JPH11281543A - 試料ステージ及びそれを用いた粒径計測装置 - Google Patents
試料ステージ及びそれを用いた粒径計測装置Info
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- JPH11281543A JPH11281543A JP10103354A JP10335498A JPH11281543A JP H11281543 A JPH11281543 A JP H11281543A JP 10103354 A JP10103354 A JP 10103354A JP 10335498 A JP10335498 A JP 10335498A JP H11281543 A JPH11281543 A JP H11281543A
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Abstract
の位置よりずれた場合であってもそれを正確に再調整す
ることが容易にできる試料ステージを提供することにあ
る。 【解決手段】 板128を被測定面に対し直角方向へ移
動可能な直角移動手段148と、該被測定面よりの反射光L
3を受光し、該受光位置より被測定面の仮位置情報を得
る位置検出手段142と、該反射光L3を受光し、該受光位
置より被測定面の角度情報を得る角度検出手段144と、
該検出手段144で得た角度情報と所定の角度情報を比較
し、誤差なしでは該位置情報を真の位置情報とし、誤差
ありでは該誤差に基づき該位置情報を校正し真の位置情
報とする位置決定手段138と、該決定手段138で得た位置
情報が所定の位置となるように該移動手段148により板1
28を移動させるステージ制御手段138と、を備えたこと
を特徴とする試料ステージ118。
Description
れを用いた粒径計測装置、特に試料ステージの上下位置
の制御機構の改良に関する。
エハ上のナノメータオーダの粒子直径を計測するため、
各種の粒径計測装置が用いられている。
0は、レーザ光L1を出射する光源12と、レーザ光L
1を収束する凸レンズ14と、シリコンウエハ等の試料
16が装填される試料ステージ18と、レーザ光L1の
微粒子19よりのレーリ散乱光L2を検出器20に集光
する集光器22と、検出器20で得た散乱光の強度変化
より粒径を計測する検出回路24を備える。このように
して粒径計測装置10を構成することにより、シリコン
ウエハ等の試料16に付着した微粒子19の直径を計測
することができる。
微粒子19を検出する際、収束レーザ光L1を被測定面
上の任意方向、XY方向に走査する必要がある。このた
めに、試料ステージ18は、試料16が装填される試料
保持板28と、X軸モータ30と、Y軸モータ32と、
駆動回路34,36と、制御回路38を備える。そし
て、制御回路38は、駆動回路34,36に指示を与
え、X軸モータ30、Y軸モータ32の動作を制御する
ことにより、試料保持板28上の試料16をXY方向に
移動させる。これにより、レーザ光L1をXY方向に走
査するのである。なお、正反射光L3は、集光器22の
外へ出す構造となっている。
よりのレーリ散乱光L2を検出するためには、被測定面
に焦点を合わせなければならない。このため、一般に、
測定前、被測定面の特定部位の焦点合わせを行ってい
た。
試料ステージ18を用いた粒径計測装置10では、一般
に試料ステージ18をXY方向へのみ移動させながら検
出を行っていたため、試料16の状態が悪く測定面にう
ねりがあったり、試料ステージ18の精度が悪いと、走
査中に被測定面の上下位置が最適焦点位置よりZ方向に
ずれてしまう。このため、焦点が被測定面に合っていな
い状態で測定をしたり、又は測定を中断して焦点を合わ
せるための微妙な再調整を手動的にしなければならず、
面倒であった。
れたものであり、その目的は、被測定面の上下位置が所
定の位置よりずれた場合であっても、それを正確に再調
整することが容易にできる試料ステージ及びそれを用い
た粒径計測装置を提供することにある。
に、本発明に係る試料ステージは、試料を保持する試料
保持板を、試料の被測定面に対し平行方向へ移動可能な
平行移動手段を備えた試料ステージにおいて、直角移動
手段と、位置検出手段と、角度検出手段、位置決定手段
と、ステージ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
測定面に対し直角方向へ移動可能なものである。前記位
置検出手段は、前記被測定面よりの反射光を受光し、該
反射光の受光位置より、被測定面の仮の位置情報を得る
ためのものである。前記角度検出手段は、前記反射光を
受光し、該反射光の受光位置より被測定面の角度情報を
得るためのものである。
得た角度情報と所定の角度情報とを比較し、誤差なしと
判断したときは、前記位置検出手段で得た位置情報をそ
のまま真の位置情報とし、また誤差ありと判断したとき
は、該誤差に基づいて前記位置検出手段で得た位置情報
を校正して真の位置情報とする。ここでいう「所定の角
度情報」とは、例えば最適焦点位置の設定時における被
測定面の角度をいう。
段で得た位置情報が所定の位置となるように、前記直角
移動手段により試料保持板を移動させる。また、前記目
的を達成するために、本発明に係る試料ステージは、試
料を保持する試料保持板を、試料の被測定面に対し平行
へ移動可能な平行移動手段を備えた試料ステージにおい
て、直角移動手段と、角度変更手段と、角度検出手段
と、位置検出手段と、ステージ制御手段と、を備えたこ
とを特徴とする。
測定面に対し直角方向へ移動可能なものである。前記角
度変更手段は、前記試料保持板の角度を変更可能なもの
である。前記角度検出手段は、前記被測定面よりの反射
光を受光し、該反射光の受光位置より被測定面の角度情
報を得るためのものである。
し、該反射光の受光位置より、被測定面の位置情報を得
るためのものである。前記ステージ制御手段は、前記角
度検出手段で得た角度情報が所定の角度となるように、
前記角度変更手段により試料保持板を傾斜させた後、前
記位置検出手段で得た位置情報が所定の位置となるよう
に、前記直角移動手段により該試料保持板を移動させ
る。
測定面よりの反射光を2分割し、その一方の光を前記位
置検出手段に入射させ、その他方の光を前記角度検出手
段に入射させるビームスプリッタを備えることが好適で
ある。また、前記目的を達成するために、本発明に係る
粒径計測装置は、前記本発明に係る試料ステージにおい
て、粒径計測手段を備えたことを特徴とする。前記粒径
計測手段は、収束レーザ光を被測定面に照射して走査し
ながら粒子からのレーリ散乱光を検出し、該粒子からの
散乱光強度よりその粒径を計測する。
実施形態を説明する。第1実施形態 図2には本発明の第1実施形態に係る粒径計測装置の概
略構成の図が示されいる。なお、前記図1と対応する部
分には符号100を加えて示し説明を省略する。同図に
示す粒径計測装置110は、光源112と、凸レンズ1
14と、検出器120と、集光器122と、検出回路1
24と、水平移動手段であるX軸モータ130、Y軸モ
ータ132及び駆動回路134,136を備える。
レーザ光L1を収束して試料116の被測定面に照射す
る(例えば入射角は、被測定面に対し45度)。前記集
光器122は、例えば楕円面鏡よりなり、収束レーザ光
L1の被測定面よりのレーリ散乱光L2を1点に集光し
て検出器120に集める。
(PMT)よりなり、集光器124よりのレーリ散乱光
L2を検出し、該散乱光強度に比例した電気信号に変換
する。前記X軸モータ130及びY軸モータ132は、
例えばステッピングモータよりなり、試料保持板128
をXY方向に一定範囲で移動可能なものである。
することにより、シリコンウエハ等の試料126に付着
した微粒子119の直径を計測することができる。本発
明において特徴的なことは、被測定面の上下位置が最適
焦点位置よりずれた場合であっても、それを正確に再調
整することが容易にできることであり、このために本実
施形態においては、まず垂直移動手段140を備える。
ピングモータよりなるZ軸モータ148と、その駆動回
路150を含み、制御回路138よりの指示により、試
料保持板128をZ方向へ一定範囲で移動可能なもので
ある。さらに本実施形態においては、図3に示すように
ビームスプリッタ141と、位置検出手段142と、角
度検出手段144と、決定手段146と、電圧データ格
納手段147と、ステージ制御手段である制御回路13
8を備える。
141は、レーザ光L1の被測定面よりの反射光L3を
2分割して、一方の光L4を位置検出手段142に、他
方の光L5を角度検出手段144に、それぞれ入射させ
る。前記位置検出手段142は、例えば位置敏感検出器
(以下、PSD142という)よりなり、反射光L4を
受光し、該反射光L4の受光位置に対応した電圧Aを出
力する。
置検出手段144と同様のPSD(以下、PSD144
という)よりなり、反射光L5を受光し、該反射光L5
の受光位置に対応した電圧Bを出力する。位置決定手段
146は、例えばCPU(以下、CPU146という)
よりなり、PSD142の出力電圧Aを、電圧データ格
納手段147に格納された、標準試料による電圧A−位
置特性と照合することにより、被測定面の仮の位置情報
を得る。
電圧Aと、PSD144の出力電圧Bとの差(A−B=
C)を、電圧データ格納手段147に格納された、標準
試料による電圧差C−角度特性と照合することにより、
被測定面の角度情報を得る。また、このCPU146
は、得られた被測定面の角度情報より、被測定面の位置
を決定する。すなわち、CPU146は、得られた角度
情報と、最適焦点位置の設定時の角度とを比較し、誤差
なしと判断したときは、前記仮の位置情報をそのまま真
の位置情報とする。
定時の角度よりずれていると判断したときは、この角度
情報とPSD142の出力電圧Aとより、正反射したと
きの被測定面の位置を推定し、これを真の位置とする。
なお、この場合、前記仮の位置情報を無効とする。そし
て、前記制御回路138は、CPU146で決定された
位置情報が、最適焦点位置となるように、前記Z軸モー
タ148及びその駆動回路150等の直角移動手段によ
り試料保持板128をZ方向へ移動させる。
42,144は、試料保持板(図示省略)に載置された
試料116をZ方向に移動しても、入射面の角度が同じ
であれば、これらのPSD142、144による受光位
置は、P1〜P3へと同様に移動するように配置されて
いる。これにより、試料116をZ方向に移動しても、
入射面の角度が同じであれば、これらの出力電圧A,B
は同じように変化するため、電圧差Cも一定となるが、
入射面の角度が変われば、電圧差Cも変化するようにな
っている。
110は概略以上のように構成され、以下にその作用を
図5を参照しつつ説明する。まず、標準試料を用いて、
一方のPSD142の出力電圧Aと位置との関係、電圧
差Cと角度との関係等の比較用データを得る(ステップ
100)。すなわち、被測定面上の角度が均一に水平の
標準試料をZ方向に所定距離、例えば2μmづつ移動さ
せるごとに、PSD142の出力電圧Aを測定し、これ
を標準試料による電圧A−位置特性としてデータ格納手
段147に格納する。
所定角度、例えば2°づつ変更させるごとに、PSD1
42の出力電圧AとPSD144の出力電圧Bより、電
圧差Cを測定し、これを標準試料による電圧差C−角度
特性としてデータ格納手段147に格納する。つぎに、
被測定試料を用いて最適焦点位置を合わせたときの被測
定面の位置情報と角度情報を設定する(ステップ10
2)。設定後、粒径計測のためのレーリ散乱光測定を測
定を開始する(ステップ104)。
ばPSD142のみを設けた場合では、試料の状態が悪
く被測定面にうねりがあったり、ステージの精度が悪
く、ステージ移動中に被測定面の角度が設定時の角度よ
りθずれることがある。すると、図6に示すように反射
光L3の進行方向が変化するため、PSD142による
反射光L4の受光位置がP4からP5へと変わってしま
う。すると、出力電圧Aも変化するため、理論上の位置
と実際の位置との間に誤差が生じてしまう場合があっ
た。
うに被測定面の角度が、最適焦点位置の設定時よりずれ
た場合であっても、位置情報を正確に得るため、2のP
SD142,144を配置し、これらの出力電圧差Cよ
り得られた被測定面の角度情報を考慮して位置を決定す
ることとした。
46は、PSD142の出力電圧Aを、電圧データ格納
手段147に格納された、標準試料による電圧A−位置
特性と照合することにより、被測定面の仮の位置情報を
得る(ステップ106)。また、このCPU146は、
PSD142の出力電圧Aと、PSD144の出力電圧
Bとの差、電圧差Cを、電圧データ格納手段147に格
納された、標準試料による電圧差C−角度特性と照合す
ることにより、被測定面の角度情報を得る。
定面の角度情報より、被測定面の位置を決定する。すな
わち、CPU146は、得られた角度情報と、最適焦点
位置の設定時の角度とを比較し(ステップ108)、得
られた角度情報が所定の角度よりずれていると判断した
ときは、この角度情報とPSD142の出力電圧Aとよ
り、正反射したときの被測定面の位置を推定し、これを
被測定面の真の位置とする(ステップ110)。
前記仮の位置情報をそのまま真の位置情報とする(ステ
ップ112)。そして、CPU146は、得られた位置
情報と、最適焦点位置の設定時の位置情報とを比較し
(ステップ114)、誤差ありと判断したときは、制御
回路138は、CPU146で決定された位置情報が、
最適焦点位置となるように、直角移動手段により試料保
持板128をZ方向へ移動させる(ステップ116)。
び角度情報測定を開始する(前記ステップ106)。こ
れに対し、誤差なしと判断したときは、すぐに、つぎの
被測定面の仮の位置情報及び角度情報測定を開始する
(前記ステップ106)。そして、これらの処理を測定
中、繰り返す。また、本実施形態において、ステージ制
御は、前記XY方向へのステージ移動に限られるもので
なく、Z軸モータ等の直角移動手段によりZ方向へステ
ージ移動を行い、被測定面の傾きが変わった場合であっ
ても、前記ステップ206〜ステップ216の処理を行
うことにより、前述のようにして被測定面の位置を、再
度正確に設定時の最適焦点位置に調整することが容易に
できる。
る粒径計測装置110によれば、水平移動手段によるス
テージ移動中や、直角移動手段によるステージ移動中
に、被被測定面の位置が最適焦点位置よりずれた場合、
被測定面の角度が一定の時は勿論、変わったときであっ
ても、正確な位置情報を得ることができるので、容易に
被測定面の位置を再度正確に最適焦点位置に調整するこ
とができる。これにより、被測定面の状態や試料ステー
ジの精度に拘わらず、常に最適焦点位置を保ちながら粒
径計測のためのレーリ散乱光検出を行うことができるた
め、測定精度の結果向上を図ることができる。
略構成の図が、図8には本発明の第2実施形態に係る試
料ステージの概略構成の図が、それぞれ示されている。
なお、前記図2,3と対応する部分には符号100を加
えて示し説明を省略する。本実施形態においては、図7
に示すように角度変更手段を備えている。
モータ252と、その駆動回路254よりなり、シリコ
ンウエハ等の試料216が載置される試料保持板228
の角度を一定角度範囲で角度変更可能なものである。そ
して、制御回路238は、まず、2のPSD242,2
44(図8参照)の電圧差Cより得られた角度情報に基
づいて、該角度情報が所定の角度、例えば最適焦点位置
の設定時の被測定面の角度となるように、前記ステッピ
ングモータ252、その駆動回路254等の角度変更手
段により、試料保持板218を傾斜させる。
D242で得た位置情報が最適焦点位置の設定時の位置
となるように、前記直角移動手段等によりに試料保持板
218をZ方向に移動させる。本発明の第2実施形態に
係る粒径計測装置210は概略以上のように構成され、
以下にその作用を図9を参照しつつ説明する。まず、標
準試料を用いて、一方のPSD242の出力電圧Aと位
置との関係、電圧差Cと角度との関係等の比較用データ
を得る(ステップ200)。
標準試料をZ方向に所定距離、例えば2μmづつ移動さ
せるごとに、PSD242の出力電圧Aを測定し、これ
を標準試料による電圧A−位置特性としてデータ格納手
段247に格納する。また、被測定面の角度が既知の標
準試料を所定角度、例えば2°づつ変更させるごとに電
圧差Cを測定し、これを標準試料による電圧差C−角度
特性としてデータ格納手段247に格納する。つぎに、
被測定試料を用いて最適焦点位置を合わせたときの被測
定面の位置情報と角度情報を設定する(ステップ20
2)。設定後、粒径計測のためのレーリ散乱光測定を行
う(ステップ204)。
出力電圧AとPSD244の出力電圧Bとの差Cを、電
圧データ格納手段247に格納された、標準試料による
電圧差C−角度特性と照合することにより、被測定面の
角度情報を得る(ステップ206)。そして、CPU2
46は、得られた角度情報と、最適焦点位置の設定時の
被測定面の角度とを比較し(ステップ208)、得られ
た角度情報が設定時の角度よりずれていると判断したと
きは、制御回路238は、得られた角度情報が設定時の
角度となるように前記角度変更手段により試料保持板2
18を傾斜させる(ステップ210)。
2の出力電圧Aを、電圧データ格納手段247に格納さ
れた、標準試料による電圧A−位置特性と照合すること
により、被測定面の位置情報を得ている(ステップ21
2)。つぎに、CPU246は、得られた位置情報と、
設定時の位置情報とを比較し(ステップ214)、誤差
なしと判断したときは、すぐに、つぎの被測定面の角度
情報の測定を行う(前記ステップ206)。
角度調整後に得られたPSD242よりの位置情報が設
定時の位置情報となるように、前記直角移動手段により
試料保持板218をZ方向へ移動させる。その後、つぎ
の被測定面の角度情報の測定を行う(前記ステップ20
6)。そして、これらの処理を測定中、繰り返す。
角度が、設定時よりずれた場合であっても、被測定面の
角度を、設定時と同様の角度に調整した後、PSD14
2よりの位置情報を得ることとしたので、被測定面の位
置情報を正確に得ることができる。
る粒径計測装置210によれば、被測定面の角度を、設
定時と同様の角度に調整した後、PSD142よりの位
置情報を得ることとしたので、前記本発明の第1実施形
態に係る粒径計測装置110と同様、被測定面の位置情
報を正確に得ることができるため、被測定面の上下位置
が最適焦点位置よりZ方向にずれた場合であっても、被
測定面の位置を再度正確に最適焦点位置に調整すること
が容易にできる。これにより、被測定面の状態や試料ス
テージの精度に拘わらず、常に最適焦点位置を保ちなが
ら粒径計測のためのレーリ散乱光測定を行うことができ
るため、測定精度の向上を図ることができる。
試料ステージを粒径計測装置の試料ステージに用いた例
について説明したが、これに限られるものでなく、例え
ば走査型電子顕微鏡(SEM)等の任意の機器の試料ス
テージに用いてもよい。また、本実施形態においては、
試料としてシリコンウエハを用いた例について説明した
が、これに限られるものでなく、その他のものを用いて
もよい。また、本実施形態においては、位置情報をPS
D142の出力電圧Aより得た例について説明したが、
これに限られるものでなく、PSD144の出力電圧B
より得てもよい。すなわち、被測定面の仮の位置情報
は、2のPSD142,144のうち、どちらか一方の
PSDの出力電圧より得ることができるからである。
ステージによれば、上記角度検出手段及び位置決定手段
等により被測定面の角度を考慮して位置情報を得ること
としたので、ステージ移動中に被測定面の角度が変わっ
た場合であっても、被測定面の位置情報を正確に得るこ
とが容易にできる。これにより、ステージ移動中に被測
定面の位置が最適焦点位置よりずれた場合であっても、
被測定面の位置を再度正確に最適焦点位置に調整するこ
とが容易にできる。また、本発明に係る粒径計測装置に
よれば、試料ステージとして前記本発明に係る試料ステ
ージを用いることとしたので、被測定面の状態や試料ス
テージの精度に拘わらず、常に最適焦点位置を保ちなが
ら粒径計測のためのレーリ散乱光測定を行うことができ
るため、測定精度の向上を図ることができる。
る。
略構成の説明図である。
略構成の説明図である。
理手順を示すフローチャートである。
略構成の説明図である。
略構成の説明図である。
理手順を示すフローチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 試料を保持する試料保持板を、試料の
被測定面に対し平行方向へ移動可能な平行移動手段を備
えた試料ステージにおいて、 前記試料保持板を被測定面に対し直角方向へ移動可能な
直角移動手段と、 前記被測定面よりの反射光を受光し、該反射光の受光位
置より被測定面の仮の位置情報を得るための位置検出手
段と、 前記反射光を受光し、該反射光の受光位置より被測定面
の角度情報を得るための角度検出手段と、 前記角度検出手段で得た角度情報と所定の角度情報とを
比較し、誤差なしと判断したときは、前記位置検出手段
で得た位置情報をそのまま真の位置情報とし、また誤差
ありと判断したときは、該誤差に基づいて前記位置検出
手段で得た位置情報を校正して真の位置情報とする位置
決定手段と、 前記位置決定手段で得た位置情報が所定の位置となるよ
うに、前記直角移動手段により試料保持板を移動させる
ステージ制御手段と、 を備えたことを特徴とする試料ステージ。 - 【請求項2】 試料を保持する試料保持板を、試料の
被測定面に対し平行に移動可能な平行移動手段を備えた
試料ステージにおいて、 前記試料保持板を被測定面に対し直角方向へ移動可能な
直角移動手段と、 前記試料保持板の角度を変更可能な角度変更手段と、 前記被測定面よりの反射光を受光し、該反射光の受光位
置より被測定面の角度情報を得るための角度検出手段
と、 前記反射光を受光し、該反射光の受光位置より、被測定
面の位置情報を得るための位置検出手段と、 前記角度検出手段で得た角度情報が所定の角度となるよ
うに、前記角度変更手段により試料保持板を傾斜させた
後、前記位置検出手段で得た位置情報が所定の位置とな
るように、前記直角移動手段により該試料保持板を移動
させるステージ制御手段と、 を備えたことを特徴とする試料ステージ。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の試料ステージにお
いて、前記被測定面よりの反射光を2分割し、その一方
の光を前記位置検出手段に入射させ、その他方の光を前
記角度検出手段に入射させるビームスプリッタを備えた
ことを特徴とする試料ステージ。 - 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載の試料ス
テージにおいて、収束レーザ光を被測定面に照射して走
査しながら粒子よりのレーリ散乱光を検出し、該散乱光
強度より粒子の粒径を計測する粒径計測手段を備えたこ
とを特徴とする粒径計測装置。
Priority Applications (1)
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JP2002365234A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Silicon Technology Co Ltd | 表面評価装置及び表面評価方法 |
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CN107467714A (zh) * | 2016-06-07 | 2017-12-15 | 贵州中烟工业有限责任公司 | 一种烟卷的检测方法、控制装置及烟卷的检测*** |
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