(57)【要約】走査型ビーム・システムの較正のための方法と装置は、較正試料の劣化を低減し、較正誤差を拡大して走査型ビーム・システムの較正を非常に高い精度で行えるようにするため、サンプル間の間隔が配列内のターゲット間の間隔よりも広いターゲットの配列を含む較正試料をサンプリングし、それらのサンプルからイメージを形成することにより実現される。
2005520279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型ビーム・システムの較正のための方法であって、
サンプル間の間隔が配列内のターゲット間の間隔よりも広いターゲットの配列を含む試料をサンプリングするステップと、
前記システムの較正に関する情報をサンプルから取得するステップを含む方法。
【請求項２】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、ビームの焦点が予想される点から外れる程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、試料の位置が予想される位置から外れる程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
イメージから情報を取得する前記ステップは、さらに、ターゲット周期が予想されるターゲット周期から外れる程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、試料の回転ずれの程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、ビームの偏向軸の回転ずれの程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、ターゲットの周期を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、ビームの非直交性の程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、ターゲットのパターンの非直交性の程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、ビームの異方性の程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、ターゲットのパターンの異方性の程度を判別するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターゲットの配列は矩形配列である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記サンプル間の間隔は、配列の次元に沿って一様である請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
サンプルから情報を取得する前記ステップは、さらに、前記サンプルから形成されたイメージを観察するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記サンプル間の間隔を繰り返し調整して、前記システムの較正に関する情報を取得する請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記試料は、さらに、集積回路を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記システムの較正に関する情報を使用して、自動ビーム較正システムを評価するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
走査型ビーム較正システムであって、
ターゲットの配列を含む試料と、
サンプル間の間隔が配列内のターゲット間の間隔よりも広い試料をサンプリングするように適合されているビーム偏向サブシステムと、
システムの較正に関する前記サンプルから抽出された情報を供給するように適合されているサブシステムを備える走査型ビーム較正システム。
【請求項１９】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、前記サンプルからイメージを形成するように適合されたイメージ処理デバイスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、前記サンプルから取得したデータを処理するように調整されている処理回路を備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、ビームの焦点が予想される点から外れる程度を判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、ターゲット周期が予想されるターゲット周期から外れる程度を判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、前記試料の位置が予想される位置から外れる程度を判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、ビームの偏向軸に関して前記試料の回転ずれの程度を判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２５】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、前記サンプルから情報を取得するステップがさらにビーム非直交性の程度を判別するステップを含む場合の判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２６】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、前記ターゲットのパターンの非直交性の程度を判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２７】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、ビーム異方性の程度を判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
サンプルからの情報を供給するように適合されている前記サブシステムは、前記ターゲットのパターンの異方性の程度を判別するプロセスを備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２９】
前記サンプル間の間隔を繰り返し調整して、システムの較正を精密に行う請求項１８に記載のシステム。
【請求項３０】
システムの較正を行うように適合されているアルゴリズムに従ってシステムを自動化する請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型ビーム顕微鏡の分野に関するものであり、特に、走査型ビームシステムの較正のための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームおよび集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）システムなどの荷電粒子ビーム・システムを含む、走査型ビーム顕微鏡システムは、微視的スケールでの材料の特徴付けまたは処理に広く使用されている。たとえば、集束イオン・ビーム・システムは、非常に高精度なイメージ処理、エッチング、圧延、蒸着、および分析を行えるため、製造作業で使用される。たとえば、ＦＩＢシステムのイオン・カラムは、ガリウム液体金属イオン源（ＬＭＩＳ）を使用しており、５〜７ナノメートルの横方向画像分解能を実現できる。
【０００３】
通常、走査ビーム・システムのビームにより、ターゲット試料の表面をラスター・パターンで走査する。このラスター・パターンは、ターゲットの表面のイメージを生成するために使用される。走査ビームがターゲットに当たると、粒子または光子がビーム衝突部位のすぐ近くから放出される。これらの放出の一部は、放出の強度を示す出力信号を発する適当な検出器または捕集器を使用して測定または捕集される。その後、この出力信号は処理され、従来のビデオ・モニタに表示される観測可能なイメージが出力される。
【０００４】
走査型ビーム・システムの代表的な用途として、集積回路（ＩＣ）の分析および処理がある。本出願では、集束イオン・ビームを使用して、回路のイメージを生成する。続いてこのイメージを、回路レイアウト情報とともに使用して、イオン・ビームを回路の表面上に誘導し注目する特定の要素または特徴を決定する。注目する局所領域をビームで走査すると、ビーム電流を増大して回路ダイスに切り込み、層内に埋め込まれている回路特徴を露出できる。次にＦＩＢシステムは、導電トレースを切断して電気的接続を断つか、または導電性材料を蒸着して新しい電気的接続を形成することにより露出した回路を変更することができる。このエッチングまたは蒸着は、ビーム・イオンの試料との物理的または化学的反応により生じ、その発生速度は、ビームの成分イオン、エッチング・エンハンスまたは蒸着前駆体ガスの存在およびその種類、およびビーム電流により大幅に異なる。
【０００５】
また、試料の正確な特徴付けおよび処理を行ううえで重要なのは、ビーム滞留時間である。ビーム滞留時間は、ビームが試料の特定の場所に留まる時間の長さである。走査型ビーム・システムでは、ビームは通常デジタル電子回路により制御され、点から点へ１ステップずつ試料上を走査し、各点に所定の時間だけ留まる。ビームが滞留するサンプル点の間の距離をピクセル間隔またはピッチと呼ぶ。表面のイメージ処理を行うときに、与えられたビーム電流について滞留時間が短すぎると、放出の捕集が不十分になり滞留点での表面の特徴付けを正確に行えない。このような事態になった場合、信号対雑音比が低いため、表示されるイメージは「雑音の多い」ように見える。
【０００６】
集束イオン・ビームは、比較的低いエネルギー状態にあっても、常に、試料表面に対し何らかの破壊的エッチングを引き起こす。電子ビームであっても、たとえば、真空槽内の残留炭化水素がサンプル表面を汚すことになる電子ビーム誘起化学反応により試料が変化することがある。荷電粒子ビームは、必ず、試料表面に変化を引き起こすため、滞留時間が長いと表面が変化し、それにより、表面特徴付けの精度が低下する。したがって、走査時の各点におけるビーム強度および滞留時間を慎重に制御する必要がある。
【０００７】
さらに、ビジュアルな分析または自動分析を行うために、ビームを正確に集束させ収差を補正して、試料表面の有用なイメージを出力するようにしなければならない。ビームを集束させる従来の方法では、エッチングされる領域または蒸着材料の領域からなる較正試料を用意し、ビームの焦点となる正しく定義された形状のターゲットを形成する。ビームを適切に集束させた場合、ターゲット形状が周囲の試料表面に対して高コントラストで画像表示装置に映る。正確な焦点が結ばれたら、較正試料を取り除き、分析または処理される試料を焦点の平面内に置く。
【０００８】
しかし残念なことに、鮮明な焦点と正確な較正を達成するのに適している較正試料の精細なイメージを得るために、ターゲットの密集間隔の多数のサンプルを取る必要がある。ピクセル間隔がビーム・スポット・サイズ−通常は、ビームが最大値の１／１０まで低下するビーム直径として定義される−未満の場合、試料劣化の問題は、その結果生じる各サンプル点での高イオン照射量によりさらに悪化する。このような劣化は十分に高い速度で進み、ビーム較正に干渉する。逆に、ビーム電流または滞留時間を下げてこのような事態を回避しようとすると、信号対雑音比が減少し、その結果、較正試料のイメージの質が落ち、鮮明な焦点と正確なビーム較正を達成するのに適しないものとなる。さらに、従来の走査方法を使用すると、小さな誤差を取り除く精細較正を行うのが困難になる。
【０００９】
そのため、従来技術のこれらの制限および他の制限を克服した正確な走査型ビーム・システム較正を実現する方法とシステムが必要になる。
【特許文献１】米国特許第５，８５１，４１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来技術の制限を克服する走査型ビーム・システムの正確な較正を実現する。本発明の方法では、ターゲットを並べた配列からなる較正試料を、ターゲット間の間隔よりも大きいサンプル間隔でサンプリングし、イメージをそれらのサンプルから再構成する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、密集間隔のサンプリングで較正試料の実質的劣化を引き起こすことなく、非常に鋭いビーム焦点と高精度の較正を行うことができる。信号対雑音比が改善されるため、走査速度を遅くすることで高コントラストのイメージが得られる。再構成されたイメージは較正試料上に比較的広い間隔で分散している点により構成されているため、ビームの収差および位置決め誤差は拡大され、従来技術の構成手法を採用したときよりも補正しやすい。
【００１２】
本発明のエイリアシング・イメージ走査手法を応用することにより、ビームの走査軸に関する回転ずれの効果が拡大され、較正試料の回転ずれの検出および補正が容易に行える。また、システムによって生成されるイメージのｘ−ｙ軸の間に非直交関係を生じさせる条件もまた拡大され、したがって、より容易に検出、補正が可能である。さらに、ビーム非点収差補正効果も拡大されるため、検出および補正が容易に行える。本発明は、適切な焦点および他の補正が得られる場合に非常に明確であるため、自動焦点合わせおよび他の自動ビーム調整で使用するのに特に適している。
【００１３】
上記の説明では、以下の本発明の詳細な説明をわかりやすくするために、本発明の特徴および技術上の利点の概略をかなり広範にわたって述べた。本発明の他の特徴および利点についても以下で説明する。当業者であれば、本明細書で開示している概念および特定の実施形態は、本発明の多くの有用な目的を達成するために他の構造を修正または設計する際の基礎として容易に利用できることを理解するであろう。また、当業者であれば、そのような等価な構造は、付属の請求項に記載されているように本発明の精神および範囲を逸脱しないことも理解するであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明および本発明の利点をより完全に理解できるように、付属の図面と合わせて以下の説明を参照する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、較正ターゲットの配列を含む較正試料を提示する。較正試料は、配列内のターゲットの間隔を超えるサンプル間隔でサンプリングされる。これらのサンプルから合成イメージを形成し、表示する。
【００１６】
本発明によれば、較正ターゲットは、等間隔の行と等間隔の列を持つ２次元配列に並べるのが好ましい。走査ビーム・システムのビームは、１ステップずつ走査され、各ターゲットに１つずつ、サンプル点つまりピクセルの矩形グリッドを形成する。１行分のターゲット内のサンプル点の間の水平距離は、その行内のターゲットの水平間隔よりもわずかに大きい。したがって、１行内の各ターゲットから取ったサンプルは、そのターゲット内では、他のターゲット内のサンプル点の水平位置と異なる水平位置にある。同様に、ターゲットの１列内のサンプルの各行の間の垂直距離は、その列内のターゲットの垂直間隔よりもわずかに大きい。したがって、１列内の各ターゲットから取ったサンプルは、そのターゲット内では、他のターゲット内のサンプル点の垂直位置と異なる垂直位置にある。各ターゲットから取ったサンプルを集めて、ビームの較正を行うために使用されるターゲットの形状のイメージを形成する。
【００１７】
ターゲット・サンプルの再構成されたイメージを得るために、各行にわたって連続的に、またはそれとは別に、各列を下へ連続的にビームを走査することができる。形状のイメージをサンプルから形成できるように各サンプル点およびターゲット位置の相対的位置を定義している限り、他のサンプリング・パターンおよびターゲット・パターンを使用できる。再構成されたイメージ形状の形成は、ターゲットの配列を繰り返しサンプリングし、試料の完全走査毎に得られるサンプル点を表示することにより連続して実行することができる。このため、オペレータは、自分が行った調整結果を目で見て監視しながらシステムを較正することができる。本発明の方法による較正試料の完全走査時に抽出したサンプルは間隔を広く取ってある−ビーム・スポット・サイズよりもかなり大きい−ので、サンプル上の任意の点への累積的粒子照射量が大幅に減り、その結果試料表面の損傷も低減する。さらに、適当な処理を行うことにより、各ターゲット内の各サンプルの位置は、較正試料の異なる完全走査毎の位置と異なる場合があり、ターゲット内の同じ点は配列の任意の一組の完全走査で複数回サンプリングされない。
【００１８】
本発明は、例証のため、集束イオン・ビーム・システムで使用する状況で説明する。しかし、本発明の方法は、さらに、走査型電子顕微鏡および走査型透過電子顕微鏡を含む電子ビーム・システム、および走査型トンネル顕微鏡および原子間力顕微鏡を含む走査型プローブ顕微鏡などの他の走査システムでも使用できることは理解されるであろう。
【００１９】
図１では、集束イオン・ビーム・システム８は、上側ネック部分１２内に液体金属イオン源１４が配置される真空エンベロープ１０およびエクストラクタ電極と静電光学系を含む集束カラム１６を備える。イオン・ビーム１８は、イオン源１４からカラム１６を通り、２０で概略が示されている、たとえば、下側チャンバ２６内の移動可能Ｘ−Ｙステージ２４上に配置されている半導体デバイスを備える静電偏向メカニズムの間を通って試料２２に向かう。ネック部分１２を真空にするためイオン・ポンプ２８を採用している。真空コントローラ３２の制御の下でターボ分子および機械式ポンプ・システム３０によりチャンバ２６内の気体を排出する。真空システムでは、チャンバ２６内に、約１×１０-7Ｔｏｒｒから５×１０-4Ｔｏｒｒの範囲の真空を作り出す。エッチング促進またはエッチング遅延ガスを使用した場合、このチャンバ背景圧力は通常約１×１０-5Ｔｏｒｒである。
【００２０】
高電圧電源３４は、液体金属イオン源１４と、さらに集束カラム１６内の適切な電極に接続され、約１ｋｅＶ〜６０ｋｅＶのイオン・ビーム１８を発生し、同イオン・ビームを下向きにする。パターン発生器３８で供給される所定のパターンに従って動作する偏向コントローラおよび増幅器３６が、偏向板２０に結合されており、それにより、ビーム１８が制御され、試料２２の上側表面上の対応するパターンをトレースすることができる。いくつかのシステムでは、当業でよく知られているように偏向板を最終レンズの前に配置している。
【００２１】
イオン源１４は、通常、ガリウムの金属イオン・ビームを供給するが、マルチカスプまたは他のプラズマ・イオン源などの他のイオン源を使用することもできる。イオン源では、通常、幅１／１０μｍ未満のビームに集束して試料２２に当て、イオン・ミリング、エンハンスト・エッチング、材料蒸着により表面２２を修正するか、または表面２２のイメージ処理を行うことができる。イメージ処理のため二次イオンまたは電子放射を検出するのに使用される荷電粒子増倍器４０は、ビデオ回路・増幅回路４２に接続されており、後者はビデオ・モニタ４４の駆動を行うだけでなく、コントローラ３６からの偏向信号も受け取る。チャンバ２６内における荷電粒子増倍器４０の位置は、実施形態が異なれば異なる。たとえば、好ましい荷電粒子増倍器４０はイオン・ビームと同軸とし、イオン・ビームが通過できる穴を備えることができる。走査型電子顕微鏡４１は、その主電源および制御装置類４５とともに、任意選択により、ＦＩＢシステム８に備わる。
【００２２】
流体配送システム４６は、任意選択により、下側チャンバ２６内に延長し、気体蒸気を導きサンプル２２に向けて送ることができる。本発明の譲受人に譲渡された「Ｇａｓ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｆｏｒ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という表題のカセラらの米国特許第５，８５１，４１３号では、好適な流体配送システム４６について説明している。
【００２３】
加熱したり冷却できるステージ２４に試料２２を挿入できるように、またリザーバ５０を捕集できるようにドア６０が開いている。ドアはインターロックしており、システムが真空処理中の場合には開くことができない。高電圧電源は、イオン・ビーム１８にエネルギーを供給し、集束させるため加速電圧をイオン・ビーム・カラム１６内の電極に供給する。イオン・ビームが試料２２に当たると、たとえば、サンプルから材料のスパッタリングが行われ、物理的に排出される。集束イオン・システムは、市販されており、たとえば、本発明の譲受人であるオレゴン州ヒルズバラのＦＥＩ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる。
【００２４】
偏向コントローラ・増幅器３６に信号が加えられると、集束イオン・ビームが、パターン発生器３８により制御されるパターンに従ってイメージ処理またはミリング処理されるターゲット領域内で動く。ビームは、試料の平面内の円内に収束するのが理想的である。しかし、システムが較正されていない場合、ビームはサンプル平面の前または後に収束し、イメージの焦点を外す。また、ビームは非点収差補正効果を示す。たとえば、ビームは、円よりも楕円に近い場合がある。さらに、試料の軸とビームの走査軸との間に回転ずれがある場合もある。あるいは、ビーム軸の間に非直交関係が存在することもある。さらに、直交走査方向のそれぞれにおいて走査利得が異なり、一方向では、イメージが「引き延ばされた」ように見えることもある。したがって、走査ビーム・システムは、こうした誤差をなくすか、または少なくとも最小限に抑えるように較正しなければならない。通常、走査ビーム・システムは較正を実行するための制御要素を備える。たとえば、ビームを正しい焦点に収束させる静電レンズ・システムを用意し、また非点収差補正効果の調整を行うスティグメータを備える。
【００２５】
システムを較正するために、試料のエッチングまたは蒸着領域からなる正しく定義されたターゲットまたはパターンを含む較正試料を用意し、周囲試料面に対し視覚的コントラストの高いイメージを作成する。たとえば、標準的な較正試料は、試料内にエッチングされた一連の平行な線を含むことができる。較正試料を走査するときに、荷電粒子増倍器４０は各サンプル点からの放射を収集し、ビデオ回路４２によりイメージをビデオ・モニタ４４に表示する。イメージを見ているオペレータは、さまざまな制御要素に加えられる電圧を調整して、ビームの焦点を定め、さまざまな収差に合わせてビームを調整することができる。
【００２６】
従来の走査方法では、試料の詳細なイメージは、多数の密集配列されたサンプル点で試料を密集サンプリングすることにより得られる。サンプリング密度が大きく、ピクセル間隔がビーム・スポット・サイズよりも小さい場合、隣接するピクセルにおいてビーム・エネルギーのオーバーラップが存在する。これにより、ビームと表面との相互作用により試料の表面が劣化する速度が高くなる。劣化速度が大きいと、走査ビーム・システムのオペレータが較正を行うのに利用できる時間が少なくなる。さらに、後ほどさらに詳しく説明するが、較正誤差は小さいと、従来の走査方法により形成されたイメージの分析から検出することは困難であり、精細な較正は非常に難しくなる。
【００２７】
高サンプリング密度を使用して較正試料を走査する従来の方法とは対照的に、本発明では、サンプル間の間隔が配列内のターゲット間の間隔よりも大きいエッチングまたは蒸着されたターゲットの配列を含む試料をサンプリングすることができる。ターゲットは、実質的に同一の形状およびサイズであり、試料の平面内の２本の直交軸のそれぞれにおいて等間隔に並べられているが好ましい。そこで、ｘ軸に沿う各ターゲットの間の間隔をＰx 、ｙ軸に沿うターゲットの間隔をＰy とする。ｘ軸方向のサンプル点の間の間隔は、ｘ軸方向のターゲット間隔よりも大きい。したがって、サンプル間のｘ軸方向の間隔は、ｎを整数、ｄｘ＜＜Ｐx とすると、ｎＰx ＋ｄｘである。同様に、ｙ軸方向のサンプル点の間の間隔は、ｙ軸方向のターゲット間隔よりも大きい。したがって、サンプル間のｙ軸方向の間隔は、ｍを整数、ｄｙ＜＜Ｐy とすると、ｍＰy ＋ｄｙである。
【００２８】
このようにしてターゲットの配列をサンプリングすることにより、各ターゲットはそこの中の異なる点でサンプリングされる。その後、これらのサンプルを集めて、試料のイメージを構成する。サンプル点は間隙を介して大きく隔てられているため、試料の高密度サンプリングに関連する試料の急速な劣化を生じることなく、詳細なイメージを形成することができる。したがって、較正試料は、かなり長い間、安定したままである。さらに、試料を劣化させることなく、滞留時間を長くし、走査時間を遅くすることができるので、高い信号対雑音比が得られる。したがって、背景に関して高いコントラストのイメージを得ることができる。さらに、イメージを形成するサンプル点がかなり広い視野にわたって分散しているため、ビームの焦点、非点収差補正、および位置合わせにより敏感に変化するイメージが得られ、オペレータはシステムのより精密な較正を行うことができる。
【００２９】
本発明の方法は、ターゲットの配列の試料の１次元空間応答を走査型ビーム顕微鏡に対して周期Ｐの周期関数ｆとしてモデル化することにより理解しやすくなる。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または集束イオン・ビーム・システム（ＦＩＢ）の場合には、たとえば、ｆはビームに対する応答において試料の各サンプル点で相対的二次電子放出強度信号を記述することができる。走査型レーザー顕微鏡の場合、たとえば、ｆは各サンプル点で試料の相対的反射率に比例する。ｆを以下のように書く。
【００３０】
ｆ（ｘ，Ｐ）＝ｓｉｎ2（πｘ／Ｐ）
ターゲットの２次元配列の対応する２次元空間応答関数は以下の式で与えられる。
【００３１】
ｆ（ｘ，ｙ，Ｐx，Ｐy）＝ｓｉｎ2（πｘ／Ｐx）ｓｉｎ2（πｙ／Ｐy）
説明をわかりやすくするため、Ｐx ＝Ｐy ＝Ｐ＝１マイクロメートル（１μｍ）とするが、本発明はｘおよびｙ軸方向で周期が等しいということに限定されないことは理解されるであろう。ｆ（ｘ，Ｐ）およびｆ（ｘ，ｙ，Ｐ）のグラフを図２および図３に示した。
【００３２】
従来、走査型ビームでは、ターゲットの周期Ｐに比べて小さいサンプル・ピッチｄｓで試料をサンプリングし、試料内のターゲットの精密なイメージを得る。たとえば、Ｑをサンプル数／周期とすると、ｄｓ＝Ｐ／Ｑである。ビームは、標準的なシステムではＮを２５６、５１２、または１０２４として、有限のサンプル数Ｎで試料をサンプリングする。視野Ｆは、Ｆ＝（Ｎ−１）／ｄｓで与えられる。たとえば、Ｐ＝１μｍ、Ｎ＝２５６、およびＱ＝４０とすると、試料の視野はＦ＝６．３７５μｍとなる。
【００３３】
試料から抽出したＮ個のサンプルをビデオ・モニタ４４の表示画面内の同一個数のピクセルにマッピングする。グレー・スケールを使用して、各サンプル点で受信した信号の強度を示す。試料の走査される軸に沿ってピクセル数の関数としてグラフを描画すると、図４に示されているような強度のグラフが得られる。対応する２次元イメージは、図５に示されており、ピッチｄｓと周期Ｐはｘ軸方向とｙ軸方向で等しい。表示画面のピクセルのピッチｄｐは、サンプリングのピッチｄｓと異なる。たとえば、ｄｐ＝３００μｍであれば、画面に表示されている試料のイメージの長さＬは、Ｎ＝２５６に対してＬ＝（Ｎ−１）ｄｐ＝７６，５００μｍである。システムの線形倍率Ｍは、Ｍ＝Ｌ／Ｆ＝ｄｐ／ｄｓ＝１２０００で与えられる。たとえば、サンプリング・ピッチを１／２だけ減らすと、倍率Ｍは２倍になり、視野Ｆは１／２になる。
【００３４】
Ｐ＝１μｍとする従来のサンプリング・ピッチｄｓ＝Ｐ／８０を使用して得られる図６および図７に示されているイメージを考察しよう。これからわかるように、高密度サンプリングでは、試料のターゲットの精細イメージが得られる。しかし、高密度サンプリングでは、すでに説明したように、サンプルの密集性によりターゲットが劣化することにもなる。本発明では、従来技術のこのような制限を回避するサンプリング方法を実現している。好ましい実施形態では、サンプル・ピッチはターゲットの周期Ｐよりも大きく、２Ｐよりも小さく、ビームは１ターゲット当たり１つかつただ１つのサンプルの割合で試料を走査する。これは、サンプリング・ピッチｄｓ’として以下の値を選択することで行う。
【００３５】
ｄｓ’＝ｎＰ＋ｄｓ
ただし、ｎは通常は１に等しくなるように選ばれる整数で、特に断りのない限り、ここでは１に等しいものと仮定する。
【００３６】
たとえば、Ｐ＝１μｍおよびｄｓ＝Ｐ／８０とする。すると、ｄｓ＝１．０１２５μｍである。前と同じように、Ｎ＝２５６と選択すると、視野Ｆは、（Ｎ−１）ｄｓ＝２５８．１８８μｍに等しい。そこで、サンプリング・ピッチｄｓ’により、ｄｓのサンプリング・ピッチで得られた視野Ｆよりも実質的に大きい視野Ｆ’が得られる。線形サンプリング点密度は、倍率ｄｓ’／ｄｓ＝８１だけ減少している。２次元では、サンプリング点の面密度の減少は（ｄｓ’／ｄｓ）2 ＝６５６１である。その結果得られるイメージが、図８および図９に示されている。サンプリング点密度ｄｓまたはサンプリング点密度ｄｓ’＝Ｐ＋ｄｓが使用されているかどうかにかかわらず同一イメージが見られることにに留意されたい。これは、図６、図７、図８および図９を比較することでわかる。
【００３７】
表示イメージの長さＬ’は、ピッチｄｓによるサンプリングの従来の方法から得られる表示されているイメージの長さと同じである。つまり、Ｌ’＝Ｌである。ただし、エイリアシングされた走査イメージの倍率Ｍ’＝Ｌ’／Ｆ’は従来の方法でイメージをサンプリングすることから得られる倍率よりもかなり低いが、それは、大きなサンプリング・ピッチから得られる視野がかなり大きいからである。しかし、見かけの倍率ＭA は従来の方法から得られる倍率と同じである。これについて以下で説明する。エイリアシングされたイメージ走査では、走査軸に沿った各連続サンプルは、それぞれの周期の始まりに関してさらに１つの増分距離ｄｓが得られる。そこで、多数のサンプルＱ＝Ｐ／ｄｓの後に１つの完全な周期をサンプリングする。表示装置上の１つの再構成された周期の長さＬA は、Ｑｄｐであるが、ただし、ｄｐは上で３００μｍと与えた例で仮定される表示のピッチである。したがって、見かけの倍率はＭA ＝ＬA ／Ｐ＝ｄｐ／ｄｓ＝２４，０００である。これは、サンプリング・ピッチｄｓを使用して、従来のサンプリングから得られるのと同じ倍率である。見かけの倍率と実際の倍率との比Ｒ＝ＭA ／Ｍはｄｓ’／ｄｓに等しい。
【００３８】
従来の走査とエイリアシングされたイメージ走査との間の上で定義した関係を使用すると、本発明のエイリアシングされたイメージ走査手法にはさまざまな利点および用途があるが、これらについて説明する。
【００３９】
予想ターゲット周期ＰE が実際の周期ＰA から小さな量ΔＰだけ変化する、つまりＰA ＝ＰE ＋ΔＰとする。周期のこのようなオフセットは、走査範囲較正誤差、または予想される作業高さに関するサンプル表面の位置ずれにより生じると予想される。わかりやすくするため、ＰE＝１μｍおよびΔＰ＝ＰE ／１００とする。すると、ＰA ＝１．０１μｍである。試料は、予想周期ＰE よりもかなり小さいサンプリング・ピッチ、たとえば、ｄｓ＝ＰE ／８０＝０．０１２５μｍを使用する従来の方法に従ってサンプリングしたと仮定する。図１０および図１１は、サンプリング・ピッチｄｓ＝０．０１２５μｍによる予想周期１μｍを持つイメージを走査した１次元と２次元の結果を示している。図１２および図１３は、同じサンプリング・ピッチｄｓ＝０．０１２５μｍによる予想周期１．０１μｍを持つイメージを走査した１次元と２次元の結果を示している。２つの試料のイメージの違いは、かろうじて認識できるくらいであり、イメージの長さのわずか１％に過ぎない。
【００４０】
そこで、本発明のエイリアシングされたイメージ走査手法を使用して、１つは周期１μｍ、もう１つは周期１．０１μｍの２つの試料を走査した結果を考察する。サンプリング・ピッチｄｓ’＝ＰE ＋ｄｓ＝１．０１２５μｍを使用して、予想周期１μｍを持つ第１の試料を走査した結果を図１４および図１５に示し、周期１．０１μｍを持つ第２の試料を走査した結果を図１６および図１７に示す。明らかに、本発明のエイリアシングされたイメージ処理手法では、２つの試料のイメージの間に根本的な相違点が見られる。
【００４１】
試料の実際の周期とｄｓ’を選ぶために使用される予想周期との違いに対する感度が高まり、精度の高いビーム較正のための手法が使いやすくなる。見かけの倍率の変化が顕著なので、測定することができ、またΔＰもそこから導くことができる。
【００４２】
エイリアシングされたサンプル・ピッチｄｓ’は、以下のように未知の周期に関して表すことができる。
【００４３】
ｄｓ’＝ＰE＋ｄｓ＝（ＰA−ΔＰ）＋ｄｓ＝ＰA＋（ｄｓ−ΔＰ）
周期ＰA による試料のエイリアシングされたサンプリングでは、走査軸に沿った各連続サンプルは、それぞれの周期の始まりに関してさらに１つの増分距離ｄｓ−ΔＰが得られる。そこで、多数のサンプル
【００４４】
【数１】
2005520279.tif 000003
【００４５】
の後に１つの完全な周期をサンプリングする。表示装置上の１つの再構成された周期の長さＬA は、Ｑｄｐであるが、ただし、ｄｐは上で３００μｍと与えた例で仮定される表示のピッチである。したがって、ΔＰの関数として表される見かけの倍率ＭA ＝ＬA ／ＰA は、以下のようになる。
【００４６】
【数２】
2005520279.tif 000004
【００４７】
この表記を使用して、予想周期ＰE による試料の倍率に関する倍率が以下のように得られる。
【００４８】
【数３】
2005520279.tif 000005
【００４９】
無次元の変数δ＝ΔＰ／ｄｓを定義すると、以下のようになる。
【００５０】
【数４】
2005520279.tif 000006
【００５１】
これは、図１８にδを０から２まで変化させてプロットされている。ΔＰ＝０であれば、Γ＝１で、見かけの倍率は周期ＰE の基準試料と比較して変化がない。ΔＰが増えると、見かけの倍率も増える。特に、ΔＰが＋ｄｓに近づくにつれ、δは１に近づき、倍率は非常に大きくなる。
【００５２】
δが１よりも小さい場合、ｄｓ＜ΔＰを選択することに対応して、関数Γは符号を反転する。これは、ｘ軸およびｙ軸を中心とするイメージの反転に対応する。この効果を説明するために、図１９および図２０に示されているような非対称強度パターンを生み出すターゲットを使用する。図１９に示されている鋸歯パターンは周期Ｐ＝１μｍを持つと仮定する。１次元分布は機能的に以下のように記述できる。
【００５３】
【数５】
2005520279.tif 000007
【００５４】
ただし、オペレータΛはｘ＝０からｘ＝Ｐまでの区間上の関数（ｘ／Ｐ）の周期的拡張を表している。図２０に示されている分布を記述する対応する２次元の関数は以下のとおりである。
【００５５】
【数６】
2005520279.tif 000008
【００５６】
ただし、説明をわかりやすくするために、ｘ軸方向とｙ軸方向の両方に対して同一周期を使用している。
【００５７】
サンプリング・ピッチｄｓをＰ／４０＝０．０２５μｍとすると、エイリアシングされたイメージ・サンプル・ピッチｄｓ’はＰ＋ｄｓ＝１．０２５μｍとなる。上記のイメージ反転効果を説明するために、以下の２つのケースについて考察する。
【００５８】
ａ．ΔＰ＝０．８ｄｓ、図２１および図２２に示されているとおり。
【００５９】
ｂ．ΔＰ＝１．２ｄｓ、図２３および図２４に示されているとおり。
ΔＰ＜ｄｓの場合（ケースａ）、関数ｇ（ｘ）のイメージは、ΔＰ＞ｄｓの場合（ケースｂ）に得られたｇ（ｘ）のイメージに関して反転されている。この結果を使用して、予想される値ＰE に関する周期ＰA の小さな変動を検出することができる。
【００６０】
実際の周期と予想周期の差ΔＰは、表示されている再構成された周期の数を数えることにより決定できる。本発明のエイリアシングされたイメージ処理手法では、イメージの１つの完全な周期は、次のように計算して多数のサンプルＮA（ΔＰ）から再構成する。
【００６１】
【数７】
2005520279.tif 000009
【００６２】
ただし、ここでもまた、ＰA はターゲット関数の実際の周期であり、ＰE は予想周期であり、ΔＰ＝ＰA −ＰE である。表示されているターゲット関数の周期の個数ＮP は以下の式で与えられる。
【００６３】
【数８】
2005520279.tif 000010
【００６４】
ただし、ＮS は試料のある次元にわたる１回の掃引でビームにより得られるサンプルの総数である。
【００６５】
表示されている周期の個数ＮP と予想される周期の個数との比は、以下の式で与えられる。
【００６６】
【数９】
2005520279.tif 000011
【００６７】
この式を簡単にするために、以下の２つの無次元変数を定義する。
【００６８】
γ＝ｄｓ／ＰE
β＝ΔＰ／ＰE
そこで、以下の式を得る。
【００６９】
【数１０】
2005520279.tif 000012
【００７０】
βについてこの式を解くと、以下の式が得られる。
【００７１】
【数１１】
2005520279.tif 000013
【００７２】
予想周期ＰE ＝１μｍである上で与えたサイン（ｓｉｎ）２乗強度分布ｆを示す試料について、選択されたサンプリング・ピッチがｄｓ’＝ＰE ＋ｄｓ＝１．１μｍであると仮定する。すると、β（０）＝０に対応する予想イメージは、図２５に示されているものである。表示されることが予想される１次元のターゲット関数の周期の個数は、以下の式で与えられる。
【００７３】
【数１２】
2005520279.tif 000014
【００７４】
ただし、下付添え字Ｅは、これが予想される表示周期の個数であることを示している。これは、図２５に示されている１次元の周期を数えることで得られる周期の個数とよく対応している。
【００７５】
ＰE ＝１μｍに対応する、図２５の予想イメージを受け取る代わりに、図２６に示されているイメージを得るものとする。この関数の未知の周期はＰA ＝１．０２である。ＰA に対するより正確な近似を連続して求めることができ、１次元の図２６に表示されている周期の数を近似的に数えてＮPO（ΔＰ）＝２０を求めるが、ただし、上付添え字Ｏは、これが、実際に観察される周期の数であることを表している。観察された周期の個数と予想される周期の個数との比から、以下のようにしてξ（ΔＰ）に対する近似ξO（ΔＰ）が得られる。
【００７６】
【数１３】
2005520279.tif 000015
【００７７】
この式から、β（ΔＰ）の実際の値に対する近似βO（ΔＰ）が求められる。
【００７８】
【数１４】
2005520279.tif 000016
【００７９】
これにより、以下のように、ＰAの実際の値に対する近似ＰOが得られる。
【００８０】
ＰO ＝ＰEβO＋ＰE ＝１．０２３μｍ
この近似の誤差は、０．００３μｍ、つまり実際の周期ＰA の３％未満である。
【００８１】
そこで、現在の近似ＰO を予想周期として使用し、イメージをｄｓ＝０．１の同じピッチで再サンプリングした場合、またも表示されている周期の個数を数えることによりξ（ΔＰ）に対する新しい近似を求めることができる。これから、実際の周期ＰA により近い近似を求めることができる。このプロセスは、近似値βO（ΔＰ）が任意に小さな値になるまで、またはそれと同等のことであるが、近似値ξO（ΔＰ）が任意に１に近づくまで繰り返すことができる。こうして、エイリアシングされたイメージ処理手法を使用することにより、高い精度で、基準サンプルの周期を決定することができる。この基準サンプルを使用し、ビーム較正の精度を高めることができる。このプロセスは、パターン認識手法を採用している適当なアルゴリズムに応じて、手動または自動で実行することができる。
【００８２】
図２５、図２６、図２７、図２８、および図２９は、β＝０、β＝０．０２、β＝０．０６６、β＝０．０８３、およびβ＝０．０９１についてそれぞれ導出したイメージの表示である。イメージに表示されている周期を数え、上述の方法に従ってβを近似することにより、以下の近似βO を求め、その結果得られる、βの正確な値と近似値との誤差の割合を求める。
【００８３】
【表１】
2005520279.tif 000017
【００８４】
βがｄｓに近づくにつれ、予想したとおり、誤差が０まで減少することが観察される。
【００８５】
またエイリアシングされたイメージ走査の方法を使用すると、周期的な試料パターンの軸と走査範囲の軸との間の回転位置ずれを検出することができ都合がよい。またしても、上で定義した周期関数ｆ（ｘ，ｙ，Ｐ）により表される周期的試料を考察する。ここでもまた、わかりやすくするためｘ軸方向とｙ軸方向で周期が等しいと仮定する。試料軸と走査範囲軸との間に角度θの回転位置ずれが存在するとする。次に、（Ｘ，Ｙ）と表される試料の座標が、以下の関係式により走査範囲座標（ｘ，ｙ）に関連付けられている。
【００８６】
Ｘ（ｘ，ｙ，θ）＝ｘｃｏｓ（θ）−ｙｓｉｎ（θ）
Ｙ（ｘ，ｙ，θ）＝ｘｓｉｎ（θ）＋ｙｃｏｓ（θ）
わかりやすくするため、Ｐ＝１μｍおよびθ＝０．５度とする。サンプリング・ピッチｄｓ＝０．１μｍによる従来の方法に従ってこの試料のサンプリングを行うと、図３０に示されているイメージが出力される。試料をわずかな角度だけ回転させてもほとんど見分けることができず、正確な回転位置合わせは非常に困難であることに注意されたい。
【００８７】
そこで、サンプリング・ピッチｄｓ’＝Ｐ＋ｄｓ＝１．１μｍとして本発明の方法によりサンプリングした同じ試料を考察する。ｄｓ’のこの値について、その結果得られたイメージは、θが０に等しいとした場合に、サンプリング・ピッチｄｓで従来試料をサンプリングしたのと同じになることに留意されたい。しかし、試料の軸と走査範囲の軸との間の回転角度が０．５度と小さい場合、図３１に示されているイメージが得られる。図３０と３１を比較すると、エイリアシングされたイメージ走査により試料の見かけの角回転が非常に明白な増大を示すことがわかる。見かけの角回転θ’は、以下の式で実際の角回転に関連付けられている。
【００８８】
【数１５】
2005520279.tif 000018
【００８９】
小さな角度であれば、この公式は以下のように簡略化される。
【００９０】
【数１６】
2005520279.tif 000019
【００９１】
ｄｓ’は、ｄｓに比べてかなり大きいので、θ’もθよりもかなり大きい。したがって、角回転は、エイリアシングされたイメージ走査を使用した場合にさらに顕著なものとなる。この例のθ’の予想数値は、５．５度であり、これは図３１で観察される回転とよく対応している。
【００９２】
エイリアシングされたイメージ走査を使用した場合に回転ずれの拡大が顕著ではあるが、エイリアシングされたイメージをスケールおよび周期は変わらないように見える。実際、これらの数量は倍率ｃｏｓ（θ’）だけ小さくなるが、これはθ’の小さな値に対しては約１である。
【００９３】
エイリアシングされたイメージ走査により生じる回転の見かけの角度は、ｄｓ’を大きくすることにより拡大できる。θ＝０のとき、ｄｓ’＝ｎＰ＋ｄｓのピッチによるエイリアシングされたイメージ走査は、すべての整数値ｎについて同一のイメージを生成する。しかし、θが０でない場合、見かけの回転は、以下の関係式によりｎ倍に拡大される。
【００９４】
【数１７】
2005520279.tif 000020
【００９５】
ただし、小さな角度およびｄｓの小さな値については、以下のように簡略化される。
【００９６】
【数１８】
2005520279.tif 000021
【００９７】
上の例の他のパラメータを、θ＝０．５、Ｐ＝１μｍ、ｄｓ＝０．１μｍと一定に保ちながらｎを２に上げるとする。その結果得られるイメージが、図３２に示されている。見かけの角回転は十分に顕著であり、θ’をイメージから約１０度と直接測定することができる。この測定結果から、以下の式でθを計算できる。
【００９８】
【数１９】
2005520279.tif 000022
【００９９】
そこで、サンプル・ピッチの値を値ｄｓの小さな増分だけｄｓ’＝Ｐ＋ｄｓと変化させた場合のイメージに対する影響を考察する。試料の角回転がθ＝０．５度で、Ｐ＝１μｍの場合、ｄｓ＝０．１とすると、図３３のイメージが得られる。ｄｓ＝０．５であれば、図３４のイメージが得られる。ｄｓを小さくすると、表示されるイメージは角回転とともにスケールの拡大も受けることに注意されたい。変化の影響は、ｄｓの値の以下の表に対応して図３３から図４５に示されている。
【０１００】
【表２】
2005520279.tif 000023
【０１０１】
ｄｓが０に向かって減少すると、イメージの回転はイメージ倍率の増加とともに９０度に向かって増えることに注意されたい。ｄｓが−０．１に向かって小さくなり続けると、イメージの回転は拡大率の減少につれ１８０度に向かって大きくなる。さらに、注意すべきは、小さな回転角度θが試料の軸と走査範囲の軸の間に持ち込まれると、最大倍率ｄｓ’＝Ｐの条件があっても、θが０に等しいときに予想されるように一定のグレー・レベルの表示が行われないことである。
【０１０２】
今述べた現象を使用して、与えられた試料の周期が基準周期と一致するかどうかを判別することができる。つまり、試料を走査範囲軸に関して小さな一定角度だけ回転し、その後、ｄｓ’を連続して調整することにより、最大倍率および９０度の回転という条件がｄｓ’＝Ｐのときに生じる。このようにして、試料の周期を高い精度で決定することができる。
【０１０３】
本発明は、さらに、試料のターゲット・パターンの非直交性、または走査ビームの非直交性、またはその両方から生じる非直交性条件を検出し、補正するために使用することができ、都合がよい。非直交性条件は、試料の軸と走査範囲の軸との間の偏差角αに関して以下のように表すことができる。
【０１０４】
Ｘ（ｘ，ｙ，α）＝ｘｃｏｓ（α）−ｙｓｉｎ（α）
Ｙ（ｘ，ｙ，α）＝ｙ
たとえば、試料の周期がＰ＝１μｍで、偏差角が０．５度であるとする。サンプル・ピッチｄｓ＝０．１μｍの従来の走査だと、イメージは図４６のようになる。イメージをよく調べると非直交条件が小さいことを観察できる。この誤差の観察が困難であるため、直交条件の補正が難しいのである。
【０１０５】
そこで、ｄｓ’＝Ｐ＋ｄｓ＝１．１μｍの本発明の方法により試料を走査することを除いて同じ条件を考察する。その結果得られるイメージは、図４７に示されている。明らかに、非直交条件は図４６と比較してかなり顕著である。ｄｓ’をｄｓ’＝２Ｐ＋ｄｓ＝２．１μｍにすると、影響は、図４８に示されているように、ますます顕著である。したがって、本発明では、走査ビームの較正をさらに正確に行い、非直交条件をなくすことができる。
【０１０６】
本発明は、試料の条件のせいであろうと正しいビーム較正の欠如によるものであろうと、ｘ軸方向とｙ軸方向のスケール倍率の違いから生じる異方性条件を検出し、補正するために使用することもでき、都合がよい。倍率ｋによるｘ軸の相対的引き延ばしが以下のとおりであるとする。
【０１０７】
Ｘ＝ｘ／κ
Ｙ＝ｙ
たとえば、κ＝１．０５、Ｐ＝１μｍとする。ピッチｄｓ＝０．０６μｍとする従来のサンプリングでは、イメージは図４９に示されているものである。ピッチｄｓ’＝Ｐ＋ｄｓ＝１．０６μｍとするエイリアシングされたイメージ走査では、イメージは図５０に示されているものである。明らかに、エイリアシングされたイメージ走査では顕著な影響が見られ、さらに非常に小さな異方性条件を検出し、補正することができる。
【０１０８】
したがって、エイリアシングされたイメージ走査の方法を使用すると、誤差の拡大があるため、非常に細かな較正を行うことができ、オペレータは、作業高さ、走査利得の不規則性、非直交条件、回転ずれ、ビーム焦点偏心、およびその他の収差条件の変化について較正することができる。
【０１０９】
したがって、本発明の方法は、走査型ビーム・システムの較正に好適である。従来のイメージ処理では、サンプリング・ピッチは、解決対象のターゲット特徴と比較して非常に小さくなければならない。配列内のターゲットの周期よりも大きいサンプル・ピッチが使用されるエイリアシングされたイメージ走査で分解能を失うことなく、この制約条件が撤廃される。その結果、連続するビーム位置の間が広がることで、１回のイメージ走査当たりの面照射量が最小になる。このため、ターゲットの損傷が少なくなり、滞留時間を長く取ることができ、また収集フレームの数を増やし、さらに、ビーム電流を増大させることもできる。さらに、エイリアシングされたイメージ走査では、位置ずれ、スケーリング、および回転誤差の観察がしやすくなり、走査型ビーム・システムを非常に高い精度で較正できるようになる。さらに本発明では誤差をかなり大きく拡大できるため、エイリアシングされたイメージ走査手法はソフトウェアの制御による動作しているシステムの自動較正にも特に適している。
【０１１０】
図に示されているサンプリング点とターゲットの矩形配列は、本発明を実装する１実施形態を除くものであることに注意されたい。形状のイメージを各ターゲット・サンプル上の点から形成できるように各サンプル点およびターゲット位置の相対的位置を定義している限り、他のサンプリング・パターンおよびターゲット・パターンを使用できる。イメージ形状の形成は、ターゲットの配列を繰り返しサンプリングし、試料の完全走査毎に得られるサンプルを表示することにより連続して実行することができる。このため、オペレータは、自分が行った調整結果を目で見ながら調整することができる。本発明の方法により較正試料の１回の完全な走査で抽出したサンプルは広い間隔を取っているため、イメージ処理対象の表面を破壊するような大きな粒子照射は生じない。さらに、適当な処理を行うことにより、各ターゲット内の各サンプルの位置は、較正試料の異なる完全走査毎の位置と異なる場合があり、ターゲット内の同じ点は配列の任意の一組の完全走査で複数回サンプリングされない。また、ターゲットはサイズ、形状とも実質的に同じであるのは好ましいが、これは、小さなターゲットの大きな配列については特に重要であるというわけではないことに注意されたい。
【０１１１】
さらに、ウェハ上の集積回路構造のエッチングまたは蒸着工程のときに上述のように走査型ビーム・システムの較正のためターゲットの配列を含むエイリアシングされたイメージ較正試料をウェハ上にエッチングまたは蒸着することができることに注意されたい。このようにして、較正試料は、その後の走査ビーム処理のため送られる各ウェハとともに自動的に供給される。このため、別に較正試料を装填し、その後蒸着またはエッチング対象のウェハで置き換えることなく焦点合わせと較正を行うことができる。
【０１１２】
したがって、上述の本発明の方法は、走査型ビーム・システムのオペレータが高精度のビーム焦点、非点収差補正、および回転位置合わせを行うのを支援することができる。さらに、これらの方法を使用することにより、自動ビーム焦点合わせ、自動非点収差補正、および自動回転位置合わせを行い、その他の収差効果をもたらすように設計されたアルゴリズムの精度と信頼性を高めることができる。
【０１１３】
本発明およびその利点について詳細に説明したが、付属する請求項で定義されている本発明の精神と範囲から逸脱することなくさまざまな変更、置き換え、改変を加えることができることは理解されるだろう。本発明では、較正試料の損傷を低減すること、および較正感度を向上させることなどの複数の目的を達成する。本発明はさまざまな目的のためにさまざまな用途で使用できるため、付属の請求項の範囲にあるすべての実施形態がすべての目的を達成するわけではない。さらに、本出願の範囲は、明細書で説明している工程、機械、製造、物質の組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定することを意図していない。当業者であれば、本発明の開示から、実質的に同じ機能を実行するか、または本明細書で説明した対応する実施形態と実質的に同じ結果が得られる現存のまたはこれから開発される予定の工程、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを本発明に従って利用できることは容易に理解するであろう。したがって、付属の請求項は、工程、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップなどの範囲内に含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の好ましい実施形態で使用する代表的な集束イオン・ビーム・システムの概略図である。
【図２】１次元空間応答周期関数である、周期Ｐが１マイクロメートル（μｍ）のサイン２乗関数の図である。
【図３】２次元空間応答周期関数である、周期Ｐが各方向で１μｍのｘとｙのサイン２乗関数の図である。
【図４】サンプリング・ピッチがｄｓ＝Ｐ／４０である１次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図である。
【図５】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ＝Ｐ／４０である２次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図である。
【図６】サンプリング・ピッチがｄｓ＝Ｐ／８０である１次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図である。
【図７】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ＝Ｐ／８０である２次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図である。
【図８】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／８０である１次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図９】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／８０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図１０】サンプリング・ピッチがｄｓ＝１μｍ／８０である１次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は１μｍである。
【図１１】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ＝１μｍ／８０である２次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は各方向で１μｍである。
【図１２】サンプリング・ピッチがｄｓ＝１μｍ／８０である１次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は１．０１μｍである。
【図１３】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ＝１μｍ／８０である２次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は各方向で１．０１μｍである。
【図１４】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝１μｍ＋１μｍ／８０である１次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は１μｍである。
【図１５】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１μｍ＋１μｍ／８０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は各方向で１μｍである。
【図１６】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝１μｍ＋１μｍ／８０である１次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は１．０１μｍである。
【図１７】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１μｍ＋１μｍ／８０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、空間応答関数の周期は各方向で１．０１μｍである。
【図１８】見かけの倍率の相対的変化とターゲットの周期性の正規化された誤差の図である。
【図１９】１次元空間応答周期関数である、周期Ｐが１μｍの鋸歯関数の図である。
【図２０】２次元空間応答周期関数である、周期Ｐが各方向で１μｍのｘとｙの鋸歯関数の図である。
【図２１】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／４０およびΔＰ／ｄｓ＝０．８である１次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２２】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／４０およびΔＰ／ｄｓ＝０．８である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２３】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／４０およびΔＰ／ｄｓ＝１．２である１次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２４】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／４０およびΔＰ／ｄｓ＝１．２である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２５】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／１０およびΔＰ／Ｐ＝０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２６】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／１０およびΔＰ／Ｐ＝１／５０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２７】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／１０およびΔＰ／Ｐ＝１／１５である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２８】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／１０およびΔＰ／Ｐ＝１／１２である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図２９】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／１０およびΔＰ／Ｐ＝１／１１である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図である。
【図３０】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ＝Ｐ／１０である２次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３１】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／１０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３２】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝２Ｐ＋Ｐ／１０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３３】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１．１μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３４】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１．０５μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３５】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１．０３μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３６】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１．０１μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３７】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１．００２μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３８】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１．００１μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図３９】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝１．０μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図４０】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝０．９９９μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図４１】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝０．９９８μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図４２】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝０．９９μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図４３】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝０．９７μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図４４】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝０．９５μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図４５】サンプリング・ピッチが各方向でｄｓ’＝０．９０μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数の軸は角度０．５度だけ走査軸に関して回転している。
【図４６】サンプリング・ピッチがｄｓ＝Ｐ／１０である２次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図であるが、この関数のｘ軸は角度０．５度だけ走査のｘ軸に関して回転している。
【図４７】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝Ｐ＋Ｐ／１０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数のｘ軸は角度０．５度だけ走査のｘ軸に関して回転している。
【図４８】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝２Ｐ＋Ｐ／１０である２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数のｘ軸は角度０．５度だけ走査のｘ軸に関して回転している。
【図４９】サンプリング・ピッチがｄｓ＝０．０６μｍである２次元空間応答周期関数の従来のサンプリングの図であるが、この関数のｘ軸は走査のｘ軸に関して１．０５倍拡大されている。
【図５０】サンプリング・ピッチがｄｓ’＝Ｐ＋０．０６μｍである２次元空間応答周期関数のエイリアシングされたイメージ・サンプリングの図であるが、この関数のｘ軸は走査のｘ軸に関して１．０５倍拡大されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【国際調査報告】
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