JP5709686B2 - 磁気ノイズを補償するためのシステム及び方法 - Google Patents

磁気ノイズを補償するためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般的にノイズ消去(noise cancellation)の分野に関し、具体的には、粒子ビームに影響を与える磁気ノイズの消去に関する。
半導体ウェハは、多くの製造ツールを必要とする非常に複雑な製造プロセスによって製造される。ウェハは、頭上ホイスト輸送(overhead hoist transport:OHT)システムによって、一つの製造ツールから別の製造ツールへと搬送される。典型的なOHTシステムには、複数のOHTレールが含まれる。OHTレールには、交流(AC)信号が供給される複数対の平行なコンダクタ(conductor)が含まれる。これらのAC信号は、電子ビームシステムに誤差を生じさせうる磁界を発生させる。
AC電源システムは、また、粒子ビームの位置誤差を生じさせる磁界も生じさせる。
本発明の一実施形態によれば、粒子ビームのノイズ補償のための方法は、互いに離間して設けられた少なくもと二つのセンサによって少なくとも一つの予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知して磁気ノイズ測定値を供給するステップと、前記磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて磁気ノイズ補償信号を生成するステップと、所望のビームスキャンパターン及び磁気ノイズ補償信号に応答して、粒子ビームによってオブジェクトをスキャンするステップとを含む。
前記方法は、さらに、磁気ノイズが存在するときに所望の粒子ビームのスキャンパターンが得られるよう、実際のスキャンパターンを定義し又は受信するステップと、実際のスキャンパターンに沿って粒子ビームを方向付けることによって前記オブジェクトをスキャンするステップとを含むことができる。
前記方法は、磁気ノイズに対して180度だけ実質的にシフトした磁気ノイズ補償信号を生成するステップを含むことができる。
前記方法は、磁気ノイズ測定値を約180度遅延させて遅延信号を供給し、遅延された信号に利得関数を適用して磁気ノイズ補償信号を供給するステップを含むことができる。
前記方法は、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて、磁気ノイズ補償信号を計算するステップを含むことができる。
前記方法は、ノイズ補償を適用せずに、既知の形状のパターンをスキャンして実際の画像を得るステップと、前記既知の形状と実際の画像との差異に基づいて、磁気ノイズの少なくともいくつかの値と粒子ビームの位置誤差との関係を評価するステップと、を含むことができる。
前記方法は、ノイズ補償を適用せずに、互いに直交する二つの線からなる円形のスキャンパターンに沿ってスキャンして実際の画像を得るステップを含むことができる。
前記方法は、少なくとも一つのセンサを含む第1グループのセンサによって第1の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップと、前記第1グループのセンサとは異なる第2グループのセンサによって、前記第1の予め決められた周波数帯とは異なる第2の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップと、を含むことができる。
前記方法は、粒子ビームのカラム(column)の外側に位置するセンサによって磁気ノイズを検知するステップを含むことができる。
前記方法は、互いに約90度だけ離間した検知領域を有する少なくもと四つのセンサによって磁気ノイズを検知するステップを含むことができる。
前記方法は、粒子ビームのカラムを含むツールのフレームの異なる面に近接して設けられたセンサによって磁気ノイズを検知するステップを含むことができる。
前記方法は、主要な磁気ノイズ源を検知し、センサをその主要な磁気ノイズ源を向くように配置するステップを含むことができる。
前記方法は、センサを、主要な磁気ノイズ源のグループを向くように配置するステップを含むことができる。
前記方法は、9KHzの周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップを含むことができる。
前記方法は、50Hz、60Hz、50Hzの高調波、又は60Hzの高調波の周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップを含むことができる。
前記方法は、頭上ホイスト輸送(OHT)システムによって生成されるノイズの周波数を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップを含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、システムは、互いに離間して配置され、少なくとも一つの予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知して磁気ノイズ測定値を供給するようにされた少なくもと二つのセンサと、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて、磁気ノイズ補償信号を生成するようにされたノイズ補償モジュールと、所望の粒子ビームのスキャンパターンと前記磁気ノイズ補償信号に応答して、粒子ビームでオブジェクトをスキャンするようにされた粒子ビームスキャナと、を含むことができる。
前記粒子ビームスキャナは、磁気ノイズが存在するときに所望の粒子ビームのスキャンパターンが得られるように実際のスキャンパターンを受信するようにされ、かつ、粒子ビームを実際のスキャンパターンに沿って方向付けてオブジェクトをスキャンするようにされていてもよい。
前記ノイズ補償モジュールは、ノイズ信号に対して180度だけ実質的にシフトされた磁気ノイズ補償信号を生成するようにされていてもよい。
前記ノイズ補償モジュールは、磁気ノイズ測定値を約180度だけ遅延させて遅延信号を与え、前記遅延信号に利得関数を適用してノイズ補償信号を供給するようにされていてもよい。
前記ノイズ補償モジュールは、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて、磁気ノイズ補償信号を計算するようにされていてもよい。
前記粒子ビームスキャナは、ノイズ補償を適用せずに、既知の形状のパターンをスキャンして実際の画像を得るようにされ、前記ノイズ補償モジュールは、前記既知の形状と実際の画像との差異に基づいて、磁気ノイズの少なくともいくつかの値と粒子ビームの位置誤差との関係を評価するようにされていてもよい。
前記粒子ビームスキャナは、ノイズ補償を適用せずに、互いに直交する二つの線からなる円形のスキャンパターンに沿ってスキャンして実際の画像を得るようにされていてもよい。
前記システムは、第1の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知する第1グループのセンサと、前記第1の予め決められた周波数帯とは異なる第2の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知する第2グループのセンサと、を含んでいてもよい。
前記システムは、粒子ビームのカラムの外側に配置され、磁気ノイズを検知するようにされたセンサを含むことができる。
前記システムは、互いに約90度ずつ離間した検知領域を有する少なくとも四つのセンサを含むことができる。
前記システムは、粒子ビームのカラムを含むツールのフレームの異なる面に近接して配置されたセンサを含むことができる。
前記システムは、9KHzの周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するようにされた少なくもと一つのセンサを含むことができる。
前記システムは、50Hz、60Hz、50Hzの高調波、又は60Hzの高調波の周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知する少なくもと一つのセンサを含むことができる。
前記システムは、頭上ホイスト輸送(OHT)システムによって生成されるノイズの周波数を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知する少なくもと一つのセンサを含むことができる。
非一時的な(non-transitory)コンピュータ読取可能な媒体は、互いに離間して配置された少なくもと二つのセンサによって少なくとも一つの予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知して磁気ノイズ測定値を提供するという命令、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズと粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて磁気ノイズ補償信号を生成するという命令、所望の粒子ビームスキャンパターン及び磁気ノイズ補償信号に応答して粒子ビームによってオブジェクトをスキャンするという命令、を記憶することができる。
前記非一時的なコンピュータ読取可能な媒体は、以下の命令の少なくもと一つ又はこれらの組み合わせを記憶することができる:
a.磁気ノイズがある場合に所望のスキャンパターンが得られるように、実際のスキャンパターンを定義し又は受信するステップ、及び、粒子ビームを実際のスキャンパターンに沿って方向付けしてオブジェクトをスキャンするステップ。
b.ノイズ信号に対して180度だけ実質的にシフトした磁気ノイズ補償信号を生成するステップ。
c.磁気ノイズ測定値を約180度遅延させて遅延信号を供給し、遅延された信号に利得関数を適用して磁気ノイズ補償信号を供給するステップ。
d.磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて、磁気ノイズ補償信号を計算するステップ。
e.ノイズ補償を適用せずに、既知の形状のパターンをスキャンして実際の画像を得るステップと、前記既知の形状と実際の画像との差異に基づいて、磁気ノイズの少なくともいくつかの値と粒子ビームの位置誤差との関係評価するステップ。
f.ノイズ補償を適用せずに、互いに直交する二つの線からなる円形のスキャンパターンに沿ってスキャンして実際の画像を得るステップ。
g.少なくとも一つのセンサを含む第1グループのセンサによって第1の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップと、前記第1グループのセンサとは異なる第2グループのセンサによって、前記第1の予め決められた周波数帯とは異なる第2の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ。
h.粒子ビームのカラムの外側に位置するセンサによって磁気ノイズを検知するステップ。
i.互いに約90度だけ離間した検知領域を有する少なくもと四つのセンサによって磁気ノイズを検知するステップ。
j.粒子ビームのカラムを含むツールのフレームの異なる面に近接して設けられたセンサによって磁気ノイズを検知するステップ。
k.主要な磁気ノイズ源を検知し、センサをその主要な磁気ノイズ源を向くように配置するステップ。
l.センサを、主要な磁気ノイズ源のグループを向くように配置するステップ。
m.9KHzの周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ。
n.50Hz、60Hz、50Hzの高調波、又は60Hzの高調波の周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ。
o.頭上ホイスト輸送(OHT)システムによって生成されるノイズの周波数を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ。
本発明の一実施形態に係るシステム及びその環境を示した図である。 本発明の別の実施形態に係るシステム及びその環境を示した図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るシステム及びその環境を示した図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るシステム及びその環境を示した図である。 本発明の一実施形態に係るシステムのいくつかのユニットを示した図である。 本発明の一実施形態に係るノイズ補償モジュールを示した図である。 本発明の一実施形態に係るパターン及びスキャンパターンを示した図である。 本発明の一実施形態に係る方法を示した図である。 本発明の一実施形態に係る方法の一つの段階を示した図である。
本発明と見なされる主題は、本明細書の結語部分において特に指摘され、かつ、明確に特許請求されている。しかしながら本発明の動作の構成及び方法、発明の目的、特徴、効果は、以下の記載を、添付図面と共に参照することによって理解される。
説明を容易かつ明確にするために、図面中に含まれる要素は必ずしも寸法通りに示していない。例えば、いくつかの要素の寸法は、理解しやすくするために他の要素よりも誇張して示している。さらに、適切と思われる場合には、同一又は類似の要素を指し示すために同一の符号を異なる図面中で用いている。
以下の詳細な説明において、本発明の完全な理解のために、種々の具体的な詳細が記載される。しかしながら当業者であれば、このような具体的な詳細が示されなくても本発明を実施できることを理解するであろう。周知の方法、手続き、部品などについては、本発明を分かりにくくしないよう記載を省いている。
本発明の一実施形態によれば、一つのシステムが提供される。このシステムには、(i)互いに離間して設けられた、磁気ノイズを検知するよう構成された一つ又は複数のセンサ(少なくとも予め決められた周波数帯の範囲で)、(ii)磁気ノイズ測定及び磁気ノイズと粒子ビーム位置誤差との関係に基づいて磁気ノイズ補償信号を生成するよう構成されたノイズ補償モジュール、(iii)所望の粒子ビームスキャンパターン及び磁気ノイズ補償信号に応答してオブジェクトを粒子ビームでスキャンするよう構成され、制御ユニット、粒子ビーム源及び粒子ビーム偏向器、マグネット等を含むことができる荷電粒子ビームスキャナ、を含むことができる。
本システムはまた、画像化荷電粒子光学系、粒子検出器及びモニタあるいは荷電粒子ビームの位置に感応するその他のシステムを含むことができる画像化ユニットを含んでもよい。
荷電粒子ビームは、イオンビーム又は電子ビームとすることができる。本システムは、走査型電子顕微鏡(SEM)、臨界寸法(critical dimension)走査型電子顕微鏡(CDSEM)、電子ビーム検査(EBI)装置、透過型電子顕微鏡(TEM)、ミラー(miller)又はこれらの組合せ(あるいはこれを含むもの)とすることができる。本システムは、1又は2以上の荷電粒子ビームを使ってオブジェクトをスキャンすることができる。説明を簡単にするために、本システムは単一の電子ビームを用いるものとする。
粒子ビームに影響する異なる方向から到来する磁界を検知するために、複数のセンサが離間して設けられる。本システムは通常、本システムから見て通常異なる位置及び異なる方向に配置された複数の磁気ノイズ源に近い。例えば、OHTレールは、本システムを外部から取り囲むことができる。このOHTレールは通常は互いに直交しているが、常にそうというわけではない。
磁気ノイズ源の数、システムに対するそれらの位置、磁気ノイズの強さ、そして特に電子ビームの位置に対するそれらのインパクトは、前もって予測することが難しいことから、較正の段階で検知して評価することが必要となる。磁気ノイズを補償することを可能にするために、本システムはノイズ源の数よりも多くのセンサを備えるべきである。これらのセンサは、各ノイズ源が少なくもと一つのセンサによって検知されるように配置されるべきである。
本発明の一実施形態によれば、すべてのセンサに同じ応答を生じさせる複数のノイズ源のグループは、単一のノイズ源とみなすことができる。典型的には、このようなグループの複数のノイズ源は、システムとの距離に比べて互いに近接している。したがって、互いに実質的に平行で近接している(あるいは少なくともシステムとの距離に比べて互いに近接している)OHTレールのグループは、単一のノイズ源とみなすことができる。同様のことが、互いに近接して50Hz(又は60Hz)及び/又はこの周波数の高調波の磁界を放出する複数の電源にも当てはまる。説明を簡単にするために以下では50Hzの場合について説明するが、これはその高調波(又は60Hz又はその高調波)にも当てはまる。
複数のセンサの位置及びその数は、前もって決められる(例えば、最もセンサを必要とする場合、あるいはあまりセンサを必要としない場合などを考慮して)。一般に、センサの数に関しては、ハードウェハ及び/又はコストの制約があり、いくつかの実施形態では、システムは常に最大数のセンサを備えることができる。別の実施形態では、センサの数及びその位置を、そのシステムが設置される環境に応じて適合させることができる。別の実施形態では、余分なセンサを設けることが可能であり、ノイズ補償プロセスでは重要な磁気ノイズ源(OHTレールなど)に対向するセンサのみを読み取ることもできるし、すべてのセンサを読み取ってもよい。
離間したすべてのセンサの距離はすべて同じでもよいし、ある対となるセンサの距離を別の対となるセンサの距離と異なるようにしてもよい。センサは、異なる方向を向くように配置してもよい。これらのセンサが向いている方向の角度は、互いに同じでもよいし、ある対となるセンサの角度を別の対となるセンサの角度と異なるようにしてもよい。例えば、M個のセンサを、隣り合うセンサの各対が向いている方向の角度を約(360/M)度とすることができる。さらに別の例として、少なくとも一つの対のセンサが向いている方向の角度を、少なくとも一つの別の対のセンサが向いている方向の角度と異なるようにしてもよい。
一様に配置されたセンサの例を図1〜3に示す。OHTレールの磁気ノイズを検知するための四つのセンサ11〜14(M=4)は、0度、90度、180度、270度の角度を向いている。これら四つのセンサ11〜14を別の角度、例えば互いに垂直でない角度を向くようにもできることが分かるだろう。また、センサの数を四つよりも多く、あるいは二つ又は三つとすることもできる。OHTレールの磁気ノイズセンサを三つ設けた場合を図4に示す。
本発明の種々の実施形態によれば、異なる周波数帯において磁気ノイズを検知するために、異なるセンサを割り当てることができる。すなわち一つのセンサが、単一の周波数帯の磁気ノイズを検知するように構成し、あるいは複数の周波数帯の磁気ノイズを検知するように構成することができる。一つのセンサを、単一の周波数帯の磁気信号を検知するように同調することもできるし、後段に複数のフィルタを設け一つ又はそれ以上の周波数帯の磁気信号をフィルタリングするようにすることもできる。このようなフィルタは、センサと一体とするもとできるし、別体のものとすることもできる。したがって、(i)周波数帯の複数の信号を検知するように構成されている場合、(ii)その周波数帯を含むがその周波数帯よりも広い範囲の複数の磁気信号を検知するが後段にフィルタが設けられ、その作動構成及び/又は原理が実質的にその周波数帯の外側の周波数に関する情報を無視(又は減衰)するよう構成されている場合には、センサを、一つの周波数帯の複数の磁気信号を検知するよう構成されているとみなすこともできる。
一つのセンサアレーが周波数帯当たり一つ又は二つ以上のセンサを含んだ複数のセンサアレー(複数のグループ)を設けることができる。複数のアレー(複数のグループ)は、センサの数、センサの位置、その他のセンサの特性(例えば、感度、ダイナミックレンジ、検知領域等)が互いに異なっていてもよい。図1〜3に示した例では、OHTレールの磁気ノイズを検査するためのセンサ11〜14と、50Hz(又は60Hz)のノイズを検知するための単一のセンサ15が設けられている。
本発明の一実施形態によれば、荷電粒子ビームはチャンバ4の中を進行するか、あるいは追加的に又は選択的にカラム5の中を進行する。センサは、チャンバ4又はカラム5の外側に設けることができるが、必ずしもそのようにしなくてもよい。例えば、一つ又は二つ以上のセンサをチャンバ又はカラムの内側に設けることができる。しかしながら、清潔さ、寸法の制約又はこれら両方の問題に対処するために、すべてのセンサをカラム5及びチャンバ4の外側に設けることが多い。
図1では、センサ11〜15がカラム5及びチャンバ4の外側に設けられ、センサ1〜14のそれぞれは、システム2の第1フレーム3のそれぞれの異なる面に近接して設けられている。
OHTレール10(1)〜10(5)は、大きな磁気ノイズ源と考えることができ、センサ11〜14はこれらの大きな磁気ノイズ源のそれぞれを向くように配置されている。
単一のノイズ源によって生成される磁気ノイズを、一つよりも多くのセンサによって検知することができる。センサに向き合うOHTレールに起因する磁気ノイズをそのセンサが検知することができる他、そのセンサと異なる方向を向いた一つ又は二つ以上のOHTレールからの磁気ノイズも検知することができる。
図1の例を参照すると、センサ11はOHTレール10(1)の方を向き、OHTレール10(1)に起因する磁気ノイズの他、OHTレール10(1)に垂直なOHTレール10(2)、10(4)、及び10(5)に起因する磁気ノイズも検知する。センサ11は、OHTレール10(1)に垂直なOHTレール10(3)からの磁気ノイズも検出できるが、これはシステム2の反対側に設けられている。これは、遮蔽効果によって無視することができるが、これを考慮することもできる。
図1〜4の例を参照する。ここにはシステム2が設けられており、システム2には、センサ11〜15、チャンバ4、カラム5、コントローラ34、粒子ビームスキャナ20、シャシ6、補償関数計算機30、ノイズ補償モジュール22が含まれている。検査される又はオペレートされるオブジェクト(不図示)はシャシ6上に配置され、機械的ステージ等によって移動させることができる。
センサ11〜14はOHTレールの磁気ノイズを検知し、センサ15は電源システムによって生成される磁気ノイズを検知するよう構成されている。
ノイズ補償モジュール22は、測定された磁気ノイズ及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいた磁気ノイズ補償信号を生成するよう構成されている。これらの関係は、複数の磁気ノイズ測定値及び複数の粒子ビームの位置誤差が得られる較正の段階で、システム2によって評価することができる。ノイズ補償モジュール22は、得られた情報に基づいてこれらの関係を計算するよう構成することができる。
本願の一実施形態では、異なるOHTレールは異なる周波数で動作し(例えば数分の1Hz又は数Hz程度のわずかな差でも)、したがって磁気ノイズは互いに干渉してうなり(beat)やその他の干渉パターンを生じる。磁気ノイズは、1またはそれ以上のうなり周期内の複数の反復測定中に得ることができる。うなりの周波数は異なるOHTレールの周波数差に反比例する。
ノイズ補償モジュール22は、粒子ビームスキャナ20に対してノイズ補償信号を供給することができ、粒子ビームスキャナ20は、所望の粒子ビームスキャンパターン(例えば、ラスタースキャンパターン、スパイラルスキャンパターン、その他のスキャンパターン)及び磁気ノイズ補償信号に応答して、粒子ビームによってオブジェクトをスキャンするよう構成することができる。
ノイズ補償モジュール22又は粒子ビームスキャナ20は、磁気ノイズが存在するときに所望のスキャンパターンが得られるように、実際のスキャンパターンを定義し又は受信することができる。言い換えると、実際のスキャンパターンは、所望のスキャンパターンからは逸脱しており、このような逸脱は磁気ノイズによって逆方向に(完全に、実質的に、又は部分的に)作用することを考慮に入れる必要がある。ノイズ補償信号は、磁気ノイズによって生成される誤差信号に対して逆位相(実質的に180度のずれ)となるように遅らせ、磁気ノイズに起因する粒子ビームの位置誤差をキャンセル(又は少なくとも大幅に減少する)よう増幅又は減衰される。
図1、図2及び図4では、ノイズ補償モジュール22がシステム2の第1フレーム3に近接して配置されているよう示されている。図3では、ノイズ補償モジュール22が第1フレーム3の中に含まれるように(あるいは少なくとも部分的に囲まれるように)示されている。
補償関数計算機30は、磁気ノイズを補償する補償関数を計算することができ、この補償関数は、磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差を考慮に入れることができる。補償関数計算機30は、粒子ビームスキャナ20の動作中にこの補償関数を測定された磁気ノイズに適用することができる。この補償関数は行列によって表すことができるが、別の表示形式で計算することもできる。補償関数は、磁気ノイズと粒子ビームの位置誤差との間の関係を表す伝達関数(transfer function)に対する逆関数でありうる。
較正の段階において、補償関数計算機30は、センサ11〜15から磁気ノイズ測定値の信号を受信するか、あるいはノイズ補償モジュール22から少なくもと部分的に処理された信号を受信することができる。補償関数計算機30は、粒子ビームの位置誤差を受信するか、又は、較正の段階で得られた画像に基づいて粒子ビームの位置誤差を計算することができる。
要するに、補償関数は、異なる磁気ノイズ源によって生成された磁気ノイズの位相及び振幅を考慮する。特に、磁気ノイズの値(センサによって検知された)及び粒子ビームの位置誤差を考慮する。例えば、補償関数は、二つの軸(例えば直交平面座標のX軸及びY軸)によって各ノイズ源によって導入される位相誤差及びこれらの軸に沿って導入される振幅誤差を考慮することができる。
較正の段階で、一つ又は二つ以上のノイズ源の強さを操作することができる(例えば、OHTレールを流れる電流を増減することによって)。各ノイズ源の特性を独立して変えることが望ましいかもしれない。また、十分長い較正期間にわたって変化するノイズ源の時間的な値は、各センサについての各ノイズ源の影響を評価することかできる十分な情報を与えるだろう。
センサは、検知した磁気ノイズに比例した電流を出力する。異なるセンサによって生成される電流の値及びこれらが原因となる粒子ビームの位置誤差は、補償関数を決定するコリレータ(correlator)に与えられる。典型的には、補償関数は非常に数多くの磁気ノイズ測定の後に計算される。この磁気ノイズ測定の数は、通常、センサの数に各センサに影響する磁気ノイズ源の数を掛け、これに振幅及び位相を掛けて得られる最小の要件を超える。
補償関数は、1回又はそれ以上計算される(較正段階で)。このような計算は、システムを製造設備に設置するとき、システムの環境が変わるとき(例えば、OHTレールを追加し又は取り外すとき)、画像の質が許容レベルより低下したとき、粒子ビームの位置誤差が許容閾値を超えたとき、あるいはその他の事象に応じて、周期的に、不規則的に、あるいは擬似的に不規則的に行うことができる。
粒子ビームの位置誤差は、既知のパターンをスキャンし、得られたその画像を既知のパターンと比較することによって評価、測定することができる。しかし、例えば、別のときに得られた同じパターンの画像を比較するといった、他の評価方法を適用することもできる。
本発明の一実施形態では、X軸の粒子ビームの位置誤差は、仮想的なY軸に平行な辺又は線をスキャンすることによって評価することができ、また、Y軸の粒子ビームの位置誤差は、仮想的なX軸に平行な辺又は線をスキャンすることによって評価することができる(これらのX軸及びY軸は互いに直交する)。しかし、別の実施形態では、同じスキャンの反復の際にX軸及びY軸両方の辺をスキャンすることもできる。例えば、純粋なX軸スキャン及び純粋なY軸スキャンとは異なる任意の種類の楕円形のスキャンパターンを適用するこができる。円形のスキャンパターンを図7に示す。上記の楕円形のスキャンパターンは、線形、円形、あるいは完全な楕円形とすることができる。較正の段階では、複数のパターンをスキャンできることが注目される。
図7は、2本の水平な辺132、134及び2本の垂直な辺131、133を有する長方形130を示している。円形のスキャンパターン140は、水平な辺132と点142で交わり、垂直な辺131と点141で交わっている。
磁気ノイズがなければ、スキャンを繰り返しても点141及び142は同じであり、これらの位置は長方形130の既知の位置と一致するはずである。
X軸ノイズ及びY軸ノイズは、得られる画像において点141及び142の位置を変えうる。このような磁気ノイズは、辺検出(点141及び142で表される)のタイミングも変えうる。
動作の段階(例えば、較正段階とは異なる測定段階又は作業段階(milling period))では、粒子ビームスキャナ20は、粒子ビームを実際のスキャンパターンに沿って方向付けることによってオブジェクトをスキャンするよう構成することができる。粒子ビームスキャナ20は、同じ所望のスキャンパターンを用いて、あるいは異なる所望のスキャンパターンを用いて、粒子ビームを複数回スキャンさせることができる。反復されるそれぞれのスキャンにおいて、所望のスキャンパターンを達成するために(オブジェクトの表面上で)、実際のスキャンパターンは所望のスキャンパターンと異なることがありうる。例えば、磁界が粒子ビームを変調してサイン曲線の粒子ビームの位置誤差を形成する場合には、実際のスキャンパターンは、望ましくない変調を打ち消すために逆サイン曲線のパターンを含みうる。
センサ11〜15から得られる磁気ノイズの測定値は、これらに限られるものではないが、フィルタリング、アナログ−デジタル変換、バンドパスフィルタリング(ローパスフィルタリング及び/又はハイパスフィルタリングを含む)、デシメーション(decimation)、近似などといった種々の演算を適用して処理することができる。
図6は、本発明の一実施形態に係るノイズ補償モジュール22を示している。
ノイズ補償モジュール22は、アナログ−デジタル変換器(ADC)50〜54、バンドパスフィルタ60〜64、記憶ユニット70及び71、遅延ユニット80〜89、整合フィルタ(matched filter)90、線形変換マトリックスユニット102、そしてフロントエンドユニット112及び114を含んでいる。
ADC50〜54は、センサ11〜15からのアナログの磁気ノイズ測定値をデジタルの磁気ノイズ測定値に変換する。
ADC50〜53からのデジタル磁気ノイズ測定値は、9KHzのバンドパスフィルタ60〜63を通過し、ADC54からのデジタル磁気ノイズ測定値は、50Hzのバンドパスフィルタ64を通過して、バンドパスフィルタリングがなされた磁気ノイズ測定値を与える。これらのバンドパスフィルタのそれぞれは、9KHz又は50Hzを中心とする狭い周波数帯域を通過させることができるが、これは必須ではない。例えば、9KHzのバンドパスフィルタは、8KHzから10KHzの帯域の周波数成分を通過させることができる。
9KHzのバンドパスフィルタ60〜63からのフィルタリングされた磁気ノイズ測定値は、記憶ユニット70に記憶され、50Hzのバンドパスフィルタ64からのフィルタリングされた磁気ノイズ測定値は、記憶ユニット71に記憶される。
単一のバンドパスフィルタが、単一のセンサからのノイズ測定値を受信するようにすることもできる。単一のバンドパスフィルタからのノイズ測定値を検索(retrieved)して二つの遅延ユニットに供給してもよい。
単一のセンサを向いている磁気ノイズ源からの磁気ノイズを補償するために、一つの遅延ユニットが設けられており、この単一のセンサを向いておらず、これに垂直な(あるいはこれの方向を向いた)磁気ノイズ源からの磁気ノイズを補償するために他の遅延ユニットが設けられている。
センサ11がX軸方向のOHTレール10(1)及びY軸方向のOHTレール10(2)、10(4)及び10(5)からの磁気ノイズを検知することを考えると、一つの遅延ユニット(80)が、X軸方向のOHTレール10(1)からの磁気ノイズを補償するのに割り当てられ、別の遅延ユニット(81)が、Y軸方向のOHTレール10(2)、10(4)及び10(5)からの磁気ノイズを補償するのに割り当てられる。
したがって、遅延ユニット80〜89の組が、センサ11〜15からのバンドパスフィルタ通過後の磁気ノイズ測定値を遅延させるために、すなわちセンサごとに一組の遅延ユニットが割り当てられる。遅延ユニットの出力を、遅延磁気ノイズ測定値と呼ぶ。
各遅延ユニットによって導入される遅延周期は、各較正段階において計算される。校正段階では、遅延ユニットは、ゼロ遅延又は他の任意の既知の遅延周期を与えるよう設定することができ、これは補償関数を計算する際に考慮される。
整合フィルタ90は、ゼロ遅延ユニット又はすべての遅延ユニットから、遅延磁気ノイズ測定値を受信することができる。図6は、一例として、整合フィルタ90が遅延ユニット80〜87からの遅延磁気ノイズ測定値を受信する場合を示している。整合フィルタは、アナログノイズ測定信号のADC50〜54によるサンプリングレートに起因する測定誤差を補償するフィルタリングプロセスを適用することができる。
整合フィルタ90の出力及び整合フィルタ90へは信号を供給しなかった遅延ユニット(88及び89)の出力は、補償関数を適用して出力信号を与える変換マトリックスユニット102へ供給される。
これらの出力信号は、フロントエンドユニット112及び114へ供給され、フロントエンドユニット112及び114は、粒子ビームの位置誤差を除去又は大幅に低減するために、粒子ビームスキャナ20へ制御信号を与える。この制御信号はアナログ信号とすることができ、フロントエンドユニットは、デジタル−アナログ変換器(DAC)を含むことができる。各フロントエンドユニットは、出力信号(すなわちアナログに変換された出力信号)を増幅して制御信号を与える増幅器を含むことができる。
フロントエンドユニット112及び114からの制御信号出力は、磁気ノイズ補償信号と見なすことができる。
フロントエンドユニット112及び114からの磁気ノイズ補償信号の数は、粒子ビームスキャナ20が制御される方法に依存することができる。例えば、粒子ビームスキャナ20にX軸制御信号及びY軸制御信号が与えられる場合には、フロントエンドユニット112及び114はX軸制御信号及びY軸制御信号を出力する。
図5に示すように、粒子ビームスキャナ20は、コントローラ34から所望のスキャンパターン制御信号を受信することができ、また、ノイズ補償モジュール22から磁気ノイズ補償信号を受信することができ、これに応じて、これらすべての信号に応答する実際のスキャンパターンに沿って粒子ビームをスキャンすることができる。この粒子ビームスキャナ20は、異なる制御信号を追加したり、あるいは他の任意の数学的関数をこれらの信号に適用することができるが、これらは必須ではない。
本発明の一実施形態では、センサ11〜15は、0〜20KHzの帯域幅を有し、それぞれは、9KHz及び50Hzのノイズ補償に利用することができる。システム2は、センサ11〜14のためのX軸及びY軸のノイズ補償、及びセンサ15のためのX軸、Y額、及びZ軸(Z軸はX軸及びY実の双方に直交する)のノイズ補償を実行することができる。
ノイズ測定信号のサンプリングレートは、約1MHzとすることができる。50Hzの信号記録のためには、十分な数のサイクルを含めるために、デシメーション(decimation)を実行する必要がある。9KHzの信号記録のためには、サンプリングレートは、入力サンプリングレートと同程度になるだろう。
図7は、本発明の一実施形態のパターン130及びスキャンパターン140を示している。
パターン130は長方形であり、上部の水平な辺132、下部の水平な辺134、右側の垂直な辺133、左側の垂直な辺131を含んでいる。スキャンパターン140は、理想的な円形のスキャンパターンとして描かれており、上部の水平な辺132と第1の交点142で交わり、左側の垂直な辺131と第2の交点141で交わっている。磁気ノイズがない場合には、スキャンパターンの繰り返しは同じ結果となり、画像は第1及び第2の交点を表す小さな線を含むだろう。磁気ノイズが現れ、スキャンパターンに影響を及ぼすと、X軸に沿った、Y軸に沿ったあるいはこれら両方に沿った交点の逸脱が生じる。これらの逸脱は、画像における交点の位置が第1及び第2の(ノイズのない)逸脱点から逸脱させるだろう。別のパターン及び別のスキャンパターンを適用できることが注目される。
図8は、本発明の一実施形態に係る粒子ビームのノイズ補償のための方法800を示している。
本発明の一実施形態によれば、方法800は、磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係を表す補償関数を受信するステップを含むことができる。ただし、別の実施形態では、方法800は、磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係を表す補償関数を計算するステップを含むことができる。
方法800は、初期化段階810を含むものとして示されている。
段階810は、補償関数を受信する、補償関数を計算するなどの較正ステップ811を含んでもよい。
段階810は、例えば、ノイズ補償を適用せずに(又は既知のノイズ補償を適用して)既知の形状をスキャンして実際の画像を得るステップ812、及び、既知の形状と実際の画像の間の差異に基づいて磁気ノイズ及び粒子ビームの位置誤差の少なくともいくつかの値の間の関係を評価するステップ814を含むことができる。ステップ812は、ノイズ補償を適用せずに、円形のスキャンパターンに沿って、互いに直交する二つの線を含むパターンをスキャンして実際の画像を得るステップを含むことができる。段階810は、センサの位置を決定するステップ816を含むことができる。ステップ816は、磁気ノイズの主要なノイズ源を検出し、この主要な磁気ノイズ源を向くようにセンサを配置するステップを含んでもよい。
要するに段階810は、一つ又は二つ以上のノイズ源の強さを変えることによって、補償関数を計算するステップを含むことができる。これに追加してあるいは別の選択肢として、十分に長い較正期間(十分なサンプル数)によって、必要な数のサンプルを提供することができる。
段階810の後には、互いに離間した少なくとも二つのセンサによって、少なくとも一つの予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知して磁気ノイズ測定値を与えるステップ820が続く。
ステップ820は、以下のステップの少なくとも一つを含むことができる:(a)少なくとも一つのセンサを含む第1グループのセンサによって第1の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ、(b)第1グループのセンサとは異なり少なくとも一つのセンサを含む第2グループのセンサによって第1の予め決められた周波数帯とは異なる第2の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ、(c)粒子ビームのカラムの外側に位置する複数のセンサによって磁気ノイズを検知するステップ、(d)互いに約90度の角度だけ離間した検知領域を有する少なくもと四つのセンサによって磁気ノイズを検知するステップ、(e)粒子ビームのカラムを含むツールのフレームの異なる面に近接して設けられた複数のセンサによって磁気ノイズを検知するステップ、(f)主要な磁気ノイズ源を検知し、主要な磁気ノイズ源を向くようにセンサを配置するステップ、(g)9KHzの周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ、(h)50Hzの周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ、(i)頭上ホイスト輸送(OHT)システムによって生成されるノイズの周波数を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップ。
ステップ820の後には、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて磁気ノイズ補償信号を生成するステップ830が続く。
ステップ830は、フィルタリング、遅延、増幅、マトリックス計算等の、一つ又は二つ以上の処理動作を含むことができる。ステップ830は、例えば、デジタル−アナログ変換、バンドパスフィルタリング、記憶、検索、整合フィルタリング、線形変換マトリックス変換、遅延、増幅等を含んでもよい。
ステップ830は、図9に示した以下のステップの少なくともいくつかを含むことができる:
a.センサからのアナログ磁気ノイズ測定値をデジタル磁気ノイズ測定値に変換するステップ831。
b.ゼロ又は9KHzより高いバンドパスフィルタ、及び、ゼロ又は50Hzの信号といったバンドパスフィルタを通して(予め決められた周波数帯をフィルタリングするために)、デジタル磁気ノイズ測定値をバンドパスフィルタリングしてバンドパスフィルタを通過した磁気ノイズ測定値を供給するステップ832。
c.バンドパスフィルタを通過した磁気ノイズ測定値を記憶するステップ833。
d.バンドパスフィルタリングされた磁気ノイズ測定値を検索するステップ834。
e.バンドパスフィルタリングされた磁気ノイズ測定値を遅延して、遅延されたノイズ測定値を供給するステップ835。ここで単一のセンサからのバンドパスフィルタリングされた磁気ノイズ測定値はゼロ又はこれより多くの遅延されたノイズ測定値によって遅延される。
f.ゼロ又はこれより多くのバンドパスフィルタリングされた磁気ノイズ測定値を整合フィルタリングし、ゼロ又はこれより多くの遅延された磁気ノイズ測定値を整合フィルタリングするステップ836。
g.補償関数を適用して出力信号を提供するステップ837。
h.出力信号を、粒子ビームスキャナを制御するのに用いる制御信号に変換するステップ838。ここでこの変換は、増幅、デジタル−アナログ変換等を含むことができる。制御信号は、磁気ノイズ補償信号と見なすことができる。
ステップ835は、ノイズ信号に対して180度だけ実質的にシフトした磁気ノイズ補償信号を生成するステップを含むことができる。
図8に戻って、ステップ830の後には、所望の粒子ビームスキャンパターン及び磁気ノイズ補償信号に応答して粒子ビームによってオブジェクトをスキャンするステップ840が続く。
ステップ840は、以下のうち少なくとも一つを含んでよい:
a.磁気ノイズがある場合に所望のスキャンパターンが得られるように、実際のスキャンパターンを定義し又は受信するステップ841
b.粒子ビームを実際のスキャンパターンに沿って方向付けしてオブジェクトをスキャンするステップ842
方法800は、いつ較正段階を繰り返すか、そして、いつ補償関数の再計算を行うかを決定する制御段階890を含むことができる。
方法800は、ディスク、ディスケット、テープ、記憶ユニット、集積回路等の非一時的な(non-transitory)コンピュータ読取可能な媒体に記憶された命令(コード)を実行することができるプロセッサによって実行される。
非一時的なコンピュータ読取可能な媒体は、互いに離間して配置された少なくもと二つのセンサによって少なくとも一つの予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知して磁気ノイズ測定値を提供するという命令、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズと粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて磁気ノイズ補償信号を生成するという命令、所望の粒子ビームスキャンパターン及び磁気ノイズ補償信号に応答して粒子ビームによってオブジェクトをスキャンするという命令、を記憶することができる。
これまで本発明の特定の特徴を例示し説明してきたこの段階では、当業者によって、多くの変形例、代替例、変更例、等価物が想到されるだろう。したがって、本願の特許請求の範囲は、本願発明の真正な思想に含まれるこのような変形例及び変更例をすべてカバーするものと理解されるべきである。
2:システム
3:第1フレーム
4:チャンバ
5:カラム
6:シャシ
10(1)〜10(5):OHTレール
11〜15:センサ
20:粒子ビームスキャナ
22:ノイズ補償モジュール
30:補償関数計算機
34:コントローラ

Claims (21)

  1. 粒子ビームのノイズ補償のための方法であって、
    互いに離間して設けられた少なくもと二つのセンサによって異なる周波数帯磁気ノイズを検知して磁気ノイズ測定値を供給するステップと、
    前記磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて磁気ノイズ補償信号を生成するステップと、
    所望のビームスキャンパターン及び前記磁気ノイズ補償信号に応答して、粒子ビームによってオブジェクトをスキャンするステップと、
    を有する方法。
  2. さらに、
    磁気ノイズが存在するときに所望の粒子ビームのスキャンパターンが得られるよう、実際のスキャンパターンを定義し又は受信するステップと、
    実際のスキャンパターンに沿って粒子ビームを方向付けることによって前記オブジェクトをスキャンするステップと、
    をさらに含む請求項1に記載の方法。
  3. 前記磁気ノイズ補償信号は、前記磁気ノイズに対して180度だけ実質的にシフトするように生成される、請求項1に記載の方法。
  4. 磁気ノイズ測定値を約180度遅延させて遅延信号を供給し、遅延された信号に利得関数を適用して磁気ノイズ補償信号を供給するステップ、をさらに含む請求項2に記載の方法。
  5. 磁気ノイズ補償信号を生成する前に、前記磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて、磁気ノイズ補償信号を計算するステップを、さらに含む請求項1に記載の方法。
  6. ノイズ補償を適用せずに、既知の形状のパターンをスキャンして実際の画像を得るステップと、
    前記既知の形状と実際の画像との差異に基づいて、磁気ノイズの少なくともいくつかの値と粒子ビームの位置誤差との関係を評価するステップと、
    をさらに含む請求項1に記載の方法。
  7. ノイズ補償を適用せずに、互いに直交する二つの線からなる円形のスキャンパターンに沿ってスキャンして実際の画像を得るステップ、をさらに含む請求項6に記載の方法。
  8. 少なくとも一つのセンサを含む第1グループのセンサによって第1の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップと、前記第1グループのセンサとは異なる第2グループのセンサによって、前記第1の予め決められた周波数帯とは異なる第2の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するステップと、をさらに含む請求項1に記載の方法。
  9. 互いに離間して配置され、磁気ノイズを検知するよう構成され異なる周波数帯における磁気ノイズを検知するよう割り当てられて、磁気ノイズ測定値を供給するようにされた少なくもと二つのセンサと、
    磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて、磁気ノイズ補償信号を生成するようにされたノイズ補償モジュールと、
    所望の粒子ビームのスキャンパターンと前記磁気ノイズ補償信号に応答して、粒子ビームでオブジェクトをスキャンするようにされた粒子ビームスキャナと、
    を備えたシステム。
  10. 前記粒子ビームスキャナは、磁気ノイズが存在するときに所望の粒子ビームのスキャンパターンが得られるように実際のスキャンパターンを受信するようにされ、かつ、粒子ビームを実際のスキャンパターンに沿って方向付けてオブジェクトをスキャンするようにされている、請求項9に記載のシステム。
  11. 前記ノイズ補償モジュールは、磁気ノイズに対して180度だけ実質的にシフトされた磁気ノイズ補償信号を生成するようにされている、請求項9に記載のシステム。
  12. 前記ノイズ補償モジュールは、磁気ノイズ測定値を約180度だけ遅延させて遅延信号を与え、前記遅延信号に利得関数を適用してノイズ補償信号を供給するようにされた、請求項11に記載のシステム。
  13. 前記ノイズ補償モジュールは、磁気ノイズ補償信号を生成する前に、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズの値と粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて、磁気ノイズ補償信号を計算するようにされている、請求項9に記載のシステム。
  14. 前記粒子ビームスキャナは、ノイズ補償を適用せずに、既知の形状のパターンをスキャンして実際の画像を得るようにされ、前記ノイズ補償モジュールは、前記既知の形状と実際の画像との差異に基づいて、磁気ノイズの少なくともいくつかの値と粒子ビームの位置誤差との関係を評価するようにされている、請求項9に記載のシステム。
  15. 前記粒子ビームスキャナは、ノイズ補償を適用せずに、互いに直交する二つの線からなる円形のスキャンパターンに沿ってスキャンして実際の画像を得る、請求項9に記載のシステム。
  16. 第1の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知する第1グループのセンサと、前記第1の予め決められた周波数帯とは異なる第2の予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知する第2グループのセンサと、を備える請求項9に記載のシステム。
  17. 互いに約90度ずつ離間した検知領域を有する少なくとも四つのセンサを含む、請求項9に記載のシステム。
  18. 少なくとも一つのセンサが、50Hz、60Hz、50Hzの高調波、又は60Hzの高調波の周波数成分を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するようにされている、請求項9に記載のシステム。
  19. 少なくとも一つのセンサが、頭上ホイスト輸送(OHT)システムによって生成されるノイズの周波数を含む予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知するようにされた、請求項9に記載のシステム。
  20. 互いに離間して配置された少なくもと二つのセンサによって少なくとも一つの予め決められた周波数帯の中で磁気ノイズを検知して磁気ノイズ測定値を提供するという命令、磁気ノイズ測定及び磁気ノイズと粒子ビームの位置誤差との関係に基づいて磁気ノイズ補償信号を生成するという命令、所望の粒子ビームスキャンパターン及び磁気ノイズ補償信号に応答して粒子ビームによってオブジェクトをスキャンするという命令、を記憶する非一時的なコンピュータ読取可能な媒体。
  21. 前記少なくとも2つのセンサの数は、磁気ノイズ源の数よりも少なくない、請求項9乃至19のいずれか一項に記載のシステム。
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