JP2003525514A - 電子ビームパターンを使用する電子ビーム顕微鏡 - Google Patents

電子ビームパターンを使用する電子ビーム顕微鏡

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JP2003525514A JP2000514301A JP2000514301A JP2003525514A JP 2003525514 A JP2003525514 A JP 2003525514A JP 2000514301 A JP2000514301 A JP 2000514301A JP 2000514301 A JP2000514301 A JP 2000514301A JP 2003525514 A JP2003525514 A JP 2003525514A
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Abstract

(57)【要約】 高解像度および高速度が同時に達成されるが，付加される複雑さが最小となる，電子ビーム顕微鏡のための改良方法および装置を提供する。 【解決手段】電子ビーム顕微鏡が電子ビームパターンソース（10），真空エンクロージャ（34），電子光学系（16），検出器（24）およびプロセッサ（30）を含む。電子ビームパターンソースは試験体において，一組の画素を照射すために連続した電子ビームパターンを生成する。電子光学系は連続した電子ビームパターンを試験体に向ける。検出器は電子ビームのそれぞれと試験体との相互作用の結果を検出し，連続した検出器信号（26）を形成する。プロセッサは，連続した検出器信号に応答して，試験体上に照射された画素のそれぞれを表す画素値を含むイメージを生成する。電子ビーム顕微鏡は好適に，試験体に対して電子ビームパターンのそれぞれを検出するための偏向板18を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は電子ビーム顕微鏡に関し，とくに性能の改良のための，ビームパター
ンを採用する電子ビーム顕微鏡のための方法および装置に関する。
【０００２】 発明の背景 電子ビーム顕微鏡は，電子ビームの発生，電子ビームを試験体に向けること，
および電子ビームと試験体との相互作用の結果を検出することに関する。相互作
用の結果は典型的に，二次電子および後方散乱した一次電子であるが，可視光，
紫外線，X線などの場合もある。電子ビームソース，試験体および検出器は真空
エンクロージャ内に配置されている。伝統的に，電子ビーム顕微鏡はシングルビ
ームまたは投影技術を使用してその機能を果たしていた。
【０００３】 走査電子顕微鏡（SEM）のようなシングルまたはポイントビームシステムは設
計上および使用の相対的な単純さから顕微鏡用に，広く使用されている。ポイン
トビームシステムにおいて，電子ビームは小さな直径に集束され，試験体から放
出された粒子が位置の関数として検出され，試験体のイメージを生成する。電子
ビームの直径は下限または解像度を決定する。このアプローチを使用する多くの
適用例において，性能は主要に，ビーム内の空間電荷相互作用により限定される
。これは，非可逆的なビームの焦点化のぼかしを生じさせ，したがって，ある解
像度をもって試験体に送出することができる電流を限定する。送出可能な電流は
，顕微鏡がある信号対ノイズ比で，試験体を走査することができる速度を決定す
る。多くの適用例において，より高速であることが望まれる。
【０００４】 投影（projection）技術において，一つの画素より大きい試験体の領域が，一
様なフラッド（flood）電子ビームの露出を受け，試験体との相互作用の結果が
イメージ検出器で検出され，試験体のイメージを生成する。これら技術は，空間
電荷効果が減少することから改良されたスループットをもつという利点がある一
方，イメージ光学系および結像検出器を複雑に関連つけるという欠点もあり，広
く使用されていない。
【０００５】 電子ビームリソグラフィにおけるパターン投影のスループット利点は，シミュ
レーションや実験において達成された。たとえば，J.E.Schneiderらの"平行電子
ビームリソグラフィのための高性能ソースとしてのガラスフォトカソード上の半
導体"（J. Vac. Sci. Technol. B,14巻，No.6，1996年11月/12月，3782-3786頁
）およびA. W. Baumらの"高スループットのマスクなし電子ビームリソグラフィ
のためのガラスフォトカソード上の半導体"（第41回，電子，イオンおよび光子
ビームおよびナノリソグラフィ会議，1997年）を参照。
【０００６】 そこで，高解像度および高速度が同時に達成されるが，付加される複雑さが最
小となる，電子ビーム顕微鏡のための改良方法および装置に対するニーズがある
。
【０００７】 発明の要約 本発明の第一の態様にしたがって，電子ビーム顕微鏡が提供される。電子ビー
ム顕微鏡は，電子ビームパターンソース，真空エンクロージャ，電子光学系，検
出器およびプロセッサを含む。電子ビームパターンソースは試験体上に，一組の
画素を照射すための連続した電子ビームパターンを生成する。真空エンクロージ
ャは電子ビームパターンと試験体との間に真空を維持する。電子光学系は連続し
た電子ビームパターンを試験体に方向付けする。検出器は電子ビームパターンの
それぞれと試験体との間の相互作用の結果を検出し，連続した検出器信号を形成
する。プロセッサは，連続した検出器信号に応じて，試験体上を照射した画素の
それぞれを表す画素値からなるイメージを生成する。
【０００８】 好適には，電子ビーム顕微鏡はさらに，試験体に関して電子ビームパターンの
それぞれを偏向するための偏向器を含む。偏向器により，試験体上の，複数の組
の画素が，連続した電子ビームパターンで照射される。検出器は，各組の画素に
対して連続した検出器信号を形成し，プロセッサは試験体に照射された画素の組
を生成する。
【０００９】 第一の走査技術において，第一の組の画素が連続した電子ビームパターンで，
連続して照射される。つぎに，電子ビームパターンは，第二の組の画素に偏向さ
れ，第二の画素は連続した電子ビームパターンで，連続して照射される。このプ
ロセスは，試験体の領域または試験体の所望の部分にわたって繰り返される。第
二の走査技術において，試験体または試験体の所望の部分は，第一の，連続した
電子ビームパターンで，走査される。つぎに，顕微鏡は第二の電子ビームパター
ンに切り替え，試験体または試験体の所望の部分は第二の電子ビームパターンで
走査される。このプロセスは，連続した電子ビームパターン中の電子ビームパタ
ーンのそれぞれに対して繰り返される。それぞれの場合，検出器は，電子ビーム
パターンのそれぞれと試験体との間の相互作用の結果を検出し，検出器信号を形
成する。検出器信号は，試験体または試験体の所望の部分のイメージを生成する
ために使用される。
【００１０】 好適実施例において，電子ビームパターンソースは，光透過基板上の，負の電
子親和性カソード（negative electron affinity cathode），光源，電子光学系
および電子真空エンクロージャを含む。光源は，電子をフォトカソードの伝導帯
に放出するために，光ビームを，光透過基板を通してフォトカソードの活性領域
に向ける。電子光学系は，フォトカソードの活性領域から放出された電子を電子
ビームに形成する。真空エンクロージャは，フォトカソードの伝導帯の電子がフ
ォトカソードに隣接した真空エンクロージャの電子よりも高エネルギーをもち，
フォトカソードの活性領域から真空エンクロージャへの，高放出可能性をもつよ
うに，フォトカソードを高真空に維持する。光ビームはレーザービームでもよく
，光源はレーザダイオードでもよい。
【００１１】 プロセッサは，連続した検出器信号を含むマトリクスと，連続した電子ビーム
パターンを表す逆照射マトリクスとをかけることにより，複数の照射された画素
のそれぞれをあらわす画素値を生成することができる。
【００１２】 本発明の他の態様にしたがって，試験体のイメージを得るための方法が提供さ
れる。その方法は，連続した電子ビームパターンで，試験体の上に一組の画素を
照射し，電子ビームパターンのそれぞれと試験体との間の相互作用の結果を検出
し，連続した検出器信号を形成し，連続した検出器信号に応答して，照射された
画素のそれぞれを表す画素値からなるイメージを生成する工程からなる。
【００１３】 詳細な説明 本発明にしたがった電子ビーム顕微鏡の例のブロック図が図１に示されている
。電子ビームパターンソース10が，電子ビームパターン12のように略示される，
連続した電子ビームパターンを生成する。以下で詳説するように，電子ビームパ
ターン12は，ひとつ以上の電子ビームを含む。電子ビームパターンの各電子ビー
ムは所望の断面形状をもつ。しかし，電子ビームは典型的に，ほぼ円形の断面を
もつ点ビームである。
【００１４】 電子ビームパターンソース10はパターン制御信号に応答して，連続した電子ビ
ームパターンを生成する。連続した電子ビームパターンは電子ビームパターンか
らなる電子ビームのそれぞれを，個々に制御することにより発生する。したがっ
て，パターン制御信号は，複数の信号ラインを含んでもよい。ひとつの例におい
て，バイナリ−制御が利用され，各電子ビームは特定の電流レベルか，オフ（ゼ
ロ電流）の状態にある。連続した電子ビームパターンのパターンは適宜連続して
発生する。各パターンに対して，パターン中の各電子ビームの状態は，対応する
制御信号により確立される。連続した電子ビームパターンは以下で議論するよう
に，イメージを得るために，必要なだけ繰り返すことができる。
【００１５】 電子ビームパターン12は電子光学系16および偏向器18を経て，試験体ホルダー
22上に設けられた試験体20へと向けられる。電子光学系16はたとえば，試験体20
への照射のために，電子ビームパターン12を収縮させる。電子光学系16は電子ビ
ームパターンの電子の焦点を合わせるため，またはその焦点をぼかすための電場
および/または磁場を発生させる電子光学要素を含む。電子光学技術は当業者に
は知られたものである。
【００１６】 偏向器18は走査制御信号に応答して，試験体20に関し電子ビームパターン12を
偏向する。偏向器18は電子ビームパターン12を，試験体20のいろいろな領域へと
偏向する。偏向器18は，走査制御信号に応答して，電子ビームパターン12中の電
子を偏向する電場および/または磁場を形成する偏向器要素を含む。荷電粒子ビ
ームの偏向のための技術は，当業者には周知のことである。典型的に，電子ビー
ムパターン12は試験体の所望の領域へと偏向され，連続した電子ビームパターン
が各領域の照射のために繰り返される。
【００１７】 電子ビームパターン12は試験体20と相互作用をし，エネルギーおよび電流のよ
うな，電子ビームパターン12内の各電子ビームのパラメータ，ならびに試験体20
の特徴に依存した結果を形成する。相互作用は典型的に，散乱した一次電子およ
び二次電子を形成し，ときに可視光，紫外線，X線などを形成する。相互作用の
結果は，試験体20に近接して配置された偏向器24により検出される。複雑さとコ
ストを減らすために，検出器24は好適に非イメージ化検出器で，たとえば在来の
走査電子顕微鏡において使用されるタイプの電子検出器でもよい。
【００１８】 検出器24は，電子ビームパターン12と試験体20との間の相互作用に応答して，
検出器信号26を形成する。したがって，たとえば検出器信号26は，検出器24に到
着する，後方散乱一次電子および二次電子から生じる。顕微鏡は，ビームパター
ン12と試験体20との間の相互作用の結果を，検出器24に向けるためのひとつ以上
の要素（図示せず）を含んでもよい。電場および/または磁場が，荷電粒子を，
試験体20から検出器24に向けるために使用してもよい。同様に，ひとつ以上のレ
ンズも，試験体20からの光を検出器24に向けるために使用することができる。上
述したように，電子ビームパターンソース10は連続した電子ビームパターンを形
成する。検出器24は連続した電子ビームパターン中の各電子ビームパターンに応
答して検出器信号26を形成し，その結果検出器信号が各電子ビームパターンに対
応する。線形検出器において，検出器信号は，電子ビームパターン中の各電子ビ
ームに対する試験体の応答の総計である。連続した検出器信号はプロセッサ30に
供給される。検出器信号は典型的にデジタル化され，デジタル形式でプロセッサ
30に供給されるが，アナログ信号も使用することができる。プロセッサ30は連続
した検出器信号を分析し，以下で詳説するように，対応する連続した電子ビーム
パターンにより照射された試験体20の領域のイメージを形成する。
【００１９】 電子ビームパターンソース10の少なくとも一部，電子光学系16，偏向器18およ
び検出器は真空エンクロージャ34内に配置される。真空エンクロージャ34は適切
な導管を介して，真空ポンプ36または真空ポンプの組み合わせに連結される。ソ
ース10と試験体20との間で，電子ビームパターンがたどる経路すべてまたは一部
，ならびに試験体20と検出器24との間で，電子がたどる経路のすべてまたは一部
は動作中真空に維持される。ある場合は，試験体の近くの領域が大気圧またはそ
の付近の圧力でもよい。主カラムは，高真空（約10a6または10a7トル）に維持し
てもよいが，負の電子親和性カソードのまわりの領域は動作中は超高真空（約10 a9 トル）に維持される。主カラムは，必要な真空レベルに支持するために，拡散
限定開口により，フォトカソードの領域から離されてもよい。
【００２０】 図１の電子ビーム顕微鏡に使用するのに適した，電子ビームパターンソースの
例が図２に示されている。フォトカソード50は真空エンクロージャ34内に配置さ
れ，したがって，動作中超高真空環境下にある。真空エンクロージャ34は，以下
で述べるように，フォトカソード50への光ビームの伝送のために，真空窓54を含
んでもよい。他の構成において，光伝送基板52は真空エンクロージャ壁の一部を
形成してもよい。光源60が光ビーム62，64，…70を，光学系74，真空窓54および
基板52を経て，フォトカソード50の活性領域82，84，…90に向ける。活性領域82
，84，…90のそれぞれは，真空エンクロージャ34により画成される真空領域に電
子を放出する。電子は，電子光学系114により平行な電子ビーム102，104，…110
に形成される。
【００２１】 図２の例でのフォトカソード50は負の電子親和性（NEA）フォトカソードであ
る。フォトカソードは半導体，通常はガリウムヒ素のようなカラムIII-V化合物
（フェルミ準位に対し伝導帯を上昇させるように，亜鉛，マグネシウムまたは炭
素のような材料で，重Ｐドープされたもの）からなる。クリーンにされた半導体
はセシウムおよび酸素に露出され，数層の厚さの活性層が形成される。活性層は
バルク内の伝導帯が真空レベルの上で，負の電子親和性の状態であるように仕事
関数を低下する。電子が価電子帯から，表面の拡散長（典型的に，数ミクロン）
内にある伝導帯に励起され，多くの電子は表面に拡散し，ここで電子は表面から
真空へ脱出する可能性を高くもつ。
【００２２】 一般に，フォトカソードは，上記特定した負の電子親和性を満たす材料であっ
てもよい。フォトカソードは典型的に半導体材料である。ガリウム，アルミニウ
ムおよびインジウムのようなカラムIIIの材料と，リン，ヒ素および窒素のよう
なカラムVの材料との化合物が典型的に使用される。他の適切なNEA材には，ダイ
アモンド，シリコンカーバイド，窒化アルミニウムおよび窒化ガリウムも含まれ
る。NEA材は活性層を必要としない。典型的に，NEAフォトカソードはセシウムお
よび酸素にさらされることで活性化され得る。これに代えて，活性層はセシウム
のみ，またはセシウムおよび三フッ化窒素にさらされることにより形成され，他
の，ポテンシャル的に低い仕事関数材も使用され得る。フォトカソード50は好適
に，非常に薄く，フォトカソード内での電子に横拡散を制限する。フォトカソー
ドの好適な厚さは約1マイクロメータ以下である。NEAフォトカソードに関する他
の情報は，1995年7月10日に出願し，継続中の米国特許出願第08/499945号（ここ
に参考文献として組み入れられる）に記載されている。
【００２３】 光源60は所望の波長および強度をもつ光ビーム62，64，…70を発生する。光学
系74は光ビームのそれぞれを，フォトカソード50の表面において小さな半径に集
束させる。光源60はいろいろな構成をとってもよく，ひとつ以上のレーザや広帯
域の光源を含んでもよい。広帯域の光源が使用されると，光源は，所望の波長ま
たは波長範囲の光を形成するために，適切な光学フィルターを含んでもよい。カ
ラムIII-V材料から作られたフォトカソードについて，波長は典型的に，300-800
ナノメータの範囲にある。選択した波長は，電子を伝導帯に励起するためのフォ
トカソードの吸収帯，およびフォトカソードの厚さに依存する。光源60のパワー
レベルは比較的低い。典型的に，10ミリワットより低いパワーレベルが，フォト
カソード50の励起に必要となる。光学系74は真空窓54および基板52の球面収差の
修正を組み入れてもよい。
【００２４】 図２に図示した光源60の第一の実施例は，光ビーム62，64，…70をそれぞれ発
生するレーザダイオード122，124，…130を含む。各レーザダイオードは各レー
ザダイオードの出力強度を変調するビーム制御信号により制御される。各ビーム
制御信号は，各レーザダイオードの出力光強度を，最大レベルとゼロとの間で変
えることができる。各光ビーム62，64，…70の光強度は，順に，電子ビーム102
，104，…110の電流レベルを制御する。したがって，ビーム制御信号は，電子ビ
ームパターン12を制御し，図１に図示したパターン制御信号に対応する。ビーム
制御信号の種々の組み合わせは異なる電子ビームパターンを形成する。
【００２５】 光ビーム62，64，…70は，フォトカソード50上に，たとえば，線形パターン，
X-Yグリッドまたはこのような，所望の空間パターンを形成することができる。
選択したパターンは，電子ビーム顕微鏡に使用される走査技術に依存する。光ビ
ームの空間パターンは電子ビームパターンソースにより放出した平行な電子ビー
ムのパターンを画成する。電子ビームパターンは以下で詳説する。
【００２６】 光源60の第二の実施例のブロック図が図３に示されている。レーザ150がレー
ザビーム152を多重路ビームスプリッタ154に向ける。ビームスプリッタ154はレ
ーザビーム152をビーム162，164，…170に分割する。レーザビーム162，164，…
170は光学変調器172，174，…180にそれぞれ供給される。変調器172，174，…，
180は，個々のビーム制御信号に応答して，レーザビーム162，164，…170を制御
し，変調された光ビーム62，64，…70を，光学系74（図２）を通して，フォトカ
ソード50に供給する。
【００２７】 光源60の第三の実施例のブロック図が図４に示されている。レーザ202，204，
…210はレーザビーム212，214，…220を光学変調器222，224，…230にそれぞれ
供給する。変調器222，224，…230は個々のビーム制御信号に応答して，レーザ
ビーム212，214，…220を変調し，変調された光ビーム62，64，…70を，光学系7
4（図２）を通して，フォトカソード50に供給する。
【００２８】 電子ビームパターンソースの他の構成は，本発明の範囲内に含まれる。たとえ
ば，アバランシェダイオードまたは電界放出先端のような電子エミッタの列（電
子的に付勢された列の個々の要素をもつ）が利用され，他のフォトカソードが本
発明の範囲で使用することができる。さらに，光照射と電子ゲート制御との組み
合わせ（ここではフォトカソードが広範囲な光ビームで照射され，ビームの一部
が電子的にゲート制御される）が利用される。また，広範囲なビームを形成する
電子ソースが，ブランキング開口の列を照射するために使用することができる。
一般に，電子ビームは，連続した電子ビームパターンを形成するために，選択的
にオンまたはオフに切り替えられ得る多数の電子ビームを形成することができる
。
【００２９】 本発明にしたがった電子ビーム顕微鏡の略示図が図５に示されている。図１，
２および５と同様の要素について同じ参照符号が付されている。光ビーム62，64
，…70は平行電子ビーム102，104，…110を形成するNEAフォトカソード50に入射
する。平行電子ビームは電子光学系16および偏向器18を通過し，試験体の領域を
照射する。図５の例において，電子光学系16は電子レンズ250，マスクプレート2
52および電子レンズ254を含む。電子レンズ250は電子ビーム102，104，…110を
マスクプレート252の開口256に集束させる。電子レンズ254は開口256を通過した
電子ビームを平行路にそって試験体20に向けるが，電子ビームパターンは縮小す
る。偏向器18は，電子ビームパターンが試験体20の所望の領域を照射するように
，試験体20に対して電子パターン中の電子ビームを偏向する。検出器24は，電子
ビームパターンと試験体20との相互作用の結果を検出する。
【００３０】 上述したように，電子ビームパターンソース10は連続した電子ビームパターン
を試験体20に射出し，試験体に各電子ビームパターンの応答は検出器24により検
出される。連続した電子ビームパターンの単純な例が図６A〜図６Dに示されてい
る。図６A〜図６Dのビーム構成は，2×2アレーとなる四つの電子ビーム300，302
，304および306を含む。電子ビーム300，301，304および306は，電子光学系16に
より，試験体20の画素310，312，314および316に射出される。ビーム300は画素3
10を，ビーム302は画素312を，ビーム304は画素314を，ビーム306は画素316を照
射することになる。試験体20の画素は，電子ビーム顕微鏡により得られる試験体
のイメージの画素に対応する試験体の個々の領域として定義される。画素310，3
12，314および316の応答は，各電子ビームパターンに対する検出器信号を形成す
るために，検出器24により検出される。
【００３１】 図６A〜図６Dの電子ビームパターンにおいて，電子ビーム300，302，304およ
び306のそれぞれの電流は最大電流I0とゼロ電流との間で制御することができる
。以下で説明するように，電流は，0から1.0の範囲に値に規格化される。図６A
において，電子ビーム300，302，304および306のそれぞれの電流は0.5である。
検出器24は画素310，312，314および316の電子ビームに対する応答の合計を検出
し，第一の検出器信号を形成する。図６Bにおいて，電子ビーム300および302の
電流は1.0で，電子ビーム304および306に電流はゼロである。検出器24は画素310
および312の電子ビーム304および306に対する応答を検出し，第二の検出器信号
を形成する。図６Cにおいて，電子ビーム300および304の電流は1.0で，電子ビー
ム302および306の電流はゼロである。検出器24は，画素310および314の電子ビー
ム300および304に対する応答を検出し，第三の検出器信号を形成する。図６Dに
おいて，電子ビーム300および306の電流は1.0で，電子ビーム302および304の電
流はゼロである。検出器24は画素310および316の応答を検出し，第四の検出器信
号を形成する。検出器24により形成された第一，第二，第三および第四の検出器
信号は，以下で説明するように，画素310，312，314および316のそれぞれに対し
て画素値を生成するために，プロセッサ30（図１）により処理される，連続した
検出器信号を形成する。画素値は試験体の照射された領域のイメージを構成する
。試験体の複数の組の画素が，試験体または試験体の所望の部分のイメージを形
成するために，走査工程にある，連続した電子ビームパターンでもって照射され
得ることが分かるであろう。
【００３２】 検出器は試験体上の複数の画素の，刺激電子ビームに対する応答を検知する。
画素の応答は，検出器により生成され，その画素により寄与を受ける信号の，画
素上に入射した電子ビームに対する比として定義される。これらの値を決定する
ことにより，試験体または試験体の一部のイメージが生成することができる。N
個の画素が照射され，それらの応答が決定されると，個々の応答を回復するため
に，N個の電子ビームパターンを画素に射出する必要がある。
【００３３】 本発明の電子ビーム顕微鏡において利用される電子ビームパターンはビームの
構成およびビームの構成に基づいた，連続ビームパターンにより特徴付けされる
。ビーム構成は，活性化できる電子ビームの総数および電子ビーム間の空間関係
，ならびに個々の電流，大きさおよび形状により定義される。連続したものの中
の各電子ビームパターンはビーム構成を使用し，電子ビームの選択されたものが
活性化される。図６A〜図６ｄに示されたビームの構成は，2×2アレーとなり，
空間的にはなれた電子ビームである。連続した電子ビームパターンは，2×2のビ
ームの構成中のビームの選択されたビームが活性化された四つの電子ビームパタ
ーンを含む。
【００３４】 計算の目的で，電子ビームパターンにおいて使用された電流はマトリクスIと
して書くことができる。
【００３５】 ここで，Ijkはk番目のパターンが投影されたとき，j番目の画素を照射する電流
を表す。ベクトルIk=[I1k…INk]と記する照射パターンは以下の基準にしたがっ
て選択することができる。第一に，電子ビームパターンは，一つのセットとして
線形的に独立であるべきで，このことは，電子ビームパターンIkが他のN-1個の
電子ビームパターンの，いかなる線形組み合わせによっても再現できないことを
意味する。このことにより確実に，連続した電子ビームパターンに対応する，連
続した検出器信号は冗長情報を含まないが，画素値を決定するための十分な情報
を含む。第二に，電子ビームパターンは，一般的に，与えられた解像度で，試験
体に送出できる電流の量が最大になるように選ばれる。これにより，ビームの中
とその間の両方の空間電荷相互作用が最小にされる。最後に，電子ビームパター
ンは，各画素に対する信号対ノイズ比を最大にし，したがって最大のスピードを
達成する一方で，ビームの直径を画素サイズより小さいかまたは等しく維持する
ために，選択されるべきである。パターン内のビームは，どこかの画素または画
素のグループに電流が集中することを避けるために拡散されるべきである。この
条件は銃および段における軸線からのずれ異常に対し，均衡がとられなければな
らない。最適なアプローチは適用例に依存するが，画素へと送出される最大電流
は，全電流がパターンを投影されるときに送出されるべきであるように，最小な
ものに維持されるべきである。全電流は空間電荷の焦点をぼかす役目を果たすこ
とから，パターンからパターンへ全電流を一定に維持することにより，空間電荷
の焦点ぼかしをよりよく制御することが可能となる。図６A〜図６Dに示されてい
るように，パターンのそれぞれの全電流が同じであることが分かるであろう。
【００３６】 ベクトルs=[s1…sN]と書くことができる，k番目の検出器信号強度は，照射マ
トリクスIをかけることにより，ベクトルr=[r1…rN]と書くことができる画素rj
の応答により決定される。
【００３７】 式（2）が真であるためには，検出器および画素の応答はともに線形でなければ
ならないことは留意されるべきである。どちらかの応答が線形でないと，式（2
）はこれを考慮にいれて修正されなければならない。
【００３８】 検出器信号強度s=[s1…sN]が測定されると，画素の応答は式（2）をインバー
ス（逆転）することにより決定することができる。
【００３９】 I-1の値は，既知の試験体の応答の測定前に，計算され実験的に決定することが
できる。画素の応答（それから所望のイメージが再構成される）を決定すること
は，唯一，ひとつのマトリクスの掛け算を必要とする。マトリクスの掛け算はデ
ジタルコンピュータまたはアナログ電子装置により実行される直接的な演算であ
る。
【００４０】 図６A〜図６Dの例において，照射マトリクスIは次のように書くことができる
。
【００４１】 ここで，I0は所望のスループットおよび解像度により決定される電流である。こ
の例において，逆照射マトリクスI-1は と与えられ，画素310，312，314および316の応答，r=[r1r2r3r4]は，個々の検出
器信号s=[s1s2s3s4]から構成されたベクトルにより，一つの掛け算により決定さ
れる。
【００４２】 電子ビームパターンは他の組の画素に偏向させることができ，そのプロセスは試
験体または試験体の所望の部分の完全なイメージを形成するために繰り返すこと
ができる。以下で説明する他の操作アプローチにおいて，ひとつのビームパター
ンが，試験体または試験体の所望の部分にわたって走査され，検出器信号は記録
される。そして，システムはつぎのビームパターンに切り替え，走査が繰り返さ
れる。
【００４３】 本発明の電子ビーム顕微鏡による，試験体または試験体の所望の部分のイメー
ジを得るプロセスのフロー図が図７に示されている。ステップ400において，試
験体上の一組の画素（現在の組みの画素として特定される）は，電子ビームパタ
ーンが電子ビームパターンで照射される。照射された画素の電子ビームパターン
に対する応答は検出され，検出器信号はステップ402において記憶される。ステ
ップ404において，現在の電子ビームパターンが，連続した電子ビームパターン
中の最後のパターンであるかどうかの決定がなされる。現在のパターンが最後の
パターンであるとき，プロセスは，電子ビームパターンソース10に適用されたパ
ターン制御信号を変化させることにより，ステップ408の次のパターンに進み，
つぎの電子ビームパターンでの，試験体上における現在の組の画素の照射に対し
てステップ400に戻る。連続した電子ビームパターンが（ステップ404において決
定されたように）完全となったとき，連続した検出器信号の処理はステップ410
において開始され得る。照射された画素の応答は，上記式（3）にしたがって，
連続した検出器信号から決定される。これに代えて，記憶された検出器信号は試
験体のイメージを形成するために，最後で処理されてもよい。ステップ416にお
いて，試験体の現在の組の画素が調査される最後の組の画素であるかどうかの決
定がなされる。現在の組の画素が最後の組の画素でないとき，電子ビームパター
ンの電子ビームは，ステップ412において試験体の次の組の画素へと偏向器18に
より偏向される。プロセスはつぎに，試験体の次の組の画素を連続した電子ビー
ムパターンで照射するために，ステップ400および408に戻る。現在の組の画素が
最後の組の画素であるとき，プロセスは完全となる。
【００４４】 プロセスは試験体または試験体の所望の部分についてのラスター走査を利用す
る。ビームパターンは，ひとつ以上の行の画素からなるストライプにそって偏向
される。ストライプにある多数の行は電子ビームパターンの構成に依存する。ス
トライプが完全となると，ビームパターンはストライプに対して垂直に偏向され
，つぎのストライプが走査される。この操作は，所望の領域が走査されるまで繰
り返される。
【００４５】 プロセッサ30（図１）は，図７のフローチャートに示され，上述したように電
子ビーム顕微鏡の操作を制御するためのソフトウエアを含んでもよい。とくに，
プロセッサ30は電子ビームパターン生成器10を制御するためのパターン制御信号
，および偏向器18を制御するための制御信号を生成することができる。さらに，
プロセッサ30は検出器24からの検出器信号を記憶し，処理し，そして上述したよ
うに，試験体または試験体の所望の部分のイメージを形成する画素値を生成する
。プロセッサ30は一般的な目的，または特別な目的のコンピュータ（たとえば，
電子ビーム顕微鏡の構成要素とインターフェイスするための回路を有するパーソ
ナルコンピュータ（PC）またはカスタム電子機器であってもよい。適当なインタ
ーフェイス回路は当業者には周知である。
【００４６】 本発明にしたがって試験体に照射するために使用される電子ビームパターンが
ふたつ以上という電子ビームの実用的な数を含み得ることは理解されるであろう
。特定の電子ビームパターンにおいて，各電子ビームはゼロ電流と最大ビーム電
流との間の電流値で制御され得る。
【００４７】 本発明は，試験体へと進む電子ビーム電流を拡散する利点をもち，その結果空
間電荷相互作用は最小化される。したがって，ある解像度でもって，試験体に送
出され得る電流は増加する。図６A〜図６Dにおいて，全電流2I0はふたつ以上の
電子ビームにわたって拡散する。従来のSEMに使用される2I0のひとつのビームと
比較すると，空間電荷相互作用および焦点のぼけが減少する。
【００４８】 図６A〜図６Dの例において，電子ビーム300，302，304および306は空間電荷相
互作用および焦点ぼけを減少させるために離される。この場合，試験体の完全な
イメージを得るために，インターリーブされた電子ビームパターンを使用するこ
とは必要である。たとえば，パターンは画素300と302との間の画素，および画素
304と306との間の画素を照射するために，パターンはひとつの画素だけ右にシフ
トさせられる。同様に，パターンは画素300と304との間の画素，および画素302
と306との間の画素を照射するために，パターンはひとつの画素だけ下方にシフ
トさせられる。このアプローチを使用して，試験体および試験体の所望の部分の
完全かつ連続したイメージを得ることができる。他のアプローチにおいて，電子
ビームパターンは連続した電子ビームを有してもよく，これにより試験体上の連
続した画素を照射できる。このアプローチは，単純化した走査の利点を有するが
，しかし図６A〜図６Dに図示のパターンと比較すると空間電荷相互作用の増加を
示す。
【００４９】 電子ビームパターンの多数の電子ビームは，さらなる複雑化と空間電荷相互作
用の低減との間でトレードオフの関係がある。多数のビームが増加すると，試験
体に送出された電流はより拡散し，空間電荷相互作用は減少する。しかし，より
多くの電子ビームが生成され，制御されなければならないので，システムの複雑
さは，増加する。
【００５０】 第二の走査技術を図８A，図８B，図９A，図９Bおよび図１０を参照して説明す
る。2×2のアレーにおける，連続した四つの画素のような個々の組の画素を，連
続した電子ビームパターンで検査し，つぎの組の画素へ進むのではなく，他のア
プローチというのは，第一の電子ビームパターンを形成し，試験体上における複
数の組の画素の応答を記録しながら，試験体にわたるその電子ビームパターンを
走査することである。システムはつぎに，連続したももの中の第二の電子ビーム
パターンに進み，同様にして，同じ組の画素を横切って第二の電子ビームパター
ンを走査する。このプロセスは，全連続した電子ビームパターンを通して繰り返
される。このようにして，非常に多くの画素が，高速度にパターンを切り替える
ことを必要とせずに，検査され得る。また，個々の画素の応答は，得られたより
多くのデータ組を処理することにより，（より複雑ではあるが）ほとんど計算す
ることなく，回復される。これらの計算は上述した外挿法の計算である。
【００５１】 この第二の走査技術において，電子ビームパターンの選択は，上述したことと
ともに考慮されてもよい。公知であり，単純で高速な技術として，標準SEMで使
用されるのと同様に，電子ビームパターンを連続して走査することには利点があ
る。他のオプションとは，ステップにおいて不連続にビームパターンを移動させ
，一時的な検出の停止をし，および/またはビームをブランキングし，そして，
つぎの組の画素に移動させることである。このアプローチは，データが得られる
前に，偏向器および偏向器ドライバーの，整定時間の周知現象により，ビームが
停止することを待つ必要があるため，速度の損失を招く。連続的な移動でもって
，このような遅延はなくなる。
【００５２】 第二の走査アプローチは一般的に，画素のストライプ（典型的に二列以上の画
素を含む）を調査するために，第一の列に軸線にそってビームパターンを移動し
，つぎに第一の軸線に垂直な第二の軸線にそって移動することに関し，その結果
最初のストライプに平行な他のストライプも調査される。最も効率的に実行する
ために，連続した走査アプローチでは，どのひとつのビームパターンによる走査
の間も，ある画素が一度よりも多く調査されないように，ビームパターンがひと
つの列内に一つよりも多い画素を含まないことを確実にする必要があろう。スト
ライプの全隣接する列が一度のビームの走引で調査されるように，ビームパター
ン中のビームを調整することには利点がある。
【００５３】 これら条件を満足するパターンの最も単純な例は，各列にひとつで，一段の画
素とすることである。四つのビーム構成500は図8Aに示されているが，ここで，
四つの陰のある丸502，504等は投影されたビームパターンに依存して，オン，オ
フできるビームを表す。その四つのビームは隣接した列を調査するように互いに
接近している。走査における，前に調査された画素は白丸510により示されてい
る。したがって，ビームは走査の際に，試験体を横切る連続したストライプをカ
バーする。このアプローチは，電子ビームはより大きな領域にわたって拡散する
ように，ジグザグとなった段に電子を含む場合にも拡張できる。図８Bに示され
ているように，ビーム構成520は隣接した列の中に四つのビームを含み，第一の
段に画素には二つのビーム522および524があり，第二の段の画素には二つのビー
ム526および528がある。第二の段は第一の段からひとつの段だけ離されている。
図８Bは，電子光学系の性能（これはビームの，光軸からの距離に依存する）を
改良できる。ビームをジグザグにすることは，ビーム間の距離を増加させ，した
がって，空間電荷相互作用を減少させる一方で，どのビームもパターンの中心か
らの最大距離をわずかに増加させる。ビームは画素の二つ以上の段の間でジグザ
グにでき，隣接した段にあっても，なくてもよい。図８Bのビーム構成520におい
て，ビーム522，524，526および528は少なくともひとつのビームの直径だけ，互
いに離されている。ビーム522，524，526および528のそれぞれは，特定のビーム
パターンにおいてオンとなっても，オフとなってもよい。
【００５４】 図９Aおよび図９Bはこのアプローチを，16個のビームを含むビーム構成に拡張
することを示す。図９Aにおいて，ビーム構成600はひとつの段において，16個の
ビーム602，604などを含む。図９Bにおいて，ビーム構成620は16個のビーム622
，624などを含み，これらは四つの間が離された段のカラムにおいてジグザグに
なる。構成600および620のそれぞれにおいて，ビームは16個の隣接した列の画素
を調査する。構成600および620のそれぞれにおいて，個々のビームは特定のビー
ムパターンで，オンとなってもオフとなってもよい。種々のビーム構成が第二の
走査技術において使用でき，最適の構成が適用例に依存することは理解されよう
。
【００５５】 第二の走査技術を使用する本発明の電子ビーム顕微鏡でもって，試験体または
試験体の所望の部分のイメージを得るためにプロセスのフロー図が図１０に示さ
れている。ステップ700において，試験体の選択されたストライプ（現在のスト
ライプという）内の一組の画素が電子ビームパターンで照射される。照射画素の
電子ビームパターンに対する応答は検出され，検出器信号はステップ702に記憶
される。ステップ704において，現在の組の画素が現在のストライプにおける最
後の組の画素であるかどうか，すなわちストライプが完全に走査されたかどうか
について決定がなされる。ストライプが完了していないと，プロセスはステップ
708において，電子ビームパターンをストライプ内における最後の組の画素に偏
向し，つぎの組の画素を現在のビームパターンで照射するためにステップ700に
戻る。上述したように，ストライプにそった電子ビームパターンの偏向が連続し
てでも，徐々にでもよい。ストライプが完了したとき（ステップ704において決
定される），現在のストライプが調査される最後のストライプであるかどうかに
ついて決定が，ステップ710においてなされる。現在のストライプが最後オスト
ライプでないとき，プロセスは，ステップ712の次のストライプに進み，現在の
ビームパターンで次のストライプを照射するために，ステップ700に戻る。試験
体または試験体の所望の部分の走査が完了した。現在のビームパターンが連続し
たビームパターン内の最後のパターンであるかどうかの決定がステップ716にお
いてなされる。現在のビームパターンが最後のパターンでないとき，プロセスは
，連続したものの次のビームパターンに進み，ステップ718において，検査され
た領域内の最初のストライプに戻る。プロセスは，新しいビームパターンで，最
初のストライプ内の最初の組の画素を照射するために，ステップ700に戻る。そ
の新しいビームパターンは同様にして，試験体を走査するために使用される。現
在のパターンが連続したものの最後のパターンであるとき（ステップ716におい
て決定される），走査は完了し，記憶された検出器信号はステップ720において
処理され得る。記憶された検出器信号が，走査完了直後またはもっと遅い時期に
処理されてもよいことは理解されよう。
【００５６】 要するに，本発明の電子ビーム顕微鏡は典型的に，電子ビームパターンのラス
タ走査を利用する。ひとつのアプローチにおいて，連続した電子ビームパターン
は，つぎの組の画素に移動する前に，各組の画素に適用される。他のアプローチ
において，各電子ビームパターンは連続したものの中の，次のビームパターンに
切り替えられる前に，試験体または試験体の所望の部分にわたって走査される。
走査はインターリーブされても，インターリーブされなくてもよい。
【００５７】 ここで図示され，説明されたのは本発明の好適な実施例であるが，特許請求の
範囲により限定される本発明の範囲から逸脱することなく，変更，修正がなし得
ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施例にしたがった電子ビームパターンのブロック図である。
【図２】 図２は光源の第二の実施例を含む，電子ビームパターンソースの例のブロック
図である。
【図３】 図３は光源の，第二の実施例のブロック図である。
【図４】 図４は光源の，第三の実施例のブロック図である。
【図５】 図５は本発明の電子ビーム顕微鏡の略示図である。
【図６】 図６A〜図６Dは，連続した電子ビームパターンで走査する，本発明の電子ビー
ムパターン顕微鏡の略示図である。
【図７】 図７は第一の走査技術を使用して，本発明の電子ビーム顕微鏡の走査を図示す
るフローチャートである。
【図８】 図８Aおよび図８Bは本発明の電子ビーム顕微鏡において使用できる，異なる電
子ビームパターンを図示する。
【図９】 図９Aおよび図９Bは本発明の電子ビーム顕微鏡において使用できる，異なる電
子ビームパターンを図示する。
【図１０】 図１０は第二の走査技術を使用して本発明の電子ビーム顕微鏡の走査を図示す
るフローチャートである。
【符号の説明】
10 電子ビームパターンソース 16 電子光学系 18 偏向器 24 検出器 30 プロセッサ 36 真空ポンプ
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年７月６日（１９９９．７．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子ビーム顕微鏡であって， 一組の画素を試験体上に照射するために，連続した電子ビームパターンを生成
    するための電子ビームソースと， 前記電子ビームパターンと試験体との間の真空を維持するための真空エンクロ
    ージャと， 前記連続した電子ビームパターンを試験体に向けるための，前記真エンクロー
    ジャ内に配置される電子光学系と， 前記電子ビームパターンのそれぞれと前記試験体との間の相互作用を検出し，
    連続した検出器信号を形成するための，前記真空エンクロージャ内に配置される
    検出器と， 試験体上の照射された画素のそれぞれを表す画素値からなるイメージを生成す
    るための，前記連続した検出器信号に応答するプロセッサと， を含む電子ビーム顕微鏡。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の電子ビーム顕微鏡であって，さらに前記電子
    ビームパターンを試験体に関して偏向するための，前記真空エンクロージャ内に
    配置される偏向器を含み，ここで，試験体上の複数の組の画素は前記連続した電
    子ビームパターンで照射され，前記検出器は前記組の画素に対する，前記連続し
    た検出器信号を形成し，前記プロセッサは試験体上の照射された組の画素のイメ
    ージを生成する，ところの電子ビーム顕微鏡。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の電子ビーム顕微鏡であって，前記プロセッサ
    は前記電子ビームパターンソースを制御するための手段を含み，前記偏向器は試
    験体または試験体の所望の部分を前記連続したものの第一の電子ビームパターン
    で走査し，つづいて前記連続したものの第二の電子ビームパターンに切り替え，
    試験体または試験体の所望の部分を前記第二の電子ビームパターンで走査する，
    ところの電子ビーム顕微鏡。
  4. 【請求項４】請求項２に記載の電子ビーム顕微鏡であって，前記プロセッサ
    は，前記連続した電子ビームパターンで第一の組の画素を照射し，つづいて前記
    電子ビームパターンを第二の組の画素に偏向し，前記第二の組の画素を前記連続
    した電子ビームで照射するため，前記電子ビームパターンソースおよび前記偏向
    器を制御するための手段を含む，ところの電子ビーム顕微鏡。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の電子ビーム顕微鏡であって， 前記電子ビームソースは， 光伝送性基板上にあり，電子放出のための，複数の活性領域および伝導帯を有
    する，負の電子親和性カソードと， 該カソードの伝導帯に電子を励起するための，光ビームを，前記光伝送性基板
    を通して前記フォトカソードの活性領域に向ける光ソースと， 前記フォトカソードの活性領域から放出された電子を電子ビームに形成する電
    子光学系と， 前記フォトカソードの伝導帯の電子が，前記フォトカソードに隣接した当該ソ
    ース真空エンクロージャ内の電子よりもより高いエネルギーをもち，前記フォト
    カソードの活性領域から当該ソース真空エンクロージャに高い確率で放出するよ
    うに，前記フォトカソードを高真空に維持するためのソース真空エンクロージャ
    と， を含む，電子ビーム顕微鏡。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の電子ビーム顕微鏡であって，光ビームがレー
    ザービームからなる，ところの電子ビーム顕微鏡。
  7. 【請求項７】請求項５に記載の電子ビーム顕微鏡であって，前記光ソースは
    個々に制御可能な，複数のレーザーダイオードからなる，ところの電子ビーム顕
    微鏡。
  8. 【請求項８】請求項５に記載の電子ビーム顕微鏡であって，前記光源は，前
    記光ビームのそれぞれを制御するための変調器を含む，ところの電子ビーム顕微
    鏡。
  9. 【請求項９】請求項１に記載の電子ビーム顕微鏡であって，前記プロセッサ
    は，前記連続した検出器信号を含むマトリクスと，前記連続した前記電子ビーム
    パターンを表す照射マトリクスのインバースとをかけることにより，前記複数の
    照射画素のそれぞれを表す画素値を生成する手段を含む，ところの電子ビーム顕
    微鏡。
  10. 【請求項１０】請求項１に記載の電子ビーム顕微鏡であって，前記電子ビー
    ムパターンのそれぞれは，前記ビームパターンの他のものと線形に独立である，
    電子ビーム顕微鏡。
  11. 【請求項１１】請求項１に記載の電子ビーム顕微鏡であって，全電子ビーム
    電流が前記電子ビームパターンのそれぞれにおいて一定である，ところの電子ビ
    ーム顕微鏡。
  12. 【請求項１２】請求項１に記載の電子ビーム顕微鏡であって，平行な電子ビ
    ームは間隔があけられ，試験体上の間隔があけられた画素を照射する，ところの
    電子ビーム顕微鏡。
  13. 【請求項１３】試験体のイメージを得る方法であって， a）試験体上の一組の画素を連続した電子ビームパターンで照射する工程と， b）前記電子ビームパターンのそれぞれと試験体との間の相互作用の結果を検出
    し，連続した検出器信号を生成する工程と， c）前記連続した検出器信号に応答して，試験体上の照射された画素のそれぞれ
    を表す画素値からなるイメージを生成する工程と， を含む方法。
  14. 【請求項１４】請求項１３に記載の方法であって，さらに前記電子ビームパ
    ターンのそれぞれを偏向する工程を含み， 試験体上の，第二の組の画素は前記連続した電子ビームパターンで照射される
    ，ところの方法。
  15. 【請求項１５】請求項１３に記載の方法であって，さらに，前記電子ビーム
    パターンのそれぞれを，試験体上の複数組の画素に偏向し，前記組の画素のそれ
    ぞれに対して工程b）およびc）を繰り返す工程を含む，ところの方法。
  16. 【請求項１６】請求項１３に記載の方法であって，さらに，試験体または試
    験体の所望の部分を走査し，つづいて前記連続したものの第二の電子ビームパタ
    ーンに切り替え，試験体または試験体の所望の部分を前記第二の電子ビームパタ
    ーンで走査する工程を含む，ところの方法。
  17. 【請求項１７】請求項１３に記載の方法であって，さらに，第一の組の画素
    を前記連続した電子ビームパターンで照射し，つづいて，前記電子ビームパター
    ンを第二の組の画素に偏向し，前記第二の組の画素を前記連続した電子ビームパ
    ターンで照射する，ところの方法。
  18. 【請求項１８】請求項１３に記載の方法であって，さらに，前記電子ビーム
    パターンのそれぞれが前記電子ビームパターンの他の部分に線形に独立となるよ
    うに，前記電子ビームパターンを選択する工程を含む，ところの方法。
  19. 【請求項１９】請求項１３に記載の方法であって，さらに，全電子ビーム電
    流が前記電子ビームパターンのそれぞれにおいて一定であるように，前記電子ビ
    ームパターンを選択する工程を含む，ところの方法。
  20. 【請求項２０】請求項１３に記載の方法であって，前記イメージを形成する
    工程は，前記連続した検出器信号を含むマトリクスと，前記連続した電子ビーム
    パターンを表す照射マトリクスのインバースとをかける工程を含む，ところの方
    法。
  21. 【請求項２１】電子ビーム顕微鏡であって， 試験体上の一組の画素を照射するため，連続した電子ビームパターンを生成す
    る電子ビームパターンソースと， 該電子ビームパターンソースと試験体との間の真空を維持するための真空エン
    クロージャと， 前記連続した電子ビームパターンを試験体に偏向するための，前記真空エンク
    ロージャ内に配置される電子光学系と， 試験体上の複数組の画素を前記連続した電子ビームパターンで照射すべく，前
    記電子ビームパターンを試験体に関して偏向するための，前記真空エンクロージ
    ャ内に配置される偏向器と， 前記電子ビームパターンと前記試験体との間の相互作用の結果を検出し，前記
    組の画素のそれぞれに対して，連続した検出器信号を形成するための，前記真空
    エンクロージャ内に配置される検出器と， 試験体上の前記組の画素のイメージであって，試験体上の照射された組の画素
    のそれぞれにおける複数の画素を表す画素値からなるイメージを形成するための
    ，前記組の画素のそれぞれに対する連続した検出器信号に応答するプロセッサと
    ， を含む，ところの電子ビーム顕微鏡。
  22. 【請求項２２】請求項２１に記載の電子ビーム顕微鏡であって， 前記プロセッサは，試験体または試験体の所望の部分を，前記連続したものの
    第一の電子ビームパターンで走査し，つづいて，前記連続したものの中の第二の
    ビームパターンに切り替え，試験体または試験体の所望の部分を前記第二の電子
    ビームパターンで走査するため，前記電子ビームパターンソースおよび前記偏向
    器を制御するための手段を含む，ところの電子ビーム顕微鏡。
  23. 【請求項２３】請求項２１に記載の電子ビーム顕微鏡であって， 前記プロセッサは，第一の組の画素を，前記連続した電子ビームパターンで照
    射し，つづいて前記電子ビームパターンを第二の組の画素に偏向し，前記第二の
    組の画素を前記連続した電子ビームパターンで照射するため，前記電子ビームパ
    ターンソースおよび前記偏向器を制御するための手段を含む，ところの電子ビー
    ム顕微鏡。
  24. 【請求項２４】請求項２１に記載の電子ビーム顕微鏡であって， 光伝送性基板上にある，伝導帯および電子放出のための複数の活性層を有する
    ，負の電子親和性フォトカソードと， 該フォトカソードの伝導帯に電子を励起するために，光ビームを，前記光伝送
    性の基板を通して，前記フォトカソードの活性領域に向けるための光ソースと， 前記フォトカソードから放出される電子を前記ビームに形成するための電子光
    学系と， 前記フォトカソードの伝導帯の電子が，前記フォトカソードに隣接した当該ソ
    ース真空エンクロージャの電子よりも高いエネルギーをもち，前記フォトカソー
    ドの活性領域から当該ソール真空エンクロージャに高い確率で放出するように，
    前記フォトカソードを高真空に維持するためのソース真空エンクロージャと， を含む，電子ビーム顕微鏡。
  25. 【請求項２５】請求項２１に記載の電子ビーム顕微鏡であって， 前記検出器は，二次電子および後方散乱一次電子を検出するための電子検出器
    を有する，ところの電子ビーム顕微鏡。
  26. 【請求項２６】請求項２１に記載の電子ビーム顕微鏡であって， 前記プロセッサは，前記連続した検出器信号を含むマトリクスと，前記電子ビ
    ームパターンを表す照射マトリクスのインバースとをかけることにより，前記照
    射された画素を表す画素値を生成するための手段を含む，ところの電子ビーム顕
    微鏡。
  27. 【請求項２７】請求項２１に記載の電子ビーム顕微鏡であって，前記電子ビ
    ームパターンのそれぞれは前記電子ビームパターンの他のものと線形に独立であ
    る，ところの電子ビーム顕微鏡。
  28. 【請求項２８】請求項２１に記載の電子ビーム顕微鏡であって，全電子ビー
    ム電流は，前記電子ビームパターンにおいて一定である，ところの電子ビーム顕
    微鏡。
  29. 【請求項２９】試験体のイメージを得るための方法であって， a）試験体上の一組の画素を電子ビームパターンで照射する工程と， b）試験体または試験体の所望の部分を前記電子ビームパターンで走査する工程
    と， c）前記ビームパターンと試験体との間の相互作用の結果を検出し，検出器信号
    を形成する工程と， d）連続した電子ビームパターンに対して，工程a），b）およびc）を繰り返す工
    程と， e）該検出器信号に応答して，試験体上の照射された画素のそれぞれを表す画素
    値を含むイメージを形成する工程と， を含む方法。
  30. 【請求項３０】試験体のイメージを得る方法であって， a）試験体上の一組の画素を連続した電子ビームパターンで照射する工程と， b）前記電子ビームパターンと試験体との間の相互作用の結果を検出し，連続し
    た検出器信号を形成する工程と， c）前記電子ビームパターンを試験体上の複数の組の画素に偏向し，前記組の画
    素のそれぞれに対して工程a）およびb）を繰り返す工程と， d）前記検出器信号に応答して，試験体上の照射された画素のそれぞれを表す画
    素値からなるイメージを生成する工程と， を含む，ところの方法。
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