JPH023254A - 基板用電子ビームテスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、液晶パネル用薄膜トランジスタアレイ基板
等の半導体チップの特性の検査に用（する基板用電子ビ
ームテスタに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体製造過程において、半導体チツフ。

の特性をウェハ状態で全数検査を行うことにより、不良
品を組立工程へ流さないようにし、組立工数と材料損を
削減しようとしている。そして、不良ロットを早期に発
見し、プロセスフィートノぐ・ツクすることにより、歩
留りの向上を目指して−する。

このように、半導体製造過程における半導体チップの特
性を検査するために、走査範囲の大きな走査型電子顕微
鏡を用いた一度に多数の半導体チ・ンプの検査を行える
スループ′ントの高い基板用電子ビームテスタが必要と
されている。

従来のこの種の基板用電子ビームテスタを第５図および
第６図に基づいて説明する。

この基板用電子ビームテスタは、第５図に示すように、
減圧された試料室内（図示せず）で液晶パネル用薄膜ト
ランジスタアレイ基板からなる４面取りの試料５９の各
面Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’ごとに順次電子ビーム走査手
段６１により電子ビーム５３を走査しながら照射し、試
料５９から放出される２次電子５４を検出して試料５９
の観察を行っている。電子ビーム走査手段６１は、電子
銃５１および電子レンズ系５２から構成している。

以下、この基板用電子ビームテスタの動作を第５図およ
び第６図に基づいて詳しく説明する。

減圧された試料室内のＸ−Ｙテーブル６０に４面取りの
試料５９が配置されている。電子銃５１で生成した熱電
子は、電子レンズ系５２で加速。

偏向され、試料５９の表面で収束され、電子ビーム５３
となる。このとき、電子レンズ系５２は、電子ビーム偏
向回路５８により制御されて、電子ビーム５３を走査し
ながら試料５９０表面に照射する。

電子ビーム５３を照射された試料５９の表面から２次電
子５４が放出される。この２次電子５４は、２次電子増
倍管５５に捕捉され、加速される。

また、２次電子増倍管５５は、加速した２次電子５４を
２次電子信号ＳＩ＋に変換し、増幅器５６に加える。増
幅器５６は、２次電子増倍管５５から入力した２次電子
信号Ｓ１１を増幅し、モニター５７に加える。モニター
５７は、増幅器５６で増幅された２次電子信号Ｓ、を表
示する。

また、試料５９は、Ｘ−Ｙテーブル６０によりＡ′面か
らＤ′面に順次移動して電子ビーム５３を照射される。

試料５９の各面Ａ′〜Ｄ′への電子ビーム５３の照射は
、第５図に示すように、まずＡ′面を電子銃５１の下に
配置し、Ａ′面に電子ビーム５３を走査しながら照射す
る。このとき、電子ビーム５３の走査エリアが約５　ｖ
ｍ　Ｘ　５　ｒｙｍと狭いため、第６図に示す矢印Ｚ′
のように試料５９のＡ′面の一部分に電子ビーム５３を
走査する。そして、Ｘ−Ｙテーブル６０を％６図に示す
矢印Ｘ′またはＹ′の方向への移動し、再度電子ビーム
５３の走査を行う。このように、電子ビーム５３の走査
とｘ−Ｙテーブル６０の移動とを繰り返しながらＡ′面
全域に電子ビーム５３の走査を行う、Ａ′面の電子ビー
ム５３の走査が終了すると、Ｘ−Ｙテーブル６０を移動
し、試料５９のＢ′面を電子銃５１の下に配置する。そ
して、Ｂ′面もＡ′面と同様に電子ビーム５３の走査と
Ｘ−Ｙテーブル６０の移動とを繰り返しＢ′面全域に電
子ビーム５３の走査を行う。さらに、Ｃ′面、Ｄ′面と
順次同様に電子ビーム５３の走査を行う。

また、液晶パネル用薄膜トランジスタアレイからなる試
料５９は、各面Ａ′〜Ｄ′の大きさが６０ｆｉ×５０１
ｍであり、試料５９全体の寸法が１５２ｍｍＸ１５２ａ
＋ｍと大きなものになっている。このため、この基板用
電子ビームテスタにおいては、Ｘ−Ｙテーブル６０の１
回当たりの移動を１２０回程度行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来の基板用電子ビームテスタは、４面取りの試料
５９の各面Ａ′〜Ｄ′間を移動させるためにＸ−Ｙテー
ブル６０をＸ方向およびＹ方向に逐次移動させているの
で、移動時間が長くかかるという問題があった。この結
果、検査時間が長くなり、製造工程での半導体チップの
全数検査ができないという問題がある。

また、前述したように、試料５９の寸法が１５２鵬Ｘ１
５２ｍ＋＋＋と大きく、試料５９の全域に電子ビーム５
３を走査するためには、大きなＸ−Ｙテーブル６０が必
要となる。この結果、試料室の容積が大きくなり、排気
系も大規模になり、装置が大型になるという問題があっ
た。

したがって、この発明の目的は、小型で、検査時間を短
縮できる基板用電子ビームテスタを提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明の基板用電子ビームテスタは、４面取りの中
心に鉛直な軸を回転軸として試料を９０度ずつ回転させ
る回転手段を設け、この９０度ずつの回転に連動して走
査パターンを９０度ずつ回転させる走査パターン回転手
段を設けたことを特徴としている。

第２の発明の基板用電子ビームテスタは、４面取りの中
心に鉛直な軸を回転軸として電子ビーム走査手段を９０
度ずつ回転させる回転手段を設け、この９０度ずつの回
転に連動して走査パターンを９０度ずつ回転させる走査
パターン回転手段を設けたことを特徴としている。

〔作　用〕

第１の発明の構成によれば、回転手段により試料を４面
取りの中心に鉛直な軸を回転軸として９０度ずつ回転さ
せ、走査パターン回転手段により回転手段の９０度ずつ
の回転に連動して電子ビームの走査パターンを９０度ず
つ回転させるようにしたので、試料を順次９０度ずつ回
転させるだけで４面取りの試料の各面を１１１Ｎ次移動
することができ、しかも試料の各面とも同方向から電子
ビームを走査することができる。したがって、テーブル
をＸＹ力方向移動する場合に比べて、テーブルの移動時
間が大幅に短縮され、またテーブルの移動のためのスペ
ースも狭くてよい。

第２の発明の構成によれば、第１の発明の試料に代えて
電子ビーム走査手段を試料の４面取りの中心に鉛直な軸
を回転軸として９０度ずつ回転するようにしたので、試
料の各面に同方向から電子ビームを走査することができ
る。これにより、第１の発明の作用と同様の作用となる
。

〔実施例〕

この発明の基板用電子ビームテスタの実施例を第１図な
いし第４図に基づいて説明する。

この基板用電子ビームテスタは、第１図に示すように、
４面取りの中心に鉛直な軸を回転軸として試料９を９０
度ずつ回転させる回転手段２４を設け、回転手段２４の
９０度ずつの回転に連動して走査パターンを９０度ずつ
回転させる走査パターン回転手段２５を設けている。こ
の場合、回転手段２４は、回転テーブル２１３駆動用の
モーフ２３およびコントローラ１４から構成している。

また、走査パターン回転手段２５は、電子ビーム偏向回
路８およびコントローラ１４力やら構成している。

そして、減圧された試料室１５内で４面取りの試料９の
各面ごとに順次電子ビーム走査手段２６により電子ビー
ム３を走査しながら照射している。

そして、試料９から放出される２次電子４を検出して試
料９の観察を行うようにしている。電子ビーム走査手段
２６は、電子銃１および電子レンズ系２から構成してい
る。

以下、この基板用電子ビームテスタについて第１図およ
び第２図に基づいて詳しく説明する。

試料室１５の中に、４面取り試料９が回転テーブル２１
の上に配置されている。試料室１５は、ターボポンプ１
８により１０−５ｔｏｒｒ程度の真空度に保たれている
。電子銃１の周囲もイオンポンプ２０により１０−’ｔ
ｏｒｒの真空度に保たれている。

試料９には、液晶パネル用薄膜トランジスタを駆動する
駆動回路１３から出力された信号がプローブ２２を介し
与えられている。

電子銃ｌで発生した熱電子は電子レンズ系２により加速
、偏向され、試料９の表面で収束され、電子ビーム３と
なる。この収束された電子ビーム３は、例えばビーム径
がφ５μｍ〜１０μｍであり、ビーム電流が１０４Ａ〜
１０−”　Ａ、加速電圧が１〜１５Ｋｖである。そして
、電子ビーム３は、電子レンズ系２により試料９の表面
を走査しながら照射される。

また、電子ビーム３を４面取り試料９の１面金体に一度
に走査するためには、電子ビーム３の走査エリアが６６
＋＋＋ｍＸ６６＋ｍｎ必要である。このため、電子銃１
と試料９とのワーキングデイスタンスを例えば約４００
ｍｎ＋に設定している。このようにして、試料９の１面
を電子ビーム３の走査を一度で行うようにしている。

電子ビーム３の照射により試料９の表面の電位分布に対
応した強度で試料９から２次電子ビーム４が放出される
。このとき、試料９から放出される２次電子４の量は、
相対的に正電位の場所よりもａ電位の場所の方が多い。

したがって、この２次電子４の放出量により試料９の表
面電位を検出することができる。

試料９から放出された２次電子４は、２次電子増倍管５
で捕捉され加速される。そして、２次電子増倍管５は、
加速した２次電子４を２次電子信号Ｓ、に変換し、増幅
器６に加える。増幅器６は、２次電子信号Ｓ１を増幅し
アナログ・デジタル変換回路１１に加える。アナログ・
デジタル変換回路１１は、増幅器６からの増幅された２
次電子信号Ｓ、を入力し、所定の時間間隔で８ビツトデ
ジタルデータに変換し、メモリー回路１２に加える。

メモリー回路１２は、アナログ・デジタル変換回路１１
から入力したデジタル化された２次電子信号Ｓ、を２次
電子像として記録する。そして、必要に応じてメモリー
回路１２に記録された２次電子像をモニター７に電位コ
ントラスト像として表示させ、試料９の観察を行う。

また、液晶パネル用薄膜トランジスタアレイからなる試
料９の駆動と電子ビーム３の走査および回転テーブル２
１の回転を同期させる必要があるため、電子ビーム偏向
回路８．アナログ・デジタル変換回路１１．ｔｊ、晶パ
ネル用薄膜トランジスタ駆動回路１３および回転テーブ
ル２１の駆動用のモータ２３は、コントローラ１４によ
り同期して制御されている。

１６は予備室を示し、スループント向上のための予備排
気を行ない、予備室１６の真空度をロータリーポンプお
よびターボポンプからなるポンプ１９により高速で大気
から１０−’ｔｏｒｒオーダーへ達するようにされてい
る。

そして、試料９の試料室１５への搬送は、ゲート１７を
通って行われる。

つぎに、走査パターン回転手段２５と、回転手段２４に
ついて説明する。

回転手段２４は、回転テーブル２１に連結されている駆
動用のモータ２３をコントローラ１４が制御して、９０
度単位で自由に位置決めを行い、回転テーブル２１を９
０度ずつ回転させる。

そして、第２図に示すように、試料９の４面取りの中心
を回転テーブル２１の中心に配置し、回転テーブル２１
を９０度ずつ回転させて試料９の各面Ａ−Ｄを順次電子
銃１の下に移動させるようにしている。このように、回
転手段２４は、試料９を４面取りの中心に鉛直な軸を回
転軸として９０度ずつ回転することになる。

一方、試料９のＡ面が電子銃１の下に配置されると、電
子ビーム走査手段２６は、第３図（ａ）に示す矢印すの
ように、Ａ面に電子ビーム３を矢印Ｘの子方向に水平偏
向しながら矢印Ｙの子方向に垂直偏向して走査する。つ
ぎに、回転テーブル２１が矢印ａの方向に９０度回転し
てＢ面が電子銃１の下に移動されると、走査パターン回
転手段２５は、試料９に対して、電子ビーム３がＡ面と
同方向から走査されるよう走査パターンを９０度回転さ
せ、第３図（ｂｌに示す矢印Ｃのように、電子ビーム３
の走査方向を矢印Ｙの子方向に水平偏向しながら矢印Ｘ
の一方向に垂直偏向して走査するようにする。このよう
に、試料９に対して、電子ビーム３が同方向から走査さ
れるようにしているので、試料９が９０度回転しても、
メモリー回路１２で得られる２次電子像がＡ面と同し向
きに見ることができる。同様にして、回転テーブル２１
が矢印ａの方向に９０度ずつ回転して０面およびＤ面へ
の移動を行うと、走査パターン回転手段２５が０面およ
びＤ面への電子ビーム３の走査パターンを順次９０度ず
つ回転させる。したがって、０面への電子ビーム３の走
査パターンは、第３図（Ｃ）に示す矢印ｄのように、矢
印χの一方向に水平偏向しながら矢印Ｙの一方向に垂直
偏向するようになる。

また、Ｄ面への電子ビーム３の走査パターンは、第３図
（ｄ）に示す矢印ｅのように、矢印Ｙの一方向に水平偏
向しながら矢印Ｘの子方向に垂直偏向するようになる。

したがって、回転手段２４の回転テーブル２１の９０度
の回転に連動して、走査パターン回転手段２５が電子ビ
ーム３の走査パターンを９０度回転させて、試料９の各
面に電子ビーム３を同方向から走査することができる。

このように、電子ビーム３をＸ＋、Ｘ−、Ｙ＋。

Ｙ−の４方向いずれの方向からも走査できるようにする
とともに、試料９の各面Ａ−Ｄの移動を回転テーブル２
１の９０度ずつの回転で行い、これに伴う電子ビーム３
の各面Ａ−Ｄへの走査方向すなわち走査パターンを回転
テーブル２１の９０度ずつの回転に連動して９０度ずつ
回転するようにして、メモリー回路１２で常に同し向き
の２次電子像を得ることができる。

つぎに、電子ビーム３を４方向の走査を行うための偏向
波形を第４図に示す、このとき、試料９を実駆動状態と
同等の状態で検査するため、駆動パルスＰの印加後、ホ
ールド期間１．をおいてから電子ビーム３をｔ２の期間
走査する。また、駆動パルスＰの周期をＬとしている。

第４図（ａ）は、駆動パルスＰの波形を示している。第
４図（ｂｌは試料９のＡ面、同図（Ｃ）はＢ面、同図（
ｄ）は０面、同図（ｅ）は０面にそれぞれ走査される電
子ビーム３の偏向波形を示している。この実施例の場合
、例えば、駆動パルスＰの周期ｔを１６ｍ５とし、ホー
ルド期間Ｌ１を８ｍｓとし、走査期間ｔ２を８ｍｓとし
ている。

この実施例の基板用電子ビームテスタは、回転手段２４
により試料９を４面取りの中心に鉛直な軸を回転軸とし
て９０度ずつ回転させ、走査パターン回転手段２５によ
り回転手段の９０度ずつの回転に連動して電子ビーム３
の走査パターンを９０度ずつ回転させるようにしたので
、試料９を順次９０度ずつ回転させるだけで４面取りの
試料９の各面を順次移動することができ、しかも試料９
の各面とも同方向から電子ビーム３を走査することがで
きる。したがって、テーブルをＸ、Ｙ方向に移動する場
合に比べて、テーブルの移動時間が大幅に短縮され、ま
たテーブルの移動のためのスペースも狭くてよく、試料
室の容積を小さくすることができる。

また、この実施例の基板用電子ビームテスタは、電子ビ
ーム３の走査エリアを６６１１１Ｘ６６Ｍと大きくして
、−度で試料９の１面を走査できるようにしたので、試
料９の電子ビーム３の走査時間を大幅に短縮することが
できる。

なお、前記の実施例の基板用電子ビームテスタにおいて
は、回転手段２４により試料９を４面取りの中心に鉛直
な軸を回転軸として９０度ずつ回転するようにしたが、
試料９に代えて電子ビーム走査手段２６を試料９の４面
取りの中心に鉛直な軸を回転軸として９０度ずつ回転す
ることにより、同様の作用、効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

第１の発明の基板用電子ビームテスタは、回転手段によ
り試料を４面取りの中心に鉛直な軸を回転軸として９０
度ずつ回転させ、走査パターン回転手段により回転手段
の９０度ずつの回転に連動して電子ビームの走査パター
ンを９０度ずつ回転させるようにしたので、４面取りの
試料の各面を順次移動することができ、しかも試料の各
面とも同方向から電子ビームを走査することができる。

したがって、テーブルをＸ、Ｙ方向に移動する場合に比
べて、テーブルの移動時間を大幅に短縮でき、またテー
ブルの移動のためのスペースも狭くてよく、試料室の容
積を小さくすることができる。

この結果、小型で、検査時間を大幅に短縮した基板用電
子ビームテスタを提供することができる。

第２の発明の基板用電子ビームテスタは、第１の発明の
試料に代え、電子ビーム走査手段を４面取りの試料の中
心に鉛直な軸を回転軸として９０度ずつ順次回転させる
ようにしたので、第１の発明の効果と同様の効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の構成を示すブロック図、第
２図は回転テーブルの斜視図、第３図は試料の移動およ
び電子ビームの走査を説明するための試料の上面図、第
４図は駆動パルスの波形および電子ビームの偏向波形図
、第５図は従来の基板用電子ビームテスタの構成を示す
ブロック図、第６図は第５図の電子ビームの走査を説明
するための試料の上面図である。 ３・・・電子ビーム、４・・・２次電子、９・・・試料
、１５・・・試料室、２４・・・回転手段、２５・・・
走査パターン回転手段、２６・・・電子ビーム走査手段
第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）減圧された試料室内で４面取りの試料の各面ごと
   に順次電子ビーム走査手段により電子ビームを走査しな
   がら照射し、前記試料から放出される２次電子を検出し
   て試料の観察を行う基板用電子ビームテスタにおいて、
   前記４面取りの中心に鉛直な軸を回転軸として前記試料
   を９０度ずつ回転させる回転手段を設け、前記９０度ず
   つの回転に連動して走査パターンを９０度ずつ回転させ
   る走査パターン回転手段を設けたことを特徴とする基板
   用電子ビームテスタ。
2. （２）減圧された試料室内で４面取りの試料の各面ごと
   に順次電子ビーム走査手段により電子ビームを走査しな
   がら照射し、前記試料から放出される２次電子を検出し
   て試料の観察を行う基板用電子ビームテスタにおいて、
   前記４面取りの中心に鉛直な軸を回転軸として前記電子
   ビーム走査手段を９０度ずつ回転させる回転手段を設け
   、前記９０度ずつの回転に連動して走査パターンを９０
   度ずつ回転させる走査パターン回転手段を設けたことを
   特徴とする基板用電子ビームテスタ。