JP2003500821A - 二重ビームを備えた二次電子放射顕微鏡のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】 サンプルを検査するための装置が開示されている。その装置は、第１の範囲のエネルギレベルを持つ第１の電子ビームをサンプルの第１の領域に方向付けるよう構成された第１の電子ビーム発生器と、第２の範囲のエネルギレベルを持つ第２の電子ビームをサンプルの第２の領域に方向付けるよう構成された第２の電子ビーム発生器とを備える。サンプルの第２の領域は、少なくとも一部で第１の領域と重なっており、エネルギレベルの第２の範囲は、第１の電子ビームによって引き起こされた電荷蓄積が抑制されるように、第１の範囲と異なっている。その装置は、さらに、サンプルと第１および第２の電子ビームとの相互作用の結果としてサンプルから生じる二次電子を検出するよう構成された検出器を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、一般に、物体の表面を微視的に検査するため、より詳細には、半導
体デバイス内の層を検査するために電子ビームを用いる装置および方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】

半導体の微細構造の検査には、様々な方法が用いられてきた。半導体チップ製
造分野においては、表層の微細な欠陥によってチップが機能するか否かが決まる
ため、これらの検査は、その分野では重要な地位を占めている。例えば、間にあ
る絶縁層の穴すなわちバイアはしばしば、外側にある２つの導電層間を電気的に
接続するための物理的なコンジットを提供する。これらの穴すなわちバイアが、
十分にエッチングされていないか、もしくは異物に塞がれている場合、電気的な
接続を確立できず、チップ全体が機能しないことがある。半導体層の表面にある
微細な欠陥の検査は、チップの適切な機能を保証するために必要である。

【０００３】 電子ビームは、他のサンプル検査機構をしのぐいくつかの利点を持っている。
光ビームでは、本質的に約１００ｎｍ〜２００ｎｍが解像度の限界であるが、電
子ビームは、数ナノメータほどの形状サイズを検査できる。電子ビームは、静電
素子および電磁素子によってかなり容易に操作され、確実に、Ｘ線よりも生成お
よび操作が容易である。

【０００４】 半導体の欠陥検査において、電子ビームは、光学ビームほど多くの偽陽性（素
子に欠陥があると誤って認識されること）を生じることはない。光学ビームは、
カラーノイズや結晶粒組織の問題に敏感であるが、電子ビームは、それらの問題
に敏感ではない。特に、酸化物トレンチとポリシリコン配線は、結晶粒組織ゆえ
に光学ビームでは偽陽性が出る傾向にある。

【０００５】 表面構造の検査のために、電子ビームを用いた様々なアプローチがなされてき
た。低電圧走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、一次電子の狭いビームが、表面に
わたってラスタ走査され、二次電子が放出される。走査型電子顕微鏡のビーム内
の一次電子が、ある特定の既知の電子エネルギ（Ｅ２とする）に近い場合、ＳＥ
Ｍに関しては電荷蓄積の問題が最小限であるため、サンプルの表面は、比較的中
性のままになる。しかしながら、表面の各ピクセルを順番に取得してゆくため、
走査型電子顕微鏡によるラスタ走査は遅い。さらに、ビームのパターンを制御す
るために、複雑で高価な電子ビーム操作システムが必要である。

【０００６】 別のアプローチは、光電子放射顕微鏡（ＰＥＭもしくはＰＥＥＭ）と呼ばれる
。その方法では、対象となるサンプルの表面に光子が当てられ、光電効果によっ
て、その表面から電子が放出される。しかしながら、絶縁作用のある表面では、
その表面からの正味の電子フラックスがあるため、これらの電子の放出は、サン
プル表面上に正味の正電荷を生成する。サンプルは、放出電子がなくなる、すな
わち電子崩壊が起こるまで、正に荷電し続ける。この電荷蓄積は、絶縁材料を画
像化する際に特に問題である。

【０００７】 電子ビームを用いて表面を検査する別の方法は、低エネルギ電子顕微鏡（ＬＥ
ＥＭ）として知られている。その方法では、低エネルギ電子の比較的広いビーム
が、サンプル表面に入射するように方向付けられ、サンプルから反射した電子が
検出される。しかしながら、サンプル表面に当てられた電子すべてがその表面か
ら離れるのに十分なエネルギを持っているわけではないため、ＬＥＥＭは、同様
の電荷蓄積の問題を抱え、その問題により、サンプルにさらなる電子が衝突する
ことが妨げられ、その表面の像が歪んだり、影ができたりする。

【０００８】 いくつかの従来技術に関する出版物が、顕微鏡で電子ビームを用いる様々なア
プローチを論じているが、電荷蓄積の問題を低減もしくは排除した上で並列画像
化を用いる方法を確定したものはない。これらのアプローチの内の一つは、「Th
e Continuing Development of Low-Energy Electron Microscopy for Character
izing Surfaces」、Review of Scientific Instruments、６３（１２）、１９９
２年１２月、５５１３〜５５３２ページにLee H. Veneklasenによって記述され
ている。Vaneklasenは一般に、電子発生源とサンプル間のＬＥＥＭの電子ポテン
シャル差は、０から数ｋｅＶまでの間で調節できると述べているが、荷電の問題
を認識しておらず、その解決法も提示していない。

【０００９】 それゆえ、サンプル表面の検査に電子ビームを用いる方法および装置で、電荷
蓄積の問題を最小限にすると共にサンプル表面の検査速度を増加させたものが求
められている。

【００１０】

【発明の概要】

したがって、本発明は、並列画像化のための装置および方法を提供することに
より、上述の問題に対処する。一般的に言うと、第１のビームは、サンプルの比
較的広い範囲の画像を生成するために用いられる。並列画像化は、比較的広いビ
ームを用いることにより実現される。第１のビームよりも衝突エネルギが低い第
２のビームは、第１のビームから生じることのあるサンプル上の正電荷蓄積を低
減するために用いることができる。

【００１１】 一実施形態では、サンプルを検査するための装置が開示されている。その装置
は少なくとも、第１の範囲のエネルギレベルを持つ第１の電子ビームをサンプル
の第１の領域に方向付けるよう構成された第１の電子ビーム発生器と、第２の範
囲のエネルギレベルを持つ第２の電子ビームをサンプルの第２の領域に方向付け
るよう構成された第２の電子ビーム発生器とを備える。サンプルの第２の領域は
、少なくとも部分的に第１の領域と重なっており、エネルギレベルの第２の範囲
は、第１の電子ビームによって引き起こされる電荷蓄積が抑制されるように、第
１の範囲と異なっている。その装置は、さらに、サンプルと第１および第２の電
子ビームとの相互作用の結果としてサンプルから生じる二次電子を検出するよう
構成された検出器を備える。好ましい実施形態では、第１の電子ビームは、並列
マルチピクセル画像化に適した幅を持ち、第１および第２の電子ビーム発生器は
、第１および第２のビームを同時に発生させるよう構成されている。

【００１２】 別の実施形態では、荷電粒子のビームに表面を曝露する際に表面の荷電を抑制
するための方法が開示されている。表面は、第１のビーム内の第１の電子群に曝
露される。第１の電子群は、第１の範囲内のエネルギを持っている。表面は、第
２のビーム内の第２の電子群に曝露される。第２の電子群は、第１の範囲とは異
なる第２の範囲内のエネルギを持っている。エネルギの第２の範囲は、表面に衝
突する第２の群の電子を提供し、その表面の正電荷を減らすような範囲に前もっ
て決定されている。好ましい実施形態では、表面は、前記第１の電子群と前記第
２の電子群に同時に曝露される。

【００１３】 本発明には、いくつかの利点がある。例えば、この装置および方法は、多数の
ピクセルに対する検出器アレイ上での並列画像化を可能とするため、従来の走査
型電子顕微鏡およびその方法よりも高速でノイズが小さいという特性を持つ。さ
らに、電子ビーム走査システムは必要なく、電子ビーム電流の密度はそれ程高く
ないため、傷のつきやすいサンプルを傷つける可能性が低減されている。

【００１４】 本発明のこれらおよび他の特徴と利点は、以下に続く本発明の詳説と本発明の
原理を例示的に示す添付図面においてさらに詳細に提示されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】

ここで、本発明の具体的な実施形態を詳細に参照する。これらの具体的な実施
形態の例は、添付図面に示されている。本発明は、これらの具体的な実施形態に
即して説明されるのだが、説明された実施形態に本発明を限定する意図がないこ
とは理解されるだろう。逆に、添付された特許請求の範囲によって規定される本
発明の趣旨および範囲内に含まれるような代替物、修正物、等価物を網羅するこ
とを意図している。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多く
の詳細が示されている。 本発明は、これらの詳細の一部もしくはすべてがなく
とも実施可能である。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため
、周知の工程動作の説明は省略している。

【００１６】 図１は、本発明の一実施形態にしたがって二重ビームを有する二次電子放射顕
微鏡（ＳＥＥＭ）装置１００の基本的な構成を示す図である。ＳＥＥＭ１００は
、それぞれ軌道１２および７に沿って一次電子ｅ₁のビームを放射する２つの電
子銃発生源１０および８を備える。

【００１７】 電子ビームはそれぞれ、電子レンズ１３によってコリメートされ、その後も軌
道１２および７に沿って進む。次いで、磁気ビーム分離器１４が、コリメートさ
れた電子ビームの進路を曲げることにより、電子ビームは、検査されるサンプル
９の表面に垂直な電子光学軸ＯＡに沿って入射する。換言すれば、２本のビーム
は、ほぼ同時にサンプルの同じ領域に当たるよう方向付けられる。

【００１８】 一方のビームの衝突エネルギは、サンプル表面の電荷のバランスを保つように
選択される。一実施形態では、一方のビームは、１ｋｅＶの水準の衝突エネルギ
を持っている。第１のビームの衝突エネルギは、サンプルの荷電が中性となるよ
うに選択されてよいが、ある種の材料（例えば、絶縁体）では、第１のビームが
、サンプル表面上で正味の正電荷蓄積を生じさせる。すなわち、高エネルギのビ
ームによって表面に発生される強い電界によって、電子がサンプルから失われる
のである。それゆえ、高エネルギビームから生じるサンプル上の正電荷蓄積を低
減するために、第１の高エネルギビームに併せて、衝突エネルギの低い第２のビ
ームが用いられる。低エネルギビームは、約０ｅＶのエネルギを持つことが好ま
しい。

【００１９】 理論的に、第２のビームの衝突エネルギは、サンプルの表面電圧が所定の電圧
値に固定されるように選択される。電圧の低いビームが用いられる際には、サン
プルの表面は、ワイヤによって電極（すなわち、第２の低ビームの電子発生源）
に電気的に接続されるようなものである。この電圧固定メカニズムは、基板材料
の範囲が比較的広くても表面が荷電しないように、自動的に表面の電圧を固定す
る方法を提供する。

【００２０】 一実施形態では、低エネルギビームは、約０ｅＶの衝突エネルギを持つ。この
値により、高エネルギビームから生じる正電荷蓄積の低減が容易になる。理論的
に、低エネルギ内の電子は、二次もしくは後方散乱電子の放出を引き起こすほど
のエネルギを持っていない。これらの低エネルギ電子は、それらがない場合に高
エネルギビームによって引き起こされる表面荷電をすべて補償する。低エネルギ
電子は、表面が正に荷電した際に表面に衝突し、この正電荷を排除する。表面の
正の荷電が十分でないと、これらの電子は衝突しない。

【００２１】 対物電子レンズ１５は、一次電子ｅ₁の焦点を合わせ、２本の重複ビームを生
成する。低エネルギビームは、高エネルギビーム以上の広さのスポットサイズを
持つことが好ましい。すなわち、低エネルギビームは、高エネルギビームのスポ
ットと同等であるかもしくはそれを包含するスポットに照射する。それゆえ、低
エネルギビームは、高エネルギビームのスポット領域全体の正電荷蓄積を低減す
ることを促進できる。ビーム焦点システムの照準ミスを補償するには、低エネル
ギビームに対してより広いスポットサイズが必要となる。

【００２２】 ２本のビームからサンプル９への電子ビームスポットのサイズは、０．１〜１
００ミリメートルの範囲であることが好ましく、約１〜２ミリメートルであれば
さらに好ましい。サンプルや画像化面でのビームのサイズは、解像度と画像取得
率を制御するズーム画像化システムによって随意的に変えることができる。いず
れにしても、周辺効果を排除することが望まれる場合には、ビームの幅は、画像
面にある検出器よりも広い必要があり、検出器の固有面積の少なくとも２倍であ
ることが好ましい。

【００２３】 一次電子ｅ₁は、サンプル９に入射すると、電子ｅ₂（二次電子、後方散乱電子
、もしくは反射電子）を発生させる。電子ｅ₂は、検査表面に垂直な軸ＯＡに沿
って対物電子レンズ１５へと戻り、そこで再びコリメートされる。磁気ビーム分
離器１４は、画像軌道１６に沿って進むように電子ｅ₂を曲げる。画像軌道１６
に沿って進む電子ビームは、投影電子レンズ１９によって検出器２０の画像化面
に焦点を合わされる。

【００２４】 検出器２０は、二次電子の検出に適していればどのような形状でもよい。例え
ば、検出器２０は、電子ビームを光ビームに変換するための電子画像化装置（例
えば、ＹＡＧスクリーン２０ａ）を備えていてもよい。次に、光ビームは、カメ
ラもしくは好ましくは時間遅延集積（ＴＤＩ）光検出器もしくは電子検出器２０
ｂによって検出されてもよい。ＴＤＩ光検出器の動作は、Ｃｈａｄｗｉｃｋ等の
ＵＳＰ 4,877,326に開示されており、参照によって本明細書に組み入れられてい
る。あるいは、画像情報は、電子画像化装置すなわちＹＡＧスクリーンを用いず
に「背面薄型（back thinned）」ＴＤＩ電子検出器から直接的に処理されてもよ
い。ＴＤＩ検出器から集められた信号を処理し、他のデータと比較することによ
り、基板を検査し、起こりうる欠陥と他の形状を識別および／または区別するこ
とができる。そのような処理と比較は、ダイツーダイモードで実行することがで
きる。そのモードでは、選択された半導体ダイの名目上同一の部分が、他のもの
と比較され、その差異が欠陥を表すことになる。そのような処理と比較は、代わ
りにもしくは追加としてアレイモードで実行することができる。そのモードでは
、単一の半導体ダイ上の繰り返しアレイの名目上同一の部分が、他のものと比較
され、その差異が欠陥を表すことになる。また、そのような処理と比較は、ダイ
ツーデータベースモードで実行することができる。そのモードでは、基板の検査
部分からのデータ（例えば、画像）が、参照データベースから引き出された対応
データと比較される。参照データベースは、基板の検査部分の画像生成に用いら
れるデータベースから引き出されてもよいし、そのデータベースと同一であって
もよい。あるいは、参照データベースは、部分繰り返しもしくは予測どおりに変
化する設計を持つアレイ、その他の繰り返し構造、試験構造のような構造の予測
画像に対応する他のルールから引き出すこともできる。

【００２５】 図２は、ＬＥＥＭ、ＳＥＭ、ＳＥＥＭのような単一入射電子ビーム検査技術の
一次電子エネルギ特性に対して電荷比を示したグラフである。生成比ηは、表面
によって放出された電子の数ｅ₂を表面に入射した電子の数ｅ₁で割って求められ
る。それゆえ、ηが一定の値でなければ必ず、正味の電荷蓄積が生じるであろう
から、生成比ηは、検査される表面の電荷蓄積の量を規定する。生成比が１より
も大きい場合には、入射するよりも放出される電子の方が多く、その結果、表面
に正味の正電荷が存在することが示唆され、逆に、生成比が１よりも小さい場合
には、放出されるよりも表面に入射する電子の方が多く、その結果、負の電荷が
蓄積することが示唆される。

【００２６】 生成カーブＣは、実験的に求められた数学関数であり、典型的なサンプル基板
に対して、様々な入射電子エネルギＥでの生成比を規定する。図２に示すように
、線分Ｌは、電荷平衡η＝１を示す線分であり、電荷バランスが実現する、すな
わちｅ₂／ｅ₁＝１となるのは生成カーブＣの３点のみである。これらの３点は、
Ｅ₀＝０、Ｅ₁、Ｅ₂である。（エネルギＥ０＝０は、電子がサンプルに入射しな
い状態を示すため、本発明の趣旨に沿わない）。線分Ｌと生成カーブＣの間の領
域Ｉでは、ｅ₁よりもｅ₂が大きいため、過剰な負電荷が存在する。線分Ｌと生成
カーブＣの間の領域ＩＩでは、ｅ₂よりもｅ₁が大きいため、過剰な正電荷が存在
する。すなわち、入射する一次電子よりも放出される二次電子の方が多い。線分
Ｌと生成カーブＣの間の領域ＩＩＩでは、電荷の蓄積が再び負になる。

【００２７】 図２から、生成カーブＣには、Ｅ₁およびＥ₂の２点しか、電荷バランスが存在
しうる特異点がないことがわかる。問題は、実際に安定しているのは点Ｅ₂のみ
であるということである。すなわち、サンプル表面に入射する一次電子のエネル
ギＥが、Ｅ₁からいずれかの方向に少量すなわちΔＥ₁だけ変化した場合、電荷バ
ランスは即座に失われる。電荷バランスηは、Ｅ₁が＋ΔＥ₂からまたは−ΔＥ₂
から接近されると、それに応じて、次第に負もしくは正になり、ビームエネルギ
を点Ｅ₂に戻してしまう。Ｅ₁およびＥ₂の値は、二酸化ケイ素、アルミニウム、
ポリシリコンなどの様々な基板から実験的に決定された。基板はそれぞれ、固有
の生成カーブを持つが、これらの生成カーブの全体的な形は図に示したとおりで
ある。

【００２８】 図２は、電子ビーム検査の過去の技術に関する問題を図で示し、親出願に説明
されているＳＥＥＭ技術が予想外の利点を提供する理由を示すものである。低エ
ネルギ電子顕微鏡（ＬＥＥＭ）は一般に、１００ｅＶ以下の電子エネルギを用い
てＥ₁未満で動作した。点Ｅ₁は不安定なので、ＬＥＥＭには、電荷蓄積の問題が
あった。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、安定であるＥ₂のすぐ下の値で動作し
たので、ＳＥＭには電荷蓄積の問題はなかったが、走査が必要なため、まさに低
速である。本発明以前には、本発明のＳＥＥＭ技術によって認識されるように、
比較的高いエネルギ（例えば、Ｅ₂）でＬＥＥＭ並列画像化システムの比較的広
いビームを発することは誰も考えなかったと思われる。したがって、本発明のＳ
ＥＥＭ技術は、ＬＥＥＭの並列画像化とＳＥＭの電荷バランスを組み合わせると
いう利点を最初に認識したものである。

【００２９】 理論上は、Ｅ₂で比較的広いビームを作動させることができるのだが、サンプ
ル上で電荷蓄積を起こすことなしに安定した衝突エネルギ（例えば、Ｅ₂）で広
いビームを維持することは困難であろう。Ｅ₂の値は、材料の組成によって決ま
るため、ビームがサンプル上を移動し、材料組成の異なる様々な構造を越える際
に必然的に変化する。それゆえ、ＳＥＥＭ装置が、サンプルの第１の材料上の最
初のビーム位置に対してＥ２で動作するよう初めに構成されたとしても、ビーム
がサンプル上の異なる材料を横切る際に、衝突エネルギはＥ₂からずれるだろう
。したがって、本発明は、発生しうる電荷蓄積を補償するために、低衝突エネル
ギの第２のビームを提供する。

【００３０】 第２のビームが正電荷蓄積を補償するから、電荷蓄積を最小限に抑えるという
目的から第１のビームをＥ₂で動作させる必要はないという利点がある。高エネ
ルギビームは、Ｅ₁とＥ₂の間で動作することが好ましく、Ｅ₁とＥ₂の間の生成ピ
ークで動作することがさらに好ましい。表面の電圧が、選択された範囲に固定さ
れるように、ビームのエネルギとフラックスを適切に選択することによって、局
所的な電荷平衡が自動的に確立されてもよい。高エネルギビームのエネルギは、
サンプル表面に正荷電の効果が発生するように選択されてもよい（例えば、生成
比が１より大きくなるように）。それゆえ、高エネルギビームは、入射する高エ
ネルギビームから吸収されるよりも多くの二次および後方散乱電子を表面から放
出させる。例えば、ほとんどの材料に対して、約１００ｅＶから約２０００ｅＶ
の範囲の衝突エネルギが用いられてよい。低エネルギビームのエネルギは、ビー
ムが正に荷電したサンプル表面に引き付けられ、そのような正の電荷を打ち消す
ように選択される。高エネルギビームの少なくとも２倍の電流密度を持つ低エネ
ルギビームが、サンプル表面の電圧の平衡を維持するのに上手く働くと思われる
。それゆえ、そのような低エネルギビームが好ましい。低エネルギビームと組み
合わせて高エネルギビームを構成、使用するためのいくつかの実施形態が、上に
参照された２０００年５月１５日提出の米国仮出願の中に説明されている。その
出願は、完全に本明細書に組み入れられる。

【００３１】 上述の目的のためには、一次電子のエネルギがサンプルの表面で計測される必
要があることに注意すべきである。対物電子レンズ１５によって焦点を合わせら
れた電子のエネルギは一般に、衝突エネルギと呼ばれるサンプル上での電子のエ
ネルギとは異なる。この衝突エネルギは、予測が容易でないことが多い。衝突エ
ネルギは、ビームの電流密度、サンプルの材料、表面の電界のような要素によっ
て決まる。

【００３２】 図３は、４つの技術、ＰＥＥＭ、ＬＥＥＭ、ＳＥＭ、ＳＥＥＭの違いと利点を
まとめた表である。ＰＥＥＭは、一次電子の代わりに光子を用いて二次電子を放
出させる。ＰＥＥＭについては、光子によって二次電子がサンプル表面からはじ
き出されるため、絶縁サンプルの目標材料上に正電荷蓄積が生じるという問題が
あるが、これらの二次電子に置き換わる負の荷電粒子はない。ＰＥＥＭの検査光
子ビームは、広くてもよいため、並列画像化が実現できる。

【００３３】 低エネルギ電子顕微鏡（ＬＥＥＭ）では、一次電子の広いビームが、検査され
る表面に発射され、並列画像化が実現できる。これらの一次電子は、比較的エネ
ルギが低く、画像化方法は、表面からこれらの低エネルギ電子を反射する工程を
含んでいる。低エネルギ電子のみが入射するため、一次電子は反射されるが、二
次電子はほとんど放出されない。また、これらの電子は、サンプル表面から脱出
するのに十分なエネルギを持っていないため、低エネルギは、負電荷の蓄積を示
唆するものである。

【００３４】 走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では、電子ビームの焦点が、狭いスポットサイズ
に合わせられるため、比較的低速のラスタ走査画像化を用いる必要がある。しか
しながら、ＳＥＭは、生成カーブの安定点Ｅ₂で入射するエネルギの高い一次ソ
ース電子（source electron）を発生させることで、電荷中性化の動作を実現す
る。エネルギの高い一次電子は、ＳＥＭ内で二次電子を発生させる。

【００３５】 本発明の二次電子放射顕微鏡（ＳＥＥＭ）技術では、エネルギの高い一次電子
のビームは、あるエネルギでサンプル表面に向けられる。比較的広い一次電子の
ビームが導入されるため、ＳＥＭ画像化よりもかなり高速な並列画像化が可能と
なる。さらに、サンプルの荷電が中性を保つように、これらの一次電子は、エネ
ルギＥ２で入射することもでき、かなり低いエネルギの電子と共に入射すること
もできる。このように、ＳＥＥＭは、ＬＥＥＭとＳＥＭの最も好ましい特性を兼
ね備えている。

【００３６】 図４および５は、走査型電子顕微鏡と二次電子放射顕微鏡それぞれの画像化方
法を比較して示したものである。図４において、走査型電子顕微鏡は、電子のビ
ーム４１を発生させ、固有の面積Ｄを持つサンプル４２の表面に方向付ける。ビ
ーム４１は、５〜１００ナノメータ（５０〜１０００オングストローム）の範囲
の幅「ｗ」を持つ。このビーム４１は、サンプル４２の表面を横切って経路４３
で示されるパターンでラスタ走査される。（走査線の数は、図解のために大幅に
減らされている）。ラスタ経路４３に沿って移動するようにビーム４１を制御す
るために、検査システムが、電子ビーム４１を電磁気的に偏向させるための電子
ビーム操作装置を備えることが好ましい。静電偏向を代わりに用いてもよいし、
併せて用いてもよい。

【００３７】 図５は、本発明の二次電子放射顕微鏡検査技術の並列画像化を示す。ビーム５
４は、電子銃発生源から発せられ、サンプル５５の表面の上では、通例約１〜２
ミリメートルの幅「Ｗ」を持つ。サンプル５５は、固有の面積Ｄを持つが、それ
は、電子ビームの幅Ｗよりもはるかに大きい。ＳＥＥＭでは、電子ビーム５４の
幅がＳＥＭよりもはるかに大きいが、それでも、サンプル５５を走査するために
ビームに対してサンプル５５を動かすことは、可能かつ必要であろう。しかしな
がら、好ましい実施形態では、ＳＥＥＭは、ビーム５４に対してサンプル５５の
台を機械的に動かすだけでよく、ビーム４１を電磁気的に操作する電子ビーム偏
向システムは必要としない。もちろん、電磁気および／または静電偏向が、用い
られてもよく、台の振動を補償したり、曲がった軌道に沿って広いビームを操作
したりする場合には有効だろう。本発明のＳＥＥＭ検査システムは、数千ないし
数百万のピクセルを並列で画像化するため、ＳＥＭ検査システムよりもはるかに
高速で動作できる。

【００３８】 図５は、さらに、ビーム５４内の並列マルチピクセル画像化領域５６を示すた
めに、サンプル５５上のビーム５４の画像化部分の拡大図を示している。長方形
の検出器アレイ領域５６は、ビーム５４の中央部分を占め、画像化アパーチャを
規定している。（検出器アレイは、時間遅延集積（ＴＤＩ）もしくは非集積タイ
プのいずれかである。検出器アレイ５６は、約５０万〜１００万ピクセルを並列
で画像化する。

【００３９】 したがって、ＳＥＥＭは、検出器アレイ内のピクセルの数によって、ＳＥＭの
５０万〜１００万倍高速である。ＳＥＥＭが１つのピクセルを見るのに１ミリ秒
を費やすとすれば、ＳＥＭは、１００ＭＨｚで同じデータフレームを取り込むの
にそのピクセルに対して１ないし２ナノ秒しか費やすことができない。したがっ
て、ＳＥＥＭ内のサンプル表面の電流密度は、ＳＥＭの１０⁶倍（すなわち、１
００万倍）小さく、その結果、サンプルの損傷が小さい。例えば、良好な画像を
得るためにピクセルあたり１０，０００の電子が必要であるとすれば、ＳＥＭは
、単位時間あたりにさらに大量の電子をピクセルスポットに当てる必要がある。
ＳＥＥＭでは、同時に１００万ピクセルが画像化されるため、より長い時間にわ
たって同数の電子が放出される。

【００４０】 さらに、ＳＥＥＭは、ＳＥＭよりも優れたノイズ低減特性を持っている。１０
０ＭＨｚでは、ＳＥＭは、１ナノ秒で各ピクセルを見るが、ＳＥＥＭは、１ミリ
秒で各ピクセルを見る。したがって、ＳＥＥＭが、１ｋＨｚより上のノイズを平
均化するのに対し、ＳＥＭは、１００ＭＨｚより上のノイズしか平均化できない
。このことは、欠陥検出の用途では、偽陽性がより少なく、信号対ノイズ比がよ
り優れていることを表す。

【００４１】 第１の高エネルギのビームと共に第２の低エネルギのビームを用いて電荷蓄積
を抑制する好ましい方法に加えて、ＳＥＥＭは、サンプル５５にビーム５４を過
剰に照射し（flooding）、周辺効果を排除するためにビーム５４の中央部のみを
画像化することによって電荷抑制においてさらなる利点を得ることができる。通
例、画像化する表面の電荷が不均一であると、ビームの偏向によって画像に歪み
が生じる。ビーム直径の境界の外には電子フラックスがないため、ビーム５４周
辺のサンプル表面は、ビーム内部の表面ほど電荷の分布が均一ではない。ビーム
がすでに走査された領域に荷電が残るため、さらなる周辺効果がある。検出器ア
レイ領域５６の画像化範囲よりも広い範囲５４にビームを過剰に照射することに
より、これらの画像化の歪みは回避される。ＳＥＭでは、さらに開口するにはビ
ームの直径が小さすぎるため、周辺効果は、この方法によっては排除できない。
表面の電荷蓄積の影響を低減するためのさらなる方法は、MonahanのUSP 5,302,
828に開示されており、参照によって本明細書に組み入れられる。

【００４２】 本発明は随意的に、サンプルの電荷バランスを保つためのさらに別の追加手段
を含んでいてもよい。１つの可能性としては、サンプルに電極を取り付けて補助
的な電界を印加する方法がある。電圧制御が、電極に電流を供給することにより
、電荷バランスの安定性に対してさらなる自由度を持たせる。もう１つの可能性
としては、サンプルを含む真空チャンバ内にアルゴンなどの低圧ガスを導入し、
電荷バランスを制御する方法がある。低圧ガスは、サンプルへの過度の電荷の蓄
積を防ぐ働きを持つ。上述の技術は、サンプルの電荷の安定性を保つための追加
抑制手段の例示であって、包括的なものではなく、電荷抑制の制御のために別の
そのような技術が存在してもよいし後に発見されてもよい。

【００４３】 上記Monahanの過剰照射（flooding）法と共に、これら追加の電荷抑制手段が
随意的に用いられてもよい。材料のＥ２値に対してある特定のエネルギの電子ビ
ームを用いることは、安定した電荷バランスを保つための１つの方法である。二
次低エネルギビーム、過剰照射、電極、および／または、低圧ガスのような追加
もしくは代替の電荷抑制手段を用いることにより、この電荷バランスを保つため
の別の方法が提供される。これらの１次的および２次的な電荷抑制機構が、電荷
抑制装置に対して随意的に組み合わされてもよい。

【００４４】 ＳＥＥＭおよびＳＥＭの最大走査率によって課せられる制限を比較すると有用
である。ＳＥＭを凌ぐＳＥＥＭの利点を以下にまとめる。 ノイズが少ない。与えられたサンプル範囲に対して、より長い画像積分時間が得
られる。より長いサンプリング時間にわたって平均化を行うため、ノイズが少な
くなる。 画像の歪みが少ない。画像化されるよりも広いサンプル上の範囲に過剰照射する
ことにより、より均一な電荷分布が、画像化される範囲において保たれ、周辺効
果による歪みが排除される。 より低い電流密度。より低い電流密度は、並列画像化とより長い滞留時間によっ
て可能となるが、これは、サンプル損傷の可能性が低減されることを意味する。
より速い。並列画像化とは、ＳＥＥＭにおいて多数（例えば、１００万）のピク
セルが同時に画像化されることを意味する。ＳＥＭでは、同時に１つのピクセル
しか画像化されない。 高速走査エレクトロニクスが不要。これらの走査システムは、複雑かつ高価であ
るが、より速い並列画像化を行うため、ＳＥＥＭでは不要である。

【００４５】 図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、半導体デバイスの層間のバイア
における欠陥が検出される方法を示している。半導体デバイス６０製造の途中の
段階が示されている。この例では、半導体デバイス６０は、基板６１と、基板６
１に蒸着された金属層６２と、金属層６２全体に形成された絶縁層６３からなっ
ている。バイアすなわち穴６４、６５は、絶縁層６３を貫通して金属層６２に達
するよう示されている。製造の次の段階では、絶縁層６３全体にわたって第２の
金属層６６が形成され、バイア６４、６５は、導電材料で満たされ、金属層６２
と６６の間の電気的接続を形成する。しかしながら、製造のこの段階では、金属
層６６はまだ蒸着されていないので、点線で示している。一般的に、バイア６４
および６５は、絶縁層６３をエッチングすることにより形成される。しかしなが
ら、図では、バイア６４が閉塞され、バイア６５が閉塞されていないように示さ
れている。例えば、バイア６４は、異物で塞がれることもあるし、エッチングプ
ロセスが不完全なことにより塞がれることもある。いずれにしても、バイア６４
は欠陥のあるバイアであり、バイア６５は完全なバイアである。

【００４６】 図６Ａは、さらに、半導体デバイス６０表面に垂直に絶縁層６３へ入射する一
次電子のビーム６７を示している。このビーム６３は、エネルギの高い電子を持
つ第１のビームとエネルギの低い電子を持つ第２のビームとを組み合わせたもの
である。層６３は絶縁材料なので、層６３上での電子の移動度は制限される。そ
れゆえ、絶縁層６３は、その表面に電荷を集める傾向があり、これによって、Ｌ
ＥＥＭのような従来の検査技術に関連する電荷蓄積の問題が生じる。しかしなが
ら、本発明の二次電子放射顕微鏡（ＳＥＥＭ）技術では、エネルギの低いビーム
が、層６３の荷電の抑制に適したエネルギを持っている限りは、ビーム６７内の
エネルギの高い電子のエネルギは、絶縁層６３の材料のＥ₂値に十分に近い値に
選択されてもよいし、異なるエネルギであってもよい。それゆえ、一次電子ビー
ム６７による照射の際に、材料の表面６３での電荷の蓄積が最小限の状態で、二
次電子ビーム６８が絶縁材料６３によって発生される。ビーム６７内の低エネル
ギ電子のエネルギは、高エネルギ電子から生じるサンプル表面上の電荷蓄積を最
小限にするように選択される。

【００４７】 反射（returning）電子ビーム６８は、絶縁層６３の表面に垂直方向で一次電
子ビーム６７と逆向きに放出される。反射電子ビーム６８は、欠陥バイアと完全
なバイア６４、６５に関する情報を含んでおり、この情報は、光学システムを逆
戻りして検出され、次いで、半導体デバイス６０に欠陥があるか否かをオペレー
タが決定できるように処理される。

【００４８】 図６Bは、次の製造段階における図６Ａの半導体デバイス６０の電子ビーム検
査を示している。金属配線６６ａおよび６６ｂが、紙面に垂直な方向に伸び、バ
イア６４、６５を介して金属層６２に接続することにより、配線６６ａ、６６ｂ
および層６２の間の電気的な接続を提供する。一次電子ビーム６７は、半導体デ
バイス６０、詳しくは、金属配線６６ａ、６６ｂおよび絶縁層６３に入射する。
金属配線６６ａ、６６ｂおよび絶縁層６３の表面の検査画像化は、反射電子ビー
ム６８から得られる電圧コントラスト情報によって実現できる。

【００４９】 したがって、半導体工業のためのプロセス制御モニタリングは、本発明の電子
ビーム検査を用いれば、結晶粒組織およびカラーノイズを低減もしくは排除する
ことによって光学ビーム検査に比べて改善される。欠陥が認識されると、その欠
陥が重大な場合には、集束イオンビームインプランテーションなどの手段を用い
て修正されてもよい。また、基板の検査から得られた情報は、続いて製造される
半導体デバイスの生産量改善に利用することもできる。本発明のＳＥＥＭシステ
ムは、必要であれば、半導体ウエハ製造装置の一部として現場で用いることもで
きる。その装置においては、処理の前後もしくは処理中にウエハを検査し、ウエ
ハの取り扱いと、検査および処理ステーション間の移動のために共通のロボット
を用いることが可能である。また、ＳＥＥＭは、イオンインプランテーションも
しくは蒸着のような他の製造工程のためにさらに用いられる真空チャンバ内に配
置することもできる。検査から得られたデータは、自動プロセス制御を改善する
ために、次の処理ステーションに送ることもできるし、前の処理ステーションに
戻すこともできる。

【００５０】 高および低エネルギ照射ビームからの画像は、様々な種類の情報を含んでいる
ため、分離されることが好ましい。二重ビームＳＥＥＭにおける低エネルギの反
射画像（mirror image）と高エネルギの散乱画像を分離する１つの新しい手段は
、同期検波の原理を利用している。このモデルでは、低エネルギビームと高エネ
ルギビームは、重ね合わせられずに、交互にオン・オフされる（切り替えられる
）。画像は、所望の反射もしくは散乱画像が存在するときにのみ記録される。切
り替えサイクルの所望でない期間には、画像ビームも遮断される。

【００５１】 低エネルギビームからの所望の電荷バランスを保つために、２つの画像間の切
り替え速度をある特定の条件に合うように選択することができる。表面電位の変
化（電荷蓄積）速度ｄＶ／ｄｔは、吸収（Ｊ_a）および散乱（Ｊ_s）電流密度間の
差Ｊ_a−Ｊ_s（電荷／秒／平方センチメートル）と、表面面積の平方センチメート
ルあたりの表面層の静電容量Ｃに依存し、ｄＶ／ｄｔ＝（Ｊ_a−Ｊ_s）／Ｃと表さ
れる。ΔＶが、１サイクル中で許容可能な表面電位の増加（約０．１Ｖ）である
場合には、ビームは、Δｔ＜Ｃ・ΔＶ／（Ｊ_a−Ｊ_s）未満の期間で切り替えられ
る必要がある。画像要素に対する切り替え期間Δｔが、十分に短い場合には、一
方のビームのみに由来する画像が観察されても、画像は、２つのビームが実際に
重ね合わせられているかのように振舞うだろう。上述の画像サブトラクション法
に比べて、この方法は、所望でない画像からのコントラストだけでなく、ノイズ
も拒絶できるという利点がある。

【００５２】 この動作モードでは、照射ビームと画像ビームの両方が電子光学的にオン・オ
フされる（遮断される）必要がある。一実施形態では、電子銃の制御グリッドが
２つの電圧間で切り替えられることにより、照射ビームが遮断される。グリッド
にかけられる負へのバイアスが、陰極からの電子の離脱を防ぐのに十分である場
合に、ビームはオフとなる。グリッドにそれよりも正のバイアスがかけられると
、ビームはオンとなる。別の実施形態では、画像面で偏向（偏向は、磁気的、静
電気的、もしくはその両方によって実現される）され、その結果、ビームは、遮
断されない必要がある場合にのみ、アパーチャを通過する。画像を分離するため
に、これらの遮断方法の両方が、二重ビームＳＥＥＭに用いられてもよい。

【００５３】 本発明の別の実施形態では、異なる特性を持つ画像を生成するために、反射モ
ードと二次／後方散乱モードの両方が、連続的に用いられている。この実施形態
では、前出の実施形態のように、各々の種類の画像が連続的に生成される。しか
しながら、切り替えサイクルに不必要な部分がないため、画像ビームは遮断され
ない。代わりに、観察下の基板の形状を決定するために、各々の種類の画像が用
いられる。例えば、半導体検査の「アレイモード」もしくは「ダイツーダイモー
ド」では、ダイの第１の部分の反射モード画像が、（アレイモード用の）同じダ
イからのアレイの対応部分の反射モード（mirror mode）画像、もしくは（ダイ
ツーダイモード用の）別のダイの対応部分と比較される。次いで、二次／後方散
乱画像に対して、同様のダイツーダイ比較もしくはアレイ比較を実行することが
できる。両方の種類の比較から得られた情報は、半導体基板の欠陥をよりよく識
別し特徴付けるために用いることができる。ダイツーダイモード比較の詳細な説
明は、共通割り当ての（commonly assigned）ＵＳＰ ５，５０２，３０６で見
ることができる。

【００５４】 さらに一般的には、本発明の二次電子放射顕微鏡は、任意の半導体デバイス、
薄膜磁気ヘッド、半導体製造用レチクル、フラットパネル（例えば、液晶もしく
は電界効果）ディスプレイの欠陥検査に用いられる。絶縁材量、半導体材料、導
電材料、もしくは超伝導体やプラズマでさえ、ＳＥＥＭを用いて画像化すること
が可能である。典型的な半導体製造プロセスは、ウエハの設計図に対して生成さ
れたレチクルパターンの紫外線縮小投影と、それに続く各デバイス層の化学エッ
チングを含む。あるいは、半導体デバイスは、イオンビームやエッチングを用い
て、またはＣＭＰ処理によってパターンを形成される。次いで、中間および最終
生成物のプロセス検査とモニタリングが、本発明の方法で実行される。また、本
発明のＳＥＥＭシステムは、欠陥の再検査に用いることもできる。再検査では、
以前に検査されたウエハが再検査され、そこに位置する欠陥が特徴付けられても
よい。

【００５５】 図７は、本発明の二次電子放射顕微鏡（ＳＥＥＭ）を、ステージキャリア７７
上の生物サンプル７０の検査に応用する方法を示している。生物サンプル７０は
、様々な形状７１、７２、７３、７４を持っている。例えば、サンプル７０は、
細胞壁７１と、細胞核７２と、原形質７３と、ミトコンドリア７４とを含む細胞
でもよい。あるいは、サンプル７０は、筋肉組織７１と、骨組織７２と、体液７
３と、悪性の細胞７４とを含むヒト組織でもよい。一次電子のビーム７５は、サ
ンプル７０に垂直に入射する。反射電子のビーム７６は、ビーム７５による細胞
７０への照射によって発生され、電子光学システムを通って垂直に戻る。細胞７
０に関する情報は、ビーム７６にエンコードされ、検出、処理されて、細胞７０
に関する情報が得られる。

【００５６】 以上では，理解を明確にする目的で本発明を詳細に説明したが，添付した特許
請求の範囲の範囲内で，一定の変更および修正を加えられることは明らかである
。また、本発明によるプロセスおよび装置の実装方法に多くの代替方法が存在す
ることに注意すべきである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって
、制限的なものではないと考えられ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定さ
れず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で修正可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態にしたがって、二重ビームを有する二次電子放射顕微鏡（
ＳＥＥＭ）装置の基本的な構成を示す図である。

【図２】 単一ビームを有するシステムでの電荷バランス生成比と一次電子エネルギとの
関係を示すグラフである。

【図３】 本発明のＳＥＥＭ技術と従来技術の電子ビーム検査技術を比較する表である。

【図４】 ＳＥＭの画像化方法を示す図である。

【図５】 図４との比較のためにＳＥＥＭの画像化方法を示す図である。

【図６Ａ】 ＳＥＥＭの電子ビームが、絶縁層のバイアにある欠陥（閉塞物）を検出する方
法を示す図である。

【図６Ｂ】 ＳＥＥＭの電子ビームが、バイアに接続する金属配線を検査する方法を示す図
である。

【図７】 ＳＥＥＭの電子ビームが、生物サンプルの研究に用いられる方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

７ 軌道 ８ 電子銃発生源 ９ サンプル １０ 電子銃発生源 １２ 軌道 １３ 電子レンズ １４ 磁気ビーム分離器 １５ 対物電子レンズ １６ 画像軌道 １９ 投影電子レンズ ２０ 検出器 ２０ａ ＹＡＧスクリーン ２０ｂ 時間遅延集積光検出器もしくは電子検出器 ４１ ビーム ４２ サンプル ４３ 経路 ５４ ビーム ５５ サンプル ５６ 並列マルチピクセル画像化領域、検出器アレイ領域 ６０ 半導体デバイス ６１ 基板 ６２ 金属層 ６３ 絶縁層 ６４ バイア ６５ バイア ６６ 第２の金属層 ６７ 一次電子ビーム ６８ 二次電子ビーム、反射電子ビーム ７０ 生物サンプル ７１ 形状、細胞壁、筋肉組織 ７２ 形状、細胞核、骨組織 ７３ 形状、原形質、体液 ７４ 形状、ミトコンドリア、悪性の細胞 ７５ 一次電子ビーム ７６ 反射電子のビーム ７７ ステージキャリア １００ 二次電子放射顕微鏡装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／５７９，８６７ (32)優先日 平成12年５月25日(2000．5．25) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，Ｕ Ｓ (72)発明者 アドラー・デイビッド アメリカ合衆国 カリフォルニア州95120 サン・ホセ，グアダルペ・ミネス・コー ト，6660 Ｆターム(参考） 4M106 AA12 BA02 CA38 DB05 DJ23

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプルを検査するための装置であって、 第１の範囲のエネルギレベルを持つ第１の電子ビームを前記サンプルの第１の
   領域に向けるよう構成された第１の電子ビーム発生器と、 第２の範囲のエネルギレベルを持つ第２の電子ビームを前記サンプルの第２の
   領域に向けるよう構成された第２の電子ビーム発生器とを含み、 前記サンプルの前記第２の領域は、前記第１の領域と少なくとも一部で重なっ
   ており、エネルギレベルの前記第２の範囲は、前記第１の範囲と異なり、その結
   果、前記第１の電子ビームによって引き起こされる電荷蓄積が抑制され、 さらに、前記サンプルと前記第１および第２の電子ビームとの相互作用の結果
   として前記サンプルから生じる二次電子を検出するよう構成された検出器を備え
   る、装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、前記第１の電子ビームは、
   並列マルチピクセル画像化に適した幅を有する、装置。
3. 【請求項３】 請求項１もしくは２に記載の装置であって、前記第１および
   第２の電子ビーム発生器は、前記第１および第２のビームを同時に発生させるよ
   う構成されている、装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の装置であって、前記第
   １の電子ビームは、約０．１〜１００ミリメートルの範囲で前記サンプル上のス
   ポットサイズを生成するように適合された幅を持つ、装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の装置であって、前記第
   １の電子ビームは、約１〜２ミリメートルの範囲で前記サンプル上のスポットサ
   イズを生成するように適合された幅を持つ、装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の装置であって、エネル
   ギレベルの前記第１の範囲は、前記第１のビームについて衝突エネルギの値が約
   １ｋｅＶとなるよう選択され、エネルギレベルの前記第２の範囲は、前記第１の
   ビームについて衝突エネルギが約０ｅＶとなるよう選択される、装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の装置であって、前記第
   ２のビームを受ける前記サンプルの前記第２の領域は、前記第１のビームを受け
   る前記サンプルの前記第１の領域を完全に包含する、装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の装置であって、前記第
   １および第２の電子ビーム発生器は、 前記第１の電子ビームを発生させるよう構成された第１の電子銃発生源と、 前記第２の電子ビームを発生させるよう構成された第２の電子銃発生源と、 前記第１および第２の電子ビームを前記サンプルへと方向付けるよう構成され
   た磁気ビーム分離器と、 前記第１および第２のビームの焦点を前記サンプルに合わせるよう構成された
   対物レンズの形状を取る、装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の装置であって、前記検
   出器は、 前記二次電子の焦点を画像面に合わせるための投影電子レンズと、 二次電子を受け取り、前記二次電子を光子に変換するよう、前記画像面の中に
   構成された電子画像化装置と、 前記光子を受け取り、前記サンプルの画像を生成するよう構成された光学検出
   器の形状を取る、装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の装置であって、前記光学検出器は、カメ
    ラもしくは時間遅延集積検出器の形状である、装置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし８のいずれかに記載の装置であって、前記
    検出器は、 前記二次電子の焦点を画像面に合わせるための投影電子レンズと、 前記二次電子を受け取って検出するよう、前記画像面の中に構成された背面薄
    型遅延集積検出器の形状を取る、装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置であって、前
    記第２のビームのエネルギレベルの前記第２の範囲は、前記サンプルの表面を所
    定の電圧値に固定することにより、電荷蓄積が前記サンプルの前記表面から開放
    されるよう選択される、装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置であって、前
    記第２のビームのエネルギレベルの前記第２の範囲は、電子が前記サンプルの表
    面に集積されることにより、前記第１の電子ビームによって引き起こされる正電
    荷の蓄積を低減するよう選択される、装置。
14. 【請求項１４】 荷電粒子のビームに表面を曝露する際に前記表面の荷電を
    抑制するための方法であって、 第１のビーム内の第１の電子群に前記表面を曝露する工程を含み、 前記第１の電子群は、第１の範囲内のエネルギを持ち、 さらに、第２のビーム内の第２の電子群に前記表面を曝露する工程を含み、 前記第２の電子群は、前記第１の範囲とは異なる第２の範囲内のエネルギを持
    ち、エネルギの前記第２の範囲は、前記表面の正電荷を減らすために前記表面に
    衝突する前記第２の電子群からの電子を提供するよう事前に決定される、方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法であって、前記表面は、前記第１
    の電子群と前記第２の電子群に交互に曝露される。
16. 【請求項１６】 請求項１４もしくは１５に記載の方法であって、さらに、
    前記第１のビームもしくは前記第２のビームのみに由来する前記表面からの二次
    電子を検出する工程を含む、方法。
17. 【請求項１７】 請求項１４ないし１６のいずれかに記載の方法であって、
    前記第１のビームは、電子ビーム顕微鏡の入射ビームである、方法。
18. 【請求項１８】 請求項１４ないし１７のいずれかに記載の方法であって、
    前記第２の電子群は、焦点が合わされていないビームの形で供給される、方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の方法であって、前記焦点が合わされて
    いないビームは、前記第１のビームが入射する前記基板の領域よりも広い領域に
    わたって前記基板に入射する、方法。
20. 【請求項２０】 請求項１４ないし１９のいずれかに記載の方法であって、
    さらに、前記表面を不活性ガスに曝露する工程を含む、方法。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の方法であって、前記不活性ガスは、陽
    イオンを含み、前記イオンは、前記表面に衝突し、前記表面から過剰な負電荷を
    運び去る、方法。