(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】2024-02-08
(54)【発明の名称】デュアルアパーチャ方式の高解像度電子ビーム装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/09 20060101AFI20240201BHJP
H01J 37/141 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
H01J37/09 A
H01J37/141 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023546026
(86)(22)【出願日】2022-01-27
(85)【翻訳文提出日】2023-08-09
(86)【国際出願番号】 US2022013959
(87)【国際公開番号】W WO2022169653
(87)【国際公開日】2022-08-11
(31)【優先権主張番号】17/170,871
(32)【優先日】2021-02-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500049141
【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジャン シンロン
(72)【発明者】
【氏名】シアーズ クリストファー
(72)【発明者】
【氏名】チュブン ニコライ
(72)【発明者】
【氏名】グレッラ ルカ
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA03
5C101BB10
5C101EE04
5C101EE13
5C101EE14
5C101EE16
5C101EE45
5C101EE59
5C101EE64
5C101EE70
5C101EE78
5C101FF02
(57)【要約】
電子源が電子ビームを放出する。電子ビームは、ビーム絞りアセンブリによって受けられる。ビーム絞りアセンブリは、第１直径を有する第１ビーム絞りアパーチャと、第１直径より大きい第２直径を有する第２ビーム絞りアパーチャと、を有する。第１ビーム絞りアパーチャは、電子ビームを受ける。このビーム絞りアセンブリは、クーロン相互作用の影響を低減する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、電子ビームを放出するように構成された電子源と、
前記電子源の近傍に配置された抑制電極と、
前記電子源の近傍に配置された抽出電極と、
第１直径を有する第１ビーム絞りアパーチャと、第２直径を有する第２ビーム絞りアパーチャと、前記第１ビーム絞りアパーチャ及び前記第２ビーム絞りアパーチャの間のチャネルと、を画定するビーム絞りアセンブリであって、前記チャネルは、前記第１ビーム絞りアパーチャの前記第１直径及び前記第２ビーム絞りアパーチャの前記第２直径より大きい第３直径を有し、前記ビーム絞りアセンブリは、前記第１ビーム絞りアパーチャにおいて前記電子ビームを受けるように配置される、ビーム絞りアセンブリと、
前記ビーム絞りアセンブリに隣接して配置された少なくとも１つの磁極片と、
を備える、システム。
【請求項2】
前記ビーム絞りアセンブリは、前記ビーム絞りアセンブリの表面に、前記電子源からの前記電子ビームを受けるフランジを備え、前記フランジは、前記電子源と、前記少なくとも１つの磁極片との間に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記第１ビーム絞りアパーチャは、前記第２ビーム絞りアパーチャよりも、前記電子源の近くに配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記ビーム絞りアパーチャは、前記第１ビーム絞りアパーチャと前記チャネルとの間に遷移領域をさらに備え、前記遷移領域は、前記第１直径から前記第３直径に増加する直径を有し、前記遷移領域は、前記電子ビームの方向に沿って１ｍｍから１０ｍｍの長さを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記第３直径は、一次電子をクリッピングすることなく、二次電子の多くを止めるように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１直径は、前記第２直径より１．５から５．０倍大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
対物レンズと、前記ビーム絞りアセンブリ及び前記対物レンズの間の前記電子ビームの経路に配置されたアパーチャと、前記アパーチャ及び前記ビーム絞りアセンブリの間の前記電子ビームの前記経路に配置されたコンデンサレンズと、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
対物レンズと、前記ビーム絞りアセンブリ及び前記対物レンズの間の前記電子ビームの経路に配置されたアパーチャと、前記アパーチャ及び前記対物レンズの間の前記電子ビームの前記経路に配置されたコンデンサレンズと、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記ビーム絞りアセンブリは、前記電子源からの前記電子ビームを受ける前記表面上に、窪みを画定し、前記第１ビーム絞りアパーチャは、前記窪みの底に配置され、前記窪みは、前記第１直径及び前記第２直径よりも大きい第４直径を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記第２ビーム絞りアパーチャは、前記電子ビームの経路に沿って、５ｍｍから１０ｍｍだけ前記第１ビーム絞りアパーチャから離間する、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記第３直径は約１ｍｍであり、前記チャネルの長さは６ｍｍから１２ｍｍである、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
電子ビームを形成することと、ビーム絞りアセンブリを通じて前記電子ビームを配向することと、を含む方法であって、前記ビーム絞りアセンブリは、第１直径を有する第１ビーム絞りアパーチャと、第２直径を有する第２ビーム絞りアパーチャと、前記第１ビーム絞りアパーチャ及び前記第２ビーム絞りアパーチャの間のチャネルと、を画定し、前記チャネルは、前記第１ビーム絞りアパーチャの前記第１直径及び前記第２ビーム絞りアパーチャの前記第２直径より大きい第３直径を有し、前記ビーム絞りアセンブリは、前記第１ビーム絞りアパーチャにおいて前記電子ビームを受けるように配置される、方法。
【請求項13】
前記電子ビームが前記ビーム絞りアセンブリから出た後、クロスオーバーを形成するように前記電子ビームをフォーカスすることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記電子ビームが前記ビーム絞りアセンブリから出た後、前記電子ビームをデフォーカスすることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記電子ビームのビーム電流は、１ｎＡから１００ｎＡである、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
前記電子ビームの経路に沿って前記ビーム絞りアセンブリの下流に配置され、作動させたコンデンサレンズと、前記電子ビームの前記経路に沿って前記コンデンサレンズの下流に配置されたアパーチャと、前記電子ビームの前記経路に沿って前記アパーチャの下流に配置された対物レンズとを通じて、前記電子ビームを配向することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項17】
前記電子ビームのビーム電流は、０．１ｎＡから２０ｎＡである、又は６０ｎＡから５００ｎＡである、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記電子ビームの経路に沿って前記ビーム絞りアセンブリの下流に配置されたアパーチャと、前記電子ビームの前記経路に沿って前記アパーチャの下流に配置され、作動させたコンデンサレンズと、前記電子ビームの前記経路に沿って前記コンデンサレンズの下流に配置された対物レンズとを通じて、前記電子ビームを配向することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項19】
前記電子ビームのビーム電流は、２０ｎＡから６０ｎＡである、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
半導体ウェハの表面に前記電子ビームを配向することをさらに含み、前記第２ビーム絞りアパーチャにより選択されたビーム電流は、前記半導体ウェハの前記表面でのビーム電流と等しい、請求項１２に記載の方法。
【請求項21】
前記電子源からの前記電子ビームを受ける前記ビーム絞りアセンブリの表面上の窪みを通じて、前記電子ビームを配向することをさらに含み、前記第１ビーム絞りアパーチャは、前記窪みの底に配置され、前記窪みは、前記第１直径及び前記第２直径よりも大きい第４直径を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項22】
前記電子ビームは前記チャネルを通過し、前記第３直径は、一次電子をクリッピングすることなく、二次電子の多くを止めるように構成される、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電子ビームシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造業界における革新により、歩留まり管理、そして特に計測及び検査システムに対する要求が高まっている。限界寸法が益々縮小される一方で、業界では歩留まり向上、高価値製造を実現するために、時間短縮が求められている。歩留まり問題検出から、その修正までにかかる合計時間を最短化することにより、半導体製造業者にとっての投資収益率が決定される。
【0003】
論理及びメモリデバイスなどの半導体デバイスの作製は典型的に、半導体デバイスの各種特徴及び複数の段階を形成するため、多数の作製処理を使用して、半導体ウェハを処理することを含む。例えば、リソグラフィは、レチクルからパターンを、半導体ウェハ上に配置されたフォトレジストへと移すことを含む半導体作製処理である。半導体作製処理のさらなる例としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）、エッチング、堆積、及びイオン注入が挙げられるが、これに限定されない。単一の半導体ウェハ上に作製された複数の半導体デバイスの配列は、個別の半導体デバイスに分離され得る。
【0004】
半導体製造時に、各種工程において検査処理が利用される。これによりウェハ上の欠陥を検出し、製造処理における歩留まり向上、したがって収益向上を促進する。集積回路（ＩＣ）等の半導体デバイス作製において、検査はこれまでも常に重要な部分であったが、半導体デバイスの寸法減に伴い、デバイスの故障につながる可能性のある欠陥が小さくなっていることから、製造基準を満たす半導体デバイスを適切に製造するのに、検査は今までになく重要になっている。例えば、半導体デバイスの寸法減に伴い、比較的小さな欠陥でも、半導体デバイスにおける不要な収差を生じ得るため、より小さな欠陥の検出が必要となっている。
【0005】
一方で、デザインルール縮小に伴い、半導体製造処理は、処理の実行能力の限界近くでの作業となり得る。さらに、デザインルール縮小に伴い、デバイスの電気的パラメータに影響し得る欠陥も小さくなっている。したがって、より感度の高い検査が求められる。デザインルール縮小に伴い、検査で検出される、潜在的に歩留まりに関連し得る欠陥の数が大幅に増える。また、検査で検出されるニューサンス欠陥の数も大幅に増える。したがって、ウェハ上でより多くの欠陥が検出され得、全ての欠陥をなくすように処理を修正することは困難且つ高価となり得る。実際にどの欠陥がデバイスの電気的パラメータと歩留まりに影響するのかを判定することで、制御処理方法が、その他多くを無視して、それら欠陥に集中することが可能となり得る。さらに、デザインルールが縮小されると、場合によっては処理による不良が、体系的となる傾向がある。即ち、設計内で多くの場合複数回繰り返される所定の設計パターンで、処理による不良が生じる傾向にある。空間的に体系的な、電気関連欠陥をなくすことは、歩留まりに影響し得る。
【0006】
集積回路の作製において使用されるシリコンウェハ等の物品の微細構造を作る又は調査するのに、一般的にフォーカス式電子ビームシステム（ｅビーム）が使用される。この電子ビームは、ウェハと相互作用すると、微細構造調査用に微細プローブとして作用する、電子銃におけるエミッタから放射された電子により形成される。
【0007】
図１は、電子ビームを生成する電子銃の従来例の実施形態の一実施形態である。熱電解放出（ＴＦＥ）機構において、先端からの電子の放出輝度が、エキストラクタにより制御される。サプレッサが、電子のフォーカス（軌跡）を制御する。電子は、アノードにより、１０ｋＶ、２０ｋＶ、又は３０ｋＶ等の特定のビームエネルギー（ＢＥ）まで加速される。アノードの設計は可変であり得る。例えば、図１におけるビーム絞りアパーチャ（ＢＬＡ）と、ＢＬＡのホルダとが、アノードを構成する。アノードは大抵接地されている。磁気銃レンズの磁極片及びコイルは、電子放出及び電子光学系に必要となり得る高真空の汚染を低減するために、一般的に空気中で封止される。
【0008】
磁気銃レンズの磁極片は、フォーカス距離を短くし、銃レンズ収差を小さくするために、フォーカス磁場内に電子源を浸すように設計される。したがって、図１に示すように、等価銃レンズ（ＧＬ）が、先端と、ＢＬＡとの間に形成される。図１は、電子銃の光学系を示す。ここで、放出電子の多くはＢＬＡにより止められ、ＢＬＡは、半導体ウェハの評価及び検査等、ウェハ調査用途のための生ビーム電流（Ｉｒａｗ）を形成するために、立体角αの電子の中央部分のみを選択する。磁気レンズコイルを通じた電流により、ＢＬＡにより選択された電子ビームのフォーカスが制御される。ＢＬＡが選択した電子ビームは、ビームクロスオーバー（ｘо）を形成するようにフォーカスされてもよいし、電子ビームカラム光学系における後段のレンズを照らすようにデフォーカスされてもよい。
【0009】
図２Ａ及び２Ｂは、従来例の、フォーカス式電子ビーム光学系を示す。図２Ａ及び２Ｂに示す４レンズ光学的構成は、固定されたＢＬＡ及びカラムアパーチャ（ＡＰＴ）での各種用途に対して、大きな範囲のビーム電流（例えば、約０．１ｎＡから５００ｎＡ）を選択し、各ビーム電流に対してウェハ（ＷＦ）での解像度を最適化するために利用される。図２Ａは、低ビーム電流（例えば、約０．１ｎＡから３０ｎＡ）用途用の光学系を示し、図２Ｂは、高ビーム電流（例えば、約３０ｎＡから５００ｎＡ）用途用の光学系を示す。
【0010】
図２Ａにおいて、ＢＬＡにより選択された生ビーム電流（Ｉｒａｗ）における電子が、ＣＬ１と、ＡＰＴとの間にクロスオーバ（ｘо）を形成し、その後、ＡＰＴを照らすように、第１コンデンサレンズ（ＣＬ１）によりフォーカスされる。ＡＰＴは、生電流Ｉｒａｗからビーム電流（ＢＣ）を選択する。第２コンデンサレンズ（ＣＬ２）及び対物レンズ（ＯＬ）は、アパーチャ数（ＮＡ、即ち、ウェハでの電子ビームフォーカス角度）の最適化に使用される。これにより、収差ぼけを最小限に抑える（即ち、レンズ球面収差、レンズ色収差、及び解析収差の組合せと、電子間のクーロン相互作用により生じるぼけを最小限に抑える）。ＣＬ１及びＣＬ２は、静電レンズ又は磁気レンズのいずれであってもよい。対物レンズ（ＯＬ）は、電子をビームエネルギー（ＢＥ）から入射エネルギー（ＬＥ）まで減速させる、減速静電界と組み合わされた、油浸磁気レンズであり得る。
【0011】
図２Ｂにおいて、先端放射電子は、銃レンズ（ＧＬ）により強くフォーカスされ、ＢＬＡとＣＬ１との間に第１クロスオーバー（ｘｏ１）が形成される。図２ＢにおけるＢＬＡが選択したＩｒａｗは、図２Ａに示すものよりも高い。図２Ｂにおける放射角度αが、図２Ａにおけるものよりも大きいからである。ＡＰＴは、第２クロスオーバー（ｘｏ２）におけるＣＬ１フォーカスにより、より高ビーム電流を選択する。ＣＬ２は、より高ＢＣ用途における最適な解像度のため、最適ＮＡを選択する。
【0012】
図２Ａ及び２Ｂの設計では、動作を妨げ得る、電子間のクーロン相互作用による光学的解像度劣化が生じ得る。生ビーム電流（Ｉｒａｗ）が高いほど、光学的解像度は低くなる。
【0013】
特定用途向けのＢＣについて、ＢＬＡと、ＡＰＴとの間の、（Ｉｒａｗ－ＢＣ）というビーム電流における残存電子が、ウェハにおいて追加の光学的ぼけを発生させる。これは、光学的解像度を劣化させる。一例において、図２Ａにおける３０ｎＡのＩｒａｗについて、ウェハ検査用途向けにＢＣが１ｎＡとして選択されると、残存電子は２９ｎＡとなる。これら２９ｎＡの電子は、追加のクーロン相互作用（ＣＩ）によるぼけを発生させ、光学的解像度を劣化させる。別の例として、図２Ｂにおける２００ｎＡのＩｒａｗについて、ウェハの物理的欠陥検査に対してＢＣが５０ｎＡとして選択された場合、残存電子は１５０ｎＡとなる。これら１５０ｎＡの電子は、追加のＣＩぼけを生成し、５０ｎＡのＢＣでの用途について、解像度を劣化させる。
【0014】
クーロン相互作用は、電子ビームスポットの中央部における解像度を劣化させるだけでなく、ビーム電子分布の裾をより長く、広くする。これはビームの中央電子により抽出される有用信号を汚染する。
【0015】
図２Ｂの設計を使用したモンテカルロ法によるコンピュータシミュレーションは、図３Ａ及び３Ｂに示すように、先端からウェハまでの光学系全体の最適のフォーカスにより、電子がウェハ上で如何に分布するかを示す。１０ｋＶのＢＥ及び１ｋｅＶのＬＥとともに使用される、５０ｎＡのＢＣに対する図２Ｂにおける１００ｎＡのＩｒａｗについて、図３Ａは、電子が、長い裾及びぼけスポットを伴って、ウェハ上で如何に分布するかを示す。電子光学系におけるスポットサイズ（又は解像度）は、電子分布の中央部分により定義可能である。例えば、ビーム電流における全電子のｘｘ％（例えば、ＦＷ５０は５０％）が含まれる、全幅スポットサイズを定義するのに、ＦＷｘｘが利用される。図３Ａにおける電子分布を測定するのにＦＷ５０、ＦＷ７５、及びＦＷ８５を使用して、図３Ｂは、電子分布の裾により、中央スポットサイズが如何に変化するかを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0016】
【特許文献1】米国特許第８１６８９５１号
【特許文献2】米国特許第３８４６６６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
したがって、改良した電子ビーム生成システム及び方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【0018】
第１実施形態において、システムが提供される。システムは、電子ビームを放出するように構成された電子源と、電子源の近傍に配置された抑制電極と、電子源の近傍に配置された抽出電極と、ビーム絞りアセンブリと、ビーム絞りアセンブリに隣接して配置された少なくとも１つの磁極片と、を備える。ビーム絞りアセンブリは、第１直径を有する第１ビーム絞りアパーチャと、第２直径を有する第２ビーム絞りアパーチャと、第１ビーム絞りアパーチャ及び第２ビーム絞りアパーチャの間のチャネルと、を画定する。チャネルは、第１ビーム絞りアパーチャの第１直径及び第２ビーム絞りアパーチャの第２直径より大きい第３直径を有する。ビーム絞りアセンブリは、第１ビーム絞りアパーチャにおいて電子ビームを受けるように配置される。
【0019】
ビーム絞りアセンブリは、ビーム絞りアセンブリの表面に、電子源からの電子ビームを受けるフランジを備え得る。フランジは、電子源と、少なくとも１つの磁極片との間に配置される。
【0020】
第１ビーム絞りアパーチャは、第２ビーム絞りアパーチャよりも、電子源の近くに配置され得る。
【0021】
ビーム絞りアパーチャは、第１ビーム絞りアパーチャとチャネルとの間に遷移領域をさらに備え得る。遷移領域は、第１直径から第３直径に増加する直径を有する。遷移領域は、電子ビームの方向に沿って１ｍｍから１０ｍｍの長さを有するである。第３直径は、一次電子をクリッピングすることなく、二次電子の多くを止めるように構成され得る。
【0022】
第１直径は、第２直径より１．５から５．０倍大きい。
【0023】
システムは、対物レンズと、ビーム絞りアセンブリ及び対物レンズの間の電子ビームの経路に配置されたアパーチャと、アパーチャ及びビーム絞りアセンブリの間の電子ビームの経路に配置されたコンデンサレンズと、をさらに備え得る。
【0024】
システムは、対物レンズと、ビーム絞りアセンブリ及び対物レンズの間の電子ビームの経路に配置されたアパーチャと、アパーチャ及び対物レンズの間の電子ビームの経路に配置されたコンデンサレンズと、をさらに備え得る。
【0025】
ビーム絞りアセンブリは、電子源からの電子ビームを受ける表面上に、窪みを画定し得る。第１ビーム絞りアパーチャは、窪みの底に配置される。窪みは、第１直径及び第２直径よりも大きい第４直径を有する。
【0026】
第２ビーム絞りアパーチャは、電子ビームの経路に沿って、５ｍｍから１０ｍｍだけ第１ビーム絞りアパーチャから離間し得る。
【0027】
一例において、第３直径は約１ｍｍであり、チャネルの長さは約６ｍｍから１２ｍｍである。
【0028】
第２実施形態において、方法が提供される。方法は、電子ビームを形成することと、ビーム絞りアセンブリを通じて電子ビームを配向することと、を含む。ビーム絞りアセンブリは、第１直径を有する第１ビーム絞りアパーチャと、第２直径を有する第２ビーム絞りアパーチャと、第１ビーム絞りアパーチャ及び第２ビーム絞りアパーチャの間のチャネルと、を画定する。チャネルは、第１ビーム絞りアパーチャの第１直径及び第２ビーム絞りアパーチャの第２直径より大きい第３直径を有する。ビーム絞りアセンブリは、第１ビーム絞りアパーチャにおいて電子ビームを受けるように配置される。
【0029】
一例において、電子ビームのビーム電流は、１ｎＡから１００ｎＡである。
【0030】
方法は、電子ビームがビーム絞りアセンブリから出た後、クロスオーバーを形成するように電子ビームをフォーカスすることをさらに含み得る。
【0031】
方法は、電子ビームがビーム絞りアセンブリから出た後、電子ビームをデフォーカスすることをさらに含み得る。
【0032】
方法は、電子ビームの経路に沿ってビーム絞りアセンブリの下流に配置され、作動させたコンデンサレンズと、電子ビームの経路に沿ってコンデンサレンズの下流に配置されたアパーチャと、電子ビームの経路に沿ってアパーチャの下流に配置された対物レンズとを通じて、電子ビームを配向することをさらに含み得る。一例において、電子ビームのビーム電流は、０．１ｎＡから２０ｎＡ、又は６０ｎＡから５００ｎＡである。
【0033】
方法は、電子ビームの経路に沿ってビーム絞りアセンブリの下流に配置されたアパーチャと、電子ビームの経路に沿ってアパーチャの下流に配置され、作動させたコンデンサレンズと、電子ビームの経路に沿ってコンデンサレンズの下流に配置された対物レンズとを通じて、電子ビームを配向することをさらに含み得る。一例において、電子ビームのビーム電流は、２０ｎＡから６０ｎＡである。
【0034】
方法は、半導体ウェハの表面に電子ビームを配向することをさらに含み得る。第２ビーム絞りアパーチャにより選択されたビーム電流は、半導体ウェハの表面でのビーム電流と等しい。
【0035】
方法は、電子源からの電子ビームを受けるビーム絞りアセンブリの表面上の窪みを通じて、電子ビームを配向することをさらに含み得る。第１ビーム絞りアパーチャは、窪みの底に配置される。窪みは、第１直径及び第２直径よりも大きい第４直径を有する。
【0036】
電子ビームは、第１ビーム絞りアパーチャ及び第２ビーム絞りアパーチャの間のチャネルを通過可能である。チャネルは、第１ビーム絞りアパーチャの第１直径及び第２ビーム絞りアパーチャの第２直径より大きい第３直径を有する。第３直径は、一次電子をクリッピングすることなく、二次電子の多くを止めるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0037】
本開示の性質及び目的を完全に理解できるよう、次に列挙する添付の図面に基づく、以下の詳細な説明を参照されたい。
【図1】電子銃の従来例の実施形態の実施形態である。
【図2A】電子ビーム光学系の従来例の実施形態の実施形態である。
【図2B】電子ビーム光学系の従来例の実施形態の実施形態である。
【図3A】電子間のクーロン相互作用効果を示す電子光学的構成のコンピュータシミュレーションである。
【図3B】電子間のクーロン相互作用効果を示す電子光学的構成のコンピュータシミュレーションである。
【図4】本開示に係るデュアルアパーチャを有する電子銃の実施形態である。
【図8】ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の領域における、一次電子（ＰＥ）と、二次電子（ＳＥ）との間のクーロン相互作用を示す。
【図9】二次電子移動経路を低減するための、ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の狭いチャネルを示す。
【図10】デュアルアパーチャと、窪んだアノードを有する電子銃の実施形態である。
【図12A】本明細書に開示の実施形態を使用した実験による光学的画像である。
【図12B】本明細書に開示の実施形態を使用した実験による光学的画像である。
【図12C】本明細書に開示の実施形態を使用した実験による光学的画像である。
【図12D】本明細書に開示の実施形態を使用した実験による光学的画像である。
【図12E】本明細書に開示の実施形態を使用した実験による光学的画像である。
【図12F】本明細書に開示の実施形態を使用した実験による光学的画像である。
【図13】本開示に係る方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0038】
特定の実施形態に関して、特許請求される主題が記載されるが、本明細書に記載の全ての効果及び特徴を提供しないような実施形態を含むその他実施形態も本開示の範囲に含まれる。様々な構造的、論理的、処理ステップに対する、及び電子的変更が、本開示の範囲から逸脱することなく成され得る。したがって、本開示の範囲は、添付の請求項を参照することのみによって定義される。
【0039】
フォーカス式電子ビーム装置の性能は、一般的に、所与のビーム電流（スループット）に対するスポットサイズ（解像度）により特定される。高ビーム電流による高スループット及び小スポットサイズによる高解像度を実現するための一手段として、レンズの幾何収差を最小限に抑えた後に、高ビーム電流における電子間のクーロン相互作用を低減することが挙げられる。
【0040】
本明細書の実施形態は、銃領域における電子の移動に伴うクーロン相互作用の影響を低減することで、高解像度電子銃を構成するための、デュアルアパーチャの概念を開示する。これは、クーロン相互作用による軌跡変位効果が、距離累積ぼけを生じるという事実に基づく。高ビーム電流に対する電子ビーム解像度の向上がシミュレーション及び実験により示される。
【0041】
クーロン相互作用による解像度（スポットサイズ）劣化効果を軌道変位効果と称する。
軌道変位効果による電子ビームスポットぼけｄＴＤは、以下の式１により表される距離累積効果である。
軌道変位効果による電子ビームスポットぼけｄＴＤは、以下の式１により表される距離累積効果である。
【数1】
【0042】
式中、ｚは、先端（Ｚ＿ｓｏｕｒｃｅ）からウェハ（Ｚ＿ｗａｆｅｒ）への光軸であり、Ｆは、先端からウェハへのビーム形状軌跡ｒ（ｚ）と、ビーム電圧又はビームエネルギーＶ（ｚ）と、ビーム電流Ｉ（ｚ）との関数である。
【0043】
図２Ａから２Ｂの設計について、式中の積分は２部位に分割され得る。一つの部位は、関数Ｆ［ｒ（ｚ），Ｖ（ｚ），Ｉｒａｗ］による先端（Ｚ＿ｓｏｕｒｃｅ）からカラムアパーチャ（Ｚ＿ＡＰＴ）までの積分であり、別の部位は、関数Ｆ［ｒ（ｚ），Ｖ（ｚ），ＢＣ］によるカラムアパーチャ（Ｚ＿ＡＰＴ）からウェハ（Ｚ＿ｗａｆｅｒ）までの積分である。ＢＣがＩｒａｗ未満であれば、距離（Ｚ＿ＡＰＴ－Ｚ＿ｓｏｕｒｃｅ）が短いほど、式１のＣＩ（クーロン相互作用）ぼけｄＴＤが小さくなる。
【0044】
図４は、ＣＩぼけを低減するデュアルアパーチャを有する電子銃の実施形態を示す。システム２００は、電子ビーム２０４を発する電子源２０１を備える。電子源２０１は、先端であり得、或いは先端を含み得る。抑制電極２０２及び抽出電極２０３が、電子源２０１の近傍に配置される。
【0045】
ビーム絞りアセンブリ２０５は、少なくとも２つのビーム絞りアパーチャを画定する。第１ビーム絞りアパーチャ２０６（ＢＬＡ１とも称する）は、第１直径２１２を有する。第２ビーム絞りアパーチャ２０７（ＢＬＡ２とも称する）は、第２直径２１３を有する。第２直径２１３は、第１直径２１２よりも小さくなり得る。例えば、第１直径２１２は、第２直径２１３より１．５から５．０倍大きくあり得る。一例において、第１ビーム絞りアパーチャ２０６は、第２ビーム絞りアパーチャ２０７の約２から３倍の大きさであり得る。第１ビーム絞りアパーチャ２０６は、十分な電子により第２ビーム絞りアパーチャ２０７が照らされるように第２ビーム絞りアパーチャ２０７よりも大きく、開示の範囲はこの効果を呈する。第２ビーム絞りアパーチャ２０７は、クーロン相互作用を低減するように、電子源２０１近傍に配置され得る。例えば、図４において、アパーチャはクーロン相互作用効果を低減するために、電子源２０１の近くに移動される（即ち、元の位置（ＯＨ開口位置）からＢＬＡ２位置まで、アパーチャを１００ｍｍ超又はカラム長さの１／４超移動する）。概して、アパーチャは、銃磁場侵入が弱い位置に移動され得る。ＢＬＡ２からの二次電子は、侵入する銃レンズ磁場によって強くフォーカスされる前に、ＳＥチャネル壁により大部分クリッピング可能であり、これを図８に示す。一例において、ＢＬＡ２は、ＢＬＡ１の下方で、約５ｍｍから１０ｍｍ、又は５ｍｍから２０ｍｍだけ上方に移動される。
【0046】
図４を使用した例では、第１ビーム絞りアパーチャ２０６は直径１５０μｍであり、第２ビーム絞りアパーチャ２０７は直径６０μｍである。１ｎＡから５００ｎＡのビーム電流を選択するためにこれら寸法が選択される。１ｎＡから１００ｎＡのビーム電流は、一般的に、評価及び検査における画像形成用である。１００ｎＡから５００ｎＡのビーム電流は、一般的に、電圧コントラスト（ＶＣ）検査用の、ウェハ上のフラッド帯電用である。第１ビーム絞りアパーチャ２０６及び第２ビーム絞りアパーチャ２０７は、特定の用途又は特定のビーム電流用に最適化され得る。
【0047】
ビーム絞りアセンブリ２０５はさらに、第３直径２１４を有するチャネル２１５を備える。第３直径２１４は、第１直径２１２又は第２直径２１３よりも大きい。チャネル２１５は、第１ビーム絞りアパーチャ２０６と、第２ビーム絞りアパーチャ２０７との間にあり、したがって第１ビーム絞りアパーチャ２０６と、第２ビーム絞りアパーチャ２０７とを接続する。電子ビーム２０４は、第１ビーム絞りアパーチャ２０６と、チャネル２１５と、第２ビーム絞りアパーチャ２０７とを通過可能である。
【0048】
一例において、第３直径２１４は約１ｍｍであり、チャネル１５の長さ（即ち、第１ビーム絞りアパーチャ２０６から第２ビーム絞りアパーチャ２０７まで）は約６ｍｍから１２ｍｍである。第３直径２１４は、ＰＥをクリッピングすることなく、ＳＥの大部分を止めることができる。図４、図８、及び図９において、チャネル１５の長さは約１２ｍｍであり、図１０において、チャネル１５の長さは約６ｍｍである。
【0049】
図４に示すように、第１ビーム絞りアパーチャ２０６、第２ビーム絞りアパーチャ２０７、及びチャネル２１５がビーム絞りアセンブリ２０５に含まれる。第１ビーム絞りアパーチャ２０６は、第２ビーム絞りアパーチャ２０７よりも電子源２０１の近くに配置される。したがって、電子ビーム２０４は、第２ビーム絞りアパーチャ２０７に入る前に、第１ビーム絞りアパーチャ２０６に入る。
【0050】
第２ビーム絞りアパーチャ２０７は、図２のカラムアパーチャ（ＡＰＴ）と同様の機能を提供可能である。したがって、カラムアパーチャの機能が電子銃領域に再配置される。これにより、先端（Ｚ＿ｓｏｕｒｃｅ）からカラムアパーチャ（Ｚ＿ＡＰＴ）への距離が低減される。したがって、解像度に対するクーロン相互作用の影響が低減される。本明細書に記載のとおり、図３Ｂ及び図７での縮尺は同一である。解像度（又はスポットサイズ）は一般的にＦＷ５０により測定される。同一ビーム電流で、図３ＢにおけるＦＷ５０は約３マスであり、図７では約１．５マスである。したがって、本明細書に開示の実施形態によると、スポットサイズの約１／２の縮小、又はビーム電流密度の約４倍増が実現される。さらに、裾（ＦＷ７５及びＦＷ８５）が狭まる。図３Ｂと図７とを比較すると、裾はＦＷ７５についてはそれぞれ約６マス、約３マスで、ＦＷ８５についてはそれぞれ約８マス、約６．５マスである。
【0051】
電子間のクーロン相互作用の理論において、ビームスポットにおける電子分布は、ホルツマルク分布及びペンシルビーム分布に分割され得る。これらはいずれも非ガウス分布である。これら分布の裾は、一般的なガウス分布の裾よりも長い。クーロン相互作用はこの裾に関連し、これらクーロン相互作用はガウス裾よりも劣る。単一電子ビームシステムにおいて、電子分布は通常、ペンシルビーム分布である。複数ビームシステムにおいては、電子分布は通常、ホルツマルク分布である。式１と同様の原理において、分布の裾は距離累積による。したがって、カラムアパーチャが電子源の可能な限り近くに上方移動すれば、裾は狭まる。
【0052】
ビーム絞りアパーチャは、第１ビーム絞りアパーチャ２０６と、チャネル２１５との間に遷移領域２１０を備え得る。遷移領域２１０において、直径は、第１直径２１２から第３直径２１４に増加する。したがって、遷移領域２１０は、第１ビーム絞りアパーチャ２０６の内面、又はチャネル２１５の壁に対して傾斜又は湾曲し得る。遷移領域２１０は、電子ビームの方向に沿った長さが、１ｍｍから１０ｍｍであり得る。理想的なのは、第２ビーム絞りアパーチャ２０７近傍で、二次電子の大部分を止めることである。これにより、図８から１１に示すように、一次電子と、二次電子との間のクーロン相互作用が最小限に抑えられる。
【0053】
少なくとも１つの磁極片２０８が、ビーム絞りアセンブリに隣接して配置される。
【0054】
ビーム絞りアセンブリ２０５は、電子源２０１からの電子ビーム２０４を受ける、ビーム絞りアセンブリ２０５の表面上に、フランジ２０９を備え得る。図４に示すように、フランジ２０９は、磁極片２０８と、電子源２０１との間に配置される。フランジ２０９は、電子ビーム２０４から磁極片２０８を保護できる。
【0055】
図４のシステム２００における電子銃は、図５における銃電子光学系により説明され得る。図５の銃レンズ（ＧＬ）は、先端及びＢＬＡ１（図４における第１ビーム絞りアパーチャ２０６）の間に配置された、静電加速レンズと磁気収束レンズの組合せであり得る。ＢＬＡ２（図４における第２ビーム絞りアパーチャ２０６）により選択されたビーム電流は、第２生ビーム電流（Ｉｒａｗ２）となる。ＢＬＡ１により選択されたビーム電流は、第１生ビーム電流（Ｉｒａｗ１）となる。ＢＬＡ１のサイズは、ＢＬＡ２のサイズよりも大きい（例えば、約１．５から５．０倍の大きさ）。ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の距離は、数ミリメートル等、比較的短くてもよい。例えば、ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の距離は、６ｍｍから１２ｍｍであり得る。Ｉｒａｗ１及びＩｒａｗ２は、銃磁気レンズの励起により制御される。ＢＬＡ２後の電子ビームは、ＢＬＡ２の下でクロスオーバー（ｘｏ）を形成するようにフォーカスされ得る。また、ＢＬＡ２後の電子ビームは、後続のレンズを照らす、分散、テレセントリック、又は収束ビームを形成するようにデフォーカスされ得る。
【0056】
図６Ａから６Ｃは、図４の電子銃が使用され、ＢＬＡ１及びＢＬＡ２のサイズが固定された、光学的構成を示す。図６Ａは、低ビーム電流（例えば、約０．１ｎＡから２０ｎＡ）用の例示的な銃光学系である。図６Ｂは、中ビーム電流（例えば、約２０ｎＡから６０ｎＡ）用の例示的な銃光学系である。図６Ｃは、高ビーム電流（例えば、約６０ｎＡから５００ｎＡ）用の例示的な銃光学系である。
【0057】
図６Ａから６Ｃにおいて、図２に示すカラムアパーチャ（ＡＰＴ）は、ここで、電子ビームブランキングのみに使用される開口（ＯＨ）である。開口アパーチャ（ＯＨ ＡＰＴ）は、あらゆるビーム電流の使用に関するあらゆる電子をカットすることなく、十分大きくなるように設計される。
【0058】
図６Ａから６Ｃにおける電子光学的カラムはここでも、４枚のレンズを有する（又は、一実施形態では、４枚のレンズのみからなる）。これは、銃レンズ（ＧＬ）と、第１及び第２コンデンサレンズ（ＣＬ１及びＣＬ２）と、対物レンズ（ＯＬ）と、を含む。開口アパーチャは、ビーム絞りアセンブリと、対物レンズとの間の電子ビームの経路に配置され得る。コンデンサレンズは、アパーチャ及びビーム絞りアセンブリの間、又はアパーチャ及び対物レンズの間の電子ビームの経路に配置され得る。
【0059】
【0060】
ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の距離が短い（例えば、数ミリメートル）ため、残存電子（Ｉｒａｗ１－Ｉｒａｗ２）間のクーロン相互作用による距離累積ぼけは、無視できるほど十分に低減される。したがって、開口アパーチャによりビーム電流からの電子がクリッピングされていなければ、最終的なビーム電流（ＢＣ）は、Ｉｒａｗ２と完全に、又はほぼ等しくなる。
【0061】
したがって、ＢＬＡ２の下の大多数、又は全ての残存電子が、図６Ａから６Ｃにおける電子光学的構成により除去され得る。このため、図２及び図３におけるＣＩ軌道変位効果による追加のぼけの大部分が除去される。図６Ａから６Ｃにおける光学的構成によると、光学的解像度及び電子分布裾が改善される。図７は、モンテカルロ法を利用したコンピュータシミュレーションによる改善を示す。図７は、図４及び図５のデュアルアパーチャ電子銃による、ビームスポット電子分布を有する電子銃の解像度改善を示す。
【0062】
参照として、図３Ｂは、従来の設計を使用した、ウェハでのビームスポットの電子分布を示す。図７は、図６Ｃの光学的構成による、ウェハでのビームスポットの電子分布を示す。図３Ｂ及び図７のシミュレーション条件は同じである。いずれの条件も、１０ｋＶ ＢＥで移動し、１ｋｅＶ ＬＥで入射する、１００ｎＡのＩｒａｗ電子において５０ｎＡ ＢＣである。図７における最も有用な中央スポットサイズ（ＦＷ５０）は、図３Ｂのせいぜい半分である。図７における電子分布の裾は、図３Ｂと比べて大分狭い。
【0063】
多数のメモリ孔、チャネル孔、段差、及び深い溝により、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュ、３Ｄ ＤＲＡＭ、及び３Ｄ論理等の多数のチップデバイスが構成され得る。これら孔のボトム信号を収集できるよう、孔チャネル壁及びチャネル表面の縁からの信号汚染を低減するのに、裾の短い狭い一次電子ビームが寄与し得る。したがって、図７の電子ビームは、図３Ｂと比較して、より良い解像度と、より良い二次電子／後方散乱電子信号品質を実現可能である。
【0064】
図８は、ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の領域内で、一次電子と、二次電子との間のクーロン相互作用がどうように生じ得るかを示す。図８に一次電子及び二次電子の軌跡を示す。エキストラクタの選択により、先端からＢＬＡ１平面への放射電子から、アノード電流（Ｉａｎｏｄｅ）が形成される。図８には、Ｉａｎｏｄｅ電子軌跡の一部のみを示す。ＢＬＡ１を通過するアノード電流電子の中央部分が、第１生ビーム電流Ｉｒａｗ１を形成する。加速エネルギー（即ち、ビームエネルギー、ＢＥ）により、Ｉｒａｗ１電子の一部がＢＬＡ２に衝突する。中央の電子の大部分の内のほんの一部が、ＢＬＡ２を通過して、第２生ビーム電流Ｉｒａｗ２を形成する。Ｉｒａｗ２は、ウェハへの最終ビーム電流（ＢＣ）にほぼ等しくなり得る。
【0065】
Ｉｒａｗ１電子がＢＬＡ２に衝突すると、二次電子（ＳＥ）が一次電子の反対方向に生成される。これら二次電子は、ＢＬＡ１へとかなりの低速で螺旋状に移動する。これにより、ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間に二次電子雲が形成される。これら螺旋状のＳＥ軌跡は、ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の領域における磁気レンズ磁場の侵入により形成される。ＢＬＡ２近傍位置が低いほど、侵入する磁場が弱くなり得る。よって、ＢＬＡ１近傍位置が高いほど、侵入する磁場が強くなり得る。したがって、ＢＬＡ１に近いほど、侵入する磁気レンズ磁場が強くなるため、より短い空間周期で二次電子のより大きい螺旋運動となり得る。この結果、クーロン相互作用を通じて、これら電子軌跡が二次電子により変位させられるため、一次電子ビーム解像度を劣化させ得る。
【0066】
二次電子雲を低減するため、ＢＬＡ１及びＢＬＡ２の間のチャネルの直径（例えば、図８における寸法ｄ）が、ＰＥと、ＳＥとの間のクーロン相互作用を最小限に抑えるように調整され得る。ＳＥ雲は、チャネル直径ｄが小さくなるほど減少する傾向にある。これを図９に示す。
【0067】
図９において、より大きい極角（図９において例えば、１０度から９０度）のＳＥの大部分が、侵入する磁場によりフォーカスされる前にチャネルの壁に当たるように、チャネル直径ｄは比較的小さく設計される（例えば、約１ｍｍ）。一次電子と、二次電子との間のクーロン相互作用の、解像度への影響が無視できるよう、極角が５度を超える二次電子を全てチャネルがクリッピングできるように、１ｍｍの直径が選択された。ｄが小さいほど、より多くの二次電子が止められ得るが、高精度及び良好な真空ポンプでの製造は困難となり得る。
【0068】
侵入する磁場は、チャネルの底領域でかなり弱くなり得る。極角が小さい（例えば５度以下）のＳＥのみが、侵入する磁場によりフォーカスされ、ＢＬＡ１へと螺旋状に上方に移動し得る。したがって、反対方向にＰＥ近傍に移動するＳＥの数が大幅に低減するため、クーロン相互作用によるＰＥ軌跡変位が低減可能である。
【0069】
デュアルアパーチャを有する電子銃の実施形態は、カラムアパーチャを銃領域へと上方に移動させ、ＢＬＡ２下で、後クロスオーバー動作を利用して、ビーム電流を選択する。ＢＬＡ２下の残存電子の大部分又は全てが除去され、これにより、クーロン相互作用の光学的解像度に対する影響が低減され得る。従来、図２のように前クロスオーバー方法によりビーム電流が選択されていた。この場合、１つ又は複数のクロスオーバーが、カラムアパーチャの前に移動される。銃ＢＬＡと、カラムアパーチャとの間に、多数の残存電子が留まる。ビーム電流の大きな範囲を選択するため、銃ＢＬＡと、カラムアパーチャとの間の距離は、１００ｍｍから２００ｍｍ（例えば、１４０ｍｍから１５０ｍｍ）等のように長くなり得る。総合的な結果として、長距離にわたって分散された残存電子は、強いクーロン相互作用につながり、軌道変位効果を通じて光学的解像度を劣化させ得る。
【0070】
本明細書に開示の実施形態は、電子光学的カラム内の電子光学系を簡略化する。前クロスオーバーＢＣ選択方法による従来の設計は、図２示すように４枚のレンズカラムを使用していた。後クロスオーバーＢＣ選択方法により、任意の所与のビーム電流に対して、カラム光学系内の３枚のレンズが使用され得る。したがって、光学的整合が簡略化され、信頼性が向上する。
【0071】
本明細書に開示の実施形態はさらに、ＰＥと、ＳＥとの間のクーロン相互作用を最小限に抑えられる。ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の狭いチャネルは、より大きい極角（例えば、１０度から９０度）の二次電子を、それらＳＥが長距離移動するようにフォーカスされる前に収集できる。ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の距離を縮めるために窪んだアノードが使用され、より小さな極角（例えば、５度以下）の二次電子でも、短い移動経路を移動するように高度に圧縮され得る。
【0072】
銃磁気レンズ磁場は、ＳＥを低速で螺旋運動させ得る。これにより、図８で、ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の領域内にＳＥ雲を形成する。ＢＬＡ１近傍で侵入する磁気レンズ磁場が強くならないように、図１０に示すように窪んだアノードが使用され得る。ビーム絞りアセンブリは、電子源からの電子ビーム２０４を受ける表面上に、窪み２１１を画定する。第１ビーム絞りアパーチャ２０６（ＢＬＡ１）が、窪み２１１の底に配置される。窪みは、ＢＬＡの第１直径及び第２直径よりも大きい第４直径を有する。第４直径はさらに、チャネルの第３直径よりも大きくなり得る。
【0073】
窪み２１１は、ＢＬＡ１からの低エネルギーＳＥが約１ｍｍの螺旋運動（図１１Ａ及び１１Ｂ）で即座にＢＬＡ１に撥ね返されるように、エキストラクタからアノードへの加速場が十分にＢＬＡ１表面へと侵入することを可能とし得る。これによって、ＰＥと、ＳＥとの間のクーロン相互作用が抑制される。窪み２１１はさらに、ＢＬＡ１及びＢＬＡ２の間のチャネルの長さを圧縮し、ＢＬＡ２からのＳＥを、銃レンズ磁場侵入がかなり弱い、ＢＬＡ１近傍のみへの移動に制限可能とし得る。
【0074】
図１０におけるＢＬＡ１は、ＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の距離を圧縮するように下方に変位される。これによりさらに、Ｉｒａｗ１電子が衝突することによる、ＢＬＡ２で生成されるＳＥの螺旋運動距離を圧縮できる。
【0075】
図１０における、ＢＬＡ１及びＢＬＡ２の間のチャネルの直径（ｄ）は、チャネルが短いため、図４のものと同じ、もしくはそれ未満であり得る。窪んだアノードの内径及び円錐形の切り込みは、加速場（エキストラクタからアノードまで）が十分にＢＬＡ１の上面へと侵入し、アノード電流電子がＢＬＡ１に衝突することにより生成された二次電子を撥ねることができるように、コンピュータシミュレーションにより設計可能である。
【0076】
図１１Ａは、図１０の窪んだアノード及びデュアルアパーチャを有する電子銃による、二次電子低減を示す。コンピュータシミュレーションにより、図１１Ａにおいて二次電子軌跡がプロットされる。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＳＥ軌跡の拡大図を示す。
【0077】
アノード電流電子が衝突することにより、ＢＬＡ１から放射された、螺旋状に移動するＳＥは、加速場により、ＢＬＡ１表面へと即座に撥ね返される。ＢＬＡ１－ＳＥ雲の高さは、１ｍｍ未満ほどになり得る。この高さは、式１の距離累積の原理に応じたクーロン相互作用を通じた、ＰＥ軌跡変位への影響を無視できるものとなり得る。
【0078】
Ｉｒａｗ１電流電子の衝突によりＢＬＡ２から放射された、螺旋状に移動するＳＥの大部分は、高さ約１ｍｍ以下の、狭いチャネルの壁に分散的に当たる。図１１Ｂのコンピュータシミュレーションに示すように、約１０度から９０度の極角のＳＥは、チャネル壁により即座に収集され、極角が５度以下のＳＥのほんの一部のみが、ＢＬＡ２に向かって上方に螺旋状に移動する。窪んだアノードによりＢＬＡ１と、ＢＬＡ２との間の距離が低減されているため、螺旋状に移動するＳＥは、図１１ＢのＳＥ軌跡を図９のものと比較すると、より少ない螺旋周期となるように圧縮される。図９又は図１１Ｂに示すように、二次電子が、ＢＬＡ２を避けることが防止され得る。
【0079】
図１２Ａから１２Ｆは、ビーム電流（約１ｎＡから１００ｎＡ）の範囲による実験結果を示す。これにより、欠陥調査、物理的欠陥、ホットスポット検査、及び電圧コントラスト検査が評価される。図１２Ａから１２Ｆは、それぞれ、１ｎＡ、３ｎＡ、１０ｎＡ、５０ｎＡ、７５ｎＡ、及び１００ｎＡビーム電流の画像である。図１２Ａから１２Ｆの解像度は、これら低（入射）エネルギー（１ｋｅＶ）用途に対してはかなり良好である。高ＢＣ（例えば、約５０ｎＡから１００ｎＡ）に対する良好な画像解像度は、本明細書に開示の実施形態により、電子間のクーロン相互作用が大幅に抑制されていることを示す。
【0080】
実験結果は、電圧コントラストウェハ検査に対する、高ビーム電流（例えば、５０ｎＡから１００ｎＡ）について有利であった。クーロン相互作用（図７）が抑制されているため、ビーム電流の１００ｎＡへの上昇に対する、実験画像又は解像度の劣化はかなり緩やかである。従来のＣＤＳＥＭ装置又は評価装置は、ビーム電流が低いために高解像度を実現可能である。一例において、ＣＤＳＥＭにおけるビーム電流は約０．１ｎＡ以下であり、評価ツールにおけるビーム電流は、約０．１ｎＡから５ｎＡである）。本明細書に記載の実施形態は、１００ｎＡまでの高ビーム電流でのウェハ検査（具体的には、電圧コントラスト検査）に対して高解像度を実現可能である。
【0081】
図１３は、方法３００の実施形態のフローチャートである。これは、本明細書に開示の任意の実施形態を利用可能である。３０１において、電子ビームが形成される。３０２において、ビーム絞りアセンブリを通じて電子ビームが配向される。ビーム絞りアセンブリは、第１直径を有する第１ビーム絞りアパーチャと、第２直径を有する第２ビーム絞りアパーチャと、第１ビーム絞りアパーチャ及び第２ビーム絞りアパーチャの間のチャネルとを画定する。チャネルは、第１ビーム絞りアパーチャの第１直径、及び第２ビーム絞りアパーチャの第２直径よりも大きい第３直径を有する。ビーム絞りアセンブリは、第１ビーム絞りアパーチャにおける電子ビームを受けるように配置される。
【0082】
電子ビームは、電子ビームがビーム絞りアセンブリから出た後にクロスオーバーを形成するようにフォーカスされ得る。電子ビームはさらに、電子ビームがビーム絞りアセンブリから出た後にデフォーカスされ得る。
【0083】
一例において、電子ビームの経路に沿ってビーム絞りアセンブリの下流に配置され、作動させたコンデンサレンズと、電子ビームの経路に沿ってコンデンサレンズの下流に配置されたアパーチャと、電子ビームの経路に沿ってアパーチャの下流に配置された対物レンズとを通じて、電子ビームを配向可能である。電子ビームのビーム電流は、０．１ｎＡから２０ｎＡ、又は６０ｎＡから５００ｎＡであり得る。
【0084】
別の例において、電子ビームの経路に沿ってビーム絞りアセンブリの下流に配置されたアパーチャと、電子ビームの経路に沿ってアパーチャの下流に配置され、作動させたコンデンサレンズと、電子ビームの経路に沿ってコンデンサレンズの下流に配置された対物レンズとを通じて、電子ビームを配向可能である。電子ビームのビーム電流は２０ｎＡから６０ｎＡであり得る。
【0085】
電子ビームは、半導体ウェハの表面に配向され得る。第２ビーム絞りアパーチャにより選択されたビーム電流は、半導体ウェハの表面でのビーム電流と等しくなり得る。
【0086】
電子ビームは、電子源からの電子ビームを受ける、ビーム絞りアセンブリの表面の窪みを通じて配向され得る。第１ビーム絞りアパーチャは、窪みの底に配置される。窪みは、第１直径及び第２直径よりも大きい第４直径を有する。
【0087】
本明細書に開示の実施形態は、電子ビームについて説明したが、イオンビーム又は粒子ビームにも使用され得る。
【0088】
本開示を１つ又は複数の具体的実施形態に関して説明したが、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の別の実施形態が構築され得ることが理解されよう。したがって、本開示は、添付の請求項と、その合理的解釈のみによって限定されるものとされる。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A-12F】
【図13】
【国際調査報告】