JPS61263035A

JPS61263035A - 走査電子顕微鏡

Info

Publication number: JPS61263035A
Application number: JP10374385A
Authority: JP
Inventors: Kimio Kanda; 神田　公生
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1986-11-21
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPH063721B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は走査電子顕微鏡に係υ、特に半導体ウェーハ試
料等を観察等するのに好適な走査電子顕微鏡に関する。

〔発明の背景〕

従来の走査電子顕微鏡の試料ステージとしては、通常、
５軸（Ｘ、　Ｙ、　Ｚ、　Ｔ　（傾斜）、Ｒ（回転））
の機構を有し、各種の試料をいろいろな角度方向よシ観
祭できる様になっているが、特にパターンが焼き付けら
れた半導体ウェーハの如く、同種のパターン（チップ）
が整然と配列されている試料を回転、或いは回転／傾斜
させた状態で観察する場合、現在観察している箇所に対
応する別のチップの対応箇所を試料ステージのＸ／Ｙ移
動で探すのが困難であり、この点への配置がなされてい
なかった。

又、試料回転に対して大幅な視野移動が生じる為、成る
試料位置を別の角度から（試料傾斜が行なわれていると
考えて）観察する場合に同一箇所を試料ステージのＸ／
Ｙ移動で探すのが困難であシ、この点への配慮もなされ
ていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、パターンが焼き付けられた半導体ウェ
ーハの如く、同種のパターン（チップ）が整然と配列さ
れている試料を回転、或いは回転／傾斜させた状態で観
察する場合、現在観察している箇所に対応する別のチッ
プの対応箇所を素早〈容易に探し得る走査電子顕微鏡を
提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、試料ステージ座標系（試料ステージ駆動系）
Ｘ、Ｙに対して、試料に固定された座標系ｘ、　　ｙを
採り、試料を試料座標系ｘ、　　ｙにて常に移動する様
にステージ駆動Ｘ、　Ｙを制御するようにしたものであ
る。

〔発明の実施列〕

以下、本発明の一実施例を図によシ説明する。

第１図は走査電子顕微鏡の試料ステージ８の基本概念を
示すものである。試料２けＲ（回転）台３の上に乗せら
れていて回転（自転）運動ができる。

８台３はＹ移動台４に、Ｙ移動台４はＴ（傾斜）台５に
、１台５はＸ移動台６に、Ｘ移動台６は２移動台７に乗
せられている。通常、Ｒ台３０回転中心軸はＲ台３自身
の機械的中心に置かれている為、電子ビーム１の照射に
よる走査電子顕微鏡の像観察において、単なる試料回転
に対して大幅な視野移動（像シフト）が生じる。一方、
１台５の傾斜中心軸は電子ビーム１の照射点に一致する
様に置かれている為、電子ビーム１の照射による走査電
子顕微鏡の像観察において、試料傾斜に対して視野移動
（像シフト）は生じない。尚、Ｘ、　Ｙ移動量が小さな
試料ステージにおいては駆動は手動で行なわれるのが一
般的であるが、半導体ウェーハ等の大口径試料を試料全
域に亘って観察する様な大移動量の試料ステージにおい
そは、駆動はモータ等で行なわれるのが普通である。最
近では。

この種の試料ステージに対して５軸（Ｘ、　　Ｙ、　　
Ｚ。

Ｔ、Ｒ）共にモータ駆動のものも出来ているが、ステー
ジ制御は試料ステージ座標系にて行なわれている。第１
図において駆動モータ系及び制御系は省略しである。

試料ステージ８に対して、半導体ウェーハ試料２′を装
着するが、最初に半導体ウェーハ試料２′のオリフラを
Ｘ移動台６の移動方向に平行にセットするのが普通であ
る。これは半導体ウェーハ試料２′のチップ配列を番地
割シする時に、通常その様にしているからである。第２
図は、第１図においてＰ矢視よシ見た半導体ウェーハ試
料２′の状態を示すものである。Ｘ移動台６の移動方向
とオリフラ（正確にはチップ配列）が完全に一致してい
れば、この図に示す様に試料ステージ座標系Ｘ、　Ｙと
試料座標系ｘ、　　ｙとは一致している。この場合には
、試料ステージ座標系（試料ステージ駆動系）のＸ又は
Ｙでステージ駆動を行なえば、半導体ウェーハ試料２′
のチップ上の観察対応点が次々と現われてくる事になる
。

次に、試料２′を角度θだけ回転させた場合を考えてみ
る。これを第３図に示す。試料ステージ座標系Ｘ、　Ｙ
と試料座標系ｘ、　　ｙとの間にはの関保が成立つ。こ
の場合、半導体ウェーハ試料２′のチップ上の観察対応
点が次々と現われてくる様に、試料座標系ｘ、　　ｙで
ΔＸ移動又はΔｙ移動をさせようとすれば、試料ステー
ジ駆動ΔＸ。

ΔＹは夫々又は、とすれば良い。

つまシ、走査電子顕微鏡のオペレータは試料座標系ｘ、
　　ｙで試料移動を指令して半導体ウェーハ試料の観察
が出来れば極めて楽な訳で、この場合ΔＸ、Δｙ駆動指
令に対して試料ステージの実際の移動は（２）式又は（
３）式を満す様に自動的に制御されれば良い訳である。

以上は、試料座標系ｘ、　　ｙ指令による半導体ウェー
ハ試料のチップ上の観察対応点探しにおける試料ステー
ジＸ、Ｙ駆動の駆動を述べた１ものであるが、試料座標
系ｘ、　　ｙを採用することによシ。

もう一点重要な点がでてくる。以下にそれを述べる。

走査電子顕微鏡のオペレータは、通常、５軸の座標管理
をしているが、試料面内移動については上述の様に試料
座標系で管理するのが極めて便利である。この場合、試
料回転を実行した時に視野移動（像シフト）が生じると
すれば、試料の観察点がシフトした事になり、つま多試
料回転により観察点が、例えば、試料座標系での座標点
（Ｘ＋。

Ｙｘ　　）から（Ｘｚ、）’ｚ）に移った事になって、
単なるＲ（回転）制御指令によ多試料座標系での観察座
標点（ｘ、Ｙ）も変化してしまう事を意味し、つまシ各
軸の独立性が失なわれ、座標管理上大変不都合である。

つまシ、５軸の管理において単なるＲ制御指令でｘ、　
　ｙ座標値も変わってしまうのは、各軸の独立性の破線
という点から困るという訳である。この場合、試料ステ
ージ座標系Ｘ。

Ｙと試料座標系ｘ、　　ｙとが角度θだけ回転している
所からＲ制御でΔθだけ回転させようとすれば、現在の
試料座標系での観察点（ｘ、Ｙ）に対し、試料ステージ
の補正駆動ΔＸ、ΔＹはとすれば良い。

つまり、走査電子顕微鏡のオペレータのΔθ（回転）指
令に対して、試料ステージの実際の移動は７０回転ばか
シでなく　、　（４）式を満すようにＸ。

Ｙ駆動も自動的に制御されれば良い訳である。これによ
シ、Ｒ制御指令によ多試料座標系の座標値が変わらない
、つまシ走査電子顕微鏡の像観察において視野中心回転
の像観察ができることになる。

第４図は本発明の一実施例の試料座標系制御による。試
料ステージ制御系である。５軸（ｘ、ｙ。

Ｚ、Ｔ、ＦＬ）制御の指令を与える操作パネル９よジノ
指令は、コンピュータ１０に与えられ、このコンピュー
タ１０はＸ又はｙ駆動については（２）又は（３）式に
よるＸ、　Ｙ駆動、Ｒ制御に関してはｆｌ、駆動の他に
（４）式によるＸ、Ｙ駆動、Ｔ及びＺ駆動に対してはそ
のままのＴ及び２駆動の指令に読み替えて指令を出す。

この指令によりドライバ回路１１が作動され、出力は試
料ステージ８の駆動系（例えばモータ等）に供給され、
試料ステージ８に装着されている試料２が駆動される事
になる。

勿論、これによシ５軸の独立性は保たれる。

以上は、半導体ウェーハ試料２′が試料ステージに対し
理想的に装着された場合であるが、実際には半導体ウェ
ーハ試料２′のチップ配列が試料ステージのＸ、Ｙ方向
と完全に平行（又は垂直）とはならないのが普通である
。又、試料ステージの回転中心軸も、半導体ウエーノ・
試料２′の中心と一致するとは限らない。これを第５図
に示す（第２図、第３図のＰ矢視的な図表現は判シにく
いので、試料ステージのＸ、　Ｙが水平、垂直となる様
に画いである）。最初、半導体ウエーノ・試料２′のチ
ップ配列の、試料ステージのＸ移動方向に対するプリセ
ット角度誤差φを求める。半導体ウェーハ試料２′のチ
ップで、オリ７うに平行で然も出来るだけ離れているも
のを選び出す。図で示すようにチップ１２及び１３とす
る。チップ１２の成る箇所を試料ステージ駆動で像観察
し、これの座標点を（Ｘｌ　、　Ｙｔ　　）とする。一
方、チップ１３のそれに対応する箇所を試料ステージ駆
動で像観察し、これの座標点を（Ｘ２　、　Ｙｚ　）と
する。これにより、試料座標系ｘ、　　ｙの試料ステー
ジ座標系Ｘ、　Ｙに対する回転角が求まる。次に試料座標系の原点、つまシ回転中心の、
試料ステージ座標系の原点に対するズレ量（ａ、ｂ）を
求める。まず、（５）式よりプリセットの角度誤差φが
判ったので、試料２′を角度φだけ逆方向に回転させ試
料座標系ｘ、　　ｙと試料ステージ座標系Ｘ、　　Ｙと
が平行となる様にする。この時、試料２′上の成る箇所
、例えばチップ１２の成る箇所の座標点を（Ｘ３　、　
　Ｙｓ　）及び（Ｘｏ。

Ｙｏ　）とする。２つの座標系は平行であるから、これ
の２軸の原点ズレをａ、　　ｂとしてとなる。次に、試
料を９０°反時計方向に回転させる。先程の着目箇所の
座標点を（Ｘ４　、　　Ｙ４　）及び（ｘｌ、Ｙｔ　　
）とする。この時、試料自身に試料座標系ｘ、ｙが乗っ
ている事からＸ　ｌ−Ｘ　Ｑ　＊Ｙ１＝Ｙｏである事に
注意し、原点ズレを含む座標回転の式においてθ＝９０°として全得る。尚、（６）式も（７）式においてθ＝０６とし
て求まる。

）、　（６＋、　（８）式よシｒ）と原点ずれｆ（ａ、ｂ）が求まる。

プリセット角度誤差φ、及びプリセット原点ずれ量（ａ
、ｂ）が求まったので、試料２′を角度φだけ逆方向に
回転して試料座標系と試料ステージ座標系を平行にし、
その後、更に量（ａ、ｂ）だけ試料ステージ座標系を並
進させて試料座標系の原点に試料ステージ座標系の原点
を一致せしめる。この様にしたのをイニシャル設定、つ
まシ第２図と考えれば、半導体ウェーハ試料２′が試料
ステージに対し理想的に装着された場合となシ、本発明
の詳述は全て有効となる。

本発明の一実施例によれば、試料座標系による移動指令
ができ、半導体ウェーハ試料上の観察対応点が極めて容
易に探せるはかシでなく、視野中心回転も出来る効果が
ある。　　　゛〔発明の効果〕本些７明に五は、試料座標系による試料駆動指令が出来
るので、パターンが焼き付けられた半導体ウェーハの如
く、同種のパターン（チップ）が整然と配列されている
試料を回転、或いは回転／傾斜させた状態で観察する場
合、現在観察している箇所に対応する別のチップの対応
箇所を素早く容易に探し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査電子顕微鏡の試料ステージの基本概念図を
、第２図は第１図のＰ矢視よυ見た試料ステージにプリ
セットされた半導体ウェーハ試料と試料ステージ座標系
（試料ステージ駆動系）Ｘ。Ｙ及び試料座標系ｘ、　　ｙとの関係を示す図を、第３
図は第２図の試料を角度θだけ回転させた場合の両座標
系の関係を示す図を、第４図は本発明の一実施例である
試料ステージ制御系を示すブロック図を、第５図は試料
が第２図の如く理想的にはプリセットされなかった時の
両座標系の関係を示す図を夫々示す。１・・・電子ビーム、２・・・試料、２′・・・半導体
ウェーハ試料、８・・・試料ステージ、９・・・操作パ
ネル、１０・・・コンピュータ、１１・・・ドライバ回
路、１２゜１３・・・チップ。

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｘ移動、Ｙ移動、回転（Ｒ）の機能を持つ試料ステ
ージを有する走査電子顕微鏡において、試料ステージ制
御を試料座標系ｘ、ｙと、Ｒとで行なうことを特徴とす
る走査電子顕微鏡。２、Ｘ移動、Ｙ移動、回転（Ｒ）の機能を持つ試料ステ
ージを有する走査電子顕微鏡において、試料ステージ制
御を試料座標系ｘ、ｙと、Ｒとで、各軸の独立性を保つ
て行なうことを特徴とする走査電子顕微鏡。