JPH102718A - 測定・加工方法および測定・加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定・加工雰囲気の均一性を確保しつつ、振
動による測定・加工の精度低下を回避することができる
測定・加工方法および測定・加工装置を提供する。 【解決手段】 送風機２０１により均一性を高めた雰囲
気中で測定制御部１００による測定を行う測定方法にお
いて、パターン１Ａの座標を測定する直前に送風機２０
１の送風能力を低下させ、これにより測定制御部１００
に与える振動を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送風によって均一
性を高めた雰囲気中で測定あるいは加工を行う測定・加
工方法および測定・加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高精度の測定あるいは加工を行う場合に
は測定・加工雰囲気の均一性を高める必要があり、例え
ば、半導体製造装置や高精度加工機械等は雰囲気が均一
になるよう制御された恒温チャンバ内に設置される。こ
のような恒温チャンバ内には、一般に気温を一定に保つ
ための冷凍機、加熱器および冷凍機等により調温された
空気を送風するための送風機が備えられる。例えば冷凍
機と組合せた場合、送風機は恒温チャンバ内に設置され
た測定・加工装置が発生する熱を吸収できる量の一定雰
囲気を供給し、これにより測定・加工雰囲気の均一性が
確保される。なお、このような送風機のモータとしてイ
ンバータ制御のＡＣ（交流）モータが使用される場合が
多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】測定・加工雰囲気の均
一性を高めるためには要求される雰囲気の均一性に応じ
て充分な送風量が必要となるが、高精度の測定・加工に
おいては送風機の発生する振動が無視できないものとな
っており、とくに空気の疎密波として伝達される振動
（音）の影響から逃れることは困難である。仮に、送風
機の風量を抑制すればその分だけ振動を低減することが
できるが、雰囲気の均一性も同時に低下してしまう。

【０００４】本発明の目的は、測定・加工雰囲気の均一
性を確保しつつ、振動に起因した測定・加工の精度低下
を回避することができる測定・加工方法および測定・加
工装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
〜図４に対応づけて説明すると、請求項１に記載の発明
は、送風手段２０１により均一性を高めた雰囲気中で測
定手段１００による測定を行う測定方法に適用される。
そして、送風手段２０１により測定雰囲気の均一性を高
めた後、測定手段１００による測定の直前に送風手段２
０１の送風能力を低下させ、送風手段２０１による振動
の発生を抑制した状態において測定を行うことにより上
述の目的が達成される。請求項２に記載の発明は、測定
雰囲気の均一性を高める送風手段２０１と、測定雰囲気
中において測定を行う測定手段１００と、測定手段１０
０による測定を行う直前に送風手段２０１の送風能力を
低下させ、送風手段２０１による振動の発生を抑制した
状態において測定を行うように送風手段２０１および測
定手段１００を制御する制御手段６とを備えることによ
り上述の目的が達成される。請求項３に記載の発明は、
送風手段により均一性を高めた雰囲気中で、加工手段に
よる加工を行う加工方法に適用される。そして、送風手
段により加工雰囲気の均一性を高めた後、加工手段によ
る加工の直前に送風手段の送風能力を低下させ、送風手
段による振動の発生を抑制した状態において加工を行う
ことにより上述の目的が達成される。請求項４に記載の
発明は、加工雰囲気の均一性を高める送風手段と、加工
雰囲気中において加工を行う加工手段と、加工手段によ
る加工を行う直前に送風手段の送風能力を低下させ、送
風手段による振動の発生を抑制した状態において加工を
行うように送風手段および加工手段を制御する制御手段
とを備えることにより上述の目的が達成される。

【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】

−本発明による測定装置の一実施の形態− 以下、図１〜図４を用いて本発明による測定装置の一実
施の形態について説明する。本実施の形態の測定装置
は、本発明を半導体製造に必要なパターン座標測定機に
適用したものである。

【０００８】本実施の形態の測定装置は、測定制御部１
００および測定制御部１００を収納する恒温チャンバ２
００からなる。図１に示すように、測定制御部１００
は、パターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃを有する試料１が載置さ
れるステージ２と、ステージ２を駆動するモータ３と、
モータ３の駆動力をステージ２に伝達するステージ送り
ねじ４と、ステージ１の位置を測定するレーザ干渉計５
と、ステージ１の位置および後述する送風機２０１の風
量を制御するＣＰＵ６と、ＣＰＵ６の指令を受けてモー
タ３の電流を供給するステージ制御回路７と、ＣＰＵ６
の指令を受けて送風機２０１の回転速度を制御するイン
バータ制御回路８と、試料１の周辺の雰囲気温度を計測
する温度センサ９と、パターン測定を行うためのレーザ
光１１Ａを射出するレーザ光源１１と、レーザ光１１Ａ
を試料１に向けて折り曲げるミラー１２と、ミラー１２
で反射された光を試料１上に集光させる対物レンズ１３
と、試料１で反射された散乱光を検出する光検出器１４
とを備える。

【０００９】図２に示すように、恒温チャンバ２００
は、測定制御部１００を収納する収納室２１と、収納室
２１を昇温する加熱器２３と、収納室２１を冷却する冷
凍機２２と、加熱器２３あるいは冷凍機２２で調温され
た空気を収納室２１に送風する送風機２０１と、送風機
２０１からの送風をフィルタリングするエアーフィルタ
２４と、収納室２１から排気するための取込み口２５
と、空気を循環させるダクト２６と、恒温チャンバ２０
０の外からの空気を取込む取込み口２７とを備える。な
お、測定制御部１００を収納した恒温チャンバ２００
は、通常クリーンルーム内に設置される。

【００１０】次に、上述のように構成された本実施の形
態の測定装置の動作について説明する。ステージ２の移
動量はプログラムにより予め定められており、ＣＰＵ６
からステージ制御回路７へ制御信号を出力することによ
り、ステージ２がプログラムに従ってＡＢ方向に移動さ
れる。プログラムのスタートによりステージ２はいった
んＡ方向に駆動され、初期位置からＢ方向に所定の速度
で移動されて測定が行われる。ステージ２が移動する
間、レーザ干渉計５からレーザ光５Ａが射出され、ステ
ージ２の側面で反射されたレーザ光が再びレーザ干渉計
５に入射する。これにより干渉計５とステージ２の側面
との間の距離が連続的に計測されるので、この計測値を
受けたＣＰＵ６がステージ２の位置をリアルタイムで算
出する。

【００１１】レーザ光源１１から射出されるレーザ光１
１Ａは対物レンズ１３により試料１上に集光され、試料
１で反射された散乱光が光検出器１４により捉えられ
る。散乱光の強度はパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃが形成さ
れた部分とパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃのない部分とで異
なるので、対物レンズ１３により形成されるレーザ光の
焦点、すなわち測定点がパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃを横
断すると、パターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃの位置（パターン
１Ａ，１Ｂ，１Ｃのエッジの位置）で光検出器１４の検
出光の強度が変化する。したがって、検出光の強度が変
化した時の干渉計５の計測データを記憶しておくことに
より、パターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃのエッジの座標をその
時のステージ２の位置として測定することができる。

【００１２】図３は送風機２０１の制御シーケンスを示
すフローチャートであり、上述のプログラムによるステ
ージ２の移動開始とともに本シーケンスが開始される。
なお、図４は、本シーケンスにより制御される送風機２
０１への指令回転数の変化および測定制御部１００周辺
の雰囲気温度の変化を示している。

【００１３】図３のステップＳ１では、送風機２０１の
回転数を通常回転とする指令をＣＰＵ６からインバータ
制御回路８に向けて送出し、ステップＳ２へ進む。ステ
ップＳ２において測定点がパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃの
いずれかに接近しているか否かを判断し、接近している
と判定されればステップＳ３へ進み、接近していないと
判定されればステップＳ４へ進む。ここで、測定点がパ
ターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃに接近しているか否かは、あら
かじめ入力されたパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃの座標（お
おまかな座標）と現在のステージ２の位置とに基づき、
測定点の座標と入力されたパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃの
座標との差が一定値以下であるか否かの判断により行
う。この差が一定値以下であると判定されれば測定点が
パターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃに接近しているものと判断す
る。

【００１４】ステップＳ３ではＣＰＵ６からインバータ
制御回路８に向けて低回転指令を送出し、これによりイ
ンバータ制御回路８の出力を低速回転に切換え、ステッ
プＳ２へ戻る。測定点とパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃのい
ずれかとが一定の距離以下に接近している間、ステップ
Ｓ２からステップＳ３のループを繰返すことによってイ
ンバータ制御回路８の出力が低回転数に維持される。こ
の間に、パターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃのいずれかの２つの
エッジの座標が測定される。なお、ステップＳ３におい
て低速回転指令がＣＰＵ６から送出されても、送風機２
０１は指令の送出と同時に低速回転となるわけではな
く、送風機２０１の回転数は指令の送出時から減速を開
始して所定時間経過後に低速回転数に到達する。したが
って、ほぼ完全に低速回転数まで回転数が低下した時点
でパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃのエッジが検出されるよう
に、低速指令を送出するタイミング（すなわち低速指令
を出す測定点とパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃとの距離）が
設定される。

【００１５】上述のように、ステップＳ２において測定
点とパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃとが接近していないと判
定された場合には、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４
では温度センサ９により試料１の周辺の雰囲気温度と目
標温度とを比較し、現在の雰囲気温度が目標温度に到達
していないと判定されればステップＳ５へ進み、現在の
雰囲気温度が目標温度に到達していると判定されればス
テップＳ１へ戻る。ステップＳ５ではＣＰＵ６からイン
バータ制御回路８に向けて高速回転指令を送出し、これ
により送風機２０１の回転数を高速回転に切換え、ステ
ップＳ５へ戻る。ステップＳ４において現在の雰囲気温
度が目標温度に到達したと判定されるまでの間、ステッ
プＳ４からステップＳ５のループを繰返すことにより、
インバータ制御回路８の出力を高速回転に維持する。上
述のように、雰囲気温度が目標温度と一致した場合に
は、ステップＳ４からステップＳ１へ進み、インバータ
制御回路８の出力を通常回転に切換える。

【００１６】図４に示すように本実施の形態では、測定
点がパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃのいずれとも離れてお
り、かつ雰囲気温度が目標温度よりも高い場合には、指
令回転数を高速回転とし、雰囲気温度を目標温度に迅速
に接近させるようにしている（ステップＳ４、ステップ
Ｓ５）。測定点がパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃと離れてお
り、かつ雰囲気温度が目標温度と一致している場合に
は、指令回転数を通常速度として雰囲気温度を維持する
ようにしている（ステップＳ１）。

【００１７】また、測定点がパターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
のいずれかに一定以上接近したときには、指令回転数を
低速回転に切換える（ステップＳ２）。これにより、送
風機２０１の回転数が充分に低下した後、パターン１
Ａ，１Ｂ，１Ｃの２つのエッジの座標測定を行うように
している（ステップＳ２、ステップＳ３）。パターン１
Ａ，１Ｂ，１Ｃのエッジの検出が終了し、測定点がパタ
ーン１Ａ，１Ｂ，１Ｃから所定距離だけ離れた時点で、
送風機２０１の回転数を低速回転から通常回転あるいは
高速回転に切換えるようにしている。図１に示すように
パターン１Ａ，１Ｂ，１Ｃは互いに離れた位置に形成さ
れているので、パターンＡ，１Ｂ，１Ｃの個々のパター
ンに接近する度ごとに送風機２０１の回転数を低速回転
に切換え、１つのパターンの２つのエッジの座標測定が
終了し、測定点がそのパターンと離れると指令回転数を
通常回転あるいは高速回転に戻すようにしている。な
お、図４では低速回転を維持している間に雰囲気温度が
目標温度よりも高くなる場合について示しているので、
低速回転の後は常に高速回転が選択されている。

【００１８】以上のように本実施の形態では、測定点が
パターン１Ａから離れている間、すなわち装置の最大限
の精度を必要としない間は送風機２０１の回転数を通常
回転あるいは高速回転にして測定制御部１００の周辺の
雰囲気を迅速に安定化させるとともに、パターン１Ａに
測定点が到達する直前に送風機２０１の回転数を低下さ
せ、測定雰囲気の均一性が低下しない間にパターン１Ａ
の測定を行うようにしている。また、装置の最大限の測
定精度を発揮する必要があるパターン１Ａの座標を測定
する時点では送風機２０１の回転数が低速になっている
ので、パターン１Ａの測定時における振動が低減され
る。したがって、測定雰囲気の均一性を犠牲にすること
なく、送風機２０１が発生する振動、騒音がパターン１
Ａの測定に与える影響を低減することができる。

【００１９】本実施の形態では、パターン１Ａの測定時
に送風機２０１の回転数を低速回転としているが、低速
回転とする代りに送風機の回転を完全に停止させるよう
にしてもよく、回転数は適宜適当な値を選択可能であ
る。座標測定等の高精度測定では、測定雰囲気の不均一
性および送風機による振動の両者が測定精度を低下させ
る原因となるので、測定時の送風機の回転数はこれら両
者の影響力に応じて測定精度が最も良好となる回転数を
選択するのが望ましい。測定雰囲気の均一性、あるいは
測定時の振動の抑制のいずれが重要となるかは測定の種
類や条件に応じて変化するので、測定の種類や条件によ
って測定時の適切な送風機の回転数を選ぶことができ
る。

【００２０】本実施の形態では、半導体製造用のパター
ン座標測定機に適用する場合について説明したが、他の
半導体装置や、例えばＤＲＡＭの配線パターンの加工等
に用いる高精度加工機械についても同様に本発明を適用
することができる。本実施の形態の測定装置では、雰囲
気環境について温度をパラメータとして制御する場合を
採り上げたが、本発明は温度に代えて、湿度、圧力等、
あるいはこれら温度等のうちの２つ以上のパラメータに
基づいて雰囲気環境を一定に保つように制御する場合に
ついても適用できる。

【００２１】本実施の形態の記載および請求項の記載に
おいて、送風機２０１が送風手段に、測定制御部１００
が測定手段に、それぞれ対応する。

【００２２】

【発明の効果】請求項１および２に記載の発明によれ
ば、測定手段による測定の直前に送風手段の送風能力を
低下させるようにしているので、測定雰囲気の均一性を
犠牲にすることなく、送風手段が発生する振動の影響を
低減することができる。請求項３および４に記載の発明
によれば、加工手段による加工の直前に送風手段の送風
能力を低下させるようにしているので、加工雰囲気の均
一性を犠牲にすることなく、送風手段が発生する振動の
影響を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による測定装置の一実施の形態の測定制
御部および送風機を示す図。

【図２】図１の実施の形態の測定装置の恒温チャンバを
示す図。

【図３】図１の実施の形態の送風機の回転速度の制御動
作を示すフローチャート。

【図４】図１の実施の形態の測定装置により制御される
送風機の回転速度および測定制御部周辺の雰囲気の温度
変化を示す図。

【符号の説明】 １００ 測定制御部 ２０１ 送風機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風手段により均一性を高めた雰囲気中
   で測定手段による測定を行う測定方法において、 前記送風手段により測定雰囲気の均一性を高めた後、前
   記測定手段による測定の直前に前記送風手段の送風能力
   を低下させ、前記送風手段による振動の発生を抑制した
   状態において測定を行うことを特徴とする測定方法。
2. 【請求項２】 測定雰囲気の均一性を高める送風手段
   と、 前記測定雰囲気中において測定を行う測定手段と、 前記測定手段による測定を行う直前に前記送風手段の送
   風能力を低下させ、前記送風手段による振動の発生を抑
   制した状態において測定を行うように前記送風手段およ
   び前記測定手段を制御する制御手段とを備えることを特
   徴とする測定装置。
3. 【請求項３】 送風手段により均一性を高めた雰囲気中
   で加工手段による加工を行う加工方法において、 前記送風手段により加工雰囲気の均一性を高めた後、前
   記加工手段による加工の直前に前記送風手段の送風能力
   を低下させ、前記送風手段による振動の発生を抑制した
   状態において加工を行うことを特徴とする加工方法。
4. 【請求項４】 加工雰囲気の均一性を高める送風手段
   と、 前記加工雰囲気中において加工を行う加工手段と、 前記加工手段による加工を行う直前に前記送風手段の送
   風能力を低下させ、前記送風手段による振動の発生を抑
   制した状態において加工を行うように前記送風手段およ
   び前記加工手段を制御する制御手段とを備えることを特
   徴とする加工装置。