JP2003132833A - 基板の試験方法 - Google Patents

基板の試験方法

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JP2003132833A
JP2003132833A JP2002288350A JP2002288350A JP2003132833A JP 2003132833 A JP2003132833 A JP 2003132833A JP 2002288350 A JP2002288350 A JP 2002288350A JP 2002288350 A JP2002288350 A JP 2002288350A JP 2003132833 A JP2003132833 A JP 2003132833A
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Matthias Dr Brunner
ブルナー マティアス
Ralf Schmitt
シュミット ラルフ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積を有する基板の試験をさらに改良した
基板の試験装置及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、粒子線２を基板８に向け、そ
れによって放出された二次粒子９を検出器５で検出し、
評価して基板の試験を行う方法及び装置に関する。本発
明によれば、検出器５の位置に対する二次粒子９の基板
上での放出位置（Ｘ１，Ｘ２）を考慮して試験を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子線を基板上に
向け、それによって放出された二次粒子を検出器で検出
し、評価する基板の試験方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、試験されるべき基板は、生産の
中間段階でたびたびチェックされなければならない複数
の微小な電子的素子あるいは微小な機械的素子を有す
る。これらの素子は、例えば、カラーフィルターを組み
合わせる前のガラス板上の液晶表示マトリクス、ＩＣを
装着する前のマルチチップモジュール基板の接続ネット
ワーク、切断及びボンディング前のウエハー上の集積回
路のトランジスター、対向電極の組み付けと真空排気前
のＦＥＤ表示装置用のエミッターアレイの電子エミッタ
ー及び配線、及びそれらの特別の支持基板上のあらゆる
種類のセンサーの薄膜トランジスター、あるいは、他の
能動素子を含む。
【０００３】これらの素子は、マスキング、エッチン
グ、堆積等から成る複数の処理工程において、生産され
るのが普通である。この場合、欠陥が、パーティクル、
誤調整、不良処理装置などによって生じる。これらの欠
陥は、基板上の個々の素子の特性を破壊する。それゆえ
に、更なる処理の前に個々の素子の機能を試験できるこ
とが望ましい。これにより、該当する基板を排除する
か、あるいは処理中の欠陥を識別して除去すると同時に
基板を修正できる。
【０００４】これらの素子の試験は、その寸法が小さい
ので、装置及び方法は、特別の要求を満足する必要があ
る。電気量の測定に対する機械的接触は、測定点のサイ
ズとともにますます困難になり、大変高い程度の正確性
を必要とする。
【０００５】さらに、機械的接触は、多くの場合、それ
に伴う接触表面の破壊のために許容されない。試験装置
を機械的に作動させることによる機械的量などの他の量
を測定する場合にも、同様の要求がある。
【０００６】それゆえに、例えば、電子又はイオンビー
ムを使って、無接触の機能試験を可能にする装置及び方
法が開発されている。従って、集積回路の欠陥分析のた
めに、電子ビーム測定装置及び方法が知られている。
【０００７】この公知の装置では、試験されるべき基板
は、粒子線の偏向によって走査される。しかしながら、
粒子線の偏向によっては、基板の数平方センチメーター
しかカバーされない。現在のマルチチップモジュール基
板は、２０×２０ｃｍを超える寸法を有する。
【０００８】そこで、粒子線の使用によって、大きな表
面積を有する基板を試験できるようにするために、基板
を保持し、かつ電子ビームに垂直な平面に移動可能な移
動テーブルを用いるようになった。この方法では、基板
の走査面積は、十分な範囲に拡大されるようになった。
【０００９】しかし、基板の移動が、粒子線の偏向によ
る基板の走査よりもかなり多くの回数必要であるという
欠点を甘受しなければならない。それゆえ、粒子線の偏
向によって、基板上で走査され評価される面積を拡大す
る試みが成されている。
【００１０】しかしながら、走査面積を拡大すると、大
きな偏向角の場合でさえも、粒子線が十分に小さい寸法
に集中されなければならないという問題が発生した。こ
れを達成するために、ダイナミック焦点合わせ及び非点
収差補正のための装置が備えられるようになった。
【００１１】電子ビームの偏向によって、基板の大きな
面積を走査中に、特定の場所で放出された二次粒子を検
出器に案内するのに困難が生じた。特許文献１には、全
体の走査面にわたって検出特性ができるだけ均一である
特別な検出器及び収集装置が記載されている。
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第０３７０２７６号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、大面積を有する基板の試験をさらに改良し
た基板の試験方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明では、粒子線を基板上に向け、それによっ
て放出された二次粒子を検出器で検出して評価する基板
の試験方法において、検出器の位置に対する二次粒子の
基板上での放出位置（Ｘ１，Ｘ２）を試験中に考慮に入
れ、基板から検出器に対して二次粒子を案内するための
案内手段を設け、案内手段は複数の板状偏向電極を有す
ると共に検出器の下方に位置し、案内手段を検出器の位
置に対する二次粒子の放出位置（Ｘ１，Ｘ２）の関数に
したがって制御することを特徴とする。
【００１５】また、前記二次粒子を案内するための案内
手段を、前記検出器での検出信号が上記位置（Ｘ１，Ｘ
２）とは無関係となるように制御する。
【００１６】また、前記粒子線は、上記基板の走査のた
めに偏向される。
【００１７】また、前記検出器の位置に対する二次粒子
の基板上での放出位置（Ｘ１，Ｘ２）を評価中に考慮に
入れる。
【００１８】また、前記検出器は、評価中に、所望の信
号と比較される検出信号を生成する。
【００１９】また、前記粒子線は基板を走査するために
偏向され、さらに、基板は移動可能なテーブル上に保持
され、テーブルの移動と同時にかつ同期して前記偏向を
行う。
【００２０】また、最初に、前記二次粒子を案内する案
内手段を制御するための値が決定され記憶されるように
較正処理を実行する。
【００２１】また、前記二次粒子を案内する案内手段を
制御するための値は、位置依存関数の手段によって、検
出の直前に計算する。
【００２２】
【作用】偏向角が増加するとともに、検出位置に対する
二次粒子の基板上での放出位置が検出器に達する二次粒
子の数に大きく影響を与える限りにおいて、検出特性も
変化する。すなわち、検出信号は、検出器の位置に対す
る二次粒子の基板上での放出位置と共に、大きな範囲で
変動する。それゆえ、全体の面積上で均一な信号の評価
を達成するために、検出位置に対する二次粒子の基板上
での放出位置を、試験中に考慮するものである。この場
合、原理的には、二つの異なる形態が存在する。
【００２３】第１は、基板から検出器に二次粒子を案内
する案内手段を設け、二次粒子放出位置に無関係な検出
信号が検出器に設定されるように案内手段を制御するこ
とである。
【００２４】第２は、二次電子の放出位置を、例えば、
所望信号との比較を行う評価のステップまで考慮に入れ
ずに、評価の際に、検出信号を位置に関係した所望信号
と比較するか、あるいは、検出信号を位置の関数に従っ
て補正した後所望の信号と比較する。
【００２５】本発明のさらなる具体例は、下位の請求項
の特徴であり、以下の記載及び図面を参照して、より詳
細に説明される。
【００２６】
【発明の実施の形態】図に示された装置は、本質的に
は、粒子線源１、特に、粒子線２を生成するための電子
ビーム源、粒子線の焦点を合わせる（フォーカスさせ
る）ための光学系３、偏向装置４及び検出器５とから成
る。
【００２７】パルス粒子線を発生するために、パルス粒
子線源１は、ビームブランキング装置１ａを有する。粒
子線を補正するために、特に、大きな偏向の場合には、
焦点の補正を行う補正手段６と、非点収差の補正を行う
補正手段７とが設置されている。粒子線２は、試験され
るべき基板８に向けられ、二次粒子９を放出させ、少な
くともその幾部分かが検出器５によって検出される。検
出器５では、検出された二次粒子線９は、電気的な検出
信号１０に変換されて、検出信号を評価するための評価
装置１１に供給され、そこで、検出信号１０は、所望の
信号と比較される。
【００２８】試験処理を改良するために、本発明では、
検出器５の位置に対する二次粒子９の基板８上での放出
位置を、試験中に考慮するようになっている。この場
合、原理的に、異なる二つの形態が考えられる。これら
は、別々に使用されることもできるし、あるいは、互い
に有利に組合わされて使用されるかもしれない。
【００２９】第１の形態は、基板８から検出器５に二次
粒子を案内するための案内手段１２を設け、これらの案
内手段１２を、制御装置１３により、検出器５の位置に
対する二次粒子の放出位置の関数に従って制御するもの
である。
【００３０】この方法の基礎となる考えは、基板上の二
つの異なった場所Ｘ１とＸ２について、他の条件、特
に、放出された二次粒子の数が等しいならば、異なった
検出信号が発生されるということである。これは、放出
粒子が基板８上で異なった方向に放出されるとの事実に
基づいており、それゆえに、検出器５に二次粒子を案内
することが必要である。このため、数平方センチメート
ルの小さい走査面積に対して満足する結果を導くため
に、抽出電極が備えられる。しかし、偏向が大きくなる
と共に、明らかに異なった検出信号が発生する。ただ
し、基板上で試験されるべき対象が、完全に同定可能な
状態で機能し、基板上のその位置のみで減少した検出信
号となり、もはや、必要な所望の値には達しない。
【００３１】放出した二次粒子を案内するための案内手
段１２は、多くの板状偏向電極から成る。これらは、二
次粒子の放出位置に応じて、異なった電圧にチャージさ
れる。それゆえに、粒子線の各走査点について対応した
較正を行うことによって、適当な電圧が、二次粒子を案
内するための案内手段に印加される。この結果、走査面
全体にわたって均一な検出信号が得られる。
【００３２】それゆえに、図示された装置は、偏向装置
４と二次粒子を案内する案内手段１２とに接続された制
御装置１３を有する。これにより、二次粒子を案内する
案内手段１２の同期した制御が、粒子線が向けられた場
所の関数として保証される。
【００３３】二次粒子を案内する案内手段に対する必要
な制御信号は、例えば、基板上の各場所に対して記憶さ
れ、好ましくは、走査フィールドの異なった点に対する
較正動作において経験的に決定される。これに代る方法
として、制御信号を、場所依存関数に従って、信号検出
の直前に計算することも可能である。
【００３４】次に、本発明の第二の形態は、検出信号の
二次粒子の放出場所への依存性を、検出信号の評価のと
きまでは考慮に入れないという事実に基づいている。し
たがって、各ケースにおいて決定される検出信号が、夫
々の場所に依存した所望信号と比較されることが考えら
れる。この代替例として、場所に依存した検出信号は、
まず初めに、場所に依存しない検出信号に補正され、そ
の後に、所望の信号と比較されることも可能である。
【００３５】二次粒子の放出位置に関する特定の情報
を、検出信号を評価する評価装置１１が利用できるよう
に、この評価装置１１は、偏向装置４を制御する制御装
置１３に接続されている。
【００３６】好ましい実施例においては、上述の二つの
形態、即ち、二次粒子を案内する案内手段の位置依存制
御と、位置に依存した評価とが考慮される。
【００３７】二次粒子の走査面積が、基板の全ユニット
をビーム偏向によって試験できるように大きく選ばれる
とき、大きな表面積にわたって走査する特別な設計が行
われる。そのようなユニットは、例えば、ガラス板上の
さらなるマトリックスと共に配置される表示マトリック
スにより構成される。また、そのようなユニットは、多
くの印刷回路ボードから必要なだけ切出される前に生産
される印刷回路ボードによっても構成される。
【００３８】試験されるべき基板の大きさが増加する
と、二次電子検出のために上述の補正及び準備をもって
しても、ビーム偏向だけによる走査は、もはや実行不可
能である。しかし、ビーム偏向を基板の機械的移動と組
み合わせれば、試験は可能となる。この目的のために、
基板８は、少なくとも粒子線に垂直な平面において移動
可能なテーブル１４上に保持される。粒子線の偏向を、
好ましくは、一方向に行い、一方、基板を、それに垂直
な方向に機械的に移動させれば、二次粒子検出の特性が
最適化される。
【００３９】二次電子の案内及び信号比較を実行するた
めの関数及びデータは、試験片によっても影響されるの
で、特定のタイプのテストについてそれに固有のデータ
及び関数を記憶するための準備がおこなわれる。
【００４０】この特徴処理の実行において、テストの開
始に先立って、試験片に固有の検出パラメーターが、試
験片のタイプの識別に基づいて、自動的にセットされ
る。さらに、加速電圧、ビーム電流、レンズ電流、ビー
ムパルス期間などの動作パラメーターが記憶される。
【００４１】偏向装置４及びビームの位置決めに対して
必要な補正素子６，７に対する制御信号は、ビームの位
置決めの直前に、例えば、試験点座標を再計算すること
によって、補正制御信号として生成される。この場合、
例えば、装置の歪みを考慮して、装置に特有な補正が行
われる。この試験点座標は、ビームを位置決めする直前
に、試験片データから計算される。したがつて、例え
ば、試験されるべきＴＦＴマトリックスのデータベース
は、元の座標、周期性（ピッチ）、行あるいは列の数な
どのデータから構成される。試験の間に、対応する画像
点座標が、ビームの各位置を決める直前に、これらのデ
ータから計算される。
【００４２】この代替案として、試験点座標は、データ
ファイルから読み出されることも可能である。この設計
は、例えば、印刷回路ボードの試験中に使用される。な
ぜなら、アドレスされるべき接触点は、規則的な順序で
配置されていないからである。
【００４３】試験点が規則的に配置されれば、アドレス
点の順序は、隣接する試験点の間の偏向角が最小になる
ように計算可能である。ＴＦＴマトリックスの試験の場
合、この方法の操作は、例えば、各画像点をそれぞれ列
毎に或いは行毎に曲がりくねった形式で、例えば、隣接
する行あるいは列をそれぞれ反対方向に走査することか
らなる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、基板の試験が、検出器
の位置に対する二次粒子の基板上の放出場所を考慮して
行われる。この結果、３０ｃｍ以上までの基板が試験可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板試験装置の概略構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 粒子線源 ２ 粒子線 ３ 光学装置 ４ 偏向装置 ５ 検出器 ６，７ 補正素子 ８ 基板 ９ 二次粒子 １０ 電気的検出信号 １１ 評価装置 １２ 案内手段 １３ 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マティアス ブルナー ドイツ連邦共和国，85551 キルヒハイム, グラーフ−アンデクス−シュトラッセ 30 (72)発明者 ラルフ シュミット ドイツ連邦共和国，85586 ポイング，ベ トゥニンヴェック ９ Ｆターム(参考） 4M106 AA01 BA02 BA03 CA38 DB05 DE04 DE08 5C001 AA03 CC04 5C033 UU04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒子線を基板上に向け、それによって放
    出された二次粒子を検出器で検出して評価する基板の試
    験方法において、検出器の位置に対する二次粒子の基板
    上での放出位置（Ｘ１，Ｘ２）を試験中に考慮に入れ、
    基板から検出器に対して二次粒子を案内するための案内
    手段を設け、案内手段は複数の板状偏向電極を有すると
    共に検出器の下方に位置し、案内手段を検出器の位置に
    対する二次粒子の放出位置（Ｘ１，Ｘ２）の関数にした
    がって制御することを特徴とする基板の試験方法。
  2. 【請求項２】 前記二次粒子を案内するための案内手段
    を、前記検出器での検出信号が上記位置（Ｘ１，Ｘ２）
    とは無関係となるように制御することを特徴とする請求
    項１に記載の基板の試験方法。
  3. 【請求項３】 前記粒子線は、上記基板の走査のために
    偏向されることを特徴とする請求項１に記載の基板の試
    験方法。
  4. 【請求項４】 前記検出器の位置に対する二次粒子の基
    板上での放出位置（Ｘ１，Ｘ２）を評価中に考慮に入れ
    ることを特徴とする請求項１に記載の基板の試験方法。
  5. 【請求項５】 前記検出器は、評価中に、所望の信号と
    比較される検出信号を生成することを特徴とする請求項
    ４に記載の基板の試験方法。
  6. 【請求項６】 前記粒子線は基板を走査するために偏向
    され、さらに、基板は移動可能なテーブル上に保持さ
    れ、テーブルの移動と同時にかつ同期して前記偏向を行
    うことを特徴とする請求項１に記載の基板の試験方法。
  7. 【請求項７】 最初に、前記二次粒子を案内する案内手
    段を制御するための値が決定され記憶されるように較正
    処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の基板
    の試験方法。
  8. 【請求項８】 前記二次粒子を案内する案内手段を制御
    するための値は、位置依存関数の手段によって、検出の
    直前に計算することを特徴とする請求項２に記載の基板
    の試験方法。
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