CN115951565A - 用于决定元件在样品上的位置的设备与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于用于决定至少一个元件(130、540、940)在样品上的位置的设备(200)，该设备包含：(a)至少一个扫描粒子显微镜(210)，其包含第一参考物体(240)，其中第一参考物体(240)设置在扫描粒子显微镜(210)上，使得扫描粒子显微镜(210)可用于决定至少一个元件(130、540、940)在样品上相对第一参考物体(240)的相对位置；以及(b)至少一个距离测量装置(270)，其实施为决定第一参考物体(240)和第二参考物体(250)之间的距离，其中第二参考物体(250)与样品之间存在一关系。

Description

用于决定元件在样品上的位置的设备与方法
本申请是申请日为2020年01月20日且发明名称为“用于决定元件在光刻掩模上的位置的设备与方法”的中国专利申请No.202010068024.6的分案申请。
相关申请的交叉引用
本专利申请主张在2019年1月21日向德国专利商标局提出申请的德国专利申请案DE 10 2019 200 696.5的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明关于用于决定元件在光刻掩模上的位置的设备与方法。
背景技术
纳米技术的进步使得生产具有越来越小的结构元件的部件成为可能。为了处理和显示纳米结构，需要可测量这些结构的工具，使得可从测量数据产生结构元件的像。举例来说，这些像可用于检查结构元件是否放置在由设计所提供的位置和/或该结构元件是否具有预定的尺寸。此外，可根据像数据确定在处理晶片时的两个或更多个光掩模的最佳可能重叠。
当前，光学测量过程通常用于测量纳米技术领域的部件。然而，光学测量过程的分辨率受到用于分析部件的辐射波长的限制。目前，氟化氩(ArF)激光器(其在约193nm的波长下发射)形成了具有最短波长的市售光源。
在某些领域中，使用ArF激光器作为光源的显微镜的分辨率并不足够。举例来说，测量光刻掩模上的图案元件的准确度需在单位数纳米范围内，或甚至在亚纳米范围内。
扫描粒子显微镜为可在此区域中提供空间分辨率的测量工具。在扫描粒子显微镜中，粒子束与样品相互作用。扫描粒子显微镜在下文中简称为SBM(扫描粒子束显微镜)。举例来说，电子和/或离子被使用作为粒子。然而，也可能使用其他粒子束，例如原子束或分子束。可使用电子或离子束，在可调整的分辨率下扫描或感测样品的较大区域。因此，扫描粒子显微镜是用于纳米技术的强大分析工具。
然而，在扫描粒子显微镜中很难将粒子束的位置固定在其静止位置。在这方面，有两个主要的误差来源。首先，由于来自扫描粒子显微镜的柱内的原因，可能引起扫描粒子显微镜的束位置的变化。这方面的示例包含例如通过改变聚焦和/或像差来进行扫描粒子显微镜的设定的改变，例如调整中的变化。SBM的柱的经常不可避免的污染会导致SBM的柱的构成部分产生静电充电，使粒子束偏转。此外，可将扫描粒子显微镜的柱内的构成部分的热漂移加入到上述原因。
申请人的专利US 9336983 B2描述了用于确定并大幅地补偿粒子束的静止位置的波动的选项，其原因主要出现在SBM的柱中。
其次，扫描粒子显微镜的束位置会受到起源位于SBM柱之外的源的影响。粒子束的空间分辨率降低的重要原因在于样品的静电充电。此外，外部电场和磁场以及发生的干扰辐射会影响SPM的粒子束在样品上的入射点。关于粒子束的入射点，待检查样品的热漂移同样包含在来自SBM柱之外的故障原因中。
除了测量小的结构，扫描粒子显微镜也经常用于局部处理或修复微观结构。然而，以上概述的原因经常导致待处理部位的粒子束所引起的成像中的变形，并导致修复过程的品质下降。
为了使这些影响最小化，通常将参考结构或参考标记附接在待处理样品上的处理部位附近，并定期进行感测。为了校正粒子束的束位置，在样品的处理程序期间使用参考标记的位置相对于参考位置的测量偏差。这被称作“漂移校正”。为此目的，在本领域中将参考标记称作“DC标记”。
以下列出的文件考虑了参考标记的主题：US 9 721 754 B2、US 7 018683、EP 1662 538 A2、JP 2003–007 247A、US 2007/0 023 689、US 2007/0 073 580、US 6 740 456B2、US 2010/0 092 876A1和US 5 504 339。
以上所指出的文件描述了用于局部补偿粒子束在样品上的入射点的相对位移的方法。然而，通常需要知道元件在样品(例如光刻掩模)上的绝对位置。
发明内容
因此，本发明的目的为提出用于决定元件在样品上的位置的设备和方法。
根据本发明的示例性实施例，此问题由下文所述的设备以及由下文所述的方法来解决。在一个实施例中，用于决定至少一个元件在光刻掩模上的位置的设备包含：(a)至少一个扫描粒子显微镜，其包含第一参考物体，其中第一参考物体设置在扫描粒子显微镜上，使得扫描粒子显微镜可用于决定至少一个元件在光刻掩模上相对于第一参考物体的相对位置；以及(b)至少一个距离测量装置，其实施为决定第一参考物体和第二参考物体之间的距离，其中第二参考物体与光刻掩模之间存在一关系。
通过决定光刻掩模的元件相对第一参考物体的相对位置并通过在第一参考物体与第二参考物体之间测量的距离，有可能以高精确度来确定光刻掩模的元件相对于光刻掩模的参考点或相对于掩模内部坐标系统的绝对位置。在此处，第一参考物体和第二参考物体有助于显著消除柱内部和柱外部误差源，其在决定光刻掩模的至少一个元件的位置时会导致用于感测光刻掩模的至少一个元件的粒子束的静止位置的变化。
测量第一参考物体与第二参考物体之间的距离或距离变化，可将元件的位置从掩模坐标系统精确地转换到与设备的样品台(在其上安装光刻掩模)联接的坐标系统中。结果，设备的粒子束的静止位置的变化可与外部稳定参考相关，该外部稳定参考的时间变化小于光刻掩模的时间变化。因此，可提高在决定光刻掩模的至少一个元件的位置时的精确度。
最后，使用根据本发明的设备避免了在光刻掩模上(或更一般地在样品上)的参考标记的复杂沉积，且特别是避免了在处理过程终止后通常难以从掩模或样品上移除沉积的参考标记的情况。
第一参考物体可附接到用于至少一个粒子束的扫描粒子显微镜的输出端，使得第一参考物体可至少部分地通过至少一个粒子束来成像。
通过在第一参考物体的一部分上扫描粒子束来产生扫描粒子显微镜的视场或FOV。视场可呈现在SBM的监视器上。SBM的柱内部干扰(例如，扫描粒子显微镜的设定的变化)会导致粒子束的扫描区域发生位移，从而导致扫描粒子显微镜的视场发生位移。
相比之下，在扫描区域发生位移的情况下，牢固地连接到扫描粒子显微镜的粒子束的输出端的第一参考物体的位置基本上保持不受影响。由于将第一参考物体牢固地附接到扫描粒子显微镜的输出端，因此配备有第一参考物体的扫描粒子显微镜包含一装置，其可用于检测相对第一参考物体的视场并因此决定至少一个粒子束的入射点的变化。因此，根据本发明的设备避免了重复耗时地决定粒子束在光刻掩模上的入射点之间在改变扫描粒子显微镜的设定之前和例如改变之后之间的距离。
在本说明书中的此处和其他地方，表述“基本上”表示传统测量误差内的数量指示，其使用根据现有技术的测量设备来决定数量。
第一参考物体可包含一个或两个标记。
可至少部分地通过位于第一参考物体上的一个或两个标记来检测至少一个粒子束在光刻掩模上的入射点的变化。若已知关于变化类型的其他数据，例如入射点的变化主要实现在一个方向上，则包含一个或两个标记的参考物体可能足以决定掩模上的元件相对于第一参考物体的相对位置。
第一参考物体可包含展开一坐标系统的至少三个标记。
通过展开一坐标系统的第一参考物体的至少三个标记，有可能定量地检测不只是至少一个粒子束在光掩模上的入射点的变化。通过形成一个参考框架的至少三个标记，有可能可靠地决定不只是扫描粒子显微镜的粒子束的静止位置。此外，至少三个标记有利于确定粒子束的扫描区域的视场中的线性和/或非线性干扰，例如视场中的变形。这使得首先有可能增加在决定至少一个元件在光刻掩模上的位置时的准确度，其次有可能以提高的准确度来决定其尺寸和轮廓。
一个、两个和/或至少三个标记的横向尺寸范围可为1nm至5000nm、较佳为2nm至1000nm、更佳为5nm至200nm、且最佳为10nm至50nm，和/或至少三个标记的高度范围可为1nm至1000nm、较佳为2nm至500nm、更佳为5mm至300nm、且最佳为10nm至200nm。
一个、两个和/或至少三个标记可具有与第一参考物体的材料成分不同的材料成分。此外，标记可包含金属或金属合金。此外，标记可由前躯气体产生，其用于将缺失的材料沉积在光刻掩模上。举例来说，四乙氧基硅烷(TEOS)或金属羰基为用于此目的的前驱气体。
通过具有与第一参考物体不同的材料成分的第一参考物体的标记，当使用扫描粒子显微镜的粒子束扫描标记时，除了拓扑对比外，还产生材料对比。
然而，也可能使用仅基于拓朴对比的标记。这表示也可通过结构化第一参考物体来产生标记。
第一参考物体可设置在扫描粒子显微镜的至少一个粒子束的景深内。
因此，有可能在不改变扫描粒子显微镜的设定(例如其聚焦)的情况下，聚焦地成像光刻掩模的至少一个元件和第一参考物体的(一个或多个)标记。由此可避免与SBM的设定改变有关的干扰源，其造成粒子束的静止位置的变化。
第一参考物体与光刻掩模的距离可在0.1nm至1000μm的范围内，较佳在1nm至500μm的范围内、更佳在10nm至200μm的范围内、且最佳在100nm至50μm的范围内。
第一参考物体可包含第一数量的单元胞，其中每一单元胞可包含至少三个标记，其中第二数量的粒子束可穿过第一数量的单元胞，其中以下条件适用于第二数量：1≤第二数量≤第一数量，且其中第一数量可包含一区域>10、较佳>50、更佳>200、且最佳>1000。
可将第一参考物体设计为使得它可用于同时以一个以上的粒子束操作扫描粒子显微镜。在这种情况下，第一参考物体必须至少包含这么多的单元胞，因为扫描粒子显微镜提供了用于同时感测样品的粒子束。
第一参考物体可包含识别各种单元胞的标签。
一个粒子束或多个粒子束可连续地使用不同的单元胞。
第一参考物体在其使用过程中可能会遭受磨损或污染。特别地，这可应用于第一参考物体的标记。因此，若第一参考物体包含比SBM所提供的粒子束多更多的单元胞是有利的。结果，可大幅地增加第一参考物体的使用寿命。
第一参考物体可包含一薄膜，其中展开一坐标系统的至少三个标记设置于该薄膜上。薄膜可能没有开口。薄膜可包含多个单元胞。
基于薄膜所制造的第一参考物体具有三个优点：首先，与穿孔结构相比，薄膜具有很大的稳定性；其次，薄膜可容易地制造；第三，粒子束不受第一参考物体中的开口的影响。通过附接至薄膜的至少三个标记形成坐标系统或形成参考框架，除了扫描粒子显微镜的粒子束的参考位置或静止位置以外，有可能再次确定当成像粒子束的扫描区域时的变形，且有可能校正在光刻掩模的至少一个元件的所呈现像中的该变形。
薄膜的厚度可小于200nm，较佳小于50nm、更佳小于20nm、且最佳小于10nm。薄膜可包含聚酰亚胺薄膜或多晶半导体材料薄膜，例如多晶硅薄膜。
当选择第一参考元件的薄膜的厚度时，应观察到，用于检测光掩模的元件的粒子必须同样地穿透薄膜，以到达上述设备的扫描粒子显微镜的检测器。此外，有可能决定由薄膜所吸收的二次电子的电流，并在产生二次电子像时将其考虑在内。
第一参考物体可包括至少一个开口，至少一个粒子束穿过该开口，以用于感测光刻掩模。第一参考物体的每一单元胞可具有开口，其中粒子束穿过该开口，以感测光刻掩模。
开口可具有任何形式。容易制造的开口(例如圆形开口或多边形形式的开口)是有利的。
第一参考物体可包含单元胞，单元胞的开口具有不同的尺寸。因此，有可能使第一参考物体适应SBM的粒子束的扫描区域的不同尺寸。
第一参考物体可包含网格状结构。网格状结构可包含识别网格状结构的个别胞的标签。网格状结构可具有不同尺寸的胞。
网格状结构使得有可能在扫描粒子显微镜的FOV或视场或测量场内成像第一参考物体的一部分和样品表面的一部分，且其结果为很容易地在扫描样品表面的操作模式与扫描第一参考物体的操作模式之间交替。
第一参考物体的网格状结构可具有宽度≤30μm、较佳≤10μm、更佳≤5μm、且最佳≤2μm的开口。第一参考物体的网格状结构的网纹的宽度可≤5μm、较佳≤2μm、更佳≤1μm、且最佳≤0.5μm。第一参考物体的外部尺寸可≤5.0mm、较佳≤1.0mm、更佳≤0.3mm、且最佳≤0.1mm。
扫描粒子显微镜可包含扫描单元，其实施为在第一参考物体的至少一个部分上和/或在光刻掩模的至少一个元件上扫描扫描粒子显微镜的至少一个粒子束。
扫描粒子显微镜的扫描单元可实施为在共同扫描过程中在第一参考物体的至少一个部分上以及在光刻掩模的元件上扫描至少一个粒子束。
通过将第一参考物体附接在粒子束的景深范围内，可通过使用粒子束感测来同时地(即在一次扫描中)以高准确度成像掩模的元件和部分的第一参考物体。因此，可实时地检测柱内部和柱外部的干扰，并通过计算来进行补偿。在此处，本申请利用以下事实：SBM的粒子束在样品(例如光掩模)上的入射点以与第一参考物体在粒子束的扫描区域内的位移相同的方式进行改变，因此在扫描粒子显微镜的视场中。
第一参考物体的标记设置在第一参考物体上，使得它们在第一参考物体的至少部分扫描期间至少部分地由粒子束感测。
第一参考物体可为导电的，以用于补偿光刻掩模的表面电荷。第一参考物体的一侧可以电绝缘的方式附接到扫描粒子显微镜。第一参考物体可包含放大器(更特别地为转阻放大器)，其与第一参考物体在空间上分开设置。放大器可实现为以导电方式连接到第一参考物体。
除了检测在样品中或样品上由粒子束产生的粒子以外，当在附加测量的第一参考物体上扫描粒子束时，通过由第一参考物体产生的电流来检测额外的像通道。若第一参考物体以网格状结构的形式实施，则此实施例是特别有利的。测量粒子束在网格状结构中所产生的电流提供了一个重要信号，用于区分粒子束目前是被引导到第一参考物体的一部分之上还是样品或光刻掩模的一部分之上。
网格状结构可具有标签，在标签的协助下，可将在扫描期间所测量的数据分配给第一参考物体的一部分。
扫描粒子显微镜的分辨率通常可在较大范围内变化。这伴随着可在FOV内成像的第一参考物体的部分的变化。因此，有利的是，以网格状结构形式实施的第一参考物体具有标签，该标签为网格状结构所形成的标度提供了坐标系统，使得尽管网格状结构具有周期性，但可明确地识别出个别周期。
光刻掩模可包含透射式光掩模或反射式光掩模。光刻掩模可包含二元掩模、相移掩模、以及两个或更多个用于多次曝光的掩模。此外，术语光刻掩模可包含用于纳米压印光刻的模板。此外，术语光刻掩模也可包含光刻制程的其他构成部分，例如晶片、ICs(集成电路)、MEMSs(微机电系统)、和PICs(光子集成电路)。
光刻掩模的元件可包含以下组中的至少一个元件：结构元件或图案元件、标记和缺陷。
扫描粒子显微镜可包含评估单元，其实施为从第一参考物体的变化来决定由粒子束显微镜的至少一个粒子束所记录的像的变形，和/或评估单元可进一步实施为基于模型来从第一参考物体的变化决定样品或光刻掩模的静电荷。
通过展开一坐标系统的第一参考物体的标记，有可能通过评估标记彼此之间的相对位移来决定和补偿在粒子束的协助下所产生的像的视场中的变形。在此校正过程中，同时扫描样品或光刻掩模的至少一个元件以及第一参考物体的至少一个部分是值得的。
扫描粒子显微镜可包含设定单元，其实施为改变扫描粒子显微镜的至少一个设定。设定扫描粒子显微镜可包含以下组的至少一个元件：设定放大倍率、设定焦点、设定消像散器、设定加速电压、设定束位移、调整扫描粒子显微镜的粒子源位置、以及更改光阑。
扫描粒子显微镜可包含评估单元，其实施为基于在至少一个粒子束的扫描期间所测量的数据来捕获在改变设定之前和之后的至少一个粒子束在样品或光刻掩模上的入射点相对第一参考物体的位置。
评估单元可为扫描粒子显微镜的一部分，也可提供作为分离的单元。在改变设定之前和进行设定的改变之后，通过测量第一参考物体在扫描粒子显微镜的视场内的位置，有可能决定扫描粒子显微镜的光束轴相对于第一参考物体的位移。在此处，假设当设定改变时，第一参考物体相对于样品表面保持不变。相反地，设定的改变导致了扫描粒子显微镜的视场相对于第一参考物体以及相对于样品表面的相对位移。
至少一个粒子束可包含以下组中的至少一个元件：电子束、离子束、原子束、分子束和光子束。
至少一个距离测量单元可包含至少一个干涉仪。干涉仪可包含激光干涉仪和/或差分干涉仪。干涉仪可包含Mach-Zehnder干涉仪、Michaelson干涉仪和/或白光干涉仪。
至少一个距离测量单元可包含位置传感器。位置传感器可包含以下组中的至少一个元件：电位计转换器、应变计、电感式传感器、电容式传感器和涡流传感器。
第一参考物体可实施为反射距离测量装置的光束。第一参考物体可实施为反射至少一个干涉仪的光束。至少一个反射表面基本上可布置为平行于扫描粒子显微镜的粒子束的光束轴。第一参考物体可包含至少两个反射表面，其基本上平行于粒子束的光束轴设置且相对彼此具有基本上为90°的角度。第一参考物体可包含至少两个反射表面，其基本上平行于光束轴设置且包含相对彼此基本上为180°的角度。
第二参考物体可包含来自以下组的至少一个元件：光刻掩模、用于光刻掩模的样品保持器、附接到光刻掩模并提供用于距离测量装置的光束的反射设备、以及附接到样品保持器并提供用于距离测量装置的光束的反射设备。
较佳为将第二参考物体实施为样品保持器的一部分。此实施例不需要将第二参考物体或反射设备附接至个别样品。
第二参考物体可包含用于距离测量装置的至少一个光束的反射设备。第一参考物体的反射单元和第二参考物体的反射设备基本上可彼此平行地对准。
此外，第二参考物体可包含第二反射设备，其反射表面基本上垂直于扫描粒子显微镜的至少一个粒子束对准。第二参考物体的第二反射设备可用于决定第二参考物体和第一参考物体之间在束方向上(即，在z方向上)的距离。结果，可决定可附接第一参考物体的扫描粒子显微镜的柱的输出端与面向扫描粒子显微镜的粒子束的光刻掩模的表面之间的距离。举例来说，第一和第二参考物体之间在束方向上的距离可通过干涉仪来确定。
在一个实施例中，用于决定至少一个元件在光刻掩模上的位置的方法包含以下步骤：(a)通过扫描粒子显微镜的至少一个粒子束对光刻掩模上的至少一个元件和第一参考物体进行至少部分扫描；(b)从扫描数据决定光刻掩模上的至少一个元件相对于第一参考物体的相对位置；以及(c)通过距离测量装置决定第一参考物体和第二参考物体之间的距离，其中第二参考物体和光刻掩模之间存在一关系。
光刻掩模上的至少一个元件以及第一参考物体的至少一部分的至少部分扫描可在一共同扫描过程中实现。
用于决定光刻掩模上至少一个元件的位置的方法可进一步包含以下步骤：从第一参考物体和第二参考物体之间的距离以及在步骤b中所决定的相对位置，决定至少一个元件在光刻掩模上的位置。
决定第一参考物体与第二参考物体之间的距离可包含在扫描至少一个元件和第一参考物体的至少一个部分时，决定第一参考物体与第二参考物体之间的距离的变化。通过在电子束的扫描期间读取干涉仪，有可能在测量结果中包含所检测到的位置变化。
决定光刻掩模的至少一个元件的位置可包含：决定至少一个元件相对掩模内部坐标系统的位置，并使用在步骤b中所决定的相对位置以及在步骤c中所决定的第一参考物体与第二参考物体之间的距离变化来校正所决定的位置。
在步骤b中决定相对位置可更包含：在光刻掩模上的至少一个元件的至少部分扫描期间，决定至少一个粒子束相对光刻掩模的位置的变化。
第一参考物体不仅形成相对于扫描粒子显微镜的柱的参考点或参考位置，而且也在垂直于粒子束的束方向的第一参考物体的平面中定义了坐标系统。由此产生的此坐标系统或参考框架有助于在光刻掩模的元件和第一参考物体的至少一个部分的共同扫描期间检测扫描区域的线性和非线性干扰的发生。当产生扫描区域的像时，可校正所检测到的干扰。因此，根据本发明的设备有助于以之前没有达到过的准确度来进行光刻掩模的元件的成像。
用于决定光刻掩模上的至少一个元件的位置的方法可进一步包含以下步骤：测量在扫描期间由第一参考物体所产生的电流。
用于决定光刻掩模上的至少一个元件的位置的方法可包含以下步骤：决定第一参考物体的各个部分相对于粒子束的扫描区域的相对位移，以用于决定当在光刻掩模的至少一个元件和第一参考物体的至少一个部分上扫描粒子束时的扫描区域的变形。
第一参考物体的各个部分可包含网格状结构的一个或多个网格胞的不同侧面和/或第一参考物体的至少三个标记(其不沿一直线设置)。
在另一方面中，计算机程序可包含指令，其促使前述各方面中任一个所述的设备的计算机系统执行前述各方面的方法步骤。
附图说明
以下的详细描述将参照示图描述本发明目前的较佳示例性实施例，其中：
图1示意性地阐明了带电样品在决定样品(光刻掩模)的元件(结构元件)的位置和尺寸时的影响；
图2显示了穿过一设备的一些重要部件的示意性截面，该设备可用于决定元件在样品上的位置；
图3再现了图2设备的样品区域的放大截面；
图4显示了以网格形式实现的第一参考物体的第一示例性实施例的示意平面图；
图5显示了图4的第一参考物体的网格的放大截面，其具有形式为样品表面缺陷的元件；
图6再现了图5的扫描区域，其包含在样品上元件周围的网格开口的位置且其是在改变扫描粒子显微镜的设定之前实施的；
图7显示了在对扫描粒子显微镜的设定进行改变之后的图6的扫描区域的位移；
图8显示了第一参考物体的第二示例性实施例，其实施为具有标记的薄膜；
图9显示了第一参考物体的第三示例性实施例的单元胞；
图10再现了第一参考物体的第一示例性实施例的修改例；以及
图11显示了用于决定元件在光刻掩模上的位置的方法的流程图。
具体实施方式
下文将更详细地解释根据本发明的设备和根据本发明的方法的当前较佳实施例。基于修改的扫描电子显微镜(SEM)来解释根据本发明的设备。然而，根据本发明的设备和用于决定元件在光刻掩模上的位置的方法并不限于以下讨论的示例。而是，这些也可基于任何SBM来实现，例如聚焦离子束(FIB)显微镜。此外，根据本发明的设备的使用不限于光刻掩模，其仅以示例性的方式描述于下文。自然地，根据本发明的设备同样可用于决定例如在纳米压印光刻的模板上的位置或在其生产过程中在晶片上的位置。
图1的示图100示意性地显示了外部干扰的示例，即干扰位于扫描电子显微镜的柱的外部，特别是样品的静电充电，其影响了光刻掩模的结构元件的尺寸和/或位置的决定。图1的示图100显示了通过带电样品110和扫描电子显微镜160的输出端165的示意性截面。如已经提到的，样品110可为光掩模的电绝缘基板或可为用于纳米压印光刻的模板。样品110可为待处理的晶片，或者该样品可通过晶片上的光刻胶来实现。样品110在其表面115上具有引起电位分布的表面电荷的分布。在像的左侧部分，样品表面115具有正电荷120。这在图1中用交叉符号120表示。在像的右侧部分，样品表面115显示出过量的负电荷125，其由虚线125来说明。元件符号120和125用于表示样品表面115上的表面电荷的分布以及由带电表面115所引起的电位分布。
样品表面115的电荷120、125可由带电粒子束引起，例如扫描电子显微镜(SEM)160的电子束175。然而，样品表面115的电位分布120、125也可能由处理过程产生(例如当使用离子束处理样品110时)，并可在晶片上进行等离子体过程和/或在布置于晶片上的光刻胶上进行处理过程的情况下引起。此外，样品110的电荷120、125可能例如由对样品110的处理而引起。
在图1的示图100中所示的样品110的部分中，表面电荷120、125的分布具有均匀的密度。然而，这并不代表使用此处所讨论的设备的前提条件。而是，在本申请中提出的方法和设备也可处理在小的横向距离内变化的电荷密度的变化。
在图1的示例中，偏转系统170使电子束175偏转并在样品表面115上扫描电子束175，以决定结构元件130在样品110上的尺寸和/或位置。举例来说，结构元件130可包含吸收体结构的元件或光刻掩模的图案元件。结构元件130也可为相移掩模的元件。同样地，结构元件130可为光掩模已经投射到光刻胶中的元件。在另一示例中，结构元件130是晶片的芯片的元件。
如示图100的像的左侧所示，扫描结构元件130的电子束175在样品表面115附近受到样品表面115的正电荷120的吸引效应而在粒子束175的光轴172的方向上偏转并遵循轨迹174。没有电位分布120，电子束175将遵循路径176。实心结构135显示出结构元件130的尺寸，其为电子束175在没有样品表面115的静电充电的情况下将决定的结构元件130的尺寸。虚线结构140指示了在存在样品110正充电的情况下电子束175从结构元件130产生的结构元件130的尺寸。由于样品110的正充电，电子束175产生实际上大于结构元件130的实际尺寸135的结构元件130的SEM像。如果结构元件130的边缘用于决定其在样品110上的放置，则两条垂直虚线132和134指示了由静电充电引起的结构元件130在样品110上的放置的位移。
类似地，图1的像的右侧部分显示了带负电荷125的样品表面115对电子束175的电子的路径运动184的排斥作用。由于电荷分布125而在样品表面115的附近造成电子束175的额外偏转，使得从扫描数据产生的SEM像中的结构元件130的实际尺寸145显得较小。这由图1中的虚线结构150解释。
如果成功决定了待扫描区域周围的样品表面115的电荷状态(即局部电位分布120、125)，则可校正SEM 160的电子束175的扫描或测量数据的错误解释。结果，举例来说，结构元件130的位置和/或尺寸可重复地测量，这对两个以上的光掩模的最佳可能重叠是最重要的。此外，在可能需要借助于电子束175和一种或多种处理气体来处理结构元件130的情况下，SEM 160的参数的适当设定可确保实际上在预期区域中处理结构元件130。
图1以示例性方式显示了在决定样品110的结构元件130的位置和/或尺寸时的外部干扰源的影响。如下文所解释，下文所解释的设备也可自然地用于校正对样品110的结构元件130的放置和/或尺寸的决定的其他外部和/或内部干扰影响。
图2示意性地显示了用于决定元件(例如结构元件130)在样品110上的位置的设备200的某些部件的截面。修改后的扫描粒子系统210设置在真空室202中。在图2中，修改的扫描粒子显微镜210以扫描电子显微镜210的形式实施。扫描粒子显微镜210由粒子枪205和柱215构成，其中设置有光束光学单元220，其形式例如为SBM 210的电子光学单元220。粒子枪205产生粒子束225，且电子或光束光学单元220将粒子束225聚焦，并将其引导到柱215的输出端处的样品110上。
样品110被放置在样品台230或样品保持器230上。样品台230在本领域中也称作“台”。如图2中的箭头所示，样品台230可相对于SBM 210的柱215在三个空间方向上移动，例如通过未在图2中显示的微操纵器。此外，样品台230可包含传感器，其设计为检测样品台230相对于扫描粒子显微镜210的柱215在三个空间方向上的运动。此外，样品台230可实现为可绕一个或多个轴(图2中未显示)旋转。
与平移运动一样，样品台230的旋转运动可由传感器来监控。传感器(未显示于图2中)可例如以干涉仪的形式实现。
粒子束225在测量点235处撞击样品110。样品110可为任何微结构构成部分或部件。因此，样品110可包含例如透射式或反射式光掩模和/或用于纳米压印技术的模板。透射式光掩模和反射式光掩模可包含所有类型的光掩模，例如二元掩模、相移掩模、MoSi(硅化钼)掩模、或用于两次或多次曝光的掩模。
如前文已经解释的，在图2中阐明的示例性实施例中的设备200包含形式为扫描电子显微镜(SEM)的扫描粒子显微镜210。电子束225作为粒子束225是有利的，因为它基本上不会损坏样品110。然而，也可能在设备200中使用离子束、原子束、或分子束(图2中未示出)。
在电子束225离开设置在柱215中的光束光学单元220的柱215的下端，第一参考物体240被固定到柱215。第一参考物体240周围的区域在图3中以放大的方式示出。将基于关于图3至图10的讨论来解释第一参考物体240的细节。
此外，图2的设备200可包含一个或多个扫描探针显微镜，其形式例如为原子力显微镜(AFM)(图2中未示出)，其可用于分析和/或处理样品110。
设置在扫描粒子显微镜210的柱215中的检测器245将电子束225在测量点235处所产生的二次电子和/或从样品110反向散射的电子转换为电测量信号，并将其转发给设备200的计算机系统280的评估单元286。检测器245可包含过滤器或过滤系统，以根据能量和/或立体角(未示于图2)来区分电子。
设备200的扫描粒子显微镜210可进一步包含检测器255，其用于检测由入射电子束225在第一测量点235处产生的光子。检测器255可例如光谱地解析所产生光子的能谱，从而允许得出关于表面115或样品110的表面附近的层的组成的结论。
此外，对于样品110为电绝缘或具有电绝缘的表面层的情况，扫描粒子显微镜210可包含在第一测量点235的区域中提供低能离子的离子源265。
设备200更包含了距离测量装置270，其在图2所示的示例中实施为干涉仪270，更具体地为差分干涉仪。干涉仪270包含激光器作为光源。干涉仪270将第一光束273导向至第一参考元件240的反射单元260上。第一参考元件240的反射单元260将入射光束273反射回到干涉仪270上。干涉仪270将第二光束276导向至第二参考物体250上。在图2所示的示例中，第二参考物体250为样品110(例如光掩模)的侧面。在此实施例中，第二参考物体250可包含反射设备255，以增加第二参考物体250的反射率。在图2所示的示例中，第二参考物体的反射设备255可通过在旨在反射光束276的样品110的侧面上施加反射层来实现。干涉仪270测量第一参考物体240和第二参考物体250之间的相对位置、或位置和取向。
此外，第二参考物体250可包含第二反射设备，其并未显示于图2中且在电子束225的方向上对准。第一参考物体240和第二参考物体250之间的距离可在例如干涉仪(其同样未示于图2)的协助下在电子束225的光束方向上测量。因此，有可能确定第一参考物体240与样品上侧115或光刻掩模110的上侧115之间的距离。
设备200包含计算机系统280。计算机系统280包含扫描单元282，其在样品110上方以及至少部分地在第一参考物体240上方扫描电子束225。此外，计算机系统280包含设定单元284，用于设定和控制设备200的扫描粒子显微镜210的各种参数。
此外，计算机系统280包含评估单元286，其分析来自检测器245和255的测量信号并从中产生像，该像显示于显示器290上。扫描单元282在样品110和/或参考物体240上扫描电子束225或粒子束225的区域显示于计算机系统280的监视器290上，并因此被指定为扫描粒子显微镜210的视场或FOV。特别地，评估单元286设计为从检测器245的测量数据(其包含来自样品110和第一参考物体240的信号)来决定在扫描区域中发生的线性和非线性干扰(其发生于粒子束225由扫描单元282扫描的时候)。评估单元286更包含一种或多种算法，其允许在计算机系统280的监视器290上的检测器245的测量数据表示中的检测到的干扰被校正。评估单元的算法可使用硬件、软件或其组合来实现。
评估单元286同样处理距离测量装置270或干涉仪270的测量信号，并在监视器290上以图形或数字形式表示这些。为此，评估单元286包含一种或多种算法，其设计以从干涉仪270和检测器245和/或255的的测量信号以及其他选择性的测量数据来产生像数据。
此外，评估单元286可设计为当在监视器290上表示由扫描单元282所感测的元件时(例如当表示结构元件130时)，除了检测器245的测量数据以外，也考虑距离测量装置270的测量数据。
计算机系统280和/或评估单元286可包含存储器(图2中未示出)，较佳为非挥发性存储器，其储存用于各种样品类型的一种或多种充电模型。基于静电充电的模型，评估单元286可设计为从检测器240的测量数据来计算样品110的静电充电。此外，评估单元286设计为当在监视器290上表示扫描区域时，考虑样品110的静电充电。此外，评估单元286可促使计算机系统280通过电子束225或离子源265的低能离子的局部照射来进行至少部分补偿。
如图2所示，评估单元286可整合到计算机系统280中。然而，也有可能将评估单元286实施为设备200内部或外部的独立单元。特别地，评估单元286可设计为通过专用硬件实施方式来执行其某些任务。
最后，计算机系统280可包含位移单元288，其通过将电信号馈入至微操纵器来促使样品台230在一、二、或三个空间方向上移动。
计算机系统280可整合到设备200中或实施为独立的设备(图2中未示出)。计算机系统280可构造为硬件、软件、固件或组合。
不同于图2所示，设备200的扫描粒子显微镜210可包含多光束扫描粒子显微镜，其能够同时将多个粒子束导向至样品110上(未示于图2)。多光束扫描粒子显微镜包含检测器或检测器配置，其可并行地检测由个别粒子束产生的二次粒子。此外，多光束扫描粒子显微镜的评估单元286设计为结合由个别粒子束的二次粒子所产生的部分像，以形成整体的像。
图3的示图300显示了在样品110上的粒子束225的入射点235的区域中的设备200的放大截面。第一参考物体240通过保持器310牢固地连接至柱215的下端。在电子束225的扫描区域内，在图3的示例中的参考物体240包含具有开口的网状或网格状结构320，电子束225可经由开口穿过网格状结构320，基本上不与网格状结构320相互作用。
在左侧，第一参考物体240包含反射单元260，其在图3的示例中附接至第一参考物体240的保持器310。在图300中，反射单元260附接至第一参考物体240的保持器310，使得入射光束273的大部分被反射单元260反射(R＞80％)。为了优化反射单元260的反射系数，第一参考物体240的反射单元260面向距离测量装置270的光束273的一侧可设置有反射层。在此处，反射层可设计为使得其反射系数在光束273的波长处具有最大值(未显示于图3)。因此，在图3中所示的示例中，第一参考物体240包含保持器310、网格状结构320和反射单元260。
在图3所示的示例中，样品110(例如光刻掩模110)通过三点轴承而设置在样品台230上。样品110通过重力作用来保持在其位置。图300的截面显示了三点轴承的三个球体330中的两个。第二参考物体250在图3所示的示例中由样品台230的框架结构340形成。以其最简单的形式，样品台230的框架340具有金属反射率。在这种情况下，距离测量装置270可将光束276直接照射到样品台230的框架部分340上，且框架部分340将大部分光束276反射回距离测量装置270或干涉仪270。
像在第一参考物体240的反射单元260的情况下一样，也有可能在样品台230的框架结构340(其形成第二参考物体250)的部分上提供用于增加其反射率的反射层(图3中未示出)。这增加了干涉仪270的第二光束276的反射分量，其中第二光束入射在第二参考物体250的反射层上。
设备200的扫描粒子显微镜210的粒子束225可用于测量样品110和/或光掩模110上存在的标记。若样品110或光刻掩模110具有形式为不同标记的内部坐标系统，则有可能确定例如样品110上的结构元件130的绝对位置。第一参考物体240可用于决定粒子束225相对于第一参考物体240的位置和取向的变化。此外，距离测量装置270测量第一参考物体240(即扫描粒子显微镜210的柱215)相对于第二参考物体250(即样品表面115)的位置变化。最终，这检测到粒子束225的静止位置相对于样品110的变化。结果，有可能确定两个校正值，其可用于改善对结构元件位置的决定。特别地，距离测量装置270允许相对于稳定的外部参考来决定结构元件130的绝对位置。举例来说，外部稳定参考可为连接至样品台230的坐标系统。通过参照外部参考点(其随时间推移保持稳定)，可显著提高与决定结构元件130的位置有关的精确度。
示图300中所示的实施例允许决定两个参考物体240和250相对彼此沿一个方向的位置变化。通过将第二距离测量装置270配置在设备200中，该第二距离测量装置不平行于第一距离测量装置270，有可能决定两个参考物体240和250相对彼此在样品110的平面中的位置变化。较佳地，两个距离测量装置270以绕粒子束225的光束轴相对彼此成90°角的方式安装在设备200中。
此外，有可能针对每一方向使用两个距离测量装置270，该距离测量装置较佳设置在第一参考物体240或第二参考物体250的两侧的直线上。这首先使得有可能容易地决定第一参考物体240的长度变化或变形。其次，这也有助于分析其表面非常不平坦的大样品。用于一方向的两个距离测量装置270中的至少一个不应被样品110遮盖。
在图2和图3所示的设备200中，距离测量装置270实施为干涉仪。也有可能以位置传感器(在图2和图3中未示出)的形式来实现距离测量装置270。举例来说，位置传感器可实现为电位计转换器或应变计。然而，位置传感器也可实施为电阻式、电容式和/或磁感应式的距离传感器。
图4的示图400以示意性且大幅放大的方式呈现了第一参考物体240的第一示例性实施例的网格状结构320的示例的平面图。在图4所示的示例中，网格状结构320包含具有正方形开口420的网格410。网格410的个别开口420的宽度由“s”表示。举例来说，电子束225或粒子束225可在网格410中心中穿过开口420中的一个，以到达设置在网格410下方的样品110(该样品在图4中未示出)。
反射单元260在图4的第一参考物体240的左侧可见。
图4的示例性网格410具有外部尺寸“W”。第一参考物体240的网格410的外部尺寸取决于该网格固定于其上的SBM 210的成像特性。此外，就像第一参考物体240总体上的外部尺寸一样，网格410或网格状结构320的外部尺寸取决于样品110的表面拓扑。为了能够同时聚焦地成像样品110的部分和网格410的部分，网格410应以距样品表面115尽可能最小的距离来附接。鉴于此要求，使第一参考物体240的尺寸、以及因此网格410的外部尺寸“W”适应样品110的不均匀度是有利的。然而，由于扫描粒子显微镜210的光束光学单元220被调整使得焦点的调整基本上并不影响粒子束225的横向位置，因此通常不必将第一参考物体240设置在距样品表面115尽可能小的距离的位置。在样品110的表面115基本上为平坦的情况下，有可能选择网格410的外部尺寸“W”使得首先其生产没有问题，其次其外部尺寸可适应SEM 210的粒子束225的最大可能扫描区域。
网格410的外部尺寸“W”(以及因此第一参考物体240的外部尺寸“W”)可在约0.1mm至约10mm的范围内。网格410(以及因此第一参考物体240)到样品表面115的距离可在从约100nm到约50μm的范围内变化。在图4的示例中，网格410以及因此第一参考物体240为圆形的。这是有利的，因为SBM 210的光束孔径较佳具有这种形式。然而，第一参考物体240并不限于圆形的实施例；相反地，它可具有任何形状的外部轮廓，例如三角形、四边形或通常为n边形。
图5再现了图4的网格410的放大部分500。在图5所示的示例性网格410的部分中，正方形开口420具有宽度“s”，其范围为从约0.5μm到约100μm。因此，可通过网格开口420内的电子束225来感测样品110，其中电子束225基本上不受网格410的影响。电子束225的典型扫描区域包含从约1μm x 1μm到约1mm x 1mm的面积。网格410的网纹具有从约0.5μm到约50μm的材料强度“b”。
在图5指定的示例中，附接到网格410下方的样品110包含在第一参考物体240的网格410的中心开口430的区域中具有轮廓560的元件540。元件540可能是样品110的缺陷。然而，元件540也可为样品110的结构元件130。在样品110是光掩模110的示例中，元件540可为吸收体结构的元件或施加到样品110上的标记。为了使由粒子束225所进行的元件540的扫描基本上不受第一参考物体240的影响，粒子束225必须与第一参考物体240的网纹相距具有数个束直径的距离。由于聚焦电子束225通常具有在单位数纳米范围内的束直径，因此电子束225与第一参考物体240的网纹之间的约10nm的距离足以确保元件540的扫描基本上不受第一参考物体240的影响。此外，电子束225或粒子束225的孔径角度通常在0.1mrad至10mrad的范围内。这意味着电子束在第一参考物体240的区域中比在焦点处大。在估计电子束225与网格410的网纹之间的距离时，需要考虑这些情况。在此处，“mrad”表示毫弧度。
为了将第一参考物体240的网格410形成为坐标系统，在图5的示例中，网格410包含标记550。在图5所示的示例中，坐标系统的参考点为中心开口430，电子束225较佳地穿过其中，用于扫描样品110。然而，也有可能使用任何网格开口420来扫描元件540。在图5的示例中，中心网格开口430不具有标记550。除中心网格开口430之外的所有网格开口420在x和y方向上均具有一个或多个标记550，这些标记550相对于中心网格开口430唯一地标记了相应网格开口420。在图5所示的示例中，这是针对每一列和行的线标记，其表示网格开口420与中心网格开口430的距离。
第一参考物体240的网格状结构320的个别网格开口420形成参考框架。当扫描元件540时，有可能基于在扫描包含元件540和网格开口430的网纹的至少一个部分的区域期间所确定的第一参考物体240(或者是参考框架)的网格胞420的确定变形来决定线性或非线性的干扰。在将元件540呈现在监视器290上之前，可通过设备200的计算机系统280的评估单元286来校正该干扰。
若设备200的扫描粒子显微镜210实施为多光束SBM，则可针对多光束SBM的每一个别粒子束225将第一参考物体240的网格410划分为具有中心网格开口430的区段，该中心网格开口由编号的网格开口420(图5中未示出)所包围。
为了能够在图像处理算法的协助下决定电子束225相对于第一参考物体240的位置，应清晰地定义第一参考物体240的边缘，使得这些可在粒子束225的协助下很好地识别。作为补充或替代，由第一参考物体240在SBM像中所提供的对比度(例如，通过材料对比)应显著地区分第一参考物体240与背景，即由样品110所产生的信号。此外，选择第一参考物体240的几何形状使得图像处理可保持尽可能地简单是有利的，例如由于SBM像在不同放大倍数下是相似的。
在示例性实施例中，粒子束225在第一参考物体240的网格410的中心开口430内扫描样品110的元件540，以分析该元件的位置和/或大小。举例来说，改变SBM 210的一个或多个参数的设定，以在不同的分辨率下或以粒子束225的粒子的不同动能来检查元件540。在扫描粒子显微镜210的设定中的这些变化可能移动、变形和/或扭曲穿过设置在SBM 210的柱215中的光束光学单元220的粒子或电子的路径。这改变了粒子束或电子束225在样品110上的入射点。通过检测相对第一参考物体240的粒子束225的扫描区域中的变化，设备200的评估单元286有可能校正这些柱内部干扰。通过校正粒子束225的扫描区域的干扰，设备200改善了元件540的位置的决定。
因此，在修改SBM 200的设定(其导致粒子束210在样品110的表面115上的入射点235的变化)之前，粒子束225的扫描区域增加到一程度使得粒子束225对至少一个网格开口(较佳为中心网格开口430)以及围绕该开口的第一参考物体240的网格410的网纹或杆进行成像。图6示意性地显示了粒子束225的扫描区域650，并因此也显示了SBM 210的像区域650。为了使样品110的元件540和网格410的网纹同时聚焦地显示于由计算机系统280的评估单元286所产生的SBM像中，有利的情况为样品表面115与网格410之间的距离尽可能小，以使两个物体(元件540和网格410)都位于在SBM 210的景深范围内。
在替代实施例中，在第一次扫描中，电子束225的焦点落在样品110或元件540的表面115上。接着，粒子束225的焦点聚焦在网格410的平面上并再次地取样相同的扫描区域650。特别地，如果样品表面115和第一参考物体240的网格410具有大的间隔(例如，＞100μm)，则此实施例是有利的。由对扫描区域650进行扫描而得的数据(其代表第一参考物体240的网格410)由计算机系统280的评估单元286进行分析和/或储存。
在下一步骤中，对SBM 210的设定进行一个或多个改变。SBM 210的设定的改变的示例包含：改变放大率、改变焦点、改变消像散器、改变加速电压、改变束位移、改变光阑和/或调整扫描粒子显微镜210的粒子源205的位置。如前文已经解释的，SBM 210的设定中的这些改变可移动或扭曲粒子通过设置在SBM 210的柱215中的光束光学单元220的路径。扫描区域650的重复扫描导致扫描区域650相对于第一参考物体240和样品表面115的元件540的位移。
图7阐明了与在进行扫描粒子显微镜210的设定的改变之前或在改变扫描粒子显微镜210的设定之前的扫描区域650相较之下的扫描区域750的位移。计算机系统280的评估单元286从在改变SBM 210的设定之前(扫描区域650)和之后(扫描区域750)的扫描数据来决定粒子束225在样品110的表面115上的入射点235的位移。除了扫描区域750的位移之外，由于扫描粒子显微镜210的设定的改变，扫描区域750还可能经历变形或扭曲；这些干扰可基于形式为形成参考框架(图7中未示出)的网格开口的变化来检测。
图8示意性地显示了第一参考物体240的第二示例性实施例的部分800的平面图。在图8所示的示例中，第一参考物体240包含薄膜810。薄膜810可包含厚度范围为从10nm至200nm的薄金属膜。代替金属膜，第一参考物体240可包含聚酰亚胺薄膜。通过虚线的水平线820和垂直线830，将薄膜810划分为单元胞880，其对应于图4和图7的网格状结构320的网格开口420。当选择薄膜810的厚度时，必须考虑到位于薄膜下方的样品110所产生的二次粒子必须穿过薄膜810才能到达设备200的检测器245。此外，有可能(如前文针对形式为网格410的第一参考物体240所作的解释)测量样品110的二次电子所产生的电流，并在产生二次电子像时考虑到该电流。
与网格410不同，当粒子束225穿过时，薄膜810无法提供扫描粒子显微镜210的粒子束225的对比度信号。因此，薄膜810的每一单元胞880包含四个参考标记850或简单标记850。在图8的示例中，这些参考标记附接到正方形的角落上。因此，标记850展开每一单元胞880中的坐标系统。在图8的示例中，薄膜810的标记850具有圆形的形式。标记850的直径较佳在50nm至200nm的范围内。标记的高度包含10nm至100nm的较佳范围。有利的是，使用与薄膜的材料不同的材料来建构参考标记850，使得粒子束225(其感测薄膜810或样品110及标记850)除了提供拓朴对比以外，还提供了材料对比。关于薄膜810的单元胞880的尺寸的选择，参照关于图5的解释。
为了能够区分薄膜810的各个单元胞880，可例如通过两个数字的组合来对它们进行标记。在图8中，这是针对薄膜810的几个中心单元胞880所指定的。
薄膜上的标记850在第一参考物体240的运行操作过程中可能会劣化。首先，这可能是由于标记850变脏所致，结果为其空间分辨率降低了。其次，由于粒子束225的频繁感测，标记850的结构可能被修改，因此该标记随着时间将变得无法使用。由于以薄膜810的形式实施的第一参考物体240具有许多单元胞840，因此单元胞840可成功地用于决定元件130、540在样品110上的位置。实施为薄膜810的第一参考物体240的使用寿命可因此延长许多倍。
类似于形式为网格410的第一参考物体240的实施例，图8中讨论的薄膜810形式的第一参考物体240的实施例同样适用于多光束SBM。由于薄膜上的标记850还展开一坐标系统，因此该标记形成一参考框架，其可用于检测在扫描程序期间在扫描区域内发生的干扰并在评估单元286的协助下校正该干扰。
在图8所示的示例中，所有单元胞880具有相同的尺寸。然而，也有可能设置具有不同尺寸的单元胞880在薄膜810上。因此，单元胞880的尺寸可适配于设备200的扫描粒子显微镜210的粒子束225的扫描区域(未示于图8)。
使用基于薄膜810的第一参考物体240是有利的，因为穿过薄膜810的元件540的成像仅最低限度地影响粒子束。这对决定样品110的元件540的位置的准确度具有有利的影响。此外，薄膜810易于生产。关于感测第一参考物体240的第二示例性实施例的标记850，参考在图6的上下文中所作的解释。
图9的示图900显示了第一参考物体240的第三示例实施例的一部分的示意性平面图。图9所示的部分显示了第一参考物体240的第三实施例的单元胞980。单元胞980具有开口920。开口920打开了样品110或光刻掩模110的结构元件940的视图。如在图5的上下文中所解释的，可能难以聚焦地成像网格的网格开口420的网纹。这也适用于第一参考物体的第三示例性实施例的单元胞980的开口920的边缘。因此，可能难以可靠地检测结构元件940相对于第一参考物体240的位置变化。
第一参考物体240的第二示例性实施例通过在薄膜810上施加标记850来克服这些困难。然而，第二示例性实施例的缺点是粒子束225和源自样品110的二次粒子都必须通过薄膜810。第一参考物体240的第三示例实施例避免了两个缺点。由于每一单元胞具有开口920，因此粒子束225和二次粒子都不必透射穿过薄膜810。另外，所讨论的第一参考物体240的第三示例实施例避免了使用单元胞的开口920的边缘来决定结构元件940相对第一参考物体240的位置，并因此决定相对扫描粒子显微镜210的柱215的输出端的位置。为此，在第三示例性实施例中的参考物体240包含六个标记950，其设置在单元胞的开口920周围。
在第三示例实施例中，每个单元胞980的标记950具有十字形结构。然而，标记950可以任何其他形式来实施，例如矩形或正方形。如在图8的上下文中已作出的解释，如果标记950具有与第一参考元件240的材料不同的材料组成，则是有利的。因此，在以粒子束225进行感测的过程中，标记950除了拓扑对比以外还产生了材料对比。在图9的示例中，单元胞980具有六边形的形式。然而，单元胞的开口920可以任何其他形式来实施，例如以圆形、矩形或正方形开口的形式(图9中未示出)。此外，尽管不是必需的，使每单元胞980的标记950的数量适应于单元胞980的开口920的形式是有利的。第一参考物体240的第三示例性实施例的每一单元胞980需要至少三个标记950来形成一坐标系统或展开一参考框架。
图10显示了第一参考物体240的第一示例性实施例的修改例。以下假设第一参考物体240的网格410包含导电材料。举例来说，第一参考物体240可包含金属或金属合金。同时，导电的第一参考物体240可作用为屏蔽网格，其屏蔽在扫描样品110的表面115上的轮廓440时所产生或已经存在于样品110上的电荷120、125。因此，导电的第一参考物体240可防止由于存在于样品110上的电荷120、125而导致的带电粒子束225的偏转。除了入射在样品110上的粒子束225以外，由粒子束225产生的带电二次粒子(该带电二次粒子用于产生样品110的元件130、540、940的像)由于样品110的表面115的电荷充电120、125而在其从样品表面115到检测器245的路径上偏转。因此，当检查元件130、540、940时，导电的第一参考物体240能够同时抵消测量结果的掺假。
此外，具有网格状结构320的导电第一参考物体240(例如图4的网格410)可在导电保持器310的一侧处连接到柱215的粒子束225的出口开口。反射单元260附接在导电的第一参考物体240的左侧。导电保持器310的第二侧通过电绝缘体1010牢固地连接到粒子束225的出口开口。图10显示了此配置的示意性截面。网格状结构320或网格410的电绝缘侧经由电连接件1020连接到电放大器1040的输入端1030。在图10中指定的示例中，电放大器1040是转阻放大器。然而，也可使用其他放大器类型。
转阻放大器1040的第二输入端1050连接到地1060。扫描粒子显微镜210的柱215同样地连接地1060。可在转阻放大器1040的输出端1070处分接电压，该电压与当粒子束225暴露网格状结构320的网格杆并在此时释放电荷时所产生的电流成正比。因此，存在于转阻放大器1040的输出端1070上的信号指示粒子束225目前是在样品110的表面115上扫描或是目前正撞击网格状结构320的其中一个网格杆。因此，转阻放大器1040的输出信号1070形成附加通道，以区分由评估单元286所产生的像中的结构是源自样品110的元件130、450、940还是源自网格410的网格杆。
最后，图11的流程图1100再次总结了所描述的用于决定至少一个元件130、540、940在光刻掩模110上的位置的方法步骤。方法开始于步骤1110。在下一步骤1120中，设备200的计算机系统280的扫描单元282在元件130、540、940和第一参考物体240的至少一部分上扫描扫描粒子显微镜210的至少一个粒子束225。计算机系统280的评估单元286从扫描数据来决定光刻掩模110上的至少一个元件130、540、940相对第一参考物体240的相对位置。在下一步骤1140中，评估单元286决定第一参考物体240和第二参考物体250之间的距离，其中第二参考物体250和光刻掩模110之间存在一关系。方法在步骤1150中结束。

Claims (20)

1.一种用于决定至少一个元件(130,540,940)在样品上的位置的设备(200)，包含：
a.至少一个扫描粒子显微镜(210)，其包含第一参考物体(240)，其中该第一参考物体(240)设置在该扫描粒子显微镜(210)上，使得该扫描粒子显微镜能够用于决定该至少一个元件(130,540,940)在该样品上相对于该第一参考物体(240)的相对位置；以及
b.至少一个距离测量装置(270)，其实施为决定该第一参考物体(240)和第二参考物体(250)之间的距离，其中该第二参考物体(250)与该样品之间存在一关系。
2.如权利要求1所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)被附接到用于至少一个粒子束(225)的该扫描粒子显微镜(210)的输出端，使得该第一参考物体(240)能够至少部分地通过该至少一个粒子束(225)来成像。
3.如前述权利要求中任一项所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)包含展开一坐标系统的至少三个标记(850,950)。
4.如权利要求3所述的设备(200)，其中该至少三个标记(850,950)的横向尺寸范围为1nm至5000nm，和/或其中该至少三个标记(850,950)的高度范围为1nm至1000nm。
5.如权利要求3所述的设备(200)，其中该至少三个标记(850,950)具有与该第一参考物体(240)的材料成分不同的材料成分。
6.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)设置在该扫描粒子显微镜(200)的至少一个粒子束(225)的景深内。
7.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)包含第一数量的单元胞(880,980)，其中每一单元胞(880,980)包含至少三个标记(850,950)，其中第二数量的粒子束(225)穿过该第一数量的单元胞(880,980)，其中以下适用于该第二数量：1≤第二数量≤第一数量，且其中该第一数量包含一区域>10。
8.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)包含薄膜(810)，其中展开一坐标系统的至少三个标记(850)设置于该薄膜上。
9.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)具有至少一个孔径(420,430,920)，该至少一个粒子束(920)穿过该孔径，以用于感测该样品。
10.如权利要求9所述的设备(200)，其中该扫描粒子显微镜(210)的扫描单元(282)实施为在一共同扫描过程中在该第一参考物体(240)的至少一个部分上以及在该样品的元件(130,540,940)上扫描该至少一个粒子束(225)。
11.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)是导电的，以用于补偿该样品的表面电荷(120,125)。
12.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该扫描粒子显微镜(210)包含评估单元(286)，该评估单元实施为从该第一参考物体(240)的变化来决定由该粒子束显微镜(210)的至少一个粒子束(225)记录的像的变形，和/或其中该评估单元(286)进一步实施为基于一模型来从该第一参考物体(240)的变化决定该样品的静电荷。
13.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该至少一个距离测量装置(270)包含至少一个干涉仪。
14.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该第一参考物体(240)实施为反射该距离测量装置(270)的光束(273)。
15.如权利要求1或2所述的设备(200)，其中该第二参考物体(250)包含来自以下组的至少一个元件：该样品、样品保持器(230)、附接到该样品并提供用于该距离测量装置(270)的光束(276)的反射设备(255)、以及附接到样品保持器(230)并提供用于该距离测量装置(270)的光束(276)的反射设备(255)。
16.一种用于决定至少一个元件(130,540,940)在样品上的位置的方法(1100)，该方法包含以下步骤：
a.通过扫描粒子显微镜(210)的至少一个粒子束(225)对该样品上的至少一个元件(130,540,940)和第一参考物体(240)进行至少部分扫描(1120)；
b.从扫描数据决定(1130)该样品上的至少一个元件(130,540,940)相对该第一参考物体(240)的相对位置；以及
c.通过距离测量装置(270)决定(1140)该第一参考物体(240)和第二参考物体(250)之间的距离，其中该第二参考物体(250)和该样品之间存在一关系。
17.如权利要求16所述的方法(1100)，其中该样品上的至少一个元件(130,540,940)以及该第一参考物体(240)的至少一个部分的至少部分扫描(1120)是在共同扫描过程中实现的。
18.如权利要求16或17所述的方法(1100)，更包含以下步骤：从该第一参考物体(240)和该第二参考物体(250)之间的距离以及在步骤b中决定的该相对位置，决定该至少一个元件(130,540,940)在该样品上的位置。
19.如权利要求16或17所述的方法(1100)，其中在步骤b中决定该相对位置包含：在该样品上的至少一个元件(130,540,940)的至少部分扫描期间，决定该至少一个粒子束(225)相对该样品的位置的变化。
20.一种包含指令的计算机可读存储介质，该指令促使如权利要求1到15中任一项所述的设备(200)的计算机系统(280)执行权利要求16到19中任一项所述的方法步骤。
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