特表 2024-533001 複数の電子ビームを生み出すシステムおよび方法

(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】2024-09-12

(54)【発明の名称】複数の電子ビームを生み出すシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/145 20060101AFI20240905BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20240905BHJP

   H01J 37/21 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

H01J37/145

H01J37/09 A

H01J37/21 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023575542

(86)(22)【出願日】2022-09-15

(85)【翻訳文提出日】2023-12-07

(86)【国際出願番号】 US2022043559

(87)【国際公開番号】W WO2023055567

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】17/490,405

(32)【優先日】2021-09-30

(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】ジアン シンロン

(72)【発明者】

【氏名】シュリヤン サミート ケイ

(72)【発明者】

【氏名】グレッラ ルカ

(72)【発明者】

【氏名】クミングス ケビン

(72)【発明者】

【氏名】シアーズ クリストファー

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA03

5C101BB10

5C101EE03

5C101EE16

5C101EE17

5C101EE47

5C101EE65

5C101EE69

5C101EE78

5C101FF02

(57)【要約】

電子ビーム装置は、上部コラム電子オプティクス３００および下部コラム電子オプティクスを含む。上部コラム電子オプティクス３００は、電子ビームを複数の電子ビームレット３１２に分割するためのアパーチャアレイ１１０を含む。上部コラム電子オプティクス３００はさらに、複数の電子ビームレット３１２の焦点を調整するための複数のレンズ３０４を備えるレンズアレイ３０２を含む。複数のレンズ３０４のそれぞれのレンズ３０４－１～３０４－３は、複数の電子ビームレット３１２のそれぞれの電子ビームレット３１２の焦点を調整するものである。上部コラム電子オプティクス３００はさらに、レンズアレイ３０２とは逆の様式で複数の電子ビームレット３１２の焦点を調整するための第１のグローバルレンズ３０６を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部コラム電子オプティクスおよび下部コラム電子オプティクスを備える電子ビーム装置であって、前記上部コラム電子オプティクスが、
電子ビームを複数の電子ビームレットに分割するためのアパーチャアレイと、
前記複数の電子ビームレットの焦点を調整するための複数のレンズを備えるレンズアレイであって、前記複数のレンズのそれぞれのレンズが、前記複数の電子ビームレットのそれぞれの電子ビームレットの焦点を調整するものである、レンズアレイと、
前記複数の電子ビームレットの焦点を、前記レンズアレイとは逆の様式で調整するための第１のグローバルレンズとを備えることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電子ビーム装置であって、前記複数のビームレットをコリメートし、前記複数のビームレットを前記下部コラム電子オプティクスに供給するための第２のグローバルレンズをさらに備え、
前記レンズアレイが、前記アパーチャアレイと前記第１のグローバルレンズとの間に配設され、
前記第１のグローバルレンズが、前記レンズアレイと前記第２のグローバルレンズとの間に配設されることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電子ビーム装置であって、前記第２のグローバルレンズが磁気レンズを含むことを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項4】

請求項２に記載の電子ビーム装置であって、前記下部コラム電子オプティクスが、転写レンズおよび対物レンズを含み、前記転写レンズが、前記転写レンズと前記対物レンズとの間に前記電子ビームレットのクロスオーバーを作り出すように構成されていることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電子ビーム装置であって、
前記レンズアレイが、前記アパーチャアレイと前記第１のグローバルレンズとの間に配設され、前記レンズアレイが、
前記アパーチャアレイにおけるそれぞれのアパーチャに対応する複数のボアを有する第１のプレートと、
前記複数のビームレットの通過を可能にするためのボアを有する第２のプレートとを備え、
前記第１のプレートが、前記アパーチャアレイと前記第２のプレートとの間に配設されており、
前記第１のグローバルレンズが、
前記第２のプレートと、
前記複数のビームレットの通過を可能にするためのボアを有する第３のプレートとを備え、
前記第２のプレートが、前記第１のプレートと前記第３のプレートとの間に配設されていることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項6】

請求項５に記載の電子ビーム装置であって、
前記第１のプレートにおける前記複数のボアが、前記アパーチャアレイにおける前記それぞれのアパーチャと整合されており、
前記第１のプレートにおける前記複数のボアが、前記アパーチャアレイにおける前記それぞれのアパーチャのアパーチャサイズよりも大きいボアサイズを有することを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項7】

請求項５に記載の電子ビーム装置であって、
前記アパーチャアレイが接地されており、
前記第１のプレートが接地されており、
前記第２のプレートが負にバイアスされるように構成可能であり、
前記第３のプレートが接地されていることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項8】

請求項５に記載の電子ビーム装置であって、
前記アパーチャアレイが接地されており、
前記第１のプレートが接地されており、
前記第２のプレートが正にバイアスされるように構成可能であり、
前記第３のプレートが接地されていることを特徴とする、電子ビーム装置。

【請求項9】

請求項５に記載の電子ビーム装置であって、前記第１のプレートが、前記複数のボアを取り囲む複数のダミー孔をさらに有し、前記複数のダミー孔が、前記アパーチャアレイにおけるそれぞれのアパーチャに対応しないことを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項10】

請求項１に記載の電子ビーム装置であって、
前記レンズアレイが、前記アパーチャアレイと前記第１のグローバルレンズとの間に配設され、前記レンズアレイが、
前記アパーチャアレイにおけるそれぞれのアパーチャに対応する第１の複数のボアを有する第１のプレートと、
前記第１の複数のボアと、前記アパーチャアレイにおける前記それぞれのアパーチャとに対応する第２の複数のボアを有する第２のプレートと、
前記複数のビームレットの通過を可能にするためのボアを有する第３のプレートとを含み、
前記第１のプレートが、前記アパーチャアレイと前記第２のプレートとの間に配設されており、前記第２のプレートが、前記第１のプレートと前記第３のプレートとの間に配設されており、
前記第１のグローバルレンズが、
前記第３のプレートと、
前記複数のビームレットの通過を可能にするためのボアを有する第４のプレートとを含み、
前記第３のプレートが、前記第２のプレートと前記第４のプレートとの間に配設されていることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の電子ビーム装置であって、
前記第１の複数のボアおよび前記第２の複数のボアが、互いに、および前記アパーチャアレイにおける前記それぞれのアパーチャと、整合されており、
前記第１の複数のボアにおけるそれぞれのボア、および、前記第２の複数のボアにおけるそれぞれのボアが、前記アパーチャアレイにおけるそれぞれのアパーチャのアパーチャサイズよりも大きなボアサイズを有することを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の電子ビーム装置であって、前記第１の複数のボアと前記第２の複数のボアとにおけるそれぞれのボアのボアサイズが、前記それぞれのボアの半径座標の値が増加するにつれて増加することを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項13】

請求項１０に記載の電子ビーム装置であって、
前記アパーチャアレイが接地されており、
前記第１のプレートが接地されており、
前記第２のプレートが補助電圧でバイアスされるように構成可能であり、
前記第３のプレートが負にバイアスされるように構成可能であり、
前記第４のプレートが接地されていることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項14】

請求項１０に記載の電子ビーム装置であって、
前記アパーチャアレイが接地されており、
前記第１のプレートが接地されており、
前記第２のプレートが補助電圧でバイアスされるように構成可能であり、
前記第３のプレートが正にバイアスされるように構成可能であり、
前記第４のプレートが接地されていることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項15】

請求項１に記載の電子ビーム装置であって、
前記レンズアレイが、前記複数の電子ビームレットをデフォーカスするように構成可能であり、
前記第１のグローバルレンズが、前記レンズアレイによってデフォーカスされた前記複数の電子ビームレットをフォーカスするように構成可能であることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項16】

請求項１に記載の電子ビーム装置であって、
前記レンズアレイが、前記複数の電子ビームレットをフォーカスするように構成可能であり、
前記第１のグローバルレンズが、前記レンズアレイによってフォーカスされた前記複数の電子ビームレットをデフォーカスするように構成可能であることを特徴とする電子ビーム装置。

【請求項17】

電子ビーム装置の上部コラム電子オプティクスにおける方法であって、
アパーチャアレイを使用して、電子ビームを複数の電子ビームレットに分割することと、
前記複数の電子ビームレットのそれぞれの電子ビームレットの焦点を調整するために、複数のレンズのそれぞれのレンズを使用することを含む、前記複数のレンズを含むレンズアレイを使用して前記複数の電子ビームレットの焦点を調整することと、
第１のグローバルレンズを使用して前記複数の電子ビームレットの焦点を調整することとを含み、前記第１のグローバルレンズが、前記レンズアレイとは逆の様式で前記複数の電子ビームレットの焦点を調整することを特徴とする方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の方法であって、前記上部コラム電子オプティクスにおいて、
前記複数のビームレットをコリメートすることと、
前記コリメートされた複数のビームレットを前記電子ビーム装置の下部コラム電子オプティクスに供給することとをさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項19】

請求項１７に記載の方法であって、
前記レンズアレイを使用して前記複数の電子ビームレットの焦点を調整することが、前記複数の電子ビームレットをデフォーカスすることを含み、
前記第１のグローバルレンズを使用して前記複数の電子ビームレットの焦点を調整することが、前記レンズアレイによってデフォーカスされた前記複数の電子ビームレットをフォーカスすることを含むことを特徴とする方法。

【請求項20】

請求項１７に記載の方法であって、
前記レンズアレイを使用して前記複数の電子ビームレットの焦点を調整することが、前記複数の電子ビームレットをフォーカスすることを含み、
前記第１のグローバルレンズを使用して前記複数の電子ビームレットの焦点を調整することが、前記レンズアレイによってフォーカスされた前記複数の電子ビームレットをデフォーカスすることを含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子オプティクスに関し、より詳細には、電子ビーム装置において複数の電子ビームを生み出すことに関する。

【背景技術】

【0002】

走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、半導体ウェハ検査などの検査用途に長く使用されてきた。従来より、ＳＥＭは単一の電子ビームを有している。しかし、より最近には、複数の電子ビーム（すなわち、ビームレット）を備えるＳＥＭが、（例えば、アインツェルレンズのアレイ、または、偏向ダイポールを使用して）開発されている。ＳＥＭ（または他の電子ビーム装置）のスループットは、ビームレットの数に依存し、ビームレットの数が高くなるにつれスループットも高くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１７／００２５２４１号

【特許文献2】米国特許出願公開第２００８／００２３６４３号

【特許文献3】国際公開第２０２１／０１８３３２号

【特許文献4】米国特許出願公開第２００３／０００１０９５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ビームレットの数が増大すると重大な問題が生じる。例えば、ビームレットの数は、粗悪な光学分解能と、アーキングリスクを増大させる高い電界強度とによって制限され得る。しかもこれらの問題は、互いに相容れない可能性がある。例えば、電子ビームエネルギーを低減して電界強度を低減し、したがってアーキングリスクを低減することができる。しかし、電子ビームエネルギーが低減されると電子間のクーロン相互作用が増大し、それによって分解能が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

いくつかの実施形態では、電子ビーム装置が、上部コラム電子オプティクスおよび下部コラム電子オプティクスを含む。上部コラム電子オプティクスは、電子ビームを複数の電子ビームレットに分割するためのアパーチャアレイを含む。上部コラム電子オプティクスはさらに、複数の電子ビームレットの焦点を調整するために複数のレンズを備えるレンズアレイを含む。複数のレンズのそれぞれのレンズは、複数の電子ビームレットのそれぞれの電子ビームレットの焦点を調整するものである。上部コラム電子オプティクスは、レンズアレイとは逆の様式で複数の電子ビームレットの焦点を調整するための第１のグローバルレンズをさらに含む。

【0006】

いくつかの実施形態では、電子ビーム装置の上部コラム電子オプティクスにおいて方法が実行される。方法は、アパーチャアレイを使用して、電子ビームを複数の電子ビームレットに分割することを含む。方法はさらに、複数のレンズを含むレンズアレイを使用して複数の電子ビームレットの焦点を調整することを含む。複数の電子ビームレットの焦点を調整することは、複数のレンズのそれぞれのレンズを使用して、複数の電子ビームレットのそれぞれの電子ビームレットの焦点を調整することを含む。方法はさらに、第１のグローバルレンズを使用して、複数の電子ビームレットの焦点を調整することを含む。第１のグローバルレンズは、レンズアレイとは逆の様式で複数の電子ビームレットの焦点を調整する。

【0007】

さまざまな記述された実施形態のより良好な理解のために、下記の図面と併せて下記の発明を実施するための形態への参照を行うものとする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】複数の電子ビーム（すなわち、複数のビームレット）を生成する電子ビーム装置を示す図である。

【図2】複数の電子ビームを生成する電子ビーム装置において使用され得るプレートを示す図である。

【図3】いくつかの実施形態による、複数の電子ビームを生成し、デフォーカスレンズアレイを使用して電子ビームをデフォーカスし、グローバル結像レンズを使用して電子ビームを中間像面上にフォーカスする、電子ビーム装置（例えば、ＳＥＭ）の上部コラム電子オプティクスの一部分を示す図である。

【図4A】いくつかの実施形態による、図３の上部コラム電子オプティクスの一例の一部分を示す図である。

【図4B】いくつかの実施形態による、図４Ａの上部コラム電子オプティクスの一領域の拡大図である。

【図4C】いくつかの実施形態による、図４Ａおよび図４Ｂの上部コラム電子オプティクスに対する、等電位線と、電子ビームレットの主軌道とのコンピュータシミュレーションを示す図である。

【図5】いくつかの実施形態による、図４Ａ～図４Ｃの上部コラム電子オプティクスを使用して生成されたビームレットに対する像面湾曲ぶれを示す図である。

【図6】いくつかの実施形態による、アパーチャアレイ、第１のマルチボアプレート、第２のマルチボアプレート、およびグローバル結像レンズを備える上部コラム電子オプティクスの一部分を示す図である。

【図7】いくつかの実施形態による、図６の上部コラム電子オプティクスにおいて第１のプレートおよび第２のプレートとして使用され得るプレートを示す図である。

【図8A】いくつかの実施形態による、像面湾曲補正を伴う３つのそれぞれの電子ビームレットの投射を示す図である。

【図8B】いくつかの実施形態による、像面湾曲補正を伴う３つのそれぞれの電子ビームレットの投射を示す図である。

【図8C】いくつかの実施形態による、像面湾曲補正を伴う３つのそれぞれの電子ビームレットの投射を示す図である。

【図9】いくつかの実施形態による、像面湾曲補正を伴う視野にわたるシミュレートされたスポットサイズを示す図である。

【図10】いくつかの実施形態による、複数の電子ビームを生成し、フォーカスレンズアレイを使用して電子ビームをフォーカスし、グローバルデフォーカスレンズを使用して電子ビームをデフォーカスする、電子ビーム装置（例えば、ＳＥＭ）の上部コラム電子オプティクスの一部分を示す図である。

【図11】いくつかの実施形態による、電子ビーム装置において複数の電子ビームを生み出す方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面および本明細書全体を通じて、同様の参照符号は対応する部分を指す。

【0010】

次に、添付図面において例示される例を有するさまざまな実施形態に対して参照を詳細に行うこととする。以下の詳細説明では、さまざまな記述された実施形態の完全な理解を実現するために多くの特定の詳細が明記されている。しかしながら、当業者にとっては、さまざまな記述された実施形態が、これらの特定の詳細なしに実践され得ることは明らかであろう。他の実例では、実施形態の態様を不必要にあいまいにしないように、周知の方法、手順、構成部品、回路、およびネットワークは、詳細に記述されていない。

【0011】

電子オプティクスでは、レンズ作用は電界および／または磁界によってもたらされる。それらの界を生成するために使用されるそれらの両界および構成部品は、文脈に応じて、本願ではレンズと称する。特定の構成部品は、複数のレンズの一部であり得る。例えば、特定の構成部品は、第１のレンズの最終構成部品と第２のレンズの初期構成部品との両方であり得る。

【0012】

図１は、複数の電子ビーム（すなわち、ビームレット）を生成する電子ビーム装置１００を示す。電子ビーム装置１００は、上部コラム電子オプティクス１２６および下部コラム電子オプティクス１２８を含む。上部コラム電子オプティクス１２６は、複数の電子ビームレット１１２を形成するためのオプティクスを含む。上部コラム電子オプティクス１２６では、電子源（例えば、熱電界放出（ＴＦＥ）源または冷電界放出（ＣＦＥ）源）が、放出器先端１０２から電子を放出する。銃レンズ（ＧＬ）１０４は電子を電子ビーム１０８へとフォーカスし、銃レンズ１０４は、放出器先端１０２によって放出された電子を、アパーチャアレイ（ＡＡ）１１０を照射するテレセントリック照射ビーム（ＴＩＢ）１０８へとコリメートする。ビーム制限アパーチャ（ＢＬＡ）１０６は、アパーチャアレイ（ＡＡ）１１０を照射する電子ビーム１０８の電流を選択する。ビーム制限アパーチャは、銃レンズ１０４と同様に、光軸ｚに沿って、放出器先端１０２とアパーチャアレイ１１０との間に配設される。アパーチャアレイ１１０は、電子ビーム１０８の残りを遮断しつつ、電子ビームレット１１２を、アパーチャアレイ１１０におけるそれぞれのアパーチャを通り抜けることができるようにすることによって、電子ビーム１０８を複数の電子ビームレット１１２に分割する（簡単にするために、１１２－１から１１２－３までの３つの電子ビームレットが図１に示されている）。マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）とも称されるレンズアレイ１１４は、アパーチャアレイ１１０の次にくる。レンズアレイ１１４は、複数のレンズを含み、複数のレンズのそれぞれは、複数の電子ビームレット１１２のそれぞれの電子ビームレット１１２を中間像面（ＩＩＰ）１１６上にフォーカスする。複数の電子ビームレット１１２は、中間像面１１６内に視野ＦＯＶ_ｏを有し、各電子ビームレット１１２は、開口数（ＮＡ）β_０を有する。

【0013】

下部コラム電子オプティクス１２８は、転写レンズ（ＴＬ）１１８および対物レンズ（ＯＬ）１２２を含む。転写レンズ１１８は、転写レンズ１１８と対物レンズ１２２との間の複数の電子ビームレット１１２のクロスオーバー（ｘｏ）１２０を作り出すように構成される。下部コラム電子オプティクス１２８は、投射オプティクスである。例えば、複数の電子ビームレット１１２は、検査のために（例えば、複数の電子ビームレット１１２に対するビームぶれがウェハ（ＷＦ）１２４で最小化される最適な倍率で）転写レンズ１１８および対物レンズ１２２によってウェハ１２４（または他の基板）上に投射される。複数の電子ビームレット１１２は、ウェハ１２４の表面上に視野ＦＯＶ_ｉを有し、各電子ビームレット１１２は、開口数（ＮＡ）β_ｉを有する。ウェハ１２４（または他の基板）の検査のために、複数の電子ビームレット１１２によるウェハ１２４のボンバードによって、ウェハ１２４から放出された、２次電子（ＳＥ）、および／または、バックスキャット電子は、光軸から分裂され、ウィーンフィルタ（図示せず）によって検出システム（図示せず）に向かって偏向され得る。

【0014】

図２は、複数の電子ビームを生成する電子ビーム装置において使用され得るプレート２００を示している。例えば、プレート２００は、電子ビーム装置１００（図１）のアパーチャアレイ１１０の一例であり得る。プレート２００は、光軸（すなわち、ｚ軸）に垂直なｘ－ｙ平面内に配設される。プレート２００は、アパーチャ２０２のアレイを含む。アパーチャ２０２はさらに、ボアまたは孔と称されてもよい。（本願において使用されるように、用語「アパーチャ」、「ボア」、および「孔」は、交換可能である。）アパーチャ２０２は円形でもよい。プレート２００は、電子ビーム装置において電極として機能することができるように導電性（例えば、金属製）である。

【0015】

いくつかの実施形態では、アパーチャ２０２は、六角形パターンで分布され、このことは、六角形が比較的高い回転対称度を有するので望ましい。代替的に、アパーチャ２０２は、異なるパターンで分布される（例えば、異なる回転対称度で）。各アパーチャ２０２のサイズ（例えば、直径）は、対応する電子ビームレット１１２の電流を決定する。アパーチャ２０２の数は、複数の電子ビームレット１１２における電子ビームレット１１２の数を決定する。図２の六角形パターンの場合、複数の電子ビームレット１１２における電子ビームレット１１２の総数ＭＥＢ_ｔｏｔは、

【数1】

であり、但し、Ｍ_ｘは、六角形の軸（例えば、ｘ軸）に沿ったアパーチャ２０２の数である。例えば、図２において、六角形に分布されたアパーチャ２０２の５リング（すなわち、Ｍ_ｘ＝１１）内では、ビームレット１１２の総数は９１（すなわち、ＭＥＢ_ｔｏｔ＝９１）である。図２の完全１０リング（すなわち、Ｍ_ｘ＝２１）内では、ビームレット１１２の総数は３３１（すなわち、ＭＥＢ_ｔｏｔ＝３３１）である。

【0016】

図２における円形の配列はさらに、中間像面１１６およびウェハ１２４の面（例えば、ウェハ１２４の表面上）（図１）における複数の電子ビームレット１１２のパターンを示すことができる。中間像面１１６からウェハ１２４の面まで、複数の電子ビームレット１１２の視野は、１／Ｍだけ縮小される。ここで、
Ｍ＝ＦＯＶ_ｉ／ＦＯＶ_ｏ＝（β_０／β_ｉ）＊（ＢＥ／ＬＥ）^１／２ （２）
であり、但し、ＢＥおよびＬＥは、それぞれ、複数の電子ビームレット１１２のビームエネルギーおよびランディングエネルギーである。さらに、
ＦＯＶ_ｏ＝２ｎｐ （３）
であり、但し、ｎは、電子ビームレット１１２の六角形リングの（したがって、アパーチャ２０２の）数であり、ｐは、電子ビームレット１１２間の間隔である。

【0017】

電子ビームレット１１２の最終的なフォーカスを改善するために（例えば、球面収差を低減するために）、電子ビーム装置１００は、複数の電子ビームレットをデフォーカスするためにデフォーカスレンズアレイを使用し、複数の電子ビームレットを中間像面上にフォーカスするために第１のグローバルレンズ（グローバル結像レンズまたはＧＩＬとも称される）を使用する電子ビーム装置で置き換えられてもよい。したがって、デフォーカスレンズアレイは、第１の様式で（すなわち、それらをデフォーカスすることによって）複数の電子ビームレットの焦点を調整し、そして、第１のグローバルレンズは、第１の様式とは逆である第２の様式で（すなわち、それらをフォーカスすることによって）複数の電子ビームレットの焦点を調整する。

【0018】

図３は、いくつかの実施形態による、そのような電子ビーム装置（例えば、ＳＥＭ）の上部コラム電子オプティクス３００の一部分を示す。上部コラム電子オプティクス３００では、アパーチャアレイ１１０（例えば、プレート２００、図２）は、テレセントリック照射ビーム（ＴＩＢ）であり、したがってコリメートされる電子ビーム１０８を、光軸に平行な軌道を有する複数の電子ビームレット３１２に分割する。（簡単にするために、３１２－１から３１２－３までの３つの電子ビームレットが図３に示されている。上部コラム電子オプティクス３００はさらに、図１の放出器先端１０２、銃レンズ１０４、およびビーム制限アパーチャ１０６を含むことができるが、簡単にするために、それらは図３に示されていない。）次いで、電子ビームレット３１２は、デフォーカスレンズアレイ（ＤＬＡ）３０２におけるそれぞれのデフォーカスレンズ３０４によって別個にデフォーカスされる。（簡単にするために、３１２－１から３１２－３までの電子ビームレットに対応する３０４－１から３０４－３までの３つのレンズが図３に示されている。）次いで、第１のグローバルレンズ（すなわち、ＧＩＬ）３０６が、デフォーカスされた電子ビームレット３１２をフォーカスし、偏向させる。偏向させた電子ビームレット３１２は、クロスオーバー３０８を形成し、次いで中間像面３１６に像を形成する。第２のグローバルレンズ３１０（グローバルフィールドレンズまたはＧＦＬとも称される）は、偏向させた電子ビームレット３１２をコリメートし、下部コラム電子オプティクス１２８（図１に示してあるが、図３には示さず）をテレセントリックに照射する。

【0019】

デフォーカスレンズアレイ３０２は、アパーチャアレイ１１０と第１のグローバルレンズ３０６との間に光軸に沿って配設される。第１のグローバルレンズ３０６は、デフォーカスレンズアレイ３０２と第２のグローバルレンズ３１０との間に光軸に沿って配設される。第２のグローバルレンズ３１０は、第１のグローバルレンズ３０６と下部コラム電子オプティクス１２８（図１）との間に光軸に沿って配設される。クロスオーバー３０８は、第１のグローバルレンズ３０６と第２のグローバルレンズ３１０との間で（および、さらに第１のグローバルレンズ３０６と中間像面３１６との間で）光軸に沿って生じる。

【0020】

上部コラム電子オプティクス３００は、物体面が仮想物体面（ＶＯＰ）３０１であり、像面が中間像面３１６である、投射オプティクスと考えられてもよい。仮想物体面３０１は、図３において点線で示されるように、デフォーカスレンズアレイ３０２におけるデフォーカスレンズ３０４の像面である。上部コラム電子オプティクス３００における電子ビームレット３１２の像形成関係は、

【数2】

によって得ることができ、但し、ｆ_ｄは、デフォーカスレンズ３０４の焦点距離であり、Ｌは、デフォーカスレンズアレイ３０２と第１のグローバルレンズ３０６との間の距離であり、Ｑは、第１のグローバルレンズ３０６と中間像面３１６との間の距離であり、ｆ_ｇは、第１のグローバルレンズ３０６の焦点距離である。

【0021】

いくつかの実施形態では、上部コラム電子オプティクス３００の光学倍率は、おおよそ１倍である（例えば、仮想物体面３０１における視野が中間像面３１６における視野に等しい場合、厳密に１倍である）。開口数（ＮＡ）は、

【数3】

によって得ることができ、但し、Ｍは、投射オプティクスの光学倍率であり、Ｄ_ＡＡは、アパーチャアレイ１１０におけるアパーチャの（例えば、図２、アパーチャ２０２の）直径である。

【0022】

図４Ａは、いくつかの実施形態による、上部コラム電子オプティクス４００の一部分を示す。上部コラム電子オプティクス４００は、いくつかの実施形態による、上部コラム電子オプティクス３００（図３）の一例であり得る。上部コラム電子オプティクス４００は、アパーチャアレイ１１０を含み、さらに、放出器先端１０２、銃レンズ１０４、およびビーム制限アパーチャ１０６（図１に示してあるが、図４には示さず）を含み得る。アパーチャアレイ１１０に加えて、上部コラム電子オプティクス４００は、各プレートが光軸に垂直に、光軸に沿って順次配列された、第１のプレート４０２、第２のプレート４０４、および第３のプレート４０８を含む。第１のプレート４０２は、アパーチャアレイ１１０と第２のプレート４０４との間に配設される。第２のプレート４０４は、第１のプレート４０２と第３のプレート４０８との間に配設される。第１のプレート４０２および第２のプレート４０４は、デフォーカスレンズアレイ３０２（図３）の一例である。第２のプレート４０４および第３のプレート４０８は、第１のグローバルレンズ３０６（図３）の一例である。第２のプレート４０４および第３のプレート４０８は、いくつかの実施形態による、複数のビームレット３１２（図３）の通過をできるようにする、すなわち、動作中に、すべてのビームレット３１２がボア４０６および４１０を通り抜ける、それぞれのボア４０６および４１０を有する。したがって、第２のプレート４０４および第３のプレート４０８は、単一ボアプレートである。いくつかの実施形態では、ボア４０６および４１０は、（例えば、数十ミクロンのサイズを有する）ビームレット３１２の球面収差の効果的な除去を保証するために１０ｍｍ以上の直径を有する。

【0023】

上部コラム電子オプティクス４００はさらに、第２のグローバルレンズ３１０の一例である磁気レンズ４１４を含む。磁気レンズ４１４は、ポールピース４１８およびコイル４２０を含む。中間像面４１６は、光軸に垂直な磁気レンズ４１４の中間に位置する。中間像面４１６は、中間像面３１６（図３）の一例である。磁気レンズ４１４は、第３のプレート４０８と下部コラム電子オプティクス１２８（図１に示してあるが、図４Ａには示さず）との間に光軸に沿って配設される。

【0024】

図４Ｂは、いくつかの実施形態による、上部コラム電子オプティクス４００の領域４１２（図４Ａ）の拡大図である。図４Ｂに示されるように、アパーチャアレイ１１０は、複数のアパーチャ４２２（例えば、アパーチャ２０２、図２）を有し、そのそれぞれは、それぞれの電子ビームレット３１２（図３）に対応する。各電子ビームレット３１２は、それぞれのアパーチャ４２２を通り抜け、したがって、それぞれのアパーチャ４２２によって生み出される。第１のプレート４０２は、アパーチャアレイ１１０におけるそれぞれのアパーチャ４２２に対応する複数のボア４２４を有し、それぞれの電子ビームレット３１２は、それぞれのボア４２４を通り抜ける。したがって、第１のプレート４０２はマルチボアプレートである。プレート２００（図２）は、アパーチャ２０２がボア４２４である、第１のプレート４０２の一例であり得る。いくつかの実施形態では、複数のボア４２４は、それぞれのアパーチャ４２２と整合される（すなわち、各ボア４２４は、それぞれのアパーチャ４２２と整合される）。複数のボア４２４は、アパーチャ４２２のアパーチャサイズ（例えば、各アパーチャ４２２の直径）よりも大きいボアサイズ（例えば、各ボア４２４の直径）を有してもよい。アパーチャ４２２のアパーチャサイズの一例は、アパーチャ４２２間の間隔が１００μｍの状態で、５０μｍである。他の例が実現可能である。

【0025】

いくつかの実施形態では、複数のボア４２４は、第１のプレート４０２内のダミー孔４２６によって取り囲まれている。ダミー孔４２６は、電子ビームレット３１２がダミー孔４２６を通り抜けないように、それぞれのアパーチャ４２２に対応しない外側ボアである。ボア４２４はさらに、ダミー孔４２６とは対照的に、有効孔と称されることもある。ダミー孔４２６は、ボア４２４に対する電界分布が均一になることを保証するように使用される。

【0026】

第１のプレート４０２、第２のプレート４０４、および第３のプレート４０８は、それぞれの電極として機能する導電性（例えば、金属製）プレートである。デフォーカスレンズアレイ３０２によって所望のデフォーカスを、および、第１のグローバルレンズ３０６（図３）によって所望のフォーカスを達成するために、第２のプレート４０４が負の結像電圧Ｖ_ＩＭＧ（図４Ａ）（例えば、おおよそ３０ｋＶのビームエネルギーで－１７ｋＶから－２４ｋＶの範囲において）でバイアスされながら、アパーチャアレイ１１０、第１のプレート４０２、および第３のプレート４０８は接地される。したがって、いくつかの実施形態によると、第２のプレート４０４は負にバイアスされるように構成可能である。第２のプレート４０４は、光軸に沿って、第１のプレート４０２から６～１２ｍｍだけ、および、第３のプレート４０８から６～１２ｍｍだけ隔てられてもよい。これらの隙間により、プレート間に比較的低い電界強度がもたらされ、したがってアーキングリスクが低減または回避される。さらに、これらの設計により、単一のグローバル電圧Ｖ_ＩＭＧを使用して、第１のグローバルレンズ３０６を実装することができるようになる。

【0027】

図４Ｃは、いくつかの実施形態による、上部コラム電子オプティクス４００に対する、等電位線４３０と、電子ビームレット３１２の主軌道４３２とのコンピュータシミュレーションを示す。上部コラム電子オプティクス４００の構成部品は、図４Ａに示されるようにバイアスされる。第１のプレート４０２および第２のプレート４０４は、デフォーカスフィールド４３４を生じさせ、第２のプレート４０４および第３のプレート４０８は、フォーカス（すなわち、結像）フィールド４３６を生じさせる。デフォーカスフィールド４３４およびフォーカスフィールド４３６は電界である。コンピュータシミュレーションは、得られる電子ビームレット１３２（すなわち、主軌道４３２を有する電子ビームレット１３２）が、無視できるほどの球面収差および無視できるほどのクーロン相互作用を有することを立証する。クーロン相互作用は無視できるほどである。何故ならクロスオーバー位置４３８（第３のプレート４０８と磁気レンズ４１４との間の）が、クロスオーバー位置４３８の周りの電子ビームレット１３２のエネルギーが低減されないように、負電位を有する自由電界空間内にあるからであり、しかもクロスオーバー角が、電子ビームレット１３２の開口数と比べてかなり高いからである。したがって、上部コラム電子オプティクス４００は、球面収差およびクーロン相互作用により、無視できるほどのぶれを有する複数の電子ビームレット１３２を作り出す。

【0028】

しかしながら、上部コラム電子オプティクス４００には、大きな視野にわたる像面湾曲によって引き起こされるぶれがあり得る。中間像面３１６（図３）（例えば、中間像面４１６内の、図４Ａ）内の像面湾曲は、軸外れである（すなわち、光軸から外れている）電子ビームレット３１２の偏向によって生じる。図５は、いくつかの実施形態による、プレート２００（図２）と、５０μｍのアパーチャにサイズ設定され、１００μｍのアパーチャ間隔とされた上部コラム電子オプティクス４００（図４Ａ～４Ｃ）とに従って実装された３３１個の電子ビームレット３１２を用いるデフォーカスレンズアレイ３０２での視野にわたる中間像面４１６（図４）における像面湾曲ぶれを示す。したがって、視野は、１４１４μｍ×１４１４μｍである。図５の像面湾曲ぶれは、コンピュータシミュレーションによって決定される。図５は、中心電子ビームレット３１２－ａ、ｘ軸およびｙ軸に沿った最遠電子ビームレット３１２－ｂ、ならびに最遠角部電子ビームレット３１２－ｃに対する像面湾曲ぶれを示す。図５は、各電子ビームレット３１２における電子分布に対する第１のスケールと、電子ビームレット３１２間の距離に対するより大きなスケールとの２つのスケールを有する。各電子ビームレット３１２に対する５つのリングは、電子ビームレット３１２に対する２０％、４０％、６０％、８０％、および１００％電子分布を示す（すなわち、電子ビームレット３１２に対する電子の２０％は、第１のリング内にあり、４０％は第２のリング内にある、などである）。図５に示されるように、最遠角部電子ビームレット３１２－ｃは、ｘ軸およびｙ軸に沿って最遠電子ビームレット３１２－ｂよりも大きなスポットサイズを有し、最遠電子ビームレット３１２－ｂは、電子中心ビームレット３１２－ａよりも大きなスポットサイズを有する。

【0029】

図５の像面湾曲ぶれを補正するのを助けるために、いくつかの実施形態による、単一のマルチボアプレートの代わりに２つのマルチボアプレートが使用される。第１のマルチボアプレートは接地されて、補助電圧Ｖ_ＦＣＣ（さらに、像面湾曲補正電圧とも称される）は、第２のマルチボアプレートに印加される。Ｖ_ＦＣＣは、Ｖ_ＩＭＧとは別個であるため、補助電圧と称される。Ｖ_ＦＣＣの大きさは、数百ボルトの桁であり得る（例えば、０～１ｋＶの範囲内）。

【0030】

図６は、いくつかの実施形態による、アパーチャアレイ１１０、第１のプレート６０２、および第２のプレート６０６を備える電子ビーム装置（例えば、ＳＥＭ）の上部コラム電子オプティクス６００の一部分を示す。第１のプレート６０２は、アパーチャアレイ１１０と、第２のプレート６０６との間に光軸に沿って配設される。第１のプレート６０２は、光軸に沿って、第２のプレート６０６から数十ミクロンの桁の隙間だけ隔てられてもよい。

【0031】

第１のプレート６０２および第２のプレート６０６は両方共導電性（例えば、金属製）マルチボアプレートであり、第１のプレート６０２は、第１の複数のボア６０４を有し、第２のプレート６０６は、第２の複数のボア６０８を有する。第１の複数のボア６０４は、アパーチャアレイ１１０におけるそれぞれのアパーチャ（例えば、アパーチャ４２２、図４Ｂ）に対応する。第２の複数のボア６０８は、第１の複数のボア６０４に対応し、しかもアパーチャアレイ１１０におけるそれぞれのアパーチャに対応する。したがって、第２の複数のボア６０８および第１の複数のボア６０４は、同じ数のボアを有する。例えば、第１の複数のボア６０４および第２の複数のボア６０８は、互いに整合され、しかもアパーチャアレイ１１０におけるそれぞれのアパーチャにも整合される（すなわち、各ボア６０８はそれぞれのボア６０４およびそれぞれのアパーチャと整合される）。それぞれのボア６０４（例えば、各ボア６０４）およびそれぞれのボア６０８（例えば、各ボア６０８）は、アパーチャアレイ１１０内の対応するアパーチャの（例えば、それらが整合されるアパーチャの）アパーチャサイズよりも大きいボアサイズを有してもよい。アパーチャサイズの一例は、アパーチャ４２２間の間隔が１００μｍの状態で、５０μｍである。他の例が実現可能である。第２の複数のボア６０８における各ボア６０８は、複数のボア６０４における対応するボア６０４と同じボアサイズを有してもよい。第１の複数のボア６０４および第２の複数のボア６０８はそれぞれ、第１および第２のプレート６０２および６０６におけるそれぞれのダミー孔４２６（図４Ｂ）によって取り囲まれてもよい。

【0032】

上部コラム電子オプティクス６００はさらに、放出器先端１０２（図１）、銃レンズ１０４（図１）、ビーム制限アパーチャ１０６（図１）、第１のグローバルレンズ３０６（図３）、および第２のグローバルレンズ３１０（図３）を含み得る。（簡単にするために、放出器先端１０２、銃レンズ１０４、ビーム制限アパーチャ１０６、および第２のグローバルレンズ３１０は、図６に示されていない。）上部コラム電子オプティクス６００（例えば、ＳＥＭ）を含む電子ビーム装置はさらに、下部コラム電子オプティクス１２８（図１）を含み得る。磁気レンズ４１４は、第２のグローバルレンズ３１０を実装するために使用されてもよい。

【0033】

第１のグローバルレンズ３０６は、プレート４０４および４０８を使用して、図４Ａ～Ｂに示されるように実装され得る。したがって、上部コラム電子オプティクス６００は、いくつかの実施形態に従って、上部コラム電子オプティクス４００（図４Ａ～４Ｃ）内のプレート４０２を第１および第２のプレート６０２および６０６で置き換えることによって実装され得る。この例では、プレート４０４は第３のプレートであり、プレート４０８は第４のプレートである。第３のプレート４０４は、第２のプレート６０６と第４のプレート４０８との間に配設される。第４のプレート４０８は、第３のプレート４０４と磁気レンズ４１４との間に配設される。第２のプレート６０６は、第１のプレート６０２と第３のプレート４０４との間に配設される。

【0034】

第１のプレート６０２、第２のプレート６０６、および第３のプレート４０４は、アパーチャアレイ１１０と第１のグローバルレンズ３０６との間に配設されたレンズアレイを構成する（第３のプレート４０４は、レンズアレイと第１のグローバルレンズ３０６との両方の一部と考えられるけれども）。レンズアレイは、複数の電子ビームレット６１２をデフォーカスするデフォーカスレンズとして動作するように構成可能であり得る。第１のグローバルレンズ３０６は、レンズアレイによってデフォーカスされた複数の電子ビームレット６１２をフォーカスするフォーカスレンズとして動作するように構成可能であり得る。これらの機能は、適切にバイアスすることを通じて達成される：アパーチャアレイ１１０および第１のプレート６０２は接地され、第２のプレート６０６はＶ_ＦＣＣでバイアスされ、第３のプレート４０４は負の電圧Ｖ_ＩＭＧでバイアスされ、第４のプレート４０８は接地される。したがって、いくつかの実施形態に従って、第２のプレート６０６はＶ_ＦＣＣでバイアスされるように構成可能であり、第３のプレート４０４は電圧Ｖ_ＩＭＧで負にバイアスされるように構成可能である。

【0035】

いくつかの実施形態では、第１の複数のボア６０４および第２の複数のボア６０８におけるそれぞれのボアのボアサイズは、それぞれのボアに対する半径座標の値が増大するにつれて増大する。半径座標は、ボアのパターンの中心から測定される。図７は、いくつかの実施形態による、第１のプレート６０２および第２のプレート６０６として使用され得るプレート７００を示す。したがって、プレート７００におけるボア７０２は、第１の複数のボア６０４および第２の複数のボア６０８の例である。プレート７００におけるボア７０２のボアサイズ（例えば、直径）は、可変的に分布される：ボアサイズは、原点（すなわち、ｘ軸とｙ軸の交点）からの距離が増大するにつれて、したがって、半径座標ｒの値が増大するにつれて、増大する。図７の例では、ボアサイズは、半径座標（と線形関係の）の線形関数として増大する。他の例が実現可能である。ボアサイズが小さくなればなるほど、フォーカス強度は強くなり、ボアサイズが大きくなればなるほど、フォーカス強度は弱くなる。

【0036】

フォーカス強度におけるこの差により、電子ビームレット６１２－３、６１２－２、および６１２－１に対応するそれぞれの仮想物体に対する光軸座標ｚｏ_０、ｚｏ_１、およびｚｏ_２が異なることによって、図６に示されるように、Ｖ_ＦＣＣがゼロのとき、各電子ビームレット３１２の仮想物体位置が異なるようになる。ｚｏ_０、ｚｏ_１、およびｚｏ_２に位置する仮想物体の像は、第１のグローバルレンズ３０６（図６）の像側にそれぞれの光軸座標ｚｉ_０、ｚｉ_１、およびｚｉ_２を有する。Ｖ_ＦＣＣがゼロの場合、電子ビームレット３１２は、第１のグローバルレンズ３０６によってアンダーフォーカスされる：図６に示されるように、像位置ｚｉ_０、ｚｉ_１、およびｚｉ_２は中間像面（ＩＩＰ）６１６の右側にあり、デフォーカスの関係は、（ｚｉ_０－ＩＩＰ）＞（ｚｉ_１－ＩＩＰ）＞（ｚｉ_２－ＩＩＰ）＞０である。しかしながら、第２のプレート６０６に印加されるある特定の最適化されたＶ_ＦＣＣの値（負のまたは正の）に対して、デフォーカスの関係は、複数の電子ビームレット６１２に対する像位置が等しいように、（ｚｉ_０－ＩＩＰ）＝（ｚｉ_１－ＩＩＰ）＝（ｚｉ_２－ＩＩＰ）となる。第３のプレート４０４に印加される負の電圧Ｖ_ＩＭＧを最適に調整することによって、デフォーカスの関係は、複数の電子ビームレット６１２に対する像位置がすべて中間像面６１６内にあり、電子ビームレット６１２のすべての像面湾曲が補正されるように、（ｚｉ_０－ＩＩＰ）＝（ｚｉ_１－ＩＩＰ）＝（ｚｉ_２－ＩＩＰ）＝０となる。

【0037】

図８Ａ～８Ｃおよび９は、いくつかの実施形態による、上部コラム電子オプティクス６００のコンピュータシミュレートされた動作による像面湾曲の補正を示す。これらのシミュレーション結果では、第１のグローバルレンズ３０６は、プレート４０４および４０８（図４Ａ～４Ｂ）を使用して実装され、第２のグローバルレンズ３１０（図３には示されているが、簡単にするために図６には示されていない）は、磁気レンズ４１４を使用して実装される。

【0038】

図８Ａ～８Ｃは、いくつかの実施形態による、像面湾曲補正状態の３つのそれぞれの電子ビームレット６１２－３、６１２－２、および６１２－１のｙ－ｚ平面上の投射８００Ａ、８００Ｂ、および８００Ｃを示す。電子ビームレット６１２－１、６１２－２、および６１２－３の偏向は、ｘ－ｚ平面において生じる。ｙ軸は、第２のプレート６０６および第２の複数のボア６０８に対応する。３つの電子ビームレット６１２－１、６１２－２、および６１２－３の像位置は、それぞれｚｉ_２、ｚｉ_１、およびｚｉ_０である。各投射８００Ａ、８００Ｂ、および８００Ｃは、電子軌道の複数のコンピュータ光線追跡シミュレーションを含む。図８Ａ～８Ｃに対するシミュレーションで使用されるＶ_ＦＣＣの所望の値を決定するために、Ｖ_ＦＣＣはステップ単位で（例えば、数百ボルトまで）増加される。各ステップでは、残留像面湾曲（ｚｉ_０－ＩＩＰ）＞（ｚｉ_１－ＩＩＰ）＞（ｚｉ_２－ＩＩＰ）は、（ｚｉ_０－ＩＩＰ）≒（ｚｉ_１－ＩＩＰ）≒（ｚｉ_２－ＩＩＰ）≒０になるまで低減される（例えば、電子ビームレット６１２－１、６１２－２、および６１２－３の像位置は、許容できる誤差内までの実質的に中間像面６１６内にある）。

【0039】

図８Ａ～８Ｃに示されるように、電子ビームレット６１２－１、６１２－２、および６１２－３は、第１のプレート６０２、第２のプレート６０６、および第３のプレート４０４を含むレンズアレイによって最初にデフォーカスされる。次いで、電子ビームレット６１２－１、６１２－２、および６１２－３は、第１のグローバルレンズ３０６によってフォーカス（およびデフォーカス）される。電子ビームレット６１２－１、６１２－２、および６１２－３は、ｚｉ_２、ｚｉ_１、およびｚｉ_０で十分にフォーカスされて、球面収差の除去を伴う良好な像形成性能を示す。この像形成性能は、いくつかの実施形態による、２つの電圧Ｖ_ＩＭＧおよびＶ_ＦＣＣのみを使用して（プラス第２のグローバルレンズ３１０に対してバイアスすること）達成され、それによって、上部コラム電子オプティクス６００を、わずかな電力供給および簡単な電力経路で実装することができるようになる。

【0040】

図９は、いくつかの実施形態による、像面湾曲補正を伴う視野にわたるシミュレートされたスポットサイズを示す。スポットサイズは、中心電子ビームレット６１２－ａおよび最遠電子ビームレット６１２－ｂに対するｘ軸およびｙ軸に沿ったスポットサイズ、ならびに、最遠角部電子ビームレット６１２－ｃに対するスポットサイズを含む。図５の場合と同様に、図９は、各ビームレット３１２における電子分布に対する第１のスケールと、電子ビームレット３１２間の距離に対するより大きな第２のスケールとの２つのスケールを有する。図９における第１のスケールは、図５における第１のスケールの１／５である。像面湾曲がなくなるのに伴い、電子ビームレット６１２－ｂおよび電子ビームレット６１２－ｃのスポットサイズは中心電子ビームレット６１２－ａのスポットサイズに近くなるものの、ある特定の非点収差ぶれおよびゆがみが存在する。ゆがみは、ピクセルサイズよりも小さい場合がある。したがって、図９は、図５と比較して電子ビームレット分解能における有意な改善を示している。

【0041】

像面湾曲はさらに、中間像面から検査対象のウェハ（または他の基板）までの下部コラム電子オプティクス１２８（図１）内にも存在する。下部コラム電子オプティクス１２８内の像面湾曲を含む軸外収差は、投射光学減倍率を最適化することによって、最小化することができる。例えば、光学減倍率は、特定の使用に対するランディングエネルギーに応じて、５～１０倍の範囲またはおおよそその範囲にあり得る。したがって、ウェハ１２４の面におけるＦＯＶ_ｉは、１４１４μｍ×１４１４μｍの中間像面におけるＦＯＶ_０に対して、２８２μｍ×２８２μｍから１４１μｍ×１４１μｍの範囲またはおおよそその範囲にあり得る。そのようなＦＯＶ_ｉ値に対する下部コラム電子オプティクス１２８における像面湾曲は有意であり得る。上部コラム電子オプティクス６００（図６）は、中間像面６１６における像面湾曲を、（ｚｉ_２－ＩＩＰ）＞（ｚｉ_１－ＩＩＰ）＞（ｚｉ_０－ＩＩＰ）＝０となるように、過補正するＶ_ＦＣＣの値を選択することによって下部コラム電子オプティクス１２８における像面湾曲を補正するために使用されてもよい。過補正の量（ｚｉ_２－ＩＩＰ）および（ｚｉ_１－ＩＩＰ）は、それぞれの電子ビームレット６１２－１および６１２－２に対する、下部コラム電子オプティクス１２８における像面湾曲距離を補償する。

【0042】

いくつかの実施形態では、電子ビームレット１１２（図１）の最終的なフォーカスを改善するために、電子ビーム装置１００（図１）は、複数の電子ビームレットをフォーカスするためにフォーカスレンズアレイを使用し、複数の電子ビームレットをデフォーカスするために第１のグローバルレンズ（グローバルデフォーカスレンズまたはＧＩＬとも称される）を使用する電子ビーム装置で置き換えられてもよい。したがって、フォーカスレンズアレイは、第１の様式で（すなわち、それらをフォーカスすることによって）複数の電子ビームレットの焦点を調整し、そして、第１のグローバルレンズは、第１の様式とは逆である第２の様式で（すなわち、それらをデフォーカスすることによって）複数の電子ビームレットの焦点を調整する。

【0043】

図１０は、いくつかの実施形態による、そのような電子ビーム装置（例えば、ＳＥＭ）の上部コラム電子オプティクス１０００の一部分を示す。上部コラム電子オプティクス１０００では、アパーチャアレイ１１０（例えば、プレート２００、図２）は、テレセントリック照射ビーム（ＴＩＢ）であり、したがってコリメートされる電子ビーム１０８を、光軸に平行な軌道を有する複数の電子ビームレット１０１２に分割する。（簡単にするために、１０１２－１から１０１２－３までの３つの電子ビームレットが図１０に示されている。上部コラム電子オプティクス１０００はさらに、図１の放出器先端１０２、銃レンズ１０４、およびビーム制限アパーチャ１０６を含むことができるが、簡単にするために、それらは図示されていない。）次いで、電子ビームレット１０１２は、フォーカスレンズアレイ（ＦＬＡ）１００２におけるそれぞれのフォーカスレンズ１００４によって別個にフォーカスされる。（簡単にするために、１０１２－１から１０１２－３までの電子ビームレットに対応する１００４－１から１００４－３までの３つのレンズが図１０に示されている。）フォーカスレンズアレイ１００２は、電子ビームレット１０１２を、第１のグローバルレンズ１００６と第２のグローバルレンズ３１０との間（すなわち、第１のグローバルレンズ１００６と中間像面１０１６との間）の仮想物体面（ＶＯＰ）１００８上にフォーカスする。次いで、第１のグローバルレンズ（すなわち、ＧＤＬ）１００６は、フォーカスされた電子ビームレット１０１２をデフォーカスし、偏向させる。偏向させた電子ビームレット１０１２は、中間像面１０１６において像を形成する。フォーカスレンズアレイ１００２によって行われるフォーカスは、第１のグローバルレンズ１００６によって行われるデフォーカスよりも強力であり、それによって、電子ビームレット１０１２は中間像面１０１６において像形成されることができるようになる。第２のグローバルレンズ３１０は、偏向させたビームレット１０１２をコリメートし、下部コラム電子オプティクス１２８（図１に示してあるが、図１０には示さず）をテレセントリックに照射する。

【0044】

フォーカスレンズアレイ１００２は、アパーチャアレイ１１０と第１のグローバルレンズ１００６との間に光軸に沿って配設される。第１のグローバルレンズ１００６は、フォーカスレンズアレイ１００２と第２のグローバルレンズ３１０との間に光軸に沿って配設される。第２のグローバルレンズ３１０は、第１のグローバルレンズ１００６と下部コラム電子オプティクス１２８との間に光軸に沿って配設される。

【0045】

第１のグローバルレンズ１００６のデフォーカスフィールドは、光軸を外れる電子ビームレット１０１２（例えば、電子ビームレット１０１２－１および１０１２－３、しかし１０１２－２ではない）を偏向させて、仮想物体面におけるＦＯＶ_ｏよりも大きなＦＯＶ_ｉを中間像面１０１６において生成する。したがって、投射光学倍率は１倍よりも大きく、
Ｍ＝ＦＯＶ_ｉ／ＦＯＶ_ｏ＞１ｘ （６）
である。

【0046】

いくつかの実施形態では、上部コラム電子オプティクス１０００は、上部コラム電子オプティクス４００（図４Ａ～４Ｂ）を含む上部コラム電子オプティクス３００（図３）を使用して、Ｖ_ＩＭＧを正にさせることによって実装され、正の電圧Ｖ_ＩＭＧはプレート４０４に印加され、他の構成部品は、図４Ａに示されるようにバイアスされる。Ｖ_ＩＭＧを負から正に変えることによって、デフォーカスレンズアレイ３０２（図３）は、フォーカスレンズアレイ１００２になり、グローバル結像レンズ（すなわち、第１のグローバルレンズ３０６）は、グローバルデフォーカスレンズ（すなわち、第１のグローバルレンズ１００６）になる。したがって、プレート４０４は、正にバイアスされるように構成可能であり得る。

【0047】

いくつかの実施形態では、上部コラム電子オプティクス１０００は、プレート４０４およびプレート４０８（図４Ａ）を含む上部コラム電子オプティクス６００（図６）を使用して、Ｖ_ＩＭＧを正にさせることによって実装される。アパーチャアレイ１１０および第１のプレート６０２は接地され、第２のプレート６０６は補助電圧Ｖ_ＦＣＣ（例えば、数百ボルトの桁の）でバイアスされ、第３のプレート４０４は正の電圧Ｖ_ＩＭＧでバイアスされ、第４のプレート４０８は接地される。

【0048】

図１１は、いくつかの実施形態による、電子ビーム装置（例えば、ＳＥＭ）において複数の電子ビームを生み出す方法１１００を示すフローチャートである。方法１１００は、電子ビーム装置（例えば、上部コラム電子オプティクス３００、図３；４００、図４Ａ～４Ｃ；６００、図６および／または１０００、図１０）内の上部コラム電子オプティクスを使用して実行されてもよい。

【0049】

方法１１００では、電子ビーム（例えば、ＴＩＢ１０８、図３、４Ｃ、６、および／または１０）は、アパーチャアレイ（例えば、アパーチャアレイ１１０、図３、４Ａ～４Ｃ、６、および／または１０）を使用して複数の電子ビームレット（例えば、電子ビームレット３１２、図３；６１２、図６；または１０１２、図１０）に分割される（１１０２）。

【0050】

複数の電子ビームレットの焦点は、複数のレンズを含むレンズアレイ（例えば、デフォーカスレンズアレイ３０２、図３；図６のレンズアレイ；フォーカスレンズアレイ１００２、図１０）を使用して調整される（１１０４）。複数のレンズのそれぞれのレンズは、複数の電子ビームレットのそれぞれの電子ビームレットの焦点を調整するために使用される。いくつかの実施形態では（例えば、図３および６におけるように）、複数の電子ビームレットがデフォーカスされる（１１０６）。代替的に（例えば、図１０におけるように）、複数の電子ビームレットがフォーカスされる（１１０８）。

【0051】

複数の電子ビームレットの焦点は、第１のグローバルレンズ（例えば、第１のグローバルレンズ３０６、図３または６；第１のグローバルレンズ１００６、図１０）を使用して調整される（１１１０）。第１のグローバルレンズは、複数の電子ビームレットの焦点をレンズアレイとは逆の様式で（しかし、同じ倍率でではなく；フォーカスはデフォーカスよりも強力であってもよい）調整する。いくつかの実施形態では（例えば、図３および６におけるように）、ステップ１１０６においてレンズアレイによってデフォーカスされた複数の電子ビームレットは、第１のグローバルレンズによってフォーカスされる（１１１２）。代替的に（例えば、図１０におけるように）、ステップ１１０８においてレンズアレイによってフォーカスされた複数の電子ビームレットは、第１のグローバルレンズによってデフォーカスされる（１１１４）。

【0052】

複数の電子ビームレットは、コリメート（１１１６）され、電子ビーム装置の下部コラム電子オプティクス（例えば、下部コラム電子オプティクス１２８、図１）に供給（１１１８）される。例えば、第２のグローバルレンズ（例えば、第２のグローバルレンズ３１０、図３または１０）（例えば、磁気レンズ４１４、図４Ａ）は、複数の電子ビームレットをコリメートし、複数の電子ビームレットを下部コラム電子オプティクスに供給する。

【0053】

方法１１００により、わずかな電力供給および低アーキングリスクを伴う比較的簡単な光学設計を使用して、複数の電子ビームレット（例えば、プレート２００、図２による、３３１個のビームレットなどの１００個を超える電子ビームレット）を高分解能で生成させることができるようになる。

【0054】

説明を目的とした前の記述は、特定の実施形態を参照して説明されてきた。しかしながら、上記の例示的な考察は、網羅的を意図するものでも、開示された精密な形態に対する特許請求の範囲を限定することを意図するものでもない。多くの変形および異形が、上記の教示に鑑みて実現可能である。実施形態は、特許請求の範囲の基礎となる原理、および、その実際の適用を最良に説明するために選択されたので、それによって当業者は、企図される特定の使用に適するようなさまざまな変形を伴う実施形態を最良に使用することができるようになる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】