JP2016152233A - 信号荷電粒子偏向装置、信号荷電粒子検出システム、荷電粒子ビーム装置、および信号荷電粒子ビームの検出の方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置を提供すること。【解決手段】信号荷電粒子偏向装置は、信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成されたビームベンダ（１００）を含み、ビームベンダが信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極（１１０）および第２の電極（１２０）を含み、第１の電極（１１０）が光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、第２の電極（１２０）が光路に垂直な平面内に第２の断面を有し、第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分がそれらの間に光路を提供し、第１の部分および第２の部分は、形状が異なる。【選択図】図３Ａ

Description

本開示の実施形態は、例えば、検査システム用途、試験システム用途、リソグラフィシステム用途、欠陥調査、限界寸法測定用途などのための荷電粒子ビーム装置に関する。特に、本開示の実施形態は、信号ビーム光学部品およびビームベンダに関する。本開示の実施形態は、詳細には荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子検出システム、荷電粒子ビーム装置、および荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法に関する。

電子検出器などの信号荷電粒子検出器は、荷電粒子ビーム装置、例えば、電子ビーム検査（ＥＢＩ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）、欠陥調査または限界寸法測定用の電子顕微鏡、集束イオンビームシステムなどに使用されることがある。信号荷電粒子検出器は、例えば、走査電子顕微鏡における電子の検出に使用される。一次荷電粒子ビームが試料またはサンプルに照射される際に、二次電子（ＳＥ：ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）などの信号荷電粒子が生成され、この信号荷電粒子が、試料の表面形態、試料の化学的成分、試料の静電ポテンシャルなどに関する情報を伝えることができる。一部の粒子検出器では、信号荷電粒子は、収集され、センサ、例えば、シンチレータ、ピンダイオードなどに誘導される。グレーレベルが収集された信号荷電粒子の数に比例した画像を生成することができる。
ＥＢＩでは、表面形態または表面の電位（電圧コントラスト（ＶＣ：ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ））の変化に対して感度が十分でない場合がある明視野（ＢＦ：ｂｒｉｇｈｔ ｆｉｅｌｄ）の検出器が使用されることがある。ＶＣは、例えば、信号荷電粒子信号をエネルギーフィルタリングすることによって強調され得るが、物理的欠陥に起因する表面形態の情報は、試料における取出し角度のある特定の範囲内の信号荷電粒子のみを収集する複数のセンサを使用して強調され得る。表面形態検出器は、（中央のＢＦ領域の有無に関わらず）４つ以上のセグメントに分割され得て、このセグメントを別々に読み出すことができる。次いで、信号は、コントラストを強調するために組み合わされる（例えば、引き算される）ことがある。

エネルギーフィルタリングまたは角度フィルタリングを含む多視点撮像に対して、信号荷電粒子ビームが試料から信号荷電粒子検出器まで転送される間、信号荷電粒子によって伝えられる情報は、保存されるべきである。これは、複数の光学部品を有する光学系（信号荷電粒子光学部品、例えば、ＳＥ光学部品）によって行われることがある。ＥＢＩは、高スループットを提供するべきであり、このスループットは、例えば、試料を走査するために１つのカラム内で複数のビームレットを同時に使用することによって向上させることができる。
収差は、信号荷電粒子光学部品において、例えば、信号荷電粒子ビームを偏向させるために使用される、半球面状ビームベンダまたはセクタビームベンダ（ＳＢＢ：ｓｅｃｔｏｒ ｂｅａｍ ｂｅｎｄｅｒ）において生じることがある。ＳＢＢ内部の信号荷電粒子ビームの幅が増加するとともに、信号荷電粒子ビームは、変形する。複数のビームレットに対しては、焦点面内のビームレットの横方向位置は、相当量のひずみを示す。

上記を考慮すると、当技術分野における問題の少なくとも一部を克服する新しい信号荷電粒子偏向装置は、有益である。特に、焦点調整、角度分解能、および検出効率の改善、ならびに信号荷電粒子ビームのひずみの最小化を提供する信号荷電粒子偏向装置は、有益である。

上記に照らして、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子検出システム、荷電粒子ビーム装置、および荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法が提供される。本開示のさらなる態様、利点、および特徴は、特許請求の範囲、説明、および添付図面から明らかである。
本開示の態様によると、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置が提供される。信号荷電粒子偏向装置は、信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成されたビームベンダであって、信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極および第２の電極を含む、ビームベンダを含み、第１の電極が光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、第２の電極が光路に垂直な平面内に第２の断面を有し、第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分が、それらの間に光路を提供し、第１の部分および第２の部分は、形状が異なる。

本開示の別の態様によると、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置が提供される。信号荷電粒子偏向装置は、信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成された、信号荷電粒子ビームに対する入口部分および信号荷電粒子ビームに対する出口部分を有するビームベンダと、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有する１つまたは複数の開孔であって、この１つまたは複数の開孔のうちの少なくとも１つの開孔がビームベンダの入口部分または出口部分に位置する、１つまたは複数の開孔と、を含む。
本開示のさらに別の態様によると、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子検出システムが提供される。信号荷電粒子検出システムは、一次荷電粒子ビームと、試料に衝突する際に形成される信号荷電粒子ビームとを分離するためのビームスプリッタと、本明細書に記載された実施形態による信号荷電粒子偏向装置と、信号荷電粒子ビームを集束させるための集束レンズと、信号荷電粒子ビームを検出するための少なくとも１つの検出素子と、を含む。

本開示のさらに別の態様によると、荷電粒子ビーム装置、特に本明細書に記載された実施形態による信号荷電粒子偏向装置を有する電子ビーム検査用の電子顕微鏡が提供される。
本開示の態様によると、荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法が提供される。本方法は、ビームスプリッタによって信号荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離するステップと、ビームベンダによって信号荷電粒子ビームを偏向させるステップであって、ビームベンダが信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極および第２の電極を含み、第１の電極が光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、第２の電極が光路に垂直な平面内に第２の断面を有し、第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分が、それらの間に光路を提供し、第１の部分および第２の部分は、形状が異なる、ステップと、集束レンズによって少なくとも１つの検出素子上に信号荷電粒子ビームを集束させるステップと、を含む。

本開示の別の態様によると、荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法が提供される。本方法は、ビームスプリッタによって信号荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離するステップと、ビームベンダによって信号荷電粒子ビームを偏向させるステップと、集束レンズによって少なくとも１つの検出素子上に信号荷電粒子ビームを集束させるステップと、を含み、信号荷電粒子ビームが、ビームベンダの入口部分でビームベンダに入り、ビームベンダの出口部分でビームベンダから出て、信号荷電粒子ビームが、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有する１つまたは複数の開孔を通ってビームベンダに入る、またはビームベンダから出る、の少なくとも１つを行う。

また、実施形態は、開示された方法を実行するための装置を対象とし、それぞれの記載された方法の態様を行うための装置部を含む。これらの方法の態様は、ハードウェア部品によって、適切なソフトウェアによりプログラムされたコンピュータによって、これら２つの任意の組合せによって、またはその他の任意のやり方で行われてもよい。さらに、本開示による実施形態は、記載された装置を動作させるための方法も対象とする。本開示は、装置のすべての機能を実行するための方法の態様を含む。
本開示の上記の特徴が詳細に理解され得るように、上で簡潔に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ得る。添付図面は、本開示の実施形態に関連し、以下で説明される。

本明細書に記載された実施形態による信号荷電粒子偏向装置を有する荷電粒子ビーム装置の概略図である。 セクタビームベンダの第１の電極および第２の電極の斜視図である。 図２Ａのセクタビームベンダの後の信号荷電粒子ビームの断面である。 本明細書に記載された実施形態によるビームベンダの第１の電極および第２の電極の斜視図である。 本明細書に記載された実施形態による図３Ａのビームベンダを通り抜けた信号荷電粒子ビームの断面である。 本明細書に記載された実施形態によるビームベンダの第１の断面および第２の断面を規定する数学関数である。 本明細書に記載された実施形態によるビームベンダの入口部分である。 本明細書に記載された実施形態によるビームベンダの出口部分である。 本明細書に記載された実施形態による荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法の流れ図である。

ここで、本開示の様々な実施形態について詳細に言及し、それらの１つまたは複数の例が図に示されている。以下の図面の説明の範囲内で、同一の参考番号は、同一の構成要素を指す。全体的に、個々の実施形態に関しての違いのみについて記載する。それぞれの例は、本開示の説明のために提供され、本開示を限定することは意図されていない。さらに、一実施形態の一部として示されまたは記載される特徴は、さらなる実施形態をさらに生み出すために他の実施形態に、またはその実施形態に関連して使用されてもよい。本記載は、そのような変更形態および変形形態を含むことが意図されている。
本出願の保護の範囲を限定することなく、以下では、荷電粒子ビーム装置またはその構成要素は、例示的に、二次電子または後方散乱電子などの信号荷電粒子の検出を含む荷電粒子ビーム装置と呼ばれる。しかしながら、他のタイプの荷電粒子、例えば、陽イオンが使用されてもよい。

本明細書で言及されるような「試料」は、限定されることなく、半導体ウエハ、半導体加工品、およびメモリディスクなどの他の加工品を含む。本開示の実施形態は、材料が堆積するあらゆる加工品、または構造化される加工品に適用されてもよい。試料は、構造化されるまたは層が堆積する表面、エッジ、例えば、斜面を含むことができる。
球状またはセクタビームベンダ（ＳＢＢ）は、荷電粒子ビームの偏向および無収差集束を組み合わせることができる装置である。そのような装置を、例えば、ＥＢＩカラムにおいて使用し、カラムからの信号荷電粒子を、さらに操作および検出するために信号荷電粒子光学部品に結合することができる。収差は、例えば、信号荷電粒子ビームを偏向させるために使用されるセクタビームベンダにおいて生じることがある。例として、電場の６極子成分は、セクタビームベンダを通過する信号荷電粒子ビーム（例えば、ＳＥ束）に３倍の収差をもたらすことがある。セクタビームベンダ内部の信号荷電粒子ビームの幅が増加するとともに、６極子成分の量の増加が信号荷電粒子ビームを変形させる。

本開示の信号荷電粒子偏向装置は、異なる形状の電極（例えば、図３Ａ、図３Ｂおよび図４）、ならびに、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角形状の通路領域（例えば、図５および図６）を有する開孔、の少なくとも１つを設けることによって、電場の６極子成分を低減させる、または補償することができる。信号荷電粒子偏向装置は、信号荷電粒子偏向装置のビームベンダの２つの電極間の６極子成分（固有の６極子）、ならびに、例えば、ビームベンダの入口および出口の少なくとも１つにおけるフリンジ電場の６極子成分、の少なくとも１つを特に低減させる、または補償することができる。また、信号荷電粒子偏向装置は、「低６極子信号荷電粒子偏向装置」と呼ばれることもある。特に、信号荷電粒子偏向装置のビームベンダも「低６極子ビームベンダ」または「低６極子ＳＢＢ」と呼ばれることもある。

本開示の信号荷電粒子偏向装置は、焦点調整、角度分解能および検出効率を改善することができ、信号荷電粒子光学部品のひずみを最小化することができる。本開示の実施形態は、試料上の一次荷電粒子の異なるランディングエネルギーを使用する場合、特に有益である。これを考慮すると、本開示は、荷電粒子ビーム装置の使用における柔軟性の向上を提供する。
図１は、本明細書に記載された実施形態による信号荷電粒子検出システムを有する荷電粒子ビーム装置の概略図を示す。荷電粒子ビーム装置は、例えば、電子ビーム検査用の電子顕微鏡であってもよい。
信号荷電粒子検出システムは、一次荷電粒子ビーム１および試料１０に衝突する際に形成される信号荷電粒子ビーム２を分離するためのビームスプリッタ３０と、本明細書に記載された実施形態による信号荷電粒子偏向装置と、信号荷電粒子ビーム２を集束させるための集束レンズ５０と、信号荷電粒子ビーム２を検出するための少なくとも１つの検出素子７２と、を含む。

荷電粒子ビーム装置は、対物レンズ４０を通って試料１０の方に誘導される一次荷電粒子ビーム１を生成する荷電粒子源２０を含む。試料１０から放出された、または後方散乱させられた二次電子（ＳＥ）などの信号荷電粒子は、試料１０に関する情報を伝える信号荷電粒子ビーム２を形成する。情報は、試料１０の表面形態、化学的成分、静電ポテンシャルなどに関する情報を含むことができる。
信号荷電粒子ビーム２は、ビームスプリッタ３０によって一次荷電粒子ビーム１から分離され、本明細書に記載される実施形態による信号荷電粒子偏向装置に入る。信号荷電粒子偏向装置は、ビームベンダ１００、１つまたは複数の開孔、例えば、第１の開孔２００および第２の開孔３００、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。

本開示の信号荷電粒子偏向装置は、異なる形状の電極（例えば図３Ａ、図３Ｂおよび図４）、ならびに、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角形状の通路領域（例えば、図５および図６）を有する開孔、の少なくとも１つを設けることによって、電場の６極子成分を低減させる、または補償することができる。
図３Ａ、図３Ｂおよび図４を参照して、本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置は、信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成されたビームベンダ１００を含み、このビームベンダ１００が信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極１１０および第２の電極１２０を含む。第１の電極１１０は、光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、第２の電極１２０は、光路に垂直な平面内に第２の断面を有する。第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分は、それらの間に光路を提供する。第１の部分および第２の部分は、形状が異なってもよい。例として、第１の部分および第２の部分は、質的に異なる形状を有することができる。

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分は、「第１の輪郭部分」および「第２の輪郭部分」とそれぞれ呼ぶこともできる。本明細書の全体にわたって使用されるように、用語「輪郭」は、例えば第１の断面および第２の断面の、輪郭線または境界線として理解されるべきである。
図５および図６を参照して、本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によると、ビームベンダ１００は、信号荷電粒子ビームに対する入口部分および信号荷電粒子ビームに対する出口部分、ならびに信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有する第１の開孔２００および第２の開孔３００などの１つまたは複数の開孔を有し、１つまたは複数の開孔のうちの少なくとも１つの開孔がビームベンダの入口部分または出口部分に位置する。

ビームベンダの電極を成形し、および／または１つまたは複数の開孔を設けることで、本開示の信号荷電粒子偏向装置は、電場の６極子成分を低減させる、または補償することができる。本開示の信号荷電粒子偏向装置は、焦点調整、角度分解能および検出効率を改善することができ、信号荷電粒子光学部品のひずみを最小化することができる。
再び図１に目を向けると、ビームベンダ１００は、信号荷電粒子ビーム２を集束レンズ５０の方に偏向させる。集束レンズ５０は、検出器組立体７０の検出素子７２またはセンサ（シンチレータ、ピンダイオードなど）に信号荷電粒子ビーム２を集束させる。偏向器６０は、例えば、検出器組立体７０に向かう信号荷電粒子ビーム２の経路を調整するために集束レンズ５０と検出器組立体７０との間に設けられてもよい。これによって、信号荷電粒子光学部品の光軸に対する信号荷電粒子ビーム２の位置合わせが改善される。
図２Ａは、セクタビームベンダ４００の一部分の斜視図を示す。図２Ｂは、図２Ａのセクタビームベンダ４００を通過した信号荷電粒子ビームの断面を示す。

図２Ａに示されるようなセクタビームベンダ４００（「ＳＢＢ」とも呼ばれる）は、荷電粒子ビームの偏向および無収差焦点調整を組み合わせることができる装置である。セクタビームベンダ４００は、第１の電極４１０および第２の電極４２０を有し、これらの電極は、それらの間に信号荷電粒子ビームに対する光路を画成することができる。光路を画成する第１の電極４１０および第２の電極４２０の部分は、同一の形状を有し、特に同一の定性的な形状を有する。例として、光路を画成する第１の電極４１０および第２の電極４２０の部分は、球面形状を有する。
そのようなセクタビームベンダ４００を、ＥＢＩカラムにおいて使用し、カラムからの信号荷電粒子を、例えば、さらに操作および検出するために、信号荷電粒子光学部品に結合させることができる。電場の６極子成分は、セクタビームベンダ４００を通過する信号荷電粒子ビーム（例えば、ＳＥ束）に３倍の収差をもたらす場合がある。信号荷電粒子ビームに及ぼす６極子成分の影響は、信号荷電粒子がセクタビームベンダ４００を通過する軸から離れるほど強くなる可能性があり、結果として、図２Ｂに示されるような信号荷電粒子ビームのひずみまたは変形が生じる。

例として、表面形態検出に対しては、信号荷電粒子ビームの断面の円形形状（円形断面）からのそのような偏位が問題である。この場合、信号荷電粒子ビームは、例えば、異なる検出器上の角度情報を得るために分離電極に当たる前に、発散する可能性がある。これを考慮すると、信号荷電粒子ビームの変形は、異なる検出器上の角度分解能および強度均一性を劣化させる可能性がある。マルチビームレット検出では、いくつかのビームレットがセクタビームベンダ４００を通過し、画像（例えば、交差のアレイ）を形成し、この画像が検出器アレイ上などで拡大され得る。この場合、本開示の信号荷電粒子偏向装置と比較して、セクタビームベンダ４００を通過したビームレットの真四角パターンは、歪み、焦点均一性が劣化する。

本開示の二次荷電粒子偏向装置は、電場の６極子成分を低減させる、または補償することができる。特に、本開示の信号荷電粒子偏向装置は、ビームベンダの２つの電極間の６極子成分（固有の６極子）、ならびに、例えば、ビームベンダの入口および出口の少なくとも１つにおけるフリンジ電場の６極子成分、の少なくとも１つを低減させる、または補償することができる。例として、信号荷電粒子ビーム偏向装置は、サンプルビームレットの６極子成分を８８％だけ低減させることができ、最小錯乱円を、例えば、６５％だけ、例えば、０．７４ｍｍから０．２６ｍｍに低減させることができる。
図３Ａは、本明細書に記載された実施形態によるビームベンダ１００の一部分の斜視図を示す。図３Ｂは、図３Ａのビームベンダ１００を通過した信号荷電粒子ビームの断面を示す。図４は、本明細書に記載された実施形態によるビームベンダ１００の電極の第１の断面を規定する第１の数学関数１１２、例えば、多項式関数、および第２の断面を規定する第２の数学関数１２２、例えば、ガウス関数を示す。ビームベンダ１００は、セクタビームベンダ（ＳＢＢ）であってもよい。

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置は、信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成されたビームベンダ１００を含み、ビームベンダ１００が信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極１１０および第２の電極１２０を含み、第１の電極１１０が光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、第２の電極１２０が光路に垂直な平面内に第２の断面を有し、第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分がそれらの間に光路を提供し、第１の部分および第２の部分は、形状が異なり、特に第１の部分および第２の部分が質的に異なる形状を有する。第１の電極１１０は、「内部電極」と呼ばれることがあり、第２の電極１２０は、やはり「外部電極」と呼ばれることがある。

例として、第１の電極１１０は、第１の電位、例えば、正電位にバイアスされるように構成されてもよく、第２の電極１２０は、第２の電位、例えば、負電位にバイアスされるように構成されてもよい。第１の電位および第２の電位は、無収差焦点調整のために構成されてもよい。
一部の実施形態によると、光路は、信号荷電粒子がビームベンダ１００を通過するときに、信号荷電粒子が進む軌道であってもよい。光路は、第１の電極１１０と第２の電極１２０との間に提供される電場によって調整されてもよい。例として、第１の電位および第２の電位は、信号荷電粒子がビームベンダ１００を通過するときに偏向されて光路を辿るように選択されてもよい。ビームベンダ１００内では、光路は、特に非線形の光路であってもよい。光路は、実質的に２次元平面、例えば、図３Ａに示されるようにｙ−ｚ平面内に設けられ（または画成され）てもよい。信号荷電粒子ビームが、実質的に２次元平面内に設けられた、または画成された光路に沿って進む間に、２次元平面に垂直な方向に、例えば、ｘ方向（図３Ｂ）に、広がりを有することができることを理解されたい。

第１の電極１１０は、光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、第２の電極１２０は、光路に垂直な平面内に第２の断面を有する。第１の断面および第２の断面に対する例が図４に示されている。特に、第１の断面を規定する多項式などの第１の数学関数１１２、および第２の断面を規定するガウス関数などの第２の数学関数１２２が示されている。平面は、光路に垂直な平面であってもよく、すなわち、光路がｙ−ｚ平面内に画成される場合、第１の断面および第２の断面の平面は、例えば、図４に示されるようなｘ−ｙ平面であってもよい。例として、ｘ−ｙ平面内でスタートし、図４の第１の断面および第２の断面をｘ軸のまわりに回転させることによって、図３Ａに示されるような電極表面となる。一部の実施態様では、第１の断面および第２の断面を、４０°〜１２０°の範囲の量だけ、詳細には６０°〜９０°の範囲の量だけｘ軸のまわりに回転させることができる。例として、電極表面を得るために第１の断面および第２の断面を約７０°または約８０°だけ回転させることができる。

光路は、第１の断面の第１の部分と第２の断面の第２の部分との間に設けられても、または画成されてもよい。例として、電極表面を形成するために上述したような第１の断面および第２の断面の回転を考える場合、第１の部分は、第１の電極１１０の第１の表面領域に対応してもよく、第２の部分は、第２の電極１２０の第２の表面領域に対応してもよい。言いかえれば、光路は、第１の表面領域と第２の表面領域との間に設けられても、または画成されてもよい。第１の部分または第１の表面領域は、第２の部分または第２の表面領域と向き合うように設けられてもよい。一部の実施態様では、第１の部分および第２の部分は、光路に垂直な方向に第１の電極１１０と第２の電極１２０との間の信号荷電粒子領域を画成することができる。

例として、第１の部分および第２の部分は、光路が画成される２次元平面に垂直な方向の、例えば、ｘ方向（図３Ｂ）の信号荷電粒子ビームの広がり、例えば、最大の広がりに対応してもよい。一部の実施態様では、信号荷電粒子ビームは、光路に垂直な方向の中心点に集中してもよい。中心点は、例えば、ｘ＝０であってもよい。第１の部分および第２の部分は、第１の極限点と第２の極限点との間に延在することができ、例えば、中心点が第１の極限点と第２の極限点との間に設けられている（例えば、集中している）。第１の極限点は、例えば、ｘ＝−１５ｍｍであってもよく、第２の極限点は、例えば、ｘ＝１５ｍｍであってもよい。第１の極限点および第２の極限点を越えると、例えば、ｘ＜−１５ｍｍおよびｘ＞１５ｍｍに対しては、ｙは、図４に示されるように一定に保たれてもよい。
一部の実施形態によると、第１の電極１１０および第２の電極１２０の少なくとも１つのエッジは、第１の極限点および第２の極限点の少なくとも１つにおいて丸みがつけられてもよい。丸みがつけられたエッジは、電場増強を低減させ、または回避することさえできることを意味する。

第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分は、形状が異なる。特に、第１の部分および第２の部分は、質的に異なる形状を有する。例として、第１の部分および第２の部分は、合同ではなく、または重ね合わせができない。特に、本明細書の全体にわたって使用されるように、用語「質的に異なる形状」は、非合同のまたは重ね合わせ不可能な形状を指す場合がある。一部の実施態様では、第１の電極１１０の第１の部分または第１の表面領域と、第２の電極１２０の第２の部分または第２の表面領域との間の距離は、光路に垂直な方向に変わる、または変化する。言いかえれば、第１の電極１１０の第１の部分または第１の表面領域と、第２の電極１２０の第２の部分または第２の表面領域との間の距離は、一定ではない。距離は、例えば、光路が設けられる、または画成される平面内の距離として規定されてもよい。

一部の実施形態によると、中心点における、第１の電極１１０の第１の部分または第１の表面領域と、第２の電極１２０の第２の部分または第２の表面領域との間の距離は、１〜１０ｍｍの範囲に、詳細には４〜８ｍｍの範囲に、より詳細には約６．５ｍｍであってもよい。一部の実施態様では、第１の電極１１０の第１の部分または第１の表面領域と、第２の電極１２０の第２の部分または第２の表面領域との間の距離は、中心点での距離に対して、±４ｍｍの範囲内で、詳細には±２．５ｍｍの範囲でｘ軸（図４）に沿って変わり、または変化する。
一部の実施態様によると、第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分は、第１の電極１１０と第２の電極１２０との間の電場の６極子成分を最小化するために構成される。例として、第１の電極１１０と第２の電極１２０との間の６極子成分は、第１の電極１１０および第２の電極１２０の形状を変えることによって影響を受けることがあり、この形状は、２つの２次元数学関数、例えば第１の数学関数１１２および第２の数学関数１２２（図４）によって規定され得る。

一部の実施態様では、第１の断面の第１の部分は、第１の数学関数１１２、例えば、多項式、特に６次多項式によって規定される。第１の電極１１０の電極表面の少なくとも一部、例えば、第１の表面領域は、多項式の第１の軸のまわりの回転によって、特に第１の軸のまわりの約６０°〜９０°の範囲の回転によって、または第１の軸のまわりの約９０°の回転によって規定されてもよい。第１の軸は、図３Ａに示されるｘ軸であってもよい。
一部の実施態様では、第２の断面の第２の部分は、第２の数学関数１２２、例えば、指数関数、特にガウス関数によって規定されてもよい。第２の電極の電極表面の少なくとも一部、例えば、第２の表面領域は、第２の軸のまわりの指数関数の回転によって、特に第２の軸のまわりの約６０°〜９０°の範囲の回転によって、または第２の軸のまわりの約９０°の回転によって規定されてもよい。第２の軸は、第１の軸に一致してもよく、または第１の軸であってもよく、特にｘ軸であってもよい。

第１の電極１１０および第２の電極１２０を設けることによって、特に、固有の６極子を最小化することができる。第１の数学関数１１２および第２の数学関数１２２は、第１の極限点、例えば、ｘ＝−１５ｍｍと、第２の極限点、例えば、ｘ＝１５ｍｍとの間で規定されてもよい。第１の極限点および第２の極限点を越えると、例えば、ｘ＜−１５ｍｍおよびｘ＞１５ｍｍに対しては、図４に示されるようにｙは一定に保たれてもよい。第１の極限点および第２の極限点、例えば、ｘ＝±１５ｍｍにおけるエッジは、電場増強を回避するために丸みがつけられてもよい。数学関数（または電極）は、６極子補償に同様の、または同一の効果を有する図４に示される数学関数とは異なってもよい。例として、第１の数学関数１１２は、係数Ｓ１でｙ方向にスケーリングされてもよく、および／または第２の数学関数１２２は、係数Ｓ２でスケーリングされてもよい。例として、Ｓ１およびＳ２は、０．９〜１．１であってもよい。一部の実施形態では、Ｓ１およびＳ２は、互いに異なってもよい。

図５は、本明細書に記載された実施形態によるビームベンダの入口部分を示す。図６は、本明細書に記載された実施形態によるビームベンダの出口部分を示す。
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、信号荷電粒子偏向装置は、信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成されたビームベンダであって、信号荷電粒子ビームに対する入口部分および信号荷電粒子ビームに対する出口部分を有するビームベンダと、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有する１つまたは複数の開孔と、を含み、１つまたは複数の開孔のうちの少なくとも１つの開孔がビームベンダの入口部分または出口部分に位置する。フリンジ電場の６極子成分、すなわち信号荷電粒子ビームに対する６極子成分の影響は、１つまたは複数の開孔を三角形様に成形することによって低減され得る。

一部の実施態様では、１つまたは複数の開孔の第１の開孔２００は、ビームベンダの入口部分に位置し、１つまたは複数の開孔の第２の開孔３００は、ビームベンダの出口部分に位置する。電気的なフリンジ電場の６極子は、第１の開孔２００（例えば、入口開孔）および第２の開孔３００（例えば、出口開孔）の少なくとも１つを三角形様に成形することによって低減され得る。
一部の実施形態によると、１つまたは複数の開孔のうちの少なくとも１つの開孔は、ビームベンダの第３の電極として構成されてもよい。例として、ビームベンダの入口部分に位置する第１の開孔２００は、第３の電極として構成されてもよい。第３の電極は、接地された電極であってもよい。一部の例では、第１の開孔２００は、第３の電極と一体的に形成されてもよい。

一部の実施形態によると、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域は、二等辺三角形である。本明細書の全体にわたって使用されるように、用語「二等辺三角形」は、等しい長さの２つの辺を有する三角形を指すことができる。等しい長さの２つの辺は、「脚」と呼ばれることがあり、第３の辺は、「底辺」と呼ばれることがある。一部の実施態様では、頂点角度、および光路または光軸からの底辺の距離の少なくとも１つを変えることができる。その変化量は、信号荷電粒子が通過することができる光軸のまわりの最小断面によって制限され得る。例として、断面は、第１の電極と第２の電極との間の最大の中心距離（例えば、ｘ＝０）と等しい直径を有する円であってもよい。頂点角度、および光路または光軸からの底辺の距離の少なくとも１つを変えることによって、６極子補償を最大化することができる。１つまたは複数の開孔の三角に成形された通路領域は、４５°の頂点角度と共に、脚位置を規定する光軸を中心とした、１〜１０ｍｍの範囲の、詳細には２〜５ｍｍの範囲の、より詳細には３〜４ｍｍの範囲の半径の円によって構成されてもよい。一部の実施態様では、１つまたは複数の開孔の三角に成形された通路領域は、１〜１０ｍｍの範囲にある、詳細には３〜７ｍｍの範囲にある、より詳細には５〜６ｍｍの範囲にある、底辺の光路または光軸までの距離によってさらに構成されてもよい。例として、１つまたは複数の開孔の三角に成形された通路領域は、３．５ｍｍの半径の円、４５°の頂点角度、および５．５ｍｍの、底辺の光路または光軸までの距離によって構成されてもよい。

一部の実施形態では、１つまたは複数の開孔のうちの少なくとも１つの開孔は、ビームベンダの方を向く第１の側、およびビームベンダとは反対向きの第２の側を有し、第１の側が、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有し、第２の側が、信号荷電粒子ビームに対する実質的に円形に成形された通路領域を有する。例として、少なくとも１つの開孔は、ビームベンダの入口部分に位置する。第２の側は、入ってくる信号荷電粒子ビームの方を向いて設けられてもよい。
本明細書の全体にわたって使用されるような用語「通路領域」は、信号荷電粒子ビームの通路のために構成された、開孔または貫通孔が設けられた１つまたは複数の開孔の領域を指すと理解され得る。通路領域は、光路に実質的に垂直な平面内に設けられた領域であってもよい。用語「実質的に垂直な」は、例えば、通路領域が設けられる領域の実質的に垂直の配向および光路に関係し、正確な垂直の配向から数度の、例えば、最大１０°の、または最大１５°の偏位さえも、なお「実質的に垂直な」と考えられる。

一部の実施形態によると、第１の側は、電気的なフリンジ電場の６極子成分を最小化するために構成され、第２の側は、一次荷電粒子ビームに対する電気的なフリンジ電場の影響を最小化するために構成される。例として、第１の側は、信号荷電粒子ビームに対する電気的なフリンジ電場の６極子成分の影響を最小化するために構成される。
フリンジ電場の影響を最小化するために、入口開孔は、２つの形状を有することができる。すなわち、６極子を補償するビームベンダの電極の方を向く三角形状、および例えば、偏向場から一次荷電粒子ビームをシールドする、入ってくる信号荷電粒子の方を向く円形形状である。

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域は、開孔部を含む、三角に成形された凹部２１０であるか、またはそのような凹部２１０を有する。そこで、開孔部２２０は、図５に示されるように、三角に成形された凹部２１０内に設けられている。三角に成形された凹部２１０は、ビームベンダ、特にビームベンダの電極の方に向いて設けられてもよい。開孔部２２０は、例えば、円形の開孔部であってもよい。そのような構成は、ビームベンダの入口部分に位置する開孔、例えば、第１の開孔２００に対して有益となる可能性がある。
本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によると、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域は、図６に示されるように、実質的に三角に成形された開孔部３１０であるか、またはそのような開孔部３１０を有する。一部の実施態様では、第２の側は、円形に成形された凹部３２０を含むことができる。円形に成形された凹部３２０は、ビームベンダとは反対向きに、特にビームベンダの電極とは反対向きに設けられてもよい。そのような構成は、ビームベンダの出口部分に位置する開孔、例えば、第２の開孔３００に対して有益となる可能性がある。

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、図５および図６に関して記載されるようなビームベンダは、異なる形状の電極を有する、図３Ａ、図３Ｂおよび図４に関して記載されたビームベンダと同じになるようにさらに構成される。本明細書に記載されるように１つまたは複数の開孔は、信号荷電粒子偏向装置の実施形態のいずれにも設けられてもよい。
図７は、本明細書に記載される実施形態による荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法７００の流れ図を示す。

一部の実施形態によると、本方法は、ビームスプリッタによって信号荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離するステップ（ブロック７１０）と、ビームベンダによって信号荷電粒子ビームを偏向させるステップであって、ビームベンダが信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極および第２の電極を含み、第１の電極が光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、第２の電極が光路に垂直な平面内に第２の断面を有し、第１の断面の第１の部分および第２の断面の第２の部分がそれらの間に光路を提供し、第１の部分および第２の部分は、形状が異なり、特に第１の部分および第２の部分が質的に異なる形状を有する、ステップ（ブロック７２０）と、集束レンズによって少なくとも１つの検出素子上に信号荷電粒子ビームを集束させるステップ（ブロック７３０）と、を含む。

一部の実施態様では、信号荷電粒子ビームは、本明細書に、特に図３〜図６を参照して記載された実施形態により構成されたビームベンダによって偏向される。
一部のさらなる実施形態によると、本方法は、ビームスプリッタによって信号荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離するステップと、ビームベンダによって信号荷電粒子ビームを偏向させるステップと、集束レンズによって少なくとも１つの検出素子上に信号荷電粒子ビームを集束させるステップであって、信号荷電粒子ビームがビームベンダの入口部分でビームベンダに入り、ビームベンダの出口部分でビームベンダから出て、信号荷電粒子ビームが、信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有する１つまたは複数の開孔を通ってビームベンダに入る、またはビームベンダから出る、の少なくとも１つを行う、ステップと、を含む。

一部の実施態様では、信号荷電粒子ビームは、本明細書に、特に図５および図６を参照して記載された実施形態により構成された１つまたは複数の開孔を通ってビームベンダに入る、またはビームベンダから出る、の少なくとも１つを行う。
本明細書に記載された実施形態によると、荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法は、コンピュータプログラム、ソフトウェア、コンピュータソフトウェア製品、ならびにＣＰＵ、メモリ、ユーザーインターフェース、および大面積基板を処理するための装置の対応する構成要素と通信する入出力手段を有することができる相互に関係するコントローラによって行われてもよい。
本開示の実施形態は、電場の６極子成分を低減させる、または補償することができる。本開示の実施形態は、信号荷電粒子偏向装置のビームベンダの２つの電極間の６極子成分（固有の６極子）、ならびに、例えば、ビームベンダの入口および出口の少なくとも１つにおけるフリンジ電場の６極子成分、の少なくとも１つを特に低減させる、または補償することができる。本開示は、焦点調整、角度分解能、および検出効率の改善、ならびに信号荷電粒子ビームのひずみの最小化を提供する。

前述の事項は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

１ 一次荷電粒子ビーム
２ 信号荷電粒子ビーム
１０ 試料
２０ 荷電粒子源
３０ ビームスプリッタ
４０ 対物レンズ
５０ 集束レンズ
６０ 偏向器
７０ 検出器組立体
７２ 検出素子
１００ ビームベンダ
１１０ 第１の電極
１１２ 第１の数学関数
１２０ 第２の電極
１２２ 第２の数学関数
２００ 第１の開孔
２１０ 凹部
２２０ 開孔部
３００ 第２の開孔
３１０ 開孔部
３２０ 凹部
４００ セクタビームベンダ
４１０ 第１の電極
４２０ 第２の電極
７００ 方法

Claims (15)

1. 荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置であって、
   信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成されたビームベンダであり、前記信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極および第２の電極を含む、ビームベンダを備え、
   前記第１の電極が前記光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、前記第２の電極が前記光路に垂直な前記平面内に第２の断面を有し、
   前記第１の断面の第１の部分および前記第２の断面の第２の部分がそれらの間に前記光路を提供し、前記第１の部分および前記第２の部分は、形状が異なる、
   信号荷電粒子偏向装置。
2. 前記第１の断面の前記第１の部分が多項式によって規定される、請求項１に記載の信号荷電粒子偏向装置。
3. 前記第１の電極の電極表面の少なくとも一部が第１の軸のまわりの前記多項式の回転によって規定される、請求項２に記載の信号荷電粒子偏向装置。
4. 前記第２の断面の前記第２の部分が指数関数によって規定される、請求項１から３までのいずれか１項に記載の信号荷電粒子偏向装置。
5. 前記第２の電極の電極表面の少なくとも一部が第２の軸のまわりの前記指数関数の回転によって規定される、請求項４に記載の信号荷電粒子偏向装置。
6. 荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子偏向装置であって、
   信号荷電粒子ビームを偏向させるために構成されたビームベンダであり、前記信号荷電粒子ビームに対する入口部分および前記信号荷電粒子ビームに対する出口部分を有するビームベンダと、
   前記信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有する１つまたは複数の開孔であり、前記１つまたは複数の開孔のうちの少なくとも１つの開孔が前記ビームベンダの前記入口部分または前記出口部分に位置する、１つまたは複数の開孔と、
   を備える信号荷電粒子偏向装置。
7. 前記１つまたは複数の開孔の第１の開孔が前記ビームベンダの前記入口部分に位置し、前記１つまたは複数の開孔の第２の開孔が前記ビームベンダの前記出口部分に位置する、請求項６に記載の信号荷電粒子偏向装置。
8. 前記信号荷電粒子ビームに対する前記実質的に三角に成形された通路領域が二等辺三角形である、請求項６または７に記載の信号荷電粒子偏向装置。
9. 前記１つまたは複数の開孔のうちの前記少なくとも１つの開孔が前記ビームベンダの方を向く第１の側および前記ビームベンダとは反対向きの第２の側を有し、前記第１の側が前記信号荷電粒子ビームに対する前記実質的に三角に成形された通路領域を有し、前記第２の側が前記信号荷電粒子ビームに対する実質的に円形に成形された通路領域を有する、請求項６から８までのいずれか１項に記載の信号荷電粒子偏向装置。
10. 荷電粒子ビーム装置用の信号荷電粒子検出システムであって、
    一次荷電粒子ビームと、試料に衝突する際に形成される信号荷電粒子ビームとを分離するためのビームスプリッタと、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載の信号荷電粒子偏向装置と、
    前記信号荷電粒子ビームを集束させるための集束レンズと、
    前記信号荷電粒子ビームを検出するための少なくとも１つの検出素子と、
    を備える信号荷電粒子検出システム。
11. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の信号荷電粒子偏向装置を備える、荷電粒子ビーム装置。
12. 荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法であって、
    ビームスプリッタによって信号荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離するステップと、
    ビームベンダによって前記信号荷電粒子ビームを偏向させるステップであり、前記ビームベンダが前記信号荷電粒子ビームに対する光路をそれらの間に提供する第１の電極および第２の電極を含み、前記第１の電極が前記光路に垂直な平面内に第１の断面を有し、前記第２の電極が前記光路に垂直な前記平面内に第２の断面を有し、前記第１の断面の第１の部分および前記第２の断面の第２の部分がそれらの間に前記光路を提供し、前記第１の部分および前記第２の部分は、形状が異なる、ステップと、
    集束レンズによって少なくとも１つの検出素子上に前記信号荷電粒子ビームを集束させるステップと、
    を含む方法。
13. 荷電粒子ビーム装置における信号荷電粒子ビームの検出の方法であって、
    ビームスプリッタによって信号荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離するステップと、
    ビームベンダによって前記信号荷電粒子ビームを偏向させるステップと、
    集束レンズによって少なくとも１つの検出素子上に前記信号荷電粒子ビームを集束させるステップと、を含み、
    前記信号荷電粒子ビームが、前記ビームベンダの入口部分で前記ビームベンダに入り、前記ビームベンダの出口部分で前記ビームベンダから出て、
    前記信号荷電粒子ビームが、前記信号荷電粒子ビームに対する実質的に三角に成形された通路領域を有する１つまたは複数の開孔を通って前記ビームベンダに入る、または前記ビームベンダから出る、の少なくとも１つを行う、
    方法。
14. 前記信号荷電粒子ビームが、請求項１から９までのいずれか１項により構成された前記ビームベンダによって偏向される、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記信号荷電粒子ビームが、請求項６から９までのいずれか１項により構成された前記１つまたは複数の開孔を通って前記ビームベンダに入る、または前記ビームベンダから出る、の少なくとも１つを行う、請求項１３に記載の方法。

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