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特表2024-541956トポグラフィ情報を提供するための高解像度低エネルギー電子顕微鏡およびマスク検査方法
(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】2024-11-13
(54)【発明の名称】トポグラフィ情報を提供するための高解像度低エネルギー電子顕微鏡およびマスク検査方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/28 20060101AFI20241106BHJP
H01J 37/244 20060101ALI20241106BHJP
H01J 37/22 20060101ALI20241106BHJP
H01J 37/305 20060101ALI20241106BHJP
H01J 37/30 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
H01J37/28 B
H01J37/244
H01J37/22 502H
H01J37/305 A
H01J37/30 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024525166
(86)(22)【出願日】2022-10-25
(85)【翻訳文提出日】2024-04-25
(86)【国際出願番号】 EP2022079753
(87)【国際公開番号】W WO2023072919
(87)【国際公開日】2023-05-04
(31)【優先権主張番号】102021212203.5
(32)【優先日】2021-10-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(74)【代理人】
【識別番号】100151987
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 信行
(72)【発明者】
【氏名】シュワルツ ダニエル
(72)【発明者】
【氏名】シュネル ミヒャエル
(72)【発明者】
【氏名】アウス ニコル
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA03
5C101AA31
5C101EE08
5C101EE22
5C101EE26
5C101EE33
5C101EE34
5C101EE51
5C101FF02
5C101GG05
5C101GG37
5C101HH21
5C101HH23
5C101HH25
5C101JJ04
5C101JJ06
5C101KK06
(57)【要約】
トポグラフィコントラストから材料コントラストを選択的に分離するための補正付き走査電子顕微鏡（ＣＳＥＭ）およびＣＳＥＭを動作させる方法が提示される。顕微鏡および方法は、低エネルギー１次電子から生成される後方散乱電子によって高い結像解像度を可能にする。ＣＳＥＭおよび方法は、低いｎｍ範囲またはさらに低い範囲の解像度要件を有するマスク修正および回路編集プロセスに適用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マスクまたはウェハの検査、修正、または編集のための装置（１０００）であって、－ 補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を使用中に生成するために構成されるビーム形成ユニット（１４００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を低入射エネルギーＬＥでサンプル（７）の表面（２５）に使用中に収束させ、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される電子を含む後方散乱電子ビーム（９）を使用中に収集するための１次ビーム収束ユニット（１１００）と、
－ 後方散乱電子ビーム（９）を検出するための少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記ビーム形成ユニット（１４００）から前記１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、前記後方散乱電子ビーム（９）を前記１次ビーム収束ユニット（１１００）から前記検出ユニット（１６００）に誘導するためのビーム分割ユニット（１５００）と、
－ 前記検出ユニット（１６００）に接続され、前記サンプル（７）の前記表面（２５）のセグメントの検査タスクを実施するように構成される制御ユニット（８００）とを備え、
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも第１の検出信号Ｉ１を生成するために前記少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を用いて前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの少なくとも第１の被選択セグメントを選択的に検出するように構成される、装置（１０００）。
【請求項2】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）、前記ビーム分割ユニット（１５００）、および前記検出ユニット（１６００）は、前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつ前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に対して反対方向に伝搬する、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む前記後方散乱電子ビーム（９）を、使用中に収集し結像する（ｉｍａｇｅ）ように構成される、請求項１に記載の装置（１０００）。
【請求項3】
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも第２の検出信号Ｉ２を生成するために、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントを選択的に検出するようにさらに構成され、前記角度スペクトルの前記第２の被選択セグメントは、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記第１の被選択セグメントと異なる、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項4】
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも調整要素を備え、前記制御ユニット（８００）は、前記少なくとも第１および／または第２の信号Ｉ１および／またはＩ２を選択的に検出するために前記調整要素を制御するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項5】
前記調整要素は、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向させるために構成される偏向ユニット（１６０３）、前記後方散乱電子ビーム（９）を収束させるために構成される収束レンズ（１６０５）、調整可能エネルギーフィルタ（１６０７）、または調整可能分散ユニット（１６１１）の少なくとも１つを備える、請求項４に記載の装置（１０００）。
【請求項6】
前記制御ユニット（８００）は、前記角度スペクトルの単一オフアクシスセグメントを選択し、前記角度スペクトルの前記単一オフアクシスセグメントを用いて前記検査タスクを実施するように構成される、請求項３～５のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項7】
前記制御ユニット（８００）は、順次、前記第１の信号Ｉ１を収集するために第１の結像モードで前記検出ユニット（１６００）を調整し、前記サンプル（７）の前記表面（２５）にわたる後続の第２の像走査において前記第２の信号Ｉ２を収集するために第２の結像モードで前記検出ユニット（１６００）を調整するように構成される、請求項３～５のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項8】
前記検出ユニット（１６００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）にわたる単一像走査において、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントに対応する前記第２の信号Ｉ２を、使用中に生成するために、第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える、請求項３に記載の装置（１０００）。
【請求項9】
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも調整要素をさらに備え、前記制御ユニット（８００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１および第２の被選択セグメントを選択的に検出するために前記調整要素を制御するように構成される、請求項８に記載の装置（１０００）。
【請求項10】
前記制御ユニット（８００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）上の構造に関する所定の情報に基づいて前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１および／または第２の被選択セグメントを選択する、請求項１～７または９のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項11】
前記ビーム形成ユニット（１４００）および前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い前記１次電子の低運動エネルギーを用いて、前記補正済み１次電子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に収束させるように構成される、請求項１～１０のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項12】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超える、好ましくは１．３ラジアンまでの大きい角度で後方散乱電子を収集するために構成される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項13】
前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１の被選択セグメントは、前記表面（２５）の前記セグメントの前記トポグラフィに対する減少した感度を有する第１の検出信号Ｉ１を生成するために選択される、請求項１～１２のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項14】
前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記第２の被選択セグメントは、前記表面（２５）の前記セグメントの前記トポグラフィに対する増加した感度を有する第２の検出信号Ｉ２を生成するために選択される、請求項１３に記載の装置（１０００）。
【請求項15】
複数のプロセスガスをサンプル（７）の表面（２５）に提供するための複数のガスノズル（１５２）をさらに備え、前記制御ユニット（８００）は、電子ビーム支援堆積または電子ビーム支援エッチング動作の少なくとも一方を使用中に実施するように構成される、請求項１～１４のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項16】
前記制御ユニット（８００）は、前記少なくとも第１の検出信号Ｉ１および／または第２の検出信号Ｉ２に基づいて電子ビーム支援修正または編集プロセスを始動または終了するようにさらに構成される、請求項１～１５のいずれか１項に記載の装置（１０００）。
【請求項17】
マスクまたはウェハの検査、修正、または編集のための方法であって、ａ）低エネルギー電子顕微鏡（１）の像平面（１０１）においてマスクまたはウェハ（７）の検査部位を位置合わせするステップと、
ｂ）前記検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、少なくとも第１の結像モードおよび第２の結像モードを選択するステップと、
ｃ）第１の像信号を取得するために、前記第１の結像モードで低入射エネルギーの１次電子ビーム（３）を用いて第１の像走査を実施するステップと、
ｄ）第２の像信号を取得するために、前記第２の結像モードで低入射エネルギーの前記１次電子ビーム（３）を用いて第２の像走査を実施するステップと、
ｅ）前記検査部位において、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントのトポグラフィ情報および材料組成を導出するために、前記第１および第２の像信号を分析するステップと
を含む、方法。
【請求項18】
ステップｃ）は、－ 検出ユニット（１６００）の調整要素を駆動するために第１の信号を生成すること、
－ 前記第１の結像モードにおいて、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第１の被選択セグメントを検出するために、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向および／または収束させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
ステップｄ）は、－ 検出ユニット（１６００）の調整要素を駆動するために第２の信号を生成すること、
－ 前記第２の結像モードにおいて、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントを検出するために、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向および／または収束させることをさらに含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項20】
最小強度（９２７）、最大強度（９２９）、シャドウ領域の幅または拡張部ｄｘ、最小強度位置Ｍｘ、および／または層エッジにおける像信号の傾斜（９３５）；または、上記値の少なくとも１つの値の前記第１の像信号と前記第２の像信号との差の少なくとも１つを決定することをさらに含む、請求項１７～１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項21】
層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定することをさらに含む、請求項１７～２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項22】
層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または微小欠陥の少なくとも１つに対応する訓練または参照データのセットを用いた機械学習アルゴリズムの適用をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記マスクまたはウェハ（７）の前記検査部位に関する所定の情報を受信するステップをさらに含み、少なくとも第１の結像モードおよび第２の結像モードを選択することは、前記所定の情報に基づいて実施される、請求項１７～２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項24】
前記検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、前記少なくとも第１および第２の結像モードを決定し記憶するステップをさらに含む、請求項１７～２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項25】
前記少なくとも第１および第２の結像モードを決定するステップは、－ 低入射エネルギーの１次電子ビーム（９）を用いて少なくとも２つの像走査のシーケンスを実施するステップであって、前記少なくとも２つの像走査はそれぞれ、前記検査部位において前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの異なる被選択セグメントを有する、実施するステップと、
－ 像走査の前記シーケンスから少なくとも第１および第２の結像モードを決定するステップと、
－ 後続の同様の検査部位について少なくとも第１および第２の結像モードを記憶するステップとを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、前記少なくとも第１および第２の結像モードを前記決定することは、複数の訓練または参照像信号を使用する機械学習アルゴリズムに従って実施される、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項27】
電子ビーム支援修正または編集プロセスを始動または終了するステップをさらに含む、請求項１７～２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項28】
低入射エネルギーＬＥで補正済み１次電子ビームを用いてサンプル（７）の表面（２）を調査するための低エネルギー電子顕微鏡（１）であって、－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を使用中に生成するために構成されるビーム形成ユニット（１４００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に使用中に収束させ、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される電子を含む後方散乱電子ビーム（９）を使用中に収集するための１次ビーム収束ユニット（１１００）と、
－ 前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの少なくとも第１のセグメントを検出し、少なくとも第１の検出信号Ｉ１を生成するための、少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記ビーム形成ユニット（１４００）から前記１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、前記後方散乱電子ビーム（９）であって、前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつ前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に対して反対方向に伝搬する、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む、前記後方散乱電子ビーム（９）を前記１次ビーム収束ユニット（１１００）から前記検出ユニット（１６００）に誘導するためのビーム分割ユニット（１５００）と、
－ 前記検出ユニット（１６００）に接続された制御ユニット（８００）とを備え、
前記検出ユニット（１６００）は、調整要素をさらに備え、
前記制御ユニット（８００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１の被選択セグメントを第１の結像モードで選択するために前記調整要素を制御するように構成される、低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項29】
前記調整要素は、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向させるために構成される偏向ユニット（１６０３）、前記後方散乱電子ビーム（９）を収束させるために構成される収束レンズ（１６０５）、調整可能エネルギーフィルタ（１６０７）、または調整可能分散ユニット（１６１１）の少なくとも１つを備える、請求項２８に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項30】
前記制御ユニット（８００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される後方散乱電子（９）に対応する前記角度スペクトルのオフアクシスセグメントを選択するために、前記調整要素を制御するように構成される、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項31】
前記制御ユニット（８００）は、前記第１の被選択セグメントと異なる前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントを第２の結像モードで選択するために、前記調整要素を制御するようにさらに構成される、請求項２８～３０のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項32】
前記制御ユニット（８００）は、順次、前記第１の結像モードで前記サンプル（７）の前記表面（２５）のセグメントの第１の像走査を実施し、前記第２の結像モードで前記表面（２５）の同じセグメントの第２の像走査を実施するようにさらに構成される、請求項３１に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項33】
前記検出ユニット（１６００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントに対応する第２の信号Ｉ２を、使用中に生成するために、第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える、請求項２８～３２のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項34】
前記ビーム形成ユニット（１４００）および前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記補正済み１次電子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に収束させ、前記１次電子ビーム（３）を、前記サンプル表面（２５）に達する前に、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い運動エネルギーに減速させるように構成される、請求項２８～３３のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項35】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超える、好ましくは最大で１．３ラジアンまでの大きい角度で後方散乱電子を収集するように構成される、請求項２８～３４のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項36】
前記制御ユニット（８００）は、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面（２５）の前記セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、前記少なくとも第１および第２の結像モードを決定するようにさらに構成される、請求項２８～３５のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項37】
前記制御ユニット（８００）は、層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定するようにさらに構成される、請求項２８～３６のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項38】
静電ミラー補正器（１４１５）をさらに備える、請求項２８～３７のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項39】
低入射エネルギーＬＥで補正済み１次電子ビームを用いてサンプル（７）の表面（２）を調査するための低エネルギー電子顕微鏡（１）であって、－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を使用中に生成するために構成されるビーム形成ユニット（１４００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に使用中に収束させ、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される電子を含む後方散乱電子ビーム（９）を使用中に収集するための１次ビーム収束ユニット（１１００）と、
－ 前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第１のセグメントを検出し、第１の検出信号Ｉ１を生成するための、第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記ビーム形成ユニット（１４００）から前記１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、前記後方散乱電子ビーム（９）であって、前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつ前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に対して反対方向に伝搬する、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む、前記後方散乱電子ビーム（９）を前記１次ビーム収束ユニット（１１００）から前記検出ユニット（１６００）に誘導するためのビーム分割ユニット（１５００）とを備え、
前記検出ユニット（１６００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの少なくとも第２のセグメントを検出し、前記第１の信号Ｉ１と異なる第２の検出信号Ｉ２を生成するための少なくとも第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）をさらに備える、低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項40】
前記検出ユニット（１６００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第３の被選択セグメントに対応する第３の信号Ｉ３を、使用中に生成するために、第３の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える、請求項３９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項41】
前記ビーム形成ユニット（１４００）および前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記補正済み１次電子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に収束させ、前記１次電子ビーム（３）を、前記サンプル表面（２５）に達する前に、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い運動エネルギーに減速させるように構成される、請求項３９または４０に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項42】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超える、好ましくは１．３ラジアンまでの大きい角度で後方散乱電子を収集するように構成される、請求項３９～４１のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項43】
前記制御ユニット（８００）は、層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で、前記少なくとも第１および第２の検出信号Ｉ１およびＩ２から決定するようにさらに構成される、請求項３９～４２のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項44】
静電ミラー補正器（１４１５）をさらに備える、請求項３９～４３のいずれか１項に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、低エネルギー高解像度結像において材料コントラストからトポグラフィ情報を分離するための手段を有する走査電子顕微鏡を提供する。本発明は、半導体作製プロセスの検査またはモニタリングのために、例えば、半導体ウェハ検査のためにならびにマスク検査およびマスク修正などの高精度計測アプリケーションのために特に適用可能である。
【背景技術】
【0002】
半導体検査、マスク検査、およびマスク修正についての要件は、益々要求が厳しくなっている。５ｎｍより小さい、３ｎｍより小さい、そしてさらに１ｎｍより小さい実際のおよび将来の臨界寸法（ＣＤ：ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）によって、同様に、半導体フィーチャのプレースメントは、益々要求が厳しくなっている。パターンプレースメントは、ＣＤの何分の１、例えば、ＣＤの１／３以下によって、通常、指定されるオーバーレイ要件と、通常、相関される。
【0003】
半導体マスクは、通常、マスク材料の上部の吸収構造によって形成されるトポグラフィを有する。吸収構造は、通常、不透明フィルム、例えば、数十ｎｍの厚さまでのクロムフィルムのリソグラフィ処理によって形成される。他の材料または構造は、例えば、位相シフトマスクのために、同様に使用され得る。ＥＵＶマスクの場合、同様に、他の吸収体が、例えば、薄タンタルフィルムまたは窒化シリコンとしてしようされ得る。解像度およびパターンまたはエッジプレースメントについての高い要件の場合、トポグラフィ効果は、マスク検査および修正アプリケーションにおいて益々制限的になる。
【0004】
リソグラフィマスクのコンピュータにより設計したパターンは、通常、ウェハ上で生産されるフィーチャサイズまたはＣＤに匹敵するフィーチャサイズを有する。したがって、特にＥＵＶマスクの場合、例えば、ＯＰＣ（：ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ、光近接効果補正）のためのアシストフィーチャなどのパターンのフィーチャサイズは、より小さく、例えば、１０ｎｍより小さく、５ｎｍより小さく、またはさらに３ｎｍより小さくなる。光リソグラフィによる光学像形成によるパターンプレースメントの精度は、理論的に無制限であるが、実際には、例えば、リソグラフィマスク上のフィーチャのエッジプレースメントの正確度によって制限される。したがって、マスクパターンのエッジのプレースメントは、例えば、３ｎｍより小さい、またはさらに１ｎｍより小さい、例えば、さらに約０．１ｎｍのリソグラフィプロセスのオーバーレイ要件内で非常にうまく制御されなければならない。
【0005】
半導体製造中に、解像度および正確度についての要件は、同じオーダーで増加する。通常、ウェハは、例えば、構造化層堆積、酸化、ドーピング、またはエッチングによって生成される任意のトポグラフィ効果を回避するために、作製ステップ中に頻繁に平坦化される。しかしながら、一部の作製ステップは、ウェハ上に生産されたほぼ平坦なフィーチャのトポグラフィについての増加した正確度での検査を必要とする。
【0006】
ウェハ作製中のフィーチャおよびマスク構造のトポグラフィの効果は、従来の結像技法の正確度を制限する。現在使用されている結像技法は、走査電子顕微鏡による後方散乱または２次電子収集である。サンプル、例えば、ウェハの表面またはマスク表面は、狭く収束された１次電子ビームによってラスター走査される。２次および後方散乱電子が収集され、強度が評価される。幾つかの手段は、収集された電子の特定のエネルギーレジームまたは角度スペクトルを選択するために使用される場合がある。しかしながら、要件の増加によって、現在使用されている結像技法の解像度および正確度は、もはや十分でない。数十ｎｍの浅いマスク層でさえも、後方散乱電子についてシャドウイング効果（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を示し始める。フィーチャのエッジのフォームおよび傾斜角度は、必要とされる結像正確度のオーダーである後方散乱電子信号に影響を及ぼす。
【0007】
従来の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）において、像強度は、通常、異なる位置にある固定インレンズ検出器によって記録される。そのような従来のＳＥＭの例は、米国特許第７，９１０，８８７号または米国特許第１０，７２０，３０４号に記載される。インレンズ検出器は、時として、後方散乱電子のエネルギー選択的収集用のＥＳＢ検出器と呼ばれる。各検出器は、異なる出射角度またはエネルギーの電子を記録する。より高い角度下で放出される弾性的に後方散乱した電子は、通常、より多くのトポグラフィ情報を含み、一方、顕微鏡の光軸の近くで放出された電子は、主に材料情報を含む。米国特許第１０，７２０，３０４号に記載されるシステムにおいて、１次電子は、検出器の中心アパーチャにおいてインレンズ検出器を通過する。このアパーチャの内部で、２次または後方散乱電子は検出されることができない。したがって、低い散乱角度における後方散乱電子の情報は喪失される。情報の喪失は、低エネルギー電子について益々制限的になる。１次電子のより低い運動エネルギーにおいて、一般に、散乱角度は、実質的に減少し、より多くのオフアクシス電子が収集され、一方、低いおよび中程度の角度で放出された電子は喪失される。欧州特許第２，４６３，８８９号は、後方散乱電子の位相空間を制限するためのインレンズ検出器とＥＳＢ検出器との間の可動ダイヤフラムアパーチャを記載する。そのような解決策は、上記で説明した仕様要件にとって十分でなく、後方散乱電子の運動量分布のオフアクシス部分にアクセスすることを可能にしない。さらに、アパーチャは、高い電位（例えば、ライナーチューブ電位）に対してフロートである必要があるため、可動アパーチャは実施するのが難しい。さらに、機械的移動は、高速像取得のための動作モードの高速変更を可能にしない。
【0008】
高解像度要件の場合、例えば、電子ビーム支援修正動作中に、数１００ｅＶより低い、例えば、５００ｅＶより低い、３００ｅＶより低い、またはさらにそれより低い電子の運動エネルギーを有する低エネルギー電子顕微鏡が必要とされる。したがって、検出器に対してビーム分離器によって後方散乱電子を結像する（ｉｍａｇｅ）ための結像システムを利用して、補正付き低エネルギー顕微鏡を適用することが提案された。そのようなシステムは、例えば、米国特許第６，８５５，９３９号、米国特許第８，５９２，７７６号、および独国特許出願公開第１０ ２０１９ ２１４ ９３６号に開示される。しかしながら、これらのシステムは、例えば、低エネルギー２次電子を後方散乱電子から分離するように構成されるが、後方散乱電子からのトポグラフィ情報は考慮されない。しかしながら、収集された後方散乱電子の減少した角度拡散を有するより低い運動エネルギーの場合、後方散乱電子の益々多くの割合が、従来技術の補正付き低エネルギー顕微鏡の測定正確度を低下させるトポグラフィ情報を含む。さらに、材料コントラスト情報は喪失され、材料コントラストを必要とするプロセス制御アプリケーションは、十分な正確度でもはや実施されることができない。
【0009】
したがって、後方散乱電子からの材料情報から、絡み合った（ｅｎｔａｎｇｌｅｄ）トポグラフィ情報を抽出または分離することが可能である、半導体ウェハまたはマスク用の高解像度検査システムを提供することが本発明のタスクである。半導体またはマスクの構造物層フィーチャのトポグラフィまたはエッジ効果を考慮して、より高い正確度およびより高い精度での高解像度マスクまたは半導体検査方法を提供することが本発明のさらなるタスクである。半導体マスクについての現在のおよび将来の要件に適合するマスク修正動作をモニターするための精密モニタリングシステムを提供することが本発明のさらなるタスクである。トポグラフィ効果の存在下での高速かつ信頼性のある半導体またはマスク検査もための方法、および、トポグラフィ効果の存在下での高速かつ信頼性のある半導体またはマスク検査のために構成され得るシステムを提供することが本発明のさらなるタスクである。
【発明の概要】
【0010】
タスクを解決する本発明は、独立請求項によって説明される。実施形態のさらなる例は、従属請求項において説明される。
【0011】
本発明は、低入射エネルギーＬＥを有する１次電子ビームを用いてサンプル（７）の表面（２５）を調査するための低エネルギー電子結像のアプリケーションを可能にする。一実施形態よる低エネルギー電子顕微鏡（１）は、補正済み１次電子ビーム（３）を使用中に生成するために構成されるビーム形成ユニット（１４００）を備える。１次電子ビーム（３）は、ビーム形成ユニット（１４００）の補正手段によって事前補正され、１次ビーム収束ユニット（１１００）によって、サンプル（７）の表面（２５）上に収束される。ビーム形成ユニット（１４００）および１次ビーム収束ユニット（１１００）は、補正済み１次電子ビーム（３）をサンプル（７）の表面（２５）上に収束させ、１次電子ビーム（３）を、サンプル表面（２５）に達する前に減速させるように構成される。それにより、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い運動エネルギーを有する低入射エネルギーの１次電子は、３ｎｍより低い、好ましくは２ｎｍより低い、またはさらにそれより低い高結像解像度で達成される。
【0012】
１次ビーム収束ユニット（１１００）は、サンプル（７）の表面（２５）から大きい角度で散乱される電子を含む後方散乱電子ビーム（９）を使用中に収集するためにさらに構成される。収集された後方散乱電子の大きな角度は、通常、サンプル（７）の表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超え、そして、好ましくは最大で１．３ラジアンまでである。低エネルギー電子顕微鏡（１）は、少なくとも後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第１のセグメントを検出し、少なくとも第１の検出信号Ｉ１を生成するための、少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）をさらに備える。低エネルギー電子顕微鏡（１）は、補正済み１次荷電粒子ビーム（３）をビーム形成ユニット（１４００）から１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、後方散乱電子ビーム（９）を１次ビーム収束ユニット（１１００）から検出ユニット（１６００）に誘導するためのビーム分割ユニット（１５００）をさらに備える。後方散乱電子ビーム（９）は、それにより、補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつそれに対して反対方向に伝搬する、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む。検出ユニット（１６００）は、調整要素をさらに備え、制御ユニット（８００）に接続される。制御ユニット（８００）は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第１の被選択セグメントを第１の結像モードで選択するために調整要素を制御するように構成される。調整要素は、後方散乱電子ビーム（９）を偏向させるために構成される偏向ユニット（１６０３）、後方散乱電子ビーム（９）を収束させるために構成される収束レンズ（１６０５）、運動エネルギーに従って後方散乱電子ビーム（９）を分配するために、調整可能分散ユニット（１６１１）の運動エネルギー閾値より低い後方散乱電子を阻止する調整可能エネルギーフィルタ（１６０７）の少なくとも１つを備える。一例において、制御ユニット（８００）は、サンプル（７）の表面（２５）から大きい角度で散乱される後方散乱電子（９）に対応する角度スペクトルのオフアクシスセグメントを選択するために、偏向ユニット（１６０３）を制御するように構成される。一例において、制御ユニット（８００）は、サンプル（７）の表面（２５）からより大きい角度で散乱される後方散乱電子（９）に対応する角度スペクトルのより大きいセグメントを選択するために、収束レンズ（１６０５）を制御するように構成される。一例において、制御ユニット（８００）は、サンプル（７）の表面（２５）から狭い角度で散乱される後方散乱電子（９）に対応する角度スペクトルのより小さいセグメントを選択するために、収束レンズ（１６０５）を制御するように構成される。それにより、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの差セグメントが選択され得る。一例において、制御ユニット（８００）は、第１の被選択セグメントと異なる後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第２の被選択セグメントを第２の結像モードで選択するために、調整要素を制御するようにさらに構成される。制御ユニット（８００）は、順次、第１の結像モードでサンプル（７）の表面（２５）のセグメントの第１の像走査を実施し、第２の結像モードで表面（２５）の同じセグメントの第２の像走査を実施するようにさらに構成され得る。
【0013】
一例において、検出ユニット（１６００）は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第２の被選択セグメントに対応する第２の信号Ｉ２を、使用中に生成するために、第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備えることができる。
【0014】
制御ユニット（８００）は、層エッジのエッジ位置、フィーチャ寸法、エッジ粗さ、エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定するようにさらに構成される。高解像度は、低入射エネルギーの１次電子および低エネルギー電子顕微鏡（１）の補正手段を利用することによって達成される。エッジ位置、エッジ傾斜、および微小欠陥の明確な決定は、マスクまたはウェハ（７）の表面（２５）のセグメントの材料コントラストからのトポグラフィ効果の分離によって達成される。分離は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの異なるセグメントの検出を含む、少なくとも第１および第２の結像モードでの検出ユニット（１６００）の動作の制御によって達成される。補正手段として、低エネルギー電子顕微鏡（１）は、例えば、静電ミラー補正器（１４１５）を備える。
【0015】
一例において、制御ユニット（８００）は、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、マスクまたはウェハ（７）の表面（２５）のセグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、少なくとも第１および第２の結像モードを決定するように構成される。
【0016】
さらなる実施形態において、低エネルギー電子顕微鏡（１）は、ビーム形成ユニット（１４００）と、１次ビーム収束ユニット（１１００）と、第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）と、ビーム分割ユニット（１５００）とを備える。検出ユニット（１６００）は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの少なくとも第２のセグメントを検出し、第１の信号Ｉ１と異なる少なくとも第２の検出信号Ｉ２を生成するための少なくとも第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）をさらに備える。ビーム形成ユニット（１４００）は、補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を使用中に生成するために構成される。ビーム形成ユニット（１４００）および１次ビーム収束ユニット（１１００）は、補正済み１次電子ビーム（３）をサンプル（７）の表面（２５）上に収束させ、１次電子ビーム（３）を、サンプル表面（２５）に達する前に、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い運動エネルギーに減速させるように構成される。１次ビーム収束ユニット（１１００）は、サンプル（７）の表面（２５）の垂線に対して０．７ラジアンを超える、好ましくは最大で１．３ラジアンまでの大きい角度で散乱する電子を含む後方散乱電子を使用中に収集するためにさらに構成される。
【0017】
ビーム分割ユニット（１５００）は、補正済み１次荷電粒子ビーム（３）をビーム形成ユニット（１４００）から１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、後方散乱電子ビーム（９）を１次ビーム収束ユニット（１１００）から検出ユニット（１６００）に誘導するために構成される。後方散乱電子ビーム（９）は、補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつそれに対して反対方向に伝搬する、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む。
【0018】
第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第１のセグメントを検出し、第１の検出信号Ｉ１を生成するために構成される。一例において、検出ユニット（１６００）は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第３のまたはさらなる被選択セグメントに対応する第３のまたはさらなる検出信号Ｉ３を、使用中に生成するために、第３のまたはさらなる閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える。そのため、複数の少なくとも２つの検出器セグメントは、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの異なるセグメントに対応する複数の異なる検出信号を選択するように構成される。低エネルギー電子顕微鏡（１）の制御ユニット（８００）は、層エッジのエッジ位置、フィーチャ寸法、エッジ粗さ、エッジ傾斜、または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で、少なくとも第１および第２の検出信号Ｉ１およびＩ２から決定するようにさらに構成される。高解像度は、低入射エネルギーの１次電子および低エネルギー電子顕微鏡（１）の補正手段を利用することによって達成される。エッジ位置、エッジ傾斜、および微小欠陥の明確な決定は、マスクまたはウェハ（７）の表面（２５）のセグメントの材料コントラストからのトポグラフィ効果の分離によって達成される。分離は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの異なるセグメントに対応する少なくとも第１および第２の検出信号Ｉ１およびＩ２によって達成される。補正手段として、低エネルギー電子顕微鏡（１）は、例えば、静電ミラー補正器（１４１５）を備える。
【0019】
本発明のさらなる実施形態によれば、マスクまたはウェハの検査、修正、または編集のための装置（１０００）が与えられる。装置は、上記の実施形態で説明した低エネルギー電子顕微鏡（１）を備える。低エネルギーモードにおいて、低エネルギー電子顕微鏡（１）は、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い１次電子の低運動エネルギーを用いて、補正済み１次電子ビーム（３）をマスクまたはウェハ（７）の表面（２５）上に使用中に収束させるように構成される。低エネルギー電子顕微鏡（１）は、サンプル（７）の表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超える、好ましくは最大で１．３ラジアンまでの大きい角度で後方散乱電子を収集するためにさらに構成される。低エネルギー電子顕微鏡（１）のビーム分割ユニット（１５００）は、後方散乱電子ビーム（９）から補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を、使用中に分割するために構成される。低エネルギー電子顕微鏡（１）は、補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつそれに対して反対方向に伝搬する、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む後方散乱電子ビーム（９）を、使用中に収集し結像するように構成される。
【0020】
低エネルギー電子顕微鏡（１）の検出ユニット（１６００）は、少なくとも調整要素を備える。検出ユニット（１６００）に接続された装置（１０００）の制御ユニット（８００）は、サンプル（７）、例えばマスクまたはウェハの表面（２５）のセグメントの検査タスクを実施するように構成される。少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）は、少なくとも第１の検出信号Ｉ１を生成するために少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を用いて後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの少なくとも第１の被選択セグメントを選択的に検出するように構成される。検出ユニット（１６００）は、少なくとも第２の検出信号Ｉ２を生成するために、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第２の被選択セグメントを選択的に検出するようにさらに構成され、角度スペクトルの第２の被選択セグメントは、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第１の被選択セグメントと異なる。制御ユニット（８００）は、少なくとも第１および／または第２の信号Ｉ１および／またはＩ２を選択的に検出するために調整要素を制御するように構成される。調整要素は、偏向ユニット（１６０３）、収束レンズ（１６０５）、調整可能エネルギーフィルタ（１６０７）、または調整可能分散ユニット（１６１１）の少なくとも１つを備える。一例において、制御ユニット（８００）は、角度スペクトルの単一オフアクシスセグメントを選択し、角度スペクトルの単一オフアクシスセグメントを用いて検査タスクを実施するように構成される。
【0021】
一例において、制御ユニット（８００）は、サンプル（７）の表面（２５）上の構造に関する所定の情報に基づいて後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの少なくとも第１および／または第２の被選択セグメントを選択する。構造は、マスク上の吸収層またはウェハ内の導体線とすることができ、エッジまたは寸法を備えることができる。
【0022】
一例において、制御ユニット（８００）は、順次、少なくとも第１の信号Ｉ１を収集するために第１の結像モードで検出ユニット（１６００）を調整し、サンプル（７）の表面（２５）にわたる後続の第２の像走査において少なくともさらなる信号を収集するために第２の結像モードで検出ユニット（１６００）を調整するように構成される。
【0023】
一例において、検出ユニット（１６００）は、サンプル（７）の表面（２５）にわたる単一像走査において、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第２のまたはさらなる被選択セグメントに対応する少なくとも第２のまたはさらなる検出信号Ｉ２を、使用中に生成するために、少なくとも第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える。検出ユニット（１６００）は、調整要素をさらに備えることができ、制御ユニット（８００）は、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの少なくとも第１および第２の被選択セグメントを選択的に検出するために調整要素を制御するように構成される。少なくとも２つの検出器セグメントを備える検出ユニット（１６００）を有する装置（１０００）は、サンプル（７）の表面（２５）にわたる第１の単一像走査において第１および第２の検出信号を検出し、同じ検査部位におけるサンプル（７）の表面（２５）にわたる第２の単一像走査において後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第３およびさらなる被選択セグメントに対応する第３およびさらなる像信号を検出するようにさらに構成され得る。
【0024】
一例において、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第１の被選択セグメントは、表面（２５）のセグメントのトポグラフィに対して減少した感度を有する第１の検出信号Ｉ１を生成するために選択され、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第２の被選択セグメントは、表面（２５）のセグメントのトポグラフィに対して増加した感度を有する第２の検出信号Ｉ２を生成するために選択される。それにより、トポグラフィ情報は、材料コントラストから分離され得り、例えば、層エッジの位置または層エッジの傾斜は、高精度で決定され得る。実施形態による装置は、複数のプロセスガスをサンプル（７）の表面（２５）に提供するために複数のガスノズル（１５２）をさらに備える。制御ユニット（８００）は、電子ビーム支援堆積または電子ビーム支援エッチング動作の少なくとも一方を使用中に実施するように構成される。制御ユニット（８００）は、少なくとも第１の検出信号Ｉ１および／または第２の検出信号Ｉ２に基づいて電子ビーム支援修正または編集プロセスを始動または終了するようにさらに構成される。
【0025】
本発明のさらなる実施形態によれば、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい高解像度を有するマスクまたはウェハの検査、修正、または回路編集の方法が提示される。方法は、低エネルギー電子顕微鏡（１）の像平面（１０１）においてマスクまたはウェハ（７）の検査部位を位置合わせすることを含む。方法は、検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、マスクまたはウェハ（７）の表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、少なくとも第１の結像モードおよび第２の結像モードの選択をさらに含む。方法は、第１の像信号を取得するための、第１の結像モードでの低入射エネルギーの１次電子ビーム（３）を用いる第１の像走査、および、第２の像信号を取得するための、第２の結像モードでの低入射エネルギーの１次電子ビーム（３）を用いる第２の像走査をさらに含む。方法によれば、第１および第２の像信号が分析され、検査部位におけるマスクまたはウェハ（７）の表面セグメントのトポグラフィ情報および材料組成が導出される。一例において、像走査中、第１の信号は、後方散乱電子ビーム（９）の偏向および／または収束のため検出ユニット（１６００）の調整要素を駆動するために生成される。それにより、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第１の被選択セグメントは、第１の結像モードで検出される。一例において、第２の信号は、後方散乱電子ビーム（９）の偏向および／または収束のため検出ユニット（１６００）の調整要素を駆動するために生成される。それにより、後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの第２の被選択セグメントは、第２の結像モードで検出される。方法は、最小強度（９２７）、最大強度（９２９）、シャドウ領域の幅または拡張部ｄｘ、最小強度位置Ｍｘ、および／または層エッジにおける像信号の傾斜（９３５）；または、上記値の少なくとも１つの値の第１の検出信号と第２の検出信号との差の少なくとも１つを決定することをさらに含む。それにより、層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つは、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定され得る。決定は、例えば、所定の検出信号との比較によって、または、検出結果のモデルベースシミュレーションによって達成され得る。一例によれば、方法は、層エッジのエッジ位置、フィーチャ寸法、エッジ粗さ、エッジ傾斜、または微小欠陥の少なくとも１つの複数の検出信号に対応する訓練または参照データのセットを用いた機械学習アルゴリズムの適用をさらに含む。異なる検査部位における適用中に、方法は、マスクまたはウェハ（７）の検査部位に関する所定の情報をさらに受信することができ、少なくとも第１の結像モードおよび第２の結像モードの選択は、所定の情報に基づいて実施され得る。所定の情報は、層エッジの配向、フィーチャ配向、材料組成、高さ情報、あるいは、他のトポグラフィ情報または材料組成に関する情報を含むことができる。
【0026】
一例において、方法は、検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、マスクまたはウェハ（７）の表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、少なくとも第１および第２の結像モードを決定し記憶するステップを含む。理想的な結像モードの決定中に、低入射エネルギーの１次電子ビーム（３）を用いた少なくとも２つの像走査のシーケンスが実施され、少なくとも２つの像走査はそれぞれ、検査部位において後方散乱電子ビーム（９）の角度スペクトルの異なる被選択セグメントを有する。シーケンスの検出信号から、少なくとも第１および第２の結像モードが導出される。例えば、層エッジの配向および層エッジの高さが導出され、偏向ユニットの偏向角度が、層エッジの配向および高さによって決定される。第１および第２の結像モードは、マスクまたはウェハの後続の同様の検査部位における検査タスクのためにメモリに記憶される。
【0027】
さらなる例によれば、検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、マスクまたはウェハ（７）の表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、少なくとも第１および第２の結像モードは、複数の訓練または参照像信号を使用する機械学習アルゴリズムよって達成される。参照または訓練像信号は、較正された参照マスクからまたはモデルベースシミュレーションから取得され得る。それにより、エッジ位置、フィーチャ寸法、微小欠陥、エッジ傾斜、またはエッジ粗さを高正確度で決定するために高い有意性を有する像モードを特定することが可能である。
【0028】
２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい高解像度で、層エッジ、フィーチャサイズ、または微小欠陥のトポグラフィおよび材料組成を精密に決定した後に、電子ビーム支援修正または編集プロセスが、トリガー、始動、または終了され得る。
【0029】
本開示の実施形態の他の利点は、添付図面と併せて以下の説明から明らかになるであろう。本発明は、実施形態および例に限定されるのではなく、その変形、組合せ、または修正を含む。本発明の他の実施形態は、本明細書で開示する本発明の仕様および実施の検討から当業者に明らかになるであろう。例えば、本出願において規定される装置および方法の使用は、荷電粒子としての電子ビームの使用に限定されない。むしろ、任意の粒子ビームが使用され得り、その粒子ビームは、粒子ビームがそこでサンプルの表面に衝当し、そこで対応するガスが提供される、位置において、前駆体ガスの局所的化学反応を誘起することが可能である。代替の粒子ビームの例は、イオンビーム、金属ビーム、分子ビーム、および／または光子ビームである。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の第１の実施形態によるマスク修正のための装置を示す図である。
【図3】異なる入射エネルギーの１次電子についての後方散乱電子の角度分布に対する界浸場（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）Ｆの効果を示す図である。
【図4】後方散乱電子の角度分布に対する異なる界浸場Ｆ１およびＦ２の効果を示す図である。
【図5】大きい界浸場Ｆにおける後方散乱電子についてのトポグラフィ効果を示す図である。
【図6】吸収層のエッジの例におけるシャドウイング効果を示す図である。
【図7】本発明による補正付き電子顕微鏡ＣＳＥＭの例を示す図である。
【図8】遮蔽グリッドを備える１次ビーム収束ユニットの例を示す図である。
【図9】本発明の第２の実施形態による方法を示す図である。
【図10】本発明による結像モードの例を示す図である。
【図11】本発明による異なる結像モードの３つのさらなる例を示す図である。
【図14】後方散乱電子検出器の複数の検出器セグメントを有する検出ユニットを示す図である。
【図15】分散ユニットの作用を含む本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図16】第１の実施形態による装置および第２または第３の実施形態による方法を利用する本発明の第４の実施形態による高精度マスク修正動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
ここで、その例が添付図面に示される例示的な実施形態に対して、参照が詳細に行われる。説明全体を通して、異なる図面の同じ数字は、別段に示されない限り、同じかまたは同様の要素を示す。
【0032】
図１は、本発明の第１の実施形態の例を示す。図１は、マスク修正用の装置１０００の断面を示し、その装置は、マスクの吸収構造の局所的欠陥を修正するために使用され得り、同時に、修正プロセス中にマスクの基板の損傷を防止することができる。マスク修正の装置および方法のより詳細は、米国特許出願公開第２０１４／２５５，８３１号に記載され、その出願公開は、参照により本明細書に組み込まれる。図１の例示的な装置１０００は、補正付き走査電子顕微鏡１を備える。補正付き走査電子顕微鏡１は、１次電子ビーム３の生成用の電子源ユニット１０１８を備える。ビーム結像、ビーム補正、およびビーム偏向要素１０２０および１０２５は、１次電子ビーム３を方向付け、補正付き電子顕微鏡またはＣＳＥＭ１の像平面（示さず）内に１次電子ビーム３の焦点を形成する。第１の実施形態によるＣＳＥＭ１のより詳細は、以下の図７で説明される。
【0033】
マスク７は、サンプルステージ５００上に配置される。サンプルステージ５００は、アクチュエータを備え、制御ユニットに接続され、制御ユニットによって、マスク７は、マスク７の第１の表面２５が補正付き電子顕微鏡１の像平面に配置されるように設置され得る。サンプルステージ５００は、マスク７の温度を制御するために１つまたは幾つかの制御要素をさらに含むことができる。
【0034】
例示的な装置１０００は、粒子ビームとして１次電子ビーム３を使用する。電子ビーム３は、マスク７の表面２５上の、１０ナノメートルより小さい、例えば、５ｎｍより小さいまたはさらに３ｎｍより小さい直径を有する小スポット上に収束され得る。マスク７の表面２５に衝当する電子のエネルギーは、或るエネルギー範囲にわたって（数ｅＶから１０ｋｅＶまで）変動し得る。マスク７の表面２５に衝当するとき、電子は、その小さい電子質量のせいで、マスク表面２５の有意の損傷を引き起こさない。
【0035】
電子ビーム３は、マスク７の表面２５の像を記録するため表面２５にわたって走査するために使用される。検出ユニット１６００は、１次電子ビーム３とマスク７の表面２５の材料との相互作用によって生成される後方散乱および／または２次電子についての信号を提供する。信号は、材料の組成およびトポロジーに比例する。通常、マスクは酸化ケイ素から作製され、その際、吸収層はクロムまたは窒化ケイ素によって形成される。ＥＵＶマスクは、通常、モリブデンおよびシリコンで形成された多層（ＭｏＳｉ多層）によって形成され、その際、上部層はルテニウムによって形成される。吸収体は、例えば、窒化ケイ素またはタンタル窒化ホウ素によって形成され得る。マスク７の表面２５にわたって１次電子ビームを走査することによって、マスク表面２５の像が取得され得り、マスク７の吸収体構造の欠陥が決定され得る。代替的に、マスク７の吸収体構造要素の欠陥は、ウェハを露光することによって、および／または、例えばＡＩＭＳ（登録商標）によって決定されたマスク７の１つまたは幾つかの光学像を記録することによって決定され得る。
【0036】
制御ユニット８００は、装置１０００を制御し、１次電子ビーム３の走査動作によって取得されるマスク７の表面２５の像を取得し記憶するために構成される像形成ユニット（示さず）を備える。像形成ユニットは、検出ユニット１６００のデータ信号からマスク７の表面２５の像を決定し修正することを可能にする、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実現されるアルゴリズムを実行するように構成され得り、計算されたまたは修正された像を記憶することができる。制御ユニット８００は、１次ビーム形成を制御するように構成される１次ビーム形成ユニット用の制御ユニットならびにビーム形成およびビーム結像要素１０２０および１０２５を備える。さらに、制御ユニット８００は、サンプルステージ５００の移動を制御するように構成されるステージ制御ユニット（示さず）を備える。
【0037】
マスク修正用の装置１０００は、マスク表面２５を操作または処理するための複数のコンポーネント、例えば、レーザービーム１０８２を提供するレーザーシステム１０８０、イオンビームガン１０３５、およびプロセスガスを提供するための複数のガスノズル１５２．１～１５２．６をさらに備える。１次電子ビーム３は、エッチングまたは堆積反応を初期化するために使用される。電子の加速電圧は０．０１ｋｅＶ～１０ｋｅＶの範囲内である。１次電子ビームの電流は、或る間隔で１ｐＡと１ｎＡとの間で変動する。レーザーシステム１０８０は、レーザービーム１０８２によって、さらなるおよび／または代替のエネルギー移動機構を提供する。例えば、エネルギー移動機構は、例えばマスク７の吸収体構造要素の局所的修正プロセスを効率的にサポートするために、前駆体ガスを選択的に活性化することができる、または、前駆体ガスの分解によって生成されるコンポーネントまたはフラグメントを選択的に活性化することができる。例示的な装置１０００は、マスク７の表面２５に配置された吸収体構造の１つまたは幾つかの欠陥を処理するために異なるプロセスまたは前駆体ガス用の複数の貯蔵コンテナ１５０．１～１５０．６を備える。第１の貯蔵コンテナ１５０．１は、例えば、吸収体要素の欠陥の周りに保護層を生成するために電子ビーム３と組み合わせて使用される第１の前駆体ガスまたは堆積ガスを貯蔵する。第２の貯蔵コンテナ１５０．２は、保護層がそれによってマスク７の表面２５から除去され得る塩素含有エッチングガスを含む。第３の貯蔵コンテナ１５０．３は、クロムまたはタンタルなどの過剰な吸収材料を局所的に除去するために使用される、エッチングガス、例えば二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）を貯蔵する。第４の貯蔵コンテナ１５０．４は、マスク７の表面２５に、抜けている吸収材料を局所的に堆積するための前駆体ガスを貯蔵する。第５の貯蔵コンテナ１５０．５および第６の貯蔵コンテナ１５０．６は、必要に応じて第３の貯蔵コンテナ１５０．３に貯蔵されたエッチングガスに混合され得る２つのさらなる異なるガスを含む。さらに、装置１０００は、マスク欠陥の修正のための選択的エッチングまたは堆積のために、必要に応じて、さらなる貯蔵コンテナおよびガス供給部をインストールすることを可能にすることができる。各貯蔵コンテナ１５０．１～１５０．６は、制御弁１５４．１～１５４．６を介してガスノズル１５２．１～１５２．６の１つのガスノズルに接続される。制御弁１５５．１～１５４．６は、マスク修正動作中の自動化ガス供給のために制御ユニット８００に接続される。それにより、時間単位当たりに提供されるガス流の量、または、電子ビーム３がマスク７の基板１０１０上に衝当する場所におけるガス流量が制御される。マスク７上での電子ビーム３の衝当地点とガス供給部のノズル１５２．１～１５２．３との間の距離は、数ミリメートルの範囲内にある。しかしながら、図１の装置１０００は、ガス供給部の配置であって、１次電子ビーム３の衝当地点に対するガス供給部の距離が１ミリメートルより小さい、ガス供給部の配置も可能にする。
【0038】
マスク修正用の装置１０００は、真空チャンバ９９９の内部の必要とされる真空を生成し維持するように構成されるポンピングシステムをさらに有する。処理プロシージャを開始するのに先立って、真空チャンバ９９９内の圧力は、通常、１０-5Ｐａ～２・１０-4Ｐａの範囲内にある。反応部位において、局所的圧力は、通常、最大で約１０Ｐａの範囲まで増加することができる。吸引デバイス１０８５は、真空ポンプ１０８７と組み合わせて、前駆体ガス、または、局所的化学反応のために必要とされない前駆体ガスの部分の分解によって生成されるフラグメントが、装置１０００の真空チャンバ１０９０から、生成場所において本質的に抽出されることを可能にする。吸引デバイス１０８５または真空ポンプ１０８７は、それらの動作を制御するために制御ユニット８００に接続され得る。真空チャンバ１０９０の汚染は回避される。なぜなら、必要とされないガス成分が、分配され堆積される前に、電子ビーム３および／またはレーザービーム１０８２の入射位置で真空チャンバ１０９０から局所的に抽出されるからである。
【0039】
マスク７の表面２５に入射する１次電子ビーム３は、基板表面２５を充電することができる。電荷蓄積は、正または負とすることができる。電子ビーム３によって電荷蓄積の効果を低減するために、例えば、イオンガン１０３５などの荷電粒子ビームガンが、低エネルギーを有するイオンで表面２５を照射するために使用され得る。例えば、数百ボルトの運動エネルギーを有するアルゴンイオンビームが、表面２５を中和するために使用され得る。制御ユニットは、イオンビーム源１０３５を制御するように同様に構成され得る。正電荷分布は、電子ビーム３の代わりに収束イオンビームが使用される場合に表面２５に蓄積することができる。この場合、電子ビームは、正電荷を低減するため表面２５を照射するために使用され得る。
【0040】
２つ以上の粒子ビームを並列に使用することも可能である。レーザーシステム１０８０は、装置１０００に組み込まれ、レーザービーム１０８２を生成する。そのため、装置１０００は、光子ビーム１０８２と組み合わせて電子ビーム３をマスク７に同時に適用することが可能である。両方のビーム３および１０８２は、連続してまたはパルスの形態で提供され得る。さらに、２つのビーム３および１０８２のパルスは、同時に部分的にオーバーラップすることができる、または、反応部位で中間反応することができる。反応部位は、電子ビーム３が、前駆体ガスの局所的化学反応を単独でまたはレーザービーム１０８２と組み合わせて誘起する位置である。
【0041】
マスク修正用の装置１０００は、マスク修正に限定されるのではなく、ウェハ検査および作製されたウェハの回路編集などの他のアプリケーションのために同様に適用され得る。半導体ウェハ検査、回路編集、マスク検査、およびマスク修正アプリケーションの場合、後方散乱電子は、プロセス制御のために使用される。後方散乱電子は、１次電子ビームとサンプル表面との交差エリアで生成され、その際、後方散乱係数は、表面におけるまたは表面の近くの材料に依存する。通常、電子の後方散乱は、弾性散乱、非弾性散乱、および複数散乱プロセスを含む、サンプルの表面または材料との数回の相互作用によって記述される。簡略化された後方散乱角度分布は、図２に示される。補正付き電子顕微鏡１の１次電子ビーム３は、補正付き走査電子顕微鏡１（図２に示さず）の光軸１０５に沿って正のｚ方向に伝搬し、サンプル７、例えばウェハまたはマスクの表面２５の近くの相互作用体積５に収束される。後方散乱角度分布１５は、入射電子ビーム３に対向する、後方向１２への支配的な散乱効率を有する、拡散散乱プロセスによってほぼ簡略化される。後方散乱電子の全ての角度は、サンプル７の表面２５に垂直に、通常、位置合わせされる電子顕微鏡１の光軸１０５に対して示される。例証のために、原子または分子格子における電子回折の効果は、これにより無視される。通常、１次電子ビーム３は、補正付き走査電子顕微鏡１の内部で例えば８ｋｅＶから３０ｋｅＶの電圧にあり、サンプル７と電極３３との間の静電電位によって減速される。電極３３は、サンプル７と顕微鏡１との間に配置され得る、または、補正付き荷電粒子顕微鏡１の磁気対物レンズ（図２に示さず）の内部に配置され得る。電極３３は、例えば、補正付き電子顕微鏡１の対物レンズ内に達するライナーチューブによって形成され得る。さらなる電極は、サンプル表面２５の上方の静電界浸場にさらに影響を及ぼすために電極３３とサンプル７との間に設けられ得る。さらなる電極を備える配置の例は、米国特許第７，９１０，８８７号に示され、その特許は参照により本明細書に組み込まれる。
【0042】
したがって、第１の電圧Ｕ１は、電極３３に提供され、サンプル７は、サンプル表面２５と電極３３との間に均一減速場Ｆを生成するために第２の電圧Ｕ２に設定される。一例において、サンプルは、グラウンドレベルに設定され、その際、第２の電圧Ｕ２＝０Ｖである。そのため、電位差ＤＵ＝｜Ｕ１－Ｕ２｜によって、１次ビーム用の減速場Ｆとして作用する界浸電場Ｆが形成され、それにより、１次電子は、５０ｅＶと２ｋＶとの間のより低い運動エネルギーまたは入射エネルギーＬＥにおいてサンプル表面２５に達するが、ＬＥ＝０ｅＶまで下がるさらにより低い運動エネルギーが可能である。通常、１次電子のＬＥを制御する２つの異なる方法が存在する。第１の例において、ＬＥは、電極３３とサンプル７との間の電位差を変更することによって制御される。別の例において、電極３３とサンプル７との間の電位差ＤＵは、一定に維持されるが、電極３３の上流の１次電子ビームの運動エネルギーは、例えば、電子源１０１８のより大きい抽出電位によって変更される。
【0043】
界浸場は、後方散乱電子についてのブースティング場Ｆとしても作用する。界浸電場Ｆは、後方散乱電子の角度分布に対する収束効果を有する。それにより、この例において、有効収集角度１９は、顕微鏡の取り込み角度１７に対して増加し、それにより、最大で矢印１４および中間角度１９までの方向に基板を出る後方散乱電子も、依然として収集される。後方散乱電子軌道の幾つかの例は、例えば、小さい角度下の後方散乱電子軌道９．１、取り込み角度１９下の後方散乱電子軌道９．２、および電子顕微鏡の有効収集角度１９を超えるより大きい開始角度１６を有する後方散乱電子軌道９．３として示される。収集角度１９は、そのため、電位差ＤＵに依存する。電位差ＤＵが大きくなればなるほど、サンプルの表面２５における１次電子の運動エネルギーまたは入射エネルギーＬＥが低くなり、収集角度が大きくなる。通常、約４００ｅＶのＬＥにおいて、収集角度１９は、約０．４ラジアン（半角）またはＮＡ＝０．４である（ＮＡは、収集角度の正弦である）。ＬＥ＝２００ｅＶにおいて、収集角度１９は約０．７ラジアンまたは約４０°またはＮＡ＝０．６４である。ＬＥ＝１００ｅＶにおいて、収集角度１９は１．３ラジアンまたはＮＡ＝０．９６まで増加する。そのような低いエネルギーにおいて、収集角度は、９０°で散乱する電子をほぼ含む。図２の図について示される角度は、約２００ｅＶのＬＥに対応する。
【0044】
図３ａおよび図３ｂは、約４００ｅＶの中程度の入射エネルギーＬＥにおける弾性後方散乱電子の運動量分布２７の代表的な例証において図２に示す収束効果を示す。ドウエル地点５において、同じエネルギーの衝当する１次電子を有するが、異なる方向または散乱角度を有する複数の後方散乱電子が生成される。後方散乱電子は、光軸に平行なまたはサンプル７の表面２５に垂直な後方散乱電子１２、および、光軸に対して中程度の角度のおよび大きい角度の後方散乱電子１４および１６を含む。図３ｂは、後方散乱電子に対するブーストまたは界浸場Ｆの効果を示す。後方散乱電子運動量は、ブースト場Ｆの方向に増加し、一部の後方散乱電子は、補正付き電子顕微鏡１の収集角度１７によって収集される。図３ｃは、約２００ｅＶの低入射エネルギーＬＥにおける弾性後方散乱電子の運動量分布２７を示す。再び、ドウエル地点５において、複数の後方散乱電子は、異なる方向または散乱角度を有する、同じここではより低いエネルギーの衝当する１次電子によって生成される。図３ｄは、より低いエネルギーの後方散乱電子に対するブースト場Ｆの効果を示す。この例において、より低い入射エネルギーの１次電子は、電子源１０１８のより低い抽出または加速電圧によって達成される。後方散乱電子運動量は、ブースト場Ｆの方向にさらに一層増加し、より多くの後方散乱電子が、補正付き電子顕微鏡１の収集角度１７によって収集され、この例において、中程度の角度の１４の後方散乱電子さえも、収集角度１７の内部にあり、したがって、補正付き電子顕微鏡１によって収集される。
【0045】
図４ａは、異なる界浸場Ｆ１およびＦ２による収束効果を示す。図２のように、有効後方散乱角度強度分布１５．１は、第１の界浸またはブースト場Ｆ１による加速の結果として示される。第１の界浸場Ｆ１は、第１の電位差ＤＵ１に対応する。第１のブースティング場Ｆ１は、ｚ方向に作用し、そのため、図２の簡略化された後方散乱角度分布をｚ方向に実質上伸長し、楕円形状の有効後方散乱角度強度分布１５．１を形成する。図２の場合と同様に、補正付き電子顕微鏡１の取り込み角度１７（示さず）は、破線で示され、中程度の角度１４．１下の後方散乱電子に対応する。取り込み角度１７は、角度１４下の後方散乱電子がそれによって収集される図２の収集角度１９に対応する。より大きい角度１６．１下の後方散乱電子は、取り込み角度１７を超え、したがって、収集されない。
【0046】
より大きい第２の電位差ＤＵ２を有する補正付き電子顕微鏡１のさらに一層減少した１次電子入射エネルギーの場合、後方散乱電子の有効面内モーメントはさらに小さくなる。反射電子は、この場合、さらに大きいブースト電位ＤＵ２によって加速されるため、これは、反射電子位相空間の有効伸長または有効後方散乱角度分布をもたらす。図４ｂは、本発明の高解像度結像について必要とされる、さらに低い１次電子エネルギーについての有効後方散乱角度分布の例を示す。さらに低い１次電子エネルギーの場合、さらに大きい電位差ＤＵ２が適用され、相互作用エリア５においてさらに低い運動エネルギーの１次電子をもたらす。後方散乱電子は、より大きい電位差ＤＵ２によって生成される、より大きい第２のブースティング場Ｆ２によってｚ軸の方向に加速され、さらに大きい収束効果を経験する。したがって、有効後方散乱角度分布１５．２の幅は、ｚ方向に沿う長軸とｘ方向の短軸との比によって与えられるより大きい楕円度を有する一層の楕円形状を有する。その結果、角度１４下の後方散乱電子は、後方散乱電子方向１４．２によって示すように、十分に有効収集角度１７内にある。この例において、大きい角度１６下で散乱された後方散乱電子さえも、矢印１６．２で示すように収集される。そのため、表面２５にほぼ平行な角度で後方散乱される電子さえも収集される。同様の結果は、同じブースト場Ｆ＝Ｆ１＝Ｆ２、および、例えば電子源１０１８におけるより低い抽出電位を用いた１次電子の入射エネルギーの減少の場合に取得される。
【0047】
低エネルギー電子についてのより大きい有効収集角度１９（図２参照）は、一方で、低エネルギー電子を用いた高解像度結像の場合でさえも、より多くの後方散乱電子が収集され、より大きい信号対雑音比が取得されるという有利な効果を有する。しかしながら、大きい有効収集角度１９は、ウェハまたはマスクなどの通常の半導体サンプルのトポグラフィ効果の影響を増加させる。図５は、検査中の半導体マスクの層エッジの効果を示す。図５ａは、約３００ｅＶ～４００ｅＶの１次電子の中程度運動エネルギーＬＥ１による中間電位差ＤＵ１を有する状態を示す。１次電子ビームは、走査方向４１に沿って表面２５にわたって走査される。相互作用位置またはドウエル地点５．１において、後方散乱電子が生成される。有効収集角度１９．１内の全ての後方散乱電子は、取集され、像信号に寄与する。基板または下層５１の表面セグメント２５．１の近くに、吸収層５３の層エッジ５７が設置される。吸収層５３は、約１５ｎｍ～１００ｎｍ、例えば、７０ｎｍの第１の厚さＤＺを有し、例えば、窒化ケイ素によって形成される。吸収層５３は、第１の層５１の表面セグメント２５．１との７８°と９０°との間の傾斜角度５５を有するエッジ５７を形成する。同じ状況が、相互作用体積５に達するときにより低い運動エネルギーＬＥ２＜ＬＥ１の１次電子を有する図５ｂに示される。補正付き電子顕微鏡の通常の入射エネルギーは、５００ｅＶより小さい、例えば、１００ｅＶと２００ｅＶとの間の範囲内またはさらに１００ｅＶより小さい。１５０ｅＶより小さいレジームにおいて、マスク修正または回路編集アプリケーションについて必要とされる、約１ｎｍまたはさらに１ｎｍより小さい解像度が可能である。この例において、有効収集角度１９．２は、図２～４で説明したように増加し、それにより、例えば矢印１６で示す非常に大きい角度下の後方散乱電子も収集される。これらの後方散乱電子の一部は、後方散乱電子が再び吸収または散乱される層５３によって覆い隠される。この幾何学的効果は、後方散乱電子の減少をもたらし、一方、信号は、ドウエル地点５とエッジ５７との間のより小さい距離によってより小さくなる。例証のために、幾何学的シャドウイング角度２１が示され、その角度まで、後方散乱電子は、電子顕微鏡および検出器ユニットに達することができる。これらの低エネルギー後方散乱電子の場合、後方散乱電子信号は、ドウエル地点５とエッジ５７との間の距離ＤＺ、層厚さＤＺ、および傾斜角度５５に依存する（図５ａ参照）。現在、半導体マスク内の吸収層の層厚さＤＺは、約６０ｎｍ～７０ｎｍであるが、５０ｎｍより小さい値へのさらなる低減が可能である。後方散乱電子信号は、層エッジ５７における後方散乱電子の散乱によって、および、後方散乱電子によって層５３または基板５１に蓄積され得る任意の充電効果によって同様に影響を及ぼされ得る。図６は、後方散乱電子信号における層エッジの結果を示す。層エッジ５７の近くに、エッジ５７の方向に大きい極角の下で放出された電子は、シャドウイングまたはトポグラフィ効果によって喪失され、検出器に達しない。中間ＬＥの場合、少数の後方散乱電子のみが、より小さい有効収集アパーチャ１９．１によって収集され、より大きい相対雑音レベルおよびより低い信号対雑音比（ＳＮＲ）を有するより低い後方散乱電子信号６１をもたらす。４００ｅＶより小さい低ＬＥにおいて、有効収集アパーチャ１９．２は、大幅に増加し、より多くの数の後方散乱電子が収集され、より高いＳＮＲを有するより大きい後方散乱電子信号６３をもたらす。より大きい収集角度１９．２によって、シャドウイングの影響も増加し、層エッジに対するより大きい距離、例えば、最大で５０ｎｍまでのまたはさらにそれより大きい距離においてさえも後方散乱電子収量のより大きい低減をもたらす。両方の信号６１および６３は、試験サンプルの２つの材料（二酸化ケイ素対窒化ケイ素）に関する後方散乱電子収量の差を示すが、特に、低ＬＥ信号６３は、層エッジ５７からのシャドウイングまたはトポグラフィ効果からの信号の強い擾乱と密接に関係する（ｅｎｔａｎｇｌｅｄ）。従来の結像技法を用いる従来の顕微鏡において、増加したトポグラフィ信号６７は、約５０ｎｍの拡張部に達することができ、それにより、例えば、５０ｎｍより小さい距離を有するマスク構造は、マスク修正動作の必要とされる精度でもはや検出されることができない。
【0048】
本発明によれば、低ＬＥ結像における増加したトポグラフィ信号６７は、ｎｍ正確度以内のエッジ位置およびエッジ傾斜、例えば傾斜角度５５を含む、エッジに関する情報を抽出するために利用される。ＥＵＶマスクについての減衰位相シフトマスクの傾斜角度は、例えば、８１°と８６°との間とすることができる。本発明のさらなる態様によれば、マスク修正のプロセス制御は、トポグラフィ効果を考慮することによって改善される。
【0049】
図７は、本発明の第１の態様による補正付き電子顕微鏡（ＣＳＥＭ：ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）１のさらなる詳細を示す。ＣＳＥＭ１は、上記で説明したマスク修正および回路編集アプリケーションについて必要とされる高解像度および高正確度を有する低エネルギー後方散乱電子結像に適する。補正付き電子顕微鏡１は、補正付きビーム形成ユニット１４００、ビーム分割器ユニット１５００、１次ビーム収束ユニット１１００、および検出ユニット１６００を備える。
【0050】
補正付きビーム形成ユニット１４００は、１次電子のビーム３を生成するための電子ビーム発生器１３０１を備える。１次電子ビーム３は、第１の光軸ＯＡ１に対応するビーム経路に沿って誘導される。１次電子ビーム３をコリメートし、集光し、結像するために、第１の静電レンズ１４０３、第２の静電レンズ１４０５、および第３の静電レンズ１４０９が使用される。レンズ１４０３および１４０５から構成されるコンデンサー光学ユニットは、電子源１３０１から収集される電子ビーム流の調整のためにさらなるコンデンサーレンズを備えることもできる。調整および制御のために、第１の静電または磁気ビーム偏向ユニット１４０７は、１次ビーム経路内に配置される。第１の偏向ユニット１４０７は、４極または８極ユニットとして確立され得り、１次電子ビーム３．０の横方向調整、ビーム方向調整、および／または非点収差形状の調整のために構成され得る。第１の偏向ユニット１４０７は、第１の多極ユニットおよび第２の後続の多極ユニットを備えることができる。第１の多極ユニットおよび第２の多極ユニットによって、１次電子ビーム３は、第３の静電レンズ１４０９の軸および第２のビーム偏向ユニット１４１１の入口窓に対して調整され得る。第２の偏向ユニット１４１１によって、１次電子ビームは、第１の光軸ＯＡ１に対して３０°と１２０°との間の角度にある第２の光軸ＯＡ２の方向に偏向される。第２のビーム偏向ユニット１４１１のより詳細は、米国特許第６，８５５，９３９号に記載され、その特許は、参照により組み込まれる。
【0051】
１次電子ビーム３．０は、その後、第２の光軸ＯＡ２に沿って第３の偏向ユニット１４１３を介して静電ミラー１４１５に誘導される。静電ミラー１４１５において、１次電子ビーム３は、反射され、色収差、球面収差、および像面湾曲が、少なくとも部分的に補正され、補正済み１次電子ビーム３．１が形成される。静電ミラー１４１５へのおよび静電ミラー１４１５からのその経路上で、１次電子３は、少なくとも１つの静電レンズ（示さず）をさらに通過することができる。補正済み１次電子ビーム３．１は、第２の光軸ＯＡ２に沿って伝搬し、ビーム偏向デバイス１４１１に再び入る。第１のビーム偏向デバイス１４１１の磁気セクターにおいて、反射された１次ビーム３．１は、入射１次ビーム３．０から分離され、ビーム分割器ユニット１５００に誘導される。ビーム分割器ユニット１５００は、補正済み１次電子ビーム３．１を第３の光軸１０５に偏向させるために少なくとも１つの磁気セクターを備える。ビーム分割器ユニット１５００は、さらなる磁気セクターまたは静電要素を備えることができる。ビーム分割器ユニット１５００からの補正済み粒子ビーム３．１の電子は、第３の光軸１０５に沿って伝搬し、１次ビーム収束ユニット１１００に入る。１次ビーム収束ユニット１１００は、補正済み１次ビーム３．１を、検査されることを意図されるサンプル７の表面２５に収束させる。１次ビーム収束ユニット１１００内で、補正済み電子ビーム３．１は、走査偏向器１１１０によって偏向され、対物レンズ１１０２によって収束されて、小さい直径を有し、サンプル７の表面２５上での高結像解像度のための補正済み電子焦点を形成する。対物レンズ１１０２は、磁気レンズと静電レンズの組合せとして実施され得る。静電ミラー１４１５による対物レンズ１１０２の色収差および球面収差の補正は、１次電子のより低い加速電圧、したがって、１次電子のより低い入射エネルギーを可能にする。高解像度のために必要とされる低入射エネルギーＬＥを達成するために、電子ビーム３．１の１次電子は、界浸場Ｆによって減速される（図２参照）。サンプルステージ５００の上方に、電極３３が、界浸場Ｆを生成するために配置される。例において、１次ビーム収束ユニット１１００は、固定電位のビーム誘導またはライナーチューブ３５をさらに備え、１次電子３の自由ドリフト空間を形成する。ビーム誘導チューブの下端またはビーム出射端は電極３３を形成する。ビーム誘導チューブ３５を出た後、補正済み電子ビーム３．１の電子は、界浸場によって減速されてサンプル７の電位に至る。ウェハまたはマスクなどのサンプル７は、サンプルホルダー（示さず）によって可動サンプルステージ５００上に配置される。サンプルホルダーによって、電位Ｕ２は、例えば、ステージ制御ユニット８５０によってサンプル７に提供される。電位Ｕ２は、Ｕ２＝０によるグラウンド電位またはより高い電位とすることができ。サンプルステージ５００は、例えば、補正付き電子顕微鏡１の像平面１０１に関して６自由度でサンプル表面２５を位置決めするために６つのアクチュエータを備えることができる。
【0052】
界浸場Ｆは、サンプル７の表面２５上での充電効果に敏感である。実施形態の一例において、シールド電極は、１次ビーム収束ユニット１１００に取り付けられる。シールド電極によって、サンプル表面２５の充電効果による静電場はシールドされ、界浸Ｆは影響されない。図８は、一例におけるシールド電極３１の配置を示す。シールド電極３１は、導電性材料から形成されたグリッドによって形成され、第２の電圧Ｕ２に接続される。電極材料は、例えば、銅、銀、あるいは、銅、銀、ニッケルシルバー、または金によって被覆されたグリッドとすることができる。グリッド電極は、約１０μｍ厚であり、直径が約３０μｍの少なくとも開口またはアパーチャを有する。
【0053】
一例において、グリッド電極３１に印可される第２の電圧Ｕ２は、０Ｖのグラウンドレベルに等しいとすることができるが、他の電圧も可能である。ビームライナーチューブ３５の下端は、第１の電圧Ｕ１が印可される対向電極３３を形成する。第１の電圧Ｕ１は、１ｋＶと１０ｋＶとの間とすることができる。補正済み１次電子ビーム３．１は、例えばＥＨＴ＝Ｕ１＋ｄＵのわずかに高い運動エネルギーを持ってビームライナーチューブ３５に入り、ライナーチューブ３５を通してドリフトする。電極３３とグリッド電極３１との間の界浸場における減速後、１次電子３．１は、ｄＵの運動エネルギーを有する。エネルギー差ｄＵは、５００ｅＶと５０ｅＶとの間またはさらにそれより小さいとすることができる。１次電子ビーム３．１は、少なくとも１つのアパーチャにおいてグリッド電極３１を通過する。グリッド電極３１は、サンプル表面に対して、２０μｍより小さい、好ましくは１５μｍより小さい短い距離だけ離間する。グリッド電極３１と対向電極３３との間の界浸場によって減速される電子は、いわゆるアキシャルギャップレンズとして形成される対物レンズ１１０２によってサンプル表面２５に収束される。対物レンズ１１０２は、少なくとも第１のコイル１１０４およびヨーク１１０６を有する磁気レンズとして形成される。ヨーク１１０６の上極シュー１１１５および下極シュー１１１３は、アキシャルギャップ１１０８を形成し、それにより、磁気界浸場が最小にされる。しかしながら、例えばラジアルギャップを有する他の対物レンズも可能である。１次電子焦点５は、レンズの表面に形成され、走査偏向器１１１０．１および１１１０．２によってラスター走査される。サンプル７は、この例において、第３の電位または第３の電圧Ｕ３に接続され、Ｕ３は、第２の電圧Ｕ２と比較して等しいかまたはそれより小さいとすることができる（Ｕ３≦Ｕ２）。それにより、ｄＵより小さい低入射エネルギーが達成される。一例において、第２および第３の電圧Ｕ２およびＵ３は、共に等しく設定され、グリッド電極３１およびサンプル７は共に、グラウンドレベルに接続される。１次電子の入射エネルギーＬＥは、その後、ライナーチューブ電位Ｕ１に対する１次電子３．１の加速電圧の運動エネルギーの差ｄＵに等しい。第３の例において、第３の電圧または電位Ｕ３は、Ｕ２より大きい。それにより、収集角度１９は厳密に調整され得る。この例において、第３の電圧または電位Ｕ３は、好ましくはＵ１とＵ２との間であり、Ｕ１＞Ｕ３＞Ｕ２である。
【0054】
この例の走査偏向器１１１０は、磁気偏向器であり、最初に、サンプルの表面２５にわたって１次ビームレット３．１を偏向させ、次に、表面２５に垂直に配置されるべきである、１次ビーム収束ユニット１１００の光軸１０５に対して１次ビームレット３．１の角度を調整するのに役立つ。図８の１次ビーム収束ユニット１１００は、グリッド電極とライナーチューブ３５との間に配置された第１の静電多極補正器１１２３をさらに備える。それにより、界浸場は、影響を受けることができ、ビーム収差は、走査偏向器１１１０．１および１１１０．２による走査動作中に最小にされ得る。第１の静電多極補正器１１２３は、例えば、修正動作中の第１の静電多極補正器１１２３の静電気極を用いる高速走査モードにおいて、サンプル７の表面２５にわたって１次電子ビーム３を走査するためにさらに使用され得る。第１の静電多極補正器１１２３は、例えば、１次ビームレットの非点収差またはトレフォイル収差を補正するように構成される、８極補正器または１２個の極を有する補正器とすることができる。第２の磁気多極補正器１１２１は、対物レンズ１１０２の内部にかつライナーチューブ３５の周りに配置され得る。１次ビーム収束ユニット１１００のそのような配置によって、非常に高い解像度を有する非常に低い入射エネルギーが可能である。その配置によって、大きい角度スペクトルの後方散乱電子の収集が可能であり、上記で論じた仕様要件を有するマスク検査または修正アプリケーションが可能である。
【0055】
第１の実施形態による補正付き電子顕微鏡１の説明が、ここで、図７の図において継続される。補正済み電子ビーム３．１は、相互作用体積５またはドウエル地点５に入るようにサンプル７に収束され、サンプル７と相互作用し、２次および後方散乱電子９が、図２および３において上記で説明したように生成される。２次電子および後方散乱電子は、上記で説明したように、磁浸場によって再び加速される。後方散乱電子は、ドウエル地点５の中間像を形成するために対物レンズ１１０２によって結像される。中間像位置（示さず）において、アパーチャ１８５０は、２次電子を検出するためにインレンズ検出器と共に位置決めされ得る。後方散乱電子９は、インレンズ検出器内のアパーチャ１８５０を通過し、ビーム分割器ユニット１５００に入る。ビーム分割器ユニット１５００内で、後方散乱電子は、補正済み１次電子ビーム３．１と反対方向に伝搬し、したがって異なるビーム経路に沿って偏向される。後方散乱電子ビーム９は、その後、検出ユニット１６００に入る。検出ユニット１６００は、第４の偏向ユニットまたは分散ユニット１６１１、後方散乱電子ビーム９を変位させるための第５の偏向ユニット１６０３、像形成レンズ１６０５、および電子エネルギーフィルタとして働くグリッド電極１６０７を備える。検出ユニット１６００は、少なくとも第１の検出器セグメント１８０１および好ましくは少なくとも第２の後方散乱電子検出器セグメント１８０２を有する電子検出器をさらに備える。検出ユニット１６００は、レンズ１６０５の下流に第６の偏向ユニット（示さず）を備えることができ、第６の偏向ユニットによって、変位した後方散乱電子ビーム９の角度が制御され得る。
【0056】
第４の偏向ユニットまたは分散ユニット１６１１を通過した後、後方散乱電子ビームは、その重心が第４の光軸ＯＡ４に沿った状態で移動する。第４の偏向ユニットまたは分散ユニット１６１１は、運動エネルギーに従って、後方散乱電子の偏向角度を制御することができるウィーン偏向器として動作することができる。後方散乱電子の運動エネルギーは、非弾性散乱プロセスによっておよび界浸場Ｆの収束パワーによって、１次電子の運動エネルギーから偏移する可能性がある。界浸場Ｆ分散は、任意の後方散乱電子を光軸１０５の同じ方向に加速し、そのため、高い散乱角度の後方散乱電子の運動エネルギーを増加させることができる。第４の偏向ユニットまたは分散ユニット１６１１によって、所定の量の分散補正または分散補償が達成され得り、それらの運動エネルギーに対する後方散乱電子の効率的なフィルタリングが可能になる。第５の偏向ユニット１６０３は、後方散乱電子ビーム９を偏向させるために第１の多極ユニットおよび第２の後続の多極ユニットを備えることができる。それにより、特定のエネルギースペクトルまたは特定の角度スペクトルの後方散乱電子が、後方散乱電子検出器１８００の方向に偏向され得る。後方散乱電子検出器１８００は、この例において、第１の電子検出器セグメント１８０１．１および第２の電子検出器セグメント１８０１．２を備える。電子レンズ１６０５は、磁気レンズまたは静電レンズとすることができる。レンズ１６０５によって、後方散乱電子ビーム９は、後方散乱電子ビーム９の角度およびエネルギースペクトルのさらに詳細な選択のために、検出器要素にデフォーカスまたは収束され得る。エネルギーフィルタ１６０７は、例えば、低エネルギー後方散乱電子を阻止するために特定の反発電位のワイヤメッシュとすることができる。そのようなエネルギーフィルタは、閾値エネルギーより小さい後方散乱電子を阻止するハイパスエネルギーフィルタとして役立つ。それにより、さらに一層特定のエネルギーフィルタリングが達成され得る。検出ユニット１６００は、後方散乱電子ビーム９の残留走査誤差を補償するための抗走査偏向ユニットなどのさらなる要素を備えることができる。後方散乱電子ビーム９は、補正済み１次ビームとして同じ走査偏向器１１１０を通過するが、後方散乱電子の異なるビーム経路であって、補正済み１次電子ビーム３．１と比較してわずかに異なるエネルギーまたは角度で走査偏向器１１１０を横断する、異なるビーム経路によって、１次ビームレットと比較して、走査偏向器１１１０の走査動作のわずかな残留走査誤差を受ける場合がある。
【0057】
しかしながら、補正付き電子顕微鏡１が、９０度の偏向角度に限定されないことが認識されるべきである。むしろ、任意の適切な偏向角度、例えば、３０度と９０度との間またはさらに１１０度が、ビーム偏向ユニット１４１１、１５００、および１６１１によって選択され得るため、第１の光軸ＯＡ１は第３の光軸１０５に平行である必要はなく、第２の光軸ＯＡ２は第４の光軸ＯＡ４に平行である必要はない。ＣＳＥＭ１のこの例は、例えば、色および／または球面収差を補正するためのミラー補正器を備える。しかしながら、補正付き電子顕微鏡１は、ミラー補正器を有するＳＥＭに限定されない。むしろ、粒子ビームデバイスの他のタイプの補正ユニット、例えば、一連の８極補正器および／またはウィーンフィルタも可能である。エネルギーフィルタ１６０７は、反発場に限定されるのではなく、ウィーンフィルタまたは他のエネルギーフィルタも備えることができる。
【0058】
補正付きビーム形成ユニット１４００は、制御ユニット８００のコンポーネントであるビーム形成制御ユニット８４０に接続される。制御ユニット８００のさらなるコンポーネントは、ステージ５００の位置合わせおよび移動がそれによって制御され、サンプル電位２がそれによって提供され制御され得るステージコントローラ８５０である。制御ユニット８００は、走査および収束制御ユニット８１０によって１次電子ビーム収束ユニット１１００にさらに接続される。制御ユニット８００のさらなるコンポーネントは、分散ユニット１６１１、第５の偏向ユニット１６０３、収束レンズ１６０３、およびエネルギーフィルタ１６０７の動作がそれによって制御される検出制御ユニット８６０である。像取得ユニット８８０は、後方散乱電子信号を取得し、その信号をデジタル像データに変換するための後方散乱電子検出器１８００に接続される。
【0059】
検出制御ユニット８６０は、第１の動作モードでおよび少なくとも第２の動作モードで分散ユニット１６１１、第５の偏向ユニット１６０３、収束レンズ１６０３、およびエネルギーフィルタ１６０７を制御するように構成される。第１の動作モードにおいて、第１のエネルギースペクトルを有する後方散乱電子の所定の第１の角度スペクトルセグメントが収集され、第２の動作モードにおいて、第２のエネルギースペクトルを有する後方散乱電子の所定の第２の角度スペクトルセグメントが収集され、少なくとも、第１および第２の角度スペクトルまたは第１および第２のエネルギースペクトルまたは両方は異なる。制御ユニット８００は、検出ユニット１６００の少なくとも２つの動作モードの間で選択的に切り換わるようにさらに構成される。それにより、トポグラフィ情報は、後方散乱電子の角度分布またはエネルギー分布から抽出され得る。一例において、制御ユニット８００は、少なくとも２つの動作モードによって取得される像データを分析し、その分析からトポグラフィ情報を抽出するように構成される。一例において、制御ユニット８００は、第１および第２の検出器セグメント１８０１．１および１８０１．２によって別々に取得される像データを分析し、その分析からトポグラフィ情報を抽出するように構成される。一例において、検出器１８００は、後方散乱電子ビーム９の角度およびエネルギースペクトルのより詳細な分析のためにより多くの検出器セグメント、例えば、４つの検出器セグメント、７つまたは９つの検出器セグメント、またはさらに多くの検出器セグメントを備える。補正付き電子顕微鏡１および本発明の第１の実施形態によるマスク修正用の装置１０００の動作のより詳細は、本発明の第２の実施形態において説明される。
【0060】
第１の実施形態によるマスク装置によって、後方散乱角度スペクトルに対するフルアクセスが可能である。検出システム１６００によって、運動量分布に関する情報を取得することが可能である。運動量分布および角度スペクトルは、同様のエネルギーの後方散乱電子について同様である。したがって、角度またはエネルギー分布の異なる部分は、補正付き低エネルギー電子顕微鏡１を用いた高解像度結像のための動的像取得のために使用され得る。これは、トポグラフィ情報から材料コントラストの絡み合いを解放し（ｄｉｓｅｎｔａｎｇｌｅ）、マスク検査またはマスク修正アプリケーションの解像度および正確度を高めることを可能にする。本発明の第２の実施形態によれば、マスク修正のためのマスク検査方法が提供される。第２の実施形態による方法は図９に示される。
【0061】
ステップＳ１にて、マスクまたはウェハの検査部位は、ステージ５００を用いて位置合わせされる。一連の検査部位、例えば、マスク修正プロセス用の位置は、例えば、マスクの光学像生成によって、または、印刷済みウェハの分析から決定される。本発明による装置において、マスクまたはウェハの座標系は、その後、登録され、マスクは、像平面１０１内で位置合わせされ、第１の検査部位は、装置１０００の光軸１０５に位置合わせされる（参考のために図１および６参照）。登録および位置合わせのための幾つかの知られている方法が適用され得る。
【0062】
ステップＳ２にて、検査部位の高解像度結像のための少なくとも２つの結像モードが選択される。少なくとも２つの検査モードは、トポグラフィ効果の検出および抽出のために、および、材料コントラスト効果からのトポグラフィ効果の分離のために選択される。各検査モードについて、分散要素１６１１、偏向ユニット１６０３、レンズ１６０５、およびエネルギーフィルタ１６０７の少なくとも１つについてのパラメータを含む、検出ユニット１６００の少なくとも１つの調整要素のパラメータのセットが選択される。高解像度結像のための結像モードのそれぞれは、ＬＥ＜５００ｅＶ、例えば、４００ｅＶより小さいまたはさらに２００ｅＶより小さい、例えば１５０ｅＶのＬＥを有する低運動エネルギー電子によって動作する。高解像度結像のための各結像モードは、同じＬＥでまたは異なるＬＥ、例えば、第１のＬＥ１＝２００ｅＶおよび第２のＬＥ２＝１５０ｅＶで動作することができる。
【0063】
ステップＳ３にて、検査部位の第１の像は、デフォルト結像モードで取得される。デフォルト結像モードは、ステップＳ２の選択または任意の他の結像モードによる高解像度結像のための第１の結像モードとすることができる。
【0064】
ステップＳ４にて、像は、ステップＳ３から取得され、後続の結像モードによる後続の像が必要とされるか否かが判定される。判定は、以下のコンポーネントの少なくとも１つを含むことができる：
４ａ）像が、検査部位の予想フィーチャを含むか否か、および、測定される予想フィーチャが予想配向を有するか否かが判定される。検査部位の位置合わせに誤差が存在する場合、方法は、ステップＳ１で再び始まる。
４ｂ）少なくとも２つの異なる結像モードのリストによる第１および少なくとも第２の像が取得されたか否か、または、一部の検査モードによる像が抜けているか否かが判定される。検査モードによるさらなる像が抜けている場合、方法は、ステップＳ５を継続する。ステップＳ２の選択による少なくとも２つの結像モードによる全ての像が取得される場合、方法はステップＳ６を継続する。
４ａ）像が、検査部位の予想フィーチャを含むか否か、および、測定される予想フィーチャが予想配向を有するか否かが判定される。検査部位の位置合わせに誤差が存在する場合、方法は、ステップＳ１で再び始まる。
４ｂ）少なくとも２つの異なる結像モードのリストによる第１および少なくとも第２の像が取得されたか否か、または、一部の検査モードによる像が抜けているか否かが判定される。検査モードによるさらなる像が抜けている場合、方法は、ステップＳ５を継続する。ステップＳ２の選択による少なくとも２つの結像モードによる全ての像が取得される場合、方法はステップＳ６を継続する。
【0065】
ステップＳ５にて、ステップＳ２による少なくとも２つの結像モードのリストの次の検査モードが選択され、補正付き電子顕微鏡１のパラメータが相応して調整される。ＣＳＥＭ１の結像モードは変更され、低エネルギー電子によるＣＳＥＭ１の第２の高解像度結像モードがインストールされる。第１の高解像度結像モードから第２のまたはさらなる高解像度結像モードへの結像モードの変更は、分散要素１６１１、偏向ユニット１６０３、レンズ１６０５、およびエネルギーフィルタ１６０７の少なくとも１つについてのパラメータを含む、検出ユニット１６００についてのパラメータの変更を含む。高解像度結像のための結像モードのそれぞれは、ＬＥ＜５００ｅＶ、例えば、４００ｅＶより小さいまたはさらに２００ｅＶより小さい、例えば１５０ｅＶのＬＥを有する低運動エネルギー電子によって動作する。高解像度結像のための各結像モードは、同じＬＥでまたは異なるＬＥ、例えば、第１のＬＥ１＝２００ｅＶおよび第２のＬＥ２＝１５０ｅＶで動作することができる。
【0066】
ステップＳ３による像取得は、反復され、後続の像が取得される。ステップＳ３～Ｓ５は、少なくとも２つの結像モードによる全ての像が取得され、像のセットが取得されるまで反復される。ステップＳ２の選択による像のセットの全ての像が取得されると、方法は、ステップＳ６を継続する。
【0067】
ステップＳ６にて、像のセットは分析され、以下の測定結果の少なくとも１つが抽出される：
ａ）トポグラフィ情報は、材料コントラストから抽出または分離される。
ｂ）層エッジのエッジ位置は、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定される。
ｃ）フィーチャ寸法は、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定される。
ｄ）エッジ傾斜が決定される。
ｅ）エッジ粗さが決定される。
ｆ）微小欠陥、例えば、汚染粒子が決定される。
ａ）トポグラフィ情報は、材料コントラストから抽出または分離される。
ｂ）層エッジのエッジ位置は、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定される。
ｃ）フィーチャ寸法は、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定される。
ｄ）エッジ傾斜が決定される。
ｅ）エッジ粗さが決定される。
ｆ）微小欠陥、例えば、汚染粒子が決定される。
【0068】
ステップＳ７にて、抽出された測定結果が分析され、修正プロセスまたは編集プロセスが、決定され始動される、または、終了される。
【0069】
ステップＳ８にて、
ａ）ステップＳ１～Ｓ７による検査および修正プロセスが、同じ検査部位で反復されなければならないか否か、または、
ｂ）方法が次の検査部位で継続され得るか否か、または、
ｃ）マスクまたはウェハの検査の終了に達し、方法が、新しいマスクまたはウェハに関して再び開始され得るか否か
が判定される。
ａ）ステップＳ１～Ｓ７による検査および修正プロセスが、同じ検査部位で反復されなければならないか否か、または、
ｂ）方法が次の検査部位で継続され得るか否か、または、
ｃ）マスクまたはウェハの検査の終了に達し、方法が、新しいマスクまたはウェハに関して再び開始され得るか否か
が判定される。
【0070】
次に、ステップＳ２による結像モードの選択がより詳細に説明される。本発明による検査の例は、図１０に示される。図１０ａは、図５ｂに示す状況と同様であり、その際、例えば約７０°の収集角度１９．２は約１２５ｅＶの１次電子エネルギーＥＨＴに対応する。検査位置またはドウエル地点５は、基板５１上の層５３のエッジ５７に対して距離ＤＸにある。層５３の厚さは、例えば７０ｎｍである。図５ｂのトポグラフィ効果の簡略化した図の場合と同様に、エッジは、シャドウ角度２１によって制限されるシャドウイング領域を形成する。図１０ｂは、補正付き電子顕微鏡１の従来の結像動作と同様である第１の結像モードの検出ユニット１６００を示す。分散要素１６１１は、標準的な分散補正に設定される。分散ユニット１６１１後に、後方散乱電子ビーム９は、境界線９１９によって示す発散を有する。発散は、第４の光軸ＯＡ４に対して対称に配置された後方散乱電子ビーム９の角度スペクトルまたは運動量分布に対応する。検出ユニット１６００の偏向システム１６０３はオフ状態にある。レンズ１６０５もオフステージにある。この例において、検出ユニット１６００は、アパーチャストップ１６１３をさらに備える。電子検出器１８００の第１の検出器要素１８０１は、アパーチャストップ１６１３の下流に配置され、アパーチャストップ１６１３は、角度９３１によって示すように、後方散乱電子ビームの座標（ｐｘ、ｐｙ）によって、収集される角度スペクトルまたは運動量を制限する。図の下側において、後方散乱電子の収集される角度スペクトルは、層エッジ５７のシャドウ角度９２１によってさらに制限される。この図において、正の運動量方向ｐｘは、ｚ軸に平行である。図１０ｃは、座標ｐｘおよびｐｙによって角度または運動量空間における収集される後方散乱電子分布９２５を示す。図は、補正付き電子顕微鏡１の最大収集角度９１９を示し、シャドウ角度線９２１および収集アパーチャ９３１はアパーチャストップ１６１３に対応する。収集される後方散乱電子信号は、円９３１にわたる積分に対応する。
【0071】
図１１は、本発明による結像モードの３つの例を示す。例証のために、アパーチャ１６１３による取り込み角度制限９２１が図に含まれる。図１１ａは、第１の結像モードを示し、検出ユニット１６００は、偏向器１６０３による後方散乱電子ビーム９の負のｐｘ方向への第１の偏向６０３を達成するために制御される。それにより、層エッジのトポグラフィ効果は最大まで増加する。図１１ｂは、第２の結像モードを示し、検出ユニット１６００は、収束レンズ１６０５の収束作用６０５の効果を達成するために制御される。この例において、レンズ１６０５の収束パワーは、後方散乱電子スペクトルの最大収集角度９１９がアパーチャストップ１６１３のアパーチャ角度に対応するように調整される。それにより、後方散乱電子ビーム９からの後方散乱電子の収集効率は、最大まで増加する。
【0072】
図１１ｃは、第３の結像モードを示し、検出ユニット１６００は、正のｐｘ方向への偏向器１６０３による第２の偏向６０７を達成するために制御される。それにより、層エッジ５７のトポグラフィ効果は最小まで減少する。対応する図１２ａ～１２ｃは、図１０ａによる層エッジ５７の例における３つの結像モードの検出される角度分布９２５．１～９２５．３に対する効果を示す。シャドウ線９２１は、収集される後方散乱電子分布９１９に対して不変である。図１２ａに示すように、負のｐｘ方向への第１の偏向６０３によって、正のｘ方向に散乱される後方散乱電子のより多くの電子が、収集され検出され、その結果、後方散乱電子の大部分が、層エッジ５７のシャドウイング効果によって喪失される。図１２ｂは、収集角度９１９によって制限される完全後方散乱電子スペクトルが検出される場合を示す。ここで、信号は最大に達する。図１２ｃは、正のｐｘ方向への第２の偏向６０５の効果を示し、シャドウイング効果のトポグラフィ効果の影響は最小まで減少する。図１３は、３つの結像モードによる、ｘ方向への層エッジ５７にわたる線走査の３つの強度信号を比較する。第１の強度信号９２５．１は第１の結像モードに対応し、第２の強度信号９２５．２は第２の結像モードに対応し、そして、第３の強度信号９２５．３は第３の結像モードに対応する。収集される後方散乱電子信号強度は、第２の結像モード９２９．２によって最大強度９２９．２に達する。しかしながら、第２の結像モードにおいて、大きいトポグラフィ効果が、基板５１の後方散乱電子強度と層５３の後方散乱電子強度との間の材料コントラストにわたって重ねられる。トポグラフィ効果は、第１の結像モードにおいてさらに高められ、シャドウ領域において、後方散乱強度はほぼ完全に消失し、最小の後方散乱電子強度９２７．１は、ほぼゼロ強度に達する。最小後方散乱電子強度は、側壁角度５５（図５参照）に依存し、側壁角度５５を決定する尺度として使用され得る。第３の結像モードにおいて、シャドウイングによるトポグラフィ効果は、最小まで減少し、検出される後方散乱電子強度９２５．３は、層エッジの傾斜角度に対応するまたは側壁の見かけの幅に対応する信号によって重ねられ得る。第３の結像モードの最小強度９２７．３は、著しく大きく、９０°からの傾斜角度の大きい偏移について完全に消失することができる。最小位置Ｍｘ３は、例えばｘ＝０における第２の強度９２５．２の最小位置に対してわずかにシフトされ得る。最小位置Ｍｘ３は、側壁角度にも依存する。シャドウ領域ｄｘ１、ｄｘ２、およびｄｘ３の拡張部は、３つの結像モードについて著しく異なる。
【0073】
ステップ２による結像モードの選択は、例えば、層エッジまたは層ステップの配向からの、層エッジの予想傾斜角度からの先験的情報に従って実施され得る。先験的情報は、ＣＡＤ情報からまたはマスクまたはウェハの以前の測定値から抽出され得る。これらの場合、結像モードの自動化選択は、例えばＣＡＤ情報に基づいて取得され得る。他のシナリオにおいて、第１の像が取得され分析され得る。それにより、層配向およびトポグラフィ効果が決定される。分析の結果に従って、さらなる結像モードのセットが、自動的に導出され得る。第３のオプションとして、結像モードのセットは、ユーザ入力のために構成されるユーザインターフェースによって選択され得る。第４のオプションにおいて、選択は、デフォルトモードで実施され、例えば、ｐｘおよびｐｙ方向のそれぞれにおいて偏向ユニット１６０３の２つの偏向作用を有する少なくとも４つの結像モードが実施される。任意に、レンズ１６０５の収束作用またはさらなる作用を有する第５の結像モードは、デフォルト結像モードのセットに含まれる。
【0074】
ステップ６により、Ｊ個の結像モードのセットによるＪ個の強度のセットＩ（ｊ）が評価され、層エッジ５７の位置および層エッジ５７の傾斜角度５５が決定される。第１の例において、決定は、Ｊ個の記録済み強度のセットの異なる値から、例えば、シャドウイング領域の幅ｄｘ（ｊ）、最小強度値ｍｉｎ（ｊ）（図１３の参照数字９２７．１～９２７．３）、および最小強度位置Ｍｘ（ｊ）から分析的に（analytically）取得される。強度の傾斜角度、例えば、予想層エッジ５７の位置における第３の結像モードによる強度の接線９３５．３に対応する傾斜ｄｌ（３）を評価することも可能である。さらなる値は、最大強度値ｍａｘ（ｊ）（図１３の参照数字９２９．１～９２９．３に対応する）、および、各結像モードについての強度（図１３の参照数字９２５．１～９２５．３）の（トポグラフィ効果（left to）に委ねられた、図１３の参照数字９３３．１～９３３．３参照）基板の強度値とすることができる。値は、参照測定から取得される層エッジの通常の値またはシミュレーション結果と比較され得る。第２の例において、ｄｘ（ｊ）、Ｍｘ（ｊ）、傾斜ｄＩ（ｊ）、最大値Ｍａｘ（ｊ）、および最小値Ｍｉｎ（ｊ）についての測定値およびさらなるパラメータは、例えば、モデルパラメータとしてエッジ位置および傾斜角度を有する幾何学的モデルによるモデルベースシミュレーションにおいて使用され得る。第３の例において、Ｊ個の強度のセットＩ（ｊ）は、機械学習アルゴリズムによって分析され得り、機械学習アルゴリズムは、層エッジの複数の訓練用像から取得される参照強度の幾つかのセットによって訓練される。訓練用強度は、較正済み参照オブジェクトの測定によって、または、知られている構造パラメータを有するモデルの、シミュレーション、例えば、モンテカルロシミュレーションによって取得され得る。検証済み構造パラメータを有する各測定結果は、訓練用データに連続して付加され得り、機械学習アルゴリズムは、オンザフライで修正され改善され得る。
【0075】
上記で説明した方法において、異なる結像モードによる像強度は、像走査のシーケンスによって順次取得される。しかしながら、像走査中に各ドウエル地点５において異なる結像モードが順次実施される１つの像走査内で異なる像強度を取得することも可能である。そのような例において、検出ユニット１６００、例えば、偏向器１６０３またはレンズ１６０５のアクチュエータは、好ましくは、高速静電要素である。本発明による別の例は、異なる結像モードが、幾つかの検出器セグメント１８０１を備える電子検出器１８００を利用することによって、１つの像走査において並列に取得され得る図１４で説明される。図１４ａに示すように、本発明の別の例による検出ユニット１６００は、Ｎ個の検出器セグメント１８０１．１～１８０１．Ｎを有する検出器１８００を備える。検出器セグメント１８０１の配置の幾つかの例が、図１４ｂおよび１４ｃに示される、例えば、図１４ｂの象限検出器配置または図１４ｃの４個の三角形検出器セグメントの配置。しかしながら、検出器セグメントの数は、３つまたは４つに限定されるのではなく、４つより大きいとすることができる、例えば、７個の六角形検出器セグメントまたは９個の象限検出器セグメント。各検出器セグメントは、例えば、シンチレータおよびアバランシェダイオードを備えることができるが、他の検出器も可能である。各検出器セグメント１８０１．ｊによって、後方散乱電子の角度スペクトルの異なるセグメントが、上記で説明した第１および第３の結像モードによる強度と同様に、１つの層走査内で検出される。中程度の数Ｋ、例えば、Ｋ≦９の検出器セグメントによって、トポグラフィ信号は、Ｋ個の強度信号から十分な信号対雑音比を持って抽出され得る。信号対雑音比は、例えば、層エッジ５７の配向に対応するトポグラフィ信号の配向に応じて、Ｋ個の強度信号の一部の加算または平均によってさらに改善され得る。図１４の例で説明した幾つかの検出器セグメントを有する異なる結像モードによる像取得方法は、偏向ユニット１６０３、収束レンズ１６０５、またはエネルギーフィルタ１６０７の作用と同様に組み合わされ得る。エネルギーフィルタ１６０７は、図８ｂ、９、および１２ａにおいて省略されているが、それでも、検出ユニット１６００の任意の例において存在することができる。さらなる偏向または収束作用あるいは異なるモードのエネルギーフィルタリングによって、トポグラフィ情報のより詳細が生成され抽出され得る。
【0076】
補正付き電子顕微鏡ＣＳＥＭの検出ユニット１６００の少なくとも２つの結像モードを用いた像取得による、後方散乱電子ビーム９の角度スペクトルの少なくとも２つのセグメントの検出方法によって、トポグラフィ情報は、材料コントラストから分離され得り、層エッジまたは層傾斜の決定は、例えば、１ｎｍより小さいまたはさらに０．５ｎｍより小さい高解像度で抽出され得る。角度スペクトルの少なくとも２つのセグメントは、第１の例において、後方散乱電子ビーム偏向器１６０３または後方散乱電子ビーム収束レンズ１６０５と組み合わせて、制限された取り込み角度の検出器セグメントによって取得され得る。第２の例において、角度スペクトルの少なくとも２つのセグメントは、少なくとも第１および第２の検出器セグメントによって取得され得る。角度スペクトルの少なくとも２つのセグメントの選択は、さらなるエネルギーカットオフフィルタ１６０７によって高められ得る。本発明の第３の実施形態において、材料コントラストからのトポグラフィ情報の分離および層エッジまたは層傾斜の決定は、検出ユニット１６００の分散要素１６１１によってさらに改善される。図１５において、分散ユニット１６１１の効果および本発明の第３の実施形態によるトポグラフィ情報の抽出方法が説明される。図７に示す同様の要素は、同じ参照数字によって示される。マスクまたはウェハ７の表面２５上のドウエル地点５から、後方散乱電子が、生成され、サンプル７と電極３３との間で生成される界浸場によって加速される。後方散乱電子ビーム９は、対物レンズ１１０２によって収集され、第１の中間クロスオーバー１８５３が形成される。第１のクロスオーバー１８５３においてまたはその近くに、アパーチャ１８５０が位置することができる。後方散乱電子ビーム９は、ビーム分割器１５００を通過し、分散ユニット１６１１の入口で第２のクロスオーバー１８５５を形成する。クロスオーバー１８５３および１８５５は共に、全ての後方散乱電子軌道について単一地点であることができるのではなく、むしろ、アパーチャストップ１８５０の内部のより大きい体積にわたってまたは分散ユニット１６１１に近接して分布する。後方散乱電子ビーム９は、電子軌道９１９．１および９１９．２がそれによって示される２つの最大収集角度によって制限される。分散ユニット１６１１のパラメータによって、後方散乱電子ビーム９のエネルギー分離が達成され得る。後方散乱電子ビーム９のエネルギー分離の結果は図１５ｂに示される。検出平面１８０３内の後方散乱電子ビーム９は、ｐｘおよびｐｙ方向の角度スペクトルならびにｐｘ方向に平行なエネルギースペクトルに従って分布し、より大きい運動量およびより大きい伝搬角度の後方散乱電子は、通常、より大きいエネルギーを有する。したがって、図１５ｂのより大きい円に対応するより大きい角度のこれらの後方散乱電子は、分散ユニット１６１１によって正の運動エネルギーＥの方向により大きく偏向される。図１５ｂは、後方散乱電子エネルギーによる偏向の一例を示す。特定の運動エネルギーの異なる偏向の他のシナリオも可能である。
【0077】
第２の実施形態で説明した像取得方法は、第３の実施形態と組み合わせて、同様に適用され得る。混合された角度およびエネルギースペクトルの少なくとも２つのセグメントは、例えば、少なくとも２つの検出器セグメント１８０１．１および１８０１．２、あるいは、偏向器１６０３の偏向作用またはレンズ１６０５の収束作用を伴う結像モードの任意の結像モードによって取得される。混合された角度およびエネルギースペクトルの少なくとも２つのセグメントの選択は、さらなるエネルギーカットオフフィルタ１６０７によって高められ得る。所定の量のエネルギー分散と角度スペクトル分布との組合せは、トポグラフィ効果に対する最大の有意性を有する後方散乱電子の専用の選択も可能にする。混合されたエネルギーおよび角度のスペクトルの少なくとも２つのセグメントの選択は、例えば最適化によって、例えば、標準的な最小２乗最適化によってまたは機械学習アルゴリズムによって取得され得る。例えば、モデルオブジェクトにおけるモンテカルロシミュレーションによって、関心のモデルパラメータに対する最大の有意性を有する混合されたエネルギーおよび角度のスペクトルの少なくとも２つのセグメントが決定され得る。混合されたエネルギーおよび角度のスペクトルの少なくとも２つのセグメントに対応する結像モードによる強度は、マスクまたはウェハ検査、マスク修正、または回路編集アプリケーションのための精密な測定において後で適用され得る、機械学習アルゴリズムについての訓練用データセットとして使用され得る。
【0078】
図１６は、本発明の第４の実施形態を示す。図１６は、第２または第３の実施形態の方法の任意の方法による、本発明の第１の実施形態の装置を用いて達成可能な高精度でのマスク修正動作を示す。図１６ａに示す第１のステップにおいて、基板層５１上の吸収線５３内のマスク欠陥７１．１が高精度で決定される。上記で説明した装置および方法によって、少なくとも欠陥７１．１の傾斜角度７３．１を含む、欠陥７１．１の拡張部の精密決定が確定される。少なくとも２つの結像モードによる後方散乱電子像の少なくとも２つの強度から、および、補正付き電子顕微鏡１の低エネルギー結像によって、位置、エッジ位置のターゲット範囲７５に対する偏差、および欠陥の拡張部は、１ｎｍより小さい、好ましくはさらに０．５ｎｍより小さい正確度で決定され得る。修正動作において堆積される材料の抜けている体積は、高い正確度で決定され得る。修正ステップにて、例えば、装置１０００によって提供される前駆体ガスによる材料の低エネルギー電子ビーム支援堆積を利用して、欠陥７１．１は、例えば、クロムで充填され、修正済み欠陥７７を形成する。修正動作の性能は、その後、第２または第３の実施形態の方法の任意の方法による、本発明の第１の実施形態の装置によって検証される。線５３の結果得られるエッジ位置および線エッジの傾斜角度７３．２は、高い正確度で取得され得る。それにより、０．５ｎｍより小さいまたはさらにそれより小さいエッジ位置を有するＥＵＶマスクについての厳しい要件を含む、マスクについての仕様要件内で、修正動作が非常にうまく実施されることが維持される。修正および検証のステップも、反復的に実施され得る。もちろん、第４の実施形態は、マスク層内の抜けている材料に限定されるのではなく、マスク層内の過剰の材料の除去に対して同様に適用され得る。さらに、第４の実施形態は、マスク修正に限定されるのではなく、処理済みウェハにおける回路編集動作にも適用される。両方の例において、層材料は、電子ビーム誘起エッチングによって除去されるまたは電子ビーム誘起堆積によって堆積され、高精度での処理のエンドポインティング（ｅｎｄ－ｐｏｉｎｔｉｎｇ）が必要とされる。
【0079】
本発明は、一般に、入射１次電子ビームと出射後方散乱電子ビームを分離するビーム分割ユニットを有する走査電子顕微鏡に適用可能である。理想的には、ビーム分割ユニットは、後方散乱電子ビームの角度スペクトル分布を保存する補正付き結像システムである。第１の例において、検出ユニットの調整システムは、少なくとも第１の有限検出器アパーチャと組み合わせて、可動部品なしで、検出器取り込み角度を動的に調整することを可能にする。調整システムは、後方散乱電子分布がそれによって偏向されフィルタリングされる、偏向ユニット、調整可能レンズ、エネルギーフィルタ、または分散ユニットの少なくとも１つを備える。調整システムは、異なる結像モードで、例えば、第１のモードであって、アパーチャの均一照射を有し、それにより、トポグラフィ効果を抑制する、第１のモードで、または、少なくとも第２のモードであって、層のエッジを分析するために後方散乱電子角度分布の異なる部分を使用する、少なくとも第２のモードで、高解像度低エネルギー電子顕微鏡の動作を可能にする。さらなる調整可能レンズによって、さらなる結像モードで、取り込み角度は、最適材料コントラストを達成するために調整され得る。検出器取り込み角度を調整することによって、例えば、層エッジによって生成されるシャドウ幅を調整し低減することが可能である。第２の例において、セグメント化または２Ｄ検出器は、後方散乱電子の異なる範囲のエネルギーまたは運動量スペクトルの少なくとも第２の後方散乱電子信号を収集するために使用される、少なくとも第２の有限検出器アパーチャを有する少なくとも第２の検出器を備える。本発明によれば、異なる結像モードによる２つ以上の像は、調整ユニットを使用することによって順次、または、第１のおよび少なくとも第２の検出器要素を使用することによって並列に取得される。サンプルの表面にほぼ平行に散乱する後方散乱電子の運動量分布に対する選択的アクセスによって、表面の構造、例えば層エッジの側壁に関するより多くの情報が取得され得る。
【0080】
本発明は、サンプルの表面のトポグラフィおよび材料コントラストを並列に記録し分析するために、より大きい取り込み角度で働き、後方散乱電子の角度スペクトルおよび／またはエネルギースペクトルの少なくとも１つの適切なセグメントを選択することを可能にする。４００ｅＶより小さい、特に２００ｅＶより小さい、またはさらに５０ｅＶより小さい低入射１次エネルギーを利用する、したがって、数ｎｍより小さい、例えば、２ｎｍより小さいまたはさらにそれより小さい高い精度および正確度を可能する補正付き電子顕微鏡の低エネルギー電子ビームを用いた単一走査から、トポグラフィ情報を抽出し、例えば、高さマップ、層の傾斜角度、またはエッジ位置を導出することがさらに可能である。後方散乱電子の角度スペクトルおよび／またはエネルギースペクトルの適切なセグメントによって、材料コントラストは、適切なモデルを使用して、トポグラフィまたはシャドウイング効果から分離され得る。モデルは、分析的または現象的である可能性がある。サンプルの高さおよび材料マップが、その後、計算され得る。モデルは、例えば、モンテカルロシミュレーションによって生成され、実験結果と比較され得る。後方散乱電子の角度スペクトルおよび／またはエネルギースペクトルの適切なセグメントの選択は、例えば層エッジおよび材料組成に関する先験的情報に基づくことができる。異なる取り込み角度に対応する異なる結像モードによって２つ以上の像を撮影することによって、材料コントラストは、さらに高い精度で、あるいは、さらにより少ない先験的情報によってまたは先験的情報なしで、トポグラフィまたはシャドウイング効果から分離され得る。
【0081】
したがって、本発明は、後方散乱電子の角度スペクトルおよび／またはエネルギースペクトルを選択することが可能な低エネルギー電子顕微鏡を提供する。マスク材料および一般的な構造の先験的知識によって、層エッジの傾斜および位置は、高精度で測定され得り、マスク修正プロセスまたは回路編集プロセスのエンドポインティングは、数ｎｍより小さい、例えば２ｎｍより小さいまたはさらにそれより小さい高精度で可能にされる。
【符号の説明】
【0082】
１ 補正付き電子顕微鏡
３ １次電子ビーム
５ 相互作用エリア
７ サンプル；ウェハまたはマスク
９ 後方散乱電子
１２ 光軸に平行な後方散乱電子
１４ 中間角度の後方散乱電子
１５ 後方散乱角度分布
１６ 大きい角度の後方散乱電子
１７ 取り込み角度
１９ 有効収集角度
２１ シャドウイング角度
２５ サンプルの表面
２７ 弾性後方散乱電子の運動量分布
３１ グリッド電極
３３ 電極
３５ ライナーチューブ
４１ 走査方向
５１ 基板または下層
５３ 吸収層
５５ 傾斜角度
５７ エッジ
６１ 中間ＥＨＴ信号
６３ 低ＥＨＴ信号
６７ 増加したトポグラフィ信号
７１ 欠陥
７３ 欠陥の傾斜角度
７５ エッジ位置のターゲット範囲
７７ 修正済み欠陥
１５０ ガス貯蔵コンテナ
１５２ ガスノズル
１５４ 制御弁
５００ ステージ
６０３ 偏向作用
６０５ 収束作用
６０７ 偏向作用
８００ 制御システム
８１０ 走査および収束制御ユニット
８４０ １次ビーム形成ユニットのための制御ユニット
８５０ ステージコントローラ
８６０ 検出制御ユニット
８８０ 像取得ユニット
９１９ 後方散乱電子の収集アパーチャ
９２１ シャドウ角度２１に対応する後方散乱電子
９２５ 第１の結像モードにおける検出される有効後方散乱電子
９２７ 最小の後方散乱電子強度
９２９ 最大の後方散乱電子強度
９３１ 第１の検出器要素の収集角度
９３３ 基板の強度値
９３５ 層エッジにおける強度曲線の傾斜
１０００ マスク修正用の装置
１０２０ 偏向要素
１０２５ 結像要素
１０３５ イオンガン
１０８０ レーザー
１０８２ レーザービーム
１０８５ 吸引デバイス
１０８７ 真空ポンプ
１０９０ 真空チャンバ
１１００ １次ビーム収束ユニット
１１０２ 対物レンズ
１１０４ コイル
１１０６ ヨーク
１１０８ アキシャルギャップ
１１１０ 走査偏向器
１１１３ 下極ピース
１１１５ 上極ピース
１１２１ 第１の多極補正器
１１２３ 第２の多極補正器
１３０１ 粒子ビーム発生器
１４００ 補正付きビーム形成ユニット
１４０３ 第１のコンデンサーレンズ
１４０５ 第２のコンデンサーレンズ
１４０７ 第１の偏向ユニット
１４０９ 第３のコンデンサーレンズ
１４１１ 第２の偏向ユニット
１４１３ 第３の偏向ユニット
１４１５ 静電ミラー
１５００ ビーム分割器ユニット
１６００ 検出ユニット
１６０３ 第５の偏向ユニット
１６０５ レンズ
１６０７ エネルギーフィルタ
１６１１ 分散ユニット
１６１３ アパーチャストップ
１８００ 電子検出器
１８０１ 検出器セグメント
１８０３ 検出平面
１８５０ アパーチャ
１８５３ 第１のクロスオーバー
１８５５ 第２のクロスオーバー
３ １次電子ビーム
５ 相互作用エリア
７ サンプル；ウェハまたはマスク
９ 後方散乱電子
１２ 光軸に平行な後方散乱電子
１４ 中間角度の後方散乱電子
１５ 後方散乱角度分布
１６ 大きい角度の後方散乱電子
１７ 取り込み角度
１９ 有効収集角度
２１ シャドウイング角度
２５ サンプルの表面
２７ 弾性後方散乱電子の運動量分布
３１ グリッド電極
３３ 電極
３５ ライナーチューブ
４１ 走査方向
５１ 基板または下層
５３ 吸収層
５５ 傾斜角度
５７ エッジ
６１ 中間ＥＨＴ信号
６３ 低ＥＨＴ信号
６７ 増加したトポグラフィ信号
７１ 欠陥
７３ 欠陥の傾斜角度
７５ エッジ位置のターゲット範囲
７７ 修正済み欠陥
１５０ ガス貯蔵コンテナ
１５２ ガスノズル
１５４ 制御弁
５００ ステージ
６０３ 偏向作用
６０５ 収束作用
６０７ 偏向作用
８００ 制御システム
８１０ 走査および収束制御ユニット
８４０ １次ビーム形成ユニットのための制御ユニット
８５０ ステージコントローラ
８６０ 検出制御ユニット
８８０ 像取得ユニット
９１９ 後方散乱電子の収集アパーチャ
９２１ シャドウ角度２１に対応する後方散乱電子
９２５ 第１の結像モードにおける検出される有効後方散乱電子
９２７ 最小の後方散乱電子強度
９２９ 最大の後方散乱電子強度
９３１ 第１の検出器要素の収集角度
９３３ 基板の強度値
９３５ 層エッジにおける強度曲線の傾斜
１０００ マスク修正用の装置
１０２０ 偏向要素
１０２５ 結像要素
１０３５ イオンガン
１０８０ レーザー
１０８２ レーザービーム
１０８５ 吸引デバイス
１０８７ 真空ポンプ
１０９０ 真空チャンバ
１１００ １次ビーム収束ユニット
１１０２ 対物レンズ
１１０４ コイル
１１０６ ヨーク
１１０８ アキシャルギャップ
１１１０ 走査偏向器
１１１３ 下極ピース
１１１５ 上極ピース
１１２１ 第１の多極補正器
１１２３ 第２の多極補正器
１３０１ 粒子ビーム発生器
１４００ 補正付きビーム形成ユニット
１４０３ 第１のコンデンサーレンズ
１４０５ 第２のコンデンサーレンズ
１４０７ 第１の偏向ユニット
１４０９ 第３のコンデンサーレンズ
１４１１ 第２の偏向ユニット
１４１３ 第３の偏向ユニット
１４１５ 静電ミラー
１５００ ビーム分割器ユニット
１６００ 検出ユニット
１６０３ 第５の偏向ユニット
１６０５ レンズ
１６０７ エネルギーフィルタ
１６１１ 分散ユニット
１６１３ アパーチャストップ
１８００ 電子検出器
１８０１ 検出器セグメント
１８０３ 検出平面
１８５０ アパーチャ
１８５３ 第１のクロスオーバー
１８５５ 第２のクロスオーバー
【図1】
【図2】
【図3a)】
【図3b)】
【図3c)】
【図3d)】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10a)】
【図10b)】
【図10c)】
【図11a)】
【図11b)】
【図11c)】
【図12a)】
【図12b)】
【図12c)】
【図13】
【図14a)】
【図14b)】
【図14c)】
【図15a)】
【図15b)】
【図16a)】
【図16b)】
【手続補正書】
【提出日】2024-04-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マスクまたはウェハの検査、修正、または編集のための装置（１０００）であって、－ 補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を使用中に生成するために構成されるビーム形成ユニット（１４００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を低入射エネルギーＬＥでサンプル（７）の表面（２５）に使用中に収束させ、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される電子を含む後方散乱電子ビーム（９）を使用中に収集するための１次ビーム収束ユニット（１１００）と、
－ 後方散乱電子ビーム（９）を検出するための少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記ビーム形成ユニット（１４００）から前記１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、前記後方散乱電子ビーム（９）を前記１次ビーム収束ユニット（１１００）から前記検出ユニット（１６００）に誘導するためのビーム分割ユニット（１５００）と、
－ 前記検出ユニット（１６００）に接続され、前記サンプル（７）の前記表面（２５）のセグメントの検査タスクを実施するように構成される制御ユニット（８００）とを備え、
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも第１の検出信号Ｉ１を生成するために前記少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を用いて前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの少なくとも第１の被選択セグメントを選択的に検出するように構成される、装置（１０００）。
【請求項2】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）、前記ビーム分割ユニット（１５００）、および前記検出ユニット（１６００）は、前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつ前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に対して反対方向に伝搬する、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む前記後方散乱電子ビーム（９）を、使用中に収集し結像する（ｉｍａｇｅ）ように構成される、請求項１に記載の装置（１０００）。
【請求項3】
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも第２の検出信号Ｉ２を生成するために、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントを選択的に検出するようにさらに構成され、前記角度スペクトルの前記第２の被選択セグメントは、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記第１の被選択セグメントと異なる、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項4】
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも調整要素を備え、前記制御ユニット（８００）は、前記少なくとも第１および／または第２の信号Ｉ１および／またはＩ２を選択的に検出するために前記調整要素を制御するように構成される、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項5】
前記調整要素は、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向させるために構成される偏向ユニット（１６０３）、前記後方散乱電子ビーム（９）を収束させるために構成される収束レンズ（１６０５）、調整可能エネルギーフィルタ（１６０７）、または調整可能分散ユニット（１６１１）の少なくとも１つを備える、請求項４に記載の装置（１０００）。
【請求項6】
前記制御ユニット（８００）は、前記角度スペクトルの単一オフアクシスセグメントを選択し、前記角度スペクトルの前記単一オフアクシスセグメントを用いて前記検査タスクを実施するように構成される、請求項３に記載の装置（１０００）。
【請求項7】
前記制御ユニット（８００）は、順次、前記第１の信号Ｉ１を収集するために第１の結像モードで前記検出ユニット（１６００）を調整し、前記サンプル（７）の前記表面（２５）にわたる後続の第２の像走査において前記第２の信号Ｉ２を収集するために第２の結像モードで前記検出ユニット（１６００）を調整するように構成される、請求項３に記載の装置（１０００）。
【請求項8】
前記検出ユニット（１６００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）にわたる単一像走査において、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントに対応する前記第２の信号Ｉ２を、使用中に生成するために、第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える、請求項３に記載の装置（１０００）。
【請求項9】
前記検出ユニット（１６００）は、少なくとも調整要素をさらに備え、前記制御ユニット（８００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１および第２の被選択セグメントを選択的に検出するために前記調整要素を制御するように構成される、請求項８に記載の装置（１０００）。
【請求項10】
前記制御ユニット（８００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）上の構造に関する所定の情報に基づいて前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１および／または第２の被選択セグメントを選択する、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項11】
前記ビーム形成ユニット（１４００）および前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い前記１次電子の低運動エネルギーを用いて、前記補正済み１次電子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に収束させるように構成される、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項12】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超える、好ましくは１．３ラジアンまでの大きい角度で後方散乱電子を収集するために構成される、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項13】
前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１の被選択セグメントは、前記表面（２５）の前記セグメントの前記トポグラフィに対する減少した感度を有する第１の検出信号Ｉ１を生成するために選択される、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項14】
前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記第２の被選択セグメントは、前記表面（２５）の前記セグメントの前記トポグラフィに対する増加した感度を有する第２の検出信号Ｉ２を生成するために選択される、請求項１３に記載の装置（１０００）。
【請求項15】
複数のプロセスガスをサンプル（７）の表面（２５）に提供するための複数のガスノズル（１５２）をさらに備え、前記制御ユニット（８００）は、電子ビーム支援堆積または電子ビーム支援エッチング動作の少なくとも一方を使用中に実施するように構成される、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項16】
前記制御ユニット（８００）は、前記少なくとも第１の検出信号Ｉ１および／または第２の検出信号Ｉ２に基づいて電子ビーム支援修正または編集プロセスを始動または終了するようにさらに構成される、請求項１または２に記載の装置（１０００）。
【請求項17】
マスクまたはウェハの検査、修正、または編集のための方法であって、ａ）低エネルギー電子顕微鏡（１）の像平面（１０１）においてマスクまたはウェハ（７）の検査部位を位置合わせするステップと、
ｂ）前記検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、少なくとも第１の結像モードおよび第２の結像モードを選択するステップと、
ｃ）第１の像信号を取得するために、前記第１の結像モードで低入射エネルギーの１次電子ビーム（３）を用いて第１の像走査を実施するステップと、
ｄ）第２の像信号を取得するために、前記第２の結像モードで低入射エネルギーの前記１次電子ビーム（３）を用いて第２の像走査を実施するステップと、
ｅ）前記検査部位において、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントのトポグラフィ情報および材料組成を導出するために、前記第１および第２の像信号を分析するステップと
を含む、方法。
【請求項18】
ステップｃ）は、－ 検出ユニット（１６００）の調整要素を駆動するために第１の信号を生成すること、
－ 前記第１の結像モードにおいて、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第１の被選択セグメントを検出するために、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向および／または収束させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
ステップｄ）は、－ 検出ユニット（１６００）の調整要素を駆動するために第２の信号を生成すること、
－ 前記第２の結像モードにおいて、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントを検出するために、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向および／または収束させることをさらに含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項20】
最小強度（９２７）、最大強度（９２９）、シャドウ領域の幅または拡張部ｄｘ、最小強度位置Ｍｘ、および／または層エッジにおける像信号の傾斜（９３５）；または、上記値の少なくとも１つの値の前記第１の像信号と前記第２の像信号との差の少なくとも１つを決定することをさらに含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項21】
層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定することをさらに含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項22】
層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または微小欠陥の少なくとも１つに対応する訓練または参照データのセットを用いた機械学習アルゴリズムの適用をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記マスクまたはウェハ（７）の前記検査部位に関する所定の情報を受信するステップをさらに含み、少なくとも第１の結像モードおよび第２の結像モードを選択することは、前記所定の情報に基づいて実施される、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項24】
前記検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、前記少なくとも第１および第２の結像モードを決定し記憶するステップをさらに含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項25】
前記少なくとも第１および第２の結像モードを決定するステップは、－ 低入射エネルギーの１次電子ビーム（９）を用いて少なくとも２つの像走査のシーケンスを実施するステップであって、前記少なくとも２つの像走査はそれぞれ、前記検査部位において前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの異なる被選択セグメントを有する、実施するステップと、
－ 像走査の前記シーケンスから少なくとも第１および第２の結像モードを決定するステップと、
－ 後続の同様の検査部位について少なくとも第１および第２の結像モードを記憶するステップとを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記検査部位において、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、前記少なくとも第１および第２の結像モードを前記決定することは、複数の訓練または参照像信号を使用する機械学習アルゴリズムに従って実施される、請求項２４に記載の方法。
【請求項27】
電子ビーム支援修正または編集プロセスを始動または終了するステップをさらに含む、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項28】
低入射エネルギーＬＥで補正済み１次電子ビームを用いてサンプル（７）の表面（２）を調査するための低エネルギー電子顕微鏡（１）であって、－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を使用中に生成するために構成されるビーム形成ユニット（１４００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に使用中に収束させ、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される電子を含む後方散乱電子ビーム（９）を使用中に収集するための１次ビーム収束ユニット（１１００）と、
－ 前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの少なくとも第１のセグメントを検出し、少なくとも第１の検出信号Ｉ１を生成するための、少なくとも第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記ビーム形成ユニット（１４００）から前記１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、前記後方散乱電子ビーム（９）であって、前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつ前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に対して反対方向に伝搬する、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む、前記後方散乱電子ビーム（９）を前記１次ビーム収束ユニット（１１００）から前記検出ユニット（１６００）に誘導するためのビーム分割ユニット（１５００）と、
－ 前記検出ユニット（１６００）に接続された制御ユニット（８００）とを備え、
前記検出ユニット（１６００）は、調整要素をさらに備え、
前記制御ユニット（８００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの前記少なくとも第１の被選択セグメントを第１の結像モードで選択するために前記調整要素を制御するように構成される、低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項29】
前記調整要素は、前記後方散乱電子ビーム（９）を偏向させるために構成される偏向ユニット（１６０３）、前記後方散乱電子ビーム（９）を収束させるために構成される収束レンズ（１６０５）、調整可能エネルギーフィルタ（１６０７）、または調整可能分散ユニット（１６１１）の少なくとも１つを備える、請求項２８に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項30】
前記制御ユニット（８００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される後方散乱電子（９）に対応する前記角度スペクトルのオフアクシスセグメントを選択するために、前記調整要素を制御するように構成される、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項31】
前記制御ユニット（８００）は、前記第１の被選択セグメントと異なる前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントを第２の結像モードで選択するために、前記調整要素を制御するようにさらに構成される、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項32】
前記制御ユニット（８００）は、順次、前記第１の結像モードで前記サンプル（７）の前記表面（２５）のセグメントの第１の像走査を実施し、前記第２の結像モードで前記表面（２５）の同じセグメントの第２の像走査を実施するようにさらに構成される、請求項３１に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項33】
前記検出ユニット（１６００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第２の被選択セグメントに対応する第２の信号Ｉ２を、使用中に生成するために、第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項34】
前記ビーム形成ユニット（１４００）および前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記補正済み１次電子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に収束させ、前記１次電子ビーム（３）を、前記サンプル表面（２５）に達する前に、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い運動エネルギーに減速させるように構成される、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項35】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超える、好ましくは最大で１．３ラジアンまでの大きい角度で後方散乱電子を収集するように構成される、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項36】
前記制御ユニット（８００）は、トポグラフィ効果の検出および抽出に適する、および、前記マスクまたはウェハ（７）の前記表面（２５）の前記セグメントの材料コントラストからトポグラフィ効果を分離するのに適する、前記少なくとも第１および第２の結像モードを決定するようにさらに構成される、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項37】
前記制御ユニット（８００）は、層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で決定するようにさらに構成される、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項38】
静電ミラー補正器（１４１５）をさらに備える、請求項２８または２９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項39】
低入射エネルギーＬＥで補正済み１次電子ビームを用いてサンプル（７）の表面（２）を調査するための低エネルギー電子顕微鏡（１）であって、－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を使用中に生成するために構成されるビーム形成ユニット（１４００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に使用中に収束させ、前記サンプル（７）の前記表面（２５）から大きい角度で散乱される電子を含む後方散乱電子ビーム（９）を使用中に収集するための１次ビーム収束ユニット（１１００）と、
－ 前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第１のセグメントを検出し、第１の検出信号Ｉ１を生成するための、第１の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）を有する検出ユニット（１６００）と、
－ 前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）を前記ビーム形成ユニット（１４００）から前記１次ビーム収束ユニット（１１００）に使用中に誘導し、前記後方散乱電子ビーム（９）であって、前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に平行にかつ前記補正済み１次荷電粒子ビーム（３）に対して反対方向に伝搬する、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルのアキシャルセグメントを含む、前記後方散乱電子ビーム（９）を前記１次ビーム収束ユニット（１１００）から前記検出ユニット（１６００）に誘導するためのビーム分割ユニット（１５００）とを備え、
前記検出ユニット（１６００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの少なくとも第２のセグメントを検出し、前記第１の信号Ｉ１と異なる第２の検出信号Ｉ２を生成するための少なくとも第２の閉じ込め式検出器セグメント（１８０１）をさらに備える、低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項40】
前記検出ユニット（１６００）は、前記後方散乱電子ビーム（９）の前記角度スペクトルの第３の被選択セグメントに対応する第３の信号Ｉ３を、使用中に生成するために、第３の閉じ込め式検出器セグメント（１８０２）を備える、請求項３９に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項41】
前記ビーム形成ユニット（１４００）および前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記補正済み１次電子ビーム（３）を前記サンプル（７）の前記表面（２５）に収束させ、前記１次電子ビーム（３）を、前記サンプル表面（２５）に達する前に、４００ｅＶより低い、好ましくは３００ｅＶより低い、さらにより好ましくは２００ｅＶより低い、またはさらにより好ましくは１５０ｅＶより低い運動エネルギーに減速させるように構成される、請求項３９または４０に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項42】
前記１次ビーム収束ユニット（１１００）は、前記サンプル（７）の前記表面（２５）の垂線から０．７ラジアンを超える、好ましくは１．３ラジアンまでの大きい角度で後方散乱電子を収集するように構成される、請求項３９または４０に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項43】
前記制御ユニット（８００）は、層エッジのエッジ位置；フィーチャ寸法；エッジ粗さ；エッジ傾斜；または、微小欠陥の少なくとも１つを、２ｎｍより小さい、好ましくは１ｎｍより小さい、さらにより好ましくは０．５ｎｍより小さい正確度で、前記少なくとも第１および第２の検出信号Ｉ１およびＩ２から決定するようにさらに構成される、請求項３９または４０に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【請求項44】
静電ミラー補正器（１４１５）をさらに備える、請求項３９または４０に記載の低エネルギー電子顕微鏡（１）。
【国際調査報告】