JP2007322362A - レーザヘッド、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバ、及びレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は高精度なレーザ測長を可能にすると共にレーザヘッドのハウジングの保守点検時の分解、組み立てが容易なレーザ測長システムを実現するレーザヘッドの提供にある。
【解決手段】本発明のレーザ測長システムのレーザヘッドは、レーザ光を出射するレーザチューブを内部に有するハウジングを備え、ハウジングの内部にはレーザチューブから出射したレーザ光を分光して外部に導くファイバと、レーザチューブに電力を供給する電源ケーブルを夫々配設し、ハウジングを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、レーザ光を外部に出射する照射部も気密材を介在させてハウジングを分割構成する部材の壁面に取り付け、照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けて構成した。
【選択図】図1
【解決手段】本発明のレーザ測長システムのレーザヘッドは、レーザ光を出射するレーザチューブを内部に有するハウジングを備え、ハウジングの内部にはレーザチューブから出射したレーザ光を分光して外部に導くファイバと、レーザチューブに電力を供給する電源ケーブルを夫々配設し、ハウジングを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、レーザ光を外部に出射する照射部も気密材を介在させてハウジングを分割構成する部材の壁面に取り付け、照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けて構成した。
【選択図】図1
Description
本発明は、高精度な測定を可能とするレーザ測長システムに係わり、特にレーザ測長システムを適用するレーザヘッド、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバ、レーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置に関するものである。
試料等の位置情報を精度良く測定する手段としてレーザ測長システムが利用されている。例えば、NCフライス盤に代表される工作機械、3次元測定器に代表される測定器、スキャナ、電子線描画装置に代表される半導体製造装置、欠陥検査装置に代表される半導体検査装置など数多くの分野が挙げられる。
その中でも特に半導体製造装置、及び半導体検査装置においては、回路パターン集積度の増加に伴い、より高精度な試料位置情報が得られるレーザ測長システムが求められている。
例えば回路パターンの線幅が45nmでは、許容される位置誤差は数nm程度であるが、様々な誤差要因を鑑みるとレーザ測長システムに許される誤差は1nm程度と非常に小さい値になる。
今後もこのような回路パターン集積度の増加は進むと考えられ、レーザ測長システムに許される誤差は益々小さくなることが予測される。
特開平9−210615号公報には、レーザ測長システムの測長誤差低減を目的としてレーザヘッドの開口部にガラス板等の透光部材を配置して、開口部から空気が出入りすることを防ぎ、レーザヘッド内部の温度変動を防止するレーザヘッドの構成が開示されている。
レーザ測長システムの誤差要因としては、前述したレーザヘッド内部の温度変動の他にもレーザヘッド内部の圧力変動が挙げられる。
この圧力変動の原因として、低気圧(高気圧)等の大気圧変動、装置が設置される建物内部の気圧制御或いは装置周辺を恒温に保つ為のダウンフロー(空気温調の風)による気圧変動がある。
レーザヘッド内部の圧力変動が生ずると、内包するレーザチューブ自体の長さが変動することや、レーザチューブから照射されたレーザ光の通過する空気に影響を及ぼして波長が変動することが問題となる。
また、レーザ測長システムのレーザヘッドのハウジング、或いはレーザヘッドを収容するヘッドチャンバは、その製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成になっていない。
本発明の目的は、レーザヘッドの内部への風の侵入やレーザヘッドの内部の圧力変動を防止して高精度なレーザ測長を可能にすると共に、レーザヘッドのハウジングの製作、或いはレーザヘッドを収容するヘッドチャンバの製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成にしたレーザ測長システムを実現するレーザヘッド、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバ、レーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置を夫々提供することにある。
本発明のレーザ測長システムのレーザヘッドは、レーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に射出する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にはレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、ハウジングを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをハウジングの内部に導くフィードスルー部をハウジングを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、フィードスルー部及び照射部も気密材を介在させてハウジングを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ハウジングの壁面に形成した照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付け、ハウジングの内部を気密に形成するように構成したことを特徴とする。
また、本発明のレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバは、レーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に出射する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設したレーザヘッドを内部に備えたレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、ヘッドチャンバを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをヘッドチャンバの内部のハウジングに導くフィードスルー部をヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、レーザ光を外部に射出する開口部を有するチャンバ照射部をヘッドチャンバの壁面に備えさせ、フィードスルー部及びチャンバ照射部を気密材を介在させてヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ヘッドチャンバの壁面に形成したチャンバ照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付け、ヘッドチャンバの内部を気密に形成するように構成したことを特徴とする。
また、本発明のレーザ測長システムを適用した半導体製造装置或いは半導体検査装置は、内部を真空状態に保持され試料を処理する試料室と、内部を真空状態に保持され電子線を発生して試料室内の資料に電子線を照射するカラムと、試料室の内部にレーザヘッドを含む試料測長用のレーザ測長系を有するレーザ測長システムを適用した半導体製造装置において、レーザヘッドの内部にレーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に出射する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にはレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設し、ハウジングは胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをハウジングの内部に導くフィードスルー部をハウジングを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、フィードスルー部及び照射部も気密材を介在させてハウジングを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ハウジングの壁面に形成した照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けてハウジングの内部を気密に形成するように構成したことを特徴とする。
また、本発明のレーザ測長システムを適用した半導体製造装置或いは半導体検査装置は、内部を真空状態に保持され試料を処理する試料室と、内部を真空状態に保持され電子線を発生して試料室内の資料に電子線を照射するカラムと、試料室に隣接して設置されたレーザヘッドを収容するヘッドチャンバと、試料室の内部に試料測長用のレーザ測長系を有するレーザ測長システムを適用した半導体製造装置において、ヘッドチャンバの内部にレーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に射出する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設したレーザヘッドを備えて、ヘッドチャンバを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをヘッドチャンバの内部のハウジングに導くフィードスルー部をヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、レーザ光を外部に射出する開口部を有するチャンバ照射部をヘッドチャンバの壁面に備えさせ、フィードスルー部及びチャンバ照射部を気密材を介在させてヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ヘッドチャンバの壁面に形成したチャンバ照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けてヘッドチャンバの内部を気密に形成するように構成したことを特徴とする。
本発明によれば、レーザヘッドの内部への風の侵入やレーザヘッドの内部の圧力変動を防止して高精度なレーザ測長を可能にすると共に、レーザヘッドのハウジングの製作、或いはレーザヘッドを収容するヘッドチャンバの製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成にしたレーザ測長システムを実現するレーザヘッド、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバ、レーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置を夫々実現できる。
次に、本発明の実施例であるレーザ測長システムのレーザヘッド、ヘッドチャンバ、レーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置の夫々について図面を参照して以下に説明する。
本発明の第1の実施例であるレーザ測長システムのレーザヘッドについて図1乃至図4を用いて説明する。
図1はレーザ測長システムの基本的な構成を示す断面図であり、図2はその側面図を表している。主な構成部分以外の詳細な部品については図示を省略している為、実際には図示していないセンサや制御基板等が実装されていることもある。
図1及び図2において、レーザ測長システムのレーザヘッド100は、ハウジング1と、このハウジング1の内部に設置されレーザ光を発生させて出射するレーザチューブ2とを備えている。
ここで、ハウジング1は内部部品の組込みを可能とする為に、内部に空間部を区画する矩形状の胴部部材1aと、この矩形状の胴部部材1aの長手方向の端部を閉塞する矩形状の端部部材1b及び端部部材1cとに複数個に分割されて構成されている。
ハウジング1の胴部部材1aは、内部に配置される各機器を設置する厚肉に形成され胴部部材1aの一部を構成する底部部材1dと、この底部部材1dを側部及び上部から覆う薄肉に形成された胴部部材1aにより構成されている。
そして、これら分割構成されハウジング1を形成する底部部材1dを含む胴部部材1a、端部部材1b及び端部部材1cの各々の構成部分がネジ50により相互に固着されて一体のハウジング1を形成している。
また、ハウジング1を貫通して内部の機器に電気を供給するために、電源ケーブル21及び電源ケーブル22を導くコネクタフィードスルー7がハウジング1の長手方向の端部である一方の端部部材1bにネジ50により取り付けられている。
同様にハウジング1のレーザチューブ2から出射したレーザー光から分光したL2光30をレーザ基板に導入させるために配設されたファイバ21及びファイバ22を導入するファイバフィードスルー8がハウジング1の長手方向の端部の端部部材1bにネジ50により取り付けられている。
ハウジング1の内部の胴部部材1aを構成する底部部材1dには、レーザチューブ2から出射されたレーザ光を分光するビームスプリッタ5及びレーザ光を曲げるベンダーミラー6が夫々設置されている。
そして、レーザチューブ2から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ5によってL1光31(測定に使用)と、L2光30(基準光として使用)とに分光され、分光したL2光30はベンダーミラー6によって曲げられる。
ハウジング1の長手方向の端部となる他方の端部部材1cには開口部4を有する照射部3が設けられており、ビームスプリッタ5によって分光したL1光31は照射部3に設けた開口部4を通過して、ハウジング1から離間して配置された干渉計40に進行する。
干渉計40に進行したL1光31は干渉計40内で更に測定光と参照光に分光され、測定光は干渉計40の更に先に配置された移動体であるバーミラー41(被測定物)に進行し、このバーミラー41にて反射した後に再び干渉計40に進入して、この干渉計40内で参照光と合成される。
図1及び図2に示したレーザ測長システムは、測定対象物であるバーミラー41に2回レーザ光が入反射するダブルパス方式と呼ばれる光学構成の例であるが、このダブルパス方式だと1回レーザ光が入反射するシングルパス方式の2倍の測定分解能を有している。
干渉計40にて参照光と合成されたレーザ光は、ある干渉状態で干渉計40の近傍に設置したピックアップ42に入射し、ピックアップ42からはファイバ21(光ファイバ)を通じて図示しないレーザ基板に導入される。
そしてバーミラー41が移動すると上記の干渉状態が変化して、同じくレーザヘッド100からファイバ21により導入されたL2光30と共にレーザ基板内において電気的処理されることで、干渉計40とバーミラー41の相対的な距離変動を数値化できる構成となっている。
電源ケーブル20を通じて供給される電気はハウジング1の端部部材1bに取り付けたコネクタフィードスルー7を介して接続電源ケーブル22によってレーザヘッド100の内部のレーザチューブ2に供給され、レーザチューブ2からレーザー光を出力する発振動力となる。
レーザチューブ2で出力し出射したレーザ光はビームスプリッタ5によってL1光(測定に使用)31と、L2光30(基準光として使用)とに分光され、分光したL2光30はベンダーミラー6によって曲げられてハウジング1の端部部材1bに取り付けたファイバフィードスルー8を介してレーザヘッド100の外部へと導かれ、ファイバ21を通じて図示していないレーザ基板に導入される。
尚、本実施例で示した方式であるレーザチューブ2から生成されたレーザ光を分光して基準光とする方法以外でも、レーザヘッド100から基準光を出力する形態であれば、本発明の本質効果は同じである。
また、本実施例では外部接続構成として電源ケーブル20とファイバ21のみを代表として記載したが、その他レーサヘッド100のハウジング1の内部に通信ケーブルや、センサケーブル等があれば、電源ケーブル、或いはファイバ用のフィードスルーを設ければよい。
本実施例では、レーザヘッド100のハウジング1の内部は高い気密性を保つように構成されている。
図1及び図2において、ハウジング1を形成する胴部部材1a、端部部材1b及び端部部材1cの各構成部分がネジ50により相互に固着されて一体のハウジング1を形成している。
これらの胴部部材1a、端部部材1b及び端部部材1cの各々の構成部分は、図3に示すように夫々の構成部分の接合面の一方である、例えば胴部部材1aの接合面にOリング用の溝90を形成し、このOリング用の溝90の内部にOリング70を配設させた上で、ネジ50により胴部部材1aの接合面と端部部材1b又は端部部材1cとを相互に固着させて張り合わされている。
また、配設されたOリング70と直接接触するハウジング1の前記各構成部分の接合面については気密性を保つ為に表面粗さが小さくなるよう仕上加工されている(例えば平均粗さ:0.8μm)。
また、ハウジング1の端部部材1bに取り付けられたコネクタフィードスルー7及びファイバフィードスルー8についても、Oリング70を介してネジ50によりハウジング1の端部部材1bに取り付けられている。
ハウジング1の端部部材1cに取り付けられた照射部3におけるハウジング1の内部に面した平面には、ホルダ44に保持されたガラス等の透過材43と密着するようにOリング70を配設させた上でネジ50によってホルダ44が取り付けられており、照射部3の開口部4を塞いでいる。
上記した本実施例の構成によって、レーザヘッド100のハウジング1の内部はレーザヘッド100の外部とほぼ完全に分離される為、たとえハウジング1の外部で気圧変動が生じたとしても、レーザヘッド100のハウジング1の内部の気圧は一定に保たれて気圧変動による測長誤差を殆ど生じない。
また、レーザヘッド100のハウジング1の内部は外部からの空気の出入りも完全に防止できる為、レーザヘッド100のハウジング1の内部では空気の揺らぎによる屈折率の変化、或いは温度変化が低減可能となる。
更に、レーザヘッド100のハウジング1の内部には水分を除去したドライエア、或いは窒素などを封入(置換)しておくことで、外気の温度変化によるハウジング1の内部の結露を防止できる。
或いは、ハウジング1の胴部部材1aに開閉弁となるバルブ80を取り付け、このバルブ80から配管を通じて真空ポンプ75により真空引きしてハウジング1の内部を10000Pa〜1000Pa程度の真空にする。
その後、バルブ80を閉弁してレーザヘッド100のハウジング1の内部を10000Pa〜1000Pa程度の真空に保持することでハウジング1の内部は十分結露防止の効果が期待できる。
通常、レーザヘッド100のハウジング1の内部に気体が封入されていると気体自身の温度により自然対流が発生する為、若干ではあるがハウジング1の内部の気体に揺らぎが生ずる。そこで、レーザヘッド100のハウジング1の内部を真空引きしておけば、気体の自然対流自体も大きく低減される為、更なる高精度なレーザ測長が可能となる。
本実施例のレーザ測長システムのレーザヘッド100におけるハウジング1の胴部部材1aにはバルブ80が取り付けられており、このバルブ80を操作することによりレーザヘッド100のハウジング1の内部にドライエア等のガスを封入する作業や、内部を真空引きする時にこれらの機器との接続口として使用すればこれらの作業が容易になる。
バルブ80の代替としては単純な筒状部品を接続口としてハウジング1の筒部材1aに取り付けておき、ガスの封入後、或いは真空引き後に筒状部品を大型のペンチ等で潰し、溶断して封じても同様の効果が得られるが、バルブのように再使用はできない。
尚、真空引きの際には、レーザヘッド100のハウジング1の内部に用いる部品の耐真空性能を十分検討する必要がある。
例えば、レーザチューブ2の図示していない制御基板などが内部に用いられている場合、基板自体の耐真空性能の他、素子の耐真空性能も十分考慮すべきである。
さらに真空度が100Pa程度になるとグロー放電と呼ばれる放電現象が起き易くなり、素子に重大な損傷を与える可能性がある為、真空度についても十分考慮が必要である。
レーザヘッド100のハウジング1の端部部材1cに設置した照射部3にホルダ44に保持されて取り付けられる透過材43には反射防止膜を施すようにすれば良い。
反射防止膜を透過材43にコーティングすることによって、仮にハウジング1の照射部3に形成した開口部4を通じてレーザー光が入射した場合でも、透過材43で反射した反射光がレーザチューブ2に入射することが防止できるのでレーザチューブ2でのレーザー光の発信に悪影響を与えることが阻止できる。
また、図4に示すようにハウジング1の内部側の照射部3にホルダ44に保持されて取り付けられる透過材43をレーザ光軸に対して角度θだけ傾けて実装するようにすれば、透過材43で反射した反射光をレーザチューブ2に入射してしまう方向から反らせることができるので、レーザチューブ2での良好なレーザ発振状態を維持可能である。
勿論、反射防止膜を施した透過材43をレーザ光軸に対して傾けて実装した方が効果は大きいが、影響の程度により実装方法を選択するべきである。
ハウジング1の材料については、ハウジング1の内部に実装されるレーザチューブ2に歪みを生じさせない為に、ハウジング1の外部の温度変化によって生ずる熱膨張が小さい材料が望ましい。
特に、ニッケルが36%、残部が鉄のインバーとよばれるニッケル合金材をハウジング1の材料に採用すると、一般的に熱膨張係数が2×10−6以下と小さい為に非常に有効である。
更に、コバルトが数%程度、ニッケルが36%、残部が鉄のスーパーインバーとよばれるコバルト・ニッケル合金材をハウジング1の材料に採用すると、一般に熱膨張係数が1×10−6以下と小さい為に非常に効果が大きい。
また、レーザヘッド100の外気に温度変化が生じ、ハウジング1を伝導してハウジング1の内部の気体温度が変化するとハウジング1の内部で圧力変動が生ずる可能性がある。
従って、レーザヘッド100の外気の温度が一定である環境が望ましいが、温度変化の影響を低減する為には熱伝導の小さい材料をハウジング1に適用することも有効である。純鉄の熱伝導率は約80W/mKと非常に小さいが、前述したインバー、或いはスーパーインバーの材料でも熱伝導率は11W/mKとほぼ同程度の小さな値を実現できる。
従って、ハウジング1の材料にインバー、或いはスーパーインバーを適用することは、レーザヘッド100の外気の温度変化に対してハウジング1の内部の温度を一定に保持するために非常に有効な手段と言える。
但し、インバーは普通の鉄と比べて高価であるため、ハウジング1を分割構成する設計の際に、レーザチューブ2や、光学部品等の位置変動すると測定精度が劣化する部品を取り付けるハウジング部分は高剛性に設計してインバーを適用すると共に、その他位置変動しても精度に影響のない部分を低剛性に設計し、インバー以外の材料を適用すればコストダウンが可能となる。
例えばレーザチューブ2を直接設置しているハウジング1の胴部部材1aの底部部材1dをインバー材又はスーパーインバー材で形成し、底部部材1d以外の胴部部材1a及び端部部材1b、1cをステンレス、アルミ等の金属部材形成すれば良い。
本実施例では、ハウジング1、各フィードスルー7,8、透過材43に全てOリング70を設置して取り付けた構成を示したが、気密性を保つ機能を有する気密保持材であればOリング以外でも適用可能である。例えば金属パッキンや成型ゴムも十分使用可能である。
また、レーザヘッド100のハウジング1の内部のメンテナンスを実施しない運用方法であれば接着剤、或いは充填剤のような硬化剤による気密保持方法を採用しても同様の効果が得られる。
エポキシ系の接着剤であれば真空中での経時変化が生じ難く、放出ガスも少ないので本実施例の使用に適している。勿論、ハウジング1にはOリング70を配設し、フィードスルー7,8の取り付けには硬化剤を使用するなどの気密手段を複数組み合わせて併用しても良い。
本発明の上記した実施例によれば、レーザヘッドの内部への風の侵入、或いはレーザヘッドの内部の圧力変動を防止して高精度なレーザ測長を可能にすると共に、レーザヘッドのハウジングの製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成にしたレーザ測長システムを実現するレーザヘッドが実現できるという効果を奏する。
次に、本発明の第2の実施例であるレーザ測長システムのレーザヘッドについて図5及び図6を用いて説明する。
図5はレーザ測長システムの基本的な構成を示す部分断面図を、図2はその側面図を夫々表している。
図5及び図6において、本実施例のレーザ測長システムのレーザヘッドは図1乃至図4に示した第1の実施例のレーザ測長システムのレーザヘッドと基本的な構成は同じであるので、共通した構成及び作用の説明は省略して、相違した部分のみ説明する。
図5及び図6において、本実施例のレーザヘッド100のハウジング1も内部部品の組込みを可能とする為に、内部に空間部を区画する矩形状の胴部部材1aと、この矩形状の胴部部材1aの長手方向の端部を閉塞する矩形状の端部部材1b及び端部部材1cとに複数個に分割されて構成されている。
そして、これら分割構成されハウジング1を形成する底部部材1dを含む胴部部材1a、端部部材1b及び端部部材1cの各々の構成部分がネジ50により相互に固着されて一体のハウジング1を形成している。
これらの胴部部材1a、端部部材1b及び端部部材1cの各々の構成部分は、図3に示すように接合面の一方である胴部部材1aの接合面にOリング用の溝90を形成し、このOリング用の溝90の内部にOリング70を配設させた上で、ネジ50により胴部部材1aの接合面と端部部材1b又は端部部材1cとを相互に固着させて張り合わされている。
このように、ハウジング1を構成する各分割部材の連結にOリング70を配設することによりハウジング1の内部は気密が保たれている為、外部から隔離された状態となる。
一方、ハウジング1の胴部部材1aの外面には温度調整用のヒータ25を実装すると共に、レーザヘッド100のハウジング1の内部に温度センサ110を設置している。
温度センサ110によって検出されたハウジング1の内部の温度信号は、温度センサ110に繋がった接続センサケーブル24、及びハウジング1の胴部部材1aに取り付けられたセンサフィードスルー9を介して配設された外部のセンサケーブル23を通じて図示していない温度制御部に入力される。
この図示されていない温度制御部では、所望の目標温度を設定しておき、温度センサ110で検出されたハウジング1の内部の温度信号に基づいてハウジング1の胴部部材1aの外面に設置した温度調整用のヒータ25にヒータケーブル26を通じて前記の目標温度にするための温度調節に必要な電気を供給して、ハウジング1の内部の温度を所望の目標温度に一致するように制御している。
尚、センサフィードスルー9はOリング70を介してハウジング1の胴部部材1aにネジ50により固定されており、レーザヘッド100のハウジング1の内部の気密状態を保っている。
一方、図示していない温度制御部は、温度センサ110の抵抗値を温度に変換する温度変換器と、ヒータ25に電流を流すドライバと、温度センサ110の検出温度を基に、目標温度となるヒータ25の温度制御を行う電流をフィードバック制御する制御器により構成されている。
本実施例の特徴は、ハウジング1の胴部部材1aの外面に取り付けたヒータ25を制御することによりレーザヘッド100のハウジング1の内部の温度を一定に保つことを可能にしたことにある。
このように構成したことにより、レーザヘッド100の外気が温度変化した場合でもレーザヘッド100のハウジング1の内部の気体が一定の温度に保たれているので、気密に保たれたハウジング1の内部の気体圧力も一定の状態に保持でき、よってハウジング1の内部に設置されたレーザチューブ2からはレーザー光が正確に出力されるので安定した高精度なレーザ測長が可能となる。
本実施例では、レーザヘッド100のハウジング1の胴部部材1aの外面にヒータ25を配置した例を示したが、ハウジング1を加熱できるヒータであればハウジング1のいずれかの箇所にヒータを設置しても同様の効果が期待できる。
本実施例に適用したヒータ25の温度制御は加熱制御であるが、レーザヘッド100の外気温度よりもハウジング1の内部に温度が若干高めの温度となるように目標温度を設定するのが望ましい。
一方、ヒータ25の替りに水に代表される温度調節流体が流れる温度調節流路をハウジング1の胴部部材1aの外面に配設して、この温度調節流体の温度を制御するようにしてもレーザヘッド100のハウジング1の内部の温度を所望の目標温度に保つことが可能である。
また、レーザヘッド100のハウジング1の内部の温度を計測せずに、常に一定の温度に保持した温度調節流体を温度調節流路に流す方法でも、ハウジング1の内部の温度を比較的一定に保つことは可能であり、本構成では温度センサ100の他に、温度変換器等が不要となり温度調節装置のみの単純な構成でハウジング1の内部の温度を一定の温度に保持することが実現できる。
尚、ヒータ25を配設した場合の方が、水のような温度調節流体を使用するよりも温度制御に対する応答が早くて制御性も良い為、レーザヘッド100のハウジング1の内部の温度をより高い精度、且つ高応答で制御することが可能となる。
上記した本実施例によれば、レーザヘッドの内部への風の侵入、或いはレーザヘッドの内部の圧力変動を防止して高精度なレーザ測長を可能にすると共に、レーザヘッドのハウジングの製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成にしたレーザ測長システムを実現するレーザヘッドが実現できるという効果を奏する。
次に、本発明の第3の実施例であるレーザ測長システムのレーザヘッドを備えたヘッドチャンバについて図7及び図8を用いて説明する。
図7はレーザ測長システムの主要部の構成を示すレーザヘッドを備えたヘッドチャンバの断面図を、図8は図7の側面を示すレーザヘッドを備えたヘッドチャンバの断面図を夫々表している。
図7及び図8において、本実施例のレーザ測長システムのレーザヘッドは図1乃至図4に示した第1の実施例のレーザ測長システムのレーザヘッドと基本的な構成は同じであるので、共通した構成及び作用の説明は省略して、相違した部分のみ説明する。
図7及び図8において、本実施例のレーザヘッド100は市販されている汎用品を用いているため、レーザヘッド100を構成するハウジング1にはハウジング1の内部を機密に保つOリング及びOリング用の溝は形成されていない。
そして、上記汎用品のレーザヘッド100はヘッドチャンバ300内に配置されている。
ヘッドチャンバ300は内部部品の組込みを可能とする為に、内部に空間部を区画する矩形状の胴部部材300aと、この矩形状の胴部部材300aの長手方向の端部を閉塞する矩形状の端部部材300b及び端部部材300cとに複数個に分割されて構成されている。
そして、これら分割構成されヘッドチャンバ300を形成する底部部材300dを含む胴部部材300a、端部部材300b及び端部部材300cの各々の構成部分がネジ50により相互に固着されて一体のハウジングヘッドチャンバ300を形成している。
ヘッドチャンバ300の胴部部材300a、端部部材300b及び端部部材300cの各々の構成部分は、図3に示すハウジング1の接合面と同様に、ヘッドチャンバ300の各構成部分の接合面の一方である胴部部材300aの接合面に図示していないOリング用の溝90を形成し、このOリング用の溝90の内部にOリング70を配設させた上で、ネジ50により胴部部材300aの接合面と端部部材300b又は端部部材300cとを相互に固着させて張り合わされている。
また、ヘッドチャンバ300は内部部品となるレーザヘッド100は、レーザヘッド100のハウジング1を、押しネジ51によりレベリング調整さした後にネジ50によりヘッドチャンバ300を構成する胴部部材300aの底部部材300d上に固定されている。
レーザヘッド100のハウジング1の端部部材1cに取り付けられ、開口部4を有する照射部3と面したヘッドチャンバ300を構成する一方の端部部材となる端部部材300cには、チャンバ開口部114を有するチャンバ照射部123が取り付けられている。
チャンバ照射部123はホルダ44に保持されたガラス等の透過材43と密着するように、Oリング70を端部部材300cの接合面に形成した図示していないOリング用の溝90に配設させた上でネジ50によってホルダ44が端部部材300cの外面側に取り付けられている。
本実施例におけるレーザヘッド100のハウジング1の構造は、図1乃至図4に示す第1の実施例であるハウジング1の構造とOリング70及びOリング用の溝90が備えられていない点を除き共通しているのでここでは説明を省略する。
レーザヘッド100のハウジング1のレーザチューブ2で発生させたレーザ光のL1光31を照射するために形成したチャンバ開口部114を有するチャンバ照射部123には透過材43が配置されており、同じくOリング70を介してホルダ44により固定される。
一方、レーザヘッド100のハウジング1の端部部材1bに取り付けたコネクタフィードスルー7及びファイバフィードスルー8を介して導かれるレーザヘッド100に接続している中継電源ケーブル120及び中継ファイバ121は、ヘッドチャンバ300を構成する他方の端部部材となる端部部材300bの外面にOリング70を介して取り付けられているチャンバコネクタフィードスルー111及びチャンバファイバフィードスルー112によってヘッドチャンバ300の外部へと夫々案内され、図示していない電源、及びレーザ基板に各々導入される。
本実施例の構成を採用することにより、ヘッドチャンバ300の内部は高い気密性を保つように構成されて外気から隔離された状態となり、前記した第1の実施例及び第2の実施例のレーザヘッド100の内部と同様にヘッドチャンバ300の外部に気圧変動が生じたとしてもヘッドチャンバ300の内部の気圧は一定に保たれるので、高精度なレーザ測長が可能となる。
また、図8に示すようにヘッドチャンバ300の内部に配置されたレーザヘッド100の胴部部材300aの外面に水に代表される温度調整流体が流れる温度調節流路91が形成されたヒートシンク27が取り付けられている。
ヘッドチャンバ300の端部部材300bにはレーザヘッド100の胴部部材300aの外面に設けられたヒートシンク27に温度調整流体を供給する中継チューブ122を保持する継手フィードスルー113がOリング70を介して取り付けられている。
ヘッドチャンバ300の端部部材300bに取り付けた継手フィードスルー113にはヘッドチャンバ300の外部に配設される図示されていない温度調節装置によって温度調整流体を供給するチューブ28が接続されており、常時一定温度の温度調整流体がヘッドチャンバ300の外部からヘッドチャンバ300の内部のレーザヘッド100の胴部部材300aの外面に設けられたヒートシンク27へと供給されることでレーザヘッド100のハウジング1の内部の温度を所望の温度に一定に保つことが可能となっている。
一方、ヘッドチャンバ300の胴部部材1aを構成する底部部材1dにも外部から導いた温度調整流体を流下させる温度調整流路92が形成されており、図示していない温度調節装置によって温度調整流体を温度調整流路92に供給している。
これによって、常時一定温度の温度調整流体がヘッドチャンバ300へと供給されることになり、ヘッドチャンバ300の内部の温度を所望の温度に一定に保つことが可能となり、ヘッドチャンバ300の内部に配置されたレーザヘッド100のハウジング1の内部の更なる恒温化に貢献している。
無論、レーザヘッド100、及びヘッドチャンバ300の何れか1つに温度調整流体を流すことでも、温度を一定に保つ効果は十分期待できる。
尚、本実施例では温度調整流体を流下させる構成を恒温化の実施例として記載しているが、図5に示した第2の実施例に記載したようなヒータによる加熱制御でも可能である。
例えば、レーザヘッド100の内部に図5の第2の実施例と同様に温度センサ110を実装し、ハウジング1の胴部部材1aの外面にヒータ25を取り付けて加熱制御を行い、ヘッドチャンバ300には本実施例と同様に温度調整流路92を設けて温度調整流体を供給するようにした構成の組み合わせ等が考えられる。
ヘッドチャンバ300の内部は第1の実施例と同様に、ドライエア、窒素等の結露し難い気体を封入することや、ヘッドチャンバ300の胴部部材300aにはバルブ80が取り付け、このバルブ80から配管を通じて真空ポンプ75により真空引きしてヘッドチャンバ300の内部を10000Pa〜1000Pa程度の真空にする。
その後、バルブ80を閉弁してヘッドチャンバ300の内部を10000Pa〜1000Pa程度の真空に保持することでヘッドチャンバ300の内部は十分結露防止の効果が期待できる。
また、このバルブ80を操作することによりヘッドチャンバ300の内部にドライエア等のガスを封入する作業や、内部を真空引きする時にこれらの機器との接続口として使用すればこれらの作業が容易になる。
尚、真空引きの際には、ヘッドチャンバ300の内部に用いられる部品の耐真空性能を十分検討する必要がある。
ヘッドチャンバ300の材料については、ヘッドチャンバ300の内部に実装されるレーザーヘッド100の各構成機器に歪みを生じさせない為に、ヘッドチャンバ300の外部の温度変化によって生ずる熱膨張が小さい材料が望ましい。
特に、ニッケルが36%、残部が鉄のインバーとよばれるニッケル合金材をヘッドチャンバ300の材料に採用すると、一般的に熱膨張係数が2×10−6以下と小さい為に非常に有効である。
更に、コバルトが数%程度、ニッケルが36%、残部が鉄のスーパーインバーとよばれるコバルト・ニッケル合金材をヘッドチャンバ300の材料に採用すると、一般に熱膨張係数が1×10−6以下と小さい為に非常に効果が大きい。
また、ヘッドチャンバ300の外気に温度変化が生じ、ヘッドチャンバ300を伝導してヘッドチャンバ300の内部の気体温度が変化するとヘッドチャンバ300の内部で圧力変動が生ずる可能性がある。
従って、ヘッドチャンバ300の外気の温度が一定である環境が望ましいが、温度変化の影響を低減する為には熱伝導の小さい材料をヘッドチャンバ300に適用することも有効である。純鉄の熱伝導率は約80W/mKと非常に小さいが、前述したインバー、或いはスーパーインバーの材料でも熱伝導率は11W/mKとほぼ同程度の小さな値を実現できる。
従って、ヘッドチャンバ300の材料にインバー、或いはスーパーインバーを適用することは、ヘッドチャンバ300の外気の温度変化に対してヘッドチャンバ300の内部の温度を一定に保持するために非常に有効な手段と言える。
但し、インバーは普通の鉄と比べて高価であるため、ヘッドチャンバ300を分割構成する設計の際に、レーザヘッド100や、光学部品等の位置変動すると測定精度が劣化する部品を取り付ける部分は高剛性に設計してインバーを適用すると共に、その他位置変動しても精度に影響のない部分を低剛性に設計し、インバー以外の材料を適用すればコストダウンが可能となる。
例えばレーザヘッド100を直接設置しているヘッドチャンバ300の胴部部材300aの底部部材300dをインバー材又はスーパーインバー材で形成し、底部部材300d以外の胴部部材300a及び端部部材300b、300cをステンレス、アルミ等の金属部材形成すれば良い。
本実施例では、ヘッドチャンバ300、各フィードスルー111、112、透過材43に全てOリング70を設置して取り付けた構成を示したが、気密性を保つ機能を有する気密保持材であればOリング以外でも適用可能である。例えば金属パッキンや成型ゴムも十分使用可能である。
また、ヘッドチャンバ300の内部のメンテナンスを実施しない運用方法であれば接着剤、或いは充填剤のような硬化剤による気密保持方法を採用しても同様の効果が得られる。
エポキシ系の接着剤であれば真空中での経時変化が生じ難く、放出ガスも少ないので本実施例の使用に適している。勿論、ヘッドチャンバ300にはOリング70を配設し、フィードスルー111、112の取り付けには硬化剤を使用するなどの気密手段を複数組み合わせて併用しても良い。
本実施例ではヘッドチャンバ300の内部に用いられるレーザヘッド100のハウジング1はOリングのような気密保持材、或いは接着剤等の硬化剤を使用しておらず、また、レーザ光が通過する開口部には透過材も取り付けられていない汎用品を使用している。
即ち、図1の第1の実施例、及び図5の第2の実施例に記載したような高気密に保持された特別な構成のレーザヘッドのハウジングを使用するのではなく、一般に市販されているハウジング構造のレーザヘッドを使用できることから、比較的安価で実現可能である。
また、レーザヘッド100をヘッドチャンバ300の内部に取り付ける際には、ヘッドチャンバ300の取り付け基準の面に対して、特定の位置にレーザ光が照射されるように押しネジ51によりレーザヘッド100の角度調整、及び高さ調整を行い、更に水平方向の角度調整、及び位置調整を行った後にネジ50にてレーザヘッド100をヘッドチャンバ300の胴部部材300aの底面部材300dに固定すれば良い。
本実施例では、レーザヘッド100をヘッドチャンバ300に設置する際に、基準面を突き当てて固定するだけで、所望の位置にレーザ光をアライメント可能となり、レーザ光の調整時間が大幅に短縮できる。
本実施例では押しネジ51による単純なレーザヘッド100のアライメント手段を述べたが、その他光学機器用の多軸調整ステージをレーザヘッド100とヘッドチャンバ300との間に実装すれば、より精度良く、より簡便にレーザ光のアライメント調整が可能となる。
上記した本実施例によれば、ヘッドチャンバの内部への風の侵入、或いはヘッドチャンバの内部の圧力変動を防止して高精度なレーザ測長を可能にすると共に、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバを製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成にしたレーザ測長システムを実現するレーザヘッドを収容するヘッドチャンバが実現できるという効果を奏する。
次に、本発明の第4の実施例であるレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置について図9を用いて説明する。
図9はレーザ測長システムを適用した半導体製造装置の構成を示す部分断面図である。レーザ測長システムを適用した半導体検査装置の場合でも基本的な構造は半導体製造装置と同じであるがここでは説明を省略する。
図9のレーザ測長システムを半導体製造装置に適用した本実施例において、本実施例のレーザ測長システムのレーザヘッド100及びヘッドチャンバ300は図7に示した第3の実施例のレーザ測長システムのレーザヘッド及びヘッドチャンバと基本的な構成は同じであるので、共通した構成及び作用の説明は省略して、相違した部分のみ説明する。
前述した第1の実施例乃至第3の実施例では、主にレーザヘッド或いはヘッドチャンバに関する構成について述べてきたが、これらのレーザヘッド或いはヘッドチャンバを、工作機械、測定器、半導体製造装置、半導体検査装置等の各種装置に適用すれば、より精度の良い加工、或いは検査が可能になることは言うまでもない。
しかし、真空内、減圧環境下、或いは空気以外の気体で置換された環境下でレーザ測長を行う装置に関しては、更なる副次的効果があることを本実施例のレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置にて説明する。
図9は半導体製造装置として電子線描画装置に本発明を適用した実施例を示しているが主な構成要素のみ記載して詳細は省略している。
電子線描画装置とは電子線により試料上に回路パターンを描画する装置であり、その試料はシリコンウエハ、或いはマスク(或いはレチクル)とよばれるガラス基板である。
シリコンウエハはその後、エッチング、配線等の工程を施し、最終的にはLSIやメモリ等の半導体製品となる。
一方マスクは、同じくエッチング等の工程が施された後、ステッパ、或いはスキャナと呼ばれる縮小露光装置の露光原版となる。
図9において、半導体製造装置としての電子線描画装置の構成について説明する。床振動の除振機能を有する除振台203に支持されて配置されたヘッドチャンバ300の機能を有する試料室201の内部は、ベローズ205を介して接続する真空ポンプ204によって高真空度(例えば1×10−4Pa)に常時真空引きされている。
試料室201の内部には試料210を載置して移動可能なステージ202と、干渉計40と、レーザヘッド100が夫々配設されており、ステージ202に載置した試料210の位置情報は、ステージ202上に取り付けられているバーミラー41をレーザ測長することで管理される。
ここで、レーザヘッド100の構造は図1乃至図4に記載した第1の実施例のレーザヘッド100と同一の分割構造で気密を保持された構成となっており、レーザヘッド100の内部と外部の空間はハウジング1、透過材43、各種フィードスルー7、8に介在するOリング50とOリング用の溝90とを夫々の接合面に配設することによって隔離されている。
レーザヘッド100の詳細構造は図1乃至図4に記載した第1の実施例のレーザヘッド100と同一構造なのでここでの説明は省略するが、必要に応じて前記図1乃至図4に記載した第1の実施例の図面並びに実施例の説明内容を参照されたい。
本実施例の電子線描画装置では、レーザヘッド100を上述した構成にしたことからレーザヘッド100の内部はドライエア等の気体を封入していれば、レーザヘッド100の外部の気圧に関わらず一定の気圧に保たれる。
従ってレーザヘッド100の内部の部品が真空環境化で使用できなくてもレーザヘッド100を真空内で使用することが可能となる。
また、試料室201の上部には電子線を発生して試料室201内の資料210に電子線を照射する図示していない電子レンズを有するカラム200が搭載されており、カラム200の内部は真空状態に保たれている。
レーザ測長された試料210の位置情報は図示されていない制御部により目標値との偏差情報を加味された指令値を、カラム200の内部にある偏向レンズに送る。
これにより、ステージ202上の試料210に対して所望の位置に回路パターンを描画できる構成となっている。
レーザヘッド100、及びステージ202は、真空ポンプ204により常時真空引きされている試料室201の内部に配置されている為、レーザ光路は全て真空内にある。
レーザ光路は空気の揺らぎや、大気圧変動の影響を受けないことから測長誤差となる要因が低減される。
よって本実施例ではレーザヘッド100の内部の圧力変動を防止する他、完全にレーザ光路を真空内で引回すことで、より高精度な測長が可能となる。
尚、図中では省略しているが、ヘッドチャンバ300の機能を有する試料室201にはレーザヘッド100用のコネクタフィードスルー、ファイバフィードスルー、或いは継手フィードスルーが夫々取り付けられており、試料室201の外部の図示していない電源、レーザ基板、及び温調装置へと接続されている。
また、本実施例の図9ではOリングの記載を省略しているが、試料室201、レーザヘッド100は気密状態になるように接合面にはOリングが配置されている。
レーザヘッド100の内部に封入された気体(ドライエア、窒素等)が漏れ出すレーザヘッド100からの微小な漏れが生じた場合には、時間が経過するにつれてレーザヘッド100の内部の気圧が徐々に下がってくる。
この場合、漏れが微小である為に試料処理時間内に累積されるレーザ値の変動量は小さいので無視できるが、試料室201は常に真空を保持する状態に保たれているために、長期間(例えば数年)使用しているとレーザヘッド100の内部の真空度が高くなり、内部部品の劣化、或いはグロー放電等の不具合が生ずる可能性がある。
よって装置の定期点検等を利用してレーザヘッド100の内部に封入する気体を再充填する作業を実施した方が良い。
或いは、レーザヘッド100の寿命時間以上で不具合が生じない程度の真空度を保持できる気密性を有するレーザヘッド100であれば、レーザヘッド100の交換により上記作業は不要となる為、保守を含めた装置の運用上非常に有効である。
本実施例によれば、レーザヘッドの内部への風の侵入、或いはレーザヘッドの内部の圧力変動を防止して高精度なレーザ測長を可能にすると共に、レーザヘッドのハウジング、或いはレーザヘッドを収容するヘッドチャンバの製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成にしたレーザ測長システムを実現するレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置が実現できる。
次に、本発明の第5の実施例であるレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置について図10を用いて説明する。
図10はレーザ測長システムを適用した半導体製造装置の構成を示す部分断面図である。レーザ測長システムを適用した半導体検査装置の場合でも基本的な構造は半導体製造装置と同じであるがここでは説明を省略する。
図10のレーザ測長システムを半導体製造装置の電子線描画装置に適用した本実施例において、本実施例のレーザ測長システムのレーザヘッド100及びヘッドチャンバ300は図7に示した第3の実施例のレーザ測長システムのレーザヘッド及びヘッドチャンバと基本的な構成は同じであるので、共通した構成及び作用の説明は省略して、相違した部分のみ説明する。
図10において、本実施例は図9に示した第4の実施例と同様、半導体製造装置の装置構成を示しており、主な構成は第4の実施例と同様となるが、大きな違いは試料室201に隣接するように設けられた独立した部屋を区画しているヘッドチャンバ300の構成である。
このヘッドチャンバ300の内部には図7及び図8に示した第3の実施例のレーザヘッド100と同様に市販されている汎用品のレーザヘッド100が配置されている。
そして、ヘッドチャンバ300にはフレキシブルチューブ206が配設されており、このフレキシブルチューブ206の一端を図示していない真空ポンプに接続してヘッドチャンバ300の内部を1000Pa程度に真空引きされた後に、ヘッドチャンバ300に取り付けられフレキシブルチューブ206と接続したゲートバルブ220を閉止することによりヘッドチャンバ300の内部を真空封止する構成となっている。
即ち、本実施例では前述した図7及び図8に示した第3の実施例と同じ構成のヘッドチャンバ300を試料室201とは独立して隣接させて実装したものと等価であり、ゲートバルブ220は第3の実施例で示された図7のバルブ80と等価と考えてよい。
但し、ヘッドチャンバ300の内部を常時真空引きしている場合には、ゲートバルブ220は不要である。
一方、ヘッドチャンバ300の内部に配置されたレーザヘッド100に備えられたレーザーチューブから照射されたレーザ光31はヘッドチャンバ300と試料室201とを空間的に隔てる透過材43を通過して試料室201内に進行し、試料室201の内部に配置された干渉計40及びバーミラー41に入射する。
そして、ステージ202に載置した試料210の位置情報は、ステージ202上に取り付けられている前記バーミラー41をレーザ測長することで管理される。
試料室201にはレーザヘッド100用のコネクタフィードスルー、ファイバフィードスルー、或いは継手フィードスルーが夫々取り付けられており、試料室201外部の図示していない電源、レーザ基板、及び温調装置へと接続されている。
また、試料室201の上部には電子線を発生し、図示していない電子レンズを有するカラム200が搭載されており、カラム200の内部は真空状態に保たれている。
レーザ測長された試料210の位置情報は図示されていない制御部により目標値との偏差情報を加味された指令値を、カラム200の内部にある偏向レンズに送る。
これにより、ステージ202上の試料210に対して所望の位置に回路パターンが描画されているか検査できる構成となっている。
また、本実施例の図9ではOリングの記載を省略しているが、試料室201、レーザヘッド100は気密状態になるように接合面にはOリングが配置されている。
ここで、レーザヘッド100の構造は図7及び図8に記載した第3の実施例のレーザヘッド100と同一の分割構造となっており、レーザヘッド100のハウジング1はOリングのような気密保持材、或いは接着剤等の硬化剤を使用しておらず、また、レーザ光が通過する開口部には透過材も取り付けられていない汎用品を使用している。
即ち、図1の第1の実施例、及び図5の第2の実施例に記載したような高気密に保持された特別な構成のレーザヘッドのハウジングを使用するのではなく、一般に市販されているハウジング構造のレーザヘッドを使用できることから、比較的安価で実現可能である。
レーザヘッド100の詳細構造は図7及び図8に記載した第3の実施例のレーザヘッド100と同一構造なのでここでの説明は省略するが、必要に応じて前記図7及び図8に記載した第3の実施例の図面並びに実施例の説明内容を参照されたい。
本実施例の利点は、レーザヘッド100として安価な市販のレーザヘッドの汎用品を使用出来ること、レーザヘッド100の交換時に第4の実施例とは異なりヘッドチャンバ300のみを分解して大気に晒して交換作業ができることである。
これにより、試料室201の内部及びカラム200の内部を大気にさらす必要がない為、交換後の真空引きを短時間で押えることが可能となる。
通常、試料室201の内部及びカラム200の内部は高真空度(例えば1×10−5Pa)に保つ必要がある為に一度大気にさらすと、再び描画できる状態になるまで1日以上必要である。
本実施例の構成を採用すれば、ヘッドチャンバ300のみを低真空度(例えば1000Pa)に真空引きすればよい為に1時間程度で十分に再び描画できる状態になるので、メンテナンス時間が大幅に短縮可能となる。
本実施例ではヘッドチャンバ300と試料室201を隣接させた構成を記載したが、両者を離間して配置し、少なくともレーザ光31が通過する空間を低真空度に保てるよう両者をベローズ等により連結することでも同様の効果が期待できる。
また、ヘッドチャンバ300の内部は低真空状態に限らず、ドライエアや窒素等の気体を封入してもレーザヘッド100内の圧力変動防止の効果は期待できることを付け加える。
また、本実施例のレーザ測長システムが適用できる回路パターン製造装置及び回路パターン検査装置は特に高精度な測長情報が必要となるため、単に本実施例によるレーザヘッドを使用することで高精度な試料の製造、或いは検査が可能となる効果が発揮される。
本実施例によれば、レーザヘッドの内部への風の侵入、或いはレーザヘッドの内部の圧力変動を防止して高精度なレーザ測長を可能にすると共に、レーザヘッドのハウジング、或いはレーザヘッドを収容するヘッドチャンバの製作に際して保守点検時の分解、組み立てが容易な構成にしたレーザ測長システムを実現するレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置が実現できる。
本発明は、レーザ測長システムを実現するレーザヘッド、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバ、レーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置に適用可能である。
1:ハウジング、1a:胴部部材、1b:端部部材、1c:端部部材、1d:底部部材、2:レーザチューブ、3:照射部、4:開口部、5:ビームスプリッタ、6:ベンダーミラー、7:コネクタフィードスルー、8:ファイバフィードスルー、9:センサフィードスルー、100:レーザヘッド、20:電源ケーブル、21:ファイバ、22:接続電源ケーブル、23:センサケーブル、24:接続センサケーブル、25:ヒータ、26:ヒータケーブル、27:ヒートシンク、28:チューブ、30:L2光、31:L1光、40:干渉計、41:バーミラー、42:ピックアップ、43:透過材、44:ホルダ、50:ネジ、51:押しネジ、60・・ナット、70:Oリング、75:真空ポンプ、80:バルブ、90:溝、91、92:温度調節流路、110:温度センサ、111:チャンバコネクタフィードスルー、112:チャンバファイバフィードスルー、113:継手フィードスルー、114:チャンバ開口部、120:中継電源ケーブル、121:中継ファイバ、122:中継チューブ、130:継手、200:カラム、201:試料室、202:ステージ、203:除振台、204:真空ポンプ、205:ベローズ、206:フレキシブルチューブ、210:試料、220:ゲートバルブ、300:ヘッドチャンバ、300a:胴部部材、300b:端部部材、300c:端部部材、300d:底部部材。
Claims (18)
- レーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に出射する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にはレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、ハウジングを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをハウジングの内部に導くフィードスルー部をハウジングを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、フィードスルー部及び照射部も気密材を介在させてハウジングを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ハウジングの壁面に形成した照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付け、ハウジングの内部を気密に形成することを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッド。
- 請求項1に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、気密材はハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に形成された溝部に配設されたOリング材であることを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッド。
- 請求項1に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、気密材は硬化剤であることを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッド。
- 請求項1に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、ハウジングを分割構成している複数の部材の壁面に弁装置を設置してレーザヘッドの内部をドライエア或いは窒素で充填することを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッド。
- 請求項1に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、ハウジングを分割構成している複数の部材の壁面に弁装置を設置し、この弁装置をハウジングの外部に設置した真空ポンプと連通可能に構成してレーザヘッドのハウジングの内部を大気よりも低圧力に保持することを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッド。
- 請求項1に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、ハウジングを分割構成している複数の部材のうち、少なくとも一部の分割構成された部材がインバー材、又はスーパーインバー材で形成されていることを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッド。
- 請求項1に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドにおいて、ハウジングを分割構成している複数の部材のうち、少なくとも一部の部材に温度調節装置を備えたことを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッド。
- レーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に出射する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設したレーザヘッドを内部に備えたレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、ヘッドチャンバを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをヘッドチャンバの内部のハウジングに導くフィードスルー部をヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、レーザ光を外部に射出する開口部を有するチャンバ照射部をヘッドチャンバの壁面に備えさせ、フィードスルー部及びチャンバ照射部を気密材を介在させてヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ヘッドチャンバの壁面に形成したチャンバ照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付け、ヘッドチャンバの内部を気密に形成することを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバ。
- 請求項8に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、気密材がヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の接合面に形成された溝部に配設されたOリング材であることを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバ。
- 請求項8に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、気密材が硬化剤であることを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバ。
- 請求項8に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、ヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の壁面に弁装置を設置してヘッドチャンバの内部をドライエア或いは窒素で充填することを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバ。
- 請求項8に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、ヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の壁面に弁装置を設置し、この弁装置をヘッドチャンバの外部に設置した真空ポンプと連通可能に構成してヘッドチャンバの内部を大気よりも低圧力に保持することを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバ。
- 請求項8に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、ヘッドチャンバを分割構成している複数の部材のうち、少なくとも一部の分割構成された部材がインバー材、又はスーパーインバー材で形成されていることを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバ。
- 請求項8に記載したレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバにおいて、ヘッドチャンバを分割構成している複数の部材のうち、少なくとも一部の部材に温度調節装置を備えたことを特徴とするレーザ測長システムのレーザヘッドを収容するヘッドチャンバ。
- 内部を真空状態に保持され試料を処理する試料室と、内部を真空状態に保持され電子線を発生して試料室内の資料に電子線を照射するカラムと、試料室の内部にレーザヘッドを含む試料測長用のレーザ測長系を有するレーザ測長システムを適用した半導体製造装置において、レーザヘッドの内部にレーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に出射する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にはレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設し、ハウジングは胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをハウジングの内部に導くフィードスルー部をハウジングを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、フィードスルー部及び照射部も気密材を介在させてハウジングを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ハウジングの壁面に形成した照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けてハウジングの内部を気密に形成していることを特徴とするレーザ測長システムを適用した半導体製造装置。
- 内部を真空状態に保持され試料を処理する試料室と、内部を真空状態に保持され電子線を発生して試料室内の資料に電子線を照射するカラムと、試料室に隣接して設置されたレーザヘッドを収容するヘッドチャンバと、試料室の内部に試料測長用のレーザ測長系を有するレーザ測長システムを適用した半導体製造装置において、ヘッドチャンバの内部にレーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に射出する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設したレーザヘッドを備えて、ヘッドチャンバを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをヘッドチャンバの内部のハウジングに導くフィードスルー部をヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、レーザ光を外部に射出する開口部を有するチャンバ照射部をヘッドチャンバの壁面に備えさせ、フィードスルー部及びチャンバ照射部を気密材を介在させてヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ヘッドチャンバの壁面に形成したチャンバ照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けてヘッドチャンバの内部を気密に形成していることを特徴とするレーザ測長システムを適用した半導体製造装置。
- 内部を真空状態に保持され試料を処理する試料室と、内部を真空状態に保持され電子線を発生して試料室内の資料に電子線を照射するカラムと、試料室の内部にレーザヘッドを含む試料測長用のレーザ測長系を有するレーザ測長システムを適用した半導体検査装置において、レーザヘッドの内部にレーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に出射する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にはレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設し、ハウジングは胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをハウジングの内部に導くフィードスルー部をハウジングを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このハウジングを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、フィードスルー部及び照射部も気密材を介在させてハウジングを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ハウジングの壁面に形成した照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けてハウジングの内部を気密に形成していることを特徴とするレーザ測長システムを適用した半導体検査装置。
- 内部を真空状態に保持され試料を処理する試料室と、内部を真空状態に保持され電子線を発生して試料室内の資料に電子線を照射するカラムと、試料室に隣接して設置されたレーザヘッドを収容するヘッドチャンバと、試料室の内部に試料測長用のレーザ測長系を有するレーザ測長システムを適用した半導体検査装置において、ヘッドチャンバの内部にレーザ光を出射するレーザチューブと、レーザチューブを内部に備えたハウジングとを備え、ハウジングの壁面にレーザチューブから出射したレーザ光を外部に射出する開口部を有する照射部を備え、ハウジングの内部にレーザチューブから出射したレーザ光を分光して基準レーザ光として外部に導くファイバと、レーザチューブにレーザ光の出射に必要な電力を供給する電源ケーブルを夫々配設したレーザヘッドを備えて、ヘッドチャンバを胴部部材と胴部部材に接合して一体の構造物に組み立てられる端部部材とからなる複数の部材に分割構成し、ファイバ及び電源ケーブルをヘッドチャンバの内部のハウジングに導くフィードスルー部をヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に取り付け可能に構成し、このヘッドチャンバを分割構成している複数の部材の接合面に気密材を介在させて相互に接合させて組み立て、レーザ光を外部に射出する開口部を有するチャンバ照射部をヘッドチャンバの壁面に備えさせ、フィードスルー部及びチャンバ照射部を気密材を介在させてヘッドチャンバを分割構成する部材の壁面に夫々取り付け、ヘッドチャンバの壁面に形成したチャンバ照射部の開口部に透過材を気密材を介して取り付けてヘッドチャンバの内部を気密に形成していることを特徴とするレーザ測長システムを適用した半導体検査装置。
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JP2006155976A JP2007322362A (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | レーザヘッド、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバ、及びレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置 |
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JP2006155976A Withdrawn JP2007322362A (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | レーザヘッド、レーザヘッドを収容するヘッドチャンバ、及びレーザ測長システムを適用した半導体製造装置又は半導体検査装置 |
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US10488177B2 (en) | 2010-12-30 | 2019-11-26 | Axsun Technologies, Inc. | Optical coherence tomography (OCT) system having integrated detector and analysis systems |
CN112736629A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-04-30 | 如东盛晖激光科技有限公司 | 一种半圆形水管结构激光管 |
-
2006
- 2006-06-05 JP JP2006155976A patent/JP2007322362A/ja not_active Withdrawn
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