など発熱冷
却機能を持つ素子を接続することにより温度制御するこ
とも考えられてはいるが、ペリチェ素子を駆動するには
大電流が必要で、これによる磁場変動の影響が電子ビー
ムなどに大きく影響すること、吸熱した熱の排出にやは
り冷却水などの使用が必要なことなどからやはり実用化
は難しいのが現状である。
For this reason, conventionally, an attempt has been made to prevent the temperature of the stage from rising by circulating constant-temperature water having a constant temperature through the base 13 of the sample stage in the sample chamber 2.
Since the material used for the stage structure has a low thermal conductivity, it is difficult to stabilize the temperature of the entire sample stage including the moving part, even though the temperature of the base part can be stabilized to some extent. It was also considered that a flexible constant temperature water pipe or a heat pipe was connected to the upper movable part from the sample stage base 13 to control the temperature of the entire stage. Most of them have not been put into practical use due to problems such as properties and deformation force. Even if the cooling water can be connected, it is difficult to control the temperature if the flow rate of the constant temperature water and the heat transfer area are not sufficient because the heat capacity of the entire stage is large. Apart from this, it has been considered to control the temperature by connecting an element having a heating and cooling function such as a Peltier element to an upper mechanism such as a movable part, but a large current is required to drive the Peltier element, At present, it is still difficult to put the device into practical use because the influence of the magnetic field fluctuation has a large effect on the electron beam and the like, and the use of cooling water or the like is also necessary for discharging the absorbed heat.

【0010】さらに、非常に高い位置精度を要求される
場合には試料台3に搬入された試料7の温度も問題とな
る。搬入された試料7の温度と、対向する位置にある試
料台3の温度に差がある場合には輻射により熱の交換が
行われ搬入時から描画時まで次第に試料7の温度が変化
してしまい、パターン位置誤差の要因となる。この対策
として、ステージに搬入する前に試料7の温度を試料台
3の温度にできるだけ等しくなるように温度安定化する
ことが行われているが、試料台3の温度を正確に測定す
ること、試料7を別な場所で温度安定化する際の温度セ
ンサとの誤差などの問題もあり容易ではなかった。また
試料台3に搬入された状態では試料7の温度を正確に測
定することは困難であったため、試料7と試料台3の温
度差を十分な程度にしてから描画するといったことも不
可能であった。
Further, when very high positional accuracy is required, the temperature of the sample 7 carried into the sample table 3 becomes a problem. If there is a difference between the temperature of the loaded sample 7 and the temperature of the sample table 3 located at the opposite position, heat is exchanged by radiation, and the temperature of the sample 7 gradually changes from the time of loading to the time of drawing. This causes a pattern position error. As a countermeasure, the temperature of the sample 7 is stabilized so as to be as equal as possible to the temperature of the sample table 3 before being carried into the stage. However, it is necessary to measure the temperature of the sample table 3 accurately. It was not easy due to problems such as an error with the temperature sensor when the temperature of the sample 7 was stabilized at another place. In addition, since it is difficult to accurately measure the temperature of the sample 7 in the state of being carried into the sample stage 3, it is impossible to draw after the temperature difference between the sample 7 and the sample stage 3 is sufficiently large. there were.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】今後荷電粒子描画装置
に要求される高精度化に対応するためには、試料ステー
ジ、特に試料を搭載する試料台の温度制御を精密に行う
必要がある。従来、試料ステージが真空内に設置されて
いるため、温度を一定に保った恒温水による温度安定化
によるしかなかったが、ステージの熱伝導率が小さいた
め、十分な温度制御ができず、さらに可動ステージ部分
に恒温水を循環させるのが困難であった。このため、最
も精密な温度管理が必要な試料台の温度を精度良く制御
ことができなかった。
In order to cope with higher accuracy required for a charged particle writing apparatus in the future, it is necessary to precisely control the temperature of a sample stage, especially a sample stage on which a sample is mounted. Conventionally, since the sample stage was set in a vacuum, the only option was to stabilize the temperature with constant temperature water that kept the temperature constant.However, due to the low thermal conductivity of the stage, sufficient temperature control was not possible. It was difficult to circulate constant temperature water through the movable stage. For this reason, it has not been possible to accurately control the temperature of the sample stage requiring the most precise temperature control.

【0012】さらに試料を搭載する試料台の温度と描画
する試料の温度差も正確に測ることができず、試料と試
料台の温度差が所定の範囲になってから描画するといっ
たことが不可能であった。
Further, the difference between the temperature of the sample stage on which the sample is mounted and the temperature of the sample to be drawn cannot be measured accurately, and drawing cannot be performed after the temperature difference between the sample and the sample stage falls within a predetermined range. Met.

【0013】本発明では高い描画位置精度を実現するた
めに、試料室内の試料ステージの試料台部分の温度を高
精度に制御可能で、さらに試料と試料台の温度差を測定
してその差をより早く必要範囲内としてから描画するこ
とが可能である荷電粒子描画装置及びこれを用いた描画
方法を提供することを目的とする。
In the present invention, in order to realize a high writing position accuracy, the temperature of the sample stage portion of the sample stage in the sample chamber can be controlled with high accuracy, and the temperature difference between the sample and the sample stage is measured and the difference is measured. It is an object of the present invention to provide a charged particle drawing apparatus capable of drawing more quickly within a required range and a drawing method using the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、試料を導入する試料室と、前記試料室内
に設けられ、前記荷電粒子が前記試料面上に照射される
ように前記試料を保持可能とされた試料台と、前記試料
台上に設けられた発熱手段と、前記試料の温度を検出す
る温度測定手段と、前記試料台を搭載し、少なくとも1
方向に前記試料台を移動可能とするステージと、前記ス
テージを保持するベースと、前記ベースに設けられた冷
却手段と、前記温度測定手段の出力に基づき前記発熱手
段を制御する温度制御装置とを具備し、前記発熱手段に
よる発熱は前記荷電粒子が前記試料に照射されている間
停止されることを特徴とする荷電粒子描画装置を提供す
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a sample chamber for introducing a sample and a sample chamber provided in the sample chamber so that the charged particles are irradiated on the sample surface. A sample stage capable of holding the sample, heat generating means provided on the sample stage, temperature measuring means for detecting the temperature of the sample, and at least one
A stage that allows the sample stage to move in a direction, a base that holds the stage, a cooling unit provided on the base, and a temperature controller that controls the heating unit based on the output of the temperature measurement unit. The charged particle drawing apparatus is provided, wherein heat generation by the heating means is stopped while the charged particles are irradiated on the sample.

【0015】このとき、前記発熱手段は電熱装置であ
り、通電電流を前記温度制御装置により制御することで
発熱が制御されることが好ましい。
At this time, it is preferable that the heat generating means is an electric heating device, and that the heat generation is controlled by controlling a supplied current by the temperature control device.

【0016】また、前記発熱手段は、前記試料台上の熱
伝導板に設けられ、前記温度測定手段が前記熱伝導板に
設けられていることが好ましい。
It is preferable that the heat generating means is provided on a heat conductive plate on the sample table, and the temperature measuring means is provided on the heat conductive plate.

【0017】また、前記発熱手段及び前記温度測定手段
は、前記荷電粒子が前記試料に照射されている間接地さ
れることが好ましい。
Further, it is preferable that the heating means and the temperature measuring means are grounded while the charged particles are irradiated on the sample.

【0018】また、前記ステージに設けられた発熱手段
及び温度測定手段とを具備することが好ましい。
Further, it is preferable that a heating means and a temperature measuring means provided on the stage are provided.

【0019】また、前記試料室の温度及び前記試料台の
温度が所定の温度に略一致するようにし、前記試料を前
記試料台に導入し、前記温度測定手段により試料の温度
を測定し、前記温度が前記所定の温度から、予め定めら
れた温度範囲を越えて外れていた場合には、前記発熱手
段を発熱させるか或いは放置することにより前記温度範
囲に収まるまで待機し、前記温度測定手段の温度が前記
温度範囲に収まった場合には描画動作を開始し、所定描
画領域を描画した後に前記温度測定手段の温度を測定
し、前記温度が前記所定の温度から、予め定められた温
度範囲を越えて外れていた場合には、前記発熱手段を発
熱させるか或いは放置することにより前記温度範囲に収
まるまで待機し、前記温度測定手段の温度が前記温度範
囲に収まった場合には次の描画領域の描画に移ることが
好ましい。
Further, the temperature of the sample chamber and the temperature of the sample stage are made substantially equal to a predetermined temperature, the sample is introduced into the sample stage, and the temperature of the sample is measured by the temperature measuring means. If the temperature has deviated from the predetermined temperature beyond a predetermined temperature range, the heat generating means is caused to generate heat or is left to stand by until the temperature falls within the temperature range, and the temperature measuring means When the temperature falls within the temperature range, a drawing operation is started, and after drawing a predetermined drawing area, the temperature of the temperature measuring unit is measured, and the temperature is changed from the predetermined temperature to a predetermined temperature range. In the case where the temperature of the temperature measuring unit falls within the temperature range, the heating unit may generate heat or stand by until the temperature falls within the temperature range. It is preferable to move to draw the next drawing area.

【0020】また、前記試料を描画する前に、前記試料
室の温度と前記試料の温度を略一致させるようにし、前
記ベースの温度を前記試料台の温度よりも低く維持する
ようにすることが好ましい。
Further, before drawing the sample, the temperature of the sample chamber and the temperature of the sample may be substantially matched, and the temperature of the base may be maintained lower than the temperature of the sample stage. preferable.

【0021】前記試料を描画する前に、前記試料室の温
度と前記試料台の温度を略一致させるようにし、前記ス
テージの温度を前記試料台の温度よりも低くし、前記ベ
ースの温度を前記ステージの温度よりも低くすることが
好ましい。
Before drawing the sample, the temperature of the sample chamber is made substantially equal to the temperature of the sample table, the temperature of the stage is set lower than the temperature of the sample table, and the temperature of the base is set at the same level. Preferably, the temperature is lower than the stage temperature.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】(第1の実施形態)図1は本発明の第1の
実施形態にかかる荷電粒子描画装置を示す構成図であ
る。
(First Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram showing a charged particle drawing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0024】図1を用いて本発明の荷電粒子描画装置の
構成について説明する。
The configuration of the charged particle drawing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

【0025】試料室2には電子光学鏡筒1が設置されて
おり、真空化された試料室2の内部にフォトマスクなど
の試料を搭載する試料ステージが設置されている。この
電子光学鏡筒1は描画制御装置31により制御され荷電
粒子の照射を制御し、同時にステージ制御装置32によ
り試料ステージを移動させて試料7の全面にパターンを
描画する。この処理は図示されていない構成要素ととも
に全体制御装置30により制御される。
An electron optical column 1 is installed in the sample chamber 2, and a sample stage for mounting a sample such as a photomask is installed inside the evacuated sample chamber 2. The electron optical column 1 is controlled by a drawing control device 31 to control the irradiation of charged particles, and at the same time, moves a sample stage by a stage control device 32 to draw a pattern on the entire surface of the sample 7. This process is controlled by the overall control device 30 together with components not shown.

【0026】試料ステージはステージの位置測定に使用
されるレーザミラー5、試料7を保持する試料保持手段
6などが設置された試料台3と、その試料台3を支持す
る試料台支持手段8をもつ第1のステージ9、第1のス
テージ9を所定方向にガイドする第1のステージ9の案
内装置10、この第1のステージの案内装置10と接続
され第1のステージ9とは直角方向に移動する第2のス
テージ11とこれをガイドする第2のステージ11の案
内装置12及びこれら第1のステージ9、第2のステー
ジ11を保持するベース13から構成され、試料室2の
内部にステージ支持手段14により固定されている。
The sample stage comprises a sample stage 3 on which a laser mirror 5 used for measuring the position of the stage, a sample holding means 6 for holding a sample 7 and the like, and a sample stage supporting means 8 for supporting the sample stage 3 are provided. A first stage 9, a guide device 10 of the first stage 9 for guiding the first stage 9 in a predetermined direction, and connected to the guide device 10 of the first stage in a direction perpendicular to the first stage 9. It comprises a moving second stage 11, a guide device 12 for guiding the second stage 11, and a base 13 for holding the first stage 9 and the second stage 11. It is fixed by support means 14.

【0027】なお、本実施形態では、試料ステージを互
いに直交する方向に移動する第1のステージ9と第2の
ステージ11の積層型ステージとしているが、第1のス
テージ9がベース13の平面上で2方向に移動可能な単
一ステージ構成でも本発明の効果に影響を与えないこと
をあらかじめ明記しておく。
In the present embodiment, the sample stage is a stacked type stage of the first stage 9 and the second stage 11 which move in directions orthogonal to each other, but the first stage 9 is on the plane of the base 13. It is specified in advance that the effect of the present invention is not affected even by a single stage configuration movable in two directions.

【0028】さて、この試料ステージの位置はレーザミ
ラー5と試料室2に取り付けられた干渉計4により測定
される。この試料ステージはステージ制御装置32によ
り制御された駆動装置16により連結装置15を介して
第1のステージ9を移動させ、図示していない駆動装置
により第2のステージ11を移動させて、試料7の全体
にパターンを描画できるようにしている。
The position of the sample stage is measured by the laser mirror 5 and the interferometer 4 attached to the sample chamber 2. The sample stage is moved by the driving device 16 controlled by the stage controller 32 via the connecting device 15 to move the first stage 9 and the driving device (not shown) to move the second stage 11. It is possible to draw a pattern on the whole.

【0029】このような荷電粒子描画装置では試料室2
の置かれている環境の温度変動により、試料室2が変形
すると試料ステージの位置測定の誤差が生じて、描画す
るパターンの位置精度が悪化するため、試料室2の壁面
に恒温水配管20を埋め込み、試料室恒温水制御装置2
1により一定温度に保たれた恒温水を試料室の壁面内に
循環させて試料室2の温度変化を極力小さくするように
している。
In such a charged particle drawing apparatus, the sample chamber 2
When the sample chamber 2 is deformed due to temperature fluctuations in the environment where the sample is placed, an error occurs in the position measurement of the sample stage, and the positional accuracy of the pattern to be drawn deteriorates. Embedded, sample room constant temperature water controller 2
The constant-temperature water maintained at a constant temperature by 1 is circulated in the wall surface of the sample chamber so that the temperature change of the sample chamber 2 is minimized.

【0030】このような方法により試料室2の温度変化
は抑えることはできる。しかしながらこの試料室2の内
部は真空状態のため、試料室2に設けられた恒温水配管
20では、内部に設置された試料ステージの温度までは
制御することは不可能である。さらに、試料ステージ
は、第1のステージ9、第2のステージ11が移動する
ため、第1のステージ9の案内装置10、第2のステー
ジ11の案内装置12などの摩擦熱による発熱が避けら
れず、描画動作など頻繁なステージ動作を行っているう
ちに、第1のステージ9、第2のステージ11の温度が
上昇し、その上に設置されている試料台3まで、熱が伝
導し試料台3の温度も上昇してしまう。これによる試料
台3の熱膨張のため設置されているレーザミラー5の取
り付け位置が変化してステージの位置測定精度が悪化し
たり、試料台3に搭載された試料7自体が試料台3の輻
射熱により温度上昇してしまい、試料7の熱膨張が生じ
て描画するパターンの位置精度が悪化してしまう。
By such a method, the temperature change of the sample chamber 2 can be suppressed. However, since the inside of the sample chamber 2 is in a vacuum state, it is impossible to control the temperature of the sample stage provided therein with the constant temperature water pipe 20 provided in the sample chamber 2. Further, since the first stage 9 and the second stage 11 move on the sample stage, heat generation due to frictional heat of the guide device 10 of the first stage 9 and the guide device 12 of the second stage 11 can be avoided. While performing frequent stage operations such as drawing operation, the temperature of the first stage 9 and the second stage 11 rises, and heat is conducted to the sample stage 3 installed thereon, thereby The temperature of the table 3 also rises. Due to this, the mounting position of the installed laser mirror 5 changes due to the thermal expansion of the sample table 3, and the position measurement accuracy of the stage deteriorates, or the sample 7 itself mounted on the sample table 3 becomes radiant heat of the sample table 3. As a result, the temperature rises, and thermal expansion of the sample 7 occurs, thereby deteriorating the positional accuracy of the pattern to be drawn.

【0031】そこで、本発明では試料台3の試料7に対
向する位置に、ステージ温度制御装置41によって制御
され発熱可能な熱伝導板40を接続する。また、試料ス
テージのベース13の下面にステージ恒温水制御装置2
4により供給される恒温水により吸熱を行うことが可能
な冷却板22を接続する。
Therefore, in the present invention, a heat conductive plate 40 controlled by the stage temperature controller 41 and capable of generating heat is connected to a position of the sample stage 3 facing the sample 7. The stage constant temperature water control device 2 is provided on the lower surface of the base 13 of the sample stage.
4 is connected to a cooling plate 22 capable of absorbing heat with the constant temperature water supplied by 4.

【0032】熱伝導板40の温度はステージ温度制御装
置41によって任意の温度に設定可能であるが、この熱
伝導板40自体に吸熱機能がないため、熱伝導板40が
接続されている試料台3などの周辺部の温度が熱伝導板
40の温度より高い場合には熱伝導板40の温度を任意
の温度に制御することは不可能である。そこで冷却板2
2をベース13に接続することにより、試料ステージ全
体の熱を順次この冷却板22により吸収し、試料台3の
温度を常に熱伝導板40の温度より十分低く保って置け
ば、ある程度熱伝導板40の温度を任意温度に制御する
ことが可能となる。
The temperature of the heat conducting plate 40 can be set to an arbitrary temperature by the stage temperature control device 41. However, since the heat conducting plate 40 itself has no heat absorbing function, the sample stage to which the heat conducting plate 40 is connected is set. When the temperature of the peripheral portion such as 3 is higher than the temperature of the heat conductive plate 40, it is impossible to control the temperature of the heat conductive plate 40 to an arbitrary temperature. Then cooling plate 2
2 is connected to the base 13, the heat of the entire sample stage is successively absorbed by the cooling plate 22, and if the temperature of the sample stage 3 is always kept sufficiently lower than the temperature of the heat conductive plate 40, the heat conductive plate It becomes possible to control the temperature of 40 to an arbitrary temperature.

【0033】なお、本実施形態ではステージのベース1
3を冷却する装置として、恒温水を循環させる冷却板2
2をベース13に接続する構成としたが、これはベース
13の冷却装置としてベース13と分離可能な冷却板を
用いた場合、直接ベース13に恒温水を接続する方法に
比べて、試料ステージ全体をメンテナンスなどのために
試料室2から取り出す場合等に恒温水配管を取り外すこ
となく冷却板22をベース13から取り外すだけで良い
ので、配管の気密を維持しやすいこと、試料ステージの
取付け取り外しが容易であることによる。
In this embodiment, the stage base 1
As a device for cooling 3, a cooling plate 2 for circulating constant temperature water
2 is connected to the base 13, but when a cooling plate that can be separated from the base 13 is used as a cooling device for the base 13, the entire sample stage is compared with a method in which constant temperature water is directly connected to the base 13. For example, when the cooling plate 22 is removed from the base 13 without removing the thermostatic water pipe from the sample chamber 2 for maintenance or the like, the airtightness of the pipe can be easily maintained, and the sample stage can be easily attached and detached. By being.

【0034】ベース13を冷却する装置としてはこの他
に、ベース13の構造体自体に恒温水を循環させる配管
を内蔵し直接ベース13全体を冷却する方法も有効であ
る。また、恒温水などを用いずに、ヒートパイプなどで
ベース13或いは冷却板22とステージ温度制御装置4
1を接続する方法も有効である。
As an apparatus for cooling the base 13, a method of cooling the entire base 13 directly by incorporating a pipe for circulating constant-temperature water in the structure itself of the base 13 is also effective. In addition, the base 13 or the cooling plate 22 and the stage temperature control device 4
1 is also effective.

【0035】次に図2を用いて熱伝導板40の構成とそ
の作用について説明する。
Next, the structure and operation of the heat conducting plate 40 will be described with reference to FIG.

【0036】図2は本発明の第1の実施形態にかかる荷
電粒子描画装置の試料台3を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the sample stage 3 of the charged particle writing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0037】試料台3には試料支持手段6が複数個設置
されており、試料7を試料台3から離した状態で支持す
るようになっている。この試料7に対向する位置に試料
7の投影面積と同等或いは大きな面積を持つ熱伝導板4
0を設置し、試料台3に固定する。この状態で熱伝導板
40に内蔵された白金測温抵抗体などの温度測定器50
とステージ温度制御装置41に含まれる白金温度計など
の温度読込装置53により熱伝導板40の温度を測定
し、所定の温度となるように電流増幅器などの加熱制御
装置52を用いて熱伝導板40に内蔵された発熱電線5
1に通電を行い熱伝導板40の温度を上昇させ熱伝導板
40の温度を一定に維持する。この時、先に説明したよ
うに図示していないステージ冷却板により試料台3は熱
伝導板40の設定温度より低い温度に維持されているた
め、発熱電線51の通電電流を減らせば熱伝導板40の
温度を低下させることが可能となる。
The sample stage 3 is provided with a plurality of sample support means 6 for supporting the sample 7 in a state separated from the sample stage 3. A heat conductive plate 4 having an area equal to or larger than the projected area of the sample 7 is provided at a position facing the sample 7.
0 is fixed to the sample table 3. In this state, a temperature measuring device 50 such as a platinum resistance thermometer built in the heat conducting plate 40 is used.
The temperature of the heat conduction plate 40 is measured by a temperature reading device 53 such as a platinum thermometer included in the stage temperature control device 41, and the heat conduction plate is controlled by using a heating control device 52 such as a current amplifier so as to reach a predetermined temperature. Heating wire 5 built in 40
1 is energized to increase the temperature of the heat conduction plate 40 to maintain the temperature of the heat conduction plate 40 constant. At this time, the sample stage 3 is maintained at a temperature lower than the set temperature of the heat conduction plate 40 by the stage cooling plate (not shown) as described above. It becomes possible to lower the temperature of the forty.

【0038】試料7はこの温度が一定に保たれた熱伝導
板40に主に面しているため、輻射の効果により試料7
の温度が熱伝導板40の温度に等しくなるように温度変
化する。つまり試料台3に搬入された試料7の温度が熱
伝導板40の温度より高い場合には、試料7から熱伝導
板40に熱が移動し熱伝導板40の温度が上昇するが、
温度測定器50によりその温度上昇が検出され温度調節
計などの熱伝導板温度制御装置54により発熱電線51
への通電電流が減少され試料7から移動した熱を下部の
試料台3に逃がす。同様に、試料7の温度が熱伝導板4
0より低い場合には、熱が熱伝導板40から試料7に移
動するため熱伝導板40の温度が下がるが、熱伝導板温
度制御装置54により発熱電線51の通電量が増加し熱
伝導板40の温度が維持されるとともに、試料7に熱が
移動し、試料7の温度が熱伝導板40の温度と等しくな
るのに必要な時間が短縮される。
Since the sample 7 mainly faces the heat conducting plate 40 in which the temperature is kept constant, the sample 7
Is changed so that the temperature becomes equal to the temperature of the heat conducting plate 40. That is, when the temperature of the sample 7 carried into the sample table 3 is higher than the temperature of the heat conductive plate 40, heat is transferred from the sample 7 to the heat conductive plate 40, and the temperature of the heat conductive plate 40 rises.
The temperature rise is detected by the temperature measuring device 50, and the heating wire 51 is generated by the heat conduction plate temperature control device 54 such as a temperature controller.
The current flowing through the sample 7 is reduced, and the heat transferred from the sample 7 is released to the sample table 3 below. Similarly, the temperature of the sample 7 is
When the temperature is lower than 0, since the heat is transferred from the heat conductive plate 40 to the sample 7, the temperature of the heat conductive plate 40 is decreased. While the temperature of 40 is maintained, heat is transferred to the sample 7 and the time required for the temperature of the sample 7 to become equal to the temperature of the heat conducting plate 40 is reduced.

【0039】なお、試料7は試料支持手段6により試料
台3と接続されているが、試料7と試料支持手段6の接
触面積は極めて小さく、伝導による試料台3との熱の移
動は熱伝導板による輻射の効果に比べて十分に小さいも
のである。
Although the sample 7 is connected to the sample stage 3 by the sample support means 6, the contact area between the sample 7 and the sample support means 6 is extremely small, and heat transfer between the sample stage 3 and the sample stage 3 due to conduction is caused by heat conduction. This is sufficiently smaller than the radiation effect of the plate.

【0040】さて熱伝導板40は試料台3には接続され
ているが、その接触面には間隙があり試料台3との熱の
伝導は大きくはない。したがって、熱伝導板40自体の
熱容量分の発熱、冷却を考慮すれば十分であるので、熱
伝導板の材質を銅など高熱伝導率材料を用いれば、発熱
電線を直接試料台3に貼り付けて試料台3全体の温度を
制御しようとする場合よりも応答良く温度制御すること
が可能となる。
The heat conducting plate 40 is connected to the sample stage 3, but there is a gap in the contact surface, and the heat conduction with the sample stage 3 is not large. Therefore, it is sufficient to consider heat generation and cooling corresponding to the heat capacity of the heat conductive plate 40 itself. Therefore, if a high heat conductive material such as copper is used for the heat conductive plate, the heat generating wire can be directly adhered to the sample table 3. It is possible to control the temperature more responsively than when trying to control the temperature of the entire sample stage 3.

【0041】また、試料台3自体も熱伝導板40からの
輻射と接触点での熱伝導により、より温度の安定化が図
られるため、試料台3に搭載されたレーザミラー5など
の位置が試料台3の熱膨張により変位して描画位置精度
を悪化させることを防ぐことが可能である。
The temperature of the sample stage 3 itself is further stabilized by the radiation from the heat conducting plate 40 and the heat conduction at the contact point. Therefore, the position of the laser mirror 5 mounted on the sample stage 3 is adjusted. It is possible to prevent the displacement due to the thermal expansion of the sample stage 3 from deteriorating the writing position accuracy.

【0042】なお、本実施形態ではステージ温度制御装
置41に含まれる温度読込装置53と熱伝導板温度制御
装置54を独立した構成としているが、熱伝導板温度制
御装置54に温度読込装置53の機能を含んだ構成とし
ても本発明の効果に何ら影響は与えない。
In the present embodiment, the temperature reading device 53 and the heat conduction plate temperature control device 54 included in the stage temperature control device 41 are configured independently of each other. Even if the configuration includes functions, the effects of the present invention are not affected at all.

【0043】また本実施形態では熱伝導板40から出る
発熱電線51と温度測定器50の信号線は直接ステージ
温度制御装置41に接続される形態となっているが、も
ちろん実際にはこれらの信号線、電線は試料台3から図
1に示す第1のステージ9、第2のステージ11、ベー
ス13を経て試料室2に設けられた電流導入端子などに
より大気側に導かれステージ温度制御装置41に接続さ
れていることは言うまでもない。
In the present embodiment, the heating wire 51 coming out of the heat conducting plate 40 and the signal line of the temperature measuring device 50 are directly connected to the stage temperature control device 41. Of course, these signals are actually used. The wires and electric wires are led from the sample stage 3 to the atmosphere via a first stage 9, a second stage 11, and a base 13 shown in FIG. Needless to say, it is connected to.

【0044】次に図3を用いて熱伝導板40に内蔵され
た発熱電線51、と温度測定器50などの詳細について
説明する。
Next, the details of the heating wire 51 and the temperature measuring device 50 incorporated in the heat conducting plate 40 will be described with reference to FIG.

【0045】図3は熱伝導板の構造を示す平面図、部分
断面図及び部分拡大図である。
FIG. 3 is a plan view, a partial sectional view, and a partially enlarged view showing the structure of the heat conducting plate.

【0046】白金測温抵抗体などの温度測定器50は一
般的に熱伝導板40の代表温度となる中央部付近に設置
される。温度測定器50としては白金測温抵抗体の他、
サーミスタ、水晶振動子、熱電対なども用いることが可
能で、必要な温度制御精度に合わせて選択され、この種
類は本発明の効果に影響は与えない。
A temperature measuring device 50 such as a platinum resistance temperature detector is generally installed near a central portion of the heat conducting plate 40 at a representative temperature. In addition to the platinum resistance temperature detector,
Thermistors, quartz oscillators, thermocouples and the like can also be used and are selected according to the required temperature control accuracy, and this type does not affect the effects of the present invention.

【0047】発熱電線51としてはニクロム線などを用
いることが一般的であるが、この他タングステンなどの
高抵抗金属を用いたものの使用も可能である。ただし、
荷電粒子を扱う性質上、ステージの移動により磁場の変
動を生じないように線材自体に磁性を有しないものを選
択する必要がある。
As the heating wire 51, a nichrome wire or the like is generally used, but a wire using a high-resistance metal such as tungsten can also be used. However,
Due to the nature of handling charged particles, it is necessary to select a wire having no magnetism so that the magnetic field does not fluctuate due to the movement of the stage.

【0048】また、発熱電線51に通電することによ
り、発熱電線51周辺に発生する磁場の影響をなるべく
試料7付近に与えないようにするために、図3のA部拡
大図に示すように、先端で発熱電線51を折り返して、
図3のB部拡大図に示すように電流の向きが相異なり、
電流量の等しい電線51a、51bが平行に接触して内
蔵されるようにする。これにより発熱電線51の発生す
る磁場の影響を最小限に抑えることが可能となる。
In order to minimize the influence of the magnetic field generated around the heating wire 51 near the sample 7 by energizing the heating wire 51, as shown in an enlarged view of a portion A in FIG. Fold the heating wire 51 at the tip,
As shown in the enlarged view of part B in FIG.
The electric wires 51a, 51b having the same amount of current are contacted in parallel so as to be built in. This makes it possible to minimize the influence of the magnetic field generated by the heating wire 51.

【0049】また発熱電線51の敷設方法は図3に示す
ようにジグザグに敷設してできるだけ熱伝導板40全体
での温度分布が均一になるように熱伝導解析などを行っ
て決定することが望ましい。また発熱電線51の敷設方
法としてはこの他に渦巻き状に発熱電線51を敷設する
方法を取ることも可能である。
The method of laying the heating wires 51 is desirably determined by laying the wires in a zigzag pattern as shown in FIG. . In addition, as a method of laying the heating wires 51, a method of laying the heating wires 51 in a spiral shape may be used.

【0050】また熱伝導板40上での温度分布が懸念さ
れる場合には図4に示すように、熱伝導板40に複数の
温度測定器50a、50b、50cを埋め込み、温度分
布を観察し、温度制御点を変更することも可能である。
これは熱伝導板40の大きさが試料7に比べて大きく、
試料7と熱伝導板40の対向位置がずれている場合に特
に有効である。この場合熱伝導板40の温度制御に使用
する温度測定器は代表点とする温度測定器50bとし
て、観測される他の温度測定器50a、50cとの温度
差分をオフセットとして熱伝導板40の設定温度とする
とよい。
When there is a concern about the temperature distribution on the heat conducting plate 40, as shown in FIG. 4, a plurality of temperature measuring devices 50a, 50b and 50c are embedded in the heat conducting plate 40 and the temperature distribution is observed. It is also possible to change the temperature control point.
This is because the size of the heat conducting plate 40 is larger than that of the sample 7,
This is particularly effective when the facing position between the sample 7 and the heat conductive plate 40 is shifted. In this case, the temperature measuring device used for controlling the temperature of the heat conducting plate 40 is set as a temperature measuring device 50b as a representative point, and the temperature difference between the observed temperature measuring devices 50a and 50c is set as an offset. It should be temperature.

【0051】さらに熱伝導板40上の温度の均一性を向
上させるには図5に示すように熱伝導板40の試料に対
向する面に高熱伝導率材料、たとえば金、グラファイ
ト、銀などの均熱部材61を間隙無く接合することが有
効である。さらにこの均熱部材61に温度測定器を接触
するように配置すれば一層均熱性、温度制御性が向上す
る。
In order to further improve the temperature uniformity on the heat conducting plate 40, as shown in FIG. 5, the surface of the heat conducting plate 40 facing the sample is made of a material having a high thermal conductivity, such as gold, graphite, silver or the like. It is effective to join the heat members 61 without gaps. Further, if a temperature measuring device is arranged so as to be in contact with the heat equalizing member 61, heat uniformity and temperature controllability are further improved.

【0052】またこのような構成にした場合、熱伝導板
40の構造部材60の熱伝導率が若干小さくなっても効
果がそれほど減少しないため、銅などの低抵抗材料を使
用して問題となる渦電流による磁場変動を小さくするた
めに、高熱伝導率セラミクス(SiC、AlN)などの
高抵抗或いは絶縁材料を熱伝導板構造部材60として使
用することも可能となる。
In such a configuration, even if the thermal conductivity of the structural member 60 of the thermal conductive plate 40 is slightly reduced, the effect does not decrease so much. Therefore, a problem arises when a low-resistance material such as copper is used. In order to reduce the magnetic field fluctuation due to the eddy current, it is also possible to use a high resistance or insulating material such as high thermal conductivity ceramics (SiC, AlN) as the heat conductive plate structure member 60.

【0053】またさらに、図6に示すように発熱体とし
てタングステン材のような高抵抗材を用いた面状発熱体
62を表面に接合することも可能である。この場合、試
料に対向する面に面状発熱体62を形成し、その下に高
熱伝導率の均熱部材61を形成する方法或いは逆に、均
熱部材61を表面に形成する構成も可能である。さらに
面状発熱体62の熱伝導率が十分に高ければ、直接熱伝
導板構造部材60の表面に形成することも可能である。
Further, as shown in FIG. 6, a planar heating element 62 using a high resistance material such as a tungsten material as the heating element can be joined to the surface. In this case, a method in which a planar heating element 62 is formed on the surface facing the sample and a heat equalizing member 61 having a high thermal conductivity is formed thereunder, or conversely, a structure in which the heat equalizing member 61 is formed on the surface is also possible. is there. Further, if the heat conductivity of the planar heating element 62 is sufficiently high, it can be formed directly on the surface of the heat conductive plate structural member 60.

【0054】次の熱伝導板に内蔵された発熱電線、温度
測定器の信号線によるノイズの影響を回避する方法につ
いて図7を用いて説明する。
Next, a method for avoiding the influence of noise due to the heating wires built into the heat conducting plate and the signal lines of the temperature measuring device will be described with reference to FIG.

【0055】図7は熱伝導板の制御系を示す構成図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing a control system of the heat conducting plate.

【0056】熱伝導板40は内部に発熱電線51、温度
測定器50を内蔵している。この発熱電線51及び温度
測定器50等に接続されている信号線の長さは非常に長
くなるため、他のノイズ源となる信号線からのノイズを
拾ってしまうのは避けられない。特に、発熱電線51及
び4線式白金測温抵抗体を用いた温度測定器50の信号
線はインピーダンスが高いためノイズを拾いやすく、こ
のノイズが荷電粒子に影響を与えてしまい、描画精度が
悪化することがある。このような場合、荷電粒子照射中
は発熱電線51への通電を遮断するだけでなく、発熱電
線51や温度測定器50に接続された信号線がアンテナ
となるのを防ぐために、発熱電線51及び温度測定器5
0に接続された信号線の一端を接地することが有効であ
る。
The heat conducting plate 40 has a heating wire 51 and a temperature measuring device 50 built therein. Since the length of the signal line connected to the heating wire 51 and the temperature measuring device 50 and the like becomes very long, it is inevitable that noise from the signal line serving as another noise source is picked up. In particular, since the signal lines of the heating wire 51 and the temperature measuring device 50 using the 4-wire platinum resistance temperature detector have high impedance, noise is easily picked up, and this noise affects charged particles, thereby deteriorating the drawing accuracy. May be. In such a case, during the irradiation of the charged particles, not only the power supply to the heating wire 51 is cut off, but also the heating wire 51 and Temperature measuring device 5
It is effective to ground one end of the signal line connected to 0.

【0057】具体的には図7に示したように、ステージ
温度制御装置41の内部に発熱電線51a、51b及び
温度測定器50の温度測定部電線1(56a,56
b)、及び温度測定部電線2(57a、57b)をスイ
ッチする回路を設け、発熱電線スイッチ制御信号58に
より、必要な場合に発熱電線51a、51bを切り替え
てアースに接地できるようにする。図7に示した構成で
は、発熱電線51a、51b両方を接地できるような構
成としているが、このどちらかを接地せず開放する構成
も考えられる。
Specifically, as shown in FIG. 7, the heating wires 51a, 51b and the temperature measuring wires 1 (56a, 56) of the temperature measuring device 50 are provided inside the stage temperature controller 41.
b) and a circuit for switching the temperature measurement unit wires 2 (57a, 57b) is provided, and the heating wires 51a, 51b can be switched, if necessary, to ground by the heating wire switch control signal 58. Although the configuration shown in FIG. 7 is configured so that both of the heating wires 51a and 51b can be grounded, a configuration in which one of the heating wires 51a and 51b is opened without being grounded may be considered.

【0058】また温度測定器50の温度測定部電線1
(56a、56b)及び温度測定部電線2(57a、5
7b)は温度測定部電線スイッチ制御信号59により片
方が接地され、もう片方は開放されるように構成する。
これによりループのできないノイズに強い回路とするこ
とができる。
The electric wire 1 of the temperature measuring section of the temperature measuring device 50
(56a, 56b) and the electric wire 2 (57a, 5
7b) is configured so that one is grounded and the other is opened by the temperature measurement unit wire switch control signal 59.
As a result, a circuit resistant to noise that cannot be looped can be provided.

【0059】このスイッチの切り替え操作は図7に示し
たように、ステージ温度制御装置41に接続されたステ
ージ制御装置32或いはそのステージ制御装置32に接
続された描画制御装置31から熱伝導板温度制御装置5
4への指令で行われる構成となっている。
As shown in FIG. 7, the switching operation of this switch is performed by the stage control device 32 connected to the stage temperature control device 41 or the drawing control device 31 connected to the stage control device 32. Device 5
4 is performed in response to a command.

【0060】なお、本実施形態では発熱電線スイッチ制
御信号58及び温度測定部電線スイッチ制御信号59は
熱伝導板温度制御装置54から操作される構成となって
いるが、その先のステージ制御装置32或いは描画制御
装置31などから直接操作する構成でも同様の効果が得
られる。
In this embodiment, the heating electric wire switch control signal 58 and the temperature measuring electric wire switch control signal 59 are operated by the heat conduction plate temperature control device 54, but the stage control device 32 ahead of it. Alternatively, a similar effect can be obtained by a configuration that is directly operated from the drawing control device 31 or the like.

【0061】次に本発明の第2の実施形態にかかる荷電
粒子描画装置について説明する (第2の実施形態)図9は本発明の第2の実施形態を示
す荷電粒子描画装置の構成図である。
Next, a charged particle drawing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. (Second Embodiment) FIG. 9 is a configuration diagram of a charged particle drawing apparatus according to a second embodiment of the present invention. is there.

【0062】図9に示す荷電粒子描画装置は図1に示し
た荷電粒子描画装置の試料ステージの第1のステージ9
上に熱伝導板42を設置したものである。熱伝導板42
は、第1の実施形態で説明した熱伝導板40と同様のも
のである。熱伝導板42は、試料台3の裏面に対向する
位置に設けられている。
The charged particle writing apparatus shown in FIG. 9 is the first stage 9 of the sample stage of the charged particle writing apparatus shown in FIG.
The heat conduction plate 42 is provided on the top. Heat conduction plate 42
Is similar to the heat conductive plate 40 described in the first embodiment. The heat conductive plate 42 is provided at a position facing the back surface of the sample table 3.

【0063】熱伝導板42の機能は、熱伝導板40と同
様であるが、試料7から離れた場所に設置されているた
め、熱伝導板40の場合のように、発熱電線からの磁場
やノイズに対して対策を考慮する必要はない。そのた
め、発熱電線の容量を大きく取ることが可能となる。
The function of the heat conducting plate 42 is the same as that of the heat conducting plate 40, but since the heat conducting plate 42 is installed at a place away from the sample 7, as in the case of the heat conducting plate 40, There is no need to consider measures against noise. Therefore, it is possible to increase the capacity of the heating wire.

【0064】熱伝導板42は、熱伝導板40と同様にス
テージ温度制御装置41で温度制御される。そのためス
テージ温度制御装置41は、試料台3上に設置された熱
伝導板40の制御機能に加えて熱伝導板42の温度制御
機能を追加したものとなる。そして熱伝導板40及び熱
伝導板42の設定温度は各々独立に設定可能である。
The temperature of the heat conductive plate 42 is controlled by the stage temperature control device 41 in the same manner as the heat conductive plate 40. Therefore, the stage temperature control device 41 has a function of controlling the temperature of the heat conductive plate 42 in addition to the function of controlling the heat conductive plate 40 installed on the sample stage 3. The set temperatures of the heat conductive plate 40 and the heat conductive plate 42 can be set independently of each other.

【0065】以下、第1のステージ3上に設けられた熱
伝導板42の機能について説明する。
Hereinafter, the function of the heat conductive plate 42 provided on the first stage 3 will be described.

【0066】試料台3上に設けられた熱伝導板40は図
示されていない発熱電線からの磁場の影響を小さくする
ために、できるだけ通電時の電流が小さくなるように高
抵抗の発熱電線が使用される。このため熱伝導板40の
発生可能な熱量は小さく、試料台3の温度が低く熱伝導
板40から試料台3に移動する熱量が熱伝導板40の発
熱容量より大きい場合には、熱伝導板40は一定の温度
を維持することはできなくなる。
The heat conductive plate 40 provided on the sample stage 3 uses a high-resistance heating wire so as to minimize the current when energized in order to reduce the influence of a magnetic field from a heating wire (not shown). Is done. Therefore, the amount of heat that can be generated by the heat conducting plate 40 is small, and when the temperature of the sample stage 3 is low and the amount of heat transferred from the heat conducting plate 40 to the sample stage 3 is larger than the heat capacity of the heat conducting plate 40, the heat conducting plate 40 cannot maintain a constant temperature.

【0067】一方、この問題を解決するためにベース1
3に接続された冷却板22の温度を、熱伝導板40の温
度に近づけると、第1のステージ9或いは第2のステー
ジ11が高頻度で動作した場合に、第1のステージ9の
温度が熱伝導板40の温度を超えてしまう場合がありう
る。このような状態では、試料台3は下部の第1のステ
ージ9からも加熱されることになり、試料台3の温度が
熱伝導板40の温度を超えてしまい熱伝導板40の温度
制御が不可能になる場合がある。とはいえ、冷却板22
の温度を低下させて第1のステージ9及び第2のステー
ジ11が頻繁に移動しても第1のステージ9の温度が熱
伝導板40の温度を超えないように設定した場合には先
に説明したように熱伝導板40での発熱量が不足してや
はり熱伝導板40を一定温度に維持できない事態となっ
てしまう。
On the other hand, in order to solve this problem,
When the temperature of the cooling plate 22 connected to 3 is brought close to the temperature of the heat conducting plate 40, the temperature of the first stage 9 is increased when the first stage 9 or the second stage 11 operates at a high frequency. The temperature of the heat conduction plate 40 may be exceeded. In such a state, the sample stage 3 is also heated from the lower first stage 9, and the temperature of the sample stage 3 exceeds the temperature of the heat conductive plate 40, and the temperature of the heat conductive plate 40 is controlled. May be impossible. However, the cooling plate 22
If the temperature of the first stage 9 is set so as not to exceed the temperature of the heat conducting plate 40 even if the first stage 9 and the second stage 11 move frequently by lowering the temperature of As described above, the amount of heat generated by the heat conduction plate 40 is insufficient, so that the heat conduction plate 40 cannot be maintained at a constant temperature.

【0068】この問題を解決するために、冷却板22の
温度を第1のステージ9或いは第2のステージ11の温
度により変更できるようにすることも可能ではあるが、
ステージ材質の熱伝導係数が大きくないこと、体積が大
きく熱容量が大きいことから応答良く第1のステージ9
の温度を制御することは困難である。
To solve this problem, it is possible to change the temperature of the cooling plate 22 depending on the temperature of the first stage 9 or the second stage 11, but
The first stage 9 has good response because the thermal conductivity coefficient of the stage material is not large and the volume is large and the heat capacity is large.
It is difficult to control the temperature.

【0069】そこで、第1のステージ9に、熱伝導板4
0より発熱容量の大きい熱伝導板42を接続して温度制
御する構成とすれば、冷却板22の温度を第1のステー
ジ9及び第2のステージ11が頻繁に移動した場合でも
第1のステージ9の温度が熱伝導板40の温度より低く
なるように設定する。これにより、第1のステージ9の
温度が上昇し過ぎることを防ぐことができる。ここでさ
らに、ステージが移動しない場合に第1のステージ9の
温度が低下し過ぎることが無いよう、第1のステージ9
上に設けられた熱伝導板42の設定温度を冷却板22の
温度よりも高く、試料台3の温度が熱伝導板40の温度
制御下限よりも高くなるように設定すれば、ステージの
移動が少ない場合には熱伝導板42により第1のステー
ジ9ひいては試料台3に熱を供給して熱伝導板40の温
度制御を常に可能な状態に維持することができる。さら
にステージの移動が頻繁な時は熱伝導板42の発熱を減
少させて冷却板22による冷却効率を高めてやはり試料
台3上に設けられた熱伝導板40を常に一定温度で制御
可能とすることができる。
Therefore, the first stage 9 is provided with the heat conducting plate 4
If the temperature control is performed by connecting the heat conductive plate 42 having a heat generation capacity larger than 0, the temperature of the cooling plate 22 can be controlled by the first stage even when the first stage 9 and the second stage 11 move frequently. 9 is set to be lower than the temperature of the heat conducting plate 40. Thereby, it is possible to prevent the temperature of the first stage 9 from rising excessively. Here, further, the first stage 9 is controlled so that the temperature of the first stage 9 does not excessively decrease when the stage does not move.
If the set temperature of the heat conductive plate 42 provided above is set higher than the temperature of the cooling plate 22 and the temperature of the sample stage 3 is set higher than the lower limit of the temperature control of the heat conductive plate 40, the stage moves. When the number is small, heat can be supplied to the first stage 9 and further to the sample table 3 by the heat conductive plate 42 to keep the temperature control of the heat conductive plate 40 always possible. Further, when the stage is frequently moved, the heat generated by the heat conductive plate 42 is reduced to increase the cooling efficiency of the cooling plate 22 so that the heat conductive plate 40 provided on the sample stage 3 can always be controlled at a constant temperature. be able to.

【0070】なお、この効果は第1の実施形態にかかる
荷電粒子描画装置の場合と同様に、移動するステージが
単一で平面上を2次元的に移動可能なステージ構成で
も、そのステージを図9に示す第1のステージ9とする
ことにより同様な効果が得られることは言うまでもな
い。これは以下の説明でも同様である。
This effect is similar to the case of the charged particle lithography system according to the first embodiment, even if the stage has a single moving stage and can move two-dimensionally on a plane. It goes without saying that a similar effect can be obtained by using the first stage 9 shown in FIG. This is the same in the following description.

【0071】次に冷却板22によるステージひいては試
料台3の冷却効率を向上させる方法について図10及び
図11を用いて説明する。
Next, a method of improving the cooling efficiency of the stage by the cooling plate 22 and thus the sample stage 3 will be described with reference to FIGS.

【0072】図10は図9に示した荷電粒子描画装置の
試料ステージに冷却板22の冷却効率向上のための対策
を施した試料ステージの側面図である。
FIG. 10 is a side view of the sample stage of the charged particle drawing apparatus shown in FIG. 9 in which measures for improving the cooling efficiency of the cooling plate 22 are taken.

【0073】この試料ステージでは、冷却板22が接続
されたベース13或いは冷却板22から直接高熱伝導率
を有する銅やグラファイトをシート状にした伝熱促進部
材70が第2のステージ11に接続され、さらに電熱促
進部材71により第1のステージ9の上面まで接続され
ており、さらにその上の試料台3の下面まで伝熱促進部
材72が接続されている。このような構成とすることに
より、試料台3及び第1のステージ9を冷却するための
熱の伝達経路が試料台支持装置8、第1のステージ9、
第1のステージ9の案内装置10、第2のステージ1
1、第2のステージの案内装置12及びベース13の経
路のほかに、伝熱促進部材70、71、72の経路も加
わるため、最下部にある冷却板22によって上部の試料
台3及び第1のステージ9を効率良く冷却することが可
能となる。
In this sample stage, a heat transfer promoting member 70 in the form of a sheet of copper or graphite having a high thermal conductivity is connected to the second stage 11 directly from the base 13 or the cooling plate 22 to which the cooling plate 22 is connected. Further, the heat transfer promoting member 71 is connected to the upper surface of the first stage 9, and the heat transfer promoting member 72 is connected to the lower surface of the sample stage 3 thereon. With such a configuration, a heat transfer path for cooling the sample stage 3 and the first stage 9 is provided by the sample stage support device 8, the first stage 9,
Guide device 10 for first stage 9, second stage 1
In addition to the paths of the guide device 12 and the base 13 of the first and second stages, the paths of the heat transfer promoting members 70, 71, and 72 are also added. Stage 9 can be efficiently cooled.

【0074】試料台3と第1のステージ9を接続する伝
熱促進部材72は試料台支持装置8の熱伝導率が十分に
高い時は不要ではあるが、それから下のステージ部分で
は、案内装置10、12での各ステージとの接触面積が
小さいため、伝熱促進部材70、71としてステージの
材質や案内装置の材質の100倍以上の熱伝導率を有す
る銅テープやグラファイトシートを用いれば、十分に冷
却板22の冷却効率を向上させることが可能である。
The heat transfer accelerating member 72 connecting the sample stage 3 and the first stage 9 is unnecessary when the thermal conductivity of the sample stage supporting device 8 is sufficiently high. Since the contact area with each stage at 10 and 12 is small, if a copper tape or a graphite sheet having a heat conductivity of 100 times or more of the material of the stage or the material of the guide device is used as the heat transfer promoting members 70 and 71, It is possible to sufficiently improve the cooling efficiency of the cooling plate 22.

【0075】ただし、実際には第1のステージ9と第2
のステージ11は直角方向に移動するため図10に示し
たような接続方法は困難であり、具体的には図11に示
したようにテープ状の伝熱促進部材70、71をそれぞ
れ第2のステージ11、第1のステージ9の移動の妨げ
とならないように接続し、これらの伝熱促進部材70、
71を同じ材質の部材でつなぐ方法により行う。
However, actually, the first stage 9 and the second stage 9
Since the stage 11 moves in a right angle direction, the connection method as shown in FIG. 10 is difficult. Specifically, as shown in FIG. 11, the tape-shaped heat transfer promoting members 70 and 71 are respectively connected to the second. The stage 11 and the first stage 9 are connected so as not to hinder the movement thereof, and these heat transfer promoting members 70,
71 is connected by a member of the same material.

【0076】なお、この種の試料ステージでは試料台3
或いは第1のステージ9に設置された熱伝導板40、4
2及びその他のセンサ等より出る配線を同様の機構によ
りベース13或いは図示していない試料室まで引き出す
ことが行われるため、これらの配線を支持する部材とし
て先に述べた銅テープやグラファイトシートなどを利用
した伝熱促進部材70、71を使用することも有効であ
る。また図10に示したように、試料台3に伝熱促進部
材72を接続する面のほぼ全面に銅やグラファイトなど
高熱伝導率を有する均熱部材73を間隙無く接合し、ま
た第1のステージ9にも均熱部材74を固着し、これら
均熱部材72,73に伝熱促進部材72を接続する構成
にすればさらに冷却板22による冷却効率を向上させる
ことが可能である。ただしこれら均熱部材72、73に
熱伝導板40及び熱伝導板42を接触させると、熱伝導
板40及び熱伝導板42で発生した熱が必要以上に移動
してしまうため、熱伝導板40及び熱伝導板42と均熱
部材72、73は接触しない構成とした方が良い。
In this type of sample stage, the sample stage 3
Alternatively, the heat conductive plates 40, 4 installed on the first stage 9
2 and other sensors, etc., are pulled out to the base 13 or a sample chamber (not shown) by a similar mechanism. Therefore, the copper tape or the graphite sheet described above is used as a member for supporting these wires. It is also effective to use the heat transfer promoting members 70 and 71 used. As shown in FIG. 10, a heat equalizing member 73 having a high thermal conductivity, such as copper or graphite, is joined without any gap to almost the entire surface connecting the heat transfer promoting member 72 to the sample stage 3. If the heat equalizing member 74 is also fixed to 9 and the heat transfer promoting member 72 is connected to the heat equalizing members 72 and 73, the cooling efficiency of the cooling plate 22 can be further improved. However, if the heat conductive plates 40 and 42 are brought into contact with the heat equalizing members 72 and 73, the heat generated by the heat conductive plates 40 and 42 is transferred more than necessary. In addition, it is preferable that the heat conducting plate 42 does not contact the heat equalizing members 72 and 73.

【0077】次に以上説明した荷電粒子描画装置を実際
に運用して描画する方法について説明する。
Next, a method of drawing by actually operating the above-described charged particle drawing apparatus will be described.

【0078】先に説明したように本発明の荷電粒子描画
装置では、温度を設定可能な要素として試料台3の温度
(試料台3に接続された熱伝導板40の温度)、ベース
13に接続された冷却板22などのステージ冷却装置の
温度、ステージの温度(第1のステージ9に接続された
熱伝導板42の温度)、試料室2の温度などがある。
As described above, in the charged particle writing apparatus of the present invention, the temperature of the sample table 3 (the temperature of the heat conducting plate 40 connected to the sample table 3) and the temperature of the The temperature of the stage cooling device such as the cooled cooling plate 22, the temperature of the stage (the temperature of the heat conducting plate 42 connected to the first stage 9), the temperature of the sample chamber 2, and the like.

【0079】まず図1に示したような荷電粒子描画装置
では、試料台3の温度は接続された熱伝導板40の温度
でほぼ設定される。この設定温度はフォトマスクなどの
試料が描画後、ステッパなどの装置で使用される際の温
度に一致するように設定するのが一般的である。そこで
ステージ温度制御装置41により熱伝導板40の温度を
所定の温度に設定し熱伝導板40の温度制御を開始す
る。
First, in the charged particle drawing apparatus as shown in FIG. 1, the temperature of the sample stage 3 is almost set by the temperature of the connected heat conducting plate 40. In general, the set temperature is set so as to match the temperature when a sample such as a photomask is used in an apparatus such as a stepper after drawing. Therefore, the temperature of the heat conduction plate 40 is set to a predetermined temperature by the stage temperature control device 41, and the temperature control of the heat conduction plate 40 is started.

【0080】試料ステージの外側にある試料室2の温度
は、任意の温度とすることも可能ではあるが、試料台3
の温度との間に温度差があると、輻射熱などにより試料
台3に熱の移動が生じ、試料台3及び熱伝導板40の温
度制御に影響を与えてしまう。そこで試料室2の温度を
試料台3の温度とあわせるため、試料室恒温水制御装置
21の設定温度をステージ温度制御装置41の設定温度
と等しくする。これにより試料台3の温度安定化が容易
とある。
The temperature of the sample chamber 2 outside the sample stage can be set to any temperature.
If there is a temperature difference between the sample table 3 and the temperature of the sample table 3, heat is transferred to the sample table 3 due to radiant heat or the like, which affects the temperature control of the sample table 3 and the heat conductive plate 40. Therefore, in order to match the temperature of the sample chamber 2 with the temperature of the sample table 3, the set temperature of the sample chamber constant temperature water control device 21 is made equal to the set temperature of the stage temperature control device 41. Thereby, the temperature of the sample stage 3 can be easily stabilized.

【0081】この他、ステッパなどの描画後の試料を使
用する装置が同じ温度環境にある場合などには、ステッ
パなどの装置だけでなく荷電粒子描画装置についてもそ
の環境の温度下で使用されるので、試料室2の温度を周
辺の環境温度に合わせた方が荷電粒子描画装置の試料室
に温度勾配が出来ず高精度の描画が行える場合がある。
この場合はまず試料室恒温水制御装置21の温度を周辺
環境の温度と一致するように設定し、さらにその温度が
試料台に接続された熱伝導板40の温度になるようにス
テージ温度制御装置41の温度設定を行う。
In addition, when a device such as a stepper that uses a sample after drawing is in the same temperature environment, not only a device such as a stepper but also a charged particle drawing device is used under the temperature of the environment. Therefore, if the temperature of the sample chamber 2 is adjusted to the surrounding environment temperature, there is a case where a temperature gradient cannot be formed in the sample chamber of the charged particle writing apparatus and high-precision writing can be performed.
In this case, first, the temperature of the sample chamber constant temperature water control device 21 is set so as to match the temperature of the surrounding environment, and further, the stage temperature control device is set so that the temperature becomes the temperature of the heat conducting plate 40 connected to the sample stage. The temperature of 41 is set.

【0082】次に、試料台3に接続された熱伝導板40
の温度制御を容易とするために、試料台3より下のステ
ージの温度をベース13に接続された冷却板22に循環
させる恒温水の温度をステージ恒温水制御装置24によ
り先に設定した熱伝導板40の温度より低く設定する。
なお、この設定温度は試料ステージの移動による発熱に
よりステージの温度が試料台の温度を超えないように定
められる。
Next, the heat conductive plate 40 connected to the sample stage 3
In order to facilitate the temperature control, the temperature of the stage below the sample stage 3 is circulated through the cooling plate 22 connected to the base 13, and the temperature of the constant temperature water is previously set by the stage constant temperature water controller 24. The temperature is set lower than the temperature of the plate 40.
The set temperature is determined so that the temperature of the stage does not exceed the temperature of the sample stage due to heat generated by movement of the sample stage.

【0083】このように各部の温度を設定して各部の温
度が安定した状態になった後に試料の描画を行うことに
より高精度な描画が可能となる。
As described above, by setting the temperature of each part and drawing the sample after the temperature of each part is stabilized, high-precision drawing becomes possible.

【0084】次に図2に示したような荷電粒子描画装置
の場合について説明する。この場合でも試料台3に接続
された熱伝導板40の温度と試料室2の温度がほぼ同じ
温度となるようにステージ温度制御装置41と試料室恒
温水制御装置21の温度設定を行うことは同じである。
Next, the case of a charged particle drawing apparatus as shown in FIG. 2 will be described. Even in this case, it is not possible to set the temperatures of the stage temperature control device 41 and the sample room constant temperature water control device 21 so that the temperature of the heat conduction plate 40 connected to the sample stage 3 and the temperature of the sample room 2 are substantially the same. Is the same.

【0085】この次に試料ステージが過度に冷却されな
いように第1のステージ9上に設けられた熱伝導板42
の温度を先に定めた試料台3上に設けられた熱伝導板4
0よりある程度低い温度となるようにステージ温度制御
装置41の温度設定を行う。ただし、この温度は先にも
説明したように試料台3に接続された熱伝導板40の温
度制御が可能である下限温度以上の温度である。その後
に、ステージの移動が頻繁に行われてもステージの温度
が先に定めた熱伝導板42の温度を超えないようにベー
ス13に接続された冷却板22の恒温水の温度をステー
ジ恒温水制御装置24により設定する。
Next, a heat conduction plate 42 provided on the first stage 9 is provided so that the sample stage is not excessively cooled.
The heat conduction plate 4 provided on the sample stage 3 having a predetermined temperature
The temperature of the stage temperature control device 41 is set so that the temperature is somewhat lower than 0. However, this temperature is equal to or higher than the lower limit temperature at which the temperature of the heat conductive plate 40 connected to the sample stage 3 can be controlled as described above. After that, even if the stage is frequently moved, the temperature of the constant temperature water of the cooling plate 22 connected to the base 13 is adjusted so that the temperature of the stage does not exceed the predetermined temperature of the heat conducting plate 42. It is set by the control device 24.

【0086】これらの工程を経て各部の温度が安定化し
た後に描画を行うことにより、よりステージ移動などの
温度外乱に強く、高精度な描画が可能となる。
By performing drawing after the temperature of each part is stabilized through these steps, it becomes more resistant to temperature disturbance such as stage movement and the like, and highly accurate drawing becomes possible.

【0087】次に、図1に示したような荷電粒子描画装
置で、試料台3に接続した熱伝導板40による磁場変動
或いはノイズの影響を最小限にして高い描画精度を得る
ための方法を説明する。
Next, a method for obtaining high drawing accuracy by using the charged particle drawing apparatus as shown in FIG. 1 to minimize the influence of magnetic field fluctuation or noise due to the heat conducting plate 40 connected to the sample table 3 will be described. explain.

【0088】図8は図1に示したような荷電粒子描画を
用いて試料に描画を行う際の電子ビームなどの荷電粒子
の照射のON/OFF、ステージ動作のON/OFF、
試料台の温度を決める熱伝導板の温度制御のON/OF
Fの推移のタイミングとその際の試料台に接続された熱
伝導板の温度の推移の例を示した図である。
FIG. 8 shows ON / OFF of irradiation of charged particles such as an electron beam, ON / OFF of a stage operation, and the like when drawing on a sample using the charged particle drawing as shown in FIG.
ON / OF of the temperature control of the heat conduction plate that determines the temperature of the sample stage
FIG. 8 is a diagram showing an example of the transition timing of F and the transition of the temperature of the heat conductive plate connected to the sample stage at that time.

【0089】試料に描画を行う前に、試料を搬入したり
するためステージ動作が行われることがあるが、電子ビ
ームは照射されていないため、熱伝導板の温度制御は引
きつづき行い、試料の温度の安定化を行う。その後に試
料の描画を行うために描画開始点までステージ動作を行
うがこの間も熱伝導板の温度制御は続けることが可能で
ある。そして描画のためステージが動作し始め、電子ビ
ームが照射される直前に熱伝導板の温度制御を停止す
る。これにより描画中の熱伝導板による磁場変動に由来
する描画誤差は排除できる。
Before writing on the sample, a stage operation may be performed to carry in the sample or the like. However, since the electron beam is not irradiated, the temperature control of the heat conductive plate is continued, and Stabilize the temperature. Thereafter, the stage operation is performed up to the writing start point in order to write the sample, but the temperature control of the heat conductive plate can be continued during this time. Then, the stage starts to operate for drawing, and immediately before the electron beam is irradiated, the temperature control of the heat conductive plate is stopped. Thereby, a drawing error caused by a magnetic field fluctuation due to the heat conductive plate during drawing can be eliminated.

【0090】さらに先に図7で示したような熱伝導板の
温度制御系を有している場合には、スイッチを操作して
発熱電線や温度測定器の電線の一端を接地することによ
りこれらの配線に由来するノイズの影響も最小限とする
ことが可能である。試料への電子ビームの照射が終了す
るとステージは次の描画開始点への移動を行うが、既に
電子ビームの照射は終了しているため、照射終了直後に
熱伝導板の温度制御を再開する。この間、熱伝導板の温
度制御が停止するので熱伝導板の温度は若干低下する
が、描画制御装置31に含まれる偏向制御装置などから
の信号に基づいて温度制御の時間を極力短くすることに
より、温度低下の量を最小限にとどめることが可能であ
る。また、熱伝導板は発熱電線により加熱されるため、
特に温度を上昇させる方向には応答良く対応し,熱伝導
板の温度を設定温度に戻すことが可能である。
When a temperature control system for the heat conducting plate as shown in FIG. 7 is provided, the switch is operated to ground one end of the heating wire or the wire of the temperature measuring device. It is possible to minimize the influence of noise derived from the wiring. When the irradiation of the sample with the electron beam is completed, the stage moves to the next drawing start point. However, since the irradiation of the electron beam has already been completed, the temperature control of the heat conductive plate is restarted immediately after the irradiation is completed. During this time, the temperature control of the heat conduction plate is stopped, so that the temperature of the heat conduction plate slightly decreases. However, by shortening the time of the temperature control as much as possible based on a signal from a deflection control device or the like included in the drawing control device 31, , It is possible to minimize the amount of temperature drop. Also, since the heat conduction plate is heated by the heating wire,
In particular, it responds to the direction of increasing the temperature with good response, and it is possible to return the temperature of the heat conducting plate to the set temperature.

【0091】この他、試料に電子ビームを照射せずに電
子ビームの調整のため電子ビームを試料台3上のマーク
などに照射する場合があるが、この場合にも描画制御装
置のなかの偏向制御装置などにより電子ビームの照射の
直前に温度制御を停止し、照射終了後温度制御を再開す
るようにすればより効果的である。
In addition, there is a case where an electron beam is irradiated on a mark or the like on the sample table 3 for adjusting the electron beam without irradiating the sample with the electron beam. It is more effective if the temperature control is stopped immediately before the irradiation of the electron beam by a control device or the like, and the temperature control is restarted after the irradiation is completed.

【0092】次に図1に示したような荷電粒子描画装置
で試料の描画を行う際の工程の流れについて説明する。
Next, a description will be given of a flow of steps when drawing a sample with the charged particle drawing apparatus as shown in FIG.

【0093】図12は試料を描画する際の工程を示した
フローチャート、図13はその間の熱伝導板の温度の推
移の例を示したグラフである。
FIG. 12 is a flowchart showing the steps of drawing a sample, and FIG. 13 is a graph showing an example of the transition of the temperature of the heat conducting plate during that.

【0094】まず描画に先立ち試料台に接続された熱伝
導板の温度を先に説明したような方法で設定し(S
1)、試料台の熱伝導板の温度制御を開始して熱伝導板
の温度を安定化させる(S2)。次に試料を試料台に搬
入し(S3)、その際の熱伝導板の温度を測定する(S
4)。例えば、試料の温度が熱伝導板の温度より高い場
合には図13に示すように、輻射の効果で熱伝導板の温
度が一時的に上昇する。この温度があらかじめ設定して
おいた描画可能な温度範囲内にあれば(S5)問題ない
ので描画を開始する(S7)が、熱伝導板の温度が描画
可能な温度範囲外であれば、試料の温度も当然描画可能
範囲外であるので、描画を開始せず待機する(S6)。
熱伝導板の温度制御が行われているため熱伝導板の発熱
量が低下し、熱伝導板の温度はもとの設定温度に戻って
行く。この際試料の方も熱伝導板の温度にづいていくた
め、再び熱伝導板の温度を測定し(S4)、熱伝導板の
温度が描画可能な温度範囲内ならば(S5)、描画を開
始する。
First, prior to writing, the temperature of the heat conductive plate connected to the sample stage is set by the method described above (S
1) The temperature control of the heat conductive plate of the sample stage is started to stabilize the temperature of the heat conductive plate (S2). Next, the sample is carried into the sample stage (S3), and the temperature of the heat conducting plate at that time is measured (S3).
4). For example, when the temperature of the sample is higher than the temperature of the heat conductive plate, as shown in FIG. 13, the temperature of the heat conductive plate temporarily rises due to the effect of radiation. If this temperature is within the preset drawing temperature range (S5), there is no problem and drawing is started (S7). If the temperature of the heat conductive plate is outside the drawing temperature range, the sample is started. Is naturally outside the drawable range, so that drawing is not started and the process stands by (S6).
Since the temperature control of the heat conductive plate is performed, the calorific value of the heat conductive plate decreases, and the temperature of the heat conductive plate returns to the original set temperature. At this time, since the sample also depends on the temperature of the heat conductive plate, the temperature of the heat conductive plate is measured again (S4), and if the temperature of the heat conductive plate is within the temperature range where drawing is possible (S5), drawing is performed. Start.

【0095】試料の描画を行うと試料は電子ビームなど
の荷電粒子のエネルギーを吸収するので温度が上昇す
る。これに応じて熱伝導板の温度も上昇してしまう場合
もあり得る。このため試料に描画するパターンがストラ
イプなどの一定の描画領域に分けられている場合などに
は、その描画領域の描画終了時に熱伝導板の温度を測定
し(S4)、先に説明したように熱伝導板の温度が描画
可能範囲にあるかを確認し(S5)、描画可能な温度範
囲内であれば次の描画領域の描画を再開する(S7)。
このような工程を繰り返し、全ての描画領域の描画を終
了すれば(S8)、試料を搬出して(S9)終了する。
When a sample is drawn, the temperature of the sample rises because the sample absorbs the energy of charged particles such as electron beams. Accordingly, the temperature of the heat conducting plate may also increase. For this reason, when the pattern to be drawn on the sample is divided into certain drawing areas such as stripes, the temperature of the heat conductive plate is measured at the end of drawing in the drawing area (S4), and as described above. It is checked whether the temperature of the heat conducting plate is within the drawable range (S5). If the temperature is within the drawable temperature range, drawing of the next drawing area is restarted (S7).
If the above steps are repeated and the writing of all the writing areas is completed (S8), the sample is unloaded (S9) and the processing ends.

【0096】このような工程を取ることにより常に必要
な描画精度を得るために必要な温度範囲内で試料の描画
を行うことが出来、非常に高い描画位置精度を実現でき
る。
By taking such steps, the specimen can be drawn within the temperature range necessary to always obtain the required drawing accuracy, and very high drawing position accuracy can be realized.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試料室内の試料ステージの試料台部分の温度を高精度に
制御可能で、さらに試料と試料台の温度差を測定してそ
の差をより早く必要範囲内としてから描画することが可
能であり、より高い描画位置精度を実現できる荷電粒子
描画装置を提供できる。
As described above, according to the present invention,
The temperature of the sample stage of the sample stage in the sample chamber can be controlled with high accuracy, and the temperature difference between the sample and the sample stage can be measured, and the difference can be drawn more quickly within the required range. A charged particle writing apparatus capable of realizing high writing position accuracy can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施形態にかかる荷電粒子描
画装置の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a charged particle drawing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の荷電粒子描画装置に用いられる試料
台の斜視図。
FIG. 2 is a perspective view of a sample stage used in the charged particle writing apparatus of the present invention.

【図3】 本発明の荷電粒子描画装置の試料台に用いら
れる熱伝導板の平面図、B断面図及びA部拡大図。
FIG. 3 is a plan view, a B sectional view, and an A section enlarged view of a heat conducting plate used for a sample stage of the charged particle drawing apparatus of the present invention.

【図4】 本発明の荷電粒子描画装置の試料台に用いら
れる異なる熱伝導板の平面図。
FIG. 4 is a plan view of different heat conductive plates used for a sample stage of the charged particle writing apparatus of the present invention.

【図5】 本発明の荷電粒子描画装置の試料台に用いら
れる異なる熱伝導板の断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a different heat conductive plate used for a sample stage of the charged particle writing apparatus of the present invention.

【図6】 本発明の荷電粒子描画装置の試料台に用いら
れる異なる熱伝導板の断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a different heat conducting plate used for the sample stage of the charged particle writing apparatus of the present invention.

【図7】 本発明の荷電粒子描画装置の試料台に用いら
れる熱伝導板の制御系を示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a control system of a heat conductive plate used for a sample stage of the charged particle writing apparatus of the present invention.

【図8】 本発明の荷電粒子描画装置の試料台に用いら
れる熱伝導板の制御例を示すタイミング図。
FIG. 8 is a timing chart showing a control example of a heat conductive plate used for a sample stage of the charged particle writing apparatus of the present invention.

【図9】 本発明の第2の実施形態にかかる荷電粒子描
画装置の構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram of a charged particle drawing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第2の実施形態にかかる荷電粒子
描画装置の試料台ステージの側面図。
FIG. 10 is a side view of a sample stage of the charged particle writing apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第2の実施形態にかかる荷電粒子
描画装置の試料台ステージの斜視図。
FIG. 11 is a perspective view of a sample stage of the charged particle writing apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の荷電粒子描画装置の描画方法を示
すフロー図。
FIG. 12 is a flowchart showing a drawing method of the charged particle drawing apparatus of the present invention.

【図13】 本発明の荷電粒子描画装置の描画方法を実
施した場合の試料台の熱伝導板の温度変化を推移の例を
を示したグラフ。
FIG. 13 is a graph showing an example of transition of the temperature change of the heat conductive plate of the sample stage when the drawing method of the charged particle drawing apparatus of the present invention is performed.

【図14】 従来の荷電粒子描画装置を示す構成図。FIG. 14 is a configuration diagram showing a conventional charged particle drawing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・電子光学鏡筒 2・・・試料室 3・・・試料台 6・・・試料支持手段 7・・・試料 8・・・試料台支持手段 9・・・第1のステージ 10・・・案内装置 11・・・第2のステージ 12・・・案内装置 13・・・ベース 20・・・試料室恒温水配管 22・・・ステージ冷却板 23・・・ステージ恒温水配管 40、42・・・熱伝導板 50・・・温度測定部 51、51a、51b・・・発熱電線 56a、56b・・・温度測定部電線 57a、57b・・・温度測定部電線 58・・・発熱電線スイッチ制御信号 59・・・温度測定部電線スイッチ制御信号 60・・・熱伝導板構造部材 61、73,74・・・均熱部材 62・・・面状発熱部材 70、71,72・・・伝熱促進部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron optical column 2 ... Sample chamber 3 ... Sample table 6 ... Sample support means 7 ... Sample 8 ... Sample table support means 9 ... 1st stage 10. ..Guide device 11 ・ ・ ・ Second stage 12 ・ ・ ・ Guide device 13 ・ ・ ・ Base 20 ・ ・ ・ Sample chamber constant temperature water pipe 22 ・ ・ ・ Stage cooling plate 23 ・ ・ ・ Stage constant temperature water pipe 40, 42 ... Heat conduction plate 50 ... Temperature measurement part 51,51a, 51b ... Heat generation wire 56a, 56b ... Temperature measurement part wire 57a, 57b ... Temperature measurement part wire 58 ... Heat generation wire switch Control signal 59 ... Temperature measuring unit electric wire switch control signal 60 ... Heat conductive plate structural member 61,73,74 ... Heat equalizing member 62 ... Sheet heating member 70,71,72 ... Transmission Heat promoting member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東條 徹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2H097 CA16 GB00 LA10 5C001 AA01 BB01 CC06 5C034 BB06 5F056 CD05 EA12 EA14  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toru Tojo 1 Kosuka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in the Toshiba R & D Center (reference) 2H097 CA16 GB00 LA10 5C001 AA01 BB01 CC06 5C034 BB06 5F056 CD05 EA12 EA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料を導入する試料室と、 前記試料室内に設けられ、前記荷電粒子が前記試料面上
に照射されるように前記試料を保持可能とされた試料台
と、 前記試料台上に設けられた発熱手段と、 前記試料の温度を検出する温度測定手段と、 前記試料台を搭載し、少なくとも1方向に前記試料台を
移動可能とするステージと、 前記ステージを保持するベースと、 前記ベースに設けられた冷却手段と、 前記温度測定手段の出力に基づき前記発熱手段を制御す
る温度制御装置とを具備し、 前記発熱手段による発熱は前記荷電粒子が前記試料に照
射されている間停止されることを特徴とする荷電粒子描
画装置。
A sample chamber for introducing a sample, a sample table provided in the sample chamber, the sample table being capable of holding the sample so that the charged particles are irradiated onto the sample surface; A heat generating means provided in a, a temperature measuring means for detecting a temperature of the sample, a stage mounted with the sample stage, and capable of moving the sample stage in at least one direction, and a base holding the stage, A cooling unit provided on the base; and a temperature control device for controlling the heating unit based on an output of the temperature measurement unit, wherein the heating by the heating unit is performed while the charged particles are irradiated on the sample. A charged particle drawing apparatus, which is stopped.
【請求項2】前記発熱手段は電熱装置であり、通電電流
を前記温度制御装置により制御することで発熱が制御さ
れることを特徴とする請求項1記載の荷電粒子描画装
置。
2. The charged particle drawing apparatus according to claim 1, wherein said heat generating means is an electric heating device, and heat generation is controlled by controlling an applied current by said temperature control device.
【請求項3】前記発熱手段は、前記試料台上の熱伝導板
に設けられ、前記温度測定手段が前記熱伝導板に設けら
れていることを特徴とする請求項1記載の荷電粒子描画
装置。
3. The charged particle drawing apparatus according to claim 1, wherein said heat generating means is provided on a heat conductive plate on said sample stage, and said temperature measuring means is provided on said heat conductive plate. .
【請求項4】前記発熱手段及び前記温度測定手段は、前
記荷電粒子が前記試料に照射されている間接地されるこ
とを特徴とする請求項2記載の荷電粒子描画装置。
4. The charged particle drawing apparatus according to claim 2, wherein said heating means and said temperature measuring means are grounded while said charged particles are irradiated on said sample.
【請求項5】前記ステージ上に発熱手段及び温度測定手
段がさらに設けられていることを特徴とする請求項1記
載の荷電粒子描画装置。
5. The charged particle drawing apparatus according to claim 1, further comprising a heating means and a temperature measuring means on said stage.
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