JP2007184193A - Charged particle beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子線描画装置、電子顕微鏡、イオンビーム加工/観察装置等の荷電粒子線装置に係り、特に、荷電粒子線装置の描画等の高精度化技術に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus such as an electron beam drawing apparatus, an electron microscope, and an ion beam processing / observation apparatus, and more particularly to a technique for improving the accuracy of drawing of the charged particle beam apparatus.
近年、半導体製品の集積度は益々向上し、その回路パターンの更なる高精細化が要求されてきている。高精細化を実現させる為には、製造装置のパターン解像性に加えて、回路パターンの位置精度が不可欠となる。 In recent years, the degree of integration of semiconductor products has been improved, and further refinement of the circuit pattern has been demanded. In order to realize high definition, in addition to the pattern resolution of the manufacturing apparatus, the positional accuracy of the circuit pattern is indispensable.
回路パターンの製造装置としては、電子線を用いてマスクに回路パターンを形成する電子線描画装置が挙げられる。上記のような回路パターンの位置精度を向上させる為には、ステージ移動時の反力に伴う本体振動の低減が不可欠となる。 Examples of the circuit pattern manufacturing apparatus include an electron beam drawing apparatus that forms a circuit pattern on a mask using an electron beam. In order to improve the position accuracy of the circuit pattern as described above, it is indispensable to reduce the main body vibration caused by the reaction force when the stage is moved.
一方、試料に形成された回路パターンの欠陥を検出する検査装置については、解像性に加えて高いスループットが要求されることから、必然的に試料を移動させるステージは高速化、大加速化が進み、それに伴うステージ反力は増加する。 On the other hand, an inspection apparatus that detects defects in circuit patterns formed on a sample requires high throughput in addition to resolution, so the stage for moving the sample inevitably increases in speed and acceleration. As the stage progresses, the stage reaction force increases.
従って、ステージ反力に起因する本体振動が増長されるが、観察時に本体が揺れると観察像も揺れ、正しく観察することが出来ない。これを回避するために、振動が許容範囲内に収まるまで待ち時間を設ける必要があるが、待ち時間の増加はスループットの低下に繋がる。 Therefore, although the main body vibration due to the stage reaction force is increased, if the main body is shaken during observation, the observation image is also shaken and cannot be observed correctly. In order to avoid this, it is necessary to provide a waiting time until the vibration falls within an allowable range, but an increase in the waiting time leads to a decrease in throughput.
図10ないし図13を参照しつつ、従来の電子線描画装置について説明する。 A conventional electron beam drawing apparatus will be described with reference to FIGS.
図10は従来の電子線描画装置の本体構成を示した図である。電子線描画装置は、電子線を発生させて試料10に照射させるカラム1と、試料保持手段11により固定された試料10を配置し水平面内を移動するステージ3と、ステージ3がその内部に配置され、内側を図示しない真空ポンプにより10−4Pa〜10−6Pa程度に真空排気される試料室2と、試料室2を搭載する定盤4と、床振動を遮蔽するエアマウント5と、エアマウント5を支持する架台6とを備える。
FIG. 10 is a diagram showing a main body configuration of a conventional electron beam drawing apparatus. The electron beam drawing apparatus includes a column 1 that generates an electron beam and irradiates the
ステージ3は試料室2の内壁に取付けられた干渉計20とバーミラー21をレーザ測長することで位置管理され、試料10の位置情報を基に電子線を偏向制御して所望の回路パターンを試料10上に形成する。
The position of the
図11及び図12は、Y方向、及びX方向から見たステージ及び駆動系を示したもので、図13は駆動系の斜視図である。 11 and 12 show the stage and the drive system viewed from the Y direction and the X direction, and FIG. 13 is a perspective view of the drive system.
図11〜図13において、ベース30と、ベース30に配置されるX方向に直線移動可能なXガイド40と、そのXガイド40によってX方向に移動可能なXテーブル31と、Xテーブル31に配置されるX方向と直交方向(Y方向)に直線移動可能なYガイド41と、そのYガイド41によってY方向に移動可能なYテーブル32によりステージ3が形成される。
11 to 13, the
一方、駆動系については、Xテーブル31及びYテーブル32に連結されたX直線駆動軸50、及びY直線駆動軸51と、モータ64と連結されている回転駆動軸62は直角方向に接触することで回転運動を直線運動に変換する摩擦駆動を実現している。
On the other hand, with respect to the drive system, the X
ここで、X駆動ブロック60は、回転駆動軸62及びカムフォロア63を保持し、X直線駆動軸50と回転駆動軸62にカムフォロア63によって予圧を与えることで、両者の位置ずれ(スリップ)を防いでいる。
Here, the
Y軸の駆動系も同様であるが、Y直線駆動軸51とYテーブル32間にはX方向の移動を許容できるようにスライダ53とローラフック54が配置されており、Yテーブル32、及び試料10の水平面内移動を可能にしている。
The Y-axis drive system is the same, but a
従来から試料への描画方法は、ステージを一方向(例えばY方向)に移動させながらビームの偏向可能幅分を描画し(スキャン移動)、その列が描画し終わったら直交方向(ここではX方向)にステージを偏向幅分だけ移動させて(ステップ移動)、次の列を描画するステップ・アンド・スキャン方式によりステージを移動させている。この移動方式は、連続移動しなが描画する為、ステップ移動のみの描画に比べて高いスループットが得られる。 Conventionally, the drawing method on the sample draws the deflectable width of the beam while moving the stage in one direction (for example, the Y direction) (scan movement), and when the row is drawn, the orthogonal direction (here X direction) ) Is moved by the deflection width (step movement), and the stage is moved by the step-and-scan method for drawing the next column. Since this moving method performs drawing while continuously moving, higher throughput can be obtained as compared with drawing using only step movement.
ここで、冒頭に述べたようにステージ移動に伴う電子描画装置本体の揺れは、その加速度により本来一定の距離に保たれるべき干渉計とカラムの距離を変動させ、測長誤差に起因する描画誤差を生じさせる。このような不具合を解決させる方法として、従来、様々な案が提案されてきた。 Here, as described at the beginning, the shaking of the main body of the electronic drawing device accompanying the stage movement changes the distance between the interferometer and the column that should be kept at a constant distance due to the acceleration, and drawing caused by the measurement error. Cause an error. Conventionally, various proposals have been proposed as methods for solving such problems.
特許文献1に記載された装置では、ステージ及び投影レンズを支持するマシンフレームに対して、水平方向に発生する力アクチュエータによって、ステージの駆動に伴う反力と同等の補償力を付与することによって、反力による装置の揺れを軽減するシステムとなっている。 In the apparatus described in Patent Document 1, by applying a compensation force equivalent to the reaction force accompanying the drive of the stage to the machine frame that supports the stage and the projection lens by a force actuator generated in the horizontal direction, This system reduces the shaking of the device due to reaction force.
また、特許文献2及び特許文献3では、ステージのアクチュエータに可動子と固定子からなるリニアモータを採用し、その固定子を駆動反力により移動させることで、ステージ内の運動量が保存され、ステージ以外への影響を除去するカウンタマス方式が提案されている。
Further, in
また、特許文献4には、荷電粒子ビーム描画装置等において、ステージの一側面に、ステージを左右方向に移動させる第1のボールネジ軸と、この第1のボールネジ軸を回転駆動する第1のモータと、ウエイトを移動させる第2のボールネジ軸と、この第2のボールネジ軸を回転駆動する第2のモータとを備え、ステージの移動に伴う振動を抑制している。 In Patent Document 4, in a charged particle beam drawing apparatus or the like, a first ball screw shaft that moves the stage in the left-right direction on one side surface of the stage, and a first motor that rotationally drives the first ball screw shaft And a second ball screw shaft that moves the weight and a second motor that rotationally drives the second ball screw shaft, and suppresses vibration associated with the movement of the stage.
また、ステージの他の側面にも、上記機構と同様な機構が備えられ、ステージの移動に伴う振動を抑制している。 In addition, a mechanism similar to the above mechanism is provided on the other side surface of the stage to suppress vibration accompanying the movement of the stage.
しかしながら、上述した従来の方法において、ステージ反力を架台や床に逃した場合、床を揺らすこととなり、周辺の装置に悪影響を与えるばかりか、自身のエアマウントで減衰しきれない振動が装置を揺らしてしまうことが考えられる。 However, in the conventional method described above, if the stage reaction force escapes to the gantry or the floor, the floor will be shaken, which not only adversely affects the surrounding devices but also causes vibrations that cannot be damped by the air mount of the device. It can be shaken.
また、リニアモータによるカウンタマスを実装した場合、リニアモータ特有の強力な磁場変動が荷電粒子線に影響を及ぼし、描画精度を劣化させてしまう。仮に、リニアモータをビームから離れた位置に配置することや、強磁性体による磁場シールドを実装することで荷電粒子への影響を低減させることが出来ても、替りに試料室内の空間を大きくする必要があり、装置の大形化、及びコストの増加は避けられない。 In addition, when a counter mass by a linear motor is mounted, a strong magnetic field variation peculiar to the linear motor affects the charged particle beam and deteriorates the drawing accuracy. Even if the linear motor is placed away from the beam and the effect on charged particles can be reduced by mounting a magnetic field shield with a ferromagnetic material, the space inside the sample chamber is increased instead. It is necessary to increase the size and cost of the apparatus.
また、一般的なアクチュエータである回転モータに比べてリニアモータは高価であり、コストの増加か避けられない。更に、リニアモータは発熱量が大きいため、本来一定であるべきバーミラーと試料間の距離変動や、ガイドの進直精度劣化などの影響も問題となる。 In addition, a linear motor is more expensive than a rotary motor that is a general actuator, and the cost is inevitably increased. Furthermore, since the linear motor generates a large amount of heat, there are problems such as fluctuations in the distance between the bar mirror and the sample, which should be essentially constant, and deterioration in the straightness of the guide.
また、特許文献4に記載された技術では、構成が複雑となり、装置が大型化してしまう。 Moreover, in the technique described in Patent Document 4, the configuration becomes complicated and the apparatus becomes large.
本発明の目的は、装置を大形化することなく、描画誤差、或いは検査誤差に繋がるステージ反力を除去し、安価で高精度な描画、及びスループットの高い検査が可能となる荷電粒子線装置を実現することである。 An object of the present invention is to remove a stage error that leads to a drawing error or an inspection error without increasing the size of the apparatus, and enables a low-cost, high-precision drawing and a high-throughput inspection to be performed. Is to realize.
本発明の荷電粒子線装置は、荷電粒子線を発生させるカラムと、試料が配置され、少なくとも一方向に移動可能なステージとを有し、上記試料に荷電粒子線を照射する。 The charged particle beam apparatus of the present invention includes a column for generating a charged particle beam, a stage on which a sample is arranged and movable in at least one direction, and irradiates the sample with the charged particle beam.
そして、上記荷電粒子線装置は、上記ステージに連結され、このステージの移動方向に推力を伝達する第1の直線駆動軸と、上記第1の直線駆動軸を接触し、直線方向に移動させる回転駆動軸と、この回転駆動軸を駆動するモータと、上記回転駆動軸を挟んで上記第1の直線駆動軸と互いにほぼ平行に配置される第2の直線駆動軸と、この第2の直線駆動軸に連結され、上記ステージの移動方向と逆方向に移動する移動体とを備える。 The charged particle beam device is connected to the stage, and rotates so that the first linear drive shaft that transmits thrust in the moving direction of the stage contacts the first linear drive shaft and moves in the linear direction. A drive shaft, a motor for driving the rotary drive shaft, a second linear drive shaft disposed substantially parallel to the first linear drive shaft across the rotary drive shaft, and the second linear drive A moving body connected to the shaft and moving in a direction opposite to the moving direction of the stage.
本発明によれば、装置を大形化することなく、描画誤差、或いは検査誤差に繋がるステージ反力を除去し、安価で高精度な描画、及びスループットの高い検査が可能となる荷電粒子線装置を実現することができる。 According to the present invention, a charged particle beam apparatus capable of removing drawing errors or stage reaction force that leads to inspection errors without increasing the size of the apparatus, enabling inexpensive and highly accurate drawing, and inspection with high throughput. Can be realized.
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、本発明を電子線描画装置に適用した場合の例として説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention will be described as an example when applied to an electron beam drawing apparatus.
図1は本発明の第1の実施形態である電子線描画装置の、ステージ及び駆動系を示す平面図であり、図2は側面図、図3は図2のA−A線に沿った断面を示した図である。 FIG. 1 is a plan view showing a stage and a drive system of an electron beam lithography apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view, and FIG. 3 is a cross section taken along line AA in FIG. FIG.
基本的なステージの構成は、ベース30と、ベース30に配置されるX方向に直線移動可能なXガイド40と、このXガイド40によってX方向に移動可能なXテーブル31と、Xテーブル31に配置されるX方向と直交方向(Y方向)に直線移動可能なYガイド41と、このYガイド41によってY方向に移動可能なYテーブル32によりステージ3が形成される。
The basic stage is composed of a
一方、駆動系については、Xテーブル31及びYテーブル32に連結されたX直線駆動軸50及びY直線駆動軸51と、モータ64と連結されている回転駆動軸62は直角方向に接触することで回転運動を直線運動に変換する摩擦駆動を実現している。
On the other hand, with respect to the drive system, the X
ここで、X駆動ブロック60は回転駆動軸62、及びカムフォロア63を保持し、X直線駆動軸50と回転駆動軸62にカムフォロア63によって予圧を与えることで、両者の位置ずれ(スリップ)を防いでいる。
Here, the
Y軸の駆動系も同様であるが、Y直線駆動軸51とYテーブル32間にはX方向の移動を許容できるようにスライダ53とローラフック54が配置されており、Yテーブル32、及び試料10の水平面内移動を可能にしている。
The Y-axis drive system is the same, but a
ここで、ベース30にはXガイド40に加えて、中心部にMガイド42が取付けられており、移動体であるマステーブル33がX方向に移動可能な構成になっている。
Here, in addition to the
また、マステーブル33にはM直線駆動軸52が連結されており、回転駆動軸62に対してX直線駆動軸50と上下方向で対称になるよう配置されている。M直線駆動軸52は、X直線駆動軸50と同様にカムフォロア63によって予圧を与えられており、位置ずれ(スリップ)を防いでいる。マステーブル33は、Xテーブル31、Yガイド41、Yテーブル32、試料10、試料保持手段11、及びバーミラー21等の総和であるX方向移動時の移動質量とほぼ同じ質量になるよう設計されている。
Further, an M
次に、図4を参照しつつ、駆動系の詳細を説明する。 Next, details of the drive system will be described with reference to FIG.
モータ64の回転軸と、カップリング65により連結された回転駆動軸62はX駆動ブロック60内のベアリング66により支持され、回転以外のガタが無いよう固定される。
The
X直線駆動軸50は、カムフォロア63の予圧Fによって回転駆動軸62に押付けられており、このX直線駆動軸50と上下方向で対称になるようにM直線駆動軸52はカムフォロア63の予圧F’によって回転駆動軸62に押付けられている。
The X
上記構成により、図4中の矢印方向にモータ64が回転すると、X直線駆動軸50及びM直線駆動軸52は、矢印のように互いに反対方向に移動する。X直線駆動軸50及びM直線駆動軸52は、同じ直径の回転駆動軸62により駆動される。このため、モータ64の単位回転角当りの移動量は、両者とも同じ距離であり、且つ反対方向となり、X方向移動時のステージ質量とマステーブルの質量はほぼ同じであるから、運動量保存の法則により、並進方向のステージ反力は相殺される。
With the above configuration, when the
しかしながら、図3に示すように、X方向移動時のステージ重心90と、マステーブル重心91とは上下方向で、ΔZだけ位置が異なっており、偶力MYが発生する。この偶力MYは、装置本体に対してY軸回りの揺れ(ピッチング)を引起す可能性がある。従って、偶力MYを小さく押える為に、出来るだけΔZが小さくなるようマステーブル33を高い位置に配置することが望ましい。
However, as shown in FIG. 3, the stage center of
或いは、ステージを支持すると共に、床振動を除去するエアマウントが、エア流量を制御可能なサーボバルブによって位置制御されている場合、そのサーボバルブに対して偶力MYを打ち消すような制御信号を制御部(図示せず)により与えることも効果的である。 Alternatively, if the air mount that supports the stage and removes floor vibration is controlled by a servo valve that can control the air flow rate, it controls a control signal that cancels the couple MY against the servo valve. It is also effective to give by a part (not shown).
また、エアマウントは、一般的に応答速度が遅いことから、ステージ移動パターンを予め見込んだ制御信号を伝達するフィードフォワード制御の方が、遅れが小さくなり効果的である。 In addition, since the air mount generally has a slow response speed, the feedforward control that transmits a control signal that anticipates the stage movement pattern in advance is more effective because the delay is reduced.
さらには、より応答性の高いアクチュエータであるリニアモータをマウントに付加することで、一段と応答遅れの小さい優れた防振が可能となる。リニアモータについては、上述したフィードフォワード制御の他、定盤に変位センサ、或いは、加速度センサが予め装置に取り付けられている場合は、各センサからの信号に基づいてフィードバック制御しても十分効果を期待することができる。 Furthermore, by adding a linear motor, which is a highly responsive actuator, to the mount, it is possible to achieve excellent vibration isolation with a smaller response delay. For linear motors, in addition to the feed-forward control described above, if a displacement sensor or acceleration sensor is attached to the device in advance, feedback control based on the signal from each sensor is sufficient. You can expect.
一方、図2に示すように、Yテーブル32がY0からY1に移動した場合において、移動後のステージ重心90と、マステーブル重心91とはY方向でΔYだけ異なっており、このとき、X方向に移動すれば、偶力MZが発生する。この偶力MZは装置本体に対してZ軸回りの揺れ(ヨーイング)を引起す可能性がある。
On the other hand, as shown in FIG. 2, when the Y table 32 is moved from Y0 to Y1, the stage center of
従って、この偶力MZを小さく押える為に、出来るだけY方向移動時のステージ質量を小さくし、X方向移動時のステージ重心90の位置変動を押えた方が良い。
Therefore, in order to hold down the couple MZ as small as possible, it is better to reduce the stage mass when moving in the Y direction as much as possible and to suppress the position fluctuation of the stage center of
また、Xテーブル31、及びマステーブル33の質量を増加させて、Y方向移動時のステージ質量の割合を相対的に小さくすることも改善策の1つである。 Further, increasing the masses of the X table 31 and the mass table 33 to relatively reduce the ratio of the stage mass when moving in the Y direction is also one of the improvement measures.
ここで、本発明の第1の実施形態では、水平に実装された回転駆動軸に対して上下方向に対向するようX直線駆動軸、及びM直線駆動軸を配置しているが、鉛直方向に回転駆動軸が実装されている場合は、回転駆動軸に対して水平方向に対向するようX直線駆動軸、及びM直線駆動軸を配置すれば同様の効果が得られる。 Here, in the first embodiment of the present invention, the X linear drive shaft and the M linear drive shaft are arranged so as to be opposed to the horizontally mounted rotational drive shaft in the vertical direction. When the rotational drive shaft is mounted, the same effect can be obtained by arranging the X linear drive shaft and the M linear drive shaft so as to face the rotational drive shaft in the horizontal direction.
第1の実施形態の構成では、X方向移動時のステージ反力を除去する構成になっている為、試料の描画方向であるスキャン方向をX方向にして、ステップ移動方向をY方向とする。これにより、描画中のステージ移動に伴う反力を除去することができ、精度の良い回路パターンを得ることが可能となる。 In the configuration of the first embodiment, since the stage reaction force during movement in the X direction is removed, the scanning direction, which is the drawing direction of the sample, is set as the X direction, and the step movement direction is set as the Y direction. As a result, the reaction force accompanying the stage movement during drawing can be removed, and an accurate circuit pattern can be obtained.
従来から、電子線(荷電粒子線)に影響を与える磁性体をステージの可動部に使用することは、描画精度の劣化を招く恐れが有り、使用を制限してきた。マステーブル33とMガイド42についても同様に、セラミックス、アルミ、非磁性超鋼等の非磁性材料を適用することが望ましい。銅、或いは銅合金は、セラミックスやアルミに比べて比重が大きい為、マステーブル33の大きさを小さく設計することが出来る。
Conventionally, the use of a magnetic material that affects an electron beam (charged particle beam) for the movable part of the stage has a risk of degrading drawing accuracy, and has been limited in use. Similarly, it is desirable to apply nonmagnetic materials such as ceramics, aluminum, and nonmagnetic super steel to the mass table 33 and the
ここで、回転駆動軸と直線駆動軸との位置ずれ防止の為、カムフォロア63により予圧を与えているが、摩擦状態の微小なずれが蓄積されてくると、その位置ずれ量は無視出来なくなる。ステージ移動はレーザにより位置管理され駆動制御されるが、マステーブル33は位置情報を管理されてない為、位置ずれ量が大きくなってくるとストッパに当り、カウンタマスの機能を果せなくなるばかりか、その衝撃により描画劣化を生じさせてしまうと共に、制御したいステージの移動自体が出来なくなる。
Here, preload is applied by the
図5は、マステーブル33の位置ずれを修正するステージ動作を示す図である。図5において、Xストッパ70の手前にXテーブル31を位置決めさせた時(P1、P2位置)に、マステーブル33がMストッパ72に丁度当るような位置(P3、P4位置)になるよう設計する。
FIG. 5 is a diagram showing a stage operation for correcting the positional deviation of the mass table 33. In FIG. 5, when the X table 31 is positioned in front of the X stopper 70 (P1, P2 position), the mass table 33 is designed to be in a position (P3, P4 position) that just contacts the
図5に示した構成では、M直線駆動軸52とX直線駆動軸50との相対関係にずれが生じても、Xテーブル31をP1、P2の位置に少なくとも1回づつ移動させることで、その動作の最中にマステーブル33が、ずれた方向でMストッパ72に当る。さらに、Xテーブル31を目標位置に対して移動させようと回転駆動軸62を回転させることで、回転駆動軸62とM直線駆動軸52を強制的にスリップさせ、マステーブル33を元の設計位置に修正することが出来る。
In the configuration shown in FIG. 5, even if the relative relationship between the M
この時、カムフォロア63による予圧が強過ぎると、モータ64の駆動過電流を引起したり、駆動回転軸62及びM直線駆動軸52に損傷を与えてしまう為、M直線駆動軸52に与える予圧F’を適切に調整する必要がある。
At this time, if the preload by the
予圧を与える機構については、板バネ、コイルバネ、押しネジなど様々な手段が考えられるが、いずれの方式もステージ駆動に伴う振動や、温度変化により予圧量が変化しないような機構にすることが重要である。また、上記のようなマステーブルの位置修正動作時のステージ移動については、通常のフィードバック制御では、マスステージ33がMストッパ72に当る衝撃によって、発振等の問題が引起される可能性があるので、フォトインタラプタなどを用いたリミットセンサ73をP1、P2位置に設置して、そのリミットセンサ73を作動させるまで一定の駆動電流をモータ64に流すオープン制御によりステージ動作を行えば、ステージの発振等の問題を回避できる。
Various mechanisms such as leaf springs, coil springs, and push screws are conceivable for the mechanism that applies the preload, but it is important to use a mechanism that does not change the amount of preload due to vibration associated with stage drive or temperature changes. It is. As for the stage movement during the mass table position correction operation as described above, in normal feedback control, problems such as oscillation may be caused by the impact of the
このような位置修正動作は、例えば、試料交換毎、定めたステージ走行距離毎、などの一定期間毎にシーケンス動作として実施すれば、マステーブルの位置ずれによる不具合が解消できる。 If such a position correction operation is performed as a sequence operation at regular intervals, such as every time a sample is changed or every predetermined stage travel distance, problems due to mass table misalignment can be solved.
上述した第1の実施形態では、X方向のステージ移動に伴う反力を除去する構成について示してきたが、同様にY方向のステージ移動に伴う反力を除去する構成も実現可能である。但し、マステーブル33のガイドをXテーブルに取付ける為、Yテーブル32と同様にX方向の移動を許容できるように直線駆動軸とマステーブル33間にはスライダとローラフックの取付けが必要である。 In the first embodiment described above, the configuration for removing the reaction force accompanying the stage movement in the X direction has been described, but a configuration for removing the reaction force accompanying the stage movement in the Y direction can be realized. However, in order to attach the guide of the mass table 33 to the X table, it is necessary to attach a slider and a roller hook between the linear drive shaft and the mass table 33 so as to allow movement in the X direction as in the case of the Y table 32.
X方向、及びY方向のステージ反力を上記方法により除去できれば、描画中のスキャン移動に加えて、ステップ移動時の反力も除去されることから、ステップ移動時の本体振動が収まるまでの待ち時間を削減でき、更なるスループット向上が可能となる。 If the stage reaction force in the X direction and the Y direction can be removed by the above method, the reaction force during the step movement is removed in addition to the scanning movement during drawing, so the waiting time until the main body vibration during the step movement is settled. And throughput can be further improved.
次に、本発明の第2の実施形態について、図6ないし図9を参照して説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は、本発明の第2の実施形態である電子線描画装置の側面図、図7は図6のB−B線に沿った断面図、図8は駆動系を示した斜視図、図9は駆動系の側面図である。 6 is a side view of an electron beam lithography apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6, and FIG. 8 is a perspective view showing a drive system. 9 is a side view of the drive system.
この第2の実施形態の基本的な構成は第1の実施形態と同様であり、X方向のステージ移動に伴う反力を除去する為に、X方向に移動可能なマスステージ33を実装している。
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and a
この第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、X直線駆動軸50と、M直線駆動軸52とが接触している回転駆動軸62の直径がそれぞれの位置で異なった形状となっており、モータ1回転当りの移動量が、Xテーブル31とマステーブル33で違うことである。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the diameter of the
ステージ3の運動量と、マステーブル33の運動量とを等しくする為には、下記式(1)の条件を満たす必要がある。
In order to make the momentum of the
φDX:φDM=MM:MX −−−(1)
ただし、上記式(1)において、φDXは、X直線駆動軸が接触している回転駆動軸の直径、φDMは、M直線駆動軸が接触している回転駆動軸の直径、MMは、マステーブルの質量、MXは、X方向のステージ移動質量である。
φDX: φDM = MM: MX (1)
In the above formula (1), φDX is the diameter of the rotary drive shaft that is in contact with the X linear drive shaft, φDM is the diameter of the rotary drive shaft that is in contact with the M linear drive shaft, and MM is the mass table , MX is the stage moving mass in the X direction.
上記構成の場合、M直線駆動軸52が接触している回転駆動軸62の直径DMが小さいので、マステーブル33の質量をX方向のステージ移動質量よりも大きくする必要がある為、マステーブル33の材料を比重の大きい材料を用いると比較的小さく構成できる。
In the case of the above configuration, since the diameter DM of the
この第2の実施形態の特徴は、マステーブル33の移動距離をステージ3のX方向移動距離よりも大幅に短くして、コンパクトに実装出来ることである。
The feature of the second embodiment is that the moving distance of the mass table 33 is significantly shorter than the moving distance of the
また、強磁性材料(例えばパーマロイ)を用いた磁気シールド80によりマステーブル33の可動範囲を覆うことで、Mガイド42やマステーブル33の材質を磁性の有無に関わらず選択することが可能となる。
Further, by covering the movable range of the mass table 33 with the
本発明の第2の実施形態においては、Mガイド42を一般的な直線ガイドであるLMガイドを想定し、記載している。非磁性のガイドは殆どが特注品の為、一般の鉄系ガイドよりもコストが高く、且つ納期も長い。磁気シールド80を実装することにより、一般のガイドが使用できれば、カウンタマスの機能を低コストで実現できる。
In the second embodiment of the present invention, the
同様に、マステーブル33の材質も選択が広がり、最も一般的な構造用圧延鋼材(SS材)等の材料による製作が可能となり、低コスト化、短納期化が実現できる。 Similarly, the material of the mass table 33 can be selected widely, and can be manufactured using the most common structural rolled steel material (SS material) or the like, so that the cost can be reduced and the delivery time can be shortened.
ここで、強磁性材料を磁気シールドとして使用する為、ビームへの影響を考慮すると、移動するXテーブル31上には実装できない。従って、固定されているベース30にMガイド42を構成する必要があり、X方向をスキャン方向として描画を行う装置構成にしている。
Here, since a ferromagnetic material is used as a magnetic shield, it cannot be mounted on the moving X table 31 in consideration of the influence on the beam. Therefore, it is necessary to configure the
また、ベース30には温調媒体が流せるように流路81が形成されており、温調媒体を流すことでベース30の温度を一定に保つことができる。なお、82は継手である。
In addition, a
本発明の第2の実施形態における構成では、スキャン方向をX方向としている為、試料1枚当りの処理工程で比較すると、ステージのX方向の移動距離がY方向の移動距離に比べて長くなる。このため、Yガイド41に比べて、Xガイド40、及びMガイド42の摩擦による発熱量が大きくなる。
In the configuration according to the second embodiment of the present invention, since the scanning direction is the X direction, the moving distance in the X direction of the stage is longer than the moving distance in the Y direction when compared in the processing steps per sample. . For this reason, compared with the
よって、ベース30に温調流体を流すことで効率的にステージ移動時の発熱量を吸熱でき、ステージ温度を一定に保つことが可能となる。
Therefore, by flowing the temperature adjusting fluid through the
逆に、Y方向をステージのスキャン方向として、マステーブル33をY方向に移動可能なようにXテーブル31上に実装すると、Yガイド41とMガイド42の発熱量が、Xガイド40の発熱量より大きくなり、且つベース30からの吸熱では距離が離れている為、効率が悪くステージ温度を一定に保つことが難しい。
Conversely, when the mass table 33 is mounted on the X table 31 such that the Y direction is the stage scanning direction and the mass table 33 is movable in the Y direction, the heat generation amount of the
このように、ベース30、Xテーブル31、Yテーブル32と順々に積上げられた状態で構成されるステージ3においては、固定テーブル(ベース)にガイドを有する移動テーブル(Xテーブル)の移動方向(X方向)をスキャン方向としてマステーブルを配置した方が、使用材料の選択範囲、コスト、構成の容易性、温調効率の何れも有利になる。
As described above, in the
以上説明した、本発明の第1の実施形態及び第2の実施形態は、電子線描画装置への適用例について述べてきたが、同じ荷電粒子線を試料に照射する電子顕微鏡、或いはイオンビーム加工/観察装置に発明を適用しても同様の効果が得られる。 The first embodiment and the second embodiment of the present invention described above have been described as application examples to an electron beam drawing apparatus. However, an electron microscope that irradiates a sample with the same charged particle beam, or ion beam processing. / The same effect can be obtained even if the invention is applied to the observation apparatus.
すなわち、装置コストを抑えつつ、装置を大形化させることなく、検査誤差に繋がるステージ反力を除去し、スループットの高い検査が可能な電子線描画装置を実現することが可能となる。 That is, it is possible to realize an electron beam lithography apparatus capable of performing inspection with high throughput by reducing stage reaction force that leads to inspection errors without increasing the size of the apparatus while suppressing the apparatus cost.
1 カラム
2 試料室
3 ステージ
4 定盤
5 エアマウント
6 架台
10 試料
11 試料保持手段
20 干渉計
21 バーミラー
30 ベース
31 Xテーブル
32 Yテーブル
33 マステーブル
40 Xガイド
41 Yガイド
42 Mガイド
50 X直線駆動軸
51 Y直線駆動軸
52 M直線駆動軸
53 スライダ
54 ローラフック
60 X駆動ブロック
61 Y駆動ブロック
62 回転駆動軸
63 カムフォロア
64 モータ
65 カップリング
66 ベアリング
70 Xストッパ
71 Yストッパ
72 Mストッパ
73 リミットセンサ
74 シャッター
80 磁気シールド
81 流路
82 継手
90 X方向移動時のステージ重心
91 マステーブル重心
1
Claims (13)
上記ステージに連結され、このステージの移動方向に推力を伝達する第1の直線駆動軸と、
上記第1の直線駆動軸を接触し、この第1の直線駆動軸を直線方向に移動させる回転駆動軸と、
上記回転駆動軸を駆動するモータと、
上記回転駆動軸を挟んで上記第1の直線駆動軸と互いにほぼ平行に配置される第2の直線駆動軸と、
上記第2の直線駆動軸に連結され、上記ステージの移動方向と逆方向に移動する移動体と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 In a charged particle beam apparatus that includes a column that generates a charged particle beam and a stage in which the sample is arranged and is movable in at least one direction, and irradiates the sample with the charged particle beam.
A first linear drive shaft coupled to the stage for transmitting thrust in the direction of movement of the stage;
A rotary drive shaft that contacts the first linear drive shaft and moves the first linear drive shaft in a linear direction;
A motor for driving the rotary drive shaft;
A second linear drive shaft disposed substantially parallel to the first linear drive shaft across the rotational drive shaft;
A moving body connected to the second linear drive shaft and moving in a direction opposite to the moving direction of the stage;
A charged particle beam apparatus comprising:
上記移動体は、上記ステージに取付けられたガイドに沿って移動することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the moving body moves along a guide attached to the stage.
上記移動体は非磁性材料により構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the moving body is made of a nonmagnetic material.
上記移動体は磁性材料を含んでおり、上記移動体の移動範囲を覆う磁性体により磁気遮蔽されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the moving body includes a magnetic material and is magnetically shielded by a magnetic body that covers a moving range of the moving body.
上記ステージを駆動する第1の直線駆動軸と、移動体を駆動する第2の直線駆動軸の位置ずれを修正する位置ずれ修正手段を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
A charged particle beam apparatus comprising: a positional deviation correcting means for correcting a positional deviation between a first linear drive shaft for driving the stage and a second linear drive shaft for driving a moving body.
上記位置ずれ修正手段により上記第1の直線駆動軸と第2の直線駆動軸との位置ずれ修正は、上記試料の交換毎に実行されることを特徴とする荷電粒線装置。 The charged particle beam device according to claim 5, wherein
The charged particle beam apparatus, wherein the positional deviation correction between the first linear driving shaft and the second linear driving shaft is performed every time the sample is replaced by the positional deviation correction means.
上記移動体の可動範囲は機械的な拘束手段により制限され、上記ステージの可動範囲よりも狭い範囲であることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus characterized in that the movable range of the movable body is limited by a mechanical restraining means and is narrower than the movable range of the stage.
上記ステージは、ベースと、このベースの上方に配置される一方向に直線移動可能なXガイドと、このXガイドによってX方向に移動可能なXテーブルと、このテーブルに配置されるX方向と直交する方向に直線移動可能なYガイドと、このYガイドによってY方向に移動可能なYテーブルとを有し、上記移動体は上記べースとXテーブルとの間の空間に配置され、X方向に移動可能なことを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The stage includes a base, an X guide arranged linearly in one direction above the base, an X table movable in the X direction by the X guide, and orthogonal to the X direction arranged on the table. And a Y table movable in the Y direction by the Y guide, and the movable body is disposed in a space between the base and the X table, A charged particle beam device characterized by being movable to
上記ベースに温調媒体を流すことが可能な温調部を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam device according to claim 8.
A charged particle beam apparatus comprising a temperature control unit capable of flowing a temperature control medium through the base.
上記回転駆動軸は、直径が互いに異なる部分を有し、上記第1の直線駆動軸が上記回転駆動軸に接触する部分と、上記第2の直線駆動軸が上記回転駆動軸に接触する部分とは、互いに直径が異なる部分であり、回転駆動軸の1回転当りの移動量が、上記第1の直線駆動軸と上記第2の直線駆動軸とで異なることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The rotary drive shaft has portions having different diameters, the first linear drive shaft is in contact with the rotary drive shaft, and the second linear drive shaft is in contact with the rotary drive shaft. Are portions having different diameters, and the amount of movement per rotation of the rotary drive shaft differs between the first linear drive shaft and the second linear drive shaft.
上記ステージの質量より、上記移動体の質量の方が大きいことを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
A charged particle beam apparatus characterized in that a mass of the movable body is larger than a mass of the stage.
上記ステージの移動方向を軸とした上記ステージの回運を抑制するアクチュエータを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
A charged particle beam apparatus comprising an actuator that suppresses the rotation of the stage about the moving direction of the stage.
上記アクチュエータは、上記ステージの移動予測に従って、駆動されることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam device according to claim 12,
The charged particle beam device according to claim 1, wherein the actuator is driven in accordance with the movement prediction of the stage.
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2006
- 2006-01-10 JP JP2006002545A patent/JP2007184193A/en active Pending
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