(57)【要約】  荷電粒子ビームシステム、特に直接書込みリソグラフィシステムの多量の荷電粒子ビームの特性を測定するリソグラフィシステム、センサ、方法において、荷電粒子ビームは変換器素子を使用して光ビームへ変換され前記光ビームを検出するために前記変換器素子と並んで配置されたダイオード、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ装置のような感光検出器のアレイを使用し、前記光ビームによる露出後、前記検出器からの結果的な信号を電子的に読み出して１以上のビーム特性の値を決定し、それによって自動化された電子計算器を使用するため前記信号を使用し、前記計算された特性値に基づいて、全ての数又は複数の前記荷電粒子ビームの仕様範囲値から各１以上の特性を補正するように荷電粒子システムを電子的に適合することにより行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームシステム、特に直接書込みリソグラフィシステムの多量の荷電粒子ビーム（４）の少なくとも１つの特性を測定する方法において、
荷電粒子ビーム（４）は変換器素子（１）を使用して光ビーム（５）へ変換され、その変換において、
前記光ビームを検出するために前記変換器素子（１）と整列して位置されるダイオード、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ装置のような感光検出器（３）のアレイを使用し、
前記光ビーム（５）による露光後、前記検出器（３）からの結果的な信号を電子的に読み出し、
前記信号を使用して１以上の荷電粒子ビーム特性の値を決定し、そのために自動化された電子計算器（ＣＵ）を使用し、
前記計算された特性値に基づいて、前記荷電粒子ビーム（４）の全て又は複数に対して仕様範囲値から各１以上の特性を補正するように荷電粒子システムを電子的に適合するステップを含んでおり、ビーム特性の決定は、変換器に関して既知の位置に含まれているブロック素子（６）をシフトし、１以上の既知のシフトにより相互に関して荷電粒子ビームをシフトしながら、変換された荷電粒子ビーム（４）から生じる信号に基づいて行われる方法。
【請求項２】
荷電粒子ブロック素子（６）は前記変換器素子の上部に密接に接近して、特にその上部に位置される前記変換器素子（１）と一体化されて設けられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記荷電粒子ビームのスポットサイズは変換器素子の分解能よりも小さい請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ブロック素子と変換器の一体化された構造の上を通過する光ビームの強度の変化がビーム特性値の決定に使用される請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ナイフエッジが１方向のスポットサイズの値を導出するために前記光強度と組み合わせて使用される請求項１乃至４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
２以上、特に３方向のスポットサイズの値はスポット形状を導出するために使用される請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
ビーム特性の決定は前記ブロック素子上で一時に一方向で走査される荷電粒子ビームのステッピング進行から生じる複数の信号に基づいて行われる請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ビームはこのような走査期間中、特に時間における予め規定された瞬間にオフとオンに切り換えられる請求項１乃至７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
“オフ”と“オン”の切換えは走査の開始点に関して一方方向での多数の走査期間中に遅延が段階的に増加される請求項１乃至８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
パルス期間の変化は予め定められたビームのオン／オフタイミングによる測定を使用して決定される請求項１乃至９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
荷電粒子ビームシステム、特に直接書込みリソグラフィシステムの多量の荷電粒子ビーム（４）の特性を測定する方法において、
複数のビーム特性はビームブロック素子と、変換器素子と、電子的に読取可能な光子リセプタ素子と、電子ビームとビーム遮断装置との相対的な運動を実現するためのアクチュエイタと、電子計算装置（ＣＵ）とを具備するビーム検出器を使用して導出され、前記特性は少なくとも２つのビーム位置と、前記粒子ビーム上で作用する可能なブランカ装置のタイミング遅延と、ビームスポットサイズと、ビーム電流と、ブランキング素子機能とを含んでいる方法。
【請求項１２】
荷電粒子ビームシステム、少なくともそのビーム発生部には光センサが設けられ、ビーム特性、特にそのブロック素子のパターンを検出するための検出器はターゲット表面を保持し前記検出器を具備する独立して可動な段に関する前記システムの位置を光学的に検出するために使用される請求項１乃至１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
リソグラフィシステムおよびマルチビーム検査ツールでのように１以上の粒子ビーム（４）の１以上の特性を測定するセンサ（Ｓ）において、
センサ（Ｓ）は粒子ビーム（４）を光ビーム（５）へ変換するための変換器（１）と、粒子ビーム（４）の入射時に前記変換器（１）により放射される光ビーム（５）を受信し、前記受信された光ビーム（５）からの光を電子信号に変換し電子制御システムによりセンサ（Ｓ）から前記信号の読出しを可能にするように構成されている光子リセプタ（２）とを具備していることを特徴とするセンサ。
【請求項１４】
ビームブロック素子（６）は前記変換器（１）の表面に設けられている請求項１乃至１３のいずれか１項記載のセンサ。
【請求項１５】
各ビームレットに対して別々のブロック素子（６）が設けられ、特に既知の相対的な位置に含まれていることを特徴とする請求項１４記載のセンサ。
【請求項１６】
ブロック素子（６、６Ｂ、６Ｃ）は変換器手段（１）の表面に垂直に取られるように鋭いエッジ（Ｅ１−Ｅ３；Ｃ１−Ｃ３）が設けられている請求項１３記載のセンサ。
【請求項１７】
ブロック素子（６、６Ｂ、６Ｃ）は複数の鋭いエッジ（Ｅ１−Ｅ３；Ｃ１−Ｃ３）を設けられている請求項１３記載のセンサ。
【請求項１８】
ブロック素子（６、６Ｂ、６Ｃ）は重い材料、好ましくはタングステンから、好ましくは５０乃至５００ｎｍの範囲の厚さ、特に入来する荷電粒子ビームを十分阻止する程度の厚さであり、他方では焦点外れおよびエッジの粗さの効果を最小にする程度に薄く構成されている請求項１３記載のセンサ。
【請求項１９】
センサは前記ナイフエッジと前記変換器との間に特に３０乃至８０ｎｍの範囲の厚さのアルミニウムのような軽金属の薄層を含んでいる請求項１３記載のセンサ。
【請求項２０】
センサは、六角形で、相互に特に１２０度の公称値の角度を有する３つの鋭いエッジ（Ｃ１−Ｃ３）を有する少なくとも１つのブロック素子（６）を含んでいる請求項１３記載のセンサ。
【請求項２１】
光学システムは変換器素子（２）と感光検出器（１）との間に含まれている請求項１３記載のセンサ。
【請求項２２】
荷電粒子ビームシステム、特に直接書込みリソグラフィシステムの多量の荷電粒子ビーム（４）の特性を測定するセンサ。
【請求項２３】
荷電粒子ビームツールを使用してパターンをターゲット表面に転送するためのリソグラフィシステムにおいて、前記ツールは前記パターンを前記表面に書込むために複数の荷電粒子ビーム（４）を発生することができる請求項１記載の測定方法と請求項１３記載のセンサのいずれかが適用されるリソグラフィシステム。
【請求項２４】
荷電粒子ビームツールを使用してパターンをターゲット表面に転送するためのリソグラフィシステムであって、前記ツールは前記パターンを前記表面に書込み、それによって前記パターンを前記システムのブランカ部分によって表面に書込むときに各ビームを別々にオフ及びオンに切換える複数の荷電粒子ビーム（４）を発生することができ、少なくとも書込み動作の前に、前記ターゲット表面から離れた位置に含まれたセンサ（Ｓ）を使用する書込みビームの特性を感知することができるリソグラフィシステムにおいて、
センサ（Ｓ）は同時に全ての前記書込みビーム（４）を直接検出するためにシステム中に配置され、そのセンサ（Ｓ）は各前記粒子ビーム（４）を光ビーム（５）に変換する変換器（１）と、さらにこのような光ビーム（５）を検出し露光するときに電子電荷を発生するためのフォトダイオードのような感光素子のアレイを具備し、そのアレイは読出しの時に補正値信号（ＣＯＲ）を粒子ビームツールおよび／または前記パターンを表す電子データの変更のための前記パターンの制御装置へ提供する計算装置（ＣＵ）により少なくとも仮想的に同時に読み出されることを特徴とするリソグラフィシステム。
【請求項２５】
センサはさらに前記変換器（１）の上部に含まれるブロック素子（６）を具備している請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
システムの適合は、
前記荷電粒子ビームシステムにより画像化されるパターンについて電子データ、特に制御データを電子的に変更し、
線幅を変更し、
１以上の荷電粒子ビームの位置を変更するため前記ビームシステムの位置変更手段に電子的に作用するステップの少なくとも１つにより行われる請求項２４記載のシステム。
【請求項２７】
計算装置（ＣＵ）はセンサ（Ｓ）からの情報に基づいて、ターゲット領域の平面に対して好ましくは平行の平面の２方向において粒子ビーム（４）の１以上の位置を補正するための補正値（ＣＯＲ）と、粒子ビーム（４）のガウス分布特性の粒子ビームの強度または電流と、スポット位置及びスポットサイズと、シグマを提供する請求項２４記載のシステム。
【請求項２８】
粒子ビーム（４）は前記センサ（Ｓ）にわたって走査され、予め定められた位置に予測されるように位置される瞬間にオンに切り換えられ、それによって、書込みビームの位置及びタイミングエラーを決定する請求項２４記載のシステム。
【請求項２９】
ビーム（４）は予め定められた期間オンに切り換えられ、それによってパルス継続期間の変化エラーを決定する請求項１乃至２８のいずれか１項記載のシステム。
【請求項３０】
多重走査がセンサ（Ｓ）上で行われる請求項２４記載のシステム。
【請求項３１】
荷電粒子ビームは３つの異なる方向でセンサにわたって走査され、好ましくは対応する角度下で平面で相互に分散されている請求項２４記載のシステム。
【請求項３２】
荷電粒子ビームはセンサ上で異なる位置で単一方向で多数のステップで走査され、ビームの予測された又は決定されたスポット直径にわたって少なくとも３回シフトされる請求項２４記載のシステム。
【請求項３３】
ビームスポットの物理的変位とビームをブランクするためのブランク部の時間遅延の両者が測定される請求項２４記載のシステム。
【請求項３４】
パターンをターゲット表面に転送し、荷電粒子ビームツールを使用し、前記ツールは前記パターンを前記表面上に書込むために複数の荷電粒子ビーム（４）を発生することが可能に構成されているリソグラフィシステム。
【請求項３５】
ウェハまたはマスクのようなオブジェクトがマルチビーム荷電粒子ツールにより処理される段を具備し、前記段は電荷粒子ビーム特性を測定するために請求項１乃至３４のいずれか１項記載のセンサにより多数のセンサで行われ、前記多数の各センサは一時に前記ツールの全ての荷電粒子ビームを測定するように構成され、前記多数のセンサは処理される前記オブジェクトの近くの種々の位置に相互に離れた距離で分散され、それによってビームツールの較正はウェハの全体的な処理において２度以上可能にされ、したがって全体的な処理を効率的に可能にし、即ち単一のセンサシステムと比較してシステムのスループットの大きな損失がないリソグラフィシステム。
【請求項３６】
処理される前記オブジェクトに関してビームツールが進むトラックに関して少なくとも対応する距離で少なくとも２つのセンサを均等に分配することにより実現される請求項２３乃至３５のいずれか１項記載のリソグラフィシステム。
【請求項３７】
請求項１記載の方法、請求項１３記載のセンサ、請求項２４記載のリソグラフィシステムのいずれか１つが適用される請求項３５記載のリソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多粒子ビームリソグラフィシステム、そのためのセンサおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソシステムとも呼ばれるこのようなリソグラフィシステムは通常、パターンをターゲット表面に転送し、それによってビームが電子制御によって１以上の方向で走査されることができる多数の荷電粒子ビームレットを生成する、いわゆる粒子ビームツールを使用する方法にしたがって通常動作する。以下の説明で書込みビームとも呼ばれる多数のビームレットはセンサにより較正される。このようなリソシステムが通常基本としている方法は、前記パターンを前記ターゲット表面、通常はウェハ又はマスクに書込むための複数の書込みビームを生成するステップを含んでいる。好ましくは書込みビームは電子ビームにより構成され、書込みビーム源により放射され、その書込みビーム源は例えば陰極であってもよく、前記ソースにより放射されたビームを膨大な数の複数の非常に小さい直径へ変換するための開口のアレイのような書込みビーム成形手段によって補足されることができる。また、このような既知のリソシステムにはソースビームまたは発生された書込みビームのセットを平行にするためのコリメート手段が設けられることができる。
【０００３】
このような既知の方法では、各書込みビームは前記書込みプロセスを中断するために前記パターンで別々に前記ターゲット表面へ偏向される。これは例えば書込みビームがシステム内を通過するための静電偏向器及びビームレットブランカのアレイにより行われる。特に本発明による膨大な数の多書込みビームシステムの場合、このような偏向器には通報手段によっていわゆる変調情報が与えられる。パターンをウェハ又はマスクに書込むためのリソグラフィシステムのこのような部分は以下の説明ではビームツールとして示される。このようなビームツールおよびこのようなリソグラフィシステムは例えば本出願人の特許出願WO2004038509からより詳細に知られることができる。
【０００４】
さらに、考察する電子ビームリソグラフィとその応用の類型化は高分解能に向けられている。今日、応用は１００ｎｍよりかなり小さい特徴サイズの臨界的な寸法を有するパターンを画像化することができる。これに関してマルチビームは特に例えば１００００以上の程度の書込みビーム数を有するいわゆる大きなマルチビームシステムに関する。これに関連して、出願人により現在提供された典型的な出願は１３．０００の書込みビームを有している。しかしながら、将来の開発は百万程度のビーム数を有するリソツールに焦点が当てられており、このシステムは主として同じ種類のセンサを使用することを目的とされている。
【０００５】
このような露出リソグラフィシステムは、少なくとも全ての電子ビームの位置が正確に制御されるときにのみ市場で実行可能になる。しかしながら、製造許容度及び熱ドリフトのような種々の状態のために、リソグラフィシステムの書込みビームツール中で発生されるビームは書込みを無効にしてしまう１以上のエラーを有する可能性がある。このようなエラーは設計されたグリッドに関する位置付けエラーである可能性がある。このようなビームツールおよびリソグラフィシステムのエラー特性は書込まれるパターンの品質に大きく影響する。さらに露出される表面近くのｅビームの位置は数ナノメートルの距離内で知られる必要があり、較正されることができなければならない。既知のリソグラフシステムでは、この認識はビーム位置の頻繁な較正により確立される。
【０００６】
前述の特別な特徴とは別に、書込みビームの他の特徴もウェハの書込みプロセスの早期の適合を可能にし、それにより正確に書込まれるウェハ又はそのフィールドの数と可能性を増加するために、正確に、好ましくは多数のインスタンスで、迅速にビームツールの動作中に、特にウェハの書込み期間中に知られることが所望されている。
【０００７】
既知の較正方法は共通して少なくとも３つのステップ、即ち電子ビームの位置が測定される測定ステップと、電子ビームの測定された位置がそのビームの所望の位置に比較される計算ステップと、測定された位置と所望の位置との差がリソグラフィシステムまたはその前記電子ビームツールのソフトウェアまたはハードウェアで補償される補償ステップとを有する。
【０００８】
このような既知の測定又は較正システムは、例えばウェハの一部のみが１時間以内にパターン化される比較的低いスループット、または大きいマルチビームシステムと比較するとき比較的限定された数の書込みビームによって特徴付けされる電子ビームリソグラフィツールに対して何等の規制を設けない。本発明が焦点を当てているような高いスループットに注目するか大きなマルチビームシステムに関するマスクのないシステムでは、既知の較正システムは所望される高い容量と高いスループットのマスクのないリソグラフィシステムに対して限定要素を形成している。
【０００９】
既知の方法では、荷電粒子ビームシステム、例えば電子ビームベースのシステムは多数回較正される必要がある。これが単一ビームリソシステムでまたは複数のビームで許容される場合、１３０００以上のビームが連続して較正されるならばこのような状態は問題になる。このような場合には、較正に必要とされる時間はウェハ上のフィールドを実際に処理するのに必要な時間を遥かに上回る。それ故、既知のリソシステムのスループットを増加するために本発明の基礎となる考えにしたがって、較正手順は非常に速度を速める必要がある。
【００１０】
技術において、電子ビームリソグラフシステムの幾つかの較正方法が知られている。大部分はウェハ段またはウェハの一方或いはその両者に存在するマークを使用する。センサはその後、例えばビームの検出または位置付けを行う。荷電粒子センサであるセンサはマーカーにより生成された二次電子又は反射された電子の量を測定する。
【００１１】
複数の荷電粒子ビームを組み合わせて荷電粒子センサを使用する方法の１例は、米国特許第5929454号明細書に記載されている。これはウェハ又は段上に位置されたマークを使用することにより複数の電子ビームの位置を検出する方法を開示している。マークは平行線パターンであり、幾つかの測定に使用される。全ての測定は走査するとき前記整列マークからの二次電子または反射電子の方向により行われる。整列マークの位置は電子ビームと検出結果の変位量に基づいて決定される。このような電子検出器は任意の一次又は二次電子を迅速に決定する利点を有するが、比較的かさばり、即ちｍｍの範囲内で測定し、それによって例えば１３０００ビーム以上の大きなマルチ荷電粒子ビームを使用するリソシステムには適していない。このような後者の種類のリソシステムでは、ビーム間の典型的なピッチは１ｍｍの数十分の１程度であり、典型的には現在の１３．０００ビームシステムにおける１５０μｍである。既知のセンサ及び較正システムの前述の大容積の特徴とは別に、既知のシステムはまた比較的高価でもあり、さらに品質的および十分に迅速な方法において多量の荷粒子ビームを較正することができない。
【００１２】
大きいマルチ電子ビームでは、リソグラフィシステムはまた例えば隣接するビームが位置検出の正確度に影響してはならないという別の問題を生じる。既知の方法及びシステムではデータ捕捉とデータ処理の両者を全ての多量の書込みビームに対して合理的な時間限度内、即ちウェハを書込むために必要とされる期間よりもはるかに短い時間期間内に行う方法は明らかにされていない。後者の問題は例えば先に示した書込みビームのダイナミックドリフトを監視して適時に補償するために、少なくとも技術で共通の強く要望される特性である付加的な要求と、ウェハを書込むプロセス期間中のビームツール全体の頻繁な較正のために特に重大である。このような処理方法は処理されるウェハの過度の損失と高価な機械により行われる作業を阻止する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は荷電粒子ビームを光ビームへ変換し、それによって蛍光スクリーンまたはドープ処理されたＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）材料のような変換器素子を使用し、その後、ダイオード、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ装置のような感光検出器のアレイ、または代わりにカメラの使用により光ビームを検出し、その後前記カメラ、即ちセル又は検出器の信号を電子的に読み出すことによって、ビームの大きな多様性の荷電粒子ビーム特性を迅速に検出する与えられた問題を解決する。１実施形態では、前記カメラの、即ちそのセル又は検出器の信号は連続的に、好ましくは高クロック速度で、または並列に即ち同時に単一の動作において読み出される。信号は予め定められた露出時間の期間後に読み出され、自動化された電子計算器手段により１以上のビーム特性について値を決定するために使用される。計算された特性値は全て又は複数の前記書込みビームを較正するために使用される。このような変更は電子的にパターンデータを変更しそれによって実際のビーム特性を可能にするか、および／またはビーム自体に影響することによって行われることができる。好ましい実施形態によれば、較正は前記パターンデータの変更によってソフトウェアで単独で行われる。
【００１４】
このような感光検出器は通常、ＣＣＤ（電荷結合装置）のように感光センサの応答が低速度であるという不適切な性能を有している。しかしながら本発明の利点はこのような低速度の応答にもかかわらず、本発明によるセンサの驚異的な組成が１又は複数の既知の電子ビーム検出器の使用と比較して比較的非常に高速度のセンサを実現することである。これに関して、代わりにセルとして示される多数の感光検出器を読み出す能力が単一の動作において連続的に、好ましくは高クロック速度で、または同時に有効に使用される。本発明によるセンサでは、全ての感光検出器は好ましくは同時に読み出される。さらに、本発明の構造は、特に光検出器アレイによって、非常に小さいピッチの多様なビームがリソシステムの段部分の領域で過度に大きな構造的測定を必要とせずに測定されることを可能にする。
【００１５】
光信号、即ち光子の後者の特徴はそれ自体はデジタルカメラの分野で知られており、ここでは光検出器の多様性は少なくとも仮想的に同時に電子的に読み出される。このような種類の検出器アレイを使用することによって、本発明によるビームセンサはさらにその別の利点として非常に価格が効率的な方法で実現されることができる。本発明による測定の目的は書込みビームの位置を決定し、これらが仕様内であるか否かを決定することである。測定は書込みビームが時間に関して連続的である状態、またはこのようなビームが設定される状態下で行われる。両タイプの測定は以下説明するように異なるビーム特性の値を決定するために組み合わせて行われることができる。本発明による測定では、いわゆる点の広がり関数がそれぞれの書込みビームで決定される。ビームの上昇および下降時間は直接測定されないが、このような関数から得られる。
【００１６】
また荷電粒子ビームを光ビームに変換する考えは、それ自体はさらに別の技術的分野から、即ち電子顕微鏡の分野で知られていることに注意する。速度よりも正確性に注目するこの技術的分野では、変換器素子を使用して電子ビームを光に変換することが本質的に知られている。しばしばこのような変換器素子はいわゆるＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）スクリーンにより実施されるが、例えば蛍光スクリーンであってもよい。このような変換によりその後生成される光子はその後で得られる増幅された電気信号のためにいわゆる光電子増倍管により受信される。このような光−電気変換は単一の変換器セルによって行われる。
【００１７】
後者に関して、本発明は書込みビームサイズがさらに既知のセンサの分解能よりも概念的に小さいという事実により提起される問題を解決するものとして特徴付けされる。またマーク上の走査では、既知の検出器は現在改良されたリソシステムの２つのビーム間のピッチよりもかなり大きく、既知の検出器では、複数の書込みビームの信号はオーバーラップする可能性がある。既知の検出器の寸法に関する更に別の問題と現在の解決策について、本発明による走査検出器システムは、ビームの前記大きな多様性に対して典型的に１５０μｍ（マイクロメータ）のピッチ内で適用されることに注目すべきである。このことに関して、書込みビームの直径は典型的に４５ｎｍ（ナノメータ）よりも小さい。対称的に、本発明は荷電粒子ビームのスポットサイズが変換器素子の分解能よりも小さい方法、システム、センサを可能にすることを目的としている。これは図面の説明で例示されているように、特にナイフのエッジを組み合わせてビーム特性を決定するために光ビームの測定された強度値を使用することにより実現される。このような決定はマークまたはブロック素子上で一時に一方向で走査される荷電ビームのステッピング進行から生じる複数の信号に基づいて行われる。
【００１８】
さらに、本発明による方法の光変換は、ＣＣＤ（電荷結合装置）およびＣＭＯＳ（相補形金属酸化膜半導体）装置のような比較的廉価な感光検出器、即ちそのアレイの使用を可能にする。このような光検出器は光を強度カウントに変換し、しばしば電子ベースでありこれらは広く入手可能で技術的によく知られ、価格が効率的であるという利点を有する。これらは比較的コンパクトな形態で得られ、非常に高い画素分解能が得られることを意味する。換言すると、多量の荷電粒子ビームは光ビームに変換された後、同時に感知されることができる。この利点にしたがって、このような個々の光又は画素センサは少なくとも仮想的に同時に読み出されることができ、これは単一の動作で、連続的で、好ましくは高いクロック速度で行われ、又は同時に行われる。この特性の１例はデジタルカメラにおけるこのようなセンサの応用を参照することにより与えられる。
【００１９】
少なくとも仮想的に同時に読み出し、荷電粒子を光に変換するこれらの前述の特性によって、前述の既知の荷電粒子センサと比較して比較的低速度の光センサは全てが空間の過剰な要求なしに、大きなマルチ荷電粒子ビームツールの較正を荷電粒子センサの使用よりも非常に早く廉価にするために使用されることができ、全て大きなマルチビームシステムが必要とされる分解能を可能にする。新しいセンサ、較正方法、およびリソグラフィシステムは新しいセンサの構造素子の数とそこで適用される物理的変換方法による表面上の複雑性にかかわらず非常に経済的な方法で大きなマルチ荷電粒子ビームツールの較正を可能にする。
【００２０】
本発明によるセンサでは、各セルで累積された電荷又は強度は個々に予め定められたときに読み出される。ＣＣＤ装置では、光の衝突により誘起されるその感光素子の電荷は通常チップを横切って転送され、アレイの１コーナーで読取られる。アナログデジタル変換器は各画素の値をデジタル値に変換する。ＣＭＯＳ装置では、通常各画素において幾つかのトランジスタが存在し、それらは電荷を装置の読出部に転送するための配線を使用してこのような電荷を増幅し移動する。
【００２１】
荷電粒子ビームツールに対する既知のセンサよりも好ましい本発明の特徴は、散乱または二次電子を使用するのではなく、新しいセンサが１以上の書込みビームを直接的に測定できることであり、それはセンサが書込みビームの投影、即ちウェハの表面区域に直接位置されることができこれはビームツールの設計で非常に空間的利点をもたらすことである。
【００２２】
本発明によるシステムの更に別の利点は、その経済的特性にかかわらず、位置だけではなくビームツールの特性の多様性がその単一の測定期間中に決定され、したがって新しいセンサと、較正されるビームツールの両者の効率が付加的に増加することである。このような特徴にはビーム位置、ビームスポットサイズ、ビーム電流と、このようなビームツールに共通のブランキング素子の機能と、機能におけるそのタイミング遅延が含まれている。
【００２３】
本発明はさらに、ナイフエッジが設けられたブロッキング素子によりセンサに誘導されるビームを部分的に阻止する構成に関し、それによって好ましく効率的な方法で前記ビームによりセンサ上に生成されるスポットの最大寸法の測定を可能にする。予め定められた時間間隔でオン及びオフに随意選択的に切り換えられ、それによってライン適合ソフトウェアを使用してビーム特性を演繹するために好ましく使用されることのできる限定された量のデータを生成しながら、ビームは実際にセンサに関して、したがって前記ナイフエッジに関してステップされて走査される。このようなステッピングは本発明にしたがって１以上の回数、好ましくは増加された時間間隔の時間毎に反復されることができる。ビーム特性は、ビームブロック素子、即ちマークおよび荷電粒子ビームを相互にシフトし、それにより前記センサ中の変換器に関して既知の位置に含まれるブロック素子を使用しながら、得られる信号のセットに基づいて決定される。
【００２４】
ビームは好ましくはこのような前述のナイフエッジのブロック装置又はマーク上で少なくとも３方向でステップされ、それによって楕円の適合を可能にする。そのマークは好ましくは六角形で実施され、それによって１方向におけるビーム掃引の前後の両方向でのステップされた走査と検出を可能にすることによりセンサ時間を好ましく最適化する。このようなマークは本発明によれば特にそれをセンサの表面に構造的に一体化することによって、即ちそれを上部に取付けることによって、センサに関する既知の位置に技術的及び経済的に好ましく含まれる。
【００２５】
しかしながら、ある測定のために、即ち書込みビーム電流を測定するために、ビームは前記ビームブロックマークによりインターセプトされない前記センサ表面上の位置に誘導される。
【００２６】
このような自動的に演繹されたビーム特性値に基づいたシステムを適合することは、前記荷電粒子ビームシステムにより画像化されるパターンに対して電子データ、特に制御データを電子的に変更し、線幅を変更し、１以上の荷電粒子ビームの位置を変更するために前記ビームシステムの位置変更手段に電子的に影響することの少なくとも１つ、特に時間遅延を誘発することにより行われる。
【００２７】
しかしながら特に、ＣＭＯＳ装置の応用のケースに限られないが、本発明によるセンサでは、ファイバアレイ又はレンズシステムのような光ビーム変更装置が放射された光ビームの画像を光学的に変更させ、即ち増加又は減少させ、それによって感光受信装置の内部で発生された光ビームを最適化するため変換器と受信装置との間に一体化されることができる。
【００２８】
本発明による較正システムでは、前述の特徴の値は計算装置により多数のビームセンサから得られる。この装置により発生された補正信号は本発明にしたがってビームツールに影響するかまたはコンピュータ手段中に記憶された画像パターンに影響するために使用され、そのパターンは実際にビームツールの構造基礎を形成する。
【００２９】
新しいセンサの寸法により、これは本発明によりビームツールの多数の位置に配置されることができる。このような方法で、較正周波数は使用されるビームツールに関してその正確な位置付けを行うための、ターゲット、即ちウェハ、特にそれに関連するセンサの大きな移動による貴重な動作時間を浪費せずに増加される。
【００３０】
さらに、本発明による方法及びリソグラフィシステムの詳細では、荷電粒子ビームシステム、少なくともそのビーム発生部分には光センサが設けられている。ビーム特性を検出するための検出器、特にその上のブロック素子のパターンは、ターゲット表面を保持し前記検出器を含むための独立して可動である段に関する前記システムの位置を光学的に検出するために使用される。
【００３１】
この明細書に示されている種々の特徴及び特性は可能である場合には個々に適用されることができる。これらの個々の特徴、特に特許請求の範囲の従属請求項に記載されている特徴及び特性は分割特許出願の主題にされることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明を添付図面に示されている本発明にしたがってマスクのないリソグラフィシステムの例示的な実施形態に基づいて説明する。  
本発明は例えば単位時間当たり１０ウェハ以上の速度で４５ｎｍ以下の現代の要求でパターンを転送するのに適した電子ビーム整列センサと適合するリソグラフィシステムの設計を提供する。本発明は本質的に例えば本出願人のWO04/038509号明細書から知られているリソシステム内またはマルチビーム検査ツール内で電子ビームのような投影された荷電粒子ビームの特性を検出するための新しいセンサを含んでいる。新しいセンサはここでは代わりにカメラとして示されているＣＣＤ（電荷結合装置）と組み合わされたいわゆるＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）材料の形態のシンチレータを具備している。ここで適用されるＹＡＧスクリーンはＣｅ（セリウム）ドープ処理されたガーネットである。荷電粒子ビームが動くときこのようなセンサで発生される信号の測定に基づいて、荷電粒子ビームの特徴は自動化された電子測定及び計算部によって導出される。本発明のシステムでは、公称上、書込みビームは書込みビームツール内で典型的には数百ｎｍから２，５μｍの範囲程度の距離にわたってステッピング動作を行うことによってセンサに関して動かされる。ステッピングはビームツールにおいて２つのデフレクタまたは１つのデフレクタおよびウェハ段に電界を与えることにより行われる。ビームはこれにより例えば３つの異なる方向で走査されることができる。このような走査期間中、いわゆるナイフエッジが設けられているビームブロック部はシステムのビーム発生ツールと前記センサとの間の既知の位置に維持される。新しいセンサの好ましい実施形態では、ブロック手段はセンサの表面に固定される。
【００３３】
前記ブロック部の既知の位置は、正確な位置決めのための良好な製造実施、システムの較正、即ちそれをインストールするとき、好ましくはウェハの書込み動作期間中に測定されるよりも非常に大きい規則的な間隔でマシン内で測定を行うこと、第３にビームツールに関するセンサ及びウェハの位置を光学的に決定することを含んでいる１組の方法の少なくとも１つおよび好ましくは全ての組合せによって実現されることができる。後者に関して、センサのブロック部の特別な形状は本発明で好ましく使用される。既知のウェハ上の光学的に検出可能なマークおよびセンサ上の前記マークにより、センサに関するウェハの位置はそれ自体は知られている光測定システムを使用して知られる。また以下説明するような方法で本発明によるセンサに関する複数の書込みビームの位置を決定した後、ウェハに関する書込みビームの位置は知られる。測定についての正確度を強化するさらに別の方法は、前記ブロック部が可能な限り小さく作られ、これが硝子、例えば「ゼロｄｕｒ」硝子のような低い熱膨張係数の層上のセンサに含まれることである。本発明で実現される正確性と、センサに関する書込みビームの既知の位置により、本発明の好ましい実施形態では、各書込みビームはセンサ上で単一の関連されるマーク上に位置される。
【００３４】
本発明によるシステム、センサ、方法により、フレームワークはそれ自体は知られているビームツールブランカの機能と、その任意の時間遅延と、前記ビームツールにより発生された全てのビームの位置、電流、スポットサイズを検出するために与えられる。これらの特性は、多数のマルチビームツールの全てのビームに対して、比較的短期間、例えば１分間以内に検出されることができる。以下説明するように、時間遅延、書込みビームの位置決めエラーはそれぞれナイフエッジを使用するか、または使用しない異なる測定方法により測定されることができる。このことに関して時間遅延はビームツールへの命令「オン」と「オフ」の瞬間とウェハにおけるその影響との間の遅延であり、即ちセンサレベルである。
【００３５】
図１は本発明によるセンサＳが設けられているシステム部及び方法を示している。センサＳ上、特にその変換器素子１上に荷電粒子ビーム４が衝突するとき、光ビーム５が変換器１により放射され、それはカメラ２により、少なくとも光子リセプタ２により受けられる。電子システムクロックＣ１により制御された予め定められた時間後、光子リセプタ、即ち個々のセルは通常の方法で読み出され、データはシステムの計算装置Ｃｕに与えられる。計算装置は位置及び大きさのようなビーム特徴の予め定められた値からのオフセットを決定し、較正される荷電粒子ビームツールを制御するために補正値Ｃｏｒを制御手段ＣＭに与える。このことはパターンを発生するために記憶されたメモリデータとビームツールの一方又は両者が自動的に前記制御手段により適合されることを意味する。したがってマルチビーム荷電粒子システムで電子ビームのような荷電粒子ビームの特性を測定するために好ましい実施形態では、変換器、即ちＹＡＧスクリーンをカバーする書込みビームブロックマーク６によるいわゆるナイフエッジ走査が行われ、このような走査から生じたパターンはカメラ、好ましくはＣＣＤカメラ上の前記ＹＡＧスクリーンから画像化される。
【００３６】
図２、３、４は本発明による実施形態を概略的に示している。前記ビーム電流とビームのＸ、Ｙ位置に加えて、例えばｘとｙ方向の個々の荷電粒子ビームのサイズを決定する能力が可能にされる。変換手段１は光子受信手段２の上部に位置されている。図２では第１の例示的なマーク６と呼ばれるナイフエッジを有するマーク６は好ましくは最終的に、荷電粒子ビーム４の光路中で前記変換手段１の手前に近接して位置される。マーク６はここで示されているように変換手段１の上部に直接位置されることができ、それが最も好ましい。しかしながら、前記マーク６はさらに本発明により、代わりにさらに前記変換器手段１から離れた既知の位置、例えば荷電粒子に透明な別々のキャリアプレートに位置されることができる。好ましい実施形態では、センサの上部に固定して構成され、それによってビーム阻止材料の厚さを最終的に所望に減少することを可能にするときＹＡＧスクリーンもこのようなキャリア上に含まれる。受信手段２はこの例では複数の、即ち較正される単位ビーム当りグリッドセル３のセット、即ち１６のセル３からなり、好ましい実施形態にしたがった正方形構造のフレームとして構成される。さらに本発明により理解される基本的原理によれば、このようなフレームは単一のセル３により実施されることもできる。
【００３７】
図面を明瞭にするために図２には示されていないが、センサの電子ビームの通路では、センサはさらにマーク６またはセンサの荷電粒子ブロック層と変換器との間に含まれ、背景光を阻止するための薄層、例えば３０乃至８０ｎｍの範囲内の厚さのアルミニウム層を有している。このような背景光阻止層は背景光が変換器により発生される光、即ち書込み光と干渉することを防止することによりセンサの品質を強化する。
【００３８】
ビームブロック層又はマーク６は本発明によれば入来する荷電粒子ビームを十分に阻止する程度に厚く、しかも他方では焦点外れおよびエッジの粗さ効果を最小にする程度に薄くなければならない。したがってマーク６は通常５０乃至５００ｎｍの範囲の厚さで重金属、好ましくはタングステンのような材料から構成される。
【００３９】
図３と４による実施形態のマーク６は２つの空間的に分離された部分６Ｂ１と６Ｂ２からなり、走査方向７において平面図で第１の前記方向７に対して垂直な方向のナイフエッジＥ１と、前記方向７と異なる鋭角でそれぞれ設けられている２つのその後のナイフエッジＥ２とＥ３を示している。少なくとも１つのこのような鋭角が存在することにより、走査の１方向７だけがスポット位置の測定に必要とされる。この測定はそれぞれ異なる角度で配置されている２つの鋭いエッジＥ２とＥ３を含むことにより、必要とされる走査時間を非常に増加することなく改良される。マーク６Ｃを含みさらに多くの走査時間を必要とするが比較的優れた信号品質を与えるさらにセンサの実施形態を図６に沿って説明する。
【００４０】
図４に示されている例示的なマーク６Ｂのエッジにわたって垂直方向で行われる走査の潜在的な結果が図５に示されており、これは複数のステップｔの後にカウントＣＩの検出された数を表している。前記例示的なマーク６の左エッジＥ１に到達する前に、光子受信手段２はビーム全体中の光子数、即ち光子ＣＩの定数をカウントし、時間単位当りで検出される。方向７へ右方向に移動しながらステップｔＡで荷電粒子ビーム４の右側がマーク６の左側エッジＥ１に衝突するとき、少数の電子が変換され、したがってより少数の光子が光子受信手段２により検出される。前記左エッジＡに到達する予測されるステップと比較することによって、前記第１の方向の荷電粒子ビーム４の実際の位置は本発明により決定される。前記方向７でさらに前記荷電粒子ビーム４を移動する間、より少数の光子が検出される。最終的にステップｔＢで、検出される光子数が最小値に到達する。荷電粒子ビーム４はマーク６Ｂにより全体的に阻止される。ステップｔＢとｔＡとの間のステップに対応する走査の長さは前記第１の方向７におけるビーム４の寸法の尺度である。強度がエッジＥ１−Ｅ３で高と低レベルの間の中間であるステップはビーム位置として取られる。第１の方向７で移動しながらビームが通過する後続のエッジＥ２は前記第１の方向７に対して垂直に配置されていない。この第２のエッジＥ２の方向のために、書込みビーム４はセンサの平面の前記第１の方向に対して垂直の位置におけるその位置にしたがって、即ち平面図でみて異なるステップｔＣで前記エッジＥ２に到達する。第１の方向７での移動を継続して、より多くの光子が光子受信手段２により検出される。示されている実施形態では、多数の方向における位置測定はしたがって単一の方向での走査により可能にされる。しかしながらこの検出器及び方法で可能性のある欠点は、書込みビーム特性の測定に必要とされるデータ量により構成される可能性があることである。この欠点はしかしながらコンピュータ処理技術の発展で消滅させることが予測される。
【００４１】
本発明による方法及びシステムのいわゆる測定雑音を平均するために十分な走査を可能にするために、ビニング能力を有する高速度カメラが使用される。予め定められた最小数の走査が要求内でビーム位置を決定するための所望の正確度を実現するために行われる。本発明のタイプの検出器により、不感帯が存在しないことは必要とされず、ＣＣＤおよびＣＭＯＳカメラの両者は同等に実行可能である。この２つのいずれか一方の実際の応用は利用可能なカメラの正確度、ビニング能力、非常に重要なことであるが読出し速度、秒当りの可能なフレーム数に基づいている。
【００４２】
ナイフエッジの走査及び適切なマーク６の使用において、単一の書込みビームの位置及び電流が決定されるだけではなく、好ましい実施形態によるような２又は３方向でのスポットサイズが決定される。マーク６Ｂ上の走査によって、測定信号は図６のマーク６Ｃを適用するとき図５のように又は図７のようになる。信号の上昇および下降から、ガウスビームの位置及びシグマの両者が得られる。ビーム電流は最大の信号から得られる。可能であり現在好ましいマーク６は図６に示されている。ナイフエッジ走査により、本発明によるスポット位置、スポットサイズ、スポット電流、ブランカのタイミング遅延および機能は、個々の書込みビームの主要な特性として測定されることができる。
【００４３】
本発明の構成により有効な方法で測定されることのできる１つの特性はブランキング情報グリッドに関するビームの位置である。換言すると、真のビーム位置はブランキング信号に対応する。書込みビームの検出された変位はさらに別の解決策にしたがって、ビームの真の物理的な変位における分割と、本発明によるリソグラフィシステムの内部クロックＣ１に関するブランキング信号の相対的な時間遅延であり、荷電粒子ビームは電子（ブランキング）信号に作用するブランカ手段によりオン及びオフに切り換えられる。単一のビームの較正において、両者の影響は補正される。
【００４４】
前記位置及びタイミングエラーを較正するための最も簡単な方法は、一度に全体的な変位を測定することである。本発明のさらに別の特徴によれば、変位の全体は単一の瞬間に測定される。これは書込みビームをブランキングすることにより行われる。書込みビーム４はセンサＳ上にわたって走査され、予め定められたレイアウト位置にあるときにオンに切り換えられる。ビーム４は予め規定された時間期間中オンに切り換えられる。測定が必要とされる電子の数は検出器６上で多数の走査を行うことにより得られる。有効に雑音を減少するこの測定方法では、センサＳ上の書込みビーム４のスポットはビーム４を発生するビームツール内でビーム４をブランクすることにより得られ、物理的変位と時間遅延の両者が測定される。さらに別の種類の有効な測定では、ビーム４は異なる位置で多数回オンとオフに切り換えられる。
【００４５】
前述の説明から逸脱しないことにより、本発明の技術的範囲内の種々の実施形態はさらに発展されることができることが明白であろう。この１例は本発明によりセンサの上部表面を概略して示している図６により与えられ、ここでは６Ｃとして示している等しく方位で配置された多数のブロッキング素子６を示している。それらのブロッキング素子は１２０度の角度の相互の方向の少なくとも３つの鋭いエッジＣ１、Ｃ２、Ｃ３を含んでいる。このように本発明によれば、測定されるスポット特性は楕円形状と適合されることができる。代わりに６０度の角度が使用されることができ、正三角形を形成する。このようにして走査は好ましいとき少なくとも３方向で行われることができる。しかしながら、さらに本発明の詳細では、このようなブロッキング素子６Ｃには９０度よりも大きい角度が与えられる。このような方法により、本発明の基礎をなす概念にしたがって、投影される焦点を結ばれたビームがマークにより全体的にインターセプトされる機会は最適化される。別の構成では、ビームスポットがマークのエッジ部分上で走査され、したがって測定される信号を妨害する機会は最小にされる。第２に、９０度よりも大きい角度により、ナイフエッジ走査は依然として３方向以上で行われることができ、スポット形状とサイズを決定する能力を強化する。最も好ましいマークはこのような鋭いエッジＣ１、Ｃ２、Ｃ３の２つのセットを有する正六角形として構成される。このようにして前述の両特性はマークに統合され、さらにマークは前と後の両方に移動するとき信号を集める可能性を与える。
【００４６】
好ましいセンサの更なる詳細な構成では、複数の好ましい六角形が較正される各ビームのセンサ表面上に含まれる。このようにして正確に位置付けられた走査の機会と、１方向内に多数の独立した鋭いエッジを有することによる測定の品質の両者は増加される。このような種類のセンサを使用する方法では、走査は図面に示されているように多数の方向Ｄ１乃至Ｄ３で好ましくは前後に行われ、各方向Ｄ１乃至Ｄ３は前記鋭いエッジＣ１乃至Ｃ３の１つに対して垂直である。センサの表面上の全てのマークは同じ空間的配向を有する。これらの配置は、好ましくはマークのエッジの１つに対して垂直な１つの特定方向で荷電粒子ビームを走査するとき、走査されたビームがセンサに関するその位置にかかわりなく、対応して方向のエッジに遭遇するようにされている。換言すると、異なるマークの対応した方向で配置されたエッジは転移されながら相互に結合する。このようにして、走査されるビームはそれがオンに切り換えられた位置の近傍にあり、常に同じ方向、即ち近くのマークで配置されたナイフエッジに遭遇し、即ちそのナイフエッジは平行方向で隣接する。ビーム４のこのような走査Ｄ１、Ｄ２またはＤ３は例えば約２，５μｍの前記ターゲット表面領域上の幅にわたって行われることができる。その他の構成では、センサの相互位置、即ちその上のマーク及びビームツールが１方向で走査するときにナイフエッジが遭遇する機会が１回であるようにされている。好ましくは、ナイフエッジは最大の予測されるスポット幅を複数回測定され、例えば予測される丸いスポット形状の場合、前記幅又は直径の１乃至６回の範囲内の係数により測定される。書込みビーム当りのマークの数に関して、書込みビーム当りの複数のマークの比が使用されることができ、したがって荷電粒子ビームを走査するとき走査範囲内でナイフエッジに迅速に遭遇する機会を強化する。しかしながら、さらに迅速な結果は本発明によって、ビーム当りの１マークの比が適用され、その比がビームの絶対位置が容易に決定されることができる点で有効である１実施形態で実現される。１３０００の書込みビームレットを有し、４５ｎｍの典型的なスポットサイズを有する本発明の例のナイフエッジＣ１−Ｃ３の典型的な幅は約２７０ｎｍであり、本発明の例では３００ｎｍまで上げられる。
【００４７】
図７は図５の方法に対応する方法で、菱形により１方向の複数の鋭いエッジ、例えば複数のエッジＣ１上で少なくとも１回の走査の測定データの例示的なセットと、測定されたデータの前記セットから数学的に差し引かれたフィットトレースとを提供する。書込みビームの多数の多様性を測定するための本発明のセンサはやや遅く構成されたので、測定周波数は顕微鏡で使用するのに比較して低い。後者の場合において、測定が本発明の場合Ｈｚ程度ではなくｋＨｚの程度で行われる場合、代わりに仮想的に連続的な信号が実現される場合に、本発明の測定システムは限定された数の測定データ、例えば適合が行われるならば秒当り６の読取りが十分であるという基礎をなす洞察と、仮想的に実際のトレースではなく適合が前述のビームツール特性を導出する目的で十分であるという洞察から逸脱する。後者に関して、例えばフィットトレース９の勾配は走査方向におけるスポットサイズの指示である。本発明で構成されたセンサにより、較正される書込みビームの多数の多様性における特徴値の検出は多くの場合、顕微鏡から知られているように、マルチビームツールで必要とされる使用のように１つのビームから別のビームへビームによって、既知の比較的高速度の光電池及びナイフエッジセンサを再配置するときよりも非常に高速度である。したがって実現される信号から、例えばタイミング遅延情報を別として、上昇及び下降時間は差し引かれ、書込みビームのビーム電流が導出される。
【００４８】
言うまでもなく、ここで前述した以外の種々の他の形状が４以上、即ち多数の方向で鋭いエッジの走査を実現するように構成されることができる。３つの走査方向はしかしながら経済的にかなり正確に例えばスポットサイズ及び形状を決定するための走査方向の合理的な量であると考えられる。したがって、事実上、測定はセンサ上にわたって走査ではなくステッピングにより行われる。ステッピングのとき、ビームはこれがその予測される位置に位置されたセンサに関するときオンである（オンに切り換えられる）。予測される信号に関して導出された信号の偏差から、ビームツールのブランカのスポット位置エラーとタイミングエラーが得られる。ビームはさらに本発明によって、それによりセンサ上に生成されるスポットがマークにより阻止される部分上にないときにオンに切り換えられる。
【００４９】
図８は本発明によるリソグラフィシステムに含まれるときのウェハの平面図を概略して示している。この図では、種々のフィールドＦは図面を簡潔にするために図から省略されている。図面は本発明によるセンサの価格を大きく減少させることにより、本発明によりリソシステム内のウェハ位置のすぐ近くに複数のセンサ11を含む可能性を示している。例えば１つのセンサは開始位置、例えば図１２の例で示されているようにウェハ位置10の左上部面に位置されることができる。次のセンサはフィールドＦ数に関して、ウェハ位置10上にわたって粒子ビームプロジェクタ12のトラック13の上方の規則的な距離で分布されている。トラック13は複数の矢印により部分的にのみ示されている。センサはビームツールの移動を最小にするためにリソシステム中にウェハ10の近くに含まれる。この概略的な例では、センサ11はウェハの各５または６フィールドＦの後に含まれる。フィールドＦの最後のグループがビームツールにより処理された後、シフトが最初の位置、ここでは図の左上面で行われ、ウェハはシステムから外される。
【００５０】
センサにより可能にされ、本発明による方法で行われる異なるタイプの測定に関して、書込みビームの電流測定ではビームは検出器のＹＡＧ領域の上方に位置され、連続的なビームオン測定により電流が測定されることに注意する必要がある。１０−２０回程度の複数の測定が行われ、これらの平均電流が決定される。本発明によるセンサにより、これは１３０００ビームの全てについて１秒未満で行われることができる。ビームからビームへの電流変化はしたがって発生されたデータから決定される。１ｎＡによるこのような測定で必要とされる時間は典型的に１６０μｓである。しかしながら、典型的に１５μｓ内で、ＣＣＤウェルは充填される。したがって多数の測定が典型的に約１０−１５の範囲内で行われ、これらの平均電流が決定される。これは全てのビームに対して１秒未満で行われることができる。ビームからビームへの電流変化もまたデータからも決定される。電流測定に基づいて、ビームツールシステムは有効ビームの平均電流が仕様内であるか否かを決定する。仕様内ではないならば、ソースの設定は有効な測定が達成されるまで変化されるか、またはそれが可能ではないときには、システムは電流が次の露出期間中に一定に維持されることが予測されるか否か又はソースの置換が必要とされるか否かが決定される。パルス期間の変化は投影されたビームの予め決定されたオン／オフ比による時間決めされた切換え電流測定を行うことによって測定される。
【００５１】
既に前述したように、ビーム位置、ＤＣ（直流）位相雑音、上昇及び下降時間を含めた通常ガウス分布のスポット強度の点の広がり関数に関して、２つの代わりの測定が開発されており、これをさらに詳細に以下説明する。１つは連続的にオンのビームによるものであり、１つは時間決めされた間隔でのみオンであるビームによるものである。連続的にオンのビームにより、ビーム位置及び一方向でのガウス分布の点の広がり関数（ＰＳＦ）が決定されることができる。時間決めされたビーム走査により、走査されたｅビーム位置の上昇または下降時間及びシフトを含む走査されたＰＳＦが測定され、ＤＣ位相雑音を含む。
【００５２】
連続的な測定に対しては、ステップされた偏向がビームオンで行われる。偏向装置電圧に関するナイフエッジの位置と、その公称上の位置に関するビーム位置変化の測定が決定される。エッジの正確な位置がウェハ段位置に関して知られたならば、正確なビーム位置が決定されることができる。１つの測定トレースは積分されたビームスポットを表す。ガウス分布のビームプロフィールから逸脱して、トレースはしたがってガウス関数の積分を表している。これは測定結果を累算ガウス関数に適合するために使用される。適合されたガウスからＰＳＦが決定される。スポットがガウスとして形成されないことが発見された場合、スポット形状のより正確な一時点の決定が行われる。その測定結果はその後特に先に測定されたスポット形状と適合される。
【００５３】
図９、即ちその図の左側のグラフは本発明によるセンサＳ上またはウェハのような別のターゲット上でビーム４により生成されるときのここで前述した連続測定と、代わりにスポット形状と示されるスポットの強度Ａ／ｍのガウス分布を示している。右側のグラフは２つの書込みビームＢｍとＢｎの書込みビームツールに対して与えられた偏向電圧Ｖｄで測定されたビームの偏向に対するＣＣＤ信号読出出力Ｓｃｃｄを与えている。右側で反射されるときの各測定はガウス下の領域に対応し、無限点からスポット上のある点へ統合され、この点はナイフエッジの位置を表している。したがって、その測定データから得られた右側の図のトレースは積分されたガウスを表していることが分かる。ビームツール中の１３０００の書込みビームを有する本発明の例では、ビームの位置を決定するための偏向範囲は３００ｎｍに設定され、一方ナイフエッジは公称上の原点位置に置かれる。このようにして、ビームは最大約１００ｎｍの変位を有して関連するナイフエッジを横切ることが確認される。測定のステップサイズを設定するために、これはガウス曲線に適合するために必要とされる最少数の点から逸れる。各点の測定で必要とされる時間量はフレーム読出し速度により決定され、これは各単一の走査の時間を設定する。
【００５４】
図１０および１１に沿って、先の説明の代りとして、および測定の好ましい方法として、時間決めされた測定が示されている。時間決めされた測定方法により、単一走査当りの点の数は著しく減少される。これに関して図１０はナイフエッジとそれぞれの書込みビームＢ１乃至Ｂ３の結合の必要とされる「オン」位置の形象的表示によりこのいわゆる時間決めされたナイフエッジ原理を示している。書込みビーム「オン」の「位置付け」はチャンネル当りの時間遅延を使用することにより実現され、これは先の露出から利用可能であり、システム内で好ましくはビームツールによって、特にその制御装置から与えられる。この時間遅延は図１１では両方向の矢印14により表され、ブロックはビームが「オン」モードに設定される時間期間を示している。後者はビームツールのブランキングシステムにより行われ、センサ上のビームスポットの存在を示唆する。書込みビーム測定に対しては、ビームは劇的に大きくはシフトされず（先の測定に関して１０ｎｍ未満）、それ故先の露出についてのチャンネル当りの時間遅延が使用されることができることが想定される。測定結果はしたがってＤＣ位相ビーム位置変化のために先の測定に関して走査書込みビームＢ１の位置シフトＢ１、Ｓ１−Ｂ１、Ｓ５である。さらにこの方法で測定されたＰＳＦは上昇または下降時間を含んでいる。この測定を実行しナイフエッジの周りに少なくとも５つのデータ点を得るために、異なる走査が行われる。ビームオンシーケンスの幅は、これが単一のナイフエッジだけをカバーするようにされている。ビームオン位置の変位はデータシステム中でまたは平均偏向電圧を調節することにより得られる。
【００５５】
前述の発明とは別に、本発明の別の説明では以下の行に沿って規定される。これに関して本発明は相互に関して複数の荷電粒子ビームの位置および有効性を較正するためのセンサに関するものであることを述べる。前記装置又はビームツールは相互に関して既知の相対的位置を有する荷電粒子検出器のセットを具備している。前記荷電粒子検出器には限定された数のグリッドセルを含む検出領域が設けられている。前記限定された数のグリッドセルは少なくとも４に等しい。荷電粒子検出器は相互に堅牢に取付けられている。書込みビームの有効性は本発明によるシステムの制御装置によって、書込みビームセンサにより測定される特性の予め定められたセットに関して、セットの全ての決定された値、即ち各それぞれの特性の各値が各それぞれの特性で規定された予め定められた範囲内に入るか否かを決定することによって決定される。
【００５６】
装置はさらに計算装置を具備しており、それによって前記複数の荷電粒子ビームの設計位置と、荷電粒子検出器の前記セット間の前記既知の相対位置を使用して荷電粒子検出器の前記セットにより検出された前記複数の荷電粒子ビームの位置との間の差を決定し、前記決定された差を補正するために補正値を計算する。装置はさらに前記計算装置の計算に基づいて単一ビームの個々の画像パターンの適合のために適合される。さらに装置は同じ方法でＣＤ（臨界的距離）制御を適合するために適合される。全てのタイプの指示された適合は所望ならば同じ装置で行われることができる。
【００５７】
装置の前記位置補正手段はまた複数の静電偏向器を具備することができる。前記荷電粒子検出器はさらに、少なくとも１つの光子の検出された荷電粒子を変換する変換手段と、前記変換手段により生成される前記少なくとも１つの光子を検出するために光路に沿って前記変換手段の後方に位置される光子受信手段とを具備することができる。
【００５８】
前記変換手段は前記変換を行うための蛍光層が設けられているプレートを具備し、その蛍光プレートはＹＡＧ結晶を有することができる。光子受信手段は限定された数のグリッドセルを含むことができる。光学システムは前記変換手段と前記光子受信手段との間に位置されることができる。このような光学システムは前記変換手段によりある位置で生成された光子を前記光子受信手段の対応する位置へ誘導するように構成される。光学システムは１実施形態では拡大光学システムである。前記マークは前記変換手段に取付けられている。前記荷電流子ビームツールは特に電子ビームツールとして実施される。電子ビームツールはさらに特にリソグラフィシステムである。
【００５９】
前述したような概念及び全ての関連する詳細は別として、本発明はまた請求項のセットに規定されているような全ての特徴と前述の図面から当業者により直接的にまたは明白に得られるような本発明に関する全ての詳細に関する。特許請求の範囲では、前述の用語の意味に固定するのではなく。図面の構造に対応する任意の参照符合は、特許請求の範囲を読むとき単なる前記前述の用語の例示的な意味として含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明によるセンサを具備するリソグラフィシステムの較正部の概略図。
【図２】リソグラフィシステムの書込みビームの特性を決定するための本発明によるセンサの１実施形態の概略図。
【図３】リソグラフィシステムの書込みビームの特性を決定するためのセンサのさらに別の実施形態の概略図。
【図４】図３によるセンサの実施形態の概略平面図。
【図５】図３および４によるセンサから得られた信号を示す図。
【図６】センサに含まれる規則的に成形された６角形マークのさらに別の現在好ましい実施形態を示す平面図。
【図７】ビームスポットとマーク、即ちセンサ間の相対的な相互運動の方向におけるスポットサイズと位置の決定に使用される例えば図６のようなマークと交差するスポットから得られる信号を示す図。
【図８】リソグラフィシステムにより処理され、ウェハ外の複数の計略的に選択された位置に配置されている本発明のセンサを有することにより改良されたウェハおよびウェハチャックと、前記ウェハ上のフィールドの一部の概略平面図。
【図９】本発明による測定信号と単位メートル当りアンペア（Ａ／ｍ）の典型的なガウス分布対前記スポットのサイズＸの関係のグラフ。
【図１０】ナイフエッジに関するビーム“オン”と“オフ”の所望の位置を示す本発明によるいわゆる時間決めされた測定の概略図。
【図１１】１つのビームの後続的タイミングと、使用される時間遅延を示す本発明によるいわゆる時間決めされた測定の概略図。
【図１】
2009509328.tif 000003
【図２】
2009509328.tif 000004
【図３】
2009509328.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009509328.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2009509328.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月19日(2008.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームシステム、特に直接書込みリソグラフィシステムの多量の荷電粒子ビーム（４）の少なくとも１つの特性を測定する方法において、
荷電粒子ビーム（４）は変換器素子（１）を使用して光ビーム（５）へ変換され、その変換において、
前記光ビームを検出するために前記変換器素子（１）と整列して位置されるダイオード、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ装置のような感光検出器（３）のアレイを使用し、
前記光ビーム（５）による露光後、前記検出器（３）からの結果的な信号を電子的に読み出し、
前記信号を使用して１以上の荷電粒子ビーム特性の値を決定し、そのために自動化された電子計算器（ＣＵ）を使用し、
前記計算された特性値に基づいて、前記荷電粒子ビーム（４）の全て又は複数に対して仕様範囲値から各１以上の特性を補正するように荷電粒子システムを電子的に適合するステップを含んでおり、ビーム特性の決定は、変換器に関して既知の位置に含まれているブロック素子（６）をシフトし、１以上の既知のシフトにより相互に関して荷電粒子ビームをシフトしながら、変換された荷電粒子ビーム（４）から生じる信号に基づいて行われる方法。
【請求項２】
荷電粒子ブロック素子（６）は前記変換器素子の上部に密接に接近して、特にその上部に位置される前記変換器素子（１）と一体化されて設けられる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記荷電粒子ビームのスポットサイズは変換器素子の分解能よりも小さく、好ましくは前記ブロック素子と変換器の一体化された構造の上を通過する光ビームの強度の変化がビーム特性値の決定に使用され、好ましくはナイフエッジが１方向のスポットサイズの値を導出するために前記光強度と組み合わせて使用され、好ましくは２以上、特に３方向のスポットサイズの値がスポット形状を導出するために使用される請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ビーム特性の決定は前記ブロック素子上で一時に一方向で走査される荷電粒子ビームのステッピング進行から生じる複数の信号に基づいて行われ、好ましくはビームはこのような走査期間中、特に時間における予め規定された瞬間にオフおよびオンに切り換えられ、好ましくは“オフ”と“オン”の切換えは走査の開始点に関して一方方向での多数の走査期間中に遅延が段階的に増加され、好ましくはパルス期間の変化は予め定められたビームのオン／オフタイミングによる測定を使用して決定される請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
荷電粒子ビームシステム、特に直接書込みリソグラフィシステムの多量の荷電粒子ビーム（４）の特性を測定する方法において、
複数のビーム特性はビームブロック素子と、変換器素子と、電子的に読取可能な光子リセプタ素子と、電子ビームとビーム遮断装置との相対的な運動を実現するためのアクチュエイタと、電子計算装置（ＣＵ）とを具備するビーム検出器を使用して導出され、前記特性は少なくとも２つのビーム位置と、前記粒子ビーム上で作用する可能なブランカ装置のタイミング遅延と、ビームスポットサイズと、ビーム電流と、ブランキング素子機能とを含んでいる方法。
【請求項６】
荷電粒子ビームシステム、少なくともそのビーム発生部には光センサが設けられ、ビーム特性、特にそのブロック素子のパターンを検出するための検出器はターゲット表面を保持し前記検出器を具備する独立して可動な段に関する前記システムの位置を光学的に検出するために使用される請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
リソグラフィシステムおよびマルチビーム検査ツールでのように１以上の粒子ビーム（４）の１以上の特性を測定するセンサ（Ｓ）において、
センサ（Ｓ）は粒子ビーム（４）を光ビーム（５）へ変換するための変換器（１）と、粒子ビーム（４）の入射時に前記変換器（１）により放射される光ビーム（５）を受信し、前記受信された光ビーム（５）からの光を電子信号に変換し電子制御システムによりセンサ（Ｓ）から前記信号の読出しを可能にするように構成されている光子リセプタ（２）とを具備していることを特徴とするセンサ。
【請求項８】
ビームブロック素子（６）は前記変換器（１）の表面に設けられており、好ましくは各ビームレットに対して別々のブロック素子（６）が設けられ、特に既知の相対的な位置に含まれている請求項７記載のセンサ。
【請求項９】
ブロック素子（６、６Ｂ、６Ｃ）は変換器手段（１）の表面に垂直に取られるように鋭いエッジ（Ｅ１−Ｅ３；Ｃ１−Ｃ３）が設けられており、複数の鋭いエッジ（Ｅ１−Ｅ３；Ｃ１−Ｃ３）を設けられるか、または重い材料、好ましくはタングステンから構成され、好ましくは５０乃至５００ｎｍの範囲の厚さ、特に入来する荷電粒子ビームを阻止するのに十分な厚さであるが、焦点外れおよびエッジの粗さの効果を最小にする程度に薄く構成されている請求項７記載のセンサ。
【請求項１０】
センサは前記ナイフエッジと前記変換器との間に特に３０乃至８０ｎｍの範囲の厚さのアルミニウムのような軽金属の薄層と、
六角形で、相互に特に１２０度の公称値の角度を有する３つの鋭いエッジ（Ｃ１−Ｃ３）を有する少なくとも１つのブロック素子（６）を含んでいる請求項７乃至９のいずれか１項記載のセンサ。
【請求項１１】
光学システムは変換器素子（２）と感光検出器（１）との間に含まれている請求項７乃至１０のいずれか１項記載のセンサ。
【請求項１２】
荷電粒子ビームツールを使用してパターンをターゲット表面に転送するためのリソグラフィシステムであって、前記ツールは前記パターンを前記表面に書込み、それによって前記パターンを前記システムのブランカ部分によって表面に書込むときに各ビームを別々にオフ及びオンに切換える複数の荷電粒子ビーム（４）を発生することができ、少なくとも書込み動作の前に、前記ターゲット表面から離れた位置に含まれたセンサ（Ｓ）を使用する書込みビームの特性を感知することができるリソグラフィシステムにおいて、
センサ（Ｓ）は同時に全ての前記書込みビーム（４）を直接検出するためにシステム中に配置され、そのセンサ（Ｓ）は各前記粒子ビーム（４）を光ビーム（５）に変換する変換器（１）と、さらにこのような光ビーム（５）を検出し露光するときに電子電荷を発生するためのフォトダイオードのような感光素子のアレイを具備し、そのアレイは読出しの時に補正値信号（ＣＯＲ）を粒子ビームツールおよび／または前記パターンを表す電子データの変更のための前記パターンの制御装置へ提供する計算装置（ＣＵ）により少なくとも仮想的に同時に読み出されることを特徴とするリソグラフィシステム。
【請求項１３】
センサはさらに前記変換器（１）の上部に含まれるブロック素子（６）を具備している請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
システムの適合は、
前記荷電粒子ビームシステムにより画像化されるパターンについて電子データ、特に制御データを電子的に変更し、
線幅を変更し、
１以上の荷電粒子ビームの位置を変更するため前記ビームシステムの位置変更手段に電子的に作用するステップの少なくとも１つにより行われる請求項１２または１３記載のシステム。
【請求項１５】
計算装置（ＣＵ）はセンサ（Ｓ）からの情報に基づいて、ターゲット領域の平面に対して好ましくは平行の平面の２方向において粒子ビーム（４）の１以上の位置を補正するための補正値（ＣＯＲ）と、粒子ビーム（４）のガウス分布特性の粒子ビームの強度または電流と、スポット位置及びスポットサイズと、シグマを提供する請求項１２乃至１４のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１６】
粒子ビーム（４）は前記センサ（Ｓ）にわたって走査され、予め定められた位置に予測されるように位置される瞬間にオンに切り換えられ、それによって、書込みビームの位置及びタイミングエラーを決定し、好ましくはビーム（４）は予め定められた期間オンに切り換えられ、それによってパルス継続期間の変化エラーを決定する請求項１２乃至１５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１７】
多重走査がセンサ（Ｓ）上で行われ、および／または荷電粒子ビームが３つの異なる方向でセンサにわたって走査され、好ましくは対応する角度下で平面で相互に分散されている請求項１２乃至１６のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１８】
荷電粒子ビームはセンサ上で異なる位置で単一方向で多数のステップで走査され、ビームの予測された又は決定されたスポット直径にわたって少なくとも３回シフトされる請求項１２乃至１７のいずれか１項記載のシステム。
【請求項１９】
ビームスポットの物理的変位とビームをブランクするためのブランク部の時間遅延の両者が測定される請求項１２乃至１８のいずれか１項記載のシステム。
【請求項２０】
ウェハまたはマスクのようなオブジェクトがマルチビーム荷電粒子ツールにより処理される段を具備し、前記段は電荷粒子ビーム特性を測定するために請求項７乃至１１のいずれか１項記載のセンサを多数設けられており、前記多数の各センサは一時に前記ツールの全ての荷電粒子ビームを測定するように構成され、前記多数のセンサは処理される前記オブジェクトの近くの種々の位置に相互に離れた距離で分散され、それによってビームツールの較正がウェハの全体的な処理において２度以上可能にされ、それにより全体的な処理を効率的に可能にし、即ち単一のセンサシステムと比較してシステムのスループットの大きな損失をなくし、好ましくは処理される前記オブジェクトに関してビームツールが進むトラックに関して少なくとも対応する距離で少なくとも２つのセンサを均等に分配することにより実現されているリソグラフィシステム。
【国際調査報告】
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