WO2006082714A1

WO2006082714A1 - 走査ビーム照射装置

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Publication number: WO2006082714A1
Application number: PCT/JP2006/300804
Authority: WO
Inventors: Daisuke Imai
Original assignee: Shimadzu Corporation
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2006-08-10
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Description

明細書

走査ビーム照射装置

技術分野

[0001] 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試料上に照射し二次元的に走査して走査画像を形成する走査ビーム照射装置に関し、特に、走査画像の直線性を補正する機能を備える走査ビーム照射装置に関する。

背景技術

[0002] 一つ又は複数のビーム源からの走査ビームを試料上に照射し二次元的に走査するには、走査ビームと試料ステージとを X軸方向及び Y軸方向に相対的に移動することによって、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

[0003] ステージの座標と走査ビームの座標とがー致していない場合には、検出信号を取得して得られる走査画像の位置とステージ上に配置された試料の位置との間に位置ずれ (走査信号の視野ずれ)力 S生じることになる。

[0004] 従来、この位置ずれの補正は、試料上に位置合わせのためのマークを設け、ステージを動作させながら試料上に設けたマークの位置を確認し、ステージの座標と走查ビームの座標を座標変換することによって行っている。

また、走査信号の視野ずれを補正する際、走査画像を目視で確認しながら補正値を手動で求めるようにして、る。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかしながら、走査信号の視野ずれを補正するために、走査画像を目視で確認しながら補正値を手動で求めると、走査のための作業時間が長くなるという問題がある他、客観的な走査基準がないため作業者によって補正値が異なるという問題があつた。

[0006] また、補正値を得るためのマークが試料側に設けられて、るため、試料を交換する毎に位置ずれが生じ、ステージ動作と走査ビームとの関係を求めることが困難であるという問題がある。

[0007] 更に、複数のビーム源力の走査ビームによって走査を行う構成では、これら複数のビーム源間の相対位置を補正する必要がある。これらビーム源間の相対位置を補正するには、ビーム源間のビームピッチや、制御値あたりの移動量等を計算しながら行わなければならないと共に、これらの演算を人手によって行う場合には、計算やずれ方向の間違い等の人為的な誤りが発生する要素が含まれるという問題があった。

[0008] そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点を解決し、走査信号の視野ずれの補正を自動的に得るようにした走査ビーム照射装置を提供することにある。

[0009] また、本発明は、複数のビーム源の相対的位置関係を補正し、ビーム源の回転方向、 X軸方向、 Y軸方向の少なくとも一つの位置ずれを補正するようにした走査ビーム照射装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 上述の目的を達成するため、本発明の一つの実施例に係る走査ビーム照射装置は、試料を支持し少なくとも二次元方向に移動可能なステージと、この試料に走査ビームを照射するビーム源と、試料に設けられたマークと、走査ビームの照射位置を検出する検出機構と、この検出機構からの検出信号に基づき走査画像を形成する画像形成機構と、この画像形成機構によって形成された走査画像とマークとの位置ずれを検出して位置ずれ補正係数を算出し且つこの位置ずれ補正係数に基づきビーム源およびステージの駆動を制御する制御機構とを備えている。

[0011] 上記走査ビームは、例えば、荷電電子ビーム力も成っている。

[0012] 上記マークは、例えば、ステージの座標を検出するためのステージ用シンボルから成り、このステージ用シンボルは、ステージ上の位置を定める位置シンボルと、位置シンボルの方向を定める方向シンボルとを備えて、る。

[0013] 上記検出機構は、走査ビームが照射された試料力の荷電粒子を検出するように構成されている。

[0014] 上記画像形成機構は、検出機構からの検出信号に基づいて走査画像を形成し且つこの走査画像を記憶する走査画像記憶部を含む。 [0015] 上記制御機構は、画像形成機構によって得られた走査画像とマークとの位置ずれを検出して位置ずれ補正係数を算出する位置ずれ補正係数算出部と、この位置ずれ補正係数に基づきビーム源およびステージの駆動を制御する制御部を備えている

[0016] 本発明に係る走査ビーム照射装置は、更に、位置ずれ補正係数を記憶する記憶部を備えている。

[0017] また、本発明に係る走査ビーム照射装置は、試料に照射される走査ビームを放出する複数のビーム源を備えて、る。

[0018] マークは、例えば、各ビーム源の走査ビームの各走査範囲内に設ける走査ビーム用シンボル力成り、この走査ビーム用シンボルの走査画像の位置ずれから、走查ビームの座標系においてビーム源の回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、 X軸方向ずれの少なくともいずれか一つの位置ずれ量を求めることができる。

[0019] 上記走査ビーム用シンポノレは、走査方向の直線を含む水平シンボルと、この水平シンボルに対して斜め方向の直線を含む斜めシンボルとを備えている。

[0020] 上記水平シンボルの両端の Y軸方向の位置ずれ量から回転方向ずれを求め、二つのビーム源により得られる走査画像の二つの水平シンボルにおいて同一部分の Y 軸方向の位置ずれ量から γ軸方向ずれを求め、二つのビーム源により得られる走査画像の二つの斜めシンボルにおいて同一部分の γ軸方向の位置ずれ量から X軸方向ずれを求めることができる。

発明の効果

[0021] 本発明によれば、走査画像の位置とステージ上の試料の位置との位置ずれを自動的に検出し、且つその位置ずれを自動的に補正することができ、これによつて、走査ビームを常に試料の正しい位置に照射することができる。

[0022] 本発明によれば、複数のビーム源の相対的位置関係を補正することができる。また

、ビーム源の回転方向、 X軸方向、 Y軸方向の少なくとも一つの位置ずれを補正することができる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明に係る走査ビーム照射装置の一実施例を示す概略図。圆 2]試料に設けられたマークの説明図。

[図 3]Aは、マークの一形状例を説明するための説明図であり、 Bは、マークの他の形状例を説明するための説明図である。

[図 4]Aは、マークによる回転方向ずれを検出するための説明図であり、 Bは、マークによる Y軸方向ずれを検出するための説明図であり、 Cは、マークによる X軸方向ずれを検出するための説明図である。

[図 5]Aは、ビーム源の Y軸方向ずれを説明するための図であり、 Bは、ビーム源の X 軸方向ずれを説明するための図である。

[図 6]Aは、ビーム源の X軸方向ずれ及び Y軸方向ずれを説明するための図であり、 Bは、ビーム源の X軸方向ずれ及び Y軸方向ずれを説明するための図であり、 Cは、ビーム源の Y軸方向ずれを説明するための図であり、 Dは、ビーム源の X軸方向ずれを説明するための図である。

[図 7]Aは、走査画像の回転方向ずれの補正を説明するための図であり、 Bは、回転方向ずれが補正された走査画像を示す説明図であり、 Cは、 Y軸方向ずれが補正された走査画像を示す説明図であり、 Dは、 X軸方向ずれが補正された走査画像を示す説明図である。

[図 8]ビーム源の回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、及び X軸方向ずれの各位置ずれを補正するパラメータを求める手順を説明するためのフローチャート。

圆 9]ビーム源の回転方向ずれ補正係数の算出を説明するためのフローチャート。

[図 10]Aは、回転方向ずれを求めるため 2点が指定された水平シンボルの説明図であり、 Bは、回転方向ずれを求めるため他の 2点が指定された水平シンボルの説明図

[図 11]Aは、フレームの長さを示す説明図であり、 Bは、フレームの方向ポイント数を示す説明図であり、 Cは、フレームの回転方向ずれを示す説明図であり、 Dは、フレームの回転方向ずれを示す説明図であり、 Eは、フレームの回転方向ずれの表示例を示す説明図である。

圆 12]ビーム源の Y軸方向ずれ補正係数の算出を説明するためのフローチャート。

[図 13]Aは、ビーム源と走査ビーム用シンボルとの位置関係を示す説明図であり、 B は、走査ビーム用シンボルの走査画像を示す説明図であり、 Cは、ビーム源間の Y軸方向ずれの補正を示す説明図である。

[図 14]Aは、フレームと Y軸方向ずれとの関係を示す図であり、 Bは、フレームの長さを示す説明図であり、 Cは、フレームの方向ポイント数を示す説明図である。

[図 15]ビーム源の X軸方向ずれ補正係数の算出を説明するためのフローチャート。

[図 16]Aは、ビーム源間の X軸方向ずれ補正を示す説明図であり、 Bは、ビーム源の走査ビーム用シンボル画像を示す説明図であり、 Cは、ビーム源間の X軸方向ずれ補正を説明するための図である。

[図 17]Aは、ビーム源間の X軸方向ずれ補正を示す説明図であり、 Bは、フレームの長さを示す説明図であり、 Cは、フレームの方向ポイント数を示す説明図である。

[図 18]Aは、ビーム源の回転方向ずれ補正の補正演算の順序を説明するための図であり、 Bは、ビーム源の Y軸方向ずれ補正の補正演算の順序を説明するための図であり、 Cは、ビーム源の X軸方向ずれ補正の補正演算の順序を説明するための図である。

[図 19]走査ビーム照射装置の表示画面の一例を示す正面図である。

符号の説明

[0024] 1…走査ビーム照射装置、 2· ··ビーム源、 3· "ステージ、 4· ··検出機構、 5…走査画像形成部、 6…走査画像記憶部、 7· ··位置ずれ補正係数算出部、 7a…回転方向ずれ補正係数算出部、 71τ ··Υ軸方向ずれ補正係数算出部、 7c〜X軸方向ずれ補正係数算出部、 8· ··パラメータ記憶部、 9· ··制御部、 11· ··ステージ用シンボル、 11a…位置シンボル、 lib…方向シンボル、 12…走査ビーム用シンボル、 12a…水平シンボル、 12b- ·· 斜めシンポノレ、 13 · 'パス

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の実施の形態について、図面に示された実施例に基づき詳細に説明する。

[0026] 図 1は、本発明に係る走査ビーム照射装置の一実施例を示す。この走査ビーム照射装置 1は、試料を支持し少なくとも二次元方向に移動可能なステージ 3と、試料に走査ビームを照射するビーム源 2と、試料に設けられたマークと、走査ビームの照射位置を検出する検出機構 4と、この検出機構 4からの検出信号に基づき走査画像を形成する画像形成機構と、この画像形成機構によって形成された走査画像とマークとの位置ずれを検出して位置ずれ補正係数を算出し且つ該位置ずれ補正係数に基づき前記ビーム源およびステージの駆動を制御する制御機構とを備えている。

[0027] 検出機構 4は、走査ビームが照射された試料力ゝらの荷電粒子を検出するように構成されている。画像形成機構は、検出機構からの検出信号に基づいて走査画像を形成し且つこの走査画像を記憶する走査画像記憶部 6を含む。制御機構は、画像形成機構によって得られた走査画像とマークとの位置ずれを検出して位置ずれ補正係数を算出する位置ずれ補正係数算出部 7と、この位置ずれ補正係数に基づきビーム源およびステージの駆動を制御する制御部 9を備えている。ビーム源 2は、電子ゃィォン等の荷電粒子ビームを試料上に照射する。ステージ ₃は、基板等の試料を支持し図示しない駆動機構によって X, Y方向に移動可能である。検出機構 4は、ビーム源 2からの荷電粒子ビームの照射によって試料力発生する二次電子等を検出し、荷電粒子ビームのスキャンやステージの移動によって試料上においてビームの照射位置を走査する。

[0028] 走査画像形成部 5は、検出機構 4で取得された検出信号を用いて走査画像を形成する。走査画像記憶部 6は、この形成された走査画像を記憶する。位置ずれ補正係数算出部 7は、得られた走査画像に基づいて位置ずれ補正係数を算出する。パラメータ記憶部 8は、位置ずれ補正係数算出部 7で算出された位置ずれ補正係数等のパラメータを記憶する。制御部 9は、得られた位置ずれ補正係数やその他のパラメータに基づいてビーム源 2やステージ 3の駆動制御を行う。

[0029] 位置ずれ補正係数算出部 7は、ビーム源 2の基準座標（ビーム座標系あるいはステージ座標系）に対する回転方向ずれのずれ畳を求め、この求められたずれ量を補正する補正係数を算出する回転方向ずれ補正係数算出部 7aと、ビーム源 2を複数備える構成において、各ビーム源間の Y軸方向ずれのずれ量を求め、この求められたずれ量を補正する補正係数を算出する Y軸方向ずれ補正係数算出部 7bと、各ビーム源間の X軸方向ずれのずれ量を求め、この求められたずれ量を補正する補正係数を算出する X軸方向ずれ補正係数算出部 7Cとを備えている。 [0030] 本発明の走査ビーム照射装置 1は、ステージ 3上に配置された試料とビーム源との位置ずれを算出するため試料に設けられたマークを備える。図 2は、本発明の走査ビーム照射装置 1が備えるマークを説明するための図である。図 2において、マークは、ステージ座標を取得するステージ用シンボル 11と、走査ビームの位置ずれを算出するための走査ビーム用シンボル 12を備える。マークはステージの上端及び Z又は下端にエッチング等によって形成される。図 2ではマークはステージの上端に設けた例を示しているが、下端に設ける構成の他、上端及び下端の両端に設ける構成としてもよい。ステージ用シンボル 11はビーム源 2毎に設けられ、走査ビーム用シンボル 12はビーム源間に設けられる。

[0031] ビーム源 2は、照射ビームのスキャン及びステージの移動によってパス 13の走查範囲内を走査して走査画像を取得する。

[0032] 図 3Aおよび図 3Bは、マークの形状例を説明するための図である。図 3Aは、ステージ用シンボル 11の一形状例を示している。ステージ用シンボル 11は、ステージ上の位置を定める位置シンボル 1 laと、位置シンボル 1 laが走査範囲の!/、ずれ方向にある!/ヽかを示す方向シンルボル 1 lbとを備える。得られた走査画像内に位置シンボル 1 laが見つからない場合には、この方向シンボル libを参照することで位置シンボル 11aが存在する方向を確認することができる。

[0033] なお、図 3Aに示された位置シンボル 1 la及び方向シンボル 1 lbの形状は一例であり、この形状に限定されるものではない。

[0034] また、図 3Bは、走査ビーム用シンボル 11aの一形状例を示している。走査ビーム用シンボル 12は、各ビーム源 2の走査ビームの各走査範囲内に設けられ、この走査ビーム用シンボル 12は、走査ビームの座標系におけるビーム源の回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、 X軸方向ずれ等の位置ずれを求めるための指標として用いられる。

[0035] 走査ビーム用シンボル 12は、走査方向の直線を含む水平シンボル 12aと、水平シンボル 12aに対して例えば 45度方向に傾斜した経線を含む斜めシンボル 12bとを備えている。

[0036] 以下、主に走査ビーム用シンボルによる、回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、及び X軸方向ずれの補正について説明する。 [0037] 水平シンボル 12aの両端の Y軸方向の位置ずれ量から回転方向ずれが求められる。図 4Αは、水平シンボルによる回転方向ずれの検出を説明するための図である。図 4 Αにおいて、回転方向のずれ角度 0は水平シンボル 12aの両端の Y軸方向の位置ずれ量に対応して、るため、 Y軸方向の位置ずれ量から回転方向ずれ量を算出することがでさる。

[0038] また、二つのビーム源により得られる走査画像の二つの水平シンボル 12aにおいて同一部分の Y軸方向の位置ずれ量から Y軸方向ずれが求められる。図 4Bは、水平シンボルによる Y軸方向ずれの検出を説明するための図である。図 4Bにおいて、二つのビーム源の Y軸方向のずれは、各ビーム源で走査して得られる走査画像の二つの水平シンボル 12aの Y軸方向の位置ずれ量に対応しているため、 Y軸方向の位置ずれ量力ビーム源間の Y軸方向ずれ量を算出することができる。

[0039] また、二つのビーム源により得られる走査画像の二つの斜めシンボル 12bにおいて同一部分の Y軸方向の位置ずれ量から X軸方向ずれが求められる。図 4Cは、斜めシンボルによる X軸方向ずれの検出を説明するための図である。図 4Cにおいて、二つのビーム源の X軸方向ずれは、各ビーム源で走査して得られる走査画像の二つの斜めシンボル 12bの角度を Y軸方向の位置ずれ量に対応している。この斜めシンボル 1 2bの角度を水平シンボル 12aに対して 45度の角度とする場合には、 X軸方向ずれのずれ量と Y軸方向ずれのずれ量とは同角度となるため、 Y軸方向ずれのずれ量を X 軸方向ずれのずれ量として求めることができる。

[0040] なお、斜めシンボル 12bの角度を水平シンボル 12aに対して 45度以外の任意の角度とすることもできる。この場合には、 X軸方向ずれのずれ量と Y軸方向ずれのずれ量とは同角度ではなく所定の対応角度関係となるため、 Y軸方向ずれのずれ量に対して所定の対応角度関係に基づいた演算を行うことで X軸方向ずれのずれ量を求めることがでさる。

[0041] なお、図 4Cの左方は、太!、線で示すマークを基準としたとき細!、線で示すマークが左方にずれた状態を示し、図 4Cの右方は、太い線で示すマークを基準としたとき細い線で示すマークが右方にずれた状態を示している。この X軸方向ずれは、斜めシンボル 12b (実線で示す〉の Y軸方向ずれから求めることができる。 [0042] 図 5A、図 5Bおよび図 6A乃至図 6Dを用いて Y軸方向ずれ及び X軸方向ずれについて説明する。なお、ここでは、ビーム源 mとビーム源 m—lの間のずれが示されている。

[0043] 図 5Aは、 Y軸方向ずれを説明するための図である。ビーム源間の Y軸方向ずれは、各ビーム源によって得られる走査画像の各マークを比較し、そのマークの水平シンボル 12a (実線で示す）の Y軸方向のずれ量から求めることができる。

[0044] 図 5Bは、 X軸方向ずれを説明するための図である。ビーム源間の X軸方向ずれは、各ビーム源によって得られる走査画像の各マークを比較し、そのマークの斜めシンボル 12b (実線で示す）の Y軸方向のずれ量から求めることができる。

[0045] 図 6A乃至図 6Dは、 X軸方向ずれ及び Y軸方向ずれを説明するための図である。

ビーム源間の Y軸方向ずれは、図 6Cに示すように各ビーム源によって得られる走査画像の各マークを比較し、そのマークの水平シンボル 12aの Y軸方向のずれ量から求められる。ビーム源間の X軸方向ずれは、図 6Dに示すように各ビーム源によって得られる走査画像の各マークを比較し、そのマークの斜めシンボル 12bの Y軸方向のずれ量から求められる。

[0046] 上記した回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、及び X軸方向ずれの各位置ずれを補正することで、走査画像のずれを補正することができる。図 7A乃至図 7Dは、位置ずれ補正による走査画像のずれ補正を説明するための図である。なお、ここでは、 3つのビーム源がそれぞれ 4つのパスによって走査画像を取得する状態を示している。

[0047] 図 7Aは、回転方向ずれを含む走査画像例を示している。ビーム源 2の設置角度やビームの照射状鰻によって回転方向にずれが生じると、得られる走査画像に回転方向ずれが含まれることになる。直線の走査画像は、回転方向ずれによって水平に対して角度を有する斜めの線として表れる。

[0048] 図 7Bは、回転方向ずれを補正した状態を示している。回転方向ずれ補正によって斜めの線は直線となる。このとき、ビーム源間において Y軸方向のずれが存在する場合には、各ビーム源で得られる走査画像の直線は Y軸方向にずれる。

[0049] 図 7Cは、水平シンボルを用いて Y軸方向ずれを補正した状態を示して、る。 Y軸方向ずれ補正によってビーム源間の Y軸方向のずれは解消される。このとき、ビーム源間において X軸方向ずれ方向にずれが存在する場合には、各ビーム源で得られる走査画像の直線は X軸方向にずれる。

[0050] 図 7Dは、斜めシンボルを用いて X軸方向ずれを補正した状態を示して、る。 X軸方向ずれ補正によってビーム源間の X軸方向のずれは解消される。

[0051] 次に、図 8のフローチャートを用いて、回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、及び X軸方向ずれの各位置ずれを補正するパラメータを求める手順について説明する。

[0052] はじめに、走査画像を取得する際の制御パラメータの内で回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、 X軸方向ずれ等を補正するパラメータを" 0"に設定し (S1)、この状態でビームを走査して、ステージ上に形成したマークの走査画像が取得される。ここでは、回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、及び X軸方向ずれを補正するために、走査ビーム用シンボルの走査画像が取得される（S2)。

[0053] この取得された走査ビーム用シンボルを用いてビーム源の回転方向ずれの補正係数を求め（S3)、この求められた回転方向ずれ補正係数を用いて制御パラメータを設定し (S4)、回転方向ずれを補正した状態で回転方向ずれ補正係数を再度用いてビームを走査して、走査ビーム用シンボルの走査画像が取得される（S5)。

[0054] 次に、回転方向ずれを補正して取得された走査画像の走査ビーム用シンボルの水平シンボルを用いて Y軸方向ずれ補正係数 (補正量）が求められ (S6)、走査ビーム用シンボルの斜めシンボルを用いて X軸方向ずれ補正係数 (補正量）が求められる ( S7)。

[0055] 前記各工程で求められた回転方向ずれ補正係数、 Y軸方向ずれ補正係数、 X軸方向ずれ補正係数を用いてビーム制御のパラメータを設定する（S8)。

[0056] 以下、図 9、図 10A,図 10B,図 11A乃至図 11Eを参照して回転方向ずれ補正について説明し、図 12、図 13A乃至図 13C、図 14A乃至図 14C,〜図 15を参照して Y軸方向ずれ補正について説明し、図 16A乃至図 16C、図 17A乃至図 17C、図 18 A乃至図 18Cを参照して X軸方向ずれ補正について説明する。

[0057] 図 9は、ビーム源の回転方向ずれ補正係数の算出（図 8のフローチャート中の S3)を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、複数のビーム源（ビーム源の個数を Nとする）を備える場合にっ、て説明する。 [0058] n=0として (S3a)、ビーム源 nの走査画像から走査用ビームシンボルの水平シンポルについて 2点を指定し (S3b)、これら指定された 2点の Y軸方向のずれ量が求められる（S3c)。

この求められた Y軸方向ずれ量から回転方向ずれ補正係数が算出される（S3d)。

[0059] n=n+ lとして（S3e)、 nと Nとを比較し（S3f)、 nが Nとなるまで（S3b)

〜（S3e)の工程を繰り返すことによって、全てのビーム源について回転方向ずれ補正係数が算出される。

[0060] 前記（S3b)の工程では、回転方向ずれを求めるために水平シンボル中の 2点が指定されている。図 10Aは、水平シンボルにおける 2点の一指定例を示す図であり、二つの水平シンボルの一方の水平シンボルの上側の端部を指定し（チェック No. 1)、他方の水平シンボルの下側の端部を指定する（チェック No. 2)。また、図 10Bは、水平シンボルにおける 2点の他の指定例を示す図であり、一つの水平シンボルの両端部（チェック No. 1,チェック No. 2)を指定し、走査画像において指定した点の Y軸方向のポイント数でずれ量が求められる。なお、ここでは、ずれ量は、図中のチェック No. 1のポイントからチェック No. 2のポイントを差し引、たポイント数で表されて、る。

[0061] 図 11は、フレームと回転方向ずれとの関係を示している。図 11Aおよび図 11Bは、一フレームの範囲及び一フレームのポイント数の一例を示して、る。このフレームは、 X方向長さ LX (例えば、 47mm)と y方向長さ Ly (例えば、 3mm)とを有し、 X方向に Pxのポイント数を有し、 y方向に Pyのポイント数を有する。

[0062] そこで、水平シンボルの Y軸方向のずれ量を、ポイント数をフレームに対応づけることでフレームにおける回転方向ずれのずれ係数が算出される。算出は以下の式によつて行うことができる。

回転方向ずれネ ΐ正係数 =フレーム Y方向の長さ Zフレーム Y方向のポイント Zフレーム X方向の長さ Xずれ量

例えば、一フレームの範囲が（47mm X 3mm〉であり、一フレームのポイント数が（352 0ポイント X 68ポイント）であるとき、ずれ量として Y軸方向で 2ポイント数分ずれて!/、る場合には、

0. 001855347 = 3 (mm) /68 (point) /47 (mm) /2 (point) となる。

[0063] 図 11Cは、回転方向ずれが左回転の場合を示し、図 11Dは、回転方向ずれが右回転の場合を示している。図 11Eは、回転方向ずれの回転方向の表示例であり、図中の" right"は回転方向ずれが右回転であることを示し、図中の" left"は回転方向ずれが左回転であることを示している。なお、上記数値例の場合には、右回転方向に対応している。

[0064] 次に、 Y軸方向ずれ補正係数の算出について説明する。

[0065] 図 12は、ビーム源の Y軸方向ずれ補正係数の算出（図 8のフローチャート中の S6) を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、複数のビーム源（ビーム源の個数を Nとする）を備える場合について、ビーム源 mを基準として他のビーム源の Y 軸方向ずれ補正する補正係数を順に求める手順を示している。

[0066] 先ず、基準のビーム源 mが設定される。複数のビーム源内で何れのビーム源を基準のビーム源として設定するかは任意とすることができる。例えば、ビーム源の個数が" 7"である場合に、 m=4として中央に位置する第 4番目のビーム源を基準とすることができる（S6a)。

[0067] 次に、基準のビーム源に対して隣接するビーム源の Y軸方向ずれを求め、この求められた Y軸方向ずれを補正する補正係数を求め、さら〖こ、隣接するビーム源の Y軸方向ずれを求めて補正係数を求める。この演算を基準のビーム源の両側について行うことで、全てのビーム源にっ、て基準のビーム源に対して Y軸方向ずれを補正する補正係数を求めることができる。

[0068] はじめに、基準のビーム源 mに対して一方の側に存在するビーム源（m— 1, m— 2, •••， 1)について Y軸方向ずれの補正係数を求め（S6b〜S6f)、次に基準のビーム源 m に対して他方の側に存在するビーム源 (m+l, m十 2, · ··, N)について Y軸方向ずれの補正係数を求める（S6g〜S6k)。

[0069] Y軸方向ずれの補正係数を求める場合、ビーム源 mとビーム源 m— 1の走査画像から走查用ビームシンボルの水平シンボルについて 2点を指定し（S6b)、これら指定された 2点の Y軸方向のずれ量が求められる（S6c)。この求められた Y軸方向ずれ量から Y軸方向ずれ補正係数が算出される (S6d)。 [0070] m=m— 1として（S6e)、 mと" 0"とを比較し（S6f)、 mが" 0"となるまで（S6b)〜（S6e)の工程を繰り返すことによって、基準のビーム源 l〜m— 1のビーム源について Y軸方向ずれ補正係数が算出される。

[0071] 次に、ビーム源 mとビーム源 m+ 1の走査画像から走査用ビームシンボルの水平シンボルについて 2点が指定され (S6g)、これら指定された 2点の Y軸方向のずれ量が求められる（S6h)。この求められた Y軸方向ずれ量力 Y軸方向ずれ補正係数が算出される（S6i)。

[0072] m=m+ lとして（S6j)、 mど 'Ν"とを比較し（S6k)、 mが" N"となるまで（S6g)〜（S6j)の工程を繰り返すことによって、基準のビーム源 m+ l〜Nについて Y軸方向ずれ補正係数が算出される。

[0073] これによつて、基準のビーム源 mに対して全てのビーム源の Y軸方向ずれを補正する補正係数を求めることができる。

[0074] 図 13は、ビーム源間の Y軸方向ずれ補正を説明するための図である。図 13Aは、ビーム源 mと m—1と走査ビーム用シンボルとの位置関係を示し、図 13Bは、走査ビーム用シンボルの走査画像を示して、る。ビーム源 mとビーム源 m— 1との走査ビーム用シンボルの画像は、ビーム源の Y軸方向ずれによって、 Y軸方向にずれて観察される。ここで、図 13Cに示すように、走査ビーム用シンボルの水平シンボル（実線で表示）についてチェック No. 1とチェック No. 2とを指定し、この指定された点の Y軸方向のポイント数でずれ量が求められる。

[0075] なお、ここでは、ずれ量は図中のチェック No. 1のポイントからチェック No. 2のポイントを差し引、たポイント数で表わされる。

[0076] 図 14はフレームと Y軸方向ずれとの関係を示している。図 14Bおよび図 14Cは、 - フレームの範囲及びフレームのポイント数の一例を示し、 Y方向に py分だけずれている状態を示している。図 14Aは、二つの走査ビーム用シンボルの走査画像（それぞれ片側のみが示されて、る）を示し、 Y方向に pyだけずれて、ることを観察することができる。

[0077] フレームは X方向長さ Lx (例えば、 47mm)と y方向長さ Ly (例えば、 3mm)を有し、 X 方向に Pxのポイント数を有し、 y方向にァ yのポイント数を有する。 [0078] 前記したフレームとの対応関係において、水平シンボルの Y軸方向のずれ量を、ポイント数をフレームに対応づけることで Y軸方向ずれのずれ係数により算出される。この算出は以下の式によって行われる。

Y軸方向ずれ補正係数 =ずれ量 Xフレーム Y方向の長さ Zフレーム Y方向のポィント Z最小分解能

例えば、一フレームの範囲が（47mm X 3mm)であり、一フレームの Y方向のサンプリング点数が 68であるとき、ずれ量として Y軸方向で一 4ポイント数分ずれてヽる場合には、 44=— 4 (point) X 3000 (um) /6. 8 (point) Z4 (um)となる。

[0079] 次に、 X軸方向ずれ補正係数の算出について説明する。

[0080] 図 15は、ビーム源の X軸方向ずれ補正係数の算出（図 8のフローチャート中の S7) を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、複数のビーム源（ビーム源の個数を Nとする）を備える場合について、ビーム源 mを基準として他のビーム源の Y 軸方向ずれ補正する補正係数を順に求める手順を示している。

[0081] 先ず、基準のビーム源 mが設定される。複数のビーム源内で何れのビーム源を基準のビーム源として設定するかは任意とすることができる。例えば、ビーム源の個数が" 7"である場合に、 m=4として中央に位置する第 4番目のビーム源を基準とすることができる（S⁷a)。

[0082] 次に、基準のビーム源に対して隣接するビーム源の X軸方向ずれを求め、この求められた X軸方向ずれを補正する補正係数を求め、さらに、隣接するビーム源の X軸方向ずれを求めて補正係数を求める。この演算を基準のビーム源の両側について行うことで、全てのビーム源にっ、て基準のビーム源に対して X軸方向ずれを補正する補正係数を求めることができる。

[0083] はじめに、基準のビーム源 mに対して一方の側に存在するビーム源（m— 1, m— 2, · ··, 1)について X軸方向ずれの補正係数を求め（S7b〜S7f)、次に基準のビーム源 m に対して他方の側に存在するビーム源 (m+ 1, m十 2, · · · , N)について X軸方向ずれの補正係数を求める（S7g〜S7k)。

[0084] X軸方向ずれの補正係数を求める場合、ビーム源 mとビーム源 m—1との走査画像力走査用ビームシンボルの斜めシンボルについて 2点を指定し（S7b)、これら指定された 2点の Y軸方向のずれ量を求める（S7c)。この求められた Y軸方向ずれ量から

X軸方向ずれ補正係数を算出する (S7d)。

[0085] m=m— 1として（S7e)、 mと" 0"とを比較し（S7f)、 mが" 0"となるまで（S7b〉〜（S7e)の工程を繰り返すことによって、基準のビーム源 l〜m— 1のビーム源について X軸方向ずれ補正係数が算出される。

[0086] 次に、ビーム源 mとビーム源 m+ 1との走査画像から走査用ビームシンボルの斜めシンボルについて 2点を指定し (S7g)、これら指定された 2点の Y軸方向のずれ量を求める（S7h〉。この求められた Y軸方向ずれ量カゝら X軸方向ずれ補正係数が算出される (S

7i) o

[0087] m=m+lとして（S7j)、 mど 'Ν"とを比較し（S7k)、 mが" N"となるまで（S7g)〜（S7j)の工程を繰り返すことによって、基準のビーム源 m+ l〜Nのビーム源について X軸方向ずれ補正係数が算出される。

[0088] これによつて、基準のビーム源 mに対して全てのビーム源の X軸方向ずれを補正する補正係数を求めることができる。

[0089] 図 16は、ビーム源間の X軸方向ずれ補正を説明するための図である。図 16Aは、ビーム源 mとビーム源 m— 1と走査ビーム用シンボルとの位置関係を示し、図 16Bは、走査ビーム用シンボルの走査画像を示して、る。ビーム源 mとビーム源 m— 1との走查ビーム用シンボルの画像の X軸方向ずれは、斜めシンボルが水平シンボルに対して 45度の角度にある場合には Y軸方向ずれとして観察される。ここで、図 16Cに示すように、走査ビーム用シンボルの斜めシンボル（実線で表示）についてチェック No. 1 とチェック No. 2とを指定し、これら指定された点の Y軸方向のポイント数でずれ量が求められる。

[0090] なお、ここでは、ずれ量は図中のチェック No. 1のポイントからチェック No. 2のポイントを差し引、たポイント数で表わされる。

[0091] 図 17はフレームと X軸方向ずれとの関係を示している。図 17Bおよび図 17Cは、 - フレームの範囲及び一フレームのポイント数の一例を示し、 X方向に px分だけずれている状態を示している。図 17Aは、二つの走査ビーム用シンボルの走査画像（それぞれ片側のみが示されて、る）を示し、 X方向に pxだけずれた状態が Y方向に py ( = PX>だけずれた状態として観察される。

[0092] フレームは X方向長さ Lx (例えば、 47mm) ·と y方向長さ Ly (例えば、 3mm)とを有し、

X方向に Pxのポイント数を有し、 y方向に pyのポイント数を有する。

[0093] 前記フレームとの対応関係において、斜めシンボルの Y軸方向のずれ量をポイント数をフレームに対応づけることで X軸方向ずれのずれ係数が算出される。この算出は以下の式によって行われる。

X軸方向ずれ補正係数 =ずれ量 Xフレーム Y方向の長さ Zフレーム Y方向のポィント Z最小分解能

例えば、一フレームの範囲が（47mm X 3mm)であり、一フレームの Y方向のサンプリング点数が 68であるとき、ずれ量として Y軸方向で 2ポイント数分ずれている場合には

22 = 2 (point) X 3000 (um) /68 (point) /4 (um)となる。

[0094] 図 18は、回転方向ずれ補正、 Y軸方向ずれ補正、及び X軸方向ずれ補正の補正演算の順序を説明するための図である。

[0095] 図 18Aは、一例として左力も右に向力つて順にビーム源の回転方向ずれ補正の演算処理を行う場合について示している。回転方向ずれ補正は、各ビーム源との間で関連がなく、ビームの回転方向ずれ補正が他のビーム源の回転方向ずれ補正に影響しな!、ため、ビーム源につ、て任意の順序で行うことができる。

[0096] 図 18Bは、 Y軸方向ずれ補正の順序の一例であり、 7個のビーム源において中央のビーム源 No. 4を基準として順に Y軸方向ずれ補正を行う。第 1番目に基準のビーム源 No. 4に対して左側に隣接する No. 3のビーム源との問で Y軸方向ずれ補正を行い、次に、 No.3と No. 2のビーム源との間で Y軸方向ずれ補正を行った後、 No. 2と No. 1 のビーム源との間で Y軸方向ずれ補正を行って左方にあるビーム源の Y軸方向ずれ補正を完了する。

[0097] 次に、第 4番目に基準のビーム源 No, 4に対して右側に隣接する No. 5のビーム源との間で Y軸方向ずれ補正を行い、次に、 No. 5と No. 6のビーム源との間で Y軸方向ずれ補正を行った後、 No. 6と No. 7のビーム源との間で Y軸方向ずれ補正を行って右方にあるビーム源の Y軸方向ずれ補正を完了する。 [0098] これにより、全てのビーム源についての Y軸方向ずれを補正することができる。

[0099] 図 18Cは、 X軸方向ずれ補正の順序の一例であり、 Υ軸方向ずれ補正と同様に、 7 個のビーム源において中央のビーム源 No. 4を基準として順に X軸方向ずれ補正を行って全てのビーム源の X軸方向ずれ補正を行う。

[0100] なお、 Y軸方向、 X軸方向の補正において、補正を補正後のマークと順次比較することによって補正を行う場合、基準のマークに対する補正係数を求める場合には、前回の補正値を考慮する必要がある。

[0101] 次に、本発明の走査ビーム照射装置のアプリケーション上の動作を説明する。

図 19は、表示画面例であり、走査画像を表示する画像、走査ビーム用シンボル等のマークを用いて補正処理をための画像を表示する。

[0102] 図 19の左方画面には走査画像が表示され、この走査画像に表示された走査ビーム用シンボル等のマークの所定位置を指定することができる。走査画像上のポイントの座標値は、図 19の左方画面の下方部分に表示され、 "Portl"のボタンをクリックすると、第 1の補正ポイントの座標値がその右部分に表示され、同様に" Port2"のボタンをクリックすると、第 2の補正ポイントの座標値がその右部分に表示される。

[0103] 図 19の右方画面には走査ビーム用シンボルと指定された補正ポイントとが表示され、その下方には補正事項や操作内容を選択するボタン、及び婦正事項を表すガイドリストが表示される。

[0104] 補正事項を選択するボタンは、回転方向ずれ補正 (rotational adjust)を選択するボタン、 Y軸方向ずれ補正 (Y axial adjust)を避択するボタン、 X軸方向ずれ補正 (X axial adjust)を選択するボタンがある。操作内容を選択するボタンとして、 "Portl", "P ort2"に表示された補正ポイントをガイドリストに追加して登録する" Next"ボタン、元にもどす" Back"ボタンが設けられる。

[0105] ガイドリストには、回転方向ずれ補正、 Y軸方向ずれ補正、 X軸方向ずれ補正等の各補正事項について、ずれ補正係数 (パラメータ）がその状態に応じて表示される。例えば、補正係数が既に取得されている状態、現在取得中である状態、取得前の状態等を、背景色を異ならせて表示することができる。なお、図 19では、ガイドリストの一部のみを示している。産業上の利用可能性

本発明の走査ビーム照射装置は、 TFTアレイ検査装置、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。

Claims

請求の範囲

[1] 試料を支持し少なくとも二次元方向に移動可能なステージと、

前記試料に走査ビームを照射するビーム源と、

前記試料に設けられたマークと、

前記走査ビームの照射位置を検出する検出機構と、

前記検出機構からの検出信号に基づき走査画像を形成する画像形成機構と、前記画像形成機構によって形成された走査画像と前記マークとの位置ずれを検出して位置ずれ補正係数を算出し且つ該位置ずれ補正係数に基づき前記ビーム源およびステージの駆動を制御する制御機構とを備えていることを特徴とする走査ビーム照射装置。

[2] 前記走査ビームは、荷電電子ビームから成ることを特徴とする請求項 1記載の走查ビーム照射装置。

[3] 前記マークは前記ステージの座標を検出するためのステージ用シンボル力も成り、該ステージ用シンボルは、ステージ上の位置を定める位置シンボルと、位置シンボルの方向を定める方向シンボルとを備えていることを特徴とする請求項 1に記載の走査ビーム照射装置。

[4] 前記検出機構は、走査ビームが照射された試料力もの荷電粒子を検出するように構成されていることを特徴とする請求項 1記載の走査ビーム照射装置。

[5] 前記画像形成機構は、前記検出機構からの検出信号に基づいて走査画像を形成し且つ該走査画像を記憶する走査画像記憶部を含むことを特徴とする請求項 1 記載の走査ビーム照射装置。

[6] 前記制御機構は、前記画像形成機構によって得られた走査画像と前記マークとの位置ずれを検出して位置ずれ補正係数を算出する位置ずれ補正係数算出部と、該位置ずれ補正係数に基づき前記ビーム源およびステージの駆動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする請求項 1記載の走査ビーム照射装置。

[7] 更に前記位置ずれ補正係数を記憶する記憶部を備えていることを特徴とする請求項 6記載の走査ビーム照射装置。

[8] 複数のビーム源を備え、

前記マークは前記各ビーム源の走査ビームの各走査範囲内に設ける走査ビーム用シンボルであり、該走查ビーム用シンボルの走査画像の位置ずれから、走査ビームの座標系においてビーム源の回転方向ずれ、 Y軸方向ずれ、 X軸方向ずれの少なくともヽずれか一つの位置ずれ量を求めることを特徴とする請求項 1に記載の走査ビーム照射装置。

[9] 前記走査ビーム用シンボルは、前記走査方向の直線を含む水平シンボルと、前記水平シンボルに対して斜め方向の直線を含む斜めシンボルとを備えることを特徴とする請求項 8に記載の走査ビーム照射装置。

[10] 前記水平シンボルの両端の Y軸方向の位置ずれ量から回転方向ずれを求め、二つのビーム源により得られる走査画像の二つの水平シンボルにおいて同一部分の Y 軸方向の位置ずれ量から Y軸方向ずれを求め、二つのビーム源により得られる走査画像の二つの斜めシンボルにおいて同一部分の Y軸方向の位置ずれ量から X軸方向ずれを求めることを特徴とする請求項 9に記載の走査ビーム照射装置。