JP2006228800A - Method of controlling movement of probe, and probe apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プローブの移動制御方法及びプローブ装置に関する。 The present invention relates to a probe movement control method and a probe apparatus.
電子光学系を有する走査形電子顕微鏡の構成を備え、その試料室内にプローブを有するマニピュレータを配置し、電子線の走査による試料の走査像を取得して表示するとともに、このときの試料の吸収電流等をプローブを介して検出し、これにより試料の電気特性等の検査を行うことができるプローブ装置が知られている。 It has a scanning electron microscope configuration with an electron optical system, a manipulator with a probe is placed in the sample chamber, and a scanned image of the sample obtained by scanning with an electron beam is acquired and displayed. And the like are detected through a probe, and thereby a probe apparatus capable of inspecting the electrical characteristics and the like of a sample is known.
このようなプローブ装置においては、その試料室内に配置された試料のパッド部等の所定箇所にマニピュレータのプローブの先端を正確に位置させる必要がある。ここでは、当該所定箇所として、試料のパッド部の例を用いて説明する。 In such a probe device, it is necessary to accurately position the tip of the probe of the manipulator at a predetermined location such as a pad portion of a sample arranged in the sample chamber. Here, an example of a pad portion of a sample will be described as the predetermined portion.
この場合、当該装置のオペレータは、取得された走査像を目視にて確認しながら、まずプローブの接触対象である試料のパッド部が、試料の走査像内に映し出されるように、電子光学系もしくは試料位置を調整する。その後、試料室内に配置されたマニピュレータのプローブをマニュアル操作により移動させ、プローブの先端が当該走査像内に入るように操作する。 In this case, while the operator of the apparatus visually confirms the acquired scanning image, first, the electron optical system or the pad portion of the sample that is a contact object of the probe is displayed in the scanning image of the sample. Adjust the sample position. Thereafter, the probe of the manipulator arranged in the sample chamber is moved by manual operation, and the probe is operated so that the tip of the probe enters the scanned image.
このとき、オペレータは、表示されている走査像を目視にて確認しながらプローブの移動指令操作を行うが、走査像の画像(走査画像)におけるX軸及びY軸と、これらに対応するプローブの駆動系のX軸及びY軸との間に、X−Y平面内での角度的なずれが生じている場合がある。すなわち、走査画像における画面上でのX軸及びY軸と、プローブを移動するための駆動系の駆動機構のX軸及びY軸とがそれぞれ平行する関係となるとは限らない。 At this time, the operator performs a probe movement command operation while visually confirming the displayed scanning image. The X-axis and Y-axis in the image of the scanning image (scanning image) and the probe corresponding to these are operated. There may be an angular shift in the XY plane between the X axis and the Y axis of the drive system. That is, the X-axis and Y-axis on the screen in the scanned image and the X-axis and Y-axis of the drive mechanism of the drive system for moving the probe are not necessarily parallel to each other.
さらに、当該駆動系のX軸とY軸とが直交していることが望ましいが、駆動系の位置ずれ等によりこれらX軸とY軸とが正確に直交するとは限らない。 Furthermore, it is desirable that the X axis and the Y axis of the drive system are orthogonal to each other, but the X axis and the Y axis are not always orthogonal to each other due to a displacement of the drive system or the like.
このような場合では、例えば走査画像における画面上でのX軸と上記駆動系のX軸とが平行となるように電子線の走査方向を調整しても、走査画像の画面上でのY軸と駆動系のY軸とは平行とならずに、この場合でも角度的なずれが生じる。 In such a case, for example, even if the scanning direction of the electron beam is adjusted so that the X axis on the screen in the scanned image is parallel to the X axis of the drive system, the Y axis on the screen of the scanned image And the Y axis of the drive system are not parallel to each other, and an angular shift occurs even in this case.
なお、上記のように走査形電子顕微鏡の試料室内に配置されるマニピュレータの例としては、例えば特許文献1に記載のものがある。
In addition, as an example of the manipulator arrange | positioned in the sample chamber of a scanning electron microscope as mentioned above, there exists a thing of
上述のごとく、電子線の走査による走査画像における画面上でのX軸とこれに対応するプローブ駆動系のX軸との間、もしくは当該画面上でのY軸とこれに対応する当該プローブ駆動系のY軸との間で角度的なずれが生じていると、オペレータの移動指令により走査画像上で意図するプローブの移動方向と、プローブ駆動系による駆動により試料室内で実際に移動するプローブの移動方向との間に相違が生じることとなる。 As described above, between the X axis on the screen and the X axis of the probe driving system corresponding to the scanned image obtained by scanning with the electron beam, or the Y axis on the screen and the corresponding probe driving system. If there is an angular deviation with respect to the Y axis of the probe, the movement direction of the probe intended on the scanned image by the movement command of the operator and the movement of the probe that actually moves in the sample chamber by driving by the probe drive system There will be a difference between the directions.
この場合においては、オペレータが走査画像上で意図する方向とは異なる方向にプローブが移動してしまうこととなるので、オペレータの移動指令によりプローブの先端を試料のパッド部上に位置させる位置決め作業に手間と時間がかかり、効率良く位置決めを行うことが困難であった。 In this case, since the probe moves in a direction different from the direction intended by the operator on the scanned image, a positioning operation for positioning the tip of the probe on the sample pad portion by the operator's movement command is performed. It took time and effort, and it was difficult to perform positioning efficiently.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、試料上でのプローブの位置決めを効率良く行うことのできるプローブの移動制御方法及びプローブ装置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 an object of the present invention is to provide a probe movement control method and a probe apparatus capable of efficiently positioning a probe on a sample.
本発明に基づく第1のプローブ移動制御方法は、先端が試料上に配置されるプローブと、プローブを移動させるためのプローブ駆動手段と、プローブ駆動手段を制御するための制御手段と、試料又はプローブの先端を含む画像を形成可能とされた画像形成手段とを備え、試料の所定位置上にプローブの先端を配置させるプローブ装置におけるプローブの移動制御方法であって、形成された画像上での基準軸と、該基準軸に対応するプローブ駆動手段の基準軸とのずれ角度に基づいて、制御手段がプローブ駆動手段によるプローブの移動を制御することを特徴とする。 A first probe movement control method according to the present invention includes a probe whose tip is arranged on a sample, probe driving means for moving the probe, control means for controlling the probe driving means, and sample or probe And a probe movement control method in a probe apparatus in which the tip of the probe is arranged on a predetermined position of a sample, the reference on the formed image being provided. The control means controls the movement of the probe by the probe driving means based on the deviation angle between the axis and the reference axis of the probe driving means corresponding to the reference axis.
また、本発明に基づく第2のプローブの移動制御方法は、先端が試料上に配置されるプローブと、プローブを少なくともX−Y平面内で移動させるためのプローブ駆動手段と、プローブ駆動手段を制御するための制御手段と、試料又はプローブの先端を含む画像を形成可能とされた画像形成手段とを備え、試料の所定位置上にプローブの先端を配置させるプローブ装置におけるプローブの移動制御方法であって、形成された画像上でのX軸と該X軸に対応するプローブ駆動手段のX軸とのずれ角θxと、当該画像上でのY軸と該Y軸に対応するプローブ駆動手段のY軸とのずれ角θyとに基づいて、制御手段がプローブ駆動手段によるプローブの移動を制御することを特徴とする。 In addition, the second probe movement control method according to the present invention controls a probe whose tip is arranged on the sample, probe driving means for moving the probe at least in the XY plane, and probe driving means. A probe movement control method in a probe apparatus, comprising: a control means for performing an operation; and an image forming means capable of forming an image including a sample or a tip of the probe, wherein the tip of the probe is placed on a predetermined position of the sample. Te, the deviation angle theta x of the X-axis of the probe drive means corresponding to the X-axis and the X axis on the formed image, the probe driving means corresponding to the Y-axis and the Y-axis on the image The control means controls the movement of the probe by the probe driving means based on the deviation angle θ y from the Y axis.
さらに、本発明に基づく第1のプローブ装置は、先端が試料上に配置されるプローブと、プローブを移動させるためのプローブ駆動手段と、プローブ駆動手段を制御するための制御手段と、試料又はプローブの先端を含む画像を形成可能とされた画像形成手段とを備え、試料の所定位置上にプローブの先端を配置させるプローブ装置であって、形成された画像上での基準軸と、該基準軸に対応するプローブ駆動手段の基準軸とのずれ角度に基づいて、制御手段がプローブ駆動手段によるプローブの移動を制御することを特徴とする。 Furthermore, a first probe device according to the present invention includes a probe whose tip is arranged on a sample, a probe driving means for moving the probe, a control means for controlling the probe driving means, and a sample or a probe An image forming means capable of forming an image including the tip of the probe, and a probe device for disposing the tip of the probe on a predetermined position of the sample, the reference axis on the formed image, and the reference axis The control means controls the movement of the probe by the probe driving means based on the deviation angle from the reference axis of the probe driving means corresponding to.
そして、本発明に基づく第2のプローブ装置は、先端が試料上に配置されるプローブと、プローブを少なくともX−Y平面内で移動させるためのプローブ駆動手段と、プローブ駆動手段を制御するための制御手段と、試料又はプローブの先端を含む画像を形成可能とされた画像形成手段とを備え、試料の所定位置上にプローブの先端を配置させるプローブ装置であって、形成された画像上でのX軸と該X軸に対応するプローブ駆動手段のX軸とのずれ角θxと、当該画像上でのY軸と該Y軸に対応するプローブ駆動手段のY軸とのずれ角θyとに基づいて、制御手段がプローブ駆動手段によるプローブの移動を制御することを特徴とする。 The second probe device according to the present invention includes a probe whose tip is arranged on the sample, probe driving means for moving the probe at least in the XY plane, and for controlling the probe driving means. A probe device comprising: a control means; and an image forming means capable of forming an image including a sample or a probe tip, wherein the tip of the probe is arranged on a predetermined position of the sample. Based on the deviation angle θx between the X axis and the X axis of the probe driving means corresponding to the X axis, and the deviation angle θy between the Y axis on the image and the Y axis of the probe driving means corresponding to the Y axis. The control means controls the movement of the probe by the probe driving means.
本発明においては、画像上での基準軸(X軸、Y軸)と、該基準軸に対応するプローブ駆動手段の基準軸(X軸、Y軸)とのずれ角度に基づいて、制御手段がプローブの移動を制御する。よって、プローブの移動時に、当該ずれ角度に基づいて自動的に移動補正がなされることとなる。 In the present invention, the control means is based on the deviation angle between the reference axis (X axis, Y axis) on the image and the reference axis (X axis, Y axis) of the probe driving means corresponding to the reference axis. Control the movement of the probe. Therefore, when the probe is moved, movement correction is automatically performed based on the deviation angle.
これにより、試料上でのプローブの位置決め作業の際に、効率良く位置決めを行うことができる。 Thereby, the positioning can be performed efficiently at the time of positioning the probe on the sample.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明に基づくプローブ装置を示す概略構成図であり、走査形電子顕微鏡の構成を備えている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a probe apparatus according to the present invention, which has a configuration of a scanning electron microscope.
同図において、1は電子銃であり、この電子銃1からは電子線21が試料23に向けて放出される。電子銃1から放出された電子線21は、集束レンズ2及び対物レンズ4により試料23上に細く集束されて照射される。このとき、走査コイル3により電子線21は適宜偏向され、これにより電子線21は試料23上での所定の走査領域を走査することとなる。なお、集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4により電子光学系22が構成されている。
In the figure,
電子線21が走査された試料23からは、2次電子等の被検出電子24が発生する。この被検出電子24は、電子検出器8により検出される。電子検出器8は、検出した被検出電子24の検出結果に基づいて、検出信号を出力する。
From the
電子検出器8からの検出信号は、増幅された後にA/D変換され、デジタル信号として画像形成部9に送られる。画像形成部9は、当該デジタル信号を基に画像データを形成し、バスライン14に出力する。
The detection signal from the
画像形成部9により形成された画像データは、バスライン14を介して、CRTやLCD等を備える表示部19に送られる。表示部19は、当該画像データに基づいて画像(走査像)を表示する。本装置を操作するオペレータは、表示部19に表示された画像を目視にて確認することにより、試料の走査像を観察することができる。
Image data formed by the image forming unit 9 is sent via a
電子線21が走査されて観察の対象とされる試料23は、試料ステージ機構5の上に載置されている。試料ステージ機構5は、水平面に沿うX方向及びY方向、並びに垂直方向であるZ方向に試料23を適宜移動させる。
A
また、試料23の上方には、2本のプローブ(探針)10,11が設けられている。このプローブ10,11は、その先端が試料23の所定位置上に配置されるものである。これにより当該先端が、試料23の所定位置に接触し、試料23を流れる電流等の試料情報を検出することができる。本実施例においては、一方のプローブ10が電流検出用のプローブとされ、また他方のプローブ11は電圧印加用のプローブとされている。
Two probes (probes) 10 and 11 are provided above the
これらのプローブ10,11の先端が試料23上における電子線21の走査領域に位置しているときには、プローブ10,11の先端部を含む走査像の画像データが画像形成部9により形成されることとなる。
When the tips of these
電圧印加用のプローブ11には、電圧印加部13が接続されている。電圧印加部13は、当該プローブ11に所定の電圧を印加するためのものである。これにより、試料23には、プローブ11を介して電圧印加部13により電圧が印加されることとなる。
A
また、電流検出用のプローブ10には電流検出部12が接続されている。電流検出部12は、当該プローブ10を介して試料23に流れる電流を検出するためのものである。
A
従って、電圧印加部13により試料23に印加された電圧に起因して試料23を流れる電流を電流検出部12により検出することができる。このようにして電流検出部12により検出された電流の検出データはバスライン14に送られる。
Therefore, the
なお、電流検出用のプローブ10を介した電流検出部12による検出対象の電流は、上述のように試料23に印加された電圧に起因する電流に限定されるものではなく、試料23を走査する電子線21に起因して発生する電流(例えば、吸収電流)であってもよい。
The current to be detected by the
上記各プローブ10,11は、それぞれプローブ駆動手段6,7に取り付けられている。このプローブ駆動手段6,7は、例えばピエゾ素子から構成されており、プローブ10,11をX−Y平面(水平面)内及び垂直方向であるZ方向に移動させるものである。
The
ここで、電子銃1、集束レンズ2、走査コイル3、対物レンズ4、及び試料ステージ機構5は、それぞれ対応する駆動部1a〜5aにより駆動される。これら各駆動部1a〜5aは、それぞれバスライン14に接続されている。
Here, the
また、プローブ10,11を移動させるためのプローブ駆動手段6,7は、それぞれ対応する駆動部6a,6bにより駆動される。これら各駆動部6a,6bも、それぞれバスライン14に接続されている。そして、電流検出部12及び電圧印加部13も、それぞれバスライン14に接続されている。
The probe driving means 6 and 7 for moving the
このバスライン14には、さらに制御部15、画像処理部16、演算部17、表示部19、及び入力部19が接続されている。
The
制御部15は、上述した本装置の各構成要素を制御するための制御手段である。画像処理部16は、画像形成部9により形成された画像データに対して所定の画像処理を施すことによって、後述するように画像上でのプローブ先端の位置座標を特定するためのものである。
The
また、演算部17は、後述する各演算を実行するためのものである。なお、この演算部17には、記憶部18が接続されている。
Moreover, the calculating
さらに、表示部19は、上述のごとく、画像形成部9により形成された画像データに基づいて画像を表示するためのものである。そして、入力部20は、マウス等のポインティングデバイスやキーボードを備え、本装置のオペレータによる指令入力やマニュアル操作を実行するためのものである。
Further, as described above, the display unit 19 is for displaying an image based on the image data formed by the image forming unit 9. The
以上が、本発明に基づくプローブ装置の構成である。次に、本発明に基づくプローブの移動制御方法について説明する。なお、以下の実施の形態においては、一方のプローブ10を移動制御する例として説明する。
The above is the configuration of the probe apparatus according to the present invention. Next, a probe movement control method according to the present invention will be described. In the following embodiments, an example in which one
まず、以下に述べる準備工程を実施する。 First, the preparation process described below is performed.
電子銃1からの電子線21を、上述のように試料23に走査させる。この電子線21の走査により、試料23からは2次電子等の被検出電子24が発生し、この被検出電子24は電子検出器8により検出される。このとき、電子線21による走査領域に、プローブ10の先端部が含まれるようにしておく。
The
電子検出器8は、この検出結果に基づいて検出信号を出力し、画像形成部9はデジタル化された検出信号を基にして画像データを形成する。このようにして形成された画像データに基づいて表示部19は走査像を表示し、オペレータが当該走査像を目視にて確認する。
The
表示部19により表示される走査像の例を図2に示す。同図において、30は表示部19によって表示された走査像(画像)であり、この画像30にはプローブ10の先端部10aが表示されている。
An example of a scanned image displayed by the display unit 19 is shown in FIG. In the figure,
この状態では、図2における画像30上にて一点鎖線で示す場所にプローブ10が位置しているものとする。
In this state, it is assumed that the
また、画像形成部9により形成された画像データは、画像処理部16に送られる。画像処理部16は当該画像データに対して所定の信号処理を行い、この時のプローブ10先端部10aの画像30上での位置座標(x1,y1)を検出する。これにより検出された位置座標(x1,y1)のデータは演算部17に送られる。
The image data formed by the image forming unit 9 is sent to the
次に、オペレータは入力部20を操作し、プローブ10をプローブ駆動手段6により当該プローブ駆動手段6のX軸駆動方向に沿って所定距離移動させる指示を入力する。このとき、制御部15は当該指示を受けて、駆動部6aを介してプローブ駆動手段6の駆動制御を行う。この結果、プローブ10は、プローブ駆動手段6におけるX軸に沿って所定距離だけ移動する。
Next, the operator operates the
これによるプローブ10の移動後の画像データを、上述と同様にして画像形成部9により形成する。このときに形成された画像データに基づいて表示部19により表示された画像30では、図2における画像30上にて実線で示す場所にプローブ10が移動したものとする。
The image data after the movement of the
そして、この時点で作成された画像データも画像処理部16に送られて所定の信号処理が施される。これにより、当該時点でのプローブ10の先端部10aの画像30上での座標位置(x2,y2)を検出する。これにより検出された座標位置(x2,y2)のデータも演算部17に送られる。
The image data created at this time is also sent to the
ここで、同図に示す例では、プローブ10がプローブ駆動手段6により移動する当該プローブ駆動手段6のX軸(すなわち駆動機構のX軸)の方向と、電子線21の走査に基づいて形成された画像30のX軸の方向とに相違が生じたものとなっている。
Here, in the example shown in the same figure, the
演算部17は、上記2つの位置座標(x1,y1),(x2,y2)のデータに基づいて、以下に示す演算式を実行し、θxを算出する。
Based on the data of the two position coordinates (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ), the
ここで、θxは画像30上でのX軸とプローブ駆動手段のX軸とのずれ角度となる。
Here, θ x is a deviation angle between the X axis on the
この後、オペレータは改めて入力部20を操作し、プローブ10をプローブ駆動手段6により当該プローブ駆動手段6のY軸駆動方向に沿って所定距離移動させる指示を入力する。これにより、制御部15は当該指示を受けて、駆動部6aを介してプローブ駆動手段6の駆動制御を行い、プローブ10は、プローブ駆動手段6におけるY軸に沿って所定距離だけ移動する。
Thereafter, the operator operates the
このときのプローブ10の移動前後におけるプローブ10の位置を示す画像を図3に示す。同図において、移動前でのプローブ10の位置は一点鎖線で示されており、また移動後でのプローブ10の位置は実線で示されている。
An image showing the position of the
そして、上述と同様に画像処理部16によって、移動前におけるプローブ10の先端部10aの画像30上での座標位置(x3,y3)を検出するとともに、移動後におけるプローブ10の先端部10aの画像30上での位置座標(x4,y4)を検出する。
In the same manner as described above, the
同図に示す例においては、プローブ10がプローブ駆動手段6により移動する当該プローブ駆動手段6のY軸(すなわち駆動機構のY軸)の方向と、電子線21の走査に基づいて形成された画像30のY軸の方向とに相違が生じたものとなっている。
In the example shown in the figure, an image formed based on the direction of the Y axis of the probe driving means 6 (that is, the Y axis of the driving mechanism) in which the
その後、演算部17により、上記2つの座標位置(x3,y3),(x4,y4)のデータに基づいて、以下に示す演算式を実行し、θyを算出する。
Thereafter, the
ここで、θyは画像30上でのY軸とプローブ駆動手段のY軸とのずれ角度となる。
Here, θ y is a deviation angle between the Y axis on the
このようにして求められたθx、θyを基にして、画像上のX軸、Y軸とプローブ駆動手段のX軸(以下、Xm軸と表す)、Y軸(以下、Ym軸と表す)との関係を、参考として図4に示す。なお、同図に示すごとく、画像上のX軸に対してプローブ駆動手段のXm軸は、ずれ角度θxだけずれており、また画像上のY軸に対してプローブ駆動手段のYm軸は、ずれ角度θyだけずれている。 Based on the thus obtained θ x and θ y , the X axis and Y axis on the image, the X axis (hereinafter referred to as Xm axis) of the probe driving means, and the Y axis (hereinafter referred to as Ym axis). 4 is shown in FIG. 4 as a reference. Incidentally, as shown in the figure, Xm axis of the probe drive means relative to the X axis on the image, Ym axis of the probe drive means relative to the Y axis on the deviation angle theta x shifted and, also images, There is a shift by a shift angle θ y .
また、上記X軸とY軸とは直交しているが、上記Xm軸とYm軸とは正確に直交するとは限らない。Xm軸とYm軸とが正確に直交しないのは、双方ともに駆動機構の軸であるので、機械的な取り付け誤差等が発生するためである。 Further, the X axis and the Y axis are orthogonal to each other, but the Xm axis and the Ym axis are not necessarily orthogonal to each other. The reason why the Xm axis and the Ym axis are not exactly orthogonal is because both are axes of the drive mechanism, and mechanical attachment errors and the like occur.
上記のようにして算出されたθx及びθyの値は、演算部17に接続された記憶部18に記憶される。
The values of θ x and θ y calculated as described above are stored in the
以上が準備工程の説明である。 The above is the description of the preparation process.
次に、上記θx及びθyに基づいて制御が行われるプローブの移動制御方法について、図5を参照して説明する。ここで、図5は、表示部19により表示された走査像である画像30を示している。
Next, a probe movement control method that is controlled based on the above θ x and θ y will be described with reference to FIG. Here, FIG. 5 shows an
同図に示すように、画像30には画像上でのX軸及びY軸が存在する。このX軸及びY軸により規定される座標系は、画像30における各画素(ピクセル)の位置を特定するものとなっている。
As shown in the figure, the
上記プローブの先端を、図5に示す画像30上におけるP1の位置からP2の位置に移動させる場合を以下に説明する。ここで、画像30上でのP1の座標は(X1,Y1)とし、またP2の座標は(X2,Y2)とする。
The tip of the probe is described below a case of moving from the position of P 1 on the
よって、P1の位置からP2の位置に移動させる際の変位をベクトルで表現すると、同図におけるベクトルLとなり、当該ベクトルLの成分を(Lx,Ly)とする。このとき、P1及びP2の座標がそれぞれ(X1,Y1)及び(X2,Y2)であるから、ベクトルLのX軸方向成分Lxについては、Lx=(X2−X1)となる。また、ベクトルLのY軸方向成分Lyについては、Ly=(Y2−Y1)となる。 Therefore, if the displacement at the time of moving from the position of P 1 to the position of P 2 is expressed by a vector, it becomes a vector L in the figure, and the component of the vector L is (L x , L y ). At this time, since the coordinates of P 1 and P 2 are (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ), for the X-axis direction component L x of the vector L, L x = (X 2 − X 1) to become. Further, the Y-axis direction component Ly of the vector L is L y = (Y 2 −Y 1 ).
上記移動を実施する際には、プローブを、画像30上でのX軸方向にLxだけ移動させるとともに、Y軸方向にLyだけ移動させることとなる。
When performing the above movement, the probe is moved by Lx in the X-axis direction on the
このとき、プローブを移動させるプローブ駆動手段のXm軸と画像30上でのX軸とは、上述のようにずれ角度θxだけずれている。また、当該プローブ駆動手段のYm軸と画像30上でのY軸とは、上述のようにずれ角度θyだけずれている。
At this time, the Xm axis of the probe driving means for moving the probe and the X axis on the
よって、プローブ駆動手段を駆動する駆動部に送られる制御部15からの制御信号は、プローブ駆動手段のXm軸方向(すなわち、プローブ駆動手段自体のX軸方向)でのプローブの移動量をLxm、またプローブ駆動手段のYm軸方向(すなわち、プローブ駆動手段自体のY軸方向)でのプローブの移動量をLymとすると、それぞれ以下の数式で表される。
Therefore, the control signal from the
ここで、上記数式の演算は、演算部17により実行される。
Here, the calculation of the above mathematical formula is executed by the
すなわち、演算部15は、記憶部18に記憶されているθx及びθyの値を読み出すとともに、上記P1及びP2の各座標位置の情報から上記数式の演算を行い、その結果であるLxm及びLymのデータを制御部15に出力する。制御部15は、当該Lxm及びLymのデータに基づいて、プローブ駆動手段を駆動する駆動部に制御信号を送る。なお、オペレータによる入力部の操作により入力されたプローブ移動指令に基づいて、移動前後の位置情報であるP1及びP2の各座標位置の情報は、制御部15から演算部17に送られている。
That is, the
プローブ駆動手段は、上記各移動量Lxm及びLymに基づいてプローブを移動させる。この結果、表示部19に表示された画像30上において、上記各ずれ角度θx,θyに基づいたプローブの移動が実行される。
The probe driving means moves the probe based on the movement amounts Lxm and Lym. As a result, on the
ここで、上記数式(数11の数式)の導出経緯について説明する。 Here, the derivation process of the above formula (formula 11) will be described.
図5において、プローブの先端をP1からP2に移動させる際には、プローブを画像30上でのX軸方向にLx、また画像30上でのY軸方向にLyだけ移動させることとなる。
In FIG. 5, when moving the tip of the probe from P 1 to P 2 , the probe is moved by Lx in the X-axis direction on the
まず、プローブを画像30上でのX軸方向にLxだけ移動させる場合について、図6を参照して説明する。
First, a case where the probe is moved by Lx in the X-axis direction on the
図6に示すように、画像30上でのX軸方向に沿ってプローブ10をLxだけ移動させ、これにより同図の一点鎖線で示す位置から実線で示す位置に移動させる場合を考える。この場合、プローブ駆動手段によるプローブ10の移動駆動としては、該プローブ駆動手段のXm軸に沿ってプローブ10をL1xmだけ移動させるとともに、該プローブ駆動手段のYm軸に沿ってプローブ10をL1ymだけ移動させることとなる。
As shown in FIG. 6, a case is considered in which the
このとき、正弦定理により、L1xm及びL1ymは、それぞれ以下の数式で表される。 At this time, according to the sine theorem, L1xm and L1ym are respectively expressed by the following mathematical expressions.
次に、プローブを画像30上でのY軸方向にLyだけ移動させる場合について、図7を参照して説明する。
Next, a case where the probe is moved by Ly in the Y-axis direction on the
図7に示すように、画像30上でのY軸方向に沿ってプローブ10をLyだけ移動させ、これにより同図の一点鎖線で示す位置から実線で示す位置に移動させる場合を考える。この場合、プローブ駆動手段によるプローブ10の移動駆動としては、該プローブ駆動手段のYm軸に沿ってプローブ10をL2ymだけ移動させるとともに、該プローブ駆動手段のXm軸に沿ってプローブ10をL2xmだけ移動させることとなる。
As shown in FIG. 7, consider a case where the
このとき、正弦定理により、L2xm及びL2ymは、それぞれ以下の数式で表される。 At this time, L2xm and L2ym are expressed by the following mathematical formulas according to the sine theorem.
上記より、図5においてプローブの先端をP1の位置からP2の位置に移動させる際でのプローブの上記各移動量Lxm及びLymは、以下のごとくとなる。 From the above, the respective amount of movement Lxm and Lym probe at the time of moving the tip of the probe from the position of P 1 to the position of P 2 in FIG. 5 is a as follows.
上記各式より、上述したLxm及びLymを表す数式(数11の数式)が導かれる。 From the above equations, the mathematical expressions (Mathematical Expressions 11) representing Lxm and Lym described above are derived.
以上説明したように、本発明においては、画像上での基準軸(X軸、Y軸)と、該基準軸に対応するプローブ駆動手段の基準軸(X軸、Y軸)とのずれ角度に基づいて、制御手段がプローブの移動を制御する。よって、プローブの移動時に、当該ずれ角度に基づいて自動的に移動補正がなされることとなる。 As described above, in the present invention, the deviation angle between the reference axis (X axis, Y axis) on the image and the reference axis (X axis, Y axis) of the probe driving means corresponding to the reference axis is set. Based on this, the control means controls the movement of the probe. Therefore, when the probe is moved, movement correction is automatically performed based on the deviation angle.
これにより、試料上でのプローブの位置決め作業の際に、効率良く位置決めを行うことができる。 Thereby, the positioning can be performed efficiently at the time of positioning the probe on the sample.
ここで、本発明において、プローブ駆動手段のXm軸方向でのゲインGxmと、プローブ駆動手段のYm軸方向でのゲインGymとを考慮した場合について、以下に説明する。 Here, in the present invention, a case where the gain Gxm of the probe driving unit in the Xm-axis direction and the gain Gym of the probe driving unit in the Ym-axis direction are considered will be described below.
画像30上においてプローブ駆動手段のXm軸に沿う距離Rxmと、当該距離Rxmに対応して設定される当該プローブ駆動手段によるそのXm軸に沿うプローブの移動量Mxmとの比として、ゲインGxmを以下の式により予め算出しておく。
As a ratio of the distance Rxm along the Xm axis of the probe driving means on the
また、画像30においてプローブ駆動手段のYm軸に沿う距離Rymと、当該距離Rymに対応して設定される当該プローブ駆動手段によるそのYm軸に沿うプローブの移動量Mymとの比として、ゲインGymを以下の式により予め算出しておく。
Further, the gain Gym is set as a ratio between the distance Rym along the Ym axis of the probe driving means in the
これら各ゲインGxm,Gymは、記憶部18に格納しておく。
These gains Gxm and Gym are stored in the
そして、演算部17は、上記により算出された各移動量Lxm,Lymに対して、対応するゲインGxm,Gymをそれぞれ掛け合わせ、これにより求められる移動量であるGxm*Lxm及びGym*Lymを、それぞれプローブ駆動手段のXm軸及びYm軸に沿うプローブの移動量として、そのデータを制御部15に出力する。制御部15は、Gxm*Lxm及びGym*Lymのデータに基づいて、プローブ駆動手段を駆動する駆動部に制御信号を送る。
Then, the
この場合では、プローブ駆動手段のXm軸方向でのゲインGxmと、プローブ駆動手段のYm軸方向でのゲインGymとを考慮したプローブの移動制御となるので、より正確な位置にプローブの先端を移動させることができる。 In this case, since the probe movement is controlled in consideration of the gain Gxm in the Xm-axis direction of the probe driving means and the gain Gym in the Ym-axis direction of the probe driving means, the probe tip is moved to a more accurate position. Can be made.
なお、上記の実施の形態においては、プローブ装置に設けられた一方のプローブ10を移動制御する例として説明したが、他方のプローブ11を移動制御する場合でも同様の制御を行うことができる。
Although the above embodiment has been described as an example in which the movement of one
また、上記においてはプローブを垂直方向(Z方向)に移動する工程について言及しなかったが、プローブを試料上に接触させる際には、上述のようにX−Y方向での位置決めを行った後にプローブをZ方向に沿って下降させることにより、プローブの先端を試料面に接触させる。 In the above description, the step of moving the probe in the vertical direction (Z direction) was not mentioned. However, when the probe is brought into contact with the sample, the positioning in the XY direction is performed as described above. The tip of the probe is brought into contact with the sample surface by lowering the probe along the Z direction.
このとき、プローブをZ方向に沿って下降させる際に、プローブ先端のX−Y方向での位置ずれが生じることがある。この場合には、プローブ先端のZ方向に沿う移動に対するX−Y方向での位置ずれ量を予め測定しておき、プローブ先端のZ方向位置に対するX−Y方向での位置ずれ量を関数として求めておく。 At this time, when the probe is lowered along the Z direction, the probe tip may be displaced in the XY direction. In this case, the positional deviation amount in the XY direction with respect to the movement of the probe tip along the Z direction is measured in advance, and the positional deviation amount in the XY direction with respect to the Z direction position of the probe tip is obtained as a function. Keep it.
そして、プローブのZ方向移動に伴うプローブ先端のX−Y方向での位置ずれ量を、当該関数を用いた算出結果に基づいて位置補正を行う。 And the position correction | amendment amount in the XY direction of the probe tip accompanying a Z direction movement of a probe is position-corrected based on the calculation result using the said function.
このようにすれば、プローブの先端を試料面の所定位置に正確に接触させることができるようになる。 In this way, the tip of the probe can be accurately brought into contact with a predetermined position on the sample surface.
1…電子銃、2…集束レンズ、3…走査コイル、4…対物レンズ、5…試料ステージ機構、6…プローブ駆動手段、7…プローブ駆動手段、8…電子検出器、9…画像形成部、10…プローブ、11…プローブ、15…制御部、16…画像処理部、17…演算部、18…記憶部、19…表示部、20…入力部、21…電子線、22…電子光学系、23…試料、1a〜7a…駆動部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
設定された前記各移動量Lxm,Lymに対して、対応するゲインGxm,Gymをそれぞれ掛け合わせた移動量であるGxm*Lxm及びGym*Lymを、それぞれ前記プローブ駆動手段のX軸及びY軸に沿う前記プローブの移動量とすることを特徴とする請求項3記載のプローブの移動方法。 A gain Gxm, which is a ratio between a distance Rxm along the X axis of the probe driving means in the image and a movement amount Mxm of the probe along the X axis by the probe driving means set corresponding to the distance Rxm,
Gxm * Lxm and Gym * Lym, which are movement amounts obtained by multiplying the set movement amounts Lxm and Lym by the corresponding gains Gxm and Gym, respectively, are respectively applied to the X axis and the Y axis of the probe driving means. 4. The method of moving a probe according to claim 3, wherein the amount of movement of the probe is along.
設定された前記各移動量Lxm,Lymに対して、対応するゲインGxm,Gymをそれぞれ掛け合わせた移動量であるGxm*Lxm及びGym*Lymを、それぞれ前記プローブ駆動手段のX軸及びY軸に沿う前記プローブの移動量とすることを特徴とする請求項7記載のプローブ装置。
A gain Gxm, which is a ratio between a distance Rxm along the X axis of the probe driving means in the image and a movement amount Mxm of the probe along the X axis by the probe driving means set corresponding to the distance Rxm,
Gxm * Lxm and Gym * Lym, which are movement amounts obtained by multiplying the set movement amounts Lxm and Lym by the corresponding gains Gxm and Gym, respectively, are respectively applied to the X axis and the Y axis of the probe driving means. The probe device according to claim 7, wherein the probe is moved along the probe.
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