JP4801996B2 - 試料移動機構及び荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents
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Description
本発明は、試料移動機構及び荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、電子ビームを可変成形させながら試料に電子ビームを照射する電子ビーム描画装置及びその装置に用いる試料を載置するステージに関する。
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
図１３は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置）における第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置）における第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
ここで、試料３４０が搭載されたステージの位置は、レーザー測長機を用いて測長することが行なわれている。レーザー測長機で測長する場合にはステージにレーザー測長機から照射されるレーザーを反射するためのミラーが配置される。そして、ミラーからの反射光を受光してその変位量からステージの位置を測長する。
ここで、Ｘステージ及びＹステージから構成されるステージに対し、ＸＹ方向に移動する際に各ステージのガイドウェイの加工精度やステージ移動による重量バランスの変化等からプリロード変動等が生じ、被処理物固定具とミラーとの間の距離に誤差が生じるため予めステージを移動させた各点で発生する被処理物固定具とミラーとの間の相対変位量を測定しておくとする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、クロスローラガイドを用いてＸステージ及びＹステージを移動させる機構において、ステージを移動させた場合のピッチング誤差を低減させるとする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６２−２１７６８６号公報
特開２００４−１０４００１号公報
ここで、Ｘステージ及びＹステージから構成されるステージに対し、ＸＹ方向に移動する際に各ステージのガイドウェイの加工精度やステージ移動による重量バランスの変化等からプリロード変動等が生じ、被処理物固定具とミラーとの間の距離に誤差が生じるため予めステージを移動させた各点で発生する被処理物固定具とミラーとの間の相対変位量を測定しておくとする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、クロスローラガイドを用いてＸステージ及びＹステージを移動させる機構において、ステージを移動させた場合のピッチング誤差を低減させるとする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。
上述した特許文献１，２では、ステージが移動する場合の各位置におけるスタティックな変形を補正しているが、描画装置では、かかるスタティックな変形とは別に、ステージの移動時の加速或いは減速に伴う加速度の影響により加速度がかかった状態でのレーザー測長機により測長される測長位置に変位が生じる。かかる測長位置の変位により認識される試料の位置にずれが生じてしまうといった問題があった。
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、加速度がかかった状態での試料の位置ずれを低減或いは補正した装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の試料移動機構は、
試料を水平方向に加速移動させる試料移動機構であって、
水平方向に加速移動する移動部と、
移動部上に配置され、略重心高さ位置で移動部に支持された板部と、
板部の略重心高さ位置に自己の重心高さ位置が配置されるように板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
を備えたことを特徴する。
試料を水平方向に加速移動させる試料移動機構であって、
水平方向に加速移動する移動部と、
移動部上に配置され、略重心高さ位置で移動部に支持された板部と、
板部の略重心高さ位置に自己の重心高さ位置が配置されるように板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
を備えたことを特徴する。
板部の重心高さ位置とミラー部の重心高さ位置とを、移動部と板部との接続高さ位置（力点）と同じ高さ位置に配置することにより板部に加わるモーメントとミラー部に加わるモーメントとを無くすことができる。その結果、板部とミラー部の変形を防止することができる。
また、本発明の他の態様の試料移動機構は、
試料を支持する試料支持部と、
試料支持部の下面で試料支持部に接続された板部と、
板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
板部の下面で前記板部を支持し、水平方向に加速移動する移動部と、
を備えた試料移動機構であって、
試料支持部の下面から試料の重心位置までの高さと試料の質量と移動部が加速移動する場合の加速度との積を第１の弾性係数で叙した第１の値と、板部の下面からミラー部におけるレーザーの反射位置までの高さとミラー部の質量と移動部が加速移動する場合の加速度との積を第２の弾性係数で叙した第２の値とが一致するように、試料支持部とミラー部と板部とを形成することを特徴する。
試料を支持する試料支持部と、
試料支持部の下面で試料支持部に接続された板部と、
板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
板部の下面で前記板部を支持し、水平方向に加速移動する移動部と、
を備えた試料移動機構であって、
試料支持部の下面から試料の重心位置までの高さと試料の質量と移動部が加速移動する場合の加速度との積を第１の弾性係数で叙した第１の値と、板部の下面からミラー部におけるレーザーの反射位置までの高さとミラー部の質量と移動部が加速移動する場合の加速度との積を第２の弾性係数で叙した第２の値とが一致するように、試料支持部とミラー部と板部とを形成することを特徴する。
かかる構成により、移動部が水平方向に加速移動する場合に、加速度による試料の変位量とミラー部の変位量とを一致させることができる。その結果、相対的な位置関係を維持することができる。
また、本発明の他の態様の試料移動機構は、
試料を支持する試料支持部と、
試料支持部の下面で試料支持部に接続された板部と、
板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
板部の下面で記板部を支持し、水平方向に加速移動する移動部と、
移動部が加速移動する場合にミラー部から受ける荷重による板部のひずみ量を測定するひずみ量測定部と、
を備えたことを特徴する。
試料を支持する試料支持部と、
試料支持部の下面で試料支持部に接続された板部と、
板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
板部の下面で記板部を支持し、水平方向に加速移動する移動部と、
移動部が加速移動する場合にミラー部から受ける荷重による板部のひずみ量を測定するひずみ量測定部と、
を備えたことを特徴する。
かかる構成により、移動部が水平方向に加速移動する場合に、加速度を受けたミラー部の荷重による板部のひずみ量を計測することができる。よって、板部のひずみ量からミラー部の変位量を演算してその分だけ試料の位置を補正することができる。
また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置して、水平方向に加速移動するステージと、
レーザーを用いてステージの位置を測長するレーザー測長機と、
前記ステージに配置され、前記レーザーを反射するミラー部と、
試料に荷電粒子ビームを照射する照射部と、
前記レーザー測長機により測長された前記ステージの位置の変位量を時間で微分することでステージの速度を演算し、演算された前記ステージの速度をさらに時間で微分することでステージの加速度を演算する演算部と、
前記ステージが可変速で連続移動している間に、前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器と、
前記演算部により演算された加速度に基づいて、前記ステージが可変速で連続移動している間における前記偏向器による前記荷電粒子ビームを偏向させる位置を制御する偏向制御部と、
を備えたことを特徴する。
試料を載置して、水平方向に加速移動するステージと、
レーザーを用いてステージの位置を測長するレーザー測長機と、
前記ステージに配置され、前記レーザーを反射するミラー部と、
試料に荷電粒子ビームを照射する照射部と、
前記レーザー測長機により測長された前記ステージの位置の変位量を時間で微分することでステージの速度を演算し、演算された前記ステージの速度をさらに時間で微分することでステージの加速度を演算する演算部と、
前記ステージが可変速で連続移動している間に、前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器と、
前記演算部により演算された加速度に基づいて、前記ステージが可変速で連続移動している間における前記偏向器による前記荷電粒子ビームを偏向させる位置を制御する偏向制御部と、
を備えたことを特徴する。
ステージの位置の変位量から加速度を演算することにより、加速度によるステージ位置の誤差を考慮して位置データを補正することができる。その結果、荷電粒子ビームを偏向する偏向量を補正することができる。よって、正確な位置に荷電粒子ビームを照射することができる。
また、本発明における荷電粒子ビーム描画装置は、さらに、
上述したステージに配置され、レーザーを反射するミラー部と、
演算部により演算された加速度に基づいて、偏向器による荷電粒子ビームを偏向させる位置を制御する偏向制御部と、
を備えたことを特徴する。
上述したステージに配置され、レーザーを反射するミラー部と、
演算部により演算された加速度に基づいて、偏向器による荷電粒子ビームを偏向させる位置を制御する偏向制御部と、
を備えたことを特徴する。
かかるミラー部でレーザーを反射することでレーザー測長機はステージの位置を測長することができる。そして、偏向制御部により荷電粒子ビームを偏向させる位置を制御することで偏向器が荷電粒子ビームを偏向することができる。
本発明の一態様によれば、板部とミラー部の変形を防止することができるので高精度な試料の位置を測長することができる。その結果、認識される試料の位置ずれを低減することができる。また、本発明の他の態様によれば、加速度による試料とミラー部との相対的な位置関係を維持することができるので、認識される試料の位置ずれを低減することができる。また、本発明の他の態様によれば、試料の位置を補正することができるので認識される試料の位置ずれを低減することができる。
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、照射部の一例となる描画部１５０を構成する電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、支持ピン２２２、台座２１２、反射ミラー２１４、参照ミラー２１６、支柱２３２、駆動部１０６を備え、制御部１６０として、描画制御回路１１０、偏向制御部の一例となる偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、ＣＰＵ１２０、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４を備えている。コンピュータとなるＣＰＵ１２０には、描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４が図示していないバスを介して接続されている。描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４は、ＣＰＵ１２０から出力される制御信号により制御される。また、ＣＰＵ１２０で演算される入力データ或いは出力データ等はメモリ１２２に記憶される。
そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８が配置されている。描画室１０３内には、試料移動機構１７０が配置されている。試料移動機構１７０は、上述したＸＹステージ１０５、台座２１２、反射ミラー２１４、参照ミラー２１６、支持ピン２２２、支柱２３２を有している。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、照射部の一例となる描画部１５０を構成する電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、支持ピン２２２、台座２１２、反射ミラー２１４、参照ミラー２１６、支柱２３２、駆動部１０６を備え、制御部１６０として、描画制御回路１１０、偏向制御部の一例となる偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、ＣＰＵ１２０、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４を備えている。コンピュータとなるＣＰＵ１２０には、描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４が図示していないバスを介して接続されている。描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４は、ＣＰＵ１２０から出力される制御信号により制御される。また、ＣＰＵ１２０で演算される入力データ或いは出力データ等はメモリ１２２に記憶される。
そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８が配置されている。描画室１０３内には、試料移動機構１７０が配置されている。試料移動機構１７０は、上述したＸＹステージ１０５、台座２１２、反射ミラー２１４、参照ミラー２１６、支持ピン２２２、支柱２３２を有している。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
電子銃２０１から出た荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、描画制御回路１１０により制御された偏向器２０５によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向制御回路１１２に制御された偏向器２０８により偏向され、ステージ駆動回路１１４に制御された駆動部１０６により移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。
図２は、実施の形態１における描画室内の試料移動機構の構成を示す概念図である。
試料移動機構１７０では、基台２３８上にＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５は、Ｘステージ２３４とＹステージ２３６を有していて、基台２３８上にクロスローラー等のスライド機構により接続されたＹステージ２３６がＹ方向に移動自在に配置される。そして、Ｙステージ２３６上に、Ｙステージ２３６と同様、クロスローラー等のスライド機構により接続されたＸステージ２３４がＸ方向に移動自在に配置される。そして、Ｘステージ２３４上は、複数の支柱２３２が配置され、複数の支柱２３２に板部の一例となる台座２１２が接続されている。かかるＸＹステージ１０５と支柱２３２とが移動部１０７として移動することにより台座２１２が水平方向となるＸＹ方向に移動させられる。また、台座２１２がより高精度な平行度を保つために台座２１２は３本の支柱２３２により支持固定されると好適である。
試料移動機構１７０では、基台２３８上にＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５は、Ｘステージ２３４とＹステージ２３６を有していて、基台２３８上にクロスローラー等のスライド機構により接続されたＹステージ２３６がＹ方向に移動自在に配置される。そして、Ｙステージ２３６上に、Ｙステージ２３６と同様、クロスローラー等のスライド機構により接続されたＸステージ２３４がＸ方向に移動自在に配置される。そして、Ｘステージ２３４上は、複数の支柱２３２が配置され、複数の支柱２３２に板部の一例となる台座２１２が接続されている。かかるＸＹステージ１０５と支柱２３２とが移動部１０７として移動することにより台座２１２が水平方向となるＸＹ方向に移動させられる。また、台座２１２がより高精度な平行度を保つために台座２１２は３本の支柱２３２により支持固定されると好適である。
そして、台座２１２の外周部には、レーザー干渉計１３４から照射されるレーザー測長用のレーザーを反射するミラー部の一例となる反射ミラー２１４が一体に形成されている。台座２１２には、複数の支持ピン２２２が接続され、複数の支持ピン２２２の上に試料１０１が載置される。試料１０１がより高精度な平行度を保つために試料１０１は３本の支持ピン２２２により支持されると好適である。
そして、レーザー干渉計１３４から反射ミラー２１４に照射されるレーザーの高さ位置は、試料１０１の表面の高さ位置に合わせることがレーザー測長においてＡＢＢＥ（アッベ）の誤差を生じさせないようにする上で好ましい。
ここで、台座２１２の裏面には、開口部が掘り込まれている。そして、支柱２３２はかかる開口部に接続され、台座２１２と固定される。かかる開口部は、台座２１２の重心高さ位置Ｂまで掘り込まれている。すなわち、支柱２３２は台座２１２の重心高さ位置Ｂで支持され固定される。
そして、台座２１２に一体で形成される反射ミラー２１４は、台座２１２の重心高さ位置Ｂに対して対称に形成されている。言い換えれば、ハンマーヘッド状に形成されている。かかる形状にすることで、反射ミラー２１４の重心高さ位置Ａが台座２１２の重心高さ位置Ｂと一致するように形成されている。以上のように、反射ミラー２１４の重心高さ位置Ａと台座２１２の重心高さ位置Ｂと支柱２３２の接続位置Ｃとが同じ高さ位置になるように構成されている。
描画装置１００では、ＸＹステージ１０５を連続移動させながら試料１０１上に順に所望するパターンを描画していくが、パターンの密度等に応じて可変速でＸＹステージ１０５を移動させる。可変速でＸＹステージ１０５を移動させることで描画時間を短縮することができる。そして、レーザー干渉計１３４から照射したレーザーを反射ミラー２１４で反射させ、反射光をレーザー干渉計１３４で受光することで反射ミラー２１４の位置を計測し、他方で、レーザー干渉計１３２から照射したレーザーを描画室１０３に固定された基準となる参照ミラー２１６で反射させ、反射光をレーザー干渉計１３２で受光することで参照ミラー２１６の位置を計測して両者の相対距離から試料１０１の位置を測長することができる。
図３は、実施の形態１における台座と反射ミラーとを示す概念図である。
図３において、台座２１２の４隅端部のうち、直交する２つの端部にＸ方向の移動を測長するための反射ミラー２１４ａとＹ方向の移動を測長するための反射ミラー２１４ｂとが形成されている。ここでは、反射ミラー２１４ａと反射ミラー２１４ｂとも台座２１２に一体に形成されている。但し、一体でなくても構わない。例えば、反射ミラー２１４ａと反射ミラー２１４ｂとをそれぞれ台座２１２にネジ等で固定されていても構わない。ここでは、反射ミラー２１４ａと反射ミラー２１４ｂとのそれぞれの重心高さ位置が台座２１２の重心高さ位置に一致するように形成されていればよい。
図３において、台座２１２の４隅端部のうち、直交する２つの端部にＸ方向の移動を測長するための反射ミラー２１４ａとＹ方向の移動を測長するための反射ミラー２１４ｂとが形成されている。ここでは、反射ミラー２１４ａと反射ミラー２１４ｂとも台座２１２に一体に形成されている。但し、一体でなくても構わない。例えば、反射ミラー２１４ａと反射ミラー２１４ｂとをそれぞれ台座２１２にネジ等で固定されていても構わない。ここでは、反射ミラー２１４ａと反射ミラー２１４ｂとのそれぞれの重心高さ位置が台座２１２の重心高さ位置に一致するように形成されていればよい。
図４は、重心位置をずらした場合の試料移動機構の一部を示す概念図である。
図４では、ＸＹステージ１０５及びその下部は省略している。Ｘステージ２３４上は、複数の支柱３３２が配置され、複数の支柱３３２に台座３１２が接続されている。かかるＸＹステージ１０５と支柱３３２とが移動部１０７として移動することにより台座３１２が水平方向となるＸＹ方向に移動させられる。
図４では、ＸＹステージ１０５及びその下部は省略している。Ｘステージ２３４上は、複数の支柱３３２が配置され、複数の支柱３３２に台座３１２が接続されている。かかるＸＹステージ１０５と支柱３３２とが移動部１０７として移動することにより台座３１２が水平方向となるＸＹ方向に移動させられる。
そして、台座３１２の外周部には、レーザー干渉計から照射されるレーザー測長用のレーザーを反射するミラー部の一例となる反射ミラー３１４が一体に形成されている。台座３１２には、複数の支持ピン２２２が接続され、複数の支持ピン２２２の上に試料１０１が載置される。そして、レーザー干渉計から反射ミラー３１４に照射されるレーザーの高さ位置は、試料１０１の表面の高さ位置に合わせている。
ここで、図４では、台座３１２の裏面には、開口部が形成されず台座３１２の裏面高さ位置に支柱２３２が接続され、台座３１２と固定されている。すなわち、支柱３３２は台座２１２の重心高さ位置Ｂで支持され固定される。そして、台座３１２に一体で形成される反射ミラー３１４は、台座３１２の重心高さ位置Ｂに対して対称に形成されていないで台座３１２上に突き出た形状に形成されている。図４では、反射ミラー３１４の重心高さ位置Ａ’と台座３１２の重心高さ位置Ｂ’と支柱３３２の接続位置Ｃ’とが異なる高さ位置になるように構成されている。
図４に示す試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、特に、反射ミラー３１４が加速度Ｇにより試料１０１側に変形してレーザー照射位置がΔｘずれてしまう。試料１０１の変位量に比べ、反射ミラー３１４の変位量が大きいため、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離に誤差が生じ、測長され、ＣＰＵ１２０で認識される試料１０１の位置にずれが生じてしまう。その結果、所望する位置に描画することができなくなってしまう。
図５は、実施の形態１における重心位置を合わせた場合の試料移動機構の一部を示す概念図である。
図５では、図４と同様、ＸＹステージ１０５及びその下部は省略している。上述したように、実施の形態１では、反射ミラー２１４の重心高さ位置Ａと台座２１２の重心高さ位置Ｂと支柱２３２の接続位置Ｃとが同じ高さ位置になるように構成されている。そして、図５に示す試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、力点となる接続位置Ｃと反射ミラー２１４の重心高さ位置Ａとが同じ高さ位置であるため反射ミラー２１４にモーメントが働かず、反射ミラー２１４のレーザー照射位置における変形量Δｘを無くす或いは小さくすることができる。同時に、力点となる接続位置Ｃと台座２１２の重心高さ位置Ｂとが同じ高さ位置であるため台座２１２にモーメントが働かず、台座２１２自体の変形量も無くす或いは小さくすることができる。よって、反射ミラー２１４と台座２１２との変形が最小限に抑えられるので、試料１０１と反射ミラー２１４との相対距離が変化せず、或いは微量で済ますことができる。その結果、加速度Ｇがかかる移動状況においても高精度な位置検出を行なうことができる。よって、所望する位置に描画することができる。
図５では、図４と同様、ＸＹステージ１０５及びその下部は省略している。上述したように、実施の形態１では、反射ミラー２１４の重心高さ位置Ａと台座２１２の重心高さ位置Ｂと支柱２３２の接続位置Ｃとが同じ高さ位置になるように構成されている。そして、図５に示す試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、力点となる接続位置Ｃと反射ミラー２１４の重心高さ位置Ａとが同じ高さ位置であるため反射ミラー２１４にモーメントが働かず、反射ミラー２１４のレーザー照射位置における変形量Δｘを無くす或いは小さくすることができる。同時に、力点となる接続位置Ｃと台座２１２の重心高さ位置Ｂとが同じ高さ位置であるため台座２１２にモーメントが働かず、台座２１２自体の変形量も無くす或いは小さくすることができる。よって、反射ミラー２１４と台座２１２との変形が最小限に抑えられるので、試料１０１と反射ミラー２１４との相対距離が変化せず、或いは微量で済ますことができる。その結果、加速度Ｇがかかる移動状況においても高精度な位置検出を行なうことができる。よって、所望する位置に描画することができる。
以上のように、台座２１２の重心高さ位置と反射ミラー２１４の重心高さ位置とを、移動部１０７となる支柱２３２と台座２１２との接続高さ位置Ｃ（力点）と同じ高さ位置に配置することにより台座２１２に加わるモーメントと反射ミラー２１４に加わるモーメントとを無くす或いは小さくすることができる。その結果、台座２１２と反射ミラー２１４の変形を防止することができる。よって、所望する位置に描画することができる。
実施の形態２．
図６は、実施の形態２における試料移動機構の一部を示す概念図である。
実施の形態２において、描画装置１００における図６に示す構成以外は、実施の形態１と構成および動作が同様である。よって図６に示す構成以外の説明を省略する。また、図６では、台座３１２の一端に反射ミラー３１４が一体に形成されているが、実施の形態１と同様、台座３１２の４隅端部のうち、図示していないが、直交する２つの端部にＸ方向の移動を測長するための反射ミラー３１４ａとＹ方向の移動を測長するための反射ミラー３１４ｂとが形成されている。また、反射ミラー３１４ａと反射ミラー３１４ｂとも台座３１２に一体に形成されている。但し、一体でなくても構わない。例えば、反射ミラー３１４ａと反射ミラー３１４ｂとをそれぞれ台座３１２にネジ等で固定されていても構わない。
図６は、実施の形態２における試料移動機構の一部を示す概念図である。
実施の形態２において、描画装置１００における図６に示す構成以外は、実施の形態１と構成および動作が同様である。よって図６に示す構成以外の説明を省略する。また、図６では、台座３１２の一端に反射ミラー３１４が一体に形成されているが、実施の形態１と同様、台座３１２の４隅端部のうち、図示していないが、直交する２つの端部にＸ方向の移動を測長するための反射ミラー３１４ａとＹ方向の移動を測長するための反射ミラー３１４ｂとが形成されている。また、反射ミラー３１４ａと反射ミラー３１４ｂとも台座３１２に一体に形成されている。但し、一体でなくても構わない。例えば、反射ミラー３１４ａと反射ミラー３１４ｂとをそれぞれ台座３１２にネジ等で固定されていても構わない。
また、実施の形態２における試料移動機構１７０では、試料支持部の一例となる支持ピン２２２が、実施の形態１と同様、試料１０１を支持する。そして、板部の一例となる台座３１２は、実施の形態１と同様、支持ピン２２２の下面で支持ピン２２２に接続されている。また、ミラー部の一例となる反射ミラー３１４は、実施の形態１と同様、台座３１２に接続され、レーザー測長用のレーザーを反射する。そして、移動部１０７の一部である支柱３３２が、台座３１２の下面で台座３１２を支持し、水平方向に加速移動する。
図６に示すように、実施の形態２では、反射ミラー３１４を台座３１２に対して対称形に形成していない。台座３１２の端部に反射ミラー３１４をレーザーの反射位置がくる試料１０１側にのみ延びるように構成する。そして、台座３１２裏面には台座３１２の重心高さまでの掘り込まれた開口部を形成せずに台座３１２の下面で支柱３３２に接続される。図６では、反射ミラー３１４の重心位置をＡ、試料１０１の重心位置をＢ、移動部１０７の一部となる支柱３３２から台座３１２にかかる力点となる位置をＣ、支持ピン２２２の下面から試料１０１の重心位置Ｂまでの高さをｈ、台座３１２の下面から反射ミラー３１４の重心位置Ａまでの高さをＨ、台座３１２の下面から反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置までの高さをＨ’で示している。
ここで、実施の形態２では、支持ピン２２２の下面から試料１０１の重心位置Ｂまでの高さｈと試料１０１の質量ｍと移動部１０７が加速移動する場合の加速度Ｇとの積を支持ピン２２２の弾性係数ＥＡ（第１の弾性係数）で叙したΔｘ１値（第１の値）と、台座３１２の下面から反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置までの高さＨ’と反射ミラー３１４の質量Ｍと移動部１０７が加速移動する場合の加速度Ｇとの積を台座３１２の弾性係数ＥＢ（第２の弾性係数）で叙したΔｘ２値（第２の値）とが一致するように、支持ピン２２２と反射ミラー３１４と台座３１２とを形成する。
図７は、実施の形態２における試料移動機構に加速度がかかった状態を説明するための概念図である。
移動部１０７が水平方向に加速度Ｇで加速移動すると、試料１０１の質量ｍによって支持ピン２２２が弾性変形を生じ、加速方向とは反対方向に変位する。同様に、反射ミラー３１４の質量Ｍによって台座３１２が弾性変形を生じ、反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置において加速方向とは反対方向に変位する。
そして、試料１０１の変位量をΔｘ１、反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置の変位量をΔｘ２とすれば、Δｘ１＝ｍ・Ｇ・ｈ／ＥＡ、Δｘ２＝Ｍ・Ｇ・Ｈ／ＥＢ・（Ｈ’／Ｈ）で示すことができるので、Δｘ１＝Δｘ２となるように、形状、材料等を選定することにより加速度による試料１０１と反射ミラー３１４とに変位が生じたとしても相対的な位置関係を維持することができる。その結果、誤差は相殺され高精度な位置を把握することができる。よって、描画装置１００において認識される試料１０１の位置ずれを低減することができる。
移動部１０７が水平方向に加速度Ｇで加速移動すると、試料１０１の質量ｍによって支持ピン２２２が弾性変形を生じ、加速方向とは反対方向に変位する。同様に、反射ミラー３１４の質量Ｍによって台座３１２が弾性変形を生じ、反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置において加速方向とは反対方向に変位する。
そして、試料１０１の変位量をΔｘ１、反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置の変位量をΔｘ２とすれば、Δｘ１＝ｍ・Ｇ・ｈ／ＥＡ、Δｘ２＝Ｍ・Ｇ・Ｈ／ＥＢ・（Ｈ’／Ｈ）で示すことができるので、Δｘ１＝Δｘ２となるように、形状、材料等を選定することにより加速度による試料１０１と反射ミラー３１４とに変位が生じたとしても相対的な位置関係を維持することができる。その結果、誤差は相殺され高精度な位置を把握することができる。よって、描画装置１００において認識される試料１０１の位置ずれを低減することができる。
実施の形態３．
図８は、実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。
図８において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、照射部の一例となる描画部１５０を構成する電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、支持ピン２２２、台座３１２、反射ミラー３１４、参照ミラー２１６、支柱３３２、駆動部１０６、ひずみ量測定部の一例となるひずみゲージ２４２及びひずみゲージ２４４を備え、制御部１６０として、描画制御回路１１０、偏向制御部の一例となる偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、ＣＰＵ１２０、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４、アンプ１４２を備えている。コンピュータとなるＣＰＵ１２０には、描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４、アンプ１４２が図示していないバスを介して接続されている。描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４は、ＣＰＵ１２０から出力される制御信号により制御される。また、ＣＰＵ１２０で演算される入力データ或いは出力データ等はメモリ１２２に記憶される。
図８は、実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。
図８において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、照射部の一例となる描画部１５０を構成する電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、支持ピン２２２、台座３１２、反射ミラー３１４、参照ミラー２１６、支柱３３２、駆動部１０６、ひずみ量測定部の一例となるひずみゲージ２４２及びひずみゲージ２４４を備え、制御部１６０として、描画制御回路１１０、偏向制御部の一例となる偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、ＣＰＵ１２０、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４、アンプ１４２を備えている。コンピュータとなるＣＰＵ１２０には、描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４、アンプ１４２が図示していないバスを介して接続されている。描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４は、ＣＰＵ１２０から出力される制御信号により制御される。また、ＣＰＵ１２０で演算される入力データ或いは出力データ等はメモリ１２２に記憶される。
そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８が配置されている。描画室１０３内には、試料移動機構１７０が配置されている。試料移動機構１７０は、上述したＸＹステージ１０５、台座３１２、反射ミラー３１４、参照ミラー２１６、支持ピン２２２、支柱３３２、ひずみゲージ２４２、ひずみゲージ２４４を有している。図８では、本実施の形態３を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
また、図８では、台座３１２にひずみゲージ２４２とひずみゲージ２４４を取り付けた点、ひずみゲージ２４２とひずみゲージ２４４とがひずみゲージ用のアンプ１４２に接続されている点、及びアンプ１４２がＣＰＵ１２０に接続されている点以外は、描画装置１００の構成および動作が実施の形態２と同様である。よって図８における変更点以外の説明を省略する。すなわち、実施の形態３では、反射ミラー３１４を台座３１２に対して対称形に形成していない。台座３１２の端部に反射ミラー３１４をレーザーの反射位置がくる試料１０１側にのみ延びるように構成する。そして、台座３１２裏面には台座３１２の重心高さまでの掘り込まれた開口部を形成せずに台座３１２の下面で支柱３３２に接続される。但し、実施の形態２と同様であると言っても実施の形態３では、実施の形態２における構成のように、試料１０１の変位量Δｘ１、反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置の変位量Δｘ２とについて、Δｘ１＝Δｘ２となるように、形状、材料等を選定させる必要はない。
また、図８では、台座３１２の一端に反射ミラー３１４が一体に形成されているが、実施の形態１或いは実施の形態２と同様、台座３１２の４隅端部のうち、図示していないが、直交する２つの端部にＸ方向の移動を測長するための反射ミラー３１４ａとＹ方向の移動を測長するための反射ミラー３１４ｂとが形成されている。また、反射ミラー３１４ａと反射ミラー３１４ｂとも台座３１２に一体に形成されている。但し、一体でなくても構わない。例えば、反射ミラー３１４ａと反射ミラー３１４ｂとをそれぞれ台座３１２にネジ等で固定されていても構わない。そして、図示していないが、台座３１２にＸ方向のひずみを計測するためのひずみゲージ２４２ａとひずみゲージ２４４ａを取り付け、ひずみゲージ２４２ａとひずみゲージ２４４ａとがひずみゲージ用のアンプ１４２ａに接続され、及びアンプ１４２ａがＣＰＵ１２０に接続されている。同様に、図示していないが、台座３１２にＹ方向のひずみを計測するためのひずみゲージ２４２ｂとひずみゲージ２４４ｂを取り付け、ひずみゲージ２４２ｂとひずみゲージ２４４ｂとがひずみゲージ用のアンプ１４２ｂに接続され、及びアンプ１４２ｂがＣＰＵ１２０に接続されている。
図９は、実施の形態３における試料移動機構に加速度がかかった状態を説明するための概念図である。
移動部１０７が水平方向に加速度Ｇで加速移動すると、反射ミラー３１４の質量Ｍによって台座３１２が弾性変形を生じ、反射ミラー３１４が加速方向とは反対方向に変位する。そして、台座３１２のうち、変形しない位置（ひずまない位置）に基準となるひずみゲージ２４２を設置し、変形する位置（ひずむ位置）にひずみゲージ２４４を設置することで、その相対量から加速度Ｇがかかった反射ミラー３１４から受ける荷重による台座３１２のひずみ量を測定することができる。ひずみゲージ２４２とひずみゲージ２４４は、台座３１２の上面に設置すると好適である。但し、これに限るものではなく、例えば、台座３１２の下面に設置してもよい。加速度Ｇに伴う反射ミラー３１４による台座３１２のひずみ量が計測できる位置であれば構わない。
試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、特に、反射ミラー３１４が加速度Ｇにより試料１０１側に変形してレーザー照射位置がΔｘずれてしまうことは上述した通りである。そして、試料１０１の変位量に比べ、反射ミラー３１４の変位量が大きいため、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離に誤差が生じ、レーザー測長され、ＣＰＵ１２０で認識される試料１０１の位置にずれが生じてしまう。その結果、所望する位置に描画することができなくなってしまう。実施の形態３では、ＣＰＵ１２０においてアンプ１４２から入力された台座３１２のひずみ量から反射ミラー３１４の変位量を演算することにより、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離を補正することができる。その結果、誤差は補正され高精度な位置を把握することができる。よって、描画装置１００において認識される試料１０１の位置ずれを低減することができる。
移動部１０７が水平方向に加速度Ｇで加速移動すると、反射ミラー３１４の質量Ｍによって台座３１２が弾性変形を生じ、反射ミラー３１４が加速方向とは反対方向に変位する。そして、台座３１２のうち、変形しない位置（ひずまない位置）に基準となるひずみゲージ２４２を設置し、変形する位置（ひずむ位置）にひずみゲージ２４４を設置することで、その相対量から加速度Ｇがかかった反射ミラー３１４から受ける荷重による台座３１２のひずみ量を測定することができる。ひずみゲージ２４２とひずみゲージ２４４は、台座３１２の上面に設置すると好適である。但し、これに限るものではなく、例えば、台座３１２の下面に設置してもよい。加速度Ｇに伴う反射ミラー３１４による台座３１２のひずみ量が計測できる位置であれば構わない。
試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、特に、反射ミラー３１４が加速度Ｇにより試料１０１側に変形してレーザー照射位置がΔｘずれてしまうことは上述した通りである。そして、試料１０１の変位量に比べ、反射ミラー３１４の変位量が大きいため、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離に誤差が生じ、レーザー測長され、ＣＰＵ１２０で認識される試料１０１の位置にずれが生じてしまう。その結果、所望する位置に描画することができなくなってしまう。実施の形態３では、ＣＰＵ１２０においてアンプ１４２から入力された台座３１２のひずみ量から反射ミラー３１４の変位量を演算することにより、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離を補正することができる。その結果、誤差は補正され高精度な位置を把握することができる。よって、描画装置１００において認識される試料１０１の位置ずれを低減することができる。
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。
図１０において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、照射部の一例となる描画部１５０を構成する電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、支持ピン２２２、台座３１２、反射ミラー３１４、参照ミラー２１６、支柱３３２、駆動部１０６を備え、制御部１６０として、描画制御回路１１０、偏向制御部の一例となる偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、ＣＰＵ１２０、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４を備えている。コンピュータとなるＣＰＵ１２０には、描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４が図示していないバスを介して接続されている。描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４は、ＣＰＵ１２０から出力される制御信号により制御される。また、ＣＰＵ１２０で演算される入力データ或いは出力データ等はメモリ１２２に記憶される。そして、ＣＰＵ１２０内には、微分演算部１２４といった機能を有している。
図１０は、実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。
図１０において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、照射部の一例となる描画部１５０を構成する電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、支持ピン２２２、台座３１２、反射ミラー３１４、参照ミラー２１６、支柱３３２、駆動部１０６を備え、制御部１６０として、描画制御回路１１０、偏向制御部の一例となる偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、ＣＰＵ１２０、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４を備えている。コンピュータとなるＣＰＵ１２０には、描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４、メモリ１２２、レーザー干渉計１３２、レーザー干渉計１３４が図示していないバスを介して接続されている。描画制御回路１１０、偏向制御回路１１２、ステージ駆動回路１１４は、ＣＰＵ１２０から出力される制御信号により制御される。また、ＣＰＵ１２０で演算される入力データ或いは出力データ等はメモリ１２２に記憶される。そして、ＣＰＵ１２０内には、微分演算部１２４といった機能を有している。
そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８が配置されている。描画室１０３内には、試料移動機構１７０が配置されている。試料移動機構１７０は、上述したＸＹステージ１０５、台座３１２、反射ミラー３１４、参照ミラー２１６、支持ピン２２２、支柱３３２を有している。図１０では、本実施の形態４を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
また、図１０では、コンピュータとなるＣＰＵ１２０で、微分演算部１２４といった機能の処理を実行するように記載しているがこれに限るものではなく、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組み合わせでも構わない。
また、図１０では、ＣＰＵ１２０が微分演算部１２４を有している点以外は、描画装置１００の構成および動作が実施の形態２と同様である。よって図１０における変更点以外の説明を省略する。すなわち、実施の形態４では、反射ミラー３１４を台座３１２に対して対称形に形成していない。台座３１２の端部に反射ミラー３１４をレーザーの反射位置がくる試料１０１側にのみ延びるように構成する。そして、台座３１２裏面には台座３１２の重心高さまでの掘り込まれた開口部を形成せずに台座３１２の下面で支柱３３２に接続される。但し、実施の形態２と同様であると言っても実施の形態４では、実施の形態２における構成のように、試料１０１の変位量Δｘ１、反射ミラー３１４におけるレーザーの反射位置の変位量Δｘ２とについて、Δｘ１＝Δｘ２となるように、形状、材料等を選定させる必要はない。
図１１は、実施の形態４における微分演算部の処理内容を説明するための概念図である。
試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、特に、反射ミラー３１４が加速度Ｇにより試料１０１側に変形してレーザー照射位置がΔｘずれてしまうことは上述した通りである。そして、試料１０１の変位量に比べ、反射ミラー３１４の変位量が大きいため、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離に誤差が生じ、レーザー測長され、ＣＰＵ１２０で認識される試料１０１の位置にずれが生じてしまう。その結果、所望する位置に描画することができなくなってしまう。実施の形態４では、ＣＰＵ１２０においてレーザー干渉計１３２とレーザー干渉計１３４とから入力されたステージの位置となる反射ミラー３１４の位置の変位量Ｘを微分演算部１２４において時間ｔで微分することで試料移動機構の速度ｖを計測する。そして、所定の係数ｋ１と速度ｖの積に基づいて、偏向器２０８が偏向すべき位置を補正する。
試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、特に、反射ミラー３１４が加速度Ｇにより試料１０１側に変形してレーザー照射位置がΔｘずれてしまうことは上述した通りである。そして、試料１０１の変位量に比べ、反射ミラー３１４の変位量が大きいため、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離に誤差が生じ、レーザー測長され、ＣＰＵ１２０で認識される試料１０１の位置にずれが生じてしまう。その結果、所望する位置に描画することができなくなってしまう。実施の形態４では、ＣＰＵ１２０においてレーザー干渉計１３２とレーザー干渉計１３４とから入力されたステージの位置となる反射ミラー３１４の位置の変位量Ｘを微分演算部１２４において時間ｔで微分することで試料移動機構の速度ｖを計測する。そして、所定の係数ｋ１と速度ｖの積に基づいて、偏向器２０８が偏向すべき位置を補正する。
実施の形態４では、さらに、微分演算部１２４において速度ｖを時間ｔで微分することで試料移動機構の加速度ｇを計測することができる。言い換えれば、微分演算部１２４は、レーザー測長機により測長されたステージの位置の変位量から加速度ｇを演算する。そして、偏向制御回路１１２は、微分演算部１２４により演算された加速度ｇに基づいて、偏向器２０８による電子ビーム２００を偏向させる位置を制御する。そして、偏向器２０８は、偏向制御回路１１２からの信号によって、微分演算部１２４により演算された加速度に基づいて、電子ビーム２００を偏向する。
具体的には、微分演算部１２４により加速度ｇが演算されると、ＣＰＵ１２０は、所定の係数ｋ２と加速度ｇの積に基づいて補正された信号を偏向制御回路１１２に出力する。そして、偏向制御回路１１２は、かかる信号に沿った偏向信号を出力し、図示していない偏向アンプから偏向電圧が偏向器２０８に印加され偏向器２０８による電子ビーム２００を偏向させる位置を制御する。そして、偏向器２０８は、電子ビーム２００を偏向させることで、描画装置１００では所望する位置に描画することができる。
具体的には、微分演算部１２４により加速度ｇが演算されると、ＣＰＵ１２０は、所定の係数ｋ２と加速度ｇの積に基づいて補正された信号を偏向制御回路１１２に出力する。そして、偏向制御回路１１２は、かかる信号に沿った偏向信号を出力し、図示していない偏向アンプから偏向電圧が偏向器２０８に印加され偏向器２０８による電子ビーム２００を偏向させる位置を制御する。そして、偏向器２０８は、電子ビーム２００を偏向させることで、描画装置１００では所望する位置に描画することができる。
以上のように、ステージの位置の変位量Ｘから加速度ｇを演算することにより、加速度ｇによるステージ位置の誤差を考慮して位置データを補正することができる。すなわち、試料１０１と反射ミラー３１４との相対距離を補正することができる。その結果、誤差は補正され高精度な位置を把握することができる。その結果、電子ビーム２００を偏向する偏向量を補正することができる。よって、正確な位置に電子ビーム２００を照射することができる。よって、描画装置１００において認識される試料１０１の位置ずれを低減することができる。
実施の形態５．
図１２は、実施の形態５における試料移動機構の一部を示す概念図である。
実施の形態５において、描画装置１００における図１２に示す構成以外は、実施の形態１と構成および動作が同様である。よって図１２に示す構成以外の説明を省略する。また、図１２では、台座３４２の側面が反射ミラーとなっている。また、台座３４２の４つの側面のうち、図示していないが、直交する２つの側面の一方がＸ方向の移動を測長するための反射ミラー、他方がＹ方向の移動を測長するための反射ミラーを兼ねている。また、実施の形態５では、台座３４２の側面において、高さ位置が異なる２つの位置にレーザーを照射する。そして、図１では、参照ミラー用のレーザー干渉計を除いて、反射ミラーにレーザーを照射し、また受光することで台座３４２の側面の反射位置を測長するレーザー干渉計は、１つ（ＸＹ方向にそれぞれ１つ）しか記載していないが、ここでは、図示していないが、高さ位置が異なる２つの位置それぞれのレーザーを照射し、また受光することで台座３４２の側面のそれぞれの反射位置を測長する２つのレーザー干渉計を描画装置１００は備えている。すなわち、参照ミラー用のレーザー干渉計を除いて、ＸＹ方向にそれぞれ２つずつ備えている。
図１２は、実施の形態５における試料移動機構の一部を示す概念図である。
実施の形態５において、描画装置１００における図１２に示す構成以外は、実施の形態１と構成および動作が同様である。よって図１２に示す構成以外の説明を省略する。また、図１２では、台座３４２の側面が反射ミラーとなっている。また、台座３４２の４つの側面のうち、図示していないが、直交する２つの側面の一方がＸ方向の移動を測長するための反射ミラー、他方がＹ方向の移動を測長するための反射ミラーを兼ねている。また、実施の形態５では、台座３４２の側面において、高さ位置が異なる２つの位置にレーザーを照射する。そして、図１では、参照ミラー用のレーザー干渉計を除いて、反射ミラーにレーザーを照射し、また受光することで台座３４２の側面の反射位置を測長するレーザー干渉計は、１つ（ＸＹ方向にそれぞれ１つ）しか記載していないが、ここでは、図示していないが、高さ位置が異なる２つの位置それぞれのレーザーを照射し、また受光することで台座３４２の側面のそれぞれの反射位置を測長する２つのレーザー干渉計を描画装置１００は備えている。すなわち、参照ミラー用のレーザー干渉計を除いて、ＸＹ方向にそれぞれ２つずつ備えている。
また、実施の形態５における試料移動機構１７０では、試料支持部の一例となる支持ピン２２２が、実施の形態１と同様、試料１０１を支持する。そして、板部の一例となる台座３４２は、実施の形態１と同様、支持ピン２２２の下面で支持ピン２２２に接続されている。また、移動部１０７の一部である支柱３３２が、台座３４２の下面で台座３４２を支持し、水平方向に加速移動する。
試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、特に、反射ミラーを兼ねた台座３４２が加速度Ｇにより変形してレーザー照射位置がΔｘずれてしまうことは上述した通りである。そして、試料１０１の変位量に比べ、反射ミラーを兼ねた台座３４２の側面の変位量が大きいため、試料１０１とレーザー照射位置との相対距離に誤差が生じ、レーザー測長され、ＣＰＵ１２０で認識される試料１０１の位置にずれが生じてしまう。その結果、所望する位置に描画することができなくなってしまう。実施の形態５では、高さが異なる２箇所の位置を測長することで、側面の変形角度θを算出し、かかるθから試料１０１の位置を補正することができる。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、実施の形態３では、反射ミラー３１４の変位を台座３１２のひずみ量から算出しているが、試料１０１側にもひずみゲージを設置して双方の変位を計測してもよい。また、実施の形態４では、反射ミラー３１４の変位後の位置を加速度ｇから補正しているが、試料１０１の位置も補正してもよい。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての試料移動機構及び荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ 駆動部
１０７ 移動部
１１０ 描画制御回路
１１２ 偏向制御回路
１１４ ステージ駆動回路
１２０ ＣＰＵ
１２２ メモリ
１２４ 微分演算部
１３２，１３４ レーザー干渉計
１４２ アンプ
１５０ 描画部
１６０ 制御部
１７０ 試料移動機構
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２１２，３１２，３４２ 台座
２１４，３１４ 反射ミラー
２１６ 参照ミラー
２２２ 支持ピン
２３２，３３２ 支柱
２３４ Ｘステージ
２３６ Ｙステージ
２３８ 基台
２４２，２４４ ひずみゲージ
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ 駆動部
１０７ 移動部
１１０ 描画制御回路
１１２ 偏向制御回路
１１４ ステージ駆動回路
１２０ ＣＰＵ
１２２ メモリ
１２４ 微分演算部
１３２，１３４ レーザー干渉計
１４２ アンプ
１５０ 描画部
１６０ 制御部
１７０ 試料移動機構
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２１２，３１２，３４２ 台座
２１４，３１４ 反射ミラー
２１６ 参照ミラー
２２２ 支持ピン
２３２，３３２ 支柱
２３４ Ｘステージ
２３６ Ｙステージ
２３８ 基台
２４２，２４４ ひずみゲージ
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
Claims (4)
- 試料を水平方向に加速移動させる試料移動機構であって、
水平方向に加速移動する移動部と、
前記移動部上に配置され、略重心高さ位置で前記移動部に支持された板部と、
前記板部の略重心高さ位置に自己の重心高さ位置が配置されるように前記板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
を備えたことを特徴する試料移動機構。 - 試料を支持する試料支持部と、
前記試料支持部の下面で前記試料支持部に接続された板部と、
前記板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部、
前記板部の下面で前記板部を支持し、水平方向に加速移動する移動部と、
を備えた試料移動機構であって、
前記試料支持部の下面から前記試料の重心位置までの高さと前記試料の質量と前記移動部が加速移動する場合の加速度との積を第１の弾性係数で叙した第１の値と、前記板部の下面から前記ミラー部における前記レーザーの反射位置までの高さと前記ミラー部の質量と前記移動部が加速移動する場合の加速度との積を第２の弾性係数で叙した第２の値とが一致するように、前記試料支持部と前記ミラー部と前記板部とを形成することを特徴する試料移動機構。 - 試料を支持する試料支持部と、
前記試料支持部の下面で前記試料支持部に接続された板部と、
前記板部に接続された、レーザー測長用のレーザーを反射するミラー部と、
前記板部の下面で前記板部を支持し、水平方向に加速移動する移動部と、
前記移動部が加速移動する場合に前記ミラー部から受ける荷重による前記板部のひずみ量を測定するひずみ量測定部と、
を備えたことを特徴する試料移動機構。 - 試料を載置して、水平方向に加速移動するステージと、
レーザーを用いて前記ステージの位置を測長するレーザー測長機と、
前記ステージに配置され、前記レーザーを反射するミラー部と、
前記試料に荷電粒子ビームを照射する照射部と、
前記レーザー測長機により測長された前記ステージの位置の変位量を時間で微分することでステージの速度を演算し、演算された前記ステージの速度をさらに時間で微分することでステージの加速度を演算する演算部と、
前記ステージが可変速で連続移動している間に、前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器と、
前記演算部により演算された加速度に基づいて、前記ステージが可変速で連続移動している間における前記偏向器による前記荷電粒子ビームを偏向させる位置を制御する偏向制御部と、
を備えたことを特徴する荷電粒子ビーム描画装置。
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