TWI819849B - 平台裝置及具備平台裝置的帶電粒子線裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題] 於飄浮型平台中確保試料的足夠的位置精度。 [解決手段] 平台裝置(100)，具備：下段平台(20)，朝Y軸方向移動；及上段平台(10)，自下段平台(20)飄浮，至少朝和Y軸方向正交的X軸方向移動；及熱交換器，藉由冷媒將下段平台(20)的Y桌台(2)冷卻；及控制裝置，以藉由熱交換器而被冷卻的Y桌台(2)為基準，控制下段平台(20)的傾斜。

Description

平台裝置及具備平台裝置的帶電粒子線裝置
本發明有關平台(stage)裝置及具備平台裝置的帶電粒子線裝置。
半導體關聯的領域中，已知有一種用來使半導體晶圓等的試料移動而正確地定位之平台裝置。此外，在運用電子線等的帶電粒子線的裝置中，必須在高真空的環境下處理半導體晶圓等的試料，平台裝置亦會在高真空的環境下動作。
平台裝置的構造被分類成：導軌型平台，移動僅被限制在沿著導軌的方向，就機構上禁止往其他方向移動；及飄浮型平台，自基座部分飄浮，在和基座部分非接觸的狀態下藉由控制而移動。導軌型平台中，為了實現平面性的移動，可做成上下二段的平台構成，上段平台朝和下段平台的移動方向正交之方向移動。另一方面，飄浮型平台中，有僅在一方向具有大的可動範圍，對於另一方向則可動範圍狹窄的一軸動作型、及可平面地廣泛移動的平面動作型。此外，亦可將一軸動作型的飄浮型平台與導軌型平台組合，藉此構成平面性地動作的平台。又，作為飄浮型平台的飄浮機構，有利用電磁力而控制飄浮量的磁浮型、及利用氣體的壓力而控制飄浮量的氣浮軸承型。
此外，磁浮型的平台，被分類成具有對平台賦予浮力的電磁鐵與對一軸方向賦予推力的線性馬達之類型、及具有可藉由單一個而兼具飄浮與推進兩者的機能的軸棒馬達之類型。兩類型皆可保持非接觸狀態而讓平台移動。非接觸狀態，雖無法獲得機構上的穩定化機制，但藉由飄浮型平台的精細的控制，有可能能夠實現平台的高位置精度。
若飄浮型平台被置放於真空的環境下，則驅動平台的馬達的發熱無法藉由固體的熱傳導而逃逸，因此必須有運用冷媒的散熱手段。例如專利文獻1中，揭示一種藉由冷媒冷卻使晶圓移動的微動平台內部的驅動部之技術。此外，專利文獻2中，揭示一種在運用軸棒型馬達使供晶圓載置的基板桌台(table)移動的平台裝置中，藉由冷媒冷卻馬達的線圈之技術。又，專利文獻3中，揭示一種有關將使供晶圓載置的晶圓平台移動的線性馬達冷卻的冷卻裝置之技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-32817號公報 [專利文獻2]日本特開2001-61269號公報 [專利文獻3]日本特開2005-64229號公報
[發明所欲解決之問題]
半導體晶圓的製造、測定、檢查等的工程中，必須將晶圓正確地定位。為了將半導體晶圓正確地定位，必須正確地掌握使晶圓移動的平台的位置。作為正確地計測平台的位置之技術，有一種運用雷射干涉計型的距離計測裝置之技術，其是在平台設置鏡棒(mirror bar)，將雷射光照射至其反射面，利用入射光與反射光的干涉而進行距離計測。近年的雷射干涉計型的距離計測裝置中，可以皮米尺度的精度進行距離計測。若能夠以該尺度的精度進行距離計測，則認為實用上可獲得足夠的晶圓的位置精度。但，實際上飄浮型平台中，會結合各式各樣的使晶圓的位置精度惡化的誤差因素，因此難以確保晶圓的充夠的位置精度。
鑑此，本發明提供一種於飄浮型平台中確保試料的足夠的位置精度之技術。 [解決問題之技術手段]
本發明之平台裝置，具備：第1平台，朝第1方向移動；第2平台，自第1平台飄浮，至少朝和第1方向正交的第2方向移動；第1冷卻部，藉由冷媒將第1平台的桌台冷卻；及控制裝置，以藉由第1冷卻部而被冷卻的第1平台的桌台為基準，控制第2平台的傾斜。 [發明之效果]
按照本發明，於飄浮型平台中可確保試料的足夠的位置精度。
基於圖面詳細說明本發明之實施形態。以下的實施形態中，其構成要素(亦包含要素步驟等)，除有特別明示之情形及原理上料想明顯為必須之情形外，無須贅言地未必為必須。
〈實施例1〉 圖1為實施例1的平台裝置的全體構成示意圖。圖2為實施例1的平台裝置的截面圖。實施例1的平台裝置100，為使被載置的試料(例如半導體晶圓)朝X軸方向及Y軸方向移動之裝置。平台裝置100，具備朝X軸方向移動的上段平台10、及朝Y軸方向移動的下段平台20、及供給將上段平台10及下段平台20冷卻的冷卻水的冷卻水配管30、及控制裝置50(參照圖3)。上段平台10，藉由與下段平台20之間的磁力而自下段平台20飄浮，至少朝和Y軸方向正交的X軸方向移動。
(上段平台10) 上段平台10，以X桌台1為中心而構成。上段平台10，自下段平台20的Y桌台2飄浮，對於下段平台20相對地朝X軸方向移動。上段平台10，主要朝X軸方向移動，但其移動方向對於X軸方向包含誤差程度的偏差。另，上段平台10亦可不僅朝X軸方向而是平面性地移動。在上段平台10，安裝有使上段平台10自Y桌台2飄浮的機構、使上段平台10朝X軸方向移動的機構、使上段平台10朝Y軸方向移動的機構等各式各樣的機構。該些各式各樣的機構設置於X桌台1的內部。該些各式各樣的機構成為熱源，對X桌台1熱傳導。
在X桌台1上，固定著用來計測X座標的鏡棒亦即X鏡3、及用來計測Y座標的鏡棒亦即Y鏡4。X鏡3，具有垂直於X軸的反射面，將從未圖示的雷射干涉計型的距離計測裝置照射出的雷射光予以反射。此外，Y鏡4，具有垂直於Y軸的反射面，將從未圖示的雷射干涉計型的距離計測裝置照射出的雷射光予以反射。藉此，可計測X鏡3的反射面的X座標及Y鏡4的反射面的Y座標。藉由計測反射面的X座標及Y座標，算出供X鏡3及Y鏡4固定的X桌台1的XY座標或被載置於X桌台1的試料的XY座標。
(下段平台20) 下段平台20，以Y桌台2為中心而構成。下段平台20朝Y軸方向移動。下段平台20，主要朝Y軸方向移動，但其移動方向對於Y軸方向包含誤差程度的偏差。另，下段平台20亦可不僅朝Y軸方向而是平面性地移動。下段平台20在沿著Y軸方向配置的2根導軌5上朝Y軸方向移動。下段平台20，藉由2根的導軌5受到拘束而無法朝Y軸方向以外的方向移動。實施例1的下段平台20為導軌型，但亦可為飄浮型平台。下段平台20，具有使上段平台10自Y桌台2飄浮的機構、使下段平台20朝Y軸方向移動的機構等各式各樣的機構。該些各式各樣的機構設置於Y桌台2的內部。該些各式各樣的機構成為熱源，對Y桌台2熱傳導。
(冷卻水配管30) 平台裝置100，會有在進行半導體晶圓等試料的製造、測定或檢查等的試料室內使用之情形。此外，在運用電子線等的帶電粒子線的裝置中，必須在高真空的環境下處理半導體晶圓等的試料，平台裝置100亦會在高真空的環境下動作。為了抑制使上段平台10或下段平台20移動的機構之發熱所造成的誤作動或熱膨脹等，必須將上段平台10或下段平台20冷卻。實施例1中，平台裝置100，為了將上段平台10或下段平台20冷卻，具備對上段平台10及下段平台20供給冷媒的冷卻水配管30。實施例1中，作為冷媒使用冷卻水。作為平台裝置100的冷卻方法，可採用水冷、空冷、及氣冷等。
從未圖示的恆溫水槽供給的冷卻水，透過冷卻水配管30被供給至上段平台10及下段平台20兩者。冷卻水配管30，具有接頭31、供給配管32、連接配管33、回流配管34、及接頭35。恆溫水槽，對連接至接頭31的供給配管32供給冷卻水。供給配管32，連接至設置於上段平台10的X桌台1的內部之熱交換器17(參照圖2)。供給配管32，從接頭31沿Y軸方向配置，U字狀地轉向後，沿Y軸方向配置。沿Y軸方向配置的供給配管32，受到設置於下段平台20的支架21支撐。像這樣，藉由U字狀地使供給配管32轉向，U字狀地轉向之處會跟隨下段平台20的Y軸方向的移動而位移。因此，冷卻水配管30是使用如樹脂軟管般可柔軟地彎曲的材料。
通過支架21的供給配管32，沿X軸方向配置，U字狀地轉向後，沿X軸方向配置。沿X軸方向配置的供給配管32，受到設置於上段平台10的支架11支撐。像這樣，藉由U字狀地使供給配管32轉向，U字狀地轉向之處會跟隨上段平台10的X軸方向的移動而位移。通過支架11的供給配管32，連接至固定於X桌台1的接頭12。藉此，從恆溫水槽供給的冷卻水，透過接頭31、供給配管32、及接頭12而被供給至X桌台1的熱交換器17。其結果，接觸到冷卻水所通過的熱交換器17的表面之X桌台1受到冷卻。
X桌台1的冷卻所使用的冷卻水，是從固定於X桌台1的接頭13透過連接配管33而被供給至Y桌台2的熱交換器27。連接配管33受到支架11支撐。受到支架11支撐的連接配管33，沿X軸方向配置，U字狀地轉向後，沿X軸方向配置。然後，連接配管33，連接至固定於Y桌台2的接頭22。藉此，X桌台1的冷卻所使用的冷卻水，透過接頭13、連接配管33、及接頭22而被供給至Y桌台2的熱交換器27。其結果，接觸到冷卻水所通過的熱交換器27的表面之Y桌台2受到冷卻。
Y桌台2的冷卻所使用的冷卻水，是從固定於Y桌台2的接頭23透過回流配管34回到恆溫水槽。回流配管34受到支架21支撐。受到支架21支撐的回流配管34，沿Y軸方向配置，U字狀地轉向後，沿Y軸方向配置。然後，回流配管34連接至恆溫水槽的接頭35。在恆溫水槽被冷卻的冷卻水，再次供給至接頭31。
供給配管32及連接配管33，連接至上段平台10的相對於Y軸方向垂直的面16。此外，連接配管33及回流配管34，連接至下段平台20的相對於Y軸方向垂直的面28。供供給配管32及連接配管33連接的上段平台10的垂直的面16及供連接配管33及回流配管34連接的下段平台20的垂直的面28，為同一側邊的面。另，供供給配管32及連接配管33連接的上段平台10的垂直的面16及供連接配管33及回流配管34連接的下段平台20的垂直的面28，亦可為相異側邊的面。例如，亦可構成為供給配管32及連接配管33連接至上段平台10的相對於X軸方向垂直的面18，且連接配管33及回流配管34連接至下段平台20的相對於Y軸方向垂直的面28。
(上段平台10的傾斜角)
控制裝置50，計測上段平台10的傾斜角，控制使得上段平台10成為水平。Y桌台2，具有垂直於Y軸方向的垂直面24，在該垂直面24安裝有線性標尺25(參照圖3)。此外，X桌台1，具有垂直於Y軸方向的垂直面14，在該垂直面14安裝有讀取線性標尺25的感測器15(參照圖3)。垂直面24和垂直面14相向。若藉由感測器15讀取線性標尺25，則可計測相對於Y桌台2的X桌台1的高度(Z位移計測)。所謂線性標尺25，例如為以細小的網格形成有反射雷射光的圖樣之物，和發出雷射光而讀取反射光的感測器15成組使用。若形成於線性標尺25的反射圖樣為二維性，則不僅是線性標尺25與感測器15之相對位置朝Z軸方向位移的量，還可計測朝X軸方向位移的量。又，若對1個線性標尺以2處的感測器進行高度計測，則可由2點的高度差求出X桌台1的傾斜角。亦即，可計測朝X軸方向移動的X桌台1的縱搖 (pitching)角。利用此原理，若將線性標尺25與感測器15的組合再增加2組，則可做偏搖(yawing)角的計測及橫搖(rolling)角的計測。藉由該些，可以簡便的構成進行高精度的傾斜角計測。
(熱交換器)
圖2為沿著圖1的S1-S2線的截面圖。參照圖2，具體說明將X桌台1及Y桌台2冷卻的構造。X桌台1由鋁合金所形成。X桌台1，在其內部具有由不鏽鋼配管所形成的熱交換器17。此熱交換器17為藉由冷媒將X桌台1冷卻的冷卻部。X桌台1內建的熱交換器17，藉由冷媒(例如冷卻水)所通過的配管的表面和X桌台1接觸，而將X桌台1冷卻。此外，構成熱交換器17的配管，是藉由1根配管的彎折加工而形成，1根配管具有冷卻水的出入口。在X桌台1，安裝有使上段平台10自Y桌台2飄浮的機構、使上段平台10朝X軸方向移動的機構、使上段平台10朝Y軸方向移動的機構等。該些機構成為發熱源，對X桌台1熱傳導。X桌台1由鋁合金所形成，因此熱傳導所伴隨的溫度梯度小，可減小溫度上升及溫度不均。
同樣地，Y桌台2亦由鋁合金所形成。Y桌台2，亦在其內部具有由不鏽鋼配管所形成的熱交換器27。此熱交換器27為藉由冷媒將Y桌台2冷卻的冷卻部。Y桌台2內建的熱交換器27，藉由冷媒所通過的配管的表面和Y桌台2接觸，而將Y桌台2冷卻。構成熱交換器27的配管，亦是藉由1根配管的彎折加工而形成，1根配管具有冷卻水的出入口。在Y桌台2，安裝有使上段平台10自Y桌台2飄浮的機構、使下段平台20朝Y軸方向移動的機構等。該機構成為發熱源，對Y桌台2熱傳導。Y桌台2亦由鋁合金所形成，因此熱傳導所伴隨的溫度梯度小，可減小溫度上升及溫度不均。
(導軌5及滑動單元26) 以Y桌台2為中心的下段平台20，藉由2根的導軌5受到拘束而無法朝Y軸方向以外的方向移動。另，導軌5被固定於試料室40。下段平台20，具有配置於下段平台20的四隅的滑動單元26，滑動單元26和導軌5接觸。在滑動單元26的內部配置滾動體，使此滾動體與導軌5之接觸成為滾動接觸。其結果，滑動單元26和導軌5形成低摩擦並且沒有遊隙的接觸構造。
當Y桌台2溫度上升的情形下，Y桌台2的Y軸方向的移動未受到拘束，故Y桌台2會朝Y軸方向自由地膨脹。另一方面，Y軸方向以外的方向的移動藉由導軌5而受到拘束，故Y桌台2無法朝Y軸方向以外的方向膨脹。因此，溫度上升所造成的膨脹，會因Y桌台2拱型地彎曲而被吸收。也就是說，若Y桌台2拱型地彎曲，則在圖2的右側，Y桌台2會朝右下傾，在圖2的左側，Y桌台2會朝左下傾。另一方面，X桌台1會朝x座標的正側移動或朝負側移動。然後，一旦X桌台1移動，則在移動目的地的場所，以Y桌台2為基準而計測X桌台1的傾斜角。
(控制裝置50) 控制裝置50，控制平台驅動機構60，將下段平台20朝Y軸方向移動，或將上段平台10朝Y軸方向及X軸方向移動，或變更上段平台10的傾斜。平台驅動機構60，包含使上段平台10自Y桌台2飄浮的機構、使上段平台10朝X軸方向移動的機構、使上段平台10朝Y軸方向移動的機構、及使下段平台20朝Y軸方向移動的機構。實施例1的控制裝置50，計測X桌台1的傾斜角，基於計測出的傾斜角控制X桌台1的傾斜使得X桌台1成為水平。
控制裝置50，以藉由熱交換器27而被冷卻的下段平台20的Y桌台2為基準，控制上段平台10的傾斜。具體而言，控制裝置50以設置於Y桌台2的垂直面24為基準，在複數處計測上段平台10的位置，基於該計測結果而控制上段平台10的傾斜。
此外，控制裝置50，基於在X鏡3及Y鏡4反射的雷射光而計測上段平台10的X桌台1的XY座標。然後，控制裝置50基於X桌台1的XY座標，控制上段平台10及下段平台20的移動，使被設置於上段平台10的試料移動到期望的位置。
接著參照圖3，說明控制裝置50的硬體構成。控制裝置50，具有處理器51、通訊介面52(以下將介面略記為I/F)、主記憶裝置53、輔助記憶裝置54、輸出入I/F55、及可通訊地連接至上述的各模組之匯流排56。
處理器51為進行平台裝置100的各部的動作的控制之中央處理演算裝置。處理器51例如為CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、DSP(Digital Signal Processor；數位訊號處理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit；特殊應用積體電路)等。處理器51，將輔助記憶裝置54中記憶的程式部署至主記憶裝置53的作業區域以便可執行。主記憶裝置53，記憶處理器51所執行的程式、該處理器所處理的資料等。主記憶裝置53為快閃記憶體、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)等。輔助記憶裝置54，記憶各種程式及各種資料。輔助記憶裝置54例如記憶OS(Operating System；作業系統)、各種程式、各種表格等。輔助記憶裝置54為包含非揮發性半導體記憶體(快閃記憶體、EPROM(Erasable Programmable ROM；可抹除可程式唯讀記憶體))的矽碟(silicon disk)、固態磁碟裝置、硬碟(HDD：Hard Disk Drive)裝置等。
通訊I/F52，為用來透過網路而將平台裝置100和外部可通訊地連接之介面。在輸出入I/F55，被輸入連接至輸出入I/F55的感測器15的計測結果或距離計測裝置70的計測結果。距離計測裝置70，為雷射干涉計型的距離計測裝置，對X鏡3及Y鏡4的反射面照射雷射光。處理器51，基於感測器15的計測結果而算出X桌台1的傾斜角，基於算出的X桌台1的傾斜角，控制平台驅動機構60使得X 桌台1成為水平。此外，處理器51，基於距離計測裝置70的計測結果，計測X桌台1的XY座標及被載置於X桌台1的試料的XY座標。此外，輸出入I/F55，對連接至輸出入I/F55的平台驅動機構60輸出驅動指示。平台驅動機構60，遵照來自控制裝置50的驅動指示，將下段平台20朝Y軸方向移動，或將上段平台10朝Y軸方向及X軸方向移動，或變更上段平台10的傾斜角。
(實施例1的效果)
控制裝置50，以藉由熱交換器27而被冷卻的Y桌台2為基準，控制上段平台10的傾斜，藉此能夠精度良好地使上段平台10成為水平。實施例1中，Y桌台2的往Y軸方向以外的方向之移動受到導軌5所拘束，因此若不冷卻Y桌台2，則Y桌台2會熱膨脹而拱型地彎曲。Y桌台2是X桌台1的傾斜角的算出的基準，由於其彎曲，即使以Y桌台2為基準而控制使得X桌台1成為水平，實際上X桌台1仍不會成為水平。鑑此，實施例1中藉由冷卻Y桌台2，而抑制作為基準的Y桌台2的彎曲，便可精度良好地控制使得X桌台1成為水平。藉此，作為試料的XY座標的XY平面、和上段平台10的水平便可精度良好地保持平行。當計測上段平台10的位置座標的平面和試料的位置座標的平面之高度一致的情形下，即使兩者有一些角度偏差，座標的誤差仍然會較小。但，若兩者的高度有偏差，則會和其高度偏差與角度偏差的乘積成比例而發生座標誤差。實施例1中，藉由使 上段平台10精度良好地成為水平，角度偏差會變小，上述的座標誤差變小，試料的定位精度提升。
此外，實施例1中，將上段平台10的X桌台1的冷卻所使用的冷卻水，使用於下段平台20的Y桌台2的冷卻，藉此能夠以共通的冷卻水冷卻2個桌台。
此外，實施例1中，使上段平台10藉由磁力而自下段平台20飄浮，藉此能夠防止下段平台20的熱膨脹所造成的影響直接傳遞至上段平台10。
此外，實施例1中，以設置於下段平台20的Y桌台2的垂直面24為基準，在複數處計測上段平台10的位置，藉此能夠以簡便的構成算出上段平台10的傾斜。此外，實施例1中，在垂直面24安裝線性標尺25，在垂直面14安裝讀取線性標尺25的感測器15，藉此能夠以簡便的構成算出上段平台10的傾斜。
此外，實施例1中，將供給配管32沿Y軸方向配置，使其U型轉向後，沿Y軸方向配置。又，使U型轉向之處伴隨Y桌台2的往Y軸方向的移動而位移，藉此即使下段平台20移動，仍可對Y桌台2供給冷媒。同樣地，將供給配管32沿X軸方向配置，使其U型轉向後，沿X軸方向配置，使U型轉向之處伴隨X桌台1的往X軸方向的移動而位移，藉此即使上段平台10移動，仍可對X桌台1供給冷媒。
此外，實施例1中，在X桌台1的垂直於Y軸方向的面16連接供給配管32及連接配管33，且在Y桌台2的垂直於Y軸方向的面28連接連接配管33及回流配管34。像 這樣，能夠在X桌台1及Y桌台2的同一側的垂直的面連接配管，故配管的連接變得容易。此外，亦可考量防止冷卻水的循環所伴隨的振動，而適當選擇配管的連接面。
此外，實施例1中，在X桌台1的內部設置將1根配管彎折加工而成的熱交換器17，在Y桌台2的內部設置將1根配管彎折加工而成的熱交換器27，藉此能夠效率良好地冷卻X桌台1及Y桌台2。
實施例1中，下段平台20雖為導軌型，但亦可為飄浮型平台。當下段平台20為飄浮型平台的情形下，不存在導軌5所造成的移動拘束，故不會發生其伴隨的熱變形。但，就構成平台裝置100而言，可能發生種種材料的零件混雜所造成的熱變形。當將線膨脹係數相異的材料連接的情形下，會發生溫度上升所伴隨的伸長較大的零件成為曲率半徑的外側，伸長較小的零件成為曲率半徑的內側這樣的彎曲。故，即使下段平台20為飄浮型平台，藉由抑制作為基準的Y桌台2的熱膨脹，仍能精度良好地使X桌台1成為水平。
實施例1中，將X桌台1及Y桌台2兩者冷卻時，是構成為一筆畫的冷卻水配管30，但亦可使冷卻水配管30分歧而冷卻X桌台1及Y桌台2的各者。分歧而冷卻了各桌台的冷卻水，會被送回匯流配管。在配管匯流之處，容易發生水流的振動。實施例1的一筆畫的冷卻水配管30的構成，有防止冷卻水的水流所造成的振動之效果。當配管振動的情形下，該振動會傳遞至上段平台10或下段平台20，而拿掉匯流配管所造成的振動防止效果，有助於X桌台1及Y桌台2的振動防止。
此外，亦可在上段平台10及下段平台20的各者設置獨立的冷卻水配管30。但，上段平台10會朝X軸方向移動，並且會跟隨下段平台20而亦朝Y軸方向移動。因此，上段平台10的冷卻水配管30，必須有用來跟隨下段平台20的移動之U字狀轉向、及用來跟隨上段平台10的移動之U字狀轉向。此外，下段平台20朝Y軸方向移動，因此下段平台20的冷卻水配管30必須有用來跟隨下段平台20之U字狀轉向。也就是說，若在上段平台10及下段平台20的各者設置獨立的冷卻水配管30，則必須有重覆的冷卻水配管30。因此，一筆畫的冷卻水配管30，有減少配管量的效果。
一筆畫的冷卻水配管30中，若將X桌台1及Y桌台2當中的一方以冷卻水冷卻，則在該處吸收的熱量份會讓冷卻水溫度上升，另一方的冷卻效果會變小。因此，一筆畫的冷卻水配管30中，先供給冷卻水的一方的冷卻效果較大。實施例1中，對上段平台10先供給冷卻水，藉此能夠有效地冷卻X桌台1。
〈實施例2〉 圖4為實施例2的平台裝置的截面圖。圖4為將實施例2的平台裝置100以垂直於X軸的面切斷而成的截面圖。有關和實施例1同樣的構成，標注和實施例1相同符號，省略其說明。實施例2中，作為用來冷卻Y桌台2的構成，並非將熱交換器27埋入Y桌台2的內部，而是在下段平台20安裝外接的散熱座(heatsink)128。散熱座128，在內部具有流通冷媒的流路129。另，實施例2的散熱座128，亦可為不流通冷媒的散熱座，亦可具有複數個鰭片以讓表面積變大。
亦可在散熱座128的內部埋入不鏽鋼配管而以其作為流路129，亦可對散熱座128的母材進行刻溝加工，將其蓋上蓋子而形成流路129。
圖4中，上段平台10的構成比實施例1更具體地記載。上段平台10，具有X桌台1、實施例1中說明的X鏡3(參照圖1)及Y鏡4、頂端桌台6、夾具7、及線圈8。
在X桌台1安裝有Z馬達的線圈8。和Z馬達成對的軛9，設置於Y桌台2。Z馬達係對上段平台10賦予Z方向的力(＝浮力)，包含流通電流的線圈8、及由磁性體所構成的軛9。Z馬達的可動範圍只需較少，因此軛9是使用永久磁鐵構成，或由不帶磁性的鐵這類的磁性體構成。當使用永久磁鐵的情形下，能夠使線圈8與磁鐵的軛9之間產生引力及斥力。但，當使用不帶磁性的磁性體的軛9的情形下，僅會產生引力。因此，當使用不帶磁性的磁性體的軛9的情形下，是將軛9配置在上側且將線圈8配置在下側。藉此，藉由控制施加於線圈8的重力所造成的向下的力、與磁力的引力所造成的向上的力之平衡，線圈8便飄浮至期望的高度。
線圈8配置於X桌台1的四隅。又，4個線圈8藉由控制裝置50而獨立地受到控制。控制裝置50，控制上段平台10的飄浮量、縱搖角、及橫搖角。上段平台10會朝X軸方向大幅移動，因此相對於移動的線圈8而言靜止的軛9不管在哪個位置都必須發出同樣的電磁力。若軛9僅由磁性體構成，而為朝圖4的穿入紙面方向延伸的形狀，則即使上段平台10朝X軸方向移動，線圈8與軛9的關係仍可維持相同。故，相對於線圈8有4個，軛9訂為2個。也就是說，使2個線圈8對應1個軛9。X桌台1，具備賦予X軸方向的推力的線性馬達或用來跟隨下段平台20的Y軸方向的移動的機構，惟圖4中省略其構成。
實施例2中，在頂端桌台6設置X鏡3及Y鏡4及夾具7。夾具7用來搭載半導體晶圓等的試料80。做試料80的定位時，難以直接計測試料80的位置，故會計測X鏡3及Y鏡4的反射面的位置，來計測試料80的XY座標。因此，重點在於設計成不讓X鏡3及Y鏡4與試料80之位置關係變化。因此，會將夾具7以不易熱變形的材質構成，或將X鏡3及Y鏡4設置於頂端桌台6。頂端桌台6，和X桌台1為一體構造，惟設計成在其間放置柱而連結的構造，藉此減少在X桌台1發生的變形對X鏡3及Y鏡4的位置或角度帶來的影響。另，實施例2的上段平台10的構成，亦可適用於實施例1的上段平台10。
(實施例2的效果) 在Y桌台2安裝有使下段平台20朝Y軸方向移動的機構等各式各樣的零件，因此下段平台20成為複雜的形狀。藉由備妥一和此複雜的形狀的下段平台20不同個體的散熱座128，能夠防止下段平台20變得複雜。此外，下段平台20的製作變得容易，下段平台20的製作精度變高。
其他的效果如同實施例1，故省略其說明。
〈實施例3〉 圖5為實施例3中的帶電粒子線裝置的構成圖。帶電粒子線裝置200，在內部具備平台裝置100。帶電粒子線裝置200的內部的平台裝置100，為實施例1或實施例2中說明的平台裝置100。帶電粒子線裝置200包含電子顯微鏡，其將電子線打在欲觀察的半導體晶圓等的試料80，而將像放大。電子顯微鏡，具有電子光學系統鏡筒90、平台裝置100、試料室40、及距離計測裝置70。
電子光學系統鏡筒90具有帶電粒子源，從帶電粒子源放出的射束照射至試料80。將射束(電子線)打在試料80時，為避免氣體分子所造成的散射，試料80被置放於真空環境。因此，試料室40具有真空腔室的機能。圖5中雖未示意冷卻水配管30，惟圖1所示的冷卻水配管30是設置於試料室40之中。平台裝置100，使搭載試料80的夾具7朝X軸方向及Y軸方向移動。圖5為以垂直於X軸方向的面切斷而成的截面圖，因此圖示了Y鏡4的截面。Y鏡4，係圖中的右側的垂直面為反射面，距離計測裝置70將雷射光71照射至該反射面，計測Y鏡4的Y座標。此距離計測裝置70，為雷射干涉計型的距離計測裝置。此距離計測裝置70被固定於試料室40。圖5中雖未圖示，惟在旋轉90°的位置，設置X鏡3、及對X鏡3的反射面照射雷射光而計測X鏡3的X座標之距離計測裝置70。基於Y鏡4的Y座標及X鏡3的X座標，算出被載置於平台裝置100的試料80的XY座標。
電子光學系統鏡筒90被固定於試料室40。以電子顯微鏡觀察試料，係為高倍率下的觀察，因此無法拉開電子顯微鏡與試料80之距離。因此，電子光學系統鏡筒90與試料80之間的距離小。另一方面，上段平台10上的X鏡3及Y鏡4，可能伴隨上段平台10的動作而來到電子光學系統鏡筒90的正下方。為了防止電子光學系統鏡筒90與X鏡3及Y鏡4之接觸，X鏡3及Y鏡4的最上部必須設計得比電子光學系統鏡筒90的最下部還低。因此，X鏡3及Y鏡4的最上部，無法比試料80的上面還大幅高起。X鏡3及Y鏡4的反射面，並非可使用到該垂直面的最上部，能夠確保垂直性的只到稍微遠離轉角的稜線之處。因此，雷射干涉計型的距離計測裝置70所照射的雷射光71，不得不在比試料80的上面還低的位置。如此一來，上段平台10的受到位置計測的XY座標的平面的高度(雷射光71的高度)，會比試料80的上面還低。平台裝置100欲定位的是試料80的上面當中的受到電子線照射的位置，是試料80的上面當中的XY座標。
有一種距離計測的原理稱為阿貝原理(Abbe principle)，其講述了相較於在計測對象的2點的延長線上進行距離計測，若在平行的線上進行距離計測，則誤差會變大。相對於試料80的上面，在高度錯開的平面計測上段平台10的XY座標，這類似於阿貝原理所示的誤差變大的條件。阿貝原理所示誤差放大的因素的解釋，是因計測對象和實際計測之處的軸非完全地平行。故，若兩者趨近完全的平行，則計測誤差亦會變小。利用此一原理，若能夠使上段平台10趨近完全的水平，則料想試料的定位精度會提升。
為了使飄浮的上段平台10保持水平，必須掌握上段平台10的傾斜角，基於該傾斜角而控制使得上段平台10成為水平。作為用來控制的致動器，能夠使用設置於上段平台10的四隅的Z馬達(線圈8)。針對上段平台10的傾斜角的計測，若運用實施例1的說明當中運用的手法，則可進行簡便而精度良好的計測。若上段平台10的傾斜角的計測精度因此而提升，則用來使上段平台10保持水平的控制精度會變高，試料的定位精度提升。
(實施例3的效果) 實施例3的帶電粒子線裝置200的效果如同實施例1，故省略其說明。
另，本發明並非受上述的實施例所限定，還包含各式各樣的變形例。上述的實施例是為了淺顯地說明本發明而詳加說明，並非限定於一定要具備所說明的所有構成。此外，亦可將某一實施例的一部分置換成其他實施例之構成，又，亦可於某一實施例之構成追加其他實施例之構成。此外，針對各實施例的構成的一部分，亦可追加、刪除或置換其他構成。
實施例1中，是將X桌台1及Y桌台2兩者冷卻，但亦可僅將Y桌台2冷卻。此外，實施例1中，是依X桌台1、Y桌台2的順序冷卻，但亦可依Y桌台2、X桌台1的順序冷卻。
實施例1～3的飄浮的上段平台10，可以是具有對上段平台10賦予浮力的電磁鐵與對一軸方向賦予推力的線性馬達之類型，也可以是具有藉由單一個而兼具飄浮與推進兩者的機能的軸棒馬達之類型。
實施例1～3的上段平台10，是利用電磁力而飄浮的磁浮型，但也可以是利用氣體的壓力而飄浮的氣浮軸承型。
1:X桌台 2:Y桌台 3:X鏡 4:Y鏡 5:導軌 6:頂端桌台 7:夾具 8:線圈 9:軛 10:上段平台 11:支架 12:接頭 13:接頭 14:垂直面 15:感測器 17:熱交換器 20:下段平台 21:支架 22:接頭 23:接頭 24:垂直面 25:線性標尺 26:滑動單元 27:熱交換器 30:冷卻水配管 31:接頭 32:供給配管 33:連接配管 34:回流配管 35:接頭 40:試料室 50:控制裝置 51:處理器 52:通訊I/F 53:主記憶裝置 54:輔助記憶裝置 55:輸出入I/F 56:匯流排 60:平台驅動機構 70:距離計測裝置 80:試料 90:電子光學系統鏡筒 100:平台裝置 128:散熱座 129:流路 200:帶電粒子線裝置
[圖1]實施例1的平台裝置的全體構成示意圖。 [圖2]實施例1的平台裝置的截面圖。 [圖3]實施例1的平台裝置的控制裝置示意圖。 [圖4]實施例2的平台裝置的全體構成示意圖。 [圖5]實施例3的帶電粒子線裝置的全體構成示意圖。
1:X桌台
2:Y桌台
3:X鏡
4:Y鏡
5:導軌
10:上段平台
11:支架
12:接頭
13:接頭
14:垂直面
16:上段平台10的相對於Y軸方向垂直的面
18:上段平台10的相對於X軸方向垂直的面
20:下段平台
21:支架
22:接頭
23:接頭
24:垂直面
28:下段平台20的相對於Y軸方向垂直的面
30:冷卻水配管
31:接頭
32:供給配管
33:連接配管
34:回流配管
35:接頭
100:平台裝置

Claims (14)

  1. 一種平台裝置，其特徵為，具備：第1平台(stage)，朝第1方向移動；第2平台，自前述第1平台飄浮，至少朝和前述第1方向正交的第2方向移動；第1冷卻部，藉由冷媒將前述第1平台的桌台(table)冷卻；及控制裝置，以藉由前述第1冷卻部而被冷卻的前述第1平台的前述桌台為基準，控制前述第2平台的傾斜。
  2. 如請求項1記載之平台裝置，其中，更具備：第2冷卻部，藉由冷媒將前述第2平台的桌台冷卻，前述第1平台的桌台及前述第2平台的桌台的一方的冷卻所使用的前述冷媒，亦被使用於前述第1平台的桌台及前述第2平台的桌台的另一方的冷卻。
  3. 如請求項2記載之平台裝置，其中，前述冷媒，被使用於前述第2平台的桌台的冷卻之後，再被使用於前述第1平台的桌台的冷卻。
  4. 如請求項3記載之平台裝置，其中，更具備：第1冷媒配管，將前述冷媒供給至前述第2冷卻部；及第2冷媒配管，將被供給至前述第2冷卻部的前述冷媒從前述第2冷卻部供給至前述第1冷卻部。
  5. 如請求項1記載之平台裝置，其中，前述第2平台，藉由與前述第1平台之間的磁力而飄浮。
  6. 如請求項1記載之平台裝置，其中，前述 第1平台，在沿前述第1方向配置的導軌上朝前述第1方向移動。
  7. 如請求項1記載之平台裝置，其中，前述控制裝置，以設置於前述第1平台的前述桌台的垂直面為基準，在複數處計測前述第2平台的位置，基於該計測結果而控制前述第2平台的傾斜。
  8. 如請求項7記載之平台裝置，其中，更具備：線性標尺，安裝於前述第1平台的前述垂直面及和前述垂直面相向的前述第2平台的相向面的一方；及感測器，安裝於前述垂直面及前述相向面的另一方，讀取前述線性標尺；前述控制裝置，基於前述感測器的計測結果，控制前述第2平台的傾斜。
  9. 如請求項1記載之平台裝置，其中，更具備：鏡棒，設置於前述第2平台的桌台的上方；基於在前述鏡棒反射的雷射光而計測前述第2平台的位置座標，前述控制裝置，基於前述位置座標，控制前述第1平台或前述第2平台的位置。
  10. 如請求項1記載之平台裝置，其中，更具備：冷媒配管，將前述冷媒供給至前述第1冷卻部；前述冷媒配管，沿前述第1方向配置，U型轉向之後，沿前述第1方向配置，使前述U型轉向之處伴隨前述第1平台的往前述第1方向的移動而位移。
  11. 如請求項1記載之平台裝置，其中，更具備：冷媒配管，將前述冷媒供給至前述第1冷卻部；前述冷媒配管，連接至前述第1平台的相對於前述第1方向垂直的面。
  12. 如請求項1記載之平台裝置，其中，前述第1冷卻部，內建於前述第1平台的桌台，包含具有前述冷媒的出入口之1根配管。
  13. 如請求項1記載之平台裝置，其中，前述第1冷卻部，安裝於前述第1平台的桌台，包含具有前述冷媒的流路之散熱座(heatsink)。
  14. 一種帶電粒子線裝置，其特徵為，具備：帶電粒子源；夾具，搭載試料，該試料受到從前述帶電粒子源放出的射束照射；如請求項1~13中任一項記載之平台裝置，使前述夾具移動；及真空腔室，供前述平台裝置設置。
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