特表 2022-511369 マルチビーム検査装置において電子ビームをアライメントするシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-31

(54)【発明の名称】マルチビーム検査装置において電子ビームをアライメントするシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/244 20060101AFI20220124BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20220124BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20220124BHJP

【ＦＩ】

H01J37/244

H01J37/28 B

H01L21/66 J

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021517478

(86)(22)【出願日】2019-09-20

(85)【翻訳文提出日】2021-05-12

(86)【国際出願番号】 EP2019075316

(87)【国際公開番号】W WO2020078660

(87)【国際公開日】2020-04-23

(31)【優先権主張番号】62/748,251

(32)【優先日】2018-10-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】504151804

【氏名又は名称】エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】フー，シュエラン

(72)【発明者】

【氏名】ルオ，シンアン

(72)【発明者】

【氏名】シー，シンポ

(72)【発明者】

【氏名】リウ，シュエドン

(72)【発明者】

【氏名】レン，ウェイミン

【テーマコード（参考）】

4M106

5C101

【Ｆターム（参考）】

4M106AA01

4M106AA09

4M106BA02

4M106CA39

4M106DB04

4M106DB05

4M106DJ07

4M106DJ17

5C101AA03

5C101BB03

5C101EE03

5C101FF02

5C101GG04

5C101GG28

5C101GG49

5C101HH11

5C101HH49

5C101HH61

5C101HH68

5C101LL05

(57)【要約】

改良された荷電粒子ビーム検査装置、より具体的には、改良されたアライメント機構を含む粒子ビーム検査装置が開示される。改良された荷電粒子ビーム検査装置は、アライメントモード中に、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成する第２の電子検出デバイスを含み得る。ビームスポット画像を使用することによって、複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームのアライメント特性を決定し、二次電子投影システムの構成を調節することができる。
【選択図】図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハを検査するための荷電粒子ビーム装置であって、
前記ウェーハの検査のために複数の二次電子ビームを検出する第１の電子検出デバイスと、
前記複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成する第２の電子検出デバイスと、を備え、
前記第２の電子検出デバイスが、前記第１の電子検出デバイスに関連するアライメント特性を決定するために使用されるように構成される、荷電粒子ビーム装置。

【請求項2】

前記第１の電子検出デバイスに関連する前記アライメント特性が、前記第１の電子検出デバイスとの、前記複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントに関係する、前記複数の二次電子ビームの内の前記１つ又は複数の二次電子ビームの特性を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記第１の電子検出デバイスの検出面又は前記第２の電子検出デバイスの検出面上に前記複数の二次電子ビームを投影する二次投影システムをさらに含む、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記二次投影システムが、二次光軸とアライメントされる、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記二次投影システムが、検査モードで前記第１の電子検出デバイスの前記検出面上、及び、アライメントモードで前記第２の電子検出デバイスの前記検出面上、に前記複数の二次電子ビームを投影する、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記複数の二次電子ビームの前記１つ又は複数のビームスポットの前記１つ又は複数の画像に基づいて、前記第１の電子検出デバイスに関連する前記アライメント特性を決定する回路を含むコントローラをさらに含む、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記コントローラが、前記決定されたアライメント特性に基づいて、前記第１の電子検出デバイスとの、前記複数の二次電子ビームの内の前記１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントを較正するために、二次投影システムの構成をユーザが調節するためのユーザインターフェースを提供する回路を含む、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記コントローラが、前記決定されたアライメント特性に基づいて、前記第１の電子検出デバイスとの、前記複数の二次電子ビームの内の前記１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントを較正するために、二次投影システムの構成を自動的に調節する回路を含む、請求項６に記載の装置。

【請求項9】

前記アライメント特性が、前記複数の二次電子ビームの前記１つ又は複数のビームスポットの焦点の品質を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記第２の電子検出デバイスが、
前記複数の二次電子ビームを複数の光ビームに変換するように構成された電子－光変換ユニットと、
前記複数の光ビームに基づいて、前記複数の二次電子ビームの前記１つ又は複数のビームスポットの前記１つ又は複数の画像を生成する光学カメラと、
を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記第２の電子検出デバイスが、前記複数の光ビームを前記光学カメラに誘導するミラーをさらに含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記電子－光変換ユニットが、シンチレータを含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項13】

前記光学カメラが、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）センサ、又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサを含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項14】

前記第２の電子検出デバイスが、前記複数の二次電子ビームの前記１つ又は複数のビームスポットの前記１つ又は複数の画像を生成するための直接検出デバイス（ＤＤＤ）を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項15】

第１の電子検出デバイスの検出面上に複数の二次電子ビームを投影するための二次投影システムを備えた荷電粒子ビームシステムを用いてウェーハを検査する方法であって、
第２の電子検出デバイスを用いて、前記複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成することと、
前記複数の二次電子ビームの前記１つ又は複数のビームスポットの前記１つ又は複数の画像に基づいて、前記第１の電子検出デバイスに関連したアライメント特性を決定することと、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１８年１０月１９日に出願された米国特許出願第６２／７４８，２５１号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002] 本明細書で提供する実施形態は、粒子ビーム検査装置、より詳細には、改良されたアライメント機構を含むウェーハを検査するための粒子ビーム検査装置を開示する。

【背景技術】

【0003】

[0003] 半導体集積回路（ＩＣ）チップを製造する際、製造プロセスの間にウェーハ又はマスク上にパターン欠陥又は招かれざる粒子（残留物）が不可避的に発生し、それによって歩留まりが低下する。例えば、招かれざる粒子は、ＩＣチップの一段とより高度化した性能要件を満たすために採用されてきた、重要フィーチャ寸法がより小さなパターンにとって、問題となり得る。

【0004】

[0004] 荷電粒子ビームを用いたパターン検査ツールを使用して、欠陥又は招かれざる粒子を検出してきた。これらのツールは通常、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を採用している。ＳＥＭでは、比較的高いエネルギーを有する一次電子のビームを減速させて、比較的に低いランディングエネルギーでサンプルに入射させ、集束させてサンプル上にプローブスポットを形成する。一次電子のこの集束したプローブスポットに起因して、表面から二次電子が生成される。二次電子には、一次電子とサンプルとの相互作用から生じる、後方散乱電子、二次電子、又はオージェ電子が含まれることがある。サンプル表面にわたってプローブスポットをスキャンさせ二次電子を収集することにより、パターン検査ツールはサンプル表面の画像を取得することができる。

【発明の概要】

【0005】

[0005] 本明細書で提供される実施形態は、粒子ビーム検査装置、より具体的には、改良されたアライメント機構を含む粒子ビーム検査装置を開示する。

【0006】

[0006] いくつかの実施形態では、ウェーハを検査するための荷電粒子ビーム装置は、第１の電子検出デバイス及び第２の電子検出デバイスを含み得る。第１の電子検出デバイスは、ウェーハの検査のために複数の二次電子ビームを検出し得る。第２の電子検出デバイスは、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成することができ、第１の電子検出デバイスに関連するアライメント特性を決定するために使用されるように構成され得る。

【0007】

[0007] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムを用いてウェーハを検査する方法が提供される。荷電粒子システムは、第１の電子検出デバイスの検出面上に複数の二次電子ビームを投影するための二次投影システムを含み得る。この方法は、第２の電子検出デバイスを用いて、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成することを含み得る。この方法は、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像に基づいて、第１の電子検出デバイスに関連したアライメント特性を決定することも含み得る。

【0008】

[0008] 本発明の他の利点が、添付の図面と併せて解釈される以下の説明から明らかになるであろう。添付の図面には、図示及び例示の目的で、本発明の特定の実施形態が記載されている。

【0009】

[0009] 本開示の上記の及び他の態様が、添付の図面と併せて解釈される例示的な実施形態の説明により、一層明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】[0010]本開示の実施形態と一致した、例示的な荷電粒子ビーム検査システムを示す概略図である。

【図1B】[0011]本開示の実施形態と一致した、例示的な電子ビームツールを図示する概略図である。

【図2】[0012]本開示の実施形態と一致した、電子－光変換器を使用する、例示的な電子撮像デバイスを図示する概略図である。

【図3A】[0013]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図3B】[0013]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図3C】[0013]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図3D】[0013]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図4A】[0014]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図4B】[0014]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図4C】[0014]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図4D】[0014]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図5A】[0015]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図5B】[0015]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図5C】[0015]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図5D】[0015]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図6A】[0016]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図6B】[0016]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図6C】[0016]本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。

【図7】[0017]本開示の実施形態と一致した、マルチビーム電子ビームツールの一実施形態を使用した、例示的なアライメント動作のステップを図示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

[0018] ここで、例示的な実施形態を詳細に参照する。これらの実施形態の例が、添付の図面に示されている。以下の説明は添付の図面を参照し、異なる図面中の同じ番号は、特に断りの無い限り、同じ又は同様の要素を表す。例示的な実施形態の以下の説明文中に記載される実装は、本発明と一致する全ての実装を表すものではない。その代わり、それらは、添付の特許請求の範囲に列挙されるような本発明に関連する態様と一致する装置及び方法の単なる例にすぎない。

【0012】

[0019] デバイスの物理的大きさの小型化と同時に、ＩＣチップ上のトランジスタ、キャパシタ、ダイオードなどの回路コンポーネントの実装密度を大幅に増加させることにより、電子デバイスの向上した演算能力を達成することができる。例えば、親指の爪の大きさである、スマートフォンのＩＣチップは、２０億個を超えるトランジスタを含むことがあり、各トランジスタの大きさは、人間の髪の毛の１／１０００よりも小さい。したがって、当然ながら、半導体ＩＣの製造は、数百にのぼる個別ステップを含む、複雑で時間がかかるプロセスである。たった１つのステップでの誤差が、最終製品の機能に大きな影響を及ぼす可能性がある。たった１つの「キラー欠陥」がデバイス障害の原因となる可能性がある。製造プロセスの目標は、プロセスの全体的歩留まりを向上させることである。例えば、７５％の歩留まりを得るための５０ステップのプロセスの場合、各個別のステップは９９．４％よりも高い歩留まりを有さなければならず、個別ステップの歩留まりが９５％の場合、プロセス全体の歩留まりは７％まで低下する。

【0013】

[0020] ＩＣチップ製造設備では高いプロセス歩留まりが望ましいが、１時間当たりのウェーハ処理枚数として定義される、高いウェーハスループットを維持することも不可欠である。高いプロセス歩留まり及び高いウェーハスループットは、特に欠陥を観察するためにオペレータの介入が必要な場合、欠陥の存在により影響を受ける可能性がある。したがって、高歩留まり及び低コストを維持するためには、検査ツール（ＳＥＭなど）によりミクロ及びナノサイズの欠陥を高スループットで検出及び特定することが不可欠である。

【0014】

[0021] ＳＥＭは、電子の集束ビームを用いてウェーハの表面をスキャンする。電子はウェーハと相互作用し、二次電子を生成する。電子ビームを用いてウェーハをスキャンすることにより、且つ検出器を用いて二次電子を捕捉することにより、ＳＥＭは、検査されるウェーハのエリアの内部デバイス構造を示すウェーハの画像を生成する。

【0015】

[0022] 高スループット検査のために、より新しい検査システムのいくつかは、複数の電子ビームを使用する。複数の電子ビームは、ウェーハの複数の異なる部分を同時にスキャンすることができるため、マルチビーム電子検査システムは、単一ビームのシステムよりもはるかに速い速度でウェーハを検査することができる。しかし、従来のマルチビーム検査システムは、隣接する電子ビーム間のクロストークにより、低い検査精度を経験することがある。クロストークの主な原因の１つは、電子ビームが進む経路に対する、検査システムの複数の異なる部分間のミスアライメントである。例えば、二次電子ビームを捕捉する検出器は、検出器に関連する二次電子ビームのアライメント特性（集束及び位置など）を制御するレンズと適切にアライメントされるべきであり、さもなければ、二次電子ビームは、隣接する二次電子ビームの検出と干渉し得る。

【0016】

[0023] 本開示の一態様は、複数の二次電子ビームの画像を生成することができる電子ビーム画像ビューアを含む。これらの画像を使用して、検査システムにおいて電子光学素子（レンズ、ビームセパレータ、及び電子検出器など）がどの程度よくアライメントされているかを決定することができ、並びに電子光学素子の１つ又は複数に対する調節が必要であるか否かを決定することができる。これらの画像をさらに使用して、二次電子ビームの焦点の品質（二次電子ビームが、所望のサイズ、形状、位置などを有するスポットを検出器上に形成するか否かなど）を決定することができ、及び何らかの調節が必要とされるか否かを決定することができる。これらの決定又は調節は、マルチビーム検査システム内のコンピュータによって実施することができ、又は二次電子ビームの画像を視覚的に検査することができるオペレータによって行うことができる。

【0017】

[0024] 図面における構成要素の相対的な寸法は、理解しやすいように誇張されていることがある。以下の図面の説明では、同じ又は同様の参照番号は、同じ又は同様の構成要素又はエンティティを指しており、個々の実施形態に関して異なる点のみが説明されている。本明細書で使用する場合、特段の断りが無い限り、「又は」という用語は、実行不可能である場合を除いて、全ての可能な組み合わせを包含する。例えば、データベースがＡ又はＢを含むことがあると記載されている場合、特段の断りが無い限り又は実行不可能で無い限り、データベースはＡ、又はＢ、又はＡ及びＢを含むことがある。第２の例として、データベースがＡ、Ｂ、又はＣを含むことがあると記載されている場合、特段の断りが無い限り又は実行不可能で無い限り、データベースはＡ、又はＢ、又はＣ、又はＡ及びＢ、又はＡ及びＣ、又はＢ及びＣ、又はＡ及びＢ及びＣを含むことがある。

【0018】

[0025] ここで図１Ａを参照すると、図１Ａは本開示の実施形態と一致した、例示的な荷電粒子ビーム検査システム１００を示す概略図である。図１Ａに示すように、荷電粒子ビーム検査システム１００は、メインチャンバ１０、装填ロックチャンバ２０、電子ビームツール４０、及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３０を含む。電子ビームツール４０は、メインチャンバ１０内部に配置されている。説明及び図面は電子ビームに関係しているが、実施形態は、本開示を特定の荷電粒子に制限するために使用されるのではないことが、理解されよう。

【0019】

[0026] ＥＦＥＭ３０は、第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂを含む。ＥＦＥＭ３０は、追加の装填ポートを含むことがある。第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂは、例えば、検査されるべきウェーハ（例えば、半導体ウェーハ、又は他の材料で作られたウェーハ）又はサンプル（ウェーハ及びサンプルは、以降ではまとめて「ウェーハ」と呼ばれる）を収容するウェーハＦＯＵＰ（front opening unified pod）を受け取ることがある。ＥＦＥＭ３０内の１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）が、ウェーハを装填ロックチャンバ２０に運ぶ。

【0020】

[0027] 装填ロックチャンバ２０は、装填ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続されることがあり、このポンプシステムは、大気圧よりも低い第１の圧力に達するように、装填ロックチャンバ２０内のガス分子を除去する。第１の圧力に達した後、１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）がウェーハを装填ロックチャンバ２０からメインチャンバ１０に運ぶ。メインチャンバ１０は、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、このポンプシステムは、第１の圧力よりも低い第２の圧力に達するように、メインチャンバ１０内のガス分子を除去する。第２の圧力に達した後、ウェーハは電子ビームツール４０による検査にかけられる。実施形態によっては、電子ビームツール４０は、シングルビーム電子検査ツールを含むことがある。他の実施形態では、電子ビームツール４０は、マルチビーム電子検査ツールを含むことがある。

【0021】

[0028] コントローラ５０は、電子ビームツール４０に電子的に接続されている。コントローラ５０は、荷電粒子ビーム検査システム１００の様々な制御を行うように構成されたコンピュータであり得る。コントローラ５０は、様々な信号処理機能及び画像処理機能を実行するように構成された処理回路も含み得る。コントローラ５０は、図１Ａでは、メインチャンバ１０、装填ロックチャンバ２０、及びＥＦＥＭ３０を含む構造の外部にあるものとして示されているが、コントローラ５０は、この構造の一部とすることもできることが理解されよう。本開示は、電子ビーム検査ツールを収容するメインチャンバ１０の例を提供しているが、最も広い意味での本開示の態様は、電子ビーム検査ツールを収容するチャンバに限定されないことに留意されたい。むしろ、前述の原理は、第２の圧力下で動作する他のツールにも適用され得ることが理解されよう。

【0022】

[0029] ここで図１Ｂを参照すると、図１Ｂは、本開示の実施形態と一致した、図１Ａの例示的な荷電粒子ビーム検査システム１００の一部であるマルチビーム電子検査ツールを含む例示的な電子ビームツール４０を図示する概略図である。マルチビーム電子ビームツール４０（本明細書では、装置４０とも呼ばれる）は、電子源１０１、銃アパーチャプレート１７１、集光レンズ１１０、ソース変換ユニット１２０、一次投影光学システム１３０、サンプル１０８、二次投影システム１５０、第１の電子検出デバイス１４０、及び第２の電子検出デバイス１９０を含む。一次投影光学システム１３０は、対物レンズ１３１を含み得る。電子検出デバイス１４０は、複数の検出素子１４１、１４２、及び１４３を含み得る。ビームセパレータ１３３及び偏向スキャンユニット１３２は、一次投影光学システム１３０内に配置されてもよい。

【0023】

[0030] 電子源１０１、銃アパーチャプレート１７１、集光レンズ１１０、ソース変換ユニット１２０、ビームセパレータ１３３、偏向スキャンユニット１３２、及び一次投影光学システム１３０は、装置４０の一次光軸１０４とアライメントされ得る。二次投影システム１５０及び電子検出デバイス１４０は、装置４０の二次光軸１５１とアライメントされ得る。

【0024】

[0031] 電子源１０１は、カソード（図示せず）及び抽出器又はアノード（図示せず）を含んでもよく、この場合、動作中に、電子源１０１は、カソードから一次電子を放出するように構成され、一次電子は、抽出器及び／又はアノードによって抽出又は加速されることによって、一次ビームクロスオーバー（仮想又は実）１０３を形成する一次電子ビーム１０２を形成する。一次電子ビーム１０２は、一次ビームクロスオーバー１０３から放出されるものとして視覚化され得る。

【0025】

[0032] ソース変換ユニット１２０は、画像形成素子アレイ（図示せず）、フィールド曲率補償器アレイ（図示せず）、非点収差補償器アレイ（図示せず）、及びビーム制限アパーチャアレイ（図示せず）を含み得る。画像形成素子アレイは、一次電子ビーム１０２の複数の一次ビームレット１１１、１１２、１１３に影響を与え、並びに一次ビームクロスオーバー１０３の複数の平行画像（仮想又は実）を形成するための複数のマイクロ偏向器又はマイクロレンズ（一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３のそれぞれに対して１つずつ）を含み得る。フィールド曲率補償器アレイは、一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３のフィールド曲率収差を補償するための複数のマイクロレンズを含み得る。非点収差補償器アレイは、一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３の非点収差を補償するための複数のマイクロスティグマトールを含み得る。ビーム制限アパーチャアレイは、個々の一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３の直径を制限するように構成され得る。図１Ｂは、一例として３つの一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３を示し、ソース変換ユニット１２０は、任意の数の一次ビームレットを形成するように構成されてもよいことが理解されよう。コントローラ５０は、第１の電子検出デバイス１４０、二次電子検出デバイス１９０、又は二次投影システム１５０などの図１Ａの荷電粒子ビーム検査システム１００の様々な部分に接続され得る。いくつかの実施形態では、以下でさらに詳細に説明されるように、コントローラ５０は、様々な画像処理機能及び信号処理機能を行い得る。コントローラ５０は、荷電粒子ビーム検査システム１００の動作を管理する様々な制御信号も生成し得る。

【0026】

[0033] 集光レンズ１１０は、一次電子ビーム１０２を集束させるように構成される。集光レンズ１１０はさらに、集光レンズ１１０の集束能力を変えることによって、ソース変換ユニット１２０の下流の一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３の電流を調節するように構成されてもよい。代替的に、個々の一次ビームレットに対応する、ビーム制限アパーチャアレイ内のビーム制限アパーチャの半径サイズを変えることによって、電流が変更されてもよい。ビーム制限アパーチャの半径サイズ及び集光レンズ１１０の集束能力の両方を変えることによって、電流が変更されてもよい。集光レンズ１１０は、その第１の主面の位置が移動できるように構成され得る可動集光レンズでもよい。可動集光レンズは、磁性を持つように構成されてもよく、これによって、オフアクシスビームレット１１２及び１１３が、回転角度を有してビームレット制限機構に着地するという結果になり得る。回転角度は、可動集光レンズの第１の主面の集束能力及び位置と共に変化する。いくつかの実施形態では、可動集光レンズは、可動回転防止集光レンズでもよく、これは、可動の第１の主面を有する回転防止レンズを含む。

【0027】

[0034] 対物レンズ１３１は、検査のためにビームレット１１１、１１２、及び１１３をサンプル１０８上に集束させるように構成されてもよく、現在の実施形態では、サンプル１０８の表面上に３つのプローブスポット１２１、１２２、及び１２３を形成し得る。銃アパーチャプレート１７１は、動作時に、クーロン効果を低減させるために、一次電子ビーム１０２の最外殻電子をブロックするように構成される。クーロン効果は、一次ビームレット１１１、１１２、１１３のプローブスポット１２１、１２２、及び１２３のそれぞれのサイズを拡大させ、その結果、検査分解能が低下し得る。

【0028】

[0035] ビームセパレータ１３３は、例えば、静電ダイポールフィールド及び磁気ダイポールフィールド（図１Ｂには図示されない）を生成する静電偏向器を含むウィーンフィルタでもよい。動作時には、ビームセパレータ１３３は、一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３の個々の電子に対して、静電ダイポールフィールドによって静電力を与えるように構成され得る。静電力は、個々の電子に対してビームセパレータ１３３の磁気ダイポールフィールドによって与えられた磁力と大きさは等しいが、方向は反対である。したがって、一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３は、少なくとも実質的にゼロの偏向角度で、少なくとも実質的に真っ直ぐにビームセパレータ１３３を通過し得る。

【0029】

[0036] 偏向スキャンユニット１３２は、動作時に、一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３を偏向させ、サンプル１０８の表面の一セクションの個々のスキャンエリアにわたってプローブスポット１２１、１２２、及び１２３をスキャンするように構成される。プローブスポット１２１、１２２、及び１２３における一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３の入射に応答して、電子がサンプル１０８から出てきて、３つの二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を生成する。二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３のそれぞれは、一般的に、（５０ｅＶ以下の電子エネルギーを有する）二次電子及び（５０ｅＶ～一次ビームレット１１１、１１２、及び１１３の着地エネルギーの範囲の電子エネルギーを有する）後方散乱電子を含む、複数の異なるエネルギーを有する電子を含む。ビームセパレータ１３３は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を二次投影システム１５０に向けて偏向させるように構成される。続いて、二次投影システム１５０は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を電子検出デバイス１４０の検出素子１４１、１４２、及び１４３上に集束させる。検出素子１４１、１４２、及び１４３は、対応する二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を検出し、例えば、サンプル１０８の対応するスキャンエリアの画像を構築するために、信号処理システム（図示せず）に送られる、対応する信号を生成するように配置される。

【0030】

[0037] いくつかの実施形態では、検出素子１４１、１４２、及び１４３は、対応する二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３をそれぞれ検出し、画像処理システム（例えば、コントローラ５０）に対する、対応する強度信号出力（図示せず）を生成する。いくつかの実施形態では、各検出素子１４１、１４２、及び１４３は、１つ又は複数の画素を含み得る。ある検出素子の強度信号出力は、その検出素子内の全ての画素によって生成された信号の和でもよい。

【0031】

[0038] マルチビームシステムの場合、隣接する複数のビームからの出力信号のクロストークは、二次投影システム１５０における収差、又はビームセパレータ１３３における二次電子ビームの偏向精度の影響によって生じ得る。複数の要因が、収差又は分散を引き起こし得る。例えば、検出器に向けて二次電子ビームの方向を変更するビームセパレータ１３３は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を不正確な角度に偏向させ得る。また、電子検出デバイス１４０又は二次投影システム１５０は、二次光軸１５１と不適切にアライメントされ得る。これらのミスアライメントが存在する場合は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３は、望ましくない収差、拡大誤差、又は回転角度誤差を経験することがあり、その結果、異常な形状や位置、又は過剰な拡大やビームスポットが生じ、このことが、隣接するビーム間のオーバーラップ及びクロストークを生じさせ得る。したがって、図１Ｂに示すマルチビーム電子ビームツール４０などのマルチビームウェーハ検査システムにおいて、これらのミスアライメントを減らすことは、検査のためにサンプル（例えば、ウェーハ）の画像の正確な再構成を取得するために重要である。

【0032】

[0039] いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス１９０などの電子画像ビューアを使用することによって、二次電子ビームスポットの形状及び位置を詳細に観察し、（ビームセパレータ１３３及び二次投影システム１５０を含む）二次電子投影経路にミスアライメントが存在するか否か、及びどの程度存在するか、又は所望のビームスポットサイズ、形状、位置などを形成するために二次電子ビームが十分に集束されているか否かなどの、二次電子ビームのアライメント特性を決定することができる。

【0033】

[0040] いくつかの実施形態では、マルチビーム電子ビームツール４０は、検査モード及びアライメントモードなどの２つの異なる動作モードを実施し得る。検査モード中は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３は、第１の電子検出デバイス１４０に誘導されることができ、次いで、第１の電子検出デバイス１４０は、受け取った二次電子ビームに基づいて、画像信号を生成する。その後、コントローラ５０は、第１の電子検出デバイス１４０からの画像信号に基づいて、サンプル１０８の画像を生成し得る。

【0034】

[0041] アライメントモード中は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３は、第２の電子検出デバイス１９０に誘導され得る。第２の電子検出デバイス１９０は、検出デバイスの表面上に、二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの画像を生成し得る。次に、これらのビームスポットの画像を使用することによって、二次投影システム１５０自体のアライメント又は二次投影システム１５０に対する二次電子ビームのアライメントによって影響を受け得る、第１の電子検出デバイス１４０に関連する二次電子ビームのアライメント特性が決定され得る。

【0035】

[0042] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、アライメントモード中に第２の電子検出デバイス１９０によって生成されたビームスポット画像に基づいて、ビーム境界決定及びビーム強度決定をリアルタイムで行うための信号処理回路を含み得る。高速リアルタイムプロセッサは、性能偏差（例えば、各ビームの形状及び位置、電子ビームグリッドの幾何学的形成、コンポーネントの製造及び組み立ての欠陥によるビームの一部又は全ての予期せぬ動き、長期動作中のドリフト）の検出及び対処が行われ得るように、どのように二次投影システム１５０及びビームセパレータ１３３がリアルタイムで機能しているかに関する情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３の画像を較正するために、二次投影システム１５０の構成を自動的に調節することができる。

【0036】

[0043] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、画像取得器（図示せず）、ストレージ（図示せず）を含む画像処理システムを含み得る。画像取得器は、１つ又は複数のプロセッサを含み得る。例えば、画像取得器は、コンピュータ、サーバ、メインフレームホスト、端末、個人用コンピュータ、任意の種類の携帯コンピュータ装置など、又はそれらの組み合わせを含み得る。画像取得器は、中でも、導電体、光ファイバーケーブル、携帯型記憶媒体、ＩＲ、Bluetooth、インターネット、無線ネットワーク、無線通信、又はそれらの組み合わせなどの媒体を介して、装置４０の電子検出デバイス１４０に通信可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、画像取得器は、電子検出デバイス１４０から信号を受け取り、画像を構築することができる。画像取得器は、このようにサンプル１０８の画像を取得することができる。画像取得器は、輪郭線を生成すること、インジケータを取得画像に重ね合わせることなど、様々な後処理機能も実施し得る。画像取得器は、取得画像の輝度及びコントラストなどの調節を実施するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ストレージは、ハードディスク、フラッシュドライブ、クラウドストレージ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他の種類のコンピュータ可読メモリなどの記憶媒体でもよい。ストレージは、画像取得器に結合されることがあり、スキャンされた生の画像データを元画像として保存し、且つ処理後の画像を保存するために使用されることがある。

【0037】

[0044] いくつかの実施形態では、画像取得器は、電子検出デバイス１４０から受け取った撮像信号に基づいて、サンプルの１つ又は複数の画像を取得することがある。撮像信号は、荷電粒子撮像を実施するためのスキャン動作に対応していることがある。取得画像は、複数の撮像エリアを含む単一の画像であり得る。この単一の画像は、ストレージ内に記憶されることがある。この単一の画像は、複数の領域に分割することができる元画像であり得る。これらの領域の各々は、サンプル１０８のフィーチャを包含する１つの撮像エリアを含むことがある。取得画像は、時系列に複数回サンプリングされた、サンプル１０８の単一の撮像エリアの複数の画像を含むことがある。この複数の画像は、ストレージ内に記憶されることがある。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、サンプル１０８の同じ場所の複数の画像を用いて画像処理ステップを実行するように構成されることがある。

【0038】

[0045] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、検出された二次電子の分布を取得するための測定回路（例えば、アナログ／デジタル変換器）を含むことがある。検出時間ウィンドウ中に収集された電子の分布データを、ウェーハ表面に入射する一次電子ビーム１０２の対応するスキャンパスデータと組み合わせて使用して、検査中のウェーハ構造の画像を再構成することができる。再構成された画像を使用して、サンプル１０８の内部構造又は外部構造の様々なフィーチャを明らかにすることができ、それによって、再構成された画像を使用して、ウェーハ内に存在する可能性がある欠陥を明らかにすることができる。

【0039】

[0046] 図１Ｂは、装置４０が３つの一次電子ビームを使用することを示すが、装置４０が任意の数の一次電子ビームを使用し得ることが理解されよう。本開示は、装置４０で使用される一次電子ビームの数を限定しない。

【0040】

[0047] ここで図２を参照すると、図２は、本開示の実施形態と一致した、電子－光変換器を備えた、例示的な電子撮像デバイス２００を図示する概略図である。電子撮像デバイス２００は、電子－光変換器２１０と、中でも光学カメラ２２０などの光学撮像デバイスとを含み得る。電子－光変換器２１０は、入ってくる電子ビーム２４１、２４２、及び２４３を光ビーム２５１、２５２、及び２５３に変換することができる。いくつかの実施形態では、電子－光変換器２１０は、シンチレータ、又は電子を光子に変換するのに適したその他のデバイス若しくは材料を含み得る。入ってくる電子ビーム２４１、２４２、及び２４３が当たると、電子－光変換器２１０は、電子ビームのエネルギーを吸収し、吸収されたエネルギーを光子の形態で（例えば、光ビーム２５１、２５２、及び２５３）再放出する。

【0041】

[0048] 光学カメラ２２０は、光学レンズ２２１及び画像センサ２２２を含み得る。光学レンズ２２１は、光ビーム２５１、２５２、及び２５３を画像センサ２２２の表面に集束させることができる。画像センサ２２２は、集束された光ビーム２５１、２５２、及び２５３を受け取ると、対応する電気信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、画像処理システム（図１Ｂのコントローラ５０など）は、画像センサ２２２によって生成された電気信号に基づいて、電子ビーム２４１、２４２、及び２４３の画像を生成することができる。いくつかの実施形態では、画像センサ２２２は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）センサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、又は入ってくる光に応答して電気信号を生成するのに適した任意のその他のデバイスを含み得る。

【0042】

[0049] いくつかの実施形態では、電子撮像デバイス２００は、図１Ｂの第２の電子検出デバイス１９０などの、アライメントのための電子画像ビューアとして使用されてもよい。

【0043】

[0050] ここで図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄを参照すると、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄは、本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。いくつかの実施形態では、マルチビーム電子ビームツール（図１Ｂの電子ビームツール４０など）は、（図１Ｂの二次投影システム１５０に類似した）二次投影システム１５０と、（図１Ｂの第１の電子検出デバイス１４０に類似した）第１の電子検出デバイス１４０と、（図１Ｂの第２の電子検出デバイス１９０に類似した）可動の第２の電子検出デバイス３０１と、を含み得る。いくつかの実施形態では、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、いくつかの実施形態では、二次光軸１５１に対して実質的に垂直でもよい方向に、第１の電子検出デバイス１４０に対して移動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０の検出面及び可動の第２の電子検出デバイス３０１の検出面は、平行でもよい。

【0044】

[0051] 図３Ａは、検査モード中のマルチビーム電子ビームツールを示す。ツールが検査モードの場合、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、（図３Ｃ及び図３Ｄにおいて、より詳細に示されるように、第１の電子検出デバイス１４０の検出面１４４上に集束された）二次電子ビーム１６１ｉ、１６２ｉ、及び１６３ｉの経路から外れ、その結果、第１の電子検出デバイス１４０が検査のために二次電子ビーム１６１ｉ、１６２ｉ、及び１６３ｉを受け取ることを可能にすることができる。

【0045】

[0052] 図３Ｂは、アライメントモード中のマルチビーム電子ビームツールを示す。ツールがアライメントモードの場合、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、二次投影システム１５０と第１の電子検出デバイス１４０との間に移動して、そこに位置付けられ、その結果、（図３Ｃ及び図３Ｄにおいて、より詳細に示されるように、可動の第２の電子検出デバイス３１０又は３４０の検出面３１１上に集束された）二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を遮ることができる。いくつかの実施形態では、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、遮られた二次電子ビームを光ビーム３６１、３６２、及び３６３に変換し得る。

【0046】

[0053] いくつかの実施形態では、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、電子－光変換器を用いた電子撮像デバイス（図２に示される電子撮像デバイス２００など）を含み得る。図３Ｃは、例示的な可動の第２の電子検出デバイス３０１の内部概略図を示す。このような実施形態では、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、可動の変換誘導デバイス３０２及び光学カメラ３２０を含み得る。可動の変換誘導デバイス３０２は、電子－光変換器３１０及びミラー３３０を含み得る。電子－光変換器３１０は、入ってくる二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を光ビーム３６１、３６２、及び３６３に変換し得る。上記で図２に関して説明したように、いくつかの実施形態では、電子－光変換器３１０は、シンチレータ、又は電子を光子に変換するのに適した任意のその他のデバイス若しくは材料を含み得る。

【0047】

[0054] このような実施形態では、可動の変換誘導デバイス３０２は、いくつかの実施形態では、二次光軸１５１に対して実質的に垂直でもよい方向に、第１の電子検出デバイス１４０に対して移動するように構成され得る。このような実施形態では、検査モード中に、可動の変換誘導デバイス３０２が、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３の経路から外れ、その結果、第１の電子検出デバイス１４０が検査のために二次電子ビーム１６１ｉ、１６２ｉ、及び１６３ｉを受け取ることを可能にすることができる。アライメントモード中は、可動の変換誘導デバイス３０２は、二次投影システム（図３Ｃには図示されない）と第１の電子検出デバイス１４０との間に移動して、そこに位置付けられることによって、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を遮ることができる。電子ビームを受け取るときに、可動の変換誘導デバイス３０２は、電子ビームを光ビーム３６１、３６２、及び３６３に変換し、その後、ミラー３３０を用いて、光学カメラ３２０にそれらの光ビームを誘導し得る。

【0048】

[0055] いくつかの実施形態では、可動の変換誘導デバイス３０２のみが移動するように構成されてもよい。他の実施形態では、変換誘導デバイスを含む可動の第２の電子検出デバイス３０１が、第１の電子検出デバイス１４０に対して移動するように構成されてもよい。

【0049】

[0056] いくつかの実施形態では、光学カメラ３２０は、光学レンズ３２１及び画像センサ３２２を含み得る。光学レンズ３２１は、誘導された光ビーム３６１、３６２、及び３６３を画像センサ３２２の表面上に集束させることができる。画像センサ３２２は、集束された光ビーム３６１、３６２、及び３６３を受け取ると、対応する電気信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、画像処理システム（図１Ｂのコントローラ５０における画像処理システムなど）は、電気信号を処理し、画像センサ３２２からの電気信号に基づいて、電子ビーム１６１、１６２、及び１６３の画像を生成することができる。いくつかの実施形態では、画像センサ３２２は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）センサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、又は入ってくる光に応答して電気信号を生成するのに適した任意のその他のデバイスを含み得る。

【0050】

[0057] いくつかの実施形態では、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、ミラー３３０を含まないことがある。代わりに、（図２に示される電子撮像デバイス２００のように）光学カメラ３２０が、電子－光変換器３１０に揃えて配置されてもよい。しかし、図３Ｃに示されるように、ミラー３３０の使用は、電子－光変換器３１０がアライメントモード中に第１の電子検出デバイス１４０のより近くに配置されることを可能にし、その結果、アライメントモード中に捕捉された二次電子ビームスポットの画像が、第１の電子検出デバイス１４０に関連する二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３のアライメント特性をより厳密に表すことができる。

【0051】

[0058] いくつかの実施形態では、図３Ｄに示されるように、可動の第２の電子検出デバイス３０１は、直接検出デバイス（ＤＤＤ）３４０を含んでもよい。アライメントモード中に、直接検出デバイス３４０は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を直接検出し、その結果、電子－光変換ステップを省くことができる。検査モード中は、直接検出デバイス３４０は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３の経路から外れ、その結果、第１の電子検出デバイス１４０が検査のために二次電子ビーム１６１ｉ、１６２ｉ、及び１６３ｉを受け取ることを可能にすることができる。直接検出デバイス３４０は、いくつかの実施形態では、二次電子ビームを直接的に検出し、対応する電気信号を生成するように構成された１つ又は複数のＣＭＯＳセンサを含んでもよい。

【0052】

[0059] ここで図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄを参照すると、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄは、本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。いくつかの実施形態では、マルチビーム電子ビームツール（図１Ｂの電子ビームツール４０など）は、（図１Ｂの二次投影システム１５０に類似した）二次投影システム１５０と、（図１Ｂの第１の電子検出デバイス１４０に類似した）可動の第１の電子検出デバイス１４０と、（図１Ｂの第２の電子検出デバイス１９０に類似した）第２の電子検出デバイス４０１と、を含み得る。このような実施形態では、可動の第１の電子検出デバイス１４０は、いくつかの実施形態では、二次光軸１５１に対して実質的に垂直でもよい方向に、第２の電子検出デバイス４０１に対して移動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、可動の第１の電子検出デバイス１４０の検出面及び第２の電子検出デバイス４０１の検出面は、平行でもよい。

【0053】

[0060] 図４Ａは、アライメントモード中のマルチビーム電子ビームツールを示す。ツールがアライメントモードの場合、可動の第１の電子検出デバイス１４０は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３の経路から外れ、その結果、第２の電子検出デバイス４０１がアライメントのために（図４Ｃ及び図４Ｄにおいて、より詳細に示されるように、第２の電子検出デバイス４１０又は４４０の検出面４１１上に集束された）二次電子ビーム１６１ａ、１６２ａ、及び１６３ａを受け取ることを可能にすることができる。

【0054】

[0061] 図４Ｂは、検査モード中のマルチビーム電子ビームツールを示す。ツールが検査モードの場合、可動の第１の電子検出デバイス１４０が、二次投影システム１５０と第２の電子検出デバイス４０１との間に移動して、そこに位置付けられることができ、その結果、可動の第１の電子検出デバイス１４０は、検査のために（図４Ｃ及び図４Ｄにおいて、より詳細に示されるように、可動の第１の電子検出デバイス１４０の検出面１４４上に集束された）二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を受け取る。

【0055】

[0062] 図４Ｃは、電子－光変換器ベースの撮像デバイス（図２の電子撮像デバイス２００など）を含む第２の電子検出デバイス４０１を示す。いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス４０１は、電子－光変換器４１０及び光学カメラ４２０を含み得る。電子－光変換器４１０は、入ってくる二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を光ビーム４６１、４６２、及び４６３に変換し得る。光学カメラ４２０は、光学レンズ４２１及び画像センサ４２２を含み得る。画像センサ４２２は、光ビーム４６１、４６２、及び４６３を検出することができる。図３Ｃに関して説明したように、第２の電子検出デバイス４０１は、入ってくる二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を検出し、入ってくる二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成するために電気信号を生成し得る。図４Ｃは、ミラーなしの第２の電子検出デバイス４０１を示しているが、このような実施形態において、ミラーを備えた第２の電子検出デバイス（図３Ｃの可動の第２の電子検出デバイス３０１など）も使用することができる。

【0056】

[0063] 図４Ｄは、直接検出デバイス（ＤＤＤ）４４０を含む第２の電子検出デバイス４０１を示す。直接検出デバイス４４０は、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を直接検出することができ、その結果、電子－光変換ステップを省くことができる。いくつかの実施形態では、直接検出デバイス４４０は、二次電子ビームを直接的に検出し、対応する電気信号を生成するように構成された１つ又は複数のＣＭＯＳセンサを含んでもよい。

【0057】

[0064] ここで図５Ａ及び５Ｂを参照すると、図５Ａ及び５Ｂは、本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。いくつかの実施形態では、マルチビーム電子ビームツールは、並べて配置された、可動の第１の電子検出デバイス１４０及び可動の第２の電子検出デバイス５０１を含み得る。このような実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０及び第２の電子検出デバイス５０１は、いくつかの実施形態では、二次光軸１５１に対して実質的に垂直でもよい方向に、一緒に移動するように構成され得る。このような実施形態では、（図５Ａに示すような）検査モード中は、第１の電子検出デバイス１４０が二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を受け取るように位置付けられ得るように、両電子検出デバイスが、第１の方向に（例えば、図５Ａの右側へ）移動し得る。（図５Ｂに示すような）アライメントモード中は、第２の電子検出デバイス５０１が二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を受け取り得るように、両電子検出デバイスが、第２の方向に（例えば、図５Ｂの左側へ）移動し得る。いくつかの実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０の検出面及び第２の電子検出デバイス５０１の検出面は、平行でもよい。

【0058】

[0065] 上記で、前述の実施形態に関して説明したように、いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス５０１は、電子－光変換器ベースの撮像デバイス（図３Ｃの第２の電子検出デバイス３０１、又は図４Ｃの第２の電子検出デバイス４０１など）を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス５０１は、直接検出デバイス（図３Ｄの第２の電子検出デバイス３０１、又は図４Ｄの第２の電子検出デバイス４０１など）を含み得る。

【0059】

[0066] ここで図５Ｃ及び５Ｄを参照すると、図５Ｃ及び５Ｄは、本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。いくつかの実施形態では、マルチビーム電子ビームツールは、並べて配置された、回転可能な第１の電子検出デバイス１４０及び回転可能な第２の電子検出デバイス５０１を含み得る。このような実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０及び第２の電子検出デバイス５０１は、それぞれ、検査モード又はアライメントモード中に二次電子ビームを検出するために、回転可能な第１の電子検出デバイス１４０又は回転可能な第２の電子検出デバイス５０１をアライメントするように、回転軸５５０の周りで時計回り又は反時計回りに一緒に回転するように構成され得る。このような実施形態では、（図５Ｃに示すような）検査モード中は、第１の電子検出デバイス１４０が検査のために二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を受け取るように位置付けられるように、両電子検出デバイスが回転し得る。（図５Ｄに示すような）アライメントモード中は、第２の電子検出デバイス５０１が二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を受け取るように、両電子検出デバイスは、検査モードの位置から１８０度回転し得る。いくつかの実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０の検出面及び第２の電子検出デバイス５０１の検出面は、平行でもよい。

【0060】

[0067] 上記で、前述の実施形態に関して説明したように、いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス５０１は、電子－光変換器ベースの撮像デバイス（図３Ｃの可動の第２の電子検出デバイス３０１、又は図４Ｃの第２の電子検出デバイス４０１など）を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス５０１は、直接検出デバイス（図３Ｄの可動の第２の電子検出デバイス３０１、又は図４Ｄの第２の電子検出デバイス４０１など）を含み得る。

【0061】

[0068] ここで図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃを参照すると、図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃは、本開示の実施形態と一致した、例示的なマルチビーム電子ビームツールを図示する概略図である。いくつかの実施形態では、マルチビーム電子ビームツールは、図６Ａに示されるように並べて配置された、第１の電子検出デバイス１４０及び第２の電子検出デバイス６０１を含み得る。このような実施形態では、偏向器６９１を使用することによって、二次電子ビーム１６１ａ、１６２ａ、及び１６３ａとして示されるように、アライメントモード中に、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を第２の電子検出デバイス６０１に向けて誘導することができる。一方、検査モード中は、二次電子ビーム１６１ｉ、１６２ｉ、及び１６３ｉとして示されるように、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３が検査のために第１の電子検出デバイス１４０へと真っ直ぐに進み得るように、偏向器６９１は、無効にされ得る。いくつかの実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０の検出面及び第２の電子検出デバイス６０１の検出面は、平行でもよい。

【0062】

[0069] いくつかの実施形態では、２つ以上の偏向器を使用することによって、アライメントモード中に二次電子ビームの方向を変更することができる。例えば、図６Ｂ及び図６Ｃに示されるように、マルチビーム電子ビームツールは、第１の偏向器（偏向器６９１）及び第２の偏向器（偏向器６９２）を含み得る。アライメントモード中は、第１の偏向器６９１は、二次電子ビーム１６１ａ、１６２ａ、及び１６３ａとして示されるように、二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３を第２の電子検出デバイス６０１に向けて誘導するように有効にされ、第２の偏向器６９２も、第２の電子検出デバイス６０１が低収差で二次電子ビーム１６１ａ、１６２ａ、及び１６３ａを検出できるように、第１の偏向器６９１によって生じた偏向収差を補償するために有効にされ得る。いくつかの実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０の検出面及び第２の電子検出デバイス６０１の検出面は、平行でもよい。

【0063】

[0070] 第２の偏向器６９２の位置は、フレキシブルであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の電子検出デバイス１４０及び第２の電子検出デバイス６０１は、互いの近くに配置されてもよく、これによって、検査モード中に捕捉された画像と、アライメントモード中に捕捉された画像の類似性がより高くなる。このような場合、検査モード及びアライメントモード中の第２の電子ビーム経路は、互いに実質的に近くなり得る。その結果、２組の経路間に、第２の偏向器６９２を配置する余地がないことがある。このような場合、図６Ｃに示されるように、第１の電子検出デバイス１４０及び第２の電子検出デバイス６０１が互いに実質的に近く配置され得るように、第２の偏向器６９２は、両組のビーム経路を取り囲むように、さらに離れて位置付けられてもよい。

【0064】

[0071] 上記で、前述の実施形態に関して説明したように、いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス６０１は、電子－光変換器ベースの撮像デバイス（図３Ｃの可動の第２の電子検出デバイス３０１、又は図４Ｃの第２の電子検出デバイス４０１など）を含み得る。いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイス６０１は、直接検出デバイス（図３Ｄの可動の第２の電子検出デバイス３０１、又は図４Ｄの第２の電子検出デバイス４０１など）を含み得る。

【0065】

[0072] ここで図７を参照すると、図７は、本開示の実施形態と一致した、電子ビームツールの一実施形態を使用した、例示的なアライメント動作のステップを図示するフローチャートである。本方法は、マルチビーム電子ビームツール（図１Ｂの電子ビームツール４０など）によって行われ得る。

【0066】

[0073] ステップ７１０では、マルチビーム電子ビームツールは、アライメントモードが有効であるかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、マルチビーム電子ビームツールは、検査モード及びアライメントモードなどの２つの異なる動作モードを実施し得る。検査モード中、第１の電子検出デバイス（図３Ａ及び３Ｂの電子検出デバイス１４０など）は、検査のために二次電子ビーム（図３Ａ及び３Ｂに示される二次電子ビーム１６１、１６２、及び１６３など）を受け取り得る。アライメントモード中は、第２の電子検出デバイス（図３Ａ及び３Ｂの可動の第２の電子検出デバイス３０１など）は、二次電子ビームを受け取り得る。第２の電子検出デバイスを使用することによって、二次電子ビームスポットの形状及び位置を詳細に観察し、二次電子ビームのアライメント特性（例えば、二次電子投影経路にミスアライメントが存在するか否か、及びどの程度存在するか）を決定することができる。サンプルの生成画像の品質を低下させ得るミスアライメントは、複数の理由によって生じ得る。例えば、ビームセパレータ（図１Ｂのビームセパレータ１３３など）は、二次電子ビームを不正確な角度で偏向し得る。また、二次投影システム（図１Ｂ、３Ａ、及び３Ｂの二次投影システム１５０）が、二次光軸（図１Ｂ、３Ａ、及び３Ｂの二次光軸１５１など）と不適切にアライメントされ得る。さらに、電子検出デバイスが、二次光軸と不適切にアライメントされ得る。これらのミスアライメントが存在する場合は、二次電子ビームは、望ましくない収差、拡大誤差、又は回転角度誤差を経験することがあり、その結果、異常な形状や位置、又は過剰な拡大やビームスポットが生じ、このことが、隣接するビーム間のオーバーラップ及びクロストークを生じさせ得る。

【0067】

[0074] ステップ７２０では、マルチビーム電子ビームツールは、第１の電子検出デバイスの代わりに第２の電子検出デバイスが二次電子ビームを受け取り得るように、第２の電子検出デバイスを二次光軸に揃えて位置付ける。

【0068】

[0075] ステップ７３０では、マルチビーム電子ビームツールは、第２の電子検出デバイスを使用して、受け取った二次電子ビームを検出し、第２の電子検出デバイスは、検出された二次電子ビームに応答して、対応する電気画像信号を生成する。

【0069】

[0076] ステップ７４０では、マルチビーム電子ビームツールは、第２の電子検出デバイスによって出力された電気画像信号に基づいて、二次電子ビームのビームスポット画像の１つ又は複数を生成する。いくつかの実施形態では、第２の電子検出デバイスは、コントローラ（図１Ｂのコントローラ５０など）に接続され、このコントローラは、第２の電子検出デバイスからの画像信号に基づいて、二次電子ビームのビームスポット画像を生成するように構成された画像処理システムを含み得る。

【0070】

[0077] ステップ７５０では、マルチビーム電子ビームツールは、第１の電子検出デバイスと関連する二次電子ビームのアライメント特性を決定する。いくつかの実施形態では、この決定は、マルチビーム電子ビームツールによって（例えば、コントローラによって）自動的に行われてもよい。他の実施形態では、この決定は、マルチビーム電子ビームツールのオペレータによって手動で行われてもよい。

【0071】

[0078] 実施形態については、以下の条項を使用してさらに説明することができる。
条項１．
ウェーハを検査するための荷電粒子ビーム装置であって、
ウェーハの検査のために複数の二次電子ビームを検出する第１の電子検出デバイスと、
複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成する第２の電子検出デバイスと、を含み、
第２の電子検出デバイスが、第１の電子検出デバイスに関連するアライメント特性を決定するために使用されるように構成される、荷電粒子ビーム装置。
条項２．
第１の電子検出デバイスに関連するアライメント特性が、第１の電子検出デバイスとの、複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントに関係する、複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームの特性を含む、条項１に記載の装置。
条項３．
第１の電子検出デバイスの検出面、又は第２の電子検出デバイスの検出面上に複数の二次電子ビームを投影する二次投影システムをさらに含む、条項１及び２の何れか一項に記載の装置。
条項４．
二次投影システムが二次光軸とアライメントされる、条項３に記載の装置。
条項５．
二次投影システムが、検査モードで第１の電子検出デバイスの検出面上、及びアライメントモードで第２の電子検出デバイスの検出面上に複数の二次電子ビームを投影する、条項４に記載の装置。
条項６．
複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像に基づいて、第１の電子検出デバイスに関連するアライメント特性を決定する回路を含むコントローラをさらに含む、条項１～５の何れか一項に記載の装置。
条項７．
コントローラが、決定されたアライメント特性に基づいて、第１の電子検出デバイスとの、複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントを較正するために、二次投影システムの構成をユーザが調節するためのユーザインターフェースを提供する回路を含む、条項６に記載の装置。
条項８．
コントローラが、決定されたアライメント特性に基づいて、第１の電子検出デバイスとの、複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントを較正するために、二次投影システムの構成を自動的に調節する回路を含む、条項６に記載の装置。
条項９．
アライメント特性が、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの焦点の品質を含む、条項１～８の何れか一項に記載の装置。
条項１０．
第２の電子検出デバイスが、
複数の二次電子ビームを複数の光ビームに変換するように構成された電子－光変換ユニットと、
複数の光ビームに基づいて、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成する光学カメラと、
を含む、条項１～９の何れか一項に記載の装置。
条項１１．
第２の電子検出デバイスが、複数の光ビームを光学カメラに誘導するミラーをさらに含む、条項１０に記載の装置。
条項１２．
電子－光変換ユニットがシンチレータを含む、条項１０及び１１の何れか一項に記載の装置。
条項１３．
光学カメラが、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）センサ、又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサを含む、条項１０～１２の何れか一項に記載の装置。
条項１４．
第２の電子検出デバイスが、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成するための直接検出デバイス（ＤＤＤ）を含む、条項１～９の何れか一項に記載の装置。
条項１５．
直接検出デバイスが、複数の二次電子ビームを直接検出し、及び対応する電気信号を生成するように構成されたＣＭＯＳセンサを含む、条項１４に記載の装置。
条項１６．
第２の電子検出デバイスが、第１の電子検出デバイスに対して移動するように構成される、条項１～１５の何れか一項に記載の装置。
条項１７．
第２の電子検出デバイスが、
アライメントモードに備えて、第２の電子検出デバイスが複数の二次電子ビームを受け取るように、第１の方向に移動することと、
検査モードに備えて、第１の電子検出デバイスが複数の二次電子ビームを受け取るように、第２の方向に移動することと、
を行うようにさらに構成される、条項１６に記載の装置。
条項１８．
第１の電子検出デバイスが、第２の電子検出デバイスに対して移動するように構成される、条項１～１５の何れか一項に記載の装置。
条項１９．
第１の電子検出デバイスが、
検査モードに備えて、第１の電子検出デバイスが複数の二次電子ビームを受け取るように、第１の方向に移動することと、
アライメントモードに備えて、第２の電子検出デバイスが複数の二次電子ビームを受け取るように、第２の方向に移動することと、
を行うようにさらに構成される、条項１８に記載の装置。
条項２０．
第１の電子検出デバイス及び第２の電子検出デバイスが、並べて配置され、且つ一緒に移動するように構成される、条項１～１５の何れか一項に記載の装置。
条項２１．
第１の電子検出デバイス及び第２の電子検出デバイスが、回転軸に対して配置され、且つ検査モードとアライメントモードの切り換えのために、回転軸の周りを一緒に回転するように構成される、条項１～１５の何れか一項に記載の装置。
条項２２．
第１の電子検出デバイスが、検査モードにおいて、複数の二次電子ビームを受け取るように構成され、第２の電子検出デバイスが、アライメントモードにおいて、複数の二次電子ビームを受け取るように構成される、条項２０及び２１の何れか一項に記載の装置。
条項２３．
アライメントモードにおいて、複数の二次電子ビームを第２の電子検出デバイスへと誘導するための偏向器をさらに含む、条項１～１５の何れか一項に記載の装置。
条項２４．
第１の電子検出デバイスの検出面が、実質的に第１の面上に位置し、第２の電子検出デバイスの検出面が、実質的に第２の面上に位置し、第１の面及び第２の面が平行である、条項１～２３の何れか一項に記載の装置。
条項２５．
第１の電子検出デバイスの検出面上に複数の二次電子ビームを投影するための二次投影システムを備えた荷電粒子ビームシステムを用いてウェーハを検査する方法であって、
第２の電子検出デバイスを用いて、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像を生成することと、
複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像に基づいて、第１の電子検出デバイスに関連したアライメント特性を決定することと、
を含む、方法。
条項２６．
コントローラを使用して、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの１つ又は複数の画像に基づいて、第１の電子検出デバイスに関連する、決定されたアライメント特性を決定することをさらに含む、条項２５に記載の方法。
条項２７．
コントローラを使用して、決定されたアライメント特性に基づいて、第１の電子検出デバイスとの、複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントを較正するために、二次投影システムの構成をユーザが調節するためのユーザインターフェースを提供することをさらに含む、条項２６に記載の方法。
条項２８．
コントローラを使用して、決定されたアライメント特性に基づいて、第１の電子検出デバイスに関連した、複数の二次電子ビームの内の１つ又は複数の二次電子ビームのアライメントを較正するために、二次投影システムの構成を自動的に調節することをさらに含む、条項２６に記載の方法。
条項２９．
アライメント特性が、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの焦点の品質を含む、条項２５～２８の何れか一項に記載の方法。
条項３０．
自動的に調節することが、複数の二次電子ビームの１つ又は複数のビームスポットの焦点の品質を較正するために、二次投影システムの構成を調節することを含む、条項２９の何れか一項に記載の方法。
条項３１．
第２の電子検出デバイスが、アライメントモード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にし、及び第１の電子検出デバイスが、検査モード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にするために、第２の電子検出デバイスを第１の電子検出デバイスに対して移動させることをさらに含む、何れかの条項２５～３０に記載の方法。
条項３２．
第２の電子検出デバイスが、アライメントモード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にし、及び第１の電子検出デバイスが、検査モード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にするために、第１の電子検出デバイスを第２の電子検出デバイスに対して移動させることをさらに含む、何れかの条項２５～３０に記載の方法。
条項３３．
第２の電子検出デバイスが、アライメントモード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にし、及び第１の電子検出デバイスが、検査モード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にするために、第１の電子検出デバイス及び第２の電子検出デバイスを一緒に移動させることをさらに含む、何れかの条項２５～３０に記載の方法。
条項３４．
第２の電子検出デバイスが、アライメントモード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にし、及び第１の電子検出デバイスが、検査モード中に複数の二次電子ビームを受け取ることを可能にするために、第１の電子検出デバイス及び第２の電子検出デバイスを一緒に回転軸の周りで回転させることをさらに含む、何れかの条項２５～３０に記載の方法。
条項３５．
アライメントモードにおいて、偏向器を用いて、複数の二次電子ビームを第２の電子検出デバイスへと誘導することをさらに含む、何れかの条項２５～３０に記載の方法。
条項３６．
第１の電子検出デバイスが、検査モードにおいて、複数の二次電子ビームを受け取るように構成され、第２の電子検出デバイスが、アライメントモードにおいて、複数の二次電子ビームを受け取るように構成される、条項２５～３５の何れか一項に記載の方法。
条項３７．
第１の電子検出デバイスの検出面が、実質的に第１の面上に位置し、第２の電子検出デバイスの検出面が、実質的に第２の面上に位置し、第１の面及び第２の面が平行である、条項２５～３６の何れか一項に記載の方法。

【0072】

[0079] マルチビーム電子ビームツールは、ソフトウェアを使用して上記の機能を実施し得ることが理解されよう。例えば、マルチビーム電子ビームツールは、受け取った二次電子ビームのビームスポット画像を生成するための画像処理を行い得る。また、マルチビーム電子ビームツールは、第１の電子検出デバイスに関連する二次電子ビームのアライメント特性を自動的に決定するソフトウェア機能も実施し得る。さらに、マルチビーム電子ビームツールは、第１の電子検出デバイスに対する二次電子ビームのアライメントを較正するために、二次投影システム（例えば、図２Ｂの二次投影システム１５０）の構成の制御及び調節を行い得る。ソフトウェアは、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されることがある。非一時的な媒体の一般的な形態としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ、又は他の任意の磁気データ記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、他の任意の光学データ記録媒体、穴のパターンを有する任意の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、クラウドストレージ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ若しくは他の任意のフラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭ、キャッシュ、レジスタ、他の任意のメモリチップ若しくはカートリッジ、及び前述のもののネットワーク化されたもの、が挙げられる。

【0073】

[0080] 開示される実施形態について、好ましい実施形態に関係して説明してきたが、以降で特許請求される主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の修正及び変更を加えることができることを、理解されたい。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【国際調査報告】