(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを、試料上で二次元的に走査して走査画像を形成する走査ビーム装置において、
各荷電粒子ビームにより得られる各走査画像の信号強度についてそれぞれ信号強度分布を求める第１の工程と、
各走査画像の信号強度分布の標準偏差を基準として各走査画像の信号強度分布の分布形状を合わせて標準化する係数を算出する第２の工程と、
前記標準化した各走査画像の信号強度分布形状に基づいて求めた欠陥部の信号強度に基づいて欠陥判定を行う第３の工程とを備え、
前記第３の工程は、
前記第２の工程で算出した係数を各走査画像の信号強度に乗じることによって各走査画像の信号強度分布形状を標準化し、
標準化した各走査画像の信号強度分布形状において、分布中心の信号強度を基準点とし、当該基準点および当該基準点から基準の標準偏差を用いて求めた０点位置から、各走査画像で同一の強度スケールを形成し、
当該強度スケールにおいて各走査画像の信号強度および各走査画像に共通するしきい値を求め、
各走査画像で求めた信号強度を同一のしきい値と比較することによって、試料の欠陥を判別することを特徴とする、走査ビーム装置のデータ処理方法。
【請求項２】
前記係数は、各走査画像の信号強度分布の標準偏差と基準の標準偏差との比率によって前記係数を求め、
前記標準化は、求めた係数を各走査画像の信号強度に乗じて各走査画像の信号強度を補正することにより行うことを特徴とする、請求項１に記載の走査ビーム装置のデータ処理方法。
【請求項３】
前記試料はＴＦＴアレイであり、前記荷電粒子ビームは電子線であり、前記ＴＦＴアレイが備える画像の欠陥判定を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の走査ビーム装置のデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【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で二次元的に走査して走査画像を形成する走査ビーム装置に関し、特に、走査ビーム装置の走査画像のデータ処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査ビーム装置では、荷電粒子ビームを試料上で二次元的に走査して走査画像を取得している。この走査ビーム装置においては、二次元的に走査するために、荷電粒子ビームと試料ステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に相対的に移動させている。【０００３】
試料である基板に形成されるフレームの大型化や、これに伴う基板自体の大型化に伴って、走査画像を効率良く取得することが求められている。
この要求を満たす構成として、複数の荷電粒子ビーム源を用い、この複数の荷電粒子ビームによって走査画像を取得する構成が知られている。【０００４】
図6は、走査ビーム装置の概略を説明するための図である。なお、図6では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いて、試料であるTFTアレイ基板を二次元的に走査して走査画像を取得する場合について示している。【０００５】
図6（a）はTFTアレイ基板1の概略を示し、基板1上にはTFTアレイのパネル2、このTFTアレイが備えるゲートやソースに電流を外部から供給するためのコネクタパッド3等が形成されている。図6（b）は、TFTアレイ基板1の検査を行うためのプローバフレーム11の概略を示し、プローバフレーム11にはパネル2に合わせて形成された開口部12、前記コネクタパッド3と接触してTFTアレイに電流を供給するコネクタピン13が設けられている。なお、コネクタピン13は、図6（b）の裏面側に形状され、プローバフレーム11をTFTアレイ基板1上に重ね合わせることによって、プローバフレーム11側のコネクタパッド3と接触し、TFTアレイに電流が供給される。【０００６】
図6（c）はプローバフレーム11をTFTアレイ基板1に重ねた状態を示し、開口部12を通してTFTアレイのパネル2が見えている。【０００７】
このTFTアレイ基板1に対して、図示していない電子線源から電子ビームを照射してパネル2上を走査し、パネル2から放出される二次電子を図示しない検出器で検出することによって、TFTアレイの走査画像を取得する。【０００８】
取得した走査画像の信号強度は、TFTアレイの画素の状態によって変化するため、この走査画像の信号強度を検出することによって、TFTアレイの画素の欠陥検査を行うことができる。【０００９】
図7は、複数の電子線源（GUNa，GUNb，…）によって走査を行う例を示している。複数の電子線源（GUNa，GUNb，…）は、TFTアレイ基板1を幾つかの領域に区分けし、各領域を走査して走査画像を取得する。各領域での走査は、複数のパス（例えば、パス1〜パス4）によって行うことができる。【００１０】
上記のように、複数の電子線源を用いる場合には、各電子線源にばらつきがあるため、各電子線源を用いて取得される信号強度がばらつく場合がある。このように、検出信号の信号強度にばらつきがあると、TFTアレイの画素の欠陥検査の精度に影響する。【００１１】
そこで、従来、プローバフレーム11の上の所定位置に、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、Al（アルミニウム）等の予め定められた素材を設けて基準領域14を形成し、この基準領域14に電子ビームを照射して得られる二次電子の信号強度を基準としている。【００１２】
TFTアレイの画素の欠陥検査を行う場合には、例えば、画素以外に設けた基準領域14から得られた信号強度から平均強度を求めて、これを基準強度として較正曲線を形成し、この較正曲線に基づいて欠陥部分の信号強度を設定することによって欠陥検査を行っている。【００１３】
図8は基準強度を用いて較正曲線を形成し、この較正曲線に基づいて欠陥検査を行う場合を説明するための図である。【００１４】
図8（a）は電子線源GUNaによってパネルAを走査することによって取得した走査画像の強度分布A１を示し、図8（b）は電子線源GUNbによってパネルBを走査することで取得した走査画像の強度分布B１を示している。【００１５】
図8（a）に示す検出信号強度と図8（ｂ）に示す検出信号強度とを比較すると、それぞれの標準強度（基準強度）が異なっている。この標準強度（基準強度）は、同一の強度領域14から得られる信号強度であるため同一の信号強度が期待されるが、電子線源のばらつき等によって異なる信号強度となっている。【００１６】
そのため、図8（a）に示される強度分布A１と図8（b）に示される強度分布B１とにおいて、欠陥部分のa，bの信号強度を同一のしきい値で判別した場合には、正しく欠陥検査が行われない場合が生じる。そこで、各強度分布A１，B１の分布中心と標準強度を用いて分布曲線を変形し、図8（c）に示す較正曲線を形成し、この較正曲線に基づいて欠陥部a，bの信号強度を決定し、欠陥検査を行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記した方法は、複数の電子線源で得られる基準強度が安定していることを前提とする方法である。しかしながら、本出願の発明者は、基準領域１４を照射して得られる基準強度自体が安定しているとは限らず、各電子線源によって得られる基準強度自体が変動し、基準強度としての信頼性が低いことを見出した。【００１８】
したがって、プローバフレーム上に設けた基準領域から得られる信号強度を基準強度とする方法では、複数の荷電粒子ビーム源によって取得される走査画像の信号強度がばらつくという問題がある。また、欠陥検査において高い検査精度を得ることができないという問題もある。【００１９】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、基準強度を用いることなく、複数の荷電粒子ビーム源によって取得される走査画像の信号強度のばらつきを低減することを目的とする。また、基準強度を用いることなく、複数の荷電粒子ビーム源によって取得される走査画像のばらつきを低減することによって、欠陥検査の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、複数の荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを、試料上で二次元的に走査して走査画像を形成する走査ビーム装置において、各荷電粒子ビームにより得られる各走査画像の信号強度についてそれぞれ信号強度分布を求める第1の工程と、各信号強度分布の分布形状が同一の分布形状となるように合わせる第2の工程と、各信号強度分布の分布形状を同一の分布形状としたときの各走査画像の信号強度を求める第3の工程とを備える。【００２１】
試料の測定対象である領域から得られる走査画像の強度分布の分布形状に注目し、この強度分布の分布形状を各荷電粒子ビーム源から得られる走査画像で一致させる。これによって、基準強度を用いることなく複数の荷電粒子ビーム源によって取得される走査画像の信号強度のばらつきを低減する。【００２２】
本発明の荷電粒子ビームは電子ビームやイオンビームとすることができ、これら荷電粒子ビームを試料に照射する荷電粒子ビーム源は、電子線源やイオンビーム源とすることができる。【００２３】
また、本発明の走査ビーム装置が走査対象とする試料は、例えば、TFTアレイ基板とすることができる。TFTアレイ基板を試料とする場合には、走査画像としてTFTアレイの画素データを取得し、この画素データの信号強度から画素が正常画素であるか、あるいは欠陥画素であるかの欠陥検査を行うことができる。【００２４】
第2の工程は、各走査画像の信号強度分布の標準偏差を基準の標準偏差と一致させる工程である。第1の工程で求めた荷電粒子ビーム源を異にする各走査画像の信号強度分布について、その信号強度から標準偏差を求める。各走査画像の信号強度分布は、同じ分布特性（例えば、正規分布）を有していると想定されるため、この標準偏差はその分布特性についての荷電粒子ビーム源等のばらつきに起因する分布形状を表している。【００２５】
そこで、本発明では、第2の工程で、この標準偏差を各走査画像で合わせることによって、荷電粒子ビーム源等のばらつきを解消した信号強度分布を求め、第3の工程において、各信号強度分布の分布形状を同一の分布形状としたときの各走査画像の信号強度を求める。【００２６】
本発明の工程では、従来の基準強度を用いていないため、基準強度の不安定さによる走査画像の信号強度のばらつきは生じない。【００２７】
第2の工程において、標準偏差に係数を乗じることによって、各走査画像の信号強度分布の標準偏差を基準の標準偏差と一致させることができる。なお、基準の標準偏差は、複数の走査画像の内の一つを選択し、その選択した走査画像の標準偏差とする他、予め設定しておいた走査画像の標準偏差を用いてもよい。【００２８】
上記係数を乗じることによって、各走査画像の標準偏差は同一となる。第3の工程では、第2の工程で求めた標準偏差と一致させるための係数を用い、各走査画像の信号強度にその係数を乗じることで補正を行う。【００２９】
この係数を乗じて得られる走査画像の信号強度分布の標準偏差は同一となり、同一の分布形状となる。【００３０】
この第3の工程で補正した各走査画像の信号強度を、同一のしきい値と比較することによって、試料の欠陥を判別する。この欠陥判定によれば、従来のように基準強度を用いて信号強度のレベルを合わせるものではないため、基準強度の不安定さによる走査画像の信号強度のばらつきは生じず、欠陥検査の精度を向上させることができる。【００３１】
本発明の走査ビーム走査は、試料としてTFTアレイとし、このTFTアレイに照射する荷電粒子ビームに電子線を用いることにより、TFTアレイが備える画素の欠陥判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、基準強度を用いることなく、複数の荷電粒子ビーム源によって取得される走査画像の信号強度のばらつきを低減することができる。【００３３】
また、基準強度を用いることなく、複数の荷電粒子ビーム源によって取得される走査画像のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の走査ビーム装置によるデータ処理方法を説明するためのフローチ       ャートである。
【図２】本発明の信号強度分布の標準化を説明するための図である。
【図３】発明の分布形状の標準化の一例を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の分布形状の標準化の一例を説明するための信号強度分布の図である。
【図５】本発明の分布形状の標準化の一例を説明するための信号強度分布の図である。
【図６】走査ビーム装置の概略を説明するための図である。
【図７】複数の電子線源（GUNa，GUNb，…）によって走査を行う例を示す図である。
【図８】較正曲線に基づいて欠陥検査を行う場合を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
1…TFTアレイ基板、2…パネル、3…コネクタパッド、11…プローバフレーム、12…開口部、13…コネクタピン、14…基準領域。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
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。【００３７】
図１は本発明の走査ビーム装置によるデータ処理方法を説明するためのフローチャートである。【００３８】
本発明は、複数の荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを、試料上で二次元的に走査して走査画像を形成する走査ビーム装置におけるデータ処理に係わるものであるが、以下では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いて、TFTアレイにこの電子ビームを照射して得られる二次電子を検出する例について脱明する。【００３９】
電子線源から電子ビームをTFTアレイに照射しながら、電子ビームあるいはTFTアレイ、またその両方を移動させることによって、電子ビームをTFTアレイ上で走査させる（Sl）。【００４０】
電子ビームをTFTアレイ上に照射すると、TFTアレイから二次電子が放出される。走査ビーム装置は検出器によってこの二次電子を検出する（S2）。【００４１】
TFTアレイ上で、正常画素から放出される二次電子と、欠陥画素から放出される二次電子とは、その信号強度の分布状態が異なる。信号強度の分布状態はその信号強度と量（パネル内のその強度を有するピクセル（画素）の個数）で表すことができる。【００４２】
正常画素から放出される二次電子は、ある信号強度を分布中心として分布特性を示す。
なお、この分布特性は、電子線源やTFTアレイなどの特性に応じたものとなる。        また、欠陥画素から放出される二次電子は、正常画素の分布特性から外れた信号強度の位置に現れる。【００４３】
検出器で検出した二次電子の信号強度とこの信号強度を有するピクセル数（量）について信号強度分布を求める。図2（a）〜（d）は、電子線源のGUNa〜GUNdによる電子ビームを、TFTアレイのパネルA〜パネルDに照射して得られる各信号強度分布を模式的に示している。なお、ここで示す数値は説明の便宜から仮に示したものであって、実際の値を表しているものではない。また、信号強度分布も説明の便宜から、信号強度の分布中心及び分布形状の相違を実際よりも誇張して示している（S3）。【００４４】
図2（a）〜（d）に示すように、検出器で検出したままの信号強度分布では、信号強度の分布形状が異なるため、同種の欠陥画素であっても信号強度は同一とならず、欠陥画素の信号強度を同一のしきい値と比較することはできない。【００４５】
本発明のデータ処理では、これら分布形状が異なる信号強度分布について、標準偏差を基準として分布形状を合わせることによって標準化を行う。図2（e）〜図2（h）は、図2（a）〜（d）に示す信号強度分布の標準偏差を一致させることによって分布形状を合わせた状態を示している。【００４６】
例えば、図2（a）〜図2（d）のそれぞれの信号強度分布の標準偏差がσa，σb，σc，σdであるとき、これらの信号強度分布の標準偏差を共通のσ0とすることによって、図2（e）〜図2（h）に示すように信号強度分布の分布形状を一致させる。共通の標準偏差σ0は、標準偏差σa，σb，σc，σdから選択する他、予め設定しておいた標準偏差を用いても良い（S4）。【００４７】
次に、S4の工程で標準化した分布形状に基づいて、欠陥部の信号強度を求め、この信号強度に基づいて欠陥判定を行う（S5）。【００４８】
図3に示すフローチャートは、前記したS4の分布形状の標準化（規格化）の一例を示すものである。【００４９】
各電子線源の照射によって各パネルから検出される取得データについて標準偏差を求める。図2の例によれば、各信号強度分布からそれぞれ標準偏差σa，σb，σc，σdが得られる（S41）。【００５０】
各標準偏差σa，σb，σc，σdを標準偏差σ0に一致させるには、係数kを乗じることによって行うことができる。標準偏差σaを標準偏差σ0に一致させる係数ka は、例えば、ka＝σ0／σaによって求めることができる。この係数ka〜kdを各信号強度分布の標準偏差σa〜σdについて算出する。なお、ここでは、GUNa 〜GUNdの4つの電子線源で得られる4つの信号強度分布の例について示しているが、信号強度分布の個数は4個に限らず、走査ビーム装置が備える荷電粒子ビーム源（電子線源）の個数に応じて得られる信号強度分布の個数とすることができる（S42）。【００５１】
次に、前記ステップS42で求めた各係数ka〜kdを各信号強度分布の生データに乗じて、信号強度を補正する。このデータの補正によって、何れの信号強度分布の標準偏差も同一のσ0となり、信号強度分布が一致することになる（S43）。【００５２】
図4，図5は、電子線源GUNa．GUNbによって得られる信号強度分布（図4（b），図5（b））と、この信号強度分布に所定の係数ka，kbを乗じることによって得られる信号強度分布（図4（c）,図5（c））との例を示している。【００５３】
図４（a）は、電子線源GUNaからの二次電子を放出して得られる、信号強度とその量（パネル内のその強度を有するピクセル数）の強度分布A１を示し、図4（b）はこの強度分布の平均値μaと標準偏差σaを示している。
なお、ここでは分布中心と平均値μaが一致する分布例を示している。【００５４】
図4（c）は、信号強度の所定の係数kaを乗じて標準偏差σ0とした信号強度分布を示している。この信号強度分布に、分布中心の強度を基準点とし（例えば100とする）、この分布中心の基準点から標準偏差σ0の大きさを用いて0点位置の強度を外挿により求める。【００５５】
標準偏差σaを基準の標準偏差σ0に合わせると共に、0点位置を求めることによって、強度分布上の信号強度から欠陥検査を行うことができる。【００５６】
例えば、図4（a）中の欠陥部aの信号強度は、標準偏差をσ0とし、0点位置を求めることによって、図4（c）中の欠陥部aの信号強度として求められる。この信号強度を予め設定しておいたしきい値と比較することで、欠陥判定を行う。なお、欠陥判定を行うしきい値は、前記したように、標準偏差をσ0とする強度分布において、分布中心の基準点と、外挿により求めた0点とによって形状される強度スケールに基づいて設定しておく。【００５７】
同様に、図5（a）は、電子線源GUNaからの二次電子を検出して得られる、信号強度とその量の強度分布Bを示し、図5（b）はこの強度分布の平均値μbと標準偏差σbを示している。なお、ここでは分布中心と平均値μbが一致する分布例を示している。【００５８】
図5（c）は、信号強度の所定の係数kbを乗じて標準偏差σ0とした信号強度分布を示している。図4（c）と同様に、この信号強度分布に、分布中心の強度を基準点とし（例えば100とする）、この分布中心の基準点から標準偏差σ0の大きさを用いて0点位置の強度を外挿により求める。【００５９】
図5（c）において、標準偏差σbを基準の標準偏差σ0に合わせると共に0点位置を求め、強度分布中の欠陥部bの信号強度を予め設定しておいたしきい値と比較することによって、欠陥判定を行う。【００６０】
図4（c）に示す電子線源GUNaの信号強度分布と、図5（c）に示す電子線源GUNbの信号強度分布は、何れも同一の標準偏差σ0であって分布形状が同一であるため、各欠陥部の信号強度も同一の強度スケールで比較することができ、欠陥検査を同じ基準で判定することができる。【００６１】
また、この欠陥判定では、従来のように基準領域から検出される信号強度を基準としていないため、この信号強度の不安定さに因る欠陥検査の精度低下を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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