台装置以及台装置的控制方法
台装置以及台装置的控制方法
【专利摘要】在本发明的台装置中，在试样或试样支架或旋转桌上设置能够测定位置和方向的标记，依照预定的动作模式进行台的旋转并进移动，测定这时的标记的位置和方向，根据其结果确定旋转桌的旋转中心位置，并且求出修正旋转误差的旋转角修正量和修正旋转中心位置的位置变动的并进修正量，生成对旋转角的修正量表，从修正量表中取得与输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的修正量，修正所输入的旋转/并进指令值或检测出的旋转角/并进位置，控制台装置。
【专利说明】台装置以及台装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在扫描电子显微镜等带电粒子束装置中装载观察试样进行并进/旋转移动而使观察视野移动的台装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]作为代表性的带电粒子束装置的扫描电子显微镜(SEM)，一边二维状地向观察试样的表面扫描电子射束(初级电子线)一边进行照射，将从试样二次产生的次级电子的强度作为与初级电子线的扫描同步地扫描生成的图像的亮度调制输入，由此取得试样表面的SEM图像。这时，通过装载试样的台的移动来选择成为观察对象的试样表面。通常，操作者边看SEM图像边对跟踪球等操作输入单元进行操作，使台进行移动直到作为SEM图像而得到目标的试样表面部分为止。SEM被用于半导体图案的缺陷、不良的观察等，但近年来伴随着半导体工艺的细微化，要求在SEM中进行更高倍率的观察。因此，对在SEM中使用的台也要求更细微且高精度的动作。
[0003]而且，在观察如半导体晶圆那样相同的细微的图案(单元)连续的试样的情况下，以一定速度向预定的方向扫描试样，通过目视或图像处理测量通过SEM画面上的单元的个数，由此确定观察位置。这被称为单元计数，为了进行该操作，需要进行用于使台的并进移动方向与试样的扫描方向一致的旋转(rotation)。另外，在试样的形状是立体的情况下，理想的是能够使观察方向变化而三维地观察试样，为此也需要进行旋转动作。
[0004]边看SEM图像边进行台的操作，因此在使试样旋转时，理想的是能够以在SEM图像上设定的假想点为中心进行旋转从而使得视野不会移动。该动作功能被称为保持位置旋转(rotation eucentric)。在现有的台中，由于旋转轴的偏心、摇转、或致动器、传递结构的嘎嘎声和反冲，SEM图像上的旋转中心的位置变动大，特别在高倍率观察时难以将旋转中心保持在SEM图像内。因此，在使试样旋转时，需要按照以下的步骤，即暂时降低观察倍率而进行旋转，然后一边通过并进移动调整位置一边再次提高倍率，该操作繁杂。另外，难以一边使试样旋转一边连续进行观察。例如在专利文献I中公开了修正这样的旋转中心的位置变动的技术。
[0005]另外，在专利文献2中，公开以下的技术，即在扫描型电子显微镜中，通过设置在台以外的基准标记图像来修正电子射束扫描区域。另外，在专利文献3中，公开了在带电粒子装置用试样台中在试样台上形成记号的结构，进而，在专利文献4中，公开了以下的结构，即在带电粒子装置的试样固定台中，在试样固定台上设置标记，在外部成像装置中检测位置偏离。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利第4515179号公报
[0009]专利文献2:日本特开2000-260379号公报
[0010]专利文献3:日本特开2007-18944号公报[0011]专利文献4:日本特开2008-146990号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]在专利文献I所公开的技术中，一边使旋转台旋转一边向基板上的旋转中心附近照射电子射束EB，在基板上描绘能够通过SEM等放大观察整体的小直径的测定圆，通过测定圆的测量求出偏心量而进行修正。但是，在该方法中，不是只通过根据该方法描绘出的测定圆的轮廓求出位置偏离量而测定旋转角的误差进行修正，不对因旋转角误差造成的位置偏离进行修正。在其他的专利文献中也同样没有解决上述的问题。
[0014]本发明就是鉴于这样的问题而提出的，本发明的目的在于:提供一种台装置，其除了位置偏离量以外还修正旋转误差，能够进行高精度的保持位置旋转动作。
[0015]解决问题的方案
[0016]为了达到解决上述问题的目的，本发明提供一种台装置，在装载试样而进行旋转和并进移动的台装置中具备:旋转桌，其载置试样或安装有试样的试样支架；旋转机构，其使旋转桌旋转；并进机构，其使旋转桌并进移动；台控制单元，其依照从外部输入的旋转角指令值和并进位置指令值，控制旋转机构和并进机构，该台装置在试样或试样支架或旋转桌上设置能够测定位置和方向的标记，测定在依照预定的动作模式使旋转机构和并进机构动作时的标记的位置和方向，根据该测定的结果确定旋转桌的旋转中心位置，进而将用于修正旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和用于修正旋转桌的旋转中心的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量表，从修正量表中取得与输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量，使用所取得的这些修正量控制旋转机构和并进机构。
[0017]为了生成该修正量表，测定在只旋转机构旋转时的标记的位置和方向，根据其结果求出旋转桌的旋转中心位置和用于修正旋转误差的旋转角修正量，进而测定为了使标记作为假想旋转中心位置进行旋转而使旋转机构和并进机构移动时的标记的、至少位置、理想的是位置和方向，根据该结果求出修正旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量，根据它生成与旋转角对应的修正量表。
[0018]另外，作为使用修正量表进行控制的方法，从修正量表取得与输入的旋转角指令值对应的旋转角修正量和并进修正量，求出将取得的修正量与输入的指令值相加所得的修正指令值，将其作为新的指令值进行控制。
[0019]作为其他方法，具备:旋转角检测单元，其检测旋转角；并进位置检测单元，其检测并进位置，其中，从它们取得实际旋转角和实际并进位置，从修正量表取得与实际旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量，将从实际旋转角和实际并进位置减去了修正量所得的值作为反馈量进行控制。
[0020]另外，在本发明中使用的标记能够确定位置和方向，设定具有至少2个以上的特征点、或对象轴为I个以下的轮廓形状的标记。另外，能够由操作者边看SEM图像边选择标记。
[0021]理想的是本发明的台装置对驱动单元和电力传递机构使用的嘎嘎声、反冲小的设备，例如理想的是使用压电电动机。[0022]发明效果
[0023]根据本发明，在台装置中，具备:设置在试样等上的能够测定位置和方向的标记；标记位置方向测定单元，其测定在依照预定的动作模式使旋转机构和并进机构动作时的标记的位置和方向；旋转中心确定单元，其根据测定结果确定旋转桌的旋转中心位置；修正量表生成单元，其将修正旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和修正旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量；记录旋转角修正量和并进修正量的修正量表；旋转机构控制单元，其从修正量表中取得与输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量，使用取得的修正量控制旋转机构；并进机构控制单元，其控制并进机构，由此，能够提供能够修正旋转角修正量和并进修正量而进行高精度的保持位置旋转动作的台装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明的实施例1的台装置的结构的框图。
[0025]图2是表示使用本发明的实施例1的台装置的SEM的示意图。
[0026]图3是本发明的实施例1的台装置的正面图。
[0027]图4是表示本发明的实施例1的标记的示意图。
[0028]图5是表示本发明的实施例1的标记的应用例子的示意图。
[0029]图6是本发明的实施例1的求出旋转中心和旋转角修正量以及并进修正量的处理的流程图。
[0030]图7是表示本发明的实施例1的求出旋转中心和旋转角修正量的动作模式的示意图。
[0031]图8是表示本发明的实施例1的求出并进修正量的动作模式的示意图。
[0032]图9是本发明的实施例1的测定标记位置和方向的操作画面的说明图。
[0033]图10是本发明的实施例1的设定标记的操作画面的说明图。
[0034]图11是本发明的实施例1的应用例子的测定标记位置和方向的操作画面的说明图。
[0035]图12是表示本发明的实施例2的台装置的框图。
【具体实施方式】
[0036]以下，使用【专利附图】
【附图说明】本发明的实施例。
[0037]实施例1
[0038](SEM 的结构)
[0039]在本发明的实施例1中，使用图2说明使用台装置的SM的结构。在实施例1中，SEMl由具备电子光学系统的镜筒2、试样室3、台11构成。从电子枪4产生的初级电子线5通过收敛透镜6、物镜7照射到试样12，通过次级电子检测器10检测从试样12产生的次级电子9。初级电子线5通过扫描偏光器8 二维状地对所观察的试样12的表面进行扫描。电子光学系统控制单元13控制基于扫描偏光器8的初级电子线5的扫描，并且将通过次级电子检测器10检测出的次级电子9的强度作为与初级电子线的扫描同步地扫描生成的图像的亮度调制输入，由此生成试样表面的观察图像(SEM图像)。[0040]所生成的SEM图像被显示在显示装置14上。成为观察对象的试样12被装载到放置在试样室3内的台11。台11使试样12并进/旋转移动，具有水平方向(XY方向)、上下方向(Z方向)、旋转(围绕Z轴的旋转)、倾斜(围绕X轴的旋转)等的自由度。台控制单元15例如依照跟踪球、操纵杆等台操作输入单元16的输入来控制台11。也可以使用通过网络、串行通信等连接的PC作为台操作输入单元16。首先设定显示在显示装置14上的SEM图像上的假想旋转中心位置，通过台操作输入单元16输入旋转角来进行实施例1作为对象的旋转操作。
[0041](台装置)
[0042]使用图3说明实施例1的台装置的具体结构的一个例子。台11由直接或经由试样支架装载试样的旋转桌210、使旋转桌210旋转的旋转机构200、使旋转桌210并进移动的并进机构100构成。
[0043]通过使并进机构100和旋转机构200动作而使试样并进/旋转移动，进而通过使并进机构100和旋转机构200协调动作，实现以设置在与旋转桌210的旋转轴不同的位置的假想点为中心的旋转动作、即保持位置旋转动作。
[0044]并进机构100例如将线性导轨102安装在基座101上，使可动桌103沿着它移动。使用线性电动机作为驱动可动桌103的并进机构驱动单元。将线性电动机的轴104安装在基座上，将电动机主体105安装在可动桌上，通过使电动机主体105沿着轴104移动，而使可动桌103移动。
[0045]作为检测可动桌103的位置的并进位置检测单元，使用线性标尺即可。在安装在基座101上的线性标尺106上以每一定间隔附加狭缝，使安装在可动桌103上的传感器头107在其上移动。在传感器头107每次通过狭缝时产生脉冲，通过对该脉冲进行计数，得到可动桌103相对于基座101的位置。为了实现2个自由度的并进移动，如图3所示那样重叠2段的并进机构即可。
[0046]旋转机构200将旋转电动机205安装在并进机构100的最上段的可动桌103b上，将旋转桌210安装在旋转电动机205的轴上。作为检测旋转桌210的旋转角的旋转角检测单元，使用旋转标尺206。与线性标尺同样,在安装在旋转桌210上的旋转标尺206上以一定角度间隔附加狭缝，通过用安装在可动桌103b上的传感器头207读取该狭缝，而取得旋转桌210相对于可动桌103的旋转角。
[0047]此外，在实施例1中作为对象的台机构具备使试样旋转的旋转机构和使其并进移动的并进机构即可，本发明并不限于实施例1的旋转机构和并进机构。
[0048](标记的设定)
[0049]在本发明中，在试样支架或旋转桌上设置用于测定位置和方向的标记，测定在依照预定模式使旋转机构和并进机构移动时的标记位置和方向，根据其测定结果求出旋转桌的旋转中心(位置)、修正旋转误差以及旋转中心的位置变动的修正量。
[0050]在本发明中使用的标记使用能够在SEM图像上确定并且能够同时测定位置和方向的特征性图形。例如，使用图4所示那样的三角形400，将三角形400的各顶点401、402、403设定为特征点。
[0051]在使用这样的具有多个特征点的标记的情况下，使用特征点401、402、403的重心位置作为标记的代表位置，使用将特征点中的2点连接起来的线段(理想的是使用连接距离最长的2点的线段)、或从重心位置朝向I个特征点的向量404作为标记的方向即可。在使用具有多个特征点的标记的情况下，如果特征点有至少2点，则可以作为标记使用。
[0052]另外，作为标记的应用例子，可以如图5所示那样使用特征性图形的轮廓形状自身。这在使用图像处理装置的情况下是有效的，选择包含特征性图形400的区域405，对该区域进行边沿强调处理，提取特征性轮廓形状400。使用轮廓图案400的重心作为标记的代表位置，使用图案的宽度最长的部分作为标记的方向即可。但是，在利用轮廓形状的情况下，如果有多个对称轴，则方向并不唯一地确定，因此无法使用这样的图形(圆、正多边形
[0053](旋转桌的修正量的导出)
[0054]在实施例1中，依照预定的模式使旋转机构200和并进机构100移动，测定这时的标记的位置和方向，确定旋转桌的旋转中心，求出修正旋转误差的旋转角修正量、以及修正旋转中心的位置变动的并进修正量。以下，使用图6~8说明其导出方法。
[0055]开始，使用图6的流程图说明旋转中心和旋转角修正量、并进修正量的导出。首先，通过上述的方法在试样等上设定标记(步骤S1000)。
[0056]接着，只使旋转机构200旋转而测定标记的位置和方向(S1001)。例如如图7所示那样，只使旋转机构200移动一定角度刻度，测定这时的标记的位置和方向。图7表示每次旋转90度时的标记位置。旋转角指令值至少是3个即可，另外不严格要求必须是固定角度刻度。其结果是例如在η次地使旋转机构移动并进行测定时，将对旋转机构的旋转角指令值、这时测定的标记的位置、标记的方向设定如下:
[0057]旋转角指令值:9ri(i=l,......，η)
[0058]标记的位置:(Xi，Yi)(i=l，......，n)
[0059]标记的方向:(i=l，......，n)
[0060]接着，确定旋转桌的旋转中心(S1002)。如果设旋转中心为(Xe，Yc)，旋转半径为R，则以下的关系式成立。
[0061](公式I)
[0062](X1-Xc)2+ (Y1-Yc) 2=R2......(I)
[0063]如果对该关系式应用最小二乘法，则能够确定误差最小的(Xe, Yc)和R。
[0064]接着，求出用于修正旋转桌的旋转误差的旋转角修正量(S1003)。根据旋转角指令值和标记的方向Θ i如下述这样求出旋转误差Δ 0i (i=l,......，n)。
[0065](公式2)
[0066]Δ θ i= ( θ ?- Θ offset) - Θ r1......(2)
[0067]在此，Θ offset是标记的方向相对于旋转桌的旋转角的偏移值。能够使用该Δ 修正旋转误差，利用它作为旋转角修正量即可。
[0068]此外，在S1002和S1003中，表示出在实施例1中进行的确定/运算方法的一个例子，但也可以组合标记的位置和方向进行更高精度的运算。
[0069]接着，使旋转机构200、并进机构100移动使得以标记为中心，测定标记的位置变化量、理想的是位置和方向(S1004)。如果只单纯地使旋转机构移动而将旋转角设为0ri，则标记的理想位置坐标如下。
[0070](Xc+Rcos ( Θ ri+ Θ O), Yc+Rsin ( Θ ri+ θ O))[0071]在此，θ O是标记初始位置相对于旋转桌角度原点的角度。因此，在使旋转机构旋转时，如果使并进机构移动上述标记位置的变动量，则能够实现以标记为假想中心的旋转(这是根据几何学关系进行旋转中心位置的修正的处理，称为几何学旋转修正)。这时，一边进行在S1003中求出的旋转角修正和上述的几何学旋转修正，一边测定如图8所示那样将旋转角改变为9ri (i=l,……，n)时的标记的位置和方向。图8表示每次旋转90度时的情况。
[0072]接着，求出修正旋转中心的位置变动的并进修正量(S1005)。S1004中的标记的位置和方向的测定结果分别如下。
[0073]标记的位置:(X2i，Y2i)(i=l，......，η)
[0074]标记的方向:θ2i (i=l，......，n)
[0075]在是旋转轴的单纯偏心、旋转轴的倾斜的情况下，能够通过上述的几何学旋转修正来修正旋转中心的位置变动，但在发生了非线性的变动的情况下，通过该测量会产生标记的位置变动。该标记的位置变动量相当于旋转中心的位置变动，因此将标记的位置变动量作为并进修正量即可。
[0076]此外，在此使用标记的位置求出并进修正量，但也可以进行使用标记的位置和方向更高精度地求解的运算。
[0077]作为以旋转角为索引的修正量表来保存通过以上的测定/运算求出的旋转角修正量和并进修正量(S1006)。在给出任意的旋转角时，从修正量表中取得修正值。
[0078](基于特征点标记的修正操作)
[0079]接着，使用图9~11说明标记的设定和测定方法。图9~11表示图4所示的标记具有特征性图形的特征点的情况下的测定时的显示装置14中的SEM图像的操作画面。在图9中，首先根据需要使并进机构移动，将标记400显示在SEM图像500上。这时，使用特征点401~403测定标记的代表位置和方向，因此使画面上的X光标508和y光标509移动而与测定位置的特征点匹配。如果一致则按下设置(Set)按键504，这时该特征点的位置被确定，在特征点位置显示栏501中显示其坐标。505是取消(Cancel)按键。
[0080]对全部特征点进行该操作，如果结束则按下全部设置(AllSet)按键506。由此，计算标记的代表位置和方向，将其结果显示在标记位置/方向显示栏502中，并且在SEM图像上也显示其向量404。
[0081]改变旋转角指令值而继续测定，如果对全部的旋转角的测定结束，则按下完成(Finish)按键507，由此进行旋转中心的确定、修正量的计算。在SEM图像500上设置索引显示503，由此能够确认测定个数。
[0082](基于轮廓形状标记的修正操作)
[0083]使用图10和图11说明将图5所示的轮廓形状图案用作标记的情况下的修正。在使用形状图案时，首先进 行图案的登记。图10是其登记画面的例子。使并进机构移动，将希望登记的形状图案400显示在SEM图像上。接着，使用光标设定包含形状图案的区域405，按下图案设置(Pattern Set)按键510。由此，进行边沿强调、二值化等图像处理，将形状图案400登记为标记。511是下一个(Next)按键。
[0084]在图11中表示测定标记位置和方向时的操作方法的例子。根据需要使并进机构移动，将登记了的形状图案显示在SEM图像500上。根据需要设定区域405，如果按下OK(确认)按键512，则进行边沿强调、二值化、图案匹配等图像处理，提取形状图案400，求出其代表位置和方向，显示在标记位置/方向显示栏502中，并且在SEM图像上也显示其向量404。
[0085]与特征点标记同样，改变旋转角指令值继续测定，如果对全部的旋转角的测定结束，则按下完成(Finish)按键507，由此进行旋转中心的确定、修正量的计算。
[0086](台装置的控制)
[0087]接着，使用图1说明实施例1的台装置的控制方法。实施例1的台装置由并进机构100、旋转机构200、通过外部提供的指令值来控制并进机构100和旋转机构200的台控制单元300构成。
[0088]台控制单元300具备控制旋转机构的旋转机构控制单元301、控制并进机构的并进机构控制单元302、在进行围绕假想中心点的旋转时根据几何学修正旋转中心的位置变动的几何学旋转修正单元303、保存旋转角修正量和并进修正量的修正量表304。
[0089]另外，具备进行S1002的处理而确定旋转中心的旋转中心确定单元305、以及进行S1003、S1005、S1006而求出旋转角修正量和并进修正量生成修正量表304的修正量表生成单元306、标记位置/方向测定单元307。也可以在台控制单元300中具备这些单元。另夕卜，具备具有旋转标尺和传感器头的旋转角检测单元208、具有线性标尺和传感器头的并进位置检测单元108。
[0090]如下述这样进行台装置的动作。首先，在动作开始前，确定旋转中心作为几何学旋转修正单元303的参数，另外生成修正量表304。在从外部给出了旋转角指令值和并进位置指令值时，从修正量表304中取得与给出的旋转角指令值对应的旋转角修正量和并进修正量。修正量表304将旋转角作为索引进行参照，但在所给出的旋转角指令值位于前后的索引的中间的情况下，进行内插补插，取得修正量。
[0091]所取得的旋转角修正量和并进修正量与所给出的旋转角指令值和并进位置修正值相加，据此控制旋转机构控制单元301和并进机构控制单元302，使台移动。
[0092]在现有技术中，产生从旋转轴到假想中心之间的距离乘以旋转误差的量的假想旋转中心位置的变动。在实施例1中，对旋转误差进行了修正，因此通过进行旋转角的修正能够修正其变动。另外，通过针对旋转角求出作为表的修正量，对于无法作为单纯的旋转中心的偏差而进行修正的非线性的变动也能够将其修正，能够实现高精度的位置保持旋转动作。
[0093]此外，对于实施例1的台装置的并进机构100和旋转机构200，理想的是致动器、传递机构没有嘎嘎声和反冲。因此，如果使用压电电动机作为并进机构100和旋转机构200的驱动单元，则能够谋求降低嘎嘎声和反冲。由此，能够降低不依存于旋转角的变动和非线性的变动，能够实现更高精度的保持位置旋转动作。
[0094]实施例2
[0095]接着，使用图12说明本发明的实施例2。旋转中心的确定和修正量表的生成与实施例I相同。实施例2中的台装置由并进机构100、并进位置检测单元108、旋转机构200、旋转角检测单元208、台控制单元300构成，进而在台控制单元300中具备旋转机构控制单元301、并进机构控制单元302、几何学旋转修正单元303、修正量表304。另外，虽然未图示，但在台控制单元300的内部或外部具备旋转中心确定单元、修正量表生成单元。
[0096]在实施例2的台装置中，取得与通过旋转角检测单元208检测出的旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量。在旋转角位于修正量表的前后的索引的中间的情况下，进行内插补插，取得修正量。
[0097]分别从由旋转角检测单元208检测出的旋转角和由并进位置检测单元108检测出的并进位置减去所取得的旋转角修正量和并进修正量，将其值作为向旋转机构控制单元301和并进机构控制单元302的反馈量而进行控制。
[0098]使用以上那样的结构，也能够修正旋转误差，还能够对非线性的变动进行修正，能够实现高精度的保持位置旋转动作。
[0099]符号的说明
[0100]1:扫描电子显微镜；11:台；12:试样；13:电子光学系统控制单元；14:显示装置；15:台控制单元；16:台操作输入单元；100:并进机构；101:并进机构基座；102:线性导轨；103:并进机构可动桌；104:线性电动机轴；105:线性电动机主体；106:线性标尺；107:传感器头；108:并进位置检测单元；200:旋转机构；205:旋转电动机；208:旋转角检测单元；210:旋转桌；300:台控制单元；301:旋转机构控制单元；302:并进机构控制单元；303:几何学旋转修正单元；304:修正量表；305:旋转中心确定单元；306:修正量表生成步骤；400:成为标记的图形；401?403:特征点；404:表示标记的代表位置/方向的向量；405:图像处理区域；500 =SEM图像。
【权利要求】
1.一种台装置，具备:旋转桌，其直接或经由试样支架载置试样；旋转机构，其使上述旋转桌旋转；并进机构，其使上述旋转桌并进移动；台控制单元，其根据从外部输入的旋转角指令值和并进位置指令值来控制上述旋转机构和上述并进机构，该台装置的特征在于，具备: 设置在上述试样或上述试样支架或上述旋转桌上的能够测定位置和方向的标记； 标记位置方向测定单元，其测定在依照预定的动作模式使上述旋转机构和上述并进机构动作时的上述标记的位置和方向； 旋转中心确定单元，其根据上述测定的结果确定上述旋转桌的旋转中心位置； 修正量表生成单元，其将修正上述旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量； 修正量表，其记录上述旋转角修正量和上述并进修正量； 旋转机构控制单元以及并进机构控制单元，其从上述修正量表中取得与上述所输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量，使用取得的这些修正量控制上述旋转机构以及上述并进机构。
2.根据权利要求1所述的台装置，其特征在于， 上述修正量表生成单元测定只使上述旋转机构旋转时的上述标记的位置和方向，根据其结果求出上述旋转桌的旋转中心位置、修正旋转误差的上述旋转角修正量， 进而，上述修正量表生成单元测定使上述旋转机构和上述并进机构移动时的上述标记的位置，使得利用所得到的上述旋转桌的旋转中心位置和旋转角修正量以上述标记作为假想旋转中心位置进行旋转，根据其结果求出修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量，根据所求出的`上述旋转角修正量和上述并进修正量生成相对于旋转角的上述修正量表。
3.根据权利要求1或2所述的台装置，其特征在于， 上述台控制单元从上述修正量表中取得与上述所输入的旋转角指令值对应的旋转角修正量和上述并进修正量，求出将取得的上述旋转角修正量和上述并进修正量与上述所输入的旋转角指令值和并进位置指令值相加所得的修正指令值，针对上述修正指令值，经由上述旋转机构控制单元和上述并进机构控制单元控制上述旋转机构和上述并进机构。
4.根据权利要求1或2所述的台装置，其特征在于，具备: 旋转角检测单元，其检测上述旋转桌的旋转角； 并进位置检测单元，其检测上述旋转桌的并进位置，其中 从上述旋转角检测单元和上述并进位置检测单元检测实际旋转角和实际并进位置，从上述修正量表中取得与上述实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量，针对上述实际旋转角和上述并进位置减去上述旋转角修正量和上述并进修正量来求出修正旋转角和修正并进位置，使用上述修正旋转角和上述修正并进位置作为反馈量来控制上述旋转机构和上述并进机构。
5.根据权利要求1~4的任意一项所述的台装置，其特征在于， 上述标记使用能够判定为在SEM图像中至少具有2个特征点的图案、或具有对象轴为I个以下的轮廓形状的图案的标记。
6.根据权利要求1~5的任意一项所述的台装置，其特征在于，具备:标记选择单元，其由操作者边看SEM图像边选择标记。
7.根据权利要求1~6的任意一项所述的台装置，其特征在于， 使用压电电动机作为驱动上述旋转机构和上述并进机构的驱动单元。
8.根据权利要求1~7的任意一项所述的台装置，其特征在于，其被用于带电粒子束装置中。
9.一种台装置的控制方法，该台装置具备:旋转桌，其直接或经由试样支架载置试样；旋转机构，其使上述旋转桌旋转；并进机构，其使上述旋转桌并进移动；台控制单元，其根据从外部输入的旋转角指令值和并进位置指令值来控制上述旋转机构和上述并进机构，该台装置的控制方法的特征在于， 在上述试样或上述试样支架或上述旋转桌上设置能够测定位置和方向的标记， 测定在根据预定的动作模式使上述旋转机构和上述并进机构动作时的上述标记的位置和方向， 根据上述测定的结果确定上述旋转桌的旋转中心位置， 进而将用于修正上述旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和用于修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量表， 从上述修正量表中取得与 上述所输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量， 使用所取得的这些修正量控制上述旋转机构和上述并进机构。
10.根据权利要求9所述的台装置的控制方法，其特征在于， 上述修正量表的生成，测定只使上述旋转机构旋转时的上述标记的位置和方向， 根据其结果求出上述旋转桌的旋转中心位置、用于修正上述旋转桌的旋转误差的上述旋转角修正量， 测定使上述旋转机构和上述并进机构移动时的上述标记的至少位置，使得利用上述所得到的旋转桌的旋转中心位置和旋转角修正量以上述标记作为假想旋转中心位置而旋转，根据其结果求出用于修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量，根据所求出的上述旋转角修正量和上述并进修正量生成相对于旋转角的上述修正量表。
11.根据权利要求9或10所述的台装置的控制方法，其特征在于， 从上述修正量表中取得与上述所输入的旋转角指令值对应的旋转角修正量和上述并进修正量， 求出将所取得的上述旋转角修正量和上述并进修正量与上述所输入的旋转角指令值和并进位置指令值相加所得的修正指令值， 针对上述修正指令值来控制上述旋转机构和上述并进机构。
12.根据权利要求9~11的任意一项所述的台装置的控制方法，其特征在于， 从旋转角检测单元和并进位置检测单元检测实际旋转角和实际并进位置， 从上述修正量表中取得与上述实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量， 针对上述实际旋转角和上述并进位置减去上述旋转角修正量和上述并进修正量，求出修正旋转角和修正并进位置，使用上述修正旋转角和上述修正并进位置作为反馈量，控制上述旋转机构和上述并进机构。
【文档编号】H01J37/22GK103608890SQ201280028423
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2011年6月9日
【发明者】桃井康行, 高桥要, 羽根田茂 申请人:株式会社日立高新技术
【专利摘要】在本发明的台装置中，在试样或试样支架或旋转桌上设置能够测定位置和方向的标记，依照预定的动作模式进行台的旋转并进移动，测定这时的标记的位置和方向，根据其结果确定旋转桌的旋转中心位置，并且求出修正旋转误差的旋转角修正量和修正旋转中心位置的位置变动的并进修正量，生成对旋转角的修正量表，从修正量表中取得与输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的修正量，修正所输入的旋转/并进指令值或检测出的旋转角/并进位置，控制台装置。
【专利说明】台装置以及台装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在扫描电子显微镜等带电粒子束装置中装载观察试样进行并进/旋转移动而使观察视野移动的台装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]作为代表性的带电粒子束装置的扫描电子显微镜(SEM)，一边二维状地向观察试样的表面扫描电子射束(初级电子线)一边进行照射，将从试样二次产生的次级电子的强度作为与初级电子线的扫描同步地扫描生成的图像的亮度调制输入，由此取得试样表面的SEM图像。这时，通过装载试样的台的移动来选择成为观察对象的试样表面。通常，操作者边看SEM图像边对跟踪球等操作输入单元进行操作，使台进行移动直到作为SEM图像而得到目标的试样表面部分为止。SEM被用于半导体图案的缺陷、不良的观察等，但近年来伴随着半导体工艺的细微化，要求在SEM中进行更高倍率的观察。因此，对在SEM中使用的台也要求更细微且高精度的动作。
[0003]而且，在观察如半导体晶圆那样相同的细微的图案(单元)连续的试样的情况下，以一定速度向预定的方向扫描试样，通过目视或图像处理测量通过SEM画面上的单元的个数，由此确定观察位置。这被称为单元计数，为了进行该操作，需要进行用于使台的并进移动方向与试样的扫描方向一致的旋转(rotation)。另外，在试样的形状是立体的情况下，理想的是能够使观察方向变化而三维地观察试样，为此也需要进行旋转动作。
[0004]边看SEM图像边进行台的操作，因此在使试样旋转时，理想的是能够以在SEM图像上设定的假想点为中心进行旋转从而使得视野不会移动。该动作功能被称为保持位置旋转(rotation eucentric)。在现有的台中，由于旋转轴的偏心、摇转、或致动器、传递结构的嘎嘎声和反冲，SEM图像上的旋转中心的位置变动大，特别在高倍率观察时难以将旋转中心保持在SEM图像内。因此，在使试样旋转时，需要按照以下的步骤，即暂时降低观察倍率而进行旋转，然后一边通过并进移动调整位置一边再次提高倍率，该操作繁杂。另外，难以一边使试样旋转一边连续进行观察。例如在专利文献I中公开了修正这样的旋转中心的位置变动的技术。
[0005]另外，在专利文献2中，公开以下的技术，即在扫描型电子显微镜中，通过设置在台以外的基准标记图像来修正电子射束扫描区域。另外，在专利文献3中，公开了在带电粒子装置用试样台中在试样台上形成记号的结构，进而，在专利文献4中，公开了以下的结构，即在带电粒子装置的试样固定台中，在试样固定台上设置标记，在外部成像装置中检测位置偏离。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利第4515179号公报
[0009]专利文献2:日本特开2000-260379号公报
[0010]专利文献3:日本特开2007-18944号公报[0011]专利文献4:日本特开2008-146990号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]在专利文献I所公开的技术中，一边使旋转台旋转一边向基板上的旋转中心附近照射电子射束EB，在基板上描绘能够通过SEM等放大观察整体的小直径的测定圆，通过测定圆的测量求出偏心量而进行修正。但是，在该方法中，不是只通过根据该方法描绘出的测定圆的轮廓求出位置偏离量而测定旋转角的误差进行修正，不对因旋转角误差造成的位置偏离进行修正。在其他的专利文献中也同样没有解决上述的问题。
[0014]本发明就是鉴于这样的问题而提出的，本发明的目的在于:提供一种台装置，其除了位置偏离量以外还修正旋转误差，能够进行高精度的保持位置旋转动作。
[0015]解决问题的方案
[0016]为了达到解决上述问题的目的，本发明提供一种台装置，在装载试样而进行旋转和并进移动的台装置中具备:旋转桌，其载置试样或安装有试样的试样支架；旋转机构，其使旋转桌旋转；并进机构，其使旋转桌并进移动；台控制单元，其依照从外部输入的旋转角指令值和并进位置指令值，控制旋转机构和并进机构，该台装置在试样或试样支架或旋转桌上设置能够测定位置和方向的标记，测定在依照预定的动作模式使旋转机构和并进机构动作时的标记的位置和方向，根据该测定的结果确定旋转桌的旋转中心位置，进而将用于修正旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和用于修正旋转桌的旋转中心的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量表，从修正量表中取得与输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量，使用所取得的这些修正量控制旋转机构和并进机构。
[0017]为了生成该修正量表，测定在只旋转机构旋转时的标记的位置和方向，根据其结果求出旋转桌的旋转中心位置和用于修正旋转误差的旋转角修正量，进而测定为了使标记作为假想旋转中心位置进行旋转而使旋转机构和并进机构移动时的标记的、至少位置、理想的是位置和方向，根据该结果求出修正旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量，根据它生成与旋转角对应的修正量表。
[0018]另外，作为使用修正量表进行控制的方法，从修正量表取得与输入的旋转角指令值对应的旋转角修正量和并进修正量，求出将取得的修正量与输入的指令值相加所得的修正指令值，将其作为新的指令值进行控制。
[0019]作为其他方法，具备:旋转角检测单元，其检测旋转角；并进位置检测单元，其检测并进位置，其中，从它们取得实际旋转角和实际并进位置，从修正量表取得与实际旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量，将从实际旋转角和实际并进位置减去了修正量所得的值作为反馈量进行控制。
[0020]另外，在本发明中使用的标记能够确定位置和方向，设定具有至少2个以上的特征点、或对象轴为I个以下的轮廓形状的标记。另外，能够由操作者边看SEM图像边选择标记。
[0021]理想的是本发明的台装置对驱动单元和电力传递机构使用的嘎嘎声、反冲小的设备，例如理想的是使用压电电动机。[0022]发明效果
[0023]根据本发明，在台装置中，具备:设置在试样等上的能够测定位置和方向的标记；标记位置方向测定单元，其测定在依照预定的动作模式使旋转机构和并进机构动作时的标记的位置和方向；旋转中心确定单元，其根据测定结果确定旋转桌的旋转中心位置；修正量表生成单元，其将修正旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和修正旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量；记录旋转角修正量和并进修正量的修正量表；旋转机构控制单元，其从修正量表中取得与输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量，使用取得的修正量控制旋转机构；并进机构控制单元，其控制并进机构，由此，能够提供能够修正旋转角修正量和并进修正量而进行高精度的保持位置旋转动作的台装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明的实施例1的台装置的结构的框图。
[0025]图2是表示使用本发明的实施例1的台装置的SEM的示意图。
[0026]图3是本发明的实施例1的台装置的正面图。
[0027]图4是表示本发明的实施例1的标记的示意图。
[0028]图5是表示本发明的实施例1的标记的应用例子的示意图。
[0029]图6是本发明的实施例1的求出旋转中心和旋转角修正量以及并进修正量的处理的流程图。
[0030]图7是表示本发明的实施例1的求出旋转中心和旋转角修正量的动作模式的示意图。
[0031]图8是表示本发明的实施例1的求出并进修正量的动作模式的示意图。
[0032]图9是本发明的实施例1的测定标记位置和方向的操作画面的说明图。
[0033]图10是本发明的实施例1的设定标记的操作画面的说明图。
[0034]图11是本发明的实施例1的应用例子的测定标记位置和方向的操作画面的说明图。
[0035]图12是表示本发明的实施例2的台装置的框图。
【具体实施方式】
[0036]以下，使用【专利附图】
【附图说明】本发明的实施例。
[0037]实施例1
[0038](SEM 的结构)
[0039]在本发明的实施例1中，使用图2说明使用台装置的SM的结构。在实施例1中，SEMl由具备电子光学系统的镜筒2、试样室3、台11构成。从电子枪4产生的初级电子线5通过收敛透镜6、物镜7照射到试样12，通过次级电子检测器10检测从试样12产生的次级电子9。初级电子线5通过扫描偏光器8 二维状地对所观察的试样12的表面进行扫描。电子光学系统控制单元13控制基于扫描偏光器8的初级电子线5的扫描，并且将通过次级电子检测器10检测出的次级电子9的强度作为与初级电子线的扫描同步地扫描生成的图像的亮度调制输入，由此生成试样表面的观察图像(SEM图像)。[0040]所生成的SEM图像被显示在显示装置14上。成为观察对象的试样12被装载到放置在试样室3内的台11。台11使试样12并进/旋转移动，具有水平方向(XY方向)、上下方向(Z方向)、旋转(围绕Z轴的旋转)、倾斜(围绕X轴的旋转)等的自由度。台控制单元15例如依照跟踪球、操纵杆等台操作输入单元16的输入来控制台11。也可以使用通过网络、串行通信等连接的PC作为台操作输入单元16。首先设定显示在显示装置14上的SEM图像上的假想旋转中心位置，通过台操作输入单元16输入旋转角来进行实施例1作为对象的旋转操作。
[0041](台装置)
[0042]使用图3说明实施例1的台装置的具体结构的一个例子。台11由直接或经由试样支架装载试样的旋转桌210、使旋转桌210旋转的旋转机构200、使旋转桌210并进移动的并进机构100构成。
[0043]通过使并进机构100和旋转机构200动作而使试样并进/旋转移动，进而通过使并进机构100和旋转机构200协调动作，实现以设置在与旋转桌210的旋转轴不同的位置的假想点为中心的旋转动作、即保持位置旋转动作。
[0044]并进机构100例如将线性导轨102安装在基座101上，使可动桌103沿着它移动。使用线性电动机作为驱动可动桌103的并进机构驱动单元。将线性电动机的轴104安装在基座上，将电动机主体105安装在可动桌上，通过使电动机主体105沿着轴104移动，而使可动桌103移动。
[0045]作为检测可动桌103的位置的并进位置检测单元，使用线性标尺即可。在安装在基座101上的线性标尺106上以每一定间隔附加狭缝，使安装在可动桌103上的传感器头107在其上移动。在传感器头107每次通过狭缝时产生脉冲，通过对该脉冲进行计数，得到可动桌103相对于基座101的位置。为了实现2个自由度的并进移动，如图3所示那样重叠2段的并进机构即可。
[0046]旋转机构200将旋转电动机205安装在并进机构100的最上段的可动桌103b上，将旋转桌210安装在旋转电动机205的轴上。作为检测旋转桌210的旋转角的旋转角检测单元，使用旋转标尺206。与线性标尺同样,在安装在旋转桌210上的旋转标尺206上以一定角度间隔附加狭缝，通过用安装在可动桌103b上的传感器头207读取该狭缝，而取得旋转桌210相对于可动桌103的旋转角。
[0047]此外，在实施例1中作为对象的台机构具备使试样旋转的旋转机构和使其并进移动的并进机构即可，本发明并不限于实施例1的旋转机构和并进机构。
[0048](标记的设定)
[0049]在本发明中，在试样支架或旋转桌上设置用于测定位置和方向的标记，测定在依照预定模式使旋转机构和并进机构移动时的标记位置和方向，根据其测定结果求出旋转桌的旋转中心(位置)、修正旋转误差以及旋转中心的位置变动的修正量。
[0050]在本发明中使用的标记使用能够在SEM图像上确定并且能够同时测定位置和方向的特征性图形。例如，使用图4所示那样的三角形400，将三角形400的各顶点401、402、403设定为特征点。
[0051]在使用这样的具有多个特征点的标记的情况下，使用特征点401、402、403的重心位置作为标记的代表位置，使用将特征点中的2点连接起来的线段(理想的是使用连接距离最长的2点的线段)、或从重心位置朝向I个特征点的向量404作为标记的方向即可。在使用具有多个特征点的标记的情况下，如果特征点有至少2点，则可以作为标记使用。
[0052]另外，作为标记的应用例子，可以如图5所示那样使用特征性图形的轮廓形状自身。这在使用图像处理装置的情况下是有效的，选择包含特征性图形400的区域405，对该区域进行边沿强调处理，提取特征性轮廓形状400。使用轮廓图案400的重心作为标记的代表位置，使用图案的宽度最长的部分作为标记的方向即可。但是，在利用轮廓形状的情况下，如果有多个对称轴，则方向并不唯一地确定，因此无法使用这样的图形(圆、正多边形
[0053](旋转桌的修正量的导出)
[0054]在实施例1中，依照预定的模式使旋转机构200和并进机构100移动，测定这时的标记的位置和方向，确定旋转桌的旋转中心，求出修正旋转误差的旋转角修正量、以及修正旋转中心的位置变动的并进修正量。以下，使用图6~8说明其导出方法。
[0055]开始，使用图6的流程图说明旋转中心和旋转角修正量、并进修正量的导出。首先，通过上述的方法在试样等上设定标记(步骤S1000)。
[0056]接着，只使旋转机构200旋转而测定标记的位置和方向(S1001)。例如如图7所示那样，只使旋转机构200移动一定角度刻度，测定这时的标记的位置和方向。图7表示每次旋转90度时的标记位置。旋转角指令值至少是3个即可，另外不严格要求必须是固定角度刻度。其结果是例如在η次地使旋转机构移动并进行测定时，将对旋转机构的旋转角指令值、这时测定的标记的位置、标记的方向设定如下:
[0057]旋转角指令值:9ri(i=l,......，η)
[0058]标记的位置:(Xi，Yi)(i=l，......，n)
[0059]标记的方向:(i=l，......，n)
[0060]接着，确定旋转桌的旋转中心(S1002)。如果设旋转中心为(Xe，Yc)，旋转半径为R，则以下的关系式成立。
[0061](公式I)
[0062](X1-Xc)2+ (Y1-Yc) 2=R2......(I)
[0063]如果对该关系式应用最小二乘法，则能够确定误差最小的(Xe, Yc)和R。
[0064]接着，求出用于修正旋转桌的旋转误差的旋转角修正量(S1003)。根据旋转角指令值和标记的方向Θ i如下述这样求出旋转误差Δ 0i (i=l,......，n)。
[0065](公式2)
[0066]Δ θ i= ( θ ?- Θ offset) - Θ r1......(2)
[0067]在此，Θ offset是标记的方向相对于旋转桌的旋转角的偏移值。能够使用该Δ 修正旋转误差，利用它作为旋转角修正量即可。
[0068]此外，在S1002和S1003中，表示出在实施例1中进行的确定/运算方法的一个例子，但也可以组合标记的位置和方向进行更高精度的运算。
[0069]接着，使旋转机构200、并进机构100移动使得以标记为中心，测定标记的位置变化量、理想的是位置和方向(S1004)。如果只单纯地使旋转机构移动而将旋转角设为0ri，则标记的理想位置坐标如下。
[0070](Xc+Rcos ( Θ ri+ Θ O), Yc+Rsin ( Θ ri+ θ O))[0071]在此，θ O是标记初始位置相对于旋转桌角度原点的角度。因此，在使旋转机构旋转时，如果使并进机构移动上述标记位置的变动量，则能够实现以标记为假想中心的旋转(这是根据几何学关系进行旋转中心位置的修正的处理，称为几何学旋转修正)。这时，一边进行在S1003中求出的旋转角修正和上述的几何学旋转修正，一边测定如图8所示那样将旋转角改变为9ri (i=l,……，n)时的标记的位置和方向。图8表示每次旋转90度时的情况。
[0072]接着，求出修正旋转中心的位置变动的并进修正量(S1005)。S1004中的标记的位置和方向的测定结果分别如下。
[0073]标记的位置:(X2i，Y2i)(i=l，......，η)
[0074]标记的方向:θ2i (i=l，......，n)
[0075]在是旋转轴的单纯偏心、旋转轴的倾斜的情况下，能够通过上述的几何学旋转修正来修正旋转中心的位置变动，但在发生了非线性的变动的情况下，通过该测量会产生标记的位置变动。该标记的位置变动量相当于旋转中心的位置变动，因此将标记的位置变动量作为并进修正量即可。
[0076]此外，在此使用标记的位置求出并进修正量，但也可以进行使用标记的位置和方向更高精度地求解的运算。
[0077]作为以旋转角为索引的修正量表来保存通过以上的测定/运算求出的旋转角修正量和并进修正量(S1006)。在给出任意的旋转角时，从修正量表中取得修正值。
[0078](基于特征点标记的修正操作)
[0079]接着，使用图9~11说明标记的设定和测定方法。图9~11表示图4所示的标记具有特征性图形的特征点的情况下的测定时的显示装置14中的SEM图像的操作画面。在图9中，首先根据需要使并进机构移动，将标记400显示在SEM图像500上。这时，使用特征点401~403测定标记的代表位置和方向，因此使画面上的X光标508和y光标509移动而与测定位置的特征点匹配。如果一致则按下设置(Set)按键504，这时该特征点的位置被确定，在特征点位置显示栏501中显示其坐标。505是取消(Cancel)按键。
[0080]对全部特征点进行该操作，如果结束则按下全部设置(AllSet)按键506。由此，计算标记的代表位置和方向，将其结果显示在标记位置/方向显示栏502中，并且在SEM图像上也显示其向量404。
[0081]改变旋转角指令值而继续测定，如果对全部的旋转角的测定结束，则按下完成(Finish)按键507，由此进行旋转中心的确定、修正量的计算。在SEM图像500上设置索引显示503，由此能够确认测定个数。
[0082](基于轮廓形状标记的修正操作)
[0083]使用图10和图11说明将图5所示的轮廓形状图案用作标记的情况下的修正。在使用形状图案时，首先进 行图案的登记。图10是其登记画面的例子。使并进机构移动，将希望登记的形状图案400显示在SEM图像上。接着，使用光标设定包含形状图案的区域405，按下图案设置(Pattern Set)按键510。由此，进行边沿强调、二值化等图像处理，将形状图案400登记为标记。511是下一个(Next)按键。
[0084]在图11中表示测定标记位置和方向时的操作方法的例子。根据需要使并进机构移动，将登记了的形状图案显示在SEM图像500上。根据需要设定区域405，如果按下OK(确认)按键512，则进行边沿强调、二值化、图案匹配等图像处理，提取形状图案400，求出其代表位置和方向，显示在标记位置/方向显示栏502中，并且在SEM图像上也显示其向量404。
[0085]与特征点标记同样，改变旋转角指令值继续测定，如果对全部的旋转角的测定结束，则按下完成(Finish)按键507，由此进行旋转中心的确定、修正量的计算。
[0086](台装置的控制)
[0087]接着，使用图1说明实施例1的台装置的控制方法。实施例1的台装置由并进机构100、旋转机构200、通过外部提供的指令值来控制并进机构100和旋转机构200的台控制单元300构成。
[0088]台控制单元300具备控制旋转机构的旋转机构控制单元301、控制并进机构的并进机构控制单元302、在进行围绕假想中心点的旋转时根据几何学修正旋转中心的位置变动的几何学旋转修正单元303、保存旋转角修正量和并进修正量的修正量表304。
[0089]另外，具备进行S1002的处理而确定旋转中心的旋转中心确定单元305、以及进行S1003、S1005、S1006而求出旋转角修正量和并进修正量生成修正量表304的修正量表生成单元306、标记位置/方向测定单元307。也可以在台控制单元300中具备这些单元。另夕卜，具备具有旋转标尺和传感器头的旋转角检测单元208、具有线性标尺和传感器头的并进位置检测单元108。
[0090]如下述这样进行台装置的动作。首先，在动作开始前，确定旋转中心作为几何学旋转修正单元303的参数，另外生成修正量表304。在从外部给出了旋转角指令值和并进位置指令值时，从修正量表304中取得与给出的旋转角指令值对应的旋转角修正量和并进修正量。修正量表304将旋转角作为索引进行参照，但在所给出的旋转角指令值位于前后的索引的中间的情况下，进行内插补插，取得修正量。
[0091]所取得的旋转角修正量和并进修正量与所给出的旋转角指令值和并进位置修正值相加，据此控制旋转机构控制单元301和并进机构控制单元302，使台移动。
[0092]在现有技术中，产生从旋转轴到假想中心之间的距离乘以旋转误差的量的假想旋转中心位置的变动。在实施例1中，对旋转误差进行了修正，因此通过进行旋转角的修正能够修正其变动。另外，通过针对旋转角求出作为表的修正量，对于无法作为单纯的旋转中心的偏差而进行修正的非线性的变动也能够将其修正，能够实现高精度的位置保持旋转动作。
[0093]此外，对于实施例1的台装置的并进机构100和旋转机构200，理想的是致动器、传递机构没有嘎嘎声和反冲。因此，如果使用压电电动机作为并进机构100和旋转机构200的驱动单元，则能够谋求降低嘎嘎声和反冲。由此，能够降低不依存于旋转角的变动和非线性的变动，能够实现更高精度的保持位置旋转动作。
[0094]实施例2
[0095]接着，使用图12说明本发明的实施例2。旋转中心的确定和修正量表的生成与实施例I相同。实施例2中的台装置由并进机构100、并进位置检测单元108、旋转机构200、旋转角检测单元208、台控制单元300构成，进而在台控制单元300中具备旋转机构控制单元301、并进机构控制单元302、几何学旋转修正单元303、修正量表304。另外，虽然未图示，但在台控制单元300的内部或外部具备旋转中心确定单元、修正量表生成单元。
[0096]在实施例2的台装置中，取得与通过旋转角检测单元208检测出的旋转角对应的旋转角修正量和并进修正量。在旋转角位于修正量表的前后的索引的中间的情况下，进行内插补插，取得修正量。
[0097]分别从由旋转角检测单元208检测出的旋转角和由并进位置检测单元108检测出的并进位置减去所取得的旋转角修正量和并进修正量，将其值作为向旋转机构控制单元301和并进机构控制单元302的反馈量而进行控制。
[0098]使用以上那样的结构，也能够修正旋转误差，还能够对非线性的变动进行修正，能够实现高精度的保持位置旋转动作。
[0099]符号的说明
[0100]1:扫描电子显微镜；11:台；12:试样；13:电子光学系统控制单元；14:显示装置；15:台控制单元；16:台操作输入单元；100:并进机构；101:并进机构基座；102:线性导轨；103:并进机构可动桌；104:线性电动机轴；105:线性电动机主体；106:线性标尺；107:传感器头；108:并进位置检测单元；200:旋转机构；205:旋转电动机；208:旋转角检测单元；210:旋转桌；300:台控制单元；301:旋转机构控制单元；302:并进机构控制单元；303:几何学旋转修正单元；304:修正量表；305:旋转中心确定单元；306:修正量表生成步骤；400:成为标记的图形；401?403:特征点；404:表示标记的代表位置/方向的向量；405:图像处理区域；500 =SEM图像。
【权利要求】
1.一种台装置，具备:旋转桌，其直接或经由试样支架载置试样；旋转机构，其使上述旋转桌旋转；并进机构，其使上述旋转桌并进移动；台控制单元，其根据从外部输入的旋转角指令值和并进位置指令值来控制上述旋转机构和上述并进机构，该台装置的特征在于，具备: 设置在上述试样或上述试样支架或上述旋转桌上的能够测定位置和方向的标记； 标记位置方向测定单元，其测定在依照预定的动作模式使上述旋转机构和上述并进机构动作时的上述标记的位置和方向； 旋转中心确定单元，其根据上述测定的结果确定上述旋转桌的旋转中心位置； 修正量表生成单元，其将修正上述旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量； 修正量表，其记录上述旋转角修正量和上述并进修正量； 旋转机构控制单元以及并进机构控制单元，其从上述修正量表中取得与上述所输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量，使用取得的这些修正量控制上述旋转机构以及上述并进机构。
2.根据权利要求1所述的台装置，其特征在于， 上述修正量表生成单元测定只使上述旋转机构旋转时的上述标记的位置和方向，根据其结果求出上述旋转桌的旋转中心位置、修正旋转误差的上述旋转角修正量， 进而，上述修正量表生成单元测定使上述旋转机构和上述并进机构移动时的上述标记的位置，使得利用所得到的上述旋转桌的旋转中心位置和旋转角修正量以上述标记作为假想旋转中心位置进行旋转，根据其结果求出修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量，根据所求出的`上述旋转角修正量和上述并进修正量生成相对于旋转角的上述修正量表。
3.根据权利要求1或2所述的台装置，其特征在于， 上述台控制单元从上述修正量表中取得与上述所输入的旋转角指令值对应的旋转角修正量和上述并进修正量，求出将取得的上述旋转角修正量和上述并进修正量与上述所输入的旋转角指令值和并进位置指令值相加所得的修正指令值，针对上述修正指令值，经由上述旋转机构控制单元和上述并进机构控制单元控制上述旋转机构和上述并进机构。
4.根据权利要求1或2所述的台装置，其特征在于，具备: 旋转角检测单元，其检测上述旋转桌的旋转角； 并进位置检测单元，其检测上述旋转桌的并进位置，其中 从上述旋转角检测单元和上述并进位置检测单元检测实际旋转角和实际并进位置，从上述修正量表中取得与上述实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量，针对上述实际旋转角和上述并进位置减去上述旋转角修正量和上述并进修正量来求出修正旋转角和修正并进位置，使用上述修正旋转角和上述修正并进位置作为反馈量来控制上述旋转机构和上述并进机构。
5.根据权利要求1~4的任意一项所述的台装置，其特征在于， 上述标记使用能够判定为在SEM图像中至少具有2个特征点的图案、或具有对象轴为I个以下的轮廓形状的图案的标记。
6.根据权利要求1~5的任意一项所述的台装置，其特征在于，具备:标记选择单元，其由操作者边看SEM图像边选择标记。
7.根据权利要求1~6的任意一项所述的台装置，其特征在于， 使用压电电动机作为驱动上述旋转机构和上述并进机构的驱动单元。
8.根据权利要求1~7的任意一项所述的台装置，其特征在于，其被用于带电粒子束装置中。
9.一种台装置的控制方法，该台装置具备:旋转桌，其直接或经由试样支架载置试样；旋转机构，其使上述旋转桌旋转；并进机构，其使上述旋转桌并进移动；台控制单元，其根据从外部输入的旋转角指令值和并进位置指令值来控制上述旋转机构和上述并进机构，该台装置的控制方法的特征在于， 在上述试样或上述试样支架或上述旋转桌上设置能够测定位置和方向的标记， 测定在根据预定的动作模式使上述旋转机构和上述并进机构动作时的上述标记的位置和方向， 根据上述测定的结果确定上述旋转桌的旋转中心位置， 进而将用于修正上述旋转桌的旋转误差的旋转角修正量和用于修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量生成为相对于旋转角的修正量表， 从上述修正量表中取得与 上述所输入的旋转角指令值或实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量， 使用所取得的这些修正量控制上述旋转机构和上述并进机构。
10.根据权利要求9所述的台装置的控制方法，其特征在于， 上述修正量表的生成，测定只使上述旋转机构旋转时的上述标记的位置和方向， 根据其结果求出上述旋转桌的旋转中心位置、用于修正上述旋转桌的旋转误差的上述旋转角修正量， 测定使上述旋转机构和上述并进机构移动时的上述标记的至少位置，使得利用上述所得到的旋转桌的旋转中心位置和旋转角修正量以上述标记作为假想旋转中心位置而旋转，根据其结果求出用于修正上述旋转桌的旋转中心位置的位置变动的并进修正量，根据所求出的上述旋转角修正量和上述并进修正量生成相对于旋转角的上述修正量表。
11.根据权利要求9或10所述的台装置的控制方法，其特征在于， 从上述修正量表中取得与上述所输入的旋转角指令值对应的旋转角修正量和上述并进修正量， 求出将所取得的上述旋转角修正量和上述并进修正量与上述所输入的旋转角指令值和并进位置指令值相加所得的修正指令值， 针对上述修正指令值来控制上述旋转机构和上述并进机构。
12.根据权利要求9~11的任意一项所述的台装置的控制方法，其特征在于， 从旋转角检测单元和并进位置检测单元检测实际旋转角和实际并进位置， 从上述修正量表中取得与上述实际旋转角对应的上述旋转角修正量和上述并进修正量， 针对上述实际旋转角和上述并进位置减去上述旋转角修正量和上述并进修正量，求出修正旋转角和修正并进位置，使用上述修正旋转角和上述修正并进位置作为反馈量，控制上述旋转机构和上述并进机构。
【文档编号】H01J37/22GK103608890SQ201280028423
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2011年6月9日
【发明者】桃井康行, 高桥要, 羽根田茂 申请人:株式会社日立高新技术
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