JP2009530619A

JP2009530619A - マルチカラム電子ビーム検査システムにおけるクロストークの軽減方法

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Publication number: JP2009530619A
Application number: JP2009500570A
Authority: JP
Inventors: ラルフシュミド; トーマスシュベーデス
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2027-03-12
Also published as: US20070216428A1; CN101400991B; WO2007106759A2; CN102353890A; KR20090004957A; KR101028222B1; TW200741230A; JP5829376B2; US7569818B2; CN101400991A; TWI323788B; CN102353890B; WO2007106759A3

Abstract

複数の電子ビーム間でのクロストークを軽減又は排除するための方法及び装置について説明する。この複数の電子ビームにより大面積基板上に互いに隣り合う検査領域が形成され、ある検査領域の２次電子が隣接する検査領域で検出されることがある。一実施形態において、１次ビームの放射と１次ビームから生じた２次電子の検出のタイミングを制御することで、別の１次ビームからの２次電子を検出する可能性を排除又は軽減する。

Description

発明の背景

（発明の分野）
本発明の実施形態は、概して、基板を検査するための方法及びシステムに関する。特に、本発明の実施形態はフラットパネルディスプレイの製造において大面積基板を検査するための方法及びシステムに関する。
（関連技術の説明）

近年、従来のブラウン管に代わって、例えばアクティブマトリックス液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイが世界的に一般的になってきている。より高い画質、軽量さ、低電圧要件、及び低消費電力を含め、ＬＣＤにはＣＲＴと比較して幾つかの利点がある。ＬＣＤディスプレイは、数例を挙げるとコンピュータモニタ、携帯電話及びテレビでよく応用されている。

ＬＣＤ製造工程の一部として、フラットパネル基板を検査して、画素の動作性を測定することが必要である。電圧の画像化、電荷の検出、及び電子ビーム検査が、製造過程において欠陥を監視し、問題を解決するのに用いられる方法の一部である。典型的な電子ビーム検査法においては、画素の応答を監視して、欠陥情報を得る。電子ビーム検査の一例においては、一定の電圧を画素に印加し、電子ビームを検査対象である個々の画素電極に指向する。画素電極領域から放出された２次電子を検出し、ＴＦＴ電圧を測定する。

ディスプレイの大型化、生産量の増大、及びより低い製造コストへの需要は、最小限のクリーンルーム空間でより大型の基板を収容可能な新しい検査システムの必要性を生み出した。現行のフラットパネルディスプレイ処理機材は、通常、約２２００ｍｍｘ２５００ｍｍまで及びそれ以上の大面積基板を収容する。資金的、設計上の双方の観点から、フラットパネルディスプレイの製造業者にとって処理スループット時間同様に、処理機材のサイズも大きな問題である。

この課題に対処するために、検査チャンバが大面積基板の幅又は長さより１次元において若干大きく、基板を検査中に少なくとも１つの直線方向で処理する検査システムを開発した。この一方向運動では１つ以上の電子ビームカラム、及びカラムの各アドレス領域を接近させる必要があり、隣接するカラム間でクロストークが起こる可能性が生じる。このクロストークを軽減又は排除しない限り、画素検査は困難なものとなる。

従って、クリーンルーム空間を最小限に抑え、検査時間を短縮する、大面積基板上で検査を実行するための検査システムと、検査装置のアドレス領域間でのクロストークを軽減するための方法が必要とされている。

発明の概要

一実施形態において、少なくとも第１電子ビームカラムと第１電子ビームカラムに隣り合う少なくとも第２電子ビームカラムとの間のクロストークを軽減するための方法について説明する。本方法は、第１トリガイベントを発生させ、第１トリガイベント後の第１既定時間で、第１電子ビームパルスを第１電子ビームカラムから基板上に放射し、第１トリガイベント後の第２既定時間で、第１読取枠で第１電子ビームパルスによって生じた第１信号を検出し、第２トリガイベントを発生させ、第２トリガイベント後の第３既定時間で、第２電子ビームパルスを第２電子ビームカラムから基板上に放射し、第２トリガイベント後の第４既定時間で、第２読取枠で第２電子ビームパルスによって生じた第２信号を検出することを含み、第１読取枠と第２読取枠は異なる時間を占める。

別の実施形態において、複数の偶数電子ビームカラムをその間に有する複数の奇数電子ビームカラム間でのクロストークを軽減するための方法について説明する。本方法では、立ち上がりと立ち下りを有するマスタークロック信号を送り、立ち上がりと一致する複数の奇数電子ビームカラム又は少なくとも１つの偶数電子ビームカラムからの第１電子パルスを同期させ、立ち下りと一致する複数の奇数電子ビームカラム又は少なくとも１つの偶数電子ビームカラムからの第２電子パルスを同期させることを含み、第１パルスと第２パルスは遅れの分、離れている。

別の実施形態において、電子ビーム検査システムについて説明する。この装置は１つ以上の奇数カラムと１つ以上の偶数カラムを含む複数の電子ビームカラムを含み、この複数の電子ビームカラムのそれぞれはブランキングシステムと検出装置を含み、複数の電子ビームカラムは更に第１トリガイベントと第２トリガイベントを定義するマスタークロック信号を有する同期化装置を含み、各電子ビームカラムのブランキングシステムと検出装置はマスタークロック信号と通信し、１つ以上の奇数カラムのブランキングシステムは第１トリガイベントでトリガされ、１つ以上の偶数カラムのブランキングシステムは第２トリガイベントでトリガされる、又はその逆である。

詳細な説明

本明細書で使用の基板という用語は、概して、ガラス、高分子材料、又は電子デバイスをその上に形成するのに適したその他の基板材料から成る大面積基板を意味している。本願の保護範囲を制限することなく、本明細書に記載の検査カラムを、例えば、電子ビームカラム又はデバイスと称することがある。そのため、電子ビームデバイスは電子ビーム検査システム又はリソグラフィシステムであってもよい。本発明の実施形態は、試料の画像を得るための、その他の荷電粒子及び／又は別の２次及び／又は後方散乱荷電粒子供給源を用いた装置にも応用することができる。

電圧及び電位に関連した本明細書に記載の実施形態は相対的なものであり、絶対的なものではない。例えば、エミッタを「接地」し、３ｋＶの電圧をサンプルに印加することでビームを加速するとは、負の電圧３ｋＶをエミッタに印加し、試料を接地することと同等である。従って、便宜上、特定の電圧で説明する場合があっても、相対電位であることを理解しなくてはならない。

本明細書で記載の様々な実施形態を、水平及び垂直面における独立した方向と関連させて説明する。垂直とは、水平面に直交するものと定義され、Ｚ方向と称される。水平とは垂直面に直交すると定義され、Ｘ又はＹ方向と称され、Ｘ方向はＹ方向に直交し、Ｙ方向はＸ方向に直交する。Ｘ、Ｙ及びＺ方向は、読者の助けとなるように、必要に応じて図に含めた、方向図で更に定義される。

図１Ａは検査システム１００の一実施形態の等角図であり、システムは大面積フラットパネル基板、例えば約２２００ｍｍｘ約２６００ｍｍまで及びそれを越える寸法の大面積基板上に位置された電子デバイスの動作性を検査するように適合されている。検査システム１００は少なくとも１つの検査チャンバ１１０を含み、チャンバには薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）、電界放出ディスプレイ、プラズマディスプレイ、及び有機発光ダイオードディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ上の電子デバイスを検査するように適合された複数の検査カラム１１５ｎが連結されている。検査システム１００で検査し得るその他の大面積基板には、ソーラアレイ又はソーラパネルが含まれる。更に、本明細書で説明の実施形態は、半導体ウェハ上の電子デバイスの動作性の検査にも使用することができる。

一実施形態において、複数の検査カラム１１５ｎが１つ以上の奇数カラム１１５_１、１１５_３、１１５_５、１１５_７と、１つ以上の偶数カラム１１５_２、１１５_４、１１５_６、１１５_８を定義している。検査チャンバ１１０は真空源に連結されており、１つ以上のロードックチャンバ（図示せず）に連結して、１つ以上の大面積基板の検査チャンバ１１０への搬入・搬出を円滑に行ってもよい。一実施形態において、複数の検査カラム１１５ｎは電子ビームカラムであるが、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、画素、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又はソーラパネル用の太陽電池等の大面積基板上に位置された電子デバイスの動作性の検査用に構成されたいずれのデバイスであってもよい。

一実施形態において、複数の検査カラム１１５ｎは検査チャンバ１１０の上面に直線構成で連結されている。その他の実施形態において（図示せず）、複数の検査カラム１１５ｎは互い違いつまりジグザグ構成であり、検査チャンバの上面に連結されている。一実施形態において、複数の検査カラム１１５ｎは、基板が検査チャンバ内の可動式基板支持体によって複数の検査カラム１１５ｎの下をシステム内を一方向に移動させられるにつれ、大面積基板の長さ又は幅に亘って検査を行うに十分な集合的検査領域が得られるように構成されている。８個の検査カラムを図示しているが、その他の実施形態では処理の要件に応じて検査カラムの数を上下させる必要がある場合がある。

検査チャンバ１１０は、アクチュエータ１５１によって開閉される１つ以上のアクセスポート又は可動式ドア１５０及び１３５も含む。可動式ドア１５０、１３５により、開放した際は検査チャンバ１１０の内部容積にアクセスでき、閉鎖した場合は封止機能が果たされる。ある応用例においては、ドア１３５を開放して大面積基板の検査チャンバ１１０の内部容積内外への搬入・搬出を円滑に行い、ドア１５０を開放してプローバ等の検査機器の検査チャンバ１１０の内部容積内外への搬入・搬送を円滑に行うことができる。プローバ及び／又は基板の搬送が完了したら、ドア１５０、１３５を閉鎖して、検査チャンバ１１０を真空源により排気することができる。

検査システム１００は、検査カラム１１５ｎからの電子ビームを用いて、大面積基板上に位置された複数の電子デバイスを検査するように適合されている。一動作例において、検査システム１００はプローバ（図示せず）を用いて大面積基板上に配置された画素に電圧を印加する及び／又は画素からの電圧を検知する。例えば、大面積基板上の１つ以上の短絡バー又は駆動回路と接触することで、プローバは複数の画素に電圧を印加する。複数の検査カラムから電子が放出され、ＴＦＴと電気的に通信している画素に衝突する。大面積基板から放出された２次電子を検出、登録し、画素の動作性を測定する。検査システム１００での使用に適したプローバの例が、米国特許出願公開第２００５／０１７９４５１として公開された２００４年7月１２日出願の米国特許出願第１０／８８９６９５号及び米国特許出願公開第２００５／０１７９４５２号として公開された２００４年７月３０日出願の米国特許出願第１０／９０３２１６号に記載されており、これらの出願は参照により本願に全て組み込まれる。

検査システム１００は制御装置１１２に連結された状態で図示されており、制御装置により検査システム１００内の各種システム及び下位システムの動作が円滑に行われる。一実施形態において、制御装置１１２は複数の検査カラム１１５ｎのそれぞれを同期させるために使用するマスタークロック信号を送る。例えば、マスタークロック信号の立ち上がり及び立ち下りは、検査カラム１１５ｎの偶数群及び奇数群といった、複数の検査カラム１１５ｎの異なる群にとってのトリガイベントとして作用する。一部の実施形態においては、制御装置１１２は、複数の検査カラム１１５ｎのそれぞれから得られた１次ビームパルスの２次又は後方散乱電子を検出するための読み出し信号又は読取枠を制御する又は同期するように適合されている。制御装置１１２の果たす機能については、以下にて詳述する。

図１Ｂは図１Ａに図示の検査システム１００の別の実施形態の等角図である。大面積基板１０５は、検査チャンバ１１０に対して搬送位置にある状態で図示されている。この実施形態において、可動式基板支持体又はステージ１４０は、検査チャンバ１１０の内部容積内にある状態で図示されている。一実施形態において、ステージ１４０は検査チャンバ１１０内をＸ及びＹ方向に水平方向に移動し、基板１０５を複数の検査カラム１１５ｎに対して直線的に移動させるように適合されている。ある応用例において、ステージ１４０の長さは検査チャンバ１１０の長さの約２分の１であり、ステージ１４０の長さは実質的に基板１０５の長さに等しい。このように、基板１０５をステージ１４０の上面に配置すると、ステージ１４０は複数の検査カラム１１５ｎの下を水平方向（この図ではＹ方向）に移動することができる。

基板１０５は、製造設備内に設置されたファクトリインタフェース搬送機構又は搬送ロボットによってステージ１４０の上面に配置する又は上面から移動させることができる。一実施形態においては、基板１０５を、ステージ１４０に可動式に連結された複数のエンドエファクタ１２５によって搬送する。ある応用例において、複数のエンドエフェクタ１２５は、（ドア１３５を開放することで形成される）開口部１３６から外に延びて基板１０５の搬送を円滑に行うように適合されている。エンドエフェクタ１２５は、複数のエンドエフェクタ１２５及びステージ１４０の一方又は双方の垂直運動により、ステージ１４０に対して垂直（Ｚ方向）に移動するように適合されている。基板１０５がステージ１４０の上面に搬送された後、複数のエンドエフェクタ１２５をステージ１４０に形成された複数のスロット１４２に格納することができる。一実施形態において、ステージ１４０の上面は、複数のエンドエフェクタ１２５に対して垂直（Ｚ方向）に移動するように適合されており、エンドエフェクタはステージ１４０の上面に対して水平（Ｙ方向）に移動するように適合されている。この実施形態において、ステージの上面を下降させた場合（Ｚ方向）、複数のエンドエフェクタ１２５が基板１０５を支持し、ステージ１４０の上面を上昇（Ｚ方向）させた場合、エンドエフェクタ１２５はスロット１４２内に収容される。

検査システム１００で使用し得る各種構成材及び検査方法は２００４年１２月２１日に発行の米国特許第６８３３７１７号に記載されており、参照により本願に全て組み込まれる。検査システム１００で使用し得る各種構成材の例は２００６年１１月２日に米国特許出願公開第２００６／０２４４４６７号として公開されている２００６年３月１４日出願の米国特許出願第１１／３７５６２５号にも記載されており、参照により全て本願に組み込まれる。

大面積基板１０５が一旦検査チャンバ１１０に導入されたら、検査チャンバ１１０を封止して真空源により脱気する。プローバを基板に連結し、ステージ１４０上の基板を複数の検査カラム１１５ｎの下で直線的に移動させることで、検査シーケンスを開始する。ステージ１４０の直線的かつ単一方向への移動は一定であっても、段階的であっても、断続的なものであってもよい。基板１０５の検査後、基板を導入した端部とは反対の検査チャンバ１１０の端部から搬出する、又はステージ１４０により基板１０５を最初の位置へと戻して基板１０５を開口部１３６から取り出す。別の未検査の基板を検査チャンバ１１０へと搬送し、未検査基板への検査工程を開始する。

一実施形態において、検査カラム１１５ｎのそれぞれは基板１０５に向かって指向される電子ビームを放射するように構成されている。一実施形態において、複数の検査カラム１１５ｎは、基板が電子ビームカラム下を移動するにつれ、基板１０５の全幅Ｗ又は長さＬ全体に亘って検査が行われるように適合された集合的検査領域を構成している。例えば、図１Ｂに図示されるように、基板１０５を検査チャンバ１１０に長さ方向で送る場合、複数の検査カラム１１５ｎは基板１０５の全幅Ｗに及ぶ集合的検査領域を構成するように適合されている。反対に、基板１０５を検査チャンバ１１０に幅方向で送る場合、複数の検査カラム１１５ｎは基板１０５の全長Ｌに及ぶ集合的検査領域を構成するように適合されている。

一実施形態においては、大面積基板を検査システム１００に送り、基板がシステム内を通過する際に６個の検査カラム１１５ｎを用いて基板を検査する。別の実施形態においては、大面積基板１０５を検査システム１００に送り、基板がシステム内を通過する際に８個の検査カラム１１５ｎを用いて基板を検査する。本発明は開示の電子ビームカラム数に限定はされず、実際の数は基板のサイズと、検査カラム１１５ｎからの電子ビームによって基板上に形成される検査領域に応じて変動する。その他の実施形態においては、大面積基板を検査システムに送り、複数の検査カラム１１５ｎが基板の長さＬ又は幅Ｗよりも小さい集合的検査領域を構成している。この実施形態においては、基板がシステム内を通過する際に、大面積基板の長さＬ又は幅Ｗの一部を検査する、又はＸ方向運動及びＹ方向運動が可能な基板支持体又はステージを用いて、基板の全幅Ｗ又は長さＬを検査する。このようにして、基板の様々な部位にアクセスする必要に応じ、基板を複数の検査カラム１１５ｎの下で動かして多様な水平（Ｘ及びＹ方向）位置に位置決めすることで、全幅Ｗ又は長さＬを検査する。

図２は図１Ａ及び１Ｂに図示の検査カラムの一実施形態の等角図であり、この実施形態においては、電子ビームカラム２１５である。電子ビームカラム２１５は光軸２１０を含む。一実施形態において、図１Ａ及び１Ｂで説明した複数の検査カラムのそれぞれは各検査カラム１１５ｎの対物レンズの縦軸によって規定し得る光軸２１０を有している。電子ビームカラム２１５の光軸２１０は、通常、大面積基板１０５上の検査領域２００の中心部位を含む。各電子ビームカラム２１５は検査領域２００を形成するように構成され、検査領域２００は、一実施形態において、電子ビームカラム２１５が発する電子ビームの、基板１０５上での品質アドレス領域又はアドレス可能領域として定義される。別の実施形態において、検査領域２００はカラム２１５によって放射された電子ビームの視野角又は走査範囲として定義され、通常、電子ビームを偏向させることでアドレス可能な偏向範囲を含む。偏向が大きいと、基板上でのビームの質が低下することから、アドレス可能とは、通常、決定したビーム品質を維持したままでビームに適用し得る偏向範囲のことである。

ある応用例において、各電子ビームカラム２１５の検査領域２００は対角で測定され、対角測定値は約３８０ｍｍから約４４０ｍｍ、例えば約４１０ｍｍから約４３０ｍｍである。一部の応用例において、各電子ビームカラム２１５が基板１０５上に形成する検査領域２００は、Ｘ及びＹ方向に直線的に測定され、Ｙ方向に約２３０ｍｍから約２７０ｍｍ、Ｘ方向に約３４０ｍｍから約３８０ｍｍである。別の実施形態において（図示せず）、Ｘ方向及びＹ方向の検査領域２００は同様である。このように、一実施形態において、検査領域２００は約３００ｍｍｘ約３００ｍｍ又はそれより大きい。一部の応用例において、Ｘ方向で測定した検査領域２００は約３０５ｍｍから約３３０ｍｍである。別の実施形態において、検査領域２００はＹ方向に約２４０ｍｍから約２６０ｍｍ、例えば約２５０ｍｍであり、Ｘ方向に約３５０ｍｍから約３７０ｍｍであり、例えば約３６０ｍｍである。

別の実施形態において、各電子ビームカラムの検査領域２００はＹ方向に約３２５ｍｍから約３７５ｍｍ、Ｘ方向に約２４０ｍｍから約２９０ｍｍである。別の実施形態において、検査領域２００はＹ方向に約３５５ｍｍから約３６５ｍｍ、例えば約３４５ｍｍであり、Ｘ方向に約２６０ｍｍから約２８０ｍｍ、例えば約２７０ｍｍである。その他の実施形態において、検査領域２００は上記の寸法よりも小さい又は大きい。例えば、検査領域２００の面積は上述のものより小さく、より多くの電子ビームカラムを用いる。別の実施例においては、検査領域２００は上述のものより大きく、より少ない数の電子ビームカラムを用いる。つまり、各電子ビームカラム２１５の検査領域２００を用いて、基板サイズ及び／又はユーザの好みに応じて、基板上に集合的検査領域を形成する。

図３Ａは例示的な電子ビームカラム３１５の一実施形態であり、その他の適した電子ビームカラムも使用し得るが、図１Ａに図示の検査システム１００において検査カラム１１５ｎとして使用することができる。図２に図示の実施形態と同様に、カラム３１５は光軸３０１を含む。電子ビームカラム３１５の光学部品により１次電子ビーム３０３はターゲット３０２へと誘導され、ターゲットとは、一実施形態において、その上に複数の電子デバイス３３３を有する大面積基板である。１次電子ビーム３０３は六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）エミッタ等の電子エミッタ３３２により放射される。電子の放出、ビーム電流及び第１クロスオーバの形状はグリッド３３４で制御可能であり、グリッドはウェーネルトグリッド等である。ビームエネルギー及びビーム形状は、アノード３３８のビーム成形開口部３３９によって制御することができる。コイル３１３を含む集光レンズと、コイル３２３を含む対物レンズ３１４が電子ビームの像を描く。レンズ３１４は磁気レンズ、静電レンズ、又は静電・磁気複合レンズであってもよい。一実施形態において、対物レンズ３１４は主集束ユニットと副集束ユニットを含む。例えば磁気又は静電型である副集束ユニットを用いて微調整を行うが、これは主集束ユニットは、コイル中の電磁誘導により迅速な補正を行うようには構成されていないことがあるからである。

偏向システムは、模範的には、磁気偏向板３１６Ａと、任意で静電偏向板３１６Ｂを含み、偏向板が電子ビームを偏向し、ターゲット３０２上の位置へと誘導する。１次電子ビーム３０３がターゲット３０２に衝突している間、２次又は後方散乱電子、光子又はＸ線等の粒子が放出される。本明細書においては総じて２次粒子と称されるところのこれらの粒子は、その上での位置に応じて２次粒子を検出装置３２４に誘導するための１つ以上の電極を有する捕集器３２２によって検出装置３２４へと誘導される。検出装置３２４は１次電子ビーム３０３の衝突位置から放出された２次粒子を検出する。。

電子ビーム銃領域３０７は典型的には独立した真空チャンバであり、チャンバはイオンゲッターポンプ等の真空ポンプ３０４により弁３０５を介して排気可能である。一実施形態において、１次ビーム放射は以下のようにして制御される。電流源は電流の供給によりエミッタ３２２を加熱し、電流の供給は例えば温度により制御され、温度は約１１００°Ｋから約１４００°Ｋ等である。典型的には、カソードとして機能するエミッタ３３２の温度は約１２５０°Ｋである。一実施形態において、１次エネルギー電圧源３３５Ａは約５００Ｖから約９００Ｖ、典型的には約７００Ｖの引出電圧を印加し、この引出電圧が電子をエミッタ３３２つまりカソードから引き出す。グリッド３３４が更に電子ビームを集束して、第１のクロスオーバを形成する。

ブランカ電圧源３３５Ｃがグリッド３３４にスイッチ３３６を介して接続されている。一実施形態において、グリッド電圧は約２００Ｖ等の差で変動する。グリッド電圧が２００Ｖ低下すると、電子がエミッタ３３２から引き出されなくなる値まで引出電圧が低下する。このため、スイッチ３３６を用いて電子の放出と電子放出停止との切り替えを行うことができる。スイッチ３３６及びブランカ電圧源３３５Ｃは、エミッタ３３２からの電子の放出をブランキングするためのブランカユニットを形成している。

ターゲット３０２に対しての電子ビームの１次エネルギーは、１次エネルギー電圧源３３５Ａによって制御される。図３Ａに図示の実施形態において、ターゲット３０２及びアノード３３８は接地電位であってもよい。電子は、１次エネルギー電圧源３３５Ａの電圧に対応するエネルギーまでアノード３３８に向かって放出及び加速される。開口部３３９及びグリッド３３４を通過した後、電子は１次エネルギー電圧源３３５Ａに対応した電圧のエネルギーでもってターゲット３０２に衝突する。１次エネルギーは約１ｋｅＶから約３０ｋｅＶ、例えば約１０ｋｅＶ等の約１．５ｋｅＶから約２０ｋｅＶの範囲である。別の実施例において、１次ビーム用の加速電圧は約１２ｋＶにも及び、一部の応用例において、加速電圧は約２ｋＶである。

図３Ｂは大面積基板１０５上の集合的検査領域３５０の一部の一実施形態の等角図である。集合的検査領域３５０のこの部位は、図３Ａに図示の電子ビームカラム３１５等の１つ以上の電子ビームカラム２１５Ａ〜２１５Ｃからの電子ビームによって形成される。電子ビームカラム２１５Ａ〜２１５Ｃは、６個の電子ビームカラムを使用する場合、集合的検査領域がＸ方向に約１９５０ｍｍから約２２５０ｍｍ、Ｙ方向に約２４０ｍｍから約２９０ｍｍとなるように適合されている。別の実施形態において、電子ビームカラムは、８個の電子ビームカラムを用いる場合、集合的検査領域がＸ方向に約１９２０ｍｍから約２３２０ｍｍ、Ｙ方向に約３２５ｍｍから約３７５ｍｍとなるように適合されている。一実施形態において、隣り合う電子ビームカラムは、隣り合う検査領域に約０．００１ｍｍから約２ｍｍ、例えば約１ｍｍの重なり部３２５を有する。別の実施形態において、隣り合う電子ビームカラム２１５Ａ〜２１５Ｃの検査領域が重なり部３２５を有していないこともあり、検査領域は互いにごく僅かの間隙を挟んで又は間隙を全く挟むことなく接しているにすぎない。

その他の実施形態において、集合的検査領域３５０は上記の寸法よりも小さい又は大きい。例えば、集合的検査領域３５０の面積は上述のものよりも小さく、より多くの電子ビームカラムを使用する。別の実施例において、集合的検査領域３５０は上述のものよりも大きく、より少ない電子ビームを用いる。このため、各電子ビームカラム２１５Ａ〜２１５Ｃの集合的検査領域３５０は基板のサイズ、基板支持体のＸ、Ｙ運動性能、及び／又はユーザの好みに基づいたものである。

複数の電子ビームカラム２１５Ａ〜２１５Ｃが隣り合って位置決めされ、基板１０５上にカラムのそれぞれの検査領域２００が隣り合って投影されることことで、ある電子ビームカラムによって発生し、別のカラムの検査領域２００及び／又は検出装置３２４（図３Ａ）に登録される逸脱２次粒子によるクロストークが起きる場合がある。ある電子ビームカラムが発した１次ビームから生じ、隣接する電子ビームカラムの検査領域において２次電子として検出されるこれらの逸脱２次粒子により、検査システムにエラーが生じる場合がある。

ある電子ビームカラムの１次ビームから生じ、隣接する電子ビームカラムの検査又は検出領域で検出される逸脱２次粒子を回避又は最小限に抑えるために、複数の電子ビームカラム２１５Ａ〜２１５Ｃのそれぞれのビーム位置及びパルスを同期させる。一実施形態においては、１次ビーム位置設定とパルスを含む電子カラムバーストを、バーストがカラムの各検査領域の第１位置に指向され、かつ隣接するカラムからのバーストが隣接する各自の検査領域内の第２位置へと指向されるようなやり方で同期させる。各検査領域の第１位置及び第２位置は、あるカラムが照射した１次ビームから放出された逸脱２次電子がその隣接する検査又は検出領域で重畳する信号がごく僅かなものとなるように離間される。一実施形態においては、電子ビームのベクトル走査又は同期偏向を用いる。但し、走査又は偏向はシステム内の隣り合うカラム間で調節又は同期されない。

図１Ａ及び１Ｂに図示のシステムの各検査カラム１１５ｎは、対応する検査領域上で電子ビームを偏向する。各検査領域内には、そこに向かって電子ビームを偏向させる複数の位置がある。これらの位置はそれぞれ、検査領域においての、基板上に配置された画素等の１つ以上の電子デバイスに対応する。従って、図１Ａ及び１Ｂの検査カラム１１５ｎ、及び図３Ａ及び３Ｂの電子ビームカラムは以下のように動作させる。電子ビームのスイッチを整定時間に亘って切り、電子ビームをある画素から別の画素へと移動させる。偏向はバーストで行ってもよく、１バーストとは磁気偏向板３１６Ａでの電子ビームの偏向のことである。約５マイクロ秒（μｓ）から約３０μｓ、典型的には約１３μｓの範囲の整定時間を有する磁気偏向板がビームを検査領域の一部に向かって偏向させる。検査領域のこの部位内で、整定時間約３００ナノ秒（ｎｓ）から約６００ｎｓ、典型的には約５００ｎｓ等のより速い整定時間を有する静電偏向板３１６Ｂを用いる。静電偏向板３１６Ｂを用いてある画素から別の画素へとビームを偏向する。各画素について別々に電子ビームのスイッチを入れ、各整定時間の間、スイッチを切り、静電偏向板３１６Ｂの整定時間か磁気偏向板３１６Ａの整定時間かどうかとは関係がない。

静電偏向板３１６Ｂを作動させることで検査領域一部内の画素全てを１バースト中にアドレス指定した後、電子ビームを磁気偏向板３１６Ａで検査領域の未検査部位へと偏向させる。検査領域の未検査部位内において、静電偏向板３１６Ｂは再度電子ビームを個々の画素へと指向させる。従って、静電偏向板３１６Ｂは、サブ偏向板も意味する。

別の実施形態においては、マスタークロック信号を用いて検査カラム１１５ｎからの電子ビームパルスを同期させる。特に電子ビームのベクトル位置決定を利用する場合、隣接カラムの１次電子ビームは同じ方向には同期して偏向されない。例として図３Ｂを参照すると、電子ビームカラム２１５Ｂがビームを対応する検査領域２００の右側に偏向し、同様のタイミングで電子ビームカラム２１５Ｃが電子ビームを対応する検査領域２００の左側に偏向している。これにより、近接して離間された１次電子ビームによるクロストークが発生する可能性がある。

本発明の一実施形態においては、隣り合うカラムの読取時間枠が隣接カラムに対して遅れるように隣り合うカラムを遅らせて同期させることで、クロストークを排除又は大幅に軽減している。読取時間の同期化又は遅延により結果が改善されるが、これは隣り合う又は隣接するカラムの信号が同時に登録されないからである。

図４Ａは電子ビームパルス４２０と読取枠４３０を図示しており、読取枠は電子ビームパルス４２０に対して遅延４１６の差で遅れている。電子ビームパルスの長さは約５００ｎｓから約９００ｎｓ、典型的には約７５０ｎｓである。信号の遅延は、電子ビームと２次及び／又は後方散乱粒子の伝播、及び信号伝播、登録によって引き起こされる。図４Ａに図示されるように、電子ビームパルスは電子ビーム装置の検出装置で信号となり、遅延４１６の差で遅れている。一実施形態において、遅延４１６は約４００ｎｓから約１０００ｎｓである。

図４Ｂは２つの電子ビームパルス４２０Ａと４２０Ｂを図示しており、これらは例えば隣り合う又は隣接するカラムから伝播する。読取枠４３０Ａ及び４３０Ｂはそれぞれ遅延４１６Ａ、４１６Ｂの差で遅れている。パルス４２０Ａによって生じた信号は読取枠４３０Ａの間存在し、パルス４２０Ｂによって生じた信号は読取枠４３０Ｂの間存在する。第１の信号検出は読取枠４３０Ａの間だけアクティブとなることから、電子ビームパルス４２０Ｂからのクロストークを排除又は大幅に軽減することが可能となり、同様に、第２の信号検出は読取枠４３０Ｂの間だけアクティブとなることから、電子ビームパルス４２０Ａからのクロストークは排除又は大幅に軽減可能となる。

図４Ｃはマスタークロック信号４１０を用いた同期化法４００の一実施形態を示すグラフである。グラフはカラム１及びカラム３等の奇数電子ビームカラム用の電子ビームパルス４２０Ａと読取枠４３０Ａ、カラム２及びカラム４等の偶数カラム用の電子ビームパルス４２０Ｂと読取枠４３０Ｂを含む。電子ビームパルス４２０Ａのスイッチを入れ、マスタークロック信号４１０の立ち上がり４１２上でパルスを開始させ、電子ビームパルス４２０Ｂのスイッチをオンにしてマスタークロック信号４１０の立ち下り４１４上でパルスを開始させる。一実施形態において、立ち上がり及び立下りのそれぞれは別々のトリガイベントであり、第１トリガイベントは奇数電子ビームカラム用であり、第２トリガイベントは偶数電子ビームカラム用である。奇数カラムの電子ビームをマスタークロック信号４１０でオンにして、実質的に同時のパルス／読取パターンをその奇数電子ビームカラムについて得る。カラムの数は問わない。カラム２及びカラム４等の偶数カラムは、マスタークロック信号４１０の立ち下り４１４で作動する電子ビームパルス４２０Ｂを有する。偶数カラムの電子ビームをマスタークロック信号４１０でオンにして、実質的に同時のパルス／読取パターンをその偶数電子ビームカラムについて得る。カラムの数は問わない。偶数及び奇数カラムは互いに直接的に隣り合ってはいないことから、上述した少なくとも１つの検査領域の距離は偶数カラムと奇数カラムとの間である。従って、偶数カラム間のクロストークと奇数カラム間のクロストークはごく僅かである又は存在しない。

このようにして、奇数電子ビームカラムの電子ビームパルス４２０Ａを実質的に同時のインクリメントで切り替え、偶数電子ビームカラムの電子ビームパルス４２０Ｂを実質的に同時のインクリメントで切り替える。奇数電子ビームカラム（例えばカラム１、３）の読取枠４３０Ａ及び偶数電子ビームカラム（例えばカラム２、４）の読取枠４３０Ｂはそれぞれ遅れ４１６を有する。図４Ｂに関して前述したように、これらの読取枠は互いに離れている。第１の信号検出は読取枠４３０Ａの間でのみアクティブとなるため、電子ビームパルス４２０Ｂからのクロストークは排除又は大幅に軽減可能である。第２の信号検出は読取枠４３０Ｂの間でのみアクティブとなるため、電子ビームパルス４２０Ａからのクロストークは排除又は大幅に軽減可能である。隣のカラムの読取枠の間、電子ビームカラムは信号を発生しない。

作動中、本明細書で記載したような検査カラム１１５ｎを含む図１Ａに図示されるような検査システム１００のタイミングシーケンスについて説明する。各カラムはバーストで作動され、磁気偏向板３１６Ａによる、各検査領域２００内の下位検査領域と称される複数の画素を有する検査領域の一部への電子ビームの偏向制御に関連する。バーストの間、下位検査領域のそれぞれの部位においては、静電偏向板３１６Ｂが電子ビームをある画素から別の画素へと偏向している。下位検査領域の画素全てを検査したあと、つまり１バーストの全ての画素を測定した後、検査領域の次の部位をアドレス登録する、つまりビームを別の下位検査領域へと偏向させる。ある画素から別の画素への各偏向の間、電子ビームのスイッチは切り、これには検査領域のある下位検査領域から別の下位検査領域へのバーストからバーストへのパターンでの偏向も含まれる。

電子ビームカラムがビームを検査領域の次の下位検査領域へと偏向させた瞬間、奇数カラムはマスター信号の立ち上がりまで遅延し、偶数カラムはマスター信号の立ち下りまで遅延する。別の実施形態において、システムは立ち上がりによってトリガされる偶数カラムと、立ち下りによってトリガされる奇数カラムによっても動作させることができる。

システムは、隣り合う電子ビームカラムが同時にトリガされないようなやり方で作動させる。トリガイベントは整定時間とは関係がない。ある画素から別の画素への整定時間がバーストからバーストへの偏向から生じる、つまり磁気偏向板による偏向である場合（整定時間約１３μｓ）、複数の立ち上がり／立ち下り（マスター信号イベント）がやり過ごされる。磁気及び静電偏向の組み合わせ等であるビーム偏向が起こるや否や、奇数又は偶数カラムのどちらをトリガするかに応じて、次の立ち上がり／立ち下りがカラムをトリガする。ある画素から別の画素への整定時間が静電偏向板（整定時間約５００ｎｓ）での偏向から生じるものならば、マスター信号イベントは起こらない。バースト内での偏向の場合、電子ビームは、奇数又は偶数カラムのどちらをトリガするかに応じて２つの連続する立ち上がり／立ち下りがカラムをトリガするように正確に位置決めされる。ただし、１つのマスター信号イベントがバースト内で生じ、静電偏向システムが電子ビームを所望の画素にまだ位置決めしていないなら、１、２又は幾つかのマスター信号イベントをやり過ごされる。ビーム偏向が正確に位置決めされるや否や、奇数又は偶数カラムのどちらをトリガするかに応じて、次の立ち上がり／立ち下りがカラムをトリガする。

通常、多数の画素を１バースト内で検査する。偶数カラムが実質的に同じタイミングでバーストを用い、奇数カラムが実質的に同じタイミングでバーストを用いたとすると、同期させるカラムは次の対応するトリガイベントまで待ちさえすればよく、従ってスループットへの影響は僅かなものとなる。

別の実施形態において、奇数カラム用のトリガイベントと偶数カラム用のトリガイベントは１つのマスター信号の立ち上がりと立ち下りではなく、別々に与えられるトリガイベントであり、奇数電子ビームカラム用のトリガイベントと偶数電子ビームカラム用のトリガイベントが異なる期間で生じ、一致しないように同期される。更に別の実施形態において、図１Ａに図示のシステムの各カラム１１５ｎはその独自のトリガイベントを有している。隣り合うカラムのトリガイベントが異なる時間で起こり一致しない場合、クロストークは回避又は排除可能である。

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他および更に別の実施形態を創作することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。

本発明の上述した構成が詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照して行なわれ、それらのいくつかは添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を図示するに過ぎず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得るため、本発明の範囲を制限すると解釈されないことに留意すべきである。
電子ビーム検査システムの一実施形態を示す図である。図１Ａに図示の検査システムの別の実施形態の等角図である検査カラムの一実施形態を示す図である。検査カラムの別の実施形態を示す図である。集合的検査領域の一部の一実施形態を示す図である。電子ビームパルス及び読取枠の一実施形態のグラフである。２つの電子ビームパルス及びそれぞれの読取枠の一実施形態のグラフである。同期化法の一実施形態を示すグラフである。

円滑な理解のために、可能な限り、図面で共通する同一の要素は同一の参照番号を用いて表した。ある実施形態で開示の要素は、特に記載することなく別の実施形態にて便宜上利用可能である。

Claims

少なくとも第１電子ビームカラムと第１電子ビームカラムに隣り合う少なくとも第２電子ビームカラムとの間のクロストークを軽減するための方法であり、
第１トリガイベントを発生させ、
第１トリガイベント後の第１既定時間で、第１電子ビームパルスを第１電子ビームカラムから基板上に放射し、
第１トリガイベント後の第２既定時間で、第１読取枠で第１電子ビームパルスによって生じた第１信号を検出し、
第２トリガイベントを発生させ、
第２トリガイベント後の第３既定時間で、第２電子ビームパルスを第２電子ビームカラムから基板上に放射し、
第２トリガイベント後の第４既定時間で、第２読取枠で第２電子ビームパルスによって生じた第２信号を検出することを含み、
第１読取枠と第２読取枠は異なる時間を占める方法。
第１既定時間が実質的に第３既定時間に等しく、第２既定時間が実質的に第４既定時間に等しい請求項１記載の方法。
第１読取枠と第２読取枠が重ならない請求項１記載の方法。
第１トリガイベントがマスター信号の立ち上がりであり、第２トリガイベントがマスター信号の立ち下がりである請求項１記載の方法。
第１トリガイベントがマスター信号の立ち下りであり、第２トリガイベントがマスター信号の立ち上がりである請求項１記載の方法。
各電子ビームカラムが約３８０ｍｍｘ約４４０ｍｍである、対角で測定された検査領域を基板上に含む請求項１記載の方法。
少なくとも１つの偶数電子ビームカラムをその間に有する複数の奇数電子ビームカラム間でのクロストークを軽減するための方法であり、
立ち上がりと立ち下りを有するマスタークロック信号を送り、
立ち上がりと一致する複数の奇数電子ビームカラム又は少なくとも１つの偶数電子ビームカラムからの第１電子パルスを同期させ、
立下りと一致する複数の奇数電子ビームカラム又は少なくとも１つの偶数電子ビームカラムからの第２電子パルスを同期させることを含み、
第１パルスと第２パルスが遅れの分、離れている方法。
同期工程が、立ち上がりの前、後、又は同時の既定時間で放射予定の第１パルスを同期させ、立ち下がりの前、後、又は同時の既定時間で放射予定の第２パルスを同期させることを含む請求項７記載の方法。
第１パルス後に第１読取枠内で奇数電子ビームカラムからの第１信号を検出し、
第２パルス後に第２読取枠内で少なくとも１つの偶数電子ビームカラムからの第２信号を検出することを更に含む請求項８記載の方法。
第１の電子パルスを奇数電子ビームカラムから放射し、第２の電子パルスを少なくとも１つの偶数電子ビームカラムから放射する請求項７記載の方法。
各電子ビームカラムが約３８０ｍｍｘ約４４０ｍｍである、対角で測定された検査領域を基板上に含む請求項７記載の方法。
各電子ビームカラムがＸ方向に約３０５ｍｍから約３３０ｍｍである検査領域を基板上に含む請求項７記載の方法。
遅延時間が約４００ｎｓから約１０００ｎｓである請求項７記載の方法。
複数の電子ビームカラムを備え、
この複数の電子ビームカラムが、
１つ以上の奇数カラムと１つ以上の偶数カラムを含み、複数の電子ビームカラムのそれぞれはブランキングシステムと検出装置を含み、更に
第１トリガイベントと第２トリガイベントを定義するマスタークロック信号を有する同期化装置を含み、各電子ビームカラムのブランキングシステムと検出装置はマスタークロック信号と通信し、１つ以上の奇数カラムのブランキングシステムは第１トリガイベントでトリガされ、１つ以上の偶数カラムのブランキングシステムは第２トリガイベントでトリガされる、又はその逆である電子ビーム検査システム。
１つ以上の偶数カラムを第１トリガイベントでトリガし、１つ以上の奇数カラムを第２トリガイベントでトリガする請求項１４記載の検査システム。
複数の電子ビームカラムが隣り合い、実質的に直線状にある請求項１４記載の検査システム。
複数の電子ビームカラムのそれぞれが検査領域を有している請求項１４記載の検査システム。
１つ以上の奇数カラムのブランキングシステムが第１トリガイベント後の第１既定時間で切り替えを行い、１つ以上の偶数カラムのブランキングシステムが第２トリガイベント後の第２既定時間で切り替えを行う請求項１４記載の検査システム。
第１既定時間及び第２既定時間が重ならない請求項１８記載の検査システム。
第１既定時間及び第２既定時間が異なる請求項１８記載の検査システム。
同期化装置及び検出装置と通信している読取枠を更に含み、１つ以上の奇数カラム用の読取枠が第１トリガイベント後の第１期間に亘ってオンに切り替えられ、１つ以上の偶数カラム用の読取枠が第２トリガイベント後の第２期間に亘ってオンに切り替えられる請求項１４記載の検査システム。
第１期間及び第２期間が異なり、重ならない請求項２１記載の検査システム。
複数の電子ビームカラムが少なくとも６個の電子ビームカラムを含む請求項１４記載の検査システム。
複数の電子ビームカラムが少なくとも８個の電子ビームカラムを含む請求項１４記載の検査システム。
各電子ビームカラムが約３８０ｍｍｘ約４４０ｍｍである、対角で測定された検査領域を基板上に含む請求項１４記載の検査システム。