JPH0794381A - ビームパラメータの電気的測定方法および構造 - Google Patents
ビームパラメータの電気的測定方法および構造Info
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- JPH0794381A JPH0794381A JP6079187A JP7918794A JPH0794381A JP H0794381 A JPH0794381 A JP H0794381A JP 6079187 A JP6079187 A JP 6079187A JP 7918794 A JP7918794 A JP 7918794A JP H0794381 A JPH0794381 A JP H0794381A
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- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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- H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
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- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/304—Controlling tubes
- H01J2237/30433—System calibration
- H01J2237/3045—Deflection calibration
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来装置において発生する偏向軸クロストー
ク、偏向軸回転作用、利得差およびスキヤンオフセツト
等の異常を回避または低減するビームパラメータの電気
的測定方法および装置を提供する。 【構成】 ラスタスキヤン装置においてビームのパラメ
ータを電気的に測定するビームパラメータの電気的測定
方法は、較正されるべきラスタスキヤンの予め定めたピ
クセルを選択し、前記ピクセルに隣接するグリツド20
6,306を動かし、前記ビームにストロボ作用を受け
させ、前記ビームを前記グリツドの第1軸線に向かって
増分して動かし、前記ビームが前記第1軸線に向かって
動くとき前記ビームから生じる信号を積分する工程を含
んでいる。ビームにストロボ作用を受けさせ、ビームを
増分して動かし、かつ信号を積分する工程はビームが軸
線を横切るまで繰り返される。
ク、偏向軸回転作用、利得差およびスキヤンオフセツト
等の異常を回避または低減するビームパラメータの電気
的測定方法および装置を提供する。 【構成】 ラスタスキヤン装置においてビームのパラメ
ータを電気的に測定するビームパラメータの電気的測定
方法は、較正されるべきラスタスキヤンの予め定めたピ
クセルを選択し、前記ピクセルに隣接するグリツド20
6,306を動かし、前記ビームにストロボ作用を受け
させ、前記ビームを前記グリツドの第1軸線に向かって
増分して動かし、前記ビームが前記第1軸線に向かって
動くとき前記ビームから生じる信号を積分する工程を含
んでいる。ビームにストロボ作用を受けさせ、ビームを
増分して動かし、かつ信号を積分する工程はビームが軸
線を横切るまで繰り返される。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビーム偏向エラー測定に
関し、とくに走査(スキヤン)偏向歪みを電気的に測定
する方法および構造に関する。
関し、とくに走査(スキヤン)偏向歪みを電気的に測定
する方法および構造に関する。
【0002】
【従来の技術】電子集積回路の製造は光またはX線によ
りレジスト被覆ウエーハを露光するために像投影技術の
使用に非常に依存している。この露光により形成される
パターンは種々の回路接続および形状を決定する。幾つ
かの用途において、集積回路パターンは電子ビーム直接
描画と呼ばれる方法においてレジスト被覆ウエーハ上に
直接描画される。
りレジスト被覆ウエーハを露光するために像投影技術の
使用に非常に依存している。この露光により形成される
パターンは種々の回路接続および形状を決定する。幾つ
かの用途において、集積回路パターンは電子ビーム直接
描画と呼ばれる方法においてレジスト被覆ウエーハ上に
直接描画される。
【0003】いずれの露光方法においても、投影された
像の精度は主要な用件である。この精度は要素の収量か
つ最終的にコストが遭遇する緊密露光位置条件に非常に
依存する高密度のランダムアクセスメモリ(RAM)の
製造においてとくに重要である。現在、電子ビームリソ
グラフイ装置は像投影技術および直接描画のために基板
上に露光パターンを配置する最も正確な方法を提供す
る。基板はマスク、ウエーハ、または半導体プロセスに
おいて使用される同様な材料として定義される。電子ビ
ームリソグラフ装置において、露光中のビーム位置は要
求される緊密な性能許容誤差を達成かつ維持するのに重
要である。
像の精度は主要な用件である。この精度は要素の収量か
つ最終的にコストが遭遇する緊密露光位置条件に非常に
依存する高密度のランダムアクセスメモリ(RAM)の
製造においてとくに重要である。現在、電子ビームリソ
グラフイ装置は像投影技術および直接描画のために基板
上に露光パターンを配置する最も正確な方法を提供す
る。基板はマスク、ウエーハ、または半導体プロセスに
おいて使用される同様な材料として定義される。電子ビ
ームリソグラフ装置において、露光中のビーム位置は要
求される緊密な性能許容誤差を達成かつ維持するのに重
要である。
【0004】電子ビーム位置は好都合にはラスタスキヤ
ニングと呼ばれる技術を介して制御される。この方法に
おいて、電子ビームはテレビジヨンに使用されるスキヤ
ニング技術と同様な連続する一連の傾斜偏向およびフラ
イバツク期間において繰り返して偏向される。代表的に
は、電子ビームはパターンを完全に露光するのに必要と
される時間を最小にするためにできるだけ偏向される。
この方法において、生産量(すなわち、処理量)は増加
されかつマスクまたはウエーハ当たりの単位コストは低
減される。
ニングと呼ばれる技術を介して制御される。この方法に
おいて、電子ビームはテレビジヨンに使用されるスキヤ
ニング技術と同様な連続する一連の傾斜偏向およびフラ
イバツク期間において繰り返して偏向される。代表的に
は、電子ビームはパターンを完全に露光するのに必要と
される時間を最小にするためにできるだけ偏向される。
この方法において、生産量(すなわち、処理量)は増加
されかつマスクまたはウエーハ当たりの単位コストは低
減される。
【0005】通常の装置において、代表的には直径0.
1ミクロン〜1ミクロンのスポツトである電子ビームは
数百ミクロンの範囲にわたつて偏向されかつその範囲内
で0.01ミクロン以下のエラー、好ましくは1万分の
1以下の位置エラーにより位置決めされねばならない。
30キロヘルツ(KHz)の代表的なスキヤニング量と
結合される、この低い位置エラーはかかる信号の直接測
定を非常に困難にする。
1ミクロン〜1ミクロンのスポツトである電子ビームは
数百ミクロンの範囲にわたつて偏向されかつその範囲内
で0.01ミクロン以下のエラー、好ましくは1万分の
1以下の位置エラーにより位置決めされねばならない。
30キロヘルツ(KHz)の代表的なスキヤニング量と
結合される、この低い位置エラーはかかる信号の直接測
定を非常に困難にする。
【0006】通常、偏向信号はその製品、すなわちマス
クまたはウエーハ上のパターンにより測定される。マス
クまたはウエーハ上に見られる非理想的なパターンは一
連の測定および試験によつて識別され、かつ適宜な変更
が次いでこれらの不足を補正するために偏向信号になさ
れる。偏向信号の性能を偏向するこの方法はパターンを
描画し、マスクまたはウエーハを処理し、かつ次いで立
証されるが、比較的遅い、計測技術によりパターンの精
度を測定する標準の方法に非常に依存する。この方法は
単一の較正のために1時間から全部の較正のために数週
間を必要とするかも知れない。
クまたはウエーハ上のパターンにより測定される。マス
クまたはウエーハ上に見られる非理想的なパターンは一
連の測定および試験によつて識別され、かつ適宜な変更
が次いでこれらの不足を補正するために偏向信号になさ
れる。偏向信号の性能を偏向するこの方法はパターンを
描画し、マスクまたはウエーハを処理し、かつ次いで立
証されるが、比較的遅い、計測技術によりパターンの精
度を測定する標準の方法に非常に依存する。この方法は
単一の較正のために1時間から全部の較正のために数週
間を必要とするかも知れない。
【0007】好ましくは、較正はマスクおよびウエーハ
の実際の露光を書き込みおよび読み取る時間を消費する
方法に頼ることなしに実行される。電子ビームパラメー
タの「リアルタイム」特性が公知の位置を有する基準グ
リツドを介して非常に低い周波数で電子ビームを走査
(スキヤニング)することにより達成される。この技術
は当該技術において公知でありかつ電子ビームリソグラ
フ装置を機能的に較正するのに十分な情報を提供する。
の実際の露光を書き込みおよび読み取る時間を消費する
方法に頼ることなしに実行される。電子ビームパラメー
タの「リアルタイム」特性が公知の位置を有する基準グ
リツドを介して非常に低い周波数で電子ビームを走査
(スキヤニング)することにより達成される。この技術
は当該技術において公知でありかつ電子ビームリソグラ
フ装置を機能的に較正するのに十分な情報を提供する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の低い周波数測定と実際のビーム描画偏向信号との間の
相関は正確でない。とくに、高い周波数の描画信号は広
範囲のパターン描画および読み取りを介してさらに他の
特性を要求する電子ビームの幾つかの異常を導く。これ
らの異常は、偏向軸クロストーク、僅かな偏向軸回転作
用、利得差、およびスキヤンオフセツトを含み、それら
のすべてはスキヤン周波数の関数として変化する。
の低い周波数測定と実際のビーム描画偏向信号との間の
相関は正確でない。とくに、高い周波数の描画信号は広
範囲のパターン描画および読み取りを介してさらに他の
特性を要求する電子ビームの幾つかの異常を導く。これ
らの異常は、偏向軸クロストーク、僅かな偏向軸回転作
用、利得差、およびスキヤンオフセツトを含み、それら
のすべてはスキヤン周波数の関数として変化する。
【0009】電子ビームパラメータが上述した低い周波
数スキヤニング技術を介して精密に予想するのが困難で
あるため、実際の露光を描画しかつ読み取る前述した時
間を消費する方法は現在リソグラフ測定の描画性能を十
分に特徴付ける唯一の方法である。
数スキヤニング技術を介して精密に予想するのが困難で
あるため、実際の露光を描画しかつ読み取る前述した時
間を消費する方法は現在リソグラフ測定の描画性能を十
分に特徴付ける唯一の方法である。
【0010】本発明の目的は、上述した従来装置におい
て発生する偏向軸クロストーク、偏向軸回転作用、利得
差およびスキヤンオフセツト等の異常を回避または低減
するビームパラメータの電気的測定方法および装置を提
供することにある。
て発生する偏向軸クロストーク、偏向軸回転作用、利得
差およびスキヤンオフセツト等の異常を回避または低減
するビームパラメータの電気的測定方法および装置を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ラスタ
スキヤン装置においてビームのパラメータを電気的に測
定するビームパラメータの電気的測定方法は、較正され
るべきラスタスキヤンの予め定めたピクセルを選択し、
前記ピクセルに隣接するグリツドを動かし、前記ビーム
にストロボ作用を受け(ストロボビング)させ、前記ビ
ームを前記グリツドの第1軸に向かって増分して動かし
そして前記ビームが前記第1軸に向かって動くとき前記
ビームから生じる信号を積分する工程を含んでいる。ビ
ームを増分して動かしかつ信号を積分する、ビームにス
トロボ作用を受けさせる工程が前記信号の予め定めた値
が達成されるまで繰り返される。前記第1軸と関連する
蓄積された信号の値はグリツドの第1軸の関係位置を決
定するのに使用される。
スキヤン装置においてビームのパラメータを電気的に測
定するビームパラメータの電気的測定方法は、較正され
るべきラスタスキヤンの予め定めたピクセルを選択し、
前記ピクセルに隣接するグリツドを動かし、前記ビーム
にストロボ作用を受け(ストロボビング)させ、前記ビ
ームを前記グリツドの第1軸に向かって増分して動かし
そして前記ビームが前記第1軸に向かって動くとき前記
ビームから生じる信号を積分する工程を含んでいる。ビ
ームを増分して動かしかつ信号を積分する、ビームにス
トロボ作用を受けさせる工程が前記信号の予め定めた値
が達成されるまで繰り返される。前記第1軸と関連する
蓄積された信号の値はグリツドの第1軸の関係位置を決
定するのに使用される。
【0012】本発明の方法はさらにグリツドの第2軸に
関して上記した工程を実施することを包含する。第2軸
に関連して蓄積される信号はグリツドの第2軸の関係位
置を決定するのに使用される。第1および第2軸の関連
の位置はグリツドの関連位置を決定する。このグリツド
位置は代表的には時間周期または温度に関してのビーム
トリフトを決定するのに使用される。とくに、ビームド
リフトがないならば、その場合に同一の印加された偏向
は蓄積された信号の同一の値を結果として生じる。その
うえ、グリツド位置が既知であるならば、代表的にはグ
リツドに隣接する関連の基板の位置もまた既知である。
関して上記した工程を実施することを包含する。第2軸
に関連して蓄積される信号はグリツドの第2軸の関係位
置を決定するのに使用される。第1および第2軸の関連
の位置はグリツドの関連位置を決定する。このグリツド
位置は代表的には時間周期または温度に関してのビーム
トリフトを決定するのに使用される。とくに、ビームド
リフトがないならば、その場合に同一の印加された偏向
は蓄積された信号の同一の値を結果として生じる。その
うえ、グリツド位置が既知であるならば、代表的にはグ
リツドに隣接する関連の基板の位置もまた既知である。
【0013】本発明によれば、増幅器はビームにより発
生された電荷(チヤージ)を積分する。本発明の1実施
例において、増幅器は積分の前にリセツトされ、それに
より繰り返される測定の処理量を改善しかつ新たな測定
が行われ得る前の時間周期を最小にする。
生された電荷(チヤージ)を積分する。本発明の1実施
例において、増幅器は積分の前にリセツトされ、それに
より繰り返される測定の処理量を改善しかつ新たな測定
が行われ得る前の時間周期を最小にする。
【0014】本発明の他の実施例において、複数のピク
セルが選択されかつ上記したグリツドは基板上の反射マ
ーキングを含む。したがつて、この実施例において、別
個のグリツドは除去される。ビーム測定が基板それ自体
上で行われるため、この実施例は別個のグリツドを含む
実施例に比して著しく増加した精度を提供する。
セルが選択されかつ上記したグリツドは基板上の反射マ
ーキングを含む。したがつて、この実施例において、別
個のグリツドは除去される。ビーム測定が基板それ自体
上で行われるため、この実施例は別個のグリツドを含む
実施例に比して著しく増加した精度を提供する。
【0015】本発明のさらに他の実施例において、ラス
タスキヤン装置においてビームのパラメータを電気的に
測定するビームパラメータの電気的測定方法は、較正さ
れるべき前記ラスタスキヤンの予め定めた複数のピクセ
ルを選択し、前記複数のピクセルに隣接する、少なくと
も1つの反射マークを動かし、前記ビームにストロボ作
用を受けさせ、前記ビームを前記少なくとも1つの反射
マークに向かって増分して動かし、そして前記ビームが
前記少なくとも1つの反射マークに向かって動くとき前
記ビームから生じる信号を積分する工程からなる。スト
ロボ作用を受けさせ増分して動かしかつ積分する工程は
前記ビームが前記少なくとも1つの反射マークを横切る
まで実施される。
タスキヤン装置においてビームのパラメータを電気的に
測定するビームパラメータの電気的測定方法は、較正さ
れるべき前記ラスタスキヤンの予め定めた複数のピクセ
ルを選択し、前記複数のピクセルに隣接する、少なくと
も1つの反射マークを動かし、前記ビームにストロボ作
用を受けさせ、前記ビームを前記少なくとも1つの反射
マークに向かって増分して動かし、そして前記ビームが
前記少なくとも1つの反射マークに向かって動くとき前
記ビームから生じる信号を積分する工程からなる。スト
ロボ作用を受けさせ増分して動かしかつ積分する工程は
前記ビームが前記少なくとも1つの反射マークを横切る
まで実施される。
【0016】1実施例において、複数のピクセルが隣接
する一方、複数のピクセルは直線的位置決めされた複数
のビームフインガを含む。代表的には、反射マークは複
数の反射セグメントを含む。
する一方、複数のピクセルは直線的位置決めされた複数
のビームフインガを含む。代表的には、反射マークは複
数の反射セグメントを含む。
【0017】本発明によれば、ベクトルラスタスキヤン
装置においてビームのパラメータを電気的に測定するビ
ームパラメータの電気的測定方法は、ベクトルスキヤン
上の原位置および指定位置を選択し、前記原位置と前記
指定位置との間に前記ビームを動かし;原位置から指定
位置に動かす間に予め定めた時間遅延においてビームを
無効にせず、そしてN回(Nは整数)だけ移動および非
無効工程を繰り返す工程からなる。その場合に、予め定
めた時間遅延は増分して増加される。N回だけ移動およ
び非無効工程が繰り返される。時間遅延はビームが指定
位置に設定されるまで増加される。
装置においてビームのパラメータを電気的に測定するビ
ームパラメータの電気的測定方法は、ベクトルスキヤン
上の原位置および指定位置を選択し、前記原位置と前記
指定位置との間に前記ビームを動かし;原位置から指定
位置に動かす間に予め定めた時間遅延においてビームを
無効にせず、そしてN回(Nは整数)だけ移動および非
無効工程を繰り返す工程からなる。その場合に、予め定
めた時間遅延は増分して増加される。N回だけ移動およ
び非無効工程が繰り返される。時間遅延はビームが指定
位置に設定されるまで増加される。
【0018】本発明によればビームパラメータ測定装置
および方法は従来の装置および方法を超える顕著な利点
を提供する。例えば、本発明は通常の偏向量での、すな
わちレジスト露光中に使用される偏向量での作動を許容
し、それにより位置的精度の測定を増加する。そのう
え、本発明は全速偏向信号を使用するため、較正プロセ
スが加速され、それにより通常の較正プロセスと関連す
る時間および費用を著しく低減する。さらに、本発明は
多重電荷パケツトの積分に備え、それにより信号対雑音
性能を改善する低利得増幅器の使用を許容する。
および方法は従来の装置および方法を超える顕著な利点
を提供する。例えば、本発明は通常の偏向量での、すな
わちレジスト露光中に使用される偏向量での作動を許容
し、それにより位置的精度の測定を増加する。そのう
え、本発明は全速偏向信号を使用するため、較正プロセ
スが加速され、それにより通常の較正プロセスと関連す
る時間および費用を著しく低減する。さらに、本発明は
多重電荷パケツトの積分に備え、それにより信号対雑音
性能を改善する低利得増幅器の使用を許容する。
【0019】以下に、本発明の実施例を添付図面に関連
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【0020】
【実施例】ビームドリフト測定は正確な電子ビーム位置
を保証するために基板描画プロセスの間中周期的に必要
とされる。基板描画プロセス中に使用される代表的なラ
スタ走査線は、装置および用途に依存して、2084/
線またはその倍数である。本発明によれば電子ビームパ
ラメータを測定する方法は1度に1ピクセルを特徴とす
る。したがつて、図1を参照すると、第1ピクセルが較
正されるためにステツプ101において選ばれる。
を保証するために基板描画プロセスの間中周期的に必要
とされる。基板描画プロセス中に使用される代表的なラ
スタ走査線は、装置および用途に依存して、2084/
線またはその倍数である。本発明によれば電子ビームパ
ラメータを測定する方法は1度に1ピクセルを特徴とす
る。したがつて、図1を参照すると、第1ピクセルが較
正されるためにステツプ101において選ばれる。
【0021】図2を参照して、電荷(チヤージ)増幅器
210(以下に詳細に説明される)からアナログ/デジ
タル変換器(ADC)211を介して情報を備える制御
コンピユータ212は電子ビーム207のドリフトを測
定する。ステージ位置制御装置201(Xステージ位置
制御装置201AおよびYステージ位置制御装置201
Bを含む)は電子ビーム207の下にステージ203を
位置決めする。ビームドリフト測定の間中、基板204
のレジストは露光されない。かくして、これらのビーム
ドリフト測定の間中、基板204、電子検出器205お
よびステージグリツド206を支持するステージ203
はステージグリツド206がステツプ102(図1)に
示されるように電子ビーム207の下に位置決めされ
る。留意すべきは、この電子ビーム位置は第1ピクセル
に対応するということである。ステージグリツド206
がステージ203とかつそれゆえ基板204と親密に接
続されるため、ステージ206において検出されるビー
ムドリフトは描画面、すなわち基板204でのビームド
リフトに実質上対応する。
210(以下に詳細に説明される)からアナログ/デジ
タル変換器(ADC)211を介して情報を備える制御
コンピユータ212は電子ビーム207のドリフトを測
定する。ステージ位置制御装置201(Xステージ位置
制御装置201AおよびYステージ位置制御装置201
Bを含む)は電子ビーム207の下にステージ203を
位置決めする。ビームドリフト測定の間中、基板204
のレジストは露光されない。かくして、これらのビーム
ドリフト測定の間中、基板204、電子検出器205お
よびステージグリツド206を支持するステージ203
はステージグリツド206がステツプ102(図1)に
示されるように電子ビーム207の下に位置決めされ
る。留意すべきは、この電子ビーム位置は第1ピクセル
に対応するということである。ステージグリツド206
がステージ203とかつそれゆえ基板204と親密に接
続されるため、ステージ206において検出されるビー
ムドリフトは描画面、すなわち基板204でのビームド
リフトに実質上対応する。
【0022】電子較正ステツプはステツプ103中に実
施される。電子検出器205、電荷増幅器210、デジ
タル制御ライン252、およびADC211を含んでい
る装置200のエレクトロニクスは一般に固有の、関連
のドリフト、雑音およびずれ作用を有する。これらの作
用は本発明によれば測定されたビーム電流から決定され
かつ要因として行動される。ステツプ103において、
ステージグリツド306上の数千のグリツド交差の1つ
であることが可能である単一のグリツドクロス316
(図3)が任意に選ばれる。任意のグリツド交差306
は電子ビーム307の位置およびステージグリツド30
6の位置が相対的な距離、すなわち元の開始位置からの
電子ビーム307のドリフトに基礎が置かれるため十分
である。留意すべきことは、電気接続314および31
5がステージグリツド306の下に位置決めされたフオ
トダイオード305を電荷増幅器(図5および図6に関
連して詳述される)にかつ電源Vバイアスにそれぞれ結
合するということである。
施される。電子検出器205、電荷増幅器210、デジ
タル制御ライン252、およびADC211を含んでい
る装置200のエレクトロニクスは一般に固有の、関連
のドリフト、雑音およびずれ作用を有する。これらの作
用は本発明によれば測定されたビーム電流から決定され
かつ要因として行動される。ステツプ103において、
ステージグリツド306上の数千のグリツド交差の1つ
であることが可能である単一のグリツドクロス316
(図3)が任意に選ばれる。任意のグリツド交差306
は電子ビーム307の位置およびステージグリツド30
6の位置が相対的な距離、すなわち元の開始位置からの
電子ビーム307のドリフトに基礎が置かれるため十分
である。留意すべきことは、電気接続314および31
5がステージグリツド306の下に位置決めされたフオ
トダイオード305を電荷増幅器(図5および図6に関
連して詳述される)にかつ電源Vバイアスにそれぞれ結
合するということである。
【0023】電子検出器205は電子ビーム207の電
子を検出するためにステージグリツド206の下に配置
される。この本発明の実施例において、電子検出器20
5はフオトダイオードである。他の実施例において、電
子検出器205は光導電性検出器(または光電管と呼ば
れる)、シンチレータ、または正真性負(PIN)ダイ
オードのごときあらゆる型の高利得電子検出器である。
簡単化のために、電子検出器205は以下でフオトダイ
オード205として言及される。該フオトダイオード2
05は代表的には500ないし5000の間の電流利得
を有する電流増幅器として作用する。実際の利得はフオ
トダイオード素子の構造および電子ビーム加速電圧にし
たがつて変化する。単一ピクセル露光は極度に低い電荷
移動を結果として生じるため、フオトダイオード205
に関して高い電流利得が好適である。
子を検出するためにステージグリツド206の下に配置
される。この本発明の実施例において、電子検出器20
5はフオトダイオードである。他の実施例において、電
子検出器205は光導電性検出器(または光電管と呼ば
れる)、シンチレータ、または正真性負(PIN)ダイ
オードのごときあらゆる型の高利得電子検出器である。
簡単化のために、電子検出器205は以下でフオトダイ
オード205として言及される。該フオトダイオード2
05は代表的には500ないし5000の間の電流利得
を有する電流増幅器として作用する。実際の利得はフオ
トダイオード素子の構造および電子ビーム加速電圧にし
たがつて変化する。単一ピクセル露光は極度に低い電荷
移動を結果として生じるため、フオトダイオード205
に関して高い電流利得が好適である。
【0024】増幅器されたビーム電流および残留ダイオ
ード漏洩電流を含むフオトダイオード505により発生
された電流は図5に示されるように電荷増幅器510に
供給される。電荷増幅器510は演算増幅器520、コ
ンデンサ522、アナログスイツチ523、オフセツト
調整524、および傾斜微細調整525を含んでいる。
フオトダイオード505は演算増幅器520の逆転入力
端子に結合され、これに反して演算増幅器520の非逆
転入力端子は代表的には接地される電源に結合される。
ード漏洩電流を含むフオトダイオード505により発生
された電流は図5に示されるように電荷増幅器510に
供給される。電荷増幅器510は演算増幅器520、コ
ンデンサ522、アナログスイツチ523、オフセツト
調整524、および傾斜微細調整525を含んでいる。
フオトダイオード505は演算増幅器520の逆転入力
端子に結合され、これに反して演算増幅器520の非逆
転入力端子は代表的には接地される電源に結合される。
【0025】電荷増幅器510は2つの演算モード、す
なわちリセツトモードおよび積分モードを有する。リセ
ツトモードにおいて、アナログスイツチ523は閉じら
れかつ積分コンデンサ522が放電され、それにより信
号をほぼゼロボルトの出力ライン510Aに供給する。
積分モードにおいて、出力ライン510A上の信号はフ
オトダイオード505により供給されるチヤージに依存
する。とくに、増幅器520Aの出力ライン510Aの
信号は代表的には電子ビーム207(図2)により発生
器される電流、フオトダイオード505の効率、および
積分コンデンサ522の値にしたがつて正の電圧方向
(ΔVout)に進む。とくに、 ΔVout=PBC×PT×Gd×1/Cf ・・・・(式1) ここで、PBC=主ビーム電流、PT=ピクセル時間、
Gd=フオトダイオードの電流利得、およびCf=積分
コンデンサの値である。
なわちリセツトモードおよび積分モードを有する。リセ
ツトモードにおいて、アナログスイツチ523は閉じら
れかつ積分コンデンサ522が放電され、それにより信
号をほぼゼロボルトの出力ライン510Aに供給する。
積分モードにおいて、出力ライン510A上の信号はフ
オトダイオード505により供給されるチヤージに依存
する。とくに、増幅器520Aの出力ライン510Aの
信号は代表的には電子ビーム207(図2)により発生
器される電流、フオトダイオード505の効率、および
積分コンデンサ522の値にしたがつて正の電圧方向
(ΔVout)に進む。とくに、 ΔVout=PBC×PT×Gd×1/Cf ・・・・(式1) ここで、PBC=主ビーム電流、PT=ピクセル時間、
Gd=フオトダイオードの電流利得、およびCf=積分
コンデンサの値である。
【0026】例えば、主ビーム電流(PBC)が100
ナノアンペア(nA)、フオトダイオードの電流利得
(Gd)が500、そして積分コンデンサの値(Cf)
が15ビコフアラツド(pF)であるならば、その場合
に式1は、 ΔVout=100nA×12.5ナノセカンド(n秒) ・・・* *・・・ ×1/15pF=42mV ・・・・(式2) を生じる。
ナノアンペア(nA)、フオトダイオードの電流利得
(Gd)が500、そして積分コンデンサの値(Cf)
が15ビコフアラツド(pF)であるならば、その場合
に式1は、 ΔVout=100nA×12.5ナノセカンド(n秒) ・・・* *・・・ ×1/15pF=42mV ・・・・(式2) を生じる。
【0027】かくして、式2に示される図示の値を使用
すると、演算増幅器520の電圧出力Vout(集積モ
ードにおいて)は各ピクセル露光により正の電圧方向に
42ミリボルト進む。出力ライン510A上の電圧は演
算増幅器520が飽和するまで増加する。しかしなが
ら、通常の状態において、ピクセル露光は飽和が達成さ
れる前に中止される。
すると、演算増幅器520の電圧出力Vout(集積モ
ードにおいて)は各ピクセル露光により正の電圧方向に
42ミリボルト進む。出力ライン510A上の電圧は演
算増幅器520が飽和するまで増加する。しかしなが
ら、通常の状態において、ピクセル露光は飽和が達成さ
れる前に中止される。
【0028】雑音、残留漏洩電流、および積分時間(処
理量に関連されるような)は積分時間に実用的な制限を
配置する。代表的には、32個の単一ピクセルチヤージ
パケツトが演算増幅器520用の適宜な出力電圧を供給
する。42mVの例示したΔVoutと32個のチャー
ジパケツトを掛けるとほぼ1.3ボルトの出力電圧を生
じる。
理量に関連されるような)は積分時間に実用的な制限を
配置する。代表的には、32個の単一ピクセルチヤージ
パケツトが演算増幅器520用の適宜な出力電圧を供給
する。42mVの例示したΔVoutと32個のチャー
ジパケツトを掛けるとほぼ1.3ボルトの出力電圧を生
じる。
【0029】エレクトロニクスを較正するために、電子
ビームはフオトダイオード505上の入射電子を実質上
除去するために完全に無効にされる。電荷増幅器510
は、例えば32個のラスタスキヤン(すなわち、電荷パ
ケツトの合計)に等しい時間だけ積分モードに置かれ
る。その時間周期後、ADC211(図2)は増幅器5
20の出力電圧を制御コンピユータ212に次いで送ら
れかつそこに蓄えられるデジタル信号に変換する。この
蓄えられた値はゼロビーム値を示す。
ビームはフオトダイオード505上の入射電子を実質上
除去するために完全に無効にされる。電荷増幅器510
は、例えば32個のラスタスキヤン(すなわち、電荷パ
ケツトの合計)に等しい時間だけ積分モードに置かれ
る。その時間周期後、ADC211(図2)は増幅器5
20の出力電圧を制御コンピユータ212に次いで送ら
れかつそこに蓄えられるデジタル信号に変換する。この
蓄えられた値はゼロビーム値を示す。
【0030】増幅器520ば数マイクロセカンド(μ
s)だけリセツトされかつ次いで積分モードに設定され
る。較正されるべく識別された単一ピクセルが次いで露
光される。残りのすべてのピクセルが無効にされる。こ
のピクセルはNスキヤンだけ露光され、ここでNはラス
タスキヤンの数(この例において32)である。単一ピ
クセル露光は本質的に32μsごとにストロボ作用を受
ける固定ビームを創出する。識別されたピクセルがNス
キヤンだけ露光された後電子ビーム207は再度十分に
無効にされ、そしてADC211は演算増幅器520の
出力電圧をデジタル信号に変換する。また制御コンピユ
ータ212に蓄えられるこのデジタル信号は補正されな
い完全なビーム電流値を示す。ゼロビーム値(すなわ
ち、残留エラー)は補正された完全なビーム電流値を供
給するために補正されない完全なビーム電流値から減算
される。その後のビーム電流測定はこの補正された完全
なビーム電流値の百分率に基礎が置かれる。
s)だけリセツトされかつ次いで積分モードに設定され
る。較正されるべく識別された単一ピクセルが次いで露
光される。残りのすべてのピクセルが無効にされる。こ
のピクセルはNスキヤンだけ露光され、ここでNはラス
タスキヤンの数(この例において32)である。単一ピ
クセル露光は本質的に32μsごとにストロボ作用を受
ける固定ビームを創出する。識別されたピクセルがNス
キヤンだけ露光された後電子ビーム207は再度十分に
無効にされ、そしてADC211は演算増幅器520の
出力電圧をデジタル信号に変換する。また制御コンピユ
ータ212に蓄えられるこのデジタル信号は補正されな
い完全なビーム電流値を示す。ゼロビーム値(すなわ
ち、残留エラー)は補正された完全なビーム電流値を供
給するために補正されない完全なビーム電流値から減算
される。その後のビーム電流測定はこの補正された完全
なビーム電流値の百分率に基礎が置かれる。
【0031】図4に示される本発明の他の実施例におい
て、エレクトロニクスの較正はステージ403に載置し
ている基板404それ自体により実施される。この実施
例において、ゼロビーム較正(より一般的にはオフセツ
ト基準較正として言及される)の間中、無効にされない
電子ビーム407は板441の開口444を通過し、か
つ反射マーク442に隣接して基板404に衝突する。
電子検出器440に結合される電荷増幅器520(図
5)は次いで予め定めた時間周期だけ積分モードに置か
れる。その後、ADC211は電荷増幅器520からの
出力信号をデジタル信号に変換し、そしてこのデジタル
信号を制御コンピユータ212に供給する。
て、エレクトロニクスの較正はステージ403に載置し
ている基板404それ自体により実施される。この実施
例において、ゼロビーム較正(より一般的にはオフセツ
ト基準較正として言及される)の間中、無効にされない
電子ビーム407は板441の開口444を通過し、か
つ反射マーク442に隣接して基板404に衝突する。
電子検出器440に結合される電荷増幅器520(図
5)は次いで予め定めた時間周期だけ積分モードに置か
れる。その後、ADC211は電荷増幅器520からの
出力信号をデジタル信号に変換し、そしてこのデジタル
信号を制御コンピユータ212に供給する。
【0032】完全なビーム電流測定の間中、無効にされ
ない電子ビーム407は板441の開口444を通過し
かつ既知の配置を有する反射マーク442に衝突する。
反射マーク442は、基板作成プロセスと両立できる反
射性の、金属材料(金またはプラチナのごとき)が使用
され得るけれども、代表的にはクロムから製造される。
電子ビーム407からバツクスキヤツタリングされた電
子は板441の下側に配置されるフオトダイオード電子
検出器440により検出される。図4に示した構成にお
いて、4つのフオトダイオード電子検出器440が信号
収集区域を改善するために使用される。
ない電子ビーム407は板441の開口444を通過し
かつ既知の配置を有する反射マーク442に衝突する。
反射マーク442は、基板作成プロセスと両立できる反
射性の、金属材料(金またはプラチナのごとき)が使用
され得るけれども、代表的にはクロムから製造される。
電子ビーム407からバツクスキヤツタリングされた電
子は板441の下側に配置されるフオトダイオード電子
検出器440により検出される。図4に示した構成にお
いて、4つのフオトダイオード電子検出器440が信号
収集区域を改善するために使用される。
【0033】電荷増幅器210により積分されかつAD
C211により変換された、これらの検出器440から
の信号は制御コンピユータ212に供給される。かくし
て、本発明の実施例において、ステージグリツド306
(図3)は除去される。そのうえ、ビーム測定は基板そ
れ自体上で行われるため、この実施例は基板に隣接して
配置されたステージグリツドを含んでいる実施例に比し
て著しく増加した精度を提供する。
C211により変換された、これらの検出器440から
の信号は制御コンピユータ212に供給される。かくし
て、本発明の実施例において、ステージグリツド306
(図3)は除去される。そのうえ、ビーム測定は基板そ
れ自体上で行われるため、この実施例は基板に隣接して
配置されたステージグリツドを含んでいる実施例に比し
て著しく増加した精度を提供する。
【0034】図24に示される本発明のさらに他の実施
例において、主電子ビーム1602は比較的妨害を受け
ない基板1600を通過する。代表的には、基板160
0はシリコンから製造されかつほぼ50nmの厚さを有
する。しかしながら、ビーム1601は図25に示され
るように基準マーク1601上を通るならば、伝達され
たビーム1602Aは角度的スキヤツタリングを経験す
る。スキヤツタリングを検出するために基板1600の
したに位置決めされたビーム検出器1603は、代表的
には大きな入射ビーム電流(例えば、1μAの)用の環
状受光器または小さいビーム電流用の通常のフオトダイ
オードを包含する。中央孔1605は、スキヤツタリン
グなしにビーム検出器1603を通過するために、主電
子ビーム1602が基板1600を通って伝達されるの
を許容し、それにより電荷増幅器1604へ信号を供給
しない。1992年1月7日にバーガー(Berger)に交付
されたアメリカ合衆国特許第5,079,112号は反
射に代えて透過によりマークを検分する方法に関して追
加の詳細を提供し、かつその全体が本書に参考として組
み込まれている。
例において、主電子ビーム1602は比較的妨害を受け
ない基板1600を通過する。代表的には、基板160
0はシリコンから製造されかつほぼ50nmの厚さを有
する。しかしながら、ビーム1601は図25に示され
るように基準マーク1601上を通るならば、伝達され
たビーム1602Aは角度的スキヤツタリングを経験す
る。スキヤツタリングを検出するために基板1600の
したに位置決めされたビーム検出器1603は、代表的
には大きな入射ビーム電流(例えば、1μAの)用の環
状受光器または小さいビーム電流用の通常のフオトダイ
オードを包含する。中央孔1605は、スキヤツタリン
グなしにビーム検出器1603を通過するために、主電
子ビーム1602が基板1600を通って伝達されるの
を許容し、それにより電荷増幅器1604へ信号を供給
しない。1992年1月7日にバーガー(Berger)に交付
されたアメリカ合衆国特許第5,079,112号は反
射に代えて透過によりマークを検分する方法に関して追
加の詳細を提供し、かつその全体が本書に参考として組
み込まれている。
【0035】図6は電荷増幅器610の詳細な配線略図
を示す。図6を参照して、1実施例における演算増幅器
620は非常に低い入力エラー電流、例えば1nAを供
給する電界効果トランジスタ(FET)であり、そして
公称のインターフエイスエレクトロニクスを作動するの
に十分な出力駆動可能性、すなわち、10ボルトまでを
供給する。
を示す。図6を参照して、1実施例における演算増幅器
620は非常に低い入力エラー電流、例えば1nAを供
給する電界効果トランジスタ(FET)であり、そして
公称のインターフエイスエレクトロニクスを作動するの
に十分な出力駆動可能性、すなわち、10ボルトまでを
供給する。
【0036】トランジスタ623はリセツトモードの間
中、コンデンサ622、積分フイードバツクコンデンサ
が放電されるのを許容する低い漏洩アナログスイツチと
して作用する。代表的にはトランジスタ623のゲート
のほぼゼロ電圧がリセツトモードを強制し、かつ例えば
3ないし6ボルトの高い電圧が演算増幅器620を積分
モード(すなわち、トランジスタ623が非導通であ
る)に置く。
中、コンデンサ622、積分フイードバツクコンデンサ
が放電されるのを許容する低い漏洩アナログスイツチと
して作用する。代表的にはトランジスタ623のゲート
のほぼゼロ電圧がリセツトモードを強制し、かつ例えば
3ないし6ボルトの高い電圧が演算増幅器620を積分
モード(すなわち、トランジスタ623が非導通であ
る)に置く。
【0037】抵抗632とともに作動するダイオード6
33はドレン電圧が積分モードの間中トランジスタ62
3のゲート電圧を超えないことを保証するためにトラン
ジスタ623のドレン電圧を制限する。留意すべきこと
は、ドレン電圧がゲート電圧を超える場合には、トラン
ジスタ623のゲート−ドレン接合が順方向にバイアス
されかつ通常の作動が発生しないということである。抵
抗632は演算増幅器620の出力ラインに最小の負荷
(例えば10K)を呈するが、まだコンデンサ622の
急激な放電を企てるために十分に低い。
33はドレン電圧が積分モードの間中トランジスタ62
3のゲート電圧を超えないことを保証するためにトラン
ジスタ623のドレン電圧を制限する。留意すべきこと
は、ドレン電圧がゲート電圧を超える場合には、トラン
ジスタ623のゲート−ドレン接合が順方向にバイアス
されかつ通常の作動が発生しないということである。抵
抗632は演算増幅器620の出力ラインに最小の負荷
(例えば10K)を呈するが、まだコンデンサ622の
急激な放電を企てるために十分に低い。
【0038】傾斜微細調整625として言及されるトリ
ムポツト抵抗630および固定抵抗631はフオトダイ
オード605により発生される漏洩電流または、例えば
演算増幅器からの標遊漏洩を無効にする。本発明の他の
実施例において、トリムポツト抵抗630は漏洩無効の
コンピユータ制御を許容するデジタル/アナログ変換器
(DAC)により置き換えられる。傾斜微細調整625
は電子ビームが供給されない場合に、積分された出力傾
斜(後で詳細に説明される)が最小であるように設定さ
れる。
ムポツト抵抗630および固定抵抗631はフオトダイ
オード605により発生される漏洩電流または、例えば
演算増幅器からの標遊漏洩を無効にする。本発明の他の
実施例において、トリムポツト抵抗630は漏洩無効の
コンピユータ制御を許容するデジタル/アナログ変換器
(DAC)により置き換えられる。傾斜微細調整625
は電子ビームが供給されない場合に、積分された出力傾
斜(後で詳細に説明される)が最小であるように設定さ
れる。
【0039】インバータ634、遅延635、トリムポ
ツト抵抗636およびコンデンサ637を包含するオフ
セツト調整624は使用者により手でまたはコンピユー
タにより電気的に制御される。オフセツト調整624は
フオトダイオード605からの漏洩またはリセツト−積
分遷移(リセツト制御ライン638の容量結合を介し
て)中のアナログスイツチ623からの電荷注入による
電圧オフセツト(ずれ)を最小にする。例えば、トラン
ジスタ623が状態を切り換えるとき、少量の電荷がリ
セツト制御ライン638から積分コンデンサ622に伝
達される。この電荷はオフセツトエラーとして現れる
が、補完の電荷をオフセツト調整回路624を介して導
入することにより効果的に無効にされる。インバータ6
34はライン638の信号を逆転し、遅延635はこの
逆転された信号(例えば1000nsだけ)を遅延し、
そしてコンデンサ637が電荷をコンデンサ622に注
入する。トリムポツト抵抗636はこの信号の微細なゆ
がみを提供しかつ全体のオフセツト電荷転送が最小であ
るように調整される。他のオフセツト調整回路624の
実施例において、抵抗636は制御コンピユータ212
(図2)により作動されるDAC(図示せず)により置
き換えられる。
ツト抵抗636およびコンデンサ637を包含するオフ
セツト調整624は使用者により手でまたはコンピユー
タにより電気的に制御される。オフセツト調整624は
フオトダイオード605からの漏洩またはリセツト−積
分遷移(リセツト制御ライン638の容量結合を介し
て)中のアナログスイツチ623からの電荷注入による
電圧オフセツト(ずれ)を最小にする。例えば、トラン
ジスタ623が状態を切り換えるとき、少量の電荷がリ
セツト制御ライン638から積分コンデンサ622に伝
達される。この電荷はオフセツトエラーとして現れる
が、補完の電荷をオフセツト調整回路624を介して導
入することにより効果的に無効にされる。インバータ6
34はライン638の信号を逆転し、遅延635はこの
逆転された信号(例えば1000nsだけ)を遅延し、
そしてコンデンサ637が電荷をコンデンサ622に注
入する。トリムポツト抵抗636はこの信号の微細なゆ
がみを提供しかつ全体のオフセツト電荷転送が最小であ
るように調整される。他のオフセツト調整回路624の
実施例において、抵抗636は制御コンピユータ212
(図2)により作動されるDAC(図示せず)により置
き換えられる。
【0040】図1および図2を参照して、ステツプ10
3におけるエレクトロニクスの較正後、電子ビーム20
7はステツプ104においてX−軸線に向かってステー
ジグリツド206を横切って進められる。ステツプ10
4はサブステツプ104A〜104Fを包含する。サブ
ステツプ104Aにおいて、電子ビーム207が完全に
オンされた、すなわち最大信号をフオトダイオード20
5に供給した後、電荷増幅器210はリセツトされかつ
次いで積分モードに設定される。サブステツプ104B
において、電子ビーム207は32個のラスタスキヤン
に関して1つのピクセルだけ無効にされない。サブステ
ツプ104Cにおいて、電荷増幅器210の電圧出力は
デジタル信号に変換(ADC211により)されかつ制
御コンピユータ212に蓄えられる。
3におけるエレクトロニクスの較正後、電子ビーム20
7はステツプ104においてX−軸線に向かってステー
ジグリツド206を横切って進められる。ステツプ10
4はサブステツプ104A〜104Fを包含する。サブ
ステツプ104Aにおいて、電子ビーム207が完全に
オンされた、すなわち最大信号をフオトダイオード20
5に供給した後、電荷増幅器210はリセツトされかつ
次いで積分モードに設定される。サブステツプ104B
において、電子ビーム207は32個のラスタスキヤン
に関して1つのピクセルだけ無効にされない。サブステ
ツプ104Cにおいて、電荷増幅器210の電圧出力は
デジタル信号に変換(ADC211により)されかつ制
御コンピユータ212に蓄えられる。
【0041】ステツプ104Dにおいて、電荷増幅器2
10はリセツトされかつ積分するように設定される。そ
の後、電子ビーム207は、図7に矢印701により示
されるように、X軸線グリツド703に向かってYビー
ム偏向器251Aに小さな合計偏向信号250Aを介し
て進められる。合計信号250Aは通常微細較正に関し
て0.005μ(またはそれ以上)から粗い較正に関し
て数μにYビーム偏向器251Aを介して偏向を発生す
る。次いで、ステツプ104Eにおいて、N回の露光が
同一のピクセルについて行われる、すなわち電子ビーム
207がストロボ作用を受け、それにより事実上固定ビ
ームを創出する。留意すべきことは、各露光からの信号
は本来的に破約かつ値が小さく、それにより正確な測定
を極端に困難にするということである。それゆえ、本発
明によれば、電荷増幅器210は適宜な出力信号を発生
させるために各露光からの電荷のパケツトを蓄積する。
電荷増幅器210からの出力信号はデジタル化されかつ
最後にステツプ104Fにおいて制御コンピユータ21
2に蓄えられる。ステツプ104D〜104Fは電子ビ
ーム207が全体的にステージグリツド206の頂部に
ある、すなわち出力信号がほぼ「ゼロ」の電流値である
まで繰り返される。
10はリセツトされかつ積分するように設定される。そ
の後、電子ビーム207は、図7に矢印701により示
されるように、X軸線グリツド703に向かってYビー
ム偏向器251Aに小さな合計偏向信号250Aを介し
て進められる。合計信号250Aは通常微細較正に関し
て0.005μ(またはそれ以上)から粗い較正に関し
て数μにYビーム偏向器251Aを介して偏向を発生す
る。次いで、ステツプ104Eにおいて、N回の露光が
同一のピクセルについて行われる、すなわち電子ビーム
207がストロボ作用を受け、それにより事実上固定ビ
ームを創出する。留意すべきことは、各露光からの信号
は本来的に破約かつ値が小さく、それにより正確な測定
を極端に困難にするということである。それゆえ、本発
明によれば、電荷増幅器210は適宜な出力信号を発生
させるために各露光からの電荷のパケツトを蓄積する。
電荷増幅器210からの出力信号はデジタル化されかつ
最後にステツプ104Fにおいて制御コンピユータ21
2に蓄えられる。ステツプ104D〜104Fは電子ビ
ーム207が全体的にステージグリツド206の頂部に
ある、すなわち出力信号がほぼ「ゼロ」の電流値である
まで繰り返される。
【0042】かくして、図8を参照すると、単一ビーム
ステツプ内の単一のピクセル積分の間中、電荷増幅器2
10は時間周期800の間中リセツトされ、電荷増幅器
210からの出力電圧は時間周期801の間中積分さ
れ、そしてADC211はこの積分された信号を時間周
期802の間中変換する。連続するビームステツプのデ
ジタル化された出力電圧が図9に示される。とくに、図
9は0.005μの増分においてX軸グリツド703に
向かってかつそれを横切って進められた電子ビーム20
7(図2)の電圧出力を示す。通常の電子ビーム(丸み
を付けた像を投影する)はビーム中心からの距離が大き
いほどより少ない電流(フオトダイオード205を介し
て)を発生する。したがつて、図10に波形1000で
示されるように、電子ビーム電流密度はビーム中心10
01から0.05μでほぼ半分にされる。図9および図
10を参照して、グリツドエツジ901はサンプリング
された電圧出力904の実質上中間点(すなわち50
%)で関連のビーム位置905であるように決定され
る。点902および903は順次グリツドエツジ位置9
01に対応するビーム中心1001からの関連のビーム
位置905、0.05μを示す。ステージグリツド20
6を交差する電子ビーム207の相対的な位置は各ステ
ツプ900に関する既知の増分偏向を使用してステツプ
105(図1)において決定される。この方法におい
て、Xグリツド703の位置が決定される。このグリツ
ド位置は相対的な位置でありかつ主として時間周期また
は温度にわたつてビームドリフトを決定するのに使用さ
れる。とくに、ビームドリフトがないならば、その場合
に同一の印加された偏向は同一の増幅器出力電圧プロツ
トを結果として生じる。したがつて、この第1の較正測
定は基準点として使用され、そしてすべてのそれに続く
較正測定がこの基準点に比較される。
ステツプ内の単一のピクセル積分の間中、電荷増幅器2
10は時間周期800の間中リセツトされ、電荷増幅器
210からの出力電圧は時間周期801の間中積分さ
れ、そしてADC211はこの積分された信号を時間周
期802の間中変換する。連続するビームステツプのデ
ジタル化された出力電圧が図9に示される。とくに、図
9は0.005μの増分においてX軸グリツド703に
向かってかつそれを横切って進められた電子ビーム20
7(図2)の電圧出力を示す。通常の電子ビーム(丸み
を付けた像を投影する)はビーム中心からの距離が大き
いほどより少ない電流(フオトダイオード205を介し
て)を発生する。したがつて、図10に波形1000で
示されるように、電子ビーム電流密度はビーム中心10
01から0.05μでほぼ半分にされる。図9および図
10を参照して、グリツドエツジ901はサンプリング
された電圧出力904の実質上中間点(すなわち50
%)で関連のビーム位置905であるように決定され
る。点902および903は順次グリツドエツジ位置9
01に対応するビーム中心1001からの関連のビーム
位置905、0.05μを示す。ステージグリツド20
6を交差する電子ビーム207の相対的な位置は各ステ
ツプ900に関する既知の増分偏向を使用してステツプ
105(図1)において決定される。この方法におい
て、Xグリツド703の位置が決定される。このグリツ
ド位置は相対的な位置でありかつ主として時間周期また
は温度にわたつてビームドリフトを決定するのに使用さ
れる。とくに、ビームドリフトがないならば、その場合
に同一の印加された偏向は同一の増幅器出力電圧プロツ
トを結果として生じる。したがつて、この第1の較正測
定は基準点として使用され、そしてすべてのそれに続く
較正測定がこの基準点に比較される。
【0043】図1、図2および図7を参照して、同様な
プロセスが、ビームがYグリツドエツジ704Aを交差
して検出されるまでX偏向駆動251Bの小さい増分偏
向を使用して、Yグリツドの相対的な位置を決定するた
めにステツプ106A〜106Fにおいて実施される。
留意すべきことは、XおよびYグリツド位置が知られた
後、基板204(図2)の位置もまた知られる。
プロセスが、ビームがYグリツドエツジ704Aを交差
して検出されるまでX偏向駆動251Bの小さい増分偏
向を使用して、Yグリツドの相対的な位置を決定するた
めにステツプ106A〜106Fにおいて実施される。
留意すべきことは、XおよびYグリツド位置が知られた
後、基板204(図2)の位置もまた知られる。
【0044】本発明はXおよびYの位置を決定するため
に通常のデータ減少技術を使用する。とくに、電子ビー
ム307(図3)がフオトダイオード305上で十分で
あるかまたはステージグリツド306上で全体であるな
らば、ビーム位置に関して比較的少ない情報が得られ
る。しかしながら、臨界データは電子ビーム307がグ
リツドのエツジ、すなわちXグリツドエツジ703Aま
たはYグリツドエツジ704A(図7)を交差するとき
得られる。したがつて、コンピユータソフトウエアは代
表的にはステージグリツド306から離れてピクセルを
偏向する消費される時間量を最小にする。通常のソフト
ウエア、例えばガウス曲線嵌合ルーチン(単一ピクセル
用途に関して)または最小二乗法嵌合ルーチン(多重ピ
クセル用途に関して)がビーム−オン−エツジデータを
使用することにより電子ビーム307の正確な位置を決
定する。1実施例において、ソフトウエアは電子ビーム
307(図9および図10参照)の中間点を決定する一
方、他の実施例においてソフトウエアは50%電圧出力
に加えてサンプリングされた出力電圧の他の百分率を決
定することにより精度を増加するためにデジタル信号処
理計画を提供する。これらの値は各ストロボ作用サイク
ルに関して均一であると見做される曲線900に適合さ
せられる。
に通常のデータ減少技術を使用する。とくに、電子ビー
ム307(図3)がフオトダイオード305上で十分で
あるかまたはステージグリツド306上で全体であるな
らば、ビーム位置に関して比較的少ない情報が得られ
る。しかしながら、臨界データは電子ビーム307がグ
リツドのエツジ、すなわちXグリツドエツジ703Aま
たはYグリツドエツジ704A(図7)を交差するとき
得られる。したがつて、コンピユータソフトウエアは代
表的にはステージグリツド306から離れてピクセルを
偏向する消費される時間量を最小にする。通常のソフト
ウエア、例えばガウス曲線嵌合ルーチン(単一ピクセル
用途に関して)または最小二乗法嵌合ルーチン(多重ピ
クセル用途に関して)がビーム−オン−エツジデータを
使用することにより電子ビーム307の正確な位置を決
定する。1実施例において、ソフトウエアは電子ビーム
307(図9および図10参照)の中間点を決定する一
方、他の実施例においてソフトウエアは50%電圧出力
に加えてサンプリングされた出力電圧の他の百分率を決
定することにより精度を増加するためにデジタル信号処
理計画を提供する。これらの値は各ストロボ作用サイク
ルに関して均一であると見做される曲線900に適合さ
せられる。
【0045】ステツプ108において、較正されるべき
次のピクセルが選択される。ステツプ101〜107が
最後のピクセルが較正されるまで繰り返される。各ピク
セルに関して、ステージグリツド206はステージ位置
制御装置201Aおよび201Bを介して新たな較正場
所に再び位置決めされる。他の実施例において、電子ビ
ーム207はビーム偏向器251Aおよび251Bを介
して動かされる。各ステージグリツド位置の相対的な位
置はレーザ干渉計212、振動補正213、ステージ位
置制御201を包含する装置202の作動のため精密に
知られる。増分偏向合計信号250が精密に知られる
(低速較正を介して)ためステージグリツド203の位
置、ならびに各ピクセルの位置は本発明において正確に
決定される。
次のピクセルが選択される。ステツプ101〜107が
最後のピクセルが較正されるまで繰り返される。各ピク
セルに関して、ステージグリツド206はステージ位置
制御装置201Aおよび201Bを介して新たな較正場
所に再び位置決めされる。他の実施例において、電子ビ
ーム207はビーム偏向器251Aおよび251Bを介
して動かされる。各ステージグリツド位置の相対的な位
置はレーザ干渉計212、振動補正213、ステージ位
置制御201を包含する装置202の作動のため精密に
知られる。増分偏向合計信号250が精密に知られる
(低速較正を介して)ためステージグリツド203の位
置、ならびに各ピクセルの位置は本発明において正確に
決定される。
【0046】本発明の他の実施例によれば、信号対雑音
比は図11に示されるように幾つかの隣接するピクセル
を露光することにより顕著に改善される。この実施例に
おいて、ピクセル群内の非直線エラーは無視し得ると仮
定される。ピクセル群1100(例えば、5ピクセルの
群)がグリツド1107を横切ってゆつくり進められる
ので、電荷増幅器(図示せず)からの出力信号は進行方
向に依存する。通常のラスタスキヤンがY方向(矢印1
108で示される)であるならば、Yグリツドエツジ1
101を横切るX方向の進行ピクセル群1100は図1
2に示される波形1103を発生する。信号外観、すな
わち波形1103は実質上「単一ピクセル」波形110
4と同一であるが;しかしながら、最大信号振幅は単一
ピクセル振幅のN倍であり、ここでNは露光される隣接
するピクセルの数である。群1100内のすべてのピク
セルが直線であると見做されるため、個々のピクセルの
位置は通常のデータ内挿法を使用して決定される。
比は図11に示されるように幾つかの隣接するピクセル
を露光することにより顕著に改善される。この実施例に
おいて、ピクセル群内の非直線エラーは無視し得ると仮
定される。ピクセル群1100(例えば、5ピクセルの
群)がグリツド1107を横切ってゆつくり進められる
ので、電荷増幅器(図示せず)からの出力信号は進行方
向に依存する。通常のラスタスキヤンがY方向(矢印1
108で示される)であるならば、Yグリツドエツジ1
101を横切るX方向の進行ピクセル群1100は図1
2に示される波形1103を発生する。信号外観、すな
わち波形1103は実質上「単一ピクセル」波形110
4と同一であるが;しかしながら、最大信号振幅は単一
ピクセル振幅のN倍であり、ここでNは露光される隣接
するピクセルの数である。群1100内のすべてのピク
セルが直線であると見做されるため、個々のピクセルの
位置は通常のデータ内挿法を使用して決定される。
【0047】図14ないし図21に示される本発明の他
の実施例において、電子ビームおよび反射マークの形状
はビームが基板のX位置またはY位置を測定するために
進められるかどうかに依存して変化される。図14およ
び図15は基板1201のY位置を測定するために反射
マーク1202を横切る方向1203に進められる電子
ビーム1200を示す。反射マーク1202は1024
μmの代表的な長さ1204を有する。反射マーク12
02を横切って進行するビーム1200はその後、それ
ぞれ電子検出器1221および電荷増幅器1222(同
様に図4参照)により検出されかつ蓄積されるバツクス
キヤツタリングされた電子1220を発生する。電荷増
幅器1222により積分される電荷パケツトは図16に
示される波形1206を生じ、この波形は実物大で例え
ば10Vの関連の信号値1205Bを有しかつ単一ピク
セルで、例えば5mVの関連の信号値1205Aを有す
る。電荷増幅器1222は代表的には0.5μmである
距離後完全な走査値に急速に達する。このX位置を決定
する方法は上述したような単一ピクセルスキヤンに比し
て以下の利点、すなわち、ビーム1200が反射マーク
1202のエツジを超えて進むのでより鋭い信号、改善
された信号対雑音比、および反射マーク1202上の不
規則性(例えば、衝突)に対する減じられた感度(すな
わち複数のピクセルはスキヤンの長さにわたつてこれら
の不規則性を平均しようとする)を提供する。
の実施例において、電子ビームおよび反射マークの形状
はビームが基板のX位置またはY位置を測定するために
進められるかどうかに依存して変化される。図14およ
び図15は基板1201のY位置を測定するために反射
マーク1202を横切る方向1203に進められる電子
ビーム1200を示す。反射マーク1202は1024
μmの代表的な長さ1204を有する。反射マーク12
02を横切って進行するビーム1200はその後、それ
ぞれ電子検出器1221および電荷増幅器1222(同
様に図4参照)により検出されかつ蓄積されるバツクス
キヤツタリングされた電子1220を発生する。電荷増
幅器1222により積分される電荷パケツトは図16に
示される波形1206を生じ、この波形は実物大で例え
ば10Vの関連の信号値1205Bを有しかつ単一ピク
セルで、例えば5mVの関連の信号値1205Aを有す
る。電荷増幅器1222は代表的には0.5μmである
距離後完全な走査値に急速に達する。このX位置を決定
する方法は上述したような単一ピクセルスキヤンに比し
て以下の利点、すなわち、ビーム1200が反射マーク
1202のエツジを超えて進むのでより鋭い信号、改善
された信号対雑音比、および反射マーク1202上の不
規則性(例えば、衝突)に対する減じられた感度(すな
わち複数のピクセルはスキヤンの長さにわたつてこれら
の不規則性を平均しようとする)を提供する。
【0048】図17および図18は複数のビームフイン
ガを包含する電子ビーム1300を示す。この実施例に
おいて、3つのビームフインガ1300A〜1300C
が基板1301のY位置を決定するために方向1310
に進むように設けられる。フインガ1300A〜130
0Cはそれぞれ反射マーカー1302A〜1302Cを
横切って進められる。留意すべきことは、フインガ、例
えばフインガ1300Aの長さ1309が反射マーカ
ー、例えば1302Aの長さ1308より小さいという
ことである。代表的には、フインガ1300の長さ13
09はほぼ150μmでありこれに反してマーカー13
02の長さ1308はほぼ200μmである。複数の反
射マーカー1302を横切って進行するビーム1300
は電子検出器1321および電荷増幅器1322を介し
て検出されかつ蓄積されるバツクスキヤツタリングされ
た電子1320を発生する。電荷増幅器1322はフイ
ンガ1300の長さ(この実施例においては150μ
m)に対応する距離1312後完全な走査値に達する図
19に示される波形1311を供給する。
ガを包含する電子ビーム1300を示す。この実施例に
おいて、3つのビームフインガ1300A〜1300C
が基板1301のY位置を決定するために方向1310
に進むように設けられる。フインガ1300A〜130
0Cはそれぞれ反射マーカー1302A〜1302Cを
横切って進められる。留意すべきことは、フインガ、例
えばフインガ1300Aの長さ1309が反射マーカ
ー、例えば1302Aの長さ1308より小さいという
ことである。代表的には、フインガ1300の長さ13
09はほぼ150μmでありこれに反してマーカー13
02の長さ1308はほぼ200μmである。複数の反
射マーカー1302を横切って進行するビーム1300
は電子検出器1321および電荷増幅器1322を介し
て検出されかつ蓄積されるバツクスキヤツタリングされ
た電子1320を発生する。電荷増幅器1322はフイ
ンガ1300の長さ(この実施例においては150μ
m)に対応する距離1312後完全な走査値に達する図
19に示される波形1311を供給する。
【0049】図17および図18に関連して説明された
実施例の変形例において、フインガ1300A’〜13
00C’および反射マーカー1302A’〜1302
C’は寸法が著しく減少される。とくに、例えば、フイ
ンガ1300B’の長さ1314はほぼ2.0μmであ
る一方、例えば反射マーカー120B’の長さ1313
はほぼ2.5μmである。留意すべきことは、本発明に
よるフインガ1300’および対応する反射マーカー1
302’の数は3ないし200の間で変化するというこ
とである。電荷増幅器1322は距離1316後完全な
走査値に達する図21に示される波形1315を供給す
る。距離1316はフインガ1300’の長さ1314
(この実施例においては2.0μm)に対応する。この
本発明の実施例は以下の利点、すなわち小さなフインガ
1300’がより鋭い信号エツジを許容しかつ図17な
いし図21に示した実施例にわたつて精度を改善し、か
つ多重フインガ1300’が信号レベルを改善しかつ小
さいビーム不規則性を平均することを提供する。フイン
ガ1300’(図20)、フインガ1300(図18)
またはビーム1200(図14ないし図16)における
各ピクセルの位置は前記で詳述されたような内挿入法に
より決定される。
実施例の変形例において、フインガ1300A’〜13
00C’および反射マーカー1302A’〜1302
C’は寸法が著しく減少される。とくに、例えば、フイ
ンガ1300B’の長さ1314はほぼ2.0μmであ
る一方、例えば反射マーカー120B’の長さ1313
はほぼ2.5μmである。留意すべきことは、本発明に
よるフインガ1300’および対応する反射マーカー1
302’の数は3ないし200の間で変化するというこ
とである。電荷増幅器1322は距離1316後完全な
走査値に達する図21に示される波形1315を供給す
る。距離1316はフインガ1300’の長さ1314
(この実施例においては2.0μm)に対応する。この
本発明の実施例は以下の利点、すなわち小さなフインガ
1300’がより鋭い信号エツジを許容しかつ図17な
いし図21に示した実施例にわたつて精度を改善し、か
つ多重フインガ1300’が信号レベルを改善しかつ小
さいビーム不規則性を平均することを提供する。フイン
ガ1300’(図20)、フインガ1300(図18)
またはビーム1200(図14ないし図16)における
各ピクセルの位置は前記で詳述されたような内挿入法に
より決定される。
【0050】ピクセルの位置を決定した後、公知のデー
タ減少技術がビーム偏向品質、すなわちXおよびY偏向
軸のラスタスキヤンの直線性、ラスタスキヤンの長さ、
およびスキヤンドリフト対時間または温度を分析するの
に使用される。
タ減少技術がビーム偏向品質、すなわちXおよびY偏向
軸のラスタスキヤンの直線性、ラスタスキヤンの長さ、
およびスキヤンドリフト対時間または温度を分析するの
に使用される。
【0051】したがつて、本発明によるビームパラメー
タ測定装置および方法は以下を含むが、それらに限定さ
れない従来技術の装置/方法を超える顕著な利点を提供
する。すなわち、これらの利点は、1.通常の偏向量、
すなわち、レジスト露光中に使用される偏向量での作
動、それにより位置的精度の決定を増加する、2.多重
電荷パケツトの積分、それにより信号対雑音性能を改善
するより低い利得増幅器を必要とする、3.予想可能な
波形を供給する電荷増幅器の使用、それにより従来の臨
界のタイミングの結果を減少する、そして4.リセツト
機能の使用、それにより繰り返し測定の処理量を改善し
かつ新たな測定が行われ得る前の時間周期を最小にする
ことである。従来の装置(すなわちリセツト機能を設け
てないこれらの装置)は低域フイルタの単一の減衰に関
連する時定数を経験する。この設定時間は代表的には信
号を得るのに必要とされる時間より5ないし10倍大き
い。本発明は信号の直接のゼロ化を許容するリセツト機
能を提供し、それにより従来技術に見出される望ましく
ない時定数を除去する。
タ測定装置および方法は以下を含むが、それらに限定さ
れない従来技術の装置/方法を超える顕著な利点を提供
する。すなわち、これらの利点は、1.通常の偏向量、
すなわち、レジスト露光中に使用される偏向量での作
動、それにより位置的精度の決定を増加する、2.多重
電荷パケツトの積分、それにより信号対雑音性能を改善
するより低い利得増幅器を必要とする、3.予想可能な
波形を供給する電荷増幅器の使用、それにより従来の臨
界のタイミングの結果を減少する、そして4.リセツト
機能の使用、それにより繰り返し測定の処理量を改善し
かつ新たな測定が行われ得る前の時間周期を最小にする
ことである。従来の装置(すなわちリセツト機能を設け
てないこれらの装置)は低域フイルタの単一の減衰に関
連する時定数を経験する。この設定時間は代表的には信
号を得るのに必要とされる時間より5ないし10倍大き
い。本発明は信号の直接のゼロ化を許容するリセツト機
能を提供し、それにより従来技術に見出される望ましく
ない時定数を除去する。
【0052】幾つかのピクセルの特徴を使用すると種々
のデータ表を生じる。例えば、時間または温度の関数と
して表にされる単一のピクセルの位置は装置ドリフトを
制限する。他の表において、終端ピクセル(またはスキ
ヤンの終わりに近いピクセル)はラスタスキヤン長さの
変化を監視するために追跡される。さらに他の表におい
て、多重ピクセルの位置はピクセルの理想的な直線配置
からのずれをプロツトするために公知の「最小二乗法適
合」曲線適合技術を介して分析される。
のデータ表を生じる。例えば、時間または温度の関数と
して表にされる単一のピクセルの位置は装置ドリフトを
制限する。他の表において、終端ピクセル(またはスキ
ヤンの終わりに近いピクセル)はラスタスキヤン長さの
変化を監視するために追跡される。さらに他の表におい
て、多重ピクセルの位置はピクセルの理想的な直線配置
からのずれをプロツトするために公知の「最小二乗法適
合」曲線適合技術を介して分析される。
【0053】共通のラスタ走査電子ビーム偏向装置に比
して、ベクトル走査装置は独特の挑戦を提起する。ベク
トル走査装置の利点は露光が必要とされる区域にのみビ
ームを偏向することにより処理量の性能に現れる。ラス
タ走査によるように、従来のベクトル走査較正は粗い較
正に関して遅い速度、低周波走査技術にかつ微細較正に
関して実際のパターン露光および計測に依存した。しか
しながら、前述されたように、これらの較正方法は時間
を消費しかつ高価である。
して、ベクトル走査装置は独特の挑戦を提起する。ベク
トル走査装置の利点は露光が必要とされる区域にのみビ
ームを偏向することにより処理量の性能に現れる。ラス
タ走査によるように、従来のベクトル走査較正は粗い較
正に関して遅い速度、低周波走査技術にかつ微細較正に
関して実際のパターン露光および計測に依存した。しか
しながら、前述されたように、これらの較正方法は時間
を消費しかつ高価である。
【0054】ラスタ走査装置とは違って、ベクトル走査
偏向信号は繰り返し可能でなくかつ事実上、XおよびY
偏向軸において変化するパターン内に電子ビームを置
く。その上、ベクトル走査電子ビームリソグラフ装置に
おいて、ピクセル/スキヤンおよびスキヤン長さの概念
は適用されない。かくして、ビーム偏向の遷移作用は従
来の方法を使用して測定することをとくに困難にする。
偏向信号は繰り返し可能でなくかつ事実上、XおよびY
偏向軸において変化するパターン内に電子ビームを置
く。その上、ベクトル走査電子ビームリソグラフ装置に
おいて、ピクセル/スキヤンおよびスキヤン長さの概念
は適用されない。かくして、ビーム偏向の遷移作用は従
来の方法を使用して測定することをとくに困難にする。
【0055】言い換えれば、ベクトル走査装置において
示される問題はいかに速いかかつ正確には、一方の位置
から他方の位置へ電子ビームがいかに動かされ得るかで
ある。本発明によれば、ベクトル走査された電子ビーム
の位置がビーム無効/非無効信号を制御することにより
時間の関数として決定される。非無効信号が非無効時間
の間中電子ビーム偏向が最小であるかまたは顕著でない
ように制御されるならば、その場合に実用的な測定のた
めに、ラスタスキヤン測定技術の単一ピクセル露光に両
立できる固定の「ストロボ作用を受けた」ビームが創出
される。
示される問題はいかに速いかかつ正確には、一方の位置
から他方の位置へ電子ビームがいかに動かされ得るかで
ある。本発明によれば、ベクトル走査された電子ビーム
の位置がビーム無効/非無効信号を制御することにより
時間の関数として決定される。非無効信号が非無効時間
の間中電子ビーム偏向が最小であるかまたは顕著でない
ように制御されるならば、その場合に実用的な測定のた
めに、ラスタスキヤン測定技術の単一ピクセル露光に両
立できる固定の「ストロボ作用を受けた」ビームが創出
される。
【0056】例えば、図22を参照して、位置1401
は原位置であり一方位置1402は指定位置であると仮
定する。電子ビームが位置1401から位置1402へ
動くとき、ビームが指定位置1402に安定する前に幾
らかの固有の行き過ぎおよび立ち直りがある。それゆ
え、本発明によれば、ビームが位置1401および14
02の間で繰り返して動かされるので、ビームは予め定
めた時間遅延において無効にされない。この繰り返され
た非無効は上述したストロボ作用を創出する。その場合
に、その時間遅延の位置は図1に関連して上述された方
法(すなわちグリツド1403が位置に近接して動かさ
れかつ次いで電子ビームがグリツドを横切って進められ
る)と同様な方法により決定される。予め定めた位置の
配置が決定された後、他の時間遅延は位置1401と1
402との間の電子ビームの非無効のために選択され
る。この方法において、波形1505(図23)が発生
され、この波形はビームが原位置1401から指定位置
1402に動くときの時間、すなわち偏向装置の設定期
間1503の関数として電子ビームの位置を示す。留意
すべきことは、各設定時間測定用の基準点が、同様に図
23において「T=0」で言及される「進行の開始」点
1504であるということである。
は原位置であり一方位置1402は指定位置であると仮
定する。電子ビームが位置1401から位置1402へ
動くとき、ビームが指定位置1402に安定する前に幾
らかの固有の行き過ぎおよび立ち直りがある。それゆ
え、本発明によれば、ビームが位置1401および14
02の間で繰り返して動かされるので、ビームは予め定
めた時間遅延において無効にされない。この繰り返され
た非無効は上述したストロボ作用を創出する。その場合
に、その時間遅延の位置は図1に関連して上述された方
法(すなわちグリツド1403が位置に近接して動かさ
れかつ次いで電子ビームがグリツドを横切って進められ
る)と同様な方法により決定される。予め定めた位置の
配置が決定された後、他の時間遅延は位置1401と1
402との間の電子ビームの非無効のために選択され
る。この方法において、波形1505(図23)が発生
され、この波形はビームが原位置1401から指定位置
1402に動くときの時間、すなわち偏向装置の設定期
間1503の関数として電子ビームの位置を示す。留意
すべきことは、各設定時間測定用の基準点が、同様に図
23において「T=0」で言及される「進行の開始」点
1504であるということである。
【0057】したがつて、図23を参照すると、この技
術はビームが非無効時間周期1501の間の露光のため
に無効にされない前の電子ビームモーメントの位置を決
定するのを助ける。非無効時間周期1501の間中、電
子ビームはまだ動いているが、最小の測定エラーを生じ
る量である。
術はビームが非無効時間周期1501の間の露光のため
に無効にされない前の電子ビームモーメントの位置を決
定するのを助ける。非無効時間周期1501の間中、電
子ビームはまだ動いているが、最小の測定エラーを生じ
る量である。
【0058】例えば、ステージグリツド1403を横切
る電子ビームの設定偏向量が0.2μ/μ秒であるなら
ば、その場合に50n秒の非無効周期の間中、電子ビー
ムは代表的には受容し得る測定エラーである0.01μ
動く。他の実施例において、より短い非無効期間120
1はより少ない測定エラーを発生する。
る電子ビームの設定偏向量が0.2μ/μ秒であるなら
ば、その場合に50n秒の非無効周期の間中、電子ビー
ムは代表的には受容し得る測定エラーである0.01μ
動く。他の実施例において、より短い非無効期間120
1はより少ない測定エラーを発生する。
【0059】波形1505は代表的には測定レベル特徴
としてまたはエラー補正信号および補正アルゴリズムを
発するための手段として使用される。
としてまたはエラー補正信号および補正アルゴリズムを
発するための手段として使用される。
【0060】それゆえ、本発明によるベクトルスキヤン
装置において、ビーム偏向はレジスト露光の間中周期的
でない(ラスタスキヤン装置におけるように)が、偏向
信号はビームパラメータ測定の間中周期的であるように
強制され、それにより最悪場合の偏向を示す。
装置において、ビーム偏向はレジスト露光の間中周期的
でない(ラスタスキヤン装置におけるように)が、偏向
信号はビームパラメータ測定の間中周期的であるように
強制され、それにより最悪場合の偏向を示す。
【0061】上記説明は例示としてのみのもので限定で
はない。当該技術に熟練した者は本発明による走査偏向
ひずみを電気的に測定するための他の装置および方法を
容認する。例えば、本発明の上述した実施例は電子ビー
ムの偏向を測定することに関するけれども、他の実施例
はイオンまたはレーザビームに関連する。そのうえ、本
発明における上述した方法および構造はリソグラフなら
びに計測装置に同様に適用し得る。いずれにしても、本
発明は特許請求の範囲に記載されている。
はない。当該技術に熟練した者は本発明による走査偏向
ひずみを電気的に測定するための他の装置および方法を
容認する。例えば、本発明の上述した実施例は電子ビー
ムの偏向を測定することに関するけれども、他の実施例
はイオンまたはレーザビームに関連する。そのうえ、本
発明における上述した方法および構造はリソグラフなら
びに計測装置に同様に適用し得る。いずれにしても、本
発明は特許請求の範囲に記載されている。
【0062】
【発明の効果】叙上のごとく、本発明は、ラスタスキヤ
ン装置においてビームのパラメータを電気的に測定する
ビームパラメータの電気的測定方法が、較正されるべき
ラスタスキヤンの予め定めたピクセルを選択し、前記ピ
クセルに隣接するグリツドを動かし、前記ビームにスト
ロボ作用を受けさせ、前記ビームを前記グリツドの第1
軸線に向かって増分して動かし、そして前記ビームが前
記第1軸線に向かって動くとき前記ビームから生じる信
号を積分する工程を含んでいる構成としたので、従来装
置において発生する偏向軸クロストーク、偏向軸回転作
用、利得差およびスキヤンオフセツト等の異常を回避ま
たは低減するビームパラメータの電気的測定方法および
装置を提供することができる。
ン装置においてビームのパラメータを電気的に測定する
ビームパラメータの電気的測定方法が、較正されるべき
ラスタスキヤンの予め定めたピクセルを選択し、前記ピ
クセルに隣接するグリツドを動かし、前記ビームにスト
ロボ作用を受けさせ、前記ビームを前記グリツドの第1
軸線に向かって増分して動かし、そして前記ビームが前
記第1軸線に向かって動くとき前記ビームから生じる信
号を積分する工程を含んでいる構成としたので、従来装
置において発生する偏向軸クロストーク、偏向軸回転作
用、利得差およびスキヤンオフセツト等の異常を回避ま
たは低減するビームパラメータの電気的測定方法および
装置を提供することができる。
【図1】偏向信号を較正するのに使用する本発明による
プロセスを示すフローチヤートである。
プロセスを示すフローチヤートである。
【図2】電子ビームリソグラフ装置用ビーム測定装置を
示すブロツク図である。
示すブロツク図である。
【図3】ステージグリツドおよびフオトダイオード検出
器を示す破断図である。
器を示す破断図である。
【図4】バツクスキヤツタリングされた電子が基板上の
目標から遮断それる本発明の他の実施例を示す概略図で
ある。
目標から遮断それる本発明の他の実施例を示す概略図で
ある。
【図5】電荷増幅器を示す配線概略図である。
【図6】電荷増幅器を示す他の配線概略図である。
【図7】ステージグリツドの単一交差を横切って走査さ
れる前の無効にされないピクセルを有するラスタビーム
を示す概略図である。
れる前の無効にされないピクセルを有するラスタビーム
を示す概略図である。
【図8】代表的な測定サイクルの間の電荷増幅器の電圧
信号出力対出力電圧をグラフで示す図である。
信号出力対出力電圧をグラフで示す図である。
【図9】電荷増幅器電圧出力対電子ビーム位置をグラフ
で示す図である。
で示す図である。
【図10】ビーム電流密度対ビーム中心からの距離をプ
ロツトするグラフの代表的な電子ビーム電流外観を示す
図である。
ロツトするグラフの代表的な電子ビーム電流外観を示す
図である。
【図11】幾つかの隣接するピクセルがラスタビーム中
で無効にされない本発明の他の実施例を示す概略図であ
る。
で無効にされない本発明の他の実施例を示す概略図であ
る。
【図12】Xグリツドを横切って走査された5個の隣接
するピクセル群ならびに1個のピクセルにより発生され
る代表的な波形を示す図である。
するピクセル群ならびに1個のピクセルにより発生され
る代表的な波形を示す図である。
【図13】Xグリツドを横切って走査された5個の隣接
するピクセル群ならびに単一ピクセルにより発生される
代表的な波形を示す図である。
するピクセル群ならびに単一ピクセルにより発生される
代表的な波形を示す図である。
【図14】基板上の反射マークから反射する電子ビーム
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図15】図14に示された電子ビームおよび反射マー
クを示す上面図である。
クを示す上面図である。
【図16】図15において反射マークを横切って走査さ
れた電子ビームの関連の信号電圧対距離をグラフで示す
図である。
れた電子ビームの関連の信号電圧対距離をグラフで示す
図である。
【図17】基板上の一連の反射セグメントから反射する
複数の電子ビームフインガを示す斜視図である。
複数の電子ビームフインガを示す斜視図である。
【図18】図17に示された電子ビームフインガおよび
一連の反射セグメントを示す上面図である。
一連の反射セグメントを示す上面図である。
【図19】電子ビームフインガが図18の一連の反射セ
グメントを横切って走査される場合の関連の信号電圧対
距離をグラフで示す図である。
グメントを横切って走査される場合の関連の信号電圧対
距離をグラフで示す図である。
【図20】本発明の他の実施例によるる複数の電子ビー
ムフインガおよび複数の反射セグメントを示す上面図で
ある。
ムフインガおよび複数の反射セグメントを示す上面図で
ある。
【図21】複数の電子ビームフインガが図20の複数の
反射セグメントを横切って走査される場合の関連の信号
電圧対距離をグラフで示す図である。
反射セグメントを横切って走査される場合の関連の信号
電圧対距離をグラフで示す図である。
【図22】ベクトルスキヤン装置における原位置および
指定位置を示す図である。
指定位置を示す図である。
【図23】ベクトルスキヤン装置における電子ビーム位
置対時間をグラフで示す図である。
置対時間をグラフで示す図である。
【図24】主ビームが基板を通過するビーム透過装置を
示す図である。
示す図である。
【図25】主ビームが基板を通過するビーム透過装置を
示す図である。
示す図である。
200 装置 201 ステージ位置制御装置 201A Xステージ位置制御装置 201B Yステージ位置制御装置 204 基板 205 電子検出器 206 ステージグリツド 207 電子ビーム 210 電荷増幅器 211 アナログ/デジタル変換器 212 制御コンピユータ 305 フオトダイオード 306 ステージグリツド 307 電子ビーム 403 ステージ 404 基板 407 無効にされない電子ビーム 440 電子検出器 442 反射マーク 505 フオトダイオード 510 電荷増幅器 520 演算増幅器 524 オフセツト調整 610 デジタル増幅器 620 演算増幅器 624 オフセツト調整 1000 ピクセル群 1200 電子ビーム 1201 基板 1202 反射マーク 1222 電荷増幅器 1300 電子ビーム 1300A ビームフインガ 1600 基板 1601 反射マーク 1602 主電子ビーム 1603 ビーム検出器 1604 電荷増幅器
Claims (38)
- 【請求項1】 ラスタスキヤン装置においてビームのパ
ラメータを電気的に測定するビームパラメータの電気的
測定方法において、 (a)較正されるべきラスタスキヤンの予め定めたピク
セルを選択し; (b)前記ピクセルに隣接するグリツドを動かし; (c)前記ビームにストロボ作用を受けさせ; (d)前記ビームを前記グリツドの第1軸に向かって増
分して動かし; (e)前記ビームが前記第1軸に向かって動くとき前記
ビームから生じる信号を積分し;そして (f)前記信号の予め定めた値が達成されるまで工程
(c)ないし(e)を繰り返し、それにより前記ビーム
が前記第1軸を横切ったことを示す工程からなることを
特徴とするビームパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項2】 さらに、(g)前記ビームにストロボ作
用を受けさせ; (h)前記ビームを前記グリツドの第2軸に向かって増
分して動かし; (i)前記ビームが前記第2軸に向かって動くとき前記
ビームから生じる信号を積分し;そして (j)前記ビームが前記第2軸を横切るとき工程(g)
ないし(i)を繰り返すことを特徴とする請求項1に記
載のビームパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項3】 増幅器が前記ビームから生じる前記信号
を積分することを特徴とする請求項1に記載のビームパ
ラメータの電気的測定方法。 - 【請求項4】 さらに、(b1)前記増幅器をリセツト
しかつ(b2)前記増幅器を積分モードに設定する工程
からなることを特徴とする請求項3に記載のビームパラ
メータの電気的測定方法。 - 【請求項5】 工程(c)がNスキヤン(Nは予め定め
た整数である)だけ前記予め定めたピクセルを無効にし
ないことを含むことを特徴とする請求項1に記載のビー
ムパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項6】 さらに、(e1)前記増幅器からの電圧
出力をデジタル信号に変換しかつ(e2)前記デジタル
信号にストロボ作用をうけさせる工程を含むことを特徴
とする請求項1に記載のビームパラメータの電気的測定
方法。 - 【請求項7】 工程(a)が複数のピクセルを選択する
ことを特徴とする請求項1に記載のビームパラメータの
電気的測定方法。 - 【請求項8】 前記複数のピクセルが隣接することを特
徴とする請求項7に記載のビームパラメータの電気的測
定方法。 - 【請求項9】 前記グリツドが基板上の反射セグメント
を含むことを特徴とする請求項1に記載のビームパラメ
ータの電気的測定方法。 - 【請求項10】 前記グリツドが透過面上に少なくとも
1つのスキヤツタリングマークを含むことを特徴とする
請求項1に記載のビームパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項11】 前記ラスタスキヤン装置がリソグラフ
装置であることを特徴とする請求項1に記載のビームパ
ラメータの電気的測定方法。 - 【請求項12】 前記ラスタスキヤン装置が計測装置で
あることを特徴とする請求項1に記載のビームパラメー
タの電気的測定方法。 - 【請求項13】 ラスタスキヤン装置においてビームの
パラメータを電気的に測定するビームパラメータの電気
的測定方法において、 (a)較正されるべき前記ラスタスキヤンの予め定めた
複数のピクセルを選択し; (b)前記複数のピクセルに隣接する、少なくとも1つ
の反射マークを動かし; (c)前記ビームにストロボ作用を受けさせ; (d)前記ビームを前記少なくとも1つの反射マークに
向かって増分して動かし; (e)前記ビームが前記少なくとも1つの反射マークに
向かって動くとき前記ビームから生じる信号を積分し;
そして (f)前記ビームが前記少なくとも1つの反射マークを
横切るまで前記工程(c)ないし(e)を繰り返すこと
を特徴とするビームパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項14】 前記複数のピクセルが隣接することを
特徴とする請求項13に記載のビームパラメータの電気
的測定方法。 - 【請求項15】 前記ビームが直線的位置決めされた複
数のビームフインガを含むことを特徴とする請求項13
に記載のビームパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項16】 前記少なくとも1つの反射マークが複
数の反射セグメントを含むことを特徴とする請求項13
に記載のビームパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項17】 前記ラスタスキヤン装置がリソグラフ
装置であることを特徴とする請求項13に記載のビーム
パラメータの電気的測定方法。 - 【請求項18】 前記ラスタスキヤン装置が計測装置で
あることを特徴とする請求項13に記載のビームパラメ
ータの電気的測定方法。 - 【請求項19】 ラスタスキヤン装置においてビームの
パラメータを電気的に測定するビームパラメータの電気
的測定方法において、 (a)較正されるべき前記ラスタスキヤンの予め定めた
複数のピクセルを選択し; (b)前記複数のピクセルに隣接する透過面上に少なく
とも1つのスキヤツタリングマークを動かし; (c)前記ビームにストロボ作用を受けさせ; (d)前記ビームを前記少なくとも1つのスキヤツタリ
ングマークに向かって増分して動かし; (e)前記ビームが前記少なくとも1つのスキヤツタリ
ングマークに向かって動くとき前記ビームから生じる信
号を積分し;そして (f)前記ビームが前記少なくとも1つのスキヤツタリ
ングマークを横切るまで前記工程(c)ないし(e)を
繰り返すことを特徴とするビームパラメータの電気的測
定方法。 - 【請求項20】 前記複数のピクセルが隣接することを
特徴とする請求項19に記載のビームパラメータの電気
的測定方法。 - 【請求項21】 前記ビームが直線的位置決めされた複
数のビームフインガを含むことを特徴とする請求項19
に記載のビームパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項22】 前記少なくとも1つのスキヤツタリン
グマークが複数のスキヤツタリングセグメントを含むこ
とを特徴とする請求項19に記載のビームパラメータの
電気的測定方法。 - 【請求項23】 前記ラスタスキヤン装置がリソグラフ
装置であることを特徴とする請求項19に記載のビーム
パラメータの電気的測定方法。 - 【請求項24】 ラスタスキヤン装置においてビームの
パラメータを電気的に測定するビームパラメータの電気
的測定方法において、 (a)ベクトルスキヤン上の原位置および指定位置を選
択し; (b)前記原位置と前記指定位置との間に前記ビームを
動かし; (c)工程(b)の間中予め定めた時間遅延において前
記ビームを無効にせず; (d)工程(b)および(c)をN回(Nは予め定めた
整数である)だけ繰り返し; (e)前記予め定めた時間遅延の値を増分して増加し;
そして (f)前記ビームが前記指定位置に設定されるまで工程
(b)ないし(e)を繰り返すことを特徴とするビーム
パラメータの電気的測定方法。 - 【請求項25】 前記ベクトルスキヤン装置がリソグラ
フ装置であることを特徴とする請求項24に記載のビー
ムパラメータの電気的測定方法。 - 【請求項26】 基板パターン作成のためにビームパラ
メータを電気的に測定するビームパラメータの電気的測
定装置において、 前記基板を位置決めする手段;前記位置決め手段に固定
される検出器;前記検出器の上に位置決めされるグリツ
ド;前記検出器に結合される電荷増幅器;および前記電
荷増幅器からの信号を前記位置決め手段に伝達する手段
からなることを特徴とするビームパラメータの電気的測
定装置。 - 【請求項27】 前記電荷増幅器が、 演算増幅器;前記演算増幅器と並列に結合されるスイツ
チング手段;前記スイツチング手段と直列に結合される
オフセツト調整;および前記オフセツト調整と前記スイ
ツチング手段との間に結合される傾斜微細調整からなる
ことを特徴とする請求項26に記載のビームパラメータ
の電気的測定装置。 - 【請求項28】 前記検出器が前記演算増幅器の逆転入
力端子に結合されることを特徴とする請求項27に記載
のビームパラメータの電気的測定装置。 - 【請求項29】 第1電源が前記演算増幅器の非逆転入
力端子に結合されることを特徴とする請求項28に記載
のビームパラメータの電気的測定装置。 - 【請求項30】 前記オフセツト調整および前記傾斜微
細調整が前記演算増幅器の逆転入力端子に結合されるこ
とを特徴とする請求項29に記載のビームパラメータの
電気的測定装置。 - 【請求項31】 前記装置がリソグラフ装置であること
を特徴とする請求項26に記載のビームパラメータの電
気的測定装置。 - 【請求項32】 前記装置が計測装置であることを特徴
とする請求項26に記載のビームパラメータの電気的測
定装置。 - 【請求項33】 ビームのパラメータを電気的に測定す
るビームパラメータの電気的測定装置において、 その上に反射マークを有する基板;前記基板の上に位置
決めされる検出器;前記検出器に結合される電荷増幅
器;前記基板を位置決めするための手段;および前記電
荷増幅器からの信号を前記位置決め手段に伝達する手段
からなることを特徴とするビームパラメータの電気的測
定装置。 - 【請求項34】 前記装置がリソグラフイ装置であるこ
とを特徴とする請求項33に記載のビームパラメータの
電気的測定装置。 - 【請求項35】 前記装置が計測装置であることを特徴
とする請求項33に記載のビームパラメータの電気的測
定装置。 - 【請求項36】 ビームのパラメータを電気的に測定す
るビームパラメータの電気的測定装置において、 その上にスキヤツタリングマークを有する透過面;前記
面の下に位置決めされる検出器;前記検出器に結合され
る電荷増幅器;前記面を位置決めするための手段;およ
び前記電荷増幅器からの信号を前記位置決め手段に伝達
する手段かるなることを特徴とするビームパラメータの
電気的測定装置。 - 【請求項37】 前記装置がリソグラフ装置であること
を特徴とする請求項36に記載のビームパラメータの電
気的測定装置。 - 【請求項38】 前記装置が計測装置であることを特徴
とする請求項36に記載のビームパラメータの電気的測
定装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/037,964 US5345085A (en) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Method and structure for electronically measuring beam parameters |
US08-037-964 | 1993-03-26 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0794381A true JPH0794381A (ja) | 1995-04-07 |
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Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6079187A Expired - Fee Related JP2860247B2 (ja) | 1993-03-26 | 1994-03-28 | ビームパラメータの電気的測定方法および構造 |
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---|---|
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KR (1) | KR100196121B1 (ja) |
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KR100555470B1 (ko) * | 1999-04-06 | 2006-03-03 | 삼성전자주식회사 | 노광 장치의 그리드 보정 방법 |
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KR100669213B1 (ko) * | 2006-07-12 | 2007-01-16 | (주)정엔지니어링 | 침하방지용 상수도관 설치구조 |
KR100887021B1 (ko) | 2007-10-02 | 2009-03-04 | 주식회사 동부하이텍 | 노광장비의 전자빔 장치 |
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EP3630391A1 (en) | 2017-05-22 | 2020-04-08 | Howmedica Osteonics Corp. | Device for in-situ fabrication process monitoring and feedback control of an electron beam additive manufacturing process |
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