特許 7522747 対物レンズ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-17

(45)【発行日】2024-07-25

(54)【発明の名称】対物レンズ装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/141 20060101AFI20240718BHJP

   H01J 37/12 20060101ALI20240718BHJP

【ＦＩ】

H01J37/141 Z

H01J37/12

H01J37/141 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021545353

(86)(22)【出願日】2019-09-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-19

(86)【国際出願番号】 US2019051773

(87)【国際公開番号】W WO2020081183

(87)【国際公開日】2020-04-23

【審査請求日】2022-07-21

(31)【優先権主張番号】16/160,906

(32)【優先日】2018-10-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504144253

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド

(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】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(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】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】ペトロフ イゴール

(72)【発明者】

【氏名】ローゼンバーグ ツビカ

(72)【発明者】

【氏名】ベイダー アリー

【審査官】小林 幹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１７９１１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００９－５１７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５０７０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２１１９１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２７８３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１３４３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気レンズと、
静電レンズと、
を備える、対物レンズ装置であって、
前記磁気レンズが１つまたは複数のコイル、上部ポールピース、および下部ポールピースを含み、
前記静電レンズが上部電極、内部下部電極、および外部下部電極を含み、前記内部下部電極の大部分が前記外部下部電極の大部分によって取り囲まれ、
前記上部電極、前記内部下部電極、および前記外部下部電極が前記対物レンズ装置の光軸に沿って同軸関係で配置され、
前記内部下部電極が、前記内部下部電極を前記上部電極に電気的に結合する外部インターフェースを含んでおり、
前記上部ポールピースが前記上部電極に電気的に結合されており、
前記外部下部電極の底部開口の面積が前記内部下部電極の底部開口の面積を超えない、
対物レンズ装置。

【請求項2】

前記内部下部電極の前記大部分の外部が、前記外部下部電極の前記大部分の内部から、アーク放電間隔を超える距離だけ離隔されている、請求項１に記載の対物レンズ装置。

【請求項3】

前記内部下部電極が、円錐台形部分と、前記円錐台形部分の上方に配置された円筒形部分を含む、請求項１に記載の対物レンズ装置。

【請求項4】

前記円筒形部分の高さが前記円錐台形部分の高さに等しい、請求項３に記載の対物レンズ装置。

【請求項5】

前記円筒形部分の高さが前記円錐台形部分の高さとは異なる、請求項３に記載の対物レンズ装置。

【請求項6】

前記内部下部電極が、前記円筒形部分の外部に接続された外部インターフェースをさらに備える、請求項３に記載の対物レンズ装置。

【請求項7】

前記外部インターフェースが前記上部電極に接続されている、請求項６に記載の対物レンズ装置。

【請求項8】

前記下部ポールピースが前記外部下部電極から電気的に絶縁されている、請求項１に記載の対物レンズ装置。

【請求項9】

前記静電レンズが前記上部電極、前記内部下部電極、および前記外部下部電極から構成されている、請求項１に記載の対物レンズ装置。

【請求項10】

前記内部下部電極が前記上部電極に電気的に結合されている、請求項１に記載の対物レンズ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１０月１５日に出願された米国特許出願第１６／１６０，９０６号の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

荷電粒子ビームカラムは、典型的には、走査型電子顕微鏡で使用され、走査型電子顕微鏡は、半導体デバイスの製造で広く使用されている公知の技法であり、限界寸法（ＣＤ）計測ツール、いわゆるＣＤ走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および欠陥レビューＳＥＭ（ＤＲ－ＳＥＭ）で利用されている。

【0003】

ＳＥＭでは、検査対象の領域は、通常は電子である荷電粒子の集束一次ビームによって二次元的に走査される。物体に一次電子ビームを照射すると、二次電子および／または後方散乱電子が放出される。

【0004】

二次電子は、一次電子ビームが入射する物体の側で放出され、検出器によって捕捉されるために戻り、検出器は、そのように検出された電流に比例した出力電気信号を生成する。二次電子のエネルギー分布またはエネルギーは、物体の性質および組成を示す。

【0005】

すべてのイメージングシステムに共通する目標の１つは、画像の解像度を高めてナノメートルスケールの解像度を提供することである。

【0006】

ナノメートルスケールの解像度を有する画像の生成は、複雑な光学系を必要とし、収差およびビームドリフトに関連する。

【0007】

ＳＥＭの光学系を簡素化し、低収差を示す対物レンズ装置を提供する必要性が高まっている。

【発明の概要】

【0008】

本明細書および図面のうちの少なくとも１つに示されるような対物レンズ装置が提供され得る。

【0009】

発明と見なされる主題は、本明細書の結論部分において具体的に指摘され、明確に特許請求される。しかしながら、本発明は、本発明の目的、特徴および利点に加えて、動作の機構および方法の両方に関して、以下の詳細な説明を添付の図面とともに読み参照することによって最もよく理解される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ＳＥＭの対物レンズ装置、物体、および追加部品の例を示す図である。

【図2】対物レンズ装置のいくつかの部品、および物体の例を示す図である。

【図3】内部下部電極の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために数多くの具体的な詳細が記載される。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしに実践され得ることを当業者は理解されるであろう。他の事例では、よく知られている方法、手順、および構成要素は、本発明を不明瞭にしないように詳細には記載されていない。

【0012】

発明と見なされる主題は、本明細書の結論部分において具体的に指摘され、明確に特許請求される。しかしながら、本発明は、本発明の目的、特徴および利点に加えて、動作の機構および方法の両方に関して、以下の詳細な説明を添付の図面とともに読み参照することによって最もよく理解される。

【0013】

図を簡単および明瞭にするために、図に示されている要素は、必ずしも縮尺通りには描かれていないことを理解されるであろう。例えば、要素の一部の寸法は、明瞭にするために他の要素に比べて誇張されていることがある。さらに、適切であると考えられる場合は、参照数字は、対応するまたは類似する要素を示すために、各図間で繰り返されることがある。

【0014】

本発明の例示された実施形態は、大部分が、当業者に知られている電子部品および回路を使用して実施され得るため、詳細については、本発明の基本的な概念の理解および認識のために、ならびに本発明の教示を不明瞭にしないように、または本発明の教示から逸脱しないように、上記で例示されたように必要と考えられる範囲を超えては説明されない。

【0015】

方法に対する本明細書におけるいかなる参照も、方法を実行することができるシステムに準用されるべきである。

【0016】

システムに対する本明細書におけるいかなる参照も、システムによって実行される可能性のある方法に準用されるべきである。

【0017】

図１は、物体２０、対物レンズ装置１１、インレンズ検出器７０、およびチャック１０を示す。

【0018】

チャック１０は、物体２０を支持する。

【0019】

対物レンズ装置１１は、磁気レンズ５０および静電レンズを含む。

【0020】

磁気レンズ５０は、１つまたは複数のコイル５３、上部ポールピース５２、および下部ポールピース５１を含む。１つまたは複数のコイル５３は、上部ポールピースと下部ポールピースとの間に配置されてもよい。

【0021】

静電レンズは、上部電極６０、内部下部電極３０、および外部下部電極４０を含む。物体２０はまた、静電レンズの電極のうちの１つとして機能することに留意されたい。

【0022】

上部電極６０、内部下部電極３０、および外部下部電極４０は、対物レンズ装置１１の光軸７２に沿って同軸関係で配置されている。

【0023】

上部ポールピース５２は、上部電極６０に接触していてもよく、上部電極６０に電気的に結合されていてもよい。

【0024】

上部電極６０は、内部下部電極３０に電気的に結合されていてもよく、それによって、内部下部電極３０の電圧を単純かつ効率的なやり方で設定することができる。

【0025】

下部ポールピース５１は、外部下部電極４０から電気的に絶縁されていてもよい。

【0026】

内部下部電極３０の大部分は、外部下部電極４０の大部分によって取り囲まれている。大部分とは、高さの５０パーセント超、または体積の５０パーセント超などを意味することができる。

【0027】

外部下部電極４０の頂部は、内部下部電極３０の頂部よりも低い。外部下部電極４０の底部は、内部下部電極３０の底部よりも低い。

【0028】

図２を参照されたい。
ａ 外部下部電極４０の頂部と内部下部電極３０の頂部との間には、第１の高低差（ＤＨ１）８１がある。
ｂ 外部下部電極４０の頂部と内部下部電極３０の底部との間には、第２の高低差（ＤＨ２）８２がある。
ｃ 外部下部電極４０の底部と内部下部電極３０の底部との間には、第３の高低差（ＤＨ３）８３がある。
ｄ 外部下部電極４０の底部と物体２０との間には、第４の高低差（ＤＨ４）８４がある。
ｅ 内部下部電極３０の底部と物体２０との間には、第５の高低差（ＤＨ５）８５がある。
ｆ 内部下部電極３０の下部開口部３４および物体上の照明スポットは、角度範囲８６の開口部（仮想円錐の底面に）を有する仮想円錐を形成する。
ｇ 外部下部電極４０と内部下部電極３０との間には、最小距離８０がある。
ｈ 外部下部電極の下部開口部４１の直径８８は、内部下部電極の下部開口部３４の直径８７を超えても、超えなくてもよい。

【0029】

ＤＨ４ ８４、ＤＨ５ ８５、最小距離８０、直径８８、直径８７は、ミリメートルスケールであってもよく、例えば、１センチメートル未満かつ０．１ミリメートル超であってもよい。

【0030】

角度範囲８６は、２０度～７０度の範囲であってもよい。

【0031】

ＤＨ１ ８１、ＤＨ２、ＤＨ３は、ミリメートルスケールまたはセンチメートルスケールであってもよい。

【0032】

内部下部電極３０の大部分が外部下部電極４０の大部分によって取り囲まれているため、第２の高低差ＤＨ２は、第１の高低差ＤＨ１ ８１および第３の高低差ＤＨ２ ８３のそれぞれを超える。ＤＨ２＞ＤＨ１かつＤＨ２＞ＤＨ３である。

【0033】

内部下部電極３０の大部分が外部下部電極４０の大部分によって取り囲まれているため、内部下部電極３０は、物体から放出される後方散乱電子による上部電極６０の制御されない帯電を低減し、さらには防止する。この望ましくない帯電は、一次ビームのシフトおよび非点収差をもたらす可能性がある寄生静電界を形成する。一次ビームのシフトおよび非点収差は、提案された対物レンズ装置によって低減され、さらには防止される。

【0034】

外部下部電極４０と内部下部電極３０との間の最小距離８０は、アークが形成されるアーク放電間隔を超えてもよく、それによって、外部下部電極４０と内部下部電極３０との間のアークの形成を防止する。最小距離は、対物レンズ装置の予想される動作パラメータに従って設定することができる。

【0035】

内部下部電極３０の底部開口部は、物体に十分に近くてもよく（例えば、１ミリメートルまたは数ミリメートル）、より大きな角度収集範囲にわたって放出された電子を収集するのに十分に広くてもよい。

【0036】

角度収集範囲は、内部下部電極に達する可能性がある、物体からの電子の放出角度を含む。角度収集範囲は、電子の軌道が直線的ではなく、物体から放出された電子が対物レンズ装置に向かって引き寄せられるため、角度範囲８６を超える。広い角度収集範囲は、インレンズ検出器７０が物体に関するトポグラフィ情報を収集することを可能にする。したがって、本対物レンズ装置を含むＳＥＭは、アウトレンズ検出器を必要とせず、それによってＳＥＭを簡素化することができる。

【0037】

提案された対物レンズ装置は、カラムの対物レンズの焦点距離が短く、より短い距離で電子ビームが減速することを示し、その結果、球面収差および色収差の係数が減少し、分解能が向上する。

【0038】

収差は、（ａ）外部下部電極の底部と内部下部電極の底部との間のミリメートルオーダの距離と、（ｂ）内部下部電極を高電位に、例えば、内部上部電極の電位に設定すること、との組合せによって減少する。

【0039】

内部下部電極３０は、円錐台形部分３１の上方に配置された円筒形部分３２を含むことができる。円筒形部分の高さは、円錐台形部分の高さと等しくてもよい。あるいは、円筒形部分の高さは、円錐台形部分の高さと異なってもよい。

【0040】

内部下部電極３０はまた、円筒形部分の外部に接続された外部インターフェース３３を含むことができる。外部インターフェース３３は、上部電極６０、特に上部電極６０の底部に接続することができる。

【0041】

前述の明細書では、本発明は、本発明の実施形態の具体的な例を参照して説明された。しかしながら、添付の特許請求の範囲に記載されるような本発明のより幅広い趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明において様々な修正および変更を行うことができることは明白であろう。

【0042】

さらに、本明細書および特許請求の範囲における「正面」、「背面」、「上部」、「底部」、「上」、「下」などの用語は、存在する場合は、説明の目的のために使用され、必ずしも恒久的な相対的位置を説明するために使用されているわけではない。そのように使用される用語は、本明細書に記載された本発明の実施形態が、例えば、本明細書に図示された、さもなければ記載されたもの以外の配向で動作することができるように、適切な状況下で交換可能であることが理解される。

【0043】

本明細書で論じられるような接続は、例えば、中間デバイスを介して、それぞれのノード、ユニット、またはデバイスとの間で信号を転送するのに適した任意のタイプの接続であってもよい。したがって、暗示または別段の記載がないかぎり、接続は、例えば、直接接続または間接接続であってもよい。接続は、単一の接続、複数の接続、一方向接続、または双方向接続であることに関連して図示または記載されることがある。しかしながら、異なる実施形態は、接続の実施態様を変えることができる。例えば、双方向接続ではなく、別々の一方向接続が使用されてもよく、その逆も可能である。また、複数の接続は、複数の信号を連続的にまたは時分割多重方式で転送する単一の接続と置き換えられてもよい。同様に、複数の信号を搬送する単一の接続は、これらの信号のサブセットを搬送する様々な異なる接続に分離されてもよい。したがって、信号を転送するための多くの選択肢が存在する。

【0044】

同じ機能を達成するための構成要素のいかなる構成も、所望の機能が達成されるように、効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能性を実現するように本明細書において組み合わされる２つのいかなる構成要素も、所望の機能性が実現されるように、アーキテクチャまたは中間の構成要素とは無関係に、互いに「関連付けられている」と考えられてもよい。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素は、所望の機能を達成するために、互いに「動作可能に接続されている」、または「動作可能に結合されている」と見ることもできる。

【0045】

さらに、当業者は、上述した動作間の境界が単に例示であることを認識するであろう。複数の動作は、単一の動作に合体されてもよく、単一の動作は、追加の動作に分散されてもよく、動作は、時間的に少なくとも部分的に重複して実行されてもよい。さらに、代替の実施形態は、特定の動作の複数のインスタンスを含むことができ、動作の順序は、様々な他の実施形態において変更されてもよい。

【0046】

また、例えば、一実施形態において、図示された例は、単一の集積回路上または同一デバイス内に配置された回路として実装されてもよい。あるいは、実施例は、適切なやり方で互いに相互接続された任意の数の別個の集積回路または別個のデバイスとして実装されてもよい。

【0047】

しかしながら、他の修正形態、変形形態、および代替形態も可能である。それに応じて、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。

【0048】

特許請求の範囲において、括弧間に配置されたいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されないものとする。「備える」という単語は、請求項に列記されたもの以外の他の要素またはステップの存在を排除しない。さらに、本明細書に使用されるように、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」という用語は、１つまたは２つ以上として定義される。また、特許請求の範囲における「少なくとも１つ」もしくは「１つまたは複数」などの導入句の使用は、同じ請求項が導入句「１つまたは複数」もしくは「少なくとも１つ」、および「１つ（ａ）」もしくは「１つ（ａｎ）」などの不定冠詞を含んでいる場合でさえ、不定冠詞「１つ（ａ）」もしくは「１つ（ａｎ）」による別の請求項要素の導入が、そのような導入された請求項要素を含む任意の特定の請求項を、そのような要素を１つだけ含む発明に限定することを暗示すると解釈されるべきではない。同じことが定冠詞の使用にも当てはまる。別段の記載がない限り、「第１」および「第２」などの用語は、そのような用語が説明する要素間を任意に区別するために使用される。したがって、これらの用語は、必ずしもそのような要素の時間的または他の優先順位付けを示すことを意図したものではない。ある特定の手段が相互に異なる請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないことを示すものではない。

【0049】

本発明の特定の特徴が本明細書に例示され説明されてきたが、多くの修正形態、置換形態、変更形態、および均等物がここで、当業者には思い浮かぶであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内に入るようなそのような修正形態および変更形態をすべて網羅することが意図されていることを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】