JP2005100676A - Charged particle beam device and control method of charged particle beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus and a method for controlling the charged particle beam apparatus.
走査型電子顕微鏡等からなる荷電粒子ビーム装置においては、荷電粒子ビーム源である電子銃から放出された電子ビーム（荷電粒子ビーム）が試料に照射され、これにより試料から発生した２次電子等の被検出電子を検出器により検出する。そして、検出器による被検出電子の検出結果に基づいて試料の観察画像が形成される。 In a charged particle beam apparatus composed of a scanning electron microscope or the like, an electron beam (charged particle beam) emitted from an electron gun that is a charged particle beam source is irradiated on the sample, thereby secondary electrons generated from the sample are emitted. Detected electrons are detected by a detector. Then, an observation image of the sample is formed based on the detection result of the detected electrons by the detector.
図３は、このような走査型電子顕微鏡の構成を有する荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。同図において、２０１は電子銃であり、この電子銃２０１からは加速された電子ビーム２０５が試料２０６に向けて放出される。そして、これにより電子ビーム２０５は試料２０６上に照射される。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a charged particle beam apparatus having such a configuration of a scanning electron microscope. In this figure, 201 is an electron gun, and an accelerated electron beam 205 is emitted from the
電子銃２０１から加速されて放出された電子ビーム２０５は、集束レンズ２０２及び対物レンズ２０４により試料２０６上に細く集束される。このとき、偏向コイル２０３によって電子ビーム２０５は適宜偏向され、試料２０６上を走査する。
The electron beam 205 accelerated and emitted from the
試料２０６は、試料ステージ２０７に載置されている。この試料ステージ２０７は、Ｘ−Ｙ方向（平面方向）、Ｚ方向（垂直方向）、回転方向に適宜移動可能とされ、これにより試料ステージ２０７に載置された試料２０６も試料ステージ２０７と同様に移動することとなる。
The
電子ビーム２０５が照射された試料２０６からは、２次電子もしくは反射電子からなる被検出電子が発生し、当該被検出電子は図示しない検出器により検出される。検出器によって検出された被検出電子の検出結果に基づいて試料２０６の観察画像が形成される。
From the
なお、このように電子ビーム２０５が試料２０６に照射される際には、電子銃２０５と試料２０６との間に位置する空間は、所定の真空度まで真空引きされる。
When the
このような走査型電子顕微鏡からなる荷電粒子ビーム装置を用いて試料の観察を行う際に、試料ステージ２０７をＸ−Ｙ方向に移動させたり、回転させたりして試料２０６上での所望領域の観察画像を取得している。そして、試料ステージ２０７を回転した場合には得られる観察画像が回転することとなるが、当該観察画像が表示される観察画面の中心（以下、画像中心という）が試料ステージ２０７の回転中心軸（以下、機械中心軸）と必ずしも一致することはない。そこで、一致しない場合には、試料ステージ２０７の回転動作時に試料ステージ２０７のＸ−Ｙ移動を連動させて行っている。
When observing a sample using such a charged particle beam apparatus comprising a scanning electron microscope, the
詳述すると、試料ステージ２０７の構造は、例えば図４に示すようになっており、Ｚステージ１０３、Ｙステージ１０４、Ｘステージ１０５、及び回転ステージ１０６を備えている。ここで、図４は、試料ステージ２０７の一例を示す概略構成図である。
同図に示すごとく、Ｚステージ１０３は、Ｚ軸部１０７に支持されており、Ｚ方向に適宜移動する。また、Ｙステージ１０４は、Ｚステージ１０３上に載置されており、Ｙ方向に適宜移動する。さらに、Ｘステージ１０５は、Ｙステージ１０４上に載置されており、Ｘ方向に適宜移動する。そして、回転ステージ１０６は、Ｘステージ１０５上に載置されており、機械中心軸Ｈを中心に適宜回転する。
Specifically, the structure of the
As shown in the figure, the
このような構成からなる試料ステージ２０７においては、回転ステージ１０６上に試料２０６が載置され、これにより試料２０６が試料ステージ２０７に支持される。そして、電子ビーム２０５を試料２０６に照射することにより得られる観察画像の画像中心が、回転ステージ１０６の機械中心軸Ｈと一致する場合には、Ｘステージ１０５及びＹステージ１０４によるＸ−Ｙ移動を行うことなく、回転ステージ１０６の回転動作を行うのみで、観察画像がその画像中心を中心として回転することとなる。この状態を、図５を参照して説明する。
In the
図５は、観察画像がその画像中心を中心として回転する状態を示す概略図である。同図において、Ｄは観察画面を示し、当該観察画面Ｄに表示されている試料２０６の観察画像２０６ａの中心部にある実線の像１０１は、回転ステージ１０６が９０度の回転動作を行うと、点線の像１０２の位置に回転移動する。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a state in which the observation image rotates around the center of the image. In the same figure, D shows an observation screen, and the
このとき、観察画像２０６ａの画像中心Ｃと回転ステージ１０６の機械中心軸Ｈとが一致していると、図５中の画像中心Ｃが機械中心Ｈとが合致して重なり合うこととなり、Ｘステージ１０５及びＹステージ１０４によるＸ−Ｙ移動を行うことなく、回転ステージ１０６の回転動作を行うのみで、観察画像２０６ａがその画像中心Ｃを中心として回転することとなる。
At this time, if the image center C of the observed
このような場合においては、Ｘステージ１０５及びＹステージ１０４によるＸ−Ｙ移動を連動して行うことなく、回転ステージ１０６の回転動作を行えば観察画像２０６ａをその画像中心Ｃを中心として回転させることができるが、観察画像２０６ａの回転中心Ｃと回転ステージ１０６の機械中心軸Ｈとが一致していない場合には、回転ステージ１０６の回転動作に連動させてＸステージ１０５及びＹステージ１０４によるＸ−Ｙ移動を行わないと、観察画像２０６ａをその画像中心Ｃを中心として回転させることができない。この点について、図６を参照して説明する。
In such a case, the
図６は、観察画像の画像中心と回転ステージの機械中心軸とが一致していない状態を示す概略図である。図６（Ａ）に示すように、観察画像２０６ａの画像中心Ｃと上記機械中心軸Ｈとが一致していない場合には、機械中心軸Ｈを中心として回転ステージ１０６のみが回転すると、図６（Ｂ）に示すごとく、観察画像２０６ａの中心部にある実線の像１０１は、当該中心部から離れて点線の像１０２の位置に移動してしまう。このため、観察画像２０６ａがその画像中心Ｃを中心として回転することがなく、観察画像２０６ａの中心部にあった像１０１が当該中心部から外れてしまい、観察及びその後の分析において再度位置合せをする必要が発生し、手間がかかることとなる。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state where the image center of the observation image does not coincide with the mechanical center axis of the rotary stage. As shown in FIG. 6A, when the image center C of the
このため、このように観察画像２０６ａの画像中心Ｃと回転ステージ１０６の機械中心軸Ｈとが一致していない場合には、回転ステージ１０６の回転動作の際に、Ｘステージ１０５及びＹステージ１０４によるＸ−Ｙ移動を連動して行い、これにより試料２０６のＸ−Ｙ方向の位置を同時に補正して、回転ステージ１０６が機械中心軸Ｈを中心に回転しても観察画像２０６ａがその画像中心Ｃを中心として回転させるようにすることが検討されている。
For this reason, when the image center C of the
そして、このような点に着目したものとして、例えば特開２００１−３５４３３号公報（特許文献１）に記載された荷電粒子ビーム装置があり、以下、当該特許文献を参照して説明する。 And as a thing paying attention to such a point, for example, there is a charged particle beam device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-35433 (Patent Document 1), and will be described below with reference to the patent document.
この特許文献１では、まず、観察画像の画像中心を座標原点としたときの機械中心軸（機械的な回転中心）のずれ量に相当する座標（Ｘ，Ｙ）を求める。さらに、機械中心軸と画像中心との距離と角度とから、機械中心軸を中心に回転した際の補正量Ｘ′，Ｙ′を算出する。そして、回転ステージの回転の際に、この補正量Ｘ′，Ｙ′に基づいてＸステージ及びＹステージを移動させることにより、回転前での観察画像の画像中心が、回転後においてもその観察画像の中心位置となるようにする。
In
さらに、機械中心軸と画像中心との距離が長い場合には、回転ステージの回転動作の最中に、回転前での画像中心が観察画像の中心位置からずれていき、回転動作後に当該画像中心が観察画像の中心位置に戻るという現象が発生することがある。この場合においては、機械中心軸と画像中心との距離と、Ｘステージ及びＹステージの移動速度とをリンクさせ、当該距離が大きくなるほどＸステージ及びＹステージの移動速度を早く制御することにより、機械的な回転によっても観察画像の画像中心が動かないようにしている。 Furthermore, when the distance between the machine center axis and the image center is long, the image center before the rotation shifts from the center position of the observation image during the rotation operation of the rotary stage, and the image center after the rotation operation May return to the center position of the observed image. In this case, the distance between the machine center axis and the image center is linked to the moving speed of the X stage and the Y stage, and the moving speed of the X stage and the Y stage is controlled earlier as the distance increases. The image center of the observation image is prevented from moving even by a general rotation.
上記特許文献１においては、機械中心軸と画像中心との距離が長い場合では、当該距離に応じてＸステージ及びＹステージの移動速度を制御し、これにより機械的な回転によっても観察画像の画像中心が動かないようすると記載されている。しかしながら、一度に回転する回転角度が大きくなっていくと、上記距離のみに基づいてＸステージ及びＹステージの移動速度を制御しても、観察画像の画像中心を移動させないようにすることができなくなる場合があった。
In the
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、一度に回転する回転角度が大きい場合においても、確実に観察画像の画像中心を移動させないようにすることのできる荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and a charged particle beam device and a charging device capable of reliably moving the image center of an observation image even when the rotation angle of rotation at a time is large. It is an object to provide a method for controlling a particle beam apparatus.
本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料に照射するための電子光学系と、試料の情報を画像として取得する画像取得手段と、試料を支持する試料ステージとを有する荷電粒子ビーム装置であって、試料ステージがＸ−Ｙ方向への移動及び所定の回転軸を中心に回転可能とされており、当該回転軸と画像中心に対応する試料上の位置とを結ぶ線分と、当該回転軸を中心とする座標の基準座標軸との成す角度の正弦値又は余弦値に応じて試料ステージの移動速度を制御することを特徴とする。 A charged particle beam apparatus according to the present invention includes a charged particle beam source, an electron optical system for irradiating a sample with a charged particle beam emitted from the charged particle beam source, and image acquisition means for acquiring information on the sample as an image. And a sample stage for supporting the sample, wherein the sample stage is movable in the XY direction and rotatable about a predetermined rotation axis, and the rotation axis and the image center The moving speed of the sample stage is controlled in accordance with the sine value or cosine value of the angle formed by the line segment connecting the position on the sample corresponding to the reference coordinate axis with the rotation axis as the center. To do.
また、本発明に基づく荷電粒子ビーム装置の制御方法は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料に照射するための電子光学系と、試料の情報を画像として取得する画像取得手段と、試料を支持する試料ステージとを有し、試料ステージがＸ−Ｙ方向への移動及び所定の回転軸を中心に回転可能とされている荷電粒子ビーム装置の制御方法であって、当該回転軸と画像中心に対応する試料上の位置とを結ぶ線分と、当該回転軸を中心とする座標の基準座標軸との成す角度の正弦値又は余弦値に応じて試料ステージの移動速度を制御することを特徴とする。 The charged particle beam apparatus control method according to the present invention includes a charged particle beam source, an electron optical system for irradiating a sample with a charged particle beam emitted from the charged particle beam source, and information on the sample as an image. A method for controlling a charged particle beam apparatus having an image acquisition means for acquiring and a sample stage for supporting a sample, wherein the sample stage is movable in the XY direction and is rotatable about a predetermined rotation axis. In accordance with the sine value or cosine value of the angle formed by the line segment connecting the rotation axis and the position on the sample corresponding to the center of the image and the reference coordinate axis of the coordinate centered on the rotation axis, The moving speed is controlled.
本発明においては、回転軸と画像中心に対応する試料上の位置とを結ぶ線分と、当該回転軸を中心とする座標の基準座標軸との成す角度の正弦値又は余弦値に応じて試料ステージの移動速度を制御する。よって、一度に回転する回転角度が大きい場合においても、確実に画像中心を移動させないようにすることができる。 In the present invention, the sample stage according to the sine value or cosine value of the angle formed by the line segment connecting the rotation axis and the position on the sample corresponding to the center of the image and the reference coordinate axis of the coordinate centered on the rotation axis. Control the moving speed of the. Therefore, even when the rotation angle rotated at a time is large, the center of the image can be reliably prevented from moving.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明における荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。この荷電粒子ビーム装置は、走査型電子顕微鏡の構成を有している。図１において、１は電子銃（荷電粒子ビーム源）であり、この電子銃１からは加速された電子ビーム７が試料６に向けて放出される。そして、これにより電子ビーム７は試料６上に照射される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a charged particle beam apparatus according to the present invention. This charged particle beam apparatus has a configuration of a scanning electron microscope. In FIG. 1,
電子銃１から加速されて放出された電子ビーム７は、集束レンズ２及び対物レンズ４により試料６上に細く集束される。このとき、偏向コイル３によって電子ビーム７は適宜偏向され、試料６上を走査する。ここで、集束レンズ２、偏向コイル３、及び対物レンズ４により電子光学系５０が構成されている。
The
試料６は、試料ステージ５に載置されている。この試料ステージ５は、Ｚステージ８、Ｙステージ９、Ｘステージ１０、及び回転ステージ１１から構成されている。Ｚステージ８は、Ｚ方向（垂直方向）に適宜移動する。Ｙステージ９は、Ｚステージ８上に載置されており、Ｙ方向に適宜移動する。Ｘステージ１０は、Ｙステージ９上に載置されており、Ｘ方向に適宜移動する。回転ステージ１１は、Ｘステージ１０上に載置されており、機械中心軸を中心に適宜回転する。
The sample 6 is placed on the sample stage 5. The sample stage 5 includes a Z stage 8, a
試料６は、回転ステージ１１上に載置され、これにより試料６は試料ステージ５に支持される。そして、試料ステージ１１を構成する各ステージ８〜１１の移動により、試料６はＺ方向、Ｘ−Ｙ方向、及び回転方向に移動することとなる。 The sample 6 is placed on the rotary stage 11, whereby the sample 6 is supported on the sample stage 5. The sample 6 moves in the Z direction, the XY direction, and the rotation direction by the movement of the stages 8 to 11 constituting the sample stage 11.
電子ビーム７が照射された試料６からは、試料６の情報に対応する２次電子もしくは反射電子からなる被検出電子２２が発生する。この被検出電子２２は検出器１２により検出され、検出器１２は検出した被検出電子２２に基づいて検出信号を作成する。作成された検出信号は、増幅器１３によって増幅され、その後Ａ／Ｄ変換器１４によりデジタル信号に変換されてバスライン１５に送られる。
From the sample 6 irradiated with the
なお、電子ビーム７が試料６に照射される際には、電子銃１と試料６との間に位置する空間は、所定の真空度まで真空引きされる。
When the sample 6 is irradiated with the
電子銃１、集束レンズ２、偏向コイル３、対物レンズ４、及び試料ステージ５（被駆動要素１〜５）は、それぞれ対応する各駆動部１ａ〜５ａにより駆動される。これら各駆動部１ａ〜５ａは、バスライン１５に接続されており、バスライン１５を介して受けた制御信号に応答して、対応する被駆動要素１〜５を駆動する。
The
バスライン１５には、ＣＰＵ１６、画像処理部１７，画像表示部１８、入力部１９、演算処理部２０が各々接続されている。画像処理部１７は、Ａ／Ｄ変換器１４からのデジタル化された検出信号を受けて、当該検出信号を画像処理して検出画像を作成する。これにより、試料６の情報が画像として取得される。
画像処理部１７により作成された検出画像は、バスライン１５を介して画像表示部１８に送られ、画像表示部１８により当該検出画像は観察画像として表示される。なお、検出器１２，増幅器１３，Ａ／Ｄ変換器１４、及び画像処理部１７により画像取得手段が構成されている。
A
The detection image created by the
オペレータは、画像表示部１８に表示された観察画像を目視にて確認することにより、試料６の観察を行うことができる。そして、オペレータは、必要に応じて、ジョイスティックやマウス及びキーボード等からなる入力部１９を操作することにより、当該荷電粒子ビーム装置を手動操作したり、条件等の設定入力をすることができる。
The operator can observe the sample 6 by visually confirming the observation image displayed on the
また、バスライン１５に接続された演算処理部２０は、この荷電粒子ビーム装置を制御するために必要な演算等をするものである。ここで、この演算処理部２０には、記憶手段となる記憶部２１が接続されている。
Further, the
このような構成からなる荷電粒子ビーム装置を用いて検出された観察画像を回転する際の制御方法について以下に説明する。 A control method for rotating an observation image detected using the charged particle beam apparatus having such a configuration will be described below.
図２は、試料ステージ５の機械中心軸Ｈ（回転軸）を座標原点（０，０）としたときのＸ−Ｙ座標系を示した図である。ここで、試料ステージ５を構成する回転ステージ１１はＸステージ１０及びＹステージ９の上に位置しているので、回転ステージ１１の回転中心に対応する機械中心軸Ｈは、Ｘステージ１０又はＹステージ９の移動に応じて移動する。
FIG. 2 is a diagram showing an XY coordinate system when the machine center axis H (rotation axis) of the sample stage 5 is the coordinate origin (0, 0). Here, since the rotary stage 11 constituting the sample stage 5 is positioned on the X stage 10 and the
図２において、Ａは、観察画像の画像中心に対応する試料６上での位置を示す。すなわち、試料６上における電子ビーム７の走査領域が、位置Ａを中心とする領域となっており、これにより、当該走査領域に対応する観察画像の画像中心が、試料６上での位置Ａに対応するものとなっている。なお、以下、当該位置Ａを画像中心位置Ａということとする。
In FIG. 2, A indicates a position on the sample 6 corresponding to the image center of the observation image. In other words, the scanning region of the
図２の状態においては、画像中心位置Ａと機械中心軸Ｈとは一致してなく、原点である機械中心軸Ｈの座標（０，０）に対して座標（ｘ，ｙ）に画像中心位置Ａは位置している。このとき、機械中心軸Ｈと画像中心位置Ａとを結ぶ線分ＬとＹ座標軸（基準座標軸）との成す角度はθとなっている。 In the state of FIG. 2, the image center position A and the machine center axis H do not coincide with each other, and the image center position is at coordinates (x, y) with respect to the coordinates (0, 0) of the machine center axis H that is the origin. A is located. At this time, the angle between the line segment L connecting the machine center axis H and the image center position A and the Y coordinate axis (reference coordinate axis) is θ.
この状態から、オペレータが入力部１９を操作して、回転ステージ１１を回転によって観察画像を回転させた際に、例えば回転ステージ１１が機械中心軸Ｈを中心として角度（微小回転角度）φ回転したとする。この場合、回転前には位置Ａに位置していた像は、回転ステージ１１の回転により位置Ｂに移動する。これによるＸ方向及びＹ方向での移動量はそれぞれ＋Δｘ及び−Δｙとなる。
From this state, when the operator operates the
回転ステージ１１の回転の最中に、試料６上での電子ビーム７の走査領域を変えていないので、当該回転後においても、電子ビーム７の走査領域は位置Ａを中心とした領域となっている。従って、ｘ方向及びｙ方向へ移動する移動量＋Δｘ及び−Δｙを相殺するため、ｘ方向での補正量を−ΔｘとしてＸステージを移動し、またｙ方向での補正量を＋ΔｙとしてＹステージを移動するようにすればよい。そして、これを実施するためのＸステージ１０のＸ方向移動速度及びＹステージ９のＹ方向移動速度を以下の手法で演算により算出する。
Since the scanning area of the
まず、図２において、角度θは次の式で表わされる。 First, in FIG. 2, the angle θ is expressed by the following equation.
θ＝ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）
また、回転ステージ１１の回転速度（角速度）をＲとすると、回転中心となる座標（０，０）から距離（長さ）ｌの位置に有る点が回転速度Ｒに伴って移動する移動速度Ｖは次の式で表わされる。
θ = tan −1 (x / y)
Also, assuming that the rotational speed (angular speed) of the rotary stage 11 is R, a moving speed V at which a point located at a distance (length) 1 from the coordinates (0, 0) serving as the rotational center moves with the rotational speed R. Is represented by the following equation.
Ｖ＝Ｒ・ｌ
さらに、図２における位置ＡからΔｄ離れた位置Ｂに移動する移動時間ΔＴは次の式で表わされる。
V = R · l
Further, the movement time ΔT for moving from the position A in FIG. 2 to the position B apart by Δd is represented by the following equation.
ΔＴ＝Δｄ／Ｖ
よって、ΔＴの時間の間に、Ｘステージ１０を−Δｘだけ移動させる際のＸステージ１０のＸ方向移動速度をＶｘとすると、Ｖｘは以下の式で表わされる。
ΔT = Δd / V
Therefore, if the X-direction moving speed of the X stage 10 when the X stage 10 is moved by −Δx during ΔT is V x , V x is expressed by the following equation.
Ｖｘ＝−Δｘ／ΔＴ＝−Ｖ・Δｘ／Δｄ＝−Ｖ・ｃｏｓψ
また、ΔＴの時間の間に、Ｙステージ９をΔｙだけ移動させる際のＹステージ９のＹ方向移動速度をＶｙとすると、Ｖｙは以下の式で表わされる。
V x = −Δx / ΔT = −V · Δx / Δd = −V · cos ψ
If the Y-stage moving speed of the
Ｖｙ＝Δｙ／ΔＴ＝Ｖ・Δｙ／Δｄ＝Ｖ・（−ｓｉｎψ）＝−Ｖ・ｓｉｎψ
ここで、図２における移動角度φが微小であれば、上記角度ψは以下のように近似できる。
V y = Δy / ΔT = V · Δy / Δd = V · (−sinψ) = − V · sinψ
Here, if the movement angle φ in FIG. 2 is small, the angle ψ can be approximated as follows.
ψ＝θ
従って、上記Ｖｘは以下の式で表わされる。
ψ = θ
Therefore, the above V x is expressed by the following equation.
Ｖｘ＝−Ｖ・ｃｏｓθ＝−Ｖ・ｃｏｓ［ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）］
また、上記Ｖｙは以下の式で表わされる。
V x = −V · cos θ = −V · cos [tan −1 (x / y)]
Further, the V y is expressed by the following formula.
Ｖｙ＝−Ｖ・ｓｉｎψ＝−Ｖ・ｓｉｎ［ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）］
さらに、上述のごとく、Ｖ＝Ｒ・ｌとなるので、Ｖｘは以下の式で表わされる。
V y = −V · sin ψ = −V · sin [tan −1 (x / y)]
Furthermore, since V = R · l as described above, V x is expressed by the following equation.
Ｖｘ＝−Ｒ・ｌ・ｃｏｓ［ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）］
同様に、Ｖｙは以下の式で表わされる。
V x = −R · l · cos [tan −1 (x / y)]
Similarly, V y is expressed by the following equation.
Ｖｙ＝−Ｒ・ｌ・ｓｉｎ［ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）］
ここで、図２において、ｌは以下の式で表わされる。
V y = −R · l · sin [tan −1 (x / y)]
Here, in FIG. 2, l is represented by the following equation.
ｌ＝√（ｘ２＋ｙ２）
従って、ＶｘとＶｙは、それぞれ以下の式で表わされる。
l = √ (x 2 + y 2 )
Accordingly, V x and V y are expressed by the following equations, respectively.
Ｖｘ＝−Ｒ・ｃｏｓ［ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）］・√（ｘ２＋ｙ２）
Ｖｙ＝−Ｒ・ｓｉｎ［ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）］・√（ｘ２＋ｙ２）
上記式により、所定の微小回転角度が順次足し合わされてなる所望の回転角度にて観察画像を回転する際には、初期及びその後の当該微小回転角度の回転移動毎に移動速度Ｖｘ及びＶｙを演算して算出し、各タイミング毎におけるＸステージ１０及びＹステージ９の移動速度を設定する。
V x = −R · cos [tan −1 (x / y)] · √ (x 2 + y 2 )
V y = −R · sin [tan −1 (x / y)] · √ (x 2 + y 2 )
When the observation image is rotated at a desired rotation angle obtained by sequentially adding a predetermined minute rotation angle according to the above equation, the moving speeds V x and V y are initial and each subsequent rotation of the minute rotation angle. To calculate the moving speed of the X stage 10 and the
以下、一例として、所望とする回転角度が１２０度であり、この回転を実施する際に、微小回転角度φを１度とした例について説明する。なお、この場合、入力部１９を構成するジョイスティックをオペレータが手動操作することにより、観察画像を目視にて確認しながらマニュアル操作にて回転させる場合と、入力部１９を構成するキーボードにて所望の回転角度を入力する場合とがある。また、回転速度Ｒは予め所定値が設定されている。
Hereinafter, an example in which the desired rotation angle is 120 degrees and the minute rotation angle φ is set to 1 degree when performing this rotation will be described. In this case, the operator manually operates the joystick that constitutes the
図２において、上記位置Ａにある観察対象を観察画像の画像中心に位置させて観察しているときに、当該観察対象を、画像中心を中心として１２０度回転させる際には、回転ステージ１１を１２０度回転させることとなる。なお、電子ビーム７の試料６上での走査領域を固定しているときには、回転ステージ１１の回転角度と、走査領域に対応する観察画像の回転角度とは一致する。よって、当該観察対象も１２０度回転する。
In FIG. 2, when the observation target at the position A is being observed while being positioned at the center of the image of the observation image, when the observation target is rotated 120 degrees around the center of the image, the rotary stage 11 is moved. It will be rotated 120 degrees. Note that when the scanning region of the
回転ステージを１２０度回転させると、位置Ａにあった観察対象は位置Ｃに移動する。この回転移動の最中において、初期及びその後微小回転角度φ（角度１）回転する毎に、Ｘ−Ｙ位置補正のためのＸステージ１０の移動速度ＶｘとＹステージ９の移動速度とＶｙを上記式により算出する。なお、この算出は、演算処理部２０にて行われる。
When the rotary stage is rotated 120 degrees, the observation object at position A moves to position C. In the midst of this rotational movement, the initial and subsequent every time the small rotation angle phi (angle 1) rotation, moving speed and V y of the moving speed V x and the
このようにＸステージ１０の移動速度ＶｘとＹステージ９の移動速度Ｖｙを演算処理部２０にて演算により算出すると、試料ステージ５を駆動する駆動部５ａが当該演算結果に基づいてＸステージ１０とＹステージ９とを駆動する。これにより、観察対象の像は、観察画像の画像中心を中心として１２０度回転することとなり、当該回転の最中において画像中心に位置することとなる。
With this calculated by calculating a moving speed V y of the moving velocity V x and the
なお、上述したＸステージ１０の移動速度ＶｘとＹステージ９の移動速度とＶｙを算出する上記式において、図２の座標における観察対象の位置によって、正弦値（ｓｉｎΘ）及び余弦値（ｃｏｓΘ）を演算する際に、修正が必要となる。
In the above equations for calculating the moving speed V x of the X stage 10 and the moving speed and V y of the
すなわち、まず、上記式を以下のように表わすことができる。 That is, first, the above equation can be expressed as follows.
Ｖｘ＝−Ｒ・ｃｏｓΘ・√（ｘ２＋ｙ２）
Ｖｙ＝−Ｒ・ｓｉｎΘ・√（ｘ２＋ｙ２）
そして、このように表わされた式において、観察対象の位置が図２の第１象限にあるときには、Θを次式のように設定する。
V x = −R · cos Θ · √ (x 2 + y 2 )
V y = −R · sin Θ · √ (x 2 + y 2 )
Then, in the expression expressed in this way, when the position of the observation object is in the first quadrant of FIG. 2, Θ is set as the following expression.
Θ＝ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）
また、観察対象の位置が第２象限にあるときには、Θを次式のように設定する。
Θ = tan −1 (x / y)
When the position of the observation target is in the second quadrant, Θ is set as follows:
Θ＝２π−ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）
さらに、観察対象の位置が第３象限にあるときには、Θを次式のように設定する、
Θ＝π＋ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）
そして、観察対象の位置が第４象限にあるときには、Θを次式のように設定する。
Θ = 2π-tan −1 (x / y)
Furthermore, when the position of the observation target is in the third quadrant, Θ is set as follows:
Θ = π + tan −1 (x / y)
When the position of the observation target is in the fourth quadrant, Θ is set as follows:
Θ＝π−ｔａｎ−１（ｘ／ｙ）
このようにΘを設定することにより、上記座標内での観察対象の位置に応じて適切にＸステージ１０の移動速度ＶｘとＹステージ９の移動速度Ｖｙを算出することができる。なお、観察位置が当該座標内のどの位置にあるかは座標位置（ｘ，ｙ）を求めることによりわかる。
Θ = π−tan −1 (x / y)
By setting this way theta, it can calculate the moving velocity V y of the moving velocity V x and the
ここで、上述の正弦値及び余弦値を求める際には、演算処理部２０に接続されている記憶部２１内に、０度から９０度の範囲を１度（微小回転角度）刻みで予め算出した９１個の正弦値データ（又は余弦値データ）を格納しておき、対応するデータを順次読み出して上記式の演算に用いてもよい。なお、この場合、正弦値データもしくは余弦値データの一方を格納しておけば、他方についてはそれに対して９０度位相がずれたデータを読み出して用いればよい。
Here, when obtaining the above sine value and cosine value, the range from 0 degrees to 90 degrees is calculated in advance in increments of 1 degree (minute rotation angle) in the storage unit 21 connected to the
本発明においては、上述のごとく、回転軸と画像中心に対応する試料上の位置とを結ぶ線分と、当該回転軸を中心とする座標の基準座標軸との成す角度の正弦値又は余弦値に応じて試料ステージの移動速度を制御するので、一度に回転する回転角度が大きい場合においても、確実に画像中心を移動させないようにすることができる。一度に回転する回転角度が大きい場合においても、確実に画像中心を移動させないようにすることができる。 In the present invention, as described above, the sine value or cosine value of the angle formed by the line segment connecting the rotation axis and the position on the sample corresponding to the center of the image and the reference coordinate axis of the coordinate centered on the rotation axis. Accordingly, the moving speed of the sample stage is controlled, so that the center of the image can be reliably prevented from moving even when the rotation angle is large. Even when the rotation angle rotated at a time is large, the center of the image can be reliably prevented from moving.
１…電子銃（荷電粒子ビーム源）、２…集束レンズ、３…偏向コイル、４…対物レンズ、５…試料ステージ、６…試料、７…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、８…Ｚステージ、９…Ｙステージ、１０…Ｘステージ、１１…回転ステージ、１２…検出器、１３…増幅器、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…バスライン、１６…ＣＰＵ、１７…画像処理部、１８…画像表示部、１９…入力部、２０…演算処理部、２１…記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003329673A JP2005100676A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Charged particle beam device and control method of charged particle beam device |
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| JP2003329673A JP2005100676A (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Charged particle beam device and control method of charged particle beam device |
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| WO2012169505A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Stage device and control method for stage device |
-
2003
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