JP2008008890A - Ｔｆｔアレイ検査装置および走査ビーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子ビームが走査する範囲とステージ移動で定まるパスの範囲を一致させて、荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれを防ぎ、ＴＦＴ素子（ピクセル）内の荷電粒子ビームの位置精度を高める。
【解決手段】荷電粒子ビームの照射対象をマトリックス状に配置してなる試料上で荷電粒子ビームを二次元的に走査する走査ビーム装置において、照射対象のピッチサイズに応じて、荷電粒子ビームを走査する走査領域のピッチサイズを可変とする。走査状態では、走査領域のピッチサイズの可変状態と同期してステージの送りピッチおよび送り速度を可変とする。これによって、荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれが解消され、ＴＦＴ素子（ピクセル）内の荷電粒子ビームの位置精度を高める。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを基板上で二次元的に走査して得られる走査画像に基づいて基板検査を行うＴＦＴアレイ検査装置および走査ビーム装置に関する。

電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを基板上で二次元的に走査し、荷電粒子ビームの走査によって得られる走査画像に基づいて基板検査を行う基板検査装置が知られている。例えば、ＴＦＴディスプレイ装置に用いるＴＦＴアレイ基板の製造工程では、製造されたＴＦＴアレイ基板が正しく駆動するかの検査が行われるが、このＴＦＴアレイ基板検査では、荷電粒子ビームとして例えば電子ビームを用いて、ＴＦＴアレイ基板を走査することで走査画像を取得し、この走査画像に基づいて検査を行っている。

電子ビームをＴＦＴアレイ基板上で二次元的に走査する際には、電子ビームとステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に相対的に移動させている。このＸ軸方向及びＹ軸方向の移動において、通常、Ｘ軸方向に１ライン分移動して検出信号を取得した後、Ｙ軸方向に１ライン分ずらすという一連の操作を繰り返すことによって１フレーム分の走査信号を取得している。

走査画像によってＴＦＴアレイ基板の検査を行うには、ＴＦＴアレイのパネルが備える各ピクセルの位置を走査画像で正確に特定する必要がある。

従来、ＴＦＴアレイ上において荷電粒子ビームを走査する場合、走査領域および、その走査領域を走査する際の走査幅やステージ移動量を、ＴＦＴ素子（ピクセル）の大きさに関係なく固定した値を用いている。

図９は従来のＴＦＴ素子と走査領域との関係を説明するための図である。図９では、ＴＦＴ素子の一つのピクセル１２０と、荷電粒子ビームが走査する走査領域１３０との関係を示している。一般に、ピクセル１２０には縦方向および横方向のピッチサイズを異にする複数種類のピクセルサイズが存在する。例えば、横９９μｍ縦２９７μｍのピクセルサイズ、あるいは横２６４μｍ縦８８μｍのピクセルサイズ等が知られている。

図１０は、ＴＦＴアレイ上における荷電粒子ビームの走査を説明するための図である。図１０において、複数の荷電粒子ビーム源（ＧＵＮ１、ＧＵＮ２，…）から発せられた荷電粒子ビームはＴＦＴアレイ基板上を照射する。この荷電粒子ビームの照射において、各荷電粒子ビーム源は、ＴＦＴアレイ上に設定した複数のパス（図１０ではパス１〜パス４）の一パス内において、荷電粒子ビームを走査幅Ｄxfixの幅で走査する。この荷電粒子ビームの走査は、荷電粒子ビーム源によるビームの振り動作によってパスを単位として行い、一つのパスが終了した後、隣接するパスを走査する場合にはステージを移動する。このステージ移動の際には、パスの幅分に相当するステージ移動幅Ｌsfixだけ移動する。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すパス１の走査位置からステージをステージ移動幅Ｌsfixだけ移動することによって、パス２を走査する状態を示している。また、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の位置からステージをステージ移動幅Ｌsfixだけ移動することによってパス３を走査する状態を示している。このようにして、ＴＦＴアレイ上に設定した複数の全パスについて走査を行っている。

従来、荷電粒子ビームの走査幅やステージ移動幅は、ＴＦＴ素子（ピクセル）の大きさに関係なく固定された値が用いられている。そのため、例えば、ＴＦＴアレイを検査するＴＦＴアレイ検査装置では、荷電粒子ビームを走査する走査領域のサイズは、ピクセルサイズに係わらず固定したサイズとしている。このように、荷電粒子ビームの走査幅やステージ移動幅が固定されている場合には、ＴＦＴ素子（ピクセル）の大きさによっては、走査幅内に収まるＴＦＴ素子（ピクセル）の個数が必ずしも整数になるとは限らず、端数が生じる場合がある。例えば、図９において、走査領域１３０のピッチサイズは、ピクセル１２０のピクセルサイズの整数倍となるとは限らず、複数のピクセル１２０を配列して成るピクセル領域１２１と走査領域１３０との間にずれが生じることになる。

走査幅内に収まるＴＦＴ素子（ピクセル）の個数に端数が生じると、例えば、各パス間において対応するＴＦＴ素子（ピクセル）の相対位置にずれが生じ、荷電粒子ビーム源から発した荷電粒子ビームが照射する位置にずれが生じる。そのため、ピクセル内の位置精度が場所によって異なるという問題や、干渉縞模様が生じるといった問題が発生する。

また、従来、ステージ移動幅Ｌsfix、ＴＦＴ素子（ピクセル）のｘ方向の幅Ｐxfixを固定値とし、１パスの走査エリア内で照射する荷電粒子ビームの点数Ｎｓを入力値として設定することによって、検査の仕様を定めている。

図１１は、上述した荷電粒子ビームの照射位置のずれを説明するための図である。図１１（ａ）はパス１の走査状態を示し、図１１（ｂ）はパス２の走査状態を示している。

ここで、Pxfixの整数倍であるLsfix、ＴＦＴ素子（ピクセル）のｘ方向の幅Ｐxfixを固定値とし、１パスの走査エリア内において照射する荷電粒子ビームの点数Ｎｓを入力値とする。

図１１（ａ）は、パス１において、荷電粒子ビームの走査幅ＤxsとPxfixの整数倍であるＬsfixとの間にｄx1の誤差が生じる状態を示している。また、図１１（ｂ）は、パス２において、荷電粒子ビームの走査幅ＤxsとPxfixの整数倍であるＬsfixとの間にｄx2の誤差が生じる状態を示している。

パス１の端部から長さを定めた場合、パス２における誤差ｄx2はパス１の誤差ｄx1にパス２で生じる誤差が累積するため、パス数が増えるに従って累積する誤差は増加することになり、ピクセルに対する荷電粒子ビームの照射位置のずれも増加することになる。したがって、Pxfixの整数倍であるＬsfixを固定したままで、上記で定められたビームの走査幅Ｄxsで走査を行うと、荷電粒子ビームが走査する範囲とステージ移動で定まるパスの範囲とがずれ、荷電粒子ビームの照射位置が所望とする位置からずれることになる。なお、図１１では、走査領域のＸ方向である走査幅方向について説明しているが、走査領域のＹ方向である、走査幅方向と直交する方法についても同様の課題を含んでいる。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、ＴＦＴ素子（ピクセル）内の荷電粒子ビームの位置精度を高めることを目的とする。

また、荷電粒子ビームが走査する範囲とステージ移動で定まるパスの範囲を一致させ、荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれを防ぐことを目的とする。

本発明は、走査ビーム装置の形態、及びこの走査ビーム装置を備えるＴＦＴアレイ検査装置の形態を含むものである。

本発明の走査ビーム装置の形態は、荷電粒子ビームの照射対象をマトリックス状に配置してなる試料上で荷電粒子ビームを二次元的に走査する走査ビーム装置において、照射対象のピッチサイズに応じて、荷電粒子ビームを走査する走査領域幅を可変とする。走査状態では、走査領域幅の可変状態と同期してステージの送りピッチおよび送り速度を可変とする。

これによって、荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれが解消され、ＴＦＴ素子（ピクセル）内の荷電粒子ビームの位置精度を高めることができる。

走査領域のピッチサイズは、照射対象のピッチサイズに基づいて演算により算出することができる。この走査領域幅は、走査領域の二次元の各方向のピッチサイズが、照射対象の同じ方向のピッチサイズの整数倍となるように算出する。

また、本発明の走査ビーム装置は、試料を支持するとともに少なくとも二次元方向に移動するステージと、当該ステージを駆動制御するステージ制御部とを備える構成とすることができる。ステージ制御部は、走査領域幅に基づいてステージの送りピッチおよび送り速度を設定する。ステージの送りピッチは、走査領域の走査幅方向（Ｘ方向）の送り量である。一方、ステージの送り速度は、走査領域の走査幅方向と直交する方向（Ｙ方向）の送り量である。

走査幅方向（Ｘ方向）に対する形態では、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査させる走査ビーム装置において、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上でＸ方向に走査させる走査幅Ｄｘを、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐｘに基づいて可変とし、この走査幅Ｄｘに基づいて走査幅方向のステージ送り幅Ｌｓを可変とする。

荷電粒子ビームの走査幅ＤｘをＴＦＴピクセルのピッチ幅Ｐｘに基づいて定めることにより、荷電粒子ビームが走査する範囲をＴＦＴピクセルの各仕様に対応させることができ、さらに、この走査幅Ｄｘに合わせてステージが走査幅方向に移動するステージ送り幅Ｌｓを定めることにより、ステージ送りの範囲を荷電粒子ビームが走査する範囲に合わせることができる。

したがって、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐｘが変化した場合であっても、荷電粒子ビームの走査範囲とステージ送りの範囲をこのピッチ幅Ｐｘに合わせて可変とすることで、ＴＦＴピクセル上における荷電粒子ビームの照射位置のずれを防ぐことができる。

より詳細には、本発明の走査ビーム装置は、荷電粒子ビームの走査を制御するビーム走査制御部と、ＴＦＴアレイを支持するステージのステージ送りを制御するステージ制御部とを備える構成とする。

ビーム走査制御部は、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐｘに基づいて設定された走査幅Ｄｘで荷電粒子ビームを走査し、ステージ制御部は、走査幅Ｄｘと同期して走査幅方向のステージ送り幅Ｌｓを可変とする。

さらに、本発明の走査ビーム装置は、ピッチ幅Ｐｘに基づいて走査幅Ｄｘを算出する演算部を備える。この演算部は、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐｘから荷電粒子ビームのＸ方向の走査範囲に含まれる走査点数Ｎｓを算出し、この算出した走査点数ＮｓとＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐｘから荷電粒子ビームがＴＦＴアレイ上をＸ方向に走査する走査幅Ｄｘを算出する。

一方、走査幅方向と直交する方向（Ｙ方向）に対する形態では、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査させる走査ビーム装置において、荷電粒子ビームをＸ方向に一走査幅分だけ走査する間に、Ｘ方向の走査幅方向と直交するＹ方向にステージを送るステージ送り速度ｖyをＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐｙに基づいて可変とする。

走査幅方向と直交する方向にステージを送るステージ送り速度ｖyをＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐｙに基づいて可変とすることによって、ステージ送りの範囲を荷電粒子ビームが走査する範囲に合わせることができる。

より詳細には、本発明の走査ビーム装置は、荷電粒子ビームの走査を制御するビーム走査制御部と、ＴＦＴアレイを支持するステージのステージ送りを制御するステージ制御部とを備える。ステージ制御部は、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐｙと同期してＸ方向の走査幅方向と直交する方向にステージを送るステージ送り速度ｖyを可変とする。

ステージ送り速度ｖyを算出する演算部を備える。この演算部は、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐｙから、荷電粒子ビームをＸ方向に一走査幅分だけ走査する間に、Ｘ方向の走査幅方向と直交するＹ方向にステージを送るステージ送り幅Ｌsｙを求め、求めたステージ送り幅Ｌsｙと一走査幅分だけ走査する走査時間Ｔとに基づいてステージ送り速度ｖyを算出する。

さらに、本発明のＴＦＴアレイ検査装置の態様は、荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査させ、この走査により得られる走査画像に基づいてＴＦＴアレイ検査を行うＴＦＴアレイ検査装置において、上述した走査ビーム装置を備える。

荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査させ、この走査により得られる走査画像に基づいてＴＦＴアレイ検査を行う。このＴＦＴアレイ検査装置が備える走査ビーム装置は、ＴＦＴピクセルのピッチサイズに応じて、荷電粒子ビームを走査する走査領域幅を可変とする。

ＴＦＴアレイ検査装置が備える走査ビーム装置は、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐｘが変化した場合であっても、荷電粒子ビームの走査範囲とステージ送りの範囲をこのピッチ幅Ｐｘに合わせて可変とすることで、ＴＦＴピクセル上における荷電粒子ビームの照射位置のずれを防ぐことができ、ＴＦＴアレイおける検査位置の精度を向上させることができる。

ＴＦＴアレイ検査装置の走査ビーム装置は、走査領域のピッチサイズの可変状態と同期してＴＦＴアレイを支持するステージの送りピッチおよび送り速度を可変とする。走査領域のピッチサイズは、ＴＦＴピクセルのピッチサイズに基づいて演算により算出する。走査領域幅は、二次元の同方向におけるＴＦＴピクセルのピッチサイズの整数倍である。

ＴＦＴアレイを支持するとともに少なくとも二次元方向に移動するステージと、当該ステージを駆動制御するステージ制御部とを備える。ステージ制御部は、走査領域幅に基づいてステージの送りピッチおよび送り速度を設定する。

本発明によれば、ＴＦＴ素子（ピクセル）内の荷電粒子ビームの位置精度を高めることができ、ＴＦＴアレイおける検査位置の精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の走査ビーム装置、及びＴＦＴアレイ検査装置の構成例を説明するための概略ブロック図である。図１において、ＴＦＴアレイ検査装置１は、ＴＦＴアレイ上に荷電粒子ビームを走査する走査ビーム装置２と、荷電粒子ビームの走査で得られる二次電子によってＴＦＴアレイ検査を行う検査装置１０とを備える。

走査ビーム装置２は、荷電粒子ビーム源３、ビーム走査制御部４、ステージ５、ステージ制御部６、制御部７，演算部８等を備え、検査装置１０は、検出器１１及び信号処理部１２を備える。

走査ビーム装置２において、荷電粒子ビーム源３はステージ５上に載置された基板に形成されたＴＦＴアレイ上に電子ビーム等の荷電粒子ビームを照射する。走査ビーム装置２は、ＴＦＴアレイ上の荷電粒子ビームの照射位置を走査する構成として、荷電粒子ビームを偏向させることによってＴＦＴアレイ上を走査させるビーム走査制御部４と、ステージ５を移動させるステージ制御部６を備える。

ビーム走査制御部４は、荷電粒子ビーム源３から放出される荷電粒子ビームを偏向させることによって、ＴＦＴアレイ上を照射する荷電粒子ビームの照射位置の移動を制御する。この照射位置の制御において、荷電粒子ビームの照射位置をＸ軸方向に移動させることによって、ＴＦＴアレイの各パスにおいて、パス内に配列されるピクセル上に荷電粒子ビームを順に照射する。

ステージ制御部６は、ステージ５の移動を制御する。ステージ制御部６による一制御態様では、荷電粒子ビームを走査領域のＸ軸方向の幅を走査する間に、基板上のＹ軸方向に、ＴＦＴアレイの１ピクセルのＹ方向の幅に相当する送り量を連続送りする。また、他の制御態様では、ＴＦＴアレイの１ピクセルのＹ方向の幅に相当する送り幅の基板上のＹ軸方向へのステージ送りと、荷電粒子ビームのＸ軸方向の走査とを交互に行って１パス内での荷電粒子ビームの走査を行う。

ステージを連続送りする態様では、荷電粒子ビームをＸ方向に一走査幅分だけ走査する間に、Ｘ方向の走査幅方向と直交するＹ方向にステージ送り速度ｖyでステージ送りする。このステージ送り速度ｖyは、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyに基づいて可変とし、照射対象のＴＦＴピクセルのピッチサイズの仕様に応じて変更する。

ステージ制御部６は、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyと同期してＸ方向の走査幅方向と直交する方向にステージを送るステージ送り速度ｖyを可変とする。このステージ送り速度ｖyを可変とする構成は、例えば、ＴＦＴピクセルのピッチサイズの仕様と、このピッチサイズに対するステージ送り速度ｖyとの関係を予め求めて記憶しておき、ＴＦＴピクセルのピッチサイズを入力することで、ステージ送り速度ｖyを読み出すようにすることができる。ピッチサイズとステージ送り速度ｖyとの関係は、テーブルの形式あるいは演算式の形式で記憶手段等に記憶しておくことができる。

また、ステージ制御部６は、一パス内の走査領域が終了した後、隣接するパスの走査領域に移動する場合には、基板上のＸ軸方向において１パスの幅に相当するステージ送りを行う。このステージ移動によって、荷電粒子ビーム源３と次のパスとの位置合わせを行うことができる。

制御部７は、このビーム走査制御部４とステージ制御部６を制御し、基板上の走査範囲の切り換えと、この走査範囲内での荷電粒子ビームの走査を行う。上記した構成によって、荷電粒子ビームは、ビーム走査制御部４によるＸ軸方向の走査と、ステージ制御部６によるＹ軸方向の２種類の移動とによって、基板上に形成されたＴＦＴアレイをパス毎に走査して各ピクセルに荷電粒子ビームを照射する。

各ピクセルにおいて、荷電粒子ビームの照射位置からは二次電子が放出される。検査装置１０において、この二次電子を検出器１１で検出し、検出した検出信号を信号処理部１２で処理することによって、ＴＦＴアレイの各ピクセルの欠陥の有無や、短絡や断線等の欠陥種の判定等のＴＦＴアレイ検査を行う。

本発明において、ビーム走査制御部４は、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐxに基づいて設定された走査幅Ｄxで荷電粒子ビームを走査し、また、ステージ制御部６は、Ｘ方向では走査幅Ｄxと同期して走査幅方向のステージ送り幅Ｌsxを可変に制御し、Ｙ方向ではＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyと同期して走査幅方向と直交する方向のステージ送り幅Ｌsyおよびステージ送り速度ｖyを可変に制御する。

上記した、ビーム走査制御部４によるピッチ幅Ｐｘに基づいた走査幅Ｄxによる走査、および、ステージ制御部６による走査幅Ｄxと同期したステージ送り幅Ｌsxによるステージ送り、およびピッチ幅Ｐｙと同期したステージ送り幅Ｌsyないしステージ送り速度ｖyによるステージ送りを行うために、走査幅Ｄｘ、ステージ送り幅Ｌsy、ステージ送り速度ｖy等を算出する演算部８を備える。

演算部８は、ピクセルサイズを入力し、入力したピクセルサイズに基づいて走査幅Ｄxを算出する。より詳細には、演算部８は、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐxを入力し、荷電粒子ビームのＸ方向の走査範囲に含まれる走査点数Ｎsを算出し、算出した走査点数ＮsとＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐxから荷電粒子ビームがＴＦＴアレイ上をＸ方向に走査する走査幅Ｄxを算出する。

また、演算部８は、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyから、荷電粒子ビームをＸ方向に一走査幅分だけ走査する間に、Ｘ方向の走査幅方向と直交するＹ方向にステージを送るステージ送り幅Ｌsｙを求め、求めたステージ送り幅Ｌsｙと一走査幅分だけ走査する走査時間Ｔとに基づいてステージ送り速度ｖy（＝Ｌsｙ／Ｔ）を算出する。なお、走査時間Ｔには、荷電粒子ビームを一走査幅分だけ移動させるに要する時間の他に、荷電粒子ビームを走査の終点端から始点端に戻すための帰還時間も含まれる。

図２は、ピクセルのサイズと、走査領域幅およびステージの送りピッチ、送り速度との関係を説明するための図である。

ピクセル２０は、Ｘ方向ピッチＰxとＹ方向ピッチＰyのピッチサイズを有するものとする（図２中のＡ）。本発明は、このピクセル２０のピッチサイズ（Ｐx，Ｐy）に応じて荷電粒子ビームを照射して走査する走査領域３０のピッチサイズを定める（図２中のＢ）。

例えば、ピクセルのピッチサイズとして、Ｘ方向ピッチＰx＝９９μｍ、Ｙ方向ピッチＰy＝２９７μｍである場合において、一つの走査領域内にＸ方向に４７４個、Ｙ方向に１０個のピクセルを設定するには、走査領域のＸ方向のピッチを４７４・９９μｍ＝４６．９２６ｍｍに設定し、走査領域のＹ方向のピッチを１０・２９７μｍ＝２．９７ｍｍに設定する。

また、ピクセルのピッチサイズとして、Ｘ方向ピッチＰx＝２６４μｍ、Ｙ方向ピッチＰy＝８８μｍである場合において、一つの走査領域内にＸ方向に１７８個、Ｙ方向に３４個のピクセルを設定するには、走査領域のＸ方向のピッチを１７８・２６４μｍ＝４６．９９２ｍｍに設定し、走査領域のＹ方向のピッチを３４・８８μｍ＝２．９９２ｍｍに設定する。

この走査領域３０内のＸ方向の走査は、走査領域３０内で荷電粒子ビームをＸ方向に振らせることによって行う。

さらに、ステージの移動量をピクセル２０のピッチサイズ（Ｐx，Ｐy）に応じて定める。この走査領域３０内においてＹ方向の走査を行うためにステージをＹ方向に移動する。このＹ方向のステージ移動において、ステージの送り幅Ｌsyおよび送り速度ｖyをピクセル２０のピッチサイズＰyに応じて定める（図２中のＣ）。

また、荷電粒子ビームを照射するパスを移動させるために、ステージをＹ方向に移動する。このＹ方向のステージ移動において、ステージの送り幅Ｌsxをピクセル２０のピッチサイズＰxに応じて定める（図２中のＤ）。このステージの送りピッチおよび送り速度は、走査領域幅の可変状態と同期して可変とする。

以下、図３の概略説明図を用いて、ピクセルのＸ方向のピッチサイズと、走査領域のＸ方向のピッチおよびステージのＸ方向の送りピッチとの関係を説明し、図４のフローチャートおよび図５の説明図を用いて、演算部による走査幅Ｄｘの算出について説明する。

図３において、走査領域３０（３０ａ，３０ｂ）のＸ方向のピッチサイズは、ピクセル２０のＸ方向ピッチＰx（図３中のＡ）に応じて設定し、荷電粒子ビームを走査するビーム走査幅Ｄxとする（図３中のＢ）。この走査領域３０のＸ方向のピッチサイズおよびビーム走査幅Ｄxの設定は、例えば、一走査領域においてＸ方向に配置するピクセル２０の個数ｎxとピクセル２０のＸ方向ピッチＰxの積（Ｐx・ｎx）で定めることができる。

図３において、走査領域３０ａと走査領域３０ｂは、隣接するパスにおける各走査領域を示している。一つのパス内での走査が終了した後、ステージを移動して荷電粒子源と次のパスとの位置合わせを行い、移動後のパスにおける走査領域３０ｂについて走査を行う。

走査領域３０ａから走査領域３０ｂへの移動は、ステージをＸ方向送り幅ＬsxだけＸ方向に移動させることで行う。このステージのＸ方向送り幅Ｌsxは、走査領域３０のＸ方向のピッチサイズを用いることができ、ピクセルのＸ方向のピッチサイズに応じて可変とする。

次に、図４のフローチャートおよび図５の説明図を用いて、演算部による走査幅Ｄｘの算出について説明する。

はじめに、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐｘを入力値として入力する（Ｓ１）。次に、ステージをパス間で移動させて走査範囲を切り換える際に、ステージをＸ方向に移動させる初期値として定められている移動量（Ｘ方向ステージ移動初期幅）Ｌｓ*を取得する。このＸ方向ステージ移動初期幅Ｌｓ*は、制御部７あるいは演算部８が備える記録手段（図示しない）に、初期値、あるいは前回の走査で用いたＸ方向ステージ移動量として記憶しておき、この値を読み出すことで取得することができる（Ｓ２）。

次に、入力したピッチ幅Ｐxと取得したＸ方向ステージ移動初期幅Ｌs＊を用いて、走査点数Ｎsを算出する。走査点数Ｎsは、Ｎs＝（Ｌs*／（Ｐx／２）＋０．５）の整数部分によって算出することができる。ここで、走査点数Ｎｓは、荷電粒子ビームがＴＦＴアレイ上をＸ方向に走査する走査幅Ｄxの範囲内において、照射を行う荷電粒子ビームの個数である。

図５（ａ）は走査幅Ｄxを定める前の状態を示し、図３（ｂ）は走査幅Ｄxを定めた後前の状態を示している。

図５（ａ）の状態において、走査幅ＤxはＸ方向ステージ移動初期幅Ｌs*に設定されている。ここで、入力したピッチ幅Ｐx内に２点の走査点を設定する場合には、１走査当たりの長さは（Ｐx／２）となり、走査幅Ｄx内にＬs*／（Ｐx／２）個の走査点を含むことになる。Ｌs*／（Ｐx／２）で定まる走査点数は必ずしも整数とならない。そこで、（Ｌs*／（Ｐx／２）＋０．５）の整数部分を走査点数Ｎsとして算出する。なお、上記演算において、走査点をピクセルの端部ではなくピクセルの内側に設定するために０．５を加算している。

次に、Ｘ方向の走査幅Ｄxを算出する。この算出した走査幅ＤxはＸ方向のステージ移動幅Ｌsに対応する。走査幅ＤxはＤx＝Ｎs・（Ｐx／２）によって算出することができる。図５（ｂ）は、ピッチ幅Ｐxと走査幅Ｄxを示している。入力したピッチ幅Ｐxから定まる走査点間の距離（Ｐx／２）に１パス内に含む走査点数Ｎsを乗算することによって、１パスにおける走査幅Ｄxを定めると共に、この走査幅Ｄxをステージの移動幅Ｌsxとして設定する。

上記設定によって、１パスの走査幅Ｄxはピッチ幅Ｐxに応じた幅に設定されるため、パスの走査幅Ｄx内における走査点の位置はパス間で一致し、荷電粒子ビームの走査位置のずれは解消される。

図６は、本発明による走査幅Ｄxの設定において、各パスにおけるピクセルのピッチ幅Ｐｘと走査幅Ｄxおよびステージの移動幅Ｌsxの間の関係を示し、図６（ａ）はパス１の状態を示し、図４（ｂ）はパス２の状態を示している。パス１およびパス２のいずれにおいても、入力したピクセルのピッチ幅Ｐxに応じて走査幅Ｄxとステージの移動幅Ｌsxが定まるため、各パスに含むピクセルは整数個となり、各ピクセルに対する走査点の位置についての位置ずれは生じない。

以下、図７のフローチャートおよび図８の説明図を用いて、走査幅Ｄｘの算出について説明する。

はじめに、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyを入力値として入力する（図８中のＡ）（Ｓ１１）。

次に、走査領域において、荷電粒子ビームを走査幅方向（Ｘ方向）に移動する間におけるＹ方向のビーム走査幅Ｄyを算出する。このビーム走査幅Ｄyは、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyと同一の値とすることができる。このビーム走査幅Ｄyは、荷電粒子ビームを走査幅方向（Ｘ方向）に移動する間に、ステージがＹ方向に移動するステージ移動幅Ｌsyである。したがって、これらの間にはＬsy＝Ｄy＝Ｐyの関係が成り立っている（図８中のＢ）（Ｓ１２）。

さらに、ステージのＹ方向の送り速度ｖyを算出する。この送り速度ｖyは、例えば、ステージ移動幅Ｌsyを、荷電粒子ビームが走査領域のＸ方向の走査幅Ｄxを走査するに要する時間Ｔ1と、走査領域のＸ方向の終点端から始点端まで荷電粒子ビームを戻すに要する時間Ｔ2との和の時間Ｔで除算する演算（ｖy＝Ｌsy／Ｔ）を行うことで求めることができる（図８中のＣ）（Ｓ１３）。

１走査領域のＸ方向に配置されるピクセルの個数は、上述したように、例えば、ピクセルサイズが横９９μｍ×縦２９７μｍの場合には横方向に４７４個のピクセルが配列され、ピクセルサイズが横２６４μｍ×縦８８μｍの場合には横方向に１７８個のピクセルが配列されるが、図８では、説明を簡略とするために１走査領域のＸ方向に４個のピクセルを配列し状態を示している。図中の丸印は荷電粒子ビームの照射位置を模式的に示している。

図８は、ステージの移動状態を破線で示している。時刻ｔ1ではピクセル２０aに荷電粒子ビームを照射し、時刻ｔ2ではピクセル２０bに荷電粒子ビームを照射し、時刻ｔ3ではピクセル２０cに荷電粒子ビームを照射し、時刻ｔ4ではピクセル２０dに荷電粒子ビームを照射する状態を示している。ピクセル２０b，２０c，２０dは、ステージがＹ方向（図中の上方）に移動した後の位置を示している。

なお、このとき、荷電粒子源の位置は固定されているため、移動する照射位置に荷電粒子ビームを照射するために、荷電粒子ビームの照射方向を偏向させて合わせる。これにより、Ｘ方向に配列されるピクセル２０ａ〜２０d上のＸ方向の一走査ライン上に荷電粒子ビームが照射される。

本発明の態様によれば、ステージのＹ方向の送り速度ｖyは、ピクセル２０のＹ方向のピッチサイズＰyの可変状態に応じて可変とし、走査領域のＸ方向の走査幅を走査する間に、ピクセル２０のピッチサイズＰy分ステージを移動することによって、各ピクセルに対して位置ずれすることなく荷電粒子ビームを照射することができる。

本発明の走査ビーム装置は、電子線マイクロアナライザ、走査電子顕微鏡、Ｘ線分析装置等に適用することができる。

本発明の走査ビーム装置、及びＴＦＴアレイ検査装置の構成例を説明するための概略ブロック図である。 ピクセルのサイズと、走査領域のピッチサイズおよびステージの送りピッチ、送り速度との関係を説明するための図である。 ピクセルのＸ方向のピッチサイズと、走査領域のＸ方向のピッチおよびステージの送りピッチとの関係を説明するための概略説明図である。 本発明の演算部による走査幅Ｄxの算出を説明するためのフローチャートである。 本発明の演算部による走査幅Ｄxの算出を説明するための説明図である。 本発明の各パスにおけるピクセルのピッチ幅Ｐｘと走査幅Ｄxおよびステージの移動幅Ｌsxの間の関係を示す図である。 走査幅Ｄｘの算出を説明するためのフローチャートである。 走査幅Ｄｘの算出を説明するための説明図である。 従来のＴＦＴ素子と走査領域との関係を説明するための図である ＴＦＴアレイ上における荷電粒子ビームの走査を説明するための図である。 荷電粒子ビームの照射位置のずれを説明するための図である。

符号の説明

１…ＴＦＴアレイ検査装置、２…走査ビーム装置、３…荷電粒子ビーム源、４…ブーム走査制御部、５…ステージ、６…ステージ制御部、７…制御部、８…演算部、１０…検査装置、１１…検出器、１２…信号処理部、２０…ピクセル、３０、３０ａ、３０ｂ…走査領域。

Claims (16)

1. 荷電粒子ビームの照射対象をマトリックス状に配置している試料上で荷電粒子ビームを二次元的に走査する走査ビーム装置において、
   前記照射対象のピッチサイズに応じて、荷電粒子ビームを走査する走査領域幅を可変とすることを特徴とする、走査ビーム装置。
2. 前記走査領域幅の可変状態と同期してステージの送りピッチおよび送り速度を可変とすることを特徴とする、請求項１に記載の走査ビーム装置。
3. 前記走査領域幅は、前記照射対象のピッチサイズに基づいて演算により算出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の走査ビーム装置。
4. 前記走査領域の二次元の各方向の大きさは、前記照射対象の同じ方向のピッチサイズの整数倍であることを特徴とする、請求項３に記載の走査ビーム装置。
5. 前記試料を支持するとともに少なくとも二次元方向に移動するステージと、当該ステージを駆動制御するステージ制御部とを備え、
   前記ステージ制御部は、前記走査領域幅に基づいてステージの送りピッチおよび送り速度を設定することを特徴とする、請求項１から４の何れか1つに記載の走査ビーム装置。
6. 荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査させる走査ビーム装置において、
   荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上でＸ方向に走査させる走査幅Ｄxを、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐxに基づいて可変とし、
   前記走査幅Ｄxに基づいて走査幅方向のステージ送り幅Ｌsxを可変とすることを特徴とする、走査ビーム装置。
7. 荷電粒子ビームの走査を制御するビーム走査制御部と、
   ＴＦＴアレイを支持するステージのステージ送りを制御するステージ制御部とを備え、
   前記ビーム走査制御部は、ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐxに基づいて設定された走査幅Ｄxで荷電粒子ビームを走査し、
   前記ステージ制御部は、前記走査幅Ｄxと同期して走査幅方向のステージ送り幅Ｌsxを可変とすることを特徴とする、請求項６に記載の走査ビーム装置。
8. ＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐxから荷電粒子ビームのＸ方向の走査範囲に含まれる走査点数Ｎsを算出し、
   前記算出した走査点数ＮsとＴＦＴピクセルのＸ方向のピッチ幅Ｐxから荷電粒子ビームがＴＦＴアレイ上をＸ方向に走査する走査幅Ｄxを算出する演算部を備えることを特徴とする、請求項６又は７に記載の走査ビーム装置。
9. 荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査させる走査ビーム装置において、
   荷電粒子ビームをＸ方向に一走査幅分だけ走査する間に、Ｘ方向の走査幅方向と直交するＹ方向にステージを送るステージ送り速度ｖyをＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyに基づいて可変とすることを特徴とする、走査ビーム装置。
10. 荷電粒子ビームの走査を制御するビーム走査制御部と、
    ＴＦＴアレイを支持するステージのステージ送りを制御するステージ制御部とを備え、
    前記ステージ制御部は、ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyと同期してＸ方向の走査幅方向と直交する方向にステージを送るステージ送り速度ｖyを可変とすることを特徴とする、請求項９に記載の走査ビーム装置。
11. ＴＦＴピクセルのＹ方向のピッチ幅Ｐyから、荷電粒子ビームをＸ方向に一走査幅分だけ走査する間に、Ｘ方向の走査幅方向と直交するＹ方向にステージを送るステージ送り幅Ｌsyを求め、当該ステージ送り幅Ｌsyと前記一走査幅分だけ走査する走査時間Ｔとに基づいて前記ステージ送り速度ｖyを算出する演算部を備えることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の走査ビーム装置。
12. 荷電粒子ビームをＴＦＴアレイ上で二次元的に走査させ、この走査により得られる走査画像に基づいてＴＦＴアレイ検査を行うＴＦＴアレイ検査装置において、
    前記ＴＦＴピクセルのピッチサイズに応じて、荷電粒子ビームを走査する走査領域幅を可変とすることを特徴とする、ＴＦＴアレイ検査装置。
13. 前記走査領域幅の可変状態と同期してＴＦＴアレイを支持するステージの送りピッチおよび送り速度を可変とすることを特徴とする、請求項１２に記載のＴＦＴアレイ検査装置。
14. 前記走査領域幅は、前記ＴＦＴピクセルのピッチサイズに基づいて演算により算出することを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のＴＦＴアレイ検査装置。
15. 前記走査領域幅は、二次元の同方向における前記ＴＦＴピクセルのピッチサイズの整数倍であることを特徴とする、請求項１４に記載のＴＦＴアレイ検査装置。
16. 前記ＴＦＴアレイを支持するとともに少なくとも二次元方向に移動するステージと、当該ステージを駆動制御するステージ制御部とを備え、
    前記ステージ制御部は、前記走査領域のピッチサイズに基づいてステージの送りピッチおよび送り速度を設定することを特徴とする、請求項１２から１５の何れか1つに記載のＴＦＴアレイ検査装置。

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