特許 6846550 電子ビーム画像化装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6846550

(24)【登録日】2021年3月3日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】電子ビーム画像化装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/05 20060101AFI20210315BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20210315BHJP

   H01J 37/147 20060101ALI20210315BHJP

   H01J 37/145 20060101ALI20210315BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/05

   H01J37/28 B

   H01J37/147 B

   H01J37/145

   H01J37/09 A

【請求項の数】13

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-17725(P2020-17725)

(22)【出願日】2020年2月5日

(62)【分割の表示】特願2016-569818(P2016-569818)の分割

【原出願日】2015年5月22日

(65)【公開番号】特開2020-74329(P2020-74329A)

(43)【公開日】2020年5月14日

【審査請求日】2020年2月5日

(31)【優先権主張番号】62/002,894

(32)【優先日】2014年5月25日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/711,607

(32)【優先日】2015年5月13日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジアン シンロン

(72)【発明者】

【氏名】ハン リクン

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特表2014-507051（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2006-179504（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2003-178709（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2001-222969（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平11-283552（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子を放出する放出器源先端と、
電子ビームを形成するように前記電子を集束させる銃電子レンズであって、前記電子ビームは、平行である電子飛翔軌跡を前記電子ビームが有するという点で平行である、銃電子レンズと、
前記電子ビームを第１の面内で集束させ、一方で、前記電子ビームを第２の面内で平行のままにする第１のウィーンフィルタと、
スリット開口のスリット孔であって、前記スリット孔は、前記第１の面内にある幅、および、前記第２の面内にある長さを有し、前記幅は前記長さより狭い、スリット開口のスリット孔と、
前記電子ビームを前記第１の面内で平行になるように集束させ、一方で、前記電子ビームを前記第２の面内で平行のままにする第２のウィーンフィルタと、
前記第２のウィーンフィルタからの電子ビームを、対物レンズに達する前に第２の交差に集束させるコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズからの電子ビームを、前記第２の交差が形成される前に偏向させる事前走査偏向器と、
前記事前走査偏向器で偏向された電子ビームを、前記第２の交差が形成された後であって前記対物レンズに達する前にさらに偏向させる主走査偏向器と、
を備え、
前記対物レンズが、標的基板の表面上にビームスポットを形成するように前記電子ビームを集束させる
ことを特徴とする電子ビーム画像化装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、前記第１のウィーンフィルタは、前記電子ビームを、前記第１の面内の第１の交差に集束させることを特徴とする装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、前記第１の面内の前記第１の交差は、前記スリット孔の内部にあることを特徴とする装置。

【請求項4】

請求項３に記載の装置であって、前記スリット孔は、あるエネルギー範囲内のエネルギーを有する電子を通過させ、一方で、前記エネルギー範囲外のエネルギーを有する電子を阻止することを特徴とする装置。

【請求項5】

請求項１に記載の装置であって、前記スリット孔は、前記第１および第２のウィーンフィルタから等距離であるように配置され、前記第１および第２のウィーンフィルタの集束強度は等しいことを特徴とする装置。

【請求項6】

請求項１に記載の装置であって、単色計が、前記第１のウィーンフィルタと、前記スリット開口と、前記第２のウィーンフィルタとを備え、前記単色計は、電気的に浮いていることを特徴とする装置。

【請求項7】

請求項６に記載の装置であって、前記単色計の前記電気的に浮いている状態が、電気的に接地される外側の導電性包囲特徴部、および、直流（ＤＣ）電圧が印加される内側の導電性包囲特徴部により達成されることを特徴とする装置。

【請求項8】

請求項１に記載の装置であって、
前記電子ビームを、画像化される標的基板の区域にわたって前記ビームスポットを走査するように偏向させるための走査システム
をさらに備えることを特徴とする装置。

【請求項9】

請求項１に記載の装置であって、
前記標的基板の前記表面からの２次電子を偏向させる第３のウィーンフィルタと、
前記２次電子を検出して、画像データを取得する検出器と
をさらに備えることを特徴とする装置。

【請求項10】

電子ビームを使用する画像化の方法であって、
電子を、放出器源から放出するステップと、
銃レンズにより、電子ビームを形成するように、前記電子を集束させるステップであって、前記電子ビームは、平行である電子飛翔軌跡を前記電子ビームが有するという点で平行である、ステップと、
前記電子ビームを、第１の１次元ウィーンフィルタにより、第１の面内の第１の交差に集束させ、一方で、前記電子ビームを第２の面内で平行のままにするステップであって、前記第１の交差はスリット孔と一致する、ステップと、
前記スリット孔に、あるエネルギー範囲内のエネルギーを伴う前記電子ビームの電子を通過させ、一方で、前記エネルギー範囲外のエネルギーを伴う前記電子ビームの電子を阻止するステップと、
前記電子ビームを、第２の１次元ウィーンフィルタにより、前記第１の面内で平行になるように集束させ、一方で、前記電子ビームを前記第２の面内で平行のままにするステップと、
前記第２の１次元ウィーンフィルタからの電子ビームを、対物レンズに達する前にコンデンサレンズで第２の交差に集束させるステップと、
前記コンデンサレンズからの電子ビームを、前記第２の交差が形成される前に事前走査偏向器で偏向させるステップと、
前記事前走査偏向器で偏向された電子ビームを、前記第２の交差が形成された後であって前記対物レンズに達する前に主走査偏向器でさらに偏向させるステップと、
を備え、
前記対物レンズが、標的基板の表面上にビームスポットを形成するように前記電子ビームを集束させる
ことを特徴とする方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法であって、前記スリット孔は、前記第１および第２のウィーンフィルタから等距離であるように配置され、前記第１および第２のウィーンフィルタの集束強度は等しいことを特徴とする方法。

【請求項12】

請求項１０に記載の方法であって、前記第１の１次元ウィーンフィルタ、スリット開口、および前記第２の１次元ウィーンフィルタは、電気的に浮いていることを特徴とする方法。

【請求項13】

請求項１０に記載の方法であって、
２次電子を、前記標的基板の前記表面から引き出すステップと、
前記２次電子を、前記電子ビームから離れるように偏向させるステップと、
前記２次電子を検出して、画像データを取得するステップと
をさらに含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子ビーム画像化のための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１４年５月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／００２，８９４号の利益を主張するものであり、その米国仮特許出願の開示は、本願に引用して援用するものである。

【0003】

電子ビーム画像化システムは典型的には、電子ビームカラムを使用して、基板表面の領域にわたって電子ビームを走査して、画像データを取得する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１２／０３１８９７８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電子ビーム放出器での源エネルギーの広がりは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）および点検システムなどの、現在の技術の電子ビーム画像化システムの性能の著しい改善を阻む困難な障害である。源エネルギーの広がりは、分解能に支配的に影響を及ぼすだけでなく、視野（ＦＯＶ）にわたる画像の均一性を低下させ、標的表面上の壁特徴部から壁情報を収集するための電子ビームの傾斜角を制限し、さらに、入射ビームの１次電子から２次電子を分離するウィーンフィルタでのエネルギー分散効果に起因して分解能を低下させる。

【0006】

本開示は、上記で論じた困難な障害を克服するための装置および方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの実施形態は、第１および第２のウィーンフィルタと、それらの間のスリット開口とを含む、電子ビーム画像化装置に関する。放出器源先端が電子を放出し、銃電子レンズが、平行である電子ビームを形成するように、電子を集束させる。第１のウィーンフィルタは、電子ビームを第１の面内で集束させ、一方で、電子ビームを第２の面内で平行のままにする。スリット開口のスリット孔は、エネルギー範囲外のエネルギーを伴う電子をフィルタリング除去するために使用される。第２のウィーンフィルタは、電子ビームを第１の面内で平行になるように集束させ、一方で、電子ビームを第２の面内で平行のままにする。

【0008】

別の実施形態は、電子ビーム画像化の方法に関する。電子が、放出器源から放出される。電子は、銃レンズにより、電子ビームを形成するように集束させられ、電子ビームは、平行である電子飛翔軌跡をその電子ビームが有するという点で平行である。電子ビームは、第１の１次元ウィーンフィルタにより、第１の面内の第１の交差に集束させられ、一方で、電子ビームを第２の面内で平行のままにし、第１の交差はスリット孔と一致する。あるエネルギー範囲内のエネルギーを伴う電子ビームの電子は、スリット孔を通され、一方で、エネルギー範囲外のエネルギーを伴う電子ビームの電子は阻止される。電子ビームは、第２の１次元ウィーンフィルタにより、第１の面内で平行になるように集束させられ、一方で、電子ビームを第２の面内で平行のままにする。

【0009】

別の実施形態は、２重ウィーンフィルタ単色計に関する。第１のウィーンフィルタは、電子ビームを第１の面内で集束させ、一方で、電子ビームを第２の面内で平行のままにする。スリット孔は、あるエネルギー範囲内のエネルギーを有する電子ビームの電子を通過させ、一方で、エネルギー範囲外のエネルギーを有する電子ビームの電子を阻止する。第２のウィーンフィルタは、電子ビームを第１の面内で平行になるように集束させ、一方で、電子ビームを第２の面内で平行のままにする。

【0010】

他の実施形態、態様、および特徴が、さらに開示される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態による、電子ビームカラムで使用するための２重ウィーンフィルタ単色計の電子線の図である。

【図2】本発明の実施形態による、平行電子ビーム照射による２重ウィーンフィルタ単色計の模擬を示す図である。

【図3】本発明の実施形態による、電子ビームカラムで使用するための、電気的に浮かせた２重ウィーンフィルタ単色計の電子線の図である。

【図4】本発明の実施形態による、２重ウィーンフィルタ単色計を組み込んだ電子ビームカラムの電子線の図である。

【図5】本発明の実施形態による、２重ウィーンフィルタ単色計を用いて電子ビームを形成および使用する方法の流れ図である。

【図6】本発明の実施形態によって実現される、同じビーム電流で改善された分解能を示す、スポットの大きさ対ビーム電流のグラフである。

【図7】本発明の実施形態による、１次元ウィーンフィルタとして構成され得るウィーンフィルタの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

電子ビーム放出器での源エネルギーの広がりは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）および点検システムなどの、現在の技術の電子ビーム画像化システムの性能の著しい改善を阻む困難な障害である。源エネルギーの広がりは、分解能に支配的に影響を及ぼすだけでなく、視野（ＦＯＶ）にわたる画像の均一性を低下させ、標的表面上の壁特徴部から壁情報を収集するための電子ビームの傾斜角を制限し、さらに、入射ビームの１次電子から２次電子を分離するウィーンフィルタでのエネルギー分散効果に起因して分解能を低下させる。

【0013】

本開示は、上記で論じた困難な障害を克服するための装置および方法を提供する。本開示は、２重ウィーンフィルタ単色計を提供する。２重ウィーンフィルタ単色計は、第１および第２の１次元ウィーンフィルタと、それらの間に配置されるスリット開口とを含む。

【0014】

図１は、本発明の実施形態による、電子ビームカラムでの使用のための２重ウィーンフィルタ単色計（ＤＷＦＭ）の電子線の図である。示すように、２重ウィーンフィルタ単色計は、２つの１次元（１Ｄ）ウィーンフィルタ（ＷＦ１およびＷＦ２）を含み、それらの間にスリット（Ｓｌｉｔ）が配置される。

【0015】

示すように、ｚ軸は電子ビームカラムの光学軸である。電子は、座標系の原点にあるように定義され得る放出器先端（Ｔｉｐ）から放出され、放出された電子は、銃レンズ（ＧＬ）により、平行電子ビームに集束させられる。平行電子ビームは、単色計に入る入射電子ビームである。

【0016】

入射電子ビームは、第１の１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ１）により受け取られる。第１の１Ｄウィーンフィルタは、それが一方の次元を使用するが、他方の次元を使用しない（この事例では、ｘ次元を使用するが、ｙ次元を使用しない）エネルギーフィルタリングを提供する点で、１次元である。図示する例示的な実装形態では、ＷＦ１は、電子ビームを集束角βによってｘ−ｏ−ｚ面内で（ページの面内で）集束させるように、磁場および／または電場を発生させるが、ＷＦ１は、ビームをｙ−ｏ−ｚ面内では（ページの面外では）集束させない。ＷＦ１の集束強度はｙ−ｏ−ｚ面内では０であるので、ｙ−ｏ−ｚ面内の速度成分のみを考えるときは、電子ビームは平行のままである。

【0017】

ＷＦ１による集束に起因する交差は、１つの面内のみにあるので、その交差を本明細書では、１次元交差、または線分形状交差と称する場合がある。有利には、電子ビームの１次元交差は、ｘ−ｏ−ｚおよびｙ−ｏ−ｚの両方の面内の交差（すなわち、２次元交差、またはスポット形状交差）と比較して、電子と電子の相互作用を実質的に低減する。

【0018】

ｙ次元でのスリットの長さは、その次元でのビーム幅より大きくすることができる。ｘ次元でのスリットの幅は、要求されるエネルギーフィルタリング分解能ΔＥに応じて設計され得る。

【0019】

スリット幅は、ビームエネルギーＥ_０の付近のエネルギーを伴う電子のみを通過させる。通過させられるビームのエネルギーの広がりが、エネルギーフィルタリング分解能ΔＥである。ゆえに、スリットを通過する電子のエネルギー範囲は、Ｅ−＝Ｅ_０−ΔＥ／２からＥ＋＝Ｅ_０＋ΔＥ／２である。図示するように、Ｅ−より下のエネルギーを伴う電子は、スリットの下部部分により阻止され得、Ｅ＋より上のエネルギーを伴う電子は、スリットの上部部分により阻止され得る。

【0020】

単色計内への入射電子ビームは平行ビームであるので、ＷＦ１は、１次元交差をスリット上に集束させるように、ビームの大きな集束角βをｘ−ｏ−ｚ面内にもたらすように構成される。集束強度（およびゆえに、集束角）は、ＷＦ１に印加される励起電圧Ｖ_ＷＦ１を制御することにより制御され得る。

【0021】

有利には、所望のΔＥを与えられる場合、大きい集束角βによってスリットの大きな幅が可能となり、それにより、スリットが、困難なく、充分な精度を伴って製造されることが可能になる。加えて、電子を、より広いスリットを通過させると、結果として電子と電子の相互作用が低減する。

【0022】

対して、平行ではなく、集束させられた（すなわち、非平行の）入射電子ビームを用いる２重ウィーンフィルタ単色計では、集束角βは、はるかに狭くなる可能性がある。より狭い集束角に起因して、スリットのはるかに小さい幅が必要となり、その幅は、高い精度で製造するのが困難であり得る。加えて、電子を、より狭いスリットを通過させると、結果として電子と電子相互の作用が増大する。

【0023】

第１の１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ１）のように、第２の１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ２）は、エネルギーフィルタリングされる電子ビームをｘ−ｏ−ｚ面内で集束させ、一方で、ｙ−ｏ−ｚ面内ではビームに影響を与えない。ＷＦ２による集束は、エネルギーフィルタリングされた電子ビームが、ｘ−ｏ−ｚ面内で（およびｙ−ｏ−ｚ面内でも）平行電子ビームとしてＷＦ２から出射するような集束強度である。

【0024】

本発明の実施形態によると、ＷＦ１およびＷＦ２は、スリットに対して、機械的に（スリットから離れる距離を含めて）だけでなく、電気的にも対称的であり得る。したがって、ＷＦ１とＷＦ２の集束能力および偏向能力は同じである。

【0025】

その後、図示するように、コンデンサレンズ（ＣＬ）が、エネルギーフィルタリングされた電子ビームをさらに集束させ得る。ビームは次いで、電子ビームカラムのさらなる構成要素を通過し得る。そのようなさらなる構成要素については、例えば図４に関係して下記で説明する。

【0026】

図２は、本発明の実施形態による、平行電子ビーム照射による２重ウィーンフィルタ単色計の模擬を示す。図は、エネルギーＥ_０、ならびにＥ_０より上のエネルギー（Ｅ＋）、およびＥ_０より下のエネルギー（Ｅ−）における電子のｘ−ｏ−ｚ面内の模擬される経路を図示する。

【0027】

図示するように、２重ウィーンフィルタ単色計に入る入射電子の経路は平行である。第１の１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ１）は、入射電子を、スリット孔（Ｓｌｉｔ）を通して集束させ、それによって、Ｅ−からＥ＋の範囲内のエネルギーを伴う電子はスリット孔を通過するが、その範囲の外側のエネルギーを伴う電子は、スリット孔周囲の電子を通さない材料によって阻止される。エネルギーフィルタリングされた電子は次いで、第２の１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ２）により集束させられ、それによって、２重ウィーンフィルタ単色計から出射する電子の経路は平行になる。

【0028】

図３は、本発明の実施形態による、電子ビームカラムで使用するための、電気的に浮かせた２重ウィーンフィルタ単色計（ＥＦＤＷＦＭ）の電子線の図である。２つの１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ１およびＷＦ２）、およびスリット孔（Ｓｌｉｔ）の配置構成は、図３では、図１での配置構成と基本的に同じである。しかしながら、図３の実施形態では、２重ウィーンフィルタ単色計モジュールの構成要素（すなわち、ＷＦ１、Ｓｌｉｔ、およびＷＦ２）は、電気的に浮かせられる。

【0029】

図３で図示する例示的な実装形態では、単色計モジュールの構成要素は、各々が入射電子ビームおよび出射電子ビームのための孔を有する、２つの導電性筐体または箱（すなわち、２つのファラデー箱）により包囲される。２つの導電性筐体のうち外側のものは、放出器先端（同じく電気的に接地される）と同じ電圧準位になるように電気的に接地することができ、２つの導電性筐体（箱）のうち内側のものには、浮遊ＤＣ電圧（Ｖ_ＦＬ）を印加することができる。

【0030】

図３に示す接地され、浮いている筐体（箱）は、電子が第１の１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ１）を通って入る際に電子の減速を引き起こし、電子が第２の１Ｄウィーンフィルタ（ＷＦ２）を介して出射する際に電子の加速を引き起こす。この減速および加速に起因して、電子の速度は、図３のＥＦＤＷＦＭの内部では、図１のＤＷＦＭの内部の電子の速度と比較して遅くなる。詳細には、図３のＥＦＤＷＦＭの内部の電子の速度は、浮遊ＤＣ電圧Ｖ_ＦＬに等しい電子ビーム電位Ｖ_ａに比例し、Ｖ_ＦＬは、電子の速さをより遅くするように制御される。

【0031】

有利には、単色計の内側の電子の速さがより遅いことによって、より大きな幅のスリットの使用が可能になり、そのことによって、スリットを製造し、スリットを帯電または形状崩れ（ｄｅ−ｓｈａｐｉｎｇ）から保護することがより実際的になる。加えて、より大きな幅のスリットは、単色計モジュール内の電子と電子の相互作用を低減する。

【0032】

図４は、本発明の実施形態による、２重ウィーンフィルタ単色計を組み込んだ電子ビームカラムの電子線の図である。示すカラムは、図３の放出器先端（Ｔｉｐ）、銃レンズ（ＧＬ）、電気的に浮かせた２重ウィーンフィルタ単色計（ＥＦＤＷＦＭ）、およびコンデンサレンズ（ＣＬ）を含む。あるいは、図１の２重ウィーンフィルタ単色計（ＤＷＦＭ）が、図３の電気的に浮かせた２重ウィーンフィルタ単色計の代わりに、カラムに含まれる場合がある。

【0033】

図４に図示するように、コンデンサレンズは、ビームが対物レンズ（ＯＬ）に達する前に交差（Ｆ）を形成するように、ビームを集束させる。この事例では、交差は、スリット開口の像ではなく、放出器先端の像である。対して、集束ビーム照射を使用する従来の装置では、放出器先端ではなく、開口の像が、代わりに形成されることになる。

【0034】

図４に示す電子ビームカラムでは、銃レンズ（ＧＬ）は、ビーム電流を、スリット開口とともに選択する。コンデンサレンズ（ＣＬ）は、対物レンズ（ＯＬ）により形成される最適な開口数（ＮＡ）を選択する。最適なＮＡは、標的基板（ＴＧＴ）での電子ビームスポットの大きさが、色収差と回折収差の平衡をとることにより最小化されるＮＡである。

【0035】

一般的に、電子ビームを集束させるとして本明細書で論じる様々なレンズは、電子レンズであることに留意されたい。それらのレンズは、磁気レンズおよび／または静電レンズとして実装される場合がある。

【0036】

ｙ−ｏ−ｚ面内では、ＷＦ１およびＷＦ２の集束強度は両方とも０であることに留意されたい。したがって、ｙ−ｏ−ｚ面内の影響を受けない平行ビームは、ｘ−ｏ−ｚ面内のエネルギーフィルタリングされた平行ビームと同じ像面内で集束させられる。ゆえに、対物レンズ（ＯＬ）の開口数は回転対称であり得る。

【0037】

標的基板上の特徴部は、電子ビームを偏向させ、それを標的表面にわたって走査することにより、調査または点検することができる。軸外収差を最小化するために、事前走査器（Ｐｒｅｓｃａｎ）と主走査器（Ｍａｉｎｓｃａｎ）とを含む２重偏向器走査システムが使用され得る。標的基板の特徴部の像は、２次電子（ＳＥ）を検出器（ＤＥＴ）で収集することにより形成され得る。入射（１次）電子から２次電子（ＳＥ）を分けるためにウィーンフィルタが使用され得る。

【0038】

図５は、本発明の実施形態による、２重ウィーンフィルタ単色計を用いて電子ビームを形成および使用する方法５００の流れ図である。方法５００は、例えば、図１および３に関係して上記で説明した装置を使用して実行され得る。

【0039】

ステップ５０２で、電子が、電子放出源から放出される。電子放出源は、例えば、熱電界放出（ＴＦＥ）陰極放出器の先端であり得る。他の種類の電子放出源が使用されてもよい。

【0040】

ステップ５０４で、電子が、電子銃レンズによって平行電子ビームに形成され得る。上記で説明したように、平行電子ビームは２つの次元で平行である。詳細には、ｘ−ｏ−ｚおよびｙ−ｏ−ｚ両方の面内で平行である。

【0041】

ステップ５０６で、電子ビームが、第１の１次元ウィーンフィルタ（ＷＦ１）を使用して集束させられ得る。この１次元の集束については、例えば、図１および図３のＷＦ１に関係して上記で説明されている。図１および図３のように、ビームの１次元の集束は、ｘ−ｏ−ｚ面内であり得るものであり、一方でビームはｙ−ｏ−ｚ面内では平行のままであり得る。

【0042】

ステップ５０８で、スリットを使用して、エネルギーフィルタリングが電子ビームに適用される。スリットは、その長さよりもはるかに小さい幅を有するという点で、線分のような形状である。上記で説明したように、電子ビームがスリットの面に達する際の電子ビームの断面もまた、その長さよりはるかに小さい幅を有するという点で、線分状である。

【0043】

エネルギーフィルタリングは、ウィーンフィルタによる偏向の量が電子のエネルギー（速度）に依存するために行われる。スリットは、Ｅ_０−ΔＥからＥ_０＋ΔＥの範囲内のエネルギーを伴う電子を通過させるように配置される。一方で、その範囲の外側のエネルギーを伴う電子は、スリットを包囲する開口材料により阻止される。

【0044】

ステップ５１０で、電子ビームが、第２のウィーンフィルタ（ＷＦ２）により、単色計から出射する平行ビームを形成するように集束させられる。出射ビームは、２つの次元で（すなわち、ｘ−ｏ−ｚおよびｙ−ｏ−ｚ両方の面内で）平行である。本発明の実施形態によると、第１および第２のウィーンフィルタは、開口に対して、機械的にだけでなく、電気的にも完全に対称的であり得るものであり、そのため、各々のウィーンフィルタの光学的性質（集束および偏向能力）は、同一（またはほぼ同一）であり得る。

【0045】

ステップ５１２で、コンデンサレンズ（ＣＬ）が、電子ビームを集束させ得る。図４に関係して上記で説明したように、ＣＬは、ビームを交差に集束させることができ、放出器先端の像が、交差の面に形成される。

【0046】

ステップ５１４および５１６で、第１の制御される偏向を、事前走査偏向器により付与することができ、第２の制御される偏向を、主走査偏向器により付与することができる。一体として事前走査および主走査偏向は、軸外収差を低減するためのビームの２重偏向器走査を可能にする。

【0047】

ステップ５１８で、電子ビームが、標的表面上のビームスポット上に集束させられ得る。このステップは一般的には、図４に関係して上記で説明したような対物レンズ（ＯＬ）を使用して達成される。

【0048】

ステップ５１９で、２次電子が、標的表面における入射ビームの衝突に起因して発生している。２次電子は、ステップ５２０で、標的表面から（例えば、引き出し電極および対物レンズにより）引き出され、次いで、ステップ５２２で、別の（第３の）ウィーンフィルタをビーム分離器として使用して、入射ビームから離れるように偏向させられる。最終的に、２次電子は、ステップ５２４で、電子検出器（ＤＥＴ）を使用して検出される。

【0049】

この方法５００を使用して、標的基板の表面にわたってビームスポットを走査できることに留意されたい。ビーム走査と連関して検出される２次電子データは次いで、標的表面の特徴部を示す画像データを発生させるために使用され得る。

【0050】

図６は、本発明の実施形態によって実現される、同じビーム電流で改善された分解能を図示する、スポットの大きさ対ビーム電流のグラフである。グラフは、スポットの大きさ対ビーム電流を示す。図示するように、本明細書で教示するような単色計を用いる本発明の実施形態は、ビーム電流ＢＣＰまで、同じビーム電流に対して、より小さいスポットの大きさを有する。したがって、本発明の実施形態によると、本明細書で教示するような単色計を用いる電子ビームカラムは、ＢＣＰより下の有利に有用なビーム電流範囲を有する。

【0051】

本明細書で開示するような２重ウィーンフィルタ単色計（浮いているもの、またはそうでないもののいずれか）を使用する電子ビーム装置は、様々な用途で使用され得る。それらの用途は、ウェハ、マスク、型板、または発光ダイオードに対する、電子ビーム検査、点検、および計測を含むが、それらに制限されない。

【0052】

図７は、本発明の実施形態による、１次元ウィーンフィルタとして構成され得るウィーンフィルタの断面図である。本発明の実施形態は、図７で図示するウィーンフィルタを１Ｄウィーンフィルタとして構成する。１Ｄウィーンフィルタの他の実装形態も使用されてよい。

【0053】

このデバイス７００は、磁心（磁極片）７０２の２つの対を含み得る。心７０２の第１の対は、ｘ軸上で位置合わせされ得るものであり、心７０２の第２の対は、ｙ軸上で位置合わせされ得るものであり、ｚ軸は、電子ビームカラムの光学軸である。導電性ウィーンコイル７０４は、各々の磁心７０２の周囲に巻き付けられ得る。デバイス７００内のｘ軸およびｙ軸に沿う磁場は、コイル７０４を通って流れる電流を調整することにより、制御可能に調整され得る。

【0054】

加えてデバイス７００は、円筒形に湾曲した導電板７０６の２つの対を含み得る。円筒形に湾曲した板７０６の第１の対は、ｘ軸上で位置合わせされ得るものであり、円筒形に湾曲した板７０６の第２の対は、ｙ軸上で位置合わせされ得るものであり、ｚ軸は、電子ビームカラムの光学軸である。図７で図示するように、板７０６は、円筒形に湾曲させ、カラムの光学軸を中心に空の円筒形空間を画定するように配置され得る。

【0055】

１Ｄウィーンフィルタを実装するために、電流は、ｙ軸上で位置合わせされる心７０２の第２の対の周囲のコイルを通して流され得るが、ｘ軸上で位置合わせされる心７０２の第１の対の周囲のコイルを通しては流され得ない。その結果、光学軸に沿って進行する電子に対して、ｙ軸の方向で磁場が生じる（すなわち、Ｂｙ）が、ｘ軸の方向では生じない（すなわち、Ｂｘ＝０）。加えて、光学軸に沿って進行する電子に対して、ｘ軸の方向では静電場を発生させる（すなわち、Ｅｘ）が、ｙ軸の方向では発生させない（すなわち、Ｅｙ＝０）ように、電圧が板７０６に印加され得る。

【0056】

図７にさらに図示するように、絶縁体７０８が、板７０６を磁心７０２から分離し得る。絶縁体７０８は、板７０６の円筒形曲率に対応する曲率を有し得る。絶縁体７０８に接する磁心７０２の表面もまた、板７０６の円筒形曲率に対応する円筒形曲率を有し得る。

【0057】

上記の説明では、数多くの具体的な詳細が、本発明の実施形態の徹底した理解をもたらすために与えられている。しかしながら、本発明の例示される実施形態の上記の説明は、網羅的であること、または、本発明を開示される厳密な形態に制限することは意図されない。関連技術の当業者は、本発明は、特定の詳細の１つ以上を用いずに、または、他の方法、構成要素、その他を用いて実践され得るということを認識されよう。他の実例では、周知の構造または動作は、本発明の態様を分かりにくくすることを避けるために、詳細には図示または説明しない。本発明の特定の実施形態および例を、例示の目的で、本明細書で説明しているが、関連技術の当業者が認識するように、様々な均等な変形が本発明の範囲内で可能である。

【0058】

それらの変形は、本発明に対して、上記の詳細な説明に鑑みて行われ得る。以下の特許請求の範囲で使用する用語を、本明細書および特許請求の範囲で開示する特定の実施形態に本発明を制限するように解釈すべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により決定されるべきであり、その特許請求の範囲は、請求項解釈の確立された原則によって解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】