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特許7564839フォトリソグラフィマスク上の要素の位置を決定するための装置および方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-01
(45)【発行日】2024-10-09
(54)【発明の名称】フォトリソグラフィマスク上の要素の位置を決定するための装置および方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/28 20060101AFI20241002BHJP
H01J 37/147 20060101ALI20241002BHJP
H01J 37/22 20060101ALI20241002BHJP
G03F 1/84 20120101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
H01J37/28 B
H01J37/147 B
H01J37/22 502Z
G03F1/84
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2022084668
(22)【出願日】2022-05-24
(62)【分割の表示】P 2020007326の分割
【原出願日】2020-01-21
(65)【公開番号】P2022109320
(43)【公開日】2022-07-27
【審査請求日】2022-08-19
(31)【優先権主張番号】10 2019 200 696.5
(32)【優先日】2019-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100158469
【弁理士】
【氏名又は名称】大浦 博司
(72)【発明者】
【氏名】ミヒャエル ブダッハ
(72)【発明者】
【氏名】ニコル アウス
【審査官】小林 幹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０３５９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５２０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３４９０２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２７８６６６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３８０２１０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開昭６０－２０１６２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６
Ｇ０３Ｆ １／８４－１／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプル上の少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）の位置を決定するための装置（２００）であって、ａ．第１の基準オブジェクト（２４０）を備える少なくとも１つの走査型粒子顕微鏡（２１０）であって、前記走査型粒子顕微鏡（２１０）の少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）により前記サンプル上の少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）を少なくとも部分的に走査することによって、前記第１の基準オブジェクト（２４０）に対する前記サンプル上の前記少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）の相対位置を決定するために前記走査型粒子顕微鏡（２１０）が使用されることが可能になるように、前記第１の基準オブジェクト（２４０）が前記走査型粒子顕微鏡（２１０）の出口に取り付けられる、走査型粒子顕微鏡（２１０）と、
ｂ．前記第１の基準オブジェクト（２４０）と第２の基準オブジェクト（２５０）との間の距離を決定するように具体化された少なくとも１つの距離測定デバイス（２７０）であって、前記第２の基準オブジェクト（２５０）は、前記サンプル、前記サンプルのためのサンプルホルダ（２３０）、前記サンプルに取り付けられ、前記距離測定デバイス（２７０）の光ビーム（２７６）を反射するために用意された反射装置（２５５）、又は前記サンプルホルダに取り付けられ、前記距離測定デバイス（２７０）の光ビーム（２７６）を反射するために用意された反射装置、という群からの少なくとも１つの要素を含む、距離測定デバイス（２７０）と
を備える、装置（２００）。
【請求項2】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）によって前記第１の基準オブジェクト（２４０）が少なくとも部分的に結像されることが可能になるように、前記少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）に対する前記走査型粒子顕微鏡（２１０）の出力に取り付けられる、請求項１に記載の装置（２００）。
【請求項3】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、座標系を張る少なくとも３つのマーク（８５０、９５０）を備える、請求項１または２に記載の装置（２００）。
【請求項4】
前記少なくとも３つのマーク（８５０、９５０）が、横方向の寸法が、１ｎｍ～５０００ｎｍに及び、ならびに／または、前記少なくとも３つのマーク（８５０、９５０）が、高さが、１ｎｍ～１０００ｎｍに及ぶ、請求項３に記載の装置（２００）。
【請求項5】
前記少なくとも３つのマーク（８５０、９５０）が、前記第１の基準オブジェクト（２４０）の材料組成とは異なる材料組成を有する、請求項３または４に記載の装置（２００）。
【請求項6】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、前記走査型粒子顕微鏡（２００）の前記少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）の被写界深度内に配置される、請求項１～５のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項7】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、第１の数のユニットセル（８８０、９８０）を備え、各ユニットセル（８８０、９８０）が、少なくとも３つのマーク（８５０、９５０）を備え、第２の数の粒子ビーム（２２５）が、前記第１の数のユニットセル（８８０、９８０）を通過し、１≦第２の数≦第１の数が、前記第２の数に当てはまり、前記第１の数が、１０よりも大きい領域を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項8】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、座標系を張る少なくとも３つのマーク（８５０）が配置された薄膜（８１０）を備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項9】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、前記サンプルを検知するために、前記少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）が通過する少なくとも１つの開口部（４２０、４３０、９２０）を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項10】
前記走査型粒子顕微鏡（２１０）の走査ユニット（２８２）が、共通走査プロセスにおいて、前記第１の基準オブジェクト（２４０）の少なくとも一部にわたって、および前記サンプルの前記要素（１３０、５４０、９４０）にわたって、前記少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）を走査するように具体化される、請求項９に記載の装置（２００）。
【請求項11】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、前記サンプルの表面電荷（１２０、１２５）を補償するために電気伝導性である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項12】
前記走査型粒子顕微鏡（２１０）が、前記走査型粒子顕微鏡（２１０）の前記少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）によって記録された前記第１の基準オブジェクト（２４０）の像の歪曲を決定するように具体化される、および／または、モデルに基づいて、前記走査型粒子顕微鏡（２１０）の前記少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）によって記録された前記第１の基準オブジェクト（２４０）の像の歪曲から、前記サンプルの静電荷を決定するように具体化される評価ユニット（２８６）を備える、請求項１～１１のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項13】
前記少なくとも１つの距離測定デバイス（２７０）が、少なくとも１つの干渉計を備える、請求項１～１２のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項14】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）が、前記距離測定デバイス（２７０）の光ビーム（２７３）を反射するように具体化される、請求項１～１３のいずれか１項に記載の装置（２００）。
【請求項15】
サンプル上の少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）の位置を決定するための方法（１１００）であって、ａ．走査型粒子顕微鏡（２１０）の少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）によって、前記サンプル上の前記少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）、および第１の基準オブジェクト（２４０）を少なくとも部分的に走査すること（１１２０）であって、前記第１の基準オブジェクト（２４０）が前記走査型粒子顕微鏡（２１０）の出口に取り付けられる、少なくとも部分的に走査すること（１１２０）と、
ｂ．前記第１の基準オブジェクト（２４０）に対する前記サンプル上の前記少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）の相対位置を走査データから決定すること（１１３０）と、
ｃ．距離測定デバイス（２７０）を用いて前記第１の基準オブジェクト（２４０）と第２の基準オブジェクト（２５０）との間の距離を決定すること（１１４０）であって、前記第２の基準オブジェクト（２５０）は、前記サンプル、前記サンプルのためのサンプルホルダ（２３０）、前記サンプルに取り付けられ、前記距離測定デバイス（２７０）の光ビーム（２７６）を反射するために用意された反射装置（２５５）、又は前記サンプルホルダに取り付けられ、前記距離測定デバイス（２７０）の光ビーム（２７６）を反射するために用意された反射装置、という群からの少なくとも１つの要素を含む、決定すること（１１４０）と
というステップを含む、方法（１１００）。
【請求項16】
前記サンプル上の前記少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）、および前記第１の基準オブジェクト（２４０）の少なくとも一部の前記少なくとも部分的な走査（１１２０）が、共通走査プロセスにおいて実行される、請求項１５に記載の方法（１１００）。
【請求項17】
前記第１の基準オブジェクト（２４０）と第２の基準オブジェクト（２５０）の間の前記距離、およびステップｂ．において決定された前記相対位置から、前記サンプル上の前記少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）の前記位置を決定すること、というステップをさらに含む、請求項１５または１６に記載の方法（１１００）。
【請求項18】
ステップｂ．において前記相対位置を決定することが、前記サンプル上の前記少なくとも１つの要素（１３０、５４０、９４０）の前記少なくとも部分的な走査中に、前記サンプルに対する前記少なくとも１つの粒子ビーム（２２５）の位置の変化を決定することを含む、請求項１５～１７のいずれか１項に記載の方法（１１００）。
【請求項19】
請求項１～１４のいずれか１項に記載の装置（２００）のコンピュータシステム（２８０）に、請求項１５～１８のいずれか１項に記載の方法ステップを行うように促す命令を収めるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本特許出願は、独国特許商標庁に２０１９年１月２１日に出願された、独国特許出願ＤＥ１０２０１９２００６９６．５の優先権を主張し、全体として参照により本出願に組み込まれる。
【0002】
本発明は、フォトリソグラフィマスク（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｈｉｃ ｍａｓｋ）上の要素の位置を決定するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
ナノテクノロジーの進歩により、構造要素がますます小さくなった構成要素を生産することが可能になる。ナノ構造を処理し、見せるために、構造要素の像を測定データから生成できるように、これらの構造を測定できるツールが必要になる。例として、これらの像は、設計によって設けられたサイトに構造要素があるかどうか、および／または前記構造要素が所定の寸法を有しているかどうかをチェックするために使用されることが可能である。さらに、ウエハを処理するとき、２つ以上のフォトマスクが可能な限りうまく重ね合わされていることは、像データに基づいて確かめることができる。
【0004】
現在、光学測定プロセスは、ナノテクノロジーの分野からの構成要素を測定するために使用されることが多い。しかし、光学測定プロセスの分解能は、構成要素を分析するために使用される放射線の波長によって制限される。現在、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザは、およそ１９３ｎｍの波長で放射し、最短波長の商用光源を形成している。
【0005】
いくつかの分野において、ＡｒＦレーザを光源として使用する顕微鏡の分解能は不十分である。例として、フォトリソグラフィマスク上のパターン要素を測定するには、１桁のナノメートル範囲で、またはさらには、ナノメートル未満の範囲での精度が必要である。
【0006】
走査型粒子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、この領域の空間分解能をもたらすことができる測定ツールである。走査型粒子顕微鏡において、粒子ビームは、サンプルと相互作用する。走査型粒子顕微鏡は、下記においてＳＢＭ（走査型粒子ビーム顕微鏡：Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｂｅａｍ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）略されている。例として、電子および／またはイオンが粒子として使用される。しかし、原子ビームまたは分子ビームなどの他の粒子ビームの使用も可能である。電子ビームまたはイオンビームを使用して、広いサンプル領域が、調節可能な分解能で走査されるか、検知されることが可能である。したがって、走査型粒子顕微鏡は、ナノテクノロジーにとって強力な分析ツールである。
【0007】
しかし、粒子ビームの位置をその休止位置（ｒｅｓｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に一定に保つのは、走査型粒子顕微鏡には難しい。この点において、２つの主な誤差原因がある。第１に、走査型粒子顕微鏡のビーム位置の変化は、走査型粒子顕微鏡のカラム（ｃｏｌｕｍｎ：柱部分）内からの原因によりもたらされる可能性がある。これに対する例は、例えば焦点調節および／またはスティグマティゼーション（ｓｔｉｇｍａｔｉｚａｔｉｏｎ）を変更することによる、例えば調節の変更といった、走査型粒子顕微鏡の設定の変更を含む。ＳＢＭのカラムが頻繁に汚れるのを避けることができないと、ＳＢＭのカラムの構成部品に静電気が帯電し、粒子ビームを偏向させる。さらに、走査型粒子顕微鏡のカラム内の構成部品の熱ドリフトが、前述の原因に追加される可能性がある。
【0008】
出願人の特許である米国特許第９３３６９８３（Ｂ２）号は、原因がＳＢＭのカラム内で主に見つかる、粒子ビームの休止位置の変動を確かめるため、および主に補償するためのオプションを説明している。
【0009】
第２に、走査型粒子顕微鏡のビーム位置は、由来がＳＢＭカラムの外側にある原因によって影響を受ける可能性がある。粒子ビームの空間分解能の低下の重大な原因は、サンプルの静電荷にある。その上、外部の電界および磁界、ならびに擾乱放射の発生が、サンプル上のＳＰＭの粒子ビームの入射点に影響を与える。検査予定のサンプルの粒子ビームの入射点に対する熱ドリフトは、ＳＢＭカラムの外側からの不調原因に同様に含まれる。
【0010】
小構造を測定することに加えて、走査型粒子顕微鏡は、極微構造の局所的な処理または修復に使用されることも多い。しかし、上記で概説された原因は、処理予定のサイトの粒子ビームによって結像を歪ませ、修復プロセスの品質を悪化させることが多い。
【0011】
これらの効果を最小化するために、処理予定のサンプル上の処理サイトの近くに基準構造または基準マークが取り付けられることが多く、規則的な間隔で検知される。基準位置に対する基準マークの位置の測定された偏位は、粒子ビームのビーム位置を補正するためにサンプルの処理手順の中で使用される。これは、「ドリフト補正」と呼ばれる。このために使用される基準マークは、当技術分野において「ＤＣマーク」と呼ばれる。
【0012】
以下に挙げられた文献、米国特許第９７２１７５４（Ｂ２）号、米国特許第７０１８６８３号、ＥＰ１６６２５３８Ａ２、特開２００３－００７２４７、米国特許出願公開第２００７／００２３６８９号、米国特許出願公開第２００７／００７３５８０号、米国特許第６７４０４５６（Ｂ２）号、米国特許出願公開第２０１０／００９２８７６号、および米国特許第５５０４３３９号は、基準マークの話題を考察している。
【0013】
上記に指定された文献は、サンプル上の粒子ビームの入射点の相対変位を局所的に補償するための方法を説明している。しかし、例えばフォトリソグラフィマスクといった、サンプル上の要素の絶対位置を知っている必要があることが多い。
【0014】
したがって、本発明は、サンプル上の要素の位置を決定するための装置および方法を指定するという目的に基づく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0015】
【文献】米国特許第９３３６９８３（Ｂ２）号
【文献】米国特許第９７２１７５４（Ｂ２）号
【文献】米国特許第７０１８６８３号
【文献】ＥＰ１６６２５３８Ａ２
【文献】特開２００３－００７２４７
【文献】米国特許出願公開第２００７／００２３６８９号
【文献】米国特許出願公開第２００７／００７３５８０号
【文献】米国特許第６７４０４５６（Ｂ２）号
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００９２８７６号
【文献】米国特許第５５０４３３９号
【発明の概要】
【0016】
本発明の例示的実施形態によれば、この問題は、請求項１に記載の装置によって、および請求項１６に記載の方法によって解決される。１つの実施形態において、フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の位置を決定するための装置は、（ａ）第１の基準オブジェクトを備える少なくとも１つの走査型粒子顕微鏡であって、第１の基準オブジェクトが、第１の基準オブジェクトに対するフォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の相対位置を決定するために走査型粒子顕微鏡が使用されることが可能になるように走査型粒子顕微鏡上に配置される、走査型粒子顕微鏡と、（ｂ）第１の基準オブジェクトと第２の基準オブジェクトとの間の距離を決定するように具体化された少なくとも１つの距離測定デバイスであって、第２の基準オブジェクトとフォトリソグラフィマスクとの間に関係がある、距離測定デバイスと、を備える。
【0017】
第１の基準オブジェクトに対するフォトリソグラフィマスクの要素の相対位置を決定することによって、および第１と第２の基準オブジェクトの間の測定されている距離によって、フォトリソグラフィマスクの基準点に対する、またはマスク内部の座標系に対する、フォトリソグラフィマスクの要素の絶対位置を際立った精度で確かめることができる。ここで、第１の基準オブジェクトおよび第２の基準オブジェクトは、フォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素の位置を決定するとき、フォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素を検知するために使用される粒子ビームの休止位置を変化させるカラム内部とカラム外部の両方の誤差原因を実質的に取り除くことを容易にする。
【0018】
第１と第２の基準オブジェクトの間の距離または距離の変化を測定すると、マスクの座標系から、フォトリソグラフィマスクがマウントされた装置のサンプルステージにリンクされた座標系に要素の位置を正確にコンバートすることができる。その結果、装置の粒子ビームの休止位置の変化は、一時的な変化がフォトリソグラフィマスクの変化より小さい外部安定基準に対するものであることが可能である。その結果、フォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素の位置を決定するときの精度が向上されることが可能になる。
【0019】
最終的に、本発明による装置を使用すると、フォトリソグラフィマスク上に、またはより一般には、サンプル上に、基準マークが複雑に堆積すること、および特に、処理プロセスの終了後、マスクまたはサンプルから、堆積した基準マークを除去することがしばしば困難になること、を防ぐ。
【0020】
第１の基準オブジェクトは、少なくとも１つの粒子ビームによって第１の基準オブジェクトが少なくとも部分的に結像される（ｉｍａｇｅｄ）ことが可能になるように、少なくとも１つの粒子ビームに対する走査型粒子顕微鏡の出力に取り付けられることが可能である。
【0021】
走査型粒子顕微鏡の視野すなわちＦＯＶ（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）は、第１の基準オブジェクトの一部にわたって粒子ビームを走査することによって生成される。視野は、ＳＢＭのモニタ上に示されることが可能である。例えば、走査型粒子顕微鏡の設定の変更といったＳＢＭのカラム内部の擾乱があると、粒子ビームの走査領域が変位するので、走査型粒子顕微鏡の視野が変位する。
【0022】
走査型粒子顕微鏡の粒子ビームの出力にしっかりと接続された第１の基準オブジェクトの位置は、対照的に、走査領域が変位した場合に、依然として実質的に影響を受けない。走査型粒子顕微鏡の出力に第１の基準オブジェクトをしっかりと取り付けた結果、第１の基準オブジェクトを装備した走査型粒子顕微鏡は、第１の基準オブジェクトに対する視野を検出し、したがって、少なくとも１つの粒子ビームの入射点の変化を決定するために使用されることが可能なデバイスを結果的に含む。したがって、本発明による装置は、走査型粒子顕微鏡の設定を変更する前のフォトリソグラフィマスク上の粒子ビームの入射点と、例えば走査型粒子顕微鏡の設定を変更した後のフォトリソグラフィマスク上の粒子ビームの入射点との間の距離についての時間のかかる決定が繰り返されるのを防ぐ。
【0023】
ここで、および本説明の他の場所で、表現「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」は、従来の測定誤差の範囲内の量の指標を意味し、従来技術よる測定器具は、この量を決定するために使用される。
【0024】
第１の基準オブジェクトは、１つまたは２つのマークを備えることができる。
【0025】
フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの粒子ビームの入射点の変化は、第１の基準オブジェクト上にある１つまたは２つのマークを用いて、少なくとも部分的に検出されることが可能である。例えば、入射点の変化が目立って１つの方向で行われるように、変化のタイプについての追加の情報が知られている場合、１つまたは２つのマークを備える基準オブジェクトは、第１の基準オブジェクトに対するマスク上の要素の相対位置を決定するのに十分である可能性がある。
【0026】
第１の基準オブジェクトは、座標系を張る（ｓｐａｎ）少なくとも３つのマークを備えることができる。
【0027】
座標系を張る第１の基準オブジェクトの少なくとも３つのマークによって、フォトマスク上の少なくとも１つの粒子ビームの入射点の変化だけでなく量的に検出することができる。１つの基準フレームを形成する少なくとも３つのマークによって、走査型粒子顕微鏡の粒子ビームの休止位置だけでなくを確実に決定することができる。その上、少なくとも３つのマークは、例えば視野内の歪曲（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）といった、粒子ビームの走査領域の視野内の線形および／非線形の擾乱を確かめることを容易にする。これは、第１に、フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の位置を決定するときの精度を向上させること、および、第２に、改善後の精度で、この要素のサイズおよび輪郭を決定することを可能にする。
【0028】
１つ、２つ、および／もしくは少なくとも３つのマークは、横方向の寸法が、１ｎｍ～５０００ｎｍ、好ましくは２ｎｍ～１０００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ～２００ｎｍ、および最も好ましくは１０ｎｍ～５０ｎｍに及ぶことが可能であり、ならびに／または、少なくとも３つのマークは、高さが、１ｎｍ～１０００ｎｍ、好ましくは２ｎｍ～５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ～３００ｎｍ、および最も好ましくは１０ｎｍ～２００ｎｍに及ぶことが可能である。
【0029】
１つ、２つ、および／または少なくとも３つのマークは、第１の基準オブジェクトの材料組成とは異なる材料組成を有することができる。さらに、マークは、金属または金属合金を含むことができる。さらに、マークは、欠けている材料をフォトリソグラフィマスク上に堆積させるために使用される前駆体ガスから生み出されることが可能である。例として、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）または金属カルボニルは、このために使用される前駆体ガスである。
【0030】
異なる材料組成を有する第１の基準オブジェクトを第１の基準オブジェクトにマークすることによって、材料コントラストは、走査型粒子顕微鏡の粒子ビームでマークを走査するときにトポロジコントラストに加えて生じる。
【0031】
しかし、トポグラフィコントラストだけに基づくマークを使用することもできる。これは、第１の基準オブジェクトを構造化することによってマークが生成されることも可能であるということを意味する。
【0032】
第１の基準オブジェクトは、走査型粒子顕微鏡の少なくとも１つの粒子ビームの被写界深度（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｉｅｌｄ）内に配置されることが可能である。
【0033】
その結果、例えば走査型粒子顕微鏡の焦点調節といった、走査型粒子顕微鏡の設定を変更する必要もなく、フォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素と第１の基準オブジェクトのマークの両方を焦点に結像させる（ｉｍａｇｅ）ことができる。粒子ビームの休止位置が変化するＳＢＭの設定の変更につながる擾乱の原因は、その結果、避けられることが可能である。
【0034】
第１の基準オブジェクトは、フォトリソグラフィマスクからの距離が、０．１ｎｍ～１０００μｍ、好ましくは１ｎｍ～５００μｍ、より好ましくは１０ｎｍ～２００μｍ、および最も好ましくは１００ｎｍ～５０μｍに及ぶことが可能である。
【0035】
第１の基準オブジェクトは、第１の数のユニットセルを備えることができ、各ユニットセルは、少なくとも３つのマークを備えることができ、第２の数の粒子ビームは、第１の数のユニットセルを通過することができ、１≦第２の数≦第１の数が、第２の数に当てはまり、第１の数は、＞１０、好ましくは＞５０、より好ましくは＞２００、および最も好ましくは＞１０００、の領域を含むことができる。
【0036】
第１の基準オブジェクトは、２つ以上の粒子ビームで同時に動作する走査型粒子顕微鏡のために使用されることが可能になるように設計されることが可能である。この場合、第１の基準オブジェクトは、走査型粒子顕微鏡が粒子ビームを供給してサンプルを同時に検知できるだけの数のユニットセルを、少なくとも備えなければならない。
【0037】
第１の基準オブジェクトは、様々なユニットセルを識別するラベルを備えることができる。
【0038】
１つの粒子ビームまたは複数の粒子ビームは、異なるユニットセルを連続的に使用することができる。
【0039】
第１の基準オブジェクトは、その使用の過程において、使い古されるか、汚される可能性がある。特に、これは、第１の基準オブジェクトのマークに当てはまる可能性がある。これは、したがって、ＳＢＭによって供給された粒子ビームの分より実質的に多くのユニットセルを第１の基準オブジェクトが備える場合、有利である。その結果、第１の基準オブジェクトの耐用年数を著しく延ばすことができる。
【0040】
第１の基準オブジェクトは、座標系を張る少なくとも３つのマークが配置された薄膜（ｆｉｌｍ）を備えることができる。薄膜には、開口部がなくてもよい。薄膜は、複数のユニットセルを備えることができる。
【0041】
薄膜を基に生産された第１の基準オブジェクトには３つの長所があり、第１に、薄膜には、穴のあいた構造と比較して大きな安定性があり、第２に、薄膜は、簡単に生産されることが可能であり、第３に、粒子ビームは、第１の基準オブジェクト内の開口部による影響を受けない。座標系を形成する、または基準フレームを形成する薄膜に取り付けられた少なくとも３つのマークによって、走査型粒子顕微鏡の粒子ビームの基準位置または休止位置に加えて、粒子ビームの走査領域を結像させる（ｉｍａｇｉｎｇ）ときの歪曲を確かめることがもう一度可能になり、フォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素の示された像における前記歪曲を補正することができる。
【0042】
薄膜は、＜２００ｎｍ、好ましくは＜５０ｎｍ、より好ましくは＜２０ｎｍ、および最も好ましくは＜１０ｎｍ、の厚さであることが可能である。薄膜は、例えば多結晶シリコン薄膜といったポリイミド薄膜または多結晶半導体材料の薄膜を備えることができる。
【0043】
第１の基準要素の薄膜の厚さを選ぶとき、フォトマスクの要素を検出するために使用される粒子は、上記において定義された装置の走査型粒子顕微鏡の検出器に達するために薄膜を同じように貫通しなければならないということに気付かれたい。さらに、薄膜によって吸収される２次電子の電流を決定すること、および２次電子の像を生成するときにこれを考慮することができる。
【0044】
第１の基準オブジェクトは、フォトリソグラフィマスクを検知するために、少なくとも１つの粒子ビームが通過する少なくとも１つの開口部を備えることができる。第１の基準オブジェクトの各ユニットセルは、フォトリソグラフィマスクを検知するために、粒子ビームが通過する開口部を有することができる。
【0045】
開口部は、任意の形であってよい。例えば、丸い開口部、または多角形の形の開口部といった、生産しやすい開口部が有利である。
【0046】
第１の基準オブジェクトは、開口部が異なるサイズのユニットセルを備えることができる。その結果、ＳＢＭの粒子ビームの走査領域の種々のサイズに第１の基準オブジェクトを合わせることができる。
【0047】
第１の基準オブジェクトは、グリッド様構造（ｇｒｉｄ－ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を備えることができる。グリッド様構造は、グリッド様構造の個々のセルを識別するラベルを備えることができる。グリッド様構造は、種々のサイズのセルを含むことができる。
【0048】
グリッド様構造は、走査型粒子顕微鏡のＦＯＶすなわち視野、または測定フィールド内で、第１の基準オブジェクトの一部とサンプル表面（ｓａｍｐｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ）の一部の両方を結像させ、その結果、一方ではサンプル表面を走査する動作モードと、他方では第１の基準オブジェクトを走査する動作モードとの間で簡単に交互にすることができる。
【0049】
第１の基準オブジェクトのグリッド様構造は、≦３０μｍ、好ましくは≦１０μｍ、より好ましくは≦５μｍ、および最も好ましくは≦２μｍ、の幅の開口部を含むことができる。第１の基準オブジェクトのグリッド様構造の網状組織には、≦５μｍ、好ましくは≦２μｍ、より好ましくは≦１μｍ、および最も好ましくは≦０．５μｍ、の広がりがある。第１の基準オブジェクトは、＜５．０ｍｍ、好ましくは＜１．０ｍｍ、より好ましくは＜０．３ｍｍ、および最も好ましくは＜０．１ｍｍ、の外部寸法を有することができる。
【0050】
走査型粒子顕微鏡は、第１の基準オブジェクトの少なくとも一部にわたって、および／またはフォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素にわたって、走査型粒子顕微鏡の少なくとも１つの粒子ビームを走査するように具体化された走査ユニットを備えることができる。
【0051】
走査型粒子顕微鏡の走査ユニットは、共通走査プロセスで、第１の基準オブジェクトの少なくとも一部にわたって、およびフォトリソグラフィマスクの要素にわたって、少なくとも１つの粒子ビームを走査するように具体化されることが可能である。
【0052】
粒子ビームの被写界深度の範囲内に第１の基準オブジェクトを取り付けることによって、マスクの要素、および第１の基準オブジェクトの一部は、粒子ビームで検知することによって、際立った精度で同時に、すなわち１回の走査で結像されることが可能である。その結果、カラム内部とカラム外部の両方の擾乱がリアルタイムに検出され、計算によって補償されることが可能である。ここで、本出願は、例えばフォトマスクといったサンプル上のＳＢＭの粒子ビームの入射点が、粒子ビームの走査領域内の、およびしたがって走査型粒子顕微鏡の視野内の、第１の基準オブジェクトの変位と同じように変化することを活用する。
【0053】
第１の基準オブジェクトのマークは、第１の基準オブジェクトの少なくとも部分的な走査中に、マークが、粒子ビームによって少なくとも部分的に検知されるように第１の基準オブジェクト上に配置される。
【0054】
第１の基準オブジェクトは、フォトリソグラフィマスクの表面電荷を補償するために電気伝導性であることが可能である。第１の基準オブジェクトの片側は、走査型粒子顕微鏡に、電気絶縁するように取り付けられることが可能である。第１の基準オブジェクトは、第１の基準オブジェクトから空間的に隔てられるように配置された増幅器、より詳細にはトランスインピーダンス増幅器を備えることができる。増幅器は、第１の基準オブジェクトに電気伝導的に接続されるように具体化されることが可能である。
【0055】
追加の像チャネルは、サンプル内またはサンプル上の粒子ビームによって生成された粒子の検出に加えて、追加として測定されている第１の基準オブジェクトにわたって粒子ビームを走査するときに第１の基準オブジェクトによって生成された電流によって検出される。本実施形態は、グリッド様構造の形で第１の基準オブジェクトが具体化される場合に特に有利である。グリッド様構造において粒子ビームによって生成された電流を測定することによって、粒子ビームが現在、第１の基準オブジェクトの一部にわたって誘導されているか、サンプルまたはフォトリソグラフィマスクの一部にわたって誘導されているかを区別するために重要な信号が供給される。
【0056】
グリッド様構造はラベルを有することができ、このラベルを用いて、走査中に測定されたデータは、第１の基準オブジェクトの一部に割り当てられることが可能である。
【0057】
走査型粒子顕微鏡の分解能は、典型的には、広い範囲にわたって変化させることができる。これには、ＦＯＶ内で結像可能な第１の基準オブジェクトの一部の変化が伴う。したがって、これは、グリッド様構造の周期性にかかわらず個々の周期が明確に識別されるように、グリッド様構造の形で具体化された第１の基準オブジェクトが、グリッド様構造によって形成されたスケールに、座標系を提供するラベルを含む場合に、有利である。
【0058】
フォトリソグラフィマスクには、伝送フォトマスクまたは反射フォトマスクを含めることができる。フォトリソグラフィマスクは、バイナリマスク、位相シフトマスク、および、多重露光（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅｓ）のための２つ以上のマスクを含むことができる。さらに、フォトリソグラフィマスクという用語は、ナノインプリントリソグラフィのためのテンプレートを含むことができる。さらに、フォトリソグラフィマスクという用語は、例えば、ウエハ、ＩＣ（集積回路）、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）、およびＰＩＣ（フォトニック集積回路）といった、フォトリソグラフィプロセスのさらなる構成部品を含むこともできる。
【0059】
フォトリソグラフィマスクの要素は、構造要素またはパターン要素、マークおよび欠損のグループの少なくとも１つの要素を含むことができる。
【0060】
走査型粒子顕微鏡は、第１の基準オブジェクトの変化から、粒子ビーム顕微鏡の少なくとも１つの粒子ビームによって記録された像の歪曲を決定するように具体化された評価ユニットを備えることができ、および／または、評価ユニットは、モデルに基づいて、第１の基準オブジェクトの変化から、サンプルまたはフォトリソグラフィマスクの静電荷を決定するようにさらに具体化されることが可能である。
【0061】
座標系を張る第１の基準オブジェクトのマークによって、マークの、互いに対する相対変位を評価するために、粒子ビームを用いて生成された像の視野の歪曲を決定し、補償することができる。この補正プロセスにおいて、サンプルまたはフォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素と、第１の基準オブジェクトの少なくとも一部を同時に走査することは、やはり価値がある。
【0062】
走査型粒子顕微鏡は、走査型粒子顕微鏡の少なくとも１つの設定を変更するように具体化された設定ユニットを備えることができる。走査型粒子顕微鏡の設定は、倍率の設定、焦点の設定、スティグメータ（ｓｔｉｇｍａｔｏｒ）の設定、加速電圧の設定、ビーム変位の設定、走査型粒子顕微鏡の粒子源の位置の調節、および停止の変更、というグループからの少なくとも１つの要素を含むことができる。
【0063】
走査型粒子顕微鏡は、設定の変更前後両方の、第１の基準オブジェクトに対するサンプルまたはフォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの粒子ビームの入射点の位置を、少なくとも１つの粒子ビームの走査中に測定されたデータに基づいて捉えるように具体化された評価ユニットを備えることができる。
【0064】
評価ユニットは、走査型粒子顕微鏡の一部であることが可能であり、または、別個のユニットとして提供されることが可能である。設定を変更する前、および設定の変更を実行した後の走査型粒子顕微鏡の視野内の第１の基準オブジェクトの位置を測定することによって、第１の基準オブジェクトに対する走査型粒子顕微鏡のビーム軸の変位を決定することができる。ここで、第１の基準オブジェクトは、設定が変更されたときに、サンプル表面に対して相変わらず変化していないということが仮定される。代わりに、設定の変更により、第１の基準オブジェクトとサンプル表面の両方に対して、走査型粒子顕微鏡の視野の相対変位が生じる。
【0065】
少なくとも１つの粒子ビームは、電子ビーム、イオンビーム、原子ビーム、分子ビーム、および光子ビーム、というグループの少なくとも１つの要素を含むことができる。
【0066】
少なくとも１つの距離測定ユニットは、少なくとも１つの干渉計を備えることができる。干渉計は、レーザ干渉計および／または微分干渉計を含むことができる。干渉計は、マッハツェンダー干渉計（Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）、マイケルソン干渉計（Ｍｉｃｈａｅｌｓｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）、および／または白色光干渉計（ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を含むことができる。
【0067】
少なくとも１つの距離測定ユニットは、位置センサを備えることができる。位置センサは、ポテンショメータトランスデューサ（ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、歪みゲージ（ｓｔｒａｉｎ ｇａｕｇｅ）、誘導センサ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ）、容量センサ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ）、および渦電流センサ（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ）、というグループの少なくとも１つの要素を備えることができる。
【0068】
第１の基準オブジェクトは、距離測定デバイスの光ビームを反射するように具体化されることが可能である。第１の基準オブジェクトは、少なくとも１つの干渉計の光ビームを反射するように具体化されることが可能である。少なくとも１つの反射面は、走査型粒子顕微鏡の粒子ビームのビーム軸に対して実質的に平行に配列されることが可能である。第１の基準オブジェクトは、粒子ビームのビーム軸に対して実質的に平行に配置され、互いに対して実質的に９０°の角度を含む少なくとも２つの反射面を備えることができる。第１の基準オブジェクトは、ビーム軸に対して実質的に平行に配置され、互いに対して実質的に１８０°の角度を含む少なくとも２つの反射面を備えることができる。
【0069】
第２の基準オブジェクトは、フォトリソグラフィマスク、フォトリソグラフィマスクのためのサンプルホルダ、フォトリソグラフィマスクに取り付けられ、距離測定デバイスの光ビームのために用意された反射装置、および、サンプルホルダに取り付けられ、距離測定デバイスの光ビームのために用意された反射装置、というグループからの少なくとも１つの要素を備えることができる。
【0070】
サンプルホルダの一部として第２の基準オブジェクトを含むことが好ましい。本実施形態は、個々のサンプルに、第２の基準オブジェクト、または反射装置を取り付ける必要はない。
【0071】
第２の基準オブジェクトは、距離測定デバイスの少なくとも１つの光ビームのための反射装置を備えることができる。第１の基準オブジェクトの反射ユニット、および第２の基準オブジェクトの反射装置は、互いに対して実質的に平行に整列されることが可能である。
【0072】
さらに、第２の基準オブジェクトは、走査型粒子顕微鏡の少なくとも１つの粒子ビームに対して反射面が実質的に垂直に整列された第２の反射装置を備えることができる。第２の基準オブジェクトの第２の反射装置は、第２の基準オブジェクトと第１の基準オブジェクトとの間の距離を、ビーム方向（すなわちｚ方向）に決定するために使用されることが可能である。その結果、第１の基準オブジェクトが取り付けられることが可能な走査型粒子顕微鏡のカラムの出力と、走査型粒子顕微鏡の粒子ビームに面するフォトリソグラフィマスクの表面との間の距離が決定されることが可能である。例として、第１と第２の基準オブジェクトの間の、ビーム方向の距離は、干渉計を用いて確かめることができる。
【0073】
１つの実施形態において、フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の位置を決定するための方法は、（ａ）走査型粒子顕微鏡の少なくとも１つの粒子ビームによって、フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素、および第１の基準オブジェクトを少なくとも部分的に走査すること、（ｂ）第１の基準オブジェクトに対するフォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の相対位置を走査データから決定すること、ならびに、（ｃ）距離測定装置を用いて第１の基準オブジェクトと第２の基準オブジェクトとの間の距離を決定することであって、第２の基準オブジェクトとフォトリソグラフィマスクとの間に関係がある、決定すること、というステップを含む。
【0074】
フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素、および第１の基準オブジェクトの少なくとも一部の少なくとも部分的な走査は、共通走査プロセスにおいて実行されることが可能である。
【0075】
フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の位置を決定するための方法は、第１と第２の基準オブジェクトの間の距離、およびステップｂ．において決定された相対位置から、フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の位置を決定すること、というステップをさらに含むことができる。
【0076】
第１と第２の基準オブジェクトの間の距離を決定することは、少なくとも１つの要素、および第１の基準オブジェクトの少なくとも一部を走査する間の、第１と第２の基準オブジェクトの間の距離の変化を決定することを含むことができる。電子ビームの走査中に干渉計が読み取られることによって、位置の検出された変化を測定結果に含めることができる。
【0077】
フォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素の位置を決定することは、マスク内部の座標系に対する少なくとも１つの要素の位置を決定することと、ステップｂ．において決定された相対位置、およびステップｃ．において決定された第１と第２の基準オブジェクトの間の距離の変化、を使用して決定された位置を補正することと、を含むことができる。
【0078】
ステップｂ．において相対位置を決定することは、フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の少なくとも部分的な走査中に、フォトリソグラフィマスクに対する少なくとも１つの粒子ビームの位置の変化を決定することをさらに含むことができる。
【0079】
第１の基準オブジェクトは、走査型粒子顕微鏡のカラムに対する基準点または基準位置を形成するだけではなく、粒子ビームのビーム方向に垂直の第１の基準オブジェクトの平面における座標系も定義する。この座標系またはこの座標系によって生成された基準フレームは、フォトリソグラフィマスクの要素、および第１の基準オブジェクトの少なくとも一部の共通走査中の、走査領域の線形および非線形の擾乱の発生の検出を容易にする。検出された擾乱は、走査領域の像を生成するときに補正されることが可能である。その結果、本発明による装置は、以前に達成されたことのない精度でフォトリソグラフィマスクの要素の結像を容易にする。
【0080】
フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の位置を決定するための方法は、走査中に第１の基準オブジェクトによって生成された電流を測定すること、というステップをさらに含むことができる。
【0081】
フォトリソグラフィマスク上の少なくとも１つの要素の位置を決定するための方法は、フォトリソグラフィマスクの少なくとも１つの要素、および第１の基準オブジェクトの少なくとも一部にわたって粒子ビームを走査するときの走査領域の歪曲を決定するために、粒子ビームの走査領域に対する第１の基準オブジェクトの様々な部分の相対変位を決定すること、というステップを含むことができる。
【0082】
第１の基準オブジェクトの様々な部分は、グリッド様構造の１つもしくは複数のグリッドセルの異なる側、および／または直線に沿って配置されていない第１の基準オブジェクトの少なくとも３つのマークを備えることができる。
【0083】
さらなる態様において、コンピュータプログラムは、上記において指定された態様のうちのいずれか１つによる装置のコンピュータシステムに、上述の態様の方法ステップを行うように促す命令を含むことができる。
【0084】
以下の詳細な説明は、図面を参照しながら、本発明の現在の好ましい例示的実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【0085】
【図1】サンプル（フォトリソグラフィマスク）の要素（構造要素）の位置およびサイズを決定するときの、帯電したサンプルの効果を概略的に説明する図である。
【図2】サンプル上の要素の位置を決定するために使用されることが可能な装置のいくつかの重要な構成要素を通じた概略セクションを示す図である。
【図4】グリッドの形で具体化された第１の基準オブジェクトの第１の例示的実施形態の概略平面図である。
【図8】マークのある薄膜として具体化された第１の基準オブジェクトの第２の例示的実施形態を示す図である。
【図9】第１の基準オブジェクトの第３の例示的実施形態のユニットセルを示す図である。
【図10】第１の基準オブジェクトの第１の例示的実施形態の変更形態を再現する図である。
【図11】フォトリソグラフィマスク上の要素の位置を決定するための方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0086】
本発明による装置、および本発明による方法の現在の好ましい実施形態が、下記においてより詳細に説明されている。本発明による装置は、修正された走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に基づいて説明される。しかし、本発明による装置、およびフォトリソグラフィマスク上の要素の位置を決定するための方法は、下記において論じられる例に限定されない。むしろ、これらは、例えば、集束イオンビーム（ＦＩＢ）顕微鏡といった、任意のＳＢＭに基づいて実行されることも可能である。さらに、本発明による装置の使用は、フォトリソグラフィマスクに限定されず、下記において例示的に説明されているにすぎない。当然、本発明による装置は、例えば、ナノインプリントリソグラフィのためのテンプレート上、または、生産プロセス中のウエハ上の位置を決定するために、同様に使用されることが可能である。
【0087】
図１のダイアグラム１００は、フォトリソグラフィマスクの構造要素のサイズおよび／または位置の決定に影響を与える外部擾乱、すなわち走査型電子顕微鏡のカラムの外側にある擾乱、具体的にはサンプルの静電荷の例を概略的に示している。図１のダイアグラム１００は、帯電したサンプル１１０、および走査型電子顕微鏡１６０の出力１６５を通じた概略セクションを示している。既に言及されたように、サンプル１１０は、フォトマスクの電気絶縁基板であることが可能であり、または、ナノインプリントリソグラフィのためのテンプレートであることが可能である。サンプル１１０は、処理予定のウエハであることが可能であり、または、前記サンプルは、ウエハ上のフォトレジストによって実現されることが可能である。サンプル１１０には、サンプル１１０の表面１１５上に電位分布を生じる表面電荷の分布がある。像の左部分において、サンプル表面１１５は、正電荷１２０を有する。これは、図１に十字形１２０によって記号化されている。像の右部分において、サンプル表面１１５は、負電荷１２５が過剰にあることを示しており、これは、断続線１２５によって説明されている。参照符号１２０および１２５は、サンプル表面１１５の表面電荷の分布と、帯電した表面１１５によって生じた電位分布の両方を表すために使用されている。
【0088】
サンプル表面１１５の電荷１２０、１２５は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）１６０の電子ビーム１７５といった、帯電した粒子ビームによって生じることが可能である。しかし、サンプル表面１１５の電位分布１２０、１２５は、例えばイオンビームでサンプル１１０を処理するときの処理プロセスによって生み出すことも可能であり、ウエハに対するプラズマプロセス、および／またはウエハ上に配列されたフォトレジストに対する処理プロセスの場合に生じることが可能である。さらに、サンプル１１０の電荷１２０、１２５は、例えばサンプル１１０のハンドリングによって生じることが可能である。
【0089】
図１のダイアグラム１００において表されたサンプル１１０の一部において、表面電荷１２０、１２５の分布は、一様な密度である。しかし、これは、ここで論じられる装置を使用するための前提条件を表していない。むしろ、本出願において示された方法および装置は、横方向の短い距離内で変化する電荷密度の変化に対処することもできる。
【0090】
図１の例において、偏向システム１７０は、電子ビーム１７５を偏向させ、これをサンプル表面１１５上で走査して、サンプル１１０上の構造要素１３０の寸法および／または位置を決定する。例として、構造要素１３０は、吸収体構造の要素、またはフォトリソグラフィマスクのパターン要素を含むことができる。構造要素１３０は、位相シフトマスクの要素であることも可能である。同様に、構造要素１３０は、フォトマスクがフォトレジストに投影した要素であることが可能である。別の例において、構造要素１３０は、ウエハのチップの要素である。
【0091】
ダイアグラム１００の像の左部分に示されたように、構造要素１３０を走査する電子ビーム１７５は、サンプル表面１１５の近くにあるサンプル表面１１５の正電荷１２０の誘引効果によって、粒子ビーム１７５の光軸１７２の方向に偏向され、軌道１７４に沿って進む。電位分布１２０がなければ、電子ビーム１７５は、経路１７６に沿って進むはずである。固体構造１３５は、サンプル表面１１５の静電荷がなければ、電子ビーム１７５が決定するはずの構造要素１３０のサイズを示す。ダッシュ構造１４０は、サンプル１１０の正電荷の存在下で、構造要素１３０から電子ビーム１７５が生成する構造要素１３０のサイズを明示している。サンプル１１０の正電荷によって、電子ビーム１７５は、実際のところの構造要素１３０の実際の寸法１３５より大きい構造要素１３０のＳＥＭ像を生成する。構造要素１３０の縁部が、サンプル１１０上の構造要素１３０の配置を決定するために使用される場合、２本の垂直点線１３２および１３４は、静電荷によって生じたサンプル１１０上の構造要素１３０の配置の変位を明示している。
【0092】
類推によって、図１の像の右部分は、電子ビーム１７５の電子の経路移動（ｐａｔｈ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）１８４上の負電荷１２５が帯電したサンプル表面１１５の反発効果を示している。電荷分布１２５によるサンプル表面１１５の近くでの電子ビーム１７５のさらなる偏向が原因で、走査データから生成されたＳＥＭ像内の構造要素１３０の実際の寸法１４５は、小さく見える。これは、図１においてダッシュ構造１５０によって説明されている。
【0093】
走査予定領域の周囲のサンプル表面１１５の電荷の状態、すなわち局所的な電位分布１２０、１２５は成功裏に決定された場合、ＳＥＭ１６０の電子ビーム１７５の走査データまたは測定データの不正確な判読は、補正されることが可能である。その結果、構造要素１３０の位置および／またはサイズは、例えば再現できるように測定されることが可能であり、さらに２つのフォトマスクを可能な限りうまく重ね合わすのに最も重要である。その上、電子ビーム１７５および１つまたは複数のプロセスガスを用いた構造要素１３０の処理が必要である可能性がある場合、ＳＥＭ１６０のパラメータを適切に設定することによって、意図した領域において構造要素１３０が実際に処理されるのを保証することができる。
【0094】
図１は、サンプル１１０の構造要素１３０の位置および／またはサイズを決定するときの外部擾乱源の効果を例示的に示している。下記で説明されるように、以下で説明される装置は、当然、サンプル１１０の構造要素１３０の配置および／またはサイズの決定に対するさらなる外部および／または内部の擾乱の影響を補正するために使用されることも可能である。
【0095】
図２は、サンプル１１０上の、例えば構造要素１３０といった要素の位置を決定するための装置２００のいくつかの構成要素を通じたセクションを概略的に示している。修正後の走査型粒子システム２１０は、真空チャンバ２０２内に配置されている。図２において、修正後の走査型粒子顕微鏡２１０は、走査型電子顕微鏡２１０の形で具体化されている。走査型粒子顕微鏡２１０は、粒子発射器２０５およびカラム２１５から成り、ビーム光学ユニット２２０は、例えば、ＳＢＭ２１０の電子光学ユニット２２０の形で配置されている。粒子発射器２０５は、粒子ビーム２２５を発生させ、電子光学ユニットまたはビーム光学ユニット２２０は、粒子ビーム２２５を集束させ、カラム２１５の出力におけるサンプル１１０に粒子ビーム２２５を向ける。
【0096】
サンプル１１０は、サンプルステージ２３０またはサンプルホルダ２３０上に配置されている。サンプルステージ２３０は、当技術分野において「ステージ」としても知られている。図２に矢印で示されたように、サンプルステージ２３０は、例えば図２に示されていないマイクロマニピュレータを用いて、ＳＢＭ２１０のカラム２１５に対して３つの空間方向に動かされることが可能である。さらに、サンプルステージ２３０は、走査型粒子顕微鏡２１０のカラム２１５に対するサンプルステージ２３０の、３つの空間方向への移動を検出するように設計されたセンサを備えることができる。その上、サンプルステージ２３０は、（図２において示されていない）１つまたは複数の軸の周りを回転できるように具体化されることが可能である。
【0097】
並進移動のように、サンプルステージ２３０の回転移動は、センサによってモニタされることが可能である。センサは、図２に再現されていないが、例えば干渉計の形で具体化されることが可能である。
【0098】
粒子ビーム２２５は、測定点２３５においてサンプル１１０にぶつかる。サンプル１１０は、任意の微細構造の構成部品または構成要素であることが可能である。したがって、サンプル１１０は、例えば、透過性または反射性のフォトマスクおよび／またはナノインプリント技術のためのテンプレートを備えることができる。透過性および反射性のフォトマスクは、例えば、バイナリマスク、位相シフトマスク、ＭｏＳｉ（ケイ化モリブデン）マスク、または２重もしくは多重露光のためのマスクといった、フォトマスクの全てのタイプを含むことができる。
【0099】
上記で既に説明されたように、図２において説明された例示的実施形態における装置２００は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の形で走査型粒子顕微鏡２１０を備える。粒子ビーム２２５のような電子ビーム２２５は、実質的にサンプル１１０にダメージを与える可能性がないという点で有利である。しかし、装置２００において、イオンビーム、原子ビーム、または分子ビーム（図２に図示せず）を使用することもできる。
【0100】
カラム２１５に配置されたビーム光学ユニット２２０を電子ビーム２２５が離れるカラム２１５の低い方の端部において、第１の基準オブジェクト２４０が、カラム２１５に結び付けられている。第１の基準オブジェクト２４０の周囲の領域は、図３において拡大して示されている。第１の基準オブジェクト２４０の詳細は、図３～図１０に関する議論に基づいて説明されている。
【0101】
さらに、図２の装置２００は、例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（図２に図示せず）の形で、１つまたは複数の走査型プローブ顕微鏡を備えることができ、それらはサンプル１１０を分析および／または処理するために使用されることが可能である。
【0102】
検出器２４５は、走査型粒子顕微鏡２１０のカラム２１５に配置され、測定点２３５において電子ビーム２２５によって生成された２次電子、および／またはサンプル１１０から後方散乱した電子を、電気測定信号にコンバートし、装置２００のコンピュータシステム２８０の評価ユニット２８６に電気測定信号を転送する。検出器２４５は、エネルギーおよび／または立体角（図２に再現されていない）の観点から電子を区別するための、フィルタまたはフィルタシステムを収めることができる。
【0103】
装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０は、第１の測定点２３５において入射電子ビーム２２５によって生成された光子を検出するための検出器２５５をさらに備えることができる。検出器２５５は、例えば、生成された光子のエネルギースペクトルをスペクトルで分解することができ、このことにより、表面１１５、または、サンプル１１０の表面近くの層の構造について、結論を得ることができる。
【0104】
その上、走査型粒子顕微鏡２１０は、サンプル１１０が電気絶縁しているか、電気絶縁表面層を有する場合の第１の測定点２３５の領域内に低エネルギーイオンを供給するイオン源２６５を備えることができる。
【0105】
装置２００は、図２に示された例において、干渉計２７０として、より具体的には微分干渉計として具体化された距離測定デバイス２７０をさらに備える。干渉計２７０は、光源としてレーザを備える。干渉計２７０は、第１の基準要素２４０の反射ユニット２６０に第１の光ビーム２７３を向ける。第１の基準要素２４０の反射ユニット２６０は、入射光ビーム２７３を反射させて、干渉計２７０に戻す。干渉計２７０は、第２の基準オブジェクト２５０に第２の光ビーム２７６を向ける。図２に示された例において、第２の基準オブジェクト２５０は、例えばフォトマスクといったサンプル１１０の側面である。第２の基準オブジェクト２５０は、本実施形態において、第２の基準オブジェクト２５０の反射率を高めるための反射装置２５５を備えることができる。図２に示された例において、第２の基準オブジェクトの反射装置２５５は、光ビーム２７６を反射するためのサンプル１１０の側面に反射層を適用することによって具体化されることが可能である。干渉計２７０は、相対位置、または位置および方向、第１の基準オブジェクト２４０と第２の基準オブジェクト２５０との間の変化を測定する。
【0106】
さらに、第２の基準オブジェクト２５０は、図２に再現されていないが、電子ビーム２２５の方向に整列された、第２の反射装置を備えることができる。第１の基準オブジェクト２４０と第２の基準オブジェクト２５０との間の距離は、例えば、同様に図２に示されていない干渉計を用いて、電子ビーム２２５のビーム方向に測定されることが可能である。その結果、サンプルの上側１１５、またはフォトリソグラフィマスク１１０の上側１１５からの第１の基準オブジェクト２４０の距離を確かめることができる。
【0107】
装置２００は、コンピュータシステム２８０を収めている。コンピュータシステム２８０は、サンプル１１０にわたって、および少なくとも部分的に第１の基準オブジェクト２４０にわたって、電子ビーム２２５を走査する走査ユニット２８２を備える。さらに、コンピュータシステム２８０は、装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０の様々なパラメータを設定し、制御するための設定ユニット２８４を備える。
【0108】
その上、コンピュータシステム２８０は、検出器２４５および２５５からの測定信号を分析し、ここから像を生成する評価ユニット２８６を備え、前記像は、ディスプレイ２９０に表示される。サンプル１１０および／または基準オブジェクト２４０にわたって、走査ユニット２８２が電子ビーム２２５または粒子ビーム２２５を走査する領域は、コンピュータシステム２８０のモニタ２９０上に表示され、したがって、走査型粒子顕微鏡２１０の視野またはＦＯＶ明示される。特に、評価ユニット２８６は、粒子ビーム２２５が走査ユニット２８２によって走査されるときに発生する走査領域内の線形および非線形の擾乱を、サンプル１１０および第１の基準オブジェクト２４０からの信号を収める、検出器２４５の測定データから決定するように設計される。その上、評価ユニット２８６は、コンピュータシステム２８０のモニタ２９０上に検出器２４５の測定データを表現する際に、検出された擾乱を補正できる１つまたは複数のアルゴリズムを収める。評価ユニットのアルゴリズムは、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組合せにおいて実行されることが可能である。
【0109】
評価ユニット２８６は、同様に、距離測定デバイス２７０または干渉計２７０の測定信号を処理し、これらの信号をモニタ２９０上にグラフで、または数字で表現する。このために、評価ユニット２８６は、干渉計２７０ならびに検出器２４５および／または２５５の測定信号、ならびに任意に、さらなる測定データから、像データを生成するように設計された１つまたは複数のアルゴリズムを収めている。
【0110】
さらに、評価ユニット２８６は、モニタ２９０上に、例えば構造要素１３０を表現するときなど、走査ユニット２８２によって検知された要素を表現するとき、検出器２４５の測定データに加えて、距離測定デバイス２７０の測定データも考慮に入れるように設計されることが可能である。
【0111】
コンピュータシステム２８０および／または評価ユニット２８６は、様々なサンプルのタイプに対する電荷の１つまたは複数のモデルを格納するメモリ（図２に図示せず）、好ましくは不揮発メモリを収めることができる。静電荷のモデルに基づいて、評価ユニット２８６は、検出器２４０の測定データからサンプル１１０の静電荷を計算するように設計されることが可能である。その上、評価ユニット２８６は、モニタ２９０上に走査領域を表現するとき、サンプル１１０の静電荷を考慮に入れるように設計される。その上、評価ユニット２８６は、電子ビーム２２５またはイオン源２６５の低エネルギーイオンによる局部照射によって、少なくとも部分的な補償を行うようにコンピュータシステム２８０に促すことができる。
【0112】
図２に明示されたように、評価ユニット２８６は、コンピュータシステム２８０に統合されることが可能である。しかし、装置２００の内部または外側に、独立ユニットとして評価ユニット２８６を含むこともできる。特に、評価ユニット２８６は、そのタスクのうちのいくつかを、専用ハードウェアの実行によって行うように設計されることが可能である。
【0113】
最終的に、コンピュータシステム２８０は、マイクロマニピュレータに電気信号を送り込むことによって、１つ、２つ、または３つの空間方向にサンプルステージ２３０を移動するように促す変位ユニット２８８を収めることができる。
【0114】
コンピュータシステム２８０は、装置２００に統合されること、または、独立の設備（図２に図示せず）として含まれることが可能である。コンピュータシステム２８０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または組合せとして構成されることが可能である。
【0115】
図２に示されたものとは異なり、装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０は、複数の粒子ビームをサンプル１１０に同時に向けることができるマルチビーム走査型粒子顕微鏡を備えることができる（図２に図示せず）。マルチビーム走査型粒子顕微鏡は、個々の粒子ビームによって生成された２次粒子を並行に検出することができる検出器または検出器の配列を備える。その上、マルチビーム走査型粒子顕微鏡の評価ユニット２８６は、全体像を形成するために、個々の粒子ビームの２次粒子から生成された部分的な像を結合させるように設計される。
【0116】
図３のダイアグラム３００は、サンプル１１０上の粒子ビーム２２５の入射点２３５の領域における装置２００の拡大されたセクションを示す。第１の基準オブジェクト２４０は、ホルダ３１０によってカラム２１５の低い方の端部にしっかりと接続されている。電子ビーム２２５の走査領域内に、図３の例における基準オブジェクト２４０は、グリッド様構造３２０と実質的に相互作用せずに、電子ビーム２２５がグリッド様構造３２０を通過できる開口部のある、メッシュ様構造またはグリッド様構造３２０を備える。
【0117】
左手側に、第１の基準オブジェクト２４０は、図３の例では、第１の基準オブジェクト２４０のホルダ３１０に取り付けられた反射ユニット２６０を備える。ダイアグラム３００において、反射ユニット２６０は、反射ユニット２６０によって入射光ビーム２７３の大部分が反射されるように（Ｒ＞８０％）、第１の基準オブジェクト２４０のホルダ３１０に取り付けられている。反射ユニット２６０の反射係数を最適化するために、距離測定デバイス２７０の光ビーム２７３に面する第１の基準オブジェクト２４０の反射ユニット２６０の側面は、反射層を備えることができる。ここで、反射層は、その反射係数が光ビーム２７３の波長における最大値になるように設計されることが可能である（図３に再現されず）。図３に再現された例において、第１の基準オブジェクト２４０は、ホルダ３１０、グリッド様構造３２０、および反射ユニット２６０を結果的に含む。
【0118】
図３に示された例において、例えばフォトリソグラフィマスク１１０といったサンプル１１０は、３点支持を用いてサンプルステージ２３０上に配置されている。サンプル１１０は、重力の作用によって、その位置に保持される。ダイアグラム３００のセクションは、３点支持の３つの球体３３０のうちの２つを示している。第２の基準オブジェクト２５０は、図３に示された例におけるサンプルステージ２３０のフレーム構造３４０によって形成される。この最も単純な形で、サンプルステージ２３０のフレーム３４０には、金属反射性がある。この場合、距離測定デバイス２７０は、サンプルステージ２３０のフレーム部分３４０に光ビーム２７６を直接的に当てることができ、フレーム部分３４０は、光ビーム２７６の大部分を反射して、距離測定デバイス２７０または干渉計２７０に戻す。
【0119】
第１の基準オブジェクト２４０の反射ユニット２６０の場合のように、反射率を向上させるための反射層（図３に図示せず）のある、第２の基準オブジェクト２５０を形成するサンプルステージ２３０のフレーム構造３４０の一部を用意することもできる。これは、第２の基準オブジェクト２５０の反射層に第２の光ビームが入射する、干渉計２７０の第２の光ビーム２７６の反射成分を増加させる。
【0120】
装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０の粒子ビーム２２５は、サンプル１１０および／またはフォトマスク１１０上にあるマーカを測定するために使用されることが可能である。サンプル１１０またはフォトリソグラフィマスク１１０が、異なるマーカの形の内部座標系を有している場合、例えばサンプル１１０上の構造要素１３０の絶対位置を確かめることができる。第１の基準オブジェクト２４０は、第１の基準オブジェクト２４０に対する粒子ビーム２２５の位置および方向の変化を決定するために使用されることが可能である。さらに、距離測定デバイス２７０は、第２の基準オブジェクト２５０、すなわち、サンプル表面１１５に対する、第１の基準オブジェクト２４０、すなわち、走査型粒子顕微鏡２１０のカラム２１５の位置の変化を測定する。最終的に、これは、サンプル１１０に対する粒子ビーム２２５の休止位置の変化を検出する。その結果、構造要素の位置の決定を改善するために使用されることが可能な２つの補正値を確かめることができる。特に、距離測定デバイス２７０は、安定した外部基準に対する構造要素１３０の絶対位置を決定できるようにする。例として、外部安定基準は、サンプルステージ２３０に関する座標系であることが可能である。構造要素１３０の位置の決定に関する精度は、安定した外部基準点を経時的に参照することによって、著しく向上されることが可能である。
【0121】
ダイアグラム３００に示された実施形態は、２つの基準オブジェクト２４０および２５０の、１つの方向に沿った位置の、互いに対する変化を決定できるようにする。第１の距離測定デバイス２７０に平行に整列されていない第２の距離測定デバイス２７０を装置２００内に配置することによって、サンプル１１０の平面内での互いに対する、２つの基準オブジェクト２４０および２５０の位置の変化を決定することができる。２つの距離測定デバイス２７０は、粒子ビーム２２５のビーム軸の周りを、互いに対して９０°の角度で回転させて装置２００に設置されるのが好ましい。
【0122】
さらに、２つの距離測定装置２７０を各方向に使用することができ、前記距離測定装置は、第１の基準オブジェクト２４０または第２の基準オブジェクト２５０の両側の直線上に配置されるのが好ましい。これは、第１に、第１の基準オブジェクト２４０の長さの変化または歪曲を簡単に決定できるようにする。第２に、これは、表面がかなり不均一な大きいサンプルの分析も容易にする。２つの距離測定デバイス２７０のうちの少なくとも１つは、１つの方向に対して、サンプル１１０によって影を付けない方がよい。
【0123】
図２および図３に示された装置２００において、距離測定デバイス２７０は、干渉計として具体化されている。位置センサの形で距離測定デバイス２７０を実装することもできる（図２および図３に図示せず）。例として、位置センサは、ポテンショメータトランスデューサまたは歪みゲージとして実装されることも可能である。しかし、位置センサは、抵抗性、容量性、および／または磁気誘導性距離センサとして具体化されることも可能である。
【0124】
図４のダイアグラム４００は、第１の基準オブジェクト２４０の第１の例示的実施形態のグリッド様構造３２０の例を平面図に、概略的かつ大きく拡大して示している。図４に示された例において、グリッド様構造３２０は、正方形の開口部４２０のあるグリッド４１０を備える。グリッド４１０の個々の開口部４２０の幅は、「ｓ」で表されている。例として、電子ビーム２２５または粒子ビーム２２５は、グリッド４１０の下に配置されたサンプル１１０に達するために、グリッド４１０の中心にある開口部４２０のうちの１つを通過することができる（サンプルは、図４に示されていない）。
【0125】
反射ユニット２６０は、図４の第１の基準オブジェクト２４０の左手側に見える。
【0126】
図４の４１０の例示的なレートは、外部寸法「Ｗ」を有する。第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０の外部寸法は、前記グリッドが結び付けられたＳＢＭ２１０の結像特性によって決まる。その上、グリッド４１０またはグリッド様構造３２０の外部寸法は、全体として第１の基準オブジェクト２４０の外部寸法と同様に、サンプル１１０の表面トポロジによって決まる。サンプル１１０の一部およびグリッド４１０の一部を同時に焦点に結像できるようにするために、グリッド４１０は、サンプル表面１１５から可能な限り短い距離で取り付けられる方がよい。この必要性のために、第１の基準オブジェクト２４０のサイズ、およびしたがって、グリッド４１０の外部寸法「Ｗ」を、サンプル１１０の不均一さに合わせるのが有利である。しかし、走査型粒子顕微鏡２１０のビーム光学ユニット２２０は、粒子ビーム２２５の横方向の位置に焦点調節が実質的に影響を与えないように調節されるので、サンプル表面１１５からできるだけ短い距離に第１の基準オブジェクト２４０を配置する必要がないことが多い。表面１１５が実質的に平らなサンプル１１０の場合、第１に、サンプル１１０の生産が問題なく、第２に、サンプル１１０の外部寸法が、ＳＥＭ２１０の粒子ビーム２２５の可能な限り広い走査領域に合わされることが可能になるように、グリッド４１０の外部寸法「Ｗ」を選ぶことができる。
【0127】
グリッド４１０、およびしたがって第１の基準オブジェクト２４０の外部寸法「Ｗ」は、およそ０．１ｍｍ～およそ１０ｍｍに及ぶことが可能である。サンプル表面１１５からのグリッド４１０、およびしたがって第１の基準オブジェクト２４０の距離は、およそ１００ｎｍ～およそ５０μｍの範囲内で変化させることができる。グリッド４１０、およびしたがって第１の基準オブジェクト２４０は、図４の例において円形である。これは、ＳＢＭ２１０のビーム開口部がこの形であるのが好ましいので有利である。しかし、第１の基準オブジェクト２４０は、円形の実施形態に限定されず、代わりに、例えば、三角形、四角形、または一般に、およびｎ角形といった、任意の形状の外部輪郭であることが可能である。
【0128】
図５は、図４のグリッド４１０の拡大されたセクション５００を再現している。図５に示された４１０の例示的なグリッドのセクションにおいて、正方形の開口部４２０は幅が「ｓ」であり、およそ０．５μｍ～およそ１００μｍに及ぶ。したがって、サンプル１１０は、電子ビーム２２５がグリッド４１０によって実質的に影響を受けないグリッド開口部４２０内の電子ビーム２２５を用いて、検知されることが可能である。電子ビーム２２５の典型的な走査領域は、およそ１μｍ×１μｍ～およそ１ｍｍ×１ｍｍの面積を占める。グリッド４１０の網状組織には、およそ０．５μｍ～およそ５０μｍの材料強度「ｂ」がある。
【0129】
図５に明示された例において、サンプル１１０は、グリッド４１０の下に取り付けられ、第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０の中央開口部４３０の領域にある輪郭５６０をもつ要素５４０を備える。要素５４０は、サンプル１１０の欠損であることが可能である。しかし、要素５４０は、サンプル１１０の構造要素１３０であることも可能である。サンプル１１０がフォトマスク１１０である例において、要素５４０は、サンプル１１０に付けられた吸収体構造の要素またはマークであることが可能である。粒子ビーム２２５を用いた要素５４０の走査が、第１の基準オブジェクト２４０によって実質的に影響を受けないように、粒子ビーム２２５は、第１の基準オブジェクト２４０の網状組織から、ビーム径がいくらか離れていなければならない。集束された電子ビーム２２５には、典型的には、１桁のナノメートル範囲のビーム径があるので、電子ビーム２２５と第１の基準オブジェクト２４０の網状組織との間のおよそ１０ｎｍの距離は、第１の基準オブジェクト２４０によって要素５４０の走査が実質的に影響を受けないことを保証するのに十分である。その上、電子ビーム２２５または粒子ビーム２２５は、典型的には、０．１ｍｒａｄ～１０ｍｒａｄに及ぶ開口角を有する。これは、電子ビームが、第１の基準オブジェクト２４０の領域において、焦点においてより広いことを意味する。これらの状況は、グリッド４１０の網状組織からの電子ビーム２２５の距離を推定するときに考慮される必要がある。ここで「ｍｒａｄ」は、ミリラジアンを表す。
【0130】
第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０を座標系の中に形成するために、グリッド４１０は、図５の例では、マーク５５０を備えている。図５に示された例において、座標系の基準点は中央開口部４３０であり、ここを、サンプル１１０を走査するために電子ビーム２２５が通過するのが好ましい。しかし、要素５４０を走査するための任意のグリッド開口部４２０を使用することもできる。図５の例において、中央グリッド開口部４３０には、マーク５５０がない。中央グリッド開口部４３０を除く全てのグリッド開口部４２０には、中央グリッド開口部４３０に対する、それぞれのグリッド開口部４２０に一意にラベルを付けたｘ方向およびｙ方向の１つまたは複数のマーク５５０がある。図５に示された例において、これは、グリッド開口部４２０が中央グリッド開口部４３０から離れているという、各列および行に対する線の印である。
【0131】
第１の基準オブジェクト２４０のグリッド様構造３１０の個々のグリッド開口部４２０は、基準フレームを形成する。第１の基準オブジェクト２４０のグリッドセル４２０の確かめられた変形、または、要素５４０と、グリッド開口部４３０の網状組織の少なくとも一部を両方備える領域の走査中に確かめられた基準フレーム、に基づいて要素５４０を走査するときの線形または非線形の擾乱を決定することができる。前記擾乱は、モニタ２９０上に要素５４０を提示する前に、装置２００のコンピュータシステム２８０の評価ユニット２８６によって補正されることが可能である。
【0132】
装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０がマルチビームＳＢＭとして具体化される場合、第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０は、マルチビームＳＢＭの各個々の粒子ビーム２２５に対する中央グリッド開口部４３０を有するセグメントに分割されることが可能であり、前記中央グリッド開口部は、番号が付いたグリッド開口部４２０（図５に図示せず）によって取り囲まれている。
【0133】
像処理アルゴリズムを用いて第１の基準オブジェクト２４０に対する電極ビーム２２５の位置を決定できるようにするために、第１の基準オブジェクト２４０の縁部は、粒子ビーム２２５を用いてよく識別されるように、はっきりと定義された方がよい。さらに、またはこの代替として、（例えば、材料コントラストのために）ＳＢＭ像内の第１の基準オブジェクト２４０によってもたらされたコントラストは、背景、すなわち、サンプル１１０によって生成された信号から、第１の基準オブジェクト２４０をかなり区別するはずである。その上、例えば、ＳＢＭ像が異なる倍率で相似であることによって、像処理ができるだけ単純に保たれるように、第１の基準オブジェクト２４０の形状を選ぶのが有利である。
【0134】
例示的実施形態において、粒子ビーム２２５は、前記要素の配置および／またはサイズを分析するために、第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０の中央開口部４３０内のサンプル１１０の要素５４０を走査する。例として、ＳＢＭ２１０の１つまたは複数のパラメータの設定は、異なる分解能で、または、粒子ビーム２２５の粒子の異なる運動エネルギーで、要素５４０を検査するために変更される。走査型粒子顕微鏡２１０の設定をこのように変更すると、ＳＢＭ２１０のカラム２１５に配置されたビーム光学ユニット２２０を通る粒子または電子の経路を移動させること、歪ませること、および／またはねじることができる。これは、サンプル１１０上の粒子ビームまたは電子ビーム２２５の入射点を変化させる。第１の基準オブジェクト２４０に対する粒子ビーム２２５の走査領域の変化が検出されることによって、装置２００の評価ユニット２８６は、これらのカラム内部の擾乱を補正することができる。粒子ビーム２２５の走査領域の擾乱を補正することによって、装置２００は、要素５４０の位置の決定を改善する。
【0135】
このようにして、サンプル１１０の表面１１５上の粒子ビーム２１０の入射点２３５を変化させるＳＢＭ２００の設定が修正される前に、粒子ビーム２２５の走査領域は、粒子ビーム２２５が、少なくとも１つのグリッド開口部、好ましくは中央グリッド開口部４３０、および、前記開口部を取り囲む第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０の網状組織またはロッドを結像する程度まで拡大される。図６は、粒子ビーム２２５の走査領域６５０、およびしたがって、同様にＳＢＭ２１０の像領域６５０を概略的に示している。コンピュータシステム２８０の評価ユニット２８６によって生成されたＳＢＭ像の焦点に、サンプル１１０の要素５４０とグリッド４１０の網状組織の両方が同時に示されるように、サンプル表面１１５とグリッド４１０との間の距離が、両方のオブジェクト、つまり要素５４０とグリッド４１０がＳＢＭ２１０の被写界深度の範囲内にあるように、できるだけ小さい場合に有利である。
【0136】
代替実施形態において、第１の走査時の電子ビーム２２５の焦点は、サンプル１１０の、または要素５４０の、表面１１５上にある。次に、粒子ビーム２２５の焦点はグリッド４１０の平面に合わされ、同じ走査領域６５０が再びサンプリングされる。本実施形態は、特に、サンプル表面１１５および第１の基準オブジェクト２４０の４１０のグリッドが広い間隔（例えば、＞１００μｍ）を有している場合に有利である。第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０に相当する、走査領域６５０の走査からのデータは、コンピュータシステム１８５の評価ユニット２８６によって分析および／または格納される。
【0137】
次のステップにおいて、ＳＢＭ２１０の設定の１つまたは複数の変更が行われる。ＳＢＭ２１０の設定の変更の例は、倍率の変更、焦点の変更、スティグメータの変更、加速電圧の変更、ビーム変位の変更、停止の変更、および／または走査型粒子顕微鏡２１０の粒子源２０５の位置の調節を含む。上記で既に説明されたように、ＳＢＭ２１０の設定のこれらの変更は、ＳＢＭ２１０のカラム３１５内に配置されたビーム光学ユニット２２０を通る粒子の経路を移動させること、または歪ませることができる。走査領域６５０の走査を繰り返すと、第１の基準オブジェクト２４０、およびサンプル表面１１５の要素５４０に対して走査領域６５０が変位する。
【0138】
図７は、走査型粒子顕微鏡２１０の設定の変更を行う前、または設定を変更する前の走査領域６５０と比較して、走査領域７５０の変位を説明している。コンピュータシステム２８０の評価ユニット２８６は、ＳＢＭ２１０の設定を変更する前（走査領域６５０）および後（走査領域８５０）の走査データから、サンプル１１０の表面１１５上の粒子ビーム２２５の入射点２３５の変位を決定する。走査領域７５０の変位に加えて、走査領域７５０は、走査型粒子顕微鏡２１０の設定の変更の結果としての変形または歪曲を受ける可能性もあり、これらの擾乱は、基準フレーム（図７に図示せず）を形成するグリッド開口部の形の変更に基づいて検出されることが可能である。
【0139】
図８は、第１の基準オブジェクト２４０の第２の例示的実施形態のセクション８００の平面図を概略的に示している。図８に示された例において、第１の基準オブジェクト２４０は、薄膜８１０を備える。薄膜８１０は、厚さが１０ｎｍ～２００ｎｍに及ぶ薄い金属薄膜を備えることができる。金属薄膜の代わりに、第１の基準オブジェクト２４０は、ポリイミド薄膜を備えることができる。水平断続線８２０および垂直断続線８３０によって、薄膜８１０は、図４および図７のグリッド様構造３２０のグリッド開口部４２０に対応するユニットセル８８０に分割される。薄膜８１０の厚さを選ぶとき、薄膜の下にあるサンプル１１０によって生成された２次粒子が、装置２００の検出器２４５に達するために薄膜８１０を通過しなければならないということが考慮されなければならない。その上、グリッド３１０の形で第１の基準オブジェクト２４０について上記で既に説明されたように、サンプル１１０の２次電子によって生成された電流を測定し、２次電子の像を生成するときに前記電流を考慮することができる。
【0140】
グリッド４１０とは異なり、薄膜８１０は、走査型粒子顕微鏡２１０の粒子ビーム２２５のコントラスト信号を、前記粒子ビーム２２５が通過するときに供給することができない。したがって、薄膜８１０の各ユニットセル８８０は、４つの基準マーク８５０、または単にマーク８５０を備えている。図８の例において、これらは、正方形の角に取り付けられている。その結果、マーク８５０は、各ユニットセル８８０内の座標系を張る。薄膜８１０のマーク８５０は、図８の例では円形である。マーク８５０の直径は、５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。マークの高さは、１０ｎｍ～１００ｎｍの好ましい範囲を有する。薄膜８１０またはサンプル１１０およびマーク８５０を検知する粒子ビーム２２５が、トポロジコントラストに加えて、材料コントラストも追加としてもたらすように、薄膜の材料とは異なる材料から基準マーク８５０を構築するのが有利である。薄膜８１０のユニットセル８８０のサイズの選択について、図５に関する説明が参照される。
【0141】
薄膜８１０の様々なユニットセル８８０の間の相違を見分けられるようにするために、ユニットセル８８０は、例えば、２つの数字の組み合わせによって、ラベルを付けられることが可能である。図８において、これは、薄膜８１０のいくつかの中央ユニットセル８８０に対して指定されている。
【0142】
薄膜上のマーク８５０は、第１の基準オブジェクト２４０の実行動作中に劣化する可能性がある。第１に、これは、マーク８５０が汚れることによって生じる可能性があり、その結果、その空間分解能は低下する。第２に、マーク８５０の構造は、粒子ビーム２２５による頻繁な検知の結果として修正される可能性があり、したがって、前記マークは、やがて使用できなくなる。薄膜８１０の形で具体化される第１の基準オブジェクト２４０は、非常に多くのユニットセル８４０を有しているので、ユニットセル８４０は、サンプル１１０上の要素１３０、５４０の位置を決定するために連続的に使用されることが可能である。薄膜８１０として具体化される第１の基準オブジェクト２４０の耐用期間は、この結果、何倍も長くなる可能性がある。
【0143】
グリッド４１０の形の第１の基準オブジェクト２４０の実施形態と同様に、図８において論じられた薄膜８１０の形の第１の基準オブジェクト２４０の実施形態は、マルチビームＳＢＭに同様に適している。その上、薄膜上のマーク８５０は座標系を張っているので、前記マークは、走査手順の中で走査領域内に発生する擾乱を検出し、評価ユニット２８６を用いて前記擾乱を補正するために使用されることが可能な基準フレームを形成する。
【0144】
全てのユニットセル８８０は、図８に示された例では、サイズが同じである。しかし、サイズが異なるユニットセル８８０を薄膜８１０上に配置することもできる。その結果、ユニットセル８８０のサイズは、装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０の粒子ビーム２２５の走査領域に合わされることが可能である（図８に図示せず）。
【0145】
薄膜８１０を基に第１の基準オブジェクト２４０を使用すると、薄膜８１０を通る要素５４０の結像は、最小限、粒子ビームに影響を与えるだけなので、有利である。これには、サンプル１１０の要素５４０の位置が決定される精度に有利な効果がある。その上、薄膜８１０は、簡単に生産することができる。第１の基準オブジェクト２４０の第２の例示的実施形態のマーキング８５０の検知については、図６の背景における説明が参照される。
【0146】
図９のダイアグラム９００は、第１の基準オブジェクト２４０の第３の例示的実施形態のセクションの概略平面図を示している。図９に示されたセクションは、第１の基準オブジェクト２４０の第３の実施形態のユニットセル９８０を示している。ユニットセル９８０には開口部９２０がある。開口部９２０は、サンプル１１０の、またはフォトリソグラフィマスク１１０の、構造要素９４０の姿を見せている。図５の背景において説明されたように、グリッドのグリッド開口部４２０の網状組織を焦点に結像させるのは困難である可能性がある。これは、第１の基準オブジェクトの第３の例示的実施形態のユニットセル９４０の開口部９２０の縁部にも当てはまる。その結果、第１の基準オブジェクト２４０に対する構造要素９４０の位置の変化を確実に検出するのは困難である可能性がある。
【0147】
第１の基準オブジェクト２４０の第２の例示的実施形態は、薄膜８１０にマーク８５０を付けることによって、これらの困難を避ける。しかし、第２の例示的実施形態の短所は、粒子ビーム２２５と、サンプル１１０から生じる２次粒子の両方が、薄膜８１０を通らなければならないことである。第１の基準オブジェクト２４０の第３の例示的実施形態は、両方の短所を避ける。各ユニットセル９２０が開口部を有することによって粒子ビーム２２５も２次粒子も薄膜８１０を通って伝わる必要がない。追加として、当該の第１の基準オブジェクト２４０の第３の例示的実施形態は、第１の基準オブジェクト２４０に対する、およびしたがって、走査型粒子顕微鏡２１０のカラム２１５の出力に対する、構造要素９４０の位置を決定するために、ユニットセル９２０の開口部の縁部を使用しない。このために、第３の例示的実施形態における基準オブジェクト２４０は、ユニットセル９２０の開口部の周囲に配置された６つのマーク９５０を備える。
【0148】
各ユニットセル９８０のマーキング９５０は、第３の例示的実施形態では、十字構造である。しかし、マーク９５０は、例えば長方形または正方形のような、他の任意の形で具体化されることが可能である。図８の背景において上記で既に説明されたように、これは、マーク９５０が、第１の基準要素２４０の材料とは異なる材料組成である場合に有利である。その結果、マーク９５０は、粒子ビーム２２５での検知中に、トポロジコントラストに加えて材料コントラストを追加として生成する。図９の例において、ユニットセル９８０は、六角形である。しかし、ユニットセルの開口部９２０は、他の任意の形で、例えば、円形、長方形、または正方形の開口部（図９に図示せず）の形で具体化されることが可能である。さらに、ユニットセル９８０の開口部９２０の形に、ユニットセル９２０当たりのマーク９５０の数を合わせることが、必要ではないが有利である。第１の基準オブジェクト２４０の第３の例示的実施形態のユニットセル９８０当たり少なくとも３つのマーク９８０が座標系を形成すること、または基準フレームを張ることが必要である。
【0149】
図１０は、第１の基準オブジェクト２４０の第１の例示的実施形態の変更形態を示している。第１の基準オブジェクト２４０のグリッド４１０が伝導性材料からできていることが下記で仮定される。例として、第１の基準オブジェクト２４０は、金属または金属合金からできていることが可能である。同時に、電気伝導性の第１の基準オブジェクト２４０は、サンプル１１０の表面１１８上の輪郭４４０を走査するときに生成されるか、サンプル１１０上に既にある、電荷１２０、１２５を遮蔽する遮蔽グリッドとして機能することが可能である。したがって、伝導性の第１の基準オブジェクト２４０は、サンプル１１０上にある電荷１２０、１２５による帯電した粒子ビーム２２５の偏向を防ぐことができる。サンプル１１０に入射する粒子ビーム２２５に加えて、粒子ビーム２２５によって生成された帯電した２次粒子は、サンプル１１０の要素１３０、５４０、９８０の像を生成するために使用され、サンプル１１０の表面１１５の電荷１２０、１２５によってサンプル表面１１５から検出器２４５の途中で偏向される。結果的に、電気伝導性の第１の基準オブジェクト２４０は、要素１３０、５４０、９４０を検査するときに測定結果の改ざんを同時に防ぐことができる。
【0150】
さらに、図４のグリッド４１０などのグリッド様構造３２０を有する電気伝導性の第１の基準オブジェクト２４０は、カラム２１５の粒子ビーム２２５の出口開口部に、電気伝導性ホルダ３１０の片側で接続されることが可能である。反射ユニット２６０は、電気伝導性の第１の基準オブジェクト２３０の左手側に取り付けられている。伝導性ホルダ３１０の第２の側は、電気絶縁体１０１０によって粒子ビーム２２５の出口開口部にしっかりと接続されている。図１０は、この配列を通じた概略セクションを示している。グリッド様構造３２０の、またはグリッド４１０の、電気絶縁された側は、電気接続１０２０を介して電気増幅器１０４０の入力１０３０に接続されている。図１０に明示された例において、電気増幅器１０４０は、トランスインピーダンス増幅器である。しかし、他の増幅器のタイプが使用されてもよい。
【0151】
トランスインピーダンス増幅器１０４０の第２の入力１０５０は、アース１０６０に接続されている。走査型粒子顕微鏡２１０のカラム２１５は、アース１０６０に同様に接続されている。電圧は、トランスインピーダンス増幅器１０４０の出力１０７０でタップされることが可能であり、前記電圧は、粒子ビーム２１５がグリッド様構造３２０のグリッドロッドをさらし（ｅｘｐｏｓｅ）、この時点で電荷を解放するときに生成された電流に比例する。トランスインピーダンス増幅器１０４０の出力１０７０にある信号は、粒子ビーム２２５が、サンプル１１０の表面１１５上を現在走査しているか、グリッド様構造３２０のグリッドロッドのうちの１つに現在当たっているか、を結果的に示す。したがって、トランスインピーダンス増幅器１０４０の出力信号１０７０は追加チャネルを形成して、評価ユニット２８６によって生成された像内の構造物がサンプル１１０の要素１３０、４５０、９４０から生じているか、グリッド４１０のグリッドロッドから生じているかを区別する。
【0152】
最後に、図１１の流れ図１１００は、フォトリソグラフィマスク１１０上の少なくとも１つの要素１３０、５４０、９４０の位置を決定するための説明された方法のステップをもう一度概説している。方法は、ステップ１１１０で始まる。次のステップ１１２０において、装置２００のコンピュータシステム２８０の走査ユニット１８２は、要素１３０、５４０、９４０の少なくとも一部、および第１の基準オブジェクト２４０上で、走査型粒子顕微鏡２１０の少なくとも１つの粒子ビーム２２５を走査する。走査データから、コンピュータシステム２８０の評価ユニット２８６は、第１の基準オブジェクト２４０に対するフォトリソグラフィマスク１１０上の少なくとも１つの要素１３０、５４０、９４０の相対位置を決定する。次のステップ１１４０において、評価ユニット２８６は、第１の基準オブジェクト２４０と第２の基準オブジェクト２５０との間の距離を決定し、第２の基準オブジェクト２５０とフォトリソグラフィマスク１１０との間には関係がある。ステップ１１５０において、方法は終わる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】