特許 7522232 動的制御を伴う高スループットマルチビーム荷電粒子検査システム

(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】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】動的制御を伴う高スループットマルチビーム荷電粒子検査システム

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/28 20060101AFI20240717BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20240717BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

H01J37/28 B

H01J37/20 D

H01L21/66 J

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022572747

(86)(22)【出願日】2021-04-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-26

(86)【国際出願番号】 EP2021061216

(87)【国際公開番号】W WO2021239380

(87)【国際公開日】2021-12-02

【審査請求日】2022-11-25

(31)【優先権主張番号】102020206739.2

(32)【優先日】2020-05-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】521126944

【氏名又は名称】カール ツァイス マルティセム ゲゼルシヤフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100151987

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 信行

(72)【発明者】

【氏名】ザイドラー ディルク

(72)【発明者】

【氏名】ビアー ウルリヒ

(72)【発明者】

【氏名】アードルフ アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】カウフマン ニコラス

(72)【発明者】

【氏名】ミュラー インゴ

(72)【発明者】

【氏名】ベーンケ ミヒャエル

【審査官】藤田 健

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２０８５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１１７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２３８５５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１９８５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０５９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１７５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１３４７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３０３６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法であって、
第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチ１７．１の第１の像取得と、
第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチ１７．２の第２の像取得と、
前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までウェハステージ（５００）を移動させる第３の時間区間Ｔｒであり、前記第１の時間区間Ｔｓ１および前記第２の時間区間Ｔｓ２の少なくとも一方が重なり合う、第３の時間区間Ｔｒと、
を含み、
前記マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの前記第１の像パッチ１７．１の前記第１の中心位置の位置ずれまたは前記ウェハステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、前記第１の像パッチ１７．１の像取得の前記第１の時間区間Ｔｓ１におけるウェハ移動の前記第３の時間区間Ｔｒの開始時間の演算をさらに含む、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【請求項2】

高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法であって、
第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチ１７．１の第１の像取得と、
第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチ１７．２の第２の像取得と、
前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までウェハステージ（５００）を移動させる第３の時間区間Ｔｒであり、前記第１の時間区間Ｔｓ１および前記第２の時間区間Ｔｓ２の少なくとも一方が重なり合う、第３の時間区間Ｔｒと、
を含み、
前記ウェハステージ（５００）の移動の前記時間区間Ｔｒにおいて、一連のウェハステージ位置を予測するステップと、
前記予測したウェハステージ位置から、少なくとも第１および第２の制御信号を演算するステップと、
前記第１の制御信号を前記マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の一次ビーム経路（１３）中の第１の偏向系（１１０）に供給し、前記第２の制御信号を前記マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の二次ビーム経路（１１）中の第２の偏向系（２２２）に供給するステップと、
をさらに含む、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【請求項3】

前記第２の像パッチ１７．２の前記第２の像取得が、前記ウェハステージ（５００）が完全に停止した場合、前記第３の時間区間Ｔｒの終了の前に開始される、請求項１または２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【請求項4】

ウェハ移動の前記第３の時間区間Ｔｒが、前記第１の像パッチ１７．１の像取得が終了となった場合、前記時間区間Ｔｓ１の終了の前に開始される、請求項１～３のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【請求項5】

前記マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの前記第２の像パッチ１７．２の前記第２の中心位置２１．２の位置ずれまたは前記ウェハステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、ウェハステージ移動の前記時間区間Ｔｒにおける前記第２の像取得の前記第２の時間区間Ｔｓ２の開始時間の演算をさらに含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【請求項6】

高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子システム（１）であって、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、
前記複数の一次荷電粒子ビームレット（３）のスポット位置（５）で物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）の生成のため、前記複数の一次荷電粒子ビームレット（３）によって、前記ウェハ表面（２５）を走査する第１の偏向系（１１０）を備えた物体照射ユニット（１００）と、
投射系（２０５）、第２の偏向系（２２２）、および像センサ（２０７）を備え、前記複数の二次電子ビームレット（９）を前記像センサ（２０７）上に結像する（ｉｍａｇｅ）とともに、使用時、前記ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）および第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像を取得する検出ユニット（２００）と、
ステージ動作コントローラを備えたサンプルステージ（５００）であり、前記ステージ動作コントローラが、独立して制御されるように構成された複数のモータを備え、前記ステージが、前記第１の像パッチ（１７．１）および前記第２の像パッチ（１７．２）の前記デジタル像の取得時に、前記物体面（１０１）において前記ウェハ表面（２５）を位置決めおよび保持するように構成された、サンプルステージ（５００）と、
ステージ位置センサ（５２０）および前記像センサ（２０７）を備え、使用時、前記サンプルステージ（５００）の位置データを含む複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器と、
使用時、第１の時間区間Ｔｓ１における前記第１の像パッチ１７．１の第１の像取得および第２の時間区間Ｔｓ２における前記第２の像パッチ１７．２の第２の像取得を実行するように構成されるとともに、第３の時間区間Ｔｒにおける前記サンプルステージ（５００）のトリガによって、前記第１の時間区間Ｔｓ１および前記第２の時間区間Ｔｓ２の少なくとも一方が前記第３の時間区間Ｔｒと重なり合うように、前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）まで前記サンプルステージ（５００）を移動させるように構成された制御ユニット（８００）と、
を備え、
前記制御ユニットが、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの前記第１の像パッチ１７．１の前記第１の中心位置の位置ずれまたはサンプルステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、前記第１の像パッチ１７．１の像取得の前記第１の時間区間Ｔｓ１におけるウェハ移動の前記第３の時間区間Ｔｒの開始時間を決定するようにさらに構成された、システム。

【請求項7】

高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子システム（１）であって、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、
前記複数の一次荷電粒子ビームレット（３）のスポット位置（５）で物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）の生成のため、前記複数の一次荷電粒子ビームレット（３）によって、前記ウェハ表面（２５）を走査する第１の偏向系（１１０）を備えた物体照射ユニット（１００）と、
投射系（２０５）、第２の偏向系（２２２）、および像センサ（２０７）を備え、前記複数の二次電子ビームレット（９）を前記像センサ（２０７）上に結像する（ｉｍａｇｅ）とともに、使用時、前記ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）および第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像を取得する検出ユニット（２００）と、
ステージ動作コントローラを備えたサンプルステージ（５００）であり、前記ステージ動作コントローラが、独立して制御されるように構成された複数のモータを備え、前記ステージが、前記第１の像パッチ（１７．１）および前記第２の像パッチ（１７．２）の前記デジタル像の取得時に、前記物体面（１０１）において前記ウェハ表面（２５）を位置決めおよび保持するように構成された、サンプルステージ（５００）と、
ステージ位置センサ（５２０）および前記像センサ（２０７）を備え、使用時、前記サンプルステージ（５００）の位置データを含む複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器と、
使用時、第１の時間区間Ｔｓ１における前記第１の像パッチ１７．１の第１の像取得および第２の時間区間Ｔｓ２における前記第２の像パッチ１７．２の第２の像取得を実行するように構成されるとともに、第３の時間区間Ｔｒにおける前記サンプルステージ（５００）のトリガによって、前記第１の時間区間Ｔｓ１および前記第２の時間区間Ｔｓ２の少なくとも一方が前記第３の時間区間Ｔｒと重なり合うように、前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）まで前記サンプルステージ（５００）を移動させるように構成された制御ユニット（８００）と、
を備え、
前記制御ユニットが、前記サンプルステージ（５００）の移動の前記時間区間Ｔｒにおいて、一連のサンプルステージ位置を予測し、前記予測したサンプルステージ位置から、少なくとも第１および第２の制御信号を演算し、前記第１の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の一次ビーム経路（１３）中の第１の偏向系（１１０）に供給し、前記第２の制御信号を前記マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の二次ビーム経路（１１）中の第２の偏向系（２２２）に供給するようにさらに構成された、システム。

【請求項8】

前記制御ユニットが、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの前記第２の像パッチ１７．２の前記第２の中心位置２１．２の位置ずれまたは前記サンプルステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、サンプルステージ移動の前記時間区間Ｔｒにおける前記第２の像取得の前記第２の時間区間Ｔｓ２の開始時間を決定するようにさらに構成された、請求項６または７に記載のシステム。

【請求項9】

高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子システム（１）を動作させる方法であって、
第１の像パッチ１７．１の第１の像取得と、第２の像パッチ１７．２の第２の像取得と、前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までウェハステージ（５００）を移動させることと、をすべて時間区間ＴＧ内に含み、
第１の像パッチ１７．１の前記第１の像取得が、第１の時間区間Ｔｓ１にあり、
第２の像パッチ１７．２の前記第２の像取得が、第２の時間区間Ｔｓ２にあり、
前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）まで前記ウェハステージ（５００）を移動させることが、第３の時間区間Ｔｒにあり、
前記時間区間ＴＧが、Ｔｓ１、Ｔｓ２、およびＴｒの合計よりも短い、すなわち、ＴＧ＜Ｔｓ１＋Ｔｓ２＋Ｔｒであり、
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの前記第１の像パッチ１７．１の前記第１の中心位置の位置ずれまたは前記ウェハステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、前記第１の像パッチ１７．１の像取得の前記第１の時間区間Ｔｓ１におけるウェハ移動の前記第３の時間区間Ｔｒの開始時間の演算をさらに含む、マルチビーム荷電粒子システム（１）を動作させる方法。

【請求項10】

高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子システム（１）を動作させる方法であって、
第１の像パッチ１７．１の第１の像取得と、第２の像パッチ１７．２の第２の像取得と、前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までウェハステージ（５００）を移動させることと、をすべて時間区間ＴＧ内に含み、
第１の像パッチ１７．１の前記第１の像取得が、第１の時間区間Ｔｓ１にあり、
第２の像パッチ１７．２の前記第２の像取得が、第２の時間区間Ｔｓ２にあり、
前記第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から前記第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）まで前記ウェハステージ（５００）を移動させることが、第３の時間区間Ｔｒにあり、
前記時間区間ＴＧが、Ｔｓ１、Ｔｓ２、およびＴｒの合計よりも短い、すなわち、ＴＧ＜Ｔｓ１＋Ｔｓ２＋Ｔｒであり、
前記ウェハステージ（５００）の移動の前記時間区間Ｔｒにおいて、一連のウェハステージ位置を予測するステップと、
前記予測したウェハステージ位置から、少なくとも第１および第２の制御信号を演算するステップと、
前記第１の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の一次ビーム経路（１３）中の第１の偏向系（１１０）に供給し、前記第２の制御信号を前記マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の二次ビーム経路（１１）中の第２の偏向系（２２２）に供給するステップと、
をさらに含む、マルチビーム荷電粒子システム（１）を動作させる方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチビーム荷電粒子検査システムおよびマルチビーム荷電粒子検査システムを動作させる方法に関する。より詳細に、本発明は、高スループット、高分解能、および高信頼性のウェハ検査のためのマルチビーム荷電粒子線検査システム、関連する方法、ならびにコンピュータプログラム製品に関する。この方法およびマルチビーム荷電粒子線検査システムは、複数のセンサデータから、一組の制御信号を抽出して、マルチビーム荷電粒子線検査システムを制御するように構成されている。

【背景技術】

【0002】

半導体装置等の微細構造体の小型化および高機能化の継続した発展に伴い、微細構造体の微小寸法の加工および検査のための平面加工技術および検査システムのさらなる開発および最適化が求められている。半導体装置の開発および加工には、たとえばテストウェーハの設計検証が必要であり、平面加工技術には、信頼性のある高スループットの加工のためのプロセス最適化を伴う。また近年、半導体装置のリバースエンジニアリングおよび個別のカスタマイズ構成のため、半導体ウェハの解析が必要となっている。したがって、ウェハ上の微細構造体を高精度に調べる高スループット検査ツールが求められている。

【0003】

半導体装置の製造に用いられる通常のシリコンウェハは、直径が最大１２インチ（３００ｍｍ）である。各ウェハは、最大およそ８００平方ｍｍサイズの３０～６０個の繰り返しエリア（「ダイ」）に分割される。半導体は、平面集積技術によってウェハの表面に層状に加工された複数の半導体構造を含む。半導体ウェハは、それに関連する加工プロセスのため、通常は平らな表面を有する。集積半導体構造のフィーチャサイズは、数μｍから５ｎｍの限界寸法（ＣＤ）までの範囲にあり、近い将来には、フィーチャサイズはさらに小さくなり、３ｎｍ未満（たとえば、２ｎｍ）あるいは１ｎｍ未満のフィーチャサイズまたは限界寸法までになる。前述の小さな構造サイズでは、非常に広い面積で短時間に限界寸法のサイズの欠陥を識別する必要がある。

【0004】

したがって、本発明の目的は、半導体装置の開発中もしくは製造中またはリバースエンジニアリングにおいて、少なくとも限界寸法の分解能での集積半導体フィーチャの高スループット検査を可能にする荷電粒子システムおよび荷電粒子システムの動作方法を提供することである。また、ウェハ上の一組の特定位置（たとえば、いわゆるプロセス制御モニタＰＣＭまたは重要エリアのみ）の高分解能像を取得することも可能である。

【0005】

荷電粒子顕微鏡ＣＰＭの分野で最近開発されたのがＭＳＥＭ（マルチビーム走査型電子顕微鏡）である。マルチビーム荷電粒子線顕微鏡は、たとえば米国特許第７２４４９４９号、米国特許出願公開第２０１９０３５５５４５号、または米国特許出願公開第ＵＳ２０１９０３５５５４４号に開示されている。マルチビーム電子顕微鏡またはＭＳＥＭ等のマルチビーム荷電粒子顕微鏡においては、たとえば、一次放射として、４～１００００本の電子ビームを含むことから各電子ビームが隣接する電子ビームから１～２００マイクロメートルの距離だけ分離された電子ビームレットのアレイによってサンプルが照射される。たとえば、ＭＳＥＭでは、およそ１００本の分離された電子ビームすなわちビームレットが六角形のアレイ状に配置され、およそ１０μｍの距離だけ分離されている。複数の一次荷電粒子ビームレットは、共通の対物レンズによって、調査対象サンプル（たとえば、可動ステージに搭載されたウェハチャックに固定された半導体ウェハ）の表面に集束される。一次荷電粒子ビームレットによるウェハ表面の照射中は、一次荷電粒子ビームレットの焦点により形成された複数の交差点から相互作用生成物（たとえば、二次電子）が生じる一方、相互作用生成物の量およびエネルギーは、ウェハ表面の材料組成およびトポグラフィによって決まる。相互作用生成物が複数の二次荷電粒子ビームレットを形成し、これが共通の対物レンズによって収集され、マルチビーム検査システムの投射結像系によって、検出器平面に配置された検出器上へとガイドされる。検出器は、それぞれが複数の検出画素を備えた複数の検出エリアを含み、複数の二次荷電粒子ビームレットそれぞれの強度分布を検出するため、たとえば１００μｍ×１００μｍの像パッチが得られる。

【0006】

従来技術のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、一連の静電・磁気素子を備える。静電・磁気素子の少なくとも一部を調整することによって、複数の二次荷電粒子線の焦点位置およびスティグマを調整可能である。一例として、米国特許第１０５３５４９４号は、二次荷電粒子ビームレットの焦点の検出強度分布が所定の強度分布から外れている場合の荷電粒子顕微鏡の再調整を提案している。検出強度分布が所定の強度分布に従う場合に、調整が実現される。二次荷電粒子ビームレットの強度分布の大域的な変位または変形によって、トポグラフィ効果、サンプルの形状もしくは傾斜、またはサンプルの帯電効果についての結論に達し得る。米国特許第９３３６９８２号は、二次荷電粒子を光に変換するシンチレータプレートを備えた二次荷電粒子検出器を開示している。シンチレータプレートの変換効率の低下を抑えるため、複数の二次荷電粒子ビームレットの焦点スポットおよびシンチレータプレートの相対的な横方向位置は、たとえば荷電粒子ビーム偏向器またはシンチレータプレートの横方向変位用アクチュエータにより可変である。

【0007】

従来技術のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、一次または二次荷電粒子ビームレットの少なくとも１つのクロスオーバ面を備える。従来技術のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、調整を容易化する検出システムおよび方法を備える。

【0008】

一般的には、荷電粒子顕微鏡の結像設定を変更するのが望ましい。マルチビーム荷電粒子顕微鏡の像取得設定を第１の結像設定から第２の異なる結像設定に変更する方法が米国特許第９７９９４８５号に記載されている。

【0009】

ただし、ウェハ検査用の荷電粒子顕微鏡においては、高信頼性かつ高再現性の結像が実行され得るように、結像条件を安定に保つことが望まれる。スループットは、複数のパラメータ（たとえば、ステージおよび新たな測定部位での再位置合わせの速度）のほか、取得時間当たりの測定面積自体によって決まる。後者は、ビームレットの滞留時間、分解能、および数によって決まる。ウェハは、２つの像パッチの取得の間に、ウェハステージによって次の関心点まで横方向に移動する。像取得のための次の位置へのステージの移動および正確な位置合わせは、マルチビーム検査システムのスループットを制限する因子のうちの１つである。高スループットの像取得中は、不要なステージの移動またはドリフトによって、像分解能が低下し得る。高スループットの像取得中は、一次および二次荷電粒子線の所定の経路のドリフトおよびずれが測定結果の像品質および信頼性に悪影響を及ぼす。たとえば、平面エリアセグメント内のラスター構成によって複数の一次荷電粒子ビームレットが劣化する可能性もあるし、マルチビーム荷電粒子検査システムの分解能が変化する可能性もある。

【0010】

シングルビーム電子顕微鏡では一般的に、電子ビームおよびステージ移動の位置決め精度を向上させるため、いわゆるビーム誤差機能（ＢＥＦ）を使用する。ＢＥＦは、この目的でサンプルをビーム偏向系に保持するステージに由来する（位置）信号をフィードバックする。最近の例が国際公開ＷＯ２０２０／１３６０９４号に記載されている。ただし、マルチビーム荷電粒子顕微鏡がより複雑である一方、シングルビーム電子顕微鏡の単純な方法では不十分である。たとえば、従来技術では、ウェハステージに対する複数の一次荷電粒子ビームレットの複数の焦点の回転を補償できない。さらに、マルチビーム荷電粒子顕微鏡は、複数の二次電子ビームレットを検出器上に結像する（ｉｍａｇｅ）ための投射結像系を有するため、複数の二次電子の正確な結像を保つ必要がある。また、二次ビーム経路の収差についても同様に、分離して考慮する必要がある。

【0011】

米国特許第９５３０６１３号は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の焦点制御の方法を示している。複数の荷電粒子ビームレットの部分集合が非点収差形態に成形され、焦点位置のずれの検出に用いられる。非点収差形状のビームレットの各楕円形状から、誤差信号が生成され、サンプルステージの鉛直方向位置が調整されるか、または、荷電粒子顕微鏡の１つまたは複数のレンズを通る電流が変更される。これにより、複数の荷電粒子ビームレットの焦点スポットが最適化される。この方法は、走査型電子顕微鏡の通常の動作と並行して行われる。ただし、この方法は、焦点制御のフィードバックループを提供するだけであり、予測制御を提供するわけでもなければ、ステージ位置センサからのセンサ信号を考慮するわけでもない。

【0012】

米国特許出願公開第２０１９０３５５５４４号または米国特許出願公開第２０１９０３５５５４５号は、走査中にサンプルの帯電を補償する調整可能な投射系を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡を開示している。したがって、投射系には、サンプルから検出器への二次荷電粒子ビームレットの適正な結像を保つ高速静電素子が構成されている。両文献において、二次ビームレットの結像品質を解析するとともに、二次電子ビーム経路におけるサンプル帯電による劣化を補償する像検出器を使用している。両文献とも、二次電子ビームレットがサンプル表面を起点とする場合の二次電子ビーム経路の制御のための方法および装置を記載する。ただし、本発明の課題として、一次ビーム経路内にも誤差源が存在しており、基板表面上の複数の一次荷電粒子ビームレットのスポット位置およびスポット形状の劣化の原因となる。さらに、付加的な誤差源が基板テーブルの位置決め誤差または移動となって、一次または二次ビーム経路の劣化なく、物体の取得デジタル像における収差となり得る。これらの付加的な収差および誤差は、異なる時間スケールで可変となり得る（たとえば、熱ドリフトのような低速変動ドリフト）。別の例として、たとえば音響振動等により高速に変動する動的収差がある。これらの誤差は、二次ビーム経路中の手段だけでは補償できない。本発明の課題は、高スループットかつ高信頼性の高精度かつ高分解能像取得を可能にする手段を備えたマルチビーム荷電粒子検査システムを提供することである。本発明の課題として、ステージの正確な位置合わせの時間が減っても、複数の一次荷電粒子ビームレットの横方向位置および焦点を所定の位置精度で所定のラスター構成に維持する手段を含む高速ステージを備えたマルチビーム荷電粒子検査システムを提供することがある。本発明の課題として、一連の像パッチの高スループットかつ高信頼性の像取得中の高分解能および高像コントラストを維持する手段を備えたマルチビーム荷電粒子検査システムを提供することがある。本発明の課題として、第１の検査部位から第２の検査部位にウェハを移動させるステージを備えた高スループットかつ高信頼性のマルチビーム荷電粒子検査システムを提供することがある。本発明の課題として、所定の一次および二次荷電粒子線経路のドリフトのほか、ステージ移動（たとえば、寄生ステージ移動）を補償する手段を備えたマルチビーム荷電粒子検査システムを提供することがある。

【0013】

ステージの加速、減速、およびリングダウンを含むステージ移動は、マルチビーム検査システムのスループットを制限する因子のうちの１つである。短時間でのステージの加速および減速には、複雑で高価なステージを必要とする。本発明の課題は、技術的な複雑性およびコストを抑えたステージによって、高スループットかつ高信頼性の高精度かつ高分解能像取得を可能にする手段を備えたマルチビーム荷電粒子検査システムを提供することである。

【0014】

一般的に、本発明の課題は、高信頼性かつ高スループットの高精度かつ高分解能像取得を可能にする手段を備えたウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子検査システムを提供することである。

【発明の概要】

【0015】

本発明の実施形態は、像パッチの像取得時に誤差振幅の変化を補償する一組の補償器を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡によって、本発明の目的を達成する。このマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、複数のセンサデータを与えるとともに、複数のセンサデータから、所定の一組の正規化誤差ベクトルの一組の実際の誤差振幅を抽出する複数の検出器またはセンサを備える。正規化誤差ベクトルの導出によって、異なる誤差源からの寄与を分離可能である。これらの異なる誤差源には、一次荷電粒子線経路、二次電子ビーム経路、およびステージの位置内の誤差源を含む。このマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、一組の結像収差に対応する一組の誤差振幅を補償することにより、像パッチのデジタル像の像取得時に、実際の誤差振幅を所定の閾値未満に保つ一組の補償器を駆動する駆動信号を導出する制御ユニットを備える。異なる誤差源からの寄与を表す正規化誤差ベクトルから、一次荷電粒子線経路内の第１の補償器および二次電子ビーム経路内の第２の補償器の少なくとも一方を含む一組の補償器の駆動信号が導出される。別の補償器としては、取得デジタル像の演算像後処理またはウェハステージ内の補償器が挙げられる。

【0016】

一例において、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、一組の誤差振幅のうちの少なくとも１つの誤差振幅の変化を予測し、これに応じて、対応する駆動信号を一組の補償器に供給するように構成されている。一例において、複数のセンサデータには、ステージ位置センサまたはステージ加速センサからのデータを含む。一例において、一組の補償器は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の第１および第２の偏向系または偏向走査子を含む。別の例において、一組の補償器は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の検出ユニットにおける第３の偏向系を含む。一例において、一組の補償器は、少なくとも高速静電補償器またはマルチアパーチャアクティブアレイ素子をさらに含む。

【0017】

本発明の一実施形態によれば、高スループットかつ高信頼性の高精度かつ高分解能像取得を可能にする手段を備えたマルチビーム荷電粒子検査システムが提供される。ウェハステージおよびウェハステージの位置を制御する手段が設けられ、ウェハステージは、ウェハ等のサンプルを保持するように構成され、ｘ方向、ｙ方向、またはｚ方向のうちの少なくとも１つの方向に移動可能である。ステージは通常、独立して作動または制御可能な複数のモータまたはアクチュエータを備えたステージ動作コントローラを備える。モータまたはアクチュエータとしては、圧電モータ、圧電アクチュエータ、または超音波圧電モータのうちの少なくとも１つが挙げられる。また、ステージの横方向および鉛直方向の変位または回転を決定するように構成された位置検知システムをさらに備える。位置検知システムには、レーザ干渉計、静電容量センサ、共焦点センサアレイ、格子干渉計のいずれか、またはこれらの組み合わせを使用する。

【0018】

このマルチビーム荷電粒子検査システムには、ウェハ表面上の複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点の横方向位置を維持する手段と、複数の二次電子ビームレットの焦点の横方向位置を維持する手段と、が設けられており、それぞれが所定のラスター構成であるとともに、一組の閾値未満の所定の位置精度である。これにより、一例においては、ステージの正確な位置合わせの時間の短縮が実現される。別の例においては、像取得およびウェハステージ移動に必要な時間区間を重ね合わせることにより、スループットがさらに向上する。付加的な手段としては、複数の一次荷電粒子ビームレットの偏向を走査する第１の偏向ユニットおよび複数の二次電子ビームレットの偏向を走査する少なくとも第２の偏向ユニットが挙げられる。

【0019】

本発明の一実施形態によれば、一連の像パッチの高スループットかつ高信頼性の像取得中の高分解能および高像コントラストを維持する手段を備えたマルチビーム荷電粒子検査システムが提供される。第１および第２の像取得時に、像センサおよびステージ位置センサからのセンサデータを含む複数のセンサデータが生成される。このマルチビーム荷電粒子検査システムは、複数のセンサデータから一組の制御信号を生成するように構成された制御ユニットを備える。一組の制御信号は、一組の補償器を制御する制御モジュールに供給される。本発明の一実施形態によれば、所定の一次および二次荷電粒子線経路のドリフトのほか、ステージ移動を補償する手段を備えたマルチビーム荷電粒子検査システムが提供される。

【0020】

一例によれば、マルチビーム荷電粒子線システムは、サンプルに入射する複数の一次荷電粒子ビームレットを偏向させる第１の信号の適用によって、ステージの横方向変位を少なくとも部分的に補償するとともに、サンプル上の偏向した一次荷電粒子ビームレットの位置から生じた複数の二次電子ビームレットを偏向させる第２の信号の適用によって、複数の二次電子ビームレットの変位を少なくとも部分的に補償するように構成されたコントローラまたは制御ユニットを備える。第１の信号は、Ｘ軸またはＹ軸の少なくとも一方における複数の一次荷電粒子ビームレットの偏向の仕方に影響を及ぼす電気信号を含む。コントローラは、サンプル上の複数の一次荷電粒子ビームレットの走査中に、第１の信号または第２の信号の少なくとも一方を動的に調整するようにさらに構成されている。コントローラはステージ動作コントローラに接続されており、ステージが一次荷電粒子線の光軸と実質的に垂直となるように、複数のモータそれぞれがステージの傾斜を調整するように独立して制御される。本発明の一実施形態によれば、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムは、使用時、第１の荷電粒子線を生成するように構成された荷電粒子源と、使用時、入射する第１の荷電粒子線から、複数の一次荷電粒子ビームレットを生成するように構成されたマルチビーム生成器と、を備え、複数の一次荷電粒子ビームレットの個々のビームレットが、複数の荷電粒子ビームレットのその他すべてのビームレットから空間的に分離されている。このマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムは、複数の荷電粒子ビームレットのうちの第１の個々の一次ビームレットが物体面に衝突する第１の像サブフィールドが、複数の一次荷電粒子ビームレットのうちの第２の個々の一次ビームレットが物体面に衝突する第２の像サブフィールドから空間的に分離されるように、ウェハ表面が設けられた物体面に入射する一次荷電粒子ビームレットを集束させるように構成された対物レンズを含む物体照射ユニットをさらに備える。このマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムは、投射系と、複数の個々の検出器を備えた像センサと、を含む検出ユニットをさらに備える。投射系は、複数の個々の検出器のうちの第１の検出器または第１群の検出器に対する一次荷電粒子の衝突によって物体面内の第１の像サブフィールド中のウェハから放出された二次電子を結像するとともに、複数の個々の検出器のうちの第２の検出器または第２群の検出器に対する一次荷電粒子の衝突によって物体面内の第２の像サブフィールド中のウェハから放出された二次電子を結像するように構成されている。

【0021】

一実施形態において、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムは、誤差振幅の動的変化の高速補償を提供する高速補償器の部分集合を備える。高速補償器の部分集合には、静電レンズ、静電偏向器、静電非点収差補正器、静電マイクロレンズアレイ、静電非点収差補正器アレイ、または静電偏向器アレイのうちの少なくとも１つを含む。静電偏向器および／または静電非点収差補正器等の静電素子には、渦電流も誘導性もなく、誤差振幅の動的変化の補償のために１０μｓ未満の範囲の調整時間が与えられる、という利点がある。

【0022】

動的変化の高速補償を提供するサブコンポーネントは、一次荷電粒子ビームレットが走査される走査周波数と同等の調整周波数を提供可能である。すなわち、動的変化の高速補償は、複数の一次荷電粒子ビームレットによってウェハ表面上の像パッチの像取得が実行されている間に複数回すなわち２回以上実行され得る。通常のライン走査周波数は、１ｋＨｚ～５ｋＨｚのオーダであり、動的補償素子の電気駆動信号の周波数帯域としては、０．１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲が可能であるため、たとえば５０走査ライン毎または１０回の１走査ライン毎の補償を提供可能である。

【0023】

一実施形態において、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムは、誤差振幅の低速変化すなわちドリフトの補償を提供する低速動作補償器の部分集合を備える。低速動作補償器の部分集合には、磁気レンズ、磁気偏向器、磁気非点収差補正器、または磁気ビームスプリッタのうちの少なくとも１つを含む。

【0024】

一実施形態においては、ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡が提供される。このウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、複数の一次荷電粒子ビームレットを生成する荷電粒子マルチビームレット生成器と、物体面に配置されたウェハ表面のエリアを複数の一次荷電粒子ビームレットで走査することにより、ウェハ表面から放出される複数の二次電子ビームレットを生成する第１の偏向系を備えた物体照射ユニットと、を備える。このウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、複数の二次電子ビームレットを結像するとともに、使用時、ウェハ表面の第１の像パッチのデジタル像を取得する投射系、第２の偏向系、および像センサを備えた検出ユニットをさらに備える。このウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、第１の像パッチのデジタル像の取得時に、物体面においてウェハ表面を位置決めおよび保持するステージ位置センサを備えたサンプルステージをさらに備える。第１の偏向系は、ウェハがウェハステージに保持されている間に、ウェハ表面上の所定の走査経路に沿って複数の一次荷電粒子ビームレットを走査し、第２の偏向ユニットは、所定の走査経路に沿って複数の二次電子ビームレットを走査することにより、複数の二次電子ビームレットの像点が検出ユニットの像センサに固定されて一定となるようにする。このウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、制御ユニットと、使用時、サンプルステージの位置および配向データを含む複数のセンサデータを生成するように構成されたステージ位置センサおよび像センサを含む複数の検出器と、をさらに備える。このウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、少なくとも第１および第２の偏向系を備えた一組の補償器をさらに備える。制御ユニットは、第１の像パッチのデジタル像の取得時に、複数のセンサデータから一組のＰ個の制御信号Ｃ_pを生成して、一組の補償器を制御するように構成されている。一組の補償器は、荷電粒子マルチビームレット生成器の補償器および検出ユニットの補償器のうちの少なくとも１つをさらに含み得る。一例において、制御ユニットは、使用時、複数のセンサデータを解析するとともに、使用時、Ｋ個の誤差ベクトルの一組のＫ個の振幅Ａ_kを演算するように構成されたセンサデータ解析システムを備える。一実施形態において、制御ユニットは、使用時、像センサデータの１０％未満、好ましくは２％未満を表す像センサデータ断片まで像センサからの像センサデータを縮小し、この像センサデータ断片をセンサデータ解析システムに提供するように構成された像データ取得ユニットをさらに備える。一例において、像センサデータ断片には、低サンプリングレートでの複数の二次電子ビームレットのデジタル像データを含む。一例において、像センサデータ断片には、縮小した一組の二次電子ビームレット（９）のデジタル像データを含む。

【0025】

一例において、センサデータ解析システムは、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kのうちの少なくとも１つの振幅Ａ_nの時間的推移を導出または予測するようにさらに構成されている。

【0026】

一例において、制御ユニットは、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kから一組の制御信号Ｃ_pを演算する制御演算プロセッサをさらに備える。一例において、複数または一組の制御信号のうちの少なくとも１つの抽出はさらに、ステージの作動出力の予測モデルに基づく。

【0027】

一例において、センサデータ解析システムは、複数のセンサデータから、長さＬ（Ｌ≧Ｋ）のセンサデータベクトルＤＶを導出するように構成されている。

【0028】

一例において、制御ユニットは、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算して第１および第２の偏向ユニットに供給することにより、サンプルステージの位置または配向の変化を補償するように構成されている。サンプルステージの位置または配向の変化は、ステージの横方向変位によって与えられ、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方におけるステージの現在の位置および回転とステージの目標位置および回転との差に対応する。

【0029】

制御ユニットは、複数のセンサデータから、物体照射ユニット中の第１の補償器の駆動信号を導出して、ウェハ表面の横方向変位と同期した複数の一次荷電粒子ビームレットの走査スポット位置の付加的な変位を実現するように構成されている。一例において、付加的な変位には、複数の一次荷電粒子ビームレットのラスター構成の回転を含む。制御ユニットは、投射系中の第２の補償器による変位ウェハ表面上のスポット位置の付加的な変位を補償するようにさらに構成されており、投射系中の第２の補償器は、物体照射ユニット中の第１の補償器と同期して動作することにより、像検出器上の複数の二次電子ビームレットのスポット位置を一定に保つように構成されている。一例においては、物体照射ユニット中の第１の補償器が第１の偏向系であり、制御ユニットは、複数の一次荷電粒子ビームレットの走査スポット位置の付加的な変位または回転の制御信号を演算して第１の偏向系に供給することにより、サンプルステージの変位または回転を補償するように構成されている。一例においては、投射系中の第２の補償器が第２の偏向系であり、制御ユニットは、制御信号を演算して第２の偏向系に供給することにより、変位ウェハ表面上の複数の一次荷電粒子ビームレットの走査スポット位置の付加的な変位または回転を補償するように構成されている。これにより、二次電子ビームレットのスポット位置は、ウェハステージの変位または移動に応じた走査経路の修正に関わらず、像センサにおいて一定に保たれる。

【0030】

一実施形態において、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡の荷電粒子マルチビームレット生成器は、高速補償器をさらに備えており、制御ユニットは、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算し、高速補償器に供給して、複数の一次荷電粒子ビームレットの回転を誘導することにより、サンプルステージの回転を補償するように構成されている。一実施形態において、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットは、第２の像パッチのデジタル像の像取得のため、ウェハステージにより、物体面における第２の像パッチの第２の中心位置までウェハ表面を移動させる第３の制御信号を生成するようにさらに構成されている。一実施形態において、制御ユニットは、第２の像パッチの第２の中心位置までのウェハステージの移動の時間区間Ｔｒにおいて、複数のセンサデータからの第２の一組のＰ個の制御信号Ｃ_pを演算することにより、一組の補償器を制御するようにさらに構成されている。一実施形態において、制御ユニットは、時間区間Ｔｒにおける第２の像パッチの像取得の開始時間を演算するとともに、ウェハステージの減速時間区間Ｔｄにおいて第２の像パッチの像取得を開始するようにさらに構成されており、また、時間区間Ｔｄにおけるウェハステージの予測オフセット位置の少なくともオフセット信号を第１および第２の偏向系に供給するようにさらに構成されている。

【0031】

一実施形態においては、マルチビーム荷電粒子顕微鏡によるウェハ検査の方法が提供される。この方法のマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、像センサおよびステージ位置センサを備えた複数の検出器と、少なくとも第１および第２の偏向系を備えた一組の補償器と、を備える。この方法は、
ａ．マルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線を含むローカルウェハ座標系の位置に対してウェハのウェハ表面を位置決めおよび位置合わせするステップと、
ｂ．像取得を実行して、ウェハ表面の第１の像パッチのデジタル像を取得するステップと、
ｃ．像取得のステップにおいて、複数の検出器から複数のセンサデータを収集するステップと、
ｄ．複数のセンサデータから、一組のＫ個の誤差振幅Ａ_kを導出するステップと、
ｅ．一組の誤差振幅Ａ_kから、一組のＰ個の制御信号Ｃ_pを導出するステップと、
ｆ．像取得のステップｂにおいて、一組の制御信号Ｃ_pを一組の補償器に供給するステップと、
を含む。

【0032】

一実施形態において、このウェハ検査の方法は、複数のセンサデータから、長さＬ（Ｌ≧Ｋ）のセンサデータベクトルＤＶを導出するステップ（ｇ）をさらに含む。一実施形態において、このウェハ検査の方法は、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kのうちの少なくとも１つの振幅Ａ_nの時間的推移を導出するステップ（ｈ）をさらに含む。一実施形態において、このウェハ検査の方法は、制御信号Ｃ_pを第１および第２の偏向ユニットに供給することにより、サンプルステージの位置または配向の変化を補償するステップ（ｉ）をさらに含む。一実施形態において、このウェハ検査の方法は、一組の誤差振幅Ａ_kから第２の一組の制御信号Ｃ_pを導出し、ウェハのウェハ表面の位置決めおよび位置合わせのステップａ）において、第２の一組の制御信号を供給するステップ（ｊ）をさらに含む。

【0033】

本発明の一実施形態においては、ウェハ検査タスクの結像仕様要件に応じた高スループットかつ高分解能の荷電粒子顕微鏡および荷電粒子顕微鏡を動作させる方法が提供され、第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチの第１の像取得および第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチの第２の像取得を含み、第１の像パッチの第１の中心位置から第２の像パッチの第２の中心位置までサンプルステージを移動させる第３の時間区間Ｔｒをさらに含み、第１および第２の時間区間Ｔｓ１またはＴｓ２の少なくとも一方が第３の時間区間Ｔｒと重なり合うようにする一連の像取得ステップにおいて、一連の像パッチが結像される。第１の時間区間Ｔｓ１の開始から第２の時間区間Ｔｓ２の終了までの総時間区間は、３つの時間区間Ｔｓ１、Ｔｒ、およびＴｓ２の合計よりも短く、高スループットの高速ウェハ検査が実現される。一例において、第２の像パッチの第２の像取得は、サンプルステージが完全に停止した場合、第３の時間区間Ｔｒの終了の前に開始される。一例において、サンプル移動の第３の時間区間Ｔｒは、第１の像パッチの像取得が終了となった場合、時間区間Ｔｓ１の終了の前に開始される。この方法の一例において、ウェハ移動の第３の時間区間Ｔｒの開始時間の演算は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線からの第１の像パッチの第１の中心位置の位置ずれまたはサンプルステージの移動速度が所定の閾値を下回るように、第１の像パッチの像取得の第１の時間区間Ｔｓ１において実行される。この方法の一例において、第２の像取得の第２の時間区間Ｔｓ２の開始時間の演算は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線からの第２の像パッチの第２の中心位置の位置ずれまたはサンプルステージの移動速度が所定の閾値を下回るように、サンプルステージ移動の時間区間Ｔｒにおいて実行される。

【0034】

マルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法の一例において、この方法は、
ウェハステージの移動の時間区間Ｔｒにおいて、一連のサンプルステージ位置を予測するステップと、
予測したサンプルステージ位置から、少なくとも第１および第２の制御信号を演算するステップと、
第１の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の一次ビーム経路中の第１の偏向系に供給し、第２の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の二次ビーム経路中の第２の偏向系に供給するステップと、
をさらに含む。

【0035】

一例において、荷電粒子顕微鏡は、第１の像パッチの第１の像取得に、第１の像パッチから第２の像パッチまでのサンプルステージ移動の開始時間を演算するように構成された制御ユニットを備える。本発明の一例において、荷電粒子顕微鏡は、第１の像パッチから第２の像パッチまでのサンプルステージ移動時に、第２の像パッチの第２の像取得の開始時間を演算するように構成された制御ユニットを備える。

【0036】

一実施形態においては、ウェハ検査用に構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法であって、
一組の像品質および一組の像品質からの逸脱を表す一組の所定の正規化誤差ベクトルを規定する予備ステップと、
一組の正規化誤差ベクトルの振幅に対する一組の閾値を決定する予備ステップと、
マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の補償器を選択する予備ステップと、
一組の補償器それぞれの少なくとも駆動信号の変動によって、線形および／または非線形摂動モデルに応じた感度行列を決定する予備ステップと、
一組の正規化誤差ベクトルそれぞれを補償する一組の正規化駆動信号を導出する予備ステップと、
正規化駆動信号および一組の閾値をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットのメモリに格納する予備ステップと、
を含む方法が記載される。

【0037】

一例において、一組の補償器は、複数の一次荷電粒子の走査および偏向のためのマルチビーム荷電粒子顕微鏡の第１の偏向ユニットと、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の使用時に生成された複数の二次電子の走査および偏向のための第２の偏向ユニットと、を備える。

【0038】

感度行列は、たとえば特異値分解または類似のアルゴリズムにより解析される。一例において、感度行列は、２つ、３つ、またはそれ以上のカーネルまたは像品質の独立した部分集合への分割によって分解される。このため、演算の複雑性が抑えられ、非線形効果すなわち高次効果が抑えられる。

【0039】

使用時（たとえば、ウェハ検査時）、この動作方法は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットのメモリに格納された正規化誤差ベクトル、正規化駆動信号、および一組の閾値を使用することを含む。マルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法は、
使用時、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の複数のセンサから、センサデータベクトルを構成する複数のセンサデータを受信するステップと、
センサデータベクトルを制御ユニットのメモリに格納された一組の正規化誤差ベクトルに展開し、センサデータベクトルから、正規化誤差ベクトルの一組の実際の振幅を決定するステップと、
一組の実際の振幅を制御ユニットのメモリに格納された一組の閾値と比較するステップと、
比較の結果に基づいて、一組の実際の振幅から、一組の制御信号を導出するステップと、
一組の制御信号により、制御ユニットのメモリに格納された一組の正規化駆動信号から一組の実際の駆動信号を導出するステップと、
一組の実際の駆動信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の補償器に供給することにより、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作時、一組の正規化誤差ベクトルの一組の実際の振幅を一組の閾値未満にするステップと、
を含む。

【0040】

一例において、複数のセンサデータには、マルチビーム荷電粒子顕微鏡による検査時にウェハを保持するウェハステージの実際の位置および実際の速度に関する位置または速度情報の少なくとも一方を含む。センサデータベクトルからの正規化誤差ベクトルの一組の実際の振幅は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の像品質の実際の状態を表す。所定の格納された閾値との比較により、一組の制御信号が導出される。制御信号から、たとえば制御信号と所定の一組の正規化駆動信号との乗算によって、一組の実際の駆動信号が演算される。少なくとも１つの像パッチの像走査または像取得時に、一組の実際の駆動信号が一組の補償器に供給されることにより、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作時、実際の振幅の部分集合が制御ユニットのメモリに格納された所定の閾値の部分集合を下回る。この方法のステップは、各像パッチの取得時に、少なくとも２回、少なくとも１０回、好ましくは走査ラインごとに繰り返される。

【0041】

一例において、この方法は、ウェハ検査時に、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の予想推移に従って、一組の実際の振幅の少なくとも部分集合の推移振幅の部分集合を予測するステップをさらに含む。この方法は、使用時、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の実際の振幅の少なくとも部分集合を記録して、一組の実際の振幅の部分集合の履歴を生成するステップをさらに含み得る。このマルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法は、ウェハ検査時に、一組の推移振幅から一組の予測制御信号を導出するとともに、一組の予測制御信号から一組の予測駆動信号を導出するステップと、ウェハ検査時に、一組の予測駆動信号を時系列的に一組の補償器に供給することによって、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作時、実際の振幅の部分集合を一組の閾値未満にするステップと、をさらに含み得る。

【0042】

予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の予想推移は、予測モデル関数または一組の実際の振幅の履歴の線形、２次、もしくは高次の外挿のうちの１つに従って決定される。一例において、この方法は、使用時、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の実際の振幅の少なくとも部分集合を記録して、一組の実際の振幅の部分集合の履歴を生成するステップをさらに含む。この方法は、ウェハ検査時に、一組の推移振幅から一組の予測制御信号を導出するとともに、一組の予測制御信号から一組の予測駆動信号を導出するステップと、ウェハ検査時に、一組の予測駆動信号を時系列的に一組の補償器に供給することによって、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作時、実際の振幅の部分集合を閾値の部分集合未満にするステップと、をさらに含む。本実施形態は、使用時、上述の方法ステップを適用するように構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡を含む。

【0043】

実施形態において、センサデータから導出された誤差振幅は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線もしくはマルチビーム荷電粒子顕微鏡の像座標系に対するウェハステージの相対的な位置および配向の少なくとも一方、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の倍率もしくはピッチ、複数の荷電粒子ビームレットの偏心状態、コントラスト状態、絶対位置精度、ならびに複数の荷電粒子ビームレットの歪み収差、非点収差、および色収差等の高次収差等、ウェハ検査タスクの像性能仕様を表す。

【0044】

一実施形態においては、マルチビーム荷電粒子顕微鏡およびソフトウェアコードが開示される。マルチビーム荷電粒子顕微鏡は、偏向器を含む一組の補償器、制御ユニット、およびインストールされたソフトウェアコードを備え、上述の方法ステップのいずれかに従って方法のいずれかを適用するように構成されている。

【0045】

一実施形態においては、複数の一次荷電粒子ビームレットを生成する荷電粒子源を含むマルチビーム荷電粒子装置の１つまたは複数のプロセッサによって、
Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方において移動可能なステージの横方向変位を決定することと、
サンプルに入射する複数の一次荷電粒子ビームレットを偏向させる第１の信号の適用によって、横方向変位を少なくとも部分的に補償するようにコントローラに指示することと、
を含む方法を装置に行わせるように実行可能な一組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。一例において、一組の命令は、サンプルから放出された複数の二次電子ビームレットを偏向させる第２の信号の適用によって、サンプルステージの横方向変位を少なくとも部分的に補償するようにコントローラに指示することを含む方法の実行を含む。

【0046】

以下、添付の図面を参照して、さらに詳細を開示する。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】一実施形態に係る、マルチビーム荷電粒子顕微鏡システムを示した図である。

【図2】第１および第２の像パッチを含む第１の検査部位ならびに第２の検査部位を示した図である。

【図3a】ローカルウェハ座標系に対して変位および回転した像座標系の模式図である。

【図3b】ローカルウェハ座標系に対して回転した像パッチの模式図である。

【図4】本発明に係る、（ａ）補償前および（ｂ）補償後の誤差振幅の低速変動ドリフト成分を示した図である。

【図5】本発明に係る、（ａ）補償前および（ｂ）補償後の誤差振幅の高速変動成分または動的変化を示した図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る、制御ユニット８００を詳細に示したマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムのブロック図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る、ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムの動作方法のブロック図である。

【図8】アクティブマルチアパーチャプレートを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

後述の例示的な実施形態において、機能および構造が類似する構成要素は、可能な限り、同様または同一の参照番号で示す。

【0049】

図１の模式的表現は、本発明の実施形態に係るマルチビーム荷電粒子顕微鏡システム１の基本的な特徴および機能を示している。図中で使用する記号は、図示の構成要素の物理的構成を表すのではなく、それぞれの各機能を記号で表すために選定したものであることに留意されたい。図示のようなシステムは、対物レンズ１０２の物体面１０１に配置されたウェハ等の物体７の表面に複数の一次荷電粒子ビームスポット５を生成するための複数の一次電子ビームレット３を用いた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のものである。簡素化のため、５つの一次荷電粒子ビームレット３および５つの一次荷電粒子ビームスポット５のみを示している。マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の特徴および機能は、電子またはイオン（特に、ヘリウムイオン）等の他種の一次荷電粒子を使用することにより実装可能である。

【0050】

顕微鏡システム１は、物体照射ユニット１００、検出ユニット２００、および一次荷電粒子ビーム経路１３から二次荷電粒子ビーム経路１１を分離するビームスプリッタユニット４００を備える。物体照射ユニット１００は、複数の一次荷電粒子ビームレット３を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器３００を備え、サンプルステージ５００によってウェハ７の表面２５が配置された物体面１０１に一次荷電粒子ビームレット３を集束させるように構成されている。サンプルステージ５００は、ステージ動作コントローラを備え、ステージ動作コントローラは、制御信号により独立して制御されるように構成された複数のモータを備える。ステージ動作コントローラは、制御ユニット８００に接続されている。

【0051】

一次ビームレット生成器３００は、物体照射ユニット１００の視野曲率を補償するために通常は球状の湾曲面である中間像面３２１において、複数の一次荷電粒子ビームレットスポット３１１を生成する。一次ビームレット生成器３００は、一次荷電粒子（たとえば、電子）源３０１を備える。一次荷電粒子源３０１は、たとえばコリメータレンズ３０３．１および３０３．２により平行化されて平行ビームを構成する発散一次荷電粒子線３０９を放出する。コリメータレンズ３０３．１および３０３．２は通例、１つまたは複数の静電または磁気レンズ、あるいは静電レンズおよび磁気レンズの組み合わせから成る。平行化された一次荷電粒子線は、一次マルチビームレット構成ユニット３０５に入射する。マルチビームレット構成ユニット３０５は基本的に、一次荷電粒子線３０９により照射される第１のマルチアパーチャプレート３０６．１を備える。第１のマルチアパーチャプレート３０６．１は、平行化一次荷電粒子線３０９の透過により生成される複数の一次荷電粒子ビームレット３を生成するためのラスター構成の複数のアパーチャを備える。マルチビームレット構成ユニット３０５は、ビーム３０９の電子の移動方向に対して、第１のマルチアパーチャプレート３０６．１の下流に配置された少なくとも別のマルチアパーチャプレート３０６．２を備える。たとえば、第２のマルチアパーチャプレート３０６．２は、マイクロレンズアレイの機能を有し、中間像面３２１において複数の一次ビームレット３の焦点位置が調整されるように、規定の電位に設定されるのが好ましい。第３のアクティブマルチアパーチャプレート構成３０６．３（図示せず）は、複数のアパーチャごとに個々の静電素子を備えることにより、複数のビームレットそれぞれに個別の影響を及ぼす。アクティブマルチアパーチャプレート構成３０６．３は、偏向器アレイ、マイクロレンズアレイ、または非点収差補正器アレイを構成するマイクロレンズ用の円形電極、多極電極、または一連の多極電極等の静電素子を備えた１つまたは複数のマルチアパーチャプレートから成る。マルチビームレット構成ユニット３０５には、隣り合う第１の静電視野レンズ３０７が構成されており、第２の視野レンズ３０８および第２のマルチアパーチャプレート３０６．２と併せて、複数の一次荷電粒子ビームレット３が中間像面３２１またはその近傍に集束される。

【0052】

中間像面３２１またはその近傍においては、複数の荷電粒子ビームレット３それぞれを個別に操作する静電素子（たとえば、偏向器）を備えた複数のアパーチャを含むビームステアリングマルチアパーチャプレート３９０が配置されている。ビームステアリングマルチアパーチャプレート３９０のアパーチャには、複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点スポットがそれぞれの設計位置からずれている場合であっても、一次荷電粒子ビームレット３の通過を可能にするより大きな直径が設定されている。

【0053】

中間像面３２１を通過する一次荷電粒子ビームレット３の複数の焦点は、視野レンズ群１０３．１および１０３．２と、ウェハ７の調査面がサンプルステージ５００上の物体マウントによって位置決めされた像面１０１の対物レンズ１０２と、によって結像される。物体照射システム１００は、第１のビームクロスオーバ１０８に近接して、ビーム伝搬方向の方向（ここでは、ｚ方向）と垂直な方向に複数の荷電粒子ビームレット３を偏向可能な偏向系１１０をさらに備える。偏向系１１０は、制御ユニット８００に接続されている。対物レンズ１０２および偏向系１１０は、ウェハ表面２５と垂直なマルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の光軸１０５を中心とする。そして、像面１０１に配置されたウェハ表面２５が偏向系１１０によってラスター走査される。これにより、ラスター構成に配置された複数のビームスポット５を構成する複数の一次荷電粒子ビームレット３がウェハ表面１０１上で同期して走査される。一例において、複数の一次荷電粒子３の焦点スポット５のラスター構成は、およそ１００本以上の一次荷電粒子ビームレット３の六角形ラスターである。一次ビームスポット５は、距離がおよそ６μｍ～１５μｍで、直径が５ｎｍ未満（たとえば、３ｎｍ、２ｎｍ、あるいはそれ以下）である。一例においては、ビームスポットサイズがおよそ１．５ｎｍであり、２つの隣り合うビームスポット間の距離が８μｍである。複数の一次ビームスポット５それぞれの各走査位置においては、複数の二次電子が生成され、一次ビームスポット５と同じラスター構成の複数の二次電子ビームレット９を構成する。各ビームスポット５で生成される複数の二次荷電粒子の強度は、対応するスポットを照らす衝突一次荷電粒子ビームレットの強度、ビームスポット下の物体の材料組成およびトポグラフィによって決まる。サンプル帯電ユニット５０３により生成された静電界によって二次荷電粒子ビームレット９が加速され、対物レンズ１０２により収集され、ビームスプリッタ４００によって検出ユニット２００へと案内される。検出ユニット２００は、二次電子ビームレット９を像センサ２０７上に結像して、複数の二次荷電粒子像スポット１５を形成する。検出器は、複数の検出器画素または個々の検出器を含む。複数の二次荷電粒子ビームスポット１５それぞれについて強度が別々に検出され、ウェハ表面の材料組成が高分解能で検出されて、高スループットの大きな像パッチが実現される。たとえば、８μｍピッチの１０×１０ビームレットのラスターによって、偏向系１１０による１回の像走査で約８８μｍ×８８μｍの像パッチが生成され、像分解能は、たとえば２ｎｍである。像パッチは、たとえば２ｎｍのビームスポットサイズの半分でサンプリングされるため、各ビームレットの像ラインあたりの画素数が８０００画素となり、１００本のビームレットにより生成される像パッチは、６４億画素を含む。像データは、制御ユニット８００により収集される。たとえば並列処理を用いた像データの収集および処理の詳細については、独国特許出願第１０２０１９０００４７０．１号（本明細書に援用）および前述の米国特許第９５３６７０２号に記載されている。

【0054】

複数の二次電子ビームレット９は、第１の偏向系１１０を通過し、第１の偏向系１１０によって走査偏向され、ビームスプリッタユニット４００によって、検出ユニット２００の二次ビーム経路１１をたどるようにガイドされる。複数の二次電子ビームレット９は、一次荷電粒子ビームレット３と反対方向に推移し、ビームスプリッタユニット４００は、通例は磁界または磁界および静電界の組み合わせによって、一次ビーム経路１３から二次ビーム経路１１を分離するように構成されている。任意選択としては、一次ビーム経路のほか、二次ビーム経路にも付加的な磁気補正素子４２０が存在する。投射系２０５は、投射系制御ユニット８２０に接続された少なくとも第２の偏向系２２２をさらに備える。制御ユニット８００は、複数の二次電子焦点スポット１５の位置が像センサ２０７で一定に保たれるように、複数の二次電子ビームレット９の複数の焦点１５の位置の残差を補償するように構成されている。

【0055】

検出ユニット２００の投射系２０５は、複数の二次電子ビームレット９の少なくとも第２のクロスオーバ２１２を含み、アパーチャ２１４が配置されている。一例において、アパーチャ２１４は、投射系制御ユニット８２０に接続された検出器（図示せず）をさらに備える。投射系制御ユニット８２０は、静電または磁気レンズ２０８、２０９、２１０を別途備えた投射系２０５の少なくとも１つの静電レンズ２０６に接続されるとともに、第３の偏向ユニット２１８にさらに接続されている。投射系２０５は、複数の二次電子ビームレット９それぞれに個別の影響を及ぼすアパーチャおよび電極を備えた少なくとも第１のマルチアパーチャ補正器２２０と、任意選択としての別の能動素子２１６と、をさらに備えており、それぞれが制御ユニット８００に接続されている。

【0056】

像センサ２０７は、投射レンズ２０５によって像センサ２０７上に集束された二次電子ビームレット９のラスター構成に適合したパターンの検知エリアのアレイにより構成されている。これにより、像センサ２０７に入射するその他の二次電子ビームレット９から独立して、個々の二次電子ビームレット９を検出可能となる。複数の電気信号が生成され、デジタル像データに変換されて、制御ユニット８００において処理される。像走査中、制御ユニット８００は、像センサ２０７のトリガによって、複数の二次電子ビームレット９からの複数の時間分解強度信号を所定の時間区間において検出するように構成されており、複数の一次荷電粒子ビームレット３のすべての走査位置から、像パッチのデジタル像が蓄積され、一体的にステッチングされる。

【0057】

図１に示す像センサ２０７としては、ＣＭＯＳまたはＣＣＤセンサ等の電子感受性検出器アレイが可能である。このような電子感受性検出器アレイは、シンチレータ素子またはシンチレータ素子のアレイ等の電子－光子変換ユニットを備え得る。別の実施形態において、像センサ２０７は、複数の二次電子粒子像スポット１５の焦点面に配置された電子－光子変換ユニットまたはシンチレータプレートとして構成可能である。本実施形態において、像センサ２０７は、複数の光電子増倍管またはアバランシェフォトダイオード（図示せず）等の専用光子検出素子において、二次荷電粒子像スポット１５で電子－光子変換ユニットにより生成された光子を結像してガイドする中継光学系をさらに備え得る。このような像センサは、米国特許第９５３６７０２号に開示されており、これを本明細書に援用する。一例において、中継光学系は、光を分割して第１の低速光検出器および第２の高速光検出器にガイドするビームスプリッタをさらに備える。第２の高速光検出器は、たとえばアバランシェフォトダイオード等のフォトダイオードアレイによって構成されており、複数の一次荷電粒子ビームレットの走査速度に応じて複数の二次電子ビームレットの像信号を分解するのに十分高速である。第１の低速光検出器は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤセンサであるのが好ましく、複数の二次電子ビームレット９の焦点スポット１５をモニタリングするとともに、以下により詳しく説明するようなマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作を制御するための高分解能センサデータ信号を提供する。

【0058】

図示の例において、一次荷電粒子源は、エミッタチップおよび抽出電極を特徴とする電子源３０１の形態で実装されている。たとえばヘリウムイオンのように、電子以外の一次荷電粒子を使用する場合は、一次荷電粒子源３０１の構成を図示のものと異ならせることができる。一次荷電粒子源３０１、アクティブマルチアパーチャプレート構成３０６．１・・・３０６．３、およびビームステアリングマルチアパーチャプレート３９０は、制御ユニット８００に接続された一次ビームレット制御モジュール８３０によって制御される。

【0059】

ステージ５００は、複数の一次荷電粒子ビームレット３の走査による像パッチの取得時には移動せず、像パッチの取得後、次に取得する像パッチまで移動するのが好ましい。ステージの移動およびステージの位置は、レーザ干渉計、格子干渉計、共焦点マイクロレンズアレイ等、当技術分野において知られているセンサによりモニタリングおよび制御される。たとえば、位置検知システムがレーザ干渉計、静電容量センサ、共焦点センサアレイ、格子干渉計のいずれか、またはこれらの組み合わせを使用して、ステージの横方向および鉛直方向の変位および回転を決定する。本発明の一実施形態において以下に示すように、第１の像パッチから次の像パッチまでのステージ５００の移動は、像パッチの取得と重なり合うため、スループットが向上する。

【0060】

像パッチの取得によるウェハ検査の方法の一実施形態を図２においてより詳しく説明する。ウェハは、第１の像パッチ１７．１の中心２１．１で、そのウェハ表面２５を複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点面内として配置されている。像パッチ１７．１・・・ｋの所定の位置は、半導体フィーチャの検査のためのウェハの検査部位に対応する。第１の検査部位３３および第２の検査部位３５の所定の位置は、標準的なファイルフォーマットの検査ファイルからロードされる。所定の第１の検査部位３３は、複数の像パッチ（たとえば、第１の像パッチ１７．１および第２の像パッチ１７．２）に分割されており、第１の像パッチ１７．１の第１の中心位置２１．１は、検査タスクの第１の像取得ステップのため、マルチビーム荷電粒子顕微鏡システムの光軸下に位置合わせされる。第１の像パッチの第１の中心２１．１は、第１の像パッチ１７．１の取得のための第１のローカルウェハ座標系の原点として選択される。当技術分野においては、ウェハ表面２５が位置決めされ、ウェハ座標の座標系が生成されるようにウェハを位置合わせする方法がよく知られている。

【0061】

複数の一次ビームレットは、各像パッチにおいて、規則的なラスター構成４１に分布しており、走査機構による走査によって、像パッチのデジタル像が生成される。本例において、複数の一次荷電粒子ビームレット３は、矩形のラスター構成４１に配置されており、矩形のラスター構成４１は、Ｎ個のビームスポットを有する第１のラインにおいてｎ個の一次ビームスポット５．１１、５．１２～５．１Ｎを有しており、Ｍ本のラインにビームスポット５．１１～５．ＭＮがある。簡素化のため、Ｍ＝５×Ｎ＝５個のビームスポットを図示しているが、ビームスポットの数Ｍ×Ｎは、これより大きくすることも可能であり、複数のビームスポット５．１１～５．ＭＮは、六角形または円形等のさまざまなラスター構成４１を有し得る。

【0062】

一次荷電粒子ビームレットはそれぞれ、ウェハ表面２５上で走査され、図示のように、ビームスポット５．１１～５．ＭＮを含む一次荷電粒子ビームレットの例では、複数の一次荷電粒子ビームレットの走査経路２７．１１～２７．ＭＮが存在する。複数の一次荷電粒子それぞれの走査は、たとえば走査経路２７．１１・・・２７．ＭＮによる前後移動にて実行されるが、各一次荷電粒子ビームレットの各焦点５．１１・・・５．ＭＮは、たとえば本例における像サブフィールド３１．ｍｎの最も左側の像点である像ラインの開始位置からのｘ方向の偏向器１１０の走査によって移動する。そして、右側位置への一次荷電粒子ビームレットの走査により各焦点が走査された後、走査偏向器１１０は、各サブフィールド３１．１１・・・３１．ＭＮにおける次のラインのライン開始位置と平行に複数の荷電粒子ビームレットを移動させる。後続の走査ラインのライン開始位置に戻す移動は、フライバックと称する。複数の一次荷電粒子ビームレットが走査経路２７．１１～２７．ＭＮを並列にたどることにより、各サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの複数の走査像が並列に得られる。像取得に関しては、上述の通り、焦点５．１１～５．ＭＮで複数の二次電子が放出され、複数の二次電子ビームレット９が生成される。複数の二次電子ビームレット９は、対物レンズ１０２により収集され、第１の偏向系１１０を通過し、検出ユニット２００にガイドされて、像センサ２０７により検出される。複数の二次電子ビームレット９それぞれのデータの連続ストリームが走査経路２７．１１・・・２７．ＭＮと同期して複数の二次元データセットに変換され、各サブフィールドのデジタル像データを構成する。予め選択された走査プログラムによれば、複数の一次荷電粒子ビームレットは、所定の走査経路２７．１１～２７．ＭＮをたどる。複数のサブフィールドの複数のデジタル像は最終的に、像ステッチングユニットによる一体的なステッチングによって、第１の像パッチ１７．１のデジタル像を構成する。各像サブフィールドには、サブフィールド３１．ｍｎおよびサブフィールド３１．ｍ（ｎ＋１）の重畳エリア３９によって示すように、隣り合う像サブフィールドとの小さな重畳エリアが設定されている。従来技術の複数の一次荷電粒子ビームスポット５．１１～５．ＭＮ間のピッチは通常、ドリフト、レンズ歪み、および他の収差によって変動する。したがって、従来技術の重畳エリア３９は通常、ビームスポット位置の変動にも関わらず、像パッチ全体を１回の像走査で網羅するのに十分大きく設定されている。

【0063】

ウェハ検査の方法の一実施形態においては、重畳エリア３９のサイズの縮小によって、ウェハ検査のためのマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムのスループットが向上する。これにより、各像パッチのサイズの増大によって、スループットが向上する。一例において、複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点５のビームピッチは、１０μｍである。たとえば各重畳エリア３９の２００ｎｍの幅が２５％小さくなると、像パッチのサイズが約１％大きくなり、スループットが約１％向上する。さらに、重畳エリアの幅を６５％小さくすると、スループットは２．５％向上する。重畳エリア３９の縮小は、複数の一次荷電粒子ビームレット３のピッチの制御によって実現される。図１のアクティブマルチアパーチャプレート３０６．３等の補償器（マルチビーム多極偏向装置）によって、複数の一次荷電粒子ビームレット３により形成されたビームスポット５の位置が高精度に制御される。制御演算のため、複数のビームスポット５の位置を表すセンサ信号を提供するように検出器（たとえば、複数の二次電子ビームレット９を検出する検出ユニット２００の像センサ２０７）が構成されている。そして、複数の一次ビームスポット５のビーム位置のずれが補正されることにより、重畳エリアが小さくなる。７０ｎｍ未満の精度での対応するラスター位置における複数の一次荷電粒子ビームレット３の一次荷電粒子ビームスポット５それぞれの正確な制御によって、スループットの２％の向上が実現される。３０ｎｍ未満の一次荷電粒子ビームスポット位置のさらに正確な制御によって、スループットを３．５％よりも大きく向上可能である。次のステップにおいては、第１の像パッチのデジタル像の取得後、センサ制御下でウェハステージによって、隣り合う所定の中心位置２１．２までウェハが移動し、所定の中心位置２１．２を中心とする新たなローカルウェハ座標系が定義される。そして、２つの隣り合う像パッチ１７．１および１７．２が重畳エリア１９とともに得られるように、第２の像パッチ１７．２が求められる。この場合も、上述のような重畳エリア３９の縮小と同様に、重畳エリア１９のサイズの縮小によって、スループットが向上する。そして、２つの像パッチ１７．１および１７．２の一体的なステッチングにより、所定のウェハエリアの像が形成される。第１の検査部位３３のデジタル像の取得後、ウェハステージは、たとえば次の第２の検査部位３５の像取得によって所定のウェハエリアにおけるプロセス制御モニタ（ＰＣＭ）を検査するため、ウェハを所定の中心位置２１．ｋまで移動させる。そして、走査動作の実行（図示せず）によって、像パッチ１７．ｋが得られる。簡素化された本例に示す通り、この方法によって、ウェハの複数の検査部位が順次検査される。

【0064】

次に、ウェハ検査タスクの要件または仕様を説明する。高スループットのウェハ検査の場合は、像パッチ１７．１・・・ｋの像取得のほか、像パッチ１７．１・・・ｋ間のステージ移動を高速にする必要がある。一方、像分解能、像精度、および再現性等の像品質に関する厳しい仕様を維持する必要もある。たとえば、像分解能の要件は通常、高い再現性で２ｎｍ以下である。像精度は、像忠実度とも称する。たとえば、フィーチャのエッジ位置、一般的にはフィーチャの絶対位置精度は、高い絶対精度で決まることになる。たとえば、複数の一次荷電粒子ビームレットそれぞれの絶対横方向位置精度は、１０ｎｍ未満が必要であり、複数の一次荷電粒子ビームレットそれぞれの絶対横方向位置は、１ｎｍ未満の精度で把握する必要がある。通常、位置精度の要件は、分解能要件のおよそ５０％以下である。次に、高い像均一性を得る必要がある。像均一性誤差は、像取得下の均一物体の最大および最小像強度ＩｍａｘおよびＩｍｉｎを用いて、ｄＵ＝（Ｉｍａｘ－Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）により定義される。通常、像均一性誤差ｄＵは、５％未満が必要である。像のコントラストおよびダイナミックレンジは、検査下の半導体ウェハの半導体フィーチャおよび材料組成を正確に表現するのに十分なものとする必要がある。通常は、ダイナミックレンジが６または８ビットを超え、像コントラストが８０％を超えている必要がある。

【0065】

高い像再現性の下、同じエリアの繰り返し像取得では、第１および第２の繰り返しデジタル像が生成され、第１および第２の繰り返しデジタル像間の差が所定の閾値を下回ることが了解される。たとえば、第１および第２の繰り返しデジタル像間の像歪みの差は、１ｎｍ未満、好ましくは０．５ｎｍ未満が必要であり、像コントラストの差は、１０％未満が必要である。このように、結像動作の繰り返しによっても、同様の像結果が得られる。このことは、たとえば異なるウェハダイにおける類似の半導体構造の像取得および比較、あるいは、ＣＡＤデータによる像シミュレーションもしくはデータベースから得られた代表像または基準像に対する取得像の比較にとって重要である。

【0066】

ウェハ検査タスクの要件または仕様のうちの１つがスループットである。スループットは、複数のパラメータ（たとえば、サンプルステージの速度、ステージの加減速に要する時間、および新たな各測定部位におけるステージの位置合わせに要する反復回数）のほか、取得時間当たりの測定面積自体によって決まる。重畳エリアの縮小による像パッチサイズの拡大によるスループットの向上の一例は、上述した通りである。取得時間当たりの測定面積は、ビームレットの滞留時間、分解能、および数によって決まる。滞留時間の通常の例は、２０ｎｓ～８０ｎｓである。したがって、高速像センサ２０７における画素レートは、１２ＭＨｚ～５０ＭＨｚの範囲であり、毎分およそ２０個の像パッチまたはフレームを取得することも可能である。ただし、ウェハは、２つの像パッチの取得の間に、ウェハステージによって次の関心点まで横方向に移動する。一例において、第１の像パッチから第２の像パッチまでウェハが移動する時間区間Ｔｒは、およそ１秒であり、フレームレートは、およそ１５フレーム／分まで低下する。標準的なステージで第１の像パッチから第２の像パッチまでウェハが移動する通常の時間区間Ｔｒは、第２の像パッチにおける正確な調整のための時間区間を含めて１ｓを超え、３ｓまたはそれ以上（たとえば、５ｓ）のオーダが可能である。１００本のビームレットの場合、画素サイズが０．５ｎｍの高分解能モードでのスループットの通常の例は、およそ０．０４５平方ｍｍ／分（平方ミリメートル／分）であり、ビームレットの増数および低分解能の場合（たとえば、ビームレットが１００００本で滞留時間が２５ｎｓの場合）は、７平方ｍｍ／分を超えるスループットが可能である。ステージの加速および減速を含むステージ移動は、マルチビーム検査システムのスループットを制限する因子のうちの１つである。短時間でのより高速のステージの加速および減速では、複雑で高価なステージを必要とするか、または、マルチビーム荷電粒子システムにおける動的振動を誘発する。本発明の実施形態によれば、たとえば上述のような要件内に像性能仕様を十分に維持しつつ、ウェハ検査タスクの高スループットを実現可能である。

【0067】

通常、制御を伴わない高速かつ高スループットの像取得は、ドリフトならびにステージの残留および不要な移動等の動的効果によって品質が低下する。一般的に、理想的な像取得条件からの逸脱は、誤差関数により記述される。複数の像スポット５がウェハ７に対して回転および変位する誤差関数の一例を複数のビームスポット５の円形配置の例として図３ａに示す。像座標ｘｉおよびｙｉを含む像座標系５１は、ビームスポット５（３つ示す）を伴う一組の一次荷電粒子ビームレットの走査により得られるような像パッチの中心での仮想座標系により定義される。所定の中心走査位置における一組の一次荷電粒子ビームレットの中心線を視線５３と称するが、この視線５３および像座標系のｚ軸が同一である。理想的な状況において、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムの適正な校正の後、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の視線５３および光軸１０５は、同一である。現実の結像状況において、視線５３は、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の光軸１０５から逸脱する。この逸脱は、たとえば物体照射ユニット１００のドリフト、第１の走査偏向器１１０またはマルチビームレット生成器能動素子３３０もしくはビームスプリッタ４００等の一次荷電粒子ビーム経路１３中の他の静電および磁気素子における収差に起因する。現実の結像状況において、視線５３の逸脱は、各像パッチ１７．１・・・ｋの１回の像走査の像取得時間等の時間とともに変化する。

【0068】

ローカルウェハ座標系５５１は、ローカルウェハ座標ｘｌおよびｙｌによってウェハの検査部位に定義される。現実の結像状況において、ローカルウェハ座標系５５１は、視線５３によって像座標系５１からずれている。変位ベクトル５５は、たとえばウェハステージの位置ずれ、ウェハステージのドリフトもしくは像座標系５１のドリフトまたは両者に起因する。現実の結像状況において、ローカルウェハ座標系５５１の逸脱は、１回の像走査の像取得時間等の時間とともに変化する。変位ベクトル５５は一般的に、時間依存ベクトルＤ（ｔ）＝［Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ］（ｔ）として記述される。現実の結像状況において、変位ベクトル５５には、視線５３の逸脱およびウェハステージ５００のドリフトの差を含むが、これらはいずれも、各像パッチ１７．１・・・ｋの１回の像走査の像取得時間等の時間とともに独立して変化する。

【0069】

像座標系５１は、ローカルウェハ座標系５５１に対して、矢印５７で示す回転角Ｒｚだけ、ｚ軸または視線５３の周りに回転可能であり、ウェハ表面２５からの像パッチ１７の像は、座標（ｘｉ’，ｙｉ’）を含む回転像座標系５９において得られる。回転角はいずれの軸でも発生し、時間依存によって、回転角ベクトルＲ（ｔ）＝［Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］（ｔ）を構成する。ｚ軸周りの回転によってすべての像スポット５が像スポット５’（図示のスポット）へと回転するが、これを未回転像スポット５と回転像スポット５’との間の変位ベクトル６１によって示す。像回転によるずれは、鉛直軸またはｚ軸周りの像スポット５の回転、ステージの回転、または両者によって生じる。

【0070】

図３ｂは、図２の像パッチ１７．１の例における像回転の状況を示している。図２と同じ参照番号を使用するが、像座標系５１は、ウェハ座標系５５１に対して回転している。ラスター構成に配置された複数の焦点５が回転し、像パッチ３１が回転し、走査経路２７がそれぞれ回転している。以下により詳しく説明する本発明の一実施形態においては、複数の焦点５のラスター構成の回転によって像回転が補償される。これは、動的な走査回転すなわち単一の走査経路の変化による像回転の補償によって単一の走査経路の回転を効果的に実現するシングルビーム荷電粒子顕微鏡とは異なる。２本の一次荷電粒子ビームレットの例における複数の一次荷電粒子ビームに対する走査回転の効果の例として、走査回転の効果をサブフィールド３７．１および３７．２に示す。マルチビーム荷電粒子顕微鏡の走査ビーム偏向器による走査経路２７の回転は可能であるが、複数のスポット５のラスター構成を走査偏向器によって回転させることはできない。複数のスポット５のラスター構成の回転の動的な変化を含めて、回転を補償するため、本発明のいくつかの実施形態おいて提供されるように、付加的な手段が必要となる。

【0071】

本発明の実施形態に係るマルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムは、像取得時にセンサ信号を提供する複数のセンサを備える。センサは、たとえばステージ５００のステージ位置センサ、アパーチャ２１４等のアパーチャに配置されたセンサ、または像センサ２０７である。制御ユニット８００は、センサ信号から、焦点位置または像面傾斜の変化を含む像変位ベクトルＤ（ｔ）、像回転Ｒ（ｔ）等の誤差関数を抽出するように構成されている。一般的に、制御ユニット８００は、センサ信号を解析するとともに、当技術分野において知られている方法（たとえば、誤差振幅を伴う一組の所定のモデル誤差関数のセンサデータに対するフィッティング演算）によって、センサ信号を一組の個々のモデル誤差関数に分解するように構成されている。このようなフィッティング演算としては、たとえば最小二乗フィッティング演算または特異値分解が可能であり、一組のモデル誤差関数それぞれの複数の誤差振幅が演算される。誤差振幅の演算により、複数の一次および二次荷電粒子ビームレット３および９ならびにステージ５００の制御のためのデータ量は、たとえば６つの誤差振幅へと大幅に少なくなる。ただし、本発明の一実施形態においては、倍率誤差、さまざまな高次歪み、および個々のフィールド依存の像収差パターン等、より多くの誤差振幅が同様に考慮される。正規化誤差振幅は、たとえば両横方向の視線の変位、横方向および軸方向のウェハステージの変位、ウェハステージの回転、視線の回転、倍率誤差、焦点誤差、非点収差誤差、または歪み誤差を表し得る。限られた一組の誤差振幅へのセンサ信号の分解によって、演算の速度および補正信号の制御が大幅に改善される。

【0072】

実施形態の一例において、制御ユニット８００は、誤差振幅の経時的な推移を解析するように構成されている。誤差振幅の経時的な変化の履歴は記録され、制御ユニットは、誤差振幅の変化を時間依存モデル関数に展開するように構成されている。制御ユニット８００は、たとえば走査時間区間Ｔｓの像走査の断片において、短時間にわたり、誤差振幅の少なくとも部分集合の変化を予測するように構成されている。像パッチの走査時間区間Ｔｓは、滞留時間に応じて、１秒～５秒である。通常の一例において、像パッチの走査時間区間Ｔｓは、およそ３秒である。一例においては、一般的に動的変化と称する誤差振幅の予測推移の高速動的変動から、一般的にドリフトと称する誤差振幅の予測変化の低速変動が分離される。一例において、制御ユニット８００は、ステージが第１の像パッチから第２の像パッチまで移動する時間区間Ｔｒにおいて、誤差振幅の少なくとも部分集合の変化を予測するように構成されている。ステージが第１の像パッチから第２の像パッチまで移動する時間区間Ｔｒは、０．５秒～５秒である。一例において、制御ユニット８００は、ステージが高速移動から停止位置へと減速する時間区間Ｔｄにおいて、誤差振幅の少なくとも部分集合の変化を予測するように構成されている。一般的に、制御ユニット８００は、ステージの作動出力の予測モデルに基づいて、複数の制御信号のうちの少なくとも１つを抽出するように構成されている。

【0073】

実施形態の一例において、誤差振幅の低速変動部（ドリフト）および動的変動部すなわち動的変化の推移は、別々に外挿される。ドリフト部は通常、たとえば線形挙動または漸近挙動を示す。たとえば、熱効果は通常、漸近挙動の低速ドリフトとなる。誤差振幅の時間的推移に関する予備知識により、所定の漸近挙動のモデル関数に基づいてドリフトの推移が導出され、制御ユニット８００は、予測誤差振幅を見込んだ制御信号を生成するように構成されている。誤差振幅の低速変動推移すなわちドリフトが高速推移から分離され、たとえば誤差振幅のドリフトの直接転送によって、ステージ５００が制御される。図４および図５は、代表的な誤差振幅の経時的な変化を示している。図４ａは、時間ｔに対する誤差振幅モデル関数９０７の所定の漸近挙動を含むドリフトすなわち低速変動誤差振幅Ｓｎ（ｔ）の一例を示している。このような挙動は通常、熱ドリフトまたは静電もしくは電磁素子のドリフトに対するものであるが、他の効果も類似の経時的推移を有する。他のドリフト源としては、像走査中の導電性部品またはウェハの帯電により誘導される可変電歪力またはドリフトが可能である。動作時、制御ユニット８００は、センサデータから、ドリフト誤差振幅Ｓｎ（ｔ）を継続的に導出するように構成されている。動作時間には、第１の像パッチ１７．１の第１の像走査の第１の時間区間Ｔｓ１、第１の像パッチ１７．１の第１の中心位置２１．１から第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置２１．２までのウェハステージ移動の時間区間Ｔｒ、および第２の像パッチ１７．１の第２の像走査の第２の時間区間Ｔｓ２を含む（参照番号については、図２参照）。たとえば、第１の時間区間Ｔｓ１における実際の時間Ｔａにおいて、誤差振幅Ｓｎ（ｔ）の時間的勾配９０３が決定されるか、または、モデル関数９０７が測定誤差振幅Ｓｎ（ｔ）に近似される。誤差振幅モデル関数９０７または勾配ベクトル９０３によって、誤差振幅Ｓｎ（ｔ）の推移が予測され、第２の時間区間Ｔｓ２における将来の時間ｔｃにおいて、誤差振幅Ｓｎ（ｔ）のドリフト部がライン９０１で示す所定の閾値Ｓｎ＿ｍａｘに達することが予測される。この閾値は、たとえば誤差ベクトルＳｎ（ｔ）と関連する像品質パラメータの仕様から予め決定される。２つの像パッチ１７．１および１７．２の後続の２つの像走査間の時間区間Ｔｒにおいて、制御ユニット８００は、これに応じて補償器の制御値を変更するように構成されており、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の能動素子の調整によって、誤差振幅Ｓｎ（ｔ）のドリフト成分が減少する。能動素子には、低速動作補償器（たとえば、磁気素子またはステージ）を含み得る。本発明の一実施形態においては、たとえばウェハステージ５００の横方向位置へのオフセットの追加によって、視線５３または像座標系５１の横方向ドリフトが補償され、たとえばウェハステージ５００のｚ位置へのオフセットの追加によって、焦点位置のドリフトが補償される。本発明の一実施形態において、複数の一次荷電粒子ビームレット３の結像倍率のドリフトは、複数の一次荷電粒子ビームレット３のピッチの変化を招来し、たとえば対物レンズ１０２の専用磁気レンズ素子へのオフセット電流の追加によって補償される。本発明の一実施形態において、図３に記載のような複数の一次荷電粒子ビームレット３の回転ドリフトは、ｚ軸周りのステージ５００の対応する回転、あるいは、たとえば対物レンズ１０２の第２の専用磁気レンズ素子へのオフセット電流の追加による複数の一次荷電粒子ビームレット３の回転の補正によって補償される。その結果を図４ｂに示す。この調整により、誤差振幅閾値Ｓｎ＿ｍａｘを超えて、補正された低速変動ドリフト誤差振幅Ｓｎ（ｔ）が十分に制御される。ドリフト部が時間的に低速変動であることから、後続の像走査間の時間Ｔｒにおいて、誤差振幅Ｓｎ（ｔ）を少なくとも部分的に調整および補償可能である。これにより、マルチビーム荷電粒子顕微鏡によるウェハ検査の方法であって、
第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチの第１の像取得ステップと、
時間区間Ｔｒにおける第１の像パッチの位置から第２の像パッチまでのウェハステージの移動ステップと、
第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチの第２の像取得ステップと、
により、
第１の時間区間Ｔｓ１において、複数のセンサ信号から、少なくとも第１の誤差振幅を演算するステップと、
第１の時間区間Ｔｓ１において、少なくとも第１の時間区間Ｔｓ１、移動時間区間Ｔｒ、および第２の時間区間Ｔｓ２にわたり、第１の誤差振幅の推移を予測するステップと、
少なくとも移動時間区間Ｔｒにおいて、制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットに供給することにより、第２の時間区間Ｔｓ２において、予測した誤差振幅の推移を所定の閾値未満に保つステップと、
を含む、方法が提供される。

【0074】

一例において、第１の誤差振幅の推移の予測は、予測モデルまたは外挿によって生成される。

【0075】

一例においては、制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットに供給することにより、時間区間Ｔｓ１またはＴｓ２の像走査中も、予測した誤差振幅の推移を所定の閾値未満に保つ。たとえば、像座標系の低速ドリフトが予測される場合は、像取得時にＳｎ（ｔ）が閾値Ｓｎ＿ｍａｘ未満に十分制御されるようなステージ５００の低速補償移動によって、像座標系のドリフトを補償可能である。

【0076】

図５は、誤差振幅Ｎｎ（ｔ）の動的変化により表される結像ずれの高速動的変化を示している。このような結像ずれの動的変化は、たとえば真空ポンプ等の内部ノイズ源またはウェハステージの高速の加速および減速により誘導される振動等の他の内部ノイズ源によって導入され得る。他のノイズ源としては、外部源が可能である。

【0077】

動的変化Ｎｎ（ｔ）は、半周期が１つの像パッチの走査時間区間Ｔｓ１またはＴｓ２よりも短い単純な周期的挙動を示す。本発明の一実施形態において、制御ユニット８００は、誤差振幅Ｎｎ（ｔ）の動的変化を導出するとともに、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の高速能動素子の制御信号を高速に決定するように構成されている。このような能動素子は、たとえば静電ビーム偏向走査子または静電補正器であって、高速に調整可能である。走査時間Ｔｓの第１の像パッチの像走査中、制御されていない誤差振幅Ｎｎ（ｔ）は、ｔｃ１およびｔｃ２の少なくとも２回、参照番号９０５で示す所定の誤差振幅ウィンドウＤＮｎを超える。誤差振幅Ｎｎ（ｔ）に対する上側および下側閾値を有する誤差振幅ウィンドウ９０５は、誤差振幅Ｎｎ（ｔ）により表される像品質パラメータの仕様要件を表す。制御ユニット８００は、図５ｂに示す補正された動的逸脱または誤差振幅Ｎｎ（ｔ）が所定の誤差振幅ウィンドウ９０５の上側および下側閾値間で制御されるように、動的制御信号を高速能動素子の制御ユニットに供給するようにさらに構成されている。制御演算子８００には、高速制御ループ（たとえば、開制御ループ）が設定されており、およそ０．３Ｈｚの像走査周波数またはフレームレート１／Ｔｓの少なくとも５０倍、好ましくは少なくとも１００倍、より好ましくは１０００倍の帯域幅での調整および制御を可能とする。一例においては、制御周波数がおよそ２．５ｋＨｚ以上のライン走査毎に少なくとも１回、誤差ベクトルの演算および結像収差の場合の補償のための制御信号の抽出が実行される。したがって、電気制御信号は、０．１ｋＨｚ～１０ｋＨｚ以上の範囲の帯域幅を有する信号を含む。

【0078】

図５ｂに示す補正誤差振幅Ｎｎ（ｔ）の周波数は、制御演算子８００の制御ループの周波数応答に応じて、図５ａに示す未補正誤差振幅Ｎｎ（ｔ）の周波数と異なり得ることに留意されたい。

【0079】

一例において、制御ユニット８００は、誤差振幅Ｎｎ（ｔ）の動的変化を予測するように構成されている。たとえば、制御ユニット８００は、誤差振幅Ｎｎ（ｔ）の時間Ｔａにおける局所勾配９０９の導出によって、時間区間Ｔｓ１の像走査中の動的制御のための高速能動素子の制御信号を導出するように構成されている。

【0080】

ウェハステージの位置ずれまたはドリフトの駆動誤差源は、第１の像パッチ１７．１から第２の像パッチ１７．２までステージを移動させるために与えられた時間区間Ｔｒにある。特に、ウェハステージの位置ずれまたはドリフトは、調整反復回数と、第２の像パッチ１７．２の近傍で移動速度から停止位置までステージを減速させるのに要する時間Ｔｄと、によって決まる。本発明の一実施形態においては、第１の像パッチ１７．１および第２の像パッチ１７．２の２つの像取得ステップ間の時間差が大幅に短くなって、スループットが向上する。本発明の一実施形態により、荷電粒子顕微鏡および荷電粒子顕微鏡を動作させる方法が提供され、第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチ１７．１の第１の像取得および第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチ１７．２の第２の像取得を含み、第１の像パッチ１７．１の第１の中心位置２１．１から第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置２１．２までウェハステージ５００を移動させる第３の時間区間Ｔｒをさらに含み、第１および第２の時間区間Ｔｓ１またはＴｓ２の少なくとも一方が第３の時間区間Ｔｒと重なり合うようにする一連の像取得ステップにおいて、一連の像パッチが結像される。第１の時間区間Ｔｓ１の開始から第２の時間区間Ｔｓ２の終了までの総時間区間は、３つの時間区間Ｔｓ１、Ｔｒ、およびＴｓ２の合計よりも短く、スループットが向上するとともに高速検査モードが実現される。図５ａおよび図５ｃは、高スループットの高速検査モードに関する本実施形態を示している。図５ａの第１の例において、第２の像パッチ１７．２の像取得は、ウェハステージ５００が完全に停止となる前に開始される。ウェハステージが終了位置まで減速される時間区間Ｔｄにおいて像取得が開始されるが、像取得の時間区間Ｔｓ２は、ステージ５００の減速の時間区間Ｔｄと重なり合う。減速時間区間Ｔｄには、ステージの調整の反復と、ステージを完全に停止させるのに要する時間と、を含む。高速移動後は、ステージがドリフト、揺動、または振動し得るが、ステージの減速の時間区間Ｔｄには、第１の所定の閾値未満の精度および第２の所定の閾値未満の動的位置安定性でマルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線と位置が一致するまでステージを遅らせるのに要する時間を含む。制御ユニット８００は、予想横方向位置Ｘｌ（ｔ）、Ｙｌ（ｔ）および時間Ｔｄにおけるウェハステージ５００の移動速度をモニタリングまたは予測するように構成されている。制御ユニット８００は、荷電粒子顕微鏡の走査偏向ユニットの制御信号を導出し、視線５３の可変オフセットＤｘ（ｔ）、Ｄｙ（ｔ）によって、減速時間Ｔｄにおけるウェハステージの残留移動を補償する。制御ユニット８００は、ウェハステージの予測移動速度から、第２の像パッチ１７．２の像取得の開始時間を演算するように構成されている。たとえば、第２の像パッチ１７．２の像取得の時間区間Ｔｓ２の開始時間は、減速時間区間Ｔｄにおけるウェハステージの残留移動を補償できるように、ウェハステージの予測速度が所定の閾値を下回る時間として決定される。制御ユニット８００は、第２の像パッチ１７．２を走査結像することによって像取得を開始し、第２の像取得の時間区間Ｔｓ２と重なり合う減速時間区間Ｔｄの少なくとも一部において、オフセット座標の時間関数を偏向ユニットに与えることにより、ウェハステージの残留移動を補償するように構成されている。結果として、第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像走査と第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像走査との間の時間区間Ｔｒ’が短くなる。

【0081】

図５ｃは、本実施形態の第２の例をより詳しく示している。本例において、制御ユニット８００は、偏向器の走査によるウェハ移動の補償が荷電粒子顕微鏡の走査偏向器の最大範囲内となるように、第１の像パッチの第１の像取得の時間区間Ｔｓ１におけるウェハステージ加速の開始時間ｒ１を導出するように構成されている。像取得時およびウェハステージを加速させる時間区間Ｔｕの少なくとも一部において、制御ユニット８００は、制御信号を偏向ユニットに供給するように構成されており、誤差振幅Ｎｎ（ｔ）（本例では、上述のような座標系の横方向位置オフセット）は十分に、第１の像パッチの横方向位置オフセットに対する規定の閾値範囲９０５．１内であり、ウェハ移動の開始時間ｒｉの後、第１の像取得の時間区間Ｔｓ１の終了時間ｔ１まで像取得が継続される。時間区間Ｔｒにおけるウェハ移動の間、制御ユニット８００は、走査偏向器によるウェハ移動の補償が荷電粒子顕微鏡の走査偏向器の最大範囲内となり、座標系の横方向位置オフセットが十分に、第２の像パッチの横方向位置オフセットに対する規定の閾値範囲９０５．２内となるように、第２の像パッチの第２の像取得の第２の時間区間Ｔｓ２の開始時間ｔ０’を導出するように構成されている。第２の像取得は、ウェハ移動時の開始時間ｔ０’に開始され、終了時間ｒ２には、ウェハステージがその目標位置の近傍に達する。結果として、第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像走査と第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像走査との間の時間区間Ｔｒ’が短くなる。第２の像取得の開始ｔ０’とウェハステージの移動時間区間Ｔｒの終了時間ｒｓまでのウェハステージの減速との間の重畳時間区間は通常、第１の像取得の終了ｔ１とウェハステージの移動時間区間Ｔｒの時間ｒｉで開始となるウェハステージの加速との間の重畳時間区間よりも長い。一例において、ウェハステージの減速時間区間Ｔｄには、それぞれの検査部位における像パッチの像取得時のウェハステージの正確な位置合わせの少なくとも１回の反復を含むため、ウェハ移動が偏向ユニットと同期して制御ユニットにより制御され、ウェハステージ移動時のウェハステージの予測およびモニタリング位置は、ウェハステージの位置に対応して偏向ユニットに与えられた一連のオフセット座標または関数により補償される。ウェハステージの正確な位置合わせの反復は、目標位置からのずれが大きな第１の位置から目標位置からのずれが所定の閾値を下回る第２の位置までのウェハステージ位置の反復的な再調整である。一例において、この閾値は、２つの隣り合う像パッチ間の重畳エリアの縮小によって決まり、たとえば１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、あるいは３０ｎｍ未満に決まる。これにより、後続の像取得間の時間区間の短縮および隣り合う像パッチ間の重畳エリアの縮小によってスループットが向上する。一例において、第１および第２の像パッチの後続の２つの像取得間の時間区間は２倍短くなり、マルチビーム荷電粒子顕微鏡のスループットまたはフレームレートは、およそ１０～およそ１４フレーム／分だけ向上する。別の例において、第１および第２の像パッチの後続の２つの像取得間の時間区間は３倍短くなり、マルチビーム荷電粒子顕微鏡のスループットまたはフレームレートは、およそ１０～１５フレーム／分よりも大きく向上し、本実施形態に係るウェハ移動時の像品質の制御方法によれば、スループットは５０％よりも大きく向上する。一般的に、提供の方法は、２つの離れた像パッチ１７．１および１７．２それぞれの取得に要する時間区間Ｔｓ１およびＴｓ２ならびに第１の検査部位から第２の検査部位までサンプルを移動させるのに要する時間Ｔｒと比較して、より短い時間区間ＴＧ内での少なくとも２つの離れた像パッチ１７．１および１７．２の像取得を可能にする（ＴＧ＜Ｔｓ１＋Ｔｓ２＋Ｔｒ）。

【0082】

誤差振幅の推移ならびにドリフトおよび動的変化への分離は、たとえば高速フーリエ解析または移動平均演算法によって実現される。当技術分野において知られている他の方法も可能である。一例においては、誤差振幅の変化の最大勾配の所定の閾値が適用され、最大勾配の線形ドリフトおよび誤差振幅部が最大勾配を超える残留動的変化への分解が得られる。最大勾配を下回る誤差振幅の線形部が減算され、線形ドリフトが減算された誤差振幅の推移によって動的変化が得られる。誤差振幅の最大勾配は、線形ドリフトを補償する補償器の最大速度によって決まる。このような低速動作補償器としては、たとえばマルチビーム荷電粒子顕微鏡の磁気素子が可能である。別の例においては、誤差振幅の変化の最大周波数の所定の閾値が適用され、誤差振幅の推移の低域通過フィルタリングによってドリフト部が決まる。一例において、ドリフト部および動的部への分離の場合は、滞留時間、ライン走査レート、およびフレームレートが考慮される。たとえば５０ｎｓの滞留時間では、ライン走査レートがおよそ２．５ｋＨｚである。周波数範囲がおよそ１０ｋＨｚ以上の結像性能の変化または逸脱は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニット８００および高速補償器によって補償可能である。したがって、複数の一次荷電粒子ビームレットによる複数のラインの走査中は、結像性能からの高速かつ動的な変化または逸脱を制御可能である。したがって、およそ３ｓの時間区間Ｔｓの像取得時に複数回（たとえば、制御周波数がおよそ２．５ｋＨｚのフライバックごとに）あるいは制御周波数が２．５ｋＨｚを超える（たとえば５ｋＨｚまたは１０ｋＨｚ以上の）各ライン走査中に動的変化が補償される。秒の時間区間での低速ドリフトは、たとえば２つの連続する像走査間の時間区間Ｔｒ’において、たとえばおよそ０．５ｓ未満の時間区間Ｔｒ’内で低速補償器により補償される。異なる応答時間の補償器を同期させるため、たとえば制御ユニットに遅延ラインを含めることができる。

【0083】

誤差振幅の推移の予測は、多項式の展開および外挿（たとえば、線形外挿）による近似に従って演算されるが、２次以上等、他の高次の外挿も可能である。高次の多項式外挿の一例として、ルンゲ・クッタ法が与えられる。移動するウェハステージ等の低速変動補償器の例においては、ウェハステージ等の低速変動補償器の校正性能の制御およびモニタリングによって、誤差振幅の推移（たとえば、ステージ位置）の予測が実現される。誤差振幅の推移の予測は、モデルに従うことも可能であり、いわゆるモデルベース予測器は、誤差振幅の予想推移のモデル関数に従って、予想誤差振幅を生成する。このような所定のモデル関数は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡のシミュレーションまたは代表的なテスト動作により生成され、制御ユニット８００のメモリに格納される。一例において、このような所定のモデル関数は、個々のマルチビーム荷電粒子顕微鏡ごとに個別である。多くの例において、予測モデルに従う誤差挙動の推定は、周波数解析、低域通過フィルタリング、および多項式近似を含む。

【0084】

誤差振幅のドリフトおよび動的変化への分離または予備知識によるモデル関数の適用等、上述の推移および外挿方法は、誤差振幅の時間的推移により表される像性能パラメータの異なる逸脱に対して異なる選択が可能である。一例において、制御ユニット８００は、一連の像パッチの像取得時に、
Ａ）複数のセンサデータを構成するデータストリームを一組の誤差振幅に展開するステップと、
Ｅ）一組のドリフト制御信号および一組の動的制御信号を抽出するステップと、
Ｆ）一組のドリフト制御信号を低速動作補償器に供給するステップと、
Ｇ）一組の動的制御信号を高速動作補償器に供給するステップと、
を含む一連の動作ステップを実行するように構成されている。

【0085】

一実施形態において、制御ユニット８００は、時間的推移を誤差振幅のうちの少なくとも１つに近似するステップＢを含むようにさらに構成されている。一実施形態において、制御ユニット８００は、誤差振幅のうちの少なくとも１つの低速変動ドリフトを予測するステップＣを含むようにさらに構成されている。一実施形態において、制御ユニット８００は、誤差振幅のうちの少なくとも１つの高速変動動的変化を予測するステップＤを含むようにさらに構成されている。

【0086】

一例において、制御ユニット８００の設定には、一連の像パッチのうちの第１の像パッチの像走査の時間区間Ｔｓ１において、一組の動的制御信号を高速動作補償器に供給するステップＧの実行を含む。

【0087】

一例において、制御ユニット８００の設定には、一連の像パッチのうちの第１の像パッチの第１の像走査と第２の像パッチの後続の第２の像走査との間の時間区間Ｔｒにおいて、一組のドリフト制御信号を低速動作補償器に供給するステップＦの実行を含む。時間区間Ｔｒは、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１による走査結像によって得られる第１の像パッチの第１の中心位置から後続の第２の像パッチの第２の中心位置までのウェハステージ５００の移動に要する時間区間により規定される。一例において、制御ユニット８００の設定には、１つの像パッチの１回の像走査の時間区間Ｔｓにおいて、一組のドリフト制御パラメータを低速動作補償器に与えるステップＦの実行を含む。

【0088】

一例において、制御ユニット８００の設定には、ステージ移動の時間区間Ｔｒと重なり合う少なくとも１つの重畳時間区間において、像パッチの像走査の時間区間Ｔｓ１またはＴｓ２におけるステップＧの実行を含む。一例において、少なくとも１つの重畳時間区間は、ウェハステージの加速のための時間区間Ｔｕの少なくとも一部、ウェハステージの減速のための時間区間Ｔｄの少なくとも一部、または両時間区間である。

【0089】

本発明の一実施形態は、ウェハ検査タスクを実行するためのマルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の動作の方法およびこのようなウェハ検査タスクのためのソフトウェア製品である。ウェハ検査タスクを実行する方法には、前述のステップＡ～Ｇを実行するためのソフトウェアコードを含む。この方法については、以下の図７においてより詳しく説明する。

【0090】

以上から、本発明の一実施形態において、ウェハ検査のためのマルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１は、ドリフト、動的効果、ならびに残留および不要なステージ移動を補償するための複数の尺度を有する。一例を図６に示す。上記図面と同じ参照番号を使用するため、上記図面を参照するものとする。ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）は、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）のエリアを複数の一次荷電粒子ビームレット（３）で走査することにより、ウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）を生成する第１の偏向系（１１０）を備えた物体照射ユニット（１００）と、を備える。複数の二次電子ビームレット（９）は、投射系（２０５）と、当該複数の二次電子ビームレット（９）を像センサ（２０７）上に結像するとともに、使用時、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像を取得する第２の偏向系（２２２）と、を備えた検出ユニット（２００）によって結像される。マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）は、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、物体面（１０１）においてウェハ表面（２５）を位置決めおよび保持するステージ位置センサ（５２０）を備えたサンプルステージ（５００）をさらに備える。

【0091】

マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、少なくとも第１および第２の偏向系（１１０、２２２）と、磁気素子または機械的アクチュエータ等の低速動作補償器と、を含む一組の補償器を具備する。一例において、低速動作補償器は、ウェハステージ５００を含む。一組の補償器は、静電素子または低質量の機械的アクチュエータ等の一組の高速動作補償器（１３２、２３２、３３２）をさらに含む。マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１には、ステージ位置センサ（５２０）および像センサ（２０７）を備え、使用時、複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器が構成されている。複数のセンサデータには、ステージ位置センサ（５２０）が与えるサンプルステージ（５００）の位置および配向データを含む。

【0092】

マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、制御ユニット（８００）をさらに備え、制御ユニット（８００）は、複数のセンサデータから、第１の一組のＰ個の制御信号Ｃ_pを生成することにより、使用時に動作制御が実現され、一連の像パッチの像取得時に前述の仕様が維持されるように、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に一組の補償器を制御するように構成されている。

【0093】

ステージ５００のステージ移動時には、ステージ位置センサ５２０によってステージ移動がモニタリングされる。ステージ位置センサ５２０は、当技術分野において知られており、レーザ干渉計、格子センサ、または共焦点レンズアレイセンサを含み得る。一連の像パッチのうちの１つの像パッチの像走査の時間区間Ｔｓにおいては、ウェハステージ５００の相対位置が高い安定性（たとえば、１ｎｍ未満、好ましくは０．５ｎｍ未満）で制御されるのが好ましい。上述の通り、第１の像パッチおよび後続の第２の像パッチの第１および第２の像走査間においては、ステージ５００が制御ユニット８００によりトリガされて、第１の検査部位から第２の検査部位まで移動する。第２の検査部位においては、新たなローカルウェハ座標系が定義され、ステージ５００がその予測位置に配置されるように、ステージ制御モジュール８８０によって制御され、視線に対する相対位置が高い安定性で制御される。ステージ位置センサ５２０は、１ｎｍ未満、好ましくは０．５ｎｍ未満の精度で６自由度のステージ位置および移動を測定する。一例において（図示せず）、ステージ位置センサ５２０は、ステージ制御モジュール８８０への直接接続によって、ステージ位置および移動の制御のための直接フィードバックループを構成する。ただし、このような直接フィードバックループおよび高質量のウェハステージの制御は、通常は低速であり、像走査中に十分な精度を提供しない。フィードバックループは、不要なステージのジッターまたはラグを誘導する可能性もある。したがって、本発明の実施形態によれば、ステージ位置センサ５２０は、制御ユニット８００のセンサデータ解析システム８１８に接続されている。

【0094】

本実施形態の一例によれば、制御ユニット（８００）は、使用時、たとえば像センサデータの１０％未満を表す像センサデータ断片まで像センサ（２０７）からの像センサデータを縮小し、この像センサデータ断片をセンサデータ解析システム（８１８）に提供するように構成された像データ取得ユニット（８１０）を備える。使用時、電子感受性像センサ２０７は、複数の二次電子強度値の像センサデータの大きな像データストリームを受信し、像データを制御ユニット８００の像データ取得ユニット８１０に供給する。この大量の像データは、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の像演算のモニタリングに直接使用されるわけではない。そして、像データストリームの小断片が分岐され、像センサデータ断片がセンサデータ解析システム８１８にガイドされる。たとえば、像データ取得ユニット８１０は、複数の荷電粒子ビームレットの所定の走査位置で生成された二次荷電粒子信号の部分集合を分岐するように構成されている。あるいは、走査荷電粒子ビーム３のフライバック時に生成された信号が抽出され、センサデータ解析システム８１８に転送される。所定の走査位置としては、たとえば走査ラインの部分集合のライン開始位置（たとえば、５番目の走査ラインごとまたはそれぞれの中心位置）が可能である。一例においては、一次荷電粒子ビームレットの部分集合（たとえば、スポット位置５．１１（図２参照）における１本のビームレットのみ）の像データが像センサデータ断片の生成に用いられる。米国特許第９５３０６１３号は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御用のセンサ信号を提供するため周辺に配置された一次荷電粒子ビームレットの専用部分集合の一例を示しており、これを本明細書に援用する。米国特許第９５３６７０２号は、複数のサブフィールドそれぞれの像データの専用部分集合の分岐によるライブビュー像の生成の一例を示しており、これを本明細書に援用する。ライブビュー像データの少なくとも一部を像センサデータ断片として適用可能である。荷電粒子ビームレットの所定の部分集合からの信号の分岐または荷電粒子ビームレットの所定の走査位置における信号の使用によって、センサデータ解析システム８１８に転送される像センサデータ断片は、およそ２％未満、１％未満、好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．１％未満、あるいは０．０１％未満という像データストリームの小断片へと大幅に縮小される。一実施形態において、像センサ２０７は、図１と併せて上述した通り、第１の低速・高分解能像センサおよび第２の高速像センサを含む。本実施形態において、像センサデータ断片は、第１の低速像センサが与えるセンサデータによって形成され、像データ取得ユニット８１０は、第１の低速像センサにより与えられたセンサデータをセンサデータ解析システム８１８に与えるとともに、第２の高速像センサのセンサ信号を像ステッチングユニット８１２に与えるように構成されている。

【0095】

像センサデータ断片およびステージセンサ５２０からのステージ位置データは、センサデータ解析システム８１８において結合される。センサデータ解析システム８１８は、図３の例で説明した通り、像センサ２０７からの像センサデータ断片およびステージセンサ５２０からの位置情報を解析するとともに、複数の一次荷電粒子ビームレット３の実際の像座標系に対するウェハステージの位置情報を抽出する。

【0096】

マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の制御ユニット（８００）は、複数のセンサデータから長さＬのセンサデータベクトルＤＶを導出するとともに、センサデータベクトルＤＶを解析して、像変位、像回転、センサデータベクトルＤＶからの焦点位置および像面傾斜の変化等の誤差関数を抽出するように構成されたセンサデータ解析システム（８１８）を備える。センサデータ解析システム８１８は、Ｋ個の誤差ベクトル（Ｋ≦Ｌ）の一組のＫ個の振幅Ａ_kを演算するように構成されている。一般的に、センサデータ解析システム８１８は、複数のセンサ信号を解析するとともに、当技術分野において知られている方法（たとえば、一組の正規化誤差関数の複数のセンサ信号に対するフィッティング演算）によって、複数のセンサ信号を一組の正規化誤差関数に分解するように構成されている。

【0097】

制御ユニット（８００）は、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kから第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算する制御演算プロセッサ（８４０）をさらに備える。像点５の横方向変位の動的変化の例において、制御演算プロセッサ８４０は、誤差振幅の動的変化に対する補正または制御信号を導出するように構成されている。制御ユニット（８００）は、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算して第１および第２の偏向ユニット（１１０、２２２）に供給することにより、サンプルステージ（５００）の位置または配向の変化を補償するように構成されている。像センサ２０７からのセンサデータは、ステージ位置センサ５２０からの情報と同期され、組み合わされる。そして、検査部位におけるローカルウェハ座標系と視線により規定される像座標系との間の相対横方向変位ベクトル５５がセンサデータ解析システム８１８によって導出される。制御演算プロセッサ８４０は、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の第１の走査偏向器１１０の動作を制御する偏向制御モジュール８６０に補正または制御信号を供給するように構成されている。その結果、第１の静電走査偏向器１１０は、横方向（ここでは、ｘおよびｙ方向）のウェハステージ５００の不要な動的変化と同期して、一次荷電粒子ビームレット３の走査動作を制御する。また、これと並行して、偏向制御モジュール８６０は、像センサ２０７上の複数の二次電子ビームレット９の位置が一定に保たれるように、第２の走査偏向器２２２の動作を制御する。これにより、制御ユニット８００は、第１および第２の偏向器１１０および２２２による一次および二次荷電粒子ビームレットの走査動作の補正によって、横方向のステージ５００の位置の動的変化を補償するように構成されており、ウェハ検査タスクの要件または仕様の範囲内において、高い像忠実度および高い像コントラストでの像取得が十分に維持される。したがって、制御ユニット８００は、少なくとも付加的な電圧信号を演算して一次荷電粒子線経路１３中のビーム偏向器１１０に適用することにより、使用時、複数の一次荷電粒子ビームレット３の付加的な変位または回転を生成して、視線に対するステージの横方向変位または回転を少なくとも部分的に補償するように構成されている。したがって、制御ユニット８００は、少なくとも第２の付加的な電圧信号を演算して二次電子ビーム経路１１中のビーム偏向器２２２に適用することにより、調整走査中の複数の一次荷電粒子ビームレット３のビームスポット５から生じた複数の二次電子ビームレットの付加的な変位または回転を少なくとも部分的に補償するように構成されている。

【0098】

次に、ウェハステージ５００が鉛直方向すなわちｚ方向にドリフトする誤差関数の一例を示す。マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の一組の補償器は、荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）の補償器（３３２）、物体照射ユニットの高速補償器（１３２）、および検出ユニット（２００）の補償器（２３０、２３２）のうちの少なくとも１つを含む。この場合も、ステージ位置センサ５２０からのステージ位置データと併せて、像センサデータ断片がセンサデータ解析システム８１８により解析される。センサデータ解析システム８１８は、像センサ２０７からの像センサデータ断片およびステージセンサ５２０からの位置情報を解析するとともに、複数の一次荷電粒子ビームレット３の実際の走査位置および視線に対するウェハステージの位置情報を抽出する。制御演算プロセッサ８４０は、複数の一次および二次荷電粒子ビームレット３および９の焦点制御のための制御信号を抽出する。したがって、制御ユニット８００の制御演算プロセッサ８４０は、一次ビーム経路制御モジュール８３０を介して、マルチビームレット生成器３００の少なくとも１つの高速補償器３３２（たとえば、静電視野レンズ３０８（図１参照）等の一次荷電粒子ビーム経路１３の静電集束レンズ）または複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点を制御する物体照射ユニットの高速補償器１３２に接続されている。また、制御演算プロセッサ８４０は、像センサ２０７上の複数の二次電子ビームレット９の焦点位置が一定に保たれるように、検出ユニット２００の少なくとも１つの高速補償器２３２（たとえば、静電集束レンズ２０６（図１参照））を制御する投射系制御モジュール８２０に接続されている。これにより、一次ビーム経路制御モジュール８３０および投射系制御モジュール８２０が鉛直方向すなわちｚ方向のステージ５００のステージドリフトを補償するため、ウェハ検査タスクの要件または仕様の範囲内において、高コントラストかつ高分解能の像取得が十分に維持される。

【0099】

一例において、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）のセンサデータ解析システム（８１８）は、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kのうちの少なくとも１つの振幅Ａ_nの時間的推移を予測するように構成されている。結像レンズの一部（たとえば、対物レンズ１０２またはビームスプリッタ素子４２０（図１参照））が磁気素子であり、一次および二次電子ビームレット３および９のビーム経路に対して回転を誘導する。静的な像回転または像回転のドリフトは、たとえば物体照射ユニット１００の磁気集束素子により補償される。制御ユニット（８００）は、第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像の像取得のため、物体面（１０１）においてウェハステージ（５００）によりウェハ表面（２５）を位置決めする第３の信号を生成するようにさらに構成されるとともに、複数のセンサデータからの第２の一組のドリフト制御信号を提供することにより、第２の像パッチ（１７．２）の位置に対するウェハステージ（５００）の位置決めにおいて一組の補償器を制御するようにさらに構成されている。一例において、制御演算プロセッサ８４０は、一次ビーム経路制御モジュール８３０に接続されている。一次ビーム経路制御モジュール８３０は、物体照射ユニット１００の少なくとも１つの低速補償器１３０またはビームスプリッタ４００の磁気素子４３０（図１参照）に接続されて、一組の一次荷電粒子ビームレット３の回転のドリフトすなわち低速変動部を補正する。一例においては、像センサ２０７の所定の回転によって、静的な像回転がさらに補償される。制御演算プロセッサ８４０は、二次電子ビーム経路の低速補償器２３０（たとえば、磁気レンズ）を制御する投射系制御モジュール８２０にさらに接続されている。ただし、磁気素子が補償し得るのは、限られた速度の回転のドリフト部である。

【0100】

一例において、荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）は、高速補償器（３３２）をさらに備えており、制御ユニット（８００）は、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算し、高速補償器（３３２）に供給して、複数の一次荷電粒子ビームレットの回転を誘導することにより、サンプルステージ（５００）の回転を補償するように構成されている。たとえば、ウェハステージの回転の動的変化によって、ウェハステージに対する複数の一次荷電粒子ビームレットの所定の配向からの高速変化および逸脱が生じる。本例においては、回転の動的変化が高速に補償される。制御演算プロセッサ８４０は、一次ビーム経路制御モジュール８３０に接続されている。一次ビーム経路制御モジュール８３０は、本例において、一次荷電粒子ビームレットそれぞれの個別の高速偏向によりローカルウェハ座標系に対する一組の一次ビームレット３の回転の不要な動的変化を補償する静電偏向器アレイを備えたマルチビームレット生成器３００の高速補償器３３２（たとえば、アクティブマルチアパーチャプレート３０６．３（図１参照））にさらに接続されている。投射系制御モジュール８２０は、たとえば複数の二次電子ビームレット９の回転の不要な動的変化を補償する静電偏向器のアレイを含む第２のマルチアパーチャプレートを備えた検出ユニット２００の高速補償器２３２に接続されている。これにより、一連の像パッチのうちの像パッチの像走査中の像回転が補償され、ウェハ検査タスクの仕様の範囲内において、高い像忠実度および像コントラストが十分に維持される。

【0101】

一例において、ステージ位置センサ５２０は、たとえばｘおよびｙ軸それぞれの二重干渉計等の位置および回転検知センサを備える。

【0102】

一例において、ウェハステージの回転の補償は、図５ａおよび図５ｃと併せて上述した通り、第１の像パッチから第２の像パッチまでのウェハステージの移動の時間区間Ｔｒにおいて実行される。これにより、スループットが向上する。

【0103】

一実施形態においては、制御演算プロセッサ８４０が像ステッチングユニット８１２にさらに接続されている。像ステッチングユニット８１２は、像データ取得ユニット８１０から大きな像データストリームを受信し、データストリームの時系列デコンボリューションおよび像サブフィールド２７の像ステッチングによって像データストリームを２Ｄ像に変換することにより、１つの像パッチ１７を得る（図２参照）。複数の像パッチ（たとえば、第１および第２の像パッチ１７．１および１７．２）の一体的なステッチングによって、ウェハ表面２５のあるエリアの２Ｄ像表現が得られる。たとえばステージのジッターによる高速像回転および像座標系に対するウェハ７の高速回転を補償するため、制御演算プロセッサ８４０は、走査中の複数の像スポット５の残留回転を抽出して、このスポット５の残留回転を像ステッチングユニット８１２に供給するように構成されている。像ステッチングユニット８１２は、既知のデジタル像処理法によってスポット５の残留回転を補償することにより、１つの像パッチのデータストリームから２Ｄ像を高い像忠実度で取得するように構成されている。最終像が最後に圧縮され、像データメモリ８１４に格納される。

【0104】

一例において、制御ユニット８００の制御演算プロセッサ８４０は、並行したドリフトおよび動的補償によって像回転を補償するように構成されている。偏向器アレイとして構成されたマルチアパーチャプレートによる像回転の補償は範囲が限られるため、磁気レンズを含むドリフト補償器（１３０、２３０、３３０）によって低速変動ドリフトオフセットを連続的に変化させることにより、高速変動動的補償の範囲を縮小可能であるとともに、一次荷電粒子ビーム経路１３および二次電子ビーム経路１１で偏向器アレイとして構成されたマルチアパーチャプレートによる実現が可能となる。

【0105】

次に、ウェハ表面に対して傾斜した像面において複数の像スポット５が形成される誤差関数の一例を示す。本例において、制御演算プロセッサ８４０は、一次ビーム経路制御モジュール８３０に転送される像傾斜補正信号を導出するように構成されている。一次ビーム経路制御モジュール８３０は、一次荷電粒子ビームレット３それぞれの焦点位置を変化させるように構成されたマルチビームレット生成器３００の高速補償器３３２（たとえば、アクティブマルチアパーチャプレート３０６（図１参照））を制御して、複数の焦点スポット５の傾斜焦点面を効果的に実現するように構成されている。これにより、ウェハステージ５００が傾斜していたり、その傾斜角が変化していたりしても、一次荷電粒子ビームレット３それぞれがウェハ表面２５において合焦する。制御演算プロセッサ８４０は、検出ユニット２００の高速補償器２３２（たとえば、マルチアパーチャ補正器２２０を含む）を制御する投射系制御モジュール８２０にさらに接続されている。検出ユニット２００の高速補償器２３２は、像センサ２０７の焦点位置においてビームスポット１５が一定に保たれるように、二次電子ビームレット９それぞれの焦点位置を補正する。これにより、制御演算プロセッサ８４０、一次ビーム経路制御モジュール８３０、および投射系制御モジュール８２０は、像傾斜を補償するように構成されており、像パッチ１７全体で高コントラストかつ高分解能の像取得が維持される。

【0106】

本発明の一例においては、上記例と同様に、ステージ位置センサ５２０と第１の偏向系１１０との間の制御ユニット８００内に直接フィードバックループが設けられ、制御ユニット８００は、ステージ位置センサ５２０からステージ位置信号を受信し、少なくとも第１のオフセット信号を第１の偏向系１１０に供給して、第１の偏向系１１０を制御することによりウェハステージ５００の移動およびウェハステージ５００の目標位置からのずれを補償するように構成されている。制御ユニット８００は、少なくとも対応する第２のオフセット信号を第２の偏向系２２２に供給するようにさらに構成されている。これにより、ウェハステージの位置誤差または移動の高速補償が可能となり、ウェハ検査タスクの要件仕様を維持しつつ、スループットが向上する。

【0107】

当然のことながら、上述の例は、単独のみならず、並行して発生する。上述の装置および誤差補正方法は、上述の例に限定されない。制御演算プロセッサ８４０は、一組の結像ずれの一組の誤差振幅に対する上述のような直接フィードバック、予測補正、またはモデルベース補正によって、制御信号を並行に導出するように構成されている。また、一例において、投射系制御モジュール８２０は、サンプル電圧源５０３に接続されることにより、二次荷電粒子の抽出のための抽出場を制御することによって、二次電子の収集効率ひいては二次電子ビームレット９の強度のほか、二次電子の運動エネルギーを制御する。運動エネルギーは、像コントラスト等、他の複数の特性の原因となる。一例において、投射系制御モジュール８２０は、検出ユニット２００の他の能動素子２３０および２３２（第３の偏向系２１８等）または多極レンズ２１６等の補正器に接続されている（図１参照）。一例において、二次電子ビーム経路のセンサ２３８（アパーチャ素子上のセンサ等）は、付加的なセンサ信号をセンサデータ解析システム８１８に供給する。一例においては、二次荷電粒子ビーム経路１１のクロスオーバ２１２に配置されたアパーチャ素子２１４の外周に多極センサが配置されている。多極センサから供給された信号によって、二次荷電粒子ビーム経路１１の偏心状態が測定される。別の例においては、たとえば複数の一次荷電粒子ビームレット３の偏心補正のため、ビームステアリングマルチアパーチャプレート３９０（図１参照）等の能動高速素子が荷電粒子顕微鏡１に含まれる。ビームステアリングマルチアパーチャプレート３９０は、制御演算プロセッサ８４０による制御信号を受信する一次ビーム経路制御モジュール８３０に接続されている。一例において、物体照射ユニット１００に含まれるセンサ１３８（アパーチャ素子の近傍またはマルチアパーチャプレート上のセンサ等）は、付加的なセンサ信号をセンサデータ解析システム８１８に供給する。一例においては、電磁ノイズを測定するコイルのアレイが異なる配向にて含まれる。一例において、一次ビーム経路制御モジュール８３０は、粒子源３０１に接続され、粒子源３０１が提供する粒子源出力または荷電粒子線量を制御するように構成されている。これにより、一組の像パッチの一連の像走査全体を通して、一定の荷電粒子線量が維持される。一例においては、荷電粒子顕微鏡の要素（たとえば、ウェハステージ５００）に加速度計またはジャイロスコープ等の振動センサが取り付けられている。振動センサは、振動を測定して、信号をセンサデータ解析システム８１８に供給する。温度センサ（たとえば、磁気レンズ中または冷却流体の戻り経路中の温度センサ）は、システムの要素のステータスおよび一部の像品質の予想ドリフト挙動についての指標を提供する。すべてのセンサ信号は、たとえばテストサンプルでの模擬検査タスク中の校正によって、ウェハ検査タスクの代表的なセンサデータを提供可能である。代表的なセンサデータは、センサデータベクトルの設定および現実のウェハ検査タスクのセンサデータベクトルからの正規化誤差ベクトルの振幅の抽出に使用可能である。

【0108】

一般的に、制御ユニット８００の制御演算プロセッサ８４０は、誤差振幅から、たとえばステージ５００の低速ドリフト等の誤差関数の低速変動推移を補償する補正信号を導出するように構成されている。制御演算プロセッサ８４０は、誤差振幅の動的変化から、動的変化の高速補償のための補正策を導出し、一次ビームレット制御モジュール８３０、投射系制御モジュール８２０、および偏向制御モジュール８６０に制御信号を分配して、たとえばステージ５００の高速振動のような誤差振幅の高速または動的変化を補償する。制御ユニット８００のセンサデータ解析システム８１８によって誤差振幅のドリフトおよび動的変化が演算されるが、これらは、外挿またはモデルベース制御に基づいて直接導出することも可能である。補正策は、ルックアップテーブルに従い得る。あるいは、線形分解によって、荷電粒子顕微鏡１の異なる能動素子が提供する所定の補正関数へと誤差振幅が分解される。したがって、制御演算プロセッサ８４０は、荷電粒子顕微鏡１の能動素子の実際のステータスおよびステータスの変化もモニタリングする。一例において、制御演算プロセッサ８４０は、二次電子経路能動素子２３０、２３２、一次ビーム経路能動素子３３０および３３２、偏向器ユニット１１０または２２２等の能動素子に提供された制御信号の履歴を蓄積することにより、荷電粒子顕微鏡１の能動素子の実際のステータスを予測するように構成されている。

【0109】

本発明の一態様は、図６と併せて図１に示すように、誤差ベクトルおよびマルチビーム荷電粒子顕微鏡の使用時に像品質パラメータを最適化するように補償器を駆動する駆動信号の導出である。本態様は一次ビーム経路に図示されるが、検出ユニット２００の要素にも同様に、類似の検討が適用される。図１および図６には、荷電粒子顕微鏡の一次ビーム経路の要素の典型的な部分集合を示しており、荷電粒子源３０１、第１および第２のコリメータレンズ３０３．１および３０３．２、第１および第２のアクティブマルチアパーチャプレート構成３０６．１および３０６．２（１つのみ図示）、第１の視野レンズ３０８、第２の視野レンズ３０７、第３の視野レンズ１０３．１および第４の視野レンズ１０３．２、ビームステアリングマルチアパーチャプレート３９０、第１および第２対物レンズ１０２．１および１０２．２（１つのみ図示）、ならびにサンプル電圧源５０３およびステージ５００を含む。制御ユニット８００は、使用時、少なくとも１つの制御信号（たとえば、電圧、電流、または両者）を上記すべての要素に供給するように構成されている。マルチアパーチャ構成には、複数の電圧（たとえば、少なくとも複数の一次荷電粒子ビームレットそれぞれに対する個々の電圧）が供給される。１００個の一次荷電粒子ビームレットを含むマルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムの場合は、使用時におよそ５０個の異なる駆動信号がグローバル要素に印加され、およそ２００～８００個の異なる電圧がマルチアパーチャ構成それぞれに印加され、個々の電圧または電流の数は、一次荷電粒子ビームレットの数の約１０倍を超え得る。本発明の実施形態に係るマルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムの動作に先立ち、ウェハ検査タスクの仕様に従って、一組の像品質が規定される。仕様の一部は、上述した通りである。一組の像品質は、像品質ベクトルを構成しており、像品質の逸脱量は、誤差ベクトルの振幅に対応する。便宜上は、一組の誤差ベクトルの正規化によって、一組の正規化誤差ベクトルを構成する。感度すなわち一次ビーム経路の一組の要素それぞれに印加される駆動信号の変化に対する一組の像品質の変化量は、たとえばシミュレーションまたは校正測定によって決定される。たとえば、校正測定においては、一組のセンサまたは検出器によって代表的なセンサデータ集合が測定され、感度ごとにセンサデータベクトルが生成される。そして、一次ビーム経路の要素の感度の感度行列が形成される。感度行列は、ウェハ検査タスクに適した一組の結像品質に関するマルチビーム荷電粒子顕微鏡の線形摂動モデルを構成しており、通常は直交行列ではない。感度行列は、たとえば特異値分解または類似のアルゴリズムによって解析され、像品質ごとに、像品質の逸脱または収差を補償する補償器の制御信号として少なくとも一組の基本制御信号が選択されることにより、対応する誤差ベクトルの振幅が抑えられる。一例において、感度行列は、一組の像品質の特定の部分集合に対応する２つ、３つ、またはそれ以上のカーネルまたは独立した感度カーネルの部分集合への分割によって分解される。このため、演算の複雑性が抑えられ、非線形効果すなわち高次効果が抑えられる。

【0110】

一例においては、少なくとも感度行列のカーネルがマルチビーム荷電粒子顕微鏡の温度によって決まる。たとえば、マルチビーム荷電粒子顕微鏡のカラムまたはカラムの要素の温度変化によって、焦点ドリフト、倍率ドリフト、スティグマドリフトが生じる。マルチビーム荷電粒子顕微鏡に設けられた検出器は、温度センサ（たとえば、冷却水中の温度センサまたは機械的構成要素、マルチアパーチャプレート、もしくは磁気素子の内側に取り付けられた温度センサ）を含む。これにより、感度行列の各カーネルを複数の代表的な温度で直交化し、温度補正された感度行列を使用して、温度信号に応じた補償器の対応する駆動信号を演算することができる。実際の温度を考慮し、温度補正された感度行列および対応する駆動信号を適用することは、後述のようなマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムの校正の繰り返しステップに特に適する。簡素化された一例においては、複数の温度センサが削減され、マルチビーム荷電粒子顕微鏡システムの動作履歴から予想温度が予測される。

【0111】

一例においては、高速補償器（たとえば、マルチビームレット生成器の高速補償器３３２、偏向系１１０、物体照射ユニット１００の高速補償器１３２等の静電補償器および偏向器を含む）に対して第１の一組の基本駆動信号が選択され、低速動作補償器（たとえば、図６の物体照射ユニット１３０の低速補償器等の磁気素子を含む）に対して第２の一組の基本駆動信号が選択される。一例においては、個々の要素の制御演算子の数が抑えられ、演算時間が短くなり、ウェハ検査タスクの要件仕様の範囲内において一組の像品質を制御可能となるように、各一組の基本駆動信号の数が最小限に抑えられ、最小の数の駆動信号になる。

【0112】

各一組の基本駆動信号は、制御ユニット８００のメモリ（たとえば、一次ビーム経路制御モジュール８３０のメモリ）に格納される。制御演算プロセッサ８４０は、誤差ベクトルの一組の振幅から、一組の制御信号を導出する。一次ビーム経路制御モジュール８３０は、たとえば制御演算プロセッサ８４０により演算された一組の制御信号との乗算によって、一組の基本駆動信号から一組の駆動信号を導出する。二次ビーム経路制御モジュール８２０は、たとえば制御演算プロセッサ８４０により演算された一組の制御信号との乗算によって、一組の基本駆動信号から一組の駆動信号を導出する。

【0113】

したがって、ウェハ検査用に構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作を準備する方法には、センサデータベクトルと併せて、一組の像品質および当該一組の像品質からの逸脱を表す一組の正規化誤差ベクトルを規定することを含む。上述のようなウェハ検査タスクの結像仕様に従って、一組の正規化誤差ベクトルの振幅の一組の閾値が決定され、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の補償器の予備選択が実行される。一組の補償器は、複数の一次荷電粒子の走査および偏向のためのマルチビーム荷電粒子顕微鏡の第１の偏向ユニットと、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の使用時に生成された複数の二次電子の走査および偏向のための第２の偏向ユニットと、を備える。ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作を準備する方法には、一組の補償器それぞれの少なくとも駆動信号の変動によって、線形および／または非線形摂動モデルに応じた感度行列を決定することをさらに含む。感度行列は、たとえば特異値分解または類似のアルゴリズムにより解析される。一例において、感度行列は、２つ、３つ、またはそれ以上のカーネルまたは像品質の独立した部分集合への分割によって分解される。このため、演算の複雑性が抑えられ、非線形効果すなわち高次効果が抑えられる。ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作を準備する方法には、一組の正規化誤差ベクトルそれぞれを補償するための一組の正規化駆動信号を導出することをさらに含む。正規化誤差ベクトル、正規化駆動信号、および一組の閾値は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットのメモリに格納されて、所定の誤差ベクトルおよび所定の駆動信号を構成する。

【0114】

使用時（たとえば、ウェハ検査時）、マルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法には、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の複数のセンサから、センサデータベクトルを構成する複数のセンサデータを受信するステップをさらに含む。一例において、複数のセンサデータには、マルチビーム荷電粒子顕微鏡による検査時にウェハを保持するウェハステージの実際の位置および実際の速度に関する位置または速度情報の少なくとも一方を含む。複数のセンサデータを生成する一組のセンサは、所定の誤差ベクトルを明確に導出可能となるように準備および設定がなされ、使用時は、センサデータベクトルから正規化誤差ベクトルの一組の実際の振幅が導出されて、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の像品質の実際の状態が表される。たとえば制御信号との乗算によって、一組の実際の振幅から一組の制御信号が導出され、所定の正規化駆動信号から一組の実際の駆動信号が導出される。制御ユニットは、一組の実際の振幅が一組の閾値未満に保たれ、ウェハ検査タスクの動作が結像仕様の範囲内に十分維持されるように、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の補償器を制御するとともに、一組の実際の駆動信号を一組の補償器に供給する。図７において、本発明の一実施形態に係る動作の方法をより詳しく説明する。説明を目的として、図１～図６の同じ参照番号を使用している。ウェハ検査のため、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）は、像センサ（２０７）およびステージ位置センサ（５２０）を備えた複数の検出器と、少なくとも第１および第２の偏向系（１１０、２２２）を備えた一組の補償器と、を具備する。マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の制御ユニット８００のメモリには、誤差ベクトルの振幅および少なくとも一組の正規化駆動信号の閾値が格納されている。

【0115】

第１のステップＳＲにおいては、たとえばオペレータによりウェハ検査タスクが登録されるか、または、外部オペレーティングシステムにより命令が与えられる。マルチビーム荷電粒子顕微鏡システム１の所定のグローバルウェハ座標系において、ロードされたウェハの位置合わせおよび位置決めが行われる。ウェハ検査タスクには、一連の検査部位（たとえば、図２の３３、３５）を含む。一連の検査部位から、少なくとも第１および第２の検査部位３３および３５における複数のウェハエリアの一連の像取得タスクが生成される。少なくとも１つの検査部位には、少なくとも第１および第２の像パッチ１７．１および１７．２を含み得る。マルチビーム荷電粒子顕微鏡１においては、ラスターアレイに構成された複数の一次荷電粒子ビームレット３によって横方向寸法ＰＸの像パッチがそれぞれ結像され、横方向寸法ＳＸのサブフィールド３１それぞれに対して複数の一次荷電粒子ビームレット３がそれぞれ走査される。複数の一次荷電粒子ビームレット３により走査された複数のサブフィールドの一体的なステッチングによって、像パッチ１７が形成される。サブフィールドの横方向寸法ＳＸは通常、１０μｍ以下であり、１つの像パッチ１７の像寸法ＰＸは通常、およそ１００μｍ以上である。一次ビームレット３の数は通常、１０×１０ビームレットあるいはそれ以上（３００ビームレットまたは１０００ビームレット等）である。好適なラスター構成は、たとえば六角形ラスター、矩形ラスター、ビームレットが少なくとも円形に配置された円形ラスターであるが、他のラスター構成も同様に可能である。

【0116】

像パッチ１７．１および１７．２の第１および第２のパッチ中心位置２１．１および２１．２は、ウェハ表面上の検査部位３３の位置および検査タスクの面積を含む検査タスクリストから演算される。検査部位のエリアの横方向寸法が像パッチを超える場合は、少なくとも第１および第２のパッチ中心位置２１．１、２１．２を有する少なくとも２つの像パッチ１７．１、１７．２へと検査部位のエリアが分割される。第１および第２のパッチ中心位置２１．１、２１．２は、ウェハ座標に変換されて、グローバルウェハ座標系に対する第１および第２のローカルウェハ座標系を規定する。これにより、対応する像パッチ１７．１および１７．２の取得のための複数のローカルウェハ座標系のリストが生成される。

【0117】

第１および第２の部材による複数の部材の説明においてはいつでも、複数の部材が３つ以上の部材を含み得る。たとえば、検査タスクには、複数の５０、１００、またはそれ以上の検査部位を含み、各検査部位には、複数の２、４、またはそれ以上の像パッチを含み得ることが了解される。

【0118】

ステップＳ１においては、たとえばマルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の動作履歴または初期化により、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムのステータスが決定される。マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の初期化には、対応するトリガ信号が供給された場合のシステムの校正を含み得る。システムの校正には、複数の荷電粒子ビームレット３のうちの選択されたビームレットを使用可能である。システムの校正ならびに荷電粒子顕微鏡の視線５３およびウェハステージの位置の決定には、ウェハステージ５００または第２の計測ステージ上の専用ホルダに取り付けられた少なくとも１つの基準サンプルを使用可能である。倍率、歪み、または非点収差等の異なる像性能関数の校正には、異なる位置における２つ以上の基準サンプルを使用可能である。

【0119】

ステップＳ０は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線を含むローカルウェハ座標系（５５１）の位置に対してウェハのウェハ表面（２５）を位置決めおよび位置合わせすることを含む。ウェハは、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡１の光軸または視線５３の直下で次のローカルウェハ座標系５５１に対して位置決めおよび位置合わせされる。次のローカルウェハ座標系５５１としては、ステップＳＲにおいて生成されたローカルウェハ座標系リストからの後続の１番目または任意のローカルウェハ座標系５５１が可能である。

【0120】

ウェハステージ５００は、ウェハの移動によって、ローカルウェハ座標系５５１が荷電粒子顕微鏡の視線５３と位置合わせされるようにトリガされる。ウェハステージの移動による各ローカルウェハ座標系の位置合わせは、ウェハ表面に形成または可視化されたパターンによって任意選択的に実行される。そして、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１のｚ軸としての視線５３を含む像座標系５１とローカルウェハ座標系５５１との間の差分ベクトルが閾値を下回った場合に調整が停止となる。差分ベクトル５５は、たとえば変位ならびに回転もしくは傾斜等、ステージの移動のための６自由度を含むベクトルである。微調整の場合、差分ベクトルは、横方向に５０ｎｍ以下、視線方法または焦点方向に１００ｎｍ未満とすることができる。ｚ軸における像回転の閾値は通常、０．５ミリラジアンであり、ｘｙ面像座標系に対する傾斜の閾値は通常、１ミリラジアンである。微調整には、少なくとも検査部位の結像ステップおよびステージ移動の複数回の反復を含み得る。

【0121】

本発明の一実施形態においては、ウェハ検査タスクの高速動作モードが選択され、精度調整に対する要件は、２倍、１０倍、あるいはそれ以上の閾値の増大によって緩和され、閾値を超える残留差分ベクトルは、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の一組の補償器よって補償される。このため、制御ユニット８００により複数のオフセット誤差ベクトル振幅が生成され、以下のステップＳ２に与えられる。

【0122】

ステップＳ１においては、像取得の実行によって、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像が取得され、複数の検出器から複数のセンサデータが収集される。また、一連の検査部位の検査タスクが実行される。ステップＳ１は、少なくとも以下を含む。
ステップＳ１－１においては、第１の像パッチ１７．１の走査結像による像取得のプロセスが開始される。各像パッチ１７は、ステップＳ０に従ってステージ５００がマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の視線５３と一致するように調整された状態またはステージが上述の通り低速度で移動する状態で結像されるのが好ましい。
ステップＳ１－２においては、ステップＳ１－１と並行して、複数の検出器により複数のセンサデータが生成される。複数の検出器には、少なくともステージ位置センサ５２０および像センサ２０７を含む。また、一例において、複数の検出器には、像取得時にセンサデータを生成するセンサ２３８および１３８等のマルチビームレット荷電粒子顕微鏡の他の検出器も含む。また、複数のセンサデータには、静電素子および磁気素子に印加された電流または電圧を含み得る。センサデータを提供するセンサの他の例としては、たとえば温度センサ（たとえば、冷却流体中または磁気素子の温度をモニタリングする温度センサ）がある。

【0123】

ステップＳ１－１の結像には、複数の一次荷電粒子ビームレット３がウェハ表面２５と交差する位置で生成された複数の二次電子の収集を含む。二次電子から、複数の二次電子ビームレット９が形成される。複数の二次荷電粒子ビームレット９がそれぞれ、別々に検出されることにより、各ローカルウェハ座標系５５１における像パッチ１７のデジタル像が得られる。

【0124】

ステップＳ２においては、センサデータ解析システム８１８において、複数のセンサデータが評価される。ステップＳ２は、少なくとも以下を含む。
Ｓ２－１においては、実時間Ｔ_aにおける長さＬのセンサデータベクトルＤＶ（ｉ）および長さＬの一組の所定のＫ個の誤差ベクトルＥ_k（ｉ）中の展開センサデータベクトルＤＶ（ｉ）に対して、異なるセンサからの複数のセンサデータが結合される。上述の通り、一組の所定の誤差ベクトルＥ_k（ｉ）は、像取得の一組の像品質パラメータの逸脱を表す。一組の所定の誤差ベクトルＥ_k（ｉ）の一組のＫ個の誤差振幅Ａ_kは、以下となるように演算される。
ＤＶ（ｉ）＝Σ_kＡ_k・Ｅ_k（ｉ）＋ε
残留誤差ベクトルεは、所定の閾値を下回る。誤差振幅Ａ_kの演算においては、ステップＳ０において生成された複数のオフセット誤差ベクトル振幅またはオフセット誤差ベクトル振幅の予測時間的挙動が考慮される。一例において、Ｋのサイズは６であり、ローカルウェハ座標系と視線との６自由度の差を表すが、一般にはＫが６よりも大きく、たとえば一組の誤差ベクトルは、ウェハステージ位置、ローカルウェハ座標系および視線、倍率変化、アナモルフィック歪み変化、非点収差、視野曲率、３次歪み、ならびに色収差間の６自由度の差を含むＫ＝１４個の誤差ベクトルを含む。一般的に、ＫはＬよりも小さい（すなわち、Ｋ＜Ｌ）。センサデータベクトルＤＶ（ｉ）を構成するセンサデータの数Ｌは、１０以上が可能であるものの、小さな値として、演算速度を上げるのが好ましい（たとえば、Ｋ＜Ｌ＜４Ｋ）。たとえば、Ｋ＝１４の場合、Ｌは５０未満が好ましい。複数のセンサデータを減らして、長さＬを縮小したＫ個の誤差ベクトル振幅の誤差ベクトルとすることにより、データ量が抑えられ、演算速度が向上する。
Ｓ２－２においては、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の予想推移に従って、一組の実際の振幅の少なくとも部分集合の推移振幅の部分集合が予測される。ｎ個の誤差振幅Ａ_nの少なくとも部分集合の時間的推移が導出され、誤差振幅の部分集合が時間依存関数Ａ_n（ｔ）と考えられる。実時間Ｔ_a後の予測時間区間における誤差振幅Ａ_n（ｔ＞Ｔ_a）の時間的推移の導出の一例は、誤差振幅Ａ_n（ｔ＜Ｔ_a）の履歴からの外挿であって、上述のような線形または高次外挿のいずれかによる。したがって、使用時には、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の実際の振幅の少なくとも部分集合が記録されて、一組の実際の振幅の部分集合の履歴が生成される。誤差振幅Ａ_n（ｔ＞Ｔ_a）の時間的推移の導出の別の例として、所定の一組のモデル関数Ｍ_n（ｔ）に対する誤差振幅Ａ_n（ｔ）の履歴の近似がある。
Ｓ２－３においては、誤差振幅Ａ_n（ｔ）の少なくとも部分集合の時間的推移が振幅Ａ_n（ｔ）の時間的推移のドリフト部Ｓ_n（ｔ）および動的変化Ｎ_n（ｔ）に分離される（Ａ_n（ｔ）＝Ｓ_n（ｔ）＋Ｎ_n（ｔ））。

【0125】

一例において、所定の誤差ベクトルには、一次荷電粒子ビーム経路に導入された像収差を含む。一次荷電粒子ビーム経路の収差には、倍率誤差、キーストーン等のアナモルフィック歪み、または３次以上の歪み等の歪みを含む。他の収差は、たとえば視野曲率、非点収差、または色収差である。

【0126】

一例において、所定の誤差ベクトルには、二次電子ビーム経路１１に導入された像収差を含む。二次電子ビーム経路１１の収差によって、たとえば二次電子の収集効率が低下し、たとえば像コントラストが低下してノイズが増大する。

【0127】

一例において、複数のセンサデータのセンサデータベクトルＤＶ（ｉ）への結合には、複数のセンサデータの差分（たとえば、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線の位置座標とステージ位置センサの位置・配向データとの差分）の演算を含む。

【0128】

一例においては、選択された誤差振幅の特定のシグネチャが誤差振幅Ａ_n（ｔ）の時間的推移から減算されるように、誤差振幅Ａ_n（ｔ）の時間的推移のうちの少なくとも１つにフィルタが適用される。これにより、像品質に影響を及ぼさない誤差振幅Ａ_n（ｔ）の時間的推移の特定のシグネチャが減算され、制御演算量が抑えられる。

【0129】

一例において、一組の誤差ベクトルは、一組の補償器の作動の制御によって一組の誤差ベクトルが補償され得るように、マルチビーム荷電粒子顕微鏡で利用可能な一組の補償器の能力から導出される。一例においては、結像実験によって考え得る一組の誤差ベクトルが導出され、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡には、一組の誤差ベクトルを補償可能な一組の補償器が設けられている。

【0130】

一例においては、制御ユニット８００のメモリに格納された所定の一組の閾値に対して、一組の誤差ベクトルの振幅または振幅の推移が比較される。

【0131】

ウェハ検査タスクにおいては、振幅の推移から一組の予測制御信号が決定されるとともに一組の予測制御信号から一組の予測駆動信号が決定され、一組の予測駆動信号が時系列的に一組の補償器に供給されることにより、予測時間区間において、実際の振幅の部分集合が各閾値を下回る。

【0132】

ステップＳ３においては、一組の誤差振幅Ａ_kから、一組のＰ個の制御信号Ｃ_pが導出される。誤差関数Ｅ_n’の誤差振幅Ａ_nの時間的推移を含む誤差振幅Ａ_kの逸脱および振幅は、制御演算処理装置８４０によって、所定のマッピング関数ＭＦにより解析され、一組のＰ個の制御信号Ｃ_pにマッピングされる。
ＭＦ：Ａ_k→Ｃ_p

【0133】

一組のＰ個の制御信号への一組のＫ個の誤差振幅の所定のマッピング関数ＭＦによるマッピングは、たとえばルックアップテーブル、行列反転、または特異値分解等の数値フィッティング演算により実現される。

【0134】

一例において、異なるグループの誤差ベクトルは、異なる誤差ベクトルカテゴリにおいて並行に処理される。たとえば、視線およびローカルウェハ座標系により規定された２つの座標系の座標系ドリフトがある座標誤差カテゴリにおいて別々に処理される。高次の結像収差または偏心収差は、それぞれの誤差ベクトルカテゴリにおいて処理される。これにより、一組の誤差ベクトルの一組の制御信号が並行して高速に演算される。

【0135】

ステップＳ３－１においては、一組の制御信号Ｃ_pから一組の偏向制御信号が導出される。

【0136】

ステップＳ３－２においては、一組の制御信号Ｃ_pから一組の一次制御信号が導出される。一次制御信号は、一次ビーム経路の補償器の制御によって、焦点ずれ、像面傾斜、視野曲率、倍率、非点収差、色収差、偏心収差、または他の高次収差等の結像収差を補償するように選択される。

【0137】

ステップＳ３－３においては、一組の制御信号Ｃ_pから一組の二次制御信号が導出される。

【0138】

ステップＳ３－４においては、一組の制御信号Ｃ_pから一組の像処理制御信号が導出される。一組の像処理制御信号には、像ステッチング時に考慮される像ステッチング成分ＩＳ_pの部分集合を含む。

【0139】

任意選択としてのステップＳ３－５（図示せず）においては、一組の制御信号Ｃ_pから一組のステージ制御信号が導出される。

【0140】

ステップＳ４においては、投射系制御モジュール８２０、一次ビーム経路制御モジュール８３０、偏向制御モジュール８６０、ステージ制御モジュール８８０、および像ステッチングユニット８１２を含む一組の制御モジュールのうちの少なくとも１つの制御モジュールに一組の制御信号Ｃ_pが供給される。制御モジュールはそれぞれ、一組の補償器のうちの少なくとも１つの補償器に供給されて、一組の誤差ベクトルのうちの１つの誤差ベクトルにより表される結像収差を補償する一組の作動値または駆動信号（たとえば、一連の電圧または電流）を一組の制御信号Ｃ_pから導出する。像取得のステップＳ１においては、第１の制御信号が一組の補償器に供給される。また、制御信号の第２の部分集合がメモリに格納され、ステップＳ０に与えられて、次のローカルウェハ座標系の位置決めおよび位置合わせにおいて適用される。

【0141】

ステップＳ４－１においては、一組の偏向制御信号が偏向制御モジュール８６０に供給される。像収差を表す一組の誤差ベクトルを補償するため、ローカルウェハ座標系５５１および横方向位置精度が１０ｎｍ以下の所定のラスター構成により規定された所定の横方向位置で焦点がウェハ表面２５上に形成されるように、複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点５の横方向位置が最初に補正される。所定の位置の焦点５の横方向位置合わせは、複数の一次荷電粒子ビームレット３を偏向させる第１の偏向ユニット１１０によって制御される。これにより、たとえば制御信号Ｃ_pを第１および第２の偏向ユニット（１１０、２２２）に供給することによって、サンプルステージ（５００）の位置または配向の変化が補償される。

【0142】

したがって、一組の偏向制御信号のうちの制御信号Ｃ_pの一例は、偏向制御モジュール８６０に供給される一次オフセット信号である。偏向制御モジュール８６０は、静電偏向走査子を備えた第１の偏向ユニット１１０の第１のオフセット信号を導出し、複数の一次荷電粒子ビームレット３は、オフセット位置の走査経路２７によってウェハ表面２５上で走査される。これにより、ローカルウェハ座標系５５１とマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の視線５３との間の横方向変位ベクトル５５が補償され、所定の閾値未満（たとえば、１０ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍ、あるいは１ｎｍ未満）だけローカルウェハ座標系５５１から逸脱するように視線５３の補正が実現される。

【0143】

さらに、第２のオフセット信号を第２の偏向ユニット２２２に供給することにより、像検出器２０７において、二次電子ビームレット９の焦点１５が一定の位置に保たれ、高い像コントラストおよび像忠実度が実現される。複数の二次電子ビームレット９の焦点１５の位置を像センサ２０７において一定の位置に保つため、複数の二次電子ビームレット９は、第１の偏向ユニット１１０および第２の偏向ユニット２２２を通過する。ウェハ表面２５上の複数の一次荷電粒子ビームレット５の走査経路２７をオフセット位置で変更した後、第２の独立した偏向ユニット２２２に一組の偏向制御信号の第２のオフセット信号が供給され、複数の二次電子ビームレット９の焦点１５が像センサ２０７において一定に保たれるように、ウェハ表面５上の焦点５のオフセット位置が第２の偏向ユニット２２２によって補償される。

【0144】

オフセット位置は、時間とともに変化し得る。また、オフセット制御信号は、像パッチ１７の像走査中に変更される。これにより、たとえばサンプルステージ５００の横方向ドリフトまたはジッターが補償される。

【0145】

ステップＳ４－２においては、一組の一次制御信号が一次ビーム経路制御モジュール８３０に供給される。像収差を表す一組の誤差ベクトルを補償するため、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の被写界深度未満の精度で焦点がウェハ表面２５上に形成されるように、複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点５の長手方向位置が補正される。マルチビーム走査型電子顕微鏡は通常、被写界深度がおよそ１０ｎｍ～１００ｎｍであり、像面からの最大焦点スポット逸脱の仕様は、１０ｎｍ未満、好ましくは５ｎｍ未満である。複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点５の像収差には、焦点ずれ、像面傾斜、および視野曲率を含む。

【0146】

たとえば、像面傾斜を補正する一次制御信号が一次ビーム経路制御モジュール８３０に供給されると、一次ビーム経路制御モジュール８３０は、アクティブマルチアパーチャプレート構成３０６（たとえば、マルチアパーチャレンズアレイ）の一組の焦点補正電圧を導出する。これにより、個々の一次荷電粒子ビームレット３の焦点位置がそれぞれ個別に変更され、たとえば像座標系５１に対するサンプルステージ５００の傾斜を補償するための像面傾斜の補正が実現される。

【0147】

別の例において、焦点ずれを補正する一次制御信号が一次ビーム経路制御モジュール８３０に供給されると、一次ビーム経路制御モジュール８３０は、全体としてｚ方向に像面位置を変更する視野レンズ３０６の電圧変化を導出する。これにより、複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点位置の変更によって、たとえば一次ビームレット３の伝搬方向であるｚ方向のサンプルステージ５００の移動が補償される。

【0148】

別の例において、像座標系５１とローカルウェハ座標系５５１との間の回転を補正する一次制御信号が一次ビーム経路制御モジュール８３０に供給されると、一次ビーム経路制御モジュール８３０は、アクティブマルチアパーチャプレート構成３０６（たとえば、マルチアパーチャ偏向器アレイ）の一組の偏向電圧を導出する。これにより、個々の一次荷電粒子ビームレット３が個別に偏向され、たとえば像座標系５１に対するサンプルステージ５００の回転を補償するための像座標系５１の回転が実現される。

【0149】

一次ビーム経路の他の像収差を補正する他の制御信号も適宜供給される。一次ビーム経路の結像収差には、倍率変化、非点収差、色収差等の収差を含む。一組の一次制御信号には、荷電粒子マルチビームレット生成器３００および物体照射ユニット１００の補償器を含む一次ビーム経路の補償器を制御する制御信号を含む。

【0150】

ステップＳ４－３においては、一組の二次制御信号が投射系制御モジュール８２０に供給される。像収差を表す一組の誤差ベクトルを補償するため、二次ビーム経路または検出ユニットの結像収差が補正される。

【0151】

たとえば、像面傾斜を補正する二次制御信号が投射系制御モジュール８２０に供給されると、投射系制御モジュール８２０は、マルチアパーチャ補正器２２０（たとえば、マルチアパーチャレンズアレイ）の一組の焦点補正電圧を導出する。これにより、個々の二次電子ビームレット９の焦点位置がそれぞれ個別に変更され、たとえば像座標系５１に対するサンプルステージ５００の傾斜を補償するための像面傾斜の補正が実現されるとともに、傾斜ウェハ表面２５からの二次電子ビームレット９の像検出器２０７上での結像が維持される。

【0152】

別の例において、焦点ずれを補正する二次制御信号が投射系制御モジュール８２０に供給されると、投射系制御モジュール８２０は、全体として像面位置を変更する静電レンズ２０６の電圧変化を導出する。これにより、複数の二次電子ビームレット９の焦点位置が変更され、たとえば一次ビームレットの伝搬方向であるｚ方向のサンプルステージ５００の移動が補償されるとともに、焦点ずれウェハ表面２５からの二次電子ビームレット９の像検出器２０７上での結像が維持される。

【0153】

別の例において、像座標系５１とローカルウェハ座標系５５１との間の回転を補正する二次制御信号が投射系制御モジュール８２０に供給されると、投射系制御モジュール８２０は、マルチアパーチャ補正器２２０（たとえば、マルチアパーチャ偏向器アレイ）の一組の偏向電圧を導出する。これにより、個々の二次電子ビームレット９が個別に偏向され、像検出器上の所定の一定位置に複数の二次電子ビームレット９を結像するための像座標系５１の回転が補償される。

【0154】

上記例は、一次ビーム経路１３および二次電子ビーム１３における像収差の補償を併せて示している。たとえば非点収差または視野曲率等、一次ビーム経路の像収差を補正するためのいくつかの一次制御信号が一次ビーム経路制御モジュール８３０に供給され、一次ビーム経路１３においてのみ像収差が補償される。たとえば二次ビーム経路の像収差を補正するためのいくつかの二次制御信号が投射系制御モジュール８２０に適宜供給され、二次ビーム経路１１においてのみ像収差が補償される。

【0155】

ステップＳ４－４においては、一組の像処理制御信号が像ステッチングユニット８１２に供給される。一組の像処理制御信号ＩＳ_pは、像ステッチングユニット８１２により実行される像処理および像ステッチング動作における適用のため、直接適用または像データストリームと併せた格納が行われる。

【0156】

任意選択としてのステップＳ４－５（図示せず）においては、一組のステージ制御信号がステージ制御モジュール８８０に供給される。一例において、ステップＳ２においてはサンプルステージ５００の低速ドリフトが検出され、ステージ制御信号によって補償される。

【0157】

一例において、一組の制御信号Ｃ_pの少なくとも部分集合は、ドリフト部Ｓ_n（ｔ）および動的変化Ｎ_n（ｔ）における誤差振幅Ａ_n（ｔ）の少なくとも部分集合の時間的推移の分離に従って、ドリフト制御成分ＣＳ_pの部分集合および動的制御成分ＣＮ_pの部分集合に分割される。ドリフト制御成分ＣＳ_pの部分集合は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡システムの一組の補償器または能動素子に供給される。一例において、ドリフト制御成分ＣＳ_pは、磁気素子を含む低速変動能動素子の部分集合に供給され、低速変動能動素子は、駆動によってそれぞれのステータスを変更する。一例においては、静電偏向器、静電多極補正器、または静電マルチアパーチャ素子等の高速変動能動素子にドリフト制御成分ＣＳ_pが供給される。一例においては、補償器の両部分集合にドリフト制御成分ＣＳ_pが供給される。動的制御成分ＣＮ_pの部分集合は、マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムの高速変動能動素子に供給され、高速変動能動成分は、荷電粒子ビームレットへの作用を変化させるように駆動される。高速変動能動素子は、静電偏向器、静電多極補正器、静電レンズ、または静電マルチアパーチャ素子等の静電素子である。

【0158】

一般的に、制御信号の数Ｐは、誤差振幅Ａ_kの数Ｋを超え得る（Ｐ≧Ｋ）。制御信号Ｃ_pそれぞれは、時間とともに変化し得る。また、制御信号Ｃ_pの少なくとも一部は、像パッチ１７の像走査中に変更される。これにより、たとえばある像パッチの像取得時に、サンプルステージ５００の横方向ドリフトが補償される。一例においては、少なくとも１つの制御信号が時間依存関数であって、後続の時間区間における誤差振幅の予測推移を表す。これにより、予測結像ずれの補償のための連続的な制御演算が実現される。

【0159】

ステップＳ５においては、ドリフト制御成分ＣＳ_pおよび動的制御成分ＣＮ_pの部分集合を含む一組の制御信号Ｃ_pのモニタリングおよび蓄積によって、マルチビーム荷電粒子顕微鏡に対する変化の履歴を記録する。

【0160】

ステップＳ６においては、変化の履歴に基づいて、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の実際のシステムステータスが推定される。

【0161】

任意選択としてのステップＳ７においては、時間的推移モデル関数Ｍ_n（ｔ）が変化の履歴に適応され、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の実際のシステムステータスがステップＳ２に与えられる。

【0162】

ステップＳ８においては、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の実際のシステムステータスが解析され、システムステータスの推移が後続の像走査中に予測される。誤差ベクトルの推移が補償不可能な値に達することをシステムステータスの予測が示す場合は、たとえば後続の像走査中に補償のためのアクチュエータの範囲に達する可能性があることから、後続の像走査前にマルチビーム荷電粒子顕微鏡のアクチュエータの再校正および再設定がトリガされる。この場合は、トリガ信号がステップＳ１に与えられる。次の結像タスクが可能であることをシステムステータスの予測が示す場合、この方法は、検査タスクのリストから、次のローカルウェハ座標系における後続の像パッチの像取得について、ステップＳ０～ステップＳ７を継続する。

【0163】

一例において、ステップＳ８においては、たとえば誤差振幅の推移の予測によって制御信号のドリフト成分が演算され、ステップＳ０に与えられる。ステップＳ０においては、第１の像パッチから次の第２の像パッチまたは次の検査部位までステージが移動する間に、補償器の作動によってドリフト成分が補償される。したがって、ステップＳ０において、制御ユニット８００は、制御信号をステージ制御モジュール８８０に供給することにより、ステージ５００を第１のローカルウェハ座標系から後続のローカルウェハ座標系まで移動させ、さらに、一次ビーム経路制御モジュール８３０、投射系制御モジュール８２０、または偏向制御モジュール８６０を含む制御モジュールのうちの少なくとも１つに制御信号のドリフト成分を供給する。

【0164】

上記説明から明らかなように、動作の方法のステップＳ１～Ｓ７は、並行して流れ、像パッチの像取得時にリアルタイムで実行されるとともに相互作用する。当業者であれば、上述の方法の変形および改良が可能であることが認識され得よう。

【0165】

本発明の一実施形態においては、ウェハ検査タスクの仕様要件を維持しつつ、複数の一次荷電粒子ビームレットの物体面１０１または焦点位置の変更が有効化される。物体面１０１の変更の理由としては、たとえばステップＳ７またはステップＳ８においてモニタリングされるような像取得のための結像設定の所定の変更（たとえば、倍率の変更または開口数の変更、所望の分解能の変更または一次ビーム経路１３もしくは二次ビーム経路１１に配置された要素のドリフト）が挙げられる。マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の磁気対物レンズ１０２による焦点面の変更は、複数の一次荷電粒子ビームレット３に回転の影響を及ぼす。焦点面または物体面１０１が変化すると、図３に示すように、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の光軸１０５に対して複数の一次荷電粒子ビームレットのラスター構成が回転し、ローカルウェハ座標系５５１に対する像座標系５１の回転が生じる。ウェハ表面２５上に配置された半導体構造は通常、互いに直交して配置された構造である。図３ｂに示すような半導体構造の配置に対する一次荷電粒子ビームレット３の像座標系または走査経路２７の回転によって、高スループットのウェハ検査タスクの仕様要件の少なくとも一部が実現不可能となる。また、複数の一次荷電粒子ビームレットの偏心または複数の一次荷電粒子ビームレットの倍率もしくはピッチ等、他の像性能パラメータも変更される。複数の一次荷電粒子ビームスポットの変更位置で放出された複数の二次電子が調整対物レンズ１０２によって収集されると、像性能パラメータの変化が大きくなる。本実施形態において、像面または焦点面の変更により誘導された像性能パラメータの不要な変化は、制御ユニット８００により補償される。制御ユニット８００は、第１の像面位置から第２の像面位置までの像面位置または焦点位置の変更により誘導された誤差振幅を補償する制御信号を予測するように構成されている。制御ユニット８００は、一次ビーム経路１３および二次ビーム経路１１における補償器ならびにウェハステージに制御信号を供給するように構成されている。一次ビーム経路の補償器は、たとえば中間像面３２１の近傍に配置された第２の対物レンズ（図１には示さず）、視野レンズ１０３．１もしくは１０３．２、マルチアパーチャ偏向器アレイ３０６．３、またはマルチアパーチャ偏向器アレイ３９０を含む。二次ビーム経路の補償器は、たとえば磁気レンズ、非点収差補正器、またはマルチアパーチャアレイ素子を含む。第１の位置から第２の位置までの像面または焦点位置の変更がトリガされた後、制御ユニット８００は、一次ビーム経路および二次ビーム経路の補償器またはウェハステージを含む複数の要素を組み合わせて制御する。

【0166】

一例において、制御ユニット８００またはマルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、複数のセンサデータから、像座標系５１または走査経路２７もしくは複数の一次荷電粒子ビームレットの方向からの半導体構造の配向の逸脱を表す誤差ベクトルを導出するように構成されるとともに、一組の制御信号を導出して制御モジュールに供給するようにさらに構成されている。制御モジュールは、複数の一次荷電粒子ビームレットの回転、複数の二次電子ビームレットの回転、およびサンプルステージ５００の回転のうちの少なくとも１つを生じさせるように構成されている。たとえば、制御ユニット８００は、制御信号を上述の方法のステップ０に与えることにより、ウェハステージ５００または対物レンズ１０２を含む低速動作補償器による回転を生じさせるように構成されている。たとえば、制御ユニット８００は、制御信号を与えることにより、一次荷電粒子、二次電子ビーム経路、または両者に配置された静電偏向器アレイ等の高速動作補償器を回転させるようにさらに構成されている。

【0167】

一実施形態において、ウェハ検査用に構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法は、ａ）一組の像品質からの逸脱を表す一組の所定の正規化誤差ベクトルをメモリにロードするステップと、ｂ）一組の所定の正規化誤差ベクトルの振幅の一組の所定の閾値をメモリにロードするステップと、ｃ）一組の正規化誤差ベクトルそれぞれを補償するための一組の所定の正規化駆動信号をメモリにロードするステップと、を含む。ウェハ検査タスクが実行されている間、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作せる方法は、ｄ）マルチビーム荷電粒子顕微鏡の複数のセンサから、センサデータベクトルを構成する複数のセンサデータを受信するステップを含む。一例において、複数のセンサデータには、マルチビーム荷電粒子顕微鏡による検査時にウェハを保持するウェハステージの実際の位置および実際の速度に関する位置または速度情報の少なくとも一方を含む。ウェハ検査タスクが実行されている間、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法は、ｅ）センサデータベクトルから、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の像品質の実際の状態を表す所定の正規化誤差ベクトルの一組の実際の振幅を決定するステップと、ｆ）ウェハ検査時に、一組の実際の振幅から一組の制御信号を導出し、一組の所定の正規化駆動信号から一組の実際の駆動信号を導出するステップと、ｇ）ウェハ検査時に、一組の実際の駆動信号を一組の補償器に供給することによって、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作時、実際の振幅の部分集合を、ステップｂ）において決定した閾値の部分集合未満にするステップと、をさらに含む。一例において、このマルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法は、ｈ）ウェハ検査時に、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の予想推移に従って、一組の実際の振幅の少なくとも部分集合の推移振幅の部分集合を予測するステップをさらに含む。一例において、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の予想推移は、予測モデル関数または一組の実際の振幅の履歴の線形、２次、もしくは高次の外挿のうちの１つに従って決定される。このマルチビーム荷電粒子顕微鏡を動作させる方法は、ｉ）ウェハ検査時に、一組の推移振幅から一組の予測制御信号を導出するとともに、一組の予測制御信号から一組の予測駆動信号を導出するステップと、ｊ）ウェハ検査時に、一組の予測駆動信号を時系列的に一組の補償器に供給することによって、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作時、実際の振幅の部分集合を閾値の部分集合未満にするステップと、ｋ）ウェハ検査時に、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の実際の振幅の少なくとも部分集合を記録して、一組の実際の振幅の部分集合の履歴を生成するステップと、をさらに含む。

【0168】

このマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作の方法は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の補償器を選択するステップによる動作の前に準備される。一例において、一組の補償器は、複数の一次荷電粒子の走査および偏向のためのマルチビーム荷電粒子顕微鏡の第１の偏向ユニットと、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の使用時に生成された複数の二次電子の走査および偏向のための第２の偏向ユニットと、を備える。このマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作の方法はさらに、一組の像品質からの逸脱を表す一組の所定の正規化誤差ベクトルを決定するステップと、一組の補償器のそれぞれの少なくとも駆動信号の変動によって線形摂動モデルに応じた感度行列を決定するステップと、感度行列から、一組の所定の正規化誤差ベクトルそれぞれを補償する一組の所定の正規化駆動信号を決定するステップと、による動作の前に準備される。

【0169】

図６と併せて説明したマルチビーム荷電粒子顕微鏡の構成要素および図７と併せて説明した方法ステップは、本発明に係るウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡の構成および動作方法を説明するための簡素化された例であることが了解される。方法ステップまたは構成要素の少なくとも一部を組み合わせ可能である。たとえば、制御演算プロセッサ８４０およびセンサデータ解析システム８１８を一体として組み合わせることも可能であるし、一次ビーム経路制御モジュール８２０を制御演算プロセッサ８４０に組み込むことも可能である。

【0170】

上述の実施形態において使用される補償器のうちの少なくとも１つがマルチビームアクティブアレイ素子である。一次荷電粒子ビーム経路における静電マイクロレンズアレイ、静電非点収差補正器アレイ、または静電偏向器アレイによって、複数の一次荷電粒子ビームレットのうちの個々の一次荷電粒子ビームレットそれぞれが個別に影響を受ける。一例として、このようなマルチアパーチャアレイ６０１を図８に示す。マルチアパーチャアレイ６０１は、複数の一次荷電粒子ビームレットのラスター構成（本例においては、六角形ラスター構成）に配置された複数のアパーチャを備える。アパーチャのうちの２つを参照番号６８５．１および６８５．２で示す。複数のアパーチャそれぞれの周囲には、複数の電極６８１．１～６８１．８が配置されている。本例において、電極の数は８つであるが、１つ、２つ、４つ以上等、他の個数も可能である。電極は、相互かつマルチアパーチャアレイ６０１の担体に対して、電気的に絶縁されている。複数の電極はそれぞれ、導電性ライン６０７のうちの１つによって制御モジュールに接続されている。電極６８１それぞれに個別かつ所定の電圧を印加することにより、各アパーチャ６８５を通過する複数の一次荷電粒子ビームレットそれぞれに対して異なる効果が実現され得る。静電効果のみが使用されることから、アパーチャ６８５を透過する荷電粒子ビームレットを高速かつ高頻度に、個別に調整または変更することができる。たとえば、このような効果としては、偏向、焦点面の変更、一次荷電粒子ビームレットの非点収差の補正が可能である。一例においては、複数（たとえば、２つまたは３つ）のこのようなマルチアパーチャプレートが連続配置されている。同様に、二次電子ビーム経路における静電マイクロレンズアレイ、静電非点収差補正器アレイ、または静電偏向器アレイによって、複数の二次電子ビームレットのうちの個々の二次電子ビームレットそれぞれが類似した様式で個別に影響を受け得る。

【0171】

次に、本発明の別の実施形態をより詳しく説明する。図１を参照して、ウェハ検査用に構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡およびこのような顕微鏡を動作させる方法を説明した。上記説明から了解される通り、たとえば第１の像パッチ１７．１のデジタル像の取得時に、複数の一次荷電粒子ビームレット３および複数の二次電子９が共通ビーム経路において第１の偏向系１１０により一体走査偏向され、検出ユニット２００における二次ビーム経路１１において、複数の二次電子９が第２の偏向系２２２によりさらに走査偏向される。これにより、像センサ２０７上の複数の二次電子ビームレット９の焦点スポット１５は像走査中、一定の位置に保たれる。検出ユニット２００は、複数の二次電子ビームレット９がフィルタリングされるアパーチャ２１４を備える。したがって、アパーチャフィルタ２１４は、像センサ２０７に与えられる二次電子ビームレットのトポグラフィコントラストを制御する。検出ユニット２００のずれ（たとえば、複数の二次電子ビームレット９のクロスオーバ２１２の中心のシフト）または第２の偏向系２２２のずれによって、像コントラストは変化する。本実施形態によれば、トポグラフィコントラストの不要な変化が検出され、補償される。したがって、検出ユニット２００は、第３の偏向系２１８を備えており、第１、第２、および第３の偏向ユニット１１０、２２２、および２１８の組み合わせ動作によって、複数の二次電子ビームレット９のクロスオーバ２１２の中心は、アパーチャ絞り２１４のアパーチャ絞り位置と一致するように保たれ、二次荷電粒子像スポット１５の位置は、像センサ２０７上で一定に保たれる。これにより、ウェハ検査タスクの仕様要件に応じたウェハ検査が可能となる。像パッチ１７．１の走査経路２７．１１・・・２７．ＭＮ上かつ異なるサブフィールド３１．１１・・・３１．ＭＮ内において、複数の二次電子ビームレットごとに一定の像コントラストが維持される。図１には、検出ユニット２００の投射系２０５における第２および第３の偏向系２２２および２１８の位置を一例として示すが、像センサ２０７上の一定の像コントラストのほか、複数の二次電子ビームレット９の焦点１５の一定の位置を実現するには、投射系２０５における第２および第３の偏向系２２２および２１８の他の位置も可能である。たとえば、第２および第３の偏向系２２２および２１８の両者をアパーチャフィルタ２１４の前に配置可能である。制御ユニット８００は、センサデータベクトルから、複数の二次電子ビームレット９全体にわたるコントラスト変動を表す誤差ベクトルの振幅を導出するように構成されるとともに、第１の制御信号を導出して偏向制御モジュール８６０に供給するようにさらに構成されている。偏向制御モジュール８６０は、検出ユニット２００の二次ビーム経路１１に配置された第２および第３の偏向系２２２および２１８を含む偏向系の変更駆動信号を導出するように構成されている。一例において、制御モジュール８００は、第２の制御信号を導出して投射系制御モジュール８２０に供給するようにさらに構成されている。投射系制御モジュール８２０は、投射系２０５の別の高速補償器２３２（たとえば、マルチアレイ能動素子２２０の静電レンズまたは非点収差補正器）を制御する第２の駆動信号を導出するように構成されている。これにより、高スループットのウェハ検査タスクの性能仕様の範囲内において、像コントラストが十分に維持される。別の例において、複数の一次荷電粒子ビームレット３の偏向を走査する第１の偏向系１１０は、複数の一次荷電粒子ビームレット３の第１のビームクロスオーバ１０８に近接して配置されているのが好ましい。ただし、一次ビーム経路１３のずれによって、第１のビームクロスオーバ１０８の位置がその設計位置から逸脱する可能性もあり、複数の一次荷電粒子ビームレット３に対する偏心誤差が導入される。制御ユニット８００は、センサデータから、複数の一次荷電粒子ビームレット３によるウェハ表面２５の偏心照射からの逸脱を表す誤差ベクトルの振幅を導出するとともに、この逸脱から制御信号を導出して、たとえば中間像面３２１の近傍のマルチアパーチャ偏向器３９０に駆動信号を供給するように構成されている。これにより、複数の一次荷電粒子ビームレット３によるウェハ表面の偏心照射が維持される。偏心照射とは、複数の一次荷電粒子ビームレット３それぞれがウェハ表面２５に平行かつほぼ垂直に（たとえば、表面法線からの角度ずれが２５ミリラジアン未満で）衝突する照射を意味する。実施形態において、センサデータベクトルから導出される実際の誤差振幅は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線およびマルチビーム荷電粒子顕微鏡の像座標系に対するウェハステージの相対位置および配向、偏心状態、コントラスト状態、複数の荷電粒子ビームレットの絶対位置精度、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の倍率もしくはピッチ、またはマルチビーム荷電粒子顕微鏡の一次荷電粒子ビームレットの開口数のうちの少なくとも１つ等、ウェハ検査タスクの像性能仕様を表す。像走査中は、複数の荷電粒子ビームレットの歪み、非点収差、および色収差といった高次収差等、ウェハ検査タスクの像性能仕様の他の逸脱についても同様にモニタリングおよび補償可能である。たとえば、非点収差を表す誤差ベクトルの振幅は、像センサのデータ断片から導出して、静電補償器により補償可能である。たとえば、一次荷電粒子ビームレットの色収差を表す誤差ベクトルの振幅は、ビームスプリッタユニット４００の付加的な磁気レンズ４２０および電圧源ユニット５０３によって補償可能である。上述の実施形態または例に係るマルチビーム荷電粒子顕微鏡によれば、ウェハ表面の高速走査が可能であり、半導体装置の開発中もしくは製造中またはリバースエンジニアリングにおいて、少なくとも数ナノメートル（たとえば、２ｎｍ未満）の限界寸法の分解能での集積半導体フィーチャの高スループット検査がもたらされる。

【0172】

複数の一次荷電粒子ビームレットがウェハの表面上で並行して走査され、二次荷電粒子が生成され、たとえば直径１００μｍ～１０００μｍの像パッチのデジタル像が形成される。第１の像パッチの第１のデジタル像の取得後は、基板またはウェハステージが次の第２の像パッチの位置に移動し、複数の一次荷電粒子ビームレットの再走査によって、第２の像パッチの第２のデジタル像が取得される。動作時および各像取得時は、像センサおよびステージ位置センサを含む複数の検出器によって複数のセンサデータが生成されるとともに、一組の制御信号が生成される。制御信号は、複数の一次および二次荷電粒子ビームレットを走査する偏向ユニット、静電レンズ、磁気レンズ、非点収差補正器、マルチアパーチャアクティブアレイ、または他の補償器等の能動素子の動作を制御する制御モジュールに供給される。たとえば、第１および第２のデジタル像の取得間で、ステージが第１の像パッチから第２の像パッチに移動している間は、たとえば磁気素子等の低速補償器によって、少なくとも結像収差の部分集合が補償される。第１または第２の像パッチのデジタル像の像取得時は、偏向ユニットを含む制御モジュールに制御信号の部分集合が供給される。これにより、たとえばマルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線に対するウェハステージの位置誤差またはドリフトが像走査中に補償される。他の収差または結像性能仕様からの逸脱がセンサデータから決定および予測され、それぞれの制御信号がリアルタイムに生成され、高速アクチュエータに供給される。これにより、複数の像サブフィールドまたはパッチの一体的なステッチングによって、高い像忠実度かつ精度で、５ｎｍ、２ｎｍ、または１ｎｍ未満の高分解能のデジタル像が形成される。ステージは、たとえば反復的な正確なステージの位置合わせのための時間を短縮しつつ、第１および第２の像パッチ間または次の関心位置（たとえば、次のＰＣＭまたは隣り合う像フィールド）まで高速に移動する。

【0173】

上記説明から明らかとなるように、上記例および実施形態の組み合わせおよび種々改良が可能であり、上記実施形態または例にも同様に適用可能である。一次ビームの荷電粒子としては、たとえば電子が可能であるが、Ｈｅイオン等の他の荷電粒子も可能である。二次電子には、狭義の二次電子のほか、後方散乱電子または後方散乱電子により生成される第２の二次電子等、一次荷電粒子ビームレットのサンプルとの相互作用により生成されるその他任意の二次荷電粒子も含む。別の例においては、二次電子の代わりに二次イオンが収集され得る。

【0174】

以下の複数組の条項の使用によって、いくつかの実施形態をさらに説明することも可能である。ただし、本発明は、これら複数組の条項のいずれにも限定されないものとする。

【0175】

第１の条項集合
条項１：高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法であって、
第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチ１７．１の第１の像取得と、
第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチ１７．２の第２の像取得と、
第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までウェハステージ（５００）を移動させる第３の時間区間Ｔｒであり、第１の時間区間Ｔｓ１および第２の時間区間Ｔｓ２の少なくとも一方が重なり合う、第３の時間区間Ｔｒと、
を含む、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0176】

条項２：第２の像パッチ１７．２の第２の像取得が、ウェハステージ（５００）が完全に停止した場合、第３の時間区間Ｔｒの終了の前に開始される、条項１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0177】

条項３：ウェハ移動の第３の時間区間Ｔｒが、第１の像パッチ１７．１の像取得が終了となった場合、時間区間Ｔｓ１の終了の前に開始される、条項１または２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0178】

条項４：マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの第１の像パッチ１７．１の第１の中心位置の位置ずれまたはウェハステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、第１の像パッチ１７．１の像取得の第１の時間区間Ｔｓ１におけるウェハ移動の第３の時間区間Ｔｒの開始時間の演算をさらに含む、条項１～３のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0179】

条項５：マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置２１．２の位置ずれまたはウェハステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、ウェハステージ移動の時間区間Ｔｒにおける第２の像取得の第２の時間区間Ｔｓ２の開始時間の演算をさらに含む、条項１～４のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0180】

条項６：ウェハステージ（５００）の移動の時間区間Ｔｒにおいて、一連のウェハステージ位置を予測するステップと、
予測したウェハステージ位置から、少なくとも第１および第２の制御信号を演算するステップと、
第１の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の一次ビーム経路（１３）中の第１の偏向系（１１０）に供給し、第２の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の二次ビーム経路（１１）中の第２の偏向系（２２２）に供給するステップと、
をさらに含む、条項１～５のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0181】

条項７：高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子システム（１）であって、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）のスポット位置（５）で物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）の生成のため、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）によって、ウェハ表面（２５）を走査する第１の偏向系（１１０）を備えた物体照射ユニット（１００）と、
投射系（２０５）、第２の偏向系（２２２）、および像センサ（２０７）を備え、複数の二次電子ビームレット（９）を像センサ（２０７）上に結像するとともに、使用時、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）および第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像を取得する検出ユニット（２００）と、
ステージ動作コントローラを備えたサンプルステージ（５００）であり、ステージ動作コントローラが、独立して制御されるように構成された複数のモータを備え、ステージが、第１の像パッチ（１７．１）および第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像の取得時に、物体面（１０１）においてウェハ表面（２５）を位置決めおよび保持するように構成された、サンプルステージ（５００）と、
ステージ位置センサ（５２０）および像センサ（２０７）を備え、使用時、サンプルステージ（５００）の位置データを含む複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器と、
使用時、第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチ１７．１の第１の像取得および第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチ１７．２の第２の像取得を実行するように構成されるとともに、第３の時間区間Ｔｒにおけるサンプルステージ（５００）のトリガによって、第１の時間区間Ｔｓ１および第２の時間区間Ｔｓ２の少なくとも一方が第３の時間区間Ｔｒと重なり合うように、第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までサンプルステージ（５００）を移動させるように構成された制御ユニット（８００）と、
を備えた、システム。

【0182】

条項８：制御ユニットが、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの第１の像パッチ１７．１の第１の中心位置の位置ずれまたはウェハステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、第１の像パッチ１７．１の像取得の第１の時間区間Ｔｓ１におけるウェハ移動の第３の時間区間Ｔｒの開始時間を決定するようにさらに構成された、条項７に記載のシステム。

【0183】

条項９：制御ユニットが、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線（５３）からの第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置２１．２の位置ずれまたは前ウェハステージ（５００）の移動速度が所定の閾値を下回るように、ウェハステージ移動の時間区間Ｔｒにおける第２の像取得の第２の時間区間Ｔｓ２の開始時間を決定するようにさらに構成された、条項７または８に記載のシステム。

【0184】

条項１０：制御ユニットが、ウェハステージ（５００）の移動の時間区間Ｔｒにおいて、一連のウェハステージ位置を予測し、予測したウェハステージ位置から、少なくとも第１および第２の制御信号を演算し、第１の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の一次ビーム経路（１３）中の第１の偏向系（１１０）に供給し、第２の制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の二次ビーム経路（１１）中の第２の偏向系（２２２）に供給するようにさらに構成された、条項７～９のいずれか１項に記載のシステム。

【0185】

条項１１：高スループットかつ高分解能のマルチビーム荷電粒子システム（１）を動作させる方法であって、
第１の像パッチ１７．１の第１の像取得と、第２の像パッチ１７．２の第２の像取得と、第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までウェハステージ（５００）を移動させることと、をすべて時間区間ＴＧ内に含み、
第１の像パッチ１７．１の第１の像取得が、第１の時間区間Ｔｓ１にあり、
第２の像パッチ１７．２の第２の像取得が、第２の時間区間Ｔｓ２にあり、
第１の像パッチ（１７．１）の第１の中心位置（２１．１）から第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置（２１．２）までウェハステージ（５００）を移動させることが、第３の時間区間Ｔｒにあり、
時間区間ＴＧが、Ｔｓ１、Ｔｓ２、およびＴｒの合計よりも短い、すなわち、ＴＧ＜Ｔｓ１＋Ｔｓ２＋Ｔｒである、マルチビーム荷電粒子システム（１）を動作させる方法。

【0186】

条項１２：ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）で物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）の生成のため、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）によって、ウェハ表面（２５）を走査する第１の偏向系（１１０）を備えた物体照射ユニット（１００）と、
投射系（２０５）、第２の偏向系（２２２）、および像センサ（２０７）を備え、複数の二次電子ビームレット（９）を像センサ（２０７）上に結像するとともに、使用時、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）および第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像を取得する検出ユニット（２００）と、
ステージ位置センサ（５２０）を備えたサンプルステージ（５００）であり、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、物体面（１０１）においてウェハ表面（２５）を位置決めおよび保持するとともに、第１の像パッチ（１７．１）から第２の像パッチ（１７．２）までウェハ表面を移動させる、サンプルステージ（５００）と、
ステージ位置センサ（５２０）および像センサ（２０７）を備え、使用時、サンプルステージ（５００）の位置データを含む複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器と、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）をウェハ表面（２５）上で変位または回転させるように構成された物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器と、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）の変位または回転を補償するとともに、複数の二次電子ビームレット（９）のスポット位置（１５）を像センサ（２０７）上で一定に保つように構成された投射系（２０５）中の第２の補償器と、
第１の像パッチ（１７．１）または第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像の取得時に、複数のセンサデータから、第１の一組の制御信号Ｃ_pを生成することにより、物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器および投射系（２０５）中の第２の補償器を同期制御するように構成された制御ユニット（８００）と、
を備えた、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0187】

条項１３：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算して第１の補償器および第２の補償器に供給することにより、サンプルステージ（５００）の位置の変化または配向の変化を補償するように構成された、条項１２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0188】

条項１４：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算して第１の補償器および第２の補償器に供給することにより、物体照射ユニット（１００）の視線（５３）の位置の変化を補償するように構成された、条項１２または１３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0189】

条項１５：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算して第１の補償器および第２の補償器に供給することにより、サンプルステージ（５００）の位置の変化または配向の変化と物体照射ユニット（１００）の視線（５３）の位置の変化との差を補償するように構成された、条項１２～１４のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0190】

条項１６：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算して第１の補償器および第２の補償器に供給することにより、第１の像パッチ（１７．１）または第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像の取得時に、サンプルステージ（５００）の移動速度を補償するように構成された、条項１２～１５のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0191】

条項１７：マルチビーム荷電粒子顕微鏡によるウェハ検査の方法であって、
第１の時間区間Ｔｓ１における第１の像パッチの第１の像取得ステップと、
時間区間Ｔｒにおける第１の像パッチの位置から第２の像パッチまでのウェハステージの移動ステップと、
第２の時間区間Ｔｓ２における第２の像パッチの第２の像取得ステップと、
により、
第１の時間区間Ｔｓ１において、複数のセンサ信号から、少なくとも第１の誤差振幅を演算するステップと、
第１の時間区間Ｔｓ１において、少なくとも移動時間区間Ｔｒおよび第２の時間区間Ｔｓ２にわたり、第１の誤差振幅の推移を予測するステップと、
少なくとも移動時間区間Ｔｒにおいて、制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットに供給することにより、第２の時間区間Ｔｓ２において、予測した誤差振幅の推移を所定の閾値未満に保つステップと、
を含む、方法。

【0192】

条項１８：第１の誤差振幅の推移の予測が、予測モデルまたは外挿によって生成される、条項１７に記載の方法。

【0193】

条項１９：第１の誤差振幅が、視線の変位、ウェハステージの変位、ウェハステージの回転、視線の回転、倍率誤差、焦点誤差、非点収差誤差、または歪み誤差のうちの少なくとも１つを表す、条項１７または１８に記載の方法。

【0194】

条項２０：制御信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットに供給することにより、ウェハステージ、第１の偏向ユニット、第２の偏向ユニット、マルチビームレット生成ユニットの高速補償器、または検出ユニットの高速補償器のうちの少なくとも１つを含むコンポーネントを制御する、条項１７～１９のいずれか１項に記載の方法。

【0195】

条項２１：制御ユニットを備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作の方法であって、第１の像パッチおよび第２の像パッチを含む一連の像パッチの像取得時に、
複数のセンサデータを構成するデータストリームを一組の誤差振幅に展開するステップと、
一組のドリフト制御信号および一組の動的制御信号を抽出するステップと、
一組のドリフト制御信号を低速動作補償器に供給するステップと、
一組の動的制御信号を高速動作補償器に供給するステップと、
を含む一連の動作ステップを含む、方法。

【0196】

条項２２：一組のドリフト制御信号および一組の動的制御信号を抽出するステップが、第１の像パッチの像取得の時間区間Ｔｓ１において実行され、一組のドリフト制御信号を低速動作補償器に供給するステップが、第１の像パッチから第２の像パッチまでの基板ステージによる基板の移動の時間区間Ｔｒにおいて実行される、条項２１に記載の方法。

【0197】

条項２３：一組の動的制御信号を高速動作補償器に供給するステップが、時間区間Ｔｓ１において実行される、条項２１または２２に記載の方法。

【0198】

条項２４：一組の動的制御信号を高速動作補償器に供給するステップが、第２の像パッチの像走査の時間区間Ｔｓ２においてさらに実行される、条項２２または２３に記載の方法。

【0199】

条項２５：誤差振幅のうちの少なくとも１つの時間的推移を予測するステップをさらに含む、条項２１～２４のいずれか１項に記載の方法。

【0200】

条項２６：誤差振幅のうちの少なくとも１つの低速変動ドリフトを予測するステップと、誤差振幅のうちの少なくとも１つの高速変動動的変化を予測するステップと、を含む、条項２５に記載の方法。

【0201】

条項２７：複数の一次荷電粒子ビームレットを生成する荷電粒子源を含む装置の１つまたは複数のプロセッサによって、
Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方において移動可能なステージの横方向変位を決定することと、
物体照射ユニットの視線の横方向変位を決定することと、
サンプルに入射する複数の一次荷電粒子ビームレットを偏向させる第１の信号の適用によって、横方向変位を少なくとも部分的に補償するようにコントローラに指示することと、
を含む方法を装置に行わせるように実行可能な一組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体。

【0202】

第２の条項集合
条項１：サンプルを保持するように構成された可動ステージと、
複数の一次荷電粒子ビームレットの複数の焦点スポットによってサンプルの表面を照射するように構成された物体照射ユニットと、
荷電粒子源から複数の一次荷電粒子ビームレットを生成するように構成された荷電粒子線生成器と、
ステージの横方向変位または回転を決定するように構成されたステージセンサと、
物体照射ユニットの視線の横方向変位を決定するように構成された像センサと、
少なくとも付加的な電圧信号を生成し、使用時、複数の一次荷電粒子ビームレットの付加的な変位または回転を生成するように構成された物体照射ユニット中の第１のビーム偏向器に適用して、視線の横方向変位とステージの横方向変位または回転との差を少なくとも部分的に補償するように構成された制御ユニットと、
を備えたマルチビーム荷電粒子線システム。

【0203】

条項２：制御ユニットが、サンプル表面上の複数の一次荷電粒子ビームレットの走査中に、ステージの現在の位置とステージの目標位置との差に対応するステージの横方向変位または回転を演算するようにさらに構成された、条項１に記載のシステム。

【0204】

条項３：制御ユニットが、サンプル表面上の複数の一次荷電粒子ビームレットの走査中に、視線の現在の位置と視線の目標位置との差に対応する視線の横方向変位を演算するようにさらに構成された、条項１または２に記載のシステム。

【0205】

条項４：制御ユニットおよび第１のビーム偏向器が、サンプル上の一次荷電粒子ビームレットの走査中に、少なくとも１つの駆動電圧信号を動的に調整するようにさらに構成された、条項２または３に記載のシステム。

【0206】

条項５：走査中の複数の一次荷電粒子ビームレットのビームスポット位置から生じた複数の二次電子ビームレットの付加的な変位または回転を少なくとも部分的に補償するように構成された二次電子ビーム経路中の第２のビーム偏向器をさらに備えた、条項１～４のいずれか１項に記載のシステム。

【0207】

条項６：制御ユニットが、ステージ動作コントローラをさらに備え、ステージ動作コントローラが、制御信号により独立して制御されるように構成された複数のモータを備えた、条項１～５のいずれか１項に記載のシステム。

【0208】

条項７：制御ユニットが、複数のセンサ信号に基づいて複数の誤差ベクトル振幅を導出するとともに、複数の誤差ベクトル振幅から、複数の制御信号のうちの少なくとも１つを抽出するように構成されたプロセッサを備えた、条項１～６のいずれか１項に記載のシステム。

【0209】

条項８：マルチビーム荷電粒子線システム中のステージに配設されたサンプルを照射する方法であって、
荷電粒子源から複数の一次荷電粒子ビームレットを生成することと、
Ｘ－Ｙ平面において移動可能なステージの横方向変位または回転を決定することと、
マルチビーム荷電粒子システムの視線を決定することと、
ステージの横方向変位もしくは回転ならびに視線の位置から変位ベクトルを決定することと、
少なくとも付加的な電圧信号を一次荷電粒子線経路中のビーム偏向器に適用することにより、使用時、複数の一次荷電粒子ビームレットの付加的な変位または回転を生成して、視線の位置に対するステージの横方向変位または回転に対応する変位ベクトルを少なくとも部分的に補償することと、
を含む、方法。

【0210】

条項９：ステージの横方向変位または回転が、ステージの現在の位置とステージの目標位置との差に対応し、回転変位が、サンプル表面上の複数の一次荷電粒子ビームレットの走査中に変動する、条項８に記載の方法。

【0211】

条項１０：サンプル上の一次荷電粒子ビームレットの走査中に、電圧信号のうちの少なくとも１つを動的に調整することをさらに含む、条項８または９に記載の方法。

【0212】

条項１１：少なくとも第２の付加的な電圧信号を二次電子ビーム経路中のビーム偏向器に適用して、走査中の複数の一次荷電粒子ビームレットのビームスポット位置から生じた複数の二次電子ビームレットの付加的な変位または回転を少なくとも部分的に補償することをさらに含む、条項８～１０のいずれか１項に記載の方法。

【0213】

条項１２：制御信号をステージ動作コントローラに適用することをさらに含み、ステージ動作コントローラが、制御信号により独立して制御されるように構成された複数のモータを備えた、条項８～１１のいずれか１項に記載の方法。

【0214】

条項１３：複数のセンサ信号に基づいて複数の誤差ベクトル振幅を導出することと、複数の誤差ベクトル振幅から、複数の制御信号のうちの少なくとも１つを抽出することと、をさらに含む、条項８～１２のいずれか１項に記載の方法。

【0215】

第３の条項集合
条項１：ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、
ラスター構成（４１）の複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成するように構成された荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）で物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）の生成のため、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）によって、ウェハ表面（２５）を照射するように構成された物体照射ユニット（１００）と、
投射系（２０５）および像センサ（２０７）を備え、複数の二次電子ビームレット（９）を像センサ（２０７）上に結像するとともに、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像を取得するように構成された検出ユニット（２００）と、
使用時、ウェハ表面（２５）を物体照射ユニット（１００）の物体面（１０１）に位置決めおよび保持するように構成されたステージ位置センサ（５２０）を備えたサンプルステージ（５００）と、
使用時、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）をウェハ表面（２５）上で付加的に変位または回転させるように構成された物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器（１３２、１１０）と、
使用時、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）の付加的な変位または回転を補償することによって、複数の二次電子ビームレット（９）のスポット位置（１５）を像センサ（２０７）上で一定に保つように構成された投射系（２０５）中の第２の補償器（２３２、２２２）と、
少なくとも第１の補償器（１３２、１１０）および第２の補償器（２３２、２２２）によって、サンプルステージ（５００）の移動により誘導されたウェハ表面（２５）の変位を補償するように構成された制御ユニット（８００）と、
を備えた、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0216】

条項２：第１の補償器（１３２、１１０）が、静電レンズ、静電偏向器、静電非点収差補正器、静電マイクロレンズアレイ、静電非点収差補正器アレイ、または静電偏向器アレイのうちの１つを含む、条項１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0217】

条項３：制御ユニット（８００）が、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、第１の一組の制御信号Ｃ_pを生成することにより、物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器（１３２、１１０）および投射系（２０５）中の第２の補償器（２３２）を同期制御するように構成された、条項１または２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0218】

条項４：使用時、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）をウェハ表面（２５）上で付加的に変位または回転させるように構成された荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）中の第３の補償器（３３０、３３２）をさらに備えた、条項１～３のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0219】

条項５：制御ユニット（８００）が、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、第１の一組の制御信号Ｃ_pを生成することにより、物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器（１３２、１１０）、投射系（２０５）中の第２の補償器（２３２、２２２）、または荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）中の第３の補償器（３３０、３３２）のいずれかを同期制御するように構成された、条項４に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0220】

条項６：ステージ位置センサ（５２０）および像センサ（２０７）を備え、使用時、複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器をさらに備えた、条項１～５のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0221】

条項７：制御ユニット（８００）が、複数のセンサデータから、物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器（１３２、１１０）の駆動信号を導出して、ウェハ表面（２５）の変位と同期した複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）の付加的な変位を実現するように構成された、条項６に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0222】

条項８：付加的な変位が、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）のラスター構成（４１）の回転を含む、条項７に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0223】

条項９：制御ユニット（８００）が、投射系（２０５）中の第２の補償器（２３２、２２２）による変位ウェハ表面（２５）上のスポット位置（５）の付加的な変位を補償するようにさらに構成され、投射系（２０５）中の第２の補償器（２３２、２２２）が、物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器（１３２、１１０）と同期して動作することにより、像検出器（２０７）上の複数の二次電子ビームレット（９）のスポット位置を一定に保つように構成された、条項６～８のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0224】

条項１０：物体照射ユニット（１００）中の第１の補償器が第１の偏向系（１１０）であり、制御ユニット（８００）が、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）の付加的な変位または回転の制御信号を演算して、第１の偏向系（１１０）に供給することにより、物体照射ユニット（１００）の視線（５３）に対するサンプルステージ（５００）の変位または回転を補償するように構成された、条項１～９のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0225】

条項１１：投射系（２０５）中の第２の補償器が第２の偏向系（２２２）であり、制御ユニット（８００）が、制御信号を演算して第２の偏向系（１１０）に供給することにより、変位ウェハ表面（２５）上の複数の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査スポット位置（５）の付加的な変位または回転を補償するように構成された、条項１～１０のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0226】

条項１２：荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）の別の補償器、検出ユニット（２００）の別の補償器、または物体照射ユニット（１００）の別の補償器のうちの少なくとも１つを備えた、条項１～１１のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0227】

条項１３：制御ユニット（８００）が、使用時、複数のセンサデータを解析するとともに、使用時、Ｋ個の誤差ベクトルの一組のＫ個の振幅Ａ_kを演算するように構成されたセンサデータ解析システム（８１８）を備えた、条項１～１２のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0228】

条項１４：制御ユニット（８００）が、使用時、像センサデータの１０％未満、好ましくは２％未満を表す像センサデータ断片まで像センサ（２０７）からの像センサデータを縮小し、この像センサデータ断片をセンサデータ解析システム（８１８）に提供するように構成された像データ取得ユニット（８１０）を備えた、条項１３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0229】

条項１５：像データ取得ユニット（８１０）が、使用時、低サンプリングレートでの複数の二次電子ビームレットのデジタル像データを含む像センサデータ断片まで、像センサ（２０７）からの像センサデータを縮小するように構成された、条項１４に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0230】

条項１６：像データ取得ユニット（８１０）が、縮小した一組の二次電子ビームレット（９）のデジタル像データを含む像センサデータ断片まで、像センサ（２０７）からの像センサデータを縮小するように構成された、条項１４に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0231】

条項１７：センサデータ解析システム（８１８）が、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kの少なくとも１つの振幅Ａ_nの時間的推移を予測するように構成された、条項１３～１６のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0232】

条項１８：制御ユニット（８００）が、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kから第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算する制御演算プロセッサ（８４０）をさらに備えた、条項１３～１７のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0233】

条項１９：センサデータ解析システム（８１８）が、複数のセンサデータから、長さＬ（Ｌ≧Ｋ）のセンサデータベクトルＤＶを導出するように構成された、条項１３～１８のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0234】

条項２０：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算し、第３の補償器（３３０、３３２）に供給して、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）のラスター構成（４１）の回転を誘導することにより、サンプルステージ（５００）の回転を補償するように構成された、条項４～１９のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0235】

条項２１：制御ユニット（８００）が、第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像の像取得のため、ウェハステージ（５００）により、物体面（１０１）における第２の像パッチ（１７．２）の第２の中心位置までウェハ表面（２５）を移動させる制御信号を生成するようにさらに構成された、条項１～２０のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0236】

条項２２：制御ユニット（８００）が、第２の像パッチ（１７．２）の第２の中心位置までのウェハステージ（５００）の移動の時間区間Ｔｒにおいて、複数のセンサデータからの第２の一組のＰ個の制御信号Ｃ_pを演算することにより、補償器のいずれかを制御するようにさらに構成された、条項２１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0237】

条項２３：制御ユニット（８００）が、時間区間Ｔｒにおける第２の像パッチ（１７．２）の像取得の開始時間を演算するとともに、ウェハステージ（５００）の減速時間区間Ｔｄにおいて第２の像パッチ（１７．２）の像取得を開始するようにさらに構成されており、また、時間区間Ｔｄにおけるウェハステージ（５００）の予測オフセット位置の少なくともオフセット信号を第１および第２の補償器に供給するようにさらに構成された、条項２１または２２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0238】

第４の条項集合
条項１：サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ軸およびＺ軸のうちの少なくとも１つにおいて移動可能なステージと、
ステージの横方向および鉛直方向の変位または回転を決定するように構成された位置検知システムと、
サンプルに入射する複数の一次荷電粒子ビームレットを偏向させる第１の信号の適用によって、ステージの横方向変位を少なくとも部分的に補償するとともに、サンプル上の偏向した一次荷電粒子ビームレットの位置から生じた複数の二次電子ビームレットを偏向させる第２の信号の適用によって、複数の二次電子ビームレットの変位を少なくとも部分的に補償するように構成されたコントローラと、
を備えたマルチビーム荷電粒子線システム。

【0239】

条項２：第１の信号が、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方における複数の一次荷電粒子ビームレットの偏向の仕方に影響を及ぼす電気信号を含む、条項１に記載のシステム。

【0240】

条項３：電気駆動信号が、０．１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項２に記載のシステム。

【0241】

条項４：横方向変位が、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方におけるステージの現在の位置とステージの目標位置との差に対応する、条項１～３のいずれか１項に記載のシステム。

【0242】

条項５：コントローラが、サンプル上の複数の一次荷電粒子ビームレットの走査中に、第１の信号または第２の信号の少なくとも一方を動的に調整するようにさらに構成された、条項１～４のいずれか１項に記載のシステム。

【0243】

条項６：第３の信号により独立して制御されるように構成された複数のモータを備えたステージ動作コントローラをさらに備えた、条項１～５のいずれか１項に記載のシステム。

【0244】

条項７：ステージが一次荷電粒子線の光軸と実質的に垂直となるように、複数のモータそれぞれがステージの傾斜を調整するように独立して制御される、条項６に記載のシステム。

【0245】

条項８：複数のモータが、圧電モータ、圧電アクチュエータ、または超音波圧電モータのうちの少なくとも１つを含む、条項６または７に記載のシステム。

【0246】

条項９：複数のセンサ信号に基づいて複数の誤差ベクトル振幅を形成するように構成された第１のコンポーネントと、複数の誤差ベクトル振幅から、複数の制御信号のうちの少なくとも１つを抽出するように構成された第２のコンポーネントと、をさらに備えた、条項１～８のいずれか１項に記載のシステム。

【0247】

条項１０：第１のコンポーネントが、ステージの横方向変位および当該マルチビーム荷電粒子線システムの視線の実際の位置に基づいて、複数の誤差ベクトル振幅を形成するように構成された、条項９に記載のシステム。

【0248】

条項１１：複数の制御信号のうちの少なくとも１つの抽出が、複数の誤差ベクトル振幅の予測モデルに基づく、条項９または１０に記載のシステム。

【0249】

条項１２：複数の制御信号のうちの少なくとも１つの抽出が、ステージの作動出力の予測モデルにさらに基づく、条項９～１１のいずれか１項に記載のシステム。

【0250】

条項１３：位置検知システムが、レーザ干渉計、静電容量センサ、共焦点センサアレイ、格子干渉計のいずれか、またはこれらの組み合わせを使用して、ステージの横方向および鉛直方向の変位および回転を決定する、条項１～１２のいずれか１項に記載のシステム。

【0251】

第５の条項集合
条項１：マルチビーム荷電粒子線システム中のステージに配設されたサンプルを照射する方法であって、
荷電粒子源から複数の一次荷電粒子ビームレットを生成することと、
Ｘ－Ｙ軸およびＺ軸のうちの少なくとも１つにおいて移動可能なステージの横方向変位および回転を決定することと、
サンプルに入射する複数の一次荷電粒子ビームレットを偏向させる第１の信号の適用によって、ステージの横方向変位または回転を少なくとも部分的に補償することと、
サンプル上の偏向した一次荷電粒子ビームレットの位置から生じた複数の二次電子ビームレットを偏向させる第２の信号の適用によって、複数の二次電子ビームレットの変位を少なくとも部分的に補償することと、
を含む、方法。

【0252】

条項２：第１の信号が、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方における一次荷電粒子ビームの偏向の仕方に影響を及ぼす電気信号を含む、条項１に記載の方法。

【0253】

条項３：横方向変位が、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方におけるステージの現在の位置とステージの目標位置との差に対応する、条項１または２に記載の方法。

【0254】

条項４：サンプル上の複数の一次荷電粒子ビームの走査中に、第１の信号または第２の信号の少なくとも一方を動的に調整することをさらに含む、条項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【0255】

条項５：第３の信号をステージ動作コントローラに適用することであり、ステージ動作コントローラが、第３の信号により独立して制御されるように構成された複数のモータを備えた、ことをさらに含む、条項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【0256】

条項６：複数のセンサ信号に基づいて複数の誤差ベクトル振幅を導出することと、複数の誤差ベクトル振幅から、複数の制御信号のうちの少なくとも１つを抽出することと、をさらに含む、条項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【0257】

条項７：複数の誤差ベクトル振幅の時間的挙動の予測モデルに基づいて、制御信号のうちの少なくとも１つを予測することをさらに含む、条項６に記載の方法。

【0258】

条項８：ステージの作動出力の予測モデルに基づいて、複数の制御信号のうちの少なくとも１つを予測することをさらに含む、条項６または７に記載の方法。

【0259】

第６の条項集合
条項１：像センサ（２０７）およびステージ位置センサ（５２０）を備えた複数の検出器と、少なくとも第１および第２の偏向系（１１０、２２２）を備えた一組の補償器と、を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）によるウェハ検査の方法であって、
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の視線を含むローカルウェハ座標系（５５１）の位置に対してウェハのウェハ表面（２５）を位置決めおよび位置合わせするステップと、
像取得を実行して、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像を取得するステップと、
複数の検出器から複数のセンサデータを収集するステップと、
複数のセンサデータから、一組のＫ個の誤差振幅Ａ_kを導出するステップと、
一組の誤差振幅Ａ_kから、第１の一組の制御信号Ｃ_pを導出するステップと、
像取得のステップｂにおいて、第１の一組の制御信号を一組の補償器に供給するステップと、
を含む、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）によるウェハ検査の方法。

【0260】

条項２：複数のセンサデータから、長さＬ（Ｌ≧Ｋ）のセンサデータベクトルＤＶを導出するステップをさらに含む、条項２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）によるウェハ検査の方法。

【0261】

条項３：誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kのうちの少なくとも１つの振幅Ａ_nの時間的推移を導出するステップをさらに含む、条項１または２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）によるウェハ検査の方法。

【0262】

条項４：制御信号Ｃ_pを第１および第２の偏向ユニット（１１０、２２２）に供給することにより、サンプルステージ（５００）の位置または配向の変化を補償するステップをさらに含む、条項１～３のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）によるウェハ検査の方法。

【0263】

条項５：一組の誤差振幅Ａ_kから第２の一組の制御信号Ｃ_pを導出し、ウェハのウェハ表面（２５）の位置決めおよび位置合わせのステップａ）において、第２の一組の制御信号を供給するステップをさらに含む、条項１～４のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）によるウェハ検査の方法。

【0264】

第７の条項集合
条項１：ウェハ検査用に構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法であって、
一組の像品質および一組の像品質からの逸脱を表す一組の所定の正規化誤差ベクトルを規定することと、
一組の正規化誤差ベクトルの振幅に対する一組の閾値を決定することと、
マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の補償器を選択することと、
一組の補償器それぞれの少なくとも駆動信号の変動によって、線形摂動モデルに応じた感度行列を決定することと、
一組の正規化誤差ベクトルそれぞれを補償する一組の正規化駆動信号を導出することと、
正規化駆動信号、一組の閾値、および正規化誤差ベクトルをマルチビーム荷電粒子顕微鏡の制御ユニットのメモリに格納することと、
を含む、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0265】

条項２：一組の補償器が、複数の一次荷電粒子（３）の走査および偏向のためのマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の第１の偏向ユニット（１１０）と、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の使用時に生成された複数の二次電子ビームレット（９）の走査および偏向のための第２の偏向ユニット（２２２）と、を備えた、条項１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0266】

第８の条項集合
条項１：使用時、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の複数のセンサから、複数のセンサデータを受信するとともに、センサデータベクトルを構成するステップと、
センサデータベクトルを制御ユニットのメモリに格納された一組の正規化誤差ベクトルに展開し、センサデータベクトルから、正規化誤差ベクトルの一組の実際の振幅を決定するステップと、
一組の実際の振幅を制御ユニットのメモリに格納された一組の閾値と比較するステップと、
格納された一組の閾値に対する一組の実際の振幅の比較に基づいて、一組の実際の振幅から一組の制御信号を導出するステップと、
一組の制御信号により、制御ユニットのメモリに格納された一組の正規化駆動信号から一組の実際の駆動信号を導出するステップと、
一組の実際の駆動信号をマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の一組の補償器に供給することにより、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の動作時、一組の正規化誤差ベクトルの一組の実際の振幅を一組の閾値未満にするステップと、
を含む、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0267】

条項２：複数のセンサデータが、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）による検査時にウェハを保持または移動するウェハステージ（５００）の実際の位置および実際の速度に関する位置または速度情報の少なくとも一方を含む、条項１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0268】

条項３：複数のセンサデータが、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）によるウェハ検査時の視線（５２）の実際の位置のうちの少なくとも１つを含む、条項１または２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0269】

条項４：上記ステップが、像パッチの取得時に、少なくとも２回、少なくとも１０回、好ましくは走査ラインごとに繰り返される、条項１～３のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0270】

条項５：ウェハ検査時に、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の予想推移に従って、一組の実際の振幅の少なくとも部分集合の推移振幅の部分集合を予測するステップをさらに含む、条項１～４のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0271】

条項６：使用時、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の一組の実際の振幅の少なくとも部分集合を記録して、一組の実際の振幅の部分集合の履歴を生成するステップをさらに含む、条項１～５のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0272】

条項７：ウェハ検査時に、一組の推移振幅から一組の予測制御信号を導出するとともに、一組の予測制御信号から一組の予測駆動信号を導出するステップと、ウェハ検査時に、一組の予測駆動信号を時系列的に一組の補償器に供給することによって、予測時間区間におけるマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作時、実際の誤差振幅の部分集合を一組の閾値未満にするステップと、をさらに含む、条項１～６のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）を動作させる方法。

【0273】

条項８：制御ユニット（８００）およびインストールされたソフトウェアコードを備え、条項１～７のいずれか１項に記載の方法のいずれかを適用するように構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。

【0274】

第９の条項集合
条項１：複数の一次荷電粒子ビームレットをサンプル上に集束させる方法であって、
マルチビーム荷電粒子線システムのステージに配設されたサンプルに複数の一次荷電粒子ビームレットを照射して、サンプルの表面上に複数の焦点スポットを形成することと、
マルチビーム荷電粒子システムの少なくとも第１のコンポーネントを使用することにより、サンプルを基準に、複数の荷電粒子ビームレットの複数の焦点スポットの位置および回転を調整することと、
マルチビーム荷電粒子システムの第２のコンポーネントを使用することにより、サンプルを基準に、複数の所定の一次走査ビーム経路に沿って、複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点スポットを走査することと、
第１のコンポーネント、第２のコンポーネント、または第３のコンポーネントを使用することにより、サンプルを基準に、所定の走査ビーム経路を動的に操作することと、
を含む、方法。

【0275】

条項２：少なくとも第１の偏向電圧を第１の走査電圧に追加することにより、第２のコンポーネントを使用して、複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点スポットを走査することを含む、条項１に記載の方法。

【0276】

条項３：荷電粒子マルチビームレット生成器を使用して、複数の一次荷電粒子ビームレットを生成することと、
荷電粒子マルチビームレット生成器のコンポーネントを使用することにより、サンプルを基準に、複数の荷電粒子ビームレットの複数の焦点スポットの位置および回転を調整または動的に操作することと、
をさらに含む、条項１または２に記載の方法。

【0277】

条項４：複数の一次荷電粒子ビームレットの複数の焦点スポットでサンプルの表面から複数の二次電子ビームレットを生成して収集することと、
マルチビーム荷電粒子システムの投射系の第４のコンポーネントを使用することにより、複数の二次電子ビームレットの焦点スポットが像センサ上の一定の位置となるように、所定の二次電子ビーム経路に沿って、複数の二次電子ビームレットを走査することと、
マルチビーム荷電粒子システムの投射系の第４のコンポーネントまたは第５のコンポーネントを使用することにより、像センサを基準に、所定の二次電子ビーム経路を動的に操作することと、
をさらに含む、条項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【0278】

条項５：少なくとも第２の偏向電圧を第２の走査電圧に追加することにより、第４のコンポーネントを使用して、複数の二次荷電粒子ビームレットを走査することを含む、条項４に記載の方法。

【0279】

条項６：ステージの現在の位置を決定することと、
ステージの現在の位置とステージの目標位置との差から、ステージの横方向変位または回転を決定することと、
をさらに含む、条項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【0280】

条項７：ステージの横方向変位または回転を補償するための第１の偏向電圧を決定することと、
第１の偏向電圧を少なくとも第１、第２、または第３のコンポーネントに供給して、サンプルを基準に、所定の第１の走査ビーム経路を動的に操作することと、
をさらに含む、条項６に記載の方法。

【0281】

条項８：第２の偏向電圧を決定することと、
第２の偏向電圧を少なくとも第４または第５のコンポーネントに供給して、像センサを基準に、所定の二次電子ビーム経路を動的に操作することと、
をさらに含む、条項６または７に記載の方法。

【0282】

第１０の条項集合
条項１：複数の一次荷電粒子ビームレットの複数の焦点スポットによってサンプルの表面を照射するように構成された物体照射ユニットと、
サンプルを基準に、複数の荷電粒子ビームレットの複数の焦点スポットの位置および回転を調整するように構成された物体照射ユニットの第１のコンポーネントと、
サンプルを基準に、複数の所定の一次走査ビーム経路に沿って、複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点スポットを走査する用に構成された物体照射ユニットの第２のコンポーネントと、
サンプル位置を基準に、所定の走査ビーム経路を動的に操作するように構成された第３のコンポーネントと、
を備えたマルチビーム荷電粒子線システム。

【0283】

条項２：第３のコンポーネントが、第１のコンポーネントである、条項２に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0284】

条項３：第３のコンポーネントが、第２のコンポーネントである、条項２に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0285】

条項４：複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点スポットを走査するように構成された第２のコンポーネントに供給された第１の走査電圧に対して、所定の走査ビーム経路を動的に操作するように構成された少なくとも第１の偏向電圧を追加するように構成された制御ユニットをさらに備えた、条項３に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0286】

条項５：複数の一次荷電粒子ビームレットを生成するように構成された荷電粒子マルチビームレット生成器をさらに備えた、条項１～４のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0287】

条項６：使用時、第１のコンポーネントによって、物体照射ユニットの視線を調整するように構成された制御ユニットをさらに備えた、条項１～５のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0288】

条項７：複数の一次荷電粒子ビームレットの複数の焦点スポットでサンプルの表面から生じた複数の二次電子ビームレットを収集および結像するように構成された投射系と、
複数の二次電子ビームレットの複数の焦点スポットを検出するように構成された像センサと、
複数の二次電子ビームレットの焦点スポットが像センサ上の一定の位置となるように、所定の二次電子ビーム経路に沿って、複数の二次電子ビームレットを走査するように構成されたマルチビーム荷電粒子システムの投射系の第４のコンポーネントと、
像センサを基準に、所定の二次電子ビーム経路を動的に操作するように構成されたマルチビーム荷電粒子システムの投射系の第５のコンポーネントと、
をさらに備えた、条項１～６のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0289】

条項８：第５のコンポーネントが、第４のコンポーネントである、条項７に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0290】

条項９：制御ユニットが、複数の二次荷電粒子ビームレットを走査する第４のコンポーネントに供給された第２の走査電圧に対して、所定の二次電子ビーム経路を動的に操作するように構成された少なくとも第２の偏向電圧を追加するようにさらに構成された、条項８に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0291】

条項１０：ステージの横方向変位または回転を決定するように構成されたステージセンサをさらに備えた、条項１～９のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0292】

条項１１：制御ユニットが、ステージセンサにより与えられた横方向変位または回転から、第１および第２の偏向電圧を導出するようにさらに構成された、条項１０に記載のマルチビーム荷電粒子線システム。

【0293】

条項１２：第１のコンポーネントが、第２のコンポーネントの上流に配置された、条項１～１１のいずれか１項に記載のシステム。

【0294】

第１１の条項集合
条項１：マルチビーム荷電粒子線装置によってウェハ検査を実行する方法であって、
ステージに配設されたサンプルに複数の一次荷電粒子ビームレットを照射することと、
複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点の静的調整を実行することと、
複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点の動的操作を実行することと、
を含む、方法。

【0295】

条項２：マルチビーム荷電粒子線装置の低速変化する変動を決定することであり、物体照射ユニットの低速変化する変動を決定することと、サンプルを保持するように構成されたステージのドリフトを検出することと、を含む、ことと、
低速変化する変動を補償する第１のドリフト補償信号を決定することと、
第１のドリフト補償信号を少なくとも物体照射ユニットのコンポーネントに適用して、複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点の静的調整を実行することと、
をさらに含む、条項１に記載の方法。

【0296】

条項３：物体照射ユニットの低速変化する変動の決定が、物体照射ユニットの視線の低速変動の決定を含む、条項２に記載の方法。

【0297】

条項４：マルチビーム荷電粒子線装置の動的変動を決定することであり、物体照射ユニットの動的変動を決定することと、サンプルを保持するように構成されたステージの振動を検出することと、を含む、ことと、
動的変動を補償する第１の動的補償信号を決定することと、
第１の動的補償信号を少なくとも物体照射ユニットのコンポーネントに適用して、複数の一次荷電粒子ビームレットの焦点の動的操作を実行することと、
をさらに含む、条項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【0298】

条項５：物体照射ユニットの動的変動の決定が、物体照射ユニットの視線の動的変化の決定を含む、条項４に記載の方法。

【0299】

条項６：低速変化する変動を補償する第２のドリフト補償信号を決定することと、
第２のドリフト補償信号を少なくとも投射ユニットのコンポーネントに適用して、複数の一次荷電粒子ビームレットの調整焦点から生じた複数の二次電子ビームレットの静的調整を補償することと、
をさらに含む、条項２～５のいずれか１項に記載の方法。

【0300】

条項７：動的変動を補償する第２の動的補償信号を決定することと、
第２の動的補償信号を少なくとも投射ユニットのコンポーネントに適用して、複数の一次荷電粒子ビームレットの動的操作焦点から生じた複数の二次電子ビームレットの動的操作を補償することと、
をさらに含む、条項４～６のいずれか１項に記載の方法。

【0301】

条項８：第１および第２のドリフト補償信号の決定が、マルチビーム荷電粒子線装置の時間的挙動の予測モデルに基づく、条項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【0302】

条項９：第１または第２のドリフト補償信号および第１または第２の動的補償信号の決定が、マルチビーム荷電粒子線装置の時間的挙動の周波数解析に基づく、条項８に記載の方法。

【0303】

条項１０：ステージ位置センサおよび像センサからのセンサ信号を含む複数のセンサ信号を受信することをさらに含む、条項１～９のいずれか１項に記載の方法。

【0304】

条項１１：制御ユニットを使用することにより、受信した複数のセンサ信号に基づいて、ドリフトおよび動的補償信号を決定することをさらに含む、条項１０に記載の方法。

【0305】

条項１２：制御ユニットのプロセッサを使用することにより、マルチビーム荷電粒子線装置の時間的挙動の予測モデルを推定することと、
制御ユニットを使用することにより、予測モデルに基づいて、ドリフトおよび動的補償信号を決定することと、
をさらに含む、条項１～１１のいずれか１項に記載の方法。

【0306】

条項１３：予測モデルの推定が、周波数解析、低域通過フィルタリング、および多項式近似を含む、条項１２に記載の方法。

【0307】

条項１４：少なくとも遅延ラインを使用することにより、ドリフトおよび動的補償信号を予測モデルと同期させることをさらに含む、条項１２または１３に記載の方法。

【0308】

条項１５：動的補償信号に基づいて、ビーム偏向信号を生成することと、
ビーム偏向信号によってビーム走査信号を修正することと、
修正したビーム走査信号を走査ビーム偏向ユニットに供給することと、
をさらに含む、条項１～１４のいずれか１項に記載の方法。

【0309】

第１２の条項集合
条項１：ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、
複数の一次荷電粒子ビームレット（３）のスポット位置（５）で物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）の生成のため、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）によって、ウェハ表面（２５）を走査する第１の偏向系（１１０）を備えた物体照射ユニット（１００）と、
投射系（２０５）、第２の偏向系（２２２）、および像センサ（２０７）を備え、複数の二次電子ビームレット（９）を像センサ（２０７）上に結像するとともに、使用時、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像を取得する検出ユニット（２００）と、
ステージ位置センサ（５２０）を備えたサンプルステージ（５００）であり、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、物体面（１０１）においてウェハ表面（２５）を位置決めおよび保持する、サンプルステージ（５００）と、
ステージ位置センサ（５２０）および像センサ（２０７）を備え、使用時、サンプルステージ（５００）の位置データを含む複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器と、
少なくとも物体照射ユニット（１００）中の補償器および投射系（２０５）中の補償器を含む一組の補償器と、
第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、複数のセンサデータから第１の一組の制御信号Ｃ_pを生成して、一組の補償器を制御するように構成された制御ユニット（８００）と、
を備え、
制御ユニット（８００）が、サンプルステージ（５００）の移動により誘導されたウェハ表面（２５）の変位を補償するように構成された、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0310】

条項２：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算して第１の補償器および第２の補償器に供給することにより、物体照射ユニット（１００）の視線（５３）の位置の変化を補償するように構成された、条項１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0311】

条項３：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算して第１の補償器および第２の補償器に供給することにより、サンプルステージ（５００）の位置の変化または配向の変化と物体照射ユニット（１００）の視線（５３）の位置の変化との差を補償するように構成された、条項１または２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0312】

第１３の条項集合
条項１：ウェハ検査用のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、
ａ．複数の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成する荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）と、
ｂ．物体面（１０１）に配置されたウェハ表面（２５）から放出される複数の二次電子ビームレット（９）の生成のため、複数の一次荷電粒子ビームレット（３）によって、ウェハ表面（２５）を走査する第１の偏向系（１１０）を備えた物体照射ユニット（１００）と、
ｃ．投射系（２０５）、第２の偏向系（２２２）、および像センサ（２０７）を備え、複数の二次電子ビームレット（９）を像センサ（２０７）上に結像するとともに、使用時、ウェハ表面（２５）の第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像を取得する検出ユニット（２００）と、
ｄ．ステージ位置センサ（５２０）を備えたサンプルステージ（５００）であり、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、物体面（１０１）においてウェハ表面（２５）を位置決めおよび保持する、サンプルステージ（５００）と、
ｅ．制御ユニット（８００）と、
ｆ．ステージ位置センサ（５２０）および像センサ（２０７）を備え、使用時、サンプルステージ（５００）の位置データを含む複数のセンサデータを生成するように構成された複数の検出器と、
ｇ．少なくとも第１および第２の偏向系（１１０、２２２）を備えた一組の補償器と、
を備え、
制御ユニット（８００）が、第１の像パッチ（１７．１）のデジタル像の取得時に、複数のセンサデータから第１の一組の制御信号Ｃ_pを生成して、一組の補償器を制御するように構成された、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0313】

条項２：一組の補償器が、荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）の補償器（３３０、３３２）および検出ユニット（２００）の補償器（２３０、２３２）のうちの少なくとも１つをさらに含む、条項１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0314】

条項３：制御ユニット（８００）が、使用時、複数のセンサデータを解析するとともに、使用時、Ｋ個の誤差ベクトルの一組のＫ個の振幅Ａ_kを演算するように構成されたセンサデータ解析システム（８１８）を備えた、条項１または２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0315】

条項４：制御ユニット（８００）が、使用時、像センサデータの１０％未満、好ましくは２％未満を表す像センサデータ断片まで像センサ（２０７）からの像センサデータを縮小し、この像センサデータ断片をセンサデータ解析システム（８１８）に提供するように構成された像データ取得ユニット（８１０）を備えた、条項３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0316】

条項５：センサデータ解析システム（８１８）が、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kの少なくとも１つの振幅Ａ_nの時間的推移を予測するように構成された、条項３または４に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0317】

条項６：制御ユニット（８００）が、誤差ベクトルの一組の振幅Ａ_kから第１の一組の制御信号Ｃ_pを演算する制御演算プロセッサ（８４０）をさらに備えた、条項３～５のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0318】

条項７：センサデータ解析システム（８１８）が、複数のセンサデータから、長さＬ（Ｌ＞Ｋ）のセンサデータベクトルＤＶを導出するように構成された、条項３～６のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0319】

条項８：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算して第１および第２の検出ユニット（１１０、２２２）に供給することにより、サンプルステージ（５００）の位置の変化または配向の変化を補償するように構成された、条項１～７のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0320】

条項９：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算して第１および第２の検出ユニット（１１０、２２２）に供給することにより、物体照射ユニット（１００）の視線（５３）の位置の変化を補償するように構成された、条項１～８のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0321】

条項１０：制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つ演算して第１および第２の検出ユニット（１１０、２２２）に供給することにより、サンプルステージ（５００）の位置の変化または配向の変化と物体照射ユニット（１００）の視線（５３）の位置の変化との差を補償するように構成された、条項１～９のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0322】

条項１１：荷電粒子マルチビームレット生成器（３００）が、高速補償器（３３０）をさらに備え、制御ユニット（８００）が、第１の一組の制御信号Ｃ_pの制御信号のうちの少なくとも１つを演算し、高速補償器（３３０）に供給して、複数の一次荷電粒子ビームレットの回転を誘導することにより、サンプルステージ（５００）の回転を補償するように構成された、条項１～１０のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0323】

条項１２：制御ユニット（８００）が、第２の像パッチ（１７．２）のデジタル像の像取得のため、ウェハステージ（５００）により、物体面（１０１）における第２の像パッチ１７．２の第２の中心位置までウェハ表面（２５）を移動させる第３の制御信号を生成するようにさらに構成された、条項１～１１のいずれか１項に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0324】

条項１３：制御ユニット（８００）が、第２の像パッチ（１７．２）の第２の中心位置までのウェハステージ（５００）の移動の時間区間Ｔｒにおいて、複数のセンサデータからの第２の一組のＰ個の制御信号Ｃ_pを演算することにより、一組の補償器を制御するようにさらに構成された、条項１２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0325】

条項１４：制御ユニット（８００）が、時間区間Ｔｒにおける第２の像パッチ（１７．２）の像取得の開始時間を演算するとともに、ウェハステージ（５００）の減速時間区間Ｔｄにおいて第２の像パッチ（１７．２）の像取得を開始するようにさらに構成されており、また、時間区間Ｔｄにおけるウェハステージ（５００）の予測オフセット位置の少なくともオフセット信号を第１および第２の検出ユニット（１１０、２２２）に供給するようにさらに構成された、条項１２または１３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）。

【0326】

第１４の条項集合
条項１：マルチビーム荷電粒子顕微鏡のスループットを向上させる方法であって、
ビームピッチｄ１のラスター構成でサンプルの表面上に複数の一次荷電粒子ビームレットの複数のビームスポットを生成するステップと、
所定の走査経路に沿って、複数の一次荷電粒子をまとめて走査するステップと、
複数の一次荷電粒子ビームレットのビームピッチｄ１を制御するステップと、
を含み、
制御するステップが、ビームスポット位置を操作する補償器の使用によって、ビームピッチｄ１の変動を補償することにより、重畳エリアを小さくすることを含む、方法。

【0327】

条項２：制御するステップが、制御信号をマルチビーム多極偏向装置に供給して、１００ｎｍ未満、７０ｎｍ未満、あるいは３０ｎｍ未満の高精度でサンプル表面上の複数のビームスポット位置を動的に制御することを含む、条項１に記載の方法。

【0328】

条項３：像センサを使用することにより、１００ｎｍ未満、７０ｎｍ未満、あるいは３０ｎｍ未満の高精度でサンプル表面上の焦点スポット位置を検知するステップをさらに含む、条項１または２に記載の方法。

【0329】

条項４：ビームピッチｄ１が、およそ１０μｍである、条項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【0330】

ウェハ検査、ウェハ結像、ステージ校正、変位誤差校正、変位誤差補償、サンプルと関連付けられた電磁界の操作、像データ取得ユニット８１０との通信、加速度センサの作動、サンプルステージ５００を含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡システム１の性能を推定もしくは予測するアルゴリズムの実行、ならびにマルチビーム荷電粒子システムの制御演算を（たとえば、制御ユニット８００またはセンサデータ解析システム８１８の）プロセッサが実行するための命令を格納した非一時的コンピュータ可読媒体を提供することができる。非一時的媒体の一般的な形態としては、たとえばハードディスク、ソリッドステートドライブ、任意の光学データ記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラム可能リードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、消去・プログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＥＰＲＯＭまたはその他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、その他任意のメモリチップまたはカートリッジが挙げられる。

【0331】

図面中のブロック図は、本開示の例示的な種々実施形態に係るシステム、方法、ならびにコンピュータハードウェアもしくはソフトウェア製品の考え得る実施態様のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この点、フローチャートまたはブロック図中の各ブロックは、規定の論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すことができる。いくつかの代替実施態様においては、ブロックに示す機能が図面に記載の順番から外れて起こり得ることが了解されるものとする。たとえば、含まれる機能に応じて、連続して示す２つのブロックを実質的に同時に実行または実施することもできるし、２つのブロックを逆の順序で実行することができる場合もある。また、いくつかのブロックを省略することもできる。また、規定の機能もしくは動作を実行する専用ハードウェアベースシステムまたは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって、ブロック図の各ブロックおよびブロックの組み合わせを実施できることが了解されるものとする。

【0332】

当然のことながら、本開示の実施形態は、上述するとともに添付の図面に示した厳密な構成に限定されず、その範囲から逸脱することなく、種々改良および変更を行うことができる。当然のことながら、本発明は、上記条項集合に限定されず、その範囲から逸脱することなく、種々改良および変更または他の条項の組み合わせを行うことができる。当然のことながら、本発明は、方法にも装置にも限定されず、任意の方法に従って動作するように構成された任意の装置または上記説明もしくは条項集合の任意の装置の要素および構成を利用した任意の方法を網羅することになる。

【符号の説明】

【0333】

１ マルチビーム荷電粒子顕微鏡システム
３ 一次荷電粒子ビームレット（複数の一次荷電粒子ビームレットを構成）
５ 一次荷電粒子ビーム焦点スポット
７ 物体またはウェハ
９ 二次電子ビームレット（複数の二次電子ビームレットを構成）
１１ 二次電子ビーム経路
１３ 一次ビーム経路
１５ 二次荷電粒子像スポットまたは焦点スポット
１７ 像パッチ（たとえば、第１または第２の像パッチ１７．１、１７．２）
１９ 重畳エリア
２１ 像パッチ中心位置
２５ ウェハ表面
２７ 一次荷電粒子ビームレットの走査経路
２９ 像サブフィールドの中心
３１ 像サブフィールド
３３ 第１の検査部位
３５ 第２の検査部位
３７ 走査回転後の像サブフィールド
３９ サブフィールド３１の重畳エリア
４１ ラスター構成
５１ 像座標系
５３ マルチビーム荷電粒子顕微鏡の視線
５５ 変位ベクトル
５９ 回転ベクトル成分
６１ 像スポットの個々の変位
１００ 物体照射ユニット
１０１ 物体面
１０２ 対物レンズ
１０３．１、１０３．２ 第１および第２の視野レンズ
１０５ マルチビーム荷電粒子顕微鏡システムの光軸
１０８ 第１のビームクロスオーバ
１１０ 第１の偏向系
１３０ 物体照射ユニットの低速補償器
１３２ 物体照射ユニットの動的または高速補償器
１３８ 物体照射ユニットセンサ
２００ 検出ユニット
２０５ 投射系
２０６ 静電レンズ
２０７ 像センサ
２０８ 結像レンズ
２０９ 結像レンズ
２１２ 第２のクロスオーバ
２１４ アパーチャ
２１６ 能動素子
２１８ 第３の偏向系
２２０ マルチアパーチャ補正器
２２２ 第２の偏向系
２３０ 二次電子ビーム経路の低速補償器
２３２ 検出ユニットの高速補償器
２３８ 二次電子ビーム経路センサ
３００ 荷電粒子マルチビームレット生成器
３０１ 荷電粒子源
３０３ コリメータレンズ
３０５ 一次マルチビームレット構成ユニット
３０６ アクティブマルチアパーチャプレート構成
３０７ 第１の視野レンズ
３０８ 第２の視野レンズ
３０９ 発散電子ビーム
３１１ 一次電子ビームレットの焦点スポット
３２１ 中間像面
３３０ マルチビームレット生成器の低速補償器
３３２ マルチビームレット生成器の高速補償器
３９０ ビームステアリングアレイまたは偏向器アレイ
４００ ビームスプリッタユニット
４２０ 磁気集束レンズ
４３０ ビームスプリッタユニットの低速補償器
５００ サンプルステージ
５０３ サンプル電圧源
５２０ ステージ位置センサ
５５１ ローカルウェハ座標系
６０１ マルチアパーチャアクティブアレイ
６０７ 導電線
６８１ 電極
６８５ アパーチャまたはアパーチャアレイ
８００ 制御ユニット
８１０ 像データ取得ユニット
８１２ 像ステッチングユニット
８１４ 像データメモリ
８１８ センサデータ解析システム
８２０ 投射系制御モジュール
８３０ 一次ビーム経路制御モジュール
８４０ 制御演算プロセッサ
８６０ 偏向制御モジュール
８８０ ステージ制御モジュール
９０１ 誤差振幅閾値
９０３ 誤差振幅勾配
９０５ 誤差振幅閾値ウィンドウ
９０７ 誤差振幅モデル関数
９０９ 誤差振幅勾配

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a)】

【図4b)】

【図5a)】

【図5b)】

【図5c)】

【図6】

【図7】

【図8】