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発明の名称 試料移動台
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−45427
公開日 平成6年(1994)2月18日
出願番号 特願平4−195140
出願日 平成4年(1992)7月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 明夫 (外1名)
発明者 酒井 広之
要約 目的
試料テーブルの温度変化により生じる試料の位置変動を補償した半導体製造装置、同検査装置に好適な試料移動台を提供する。

構成
トップテーブル1の位置をレーザ干渉計により測定する。レーザ光の反射鏡7をばね18によりトップテーブル1上の保持器12に伸縮ピン20を介して押しつけて保持する。試料5端から反射鏡7の反射面までの距離をL1、伸縮ピン20の長さをL2、トップテーブル1の線膨張係数α1、伸縮ピン20の線膨張係数をα2として、α2=α1(L1+L2)/L2、または、L2=L1α1/(α2−α1)となるようにし、トップテーブル1の温度膨張を伸縮ピン20の温度膨張により補償する。
特許請求の範囲
【請求項1】 レーザ干渉計のレーザ光を試料テーブル上の反射鏡により反射して試料テーブルの位置を計測する試料移動台において、上記反射鏡をばねにより試料テーブル上の保持器に伸縮ピンを介して押し当てる上記反射鏡の保持機構を備え、上記伸縮ピンを上記試料テーブル材の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する材料により構成するようにしたことを特徴とする試料移動台。
【請求項2】 請求項1において、試料テーブル上に保持される試料から上記反射鏡の反射面までの距離をL1、伸縮ピンの長さをL2、試料テーブルの線膨張係数α1、伸縮ピンの線膨張係数をα2として、上記α2またはL2を、α2=α1(L1+L2)/L2、または、L2=L1α1/(α2−α1)に設定するようにしたことを特徴とする試料移動台。
【請求項3】 請求項1または2において、上記試料テーブルをTi材により構成するようにしたことを特徴とする試料移動台。
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、上記伸縮ピンをAl、Cu、Mo、W、セラミック、非磁性超硬合金のいずれか、あるいはAl、Cu、Mo、W、セラミック、非磁性超硬合金の積層部材によりにより構成するようにしたことを特徴とする試料移動台。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は試料移動台に係り、とくに精密移動が必要な半導体製造、検査装置用試の料移動台に関する。
【0001】
【従来の技術】電子線描画装置においては試料を搭載するテ−ブルの位置誤差を低減することが要求されている。上記位置誤差を計測するためテーブルに反射鏡を固定し、レ−ザ干渉計等により反射鏡の位置を測定するようにしていた。また、温度変化によるテーブルの膨張、収縮を防止するために、液体やガスを用いて装置を温度コントロールするようにしたり、テーブルや他の部品に例えばセラミックや石英等の低熱膨張材を用いるようにしていた。
【0002】図3は従来の試料移動台の斜視図である。ベーステーブル3上にはモータ91によりボールネジ81を介してY方向に移動する中間テーブル2が設けられ、中間テーブル2の上にはボールネジ82を介してモータ92によりY方向に移動するトップテーブル1が設けられている。トップテーブル1上には、試料5を保持するホルダ4が載っている。
【0003】図4はトップテーブルの上面図である。試料5はばね17によりホルダ4上の3つの基準ピン15に押し当てられ、ホルダ4は板バネ14により矢印の方向に押されてトップテーブル1の3つの基準ピン16に押し付けられている。
【0004】トップテーブル1上には保持器11,12,13により反射鏡6,7が保持され、レーザ干渉計により反射鏡6と同7の位置が計測される。すなわち、試料5の位置は反射鏡6,7の反射面位置として計測されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3、4に示した従来装置ではトップテーブル1の温度変動により反射鏡6,7の各反射面と試料5と間の距離が変動すると試料5の位置誤差が発生するという問題があった。
【0006】図5は反射鏡7を保持する保持器11,12,13の構造を示側面図である。反射鏡7はトップテーブル1に固定された保持器12上に載置され、ばね18によりレーザ光10の照射面は保持器12の基準ピン19に押し当てられている。ばね18は反射鏡7の変形を防ぐためのものである。また、試料5はホルダ4上に固定され、トップテーブル1上の基準ピン16に押し当てられている。
【0007】反射鏡7の反射面と試料5の端面までの距離をL1とし、トップテーブル1,保持器12及びホルダ4の線膨張係数をα1とすると、△Tの温度変化による距離L1の変化△L1は式(1)のようになる。
△L1=α1・L1・△T (1)
トップテーブル1,保持器12及びホルダ4等はテーブルの移動に伴う摩擦熱や電子線のエネルギ等により通常0.2℃程度温度が上昇する。
【0008】そこで△Tを0.2℃とし、照射トップテーブル1,保持器12及びホルダ4の材質をチタン(α1=8.5×10~6mm/℃),L1=50mmとして△L1を求めると、式(2)に示すように0.09μmとなる。
△L1=8.5×10~6×50×0.2≒9×10~5(mm) (2)
現在の電子線描画装置においては上記△L1として0.05μm以下が要求されている。
【0009】上記温度変動を低減するためにテーブル周辺を冷却すると、液体やガス等の配管によりテーブルの動きが制限されたり、複雑な配管により信頼性が低下するいう問題があった。また、真空中であるため温度を高精度にコントロールできないことも問題であった。また、低膨張係材のテーブルには機械加工が困難であり、コストが大巾に増加するという問題があった。
【0010】本発明の目的は、テーブルを低膨張係材化したり、冷却したりすることなく、上記△L1を補償することのできる電子線描画装置等に好適な試料移動台を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、上記反射鏡をばねにより試料テーブル上の保持器に、上記試料テーブル材の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する伸縮ピンを介して押し当てるようにする。また、試料テーブル上に保持される試料から上記反射鏡の反射面までの距離をL1、伸縮ピンの長さをL2、試料テーブルの線膨張係数α1、伸縮ピンの線膨張係数をα2として、α2=α1(L1+L2)/L2、または、L2=L1α1/(α2−α1)の関係が成立するようにする。また、上記試料テーブルをTi材により構成するようにし、上記伸縮ピンをAl、Cu、Mo、W、セラミック、非磁性超硬合金のいずれか、あるいはAl、Cu、Mo、W、セラミック、非磁性超硬合金の積層部材によりにより構成するようにする。
【0012】
【作用】上記伸縮ピンの熱膨張により反射鏡7を押し戻して上記試料テーブルの熱膨張による試料の位置ずれを補償する。また、α2=α1(L1+L2)/L2、または、L2=L1α1/(α2−α1)とすることにより、上記試料の位置ずれを完全に補償する。また、上記試料テーブルをTi材にすることにより試料テーブルを軽量、低熱膨張にし、Al、Cu、Mo、W、セラミック、非磁性超硬合金のいずれか、あるいはAl、Cu、Mo、W、セラミック、非磁性超硬合金の積層部材により構成した伸縮ピンの熱膨張により試料テーブルの熱膨張を補償する。
【0013】
【実施例】図1は本発明による反射鏡7の保持器12周辺部の実施例の側面図である。本発明においては、図5の基準ピン19を伸縮ピン20に変更する。伸縮ピン20は保持器12の孔に底当たりして伸縮自在に保持される。反射鏡7の反射面と試料5の端面までの距離をL1,伸縮ピン20の長さをLとすると、保持器12と基準ピン16はトップテ−ブル1上に固定されているのでその間の距離は温度変化△Tに対して、(L+L2)(1+α1△T)に変化する。また、伸縮ピン20の長さはL2(1+α2△T)に変化する。ただし、α1はトップテ−ブル1の線膨張係数、α2は伸縮ピン20の線膨張係数である。
【0014】上記温度変化後の距離に対して試料5から反射鏡7の反射面までの距離L1が変動しなければよいのであるから、L1を一定に保つためには温度変動後の伸縮ピン20の長さを式(3)を満足するように設定すればよいことになる。
2(1+α2△T)=(L1+L2)(1+α1△T)−L1 (3)
式(3)より α2=α1(L1+L2)/L2 (4)
また、伸縮ピン20の長さは2=L1α1/(α2−α1) (5)
となる。
【0015】すなわち、式(4)、(5)を満足するように伸縮ピン20の線膨張係数α2や長さを設定すれば温度変動に拘らず試料5の位置変動が生じないことになる。例えば、トップテーブル1の材質をチタン(α1=8.5×10~6)、L1=50mm、伸縮ピン20の材質をアルミニウム(α2=24×10~6)とすると、式(5)より伸縮ピン20の長さを2=50×8.5×10~6=(24×10~6−8.5×10~6
=27.4mmとすれば、温度変化によらず反射面と試料5間の距離は一定化される、試料5の位置誤差が生じないことになる。
【0016】トップテーブル1には上記Ti材のほかに、Cu、Al、Mo、W、セラミック、非磁性超硬合金等の軽量、非磁性材を用いることができる。また、伸縮ピン20も上記Al材以外の非磁性材や二種以上の材料を積層して強度を強めたもの等を用いることができる。なお、上記トップテーブル1のTi材、伸縮ピン20のAl材は実装上最適の組み合わせの一つである。
【0017】図2は電子線描画装置の断面図である。電子源21の電子線を電子レンズ22で収束させて試料5に結像し、LSIパターン等を描画し、真空の試料室23内には駆動機構24により駆動される上記本発明の試料移動台が収容されるのでトップテーブル1が温度変化しても試料位置変動が生せず、電子線描画装置の描画位置精度を高めることができる。上記電子線描画装置にはこの他試料を交換する試料交換装置27、防振架台25と真空排気装置26等が接続される。
【0018】
【発明の効果】本発明により、試料移動台の温度変化による試料の位置変動を補償することができるので試料の位置決め精度を高めた電子線描画装置等に好適な試料移動台を提供することができる。




 

 


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