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▶ カール ツァイス マルチセム ゲーエムベーハーの特許一覧
(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】2023-03-31
(54)【発明の名称】マルチビームデジタル走査及び画像取得
(51)【国際特許分類】
H01J 37/28 20060101AFI20230324BHJP
H01L 21/66 20060101ALI20230324BHJP
【ＦＩ】
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 2022547294
(86)(22)【出願日】2021-02-01
(85)【翻訳文提出日】2022-09-01
(86)【国際出願番号】 EP2021052293
(87)【国際公開番号】W WO2021156198
(87)【国際公開日】2021-08-12
(31)【優先権主張番号】102020102779.6
(32)【優先日】2020-02-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(31)【優先権主張番号】102020213952.0
(32)【優先日】2020-11-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520284322
【氏名又は名称】カール ツァイス マルチセム ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100147692
【弁理士】
【氏名又は名称】下地 健一
(72)【発明者】
【氏名】ニコラス カウフマン
(72)【発明者】
【氏名】アンドレアス アドルフ
(72)【発明者】
【氏名】ヴォルカー ヴィツォレク
(72)【発明者】
【氏名】クリストフ リーデゼル
(72)【発明者】
【氏名】ニコ カエメール
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン シューベルト
【テーマコード（参考）】
4M106
5C101
【Ｆターム（参考）】
4M106AA01
4M106BA02
4M106CA39
4M106DB04
4M106DB05
4M106DB16
4M106DB20
5C101BB11
5C101EE03
5C101EE22
5C101EE48
5C101EE68
5C101FF02
5C101HH11
5C101HH17
5C101HH25
5C101HH36
5C101HH38
5C101HH54
5C101HH61
5C101JJ10
(57)【要約】
高スループット、高分解能、且つ高信頼性のウェーハ検査のためのマルチビーム荷電粒子顕微鏡及びマルチビーム荷電粒子顕微鏡の動作方法が提供される。動作方法及びマルチビーム荷電粒子顕微鏡は、被選択スキャンプログラムに従った複数の荷電粒子ビームレットによる同期走査兼画像取得の手段を含み、被選択スキャンプログラムは、種々のスキャンプログラムから検査タスクに従って選択され得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）の一括走査を制御し、且つマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）で複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを取得するための、マルチビーム走査・画像取得方法（７０７）であって、複数のスキャンプログラムを供給し且つ被選択スキャンプログラム（７６２）を選択する構成ステップ（７１０）と、
前記被選択スキャンプログラム（７６２）を受け取り、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス（７６６）及び選択制御信号（７４４）を前記被選択スキャンプログラム（７６２）から生成する、包括スキャン処理ステップ（７２０）と、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス（７７４）を、前記少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス（７６６）から生成し、且つ前記少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス（７７４）を、試料（７）の表面（２５）上の前記複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）の一括偏向のための一括偏向ステップ（７４２）に供給する、特定走査偏向制御ステップ（７３０）と、
アナログデータ収集ステップ（７４８）中にイメージセンサユニット（２０７）から収集されたＪ個の変動電圧ストリーム（７８６）を変換し選択してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）を形成する、画像データ取得ステップ（７５０）であり、前記Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）は、複数Ｊ個のメモリロケーション（６１）で少なくとも１つのパラレルアクセスメモリ（１８１６）に書き込まれて前記複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する前記複数Ｊ個のデジタル画像データを形成し、前記選択及び書き込みは、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）で生成され供給される前記選択制御信号（７４４）により制御される、画像データ取得ステップ（７５０）と
を含む方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法において、前記複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する前記複数Ｊ個のデジタル画像データを前記共通のアクセスメモリから読み出して画像処理を実行する、並列読み出し・画像処理ステップ（７５８）をさらに含む方法。
【請求項3】
請求項２に記載の方法において、前記画像処理は、前記複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する前記複数Ｊ個のデジタル画像データのそれぞれに適用される、画像フィルタリング、画像登録、閾値演算、オブジェクト検出、画像オブジェクトの寸法測定、歪み補償、コントラスト強調、逆畳み込み演算、又は画像相関の１つを含む方法。
【請求項4】
請求項２又は３に記載の方法において、前記画像処理は、前記複数Ｊ個のデジタル画像データから単一のデジタル画像ファイルを形成するためのスティッチング演算をさらに含む方法。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の方法において、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）中に、少なくとも第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）が正規化サブフィールド座標（ｕ，ｖ）で生成され、前記第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）は、回転、縮尺変更、又は所定の補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）の考慮の１つを含む演算の適用により、画像サブフィールド座標（ｐ，ｑ）で前記事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス（７６６）に変換される方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法において、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）中に生成された前記選択制御信号（７４４）は、前記第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）を含み、前記画像データ取得ステップ（７５０）中に、前記Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）は、前記第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）に対応する複数Ｊ個のメモリロケーションで前記共通のアクセスメモリに書き込まれる方法。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載の方法において、方法は走査同期制御ステップ（７１８）をさらに含み、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）中に、同期制御コマンド（７６８）が前記走査同期制御ステップ（７１８）と通信される方法。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の方法において、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）は、ステージ又は該ステージ上に取り付けられた試料の座標系の向きに対する回転角だけ使用中に回転させたラスタ構成で構成され、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）中に、前記ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）は、前記ラスタ構成の回転を補償するように調整される方法。
【請求項9】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１．１１～３１．ＭＮ）にわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）を一括走査する少なくとも第１一括ラスタスキャナ（１１０）と、
前記Ｊ個の画像サブフィールド（３１．１１～３１．ＭＮ）の１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット（９）を検出する検出器（２０７）を含む検出系（２００）と、
結像制御モジュール（８２０）であり、
前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム（７６２）に従った前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）のラスタ走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット（９３０）、及び
該スキャン制御ユニット（９３０）及び前記検出器（２０７）に接続され、使用中に前記スキャン制御ユニット（９３０）により供給されたクロック信号と同期して検出器（２０７）から複数Ｓ個の画像データを取得し選択するよう構成され、且つ前記複数Ｓ個の画像データを前記第１被選択スキャンプログラム（７６２）に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ（１８１６）に書き込むよう構成された画像データ取得ユニット（８１０）であり、Ｓ≦Ｊである画像データ取得ユニット（８１０）
を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項10】
請求項９に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、使用中に前記クロック信号を前記スキャン制御ユニット（９３０）及び前記画像取得ユニット（８１０）に供給するよう構成されたクロック信号生成器（９３８）を含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項11】
請求項１０に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、前記ラスタ走査動作と同期動作するよう構成された少なくとも別のシステム（９６０）にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項12】
請求項１１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記少なくとも別のシステム（９６０）は、使用中に前記複数Ｊ個の一次荷電粒子をビームダンプ（１３０）へ一括偏向するよう構成された一括偏向器（３５０）であるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項13】
請求項９～１２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）において、前記検出系（２００）に第２一括ラスタスキャナ（２２２）をさらに含み、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、前記第２一括ラスタスキャナ（２２２）にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項14】
請求項１３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記結像制御モジュール（８２０）は、前記スキャン制御ユニット（９３０）及び前記画像取得ユニット（８１０）に電圧を供給するよう構成され且つ使用中に前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）又は前記第２一括ラスタスキャナ（２２２）に駆動電圧を供給するよう構成された電圧源（９２５）をさらに含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項15】
請求項９～１４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）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、前記クロックユニット（９３８）に接続されたスキャンジェネレータモジュール（９３２）と、
前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）に接続された第１増幅器モジュール（９３６．１）と、
前記第２一括ラスタスキャナ（２２２）に接続された第２増幅器モジュール（９３６．２）と
をさらに含み、前記スキャンジェネレータモジュール（９３２）は、使用中に前記第１増幅器モジュール（９３６．１）及び前記第２増幅器モジュール（９３６．２）に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
前記第１増幅器モジュール（９３６．１）は、使用中に前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
前記第２増幅器モジュール（９３６．２）は、使用中に前記第２一括ラスタスキャナ（１１０）の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項16】
請求項９～１５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）において、前記スキャンジェネレータモジュール（９３２）は、前記画像取得モジュール（８１０）にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項17】
請求項９～１６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）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、使用中にラスタ走査偏向と同期動作するよう構成されたシステム（９６０．３）に接続された、少なくとも別の増幅器モジュール（９３６．３）を含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項18】
請求項９～１７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）において、前記画像データ取得ユニット（８１０）は、前記イメージセンサ（２０７）に接続されて使用中に複数Ｓ個の変動電圧（７８６）を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム（７８８）に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール（１８０８）と、
該ＡＤＣモジュール（１８０８）及び前記スキャン制御ユニット（９３０）に接続され、使用中に、前記複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム（７８８）と、前記被選択スキャンプログラム（７６２）に従って前記スキャン制御ユニット（９３０）により使用中に供給された選択制御信号（７４４）とから、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）を選択するよう構成された、取得制御ユニット（１８１２）と、
該取得制御ユニット（１８１２）、前記スキャン制御ユニット（９３０）、及び前記パラレルアクセスメモリ（１８１６）に接続された画像データ分類器（１８２０）と
を含み、該画像データ分類器（１８２０）は、使用中に、前記複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）を前記被選択スキャンプログラム（７６２）に従った前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスで前記パラレルアクセスメモリ（１８１６）に書き込むよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項19】
請求項１８に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記ＡＤＣモジュール（１８０８）は、クロックユニット（９３８）に接続され、使用中に該クロックユニット（９３８）からクロック信号を受け取り且つ使用中に前記複数Ｓ個の変動電圧（７８６）を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム（７８８）に変換する前記複数のＡＤ変換器の動作を同期させるよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項20】
請求項１９に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記クロックユニット（９３８）は、制御ユニット（８００）に接続され、該制御ユニット（８００）から制御信号を受け取るよう構成され、且つ使用中に前記クロックユニット（９３８）のクロック周波数を変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項21】
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を生成するマルチビーム生成器（３００）と、
第１一括ラスタスキャナ（１１０）及び第２一括ラスタスキャナ（２２２）と、
検出器（２０７）を含む検出ユニット（２００）と、
被選択スキャンプログラム（７６２）で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット（９３０）及び画像取得ユニット（８１０）を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備え、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、包括スキャンジェネレータモジュール（９３２）と、前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール（９３６．１）と、前記第２一括ラスタスキャナ（２２０）の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール（９３６．２）とを含んでおり、
前記スキャン制御ユニット（９３０）は、使用中に前記被選択スキャンプログラム（７６２）と同期動作する第３動作ユニット（９６０．３）又は別の動作ユニット（９６０．ｎ）の制御用の第３増幅器モジュール（９３６．３）又は別の増幅器モジュール（９３６．ｎ）を任意に含むようになされるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項22】
請求項２１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記包括スキャンジェネレータモジュール（９３２）は、使用中にマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の系統的な走査誘起収差を事前補償するよう構成された頂点後処理ユニットを含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項23】
請求項２２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、各増幅器モジュールは、頂点後処理ユニット、デジタル－アナログ変換器、及び増幅器を含み、各増幅器モジュールにおいて、同期動作する動作ユニット（９６０．ｉ）と併せた前記増幅器モジュールの動作の非線形性が、動作ユニット（９６０．ｉ）毎に個別に事前補償されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項24】
請求項２３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記動作ユニット（９６０．ｉ）は、前記第１一括マルチビームラスタスキャナ（１１０）及び前記第２一括マルチビームラスタスキャナ（２２２）であるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項25】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、請求項１～８に記載の方法のいずれかを実行するよう構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項26】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器（３００）と、
第１一括ラスタスキャナ（１１０）及び第２一括ラスタスキャナ（２２２）と、
検出器（２０７）を含む検出ユニット（２００）と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１）を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット（９３０）及び画像取得ユニット（８１０）を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項27】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成するマルチビーム生成器（３００）と、
第１一括ラスタスキャナ（１１０）及び第２一括ラスタスキャナ（２２２）と、
検出器（２０７）を含む検出ユニット（２００）と、
対物レンズ（１０２）と、
前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１）に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット（９３０）及び少なくとも画像取得ユニット（８１０）を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備え、該結像制御モジュール（８２０）は、前記試料の向きに対する前記複数の走査ラインの向きを変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項28】
請求項２７に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記結像制御モジュール（８２０）はさらに、前記画像パッチをカバーするように前記複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１）のサイズを変えるために、少なくとも走査ラインの長さ又は走査ラインの数を変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項29】
請求項２７又は２８に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記対物レンズ（１０２）の動作条件を制御する制御ユニット（８００）をさらに備え、前記複数の走査ラインの向きの変更は、前記対物レンズ（１０２）の動作条件の変化により誘起された前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）のラスタ構成の回転に従ったものであるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、柔軟性及びスループットが高いマルチビーム走査・画像取得システムを含むマルチビーム荷電粒子ビーム走査検査システム、並びに関連の方法及びコンピュータプログラム製品に関する。マルチビーム荷電粒子ビーム検査システムは、改良されたスキャナアーキテクチャ及び偏向スキャナ動作制御、並びに同期画像取得用の改良された画像取得モジュールを備える。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス等のより一層小さくより一層複雑な微細構造の継続的な開発に伴い、微細構造の小さな寸法を製造及び検査するためのプレーナ製造技術及び検査システムのさらなる開発及び最適化が必要とされる。半導体デバイスの開発及び製造には、例えば試験用ウェーハの設計検証が必要であり、プレーナ製造技術は、確実な高スループット製造のためのプロセス最適化を伴う。さらに、最近では、半導体デバイスのリバースエンジニアリング及びカスタマイズされた個別構成のための半導体ウェーハの分析が必要である。したがって、ウェーハの微細構造を高精度で調べるための高スループット検査ツールが求められている。
【0003】
半導体デバイスの製造に用いられる通常のシリコンウェーハは、直径１２インチ（３００ｍｍ）以下である。各ウェーハは、約８００ｍｍ２以下のサイズを有する３０個～６０個の繰り返し領域（「ダイ」）に分けられる。半導体は、プレーナ集積技術によりウェーハの表面上に層状に製造された複数の半導体構造を含む。関連する製造プロセスゆえに、半導体ウェーハは通常は平面を有する。集積半導体構造のフィーチャサイズは、数μｍ～限界寸法（ＣＤ）５ｎｍに及び、フィーチャサイズは近い将来にはさらに小さく、例えばフィーチャサイズ又は限界寸法（ＣＤ）は、３ｎｍ未満に、例えば２ｎｍに、又はさらに１ｎｍ未満にもなる。上述の小さな構造サイズの場合、限界寸法のサイズの欠陥を非常に大きな面積で短時間に識別しなければならない。いくつかの用途では、検査装置による測定の精度に対する要求仕様はさらに高く、例えば２倍又は１桁高い。例えば、半導体フィーチャの幅を１ｎｍ未満の、例えば０．３ｎｍの又はさらに小さな精度で測定しなければならず、半導体構造の相対位置を１ｎｍ未満の、例えば０．３ｎｍの又はさらに小さなオーバーレイ精度で求めなければならない。
【0004】
したがって、本発明の目的は、半導体デバイスの開発中又は製造中又はリバースエンジニアリングのために、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及び荷電粒子システムの動作方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、１ｎｍ未満、０．３ｎｍ未満、又はさらに０．１ｎｍの精度での半導体フィーチャの高精度測定を可能にする、高スループットの荷電粒子システムの及び荷電粒子システムの動作方法を提供することである。
【0005】
荷電粒子顕微鏡ＣＰＭの分野における最近の開発は、ＭＳＥＭ、マルチビーム走査電子顕微鏡である。マルチビーム荷電粒子ビーム顕微鏡が、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。マルチビーム電子顕微鏡又はＭＳＥＭ等のマルチビーム荷電粒子顕微鏡において、各電子ビームがそれに隣接する電子ビームから１マイクロメートル～２００マイクロメートルの距離だけ分離されるようにして、例えばＪ＝４個～Ｊ＝１００００個の電子ビームを含む一連の電子ビームレットが一次放射線として試料に照射される。例えば、ＭＳＥＭは、六角形アレイ上に配置された約Ｊ＝１００個の分離された電子ビーム又はビームレットを有し、電子ビームレットは約１０μｍの距離だけ分離される。複数の一次荷電粒子ビームレットは、可動ステージ上に取り付けられた調査中の試料、例えばウェーハチャックに固定された半導体ウェーハの表面に共通の対物レンズにより集束される。一次荷電粒子ビームレットでのウェーハ表面の照明中に、相互作用生成物、例えば二次電子が、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相互作用点から生じるが、相互作用生成物の量及びエネルギーは、ウェーハ表面の材料組成及びトポグラフィに応じて変わる。相互作用生成物は、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り集束され、マルチビーム検査システムの投影結像系により検出面に配置された検出器へ導かれる。検出器は、例えば複数の検出画素を含む複数の検出領域を含み、複数の二次荷電粒子ビームレットのそれぞれの強度分布を検出し、例えば１００μｍ×１００μｍのデジタル画像パッチが得られる。
【0006】
ＭＳＥＭでの画像取得中に、複数Ｊ個の一次ビームレットは、一括荷電粒子偏向システムにより試料、例えばウェーハ表面にわたって走査される。試料表面上のＪ個の走査位置で、二次電子が生成されて複数Ｊ個の二次電子ビームレットを形成する。Ｊ個の二次ビームレットは、少なくともＪ個の検出器のアレイに結像され、各検出器は、個々の二次電子ビームレットの二次電子数又は強度に対応する信号を受け取る。それにより、複数Ｊ個の画像サブフィールドが画像走査中に走査される。Ｊ個の画像サブフィールドに対応するＪ個のデジタル画像セグメントが、継ぎ合わされて１つ又は複数のデジタル画像パッチを形成する。従来技術のＭＳＥＭシステムの偏向スキャナは、複数Ｊ個の画像サブフィールドの強度値の線形データストリーム用に構成された線形画像処理を用いるリニアイメージスキャナであった。より柔軟性の高いイメージスキャナ及びより柔軟性の高いデータ処理アーキテクチャが必要であることが分かった。
【0007】
シングルビーム電子顕微鏡の場合、異なる走査手法が知られている。例えば、特許文献３では、ブラウン管（ＣＲＴ）テレビシステムから既知であるインタレース走査手法が適用される。ＣＲＴシステムと同様に、このようなインタレース走査手法は、試料における帯電効果を軽減することが知られている。シングルビーム顕微鏡に関する同様の方法が、非特許文献１に記載されている。
【0008】
しかしながら、マルチビーム荷電粒子顕微鏡はさらなる難題をもたらす。第１に、データ生成量がはるかに多くなり、画像データが複数のビームレットについて並行して生成される。第２に、数年前の要件に比べて、最近の要件は、はるかに高い精度の走査制御及びデータ取得の制御を必要とする。第３に、複数のサブフィールドが並行して走査され結像される。さらなる要件及び制限が現れ、例えば、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットの距離又はピッチ、並びに走査誘起歪み又は画像後処理要件を考慮しなければならない。
【0009】
シングルビーム走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、走査誘起歪みの事前補償が当該技術分野において既知であり容易である。さらに、シングルビーム走査電子顕微鏡の走査経路構成の選択が略無限である。例えば、倍率又は分解能をシングルビームラスタスキャナにより略任意に修正することができる。しかしながら、これは、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットが所与のピッチのラスタ構成で配置されているマルチビーム荷電粒子走査顕微鏡では困難である。複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットは、並行して一括走査され、複数Ｊ個の画像サブフィールドからの複数Ｊ個のデジタル画像データが並行して収集される。例えば、走査動作の倍率又は向きを任意に変えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許第７２４４９４９号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第２０１９／０３５５５４号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第１０７２０３０６号明細書
【非特許文献】
【0011】
【非特許文献1】"Reduction of Charging Effects Using Vector Scanning in the Scanning Electron Microscope", by J.T.L. THONG, K.W. LEE,W.K. WONG, SCANNING VOL. 23, 395-402 (2001)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
したがって、本発明の課題は、高い結像精度及び高速又は高スループットのウェーハ検査のための、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットを用いるマルチビーム荷電粒子走査検査システムを提供することである。本発明のさらに別の課題は、ウェーハの検査中の帯電効果の軽減を改善し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。本発明のさらに別の目的は、取得された画像サブフィールドの後処理及び画像サブフィールドからの画像パッチの形成に対する需要が低減し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。本発明のさらに別の目的は、異なるスキャンプログラム又は走査パターンで複数Ｊ個の画像サブフィールドを一括走査結像するよう構成された、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットを用いるマルチビーム荷電粒子走査検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明によれば、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットを用いるマルチビーム荷電粒子走査顕微鏡のための改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットが提供される。改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットでは、高精度で且つ高速画像取得と同期した、複数の一次荷電粒子ビームレットの一括走査が可能である。本発明の一態様によれば、種々のスキャンプログラム又は走査パターンが、改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットにより高精度で、例えば１ｎｍ未満の歪みで可能となる。画像パッチの複数の画像サブフィールドの画像取得は、被選択スキャンプログラム又は走査パターンと同期される。一例では、画像取得は、大掛かりな画像後処理の必要なく可能である。本発明の一態様によれば、改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットは、複数の一次荷電粒子ビームレットの種々のスキャンプログラム又は走査パターンと、画像パッチの複数の画像サブフィールドの同期した高速画像取得とを可能にする。本発明のさらに別の態様によれば、改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットは、複数の一次荷電粒子ビームレットのスキャンプログラム又は走査パターン及び画像パッチの複数の画像サブフィールドの画像取得の中断を可能にする。第１スキャンプログラムの中断中に、第２スキャンプログラムによる複数の一次荷電粒子ビームレットの一括走査を含むさらなるタスク又は動作が可能となる。
【0014】
第１実施形態による方法では、マルチビーム荷電粒子走査顕微鏡の走査誘起歪みを最小化する、改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットの動作方法が提供される。第２実施形態では、被選択スキャンプログラム又は走査パターンに従った一括ラスタ走査及び画像取得を可能にする、改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットの動作方法が提供される。第３実施形態では、改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットが提供される。本発明の実施形態により、結像性能が向上し、柔軟性が高くなり、且つ検査タスクのスループットが上がる。
【0015】
第２実施形態によるマルチビーム走査・画像取得方法では、構成ステップにおいてスキャンプログラムが選択され供給される。マルチビーム走査・画像取得方法は、第１包括スキャン処理ステップ、第２特定走査偏向制御ステップ、及び第３画像データ取得ステップに分けられる。
【0016】
第１包括スキャン処理ステップは、スキャンコマンド受付ステップ及びスキャンコマンド処理ステップの少なくとも一方を含んでいる。被選択スキャンプログラムが改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットにより受け取られ、画像サブフィールド内のユニットサブフィールド座標におけるユニット走査座標、例えば画素座標のシーケンスに整数精度で変換される。第１包括スキャン処理ステップは、頂点後処理ステップをさらに含んでいる。被選択スキャンプログラムに従って、事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスが第１包括スキャン処理ステップにおいて生成され、第２特定走査偏向制御ステップに供給される。各走査偏向制御ステップは、特定変換ステップ、頂点後処理ステップ、デジタル－アナログ変換ステップ、及び増幅ステップの少なくとも１つを含んでいる。第３画像データ取得ステップは、ＡＤ変換ステップ、デジタル画像データ選択ステップ、及びデジタル画像データアドレッシング・書き込みステップを含んでいる。デジタル画像データアドレッシング・書き込みステップにおいて、複数の画像データが、複数の画像サブフィールドに対応する複数の画像データの複数の画素座標に対応する一次ストレージのパラレルアクセスメモリに書き込まれる。さらなる並列読み出し・画像処理ステップにおいて、複数の画像データがパラレルアクセスメモリから読み出され、画像データは後処理される。
【0017】
第１包括スキャン処理ステップ及び第２走査偏向制御ステップにおけるモジュール分離には、包括スキャン処理ステップの適合又は変更の必要なく、各特定走査偏向制御ステップを異なる特定の第１一括マルチビームラスタ走査システム又は第２一括マルチビームラスタ走査システムに合わせて調整又は較正することができるという利点がある。したがって、例えば八重極スキャナ又は一連の四重極スキャナ、一連の双極スキャナ又は他の一括マルチビームラスタ走査システムが用いられるか否かに応じて、例えば特定の第１一括マルチビームラスタ走査システムに必要とされるように特定走査偏向制御ステップを修正することが可能である。第１包括スキャン処理ステップ及び第２走査偏向制御ステップにおけるモジュール分離により、マルチビーム荷電粒子システムの系統的な収差が実際の一括走査システムの特定の収差又は非線形効果から分離される。マルチビーム荷電粒子システムの系統的な収差は、第１包括スキャン処理ステップにおいて事前補償される。実際の一括走査システム、例えばいずれの場合も増幅ステップ中の電圧増幅の非線形性をそれぞれ含む第１一括マルチビームラスタスキャナ又は第２一括マルチビームラスタスキャナの特定の収差又は非線形効果は、第２特定走査偏向制御ステップにおいて事前補償される。一例では、マルチビーム走査・画像取得方法は、第１一括マルチビームラスタスキャナの動作制御のための第１走査偏向制御ステップと、第２一括マルチビームラスタスキャナの動作制御のための第２走査偏向制御ステップとを含む。マルチビーム走査・画像取得方法は、さらなる走査偏向制御ステップを含むことができる。
【0018】
第１包括スキャン処理ステップ及び第３画像データ取得ステップにおけるモジュール分離には、種々の複雑なスキャンプログラムを、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットの一括走査動作と同期した複数Ｊ個のサブフィールドの画像取得用に選択し構成することができるという利点がある。例えば、画像データ取得ステップに対するユニットスキャンコマンドの生成及び供給により、イメージセンサからのＪ個の変動電圧ストリームが、変換、選択、及び分類されてユニット走査座標にそれぞれ従った複数Ｊ個のアドレスでパラレルアクセスメモリに書き込まれる。種々のスキャンプログラムで、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個の画像データの複数Ｊ個のメモリアドレスポインタシーケンスが生成され、複数Ｊ個の画像データは、複数Ｊ個のメモリアドレスポインタシーケンスでパラレルアクセスメモリに書き込まれる。この方法では、任意又はランダムな走査パターン、分離した走査経路、又は分解能を段階的に向上させた走査パターンを有するスキャンプログラムを含む、種々のスキャンプログラムが可能である。
【0019】
本発明のさらに別の態様において、選択されている第１スキャンプログラムを中断することができ、第１スキャンプログラムの中断中に第２スキャンプログラム又は走査パターンを選択することができる。例えば、第２走査パターンに従った複数Ｊ個の画像サブフィールドの複数Ｊ個の画像セグメントの較正測定又は反復測定が、第１スキャンプログラムの中断中に実行され、マルチビーム荷電粒子顕微鏡のドリフト等の実際の性能特性が監視される。第２スキャンプログラム又は走査パターンに対応するデジタル画像データは、第１スキャンプログラムのデジタル画像データとは異なるメモリアドレスに書き込まれる。
【0020】
マルチビーム走査・画像取得の方法は、動作の同期と、マルチビーム走査・画像取得方法中に生成されたデータのストリーム又はシーケンスのクロッキング及びストリーミングとに、共通のクロック信号を利用する。共通のクロック信号は、例えば包括スキャン処理ステップにおいて生成され、第２走査偏向制御ステップ及び第３画像データ取得ステップに供給される。並列読み出し・画像処理ステップが、異なる又は同じクロック周波数で動作し得る。マルチビーム荷電粒子走査顕微鏡の統括制御ユニットは、異なる又は同じクロック周波数で動作し得る。マルチビーム走査・画像取得方法において、例えばＤＡ変換ステップとＡＤ変換ステップとを同期させて、ラスタ走査偏向及び画像画素データ収集の同期をとる。ＡＤ変換ステップの後のデータ処理における遅延と、ＤＡ変換ステップの後の増幅ステップ及び一括偏向ステップの遅延とを、例えばデジタル画像データ選択ステップにおいて較正し考慮することができる。それにより、ローカルサブフィールドｐ，ｑ座標の実際のスキャン位置に対応する複数のデジタル画像画素データが、複数のメモリアドレスに、つまり複数のメモリアドレスのそれぞれにおいてサブフィールド座標（ｐ，ｑ）の実際のスキャン位置に対応するユニットスキャンコマンドに対応するアドレスに書き込まれる。
【0021】
第１実施形態による方法では、走査誘起歪みは走査誘起歪みの原点に関係なく全体的に最小化される。第１実施形態によれば、最大走査誘起歪みを低減する、マルチビーム荷電粒子走査電子顕微鏡を較正する方法であって、較正用試料の表面にわたって第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）で一括マルチビームラスタスキャナにより複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットをラスタ走査することにより較正測定を実行する第１ステップを含む方法が提供される。較正測定から複数の走査誘起歪みパターンを導出する第２ステップにおいて、走査誘起歪みパターンが複数の一次荷電粒子ビームレットそれぞれについて導出される。第３ステップにおいて、複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンが例えば統計的方法により分析され、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）が導出される。一例では、分析する第３ステップは、統計的方法により複数の走査誘起歪みパターンの基準歪みパターンを導出するステップを含み、統計的方法は、平均値の計算、加重平均値、又は中央値の計算を含む。補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）は、基準歪みパターンから導出される。方法の第４ステップにおいて、第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）が補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で修正され、第１一括マルチビームラスタスキャナを駆動するための修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）が導出される。修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を第１一括マルチビームラスタスキャナに適用することにより、基準歪みパターンが複数の走査誘起歪みパターンのそれぞれについて事前補償され、最大走査誘起歪みが最小化される。一例では、最大走査誘起歪みが所定の閾値未満に最小化されるまで、第１～第４ステップが繰り返される。
【0022】
第１実施形態によれば、マルチビーム荷電粒子走査電子顕微鏡１を較正する方法であって、
較正用試料の表面２５にわたって第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）で一括マルチビームラスタスキャナ１１０により複数の一次荷電粒子ビームレット３をラスタ走査することにより較正測定を実行する第１ステップと、
較正測定から複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを導出する第２ステップであり、走査誘起歪みパターンを複数の一次荷電粒子ビームレット３それぞれについて導出することを含む第２ステップと、
複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを分析して補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出する第３ステップと、
第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）を補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で修正して、一括マルチビームラスタスキャナ１１０を駆動するための修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を導出する第４ステップと
を含んでおり、最大走査誘起歪みが最小化される。
較正用試料の表面２５にわたって第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）で一括マルチビームラスタスキャナ１１０により複数の一次荷電粒子ビームレット３をラスタ走査することにより較正測定を実行する第１ステップと、
較正測定から複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを導出する第２ステップであり、走査誘起歪みパターンを複数の一次荷電粒子ビームレット３それぞれについて導出することを含む第２ステップと、
複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを分析して補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出する第３ステップと、
第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）を補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で修正して、一括マルチビームラスタスキャナ１１０を駆動するための修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を導出する第４ステップと
を含んでおり、最大走査誘起歪みが最小化される。
【0023】
一例では、分析する第３ステップは、
平均値、加重平均値、又は中央値の計算のいずれかを含む統計的方法により複数の走査誘起歪みパターンの基準歪みパターンを導出するステップと、
基準歪みパターンから補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出するステップと
をさらに含む。
平均値、加重平均値、又は中央値の計算のいずれかを含む統計的方法により複数の走査誘起歪みパターンの基準歪みパターンを導出するステップと、
基準歪みパターンから補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出するステップと
をさらに含む。
【0024】
一例では、複数の一次荷電粒子ビームレットのそれぞれの最大走査誘起サブフィールド歪みが所定の閾値未満に最小化されるまで、第１～第４ステップが繰り返される。一例では、複数の一次荷電粒子ビームレット３の最大走査誘起サブフィールド歪みの大半が所定の閾値未満に低減され、少数の個別一次荷電粒子ビームレットの最大走査誘起サブフィールド歪みが所定の閾値を超える。所定の閾値を超える少数の個別一次荷電粒子ビームレットにはフラグが立てられ、フラグ付きの一次荷電粒子ビームレットに対応する画像サブフィールドの走査誘起サブフィールド歪みは、例えばデジタル画像後処理により補償される。一例では、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）は、被選択スキャンプログラムに従った走査誘起歪みの事前補償のために一括マルチビームラスタスキャナの制御ユニットのメモリに記憶される。走査動作中、制御ユニットは、被選択スキャンプログラムに従った複数の一次荷電粒子ビームレットの一括ラスタ走査中に補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を適用し、基準歪みパターンに従った平均走査誘起歪みが事前補償される。
【0025】
第１実施形態の方法では、補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）が生成され、これにより、複数の一次荷電粒子ビームレットの走査誘起サブフィールド歪みが、例えば１／２に、又は例えば閾値未満の、例えば１ｎｍ未満又は０．５ｎｍ未満の残留走査誘起歪みを達成するように最小化される。補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）は、使用中に走査電圧信号に適用される。
【0026】
第２実施形態によれば、複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットの一括走査を制御し、且つマルチビーム荷電粒子顕微鏡で複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを取得するための、マルチビーム走査・画像取得方法が提供される。方法は、
複数のスキャンプログラムを供給し且つ被選択スキャンプログラムを選択する構成ステップと、
被選択スキャンプログラムを受け取り、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス及び選択制御信号を被選択スキャンプログラムから生成する、包括スキャン処理ステップと、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスから生成し、且つ少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを、試料の表面上の複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットの一括偏向のための一括偏向ステップに供給する、特定走査偏向制御ステップと、
アナログデータ収集ステップ中にイメージセンサユニットから収集されたＪ個の変動電圧ストリームを変換し選択してＪ個のデジタル画像データ値ストリームを形成する、画像データ取得ステップであり、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリームは、複数Ｊ個のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込まれて複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを形成し、選択及び書き込みは、包括スキャン処理ステップで生成され供給される選択制御信号により制御される、画像データ取得ステップと
を含む。
複数のスキャンプログラムを供給し且つ被選択スキャンプログラムを選択する構成ステップと、
被選択スキャンプログラムを受け取り、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス及び選択制御信号を被選択スキャンプログラムから生成する、包括スキャン処理ステップと、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスから生成し、且つ少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを、試料の表面上の複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットの一括偏向のための一括偏向ステップに供給する、特定走査偏向制御ステップと、
アナログデータ収集ステップ中にイメージセンサユニットから収集されたＪ個の変動電圧ストリームを変換し選択してＪ個のデジタル画像データ値ストリームを形成する、画像データ取得ステップであり、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリームは、複数Ｊ個のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込まれて複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを形成し、選択及び書き込みは、包括スキャン処理ステップで生成され供給される選択制御信号により制御される、画像データ取得ステップと
を含む。
【0027】
方法はさらに、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを共通のアクセスメモリから読み出して画像処理を実行する、並列読み出し・画像処理ステップを含む。画像処理は、画像フィルタリング、画像登録、閾値演算、オブジェクト検出、画像オブジェクトの寸法測定、歪み補償、コントラスト強調、逆畳み込み演算、又は画像相関の１つを含み得る。画像処理はさらに、複数Ｊ個のデジタル画像データから単一のデジタル画像ファイルを形成するためのスティッチング演算を含み得る。
【0028】
一例では、包括スキャン処理ステップ中に、少なくとも第１ユニットスキャンコマンドシーケンスが正規化サブフィールド座標（ｕ，ｖ）で生成される。第１ユニットスキャンコマンドシーケンスは、回転、縮尺変更、又はメモリから受け取った所定の補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）の考慮の１つを含む演算の適用により、画像サブフィールド座標（ｐ，ｑ）で事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスに変換される。
【0029】
一例では、包括スキャン処理ステップ中に生成された選択制御信号は、少なくとも第１ユニットスキャンコマンドシーケンスを含み、画像データ取得ステップ中に、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリームが、複数Ｊ個の画像サブフィールド座標及び第１ユニットスキャンコマンドシーケンスに対応する複数Ｊ個のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込まれる。
【0030】
一例では、包括スキャン処理ステップ中に、同期制御コマンドが走査同期制御ステップと交換される。
【0031】
一例では、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットは、ステージ又はステージ上に取り付けられた試料の座標系の向きに対する回転角だけ使用中に回転させたラスタ構成で構成され、包括スキャン処理ステップ中に、ユニットスキャンコマンドシーケンスは、ラスタ構成の回転を補償するように調整される。
【0032】
動作方法及びマルチビーム荷電粒子ビーム顕微鏡は、被選択スキャンプログラムに従った複数の荷電粒子ビームレットによる同期走査動作及び画像取得の手段を含み、被選択スキャンプログラムは、マルチビーム荷電粒子走査顕微鏡の制御ユニットのメモリに記憶された種々のスキャンプログラムからの検査タスクに従って選択され得る。
【0033】
一実施形態によれば、第１又は第２実施形態の方法又は方法ステップのいずれかを実行するよう構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡が提供される。
【0034】
第３実施形態によれば、改良型のマルチビーム走査・画像取得ユニットが、画像取得ユニットに接続されたスキャン制御ユニットを含む。スキャン制御ユニットは、使用中に、被選択スキャンプログラムに従った各画像サブフィールドのスキャン座標を表す少なくともデジタル信号ストリームを生成し且つデジタル信号ストリームを一括マルチビームラスタスキャナの駆動のための少なくとも駆動電圧シーケンス又はストリームに変換するよう構成される。使用中に、一括マルチビームラスタスキャナは、駆動電圧シーケンスに従って複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットを走査偏向するよう構成される。デジタル画像取得ユニットが、複数Ｊ個の画像サブフィールドから複数Ｊ個の画像信号に対応する複数Ｊ個のデジタル画像データシーケンス又はストリームを取得するよう構成される。デジタル画像取得ユニットは、スキャン制御ユニットに接続され、画像取得を被選択スキャンプログラムと同期させ且つ被選択スキャンプログラムのスキャン座標のシーケンスに従って複数Ｊ個のメモリ位置にデジタル複数Ｊ個の画像データストリームを書き込むよう構成される。被選択スキャンプログラムは、複数の異なるスキャンプログラムのうちの１つとすることができ、例えば直線及び点座標を含むスキャンコマンドシーケンスにより、又は例えば反復機能ループを含む機能記述により記述される。異なるスキャンプログラムを制御ユニットのメモリに記憶させることができ、マルチビーム荷電粒子走査顕微鏡１での特定の検査タスクに選択することができる。
【0035】
本発明の一実施形態によれば、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、
複数Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮにわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括走査する少なくとも１つの第１一括ラスタスキャナ１１０と、
Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット９を検出する検出器２０７を含む検出系２００と、
結像制御モジュール８２０であり、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム７６２に従った第１一括ラスタスキャナ１１０での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット９３０、及び
スキャン制御ユニット９３０及び検出器２０７に接続され、使用中にスキャン制御ユニット９３０により供給されたクロック信号と同期して検出器２０７からの複数Ｊ個の画像データを取得し選択するよう構成され、且つ複数Ｊ個の画像データを第１被選択スキャンプログラム７６２に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成された、画像データ取得ユニット８１０
を含む結像制御モジュール８２０と
を備えている。
複数Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮにわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括走査する少なくとも１つの第１一括ラスタスキャナ１１０と、
Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット９を検出する検出器２０７を含む検出系２００と、
結像制御モジュール８２０であり、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム７６２に従った第１一括ラスタスキャナ１１０での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット９３０、及び
スキャン制御ユニット９３０及び検出器２０７に接続され、使用中にスキャン制御ユニット９３０により供給されたクロック信号と同期して検出器２０７からの複数Ｊ個の画像データを取得し選択するよう構成され、且つ複数Ｊ個の画像データを第１被選択スキャンプログラム７６２に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成された、画像データ取得ユニット８１０
を含む結像制御モジュール８２０と
を備えている。
【0036】
一例では、スキャン制御ユニット９３０は、使用中にクロック信号をスキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０に供給するよう構成されたクロック信号生成器９３８を含む。スキャン制御ユニット９３０は、ラスタ走査動作と同期動作するよう構成された少なくとも別のシステム９６０にさらに接続することができる。別のシステム９６０は、使用中に複数Ｊ個の一次荷電粒子をビームダンプ１３０へ一括偏向するよう構成された一括偏向器３５０であり得る。
【0037】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、検出系２００に配置された第２一括ラスタスキャナ２２２をさらに含み得る。スキャン制御ユニット９３０は、第２一括ラスタスキャナ２２２にさらに接続される。
【0038】
第３実施形態の結像制御モジュール８２０は、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０に電圧を供給するよう構成され且つ使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０又は第２一括ラスタスキャナ２２２に駆動電圧を供給するよう構成された電圧源９２５を含み得る。
【0039】
一実施形態によれば、マルチビーム荷電粒子走査顕微鏡１のスキャン制御ユニット９３０は、
クロックユニット９３８に接続されたスキャンジェネレータモジュール９３２と、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続された第１増幅器モジュール９３６．１と、
第２一括ラスタスキャナ２２２に接続された第２増幅器モジュール９３６．２と
を含み、スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中に第１増幅器モジュール９３６．１及び第２増幅器モジュール９３６．２に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
第１増幅器モジュール９３６．１は、使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
第２増幅器モジュール９３６．２は、使用中に第２一括ラスタスキャナ２２２の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成される。
クロックユニット９３８に接続されたスキャンジェネレータモジュール９３２と、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続された第１増幅器モジュール９３６．１と、
第２一括ラスタスキャナ２２２に接続された第２増幅器モジュール９３６．２と
を含み、スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中に第１増幅器モジュール９３６．１及び第２増幅器モジュール９３６．２に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
第１増幅器モジュール９３６．１は、使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
第２増幅器モジュール９３６．２は、使用中に第２一括ラスタスキャナ２２２の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成される。
【0040】
スキャン制御ユニット９３０は、使用中にラスタ走査偏向と同期動作するよう構成されたシステム９６０．３に接続された、少なくとも別の増幅器モジュール９３６．３をさらに含み得る。スキャンジェネレータモジュール９３２は、画像取得モジュール８１０にさらに接続され得る。
【0041】
一実施形態によれば、マルチビーム荷電粒子走査顕微鏡１の画像データ取得ユニット８１０は、
イメージセンサ２０７に接続されて使用中に複数Ｓ個の変動電圧７８６を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール１８０８と、
ＡＤＣモジュール１８０８及びスキャン制御ユニット９３０に接続され、使用中に、複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８と、被選択スキャンプログラム７６２に従ってスキャン制御ユニット９３０により使用中に供給された選択制御信号７４４とから、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を選択するよう構成された、取得制御ユニット１８１２と、
取得制御ユニット１８１２、スキャン制御ユニット９３０、及びパラレルアクセスメモリ１８１６に接続された画像データ分類器１８２０と
を含み、画像データ分類器１８２０は、使用中に、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を被選択スキャンプログラム７６２に従った複数Ｓ個の一次荷電粒子ビームレット３のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成される。一例では、結像制御モジュール８２０が、複数Ｌ個の画像データ取得ユニット８１０を含み、この場合、Ｊをマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の使用中に生成され利用される複数の一次ビームレット３の数としてＳ×Ｌ＝Ｊである。一例では、結像制御モジュール８２０が画像データ取得ユニット８１０を含み、この場合、Ｊをマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の使用中に生成され利用される複数の一次ビームレット３の数としてＳ＝Ｊである。一例では、画像データ取得ユニット８１０の数Ｌは、単一の画像データ取得ユニット８１０により処理され得る一次ビームレット３にそれぞれ対応する変動電圧７８６の数Ｓに従って選択される。数Ｓは、例えばＳ＝６、８、１０、１２、又はさらに多くの変動電圧７８６とすることができる。数Ｌは、Ｌ＝１、８、１０、１２、２０、又はそれ以上とすることができ、例えばＬは１００とすることができる。
イメージセンサ２０７に接続されて使用中に複数Ｓ個の変動電圧７８６を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール１８０８と、
ＡＤＣモジュール１８０８及びスキャン制御ユニット９３０に接続され、使用中に、複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８と、被選択スキャンプログラム７６２に従ってスキャン制御ユニット９３０により使用中に供給された選択制御信号７４４とから、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を選択するよう構成された、取得制御ユニット１８１２と、
取得制御ユニット１８１２、スキャン制御ユニット９３０、及びパラレルアクセスメモリ１８１６に接続された画像データ分類器１８２０と
を含み、画像データ分類器１８２０は、使用中に、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を被選択スキャンプログラム７６２に従った複数Ｓ個の一次荷電粒子ビームレット３のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成される。一例では、結像制御モジュール８２０が、複数Ｌ個の画像データ取得ユニット８１０を含み、この場合、Ｊをマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の使用中に生成され利用される複数の一次ビームレット３の数としてＳ×Ｌ＝Ｊである。一例では、結像制御モジュール８２０が画像データ取得ユニット８１０を含み、この場合、Ｊをマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の使用中に生成され利用される複数の一次ビームレット３の数としてＳ＝Ｊである。一例では、画像データ取得ユニット８１０の数Ｌは、単一の画像データ取得ユニット８１０により処理され得る一次ビームレット３にそれぞれ対応する変動電圧７８６の数Ｓに従って選択される。数Ｓは、例えばＳ＝６、８、１０、１２、又はさらに多くの変動電圧７８６とすることができる。数Ｌは、Ｌ＝１、８、１０、１２、２０、又はそれ以上とすることができ、例えばＬは１００とすることができる。
【0042】
ＡＤＣモジュールは、クロックユニットに接続されることができ、使用中にクロックユニット９３８からクロック信号を受け取るよう構成され且つ使用中に複数Ｊ個の変動電圧７８６を複数Ｊ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換する複数のＡＤ変換器の動作を同期させるよう構成され得る。クロックユニット９３８は、制御ユニット８００に接続されることができ、制御ユニット８００から制御信号を受け取るよう構成され得ると共に、使用中にクロックユニット９３８のクロック周波数を変更するよう構成され得る。
【0043】
一実施形態による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を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
被選択スキャンプログラム７６２で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備えており、スキャン制御ユニット９３０は、包括スキャンジェネレータモジュール９３２と、第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール９３６．１と、第２一括ラスタスキャナ２２０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール９３６．２とを含んでおり、
スキャン制御ユニット９３０は、使用中に被選択スキャンプログラム７６２と同期動作する第３動作ユニット９６０．３又は別の動作ユニット９６０．ｎの制御用の第３増幅器モジュール９３６．３又は別の増幅器モジュール９３６．ｎを任意に含むようになされる。
複数の一次荷電粒子ビームレットを生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
被選択スキャンプログラム７６２で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備えており、スキャン制御ユニット９３０は、包括スキャンジェネレータモジュール９３２と、第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール９３６．１と、第２一括ラスタスキャナ２２０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール９３６．２とを含んでおり、
スキャン制御ユニット９３０は、使用中に被選択スキャンプログラム７６２と同期動作する第３動作ユニット９６０．３又は別の動作ユニット９６０．ｎの制御用の第３増幅器モジュール９３６．３又は別の増幅器モジュール９３６．ｎを任意に含むようになされる。
【0044】
一例では、包括スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中にマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の系統的な走査誘起収差を事前補償するよう構成された頂点後処理ユニットを含む。各増幅器モジュールは、頂点後処理ユニット、デジタル－アナログ変換器、及び増幅器を含み、各増幅器モジュールにおいて、同期動作する動作ユニット９６０．ｉと併せた増幅器モジュールの動作の非線形性が、動作ユニット９６０．ｉ毎に個別に事前補償される。動作ユニット９６０．ｉは、第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０及び第２マルチビーム一括ラスタスキャナ２２２であり得る。
【0045】
一例では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡が、複数の一次荷電粒子ビームレットを六角形ラスタ構成で生成するよう構成されたマルチビーム生成器を備えており、結像制御モジュールは、それぞれが六角形である複数の画像サブフィールドを有するウェーハ等の試料の検査部位を走査し結像するよう構成される。したがって、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を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド３１を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備えている。
複数の一次荷電粒子ビームレット３を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド３１を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備えている。
【0046】
一例では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡が、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
対物レンズ１０２と、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド３１に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、結像制御モジュール８２０は、試料の向きに対する複数の走査ラインの向きを変更するよう構成される。一例では、結像制御モジュール８２０はさらに、画像パッチをカバーするように複数Ｊ個の画像サブフィールド３１のサイズを変えるために、少なくとも走査ラインの長さ又は走査ラインの数を変更するよう構成される。一例では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、対物レンズ１０２の動作条件を制御する制御ユニット８００をさらに備え、複数の走査ラインの向きの変更は、対物レンズ１０２の動作条件の変化により誘起された複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ構成の回転に従ったものである。動作条件の変化は、例えば、試料表面とマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の基準面との間の作動距離の変化、又はマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の焦点面の変化、又はマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の倍率の変化であり得る。
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
対物レンズ１０２と、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド３１に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、結像制御モジュール８２０は、試料の向きに対する複数の走査ラインの向きを変更するよう構成される。一例では、結像制御モジュール８２０はさらに、画像パッチをカバーするように複数Ｊ個の画像サブフィールド３１のサイズを変えるために、少なくとも走査ラインの長さ又は走査ラインの数を変更するよう構成される。一例では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、対物レンズ１０２の動作条件を制御する制御ユニット８００をさらに備え、複数の走査ラインの向きの変更は、対物レンズ１０２の動作条件の変化により誘起された複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ構成の回転に従ったものである。動作条件の変化は、例えば、試料表面とマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の基準面との間の作動距離の変化、又はマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の焦点面の変化、又はマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の倍率の変化であり得る。
【0047】
一実施形態によれば、マルチビーム走査・画像取得方法は、被選択スキャンプログラムを選択するステップと、被選択スキャンプログラムに従って試料の表面上の複数Ｊ個の画像フィールドにわたり複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットを一括偏向するステップとを含む。方法はさらに、Ｊ個の変動電圧ストリームを取得するステップと、Ｊ個の変動電圧ストリームをクロックレートで変換してＪ個のデジタル画像データ値ストリームを形成するステップとを含む。方法はさらに、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリームのそれぞれからの少なくとも２つのデジタル画像データ値を処理して、デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を形成するステップと、デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を含むＪ個のデジタル画像データ値ストリームを規定のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込むステップとを含む。この例では、複数の画像サブフィールドの各画像サブフィールド内の各画素位置が、長い滞在時間で一次荷電粒子ビームレットにより照明される。長い滞在時間は、クロックレートの逆数のＧ倍に相当することができ、ここでＧはＧ＝２、３、４、又はそれ以上の整数である。別の例では、スキャンプログラムは、個別走査パターンを含み、個別スキャン内での各画素位置５５の反復走査照明をさらに含む。例えば画素又はライン平均化を含むこの方法では、物体の表面領域から収集されたデジタル画像データの信号対雑音比（ＳＮＲ）を大きくすることが可能であり、より高いＳＮＲで被選択領域の画像と組み合わせて物体の表面領域の外観画像を達成することが例えば可能である。
【0048】
本発明の実施形態では、より柔軟性の高い走査・画像取得方法が可能であり、より柔軟性の高い画像走査・データ処理アーキテクチャが与えられる。本発明の例及び実施形態では、マルチビーム荷電粒子の結像精度及びスループットが向上する。例えば、走査誘起収差が例えば走査の非線形性の事前補償により最小化される。例えば、六角形の画像サブフィールドを利用することにより、矩形の画像サブフィールドに比べて走査偏向の最大量が減り、画像パッチの大きな表面積の走査結像時に、同じスループット又は画像取得時間で誘起収差は低減し結像性能は向上する。例えば、各画像サブフィールドは異なる任意に分離した走査パターンでセグメント化され、試料の帯電が制御される。例えば、画像後処理に対する需要が低減し、画像データは高精度且つ高スループットで生成される。
【0049】
さらなる詳細は、実施形態の例に記載される。さらに他の実施形態は、以下に記載する例及び実施形態の組み合わせ又は変形形態を含む。添付図面を参照してさらなる詳細を開示する。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】一実施形態によるマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムの図である。
【図2】偏向器及びビームダンプを備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡システムのさらなる詳細の図である。
【図3】第１及び第２画像パッチを含む第１検査部位と第２検査部位との座標の図である。
【図4】選択された一次荷電粒子ビームレットの例での第１一括マルチビームラスタスキャナの動作の図である。
【図5】走査誘起歪みの事前補償前（ａ）及び事前補償後（ｂ）の複数の一次荷電粒子ビームレットのそれぞれの最大走査誘起歪みの図である。
【図6】非線形駆動電圧による第１一括マルチビームラスタスキャナの非線形挙動の補償の図である。
【図7】マルチビーム走査・画像取得方法の図である。
【図8】結像制御モジュール及び関連のモジュールのアーキテクチャの図である。
【図9】スキャン制御ユニット及び関連のユニット又はモジュールの図である。
【図10】増幅器モジュールの図である。
【図11】画像データ取得ユニット及び関連のユニット又はモジュールの図である。
【図12】（ａ）第１スキャンプログラムに従った例示的な一次ビームレットの走査経路及び（ｂ）結像制御モジュール及び関連のモジュール内で交換されたいくつかの信号の図である。
【図13】（ａ）スキャンプログラムに従った例示的な一次ビームレットの走査経路及び（ｂ）結像制御モジュール及び関連のモジュール内で交換されたいくつかの信号の図である。
【図14】さらに別のスキャンプログラムの走査経路の図である。
【図15】一次荷電粒子ビームレットの六角形ラスタ構成を有する六角形画像サブフィールドに従ったスキャンプログラムの図である。
【図16】適合したスキャンプログラムでの六角形ラスタ構成の回転の補償の図である。
【図17】第１実施形態による方法の図である。
【図18】マルチビーム走査・画像取得方法によるメモリ割り当ての図である。
【図19】画素平均化を利用するマルチビーム走査・画像取得方法によるメモリ割り当ての図である。
【図20】ライン平均化を利用するマルチビーム走査・画像取得方法によるメモリ割り当ての図である。
【図21】一時メモリを利用するマルチビーム走査・画像取得方法によるメモリ割り当ての図である。
【発明を実施するための形態】
【0051】
以下に記載する本発明の例示的な実施形態において、機能及び構造が同様のコンポーネントは、できる限り同様又は同一の参照符号で示す。
【0052】
図１の概略図は、本発明の実施形態によるマルチビーム荷電粒子顕微鏡システム１の基本的な特徴及び機能を示す。図中で用いる符号は、それぞれの機能性を表すために選択されていることに留意されたい。図示のシステムのタイプは、上面２５を対物レンズ１０２の物体面１０１に位置付けたウェーハ等の物体７の表面２５に複数の一次荷電粒子ビームスポット５を生成するために複数の一次電子ビームレット３を用いるマルチビーム走査電子顕微鏡（ＭＳＥＭ又はマルチＳＥＭ）のタイプである。簡単のために、５つの一次荷電粒子ビームレット３及び５つの一次荷電粒子ビームスポット５のみを図示する。マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システム１の特徴及び機能は、電子又はイオン及び特にヘリウムイオン等の他のタイプの一次荷電粒子を用いて実現することができる。顕微鏡システム１のさらなる詳細は、参照により本明細書に完全に援用する２０２０年８月５日に出願された独国特許出願第１０２０２０２０９８３３．６号に示されている。
【0053】
顕微鏡システム１は、物体照射ユニット１００と、検出ユニット２００と、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とを備える。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生成器３００を含み、複数の一次荷電粒子ビームレット３を物体面１０１に集束させるようになされており、物体面１０１には、ウェーハ７の表面２５が試料ステージ３００により位置決めされる。
【0054】
一次ビーム生成器３００は、物体照射ユニット１００の像面湾曲を補償するために通常は球状曲面である中間像面３２１で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、一次荷電粒子源３０１、例えば電子源を含む。一次荷電粒子源３０１は、発散一次荷電粒子ビーム３０９を放出し、これが少なくとも１つのコリメートレンズ３０３によりコリメートされてコリメートビームを形成する。コリメートレンズ３０３は、通常は１つ又は複数の静電レンズ又は磁気レンズからなるか、又は静電レンズ及び磁気レンズの組み合わせからなる。コリメート一次荷電粒子ビームは、一次マルチビーム形成ユニット３０５に入射する。マルチビーム形成ユニット３０５は、一次荷電粒子ビーム３０９により照明される第１多孔プレート３０６．１を基本的に含む。第１多孔プレート３０６．１は、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構成の複数の開孔を含み、一次荷電粒子ビームレット３は、コリメート一次荷電粒子ビーム３０９が複数の開孔を透過することにより生成される。マルチビームレット形成ユニット３０５は、ビーム３０９の電子の移動方向に関して第１多孔プレート３０６．１の下流に位置付けられた少なくともさらに他の多孔プレート３０６．２を含む。例えば、第２多孔プレート３０６．２が、マイクロレンズアレイの機能を有し、中間像面３２１における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ことが好ましい。第３の能動多孔プレート装置（図示せず）が、複数のビームレットのそれぞれに個別に影響を及ぼすために複数の開孔それぞれに個別の静電素子を含む。能動多孔プレート装置は、マイクロレンズ用の円形電極、静電偏向器アレイ、マイクロレンズアレイ、又はスティグメータアレイを形成するための多重極電極又は多重極電極シーケンス等の静電素子を有する１つ又は複数の多孔プレートからなる。マルチビームレット形成ユニット３０５は、隣接する第１静電視野レンズ３０７を有する構成であり、第２視野レンズ３０８及び第１又は第２多孔プレートと共に、複数の一次荷電粒子ビームレット３を中間像面３２１に又はその近傍に集束させる。マルチビーム形成ユニット３０５の下流に、走査歪み補償器アレイ６０１を配置することができる。
【0055】
中間像面３２１又はその近傍において、静電ビームステアリング多孔プレート３９０に、静電素子、例えば偏向器を有する複数の開孔が配置され、複数の荷電粒子ビームレット３のそれぞれを個別に操作する。ビームステアリング多孔プレート３９０の開孔は、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らの設計位置からずれている場合でも一次荷電粒子ビームレット３の通過を可能にするようにより大きな直径で構成される。中間像面３２１の近傍に、走査誘起テレセントリシティ誤差の補償用の走査補償器アレイ６０２を配置することができる。一次荷電粒子源３０１及び能動多孔プレート装置３０６．１…３０６．２と、走査歪み補償器アレイ６０１と、ビームステアリング多孔プレート３９０と、走査誘起テレセントリシティ誤差の補償用の走査補償器アレイ６０２とは、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により制御される。
【0056】
中間像面３２１を通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及び対物レンズ１０２により像面１０１に結像され、像面１０１にはウェーハ７の表面２５が位置決めされている。物体照射系１００は、第１ビームクロスオーバ１０８の近傍に、複数の荷電粒子ビームレット３をビーム伝播方向に対して垂直な方向に偏向することができる一括マルチビームラスタスキャナ１１０をさらに含む。一括マルチビームラスタスキャナ１１０は、一括マルチビームラスタスキャナ１１０を通る複数の一次荷電粒子ビームレット３を異なる伝播角βで走査偏向するよう構成される。対物レンズ１０２及び一括マルチビームラスタスキャナ１１０は、ウェーハ表面２５に対して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。ラスタ構成で配置された複数のビームスポット５を形成する複数の一次荷電粒子ビームレット３は、ウェーハ表面１０１にわたって同期走査される。一例では、複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点スポット５のラスタ構成は、約１００個以上の一次荷電粒子ビームレット３の六角形ラスタである。一次ビームスポット５は、約６μｍ～１５ｎｍの距離及び５ｎｍ未満、例えば３ｎｍ、２ｎｍ、又はそれ以下の直径を有する。一例では、ビームスポットサイズは約１．５ｎｍであり、２つの隣接するビームスポット間の距離は８μｍである。複数の一次ビームスポット５のそれぞれの各スキャン位置で、複数の二次電子がそれぞれ生成され、一次ビームスポット５と同じラスタ構成で複数の二次電子ビームレット９を形成する。各ビームスポット５で生成された二次荷電粒子ビームレット９の強度は、対応するスポット５を照明する入射一次荷電粒子ビームレット３の強度と、ビームスポット５がある物体７の材料組成及びトポグラフィと、ビームスポット５における試料の帯電条件とに応じて変わる。二次荷電粒子ビームレット９は、試料帯電ユニット５０３により生成された静電界により加速され、対物レンズ１０２により集束され、ビームスプリッタ４００により検出ユニット２００へ指向される。検出ユニット２００は、二次電子ビームレット９をイメージセンサ２０７に結像して複数の二次荷電粒子像点１５を形成する。検出器又はイメージセンサ２０７は、複数の検出器画素又は個別の検出器を含む。複数の二次荷電粒子ビームスポット１５のそれぞれについて、強度が別個に検出され、ウェーハ表面２５の材料組成がウェーハの大きな画像パッチに対して高分解能で且つ高スループットで検出される。例えば、８μｍピッチの１０×１０ビームレットのラスタの場合、例えば２ｎｍ以下の画像分解能で、一括マルチビームラスタスキャナ１１０での１回の画像スキャンで約８８μｍ×８８μｍの画像パッチが生成される。画像パッチは、ビームスポットサイズの半分で、よって各ビームレットについて画像ライン毎に８０００画素の画素数でサンプリングされるので、１００個のビームレットにより生成された画像パッチが６．４ギガピクセルを含むようになる。デジタル画像データは、制御ユニット８００により収集される。例えば並列処理を用いたデジタル画像データの収集及び処理の詳細は、独国特許出願第１０２０１９０００４７０．１号及び米国特許第９，５３６，７０２号に記載されており、これらを参照により本明細書に援用する。
【0057】
複数の二次電子ビームレット９は、第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０を通って第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０により走査偏向され、検出ユニット２００の二次ビーム経路１１を辿るようにビームスプリッタユニット４００により導かれる。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から逆方向に進行しており、ビームスプリッタユニット４００は、通常は磁界又は磁界及び静電界の組み合わせにより二次ビーム経路１１を一次ビーム経路１３から分離するよう構成される。場合によっては、付加的な磁気補正素子４２０が一次ビーム経路及び二次ビーム経路に存在する。投影系２０５は、走査・結像制御ユニット８２０に接続された少なくとも第２一括ラスタスキャナ２２２をさらに含む。制御ユニット８００及び結像制御ユニット８２０は、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構成されるので、複数の二次電子焦点スポット１５の位置はイメージセンサ２０７で一定に保たれる。
【0058】
検出ユニット２００の投影系２０５は、さらに他の静電又は磁気レンズ２０８、２０９、２１０と、開孔２１４が位置付けられた複数の二次電子ビームレット９の第２クロスオーバ２１２とを含む。一例では、開孔２１４は、結像制御ユニット８２０に接続された検出器（図示せず）をさらに含む。結像制御ユニット８２０は、少なくとも１つの静電レンズ２０６及び第３偏向ユニット２１８にさらに接続される。投影系２０５は、複数の二次電子ビームレット９のそれぞれに個別に影響を及ぼす開孔及び電極を有する少なくとも第１多孔補正器２２０と、制御ユニット８００又は結像制御ユニット８２０に接続された任意のさらに別の能動素子２１６とをさらに含む。
【0059】
イメージセンサ２０７は、投影レンズ２０５によりイメージセンサ２０７に集束された二次電子ビームレット９のラスタ配置に適合するパターンの感知領域のアレイにより較正される。これにより、イメージセンサ２０７に入射した他の二次電子ビームレットから独立した各個別二次電子ビームレットの検出が可能である。図１に示すイメージセンサ２０７は、ＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤセンサ等の電子感応性の検出器アレイであり得る。このような電子感応性の検出器アレイは、シンチレータ素子又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含み得る。別の実施形態において、イメージセンサ２０７は、複数の二次電子粒子像点１５の焦点面に配置された電子－光子変換ユニット又はシンチレータ板として構成され得る。この実施形態において、イメージセンサ２０７は、電子－光子変換ユニットにより二次荷電粒子像点５で生成された光子を複数の光電子増倍管又はアバランシェフォトダイオード等の専用の光子検出素子（図示せず）に結像し導くリレー光学系をさらに含み得る。このようなイメージセンサは、参照により援用する前掲の米国特許第９，５３６，７０２号に開示されている。一例では、リレー光学系は、光を分割して第１低速光検出器及び第２高速光検出器へ導くビームスプリッタをさらに含む。第２高速光検出器は、複数の一次荷電粒子ビームレット３の走査速度に従って複数の二次電子ビームレット９の画像信号を分解するのに十分なほど高速である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り例えば構成される。第１低速光検出器は、ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサであることが好ましく、焦点スポット１５又は複数の二次電子ビームレット９の監視用及びマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の動作の制御用の高分解能センサデータ信号を供給する。
【0060】
複数の一次荷電粒子ビームレット３の走査による画像パッチの取得中に、ステージ５００は移動しないことが好ましく、画像パッチの取得後に、ステージ５００は取得すべき次の画像パッチに移動する。代替的な実施態様において、一括マルチビームラスタスキャナ１１０での複数の一次荷電粒子ビームレット３の第１方向の走査による画像の取得中に、ステージ５００は第２方向に移動し続ける。ステージ移動及びステージ位置は、レーザ干渉計、格子干渉計、共焦点マイクロレンズアレイ又はそれに類するもの等の当該技術分野で既知のセンサにより監視され制御される。
【0061】
本発明の一実施形態によれば、複数の電気信号が生成されてデジタル画像データに変換され、制御ユニット８００により処理される。画像スキャン中に、制御ユニット８００は、複数の二次電子ビームレット９からの適時に分解された強度信号を所定の時間間隔で検出するようにイメージセンサ２０７をトリガするよう構成され、複数の一次荷電粒子ビームレット３の全てのスキャン位置から画像パッチのデジタル画像が蓄積されて継ぎ合わされる。さらなる詳細を以下に記載する。
【0062】
物体照射ユニット１００のさらに他の態様を図２に示す。図１に示す要素に加えて、物体照射ユニット１００は、一次ビーム経路３ａに沿った第１ビーム経路から二次ビーム経路３ｂに沿った第２ビーム経路へ複数の一次ビームレット３を偏向するための少なくとも第１及び第２偏向器３５０及び３５１と、クロスオーバ面１０９に配置されたビームダンプ１３０とを含む、一組の偏向器を含む。ビームダンプ１３０は、中心のｚ軸１０５に対して軸外に配置され、複数の一次荷電粒子ビームレット３を吸収するよう構成される。少なくとも第１偏向器３５０は、結像制御ユニット８２０に接続される。少なくとも第１偏向器３５０がオフ状態の場合、複数の一次ビームレット３は、ビームダンプ１３０を越えてビーム経路３ａを辿り、対物レンズ１０２により試料表面に集束される。少なくとも第１偏向器３５０がオン状態の場合、複数の一次ビームレット３は選択的に偏向され、ビームクロスオーバ面１０９のビームクロスオーバ１０８の近くでｚ軸に対して軸外の距離ｄに配置されたビームダンプ１３０へ導かれる。
【0063】
画像パッチの取得によるウェーハ検査の方法を図３でより詳細に説明する。ウェーハは、そのウェーハ表面２５を複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点面に配置され、第１画像パッチ１７．１の中心２１．１がある。画像パッチ１７．１…ｋの規定の位置は、半導体フィーチャの検査のためのウェーハの検査部位に対応する。第１検査部位３３及び第２検査部位３５の規定の位置は、標準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。規定の第１検査部位３３は、いくつかの画像パッチ、例えば第１画像パッチ１７．１及び第２画像パッチ１７．２に分割され、第１画像パッチ１７．１の第１中心位置２１．１は、検査タスクの第１画像取得ステップのためにマルチビーム荷電粒子顕微鏡システム１の光軸１０５に位置合わせされる。第１画像パッチの第１中心２１．１は、第１画像パッチ１７．１の取得のための第１ローカルウェーハ座標系の原点として選択される。ウェーハ表面２５が登録されてウェーハ座標のローカル座標系が生成されるような、ウェーハ７を位置合わせする方法は、当該技術分野で既知である。
【0064】
複数の一次ビームレット３は、各画像パッチ１７．１…ｋに規則的なラスタ構成で分配され、ラスタ走査機構により走査されて画像パッチのデジタル画像が生成される。この例では、複数の一次荷電粒子ビームレット３は、Ｎ個のビームスポットを含む第１ラインにＮ個の一次ビームスポット５．１１、５．１２～５．１Ｎがあり、ビームスポット５．１１～ビームスポット５．ＭＮをＭ個のラインにした矩形のラスタ構成で配置される。Ｍ＝５×Ｎ＝５のビームスポットを簡単のために示すが、ビームスポット数Ｊ＝Ｍ×Ｎをより大きく、例えばＪ＝６１個のビームレット又は約Ｊ＝１００個以上のビームレットにすることができ、複数のビームスポット５．１１～５．ＭＮは、六角形又は円形のラスタ等の異なるラスタ構成を有することができる。
【0065】
走査経路２７．１１及び走査経路２７．ＭＮを有するビームスポット５．１１及び５．ＭＮの一次荷電粒子ビームレットの例で示すように、一次荷電粒子ビームレットのそれぞれは、ウェーハ表面２５にわたって走査される。複数の一次荷電粒子のそれぞれの走査は、走査経路２７．１１…２７．ＭＮに沿った往復動で例えば行われ、各一次荷電粒子ビームレットの各焦点５．１１…５．ＭＮは、一括マルチビーム走査偏向器システム１１０により、この例では例えば画像サブフィールド３１．ｍｎの最も左側の像点である画像サブフィールドラインの開始位置からｘ方向に一括して動かされる。各焦点５．１１…５．ＭＮは、続いて一次荷電粒子ビームレット３を正しい位置に一括走査することにより一括走査され、続いて一括マルチビームラスタスキャナ１１０は、複数の荷電粒子ビームレット３のそれぞれを並行して各サブフィールド３１．１１…３１．ＭＮの次のラインのライン開始位置に移動させる。後続の走査ラインのライン開始位置に戻る移動を、帰線と称する。一例では、帰線中に、複数の一次ビームレット３は、第１偏向器３５０により選択的に偏向されてビームダンプ１３０へ導かれる。この例では、一次荷電粒子ビームレット３は試料表面２５に到達しないと理解される。
【0066】
複数の一次荷電粒子ビームレット３は、走査経路２７．１１～２７．ＭＮを並行して辿り、それにより各サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの複数の走査画像が並行して得られる。画像取得のために、上述のように、複数の二次電子が焦点５．１１～５．ＭＮで放出され、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により集束され、第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０を通り検出ユニット２２０へ導かれてイメージセンサ２０７により検出される。複数の二次電子ビームレット９のそれぞれの連続データストリームが、走査経路２７．１１…２７．ＭＮと同期して複数の２Ｄデータセットに変換され、各画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮのデジタル画像データを形成する。複数の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの複数のデジタル画像は、画像スティッチユニットにより最後に継ぎ合わせられて第１画像パッチ１７．１のデジタルデータを形成する。各画像サブフィールド３１．１～３１．ＭＮは、サブフィールド３１．ｍｎ及びサブフィールド３１．ｍ（ｎ＋１）の重なり領域３９で示すように、隣接する画像サブフィールドとの小さな重なり領域を有する構成である。
【0067】
複数の一次荷電粒子ビームレットのラスタ構成は、図３の矩形のラスタ構成に限られず複数の一次荷電粒子ビームレットをライン状にした一次元のラスタ構成、複数の一次荷電粒子ビームレットを少なくとも円上に配置した円形のラスタ構成、又は図１５及び図１６で以下に示すような六角形のラスタ構成等、他のラスタ構成も可能であることが明らかである。
【0068】
次に、ウェーハ検査タスクの要件又は仕様を説明する。高スループットウェーハ検査のために、画像後処理に要する時間を含む各画像パッチ１７．１…ｋの画像取得時間は短くなければならない。他方では、画像分解能、画像精度、及び再現性等の画像品質の厳しい仕様を維持しなければならない。例えば、画像分解能の要件は通常は２ｎｍ以下であり、再現性は高い。画像精度は画像忠実度とも称する。例えば、フィーチャのエッジ位置、概してフィーチャの絶対位置精度を、高い絶対精度で求めるべきである。通常、位置精度の要件は分解能要件の約５０％又はそれ以下である。例えば、測定タスクには、１ｎｍ未満、０．５ｎｍ未満、又はさらに０．３ｎｍの精度の半導体フィーチャの寸法の絶対精度が必要である。したがって、複数の一次荷電粒子ビームレット３の焦点スポット５のそれぞれの横方向位置精度は、１ｎｍ未満、例えば０．５ｎｍ未満、又はさらに０．３ｎｍ未満でなければならない。高い画像再現性の下では、同じ領域の画像取得を繰り返すと第１及び第２反復デジタル画像が生成され、第１及び第２反復デジタル画像間の差が所定の閾値未満であることが理解される。例えば、第１及び第２反復デジタル画像間の画像歪みの差は、１ｎｍ未満、例えば０．５ｎｍ未満、さらに好ましくは０．３ｎｍ未満でなければならず、画像コントラスト差は１０％未満でなければならない。このように、結像動作を繰り返しても同様の画像結果が得られる。これは例えば、異なるウェーハダイの同様の半導体構造の画像取得及び比較に、又は得られた画像とＣＡＤデータから又はデータベース若しくは基準画像からの画像シミュレーションから得られた代表画像との比較に重要である。
【0069】
ウェーハ検査タスクの要件又は仕様の１つはスループットである。取得時間当たりの測定面積は、滞在時間、分解能、及びビームレット数により決まる。滞在時間の典型例は２０ｎｓ～８０ｎｓである。したがって、高速のイメージセンサ２０７におけるピクセルレートは、１２Ｍｈｚ～５０ＭＨｚの範囲にあり、毎分約１５個～２０個の画像パッチ又はフレームを得ることができる。１００個のビームレットの場合、画素サイズ０．５ｎｍの高分解能モードでのスループットの典型例は、０．０４５ｓｑｍｍ／ｍｉｎ（平方ミリメートル／分）であり、より多数のビームレット、例えば１００００個のビームレット及び２５ｎｍの滞在時間では、７ｓｑｍｍ／ｍｉｎを超えるスループットが可能である。しかしながら、従来技術のシステムでは、デジタル画像処理の要件がスループットを大きく制限する。例えば、従来技術の走査歪みのデジタル補償は、非常に時間がかかるので望ましくない。本発明の実施形態では、画像後処理の要件は減り、高精度の測定タスクのスループットは向上する。本発明の実施形態は、画像性能仕様を上述の要件内に維持しつつ、ウェーハ検査タスクの２Ｔｐｉｘｅｌ／ｈを超える、例えば約８～１０Ｔｐｉｘｅｌ／ｈの画素走査速度で高スループットを可能にする。例えば、本発明の実施形態では、各画像画素の位置精度は１ｎｍ未満に維持される。
【0070】
一括マルチビームラスタスキャナ１１０は、通常は非線形挙動を示し、一括マルチビームラスタスキャナ１１０により生成された偏向角αは、一括マルチビームラスタスキャナ１１０の電極に印加された電圧に対して線形ではない。さらに、偏向角αは、複数の一次荷電粒子ビームレットそれぞれで異なる。偏向角αのずれは、一次ビームレットの入射角βが大きくなると大きくなり、一括マルチビームラスタスキャナ１１０により走査誘起歪みの増大が生じる。本発明の第１実施形態において、走査誘起歪みは、偏向スキャナに供給される電圧信号の修正と、偏向スキャナの制御回路の設計の修正と、一括マルチビームラスタスキャナ１１０の動作の改良とにより低減される。
【0071】
マルチビームシステム１において、複数の荷電粒子ビームレット３は、同じ一括マルチビームラスタスキャナ１１０で、且つ走査電圧差ＶＳｐ（ｔ）からの偏向角ｓｉｎ（α）の関数従属性に従って一次ビームレット３毎に偏向電極に同じ電圧差ＶＳｐ（ｔ）を印加して、並行して走査される。図４は、伝播角βで一括マルチビームラスタスキャナ１１０に入る選択された一次ビームレット３の例での走査誘起歪みを示す。一括マルチビームラスタスキャナ１１０は、偏向電極１５３．１及び１５３．２と、走査電圧差ＶＳｐ（ｔ）を与える実施形態による電圧源とにより表される。簡単のために、第１方向のラスタ走査偏向用の偏向スキャナ電極のみを図示する。使用中に、走査偏向電圧差ＶＳｐ（ｔ）が印加され、静電界が電極１５３．１と１５３．２との間の交差体積１８９に形成される。第１電圧ＶＳｐ（ｔ１）＝０Ｖの場合、一次ビームレットは経路１５７ａに沿って交差体積１８９を横切り、偏向されない。対物レンズ１０２は、画像サブフィールド３１．ｏの中心位置２９．ｏに焦点又はビームスポットを形成する。第２電圧ＶＳｐ（ｔ２）＝Ｖ１の場合、一次ビームレットは経路１５７ｚに沿って交差体積１８９を横切り、角度α１だけ偏向されて理想位置２９．１から歪みベクトルｄｐｚだけ僅かに変位した位置にビームスポットを形成する。第３電圧ＶＳｐ（ｔ３）＝Ｖ２の場合、一次ビームレットは経路１５７ｆに沿って交差体積１８９を横切り、角度α２だけ偏向されて理想位置２９．２から歪みベクトルｄｐｆだけ僅かに変位した位置にビームスポットを形成する。サブフィールド座標は、サブフィールド３１．ｏの中心点２９．ｏに対する相対座標（ｐ，ｑ）で与えられる。サブフィールド中心座標Ｘ又は２９．ｏは、一次荷電粒子ビームレット１５７ａの入射角βに比例する。
【0072】
歪みベクトルｄｐｚ及びｄｐｆは、入射角βの角度に依存する。結果として、一次荷電粒子ビームレット３毎の特定の走査誘起サブフィールド歪みパターンが得られ、概して、走査誘起サブフィールド歪みパターンは、一次ビームレット及び画像サブフィールド毎に僅かに異なる。走査誘起サブフィールド歪みの差は、約数ｎｍ、例えば２ｎｍ又は３ｎｍ以下であり得る。
【0073】
第１実施形態を図１７に示す。第１実施形態によれば、偏向器の非線形性が複数の一次荷電粒子ビームレットについて最小化される。第１ステップＳ１において、走査誘起サブフィールド歪みパターンが、例えば所定の形状の較正パターンの測定により求められる。それにより、複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンが、複数のビームレットを第１又はｐ方向及び第２又はｑ方向に一括走査偏向するための一括偏向スキャナへの線形電圧ランプＶＬｐ（ｔ）、ＶＬｑ（ｔ）の印加により測定される。
【0074】
第２ステップＳ２において、複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンが統計的方法により分析され、基準歪みパターンが生成される。第１例において、基準歪みパターンは、複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンの平均により生成される。第２例において、基準歪みパターンは、最大閾値で最適化されるが、これは以下でより詳細に説明する。
【0075】
第３ステップＳ３において、基準歪みパターンが補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）に変換される。
【0076】
任意の反復ステップにおいて、補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）が線形電圧ランプＶＬｐ（ｔ）、ＶＬｑ（ｔ）に適用され、第１補正後電圧ランプＶＣｐ（ｔ）及びＶＣｑ（ｔ）が得られる。第１補正後電圧ランプＶＣｐ（ｔ）及びＶＣｑ（ｔ）を用いたステップＳ１及びステップＳ２の繰り返しにより、残留平均歪みパターンが得られる。反復ステップは、残留平均歪みパターンが例えば０．３ｎｍの閾値よりも大きなずれを示さなくなるまで繰り返される。
【0077】
ステップＳ４において、本発明の第２実施形態で説明するように、補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）又は残留補正後電圧ランプＶＣｐ（ｔ）及びＶＣｑ（ｔ）がメモリに記憶され、走査制御モジュールに供給される。最適化された補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）又は残留補正後電圧ランプＶＣｐ（ｔ）及びＶＣｑ（ｔ）により、複数の一次荷電粒子ビームレット３について最大走査誘起歪みが低減されて走査誘起サブフィールド歪みパターンが生成される。走査誘起歪みパターンは、サブフィールド毎のローカルサブフィールド座標ｐ及びｑからの関数として概して２次元の歪みベクトルＤ＝［ｄｐ，ｄｑ］（ｐ，ｑ）を示し、特定の（ｐ，ｑ）座標への偏向を生じるための電圧信号はｐ及びｑに依存し得ることが理解される。
【0078】
ステップＳ２の第２例において、基準歪みパターンは最大閾値で最適化される。この例では、基準歪みパターンは、複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンから最適化されて走査誘起歪みの最小値を達成する。基準歪みパターンが複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンから減算され、基準歪みパターンは、残留歪みが例えば１ｎｍ又は０．５ｎｍの所定の閾値を超える限り変更される。一例では、全ての一次ビームレットについて閾値未満の残留歪みが達成できるのではなく、閾値を超える残留歪みを有する特定の画像サブフィールドには、計測タスクの精度要件を超えるものとしてフラグが立てられる可能性がある。
【0079】
上述のプロセスの結果として、マルチビーム走査誘起歪みは、全体的に最小化され、例えば１／２以上低減される。マルチビーム走査誘起歪みの最小化により、例えばβ＝０の軸方向一次ビームレットの個別残留走査誘起サブフィールド歪みを増加させることができる代わりに、β＞０の周辺の一次ビームレットの残留走査誘起サブフィールド歪みが減る。一例を図５に示す。図５ａは、Ｊ＝６１個の一次荷電粒子ビームレットに関する各走査誘起サブフィールド歪みの最大値を示す。図５ｂは、補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）での補正後の走査誘起サブフィールド歪みの残留最大値を示す。サブフィールド３１．１５の最大歪み値が例えば１／２に大幅に低減される一方で、中心のビームレット３１．５５の走査誘起歪みは増大する。図６は、サブフィールド座標ｐに依存して一括偏向スキャナ１１０に印加された対応する電圧差の例を示す。線形依存性ＶＬは、Ｃ（ｐ，ｑ）により非線形偏向電圧ＶＣに補正され、これにより残留走査誘起サブフィールド歪みの最小化が得られる。
【0080】
複数の一次荷電粒子ビームレット３の走査誘起サブフィールド歪みは、一括偏向スキャナ１１０の非線形挙動だけでなく他の荷電粒子光学素子、例えば対物レンズ１０２の歪み又は他の収差にも起因して生じる。対物レンズ１０２は、電気力学的又は静電的な光学液浸レンズとすることができ、静電界及び磁界を利用して試料７の表面２５上に複数の焦点スポット５を形成することができる。このような素子は、一括走査偏向器１１０に加えて走査歪みに寄与し得る。第１実施形態による方法では、走査誘起歪みは走査誘起歪みの原点に関係なく全体的に最小化される。
【0081】
第１実施形態によれば、最大走査誘起歪みを低減する、マルチビーム荷電粒子走査電子顕微鏡１を較正する方法であって、
較正用試料の表面２５にわたって第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）で一括マルチビームラスタスキャナ１１０により複数の一次荷電粒子ビームレット３をラスタ走査することにより較正測定を実行する第１ステップと、
較正測定から複数の走査誘起歪みパターンを導出する第２ステップであり、走査誘起歪みパターンを複数の一次荷電粒子ビームレット３それぞれについて導出することを含む第２ステップと、
複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを分析して補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出する第３ステップと、
第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）を補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で修正して、一括マルチビームラスタスキャナ１１０を駆動するための修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を導出する第４ステップと
を含む方法が提供される。
較正用試料の表面２５にわたって第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）で一括マルチビームラスタスキャナ１１０により複数の一次荷電粒子ビームレット３をラスタ走査することにより較正測定を実行する第１ステップと、
較正測定から複数の走査誘起歪みパターンを導出する第２ステップであり、走査誘起歪みパターンを複数の一次荷電粒子ビームレット３それぞれについて導出することを含む第２ステップと、
複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを分析して補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出する第３ステップと、
第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）を補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で修正して、一括マルチビームラスタスキャナ１１０を駆動するための修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を導出する第４ステップと
を含む方法が提供される。
【0082】
一例では、分析する第３ステップは、平均値、加重平均値、又は中央値の計算のいずれかを含む統計的方法により複数の走査誘起歪みパターンの基準歪みパターンを導出するステップと、基準歪みパターンから補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出するステップとを含む。修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を一括マルチビームラスタスキャナ１１０に印加することにより、基準歪みパターンは、複数の走査誘起歪みパターンのそれぞれで事前補償され、最大走査誘起歪みが最小化される。
【0083】
一例では、最大走査誘起歪みが所定の閾値未満に最小化されるまで、第１～第４ステップが繰り返される。一例では、複数の一次荷電粒子ビームレットの最大走査誘起歪みの大半は、所定の閾値未満に低減され、少数の個別一次荷電粒子ビームレットの最大走査誘起歪みは、所定の閾値を超え得る。所定の閾値を超える個別一次荷電粒子ビームレットには、閾値を超えるものとしてフラグが立てられるか又はマークされ得る。一例では、フラグ付きの一次荷電粒子ビームレットは、高精度計測タスクに用いられず、又はフラグ付きの一次荷電粒子ビームレットにより得られたデジタル画像データにデジタル補償が適用される。
【0084】
一例では、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）は、被選択スキャンプログラムに従った走査誘起歪みの事前補償のために一括マルチビームラスタスキャナ１１０の制御ユニットのメモリに記憶される。
【0085】
第１実施形態の方法では、補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）が生成され、それにより複数の一次荷電粒子ビームレット３の走査誘起サブフィールド歪みを最小化することができる。補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）は、使用中に走査電圧信号に適用されて例えば非線形電圧ランプを生じさせる。本発明の第２実施形態は、スループットを向上し且つ走査誘起歪みを低減した高速ラスタ走査マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の一括マルチビームラスタスキャナ１１０に対する事前補償された電圧の生成及び印加を可能にする、結像制御システム８２０による一括偏向スキャナ１１０の改善された方法又は制御を説明する。制御システム８２０によるマルチビーム走査・画像取得方法７０７の第２実施形態を図７に示す。結像制御モジュール８２０により一括マルチビームラスタスキャナ１１０を制御する方法は、構成ステップ７１０を含む。構成ステップ７１０において、スキャンプログラム７６２が選択されて構成され、包括スキャン処理ステップ７２０に供給される。包括スキャン処理ステップ７２０において、スキャンプログラム７６２は、受付ステップ７２２でバスレシーバにより受け取られてスキャンコマンドプロセッサに供給され、スキャンコマンドプロセッサは、スキャンコマンド処理ステップ７２４でユニットスキャンコマンドシーケンス７６４を導出する。スキャンコマンド処理ステップ７２４中に、スキャンプログラム７６２は、ユニット点コマンド又は線コマンドにセグメント化され、線コマンドは、線の始点（ｕｉ，ｖｉ）及び終点（ｕｅ，ｖｅ）と、始点と終点との間の複数の点のラスタ間隔又はステップサイズ（ｄｕ，ｄｖ）とにより記述される。一例では、線コマンドは、ｕ（ｋ＝０）＝ｕｉとしてｕ（ｋ＋１）＝ｕ（ｋ）＋ｄｕ及びｖ（ｋ＝０）＝ｖｉとしてｖ（ｋ＋１）＝ｖ（ｋ）＋ｄｖに従った座標におけるｋ個のスキャン点により表される。ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４は、正規化又は単位座標（ｕ，ｖ）で導出され、これは例えば整数精度で計算され記述され得る。一例では、正規化又は単位座標（ｕ，ｖ）は、複数の画像サブフィールドのそれぞれのデジタル画像の画素座標を表す。ユニットスキャンコマンド７６４は、例えば正規化サブフィールド座標ｕ及びｖの２つの同期ストリームである。ユニットスキャンコマンド７６４の短いセグメントの例として、次の２つのスキャン座標の２つの同期ストリーム［…，ｕ（ｉ－１），ｕ（ｉ），ｕ（ｉ＋１），…］及び［…，ｖ（ｉ－１），ｖ（ｉ），ｖ（ｉ＋１），…］が挙げられる。
【0086】
ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４は、ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４を１次群変換により変換してユニットスキャンコマンドシーケンス７６４のスケール及び回転を調整する、頂点後処理ステップ７２６に供給される。頂点後処理ステップ７２６の例では、単位正規化サブフィールド座標ｕ，ｖは、浮動小数点精度で実際の画像サブフィールド座標ｐ，ｑにスケーリングされる。スケーリングは概して、実際の画像サブフィールド座標ｐ，ｑに比例する値への単位正規化サブフィールド座標ｕ，ｖのスケーリング及び回転により得ることができる。一例では、実際の画像サブフィールド座標（ｐ，ｑ）は、
ｐ＝Ａ１０＊ｕ＋Ａ０１＊ｖ＋Ａ００
ｑ＝Ｂ１０＊ｕ＋Ｂ０２＊ｖ＋Ｂ００
により得られ、較正ステップにおいて求められてスキャン制御ユニットのメモリに記憶されたスカラ値Ａｍｎ及びＢｍｎを用いる。頂点後処理ステップ７２６の例では、平均又は基準走査誘起歪みが、本発明の第１実施形態に従って求められ記憶されてメモリから読み出された補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で事前補償される。一例では、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）での補正は、始点及び終点を有する直線から曲線上の点ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）のベクトル又はストリームを生成し、それにより走査誘起歪みが事前補償され、一次荷電粒子ビームレットの実際の走査ラインが試料の表面上で直線を辿る。一例では、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）は、べき級数展開により表され、始点及び終点を有する直線コマンドが、例えば５次の折れ線に変換される。概して、（ｐ，ｑ）は、
ｐ＝Σｍ，ｎＡｍｎｕｍｖｎ
ｑ＝Σｍ，ｎＢｍｎｕｍｖｎ
に従った（ｕ，ｖ）のべき級数展開に応じて変わり得る。折れ線から、曲線上の点ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）のストリーム又はシーケンスが生成される。結果として、事前補償デジタルスキャン座標のシーケンスが、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）により修正されたサブフィールドスキャン座標（ｐ，ｑ）に対応して生成されるので、複数の画像サブフィールドの平均走査誘起歪みが最小化される。頂点後処理ステップ７２６の出力は、事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス又はストリーム７６６［…，ｐ（ｉ－１），ｐ（ｉ），ｐ（ｉ＋１），…］及び［…，ｑ（ｉ－１），ｑ（ｉ），ｑ（ｉ＋１），…］である。
ｐ＝Ａ１０＊ｕ＋Ａ０１＊ｖ＋Ａ００
ｑ＝Ｂ１０＊ｕ＋Ｂ０２＊ｖ＋Ｂ００
により得られ、較正ステップにおいて求められてスキャン制御ユニットのメモリに記憶されたスカラ値Ａｍｎ及びＢｍｎを用いる。頂点後処理ステップ７２６の例では、平均又は基準走査誘起歪みが、本発明の第１実施形態に従って求められ記憶されてメモリから読み出された補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で事前補償される。一例では、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）での補正は、始点及び終点を有する直線から曲線上の点ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）のベクトル又はストリームを生成し、それにより走査誘起歪みが事前補償され、一次荷電粒子ビームレットの実際の走査ラインが試料の表面上で直線を辿る。一例では、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）は、べき級数展開により表され、始点及び終点を有する直線コマンドが、例えば５次の折れ線に変換される。概して、（ｐ，ｑ）は、
ｐ＝Σｍ，ｎＡｍｎｕｍｖｎ
ｑ＝Σｍ，ｎＢｍｎｕｍｖｎ
に従った（ｕ，ｖ）のべき級数展開に応じて変わり得る。折れ線から、曲線上の点ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）のストリーム又はシーケンスが生成される。結果として、事前補償デジタルスキャン座標のシーケンスが、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）により修正されたサブフィールドスキャン座標（ｐ，ｑ）に対応して生成されるので、複数の画像サブフィールドの平均走査誘起歪みが最小化される。頂点後処理ステップ７２６の出力は、事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス又はストリーム７６６［…，ｐ（ｉ－１），ｐ（ｉ），ｐ（ｉ＋１），…］及び［…，ｑ（ｉ－１），ｑ（ｉ），ｑ（ｉ＋１），…］である。
【0087】
ユニットスキャンコマンド７６４又は事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６と並行して、同期制御コマンド７６８が包括スキャン処理ステップ７２０中に、例えば頂点後処理ステップ７２６において生成され、走査同期制御ステップ７１８に供給され、走査同期制御ステップ７１８は、ビーム偏向器３５０又は走査プロセスと同期動作するよう構成された他の素子によるビーム偏向ステップ等の一括走査に依存して働くマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の動作を制御する。走査同期制御ステップ７１８において、さらなる走査制御信号７６８を生成して包括スキャン処理ステップ７２０に供給することができる。例えば、走査同期制御ステップ７１８中に、複数の一次荷電粒子ビームレット３の偏向がトリガされ、複数の一次荷電粒子ビームレット３がビームダンプ１３０へ偏向されている間に走査制御信号７６８が包括スキャン処理ステップ７２０に供給される。別の例では、スキャンプログラム７６２の実行中に較正ステップ又はシステム測定ステップが要求され得る。共通の走査制御信号７６８により、包括スキャン処理ステップ７２０がスキャンプログラム７６２を中断するようトリガされ、さらなるデジタルスキャン信号が事前補償デジタルスキャンコマンド７６６の列に挿入され、これらは例えば現在のスキャン位置をより長い期間保持するか又は所定の較正ターゲットをスキャンするよう構成されている。一例では、スキャンコマンド処理ステップ７２４中に、ユニットスキャンコマンドを数回繰り返してユニットスキャンコマンドストリーム７６４に保持信号［…｛ｕ（ｉ），ｕ（ｉ），ｕ（ｉ），ｕ（ｉ），…｝…］及び［…｛ｖ（ｉ），ｖ（ｉ），ｖ（ｉ），ｖ（ｉ），…｝…］を供給することにより、さらなるユニットスキャンコマンドがユニットスキャンコマンドストリーム７６４に挿入される。保持信号を含むユニットスキャンコマンドストリーム７６４［…，ｕ（ｉ－１），ｕ（ｉ），｛ｕ（ｉ），ｕ（ｉ），ｕ（ｉ），ｕ（ｉ），…｝，ｕ（ｉ＋１），…］及び［…，ｖ（ｉ－１），ｖ（ｉ），｛ｖ（ｉ），ｖ（ｉ），ｖ（ｉ），ｖ（ｉ），…｝，ｖ（ｉ＋１），…］は、続いてデータストリームの流れの下流のさらなるステップに供給される。包括スキャン処理ステップ７２０が走査制御コマンド７６８からスキャンプログラム７６２を続行可能であると判定して保持信号の挿入を止めることによりスキャンプログラム７６２を続行するまで、保持信号は生成され挿入される。走査同期制御ステップ７１８及びスキャン処理ステップ７２０により供給された同期走査制御コマンド７６８は、共通のアクセスデータバスを利用することができる。走査同期制御ステップ７１８に供給される同期制御走査コマンド７６８と、走査同期制御ステップ７１８により供給される走査制御コマンド７６９とを、一例で以下でより詳細に説明する。
【0088】
事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６は、スキャン処理ステップ７２０により特定走査偏向制御ステップ７３０に供給される。特定走査偏向制御ステップ７３０の第１変換ステップ７３２において、事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６は、デジタル駆動信号７７０に変換されて一括ラスタ走査偏向器１１０の偏向電極のそれぞれを駆動する。一例では、一括ラスタ走査偏向器１１０は、８個の電極を有する八重極偏向器を含む。この例では、第１変換ステップ７３２中に、複数８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０が、複数８個の電極のそれぞれに１つずつ、事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６で供給された事前補償サブフィールドスキャン座標ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）に対応して生成される。
［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］→［ａ（ｉ），ｂ（ｉ），ｃ（ｉ），ｄ（ｉ），ｅ（ｉ），ｆ（ｉ），ｇ（ｉ），ｈ（ｉ）］＝ＣＭ＊［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］
第１変換ステップ７３２は、例えば一次方程式又はルックアップテーブルにより、事前補償デジタルスキャンコマンド７６６をデジタル駆動信号７７０に変換する。一次方程式の例は、２×８変換行列ＣＭを用いて上記に示す。８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０は、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）での事前補償を含むので、デジタル－アナログ変換の後続のＤＡ変換ステップ７３６ａにおいて、事前補償された８個の電圧信号ストリーム７７２が生成される。ラインスキャンの例では、このような電圧信号ストリーム７７２は、例えば線形性から僅かにずれた電圧ランプであり得る。一例を以下でより詳細に説明する。
［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］→［ａ（ｉ），ｂ（ｉ），ｃ（ｉ），ｄ（ｉ），ｅ（ｉ），ｆ（ｉ），ｇ（ｉ），ｈ（ｉ）］＝ＣＭ＊［ｐ（ｉ），ｑ（ｉ）］
第１変換ステップ７３２は、例えば一次方程式又はルックアップテーブルにより、事前補償デジタルスキャンコマンド７６６をデジタル駆動信号７７０に変換する。一次方程式の例は、２×８変換行列ＣＭを用いて上記に示す。８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０は、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）での事前補償を含むので、デジタル－アナログ変換の後続のＤＡ変換ステップ７３６ａにおいて、事前補償された８個の電圧信号ストリーム７７２が生成される。ラインスキャンの例では、このような電圧信号ストリーム７７２は、例えば線形性から僅かにずれた電圧ランプであり得る。一例を以下でより詳細に説明する。
【0089】
デジタル－アナログ変換ステップ７３６ａからの例えば８個の非線形電圧信号ストリームのシーケンスが、増幅ステップ７４０に供給される。増幅ステップ７４０中に、８個の電圧信号のシーケンス又はストリーム７７２は、例えば８個の増幅器の組により増幅される。得られた複数８個の増幅駆動電圧シーケンス７７４が、複数の一次荷電粒子ビームレット３の一括走査偏向のために一括マルチビームラスタ走査偏向器１１０の８個の電極に供給される。一括偏向ステップ７４２において、複数の一次荷電粒子ビームレット３は、複数の画像サブフィールドの各画像サブフィールド内で、被選択スキャンプログラム７６２のスキャン位置のシーケンスに対応する増幅駆動電圧シーケンス７７４に従って一括ラスタ走査される。上述の方法ステップでは、マルチビームラスタ走査偏向器１１０の電極毎に、例えば図６に示すような非線形の電圧ランプＶＣ（ｔ）が生成されて各電極に供給され、複数の一次荷電粒子ビームレットの一括ラスタ走査が高い柔軟性及び高速で達成される。上述と同様に、増幅駆動電圧シーケンス７７４は、複数の二次電子９の残りの走査の補償のために一括マルチビームラスタ走査偏向器２２２に供給される。
【0090】
通常、増幅ステップ７４０は、増幅器の使用中の非線形挙動に従って非線形性を示す。８個の増幅器の非線形性は予め決定することができ、８個のデジタル非線形増幅変換をメモリに記憶することができる。第２頂点後処理ステップ７３４中に、８個の増幅器の非線形性は、８個の非線形増幅変換を８個のデジタル駆動信号シーケンス７７０に適用することにより事前補償される。結果として、個々の増幅器の非線形性は個別に補償される。８個のデジタル補正後駆動信号シーケンス７７６が、続いてデジタル－アナログ変換器７３６ａに供給され、増幅器の非線形性が事前補償される。
【0091】
第２頂点後処理ステップ７３４中に、一組のデジタルオフセット７７８も生成されてデジタル－アナログ変換ステップ７３６ｂに供給され得る。デジタル－アナログ変換ステップ７３６ｂにより供給されたオフセット電圧７８０が、オフセット電圧フィルタステップ７３８によりフィルタリングされる。デジタル－アナログ変換ステップ７３６ａからの例えば８個の非線形電圧信号のシーケンスは、電圧合成ステップ６４１により少なくとも１つのオフセット電圧７８２と合成されて増幅ステップ７４０に供給される。デジタルオフセット及び対応するオフセット電圧７８２は、例えば、マルチビーム荷電粒子顕微鏡システム１の調整又は較正の較正ステップ又は調整ステップ（図示せず）から導出されメモリに記憶され得る。それにより、複数の一次荷電粒子ビームレット３のオフセット偏向又は補正が達成される。
【0092】
一例では、デジタル－アナログ変換ステップ７３６ｂに供給された一組のデジタルオフセット７７８は、スキャンプログラム７６４のパターンの中心のシフトを含み得る。図１４で以下に例として示すように、スキャンプログラム７６４は、例えば分離し得るいくつかの走査パターンを含み得る。概して、スキャンプログラムは、例えば第１中心を有する第１走査パターン及び第２中心座標を有する第２走査パターンに分類され得る。第２頂点後処理ステップ７３４中に、第１走査パターンの走査のための複数８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０を、第１中心座標に対して導出することができ、第２走査パターンの走査のための複数８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０を、第２中心座標に対して導出することができる。デジタル－アナログ変換ステップ７３６ａへの第１走査パターンの走査のための複数８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０の供給中に、第１中心座標を表す一組のデジタルオフセット７７８がデジタル－アナログ変換ステップ７３６ｂに供給される。デジタル－アナログ変換ステップ７３６ａへの第２走査パターンの走査のための複数８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０の供給中に、第２中心座標を表す一組のデジタルオフセット７７８がデジタル－アナログ変換ステップ７３６ｂに供給される。この方法により、複数８個のデジタル駆動信号ストリーム７７０の振幅が低減される。したがって、この方法では、特定走査偏向制御ステップ７３０の分解能を高めることが可能である。
【0093】
一例では、電圧増幅ステップ７４０の応答と電気接続及び電極の応答とは、電圧の変化又は電圧信号の周波数に依存する。例えば、各増幅器がローパスフィルタリング特性を有し得る。結果として、駆動電圧の速く大きな変化では、駆動電圧の遅延又はオーバーシュートが生じる。例えば、蛇行経路を辿る走査パターン（以下参照）では、実スキャン位置は、時間領域の駆動電圧ストリームのローパスフィルタリングに起因して、設計スキャン位置からずれ得る。一例では、設計スキャン位置からの実スキャン位置のこのようなずれは、第２頂点後処理ステップ７３４中に補償される。第２頂点後処理ステップ７３４において、スキャンプログラム又は走査パターンは、生成すべき電圧信号のシーケンスの時間周波数分析により分析される。電圧増幅器、電気接続、及び電極の周波数応答が考慮され、例えば逆フィルタリング技術により事前補償される。別の例では、所与の時間間隔で生じるべき電圧変化が計算される。時間間隔当たりの所与の電圧変化に関して、電圧増幅器、電気接続、及び電極の周波数応答が考慮され、デジタル駆動信号シーケンス７７６への対応する補正の適用により事前補償される。別の例では、メモリに記憶され被選択スキャンプログラム７６２に対応している規定の補正パターンが、デジタル駆動信号７７６に適用される。周波数応答又は規定の補正パターンは、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１のシステム較正中に予め求められて結像制御モジュー８２０のメモリに記憶され得る。この例では、被選択スキャンプログラム７６２を表すトリガ信号（図示せず）を、包括スキャン処理ステップ７２０中に頂点後処理ステップ７３４に供給することができ、既定の補正パターンの選択がトリガ信号により起動される。
【0094】
一例では、第２頂点後処理ステップ７３４中に、さらなる駆動信号が変換ステップ７３２により供給された８個の駆動信号に加えられる。それにより、例えば他のマルチビームパラメータが一括走査動作と並行して補正される。これは特に、例えば上述のような８個の電極を有する一括マルチビームラスタスキャナ１１０のように、一括ラスタ走査に必要なより多くの自由度を有する一括マルチビームラスタスキャナ１１０で可能である。
【0095】
概して、複数の一次荷電ビームレット３の一定の加速電圧で動作することが好ましい。複数の一次荷電ビームレット３の加速電圧は、例えば１５ｋＶ～３５ｋＶ、好ましくは２０ｋＶ～３０ｋＶの一定の加速電圧であり得る。しかしながら、一例では、複数の一次荷電ビームレット３の加速電圧は、制御ユニット８００を介して選択又は変更することができる。複数の一次荷電ビームレット３の可変に調整可能な加速電圧の例では、複数の一次荷電ビームレット３の加速電圧は例えば１０％増減され、増幅ステップ７４０において、選択又は調整された加速電圧に対応して増幅ゲインが選択される。この例では、必要な増幅ゲインに対応する信号が増幅ステップ７４０に供給され、複数の一次荷電ビームレット３の偏向用の電圧信号の増幅は、複数の一次荷電ビームレット３の選択された加速電圧に従って調整される。複数の一次荷電ビームレット３の加速電圧は、当該技術分野で既知の方法により、例えばマルチビーム荷電粒子顕微鏡システム１内の任意の加速電極に印加された電圧により調整することができる。
【0096】
第１包括スキャン処理ステップ７２０は、画像データ取得ステップ７５０にさらに接続される。一括偏向ステップ７４２中に、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３が画像パッチの各Ｊ個の画像サブフィールドに並行して入射することにより、Ｊ個の焦点で二次電子を生成し、これがＪ個の二次電子ビームレット９を形成する。複数Ｊ個の二次電子ビームレット９は、対物レンズ１０２により集束され、一括マルチビームラスタスキャナ１１０及びビームスプリッタ又はビーム分離器ユニット４００を一次荷電粒子ビームレット３の伝播方向とは逆の方向に通り、投影系２００により検出器２０７に結像される。アナログデータ収集ステップ７４８において、Ｊ個の二次ビームレットのそれぞれについて二次電子が検出され、複数Ｊ個の画像サブフィールドにおけるスキャン位置毎の二次電子ビームレット９のそれぞれの二次電子量を表す複数Ｊ個の変動電圧に変換される。結果として、Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６が生成されて画像データ取得ステップ７５０に供給される。画像取得ステップ７５０の第１画像アナログ－デジタル（ＡＤ）変換ステップ７５２において、Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６が、固定のＡＤ変換時間シーケンス且つ一定のＡＤ変換周波数でのＪ個の変動電圧ストリーム７８６の実際値を表すデジタル信号ストリームに変換される。ＡＤ変換時間シーケンスは、ＤＡ変換ステップ７３６におけるＤＡ変換と同期される（図７に破線で示す）。同期は、例えば第１包括スキャン処理ステップ７２０中にクロック信号生成器（下記参照）によりクロック信号７６０を生成して、クロック信号７６０を第１包括スキャン処理ステップ７２０から第２特定走査偏向制御ステップ７３０及び画像データ取得ステップ７５０に供給することにより達成される。図７の例では、クロック信号７６０はＤＡ変換ステップ７３６ａ及びＡＤ変換ステップ７５２に供給される。一例では、２００ＭＨｚのクロック信号７６０は、この場合はＤＡ変換ステップ７３６のＤＡ変換周波数及びステップ７５２中のＡＤ変換のＡＤ変換周波数と同等である例えば１００ＭＨｚのデジタルデータストリームの周波数の整数倍であり得る。ステップ７５２中のＡＤ変換及びステップ７３６ａ及び７３６ｂ中のＤＡ変換は、ｎを整数としてクロック信号７６０の１つ１つ、２つ毎、３つ毎、ｎ個毎の信号に対応する時間で同期され得る。
【0097】
ＡＤ変換ステップにより、Ｊ個のデジタルセンサデータストリーム７８８がデジタル画像データ選択ステップ７５４に供給される。デジタル画像データ選択ステップ７５４は、スキャンコマンド処理ステップ７２０からスキャンプログラム７６２を表す選択制御信号７４４を受け取る。選択制御信号７４４を用いて、デジタル画像データ選択ステップ７５４中に、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０がＪ個のデジタルセンサデータストリーム７８８から選択されることにより、例えばスキャンプログラム７６２の中断中に収集され上述の保持信号に対応するデジタルセンサデータがスキップされる。同様に、例えば帰線に対応するスキャン信号中に収集されたデジタルセンサデータがスキップされる。一例では、選択制御信号７４４は、ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４と同等である。一例では、フラグ信号シーケンスが生成され、これは、ユニットスキャンコマンドストリーム７６４のうち、画像データ取得ステップ７５０により収集されるデジタル画像画素に寄与するスキャン点に対応するユニットスキャンコマンドのそれぞれに対するラベルを提供する。デジタル画像データ選択ステップ７５４中に、ラベル付きのスキャンコマンドに対応するデジタルセンサデータのみが選択される。Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０は、デジタル画像データアドレッシング・書き込みステップ７５６に供給される。このステップにおいて、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０は、ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４に対応し且つＪ個の画像サブフィールドのそれぞれで分離された複数のアドレスでパラレルアクセスメモリに書き込まれる。第１例では、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０は、デジタル画像データアドレッシング・書き込みステップ７５６において前処理され、メモリアドレスのシーケンスに書き込まれるべき画素のシーケンスに分類される。代替例では、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０は、ユニットスキャンコマンド７６４から計算されたメモリアドレスに直接書き込まれる。
【0098】
デジタルデータアドレッシング・書き込みステップ７５６の例では、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個の画像データの複数Ｊ個のメモリアドレスポインタシーケンスが生成される。換言すれば、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個の画像データのそれぞれが、被選択スキャンプログラムに対応して、個々のメモリアドレスに書き込まれ、複数Ｊ個のデータは、複数Ｊ個の異なる重複しないメモリアドレスポインタシーケンスでパラレルアクセスメモリに書き込まれる。複数Ｊ個の異なる重複しないメモリアドレスポインタシーケンスは、スキャンプログラムに従った必要な画像画素数と複数Ｊ個の画像サブフィールドの数Ｊとに従って構成されてパラレルアクセスメモリに割り当てられ得る。一例では、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個の画像データのセグメント又は一部のみが、パラレルアクセスメモリに一度に書き込まれ、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個の画像データの新たなセグメント又は他の部分がパラレルアクセスメモリの同じメモリロケーションに書き込まれる前に、並列読み出し・画像処理ステップ７５８中に読み出される。
【0099】
この方法では、任意又はランダムな走査パターン、分離した走査経路、又は分解能を段階的に向上させた走査パターンを有するスキャンプログラムを含む、種々のスキャンプログラムが可能である。種々のスキャンプログラムは、複数の走査ラインを同じ方向に走査する従来技術の走査パターンを含み得る。このような場合、複数Ｊ個の画像データのそれぞれが、走査クロック間隔により制御された走査時間と同期した線形シーケンスで連続的にパラレルアクセスメモリに書き込まれる。スキャンプログラムの別の例では、走査ラインが交互方向に走査され、２つ毎に複数Ｊ個のメモリアドレスポインタシーケンスがライン終点座標に対応するメモリアドレスから線形に減少する。分離したスキャンプログラムの別の例では、例えば２つ毎又は３つ毎に走査ラインがスキップされた場合、複数Ｊ個のメモリアドレスポインタシーケンスはメモリアドレスのジャンプ又はギャップを含む。さらなる例を以下に記載する。
【0100】
並列読み出し・画像処理ステップ７５８において、パラレルアクセスメモリに記憶された複数の画像画素データ７９２が読み出され、さらなるデータ処理が実行される。複数の画像画素データ７９２の読み出しは、アドレッシング・書き込みステップ７５６中のＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９２の書き込みとは異なる順序であり得ると共に、アドレッシング・書き込みステップ７５６中のＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０に対して遅延し得る。マルチビーム走査・画像取得方法７０７は、デジタル画像データブロックがデジタル画像データアドレッシング・書き込みステップ７５６において実現され完了したときを特定するように制御信号を制御ユニット８００に供給することができる。制御ユニット８００は、制御信号を受け取るよう構成される。並列読み出し・画像処理ステップ７５８中に、制御信号は、画像フレームメモリからの実現又は完了したデジタル画像データブロックの読み出しをトリガする。画像処理の例は、画像フィルタリング、画像登録、閾値演算、オブジェクト検出、画像オブジェクトの寸法測定、歪み補償、コントラスト強調、逆畳み込み演算、又は画像相関の少なくとも１つを含む。画像処理はさらに、第２実施形態による走査・画像処理方法による複数Ｊ個の荷電粒子ビームレット３の同期走査により生成された複数Ｊ個の画像サブフィールドから単一の画像ファイルを形成するためのスティッチング演算を含み得る。
【0101】
第２実施形態によるマルチビーム走査・画像取得方法７０７において、スキャンプログラム７６２が構成ステップ７１０で選択され供給される。マルチビーム走査・画像取得方法７０７は、第１包括スキャン処理ステップ７２０、第２特定走査偏向制御ステップ７３０、及び第３画像データ取得ステップ７５０に分けられる。マルチビーム走査・画像取得方法７０７は、動作の同期と、マルチビーム走査・画像取得方法７０７中に生成されたデータのストリーム又はシーケンスのクロッキング及びストリーミングとに、共通のクロック信号７６０を利用する。共通のクロック信号７６０は、例えば包括スキャン処理ステップ７２０において生成され、第２及び第３ステップ７３０及び７５０に供給される。並列読み出し・画像ステップ７５８は、異なる又は同じクロック周波数で動作し得る。制御ユニット８００は、異なる又は同じクロック周波数で動作し得る。
【0102】
マルチビーム走査・画像処理方法７０７では、例えばＤＡ変換ステップ７３６とＡＤ変換ステップ７５２とを同期させて、ラスタ走査偏向及び画像画素データ収集の同期をとる。ＡＤ変換ステップ７５２の後のデータ処理における遅延と、増幅ステップ７４０及び一括偏向ステップ７４２の遅延とを、例えばデジタル画像データ選択ステップ７５４において較正し考慮することができる。それにより、ローカルサブフィールドｐ，ｑ座標の実際のスキャン位置に対応するデジタル画像画素データが、ｐ，ｑ座標の実際のスキャン位置に対応するユニットスキャンコマンドに対応するメモリアドレスに書き込まれる。
【0103】
第１包括スキャン処理ステップ７２０は、スキャンコマンド受付ステップ７２２、スキャンコマンド処理ステップ７２４、及び頂点後処理ステップ７２６の少なくとも１つを含んでいる。スキャンプログラム７６２から、事前補償デジタル走査コマンドシーケンス７６６がスキャン処理ステップ７２０により生成され、特定走査偏向制御ステップ７３０に供給される。各走査偏向制御ステップ７３０は、特定変換ステップ７３２、頂点後処理ステップ７３４、デジタル－アナログ変換ステップ７３６、及び増幅ステップ７４０の少なくとも１つを含んでいる。第３画像データ取得ステップ７５０は、ＡＤ変換ステップ７５２、デジタル画像データ選択ステップ７５４、及びデジタル画像データアドレッシング・書き込みステップ７５６を含んでいる。
【0104】
第１及び第２ステップ７２０及び７３０におけるモジュール分離には、包括スキャン処理ステップ７２０の適合又は変更の必要なく、各特定走査偏向制御ステップ７３０を異なる特定の一括マルチビームラスタ走査システム１１０又は第２一括マルチビームラスタ走査システム２２２に合わせて調整又は較正することができるという利点がある。したがって、例えば八重極スキャナ若しくは一連の四重極スキャナ、一連の双極スキャナ、又は他の一括マルチビームラスタ走査システム１１０が用いられるか否かに応じて、例えば特定の一括マルチビームラスタ走査システム１１０に必要とされるように特定走査偏向制御ステップ７３０を修正することが可能である。第１及び第２ステップ７２０及び７３０におけるモジュール分離により、マルチビーム荷電粒子システム１の系統的な収差が実際の一括走査システムの非線形効果の特定の収差から分離される。マルチビーム荷電粒子システム１の系統的な収差は、第１包括スキャン処理ステップ７２０において事前補償される。実際の一括走査システムの、例えばいずれの場合も増幅ステップ７４０中の電圧増幅の非線形性をそれぞれ含む第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０又は第２一括マルチビームラスタスキャナ２２２の特定の収差又は非線形効果は、各特定走査偏向制御ステップ７３０において事前補償される。一例では、マルチビーム走査・画像取得方法７０７は、少なくとも第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０の動作制御のための第１走査偏向制御ステップ７３０．１と、第２一括マルチビームラスタスキャナ２２０の動作制御のための第２走査偏向制御ステップ７３０．２とを含む。マルチビーム走査・画像取得方法７０７は、さらなる走査偏向制御ステップ７３０．３～７３０．ｎをさらに含むことができる。
【0105】
第１及び第３ステップ７２０及び７５０におけるモジュール分離には、複雑なスキャンプログラム７６２を、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットの一括走査動作と同期した複数Ｊ個のサブフィールドの画像取得用に選択し構成することができるという利点がある。例えば、画像データ取得ステップ７５０に対するフラグ付きのユニットスキャンコマンドの生成及び供給により、センサ２０７からのＪ個の変動電圧ストリーム７８６が、変換、選択、及び分類されてユニット走査座標に対応するメモリアドレスでパラレルアクセスメモリに書き込まれる。この方法では、任意又はランダムな走査パターン、分離した走査経路、又は分解能を段階的に向上させた走査パターンを有するスキャンプログラムを含む、種々のスキャンプログラムが可能である。スキャンプログラム７６２のいくつかの例を以下でより詳細に説明する。
【0106】
一例では、選択されている第１スキャンプログラム７６２が中断され、第１スキャンプログラム７６２の中断中に第２スキャンプログラムを選択することができる。それにより、例えば、複数Ｊ個の画像サブフィールドの複数Ｊ個の画像セグメントの較正測定又は反復測定が実行され、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１のドリフト等の特性が監視される。複数Ｊ個の画像セグメントの反復測定と、複数Ｊ個の画像セグメントに対応する画像データの監視とにより、例えばマルチビーム荷電粒子顕微鏡１のステージ移動又はステージドリフト、画像回転、フォーカスドリフト、又は他の変化を検出することができる。さらに別の例では、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の反復一括走査が複数Ｊ個の画像サブフィールドの複数Ｊ個の画像セグメントにわたって実行され、試料７の帯電が変わる。
【0107】
第２実施形態による方法７０７では、包括デジタルスキャンコマンド７６６がリアルタイムで生成され、特定走査偏向制御ステップ７３０及び画像取得ステップ７５０にリアルタイムで供給される。特定走査偏向制御ステップ７３０中に、複数の駆動電圧７７２及び７８２と増幅駆動電圧７７４とが生成され、例えば一括マルチビームラスタスキャナ１１０の電極にリアルタイムで供給される。同時に、他のデジタル制御コマンド７６８が生成され、少なくとも走査同期制御ステップ７１８にリアルタイムで供給される。本発明の第３実施形態によれば、第１又は第２実施形態による方法は、少なくとも１つのＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又は例えばＡＳＩＣ若しくはＣＰＬＤ（コンプレックスプログラマブルロジックデバイス）のような同等のシステムを含むハードウェアシステムで実装される。これらのタイプの実際のデバイスは、約１．５ＧＨｚ以上のクロック周波数でのデジタルデータシーケンスのストリーム処理を可能にする。図８は、第３実施形態を改良された結像制御モジュール８２０の例で示す。結像制御モジュール８２０は、動作制御モジュール８００に接続される。動作制御ユニット８００と結像制御ユニット８２０との間の接続は、１Ｇｂｉｔ／ｓ以上の範囲の高データレートのイーサネット接続であり得る。動作制御モジュール８００は、ユーザ入力又は他の入力デバイスによりスキャンプログラム７６２を選択できるよう構成されたスキャンプログラム選択モジュール８０４を含む。スキャンプログラム７６２は、検査タスクに用意され且つ例えば試料と共に与えられたコマンドにより、又は外部の制御コマンドにより自動的に選択することもできる。種々のスキャンプログラム７６２を、例えば外部デバイスにより定義することができ、且つ動作制御モジュール８００の不揮発性メモリ８０６に記憶することができる。被選択スキャンプログラム７６２は、上述のように、例えば蛇行スキャンプログラム、ジグザグスキャンプログラム、又は任意の他のスキャンプログラムであり得る。異なるスキャンプログラム７６２のさらなる例を以下に記載する。使用中に、被選択スキャンプログラム７６２は、メモリ８０６からスキャンプログラム選択モジュール８０４により選択され、イーサネット接続を介して結像制御モジュール８２０に供給され、結像制御モジュール８２０内でスキャン制御ユニット９３０及び画像データ取得ユニット８１０に供給される。結像制御モジュール８２０のスキャン制御ユニット９３０は、第１被選択スキャンプログラム７６２を受け取り記憶するよう構成され、且つ例えば第２実施形態に記載の方法により、例えば一括マルチビームラスタスキャナ１１０に対して駆動電圧７７４を生成して供給するよう構成される。一例では、画像データ取得ユニット８１０は、複数の遮蔽データ接続を介して結像検出器２０７に接続され、画像データ取得ユニット８１０は、結像検出器２０７から複数Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６を受け取り且つ第１被選択スキャンプログラム７６２に従って複数の一次荷電粒子ビームレット３の走査と同期した画像データストリームから２Ｄ画像セットを生成するよう構成される。したがって、画像データ取得８１０は、スキャン制御ユニット９３０に接続され、スキャン制御ユニット８３０は、使用中にスキャン制御ユニット９３０との画像データ取得ユニット８１０の同期にクロック信号を供給するよう構成される。画像データ取得ユニット８１０は、パラレルアクセスメモリ１８１６を含み、使用中にパラレルアクセスメモリ１８１６に２Ｄ画像セット又は２Ｄ画像データを書き込むよう構成される。画像データ取得ユニット８１０と画像取得ユニット８１０の同期動作とを、以下でより詳細に説明する。
【0108】
スキャン制御ユニット９３０は、投影系２０５の第２一括ラスタ走査システム２２２、他のシステム９６０、及び例えば偏向器３５０（図２参照）に接続される。スキャン制御ユニット９３０はさらに、投影系２０５の第２一括ラスタ走査システム２２２とスキャンプログラム７６２に従った走査動作との同期制御を必要とする他のシステム９６０とに対して駆動電圧７７４を生成して供給するよう構成される。このような他のシステムの例は、偏向器３５０であり、これは、被選択スキャンプログラム７６２が並行且つ同期の画像取得を用いない複数の一次荷電粒子ビームレット３の帰線又は他の走査コマンドを含む場合、複数の一次荷電粒子ビームレット３の任意の帰線中に複数の一次荷電粒子ビームレット３をビームダンプ１３０の位置に偏向するよう構成される。一例では、偏向器３５０は、使用中にトリガ信号をスキャン制御ユニット９３０に戻し、スキャン制御ユニット９３０は、ビームダンプ１３０へ及び再び光軸１０５への複数の一次荷電粒子ビームレット３の一括偏向と同期してスキャンプログラム７６２で制御された遅延を実行するよう構成される。図８に示す例では、スキャン制御ユニット９３０は、偏向器３５０の電極に駆動電圧を直接供給するよう構成される。代替例では、スキャン制御ユニット９３０は、ビーム偏向器３５０の外部制御ユニットに接続されることができ、ビーム偏向器３５０によるビーム偏向のためのトリガ信号をビーム偏向器３５０の外部制御ユニットに供給するよう構成される。
【0109】
結像制御モジュール８２０は、使用中に一括マルチビームラスタスキャナ１１０、一括偏向システム２２２、又は他のシステム９６０に必要な電圧を供給するよう構成された電源ユニット９２５をさらに含む。
【0110】
スキャン制御ユニット９３０は、補助スキャンシステム９５０にさらに接続される。一例では、補助スキャンシステム９５０は、前掲の２０２０年８月５日に出願された独国特許出願第１０２０２０２０９８３３．６号に記載のように、走査誘起歪みの個別補正用の補正システムであり得る。
【0111】
第３実施形態によれば、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、
複数Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮにわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括走査する少なくとも第１一括ラスタスキャナ１１０と、
Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット９を検出する検出器２０７を含む検出系２００と、
結像制御モジュール８２０であり、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム７６２に従った第１一括ラスタスキャナ１１０での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット９３０、及び
スキャン制御ユニット９３０及び検出器２０７に接続され、使用中にスキャン制御ユニット９３０により供給されたクロック信号と同期して検出器２０７からの複数Ｊ個の画像データを取得し選択するよう構成され、且つ複数Ｊ個の画像データを第１被選択スキャンプログラム７６２に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成された画像データ取得ユニット８１０
を含む結像制御モジュール８２０と
を備えている。
複数Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮにわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括走査する少なくとも第１一括ラスタスキャナ１１０と、
Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット９を検出する検出器２０７を含む検出系２００と、
結像制御モジュール８２０であり、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム７６２に従った第１一括ラスタスキャナ１１０での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット９３０、及び
スキャン制御ユニット９３０及び検出器２０７に接続され、使用中にスキャン制御ユニット９３０により供給されたクロック信号と同期して検出器２０７からの複数Ｊ個の画像データを取得し選択するよう構成され、且つ複数Ｊ個の画像データを第１被選択スキャンプログラム７６２に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成された画像データ取得ユニット８１０
を含む結像制御モジュール８２０と
を備えている。
【0112】
一例では、スキャン制御ユニット９３０は、第１被選択スキャンプログラム７６２に従ってユニットスキャンコマンドシーケンス７６４を生成するよう構成され、画像データ取得ユニット８１０は、使用中に複数Ｊ個の画像データを第１被選択スキャンプログラム７６２に従ったユニットスキャンコマンドシーケンス７６４に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成される。一例では、スキャン制御ユニット９３０は、使用中にクロック信号をスキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０に供給するよう構成されたクロック信号生成器９３８を含む。一例では、スキャン制御ユニット９３０は、ラスタ走査動作と同期動作するよう構成された少なくともさらに別のシステム９６０にさらに接続される。一例では、少なくともさらに別のシステム９６０は、使用中に複数Ｊ個の一次荷電粒子をビームダンプ１３０に一括偏向するよう構成された一括偏向器３５０である。一例では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、偏向系２００に第２一括ラスタスキャナ２２２を備え、スキャン制御ユニット９３０は、第２一括ラスタスキャナ２２２にさらに接続される。一例では、画像制御モジュール８２０は、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０に電圧を供給するよう構成され、且つ使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０又は第２一括ラスタスキャナ２２２に駆動電圧を供給するよう構成された、電圧源９２５をさらに含む。
【0113】
図９は、第３実施形態によるスキャン制御ユニット９３０のさらなる詳細を示す。スキャン制御ユニット９３０は、使用中に第２実施形態の包括スキャン処理ステップ７２０を実行するよう構成されたスキャンジェネレータモジュール９３２を含む。スキャンジェネレータモジュール９３２は、制御ユニット８００に接続される。制御ユニット８００は、使用中にスキャンプログラム７６２と、スキャンジェネレータモジュール９３２の動作を開始又は中断するためのトリガ信号とを供給するよう構成される。スキャンジェネレータモジュール９３２は、制御データをスキャンジェネレータモジュール９３２と交換するよう構成された汎用の入出力インタフェース（ＧＰＩＯ）９３４にさらに接続される。制御データは、例えば、基準又は平均走査誘起歪みに従った事前補償Ｃ（ｐ，ｑ）を例えば含む、第１実施形態に記載の方法によるシステム較正からの情報であり得る。
【0114】
スキャン制御ユニット９３０は、クロックユニット９３８を含む。クロックユニット９３８は、使用中にクロック信号７６０を供給する。スキャンジェネレータモジュール９３２は、クロックユニット９３８に接続され、スキャン制御ユニット９３０により制御されたデバイスの動作を同期させるよう構成される。クロック信号は、例えば、１００ＭＨｚ～４００ＭＨｚ、好ましくは１５０ＭＨｚ～２００ＭＨｚの範囲の周波数を有し得る。
【0115】
スキャン制御ユニット９３０は、複数の走査信号増幅器モジュール９３６．１～９３６．ｎを含み、これらのそれぞれが特定走査偏向制御ステップ７３０．１～７３０．ｎを実行するよう構成される。スキャンジェネレータモジュール９３２は、少なくとも第１走査信号増幅器モジュール９３６．１及び第２走査信号増幅器モジュール９３６．２に接続される。第１走査信号増幅器モジュール９３６．１は、一次荷電粒子ビーム経路（図１及び図４参照）の第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０の電極、例えば電極１５３．１及び１５３．２に接続される。第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０は、図９には八重極スキャナとして八角形で単純に図示されている。第２走査信号増幅器モジュール９３６．２は、二次電子ビーム経路の第２一括マルチビームラスタスキャナ２２２の電極に接続される。第２一括マルチビームラスタスキャナ２２２は、八重極スキャナとして八角形で単純に図示されている。説明を容易にするために、第１走査信号増幅器モジュール９３６．１と第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０の８個の電極との間の複数の８個の遮蔽電圧線の代わりに、高電圧接続を表す単一の線９７２のみが図示されている。高電圧接続９７２を含む各電圧接続は、電気的に遮蔽されることができ、クロストークが最小化される。
【0116】
増幅器モジュール９３６．１又は９３６．２は、第２実施形態による特定走査偏向制御ステップ７３０を実行するようそれぞれ構成される。したがって、各増幅器モジュール９３６は、変換ステップ７３２を実行するための変換ユニットと、頂点後処理ステップ７３４を実行するための頂点後処理ユニットとを含み、両方のユニットがＦＰＧＡで実装され得る。各増幅器モジュールは、デジタルスキャン座標のシーケンスをアナログ電圧に変換するデジタル－アナログ変換器をさらに含む。各増幅器モジュール９３６．ｉは、使用中に増幅ステップ７４０を実行するための、電圧源９２５に接続された増幅器をさらに含む。一例では、第１走査信号増幅器モジュール９３６．１の８個の増幅器は、第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０の８個の電極のそれぞれに約＋／－８０Ｖ以下、例えば＋／－５０Ｖの８個の高電圧を供給するよう通常は構成される。このような増幅器は、通常はローパス特性を有する。通常、走査信号増幅器モジュール９３６．ｉの増幅器の応答は、１ＭＨｚ～１０ＭＨｚである。増幅器のローパス特性は、上述のように事前補償することができる。したがって、頂点後処理ステップ７３４を実行するための増幅器モジュールの頂点後処理ユニットは、走査信号解析を実行し且つ第１走査信号増幅器モジュール９３６．１のローパス特性の事前補償を提供するよう構成される。一例では、ローパス特性が求められて例えば制御ユニット８００のメモリに記憶され、スキャンプログラムが、第１走査信号増幅器モジュール９３６．１のローパス特性に従って制御ユニット８００により調整される。例えば、遅延時間を被選択スキャンプログラムに挿入して、第１走査信号増幅器モジュール９３６．１により生成される大きな電圧変化の低周波数応答を考慮することができる。
【0117】
スキャンジェネレータモジュール９３２は、第３走査信号増幅器モジュール９３６．３及びさらなる走査信号増幅器モジュール９３６．１～９３６．ｎにさらに接続される。概して、複数の少なくとも第１及び第２走査信号増幅器モジュール９３６．１…９３６．ｎが複数の走査同期システム９６０．１…９６０．ｎに接続され、一次荷電粒子ビーム経路の第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０及び二次電子ビーム経路の第２一括マルチビームラスタスキャナ２２２が、複数の走査同期システム９６０．１…９６０．ｎの２つの例である。走査同期システム９６０．ｉの例は、走査多孔アレイ補正器６０１若しくは６０２、又は参照により本明細書に援用する２０２０年８月５日に出願された独国特許出願第１２０２０２０９８３３．６号に記載のような補正された一括マルチビームラスタスキャナ１１０に設けられた一組の補正電極であり得る。代替として、例えば走査多孔アレイ補正器６０１又は６０２を補助スキャンシステム９５０により制御することができ、補助スキャンシステム９５０は、スキャンジェネレータモジュール９３２にデジタル接続され、例えばクロックユニット９３８により供給された同じクロック信号により同期動作するよう構成される。
【0118】
スキャン制御ユニット９３０は、電源ユニット９２５に接続される。電源９２５は、使用中にスキャン制御ユニット９３０及び複数の走査信号増幅器モジュール９３６に電力を供給するよう構成される。電源９２５は、スキャン制御ユニット９３０及び走査信号増幅器モジュール９３６の低電圧小電流部分並びに例えば第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０での複数の一次荷電粒子ビームレットの走査偏向に必要な大電流信号の、低電圧サポートを提供するよう構成される。一例では、スキャンジェネレータモジュール９３２は、上述のように偏向ユニット３５０にさらに接続される。
【0119】
スキャンジェネレータモジュール９３２は、画像データ取得ユニット１８０にさらに接続され、使用中に、被選択スキャンプログラム７６２に従った走査画像取得の同期のためのクロックユニット９３８からのクロック信号を含む制御信号を画像取得ユニット８１０に供給するよう構成される。画像データ取得ユニット８１０の詳細を、以下でより詳細に説明する。
【0120】
第３実施形態によれば、スキャン制御ユニット９３０は、
クロックユニット９３８に接続されたスキャンジェネレータモジュール９３２と、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続された第１増幅器モジュール９３６．１と、
第２一括ラスタスキャナ２２２に接続された第２増幅器モジュール９３６．２と
を備え、スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中に第１増幅器モジュール９３６．１及び第２増幅器モジュール９３６．２に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
第１増幅器モジュール９３６．１は、使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
第２増幅器モジュール９３６．２は、使用中に第２一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成される。
クロックユニット９３８に接続されたスキャンジェネレータモジュール９３２と、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続された第１増幅器モジュール９３６．１と、
第２一括ラスタスキャナ２２２に接続された第２増幅器モジュール９３６．２と
を備え、スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中に第１増幅器モジュール９３６．１及び第２増幅器モジュール９３６．２に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
第１増幅器モジュール９３６．１は、使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
第２増幅器モジュール９３６．２は、使用中に第２一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成される。
【0121】
一例では、スキャンジェネレータモジュール９３２は画像取得モジュール８１０にさらに接続される。一例では、スキャン制御ユニット９３０は、使用中にラスタ走査偏向と同期動作するよう構成されたシステム９６０．３に接続された、少なくともさらに別の増幅器モジュール９３６．３を含む。
【0122】
図１０は、増幅器モジュール９３６．１…９３６．ｎのさらなる詳細を第１増幅器モジュール９３６．１の例で示す。増幅器モジュール９３６．１は、デジタルデータ接続線９７４を介してスキャンジェネレータモジュール９３２に接続された変換・頂点後処理ユニット９４０を含み、デジタルデータ接続線９７４は、例えば２つの事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６用の２つのデータ線を２つの走査方向ｐ及びｑのそれぞれに１つずつ含む。変換・頂点後処理ユニット９４０は、変換・頂点後処理用の追加制御信号を供給する記憶・制御ユニット９４２にさらに接続され、追加制御信号は、例えばマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の前の較正ステップにおいて求められて記憶・制御ユニット９４２のメモリに記憶されている。変換・頂点後処理ユニット９４０は、使用中に変換ステップ７３２及び頂点後処理ステップ７３４を実行するよう構成される。変換・頂点後処理ユニット９４０は、使用中に変換・頂点後処理ユニット９４０により生成されたデジタル補正後駆動信号シーケンス７７６を使用中に供給するために、複数の走査デジタル－アナログ変換器９４６．１～９４６．８（２つのみ図示）に接続される。各走査デジタル－アナログ変換器９４６．１～９４６．８の各出力線が、個々の増幅器９４８．１～９４８．８（２つのみ図示）に接続され、例えば第１走査デジタル－アナログ変換器９４６．１の第１出力線が増幅器９４８．１に接続される。増幅器９４８．１～９４８．８は、走査デジタル－アナログ変換器９４６．１～９４６．８により供給された８個の非線形電圧信号７７２を８個の増幅駆動電圧シーケンス７７４に増幅するために電源９２５に接続される。各増幅器９４８．１～９４８．８の出力線は、８個の高電圧接続９７２．１～９７２．８（２つのみ図示）を介して八重極スキャナ１１０の８個の電極に接続される。
【0123】
記憶・制御ユニット９４２は、デジタルオフセット信号をオフセットＤＡＣ９４４にさらに供給することができ、オフセットＤＡＣ９４４は、増幅器９４８．１～９４８．８に供給されるこの例では８個のオフセット電圧を生成する。したがって、オフセットＤＡＣ９４４は、増幅器９４８．１～９４８．８の入力線に接続される。記憶・制御ユニット９４２は、汎用の入出力デバイス（ＧＩＰＯ）９３４にさらに接続され、記憶・制御ユニット９４２のメモリに記憶する制御コマンド又は制御信号を受け取るよう構成される。
【0124】
スキャンジェネレータモジュール９３２は、第１ＦＰＧＡで実装され得る。第１増幅器モジュール９３６．１の変換・頂点後処理ユニット９４０及び記憶・制御ユニット９４２は、第２ＦＰＧＡで実装され得る。増幅器モジュール９３６．２の対応する変換・頂点後処理ユニット９４０及び対応する記憶・制御ユニット９４２は、第３ＦＰＧＡで実装され得る。画像データ取得ユニット８１０は、以下に示すように第４ＦＰＧＡで実装されたユニットを含む。
【0125】
第３実施形態によれば、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、少なくとも２つの増幅器モジュール９３６．１及び９３６．２を備え、少なくとも第１増幅器モジュール９３６．１は、
使用中に少なくとも２つの事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６を少なくとも第１及び第２デジタル補正後駆動信号シーケンス７７６に変換するよう構成された変換・頂点後処理ユニット９４０であり、少なくとも２つの事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６を受け取るためにスキャン制御ユニット９３０に接続された変換・頂点後処理ユニット９４０と、
使用中に少なくとも第１及び第２デジタル補正後駆動信号シーケンス７７６を受け取り且つ使用中に少なくとも第１及び第２デジタル補正後駆動信号シーケンス７７６を少なくとも第１及び第２非線形電圧信号７７２に変換するために、変換・頂点後処理ユニット９４０に接続された少なくとも第１及び第２走査デジタル－アナログ変換器９４６．１及び９４６．２と、
それぞれが電源ユニット９２５に接続された少なくとも第１及び第２増幅器９４８．１及び９４８．２と
を含んでおり、第１増幅器９４８．１は、第１走査デジタル－アナログ変換器９４６．１に接続され、使用中に第１非線形電圧信号７７２．１を高電圧出力に変換するよう構成され、第１増幅器９４８．１は、第１高電圧接続９７２．１を介して一括走査偏向器１１０の第１電極にさらに接続され、
第２増幅器９４８．２は、第２走査デジタル－アナログ変換器９４６．２に接続され、使用中に第２非線形電圧信号７７２．２を高電圧出力に変換するよう構成され、第２増幅器９４８．２は、第２高電圧接続９７２．２を介して一括走査偏向器１１０の第２電極にさらに接続される。
使用中に少なくとも２つの事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６を少なくとも第１及び第２デジタル補正後駆動信号シーケンス７７６に変換するよう構成された変換・頂点後処理ユニット９４０であり、少なくとも２つの事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６を受け取るためにスキャン制御ユニット９３０に接続された変換・頂点後処理ユニット９４０と、
使用中に少なくとも第１及び第２デジタル補正後駆動信号シーケンス７７６を受け取り且つ使用中に少なくとも第１及び第２デジタル補正後駆動信号シーケンス７７６を少なくとも第１及び第２非線形電圧信号７７２に変換するために、変換・頂点後処理ユニット９４０に接続された少なくとも第１及び第２走査デジタル－アナログ変換器９４６．１及び９４６．２と、
それぞれが電源ユニット９２５に接続された少なくとも第１及び第２増幅器９４８．１及び９４８．２と
を含んでおり、第１増幅器９４８．１は、第１走査デジタル－アナログ変換器９４６．１に接続され、使用中に第１非線形電圧信号７７２．１を高電圧出力に変換するよう構成され、第１増幅器９４８．１は、第１高電圧接続９７２．１を介して一括走査偏向器１１０の第１電極にさらに接続され、
第２増幅器９４８．２は、第２走査デジタル－アナログ変換器９４６．２に接続され、使用中に第２非線形電圧信号７７２．２を高電圧出力に変換するよう構成され、第２増幅器９４８．２は、第２高電圧接続９７２．２を介して一括走査偏向器１１０の第２電極にさらに接続される。
【0126】
図１１は、画像データ取得ユニット８１０のアーキテクチャ及びコンポーネントを示し、画像データ取得ユニット８１０の使用中のコンポーネント及び動作のさらなる詳細を以下で説明する。
【0127】
画像データ取得ユニット８１０は、複数のアナログ－デジタル（ＡＤ）変換器を含むアナログ－デジタル変換モジュール又はＡＤＣモジュール１８０８を含む。一例では、イメージセンサ２０７は、複数Ｊ個の二次電子ビームレットに対応する複数Ｊ個のフォトダイオードを含む。Ｊ個のフォトダイオード、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）のそれぞれが、個々のアナログ－デジタル変換器に接続される。イメージセンサ２０７は、例えば参照により本明細書に完全に援用する例えばＤＥ１０２０１８００７４５５号に記載のように電子－光子変換器をさらに含み得る。
【0128】
Ｊ個のフォトダイオードは、Ｊ個の画像サブフィールドにおける発生電子に対応してＪ個の変動電圧を生成する。フォトダイオードとＡＤＣモジュール１８０８との間に、複数の増幅器を配置することができる。複数Ｊ個の二次電子ビームレットのそれぞれの複数Ｊ個の結像チャネルのそれぞれについて、較正ステップにおいてオフセット及びゲインを別個に調整することができ、複数Ｊ個の較正された変動センサ電圧が生成される。構成及び方法の詳細は、前掲のＤＥ１０２０１８００７４５５号に記載されている。複数Ｊ個の較正されたセンサ電圧は、ＡＤＣユニット１８０８に供給される。ＡＤＣモジュール１８０８の複数Ｊ個のＡＤ変換器は、較正されたＪ個のセンサ電圧から複数Ｊ個のデジタルデータストリームを生成するよう構成される。ＡＤＣモジュール１８０８は、６０ＭＨｚ～４００ＭＨｚ又はそれ以上の一定のＡＤＣクロックで複数Ｊ個のデジタルデータストリームを生成して供給するよう構成される。
【0129】
ＡＤＣモジュール１８０８の複数Ｊ個のＡＤ変換器は、ＡＤＣクロック信号により制御される。ＡＤＣモジュール１８０８は、スキャン制御ユニット９３０に接続される。一例では、ＡＤＣクロック信号は、例えば、クロックユニット９３８により生成されてスキャン制御ユニット９３０によりＡＤＣモジュール１８０８に供給される走査クロック信号と同期される。代替例では、ＡＤＣモジュール１８０８は、別個のクロック信号生成器を含み、クロック信号生成器は、スキャン制御ユニット９３０により供給された制御データに応答してＡＤＣクロック信号を生成するよう構成される。
【0130】
レコーダ１８１０がＡＤＣモジュール１８０８に接続され、ＡＤＣモジュールへのインタフェースを提供し、複数Ｊ個のデジタルデータストリームを受け取るよう構成される。レコーダ１８１０は、複数Ｊ個のデータストリームを取得モジュール（ＡＣＱ）１８１２に供給するよう構成される。ＡＣＱ１８１２は、クロックユニット９３８により生成されスキャン制御ユニット９３０により供給された走査クロック信号を受け取るよう構成される。したがって、ＡＣＱ１８１２は、スキャン制御ユニット９３０に接続される。ＡＣＱ１８１２は、複数のデジタルデータストリームを走査クロック信号と同期させ且つ複数Ｊ個の同期デジタルデータストリームを画像データ分類器１８２０に供給するよう構成される。画像データ分類器１８２０は、ＡＣＱ１８１２に接続され、複数の同期デジタルデータストリームを分類してパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成される。画像データ分類器１８２０は、画素平均化ユニット１８２２及びライン平均化ユニット１８２４及び画素アドレッシングユニット１８２６を含む。３つのユニット１８２２、１８２４、及び１８２６は、順次又は並列に配置され得る。画像データ分類器１８２０は、スキャン制御ユニット９３０に接続され、被選択スキャンプログラム７６２に対応する制御データを受け取るよう構成される。画素平均化ユニット１８２２及びライン平均化ユニット１８２４は、スキャン制御ユニット９３０により供給された制御データに応答して各デジタルデータストリームの複数のデジタルデータにわたって処理を実行するよう構成される。処理は、例えば平均化又は差の計算であり得る。画素アドレッシングユニット１８２６は、画素平均化ユニット１８２２及びライン平均化ユニット１８２４から複数Ｊ個の平均化デジタルデータストリームを受け取り且つ画素アドレスを導出してデジタルデータのそれぞれに割り当てるよう構成される。画素又はライン平均化のいくつかの例を以下でより詳細に説明する。画素アドレッシングユニット１８２６は、フレームグラバメモリ又はパラレルアクセスメモリ１８１６に接続され、Ｊ個のデジタルデータストリームの各デジタルデータ値を被選択スキャンプログラム７６２に従った画素アドレスに対応するパラレルアクセスメモリ１８１６の画素アドレスに書き込むよう構成される。
【0131】
一例では、走査クロックユニット９３８により供給されたクロック周波数又はＡＤＣユニット１８０８のクロック周波数が調整可能である。例えば走査クロックユニット９３８による走査クロック周波数の調整により、複数の画像画素のそれぞれの滞在時間を可変に調整することができる。一例では、走査クロックユニット９３８による走査クロック周波数は２００ＭＨｚであり、各スキャン位置が、Ｈ＝２クロック信号に対してスキャン制御ユニット９３０により保持される。したがって、スキャン位置毎の滞在時間は１０ｎｓである。Ｈ＝２からＨ＝３への保持間隔の変更により、滞在時間は１５ｎｓに増加する。滞在時間の微調整は、２００ＭＨｚから例えば１８０ＭＨｚで滞在時間約１１ｎｓのＨ＝２、又は２００ＭＨｚから例えば２２０ＭＨｚへの変更で滞在時間約１３．６ｎｓのＨ＝３とする、走査クロックユニット９３８による走査クロック周波数の調整により達成され得る。走査クロック周波数及び場合よっては画素平均化ユニット１８２２による画素平均化量の微調整により、有効画素滞在時間を調整することができ、所定の信号対雑音比（ＳＮＲ）を達成することができる。
【0132】
フレームグラバメモリバンク１８１６は、並列読み出しのために制御ユニット８００に接続され、制御ユニット８００は、Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮ（図３参照）に対応する複数Ｊ個のデジタル画像を読み出すよう構成される。制御ユニット８００の画像スティッチユニット８１２は、１つの画像パッチ、例えば画像パッチ１７．ｋに対応する１つのデジタル画像ファイルにＪ個のデジタル画像を継ぎ合わせるよう構成される。画像スティッチユニット８１２は、画像データプロセッサ・出力８１４に接続され、画像データプロセッサ・出力８１４は、デジタル画像ファイルから情報を抽出するよう構成され、且つデジタル画像ファイルをメモリに書き込むか又はデジタル画像ファイルからの情報をディスプレイに供給するよう構成される。
【0133】
第３実施形態によれば、画像データ取得ユニット８１０は、
イメージセンサ２０７に接続されて使用中に複数Ｊ個の変動電圧７８６を複数Ｊ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール１８０８と、
ＡＤＣモジュール１８０８及びスキャン制御ユニット９３０に接続され、使用中に、複数Ｊ個のデジタルセンサデータストリーム７８８から、且つ被選択スキャンプログラム７６２に従ってスキャン制御ユニット９３０により使用中に供給される選択制御信号７４４から、複数Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を選択するよう構成された取得制御ユニット１８１２と、
取得制御ユニット１８１２、スキャン制御ユニット９３０、及びパラレルアクセスメモリ１８１６に接続された画像データ分類器１８２０と
を備え、画像データ分類器１８２０は、使用中に複数のデジタル画像データ値ストリーム７９０を被選択スキャンプログラム７６２に従った複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成される。
イメージセンサ２０７に接続されて使用中に複数Ｊ個の変動電圧７８６を複数Ｊ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール１８０８と、
ＡＤＣモジュール１８０８及びスキャン制御ユニット９３０に接続され、使用中に、複数Ｊ個のデジタルセンサデータストリーム７８８から、且つ被選択スキャンプログラム７６２に従ってスキャン制御ユニット９３０により使用中に供給される選択制御信号７４４から、複数Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を選択するよう構成された取得制御ユニット１８１２と、
取得制御ユニット１８１２、スキャン制御ユニット９３０、及びパラレルアクセスメモリ１８１６に接続された画像データ分類器１８２０と
を備え、画像データ分類器１８２０は、使用中に複数のデジタル画像データ値ストリーム７９０を被選択スキャンプログラム７６２に従った複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成される。
【0134】
一例では、ＡＤＣモジュール１８０８は、クロックユニット９３８に接続され、使用中にクロックユニット９３８からクロック信号を受け取り且つ使用中に複数Ｊ個の変動電圧７８６を複数Ｊ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換するための複数のＡＤ変換器の動作を同期させるよう構成される。一例では、クロックユニット９３８は、制御ユニット８００に接続され、制御ユニット８００から制御信号を受け取るよう構成され、且つ使用中にクロックユニット９３８のクロック周波数を変更するよう構成される。それにより、走査結像動作のクロック信号及び滞在時間がマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の使用中に変わる。
【0135】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の結像制御モジュール８２０は、並列に配置された少なくとも第１画像データ取得ユニット８１０．１及び第２画像データ取得ユニット８１０．２を含む複数Ｌ個の画像データ取得ユニット８１０．ｎを含み得る。画像データ取得ユニット８１０．ｎのそれぞれは、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットのうちＳ個のビームレットの部分集合に対応するイメージセンサ２０７のセンサデータを受け取って、複数Ｊ個のデジタル画像データ値ストリームのうちＳ個のデジタル画像データ値ストリームの部分集合を生成するよう構成され得る。Ｌ個の画像データ取得ユニット８１０．ｎそれぞれに帰属するＳ個のビームレットの数は、同一とすることができ、Ｓ×Ｌ＝Ｊである。Ｓの数は、例えば６～１０、例えばＳ＝８である。並列画像データ取得ユニット８１０．ｎの数Ｌは、一次荷電粒子ビームレットの数Ｊに応じて例えば１０～１００又はそれ以上であり得る。結像制御モジュール８２０のモジュール概念により、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１における荷電粒子ビームレットの数Ｊは、並列画像データ取得ユニットの追加により増やすことができる。
【0136】
実施形態によれば、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１による走査動作及び画像取得は、被選択スキャンプログラム７６２に従って可能である。一例では、ウェーハ検査タスク中に、複数の検査部位、例えば検査部位３３及び検査部位３５（図３参照）が検査タスクの対象となる。第１検査部位３３に対して、第１被選択スキャンプログラム７６２．１を選択することができ、第２検査部位３５に対して、第２被選択スキャンプログラム７６２．２を選択することができる。一例では、第１検査部位３３は、第１被選択スキャンプログラム７６２．１に従った第１測定で検査され、第２測定では、第１検査部位３３が第３被選択スキャンプログラム７６２．３に従った第２測定で検査される。各画像取得中に、被選択スキャンプログラムは、例えば中間監視タスクのために断続させることができる。マルチビーム走査・画像取得方法７０７及び結像制御モジュール８２０では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡での柔軟な走査制御及び同期画像取得が可能であり、高スループット及び高精度で複数の異なるスキャンプログラムに従った動作を可能にする。結像制御モジュール８２０のモジュールアーキテクチャは、例えば付加的なビーム偏向又は走査補正手段がない比較的単純なマルチビーム荷電粒子顕微鏡１、又は多孔補正器６０１又は６０２等の走査誘起収差の補償用の数種類の走査補償器を含み且つビームダンプ１３０を伴うビーム偏向器３５０を含む比較的複雑なマルチビーム荷電粒子顕微鏡１に関して、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の構成専用に結像制御モジュール８２０を適合させることができる。
【0137】
したがって、本発明による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を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
被選択スキャンプログラム７６２で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、スキャン制御ユニット９３０は、包括スキャンジェネレータモジュール９３２と、第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール９３６．１と、第２一括ラスタスキャナ２２０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール９３６．２とを含んでおり、
スキャン制御ユニット９３０は、使用中に被選択スキャンプログラム７６２と同期動作する第３動作ユニット９６０．３又は別の動作ユニット９６０．ｎの制御用の第３増幅器モジュール９３６．３又は別の増幅器モジュール９３６．ｎを任意に含むようになされる。
複数の一次荷電粒子ビームレットを生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
被選択スキャンプログラム７６２で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、スキャン制御ユニット９３０は、包括スキャンジェネレータモジュール９３２と、第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール９３６．１と、第２一括ラスタスキャナ２２０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール９３６．２とを含んでおり、
スキャン制御ユニット９３０は、使用中に被選択スキャンプログラム７６２と同期動作する第３動作ユニット９６０．３又は別の動作ユニット９６０．ｎの制御用の第３増幅器モジュール９３６．３又は別の増幅器モジュール９３６．ｎを任意に含むようになされる。
【0138】
一例では、包括スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中にマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の系統的な走査誘起収差を事前補償するよう構成された頂点後処理ユニットを含む。一例では、各増幅器モジュールは、頂点後処理ユニット、デジタル－アナログ変換器、及び増幅器を含み、各増幅器モジュールにおいて、同期動作する動作ユニット９６０．ｉと併せた増幅器モジュールの動作の非線形性が、動作ユニット９６０．ｉ、例えば第１一括ラスタスキャナ１１０又は第２一括ラスタスキャナ２２２毎に個別に事前補償される。
【0139】
スキャンプログラム及び被選択スキャンプログラムに従った画像取得の例を、図１２～図１５に示す。例は、単一の画像サブフィールド３１．ｍｎで示し、複数Ｎ個の一次荷電粒子ビームレット３が一括マルチビームラスタスキャナ１１０により並行してラスタ走査され（図３も参照）、複数Ｎ個の二次電子ビームレット９が一括マルチビームラスタスキャナ１１０及び第２一括マルチビームラスタスキャナ２２２により並行してラスタ走査されて、複数Ｎ個のデータストリームを受け取るために検出器アレイ２０７に集束されることが理解される。
【0140】
図１２ａは、従来のスキャンプログラムに従ったジグザグラスタ走査パターンの第１例のスキャンプログラム７１２を示す。スキャンプログラム７１２は、ラインの始点及びラインの終点が同じｐ座標にそれぞれあり、各ラインのｐ座標が続いて例えばｄｑ＝１ｎｍのラスタ距離ｄｑだけ増加する、ラインスキャンのシーケンスを含む。ラインの終点と後続ラインの始点との間で、複数の一次荷電粒子ビームレットは後続ラインの開始位置に素早く戻される（「帰線」）。
【0141】
図１２ｂは、生成された信号のうちスキャン制御ユニット９３０により受け取られたいくつかを示す。走査電圧Ｕｐは、ｐ方向のラインの始点からラインの終点への複数の一次荷電粒子ビームレットの反復一括走査偏向のための電圧を表す。この図は、ｘ又はｐ方向の走査用の一対の電極と、ｙ方向又はｑ方向の走査用の一対の電極とを有する一括ラスタ走査偏向器を表す。例えば８個の電極を有する一括ラスタスキャナの場合、対応する電圧がそれに応じて導出され得る。各時間間隔Ａｉで、各画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮで単一のスキャンラインがラスタ走査される。走査電圧Ｕｑは、ｑ方向の複数の一次荷電粒子ビームレットの段階的な一括走査偏向のための電圧を表す。ＴＤは、走査制御ユニット９３０と偏向器３５０との間で交換されるトリガ信号を示し、複数の一次荷電粒子ビームレット３がビームダンプ１３０（図２参照）へ偏向される時間Ｃｉを表す。ＴＬは、画像データ取得ユニット８１０に供給されたトリガ信号の例であり、トリガ信号のそれぞれが１つのスキャンラインに対応する画像データストリームの収集をトリガする。動作を以下の例で説明する。
【0142】
時刻ｔ１において、複数の一次荷電粒子ビームレット３のｑ方向の次のライン位置に達し、走査制御ユニット９３０が、複数の一次荷電粒子ビームレット３をビームダンプ１３０から偏向し戻すよう偏向器３５０をトリガする。ｔ２において、偏向器３５０はオフ状態であり、複数の一次荷電粒子ビームレット３のそれぞれが基板に達する。トリガＴＤは、低い値に設定され、ｐ方向の走査偏向のための電圧ランプがｔ２で開始される。時刻ｔ３において、複数の一次荷電粒子ビームレット３のそれぞれが次のスキャンラインの画像取得のための始点に達する。ｔ３において、トリガ信号が、画像データ取得ユニット８１０による画像画素に対応するデジタル値の記録を開始させる。画像データ取得ユニット８１０は、１つのスキャンラインの画素の所定の画素数Ｓに対応するＳ個のデジタル画像データのシーケンスを選択してメモリに書き込む。所定の画素数Ｓは、例えばＳ＝８０００画素で、例えば１００ＭＨｚの周波数で収集され得る。一例では、スキャン制御ユニット９３０は、収集周波数の倍数である走査周波数、例えば２００ＭＨｚで動作し、走査クロックユニット９３８のクロック信号２つ毎に駆動電圧Ｕｐが増加する。ＡＤＣユニット１８０８は、時刻ｔ４で１６０００個のクロック信号のＳ＝８００個のデータ値に達するまで、走査クロック信号２つ毎にセンサユニット２０７のＪ個の光検出器の複数Ｊ個のアナログ電圧を収集して複数Ｊ個のデジタルデータ値に変換する。時刻ｔ４において、トリガ信号が偏向器３５０に供給される。時刻ｔ５において、複数の一次荷電粒子ビームレット３がビームダンプへ偏向されると、検出器３５０はトリガＴＤを高い値に設定する。時刻ｔ５において、スキャン制御ユニット９３０は、次のスキャンラインの開始位置への帰線をトリガする。Ｕｐはｐ方向のラインの開始位置まで下げられ、Ｕｑはｑ位置の次のラインに対応する次の偏向電圧に上げられる。
【0143】
図１２に示す電圧ランプは、通常は複数のスキャン位置に対応する複数の小さな電圧ステップからなる。しかしながら、一例では、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の焦点スポット５は物体の表面にわたって動き続けている。この例では、画素のサイズ及び形状は、画像データ取得ステップ７５０のＡＤ変換ステップ７５２中に用いられるクロック周波数により分割された一次荷電粒子ビームレットの焦点スポット５の移動速度により決まる。
【0144】
図１８は、第１スキャンプログラム７１２での荷電粒子顕微鏡１の第１動作のさらに別の例である。荷電粒子顕微鏡１の画像パッチ１７のサブフィールド３１．ｍｎ（図３参照）が、一次荷電粒子ビームレットでラスタ走査され、物体面１０１に位置付けられた物体の表面領域のデジタル画像セグメントが生成される。ラスタ走査は、ライン番号ｑ＝１～Ｑの水平ライン５３で第１スキャンプログラム７１２に従って実行される。ライン数は、例えばＱ＝８０００であり得る。スキャンプログラム７１２に従ったラスタ走査中に、一次荷電粒子ビームの焦点５が、正方形５５で示す一連の隣接する画素位置に向けられる。各ライン５３における位置は、番号ｐ＝１～ｐ＝Ｐのカラムに配置される。各ライン５３における位置５５の数Ｐは、ライン５３の数Ｑと等しく、例えばＱ＝Ｐ＝８０００であり得るが、数Ｐはライン５３の数Ｑとは異なることもできる。
【0145】
パラレルアクセスメモリ１８１６において、アドレス領域６１．ｍｎが画像データ分類器１８２０により確保されるか又は割り当てられる。アドレス領域６１．ｍｎ内のアドレス位置６３を正方形として表す。アドレス領域６１．ｍｎは、パラレルアクセスメモリ１８１６内の多くのアドレス領域６１のうちの１つであり得る。アドレス領域６１．ｍｎ内のアドレス位置６３は、ライン番号ａ＝１～Ａのライン６５により与えられる。ライン６５の数Ａは、数Ｑと等しくすることができる。各ライン６５は、カラム番号ｂ＝１～ＢのＢ個のメモリロケーション又はカラムを含む。ライン６５毎のメモリロケーションの数Ｂは、例えば各ライン５３における画像画素数Ｐと等しい。
【0146】
１つの画像データ取得ユニット８１０に対して割り当てられる一次荷電粒子ビームレットの数Ｓに応じて、画像データ取得ユニット８１０のパラレルアクセスメモリ１８１６毎のアドレス領域６１．ｍｎの数が適宜選択され、複数Ｌ個の画像データ取得ユニット８１０のそれぞれの各パラレルアクセスメモリ１８１６で、Ｓ個のアドレス領域６１．１～６１．Ｓの数を割り当てることができる。
【0147】
第１動作モードにおいて、ラスタ走査及び画像取得の両方が、クロック信号７６０により同期された同じクロック周波数で動作する。例えば１００ＭＨｚのピクセルレート且つスキャンライン毎に８０００画素では、１．５６Ｈｚの画像周波数に対応して１２．５ｋＨｚ以下のライン走査周波数が達成可能である。サブフィールド３１．ｍｎの画像画素５５に対応する各検出器信号が、矢印６７で示す対応するアドレス領域６１．ｍｎの対応する単一のメモリロケーション５５に転送されて記憶される。第１動作モードにおいて、１つのライン５３内の画像画素５５の数Ｐは、アドレス領域６１．ｍｎの対応するライン内のアドレス位置６３の数Ｂ以下であり（Ｑ≦Ｂ）、単一のライン５３内の画像画素５５に対応するＰ個の検出器信号は、矢印６９で示すように、単一のアドレスライン６５のアドレス領域６１．ｍｎに書き込まれる。ライン５３の数Ｑにも同様のことが当てはまり、Ｑ≦Ａである。制御ユニット８００はこのとき、パラレルアクセスメモリ１８１６からデジタル画像データを読み出すよう構成され、例えば画像スティッチングを実行することができる。
【0148】
図１２ｂに示すように、時間Ｃｉは可変であり得ると共に検出器３５０の応答に要する実際の時間に応じて変わり得る。この例では、画素平均化ユニット１８２２及びライン平均化ユニット１８２４は、平均化しないよう設定される。別の例では、ＡＤＣユニット１８０８の収集周波数は、走査クロックに比べて高い値に設定され、ＡＤＣユニット１８０８により生成された複数のデジタルデータストリームは例えば２００ＭＨｚで動作する一方で、走査は１００ＭＨｚで動作する。この例では、画素平均化ユニット１８２２は、複数のデジタルデータストリームの後続のデジタルデータ値の各対を平均化して、画素アドレッシングユニット１８２６に供給されるデジタル画素データストリームを形成する。
【0149】
画素又はライン平均化の目的で、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４のそれぞれが別個のメモリユニットを含み得る。別の例では、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、フレームグラバメモリバンク又はパラレルアクセスメモリ１８１６を利用する。複数のデジタルデータストリームのデジタルデータ値は、続いて画素平均化ユニット１８２２及び画素アドレッシングユニット１８２６によりフレームグラバメモリバンク又はパラレルアクセスメモリ１８１６の一次メモリロケーションに書き込まれる。デジタルデータ値は、続いてフレームグラバメモリバンク１８１６の一時メモリロケーションから読み出され、画素又はライン平均化が適宜行われる。さらなる詳細は、参照により本明細書に援用する２０２０年２月４日に出願された独国特許出願第１０２０２０１０２７７９．６号に記載されている。第１ステップにおいて、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、画素アドレッシングユニット１８２６を介して第１デジタルデータ値セットをパラレルアクセスメモリ１８１６の第１メモリアドレスに書き込む。第２ステップにおいて、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、第２デジタルデータセットを受け取る。第３ステップにおいて、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、パラレルアクセスメモリ１８１６の第１メモリアドレスから第１デジタル値セットを読み出す。第４ステップにおいて、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、第１デジタル値セット及び第２デジタル値セットの処理を実行して第３デジタル値セットを生成する。第５ステップにおいて、第３デジタル値セットは、画素アドレッシングユニット１８２６を介してパラレルアクセスメモリ１８１６の第２メモリアドレスに書き込まれる。一例では、第２メモリアドレスは第１メモリアドレスと同一である。第２例では、第１メモリアドレスは一時メモリアドレスである。第２メモリアドレスは、これらの例ではデジタル画像データ内の画素位置に対応するメモリアドレスである。
【0150】
画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４による処理の例は平均化であり得ると共に、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、第１及び第２デジタル値の平均値を生成する。別の例では、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、第１及び第２デジタル値の他の処理方法を実行するよう構成されて制御コマンドによりトリガされ得る。例えば、第１及び第２デジタル値の異なる値を計算することができる。それにより、例えばエッジを検出することができる。
【0151】
被選択スキャンプログラム７６２に従った画素又はラインデータ処理のために、画素平均化ユニット１８２２、ライン平均化ユニット１８２４、及び画素アドレッシング・メモリ割り当てユニット１８２６は、包括スキャンコマンド処理ステップ７２４から選択制御信号７４４を受け取るよう構成される。それにより、画素アドレッシング・メモリ割り当てユニット１８２６は、例えばパラレルアクセスメモリ１８１６の一時メモリロケーションを受け取り割り当てる。画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４は、被選択スキャンプログラム７６２の処理に従った処理情報、例えばデータ値の平均又は差の計算を受け取る。
【0152】
図１９は、荷電粒子顕微鏡１での走査及び画像取得の第２動作モードを示す。スキャンプログラムは、第１スキャンプログラム７１２と同様である。画像サブフィールド３１．ｍｎは、この場合もＱ個のライン５３及び画像画素５５のＰ個のカラムを有する。しかしながら、各画素５５の滞在時間は２倍に増え、各画像画素位置で２つのデジタルデータが画像データ取得ユニット８１０により生成される。図１９は、画素平均化ユニット１８２２の動作の例を示す。一次荷電粒子が画素位置５５へ指向される度に、２つのデジタルデータ値が生成されて画素アドレッシングユニット１８２６によりパラレルアクセスメモリ１８１６のアドレス領域６１．ｎｍ内の２つの隣接するメモリロケーションに書き込まれる。第１クロック間隔中に、一次荷電粒子ビームが第１画素位置へ指向され、第１デジタル画像値がＡＤＣモジュール１８０８により生成されて第１メモリロケーションに書き込まれる。第２クロック間隔中に、一次荷電粒子ビームが依然として第１画素位置へ指向され、第２デジタル画像値がＡＤＣモジュール１８０８により生成されて第２メモリロケーションに書き込まれるので、各走査ライン５３後に２つの隣接するメモリライン６５がデジタル画像データ値シーケンスで埋められる。これも矢印６９で示し、各画素ライン５３が少なくとも２つのメモリアドレスライン６５に書き込まれることを示す。この例では、メモリアドレスライン６５の数Ａは、画像画素ライン５３の数Ｑの２倍でなければならない。
【0153】
一例では、制御ユニット８００は、例えば第１及び第２メモリロケーションからの第１及び第２デジタル画像値のそれぞれの平均化により、パラレルアクセスメモリ１８１６の各アドレス領域６１．ｎｍから物体の表面のデジタル画像セグメントを導出するよう構成され得る。別の例では、画素平均化ユニット１８２２は、内部で平均化を実行し、第１及び第２デジタル画像値は、メモリアドレス位置に書き込まれる前に画素平均化ユニット１８２２内で平均化されて１つのデジタル画像値に合成される。
【0154】
図２０は、荷電粒子顕微鏡１の走査及び画像取得の動作モードの第３例を示す。第３動作モードにおいて、修正されたスキャンプログラム７１２．２が適用され、各画素ライン５３が２回ラスタ走査される。修正されたスキャンプログラム７１２．２を概略的に図示する。一例では、スキャンプログラム７１２を単に繰り返すことができる。画素ライン５３．１に沿った第１方向の第１ラスタ走査中に、第１画素数Ｐが一次荷電粒子ビームレットで照明され、第１デジタル画像データシーケンスが生成されてパラレルアクセスメモリ１８１６のアドレス領域６１．ｎｍで第１ライン６５．１に書き込まれる。同じ画素ライン５３．１に沿った第１方向の後続の第２ラスタ走査において、第１画素数Ｐが一次荷電粒子ビームレットで再度照明され、第２デジタル画像データシーケンスが生成されてパラレルアクセスメモリ１８１６のアドレス領域６１．ｎｍで第１ライン６５．２に書き込まれる。この例では、各画素位置が一次荷電粒子ビームレットにより少なくとも２回照明される。これも矢印６９で示し、各画素ライン５３が少なくとも２つのメモリアドレスライン６５に書き込まれることを示す。第２例のように、メモリアドレスライン６５の数Ａは画像画素ライン５３の数Ｑの２倍でなければならない。
【0155】
一例では、制御ユニット８００は、例えば第１及び第２メモリロケーションからの第１及び第２デジタル画像値のそれぞれの平均化により、パラレルアクセスメモリ１８１６の各アドレス領域６１．ｎｍから物体の表面のデジタル画像セグメントを導出するよう構成され得る。上述のように、他の処理動作も可能である。
【0156】
図１９及び図２０の例では、物体の表面上の各画素位置が２回ラスタ走査され、アドレス領域６１は図１８の例の２倍のメモリロケーションを必要とする。したがって、照明、検出、及びＪ個のサブフィールド３１に対応するデータシーケンスの変換により生成されたデジタルデータ値シーケンスが、パラレルアクセスメモリ１８１６の容量を超える可能性がある。一例では、ラスタ走査及び画像取得の方法は、少なくとも２段階に分離することができ、第１段階では第１ラインセットがラスタ走査されて第１デジタル画像データセットがメモリ１８１６のメモリロケーション６１に書き込まれる。第１デジタル画像データセットは、続いて制御ユニット８００により読み出される。第２段階では、第２ラインセットがラスタ走査されて第２デジタル画像データセットがメモリ１８１６のメモリロケーション６１に書き込まれる。第２デジタル画像データセットは、続いて制御ユニット８００により読み出され、例えば画像スティッチユニット８１２により第１デジタル画像データセットと共に処理される。第１段階から第２段階への移行中に、第１デジタル画像データセットは、メモリアドレス領域６１から制御ユニット８００の一時メモリに再配置される。再配置後に、アドレス領域６１を第２デジタル画像データセットに用いることができる。このプロセスは、多数の段階で連続して行うこともできる。
【0157】
スキャンプログラムの一例では、例えば第１スキャンプログラム７１２に従った各後続の走査ラインの走査動作が、逆の順序で繰り返され、各画像サブフィールドの各ラインが続いて正及び負のｐ方向に２回走査される。この例では、ライン平均化ユニット１８２４に、２つの後続のデジタルデータ値ストリームのライン平均化を実行し且つ各サブフィールドのデジタル画像で１つのラインの画像画素値を表す複数の画素データ値ストリームを生成するようトリガ信号が供給される。逆走査方向に生成されたライン走査信号の平均化及びライン平均化ユニット１８２４による平均化により、例えば半導体フィーチャのライン又はエッジに関する対称画像信号が生成される。別の例では、正の第１方向のラインの第１走査からの第１信号及び負の第２方向のラインの第２走査からの第２信号が減算され、それによりエッジが検出され強調される。
【0158】
図示の例では、第１画素ライン５３．１の第１及び第２走査は順次行われ、アドレスライン６５．１及び６５．２は順次配置されるが、そうである必要はなく、他の構成も可能である。例えば、第１走査動作に従った第１デジタルデータシーケンスを第１メモリ領域６１．ｍｎ．１に書き込むことができ、第２走査動作に従った第２デジタルデータシーケンスを第１メモリ領域６１．ｍｎ．１から離れた第２メモリ領域６１．ｍｎ．２に書き込むことができる（図示せず）。別の例を図２１に示す。この例では、ライン平均化ユニット１８２４及び画素アドレッシングユニット１８２６は、第１デジタルデータ値シーケンスを一時メモリロケーション７５に書き込むよう構成される。第１走査ライン５３．１における画素位置５５．１から収集され変換されたデジタルデータ値は、一時メモリロケーション７５に割り当てられる。割り当てを矢印６７．１で示す。図２１ｂに示す第２ステップにおいて、第２デジタルデータ値シーケンスが第１走査ライン５３．１における画素位置５５．２から収集され変換される。同時に、ライン平均化ユニット１８２４が第１デジタルデータ値シーケンスを一時メモリロケーション７５から読み出し、第１及び第２デジタルデータ値の処理７３を実行して第３デジタルデータ値を計算する。第３デジタルデータ値は、パラレルアクセスメモリ１８１６のアドレス領域６１．ｍｎに最終的に書き込まれる（矢印７１と共に矢印６７．２で示す）。アドレス領域６１．ｍｎは、上記例に記載のようにサブフィールド３１．ｍｎに割り当てられる。別の例では、ライン平均化ユニット１８２４は、選択された走査位置セットに関するデジタルデータ値シーケンスの平均値を計算するよう構成することもでき、デジタルデータ値シーケンスの統計的分析を実行するよう構成することもできる。
【0159】
図１９～図２１の異なる画素又はライン平均化方法を、単一の一次荷電粒子ビームレットの例で説明する。複数の一次荷電粒子ビームレット３を用いるマルチビーム荷電粒子顕微鏡１では、図１８～図２１の説明が複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットのそれぞれに当てはまることが理解される。
【0160】
図１９～図２１の異なる画素又はライン平均化方法を第１スキャンプログラム７１２の例で説明するが、画素又はライン平均化の例は第１スキャンプログラム７１２に限定されない。例では、各一次荷電粒子ビームレットが物体の表面の各画素位置へ少なくとも２回指向され、一次荷電粒子ビームレットが画素へ指向される累積時間間隔が増える。累積時間間隔は滞在時間に対応する。
【0161】
上記例では、滞在時間は２倍に増える。しかしながら、画素平均化ユニット１８２２又はライン平均化ユニット１８２４により、滞在時間の偶数番目毎の増加が可能である。例えば、滞在時間を３倍に増やすために、各画素が一次荷電粒子ビームレットにより３回照明され、３つのデジタルデータ値の平均が上述の例と同様に計算され得る。
【0162】
画素又はライン平均化ユニット１８２２、１８２４による平均化を含む動作モードによれば、マルチビーム走査・画像取得方法７０７は、被選択スキャンプログラム７６２、例えばスキャンプログラム７１２又は７１６を選択するステップと、被選択スキャンプログラム７６２に従って試料７の表面２５上の複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたり複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括走査するステップと、Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６を取得するステップと、クロックレート７６０でＪ個の変動電圧ストリーム７８６を変換してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を形成するステップと、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０のそれぞれからの少なくとも２つのデジタル画像データ値を処理して、デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を形成するステップと、デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を含むＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を規定のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込むステップとを含む。図１９の例では、複数の画像サブフィールド３１の各画像サブフィールド内の各画素位置５５が、長い滞在時間で一次荷電粒子ビームレットにより照明される。例えば、１００Ｈｚのサンプリングクロック周波数では、データサンプリング周波数はサンプリングレート１０ｍｓに対応する。例えば滞在時間２０ｍｓの上記例では、滞在時間はサンプリングクロック周波数７６０の逆数に比べて２倍であった。概して、滞在時間はクロックレート７６０の逆数のＧ倍に相当することができ、ここでＧはＧ＝２、３、４、又はそれ以上の整数である。図１９の例では、スキャンプログラム７６２は、走査パターン、例えば走査パターン７１２、７１４、７１６．１、７１６．２、又は７１６．３を含み、複数の画像サブフィールド３１の各画像サブフィールド内での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を用いた走査パターン７１２、７１４、７１６．１、７１６．２、又は７１６．３の少なくとも１つでの各画素位置５５の反復走査照明をさらに含む。この方法では、物体の表面領域から収集されたデジタル画像データの信号対雑音比（ＳＮＲ）を大きくすることが可能である。以下に記載するスキャンプログラム７１６の第３例（図１４参照）では、各サブフィールド３１．ｍｎ内のいくつかの走査パターン７１６．１～７１６．３のうち１つの選択された走査パターン、例えば走査パターン７１６．３についてのみ、累積滞在時間の増加を適用することも可能である。それにより、ＳＮＲがより高い被選択領域の画像と組み合わせて物体の表面領域の外観画像を達成することが例えば可能である。
【0163】
図１３ａは、第２例のスキャンプログラム７１４を示す。この例では、１つの画像サブフィールド３１．ｍｎについて示すように、走査経路のそれぞれが蛇行形状の経路を辿る。対応する信号の例を図１３ｂに示す。第２例のスキャンプログラム７１４は、第１スキャンプログラム７１２より高速であり、帰線中のビーム偏向器３５０によるビームダンプ１３０へのビーム偏向を必要としない。時刻ｔ６において、画像データ取得ユニット８１０による新たな画像データ取得が、終了位置から開始位置へのラインスキャンに対応するＵｐのランプダウン段階中に開始される。画像データ取得ユニット８１０に供給されたトリガ信号ＴＬは、第２値、例えば低トリガ信号に設定され、画素アドレッシングユニット１８２６が逆走査方向を考慮して画素アドレスを逆の順序に供給する。時間間隔Ａｉ、例えばＳ＝８０００個の収集画素の後に、トリガＴＬが０に設定されて画像取得を停止する。時間Ｃｉ中に、Ｊ個の画像サブフィールドのそれぞれにおいてＪ個の次の走査ラインで複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレットを偏向するための次の偏向電圧にＵｐを切り替えることにより、スキャンプロセスが戻って次の走査ラインに進む。時刻ｔ７において、次のスキャンラインの開始位置に達し、正のｐ方向のライン終点への走査のための走査電圧ランプＵｐが開始される。トリガＴＬは、この例では高い値である第１トリガ信号レベルに切り替えられ、画素アドレッシングユニット１８２６は、正のｐ座標の走査方向を考慮して線形オーダで画素アドレスを供給する。
【0164】
図１４は、画像サブフィールド３１．ｍｎの例で第３例のスキャンプログラム７１６を示す。第３例のスキャンプログラム７１６は、各画像サブフィールドにいくつかの走査パターン、例えば第１走査パターン７１６．１、第２走査パターン７１６．２、及び第３走査パターン７１６．３を含む。走査パターン７１６．１～７１６．３は、相互に離れて配置される。走査パターン７１６．３は、ｐ－ｑ座標系に対して回転される。走査パターン７１６．１～７１６．３の分離は、試料の帯電効果を最小化又は軽減するように設けられ得る。走査パターン７１６．３の回転を利用して、関心の構造を異なる走査方向で測定することができる。例えば、半導体構造は、水平（Ｈ）又は垂直（Ｖ）方向に通常は配置される。このような場合、Ｈ－Ｖ方向からずれた方向のさらなる走査が有利であり得る。この例では、画像スティッチユニット８１２をスキップすることができ、画像データは、ライン幅測定、ラインエッジ粗さ測定又はそれに類するもの等の画像データプロセッサ・出力ユニット８１４での画像データ処理にのみ用いられる。
【0165】
上述の装置及び方法により、走査パターン７１６．１～７１６．３での第３例のスキャンプログラムのような複雑なスキャンプログラムが達成される。第１ステップにおいて、スキャンプログラムが制御ユニット８００により記述される。第２ステップにおいて、スキャンプログラムは、上述のようにスキャンコマンド処理ステップ７２４においてスキャンジェネレータモジュール９３２により線又は点コマンドにセグメント化される。線又は点コマンドは、頂点後処理ステップ７２６により処理され、特定走査偏向制御ステップ７３０を実行するために増幅器モジュール９３６．１～９３６．ｎに供給される。複数の駆動電圧９７２が、例えば一括マルチビームラスタスキャナ１１０及び２２２の電極に供給される。さらなるトリガ信号が、データ収集及びユニット画素座標に対応するメモリアドレス値でのパラレルアクセスメモリ１８１６への画素データ書き込みの同期のために、画像データ取得ユニット８１０に供給される。
【0166】
スキャンプログラムの他の例は、分離されたスキャンラインで画像サブフィールドを続いて走査するインタレース走査技術を含み得る。例えば、第１走査パターンで、３ライン毎の、例えばライン１－４－７等が第１又は第２スキャンプログラムと同様の走査パターンで走査され、第２走査パターンで、次のセットの３ライン毎、例えばライン２－５－８等が第１又は第２スキャンプログラムと同様の走査パターンで走査される。別の例では、スキャンプログラムが、例えば画像サブフィールド毎に第１の５１２×５１２画素の第１ラスタ走査パターンと第１ラスタ走査パターンの第１の５１２×５１２画素の間に配置された第２の５１２×５１２画素の第２ラスタ走査パターンとで始まる、高分解能化のラスタ走査手法に従う。動作は、各画像サブフィールドの複数の第１及び第２画素間に配置された１０２４×１０２４画素の第３ラスタ走査パターンにより続けられ、画像サブフィールド毎に例えば８０００×８０００画素の所要分解能の画像取得に達するまで、さらなるラスタ走査パターンが例えば２０４８×２０４８画素で追加される。
【0167】
スキャンプログラムの別の例では、スキャンプログラムは、例えば走査パターン７１６．３と同様に、画像サブフィールド毎に所定の位置に小さな第１走査パターンを含む。スキャンプログラムは、例えば第２スキャンプログラム７１４と同様の第２走査パターンを含む。第２走査パターンの実行中に、第２走査パターンは少なくとも１回中断され、第１走査パターンが例えば２回又は３回繰り返され、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１のドリフトが監視される。第１走査パターンの反復走査動作及び画像取得の結果に応じて、能動補償器によるドリフト補償をトリガすることができるか、又はマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の較正又は調整がトリガされる。能動ドリフト制御を提供する方法及び解決手段は、参照により本明細書に援用される２０２０年５月２８日に出願された独国特許出願第１０２０２０２０６７３９．２号に例えば開示されている。
【0168】
サブフィールド３１．ｍｎに比べて小さな面積の走査パターンを少なくとも含むスキャンプログラムの別の利点が得られるのは、特別な検査タスクで、例えば計測タスク、又はＤｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ比較又はＤｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ比較としてよく知られるタスクを実行するためにウェーハ表面の表面セグメントのみを検査しなければならない場合である。このような検査タスクでは、ウェーハの表面のセグメントのみが検査され、例えば相互に又は例えば理想的なウェーハ表面のＣＡＤデータから導出されたデータと比較される。本発明による走査・画像取得方法は、それによりウェーハ検査タスクのスループットを向上させる。
【0169】
図１５は、別の例のスキャンプログラム７６２を示す。一例では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３は、画像サブフィールドの中心２９を六角形配列に分配した六角形ラスタ構成で配置される。図１５は、十字として示した一次荷電粒子ビームレット３（ビームレットは図示せず）の１０個の中心２９．ｉｊの例を示す。従来技術では、対応する画像サブフィールド３１は、図３に示すような矩形の画像サブフィールドとして構成される。しかしながら、画像データ取得ユニット８１０及びマルチビーム走査・画像取得方法７０７では、本発明の実施形態によれば、複数の一次荷電粒子ビームレット３を六角形パターン２７ｈでラスタ走査することも可能である。六角形パターン２７ｈに従った六角形スキャンプログラム７６２において、ｐ方向の走査ラインの長さは可変であり、ｑ座標に応じて異なるラインの走査中に変わる。したがって、六角形走査パターン２７ｈに従ってラスタ走査される対応する画像サブフィールド３１．ｉｊは、六角形である（そのうちの２つのみを走査ライン２７ｈなしで示す）。それにより、図３に示す矩形走査パターンに比べて、各一次荷電粒子３の最大走査偏向値が約１０％低減され、３次の走査誘起歪みが２０％以上、例えば２５％～３０％低減される。
【0170】
したがって、一実施形態によるマルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド３１を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備える。
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド３１を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備える。
【0171】
図１６は、図１５に示す複数の一次荷電粒子ビームレットの六角形ラスタ構成を用いるマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の動作の例を示す。複数の画像サブフィールド３１のうち７個の中心座標２９．ｉｊのみを十字で示す。各中心座標２９．ｉｊは、一括マルチビーム偏向器１１０がオフ状態にある場合の複数の一次荷電粒子ビームレット３の１つの焦点５を表す。図１６ａに、ｘ－ｙ座標と平行な列及び行に配置された中心座標の配置を有する図１５の構成を示す。規定のスキャンプログラムに従った走査パターン２７ｈによりラスタ走査される１つの六角形のサブフィールド３１．ｉｊの直径は、直径Ｄ１を有する。マルチビーム荷電粒子顕微鏡１の動作中に、例えば作動距離又は像面の調整によるラスタ構成又は一次荷電粒子ビームレット３の回転３７が、磁気浸レンズとして構成され得る対物レンズ１０２の動作条件の変化に起因して生じ得る。不変のスキャンプログラム２７ｈを用いる従来の走査動作では、走査ラインの向きは同じ回転角３７だけ回転され、走査動作は、試料台５００及び試料表面２５の座標系と一致するｘ－ｙ座標系に対して平行又は垂直ではない。走査パターン２７ｈでの走査のために未修正のスキャンプログラムを用いる走査動作は、例えばｘ軸に対して角度３７だけ回転したｐ軸に沿ったスキャンラインを生成することになる。このような状況では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１での走査結像の結像結果は、焦点位置の作動距離に応じて変わり得る。しかしながら、上記実施形態に従った画像データ取得ユニット８１０及びマルチビーム走査・画像取得方法７０７では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、中心座標２９．ｉｊ及びｐ－ｑ座標系を有するラスタ構成が角度３７だけ回転される場合でも例えばｘ方向と平行な走査方向を維持するよう構成される。ラスタ構成の回転３７に従って、走査パターン２７ｈを用いる第１スキャンプログラムは第２スキャンプログラム２７ｈ２に変更され、第２スキャンプログラム２７ｈ２は、直径Ｄ２及びｘ方向と平行な走査ラインを有する僅かに大きな画像サブフィールド３１に対応する僅かに大きな面積をカバーすることができる。第１スキャンプログラム２７ｈと第２スキャンプログラム２７ｈ２との間の少なくともスキャンラインの長さ又はスキャンラインの数の変化により、複数Ｊ個の画像サブフィールド３１のサイズが変わり、画像パッチが複数の画像サブフィールドでカバーされる代わりに重なり領域３９が僅かに大きくなる。さらに、スキャンコマンド処理ステップ７２４中に、スキャンプログラム７６２は、走査座標系ｐ及びｑの回転を補償するためにユニットスキャンコマンドシーケンス７６４の回転を含む。
【0172】
スキャンプログラム又は走査パターンの変更は、六角形ラスタ構成に限定されず、１次元ラスタ構成、円形ラスタ構成、又は図３に示すような矩形ラスタ構成にも適用することができる。
【0173】
実施形態による画像データ取得ユニット８１０及びマルチビーム走査・画像取得方法７０７では、マルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、例えばｘ方向と平行、ｙ方向と平行、又は任意の角度の方向と平行な走査ラインの任意の走査向きで画像走査するよう構成されることにより、適合サイズの複数の画像サブフィールドで画像パッチの完全なカバーを維持する。例えば、ｘ－ｙ座標系は、ウェーハ等の試料の向きを表し、走査ラインの向きはウェーハの構造の向きに指向される。このような構造は、例えば水平且つ垂直のライン又はエッジ（いわゆるＨＶ構造）を含んでいることができ、例によっては、ライン又はエッジを規定の一定角度で、例えばライン又はエッジに対して垂直にラスタ走査することが好ましい。したがって、一実施形態によるマルチビーム荷電粒子顕微鏡１は、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
対物レンズ１０２と、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド３１に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、結像制御モジュール８２０は、試料の向きに対する複数の走査ラインの向きを変更するよう構成され、且つ画像パッチをカバーするように複数Ｊ個の画像サブフィールド３１のサイズを変えるために、少なくとも走査ラインの長さ又は走査ラインの数を変更するよう構成される。一例では、複数の走査ラインの向きの変更は、対物レンズ１０２の動作条件の変化による複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ構成の回転に従ったものである。
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
対物レンズ１０２と、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド３１に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、結像制御モジュール８２０は、試料の向きに対する複数の走査ラインの向きを変更するよう構成され、且つ画像パッチをカバーするように複数Ｊ個の画像サブフィールド３１のサイズを変えるために、少なくとも走査ラインの長さ又は走査ラインの数を変更するよう構成される。一例では、複数の走査ラインの向きの変更は、対物レンズ１０２の動作条件の変化による複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ構成の回転に従ったものである。
【0174】
図を通して、スキャンプログラム７６２は、数本の走査ラインのみを示すことにより単純に示されている。画像画素数が、このような例では８０００本の走査ラインを含む例えば８０００×８０００又はそれ以上であり得ることが理解される。
【0175】
説明から明らかなように、例及び実施形態の組み合わせ及び種々の変更が可能であり、実施形態又は例と同様に適用することができる。一次ビームの荷電粒子は、例えば電子であり得るが、Ｈｅイオン等の他の荷電粒子でもあり得る。二次電子は、狭義には二次電子を含むが、後方散乱電子又は後方散乱電子により生じた２次の二次電子等、一次荷電粒子ビームレットと試料との相互作用により生じた任意の他の二次荷電粒子も含む。別の例では、二次電子の代わりに二次イオンが収集され得る。
【0176】
本発明を以下の節により記載する。
【0177】
節１：マルチビーム荷電粒子走査電子顕微鏡１を較正する方法であって、
較正用試料の表面２５にわたって第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）で一括マルチビームラスタスキャナ１１０により複数の一次荷電粒子ビームレット３をラスタ走査することにより較正測定を実行する第１ステップと、
較正測定から複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを導出する第２ステップであり、走査誘起歪みパターンを複数の一次荷電粒子ビームレット３それぞれについて導出することを含む第２ステップと、
複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを分析して補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出する第３ステップと、
第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）を補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で修正して、一括マルチビームラスタスキャナ１１０を駆動するための修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を導出する第４ステップと
を含み、最大走査誘起歪みが最小化される方法。
較正用試料の表面２５にわたって第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）で一括マルチビームラスタスキャナ１１０により複数の一次荷電粒子ビームレット３をラスタ走査することにより較正測定を実行する第１ステップと、
較正測定から複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを導出する第２ステップであり、走査誘起歪みパターンを複数の一次荷電粒子ビームレット３それぞれについて導出することを含む第２ステップと、
複数の走査誘起サブフィールド歪みパターンを分析して補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出する第３ステップと、
第１駆動信号Ｖ１（ｐ，ｑ）を補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）で修正して、一括マルチビームラスタスキャナ１１０を駆動するための修正駆動信号Ｖ２（ｐ，ｑ）を導出する第４ステップと
を含み、最大走査誘起歪みが最小化される方法。
【0178】
節２：節１に記載の方法において、分析する第３ステップは、
平均値、加重平均値、又は中央値の計算のいずれかを含む統計的方法により複数の走査誘起歪みパターンの基準歪みパターンを導出するステップと、
基準歪みパターンから補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出するステップと
を含む方法。
平均値、加重平均値、又は中央値の計算のいずれかを含む統計的方法により複数の走査誘起歪みパターンの基準歪みパターンを導出するステップと、
基準歪みパターンから補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）を導出するステップと
を含む方法。
【0179】
節３：節１又は２に記載の方法において、複数の一次荷電粒子ビームレット３のそれぞれの最大走査誘起サブフィールド歪みが所定の閾値未満に最小化されるまで、第１～第４ステップが繰り返される方法。
【0180】
節４：節１又は２に記載の方法において、複数の一次荷電粒子ビームレット３の最大走査誘起サブフィールド歪みの大部分が所定の閾値未満に低減され、少数の個別一次荷電粒子ビームレットの最大走査誘起サブフィールド歪みが所定の閾値を超える方法。
【0181】
節５：節１～４のいずれかに記載の方法において、補正信号Ｃ（ｐ，ｑ）は、被選択スキャンプログラムに従った走査誘起歪みの事前補償のために一括マルチビームラスタスキャナの制御ユニットのメモリに記憶される方法。
【0182】
節６：複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の一括走査を制御し、且つマルチビーム荷電粒子顕微鏡１で複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを取得するための、マルチビーム走査・画像取得方法７０７であって、
複数のスキャンプログラムを供給し且つ被選択スキャンプログラム７６２を選択する構成ステップ７１０と、
被選択スキャンプログラム７６２を受け取り、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６及び選択制御信号７４４を被選択スキャンプログラム７６２から生成する、包括スキャン処理ステップ７２０と、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス７７４を、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６から生成し、且つ少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス７７４を、試料７の表面２５上の複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の一括偏向のための一括偏向ステップ７４２に供給する、特定走査偏向制御ステップ７３０と、
アナログデータ収集ステップ７４８中にイメージセンサユニット２０７から収集されたＪ個の変動電圧ストリーム７８６を変換し選択してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を形成する、画像データ取得ステップ７５０であり、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０は、複数Ｊ個のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込まれて複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを形成し、選択及び書き込みは、包括スキャン処理ステップ７２０で生成され供給される選択制御信号７４４により制御される、画像データ取得ステップ７５０と
を含む方法。
複数のスキャンプログラムを供給し且つ被選択スキャンプログラム７６２を選択する構成ステップ７１０と、
被選択スキャンプログラム７６２を受け取り、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６及び選択制御信号７４４を被選択スキャンプログラム７６２から生成する、包括スキャン処理ステップ７２０と、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス７７４を、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６から生成し、且つ少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス７７４を、試料７の表面２５上の複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の一括偏向のための一括偏向ステップ７４２に供給する、特定走査偏向制御ステップ７３０と、
アナログデータ収集ステップ７４８中にイメージセンサユニット２０７から収集されたＪ個の変動電圧ストリーム７８６を変換し選択してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を形成する、画像データ取得ステップ７５０であり、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０は、複数Ｊ個のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込まれて複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを形成し、選択及び書き込みは、包括スキャン処理ステップ７２０で生成され供給される選択制御信号７４４により制御される、画像データ取得ステップ７５０と
を含む方法。
【0183】
節７：節６に記載の方法において、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを共通のアクセスメモリから読み出して画像処理を実行する、並列読み出し・画像処理ステップ７５８をさらに含む方法。
【0184】
節８：節７に記載の方法において、画像処理ステップは、複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データのそれぞれに適用される、画像フィルタリング、画像登録、閾値演算、オブジェクト検出、画像オブジェクトの寸法測定、歪み補償、コントラスト強調、逆畳み込み演算、又は画像相関の１つを含む方法。
【0185】
節９：節７に記載の方法において、画像処理ステップは、複数Ｊ個のデジタル画像データから単一のデジタル画像ファイルを形成するためのスティッチング演算を含む方法。
【0186】
節１０：節６～９のいずれかに記載の方法において、包括スキャン処理ステップ７２０中に、少なくとも第１ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４が正規化サブフィールド座標（ｕ，ｖ）で生成され、第１ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４は、回転、縮尺変更、又は所定の補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）の考慮の１つを含む演算の適用により、画像サブフィールド座標（ｐ，ｑ）で事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６に変換される方法。
【0187】
節１１：節１０に記載の方法において、包括スキャン処理ステップ７２０中に生成された選択制御信号７４４は、第１ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４を含み、画像データ取得ステップ７５０中に、Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０は、第１ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４に対応する複数Ｊ個のメモリロケーションで共通のアクセスメモリに書き込まれる方法。
【0188】
節１２：節６～１１のいずれかに記載の方法において、方法は走査同期制御ステップ７１８をさらに含み、包括スキャン処理ステップ７２０中に、同期制御コマンド７６８が走査同期制御ステップ７１８と交換される方法。
【0189】
節１３：節６～１２のいずれかに記載の方法において、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３は、ステージ又はステージ上に取り付けられた試料の座標系の向きに対する回転角だけ使用中に回転させたラスタ構成で構成され、包括スキャン処理ステップ７２０中に、ユニットスキャンコマンドシーケンス７６４は、ラスタ構成の回転を補償するように調整される方法。
【0190】
節１４：マルチビーム荷電粒子顕微鏡１であって、
複数Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮにわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括走査する少なくとも第１一括ラスタスキャナ１１０と、
Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット９を検出する検出器２０７を含む検出系２００と、
結像制御モジュール８２０であり、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム７６２に従った第１一括ラスタスキャナ１１０での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット９３０、及び
スキャン制御ユニット９３０及び検出器２０７に接続され、使用中にスキャン制御ユニット９３０により供給されたクロック信号と同期して検出器２０７から複数Ｓ個の画像データを取得し選択するよう構成され、且つ複数Ｓ個の画像データを第１被選択スキャンプログラム７６２に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成された少なくとも１つの画像データ取得ユニット８１０であり、Ｓ≦Ｊである画像データ取得ユニット８１０
を含む結像制御モジュール８２０と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
複数Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮにわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括走査する少なくとも第１一括ラスタスキャナ１１０と、
Ｊ個の画像サブフィールド３１．１１～３１．ＭＮの１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット９を検出する検出器２０７を含む検出系２００と、
結像制御モジュール８２０であり、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム７６２に従った第１一括ラスタスキャナ１１０での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット９３０、及び
スキャン制御ユニット９３０及び検出器２０７に接続され、使用中にスキャン制御ユニット９３０により供給されたクロック信号と同期して検出器２０７から複数Ｓ個の画像データを取得し選択するよう構成され、且つ複数Ｓ個の画像データを第１被選択スキャンプログラム７６２に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成された少なくとも１つの画像データ取得ユニット８１０であり、Ｓ≦Ｊである画像データ取得ユニット８１０
を含む結像制御モジュール８２０と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0191】
節１５：節１４に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、スキャン制御ユニット９３０は、使用中にクロック信号をスキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０に供給するよう構成されたクロック信号生成器９３８を含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0192】
節１６：節１５に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、スキャン制御ユニット９３０は、ラスタ走査動作と同期動作するよう構成された少なくとも別のシステム９６０にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0193】
節１７：節１６に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、少なくとも別のシステム９６０は、使用中に複数Ｊ個の一次荷電粒子をビームダンプ１３０へ一括偏向するよう構成された一括偏向器３５０であるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0194】
節１８：節１４～１６のいずれかに記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、検出系２００に第２一括ラスタスキャナ２２２をさらに含み、スキャン制御ユニット９３０は、第２一括ラスタスキャナ２２２にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0195】
節１９：節１８に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、結像制御モジュール８２０は、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０に電圧を供給するよう構成され且つ使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０又は第２一括ラスタスキャナ２２２に駆動電圧を供給するよう構成された電圧源９２５をさらに含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0196】
節２０：節１４～１９のいずれかに記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、スキャン制御ユニット９３０は、
クロックユニット９３８に接続されたスキャンジェネレータモジュール９３２と、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続された第１増幅器モジュール９３６．１と、
第２一括ラスタスキャナ２２２に接続された第２増幅器モジュール９３６．２と
をさらに含み、スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中に第１増幅器モジュール９３６．１及び第２増幅器モジュール９３６．２に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
第１増幅器モジュール９３６．１は、使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
第２増幅器モジュール９３６．２は、使用中に第２一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
クロックユニット９３８に接続されたスキャンジェネレータモジュール９３２と、
第１一括ラスタスキャナ１１０に接続された第１増幅器モジュール９３６．１と、
第２一括ラスタスキャナ２２２に接続された第２増幅器モジュール９３６．２と
をさらに含み、スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中に第１増幅器モジュール９３６．１及び第２増幅器モジュール９３６．２に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
第１増幅器モジュール９３６．１は、使用中に第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
第２増幅器モジュール９３６．２は、使用中に第２一括ラスタスキャナ１１０の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0197】
節２１：節１４～２０のいずれかに記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、スキャンジェネレータモジュール９３２は、画像取得モジュール８１０にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0198】
節２２：節１４～２１のいずれかに記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、スキャン制御ユニット９３０は、使用中にラスタ走査偏向と同期動作するよう構成されたシステム９６０．３に接続された、少なくとも別の増幅器モジュール９３６．３を含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0199】
節２３：節１４～２２のいずれかに記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、少なくとも１つの画像データ取得ユニット８１０、又は画像データ取得ユニット８１０のそれぞれは、
イメージセンサ２０７に接続されて使用中に複数Ｓ個の変動電圧７８６を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール１８０８と、
ＡＤＣモジュール１８０８及びスキャン制御ユニット９３０に接続され、使用中に、複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８と、被選択スキャンプログラム７６２に従ってスキャン制御ユニット９３０により使用中に供給された選択制御信号７４４とから、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を選択するよう構成された、取得制御ユニット１８１２と、
取得制御ユニット１８１２、スキャン制御ユニット９３０、及びパラレルアクセスメモリ１８１６に接続された画像データ分類器１８２０と
を含み、画像データ分類器１８２０は、使用中に、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を被選択スキャンプログラム７６２に従った複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
イメージセンサ２０７に接続されて使用中に複数Ｓ個の変動電圧７８６を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール１８０８と、
ＡＤＣモジュール１８０８及びスキャン制御ユニット９３０に接続され、使用中に、複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８と、被選択スキャンプログラム７６２に従ってスキャン制御ユニット９３０により使用中に供給された選択制御信号７４４とから、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を選択するよう構成された、取得制御ユニット１８１２と、
取得制御ユニット１８１２、スキャン制御ユニット９３０、及びパラレルアクセスメモリ１８１６に接続された画像データ分類器１８２０と
を含み、画像データ分類器１８２０は、使用中に、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を被選択スキャンプログラム７６２に従った複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスでパラレルアクセスメモリ１８１６に書き込むよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0200】
節２４：節２３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、ＡＤＣモジュール１８０８は、クロックユニット９３８に接続され、使用中にクロックユニット９３８からクロック信号を受け取り且つ使用中に複数Ｓ個の変動電圧７８６を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム７８８に変換する複数のＡＤ変換器の動作を同期させるよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0201】
節２５：節２４に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、クロックユニット９３８は、制御ユニット８００に接続され、制御ユニット８００から制御信号を受け取るよう構成され、且つ使用中にクロックユニット９３８のクロック周波数を変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0202】
節２６：節１４～２５のいずれかに記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、結像制御モジュール８２０は、複数Ｌ個の画像データ取得ユニット８１０を含み、ここでＬはＬ＝８、１０、又はそれ以上であるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0203】
節２７：節２６に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、数Ｓは、Ｓ＝６、８、１０、又は１２により与えられるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0204】
節２８：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を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
被選択スキャンプログラム７６２で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、スキャン制御ユニット９３０は、包括スキャンジェネレータモジュール９３２と、第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール９３６．１と、第２一括ラスタスキャナ２２２の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール９３６．２とを含んでおり、
スキャン制御ユニット９３０は、使用中に被選択スキャンプログラム７６２と同期動作する第３動作ユニット９６０．３又は別の動作ユニット９６０．ｎの制御用の第３増幅器モジュール９３６．３又は別の増幅器モジュール９３６．ｎを任意に含むようになされるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
複数の一次荷電粒子ビームレットを生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
被選択スキャンプログラム７６２で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、スキャン制御ユニット９３０は、包括スキャンジェネレータモジュール９３２と、第１一括ラスタスキャナ１１０の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール９３６．１と、第２一括ラスタスキャナ２２２の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール９３６．２とを含んでおり、
スキャン制御ユニット９３０は、使用中に被選択スキャンプログラム７６２と同期動作する第３動作ユニット９６０．３又は別の動作ユニット９６０．ｎの制御用の第３増幅器モジュール９３６．３又は別の増幅器モジュール９３６．ｎを任意に含むようになされるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0205】
節２９：節２８に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、包括スキャンジェネレータモジュール９３２は、使用中にマルチビーム荷電粒子顕微鏡１の系統的な走査誘起収差を事前補償するよう構成された頂点後処理ユニットを含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0206】
節３０：節２８に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、各増幅器モジュールは、頂点後処理ユニット、デジタル－アナログ変換器、及び増幅器を含み、各増幅器モジュールにおいて、同期動作する動作ユニット９６０．ｉと併せた増幅器モジュールの動作の非線形性が、動作ユニット９６０．ｉ毎に個別に事前補償されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0207】
節３１：節３０に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、動作ユニット９６０．ｉは、第１一括マルチビームラスタスキャナ１１０及び第２一括マルチビームラスタスキャナ２２２であるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0208】
節３２：節１～１３に記載の方法のいずれかを実行するよう構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡１。
【0209】
節３３：マルチビーム荷電粒子顕微鏡１であって、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド３１を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド３１を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0210】
節３４：マルチビーム荷電粒子顕微鏡１であって、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
対物レンズ１０２と、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド３１に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、結像制御モジュール８２０は、試料の向きに対する複数の走査ラインの向きを変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を生成するマルチビーム生成器３００と、
第１一括ラスタスキャナ１１０及び第２一括ラスタスキャナ２２２と、
検出器２０７を含む検出ユニット２００と、
対物レンズ１０２と、
複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド３１に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット９３０及び画像取得ユニット８１０を含む結像制御モジュール８２０と
を備え、結像制御モジュール８２０は、試料の向きに対する複数の走査ラインの向きを変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0211】
節３５：節３４に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、結像制御モジュール８２０はさらに、画像パッチをカバーするように複数Ｊ個の画像サブフィールド３１のサイズを変えるために、少なくとも走査ラインの長さ又は走査ラインの数を変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0212】
節３６：節３４又は３５に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡１において、対物レンズ１０２の動作条件を制御する制御ユニット８００をさらに備え、複数の走査ラインの向きの変更は、対物レンズ１０２の動作条件の変化により誘起された複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３のラスタ構成の回転に従ったものであるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【0213】
節３７：複数Ｊ個の画像フィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３の一括走査を制御し、且つマルチビーム荷電粒子顕微鏡１で複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個の画像データを取得するための、マルチビーム走査・画像取得方法７０７であって、
被選択スキャンプログラム７６２を選択するステップと、
被選択スキャンプログラム７６２に従って試料７の表面２５上の複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたり複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括偏向するステップと、
Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６を取得するステップと、
Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６をクロックレート７６０で変換してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を形成するステップと、
Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０のそれぞれからの少なくとも２つのデジタル画像データ値を処理して、デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を形成するステップと、
デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を含むＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を規定のメモリロケーションで共通のアクセスメモリ１８１６に書き込むステップと
を含む方法。
被選択スキャンプログラム７６２を選択するステップと、
被選択スキャンプログラム７６２に従って試料７の表面２５上の複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたり複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を一括偏向するステップと、
Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６を取得するステップと、
Ｊ個の変動電圧ストリーム７８６をクロックレート７６０で変換してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を形成するステップと、
Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０のそれぞれからの少なくとも２つのデジタル画像データ値を処理して、デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を形成するステップと、
デジタル画像データ値の和、平均デジタル画像データ値、又は差を含むＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を規定のメモリロケーションで共通のアクセスメモリ１８１６に書き込むステップと
を含む方法。
【0214】
節３８：節３７に記載の方法において、
被選択スキャンプログラム７６２から少なくとも事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６及び選択制御信号７４４を生成するステップと、
少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６から少なくとも第１増幅駆動信号シーケンス７７４を生成するステップと、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス７７４を一括偏向ステップ７４２に供給するステップと
をさらに含む方法。
被選択スキャンプログラム７６２から少なくとも事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６及び選択制御信号７４４を生成するステップと、
少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス７６６から少なくとも第１増幅駆動信号シーケンス７７４を生成するステップと、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス７７４を一括偏向ステップ７４２に供給するステップと
をさらに含む方法。
【0215】
節３９：節３７又は３８に記載の方法において、スキャンプログラム７６２は、Ｊ個の変動電圧７８６を変換してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム７９０を形成するステップにおいて、ＧをＧ＝２、３、４、又はそれ以上の整数としてクロックレート７６０の逆数のＧ倍に相当する滞在時間を適用した、複数の画像サブフィールド３１の各画像サブフィールド内での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を用いた画素位置５５の走査照明を含む方法。
【0216】
節４０：節３７又は３９に記載の方法において、前記スキャンプログラム７６２は、走査パターン７１２、７１４、７１６．１、７１６．２、又は７１６．３を含み、複数の画像サブフィールド３１の各画像サブフィールド内での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット３を用いた走査パターン７１２、７１４、７１６．１、７１６．２、又は７１６．３の少なくとも１つでの各画素位置５５の反復走査照明をさらに含む方法。
【符号の説明】
【0217】
１ マルチビームレット荷電粒子顕微鏡・検査システム
３ 複数の一次荷電粒子ビームレットを形成する一次荷電粒子ビームレット
５ 一次荷電粒子ビーム又は焦点スポット
７ 物体、例えばウェーハ
９ 複数の二次電子ビームレットを形成する二次電子ビームレット
１１ 二次電子ビーム経路
１３ 一次荷電粒子ビーム経路
１５ 二次荷電粒子像点
１７ 画像パッチ
１９ 画像パッチの重なり領域
２１ 画像パッチの中心位置
２５ ウェーハ表面
２７ 一次ビームレットの走査経路
２９ 画像サブフィールドの中心
３１ 画像サブフィールド
３３ 第１検査部位
３５ 第２検査部位
３７ ラスタ構成の回転
３９ サブフィールド３１の重なり領域
５３ 画素ライン
５５ 画素又は照明スポット位置
６１、６１ｍｎ １つのサブフィールド３１、例えばサブフィールド３１．ｍｎに割り当られたアドレス領域
６３ アドレス位置
６５ アドレスライン
６７ 画素割り当て
６９ ライン割り当て
７１ 一時メモリ再配置
７３ 処理動作
１００ 物体照射ユニット
１０１ 物体面又は像面又は焦点面
１０２ 対物レンズ
１０３ 視野レンズ群
１０５ マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムの光軸
１０８ 第１ビームクロスオーバ
１０９ クロスオーバ面
１１０ 一括マルチビームラスタスキャナ
１３０ ビームダンプ
１５３ 偏向器電極
１５７ 軸外又は視野ビームレット
１８９ 通過ビームレットの交差体積
２００ 検出ユニット
２０５ 投影系
２０６ 静電レンズ
２０７ イメージセンサ
２０８ 結像レンズ
２０９ 結像レンズ
２１０ 結像レンズ
２１２ 第２クロスオーバ
２１４ 開孔フィルタ
２１６ 能動素子
２１８ 第３偏向系
２２０ 多孔補正器
２２２ 第２偏向系
３００ 荷電粒子マルチビームレット生成器
３０１ 荷電粒子源
３０３ コリメートレンズ
３０５ 一次マルチビームレット形成ユニット
３０６ 能動多孔プレート
３０７ 第１視野レンズ
３０８ 第２視野レンズ
３０９ 電子ビーム
３１１ 一次電子ビームレットスポット
３２１ 中間像面
３５０ 第１偏向器
３５１ 第２偏向器
３９０ ビームステアリング多孔プレート
４００ ビームスプリッタユニット
４２０ 磁気素子
５００ 試料ステージ
５０３ 試料電圧源
６０１ 走査歪み補償器アレイ
６０２ テレセントリシティ収差の走査補償器アレイ
６４１ 電圧合成器
７０７ マルチビーム走査・画像取得方法
７１０ 構成ステップ
７１２ 第１例のスキャンプログラム
７１４ 第２例のスキャンプログラム
７１６ 第３例のスキャンプログラム
７１８ 走査同期制御ステップ
７２０ 包括スキャン処理ステップ
７２２ 受付ステップ
７２４ スキャンコマンド処理ステップ
７２６ 頂点後処理ステップ
７３０ 特定走査偏向制御ステップ
７３２ 変換ステップ
７３４ 頂点後処理ステップ
７３６ ＤＡ変換ステップ
７３８ オフセット電圧フィルタステップ
７４０ 増幅ステップ
７４２ 一括偏向ステップ
７４４ 選択制御信号
７４８ アナログデータ収集ステップ
７５０ 画像データ取得ステップ
７５２ ＡＤ変換ステップ
７５４ デジタル画像データ選択
７５６ デジタル画像データアドレッシング・書き込みステップ
７５８ 並列読み出し・画像処理ステップ
７６０ クロック信号
７６２ スキャンプログラム
７６４ ユニットスキャンコマンドシーケンス
７６６ 事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス
７６８ 同期制御コマンド
７７０ デジタル駆動信号
７７２ 非線形電圧信号
７７４ 増幅駆動電圧シーケンス
７７６ デジタル補正後駆動信号シーケンス
７７８ 一組のデジタルオフセット
７８０ オフセット電圧（単数又は複数）
７８２ フィルタ後オフセット電圧（単数又は複数）
７８４ 画像データストリーム
７８６ 変動電圧ストリーム
７８８ デジタルセンサデータストリーム
７９０ デジタル画像データ値ストリーム
７９２ 複数の画像画素データ
８００ 制御ユニット
８０４ スキャンプログラム選択モジュール
８０６ 不揮発性メモリ
８１０ 画像データ取得ユニット
８１２ 画像スティッチユニット
８１４ 画像データプロセッサ・出力
８２０ 結像制御モジュール
８３０ 一次ビーム経路制御モジュール
９２５ 電源ユニット
９３０ スキャン制御ユニット
９３２ スキャンジェネレータモジュール
９３４ ＧＰＩＯ
９３６ 増幅器モジュール
９３８ クロック
９４０ 変換・頂点後処理ユニット
９４２ 記憶・制御ユニット
９４４ オフセットＤＡＣ
９４６ スキャンＤＡＣ
９４８ 高電圧増幅器
９５０ 補助スキャンシステム
９６０ 走査同期システム
９７２ 高電圧接続
９７４ デジタルデータ接続線
１８０８ ＡＤＣモジュール
１８１０ レコーダ
１８１２ ＡＣＱ
１８１４ テストパターン
１８１６ フレームグラバメモリバンク
１８２０ 画像データ分類器
１８２２ 画素平均器
１８２４ ライン平均器
１８２６ 画素アドレッシング・メモリ割り当てユニット
３ 複数の一次荷電粒子ビームレットを形成する一次荷電粒子ビームレット
５ 一次荷電粒子ビーム又は焦点スポット
７ 物体、例えばウェーハ
９ 複数の二次電子ビームレットを形成する二次電子ビームレット
１１ 二次電子ビーム経路
１３ 一次荷電粒子ビーム経路
１５ 二次荷電粒子像点
１７ 画像パッチ
１９ 画像パッチの重なり領域
２１ 画像パッチの中心位置
２５ ウェーハ表面
２７ 一次ビームレットの走査経路
２９ 画像サブフィールドの中心
３１ 画像サブフィールド
３３ 第１検査部位
３５ 第２検査部位
３７ ラスタ構成の回転
３９ サブフィールド３１の重なり領域
５３ 画素ライン
５５ 画素又は照明スポット位置
６１、６１ｍｎ １つのサブフィールド３１、例えばサブフィールド３１．ｍｎに割り当られたアドレス領域
６３ アドレス位置
６５ アドレスライン
６７ 画素割り当て
６９ ライン割り当て
７１ 一時メモリ再配置
７３ 処理動作
１００ 物体照射ユニット
１０１ 物体面又は像面又は焦点面
１０２ 対物レンズ
１０３ 視野レンズ群
１０５ マルチビームレット荷電粒子顕微鏡システムの光軸
１０８ 第１ビームクロスオーバ
１０９ クロスオーバ面
１１０ 一括マルチビームラスタスキャナ
１３０ ビームダンプ
１５３ 偏向器電極
１５７ 軸外又は視野ビームレット
１８９ 通過ビームレットの交差体積
２００ 検出ユニット
２０５ 投影系
２０６ 静電レンズ
２０７ イメージセンサ
２０８ 結像レンズ
２０９ 結像レンズ
２１０ 結像レンズ
２１２ 第２クロスオーバ
２１４ 開孔フィルタ
２１６ 能動素子
２１８ 第３偏向系
２２０ 多孔補正器
２２２ 第２偏向系
３００ 荷電粒子マルチビームレット生成器
３０１ 荷電粒子源
３０３ コリメートレンズ
３０５ 一次マルチビームレット形成ユニット
３０６ 能動多孔プレート
３０７ 第１視野レンズ
３０８ 第２視野レンズ
３０９ 電子ビーム
３１１ 一次電子ビームレットスポット
３２１ 中間像面
３５０ 第１偏向器
３５１ 第２偏向器
３９０ ビームステアリング多孔プレート
４００ ビームスプリッタユニット
４２０ 磁気素子
５００ 試料ステージ
５０３ 試料電圧源
６０１ 走査歪み補償器アレイ
６０２ テレセントリシティ収差の走査補償器アレイ
６４１ 電圧合成器
７０７ マルチビーム走査・画像取得方法
７１０ 構成ステップ
７１２ 第１例のスキャンプログラム
７１４ 第２例のスキャンプログラム
７１６ 第３例のスキャンプログラム
７１８ 走査同期制御ステップ
７２０ 包括スキャン処理ステップ
７２２ 受付ステップ
７２４ スキャンコマンド処理ステップ
７２６ 頂点後処理ステップ
７３０ 特定走査偏向制御ステップ
７３２ 変換ステップ
７３４ 頂点後処理ステップ
７３６ ＤＡ変換ステップ
７３８ オフセット電圧フィルタステップ
７４０ 増幅ステップ
７４２ 一括偏向ステップ
７４４ 選択制御信号
７４８ アナログデータ収集ステップ
７５０ 画像データ取得ステップ
７５２ ＡＤ変換ステップ
７５４ デジタル画像データ選択
７５６ デジタル画像データアドレッシング・書き込みステップ
７５８ 並列読み出し・画像処理ステップ
７６０ クロック信号
７６２ スキャンプログラム
７６４ ユニットスキャンコマンドシーケンス
７６６ 事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス
７６８ 同期制御コマンド
７７０ デジタル駆動信号
７７２ 非線形電圧信号
７７４ 増幅駆動電圧シーケンス
７７６ デジタル補正後駆動信号シーケンス
７７８ 一組のデジタルオフセット
７８０ オフセット電圧（単数又は複数）
７８２ フィルタ後オフセット電圧（単数又は複数）
７８４ 画像データストリーム
７８６ 変動電圧ストリーム
７８８ デジタルセンサデータストリーム
７９０ デジタル画像データ値ストリーム
７９２ 複数の画像画素データ
８００ 制御ユニット
８０４ スキャンプログラム選択モジュール
８０６ 不揮発性メモリ
８１０ 画像データ取得ユニット
８１２ 画像スティッチユニット
８１４ 画像データプロセッサ・出力
８２０ 結像制御モジュール
８３０ 一次ビーム経路制御モジュール
９２５ 電源ユニット
９３０ スキャン制御ユニット
９３２ スキャンジェネレータモジュール
９３４ ＧＰＩＯ
９３６ 増幅器モジュール
９３８ クロック
９４０ 変換・頂点後処理ユニット
９４２ 記憶・制御ユニット
９４４ オフセットＤＡＣ
９４６ スキャンＤＡＣ
９４８ 高電圧増幅器
９５０ 補助スキャンシステム
９６０ 走査同期システム
９７２ 高電圧接続
９７４ デジタルデータ接続線
１８０８ ＡＤＣモジュール
１８１０ レコーダ
１８１２ ＡＣＱ
１８１４ テストパターン
１８１６ フレームグラバメモリバンク
１８２０ 画像データ分類器
１８２２ 画素平均器
１８２４ ライン平均器
１８２６ 画素アドレッシング・メモリ割り当てユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5a)】
【図5b)】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12a)】
【図12b)】
【図13a)】
【図13b)】
【図14】
【図15】
【図16a)】
【図16b)】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21a)】
【図21b)】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）の一括走査を制御し、且つマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）で複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する複数Ｊ個のデジタル画像データを取得するための、マルチビーム走査・画像取得方法（７０７）であって、複数のスキャンプログラムを供給し且つ被選択スキャンプログラム（７６２）を選択する構成ステップ（７１０）と、
前記被選択スキャンプログラム（７６２）を受け取り、少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス（７６６）及び選択制御信号（７４４）を前記被選択スキャンプログラム（７６２）から生成する、包括スキャン処理ステップ（７２０）と、
少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス（７７４）を、前記少なくとも第１事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス（７６６）から生成し、且つ前記少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンス（７７４）を、試料（７）の表面（２５）上の前記複数Ｊ個の画像サブフィールドにわたる前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）の一括偏向のための一括偏向ステップ（７４２）に供給する、特定走査偏向制御ステップ（７３０）と、
Ｊ個の変動電圧ストリーム（７８６）をイメージセンサユニット（２０７）から収集するアナログデータ収集ステップ（７４８）を含む、画像データ取得ステップ（７５０）と
を含み、該画像データ取得ステップ（７５０）中に、前記Ｊ個の変動電圧ストリーム（７８６）を変換し選択してＪ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）を形成し、前記画像データ取得ステップ（７５０）中に、前記Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）は、複数Ｊ個のメモリロケーション（６１）で少なくとも１つのパラレルアクセスメモリ（１８１６）に書き込まれて前記複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する前記複数Ｊ個のデジタル画像データを形成し、前記選択及び書き込みは、前記選択制御信号（７４４）により制御される方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法において、前記複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する前記複数Ｊ個のデジタル画像データを前記共通のアクセスメモリから読み出して画像処理を実行する、並列読み出し・画像処理ステップ（７５８）をさらに含む方法。
【請求項3】
請求項２に記載の方法において、前記画像処理は、前記複数Ｊ個の画像サブフィールドに対応する前記複数Ｊ個のデジタル画像データのそれぞれに適用される、画像フィルタリング、画像登録、閾値演算、オブジェクト検出、画像オブジェクトの寸法測定、歪み補償、コントラスト強調、逆畳み込み演算、又は画像相関の１つを含む方法。
【請求項4】
請求項２又は３に記載の方法において、前記画像処理は、前記複数Ｊ個のデジタル画像データから単一のデジタル画像ファイルを形成するためのスティッチング演算をさらに含む方法。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の方法において、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）中に、少なくとも第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）が正規化サブフィールド座標（ｕ，ｖ）で生成され、前記第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）は、回転、縮尺変更、又は所定の補正関数Ｃ（ｐ，ｑ）の考慮の１つを含む演算の適用により、画像サブフィールド座標（ｐ，ｑ）で前記事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンス（７６６）に変換される方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法において、前記選択制御信号（７４４）は、前記第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）を含み、前記画像データ取得ステップ（７５０）中に、前記Ｊ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）は、前記第１ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）に対応する複数Ｊ個のメモリロケーションで前記共通のアクセスメモリに書き込まれる方法。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載の方法において、方法は走査同期制御ステップ（７１８）をさらに含み、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）中に、同期制御コマンド（７６８）が前記走査同期制御ステップ（７１８）と通信される方法。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の方法において、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）は、ステージ又は該ステージ上に取り付けられた試料の座標系の向きに対する回転角だけ使用中に回転させたラスタ構成で構成され、前記包括スキャン処理ステップ（７２０）中に、前記ユニットスキャンコマンドシーケンス（７６４）は、前記ラスタ構成の回転を補償するように調整される方法。
【請求項9】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１．１１～３１．ＭＮ）にわたって複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）を一括走査する少なくとも第１一括ラスタスキャナ（１１０）と、
前記Ｊ個の画像サブフィールド（３１．１１～３１．ＭＮ）の１つにそれぞれ対応する複数Ｊ個の二次電子ビームレット（９）を検出する検出器（２０７）を含む検出系（２００）と、
結像制御モジュール（８２０）であり、
前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）に接続され、使用中に第１被選択スキャンプログラム（７６２）に従った前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）での複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）のラスタ走査動作を制御するよう構成されたスキャン制御ユニット（９３０）、及び
該スキャン制御ユニット（９３０）及び前記検出器（２０７）に接続され、使用中に検出器（２０７）からの複数Ｓ個の画像データを取得し選択するよう構成された画像データ取得ユニット（８１０）であり、前記取得及び選択は、前記スキャン制御ユニット（９３０）により供給されたクロック信号と同期され、画像データ取得ユニット（８１０）は、前記複数Ｓ個の画像データを前記第１被選択スキャンプログラム（７６２）に従ったメモリロケーションでパラレルアクセスメモリ（１８１６）に書き込むよう構成され、Ｓ≦Ｊである画像データ取得ユニット（８１０）
を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項10】
請求項９に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、使用中に前記クロック信号を前記スキャン制御ユニット（９３０）及び前記画像取得ユニット（８１０）に供給するよう構成されたクロック信号生成器（９３８）を含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項11】
請求項１０に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、前記ラスタ走査動作と同期動作するよう構成された少なくとも別のシステム（９６０）にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項12】
請求項１１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記少なくとも別のシステム（９６０）は、使用中に前記複数Ｊ個の一次荷電粒子をビームダンプ（１３０）へ一括偏向するよう構成された一括偏向器（３５０）であるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項13】
請求項９～１２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）において、前記検出系（２００）に第２一括ラスタスキャナ（２２２）をさらに含み、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、前記第２一括ラスタスキャナ（２２２）にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項14】
請求項１３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記結像制御モジュール（８２０）は、前記スキャン制御ユニット（９３０）及び前記画像取得ユニット（８１０）に電圧を供給するよう構成され且つ使用中に前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）又は前記第２一括ラスタスキャナ（２２２）に駆動電圧を供給するよう構成された電圧源（９２５）をさらに含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項15】
請求項９～１４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）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、前記クロックユニット（９３８）に接続されたスキャンジェネレータモジュール（９３２）と、
前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）に接続された第１増幅器モジュール（９３６．１）と、
前記第２一括ラスタスキャナ（２２２）に接続された第２増幅器モジュール（９３６．２）と
をさらに含み、前記スキャンジェネレータモジュール（９３２）は、使用中に前記第１増幅器モジュール（９３６．１）及び前記第２増幅器モジュール（９３６．２）に対して事前補償デジタルスキャンコマンドシーケンスを生成して供給するよう構成され、且つ
前記第１増幅器モジュール（９３６．１）は、使用中に前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）の電極に対して少なくとも第１増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成され、
前記第２増幅器モジュール（９３６．２）は、使用中に前記第２一括ラスタスキャナ（１１０）の電極に対して少なくとも第２増幅駆動電圧シーケンスを生成するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項16】
請求項９～１５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）において、前記スキャンジェネレータモジュール（９３２）は、前記画像取得モジュール（８１０）にさらに接続されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項17】
請求項９～１６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）において、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、使用中にラスタ走査偏向と同期動作するよう構成されたシステム（９６０．３）に接続された、少なくとも別の増幅器モジュール（９３６．３）を含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項18】
請求項９～１７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）において、前記画像データ取得ユニット（８１０）は、前記イメージセンサ（２０７）に接続されて使用中に複数Ｓ個の変動電圧（７８６）を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム（７８８）に変換するよう構成された複数のＡＤ変換器を含む、ＡＤＣモジュール（１８０８）と、
該ＡＤＣモジュール（１８０８）及び前記スキャン制御ユニット（９３０）に接続され、使用中に、前記複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム（７８８）と、前記被選択スキャンプログラム（７６２）に従って前記スキャン制御ユニット（９３０）により使用中に供給された選択制御信号（７４４）とから、複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）を選択するよう構成された、取得制御ユニット（１８１２）と、
該取得制御ユニット（１８１２）、前記スキャン制御ユニット（９３０）、及び前記パラレルアクセスメモリ（１８１６）に接続された画像データ分類器（１８２０）と
を含み、該画像データ分類器（１８２０）は、使用中に、前記複数Ｓ個のデジタル画像データ値ストリーム（７９０）を前記被選択スキャンプログラム（７６２）に従った前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）のスキャン位置に対応する複数のメモリアドレスで前記パラレルアクセスメモリ（１８１６）に書き込むよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項19】
請求項１８に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記ＡＤＣモジュール（１８０８）は、クロックユニット（９３８）に接続され、使用中に該クロックユニット（９３８）からクロック信号を受け取り且つ使用中に前記複数Ｓ個の変動電圧（７８６）を複数Ｓ個のデジタルセンサデータストリーム（７８８）に変換する前記複数のＡＤ変換器の動作を同期させるよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項20】
請求項１９に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記クロックユニット（９３８）は、制御ユニット（８００）に接続され、該制御ユニット（８００）から制御信号を受け取るよう構成され、且つ使用中に前記クロックユニット（９３８）のクロック周波数を変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項21】
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を生成するマルチビーム生成器（３００）と、
第１一括ラスタスキャナ（１１０）及び第２一括ラスタスキャナ（２２２）と、
検出器（２０７）を含む検出ユニット（２００）と、
被選択スキャンプログラム（７６２）で試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット（９３０）及び画像取得ユニット（８１０）を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備え、前記スキャン制御ユニット（９３０）は、包括スキャンジェネレータモジュール（９３２）と、前記第１一括ラスタスキャナ（１１０）の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する少なくとも第１増幅モジュール（９３６．１）と、前記第２一括ラスタスキャナ（２２０）の電極に少なくとも高電圧シーケンスを供給する第２増幅モジュール（９３６．２）とを含んでおり、
前記スキャン制御ユニット（９３０）は、使用中に前記被選択スキャンプログラム（７６２）と同期動作する第３動作ユニット（９６０．３）又は別の動作ユニット（９６０．ｎ）の制御用の第３増幅器モジュール（９３６．３）又は別の増幅器モジュール（９３６．ｎ）を任意に含むようになされるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項22】
請求項２１に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記包括スキャンジェネレータモジュール（９３２）は、使用中にマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）の系統的な走査誘起収差を事前補償するよう構成された頂点後処理ユニットを含むマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項23】
請求項２２に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、各増幅器モジュールは、頂点後処理ユニット、デジタル－アナログ変換器、及び増幅器を含み、各増幅器モジュールにおいて、同期動作する動作ユニット（９６０．ｉ）と併せた前記増幅器モジュールの動作の非線形性が、動作ユニット（９６０．ｉ）毎に個別に事前補償されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項24】
請求項２３に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記動作ユニット（９６０．ｉ）は、前記第１一括マルチビームラスタスキャナ（１１０）及び前記第２一括マルチビームラスタスキャナ（２２２）であるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項25】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、請求項１～８に記載の方法のいずれかを実行するよう構成されたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項26】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）を六角形ラスタ構成で生成するマルチビーム生成器（３００）と、
第１一括ラスタスキャナ（１１０）及び第２一括ラスタスキャナ（２２２）と、
検出器（２０７）を含む検出ユニット（２００）と、
それぞれが六角形である複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１）を有する試料の検査部位を走査し結像するための、スキャン制御ユニット（９３０）及び画像取得ユニット（８１０）を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備えたマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項27】
マルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）であって、複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）を生成するマルチビーム生成器（３００）と、
第１一括ラスタスキャナ（１１０）及び第２一括ラスタスキャナ（２２２）と、
検出器（２０７）を含む検出ユニット（２００）と、
対物レンズ（１０２）と、
前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）の走査を制御するため及び複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１）に配置された複数の走査ラインでの試料の表面の画像パッチの取得を制御するための、スキャン制御ユニット（９３０）及び少なくとも画像取得ユニット（８１０）を含む結像制御モジュール（８２０）と
を備え、該結像制御モジュール（８２０）は、前記試料の向きに対する前記複数の走査ラインの向きを変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項28】
請求項２７に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記結像制御モジュール（８２０）はさらに、前記画像パッチをカバーするように前記複数Ｊ個の画像サブフィールド（３１）のサイズを変えるために、少なくとも走査ラインの長さ又は走査ラインの数を変更するよう構成されるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。
【請求項29】
請求項２７又は２８に記載のマルチビーム荷電粒子顕微鏡（１）において、前記対物レンズ（１０２）の動作条件を制御する制御ユニット（８００）をさらに備え、前記複数の走査ラインの向きの変更は、前記対物レンズ（１０２）の動作条件の変化により誘起された前記複数Ｊ個の一次荷電粒子ビームレット（３）のラスタ構成の回転に従ったものであるマルチビーム荷電粒子顕微鏡。【国際調査報告】