(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ製造用基板上での自動限界寸法測定方法であって、
荷電粒子ビームを用いて、パターンを有し、かつ第１サイズを有する第１視野を走査して、ディスプレイ製造用基板の第１部分の第１解像度を有する第１画像を取得する工程であって、パターンは、ビア、線、トレンチ、接続部、材料境界、及びエッチングされた層構造からなる群から選択される１つ以上のフィーチャーを含んでいる工程と、
第１画像のパターン認識によって第１画像内のパターンの第１位置を決定する工程と、
第１位置から第２位置を決定する工程と、
荷電粒子ビームで第２位置を有する第２視野を走査して、基板の第２部分の第２画像を取得する工程であって、第２視野は、構造と、第１サイズよりも小さい第２サイズとを有し、第２画像は第１解像度よりも高い第２解像度を有している工程と、
基板上に設けられた構造の限界寸法を第２画像から決定する工程とを含んでいる方法。
【請求項２】
限界寸法は基板上の距離である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１画像内の距離を視覚化する工程をさらに含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１位置から第３位置を決定する工程と、
荷電粒子ビームで第３位置を有する第３視野を走査して、基板の第３部分の第３画像を取得する工程であって、第３視野は、第１サイズよりも小さい第３サイズとを有し、第３画像は第１解像度よりも高い第３解像度を有している工程と、
基板上に設けられたさらなる構造のさらなる限界寸法を第３画像から決定する工程とを更に含んでいる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
第３視野が第２視野とは異なり、及び／又は第３位置が第２位置とは異なっている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第２画像が第１画像内にある、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
第１視野がデジタルスキャナを用いて測定されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
第１解像度と第２解像度との間の比が、２：１から２０：１である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
基板の少なくとも５つの領域で自動限界寸法測定を繰り返す工程であって、領域は少なくとも１．２ｍ２にわたって分布している工程をさらに含んでいる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
ディスプレイ製造用大面積基板の検査方法であって、
（ａ）パターンを有し、かつ第１種類の構造を有する第１領域内の基板の第１部分を撮像して、第１画像を取得する工程であって、パターンは、ビア、線、トレンチ、接続部、材料境界、及びエッチングされた層構造からなる群から選択される１つ以上のフィーチャーを含んでいる工程と、
（ｂ）第１画像のパターン認識によって第１部分内のパターンの第１位置を決定する工程と、
（ｃ）第１位置から第２位置を決定する工程と、
（ｄ）第１領域内の基板の第２部分を撮像して、第１種類の構造を有し、かつ第１画像よりも高い解像度を有する第２画像を取得する工程と、
（ｅ）第１領域内の第１種類の構造の限界寸法を決定する工程と、
大面積基板上の複数の領域で（ａ）〜（ｄ）を繰り返す工程であって、複数の領域は、大面積基板上で少なくとも１．２ｍ２にわたって分布している工程とを含んでいる方法。
【請求項１１】
複数の領域に関して、第１種類の構造の限界寸法の統計量を計算する工程をさらに含んでいる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ディスプレイ製造用大面積基板の検査装置であって、
真空チャンバと、
真空チャンバ内に配置された基板支持体であって、少なくとも１．２ｍ２の面積と、第１方向に沿った第１受入領域寸法とを有する基板受入領域を提供している基板支持体と、
第１方向に沿った距離であって、第１受入領域寸法の３０％から７０％である距離を有する第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡と、
プロセッサ、及び請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法をプロセッサによって実行されたときに装置に実行させる命令を格納するメモリ、を備えるコントローラとを備えている装置。
【請求項１３】
真空チャンバは、第１方向に沿った第１内寸法であって、第１方向に沿った第１受入領域寸法の１５０％から１８０％の第１内寸法を有している、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡の大面積基板上第１座標系を第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡の大面積基板上第２座標系と整合させる工程を含んでいる、請求項１２又は１３に記載の装置の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【分野】
【０００１】
本開示は、基板の検査装置及び検査方法に関する。より詳しくは、本明細書に記載の諸実施形態は、大面積基板などのディスプレイ製造用基板上での自動限界寸法（ＣＤ）測定方法に関する。特に、諸実施形態は、ディスプレイ製造用基板上での自動限界寸法測定方法、ディスプレイ製造用大面積基板の検査方法、並びにディスプレイ製造用大面積基板の検査装置及びその操作方法に関する。
【背景】
【０００２】
多くの用途で、基板を検査して基板の品質を監視する必要がある。例えば、コーティング材料の層が堆積されたガラス基板が、ディスプレイ市場向けに製造されている。欠陥は、例えば基板の処理の間に、例えば基板のコーティングの間に、発生する可能性があるので、欠陥をレビューし、ディスプレイの品質を監視するための基板検査が必要である。さらに、あらゆるパターン処理工程によって作り出された構造のサイズ、形状、及び相対位置が、例えば限界寸法（ＣＤ）測定などのＳＥＭレビューによって監視及び制御される必要がある。
【０００３】
ディスプレイは、絶えず基板サイズ拡大を続ける大面積基板上に製造されることが多い。さらに、ＴＦＴディスプレイなどのディスプレイでは継続的に改良がなされている。基板検査は光学システムにより実施され得る。しかしながら、例えばＴＦＴアレイの構造の限界寸法（ＣＤ）測定は、光学検査では実現できない解像度を必要とする。ＣＤ測定では、数十ナノメートルの範囲内で、例えば、構造の大きさや構造間の距離が提供される。その結果として得られる寸法は、所望の寸法と比較され得る。ここで、この寸法は、製造プロセスの特性を評価するために重要な寸法だと考えられ得る。
【０００４】
ＣＤ測定は、例えばウェハが検査される半導体産業では、手動処理によって提供され得る。例えば、光学顕微鏡を活用して、ウェハ上の関心領域を識別し得る。さらに、関心領域は、手動で倍率を上げることで、さらに限定され得て、走査電子顕微鏡で実行可能な最終的ＣＤ測定が提供され得る。別の例によれば、ウェハの高解像度画像を走査し、ウェハの高解像度画像から限界寸法を抽出することができる。
【０００５】
ディスプレイ製造用基板は、典型的には、例えば１ｍ２以上の面積を有するガラス基板である。そのような大きな基板上の高解像度画像はそれ自体が非常に挑戦的であり、ウェハ業界からの知見はほとんど適用できない。さらに、上記で例示的に説明されているＣＤ測定のための選択肢は、大面積基板には適していない。それは、例えば結果として生じる処理量が望ましくないからである。
【０００６】
したがって、例えば、大面積基板上のディスプレイの品質に対する要求が高まっていることを考慮すると、大面積基板を検査するための改良型装置及び改良型方法が求められており、その検査では、例えば、基板をより小さなサンプルに割ることなく、検査又はＣＤ測定の後に基板の製造プロセスを継続することも可能である。
【概要】
【０００７】
上記を踏まえて、ディスプレイ製造用基板上での自動限界寸法測定方法、ディスプレイ製造用大面積基板の検査方法、ディスプレイ製造用大面積基板の検査装置及びその操作方法が提供される。本開示のさらなる態様、利点、及び構成は、説明及び添付の図面から明らかである。
【０００８】
一実施形態によれば、ディスプレイ製造用基板上での自動限界寸法測定方法が提供される。この方法は、荷電粒子ビームを用いて第１サイズを有する第１視野を走査して、ディスプレイ製造用基板の第１部分の第１解像度を有する第１画像を取得する工程と、第１画像内のパターンであって、第１位置を有するパターンを決定する工程と、荷電粒子ビームで第２視野を走査して、基板の第２部分の第２画像を取得する工程であって、第２視野は、第１サイズよりも小さい第２サイズと、第１位置に対して相対的に設けられた第２位置を有し、第２画像は第１解像度よりも高い第２解像度を有している工程と、基板上に設けられた構造の限界寸法を第２画像から決定する工程とを含む。
【０００９】
さらなる実施形態によれば、ディスプレイ製造用大面積基板の検査方法が提供される。この方法は、（ａ）第１種類の構造を有する第１領域内の基板の第１部分を撮像して、第１画像を取得する工程と、（ｂ）第１部分内のパターンを決定する工程と、（ｃ）第１領域内の基板の第２部分を撮像して、第１画像よりも高い解像度を有する第２画像を取得する工程と、（ｄ）第１領域内の第１種類の構造の限界寸法を決定する工程と、大面積基板上の複数の領域で（ａ）〜（ｃ）を繰り返す工程であって、複数の領域は、大面積基板上で少なくとも１．２ｍ２にわたって分布している工程とを含む。
【００１０】
さらなる実施形態によれば、ディスプレイ製造用大面積基板の検査装置が提供される。この方法は、真空チャンバと、真空チャンバ内に配置された基板支持体であって、少なくとも１．２ｍ２の面積と、第１方向に沿った第１受入領域寸法とを有する基板受入領域を提供する基板支持体と、第１方向に沿った距離であって、第１受入領域寸法の３０％から７０％である距離を有する第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡と、プロセッサ、及び本開示の諸実施形態による方法をプロセッサによって実行されたときに装置に実行させる命令を格納するメモリ、を備えるコントローラとを備える。
【００１１】
さらなる実施形態によれば、本開示の実施形態による装置の操作方法が提供される。この方法は、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡の大面積基板上第１座標系を第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡の大面積基板上第２座標系と整合させる工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
当業者に対する完全かつ実施を可能にする開示は、添付図面の参照を含めて、明細書の残りの部分により詳細に記載されている。
【図１】本明細書に記載の諸実施形態による、基板の検査装置の側面図を示す。
【図２】〜
【図３】本明細書に記載の諸実施形態による、基板の検査装置の上面図を示す。
【図４】本明細書に記載の諸実施形態による、基板の別の検査装置の側面図を示す。
【図５】自動ＣＤ測定方法を説明するための、ディスプレイ製造用大面積基板の概略図である。
【図６Ａ】〜
【図６Ｂ】自動ＣＤ測定の例示的な結果を示す図である。
【図７】本明細書に記載の諸実施形態による基板の検査装置の側面図であり、検査装置は振動を低減するための構成要素を備える。
【図８Ａ】本明細書に記載の諸実施形態による、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡、すなわち基板の例示的な検査装置の側面図を示す。
【図８Ｂ】〜
【図８Ｃ】は、本明細書に記載の諸実施形態による、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡において荷電粒子ビームを傾斜させている状況の概略図である。
【図９】本開示の諸実施形態による、例えばディスプレイ製造用の、大面積基板上での自動ＣＤ測定方法を示すフローチャートである。
【図１０ａ】〜
【図１０ｄ】本明細書に記載の諸実施形態による、真空チャンバ内の撮像荷電粒子ビームの種々の配置を示す図である。
【詳細な説明】
【００１３】
ここで様々な例示的実施形態を詳細に参照し、その１つ以上の例を各図に示す。各例は説明のために提供されており、限定を意味するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示又は説明された構成は、さらに他の実施形態を生み出すために別の実施形態で又は別の実施形態と共に使用され得る。その意図は、本開示がそのような変更及び変形を含むことである。
【００１４】
以下の図面の説明において、同じ参照番号は同じ構成要素を指す。個々の実施形態に関する相違点のみを記載する。図面に示された構造は、必ずしも縮尺どおりには示されておらず、むしろ実施形態のより良い理解に役立つ。
【００１５】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、本明細書に記載の基板は、大面積基板、特にディスプレイ市場用の大面積基板に関する。いくつかの実施形態によれば、大面積基板又はその基板支持体は、少なくとも１．３７５ｍ２などの、少なくとも１ｍ２のサイズを有し得る。そのサイズは、約１．３７５ｍ２（１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ−Ｇｅｎ５）〜約９ｍ２、より具体的には約２ｍ２〜約９ｍ２、又は更に最大１２ｍ２とすることができる。本明細書に記載の諸実施形態による構造、装置、及び方法が提供される基板又は基板受入領域は、本明細書に記載されるような、大面積基板になり得る。例えば、大面積の基板又はキャリアは、約１．３７５ｍ２の基板（１．１ｍ×１．２５ｍ）に対応するＧＥＮ５、約４．３９ｍ２の基板（１．９５ｍ×２．２５ｍ）に対応するＧＥＮ７．５、約５．７ｍ２の基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に対応するＧＥＮ８．５、約９ｍ２の基板（２．８８ｍ×３１３０ｍ）に対応するＧＥＮ１０になり得る。ＧＥＮ１１及びＧＥＮ１２などのさらに大型の世代及び対応する基板面積も同様に実施し得る。基板サイズの世代が、業界標準を固定することを考慮する必要がある。たとえ、ディスプレイ製造業者によってＧＥＮ５基板のサイズがわずかに異なっていたとしても、業界標準は固定される。試験装置の諸実施形態には、例えば、ＧＥＮ５基板支持体又はＧＥＮ５基板受入領域が備わって、多くのディスプレイ製造業者のＧＥＮ５基板をその支持体によって支持可能になっていてもよい。同じことが他の基板サイズの世代にも当てはまる。
【００１６】
大面積基板用の電子ビームレビュー（ＥＢＲ）は、基板全体又は基板全体に分布する領域を測定するものの、例えば、製造しようとするディスプレイは、レビュー過程の間に又はレビュー過程のために破壊されることがない、比較的若い技術である。例えば２０ｎｍ以下（１０ｎｍ以下など）の解像度は、達成するのが非常に難しく、ウェハ撮像からの以前の知見は、基板サイズの大きな違いを考慮すると適切ではない可能性がある。例えば、ステージ、すなわち基板テーブルは、電子ビームの下に基板全体の任意の領域を位置決めするのに有益にも適しており、位置決めは広い範囲にわたって極めて正確でなければならない。大面積基板の場合には、例えばウェハ撮像装置と比較して、測定される領域は大きく、様々な領域は互いに離れていてもよい。したがって、単純なスケールアップは、たとえば所望の処理量のために成功し得ない。さらに、処理及び装置は、所望の解像度よりも小さいレベルに振動を大幅に低減するのに有益にも適している。さらに、手動又は半自動処理もまた、所望の処理量の観点から、大面積基板の領域にわたって分布する測定位置の再現性の観点と同様に、適切ではない可能性がある。
【００１７】
本開示の諸実施形態によれば、ディスプレイ製造用基板上での自動ＣＤ測定が提供され得る。驚くべきことに、精度と処理量との間のバランスが、種々の撮像方式の組み合わせを有するＣＤ測定では大面積基板上で可能であることが見出された。いくつかの実施形態によれば、基板上の参照フィーチャーを見つけるためには、より低い解像度のＳＥＭ画像が必要である。参照フィーチャーは、測定枠を測定される構造に配置するのに役立つ。測定枠は、測定対象の構造を含む基板の一部に対応する。すなわち、測定枠は荷電粒子ビーム撮像処理用の視野とすることができる。測定枠又は測定枠の内側は、より高い解像度で再走査される。ＣＤ測定はより高い解像度で提供され得る。より高い解像度の画像と比較して、より低い解像度のＳＥＭ画像はより迅速に取得し得る。低解像度のＳＥＭ画像を活用して、測定枠を測定対象の構造に配置するための参照フィーチャーを見つけ得る。したがって、タクトタイム、ひいては、例えば処理量を向上させることができ、同時に、完全自動化と高解像度ＣＤ測定が可能になる。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、１つ以上の測定枠がかなり高い解像度で走査される。
【００１８】
基板全体又は基板全体に分布する領域を、ガラスを割ることなく処理又は試験することは、現在のディスプレイ製造技術において製造され、処理される基板の大きなサイズを考慮すると、特に困難である。例えば大面積基板などの基板のサイズは常に大型化しているので、より大きな真空チャンバを活用して、基板を処理又は撮像している。しかしながら、より大きな真空チャンバは、より小さなチャンバと比較して、望ましくない振動に対してより敏感である。真空チャンバの振動は、例えば基板を検査する解像度を制限する。特に、検査システムの解像度よりも小さいサイズの限界寸法は目に見えないままであり、ゆえに測定し得ない。
【００１９】
図１は、本明細書に記載の諸実施形態による、基板の検査装置の側面図を示す。装置１００は真空チャンバ１２０を備える。装置１００は、基板１６０を支持することができる基板支持体１１０をさらに備える。装置１００は、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０を備える。さらに、装置は、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０を含み得る。図１に示す例では、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０は、基板支持体１１０の上方に配置されている。
【００２０】
さらに図１に示すように、基板支持体１１０はｘ方向１５０に沿って延びている。図１の描画面では、ｘ方向１５０は左右方向である。基板１６０が基板支持体１１０上に配置されている。基板支持体１１０は、ｘ方向１５０に沿って移動して、真空チャンバ１２０内の基板１６０を第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０に対して移動させることが可能である。したがって、基板１６０のある１つの領域を、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０の下、又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の下にＣＤ測定のために位置決めすることが可能である。この領域には、基板上のコーティング層の中に、又は上に、ＣＤ測定のための構造が含まれ得る。基板支持体１１０はまた、ｙ方向（図示せず）に沿って移動できることで、後述するように、基板１６０をｙ方向に沿って移動させ得る。真空チャンバ１２０内で基板１６０を保持する基板支持体１１０を適切に移動させることによって、基板１６０の全範囲を、真空チャンバ１２０の内部で測定してもよい。
【００２１】
第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０は、ｘ方向１５０に沿って第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０から距離１３５だけ離れている。図１に示す実施形態では、距離１３５は、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０の中心と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の中心との間の距離である。特に、距離１３５は、ｘ方向１５０に沿った、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡によって画定された第１光軸１３１と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０によって画定された第２光軸１４１との間の距離である。第１光軸１３１と第２光軸１４１はｚ方向１５１に沿って延びている。第１光軸１３１は、例えば、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０の対物レンズによって画定されてもよい。同様に、第２光軸１４１は、例えば、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の対物レンズによって画定されてもよい。
【００２２】
さらに図１に示すように、真空チャンバ１２０は、ｘ方向１５０に沿って内側幅１２１を有する。内側幅１２１を、真空チャンバ１２０の左側壁１２３から真空チャンバ１２０の右側壁１２２までｘ方向に沿って真空チャンバ１２０を移動するときに得られる距離としてもよい。本開示の一態様は、例えばｘ方向１５０に対する装置１００の寸法に関する。諸実施形態によれば、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０との間のｘ方向１５０に沿った距離１３５は、少なくとも３０ｃｍ（例えば少なくとも４０ｃｍ）であってもよい。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、真空チャンバ１２０の内側幅１２１は、距離１３５の２５０％から４５０％の範囲内にあってもよい。ここで、距離１３５は第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０との間の距離である。以下では、図２及び図３に関して、さらなる詳細、態様、及び構成が説明される。
【００２３】
こうして、本明細書に記載の諸実施形態では、真空チャンバ内で基板、特に大面積基板の検査装置が提供され得る。ここでは、互いに距離を置いた２台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を使用する。基板は総じて真空チャンバ内で処理される。特に、本明細書に記載の諸実施形態は、基板を破壊したり、又は基板の表面をエッチングしたりすることを必要としない。したがって、限界寸法測定用の高解像度画像が提供され得る。
【００２４】
本明細書に記載のいくつかの実施形態が提供しているように、寸法を小さくした真空チャンバを備える利点は、真空チャンバの１つ以上の振動が低減され得ることである。なぜなら、振動のレベルは真空チャンバの大きさに応じて増加するからである。したがって、基板の振動振幅も同様に有益にも低減され得る。
【００２５】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、大面積基板の検査装置は、コントローラ１８０をさらに備え得る。コントローラ１８０は、基板支持体１１０に、特に基板支持体の移動ユニットに接続することができる（参照番号１８２を参照）。さらに、コントローラ１８０は、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡（例えば、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０など）の走査偏向器アセンブリ１８４に接続することができる。
【００２６】
コントローラ１８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及び例えばサポート回路を備える。大面積基板の検査装置の制御を容易にするために、ＣＰＵは、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するために産業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つであってもよい。メモリはＣＰＵに接続されている。メモリ、又はコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フロッピーディスク、ハードディスク、若しくはローカル又はリモートのいずれかの任意の他の形態のデジタルストレージなどの、すぐに利用可能な１つ以上のメモリデバイスであってもよい。サポート回路は、通常の方法でプロセッサをサポートするためにＣＰＵに接続されてもよい。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路及び関連サブシステムなどを備える。検査処理命令は、一般に、レシピとして一般的に知られているソフトウェアルーチンとしてメモリに格納される。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵによって制御されているハードウェアから離れて配置されている第２ＣＰＵ（図示せず）によって格納及び／又は実行されてもよい。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵによって実行されると、汎用コンピュータを特定用途のコンピュータ（コントローラ）に変え、この特定用途のコンピュータは、撮像処理の間の基板支持体の位置決め及び荷電粒子ビームの走査を制御するための動作などの装置動作を制御する。本開示の方法及び／又は処理はソフトウェアルーチンとして実現されるものとして説明されているが、そこに開示されている工程のいくつかは、ソフトウェアコントローラと同様にハードウェアにおいても実現され得る。このように、本発明は、コンピュータシステム上で実行されるソフトウェアで実現されてもよく、特定用途向け集積回路としてのハードウェア又は別の種類のハードウェア実装、若しくはソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実現されてもよい。
【００２７】
コントローラは、ディスプレイ製造用基板上で自動限界寸法測定方法を実行してもよい。いくつかの実施形態による方法は、荷電粒子ビームを用いて第１サイズを有する第１視野を走査し、ディスプレイ製造用基板の第１部分の第１解像度を有する第１画像を得る工程と、第１画像内のパターンであって、第１位置を有するパターンを決定する工程と、荷電粒子ビームを用いて第２視野を走査し、基板の第２部分の第２画像を得る工程であって、第２視野は、第１サイズよりも小さい第２サイズと、第１位置に対して相対的に設けられた第２位置を有し、第２画像は第１解像度よりも高い第２解像度を有している工程と、基板上に設けられた構造の限界寸法を第２画像から決定する工程とを含む。
【００２８】
図５は、そのような方法の一例を示す。コントローラ１８０（図１参照）は信号を送り、基板支持体を撮像荷電粒子ビーム顕微鏡の下の所望の位置に移動させる。電子ビームなどの荷電粒子ビームで、第１視野５９０にわたって走査する。第１視野を走査することによって得られた第１画像はパターン５９２を含む。第１画像は、十分な処理量を可能にするために低い第１解像度を有する。しかしながら、第１解像度は、パターン５９２及びパターンの第１位置５９４を決定できるだけの十分な解像度である。第２視野１９０は、第１位置５９４に対する相対的な位置を有しており、このことが図５の矢印によって例示的に示されている。図５に示す第２視野１９０は、１つ以上の測定枠の中の１つとして考えられ、これらの測定枠は、荷電粒子ビームによって第１解像度よりも高い第２解像度で走査される。例えば、第２視野の大きさは、第１視野の大きさよりも小さくてもよい。したがって、第２視野を走査することによって生成された画像の解像度が高いことによる、ＣＤ測定の処理量に対する悪影響は少ない。第２視野１９０、すなわち測定枠を走査すると、第２画像が得られる。第２画像は、第１画像よりも高い解像度を有する。ディスプレイ製造用基板上の構造の限界寸法は、第２画像に基づいて決定され得る。
【００２９】
図４は、本明細書に記載の諸実施形態による、基板の別の検査装置の側面図を示す。装置１００は真空チャンバ１２０を備える。装置１００は、基板１６０を支持することができる基板支持体１１０をさらに備える。装置１００は、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０を備える。図１とは異なり、図４には、基板支持体１１０の上方に設けられた単一の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡が示されている。これは撮像能力の低下、例えば解像度の低下をもたらすかもしれないが、結果として得られる解像度は、何らかのＣＤ測定には十分である可能性がある。図１と同様に、図４に示す装置は、コントローラと偏向器アセンブリとを備えてもよい。コントローラは、基板支持体、特に基板支持体の移動ユニットに接続することができる。さらに、コントローラは、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡の偏向器アセンブリに接続することができる。
【００３０】
限界寸法測定は通常、様々な分野の基板、例えば、半導体製造におけるウェハやディスプレイ製造用の大面積ガラス基板などに提供される。したがって、構造の限界寸法は、基板領域全体及び複数の処理基板にわたって統計的に分析され得る。ウェハのような小さな基板の場合、半導体産業で知られている方法を用いて十分な処理量で行うことができる。測定能力は、半導体業界でツールごとに整合されている。ディスプレイ基板の電子ビームレビュー（ＥＢＲ）の場合、１つの検査装置（図１参照）にある２台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を、互いに整合させ得る。これは相対位置と測定能力に関連している。単一カラムの検査装置（図４参照）は、１つのシステム内でのカラムの整合を回避することができるが、他方で低い解像度を容認している。複数カラムの検査装置は有益にもカラム整合化を含んでもよく、より高い解像度を有する。
【００３１】
両方の選択肢で、本明細書に記載の改良型ＣＤ測定処理が可能であり、十分な精度及び十分な処理量が大面積基板で提供される。本開示の諸実施形態によれば、本明細書に記載のＣＤ測定は、大面積基板の様々な領域で提供され得る。例えば、５〜１００の領域を基板上に分布させることも可能である。例えば、領域を基板上に均一に分布させることも可能である。基板上に分布させた領域により、基板上、特に基板全体上での限界寸法の均一な分析が可能になる。
【００３２】
本明細書で使用しているように、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を調整して、２ｋｅＶ以下、特に１ｋｅＶ以下の入射エネルギーを有する低エネルギー荷電粒子ビームを生成してもよい。高エネルギービームと比較して、低エネルギービームは、限界寸法測定の間にディスプレイバックプレーン構造に影響を与えたり、劣化させたりしない。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらに別の諸実施形態によれば、荷電粒子エネルギー、例えば電子エネルギーを、粒子ビーム源と基板との間で５ｋｅＶ以上、例えば１０ｋｅＶ以上に増加させ得る。カラム内の荷電粒子を加速すると、荷電粒子間の相互作用が減少し、電気光学構成要素の収差も減少し、こうして、撮像走査荷電粒子ビーム顕微鏡の解像度が向上する。
【００３３】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらに別の諸実施形態によれば、本明細書で使用される「基板」という用語は、例えばガラス基板又はガラス板などの非可撓性基板と、ウェブ又は箔などの可撓性基板の両方を包含する。基板はコーティング基板であって、例えば物理気相堆積法（ＰＶＤ）又は化学気相堆積法（ＣＶＤ）によって、１つ以上の薄い材料層が基板上にコーティング又は堆積されている基板でもよい。ディスプレイ製造用基板は典型的には絶縁材料、例えばガラスを含む。したがって、典型的な半導体ウェハのＳＥＭとは異なり、大面積基板の検査装置では、基板にバイアスをかけることはできない。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができる、本明細書に記載の諸実施形態によれば、基板は接地されている。基板に対して、入射エネルギーに、又は走査電子ビーム顕微鏡の他の電気光学的態様に、影響を与える電位までバイアスをかけることはできない。これは、大面積基板用のＥＢＲシステムと半導体ウェハのＳＥＭ検査との相違のさらなる例である。これはさらに、基板支持体上で基板を取り扱う際に静電気放電（ＥＳＤ）の問題を引き起こす可能性がある。したがって、ウェハ検査方式を、ディスプレイ製造用基板のＣＤ測定に容易に適用できないことが分かる。
【００３４】
図６Ａは、本開示の実施形態によるＣＤ測定の例を示している。大面積基板と撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は、例えば基板支持体（図１及び図４の１１０参照）の移動によって、ＣＤ測定のための１つ以上の構造が配置されている基板の領域まで、互いに相対的に移動する。（大きい方の）第１視野（ＦＯＶ）５９０を荷電粒子ビームで走査する。得られた画像が図６Ａに示されている。画像にはパターン５９２が含まれており、図６Ａの枠５９３によって強調されている。
【００３５】
本開示の諸実施形態によれば、パターンは、ビア、線、トレンチ、接続部、材料境界、エッチングされた層構造などからなる群から選択される１つ以上のフィーチャーを含み得る。パターン５９２は、ＣＤ測定でレビューされる領域内に所定の位置を有する。パターンは、あるサイズ及び／又はある量のフィーチャー有しているので、位置５９４を決定することができる。例えば、パターン及びパターン位置は、パターン認識技術によって決定することができる。パターンの構造及びパターンの複数のフィーチャーにより、第１位置は、第１視野５９０内に十分な精度で与えられ得る。例えば、第１位置は、悪くても２００ｎｍの精度で与えられ得る。
【００３６】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、第１視野のサイズ、すなわち走査された基板の長方形部分の寸法は、５０μｍから２００μｍになり得る。例えば５１２画素の画素解像度を考えると、第１画像の解像度は、約１００ｎｍから４００ｎｍになり得る。上記のように、第１位置は、悪くても約４００ｎｍの精度、例えば悪くても１００ｎｍの精度で与えられ得る。測定枠、例えば第２視野は、パターン５９２の位置５９４に対して決定される。測定枠、例えば第１測定枠を、より高い解像度で測定し得る。例えば、悪くても６０ｎｍ（悪くても２０ｎｍなど、例えば１０ｎｍ）の解像度を提供し得る。
【００３７】
図６Ａに示す例では、第２視野１９０の測定枠の長さは約２５μｍである。例えば、１０〜２０本の走査線を第２視野１９０に設けて、例えば、より良い信号対雑音比を有する平均走査線を計算するために使用し得る。信号電子の信号強度の対応する結果が図６Ｂに示されている。例えば５１２画素の画素解像度を考えると、約５０ｎｍの解像度を測定枠、すなわち第２視野１９０に提供し得る。
【００３８】
本開示の実施形態によれば、ＣＤ測定は測定枠、すなわち第２視野で提供される。この第２視野は、第１視野よりも小さいサイズを有し、第１視野の第１画像の解像度と比較してより高い、第２視野の第２画像の解像度を有する。対応するＣＤ測定を図６Ｂに示す。測定枠に沿った信号強度が表示されている。信号６８０は、第１ピーク６８１と第２ピーク６８２を有する。２つのピークの距離は、限界寸法として測定され得る。なお、さらなる諸実施形態によれば、第２視野１９０内の各走査線の信号は平均化され得る。
【００３９】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらに別の諸実施形態によれば、図６Ａに示されているような、第１視野１９０内の線は、第１画像、すなわちより低い解像度の画像において視覚化され得る。したがって、高解像度で測定されたＣＤ測定は、低解像度の画像内で視覚化され得るが、ここではユーザによる測定結果の利用の改善を目的としている。たとえば、ＣＤ測定の結果を大きい方の視野で視覚化することを含む処理全体を完全に自動化することも可能である。
【００４０】
図６Ａは、第３視野などの第２測定枠６９０と、第４視野などの第３測定枠６９１を示す。各々のさらなる測定枠は、パターン５９２の第１位置５９４に対して位置決めされ得る。したがって、第１視野５９０に基づいてさらなる高解像度ＣＤ測定が提供され得る。これにより、大面積基板上でのＣＤ測定の処理量をさらに向上させることができる。
【００４１】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、測定枠は、任意の長方形アスペクト比及び／又は任意のサイズを有する基板の長方形部分になり得る。さらに、長方形の向きは自由に選び得る。例えば、図６Ａには、２つの横長長方形と１つの縦長長方形が示されている。
【００４２】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、測定枠は、基板の長方形部分であって、この長方形部分は長さと幅を有する。例えば、その向きは、長方形基板のデカルト座標系における任意の角度になり得る。図６Ａには、横長の長方形が示されており、この場合には基板に対して０°の角度を有すると見なしてもよい。また、縦長の長方形も示されており、この場合には基板に対して９０°の角度を有すると見なしてもよい。また、０°及び９０°から逸脱する他の角度もまた提供され得る。例えば、本開示の諸実施形態によれば、長方形の長さ方向を、限界寸法に沿って延びるように向けることができる。長方形の幅は、例えば、限界寸法を測定する線の数に対応してもよい。例えば、これらの数の線の平均を提供することができる。
【００４３】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらに別の諸実施形態によれば、測定枠の長さを選択して、ＣＤ測定の解像度を調整し得る。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらに別の諸実施形態によれば、第２視野の高解像度は、悪くても２０ｎｍ（悪くても１０ｎｍ以下など、例えば悪くても５ｎｍ）になり得る。さらに、追加的又は代替的に、高解像度は、良くても２ｎｍ（良くても５ｎｍなど）になり得る。
【００４４】
本開示による方法は、ディスプレイ製造における従来のＳＥＭベースのＣＤ測定と比較して、より速い速度（処理量の向上）及びより高い精度レベル（より高い解像度）で自動限界測定（ＡＣＤ）を実行することを可能にする。
【００４５】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらに別の諸実施形態によれば、ディスプレイ製造用大面積ディスプレイ上での自動限界寸法測定は、半導体ウェハＣＤとは、走査技術に基づいてさらに区別されてもよい。一般に、アナログ走査技術とデジタル走査技術は区別され得る。アナログ走査技術は、所定の周波数で走査偏向器アセンブリにもたらされるアナログのこぎり波信号を含み得る。のこぎり波信号は、基板の走査領域への連続的又は準連続的な基板移動と組み合わさり得る。デジタル走査技術は、基板上の荷電粒子ビームのｘ位置及びｙ位置についての離散値を提供し、走査された画像の個々の画素は、座標値によって、すなわちデジタル的に、画素ごとにアドレス指定される。半導体ウェハＳＥＭ検査には、走査速度及び少ない複雑さによって、好ましいと考えられ得るアナログ走査技術（「フライングステージ」）だが、大面積基板上のＣＤ測定では有益ではない。基板のサイズのために、走査される領域はデジタル的に、すなわち所望のビーム位置座標の一覧を与えることによって走査される。つまり、第１視野、すなわち大きい方の視野及び第２視野、すなわち小さい方の視野は、両方ともデジタル走査技術、すなわちデジタルスキャナで走査される。基板のサイズのために、このような走査処理から、より優れた処理量と精度が提供される。
【００４６】
図２及び図３は、基板支持体上の基板１６０を示す。基板支持体は基板受入領域を提供する。本明細書で使用されるとき、「基板受入領域」の用語は、基板を受け入れるために利用可能な基板支持体の最大領域を含むことができる。言い換えると、基板支持体を適合させて、基板受入領域と同じ空間寸法を有する基板を受け入れてもよく、基板受入領域と比較して１つ以上のより小さい空間寸法を有する基板を受け入れて、基板が基板受入領域内に収まるようにしてもよい。図２は、装置１００の一実施形態を示す。ここでは、基板支持体１１０は基板受入領域２１０を提供している。図２に示す例示的実施形態では、基板受入領域２１０は、破線で示すように長方形である。したがって、基板受入領域２１０を適合させて、矩形基板（図示せず）を受け入れてもよく、この矩形基板は、図２に示す長方形の基板受入領域２１０と同じ長さ及び幅（又はより小さい長さ及び幅）を有してもよい。例として、図３は、基板支持体１１０上に用意された矩形基板１６０を示す。図３に示す基板１６０の大きさは、図２に示す基板受入領域２１０の大きさとほぼ同一である。特に、図３に示す基板１６０の長さ及び幅は、図３に示す基板受入領域２１０の長さ及び幅と、それぞれほぼ同一である。言い換えると、追加的に又は代替的に、基板の長さ及び幅は、基板受入領域のそれぞれの９０％から１００％である。
【００４７】
基板受入領域は、第１方向に沿った第１受入領域寸法を有する。本明細書に記載の図に関して、第１方向は、ｘ方向１５０を指してもよい。第１方向は基板支持体に対して平行であってもよい。基板支持体は、第１方向に沿って移動可能であってもよい。基板受入領域の第１受入領域寸法は、第１方向に沿った基板受入領域の範囲、幅、長さ又は直径を含んでもよい。追加的に又は代替的に、第１受入領域寸法は、第１方向に沿った、基板支持体が受け入れることができる基板の最大幅を指してもよい。例えば、図２に示す装置を参照して、第１方向に沿った基板受入領域の第１受入領域寸法は、ｘ方向１５０に沿った基板受入領域２１０の幅２２０を指してもよい。幅２２０は、基板支持体１１０が受け入れ可能な基板のｘ方向１５０に沿った最大幅に対応してもよい。例として、図３に示す基板１６０は、ｘ方向１５０に沿った基板幅８１０を有し、基板幅８１０は、図２に示す基板受入領域２１０の幅２２０と本質的に同じである。
【００４８】
例示的な第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は、第１方向に沿った距離を有し、この距離は、基板受入領域の第１受入領域寸法の３０％から７０％の範囲内にある。より具体的には、第１方向に沿った距離は、第１受入領域寸法の４０％から６０％の範囲内、例えば、第１受入領域寸法の約５０％であってもよい。例えば、図２に示す実施形態を参照して、第１方向に沿った距離は、距離１３５を指してもよく、ここで、距離１３５は第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０との間の距離である。図２に示す例示的実施形態では、距離１３５は、基板受入領域２１０の幅２２０の約５０％である。
【００４９】
基板支持体は、真空チャンバ内で第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡に対して、及び／又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡に対して、移動可能であってよい。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができる諸実施形態によれば、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡から少なくとも３０ｃｍの距離をとって離れている。より具体的には、少なくとも４０ｃｍ（例えば第１受入領域寸法の約５０％）の距離をとって離れている。第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡との間の距離、すなわち、互いに隣り合って完全に対をなす２台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡（例えば互いに隣り合う２台のＳＥＭＳ）よりも、余剰分のために大きい距離、を最短にすることの利点は、装置が検査する基板の移動距離が短くなることである。これにより、真空チャンバのサイズを小さくすることができ、その結果、真空チャンバの振動も同様に有益にも低減することができる。
【００５０】
ディスプレイ製造用基板の大きさ、及びその結果として生じる製造プロセスにとっての難題のために、本開示の実施形態に関して説明したように、限界寸法測定も大面積基板に適合させる。例えば、ディスプレイは、５００万画素以上（約８００万画素など）を有し得る。大型ディスプレイは、さらに多数の画素を含み得る。各画素には、少なくとも赤用電極、緑用電極、青用電極（ＲＧＢ）が設けられる。したがって、基板上の構造は、製造プロセスにとって重要と見なされる寸法（限界寸法）を含み得るが、非常に大規模な量で、非常に広い領域に存在する可能性がある。上記のように、本開示の諸実施形態は、第１視野をより低い第１解像度で走査する工程と、第１視野内のパターンに基づいて第１位置を決定する工程と、第１位置に対して位置決めされた第２視野をより高い第２解像度で走査する工程と、より高い解像度を有する画像に基づいてＣＤ測定を提供する工程とを含む。ＣＤ測定は、第２視野内の構造において提供されるが、例えば、それは第１視野内でもある。すなわち、第２視野は第１視野内に設けられている。いくつかの実施形態によれば、１つ以上のＣＤ測定が構造において提供され得る。追加的に又は代替的に、さらなるＣＤ測定のために２つ以上の構造を第１視野に設けることができる。
【００５１】
ディスプレイの性質上、非常に多数の対応する構造が設けられる可能性がある。ディスプレイ製造にとって、特に処理する大面積を考慮すると、構造が大面積基板の全ての位置で信頼性を持って製造され得るかどうかを知ることは重要である。製造プロセスを特徴づけるときに、基板の領域にわたる製造プロセスの均一性がしばしば検討される。したがって、１つ以上の種類の構造が、例えばＣＤ測定によって、基板上の種々の位置で評価されることになっている。これらの位置は、基板の全領域にわたって分布していてもよく、例えば、基板全体に均一に分布していてもよい。上記を踏まえて、本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、ディスプレイ製造用大面積基板の検査方法を提供することができる。この方法は、（ａ）第１種類の構造を有する第１領域内の基板の第１部分を撮像して、第１画像を取得する工程と、（ｂ）第１部分内のパターンを決定する工程と、（ｃ）第１領域内の基板の第２部分を撮像して、第１画像よりも高い解像度を有する第２画像を取得する工程と、（ｄ）第１領域内の第１種類の構造の限界寸法を決定する工程と、大面積基板上の複数の領域で（ａ）〜（ｃ）を繰り返す工程であって、複数の領域は、大面積基板上の少なくとも１．２ｍ２にわたって分布している工程とを含む。
【００５２】
図７は、大面積基板の検査装置の別の例を示す。例えば、図７に示す装置では、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０は、ｚ方向１５１、すなわち、ｘ方向１５０及びｙ方向１５２に対して垂直な方向に沿って延びている。ここで、ｘ−ｙ平面は基板支持体１１０と平行である。あるいは第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び／又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は、基板支持体及び／又は第１方向に対して傾けられてもよい。第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び／又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は、第１方向とある角度を成す方向に沿って延びてもよい。ただし、その角度は９０度とは異なる。特に、その角度は、６０〜９０度、より具体的には７５〜９０度の範囲内であってもよい。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるさらに別の諸実施形態によれば、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡カラムは、基板支持体に対して垂直に配置されてもよく、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡光学系は、荷電粒子ビームが、例えば最大２０°の角度だけ傾くように構成されてもよい。荷電粒子ビームを、基板に垂直な面に対して傾けることで、トポグラフィー撮像に、又は高解像度（すなわち悪くても１０ｎｍの解像度）を有する３Ｄ画像にさえも利用可能になる。荷電粒子ビームを傾けることのさらなる詳細は、図８Ｂ及び図８Ｃを参照することで理解し得る。
【００５３】
図７は、本明細書に記載の諸実施形態による、基板の検査装置の側面図を示す。装置は移動ユニット４１０を備える。移動ユニット４１０を適合させて、例えばｘ方向１５０などの第１方向に沿って基板支持体を移動させ、基板支持体１１０を第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０の下及び／又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の下に位置決めする。移動ユニット４１０を適合させて、基板支持体１１０をｘ方向１５０に沿って前後に、すなわち図７では左右に移動させてもよい。本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができる諸実施形態によれば、本明細書に記載の装置は、例えば図７に示す移動ユニット４１０などの移動ユニットをさらに備える。移動ユニットを適合させて、第１方向に沿って基板支持体を移動させてもよい。移動ユニット４１０は、例えば、基板支持体１１０が載る複数のリニアアクチュエータ（図示せず）を備えてもよい。追加的に又は代替的に、移動ユニットは、例えば、ｘ方向１５０に沿って基板支持体１１０を案内するための磁気案内システム（図示せず）を備えてもよい。図７に示す概略図では、移動ユニット４１０は真空チャンバ１２０内に配置されている。あるいは、移動ユニット４１０の一部が、真空チャンバ１２０の外側に延びてもよい。特に、装置１００がロードロックチャンバに接続されているか、又はインライン装置である場合にこのことが言える。真空チャンバ１２０の外側に延びる移動ユニット４１０を適合させて、基板支持体１１０を真空チャンバ１２０の内外に搬送してもよい。例えば、移動ユニット４１０は、真空チャンバ１２０の右側及び真空チャンバ１２０の左側で真空チャンバ１２０の外側に延びてもよい。したがって、基板支持体１１０は、例えば、左から真空チャンバ１２０の内に移動ユニット４１０によって移動して来てもよく、右へ向かって真空チャンバ１２０の外へ移動ユニット４１０によって移動して行ってもよい。
【００５４】
移動ユニットを適合させて、第１方向に沿って基板支持体を、真空チャンバの第１端部又は壁に近接した位置から真空チャンバの第２端部又は壁に近接した位置へ移動させてもよい。移動ユニットは、第１方向に沿ってある移動範囲を有してもよく、移動ユニットを適合させて、その移動範囲内で基板支持体を任意の目標座標へ移動させてもよい。
【００５５】
図７に示す装置は、さらなる移動ユニット（図示せず）をさらに備えて、これを適合させて、真空チャンバ１２０内でｙ方向１５２に沿って基板支持体１１０を移動させてもよい。移動ユニット４１０及びさらなる移動ユニットは、基板支持体１１０をｘ−ｙ平面内で移動させるのに適した共通の移動システムを形成してもよい。したがって、基板を保持している基板支持体１１０をｘ−ｙ平面内で適切に移動させることによって、基板支持体１１０上に配置された基板の任意の領域を、その目標部分のＣＤ測定のために、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０の下、又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の下に位置決めしてもよい。基板支持体を、さらなる移動ユニット上に、又は移動ユニットとさらなる移動ユニットとによって形成される共通の移動システム上に、取り付けてもよい。さらなる移動ユニットを適合させて、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び／又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡に対して基板支持体を移動させてもよい。さらなる移動ユニットは、第１方向に沿ってある移動範囲を有してもよく、その移動範囲は、基板幅又は基板受入領域の対応する幅の１５０％から１８０％の範囲内であってもよい。真空チャンバは、第１方向に沿った第１内寸法であって、第１方向に沿った第１受入領域寸法の１５０％から１８０％の第１内寸法を有してもよい。
【００５６】
図７に示す装置１００は、真空チャンバ１２０内に真空を発生させるのに適した真空ポンプ４２０をさらに備える。真空ポンプ４２０は、接続部４３０（例えば導管）を介して真空チャンバ１２０に流体的に連結されている。ここで、接続部４３０は、真空ポンプ４２０を真空チャンバに接続している。接続部４３０を介して、真空ポンプ４２０は真空チャンバを排気してもよい。したがって、例えば１０−１ミリバール以下の圧力が真空チャンバ内に発生され得る。動作の間に、真空ポンプ４２０が振動する場合がある。接続部４３０は真空ポンプ４２０及び真空チャンバ１２０に取り付けられており、これを介して、真空ポンプ４２０の機械的振動が、真空チャンバ１２０に伝達する可能性がある。したがって、望ましくない振動は、真空チャンバ１２０及び／又は基板支持体１１０上に位置決めされた基板（図示せず）に伝達される可能性がある。真空ポンプ４２０の振動を減衰させるために、振動ダンパ４３１が装置１００に、より具体的には接続部４３０に備わる。図示のように、振動ダンパ４３１は、第１継手４３２を介して真空ポンプ４２０に接続され、第２継手４３３を介して真空チャンバ１２０に接続されている。
【００５７】
図７にはさらに、真空チャンバ１２０の振動を測定するのに適した振動センサ４５０が示されている。例えば、振動センサを適合させて、真空チャンバ１２０の振動の振幅及び／又は周波数を測定してもよい。振動センサ４５０をさらに適合させて、１つ以上の方向の振動を測定してもよい。振動センサ４５０は、光ビームの生成に適した光源（図示せず）を備えてもよい。光ビームは、真空チャンバ１２０に、例えば真空チャンバ１２０の壁に向けられてもよく、光ビームの少なくとも一部は真空チャンバから反射されてもよい。振動センサ４５０は、真空チャンバ１２０から反射された後の光ビームを検出するための検出器（図示せず）をさらに備えてもよい。したがって、真空チャンバ１２０の振動に関する情報を振動センサ４５０によって収集してもよい。振動センサは干渉計であってもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態によれば、振動センサを構成して、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡と基板支持体との間の相対位置に影響を与える振動を測定する。図７に示すように、この測定を真空チャンバで実施してもよい。それは真空チャンバで発生する振幅が比較的大きいことを考慮したからである。さらに又は補足的に実行したことによると、例えば干渉計又は圧電振動センサなどの振動センサを基板支持体に取り付けて、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡の相対位置（及び位置変化）を測定し得る。又は、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡に取り付けて、基板支持体の相対位置（及び位置変化）を測定してもよい。
【００５９】
撮像荷電粒子ビーム顕微鏡と基板支持体との間の相対位置及び／又は真空チャンバ１２０の振動に関して振動センサ４５０によって収集されたデータは、制御ユニット（例えば、図１のコントローラ１８０）に送信されてもよい。振動センサ４５０によって収集されたデータを使用して、制御ユニットは装置１００を制御してもよい。特に、振動センサ４５０によって収集されたデータを使用して、制御ユニットは、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０、移動ユニット４１０、又は装置１００に含まれる他の構成要素を制御してもよい。例えば、真空チャンバの範囲の振動が所定の限界を超えたことを振動センサ４５０が示す場合に、基板のＣＤ測定を一時的に停止させてもよい。さらに追加的又は代替的に、相対位置の測定を使用して、相対位置の測定から得られる適切な補正係数で画像を補正してもよい。
【００６０】
図８Ａには、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡、すなわち荷電粒子ビーム装置５００が示されている。本明細書に記載されている、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び／又は第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は、この荷電粒子ビーム装置５００の例である。荷電粒子ビーム装置５００は、例えば第１チャンバ２１、第２チャンバ２２、及び第３チャンバ２３を形成する電子ビームカラム２０を備える。ガンチャンバとも呼ばれ得る第１チャンバは、エミッタ３１及びサプレッサ３２を有する電子ビーム源３０を備える。
【００６１】
エミッタ３１は、エミッタに電位を与えるために電源５３１に接続されている。エミッタに与えられる電位は、電子ビームを例えば２０ｋｅＶ以上のエネルギーに加速するような電位であってもよい。したがって、エミッタを−１ｋＶの電圧へバイアスして、接地された基板に１ｋｅＶの入射エネルギーを与えてもよい。より高い電位にある上部電極５６２を設けて、カラムを通して電子をより高いエネルギーに導く。
【００６２】
図８Ａに示す装置では、電子ビーム（図示せず）は電子ビーム源３０によって生成されてもよい。ビームをビーム制限絞り５５０の位置に合わせてもよい。このビーム制限絞り５５０は寸法を合わせて製作されて、ビームを形作る、すなわちビームの一部を遮断する。その後、ビームはビーム分離器５８０を通過して、ここで一次電子ビームは信号電子ビームから、すなわち信号電子から分離される。一次電子ビームは、対物レンズによって基板１６０上に焦点を結んでもよい。基板１６０は、基板支持体１１０上の基板位置に位置決めされている。電子ビームが基板１６０に衝突すると、信号電子（例えば二次電子及び／又は後方散乱電子）又はＸ線が基板１６０から放出されて、検出器５９８によって検出され得る。
【００６３】
図８Ａに示す例示的な実施形態では、集束レンズ５２０及びビーム成形絞り又はビーム制限絞り５５０が設けられている。２段偏向システム５４０が、集束レンズとビーム制限絞り５５０（例えばビーム成形絞り）との間に設けられ、ビームを絞りに位置合わせする。電子は、エキストラクター又はアノードによってカラム内の電圧にまで加速され得る。エキストラクターは、例えば、集束レンズ５２０の上部電極によって、又はさらなる電極（図示せず）によって提供され得る。
【００６４】
図８Ａに示すように、対物レンズは、磁極片６４及び６３と、一次電子ビームを基板１６０上に集束させるコイル６２とを有する磁界レンズ構成要素５６１を有する。基板１６０は、基板支持体１１０上に位置決めされ得る。図８Ａに示す対物レンズは、対物レンズの磁界レンズ構成要素６０を形成する上部磁極片６３、下部磁極片６４、及びコイル６２を備える。さらに、上部電極５６２及び下部電極５３０は、対物レンズの静電レンズ構成要素を形成する。
【００６５】
さらに、図８Ａに示す実施形態では、走査偏向器アセンブリ５７０が設けられている。走査偏向器アセンブリ５７０（図１の走査偏向器アセンブリ１８４も参照）は、例えば、磁気走査偏向器アセンブリであってもよいが、高画素レート用に構成された静電走査偏向器アセンブリであることが好ましい。走査偏向器アセンブリ５７０は、図８Ａに示すような、単一段のアセンブリであってもよい。あるいは、２段又は３段の偏向器アセンブリも設けられ得る。各段は、光軸２に沿って異なる位置に設けられている。
【００６６】
下部電極５３０は電圧源（図示せず）に接続されている。図８Ａに示す実施形態では、下部磁極片６４の下に下部電極５３０が示されている。対物レンズの液浸レンズ構成要素（すなわち、減速場レンズ構成要素）の減速電極である下部電極は、典型的には、基板上への荷電粒子の入射エネルギーとして２ｋｅＶ以下（例えば５００Ｖ又は１ｋｅＶ）の入射エネルギーを与える電位にある。
【００６７】
ビーム分離器５８０を適合させて、一次電子と信号電子を分離する。ビーム分離器を、ウィーンフィルタとすることも、及び／又は少なくとも１つの磁気偏向器とすることも可能であり、こうして信号電子は光軸２から離れるように偏向される。次いで、信号電子は、ビームベンダ５９１（例えば半球状ビームベンダ）及びレンズ５９５によって検出器５９８へ導かれる。フィルタ５９６のようなさらなる要素を設けることができる。さらなる変更によれば、検出器を、試料における開始角度に応じて信号電子を検出するように構成された、セグメント化された検出器とすることができる。
【００６８】
第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡型の荷電粒子ビーム装置（例えば、図８Ａに示される荷電粒子ビーム装置５００など）であってもよい。
【００６９】
図８Ｂ及び８Ｃは、荷電粒子ビーム装置５００の一部のさらなる任意選択の実施形態を示す。図８Ａ及び８Ｂには、一次荷電粒子ビームを傾けて、所定の傾いたビーム入射角度で基板に衝突させるための別の方法が示されている。本明細書に記載の諸実施形態によれば、本明細書に記載の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を、１つ以上の傾斜ビームによる撮像に利用してもよい。したがって、３Ｄ撮像、段差の撮像、トレンチ、穴の撮像、及び／又は突起の撮像を改善し得る。
【００７０】
本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、構造の形状に限界寸法の測定を提供することができ、例えば、穴又は柱は、完全に製造された構造に基づいて円形の形状を有してもよい。実際には、穴又は柱は、完全な円形の形状から逸脱してもよく、わずかに長円形又は楕円形であってもよい。したがって、真円度又は他の形状比を、本開示の諸実施形態によるＣＤ測定で測定することができる。特に穴、開口、柱又は他の３次元構造の場合、傾斜ビームを用いた測定又は異なるように傾けられた２つのビームを用いた２回（例えば、時間的に前後）の測定が有利になり得る。したがって、本明細書に記載の他の諸実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、（例えば、図８Ｂ及び図８Ｃに関して）本明細書に記載されているような荷電粒子ビームの傾斜が提供されてもよい。さらに、傾斜ビームを用いた撮像を、構造の形状のアスペクト比の測定に活用してもよい。本開示の実施形態によれば、アスペクト比（円形構造対楕円形構造など）も傾斜していないビームで測定してもよい。しかしながら、特に３次元構造のアスペクト比は、例えば立体画像及び／又は傾斜ビームを用いて有益にも測定することができる。
【００７１】
図８Ｂにおいて、荷電粒子ビームは荷電粒子ビーム源（図示せず）から放出され、光軸２に沿って対物レンズ５６０へ向かって移動し、対物レンズ５６０によってビームは基板１６０の表面に焦点を結ぶ。レンズ前偏向ユニット５１０は、光軸２からビームを偏向する２つの偏向コイルを含み得る。２段であることから、ビームを偏向して、ビームが荷電粒子ビーム源の見かけ上の位置と一致する点から外見的に現れるようになり得る。レンズ前偏向ユニット５１０は、荷電粒子源と対物レンズ５６０との間に配置されている。レンズ内偏向ユニット５１２を対物レンズの視野内に設けて、それぞれの視野が重なってもよい。レンズ内偏向ユニット５１２は、２つの偏向コイルを備える２段ユニットであってもよい。図８Ｂの概略図は、一方のコイルが対物レンズ５６０の主平面の上方に配置され、他方のコイルが対物レンズ５６０の主平面の下方に配置されている配置を示しているが、他の配置、特にレンズ内偏向ユニットの視野と対物レンズの視野が重なるようにする配置もまた可能である。
【００７２】
レンズ内偏向ユニット５１２によってビームを方向転換させることで、ビームは光軸にある対物レンズの中心（すなわち集束作用の中心）を横切るようになり得る。この方向転換によって、荷電粒子ビームはある方向から基板の表面に当たるようになるが、その方向は、光軸２を横切るビームがないときの方向とは実質的に反対方向である。レンズ内偏向ユニット５１２と対物レンズ５６０が組み合わさった作用が、一次荷電粒子ビームを光軸に戻すように方向付けることで、一次荷電粒子ビームは所定の傾いたビーム入射角度でサンプルに衝突するようになる。
【００７３】
図８Ｃにおいて、荷電粒子ビームは荷電粒子ビーム源（図示せず）から放出され、光軸２に沿って対物レンズ５６０へ向かって移動し、対物レンズ５６０によってビームは基板１６０の表面に焦点を結ぶ。偏向ユニット５１０は、２つの偏向器を備えて、光軸から離れるようにビームを偏向させる。２段であることから、ビームを偏向して、ビームが荷電粒子ビーム源の見かけ上の位置と一致する点から外見的に現れるようになり得る。レンズ前偏向ユニット５１０は、荷電粒子源と対物レンズ５６０との間に配置され得る。レンズ前偏向ユニット５１０の上に、直交する磁界と電界を生成するウィーンフィルタ５１３を配置し得る。対物レンズ５６０を通る荷電粒子ビームの軸外経路によって、第１色収差が生じる。ウィーンフィルタ５１３のエネルギー分散効果は、第１色収差と同種の第２色収差を生じさせる。ウィーンフィルタの電界Ｅと磁界Ｂの強度を適切に選択することで、第２色収差は調整されて、第１色収差と大きさは同じだが、反対の方向を持つようになり得る。実際には、第２色収差は、基板表面の平面内で第１色収差を実質的に補償する。一次荷電粒子ビームは、対物レンズ５６０を通る軸外の移動及び対物レンズの集束作用によって傾けられる。
【００７４】
図１０ａ〜ｄは、本明細書に記載の諸実施形態による、撮像荷電粒子ビーム顕微鏡（第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を含む）の真空チャンバ内での種々の配置例を示す。図１０ａに示す第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の配置は、上記で検討した諸実施形態と同様である。特に、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０は、ｘ方向１５０に沿って配置されている。図示されているように、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の両方は、ｙ方向１５２に関して同じｙ座標７１０に配置されている。
【００７５】
図１０ｂは装置１００を示しており、ここで、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０は、真空チャンバ１２０内の第１ｙ座標７２０に配置され、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡は、第１ｙ座標とは異なる第２ｙ座標７２１に配置されている。図１０ｂに示す実施形態では、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡との間の、ｘ方向１５０に沿った距離１３５は、第１投影軸７２２と第２投影軸７２３との間の距離である。第１投影軸７２２は、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０の中心７２４を通ってｙ方向１５２に沿って延び、第２投影軸７２３は、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０の中心７２５を通ってｙ方向に沿って延びている。数学的に言えば、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０と第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０との間の、ｘ方向１５０に沿った距離１３５は、２点ＡとＢの間の距離であり、ここで、Ａは中心７２４のｘ方向１５０への正投影であり、Ｂは中心７２５のｘ方向１５０への正投影である。
【００７６】
図１０ｃは、一実施形態を示しており、この実施形態により、装置１００は、第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０をさらに備え、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０、及び第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０は、ｘ方向１５０に沿って配置されている。図示されているように、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０、及び第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０は、ｙ方向１５２に関して同じｙ座標７３０に配置されている。第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０は、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０からｘ方向１５０に沿って距離７６１だけ離れ、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０からｘ方向に沿って距離７６２だけ離れている。この例示的な実施形態では、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０、及び第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０は対称的な直線状に配置され、ここで、距離７６１は距離７６２に等しい。２台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を有する装置と比較して、図１０ｃに示すように、第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０を備えることで、基板上でのＣＤ測定のために基板がｘ方向１５０に沿って移動する距離は、さらに短縮されてもよい。したがって、図１０ｃに示す真空チャンバ１２０の内側幅１２１は、２台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を備える真空チャンバ（例えば、図１０ａに示す真空チャンバ１２０）と比較して小さい。
【００７７】
図１０ｄは、一実施形態を示しており、この実施形態により、装置１００は、第４撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７６０をさらに備える。第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０、第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０、及び第４撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７６０は、正方形の形状をしたアレイとして対称的に配置されている。そこでは、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０及び第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０は、アレイの第１行として第１ｙ座標７４１に配置されている。第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０及び第４撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７６０は、アレイの第２行として第２ｙ座標７４０に配置されている。第３撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７５０は、第１撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１３０からｙ方向１５２に沿って距離７８１だけ離れ、第４撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７６０からｘ方向に沿って距離７８２だけ離れている。第４撮像荷電粒子ビーム顕微鏡７６０は、第２撮像荷電粒子ビーム顕微鏡１４０からｙ方向に沿って距離７８３だけさらに離れている。距離１３５、距離７８１、距離７８２、及び距離７８３は等しい距離である。２台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を有する装置と比較して、図１０ｄに示すように、４台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を配置することで、基板上でのＣＤ測定のために基板がｙ方向１５２に沿って移動する距離は、短縮され得る。したがって、ｙ方向に沿った真空チャンバ１２０の寸法７７０は、２台の撮像荷電粒子ビーム顕微鏡を備える真空チャンバ（例えば、図１０ａに示す真空チャンバ１２０）と比較して短縮されてもよい。
【００７８】
上記はいくつかの実施形態を対象としているが、その基本的範囲から逸脱することなく他の及びさらなる実施形態を創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて決定される。
【図１】
0006916281.tif 000002
【図２】
0006916281.tif 000003
【図３】
0006916281.tif 000004
【図４】
0006916281.tif 000005
【図５】
0006916281.tif 000006
【図６Ａ】
0006916281.tif 000007
【図６Ｂ】
0006916281.tif 000008
【図７】
0006916281.tif 000009
【図８Ａ】
0006916281.tif 000010
【図８Ｂ】
0006916281.tif 000011
【図８Ｃ】
0006916281.tif 000012
【図９】
0006916281.tif 000013
【図１０ａ】
0006916281.tif 000014
【図１０ｂ】
0006916281.tif 000015
【図１０ｃ】
0006916281.tif 000016
【図１０ｄ】
0006916281.tif 000017