JP2007042514A - Stage and correction method of stage stop position - Google Patents

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道夫 大島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage which controls a position of a testpiece of an object of which an image is created by scanning a charged particle beam loaded by a servo control and provide a correction method of a stage stop position, in which a fine movement is detected precisely when a servo control of a stage stops and a position where a charged particle irradiates on the testpiece is rectified in real time and a stop position of the stage is rectified in a short time of reaction, without mechanical vibrations and shifts and moreover with a high precision. <P>SOLUTION: A stage is provided with a detecting unit which detects precisely a shift of a position of a stage when a servo control stops and a rectifying means which rectifies a position of charged particle beam irradiating a testpiece based on an extent of shifting of a position detected by the detecting unit. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、サーボ制御により搭載した、荷電粒子線ビームを走査して画像を生成する対象の試料の位置を制御するステージおよびステージ停止位置補正方法に関するものである。   The present invention relates to a stage and a stage stop position correction method for controlling the position of a sample to be scanned by a charged particle beam beam and generating an image.

半導体分野では、LSIのマスクなどのパターンの描画、測定、検査をするために大きなマスク(例えば8インチサイズ)などをSEM(走査型電子顕微鏡)のステージに搭載してX方向およびY方向に広範囲かつ高精度に移動可能にしたものがある。   In the semiconductor field, a large mask (for example, 8-inch size) is mounted on a SEM (scanning electron microscope) stage for drawing, measuring, and inspecting patterns such as LSI masks, and has a wide range in the X and Y directions. In addition, there are those that can move with high precision.

この際、上述したSEMでステージに搭載したマスクのSEM像(例えば2次電子画像)を観測する時、ステージ停止中でもサーボ制御系の位置決めフィードバックや、当該サーボ制御系が発生した熱が伝導してステージが微小動作を行うことがあるため、当該動作を回避するためにSEM像観測中はサーボ制御を停止していた。   At this time, when observing the SEM image (for example, secondary electron image) of the mask mounted on the stage with the SEM described above, positioning feedback of the servo control system and heat generated by the servo control system are conducted even when the stage is stopped. Since the stage may perform a minute operation, servo control is stopped during SEM image observation in order to avoid the operation.

しかし、ステージを駆動するサーボ制御系の動作を停止しても、当該ステージを構成するボールネジの熱変化による熱膨張や、超音波モータの接触面摩擦変化などにより停止位置が微小にドリフトなどしてしまうという問題があった。   However, even if the operation of the servo control system that drives the stage is stopped, the stop position may drift slightly due to thermal expansion due to the thermal change of the ball screw that constitutes the stage, or contact surface friction change of the ultrasonic motor. There was a problem that.

また、上述したボールネジの熱変化による熱膨張や、超音波モータの接触面摩擦変化などにより停止位置が微小にドリフトする量を検出し、上述したサーボ制御系をその都度、動作させて補正した後、停止させたのでは当該サーボ制御系からの熱でステージがその毎に微小移動してしまいステージを高精度に停止させることができないという問題があった。   In addition, after detecting the amount of slight drift of the stop position due to the thermal expansion due to the thermal change of the ball screw mentioned above or the frictional change of the contact surface of the ultrasonic motor, the servo control system mentioned above is operated and corrected each time. If stopped, there is a problem that the stage cannot be stopped with high accuracy because the stage is slightly moved by the heat from the servo control system.

本発明は、これらの問題を解決するため、ステージのサーボ制御停止時に微小移動を高精度に検出し、荷電粒子がステージ上の試料を照射する位置をリアルタイムに補正し、画像上でステージの停止位置を応答時間短く、機械的振動や変位等がなく、かつ高精度に補正することを目的としている。   In order to solve these problems, the present invention detects minute movement with high accuracy when the servo control of the stage is stopped, corrects the position where the charged particles irradiate the sample on the stage in real time, and stops the stage on the image. The purpose is to correct the position with a short response time, no mechanical vibration or displacement, etc., and with high accuracy.

本発明は、荷電粒子顕微鏡に用いるステージについて当該ステージのサーボ制御停止時に、微小移動を高精度に検出して、荷電粒子がステージ上の試料を照射する位置をリアルタイムに補正することにより、ステージの停止位置を電子制御により応答時間を短く、かつ機械的振動や変位等なく、かつ高精度に補正することが可能となる。   The present invention detects a minute movement of a stage used in a charged particle microscope with high accuracy when servo control of the stage is stopped, and corrects the position where the charged particle irradiates the sample on the stage in real time, It is possible to correct the stop position with high accuracy by shortening the response time by electronic control and without mechanical vibration or displacement.

本発明は、荷電粒子顕微鏡に用いるステージについて当該ステージのサーボ制御停止時に、微小移動を高精度に検出して、荷電粒子がステージ上の試料を照射する位置をリアルタイムに補正し、ステージの停止位置を電子制御により応答時間を短く、かつ機械的振動や変位等なく、かつ高精度な補正を実現した。   The present invention detects a minute movement of a stage used for a charged particle microscope with high accuracy when the servo control of the stage is stopped, corrects a position where the charged particle irradiates a sample on the stage in real time, and stops the stage. With electronic control, the response time was shortened, and there was no mechanical vibration or displacement.

図1は、本発明の1実施例構成図を示す。以下、荷電粒子顕微鏡として電子線ビームを使うSEM(走査型電子顕微鏡)について詳細に説明する。尚、荷電粒子線顕微鏡としては、電子線ビームの他にイオンビームを使うイオン走査型顕微鏡などがある。   FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention. Hereinafter, an SEM (scanning electron microscope) using an electron beam as a charged particle microscope will be described in detail. As the charged particle beam microscope, there is an ion scanning microscope that uses an ion beam in addition to an electron beam.

図1の(a)は、全体構成図を示す。
図1の(a)において、SEM1は、走査型電子顕微鏡であって、図示の構成を持つものある。
FIG. 1A shows an overall configuration diagram.
In FIG. 1A, a SEM 1 is a scanning electron microscope having the configuration shown in the figure.

電子銃2は、電子線ビームを発生するものである(例えばタングステン線の先端を鋭利かつ所定面を持つように形成し、高電圧を印加して電子ビームを引き出すものである)。   The electron gun 2 generates an electron beam (for example, a tip of a tungsten wire is formed to have a sharp and predetermined surface, and a high voltage is applied to extract the electron beam).

アライメントコイル3は、電子銃2から放出される電子線ビームを偏向して軸合せするためのものである。   The alignment coil 3 is for deflecting and aligning the electron beam emitted from the electron gun 2.

コンデンサレンズ4は、電子銃2から放出された電子線ビームを集束するものである。
偏向走査コイル5は、対物レンズ7で試料であるマスク10上に細く絞られた電子線ビームを、X方向およびY方向に走査するためのものである。
The condenser lens 4 focuses the electron beam emitted from the electron gun 2.
The deflection scanning coil 5 is for scanning an electron beam narrowly focused on the mask 10 as a sample by the objective lens 7 in the X direction and the Y direction.

シフトコイル6は、電子線ビームが照射するマスク10上の位置をシフト(X,Y)するものである(後述するサーボ制御系が停止時のステージ11の停止位置の微小移動量を補正するものである)。尚、シフトコイル6を独立に設けることなく、上記偏向走査コイル5に信号を加算し、同様に、電子線ビームが照射するマスク10上の位置をシフト(X,Y)するようにしてもよい。   The shift coil 6 shifts (X, Y) the position on the mask 10 irradiated by the electron beam (corrects the minute movement amount of the stop position of the stage 11 when the servo control system described later stops). Is). Instead of providing the shift coil 6 independently, a signal may be added to the deflection scanning coil 5 to similarly shift (X, Y) the position on the mask 10 irradiated with the electron beam. .

対物レンズ7は、電子線ビームをマスク10上に細く絞るものである。
反射電子検出器8は、電子線ビームをマスク10に照射して走査したときに反射された反射電子を検出し、増幅して反射電子像を生成するためのものである。反射電子検出器8は、通常、円板状で中心に電子線ビームが通過する孔を開け、全周を例えば4分割した扇型であって、4分割した部分の信号の和で質量数に依存した濃淡を持つ反射電子像を表示したり、左右2つの信号の差で形状の凹凸を強調表示したり、公知の手法でそれぞれの像を構成するようになっている。
The objective lens 7 narrows the electron beam on the mask 10.
The backscattered electron detector 8 detects the backscattered electrons reflected when the mask 10 is irradiated and scanned and amplifies the backscattered electrons to generate a backscattered electron image. The backscattered electron detector 8 is usually a disk-shaped hole in which an electron beam passes, and the entire circumference is, for example, a fan shape that is divided into four parts. Each reflected image is displayed by using a known technique, such as displaying a reflected electron image having a dependent gray level, highlighting the unevenness of the shape by the difference between the two left and right signals, and so on.

2次電子検出器9は、電子線ビームをマスク10に照射して走査したときに放出された2次電子を集束して検出し、増幅して2次電子像を生成するためのものである。   The secondary electron detector 9 is for focusing and detecting secondary electrons emitted when the mask 10 is irradiated with the electron beam beam and scanning, and amplifies the secondary electrons to generate a secondary electron image. .

マスク10は、ステージ11の上に搭載(固定)された試料の例である。
ステージ11は、マスク10を搭載し、任意の座標位置に正確に移動させるものであって、モータ(あるいは超音波モータ)12で駆動されるものである。
The mask 10 is an example of a sample mounted (fixed) on the stage 11.
The stage 11 is mounted with a mask 10 and accurately moves to an arbitrary coordinate position, and is driven by a motor (or ultrasonic motor) 12.

モータ12は、ステージ11を駆動(X方向、Y方向)するものであって、サーボモータあるいは超音波モータなどである。   The motor 12 drives the stage 11 (X direction, Y direction), and is a servo motor or an ultrasonic motor.

レーザ測長システム13は、レーザを放射してステージ11に取り付けた反射鏡で反射させて取り込んで干渉させ、超高精度にステージ11の位置(位置座標)を計測する公知のものである。   The laser length measurement system 13 is a known system that measures the position (positional coordinates) of the stage 11 with ultra-high accuracy by emitting a laser beam, reflecting it with a reflecting mirror attached to the stage 11 and capturing it.

図1の(b)は、要部構成図を示す。ここで、シフトコイル6、マスク10、ステージ11、モータ(超音波モータ)12、レーザ測長システム13は、図1の(a)の同一番号のものと同一であるので、説明を省略する。   (B) of FIG. 1 shows a principal part block diagram. Here, the shift coil 6, the mask 10, the stage 11, the motor (ultrasonic motor) 12, and the laser length measurement system 13 are the same as those having the same numbers in FIG.

図1の(b)において、移動指令20は、切替回路24をサーボ制御側(図の実線)に切り替えた状態(サーボ制御状態)で、ステージ11の位置(位置座標(X、Y座標))を指定した移動指令であって、図示外のアプリケーションプログラムから指令された位置あるいは操作者から指令された位置への移動指令である。   In FIG. 1B, the movement command 20 is the position of the stage 11 (position coordinates (X, Y coordinates)) when the switching circuit 24 is switched to the servo control side (solid line in the figure). Is a movement command to a position commanded from an application program (not shown) or to a position commanded by an operator.

サーボコントローラ22は、移動指令20に従い、ステージ11の位置をレーザ測長システム13で測定した値(座標(X、Y))をもとに、超音波モータ12を駆動制御(公知のサーボ制御)するものである。   The servo controller 22 controls the driving of the ultrasonic motor 12 according to the movement command 20 based on the values (coordinates (X, Y)) measured by the laser length measurement system 13 (known servo control). To do.

ビームシフト制御装置23は、切替回路24をサーボ制御の停止中(図の点線)に切り替えた状態(サーボ制御停止中の状態)で、ステージ11の位置をレーザ測長システム13で測定した値(座標(X、Y))をもとに、シフトコイル6を制御して電子線ビームがマスク10を照射する位置を補正するものである(サーボ制御の停止中に、ステージ11のドリフトなどによる微小移動をレーザ測長システム13で測定し、当該測定した値をもとに電子線ビームがマスク10を照射する位置を電気的(電磁的あるいは静電的)に補正し、結果としてステージ11の微小移動による影響をキャンセルして測長対象の画像の微小移動を無くすものである)。   The beam shift control device 23 is a value obtained by measuring the position of the stage 11 with the laser length measurement system 13 in a state where the switching circuit 24 is switched to a state where servo control is stopped (dotted line in the figure) (a state where servo control is stopped). Based on the coordinates (X, Y)), the shift coil 6 is controlled to correct the position where the electron beam irradiates the mask 10 (while the servo control is stopped, a minute amount due to the drift of the stage 11 or the like). The movement is measured by the laser length measurement system 13, and the position where the electron beam irradiates the mask 10 is corrected electrically (electromagnetically or electrostatically) based on the measured value. This cancels the influence of movement and eliminates minute movement of the image to be measured).

切替回路24は、サーボ制御中は実線に切り替えてサーボコントローラ22で移動指令20に従いサーボ制御を行い、一方、サーボ制御停止中は点線に切り替えてビームシフト制御装置23で電子線ビームのマスク10上の位置補正を行い、サーボ制御停止中のステージ11の微小移動を電気的(電磁的あるいは静電的)に補正するためのものである。   The switching circuit 24 switches to a solid line during servo control and performs servo control in accordance with the movement command 20 by the servo controller 22, while switching to a dotted line and stops on the electron beam beam mask 10 by the beam shift controller 23 while the servo control is stopped. The position of the stage 11 during the servo control stop is corrected electrically (electromagnetically or electrostatically).

次に、図2のフローチャートの順番に従い、図1の構成の動作を詳細に説明する。
図2は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
Next, the operation of the configuration of FIG. 1 will be described in detail according to the order of the flowchart of FIG.
FIG. 2 shows a flowchart for explaining the operation of the present invention.

図2において、S1は、レーザ測長システム13でステージ11の位置(X,Y)の測定開始する。測定した信号(A/B相パルス)は、サーボコントローラ22に送る、およびS2からS6の処理を行うビームシフト制御装置23に送る。   In FIG. 2, S <b> 1 starts measurement of the position (X, Y) of the stage 11 by the laser length measurement system 13. The measured signal (A / B phase pulse) is sent to the servo controller 22 and sent to the beam shift control device 23 that performs the processing from S2 to S6.

S2は、S1で送られてきた信号(A/B相パルス)をアップ/ダウン計数回路に入力する。   In S2, the signal (A / B phase pulse) sent in S1 is input to the up / down counting circuit.

S3は、ステージ停止時(サーボ制御停止開始時)に、S2で入力された信号(A/B相パルス)をアップ/ダウンカウンタで計数を開始する。例えば右側に記載したように、
・8bits(±1024分解能)で例えば6328Å/1024=0.6nm
の位置精度でアップ/ダウンカウンタで、ステージ停止時(サーボ制御停止開始時)からのステージ11の微小移動(ドリフトなど)のカウントを開始する。
In S3, when the stage is stopped (servo control stop is started), the signal (A / B phase pulse) input in S2 is started to be counted by the up / down counter. For example, as described on the right
-8bits (± 1024 resolution), for example 6328cm / 1024 = 0.6nm
With the up / down counter, the count of minute movements (drift, etc.) of the stage 11 from the stage stop (at the start of servo control stop) is started with the up / down counter.

S4は、像と位置を記憶する。これは、S3でステージ停止時(サーボ制御停止開始時)の像(画像)と、その位置(レーザ測長システム13で測定した位置(X、Y))とを記憶する。   S4 stores the image and position. In S3, an image (image) when the stage is stopped (servo control stop is started) and its position (position (X, Y) measured by the laser length measurement system 13) are stored.

S5は、D/A変換する。これは、所定時間毎(例えば画像の1フレーム毎、あるいはレーザ測長システム13から信号(A/B相パルス)の1組あるいは所定の複数の通知を受ける毎)に、そのデジタルの微小移動量(サーボ制御停止時を基準にカウントした微小移動量)をアナログの信号に変換する。   S5 performs D / A conversion. This is a digital minute movement amount at every predetermined time (for example, every frame of an image, every time a set of signals (A / B phase pulses) or a plurality of predetermined notifications is received from the laser measurement system 13). (Amount of minute movement counted based on when servo control is stopped) is converted to an analog signal.

S6は、ビームシフトする。これは、S5で変換したアナログの信号をもとに、シフトコイル6に所定の電流を流し、電子線ビームのマスク10上の移動した微小位置を、レーザ測長システム13で測定した微小移動量だけ振り戻して(サーボ制御停止時の当初の位置に振り戻して)、結果として当該電子線ビームを走査して得た画像(2次電子画像)の微小移動を無くす。   In S6, the beam is shifted. This is because, based on the analog signal converted in S 5, a predetermined current is passed through the shift coil 6, and the minute position of the electron beam beam moved on the mask 10 is measured by the laser length measurement system 13. Only by turning back (turning back to the original position when the servo control is stopped), as a result, the minute movement of the image (secondary electron image) obtained by scanning the electron beam is eliminated.

以上によって、図1の(b)でサーボ制御停止時に切替回路24を実線から点線に切り替えてサーボ制御停止中状態になった場合(S3でステージ停止時にスタート信号が通知された場合)、サーボ制御停止中のステージ11はそのままとし(機械的にはそのままとし)、当該ステージ11に搭載したマスク10に照射する電子ビームの位置を、当該ステージ11の微小移動を補正する方向に微小移動し(電気的に(磁界あるいは電界で)電子線ビームのマスク10の照射位置を補正するように微小移動し)、結果として当該電子ビームをステージ11上のマスク10に照射(平面走査照射)して得た画像(2次電子画像、反射電子画像)についてステージ11の微小移動の影響を完全に無くすことが可能となる。   As described above, when the servo control is stopped by switching the switching circuit 24 from the solid line to the dotted line in FIG. 1B when the servo control is stopped (when the start signal is notified when the stage is stopped in S3), the servo control is performed. The stopped stage 11 is left as it is (mechanically as it is), and the position of the electron beam applied to the mask 10 mounted on the stage 11 is slightly moved in the direction for correcting the minute movement of the stage 11 (electrical The electron beam beam is moved slightly so as to correct the irradiation position of the electron beam beam on the mask 10 (with a magnetic field or an electric field), and as a result, the mask 10 on the stage 11 is irradiated (planar scanning irradiation). It is possible to completely eliminate the influence of the minute movement of the stage 11 on the image (secondary electron image, reflected electron image).

尚、サーボ制御停止中は、超音波モータ12などの発熱してステージの微小移動に影響するものは全て電源を断にする、あるいは可及的に小さい一定の発熱量に制御して熱によるステージ11の微小移動を最小限にする。   When the servo control is stopped, the power generated by the ultrasonic motor 12 or the like that affects the minute movement of the stage is turned off, or the stage is heated by controlling the heat generation amount to be as small as possible. Minimize 11 minute movements.

次に、S7は、再開する。これは、移動指令20が通知されたので、サーボ制御を再開する(図1の(b)の切替回路24を点線から実線に切り替える)。   Next, S7 resumes. Since the movement command 20 is notified, the servo control is resumed (the switching circuit 24 in FIG. 1B is switched from the dotted line to the solid line).

S8は、シフトを加味した像と比較する。これは、サーボ制御停止時の当初の像(像の位置)と、S6でシフトを繰り替えした後の像(像の位置)とを比較する。   In step S8, the image is compared with an image added with shift. This compares the initial image (image position) when the servo control is stopped with the image (image position) after the shift is repeated in S6.

S9は、誤差が一定以内か判別する。これは、S8で比較した、サーボ制御停止時の像(像の位置)と、シフトした微小移動量を加味した後の像(像の位置)との誤差が一定以内か判別する。YESの場合には、サーボ制御停止中の像の移動誤差が一定以内で修正する必要がないと判明したので、S10でOKとし、サーボ制御を再開する。一方、NOの場合には、、サーボ制御停止中の像の移動誤差が一定以内でなく修正が必要と判明したので、S11で誤差分を補正し、補正後の像の位置を基準にサーボ制御を再開する。尚、再開時に、サーボ制御停止時の像の位置と、サーボ制御開始時の像の位置とを比較する代わりに、マスクの基準位置(基準パターンの所定位置、マスクのアライメント用のパターンの所定位置)をサーボ制御停止時とサーボ制御開始時とを比較して移動誤差を算出するようにしてよもい。   In S9, it is determined whether the error is within a certain range. This is to determine whether the error between the image (image position) when the servo control is stopped and the image (image position) after taking into account the shifted minute movement amount is within a certain range compared in S8. In the case of YES, since it has been found that there is no need to correct the movement error of the image while the servo control is stopped within a certain range, OK is made in S10 and the servo control is resumed. On the other hand, in the case of NO, since it has been found that the movement error of the image during servo control stop is not within a certain value and correction is necessary, the error is corrected in S11, and the servo control is performed based on the corrected image position. To resume. When restarting, instead of comparing the position of the image when the servo control is stopped and the position of the image when the servo control is started, the mask reference position (the predetermined position of the reference pattern, the predetermined position of the mask alignment pattern) ) Compare the servo control stop time and servo control start time to calculate the movement error.

図3は、ステージのドリフト説明図を示す。
図3の(a)は、モータ12への電流(あるいは電圧)の様子を模式的に示す。図中のステージ移動と記載した区間では、図1の(b)のサーボコントローラ22が、移動指令20に従い、モータ12に所定の電流を供給(超音波モータ12の場合には90°位相の異なる所定周波数の電圧パルスを圧電素子にそれぞれ供給)して公知のサーボ制御する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the drift of the stage.
FIG. 3A schematically shows the state of current (or voltage) to the motor 12. In the section described as stage movement in the figure, the servo controller 22 in FIG. 1B supplies a predetermined current to the motor 12 in accordance with the movement command 20 (in the case of the ultrasonic motor 12, the phase is 90 ° different. A voltage pulse having a predetermined frequency is supplied to each piezoelectric element) to perform known servo control.

図3の(b)は、ステージ11のドリフト量の例を模式的に示す。ステージ11のドリフトは、モータ(超音波モータ)12に電流/電圧を供給したことによる発熱などによりステージ11およびステージ11を保持する機構部分などが熱的に膨張、伸縮などして一定方向に微小移動する性質があるので、これを模式的に示したものである。   FIG. 3B schematically shows an example of the drift amount of the stage 11. The drift of the stage 11 is very small in a certain direction due to thermal expansion and expansion / contraction of the stage 11 and the mechanism part holding the stage 11 due to heat generated by supplying current / voltage to the motor (ultrasonic motor) 12. This is shown schematically because of the nature of movement.

図3の(c)は、目標座標からの隔たり量の例を模式的に示す。図3の(a)のステージ移動の区間は、図1の(b)のサーボコントローラ22が移動指令20に従い、公知のサーボ制御を行うので、目標座標からの隔たり量はほとんどない。しかし、ステージ移動の区間以外の区間では、サーボコントローラ22によるサーボ制御は、図3の(b)のステージ11のドリフトにより微小移動するので、このドリフトによる微小移動をレーザ測長システム13で微小移動量を測定し、例えば図示の0.125sec毎に誤差を補正するようにサーボ制御する。このように、サーボ制御をステージ移動区間と、ステージ移動区間の外の停止区間でも連続して行っていると、サーボ制御を行うモータ(超音波モータ)12が停止した状態でも発熱し、当該発熱した熱がステージ11およびそれに接続されている機構部分に伝導して膨張、伸縮して大きなドリフトを図示のように発生させてしまい、サーボ制御停止時の位置の微小移動量が非常に大きくなって小さくできない(熱的な影響+ステージ微動の量が大きい)問題が発生する。   FIG. 3C schematically shows an example of the distance from the target coordinates. In the stage movement section of FIG. 3A, the servo controller 22 of FIG. 1B performs known servo control in accordance with the movement command 20, so that there is almost no distance from the target coordinates. However, in the sections other than the stage moving section, the servo control by the servo controller 22 moves minutely due to the drift of the stage 11 in FIG. The amount is measured and, for example, servo-controlled so as to correct the error every 0.125 sec shown. As described above, if the servo control is continuously performed in the stage moving section and the stop section outside the stage moving section, heat is generated even when the motor (ultrasonic motor) 12 that performs servo control is stopped. The conducted heat is transferred to the stage 11 and the mechanism part connected thereto, and expands and contracts to generate a large drift as shown in the figure, and the amount of minute movement at the position when the servo control is stopped becomes very large. There is a problem that it cannot be reduced (thermal influence + large amount of stage fine movement).

本発明では、後述する図4に示す、ステージ移動区間以外はサーボ制御停止させ、モータ(超音波モータ)12やその他の発熱部品の電源を断(あるいは可及的に発熱量を小さくした一定制御)にしてステージのドリフト量を最小限にすると共に、最小限のドリフト量(微小移動量)をレーザ測長システム13で測長し、当該測長した微小移動量だけ振り戻すように電子線ビームのマスク10の照射位置を電気的(磁界的あるいは静電的)に補正するようにしている。以下説明する。   In the present invention, as shown in FIG. 4 described later, the servo control is stopped except for the stage moving section, and the power supply to the motor (ultrasonic motor) 12 and other heat generating components is turned off (or the heat generation amount is reduced as much as possible). ) To minimize the amount of drift of the stage, measure the minimum amount of drift (amount of minute movement) with the laser length measurement system 13, and return the electron beam so that only the amount of minute movement measured is returned. The irradiation position of the mask 10 is corrected electrically (magnetically or electrostatically). This will be described below.

図4は、本発明のステージ停止位置補正の説明図を示す。
図4の(a)は、モータへの電流(あるいは電圧)の様子を模式的に示す。図中のステージ移動と記載した区間では、図1の(b)のサーボコントローラ22が、移動指令20に従い、モータ12に所定の電流を供給(超音波モータ12の場合には90°位相の異なる所定周波数の電圧パルスを圧電素子にそれぞれ供給)して公知のサーボ制御する。そして、ステージ停止と記載した区間では、サーボ制御系の電源を断(あるいは可及的に発熱量を小さくした一定に制御)し、ステージ停止時の当該ステージ11のドリフト量を最小限にする。
FIG. 4 is an explanatory diagram of stage stop position correction according to the present invention.
FIG. 4A schematically shows a state of current (or voltage) to the motor. In the section described as stage movement in the figure, the servo controller 22 in FIG. 1B supplies a predetermined current to the motor 12 in accordance with the movement command 20 (in the case of the ultrasonic motor 12, the phase is 90 ° different. A voltage pulse having a predetermined frequency is supplied to each piezoelectric element) to perform known servo control. Then, in the section described as stage stop, the servo control system is powered off (or controlled to keep the heat generation amount as small as possible) to minimize the drift amount of the stage 11 when the stage is stopped.

図4の(b)は、ステージ11のドリフト量の例を模式的に示す。ステージ11のドリフトは、モータ(超音波モータ)12に電流/電圧を供給したことによる発熱などによりステージ11およびステージ11を保持する機構部分などが熱的に膨張、伸縮などして一定方向に微小移動する性質があるので、これを模式的に示したものである。ステージ停止の区間は、上述したように、モータ(超音波モータ)12の電源を断などして発熱量を小さくするのでドリフト量が小さくなっている。   FIG. 4B schematically shows an example of the drift amount of the stage 11. The drift of the stage 11 is very small in a certain direction due to thermal expansion and expansion / contraction of the stage 11 and the mechanism part holding the stage 11 due to heat generated by supplying current / voltage to the motor (ultrasonic motor) 12. This is shown schematically because of the nature of movement. In the stage stop period, as described above, the amount of heat generation is reduced by turning off the power of the motor (ultrasonic motor) 12, so that the drift amount is small.

図4の(c)から図4の(e)は、本発明の動作を説明するものである。
図4の(c)は、モータ12への電流(あるいは電圧)の様子を模式的に示す。図中のステージ移動と記載した区間では、図1の(b)のサーボコントローラ22が、移動指令20に従い、モータ12に所定の電流を供給(超音波モータ12の場合には90°位相の異なる所定周波数の電圧パルスを圧電素子にそれぞれ供給)して公知のサーボ制御する。ステージ移動の区間以外のステージ停止区間では、サーボ制御系の電源を断(あるいは可及的に発熱量を小さくした一定に制御)にする。
FIGS. 4C to 4E illustrate the operation of the present invention.
FIG. 4C schematically shows the state of current (or voltage) to the motor 12. In the section described as stage movement in the figure, the servo controller 22 in FIG. 1B supplies a predetermined current to the motor 12 in accordance with the movement command 20 (in the case of the ultrasonic motor 12, the phase is 90 ° different. A voltage pulse having a predetermined frequency is supplied to each piezoelectric element) to perform known servo control. In the stage stop section other than the stage movement section, the power supply of the servo control system is turned off (or controlled to keep the heat generation amount as small as possible).

図4の(d)は、ステージ11のドリフト量の例を模式的に示す。ステージ11のドリフトは、モータ(超音波モータ)12に電流/電圧を供給したことによる発熱などによりステージ11およびステージ11を保持する機構部分などが熱的に膨張、伸縮などして一定方向に微小移動する性質があるので、これを模式的に示したものである。また、ステージ移動の区間以外のステージ停止区間では、サーボ制御系の電源を断(あるいは可及的に発熱量を小さくした一定に制御)し、ステージ停止時の当該ステージ11のドリフト量を図示のように最小限にする。   FIG. 4D schematically shows an example of the drift amount of the stage 11. The drift of the stage 11 is very small in a certain direction due to thermal expansion and expansion / contraction of the stage 11 and the mechanism part holding the stage 11 due to heat generated by supplying current / voltage to the motor (ultrasonic motor) 12. This is shown schematically because of the nature of movement. In the stage stop section other than the stage movement section, the servo control system is powered off (or controlled to keep the heat generation as small as possible), and the drift amount of the stage 11 when the stage is stopped is shown in the figure. To minimize.

図4の(e)は、目標座標からの隔たり量の例を模式的に示す。図4の(c)のステージ移動の区間は、図1の(b)のサーボコントローラ22が移動指令20に従い、公知のサーボ制御を行うので、目標座標からの隔たり量はほとんどない。また、サーボ制御停止時には、サーボ制御系の電源を断などにしてステージ11のドリフト量を最小限にした上で、更に、本発明で図2のS6でシフトコイル6に補正電流を流して電子線ビームがステージ11に搭載したマスク10の、サーボ制御停止した当初の位置を照射するように振り戻すように補正するため、当該電子線ビームを走査して得た画像(2次電子像、反射電子像)上ではサーボ制御停止中は常に一定でたとえステージ11が微小移動(微小ドリフト)しても結果として画像は全く移動しないように電気的に補正することが可能となる。   FIG. 4E schematically shows an example of the distance from the target coordinates. In the stage movement section of FIG. 4C, since the servo controller 22 of FIG. 1B performs known servo control in accordance with the movement command 20, there is almost no distance from the target coordinates. When the servo control is stopped, the servo control system is turned off to minimize the amount of drift of the stage 11, and in the present invention, a correction current is supplied to the shift coil 6 in S6 of FIG. An image (secondary electron image, reflection) obtained by scanning the electron beam is used to correct the mask 10 mounted on the stage 11 so that the mask 10 mounted on the stage 11 is turned back to irradiate the original position where the servo control is stopped. On the electronic image), it is always constant while the servo control is stopped, and even if the stage 11 moves slightly (minute drift), the image can be electrically corrected so that the image does not move at all.

本発明は、荷電粒子顕微鏡に用いるステージについて当該ステージのサーボ制御停止時に、微小移動を高精度に検出して、荷電粒子がステージ上の試料を照射する位置をリアルタイムに補正するステージおよびステージ停止位置補正方法に関するものである。   The present invention relates to a stage for use in a charged particle microscope, a stage for detecting a minute movement with high accuracy when servo control of the stage is stopped, and correcting a position where the charged particles irradiate a sample on the stage in real time and a stage stop position The present invention relates to a correction method.

本発明のシステム構成図である。It is a system configuration diagram of the present invention. 本発明の動作説明フローチャートである。It is an operation | movement explanatory flowchart of this invention. ステージのドリフト説明図である。It is stage drift explanatory drawing. 本発明のステージ停止位置補正の説明図である。It is explanatory drawing of the stage stop position correction | amendment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:SEM(走査型電子顕微鏡)
2:電子銃
3:アライメントコイル
4:コンデンサレンズ
5:偏向走査コイル
6:シフトコイル
7:対物レンズ
8:反射電子検出器
9:2次電子検出器
10:マスク
11:ステージ
12:モータ(超音波モータ)
13:レーザ測長システム
20:移動指令
22:サーボコントローラ
23:ビームシフト制御装置
24:切替回路
1: SEM (scanning electron microscope)
2: electron gun 3: alignment coil 4: condenser lens 5: deflection scanning coil 6: shift coil 7: objective lens 8: backscattered electron detector 9: secondary electron detector 10: mask 11: stage 12: motor (ultrasonic wave) motor)
13: Laser length measurement system 20: Movement command 22: Servo controller 23: Beam shift control device 24: Switching circuit

Claims (4)

サーボ制御により搭載した、荷電粒子線ビームを走査して画像を生成する対象の試料の位置を制御するステージにおいて、
前記サーボ制御の停止時に当該ステージの位置の移動を高精度に検出する検出装置と、
前記検出装置で検出された位置の移動量をもとに、前記試料に照射する荷電粒子線ビームの位置を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とするステージ。
In a stage that controls the position of the target sample to be scanned by a charged particle beam beam and generated by servo control,
A detection device that detects the movement of the position of the stage with high accuracy when the servo control is stopped;
A stage comprising correction means for correcting a position of a charged particle beam irradiated to the sample based on a movement amount of a position detected by the detection device.
前記移動量をもとに、前記試料を照射する荷電粒子線ビームの位置を、電磁偏向器あるいは静電偏向器で偏向して補正することを特徴とする請求項1記載のステージ。   2. The stage according to claim 1, wherein the position of the charged particle beam irradiating the sample is deflected and corrected by an electromagnetic deflector or an electrostatic deflector based on the amount of movement. 前記サーボ制御の停止時の停止位置について、サーボ制御の再開時に前記補正手段により補正した補正量を補正することを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載のステージ。   3. The stage according to claim 1, wherein a correction amount corrected by the correction unit when the servo control is resumed is corrected for the stop position when the servo control is stopped. サーボ制御により搭載した、荷電粒子線ビームを走査して画像を生成する対象の試料の位置を制御するステージの停止位置補正方法において、
前記サーボ制御の停止時に当該ステージの位置の移動を高精度に検出する検出装置を設け、
前記検出装置で検出された位置の移動量をもとに、前記試料に照射する荷電粒子線ビームの位置を補正する
ことを特徴とするステージ停止位置補正方法。
In a stage stop position correction method for controlling the position of a target sample to be scanned by a charged particle beam beam and generating an image mounted by servo control,
Provided with a detection device that detects the movement of the stage position with high accuracy when the servo control is stopped,
A stage stop position correction method, comprising: correcting a position of a charged particle beam irradiated to the sample based on a movement amount of a position detected by the detection device.
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