JPH03102752A - 試料ステージの制御方法 - Google Patents

試料ステージの制御方法

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JPH03102752A
JPH03102752A JP23998889A JP23998889A JPH03102752A JP H03102752 A JPH03102752 A JP H03102752A JP 23998889 A JP23998889 A JP 23998889A JP 23998889 A JP23998889 A JP 23998889A JP H03102752 A JPH03102752 A JP H03102752A
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JP
Japan
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drift
temperature
stage
sample
sample stage
Prior art date
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Pending
Application number
JP23998889A
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English (en)
Inventor
Hideo Todokoro
秀男 戸所
Hiroyuki Shinada
博之 品田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03102752A publication Critical patent/JPH03102752A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は顕微鏡等の試料ステージの移動量の制御方法に
係り、特に試料ステージの長時間安定性の改善に関する
【従来の技術】
顕微鏡装置の試料ステージは精密に作られ、細かに動か
すことができるようになっている。特に、走査型電子顕
微鏡の試料ステージはパルスモー夕で馳動し、これを計
算機で制御する方法が上流になってきた。この要求は集
積回路の検査に電子顕微鏡を用いた場合に強い。これは
集積回路が計算機で設計され、検査すべき位置情報も打
算機から出力されるためである。しかも,集積回路が蝮
雑になるに従い、要求される位置精度は1ミクロン以下
になってきた。このような高桔度にむると、ステージの
温度上昇や周囲温度が位置精度に影響を与えるようにな
る。このため特に高精度を要求する装置、例えば電子線
描画装置、では室温の変化を1度以下に押さえる等の対
策を行っているのが現状である(例えば「吉崎他、サブ
ミクロン対応縮小投影露光装置、日立評論、Vol.6
g, No.9.pp.17−22 (1989)J 
)。
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来例のように、温度ドリフトを少なくするため
に室温を一定にすることは建物自体の問題になり、一般
的ではない。また,試料ステージ上に発熱体があるよう
な場合にはまったく効果がない。 本発明はこの点を考慮し、一般的でしかも試料ステージ
上に発熱体があるような場合にも適用できる試料ステー
ジの移動量の制御方法を提偶することを目的としてなさ
れたものである。
【課題を解決するための手段1 本発明では、試料ステージの温度ドリフトが発生する機
構にさかのぼり、温度トリフトを作っている要素を把握
し、その個所の温度を監視することで温度ドリフトを補
正する。兵体的には、ドリフトを与える要素の温度とド
リフト量との関係を予め測定する;測定した要素温度か
らドリフトし?量を算出する;算出したドリフト量で試
料位置に補正を加える。ドリフトを与える要素が複数個
所の場合には、複数個所の温度監視がなされる。 以下、第2図を用いて本発明のドリフト補正法について
説明する。 ステージベース5上にxY方向に移動可能なステージ6
が置かれている。このステージ6は、ステージベース5
に固定されたX軸支点3を雌ネジとするX軸送リネジ1
、Y軸支点を雌ネジとするY軸送リネジ2を回転させる
ことにより、XYに移動される。X軸スプリング7、Y
軸スプリング8はX軸送リネジ1、Y軸送リネジ2の移
動に追従するようにステージ6を送りネジ方向に押しっ
けている。 試料位置のMr(q点9を座標の原点(0.0)とし、
他の機構部との位置関係を図のように定義し、この試料
ステージでの試料ドリフトを計算する。計算に際して、
ステージベース5の熱膨張係数と温度変化をそれぞれk
■とΔL■,XIIIIY軸の送りネジ3、4の熱膨張
係数と温度変化をそれぞれk2、?t21ステージ6の
熱膨張係数と温度変化をk,,Δt3とした。X軸方向
のドリフト量ΔXとY軸方向のドリフト量Δyは以下の
式で求められる。 Δx= (Lx+Sx) ・k,・Δt0−sx−k2
・Δtつ−Lx−k,−Δt,−Xlk.・ΔL1+x
−k2・Δt2 Δy= (Ly+Sy) ・k1−Δt■−Sy−k,
−Aj,−t,y−k3・Δ”y−y” k1・ΔL1
+y−k,・Δt2 もし、ここでΔLエ=Δし,=Δtよ、k1=k,=k
,、すなわち温度が一様に上昇し、しかも全体が同じ材
質であれば、ドリフトは起こらないことがこの式からも
わかる。ステージ6は滑りの良いころ等に支えられてい
るため、ステージベース5と一様な温度上昇になること
は殆どない。特にステージ6に発熱体がある場合には大
きなドリフトが生じる。そこで、ΔF,.=Δt2≠Δ
璽,,、熱膨張係数は同一で,kであるとすると、ΔX
=r,X−k・(Δ1■一Δti)=Kx ・ (Δし
、一Δt3) Δy=Ly−k・ (Δ11−八t,1)=Ky・ (
ΔL1−Δtj ?なる。 本発明は、ΔtいΔt,の測定から、予めKx,Kyを
求めておき、ステージの稼働時のΔL■とΔt3の測定
からΔXとΔyを算出し、これをステージの制御回路に
帰還させることでドリフトを補正する。 【作用1 本発明の方法によれば、室温を一定にするような大がか
りな対策をすることなく,実用的にドリフトの少ない精
密な動作をする試料ステージを犬現することができる。 【実施例】 以下、実施例を用いて本発明を説明する。 第l図に本発明の実施例を示す。この丈施例は走査形電
子顕微鏡に用いた例で,例えば集積回路の寸法を測定す
るような装置である。XステージとYステージで4+W
 底される試料ステージの」二に試料l5が置かれてい
る。この試料L5内の微小構造の上に、電子ビーム鏡体
17で絞った電子ビームを走査し、得られた信誇を処理
することで寸法を測定する装置である。ここでは電子ビ
ーム鏡体17と測定法の詳細については省略する。 この装置の対象とする集積回路は非常に複雑であること
から、オペレータが集積回路のレイアウト図を参照しな
がら目標とする個所を捜すことは非常に困難である。そ
こで、簡単なものではレイアウト図内の目標個所をデジ
タイザーで読み取る方法を、またより高度な場合には計
算機からのデータを用いる。ここで問題となるのが試料
ステージの安定性、すなわち試料ステージのドリフトで
ある。 そこで、この実施例ではXステージ29、Yステージ1
6.試料室(ステージベース)27に熱電対温度計17
を備えている。まず、これらの各点の温度変化とステー
ジのドリフトの関係を測定し、Kx,Kyを求める。 試料ステージはバルスモー夕で邸動され、ステージ制御
回路19で制御される。第1図では,Y軸のパルスモー
タ13のみを記し、X軸は省略した。ベローズ■4は回
転のみを伝達するための機構である。Xステージ6はボ
ール11とボール受け12で一軸方向の移動ができるよ
うになっている。Y軸ステージについては省略してある
。 像の観察時には、まず試料15の座標の原点と、レイア
ウト図の原点とを合わせる。この時の各点の温度; L16m原点合わせを行ったときの試料室の温度、tx
。:原点合わせを行ったときのXステージの温度、 tyll:原点合わせを行ったときのYステージの温度
、 を計算機に取り込む。 試料ステージの位置を移動する座標値入力が与えられた
ときには、まず,ステージベースの温度t1,Xステー
ジの温度Lx,Yステージの温度tyを測定する。この
温度での試料ステージは、原点合わせを行った時点と比
べると、下式で計算される試料ドリフトが生じている。 ?x=Kx  ・ (  Dt−tto)  − (t
x−tx,)}Δy=Ky・ ((1■−tエ。)  
 (ty  ty++))そこで、与えられた座標値.
Xc,Ycにたいして、ドリフト補正をした座標値, Xs=Xc−ΔX Ys=Yc−Δy で試料ステージを制御する。この結果ドリフトによって
生じる位置設定の誤差を著しく減少させることができる
。 位置設定後、時間が経過すると温度が変化し,試料にド
リフトが生じる。この場合にはドリフトの量が問題にな
る量、例えば1ミクロンになったら補正を行う。又は,
一定時間ごとに補正する。 一般には、試料位置の設定は頻繁に行われるので,位置
設定の都度補正を行うのが好都合である。 第3図は本発明の他の実施例である。この実施例は特願
11rf 6 0 − 2 3 7 4 9 9に示す
対物レンズを機4+κ的に移動させ、これに電子ビーム
を追従させる方式のステージに適用したものである。こ
の方式では対物レンズ2lが陣動台21に接続された腕
22に支えられている.試料15は試料室27に固定さ
れている。計算4i118に与えられた座標値20で対
物レンズ25が移動され、これに追従するように電子ビ
ーム鏡体17から放出された電子ピーム26が第一偏向
コイル23と第二偏向コイル24で偏向される。 この実施例では、対物レンズ25のコイル28で電力を
消費しているため対物レンズ25が温度上昇する。この
ため、試料邸動台21と対物レンズをつないでいる腕2
2も温度上昇し、熱膨張のため腕22の方向に大きなド
リフトが生じる。そこで、腕22の温度を熱電対温度計
17でilll’l定し、本発明のドリフト補正を行っ
ている。この実施例では、腕22の温度のみを測定して
いるが、邸動台21、試料室27の温度も測定すること
で、より高度な補正を行うことも可能である。
【発明の効果】
本発明を実施することにより,これまで室温を一定にす
るなどの大がかりな対策を必要とした試料ドリフトの軽
減を数個所の温度の測定のみで実5 施することができる。またこれまで、なんらドリフト対
策をしていなかった測定装置に適用することで、装置の
性能を飛躍的に向上させることができる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のステージ移動機構の概略構
成図、第2図は試料ドリフトの発生機構の説明図、第3
図は本発明の他の実施例のステージ移動機構の概略構威
図である. 符号の説明 1・・・X軸送リネジ、2・・・Y軸送リネジ、3・・
・X軸支点、4・・・Y軸支点、5・・・ステージベー
ス,6・・・ステージ、9・・・基準の試料位置,13
・・・パルスモー夕、15・・・試料、16・・・Yス
テージ、17・・・電子ビーム鏡体、17・・・熱電対
温度計、18・・・計算機、19・・・ステージ制御回
路,22・・・邸動台、25・・・対物レンズ,27・
・・試料室,29・・・Xステ−尺デーシ′゜べ゛−ス 猶3図 20座@it六カ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、パルスモータ等で制御される顕微鏡の試料ステージ
    において、予め周囲温度、試料ステージ温度、試料ステ
    ージ駆動軸温度等の組合せあるいは少なくもそれらのう
    ちの一つと試料ステージの温度ドリフトとの関係を取得
    しておき、観察時の温度から試料ステージの温度ドリフ
    トを算出し、これを試料ステージに帰還制御することで
    試料のドリフトを補正することを特徴とする試料ステー
    ジの制御方法。 2、温度ドリフトの補正が、試料ステージの移動情報が
    入力されるごとに行われることを特徴とする請求項1記
    載の試料ステージの制御方法。 3、温度ドリフトの補正が、原点校正あるいは基準点校
    正を行った時刻の温度を基準温度としてなされることを
    特徴とする請求項1記載の試料ステージの制御方法。
JP23998889A 1989-09-18 1989-09-18 試料ステージの制御方法 Pending JPH03102752A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10246274A1 (de) * 2002-10-02 2004-04-15 Leica Microsystems Wetzlar Gmbh Mikroskop mit Korrektur und Verfahren zur Korrektur der durch Temperaturänderung hervorgerufenen XYZ-Drift
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JP2010177479A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子ビーム装置

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