特許 7505078 複数の荷電粒子ビームのための装置

(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】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】複数の荷電粒子ビームのための装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20240617BHJP

   H01J 37/147 20060101ALI20240617BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20240617BHJP

   H01J 37/153 20060101ALI20240617BHJP

   H01J 37/10 20060101ALI20240617BHJP

   H01J 37/05 20060101ALI20240617BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

H01J37/04 A

H01J37/147 B

H01J37/09 A

H01J37/153 B

H01J37/10

H01J37/05

H01J37/28 B

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023059915

(22)【出願日】2023-04-03

(62)【分割の表示】P 2021503887の分割

【原出願日】2019-07-31

(65)【公開番号】P2023076573

(43)【公開日】2023-06-01

【審査請求日】2023-04-07

(31)【優先権主張番号】62/716,832

(32)【優先日】2018-08-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/827,765

(32)【優先日】2019-04-01

(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】リウ，シュエドン

(72)【発明者】

【氏名】フー，シュエラン

(72)【発明者】

【氏名】チェン，ゾン－ウェイ

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１９６９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１２２１７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５１３５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１７４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５００９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８４５０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２４３７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／０４

Ｈ０１Ｊ ３７／１４７

Ｈ０１Ｊ ３７／０９

Ｈ０１Ｊ ３７／１５３

Ｈ０１Ｊ ３７／１０

Ｈ０１Ｊ ３７／０５

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子光学システムであって、
ソースによって生成される一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを偏向させるように構成された、第１の偏向器アレイと、
前記ソースの複数のイメージをイメージ面上に形成するために前記複数のビームレットを合焦させるように構成された、第１のレンズと、
前記複数のイメージをサンプル上に投影するように、及びその上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、対物レンズと、
前記複数のビームレットと、前記複数のプローブスポットによる照明に起因して前記サンプルから放出される二次荷電粒子とを分離するように構成された、ビームセパレータと、
前記ビームセパレータと前記第１のレンズとの間に配設され、前記ビームセパレータによって生じる分散を補償するように構成された荷電粒子分散補償器と、
を備え、
前記イメージ面が前記ビームセパレータよりも前記第１のレンズの近くに形成される、
荷電粒子光学システム。

【請求項2】

前記第１の偏向器アレイは、前記複数のプローブスポットの所定のピッチを取得するため、及び、その収差を減少させるために設定される偏向角度で、前記複数のビームレットを偏向させるように構成された、請求項１に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項3】

前記第１の偏向器アレイの上にあり、前記複数のプローブスポットの電流を制限するように構成された、第１のアパーチャアレイを更に備える、請求項１に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項4】

前記荷電粒子源と前記第１のアパーチャアレイとの間にあり、前記一次荷電粒子ビームを合焦させるように構成された、第２のレンズを更に備える、請求項３に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項5】

前記第２のレンズは、前記一次荷電粒子ビームを平行ビームとして合焦させるように構成される、請求項４に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項6】

前記第２のレンズは、前記複数のプローブスポットの前記電流を変化させるように構成された可動レンズである、請求項５に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項7】

前記複数のプローブスポットの収差を補償するように構成された、補償器アレイを更に備える、請求項５に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項8】

前記第２のレンズの上にあり、前記ソースに近く、また、前記複数のビームレット内で使用されない前記一次荷電粒子ビームの周辺部分を遮断するように構成された、メインアパーチャを更に備える、請求項５に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項9】

前記メインアパーチャと前記第１のアパーチャアレイとの間にあり、前記複数のビームレット内で使用されない前記一次荷電粒子ビームの一部を遮断するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、請求項８に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項10】

前記第２のアパーチャアレイは前記第２のレンズの上にあり、また前記ソースに近い、請求項９に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項11】

前記第２のレンズの上にあり、前記ソースに近く、また、前記複数のビームレット内で使用されない前記一次荷電粒子ビームの一部を遮断するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、請求項７に記載の荷電粒子光学システム。

【請求項12】

前記第１のアパーチャアレイ上に法線入射するように前記複数のビームレットを偏向させるように構成された、第２の偏向器アレイを更に備える、請求項４に記載の荷電粒子光学システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１８年８月９日出願の米国出願第６２／７１６，８３２号及び２０１９年４月１日出願の米国出願第６２／８２７，７６５号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002] 本明細書に提供される実施形態は、１つ以上の電子ビームを利用する電子顕微鏡装置などのマルチビーム装置を開示し、より具体的には、とりわけクーロン相互作用効果を低減させること又は伝送レンズの使用などによってビーム分散が低減したマルチビーム電子顕微鏡を開示する。

【背景技術】

【0003】

[0003] 集積回路（ＩＣ）の製造プロセスにおいて、未完成又は完成した回路コンポーネントは、設計に従って製造されていること及び欠陥が無いことを保証するために検査される。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの、光学顕微鏡又は電荷粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡を利用する検査システムが採用可能である。ＩＣコンポーネントの物理サイズは小型化し続けているため、欠陥検出における精度及び収率がますます重要になる。検査スループットを増加させるために複数の荷電粒子ビームが使用できるが、その際、装置のイメージング分解能は損なわれ、検査ツールを所望の目的には不適切なものとする可能性がある。

【0004】

[0004] 分解能をナノメートル未満まで下げることが可能な、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの電荷粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡は、サブ１００ナノメートルのフィーチャサイズを有するＩＣコンポーネントを検査するための実用的なツールとしての機能を果たす。ＳＥＭツールにおいて、相対的に高いエネルギーを有する一次電子のビームは、相対的に低い着地エネルギーでサンプル上に着地するために減速され、その上にプローブスポットを形成するように合焦される。この一次電子の合焦されたプローブスポットに起因して、表面から二次電子が生成されることになる。サンプル表面にわたってプローブスポットを走査すること、及び二次電子を収集することによって、パターン検査ツールはサンプル表面のイメージを取得することができる。

【0005】

[0005] 単一又は複数ビーム検査ツール内の、ビームセパレータ、レンズ、ビーム偏向器などの光学コンポーネントは、検査に使用されるビーム内に分散を導入し得る。例えば、一次電子のビームは光軸に沿って生成され得るが、二次電子を収集するためのディテクタはオフアクシスで配置される。複数の一次ビーム又は複数の二次ビームを含む検査システムにおいて、二次電子のビームを一次電子から分離し、二次ビームをオフアクシスディテクタに向けて誘導するために、ビームセパレータを使用することができる。ビームセパレータは、電磁気力を使用して電子を偏向させるために使用される磁気偏向器を備えるため、ビームセパレータは、通過するビーム内に分散を生成することができる。分散は、効果の中でもとりわけ、検査されるサンプル表面のイメージを再構築するための分解能を低下させる可能性がある。

【発明の概要】

【0006】

[0006] 本開示の実施形態は、荷電粒子源の仮想イメージを形成するように構成された偏向器と、イメージ面上に荷電粒子源の実像を形成するように構成された伝送レンズとを含み得る、荷電粒子光学システムを提供することができる。イメージ面は、荷電粒子源によって生成される一次荷電粒子と、一次荷電粒子とサンプルとの相互作用によって生成される二次荷電粒子とを分離するように構成された、ビームセパレータの少なくとも近くに形成され得る。イメージ面は、ビームセパレータの偏向面に形成され得る。粒子光学システムは、ビームセパレータの分散影響を低減させるために有用であり得る。

【0007】

[0007] いくつかの実施形態において、ソースによって生成される一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを偏向させるように構成された第１の偏向器アレイと、イメージ面上にソースの複数のイメージを形成するために複数のビームレットを合焦させるように構成された第１のレンズと、複数のイメージをサンプル上に投影し、サンプル上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、対物レンズとを含む、荷電粒子光学システムが提供され得る。第１の偏向器アレイは、イメージ形成素子アレイを含むことができる。第１のレンズは、伝送レンズを含むことができる。

【0008】

[0008] いくつかの実施形態において、第１の偏向器アレイの上にあり、複数のプローブスポットの電流を制限するように構成された、第１のアパーチャアレイも提供することができる。第１のアパーチャアレイは、ビーム制限アパーチャアレイを含むことができる。

【0009】

[0009] いくつかの実施形態において、荷電粒子源と第１のアパーチャアレイとの間にあり、一次荷電粒子ビームを合焦させるように構成された、第２のレンズも提供することができる。第２のレンズは、集光レンズを含むことができる。第２のレンズは、可動レンズ又は回転防止レンズを含むことができる。

【0010】

[0010] いくつかの実施形態において、複数のプローブスポットの収差を補償するように構成された、補償器アレイも提供することができる。補償器アレイは、収差補償器アレイ、非点収差補償器アレイ、又はフィールド曲率アレイを含むことができる。

【0011】

[0011] いくつかの実施形態において、第２のレンズの上にあり、ソースに近く、また複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの周辺部分を遮断するように構成された、メインアパーチャも提供することができる。

【0012】

[0012] いくつかの実施形態において、第２のアパーチャアレイも提供することができる。第２のアパーチャアレイは、メインアパーチャと第１のアパーチャアレイとの間にあり、複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの一部を遮断するように構成することができる。第１のアパーチャアレイは、クーロンアパーチャアレイを含み得る、プリビームレット形成機構を含むことができる。

【0013】

[0013] いくつかの実施形態において、複数のビームレットを、通常は第１のアパーチャアレイ上に入射するように偏向させるように構成された、第２の偏向器アレイも提供することができる。第２の偏向器アレイは、プリビームレット屈曲偏向器アレイを含むことができる。

【0014】

[0014] いくつかの実施形態において、荷電粒子源によって生成される荷電粒子ビームのビームレットを偏向させるように構成された、第１の偏向器と、ビームレットの荷電粒子がサンプルと相互作用することに応答して、ビームレットとサンプルから生成される二次荷電粒子とを分離させるように構成されたビームセパレータの領域内で、イメージ面上に荷電粒子源のイメージを形成するために、ビームレットを合焦させるように構成された、第１のレンズとを含む、荷電粒子光学システムを提供することができる。第１の偏向器は、イメージ形成素子アレイの一部とすることができる。第１のレンズは、伝送レンズとすることができる。

【0015】

[0015] いくつかの実施形態において、荷電粒子源によって生成されるビームの複数のビームレットを偏向させること、イメージ面上にソースの複数のイメージを形成するためにレンズによって複数のビームレットを合焦させること、及び、複数のプローブスポットサンプル上に形成するために複数のイメージをサンプル上に投影することを含む、サンプル上に複数のプローブスポットを形成する方法を提供することができる。レンズは伝送レンズとすることができる。

【0016】

[0016] 本開示のいくつかの実施形態は、複数のビームレットの一次荷電粒子とサンプルから放出される二次荷電粒子とを分離するように構成された荷電粒子セパレータよりも、第１のレンズの近くに形成されるイメージ面上に、荷電粒子源の複数のイメージを形成するために、複数のビームレットを合焦させるように構成された第１のレンズを含むことができる、マルチビーム装置を提供することができる。装置は、複数のイメージをサンプル上に投影するように、及びその上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、対物レンズを更に含むことができる。

【0017】

[0017] いくつかの実施形態において、マルチビーム装置は、一次荷電粒子ビームの複数のビームレットのうちの少なくとも１つを、一次光軸から外側に放射状に偏向させるように、及び、第１のレンズ上に入射するように構成された、第１の偏向器アレイを含むことができ、イメージ面は、一次荷電粒子ビームの一次光軸に対して垂直に、また、第１のレンズと荷電粒子セパレータとの間に形成される。装置は、荷電粒子源と第１のレンズとの間に配設され、一次荷電粒子ビームを合焦させるように構成された、第２のレンズを更に含むことができる。装置は、荷電粒子セパレータによって生じる分散を補償するように構成された荷電粒子分散補償器、及び、第１の偏向器アレイと荷電粒子源との間に配設され、複数のビームレットのプローブ電流を制限するように構成された、第１のアパーチャアレイも、含むことができる。いくつかの実施形態において、第２のレンズは、一次荷電粒子ビームの一次光軸に対して垂直に、主平面上に配設された、可動レンズとすることができる。第２のレンズはコンデンサレンズを含むことができる。マルチビーム装置は、荷電粒子源と第２のレンズとの間に配設され、一次荷電粒子ビームの周辺部分を塞ぐように構成された、アパーチャプレート、及び、アパーチャプレートと第２のレンズとの間に配設され、一次荷電粒子ビームから複数のビームレットを生成するように構成された、第２のアパーチャアレイを、更に含むことができる。いくつかの実施形態において、第１のレンズは伝送レンズを含むことができる。伝送レンズは、形成されるイメージ面の位置を調節することによって複数のビームレットの拡大を調節し、第１のレンズと荷電粒子セパレータとの間にイメージ面を形成するように構成された、調節可能レンズとすることができる。

【0018】

[0018] 本開示のいくつかの実施形態は、一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを偏向させるように構成された、第１の偏向器アレイを含むことができる、マルチビーム装置を提供することができ、第１の偏向器アレイは、一次荷電粒子ビームの一次光軸に対して実質的に平行になるように、複数のビームレットのうちの少なくとも１つをコリメートするように構成される。マルチビーム装置は、複数のビームレットの一次荷電粒子とサンプルから放出される二次荷電粒子とを分離するように構成された荷電粒子セパレータよりも第１のレンズの近くに形成されるイメージ面上に、荷電粒子源の複数のイメージを形成するために、複数のビームレットを合焦させるように構成された第１のレンズ、及び、複数のイメージをサンプル上に投影するように、及びその上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、第２のレンズを更に含むことができる。

【0019】

[0019] 本開示のいくつかの実施形態は、マルチビーム装置を使用してサンプルを観察する方法を提供することができる。方法は、複数のビームレットの一次荷電粒子とサンプルから放出される二次荷電粒子とを分離するように構成された、荷電粒子セパレータよりも第１のレンズの近くに形成されるイメージ面上に、荷電粒子源の複数のイメージを形成するために、第１のレンズを使用して複数のビームレットを合焦させること、及び、対物レンズを使用して、複数のイメージをサンプル上に投影し、その上に複数のプローブスポットを形成することを、含むことができる。

【0020】

[0020] 本発明の例示の利点及び効果は添付の図面に関連した下記の説明から明らかとなり、添付の図面では本開示の特定の実施形態が例として示されている。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】[0021]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す概略図である。

【図2A】[0022]図１の例示的電子ビーム検査システムの一部とすることができる例示的電子ビームツールを示す図である。

【図2B】[0023]ビームセパレータの例示的構成を示す図である。

【図2C】[0024]ビームセパレータの例示的構成を示す図である。

【図3】[0025]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査を示す図である。

【図4A】[0026]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図4B】[0026]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図4C】[0026]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図4D】[0027]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図4E】[0027]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図4F】[0027]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図4G】[0027]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図5A】[0028]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図5B】[0028]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図5C】[0028]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールを示す図である。

【図6A】[0029]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールの一部を示す図である。

【図6B】[0029]本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査ツールの一部を示す図である。

【図7】[0030]本開示の実施形態に一致する、ビームを形成するための例示的方法を表すフローチャートである。

【図8】[0031]本開示の実施形態に一致する、マルチビーム検査ツールを使用してサンプルを観察する例示的方法を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

[0032] 次に例示的実施形態について詳細に言及し、その例は添付の図面に示される。下記の説明は添付の図面を参照し、別段に明記されていない限り、図面において異なる図面内の同じ番号は、同じか又は同様の要素を表す。例示的実施形態の下記の説明で示される実装は、本発明に一致するすべての実装を表すものではない。代わりに、添付の特許請求の範囲に示される本発明に関する態様に一致するシステム、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、本開示はこれに限定されない。他のタイプの荷電粒子ビームも同様に適用可能である。更に、光学イメージング、光検出、Ｘ線検出などの、他のイメージングシステムが使用可能である。図面内のコンポーネントの相対寸法は、見やすくするために誇張されている場合がある。

【0023】

[0033] 電子デバイスは、基板と呼ばれるシリコンの部片上に形成される回路で構築される。多くの回路は同じシリコンの部片上にまとめて形成可能であり、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縮小されているため、より多くの回路を基板上に取り付けることができる。例えば、スマートフォン内のＩＣチップは親指の爪のように小さくすることが可能であり、それでもなお、２０億個を超えるトランジスタを含み得、各トランジスタのサイズはヒトの髪の毛の１０００分の１のサイズとすることが可能である。

【0024】

[0034] これらの極端に小さなＩＣを作成することは複雑で時間及び費用のかかるプロセスであり、しばしば何百もの個別のステップを含む。たとえ１つのステップにでもエラーがあれば、完成したＩＣを使用できなくする欠陥を生じさせる可能性がある。したがって、製造プロセスの１つの目標は、こうした欠陥を回避して、プロセスにおいて作成される機能ＩＣの数を最大にすること、すなわち、プロセスの全収率を向上させることである。

【0025】

[0035] 収率を向上させる１つの構成要素は、十分な数の機能集積回路を生成することを保証するために、チップ作成プロセスを監視することである。プロセスを監視する１つの手法は、チップ回路構造を形成する様々なステージにおいてチップ回路構造を検査することである。検査はＳＥＭを使用して実施可能である。ＳＥＭは、これらの極端に小さな構造をイメージングするため、実際には構造の「ピクチャ」を撮影するために使用可能である。イメージは、構造が適切に形成されたかどうか、また更に構造が適切な場所に形成されたかどうかを判定するために使用可能である。構造に欠陥がある場合、欠陥が再発しないようにプロセスを調節することができる。

【0026】

[0036] いくつかの検査ツールにおいて、荷電粒子源から発生した一次ビームは光軸に沿って進み、サンプルに当たって、二次ビームが光軸に沿ってサンプルから発生することができる。二次ビームをディテクタに迂回させるために、光軸上にビームセパレータを提供することができる。したがって、一次ビームは初期にビームセパレータを通過し、その後サンプルに到達することができる。遭遇する可能性のあるいくつかの問題のうちの１つは、一次ビームがビームセパレータを介して進むときに分散を経験する可能性があり、結果として生じるサンプル上のビームスポットは、サイズを大きくすることなどによって所望の形状から外れる可能性があることである。これが、イメージング分解能を劣化させる場合がある。本開示のいくつかの実施形態において、こうした分散の影響を減少させるか又は無くすことができる。例えば、ビームセパレータ近くのイメージ面上にソースのイメージを形成するように構成された、伝送レンズを提供することができる。いくつかの実施形態によれば、ビームは、サンプル上に形成されるプローブスポットのサイズを増加させることなどによってサンプル上のソースの最終イメージの品質を低下させることなく、ビームセパレータを通過することができる。したがって、イメージング分解能が向上し得る。

【0027】

[0037] ビーム分散を減少させることに加えて、例えば、より小さなプローブスポットをサンプル上に生成するために一次荷電粒子ビームの拡大を減少させることによって、伝送レンズは、イメージング分解能を更に向上させる際に有用であり得る。ビームセパレータ近くに中間イメージ面を形成することでビーム分散を減少させることができるが、拡大は高分解能を達成するほど十分に小さくない可能性がある。対照的に、ビームセパレータよりも伝送レンズの近くに中間イメージ面を形成することで、一次荷電粒子ビームの拡大を減少させることができるが、結果としてビーム分散は増加する可能性がある。荷電粒子セパレータよりも伝送レンズの近くにイメージ面を形成することによって、イメージング分解能を強化するための取り組みにおいてビーム分散は悪化し、イメージング分解能の喪失を生じさせる可能性がある。したがって、所望の解決策は、イメージング分解能における全体の機能強化を達成するために、ビーム分散を減少させながら一次荷電粒子ビームの拡大を減少させることであり得る。

【0028】

[0038] 本開示のいくつかの実施形態において、マルチビーム装置は、中間イメージ面上に荷電粒子源の複数のイメージを形成するために複数ビームレットを合焦させるように構成された、レンズを含むことができる。中間イメージ面は荷電粒子セパレータから離れて形成し、より小さなプローブスポットを発生させるために、一次荷電粒子ビームの拡大の減少を可能にすることができる。装置は、荷電粒子セパレータから離れたイメージ面の形成に起因して生じるビームレットの分散を補償するための、荷電粒子分散補償器を更に備えることができる。本開示のいくつかの実施形態は、イメージング分解能全体を機能強化するために、ビーム分散を減少させながら、一次ビームの拡大を減少させることができる。

【0029】

[0039] 本開示の範囲を限定することなく、実施形態の説明及び図面は、例示的に電子ビームを使用するものとして示すことができる。しかしながら実施形態は、本発明を特定の荷電粒子に限定するために使用されるものではない。例えば、ビーム形成のためのシステム及び方法は、光子、Ｘ線、及びイオンなどに適用可能である。更に、「ビーム」という用語は、とりわけ、一次電子ビーム、一次電子ビームレット、二次電子ビーム、又は二次電子ビームレットを指すことができる。

【0030】

[0040] 本明細書で使用する場合、別段に明記されていない限り、「又は」という用語は、実行不可能な場合を除き、すべての可能な組み合わせを包含する。例えば、あるコンポーネントがＡ又はＢを含み得ると示されている場合、別段に明記されていないか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Ａ及びＢを含むことができる。第２の例として、あるコンポーネントがＡ、Ｂ、又はＣを含み得ると示されている場合、別段に明記されていないか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及びＢ及びＣを含むことができる。

【0031】

[0041] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的電子ビーム検査（ＥＢＩ）システム１０を示す、図１を参照する。図１に示されるように、ＥＢＩシステム１０は、メインチャンバ１１、ロード／ロックチャンバ２０、電子ビームツール１００、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１００は、メインチャンバ１１内に配置される。

【0032】

[0042] ＥＦＥＭ３０は、第１のローディングポート３０ａ及び第２のローディングポート３０ｂを含む。ＥＦＥＭ３０は、追加のローディングポートを含むことができる。第１のローディングポート３０ａ及び第２のローディングポート３０ｂは、例えば、検査するべきウェーハ（例えば、半導体ウェーハ又は他の材料で作られたウェーハ）又はサンプル（以後、ウェーハ及びサンプルは集合的に「ウェーハ」と呼ぶことができる）を含む、ウェーハ前部開口統合ポッド（ＦＯＵＰ）を受け取ることができる。ＥＦＥＭ３０内の１つ以上のロボットアーム（図示せず）は、ウェーハをロード／ロックチャンバ２０へ移送することができる。

【0033】

[0043] ロード／ロックチャンバ２０は、大気圧より下の第１の圧力に達するようにロード／ロックチャンバ２０内の気体分子を除去する、ロード／ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続される。第１の圧力に達した後、１つ以上のロボットアーム（図示せず）は、ウェーハをロード／ロックチャンバ２０からメインチャンバ１１へ移送することができる。メインチャンバ１１は、第１の圧力より下の第２の圧力に達するようにメインチャンバ１１内の気体分子を除去する、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続される。第２の圧力に達した後、ウェーハは、電子ビームツール１００による検査を受ける。電子ビームツール１００は、単一ビームシステム又はマルチビームシステムとすることができる。コントローラ１９が、電子ビームツール１００に電子的に接続される。図１においてコントローラ１９は、メインチャンバ１１、ロード／ロックチャンバ２０、及びＥＦＥＭ３０を含む構造の外部にあるように示されているが、コントローラ１９は構造の一部であり得ることが理解されよう。

【0034】

[0044] 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１１の例を提供しているが、最も広義には、本開示の態様は電子ビーム検査システムを収容するチャンバに限定されないことに留意されたい。むしろ、本明細書で考察する原理は、第２の圧力より下で動作する他のツールにも適用可能であることが理解されよう。

【0035】

[0045] 図２Ａは、図１のＥＢＩシステムの一部であり得る例示的電子ビームツール１００Ａを示す。電子ビームツール１００Ａ（本明細書では「装置１００Ａ」とも呼ばれる）は、電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、コンデンサレンズ１１０、ソース変換ユニット１２０、一次投影光学システム１３０、二次イメージングシステム１５０、及び電子検出デバイス１４０Ｍを備える。一次投影光学システム１３０は、対物レンズ１３１を備えることができる。サンプル表面７を伴うサンプル１を、可動ステージ（図示せず）上に提供することができる。電子検出デバイス１４０Ｍは、複数の検出要素１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３を備えることができる。ビームセパレータ１６０及び偏向スキャンユニット１３２を、一次投影光学システム１３０内部に配置することができる。

【0036】

[0046] 電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、コンデンサレンズ１１０、ソース変換ユニット１２０、ビームセパレータ１６０、偏向スキャンユニット１３２、及び一次投影光学システム１３０は、装置１００Ａの一次光軸１００＿１と位置合わせすることができる。二次イメージングシステム１５０及び電子検出デバイス１４０Ｍは、装置１００Ａの二次光軸１５０＿１と位置合わせすることができる。

【0037】

[0047] 電子源１０１は、カソード（図示せず）及び抽出器又はアノード（図示せず）を備えることができ、動作の間、電子源１０１は一次電子をカソードから放出するように構成され、一次電子は、一次ビームクロスオーバ（仮想又は実）１０１ｓを形成する一次電子ビーム１０２を形成するために、抽出器又はアノードによって抽出又は加速される。一次電子ビーム１０２は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓから放出されているように視覚化することができる。

【0038】

[0048] ソース変換ユニット１２０は、イメージ形成要素アレイ（図２Ａには図示せず）及びビーム制限アパーチャアレイ（図２Ａには図示せず）を備えることができる。イメージ形成要素アレイは、一次電子ビーム１０２の複数の一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３に影響を与えること、及び、一次ビームレット１０２＿１、２０１＿２、１０２＿３の各々について１つの、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの複数の平行イメージ（仮想又は実）を形成することができる、複数のマイクロ偏向器又はマイクロレンズを備えることができる。ビーム制限アパーチャアレイは、個々の一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の直径を制限するように構成可能である。図２Ａは、一例として３つの一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を示し、ソース変換ユニット１２０は任意数の一次ビームレットを形成するように構成可能であることを理解されよう。例えば、ソース変換ユニット１２０は、一次ビームレットの３×３アレイを形成するように構成可能である。ソース変換ユニット１２０は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓの収差を補償するように構成された、収差補償器アレイを更に含むことができる。いくつかの実施形態において、収差補償器アレイは、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのフィールド曲率収差をそれぞれ補償するように構成されたマイクロレンズを伴う、フィールド曲率補償器アレイを含むことができる。いくつかの実施形態において、収差補償器アレイは、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓの非点収差をそれぞれ補償するように構成された、マイクロ非点収差補償器を伴う、非点収差補償器を含むことができる。いくつかの実施形態において、イメージ形成要素アレイ、フィールド曲率補償器アレイ、及び非点収差補償器アレイは、マイクロ偏向器、マイクロレンズ、及びマイクロ非点収差補償器の複数の層を、それぞれ備えることができる。多層アレイの例は、米国特許出願第６２／５６７，１３４号により詳細に記載されており、その全体が本明細書に組み込まれる。

【0039】

[0049] コンデンサレンズ１１０は、一次電子ビーム１０２を合焦させるように構成される。コンデンサレンズ１１０は、コンデンサレンズ１１０の合焦力を変化させることによって、ソース変換ユニット１２０のダウンストリームにある一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を調節するように、更に構成可能である。それによってビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、コンデンサレンズ１１０によって変更可能な合焦状況を有することができる。代替として、電流は、個々の一次ビームレットに対応するビーム制限アパーチャアレイ内のビーム制限アパーチャの半径サイズを変化させることによって、変更可能である。したがって、ビームレットの電流は、ビームレットの軌道に沿った異なる場所において、異なるものとすることができる。サンプル表面上のビームレットの電流（例えば、プローブスポット電流）が所望の量に設定されるように、ビームレット電流を調節することができる。

【0040】

[0050] コンデンサレンズ１１０は、その第１の主平面の位置が移動可能であるように構成可能な、可動コンデンサレンズとすることができる。可動コンデンサレンズは、磁気レンズ、又は静電レンズ、又は電磁レンズ（例えば、複合レンズ）であるように構成可能である。可動コンデンサレンズは、米国特許第９，９２２，７９９号及び米国特許出願第２０１７／００２５２４３号により詳細に記載されており、そのどちらも、その全体が本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態において、コンデンサレンズは、ビームレットの電流を変化させながら、オフアクシスビームレットの回転角度は変更せずに維持することが可能な、回転防止レンズとすることができる。いくつかの実施形態において、コンデンサレンズ１１０は、移動可能な第１の主平面を伴う回転防止レンズを含む、可動回転防止コンデンサレンズとすることができる。回転防止レンズ又は可動回転防止コンデンサレンズは、国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０８４４２９号により詳細に記載されており、その全体が参照により組み込まれる。

【0041】

[0051] 対物レンズ１３１は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を検査用のサンプル１上に合焦させるように構成可能であり、現在の実施形態では、３つのプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓを表面７上に形成することができる。ガンアパーチャプレート１７１は、動作中、クーロン効果を低減させるために、一次電子ビーム１０２の周辺電子を塞ぐように構成される。クーロン効果は、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３のプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓの各々のサイズを大きくし、したがって検査分解能を劣化させる可能性がある。

【0042】

[0052] ビームセパレータ１６０は、例えば、静電ダイポールフィールドＥ１及び磁気ダイポールフィールドＢ１を生成する静電偏向器を備える、ウィーンフィルタとすることができる。ビームセパレータ１６０は、ローレンツ力を使用して、通過する電子に影響を与えることができる。ビームセパレータ１６０を活動化して、静電ダイポールフィールドＥ１及び磁気ダイポールフィールドＢ１を生成することができる。動作中、ビームセパレータ１６０は、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の個々の電子に、静電ダイポールフィールドＥ１による静電力をかけるように構成可能である。静電力は、ビームセパレータ１６０の磁気ダイポールフィールドＢ１によって個々の電子にかけられる磁力と、大きさは等しいが、方向は反対である。一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、ビームセパレータ１６０をほぼまっすぐ通過することができる。

【0043】

[0053] 偏向スキャンユニット１３２は、動作中、表面７のあるセクション内の個々のスキャン域にわたって、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓをスキャンするために、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させるように構成される。プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓにおける一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３によるサンプル１の照明に応答して、二次電子がサンプル１から出現し、動作中、サンプル１から放出される３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを形成する。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅの各々は、典型的には、（５０ｅＶより小さいか又は５０ｅＶに等しい電子エネルギーを有する）二次電子、及び（５０ｅＶと、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の着地エネルギーとの間の、電子エネルギーを有する）後方散乱電子を含む、異なるエネルギーを有する電子を含む。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を二次イメージングシステム１５０に向けて偏向させるように構成される。二次イメージングシステム１５０はその後、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを、電子検出デバイス１４０Ｍの検出要素１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３上に合焦させる。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、例えば、サンプル１の対応するスキャン域のイメージを構築するために信号処理ユニット（図示せず）に送信可能な対応する信号を生成するように、配置される。

【0044】

[0054] 前述のように、ビームセパレータ１６０は、ウィーンフィルタなどの磁気偏向器を含む偏向デバイスとすることができる。偏向デバイスは、通過する電子を偏向させることができる。電子の偏向方向及び偏向角度は、電子の移動方向及びエネルギー（例えば、速度で表すことができる）に依存する。したがって、二次電子又は後方散乱電子とは異なる方向に移動する一次電子は、二次電子又は後方散乱電子と区別することができる。したがって、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、ビームセパレータ１６０をほぼまっすぐ通過することが可能である一方で、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅは光軸１００＿１から離れて偏向される。しかしながら、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３自体は、異なるエネルギーレベルの電子を含むことができる。したがって、ビームセパレータ１６０を通過する一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電子は、必ずしも完全にまっすぐ通過するとは限らず、代わりに、偏向角度で偏向される可能性がある。したがって、各ビームレットにおける電子の偏向角度は異なり、それにより、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の各々において、分散が発生することになる。例えば、図２Ａは、公称エネルギーＶ_０及びエネルギーの広がりΔＶを伴う、一次ビームレットの各々の分散を示す。一次ビームレットの各々は、ビームレットが、エネルギーＶ_０に対応するビームレット部分、エネルギーＶ_０＋ΔＶ／２に対応するビームレット部分、及び、エネルギーＶ_０－ΔＶ／２に対応するビームレット部分に分散されるように、分散を経験する可能性がある。

【0045】

[0055] 分散は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓを、偏向方向に関する方向（例えば、図２Ａにおける半径方向）に拡大させることなどによって、サンプル１上に所望の形状から外れたプローブスポットを形成するために、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３に影響を与えることができる。したがって分散は、プローブスポットを、例えば長方形に形成させることができる。ビームセパレータ１６０によって生じる分散は、イメージング分解能を劣化させる可能性がある。

【0046】

[0056] 更に分散は、電子検出デバイス１４０Ｍ上により大きなスポットを形成するように、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅに影響を与えることができる。分散は、二次電子収集効率を劣化させ、クロストークに寄与する可能性がある。

【0047】

[0057] 次に、本開示の実施形態に一致する、投影システムの一部の例示的構成を示す、図２Ｂを参照する。図２Ｂの投影システムは、一次投影光学システム１３０の一部を形成することができる。図２Ｂは一次光軸１００＿１と位置合わせされた中央ビームレット１０２＿１のみを示す。ビームレット１０２＿１は、中間イメージ面２上に合焦可能である。すなわち、ビームレット１０２＿１は、イメージ面２内の合焦スポットと共に形成可能である。イメージ面２は、ビームセパレータ１６０の偏向面１６０＿２の上に位置する。異なるエネルギーを有する一次光軸１００＿１に沿って進むビームレット１０２＿１の電子は、ビームセパレータ１６０を出た後に分散し得る。したがって電子は、イメージ面２上に仮想半径シフト３を有し得る。すなわち電子は、半径シフト３によって、イメージ面２上の元の位置から変位した仮想位置から放出されるように視覚化され得る。半径方向は一次光軸１００＿１に対して直角である。半径シフト３に起因して、イメージ面２上の合焦スポットは拡大しているように視覚化される。したがって、サンプル１上に形成されるビームスポット１０２Ｓは広がり得る。更に、図２Ｂは中央ビームレットのみを示しているが、この効果はオフアクシスビームレットに対してより強く影響を与える可能性がある。オフアクシスビームレットは、ある角度でビームセパレータを通過し得、したがってビームセパレータを介してより長い距離を進み得、磁場及び電場の影響をより多く受け、したがって分散が増幅する。

【0048】

[0058] 半径シフト３は、イメージ面２が偏向面１６０＿２に近づくにつれて減少し得る。半径シフト３は、図２Ｃに示すように、イメージ面２が偏向面１６０＿２と一致した場合、ゼロになるか、あるいはゼロに近づくか又はほぼゼロになり得る。したがってビームレットスポット１０２Ｓは、ビームセパレータ１６０が存在しないか又は活動化されていないときに比べて、同じか又はほぼ同じに形成可能である。

【0049】

[0059] ビームセパレータ１６０は、その中央に偏向面１６０＿２を有するように表され得るが、偏向は偏向面１６０＿２に直接ではない場所にある電子に対して生じ得ることを理解されよう。例えばウィーンフィルタは、ある距離にわたって一次光軸１００＿１に平行に延在するように配置された電極及び磁気ポール片を備え得るため、電場及び磁場はあるエリアにわたって発生する。したがって電子は、電場及び磁場の始まりに達すると同時に偏向を開始し得、場を出るまで偏向し続け得る。いくつかの実施形態において、ビームセパレータによって生じる偏向は、ビームセパレータの中央面に位置し得る偏向面によって近似され得る。偏向面は、電場又は磁場の分布の中心に対応する位置で、ビームセパレータと交差し得る。いくつかの実施形態において、偏向面は、ビームセパレータを形成する構造の幾何学的中心に位置し得る。

【0050】

[0060] 図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、ビームレット１０２＿１は、例えばビームセパレータ１６０の上にレンズを提供することによって、イメージ面２内にイメージを生成するように形成され得る。一次ビーム又はビームレットを合焦させるために、レンズ又はレンズアレイが提供され得る。

【0051】

[0061] 図３は、本開示の実施形態に一致する、分散を減少させるために有用であり得る装置２００Ａを示す。装置２００Ａは、図１の電子ビームツール１００として使用され得る。図３に示すように、電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１の主開口、コンデンサレンズ１１０、ソース変換ユニット１２０、及び対物レンズ１３１は、装置の一次光軸２００＿１と位置合わせされる。電子源１０１は、一次光軸２００＿１に沿って、及びソースクロスオーバ（仮想又は実）１０１ｓと共に、一次電子ビーム１０２を生成する。

【0052】

[0062] コンデンサレンズ１１０は、発散度を減少させるため、又は一次光軸２００＿１に沿った平行ビームになるために、一次電子ビーム１０２を合焦させることができる。すなわち、いくつかの実施形態において、コンデンサレンズ１１０は、一次電子ビーム１０２を平行ビームとして合焦させることができる。コンデンサレンズ１１０は、ソース変換ユニット１２０上に垂直に入射するべき一次電子ビーム１０２を形成するように構成可能である。ソース変換ユニット１２０の例は、米国特許第９，６９１，５８６号、米国特許出願第２０１７／００２５２４３号、及び国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０８４４２９号に見られ、それらはすべて、それらの全体が参照により組み込まれる。

【0053】

[0063] ソース変換ユニット１２０において、一次電子ビーム１０２の３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３がそれぞれ偏向されるように、偏向器が提供され得る。したがって偏向されたビームレットは、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージを形成することができる。ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、例えば一次光軸２００＿１に向かって、又は一次光軸２００＿１の外側に向かって、又は一次光軸２００＿１の周りを回転して、偏向され得る。

【0054】

[0064] 一次投影システム１３０は、伝送レンズ１３３及び対物レンズ１３１を含む。伝送レンズ１３３は一次光軸２００＿１と位置合わせされ、いくつかの実施形態では定常レンズとすることができ、他の実施形態では可動レンズとすることができる。伝送レンズ１３３は、ソース変換ユニット１２０とビームセパレータ１６０との間に位置決めされる。伝送レンズ１３３は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージをイメージ面２上に投影する。イメージ面２は、中間実イメージ面とすることができる。伝送レンズ１３３は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの複数の中間実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉをイメージ面２上に形成するために、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を合焦させることができる。例えば伝送レンズ１３３は、合焦スポットがイメージ面２上に形成されるように、通過するビームの各々を合焦させるように構成可能である。

【0055】

[0065] イメージ面２は、ビームセパレータ１６０の領域内にあり得る。伝送レンズ１３３及びビームセパレータ１６０は、イメージ面２が適切に位置するように、配置又は調節可能である。例えばビームセパレータ１６０は、その偏向面１６０＿２がイメージ面２に近いか又はイメージ面２と一致するように、配置可能である。伝送レンズ１３３は、イメージ面２が偏向面１６０＿２に近いか又は偏向面１６０＿２と一致するように、配置可能であり、またその合焦力を設定することが可能である。伝送レンズ１３３は、イメージ面２が伝送レンズ１３３から指定の距離だけ離れるようにも構成可能である。伝送レンズ１３３は、イメージ面２が、ビームセパレータ１６０とその中心で、例えば一次光軸２００＿１に沿ってビームセパレータ１６０の中心点で、垂直に交差するように構成可能である。

【0056】

[0066] 伝送レンズ１３３は、例えば静電レンズ、磁気レンズ、又は電磁複合レンズとすることができる。レンズによって生成される磁場又は静電場は、例えばレンズの合焦力を変更するために、レンズの電気的励起を調節することによって変動可能である。したがってレンズは、励起を調節することによって、レンズから指定の距離だけ離れたイメージ面を形成するように構成可能である。

【0057】

[0067] 図３において、一次投影光学システム１３０内のビームレットの経路は単に概略的であり得る。例えば、図３に示されるように、対物レンズ１３１と伝送レンズ１３３との間に点線で表されるビームレットは、一次投影光学システム１３０などの光学素子に入るビームレットと光学素子を出るビームレットとの間の対応関係を示すことができる。すなわち、ビームレットの軌道は、図３の一次投影光学システム１３０内に示されるものとは異なってよい。ビームレットの相対的位置は、光学素子の構成及び動作モードと共に変化し得る。

【0058】

[0068] 一次投影光学システム１３０の伝送レンズ１３３及び対物レンズ１３１は、協働してサンプル１上にビームスポットを形成するように構成可能である。対物レンズ１３１は、サンプル１の表面７上に３つの偏向ビームレットを合焦させ、それに応じて、プローブスポットとして働くように、その上に一次ビームクロスオーバ１０１ｓの３つのイメージ１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓを生成する。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅは、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓからのサンプル１から放出され得る。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を二次光学システム１５０に向けて誘導する。

【0059】

[0069] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２１１Ａを示す図４Ａを参照する。図４Ａにおいて、Ｘ軸は半径方向に対応し、Ｚ軸は装置２１１Ａの一次光軸２１１＿１に沿った方向に対応する。装置２１１Ａは、図１の電子ビームツール１００として使用可能である。

【0060】

[0070] 装置２１１Ａにおいて、ソース１０１の一次ビームクロスオーバ１０１ｓから放出される一次電子ビーム１０２は、コンデンサレンズ１１０Ｍによってコリメート可能であり、ソース変換ユニット１２０上に垂直に入射可能である。ソース変換ユニット１２０には、ビーム制限アパーチャアレイ１２１及びイメージ形成要素アレイ１２２が提供可能である。ビーム制限アパーチャアレイ１２１は、ビーム制限アパーチャ１２１＿１、１２１＿２、及び１２１＿３を含むことができる。ビーム制限アパーチャ１２１＿１、１２１＿２、及び１２１＿３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。イメージ形成要素アレイ１２２は、イメージ形成偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３を含むことができる。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージを形成するために、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させることができる。いくつかの実施形態において、一次光軸２１１＿１から更に遠くの偏向器は、ビームレットをより大きく偏向させることができる。更に、イメージ形成要素アレイ１２２は複数の層を含むことができ、また偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は、別々の層内に提供することができる。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は、互いに独立して個別に制御することができる。いくつかの実施形態において、偏向器は、サンプル１上に形成されるプローブスポットのピッチを調節するように制御可能である。

【0061】

[0071] コンデンサレンズ１１０Ｍは、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を調節するために移動できるように構成可能である。可動コンデンサレンズ１１０Ｍは、位置Ｐ１において主平面１１０Ｍ＿２を有することができ、装置の一次光軸２１１＿１に沿って移動可能である。例えば主平面１１０Ｍ＿２は、位置Ｐ１から、電子源１０１から更に遠くの位置Ｐ２へと移動可能であり、それに応じてビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流は減少し得る。主平面１１０Ｍ＿２は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流が増加し得るように、電子源１０１のより近くへ移動することができる。加えて、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流は、ビーム制限アパーチャ１２１＿１、１２１＿２、及び１２１＿３のサイズを変更することによって変更可能である。一次電子ビーム１０２は、ビームレットの電流を変化させるとき、平行ビームとして維持することができる。

【0062】

[0072] 伝送レンズ１３３は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージをイメージ面２上に投影するために、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を合焦させ、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉを形成する。対物レンズ１３１は、サンプル１の表面７上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、イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉをサンプル１上に投影する。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓが互いに所定の量だけ間隔を置いて配置されるように、ビームレットを偏向させることができる。

【0063】

[0073] イメージ形成要素アレイ１２２の中央に配置される偏向器は、装置２１１Ａの一次光軸２１１＿１と位置合わせすることができる。したがって、いくつかの実施形態において、中央偏向器は、ビームレット１０２＿１の軌道をまっすぐに維持するように構成可能である。いくつかの実施形態において、中央偏向器は省くことができる。しかしながら、いくつかの実施形態において、一次電子源１０１は、ソース変換ユニット１２０の中心と必ずしも位置合わせされない場合がある。更に、図４Ａは装置２１１Ａの側面を示し、ビームレット１０２＿１は一次光軸２１１＿１上にあるが、異なる側から見るとビームレット１０２＿１は一次光軸２１１＿１から外れている可能性があることを理解されよう。すなわち、いくつかの実施形態において、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び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、一次光軸２１１＿１に対してオフセットであり得る。

【0064】

[0074] 偏向されるビームレットの偏向角度は、１つ以上の基準に基づいて設定可能である。図４Ａに示されるように、偏向器１２２＿２及び１２２＿３は、オフアクシスビームレットを半径方向外側に向かって、又は、一次光軸２１１＿１から離して、偏向させることができる。いくつかの実施形態において、偏向器１２２＿２及び１２２＿３は、オフアクシスビームレットを半径方向内側に向かって、又は一次光軸２１１＿１に向かって、偏向させることができる。ビームレットの偏向角度は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３がサンプル１上に垂直に着地するように設定可能である。対物レンズ１３１などのレンズに起因するイメージ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節することによって減少させることができる。したがって、偏向器１２２＿２及び１２２＿３によって生成される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可能である。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の収差を低減させるために、対物レンズ１３１の前面焦点を通過するか又は前面焦点に近づくように偏向させることができる。いくつかの実施形態において、偏向器は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓが小さな収差を有する間、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３をサンプル１上に垂直に着地させるように設定可能である。伝送レンズ１３３及び対物レンズ１３１の配置は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３が対物レンズ１３１の前面焦点を通過するか又は前面焦点に近づくような偏向角度で、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させるように、イメージ形成要素アレイ１２２が構成可能である間、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を合焦させるように構成可能である。

【0065】

[0075] １つのビームレットは、異なるエネルギーレベルの電子を含むことができる。イメージ面２はビームセパレータ１６０の偏向面１６０＿２にあるため、ビームセパレータ１６０を出た後、異なるエネルギーレベルの電子は異なる角度で偏向されるが、（図２Ｂのような）イメージ面２上の半径シフト３はほぼゼロである。偏向された電子は、分散の影響を受けることなくサンプル１上にプローブスポットを形成するために、対物レンズ１３１によって再合焦させることができる。

【0066】

[0076] プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓでの一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３による照明に応答して、二次電子ＳＥがサンプル１から出現し、ビームセパレータ１６０によって二次イメージングシステムに向かって偏向される。

【0067】

[0077] 図４Ａに示されるように、伝送レンズ１３３は、イメージ面２が偏向面１６０＿２にあるように構成可能である。しかしながら、いくつかの実施形態において、イメージ面２は必ずしも、ビームセパレータ１６０の偏向面１６０＿２にある必要はない。イメージ面２は、偏向面１６０＿２の上又は下に位置し得る。いくつかの実施形態において、伝送レンズ１３３は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３上のビームセパレータ１６０の分散に起因して、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのサイズが相対的に２０％以内で増加することを保証するように構成可能である。

【0068】

[0078] 図２Ｂに示されるように、イメージ面２と偏向面１６０＿２との間の距離が増加するにつれて、半径シフト３は増加する。その結果、プローブスポット１０２Ｓのサイズは増加する。いくつかの実施形態において、イメージ面２と偏向面１６０＿２との間の距離は、プローブスポットのサイズが（例えば、ビームセパレータ１６０がオフのとき）非分散サイズと比較して２０％未満で増加するように選択される。非分散スポットサイズが１０ｎｍであるとき、分散による影響を受けるプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのサイズは、例えば１２ｎｍ内に制限され得る。したがって、伝送レンズ１３３は、イメージ面２がビームセパレータ１６０にあるか又はビームセパレータ１６０の近くの領域内にあるように構成可能である。伝送レンズ１３３によって形成されるイメージ面２は、一次光軸２１１＿１の方向（Ｚ方向）で、ビームセパレータ１６０の縁部内に位置し得るか、又は、ビームセパレータ１６０を越えて位置し得る。

【0069】

[0079] いくつかの半導体製造プロセスにおいて、２０％未満の分散に起因するビームスポットのサイズ増加を目的とすることは、検査するべきパターンの最小フィーチャサイズをイメージングするのに適し得る。例えば、７ｎｍノード技術を用いる際、２０％未満又は２０％に等しいプローブスポットのサイズ増加は、パターン内に最小オブジェクトをイメージングするための十分な分解能を保証するのに適し得る。とりわけ１４ｎｍ、１０ｎｍ、及び５ｎｍ技術などの、他のプロセスに対して、他の閾値を適切に設定することができる。

【0070】

[0080] ビームセパレータ１６０の偏向面１６０＿２の少なくとも近くのイメージ面２上に荷電粒子源１０１のイメージを形成するように構成された伝送レンズは、偏向面１６０＿２にあるか、又は、ビームセパレータ１６０の偏向面１６０＿２から一定の量だけオフセットされた、イメージ面２を形成するように構成された、伝送レンズ１３３を含むことができる。偏向面１６０＿２からのイメージ面２のオフセットの量は、例えば、非分散サイズに関するビームスポットのサイズ増加が２０％に制限される量などに対応し得る。

【0071】

[0081] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２１２Ａを示す図４Ｂを参照する。図４Ａに示される装置２１１Ａの実施形態と比べて、２１２Ａは、プリビームレット形成機構１７２及び収差補償器アレイ１２２－２も含む。プリ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備えることができる。プリビームレット形成機構１７２の中央アパーチャ及び収差補償器アレイ１２２－２の中央偏向器は、装置２１２Ａの一次光軸２１２＿１と位置合わせすることができる。

【0072】

[0082] プリビームレット形成機構１７２には、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）が提供可能である。プリビームレット形成機構１７２は、可動コンデンサレンズ１１０Ｍの上に、また電子源１０１の近くに、提供可能である。図４Ｂにおいて、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３はそれぞれ、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の残りの部分の多くは遮断される。すなわち、プリビームレット形成機構１７２は、一次電子ビーム１０２から、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を形成しない電子の多く又はほとんどをトリミングすることができる。プリビームレット形成機構１７２は、一次電子ビーム１０２がソース変換ユニット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終的に使用されないことになる電子を遮断することができる。このようにして、ビーム制限アパーチャアレイ１２１の上のクーロン効果を大幅に減少させることができる。初期のステージで電子を遮断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一方で、複数のビームレットの周辺の電子を更に遮断するためにプリビームレット形成機構１７２を提供することもできる。

【0073】

[0083] プリビームレット形成機構１７２がソース１０１にごく接近して配置されるとき、所望のビームレットサイズ又は形状を達成するために必要なプリトリミングアパーチャのサイズは、製造するには小さ過ぎる可能性がある。このような場合、プリビームレット形成機構１７２は、プリトリミングアパーチャの製造可能なサイズ又は形状を容易にする距離だけソース１１０から離して配置することができ、クーロン効果を減少させるために初期のステージで電子を遮断するように、ガンアパーチャプレート１７１を使用し、プリビームレット形成機構１７２の上に配置することができる。ビームレットの一部にはならない電子をより効果的に遮断するために、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓの所望の電流の設定を容易にするためのプリトリミングアパーチャのサイズが選択される。より小さな電流にはより小さなサイズが使用され、より大きな電流にはより大きなサイズが使用される。所望の電流を取得するために一次電子ビーム１０２を遮断するために、所望のサイズのプリトリミングアパーチャを移動させることができるように、プリビームレット形成機構１７２は、一次光軸２１２＿１に対して垂直な方向に移動可能とすることができる。例えばモータを、プリビームレット形成機構１７２に結合することができ、また、Ｘ－Ｙ面内で（Ｙ軸は、図４Ｂのページ面の内／外である）プリビームレット形成機構１７２を移動させるように構成可能である。ガンアパーチャプレート１７１及びプリビームレット形成機構１７２がどちらも提供されるような場合、プリビームレット形成機構１７２の上のガンアパーチャプレート１７１は、プリビームレット形成機構１７２が移動しているとき、電子の放出時にソース１０１を安定的に保つことができる。

【0074】

[0084] いくつかの実施形態において、プリビームレット形成機構１７２は可動コンデンサレンズ１１０Ｍの下に配置することができる。プリ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で、クーロン効果をより効果的に減少させることができる。いくつかの実施形態において、プリビームレット形成機構１７２が依然として製造可能でありながらソース１０１の十分近くに配置できるとき、ガンアパーチャプレート１７１を省くことができる。

【0075】

[0085] イメージ面２は対物レンズ１３１のオブジェクト面であり、対物レンズ１３１の特徴は一定のままとすることができる。すなわちいくつかの実施形態において、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３（したがって、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓ）の電流が変化するとき、対物レンズ１３１の特徴は必ずしも変化しない。例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流が変動するとき、対物レンズの励起は変動しない可能性がある。

【0076】

[0086] ソース変換ユニット１２０には、イメージ形成要素アレイ１２２－１及び収差補償器アレイ１２２－２が提供可能である。装置２１２Ａのイメージ形成要素アレイ１２２―１は、図４Ａに示される装置２１１Ａのビーム制限アレイ１２２と同じであり得る。イメージ形成要素アレイ１２２－１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、又はプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓが小さな収差を有するように、設定可能な、イメージ形成マイクロ偏向器１２２＿１ｄ、１２２＿２ｄ、１２２＿３ｄのアレイを備えることができる。収差補償器アレイ１２２－２は、収差を補償するように構成された、収差補償器１２２＿１ｃ、１２２＿２ｃ、及び１２２＿３ｃのアレイを備えることができる。例えば、収差補償器アレイ１２２－２は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのフィールド曲率収差又は非点収差を補償することができる。ソース変換ユニット１２０のイメージ形成マイクロ偏向器は、ビームレットが一次光軸２１２＿１の外側に向かって、又は一次光軸２１２＿１の内側に向かって、あるいは一次光軸２１２＿１の周りを回転して、偏向するように構成可能である。

【0077】

[0087] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２１３Ａを示す図４Ｃを参照する。図４Ｂに示される装置２１２Ａの実施形態と比べて、装置２１３Ａは、例えば装置２１２Ａの実施形態における伝送レンズ１３３と交換可能な、可動伝送レンズ１３３Ｍを含む。可動伝送レンズ１３３Ｍは、装置２１３Ａの一次光軸２１３＿１と位置合わせすることができる。

【0078】

[0088] 可動伝送レンズ１３３Ｍは、位置Ｍ１に主平面１３３Ｍ＿２を有することができ、装置の一次光軸２１３＿１に沿って移動可能である。例えば、主平面１３３Ｍ＿２は、位置Ｍ１から、ソース変換ユニット１２０から更に離れた位置Ｍ２へと移動可能である。可動伝送レンズ１３３Ｍの位置を調節することは、イメージ面２内に形成されるイメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉの位置に影響を及ぼし得、したがって、サンプル１上のプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのピッチを変化させる。プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのピッチは、主平面１３３Ｍ＿２がソース変換ユニット１２０から更に遠くへ移動するときに増加する。イメージ形成マイクロ偏向器１２２＿１ｄ、１２２＿２ｄ、１２２＿３ｄは、ビームレットをサンプル１上に垂直に、又は小さな収差で着地させるように、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させることができる。

【0079】

[0089] いくつかの実施形態において、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのピッチは、互いに同じであるか又は異なることができる。レンズを調節することによってピッチが変化するとき、及び、すべてのビームレットがこのレンズを通過するとき、ピッチは共に制御可能である。例えば、主平面１３３Ｍ＿２などのレンズの主平面が移動するとき、又は、イメージ面２が移動するとき、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのピッチは共に制御可能である。

【0080】

[0090] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２１４Ａを示す図４Ｄを参照する。図４Ｄにおいて、Ｘ軸は半径方向に対応し、Ｚ軸はマルチビーム装置２１４Ａの一次光軸２１４＿１に沿った方向に対応する。マルチビーム装置２１４Ａは、図１の電子ビームツール１００として使用可能である。

【0081】

[0091] 装置２１４Ａにおいて、電子源１０１の一次ビームクロスオーバ１０１ｓから放出される一次電子ビーム１０２は、ソース変換ユニット１２０上に垂直に入射するように、コンデンサレンズ１１０Ｍによってコリメートすることができる。ソース変換ユニット１２０には、ビーム制限アパーチャアレイ１２１及びイメージ形成要素アレイ１２２が提供可能である。ビーム制限アパーチャアレイ１２１は、ビーム制限アパーチャ１２１＿１、１２１＿２、及び１２１＿３を備えることができる。ビーム制限アパーチャ１２１＿１、１２１＿２、及び１２１＿３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可能である。イメージ形成要素アレイ１２２は、イメージ形成偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３を備えることができる。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージを形成するために、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させることができる。いくつかの実施形態において、一次光軸２１１＿１から更に離れた偏向器は、ビームレットをより大きく偏向させることができる。更に、イメージ形成要素アレイ１２２は複数の層を備えることができ、偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は別々の層（図示せず）内に提供可能である。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は、互いに独立して個別に制御することができる。いくつかの実施形態において、偏向器はサンプル１上に形成されるプローブスポットのピッチを調節するように制御することができる。

【0082】

[0092] 図４Ｄに示されるように、マルチビーム装置２１４Ａは、一次電子ビーム１０２の周辺電子をトリミングするように構成されたガンアパーチャプレート１７１を備えることができる。一次電子ビーム１０２の発散度により、ガンアパーチャプレート１７１を電子源１０１に近づき過ぎて配置すると、コンデンサレンズ１１０Ｍ上に入射する一次電子ビーム１０２の断面を効果的に減少させることができない。加えて、ガンアパーチャプレート１７１上の電子源１０１からのデブリ又は粒子の堆積は、アパーチャサイズを望ましくなく減少させる可能性がある。ガンアパーチャプレート１７１を電子源１０１から離し過ぎて配置すると、結果として、一次電子ビーム１０２のより大きな部分をトリミングすることによって、ビーム電流の低下を生じさせる可能性があり、これも望ましくない。したがって、ガンアパーチャプレート１７１は、電子源１０１の一次ビームクロスオーバ１０１ｓから最適な距離だけ離して配置することができる。

【0083】

[0093] ビーム制限アパーチャアレイ１２１と組み合わせて、コンデンサレンズ１１０Ｍは、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を調節するように構成することができる。いくつかの実施形態において、調節可能コンデンサレンズ１１０Ｍは、マルチビーム装置２１４Ａの一次光軸２１４＿１に沿って移動可能な主平面１１０Ｍ＿２を有することができる。例えば主平面１１０Ｍ＿２は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を減少させるために電子源１０１から更に遠くへ移動することが可能であり、主平面１１０Ｍ＿２は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を増加させるために電子源１０１のより近くに移動することが可能である。主平面１１０Ｍ＿２の位置を調節することと組み合わせて、ビーム制限アパーチャアレイ１２１のアパーチャのサイズを変更することで、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を変化させることができる。ビームレットの電流は、ビームレットがビーム制限アパーチャアレイ１２１のアパーチャを通過した後に変化させることができる。一次電子ビーム１０２は、ビームレットの電流が変動するときに、平行ビームとして維持することができる。

【0084】

[0094] 伝送レンズ１３３は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉを形成するために、中間イメージ面２上に一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージを投影するためにビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を合焦させるように構成可能である。図４Ｄに示されるように、伝送レンズ１３３は、中間イメージ面２がビームセパレータ１６０の偏向面１６０＿２よりも伝送レンズ１３３のより近くに形成されるように構成可能である。中間イメージ面２の位置は、一次電子ビーム１０２又は一次ビームクロスオーバ１０１ｓの拡大を調節するために、一次光軸２１４＿１に沿って調節することができる。本開示との関連において、「より近い」とは、実又は仮想にかかわらずオブジェクトの物理的な近接を示す。例えば、イメージ面２がビームセパレータ１６０よりも伝送レンズ１３３により近い場合、イメージ面２から伝送レンズ１３３までの一次光軸２１４＿１に沿った垂直距離が、イメージ面２からビームセパレータ１６０までの垂直距離よりも小さいことを意味する。イメージ面２と伝送レンズ１３３との間の垂直距離は、イメージ面２と伝送レンズ１３３の中心軸との間の、一次光軸２１４＿１に沿った距離として測定可能である。イメージ面２とビームセパレータ１６０との間の垂直距離は、イメージ面２とビームセパレータ１６０の偏向面１６０＿２との間の一次光軸２１４＿１に沿った距離として測定可能である。

【0085】

[0095] いくつかの実施形態において、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの小さな拡大が望ましい場合がある。例えば一次ビームクロスオーバ１０１ｓから生成されるより小さなプローブスポット（例えば、１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓ）は、結果としてイメージ解像度の機能を拡張することができる。拡大は、プローブスポットのサイズと一次ビームクロスオーバ１０１ｓのサイズとの比率に基づいて決定することができる。

【0086】

[0096] いくつかの実施形態において、拡大は、対物レンズ１３１の焦点距離とコンデンサレンズ１１０Ｍの焦点距離との比率として示すことができる。プローブスポットがより小さいくなるように小さな拡大を取得するために、対物レンズ１３１の短い焦点距離及びコンデンサレンズ１１０Ｍの長い焦点距離が必要であり得、結果として分解能の機能が拡張される。

【0087】

[0097] マルチビーム装置２１４Ａにおいて、拡大は、対物レンズ１３１とサンプル１との間の距離と、中間イメージ面２と対物レンズ１３１との間の距離との比率に基づいて決定することができる。中間イメージ面２と対物レンズ１３１との間の距離を増加させることで、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの拡大を更に減少させることができる。

【0088】

[0098] 伝送レンズ１３３は、例えば、静電レンズ、磁気レンズ、又は電磁複合レンズとすることができる。伝送レンズ１３３の焦点距離又は合焦力は、レンズの電気的励起を変化させることによって、又は伝送レンズ１３３の物理的位置（図４Ｄには図示せず）を変化させることによって、又はその両方によって調節可能である。したがって伝送レンズ１３３は、必要に応じて適宜、拡大を変更するために、図４Ｄに示されるようにイメージ面２をレンズから指定された距離だけ離して形成するように構成可能である。

【0089】

[0099] マルチビーム装置２１４Ａは、サンプル１上に入射する一次荷電粒子を、一次荷電粒子との相互作用時にサンプル１から放出される二次電子又は後方散乱電子から分離するための、ビームセパレータ１６０を備えることができる。いくつかの実施形態において、適切な空間を置いて二次イメージングシステム１５０を配置できるようにするために、ビームセパレータ１６０が対物レンズ１３１により近くなるように、対物レンズ１３１と伝送レンズ１３３との間にビームセパレータを配置することができる。

【0090】

[00100] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２１５Ａを示す図４Ｅを参照する。図４Ｄに示されるマルチビーム装置２１４Ａの実施形態と比べて、マルチビーム装置２１５Ａは、プリビームレット形成機構１７２を含む。プリ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備えることができる。

【0091】

[00101] いくつかの実施形態において、プリビームレット形成機構１７２には、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）を提供することができる。プリビームレット形成機構１７２は、可動コンデンサレンズ１１０Ｍの上に、また電子源１０１の近くに提供可能である。図４Ｅにおいて、一次電子ビーム１０２は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の残りの部分の多くがトリミングされる。すなわち、プリビームレット形成機構１７２は、ビーム制限アパーチャアレイ１２１の上のクーロン効果を低減させるために、一次電子ビーム１０２から、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を形成しない電子の多く又はほとんどをトリミングすることができる。複数のプリトリミングアパーチャの形状及びサイズは、クーロン効果の低減を最大にするように調節可能である。

【0092】

[00102] いくつかの実施形態において、初期のステージで電子を遮断するために、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可能であり、一方で、複数のビームレットの周辺の電子を更に遮断するために、プリビームレット形成機構１７２を提供することも可能である。いくつかの実施形態において、プリビームレット形成機構１７２はガンアパーチャプレート１７１無しで使用することができる。これによって、よりシンプルなカラム設計、より低い保守コスト、又はより少ないツールダウンタイムが可能になり得る。

【0093】

[00103] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２１６Ａを示す図４Ｆを参照する。図４Ｄに示されるマルチビーム装置２１４Ａの実施形態に加えて、マルチビーム装置２１６Ａは、ビーム分散補償器１６１を含む。

【0094】

[00104] ビーム分散補償器１６１は、（本開示の初期で考察したような）ビームセパレータ１６０によって生じる電子ビームの分散を補償するように構成可能である。ビーム分散補償器１６１は、ビームセパレータ１６０と伝送レンズ１３３との間に配置することができる。ビーム分散補償器１６１は、その中央に偏向面１６１＿２を有するように表すことができる。ビーム分散補償器１６１は、例えばウィーンフィルタを備えることができる。ビーム分散補償器１６１の例及びビーム分散を補償する例示的方法は、米国特許出願第２０１９／００３５５９５号に見ることができ、その全体が参照により組み込まれる。

【0095】

[00105] マルチビーム装置２１６Ａは、イメージング分解能を機能強化するために、拡大を低減し、ビーム分散を補償するように構成可能である。中間イメージ面２の位置は、伝送レンズ１３３の電気的励起を変化させることによって調節可能である。イメージ面２の位置における変化は、拡大を変動させることができる。例えば、ビームセパレータ１６０からは離れるが伝送レンズ１３３にはより近づけてイメージ面２を形成することで、結果としてより小さな拡大を生じさせることができる。しかしながら、こうした構成では、ビーム分散は逆効果になり得る。一次ビームレット（１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３）のビーム分散全体の影響を軽減するために、ビーム分散補償器１６１を使用することができる。したがって、ビームセパレータから離して形成されたイメージ面２と組み合わせたビーム分散補償器１６１を含むマルチビーム装置２１６Ａは、イメージング分解能を向上させる際に有用であり得る。

【0096】

[00106] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２１７Ａを示す図４Ｇを参照する。図４Ｆに示されるマルチビーム装置２１６Ａの実施形態と比べて、マルチビーム装置２１７Ａは、プリビームレット形成機構１７２も含むことができる。プリビームレット形成機構１７２は、可動コンデンサレンズ１１０Ｍの上、及び電子源１０１の近くに提供される、クーロンアパーチャアレイを備えることができる。図４Ｇにおいて、一次電子ビーム１０２は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の残りの部分の多くはトリミングされる。すなわち、プリビームレット形成機構１７２は、ビーム制限アパーチャアレイ１２１の上のクーロン効果を低減させるために、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からの電子のほとんどをトリミングすることができる。複数のプリトリミングアパーチャの形状及びサイズは、クーロン効果の低減を最大にするように調節可能である。

【0097】

[00107] プリビームレット形成機構１７２を導入することによるクーロン効果の低減に加えて、マルチビーム装置２１７Ａの実施形態は、伝送レンズ１３３の焦点距離を表す中間イメージ面２上に一次ビームクロスオーバ１０１ｓの実イメージを形成するように構成された、伝送レンズ１３３を含む。中間イメージ面２の場所は、伝送レンズ１３３の電気的励起を変化させることによって調節可能である。電気的励起における変化は、焦点距離の変化を生じさせ得、それによって分解能を向上させるために拡大を変化させる。更に、マルチビーム装置２１７Ａの実施形態は、ビームセパレータ１６０によって生じるビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の分散を補償するように構成されたビーム分散補償器１６１を含む。

【0098】

[00108] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２２１Ａを示す図５Ａを参照する。装置２２１Ａは、（例えば、収束モード又は平行モードの）中でもとりわけ、発散モードで動作することができる。発散モードでは、一次電子ビーム１０２を平行（又はほぼ平行）ビームにコリメートするのではなく、コンデンサレンズ１１０は、電子ビーム１０２を発散ビームとして形成するために、電子ビーム１０２をある程度だけ合焦させるように構成することができる。発散モードにおいて、一次電子ビーム１０２の電流密度は、平行モードで動作するときよりも小さくすることができる。したがって、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を低減させることができる。

【0099】

[00109] 装置２２１Ａには、プリ屈曲マイクロ偏向器を含むことができるプリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３を提供することができる。例えば、プリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３は、プリ屈曲マイクロ偏向器１２３＿１、１２３＿２、及び１２３＿３を備えることができる。プリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を、一次光軸２２１＿１に対して平行に、及びビーム制限アパーチャアレイ１２１上に法線入射するように、偏向させるために提供することができる。プリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３は、ビームレットがビーム制限アパーチャ１２１＿１、１２１＿２、及び１２１＿３にある角度で入ることによって生じ得る、電子散乱を低減させるために、ビームレットを偏向させることができる。ビームレットにおける電子散乱は、それぞれのプローブスポットサイズを大きくするか、又は背景雑音に寄与し、したがって対応するスキャン領域のイメージ解像度を劣化させる可能性がある。

【0100】

[00110] コンデンサレンズ１１０は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３が、ビーム制限アパーチャ１２１＿１、１２１＿２、及び１２１＿３を通過した後、所望の電流を有するようにするために、電子ビーム１０２を合焦させるように構成可能である。ソース変換ユニット１２０には、ビーム制限アパーチャアレイ１２１、イメージ形成要素アレイ１２２、及びプリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３が提供可能である。ビーム制限アパーチャアレイ１２１は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３のサイズ又は電流を所望のレベルに制限することができる。イメージ形成要素アレイ１２２は、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージを形成するように構成可能なイメージ形成マイクロ偏向器１２２＿１ｄ、１２２＿２ｄ、及び１２２＿３ｄを備えることができる。

【0101】

[00111] 伝送レンズ１３３は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を合焦させ、実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉを形成するために、一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージをイメージ面２上に投影することができる。対物レンズ１３１は、表面７上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、サンプル１上にイメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉを投影することができる。

【0102】

[00112] イメージ形成マイクロ偏向器１２２＿１ｄ、１２２＿２ｄ、１２２＿３ｄは、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓがサンプル表面７上で互いに間隔を置いて配置されるように、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可能である。

【0103】

[00113] いくつかの実施形態において、イメージ形成マイクロ偏向器１２２＿１ｄ、１２２＿２ｄ、１２２＿３ｄは、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３をサンプル表面７上に垂直に着地するように調節するか、又は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓの収差を低減させるために、使用することができる。

【0104】

[00114] 装置２２１Ａにおいて、ソース変換ユニット１２０は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３が、ソース変換ユニットを介して一次光軸２２１＿１に対してほぼ平行に進むように、構成可能である。ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、プリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３、ビーム制限アパーチャアレイ１２１、及びイメージ形成要素アレイ１２２の、それぞれの要素を介してまっすぐ進むことができる。ソース変換ユニット１２０を介するまっすぐな軌道を有するビームレットは、ビーム制限アパーチャアレイ１２１及びイメージ形成要素アレイ１２２の収差を低減させることができる。加えて、ソース変換ユニット１２０の層をコンパクトにすることができる。更に、ソース変換ユニット１２０の製造をより効率的にすることができる。

【0105】

[00115] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２２２Ａを示す図５Ｂを参照する。図５Ａに示される装置２２１Ａの実施形態と比べて、装置２２２Ａは、プリビームレット形成機構１７２及び収差補償器アレイ１２２－２も含む。プリ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備えることができる。プリビームレット形成機構の中央アパーチャ及び収差補償器アレイ１２２－２の中央偏向器は、装置２２２Ａの一次光軸２２２＿１と位置合わせすることができる。更に、装置２２２Ａには、回転防止コンデンサレンズ１１０ＡＲを提供することができる。

【0106】

[00116] 電子源１０１によって生成される一次電子ビーム１０２からの電子は、プリビームレット形成機構１７２のビームレット形成アパーチャによって、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の周辺からトリミングすることができる。ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を変更するために、回転防止コンデンサレンズ１１０ＡＲの合焦力を変化させるとき、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、プリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３、ビーム制限アパーチャアレイ１２１、及びイメージ形成要素アレイ１２２を通過できるように、ソース変換ユニット１２０上のビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の回転角度は変化なく維持することができる。

【0107】

[00117] 回転防止コンデンサレンズ１１０ＡＲは、回転防止レンズとすることができる。回転防止レンズは、通過する電子ビームの回転角度に影響を与えることなく変化可能な合焦力を有することができる。回転防止レンズの例は、国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０８４４２９号に提供され、その全体が参照により組み込まれる。回転防止レンズは２つのレンズによって形成可能である。例えば、回転防止レンズは、２つの磁気レンズによって、又は、１つの磁気レンズ及び１つの静電レンズによって、形成可能である。回転防止レンズ内部のレンズの励起を適切に調節することによって、通過する電子ビームの回転角度に影響を与えることなく、レンズの合焦力を変化させることができる。

【0108】

[00118] 回転防止コンデンサレンズ１１０ＡＲは、可動回転防止レンズ（ＭＡＲＬ）とすることができる。ＭＡＲＬの場合、回転防止コンデンサレンズ１１０ＡＲは３つのレンズによって形成可能である。可動回転防止レンズの例も、国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０８４４２９号に提供されている。

【0109】

[00119] プリビームレット形成機構１７２には、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を形成するために役立ち得る複数のプリトリミングアパーチャを提供することができる。回転防止コンデンサレンズ１１０ＡＲは、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３がビームレット制限機構１２１のそれぞれの開口を通過することを保証するために役立ち得る。

【0110】

[00120] ソース変換ユニット１２０には、イメージ形成要素アレイ１２２－１及び収差補償器アレイ１２２－２を提供することができる。装置２２２Ａのイメージ形成要素アレイ１２２－１は、図５Ａに示される装置２２１Ａのイメージ形成要素アレイ１２２と同じとすることができる。イメージ形成要素アレイ１２２―１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、又は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓが小さな収差を有するように、設定可能な、イメージ形成マイクロ偏向器１２２＿１ｄ、１２２＿２ｄ、及び１２２＿３ｄのアレイを備えることができる。収差補償器アレイ１２２－２は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのフィールド曲率収差又は非点収差を補償することができる、収差補償器１２２＿１ｃ、１２２＿２ｃ、及び１２２＿３ｃのアレイを備えることができる。

【0111】

[00121] 次に、本開示の実施形態に一致する、例示的マルチビーム装置２２３Ａを示す図５Ｃを参照する。図５Ｂに示される装置２２２Ａの実施形態と比べて、装置２２３Ａは、例えば装置２２２Ａの実施形態における伝送レンズ１３３の代わりとなり得る、可動伝送レンズ１３３Ｍを含むことができる。可動伝送レンズ１３３Ｍは、装置２２３Ａの一次光軸２２３＿１と位置合わせすることができる。

【0112】

[00122] 可動伝送レンズ１３３Ｍは、所定の位置に主平面１３３Ｍ＿２を有することができ、装置の一次光軸２２３＿１に沿って移動することができる。例えば、主平面１１０Ｍ＿２は、ソース変換ユニット１２０のより近くに、又はソース変換ユニット１２０から更に離れて、移動することができる。可動伝送レンズ１３３Ｍの位置を調節することは、イメージ面２内に形成されるイメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉの位置に影響を与え、したがってサンプル１上のプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのピッチを変化させることができる。

【0113】

[00123] 図６Ａ及び図６Ｂは、本開示の実施形態に一致する、イメージ形成要素アレイ１２２における例示的偏向角度調節を示す。図６Ａ及び図６Ｂの配置は、本明細書で考察する例示的実施形態の一部を形成することができる。偏向器は、電子源から発生するビームを偏向させるように構成可能である。偏向器は、イメージ形成要素アレイ１２２の偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３などの、偏向器のアレイの一部とすることができる。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３は、ビームを光軸（Ｚ軸）の周りに対称的に偏向させるように構成可能である。図６Ａの実施形態の側面図において、偏向器１２２＿１は、紙面から外への方向でビームレット１０２＿１を偏向させるように構成可能である。

【0114】

[00124] 偏向器１２２＿２は、偏向器の一例である。図６Ａに示されるように、偏向器１２２＿２は、半径方向外側へ、またＺ軸に対して偏向角度θで、ビームレット１０２＿２を偏向させる。角度θが増加するにつれて、ビームレット分離が増加し得る。したがって、イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉは、イメージ面２上での分離距離が増加した状態で形成することができる。プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓなどのビームスポットは、ピッチが増加した状態で形成可能である。

【0115】

[00125] イメージ形成要素アレイ１２２は、偏向器の３×３アレイを備えることができる。偏向器の３×３アレイの中央偏向器は、装置の一次光軸と位置合わせ可能であり、したがって、中央ビームの軌道をまっすぐに維持するように構成可能である。中央偏向器は省くこともできる。いくつかの実施形態において、より多いか又は少ない偏向器を提供することができる。例えば、偏向器の１１×１１アレイが提供可能である。アレイのすべての偏向器は、通過するビームに対して所望の偏向角度を生成するように構成可能である。いくつかの実施形態において、いくつかの偏向器は、通過するビームを異なる偏向角度で偏向させるように構成可能である。より多くの偏向器が提供される実施形態では、例えば半径方向外側に向けて位置決めされた偏向器は、ビーム上により大きな偏向角度を生成するように構成可能である。

【0116】

[00126] 図６Ｂに示されるように、ビームレットは一次光軸に向けて半径方向内側に偏向させることもできる。ビームレットが内側に向けて偏向されるとき、ビームレットがビームセパレータ１６０に達する前に、ビームクロスオーバを形成することができる。更に、ビームレットを内側に向けて偏向させることで、ビームレットは対物レンズ１０３に達した際にかなり大きなビーム分離を有するようにさせることが可能であり、したがって、ビームレットはかなり大きな収差を伴ってサンプル上にプローブスポットを形成し得る。

【0117】

[00127] 可動伝送レンズが使用されるとき、イメージ形成要素アレイ１２２の偏向器は、可動伝送レンズの主平面の基準位置からの変位の量に基づく偏向角度で、ビームレットを偏向させるように構成可能である。偏向器は、所定の範囲の偏向角度内でビームレットを偏向させるように構成可能である。偏向器によって付与される偏向の量は、偏向器に印加される電圧によって決定可能である。

【0118】

[00128] いくつかの実施形態において、偏向器は小さな偏向角度を生成するように構成可能である。例えば、複数の偏向器を使用して、個々の小さな偏向角度よりも大きな角度でビームレットをまとめて偏向させるように、単一のビームレットを調節することができる。こうした小さな偏向角度の利点は、偏向器アレイが製造しやすいこと、及び必要な電気的励起が低くてよいことである。更に、こうした構成は電力効率がより良い可能性がある。

【0119】

[00129] 図７は、本開示の実施形態に一致する、ビームを形成するための例示的方法７００を示すフローチャートである。方法７００は、例えば図１に示されるようなＥＢＩシステム１０のコントローラ１９によって実行可能である。コントローラ１９は、方法７００の１つ以上のブロックを実装するようにプログラミング可能である。例えばコントローラ１９は、荷電粒子ビームを生成するように、及び他の機能を実施するように、荷電粒子ビーム装置のモジュールに命じることができる。

【0120】

[00130] ステップ７１０において、荷電粒子ビームは荷電粒子源によって生成可能である。例えば電子源１０１は、一次光軸に沿って形成される一次電子ビーム１０２を放出するように制御可能である。ステップ７１０は、複数のビームレットを生成することを含むことができる。一次電子ビーム１０２は、ガンアパーチャ１７１又はプリビームレット形成機構１７２によってトリミングすることができる。ステップ７１０は、一次電子ビーム１０２を合焦させることを含むことができる。一次電子ビーム１０２はコンデンサレンズ１１０を合焦させることができる。一次電子ビーム１０２を合焦させることは、電場又は磁場を生成することを含むことができる。一次電子ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、ソース変換ユニット１２０に向かって誘導することができる。

【0121】

[00131] ステップ７２０において、荷電粒子ビームは偏向器によって偏向可能である。例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を含む一次電子ビーム１０２は、プリビームレット屈曲偏向器アレイ１２３の偏向器によって偏向させることができる。一次ビーム１０２は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３が一次光軸に対して平行になるように、またビーム制限アレイ１２１上に法線入射するように、偏向させることができる。偏向器に電圧を印加することができる。

【0122】

[00132] ステップ７３０において、ビームレットのサイズを制限することができる。例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３のサイズは、ビーム制限アレイ１２１のそれぞれの開口を通過させるようにすることによって、制限することができる。

【0123】

[00133] ステップ７４０において、ビームレットは偏向器によって偏向させることができる。例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、イメージ形成要素アレイ１２２の個々の偏向器によって偏向させることができる。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３などのイメージ形成要素アレイ１２２の個々の偏向器は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向角度θだけ偏向させるように制御可能である。偏向器に電圧を印加することができる。ステップ７４０においてビームレットを偏向させることは、ビームレットを一次光軸に対して垂直の方向に偏向させることを含むことができる。ビームレットは半径方向外側に向けて偏向させることができる。ステップ７４０は、荷電粒子源１０１の一次ビームクロスオーバ１０１ｓの仮想イメージを形成することを含むことができる。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することができる。偏向角度は、伝送レンズ１３３及び対物レンズ１３１の特性に基づくものとすることができる。

【0124】

[00134] ステップ７５０において、ビームレットは中間イメージ面上に合焦することができる。例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、伝送レンズ１３３によってイメージ面２上に合焦させることができる。一次ビームクロスオーバ１０１ｓの複数の中間実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉは、イメージ面２上に形成することができる。イメージ面２は、一次荷電粒子と二次荷電粒子とを分離するように構成されたビームセパレータ１６０の少なくとも近くとすることができる。伝送レンズ１３３は、電場又は磁場を生成するように制御可能である。ステップ７５０は、イメージ面２内に形成されるイメージの分離を調節するように、可動レンズを制御することを含むことができる。例えば、可動伝送レンズ１３３は、中間実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉの間の分離距離を調節するように、また、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのピッチを調節するように、移動することができる。

【0125】

[00135] ステップ７６０において、ビームレットはターゲット上に合焦することができる。例えばビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、対物レンズ１３１によって検査のためにサンプル１上に合焦させることが可能であり、表面７上にプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓを形成することが可能である。ステップ７５０において中間実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉの間の分離距離を調節することで、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓのピッチを変更することができる。ステップ７４０において偏向角度を設定することで、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓの収差を低減させることができる。

【0126】

[00136] ステップ７７０において、二次電子は、二次イメージングシステムに向かって誘導されるように偏向することができる。例えば、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓにおける一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３による照明に応答して、二次イメージングシステム１５０に誘導され得る二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを形成するために、二次電子はサンプル１から出現し得る。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を二次イメージングシステム１５０に向けて偏向させるように制御可能である。二次イメージングシステム１５０は、その後、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを、電子検出デバイス１４０Ｍの検出要素１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３上に合焦させることができる。

【0127】

[00137] ステップ７８０において、サンプルのイメージを構築することができる。例えば検出要素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を検出すること、並びに、サンプル１の対応するスキャン域のイメージを構築するために信号処理ユニットに送信可能な対応する信号を生成することができる。

【0128】

[00138] 図８は、本開示の実施形態に一致する、マルチビーム検査ツールを使用してサンプルを観察する例示的方法８００を示すフローチャートである。方法８００は、例えば図１に示されるように、ＥＢＩシステム１０のコントローラ１９によって実行可能である。コントローラ１９は、方法８００の１つ以上のブロックを実装するようにプログラム可能である。例えばコントローラ１９は、荷電粒子ビームを生成するように、及び他の機能を実施するように、荷電粒子ビーム装置のモジュールに命じることができる。

【0129】

[00139] ステップ８１０において、荷電粒子ビーム（例えば、図２Ａの一次電子ビーム１０２）が荷電粒子源（例えば、図２Ａの電子源１０１）によって生成可能である。例えば、電子源１０１は、一次光軸に沿って形成された一次電子ビーム１０２を放出するように制御可能である。一次電子ビームは、ガンアパーチャプレート（例えば、図２Ａのガンアパーチャプレート１７１）又はアパーチャアレイ（例えば、図４Ｂのプリビームレット形成機構１７２）、あるいはその両方によってトリミング可能である。

【0130】

[00140] ステップ８２０において、複数のビームレット（例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３）が、プリビームレット形成機構を通過した後に生成可能である。生成されるビームレットの数は、プリビームレット形成機構のプリトリミングアパーチャの数に基づくことができる。例示の目的で、３つのビームレット及び３つのプリトリミングアパーチャが例えば図４Ａに示されている。ステップ８２０は、コンデンサレンズ（例えば、図４Ａのコンデンサレンズ１１０Ｍ）によって、ビームレットを合焦させることを含むことができる。例えば、図４Ｄに示されるマルチビーム装置２１４Ａの実施形態において、コンデンサレンズは一次電子ビームを合焦させることができる。一次電子ビーム又はビームレットを合焦させることは、電場又は磁場を生成することを含むことができる。いくつかの実施形態において、コンデンサレンズはビームレット又は一次電子ビームをコリメートするように構成可能である。ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、ソース変換ユニット１２０に向けて誘導することができる。

【0131】

[00141] ステップ８３０において、ビームレットのサイズを制限することができる。例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３のサイズは、ビーム制限アレイ（例えば、図４Ａのビーム制限アレイ１２１）のそれぞれの開口を通過させるようにすることによって、制限することができる。ビームレットのサイズを減少させることでビーム電流を減少させることができるが、ビームレットの断面内により小さなプローブスポット及び実質的に均一な電子エネルギー分布を生成することに役立てることができる。これによって、とりわけ、イメージング分解能を向上させることができる。

【0132】

[00142] ステップ８４０において、伝送レンズ（例えば、図４Ｄの伝送レンズ１３３）上のビーム偏向器（例えば、図４Ａのイメージ形成要素アレイ１２２）によって、１つ以上のビームレットを偏向させることができる。例えば、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、イメージ形成要素アレイの個々の偏向器によって偏向させることができる。オンアクシスビームレット１０２＿１は偏向されない場合があることを理解されよう。偏向器１２２＿１、１２２＿２、及び１２２＿３などのイメージ形成要素アレイの個々の偏向器は、それぞれ、偏向器に電圧信号を印加することによって、ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させるように制御可能である。例えば、ビームレット１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させるために、それぞれ、偏向器１２２＿２及び１２２＿３に電圧信号を印加することができるが、例えば図４Ｄに示されるように、ビームレット１０２＿１をいずれの偏向もなしに通過させるために偏向器に電圧信号を印加しないことができる。

【0133】

[00143] ステップ８４０においてビームレットを偏向させることは、１つ以上のビームレットを伝送レンズ（例えば、図４Ｄの伝送レンズ１３３）上に入射させるために半径方向外側に向けて偏向させることを含むことができる。

【0134】

[00144] ステップ８５０において、ビームレットは中間イメージ面（例えば、イメージ面２）上に合焦することができる。例えばビームレットは、伝送レンズによってイメージ面上に合焦することができる。ビームクロスオーバ（例えば、一次ビームクロスオーバ１０１ｓ）の複数の中間実イメージ（例えば、図４Ｄの中間実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉ）を、イメージ面上に形成することができる。イメージ面は、一次荷電粒子と二次荷電粒子とを分離するように構成されたビームセパレータ（例えば、ビームセパレータ１６０）から離して形成することができる。伝送レンズは、電場又は磁場を生成するように制御可能である。ステップ８５０は、イメージ面内に形成されるイメージの分離を調節するために可動レンズを制御することを含むことができる。例えば可動伝送レンズ（例えば、図５Ｃの可動伝送レンズ１３３Ｍ）は、中間実イメージ間の水平分離距離を調節するように、及びプローブスポット（例えば、図４Ｄのプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓ）のピッチを調節するように、一次光軸に対して平行な方向に移動することができる。

【0135】

[00145] いくつかの実施形態において、伝送レンズは図４Ｄに示されるように定常である。伝送レンズの焦点距離は、電気的励起を変化させることによって調節可能である。伝送レンズの焦点距離を変更することで、中間イメージ面の位置を変化させることが可能であり、それによって、ビームレットの拡大及び形成されるプローブスポットのサイズが変化する。

【0136】

[00146] ステップ８６０において、ビーム分散補償器（例えば、図４Ｆのビーム分散補償器１６１）は、ビームセパレータを通過する一次ビームレットの決定された分散に基づいて、１つ以上のビームレットの分散を補償することができる。中間イメージ面をビームセパレータから離して形成することによって、ビーム分散を増加させ、イメージ解像度の損失を生じさせる可能性がある。この問題を緩和するために、ビーム分散補償器は、ビームレットを適宜分散させることができる。ビーム分散補償器は、例えばウィーンフィルタを備えることができる。

【0137】

[00147] ステップ８７０において、補償されたビームレットは、検査のために対物レンズ（例えば、図４Ｄの対物レンズ１３１）によってターゲット（例えばサンプル１）上に合焦することが可能であり、また、サンプルの表面（例えば、図４Ｄの表面７）上にプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、及び１０２＿３Ｓを形成することができる。ステップ８５０において、中間実イメージ１０２＿１ｉ、１０２＿２ｉ、及び１０２＿３ｉの間の水平分離距離を調節することで、プローブスポットのピッチを変更することができる。プローブスポットのピッチが小さ過ぎる場合、近隣のビームレット間のクロストークがビームレットサイズに影響を与え、それによってイメージ解像度に影響を与える可能性がある。

【0138】

[00148] ステップ８８０において、二次電子は、二次イメージングシステム（例えば、図２Ａの二次イメージングシステム１５０）に向けて誘導されるように、ビームセパレータによって偏向させることができる。ビームセパレータは、二次イメージングシステムに向けて二次電子ビーム（例えば、図２Ａの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅ）を偏向させるように制御可能である。二次イメージングシステムは、その後、二次電子ビームを、電子検出デバイス（例えば、図２Ａの電子検出デバイス１４０Ｍ）の検出要素（例えば、図２Ａの検出要素１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３）上に合焦させることができる。

【0139】

[00149] ステップ８９０において、サンプルのプローブ領域のイメージを構築することができる。例えば、検出要素１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３は、対応する二次電子ビームを検出すること、及び、サンプルの対応するスキャン域のイメージを構築するために信号処理ユニットに送信可能な対応する信号を生成することができる。

【0140】

[00150] 下記の条項を使用して、本実施形態を更に詳細に説明することができる。
１．荷電粒子光学システムであって、
ソースによって生成される一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを偏向させるように構成された、第１の偏向器アレイと、
ソースの複数のイメージをイメージ面上に形成するために複数のビームレットを合焦させるように構成された、第１のレンズと、
複数のイメージをサンプル上に投影するように、及びその上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、対物レンズと、
を備える、荷電粒子光学システム。
２．複数のビームレットと、複数のプローブスポットによる照明に起因してサンプルから放出される二次荷電粒子とを分離するように構成された、ビームセパレータ、
を更に備える、条項１の荷電粒子光学システム。
３．イメージ面が少なくともビームセパレータに近い、条項２の荷電粒子光学システム。
４．複数のプローブスポットの所定のピッチを取得するため、及び、その収差を減少させるために、第１の偏向器アレイによって偏向される複数のビームレットの偏向角度が設定される、条項３の荷電粒子光学システム。
５．第１の偏向器アレイの上にあり、複数のプローブスポットの電流を制限するように構成された、第１のアパーチャアレイを更に備える、条項１から４のいずれかの荷電粒子光学システム。
６．荷電粒子源と第１のアパーチャアレイとの間にあり、一次荷電粒子ビームを合焦させるように構成された、第２のレンズを更に備える、条項５の荷電粒子光学システム。
７．第２のレンズは、一次荷電粒子ビームを平行ビームとして合焦させるように構成される、条項６の荷電粒子光学システム。
８．第２のレンズは、複数のプローブスポットの電流を変化させるように構成された可動レンズである、条項７の荷電粒子光学システム。
９．複数のプローブスポットの収差を補償するように構成された、補償器アレイを更に備える、条項７又は８の荷電粒子光学システム。
１０．第２のレンズの上にあり、ソースに近く、また、複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの周辺部分を遮断するように構成された、メインアパーチャを更に備える、条項７から９のいずれかの荷電粒子光学システム。
１１．メインアパーチャと第１のアパーチャアレイとの間にあり、複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの一部を遮断するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、条項１０の荷電粒子光学システム。
１２．第２のアパーチャアレイは第２のレンズの上にあり、またソースに近い、条項１１の荷電粒子光学システム。
１３．第２のレンズの上にあり、ソースに近く、また、複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの一部を遮断するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、条項９の荷電粒子光学システム。
１４．第１のアパーチャアレイ上に法線入射するように複数のビームレットを偏向させるように構成された、第２の偏向器アレイを更に備える、条項６の荷電粒子光学システム。
１５．複数のプローブスポットの収差を補償するように構成された、補償器アレイを更に備える、条項１４の荷電粒子光学システム。
１６．第２のレンズの上にあり、ソースに近く、また、複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの周辺部分を遮断するように構成された、メインアパーチャを更に備える、条項１５の荷電粒子光学システム。
１７．メインアパーチャと第１のアパーチャアレイとの間にあり、複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの一部を遮断するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、条項１６の荷電粒子光学システム。
１８．第２のアパーチャアレイは第２のレンズの上にあり、ソースに近い、条項１７の荷電粒子光学システム。
１９．第２のアパーチャアレイは第２のレンズの下にある、条項１７の荷電粒子光学システム。
２０．第２のレンズの上にあり、ソースに近く、また、複数のビームレット内で使用されない一次荷電粒子ビームの一部を遮断するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、条項１５の荷電粒子光学システム。
２１．第２のレンズは、第１のアパーチャアレイの下にある複数のビームレットの電流を変更するように、及び、第１のアパーチャアレイ上の複数のビームレットの回転角度を変更せずに維持するように構成された、回転防止レンズである、条項１８又は１９の荷電粒子光学システム。
２２．第１のレンズは、複数のプローブスポットのピッチを変更するように構成される、条項１２、１３、又は２１のいずれかの荷電粒子光学システム。
２３．イメージ面は、複数のビームレット上のビームセパレータの分散に起因して、複数のプローブスポットのサイズが相対的に２０％以内で増加することを保証するように構成される、条項１、１２、１３、又は２１のいずれかの荷電粒子光学システム。
２４．イメージ面はビームセパレータの偏向面にある、条項２３の荷電粒子光学システム。
２５．荷電粒子光学システムであって、
荷電粒子源によって生成される荷電粒子ビームのビームレットを偏向させるように構成された、第１の偏向器と、
ビームレットと、ビームレットの荷電粒子がサンプルと相互作用することに応答してサンプルから生成される二次荷電粒子とを分離するように構成された、ビームセパレータの領域内で、イメージ面上に荷電粒子源のイメージを形成するために、ビームレットを合焦させるように構成された、第１のレンズと、
を備える、荷電粒子光学システム。
２６．第１の偏向器は、システムの光軸に向かってビームレットを偏向させるように構成される、
条項２５の荷電粒子光学システム。
２７．第１の偏向器は、システムの光軸から外側に向かってビームレットを偏向させるように構成される、
条項２５の荷電粒子光学システム。
２８．複数のプローブスポットをサンプル上に形成する方法であって、
荷電粒子源によって生成されるビームの複数のビームレットを偏向させること、
ソースの複数のイメージをイメージ面上に形成するために、レンズによって複数のビームレットを合焦させること、及び、
複数のプローブスポットをその上に形成するために、サンプル上に複数のイメージを投影すること、
を含む、複数のプローブスポットをサンプル上に形成する方法。
２９．ビームセパレータによって、複数のビームレットと、複数のプローブスポットによる照明に起因してサンプルから生成される二次荷電粒子とを分離すること、
を更に含む、条項２８の方法。
３０．イメージ面は、ビームセパレータの偏向面にあるか、又は偏向面の近くにある、条項２９の方法。
３１．第１のアパーチャアレイによって、複数のプローブスポットの電流を制限すること、
を更に含む、条項３０の方法。
３２．ビームの合焦状況を変更することによって、電流を変化させること、
を更に含む、条項３１の方法。
３３．第１のアパーチャアレイの上の第２のアパーチャアレイによって、複数のプローブスポット内で使用されないビームの一部をトリミングすること、
を更に含む、条項３２の方法。
３４．第２のアパーチャアレイはソースに近い、条項３３の方法。
３５．複数のビームレットの偏向角度を変更することによって、複数のプローブスポットのピッチを変更すること、
を更に含む、条項３０の方法。
３６．レンズの主平面を移動することによって、複数のプローブスポットのピッチを変更すること、
を更に含む、条項３０の方法。
３７．イメージ面を移動することによって、複数のプローブスポットのピッチを変更すること、
を更に含む、条項３０の方法。
３８．複数のプローブスポットのピッチは互いに異なる、条項４の荷電粒子光学システム。
３９．複数のプローブスポットのピッチは互いに異なる、条項２２の荷電粒子光学システム。
４０．複数のプローブスポットのピッチは互いに等しい、条項４の荷電粒子光学システム。
４１．複数のプローブスポットのピッチは互いに等しい、条項２２の荷電粒子光学システム。
４２．複数のプローブスポットのピッチは互いに異なる、条項３５の方法。
４３．複数のプローブスポットのピッチは互いに異なる、条項３６又は３７の方法。
４４．複数のプローブスポットのピッチは互いに等しい、条項３４の方法。
４５．複数のプローブスポットのピッチは互いに等しい、条項３６又は３７の方法。
４６．マルチビーム装置であって、
複数のビームレットの一次荷電粒子とサンプルから放出される二次荷電粒子とを分離するように構成された荷電粒子セパレータよりも、第１のレンズのより近くに形成されるイメージ面上に、荷電粒子源の複数のイメージを形成するために、複数のビームレットを合焦させるように構成された、第１のレンズと、
複数のイメージをサンプル上に投影するように、及びその上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、対物レンズと、
を備える、マルチビーム装置。
４７．一次荷電粒子ビームの複数のビームレットのうちの少なくとも１つを、一次光軸から半径方向外側に向けて偏向させるように、及び第１のレンズ上に入射するように構成された、第１の偏向器アレイを更に備える、条項４６の装置。
４８．第１の偏向器アレイと荷電粒子源との間に配設され、複数のビームレットのプローブ電流を制限するように構成された、第１のアパーチャアレイを更に備える、条項４７の装置。
４９．荷電粒子セパレータによって生じる分散を補償するように構成された、荷電粒子分散補償器を更に備える、条項４６から４８のいずれか一項の装置。
５０．荷電粒子分散補償器は荷電粒子セパレータと第１のレンズとの間に配設される、条項４９の装置。
５１．イメージ面は荷電粒子分散補償器と第１のレンズとの間に形成される、条項４９及び５０のうちのいずれか一項の装置。
５２．第１のレンズは、形成されるイメージ面の場所を調節することによって、複数のビームレットの拡大を調節するように構成された調節可能レンズである、条項４６から５１のいずれか一項の装置。
５３．拡大は、複数のプローブスポットのうちの１つのサイズと、複数のビームレットのうちの対応するビームレットのサイズとの比率に基づく、条項５２の装置。
５４．第１のレンズは、第１のレンズと荷電粒子セパレータとの間にイメージ面を形成するように構成される、条項４６から５３のいずれか一項の装置。
５５．イメージ面は、一次荷電粒子ビームの一次光軸に垂直に、また第１のレンズと荷電粒子セパレータとの間に形成される、条項４７から５４のいずれか一項の装置。
５６．荷電粒子源と第１のレンズとの間に配設され、また一次荷電粒子ビームを合焦させるように構成された、第２のレンズを更に備える、条項４７から５５のいずれか一項の装置。
５７．第２のレンズは、一次荷電粒子ビームの一次光軸に垂直な主平面上に配設される可動レンズである、条項５６の装置。
５８．第２のレンズの主平面は、複数のビームレットのプローブ電流を調節するために一次光軸に沿って調節される、条項５７の装置。
５９．荷電粒子源と第２のレンズとの間に配設され、一次荷電粒子ビームの周辺部分を塞ぐように構成された、アパーチャプレートを更に備える、条項５６から５８のいずれか一項の装置。
６０．アパーチャプレートと第２のレンズとの間に配設され、一次荷電粒子ビームから複数のビームレットを生成するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、条項５６から５９のいずれか一項の装置。
６１．第１のレンズは第２のレンズと荷電粒子セパレータとの間に配設される、条項５６から６０のいずれか一項の装置。
６２．マルチビーム装置であって、
一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを偏向させるように構成された、第１の偏向器アレイと、
複数のビームレットの一次荷電粒子とサンプルから放出される二次荷電粒子とを分離するように構成された荷電粒子セパレータよりも、第１のレンズのより近くに形成されるイメージ面上に、荷電粒子源の複数のイメージを形成するために、複数のビームレットを合焦させるように構成された、第１のレンズと、
複数のイメージをサンプル上に投影するように、及びその上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、対物レンズと、
を備える、マルチビーム装置。
６３．第１の偏向器アレイは、一次荷電粒子ビームの一次光軸に対して実質的に平行になるように、複数のビームレットのうちの少なくとも１つをコリメートするように構成される、条項６２の装置。
６４．荷電粒子源と第１の偏向器アレイとの間に配設され、一次荷電粒子ビームの周辺部分を塞ぐように構成された、アパーチャプレートを更に備える、条項６２及び６３のいずれか一項の装置。
６５．イメージ面は、一次荷電粒子ビームの一次光軸に垂直に、また第１のレンズと荷電粒子セパレータとの間に形成される、条項６３及び６４のいずれか一項の装置。
６６．第１の偏向器アレイと第１のレンズとの間に配設され、複数のビームレットのうちの少なくとも１つを、一次光軸から半径方向外側に向けて偏向させるように、及び第１のレンズ上に入射するように構成された、第２の偏向器アレイを更に備える、条項６３から６５のいずれか一項の装置。
６７．第１のレンズは、第１のレンズと荷電粒子セパレータとの間にイメージ面を形成するように構成される、条項６２から６６のいずれか一項の装置。
６８．第１のレンズと荷電粒子源との間に配設され、複数のビームレットのプローブ電流を制限するように構成された、第１のアパーチャアレイを更に備える、条項６２から６７のいずれか一項の装置。
６９．第１のレンズは、形成されるイメージ面の場所を調節することによって、複数のビームレットの拡大を調節するように構成された調節可能レンズである、条項６２から６８のいずれか一項の装置。
７０．拡大は、複数のプローブスポットのうちの１つのサイズと、複数のビームレットのうちの対応するビームレットのサイズとの比率に基づく、条項６９の装置。
７１．荷電粒子セパレータによって生じる分散を補償するように構成された、荷電粒子分散補償器を更に備える、条項６２から７０のいずれか一項の装置。
７２．荷電粒子分散補償器は荷電粒子セパレータと第１のレンズとの間に配設される、条項７１の装置。
７３．イメージ面は荷電粒子分散補償器と第１のレンズとの間に形成される、条項７１及び７２のうちのいずれか一項の装置。
７４．荷電粒子源と第１のレンズとの間に配設され、また一次荷電粒子ビームを合焦させるように構成された、第２のレンズを更に備える、条項６２から７３のいずれか一項の装置。
７５．第２のレンズは、一次荷電粒子ビームの一次光軸に垂直な主平面上に配設される可動レンズである、条項７４の装置。
７６．第２のレンズの主平面は、複数のビームレットのプローブ電流を調節するために一次光軸に沿って調節される、条項７５の装置。
７７．第１のレンズは第２のレンズと荷電粒子セパレータとの間に配設される、条項７４から７６のいずれか一項の装置。
７８．アパーチャプレートと第２のレンズとの間に配設され、一次荷電粒子ビームから複数のビームレットを生成するように構成された、第２のアパーチャアレイを更に備える、条項７４から７７のいずれか一項の装置。
７９．マルチビーム装置を使用してサンプルを観察する方法であって、
荷電粒子セパレータよりも第１のレンズのより近くに形成されるイメージ面上に荷電粒子源の複数のイメージを形成するために、第１のレンズを使用して複数のビームレットを合焦させること、及び、
対物レンズを使用して、複数のイメージをサンプル上に投影すること、及びその上に複数のプローブスポットを形成すること、
を含む、方法。
８０．複数のビームレットのうちの少なくとも１つを、一次荷電粒子ビームの一次光軸から半径方向外側に向けて、及び第１の偏向器アレイを使用して第１のレンズ上に入射するように、偏向させることを更に含む、条項７９の方法。
８１．イメージ面は、一次荷電粒子ビームの一次光軸に垂直に、また第１のレンズと荷電粒子セパレータとの間に形成される、条項８０の方法。
８２．荷電粒子源と第１のレンズとの間に配設された第２のレンズを使用して、一次荷電粒子ビームを合焦させることを更に含む、条項８０及び８１のいずれか一項の方法。
８３．複数のビームレットのプローブ電流を調節するために、一次光軸に沿って第２のレンズの主平面の場所を調節することを更に含む、条項８２の方法。
８４．荷電粒子源と第２のレンズとの間に配設されたアパーチャプレートを使用して、一次荷電粒子ビームの周辺部分を塞ぐことを更に含む、条項８２及び８３のいずれか一項の方法。
８５．アパーチャプレートと第２のレンズとの間に配設された第２のアパーチャアレイを使用して、一次荷電粒子ビームから複数のビームレットを形成することを更に含む、条項８４の方法。
８６．荷電粒子分散補償器を使用して、荷電粒子セパレータによって生じる分散を補償することを更に含む、条項７９から８５のいずれか一項の方法。
８７．イメージ面は荷電粒子分散補償器と第１のレンズとの間に形成される、条項７９から８６のいずれか一項の方法。
８８．第１の偏向器アレイと荷電粒子源との間に配設された第１のアパーチャアレイを使用して、複数のビームレットのプローブ電流を制限することを更に含む、条項８０から８７のいずれか一項の方法。
８９．第１のレンズを調節することによって、複数のビームレットの拡大を調節することを更に含む、条項７９から８８のいずれか一項の方法。
９０．第１のレンズを調節することは、一次光軸に垂直に形成されるイメージ面の場所を変更するために、第１のレンズの電気的励起を少なくとも調節することを含む、条項８９の方法。
９１．拡大は、複数のプローブスポットのうちの１つのサイズと複数のビームレットのうちの対応するビームレットのサイズとの比率に基づいて決定される、条項８９及び９０のいずれか一項の方法。
９２．イメージ面と第１のレンズとの間の垂直距離は、イメージ面と荷電粒子セパレータとの間の垂直距離よりも短い、条項５５の装置。
９３．イメージ面と第１のレンズとの間の垂直距離は、イメージ面と荷電粒子セパレータとの間の垂直距離よりも短い、条項６５の装置。

【0141】

[00151] いくつかの実施形態において、コントローラは荷電粒子ビームシステムを制御することができる。コントローラは、荷電粒子ビームを生成するように荷電粒子源を制御すること、及び、サンプルにわたって荷電粒子ビームをスキャンするように偏向器を制御することなどの、様々な機能を実行するように、荷電粒子ビームシステムのコンポーネントに命じることができる。コントローラは、様々な後処理機能、イメージ収集、イメージ細分化、イメージ処理、輪郭を生成すること、収集したイメージ上にインジケータを重畳することなども実行することができる。コントローラは、ハードディスク、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などの、記憶媒体である、ストレージを備えることができる。ストレージは、スキャンされたローイメージデータをオリジナルイメージとして保存するため、又は、後処理されたイメージを保存するために使用可能である。コントローラはクラウドストレージと通信可能である。ビーム形成、又は本開示に一致する他の機能及び方法を実施するために、コントローラ１９のプロセッサのための命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読媒体が提供可能である。一般的な形の非一時的媒体は、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、又は任意の他の磁気データ記憶媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、任意の他の光データ記憶媒体、ホールのパターンを伴う任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ又は任意の他のフラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭ、キャッシュ、レジスタ、任意の他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化されたバージョンを含む。

【0142】

[00152] 図面内のブロック図は、本開示の様々な例示的実施形態に従った、システム、方法、及びコンピュータハードウェア又はソフトウェア製品の、可能な実装のアーキテクチャ、機能、及び動作を示す。この点で、概略図内の各ブロックは、電子回路などのハードウェアを使用して実装可能な一定の算術演算又は論理演算処理を表すことができる。ブロックは、指定された論理機能を実装するための１つ以上の実行可能命令を含むコードのモジュール、セグメント、又は一部を表すこともできる。いくつかの代替の実装において、ブロック内に示される機能は図に示される順序以外で生じることが可能であることを理解されたい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実質的に同時に実行又は実装可能であるか、あるいは、２つのブロックは関連する機能に応じて時には逆の順序で実行可能である。いくつかのブロックは省いてもよい。例えば、コンデンサレンズが平行ビームを形成するように構成されるとき、ステップＳ７２０のようにビームレット制限アパーチャアレイ１２１に入る前にビームを偏向させることは必要でない可能性があり、したがってステップＳ７２０は省くことができる。更に、非点収差を補償するなどのステップ、又はその他のステップを追加することも可能である。ブロック図の各ブロック及びブロックの組み合わせは、指定された機能又は行為を実行する特定用途向けハードウェアベースシステムによって、又は特定用途向けハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせによって、実装可能であることも理解されたい。

【0143】

[00153] 本発明をいくつかの例示的実施形態に関して説明してきたが、下記に請求するような本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、他の修正及び変形を実行することができることを理解されよう。例えば、１つ以上のレンズ又は他の光学コンポーネントを、様々な点で、本明細書で考察する例示的な粒子光学システムの特定の構造に追加することができる。光学コンポーネントは、例えば拡大、ズーム、及びイメージ回転防止などのために提供可能である。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】