▶ アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハーの特許一覧
特許7020775静電多極デバイス、静電多極配置、および静電多極デバイスを製造する方法
(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】
(24)【登録日】2022-02-07
(45)【発行日】2022-02-16
(54)【発明の名称】静電多極デバイス、静電多極配置、および静電多極デバイスを製造する方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/12 20060101AFI20220208BHJP
H01J 9/14 20060101ALI20220208BHJP
【ＦＩ】
H01J37/12
H01J9/14 Z
【請求項の数】
16
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2016225666
(22)【出願日】2016-11-21
(65)【公開番号】P2017107849
(43)【公開日】2017-06-15
【審査請求日】2019-11-20
(31)【優先権主張番号】14/947,241
(32)【優先日】2015-11-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】501493587
【氏名又は名称】アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100088694
【弁理士】
【氏名又は名称】弟子丸 健
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(72)【発明者】
【氏名】ベンジャミン ジョン クック
(72)【発明者】
【氏名】ディーター ウィンクラー
【審査官】鳥居 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１０－５２７１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２７３８６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／１２
Ｈ０１Ｊ ３７／１４７
Ｈ０１Ｊ ３７／１５３
Ｈ０１Ｊ ３７／２８
Ｈ０１Ｊ ３７／３０
Ｇ２１Ｋ １／０８７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスであって、前記荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部を有する基板であり、前記少なくとも１つの開孔開口部が前記光軸に沿って前記基板を通って延びる、基板と、
前記開孔開口部を通って伝搬する前記荷電粒子ビームに影響を与えるように前記基板の第１の主表面上に形成される４つ以上の電極であり、それぞれ前記開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される４つ以上の電極とを備え、
前記基板が、前記第１の主表面を含む少なくとも１つの絶縁体層を備え、前記第１の主表面上に前記電極が形成され、
前記基板が、前記第１の主表面とは反対側に前記基板の第２の主表面を含むさらなる層を備え、前記さらなる層が導体層または半導体層である、静電多極デバイス。
【請求項2】
前記開孔開口部が丸いまたは円形の横断面形状を有する、請求項１に記載の静電多極デバイス。
【請求項3】
前記開孔開口部の最小半径が、前記光軸と前記４つ以上の電極のそれぞれとの間の最小距離より小さい、請求項１または２に記載の静電多極デバイス。
【請求項4】
前記開孔開口部の前記最小半径と、前記光軸と前記４つ以上の電極のそれぞれとの間の前記最小距離との間の比が、１／２未満、１／３未満、または１／５未満である、請求項３に記載の静電多極デバイス。
【請求項5】
前記基板の前記第１の主表面上で前記光軸の周りに均等に隔置された角度位置で８つ、１２個、または２０個の電極が形成される、請求項１から４までのいずれか１項に記載の静電多極デバイス。
【請求項6】
前記４つ以上の電極が、シリコンまたはドープされたシリコンを含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の静電多極デバイス。
【請求項7】
前記４つ以上の電極が、前記絶縁体層上に配置された半導体含有頂層からの材料除去によって形成される、請求項１から６までのいずれか１項に記載の静電多極デバイス。
【請求項8】
前記さらなる層が、ＳＯＩウエハのシリコン含有底層である、請求項１から７のいずれか１項に記載の静電多極デバイス。
【請求項9】
前記開孔開口部が、第１の直径を有する前記絶縁体層と、前記開孔開口部の前記ビーム制限エッジを形成するように前記第１の直径より小さい第２の直径を有する前記少なくとも１つのさらなる層とを通って延びる、請求項８に記載の静電多極デバイス。
【請求項10】
前記４つ以上の電極の少なくとも２つの間の電流の流れを可能にするように前記第１の主表面の少なくとも一部分を覆う高抵抗層をさらに備える、請求項１から９までのいずれか１項に記載の静電多極デバイス。
【請求項11】
少なくとも第１の光軸に沿って伝搬する荷電粒子の第１のビームレットおよび第２の光軸に沿って伝搬する荷電粒子の第２のビームレットに個々に影響を与える静電多極配置であって、基板であり、前記第１の光軸に沿って前記基板を通って延びる前記第１のビームレットを生成する第１の開孔開口部および前記第２の光軸に沿って前記基板を通って延びる前記第２のビームレットを生成する第２の開孔開口部を有する基板と、
前記第１のビームレットに影響を与えるように前記基板の第１の主表面上に形成される４つ以上の第１のビームレット電極であり、それぞれ前記第１の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される４つ以上の第１のビームレット電極と、
前記第２のビームレットに影響を与えるように前記基板の前記第１の主表面上に形成される４つ以上の第２のビームレット電極であり、それぞれ前記第２の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される４つ以上の第２のビームレット電極とを備え、
前記基板が、前記第１の主表面を含む少なくとも１つの絶縁体層を備え、前記第１の主表面上に前記電極が形成され、
前記基板が、前記第１の主表面とは反対側に前記基板の第２の主表面を含むさらなる層を備え、前記さらなる層が導体層または半導体層である、静電多極配置。
【請求項12】
光軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスを製造する方法であって、第１の導体または半導体層とさらなる導体または半導体層との間に配置された絶縁体層を有する多層基板を設けるステップと、
前記光軸に沿って前記多層基板を通って延びる前記荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部を形成するステップと、
前記第１の導体または半導体層を部分的に除去し、それにより前記導体または半導体層の残り部分が、前記開孔開口部を通って伝搬する前記荷電粒子ビームに影響を与える４つ以上の電極を前記絶縁体層の第１の主表面上に形成するステップとを含み、
前記４つ以上の電極がそれぞれ、前記開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される、方法。
【請求項13】
前記多層基板が、前記第１の導体または半導体層と前記さらなる導体または半導体層との間に挟まれた前記絶縁体層を含むＳＯＩウエハとして設けられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記絶縁体層の少なくとも一部をエッチングするステップをさらに含み、その結果、前記開孔開口部が、第１の直径を有する前記絶縁体層と、前記開孔開口部の前記ビーム制限エッジを形成するように前記第１の直径より小さい第２の直径を有する前記さらなる導体または半導体層とを通って延び、特にエッチングするステップが、前記４つ以上の電極より下の前記絶縁体層の少なくとも一部をエッチングしてアンダカットを作製することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第１の導体または半導体層を部分的に除去するステップが、前記導体または半導体層上にマスクを配置して前記導体または半導体層をエッチングし、前記４つ以上の電極を形成することを含む、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
前記多層基板を高抵抗層で少なくとも部分的にコーティングするステップをさらに含む、請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に記載する実施形態は、たとえば検査システムの適用分野、試験システムの適用分野、欠陥レビューまたはクリティカルディメンショニングの適用分野、表面撮像の適用分野（ＳＥＭ）など向けに、荷電粒子ビーム、たとえば電子ビームに影響を与える静電多極デバイス、ならびに静電多極デバイスを製造する方法に関する。実施形態はまた、２つ以上の静電多極デバイスを含む静電多極配置に関する。本明細書に開示する実施形態による静電多極デバイスおよび静電多極配置は、マルチビームシステムとして構成された荷電粒子ビーム装置内で使用することができる。さらなる実施形態は、静電多極デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最新の半導体技術では、ナノメートルまたはさらにサブナノメートル規模の標本を体系化して精査することが強く求められている。マイクロメートルおよびナノメートル規模のプロセス制御、検査、または体系化は、電子顕微鏡または電子ビームパターンジェネレータなどの荷電粒子ビーム装置内で生成、成形、偏向、および集束された荷電粒子ビーム、たとえば電子ビームを用いて行われることが多い。検査の目的で、荷電粒子ビームは、たとえば光子ビームと比較すると、光線の波長より波長が短いため、優れた空間分解能を提供する。
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの荷電粒子ビームを使用する検査デバイスは、それだけに限定されるものではないが、製造中の電子回路、リソグラフィ用の露出システム、検出デバイス、欠陥検査ツール、および集積回路用の試験システムの検査を含む複数の産業分野において、多くの機能を有する。そのような粒子ビームシステムでは、電流密度の高い微細なプローブを使用することができる。たとえば、ＳＥＭの場合、１次電子（ＰＥ）ビームが、２次電子（ＳＥ）および／または後方散乱電子（ＢＳＥ）のような粒子を生成し、これらの粒子を使用して、標本を撮像および分析することができる。
走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの荷電粒子ビームを使用する検査デバイスは、それだけに限定されるものではないが、製造中の電子回路、リソグラフィ用の露出システム、検出デバイス、欠陥検査ツール、および集積回路用の試験システムの検査を含む複数の産業分野において、多くの機能を有する。そのような粒子ビームシステムでは、電流密度の高い微細なプローブを使用することができる。たとえば、ＳＥＭの場合、１次電子（ＰＥ）ビームが、２次電子（ＳＥ）および／または後方散乱電子（ＢＳＥ）のような粒子を生成し、これらの粒子を使用して、標本を撮像および分析することができる。
【0003】
電子ビームに基づくシステムの１つの欠点は、集束スポット内のプローブ電流が制限されることである。分解能が増大する（スポットサイズが減少する）につれて、収差を制御するために必要とされる開孔角も低減されるため、プローブ電流はさらに減少する。光源の輝度が高ければ高いほど、電子間相互作用のため、プローブ電流に対して制限された改善しか提供することができない。電子ビームシステム内の電子間相互作用を低減させるために、多くの手法が採られてきた。たとえば、コラム長さを低減させかつ／またはコラムエネルギーをより大きくすることと、後にサンプル直前で電子ビームを最終的な入射エネルギーまで減速させることとを組み合わせることが挙げられる。しかし、必要とされる分解能における単一電子ビームのスループットの改善はますます困難になりつつある。そのような問題を解決する１つの手法は、１つのコラム内で複数のビームを使用することであり、これらは単一の光源によって生成することができるが、ビームの数だけスループットが低減する。
【0004】
しかし、そのような多重ビームシステムの個々のビームレットを個々に誘導、偏向、成形、補正、および集束することは困難である。この目的のため、静電８極デバイスなどの静電多極偏向器および補正器を使用することができる。しかし、静電多極デバイスを十分に小型化すると同時に優れたビーム影響特性および電界特性を維持することは困難である。小型化された静電双極デバイス、たとえばブランキングデバイスは、管理可能な労力で製造することができるのに対して、優れた電界品質を生成するのに適した４極または８極デバイスなどの小型化された多極デバイスを提供することは特に困難である。
さらに、単一荷電粒子ビームシステム向けの多極デバイスもまた、静電界の品質が不十分になる可能性があり、スポットサイズが増大し、荷電粒子ビーム装置の実現可能な空間分解能が損なわれる可能性がある。したがって、荷電粒子ビームを偏向および／または補正するために使用される優れた電界品質を提供することができる静電多極デバイスが必要とされている。
さらに、単一荷電粒子ビームシステム向けの多極デバイスもまた、静電界の品質が不十分になる可能性があり、スポットサイズが増大し、荷電粒子ビーム装置の実現可能な空間分解能が損なわれる可能性がある。したがって、荷電粒子ビームを偏向および／または補正するために使用される優れた電界品質を提供することができる静電多極デバイスが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記に照らして、独立請求項によれば、光軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスおよび２つ以上の静電多極デバイスを有する静電多極配置が提供される。さらなる態様によれば、荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスを製造する方法が提供される。実施形態のさらなる態様、利点、および特徴は、従属請求項、説明、および添付の図面から明らかになる。
本明細書に記載する実施形態によれば、光軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスが提供され、この静電多極デバイスは、荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部を有する基板であり、少なくとも１つの開孔開口部が光軸に沿って基板を通って延びる、基板と、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与えるように基板の第１の主表面上に形成される４つ以上の電極であり、それぞれ開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される４つ以上の電極とを含む。
本明細書に記載する実施形態によれば、光軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスが提供され、この静電多極デバイスは、荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部を有する基板であり、少なくとも１つの開孔開口部が光軸に沿って基板を通って延びる、基板と、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与えるように基板の第１の主表面上に形成される４つ以上の電極であり、それぞれ開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される４つ以上の電極とを含む。
【0006】
本明細書に記載するさらなる態様によれば、少なくとも第１の光軸に沿って伝搬する荷電粒子の第１のビームレットおよび第２の光軸に沿って伝搬する荷電粒子の第２のビームレットに個々に影響を与える静電多極配置が提供され、この静電多極配置は、基板であり、第１の光軸に沿って基板を通って延びる第１のビームレットを生成する第１の開孔開口部および第２の光軸に沿って基板を通って延びる第２のビームレットを生成する第２の開孔開口部を有する基板と、第１のビームレットに影響を与えるように基板の第１の主表面上に形成される４つ以上の第１のビームレット電極であり、それぞれ第１の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される４つ以上の第１のビームレット電極と、第２のビームレットに影響を与えるように基板の第１の主表面上に形成される４つ以上の第２のビームレット電極であり、それぞれ第２の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される４つ以上の第２のビームレット電極とを含む。
【0007】
本明細書に記載するさらなる態様によれば、光軸に沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスを製造する方法が提供され、この方法は、絶縁体層および絶縁体層上に配置された導体または半導体層を有する多層基板を設けるステップと、光軸に沿って多層基板を通って延びる荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部を形成するステップと、導体または半導体層を部分的に除去し、それにより導体または半導体層の残り部分が、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える４つ以上の電極を絶縁体層の第１の主表面上に形成するステップとを含み、４つ以上の電極がそれぞれ、開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される。
【0008】
実施形態はまた、開示する方法を実施する装置を対象とし、個々の方法動作を実行する装置部品を含む。この方法は、ハードウェア構成要素、適当なソフトウェアによってプログラムされるコンピュータ、これら２つの任意の組合せ、または任意の他の方法によって実行することができる。さらに、本発明による実施形態はまた、記載する装置を動作させる方法を対象とする。
本明細書に記載する実施形態と組み合わせることができるさらなる利点、特徴、態様、および詳細は、従属請求項、説明、および図面から明白である。
本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本発明に関するより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。添付の図面は、１つまたは複数の実施形態に関し、以下に説明する。
本明細書に記載する実施形態と組み合わせることができるさらなる利点、特徴、態様、および詳細は、従属請求項、説明、および図面から明白である。
本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本発明に関するより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。添付の図面は、１つまたは複数の実施形態に関し、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイスを示す概略断面図である。
【図2A】本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイスを示す概略断面図である。
【図3A】本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイスを示す概略断面図である。
【図4A】本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイスを示す概略断面図である。
【図5】本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイスを示す概略断面図である。
【図6】本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイスを示す概略断面図である。
【図7】本明細書に記載する実施形態による静電多極配置を示す概略正面図である。
【図8】本明細書に記載する実施形態による静電多極配置を示す概略断面図である。
【図9】本明細書に記載する実施形態による静電多極配置を有する荷電粒子ビーム装置を示す概略図である。
【図10A-E】本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイスを製造する方法の様々なプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の様々な実施形態を詳細に次に参照する。実施形態の１つまたは複数の例は、図に示されている。以下の図面の説明では、同じ参照番号は同じ構成要素を指す。概して、個々の実施形態に対する違いについてのみ説明する。各例は、説明のために提供されるものであり、限定を意味するものではない。さらに、一実施形態の一部として図示または記載する特徴を他の実施形態で、または他の実施形態と関連して使用し、さらなる実施形態を得ることができる。本説明は、そのような修正形態および変形形態を含むことが意図される。
【0011】
静電４極デバイスまたは静電８極デバイスなどの静電多極デバイスは、荷電粒子のビームの収差を補正するために使用することができる。たとえば、例示的な形状寸法では、たとえば円の円周上で、荷電粒子ビームの伝搬経路の周りに、８つの電極を配置することができる。たとえば、これらの電極は、互いから４５°等しく隔置することができる。荷電粒子ビームに与える所望の影響に応じて、これらの電極に＋Ｖおよび－Ｖの電位を交互に印加して、荷電粒子ビームの非点収差を補正するための８極界を提供することができる。別法として、たとえば＋Ｖ、＋√２／２Ｖ、０、－√２／２Ｖ、－Ｖ、－√２／２Ｖ、０、＋√２／２Ｖの電圧を円周方向にこの順序で電極に印加して、荷電粒子ビームを偏向するのに適した双極界を提供することができる。別の例では、たとえば円の円周上で、荷電粒子ビームの伝搬経路の周りに、４つの電極を配置することができる。たとえば、これらの電極は、静電４極デバイスを提供するために、互いから９０°等しく隔置することができる。これらの電極に＋Ｖおよび－Ｖの電位を交互に印加して、四重極場を提供することができる。
たとえば絶縁材料から作られた支持構造に導電性材料から作られた電極を加えることによって、静電多極デバイスを構築することができる。たとえば、荷電粒子ビームにとって十分に大きい隙間を偏向器電極間に設けるように、荷電粒子ビームの両側に２つの平板電極または湾曲電極を配置することによって、小型の双極デバイスを製造することができる。したがって、荷電粒子ビームを光軸に対して所定の偏向角度で偏向する良好な品質の電気偏向場を、荷電粒子ビームに印加することができる。
たとえば絶縁材料から作られた支持構造に導電性材料から作られた電極を加えることによって、静電多極デバイスを構築することができる。たとえば、荷電粒子ビームにとって十分に大きい隙間を偏向器電極間に設けるように、荷電粒子ビームの両側に２つの平板電極または湾曲電極を配置することによって、小型の双極デバイスを製造することができる。したがって、荷電粒子ビームを光軸に対して所定の偏向角度で偏向する良好な品質の電気偏向場を、荷電粒子ビームに印加することができる。
【0012】
いくつかの場合、双極デバイスを提供するだけでは十分でないことがある。たとえば、球面収差または非点収差などのビーム収差を補正するには、４極デバイスまたは８極デバイスが必要とされることがある。しかし、小さい横方向の寸法を有する４極デバイスまたは別のより高次の多極デバイスの製造は、たとえば光軸の周りに延びる円形の線上で荷電粒子ビームに対して様々な角度位置で電極が配置されるべきであるため、困難になることがある。荷電粒子ビームの荷電粒子は、これらの電極の１つに近接して伝搬し、電気補正場のエッジ領域を通って伝搬することがあり、電界の品質は、光軸付近の電界の品質と比較すると劣ることがある。
荷電粒子が電極間の中心領域のみに入ることを確実にするには、小さい開孔開口部を有する開孔板を静電多極デバイスから上流に配置して、開孔板から下流に配置された電極に対して荷電粒子ビームを中心に位置合わせすることができる。しかし、小型化されたデバイスの場合、空間寸法が小さいため、開孔板および多極デバイスの相対的なアライメントは困難になることがある。前述の問題を解決するために、本明細書に記載する実施形態によれば、小型化された形で製造するのが容易であると同時に電極間の中心領域内に高品質の電界を提供するように構成された静電多極デバイスが提供される。さらに、特に電極に対するシステム内の荷電粒子の位置を制御することができる。
荷電粒子が電極間の中心領域のみに入ることを確実にするには、小さい開孔開口部を有する開孔板を静電多極デバイスから上流に配置して、開孔板から下流に配置された電極に対して荷電粒子ビームを中心に位置合わせすることができる。しかし、小型化されたデバイスの場合、空間寸法が小さいため、開孔板および多極デバイスの相対的なアライメントは困難になることがある。前述の問題を解決するために、本明細書に記載する実施形態によれば、小型化された形で製造するのが容易であると同時に電極間の中心領域内に高品質の電界を提供するように構成された静電多極デバイスが提供される。さらに、特に電極に対するシステム内の荷電粒子の位置を制御することができる。
【0013】
本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイス１００を、図１に概略断面図で示す。静電多極デバイス１００は、光軸に沿って開孔開口部１２０を通って伝搬する荷電粒子ビーム、たとえば電子ビームに影響を与えるように構成される。静電多極デバイス１００は、光軸Ａに沿って基板を通って延びる荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部１２０を有する基板１１０と、開孔開口部１２０を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与えるように基板の第１の主表面１１２上に形成された４つ以上の電極１３０、１３２、１３４、１３６とを含む。４つ以上の電極のうち開孔開口部１２０の両側に配置することができる２つ（１３０、１３４）を、図１の断面図に示す。
【0014】
４つ以上の電極は、それぞれ開孔開口部のビーム制限エッジ１２２から半径方向の距離（Ｍ）をあけて配置される。言い換えれば、電極自体が、荷電粒子ビームに対するビーム制限エッジを形成するのではなく、これらの電極は、開孔開口部のビーム制限エッジに対して半径方向に外側に配置される。したがって、光軸に対して平行に開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームの荷電粒子は、電極から距離をあけて通過する。その結果、荷電粒子は、電界が光軸上の電界から逸れることのある電界のエッジ領域を通って伝搬しない。開孔開口部のビーム制限エッジ１２２は、開孔開口部のうち隙間幅が最も小さいまたは隙間直径が最も小さい部分とすることができ、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームの半径方向の延長を制限する。
【0015】
たとえば、開孔開口部１２０は、図１に示すように、本質的に一定の幅または直径Ｄで、基板１１０を通って延びることができる。この場合、光軸に対して平行に伝搬するコリメートされた荷電粒子ビームの幅が、開孔開口部１２０に入るときに制限されるため、開孔開口部のビーム制限エッジ１２２は、開孔開口部１２０の入口エッジに対応する。ビーム制限エッジ１２２と電極１３０との間の半径方向の距離Ｍは、ビーム制限エッジと電極を接続する接続線の半径方向の成分の長さに対応する。本明細書では、「半径方向」とは、光軸に対して垂直方向に光軸から半径方向外方に延びる方向を指すことができる。
いくつかの実装形態では、開孔開口部１２０の幅は、開孔開口部の上流側から開孔開口部の下流側へ段階的または連続的に、少なくとも部分的に変動、たとえば増大することができる。図３Ａ、図５、および図６に、いくつかの例を示す。またこの場合、荷電粒子ビームの幅が、開孔開口部１２０に入るときに制限されるため、開孔開口部のビーム制限エッジ１２２は、開孔開口部の入口エッジに対応することができる。ビーム制限エッジ１２２と電極１３０との間の半径方向の距離Ｍは、ビーム制限エッジと電極を接続する接続線の半径方向の成分の長さに対応する。したがって、光軸に対して平行に開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子は、各電極から距離をあけて通過する。
いくつかの実装形態では、開孔開口部１２０の幅は、開孔開口部の上流側から開孔開口部の下流側へ段階的または連続的に、少なくとも部分的に変動、たとえば増大することができる。図３Ａ、図５、および図６に、いくつかの例を示す。またこの場合、荷電粒子ビームの幅が、開孔開口部１２０に入るときに制限されるため、開孔開口部のビーム制限エッジ１２２は、開孔開口部の入口エッジに対応することができる。ビーム制限エッジ１２２と電極１３０との間の半径方向の距離Ｍは、ビーム制限エッジと電極を接続する接続線の半径方向の成分の長さに対応する。したがって、光軸に対して平行に開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子は、各電極から距離をあけて通過する。
【0016】
電界が半径方向に外側のエッジ領域と比較するとより良好な品質を有することができる電極間の中心領域のみを荷電粒子が伝搬することを確実にするには、距離Ｍは、１０μｍ以上、特に５０μｍ以上、さらに１００μｍ以上、またはさらに５００μｍ以上とすることができる。いくつかの実装形態では、電極のそれぞれに対して、距離Ｍと、電極と光軸との間の半径方向の距離である距離Ｘとの間の比（Ｍ／Ｘ）は、０．５以上、特に０．６以上、さらに０．８以上とすることができる。
【0017】
いくつかの実施形態によれば、基板１１０は、荷電粒子ビームに対する開孔開口部１２０を提供し、かつ開孔開口部から下流に位置するその第１の主表面上で電極を保持するように構成される。荷電粒子ビームは、開孔開口部と電極との間の空間関係が固定されるため、２つの対向する電極間で自動的に中心に位置合わせされる。したがって、開孔開口部および電極を備える単一のモジュールが提供されるとき、開孔板と電極との間の相対的な空間配置を調整する必要はない。いくつかの実装形態では、電極は、たとえば接合接続で基板の第１の主表面に固定される。いくつかの実装形態では、電極は、基板と一体的に製造される。
【0018】
４つ以上の電極１３０、１３２、１３４、１３６は、光軸に対してそれぞれの角度位置で基板１１０の第１の主表面上に配置することができる。静電多極デバイスが４極デバイスとして提供される場合、電極は、０°（±５°）、９０°（±５°）、１８０°（±５°）、および２７０°（±５°）の角度で配置することができ、光軸は、中心位置に配置される。図１に示すように、それぞれ開孔開口部１２０の両側に、２つの電極を配置することができる。
基板は、平板な基板、たとえば多層ウエハなどのウエハとすることができる。たとえば、基板は、少なくとも１つの絶縁体層を有する多層基板とすることができ、電極は絶縁体層上に形成される。
基板は、平板な基板、たとえば多層ウエハなどのウエハとすることができる。たとえば、基板は、少なくとも１つの絶縁体層を有する多層基板とすることができ、電極は絶縁体層上に形成される。
【0019】
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、開孔開口部は、丸いまたは円形の横断面形状を有することができる。したがって、光軸に沿って開孔開口部を通って広い角度の荷電粒子ビームを誘導することによって、荷電粒子の丸いまたは円形のビームレットを生成することができる。開孔開口部は、１ｍｍ以下、特に５００μｍ以下、さらに２００μｍ以下、またはさらに１００μｍ以下の最小直径Ｄ（隙間直径）を有することができる。
いくつかの実装形態では、開孔開口部の最小半径（Ｄ／２）は、より小さくすることができ、特に光軸Ａと４つ以上の電極との間の半径方向の距離Ｘの１／２未満、さらに１／３未満、さらに１／５未満とすることができる。いくつかの実装形態では、４つ以上の電極の内側電極表面は、光軸Ａの周りに延びる円形の線上に配置することができ、円形の線の半径は、開孔開口部の最小半径（Ｄ／２）より２倍大きくことができる。いくつかの実装形態では、開孔開口部１２０の最小直径Ｄは、４つ以上の電極のうちそれぞれ開孔開口部１２０の両側に配置された２つ電極１３０、１３４間の最小距離より小さくすることができる。いくつかの実装形態では、光軸からの半径方向の距離Ｘは、電極のそれぞれに対して同じである。
本明細書に開示する実施形態による静電多極デバイス１００の製造は、電極のいくつかまたはすべてがたとえばシリコンまたはドープされたシリコンを含むとき、簡略化することができる。平坦な基板上に配置されるシリコン電極は、ＳＯＩ基板（シリコンオンインシュレータ）から小型化された形で特に容易に形成することができる。さらに、結晶シリコンまたはドープされたシリコンの導電率は、静電多極デバイスの電極を形成するのに十分である。さらに導電率の高い材料、たとえば金属から作られた電極は、必要とされないことがある。他の実装形態では、電極は、金属を含むことができ、または金属から作ることができる。それでもなお、さらに他の材料系が、ＳＯＩウエハに類似の絶縁体または半導体を有する多層ウエハ構造を提供するのに適していることもある。
いくつかの実装形態では、開孔開口部の最小半径（Ｄ／２）は、より小さくすることができ、特に光軸Ａと４つ以上の電極との間の半径方向の距離Ｘの１／２未満、さらに１／３未満、さらに１／５未満とすることができる。いくつかの実装形態では、４つ以上の電極の内側電極表面は、光軸Ａの周りに延びる円形の線上に配置することができ、円形の線の半径は、開孔開口部の最小半径（Ｄ／２）より２倍大きくことができる。いくつかの実装形態では、開孔開口部１２０の最小直径Ｄは、４つ以上の電極のうちそれぞれ開孔開口部１２０の両側に配置された２つ電極１３０、１３４間の最小距離より小さくすることができる。いくつかの実装形態では、光軸からの半径方向の距離Ｘは、電極のそれぞれに対して同じである。
本明細書に開示する実施形態による静電多極デバイス１００の製造は、電極のいくつかまたはすべてがたとえばシリコンまたはドープされたシリコンを含むとき、簡略化することができる。平坦な基板上に配置されるシリコン電極は、ＳＯＩ基板（シリコンオンインシュレータ）から小型化された形で特に容易に形成することができる。さらに、結晶シリコンまたはドープされたシリコンの導電率は、静電多極デバイスの電極を形成するのに十分である。さらに導電率の高い材料、たとえば金属から作られた電極は、必要とされないことがある。他の実装形態では、電極は、金属を含むことができ、または金属から作ることができる。それでもなお、さらに他の材料系が、ＳＯＩウエハに類似の絶縁体または半導体を有する多層ウエハ構造を提供するのに適していることもある。
【0020】
図２Ａは、本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイス２００を概略断面図に示す。図２Ｂは、静電多極デバイス２００を正面図に示し、静電多極デバイス２００の下流側が示されている。静電多極デバイス２００は、本質的に、図１に示す静電多極デバイス１００に対応し、したがって上記の説明を参照することができる。この説明について、ここでは繰り返さない。図１の実施形態に対する違いについてのみ、以下で詳述する。
【0021】
静電多極デバイス２００は、少なくとも１つの絶縁体層２１２を備える多層基板１１０を含み、４つ以上の電極１３０、１３２、１３４、１３６が、絶縁体層２１２上に形成される。これらの電極は、絶縁体層２１２の材料と比較するとより高い導電率を有する材料から形成される。たとえば、電極１３０、１３２、１３４、１３６は、金属またはシリコンなどの導体または半導体材料から形成され、絶縁体層の第１の主表面１１２上に配置される。
【0022】
これらの電極は、それぞれの電位に接続可能に構成することができる。たとえば、各電極をそれぞれの電圧に接続するために電圧供給を設けることができる。いくつかの場合、各電極は、電極を電圧供給に接続するそれぞれの接続線１７５に接続することができる。接続線は、絶縁体層２１２内に少なくとも部分的に一体化することができる。いくつかの実施形態では、接続線１７５は、少なくとも部分的に基板の第１の主表面１１２上に設けることができ、第１の主表面１１２上には電極も形成される（図２Ａに示すように）。たとえば、電極をそれぞれの電位に接続する接続線１７５は、電極と同じ材料から作られ、かつ／または絶縁体層上、すなわち基板の第１の主表面上を、電極から半径方向外方に延びる。
【0023】
図２Ｂに示すように、平坦な基板１１０の第１の主表面１１２上に、光軸Ａに対してそれぞれの角度位置で４つの電極１３０、１３２、１３４、１３６を配置して、４極デバイスを提供する。４極デバイスは、光軸Ａに対して荷電粒子ビームを偏向すること、および荷電粒子ビームの収差を補正することの少なくとも１つのために使用することができる。さらに、図２Ｂに示すように、４つの電極１３０、１３２、１３４、１３６はそれぞれ、光軸Ａから同じ距離Ｘをあけて形成され、距離Ｘは、開孔開口部の最小半径より大きい。言い換えれば、４つ以上の電極はそれぞれ、開孔開口部１２０のビーム制限エッジ１２２から半径方向の距離Ｍをあけて配置される。距離Ｘは、荷電粒子ビームが電極から距離をあけて伝搬することを確実にするために、開孔開口部の最小半径より２倍大きくことができる。
図２Ａに示す実施形態では、基板１１０は、絶縁体層２１２を含み、電極は絶縁体層２１２上に形成される。基板は、半導体または導体材料を有するさらなる層２１４を含み、さらなる層は、絶縁体層２１２より下に配置される。さらなる層２１４は、電極が形成される第１の主表面１１２に対して絶縁体層２１２の反対側に配置することができる。さらなる層２１４は、基板の第２の主表面１１４を備えることができ、第２の主表面１１４は、静電多極デバイス２００の上流側に向けられる。
さらなる層２１４は、分離層２１２より高い導電率を有する材料、たとえば金属または半導体、特にシリコンから作ることができる。いくつかの実装形態では、電極とさらなる層はどちらも、シリコンから作ることができるのに対して、絶縁体層は、ＳｉＯ2またはサファイアなどの別の絶縁体を含むことができる。第２の主表面１１４が導体または半導体表面であるとき、基板１１０の第２の主表面１１４に当たった荷電粒子ビームの荷電粒子は、第２の主表面１１４上に蓄積しない。
図２Ａに示す実施形態では、基板１１０は、絶縁体層２１２を含み、電極は絶縁体層２１２上に形成される。基板は、半導体または導体材料を有するさらなる層２１４を含み、さらなる層は、絶縁体層２１２より下に配置される。さらなる層２１４は、電極が形成される第１の主表面１１２に対して絶縁体層２１２の反対側に配置することができる。さらなる層２１４は、基板の第２の主表面１１４を備えることができ、第２の主表面１１４は、静電多極デバイス２００の上流側に向けられる。
さらなる層２１４は、分離層２１２より高い導電率を有する材料、たとえば金属または半導体、特にシリコンから作ることができる。いくつかの実装形態では、電極とさらなる層はどちらも、シリコンから作ることができるのに対して、絶縁体層は、ＳｉＯ2またはサファイアなどの別の絶縁体を含むことができる。第２の主表面１１４が導体または半導体表面であるとき、基板１１０の第２の主表面１１４に当たった荷電粒子ビームの荷電粒子は、第２の主表面１１４上に蓄積しない。
【0024】
電極１３０、１３２、１３４、１３６は、導電層区分として絶縁体層２１２上に提供することができる。これらの電極は、多層基板上にマスクを施し、当初均一の頂層のいくつかの部分を除去することによって、絶縁体層２１２上に形成することができ、したがって頂層の残り部分が電極を形成する。
これらの電極は、シリコンを含むことができ、またはシリコンからなることができる。電極を製造するために、ＳＯＩウエハの頂層とすることができる当初均一のシリコン層を部分的に除去し、たとえばエッチングすることができ、したがってシリコン層の残り部分が電極を形成する。これらの電極は、図２Ｂに示すように、正面図で台形に成形することができ、均等に隔置された角度位置で配置することができる。いくつかの実装形態では、電極は、台形の形状とは異なる形状を有することができる。たとえば、電極の内面を湾曲させることができる。別法として、電極は、本質的に光軸に対して半径方向に延びることができる導電線として提供することができる。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、電極は、３０°未満、特に１５°未満の角度範囲にわたって延びることができる。たとえば、１２極または２０極デバイスの場合、個々の電極は、１０°未満または５°未満の角度範囲にわたって延びることができる。
これらの電極は、シリコンを含むことができ、またはシリコンからなることができる。電極を製造するために、ＳＯＩウエハの頂層とすることができる当初均一のシリコン層を部分的に除去し、たとえばエッチングすることができ、したがってシリコン層の残り部分が電極を形成する。これらの電極は、図２Ｂに示すように、正面図で台形に成形することができ、均等に隔置された角度位置で配置することができる。いくつかの実装形態では、電極は、台形の形状とは異なる形状を有することができる。たとえば、電極の内面を湾曲させることができる。別法として、電極は、本質的に光軸に対して半径方向に延びることができる導電線として提供することができる。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、電極は、３０°未満、特に１５°未満の角度範囲にわたって延びることができる。たとえば、１２極または２０極デバイスの場合、個々の電極は、１０°未満または５°未満の角度範囲にわたって延びることができる。
【0025】
図３Ａは、本明細書に記載する実施形態による静電多極デバイス３００を概略断面図に示す。図３Ｂは、静電多極デバイス３００を正面図に示し、静電多極デバイス３００の下流側が示されている。図３Ｃは、静電多極デバイス３００を背面図に示し、静電多極デバイス３００の上流側が示されている。静電多極デバイス３００は、本質的に、図２Ａに示す静電多極デバイスに対応し、したがって上記の説明を参照することができる。この説明について、ここでは繰り返さない。図２Ａの実施形態に対する違いについてのみ、以下で詳述する。
【0026】
静電多極デバイス３００は、８極デバイスとして構成され、合計８つの電極３４０が、開孔開口部１２０の周りに円周方向に均等に隔置された角度位置で配置される。８極デバイスは、荷電粒子ビームを所定の偏向角度で偏向すること、および荷電粒子ビームの収差、たとえば球面収差、非点収差、または他のより高次のビーム収差を補正することの少なくとも１つのために使用することができる。別法として、多極デバイスは、１２極または２０極デバイスとして構成することができ、合計１２または２０個の電極を、さらに高次の収差を補正するために使用することができる。
電極３４０は、分離層２１２を含む多極基板である基板１１０の第１の主表面１１２上に形成され、分離層２１２上には、電極３４０と、さらなる層２１４とが形成される。さらなる層２１４は、開孔開口部１２０のビーム制限エッジ１２２を備える。
電極３４０は、分離層２１２を含む多極基板である基板１１０の第１の主表面１１２上に形成され、分離層２１２上には、電極３４０と、さらなる層２１４とが形成される。さらなる層２１４は、開孔開口部１２０のビーム制限エッジ１２２を備える。
【0027】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、開孔開口部１２０は、第１の直径を有する絶縁体層２１２と、開孔開口部のビーム制限エッジ１２２を形成するように第１の直径より小さい第２の直径を有するさらなる層２１４とを通って延びる。したがって、開孔開口部１２０を通って伝搬する荷電粒子ビームの荷電粒子は、電極から距離をあけて通過するだけでなく、絶縁体層２１２からも距離をあけて通過する。その結果、絶縁体層が荷電粒子ビームに露出され得る開孔開口部の内面上に蓄積する表面電荷がより少なくなる。
図３Ａ～３Ｃに示す静電多極デバイス３００は、次のように製造することができる。第１に、導体または半導体層とすることができる２つのさらなる層同士の間に挟まれた絶縁体層２１２を有する多層基板が設けられる。多層基板は、２つのシリコン層同士の間に挟まれた絶縁体層２１２を有するＳＯＩウエハとすることができる。荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部が、たとえばエッチングによって形成され、光軸Ａに沿って多層基板を通って延びる。２つの導体または半導体層の一方が部分的に除去され、残りの層の部分が、絶縁体層の第１の主表面上に電極を形成する。これらの電極は、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与えるように構成される。導体または半導体層を部分的に除去することは、各電極３４０が開孔開口部１２０のビーム制限エッジ１２２から半径方向の距離をあけて配置されるように導体または半導体層のいくつかの部分を除去することを含むことができる。
図３Ａ～３Ｃに示す静電多極デバイス３００は、次のように製造することができる。第１に、導体または半導体層とすることができる２つのさらなる層同士の間に挟まれた絶縁体層２１２を有する多層基板が設けられる。多層基板は、２つのシリコン層同士の間に挟まれた絶縁体層２１２を有するＳＯＩウエハとすることができる。荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部が、たとえばエッチングによって形成され、光軸Ａに沿って多層基板を通って延びる。２つの導体または半導体層の一方が部分的に除去され、残りの層の部分が、絶縁体層の第１の主表面上に電極を形成する。これらの電極は、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与えるように構成される。導体または半導体層を部分的に除去することは、各電極３４０が開孔開口部１２０のビーム制限エッジ１２２から半径方向の距離をあけて配置されるように導体または半導体層のいくつかの部分を除去することを含むことができる。
【0028】
任意選択で、絶縁体層は、たとえばエッチングによって、開孔開口部の内側部分から少なくとも部分的に除去することができ、その結果、絶縁体層２１２内に形成される開孔開口部の第１の直径が、多極デバイスの上流層を構成するさらなる層２１４内に形成される開孔開口部の第２の直径より大きくなる。したがって、荷電粒子ビームの荷電粒子は、主にビーム制限エッジを備えるさらなる層２１４に接触し、その結果、絶縁体表面上の表面電荷の蓄積を回避することができる。
【0029】
したがって、絶縁体層２１２上に配置されたＳＯＩウエハのシリコン含有頂層からの材料除去によって、４つ以上の電極を形成することができる。したがって、電極は、絶縁体層と一体形成され、その結果、容易に製造できる非常に小型で頑丈な構成の多極デバイスを提供することができる。別法または追加として、絶縁体層の上流側に配置されたさらなる層２１４は、ＳＯＩウエハの底層とすることができ、やはり絶縁体層２１２と一体形成される。
【0030】
多極デバイスを製造する前述の方法によれば、静電多極デバイスの基本構造を作製するために、ＳＯＩウエハは、材料が除去される最小の数の処理動作で処理される。たとえば、１つまたは２つのマスキングおよびエッチング動作で、典型的な平坦なＳＯＩウエハから小型化された静電多極デバイスを十分に製造することができる。第１のマスキングおよびエッチング動作を実行して、ＳＯＩウエハを通って開孔開口部をエッチングすることができ、第２のマスキングおよびエッチング動作を実行して、ＳＯＩウエハの頂層から電極を形成することができ、または逆も同様である。原則的には、この段階で終了することもできる。しかし、それでもなお迷走電子が絶縁体層に当たって絶縁体層を帯電させ、ビームの歪みを引き起こすこともある。
【0031】
この問題を解決するために、開孔開口部の内面から絶縁体層をエッチバックすることができる。たとえば、図３Ａに示すように、露出した絶縁体表面が存在し得る絶縁体層２１２を、開孔開口部の内側から部分的に除去することができる。その結果、電子が分離表面に当たる確率をさらに低減させることができる。
別法または追加として、本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、静電多極デバイスは、その外面上を高抵抗層で少なくとも部分的にコーティングすることができる。高抵抗層は、絶縁表面の帯電を防止するために、絶縁表面の露出部分を少なくとも部分的に覆うことができる。
基板の外面上および／または電極上に高抵抗層がコーティングとして設けられた静電多極デバイス４００の一例を、図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃに示す。静電多極デバイス４００は、本質的に、図３Ａ～３Ｃに示す静電多極デバイスに対応し、したがって上記の説明を参照することができる。この説明について、ここでは繰り返さない。静電多極デバイス４００は、高抵抗層を備える。
いくつかの実施形態では、高抵抗層の第１の部分４０７が、それぞれ２つの隣接する電極３４０間で光軸Ａの周りに少なくとも部分的に延び、電極３４０間で電流の流れを可能にするように構成される。
別法または追加として、本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、静電多極デバイスは、その外面上を高抵抗層で少なくとも部分的にコーティングすることができる。高抵抗層は、絶縁表面の帯電を防止するために、絶縁表面の露出部分を少なくとも部分的に覆うことができる。
基板の外面上および／または電極上に高抵抗層がコーティングとして設けられた静電多極デバイス４００の一例を、図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃに示す。静電多極デバイス４００は、本質的に、図３Ａ～３Ｃに示す静電多極デバイスに対応し、したがって上記の説明を参照することができる。この説明について、ここでは繰り返さない。静電多極デバイス４００は、高抵抗層を備える。
いくつかの実施形態では、高抵抗層の第１の部分４０７が、それぞれ２つの隣接する電極３４０間で光軸Ａの周りに少なくとも部分的に延び、電極３４０間で電流の流れを可能にするように構成される。
【0032】
高抵抗層は、電極３４０間の領域内で絶縁体層２１２の第１の主表面１１２を少なくとも部分的に覆うコーティングとすることができる。いくつかの実装形態では、高抵抗層の第１の部分４０７は、絶縁体層２１２上に形成される電極３４０と、絶縁体層２１２のうち電極間の部分との両方を覆う。たとえば、図４Ａ～４Ｃに示す実施形態では、静電多極デバイス４００の下流表面全体が、高抵抗層の第１の部分４０７で覆われる。
【0033】
高抵抗層は、炭素層とすることができる。別法または追加として、高抵抗層は、円周方向に互いに隣接する２つの電極３４０が互いから完全には電気的に分離されないように構成することができる。逆に、１ｎＡ以上、特に１０ｎＡ以上および／または１０μＡ以下、特に１μＡ以下のわずかな電流が、異なる電位に設定された隣接する電極間を流れることができる。別法または追加として、高抵抗層４０７は、０．１ｎｍ以上、特に１０ｎｍ以上の厚さおよび／または１００μｍ以下、特に１０μｍ以下の厚さを有することができる。別法または追加として、高抵抗層は、互いに円周方向に隣接する２つの電極間で１ＭΩを超え１００ＧΩ未満、特に１０ＭΩを超え１０ＧΩ未満の電気抵抗が得られるように、所定の厚さおよび形状寸法を備えることができ、所定の材料から作ることができる。
【0034】
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、開孔開口部１２０の内面上、特に開孔開口部内の絶縁体層２１２の露出部分上に、高抵抗層の第２の部分４０６を設けることができる。
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、絶縁体層２１２より下に配置されたさらなる層２１４の露出した主表面上、すなわち絶縁体層の上流側に、高抵抗層の第３の部分４０５を設けることができる。
分離層２１２上に高抵抗層を設けることによって、静電補正器の絶縁体表面が露出されることを回避することができ、隣接する補正器電極間で本質的に連続する電位の降下または上昇を実現することができる。したがって、電気補正場の空間特性をさらに改善することができる。
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、絶縁体層２１２より下に配置されたさらなる層２１４の露出した主表面上、すなわち絶縁体層の上流側に、高抵抗層の第３の部分４０５を設けることができる。
分離層２１２上に高抵抗層を設けることによって、静電補正器の絶縁体表面が露出されることを回避することができ、隣接する補正器電極間で本質的に連続する電位の降下または上昇を実現することができる。したがって、電気補正場の空間特性をさらに改善することができる。
【0035】
図５は、光軸Ａに沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイス５００を示し、基板１１０は、少なくとも部分的に円錐形の開孔開口部５０２を含む。開孔開口部のビーム制限エッジ１２２は、荷電粒子ビームが開孔開口部に入ることができる開孔開口部の入口側に配置される。４つ以上の電極がそれぞれ、開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離Ｍをあけて配置される。半径方向の距離Ｍは、１００μｍより大きくすることができ、かつ／または開孔開口部の最小半径より大きくすることができる。
図６は、光軸Ａに沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイス６００を示す。多極デバイス６００の基板１１０は、分離層２１２を含み、分離層２１２上には、電極と、さらなる層２１４とが形成される。さらなる層２１４は、導体または半導体材料から作られ、開孔開口部のビーム制限エッジ１２２を備える。開孔開口部は、第１のより大きい直径を有する絶縁体層と、第２のより小さい直径を有するさらなる層２１４とを通って延びる。開孔開口部１２０の内面上では、露出した絶縁体表面上に表面電荷が蓄積するのを防止するために、分離層２１２はさらなる層に対して半径方向に除去される。いくつかの実装形態では、第１の直径は、２つの対向して配置された電極間の距離より大きくすることができ、その結果、アンダカット６０２が電極より下に設けられる。
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、開孔開口部１２０は、ビーム制限開口部として構成することができる。言い換えれば、静電多極デバイスから上流の荷電粒子ビームの直径は、開孔開口部１２０の最小直径Ｄより大きくすることができ、その結果、ビームは、開孔開口部１２０のビーム制限エッジ１２２によって部分的に阻止することができ、電極から半径方向の距離をあけて電極間を円形のビームレットとして中心を通って入ることができる。補正精度を増大させることができる。絶縁体層２１２の上流側に配置された導体または半導体層（さらなる層２１４）は、阻止されたビーム部分の表面電荷が静電多極デバイスの第２の主表面１１４上に蓄積するのを防止することができる。
図６は、光軸Ａに沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイス６００を示す。多極デバイス６００の基板１１０は、分離層２１２を含み、分離層２１２上には、電極と、さらなる層２１４とが形成される。さらなる層２１４は、導体または半導体材料から作られ、開孔開口部のビーム制限エッジ１２２を備える。開孔開口部は、第１のより大きい直径を有する絶縁体層と、第２のより小さい直径を有するさらなる層２１４とを通って延びる。開孔開口部１２０の内面上では、露出した絶縁体表面上に表面電荷が蓄積するのを防止するために、分離層２１２はさらなる層に対して半径方向に除去される。いくつかの実装形態では、第１の直径は、２つの対向して配置された電極間の距離より大きくすることができ、その結果、アンダカット６０２が電極より下に設けられる。
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、開孔開口部１２０は、ビーム制限開口部として構成することができる。言い換えれば、静電多極デバイスから上流の荷電粒子ビームの直径は、開孔開口部１２０の最小直径Ｄより大きくすることができ、その結果、ビームは、開孔開口部１２０のビーム制限エッジ１２２によって部分的に阻止することができ、電極から半径方向の距離をあけて電極間を円形のビームレットとして中心を通って入ることができる。補正精度を増大させることができる。絶縁体層２１２の上流側に配置された導体または半導体層（さらなる層２１４）は、阻止されたビーム部分の表面電荷が静電多極デバイスの第２の主表面１１４上に蓄積するのを防止することができる。
【0036】
本明細書に記載する実施形態による４つ以上の電極を有する静電多極デバイスは、１つまたは複数のさらなる静電偏向器によって引き起こされるビーム収差、荷電粒子ビームの非点収差、荷電粒子ビームの球面収差、および荷電粒子ビームの６極またはより高次の収差の少なくとも１つを補正するように構成することができる。
図７は、本明細書に記載する実施形態による静電多極配置７００を概略正面図に示す。静電多極配置７００は、主伝搬方向に沿って並んで伝搬する荷電粒子の少なくとも第１のビームレットおよび第２のビームレットに個々に影響を与えるように構成される。図７に示す実施形態は、荷電粒子の合計３つのビームレットに影響を与えるように構成される。これらのビームレットは、互いに対して平行に伝搬することができる。いくつかの場合、ビームレットは、互いに対して角度をなして、たとえば１００ミリラジアン未満、特に２０ミリラジアン未満の角度をなして伝搬することができる。たとえば、ビームレットは、単一のビーム源から来ることができる。この場合、主伝搬方向は、ビーム源の主放出方向に対応することができる。
図７は、本明細書に記載する実施形態による静電多極配置７００を概略正面図に示す。静電多極配置７００は、主伝搬方向に沿って並んで伝搬する荷電粒子の少なくとも第１のビームレットおよび第２のビームレットに個々に影響を与えるように構成される。図７に示す実施形態は、荷電粒子の合計３つのビームレットに影響を与えるように構成される。これらのビームレットは、互いに対して平行に伝搬することができる。いくつかの場合、ビームレットは、互いに対して角度をなして、たとえば１００ミリラジアン未満、特に２０ミリラジアン未満の角度をなして伝搬することができる。たとえば、ビームレットは、単一のビーム源から来ることができる。この場合、主伝搬方向は、ビーム源の主放出方向に対応することができる。
【0037】
本明細書に記載する実施形態のいずれかによれば、多極配置７００は、多極アレイまたは「多極デバイスのアレイ」と呼ぶこともでき、第１の多極デバイス７０２、第２の多極デバイス７０４、および第３の多極デバイス７０６を含む。多極デバイス７０２、７０４、７０６は、単一の共通の基板１１０を含むことができ、基板１１０は、基板１１０を通って延びるいくつかの開孔開口部を含む。図７に示す実施形態では、基板１１０は、基板１１０内に所定のアレイまたはパターンで配置された合計３つの開孔開口部を含む。
【0038】
第１の静電多極デバイス７０２は、第１の光軸Ａ１に沿って伝搬する荷電粒子の第１のビームレットに影響を与えるように構成することができ、第２の静電多極デバイス７０４は、第２の光軸Ａ２に沿って伝搬する荷電粒子の第２のビームレットに影響を与えるように構成することができ、第３の多極デバイス７０６は、第３の光軸Ａ３に沿って伝搬する荷電粒子の第３のビームレットに影響を与えるように構成することができる。
静電多極配置７００は、４つ以上の静電多極デバイス、たとえば５つ、１０個、またはそれ以上の静電多極デバイスを含むことができ、これらの静電多極デバイスは、所与の１次元または２次元のパターンまたはアレイで配置することができる。たとえば、多極配置は、２次元多極アレイの形で設けることができる。いくつかの実施形態では、静電多極配置７００は、第１の主表面を有する単一の共通の基板を含むことができ、第１の主表面上に多数の電極が形成される。
静電多極配置７００は、４つ以上の静電多極デバイス、たとえば５つ、１０個、またはそれ以上の静電多極デバイスを含むことができ、これらの静電多極デバイスは、所与の１次元または２次元のパターンまたはアレイで配置することができる。たとえば、多極配置は、２次元多極アレイの形で設けることができる。いくつかの実施形態では、静電多極配置７００は、第１の主表面を有する単一の共通の基板を含むことができ、第１の主表面上に多数の電極が形成される。
【0039】
このアレイの２つの隣接する開孔開口部の中心間の平均距離は、５ｍｍ未満、特に３ｍｍ未満、さらに２ｍｍ未満とすることができる。
いくつかの実施形態では、多極配置は、所定のアレイパターンで基板を通って延びる２つ以上の開孔開口部、たとえば丸いまたは円形の開孔開口部を有する基板を含むことができる。各開孔開口部は、ビーム源、たとえば電子源によって放出される広い角度の荷電粒子ビームから、荷電粒子ビームのビームレット、たとえば丸いまたは円形のビームレットを生成するように構成することができる。基板の上流表面は、導電性または半導電性の表面とすることができ、その結果、前記表面に当たる荷電粒子は前記表面上に蓄積しない。本明細書に記載する他の実装形態と組み合わせることができるいくつかの実装形態では、電極は、絶縁体表面である基板の第１の主表面上に保持される。
４つ以上の第１のビームレット電極７０１が、第１のビームレットに影響を与えるように基板の第１の主表面１１２上に形成され、４つ以上の第１のビームレット電極７０１はそれぞれ、第１の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離Ｍをあけて配置される。４つ以上の第１のビームレット電極は、第１の開孔開口部の周りにそれぞれの角度位置で配置することができる。同様に、４つ以上の第２のビームレット電極７０５が、第２のビームレットに影響を与えるように基板の第１の主表面１１２上に形成され、４つ以上の第２のビームレット電極７０５はそれぞれ、第２の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離Ｍをあけて配置される。４つ以上の第２のビームレット電極は、第２の開孔開口部の周りにそれぞれの角度位置で配置することができる。
いくつかの実施形態では、多極配置は、所定のアレイパターンで基板を通って延びる２つ以上の開孔開口部、たとえば丸いまたは円形の開孔開口部を有する基板を含むことができる。各開孔開口部は、ビーム源、たとえば電子源によって放出される広い角度の荷電粒子ビームから、荷電粒子ビームのビームレット、たとえば丸いまたは円形のビームレットを生成するように構成することができる。基板の上流表面は、導電性または半導電性の表面とすることができ、その結果、前記表面に当たる荷電粒子は前記表面上に蓄積しない。本明細書に記載する他の実装形態と組み合わせることができるいくつかの実装形態では、電極は、絶縁体表面である基板の第１の主表面上に保持される。
４つ以上の第１のビームレット電極７０１が、第１のビームレットに影響を与えるように基板の第１の主表面１１２上に形成され、４つ以上の第１のビームレット電極７０１はそれぞれ、第１の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離Ｍをあけて配置される。４つ以上の第１のビームレット電極は、第１の開孔開口部の周りにそれぞれの角度位置で配置することができる。同様に、４つ以上の第２のビームレット電極７０５が、第２のビームレットに影響を与えるように基板の第１の主表面１１２上に形成され、４つ以上の第２のビームレット電極７０５はそれぞれ、第２の開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離Ｍをあけて配置される。４つ以上の第２のビームレット電極は、第２の開孔開口部の周りにそれぞれの角度位置で配置することができる。
【0040】
基板１１０、開孔開口部、および基板の第１の主表面上に形成される電極の構成は、図１～６に関して上記で説明した構成に適宜任意の組合せで部分的または全体的に対応することができ、したがって上記の実施形態を参照することができる。特に、基板は、絶縁体層２１２と、導体または半導体材料を含むさらなる層２１４とを有することができ、さらなる層２１４内の開孔開口部の直径は、絶縁体層２１２内の開孔開口部の直径より小さくすることができる。
【0041】
図８は、静電多極デバイス８０２、８０４、８０６の線形アレイとして設けられた静電多極配置８００を概略断面図に示す。多極配置８００は、頂層と、絶縁体層と、導体または半導体材料を含むさらなる層とを有する単一の３層ウエハから製造することができ、絶縁体層は、他の２つの層同士の間に挟まれる。頂層のいくつかの部分は、たとえばエッチングによって除去することができ、その結果、頂層の残り部分は、様々な静電多極デバイス８０２、８０４、８０６の電極を形成する。
図８に示すように、開孔開口部の両側に配置された２つの電極間の距離は、それぞれの開孔開口部の直径より大きく、その結果、各電極は、それぞれの開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される。したがって、それぞれの開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームの荷電粒子は、電極から距離をあけて通過し、高品質の電気偏向または補正場を提供することができる。
図９は、本明細書に記載する実施形態による２つの静電多極デバイス６Ａおよび６Ｂを有する荷電粒子ビーム装置１を示す。他の実施形態では、単一の多極デバイスのみ、または２次元アレイで配置することができる３つ以上の多極デバイスを、設けることができる。
図８に示すように、開孔開口部の両側に配置された２つの電極間の距離は、それぞれの開孔開口部の直径より大きく、その結果、各電極は、それぞれの開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置される。したがって、それぞれの開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームの荷電粒子は、電極から距離をあけて通過し、高品質の電気偏向または補正場を提供することができる。
図９は、本明細書に記載する実施形態による２つの静電多極デバイス６Ａおよび６Ｂを有する荷電粒子ビーム装置１を示す。他の実施形態では、単一の多極デバイスのみ、または２次元アレイで配置することができる３つ以上の多極デバイスを、設けることができる。
【0042】
図９に示す実施形態では、静電多極デバイス６Ａ、６Ｂは、主伝搬方向Ｍに沿って並んで伝搬する荷電粒子の２つのビームレット４Ａ、４Ｂに影響を与えるように構成することができる。ビームレットに影響を与えることは、ビームレットの収差を補正すること、および基板１１０の第１の主表面上に配置された電極３によって提供される電界を介してビームレットを偏向させることの少なくとも１つを含むことができる。
【0043】
本明細書に記載する実施形態による荷電粒子ビーム装置１は、光軸Ａに沿って伝搬する荷電粒子ビームを生成する少なくとも１つのビーム源２と、本明細書に記載する実施形態による少なくとも１つの静電多極デバイス６Ａ、６Ｂまたは静電多極配置とを含むことができる。
ビーム源２は、荷電粒子ビーム１４を放出するように構成することができる。本明細書に記載するように、たとえばスループットを増大させるために、冷電界エミッタ（ＣＦＥ）、ショットキーエミッタ、ＴＦＥ、または別の高電流電子ビーム源を設けることができる。高い電流とは、１００ミリラジアン以上で１０μＡ、たとえば最高５ｍＡ、たとえば１００ミリラジアンで３０μＡ～１００ミリラジアンで１ｍＡであると考えられる。典型的な実装形態によれば、電流は、特に線形または方形アレイの場合、たとえば±１０％の偏差で本質的に均一に分布される。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、線源または仮想線源は、２ｎｍ～４０ｎｍの直径を有することができ、かつ／または５ミリラジアン以上、たとえば５０ミリラジアン～２００ミリラジアンの典型的な放出半値角を有することができる。
ビーム源２は、荷電粒子ビーム１４を放出するように構成することができる。本明細書に記載するように、たとえばスループットを増大させるために、冷電界エミッタ（ＣＦＥ）、ショットキーエミッタ、ＴＦＥ、または別の高電流電子ビーム源を設けることができる。高い電流とは、１００ミリラジアン以上で１０μＡ、たとえば最高５ｍＡ、たとえば１００ミリラジアンで３０μＡ～１００ミリラジアンで１ｍＡであると考えられる。典型的な実装形態によれば、電流は、特に線形または方形アレイの場合、たとえば±１０％の偏差で本質的に均一に分布される。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、線源または仮想線源は、２ｎｍ～４０ｎｍの直径を有することができ、かつ／または５ミリラジアン以上、たとえば５０ミリラジアン～２００ミリラジアンの典型的な放出半値角を有することができる。
【0044】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、大きいビーム電流を提供することが可能なＴＦＥまたは別の還元輝度の大きい線源、たとえば電子ビーム源は、１０μＡ～１００μＡ、たとえば３０μＡという最大値を提供するように放出角を増大させたときに輝度が最大値の２０％を超えて低下しない線源である。ショットキーまたはＴＦＥエミッタは、現在、５・１０7Ａｍ-2（ＳＲ）-1Ｖ-1の測定還元輝度で利用可能であり、ＣＦＥエミッタは、最大５・１０9Ａｍ-2（ＳＲ）-1Ｖ-1の測定還元輝度を有する。システムはまた、約１・１０11Ａｍ-2（ＳＲ）-1Ｖ-1の還元輝度を有することができるＨｆＣなどの炭化物エミッタとともに作用することができる。たとえば、少なくとも５・１０7Ａｍ-2（ＳＲ）-1Ｖ-1を有するビームが有益である。
【0045】
荷電粒子源２を離れた後、生成された荷電粒子ビーム１４は、基板１１０内に設けられた開孔開口部５Ａ、５Ｂを通過することができる。これらの開孔開口部は、基板上のリングに沿って、または線、長方形、もしくは正方形などの任意の他の配置もしくはアレイに沿って位置することができる。基板の開孔開口部５Ａ、５Ｂを通過することによって、複数の荷電粒子ビームまたはビームレット４Ａ、４Ｂが作られる。静電多極デバイス６Ａ、６Ｂの電極３は、基板の下流側に形成することができる。電極３は、電気補正または偏向場を提供するように構成される。電気補正場を通って伝搬することによって、ビームレット収差を補償することができる。
【0046】
その後、荷電粒子ビームまたはビームレット４Ａ、４Ｂは、ビーム分離器アセンブリ１３を通過することができ、ビーム分離器アセンブリ１３は、１次ビームを２次ビームまたは後方散乱ビーム、すなわち信号ビームから分離するように構成することができる。
その後、ビームレット４Ａ、４Ｂは、走査偏向器１２を通過することができ、走査偏向器１２は、たとえば、ビームレット４Ａ、４Ｂを標本８の表面上のラスタ内で動かすために使用される。走査偏向器１２後、ビームレット４Ａ、４Ｂは対物レンズ１０に入り、対物レンズ１０は、ビームレット４Ａ、４Ｂを標本８上へ集束させる。対物レンズ１０は、ビームレット４Ａ、４Ｂを集束させるだけでなく、ビームレット４Ａ、４Ｂを回転させる。しかし、２次元の図面に示すのが困難であり、この追加の作用は当業者にはよく知られているため、この作用は図示しない。静電多極デバイス６Ａ、６Ｂおよび対物レンズ１０の作用を組み合わせるため、それぞれビームレット４Ａ、４Ｂの１つに対応する複数のスポット（粒子源２の画像）が、標本８上に作られる。
その後、ビームレット４Ａ、４Ｂは、走査偏向器１２を通過することができ、走査偏向器１２は、たとえば、ビームレット４Ａ、４Ｂを標本８の表面上のラスタ内で動かすために使用される。走査偏向器１２後、ビームレット４Ａ、４Ｂは対物レンズ１０に入り、対物レンズ１０は、ビームレット４Ａ、４Ｂを標本８上へ集束させる。対物レンズ１０は、ビームレット４Ａ、４Ｂを集束させるだけでなく、ビームレット４Ａ、４Ｂを回転させる。しかし、２次元の図面に示すのが困難であり、この追加の作用は当業者にはよく知られているため、この作用は図示しない。静電多極デバイス６Ａ、６Ｂおよび対物レンズ１０の作用を組み合わせるため、それぞれビームレット４Ａ、４Ｂの１つに対応する複数のスポット（粒子源２の画像）が、標本８上に作られる。
【0047】
ビームレット４Ａ、４Ｂが標本８の表面に当たるとき、これらのビームレットは、標本の原子の原子核および電子との一連の複雑な相互作用を受ける。こうした相互作用は、異なるエネルギーの電子、Ｘ線、熱、および光などの様々な２次生成物をもたらす。これらの２次生成物の多くを使用して、サンプルの画像を作成し、追加のデータを収集する。標本の調査または画像形成にとって非常に重要な２次生成物は、比較的低いエネルギー（１～５０ｅＶ）で標本８から様々な角度で逃げる２次電子である。標本から対物レンズ１０を通って抽出された信号電子は、ビーム分離器アセンブリ１３内の１次ビームから分離され、検出器アセンブリ９に到達する。検出器アセンブリ９は、検出器要素９Ａ、９Ｂを含むことができ、検出器要素９Ａ、９Ｂは、検出された信号電子に対応する測定信号、たとえば電子信号を生成するように構成される。
標本８上でビームレット４Ａ、４Ｂを走査し、検出器アセンブリ９または検出器要素９Ａ、９Ｂの出力を表示／記録することによって、標本８の表面の複数の独立した画像が生成される。各画像は、標本の表面の異なる部分に関する情報を含む。したがって、従来の単一ビームの場合に比べて、データ取得の速度が増大する。標本８は、ステージ７（標本支持体）上で支持することができ、ステージ７は、ビームレット４Ａ、４Ｂが調査すべき標本上のターゲット区域に到達することを可能にするように、あらゆる方向に水平に可動である。ステージはまた、ビームが第２の方向に走査される間、第１の方向に動くことができる。これにより、ステージ設定時間が必要とされないため、スループットがさらに改善される。
標本８上でビームレット４Ａ、４Ｂを走査し、検出器アセンブリ９または検出器要素９Ａ、９Ｂの出力を表示／記録することによって、標本８の表面の複数の独立した画像が生成される。各画像は、標本の表面の異なる部分に関する情報を含む。したがって、従来の単一ビームの場合に比べて、データ取得の速度が増大する。標本８は、ステージ７（標本支持体）上で支持することができ、ステージ７は、ビームレット４Ａ、４Ｂが調査すべき標本上のターゲット区域に到達することを可能にするように、あらゆる方向に水平に可動である。ステージはまた、ビームが第２の方向に走査される間、第１の方向に動くことができる。これにより、ステージ設定時間が必要とされないため、スループットがさらに改善される。
【0048】
システムの性能を改善するために、図９に示す実施形態は、磁気レンズと静電レンズの組合せである対物レンズ１０を含むことができる。したがって、対物レンズ１０は、磁気－静電複合レンズである。磁気－静電複合レンズ１０の静電部分は、静電抑制レンズとすることができる。そのような磁気－静電複合レンズ１０を使用することで、ＳＥＭの場合に数百電子ボルトなどの低入射エネルギーで優れた分解能が得られる。特に最新の半導体産業では、放射の影響を受けやすい標本の帯電および／または損傷を回避するために、そのような低入射エネルギーが望ましい。しかし、いくつかの場合、磁気レンズのみまたは静電レンズのみを使用することもできる。
【0049】
本明細書に記載する実施形態によれば、単一の荷電粒子ビームを有する単一ビームコラムを設けることができる。いくつかの実施形態によれば、マルチビームレットコラムが、２つ以上、または５つ以上、または８つ以上、いくつかの例によれば最大２００個など、複数のビームを備えることができる。マルチビームレットコラムは、マルチビームレットコラムをマルチコラムシステムで配列することもできるように構成される。このとき、複数のコラムを配列することで、同じサンプル（たとえば、ウエハまたはマスク）上で作用するさらに多数のビームレットが提供される。
【0050】
本明細書に記載する実施形態によれば、１次電子ビームおよび２次または信号電子ビームは分離される。特に、信号電子の検出は軸外で、すなわち対物レンズによって画定される光軸に対して軸外で行われる。異なる信号間のクロストークが無視できるほどであり、１次ビームの性能に与える影響がほとんどまたはまったくない、効率的な検出を提供することができる。本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、サンプル上の１次ビームのピッチは、クロストークがないまたは少なくとも無視できるほどの信号電子検出を実行することができるのに十分な信号電子ビームレットのピッチになるように、十分に大きい。たとえば、標本、たとえばウエハ上のピッチ、すなわち標本上の２つの１次ビームレット間の最小距離は、１０μｍ以上、たとえば４０μｍ～１００μｍとすることができる。したがって、実施形態は、クロストークが低減された１つの電子光コラム内に妥当な数の１次電子ビームレットを生成するマルチビームデバイスを提供し、任意選択で、マルチビームデバイスのいくつか、すなわちコラムの複数を配列する機会を提供する。したがって、マルチコラムモジュール（ＭＣＭ）内にマルチビームレットコラムを配列する選択肢を有することがさらに所望される。
【0051】
本明細書に記載するさらなる態様によれば、光軸Ａに沿って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与える静電多極デバイスを製造する方法が記載される。静電多極デバイスは、ＭＥＭＳモジュール（微小電子機械システム）として製造することができる。
図１０Ａ～図１０Ｅは、本明細書に記載する実施形態による方法の様々な動作を示す。この方法は、図１０Ａに参照符号１０１０によって示すように、絶縁体層１０１２と絶縁体層１０１２上に配置された導体または半導体層１０１３とを有する多層基板１０１１を設けるステップを含む。基板は、ＳＯＩウエハ（シリコンオンインシュレーター）とすることができる。いくつかの実施形態では、導体または半導体層１０１３は、シリコンもしくはドープされたシリコンを含み、またはシリコンもしくはドープされたシリコンから作られる。シリコンは、低抵抗とすることができ、言い換えれば導電性を有することができる。
図１０Ａ～図１０Ｅは、本明細書に記載する実施形態による方法の様々な動作を示す。この方法は、図１０Ａに参照符号１０１０によって示すように、絶縁体層１０１２と絶縁体層１０１２上に配置された導体または半導体層１０１３とを有する多層基板１０１１を設けるステップを含む。基板は、ＳＯＩウエハ（シリコンオンインシュレーター）とすることができる。いくつかの実施形態では、導体または半導体層１０１３は、シリコンもしくはドープされたシリコンを含み、またはシリコンもしくはドープされたシリコンから作られる。シリコンは、低抵抗とすることができ、言い換えれば導電性を有することができる。
【0052】
図１０Ｂに参照符号１０２０によって示すように、光軸Ａに沿って多層基板を通って延びる荷電粒子ビームに対する少なくとも１つの開孔開口部１０１５が形成される。開孔開口部１０１５は、基板平面に対して垂直方向に延びることができる。開孔開口部は、多層基板をエッチングすることによって形成することができる。いくつかの実装形態では、絶縁体層１０１２と導体または半導体層１０１３の両方をエッチングするには、２つのエッチングステップが妥当である。丸いまたは円形の開孔開口部をエッチングすることができる。いくつかの実装形態では、５００μｍ未満または１００μｍ未満の最小直径を有する開孔開口部が有用である。
図１０Ｃに参照符号１０３０によって示すように、導体または半導体層１０１３は部分的に除去され、それにより導体または半導体層１０１３の残り部分は、開孔開口部１０１５を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与えるように、絶縁体層１０１２の第１の主表面１０１７上に４つ以上の電極１０１６を形成する。いくつかの実施形態では、開孔開口部は、電極１０１６を形成した後に形成することができる。しかし、開孔開口部１０１５を形成した後に電極１０１６を形成するとき、この開孔開口部を、形成すべき４つ以上の電極の中心に配置された基準点として使用することができる。
図１０Ｃに参照符号１０３０によって示すように、導体または半導体層１０１３は部分的に除去され、それにより導体または半導体層１０１３の残り部分は、開孔開口部１０１５を通って伝搬する荷電粒子ビームに影響を与えるように、絶縁体層１０１２の第１の主表面１０１７上に４つ以上の電極１０１６を形成する。いくつかの実施形態では、開孔開口部は、電極１０１６を形成した後に形成することができる。しかし、開孔開口部１０１５を形成した後に電極１０１６を形成するとき、この開孔開口部を、形成すべき４つ以上の電極の中心に配置された基準点として使用することができる。
【0053】
導体または半導体層１０１３上にマスクを提供し、この層をエッチングすることによって、導体または半導体層１０１３のいくつかの部分を除去することができる。
４つ以上の電極１０１６は、開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置することができる。次いで、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームは、電極１０１６から距離をあけて通過する。２つの対向して配置された電極１０１６間の距離は、開孔開口部１０１５の最小直径の２倍または５倍を超えることができる。
４つ以上の電極１０１６は、開孔開口部のビーム制限エッジから半径方向の距離をあけて配置することができる。次いで、開孔開口部を通って伝搬する荷電粒子ビームは、電極１０１６から距離をあけて通過する。２つの対向して配置された電極１０１６間の距離は、開孔開口部１０１５の最小直径の２倍または５倍を超えることができる。
【0054】
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、多層基板１０１１は３層基板として設けられ、導体または半導体層１０１３とさらなる導体または半導体層１０１４との間に絶縁体層１０１２が配置される。導体または半導体層１０１３とさらなる導体または半導体層１０１４はどちらも、シリコンもしくはドープされたシリコンを含むことができ、またはシリコンもしくはドープされたシリコンから作ることができる。多層基板１０１１は、３層ＳＯＩウエハとして設けることができ、２つのシリコン層同士の間に絶縁体層が配置される。絶縁体層は、たとえば、ＳｉＯ2層またはサファイア層とすることができる。
【0055】
図１０Ｄは、開孔開口部１０１５を形成した後に実行される任意選択の動作を示す。すなわち、荷電粒子が絶縁体層の露出表面部分に接触するのを防止するために、絶縁体層１０１２を半径方向に開孔開口部の内側で部分的に除去することができる。
いくつかの実施形態では、開孔開口部１０１５は、第１の直径を有する絶縁体層１０１２と、開孔開口部のビーム制限エッジを形成するように第１の直径より小さい第２の直径を有するさらなる導体または半導体層１０１４とを通って延びることができる。たとえば、絶縁体層の直径が２つの対向して配置された電極間の距離より大きい場合、アンダカットを形成することができる。絶縁体層は、エッチング、たとえばアンダカットエッチングによって除去することができる。分離層１０１２をエッチングすることは、４つ以上の電極より下の絶縁体層の少なくとも一部をエッチングしてアンダカットを作製することを含むことができることを、図１０Ｄに参照符号１０４０によって示す。
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、この方法は、多層基板を高抵抗層で少なくとも部分的にコーティングするステップをさらに含む。コーティングは、開孔開口部を形成した後に開孔開口部の内面のコーティング、４つ以上の電極のうちの少なくとも２つの間の電流の流れを可能にするための４つ以上の電極間に露出した第１の層の第１の主表面のコーティング、およびさらなる導体または半導体層１０１４の露出した第２の主表面のコーティングの少なくとも１つのコーティングを含むことができる。さらなる導体または半導体層が設けられない場合、絶縁体層の露出した上流側をコーティングすることができる。高抵抗層は、炭素層とすることができる。２つの電極間の表面を高抵抗層でコーティングすることで、２つの隣接する電極間に数ＧΩの電気抵抗を得ることができる。表面電荷が高抵抗層上に蓄積することがなくなり、その結果、電極１０１６によって生成される電界は妨げられなくなる。
いくつかの実施形態では、開孔開口部１０１５は、第１の直径を有する絶縁体層１０１２と、開孔開口部のビーム制限エッジを形成するように第１の直径より小さい第２の直径を有するさらなる導体または半導体層１０１４とを通って延びることができる。たとえば、絶縁体層の直径が２つの対向して配置された電極間の距離より大きい場合、アンダカットを形成することができる。絶縁体層は、エッチング、たとえばアンダカットエッチングによって除去することができる。分離層１０１２をエッチングすることは、４つ以上の電極より下の絶縁体層の少なくとも一部をエッチングしてアンダカットを作製することを含むことができることを、図１０Ｄに参照符号１０４０によって示す。
本明細書に開示する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態では、この方法は、多層基板を高抵抗層で少なくとも部分的にコーティングするステップをさらに含む。コーティングは、開孔開口部を形成した後に開孔開口部の内面のコーティング、４つ以上の電極のうちの少なくとも２つの間の電流の流れを可能にするための４つ以上の電極間に露出した第１の層の第１の主表面のコーティング、およびさらなる導体または半導体層１０１４の露出した第２の主表面のコーティングの少なくとも１つのコーティングを含むことができる。さらなる導体または半導体層が設けられない場合、絶縁体層の露出した上流側をコーティングすることができる。高抵抗層は、炭素層とすることができる。２つの電極間の表面を高抵抗層でコーティングすることで、２つの隣接する電極間に数ＧΩの電気抵抗を得ることができる。表面電荷が高抵抗層上に蓄積することがなくなり、その結果、電極１０１６によって生成される電界は妨げられなくなる。
【0056】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態では、さらなる導体または半導体層１０１４も部分的に除去され、その結果、さらなる導体または半導体層１０１４の残り部分は、少なくとも１つのさらなる電極を形成する。部分的にエッチングされたさらなる導体または半導体層１０１４を示す図１０Ｅの参照符号１０５０を参照されたい。たとえば、さらなる導体または半導体層から、個々にアドレス指定可能なレンズレット電極１０３５を形成することができる。レンズレット電極１０３５は、開孔開口部のビーム制限エッジを備えることができる。
たとえばエッチングによって層１０１２および１０１４の一方を部分的に除去した後、多層基板は、たとえば同じエッチング装置内で層１０１２および１０１４の他方を部分的に除去する位置になるように、１８０°ひっくり返すことができる。
たとえばエッチングによって層１０１２および１０１４の一方を部分的に除去した後、多層基板は、たとえば同じエッチング装置内で層１０１２および１０１４の他方を部分的に除去する位置になるように、１８０°ひっくり返すことができる。
【0057】
図１０Ｃに示すように、導体または半導体層１０１３を部分的に除去するとき、電極１０１６に加えて、電極と電位を接続する接続線を構成することができる導電性または半導電性部分を絶縁体層１０１２上に残すことができる。たとえば、導体または半導体層１０１３をエッチングするとき、各電極１０１６から半径方向外方に延びる接続線を絶縁体層上に残すことができる。したがって、電圧供給に接続されるように構成されたそれぞれのコンタクトと電極を接続するためのさらなる処理動作が必要とされない。したがって、本明細書に記載する製造方法をさらに簡略化することができる。
【0058】
本明細書に記載する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、荷電粒子ビームの直径より小さい直径を有する１つまたは複数の開孔開口部（ビーム制限開孔）を有する基板を通って荷電粒子ビームを送ることによって、荷電粒子の１つまたは複数のビームレットが荷電粒子ビームから作られる。次いで、各ビームレットは、電極によって提供される電界による影響を受ける荷電粒子ビームまたはビームレットを構成することができる。
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態も考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態も考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【符号の説明】
【0059】
１ 荷電粒子ビーム装置
２ ビーム源
３ 電極
４Ａ ビームレット
４Ｂ ビームレット
５Ａ 開孔開口部
５Ｂ 開孔開口部
６Ａ 静電多極デバイス
６Ｂ 静電多極デバイス
７ ステージ
８ 標本
９ 検出器アセンブリ
９Ａ 検出器要素
９Ｂ 検出器要素
１０ 対物レンズ、磁気－静電複合レンズ
１２ 走査偏向器
１３ ビーム分離器アセンブリ
１４ 荷電粒子ビーム
１００ 静電多極デバイス
１１０ 基板
１１２ 第１の主表面
１１４ 第２の主表面
１２０ 開孔開口部
１２２ ビーム制限エッジ
１３０ 電極
１３２ 電極
１３４ 電極
１３６ 電極
１７５ 接続線
２００ 静電多極デバイス
２１２ 絶縁体層
２１４ さらなる層
３００ 静電多極デバイス
３４０ 電極
４００ 静電多極デバイス
４０５ 高抵抗層の第３の部分
４０６ 高抵抗層の第２の部分
４０７ 高抵抗層の第１の部分
５００ 静電多極デバイス
５０２ 開孔開口部
６００ 静電多極デバイス
６０２ アンダカット
７００ 静電多極配置
７０１ 第１のビームレット電極
７０２ 第１の多極デバイス
７０４ 第２の多極デバイス
７０５ 第２のビームレット電極
７０６ 第３の多極デバイス
８００ 静電多極配置
８０２ 静電多極デバイス
８０４ 静電多極デバイス
８０６ 静電多極デバイス
１０１１ 多層基板
１０１２ 絶縁体層
１０１３ 導体または半導体層
１０１４ さらなる導体または半導体層
１０１５ 開孔開口部
１０１６ 電極
１０１７ 第１の主表面
１０３５ レンズレット電極
Ａ 光軸
Ａ１ 第１の光軸
Ａ２ 第２の光軸
Ａ３ 第３の光軸
Ｄ 開孔開口部の最小直径
Ｍ ビーム制限エッジ１２２と電極１３０との間の半径方向の距離
Ｘ 電極と光軸との間の半径方向の距離
２ ビーム源
３ 電極
４Ａ ビームレット
４Ｂ ビームレット
５Ａ 開孔開口部
５Ｂ 開孔開口部
６Ａ 静電多極デバイス
６Ｂ 静電多極デバイス
７ ステージ
８ 標本
９ 検出器アセンブリ
９Ａ 検出器要素
９Ｂ 検出器要素
１０ 対物レンズ、磁気－静電複合レンズ
１２ 走査偏向器
１３ ビーム分離器アセンブリ
１４ 荷電粒子ビーム
１００ 静電多極デバイス
１１０ 基板
１１２ 第１の主表面
１１４ 第２の主表面
１２０ 開孔開口部
１２２ ビーム制限エッジ
１３０ 電極
１３２ 電極
１３４ 電極
１３６ 電極
１７５ 接続線
２００ 静電多極デバイス
２１２ 絶縁体層
２１４ さらなる層
３００ 静電多極デバイス
３４０ 電極
４００ 静電多極デバイス
４０５ 高抵抗層の第３の部分
４０６ 高抵抗層の第２の部分
４０７ 高抵抗層の第１の部分
５００ 静電多極デバイス
５０２ 開孔開口部
６００ 静電多極デバイス
６０２ アンダカット
７００ 静電多極配置
７０１ 第１のビームレット電極
７０２ 第１の多極デバイス
７０４ 第２の多極デバイス
７０５ 第２のビームレット電極
７０６ 第３の多極デバイス
８００ 静電多極配置
８０２ 静電多極デバイス
８０４ 静電多極デバイス
８０６ 静電多極デバイス
１０１１ 多層基板
１０１２ 絶縁体層
１０１３ 導体または半導体層
１０１４ さらなる導体または半導体層
１０１５ 開孔開口部
１０１６ 電極
１０１７ 第１の主表面
１０３５ レンズレット電極
Ａ 光軸
Ａ１ 第１の光軸
Ａ２ 第２の光軸
Ａ３ 第３の光軸
Ｄ 開孔開口部の最小直径
Ｍ ビーム制限エッジ１２２と電極１３０との間の半径方向の距離
Ｘ 電極と光軸との間の半径方向の距離
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A-E】