微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法
【課題】規則的な配列パターンのピッチがより微細化するフォトニック結晶やピクセルアレーなどの材料やディバイスなどにおける配列の乱れをより簡便に、正確に、短い時間で、所望の範囲にわたって検出、測定することができる、微小な規則的パターンの配列の乱れを検出測定する方法を提供する。
【解決手段】微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定する。
【解決手段】微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック結晶やピクセルアレーなどの規則的な配列パターンを持つ材料やディバイスなどにおける格子や配列粒子やパターンの欠落、間隔の不一致、方向性の不一致などの配列の乱れを検出または測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子材料あるいは光学材料等の材料、それらの材料を用いたディバイスなどにおいて、２次元的または３次元的に規則的な微小パターンの配列を持たせて、従来にはない性能を有する、あるいは新たな機能を発現する材料、ディバイスなどを創製する試みが行われている。
【０００３】
たとえば、記録ディスクでは、数十ナノメーターの超微小ピットが数十ナノメーター間隔で規則的に多数配列されたものが実現されており、これにより記録密度を大幅に高めたＤＶＤなどの大容量記録媒体の開発が進められている。
【０００４】
また、ミクロンサイズの小さな光検出器を規則正しく配列させるためのピクセルアレーにも注目が集まり、この光検出器を接続する基板として、図１に示すように、はんだ粒子を規則正しい列（バンプ）状に形成させる技術が開発され、実装技術の高度化に伴い、バンプの細密化が進んでいる。なお、図１の（ａ）は（ｂ）の拡大図である。
【０００５】
また、図２や図３に示すようなフォトニック結晶も作製されている。このフォトニック結晶は、一般に数ナノメーターから数ミクロンサイズの誘電体の３次元的な周期配列を有する結晶構造をいい、多くはガラスやセラミックスなどを積み木細工のように規則正しく配列したものであり、物質の空間的な位置関係が誘電体の周期的な分布を形成する。
【０００６】
さらに、粒子や格子を並べたフォトニック結晶だけではなく、規則的に配列させたポリマー等の粒子の間隙に別の素材（誘電体）を注入し、ポリマー等の粒子を加熱により蒸発させる、あるいは薬品にて除去することにより、ナノメーターサイズの微小孔が規則的に配列したナノメーターサイズの格子（直交格子、斜交格子）も提案されている。
【０００７】
このように、微小な規則的パターンの配列を利用した材料、ディバイスなどの開発が現在急速に進められているが、この規則的パターンの配列に乱れが生じると、材料やディバイスなどの性質、性能に大きく影響する。そこで、上記のような材料、ディバイスなどにおいて、微小な規則的パターンの配列の乱れを精度よく検出することが非常に重要なこととなってくる。たとえばフォトニック結晶においてはパターンの間隔が異なることにより反射する光の波長が異なり、欠陥があることにより光の進む経路が変化したりするが、そのパターンひとつの要素が数ナノメートルから数百ナノメートルと可視光の波長より小さい場合、光学顕微鏡を用いた直接観察は大変困難であり、また走査型電子顕微鏡を用いての直接観察も一度に広範囲の配列の乱れを検出することは大変困難であった。
【０００８】
一方、本発明者らは、構造材料の変形を測定するのに用いられるモアレ法を応力集中部等の局所的な微小変形測定に応用させた電子線モアレ法を先に提案している（特許文献１）。この電子線モアレ法は、試料上に試料とは異なる材料であって照射一次電子に対する二次電子発生量や反射電子量が試料とは異なるものを用いて規則的なパターン（モデルグリッド）を描き、これに電子線を照射して二次電子発生量や反射電子量の違いにより明暗の縞であるモアレ縞を形成させ、そのモアレ縞から変形量を測定する手法である。
【０００９】
また、モアレ法には、上記の電子線モアレ法の他に、通常のグリッドの描いてある透明なシートをモデルグリッドに重ね合わせる光学的モアレ法、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いるＳＰＭモアレ法（特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開平２−１１０３０８号公報
【特許文献２】特開平７−３３３００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、モアレ法を用いて材料やディバイスなどの規則的パターンの配列の乱れを検出する上記従来技術の手法には以下に示すような問題点があった。
【００１１】
特許文献１に記載の電子線モアレ法では、試料とは別の材料を用いて規則的なパターン（モデルグリッド）を試料上に描く必要があり、検出に手間がかかるという問題があった。
【００１２】
また、光学的モアレ法では、検出に可視光を用いるため可視光の波長より小さい配列ピッチの規則的パターンの配列の乱れを検出することは大変困難であった。
【００１３】
さらに、特許文献２のＳＰＭモアレ法は、微細な領域では使用可能であるが、ナノメーターオーダーでプローブを走査するために圧電素子を用いているので、プローブのたわみの誤差や圧電素子の誤差の影響を受け、また一回の走査に時間がかかる上、走査できる範囲も小さい範囲に限られるという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、規則的な配列パターンのピッチがより微細化するフォトニック結晶やピクセルアレーなどの材料やディバイスなどにおける配列の乱れをより簡便に、正確に、短い時間で、所望の範囲にわたって検出、測定することができる、微小な規則的パターンの配列の乱れを検出測定する方法を提供することを課題としている。
【００１５】
また、本発明は、特に規則的な配列パターンの配列ピッチが可視光より小さな材料やディバイスあるいは構造体における配列の乱れを正確に検出、測定することができる方法を提供することも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するために、第１に、微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲（広範囲）で観察し、局所的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、第２に、上記第１の発明において、エネルギー線が電子線、収束イオンビームなどの粒子線であることを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００１８】
また、本発明は、第３に、上記第１の発明において、エネルギー線がレーザービームであることを特徴とする微小な規則的パターンの乱れ検出測定方法を提供する。
【００１９】
また、本発明は、第４に、上記第１または第２の発明において、微小な規則的パターンの配列ピッチが可視光の波長より小さいことを特徴とする微小な規則的パターンの配列の
乱れ検出測定方法を提供する。
【００２０】
また、本発明は、第５に、上記第４の発明において、微小な規則的パターンの配列ピッチが１ナノメートル〜３５０ナノメートルの範囲内であることを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００２１】
また、本発明は、第６に、上記第４の発明において、微小な規則的パターンの配列が結晶性の配列であることを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００２２】
さらに、本発明は、第７に、微小な規則的パターンを有する非導電性の被検出対象物上に、粒子線を所定の走査パターンで照射し、粒子線を照射したときに照射部位より生ずる二次電子発生量もしくは二次イオン発生量と粒子線による照射部位の帯電量とが等しくなるように粒子線の加速電圧を制御し、粒子線を照射したときに生じる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲（広範囲）で観察し、局部的なの配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本願の第１から第３の発明によれば、電子線や収束イオンビームなどのエネルギー線を、微小な規則的パターンを有する被検出対象物に照射して、二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いにモアレ縞を形成し、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出ないし測定するようにしたので、ピッチがより微細化するフォトニック結晶やピクセルアレーなどの材料やディバイスあるいは構造体における配列の乱れをより簡便に、正確に、短い時間で、所望の範囲にわたって検出、測定することが可能となる。
【００２４】
また、本願の第４および第５の発明によれば、規則的な配列パターンのピッチが可視光より小さい、あるいは１ナノメートル〜３５０ナノメートルである材料やディバイスあるいは構造体における配列の乱れをも正確に検出ないし測定することができる。
【００２５】
また、本願の第６の発明によれば、フォトニック結晶等の結晶性の配列を有する材料のパターンの乱れを正確に検出、測定することができる。
【００２６】
さらに、本願の第７の発明によれば、微小な規則的パターンを有する非導電性の被検出対象物上に、粒子線を所定の走査パターンで照射し、粒子線を照射したときに照射部位より生ずる二次電子発生量もしくは二次イオン発生量と粒子線による照射部位の帯電量とが等しくなるように粒子線の加速電圧を制御するようにしたので、非導電性の被検出対象物の過剰帯電にモアレ縞への影響を効果的に防止できるため、非導電性の被検出対象物であっても規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを正確に検出、測定可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は上記のとおりの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００２８】
本発明者は、フォトニック結晶やピクセルアレー等の微小な規則的パターンが先に特許文献１で提案した電子モアレ法におけるモデルグリッドに近い規則性を持っていることに着目し、その規則性を利用して電子線や収束イオンビームなどの粒子線、レーザービーム
などの非粒子線よりなるエネルギー線を照射してモアレ縞を形成し、そのモアレ縞の形状に基づいて規則的パターンの配列の乱れが検出、測定できるのではないかと考え、鋭意検討を重ねた結果、モデルグリッドを形成せずに、フォトニック結晶やピクセルアレー等の微小な規則的パターンを有する被検出対象物に直接エネルギー線を照射しながら走査することにより、規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れが検出、測定可能であることを見出した。本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。
【００２９】
すなわち、本発明の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法は、微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする。
【００３０】
本発明において、検出、測定対象となるのは、微小な規則的パターンを有する被検出対象物である。この被検出対象物とは、微小な規則的パターンを有する金属合金、半導体、誘電体等の各種材料、これら材料を用いた各種ディバイス、あるいは各種構造物等であることができる。具体的には、材料としては、前述したようなフォトニック結晶が例示されるが、もちろんこれに限定されない。また、ディバイスとしては、前述したようなピクセルアレーが例示されるが、もちろんこれに限定されない。これらの材料、ディバイスなどは、本発明でその微小な規則的パターンの局所的な配列の乱れが検出、測定できるものであれば特に限定されない。
【００３１】
本発明で、規則的パターンとは、任意の構造単位の１次元的、２次元的、３次元的に規則的な配列のことを言う。本発明の被検出対象物が有する微小な規則的パターンの配列のピッチは、その配列の乱れが検出、測定できるものであれば、特に限定されないが、たとえば、１ナノメートル〜３０ミクロンの範囲内のものとすることができ、特に可視光の波長より小さい１ナノメートル〜３５０ナノメートルの範囲内のものに対しては特に有効になものとなる。また、本発明の規則的パターンはそのピッチが必ずしも同じものでなくてもよく、交互に変わっていてもよいし、一定の決まりを持って変化していてもよい。
【００３２】
本発明では、モアレ縞の形成のためにエネルギー線を照射するが、典型的には電子線や収束イオンビームなどの粒子線を用いることができ、また粒子線以外にもレーザービームなどの非粒子線も使用可能であり、所期の目的を達成できるものであればその他適宜の種類エネルギー線を用いることができる。電子線の照射には走査型電子顕微鏡を用いることができ、収束イオンビームの照射には収束イオンビーム照射装置を用いることができ、また、レーザービームの照射には走査型レーザー顕微鏡を用いることができ、これらの一部によりエネルギー線のビーム径を数ナノメーターのオーダーまで絞り込むことができる。エネルギー線のビーム径は、規則的パターンの単位構造の大きさに合わせて適宜設定することができ、たとえば単位構造の大きさの１〜５０％程度とすることができる。また、エネルギー線の加速電圧は、被測定対象物やエネルギー線の種類に応じて適宜設定されるが、たとえば電子線の場合０．１〜１００ｋＶ、収束イオンビームの場合０．１〜３０ｋＶ程度とすることができる。収束イオンビームを用いる場合、そのイオンとしてはガリウムイオンやインジウムイオン等を用いることができる。
【００３３】
本発明では、モアレ縞の形成のためにエネルギー線を所定のパターンで走査するが、そのパターン形状としては、たとえば平行線状、格子状とすることができるが、それ以外の形状としてもよい。また、平行線状や格子状の場合には、その走査パターン間隔は、規則的パターンの構造単位の配列ピッチに応じて設定することができ、ケースにより両者は一
致させても異ならせてもよい。また、走査パターンの走査速度も、被検出対象物の種類等に応じて適宜設定されるが、通常、１〜１０００ｍｍ／秒程度とすることができる。
【００３４】
本発明において、モアレ縞は、エネルギー線を所定の走査パターンで照射したとき、後述するように、その照射部位の形状や物質に応じて生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量が異なることにより、これらの検出量が変動することで形成される。
【００３５】
本発明の方法により検出できる配列の乱れとは、被検出対象物を構成する格子や配列粒子やパターンの欠落や間隔の不一致、方向性の不一致などの種々の欠陥等が包含される。
【００３６】
本発明の方法においては、配列の乱れの検出のみならず、ケースによっては、得られたモアレ縞の形状を解析することにより、配列の乱れの分布や方向等の定量的な測定を行うこともできる。
【００３７】
ここで、本発明による被検出対象物の規則的配列の乱れ検出、測定の原理を、電子線を用いた場合を例にして説明する。
【００３８】
図４は本発明による上記配列の乱れ検出、測定を行うための装置構成例を模式的に示す図である。図４において、１は電子線源、２は電子線走査用コイル、３は電子線、４は二次電子・反射電子等、５は二次電子等検出器、６は電子線の照射位置と信号の検出量を輝度の強弱により表すモニターまたはパソコンとその情報を表示するモニター、Ｓは試料（被検出対象物）である。本例の試料Ｓは、数十から数百ナノメーターの粒子が規則的に配列されているものである。電子線源１は所定の加速電圧を印加され、所定のエネルギーを有する電子線３を出射し、電子線３は電子線走査用コイル２により試料ＳのＸ方向、Ｙ方向に走査可能となっている。電子線３の走査位置情報は電子線走査用コイル２からモニターまたはパソコン６に送られる。電子線３が試料Ｓに照射されると、二次電子や反射電子等４が発生し、二次電子等検出器５により、その発生量が検出される。二次電子等検出器５による検出結果はモニターまたはパソコン６に送られ、電子線走査用コイル２からの走査位置情報と関連付けられ、モアレ縞がモニターに表示される。
【００３９】
図５はモアレ縞による欠陥検出例の説明図である。図中１１は被検出対象物の規則的パターンに配列された粒子、１２はエネルギー線としての電子線、１３はモアレ縞を与える二次電子、１４Ａ、１４Ｂはモアレ縞、１５は欠陥である。図５の（ｂ）は、図４のように数十から数百ナノメーターの粒子１１が縦横に規則的に配列した集合体において、一部に一方向に直線状欠陥（間隔のずれ）１５がある場合である。
【００４０】
電子線１２を粒子１１の列に対して列間距離の間隔より若干変えた間隔で照射しながら照射すると、粒子１１における照射位置が走査線毎に変わり、それに伴い二次電子等の発生量が異なってくる。ここでは、粒子１１の頂点に電子線３が照射されたときに二次電子等が最も多く発生し、モニター上で最も明るく観察できるとする。この場合、粒子１１が規則的に配列され、配列に乱れがない場合、図５（ａ）ような等間隔のモアレ縞１４Ａが観察される。一方、粒子１１の配列に線状の欠陥１５がある場合、欠陥１５付近でモアレ縞を与える粒子１１の位置が変わるので図５（ｂ）のように間隔が異なるモアレ縞１４Ｂが観察される（図５（ｂ）の左より２番目と３番目の縞との間隔が他に比べて短い）。したがって、このモアレ縞（１４Ａ、１４Ｂ）を観察することにより、規則的パターンの配列の乱れの有無が検出される。
【００４１】
また、図６は、規則的パターンの配列の一部に傾きが生じた場合の例を示す。規則的パターンの配列が平行で傾きがないときには、図６の上側に示すように、電子線の走査方向
に平行な等間隔のモアレ縞が観察されるが、規則的パターンの一部に傾きが生じた場合には、図６の下側に示すように二次電子等の発生量が最も多く明るく見える部分（二次電子等によるモアレ縞）は斜めに観察され、図６の上部のように平行ではないことがわかる。そして、このモアレ縞の幅と角度より、配列の乱れの角度を求めることができる。なお走査幅を配列の幅と同じに設定した場合には、走査幅とモアレ縞の傾きの角度より配列の傾きの角度を求めることができる。
【００４２】
このように、被検出対象物上に微小な規則的パターンの配列の乱れが存在すると、その乱れの様子に応じたモアレ縞の変形が生じる。したがって、微小な欠陥を直接観察しなくても、モアレ縞を観察することにより、微小な欠陥を検出したり、傾きがあればその傾斜角度を求めたりすることができる。
【００４３】
以上、電子線を例に説明したが、もちろん本発明によれば、上記原理は収束イオンビームやレーザービームなどのエネルギー線にも適用することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、被検出対象物がセラミックスやポリマーなどの非導電性の材質の場合、この規則的パターン上に電子線や収束イオンビームなどの粒子線を、二次電子等の発生量が粒子線による照射部位の帯電量と同じになるように粒子線源の加速電圧を調節してパターン状に照射し、粒子線を照射した時に発生する二次電子発生量等の違いによりモアレ縞を形成させることができる。
【００４５】
また、帯電させることにより、規則的パターンの乱れている部分のみ帯電量に違いができて、粒子線がまげられ、モアレ縞に違いが生じ、導波路等の意図的に作製した規則的パターンの乱れを検出することも期待される。
【００４６】
次に、本発明の具体的な実施形態を実施例にて説明する。もちろん、本発明がこれらの例示に限定されることはない。
【実施例】
【００４７】
＜実施例１＞
規則的パターンを有する被検出対象物として、図７に示す升目が２５ミクロンの直交の３０４ステンレス鋼製金網（メッシュ）を用いた。この金網を走査型電子顕微鏡（トプコン社製ＳＸ−４０Ａ）の試料室内に入れて減圧し、加速電圧２０ｋＶ、電流値１００ｐＡの条件で、電子線を２２ミクロンの走査間隔で図７の紙面水平方向に走査したところ、二次電子発生量等の違いにより図８に示すような等間隔のモアレ縞が得られた。
＜実施例２＞
電子線の走査間隔を２５ミクロンにした以外は実施例１と同様にして金網に平行に電子線を走査したところ、図９に示すようにモアレ縞は観察できなかった。
【００４８】
金網を図７の紙面平行方向より３度傾けた以外は上記と同様にして金網に平行に電子線を走査したところ、図１０に示すような等間隔のモアレ縞が観察された。
【００４９】
さらに、金網を図７の紙面平行方向より５度傾けた以外は上記と同様にして金網に平行に電子線を走査したところ、図１１に示すような等間隔のモアレ縞が観察された。
【００５０】
金網を傾ける角度が大きくなるとモアレ縞の間隔が小さくなっていることがわかる。逆にモアレ縞の傾きと電子線の走査幅より格子の傾きを求めることができる。また、以上のようにして、規則格子の平行性を確認できる。
＜実施例３＞
図７に示す升目が２５ミクロンの直交の規則的パターンを有する金網（メッシュ）に切
れ目（矢印）を入れ、規則的パターンに乱れを生じさせた金網を走査型電子顕微鏡（トプコン社製ＳＸ−４０Ａ）の試料室内に入れて油拡散ポンプにて減圧し、電子線の走査間隔を２３．５ミクロンにした以外は実施例１と同様にして金網に平行に走査したところ、図１２に示すようなモアレ縞が観測された。切れ目でモアレ縞にずれを生じていることわかる。これは格子に切れ目（ずれ）が生じたために生じたものであり、格子の不連続性の検出に使用可能であることが確認された。
＜実施例４＞
金網を試料室内で右側を図の上下方向に引っ張った状態にしたこと以外は実施例１と同様にして電子線の走査を行ったところ、図１３に示すようなモアレ縞が観測された。左側よりも右側のモアレ縞の間隔が狭く、格子間隔が大きくなっていることがわかる。
【００５１】
以上の実施例は本発明の効果の実証のため比較的大きな規則的パターンを用いたが、もちろんこれらの実施例が本発明の範囲を制限するものではない。
＜実施例５＞
規則的パターンとして、電子線リソグラフィーを用いて作製したラインアンドスペースパターン（平行で等間隔な凹凸の平行線群）を用いた。電子線レジスト（日本ゼオン社製ＺＥＰ−５２０−２２）を２５００回／分の回転数でシリコン基板上に厚さ０．４ミクロンの厚さに塗布した。これに、等間隔の平行線を描画する機能を持つパターンジェネレーターを持つ走査型電子顕微鏡（トプコン社製ＳＸ−４０Ａ）を用いて、線間隔０．１４３ミクロン（可視光の波長よりも小さい）、平行線のビームを電流量２０ｐＡ（ピコアンペア）、倍率を１２６０倍にしてラピッドスキャンモードで６秒間照射した。照射された部分を除去する現像は、日本ゼオン社製ＺＥＤ−Ｎ５０を用い、２０℃において６０秒行った。現像後、金蒸着をして走査型電子顕微鏡にて観察した結果を図１４に示す。線間隔は０．１４３ミクロンであった。この試料を同走査型電子顕微鏡の試料室に入れて油拡散ポンプにて減圧し、加速電圧２０ｋＶ、電流値２０ｍＡの電子線を０．１４ミクロンの間隔で図１４の線と平行に走査速度６８ｍｍ／秒で照射したところ、図１５に示すような間隔１０ミクロンのモアレ縞が観察できた。モアレ縞間隔は不均一であり、ラピッドスキャンモードでは間隔が不均一となることがわかった。
【００５２】
このように、本手法を用いると可視光の波長よりも小さく、光学顕微鏡では観察不可能なパターンの間隔の不均一性を検出できることがわかった。
＜実施例６＞
規則的パターンを有する試料として、光の干渉とフォトリソグラフィーを用いて作製した直交グリッドパターン（直交で等間隔な凹凸の平行線群）を用いた。このグリッドパターンは中国社製（Beijing Holo Tech Co. Ltd.）で線間隔は０．８３ミクロンであった。これにレーザー顕微鏡（Lasertec製走査型レーザー顕微鏡1LM15W）を用いてレーザービームを０．７６ミクロンの間隔で直交格子の一方の線に平行に照射したところ、図１６に示すような間隔８．８５ミクロンのモアレ縞が観察できた。モアレ縞間隔は中央部分でほぼ均一であり、この部分のグリッドはほぼ均一であることがわかった。
【００５３】
以上の結果から、本発明により、規則的パターンの配列の乱れを効果的に検出できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】はんだのバンプを規則的に配列したピクセルアレーを示す図で（ａ）は（ｂ）の拡大図である。
【図２】自己組織化により作製した規則的パターンを有するフォトニック結晶表面の電子顕微鏡写真像を示す図である。
【図３】３次元的の規則的なパターンを有するフォトニック結晶を示す図である。
【図４】本発明の方法を実施する装置構成例である。
【図５】欠陥によりモアレ縞の幅が変化する様子を説明するための概念図である。
【図６】配列の方向の乱れによりモアレ縞の角度が変化することを説明するための概念図である。
【図７】実施例１で用いた升目が２５ミクロンの直交の金網（メッシュ）の電子顕微鏡写真像を示す図である。
【図８】実施例１で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図９】実施例２において金網を傾斜させない場合にモアレ縞が観察されなかった様子を示す図である。
【図１０】実施例２において金網を３度傾けた場合に観察されたモアレ縞を示す図ある。
【図１１】実施例２において金網を５度傾けた場合に観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１２】実施例３で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１３】実施例４で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１４】実施例５で用いた、電子線リソグラフィーを用いて作製したラインアンドスペースパターン（平行で等間隔な凹凸の平行線群）の電子顕微鏡写真像を示す図である。
【図１５】実施例５で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１６】実施例６で得られたモアレ縞を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子線源
２ 電子線走査用コイル
３ 電子線
４ 二次電子・反射電子等
５ 二次電子等検出器
６ 粒子線の照射位置と信号の検出量を輝度の強弱により表すモニターまたはパソコンとその情報を表示するモニター
Ｓ 試料
１１ 粒子
１２ 電子線
１３ 二次電子
１４Ａ、１４Ｂ モアレ縞
１５ 欠陥
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック結晶やピクセルアレーなどの規則的な配列パターンを持つ材料やディバイスなどにおける格子や配列粒子やパターンの欠落、間隔の不一致、方向性の不一致などの配列の乱れを検出または測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子材料あるいは光学材料等の材料、それらの材料を用いたディバイスなどにおいて、２次元的または３次元的に規則的な微小パターンの配列を持たせて、従来にはない性能を有する、あるいは新たな機能を発現する材料、ディバイスなどを創製する試みが行われている。
【０００３】
たとえば、記録ディスクでは、数十ナノメーターの超微小ピットが数十ナノメーター間隔で規則的に多数配列されたものが実現されており、これにより記録密度を大幅に高めたＤＶＤなどの大容量記録媒体の開発が進められている。
【０００４】
また、ミクロンサイズの小さな光検出器を規則正しく配列させるためのピクセルアレーにも注目が集まり、この光検出器を接続する基板として、図１に示すように、はんだ粒子を規則正しい列（バンプ）状に形成させる技術が開発され、実装技術の高度化に伴い、バンプの細密化が進んでいる。なお、図１の（ａ）は（ｂ）の拡大図である。
【０００５】
また、図２や図３に示すようなフォトニック結晶も作製されている。このフォトニック結晶は、一般に数ナノメーターから数ミクロンサイズの誘電体の３次元的な周期配列を有する結晶構造をいい、多くはガラスやセラミックスなどを積み木細工のように規則正しく配列したものであり、物質の空間的な位置関係が誘電体の周期的な分布を形成する。
【０００６】
さらに、粒子や格子を並べたフォトニック結晶だけではなく、規則的に配列させたポリマー等の粒子の間隙に別の素材（誘電体）を注入し、ポリマー等の粒子を加熱により蒸発させる、あるいは薬品にて除去することにより、ナノメーターサイズの微小孔が規則的に配列したナノメーターサイズの格子（直交格子、斜交格子）も提案されている。
【０００７】
このように、微小な規則的パターンの配列を利用した材料、ディバイスなどの開発が現在急速に進められているが、この規則的パターンの配列に乱れが生じると、材料やディバイスなどの性質、性能に大きく影響する。そこで、上記のような材料、ディバイスなどにおいて、微小な規則的パターンの配列の乱れを精度よく検出することが非常に重要なこととなってくる。たとえばフォトニック結晶においてはパターンの間隔が異なることにより反射する光の波長が異なり、欠陥があることにより光の進む経路が変化したりするが、そのパターンひとつの要素が数ナノメートルから数百ナノメートルと可視光の波長より小さい場合、光学顕微鏡を用いた直接観察は大変困難であり、また走査型電子顕微鏡を用いての直接観察も一度に広範囲の配列の乱れを検出することは大変困難であった。
【０００８】
一方、本発明者らは、構造材料の変形を測定するのに用いられるモアレ法を応力集中部等の局所的な微小変形測定に応用させた電子線モアレ法を先に提案している（特許文献１）。この電子線モアレ法は、試料上に試料とは異なる材料であって照射一次電子に対する二次電子発生量や反射電子量が試料とは異なるものを用いて規則的なパターン（モデルグリッド）を描き、これに電子線を照射して二次電子発生量や反射電子量の違いにより明暗の縞であるモアレ縞を形成させ、そのモアレ縞から変形量を測定する手法である。
【０００９】
また、モアレ法には、上記の電子線モアレ法の他に、通常のグリッドの描いてある透明なシートをモデルグリッドに重ね合わせる光学的モアレ法、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いるＳＰＭモアレ法（特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開平２−１１０３０８号公報
【特許文献２】特開平７−３３３００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、モアレ法を用いて材料やディバイスなどの規則的パターンの配列の乱れを検出する上記従来技術の手法には以下に示すような問題点があった。
【００１１】
特許文献１に記載の電子線モアレ法では、試料とは別の材料を用いて規則的なパターン（モデルグリッド）を試料上に描く必要があり、検出に手間がかかるという問題があった。
【００１２】
また、光学的モアレ法では、検出に可視光を用いるため可視光の波長より小さい配列ピッチの規則的パターンの配列の乱れを検出することは大変困難であった。
【００１３】
さらに、特許文献２のＳＰＭモアレ法は、微細な領域では使用可能であるが、ナノメーターオーダーでプローブを走査するために圧電素子を用いているので、プローブのたわみの誤差や圧電素子の誤差の影響を受け、また一回の走査に時間がかかる上、走査できる範囲も小さい範囲に限られるという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、規則的な配列パターンのピッチがより微細化するフォトニック結晶やピクセルアレーなどの材料やディバイスなどにおける配列の乱れをより簡便に、正確に、短い時間で、所望の範囲にわたって検出、測定することができる、微小な規則的パターンの配列の乱れを検出測定する方法を提供することを課題としている。
【００１５】
また、本発明は、特に規則的な配列パターンの配列ピッチが可視光より小さな材料やディバイスあるいは構造体における配列の乱れを正確に検出、測定することができる方法を提供することも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するために、第１に、微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲（広範囲）で観察し、局所的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、第２に、上記第１の発明において、エネルギー線が電子線、収束イオンビームなどの粒子線であることを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００１８】
また、本発明は、第３に、上記第１の発明において、エネルギー線がレーザービームであることを特徴とする微小な規則的パターンの乱れ検出測定方法を提供する。
【００１９】
また、本発明は、第４に、上記第１または第２の発明において、微小な規則的パターンの配列ピッチが可視光の波長より小さいことを特徴とする微小な規則的パターンの配列の
乱れ検出測定方法を提供する。
【００２０】
また、本発明は、第５に、上記第４の発明において、微小な規則的パターンの配列ピッチが１ナノメートル〜３５０ナノメートルの範囲内であることを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００２１】
また、本発明は、第６に、上記第４の発明において、微小な規則的パターンの配列が結晶性の配列であることを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【００２２】
さらに、本発明は、第７に、微小な規則的パターンを有する非導電性の被検出対象物上に、粒子線を所定の走査パターンで照射し、粒子線を照射したときに照射部位より生ずる二次電子発生量もしくは二次イオン発生量と粒子線による照射部位の帯電量とが等しくなるように粒子線の加速電圧を制御し、粒子線を照射したときに生じる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲（広範囲）で観察し、局部的なの配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本願の第１から第３の発明によれば、電子線や収束イオンビームなどのエネルギー線を、微小な規則的パターンを有する被検出対象物に照射して、二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いにモアレ縞を形成し、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出ないし測定するようにしたので、ピッチがより微細化するフォトニック結晶やピクセルアレーなどの材料やディバイスあるいは構造体における配列の乱れをより簡便に、正確に、短い時間で、所望の範囲にわたって検出、測定することが可能となる。
【００２４】
また、本願の第４および第５の発明によれば、規則的な配列パターンのピッチが可視光より小さい、あるいは１ナノメートル〜３５０ナノメートルである材料やディバイスあるいは構造体における配列の乱れをも正確に検出ないし測定することができる。
【００２５】
また、本願の第６の発明によれば、フォトニック結晶等の結晶性の配列を有する材料のパターンの乱れを正確に検出、測定することができる。
【００２６】
さらに、本願の第７の発明によれば、微小な規則的パターンを有する非導電性の被検出対象物上に、粒子線を所定の走査パターンで照射し、粒子線を照射したときに照射部位より生ずる二次電子発生量もしくは二次イオン発生量と粒子線による照射部位の帯電量とが等しくなるように粒子線の加速電圧を制御するようにしたので、非導電性の被検出対象物の過剰帯電にモアレ縞への影響を効果的に防止できるため、非導電性の被検出対象物であっても規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを正確に検出、測定可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は上記のとおりの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００２８】
本発明者は、フォトニック結晶やピクセルアレー等の微小な規則的パターンが先に特許文献１で提案した電子モアレ法におけるモデルグリッドに近い規則性を持っていることに着目し、その規則性を利用して電子線や収束イオンビームなどの粒子線、レーザービーム
などの非粒子線よりなるエネルギー線を照射してモアレ縞を形成し、そのモアレ縞の形状に基づいて規則的パターンの配列の乱れが検出、測定できるのではないかと考え、鋭意検討を重ねた結果、モデルグリッドを形成せずに、フォトニック結晶やピクセルアレー等の微小な規則的パターンを有する被検出対象物に直接エネルギー線を照射しながら走査することにより、規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れが検出、測定可能であることを見出した。本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。
【００２９】
すなわち、本発明の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法は、微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする。
【００３０】
本発明において、検出、測定対象となるのは、微小な規則的パターンを有する被検出対象物である。この被検出対象物とは、微小な規則的パターンを有する金属合金、半導体、誘電体等の各種材料、これら材料を用いた各種ディバイス、あるいは各種構造物等であることができる。具体的には、材料としては、前述したようなフォトニック結晶が例示されるが、もちろんこれに限定されない。また、ディバイスとしては、前述したようなピクセルアレーが例示されるが、もちろんこれに限定されない。これらの材料、ディバイスなどは、本発明でその微小な規則的パターンの局所的な配列の乱れが検出、測定できるものであれば特に限定されない。
【００３１】
本発明で、規則的パターンとは、任意の構造単位の１次元的、２次元的、３次元的に規則的な配列のことを言う。本発明の被検出対象物が有する微小な規則的パターンの配列のピッチは、その配列の乱れが検出、測定できるものであれば、特に限定されないが、たとえば、１ナノメートル〜３０ミクロンの範囲内のものとすることができ、特に可視光の波長より小さい１ナノメートル〜３５０ナノメートルの範囲内のものに対しては特に有効になものとなる。また、本発明の規則的パターンはそのピッチが必ずしも同じものでなくてもよく、交互に変わっていてもよいし、一定の決まりを持って変化していてもよい。
【００３２】
本発明では、モアレ縞の形成のためにエネルギー線を照射するが、典型的には電子線や収束イオンビームなどの粒子線を用いることができ、また粒子線以外にもレーザービームなどの非粒子線も使用可能であり、所期の目的を達成できるものであればその他適宜の種類エネルギー線を用いることができる。電子線の照射には走査型電子顕微鏡を用いることができ、収束イオンビームの照射には収束イオンビーム照射装置を用いることができ、また、レーザービームの照射には走査型レーザー顕微鏡を用いることができ、これらの一部によりエネルギー線のビーム径を数ナノメーターのオーダーまで絞り込むことができる。エネルギー線のビーム径は、規則的パターンの単位構造の大きさに合わせて適宜設定することができ、たとえば単位構造の大きさの１〜５０％程度とすることができる。また、エネルギー線の加速電圧は、被測定対象物やエネルギー線の種類に応じて適宜設定されるが、たとえば電子線の場合０．１〜１００ｋＶ、収束イオンビームの場合０．１〜３０ｋＶ程度とすることができる。収束イオンビームを用いる場合、そのイオンとしてはガリウムイオンやインジウムイオン等を用いることができる。
【００３３】
本発明では、モアレ縞の形成のためにエネルギー線を所定のパターンで走査するが、そのパターン形状としては、たとえば平行線状、格子状とすることができるが、それ以外の形状としてもよい。また、平行線状や格子状の場合には、その走査パターン間隔は、規則的パターンの構造単位の配列ピッチに応じて設定することができ、ケースにより両者は一
致させても異ならせてもよい。また、走査パターンの走査速度も、被検出対象物の種類等に応じて適宜設定されるが、通常、１〜１０００ｍｍ／秒程度とすることができる。
【００３４】
本発明において、モアレ縞は、エネルギー線を所定の走査パターンで照射したとき、後述するように、その照射部位の形状や物質に応じて生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量が異なることにより、これらの検出量が変動することで形成される。
【００３５】
本発明の方法により検出できる配列の乱れとは、被検出対象物を構成する格子や配列粒子やパターンの欠落や間隔の不一致、方向性の不一致などの種々の欠陥等が包含される。
【００３６】
本発明の方法においては、配列の乱れの検出のみならず、ケースによっては、得られたモアレ縞の形状を解析することにより、配列の乱れの分布や方向等の定量的な測定を行うこともできる。
【００３７】
ここで、本発明による被検出対象物の規則的配列の乱れ検出、測定の原理を、電子線を用いた場合を例にして説明する。
【００３８】
図４は本発明による上記配列の乱れ検出、測定を行うための装置構成例を模式的に示す図である。図４において、１は電子線源、２は電子線走査用コイル、３は電子線、４は二次電子・反射電子等、５は二次電子等検出器、６は電子線の照射位置と信号の検出量を輝度の強弱により表すモニターまたはパソコンとその情報を表示するモニター、Ｓは試料（被検出対象物）である。本例の試料Ｓは、数十から数百ナノメーターの粒子が規則的に配列されているものである。電子線源１は所定の加速電圧を印加され、所定のエネルギーを有する電子線３を出射し、電子線３は電子線走査用コイル２により試料ＳのＸ方向、Ｙ方向に走査可能となっている。電子線３の走査位置情報は電子線走査用コイル２からモニターまたはパソコン６に送られる。電子線３が試料Ｓに照射されると、二次電子や反射電子等４が発生し、二次電子等検出器５により、その発生量が検出される。二次電子等検出器５による検出結果はモニターまたはパソコン６に送られ、電子線走査用コイル２からの走査位置情報と関連付けられ、モアレ縞がモニターに表示される。
【００３９】
図５はモアレ縞による欠陥検出例の説明図である。図中１１は被検出対象物の規則的パターンに配列された粒子、１２はエネルギー線としての電子線、１３はモアレ縞を与える二次電子、１４Ａ、１４Ｂはモアレ縞、１５は欠陥である。図５の（ｂ）は、図４のように数十から数百ナノメーターの粒子１１が縦横に規則的に配列した集合体において、一部に一方向に直線状欠陥（間隔のずれ）１５がある場合である。
【００４０】
電子線１２を粒子１１の列に対して列間距離の間隔より若干変えた間隔で照射しながら照射すると、粒子１１における照射位置が走査線毎に変わり、それに伴い二次電子等の発生量が異なってくる。ここでは、粒子１１の頂点に電子線３が照射されたときに二次電子等が最も多く発生し、モニター上で最も明るく観察できるとする。この場合、粒子１１が規則的に配列され、配列に乱れがない場合、図５（ａ）ような等間隔のモアレ縞１４Ａが観察される。一方、粒子１１の配列に線状の欠陥１５がある場合、欠陥１５付近でモアレ縞を与える粒子１１の位置が変わるので図５（ｂ）のように間隔が異なるモアレ縞１４Ｂが観察される（図５（ｂ）の左より２番目と３番目の縞との間隔が他に比べて短い）。したがって、このモアレ縞（１４Ａ、１４Ｂ）を観察することにより、規則的パターンの配列の乱れの有無が検出される。
【００４１】
また、図６は、規則的パターンの配列の一部に傾きが生じた場合の例を示す。規則的パターンの配列が平行で傾きがないときには、図６の上側に示すように、電子線の走査方向
に平行な等間隔のモアレ縞が観察されるが、規則的パターンの一部に傾きが生じた場合には、図６の下側に示すように二次電子等の発生量が最も多く明るく見える部分（二次電子等によるモアレ縞）は斜めに観察され、図６の上部のように平行ではないことがわかる。そして、このモアレ縞の幅と角度より、配列の乱れの角度を求めることができる。なお走査幅を配列の幅と同じに設定した場合には、走査幅とモアレ縞の傾きの角度より配列の傾きの角度を求めることができる。
【００４２】
このように、被検出対象物上に微小な規則的パターンの配列の乱れが存在すると、その乱れの様子に応じたモアレ縞の変形が生じる。したがって、微小な欠陥を直接観察しなくても、モアレ縞を観察することにより、微小な欠陥を検出したり、傾きがあればその傾斜角度を求めたりすることができる。
【００４３】
以上、電子線を例に説明したが、もちろん本発明によれば、上記原理は収束イオンビームやレーザービームなどのエネルギー線にも適用することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、被検出対象物がセラミックスやポリマーなどの非導電性の材質の場合、この規則的パターン上に電子線や収束イオンビームなどの粒子線を、二次電子等の発生量が粒子線による照射部位の帯電量と同じになるように粒子線源の加速電圧を調節してパターン状に照射し、粒子線を照射した時に発生する二次電子発生量等の違いによりモアレ縞を形成させることができる。
【００４５】
また、帯電させることにより、規則的パターンの乱れている部分のみ帯電量に違いができて、粒子線がまげられ、モアレ縞に違いが生じ、導波路等の意図的に作製した規則的パターンの乱れを検出することも期待される。
【００４６】
次に、本発明の具体的な実施形態を実施例にて説明する。もちろん、本発明がこれらの例示に限定されることはない。
【実施例】
【００４７】
＜実施例１＞
規則的パターンを有する被検出対象物として、図７に示す升目が２５ミクロンの直交の３０４ステンレス鋼製金網（メッシュ）を用いた。この金網を走査型電子顕微鏡（トプコン社製ＳＸ−４０Ａ）の試料室内に入れて減圧し、加速電圧２０ｋＶ、電流値１００ｐＡの条件で、電子線を２２ミクロンの走査間隔で図７の紙面水平方向に走査したところ、二次電子発生量等の違いにより図８に示すような等間隔のモアレ縞が得られた。
＜実施例２＞
電子線の走査間隔を２５ミクロンにした以外は実施例１と同様にして金網に平行に電子線を走査したところ、図９に示すようにモアレ縞は観察できなかった。
【００４８】
金網を図７の紙面平行方向より３度傾けた以外は上記と同様にして金網に平行に電子線を走査したところ、図１０に示すような等間隔のモアレ縞が観察された。
【００４９】
さらに、金網を図７の紙面平行方向より５度傾けた以外は上記と同様にして金網に平行に電子線を走査したところ、図１１に示すような等間隔のモアレ縞が観察された。
【００５０】
金網を傾ける角度が大きくなるとモアレ縞の間隔が小さくなっていることがわかる。逆にモアレ縞の傾きと電子線の走査幅より格子の傾きを求めることができる。また、以上のようにして、規則格子の平行性を確認できる。
＜実施例３＞
図７に示す升目が２５ミクロンの直交の規則的パターンを有する金網（メッシュ）に切
れ目（矢印）を入れ、規則的パターンに乱れを生じさせた金網を走査型電子顕微鏡（トプコン社製ＳＸ−４０Ａ）の試料室内に入れて油拡散ポンプにて減圧し、電子線の走査間隔を２３．５ミクロンにした以外は実施例１と同様にして金網に平行に走査したところ、図１２に示すようなモアレ縞が観測された。切れ目でモアレ縞にずれを生じていることわかる。これは格子に切れ目（ずれ）が生じたために生じたものであり、格子の不連続性の検出に使用可能であることが確認された。
＜実施例４＞
金網を試料室内で右側を図の上下方向に引っ張った状態にしたこと以外は実施例１と同様にして電子線の走査を行ったところ、図１３に示すようなモアレ縞が観測された。左側よりも右側のモアレ縞の間隔が狭く、格子間隔が大きくなっていることがわかる。
【００５１】
以上の実施例は本発明の効果の実証のため比較的大きな規則的パターンを用いたが、もちろんこれらの実施例が本発明の範囲を制限するものではない。
＜実施例５＞
規則的パターンとして、電子線リソグラフィーを用いて作製したラインアンドスペースパターン（平行で等間隔な凹凸の平行線群）を用いた。電子線レジスト（日本ゼオン社製ＺＥＰ−５２０−２２）を２５００回／分の回転数でシリコン基板上に厚さ０．４ミクロンの厚さに塗布した。これに、等間隔の平行線を描画する機能を持つパターンジェネレーターを持つ走査型電子顕微鏡（トプコン社製ＳＸ−４０Ａ）を用いて、線間隔０．１４３ミクロン（可視光の波長よりも小さい）、平行線のビームを電流量２０ｐＡ（ピコアンペア）、倍率を１２６０倍にしてラピッドスキャンモードで６秒間照射した。照射された部分を除去する現像は、日本ゼオン社製ＺＥＤ−Ｎ５０を用い、２０℃において６０秒行った。現像後、金蒸着をして走査型電子顕微鏡にて観察した結果を図１４に示す。線間隔は０．１４３ミクロンであった。この試料を同走査型電子顕微鏡の試料室に入れて油拡散ポンプにて減圧し、加速電圧２０ｋＶ、電流値２０ｍＡの電子線を０．１４ミクロンの間隔で図１４の線と平行に走査速度６８ｍｍ／秒で照射したところ、図１５に示すような間隔１０ミクロンのモアレ縞が観察できた。モアレ縞間隔は不均一であり、ラピッドスキャンモードでは間隔が不均一となることがわかった。
【００５２】
このように、本手法を用いると可視光の波長よりも小さく、光学顕微鏡では観察不可能なパターンの間隔の不均一性を検出できることがわかった。
＜実施例６＞
規則的パターンを有する試料として、光の干渉とフォトリソグラフィーを用いて作製した直交グリッドパターン（直交で等間隔な凹凸の平行線群）を用いた。このグリッドパターンは中国社製（Beijing Holo Tech Co. Ltd.）で線間隔は０．８３ミクロンであった。これにレーザー顕微鏡（Lasertec製走査型レーザー顕微鏡1LM15W）を用いてレーザービームを０．７６ミクロンの間隔で直交格子の一方の線に平行に照射したところ、図１６に示すような間隔８．８５ミクロンのモアレ縞が観察できた。モアレ縞間隔は中央部分でほぼ均一であり、この部分のグリッドはほぼ均一であることがわかった。
【００５３】
以上の結果から、本発明により、規則的パターンの配列の乱れを効果的に検出できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】はんだのバンプを規則的に配列したピクセルアレーを示す図で（ａ）は（ｂ）の拡大図である。
【図２】自己組織化により作製した規則的パターンを有するフォトニック結晶表面の電子顕微鏡写真像を示す図である。
【図３】３次元的の規則的なパターンを有するフォトニック結晶を示す図である。
【図４】本発明の方法を実施する装置構成例である。
【図５】欠陥によりモアレ縞の幅が変化する様子を説明するための概念図である。
【図６】配列の方向の乱れによりモアレ縞の角度が変化することを説明するための概念図である。
【図７】実施例１で用いた升目が２５ミクロンの直交の金網（メッシュ）の電子顕微鏡写真像を示す図である。
【図８】実施例１で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図９】実施例２において金網を傾斜させない場合にモアレ縞が観察されなかった様子を示す図である。
【図１０】実施例２において金網を３度傾けた場合に観察されたモアレ縞を示す図ある。
【図１１】実施例２において金網を５度傾けた場合に観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１２】実施例３で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１３】実施例４で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１４】実施例５で用いた、電子線リソグラフィーを用いて作製したラインアンドスペースパターン（平行で等間隔な凹凸の平行線群）の電子顕微鏡写真像を示す図である。
【図１５】実施例５で観察されたモアレ縞を示す図である。
【図１６】実施例６で得られたモアレ縞を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子線源
２ 電子線走査用コイル
３ 電子線
４ 二次電子・反射電子等
５ 二次電子等検出器
６ 粒子線の照射位置と信号の検出量を輝度の強弱により表すモニターまたはパソコンとその情報を表示するモニター
Ｓ 試料
１１ 粒子
１２ 電子線
１３ 二次電子
１４Ａ、１４Ｂ モアレ縞
１５ 欠陥
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項２】
エネルギー線が電子線、収束イオンビームなどの粒子線であることを特徴とする請求項１に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項３】
エネルギー線がレーザービームであることを特徴とする請求項１に記載の微小な規則的パターンの乱れ検出測定方法。
【請求項４】
微小な規則的パターンの配列ピッチが可視光の波長より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項５】
微小な規則的パターンの配列ピッチが１ナノメーター〜３５０ナノメーターの範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項６】
微小な規則的パターンの配列が結晶性の配列であることを特徴とする請求項４に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項７】
微小な規則的パターンを有する非導電性の被検出対象物上に、粒子線を所定の走査パターンで照射し、粒子線を照射したときに照射部位より生ずる二次電子発生量もしくは二次イオン発生量と粒子線による照射部位の帯電量とが等しくなるように粒子線の加速電圧を制御し、粒子線を照射したときに生じる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項１】
微小な規則的パターンを有する被検出対象物上に、エネルギー線を所定の走査パターンで照射し、エネルギー線を照射したときに生ずる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項２】
エネルギー線が電子線、収束イオンビームなどの粒子線であることを特徴とする請求項１に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項３】
エネルギー線がレーザービームであることを特徴とする請求項１に記載の微小な規則的パターンの乱れ検出測定方法。
【請求項４】
微小な規則的パターンの配列ピッチが可視光の波長より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項５】
微小な規則的パターンの配列ピッチが１ナノメーター〜３５０ナノメーターの範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項６】
微小な規則的パターンの配列が結晶性の配列であることを特徴とする請求項４に記載の微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【請求項７】
微小な規則的パターンを有する非導電性の被検出対象物上に、粒子線を所定の走査パターンで照射し、粒子線を照射したときに照射部位より生ずる二次電子発生量もしくは二次イオン発生量と粒子線による照射部位の帯電量とが等しくなるように粒子線の加速電圧を制御し、粒子線を照射したときに生じる二次電子発生量、反射粒子量、二次イオン発生量あるいはＸ線量の違いによりモアレ縞を形成させて、そのモアレ縞に基づいて被検出対象物が有する規則的パターンの変形の様子を一度に所定範囲で観察し、局部的な配列の乱れを検出または測定することを特徴とする微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法。
【図４】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−３１５８７７（Ｐ２００７−３１５８７７Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４７８６（Ｐ２００６−１４４７８６）
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【Ｆターム（参考）】
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