JPH1055950A - Specimen supporting mechanism in electronic beam aligner - Google Patents

Specimen supporting mechanism in electronic beam aligner

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JPH1055950A
JPH1055950A JP21250596A JP21250596A JPH1055950A JP H1055950 A JPH1055950 A JP H1055950A JP 21250596 A JP21250596 A JP 21250596A JP 21250596 A JP21250596 A JP 21250596A JP H1055950 A JPH1055950 A JP H1055950A
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clamp
electron beam
exposure apparatus
beam exposure
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一人 松木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a specimen to be supported adding no excessive load to the same while making alignment of the specimen within an electronic beam aligner. SOLUTION: A specimen 12 is inserted into a specimen container 11 provided on a frame 10. In the frame 10, abutted parts 13a-13c are provided on the three positions of the specimen container 11 for making alignment of the specimen 12 in the horizontal direction. Furthermore, three each of clamp mechanisms 14a-14c are provided on the frame 10 wherein the specimen 12 inserted into the specimen container 11 is held from front and back, thereby specimen 12 to be fixed and held as well as the alignment thereof in the vertical direction to be made.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は電子ビーム露光装
置で露光される試料を固定、保持する試料支持機構に関
する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a sample support mechanism for fixing and holding a sample to be exposed by an electron beam exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビーム露光装置を用いて試料に露光
をする場合、図8に示すようなカセット内に試料を保持
し、このカセットを装置内のステージ上に設置して行な
う例が多い。
2. Description of the Related Art In many cases, when a sample is exposed by using an electron beam exposure apparatus, the sample is held in a cassette as shown in FIG. 8 and the cassette is set on a stage in the apparatus in many cases.

【0003】図8を用いて従来の試料支持機構を説明す
る。試料51がカセット本体の中まで搬送され、突き当
て52に2方向から押し付けて位置合わせされる。その
後、水平方向に押し付けたままで、4個の下部クランプ
ピン53により押し上げられることにより、フレーム5
4に固定された4個の上部クランプ爪55と下部クラン
プピン53とによって挟み込まれて固定される。上記4
個の上部クランプ爪55のクランプ面の高さ方向の位置
は、数μmの精度で組み立てられている。また、下部ク
ランプピン53の押し上げは、取り付けられたクランプ
バー56をコイルバネ57で押し上げることにより行な
われる。また、突き当て52はフレーム54に垂直に取
り付けられている。さらに、クランプバー56は板バネ
58で支持されている。なお、保持された試料51の描
画面に対してアース機構59が接触するようになり、電
子ビーム描画時に蓄積された電荷が、このアース機構5
9を介して外部に逃がされる。
A conventional sample support mechanism will be described with reference to FIG. The sample 51 is transported into the cassette body, and is pressed against the butting 52 in two directions to be aligned. Thereafter, the frame 5 is pushed up by the four lower clamp pins 53 while being pressed in the horizontal direction.
4 are clamped and fixed by the four upper clamp claws 55 and the lower clamp pins 53 fixed to the four. 4 above
The positions of the upper clamp claws 55 in the height direction of the clamp surface are assembled with an accuracy of several μm. The lower clamp pin 53 is pushed up by pushing up the attached clamp bar 56 with a coil spring 57. The abutment 52 is vertically attached to the frame 54. Further, the clamp bar 56 is supported by a leaf spring 58. The ground mechanism 59 comes into contact with the held drawing surface of the sample 51, and the electric charge accumulated during electron beam drawing is transferred to the ground mechanism 5.
It escapes to the outside through 9.

【0004】電子ビーム露光装置における試料の多くは
フォトマスク等の薄板状のものである。このような試料
は、たわみが生じると、その表面が伸縮し、描画したパ
ターンの位置がずれる現象が知られている。
Most of the samples in the electron beam exposure apparatus are thin plates such as a photomask. It is known that when such a sample is bent, its surface expands and contracts, and the position of a drawn pattern shifts.

【0005】上記従来のものでは、試料が上面基準でク
ランプされるため、Zステージなしでも、描画面の高さ
が常に一定の範囲に入る。このため、電子光学系の焦点
深度内に収めることができる利点がある。
[0005] In the above-mentioned conventional device, the sample is clamped on the basis of the upper surface, so that the height of the drawing surface always falls within a certain range without the Z stage. Therefore, there is an advantage that the focal length can be kept within the focal depth of the electron optical system.

【0006】しかし、一方で以下のような試料間でのた
わみ変動が生じ、その結果、試料間のパターン位置精度
がばらつく欠点を有していた。 (1)4点の支持であるために、不静定状態の支持にな
り、試料を強制的に曲げてしまい、試料にたわみが生じ
る。通常、試料はそれぞれ違った固有形状を持っている
ため、支持機構による試料間にたわみ変動が生じる。 (2)各上部クランプ爪における試料接触面と、下部ク
ランプピンにおける試料接触面がどちらも平面であるた
め、拘束が多く、試料にモーメント荷重が付加される。
このモーメントの大きさは、試料の固有形状により変化
するので、試料間にたわみ変動が生じる。 (3)クランプバーの支持機構である板バネの水平方向
の規制力が小さく、各下部クランプピンの中心がばらつ
き、試料間で付加されるモーメント荷重が違い、その結
果、試料間にたわみ変動が生じる。 (4)アース機構の押し付け点が試料の支持点から離れ
ているため、試料に荷重が付加され、表面形状が変わ
る。この荷重は、試料の固有形状により変化するので、
試料間にたわみ変動が生じる。 (5)描画パターンは試料の外形を基準として形成する
ため、試料は、突き当てに2方向から押し付けて位置合
わせした状態でクランプされる。そのため、試料の端が
摩擦で引っ張られ、表面形状が変わる。この変形量は、
押し付け力、試料の端面形状により変化するので、試料
間にたわみ変動が生じる。
[0006] However, on the other hand, the following variations in deflection between samples occur, and as a result, there is a disadvantage that the pattern position accuracy between samples varies. (1) Since the support is provided at four points, the support is in an indeterminate state, and the sample is forcibly bent and the sample is bent. Usually, each sample has a different unique shape, so that a deflection occurs between the samples due to the support mechanism. (2) Since the sample contact surface of each upper clamp claw and the sample contact surface of the lower clamp pin are both flat, there are many constraints and a moment load is applied to the sample.
Since the magnitude of the moment changes depending on the specific shape of the sample, the deflection varies between the samples. (3) The horizontal restricting force of the leaf spring, which is the support mechanism of the clamp bar, is small, the centers of the lower clamp pins are uneven, and the moment load applied between the samples is different. Occurs. (4) Since the pressing point of the ground mechanism is far from the supporting point of the sample, a load is applied to the sample, and the surface shape changes. Since this load changes depending on the specific shape of the sample,
Deflection fluctuation occurs between samples. (5) Since the drawing pattern is formed based on the outer shape of the sample, the sample is clamped in a state where the sample is pressed against the butting from two directions and aligned. Therefore, the edge of the sample is pulled by friction, and the surface shape changes. This deformation is
Since the pressure varies depending on the pressing force and the shape of the end face of the sample, the deflection varies between the samples.

【0007】以上のように、従来では試料に多くの荷重
が付加されるため、試料間のたわみ変動が生じ、その結
果、描画パターンの位置精度を向上させることが困難で
あるという欠点を有していた。
As described above, conventionally, since a large load is applied to a sample, the deflection between the samples varies, and as a result, there is a drawback that it is difficult to improve the positional accuracy of the drawing pattern. I was

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な事情を考慮してなされたものであり、その目的は、試
料の位置決めをしつつ、試料に過度の荷重を付加せずに
支持できるようにし、従来方法の欠点を解決する電子ビ
ーム露光装置における試料支持機構を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to support a sample while positioning the sample without applying an excessive load to the sample. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a sample support mechanism in an electron beam exposure apparatus which solves the drawbacks of the conventional method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願発明の電子ビーム露
光装置における試料支持機構は、試料の異なる箇所で試
料を表裏両面から挟み込んでクランプする3個のクラン
プ機構を有し、上記3個のクランプ機構のそれぞれが、
試料との接触面が平面にされた第1のクランプ部と、こ
の第1のクランプ部と同軸にかつ対向して配置され、試
料との接触面が凸面にされた第2のクランプ部とを備
え、上記第1、第2のクランプ部のいずれか一方が試料
の法線方向に移動可能にされていることを特徴とする。
The sample support mechanism in the electron beam exposure apparatus according to the present invention has three clamp mechanisms for clamping the sample at different points of the sample from both front and back sides. Each of the mechanisms
A first clamp portion having a flat contact surface with the sample and a second clamp portion disposed coaxially and opposed to the first clamp portion and having a convex contact surface with the sample. Wherein one of the first and second clamps is movable in the normal direction of the sample.

【0010】前記第1のクランプ部における試料との接
触面の平面の大きさが、試料の法線方向に移動可能にさ
れた第1、第2のクランプ部のいずれか一方の試料面方
向の位置精度のばらつき以上にされていることを特徴と
する。
[0010] The plane size of the contact surface with the sample in the first clamp portion is set in the direction of the sample surface of one of the first and second clamp portions which can be moved in the normal direction of the sample. It is characterized in that the positional accuracy is not less than the variation.

【0011】前記試料の法線方向に移動可能にされた第
1、第2のクランプ部のいずれか一方が2個以上のくの
字状の板バネが互いに位相をずらすように配置された機
構により、試料法線方向に自由度を持ち、試料面方向に
拘束されていることを特徴とする。
A mechanism in which one or more of the first and second clamp portions movable in the normal direction of the sample are arranged such that two or more U-shaped leaf springs are out of phase with each other. Has a degree of freedom in the sample normal direction and is constrained in the sample surface direction.

【0012】前記試料の法線方向に移動可能にされた第
1、第2のクランプ部のいずれか一方が、棒と軸受けで
構成されている機構により、試料法線方向に自由度を持
ち、試料面方向に拘束されていることを特徴とする。
One of the first and second clamps movable in the normal direction of the sample has a degree of freedom in the normal direction of the sample by a mechanism composed of a rod and a bearing. It is characterized by being constrained in the sample surface direction.

【0013】本願発明の電子ビーム露光装置における試
料支持機構は、試料の異なる箇所で試料を表裏両面から
挟み込んでクランプする3個のクランプ機構を有し、前
記試料の描画面と接触するアース機構をさらに有し、こ
のアース機構と試料の描画面との接触点が3個のクラン
プ機構のいずれか一つの極近傍となるよう設けられてい
ることを特徴とする。
The sample support mechanism in the electron beam exposure apparatus according to the present invention has three clamp mechanisms for clamping the sample by sandwiching the sample from both front and back surfaces at different points of the sample, and includes an earth mechanism that comes into contact with the drawing surface of the sample. And a contact point between the ground mechanism and the drawing surface of the sample is provided so as to be in the vicinity of one of the three clamp mechanisms.

【0014】前記3個のクランプ機構それぞれにおける
試料を挟み込むクランプ力の比率を、この試料支持機構
を水平に設置し、試料を支持した際の下方にある第1も
しくは第2のクランプ部に付加される試料の自重の荷重
の比率とほぼ等しくさせたことを特徴とする。
The ratio of the clamping force for sandwiching the sample in each of the three clamp mechanisms is added to the first or second clamp section below the sample support mechanism when the sample support mechanism is installed horizontally and the sample is supported. The ratio of the weight of the sample to its own weight is made substantially equal.

【0015】前記3個のクランプ機構の各支持点により
構成される3角形の重心と試料の重心とがほぼ一致する
ように3個のクランプ機構の支持点を配置したことを特
徴とする。
The support points of the three clamp mechanisms are arranged such that the center of gravity of the triangle formed by the respective support points of the three clamp mechanisms substantially coincides with the center of gravity of the sample.

【0016】電子ビーム露光装置の試料を支持する際
の、試料と支持機構との位置合わせ方法として、2また
は3個のテーパー状の曲面を持つ部材を、支持機構の基
板部分に設置し、試料を上記の部材に押し当てて位置合
わせを行うことが望ましい。
As a method for aligning the sample and the support mechanism when supporting the sample in the electron beam exposure apparatus, a member having two or three tapered curved surfaces is set on the substrate portion of the support mechanism, Is desirably pressed against the above member to perform positioning.

【0017】電子ビーム露光装置の試料を支持する際
の、試料と支持機構との位置合わせ方法として、2また
は3個の凸曲面を持つ部材を、支持機構の基板部分に圧
電素子を介して設置し、試料を上記の部材の凸曲面に押
し当てて位置合わせを行うことが望ましい。また、上記
位置合わせ方法において、クランプする寸前に試料を押
し当てる荷重を解放することが望ましい。
As a method of aligning the sample and the support mechanism when supporting the sample in the electron beam exposure apparatus, a member having two or three convex curved surfaces is set on a substrate portion of the support mechanism via a piezoelectric element. Then, it is desirable that the sample is pressed against the convex curved surface of the above member to perform the alignment. Further, in the above-described alignment method, it is desirable to release a load pressing the sample immediately before clamping.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明を
実施の形態による説明する。図1は本発明に係る電子ビ
ーム露光装置における試料支持機構の第1の実施の形態
による全体の構成を示す上面図である。フレーム10に
は試料の平面形状に適合した例えば四角形状の試料収納
部11が設けられており、試料12は図中の矢印方向か
らこの試料収納部11に挿入される。また、フレーム1
0には、試料収納部11の四角形状の四辺のうち互いに
隣接した2辺の合計3箇所に突き当て13a〜13cが
設けられており、試料収納部11に挿入された試料12
の先端面を含む2辺がこれら突き当て13a〜13cに
当接することにより、試料12の水平方向における位置
合わせがなされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described by way of embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view showing an overall configuration of a sample support mechanism in an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. The frame 10 is provided with, for example, a square-shaped sample storage unit 11 adapted to the planar shape of the sample, and the sample 12 is inserted into the sample storage unit 11 from the direction of the arrow in the figure. Also, frame 1
In FIG. 0, abutments 13 a to 13 c are provided at a total of three places of two sides adjacent to each other among the four sides of the rectangular shape of the sample storage section 11, and the sample 12 inserted into the sample storage section 11 is provided.
The two sides including the front end surface of the sample abut against these abutments 13a to 13c, whereby the sample 12 is aligned in the horizontal direction.

【0019】また、上記フレーム10には3個のクラン
プ機構14a〜14cが設けられている。これら3個の
クランプ機構14a〜14cでは、試料収納部11に挿
入された試料12が表裏表面から挟み込まれることによ
って、試料12が固定、保持される共に垂直方向におけ
る位置合わせがなされる。
The frame 10 is provided with three clamp mechanisms 14a to 14c. In these three clamp mechanisms 14a to 14c, the sample 12 inserted into the sample storage unit 11 is sandwiched from the front and back surfaces, whereby the sample 12 is fixed and held, and also the vertical position is adjusted.

【0020】さらに3個のクランプ機構14a〜14c
のうち1個のクランプ機構14bの極近傍には、試料1
2の描画面(図示せず)と接触するアース機構15が設
けられており、描画時に試料12に蓄積される電荷がこ
のアース機構15を介して外部に逃がされるようになっ
ている。
Further, three clamp mechanisms 14a to 14c
Of the sample 1 is in the immediate vicinity of one clamp mechanism 14b.
An earthing mechanism 15 is provided which is in contact with a drawing surface (not shown) of No. 2 and charges accumulated in the sample 12 at the time of writing are released to the outside via this earthing mechanism 15.

【0021】図2は上記1個のクランプ機構14bの概
略的な構成を示す部分断面図である。なお、残り2個の
クランプ機構14a、14cもこれと同様に構成されて
いるので、その説明は省略する。
FIG. 2 is a partial sectional view showing a schematic configuration of the one clamp mechanism 14b. The remaining two clamp mechanisms 14a and 14c have the same configuration, and a description thereof will be omitted.

【0022】上記クランプ機構は、対向された1対の上
部クランプ部21及び下部クランプ部22で構成されて
いる。上部クランプ部21は前記フレーム10に固定さ
れており、その先端には前記試料12と接触する接触面
23を有している。なお、この接触面23は平面にされ
ている。
The above-mentioned clamping mechanism comprises a pair of upper and lower clamp portions 21 and 22 which are opposed to each other. The upper clamp portion 21 is fixed to the frame 10 and has a contact surface 23 at the tip of the upper clamp portion 21 for contacting the sample 12. The contact surface 23 is flat.

【0023】下部クランプ部22は、前記試料12と接
触する面が凸曲面状にされ、試料との接点が点接触(ま
たは微小面積で接触)となるような接触子24を有して
いる。この下部クランプ部22は、垂直方向に自由度が
あり、クランプ/アンクランプは、接触子24を上下さ
せることにより行われる。また、クランプ力は、バネ2
5により発生させる。下部クランプ部22は、水平方向
に拘束されているが、クランプしたときの接触子24の
位置の再現性にはばらつきが必ず存在する。このばらつ
きをδとしたとき、上部クランプ部21の接触面23の
面積をδより大きくする。
The lower clamp portion 22 has a contact 24 whose surface in contact with the sample 12 has a convex curved shape and whose contact point with the sample is in point contact (or in a small area). The lower clamp portion 22 has a degree of freedom in the vertical direction, and clamp / unclamp is performed by moving the contact 24 up and down. Also, the clamping force is
5 generated. Although the lower clamp portion 22 is constrained in the horizontal direction, there is always a variation in the reproducibility of the position of the contact 24 when clamped. Assuming that this variation is δ, the area of the contact surface 23 of the upper clamp 21 is made larger than δ.

【0024】このような構成によれば、点荷重である下
部クランプ部22の支持点の鉛直線上には、必ず面荷重
である上部クランプ部21の接触面23が存在している
ので、原理的にモーメントが発生しない構造である。こ
の結果、試料に不要なたわみ変動を与えず、電子ビーム
露光装置の試料支持機構として用いた場合に描画精度を
悪化させることがない。なお、図2の例では、上部クラ
ンプ部21の接触面23が平面、下部クランプ部22に
おける接触子24の面が凸曲面として説明したが、これ
は上下を逆にしてもよい。
According to such a configuration, the contact surface 23 of the upper clamp portion 21 which is a surface load always exists on the vertical line of the support point of the lower clamp portion 22 which is a point load. No moment is generated. As a result, unnecessary deflection fluctuation is not given to the sample, and the drawing accuracy is not deteriorated when the sample is used as a sample support mechanism of the electron beam exposure apparatus. In the example of FIG. 2, the contact surface 23 of the upper clamp portion 21 has been described as a flat surface, and the surface of the contactor 24 of the lower clamp portion 22 has been described as a convex curved surface.

【0025】また、上記構成によれば、アース機構15
は、一つのクランプ機構14bの極近傍に配置されてい
る。このアース機構15による試料への荷重は、クラン
プ力に比べかなり小さいが、無視できる大きさではな
い。しかし、このアース機構15をクランプ機構の極近
傍に配置すると、同じ荷重でも、クランプ機構に付加さ
れるモーメントは最小にすることができる。この結果、
試料に付加されるたわみ変動が最小になり、描画精度を
悪化させることがない。
Further, according to the above configuration, the grounding mechanism 15
Are disposed very close to one clamp mechanism 14b. The load on the sample by the grounding mechanism 15 is considerably smaller than the clamping force, but is not negligible. However, if the grounding mechanism 15 is arranged very close to the clamp mechanism, the moment applied to the clamp mechanism can be minimized even with the same load. As a result,
The deflection fluctuation added to the sample is minimized, and the drawing accuracy is not deteriorated.

【0026】しかし、上記のような構造でも、下部クラ
ンプ部の位置再現性が悪いと、上部クランプ部における
接触面の面積を広くする必要がある。その結果、上部ク
ランプ部の接触面と試料面との平行が出ない状態では、
上記の荷重面ではなく、上部クランプ部の端点で支持す
るようになり、点荷重になってしまう。このような支持
では当然、クランプ機構でモーメントが発生し、試料の
たわみ変動を与えてしまう。そこで、下部クランプ部の
接触子の上下機構の位置再現性がある程度、良くなくて
はならない。
However, even with the above structure, if the reproducibility of the position of the lower clamp is poor, it is necessary to increase the area of the contact surface in the upper clamp. As a result, in the state where the contact surface of the upper clamp and the sample surface are not parallel,
Instead of the above-mentioned load surface, it is supported at the end point of the upper clamp portion, and a point load results. In such a support, a moment is naturally generated in the clamp mechanism, and the deflection of the sample is varied. Therefore, the position reproducibility of the vertical mechanism of the contact of the lower clamp portion must be good to some extent.

【0027】図3は、下部クランプ部22の上下機構を
具体的に示した斜視図である。下部クランプ部22の接
触子24は、くの字状の2個の板バネ26、26を介し
てフレーム10に固定されている。この上記2個の板バ
ネ26、26は互いに直交するように設けられており、
水平方向に拘束力を持っているが、垂直方向には自由度
がある。接触子24の真下に設けられているバネ27は
先のクランプ力を発生させるものである。
FIG. 3 is a perspective view specifically showing an up-and-down mechanism of the lower clamp portion 22. As shown in FIG. The contact 24 of the lower clamp portion 22 is fixed to the frame 10 via two U-shaped leaf springs 26, 26. The two leaf springs 26 are provided so as to be orthogonal to each other.
It has a restraining force in the horizontal direction, but has a degree of freedom in the vertical direction. A spring 27 provided directly below the contact 24 generates the above-mentioned clamping force.

【0028】なお、この図3に示した上下機構では、互
いに直交するように2個の板バネ26を設けているが、
方向を変えた板バネを追加すれば、さらに拘束力が大き
くなり、位置再現性が向上する。
In the vertical mechanism shown in FIG. 3, two leaf springs 26 are provided so as to be orthogonal to each other.
If a leaf spring whose direction is changed is added, the binding force is further increased, and the position reproducibility is improved.

【0029】図4は、下部クランプ部の上下機構の他の
具体例を示す部分断面図である。下部クランプ部22の
接触子24は、ベアリング16と、このベアリング16
で保持された棒17からなるリニアステージ18に連結
されている。そして、接触子24は、このリニアステー
ジ18により水平方向に拘束されている。なお、バネ2
5はクランプ力を与えるためのものである。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing another specific example of the up-and-down mechanism of the lower clamp portion. The contact 24 of the lower clamp portion 22 includes a bearing 16 and the bearing 16.
Is connected to a linear stage 18 composed of a rod 17 held by the above. The contact 24 is horizontally restrained by the linear stage 18. The spring 2
5 is for giving a clamping force.

【0030】ところで、試料を支持する際のクランプ力
の主目的は、ステージ移動中の加速度による試料の移動
の防止である。しかし、クランプ力が大きすぎると、上
部クランプ部が弾性変形し、上部クランプ部の試料荷重
が面荷重ではなく、点荷重になる恐れがあり、描画精度
を悪化させる要因になってしまう。つまり、クランプ力
は試料が動かない程度に小さくする必要がある。
The main purpose of the clamping force for supporting the sample is to prevent the sample from moving due to acceleration during the movement of the stage. However, if the clamping force is too large, the upper clamp portion may be elastically deformed, and the sample load on the upper clamp portion may be a point load instead of a surface load, which is a factor of deteriorating the drawing accuracy. That is, the clamping force needs to be small enough not to move the sample.

【0031】先の図1に示した第1の実施の形態のもの
はクランプ機構を上から見た図であり、試料をクランプ
しない状態で、クランプ機構14a〜14cの下部クラ
ンプ部の3点の上に設置したとき、それぞれの支持点に
加重される試料の自重をm1g、m2 g、m3 g(m1
〜m3 は質量、gは重力加速度)とすると、各支持点に
おけるクランプ力は、各支持点にそれぞれ独立した質量
m1 、m2 、m3 があると仮定して考えられる。
The first embodiment shown in FIG. 1 is a view of the clamp mechanism viewed from above. In a state where the sample is not clamped, three points of the lower clamp portions of the clamp mechanisms 14a to 14c are provided. When placed on top, the weights of the samples weighted at the respective support points are m1g, m2g, m3g (m1g
Mm3 is mass, g is gravitational acceleration), and the clamping force at each support point can be considered on the assumption that each support point has independent masses m1, m2, and m3.

【0032】ここで、1個の支持点でのクランプ条件を
考える。試料の質量をm、下部クランプ部でのクランプ
力をC、上部クランプ部での抗力をN、下部クランプ部
での静止摩擦係数をμ1 、上部クランプ部での静止摩擦
係数をμu 、ステージ最大加速度αとすると、試料が動
かない条件は、 mα<μ1 C+μu N … 1 である。ここで、Cを決定するために、余裕度kを次の
式として定義する。
Here, a clamp condition at one support point is considered. The mass of the sample is m, the clamping force at the lower clamp is C, the drag at the upper clamp is N, the coefficient of static friction at the lower clamp is μ1, the coefficient of static friction at the upper clamp is μu, the stage maximum acceleration If α is set, the condition that the sample does not move is mα <μ1 C + μu N... Here, in order to determine C, the margin k is defined as the following equation.

【0033】kmα=μ2 C+μu N … 2 重力加速度gを加味すると、 となり、質量とクランプ力は比例する。Kmα = μ2 C + μu N 2 Considering the gravitational acceleration g, And the mass is proportional to the clamping force.

【0034】以上により、3点でのクランプ力をC1 、
C2 、C3 とし、その比率を C2 :C2 :C3 =m1 :m2 :m3 … 4 とする。このような比率のクランプ力にすれば、各支持
点でのクランプ力の余裕度kは一定になり、上部クラン
プ部での荷重が点荷重になりにくい。この結果、試料に
不要なたわみを与えず、描画精度を悪化させない。
As described above, the clamping force at three points is C1,
C2 and C3, and the ratio is C2: C2: C3 = m1: m2: m3... With such a clamping force ratio, the margin k of the clamping force at each support point becomes constant, and the load on the upper clamp portion is unlikely to become a point load. As a result, unnecessary bending is not given to the sample, and the drawing accuracy is not deteriorated.

【0035】図1に示した第1の実施の形態は、それぞ
れの支持点での自重が等しくないときの配置であるが、
クランプ力Cが最小になる配置は図5の上面図に示す第
2の実施の形態に示すように、試料12の重心(2本の
一点鎖線が交わっている点G)と3個のクランプ機構1
4a〜14cからなる3個の支持点でできる3角形の重
心とが一致するときである。
The first embodiment shown in FIG. 1 is an arrangement when the own weights at the respective support points are not equal.
The arrangement in which the clamping force C is minimized is, as shown in the second embodiment shown in the top view of FIG. 5, the center of gravity of the sample 12 (point G where two dashed lines intersect) and three clamping mechanisms. 1
This is when the center of gravity of the triangle formed by the three support points 4a to 14c coincides.

【0036】次に、上記のような構成の試料支持機構に
対して試料を挿入する際の位置合わせ方法について、図
6を参照して説明する。先の突き当て13は、図6に示
すように上部がテーパー形状、下部が円柱状になってお
り、その境界は、クランプ時の試料下面より下に位置し
ている。以下に位置合わせのシーケンスを説明する。 (1)試料12を搬送し、下部クランプ部の接触子24
上に乗せる。そして、下部クランプ部を上昇させる(図
6(a))。 (2)試料12がクランプされる寸前(数mm)で下部
クランプ部を静止させる。突き当て13の反対側にある
押し当てピン31により、突き当て13に試料12を押
し当てる(図6(b))。 (3)押し当てピン31を退避させる(図6(c))。 (4)下部クランプ部を再度上昇させ、クランプする。
このとき、突き当て13と試料12とは接触していない
(図6(d))。
Next, a description will be given of a positioning method for inserting a sample into the sample supporting mechanism having the above-mentioned configuration with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the abutment 13 has a tapered upper portion and a cylindrical lower portion, and the boundary is located below the lower surface of the sample at the time of clamping. The alignment sequence will be described below. (1) The sample 12 is transported, and the contact 24 of the lower clamp portion
Put on top. Then, the lower clamp portion is raised (FIG. 6A). (2) Immediately before the sample 12 is clamped (several mm), the lower clamp portion is stopped. The sample 12 is pressed against the butting 13 by a pressing pin 31 on the opposite side of the butting 13 (FIG. 6B). (3) The pressing pin 31 is retracted (FIG. 6C). (4) Raise the lower clamp portion again and clamp.
At this time, the butting 13 and the sample 12 are not in contact (FIG. 6D).

【0037】以上のようなシーケンスにより、クランプ
した際に試料12と突き当て13とが接触していないの
で、試料端面に外力が働かず、試料に不要なたわみ変動
を与えず、描画精度を悪化させない効果がある。また、
(2)の動作により、クランプ寸前で試料を突き当てに
押し当ているため、従来と同等の精度で位置合わせが可
能である。
According to the above sequence, the sample 12 and the abutment 13 are not in contact with each other when clamped, so that no external force acts on the sample end face, unnecessary deflection fluctuation is not given to the sample, and the drawing accuracy is deteriorated. Has the effect of not letting you do. Also,
Since the sample is pressed against the abutment just before the clamp by the operation (2), the positioning can be performed with the same accuracy as that of the related art.

【0038】次に、試料を挿入する際の他の位置合わせ
方法について、図7を参照して説明する。図7に示す位
置合わせ方法では、突き当て13は、圧電素子32の先
端部に設けられている。圧電素子32自体はフレーム1
0に固定されている。先の押し当てピンで試料12を押
し当てる際に、突き当て13を圧電素子32により試料
方向に微小移動させておく。試料12の押し当てが終了
した後、押し当てピンの退避と同時に突き当て13もフ
レーム10側に退避させる。そして、下部クランプ部を
上昇させて試料12をクランプする。
Next, another positioning method for inserting a sample will be described with reference to FIG. In the positioning method shown in FIG. 7, the butting 13 is provided at the tip of the piezoelectric element 32. The piezoelectric element 32 itself is the frame 1
It is fixed to 0. When the sample 12 is pressed by the pressing pin, the butting 13 is slightly moved by the piezoelectric element 32 in the direction of the sample. After the pressing of the sample 12 is completed, the butting 13 is also retracted toward the frame 10 simultaneously with the retraction of the pressing pin. Then, the sample 12 is clamped by raising the lower clamp portion.

【0039】この方法によれば、突き当て13を圧電素
子32で移動させているので、位置再現性が悪くなる恐
れがある。しかし、圧電素子での変位は数μmなのに対
し、求められている試料の位置合わせ精度は、数10μ
m〜数100μmであり、突き当て13を移動させたこ
とによる試料の位置合わせ精度の悪化は無視できる。
According to this method, since the butting 13 is moved by the piezoelectric element 32, the position reproducibility may be deteriorated. However, while the displacement of the piezoelectric element is several μm, the required positioning accuracy of the sample is several tens μm.
m to several hundreds μm, and the deterioration of the positioning accuracy of the sample due to the movement of the butting 13 can be ignored.

【0040】このように、上記各実施の形態による試料
支持機構を用いることにより、試料に過度の荷重が付加
されなくなり、その結果、試料のたわみ変動がなくな
り、試料間での位置合わせ精度のばらつきが抑えられ
る。
As described above, by using the sample support mechanism according to each of the above-described embodiments, an excessive load is not applied to the sample, and as a result, the deflection of the sample is eliminated, and the variation in the alignment accuracy between the samples is prevented. Is suppressed.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
料に過度の荷重が付加されなくなり、この結果、試料の
たわみ変動がなくなって、試料間での位置合わせ精度の
ばらつきが抑えられる。
As described above, according to the present invention, no excessive load is applied to the sample, and as a result, the deflection of the sample does not change, and the variation in the alignment accuracy between the samples is suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態による試料支持機構の全体の
構成を示す上面図。
FIG. 1 is a top view showing the overall configuration of a sample support mechanism according to a first embodiment.

【図2】図1の試料支持機構におけるクランプ機構の概
略的な構成を示す部分断面図。
FIG. 2 is a partial sectional view showing a schematic configuration of a clamp mechanism in the sample support mechanism of FIG.

【図3】図2のクランプ機構における下部クランプ部の
上下機構を具体的に示した斜視図。
FIG. 3 is a perspective view specifically showing a vertical mechanism of a lower clamp unit in the clamp mechanism of FIG. 2;

【図4】下部クランプ部の上下機構の他の具体例を示す
部分断面図。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing another specific example of the up-and-down mechanism of the lower clamp unit.

【図5】第2の実施の形態による試料支持機構の全体の
構成を示す上面図。
FIG. 5 is a top view showing the overall configuration of a sample support mechanism according to a second embodiment.

【図6】この発明の試料支持機構に対して試料を挿入す
る際の位置合わせ方法を説明するための図。
FIG. 6 is a view for explaining a positioning method when a sample is inserted into the sample support mechanism of the present invention.

【図7】この発明の試料支持機構に対して試料を挿入す
る際の他の位置合わせ方法を説明するための図。
FIG. 7 is a view for explaining another alignment method for inserting a sample into the sample support mechanism of the present invention.

【図8】 従来の試料支持機構の斜視図。FIG. 8 is a perspective view of a conventional sample support mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…フレーム、11…試料収納部、12…試料、13
a〜13c…突き当て、14a〜14c…クランプ機
構、15…アース機構、16…ベアリング、17…棒、
18…リニアステージ、21…上部クランプ部、22…
下部クランプ部、23…接触面、24…接触子、25…
バネ、26…板バネ、27…バネ、31…押し当てピ
ン、32…圧電素子。
10: Frame, 11: Sample storage unit, 12: Sample, 13
a to 13c: butting, 14a to 14c: clamping mechanism, 15: grounding mechanism, 16: bearing, 17: rod,
18 Linear stage, 21 Upper clamp part, 22
Lower clamp part, 23 contact surface, 24 contact, 25 ...
Spring, 26: leaf spring, 27: spring, 31: pressing pin, 32: piezoelectric element.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 亮一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Ryoichi Hirano 1st station, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba R & D Center

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子ビーム露光装置の試料を固定する支
持機構であって、 試料の異なる箇所で試料を表裏両面から挟み込んでクラ
ンプする3個のクランプ機構を有し、 上記3個のクランプ機構のそれぞれが、試料との接触面
が平面にされた第1のクランプ部と、この第1のクラン
プ部と同軸にかつ対向して配置され、試料との接触面が
凸面にされた第2のクランプ部とを備え、上記第1、第
2のクランプ部のいずれか一方が試料の法線方向に移動
可能にされていることを特徴とする電子ビーム露光装置
における試料支持機構。
1. A support mechanism for fixing a sample of an electron beam exposure apparatus, comprising: three clamp mechanisms for clamping a sample by sandwiching the sample from both front and back sides at different positions of the sample; A first clamp portion having a flat contact surface with the sample, and a second clamp coaxially opposed to the first clamp portion and having a convex contact surface with the sample. A sample supporting mechanism in the electron beam exposure apparatus, wherein one of the first and second clamps is movable in a normal direction of the sample.
【請求項2】 前記第1のクランプ部における試料との
接触面の平面の大きさが、試料の法線方向に移動可能に
された前記第1、第2のクランプ部のいずれか一方の試
料面方向の位置精度のばらつき以上にされていることを
特徴とする請求項1に記載の電子ビーム露光装置におけ
る試料支持機構。
2. The sample of one of the first and second clamps, wherein the plane of the contact surface of the first clamp with the sample is movable in the normal direction of the sample. 2. A sample support mechanism in an electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein a variation in positional accuracy in a plane direction is equal to or more than a variation.
【請求項3】 試料の法線方向に移動可能にされた前記
第1、第2のクランプ部のいずれか一方が2個以上のく
の字状の板パネが互いに位相をずらすように配置された
機構により、試料法線方向に自由度を持ち、試料面方向
に拘束されていることを特徴とする請求項1に記載の電
子ビーム露光装置における試料支持機構。
3. One of the first and second clamp portions, which is movable in the normal direction of the sample, is arranged so that two or more U-shaped plate panels are shifted in phase from each other. 2. The sample support mechanism according to claim 1, wherein the mechanism has a degree of freedom in a direction normal to the sample and is constrained in the direction of the sample surface.
【請求項4】 試料の法線方向に移動可能にされた前記
第1、第2のクランプ部のいずれか一方が、棒と軸受け
で構成されている機構により、試料法線方向に自由度を
持ち、試料面方向に拘束されていることを特徴とする請
求項1に記載の電子ビーム露光装置における試料支持機
構。
4. A mechanism in which one of the first and second clamp portions made movable in the normal direction of the sample has a degree of freedom in the normal direction of the sample by a mechanism comprising a rod and a bearing. 2. The sample supporting mechanism in the electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the sample supporting mechanism is held in a sample surface direction.
【請求項5】 電子ビーム露光装置の試料を固定する支
持機構であって、 試料の異なる箇所で試料を表裏両面から挟み込んでクラ
ンプする3個のクランプ機構を有し、 前記試料の描画面と接触するアース機構をさらに有し、
このアース機構と試料の描画面との接触点が前記3個の
クランプ機構のいずれか一つの極近傍となるよう設けら
れていることを特徴とする電子ビーム露光装置における
試料支持機構。
5. A support mechanism for fixing a sample of an electron beam exposure apparatus, comprising: three clamp mechanisms for clamping a sample by sandwiching the sample from both front and back surfaces at different portions of the sample, and contacting the drawing surface of the sample. Has a grounding mechanism for
A sample support mechanism in an electron beam exposure apparatus, wherein a contact point between the ground mechanism and a drawing surface of the sample is provided in the vicinity of any one of the three clamp mechanisms.
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