特表 2023-543683 検査装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-18

(54)【発明の名称】検査装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/21 20060101AFI20231011BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20231011BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20231011BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20231011BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20231011BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20231011BHJP

   G01B 11/26 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

H01J37/21 B

H01J37/20 D

H01J37/20 A

H01J37/22 502H

H01J37/22 502L

H01J37/28 B

H01L21/66 J

G01B11/02 H

G01B11/26 H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023516088

(86)(22)【出願日】2021-09-20

(85)【翻訳文提出日】2023-05-01

(86)【国際出願番号】 EP2021075767

(87)【国際公開番号】W WO2022069274

(87)【国際公開日】2022-04-07

(31)【優先権主張番号】63/086,293

(32)【優先日】2020-10-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】504151804

【氏名又は名称】エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ワン，ヤン

(72)【発明者】

【氏名】チャン，ジェン

(72)【発明者】

【氏名】カン，ジウェン

(72)【発明者】

【氏名】ワン，イーシャン

【テーマコード（参考）】

2F065

4M106

5C101

【Ｆターム（参考）】

2F065AA01

2F065AA24

2F065AA31

2F065AA49

2F065BB01

2F065CC19

2F065DD03

2F065DD06

2F065FF04

2F065GG21

2F065HH04

2F065JJ19

2F065JJ26

2F065LL12

2F065LL46

2F065PP24

2F065QQ24

2F065QQ25

2F065QQ31

2F065RR08

4M106AA01

4M106BA02

4M106BA04

4M106BA05

4M106BA07

4M106CA47

4M106DB02

4M106DB05

4M106DB08

4M106DB12

4M106DB13

4M106DH12

4M106DH24

4M106DH31

4M106DH32

4M106DH33

4M106DH38

4M106DH39

5C101AA03

5C101EE03

5C101EE47

5C101FF02

5C101FF17

5C101FF56

5C101FF57

5C101FF58

5C101FF59

5C101GG10

5C101GG18

5C101HH21

5C101HH23

5C101HH25

5C101HH38

5C101JJ02

(57)【要約】

複数のターゲット高さに対する基板の作用高さを調節するための検査装置が開示される。検査装置は、放射ビームを提供するように構成された放射源と、各々が基板に反射する複数のビームレットに放射ビームを分割するように構成されたビームスプリッタとを含む。各ビームレットは、複数の波長の光を含む。検査装置は、複数の光反射コンポーネントであって、各光反射コンポーネントは、基板に反射するビームレットの１つに関連付けられ、基板に反射するビームレットに基づいて基板の高さ又は水平度を検出することによって基板に対する異なるターゲット高さをサポートするように構成される、複数の光反射コンポーネントを含む。
【選択図】 図４Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射ビームを提供するように構成された放射源と、
各々が基板に反射する複数のビームレットに前記放射ビームを分割するように構成されたビームスプリッタと、
複数の光反射コンポーネントであって、各光反射コンポーネントは、前記ビームレットの１つに関連付けられ、前記基板に反射する前記関連付けられたビームレットに基づいて前記基板の高さ又は水平度の検出を可能にすることによって前記基板に対する異なるターゲット高さをサポートするように構成される、前記複数の光反射コンポーネントと
を含む、検査装置。

【請求項2】

前記光反射コンポーネントから前記ビームレットを受け取ることによって、前記基板上に投影されたパターンの複数の画像を検出するように構成された検出器であって、各画像は異なるビームレットによって形成される、前記検出器を更に含む、請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記異なるターゲット高さの第１のターゲット高さに対応する基準画像と前記画像の第１の画像を比較し、
前記比較に基づいて前記第１のターゲット高さからの前記基板の第１の偏差値を決定する
ように構成されたコントローラ回路を更に含む、請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記第１の画像は、前記光反射コンポーネントの１つに関連付けられた前記ビームレットの１つによって形成され、前記光反射コンポーネントの前記１つは、前記第１のターゲット高さに対する前記基板の前記第１の偏差値の測定を可能にするように構成される、請求項３に記載の検査装置。

【請求項5】

前記第１のターゲット高さに前記基板を位置決めするために前記基板を保持するように構成されたステージの高さを調節するように構成された回路を有するステージ動作コントローラであって、前記ステージの前記高さは、前記第１の偏差値に基づいて調節される、前記ステージ動作コントローラを更に含む、請求項３に記載の検査装置。

【請求項6】

前記第１の偏差値を少なくとも部分的に補償するために前記基板に入射する荷電粒子ビームの焦点を調節するためのビームコントローラを更に含む、請求項３に記載の検査装置。

【請求項7】

前記コントローラ回路は、
前記第１の画像を前記パターンの光強度画像として生成することと、
前記光強度画像と前記基準画像との相互相関を行って前記第１の偏差値を決定することと
によって、前記第１の画像を前記基準画像と比較するように構成される、請求項３に記載の検査装置。

【請求項8】

前記基準画像は、前記パターンを基準基板の表面上に投影することによって得られる、請求項３に記載の検査装置。

【請求項9】

前記放射源は、広帯域放射又は狭帯域放射の少なくとも一方を提供するように構成される、請求項１に記載の検査装置。

【請求項10】

前記放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成して広帯域放射を形成するように構成され、各ビームレットは、複数の波長の光を含む、請求項１に記載の検査装置。

【請求項11】

前記複数の波長の光によって、前記基板の材料の変化に起因して生じる前記高さの検出誤差を最小限に抑えることが容易になる、請求項１０に記載の検査装置。

【請求項12】

前記放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成するためのプリズムを含む、請求項１に記載の検査装置。

【請求項13】

前記放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成するための複数のダイクロイックミラーを含む、請求項１に記載の検査装置。

【請求項14】

前記ビームスプリッタは、光分割コンポーネントのセットを含み、前記光分割コンポーネントのセットは、前記ビームレットの各々を同じエネルギーで前記基板上に誘導するために様々な反射対透過比を有するように構成される、請求項１に記載の検査装置。

【請求項15】

コンピュータによって実行されると、レベルセンサを含む検査システムにおいて基板の作用高さを調節するための方法を前記コンピュータに実行させる命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
レベルセンサの放射源からの放射ビームによってパターンを基板上に投影することであって、前記放射ビームは、各々が前記基板に反射する複数のビームレットに分割される、前記投影することと、
前記基板に反射する前記ビームレットを受け取ることによって前記パターンの複数の画像を生成することであって、各画像は、異なるビームレットによって形成され、異なるターゲット高さからの前記基板の偏差値の測定をサポートする、前記生成することと、
第１のターゲット高さからの前記基板の前記偏差値の測定をサポートする前記画像の第１の画像に基づいて、前記第１のターゲット高さからの前記基板の第１の偏差値を決定することと
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２０年１０月１日に出願された米国特許出願第６３／０８６，２９３号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002] 本明細書で提供される実施形態は、荷電粒子ビーム検査装置内のレベルセンサに関し、より詳細には、マルチ作用高さレベルセンサに関する。

【0003】

[0003] 集積回路（ＩＣ）の製造プロセスでは、未完成又は完成回路コンポーネントは、それらが設計に従って製造され、欠陥がないことを保証するために検査が行われる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）など、光学顕微鏡又は荷電粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡を利用する検査システムを採用することができる。ＩＣコンポーネントの物理的なサイズが縮小し続けるにつれて、欠陥検出における精度及び歩留まりがより重要になる。

【0004】

[0004] しかしながら、検査ツールの撮像分解能及びスループットは、ＩＣコンポーネントのフィーチャの小型化に何とかして遅れまいとしている。このような検査ツールの精度、分解能、及びスループットは、ウェーハの変位を検出する際の精度の欠如によって制限されることがある。

【発明の概要】

【0005】

[0005] 本明細書で提供される実施形態は、粒子ビーム検査装置、より詳細には、複数の荷電粒子ビームを使用する検査装置を開示する。

【0006】

[0006] いくつかの実施形態では、検査装置は、放射ビームを提供するように構成された放射源と、各々が基板に反射する複数のビームレットに放射ビームを分割するように構成されたビームスプリッタであって、各ビームレットは複数の波長の光を含む、ビームスプリッタと、複数の光反射コンポーネントであって、各光反射コンポーネントは、基板に反射するビームレットの１つに関連付けられ、基板に反射するビームレットに基づいて基板の高さ又は水平度を検出することによって基板に対する異なるターゲット高さをサポートするように構成される、複数の光反射コンポーネントとを含む。

【0007】

[0007] いくつかの実施形態では、マルチ作用高さ検査装置は、複数のターゲット高さの１つに基板を保持するように構成されたステージと、レベルセンサと、コントローラ回路とを含む。レベルセンサは、（ａ）放射ビームを提供するように構成された放射源と、（ｂ）各々が基板に反射する複数のビームレットに放射ビームを分割するように構成されたビームスプリッタであって、各ビームレットは複数の波長の光を含む、ビームスプリッタと、複数の光反射コンポーネントであって、各光反射コンポーネントは、基板に反射するビームレットの１つに関連付けられ、基板に反射するビームレットに基づいて基板の高さ又は水平度を検出することによって基板に対する異なるターゲット高さをサポートするように構成される、複数の光反射コンポーネントと、（ｃ）基板に反射するビームレットの各々から画像を検出するように構成された検出器とを含む。コントローラ回路は、ターゲット高さの第１のターゲット高さに対応する基準画像と画像の第１の画像を比較して、第１のターゲット高さからの基板の偏差値を決定するように構成される。

【0008】

[0008] いくつかの実施形態では、レベルセンサを含む検査システムにおいて基板の作用高さを調節するための方法は、レベルセンサの放射源からの放射ビームによってパターンを基板上に投影することであって、放射ビームは、各々が基板に反射する複数のビームレットに分割され、各ビームレットは、複数の波長の光を含む、投影することと、基板に反射するビームレットを受け取ることによってパターンの複数の画像を生成することであって、各画像は、異なるビームレットによって形成され、異なるターゲット高さからの基板の偏差値の測定をサポートする、生成することと、第１のターゲット高さからの基板の偏差値の測定をサポートする画像の第１の画像に基づいて、第１のターゲット高さからの基板の第１の偏差値を決定することとを含む。

【0009】

[0009] いくつかの実施形態では、上述した方法をコンピューティングデバイスに実施させるためにコンピューティングデバイスの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能である命令セットを格納する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0010】

[0010] 本開示の実施形態の他の利点は、添付の図面と併せて取り入れられる以下の説明から明らかになるであろう。以下の説明では、例示及び例として、本発明の特定の実施形態を記載する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】[0011]本開示の実施形態と一致する、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す概略図である。

【図2】[0012]本開示の実施形態と一致する、図１の電子ビーム検査システムの一部であり得る例示的な電子ビームツールを示す概略図である。

【図3A】[0013]本開示の実施形態と一致する、例示的なレベリングセンサを含む例示的な検査システムを示す概略図である。

【図3B】[0014]本開示の実施形態と一致する、ウェーハ高さに応じたレベリングセンサの動作を示す概略図である。

【図4A】[0015]本開示の実施形態と一致する、マルチ作用高さレベリングセンサを備えた検査システムを示す。

【図4B】[0016]本開示の実施形態と一致する、第２のマルチ作用高さレベリングセンサを示す。

【図4C】[0017]本開示の実施形態と一致する、第３のマルチ作用高さレベリングセンサを示す。

【図4D】[0018]本開示の実施形態と一致する、第４のマルチ作用高さレベリングセンサを示す。

【図5】[0019]本開示の実施形態と一致する、ウェーハのレベルを決定するためのレベリングセンサの動作を示す概略図である。

【図6】[0020]本開示の実施形態と一致する、複数のターゲット高さに対するウェーハの偏差値又は垂直変位を決定するプロセスのフロー図である。

【図7】[0021]本開示の実施形態と一致する、ウェーハの水平度を決定するプロセスのフロー図である。

【図8】[0022]本明細書で開示される方法、フロー、モジュール、コンポーネント、又は装置の実現を補助できるコンピュータシステムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0023] 電子デバイスは、基板と呼ばれるシリコン片上に形成された回路で構築される。多くの回路は、同じシリコン片上にまとめて形成することができ、集積回路又はＩＣと呼ばれる。これらの回路のサイズは、劇的に減少しており、その結果、更に多くの回路を基板に適合させることができる。例えば、スマートフォンのＩＣチップは、親指の爪ほどの大きさであるが、それにもかかわらず、２０億を超えるトランジスタを含むことができ、各トランジスタのサイズは、人間の毛髪のサイズの１／１０００未満である。これらの極めて小さいＩＣの作成は、多大な時間を要する複雑及び高価なプロセスであり、数百もの個々のステップを伴う場合が多い。１つのステップにおける誤差でさえ、完成ＩＣに欠陥をもたらす可能性があり、完成ＩＣが無用なものとなる。従って、製造プロセスの目標の１つは、プロセスで作成される機能可能なＩＣの数を最大化するため、すなわちプロセスの総歩留まりを向上させるために、そのような欠陥を回避することである。

【0013】

[0024] 歩留まりを向上させる要素の１つは、十分な数の機能可能な集積回路を生産することを保証するために、チップ作成プロセスをモニタすることである。プロセスをモニタする方法の１つは、それらの形成の様々な段階でチップ回路構造を検査することである。検査は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して行うことができる。ＳＥＭは、これらの極めて小さい構造を撮像するために使用することができ、実際には構造の「ピクチャ」を撮影する。画像は、構造が正しく形成されたかどうか、また構造が正しい場所に形成されたかどうかを判断するために使用することができる。構造に欠陥がある場合、欠陥が再発する可能性が低くなるようにプロセスを調整することができる。

【0014】

[0025] 電子ビーム検査システムでは、レベリングセンサ（又はＺセンサ）は、検査サンプルをターゲット高さに維持して検査サンプルを一次電子ビームの焦点（例えば、図２の１０２）に保持するために、検査サンプル（例えば、基板又はウェーハ）の（例えば、Ｚ軸における）高さ変化を検出する。ＩＣコンポーネントの物理的なサイズが小さくなり、検査画像（例えば、ＳＥＭ画像）の品質がビーム焦点とサンプル高さとの僅かな変位（例えば、数十ナノメートル）で大幅に低下する可能性があるので、サンプルの高さ変位の高感度検出が必要となる。電子ビーム検査システムの進化に伴って、検査サンプルを撮像するために、様々な着地エネルギーの電子ビームが使用され得る。着地エネルギーが変化すると、電子ビームの焦点が変化し、これにより、検査サンプルのターゲット高さ（例えば、検査サンプルと検査システムの対物レンズとの間の距離）を調節することが必要となる。これらのマルチ着地エネルギーシステムは、様々な着地エネルギーをサポートするために、複数のターゲット高さにおける高さ変位の検出を必要とする。例えば、ターゲット高さは、１つのＬＥで１．５ｍｍ、第２のＬＥで４．５ｍｍであることがあり、これらのターゲット高さの各々において、検査サンプルの高さ変位及びレベルの検出が必要となる場合がある。

【0015】

[0026] 従来のＺセンサには様々な制約がある。例えば、いくつかの既存のＺセンサは、狭いダイナミックレンジ（例えば、≦±０．１ｍｍ）内で単一のターゲット高さの変化を検出することができる。いくつかのマルチターゲット高さＺセンサが提案されているが、これらのＺセンサには欠点もある。例えば、いくつかのＺセンサは、異なるターゲット高さにおいて波長を分割するので、複数のターゲット高さでの広帯域スペクトル用に設計されておらず、この波長の分割は、狭帯域スペクトルに敏感な材料を有する検査サンプルの不正確な測定の原因となり得る。いくつかの他のＺセンサは、広帯域スペクトルを使用するように設計されているが、用いられるコンポーネントが、広域スペクトルに適さない場合があり、アパーチャ数を減少させ、従って、感度を低下させることがあるので理想的ではない。その上、かかるＺセンサは、構築が非常に複雑である。いくつかのＺセンサは、異なるターゲット高さに対する検査サンプルの高さを検出するために可動部を使用し、このような可動コンポーネントは、システムの不安定性の原因となることがある。更に、いくつかの従来のＺセンサは、検査システムの基準面に対する検査サンプルのレベル（例えば、検査サンプルが電子ビームツールのコラムに平行であること）の検出に役立たない。かかるＺセンサは、検査サンプルがコラムに平行であることを確実にしない場合があるので、検査サンプルの潜在的な引っかき傷及びアーク放電の原因となることがある。

【0016】

[0027] 本開示の実施形態は、複数のターゲット高さに対する検査サンプルの高さ（又はターゲット高さからの偏差）を高精度で検出するためのマルチ作用高さＺセンサを提供する。Ｚセンサは、構成可能な広帯域放射源（例えば、光源）と、光学レンズ群と、光反射コンポーネント（例えば、ビームスプリッタ又はダイクロイックミラー）と、１つ又は複数の検出器（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）／相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサに基づくカメラ）とを含み得る。かかるマルチ作用高さＺセンサの利点の１つは、マルチ作用高さＺセンサが、異なるターゲット高さに対する検査サンプルの偏差の測定を可能にするので、単一ターゲット高さＺセンサよりも広範囲の高さ変化の検出を容易にし得ることである。別の利点は、マルチ作用高さＺセンサは、同じ電子ビーム検査システムでの複数の着地エネルギーの電子ビームの使用を可能にして検査サンプルの高品質の撮像を可能にし得ることである。更に別の利点は、あらゆる波長の放射（例えば、２５０ｎｍ～１０μｍの広帯域放射）を使用することによって偏差の測定に対する基板上の材料の影響が最小限に抑えられ、それゆえ、検査サンプル高さの測定の精度が高められることであり得る。なお更に別の利点は、検査サンプルが基準面に平行になるように検査サンプルを位置合わせする際に使用され得る、マルチ作用高さＺセンサによって検査サンプルの傾きの検出が可能となることである。更に、このようなＺセンサ（例えば、可動部のない）を構築することと、最新の電子ビーム検査システムを改造してＺセンサを組み込むか又はＺセンサを最新の電子ビーム検査システムと一体化させることも容易である。

【0017】

[0028] ここで、例示的な実施形態について詳細に言及し、例示的な実施形態の例を添付図面に示す。以下の説明では、異なる図面における同じ番号が、別段の表示のない限り、同じ又は同様の要素を表す、添付図面を参照する。例示的な実施形態の以下の説明に記載する実装形態は、全ての実装形態を表すものではない。むしろ、それらは、添付の特許請求の範囲に列挙される開示の実施形態に関連する態様と一致する装置及び方法の単なる例である。例えば、いくつかの実施形態は電子ビームを利用する文脈で説明されているが、本開示は、そのように限定されるものではない。他のタイプの荷電粒子ビームも同様に適用され得る。更に、光学撮像、光検出、Ｘ線検出などの、他の撮像システムも使用され得る。

【0018】

[0029] 本書では、ＩＣの製造について具体的に言及される場合があるが、本明細書の説明は、多くの他の可能な適用例を有することが明示的に理解されるべきである。例えば、本明細書の説明は、集積光学系、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターン及び検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に用いられ得る。当業者であれば、このような代替的な適用例の文脈では、本書での「レチクル」、「ウェーハ」、又は「ダイ」という用語の使用は、より一般的な「マスク」、「基板」、及び「ターゲット部分」という用語とそれぞれ交換可能であると見なされるべきであることを理解するであろう。

【0019】

[0030] 本文書では、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）及びＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、５～２０ｎｍの範囲内の波長を有する）を含む、全てのタイプの電磁放射を包含するように使用される。

【0020】

[0031] ここで、図１を参照すると、図１は、本開示の実施形態と一致する、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システム１００を示す。図１に示されるように、荷電粒子ビーム検査システム１００は、メインチャンバ１０、装填・ロックチャンバ２０、電子ビームツール４０及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３０を含む。電子ビームツール４０は、メインチャンバ１０内に位置する。説明及び図面は、電子ビームを対象とするが、実施形態は、本開示を特定の荷電粒子に限定するために使用されないことが理解される。

【0021】

[0032] ＥＦＥＭ ３０は、第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂを含む。ＥＦＥＭ ３０は、追加の装填ポートを含み得る。第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂは、検査予定のウェーハ（例えば、半導体ウェーハ若しくは他の材料で作られたウェーハ）又はサンプルを含むウェーハ前面開口式一体型ポッド（ＦＯＵＰ）を受け取る（以下では、ウェーハ及びサンプルは、集合的に「ウェーハ」と呼ばれる）。ＥＦＥＭ ３０の１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）は、装填・ロックチャンバ２０にウェーハを移送する。

【0022】

[0033] 装填・ロックチャンバ２０は、装填／ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、装填／ロック真空ポンプシステムは、大気圧を下回る第１の圧力に達するように装填・ロックチャンバ２０内の気体分子を取り除く。第１の圧力に達した後、１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）は、装填・ロックチャンバ２０からメインチャンバ１０にウェーハを移送する。メインチャンバ１０は、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、メインチャンバ真空ポンプシステムは、第１の圧力を下回る第２の圧力に達するようにメインチャンバ１０内の気体分子を取り除く。第２の圧力に達した後、ウェーハに対して、電子ビームツール４０による検査が行われる。いくつかの実施形態では、電子ビームツール４０は、シングルビーム検査ツールを含み得る。他の実施形態では、電子ビームツール４０は、マルチビーム検査ツールを含み得る。

【0023】

[0034] コントローラ５０は、電子ビームツール４０に電子的に接続することができ、また他のコンポーネントにも電子的に接続することができる。コントローラ５０は、荷電粒子ビーム検査システム１００の様々な制御を実行するように構成されたコンピュータであり得る。コントローラ５０は、様々な信号及び画像処理機能を実行するように構成された処理回路も含み得る。図１では、コントローラ５０は、メインチャンバ１０、装填・ロックチャンバ２０及びＥＦＥＭ ３０を含む構造の外部のものとして示されているが、コントローラ５０は、構造の一部でもあり得ることが理解される。

【0024】

[0035] 本開示は、電子ビーム検査システムを収納するメインチャンバ１０の例を提供するが、本開示の態様は、広い意味において、電子ビーム検査システムを収納するチャンバに限定されないことに留意すべきである。むしろ、前述の原理は、他のチャンバにも適用できることが理解される。

【0025】

[0036] ここで、図２を参照すると、図２は、本開示の実施形態と一致する、図１の例示的な荷電粒子ビーム検査システム１００の一部であり得る例示的な電子ビームツール４０の概略図を示す。電子ビームツール４０（本明細書では装置４０とも称される）は、電子源１０１、ガンアパーチャ１０３を有するガンアパーチャプレート１７１、プレビームレット形成機構１７２、コンデンサーレンズ１１０、供給源変換ユニット１２０、一次投影光学系１３０、サンプルステージ（図２に図示せず）、二次結像系１５０及び電子検出デバイス１４０を含む。一次投影光学系１３０は、対物レンズ１３１を含むことができる。電子検出デバイス１４０は、複数の検出要素１４０＿１、１４０＿２及び１４０＿３を含むことができる。ビームセパレータ１６０及び偏向走査ユニット１３２は、一次投影光学系１３０内に配置することができる。装置４０の一般的に知られている他の構成要素を必要に応じて追加／省略できることが理解され得る。

【0026】

[0037] 電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、コンデンサーレンズ１１０、供給源変換ユニット１２０、ビームセパレータ１６０、偏向走査ユニット１３２及び一次投影光学系１３０は、装置１００の主光軸１００＿１と位置合わせすることができる。二次結像系１５０及び電子検出デバイス１４０は、装置４０の副光軸１５０＿１と位置合わせすることができる。

【0027】

[0038] 電子源１０１は、カソード、抽出器又はアノードを含み得、一次電子は、カソードから放出され、次いで抽出又は加速され、一次ビームクロスオーバー（虚像又は実像）１０１ｓを形成する一次電子ビーム１０２を形成することができる。一次電子ビーム１０２は、クロスオーバー１０１ｓから放出されると視覚化することができる。

【0028】

[0039] 供給源変換ユニット１２０は、画像形成要素アレイ（図２に図示せず）、収差補償器アレイ（図示せず）、ビーム制限アパーチャアレイ（図示せず）及び事前曲げマイクロ偏向器アレイ（図示せず）を含み得る。画像形成要素アレイは、複数のマイクロ偏向器又はマイクロレンズを含んで、一次電子ビーム１０２の複数のビームレットを用いてクロスオーバー１０１ｓの複数の平行画像（虚像又は実像）を形成することができる。図２は、一例として３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を示し、供給源変換ユニット１２０は、いかなる数のビームレットも処理できることが理解される。

【0029】

[0040] いくつかの実施形態では、供給源変換ユニット１２０は、ビーム制限アパーチャアレイ及び画像形成要素アレイ（両方とも図示せず）を備え得る。ビーム制限アパーチャアレイは、ビーム制限アパーチャを含み得る。必要に応じて、いかなる数のアパーチャも使用できることが理解される。ビーム制限アパーチャは、一次電子ビーム１０２のビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３のサイズを制限するように構成され得る。画像形成要素アレイは、主光軸１００＿１に向けて角度を変化させることにより、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を偏向させるように構成された画像形成偏向器（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態では、偏向器は、主光軸１００＿１から離れるほど、より大きくビームレットを偏向させることができる。更に、画像形成要素アレイは、複数の層（図示せず）を含み得、偏向器は、別個の層に設けられ得る。偏向器は、互いに独立して個別に制御されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、偏向器は、サンプル１の表面上に形成されるプローブスポット（例えば、１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓ）のピッチを調整するように制御され得る。本明細書で言及される場合、プローブスポットのピッチは、サンプル１の表面上の２つの直接隣接するプローブスポット間の距離として定義することができる。

【0030】

[0041] 画像形成要素アレイの中央に位置する偏向器は、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせされ得る。従って、いくつかの実施形態では、中央の偏向器は、ビームレット１０２＿１の軌跡を直線に維持するように構成され得る。いくつかの実施形態では、中央の偏向器は、省略され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、一次電子源１０１は、必ずしも供給源変換ユニット１２０の中心と位置合わせされなくてもよい。更に、図２は、ビームレット１０２＿１が主光軸１００＿１上にある装置４０の側面図を示すが、ビームレット１０２＿１は、異なる側から見ると、主光軸１００＿１から外れ得ることが理解される。すなわち、いくつかの実施形態では、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３の全てがオフアクシスであり得る。オフアクシス構成要素は、主光軸１００＿１に対してオフセットされ得る。

【0031】

[0042] 偏向されたビームレットの偏向角度は、１つ以上の判断基準に基づいて設定され得る。いくつかの実施形態では、偏向器は、オフアクシスビームレットを、半径方向外向きに又は主光軸１００＿１から離れるように（例示せず）偏向させることができる。いくつかの実施形態では、偏向器は、オフアクシスビームレットを、半径方向内向きに又は主光軸１００＿１に向かって偏向させるように構成され得る。ビームレットの偏向角度は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３がサンプル１上に垂直に着地するように設定され得る。対物レンズ１３１などのレンズに起因する画像のオフアクシス収差は、レンズを通過するビームレットの経路を調整することにより減らすことができる。従って、オフアクシスビームレット１０２＿２及び１０２＿３の偏向角度は、プローブスポット１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓが小さい収差を有するように設定され得る。オフアクシスプローブスポット１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓの収差を減らすために、ビームレットは、対物レンズ１３１の正面焦点又はその近くを通過するように偏向され得る。いくつかの実施形態では、偏向器は、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓが小さい収差を有しながら、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３がサンプル１上に垂直に着地するように設定され得る。

【0032】

[0043] コンデンサーレンズ１１０は、一次電子ビーム１０２を集束するように構成される。供給源変換ユニット１２０の下流のビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３の電流は、コンデンサーレンズ１１０の集束力を調整するか、又はビーム制限アパーチャアレイ内の対応するビーム制限アパーチャの径方向サイズを変えることにより変化させることができる。電流は、ビーム制限アパーチャの径方向サイズ及びコンデンサーレンズ１１０の集束力を変更することの両方により変えることができる。コンデンサーレンズ１１０は、その第１の原理的平面が移動可能となるように構成され得る調整可能コンデンサーレンズであり得る。調整可能コンデンサーレンズは、磁性を有するように構成することができ、その結果、オフアクシスビームレット１０２＿２及び１０２＿３は、回転角度を有して供給源変換ユニット１２０を照射することができる。回転角度は、集束力又は調整可能コンデンサーレンズの第１の主平面の位置に応じて変わる場合がある。それに応じて、コンデンサーレンズ１１０は、コンデンサーレンズ１１０の集束力が変えられながら、回転角度を不変に保つように構成され得る抗回転コンデンサーレンズであり得る。いくつかの実施形態では、コンデンサーレンズ１１０は、コンデンサーレンズ１１０の集束力及び第１の主平面の位置が変化した場合に回転角度が変わらない、調整可能な抗回転コンデンサーレンズであり得る。

【0033】

[0044] 電子ビームツール４０は、プレビームレット形成機構１７２を含み得る。いくつかの実施形態では、電子源１０１は、一次電子を放出し、一次電子ビーム１０２を形成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ガンアパーチャプレート１７１は、一次電子ビーム１０２の周辺の電子を遮断して、クーロン効果を減らすように構成され得る。いくつかの実施形態では、プレビームレット形成機構１７２は、一次電子ビーム１０２の周辺の電子を更に切断して、クーロン効果を更に減らし得る。一次電子ビーム１０２は、プレビームレット形成機構１７２を通過した後、３つの一次電子ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３（又はビームレットの任意の他の番号）にトリミングされ得る。電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、プレビームレット形成機構１７２及びコンデンサーレンズ１１０は、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせされ得る。

【0034】

[0045] プレビームレット形成機構１７２は、クーロンアパーチャアレイを含み得る。プレビームレット形成機構１７２の、本明細書ではオンアクシスアパーチャとも称される中央アパーチャと、供給源変換ユニット１２０の中央偏向器とは、電子ビームツール４０の主光軸１００＿１と位置合わせされ得る。プレビームレット形成機構１７２は、複数のプリトリミングアパーチャ（例えば、クーロンアパーチャアレイ）を備え得る。図２では、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３は、一次電子ビーム１０２が３つのプリトリミングアパーチャを通過し、一次電子ビーム１０２の残りの大部分が遮断されているときに生成される。すなわち、プレビームレット形成機構１７２は、３つのビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を形成しない、一次電子ビーム１０２からの電子の多く又は大部分をトリミングすることができる。プレビームレット形成機構１７２は、一次電子ビーム１０２が供給源変換ユニット１２０に入る前に、プローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓを形成するために最後的に使用されない電子を遮断することができる。いくつかの実施形態では、ガンアパーチャプレート１７１が電子源１０１の近くに設けられて、電子を早期に遮断することができる一方、プレビームレット形成機構１７２も設けられて、複数のビームレットの近傍の電子を更に遮断することができる。図２は、プレビームレット形成機構１７２の３つのアパーチャを示すが、必要に応じて任意の数のアパーチャがあり得ることが理解される。

【0035】

[0046] いくつかの実施形態では、プレビームレット形成機構１７２は、コンデンサーレンズ１１０の下方に配置され得る。プレビームレット形成機構１７２を電子源１０１のより近くに配置することにより、クーロン効果をより効果的に減らすことができる。いくつかの実施形態では、プレビームレット形成機構１７２を電子源１０１の十分近くに配置することができ、しかも依然として製造可能な場合、ガンアパーチャプレート１７１を省略することができる。

【0036】

[0047] 対物レンズ１３１は、検査のために、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３をサンプル１上に集束させるように構成され得、サンプル１の表面上に３つのプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓを形成することができる。クーロン交互作用効果を減らすために、ガンアパーチャプレート１７１は、使用されない一次電子ビーム１０２の周辺電子を遮断することができる。クーロン交互作用効果は、プローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓの各々のサイズを拡大させ、従って検査解像度を劣化させる可能性がある。

【0037】

[0048] ビームセパレータ１６０は、静電双極子場Ｅ１及び磁気双極子場Ｂ１（図２には両方とも図示せず）を生成する静電偏向器を含むウィーンフィルタタイプのビームセパレータであり得る。それらの場が印加された場合、静電双極子場Ｅ１によってビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３の電子にかかる力は、磁気双極子場Ｂ１によって電子にかかる力に対して、大きさが等しく、方向が反対方向である。従って、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３は、ビームセパレータ１６０をゼロ偏向角度で直線に通過することができる。

【0038】

[0049] 偏向走査ユニット１３２は、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３を偏向させて、サンプル１の表面のあるセクションの３つの小さい走査エリアにわたってプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓを走査させることができる。プローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ及び１０２＿３ｓにおけるビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３の入射に応答して、３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅがサンプル１から放出され得る。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの各々は、二次電子（エネルギー≦５０ｅＶ）及び後方散乱電子（５０ｅＶと、ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３の着地エネルギーとの間のエネルギー）を含むエネルギー分布を有する電子を含むことができる。ビームセパレータ１６０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅを二次結像系１５０に向かって導くことができる。二次結像系１５０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅを電子検出デバイス１４０の検出要素１４０＿１、１４０＿２及び１４０＿３上に集束させることができる。検出要素１４０＿１、１４０＿２及び１４０＿３は、対応する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅを検出し、例えばサンプル１の対応する走査エリアの画像を構築するために、対応する信号を生成することができる。

【0039】

[0050] 図２では、３つのプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓによってそれぞれ発生した３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅは、主光軸１００＿１に沿って電子源１０１に向けて上方に移動し、対物レンズ１３１及び偏向走査ユニット１３２を相次いで通過する。３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅは、副光軸１５０＿１に沿って二次結像系１５０に入るように、ビームセパレータ１６０（ウィーンフィルタなど）によって方向転換される。二次結像系１５０は、３つの検出要素１４０＿１、１４０＿２及び１４０＿３を含む電子検出デバイス１４０上に３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅを集束させる。従って、電子検出デバイス１４０は、３つのプローブスポット１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ及び１０２＿３Ｓによってそれぞれ走査された３つの走査領域の画像を同時に生成することができる。いくつかの実施形態では、電子検出デバイス１４０及び二次結像系１５０は、１つの検出ユニット（図示せず）を形成する。いくつかの実施形態では、対物レンズ１３１、偏向走査ユニット１３２、ビームセパレータ１６０、二次結像系１５０及び電子検出デバイス１４０など（ただし、これらに限定されない）の、二次電子ビームの経路上の電子光学要素は、１つの検出システムを形成することができる。

【0040】

[0051] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、画像処理システムを含み得、画像処理システムは、画像取得器（図示せず）及びストレージ（図示せず）を含む。画像取得器は、１つ又は複数のプロセッサを含み得る。例えば、画像取得器は、コンピュータ、サーバ、メインフレームホスト、端末、パーソナルコンピュータ、任意の種類のモバイルコンピューティングデバイス及び同様のもの又はそれらの組合せを含み得る。画像取得器は、中でもとりわけ、導電体、光ファイバケーブル、ポータブル記憶媒体、ＩＲ、Bluetooth、インターネット、ワイヤレスネットワーク、ワイヤレス無線機又はそれらの組合せなどの媒体を通して装置４０の電子検出デバイス１４０に通信可能に結合することができる。いくつかの実施形態では、画像取得器は、電子検出デバイス１４０から信号を受信し、画像を構築することができる。従って、画像取得器は、サンプル１の画像を取得することができる。画像取得器は、輪郭の生成、取得画像へのインジケータの重畳及び同様のものなどの様々な後処理機能を実行することもできる。画像取得器は、取得画像の明度及びコントラストなどの調整を実行するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ストレージは、ハードディスク、フラッシュドライブ、クラウドストレージ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他のタイプのコンピュータ可読メモリ及び同様のものなどの記憶媒体であり得る。ストレージは、画像取得器と結合し、走査された生の画像データをオリジナルの画像として保存し、及び後処理された画像を保存するために使用することができる。

【0041】

[0052] いくつかの実施形態では、画像取得器は、電子検出デバイス１４０から受信された１つ又は複数の撮像信号に基づいてサンプルの１つ又は複数の画像を取得することができる。撮像信号は、荷電粒子撮像を実施するための走査動作に対応し得る。取得画像は、複数の撮像エリアを含む単一の画像であり得るか、又は複数の画像を伴い得る。単一の画像は、ストレージに格納することができる。単一の画像は、複数の領域に分割され得るオリジナルの画像であり得る。領域の各々は、サンプル１の特徴を含む撮像エリアを１つずつ含み得る。取得画像は、時系列にわたって複数回サンプリングされたサンプル１の単一の撮像エリアの複数の画像を含み得るか、又はサンプル１の異なる撮像エリアの複数の画像を含み得る。複数の画像は、ストレージに格納することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、サンプル１の同じ場所の複数の画像を用いて画像処理ステップを実行するように構成することができる。

【0042】

[0053] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、検出された二次電子の分布を得るために、測定回路（例えば、アナログ／デジタル変換器）を含み得る。検出時間窓中に収集された電子分布データは、ウェーハ表面に入射した一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２及び１０２＿３の各々の対応する走査経路データと組み合わせて、検査中のウェーハ構造の画像を再構築するために使用することができる。再構築された画像は、サンプル１の内部又は外部の構造の様々な特徴を明らかにするために使用することができ、従ってウェーハに存在し得るいかなる欠陥も明らかにするために使用することができる。

【0043】

[0054] いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、検査中にサンプル１を動かすように電動ステージ（図示せず）を制御することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、電動ステージが、ある方向に一定の速さで継続的にサンプル１を動かせるようにすることができる。他の実施形態では、コントローラ５０は、電動ステージが、走査プロセスのステップに応じて、サンプル１が動く速さを経時的に変更できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの画像に基づいて、一次投影光学系１３０又は二次結像系１５０の構成を調整することができる。

【0044】

[0055] 図２は、電子ビームツール４０が３つの一次電子ビームを使用することを示すが、電子ビームツール４０が２つ以上の一次電子ビームを使用し得ることが理解される。本開示は、装置４０で使用される一次電子ビームの数を限定しない。

【0045】

[0056] ここで、本開示の実施形態と一致する、例示的なレベリングセンサを含む検査システム３００を示す図３Ａについて言及する。図３Ａに示すように、検査システム３００は、電子ビームツール３１０と、検査されるサンプル（例えば、基板３２１又はウェーハ３２１）が配置されるステージ３２０と、レベリングセンサ３３０とを含む。電子ビームツール３１０は、ウェーハ３２１上のＲＯＩの画像を形成するために、ウェーハ３２１上の関心領域（ＲＯＩ）に一次電子ビーム３１２を放出して、ウェーハ３２１から生じる二次電子を収集し得る。検査システム３００は、図１のＥＢＩシステム１００の一部であり得、又は電子ビームツール３１０は、図２の電子ビームツール４０であり得る。本開示の文脈では、荷電粒子及び電子が交換可能に使用され得ることを理解されたい。同様に、荷電粒子ビームを説明する特許請求される装置又は方法の要素は、必要に応じて電子ビームと交換可能に使用され得る。

【0046】

[0057] 実際には、ウェーハ３２１は、ステージ３２０がウェーハ３２１を安定して支持し、例えば、水平方向のＸ－Ｙ軸、垂直方向のＺ軸、ステージ傾き、又はステージ回転に沿って滑らかに移動する間に、検査システム３００において高倍率で観察され得る。Ｘ軸及びＹ軸における移動は視野（ＦＯＶ）の選択に使用され得る一方で、Ｚ軸における移動は、画像解像度、焦点深度などの変更に必要である場合がある。いくつかの実施形態では、ステージ３２０の垂直変位は、標準試料の高さ測定又は高さセンシングに基づいて、機器較正のために日常的に決定され得る。例えば、金属線、フォトレジスト層、ウェーハ上に堆積された反射膜などの、パターン形成された標準的なフィーチャを含むウェーハは、機器、センサ、モータ、又はステージを較正するために使用され得る。ウェーハ３２１はパターン形成されたフィーチャを含むので、通常、ウェーハ３２１の表面は不均一であり、それゆえ、ウェーハ３２１の検査中に画像解像度のためにウェーハ３２１の高さを調節することができる。

【0047】

[0058] いくつかの実施形態では、レベリングセンサ３３０は、ウェーハ３２１の垂直変位を決定するために使用され得る。本明細書で言及される、ウェーハ３２１の垂直変位は、ターゲット位置とＺ軸におけるウェーハ３２１の実際の位置との差に相当し得る。レベリングセンサ３３０は、レベリングセンサ３３０の出力が分析され、ウェーハ高さを更に調節するか又は電子ビーム３１２の焦点面を更に調節するために使用されるように、高さコントローラ３４０（後に詳述する）と通信し得る。レベリングセンサ３３０などの、１つ又は複数の光学式高さセンサは、所望の高さセンシングの複雑さ及び精度に基づいて用いられ得る。

【0048】

[0059] いくつかの実施形態では、レベリングセンサ３３０は、選択的光透過性物体３３３を通して一次光ビーム３３２をウェーハ３２１上に投影する光源３３１と、ウェーハ３２１からの二次光ビーム３３５の画像を捕捉する検出器３３６とを含むことができる。選択的光透過性物体３３３を通過した一次光ビーム３３２によって形成される投影パターンは、ウェーハ３２１上に投影される。二次光ビーム３３５は、ウェーハ３２１の表面から散乱された光ビーム、ウェーハ３２１の表面から回折された光ビーム、又はウェーハ３２１の表面から散乱された光ビームとウェーハ３２１の表面から回折された光ビームとの組合せを含み得る。二次光ビーム３３５の画像は、ウェーハ３２１上の投影パターンに対応することができる。

【0049】

[0060] いくつかの実施形態では、レベリングセンサ３３０は、光源３３１とウェーハ３２１との間の第１の光学系３３４と、ウェーハ３２１と検出器３３６との間の第２の光学系３３７とを更に含み得る。第１の光学系３３４は、一次光ビーム３３２をウェーハ３２１上に集束させるように構成された１つ又は複数の光学レンズを含むことができる。第２の光学系３３７は、二次光ビーム３３５を検出器３３６上に集束させるように構成された１つ又は複数の光学レンズを含むことができる。検出器３６０は、二次光ビーム３３５の画像を形成するために二次光ビーム３３５を検出する電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサであり得る。

【0050】

[0061] いくつかの実施形態では、レベリングセンサ３３０は、関心領域（例えば、一次電子のプローブスポット）の高解像度検査画像を得ることができるように一次電子ビーム３１２が集束される位置でのウェーハ３２１の高さ変位を決定するために使用することができる。

【0051】

[0062] ここで、ウェーハ高さに応じたレベリングセンサ３３０の動作を示す、図３Ｂを参照する。図３Ｂでは、一次電子ビーム３１２の光軸は、参照番号３１２＿１で垂直方向の点線として示されており、一次電子ビーム３１２のプローブスポット（例えば、１０２＿１Ｓ、１０２＿２Ｓ、又は１０２＿３Ｓ）は、Ｘ軸におけるｘ＝０に位置するものとして示されている。図３Ｂに示すように、ウェーハ３２１がＺ軸におけるターゲット高さ３２１＿Ｔに位置決めされると、ウェーハ３２１上に投影される投影パターンの中心は、ウェーハ３２１上の一次電子ビーム３１２のプローブスポット（すなわち、ｘ＝０）と一致する。ウェーハ３２１がターゲット高さ３２１＿Ｔよりも高い位置３２１＿Ｈに位置決めされると、投影パターンの中心は、一次電子ビーム３１２のターゲットプローブスポットと一致しない（すなわち、ターゲットプローブスポットはｘ＝０にある）。むしろ、投影パターンの中心は、位置ｘ＜０に位置決めされ得る。本開示の実施形態によれば、検出器３３６によって得られた画像に基づいて、ターゲットとされる一次ビーム３１２の焦点と一致するように、投影パターンの中心が右側に、すなわちｘ＝０に移動するように、ウェーハ３２１の高さを下げる必要があると判断することができる。ウェーハ３２１がターゲット高さ３２１＿Ｔよりも低い位置３２１＿Ｌに位置決めされると、投影パターンの中心は、一次電子ビーム３１２のターゲットプローブスポットと一致しない（すなわち、ターゲットプローブスポットはｘ＝０にある）。むしろ、投影パターンの中心は、位置ｘ＞０に位置決めされ得る。本開示の実施形態によれば、検出器３３６によって得られた画像に基づいて、ターゲットとされる一次ビーム３１２の焦点と一致するように、投影パターンの中心が左側に、すなわちｘ＝０に移動するように、ウェーハ３２１の高さを上げる必要があると判断することができる。

【0052】

[0063] 図３Ａに戻ると、レベリングセンサ３３０は、レベリングセンサ３３０の出力が分析され、ウェーハ高さを更に調節するために使用されるように、高さコントローラ３４０と通信し得る。高さコントローラ３４０は、荷電粒子ビーム検査システム（例えば、図１の電子ビーム検査システム１００又は図３Ａの検査システム３００）の一部であり得るか又はそれとは別個であり得ることが理解される。いくつかの実施形態では、高さコントローラ３４０は、コントローラ５０の一部であり得、画像取得器、測定回路、又はストレージなどを含み得る。いくつかの実施形態では、高さコントローラ３４０は、画像処理システムを含み得、画像取得器、ストレージなどを含み得る。また、様々な実施形態では、高さコントローラ３４０は、レベリングセンサ３３０の一部であり得るか又はそれとは別個であり得ることが理解される。

【0053】

[0064] 図３Ａに示すように、高さコントローラ３４０は、本開示の実施形態による信号プロセッサ３４１及びアナライザ３４２を含み得る。信号プロセッサ３４１は、１つ又は複数のプロセッサを含み得る。例えば、信号プロセッサ３４１は、コンピュータ、サーバ、メインフレームホスト、端末、パーソナルコンピュータ、任意の種類のモバイルコンピューティングデバイス、及び同様のもの、又はそれらの組合せを含み得る。信号プロセッサ３４１は、中でもとりわけ、導電体、光ファイバケーブル、ポータブル記憶媒体、ＩＲ、Bluetooth、インターネット、ワイヤレスネットワーク、ワイヤレス無線機、又はそれらの組合せなどの媒体を通して検出器３３６に通信可能に結合され得る。信号プロセッサ３４１は、検出器３３６から信号を受信し、検出器３３６からの信号に基づいて光強度画像を構築するように構成され得る。

【0054】

[0065] いくつかの実施形態では、アナライザ３４２は、ウェーハ３２１がターゲット高さに位置決めされているかどうか又はウェーハ３２１がターゲット高さから変位しているかどうかを判断するように構成され得る。アナライザ３４２は更に、ウェーハ３２１の垂直変位の程度を決定するように構成され得る。いくつかの実施形態では、アナライザ３４２は、ウェーハ３２１上の投影パターンの測定データを基準データと相互相関させるように構成される。いくつかの実施形態では、アナライザ３４２は、ウェーハ３２１上の投影パターンの光強度画像を所定の基準光強度画像と相互相関させるように構成することができる。本開示の実施形態によれば、基準光強度画像は、ターゲットウェーハ３２１を検査するために現在使用されている投影パターンと同等の投影パターンを使用することによって得られる光強度画像であり得る。いくつかの実施形態では、基準光強度画像は、公称基準ウェーハ上に投影パターンを投影し、次いで公称基準ウェーハ上の投影パターンの投影されたパターンを測定することによって得ることができる。ここでは、基準ウェーハは、平坦面を有し、基準光強度画像を撮影するときにターゲット位置に（例えば、ターゲット高さに）配置することができる。いくつかの実施形態では、基準光強度画像は、ターゲットウェーハ３２１を検査する前に撮影することができ、検査システム３００の内部又は外部に位置することができるストレージ（図示せず）に格納され得る。アナライザ３４２は、ストレージに格納された基準光強度画像にアクセスすることができ、又は必要に応じてストレージから基準光強度画像を受け取ることができる。

【0055】

[0066] いくつかの実施形態では、アナライザ３４２は、漸減する投影パターンに対応する測定された光強度画像と基準光強度画像との相互相関結果に基づいて、ウェーハ３２１の垂直変位を決定することができる。投影パターンの中心が位置ｘ＝０（例えば、一次電子ビームの焦点）と一致しない場合、相互相関グラフは、ｘ≠０において最大ピーク値を有する。いくつかの実施形態では、アナライザ３４２は、シフトに基づいてウェーハ３２１の垂直変位を決定することができる。例えば、相互相関グラフの最大ピーク値がｘ＝５にある場合、アナライザ３４２は、ウェーハ３２１を上昇させて投影パターンの中心Ｃを位置ｘ＝０に移動させるべきであると判断することができる。相互相関グラフの最大ピーク値がｘ＝－５にある場合、アナライザ３４２は、ウェーハ３２１を下降させて投影パターンの中心Ｃを位置ｘ＝０に移動させるべきであると判断することができる。いくつかの実施形態では、アナライザ３４２は、相互相関グラフの最大ピーク値のシフト量に基づいて、ウェーハ３２１の垂直変位を決定することができる。いくつかの実施形態では、ウェーハの垂直変位と投影パターンのシフト量との関係は、実験、測定、試験などに基づいて予め確立することができる。

【0056】

[0067] いくつかの実施形態では、高さコントローラ３４０は、決定された垂直変位に応じてウェーハ３２１の高さを調節するように構成されたステージ動作コントローラ３４３を更に含むことができる。ステージ動作コントローラ３４３は、アナライザ３４２によって決定された垂直変位に基づいてウェーハ３２１を移動させるようにステージ３２０を制御し得る。

【0057】

[0068] いくつかの実施形態では、高さコントローラ３４０は、決定された垂直変位に応じて電子ビーム３１２の焦点面を調節するように構成されたビームコントローラ３４４を更に含むことができる。ビームコントローラ３４４は、アナライザ３４２によって決定された垂直変位に基づいて電子ビーム３１２の焦点をｚ軸の上方又は下方に移動させるように、電子ビーム３１２の着地エネルギー（例えば、電圧）を調節し得る。

【0058】

[0069] 図３Ａ及び図３Ｂの前述の実施形態は、単一のターゲット高さ（例えば、ターゲット高さ３２１＿Ｔ）に対するウェーハ３２１の偏差又は垂直変位を決定するために使用され得るレベリングセンサ３３０について述べる。以下の段落では、複数のターゲット高さに対するウェーハ３２１の垂直変位を決定するために使用され得るレベリングセンサについて説明する。いくつかの実施形態では、ターゲット高さは、電子ビームツール３１０の底面である表面４６０などの基準面とＺ軸における電子ビーム３１２の焦点との間の距離である。換言すれば、ターゲット高さは、規定の着地エネルギーの電子ビーム３１２がウェーハ３２１上に集束するｚ軸におけるターゲット平面と電子ビームツール３１０の表面４６０との間の距離である。

【0059】

[0070] 図４Ａは、本開示の実施形態と一致する、マルチ作用高さレベリングセンサ４３０を備えた検査システム４００を示す。いくつかの実施形態では、検査システム４００は、検査システム３００と同様である。検査システム４００などの、いくつかの検査システムは、ウェーハ３２１を検査するための様々な着地エネルギーの電子ビームを使用し得る。着地エネルギーが変化すると、電子ビームの焦点が変化し、その結果、様々な高さ（例えば、第１のターゲット高さ４２１ａ、第２のターゲット高さ４２１ｂ、第３のターゲット高さ４２１ｃ、又は他のターゲット高さ）にウェーハ３２１を位置決めする必要が生じる。従って、マルチ着地エネルギーシステムは、様々な着地エネルギーをサポートするために、複数のターゲット高さの各々におけるウェーハ３２１の高さ変位の検出を必要とする場合がある。例えば、第１のターゲット高さ４２１ａは、電子ビーム３１２の第１の着地エネルギーでの６ｍｍであり得、第２のターゲット高さ４２１ｂは、電子ビーム３１２の第２の着地エネルギーでの４．５ｍｍであり得、第３のターゲット高さ４２１ｃは、電子ビーム３１２の第３の着地エネルギーでの１．５ｍｍであり得、レベリングセンサ４３０は、これらのターゲット高さの各々におけるウェーハ３２１の垂直変位及びレベルを検出しなければならない場合がある。レベリングセンサ４３０は、レベリングセンサ４３０の出力が分析され、ウェーハの高さを更に調節するために使用されるように、高さコントローラ３４０などの、コントローラ回路と通信し得る。

【0060】

[0071] いくつかの実施形態では、レベリングセンサ４３０は、放射源４３１と、ビームスプリッタコンポーネント４０４と、受光コンポーネント４０８と、検出器４３６とを含み得る。放射源４３１は、選択的光透過性物体４３３を通して一次光ビーム４３２をウェーハ３２１上に投影する。ビームスプリッタコンポーネント４０４は、一次光ビーム４３２を、ビームレット４３３ａ～ｃなどの、多数のビームレットに分割し、これらのビームレットの各々は、ウェーハ３２１の異なる位置においてウェーハ３２１上に投影される。選択的光透過性物体３３３を通過した一次光ビーム３３２によって形成される投影パターンは、一次ビームレット４３３ａ～ｃによって異なる位置でウェーハ３２１上に投影される。一次ビームレット４３３ａ～ｃは、ウェーハ３２１の表面に当たると、それぞれ二次ビームレット４３５ａ～ｃとしてウェーハ３２１から反射又は回折される。例えば、一次ビームレット４３３ａは、現在の高さ４２１ｘに位置決めされたウェーハ３２１から、二次ビームレット４３５ａとして反射又は回折され、一次ビームレット４３３ｂは、二次ビームレット４３５ｂとして反射又は回折され、一次ビームレット４３３ｃは、二次ビームレット４３５ｃとして反射又は回折され、以下同様である。二次ビームレット４３５ａ～ｃは、受光コンポーネント４０８によって受光され、この受光コンポーネント４０８は、二次ビームレット４３５ａ～ｃを二次光ビーム４３５として検出器４３６に更に誘導する。検出器４３６は、各画像が異なる二次ビームレット４３５ａ～ｃによって形成される複数の画像を形成するために、二次ビームレット４３５ａ～ｃを検出する。例えば、第１の画像は、二次ビームレット４３５ａによって形成され、第２の画像は、二次ビームレット４３５ｂによって形成され、第３の画像は、二次ビームレット４３５ｃによって形成され、以下同様である。更に、各画像は、ウェーハ３２１上の異なる関心領域（ＲＯＩ）におけるウェーハ３２１上の投影パターンに対応する。例えば、第１の画像は、第１のＲＯＩ ４４５ａの画像に対応し、第２の画像は、第２のＲＯＩ ４４５ｂに対応し、第３の画像は、第３のＲＯＩ ４４５ｃに対応し、以下同様である。

【0061】

[0072] いくつかの実施形態では、受光コンポーネント４０８は、光反射コンポーネント４０８ａ～ｃなどの、多数の光反射コンポーネントを含む。一例として、光反射コンポーネントは、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、又は他の光反射コンポーネントを含み得る。光反射コンポーネント４０８ａ～ｃは、異なるターゲット高さ（例えば、複数のターゲット高さに対するウェーハ３２１の垂直変位の決定）をサポートするように特定の角度で配置される。すなわち、各光反射コンポーネントは、異なるターゲット高さに対するウェーハ３２１の垂直変位の決定を補助するように構成される。例えば、第１の光反射コンポーネント４０８ａは、第１のターゲット高さ４２１ａに対するウェーハ３２１の垂直変位の検出を補助するように構成され得、第２の光反射コンポーネント４０８ｂは、第２のターゲット高さ４２１ｂに対するウェーハ３２１の垂直変位の検出を補助するように構成され得、第３の光反射コンポーネント４０８ｃは、第３のターゲット高さ４２１ｃに対するウェーハ３２１の垂直変位の検出を補助するように構成され得、以下同様である。

【0062】

[0073] 検出器４３６によって検出された画像は、特定のターゲット高さに対するウェーハ３２１の垂直変位を検出するために、高さコントローラ３４０を使用して分析される。少なくとも図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明したように、高さコントローラ３４０は、ウェーハ３２１上に投影されたパターンの検出画像又は測定画像を基準画像と比較することによって規定のターゲット高さに対するウェーハ３２１の垂直変位を決定するように構成され得る。例えば、第１のターゲット高さ４２１ａに対するウェーハ３２１の第１の垂直変位４５１ａを決定するために、高さコントローラ３４０は、第１のターゲット高さ４２１ａをサポートするように構成された第１の光反射コンポーネント４０８ａを介して形成された、ウェーハ３２１上に投影されたパターンの第１の画像を第１のターゲット高さ４２１ａに対応する基準画像と比較するように構成され得る。いくつかの実施形態では、基準画像は、規定のターゲット高さに位置決めされた公称基準ウェーハ上に投影パターンを投影し、次いで公称基準ウェーハ上の投影パターンの投影されたパターンを測定することによって得られ得る。いくつかの実施形態では、第１のターゲット高さ４２１ａに対応する基準画像は、第１のターゲット高さ４２１ａに位置決めされた公称基準ウェーハ上に投影パターンを投影し、次いで公称基準ウェーハ上の投影パターンの投影されたパターンを測定することによって得られ得る。いくつかの実施形態では、検出画像を基準画像と比較することは、少なくとも図３Ａ及び図３Ｂ又は、全体が参照により組み込まれる、米国仮特許出願第６２／９８９，４８８を参照して説明するように、検出画像の光強度画像を基準画像の光強度画像と相互相関させることと、相互相関に基づいてウェーハ３２１の垂直変位を決定することとを含む。

【0063】

[0074] 第１のターゲット高さ４２１ａに位置決めされるようにウェーハ３２１がその現在の高さ４２１ｘからｚ軸を移動しなければならない高さの量である、第１の垂直変位４５１ａを決定した後に、高さコントローラ３４０によって、ウェーハ３２１が第１のターゲット高さ４２１ａに位置決めされ得るように、ステージ３２０の高さが、第１の垂直変位４５１ａに基づいて調節され得る。例えば、高さコントローラ３４０は、第１の垂直変位４５１ａに基づいて現在の高さ４２１ｘから第１のターゲット高さ４２１ａにウェーハ３２１を移動させるようにステージ３２０をステージ動作コントローラ３４３に制御させる制御信号を生成し得る。

【0064】

[0075] 第２のターゲット高さ４２１ｂ及び第３のターゲット高さ４２１ｃに対する垂直変位も同様に決定され得る。例えば、第２のターゲット高さ４２１ｂに対するウェーハ３２１の第２の垂直変位４５１ｂを決定するために、高さコントローラ３４０は、第２のターゲット高さ４２１ｂをサポートするように構成された第２の光反射コンポーネント４０８ｂを介して形成された、ウェーハ３２１上に投影されたパターンの第２の画像を第２のターゲット高さ４２１ｂに対応する基準画像と比較するように構成され得る。別の例では、第３のターゲット高さ４２１ｃに対するウェーハ３２１の第３の垂直変位４５１ｃを決定するために、高さコントローラ３４０は、第３のターゲット高さ４２１ｃをサポートするように構成された第３の光反射コンポーネント４０８ｃを介して形成された、ウェーハ３２１上に投影されたパターンの第３の画像を第３のターゲット高さ４２１ｃに対応する基準画像と比較するように構成され得る。

【0065】

[0076] 前述の段落では、垂直変位４５１ａ～ｃに基づいてステージ３２０の高さを調節することについて説明したが、いくつかの実施形態では、電子ビーム３１２の焦点は、ステージ３２０の高さを調節することに加えて又はその代わりに、垂直変位を補償するように調節され得る。例えば、ビームコントローラ３４４は、第１のターゲット高さ４２１ａに対するウェーハ３２１の第１の垂直変位４５１ａを補償するために、電子ビーム３１２が、第１のターゲット高さ４２１ａに集束する代わりに、現在の高さ４２１ｘに集束するように、第１の垂直変位４５１ａに基づいて電子ビーム３１２の焦点を調節するように構成され得る。別の例では、ビームコントローラ３４４は、電子ビーム３１２が現在の高さ４２１ｘと第１のターゲット高さ４２１ａｔとの間の特定の高さに集束するように、第１の垂直変位４５１ａの一部に基づいて電子ビーム３１２の焦点を調節するように構成され得、ステージ動作コントローラ３４３は、ステージ３２０が特定の高さに位置決めされるように、第１の垂直変位４５１ａの残りの部分に基づいてステージ３２０の高さを調節するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ビームコントローラ３４４は、電子ビーム３１２の着地エネルギー（例えば、電圧）を調節することによって電子ビーム３１２の焦点を変化させ得る。垂直変位を補償するために電子ビーム３１２の焦点を調節することに関する更なる詳細が、参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第２０２０／１３６０９４号で説明されている。

【0066】

[0077] いくつかの実施形態では、ビームスプリッタコンポーネント４０４は、例えば、第１のビームスプリッタ４０４ａ、第２のビームスプリッタ４０４ｂ、第３のビームスプリッタ４０４ｃなどの、多数のビームスプリッタを含む。一例として、ビームスプリッタは、プリズム、ミラー、又は他のビーム分割コンポーネントであり得る。いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、非偏光ビーム分割素子であり得る。いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、例えば、ビームレット４３３ａ～ｃがウェーハ３２１の表面に当たるときに全てのビームレット４３３ａ～ｃが同じエネルギーを有することを確実にするために、反射対透過比を変化させるように構成され得る。ビームスプリッタは、各ビームスプリッタが、対応するビームレットを異なるターゲット高さに誘導するように、異なる角度で構成され得る。例えば、第１のビームスプリッタ４０４ａは、一次ビームレット４３３ａが第１のターゲット高さ４２１ａに誘導されるような、すなわち、ウェーハ３２１が第１のターゲット高さ４２１ａに位置決めされると、一次ビームレット４３３ａが入射し、対応する二次ビームレット４３５ｘが、ウェーハ３２１から、ウェーハ３２１上の所望のプローブスポット４４５ｚから反射されるような角度で位置決めされる。例を続けると、第２のビームスプリッタ４０４ｂは、一次ビームレット４３３ｂが第２のターゲット高さ４２１ｂに誘導されるような、すなわち、ウェーハ３２１が第２のターゲット高さ４２１ｂに位置決めされると、一次ビームレット４３３ｂが入射し、対応する二次ビームレット４３５ｙが、ウェーハ３２１から、ウェーハ３２１上の所望のプローブスポット４４５ｚから反射されるような角度で位置決めされ得る。同様に、第３のビームスプリッタ４０４ｃは、一次ビームレット４３３ｃが第３のターゲット高さ４２１ｃに誘導されるような、すなわち、ウェーハ３２１が第３のターゲット高さ４２１ｃに位置決めされると、一次ビームレット４３３ｃが入射し、対応する二次ビームレット４３５ｚが、ウェーハ３２１から、ウェーハ３２１上の所望のプローブスポット４４５ｚから反射されるような角度で位置決めされ得る。いくつかの実施形態では、プローブスポット４４５ｚは、ウェーハ３２１が規定のターゲット高さに位置決めされたときに規定の着地エネルギーの電子ビーム３１２が集束するウェーハ３２１の一部であり得る。

【0067】

[0078] いくつかの実施形態では、ビームスプリッタコンポーネント４０４及び受光コンポーネント４０８は、検査システム４００内に対称に配置され得る。例えば、ビームスプリッタコンポーネント４０４及び受光コンポーネント４０８は、一次電子ビーム３１２の光軸３１２＿１（例えば、図３Ｂに示す）に沿って対称に配置され得る。

【0068】

[0079] いくつかの実施形態では、検出器４３６は、検出器３３６と同じように、各画像が異なる二次ビームレット４３５ａ～ｃに対応する複数の画像を形成するために、二次光ビーム４３５を検出するＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳセンサであり得る。いくつかの実施形態では、検出器４３６は、各センサが複数の画像のうちの異なる画像を検出する複数のセンサを含み得る。

【0069】

[0080] いくつかの実施形態では、放射源４３１は、広帯域放射又は狭帯域放射を提供し得る構成可能な光源を含み得る。例えば、放射源４３１は、異なる波長の放射を結合して、広い波長範囲（例えば、２５０ｎｍ～１０μｍ、又は他の範囲）を有する一次光ビーム４３２を生成し得る。かかる波長範囲は、光源４０１ａ、４０１ｂ、又は４０１ｃなどの、様々なタイプの光源からの放射を結合することによって得られ得る。一例として、光源４０１ａ、４０１ｂ、又は４０１ｃは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、レーザダイオード、量子カスケードレーザ、又は他のタイプの光源を含み得る。いくつかの実施形態では、放射源４３１は、放射合成コンポーネント（例えば、Ｘキューブプリズム、又は他の照明結合コンポーネント）を使用して、光源４０１ａ、４０１ｂ、又は４０１ｃからの放射を結合し得る。ビームスプリッタコンポーネント４０４を通過した、放射源４３１からの一次光ビーム４３２は、複数の一次ビームレット４３３ａ～ｃに分割され得る。いくつかの実施形態では、一次光ビーム４３２は一次ビームレット４３３ａ～ｃに分割されるが、一次光ビーム４３２の波長は、一次ビームレット４３３ａ～ｃ間で分割されず、一次ビームレット４３３ａ～ｃの各々は、一次光ビーム４３２の全ての波長を有し得る。従って、一次光ビーム４３２が広帯域スペクトルを有する場合、一次ビームレット４３３ａ～ｃの各々は、広帯域光を含み得る。いくつかの実施形態では、ウェーハ３２１を撮像するために広帯域光を使用することによって、材料の変化と測定に対する材料の影響とが、広帯域スペクトル内の一次光ビーム４３２の波長を調整することによって補償され得るので、ウェーハ３２１の垂直変位を測定する際のウェーハ３２１の表面に対する材料の影響が最小限に抑えられ得る。

【0070】

[0081] レベリングセンサ４３０は、レベリングセンサ３３０と異なり、複数のターゲット高さに対するウェーハ３２１の垂直変位を決定するためにレベリングセンサ４３０が使用され得る点において、図３Ａのレベリングセンサ３３０と異なるが、レベリングセンサ４３０は、レベリングセンサ３３０のコンポーネントと同様である少なくともいくつかのコンポーネントを含み得る。例えば、レベリングセンサ４３０は、光源４３１とウェーハ３２１との間の、第１の光学系３３４のような、第１の光学系４３４と、ウェーハ３２１と検出器４３６との間の、第２の光学系３３７のような、第２の光学系４３７とを含み得る。いくつかの実施形態では、第１の光学系４３４は、一次光ビーム４３２をウェーハ３２１上に集束させるように構成された１つ又は複数の光学レンズを含み得る。いくつかの実施形態では、第２の光学系４３７は、二次光ビーム４３５を検出器４３６上に集束させるように構成された１つ又は複数の光学レンズを含み得る。

【0071】

[0082] いくつかの実施形態では、ウェーハ３２１が傾きを有する（例えば、表面４６０に平行でない）場合には、ウェーハ３２１が電子ビームツール３１０の表面４６０に接触することがあり、その結果、引っかき傷及びアーク放電が生じる可能性がある。かかる有害事象は、ウェーハ３２１のレベルを決定し、ウェーハ３２１が表面４６０に平行でない場合にレベルを補正することによって防止され得る。いくつかの実施形態では、レベリングセンサ４３０は、検査システム４００の基準面に対するウェーハ３２１のレベルを決定するためにも使用され得る。例えば、レベリングセンサ４３０は、ウェーハ３２１が電子ビームツール３１０の表面４６０に平行であるかどうかを判断するために使用され得る。

【0072】

[0083]図５は、本開示の実施形態と一致する、ウェーハのレベルを決定するためのレベリングセンサの動作を示す概略図である。図５は、検査システム４００のレベリングセンサ４３０及び光学顕微鏡５０２を伴う電子ビームツール３１０の上面図５００、レベリングセンサ４３０を伴う電子ビームツール３１０の正面図５２５、及び光学顕微鏡５０２を伴う電子ビームツール３１０の正面図５５０を示す。いくつかの実施形態では、検査システム４００は、ウェーハ３２１上に印刷されたパターンを撮像すること、ウェーハ３２１を位置合わせすること、及び他の目的を含む、様々な目的で使用され得る、光学顕微鏡５０２を含む。光学顕微鏡５０２はまた、ウェーハ３２１のレベルを決定するためのレベリングセンサ４３０と共に使用され得る。

【0073】

[0084] いくつかの実施形態では、規定のターゲット高さにおけるステージ３２０又はウェーハ３２１の第１の高さは、式を使用してレベルセンサの軸ＢＢ’に沿ったウェーハ表面プロファイルを測定することによって（例えば、レベリングセンサ３３０又はレベリングセンサ４３０を使用して）測定され得る。

【数1】

ここで、ｚ（ｋ）は、位置ｋにおける高さであり、Ｈ（ｋ）は、検出器４３６上のパターンシフトであり、Ｍは倍率であり、φは一次光ビーム入射角である。電子ビームツール３１０の中心である、位置「ｋ＝０」におけるこの第１の高さは、式（１）を使用して測定され、ｚ（０）と呼ばれることがある。定数Ｃは、２つ以上の位置における高さに基づいて測定され得る。例えば、ｋ＝０である場合、

【数2】

が得られる。ｋ＝０からｘ軸に沿った別の位置、例えばｋ＝ａにステージをシフトさせることによって、

【数3】

が得られる。定数Ｃは、以下のように式１Ｂと式１Ｃを等式化することによって決定され得る。
ｚ１（０）＝Ｚ２（ａ） （１Ｄ）

【0074】

[0085] レベリングセンサ４３０の軸ＢＢ’に直交する軸ＣＣ’に沿った、電子ビームツール３１０とウェーハ３２１との間の第１の傾斜角αは、

【数4】

として表現され得る。

【0075】

[0086] いくつかの実施形態では、電子ビームツール３１０及びウェーハ３２１は、投影方向ＢＢ’に沿って回転し得るので、１次元情報では、ウェーハ３２１を表面４６０と位置合わせするのに十分でない場合がある。いくつかの実施形態では、ウェーハ３２１が電子ビームツール３１０の表面４６０に平行であることを保証するために、別の方向での傾きの測定が必要となる場合がある。そのような追加の傾き測定は、光学顕微鏡５０２などの検査システム４００の既存のコンポーネントを使用して達成されることがあり、それにより、新たなセンサが不要になる。上面図５００は、検査システム４００におけるレベリングセンサ４３０と光学顕微鏡５０２との相対的位置を示す。いくつかの実施形態では、光学顕微鏡５０２は、ウェーハ３２１のｙ軸に沿った傾きの測定値を得るために、ウェーハのｘ軸に沿って位置決めされ得る。ステージ３２０の高さは、ウェーハ３２１の鮮明な画像を得るために光学顕微鏡５０２の焦点面に合わせて調節され得、この高さは、ＺＡと呼ばれる。ｙ軸に沿ったウェーハ３２１の第２の傾きβは、式を使用して表され得る。

【数5】

ここで、Ｌは、電子ビームツール３１０の中心「０」と光学顕微鏡５０２の中心「Ａ」との間の距離である。

【0076】

[0087] 軸ＣＣ’に沿った第１の傾きαと、ｙ軸に沿った第２の傾きβとに基づいて、ｘ軸に沿った第３の傾きγは、以下のように算出され得る。

【数6】

ここで、θは、ｘ軸とレベリングセンサ４３０のＢＢ’軸との間の角度である。上記の式を解くことによって、ｘ軸に沿った第３の傾きγが得られ得る。

【0077】

[0088] いくつかの実施形態では、様々な傾きの上記の測定値は、高さコントローラ３４０を使用して得られ得る。上記の傾き測定値の１つ又は複数を得た後に、高さコントローラ３４０は、ウェーハ３２１が電子ビームツール３１０の表面４６０に平行になるように、上記の傾き測定値に基づいてステージ３２０の高さを調節するように構成され得る。

【0078】

[0089] 高さコントローラ３４０は、様々な方法で実装され得る。例えば、高さコントローラ３４０は、レベリングセンサ４３０の一部であり得る。別の例では、高さコントローラ３４０は、ウェーハ３２１の画像を得るために使用される、ＳＥＭの一部であり得る。別の例では、高さコントローラ３４０は、分散方式で、例えば、検査システム４００内の第１の部分と、クラウドベースシステムなどの、検査システム４００に対して遠く離れたコンピュータシステム内の第２の部分とで実装され得る。クラウドベースシステムの実装において、いくつかの実施形態では、高さコントローラ３４０の第１の部分は、検出器４３６によって捕捉された画像をクラウドベースシステム内の高さコントローラ３４０の第２の部分に送信し得る。高さコントローラ３４０の第２の部分は、ウェーハ３２１の垂直変位又は水平度を決定するために画像を分析し、ステージ３２０を調節するために第１の部分に制御信号を送信し得る。次いで、第１の部分は、ウェーハ３２１が規定のターゲット高さにあること又は電子ビームツール３１０の表面４６０に平行であることを確実にするために、ウェーハ３２１の垂直変位又は水平度に基づいてステージ３２０を調節し得る。

【0079】

[0090] 図４Ｂは、本開示の実施形態と一致する、第２のマルチ作用高さレベリングセンサ４７５を示す。いくつかの実施形態では、第２のマルチ作用高さレベリングセンサ４７５は、図４Ａのマルチ作用高さレベリングセンサ４３０と同様の方法で動作し得る。しかしながら、第２のマルチ作用高さレベリングセンサ４７５の放射源４７１は、レベリングセンサ４３０の放射源４３１と異なるように構成され得る。例えば、放射源４７１は、ダイクロイックミラー４７２ａ、４７２ｂ、又は４７２ｃを使用して、光源４０１ａ、４０１ｂ、又は４０１ｃからの放射を異なる波長と結合して、一次光ビーム４３２を生成し得る。レベリングセンサ４７５の他のコンポーネントは、レベリングセンサ４３０と同様に動作するので、それらの説明は、簡潔にするために省略されている。

【0080】

[0091] 図４Ｃは、本開示の実施形態と一致する、第３のマルチ作用高さレベリングセンサ４８０を示す。いくつかの実施形態では、第３のマルチ作用高さレベリングセンサ４８０は、図４Ａのマルチ作用高さレベリングセンサ４３０と同様の方法で動作し得る。しかしながら、第３のマルチ作用高さレベリングセンサ４８０は、単一の検出器４３６を有し得るレベリングセンサ４３０と異なり、複数の検出器４８６ａ～ｃを有し得る。同様に、第３のマルチ作用高さレベリングセンサ４８０は、単一の光学レンズ系４３７を有し得るレベリングセンサ４３０と異なり、ウェーハ３２１と検出器４８６ａ～ｃとの間に複数の光学レンズ４８７ａ～ｃを有し得る。いくつかの実施形態では、ウェーハ３２１から反射又は回折された各二次ビームレット（例えば、二次ビームレット４３５ａ～ｃ）は、受光コンポーネント４０８によって、レベリングセンサ４８０内の光学レンズと検出器との異なる対に誘導される。例えば、第１のターゲット高さ４２１ａをサポートするように構成される、第１の光反射コンポーネント４０８ａは、二次ビームレット４３５ａを光学レンズ４８７ａと検出器４８６ａとの対に誘導するように構成される。同様に、第２のターゲット高さ４２１ｂをサポートするように構成される、第２の光反射コンポーネント４０８ｂは、二次ビームレット４３５ｂを光学レンズ４８７ｂと検出器４８６ｂとの対に誘導するように構成される。同様に、第３のターゲット高さ４２１ｃをサポートするように構成される、第３の光反射コンポーネント４０８ｃは、二次ビームレット４３５ｃを光学レンズ４８７ｃと検出器４８６ｃとの対に誘導するように構成される。よって、検出器４８６ａ～ｃの各々は、異なるターゲット高さに対応する異なる画像を有する。

【0081】

[0092] レベリングセンサ４８０の光反射コンポーネント４０８ａ～ｃは、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、又は他の光反射コンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、光反射コンポーネント４０８ａ～ｃは、ダイクロイックミラーである。レベリングセンサ４８０の他のコンポーネントは、レベリングセンサ４３０と同様に動作するので、それらの説明は、簡潔にするために省略されている。

【0082】

[0093] 図４Ｄは、本開示の実施形態と一致する、第４のマルチ作用高さレベリングセンサ４９０を示す。いくつかの実施形態では、第４のマルチ作用高さレベリングセンサ４９０は、図４Ａのマルチ作用高さレベリングセンサ４３０と同様の方法で動作し得る。しかしながら、第４のマルチ作用高さレベリングセンサ４９０は、単一の検出器４３６を有し得るレベリングセンサ４３０と異なり、複数の検出器４９６ａ～ｃを有し得る。いくつかの実施形態では、ウェーハ３２１から反射又は回折された各二次ビームレット（例えば、二次ビームレット４３５ａ～ｃ）は、受光コンポーネント４０８によって、レベリングセンサ４８０内の異なる検出器に誘導される。例えば、第１のターゲット高さ４２１ａをサポートするように構成される、第１の光反射コンポーネント４０８ａは、二次ビームレット４３５ａを検出器４９６ａに誘導するように構成される。同様に、第２のターゲット高さ４２１ｂをサポートするように構成される、第２の光反射コンポーネント４０８ｂは、二次ビームレット４３５ｂを検出器４９６ａに誘導するように構成される。同様に、第３のターゲット高さ４２１ｃをサポートするように構成される、第３の光反射コンポーネント４０８ｃは、二次ビームレット４３５ｃを検出器４９６ｃに誘導するように構成される。よって、検出器４９６ａ～ｃの各々は、異なるターゲット高さに対応する異なる画像を有する。

【0083】

[0094] レベリングセンサ４９０の光反射コンポーネント４０８ａ～ｃは、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラー、又は他の光反射コンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、光反射コンポーネント４０８ａ～ｃは、ダイクロイックミラーである。レベリングセンサ４９０の他のコンポーネントは、レベリングセンサ４３０と同様に動作するので、それらの説明は、簡潔にするために省略されている。

【0084】

[0095] 図６は、本開示の実施形態と一致する、複数のターゲット高さに対するウェーハの偏差値又は垂直変位を決定するプロセス６００のフロー図である。動作Ｐ６０１において、レベルセンサ（例えば、レベリングセンサ４３０）の放射源からの放射ビームは、パターンを通過して、パターンをウェーハ上に投影する。例えば、一次光ビーム４３２は、選択的光透過性物体４３３を通過して、対応するパターンをウェーハ３２１上に投影する。いくつかの実施形態では、一次光ビーム４３２は、各々がウェーハ３２１に反射する複数のビームレット（例えば、一次ビームレット４３３ａ～ｃ）に分割される。各ビームレットは、複数の波長（例えば、広帯域スペクトルを有し得る、一次光ビーム４３２の全ての波長）の光を含み得る。一次ビームレット４３３ａ～ｃは、それぞれ二次ビームレット４３５ａ～ｃとしてウェーハ３２１に反射する。

【0085】

[0096] 動作Ｐ６０３において、パターンの複数の画像６０５は、ウェーハ３２１に反射するビームレットに基づいて生成される。いくつかの実施形態では、各画像は、異なるビームレットによって形成され、異なるターゲット高さに対するウェーハ３２１の偏差値（又は垂直変位）の測定をサポートする。例えば、第１の画像６０５ａは、二次ビームレット４３５ａに基づいて形成され、（例えば、少なくとも図４Ａを参照して説明したように）第１のターゲット高さ４２１ａに対するウェーハ３２１の第１の垂直変位４５１ａの測定をサポートする。同様に、第２の画像６０５ｂは、二次ビームレット４３５ｂに基づいて形成され、第２のターゲット高さ４２１ｂに対するウェーハ３２１の第２の垂直変位４５１ｂの測定をサポートする。同様に、第３の画像６０５ｃは、二次ビームレット４３５ｃに基づいて形成され、第３のターゲット高さ４２１ｃに対するウェーハ３２１の第３の垂直変位４５１ｃの測定をサポートする。

【0086】

[0097] 動作Ｐ６０５において、第１のターゲット高さ４２１ａからのウェーハ３２１の第１の垂直変位４５１ａは、第１のターゲット高さ４２１ａに対するウェーハ３２１の垂直変位の測定をサポートする第１の画像６０５ａに基づいて決定される。例えば、第１の画像６０５ａは、（例えば、少なくとも図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａを参照して説明したように）第１のターゲット高さ４２１ａに対応する基準画像と比較され、第１の垂直変位４５１ａは、比較に基づいて決定される。

【0087】

[0098] 第１のターゲット高さ４２１ａに位置決めされるようにウェーハ３２１がその現在の高さ４２１ｘからｚ軸を移動しなければならない高さの量である、第１の垂直変位４５１ａを決定した後に、高さコントローラ３４０によって、ウェーハ３２１が第１のターゲット高さ４２１ａに位置決めされ得るように、ステージ３２０の高さが、第１の垂直変位４５１ａに基づいて調節され得る。代替的に、又はステージ３２０の高さを調節することに加えて、高さコントローラ３４０によって、電子ビーム３１２の焦点が、第１の垂直変位４５１ａに基づいて、例えば、第１のターゲット高さ４２１ａではなく、現在の高さ４２１ｘに焦点を合わせるように、調節され得る。

【0088】

[0099] 図７は、本開示の実施形態と一致する、ウェーハの水平度を決定するプロセス７００のフロー図である。動作Ｐ７０１において、ウェーハ３２１の第１の高さは、レベリングセンサ（例えば、レベリングセンサ４３０）を使用して得られる。電子ビームツール３１０の中心である、位置「０」における第１の高さ７０５ｚ（０）は、少なくとも図５を参照して説明した式（１）を使用して測定される。

【0089】

[00100] 動作Ｐ７０３において、第１の軸に沿ったウェーハ３２１の第１の傾きは、第１の高さ７０５に基づいて決定される。例えば、レベリングセンサ４３０の軸ＢＢ’に直交する軸ＣＣ’に沿った、電子ビームツール３１０とウェーハ３２１との間の第１の傾き７０７αは、少なくとも図５を参照して説明した式（２）を使用して第１の高さ７０５に基づいて得られる。

【0090】

[00101] 動作Ｐ７０５において、ｙ軸に沿ったウェーハ３２１の第２の傾きは、第１の高さ７０５と、ウェーハ３２１のｘ軸から測定された第２の高さと、検査システムの基準点とｘ軸上の検査システムの光学顕微鏡の中心との間の距離とに基づいて決定される。いくつかの実施形態では、第２の高さは、ウェーハ３２１が光学顕微鏡５０２の焦点面に位置する高さに相当する。よって、ステージ３２０の高さは、ウェーハ３２１が光学顕微鏡５０２の焦点面に位置するまで調節され、この高さは、第２の高さＺＡである。いくつかの実施形態では、距離Ｌは、電子ビームツール３１０の中心「Ｏ」と光学顕微鏡５０２の中心「Ａ」との間の距離として決定される。次いで、第２の傾き７０９βは、少なくとも図５を参照して説明した式（３）を使用して、第１の高さ７０５と第２の高さＺＡと距離Ｌとに基づいて決定される。

【0091】

[00102] 動作Ｐ７０７において、ｘ軸に沿ったウェーハ３２１の第３の傾きは、第１の傾き７０７と、第２の傾き７０９と、ｘ軸とレベリングセンサ４３０の軸との間の角度とに基づいて決定される。例えば、ｘ軸に沿った第３の傾き７１１γは、少なくとも図５を参照して説明した式４～７を使用して、軸ＣＣ’に沿った第１の傾き７０７αと、ｙ軸に沿った第２の傾きβと、ｘ軸とレベリングセンサ４３０のＢＢ’軸との間の角度であるθとに基づいて得られ得る。

【0092】

[00103] 上記の傾き測定値の１つ又は複数を得た後に、高さコントローラ３４０は、ウェーハ３２１が電子ビームツール３１０の表面４６０に平行になるように、上記の傾き測定値に基づいてステージ３２０の高さを調節するように構成され得る。

【0093】

[00104] 図８は、本明細書で開示される方法、フロー、モジュール、コンポーネント、又は装置の実現を補助できるコンピュータシステム８００を示すブロック図である。コンピュータシステム８００は、バス８０２又は情報を通信するための他の通信機構と、情報を処理するためにバス８０２と結合されたプロセッサ８０４（又は複数のプロセッサ８０４及び８０５）とを含む。コンピュータシステム８００はまた、プロセッサ８０４によって実行される情報及び命令を格納するためにバス８０２に結合された、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的ストレージデバイスなどの、メインメモリ８０６を含む。メインメモリ８０６は、プロセッサ８０４によって実行される命令の実行中に、一時変数又は他の中間情報を格納するためにも使用され得る。コンピュータシステム８００は、プロセッサ８０４のための静的情報及び命令を格納するためにバス８０２に結合されたリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）８０８又は他の静的ストレージデバイスを更に含む。情報及び命令を格納するための、磁気ディスク又は光ディスクなどの、ストレージデバイス８１０が設けられ、バス８０２に結合される。

【0094】

[00105] コンピュータシステム８００は、情報をコンピュータユーザに表示するための、陰極線管（ＣＲＴ）又はフラットパネル又はタッチパネルディスプレイなどの、ディスプレイ８１２にバス８０２を介して結合され得る。英数字及び他のキーを含む、入力デバイス８１４は、情報及びコマンド選択をプロセッサ８０４に通信するためにバス８０２に結合される。別のタイプのユーザ入力デバイスは、プロセッサ８０４に方向情報及びコマンド選択を通信するため、及びディスプレイ８１２上でカーソルの移動を制御するための、マウス、トラックボール、又はカーソル方向キーなどの、カーソル制御部８１６である。この入力デバイスは、典型的には、２つの軸（第１の軸（例えばｘ）及び第２の軸（例えばｙ））において、デバイスがある平面内の位置を特定することを可能にする２つの自由度を有する。タッチパネル（画面）ディスプレイもまた、入力デバイスとして使用され得る。

【0095】

[00106] 一実施形態によれば、本明細書で説明される１つ又は複数の方法の一部は、メインメモリ８０６に含まれる１つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスを実行するプロセッサ８０４に応答して、コンピュータシステム８００によって実施され得る。このような命令は、ストレージデバイス８１０などの別のコンピュータ可読媒体からメインメモリ８０６に読み込まれ得る。メインメモリ８０６に含まれる命令のシーケンスの実行によって、プロセッサ８０４が、本明細書で説明されるプロセスステップを実施する。また、メインメモリ８０６に含まれる命令のシーケンスを実行するために、多重処理構成の１つ又は複数のプロセッサが用いられ得る。代替的な実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路が使用され得る。従って、本明細書における説明は、ハードウェア回路とソフトウェアとの特定の組合せに限定されるものではない。

【0096】

[00107] 本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ８０４に命令を提供することに関与するあらゆる媒体を指す。このような媒体は、限定されるものではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、及び伝送媒体を含む、多くの形態を取り得る。不揮発性媒体は、例えば、ストレージデバイス８１０などの光又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ８０６などの動的メモリを含む。伝送媒体は、バス８０２を含むワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバを含む。伝送媒体はまた、無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるものなどの、音波又は光波の形態を取ることもできる。コンピュータ可読媒体の共通の形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、他の任意の光媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを有する他の任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップ若しくはカートリッジ、以下で説明するような搬送波、又はコンピュータが読み取ることができる他の任意の媒体を含む。

【0097】

[00108] １つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスを実行のためにプロセッサ８０４に搬送することに、様々な形態のコンピュータ可読媒体が関与し得る。例えば、命令は初めに、遠隔コンピュータの磁気ディスクへ運ばれ得る。遠隔コンピュータは、命令をダイナミックメモリにロードし、モデムを使用して電話回線を介して命令を送信することができる。コンピュータシステム８００に対してローカルなモデムは、電話回線でデータを受信し、赤外線送信機を使用してデータを赤外線信号に変換することができる。バス８０２に結合された赤外線検出器は、赤外線信号で搬送されたデータを受信し、そのデータをバス８０２に載せることができる。バス８０２はデータをメインメモリ８０６に搬送し、メインメモリ８０６からプロセッサ８０４が命令を取り出して実行する。メインメモリ８０６によって受信された命令は、任意選択的に、プロセッサ８０４による実行の前又は後に、ストレージデバイス８１０に格納され得る。

【0098】

[00109] コンピュータシステム８００はまた、バス８０２に結合された通信インターフェース８１８を含み得る。通信インターフェース８１８は、ローカルネットワーク８２２に接続されるネットワークリンク８２０に結合する双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェース８１８は、対応するタイプの電話回線にデータ通信接続を提供するデジタル総合サービス網（ＩＳＤＮ）カード又はモデムであり得る。別の例として、通信インターフェース８１８は、互換性のあるＬＡＮへのデータ通信接続を提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードであり得る。ワイヤレスリンクが実装される場合もある。そのような実装形態では、通信インターフェース８１８は、様々なタイプの情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号、又は光信号を送受信する。

【0099】

[00110] ネットワークリンク８２０は、典型的には、１つ又は複数のネットワークを通して、他のデータデバイスにデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク８２０は、ローカルネットワーク８２２を通じて、ホストコンピュータ８２４への又はインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）８２６によって操作されるデータ機器への接続を提供し得る。次に、ＩＳＰ８２６は、ワールドワイドパケットデータ通信ネットワーク（現在、一般に「インターネット」８２８と呼ばれる）を通じてデータ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク８２２とインターネット８２８は両方とも、デジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号、又は光信号を使用する。コンピュータシステム８００に対して及びコンピュータシステム８００からデジタルデータを搬送する、様々なネットワークを通る信号、並びにネットワークリンク８２０上の及び通信インターフェース８１８を通る信号は、情報を運ぶ搬送波の例示的な形態である。

【0100】

[00111] コンピュータシステム８００は、１つ又は複数のネットワーク、ネットワークリンク８２０、及び通信インターフェース８１８を通して、メッセージを送信し、プログラムコードを含むデータを受信することができる。インターネット例では、サーバ８３０は、インターネット８２８、ＩＳＰ８２６、ローカルネットワーク８２２、及び通信インターフェース８１８を通して、アプリケーションプログラム用の要求コードを送信し得る。そのようなダウンロードされたあるアプリケーションは、例えば、本明細書で説明される方法の全て又は一部を提供し得る。受信されたコードは、受信された際にプロセッサ８０４によって実行され得、及び／又は後で実行するためにストレージデバイス８１０若しくは他の不揮発性ストレージに格納され得る。このようにして、コンピュータシステム８００は、搬送波の形態のアプリケーションコードを得ることがある。

【0101】

[00112] 実施形態は、以下の条項を使用して更に説明され得る。
１．放射ビームを提供するように構成された放射源と、
各々が基板に反射する複数のビームレットに放射ビームを分割するように構成されたビームスプリッタと、
複数の光反射コンポーネントであって、各光反射コンポーネントは、ビームレットの１つに関連付けられ、基板に反射する関連付けられたビームレットに基づいて基板の高さ又は水平度の検出を可能にすることによって基板に対する異なるターゲット高さをサポートするように構成される、複数の光反射コンポーネントと
を含む、検査装置。
２．光反射コンポーネントからビームレットを受け取ることによって、基板上に投影されたパターンの複数の画像を検出するように構成された検出器であって、各画像は異なるビームレットによって形成される、検出器を更に含む、条項１に記載の検査装置。
３．異なるターゲット高さの第１のターゲット高さに対応する基準画像と画像の第１の画像を比較し、比較に基づいて第１のターゲット高さからの基板の第１の偏差値を決定するように構成されたコントローラ回路を更に含む、条項２に記載の検査装置。
４．第１の画像は、光反射コンポーネントの１つに関連付けられたビームレットの１つによって形成され、光反射コンポーネントの１つは、第１のターゲット高さに対する基板の第１の偏差値の測定を可能にするように構成される、条項３に記載の検査装置。
５．第１のターゲット高さに基板を位置決めするために基板を保持するように構成されたステージの高さを調節するように構成された回路を有するステージ動作コントローラであって、ステージの高さは、第１の偏差値に基づいて調節される、ステージ動作コントローラを更に含む、条項３に記載の検査装置。
６．第１の偏差値を少なくとも部分的に補償するために基板に入射する荷電粒子ビームの焦点を調節するためのビームコントローラを更に含む、条項３に記載の検査装置。
７．コントローラ回路は、
第１の画像をパターンの光強度画像として生成することと、
光強度画像と基準画像との相互相関を行って第１の偏差値を決定することと
によって、第１の画像を基準画像と比較するように構成される、条項３に記載の検査装置。
８．基準画像は、パターンを基準基板の表面上に投影することによって得られる、条項３に記載の検査装置。
９．放射源は、広帯域放射又は狭帯域放射の少なくとも一方を提供するように構成される、条項１に記載の検査装置。
１０．放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成して広帯域放射を形成するように構成され、各ビームレットは、複数の波長の光を含む、条項１に記載の検査装置。
１１．複数の波長の光によって、基板の材料の変化に起因して生じる高さの検出誤差を最小限に抑えることが容易になる、条項１０に記載の検査装置。
１２．放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成するためのプリズムを含む、条項１に記載の検査装置。
１３．放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成するための複数のダイクロイックミラーを含む、条項１に記載の検査装置。
１４．ビームスプリッタは、光分割コンポーネントのセットを含み、光分割コンポーネントのセットは、ビームレットの各々を同じエネルギーで基板上に誘導するために様々な反射対透過比を有するように構成される、条項１に記載の検査装置。
１５．複数の光反射コンポーネントはビームスプリッタを含み、基板に反射する全てのビームレットの少なくとも一部は、単一の光検出器によって受け取られる、条項１に記載の検査装置。
１６．基板から反射するビームレットの各々は、異なる検出器によって受け取られる、条項１に記載の検査装置。
１７．複数の光反射コンポーネントはミラーを含み、基板に反射するビームレットの各々は、異なる検出器によって受け取られる、条項１に記載の検査装置。
１８．コントローラ回路は、
第１の偏差値に基づいて基板の第１の高さを決定し、
第１の軸であって、第１の軸は、ビームスプリッタと光反射コンポーネントが位置合わせされる規定の軸に直交する、第１の軸に沿った基板の第１の傾きを第１の高さに基づいて決定する
ように構成される、条項３に記載の検査装置。
１９．コントローラ回路は、
検査装置の光学顕微鏡であって、光学顕微鏡は基板のｘ軸に沿って位置決めされる、光学顕微鏡の焦点面に基板が位置する第２の高さに合わせて第１の高さを調節し、
第１の高さと、第２の高さと、検査装置に関連付けられた基準点と光学顕微鏡の中心との間のｘ軸に沿った距離とに基づいて、ｙ軸に沿った基板の第２の傾きを決定する
ように構成される、条項１８に記載の検査装置。
２０．コントローラ回路は、
第１の傾きと、第２の傾きと、ｘ軸と規定の軸との間の角度とに基づいてｘ軸に沿った基板の第３の傾きを決定し、
水平度であって、水平度は、基板が検査装置の基準面に平行であるかどうかを示す、水平度を第１の傾き、第２の傾き、又は第３の傾きに基づいて決定する
ように構成される、条項１９に記載の検査装置。
２１．ターゲット高さの各々は、規定の着地エネルギーの荷電粒子ビームが基板上に集束するｚ軸におけるターゲット平面と検査装置の一部との間の距離である、条項１に記載の検査装置。
２２．複数のターゲット高さの１つに基板を保持するように構成されたステージと、
レベルセンサであって、
放射ビームを提供するように構成された放射源と、
各々が基板に反射する複数のビームレットに放射ビームを分割するように構成されたビームスプリッタと、
複数の光反射コンポーネントであって、各光反射コンポーネントは、ビームレットの１つに関連付けられ、基板に反射するビームレットに基づいて基板の高さ又は水平度の検出を可能にすることによって基板に対する異なるターゲット高さをサポートするように構成される、複数の光反射コンポーネントと
基板に反射するビームレットの少なくとも１つから画像を検出するように構成された検出器と、
を含む、レベルセンサと
ターゲット高さの第１のターゲット高さに対応する基準画像と画像の第１の画像を比較して、第１のターゲット高さからの基板の偏差値を決定するように構成されたコントローラ回路と
を含む、マルチ作用高さ検査装置。
２３．第１のターゲット高さに基板を位置決めするために偏差値に基づいてステージの高さを調節するための制御信号を生成するように構成される、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
２４．コントローラ回路は、偏差値を少なくとも部分的に補償するために基板に入射する荷電粒子ビームの焦点を調節するための制御信号を生成するように構成される、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
２５．第１の画像は、第１のターゲット高さに対する基板の第１の偏差値の測定を可能にするように構成された光反射コンポーネントの１つに関連付けられたビームレットの１つによって形成される、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
２６．ターゲット高さの各々は、規定の着地エネルギーの荷電粒子ビームが基板上に集束するｚ軸におけるターゲット平面とマルチ作用高さ検査装置の一部との間の距離である、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
２７．コントローラ回路は、
偏差値に基づいてステージの第１の高さを決定し、
第１の軸であって、第１の軸はレベルセンサの軸に直交する、第１の軸に沿った基板の第１の傾きを第１の高さに基づいて決定し、
第１の高さと、第２の高さであって、第２の高さは、基板が光学顕微鏡の焦点面に位置するステージの高さに相当する、第２の高さと、荷電粒子ビームの中心とマルチ作用高さ検査装置の光学顕微鏡の中心との間の基板のｘ軸上の距離とに基づいて、基板のｙ軸に沿った基板の第２の傾きを決定し、
第１の傾きと、第２の傾きと、ｘ軸とレベルセンサの軸との間の角度とに基づいてｘ軸に沿った基板の第３の傾きを決定する
ように構成される、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
２８．コントローラ回路は、第１の傾き、第２の傾き、又は第３の傾きに基づいて水平度を決定するように構成され、水平度は、基板がマルチ作用高さ検査装置の荷電粒子ビームツールに平行であるかどうかを示す、条項２７に記載のマルチ作用高さ検査装置。
２９．複数の光反射コンポーネントはビームスプリッタを含み、基板に反射する全てのビームレットの少なくとも一部は、単一の光検出器によって受け取られる、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
３０．複数の光反射コンポーネントがダイクロイックミラーを含む場合、基板に反射するビームレットの各々は、異なる光検出器によって受け取られる、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
３１．放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成するためのプリズムを含む、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
３２．放射源は、複数の狭帯域源からの放射を合成するための複数のダイクロイックミラーを含む、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
３３．検出器は、ビームレットの各々から基板の画像を検出するように構成される、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
３４．検出器は、複数のセンサを含む、カメラを含み、各センサは、ビームレットの１つから基板の画像を検出するように構成される、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
３５．検出器は複数のカメラを含み、各カメラは、ビームレットの１つから基板の画像を検出するように構成される、条項２２に記載のマルチ作用高さ検査装置。
３６．レベルセンサを含む検査システムにおいて基板の作用高さを調節するための方法であって、
レベルセンサの放射源からの放射ビームによってパターンを基板上に投影することであって、放射ビームは、各々が基板に反射する複数のビームレットに分割される、投影することと、
基板に反射するビームレットを受け取ることによってパターンの複数の画像を生成することであって、各画像は、異なるビームレットによって形成され、異なるターゲット高さからの基板の偏差値の測定をサポートする、生成することと、
第１のターゲット高さからの基板の偏差値の測定をサポートする画像の第１の画像に基づいて、第１のターゲット高さからの基板の第１の偏差値を決定することと
を含む、方法。
３７．第１のターゲット高さに基板を位置決めするために、第１の偏差値に基づいて基板の高さを調節することを更に含む、条項３６に記載の方法。
３８．第１の偏差値を少なくとも部分的に補償するために、基板に入射する荷電粒子ビームの焦点を調節することを更に含む、条項３６に記載の方法。
３９．偏差値を決定することは、
第１のターゲット高さに対応する基準画像と第１の画像を比較することと、
比較に基づいて基板の第１の偏差値を決定することと
を含む、条項３６に記載の方法。
４０．複数の画像を生成することは、第１のターゲット高さに対する基板の偏差値の測定を可能にするように構成されたレベルセンサの複数の光反射コンポーネントの１つに関連付けられたビームレットの１つから第１の画像を生成することであって、各反射コンポーネントは、異なるターゲット高さに対する基板の偏差値の測定を可能にするように構成される、生成することを含む、条項３６に記載の方法。
４１．基板が検査システムの基準面に対して平行であるかどうかを示す、基板の水平度を決定することを更に含む、条項３６に記載の方法。
４２．水平度を決定することは、
第１の偏差値に基づいて基板の第１の高さを決定することと、
第１の軸であって、第１の軸はレベルセンサの軸に直交する、第１の軸に沿った基板の第１の傾きを第１の高さに基づいて決定することと、
第１の高さと、第２の高さであって、第２の高さは、基板が光学顕微鏡の焦点面に位置する基板の高さに相当する、第２の高さと、検査システムの基準点と検査システムの光学顕微鏡の中心との間の基板のｘ軸上の距離とに基づいて、ｙ軸に沿った基板の第２の傾きを決定することと、
第１の傾きと、第２の傾きと、ｘ軸とレベルセンサの軸との間の角度とに基づいてｘ軸に沿った基板の第３の傾きを決定することと
を含む、条項４１に記載の方法。
４３．コンピュータによって実行されると、レベルセンサを含む検査システムにおいて基板の作用高さを調節するための方法をコンピュータに実行させる命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、方法は、
レベルセンサの放射源からの放射ビームによってパターンを基板上に投影することであって、放射ビームは、各々が基板に反射する複数のビームレットに分割される、投影することと、
基板に反射するビームレットを受け取ることによってパターンの複数の画像を生成することであって、各画像は、異なるビームレットによって形成され、異なるターゲット高さからの基板の偏差値の測定をサポートする、生成することと、
第１のターゲット高さからの基板の偏差値の測定をサポートする画像の第１の画像に基づいて、第１のターゲット高さからの基板の第１の偏差値を決定することと
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
４４．命令が記録された非一時的コンピュータ可読媒体であって、命令は、コンピュータによって実行されると、上記条項の何れかに記載の方法を実施する、非一時的コンピュータ可読媒体。

【0102】

[00113] コントローラ（例えば、図１のコントローラ５０）のプロセッサが、中でもとりわけ、画像検査、画像取得、ステージ位置決め、ビーム集束、電界調整、ビーム曲げ、コンデンサーレンズ調整、荷電粒子源の活性化、ビーム偏向並びに方法６００及び７００の少なくとも一部を実施するための命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体が提供され得る。非一時的な媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ又は他の任意の磁気データ記憶媒体、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、他の任意の光データ記憶媒体、ホールのパターンを有する任意の物理的な媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラム可能読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去型プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＥＰＲＯＭ又は他の任意のフラッシュメモリ、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、キャッシュ、レジスタ、他の任意のメモリチップ又はカートリッジ及びそれらのネットワーク接続バージョンを含む。

【0103】

[00114] 図面中のコンポーネントの相対的寸法は、分かり易くするために誇張されていることがある。図面の説明において、同一又は類似の参照番号は、同一又は類似のコンポーネント又はエンティティを指し、個々の実施形態に関する相違のみが説明される。本明細書で使用されるときに、特段の明記がない限り、「又は」という用語は、実現不可能である場合を除き、あらゆる可能な組合せを包含する。例えば、コンポーネントがＡ又はＢを含み得ると明記されている場合、特段の明記がないか又は実現不可能でない限り、コンポーネントは、Ａ、又はＢ、又はＡ及びＢを含み得る。第２の例として、コンポーネントがＡ、Ｂ、又はＣを含み得ると明記されている場合、特段の明記がないか又は実現不可能でない限り、コンポーネントは、Ａ、又はＢ、又はＣ、又はＡ及びＢ、又はＡ及びＣ、又はＢ及びＣ、又はＡ及びＢ及びＣを含み得る。

【0104】

[00115] 本開示の実施形態は、上記で説明し、添付の図面で示した通りの構造に限定されないことと、その範囲から逸脱することなく、様々な修正形態及び変更形態がなされ得ることとが理解されるであろう。本開示は、様々な実施形態と関連付けて説明されており、本明細書で開示される本発明の仕様及び実践を考慮することから、本発明の他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。仕様及び例は、単なる例示と見なされ、本発明の真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示されることが意図される。

【0105】

[00116] 上記の説明は、限定ではなく、例示を意図する。従って、以下に記載される特許請求の範囲から逸脱することなく、説明されるように修正形態がなされ得ることが当業者に明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】