JP2018041528A - Stage apparatus and charged particle beam apparatus using the same - Google Patents

Stage apparatus and charged particle beam apparatus using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2018041528A
JP2018041528A JP2014249500A JP2014249500A JP2018041528A JP 2018041528 A JP2018041528 A JP 2018041528A JP 2014249500 A JP2014249500 A JP 2014249500A JP 2014249500 A JP2014249500 A JP 2014249500A JP 2018041528 A JP2018041528 A JP 2018041528A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
heater
mover
linear motor
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014249500A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
西岡 明
Akira Nishioka
明 西岡
福嶋 芳雅
Yoshimasa Fukushima
芳雅 福嶋
中川 周一
Shuichi Nakagawa
周一 中川
水落 真樹
Maki Mizuochi
真樹 水落
博紀 小川
Hironori Ogawa
博紀 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2014249500A priority Critical patent/JP2018041528A/en
Priority to PCT/JP2015/084228 priority patent/WO2016093185A1/en
Publication of JP2018041528A publication Critical patent/JP2018041528A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/20Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage apparatus which can improve accuracy of position control by suppressing a change in a temperature distribution of a stage caused by fluctuation of heat generation of a linear motor, and a charged particle beam apparatus using the same.SOLUTION: A heater is installed between a coil of a linear motor and a table. By supplementing decrease in a calorific value of a coil with the heater, it is possible to suppress a temperature change. Meanwhile, a temperature distribution formed on a stage is made to be the same regardless of when the heater generates heat or when the coil generates heat. By not changing a thermal deformation state of the stage determined by the temperature distribution, accuracy of position measurement of the stage is improved.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ステージ装置及びそれを用いた荷電粒子線装置に係り、特にステージを駆動することによる発熱の変化によって生じる影響を抑制するのに好適なステージ装置及び荷電粒子線装置に関する。   The present invention relates to a stage apparatus and a charged particle beam apparatus using the stage apparatus, and more particularly to a stage apparatus and a charged particle beam apparatus suitable for suppressing an influence caused by a change in heat generated by driving a stage.

近年の半導体素子の微細化に伴い、製造装置のみならず、検査や評価装置にもそれに対応した高精度化が要求されている。半導体デバイスの出来栄えを評価するためのツールとして、測長機能を備えた走査型電子顕微鏡(測長SEM)が知られている。   With the recent miniaturization of semiconductor elements, not only manufacturing apparatuses but also inspection and evaluation apparatuses are required to have high precision corresponding thereto. As a tool for evaluating the performance of a semiconductor device, a scanning electron microscope (length measuring SEM) having a length measuring function is known.

測長SEMは、ウェハ上に電子線を照射することによって得られる二次電子信号を画像処理し、その明暗の変化からパターンのエッジを判別して寸法を測定する装置である。   The length measurement SEM is a device that performs image processing on secondary electron signals obtained by irradiating an electron beam onto a wafer, determines the edge of the pattern from the change in brightness, and measures the dimension.

測長SEMには、ウェハの所望の個所の測定を可能とするために、電子ビーム光軸に対して直交する方向(X−Y方向)に、ウェハを移動するX−Yステージが設けられている。また、ビームの照射位置を特定するための手段として、レーザー干渉計が用いられている。   The length measurement SEM is provided with an XY stage that moves the wafer in a direction orthogonal to the electron beam optical axis (XY direction) in order to enable measurement of a desired portion of the wafer. Yes. A laser interferometer is used as a means for specifying the irradiation position of the beam.

特許文献1には、ステージに設置したミラーバーにレーザーを照射することによって、ステージ位置(ウェハ位置)を特定するレーザー干渉計が開示されている。特許文献1には、リニアモータを駆動源とするステージ装置が開示され、更に、ステージの駆動履歴に基づいて、ステージの駆動量を制御する手法が説明されている。   Patent Document 1 discloses a laser interferometer that identifies a stage position (wafer position) by irradiating a mirror on a mirror bar with a laser. Patent Document 1 discloses a stage apparatus using a linear motor as a drive source, and further describes a method for controlling the drive amount of the stage based on the drive history of the stage.

また、特許文献2には、ステージ停止時における駆動用モータの温度低下に伴うステージの位置変動を抑制すべく、駆動用モータに、駆動に必要な励磁電流よりも少ない電流を供給することによって、温度低下を抑制する手法が説明されている。   Further, in Patent Document 2, in order to suppress a change in the position of the stage due to a temperature drop of the driving motor when the stage is stopped, a current smaller than an excitation current necessary for driving is supplied to the driving motor. A technique for suppressing temperature drop is described.

更に特許文献3には、荷電粒子描画装置の試料台の試料に対向する上面に発熱体を設けることによって、試料と試料台の温度差に基づく位置変動を抑制する手法が説明されている。   Further, Patent Document 3 describes a method of suppressing a positional variation based on a temperature difference between the sample and the sample stage by providing a heating element on the upper surface of the charged particle drawing apparatus facing the sample.

特開2006−5137号公報JP 2006-5137 A 特開2004−111684号公報JP 2004-111684 A 特開2002−353116号公報JP 2002-353116 A

荷電粒子線装置等に用いられるステージ装置の駆動源の一種として、リニアモータが知られている。リニアモータは例えばコイルからなる可動子と、永久磁石からなる固定子から構成され、コイルに電流を供給することによって、駆動力を発生する駆動源である。一方、可動子と固定子は、リニアモータの原理上、非接触であるため、コイルで発生した熱は、固定子を介して逃がすことができず、可動子に接続されたテーブルに伝達する。特に荷電粒子線装置の場合、試料室の雰囲気が真空に保たれているため、空気を介して熱を逃がすことができない。即ち、コイルで発生した熱は可動子に接続されているステージに伝達することになり、その熱の影響によって、ステージ位置が変動する可能性がある。   A linear motor is known as a kind of drive source for a stage apparatus used in a charged particle beam apparatus or the like. The linear motor is composed of, for example, a mover made of a coil and a stator made of a permanent magnet, and is a drive source that generates a drive force by supplying a current to the coil. On the other hand, since the mover and the stator are not in contact with each other due to the principle of the linear motor, the heat generated in the coil cannot be released via the stator and is transmitted to the table connected to the mover. In particular, in the case of a charged particle beam apparatus, heat cannot be released through air because the atmosphere in the sample chamber is kept in a vacuum. That is, the heat generated in the coil is transmitted to the stage connected to the mover, and the stage position may fluctuate due to the influence of the heat.

一方、測長SEM等の測定装置は、レシピと呼ばれる制御プログラムによって制御され、測定目的に応じて適切なレシピが設定される。しかしながら、レシピを変えると、ステージに伝達する熱が変化する場合がある。例えば、ステージの移動量が大きなレシピと、それ程、ステージを移動させないレシピとでは、ステージに伝達する熱が異なる。即ち、測定条件を変えると、ステージの温度が変化することになる。   On the other hand, a measuring device such as a length measuring SEM is controlled by a control program called a recipe, and an appropriate recipe is set according to the measurement purpose. However, when the recipe is changed, the heat transferred to the stage may change. For example, the heat transferred to the stage is different between a recipe with a large amount of stage movement and a recipe that does not move the stage. That is, changing the measurement conditions will change the temperature of the stage.

発明者らの検討によって、このような温度変化を抑制すれば、レーザー干渉計等を用いたステージ位置の計測誤差を抑制できることが明らかになった。特許文献1乃至3には、リニアモータで発生した熱が変化したときに、その影響を抑制する手段についての開示がない。特に、特許文献2に説明されているようなステッピングモータとは、熱伝達経路が異なるリニアモータ固有の状況に鑑みて、熱変化に応じた対策を施すことが望ましい。   As a result of investigations by the inventors, it has become clear that if such a temperature change is suppressed, measurement errors of the stage position using a laser interferometer or the like can be suppressed. Patent Documents 1 to 3 do not disclose means for suppressing the influence when the heat generated by the linear motor changes. In particular, with a stepping motor as described in Patent Document 2, it is desirable to take measures in accordance with a change in heat in view of a situation unique to a linear motor having a different heat transfer path.

以下に、測定、或いは検査条件の変化に伴って起こり得るリニアモータ可動子の発熱の変化に依らず、高精度なステージ制御を行うことを目的とするステージ装置及び荷電粒子線装置について説明する。   Hereinafter, a stage device and a charged particle beam device that are intended to perform high-precision stage control regardless of changes in heat generation of the linear motor movable element that may occur in accordance with changes in measurement or inspection conditions will be described.

上記目的を達成する一態様として、試料が載置されるテーブルと、前記テーブルを所定の方向に駆動するリニアモータを備えたステージ装置であって、前記リニアモータは、コイル或いは永久磁石の一方を有する可動子と、コイル或いは永久磁石の他方を有する固定子を含み、前記可動子と前記テーブルの間にヒータを介在させたステージ装置、及び当該ステージ装置を搭載した荷電粒子線装置を提案する。   As one aspect for achieving the above object, a stage apparatus including a table on which a sample is placed and a linear motor that drives the table in a predetermined direction, wherein the linear motor has one of a coil or a permanent magnet. A stage device including a movable element having a stator and a stator having the other of a coil or a permanent magnet, a heater interposed between the movable element and the table, and a charged particle beam apparatus equipped with the stage device are proposed.

上記構成によれば、測定、或いは検査条件の変化に伴って起こり得るリニアモータの発熱の変化に依らず、高精度なステージ制御を行うことが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to perform highly accurate stage control regardless of changes in the heat generation of the linear motor that may occur with changes in measurement or inspection conditions.

リニアモータを駆動源とするステージ装置を備えた荷電粒子線装置の一例を示す図(実施例1)。(Example 1) which shows an example of the charged particle beam apparatus provided with the stage apparatus which uses a linear motor as a drive source. リニアモータを駆動源とするステージ装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the stage apparatus which uses a linear motor as a drive source. ステージ装置の下段ステージ用レールに垂直な方向の断面図。Sectional drawing of a direction perpendicular | vertical to the rail for lower stages of a stage apparatus. ステージ装置の上段ステージ用レールに垂直な方向の断面図。Sectional drawing of a direction perpendicular | vertical to the rail for upper stages of a stage apparatus. ステージ装置の温度制御システムの一例を示す図。The figure which shows an example of the temperature control system of a stage apparatus. 温度制御システムのヒータの構成を示す図。The figure which shows the structure of the heater of a temperature control system. ステージ装置の主要部分を示す図(実施例2)。The figure which shows the principal part of a stage apparatus (Example 2). 実施例2の上段ステージ用レールに垂直な方向の断面図。Sectional drawing of the direction perpendicular | vertical to the rail for upper stage of Example 2. FIG. ステージ装置の主要部分を示す図(実施例3)。The figure which shows the principal part of a stage apparatus (Example 3). 実施例3の上段ステージ用レールに垂直な方向の断面図。Sectional drawing of a direction perpendicular | vertical to the upper stage rail for Example 3. FIG. ヒータ制御アルゴリズムの一例を示す図(実施例4)。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a heater control algorithm (Example 4). 走査電子顕微鏡の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of a scanning electron microscope.

XYステージの直動運動を作り出すための代表的な機構として、回転モータとボールネジを用いた機構、および、リニアモータを用いる機構の2つがある。ステッピングモータのような回転モータを用いる場合、回転運動を直線運動に変わるために機械的な接触箇所が存在する。   There are two typical mechanisms for creating a linear motion of the XY stage: a mechanism using a rotary motor and a ball screw, and a mechanism using a linear motor. When a rotary motor such as a stepping motor is used, there is a mechanical contact point to change the rotary motion into a linear motion.

一方、リニアモータはそれが不要であるため、駆動機構における可動子と固定子は非接触になる。測長SEMのような荷電粒子線を扱う装置においては、真空中にステージ装置を配置しなければならず、非接触の箇所は空気を介しての伝熱が出来なくなる。このため、非接触式のリニアモータを用いると、放熱経路を失うことになる。   On the other hand, since the linear motor does not require it, the mover and the stator in the drive mechanism are not in contact with each other. In a device that handles charged particle beams such as a length measurement SEM, a stage device must be disposed in a vacuum, and heat cannot be transferred through air at non-contact locations. For this reason, if a non-contact type linear motor is used, a heat dissipation path will be lost.

ステッピングモータの場合は、回転を直動に変換するための接触箇所で熱伝導が生じ、モータの発熱を接触箇所より先に逃がすことが出来る。一方、リニアモータの場合、可動子にコイルを用い、固定子に永久磁石を用いた構成では、コイルに電流を流した時に生じるジュール発熱を固定子側に逃がすことが出来ない。   In the case of a stepping motor, heat conduction occurs at a contact location for converting rotation to linear motion, and the heat generated by the motor can be released before the contact location. On the other hand, in the case of a linear motor, in a configuration in which a coil is used as a mover and a permanent magnet is used as a stator, Joule heat generated when a current is passed through the coil cannot be released to the stator side.

このため、可動子と一体となって移動するステージの温度上昇を避けられない。このため、荷電粒子線を扱う装置のXYステージにリニアモータを用いると、温度変動を抑えることがより困難になる。   For this reason, the temperature rise of the stage which moves integrally with the mover cannot be avoided. For this reason, if a linear motor is used for the XY stage of an apparatus that handles charged particle beams, it becomes more difficult to suppress temperature fluctuations.

測長SEMのような半導体検査装置では、検査メニューを決めて、同じ動作で次々とウェハの検査をしていく。ウェハ1枚あたりの動作パターンは同じなので、それを繰り返す間はリニアモータにかかる負荷は一定となり、コイルで発生する発熱量も一定になる。しかし、検査メニューを変更したり、検査自体を休止する時間ができたりすると、そこでリニアモータの発熱量が変化する。   In a semiconductor inspection apparatus such as a length measuring SEM, an inspection menu is determined and wafers are inspected one after another by the same operation. Since the operation pattern per wafer is the same, the load applied to the linear motor is constant and the amount of heat generated by the coil is constant while the operation pattern is repeated. However, when the inspection menu is changed or when the inspection itself is paused, the amount of heat generated by the linear motor changes there.

一般にリニアモータの発熱は何らかの手段で放熱されているので、その放熱側の状態を変えずに発熱量が変化すると、ステージの温度が変化することになる。ステージの温度が変化すると、熱膨張の影響でステージの位置が変化する他に、ステージ自身の変形も生じる。ステージに設置したミラーバーとレーザー干渉計を用いてステージの位置計測を行う場合、ミラーバーの反射面の角度が変化すると、その角度分で計測結果に誤差が生じる。XYステージでは、2軸方向に移動できるようにするために、上段ステージと下段ステージを備え、上段ステージが下段ステージの上を移動する。そのため、下段ステージが熱変形によって湾曲すると、下段ステージの平面度が変化し、その上を移動する上段ステージの水平角が変化する。これによりミラーバーの反射面の角度が変化し、ステージの位置計測結果が変化してしまう。よって、ステージの温度分布が変化すると、熱膨張で位置が変化する他に、位置計測の誤差が増大して、位置の認識情報の方が変化する。   In general, the heat generated by the linear motor is radiated by some means. Therefore, if the amount of heat generated changes without changing the state of the heat radiating side, the temperature of the stage changes. When the temperature of the stage changes, the position of the stage changes due to the influence of thermal expansion, and deformation of the stage itself also occurs. When measuring the position of a stage using a mirror bar and a laser interferometer installed on the stage, if the angle of the reflecting surface of the mirror bar changes, an error occurs in the measurement result for that angle. The XY stage includes an upper stage and a lower stage so that the XY stage can move in two axial directions, and the upper stage moves on the lower stage. Therefore, when the lower stage is bent by thermal deformation, the flatness of the lower stage changes, and the horizontal angle of the upper stage that moves on the lower stage changes. As a result, the angle of the reflection surface of the mirror bar changes, and the position measurement result of the stage changes. Therefore, when the temperature distribution of the stage changes, the position measurement error increases in addition to the position change due to thermal expansion, and the position recognition information changes.

このような位置計測の誤差が発生するため、リニアモータの発熱量の変動による熱変形を抑制する上では、ウェハを搭載する箇所の温度を一定に保つだけでなく、下段ステージのようなその他の箇所の熱変形の変動を抑えることも求められる。   Since such position measurement errors occur, in order to suppress thermal deformation caused by fluctuations in the amount of heat generated by the linear motor, not only keep the temperature of the location where the wafer is mounted, but also other types such as the lower stage. It is also required to suppress fluctuations in the thermal deformation of the part.

以下の実施例にて、上記状況に鑑み、測定条件や検査条件を変えたときに発生する熱変化を抑制することによって、測定、検査条件に依らず、ステージに伝達される熱の変化を抑制することが可能なステージ装置について説明する。   In the following examples, in view of the above situation, by suppressing the heat change that occurs when the measurement conditions and inspection conditions are changed, the change in the heat transmitted to the stage is suppressed regardless of the measurement and inspection conditions. A stage apparatus that can be used will be described.

より具体的には、真空中に配置した試料に荷電粒子線を照射し、その試料をステージに固定し、ステージを移動させることで荷電粒子を照射する試料の位置を変更する装置において、そのステージ装置の構成は、試料を搭置するテーブルにスライドユニットを固定し、そのスライドユニットがレールに拘束されて移動する構造をとり、かつ、そのステージを上下2段にすることで2軸方向への移動を可能にした上で、上段ステージおよび下段ステージの駆動にはリニアモータを用い、そのリニアモータは可動子にコイルを有し、固定子に永久磁石を有した上で、上段ステージのリニアモータの可動子と上段ステージのテーブルを接続する箇所の間にヒータを備え、リニアモータの可動子の発熱が低下する時に、ヒータを発熱させる。   More specifically, in a device that irradiates a sample placed in a vacuum with a charged particle beam, fixes the sample to a stage, and moves the stage to change the position of the sample to be irradiated with charged particles. The structure of the apparatus is that the slide unit is fixed to the table on which the sample is placed, the slide unit is constrained by the rail and moves, and the upper and lower stages are arranged in two stages. A linear motor is used to drive the upper stage and the lower stage, and the linear motor has a coil in the mover and a permanent magnet in the stator, and then the upper stage linear motor. A heater is provided between the position where the movable element of the linear motor is connected to the table of the upper stage, and the heater is heated when the heat generation of the movable element of the linear motor is reduced.

上記の構成を用いることにより、ステージの稼働状況が変化しても、可動子の発熱とヒータの発熱を合計した発熱量の変化は小さくすることが出来る。これにより、ヒータ付近の局所的な温度の時間変化を抑制するとともに、発熱源からテーブルに伝わり、スライドユニットを介してレールに熱が伝わることで、上段ステージから下段ステージまで全体に形成される温度分布の時間変化も小さくすることが出来る。これにより、ステージ全体の温度分布で決まるステージの熱変形の状態が、時間的に変化することがなくなり、ステージ位置を把握するための計測誤差が小さくなる。   By using the above configuration, even if the operating state of the stage changes, the change in the amount of heat generated by adding the heat generated by the mover and the heat generated by the heater can be reduced. This suppresses the time variation of the local temperature in the vicinity of the heater, transfers the heat from the heat source to the table, and transfers the heat to the rail through the slide unit, so that the temperature formed from the upper stage to the lower stage as a whole. The time change of the distribution can also be reduced. As a result, the state of thermal deformation of the stage determined by the temperature distribution of the entire stage does not change with time, and the measurement error for grasping the stage position is reduced.

以下に説明する実施例は、主に荷電粒子線装置等に用いられるステージ装置に関するものである。例えば、回路の形状寸法を評価するために用いられる測長SEMや上位の欠陥検査装置にて得られた欠陥の座標情報に基づいて欠陥をレビューするSEMは荷電粒子線装置の代表例である。その他、イオンビームを試料に照射し、加工を行う装置であってもよい。測長SEMなどの装置には、半導体ウェハのように大型の試料上に形成された微細な回路パターンや欠陥の箇所に位置を合せるためのステージ装置が内蔵されている。特に昨今の測長SEMでは、測定箇所が数千点に及ぶこともあり、ステージを駆動するリニアモータの発熱が増大する傾向にある。このため、ステージの駆動機構で生じる発熱で生じる問題に対して、より効果的な対策が求められる。これを解決手段として、以下、図面を用いて実施例を説明する。   The embodiment described below relates to a stage apparatus mainly used for a charged particle beam apparatus or the like. For example, a length measurement SEM used for evaluating the circuit geometry and a SEM for reviewing defects based on defect coordinate information obtained by a higher-level defect inspection apparatus are representative examples of charged particle beam apparatuses. In addition, an apparatus that performs processing by irradiating a sample with an ion beam may be used. A device such as a length measuring SEM incorporates a stage device for aligning a fine circuit pattern or a defect portion formed on a large sample such as a semiconductor wafer. In particular, in the recent measurement SEM, the number of measurement points may reach several thousand points, and the heat generated by the linear motor that drives the stage tends to increase. For this reason, more effective countermeasures are required for problems caused by heat generated by the stage drive mechanism. As a means for solving this problem, embodiments will be described below with reference to the drawings.

図12は、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)の概要を示す図である。電子源101から引出電極102によって引き出され、図示しない加速電極によって加速された電子ビーム103は、集束レンズの一形態であるコンデンサレンズ104によって、絞られた後に、走査偏向器105により、試料109上を一次元的、或いは二次元的に走査される。電子ビーム103は試料台108(ステージ装置)に内蔵された電極に印加された負電圧により減速されると共に、対物レンズ106のレンズ作用によって集束されて試料109上に照射される。試料室107内部は図示しない真空ポンプによって所定の真空度に維持されている。   FIG. 12 is a diagram showing an outline of a scanning electron microscope (SEM). An electron beam 103 extracted from the electron source 101 by the extraction electrode 102 and accelerated by an accelerating electrode (not shown) is focused by a condenser lens 104 which is a form of a focusing lens, and then is scanned on a sample 109 by a scanning deflector 105. Are scanned one-dimensionally or two-dimensionally. The electron beam 103 is decelerated by the negative voltage applied to the electrode built in the sample stage 108 (stage device), and is focused by the lens action of the objective lens 106 and irradiated onto the sample 109. The inside of the sample chamber 107 is maintained at a predetermined degree of vacuum by a vacuum pump (not shown).

電子ビーム103が試料109に照射されると、当該照射個所から二次電子、及び後方散乱電子のような電子110が放出される。放出された電子110は、試料に印加される負電圧に基づく加速作用によって、電子源方向に加速され、変換電極112に衝突し、二次電子111を生じさせる。変換電極112から放出された二次電子111は、検出器113によって捕捉され、捕捉された二次電子量によって、検出器113の出力が変化する。この出力に応じて図示しない表示装置の輝度が変化する。例えば二次元像を形成する場合には、走査偏向器105への偏向信号と、検出器113の出力との同期をとることで、走査領域の画像を形成する。   When the sample 109 is irradiated with the electron beam 103, secondary electrons and electrons 110 such as backscattered electrons are emitted from the irradiated portion. The emitted electrons 110 are accelerated in the direction of the electron source by an acceleration action based on a negative voltage applied to the sample, and collide with the conversion electrode 112 to generate secondary electrons 111. The secondary electrons 111 emitted from the conversion electrode 112 are captured by the detector 113, and the output of the detector 113 changes depending on the amount of captured secondary electrons. In accordance with this output, the brightness of a display device (not shown) changes. For example, in the case of forming a two-dimensional image, an image of the scanning region is formed by synchronizing the deflection signal to the scanning deflector 105 and the output of the detector 113.

なお、図1の例では試料から放出された電子を変換電極にて一端変換して検出する例について説明しているが、無論このような構成に限られることはなく、例えば加速された電子の軌道上に、電子倍像管や検出器の検出面を配置するような構成とすることも可能である。   In the example of FIG. 1, an example in which electrons emitted from a sample are converted by a conversion electrode and detected is explained. However, the present invention is not limited to such a configuration. It is possible to adopt a configuration in which the detection surface of the electron multiplier tube or the detector is arranged on the orbit.

制御装置120は、走査電子顕微鏡の各構成を制御すると共に、検出された電子に基づいて画像を形成する機能や、ラインプロファイルと呼ばれる検出電子の強度分布に基づいて、試料上に形成されたパターンのパターン幅を測定する機能を備えている。制御装置120には、演算装置が内蔵されており、後述するステージ装置やヒータの制御を実行する。   The control device 120 controls each component of the scanning electron microscope, and forms a pattern on the sample based on the function of forming an image based on detected electrons and the intensity distribution of detected electrons called a line profile. It has a function to measure the pattern width. The control device 120 has a built-in arithmetic device and executes control of a stage device and a heater described later.

図1〜4は第1の実施例における装置構成を様々な表示方法で示したものであり、一つの構造を示している。   1 to 4 show the apparatus configuration in the first embodiment by various display methods and show one structure.

図1は、全体構成が分かるように、外観を示したものであるが、装置の内部が分かるように透視的に図示している。試料室1は、真空容器となっていて、その内部の真空空間にステージ装置を有している。その試料室1の中央上面にカラム2が取り付けられる。カラム2は荷電粒子線(=電子線)を発生させて、試料(=ウェハ)に照射し、それによって得られる二次電子の計測を行う。カラムの構造は複雑であるが、ここでは位置のみを示すため簡略化した形状で示した。   FIG. 1 shows an external appearance so that the entire configuration can be seen, but is shown in a perspective view so that the inside of the apparatus can be seen. The sample chamber 1 is a vacuum vessel, and has a stage device in the vacuum space inside. A column 2 is attached to the central upper surface of the sample chamber 1. The column 2 generates a charged particle beam (= electron beam), irradiates the sample (= wafer), and measures the secondary electrons obtained thereby. The structure of the column is complicated, but here it is shown in a simplified shape to show only the position.

試料室1の底面には冷却板5が取り付けられ、真空容器である試料室1を外側から冷却している。冷却板5には、内部に冷却水を流すことで、試料室1から伝わる熱を除去することが出来る。試料室1の内部には、上段ステージと下段ステージからなるステージ装置が内蔵されており、上段ステージは上段テーブル4を中心として構成される。下段ステージは下段テーブル3を中心として構成される。上段ステージを駆動するリニアモータはコイルを有する可動子と永久磁石を有する固定子からなり、固定子12を下段テーブル3に固定することで、上段テーブルが下段テーブルに対して移動出来るようになる。下段ステージを駆動するためのリニアモータの固定子15はの永久磁石を有するものであって、試料室1に固定される。   A cooling plate 5 is attached to the bottom surface of the sample chamber 1 to cool the sample chamber 1 as a vacuum container from the outside. Heat transmitted from the sample chamber 1 can be removed by flowing cooling water through the cooling plate 5. Inside the sample chamber 1, a stage device including an upper stage and a lower stage is built in, and the upper stage is configured around the upper table 4. The lower stage is configured around the lower table 3. The linear motor that drives the upper stage includes a mover having a coil and a stator having a permanent magnet. By fixing the stator 12 to the lower table 3, the upper table can move relative to the lower table. The stator 15 of the linear motor for driving the lower stage has a permanent magnet and is fixed to the sample chamber 1.

図2は、図1と同じ角度で見た斜視図であり、試料室1、カラム2、冷却板5、下段用リニアモータ固定子15を非表示にして、ステージの構造を分かり易くしたものである。上段テーブル4にはチャック6が固定されており、チャック6は試料(=ウェハ)に直接触れてステージに固定する。チャック6は、静電気などの力でウェハを吸い付け、ウェハを交換する時に、吸い付け力を解除する。上段テーブル4には、ミラー7、8が固定されており、レーザー干渉計(図示していない)を用いて反射面との距離を計測し、その計測結果から座標を計算する。よって、電子線が照射されるウェハの座標は、このミラー7、8の位置から求めれる。上段ステージはコイルを有する可動子10と、永久磁石を有する固定子12からなるリニアモータによって駆動され、可動子10がテーブル4と一体になって移動する。可動子10をテーブル4に接続するにあたっては、接続用部品9とヒータ11が間に挟まる。ヒータ11は可動子10の発熱を補うことで、ステージの温度を一定に保つためのものである。ヒータ11は薄型構造にすることで、部品9と可動子10で挟むことが容易になり、3者をボルト(図示していない)で押えて固定できる。これにより、ヒータ11の接触面の密着度が向上し、熱の伝わりが良くなって、温度むらの低減を図ることができる。   FIG. 2 is a perspective view seen from the same angle as FIG. 1, and the sample chamber 1, the column 2, the cooling plate 5, and the lower linear motor stator 15 are not shown, and the structure of the stage is easily understood. is there. A chuck 6 is fixed to the upper table 4, and the chuck 6 directly touches the sample (= wafer) and is fixed to the stage. The chuck 6 sucks the wafer with a force such as static electricity, and releases the sucking force when the wafer is replaced. Mirrors 7 and 8 are fixed to the upper table 4, and a distance from the reflecting surface is measured using a laser interferometer (not shown), and coordinates are calculated from the measurement result. Therefore, the coordinates of the wafer irradiated with the electron beam can be obtained from the positions of the mirrors 7 and 8. The upper stage is driven by a linear motor including a mover 10 having a coil and a stator 12 having a permanent magnet, and the mover 10 moves integrally with the table 4. In connecting the mover 10 to the table 4, the connection component 9 and the heater 11 are sandwiched between them. The heater 11 is for keeping the temperature of the stage constant by compensating for the heat generation of the mover 10. Since the heater 11 has a thin structure, it can be easily sandwiched between the component 9 and the mover 10, and the three members can be pressed and fixed with bolts (not shown). Thereby, the adhesion degree of the contact surface of the heater 11 is improved, heat transfer is improved, and uneven temperature can be reduced.

下段テーブル3の上面にはガイドレール17が2本固定され、上段テーブルの動きを拘束する。また、下段テーブル3は、試料室1に固定されたガイドレール18に動きを拘束されて移動する。よって、上段テーブル4は、下段テーブル3に対してガイドレール17の長手方向に移動し、その移動量はミラー7の反射面の距離計測によって把握される。同様に下段テーブル3は、試料室1に対してガイドレール18の長手方向に移動し、その移動量はミラー8の反射面の距離計測によって把握される。これらの計測から、テーブル4のXY座標が求まり、それによってウェハのXY座標が把握される。   Two guide rails 17 are fixed on the upper surface of the lower table 3 to restrain the movement of the upper table. Further, the lower table 3 moves while being restricted by the guide rail 18 fixed to the sample chamber 1. Therefore, the upper table 4 moves in the longitudinal direction of the guide rail 17 with respect to the lower table 3, and the amount of movement is grasped by measuring the distance of the reflecting surface of the mirror 7. Similarly, the lower table 3 moves in the longitudinal direction of the guide rail 18 with respect to the sample chamber 1, and the amount of movement is grasped by measuring the distance of the reflecting surface of the mirror 8. From these measurements, the XY coordinates of the table 4 are obtained, whereby the XY coordinates of the wafer are grasped.

図3は、図1に例示したステージ装置の断面図であり、断面の方向はガイドレール18の長手方向に垂直であり、断面位置と向きは、図4に示したB-B断面である。試料室1の上面に配置されるカラム2は、ウェハを高倍率で撮影するために、ウェハとの距離が近くなくてはならず、ウェハを載せるチャック6と、カラム2は近付いて存在する。上段テーブル4はガイドレール17に沿って移動するため、紙面の横方向に移動し、ミラー7の右側の垂直面が反射面となってその移動距離の計測を行う。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the stage apparatus illustrated in FIG. 1. The cross-sectional direction is perpendicular to the longitudinal direction of the guide rail 18, and the cross-sectional position and direction are the BB cross-section shown in FIG. The column 2 arranged on the upper surface of the sample chamber 1 must be close to the wafer in order to photograph the wafer at high magnification. The chuck 6 on which the wafer is placed and the column 2 are close to each other. Since the upper table 4 moves along the guide rail 17, it moves in the lateral direction of the paper surface, and the vertical surface on the right side of the mirror 7 becomes the reflection surface to measure the movement distance.

上段テーブル4は四隅に脚あって、その脚がスライドユニット20と接続している。よって上段テーブル4には四隅にスライドユニット20が設置されている。スライドユニットは内部に多数のボールもしくはコロによる転動体を有しており、その転動体がガイドレールとスライドユニット本体の両方に対して転がり接触している。これにより、摩擦が小さく、かつ、ガタや遊びがない状態でテーブルを移動させ、かつ、一方向にしか移動できないように拘束することが出来る。下段テーブル3にガイドレール17が固定されていることで、上段テーブル4は下段テーブル3に対して、紙面の横方向にしか動くことが出来ず、紙面に垂直が方向の動きは、全て下段ステージが担うようになる。   The upper table 4 has legs at four corners, and the legs are connected to the slide unit 20. Therefore, slide units 20 are installed at the four corners of the upper table 4. The slide unit has a large number of balls or roller rolling elements inside, and the rolling elements are in rolling contact with both the guide rail and the slide unit main body. Accordingly, the table can be moved in a state where friction is small and there is no play or play, and the table can be restrained so that it can move only in one direction. Since the guide rails 17 are fixed to the lower table 3, the upper table 4 can move only in the lateral direction of the paper with respect to the lower table 3, and all the movements in the direction perpendicular to the paper are in the lower stage. Will come to bear.

下段テーブル3は四隅にスライドユニット21を接続し、その4つのスライドユニット21は2本のガイドレール18に拘束され、下段テーブル3は紙面の垂直方向にのみ移動できるようになっている。また、下段テーブル3は、可動子14と固定子15からなるリニアモータによって駆動され、このリニアモータは、可動子14がコイルを有し、固定子15が永久磁石を有している。可動子14は下段テーブル3と一体となって移動するが、その接続には、接続用部品13と、熱抵抗用部品16を介している。   The lower table 3 is connected to slide units 21 at four corners, and the four slide units 21 are restrained by two guide rails 18 so that the lower table 3 can move only in the direction perpendicular to the paper surface. The lower table 3 is driven by a linear motor including a mover 14 and a stator 15, and the mover 14 has a coil and the stator 15 has a permanent magnet. The mover 14 moves integrally with the lower table 3, and is connected via a connection component 13 and a thermal resistance component 16.

また、接続用部品13にはスライドユニット22を固定し、このスライドユニット22がガイドレール19と接触し、かつ、ガイドレール19を試料室1に固定している。こうすることで、可動子14が発した熱を、テーブル3よりも試料室1の方に伝わり易いようにしている。すなわち、熱抵抗用部品16の材質に樹脂やセラミックなどの熱伝導率が低い材料を用いると、部品13からテーブル3への熱伝導が阻害される。   Further, a slide unit 22 is fixed to the connection component 13, the slide unit 22 is in contact with the guide rail 19, and the guide rail 19 is fixed to the sample chamber 1. In this way, the heat generated by the mover 14 is more easily transmitted to the sample chamber 1 than to the table 3. That is, if a material having a low thermal conductivity such as resin or ceramic is used as the material of the heat resistance component 16, the heat conduction from the component 13 to the table 3 is hindered.

一方、可動子14で発生した熱はどこかに伝わらない限り消滅することはないので、部品13からスライドユニット22に伝わり、ガイドレール19を介して試料室1に伝わる。試料室1の底面を冷却板15で冷やすことにより、全体としての温度上昇を少なくできる。すなわち、熱源である可動子14から冷却源である冷却板5までの伝熱経路において、その全体の熱抵抗をより小さくすることで、可動子14の温度上昇を抑制することが出来る。このことは、可動子14とテーブル3の温度差が小さくなることを意味し、可動子14が発した熱がテーブル3に伝わって生じる温度上昇を抑制することが出来る。よって、可動子14の発熱量の変化に伴うテーブル3の温度変化も小さくすることが出来る。   On the other hand, since the heat generated in the movable element 14 does not disappear unless it is transmitted somewhere, it is transmitted from the component 13 to the slide unit 22 and is transmitted to the sample chamber 1 through the guide rail 19. By cooling the bottom surface of the sample chamber 1 with the cooling plate 15, the temperature rise as a whole can be reduced. That is, in the heat transfer path from the mover 14 serving as a heat source to the cooling plate 5 serving as a cooling source, an increase in temperature of the mover 14 can be suppressed by further reducing the overall thermal resistance. This means that the temperature difference between the mover 14 and the table 3 is reduced, and the temperature rise caused by the heat generated by the mover 14 being transmitted to the table 3 can be suppressed. Therefore, the temperature change of the table 3 accompanying the change in the heat generation amount of the mover 14 can be reduced.

図4は、図3と同様、図1に例示したステージ装置の断面図であり、断面の方向はガイドレール20の長手方向に垂直であり、断面位置と向きは、図3に示したA-A断面である。下段テーブル3はガイドレール18に沿って移動するため、紙面の横方向に移動し、ミラー8の左側の垂直面が反射面となってその移動距離の計測を行う。スライドユニット22は、ガイドレール19の長手方向に2コ配置することで伝熱促進を図っている。その他、図3で説明したことは、同じ部品番号を付けていることで説明を省略する。   4 is a cross-sectional view of the stage apparatus illustrated in FIG. 1, as in FIG. 3. The cross-sectional direction is perpendicular to the longitudinal direction of the guide rail 20, and the cross-sectional position and orientation are the same as those shown in FIG. It is A cross section. Since the lower table 3 moves along the guide rail 18, it moves in the horizontal direction of the paper surface, and the vertical surface on the left side of the mirror 8 becomes a reflecting surface to measure the moving distance. Two slide units 22 are arranged in the longitudinal direction of the guide rail 19 to promote heat transfer. In addition, what was demonstrated in FIG. 3 is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same part number.

上段テーブル4を駆動するリニアモータは可動子10と固定子12から成り、固定子12は下段テーブル3に固定される。固定子12は永久磁石を有し、可動子10がコイルを有する。リニアモータを駆動する時は、コイルに電流を流し、その電流に比例した電磁力を推力にしてステージを移動させる。コイルは、銅線のように電気抵抗が低い材料を用いて構成するが、電気抵抗をゼロにすることは出来ないので、電流×抵抗電圧に比例したジュール発熱が発生する。抵抗電圧は電流×電気抵抗に比例して発生するため、結果として、ジュール発熱はコイルに流す電流の2乗に比例して発生する。   The linear motor that drives the upper table 4 includes a mover 10 and a stator 12, and the stator 12 is fixed to the lower table 3. The stator 12 has a permanent magnet, and the mover 10 has a coil. When driving the linear motor, a current is passed through the coil, and the stage is moved using an electromagnetic force proportional to the current as a thrust. The coil is made of a material having a low electrical resistance such as a copper wire. However, since the electrical resistance cannot be made zero, Joule heat generation proportional to current × resistance voltage occurs. Since the resistance voltage is generated in proportion to the current × electric resistance, Joule heat is generated in proportion to the square of the current flowing through the coil.

ステージを移動させる際は、最初にステージを加速する際に加速のための推力が必要となり、必要な推力に応じて、コイルに電流を流す必要がある。ステージの移動速度を等速で維持する際は、摩擦抵抗分の推力を発生させる必要があり、その分の電流をコイルに流す。ステージを減速して、所定の位置にステージを止める際は、加速の際と逆向きの推力が必要となり、必要な推力に応じて加速の際と逆向きの電流をコイルに流す。   When moving the stage, thrust for acceleration is required when accelerating the stage for the first time, and it is necessary to pass a current through the coil in accordance with the required thrust. In order to maintain the moving speed of the stage at a constant speed, it is necessary to generate a thrust corresponding to the frictional resistance, and a current corresponding to the thrust is supplied to the coil. When the stage is decelerated and the stage is stopped at a predetermined position, a thrust in the opposite direction to that in acceleration is required, and a current in the opposite direction to that in acceleration is supplied to the coil in accordance with the required thrust.

ステージが移動している時、固定子の永久磁石によって形成される磁場をコイルが横切ることになるため、ステージの移動速度に比例してコイルには誘導起電力が発生している。誘導起電力は移動速度を減速させる方向に働くため、ステージ減速の際はコイルに発生している誘導起電力を利用することが出来る。すなわち、ステージ減速時は可動子のコイルで発電することが可能であるが、ジュール発熱としては、発電しているかどうかに関係なく、流れている電流の2乗に比例して発熱が生じる。よって、ステージを減速する際も、減速に必要な推力に応じてジュール発熱が発生する。測長SEMのような検査装置の場合、一箇所の検査を行うために、その場所に移動する動作を一回行い、その1回の中で加速と減速、および等速移動を行っている。   When the stage is moving, the coil crosses the magnetic field formed by the permanent magnet of the stator, so that an induced electromotive force is generated in the coil in proportion to the moving speed of the stage. Since the induced electromotive force works in the direction of decelerating the moving speed, the induced electromotive force generated in the coil can be used when the stage is decelerated. That is, when the stage is decelerated, it is possible to generate electric power with the coil of the mover, but as Joule heat generation, heat generation is generated in proportion to the square of the flowing current regardless of whether power is generated. Therefore, when the stage is decelerated, Joule heat is generated according to the thrust required for deceleration. In the case of an inspection apparatus such as a length measuring SEM, in order to perform inspection at one place, an operation of moving to that place is performed once, and acceleration, deceleration, and constant speed movement are performed within that one time.

また、電子線を照射して撮像している間は、ステージは停止しているので、その間はリニアモータに通電されることはなく、ジュール発熱は発生していない。このように瞬間、瞬間では、コイルで発生しているジュール発熱は変化しているが、その時間間隔は短いため、モータ可動子の熱容量に吸収され、モータ可動子としての温度変化は非常に小さいもので済み、この温度変化は問題にならない。ステージの温度変化としては、上記の瞬間、瞬間の発熱量の変動による温度変動が問題になるのではなく、一連の動作を繰り返している時の平均発熱量が、動作パターンの変化によって変化する時に生じる。動作パターンの変化によって、リニアモータの平均発熱量が変化する時に、それでも温度変化を小さくするために利用するのが、ヒータ11である。例えば、ステージの移動サイクルが速く、リニアモータの平均発熱量が高くなる動作パターンで検査をし続けていた状態から、ステージの移動サイクルが遅く、リニアモータの平均発熱量が低い動作パターンに切り替わった時、何もしないでいると、ステージ温度は低下していく。   In addition, since the stage is stopped while imaging is performed by irradiating an electron beam, the linear motor is not energized during that period, and Joule heat is not generated. In this way, the Joule heat generated in the coil changes momentarily, but since the time interval is short, it is absorbed by the heat capacity of the motor mover and the temperature change as the motor mover is very small. This temperature change is not a problem. As the temperature change of the stage, the temperature fluctuation due to the fluctuation of the heat generation amount at the moment is not a problem, but when the average heat generation amount when repeating a series of operations changes due to the change of the operation pattern Arise. When the average calorific value of the linear motor changes due to the change of the operation pattern, the heater 11 is still used to reduce the temperature change. For example, the stage movement cycle is fast and the linear motor has a high average heat generation, and the inspection pattern has continued to be inspected. The stage movement cycle is slow and the linear motor has a low average heat generation. If you do nothing, the stage temperature will drop.

この温度変化によって、ステージの熱変形状態は変化していき、温度低下分の収縮が起きる。この際、収縮量だけ位置変化するとともに、ステージが湾曲するような変形の状態にも変化が生じ、ステージの位置計測を行うための、ミラーの反射面の角度にも変化が起きる。   Due to this temperature change, the thermal deformation state of the stage changes, and contraction corresponding to the temperature drop occurs. At this time, the position is changed by the amount of contraction, the state of deformation such that the stage is curved is also changed, and the angle of the reflecting surface of the mirror for measuring the position of the stage is also changed.

ステージの位置計測を行うにあたっては、あらかじめ基準となる位置で計測を行い、それに基づいて様々な補正を行いながら真の位置を把握している。そのため、ミラーの反射面に求められるのは完全な垂直度ではなく、基準位置で計測を行った時と状態が変化しないことである。このため温度の絶対値が一定範囲内にあることよりも、時間的に変化しないことの方が重要となる。   In measuring the position of the stage, measurement is performed at a reference position in advance, and the true position is grasped while performing various corrections based on the measurement. Therefore, what is required for the reflecting surface of the mirror is not a perfect perpendicularity, and that the state does not change from when the measurement is performed at the reference position. For this reason, it is more important that the absolute value of the temperature does not change with time than the absolute value of the temperature is within a certain range.

よって、ステージの動作パターンを切り替えた時に、ステージの温度が徐々に低下していくような状態は避けるべきである。本実施例では、このような温度変化をヒータ11を利用して抑制する。すなわち、可動子10の平均発熱量が動作パターンの切り替えによって低下した時に、その低下分をヒータ11が発熱するようにすると、可動子とヒータの合計発熱量は切り替えの前後で変化しないことになる。しかも、リニアモータの可動子10は、固定子12に対して一切接触する箇所が存在せず、かつ、真空容器の中に配置されているため、空気を介して可動子10から固定子12に伝熱することもない。そのため、可動子10の発熱はそれにつながっている部品9に全て伝わる。このため、可動子10の発熱が減って、替わりにヒータ11の発熱量を増やした場合、合計の発熱量が同じであれば、部品9に伝わる熱量は同じになる。   Therefore, a state where the temperature of the stage gradually decreases when the operation pattern of the stage is switched should be avoided. In the present embodiment, such a temperature change is suppressed using the heater 11. That is, if the heater 11 generates heat when the average heat generation amount of the mover 10 is reduced by switching the operation pattern, the total heat generation amount of the mover and the heater does not change before and after switching. . Moreover, since the mover 10 of the linear motor does not have any contact with the stator 12 and is disposed in the vacuum container, the mover 10 is moved from the mover 10 to the stator 12 via air. There is no heat transfer. Therefore, all the heat generated by the mover 10 is transmitted to the components 9 connected thereto. For this reason, when the heat generation of the mover 10 is reduced and the heat generation amount of the heater 11 is increased instead, if the total heat generation amount is the same, the heat amount transmitted to the component 9 is the same.

可動子とテーブルとを接続する接続部材、或いは接続部材がなく可動子が直接テーブルに取り付けられている場合は、テーブルが、実質的に可動子に接触する唯一の熱伝達経路となるため、可動子の熱変化に起因するステージへの影響を抑制するためには、その伝達経路で熱変化を補償すると良い。図4等に例示するような位置にヒータを配置することによって、可動子の熱変化のテーブルに対する影響を、ステージの動作条件の変化に依らず、均一にすることができる。なお、ヒータの配置位置は、接続部材がある場合には、接続部材と可動子との間、接続部材の内部、接続部材とテーブルの間等が考えられる。   If there is no connection member that connects the mover and the table, or if there is no connection member and the mover is directly attached to the table, the table is the only heat transfer path that substantially contacts the mover. In order to suppress the influence on the stage caused by the thermal change of the child, it is preferable to compensate the thermal change in the transmission path. By arranging the heater at the position illustrated in FIG. 4 and the like, the influence of the thermal change of the mover on the table can be made uniform regardless of the change in the operating condition of the stage. In addition, when there is a connecting member, the heater may be disposed between the connecting member and the mover, inside the connecting member, between the connecting member and the table, or the like.

部品9に伝わった熱量はそこから先に接続された部品に伝わり、上段テーブル4、スライドユニット20、ガイドレール17、下段テーブル3、スライドユニット21、ガイドレール18、試料室1、冷却板5の順に伝わっていく。熱伝導は必ず温度が高い方から低い方への生じるため、熱源側から順番に熱が流れていく順に温度が低下していく。その温度差が、ステージ全体の温度分布となるが、熱源が可動子10からヒータ11に切り替わっても、そこから発せられる熱量が同じであれば、ステージ全体に形成される温度分布も同じになる。   The amount of heat transferred to the component 9 is transferred to the components connected earlier, and the upper table 4, the slide unit 20, the guide rail 17, the lower table 3, the slide unit 21, the guide rail 18, the sample chamber 1, and the cooling plate 5. It will be transmitted in order. Since heat conduction always occurs from a higher temperature to a lower temperature, the temperature decreases in the order in which heat flows from the heat source side. The temperature difference is the temperature distribution of the entire stage, but even if the heat source is switched from the mover 10 to the heater 11, if the amount of heat generated from the heat source is the same, the temperature distribution formed on the entire stage is also the same. .

よって、動作パターンが変わっても、ヒータ11を利用することで、下段テーブル3の温度を一定に保つことも可能になり、下段テーブル3の湾曲状態に変化がなくなる。よって、その上にある上段テーブル4の傾斜角も変化せず、ミラー7、8の反射面の角度も変化しなくなる。これによって、ステージ位置の計測精度が高まると同時に、チャック6の温度も一定になり、これに接触するウェハの温度変化もなくすことができる。よって、ウェハの温度変化による膨張・収縮による位置変化なども同時になくすことが出来る。   Therefore, even if the operation pattern changes, it is possible to keep the temperature of the lower table 3 constant by using the heater 11, and the curved state of the lower table 3 is not changed. Therefore, the inclination angle of the upper table 4 on the upper table 4 does not change, and the angles of the reflection surfaces of the mirrors 7 and 8 do not change. As a result, the measurement accuracy of the stage position is enhanced, and at the same time, the temperature of the chuck 6 becomes constant, and the temperature change of the wafer in contact therewith can be eliminated. Therefore, the position change due to expansion / contraction due to the temperature change of the wafer can be eliminated at the same time.

図5は、第1の実施例におけるステージの構成に、ヒータの制御系を加えたシステム構成図である。このような制御系は制御装置120に内蔵されている。ここで示した構成は以降の第2、第3の実施例にも適用できる。ヒータ11には、電力配線30によって電流が供給される。その電流を制御するにあたって、ヒータ11の近傍に温度センサ26を配置する。より具体的には、温度センサ26の計測位置は、ヒータ11を両面から挟み込んで固定する際に、温度センサ26も同様に挟まれる位置にする。そうすることで、ヒータ11に接続する部品の温度を温度センサ26が検知することが可能になる。温度センサ26は温調器27に接続し、温度器27が温度を把握する。   FIG. 5 is a system configuration diagram in which a heater control system is added to the configuration of the stage in the first embodiment. Such a control system is built in the control device 120. The configuration shown here can be applied to the following second and third embodiments. A current is supplied to the heater 11 through the power wiring 30. In controlling the current, a temperature sensor 26 is disposed in the vicinity of the heater 11. More specifically, the measurement position of the temperature sensor 26 is a position where the temperature sensor 26 is similarly sandwiched when the heater 11 is sandwiched and fixed from both sides. By doing so, the temperature sensor 26 can detect the temperature of the component connected to the heater 11. The temperature sensor 26 is connected to a temperature controller 27, and the temperature device 27 grasps the temperature.

温調器27は電気機器であるため、電源29と接続している。温調器27によってヒータの出力を制御するにあたっては、あらかじめ目標温度を決めておく。その目標温度から温度センサ26で計測した温度が下回った時にヒータ11を作動させる。同時に、目標温度からずれに応じて、ヒータに供給する電力を決める。この電力を決めるための演算方法としては、PID制御などがある。PID制御では、出力値を決めるにあたり、目標値からのずれに比例する要素と、ずれの積分値に応じる要素と、ずれの時間変化に応じる要素を組み合わせて演算する。   Since the temperature controller 27 is an electric device, it is connected to a power source 29. In controlling the heater output by the temperature controller 27, a target temperature is determined in advance. When the temperature measured by the temperature sensor 26 falls below the target temperature, the heater 11 is operated. At the same time, the power supplied to the heater is determined according to the deviation from the target temperature. As a calculation method for determining the power, there is PID control or the like. In PID control, when determining an output value, an element that is proportional to a deviation from a target value, an element that depends on an integral value of the deviation, and an element that depends on a change in time of the deviation are combined.

さらに、それらの要素に関わる係数を制御動作中にオートチューニングし、より最適な係数で演算して制御することも可能である。温調器27で決めた電力の指令値は信号線31でアンプ28に送られる。アンプ28は電源29から電力を得て、信号線31の信号値に比例した電力の出力を行う。ヒータの電力を制御するにあたっては、一定電圧の出力のON/OFFを繰り返し、ONとOFFの時間割合を制御する手法もある。   Furthermore, the coefficients related to these elements can be automatically tuned during the control operation, and can be calculated and controlled with more optimal coefficients. The power command value determined by the temperature controller 27 is sent to the amplifier 28 via the signal line 31. The amplifier 28 obtains power from the power supply 29 and outputs power proportional to the signal value of the signal line 31. In controlling the power of the heater, there is also a method of controlling ON / OFF time ratio by repeatedly turning on / off a constant voltage output.

この方式の場合、出力電圧を変化させる必要がないために、機器構成としては安価で済む。しかし、ヒータに電気を流している時は、その電流に比例して、電熱線の周りに磁場が形成され、その磁場は、わずかながら電子顕微鏡の電子線の軌道にも影響を及ぼす。電子線を通す空間に磁場を与えたとしても、それが変化しない一定の磁場であれば問題はないが、瞬間、瞬間で変化する磁場であると、電子線の軌道のずれが一定でなくなり、撮像にとってのノイズとなる。このため、ヒータの電流がON/OFFされた時のような比較的大きな磁場の変化を避けるため、ヒータへの電力供給にあたっては、ON/OFFの時間割合で供給電力を決めるのではなく、電圧を変化させて電力を制御する方がよい。   In the case of this method, since it is not necessary to change the output voltage, the equipment configuration is inexpensive. However, when electricity is supplied to the heater, a magnetic field is formed around the heating wire in proportion to the current, and the magnetic field slightly affects the trajectory of the electron beam of the electron microscope. Even if a magnetic field is given to the space through which the electron beam passes, there is no problem if it is a constant magnetic field that does not change, but if the magnetic field changes instantaneously, the deviation of the orbit of the electron beam will not be constant, It becomes noise for imaging. Therefore, in order to avoid a relatively large magnetic field change when the heater current is turned on / off, the power supply to the heater is not determined by the ON / OFF time ratio but by the voltage. It is better to control the power by changing.

この場合、ヒータに流れる電流は徐々に変化することになり、電流が作り出す磁場の変化も小さくて済む。これにより、撮像に影響するノイズが低減される。よって、アンプ28は、信号線31を通じて受けた指令値に比例して、ヒータに電力を供給する際の電圧もしくは電流を変化させるものであることが好ましい。   In this case, the current flowing through the heater changes gradually, and the change in the magnetic field generated by the current can be small. Thereby, noise that affects imaging is reduced. Therefore, the amplifier 28 is preferably one that changes the voltage or current when supplying power to the heater in proportion to the command value received through the signal line 31.

可動子の熱変化のテーブルに対する影響を抑制するためには、温度設定に基づくヒータ制御と、コイルとヒータの合計発熱量の制御が考えられるが、温度設定に基づいてヒータ制御を行う場合、例えば、ステージが最も酷使される状態における温度を目標温度とすることによって、加熱制御のみで、ステージ温度の安定化を実現することが可能となる。   In order to suppress the influence of the thermal change of the mover on the table, heater control based on the temperature setting and control of the total heat generation amount of the coil and the heater can be considered, but when performing the heater control based on the temperature setting, for example, By setting the temperature in the state where the stage is most heavily used as the target temperature, it is possible to realize stabilization of the stage temperature only by heating control.

図6は、第1の実施例に用いるヒータ11の詳細を示した図である。ここで示した構成は以降の第2、第3の実施例にも適用できる。ヒータ11はその端子部分で電力配線30と接合し、電力が供給される。電力配線30は2本の配線からなり、1本の電熱線32の両端に接続される。電熱線32の素材にはニクロムや、SUS、チタンなどを適用することができる。電熱線32には、磁場の影響を受けにくくするために、非磁性体を使用することが好ましい。   FIG. 6 is a diagram showing details of the heater 11 used in the first embodiment. The configuration shown here can be applied to the following second and third embodiments. The heater 11 is joined to the power wiring 30 at the terminal portion, and power is supplied. The power wiring 30 is composed of two wirings and is connected to both ends of one heating wire 32. Nichrome, SUS, titanium, or the like can be applied to the material of the heating wire 32. It is preferable to use a non-magnetic material for the heating wire 32 in order to make it less susceptible to the influence of a magnetic field.

電熱線32の配線形状をデザインするにあたっては、逆向きの電流になる線を近付けてペアにするのがよい。直線の電熱線が単独で存在するときは、その電線の周りに同心円状の磁場が形成されるが、逆向きの電線がすぐ近くに存在すると、お互いの磁場が干渉して、磁場のキャンセルが起きる。このため、電熱線32は、図6の左側において、2箇所U字状に折り返している。この折り返した配線にすることで、磁場をキャンセルすることが可能になる。また、折り返しによって出来たペアどうしは、間隔を開ける。これは、ペアどうしを近付けた場合、近付いた隣の相手との磁場のキャンセルが起き、ペアにした相手との磁場のキャンセル効果が薄れるためである。   In designing the wiring shape of the heating wire 32, it is preferable to make a pair by bringing the wires that are in opposite directions close to each other. When a straight heating wire is present alone, a concentric magnetic field is formed around the wire, but when there are opposite wires in the immediate vicinity, each other's magnetic field interferes to cancel the magnetic field. Get up. For this reason, the heating wire 32 is folded back into two U-shapes on the left side of FIG. By using the folded wiring, the magnetic field can be canceled. In addition, the pair formed by turning back is opened. This is because when a pair is brought close to each other, the magnetic field cancels with the adjacent partner that comes close, and the magnetic field canceling effect with the paired partner weakens.

ヒータ11を構成するにあたっては、電熱線だけでなく、電気的な絶縁を行う構成も必要となる。そのため、電熱線32は、絶縁材33で挟まれた構造にする。このことで、ヒータと他の部品を組み立てた時には、電気的な絶縁を保つことが出来る。絶縁材33の材質としては、ポリイミドのような比較的高温に耐えられる樹脂材を使用することもできる。   In configuring the heater 11, not only a heating wire but also a configuration for electrical insulation is required. For this reason, the heating wire 32 is sandwiched between the insulating materials 33. Thus, when the heater and other parts are assembled, electrical insulation can be maintained. As a material of the insulating material 33, a resin material that can withstand a relatively high temperature, such as polyimide, may be used.

その場合、電熱線32の両面から覆うポリイミドシートの接合に、接着剤を使用するのではなく、熱的な溶着によってポリイミドシートどうしを接合することが好ましい。電子顕微鏡は、高い真空度を保った環境で使用することが必要であり、接着剤を使用すると、その成分の蒸発が起き、蒸発が枯れるまで、真空度を悪化させることになる。絶縁材33としては、その他にも、アルミナのようなセラミクスを使用してもよい。   In that case, it is preferable to join the polyimide sheets by thermal welding rather than using an adhesive for joining the polyimide sheets covering from both surfaces of the heating wire 32. The electron microscope needs to be used in an environment in which a high degree of vacuum is maintained. When an adhesive is used, the degree of vacuum is deteriorated until the components thereof evaporate and the evaporation dies. In addition, ceramics such as alumina may be used as the insulating material 33.

その場合、セラミクス板の表面に蒸着によって電熱線を形成し、その上でもう一枚のセラミクス板で挟んでもよい。ヒータ11の近傍に設置する温度センサ26は、ヒータ11と一体化させてもよいし、別体にしてもよい。ただし、電熱線32と温度センサ26が重なることは避けて配置するのがよい。ヒータ11は、可動子と接続部品に挟まれるので、両者をボルトで締結するのがよく、ヒータ11には、ボルトが貫通するための穴をあけておくのがよい。   In that case, a heating wire may be formed on the surface of the ceramic plate by vapor deposition, and then sandwiched by another ceramic plate. The temperature sensor 26 installed in the vicinity of the heater 11 may be integrated with the heater 11 or may be a separate body. However, it is preferable to avoid the overlapping of the heating wire 32 and the temperature sensor 26. Since the heater 11 is sandwiched between the mover and the connecting part, it is preferable to fasten both of them with bolts, and it is preferable to make a hole in the heater 11 for the bolt to penetrate.

図7、8は第2の実施例における装置構成を示したものであり、一つの構造を示している。実施例1と同じ構造の箇所は説明を省略する。   7 and 8 show the apparatus configuration in the second embodiment, which shows one structure. The description of the same structure as in the first embodiment is omitted.

図7は、第1の実施例の図2と同じ角度で見た斜視図であり、図2と同様の部品を非表示にして、ステージの構造を分かり易くしたものある。その上で、図7は上段ステージの一部をカットし、ステージの内部構造を分かり易くした。第2の実施例が第1の実施例と異なる所は、ヒータ11と上段テーブル4の間の構造である。ヒータ11の上側に接する部品として熱バイパス部品23が存在し、この熱バイパス部品23と、上段テーブル4は熱抵抗部品24を介して接続される。このため、熱バイパス部品23は、上段テーブル4とは接触しない。   FIG. 7 is a perspective view seen from the same angle as FIG. 2 of the first embodiment, in which parts similar to those in FIG. 2 are not shown, and the structure of the stage is easily understood. In addition, in FIG. 7, a part of the upper stage was cut to make the internal structure of the stage easier to understand. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the structure between the heater 11 and the upper table 4. A thermal bypass component 23 exists as a component in contact with the upper side of the heater 11, and the thermal bypass component 23 and the upper table 4 are connected via a thermal resistance component 24. For this reason, the thermal bypass component 23 does not contact the upper table 4.

図8は、第1の実施例の図4と同じ断面位置での断面図であり、特に熱バイパス部品23の接続関係が分かるように示している。上段ステージ用のリニアモータの可動子10は、その上面がヒータ11と接しており、ヒータ11の上面は熱バイパス部品23が接している。熱バイパス部品23の上面には熱抵抗部品24が接しており、これが上段テーブル4に接続されている。熱バイパス部品23はヒータ11および熱抵抗部品24と接した上で、熱バイパス用スライドユニット25に接続している。   FIG. 8 is a cross-sectional view at the same cross-sectional position as FIG. 4 of the first embodiment, and particularly shows the connection relationship of the thermal bypass component 23. The upper surface of the mover 10 of the linear motor for the upper stage is in contact with the heater 11, and the upper surface of the heater 11 is in contact with the thermal bypass component 23. A thermal resistance component 24 is in contact with the upper surface of the thermal bypass component 23, and this is connected to the upper table 4. The thermal bypass component 23 is in contact with the heater 11 and the thermal resistance component 24 and then connected to the thermal bypass slide unit 25.

熱バイパス用スライドユニット25は、下段テーブルに設置されたガイドレール17と接触している。リニアモータ可動子10およびヒータ11の両方もしくは一方が発熱しても、その熱量は全て熱バイパス部品23に伝わる。そこから先の伝熱経路としては、熱抵抗部品24に伝わる経路と、熱バイパス用スライドユニット25に伝わる経路とが存在する。熱抵抗部品24の熱抵抗が大きいほど、熱バイパス用スライドユニット25の経路に流れる熱の割合が増大する。このことは上段ステージ4に伝わる熱量が低下することを意味する。上段ステージ4に伝わる熱量が低下すると、可動子10の発熱によって生じる上段ステージ4の温度上昇が小さくなる。そうなると、チャック6の温度上昇も小さくなり、これに接触するウェハの温度変化も小さくなる。よって熱抵抗部品24には、樹脂やセラミクスなどの熱伝導率が低い材質を使用して、熱抵抗を大きくすることが好ましい。一方、熱バイパス用スライドユニット25に伝わった熱量はガイドレール17、下段テーブル3を通じて最終的に冷却板5へと流れていく。熱バイパス部品23を用いることで、チャック6の温度変化をハード的に小さくすることは、ヒータ11で温度制御するにしても、制御が楽になることなので好ましい。   The thermal bypass slide unit 25 is in contact with the guide rail 17 installed on the lower table. Even if both or one of the linear motor movable element 10 and the heater 11 generate heat, all of the heat is transmitted to the thermal bypass component 23. From there, there are a path that is transmitted to the thermal resistance component 24 and a path that is transmitted to the thermal bypass slide unit 25 as the heat transfer path. The greater the thermal resistance of the thermal resistance component 24, the greater the proportion of heat flowing through the path of the thermal bypass slide unit 25. This means that the amount of heat transmitted to the upper stage 4 is reduced. When the amount of heat transmitted to the upper stage 4 is reduced, the temperature rise of the upper stage 4 caused by the heat generation of the mover 10 is reduced. If it becomes so, the temperature rise of the chuck | zipper 6 will also become small and the temperature change of the wafer which contacts this will also become small. Therefore, it is preferable to use a material having a low thermal conductivity such as resin or ceramic for the thermal resistance component 24 to increase the thermal resistance. On the other hand, the amount of heat transmitted to the thermal bypass slide unit 25 finally flows to the cooling plate 5 through the guide rail 17 and the lower table 3. By using the thermal bypass component 23, it is preferable to reduce the temperature change of the chuck 6 in terms of hardware because the control is easy even if the temperature is controlled by the heater 11.

図9、10は第3の実施例における装置構成を示したものであり、一つの構造を示している。前回同様、実施例1と同じ構造の箇所は説明を省略する。   9 and 10 show an apparatus configuration in the third embodiment, which shows one structure. As in the previous case, the description of the same structure as in the first embodiment is omitted.

図9は、第1の実施例の図2と同じ角度で見た斜視図であり、図2と同様の部品を非表示にして、ステージの構造を分かり易くしたものある。本実施では、上段テーブル4’を駆動するためのリニアモータの構成が異なり、可動子34が永久磁石を有し、固定子35がコイルを有する。可動子34は上段テーブル4’と接続されており、上段テーブル4’と一体になって移動する。   FIG. 9 is a perspective view seen from the same angle as FIG. 2 of the first embodiment, in which parts similar to those in FIG. 2 are not shown, and the structure of the stage is easily understood. In this embodiment, the configuration of the linear motor for driving the upper table 4 ′ is different, the mover 34 has a permanent magnet, and the stator 35 has a coil. The mover 34 is connected to the upper table 4 'and moves together with the upper table 4'.

図10は、第1の実施例の図4と同じ断面位置での断面図であり、特に上段ステージ用リニアモータの周りの接続関係が分かるように示している。上段テーブル4’に接続される可動子34は、永久磁石を有する部品であるため発熱しない。このため、上段ステージを駆動しても直接的には上段テーブル4’の温度上昇を招くことがない。上段テーブル4’の温度変化が小さければチャック6の温度変化も小さくなり、本実施例は、温度変化を小さくするためのハード構成として有効である。ただし、リニアモータの固定子35はコイルを有するため、上段ステージの動作に伴って固定子35に発熱を生じる。固定子35はヒータ11’を挟んで下段テーブル3’と接続する。よって、固定子35の発熱は全て下段テーブル3’に伝わる。これによって生じる下段テーブル3’の温度変化を抑制するためにヒータ11’を使用する。すなわち、上段ステージの稼働量が減って、固定子35の平均発熱量が低下した時、その低下分をヒータ11’が補うことで、合計発熱量が一定になり、温度変化を防ぐことが可能になる。   FIG. 10 is a cross-sectional view at the same cross-sectional position as FIG. 4 of the first embodiment, and particularly shows the connection relationship around the linear motor for the upper stage. Since the mover 34 connected to the upper table 4 ′ is a part having a permanent magnet, it does not generate heat. For this reason, even if the upper stage is driven, the temperature of the upper table 4 ′ is not directly increased. If the temperature change of the upper table 4 'is small, the temperature change of the chuck 6 is also small, and this embodiment is effective as a hardware configuration for reducing the temperature change. However, since the stator 35 of the linear motor has a coil, the stator 35 generates heat as the upper stage moves. The stator 35 is connected to the lower table 3 'with the heater 11' interposed therebetween. Therefore, all the heat generated by the stator 35 is transmitted to the lower table 3 '. In order to suppress the temperature change of the lower table 3 'caused by this, the heater 11' is used. That is, when the operating amount of the upper stage decreases and the average heat generation amount of the stator 35 decreases, the heater 11 'compensates for the decrease, so that the total heat generation amount becomes constant and temperature changes can be prevented. become.

図11は、図5に示した温度センサ26を用いたシステム構成以外で、ヒータの電力を制御する手法を説明するアルゴリズムの図である。このため、ステージのハード構成の組合せとしては、実施例1から3の構成と組み合わせることができる。   FIG. 11 is an algorithm diagram illustrating a method of controlling the heater power other than the system configuration using the temperature sensor 26 shown in FIG. For this reason, the combination of the hardware configurations of the stages can be combined with the configurations of the first to third embodiments.

図11に示すアルゴリズムにおいて、最初は、測長SEMなどの検査装置の使用状態を決定する。使用状態を大別すると、検査装置を使用する場合と、使用しない場合に分かれ、使用しない場合は「ステージ休止」になる。この場合はあらかじめ決めておいたターゲットの発熱量をそのままヒータの発熱量として出力する。検査装置が次の仕事を待つ間も、その間は仕事をしていないので「ステージ休止」にあたる。ステージ休止中にヒータを用いて予熱しておくことで、その後、ステージの稼働が始まって、リニアモータの発熱が始まっても、ヒータの発熱を切ることで、ステージの温度変化をなくすことが出来る。この予熱動作は、図5の温度センサをシステムにおいても有効であり、ステージ稼働前に既にステージを暖めておけば、その後の温度変化を小さくすることが可能である。   In the algorithm shown in FIG. 11, first, the usage state of an inspection apparatus such as a length measuring SEM is determined. The usage state is roughly divided into a case where the inspection apparatus is used and a case where the inspection device is not used. In this case, the heat generation amount of the target determined in advance is output as it is as the heat generation amount of the heater. While the inspection device waits for the next work, it does not work during that time, so it is a “stage pause”. By preheating with the heater during the stage pause, even if the operation of the stage starts and the heat generation of the linear motor starts, the temperature change of the stage can be eliminated by turning off the heat generation of the heater. . This preheating operation is also effective in the system of the temperature sensor of FIG. 5, and if the stage is already warmed before the stage operation, the subsequent temperature change can be reduced.

温度センサを用いない場合に戻って、「ステージ休止」以外は何かしら仕事をする状態にある。その際は、どのような検査をするかがプログラミングされる。これによってウェハの検査パターンが定まる。検査パターンが定まると、1枚のウェハの全検査箇所が定まり、その検査箇所をたどるためのステージの全動作経路を算出することが出来る。その動作に対して、上段ステージの動作量と動作時間を抽出すると、上段ステージ用リニアモータの平均発熱量を算出することが出来る。この予測発熱量と、あらかじめ決めておいたターゲット発熱量との差分をヒータの発熱量とすることで、ヒータの出力を決めることができる。ウェハの検査パターンが同じである間は、計算方法で決めた出力でヒータの発熱を続ける。この制御アルゴリズムを用いると、計算の負荷はかかるが、温度センサが不要済む利点がある。   Returning to the case where the temperature sensor is not used, it is in a state of doing some work other than "Stage Pause". In that case, what kind of inspection is performed is programmed. This determines the wafer inspection pattern. When the inspection pattern is determined, all inspection portions of one wafer are determined, and all operation paths of the stage for tracing the inspection portion can be calculated. When the operation amount and operation time of the upper stage are extracted with respect to the operation, the average heat generation amount of the upper stage linear motor can be calculated. By making the difference between the predicted heat generation amount and the target heat generation amount determined in advance as the heat generation amount of the heater, the output of the heater can be determined. While the wafer inspection pattern is the same, the heater continues to generate heat at the output determined by the calculation method. When this control algorithm is used, a calculation load is applied, but there is an advantage that a temperature sensor is unnecessary.

1 試料室
2 カラム
3 下段テーブル
4 上段テーブル
5 冷却板
6 チャック
7 ミラー(上段用)
8 ミラー(下段用)
9 上段用可動子接続部品
10 上段用リニアモータ可動子
11 予熱ヒータ
12 上段用リニアモータ固定子
13 下段用可動子接続部品
14 下段用リニアモータ可動子
15 下段用リニアモータ固定子
16 熱抵抗用部品(下段ステージ用)
17 上段ステージ用ガイドレール
18 下段ステージ用ガイドレール
19 放熱用ガイドレール
20 上段用スライドユニット
21 下段用スライドユニット
22 放熱用スライドユニット
23 熱バイパス部品
24 熱抵抗部品(上段ステージ用)
25 熱バイパス用スライドユニット
26 温度センサ
27 温調器
28 アンプ
29 電源
30 ヒータ電力配線
31 信号配線
32 電熱線
33 絶縁材
34 上段用リニアモータ可動子
35 上段用リニアモータ固定子
1 Sample chamber 2 Column 3 Lower table 4 Upper table 5 Cooling plate 6 Chuck 7 Mirror (for upper)
8 Mirror (for lower stage)
9 Upper-stage mover connecting part 10 Upper-stage linear motor mover 11 Preheating heater 12 Upper-stage linear motor stator 13 Lower-stage mover connecting part 14 Lower-stage linear motor mover 15 Lower-stage linear motor stator 16 Thermal resistance parts (For lower stage)
17 Upper stage guide rail 18 Lower stage guide rail 19 Heat radiation guide rail 20 Upper stage slide unit 21 Lower stage slide unit 22 Heat radiation slide unit 23 Thermal bypass component 24 Thermal resistance component (for upper stage)
25 Thermal bypass slide unit 26 Temperature sensor 27 Temperature controller 28 Amplifier 29 Power supply 30 Heater power wiring 31 Signal wiring 32 Heating wire 33 Insulating material 34 Upper linear motor movable element 35 Upper linear motor stator

Claims (9)

試料が載置されるテーブルと、前記テーブルを所定の方向に駆動するリニアモータを備えたステージ装置において、
前記リニアモータは、コイル或いは永久磁石の一方を有する可動子と、コイル或いは永久磁石の他方を有する固定子を含み、前記可動子と前記テーブルの間にヒータを介在させたことを特徴とするステージ装置。
In a stage device including a table on which a sample is placed and a linear motor that drives the table in a predetermined direction,
The linear motor includes a mover having one of a coil or a permanent magnet and a stator having the other of the coil or the permanent magnet, and a heater is interposed between the mover and the table. apparatus.
請求項1において、
前記テーブルを案内するスライドユニットと、当該スライドユニットに接すると共に、前記テーブルの移動方向を規制するレールと、当該レールに接する冷却機構を備えたことを特徴とするステージ装置。
In claim 1,
A stage apparatus comprising: a slide unit that guides the table; a rail that contacts the slide unit and that regulates a moving direction of the table; and a cooling mechanism that contacts the rail.
請求項2において、
前記ヒータと前記スライドユニットの間に設置される温度センサと、当該温度センサによる温度計測に基づいて、前記ヒータを制御する制御装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
In claim 2,
A stage apparatus comprising: a temperature sensor installed between the heater and the slide unit; and a control device for controlling the heater based on temperature measurement by the temperature sensor.
請求項3において、
前記制御装置は、前記温度センサによる計測結果が一定、或いは所定範囲内となるように、前記ヒータを制御することを特徴とするステージ装置。
In claim 3,
The stage device is characterized in that the control device controls the heater so that a measurement result by the temperature sensor is constant or within a predetermined range.
請求項12において、
前記試料を第1の方向に移動させる第1のテーブルと、前記第1のテーブルの上に搭載され、前記試料を第2の方向に移動させる第2のテーブルとを備え、前記ヒータは、当該第2のテーブルを駆動するリニアモータの可動子と第2のテーブルとの間に設置されることを特徴とするステージ装置。
In claim 12,
A first table for moving the sample in a first direction; and a second table mounted on the first table for moving the sample in a second direction. A stage apparatus, wherein the stage apparatus is installed between a mover of a linear motor that drives a second table and the second table.
請求項5において、
前記第2のテーブルを案内するスライドユニットと、前記第2のテーブルを移動させる可動子に接触すると共に、前記スライドユニットと接続される熱バイパス部材と、当該熱バイパス部材と、前記第2のテーブルとの間に設置される熱抵抗部材を備えたことを特徴とするステージ装置。
In claim 5,
A slide unit that guides the second table, a mover that moves the second table, a thermal bypass member that is connected to the slide unit, the thermal bypass member, and the second table A stage apparatus comprising a heat resistance member installed between the two.
請求項1において、
ステージの動作状態からリニアモータの発熱量を推定し、その推定に基づいてヒータの発熱量を制御する制御装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
In claim 1,
A stage apparatus comprising: a controller that estimates a heat generation amount of a linear motor from an operating state of a stage and controls a heat generation amount of a heater based on the estimation.
請求項1において、
前記ヒータは電熱線を用いたヒータであり、その電熱線は電流の向きが逆方向になる配線を近接させて一組みとし、逆向きで一組になった配線どうしは逆向きの配線の間隔より離すことを特徴とするステージ装置。
In claim 1,
The heater is a heater using a heating wire, and the heating wire is a set of wirings in which the direction of the current is opposite to each other in close proximity, and the wirings in the opposite direction are separated from each other in the interval of the wirings in the opposite direction. A stage apparatus characterized by being further separated.
荷電粒子源と、この荷電粒子源から放出されるビームが照射される試料を搭載するテーブルと、そのテーブルを移動させるステージ機構と、このステージ機構が設置される真空チャンバを備えた荷電粒子線装置において、
前記テーブルを移動させると共に、コイル或いは永久磁石の一方を有する可動子と、コイル或いは永久磁石の他方を有する固定子を含むリニアモータと、前記可動子と前記テーブルとの間に設置されるヒータを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
A charged particle beam apparatus including a charged particle source, a table on which a sample irradiated with a beam emitted from the charged particle source is mounted, a stage mechanism for moving the table, and a vacuum chamber in which the stage mechanism is installed In
A linear motor including a mover having one of a coil or a permanent magnet, a stator having the other of a coil or a permanent magnet, and a heater installed between the mover and the table. A charged particle beam apparatus comprising:
JP2014249500A 2014-12-10 2014-12-10 Stage apparatus and charged particle beam apparatus using the same Pending JP2018041528A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014249500A JP2018041528A (en) 2014-12-10 2014-12-10 Stage apparatus and charged particle beam apparatus using the same
PCT/JP2015/084228 WO2016093185A1 (en) 2014-12-10 2015-12-07 Stage device and charged particle beam device employing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014249500A JP2018041528A (en) 2014-12-10 2014-12-10 Stage apparatus and charged particle beam apparatus using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018041528A true JP2018041528A (en) 2018-03-15

Family

ID=56107369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014249500A Pending JP2018041528A (en) 2014-12-10 2014-12-10 Stage apparatus and charged particle beam apparatus using the same

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2018041528A (en)
WO (1) WO2016093185A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019042905A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Asml Netherlands B.V. Electron beam inspection tool
JP2019159271A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 キヤノン株式会社 Stage device, lithography apparatus, and method of manufacturing article
JP2019201111A (en) * 2018-05-16 2019-11-21 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam lithography apparatus and charged particle beam lithography method
KR102244820B1 (en) * 2020-08-10 2021-04-27 (주)세스텍 transfer robot adopting linear motor

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2022210A (en) 2018-01-19 2019-07-25 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, an operating method and device manufacturing method
CN109787530A (en) * 2019-01-04 2019-05-21 深圳市微秒控制技术有限公司 A kind of linear motor physical accuracy compensation control system and method
US10788762B2 (en) * 2019-02-25 2020-09-29 Applied Materials, Inc. Dynamic cooling control for thermal stabilization for lithography system
CN212695815U (en) * 2020-08-31 2021-03-12 歌尔股份有限公司 Linear motor and electronic terminal

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3870002B2 (en) * 2000-04-07 2007-01-17 キヤノン株式会社 Exposure equipment
JP3422991B2 (en) * 2001-05-28 2003-07-07 株式会社東芝 Charged particle drawing equipment
JP2006074961A (en) * 2004-09-06 2006-03-16 Nikon Corp Linear motor, stage apparatus and exposure apparatus
JP5331597B2 (en) * 2009-06-30 2013-10-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ Stage device and stage positioning control method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019042905A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Asml Netherlands B.V. Electron beam inspection tool
US11158484B2 (en) 2017-08-31 2021-10-26 Asml Netherlands B.V. Electron beam inspection tool and method of controlling heat load
JP2019159271A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 キヤノン株式会社 Stage device, lithography apparatus, and method of manufacturing article
JP7025256B2 (en) 2018-03-16 2022-02-24 キヤノン株式会社 Manufacturing methods for stage equipment, lithography equipment, and articles
JP2019201111A (en) * 2018-05-16 2019-11-21 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam lithography apparatus and charged particle beam lithography method
JP7034825B2 (en) 2018-05-16 2022-03-14 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam drawing device and charged particle beam drawing method
KR102244820B1 (en) * 2020-08-10 2021-04-27 (주)세스텍 transfer robot adopting linear motor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016093185A1 (en) 2016-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016093185A1 (en) Stage device and charged particle beam device employing same
US7900896B2 (en) Specimen stage
JP4866045B2 (en) Electron microscope apparatus and sample stage positioning control method in the same
JP6523623B2 (en) Charged particle beam apparatus and stage control method
JP2011017569A (en) Charged particle beam device
JP2009252809A (en) Staging device and control method of positioning stage in the staging device
TW201931419A (en) Electron beam inspection tool
KR100663939B1 (en) Long range stage with full stroke nano resolution for high vacuum
JP6186210B2 (en) Stage apparatus and charged particle beam apparatus using the same
WO2011162325A1 (en) Sample stage device
WO2015129292A1 (en) Stage device and charged particle ray device using the same
TWI667682B (en) Platform device and charged particle beam device
JP2006287015A (en) Charged particle beam exposure device
JP2006287098A (en) Positioning device
JP2002103102A (en) Working apparatus and working method
JP2019212559A (en) Stage device and charged particle beam device
JP2007042514A (en) Stage and correction method of stage stop position
JP2007317626A (en) Stage for mounting sample thereon, xy stage and charged particle beam device
JP2008130361A (en) Charged particle beam device, and imaging method of the same
WO2013121503A1 (en) Septum electromagnet and particle beam therapy device
JP2005333114A (en) Electron beam lithography system and electron beam lithography method
JP6444713B2 (en) X-ray generator
JP2007184193A (en) Charged particle beam device
JP2006024050A (en) Micro positioning device
US20230143197A1 (en) Stage apparatus and charged particle beam apparatus including stage apparatus