JP2018533188A - マルチビーム走査型顕微鏡システムの焦点調整方法及びシステム - Google Patents

マルチビーム走査型顕微鏡システムの焦点調整方法及びシステム Download PDF

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Abstract

走査型電子顕微鏡システムが開示される。本システムはマルチビーム走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）サブシステムを有する。そのＳＥＭサブシステムは、複数本の電子ビームを形成するよう構成されたマルチビーム電子源と、サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージと、それら電子ビームをサンプルの一部分上へと差し向ける電子光学アセンブリと、サンプル表面の画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリと、を有する。本システムは、検出器アセンブリから画像を受け取り、画像の一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することでそれら画像のなかから最良合焦画像を識別し、識別された最良合焦画像に対応する電子ビームの焦点に基づき１本又は複数本の電子ビームを調整せよとマルチレンズアレイに指令するよう構成された、コントローラを有する。

Description

本発明は概して走査型電子顕微鏡に関し、具体的にはマルチビーム電子顕微鏡システムにおける焦点調整に関する。
（関連出願への相互参照）
本願は、「複数ビームイメージングシステムにおける迅速焦点調整技術」(TECHNIQUES FOR RAPID FOCUS ADJUSTMENT IN A MULTIPLE-BEAM IMAGING SYSTEM)と題しＭａｒｋ ＭｃＣｏｒｄ、Ｒａｉｎｅｒ Ｋｎｉｐｐｅｌｍｅｙｅｒ、Ｄｏｕｇｌａｓ Ｍａｓｎａｇｈｅｔｔｉ、Ｒｉｃｈａｒｄ Ｓｉｍｍｏｎｓ及びＳｃｏｔｔ Ｙｏｕｎｇを発明者とする２０１５年９月２３日付米国仮特許出願第６２／２２２３２５号に基づき米国特許法第１１９条（ｅ）の規定による利益を主張し、且つ当該仮特許出願の通常（非暫定）特許出願を構成する出願であるので、この参照を以て当該仮特許出願の全容を本願に繰り入れることにする。
半導体デバイス例えば論理デバイス及び記憶デバイスの製造においては、通常、多数の半導体製造プロセスを用い基板例えば半導体ウェハを処理することで、それら半導体デバイスの諸特徴及び階層群が形成される。半導体デバイスの小型化が進むにつれ、秀逸な検査及びレビュー装置及び手順を開発することが重要になってきている。そうした検査テクノロジの一つが電子ビーム式検査システム、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）である。シングルビームＳＥＭでは、焦点調整を実行するに当たり幾通りかの焦点セッティングにて複数枚の画像を撮影した後、最良の画像が選択される（或いは最良焦点を見いだすべく画像間が補間される）。ときとして非点収差補正が調整されることもあり、これもまた所要画像枚数を増加させうるものである。画像捕捉所要時間が長めになりうるので検査ツールの利用性が削られる。
米国特許出願公開第２０１２／０２４１６０６号
シングルビームＳＥＭ法に見られる短所が克服されたマルチビームＳＥＭシステム及び方法を提供することは有益であろう。
本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り合焦調整能力を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡装置が開示される。ある実施形態に係るシステムは、複数本の電子ビームを形成するよう構成されたマルチビーム電子源と、サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージと、それら複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分をサンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリと、サンプル表面の画像でありそれぞれ複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリと、を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムを備える。また、ある実施形態に係るシステムは、メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有するコントローラを備える。また、ある実施形態では、プログラム指令の組が、検出器アセンブリから複数枚の画像を受け取り、それら複数枚の画像のうち少なくとも幾枚かの画像の一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することでそれら複数枚の画像のなかから最良合焦画像及び最良非点収差画像のうち少なくとも一方を識別し、そして、識別された最良合焦画像及び識別された最良非点収差画像のうち少なくとも一方に対応する電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を調整せよとマルチビーム源に指令するよう、当該１個又は複数個のプロセッサが構成される。
また、ある実施形態では、サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った焦点勾配を画定するようコントローラがマルチレンズアレイアセンブリに指令し、そのマルチレンズアレイに備わる２個以上のレンズにより複数本の電子ビームのうち２本以上の電子ビームを異なる焦点に合焦させる。
また、ある実施形態では、サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った非点収差勾配を画定するようコントローラがマルチレンズアレイアセンブリに指令し、そのマルチレンズアレイに備わる２個以上のレンズにより複数本の電子ビームのうち２本以上の電子ビームを異なる量の非点収差を呈するように合焦させる。
本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り合焦調整能力を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡装置が開示される。ある実施形態に係るシステムは、複数本の電子ビームを形成するよう構成された複数個のマルチビーム電子源と、サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージと、それら複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分をサンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリと、サンプル表面の画像でありそれぞれ複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリと、を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムを備える。また、ある実施形態に係るシステムは、メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有するコントローラを備え、当該１個又は複数個のプロセッサが、当該一組のプログラム命令の実行により、検出器アセンブリから複数枚の画像を受け取り、それら複数枚の画像のうち少なくとも幾枚かの画像の一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することでそれら複数枚の画像のなかから最良合焦画像及び最良非点収差画像のうち少なくとも一方を識別し、そして、識別された最良合焦画像及び識別された最良非点収差画像のうち少なくとも一方に対応する電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を調整するよう１個又は複数個の電子光学素子に指令する。
本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り合焦調整能力を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡装置が開示される。ある実施形態に係るシステムは、照明ビームを生成するよう構成された電子銃及びその照明ビームを分割して複数本の電子ビームにするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリを有し、自レンズアレイアセンブリに備わる１個又は複数個のレンズの焦点を調整するようそのマルチレンズアレイアセンブリが構成されているマルチビーム電子ビーム源と、サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージと、それら複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分をサンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリと、サンプル表面の画像でありそれぞれ複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリと、を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムを備える。また、ある実施形態に係るシステムは、メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有するコントローラを備え、当該１個又は複数個のプロセッサが、当該一組のプログラム命令の実行により、１個又は複数個のレンズの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を当該１個又は複数個のレンズに対応する１枚又は複数枚の画像の捕捉中に掃引するようマルチレンズアレイアセンブリに指令し、検出器アセンブリから当該１枚又は複数枚の画像を受け取り、当該１枚又は複数枚の画像に亘り一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することで当該１枚又は複数枚の画像内にあり最良焦点及び最良非点収差のうち少なくとも一方を呈する点を識別し、そして、当該１枚又は複数枚の画像内にあり識別された最良焦点及び識別された最良非点収差のうち少なくとも一方を呈する点における焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点及び当該１本又は複数本の電子ビームの非点収差のうち少なくとも一方を調整するようマルチレンズアレイに指令する。
本件開示の１個又は複数個の実施形態に従いドリフトを計測及び補償するマルチビーム走査型電子顕微鏡装置が開示される。ある実施形態に係るシステムは、照明ビームを生成するよう構成された電子銃及びその照明ビームを分割して複数本の電子ビームにするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリを有し、自レンズアレイアセンブリに備わる１個又は複数個のレンズの焦点を調整するようそのマルチレンズアレイアセンブリが構成されているマルチビーム電子ビーム源と、サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージと、それら複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分をサンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリと、サンプル表面の画像でありそれぞれ複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリと、を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムを備える。また、ある実施形態では、コントローラが、メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、当該１個又は複数個のプロセッサが、当該一組のプログラム命令の実行により、アンダーフォーカスコンディションにて第１画像、オーバーフォーカスコンディションにて追加画像を捕捉するようマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムに指令し、アンダーフォーカスコンディションにて捕捉された第１画像及びオーバーフォーカスコンディションにて捕捉された追加画像を検出器アセンブリから受け取り、第１画像及び追加画像を現焦点にて捕捉された現画像と比較することでその現画像における焦点ドリフトを識別し、そして、１本又は複数本の電子ビームの焦点を調整しひいては識別された焦点ドリフトを補償するようマルチレンズアレイに指令する。
本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り焦点調整が可能なマルチビーム走査型電子顕微鏡装置が開示される。ある実施形態に係るシステムは、複数本の電子ビームを形成するよう構成されたマルチビーム電子源と、サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージと、それら複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分をサンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリと、サンプル表面の画像でありそれぞれ複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリと、を有し、それら複数本の電子ビームによるラインスキャンを実行するマルチビーム顕微鏡サブシステムを備える。また、ある実施形態に係るシステムは、メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有するコントローラを備え、当該１個又は複数個のプロセッサが、当該一組のプログラム命令の実行により、検出器アセンブリから複数通りのラインスキャンを受け取り、それら複数通りのラインスキャンのうち少なくとも幾通りかのラインスキャンの一通り又は複数通りのラインスキャンパラメタを分析することでそれら複数通りのラインスキャンのなかから最良合焦ラインスキャン及び最良非点収差ラインスキャンのうち少なくとも一方を識別し、そして、識別された最良合焦ラインスキャン及び識別された最良非点収差ラインスキャンのうち少なくとも一方に対応する電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を調整するようマルチレンズ源に指令する。
本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）であれば、以下の添付図面を参照することで、本件開示の数多き長所についてより好適に理解できよう。
本件開示の一実施形態に係り焦点及び非点収差調整能力を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡システムのブロック図である。 本件開示の一実施形態に係り焦点及び非点収差調整能力を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡システムのブロック図である。 本件開示の一実施形態に係りその焦点が異なる一組のＳＥＭ画像の概念図である。 本件開示の一実施形態に係り構造的特徴の欠落が原因で１枚又は複数枚の画像が度外視されている一組のＳＥＭ画像の概念図である。 本件開示の一実施形態に係りサンプルの少なくとも一次元に亘る焦点勾配の適用の簡略模式図である。 本件開示の一実施形態に係りサンプルの少なくとも一次元に亘る焦点勾配の適用の簡略模式図である。 本件開示の一実施形態に係りサンプルの少なくとも一次元に亘る焦点勾配の適用の簡略模式図である。 本件開示の一実施形態に係りサンプルの少なくとも一次元に亘る焦点勾配の適用の簡略模式図である。 本件開示の一実施形態に従い画像捕捉中にその焦点が掃引されたＳＥＭ画像の概念図である。 本件開示の一実施形態に係りマルチビームＳＥＭシステムにおける焦点ドリフトの分析に用いられる一組のＳＥＭ画像の概念図である。 本件開示の一実施形態に係りマルチビーム電子ビームシステムの迅速焦点調整に用いられる一組の電子ビームラインスキャンの概念図である。 本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るマルチビームＳＥＭシステム内迅速焦点調整方法を描いた処理フロー図である。 本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るマルチビームＳＥＭシステム内迅速焦点調整方法を描いた処理フロー図である。 本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るマルチビームＳＥＭシステム内迅速焦点調整方法を描いた処理フロー図である。 本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るマルチビームＳＥＭシステム内迅速焦点調整方法を描いた処理フロー図である。 本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り一組の電子ビームラインスキャンを用いるマルチビームＳＥＭシステム内迅速焦点調整方法を描いた処理フロー図である。
以下、添付図面に描かれている被開示主題について詳細に説明する。図１〜図１２を参照し、本件開示に係るマルチビーム走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）イメージングシステム内迅速焦点調整システム及び方法について記述する。
本件開示の諸実施形態で目指しているのは、マルチビームＳＥＭシステムを迅速に合焦させうる自動方法を提供することである。マルチビームＳＥＭシステムによれば、多数（例．２〜２００枚）のサブ画像を同時捕捉し、より大きな途切れのない画像をそれらの協働で形成することができる。本件開示のある種の実施形態では、その焦点及び／又は非点収差特性が異なる複数枚のサブ画像が捕捉される。それらの画像に基づき、本件開示の諸実施形態では、本件開示のマルチビームＳＥＭシステムで以て捕捉された画像にて最良合焦及び／又は非点収差最少化を達成しうる光学的セッティングが識別される。
図１Ａに、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るマルチビームＳＥＭイメージング実行システム１００を示す。ある実施形態では、本システム１００にマルチビーム走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）サブシステム１０１及びコントローラ１１０が備わる。マルチビームＳＥＭサブシステム１０１は、本件技術分野で既知なマルチビームＳＥＭサブシステム又はマルチビームＳＥＭツールのいずれでも構成することができる。例えば、マルチビームＳＥＭサブシステム１０１にマルチビーム電子ビーム源１０３、電子光学アセンブリ１０４、サンプルステージ１０６及び検出器アセンブリ１０８を具備させうるが、これに限られるものではない。また、ある実施形態ではコントローラ１１０がマルチビームＳＥＭサブシステム１０１に可通信結合される。例えば、コントローラ１１０を、ＳＥＭサブシステム１０１に備わる検出器アセンブリ１０８の出力に結合させるとよい。
また、ある実施形態では、そのマルチビーム電子源に、電子銃１０２と、初期照明ビームを分割して複数本の電子ビーム１０５にするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリ１０９とが備わる。例えば、電子銃１０２を電界放出銃（カソード）で構成することができるが、これに限られるものではない。また例えば、図１に示すマルチレンズアレイアセンブリ１０９においては一組のレンズ１１１（即ち「レンズレット」）がアレイプレート１１３内にある。この構成では、当該一組のレンズ１１１の働きで初期照明電子ビームが複数本のビーム１０５（即ち「ビームレット」）へと分割される。
また、ある実施形態ではマルチビームアレイアセンブリ１０９が可調とされる。例えば、マルチビームアレイアセンブリ１０９が、自レンズアレイアセンブリ１０９に備わる１個又は複数個のレンズ１１１の焦点及び／又は非点収差を個別に調整及び／又は制御しうるように構成される。この実施形態によれば、アレイアセンブリ１０９に備わる一組のレンズを構成している個別のレンズ１１１によって、各ビームを相独立に合焦させることができる。
また、ある実施形態では検出器アセンブリ１０８により複数枚の画像（或いは「サブ画像」）が同時捕捉される。この構成では、各電子ビーム１０５に対応する電子信号（例．二次電子信号又は後方散乱信号）によって一組の信号ビーム１１７が形成される。更に、それら信号ビーム１１７によって、対応する一組の画像又はサブ画像が検出器アセンブリ１０８にて形成される。検出器アセンブリ１０８により捕捉された画像は、更にコントローラ１１０に送られ焦点及び／又は非点収差分析に供される。例えば、ＳＥＭサブシステム１０１内でＮ本のビーム（例．２〜２００本のビーム）が同時に稼働していて、対応するＮ枚の画像が検出器アセンブリ１０８によって同時捕捉される場合、それらＮ枚の画像を分析することで、当該Ｎ枚の画像のうち１枚又は複数枚の焦点及び／又は非点収差を分析することができる。
検出器アセンブリ１０８により捕捉された出力をコントローラ１１０にて受け取れるようにするには、（例．図１中に線で示されている１個又は複数個の伝送媒体による）何らかの好適な形態にて、検出器アセンブリ１０８の出力にコントローラ１１０を結合させればよい。ある実施形態では、そのコントローラ１１０に１個又は複数個のプロセッサ１１６及び記憶媒体１１８（又はメモリ）が備わる。当該１個又は複数個のプロセッサ１１６は、記憶媒体１１８内に保持されている一組のプログラム命令を実行するよう、ひいては本件開示の随所に記載の諸ステップのうち１個又は複数個を実行するよう、構成される。
ある実施形態では、それらプログラム命令が、検出器アセンブリ１０８により捕捉された２枚以上の画像中の情報を利用し１個又は複数個のプロセッサがＳＥＭサブシステム１０１の最良焦点を識別するよう、構成される。一例としては、それらプログラム命令が、当該１個又は複数個のプロセッサが検出器アセンブリ１０８から複数枚のＳＥＭ画像を受け取るよう構成される。このとき、それら一組の画像（例．画像１〜画像Ｎ）のうち２枚以上の画像の間でフォーカスコンディションが異なってくる。その結果、フォーカスコンディション（例．インフォーカスかオーバーフォーカスかそれともアンダーフォーカスか）が違う画像間で、呈する画像シャープネスの度合が異なってくる。また、ある例では、それらプログラム命令が、検出器アセンブリ１０８から受け取った画像のうち少なくとも幾枚か（例．それら画像全て又はそれら画像の部分集合）が有している一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することで、当該１個又は複数個のプロセッサがそれら一組の画像のなかから最良合焦画像を識別するよう、構成される。例えば、コントローラ１１０が受け取った画像１〜画像Ｎそれぞれの画像シャープネスを判別することで、当該１個又は複数個のプロセッサがそれら画像１〜画像Ｎのなかから最良合焦画像を識別するようにすればよい。その後、当該１個又は複数個のプロセッサ１１６が、最良の画像シャープネスを呈している１枚又は複数枚の画像を、いわゆる「最良焦点」を有する画像として識別するようにすればよい。このとき、画像シャープネスを判別する技術としては、本件技術分野にて既知なもの全てを、本件開示の諸実施形態にて用いることができる。また、ある例によれば、最良合焦画像識別後に、マルチレンズアレイ１１３に備わる１個又は複数個のレンズ１１１をコントローラ１１０により調整し、最良合焦画像形成に用いられた１個又は複数個のレンズの焦点セッティングとマッチさせることができる。
本件開示では電子銃及びマルチレンズアレイを用い複数本の電子ビームを生成するＳＥＭサブシステム１０１に的を絞っているが、そうした構成を本件開示の技術的範囲に対する限定事項と解すべきではないので、そのことに注意されたい。本願での認識によれば、マルチビームサブシステム１０１による電子ビーム複数本の生成は、本件技術分野で既知ないずれの要領で行ってもかまわない。
例えば、図１Ｂに示すように、マルチビーム源１０３に一組の個別電子源１０２ａ〜１０２ｄ（例．一組の電子銃）を具備させ、それらにより電子源アレイを形成してもよい。更に、図示しないが、本システム１００のチャネルそれぞれに引出電極及びレンズ電極を具備させ、各チャネルが複数本のビーム１０５のうち１本を形成するようにしてもよい。加えて、電子光学アセンブリ１０４に備わる１個又は複数個の電子光学素子の働きで、電子ビーム１０５のうち１本又は複数本の焦点が調整／制御されるようにしてもよい。例えば、電子光学アセンブリ１０４に備わるコンデンサレンズ１２４の働きで、コントローラ１１０に応答して電子ビーム１０５のうち１本又は複数本の焦点が調整／制御されるようにしてもよい。簡略さを念頭に置き、本件開示の残余部分では図１Ａのマルチレンズ源を用いた複数電子ビーム生成に的を絞っているが、本件開示中に記載されている実施形態はいずれも図１Ｂのマルチビーム源及びその変種に敷衍可能であるので、そのことに注意されたい。
図２は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従いマルチビームＳＥＭサブシステム１０１で以て同時捕捉された一連の画像２０２ａ〜２０２ｄの概念図である。図２に示すように、同時に捕捉された画像２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄ間でも焦点は異なる。図２に示した例では画像２０２ｂが最良の画像シャープネス、ひいては最良の焦点を呈している。コントローラが画像２０２ｂを最良合焦画像と識別した後、それを受け、そのコントローラ１１０により調整することで、マルチビームレンズアレイ１１３に備わるレンズ１１１の焦点セッティングを、画像２０２ｂの形成に用いたレンズの焦点セッティングにマッチさせることができる。本願中で後に詳述する通り、フィールドひいては画像に付加される焦点差異に自然的なものと意図的なものがあることに注意されたい。
検出器アセンブリ１０８により捕捉された１枚又は複数枚の画像が十分な構造的特徴を欠いていて、個々の画像における画像シャープネスを分析できない場合があることに、注意されたい。ある実施形態によれば、検出器アセンブリ１０８からの一組の画像のなかから最良焦点を識別するのに先立ち、十分な構造的特徴を欠いていてその画像の焦点を判別できない１枚又は複数枚の画像を、コントローラ１１０にて無視することができる。画像に含まれる構造的特徴が不十分で適正な画像シャープネス分析を行えない場合等には、それらの画像を度外視又は無視して最良合焦画像を識別すればよい。
ある実施形態では、プログラム命令が、検出器アセンブリ１０８により捕捉された１枚又は複数枚の画像が１個又は複数個のプロセッサにより無視又は度外視されるよう、構成される。図３は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従いマルチビームＳＥＭサブシステム１０１で以て同時捕捉された一連のセット画像３０２ａ〜３０２ｄの概念図である。画像３０２ｃが、サンプル１０７のうち十分な構造的細部を欠いていて画像のシャープネス／合焦品質を分析できない部分を示していることに、注意されたい。ある実施形態によれば、画像シャープネス／合焦品質の面で十分な構造的細部を欠いている画像を、コントローラ１１０により度外視又は無視することができる。この構成によれば、ブランクな画像又は十分な構造的特徴を含んでいない画像、例えば画像３０２ｃを抜きにしてコントローラ１１０が上述の最良焦点判別を行うことができる。
画像１枚では十分な特徴が含まれず信頼性のよい合焦に足らないかもしれないので、シングルビームＳＥＭでの合焦には、しばしば、明確な合焦ターゲットへの移行が必要になることに、注意されたい。これに対し、本件開示のマルチビームＳＥＭシステム１００によれば、ブランクなサブ画像又は十分な画像特徴を欠いているサブ画像を、コントローラ１１０にて無視することができる。しかも、サブ画像が多数あるため、全サブ画像が、或いは大半のサブ画像ですら、相当な合焦用特徴を欠くこととはなりにくいことに、注意されたい。結果として、多くの場合、別途の合焦ターゲットは不必要になろう。
上述の諸実施形態ではマルチビームＳＥＭサブシステム１０１に係る最良フォーカスコンディションの識別に的を絞っているが、これを本件開示の技術的範囲に対する限定事項と解すべきではないことに注意されたい。例えば、類似技術を本件開示の諸実施形態により適用し、非点収差の最小化を達成可能なレンズ構成を判別するようにしてもよい。
ここでは、検出器アセンブリ１０８により捕捉された一組のサブ画像に亘る焦点及び／又は非点収差差異を、何らかの好適な仕組みで画定すればよいことに、注意されたい。
ある実施形態では、プログラム命令が、自然発生性の焦点及び／又は非点収差差異を利用し１個又は複数個のプロセッサがＳＥＭサブシステム１０１の最良焦点を判別するよう、構成される。実施形態によっては、サンプル１０７（ひいては検出器１０８により捕捉される諸画像）を横断する方向に沿った焦点差異を、自然発生性の焦点差異により画定することができる。自然発生性焦点差異の例としては、像面湾曲収差によって引き起こされるものがあろう。像面湾曲収差があると、例えば、検出器アセンブリ１０８により捕捉される諸サブ画像の間に焦点差異が生まれる。この例によれば、サブ画像たる画像１〜画像Ｎをコントローラ１１０にて分析することで、その焦点が最良な画像、ひいてはその最良焦点に通ずるフォーカスコンディションを、意図的な焦点勾配導入なしで識別することができる。
こうした画像差異を十分小さくしないと本ＳＥＭシステム１００の性能が目に見えて劣化しかねないことに、注意されたい。所与画像フィールドにて像面湾曲があると、通常は、外寄りのサブ画像がオーバーフォーカス（遠焦点）、中央寄りのサブ画像がアンダーフォーカス（近焦点）になることにも、注意されたい。この場合、ある種の実施形態に従い、内寄りサブ画像向け最良焦点及び外寄りサブ画像向け最良焦点の中間に当たる焦点を選定することで、全体として最良な焦点を得ることができる。この技術には、現実のユーザ画像を対象にして実行することが可能で、最良焦点識別用の別個特別なものが必要とされない、という付加的な長所がある。
システム１００にて自然発生性非点収差を利用しうることにも、注意されたい。自然発生性非点収差差異の例としては、軸外非点収差によって引き起こされるものがあろう。軸外非点収差があると、例えば、検出器アセンブリ１０８により捕捉される諸サブ画像間に非点収差差異が生まれる。この例によれば、サブ画像たる画像１〜画像Ｎをコントローラ１１０により分析することで、その非点収差が最少量の画像、ひいては最少量非点収差に通ずるフォーカスコンディションを識別することができる。
本件開示の目的からすれば、語「自然発生性焦点差異」を、システム１００又はユーザによる意図的な焦点差異生成なしで生じる焦点差異を意味するものと解すべきであることに、注意されたい。語「自然発生性焦点差異」も、同様に、システム１００又はユーザによる意図的な非点収差差異生成なしで生じる非点収差を意味するものと、解すべきである。
翻って図１Ａを参照するに、また別の実施形態では、プログラム命令が、１個又は複数個のプロセッサが意図発生性焦点及び／又は非点収差差異を利用しＳＥＭサブシステム１０１の最良焦点を判別するよう、構成される。
ある実施形態によれば、マルチレンズアレイアセンブリ１０９によって、サンプル１０７の画像フィールドを横断する方向に沿い焦点及び／又は非点収差勾配を導入することができる。この構成によれば、コントローラ１１０からマルチレンズアレイアセンブリに指令することで、サンプル１０７の画像フィールドを横断する方向に沿い焦点及び／又は非点収差勾配を画定することができる。
また、ある実施形態によれば、サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿い焦点及び／又は非点収差勾配を画定した後、多数のサブ画像（例．１０〜２００枚のサブ画像）を同時捕捉することができ、その場合、それらサブ画像の各々（又はそのうち少なくとも幾枚か）が検出器アセンブリ１０８により別々の焦点及び／又は別々の非点収差で以て捕捉されることとなる。その上で、捕捉されたサブ画像それぞれを画像シャープネス（或いはその他の焦点示数）に関しコントローラ１１０により分析することで、最良焦点セッティング及び／又は最良非点収差セッティングを見いだすことができる。
また、ある実施形態によれば、最良焦点及び／又は非点収差セッティングを識別した後、それを受けコントローラ１１０からマルチレンズアレイアセンブリ１０９に指令することで、識別された最良合焦画像に対応する電子ビームの焦点に基づき１本又は複数本の電子ビーム１０５の焦点及び／又は非点収差を調整することができる。
図４Ａ〜図４Ｄに、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従い、サンプル１０７の画像フィールドを横断する方向に沿った焦点勾配を引き起こす諸構成を示す。図４Ａに示したのは基準構成４００、即ちマルチレンズアレイアセンブリ１０９が電子ビーム１０５に焦点及び／又は非点収差勾配を付加しない構成である。
ある実施形態によれば、図４Ｂの光景４１０に示すように、マルチレンズアセンブリ１０９に備わる一組のレンズ１１１に鎖交する電圧を一方向又は複数方向に沿い変化させることで、マルチレンズアセンブリ１０９により画像フィールド横断方向に沿い焦点を変化させることができる。マルチレンズアセンブリ１０９を横断する方向に沿い諸レンズ１１１の電圧を変化させることで、各レンズの強度を対応する形態で変化させうることに、注意されたい。この構成によれば、図４Ｂに示すように、マルチレンズアセンブリ１０９を横断する方向に沿い焦点勾配を画定することができる。
また、ある実施形態によれば、図４Ｃの光景４２０に示すように、レンズ１１１を構成するプレートにおけるギャップをそのマルチレンズアレイ１０９を横断する方向に沿い機械的に変化させることで、マルチレンズアセンブリ１０９により画像フィールド横断方向に沿い焦点を変化させることができる。諸レンズ１１１におけるプレートギャップを、マルチレンズアセンブリ１０９を横断する方向に沿い変化させることで、各レンズの強度を対応する形態で変化させうることに、注意されたい。この構成によれば、図４Ｃに示すように、マルチレンズアセンブリ１０９を横断する方向に沿い焦点勾配を画定することができる。
また、ある実施形態によれば、図４Ｄの光景４３０に示すように、マルチレンズアレイ１０９を機械的に傾斜させることで、マルチレンズアセンブリ１０９により画像フィールド横断方向に沿い焦点を変化させることができる。マルチレンズアセンブリ１０９の傾斜を変化させることで、各ビーム１０５の焦点を対応する形態で変化させうることに、注意されたい。この構成によれば、図４Ｄに示すように、マルチレンズアセンブリ１０９を横断する方向に沿い焦点勾配を画定することができる。
ある実施形態では、電圧、レンズギャップ及び傾斜の変化が一時的変化とされる。この構成によれば、一時的な変化を付加しつつ検出器アセンブリ１０８により複数枚のＳＥＭ画像を別々の焦点で捕捉し、その撮像結果をコントローラ１１０へと送ることができる。それを受け、コントローラ１１０が最良フォーカスコンディションを識別した後、コントローラ１１０が更にマルチレンズアセンブリ１０９へと指令することで、全レンズ又は少なくとも何個かのレンズを調整して最良合焦画像の焦点セッティングにマッチさせることができる。
簡略化に鑑み、付加される焦点差異を図４Ｂ〜図４Ｄでは専ら一次元的なものとして示したが、本願ではそうした構成が本件開示の技術的範囲に対する限定事項とされないことにも、注意されたい。例えば、焦点をレンズの二次元位置（例．Ｘ位置及びＹ位置）の関数として変化させてもよい。
図４Ａ〜図４Ｄはマルチレンズアセンブリ１０９を横断する方向に沿い焦点を変化させるという流れで記述されているが、画像フィールドを横断する方向に沿った非点収差勾配を本システム１００により画定し各サブ画像が僅かに異なる量の非点収差を呈するようにしてもよい、と本願では認識されていることにも、注意されたい。
翻って図１Ａを参照するに、また別の実施形態では、プログラム命令が、単一画像を横断する方向に沿った焦点及び／又は非点収差掃引を利用し１個又は複数個のプロセッサがＳＥＭサブシステム１０１の最良焦点を判別するよう、構成される。例えば、単一画像フレームの捕捉中に焦点及び／又は非点収差を変化させ、その画像フレーム内にあり最良焦点を有している点を用い最良焦点セッティングを判別するようにするとよい。
この構成によれば、画像フィールドを横断する方向に沿い焦点（又は非点収差）勾配を空間的に引き起こすのではなく、変化を時間的に引き起こすことができる。例えば、１枚又は複数枚の画像を捕捉する際に、マルチレンズアセンブリ１０９によって（例．アンダーフォーカスからオーバーフォーカスへと掃引される態で）焦点及び／又は非点収差を掃引しつつ、１枚又は複数枚の画像を捕捉すればよい。その上で、当該１枚又は複数枚の画像内のどの点にて特徴が最もシャープになるかをコントローラ１１０によって分析すればよい。この分析を踏まえれば最良焦点セッティングを判別することができる。こうした手法がマルチビームＳＥＭにて成功しやすいこと、なぜなら画像が多数あればより多くの画像情報が得られ且つ画像情報の入手が不能なギャップが生じにくいことに、注意されたい。図５は、焦点をアンダーフォーカスコンディションからオーバーフォーカスコンディションへと掃引しつつ検出器アセンブリ１０８により捕捉された（一組の画像のうちの）１枚の画像の概念図である。画像特徴５０２ａは例えばアンダーフォーカスコンディション、画像特徴５０２ｃはオーバーフォーカスコンディションで捕捉されている。画像特徴５０２ｂは中間的なフォーカスコンディションで捕捉されたものであり、利用可能な最良の焦点に対応している。ここでは、この実施形態における最良焦点判別の正確性が、解像可能な構造的特徴の個数が多いほど高まることに、注意されたい。
翻って図１Ａを参照するに、また別の実施形態では、プログラム命令が、最良フォーカスコンディションのドリフトが１個又は複数個のプロセッサによって追跡されるよう構成される。例えば、マルチレンズアセンブリ１０９及び検出器アセンブリ１０８によって、僅かにアンダーフォーカスなコンディションにて画像を周期的に捕捉し、それに対し交互となるよう、僅かにオーバーフォーカスなコンディションにて画像を周期的に捕捉すればよい。その上で、コントローラ１１０によりそれら画像を追跡することで、最良フォーカスコンディションの低速ドリフトを追跡することができる。
比較的平坦なサンプルを対象に多数の画像が捕捉されるレビュー又は検査アプリケーションでは、個々の画像に合焦させる必要がない場合がある。ある種の実施形態によれば、周期的に補正するだけでよい低速ドリフト（例．帯電によるドリフト、熱的なドリフト、サンプルの傾斜等）として、焦点を経時的に特徴付けることができる。この場合、ＳＥＭサブシステム１０１によって、オーバーフォーカスな第１画像（又は画像群）を周期的に捕捉し、それと交互になるよう、アンダーフォーカスな第２画像（又は画像群）を周期邸に捕捉すればよい。アンダーフォーカス画像をオーバーフォーカス画像と比較することで、コントローラ１１０により、その焦点がドリフトしているか否か並びにその方向及び量を判別し、相応な補正を施すことができる。図６に、アンダーフォーカスコンディション６００、最良フォーカスコンディション６０２及びオーバーフォーカスコンディション６０４で捕捉された一組の画像特徴を示す。現焦点画像６０２（初期的に最良焦点と目されているそれ）を周期的に捕捉されるアンダーフォーカス画像６００及びオーバーフォーカス画像６０４と比較することで、コントローラ１１０により、現焦点がドリフトしているか否か並びにそのドリフトがアンダーフォーカスコンディション及びオーバーフォーカスコンディションのいずれへのものかを判別しうることに、注意されたい。その上で、コントローラ１１０により焦点ドリフトが識別された暁には、そのコントローラ１１０からマルチレンズアセンブリ１０９に指令することで、ビーム１０５のうち１本又は複数本の焦点を調整することひいては識別されたドリフトを補償することができる。
翻って図１Ａを参照するに、また別の実施形態では、プログラム命令が、１枚又は複数枚の画像を平均することで１個又は複数個のプロセッサが最良焦点及び／又は非点収差最小化セッティングを判別するよう構成される。
ある実施形態によれば、複数枚のサブ画像又はリピートサブ画像からの情報をコントローラ１１０にて利用し、従来の合焦アルゴリズムではノイズが多すぎて合焦させられなかった画像に関し合焦させることができる。ある実施形態によれば、複数枚のサブ画像又はリピートサブ画像からの情報をコントローラ１１０にて利用し、良好合焦のため通常は必要になるであろう個数に比べ少数の画素しか有していない画像に関し合焦させることができる。
マルチビームＳＥＭサブシステム１０１の場合、一組の合焦画像を捕捉する際のフレームレートがシングルビームＳＥＭのそれに比べかなり高くなりうることに、注意されたい。場合によっては、これが原因で更にノイジーな画像になり合焦させにくくなることがある。しかしながら、全サブ画像（又はサブ画像の部分集合）に亘り合焦結果を平均することで、引き続き正確な結果を得ることができる。また、実施形態によっては、画像フレームが少数の（サブ画像１枚当たり）画素で以て捕捉されることがある。この場合、マルチビームＳＥＭサブシステム１０１に備わる複数個のチャネルを用いることで、正確な焦点判別に十分な量の画素及び画像データを提供することができる。
ある実施形態によれば、一次ビーム１０５及び信号ビーム１１７により形成されるチャネル毎に２枚以上の「リピート」画像を、ＳＥＭサブシステム１０１により捕捉することができる。更に、ＳＥＭサブシステム１０１のチャネル毎にコントローラ１１０にてそれら複数枚のリピート画像を組み合わせ（例．平均し）、そのＳＥＭサブシステム１０１に複数個備わるチャネル毎に集成画像を形成することができる。例えば、１秒かけて１枚の低速画像を捕捉するのではなく、時間を１／１０秒ずつかけて１０枚の高速画像を捕捉し平均することで、１枚の高品質画像を生成することができる。この平均化画像に基づき焦点判別を実行するとよい。
本件開示の大部分で、複数本のビーム１０５による複数枚の画像を用いたマルチビームＳＥＭサブシステム１０１の焦点調整に的を絞っているが、これを本件開示の技術的範囲に対する限定事項として解すべきではない。寧ろ、本願では、様々な手法によるマルチビームサブシステム１０１内迅速焦点調整の達成に本システム１００を敷衍しうるものと考えている。
ある実施形態に係るシステム１００によれば、マルチビームＳＥＭサブシステム１０１の複数本のビーム１０５を対象とした焦点調整を、一通り又は複数通りのラインスキャンを用い実行することができる。画像依拠合焦との関連で本願にて上述されている諸実施形態及び諸部材を、ラインスキャン依拠合焦に関連する本件開示の諸実施形態のいずれにも敷衍しうることに、ここでは注意されたい。
ある実施形態によれば、マルチビームＳＥＭサブシステム１０１によって、指定パターンに従い電子ビーム１０５のうち２本以上でサンプル上をスキャンさせることができる。更に、検出器アセンブリ１０８によって、対応する信号ビーム１１７それぞれからラインスキャン情報を捕捉することができる。検出器アセンブリ１０８による信号ビーム１１７の計測を踏まえ、コントローラ１１０にて（本願にて上述されている機構のうちいずれかを利用し）最良フォーカスコンディションを判別することができる。
ラインスキャンの合焦品質を分析するのに用いられる１個又は複数個の合焦ターゲットは、何らかの好適なプロセスを通じ見いだせばよい。その一例は、サンプル１０７に係るＣＡＤデータベースからの情報を用い、当該１個又は複数個の合焦ターゲットの所在を特定する例である。また別の例では、レシピセットアップ中のステージ位置に係る先行情報を用い、当該１個又は複数個の合焦ターゲットの所在が特定される。別の例では、別のツール又はシステム（例．別の検査ツール）から受け取った関連する先行情報を用い、当該１個又は複数個の合焦ターゲットの所在が特定される。
また、ある実施形態によれば、先行情報なしで当該１個又は複数個の合焦ターゲットを識別することができる。ある例によれば、指定パターンに従い電子ビーム１０５でスキャンすることにより、１個又は複数個の合焦ターゲットの所在を特定することができる。例えば幾何学的パターンに従い電子ビーム１０５でスキャンすればよく、その幾何学的パターンは例えば一組の直線（例．平行線、交差線等々）等とすることができる。別の例としては、ランダムパターンに従い電子ビーム１０５でスキャンされるもの等がある。サンプル１０７に（合焦ターゲットとして用いられる）何らかの位相幾何学的特徴が備わっていて、ビームによりサンプルが横断的にスキャンされる場合、その特徴を１本又は複数本のビーム１０５により大抵は識別しうることに、注意されたい。
ある実施形態によれば、サンプル１０７に備わる１個又は複数個の特徴と交差するよう、ラインスキャンの配置を選定することができる。この構成によれば、ビーム１０５のうち２本以上を、当該１個又は複数個の特徴のエッジのうち少なくとも１個に交差させることができる。例えば、本システム１００によって、サンプル１０７に備わる１個又は複数個の事前選定合焦ターゲットからラインスキャン情報を捕捉するようにすればよい。当該１個又は複数個の事前選定合焦ターゲットは、例えば、類似する特徴を有するもの及び／又は類似するエッジ勾配を有するものとすることができる。この構成によれば、２本以上のビーム１０５によって、複数本のラインを、１個又は複数個の事前選定合焦ターゲットを横断する方向に沿いスキャンすることができ、或いは少なくとも、１個又は複数個の事前選定合焦ターゲットのエッジのうち１本を横断する方向に沿いスキャンすることができる。その上で、検出器アセンブリ１０８にて対応する信号ビームを受け取り、コントローラ１１０にてそれら２本以上のビームそれぞれに関し事前選定合焦ターゲットのエッジ情報を計測取得することができる。そして、そのラインスキャン情報に基づき、コントローラ１１０によって最良フォーカスコンディションを判別することができる。
ある特徴（又は類似特徴群）のエッジを横断する方向に沿い対応するビーム１０５でスキャンしつつ複数通りのラインスキャンのシャープネスを分析することで、コントローラ１１０にてビームの合焦具合を分析できること、またそれを、ビームがその特徴エッジを横断する方向に沿い移動していく際のラインスキャン信号のシャープネス又は急峻性を分析することで行えることに、注意されたい。例えば、アウトオブフォーカス（焦点外れ）ビームでは特徴エッジ横断方向に沿いぼやけた遷移を呈するラインスキャンとなるであろうが、インフォーカス（焦点合い）ビームでは特徴エッジ横断方向に沿い輪郭明瞭な遷移が現れる。更に、インフォーカスビームの信号勾配（位置の関数たるそれ）は、その特徴（又は類似特徴群）を横断する方向に沿い走査する際、アウトオブフォーカスビームに係る信号勾配に比べ大きくなるであろう。従って、サンプル１０７に備わる１個又は複数個の特徴を横断する方向に沿い検出器アセンブリ１０８によって計測された信号勾配を分析することで、コントローラ１１０にて、２通り以上のラインスキャンのうちの最良フォーカスコンディションを識別することができる。
図７に、サンプル１０７に備わる特徴７０２のエッジ７０３を横断する方向に沿った一組のアンダーフォーカス、インフォーカス及びオーバーフォーカスラインスキャンを示す。ここでは特徴７０２が合焦ターゲットとして働く。図示の通り、アンダーフォーカスビーム７０６ａ及びオーバーフォーカスビーム７０６ｃでは、インフォーカスビーム７０６ｂに比べ、特徴７０２のエッジ７０３をうまく解像することができないであろう。結果として、インフォーカスビーム７０６ｂに係る信号の勾配が、アンダーフォーカスビーム７０６ａ又はオーバーフォーカスビーム７０６ｃのそれに比べ大きくなるであろう（即ちサンプル表面から特徴の頂部に至る変化がより急峻になるであろう）。そして、この分析を踏まえ、コントローラ１１０により、大きめの鶏舎を有するビーム即ち最良焦点を伴うビームを識別することができる。
また、ある実施形態によれば、コントローラ１１０による分析に先立ち、同一又は類似の特徴を対象とした２通り以上のラインスキャンを整列させ平均することで、ノイズを低減することができる。こうしたアライメント（整列）及び平均化方式によって、焦点データ捕捉を高速化し本システム１００の総スキャン速度を高めることができる。
また、ある実施形態によれば、ラインスキャンの実行に用いられる１本又は複数本の電子ビームの焦点を掃引することができる。この構成によれば、先に本願にて上述されている焦点掃引法をラインスキャンの文脈に適用することができる。また、ある実施形態によれば、上述のラインスキャン焦点掃引法を、様々な電子ビーム１０５を用いセル対セル画像に適用することができる。
翻って図１Ａを参照するに、ここでは、マルチビームＳＥＭサブシステム１０１に備わるサンプルステージ１０６を、サンプル１０７をしっかり保持するのに適し本件技術分野で既知なサンプルステージのいずれでも構成しうることに、注意されたい。サンプル１０７は電子ビーム顕微鏡での検査／レビューに適するものであればどのようなサンプルでもよく、その例としては基板があるが、これに限られるものではない。その基板の例としてはシリコンウェハがあるが、これに限られるものではない。また、ある実施形態ではそのサンプルステージ１０６がアクチュエータブルステージとされる。そのサンプルステージ１０６は、例えば、一通り又は複数通りの直線方向（例．ｘ方向、ｙ方向及び／又はｚ方向）に沿いサンプル１０７を随時並進させるのに適した１個又は複数個の並進ステージで構成しうるが、これに限られるものではない。また例えば、サンプルステージ１０６を、回動方向に沿いサンプル１０７を随時回動させるのに適した１個又は複数個の回動ステージで構成しうるが、これに限られるものではない。また例えば、サンプルステージ１０６を、直線方向に沿いサンプルを随時並進させ及び／又は回動方向に沿いそのサンプル１０７を随時回動させるのに適した回動ステージ及び並進ステージで構成しうるが、これに限られるものではない。本システム１００は本件技術分野で既知な走査モードのいずれで稼働させてもよいので、そのことに、注意されたい。
マルチビームＳＥＭサブシステム１０１の検出器アセンブリ１０８は、サンプル１０７の表面から来る複数通りの電子信号を検出するのに適するものであれば、本件技術分野で既知な検出器アセンブリのいずれで構成されていてもよい。例えば、検出器アセンブリ１０８が電子検出器アレイを有する構成である。この構成では、検出器アセンブリ１０８が電子検出部のアレイを有することとなろう。更に、その検出器アセンブリ１０８に備わる検出器アレイの電子検出部それぞれが、入射電子ビーム１０３のうち１本に係りサンプルから来る電子信号を検出するよう配置されることとなろう。この構成では、検出器アセンブリ１０８のチャネルそれぞれが、複数本ある電子ビーム１０３のうちある特定の電子ビームに対応することとなる。
検出器アセンブリ１０８は二次電子検出器や後方散乱電子検出器で構成しうるが、これに限られるものではないことに注意されたい。検出器アセンブリ１０８に具備させる電子検出器は本件技術分野で既知ないずれの種類のものでもよい。一例としては、検出器アセンブリ１０８にマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）、ＰＩＮ又はｐｎ接合検出器アレイ、その一例たるダイオードアレイ、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等を具備させることができる。別例としては、検出器アセンブリ１０８に高速シンチレータ／ＰＭＴ型検出器を具備させることができる。
電子光学アセンブリ１０４は、複数本の電子ビームで以てサンプルを照明しそれら複数本の電子ビームに係る複数枚の画像を捕捉するのに適するものであれば、本件技術分野で既知な電子光学アセンブリのいずれで構成されていてもよい。電子光学アセンブリ１０４の一例としては、複数本の電子ビーム１０５をサンプル１０７の表面上へと差し向ける一組の電子光学素子を有するものがある。それら一組の電子光学素子により電子光学カラム１１１を形成することができる。そのカラム１１１に備わる一組の電子光学素子によって、それら電子ビーム１０５のうち少なくとも一部分をサンプル１０７の複数部分上へと差し向けることができる。それら一組の電子光学素子は、一次電子ビーム１０５をサンプル１０７の諸エリア上へと合焦させ及び／又は差し向けるのに適するものであれば、本件技術分野で既知な電子光学素子のいずれを含んでいてもよい。一例としては、それら一組の電子光学素子に１個又は複数個の電子光学レンズを含める。当該１個又は複数個の電子光学レンズには、例えば、マルチビーム源１０３から来る電子を集める１個又は複数個のコンデンサレンズ１１２（例．磁気コンデンサレンズ）を含めうるが、これに限られるものではない。また例えば、当該電子光学レンズに、一次電子ビーム１０５をサンプル１０７の諸エリア上に合焦させる１個又は複数個の対物レンズ１１４（例．磁気対物レンズ）を含めうるが、これに限られるものではない。
電子光学アセンブリ１０４の別例としては、複数本の一次電子ビーム１０５に応じサンプル１０７から放たれる電子（例．二次電子及び／又は後方散乱電子）を集め、それらの電子を検出器アセンブリ１０８へと差し向け及び／又は合焦させる一組の電子光学素子を、有するものがある。その電子光学アセンブリ１０４には、例えば、複数本の電子信号ビーム１１７を合焦させることでサンプル１０７の諸部分の画像複数枚を検出器アセンブリ１０８に形成させる１個又は複数個の投射レンズ１１５を具備させうるが、これに限られるものではない。
システム１００の電子光学アセンブリ１０４が図１Ａに示した電子光学素子に限定されるわけではなく、後者が単なる例証目的で提示されていることに、注意されたい。複数本のビーム１０５をサンプル１０７上へと差し向け／合焦させ、それに応じ対応する信号ビーム１１７を集めて検出器アセンブリ１０８上に結像させるのに必要なものであれば、どのような種類の電子光学素子を何個でも本システム１００に具備させうることにも、注意されたい。
例えば、電子光学アセンブリ１０４に１個又は複数個の電子ビーム走査素子（図示せず）を具備させることができる。当該１個又は複数個の電子ビーム走査素子には、例えば、サンプル１０７の表面に対するビーム１０５の位置を制御するのに適した１個又は複数個の電子走査コイル又は静電偏向器を含めうるが、これに限られるものではない。当該１個又は複数個の走査素子を利用することで、更に、サンプル１０７上を電子ビーム１０５により指定パターンに従いスキャンすることができる。
また例えば、電子光学アセンブリ１０４に、サンプル１０７の表面に発する複数通りの電子信号を複数本の一次電子ビーム１０５から分離させるビームセパレータ（図示せず）を、具備させることができる。
コントローラ１１０に備わる１個又は複数個のプロセッサ１１６は、本件技術分野で既知な処理素子のいずれでも構成することができる。その意味で、当該１個又は複数個のプロセッサ１１６は、ソフトウェアアルゴリズム及び／又は命令を実行するよう構成されたものであれば、どのようなマイクロプロセッサ型デバイスでも構成することができる。一例としては、当該１個又は複数個のプロセッサ１１６を、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、並列プロセッサその他のコンピュータシステム（例．ネットワーク接続されたコンピュータ）で構成し、またそれを、本件開示の随所に記載の如く本システム１００を稼働させるよう構成されたプログラムを実行するよう構成することができる。ご認識頂くべきことに、本件開示の随所に記載の諸ステップは単一のコンピュータシステムで実行しても複数個のコンピュータシステムで実行してもかまわない。総じて、語「プロセッサ」は、非一時的記憶媒体１１８からもたらされるプログラム命令を実行する処理素子を１個又は複数個有するデバイス全てが包括されるよう、広く定義することができる。
記憶媒体１１８は、連携する１個又は複数個のプロセッサ１１６により実行可能なプログラム命令を格納しておくのに適するものであれば、本件技術分野で既知な格納媒体のいずれでも構成することができる。例えば、記憶媒体１１８が非一時的記憶媒体を有していてもよい。記憶媒体１１８の例としては、リードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光記憶デバイス（例．ディスク）、磁気テープ、固体ドライブ等があるが、これに限られるものではない。ここでは、検出器アセンブリ１０８からもたらされる一通り又は複数通りの結果及び／又は本願記載の諸ステップのうち１個又は複数個の出力を格納しておけるよう、記憶媒体１１８を構成しうることに、注意されたい。記憶媒体１１８を１個又は複数個のプロセッサ１１６と共に共通コントローラハウジング内に収容しうることにも、注意されたい。これに代え、記憶媒体１１８を、当該１個又は複数個のプロセッサ１１６の物理的位置に対しリモートに配置してもよい。例えば、ネットワーク（例．インターネット、イントラネット等）を介しアクセス可能なリモートメモリ（例．サーバ）に１個又は複数個のプロセッサ１１６がアクセスするようにしてもよい。
図１に示した本システム１００の諸実施形態は、更に、本願記載の如く構成することができる。加えて、本システム１００は、本願に記載されている１個又は複数個の方法実施形態のいずれに備わるいずれの他ステップ（群）を実行するようにも、構成することができる。
図８は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従いマルチビームＳＥＭシステムの焦点調整を実行する方法８００にて実行される諸ステップを示すフロー図である。ここでは、方法８００の諸ステップを本システム１００により全て実行するのでも部分的に実行するのでもよいことに、注意されたい。反面、本方法８００が本システム１００に限定されないこと、付加的又は代替的なシステムレベル実施形態により方法８００の諸ステップの全て又は一部を実行してもよいことも、認識されたい。ステップ８０２では、サンプル表面の画像が一組、マルチレンズアレイで以て同時捕捉される。ステップ８０４では、当該一組の画像のなかから最良合焦（又は最良非点収差）画像が識別される。ステップ８０６では、識別された最良合焦（又は最良非点収差）画像に対応する電子ビームの焦点セッティングに基づき１本又は複数本の電子ビームのフォーカスコンディション（又は非点収差コンディション）を調整するよう、マルチレンズアレイが指令を受ける。
図９は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従い焦点勾配の適用を通じてマルチビームＳＥＭシステムの焦点調整を実行する方法９００にて実行される諸ステップを示すフロー図である。ここでは、方法９００の諸ステップを本システム１００により全て実行するのでも部分的に実行するのでもよいことに、注意されたい。反面、本方法９００が本システム１００に限定されないこと、付加的又は代替的なシステムレベル実施形態により方法９００の諸ステップの全て又は一部を実行してもよいことも、認識されたい。ステップ９０２では、マルチレンズアレイで以て形成された一組の電子ビームで以てサンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った焦点勾配が画定される。ステップ９０４では、マルチレンズアレイで以てサンプル表面の画像が一組同時捕捉される。ステップ９０６では、当該一組の画像のなかから最良合焦（又は最良非点収差）画像が識別される。ステップ９０８では、識別された最良合焦画像に対応する電子ビームの焦点セッティングに基づき１本又は複数本の電子ビームのフォーカスコンディション（又は非点収差コンディション）フォーカスコンディションを調整するよう、マルチレンズアレイが指令を受ける。
図１０は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従い１回又は複数回の焦点掃引を利用してマルチビームＳＥＭシステムの焦点調整を実行する方法１０００にて実行される諸ステップを示すフロー図である。ここでは、方法１０００の諸ステップを本システム１００により全て実行するのでも部分的に実行するのでもよいことに、注意されたい。反面、本方法１０００が本システム１００に限定されないこと、付加的又は代替的なシステムレベル実施形態により方法１０００の諸ステップの全て又は一部を実行してもよいことも、認識されたい。ステップ１００２では、１個又は複数個のレンズの焦点が１枚又は複数枚の画像の捕捉中に掃引される。ステップ１００４では、当該１枚又は複数枚の画像内にあり最良焦点を呈している点が識別される。ステップ１００６では、当該１枚又は複数枚の画像内にあり識別された最良焦点を呈している点における電子ビームの焦点セッティングに基づき１本又は複数本の電子ビームのフォーカスコンディションを調整するよう、マルチレンズアレイが指令を受ける。
図１１は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従いマルチビームＳＥＭシステムにおける焦点ドリフトを計測及び補償する方法１１００にて実行される諸ステップを示すフロー図である。ここでは、方法１１００の諸ステップを本システム１００により全て実行するのでも部分的に実行するのでもよいことに、注意されたい。反面、本方法１１００が本システム１００に限定されないこと、付加的又は代替的なシステムレベル実施形態により方法１１００の諸ステップの全て又は一部を実行してもよいことも、認識されたい。ステップ１１０２では、アンダーフォーカスコンディションにて第１画像が捕捉されオーバーフォーカスコンディションにて追加画像が捕捉される。ステップ１１０４では、第１画像及び追加画像を現焦点にて捕捉された現画像と比較することでその現画像における焦点ドリフトが識別される。ステップ１１０６では、１本又は複数本の電子ビームの焦点を調整しひいては識別された焦点ドリフトを補償するよう、マルチレンズアレイが指令を受ける。
図１２は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従いマルチビームＳＥＭシステムにおける焦点調整を実行する方法１２００にて実行される諸ステップを示すフロー図である。ここでは、方法１２００の諸ステップを本システム１００により全て実行するのでも部分的に実行するのでもよいことに、注意されたい。反面、本方法１２００が本システム１００に限定されないこと、付加的又は代替的なシステムレベル実施形態により方法１２００の諸ステップの全て又は一部を実行してもよいことも、認識されたい。ステップ１２０２では一組のラインスキャンが捕捉される。ステップ１２０４では、それらラインスキャンの一通り又は複数通りのラインスキャンパラメタ（例．信号勾配）を分析することで最良合焦（又は最良非点収差）ラインスキャンが識別される。ステップ１２０６では、識別された最良合焦（又は最良非点収差）ラインスキャンに対応する電子ビームの焦点セッティングに基づき１本又は複数本の電子ビームのフォーカスコンディション（又は非点収差コンディション）を調整するよう、マルチレンズ源が指令される。
本願記載の方法は、皆、その方法実施形態を構成する１個又は複数個のステップの結果を格納媒体１１８に格納するステップを、有するものとすることができる。それら結果が本願記載のどの実行結果を含んでいてもよいし、本件技術分野で既知ないずれの要領でその結果が格納されるのでもよい。結果格納後は、その格納媒体内の結果にアクセスすること、並びにそれを本願記載の方法又はシステム実施形態のうち任意のもので用いること、ユーザへの表示向けにフォーマットすること、他のソフトウェアモジュール、方法又はシステムで用いること等々ができる。更に、それら結果の格納は、「恒久的」なもの、「半恒久的」なもの、一時的なもの、或いは一定期間に亘るもののいずれでもよい。
いわゆる当業者にはご認識頂けるように、現在の技術水準は、諸態様のシステムのハードウェア的実現形態とソフトウェア的実現形態との間にほとんど違いが残っていない点まで進歩しているし、ハードウェアを用いるのかそれともソフトウェアを用いるのかは、一般に（但しある種の状況下ではハードウェア・ソフトウェア間選択が重大になりうるので常にではない）コスト対効率のトレードオフを反映する設計的選択事項となっている。いわゆる当業者にはご承知頂けるように、本願記載のプロセス及び／又はシステム及び／又はその他のテクノロジを実行可能な手段は種々あるし（例．ハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェア）、どの手段が相応しいかは当該プロセス及び／又はシステム及び／又はその他のテクノロジが利用される状況によって変わるであろう。例えば、速度及び正確性が肝要であると実施者が判断している場合、その実施者は主としてハードウェア的及び／又はファームウェア的な手段を選択するであろうし、そうではなく柔軟性が肝要である場合は、実施者は主としてソフトウェア的な実現形態を選択するであろうし、そのいずれでもない場合は、実施者はハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアの何らかの組合せを選択するであろう。このように、本願記載のプロセス及び／又は装置及び／又はその他のテクノロジを実行・実現可能な潜在的手段が幾通りかあるなか、いずれかのものが他のものに比べ本質的に優れているわけではなく、どの手段を利用すべきかは、その手段が重用される状況や実施者の具体的懸念（例．速度、柔軟性又は予測可能性）といった、変転しうる事項によって左右される選択的事項である。いわゆる当業者にはご認識頂けるように、諸実現形態の光学的諸態様では、通常、光学指向のハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアが採用されよう。
いわゆる当業者にはご認識頂けるように、本願中で説明した形式で装置及び／又はプロセスを記述した上で、技術的手法を用いデータ処理システム内にそれら記述された装置及び／又はプロセスを統合することが、本件技術分野では常識である。即ち、本願記載の装置及び／又はプロセスの少なくとも一部分を、相応量の実験を通じデータ処理システム内に統合することができる。いわゆる当業者にはご認識頂けるように、通常のデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、動画表示装置、メモリ例えば揮発性メモリ及び不揮発性メモリ、プロセッサ例えばマイクロプロセッサ及びディジタル信号プロセッサ、情報処理エンティティ例えばオペレーティングシステム、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース及びアプリケーションプログラム、１個又は複数個のインタラクティブデバイス例えばタッチパッド又はスクリーン、及び／又は、フィードバックループ及び制御モータ（例．位置及び／又は速度感知用のフィードバックや諸構成要素及び／又は諸量を動かし及び／又は調節するための用制御モータ）を有する制御システムのうち、１個又は複数個を有している。通常のデータ処理システムは、データ処理／通信及び／又はネットワーク情報処理／通信システムによく見られるそれをはじめ、あらゆる適切な市販部材を利用し実現することができる。
信ずるところによれば、本件開示及びそれに付随する利点の多くが上掲の記述によって理解されるであろうし、明らかな通り、非開示主題から離隔することなく又はその主要な長所全てを犠牲にすることなく諸部材の形態、構成及び配置に様々な改変を施すことができる。記載されている形態は単なる説明用のそれであり、後掲の特許請求の範囲の意図は、それら改変を包括及び包含することにある。

Claims (36)

  1. マルチビーム走査型電子顕微鏡装置であって、
    マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムであり、
    複数本の電子ビームを形成するよう構成されたマルチビーム電子源、
    サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージ、
    上記複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分を上記サンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリ、並びに
    上記サンプルの表面の画像でありそれぞれ上記複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリ、
    を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムと、
    メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、その実行により、当該１個又は複数個のプロセッサが、
    上記検出器アセンブリから上記複数枚の画像を受け取り、
    上記複数枚の画像のうち少なくとも幾枚かの画像の一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することで、それら複数枚の画像のなかから最良合焦画像及び最良非点収差画像のうち少なくとも一方を識別し、
    識別された最良合焦画像及び識別された最良非点収差画像のうち少なくとも一方に対応する電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を調整するよう上記マルチビーム源に指令する、
    コントローラと、
    を備える装置。
  2. 請求項１に記載の装置であって、上記検出器アセンブリにより捕捉された画像のうち２枚以上が異なる焦点を有する装置。
  3. 請求項２に記載の装置であって、上記マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムの構成部材１個又は複数個により上記異なる焦点が非意図的に画定される装置。
  4. 請求項２に記載の装置であって、上記マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムの構成部材１個又は複数個により上記異なる焦点が意図的に画定される装置。
  5. 請求項１に記載の装置であって、上記検出器アセンブリにより捕捉された画像のうち２枚以上が異なる量の非点収差を有する装置。
  6. 請求項５に記載の装置であって、上記マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムの構成部材１個又は複数個により上記異なる量の非点収差（例．軸外非点収差）が非意図的に画定される装置。
  7. 請求項５に記載の装置であって、上記マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムの構成部材１個又は複数個により上記異なる量の非点収差が意図的に画定される装置。
  8. 請求項１に記載の装置であって、上記コントローラが、上記複数枚の画像のうち少なくとも幾枚かの画像の画像シャープネスを分析することでそれら複数枚の画像のなかから最良合焦画像を識別するよう構成されている装置。
  9. 請求項１に記載の装置であって、上記コントローラが、
    上記複数枚の画像のなかから最良焦点を識別するのに先立ち、十分な構造的特徴を欠く１枚又は複数枚の画像を無視して上記１枚又は複数枚の画像の焦点を判別するよう構成されている装置。
  10. 請求項１に記載の装置であって、上記コントローラが、
    上記複数枚の画像のなかから最良焦点を識別するのに先立ち２枚以上の画像を平均するよう構成されている装置。
  11. 請求項１０に記載の装置であって、上記コントローラが、
    上記複数枚の画像のなかから最良焦点を識別するのに先立ち２枚以上のリピート画像を平均するよう構成されている装置。
  12. 請求項１に記載の装置であって、上記コントローラが、
    上記複数枚の画像のなかから最良非点収差を識別するのに先立ち、十分な構造的特徴を欠く１枚又は複数枚の画像を無視して上記１枚又は複数枚の画像の非点収差を判別するよう構成されている装置。
  13. 請求項１２に記載の装置であって、上記コントローラが、
    上記複数枚の画像のなかから最良非点収差を識別するのに先立ち２枚以上の画像を平均するよう構成されている装置。
  14. 請求項１３に記載の装置であって、上記コントローラが、
    上記複数枚の画像のなかから最良非点収差を識別するのに先立ち２枚以上のリピート画像を平均するよう構成されている装置。
  15. 請求項１に記載の装置であって、上記マルチビーム電子源が、
    照明ビームを放射するよう構成された電子銃と、
    その照明ビームを分割して上記複数本の電子ビームにするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリと、
    を備える装置。
  16. 請求項１に記載の装置であって、上記一組の電子光学素子が、
    コンデンサレンズ及び対物レンズのうち少なくとも一方を含む装置。
  17. 請求項１に記載の装置であって、上記検出器アセンブリが、
    検出器アレイを備える装置。
  18. 請求項１に記載の装置であって、上記検出器アセンブリが、
    １個又は複数個の二次電子検出器を備える装置。
  19. 請求項１に記載の装置であって、上記検出器アセンブリが、
    １個又は複数個の後方散乱電子検出器を備える装置。
  20. マルチビーム走査型電子顕微鏡装置であって、
    マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムであり、
    照明ビームを生成するよう構成された電子銃及びその照明ビームを分割して複数本の電子ビームにするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリを有し、自レンズアレイアセンブリに備わる１個又は複数個のレンズの焦点を調整するようそのマルチレンズアレイアセンブリが構成されているマルチビーム電子ビーム源、
    サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージ、
    上記複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分を上記サンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリ、並びに
    上記サンプルの表面の画像でありそれぞれ上記複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリ、
    を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムと、
    メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、その実行により、当該１個又は複数個のプロセッサが、
    上記サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った焦点勾配を画定するよう上記マルチレンズアレイアセンブリに指令し、そのマルチレンズアレイに備わる２個以上のレンズが上記複数本の電子ビームのうち２本以上の電子ビームを異なる焦点に合焦させ、
    上記検出器アセンブリから上記複数枚の画像を受け取り、それら画像のうち少なくとも幾枚かが異なる焦点を有し、
    受け取った複数枚の画像に基づき最良合焦構成を識別し、
    識別された最良合焦構成に対応する電子ビームの焦点に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点を調整するよう上記マルチレンズアレイアセンブリに指令する、
    コントローラと、
    を備える装置。
  21. 請求項２０に記載の装置であって、上記コントローラが、上記複数枚の画像のうち少なくとも幾枚かの画像の一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することでそれら複数枚の画像のなかから最良合焦画像を識別するよう構成されている装置。
  22. 請求項２１に記載の装置であって、上記一通り又は複数通りの画質パラメタが、
    画像シャープネスを含む装置。
  23. 請求項２０に記載の装置であって、上記マルチレンズアレイアセンブリが、
    アレイプレートを横断する方向に沿い分散配置された一組のレンズを備える装置。
  24. 請求項２３に記載の装置であって、上記マルチレンズアレイが、上記一組のレンズのうち１個又は複数個に作用する電圧を調整することで、上記サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った焦点勾配を画定するよう、構成されている装置。
  25. 請求項２０に記載の装置であって、上記マルチレンズアレイアセンブリが、上記一組のレンズのうち１個又は複数個のレンズに備わる１枚又は複数枚のプレートの間の離れ具合を調整することで、上記サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った焦点勾配を画定するよう、構成されている装置。
  26. 請求項２０に記載の装置であって、上記マルチレンズアレイアセンブリが、上記アレイプレートの傾斜を調整することで、上記サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った焦点勾配を画定するよう、構成されている装置。
  27. 請求項２０に記載の装置であって、上記焦点勾配が一時的なものである装置。
  28. 請求項２０に記載の装置であって、上記一組の電子光学素子が、
    コンデンサレンズ及び対物レンズのうち少なくとも一方を含む装置。
  29. 請求項２０に記載の装置であって、上記検出器アセンブリが、
    検出器アレイを備える装置。
  30. 請求項２０に記載の装置であって、上記検出器アセンブリが、
    １個又は複数個の二次電子検出器を備える装置。
  31. 請求項２０に記載の装置であって、上記検出器アセンブリが、
    １個又は複数個の後方散乱電子検出器を備える装置。
  32. マルチビーム走査型電子顕微鏡装置であって、
    マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムであり、
    照明ビームを生成するよう構成された電子銃及びその照明ビームを分割して複数本の電子ビームにするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリを有し、自レンズアレイアセンブリに備わる１個又は複数個のレンズの非点収差を調整するようそのマルチレンズアレイアセンブリが構成されているマルチビーム電子ビーム源、
    サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージ、
    上記複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分を上記サンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリ、並びに
    上記サンプルの表面の画像でありそれぞれ上記複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリ、
    を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムと、
    メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、その実行により、当該１個又は複数個のプロセッサが、
    上記サンプルの画像フィールドを横断する方向に沿った非点収差勾配を画定するよう上記マルチレンズアレイアセンブリに指令し、そのマルチレンズアレイに備わる２個以上のレンズが、上記複数本の電子ビームのうち２本以上の電子ビームを、異なる量の非点収差を呈するように合焦させ、
    上記検出器アセンブリから上記複数枚の画像を受け取り、それら画像のうち少なくとも幾枚かが異なる量の非点収差を有し、
    受け取った複数枚の画像に基づき最良非点収差構成を識別し、
    識別された最良非点収差構成に対応する電子ビームのレンズコンディションに基づき１本又は複数本の電子ビームの非点収差を調整するよう上記マルチレンズアレイアセンブリに指令する、
    コントローラと、
    を備える装置。
  33. マルチビーム走査型電子顕微鏡装置であって、
    マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムであり、
    照明ビームを生成するよう構成された電子銃及びその照明ビームを分割して複数本の電子ビームにするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリを有し、自レンズアレイアセンブリに備わる１個又は複数個のレンズの焦点を調整するようそのマルチレンズアレイアセンブリが構成されているマルチビーム電子ビーム源、
    サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージ、
    上記複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分を上記サンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリ、並びに
    上記サンプルの表面の画像でありそれぞれ上記複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリ、
    を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムと、
    メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、その実行により、当該１個又は複数個のプロセッサが、
    １個又は複数個のレンズの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を、当該１個又は複数個のレンズに対応する１枚又は複数枚の画像の捕捉中に掃引するよう、上記マルチレンズアレイアセンブリに指令し、
    上記検出器アセンブリから上記１枚又は複数枚の画像を受け取り、
    上記１枚又は複数枚の画像に亘り一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することで、当該１枚又は複数枚の画像内にあり最良焦点及び最良非点収差のうち少なくとも一方を呈する点を識別し、
    上記１枚又は複数枚の画像内にあり識別された最良焦点及び識別された最良非点収差のうち少なくとも一方を呈する点における焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき、１本又は複数本の電子ビームの焦点及び当該１本又は複数本の電子ビームの非点収差のうち少なくとも一方を調整するよう、上記マルチレンズアレイに指令する、
    コントローラと、
    を備える装置。
  34. マルチビーム走査型電子顕微鏡装置であって、
    マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムであり、
    照明ビームを生成するよう構成された電子銃及びその照明ビームを分割して複数本の電子ビームにするよう構成されたマルチレンズアレイアセンブリを有し、自レンズアレイアセンブリに備わる１個又は複数個のレンズの焦点を調整するようそのマルチレンズアレイアセンブリが構成されているマルチビーム電子ビーム源、
    サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージ、
    上記複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分を上記サンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリ、並びに
    上記サンプルの表面の画像でありそれぞれ上記複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリ、
    を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムと、
    メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、その実行により、当該１個又は複数個のプロセッサが、
    アンダーフォーカスコンディションにて第１画像を捕捉しオーバーフォーカスコンディションにて追加画像を捕捉するよう上記マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムに指令し、
    アンダーフォーカスコンディションにて捕捉された第１画像及びオーバーフォーカスコンディションにて捕捉された追加画像を上記検出器アセンブリから受け取り、
    第１画像及び追加画像を現焦点にて捕捉された現画像と比較することでその現画像における焦点ドリフトを識別し、
    １本又は複数本の電子ビームの焦点を調整しひいては識別された焦点ドリフトを補償するよう上記マルチレンズアレイに指令する、
    コントローラと、
    を備える装置。
  35. マルチビーム走査型電子顕微鏡装置であって、
    マルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムであり、
    複数本の電子ビームを形成するよう構成された複数個のマルチビーム電子源、
    サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージ、
    上記複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分を上記サンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリ、並びに
    上記サンプルの表面の画像でありそれぞれ上記複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリ、
    を有するマルチビーム走査型電子顕微鏡サブシステムと、
    メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、その実行により、当該１個又は複数個のプロセッサが、
    上記検出器アセンブリから上記複数枚の画像を受け取り、
    上記複数枚の画像のうち少なくとも幾枚かの画像の一通り又は複数通りの画質パラメタを分析することで、当該複数枚の画像のなかから最良合焦画像及び最良非点収差画像のうち少なくとも一方を識別し、
    識別された最良合焦画像及び識別された最良非点収差画像のうち少なくとも一方に対応する電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を調整するよう１個又は複数個の電子光学素子に指令する、
    コントローラと、
    を備える装置。
  36. マルチビーム走査型電子顕微鏡装置であって、
    複数本の電子ビームによるラインスキャンを実行するマルチビーム顕微鏡サブシステムであり、
    上記複数本の電子ビームを形成するよう構成されたマルチビーム電子源、
    サンプルをしっかり保持するよう構成されたサンプルステージ、
    上記複数本の電子ビームのうち少なくとも一部分を上記サンプルの一部分上に差し向けるよう構成された一組の電子光学素子を有する電子光学アセンブリ、並びに
    上記サンプルの表面の画像でありそれぞれ上記複数本の電子ビームのうち１本に係る画像を複数枚同時捕捉するよう構成された検出器アセンブリ、
    を有するマルチビーム顕微鏡サブシステムと、
    メモリに格納されている一組のプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、その実行により、当該１個又は複数個のプロセッサが、
    上記検出器アセンブリから複数通りのラインスキャンを受け取り、
    上記複数通りのラインスキャンのうち少なくとも幾通りかのラインスキャンの一通り又は複数通りのラインスキャンパラメタを分析することで、それら複数通りのラインスキャンのなかから最良合焦ラインスキャン及び最良非点収差ラインスキャンのうち少なくとも一方を識別し、
    識別された最良合焦ラインスキャン及び識別された最良非点収差ラインスキャンのうち少なくとも一方に対応する電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方に基づき１本又は複数本の電子ビームの焦点及び非点収差のうち少なくとも一方を調整するよう上記マルチレンズ源に指令する、
    コントローラと、
    を備える装置。
JP2018534515A 2015-09-23 2016-09-23 マルチビーム走査型顕微鏡システムの焦点調整方法及びシステム Active JP6790099B2 (ja)

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