特許 7438388 荷電粒子ビーム検査における電荷蓄積低減に基づく画像向上

(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】2024-02-15

(45)【発行日】2024-02-26

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム検査における電荷蓄積低減に基づく画像向上

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/22 20060101AFI20240216BHJP

   H01J 37/28 20060101ALN20240216BHJP

【ＦＩ】

H01J37/22 502H

H01J37/28 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022555847

(86)(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-11

(86)【国際出願番号】 EP2021058543

(87)【国際公開番号】W WO2021198394

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-11-09

(31)【優先権主張番号】63/005,074

(32)【優先日】2020-04-03

(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】ワン，シャン

(72)【発明者】

【氏名】メイヤー，ステッフェン

(72)【発明者】

【氏名】オマホニー，マーク

【審査官】小林 幹

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０１４５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０７６０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０３３３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１９５４５９（ＪＰ，Ａ）

(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】

荷電粒子ビーム検査システムにおいてより正確な検査画像を提供する方法であって、
異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、
前記複数のテスト画像の歪み量を決定することと、
前記歪み量に基づいて、検査中に前記サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、
前記決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、を含み、
前記複数のテスト画像の歪み量を決定することは、前記複数のテスト画像のうちの第１のテスト画像の第１の歪み量を、前記第１のテスト画像に対応する第１の基準画像に基づいて決定することを含む、方法。

【請求項2】

命令セットを格納するメモリと、前記命令セットを実行する少なくとも１つのプロセッサと、を含む装置であって、
前記命令セットは、前記装置に、
異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、
前記複数のテスト画像の歪み量を決定することと、
前記歪み量に基づいて、検査中に前記サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、
前記決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、を実施させ、
前記複数のテスト画像の歪み量を決定することは、前記複数のテスト画像のうちの第１のテスト画像の第１の歪み量を、前記第１のテスト画像に対応する第１の基準画像に基づいて決定することを含む、装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つのプロセッサは、前記命令セットを実行して、前記装置に、
前記検査画像に対応する基準画像に基づいて前記検査画像を修正することを更に実施させる、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記サンプルの前記取得された複数のテスト画像の各々は、前記サンプルの複数のテスト領域のうちのテスト領域に対応する、請求項２に記載の装置。

【請求項5】

前記第１の歪み量は、前記第１のテスト画像が拡大しているか又は縮小しているかどうかを示す情報を含む、請求項２に記載の装置。

【請求項6】

前記第１の歪み量は、前記第１のテスト画像上のフィーチャと、前記第１の基準画像上の対応するフィーチャと、の間の変位に基づく、請求項２に記載の装置。

【請求項7】

前記サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することは、前記歪み量がゼロになることを可能にする前記着地エネルギーレベルを推定することを含む、請求項２に記載の装置。

【請求項8】

より正確な検査画像を提供する方法を実施するために、コンピューティングデバイスの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令セットを格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、
前記複数のテスト画像の歪み量を決定することと、
前記歪み量に基づいて、検査中に前記サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、
前記決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、を含み、
前記複数のテスト画像の歪み量を決定することは、前記複数のテスト画像のうちの第１のテスト画像の第１の歪み量を、前記第１のテスト画像に対応する第１の基準画像に基づいて決定することを含む、非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項9】

前記命令セットは、前記検査画像に対応する基準画像に基づいて前記検査画像を修正することを更に実施するために、前記コンピューティングデバイスの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能である、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。

【請求項10】

前記サンプルの前記取得された複数のテスト画像の各々は、前記サンプルの複数のテスト領域のうちのテスト領域に対応する、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。

【請求項11】

前記第１の歪み量は、前記第１のテスト画像が拡大しているか又は縮小しているかどうかを示す情報を含む、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。

【請求項12】

前記第１の歪み量は、前記第１のテスト画像上のフィーチャと、前記第１の基準画像上の対応するフィーチャと、の間の変位に基づく、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。

【請求項13】

前記サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することは、前記歪み量がゼロになることを可能にする前記着地エネルギーレベルを推定することを含む、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２０年４月３日に出願された米国特許出願第６３／００５，０７４号の優先権を主張し、この出願は、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、画像向上技術に関し、より詳細には、荷電粒子ビーム検査におけるウェーハ上の電荷蓄積低減に基づく検査画像向上に関する。

【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。

【0004】

[0004] 設計からのパターン／構造変位及び寸法偏差は、サブナノメートル（ｎｍ）の精度でＳＥＭ画像から測定され得る。これらの測定値は、製造されたＩＣの欠陥を特定すること及び製造プロセスを制御することにおいて役立ち得る。検査中のウェーハ上の電荷蓄積は、ＳＥＭ画像の歪み、焦点ぼけ及び異常階調レベルを引き起こし、それによりＳＥＭ画像からクリティカルディメンジョン及びオーバレイを測定する際並びに欠陥を検出する際に誤差を生じる場合がある。

【発明の概要】

【0005】

[0005] 本明細書で提供される実施形態は、粒子ビーム検査装置、より詳細には荷電粒子ビームを使用する検査装置を開示する。

【0006】

[0006] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム検査システムにおいて検査画像を向上させる方法が提供される。本方法は、異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、複数のテスト画像の歪みレベルを決定することと、歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、を含む。

【0007】

[0007] いくつかの実施形態では、画像向上装置は、命令セットを格納するメモリと、命令セットを実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサと、を含み、命令セットは、装置に、異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、複数のテスト画像の歪みレベルを決定することと、歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、を実施させる。

【0008】

[0008] いくつかの実施形態では、画像を向上させる方法を実施するために、コンピューティングデバイスの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令セットを格納する非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。本方法は、異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、複数のテスト画像の歪みレベルを決定することと、歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、を含む。

【0009】

[0009] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム検査システムにおいて最適着地エネルギーを特定する方法が提供される。本方法は、異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、複数のテスト画像の歪みレベルを決定することであって、第１のテスト画像及び第１のテスト画像に対応する第１の基準画像を、第１のテスト画像及び第１の基準画像におけるフィーチャの位置に基づいて比較することを含むことと、歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、を含む。

【0010】

[0010] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム検査システムにおいて検査画像を向上させる方法が提供される。本方法は、サンプルの第１のテスト画像及び第２のテスト画像を取得することであって、第１のテスト画像及び第２のテスト画像は、異なる着地エネルギーで得られることと、第１のテスト画像の第１の歪みレベル及び第２のテスト画像の第２の歪みレベルを決定することと、サンプルを検査するときの歪みレベルが実質的にゼロになることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することであって、第１の歪みレベル、第２の歪みレベル及び異なる着地エネルギーに基づくことと、決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、を含む。

【0011】

[0011] 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、本発明の特定の実施形態を記載する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】[0012]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】[0013]本開示の実施形態と一致する、図１の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3A】[0014]中性電荷状態において撮影された検査画像におけるフィーチャ位置と基準フィーチャ位置との例示的な比較である。

【図3B】[0015]負電荷状態において撮影された検査画像におけるフィーチャ位置と基準フィーチャ位置との例示的な比較である。

【図3C】[0016]正電荷状態において撮影された検査画像におけるフィーチャ位置と基準フィーチャ位置との例示的な比較である。

【図4】[0017]本開示の実施形態と一致する、例示的な画像向上装置のブロック図である。

【図5】[0018]本開示の実施形態と一致する、サンプル上のテスト領域の例である。

【図6】[0019]本開示の実施形態と一致する、歪み量を測定する例示的な方法を示す。

【図7】[0020]本開示の実施形態と一致する、中性電荷状態に対応する着地エネルギーを特定するための例示的なグラフである。

【図8】[0021]本開示の実施形態と一致する、マルチビーム検査システムにおいて画像を向上させるための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】

【0013】

[0022] ここで、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、全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連して説明されるが、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。

【0014】

[0023] 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、更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であるが、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。

【0015】

[0024] これらの極めて小さいＩＣの作成は、多大な時間を要する複雑及び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が無用なものとなる。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。

【0016】

[0025] 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い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、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。

【0017】

[0026] 製造されたＩＣの欠陥を特定する場合、ＳＥＭ画像から測定されたパターン／構造のクリティカルディメンジョンを使用することができる。例えば、測定されたクリティカルディメンジョンから決定されたパターン間のシフト又はエッジ配置変動は、欠陥を特定すること及び製造プロセスを制御することにおいて役立ち得る。入る一次電子と、出る二次電子との間に不均衡がある場合、検査中、ウェーハ上に電荷が蓄積する可能性がある。そのような電荷蓄積は、ＳＥＭ画像の著しい歪み、焦点ぼけ及び異常階調レベルを引き起こし、それによりＳＥＭ画像からクリティカルディメンジョンを測定する際に誤差を生じる場合がある。

【0018】

[0027] 本開示のいくつかの実施形態は、検査中にサンプル上の電荷を均衡させる能力を可能にするエネルギーレベルを特定するための技術を提供する。特定されたエネルギーレベルに基づいてサンプルを検査することは、より正確なＳＥＭ画像を提供することを支援し得、従ってサンプルの欠陥を高い精度及び効率で検出することを可能にする。本開示では、中性エネルギーレベルを特定すること及び特定された中性エネルギーレベルに基づいてサンプルを検査することが自動化され得る。

【0019】

[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、考えられる全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を含み得ることが記述される場合、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若しくはＢ又は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を含み得ることが記述される場合、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。

【0020】

[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を示す。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使用されないことが理解される。

【0021】

[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。

【0022】

[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。

【0023】

[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。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る。

【0024】

[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の例を提供するが、本開示の態様は、広い意味において、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る。

【0025】

[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の概略図を示す。電子ビームツール４０（本明細書では装置４０とも称される）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機構１７２、コンデンサーレンズ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を含むことができる。電子検出デバイス１４０は、複数の検出要素１４０＿１、１４０＿２及び１４０＿３を含むことができる。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構成要素を必要に応じて追加／省略できることが理解され得る。

【0026】

[0035] 電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、コンデンサーレンズ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１００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。

【0027】

[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、カソードから放出され、次いで抽出又は加速され、一次ビームクロスオーバー（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。

【0028】

[0037] 供給源変換ユニット１２０は、画像形成要素アレイ（図２に図示せず）、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）及び事前曲げマイクロ偏向器アレイ（図示せず）を含み得る。画像形成要素アレイは、複数のマイクロ偏向器又はマイクロレンズを含んで、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の複数の平行画像（虚像又は実像）を形成することができる。図２は、一例として３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を示し、供給源変換ユニット１２０は、いかなる数のビームレットも処理できることが理解される。

【0029】

[0038] いくつかの実施形態では、供給源変換ユニット１２０は、ビーム制限アパーチャアレイ及び画像形成要素アレイ（両方とも図示せず）を備え得る。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、いかなる数のアパーチャも使用できることが理解される。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及び１０２＿３のサイズを制限するように構成され得る。画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り、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を偏向させるように構成された画像形成偏向器（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、より大きくビームレットを偏向させることができる。更に、画像形成要素アレイは、複数の層（図示せず）を含み得、偏向器は、別個の層に設けられ得る。偏向器は、互いに独立して個別に制御されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、偏向器は、サンプル１の表面上に形成されるプローブスポット（例えば、１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓ）のピッチを調整するように制御され得る。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。

【0030】

[0039] 画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と位置合わせされ得る。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の軌跡を直線に維持するように構成され得る。いくつかの実施形態では、中央の偏向器は、省略され得る。しかしながら、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なくてもよい。更に、図２は、ビームレット１０２＿１が主光軸１００＿１上にある装置４０の側面図を示すが、ビームレット１０２＿１は、異なる側から見ると、主光軸１００＿１から外れ得ることが理解される。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及び１０２＿３の全てがオフアクシスであり得る。オフアクシス構成要素は、主光軸１００＿１に対してオフセットされ得る。

【0031】

[0040] 偏向されたビームレットの偏向角度は、１つ以上の判断基準に基づいて設定され得る。いくつかの実施形態では、偏向器は、オフアクシスビームレットを、半径方向外向きに又は主光軸１００＿１から離れるように（例示せず）偏向させることができる。いくつかの実施形態では、偏向器は、オフアクシスビームレットを、半径方向内向きに又は主光軸１００＿１に向かって偏向させるように構成され得る。ビームレットの偏向角度は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３がサンプル１上に垂直に着地するように設定され得る。対物レンズ１３１などのレンズに起因する画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り減らすことができる。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が小さい収差を有するように設定され得る。オフアクシスプローブスポット１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓの収差を減らすために、ビームレットは、対物レンズ１３１の正面焦点又はその近くを通過するように偏向され得る。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及び１０２＿３Ｓが小さい収差を有しながら、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３がサンプル１上に垂直に着地するように設定され得る。

【0032】

[0041] コンデンサーレンズ１１０は、一次電子ビーム１０２を集束す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及び１０２＿３の電流は、コンデンサーレンズ１１０の集束力を調整するか、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径方向サイズを変えることにより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径方向サイズ及びコンデンサーレンズ１１０の集束力を変更することの両方により変えることができる。コンデンサーレンズ１１０は、その第１の原理的平面が移動可能となるように構成され得る調整可能コンデンサーレンズであり得る。調整可能コンデンサーレンズは、磁性を有するように構成することができ、その結果、オフアクシスビームレット１０２＿２及び１０２＿３は、回転角度を有して供給源変換ユニット１２０を照射することができる。回転角度は、集束力又は調整可能コンデンサーレンズの第１の主平面の位置に応じて変わる場合がある。それに応じて、コンデンサーレンズ１１０は、コンデンサーレンズ１１０の集束力が変えられながら、回転角度を不変に保つように構成され得る抗回転コンデンサーレンズであり得る。いくつかの実施形態では、コンデンサーレンズ１１０は、コンデンサーレンズ１１０の集束力及び第１の主平面の位置が変化した場合に回転角度が変わらない、調整可能な抗回転コンデンサーレンズであり得る。

【0033】

[0042] 電子ビームツール４０は、プレビームレット形成機構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され得る。いくつかの実施形態では、ガンアパーチャプレート１７１は、一次電子ビーム１０２の周辺の電子を遮断して、クーロン効果を減らすように構成され得る。いくつかの実施形態では、プレビームレット形成機構１７２は、一次電子ビーム１０２の周辺の電子を更に切断して、クーロン効果を更に減らし得る。一次電子ビーム１０２は、プレビームレット形成機構１７２を通過した後、３つの一次電子ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３（又はビームレットの任意の他の番号）にトリミングされ得る。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機構１７２及びコンデンサーレンズ１１０は、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせされ得る。

【0034】

[0043] プレビームレット形成機構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機構１７２の、本明細書ではオンアクシスアパーチャとも称される中央アパーチャと、供給源変換ユニット１２０の中央偏向器とは、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせされ得る。プレビームレット形成機構１７２は、複数のプリトリミングアパーチャ（例えば、クーロンアパーチャアレイ）を備え得る。図２では、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３は、一次電子ビーム１０２が３つのプリトリミングアパーチャを通過し、一次電子ビーム１０２の残りの大部分が遮断されているときに生成される。すなわち、プレビームレット形成機構１７２は、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を形成しない、一次電子ビーム１０２からの電子の多く又は大部分をトリミングすることができる。プレビームレット形成機構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及び１０２＿３Ｓを形成するために最後的に使用されない電子を遮断することができる。いくつかの実施形態では、ガンアパーチャプレート１７１が電子源１０１の近くに設けられて、電子を早期に遮断することができる一方、プレビームレット形成機構１７２も設けられて、複数のビームレットの近傍の電子を更に遮断することができる。図２は、プレビームレット形成機構１７２の３つのアパーチャを示すが、必要に応じて任意の数のアパーチャがあり得ることが理解される。

【0035】

[0044] いくつかの実施形態では、プレビームレット形成機構１７２は、コンデンサーレンズ１１０の下方に配置され得る。プレビームレット形成機構１７２を電子源１０１のより近くに配置することにより、クーロン効果をより効果的に減らすことができる。いくつかの実施形態では、プレビームレット形成機構１７２を電子源１０１の十分近くに配置することができ、しかも依然として製造可能な場合、ガンアパーチャプレート１７１を省略することができる。

【0036】

[0045] 対物レンズ１３１は、検査のために、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３をサンプル１上に集束させるように構成され得、サンプル１の表面上に３つのプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓを形成することができる。クーロン交互作用効果を減らすために、ガンアパーチャプレート１７１は、使用されない一次電子ビーム１０２の周辺電子を遮断することができる。クーロン交互作用効果は、プローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓの各々のサイズを拡大させ、従って検査解像度を劣化させる可能性がある。

【0037】

[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及び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、大きさが等しく、方向が反対方向である。従って、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３は、ビームセパレータ１６０をゼロ偏向角度で直線に通過することができる。

【0038】

[0047] 偏向走査ユニット１３２は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を偏向させて、サンプル１の表面のあるセクションの３つの小さい走査エリアにわたってプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓを走査させることができる。プローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓにおけるビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３の入射に応答して、３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅがサンプル１から放出され得る。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び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及び１０２＿３の着地エネルギーとの間のエネルギー）を含むエネルギー分布を有する電子を含むことができる。ビームセパレータ１６０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅを二次結像系１５０に向かって導くことができる。二次結像系１５０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅを電子検出デバイス１４０の検出要素１４０＿１、１４０＿２及び１４０＿３上に集束させることができる。検出要素１４０＿１、１４０＿２及び１４０＿３は、対応する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び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ように構成することができる。

【0039】

[0048] 図２では、３つのプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ及び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及び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及び１０２＿３ｓｅは、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及び１４０＿３を含む電子検出デバイス１４０上に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及び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、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（ただし、これらに限定されない）の、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。

【0040】

[0049] いくつかの実施形態では、コントローラ（例えば、図１のコントローラ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、中でもとりわけ、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して装置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。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、及び後処理された画像を保存するために使用することができる。

【0041】

[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１つ又は複数の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対応し得る。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か、又は複数の画像を伴い得る。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か、又はサンプル１の異なる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。

【0042】

[0051] いくつかの実施形態では、コントローラは、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。検出時間窓中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及び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。

【0043】

[0052] いくつかの実施形態では、コントローラは、検査中にサンプル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、コントローラは、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び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。

【0044】

[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すが、電子ビームツール４０が２つ以上の一次電子ビームを使用し得ることが理解される。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。

【0045】

[0054] ここで、図３Ａを参照すると、図３Ａは、中性電荷状態において撮影された検査画像におけるフィーチャ位置と基準フィーチャ位置との例示的な比較である。本開示では、中性電荷状態は、サンプル上に入射する一次電子がサンプルから放出される二次電子と均衡し、従ってサンプル上に電荷が蓄積していないときの検査中のサンプル状態を指すことができる。フィーチャは、サンプル上に形成されるパターン又は構造を指すことができる。図３Ａでは、第１の検査画像３００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）により得ることができる。例えば、第１の検査画像３００は、電子検出要素１４０から電子検出信号に基づいて生成される電子ビーム画像であり得る。第１の検査画像３００は、複数のフィーチャを含むサンプルの検査画像であり得る。図３Ａでは、第１の検査画像３００上のフィーチャの位置３０１は、円として示されている。単純化のために、図３Ａの第１の検査画像３００では、フィーチャのパターンが示されていないことが理解されるであろう。

【0046】

[0055] 図３Ａは、検査画像３００上に重畳されたフィーチャの基準位置３０２（例えば、正方形として示される）も示す。本開示の実施形態によれば、サンプル上のフィーチャの基準位置３０２は、サンプルに対応する基準画像から得ることができる。いくつかの実施形態では、基準画像は、サンプルのグラウンドトゥルース画像であり得る。グラウンドトゥルース画像は、中でもとりわけ、対応するパターンを含むウェーハ若しくはダイの生画像を含むことができるか、又は対応するパターンを含むウェーハ若しくはダイから測定されたグラウンドトゥルースウェハーマップを含むことができる。いくつかの実施形態では、基準画像は、対応するサンプルのウェーハ設計レイアウトを例えばGraphic Database System（ＧＤＳ）形式、Graphic Database System II（ＧＤＳ ＩＩ）形式、Open Artwork System Interchange Standard（ＯＡＳＩＳ）形式、Caltech Intermediate Format（ＣＩＦ）などの形式で含むことができる。ウェーハ設計レイアウトは、ウェーハを構築するためのパターンレイアウトに基づき得る。いくつかの実施形態では、中でもとりわけ、基準画像は、関連する平面幾何学的形状、テキスト及びウェーハ設計レイアウトに関する他の情報を表す、バイナリファイル形式において格納されたフィーチャ情報を含み得る。図３Ａに示すように、中性電荷状態においてサンプルが検査される場合、第１の検査画像３００上のフィーチャの位置３０１は、基準画像におけるフィーチャの基準位置３０２に合致する。

【0047】

[0056] しかしながら、負電荷状態又は正電荷状態などの電荷蓄積状態においてサンプルを検査する場合、検査画像は、歪む可能性がある。本開示では、負電荷状態は、サンプル上に入射する一次電子の量がサンプルから放出される二次電子の量よりも多く、従ってサンプル上に負電荷が蓄積しているときの検査中のサンプル状態を指すことができる。同様に、正電荷状態は、サンプル上に入射する一次電子の量がサンプルから放出される二次電子の量よりもより少なく、従ってサンプル上に正電荷が蓄積しているときの検査中のサンプル状態を指すことができる。

【0048】

[0057] 負電荷状態での検査画像におけるフィーチャ位置と基準フィーチャ位置との例示的な比較を表す図３Ｂに示すように、負電荷状態において撮影された第２の検査画像３１０は、拡大している可能性がある。図３Ｂでは、第２の検査画像３１０上のフィーチャの位置３１１の２つの位置間の距離（例えば、ｄ_１）は、対応するフィーチャの２つの基準位置３０２間の基準距離（例えば、ｄ_２）よりも大きい。正電荷状態での検査画像におけるフィーチャ位置と基準フィーチャ位置との例示的な比較を表す図３Ｃに示すように、正電荷状態において撮影された第３の検査画像３２０は、収縮している可能性がある。図３Ｃに示すように、第３の検査画像３２０上のフィーチャの位置３２１の２つの位置間の距離（例えば、ｄ_１）は、対応するフィーチャの２つの基準位置３０２間の基準距離（例えば、ｄ_２）よりも小さい。本開示では、画像拡大及び画像縮小を、（例えば、図３Ｂ、図３Ｃ及び図６に示すように）サンプル上の電荷蓄積に起因して生じる歪みのタイプとして論じるが、焦点ぼけ、パターン形状歪み（例えば、ピロー形状又は非対称台形歪み）など、異なるタイプの歪みも電荷蓄積に起因して生じる可能性があることが理解される。

【0049】

[0058] 図３Ａ～図３Ｃに関して説明したように、サンプル上の電荷蓄積により、サンプルを走査するために使用される電子ビームが曲がり、検査画像上での著しいフィーチャ位置の歪み又は変位が生じる場合がある。このような歪みは、検査画像からクリティカルディメンジョン、エッジ変位などを検出する際に誤差につながる場合がある。本開示の実施形態は、サンプル上の電荷を均衡させ、それにより、より正確なＳＥＭ画像を提供する能力を可能にする着地エネルギーを決定する技術を提供することができる。

【0050】

[0059] 図４は、本開示の実施形態と一致する、例示的な画像向上装置４００のブロック図である。様々な実施形態では、画像向上装置４００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）の一部であり得るか又はそれとは別個であり得ることが理解される。いくつかの実施形態では、画像向上装置４００は、コントローラ５０の一部であり得、画像取得器、測定回路又は格納部などを含み得る。いくつかの実施形態では、画像向上装置４００は、画像処理システムを含み得、画像取得器、格納部などを含み得る。

【0051】

[0060] 図４に図示したように、画像向上装置４００は、テスト画像取得器４１０、テスト画像分析器４２０、検査条件コントローラ４３０及び検査画像取得器を含み得る。

【0052】

[0061] テスト画像取得器４１０は、本開示の実施形態と一致する複数のテスト画像を受信するように構成される。テスト画像は、サンプルの領域の検査画像であり得る。複数のテスト画像を異なる着地エネルギーにおいて撮影することができる。いくつかの実施形態では、複数のテスト画像をサンプルの異なるテスト領域について撮影することができる。例えば、テストのために複数のテスト領域を選択することができ、各テスト領域に対して、対応するテスト画像を撮影することができる。いくつかの実施形態では、サンプルの異なるテスト領域の複数のテスト画像を、例えばマルチビームＳＥＭを介して同時に撮影することができる。この場合、複数のテスト画像のためのテスト領域を、間隔を空けて配置して、テスト中、あるテスト領域が他のテスト領域の電子ビームにより影響を受けないようにすることができる。いくつかの他の実施形態では、複数のテスト画像をサンプルの一領域について逐次的に撮影することができる。いくつかの実施形態では、テスト画像取得器４１０は、電子ビームツール４０の電子検出デバイス１４０からの検出信号に基づいてテスト画像を生成し得る。いくつかの実施形態では、テスト画像取得器４１０は、コントローラ５０に含まれる画像取得器の一部であり得るか又はそれとは別個であり得る。いくつかの実施形態では、テスト画像取得器４１０は、コントローラ５０に含まれる画像取得器により生成されるテスト画像を得ることができる。いくつかの実施形態では、テスト画像取得器４１０は、テスト画像を格納する格納デバイス又はシステムからテスト画像を得ることができる。いくつかの実施形態では、処理時間及びリソースを減らすために、テスト画像をサンプルのごく一部について得ることができる。

【0053】

[0062] 本開示の実施形態によれば、画像拡大又は画像縮小などの画像歪みがその対応するテスト画像から測定されるように、サンプル上のテスト領域を選択することができる。図５は、本開示の実施形態と一致する、サンプル５００上のテスト領域５０１の例を示す。図５に示すように、テスト領域５０１は、その中に複数のフィーチャ５０２を含むことができ、例示を目的として、テスト領域５０１の中心５０３も示される。図５は、規則的に配置されたフィーチャ５０２を示すが、テスト領域５０１に含まれるフィーチャ５０２は、規則的に配置されなくてもよいことが理解されるであろう。同様に、図５は、同じ形状を有するフィーチャ５０２を示すが、テスト領域５０１に含まれるフィーチャ５０２は、異なる形状を有することができる。いくつかの実施形態では、テスト領域５０１の領域は、一次電子ビーム（例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２又は１０２＿３）の視野に対応し得る。複数のフィーチャ５０２を有する領域をテスト領域５０１として選択することは、フィーチャ変位に基づいてテスト画像の画像歪み（例えば、画像拡大又は画像抽出）の測定を可能にするいくつかの方法の１つである。いくつかの実施形態では、サンプルは、テスト領域として設計又は指定された複数のフィーチャ５０２を含む領域を含むことができ、これは、その領域からのテスト画像の歪みレベルを決定する際に有利である。

【0054】

[0063] サンプル５００の異なるテスト領域について、複数のテスト画像が撮影される場合、複数のテスト画像のために、サンプル５００の異なる部分にある複数のテスト領域を選択することができる。同様に、複数のテスト領域の各々が複数のフィーチャ（例えば、５０２）を有することができる。いくつかの実施形態では、類似したパターン又はフィーチャを有する複数のテスト領域を選択することは、複数のテスト領域に対応する複数のテスト画像の変位測定値（例えば、歪みレベル）を比較する際に有利であり得る。いくつかの実施形態では、サンプルは、テスト領域として設計又は指定され、及び互いに同じ形状を有する複数のフィーチャ５０２を含む複数の領域を含むことができ、これは、その領域からのテスト画像の歪みレベルを比較する際に有利である。いくつかの実施形態では、複数の領域は、各領域内の同じ相対位置にフィーチャを含むことができる。いくつかの実施形態では、隣接する２つのテスト領域間の距離は、十分に大きい可能性があり、テスト中、あるテスト領域が他のテスト領域の一次電子ビームにより影響を受けない。

【0055】

[0064] 図４を再び参照すると、テスト画像分析器４２０は、テスト画像５０１が歪んでいるかどうかを判断し、歪み量を測定するように構成される。本開示の実施形態によれば、テスト画像分析器４２０は、テスト画像を、テスト画像に対応する基準画像を参照することにより分析することができる。本開示の実施形態によれば、情報ファイル４４０は、テスト画像に対応する基準画像を含むことができる。情報ファイル４４０は、情報を格納する任意の手段、例えばファイル、ファイルのセット、データベース、データベースのセットであり得る。情報ファイル４４０は、例えば、テスト画像のためのテスト領域の基準画像を含むことができる。いくつかの実施形態では、情報ファイル４４０に含まれる基準画像は、対応するテスト領域のグラウンドトゥルース画像であり得る。グラウンドトゥルース画像は、中でもとりわけ、対応するパターンを含むウェーハ若しくはダイの生画像を含むことができるか、又は対応するパターンを含むウェーハ若しくはダイから測定されたグラウンドトゥルースウェハーマップを含むことができる。いくつかの実施形態では、情報ファイル４４０に含まれる基準画像は、Graphic Database System（ＧＤＳ）形式、Graphic Database System II（ＧＤＳ ＩＩ）形式、Open Artwork System Interchange Standard（ＯＡＳＩＳ）形式、Caltech Intermediate Format（ＣＩＦ）などの形式であり得る。いくつかの実施形態では、情報ファイル４４０に含まれる基準画像は、対応するテスト領域のウェーハ設計レイアウトを含むことができる。ウェーハ設計レイアウトは、ウェーハを構築するためのパターンレイアウトに基づき得る。ウェーハ設計レイアウトは、フォトリソグラフィマスク又はレチクルからウェーハにフィーチャを転写するために使用される１つ以上のフォトリソグラフィマスク又はレチクルに対応し得る。いくつかの実施形態では、中でもとりわけ、ＧＤＳ又はＯＡＳＩＳ形式の基準画像は、関連する平面幾何学的形状、テキスト及びウェーハ設計レイアウトに関する他の情報を表す、バイナリファイル形式において格納されたフィーチャ情報を含み得る。

【0056】

[0065] 例示及び単純化の目的のため、テスト画像分析器４２０の動作は、図３Ａ～図３Ｃの検査画像３００、３１０及び３２０がテスト画像であるという想定で説明される。図３Ａに関して、位置３０１は、第１のテスト画像３００上のフィーチャ位置であり、基準位置３０２は、第１のテスト画像３００に対応する第１の基準画像上の対応するフィーチャ位置であると想定する。図３Ａに示すように、第１のテスト画像３００上のフィーチャの位置３０１は、フィーチャの対応する基準位置３０２に合致する。この例では、テスト画像分析器４２０は、第１のテスト画像３００が歪んでいないと判断することができる。

【0057】

[0066] 図３Ｂに関して、位置３１１は、第２のテスト画像３１０上のフィーチャ位置であり、基準位置３０２は、第２のテスト画像３１０に対応する第２の基準画像上の対応するフィーチャ位置であると想定する。図３Ｂに示すように、第２のテスト画像３１０上のフィーチャの位置３１１は、フィーチャの対応する基準位置３０２に合致せず、従って、テスト画像分析器４２０は、第２のテスト画像３１０が歪んでいると判断することができる。いくつかの実施形態では、第２のテスト画像３１０及び第２の基準画像上のフィーチャ距離の比較に基づいて、テスト画像分析器４２０は、第２のテスト画像３１０が拡大したか又は収縮したかどうかを判断することができる。例えば、テスト画像分析器４２０は、第２のテスト画像３１０の２つのフィーチャ位置３１１間の第１の距離ｄ_１を、２つのフィーチャ位置３１１に対応する第２の基準画像上の２つの基準フィーチャ位置３０２間の第２の距離ｄ_２と比較することができる。この例では、第１の距離ｄ_１が第２の距離ｄ_２より大きいため、テスト画像分析器４２０は、第２のテスト画像３１０が拡大したと判断することができる。

【0058】

[0067] いくつかの実施形態では、第２のテスト画像３１０上のフィーチャ位置３１１と、フィーチャに対応する基準フィーチャ位置３０２との間の距離に基づいて、テスト画像分析器４２０は、歪み量を決定することができる。図３Ｂに示すように、歪み量は、第２のテスト画像３１０上のフィーチャ位置３１１及び対応する基準フィーチャ位置３０２の中心間の第３の距離ｄ_３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、歪み量の絶対値は、図３Ｂに示すように第２のテスト画像３１０上のフィーチャ位置３１１に応じて変化し得るため、第２のテスト画像３１０の判定基準場所（例えば、中心から特定の距離）におけるフィーチャ位置３２１の歪み量（例えば、ｄ_３）を歪み量として用いることができる。いくつかの実施形態では、フィーチャが判定基準場所に存在しない場合、歪み量は、第２のテスト画像３１０におけるフィーチャ位置３１１の測定された歪み量に基づいて推定することができる。これにより、複数のテスト画像の歪み量間の比較を適切に行うことができる。いくつかの実施形態では、第２のテスト画像３１０の歪み量は、第２のテスト画像３１０における複数のフィーチャの変位量（例えば、第３の距離ｄ_３）の平均に基づいて決定することができる。この例では、テスト画像分析器４２０は、第２のテスト画像３１０が歪んでおり（例えば、拡大しており）、及び歪み量が第３の距離ｄ_３又は第２のテスト画像３１０におけるフィーチャの変位量の平均に対応すると判断することができる。

【0059】

[0068] 図３Ｃに関して、位置３２１は、第３のテスト画像３２０上のフィーチャ位置であり、基準位置３０２は、第３のテスト画像３２０に対応する第３の基準画像上の対応するフィーチャ位置であると想定する。図３Ｃに示すように、第３のテスト画像３２０上のフィーチャの位置３２１は、フィーチャの対応する基準位置３０２に合致せず、従って、テスト画像分析器４２０は、第３のテスト画像３２０が歪んでいると判断することができる。いくつかの実施形態では、第３のテスト画像３２０及び第３の基準画像上のフィーチャ距離の比較に基づいて、テスト画像分析器４２０は、第３のテスト画像３２０が拡大したか又は収縮したかどうかを判断することができる。例えば、テスト画像分析器４２０は、第３のテスト画像３２０上の２つのフィーチャ位置３２１間の第１の距離ｄ１を、２つのフィーチャ位置３２１に対応する、第３の基準画像上の２つの基準フィーチャ位置３０２間の第２の距離ｄ２と比較することができる。この例では、第１の距離ｄ１は、第２の距離ｄ２よりも小さいため、テスト画像分析器４２０は、第３のテスト画像３２０が縮小したと判断することができる。

【0060】

[0069] いくつかの実施形態では、第３のテスト画像３２０上のフィーチャ位置３２１と、フィーチャに対応する基準フィーチャ位置３０２との間の距離に基づいて、テスト画像分析器４２０は、歪み量を決定することができる。図３Ｃに示すように、歪み量は、第３のテスト画像３２０上のフィーチャ位置３２１及び対応する基準フィーチャ位置３０２の中心間の第３の距離ｄ３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、歪み量の絶対値は、図３Ｃに示すように第３のテスト画像３２０上のフィーチャ位置３２１に応じて変化し得るため、第３のテスト画像３２０の判定基準場所（例えば、中心から特定の距離）におけるフィーチャ位置３２１の歪み量（例えば、ｄ_３）を歪み量として用いることができる。いくつかの実施形態では、フィーチャが判定基準場所に存在しない場合、歪み量は、第３のテスト画像３２０におけるフィーチャ位置３２１の測定された歪み量に基づいて推定することができる。これにより、複数のテスト画像の歪み量間の比較を適切に行うことができる。いくつかの実施形態では、第３のテスト画像３２０の歪み量は、第３のテスト画像３２０における複数のフィーチャの変位量（例えば、第３の距離ｄ_３）の平均に基づいて決定することができる。この例では、テスト画像分析器４２０は、第３のテスト画像３２０が歪んでおり（例えば、縮小しており）、及び歪み量が第３の距離ｄ_３又は第３のテスト画像３２０におけるフィーチャの変位量の平均に対応すると判断することができる。

【0061】

[0070] テスト画像（例えば、図３Ａ～図３Ｃの３００、３１０又は３２０）の歪みレベルの決定を、テスト画像を基準画像に対して、テスト画像と基準画像の中心が合致するように位置合わせすることにより説明してきたが、歪みレベルを決定するいかなる方法も本開示の実施形態に適用できることが理解されるであろう。図６は、本開示の実施形態と一致する、歪みレベルを測定する例示的な方法を示す。図６に示すように、テスト画像６１０上の１つの角（例えば、左上隅）にあるフィーチャ位置６１１が基準画像上の対応するフィーチャ位置３０２に合致するように、テスト画像６１０と、対応する基準画像とを位置合わせすることにより、歪み量を分析し、決定することができる。この例では、歪み量は、別の角（例えば、１つの角に対する対角線上における反対側の角；図６では右下角）に位置する、テスト画像６１０のフィーチャ位置６１１と、対応する基準フィーチャ位置３０２との中心間の第３の距離ｄ３に基づいて決定することができる。図６は、負電荷状態下で撮影されたテスト画像６１０の歪みレベルを測定する例示的な方法を示すが、同じ方法は、正電荷状態又は中性電荷状態下で撮影されたテスト画像の歪みレベルを測定するために適用できることに留意されたい。

【0062】

[0071] 上で論じたように、テスト画像分析器４２０は、テスト画像取得器４１０により取得された複数のテスト画像を分析するように構成される。本開示の実施形態によれば、決定された歪み傾向（例えば、拡大又は縮小）及び歪み量（例えば、変位量）に基づいて、テスト画像分析器４２０は、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーを決定するように構成される。図７は、本開示の実施形態と一致する、中性電荷状態に対応する着地エネルギーを特定するための例示的なグラフ７００である。図７では、例えばテスト中に電子ビームを加速又は減速させるための、一次電子ビームに印加される電圧Ｖを用いて着地エネルギーが示されている。電子は、一定の電荷値を有するため、電子に印加される電圧は、電子がサンプル上に着地するときの電子のエネルギーの指標となり得る。

【0063】

[0072] 図７に示すように、グラフ７００にテスト結果Ｔ_１～Ｔ_７が示される。この例では、テスト結果Ｔ_１～Ｔ_７は、テスト画像分析器４２０により７つのテスト画像（例えば、図３Ｂ又は図３Ｃのテスト画像３１０又は３２０）から決定された歪み量であり得る。例えば、第１、第２、第３及び第７のテスト結果Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ７は、テスト結果Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ７が画像拡大を示すという点で図３Ｂの第２のテスト画像３１０に類似した４つのテスト画像から得ることができる。同様に、第４、第５及び第６のテスト結果Ｔ４、Ｔ５及びＴ６は、テスト結果Ｔ４、Ｔ５及びＴ６が画像縮小を示すという点で図３Ｃの第３のテスト画像３２０に類似した３つのテスト画像から得ることができる。図７に示すように、各テスト結果Ｔ１～Ｔ７は、その対応する着地エネルギー及び歪み量に従ってグラフ７００に配置されている。例えば、第１のテスト結果Ｔ１は、３００Ｖの着地エネルギーで撮影されたテスト画像の歪み量を表す。同様に、第２～第７のテスト結果Ｔ２～Ｔ７がグラフ７００に示される。いくつかの実施形態では、テスト結果Ｔ１～Ｔ７が異なるテスト領域のテスト画像から得られる場合、テスト結果Ｔ１～Ｔ７間での比較を公正にするために、グラフ７００上の各テスト結果Ｔ１～Ｔ７についての歪み量は、判定基準場所における正規化された値又は歪み量であり得る。図７は、７つのテスト結果を表すが、本開示の実施形態に任意の数のテスト結果を適用できることが理解されるであろう。

【0064】

[0073] 歪んでいないテスト画像（例えば、図３Ａの第１のテスト画像３００）を得ることが不可能な場合がある。本開示の実施形態によれば、テスト画像分析器４２０は、テスト結果（例えば、Ｔ１～Ｔ７）に基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギー（本開示では、中性着地エネルギーとも称される）を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、テスト画像分析器４２０は、グラフ７００上でテスト結果（例えば、Ｔ１～Ｔ７）の曲線を補間することにより中性着地エネルギーを推定することができる。例えば、テスト結果Ｔ１～Ｔ７を接続する補間ラインＬ１を図７に示すように定めることでき、中性着地エネルギーＥ１又はＥ２を、補間ラインＬ１と、ゼロ変位を示す水平ラインである中性電荷状態ラインＬ_２との交点において得ることができる。この例では、２つの着地エネルギーＥ_１及びＥ_２は、サンプルの中性の着地エネルギーとして推定される。

【0065】

[0074] 図４を再び参照すると、検査条件コントローラ４３０は、本開示の実施形態と一致するように、テスト画像分析器４２０の決定に従い、サンプルを検査するための検査条件を設定するように構成される。本開示の実施形態によれば、検査条件は、サンプルを検査するための一次電子ビームの着地エネルギーを含むことができる。中性着地エネルギー（例えば、Ｅ１又はＥ２）は、材料又は特性に特有のパラメータであり得るため、サンプルのいくつかの部分（例えば、テスト領域）から決定された中性着地エネルギーを使用してサンプル全体を検査することができる。いくつかの実施形態では、特定の材料を有するサンプルのために決定される中性着地エネルギーを使用して、同じ材料を有する他のサンプルを検査することもできる。いくつかの実施形態では、検査条件コントローラ４３０は、サンプルを検査するための着地エネルギーを、テスト画像分析器４２０により決定される中性着地エネルギーＥ１又はＥ２に設定することができ、この着地エネルギーは、サンプル上での電荷蓄積を回避することを可能にする。

【0066】

[0075] いくつかの実施形態では、着地エネルギーを中性着地エネルギーＥ１又はＥ２に設定することは、例えば、検査要件、制限などに起因して許容されない場合がある。例えば、サンプルは、より高いエネルギーレベルを有する電子ビーム電流から損傷を受け始める場合があるため、着地エネルギーは、特定のレベルよりも大きく設定されない場合がある。より低いエネルギーレベルでは、二次電子ビームが適切に放出されない場合があるため、着地エネルギーは、特定のレベルよりも小さく設定されない場合がある。又は、所望の解像度を有する検査画像を得るために、着地エネルギーは、特定のレベルよりも小さく設定されない場合がある。従って、いくつかの実施形態では、サンプルを検査するための着地エネルギーを中性着地エネルギーＥ１又はＥ２にできる限り近付けて設定することができる。また、一次電子ビームの着地エネルギーを制御することに加えて、検査中のサンプル上の帯電を抑制又は補償するために、検査条件コントローラ４３０が検査ツール較正を更に実施することができる。例えば、サンプル上の一次ビーム電流ドーズなどの他の検査条件も調整することができる。

【0067】

[0076] 本開示の実施形態によれば、検査画像取得器４５０は、サンプルの検査画像を取得することができる。検査画像は、検査条件コントローラ４３０により、着地エネルギーを使用することによって取得され得る。いくつかの実施形態では、検査画像取得器４５０は、電子ビームツール４０の電子検出デバイス１４０からの検出信号に基づいてサンプルの検査画像を生成し得る。いくつかの実施形態では、検査画像取得器４５０は、コントローラ５０に含まれる画像取得器の一部であり得るか又はそれとは別個であり得る。いくつかの実施形態では、検査画像取得器４５０は、コントローラ５０に含まれる画像取得器により生成される検査画像を得ることができる。いくつかの実施形態では、検査画像取得器４５０は、検査画像を格納する格納デバイス又はシステムから検査画像を得ることができる。

【0068】

[0077] 上で論じたように、着地エネルギーを中性着地エネルギーＥ_１又はＥ_２に設定することは、例えば、検査要件、制限などに起因して許容されない場合があるか、又は推定した中性着地エネルギーＥ_１若しくはＥ２が正確でない場合がある。従って、着地エネルギーが検査条件コントローラ４３０により設定された状態では、電荷は、検査中に依然としてサンプル上に蓄積する可能性があり、サンプルから撮影された検査画像は、依然として歪みを有する可能性がある。

【0069】

[0078] 本開示の実施形態によれば、画像向上装置４００は、図４に示すような画像修正器４６０を更に含むことができる。画像修正器４６０は、画像修正を実施して電荷蓄積効果を補償するように構成できる。いくつかの実施形態では、画像修正器４６０は、サンプルの検査画像に対応する基準画像を参照することにより、検査画像を修正することができる。例えば、画像修正器４６０は、情報ファイル４４０に含まれる基準画像を、検査画像取得器４５０により取得された検査画像と比較し、検査画像における誤差を修正することができる。いくつかの実施形態では、基準画像は、サンプル全体にわたる画像であり得る。

【0070】

[0079] いくつかの他の実施形態では、画像修正器４６０は、検査画像に所定のオフセットを適用することにより、検査画像を修正することができる。所定のオフセットは、複数の実験から得ることができる。いくつかの実施形態では、複数の実験的検査画像を、検査条件コントローラ４３０により設定された着地エネルギーを用いて撮影することができ、実験的検査画像ごとの誤差量（例えば、歪み量又は変位量）を例えば基準画像との比較により決定することができる。複数の実験的検査の誤差量の平均に基づいてオフセットを決定することができる。いくつかの実施形態では、処理時間及びリソースを減らすために、各実験的検査画像をサンプルのごく一部について得ることができる。いくつかの実施形態では、テスト画像と同様に、複数の実験的検査画像を同時に撮影することができる。いくつかの実施形態では、複数の実験的検査画像のために、テストのための複数のテスト領域を使用することもできる。

【0071】

[0080] 本開示の実施形態によれば、画像向上装置４００の動作は、自動化され得る。本開示の実施形態によれば、例えば、テスト画像分析又は実験的検査画像分析のための画像処理時間及びリソースが十分に小さい場合、サンプルのための中性着地エネルギーを特定すること、中性着地エネルギーに基づく着地エネルギーを用いてサンプルを検査すること及びサンプルから撮影された検査画像を修正することがリアルタイムで実施され得る。

【0072】

[0081] 図８は、本開示の実施形態と一致する、マルチビーム検査システムにおいて画像を向上させるための例示的な方法を表すプロセスフローチャートである。例示を目的として、図４の画像向上装置４００を参照して、画像を向上させる方法が説明される。

【0073】

[0082] ステップＳ８１０において、複数のテスト画像（例えば、図３Ａ～図３Ｃの３００、３１０又は３２０）を得ることが可能である。ステップＳ８１０は、例えば、とりわけ、テスト画像取得器４１０によって実施され得る。テスト画像は、サンプルの領域の検査画像であり得る。複数のテスト画像を異なる着地エネルギーにおいて撮影することができる。いくつかの実施形態では、複数のテスト画像を、例えばマルチビームＳＥＭを介してサンプルの異なるテスト領域について同時に撮影することができる。この場合、複数のテスト画像のためのテスト領域を、間隔を空けて配置して、テスト中、あるテスト領域が他のテスト領域の電子ビームにより影響を受けないようにすることができる。いくつかの他の実施形態では、複数のテスト画像をサンプルの一領域について異なる時間に逐次的に撮影することができる。いくつかの実施形態では、処理時間及びリソースを減らすために、テスト画像をサンプルのごく一部について得ることができる。

【0074】

[0083] 本開示の実施形態によれば、画像歪み（例えば、画像拡大又は画像縮小）がその対応するテスト画像から測定されるように、サンプル上のテスト領域を選択することができる。図５は、本開示の実施形態と一致する、サンプル５００上のテスト領域５０１の例を示す。図５に示すように、テスト領域５０１は、その中に複数のフィーチャ５０２を含むことができ、例示を目的として、テスト領域５０１の中心５０３も示される。図５は、規則的に配置されたフィーチャ５０２を示すが、テスト領域５０１に含まれるフィーチャ５０２は、規則的に配置されなくてもよいことが理解されるであろう。同様に、図５は、同じ形状を有するフィーチャ５０２を示すが、テスト領域５０１に含まれるフィーチャ５０２は、異なる形状を有することができる。いくつかの実施形態では、テスト領域５０１の領域は、一次電子ビーム（例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２又は１０２＿３）の視野に対応し得る。複数のフィーチャ５０２を有する領域をテスト領域５０１として選択することは、フィーチャ変位に基づいてテスト画像の画像歪み（例えば、画像拡大又は画像抽出）の測定を可能にするいくつかの方法の１つである。いくつかの実施形態では、サンプルは、テスト領域として設計又は指定された複数のフィーチャ５０２を含む領域を含むことができ、これは、その領域からのテスト画像の歪みレベルを決定する際に有利である。

【0075】

[0084] サンプル５００の異なるテスト領域について、複数のテスト画像が撮影される場合、複数のテスト画像のために、サンプル５００の異なる部分にある複数のテスト領域を選択することができる。同様に、複数のテスト領域の各々が複数のフィーチャ（例えば、５０２）を有することができる。いくつかの実施形態では、サンプルは、テスト領域として設計された互いに同じ形状を有する複数のフィーチャ５０２を含む複数の領域を含むことができ、これは、その領域からのテスト画像の歪みレベルを比較する際に有利である。いくつかの実施形態では、複数の領域は、各領域内の同じ相対位置にフィーチャを含むことができる。いくつかの実施形態では、類似したパターン又はフィーチャを有する複数のテスト領域を選択することは、複数のテスト領域に対応する複数のテスト画像からの変位測定値を比較する際に有利であり得る。

【0076】

[0085] ステップＳ８２０において、取得したテスト画像が分析される。ステップＳ８２０は、例えば、とりわけ、テスト画像分析器４２０によって実施され得る。ステップＳ８２０において、歪みレベル（例えば、歪み傾向、歪み量など）を決定することができる。本開示の実施形態によれば、テスト画像は、テスト画像に対応する基準画像を参照することにより分析することができる。いくつかの実施形態では、基準画像は、対応するテスト領域のグラウンドトゥルース画像であり得る。グラウンドトゥルース画像は、中でもとりわけ、対応するパターンを含むウェーハ若しくはダイの生画像を含むことができるか、又は対応するパターンを含むウェーハ若しくはダイから測定されたグラウンドトゥルースウェハーマップを含むことができる。いくつかの実施形態では、基準画像は、Graphic Database System（ＧＤＳ）形式、Graphic Database System II（ＧＤＳ ＩＩ）形式、Open Artwork System Interchange Standard（ＯＡＳＩＳ）形式、Caltech Intermediate Format（ＣＩＦ）などの形式であり得る。いくつかの実施形態では、基準画像は、対応するテスト領域のウェーハ設計レイアウトを含むことができる。ウェーハ設計レイアウトは、ウェーハを構築するためのパターンレイアウトに基づき得る。ウェーハ設計レイアウトは、フォトリソグラフィマスク又はレチクルからウェーハにフィーチャを転写するために使用される１つ以上のフォトリソグラフィマスク又はレチクルに対応し得る。いくつかの実施形態では、中でもとりわけ、ＧＤＳ又はＯＡＳＩＳ形式の基準画像は、関連する平面幾何学的形状、テキスト及びウェーハ設計レイアウトに関する他の情報を表す、バイナリファイル形式において格納されたフィーチャ情報を含み得る。

【0077】

[0086] 例示及び単純化の目的のため、ステップＳ８２０は、図３Ａ～図３Ｃの検査画像３００、３１０及び３２０がテスト画像であるという想定で説明される。図３Ａに示すように、第１のテスト画像３００上のフィーチャの位置３０１は、フィーチャの基準位置３０２に対応する。この例では、第１のテスト画像３００は、歪んでいないと判断されることになる。

【0078】

[0087] 図３Ｂに示すように、第２のテスト画像３１０上のフィーチャの位置３１１は、フィーチャの対応する基準位置３０２に合致せず、従って、第２のテスト画像３１０は、歪んでいると判断されることになる。いくつかの実施形態では、第２のテスト画像３１０及び第２の基準画像上のフィーチャ距離の比較に基づいて、第２のテスト画像３１０が拡大したか又は収縮したかどうかが判断される。例えば、第２のテスト画像３１０上の２つのフィーチャ位置３１１間の第１の距離ｄ１と、２つのフィーチャ位置３１１に対応する第２の基準画像上の２つの基準フィーチャ位置３０２間の第２の距離ｄ２とを比較することができる。この例では、第１の距離ｄ１が第２の距離ｄ２よりも大きいため、第２のテスト画像３１０が拡大したと判断されることになる。

【0079】

[0088] いくつかの実施形態では、第２のテスト画像３１０上のフィーチャ位置３１１と、フィーチャに対応する基準フィーチャ位置３０２との間の距離に基づいて、歪み量を決定することができる。図３Ｂに示すように、歪み量は、第２のテスト画像３１０上のフィーチャ位置３１１及び対応する基準フィーチャ位置３０２の中心間の第３の距離ｄ３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、歪み量の絶対値は、図３Ｂに示すように第２のテスト画像３１０上のフィーチャ位置３１１に応じて変化し得るため、第２のテスト画像３１０の判定基準場所（例えば、中心から特定の距離）におけるフィーチャ位置３２１の歪み量（例えば、ｄ３）を歪み量として用いることができる。いくつかの実施形態では、フィーチャが判定基準場所に存在しない場合、歪み量は、第２のテスト画像３１０におけるフィーチャ位置３１１の測定された歪み量に基づいて推定することができる。これにより、複数のテスト画像の歪み量間の比較を適切に行うことができる。いくつかの実施形態では、第２のテスト画像３１０の歪み量は、第２のテスト画像３１０における複数のフィーチャの変位量（例えば、第３の距離ｄ３）の平均に基づいて決定することができる。この例では、第２のテスト画像３１０は、歪んでおり（例えば、拡大しており）、及び歪み量は、第３の距離ｄ３又は第２のテスト画像３１０におけるフィーチャの変位量の平均に対応すると判断されることになる。

【0080】

[0089] 図３Ｃに示すように、第３のテスト画像３２０上のフィーチャの位置３２１は、フィーチャの対応する基準位置３０２に合致せず、従って、第３のテスト画像３２０は、歪んでいると判断されることになる。いくつかの実施形態では、第３のテスト画像３２０及び第３の基準画像上のフィーチャ距離の比較に基づいて、第３のテスト画像３２０が拡大したか又は収縮したかどうかが判断される。例えば、第３のテスト画像３２０上の２つのフィーチャ位置３２１間の第１の距離ｄ１と、２つのフィーチャ位置３２１に対応する第３の基準画像上の２つの基準フィーチャ位置３０２間の第２の距離ｄ２とを比較することができる。この例では、第１の距離ｄ１が第２の距離ｄ２よりも小さいため、第３のテスト画像３２０が縮小した判断されることになる。

【0081】

[0090] いくつかの実施形態では、第３のテスト画像３２０上のフィーチャ位置３２１と、フィーチャに対応する基準フィーチャ位置３０２との間の距離に基づいて、歪み量を決定することができる。図３Ｃに示すように、歪み量は、第３のテスト画像３２０上のフィーチャ位置３２１及び対応する基準フィーチャ位置３０２の中心間の第３の距離ｄ３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、歪み量の絶対値は、図３Ｃに示すように第３のテスト画像３２０上のフィーチャ位置３２１に応じて変化し得るため、第３のテスト画像３２０の判定基準場所（例えば、中心から特定の距離）におけるフィーチャ位置３２１の歪み量（例えば、ｄ３）を歪み量として用いることができる。いくつかの実施形態では、フィーチャが判定基準場所に存在しない場合、歪み量は、第３のテスト画像３２０におけるフィーチャ位置３２１の測定された歪み量に基づいて推定することができる。これにより、複数のテスト画像の歪み量間の比較を適切に行うことができる。いくつかの実施形態では、第２のテスト画像３２０の歪み量は、第３のテスト画像３２０における複数のフィーチャの変位量（例えば、第３の距離ｄ３）の平均に基づいて決定することができる。この例では、第３のテスト画像３２０は、歪んでおり（例えば、縮小しており）、及び歪み量は、第３の距離ｄ３又は第３のテスト画像３２０におけるフィーチャの変位量の平均に対応すると判断されることになる。

【0082】

[0091] テスト画像（例えば、図３Ａ～図３Ｃの３００、３１０及び３２０）の歪みレベルの決定を、テスト画像を基準画像に対して、テスト画像と基準画像の中心が合致するように位置合わせすることにより説明してきたが、歪みレベルを決定するいかなる方法も本開示の実施形態に適用できることが理解されるであろう。図６は、本開示の実施形態と一致する、歪みレベルを測定する例示的な方法を示す。図６に示すように、テスト画像６１０上の１つの角（例えば、左上隅）にあるフィーチャ位置６１１が基準画像上の対応するフィーチャ位置３０２に合致するように、テスト画像６１０と、対応する基準画像とを位置合わせすることにより、歪み量を分析し、決定することができる。この例では、歪み量は、別の角（例えば、１つの角に対する対角線上における反対側の角；図６では右下角）に位置する、テスト画像６１０のフィーチャ位置６１１と、対応する基準フィーチャ位置３０２との中心間の第３の距離ｄ３に基づいて決定することができる。図６は、負電荷状態下で撮影されたテスト画像６１０の歪みレベルを測定する例示的な方法を示すが、同じ方法は、正電荷状態又は中性電荷状態下で撮影されたテスト画像の歪みレベルを測定するために適用できることに留意されたい。

【0083】

[0092] 図７は、本開示の実施形態と一致する、中性電荷状態に対応する着地エネルギーを特定するための例示的なグラフ７００である。図７では、例えばテスト中に電子ビームを加速又は減速させるための、一次電子ビームに印加される電圧Ｖを用いて着地エネルギーが示されている。電子は、一定の電荷値を有するため、電子に印加される電圧は、電子がサンプル上に着地するときの電子のエネルギーの指標となり得る。

【0084】

[0093] 図７に示すように、グラフ７００にテスト結果Ｔ１～Ｔ７が示される。この例では、テスト結果Ｔ１～Ｔ７は、歪み量であり得る。図７に示すように、各テスト結果Ｔ１～Ｔ７は、その対応する着地エネルギー及び歪み量に従ってグラフ７００に配置されている。いくつかの実施形態では、テスト結果Ｔ１～Ｔ７が異なるテスト領域のテスト画像から得られる場合、テスト結果Ｔ１～Ｔ７間での比較を公正にするために、グラフ７００上の各テスト結果Ｔ１～Ｔ７についての歪み量は、判定基準場所における正規化された値又は歪み量であり得る。本開示の実施形態によれば、ステップＳ８２０において、テスト結果（例えば、Ｔ１～Ｔ７）に基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギー（本開示では、中性着地エネルギーとも称される）を決定することができる。いくつかの実施形態では、中性着地エネルギーは、グラフ７００上のテスト結果（例えばＴ１～Ｔ７）の曲線を補間することにより推定することができる。例えば、テスト結果Ｔ１～Ｔ７を接続する補間ラインＬ１を図７に示すように定めることでき、中性着地エネルギーＥ１又はＥ２を、補間ラインＬ１と、ゼロ変位を示す水平ラインである中性電荷状態ラインＬ２との交点において得ることができる。この例では、２つの着地エネルギーＥ１及びＥ２は、サンプルの中性の着地エネルギーとして推定される。

【0085】

[0094] 図８を再び参照すると、ステップＳ８３０において、サンプルを検査するための検査条件をステップＳ８２０の分析に従って制御することができる。ステップＳ８３０は、例えば、とりわけ、検査条件コントローラ４３０によって実施され得る。本開示の実施形態によれば、検査条件は、サンプルを検査するための一次電子ビームの着地エネルギーを含むことができる。中性着地エネルギー（例えば、Ｅ１及びＥ２）は、材料又は特性に特有のパラメータであり得るため、サンプルのいくつかの部分（例えば、テスト領域）から決定された中性着地エネルギーを使用してサンプル全体を検査することができる。いくつかの実施形態では、特定の材料を有するサンプルのために決定される中性着地エネルギーを使用して、同じ材料を有する他のサンプルを検査することもできる。いくつかの実施形態では、サンプルを検査するための着地エネルギーを、ステップＳ８２０において決定された中性着地エネルギーＥ_１又はＥ_２に設定することができ、これによりサンプル上での電荷蓄積を回避することが可能になる。

【0086】

[0095] いくつかの実施形態では、着地エネルギーを中性着地エネルギーＥ_１又はＥ_２に設定することは、例えば、検査要件、制限などに起因して許容されない場合がある。従って、いくつかの実施形態では、サンプルを検査するための着地エネルギーを中性着地エネルギーＥ_１又はＥ_２にできる限り近付けて設定することができる。また、一次電子ビームの着地エネルギーを制御することに加えて、検査中のサンプル上の帯電を抑制又は補償するために、検査ツール較正を更に実施することができる。例えば、サンプル上の一次ビーム電流ドーズなどの他の検査条件も調整することができる。

【0087】

[0096] ステップＳ８４０において、サンプルの検査画像を取得することができる。ステップＳ８７４０は、例えば、とりわけ、検査画像取得器４２０によって実施され得る。検査画像は、ステップＳ８３０において設定された着地エネルギーを使用して取得することができる。

【0088】

[0097] 上で論じたように、着地エネルギーを中性着地エネルギーＥ_１又はＥ_２に設定することは、例えば、検査要件、制限などに起因して許容されない場合があるか、又は推定した中性着地エネルギーＥ_１若しくはＥ_２が正確でない場合がある。従って、着地エネルギーがステップＳ８３０において設定された状態では、電荷は、検査中に依然としてサンプル上に蓄積する可能性があり、サンプルから撮影された検査画像は、依然として歪みを有する可能性がある。

【0089】

[0098] 本開示の実施形態によれば、本方法は、ステップＳ８５０を更に含むことができる。ステップＳ８５０において、画像修正を実施して電荷蓄積効果を補償することができる。いくつかの実施形態では、検査画像は、サンプルの検査画像に対応する基準画像を参照することにより修正することができる。例えば、基準画像を、ステップＳ８４０において取得された検査画像と比較することができ、比較に基づいて、検査画像上の誤差を修正することができる。ここでは、基準画像は、サンプル全体にわたる画像であり得る。

【0090】

[0099] いくつかの実施形態では、検査画像に所定のオフセットを適用することにより、検査画像を修正することができる。所定のオフセットは、複数の実験から得ることができる。いくつかの実施形態では、複数の実験的検査画像を、ステップＳ８３０において設定された着地エネルギーを用いて撮影することができ、実験的検査画像ごとの誤差量（例えば、歪み量又は変位量）を例えば基準画像との比較により決定することができる。複数の実験的検査の誤差量の平均に基づいてオフセットを決定することができる。いくつかの実施形態では、処理時間及びリソースを減らすために、各実験的検査画像をサンプルのごく一部について得ることができる。

【0091】

[00100] 本開示の態様は、以下の番号付けされた条項に記載される。
１．荷電粒子ビーム検査システムにおいて検査画像を向上させる方法であって、
異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、
複数のテスト画像の歪みレベルを決定することと、
歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、
決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、
を含む、方法。
２．検査画像に対応する基準画像に基づいて検査画像を修正することを更に含む、条項１に記載の方法。
３．サンプルの取得された複数のテスト画像の各々は、サンプルの複数のテスト領域のうちのテスト領域に対応する、条項１又は２に記載の方法。
４．複数のテスト画像の歪みレベルを決定することは、複数のテスト画像のうちの第１のテスト画像の第１の歪みレベルを、第１のテスト画像に対応する第１の基準画像に基づいて決定することを含む、条項１～３の何れか一項に記載の方法。
５．第１の歪みレベルは、第１のテスト画像が拡大しているか又は縮小しているかどうかを示す情報を含む、条項４に記載の方法。
６．第１の歪みレベルは、第１のテスト画像上のフィーチャと、第１の基準画像上の対応するフィーチャと、の間の変位に基づく第１の歪み量を含む、条項４に記載の方法。
７．サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することは、歪みレベルに基づいて、歪み量がゼロになることを可能にする着地エネルギーレベルを推定することを含む、条項１～６の何れか一項に記載の方法。
８．第１の歪みレベルを決定することは、第１のテスト画像上の２つのフィーチャの第１の距離と、第１の基準画像上の対応する２つのフィーチャの第２の距離と、の間の比較に基づく、条項４に記載の方法。
９．複数のテスト領域の各々は、複数のフィーチャを含む、条項３に記載の方法。
１０．検査画像に所定のオフセットを適用することにより、検査画像を修正することを更に含む、条項１に記載の方法。
１１．所定のオフセットは、決定された着地エネルギーレベルに基づいて取得される、サンプルの一部に対応する実験的検査画像の誤差量に基づいて決定される、条項１０に記載の方法。
１２．命令セットを格納するメモリと、
命令セットを実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
を含む画像向上装置であって、
命令セットは、装置に、
異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、
複数のテスト画像の歪みレベルを決定することと、
歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、
決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、
を実施させる、画像向上装置。
１３．少なくとも１つのプロセッサは、命令セットを実行して、装置に、
検査画像に対応する基準画像に基づいて検査画像を修正することを更に実施させるように構成される、条項１２に記載の装置。
１４．サンプルの取得された複数のテスト画像の各々は、サンプルの複数のテスト領域のうちのテスト領域に対応する、条項１２又は１３に記載の装置。
１５．複数のテスト画像の歪みレベルを決定することは、複数のテスト画像のうちの第１のテスト画像の第１の歪みレベルを、第１のテスト画像に対応する第１の基準画像に基づいて決定することを含む、条項１２～１４の何れか一項に記載の装置。
１６．第１の歪みレベルは、第１のテスト画像が拡大しているか又は縮小しているかどうかを示す情報を含む、条項１５に記載の装置。
１７．第１の歪みレベルは、第１のテスト画像上のフィーチャと、第１の基準画像上の対応するフィーチャと、の間の変位に基づく第１の歪み量を含む、条項１５に記載の装置。
１８．サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することは、歪みレベルに基づいて、歪み量がゼロになることを可能にする着地エネルギーレベルを推定することを含む、条項１３～１７の何れか一項に記載の装置。
１９．画像を向上させる方法を実施するために、コンピューティングデバイスの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令セットを格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、方法は、
異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、
複数のテスト画像の歪みレベルを決定することと、
歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、
決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
２０．命令セットは、検査画像に対応する基準画像に基づいて検査画像を修正することを更に実施するために、コンピューティングデバイスの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能である、条項１９に記載のコンピュータ可読媒体。
２１．サンプルの取得された複数のテスト画像の各々は、サンプルの複数のテスト領域のうちのテスト領域に対応する、条項１９又は２０に記載のコンピュータ可読媒体。
２２．複数のテスト画像の歪みレベルを決定することは、複数のテスト画像のうちの第１のテスト画像の第１の歪みレベルを、第１のテスト画像に対応する第１の基準画像に基づいて決定することを含む、条項１９～２１の何れか一項に記載のコンピュータ可読媒体。
２３．第１の歪みレベルは、第１のテスト画像が拡大しているか又は縮小しているかどうかを示す情報を含む、条項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
２４．第１の歪みレベルは、第１のテスト画像上のフィーチャと、第１の基準画像上の対応するフィーチャと、の間の変位に基づく第１の歪み量を含む、条項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
２５．サンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することは、歪みレベルに基づいて、歪み量がゼロになることを可能にする着地エネルギーレベルを推定することを含む、条項１９～２４の何れか一項に記載のコンピュータ可読媒体。
２６．荷電粒子ビーム検査システムにおいて最適着地エネルギーを特定する方法であって、
異なる着地エネルギーにおいて得られる、サンプルの複数のテスト画像を取得することと、
複数のテスト画像の歪みレベルを決定することであって、第１のテスト画像と、第１のテスト画像に対応する第１の基準画像と、を第１のテスト画像と第１の基準画像とにおけるフィーチャの位置に基づいて比較することを含むことと、
歪みレベルに基づいて、検査中にサンプルが中性電荷状態になることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することと、
を含む、方法。
２７．決定された着地エネルギーレベルに基づいて得られた検査画像を、検査画像に対応する基準画像に基づいて修正することを更に含む、条項２６に記載の方法。
２８．検査画像に所定のオフセットを適用することにより、検査画像を修正することを更に含む、条項２６に記載の方法。
２９．サンプルの取得された複数のテスト画像の各々は、サンプルの複数のテスト領域のうちのテスト領域に対応する、条項２６～２８の何れか一項に記載の方法。
３０．荷電粒子ビーム検査システムにおいて検査画像を向上させる方法であって、
サンプルの第１のテスト画像及び第２のテスト画像を取得することであって、第１のテスト画像及び第２のテスト画像は、異なる着地エネルギーで得られることと、
第１のテスト画像の第１の歪みレベル及び第２のテスト画像の第２の歪みレベルを決定することと、
サンプルを検査するときの歪みレベルが実質的にゼロになることを可能にする着地エネルギーレベルを決定することであって、第１の歪みレベル、第２の歪みレベル及び異なる着地エネルギーに基づくことと、
決定された着地エネルギーレベルに基づいて検査画像を取得することと、
を含む、方法。
３１．着地エネルギーレベルを決定することは、第１の歪みレベル、第２の歪みレベル及び異なる着地エネルギーに基づいて補間を実施することを含む、条項３０に記載の方法。
３２．検査画像に対応する基準画像に基づいて検査画像を修正することを更に含む、条項３０又は３１に記載の方法。
３３．検査画像に所定のオフセットを適用することにより、検査画像を修正することを更に含む、条項３０又は３１に記載の方法。

【0092】

[00101] コントローラ（例えば、図１のコントローラ５０）のプロセッサが、中でもとりわけ、画像検査、画像取得、ステージ位置決め、ビーム集束、電界調整、ビーム曲げ、コンデンサーレンズ調整、荷電粒子源の活性化、ビーム偏向及び方法８００を実施するための命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体が提供され得る。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。

【0093】

[00102] 本開示の実施形態は、上記で説明し、添付の図面で示した通りの構造に限定されないことと、その範囲から逸脱することなく、様々な修正形態及び変更形態がなされ得ることとが理解されるであろう。本開示は、様々な実施形態と関連付けて説明されており、本明細書で開示される本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趣旨は、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。

【0094】

[00103] 上記の説明は、限定ではなく、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形態がなされ得ることが当業者に明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】