特許 7366153 低クロストークを有する多重荷電粒子ビーム装置

(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】2023-10-12

(45)【発行日】2023-10-20

(54)【発明の名称】低クロストークを有する多重荷電粒子ビーム装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/09 20060101AFI20231013BHJP

   H01J 37/153 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

H01J37/09 A

H01J37/153 B

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021568231

(86)(22)【出願日】2020-05-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-26

(86)【国際出願番号】 EP2020063831

(87)【国際公開番号】W WO2020239505

(87)【国際公開日】2020-12-03

【審査請求日】2022-01-13

(31)【優先権主張番号】62/853,677

(32)【優先日】2019-05-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504151804

【氏名又は名称】エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】レン，ウェイミン

(72)【発明者】

【氏名】フー，シュエラン

(72)【発明者】

【氏名】シー，シンポ

(72)【発明者】

【氏名】リウ，シュエドン

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２５１４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５３５５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２７０４３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００３２７２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

副光軸に関連する各径路を通る複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックするように構成された第１のアパーチャを含む第１の事前制限アパーチャプレートと、
前記副光軸に沿って移動可能とされるとともに、前記複数の二次荷電粒子ビームを削減するように構成された第２のアパーチャを含むビーム制限アパーチャアレイと、
を含む、電気光学システム。

【請求項2】

複数の検出要素を含む荷電粒子検出器をさらに含み、
前記複数の検出要素の各検出要素が、前記複数の二次荷電粒子ビームの対応する削減ビームと関連付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記第１の事前制限アパーチャプレートと前記ビーム制限アパーチャアレイとの間の距離が、５ｍｍ以下である、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記第１の事前制限アパーチャプレートが、前記ビーム制限アパーチャアレイの上流に位置決めされる、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記第１の事前制限アパーチャプレートが、前記ビーム制限アパーチャアレイの下流に位置決めされる、請求項２に記載のシステム。

【請求項6】

第２の事前制限アパーチャプレートをさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記第１の事前制限アパーチャプレートが、前記ビーム制限アパーチャアレイの上流に位置決めされ、前記第２の事前制限アパーチャプレートが、前記ビーム制限アパーチャアレイの下流に位置決めされる、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記複数の二次荷電粒子ビームが、複数の一次荷電粒子ビームとサンプルとの間の相互作用に応答して前記サンプルから発生した二次電子又は後方散乱電子の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記ビーム制限アパーチャアレイが、異なるサイズの複数のアパーチャを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記複数のアパーチャの少なくとも２つが、同様のサイズを有する、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記複数のアパーチャが、長方形、円形又は螺旋形のパターンに配列される、請求項９に記載のシステム。

【請求項12】

前記複数の二次荷電粒子ビームが重複して、電気光学システムの前記副光軸に垂直なクロスオーバー面上にクロスオーバーエリアが生じる、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記ビーム制限アパーチャアレイが、前記クロスオーバー面の位置の範囲に又は範囲内に且つ前記副光軸に垂直に配置される、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記クロスオーバー面の位置の前記範囲が、複数の一次荷電粒子ビームの着地エネルギーに基づいて決定される、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

サンプルの画像を形成するために二次結像系によって実行される方法であって、
前記サンプルから複数の二次荷電粒子ビームを発生させることと、
事前制限アパーチャプレートを使用して前記複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックすることと、
前記二次結像系の副光軸に沿って移動可能とされるビーム制限アパーチャアレイのアパーチャを使用して、前記複数の二次荷電粒子ビームを削減することと、
前記複数の削減された二次荷電粒子ビームを荷電粒子検出器の対応する検出要素に投影することと、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] この出願は、２０１９年５月２８日に出願された米国特許出願第６２／８５３，６７７号の優先権を主張し、同特許は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002] 本明細書で提供される実施形態は、マルチビーム装置を開示し、より具体的には、クロストークを低減するように構成されたアパーチャアレイの組合せを使用して撮像信号忠実性を向上させたマルチビーム荷電粒子顕微鏡を開示する。

【背景技術】

【0003】

[0003] 集積回路（ＩＣ）の製造プロセスでは、未完成又は完成回路コンポーネントは、それらが設計に従って製造され、欠陥がないことを保証するために検査が行われる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）など、光学顕微鏡又は荷電粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡を利用する検査システムを採用することができる。ＩＣコンポーネントの物理的なサイズが縮小し続けるにつれて、欠陥検出における精度及び歩留まりがより重要になる。複数の電子ビームを使用してスループットを増大させることはできるが、荷電粒子検出器によって受信される撮像信号の忠実性における制限により、信頼できる欠陥検出及び分析に対して望ましい撮像分解能が制限され、検査ツールは、それらの所望の目的に見合わないものになる。

【発明の概要】

【0004】

[0004] 本開示のいくつかの実施形態では、多重荷電粒子ビーム装置の電気光学システムが開示される。電気光学システムは、サンプルからの複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックするように構成された第１のアパーチャを含む第１の事前制限アパーチャプレートと、複数の二次荷電粒子ビームを削減する（ｔｒｉｍ）ように構成された第２のアパーチャを含むビーム制限アパーチャアレイとを含み得る。電気光学システムは、複数の検出要素を含む荷電粒子検出器をさらに含み得、複数の検出要素の各検出要素は、複数の二次荷電粒子ビームの対応する削減ビームと関連付けられる。

【0005】

[0005] 第１の事前制限アパーチャプレートとビーム制限アパーチャアレイとの間の距離は、５ｍｍ以下であり得る。第１の事前制限アパーチャプレートは、ビーム制限アパーチャアレイの上流又は下流に位置決めすることができる。電気光学システムは、第２の事前制限アパーチャプレートを含み得る。第１の事前制限アパーチャプレートは、ビーム制限アパーチャアレイの上流に位置決めすることができ、第２の事前制限アパーチャプレートは、ビーム制限アパーチャアレイの下流に位置決めすることができる。ビーム制限アパーチャアレイは、異なるサイズの複数のアパーチャを含み得る。複数のアパーチャの少なくとも２つは、同様のサイズを有し得る。複数のアパーチャは、長方形、円形又は螺旋形のパターンに配列することができる。

【0006】

[0006] 複数の二次荷電粒子ビームは、複数の一次荷電粒子ビームとサンプルとの間の相互作用に応答してサンプルから発生した二次電子又は後方散乱電子の少なくとも１つを含み得る。複数の二次荷電粒子ビームが重複して、電気光学システムの副光軸に垂直なクロスオーバー面上にクロスオーバーエリアが生じ得る。ビーム制限アパーチャアレイは、クロスオーバー面の位置の範囲に又は範囲内に且つ副光軸に垂直に配置することができる。クロスオーバー面の位置の範囲は、サンプル上の複数の一次荷電粒子ビームの着地エネルギーに基づいて決定することができる。ビーム制限アパーチャアレイは、クロスオーバー面の位置の範囲に基づいて、副光軸に沿って動かすことができる。

【0007】

[0007] 第２のアパーチャは、クロスオーバーエリアに中心を置くことができる。第１及び第２のアパーチャの中心は、副光軸と位置合わせすることができる。ビーム制限アパーチャアレイは、複数のアパーチャの各アパーチャをクロスオーバーエリアと位置合わせするために動かすことができる。第１の事前制限アパーチャプレートの平面は、クロスオーバー面の位置の範囲の外側にあり得、ビーム制限アパーチャアレイ及び第１の事前制限アパーチャプレートの平面は、クロスオーバー面の位置の範囲内にあり得る。

【0008】

[0008] 本開示の別の実施形態では、多重荷電粒子ビーム装置が開示される。多重荷電粒子ビーム装置は、サンプルから荷電粒子検出器に複数の二次荷電粒子ビームを投影するための電気光学システムを含み得る。電気光学システムは、複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックするように構成された第１のアパーチャを含む第１の事前制限アパーチャプレートと、複数の二次荷電粒子ビームを削減するように構成された第２のアパーチャを含むビーム制限アパーチャアレイとを含み得る。荷電粒子検出器は、複数の検出要素を含み得、複数の検出要素の各検出要素は、複数の二次荷電粒子ビームの対応する削減ビームと関連付けることができる。

【0009】

[0009] 本開示のいくつかの実施形態では、サンプルの画像を形成するために二次結像系によって実行される方法が開示され得る。方法は、サンプルから複数の二次荷電粒子ビームを発生させることと、事前制限アパーチャプレートを使用して複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックすることと、ビーム制限アパーチャアレイのアパーチャを使用して複数の二次荷電粒子ビームを削減することと、複数の削減された二次荷電粒子ビームを荷電粒子検出器の対応する検出要素に投影することとを含み得る。

【0010】

[0010] 本開示の実施形態の他の利点は、添付の図面と併せて取り入れられる以下の説明から明らかになるであろう。以下の説明では、例示及び例として、本発明のある特定の実施形態を記載する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】[0011]本開示の実施形態と一致する、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す概略図である。

【図2】[0012]本開示の実施形態と一致する、図１の例示的な電子ビーム検査システムの一部であり得る例示的な電子ビームツールを示す概略図である。

【図3】[0013]本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の二次結像系の例示的な構成を示す概略図である。

【図4】[0014]本開示の実施形態と一致する、図３の二次結像系のアパーチャアレイのアパーチャの例示的な配列を示す概略図である。

【図5】[0015]本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の二次結像系の例示的な構成を示す概略図である。

【図6A】[0016]本開示の実施形態と一致する、図５の二次結像系のアパーチャアレイのアパーチャの例示的な配列を示す概略図である。

【図6B】[0016]本開示の実施形態と一致する、図５の二次結像系のアパーチャアレイのアパーチャの例示的な配列を示す概略図である。

【図6C】[0016]本開示の実施形態と一致する、図５の二次結像系のアパーチャアレイのアパーチャの例示的な配列を示す概略図である。

【図6D】[0016]本開示の実施形態と一致する、図５の二次結像系のアパーチャアレイのアパーチャの例示的な配列を示す概略図である。

【図7】[0017]本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の二次結像系の例示的な構成を示す概略図である。

【図8】[0018]本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の二次結像系の例示的な構成を示す概略図である。

【図9】[0019]本開示の実施形態と一致する、図５の二次結像系を使用してサンプルからの二次荷電粒子を検出する例示的な方法を表すプロセスフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0020] ここでは、例示的な実施形態を詳細に参照し、その例は、添付の図面に示されている。以下の説明は、添付の図面を参照し、別段の表現がない限り、異なる図面における同じ番号は、同じ又は同様の要素を表す。例示的な実施形態の以下の説明において記載される実装形態は、すべての実装形態を表すわけではない。代わりに、それらの実装形態は、添付の請求項において記述されるように、開示される実施形態に関連する態様と一致する装置及び方法の単なる例である。例えば、いくつかの実施形態は、電子ビームの利用に関する文脈において説明されているが、本開示は、そのように限定されない。他のタイプの荷電粒子ビームを同様に適用することができる。その上、光学撮像、写真検出、Ｘ線検出など、他の撮像システムを使用することができる。

【0013】

[0021] 電子デバイスは、基板と呼ばれるシリコン片上に形成された回路で構築される。多くの回路は、同じシリコン片上にまとめて形成することができ、集積回路又はＩＣと呼ばれる。これらの回路のサイズは劇的に減少しており、その結果、さらに多くの回路を基板に適合させることができる。例えば、スマートフォンのＩＣチップは、親指の爪ほどの大きさしかないが、それにもかかわらず、２０億を超えるトランジスタを含むことができ、各トランジスタのサイズは、人間の毛髪のサイズの１／１０００未満である。

【0014】

[0022] これらの極めて小さなＩＣの作成は、多大な時間を要する複雑且つ高価なプロセスであり、数百もの個々のステップを伴う場合が多い。１つのステップにおける誤差でさえ、完成ＩＣに欠陥をもたらす可能性があり、完成ＩＣは、無用なものとなる。従って、製造プロセスの目標の１つは、プロセスで作成される機能可能なＩＣの数を最大化するため、すなわち、プロセスの総歩留まりを向上させるために、そのような欠陥を回避することである。

【0015】

[0023] 歩留まりを向上させる要素の１つは、十分な数の機能可能な集積回路を生産することを保証するために、チップ作成プロセスをモニタすることである。プロセスをモニタする方法の１つは、それらの形成の様々な段階でチップ回路構造を検査することである。検査は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して行うことができる。ＳＥＭは、これらの極めて小さな構造を撮像するために使用することができ、実際には、構造の「ピクチャ」を撮影する。画像は、構造が正しく形成されたかどうか、また、構造が正しい場所に形成されたかどうかを判断するために使用することができる。構造に欠陥がある場合は、欠陥が再発する可能性が低くなるようにプロセスを調整することができる。

【0016】

[0024] マルチビームＳＥＭなどの多重荷電粒子ビーム撮像システムは、ウェーハ検査スループットの増大において有用であり得るが、マルチビームＳＥＭの撮像分解能は、二次電子検出システムによって受信及び検出される撮像信号の質によって制限され得る。サンプル表面上で一次ビームレットの相互作用によって発生する電子ビームなどの二次荷電粒子ビームは、約５０ｅＶの大きなエネルギー幅及びサンプル表面の垂線に対して約９０°の大きな放出角度範囲を有する二次電子を含み得る。発散したそのような電子ビームは、二次電子検出器上に大きな入射スポットを有し得る。従来のマルチビームＳＥＭでは、発散した電子ビームは、二次電子検出器の複数の検出要素に入射し得る。言い換えれば、複数の検出要素の各々は、対応する二次電子ビーム及び他の隣接するビームから二次電子を受信し得る。結果的に、１つの検出要素の撮像信号は、対応する二次電子ビームから生じる主成分と、隣接する電子ビームから生じるクロストーク成分とを含み得る。クロストーク成分は、数ある中でも特に、撮像信号の忠実性を悪化し得る。従って、撮像分解能を向上させるために複数の検出要素間のクロストークを最小化することが望ましい。

【0017】

[0025] クロストークの発生を軽減するため、二次結像系において周辺の二次電子をブロックするためのアパーチャメカニズムを採用することができる。しかし、二次電子ビーム半径がアパーチャメカニズムの２つのアパーチャ間の距離より大きい場合は、二次電子ビームの電子の一部は、隣接するアパーチャを通じて漏れ出る可能性があり、その結果、二次電子検出器の検出要素間のクロストークが生じ得る。

【0018】

[0026] 二次電子ビームの大きな半径に対応するため、アパーチャは、間隔をさらに空けて配置することができ、アパーチャメカニズムは、二次結像系の光軸（ｚ軸）に対してｘ軸及びｙ軸方向に動かすことができる。しかし、ｘ軸及びｙ軸方向におけるアパーチャメカニズムの動きは、二次結像系内の空間制限が原因で制限され得、従って、アパーチャアレイ内のアパーチャの数が制限され得る。遭遇し得るいくつかの問題のうちの１つは、アパーチャメカニズムが撮像分解能を向上させるために最大数の二次電子の通過を可能にしながらクロストークを軽減することができない場合があることである。

【0019】

[0027] 本開示のいくつかの実施形態では、マルチビーム装置は、サンプルから荷電粒子検出器に複数の二次電子を投影するための電気光学システムを含み得る。電気光学システムは、周辺の二次電子をブロックするように構成された事前制限アパーチャプレートと、複数の二次電子を削減するように構成されたアパーチャを含むビーム制限アパーチャアレイとを含み得る。事前制限アパーチャプレートは、ビーム制限アパーチャアレイの上流に位置決めし、周辺の二次電子がビーム制限アパーチャアレイの意図せぬアパーチャに投射されないようにすることができ、ビーム制限アパーチャアレイは、さらに、周辺の二次電子が電子検出器の検出要素に投射されないようにすることができる。事前制限アパーチャプレートとビーム制限アパーチャアレイの組合せにより、検出要素間のクロストークを軽減することができ、従って、撮像分解能を向上させることができる。

【0020】

[0028] 図面では、コンポーネントの相対寸法は、明確にするために拡大され得る。以下の図面の説明内では、同じ又は同様の参照番号は、同じ又は同様のコンポーネント又はエンティティを指し、個々の実施形態に対する違いのみを説明する。本明細書で使用される場合、別段の具体的な記述がない限り、「又は」という用語は、実行不可能な場合を除いて、考えられるすべての組合せを包含する。例えば、コンポーネントがＡ又はＢを含み得るということが記述されている場合は、別段の具体的な記述がない限り又は実行不可能でない限り、コンポーネントは、Ａ又はＢ、或いはＡ及びＢを含み得る。第２の例として、コンポーネントがＡ、Ｂ又はＣを含み得るということが記述されている場合は、別段の具体的な記述がない限り又は実行不可能でない限り、コンポーネントは、Ａ、又はＢ、又はＣ、又はＡ及びＢ、又はＡ及びＣ、又はＢ及びＣ、又はＡ、Ｂ及びＣを含み得る。

【0021】

[0029] ここで図１を参照すると、図１は、本開示の実施形態と一致する、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システム１００を示している。図１に示されるように、荷電粒子ビーム検査システム１００は、メインチャンバ１０、装填・ロックチャンバ２０、電子ビームツール４０及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３０を含む。電子ビームツール４０は、メインチャンバ１０内に位置する。説明及び図面は電子ビームを対象とするが、実施形態は、本開示を特定の荷電粒子に限定するためには使用されないことが理解されている。

【0022】

[0030] ＥＦＥＭ ３０は、第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂを含む。ＥＦＥＭ ３０は、追加の装填ポートを含み得る。第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂは、検査予定のウェーハ（例えば、半導体ウェーハ若しくは他の材料で作られたウェーハ）又はサンプルを含むウェーハ前面開口式一体型ポッド（ＦＯＵＰ）を受け取る（以下では、ウェーハ及びサンプルは、集合的に「ウェーハ」と呼ばれる）。ＥＦＥＭ ３０の１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）は、装填・ロックチャンバ２０にウェーハを移送する。

【0023】

[0031] 装填・ロックチャンバ２０は、装填／ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、装填／ロック真空ポンプシステムは、大気圧を下回る第１の圧力に達するように装填・ロックチャンバ２０内の気体分子を取り除く。第１の圧力に達した後、１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）は、装填・ロックチャンバ２０からメインチャンバ１０にウェーハを移送する。メインチャンバ１０は、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、メインチャンバ真空ポンプシステムは、第１の圧力を下回る第２の圧力に達するようにメインチャンバ１０内の気体分子を取り除く。第２の圧力に達した後、ウェーハに対して、電子ビームツール４０による検査が行われる。いくつかの実施形態では、電子ビームツール４０は、シングルビーム検査ツールを含み得る。他の実施形態では、電子ビームツール４０は、マルチビーム検査ツールを含み得る。

【0024】

[0032] コントローラ５０は、電子ビームツール４０に電子的に接続することができ、また、他のコンポーネントにも電子的に接続することができる。コントローラ５０は、荷電粒子ビーム検査システム１００の様々な制御を実行するように構成されたコンピュータであり得る。また、コントローラ５０は、様々な信号及び画像処理機能を実行するように構成された処理回路も含み得る。図１では、コントローラ５０は、メインチャンバ１０、装填・ロックチャンバ２０及びＥＦＥＭ ３０を含む構造の外部のものとして示されているが、コントローラ５０は、構造の一部でもあり得ることが理解されている。

【0025】

[0033] 本開示は、電子ビーム検査システムを収納するメインチャンバ１０の例を提供しているが、本開示の態様は、広い意味で、電子ビーム検査システムを収納するチャンバに限定されないことに留意すべきである。むしろ、前述の原理は、他のチャンバにも適用できることが理解されている。

【0026】

[0034] ここで図２を参照すると、図２は、本開示の実施形態と一致する、図１の例示的な荷電粒子ビーム検査システム１００の一部であり得る例示的な電子ビームツール４０を示す概略図を示している。電子ビームツール４０（本明細書では、装置４０とも呼ばれる）は、電子源１０１、ガンアパーチャ１０３を有するガンアパーチャプレート１７１、プレビームレット形成メカニズム１７２、集光レンズ１１０、供給源変換ユニット１２０、一次投影光学系１３０、サンプルステージ（図２には図示せず）、二次結像系１５０及び電子検出デバイス１４０を含む。一次投影光学系１３０は、対物レンズ１３１を含み得る。電子検出デバイス１４０は、複数の検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３を含み得る。ビームセパレータ１６０及び偏向走査ユニット１３２は、一次投影光学系１３０内に配置することができる。装置４０の一般的に知られている他のコンポーネントを必要に応じて適切に追加／省略できることを理解することができる。

【0027】

[0035] 電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、集光レンズ１１０、供給源変換ユニット１２０、ビームセパレータ１６０、偏向走査ユニット１３２及び一次投影光学系１３０は、装置４０の主光軸１００＿１と位置合わせすることができる。二次結像系１５０及び電子検出デバイス１４０は、装置４０の副光軸１５０＿１と位置合わせすることができる。

【0028】

[0036] 電子源１０１は、カソード、抽出器又はアノードを含み得、一次電子は、カソードから放出し、次いで、抽出するか又は加速させ、クロスオーバー（虚像又は実像）１０１ｓを形成する一次電子ビーム１０２を形成することができる。一次電子ビーム１０２は、クロスオーバー１０１ｓから放出されると視覚化することができる。

【0029】

[0037] 供給源変換ユニット１２０は、像形成要素アレイ（図２には図示せず）、収差補償器アレイ（図示せず）、ビーム制限アパーチャアレイ（図示せず）及び事前屈曲マイクロ偏向器アレイ（図示せず）を含み得る。像形成要素アレイは、一次電子ビーム１０２の複数のビームレットを用いてクロスオーバー１０１ｓの複数の平行像（虚像又は実像）を形成するために、複数のマイクロ偏向器又はマイクロレンズを含み得る。図２は、例として、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３を示しており、供給源変換ユニット１２０は、いかなる数のビームレットも取り扱えることが理解されている。

【0030】

[0038] いくつかの実施形態では、供給源変換ユニット１２０には、ビーム制限アパーチャアレイ及び像形成要素アレイ（両方とも図示せず）を提供することができる。ビーム制限アパーチャアレイは、ビーム制限アパーチャを含み得る。必要に応じて適切に、いかなる数のアパーチャも使用できることが理解されている。ビーム制限アパーチャは、一次電子ビーム１０２のビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３のサイズを制限するように構成することができる。像形成要素アレイは、主光軸１００＿１に向けて角度を変化させることによって、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３を偏向するように構成された像形成偏向器（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態では、偏向器は、主光軸１００＿１から離れるほど、ビームレットの偏向度は大きくなる。その上、像形成要素アレイは、複数の層（図示せず）を含み得、偏向器を別個の層に提供することができる。偏向器は、互いに無関係に個別に制御するように構成することができる。いくつかの実施形態では、偏向器は、サンプル１の表面に形成されるプローブスポット（例えば、１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、１０２＿３Ｓ）のピッチを調整するように制御することができる。本明細書で言及される場合、プローブスポットのピッチは、サンプル１の表面上の２つの直接隣接するプローブスポット間の距離として定義することができる。

【0031】

[0039] 像形成要素アレイの中央に位置する偏向器は、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせすることができる。従って、いくつかの実施形態では、中央の偏向器は、ビームレット１０２＿１の軌道を真っすぐに維持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、中央の偏向器は、省略することができる。しかし、いくつかの実施形態では、一次電子源１０１は、必ずしも供給源変換ユニット１２０の中心と位置合わせされるとは限らない。その上、図２は、ビームレット１０２＿１が主光軸１００＿１上に位置する装置４０の側面図を示しているが、ビームレット１０２＿１は、異なる側から観察した際に、主光軸１００＿１外に位置してもよいことが理解されている。すなわち、いくつかの実施形態では、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３はすべて、オフアクシスであり得る。オフアクシスコンポーネントは、主光軸１００＿１に対してオフセットを有するものであり得る。

【0032】

[0040] 偏向ビームレットの偏向角度は、１つ又は複数の基準に基づいて設定することができる。いくつかの実施形態では、偏向器は、半径方向外側に又は主光軸１００＿１から離れるように（図示せず）、オフアクシスビームレットを偏向することができる。いくつかの実施形態では、偏向器は、半径方向内側に又は主光軸１００＿１に向けて、オフアクシスビームレットを偏向するように構成することができる。ビームレットの偏向角度は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３がサンプル１に垂直に着地するように設定することができる。レンズ（対物レンズ１３１など）に起因する像のオフアクシス収差は、レンズを通過するビームレットの経路を調整することによって低減することができる。従って、オフアクシスビームレット１０２＿２及び１０２＿３の偏向角度は、プローブスポット１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓが小さな収差を有するように設定することができる。ビームレットは、オフアクシスプローブスポット１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓの収差を減少するために、対物レンズ１３１の前焦点又はその近くを通過するように偏向することができる。いくつかの実施形態では、偏向器は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、１０２＿３Ｓが小さな収差を有すると同時に、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３がサンプル１に垂直に着地するように設定することができる。

【0033】

[0041] 集光レンズ１１０は、一次電子ビーム１０２を集束させるように構成される。供給源変換ユニット１２０の下流のビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３の電流は、集光レンズ１１０の集束力を調整することによって又はビーム制限アパーチャアレイ内の対応するビーム制限アパーチャの半径サイズを変更することによって、変化させることができる。電流は、ビーム制限アパーチャの半径サイズと集光レンズ１１０の集束力の両方を変えることによって変更することができる。集光レンズ１１０は、その第１の主平面の位置を動かせるように構成することができる調整可能な集光レンズであり得る。調整可能な集光レンズは、磁性を持たせるように構成することができ、それにより、オフアクシスビームレット１０２＿２及び１０２＿３は、ある回転角度で供給源変換ユニット１２０に照射される。回転角度は、調整可能な集光レンズの集束力又は第１の主平面の位置と共に変更することができる。それに従って、集光レンズ１１０は、集光レンズ１１０の集束力を変更しながら、回転角度を変更しないまま維持するように構成することができる回転防止集光レンズであり得る。いくつかの実施形態では、集光レンズ１１０は、集光レンズ１１０の集束力及び第１の主平面の位置を変化させた際に回転角度を変更しない調整可能な回転防止集光レンズであり得る。

【0034】

[0042] 電子ビームツール４０は、プレビームレット形成メカニズム１７２を含み得る。いくつかの実施形態では、電子源１０１は、一次電子を放出し、一次電子ビーム１０２を形成するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ガンアパーチャプレート１７１は、クーロン効果を低減するために、一次電子ビーム１０２の周辺の電子をブロックするように構成することができる。いくつかの実施形態では、プレビームレット形成メカニズム１７２は、クーロン効果をさらに低減するために、一次電子ビーム１０２の周辺の電子をさらに削除する。一次電子ビーム１０２は、プレビームレット形成メカニズム１７２を通過した後、３つの一次電子ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３（又は他の任意の数のビームレット）に削減することができる。電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、プレビームレット形成メカニズム１７２及び集光レンズ１１０は、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせすることができる。

【0035】

[0043] プレビームレット形成メカニズム１７２は、クーロンアパーチャアレイを含み得る。プレビームレット形成メカニズム１７２の中央のアパーチャ（本明細書ではオンアクシスアパーチャとも呼ばれる）及び供給源変換ユニット１２０の中央の偏向器は、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせすることができる。プレビームレット形成メカニズム１７２には、複数の事前削減アパーチャ（例えば、クーロンアパーチャアレイ）を提供することができる。図２では、一次電子ビーム１０２が３つの事前削減アパーチャを通過した際に、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３が生成されており、一次電子ビーム１０２の残りの部分の大半は、削除されている。すなわち、プレビームレット形成メカニズム１７２は、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３を形成しない一次電子ビーム１０２からの電子の大半又は大部分を削減することができる。プレビームレット形成メカニズム１７２は、一次電子ビーム１０２が供給源変換ユニット１２０に入る前に、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、１０２＿３Ｓを形成するために最終的に使用されない電子を削除することができる。いくつかの実施形態では、初期の段階で電子を削除するために、ガンアパーチャプレート１７１を電子源１０１の近くに提供することができると同時に、複数のビームレットの周りの電子をさらに削除するために、プレビームレット形成メカニズム１７２も提供することができる。図２は、プレビームレット形成メカニズム１７２の３つのアパーチャを示しているが、必要に応じて適切に、いかなる数のアパーチャも存在し得ることが理解されている。

【0036】

[0044] いくつかの実施形態では、プレビームレット形成メカニズム１７２は、集光レンズ１１０の下方に配置することができる。プレビームレット形成メカニズム１７２を電子源１０１により近く配置するほど、クーロン効果をより効果的に低減することができる。いくつかの実施形態では、プレビームレット形成メカニズム１７２を電子源１０１の十分近くに位置付けることができると同時に依然として製造可能である際は、ガンアパーチャプレート１７１を省略することができる。

【0037】

[0045] 対物レンズ１３１は、検査のためにサンプル１上にビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３を集束させるように構成することができ、サンプル１の表面に３つのプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、１０２＿３ｓを形成することができる。ガンアパーチャプレート１７１は、クーロン相互作用効果を低減するために、一次電子ビーム１０２の未使用の周辺の電子をブロックすることができる。クーロン相互作用効果は、プローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、１０２＿３ｓの各々のサイズを拡大し、従って、検査分解能を悪化させる恐れがある。

【0038】

[0046] ビームセパレータ１６０は、静電双極子場Ｅ１及び磁気双極子場Ｂ１（図２には両方とも図示せず）を生成する静電偏向器を含むウィーンフィルタタイプのビームセパレータであり得る。それらの場が印加された場合、静電双極子場Ｅ１によってビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３の電子にかかる力は、磁気双極子場Ｂ１によって電子にかかる力に対して、大きさは等しく、方向は反対方向である。従って、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３は、ビームセパレータ１６０をゼロ偏向角度で真っすぐに通過することができる。

【0039】

[0047] 偏向走査ユニット１３２は、サンプル１の表面のセクションの３つの小さな走査エリアにわたってプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、１０２＿３ｓを走査するために、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３を偏向することができる。ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３がプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、１０２＿３ｓに入射することに応答して、３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅをサンプル１から放出することができる。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅの各々は、二次電子（エネルギー≦５０ｅＶ）及び後方散乱電子（５０ｅＶとビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３の着地エネルギーとの間のエネルギー）を含む、エネルギーが分配された電子を含み得る。ビームセパレータ１６０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅを二次結像系１５０に向けて誘導することができる。二次結像系１５０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅを電子検出デバイス１４０の検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３に集束させることができる。検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３は、対応する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅを検出し、サンプル１の対応する走査エリアの画像を構築するために使用される対応する信号を生成することができる。

【0040】

[0048] 図２では、３つのプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、１０２＿３Ｓによってそれぞれ発生した３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅは、主光軸１００＿１に沿って電子源１０１に向けて上方に移動し、対物レンズ１３１及び偏向走査ユニット１３２を相次いで通過する。３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅは、その副光軸１５０＿１に沿って二次結像系１５０に入るように、ビームセパレータ１６０（ウィーンフィルタなど）によって方向転換される。二次結像系１５０は、３つの検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３を含む電子検出デバイス１４０に３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅを集束させる。従って、電子検出デバイス１４０は、３つのプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、１０２＿３Ｓによってそれぞれ走査された３つの走査領域の画像を同時に生成することができる。いくつかの実施形態では、電子検出デバイス１４０及び二次結像系１５０は、１つの検出ユニット（図示せず）を形成する。いくつかの実施形態では、これらに限定されないが、対物レンズ１３１、偏向走査ユニット１３２、ビームセパレータ１６０、二次結像系１５０及び電子検出デバイス１４０など、二次電子ビームの経路上の電子光学要素は、１つの検出システムを形成することができる。

【0041】

[0049] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、画像処理システムを含み得、画像処理システムは、画像取得器（図示せず）及びストレージ（図示せず）を含む。画像取得器は、１つ又は複数のプロセッサを含み得る。例えば、画像取得器は、コンピュータ、サーバ、メインフレームホスト、端末、パーソナルコンピュータ、任意の種類のモバイルコンピューティングデバイス及び同様のもの、又は、それらの組合せを含み得る。画像取得器は、数ある中でも特に、導電体、光ファイバケーブル、ポータブル記憶媒体、ＩＲ、Bluetooth、インターネット、ワイヤレスネットワーク、ワイヤレス無線機又はそれらの組合せなどの媒体を通じて、装置４０の電子検出デバイス１４０に通信可能に結合することができる。いくつかの実施形態では、画像取得器は、電子検出デバイス１４０から信号を受信し、画像を構築することができる。従って、画像取得器は、サンプル１の画像を取得することができる。また、画像取得器は、輪郭の生成、取得画像へのインジケータの重畳及び同様のものなどの様々な後処理機能を実行することもできる。画像取得器は、取得画像の明度及びコントラストなどの調整を実行するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ストレージは、ハードディスク、フラッシュドライブ、クラウドストレージ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他のタイプのコンピュータ可読メモリ及び同様のものなどの記憶媒体であり得る。ストレージは、画像取得器と結合し、走査された生の画像データをオリジナルの画像として保存したり、後処理された画像を保存したりするために使用することができる。

【0042】

[0050] いくつかの実施形態では、画像取得器は、電子検出デバイス１４０から受信された撮像信号に基づいてサンプルの１つ又は複数の画像を取得することができる。撮像信号は、荷電粒子撮像を実施するための走査動作に相当し得る。取得画像は、複数の撮像エリアを含む単一の画像であり得る。単一の画像は、ストレージに格納することができる。単一の画像は、複数の領域に分割され得るオリジナルの画像であり得る。領域の各々は、サンプル１の特徴を含む撮像エリアを１つずつ含み得る。取得画像は、時系列にわたって複数回サンプリングされたサンプル１の単一の撮像エリアの複数の画像を含み得る。複数の画像は、ストレージに格納することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、サンプル１の同じ場所の複数の画像を用いて画像処理ステップを実行するように構成することができる。

【0043】

[0051] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、検出された二次電子の分布を得るために、測定回路（例えば、アナログ／デジタル変換器）を含み得る。検出時間窓の間に収集された電子分布データは、ウェーハ表面に入射した一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３の各々の対応する走査経路データと組み合わせて、検査中のウェーハ構造の画像を再構築するために使用することができる。再構築された画像は、サンプル１の内部又は外部の構造の様々な特徴を明らかにするために使用することができ、従って、ウェーハに存在し得るいかなる欠陥も明らかにするために使用することができる。

【0044】

[0052] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、検査の間にサンプル１を動かすように電動ステージ（図示せず）を制御することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、電動ステージが、ある方向に一定の速さで継続的にサンプル１を動かせるようにすることができる。他の実施形態では、コントローラ５０は、電動ステージが、走査プロセスのステップに応じて、サンプル１が動く速さを経時的に変更できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅの画像に基づいて、一次投影光学系１３０又は二次結像系１５０の構成を調整することができる。

【0045】

[0053] 図２は、電子ビームツール４０が３つの一次電子ビームを使用することを示しているが、電子ビームツール４０は、２つ以上の一次電子ビームを使用できることが理解されている。本開示は、装置４０で使用される一次電子ビームの数を限定しない。

【0046】

[0054] ここで図３を参照すると、図３は、本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の二次結像系の例示的な構成の概略図である。二次結像系１５０は、荷電粒子ビーム検査システム（例えば、図１の電子ビーム検査システム１００）の一部であり得ることが理解されている。

【0047】

[0055] いくつかの実施形態では、二次結像系１５０は、図３に示されるように、検出システム全体と併せて示され、説明される。図３を参照すると、３つのプローブスポットに対する３つの二次電子ビームのみが示されているが、いかなる数の二次電子ビームも存在し得る。検出システム全体内では、サンプル１から始まり、第１の部分は、主光軸１００＿１に沿ったものであり、第２の部分は、副光軸１５０＿１に沿ったものである。単なる例証を目的として、実際の構成とは似ても似つかないが、検出システム全体を真っすぐな１つの光軸に沿って示せるように、第１の部分は、副光軸１５０＿１に沿うように回転されている。

【0048】

[0056] いくつかの実施形態では、図３に示されるように、二次結像系１５０は、ズームレンズ１５１、投影レンズ１５２、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５及び走査防止偏向ユニット（図示せず）を含み得、それらはすべて、副光軸１５０＿１と位置合わせされる。電子検出デバイス１４０の検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３は、副光軸１５０＿１に垂直な検出面ＳＰ３に配置することができる。ズームレンズ１５１、投影レンズ１５２及び対物レンズ１３１はまとめて、偏向走査ユニット１３２がオフの際に、サンプル１の表面を検出面ＳＰ３に投影する（すなわち、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅを集束させて、検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３上に二次電子スポットをそれぞれ形成する）。

【0049】

[0057] いくつかの実施形態では、ズームレンズ１５１は、２つの静電レンズ１５１＿１１及び１５１＿１２を含み得る。ズームレンズ１５１の像面は、図３に示されるような転写面ＳＰ２にあり得る。投影レンズ１５２は、１つの静電レンズ及び１つの磁気レンズ（両方とも図示せず）を含み得、その像面は、検出面ＳＰ３にあり得る。サンプル１の表面から転写面ＳＰ２への第１の結像倍率Ｍ１は、対物レンズ１３１及びズームレンズ１５１によって実現することができ、転写面ＳＰ２から検出面ＳＰ３への第２の結像倍率Ｍ２は、投影レンズ１５２によって実現することができ、サンプル１の表面から検出面ＳＰ３への全結像倍率Ｍは、Ｍ１及びＭ２に基づいて決定することができる。具体的には、全結像倍率Ｍは、Ｍ１^＊Ｍ２に基づき得る。

【0050】

[0058] いくつかの実施形態では、ズームレンズ１５１は、ズーム機能を実行するように構成することができる。２つの静電レンズ１５１＿１１及び１５１＿１２の集束力を調整することにより、第１の結像倍率Ｍｌは、全結像倍率Ｍの所望の値を達成するように変化させることができる。投影レンズ１５２は、回転防止機能を実行するように構成することができる。磁気レンズの磁界及び静電レンズの集束力を調整することにより、検出面ＳＰ３における全像回転及び第２の結像倍率Ｍ２は、同じままであり得る。走査防止偏向ユニット（図示せず）は、走査防止機能を実行するように構成することができる。偏向走査ユニット１３２と同期的に二次電子ビームを偏向することにより、検出面ＳＰ３における３つの二次電子スポットの変位を実質的にキャンセルすることができる。結果的に、複数のプローブスポットと複数の検出要素との間の対応する関係を常に維持することができる。偏向走査ユニット１３２によって発生した二次電子ビームの偏向から生じるズームレンズ１５１及び投影レンズ１５２の追加の収差を低減するため、走査防止偏向ユニットは、ズームレンズ１５１の前に配置する方が良く、従って、二次電子ビームは、まるで偏向走査ユニット１３２がオフであるかのようにズームレンズ１５１及び投影レンズ１５２を通過することになる。しかし、この事例では、ズームレンズ１５１は、ビームセパレータ１６０から離れて配置され、結果的に、大きな初期の収差が生成され得る。

【0051】

[0059] 当技術分野では一般的に知られているように、二次電子の放出は、ランベルトの法則に従うものであり、大きなエネルギー幅を有する。二次電子のエネルギーは、最大で５０ｅＶであり得るが、大部分は、数ある中でも特に、サンプル材料に応じて、約５ｅＶのエネルギーを有し得る。一次電子ビームレットの着地エネルギー（サンプルに着地した際のビームレット１０２＿１のエネルギーなど）は、０．１ｋｅＶ～５ｋｅＶの範囲であり得る。着地エネルギーは、一次電子源１０１のバイアスとサンプル１のバイアスのいずれか又は両方を変化させることによって調整することができる。従って、対物レンズ１３１の励磁は、３つのビームレットに対する対応する集束力を提供するように調整することができる。さらに、収差を低減するため、対物レンズ１３１は、磁気又は電磁複合レンズであり得、ビームレットを回転し、着地エネルギーに影響を及ぼすように構成される。検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３における二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅによって形成される二次電子スポットのサイズ、位置又は倍率は変化し得るため、二次電子スポットは、対応する検出要素に隣接する検出要素に部分的に入る場合がある。隣接する検出要素によって検出された二次電子は、画像重複をもたらし得、例えば、画像分解能を悪化し得る。１つの検出要素からの画像信号は、サンプル１の２つ以上の走査領域からの情報を含み得、クロストークに起因する分解能の損失が生じ得る。

【0052】

[0060] 例えば、ＥＢＩシステム１００などのマルチビームＳＥＭのクロストークは、例えば、１０２＿１ｓｅなどの二次電子ビームの周辺の二次電子を削除するために二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５を使用することによって軽減することができる。二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、複数のアパーチャを含み得る。図３は、２つのアパーチャ１５５＿１及び１５５＿２のみを示しているが、必要に応じて適切に、いかなる数のアパーチャも使用することができる。例えば、図４（後に説明する）に示される二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、６つのアパーチャ、１５５＿１、１５５＿２、１５５＿３、１５５＿４、１５５＿５、１５５＿６を含む。

【0053】

[0061] 一般に、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャ（例えば、図３のアパーチャ１５５＿１）のサイズが増大すると、二次電子検出器の全体的な収集効率は増大し得る。しかし、検出器の各検出要素の収集効率の差も増大し得、検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３間のクロストークもまた増大し得る。電子検出デバイス１４０の全体的な収集効率の増加はスループットを増大させるが、各検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３の収集効率の差により、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅによって形成される画像のグレーレベルの差がさらに生じるようになり得る。グレーレベルの差に起因する検査エラーを取り除くため、１つ又は複数の追加プロセスを実行することができ、それにより、検査スループットの減少及びＭＢＩ装置の分解能の悪化が生じ得る。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの間のクロストークが増大すると、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅによって形成される画像は低下し得る。すなわち、大きなクロストークは、ＭＢＩ装置の検査分解能を悪化させる。

【0054】

[0062] いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャの各々は、均一又は不均一なサイズ、形状又は断面を有し得る。アパーチャの半径サイズが小さいほど、収集効率は低下し、検出要素１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３の撮像信号のクロストークが一般的に存在する。従って、アパーチャの半径サイズは、用途又は所望の結果に依存し得る。

【0055】

[0063] 対物レンズ１３１が非磁界界浸モードで機能するいくつかの実施形態では、新しく出現した二次電子の角速度は、サンプル表面上でゼロであり得る。そのような実施形態では、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの主光線は、対物レンズ１３１を出た後も依然としてメリディオナル方向（meridional）にあり、二次結像系１５０の副光軸１５０＿１と交差し得る。その上、主光線は、二次結像系１５０の同じ場所（収差が考慮されない場合）で副光軸１５０＿１と交差し得る。従って、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅは、交差する共通のエリアで重複するように構成することができ、従って、比較的鋭い二次ビームクロスオーバーが形成され得る。交差する共通のエリア又は二次ビームクロスオーバーが位置する平面は、交差面又は二次ビームクロスオーバー面と呼ばれる。

【0056】

[0064] 図３は、１つの交差面上で二次ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅを完全に重複させることによって形成された例示的な比較的鋭い二次ビームクロスオーバー面を示しているが、二次電子ビームのうちの１つ又は複数は、交差面上で他の二次電子ビームとのオフセットを有し得、二次ビームクロスオーバーはそれほど鋭くはならず、副光軸１５０＿１に沿って二次ビームクロスオーバー面の範囲が形成され得ることが理解されている。二次ビームクロスオーバー面の位置は、数ある中でも特に、一次ビームレットの着地エネルギー又は対物レンズ１３１の励磁に依存し得る。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、二次ビームクロスオーバー面に位置決めすることができる。或いは、言い換えれば、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の平面は、二次ビームクロスオーバー面と一致し得る。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の平面は、二次ビームクロスオーバー面の位置の移動範囲内にあり得る。二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、二次ビームクロスオーバー面に沿って動かすことができ、その結果、所望のアパーチャ又はアパーチャサイズを使用して、電子検出デバイス１４０に向けて誘導される周辺の二次電子をブロックすることができる。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、二次ビームクロスオーバー面の位置の範囲内の最適な位置に配置することができる。

【0057】

[0065] ここで図４を参照すると、図４は、本開示の実施形態と一致する、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャの例示的な配列の概略図を示している。図４では、サイズを変化させた６つのアパーチャを含むビーム制限アパーチャアレイ１５５が示されているが、いかなる数のアパーチャも使用することができる。

【0058】

[0066] 図４に示されるように、断面１０２ｓｅは、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５に入射した重複する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの断面を表す。いくつかの実施形態では、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅは、鋭い二次ビームクロスオーバーを形成するために同じ交差面で重複させない場合があるが、代わりに、交差面の範囲を形成するように副光軸１５０＿１に沿ってオフセットを設ける場合もある。そのような事例では、重複する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの断面１０２ｓｅは鋭くはならない。

【0059】

[0067] いくつかの実施形態では、クロストークの発生を最小化するため、１５５＿２及び１５５＿３などの２つの隣接するアパーチャ間の距離は、重複した二次電子ビーム１０２ｓｅの半径Ｒと２つのアパーチャのうちの大きい方の半径との総和より大きくすることができる。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、等しいサイズの少なくとも２つのアパーチャを含み得、そのような事例では、１５５＿２及び１５５＿３などの２つの隣接するアパーチャ間の距離は、重複する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの断面１０２ｓｅの半径Ｒと２つのアパーチャのうちの１つの半径との総和より大きくすることができる。

【0060】

[0068] いくつかの実施形態では、重複する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの断面１０２ｓｅの半径Ｒは、一次ビームレットの着地エネルギー又は対物レンズ１３１の励磁に依存し得る。従って、重複する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅ（図４の断面１０２ｓｅによって表される）の広範な半径に対応するため、２つの隣接するアパーチャ間の距離は、半径Ｒの最大値に基づいて決定することができる。

【0061】

[0069] ここで図５を参照すると、図５は、本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の電子ビームツール５００の二次結像系１５０の例示的な構成を示している。図３の電子ビームツール４０の二次結像系１５０と比べると、電子ビームツール５００の二次結像系１５０は、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを含み得る。

【0062】

[0070] 図５に示されるように、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの軸上の電子の通過を可能にしながら、周辺の電子をブロックするように構成されたアパーチャを有するプレートを含み得る。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの周辺の電子の大部分がブロックされるように、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５及び副光軸１５０＿１と位置合わせすることができる。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、二次電子が二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の意図せぬアパーチャに投射されないようにするように構成することができる。

【0063】

[0071] いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、図５に示されるように、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の上流に位置決めすることができる。この開示の文脈では、「～の上流」は、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５に投射される前に１つ又は複数の二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅが入射できるような事前制限アパーチャプレート１５５Ｐの位置を指す。

【0064】

[0072] 事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐのアパーチャが二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の所望のアパーチャと位置合わせされるように、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の前に配置することができる。そのような事例では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５に入射する周辺の二次電子の数は、低減すること又は最小化することができる。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の他の意図せぬアパーチャに入射しないように周辺の二次電子をブロックするように構成することができ、従って、クロストークが低減される。また、そのような構成により、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャは、互いに近づくように位置決めすることができ、それにより、クロストークの発生を軽減しながら、より多くのアパーチャをアパーチャアレイ１５５のより小さなエリアに配置することができる。

【0065】

[0073] 二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャのサイズ及び形状は、使用時間、材料、検査パラメータなどに基づいて、経時的に変化し得る。例えば、二次電子への暴露により、アパーチャの縁における汚染及びデブリ形成が生じ、従って、二次電子が通過できるアパーチャの有効サイズ及び形状が低減される。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の前に配置することにより、入射する周辺の二次電子の数を低減することによって二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャのサイズ及び形状の変動を低減すること又は最小化することができる。

【0066】

[0074] いくつかの実施形態では、図４に示されるように、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャ１５５＿１及び１５５＿２は、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを通過した二次電子が二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の意図する１つのアパーチャのみを通過するように、互いに分離させることができる。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、周辺の電子が二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の意図するアパーチャと隣接するアパーチャを通過しないように、周辺の電子をブロックするように構成することができ、それにより、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャを互いに近づくように位置決めすることができる。これにより、クロストークの発生を軽減しながら、アパーチャアレイ１５５のより小さなエリアにより多くのアパーチャサイズを含むアパーチャアレイの設計が可能になる。

【0067】

[0075] いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の下流（例えば、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５と電子検出デバイス１４０との間）に位置決めすることができる（この実施形態は図示せず）。この開示の文脈では、「～の下流」は、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５に投射された後に１つ又は複数の二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅが入射できるような事前制限アパーチャプレート１５５Ｐの位置を指す。事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、電子検出デバイス１４０よりも二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の方に近づくように位置決めすることができる。

【0068】

[0076] 図５には示されていないが、いくつかの実施形態では、二次結像系１５０は、２つ以上の事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを含み得る。例えば、一次事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ＿１（図示せず）を二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の上流に位置決めすることができ、二次事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ＿２（図示せず）を二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の下流に位置決めすることができる。そのような構成では、一次事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ＿１は、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の意図せぬアパーチャに投射されないように大多数の周辺の二次電子をブロックするように構成することができ、二次事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ＿２は、一次事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ＿１によってブロックできなかった漂遊している周辺の二次電子をブロックするように構成することができ、従って、クロストークの発生が軽減される。事前制限アパーチャプレートの数及びそれらの配列の他の組合せも可能であることが理解されている。

【0069】

[0077] 事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、図５に示されるように、最適な距離１５５Ｇで分離することができる。周辺の二次電子が二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の他のアパーチャに漏れ出たり照射されたりする可能性を低減するために事前制限アパーチャプレート１５５Ｐと二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５との間の距離１５５Ｇを最小化することが望ましいが、距離１５５Ｇは、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の動きが制限されないように最適化することができる。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐと二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５との間の距離は、５ｍｍであり得る。いくつかの実施形態では、距離１５５Ｇは、数ある中でも特に、機械設計における考慮点、利用可能な空間、製造可能性及び費用効率に基づいて決定することができる。例えば、いくつかの技法を使用して、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐと二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５との間の３ｍｍ～５ｍｍの距離を確実に且つ再現可能な方法で達成することが可能であり得る。いくつかの実施形態では、距離１５５Ｇは、これらに限定されないが、空間利用可能性、設計制限、費用効率、材料及び意図する用途を含む因子に基づいて、５ｍｍを超えるもの（例えば、１０ｍｍ）であり得る。

【0070】

[0078] ここで図６Ａ～６Ｄを参照すると、図６Ａ～６Ｄは、本開示の実施形態と一致する、図５に示される電子ビームツール５００の二次結像系１５０の二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャの例示的な配列を示す概略図である。アパーチャのサイズ、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のサイズ、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐの前の二次電子ビームサイズ、及び、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを通過した後に二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５に入射する二次電子ビームサイズは、単なる例証を目的とし、原寸に比例しないことが理解されている。

【0071】

[0079] 図６Ａ～６Ｄに示されるように、断面１０２ｓｅは、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、１０２＿３Ｓにおいてサンプルと相互作用した後に一次ビームレット（例えば、図２の一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３）によって発生した二次電子のビームの輪郭をそれぞれ表す。

【0072】

[0080] 図６Ａは、すべてのアパーチャの幾何学的中心が軸（例えば、ｘ軸）に沿って位置合わせされるように一方向に配置された３つのアパーチャ１５５＿１、１５５＿２、１５５＿３を含む二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ａを示す。３つのアパーチャのみが示されているが、いかなる数のアパーチャも使用することができる。いくつかの実施形態では、そのような構成のアパーチャの数は、二次結像系１５０において利用可能な物理的な空間に基づく二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ａの許容サイズによって制限され得る。事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを使用するいくつかの利点のうちの１つは、検出のために使用されない二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ａのアパーチャに照射されないようにすべての周辺の二次電子をブロックすることによって、２つの隣接するアパーチャ間の分離距離の低減が可能になることである。それに加えて、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを使用することにより、クロストークを低減することができる。

【0073】

[0081] ２つの隣接するアパーチャ間の分離距離の低減は、図６Ａに示されている。この文脈では、２つのアパーチャ間の分離距離は、２つの隣接するアパーチャの幾何学的中心間の直線距離と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、アレイを横断する２つのアパーチャ間の分離距離は、均一であり得る。例えば、アパーチャ１５５＿１とアパーチャ１５５＿２との間の分離距離は、アパーチャ１５５＿２とアパーチャ１５５＿３との間の分離距離と同様であり得る。いくつかの実施形態では、分離距離は、不均一であり得る。

【0074】

[0082] いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ａは、重複する二次電子ビームが通過できるアパーチャのサイズを調整するために、単軸（ｘ軸など）に沿って動くように構成することができる。

【0075】

[0083] 図６Ａに示されるように、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ａは、異なるサイズのアパーチャを含み得る。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ａのアパーチャ１５５＿１、１５５＿２、１５５＿３は、サイズ、形状、断面及びピッチにおいて均一であり得る。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐのアパーチャの半径は、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の最大アパーチャの半径よりわずかに大きいものであり得る。事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５のアパーチャの幾何学的中心が副光軸１５０＿１と位置合わせされるように位置合わせすることができる。

【0076】

[0084] 図６Ｂは、ｘ軸及びｙ軸に沿って長方形行列に配置された６つのアパーチャ１５５＿１～１５５＿６を含む二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｂを示す。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｂは、異なるサイズのアパーチャを含み得る。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｂは、同様のサイズの少なくとも２つのアパーチャを含み得る。断面１０２ｓｅ＿１５５Ｐは、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３によって発生した及び事前制限アパーチャプレート１５５Ｐを通過した二次電子のビーム（１０２ｓｅによって表される）の輪郭を表す。断面１０２ｓｅ及び１０２ｓｅ＿１５５Ｐは、副光軸１５０＿１に沿った異なる平面における二次電子ビームの輪郭を表すことが理解されている。

【0077】

[0085] いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｂは、重複する二次電子ビームが通過できるアパーチャのサイズを調整するために、ｘ軸とｙ軸の両方に沿って動くように構成することができる。図６Ａ及び６Ｂは、長方形の二次ビーム制限アパーチャアレイ（例えば、１５５Ａ及び１５５Ｂ）を示しているが、これらに限定されないが、円形、三角形、楕円形などを含む他の形状も使用することができる。二次ビーム制限アパーチャアレイのサイズ及び形状は、利用可能な物理的な空間、機械設計における考慮点、費用効率などに基づいて決定できることが理解されている。

【0078】

[0086] ここで図６Ｃを参照すると、図６Ｃは、７つのアパーチャ１５５＿１～１５５＿７を含む円形の二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｃを示している。いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｃは、中央のアパーチャ１５５＿１及び中央のアパーチャ１５５＿１の周りで半径方向に配列された６つの中心から外れたアパーチャ１５５＿２～１５５＿７を含み得る。図６Ｃに示されるように、中心から外れたアパーチャは、中央のアパーチャ１５５＿１の中心と中心から外れたアパーチャ１５５＿２～１５５＿７の各々の中心との間の分離距離が均一であるように、仮想円１５５Ｒに沿って位置決めすることができる。言い換えれば、中央のアパーチャ１５５＿１の中心と中心から外れたアパーチャ１５５＿２～１５５＿７の各々の中心との間の分離距離は、１５５Ｒの半径と同様であるか又は実質的に同様であり得る。そのような実施形態では、分離距離又は仮想円１５５Ｒの半径は、断面１０２ｓｅ＿１５５Ｐの半径及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｃの最大アパーチャ（例えば、図６Ｃのアパーチャ１５５＿６）の半径に基づいて決定することができる。いくつかの実施形態では、分離距離は、断面１０２ｓｅ＿１５５Ｐの半径と二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｃの例えば最大アパーチャ１５５＿６の半径との総和より大きくすることができる。

【0079】

[0087] 図６Ｃに示されるように、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｃは、異なるサイズのアパーチャを含み得る。中央のアパーチャ１５５＿１は、中心から外れたアパーチャ１５５＿２～１５５＿７と比べて、サイズが異なり得る。いくつかの実施形態では、中心から外れたアパーチャの各々は、異なるサイズのものであり得、仮想円１５５Ｒの外周に沿ってランダムに配列することができる。

【0080】

[0088] いくつかの実施形態では、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｃは、重複する二次電子ビームが通過できるアパーチャのサイズを調整するために、ｘ軸とｙ軸の両方に沿って動くように構成することができる。二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｃのアパーチャの円形配列のいくつかの利点のうちの１つは、ｘ軸及びｙ軸方向における限られた動きで様々なアパーチャサイズにアクセスできることである。

【0081】

[0089] 図６Ｄは、７つのアパーチャ１５５＿１～１５５＿７を含む円形の二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｄを示す。図６Ｃと比べると、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｄの２つ以上のアパーチャのサイズは、同様であるか又は実質的に同様であり得る。例えば、中心から外れたアパーチャ１５５＿３と１５５＿７のサイズは同様である。図６Ｄは、同様のサイズを有する２つの中心から外れたアパーチャ１５５＿３及び１５５＿７を示しているが、任意の２つ以上のアパーチャが同様のサイズを有し得ることが理解されている。

【0082】

[0090] いくつかの実施形態では、アパーチャは、長時間の使用後、例えば、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５Ｄに入射した二次電子によって生成される粒子、デブリ及び気体が原因で、汚染される可能性がある。汚染により、アパーチャの有効サイズ又は形状が変更され得、それにより、電子検出デバイス１４０の検出要素（例えば、図３の１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３）の収集効率に影響が及び、従って、全スループット及び画像分解能にインパクトが及び得る。汚染の問題は、１５５＿３などのより小さなアパーチャほど過大視され得るが、その理由の１つは、小さなアパーチャでは、より大きなアパーチャと比べて、アレイに入射する二次電子の大半がブロックされるためである。それに加えて、アパーチャが小さいほど円周は小さくなり、従って、より大きなアパーチャと比べて、二次電子への同じ暴露時間の間のアパーチャの有効サイズの低減率は大きくなり得る。同様のサイズの２つ以上のアパーチャを有するいくつかの利点のうちの１つは、メンテナンスによるツールダウンタイムの縮小であり得る。例えば、アパーチャのうちの１つが汚染された場合、同様のサイズの第２のアパーチャを使用することができ、それにより、途切れることのないツール使用が可能になり、その結果、ウェーハ検査の全スループットが向上する。

【0083】

[0091] ここで図７を参照すると、図７は、本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の二次結像系１５０の例示的な構成７００を示している。二次結像系１５０は、荷電粒子ビーム検査システム（例えば、図１の電子ビーム検査システム１００）の一部であり得ることが理解されている。

【0084】

[0092] 図７に示されるように、二次結像系１５０は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って３つの方向に動くように構成された可動二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５を含み得る。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐをその位置に固定しながら、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、所望のアパーチャサイズを選択するためにｘ軸及びｙ軸に沿って動かし、二次ビームクロスオーバー面の位置と一致させるためにｚ軸に沿って動かすことができる。ｘ軸及びｙ軸は、副光軸１５０＿１に垂直であり得、ｚ軸は、副光軸１５０＿１に平行であり得る。

【0085】

[0093] いくつかの実施形態では、副光軸１５０＿１に沿った二次ビームクロスオーバー面の位置は、これらに限定されないが、一次ビームレットの着地エネルギー及び対物レンズ１３１の励磁を含む因子に少なくとも基づいて決定することができる。いくつかの実施形態では、一次ビームレットの着地エネルギーの範囲に対する二次ビームクロスオーバー面の対応する位置は、シミュレーション及びデータモデリングアルゴリズムに基づいて決定することができる。

【0086】

[0094] 一次ビームレットの着地エネルギーに基づいて、二次電子ビームは、副光軸１５０＿１に垂直な異なる平面で重複し得、従って、着地エネルギーの対応する範囲に対する二次ビームクロスオーバー面の位置の範囲が形成される。いくつかの実施形態では、クロスオーバー面の位置は、着地エネルギーのシミュレーションに基づいて決定することができ、従って、二次ビームクロスオーバー面の位置の範囲は、システムにおいて使用される着地エネルギーの範囲に基づいて決定することができる。例えば、ユーザ又はシステムは、アルゴリズムなどのシミュレーションに基づいて、一次ビームレットの着地エネルギーの所定の値に対する二次ビームクロスオーバー面の座標を理論的に決定することができる。

【0087】

[0095] いくつかの実施形態では、二次ビームクロスオーバー面の位置と位置合わせするために二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の位置がｚ軸に沿って調整される場合は、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐの位置は、二次ビームクロスオーバー面の位置の範囲から外れる場合がある。これにより、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５に入射する二次電子ビーム（例えば、図６Ａ～６Ｄの１０２ｓｅ＿１５５Ｐとして表される）のサイズが増加し得る。二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５に入射する大きなビームサイズは電子検出デバイスの検知素子に入射する二次電子の数を増強するが、クロストークの発生の可能性も増大し得る。

【0088】

[0096] ここで図８を参照すると、図８は、本開示の実施形態と一致する、マルチビーム装置の二次結像系１５０の例示的な構成８００を示している。二次結像系１５０は、荷電粒子ビーム検査システム（例えば、図１の電子ビーム検査システム１００）の一部であり得ることが理解されている。

【0089】

[0097] 図８に示されるように、二次結像系１５０は、可動事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び可動二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５を含み得る。可動事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って３つの方向に独立して動くように構成することができる。いくつかの実施形態では、可動事前制限アパーチャプレート１５５Ｐは、距離１５５Ｇが維持されるように可動二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５と連動して動くように構成することができる。

【0090】

[0098] いくつかの実施形態では、可動事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の位置が二次ビームクロスオーバー面の位置と位置合わせされるように一緒に動かすことができる。そのようなシナリオでは、距離１５５Ｇ及びクロスオーバー位置の範囲に基づいて、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５は両方とも、クロスオーバー位置の範囲内に配置することができる。いくつかの実施形態では、周辺の電子を効果的にブロックしてクロストークの可能性を低減するため、副光軸１５０＿１に沿ったクロスオーバー位置の範囲内に事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ及び二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５を有することが望ましい。

【0091】

[0099] ここで図９を参照すると、図９は、本開示の実施形態と一致する、サンプルの画像を形成するために二次結像系（例えば、図３の二次結像系１５０）によって実行される例示的な方法９００を表すプロセスフローチャートを示している。方法９００は、例えば、図１に示されるようなＥＢＩシステム１００のコントローラ５０によって実行することができる。コントローラ５０は、方法９００の１つ又は複数のステップを実施するようにプログラムすることができる。例えば、コントローラ５０は、荷電粒子ビームを生成するために荷電粒子源を起動するように荷電粒子ビーム装置のモジュールに指示することができ、荷電粒子ビームは、サンプルと相互作用した時点で二次荷電粒子ビームを発生させることができる。

【0092】

[00100] ステップ９１０では、一次ビームレット（例えば、図２の１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３）がサンプルのプローブスポット（例えば、図２の１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、１０２＿３Ｓ）と相互作用した時点で、サンプル（例えば、図２のサンプル１）から複数の二次電子ビーム（例えば、図３の１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅ）を発生させることができる。いくつかの実施形態では、発生する二次電子ビームの数は、サンプルに入射した一次ビームレットの数と等しいものであり得る。３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅは、その副光軸１５０＿１に沿って二次結像系１５０に入るように、ウィーンフィルタなどのビームセパレータ（例えば、図２のビームセパレータ１６０）によって方向転換することができる。

【0093】

[00101] ステップ９１０は、副光軸に沿った交差する共通のエリアで重複するように二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅを誘導することをさらに含み得、従って、二次ビームクロスオーバー（例えば、比較的鋭い二次ビームクロスオーバーなど）が形成され得る。交差する共通のエリア又は二次ビームクロスオーバーが位置する平面は、交差面又は二次ビームクロスオーバー面と呼ばれる。ビーム制限アパーチャアレイ（例えば、図３の二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５）は、二次ビームクロスオーバー面又はその近くに位置決めすることができる。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート（例えば、図５の事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ）は、二次ビーム制限アパーチャアレイの前に配置することができる。

【0094】

[00102] ステップ９２０では、二次ビーム制限アパーチャアレイに照射する前に、事前制限アパーチャプレートを使用して、二次電子ビームの周辺の二次電子をブロックすることができる。事前制限アパーチャプレートは、二次電子ビームの軸上の電子の通過を可能にしながら、周辺の電子をブロックするように構成されたアパーチャを有するプレートを含み得る。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレートは、オフアクシス二次電子ビームの周辺の電子の大部分がブロックされるように、二次ビーム制限アパーチャアレイ及び副光軸と位置合わせすることができる。

【0095】

[00103] いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート及び二次ビーム制限アパーチャアレイは、最適な距離（例えば、図５に示されるような距離１５５Ｇ）で分離することができる。周辺の二次電子が二次ビーム制限アパーチャアレイの他の意図せぬアパーチャに漏れ出たり投射されたりする可能性を低減するために事前制限アパーチャプレートと二次ビーム制限アパーチャアレイとの間の距離を最小化することが望ましいが、距離１５５Ｇは、事前制限アパーチャプレート及び二次ビーム制限アパーチャアレイの動きが制限されないように最適化することができる。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレートと二次ビーム制限アパーチャアレイとの間の距離は、５ｍｍであり得る。いくつかの実施形態では、距離は、数ある中でも特に、機械設計における考慮点、利用可能な空間、製造可能性及び費用効率に基づいて決定することができる。例えば、いくつかの技法を使用して、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐと二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５との間の３ｍｍ～５ｍｍの距離を確実に且つ再現可能な方法で達成することが可能であり得る。いくつかの実施形態では、距離は、これらに限定されないが、空間利用可能性、設計制限、費用効率、材料及び意図する用途を含む因子に基づいて、５ｍｍを超えるもの（例えば、１０ｍｍ）であり得る。

【0096】

[00104] ステップ９３０では、ビーム制限アパーチャアレイを使用して二次電子ビームをさらに削減することができる。二次ビーム制限アパーチャアレイは、二次ビームクロスオーバー面の位置の移動範囲に又は移動範囲内に配置することができる。二次ビーム制限アパーチャアレイは、二次ビームクロスオーバー面に沿って動かすことができ、その結果、所望のアパーチャ又はアパーチャサイズを使用して、荷電粒子検出要素（例えば、図３の電子検出デバイス１４０）に向けて誘導される周辺の二次電子をブロックすることができる。二次ビームクロスオーバー面の位置は、数ある中でも特に、一次ビームレットの着地エネルギー又は対物レンズ（例えば、図２の対物レンズ１３１）の励磁に依存し得る。二次ビーム制限アパーチャアレイは、二次ビームクロスオーバー面の移動範囲内の最適な位置に配置することができる。

【0097】

[00105] いくつかの実施形態では、ステップ９２０及び９３０の順番は、交換可能であり得る。例えば、事前制限アパーチャプレートは、二次ビーム制限アパーチャアレイの上流又は下流に配置することができ、その結果、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅは、二次ビーム制限アパーチャアレイに投射される前又は後に事前制限アパーチャプレートにそれぞれ入射することができる。いくつかの実施形態では、事前制限アパーチャプレート（例えば、一次事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ＿１（図示せず））は、二次ビーム制限アパーチャアレイの上流に配置することができ、別の事前制限アパーチャプレート（例えば、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ＿２（図示せず））は、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の下流に配置することができる。そのような構成では、一方の事前制限アパーチャプレート（例えば、１５５Ｐ＿１）は、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５の意図せぬアパーチャに投射されないように大多数の周辺の二次電子をブロックするように構成することができ、別の事前制限アパーチャプレート（例えば、１５５Ｐ＿２）は、第１の事前制限アパーチャプレートによってブロックできなかった漂遊している周辺の二次電子をブロックするように構成することができ、従って、クロストークの発生の可能性が軽減される。要望に応じて、事前制限アパーチャプレートの数及びそれらの配列の他の組合せも使用できることが理解されている。

【0098】

[00106] ステップ９４０では、サンプルの精査領域の画像を生成するために、削減された二次電子ビームを電子検出デバイスの検出要素（例えば、図３の１４０＿１、１４０＿２、１４０＿３）に向けて投影することができる。

【0099】

[00107] 実施形態については、以下の条項を使用してさらに説明する。
１． サンプルからの複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックするように構成された第１のアパーチャを含む第１の事前制限アパーチャプレートと、
複数の二次荷電粒子ビームを削減するように構成された第２のアパーチャを含むビーム制限アパーチャアレイと
を含む、電気光学システム。
２． 複数の検出要素を含む荷電粒子検出器をさらに含む、条項１に記載のシステムであって、複数の検出要素の各検出要素が、複数の二次荷電粒子ビームの対応する削減ビームと関連付けられる、システム。
３． 第１の事前制限アパーチャプレートとビーム制限アパーチャアレイとの間の距離が、５ｍｍ以下である、条項１又は２に記載のシステム。
４． 第１の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの上流又に位置決めされる、条項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
５． 第１の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの下流に位置決めされる、条項２～４のいずれか一項に記載のシステム。
６． 第２の事前制限アパーチャプレートをさらに含む、条項１又は２に記載のシステム。
７． 第１の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの上流に位置決めされ、第２の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの下流に位置決めされる、条項６に記載のシステム。
８． 複数の二次荷電粒子ビームが、複数の一次荷電粒子ビームとサンプルとの間の相互作用に応答してサンプルから発生した二次電子又は後方散乱電子の少なくとも１つを含む、条項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
９． ビーム制限アパーチャアレイが、異なるサイズの複数のアパーチャを含む、条項１～８のいずれか一項に記載のシステム。
１０． 複数のアパーチャの少なくとも２つが、同様のサイズを有する、条項９に記載のシステム。
１１． 複数のアパーチャが、長方形、円形又は螺旋形のパターンに配列される、条項９又は１０に記載のシステム。
１２． 複数の二次荷電粒子ビームが重複して、電気光学システムの副光軸に垂直なクロスオーバー面上にクロスオーバーエリアが生じる、条項１～１１のいずれか一項に記載のシステム。
１３． ビーム制限アパーチャアレイが、クロスオーバー面の位置の範囲に又は範囲内に且つ副光軸に垂直に配置される、条項１２に記載のシステム。
１４． クロスオーバー面の位置の範囲が、サンプル上の複数の一次荷電粒子ビームの着地エネルギーに基づいて決定される、条項１２又は１３に記載のシステム。
１５． 第２のアパーチャが、クロスオーバーエリアに中心を置く、条項１２～１４のいずれか一項に記載のシステム。
１６． 第１及び第２のアパーチャの中心が、副光軸と位置合わせされる、条項１２～１５のいずれか一項に記載のシステム。
１７． ビーム制限アパーチャアレイが、複数のアパーチャの各アパーチャをクロスオーバーエリアと位置合わせするために動かすことができる、条項１２～１６のいずれか一項に記載のシステム。
１８． ビーム制限アパーチャアレイが、クロスオーバー面の位置の範囲に基づいて、副光軸に沿って動かすことができる、条項１４～１７のいずれか一項に記載のシステム。
１９． 第１の事前制限アパーチャプレートの平面が、クロスオーバー面の位置の範囲の外側にある、条項１２～１８のいずれか一項に記載のシステム。
２０． ビーム制限アパーチャアレイ及び第１の事前制限アパーチャプレートの平面が、クロスオーバー面の位置の範囲内にある、条項１９に記載のシステム。
２１． サンプルから荷電粒子検出器に複数の二次荷電粒子ビームを投影するための電気光学システム
を含む、多重荷電粒子ビーム装置であって、電気光学システムが、
複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックするように構成された第１のアパーチャを含む第１の事前制限アパーチャプレートと、
複数の二次荷電粒子ビームを削減するように構成された第２のアパーチャを含むビーム制限アパーチャアレイと
を含み、
荷電粒子検出器が、複数の検出要素を含み、複数の検出要素の各検出要素が、複数の二次荷電粒子ビームの対応する削減ビームと関連付けられる、多重荷電粒子ビーム装置。
２２． 第１の事前制限アパーチャプレートとビーム制限アパーチャアレイとの間の距離が、５ｍｍ以下である、条項２１に記載の装置。
２３． 第１の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの上流又に位置決めされる、条項２１又は２２に記載の装置。
２４． 第１の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの下流に位置決めされる、条項２１～２３のいずれか一項に記載の装置。
２５． 第２の事前制限アパーチャプレートをさらに含む、条項２１に記載の装置。
２６． 第１の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの上流に位置決めされ、第２の事前制限アパーチャプレートが、ビーム制限アパーチャアレイの下流に位置決めされる、条項２５に記載の装置。
２７． 複数の二次荷電粒子ビームが、複数の一次荷電粒子ビームとサンプルとの間の相互作用に応答してサンプルから発生した二次電子又は後方散乱電子の少なくとも１つを含む、条項２１～２６のいずれか一項に記載の装置。
２８． ビーム制限アパーチャアレイが、異なるサイズの複数のアパーチャを含む、条項２１～２７のいずれか一項に記載の装置。
２９． 複数のアパーチャの少なくとも２つが、同様のサイズを有する、条項２８に記載の装置。
３０． 複数のアパーチャが、長方形、円形又は螺旋形のパターンに配列される、条項２８又は２９に記載の装置。
３１． 複数の二次荷電粒子ビームが重複して、電気光学システムの副光軸に垂直なクロスオーバー面上にクロスオーバーエリアが生じる、条項２１～３０のいずれか一項に記載の装置。
３２． ビーム制限アパーチャアレイが、クロスオーバー面の位置の範囲に又は範囲内に且つ副光軸に垂直に配置される、条項３１に記載の装置。
３３． クロスオーバー面の位置の範囲が、サンプル上の複数の一次荷電粒子ビームの着地エネルギーに基づいて決定される、条項３１又は３２に記載の装置。
３４． 第２のアパーチャが、クロスオーバーエリアに中心を置く、条項３１～３３のいずれか一項に記載の装置。
３５． 第１及び第２のアパーチャの中心が、副光軸と位置合わせされる、条項３１～３４のいずれか一項に記載の装置。
３６． ビーム制限アパーチャアレイが、複数のアパーチャの各アパーチャをクロスオーバーエリアと位置合わせするために動かすことができる、条項３１～３５のいずれか一項に記載の装置。
３７． ビーム制限アパーチャアレイが、クロスオーバー面の位置の範囲に基づいて、副光軸に沿って動かすことができる、条項３３～３６のいずれか一項に記載の装置。
３８． 第１の事前制限アパーチャプレートの平面が、クロスオーバー面の位置の範囲の外側にある、条項３１～３７のいずれか一項に記載の装置。
３９． ビーム制限アパーチャアレイ及び第１の事前制限アパーチャプレートの平面が、クロスオーバー面の位置の範囲内にある、条項３８に記載の装置。
４０． サンプルの画像を形成するために二次結像系によって実行される方法であって、
サンプルから複数の二次荷電粒子ビームを発生させることと、
事前制限アパーチャプレートを使用して複数の二次荷電粒子ビームの周辺の荷電粒子をブロックすることと、
ビーム制限アパーチャアレイのアパーチャを使用して複数の二次荷電粒子ビームを削減することと、
複数の削減された二次荷電粒子ビームを荷電粒子検出器の対応する検出要素に投影することと
を含む、方法。

【0100】

[00108] 画像検査、画像取得、集光レンズ調整、荷電粒子源の起動、ビーム偏向、ビーム制限アパーチャアレイ（例えば、二次ビーム制限アパーチャアレイ１５５）の位置決め、事前制限アパーチャプレート（例えば、事前制限アパーチャプレート１５５Ｐ）の位置決めなどを行うためにコントローラ（例えば、図１のコントローラ５０）のプロセッサに対する命令を格納する非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することができる。非一時的な媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ又は他の任意の磁気データ記憶媒体、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、他の任意の光データ記憶媒体、ホールのパターンを有する任意の物理的な媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラム可能読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去型プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＥＰＲＯＭ又は他の任意のフラッシュメモリ、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、キャッシュ、レジスタ、他の任意のメモリチップ又はカートリッジ、及び、それらのネットワーク接続バージョンを含む。

【0101】

[00109] 本開示の実施形態は、上記で説明してきた及び添付の図面で示してきた通りの構造に限定されないことや、その範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行えることが理解されよう。本開示は、様々な実施形態と関連付けて説明しており、本明細書で開示される発明の仕様及び実践を考慮することから、本発明の他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。仕様及び例は単なる例示と見なされ、本発明の真の範囲及び精神は以下の特許請求の範囲によって示されることが意図される。

【0102】

[00110] 上記の説明は、制限ではなく、例示を意図する。従って、以下に記載される特許請求の範囲から逸脱することなく、説明されるように修正を行えることが当業者に明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】

【図9】