JP2020518092A - 荷電粒子の複数のビームを使用した装置 - Google Patents

荷電粒子の複数のビームを使用した装置 Download PDF

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Abstract

本明細書に開示するのは、以下を含む装置である、即ち、第１の導電層、第２の導電層、第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を及ぼすように構成された、複数の光学素子、第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層、並びに、光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層、を含む装置である。【選択図】 図３Ａ

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１７年４月２８日に出願された米国特許出願第６２／４９２，０４３号の優先権を主張し、当該特許出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本開示は、集積回路（ＩＣ）の製造などのデバイス製造プロセスで使用されるウェーハ及びマスクなどのサンプルを検査又は観察するための装置に関する。
[0003] デバイス製造プロセスは、基板に所望のパターンを施すことを含むことがある。マスク又はレチクルと代替的に呼ばれるパターニングデバイスを使用して、所望のパターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの部分、１つのダイ、又は幾つかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像を介する。単一の基板が、連続的にパターン形成される隣接するターゲット部分の、ネットワークを含むことがある。リソグラフィ装置を、この転写のために使用することができる。１つのタイプのリソグラフィ装置はステッパと呼ばれ、ステッパでは、パターン全体をターゲット部分に一度に露光させることにより、各ターゲット部分が照射される。別のタイプのリソグラフィ装置はスキャナと呼ばれ、スキャナでは、パターンを放射ビームにより所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンしながら、この方向に平行に又は反対向きで平行に基板を同期してスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される。パターンを基板にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0004] デバイス製造プロセスの１つ又は複数のステップ（例えば、露光、レジスト処理、エッチング、現像、ベーキングなど）を監視するために、デバイス製造プロセスによってパターン形成される基板、又はその際に使用されるパターニングデバイスを検査することができ、検査では、基板又はパターニングデバイスの１つ又は複数のパラメータを測定することができる。１つ又は複数のパラメータには、例えば、エッジ配置誤差（ＥＰＥ）が含まれることがあり、これは、基板又はパターニングデバイス上のパターンのエッジと、意図したパターンデザインの対応するエッジとの間の距離である。検査により、パターンの欠陥（例えば、接続の失敗、又は分離の失敗）及び望ましくない粒子が見つかることもある。
[0005] デバイス製造プロセスで使用される基板及びパターニングデバイスを検査することは、歩留まりを向上させるのに役立つことがある。検査から得られる情報を使用して、欠陥を識別すること、又はデバイス製造プロセスを調節することができる。
[0006] 本明細書に開示するのは、以下を含む装置である、即ち、第１の導電層、第２の導電層、第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を及ぼすように構成された、複数の光学素子、第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層、並びに、光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層、を含む装置である。
[0007] 一実施形態によれば、第３の導電層は複数の穴を含み、穴は光学素子を収容する。
[0008] 一実施形態によれば、光学素子は第３の導電層から電気的に絶縁される。
[0009] 一実施形態によれば、第３の導電層は、第１の導電層、第２の導電層、又はその両方に電気的に接続される。
[0010] 一実施形態によれば、第１の導電層及び第２の導電層は開口部を含み、開口部及び光学素子は、荷電粒子の複数のビームの経路を集合的に形成する。
[0011] 一実施形態によれば、開口部は上下逆さの漏斗状、又は座ぐり形状を有する。
[0012] 一実施形態によれば、第３の導電層は、光学素子のうちの少なくとも２つの間に配置される。
[0013] 一実施形態によれば、第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層は、光学素子を収容する空洞を集合的に形成し、空洞は光学素子を互いに電気的に遮蔽するように構成される。
[0014] 一実施形態によれば、電気絶縁層は不連続な部分を含み、それらの部分の各々は光学素子のうちの１つと物理的に接続される。
[0015] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、第１の導電層、第２の導電層、又は第３の導電層に物理的に接続される。
[0016] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、光学素子に機械的支持を提供するように構成される。
[0017] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、光学素子に対して上流に配置される。
[0018] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、光学素子に対して下流に配置される。
[0019] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、第３の導電層と第１の導電層との間に延びる。
[0020] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、第１の導電層を、第３の導電層、第２の導電層、及び光学素子から絶縁する。
[0021] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、電気絶縁層を貫通する導電ビアを含み、この導電ビアは、第１の導電層を第３の導電層に電気的に接続する。
[0022] 一実施形態によれば、導電ビアは、第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層によって形成され且つ光学素子のうちの１つを収容する空洞を囲む。
[0023] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、第３の導電層と第２の導電層との間に延びる。
[0024] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、第２の導電層を、第３の導電層、第１の導電層、及び光学素子から絶縁する。
[0025] 一実施形態によれば、電気絶縁層は、電気絶縁層を貫通する導電ビアを含み、導電ビアは第２の導電層を第３の導電層に電気的に接続する。
[0026] 一実施形態によれば、第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層は、半導体又は金属を含む。
[0027] 一実施形態によれば、光学素子は、レンズ、非点収差補正器、偏向器、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
[0028] 一実施形態によれば、光学素子は、丸レンズ静電場、静電双極子場、及び静電四極場からなる群から選択される電場を生成するように構成される。
[0029] 一実施形態によれば、光学素子のうちの少なくとも１つは、複数の極を含む。
[0030] 一実施形態によれば、第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層は、光学素子のクロストーク又は電界分布の変形を低減するように構成される。
[0031] 一実施形態によれば、この装置は更に、ビームとサンプルとの相互作用から生成される信号を捕捉するように構成される検出器を含む。
[0032] 一実施形態によれば、この信号は、二次電子若しくは後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、又はカソードルミネセンスを含む。
[0033] 一実施形態によれば、荷電粒子は電子を含む。
[0034] 本明細書では、以下を含む装置、即ち、第１の導電層、第２の導電層、第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を及ぼすように構成された、複数の光学素子、第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層、並びに、光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層、を含む装置について開示しており、電気絶縁層は第３の導電層と第１の導電層との間、又は第３の導電層と第２の導電層との間に延びている。
[0035] 本明細書では、以下を含む装置、即ち、第１の導電層、第２の導電層、第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を及ぼすように構成された、複数の光学素子、第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層、光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層、並びに、第１の導電層と接し、且つ第１の導電層の上流にある第４の導電層、を含む装置について開示する。
[0036] 本明細書では、以下を含む装置、即ち、第１の導電層、第２の導電層、第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を及ぼすように構成された、複数の光学素子、第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層、光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層、並びに、第２の導電層と接し、且つ第２の導電層の下流にある第５の導電層、を含む装置について開示する。
[0037] 本明細書では、以下を含むシステム、即ち、荷電粒子を生成するように構成された放射源、及び、荷電粒子を用いてサンプルの表面上に複数のプローブスポットを生成し、表面上のプローブスポットをスキャンするように構成された光学系、を含むシステムについて開示しており、光学系は、上記の装置の何れかを含む。
[0038] 一実施形態によれば、放射源は電子銃である。
[0039]荷電粒子の複数のビームを使用して荷電粒子ビーム検査を実行することができる装置を概略的に示しており、複数のビームの荷電粒子は、単一の放射源（「マルチビーム」装置）からのものである。 [0040]代替的なマルチビーム装置を概略的に示す。 [0041]代替的なマルチビーム装置を概略的に示す。 [0042]マルチビーム装置内の放射源変換ユニット内の２つの光学素子間のクロストークを概略的に示す。 [0043]図２Ａの断面Ａ−Ａに沿った断面図を概略的に示す。 [0044]一実施形態による、マルチビーム装置内の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0044]一実施形態による、マルチビーム装置内の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0044]一実施形態による、マルチビーム装置内の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0044]一実施形態による、マルチビーム装置内の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0044]一実施形態による、マルチビーム装置内の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0044]一実施形態による、マルチビーム装置内の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0045]図３Ｃ又は図３Ｄの断面Ｂ−Ｂに沿った断面図を概略的に示す。 [0046]一実施形態による、マルチビーム装置の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0046]一実施形態による、マルチビーム装置の放射源変換ユニットの部分を概略的に示す。 [0047]２つの図３Ｃの部分が積み重ねられている様子を概略的に示す。 [0048]放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、２つの部分のうちの一方が図３Ｈの部分であるという点を除いて、図４Ａの放射源変換ユニットと同様である。 [0049]３つの図３Ｃの部分が積み重ねられている様子を概略的に示す。 [0050]放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、３つの部分のうちの１つが図３Ｈの部分であるという点を除いて、図５Ａの放射源変換ユニットと同様である。 [0051]３つの図３Ｄの部分が積み重ねられている様子を概略的に示す。 [0052]放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、３つの部分のうちの１つが図３Ｉの部分であるという点を除いて、図６Ａの放射源変換ユニットと同様である。 [0053]互いに積み重ねられた３つの図３Ｃの部分、及び上流の図３Ｄの部分を含む放射源変換ユニットを概略的に示す。 [0054]放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、３つの部分のうちの１つが図３Ｈの部分であるという点を除いて、図７Ａの放射源変換ユニットと同様である。
[0055] サンプル（例えば、基板及びパターニングデバイス）を検査するための様々な技術がある。検査技術のうちの一種は、光学検査であり、この検査では、基板又はパターニングデバイスに光ビームを向け、光ビームとサンプルとの相互作用（例えば、散乱、反射、回折）を表す信号を記録する。別の種類の検査技術は荷電粒子ビーム検査であり、この検査では、サンプルに荷電粒子（例えば、電子）ビームを向け、荷電粒子とサンプルとの相互作用（例えば、二次放射及び後方散乱放射）を表す信号を記録する。
[0056] 荷電粒子ビーム検査で使用される荷電粒子の波長が光学検査で使用される光の波長よりも短いおかげで、荷電粒子ビーム検査は光学検査よりも高い解像度を有することがある。デバイス製造プロセスが進化するにつれて、基板及びパターニングデバイス上のパターンの寸法が益々小さくなったので、荷電粒子ビーム検査がより広く使用されるようになった。荷電粒子ビーム検査のスループットは、そこで使用される荷電粒子間の相互作用（例えば、クーロン効果）のせいで、比較的に低くなる。荷電粒子の複数のビームを使用してスループットを高めることができる。
[0057] 一例では、荷電粒子の複数のビームが、サンプル上の複数の領域を同時にスキャンすることができる。複数ビームのスキャンは、同期させることも又は独立させることもできる。複数の領域は、それらの間で重なり合うことがあり、又は、互いに分離していることもある。ビームとサンプルとの相互作用から生成される信号は、複数の検出器によって収集されることがある。検出器の数は、ビームの数より少ないことも、等しいことも、又は多いこともある。複数のビームは、個別に制御されるか、又は集合的に制御されることがある。
[0058] 荷電粒子の複数のビームは、サンプルの表面上に複数のプローブスポットを形成することがある。プローブスポットは、表面上の複数の領域を別々に又は同時にスキャンすることができる。各ビームの荷電粒子は、プローブスポットの位置から信号を生成することができる。信号の一例は、二次電子である。二次電子は通常、５０ｅＶ未満のエネルギーを有する。信号の別の例は、ビームの荷電粒子が電子である場合には、後方散乱電子である。後方散乱電子は通常、ビームの電子のランディングエネルギーに近いエネルギーを有する。プローブスポットの位置からの信号は、複数の検出器によって、別々に又は同時に収集されることがある。
[0059] 複数のビームは、それぞれ複数の放射源からのものであることも、又は単一の放射源からのものであることもある。ビームが複数の放射源からのものである場合、複数のカラムがスキャンしビームを表面上に集束させることがあり、また、ビームによって生成された信号は、それぞれカラム内の検出器によって検出されることがある。複数の放射源からのビームを使用した装置は、マルチカラム装置と呼ばれることがある。カラムは、独立であるか、又は多軸磁気若しくは電磁気複合対物レンズを共有することがある（米国特許第８，２９４，０９５号を参照。この特許の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）。マルチカラム装置によって生成されるプローブスポットは、３０〜５０ｍｍ程の距離だけ離れていることがある。
[0060] ビームが単一の放射源からのものである場合、放射源変換ユニットを使用して、単一の放射源の複数の虚像又は実像を形成することができる。それぞれの像及び単一の放射源は、ビーム（全てのビームレットが同一の放射源からのものであるので「ビームレット」とも呼ばれる）の放射器として捉えることができる。放射源変換ユニットは、単一の放射源からの荷電粒子を複数のビーム（「ビームレット」とも呼ばれる）に分割することができる複数の開口部を備えた導電層を有することがある。放射源変換ユニットは、ビームレットに影響を与えて単一の放射源の複数の虚像又は実像を形成することができる光学素子を有することがある。それぞれの像は、ビームレットのうちの１つを放射する放射源として捉えることができる。ビームレットは、マイクロメートルの距離だけ間隔をあけられることがある。投影系及び偏向スキャンユニットを有することがある単一のカラムを使用して、スキャンを行いサンプルの複数の領域上にビームレットを集束させることができる。ビームレットによって生成される信号は、単一のカラム内部の検出器の複数の検出素子によって、それぞれ検出することができる。単一の放射源からのビームを使用した装置は、マルチビーム装置と呼ばれることがある。
[0061] 単一の放射源の像を形成するためには、少なくとも２つの方法がある。第１の方法では、各光学素子は、１つのビームレットを集束させそれによって１つの実像を形成する、静電マイクロレンズを有する（例えば、米国特許第７，２４４，９４９号を参照。当該特許の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）。第２の方法では、各光学素子は、１つのビームレットを偏向させそれによって１つの虚像を形成する、静電マイクロ偏向器を有する（例えば、米国特許第６，９４３，３４９号、及び米国特許出願第１５／０６５，３４２号を参照。当該特許及び特許出願の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）。第２の方法における荷電粒子間の相互作用（例えば、クーロン効果）は、第１の方法におけるものよりも弱いことがある、というのも、実像はより高い電流密度を有するからである。
[0062] 図１Ａは、荷電粒子の複数のビームを使用して荷電粒子ビーム検査を実行することができる装置４００を概略的に示しており、複数のビームの荷電粒子は、単一の放射源（マルチビーム装置）からのものである。装置４００は、自由空間に荷電粒子を生成することができる放射源４０１を有する。一例では、荷電粒子は電子であり、放射源４０１は電子銃である。装置４００は、荷電粒子を用いてサンプル４０７の表面上に複数のプローブスポットを生成し、サンプル４０７の表面上のプローブスポットをスキャンすることができる、光学系４１９を有する。光学系４１９は、集光レンズ４０４と、集光レンズ４０４に対して上流又は下流にある主開口部４０５とを有することがある。本明細書で使用する場合、「構成要素Ａは構成要素Ｂに対して上流にある」という表現は、装置の通常動作において、荷電粒子のビームが、構成要素Ｂに到達する前に構成要素Ａに到達する、ということを意味する。本明細書で使用する場合、「構成要素Ｂは構成要素Ａに対して下流にある」という表現は、装置の通常動作において、荷電粒子のビームが、構成要素Ａに到達した後で構成要素Ｂに到達する、ということを意味する。光学系４１９は、放射源４０１の複数の虚像（例えば、虚像４０２及び４０３）を形成するように構成された放射源変換ユニット４１０を有する。虚像及び放射源４０１はそれぞれ、ビームレット（例えば、ビームレット４３１、４３２、及び４３３）の放射器として捉えることができる。放射源変換ユニット４１０は、放射源４０１からの荷電粒子を複数のビームレットに分割することができる複数の開口部を備えた導電層４１２と、ビームレットに影響を与えて放射源４０１の虚像を形成することができる光学素子４１１と、を有することがある。光学素子４１１は、ビームレットを偏向させるように構成されたマイクロ偏向器であることがある。ビームレットの電流は、導電層４１２の開口部のサイズ、又は集光レンズ４０４の焦点合わせ能力によって影響を受けることがある。光学系４１９は、複数のビームレットを集束させ、それによってサンプル４０７の表面上に複数のプローブスポットを形成するように構成された対物レンズ４０６を含む。放射源変換ユニット４１０は、プローブスポットの収差（例えば、像面湾曲及び非点収差）を低減又は除去するように構成されたマイクロ補償器を有することもある。
[0063] 図１Ｂは、代替的なマルチビーム装置を概略的に示す。集光レンズ４０４は、放射源４０１からの荷電粒子を平行化する。放射源変換ユニット４１０の光学素子４１１は、マイクロ補償器４１３を含むことがある。マイクロ補償器４１３は、マイクロ偏向器とは別個であることがあり、又は、マイクロ偏向器と一体化されていることがある。別個である場合、マイクロ補償器４１３はマイクロ偏向器の上流に配置されることがある。マイクロ補償器４１３は、集光レンズ４０４又は対物レンズ４０６の軸外収差（例えば、像面湾曲、非点収差、及び歪み）を補償するように構成される。軸外収差は、軸外の（即ち、装置の主光軸に沿っていない）ビームレットによって形成されるプローブスポットのサイズ又は位置に悪影響を与えることがある。対物レンズ４０６の軸外収差は、ビームレットの偏向によっても完全に除去されないことがある。マイクロ補償器４１３は、対物レンズ４０６の残留軸外収差（即ち、ビームレットの偏向によって除去することができない軸外収差の部分）、又はプローブスポットのサイズの不均一性を補償することができる。マイクロ補償器４１３の各々は、導電層４１２の開口部のうちの１つと整列している。マイクロ補償器４１３はそれぞれ、４つ以上の極を有することがある。ビームレットの電流は、導電層４１２の開口部のサイズ、及び／又は集光レンズ４０４の位置によって影響を受けることがある。
[0064] 図１Ｃは、代替的なマルチビーム装置を概略的に示す。放射源変換ユニット４１０の光学素子４１１は、事前屈曲マイクロ偏向器４１４を含むことがある。事前屈曲マイクロ偏向器４１４は、ビームレットが導電層４１２の開口部を通過する前に、ビームレットを曲げるように構成されたマイクロ偏向器である。
[0065] 単一の放射源からの荷電粒子の複数のビームを使用した装置についての更なる説明を、米国特許出願公開第２０１６／０２６８０９６号、第２０１６／０２８４５０５号、及び第２０１７／００２５２４３号、米国特許第９６０７８０５号、米国特許出願第１５／３６５，１４５号、第１５／２１３，７８１号、第１５／２１６，２５８号、及び第６２／４４０，４９３号、並びにＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１７／１５２２３号に見出すことができ、これらの開示内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0066] 放射源変換ユニット（例えば、図１Ａ、図１Ｂ、又は図１Ｃの放射源変換ユニット４１０）内の２つの光学素子（例えば、図１Ａ、図１Ｂ、又は図１Ｃのマイクロ偏向器又はマイクロ補償器）が互いに近くにある場合、それらの間にはクロストークが存在することがある。即ち、１つの光学素子によって引き起こされる電場が、別の光学素子のビームパスにまで延在することがあり、他の光学素子を伝搬するビームに影響を与えることがある。例えば、放射源変換ユニット４１０内のマイクロ偏向器は、電場によってビームレットを曲げることがあり、１つのマイクロ偏向器によって生成された電場は、隣のマイクロ偏向器のビームパスにまで延在することがあり、それによって、隣のマイクロ偏向器を通るビームレットを、隣のマイクロ偏向器によって生成された電場によって引き起こされる曲げに加えてある量だけ、曲げることになる。同様に、例えば、放射源変換ユニット４１０内のマイクロ補償器のうちの１つによって生成された電場（例えば、四極場又は丸レンズ場）は、隣のマイクロ補償器のビームパスにまで延在することがあり、それによって、隣のマイクロ補償器を通るビームレットに、隣のマイクロ補償器によって生成された電場によって引き起こされる影響に加えてある量だけ、影響を与えることがある。
[0067] 光学素子が互いにより近くにある場合（例えば、１つのウェーハ又はウェーハのスタックに統合されている場合）、クロストークはより深刻になる傾向がある。一例として、図２Ａは、ウェーハのスタック内に統合された２つの光学素子６１１と６１２との間のクロストークを概略的に示す。図２Ｂは、図２Ａの断面Ａ−Ａに沿った断面図を概略的に示す。光学素子６１１及び６１２は、絶縁層６１６に取り付けられる。光学素子６１１及び６１２の上流に（例えば、円形の形状の）開口部を備えた導電プレート６１７、又は光学素子６１１及び６１２の下流に（例えば、円形の形状の）開口部を備えた導電プレート６１８がある。光学素子６１１及び６１２は、円形の電極又は複数の極を有することがある。光学素子６１１が導電プレート６１７及び６１８の電位とは異なる電位に設定されると、電場が生成されて、光学素子６１１を通るビームパス６１３に沿って伝搬するビームレットに影響を与える（例えば、ビームレットの像面湾曲収差を補償する）。図２Ａ及び図２Ｂの等電位線６１５は、導電プレート６１７及び６１８並びに光学素子６１２が光学素子６１１の電位とは異なる同じ電位にあり、導電プレート６１７及び６１８の開口部が円形であり、光学素子６１１及び６１２が円形の電極を有する場合の、電場を表す。等電位線６１５の広範囲に渡る大きさによって示されるように、電場は、光学素子６１２を通るビームパス６１４にまで延在する。従って、光学素子６１２を通過するビームレットは、光学素子６１２が生成する電場のみならず、光学素子６１１が生成する電場によっても、影響を受けることがある、即ち、光学素子６１１及び６１２はクロストークを有する。
[0068] 図２Ｂに示すように、等電位線６１５は軸対称ではない、というのも、光学素子６１１を取り囲む構造が軸対称ではないからである。従って、光学素子６１１が生成する電場は、像面湾曲収差を補償する軸対称成分（丸レンズ場とも呼ばれる）だけでなく、偏向場及び非点収差補正場などの高次の回転対称成分も含む。高次成分は、光学素子６１１を通過するビームレットに収差を追加する。
[0069] 図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、一実施形態による、マルチビーム装置の放射源変換ユニットの部分７００を概略的に示す。部分７００は、第１の導電層７２０と第２の導電層７４０との間に挟まれた複数の光学素子７１０（例えば、マイクロ偏向器、マイクロレンズ、マイクロ非点収差補正器、マイクロ補償器）を有する。第１の導電層７２０及び第２の導電層７４０は、光学素子７１０と共に集合的にビームレットの経路（例えば、経路７０１、７０２、及び７０３）を形成する開口部を有する。部分７００は、光学素子７１０を収容する複数の穴を備えた第３の導電層７３０も有する。第３の導電層７３０は、第１の導電層７２０と第２の導電層７４０との間に延びる。第３の導電層７３０は、第１の導電層７２０、又は第２の導電層７４０、又はその両方に電気的に接続される。第３の導電層７３０は、光学素子７１０のうちの少なくとも２つの間に配置される、即ち、２つの光学素子７１０のビームパスが接する平面が、第３の導電層７３０と交差する。第３の導電層７３０の穴の間の壁は、光学素子７１０の間に静電遮蔽を提供することができる。部分７００は、電気絶縁層７５０を有する。電気絶縁層７５０は、光学素子７１０に物理的に接続される。例えば、電気絶縁層７５０は不連続な部分を有することがあり、それらの部分の各々は光学素子７１０のうちの１つに物理的に接続される。電気絶縁層７５０は、第１の導電層７２０、第２の導電層７４０、又は第３の導電層７３０に物理的に接続される。電気絶縁層７５０は、光学素子７１０に機械的支持を提供することができ、光学素子７１０を、第１の導電層７２０、第２の導電層７４０、及び第３の導電層７３０から電気的に絶縁することができる。第１の導電層７２０、第２の導電層７４０、及び第３の導電層７３０は、互いに電気的に遮蔽された空洞７６０を集合的に形成し、空洞７６０の各々は、光学素子７１０のうちの１つを収容する。空洞７６０は、円形の断面形状を有することがある。第１の導電層７２０、第２の導電層７４０、及び第３の導電層７３０は、外部の漂遊磁場からビームパスを磁気的に遮蔽するために、磁気伝導性であることがある。図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、電気絶縁層７５０は、光学素子７１０に対してそれぞれ上流及び下流に配置される。図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、第３の導電層７３０は、第１の導電層７２０及び第２の導電層７４０の両方に電気的に接続される。
[0070] 図３Ｃ及び図３Ｄはそれぞれ、一実施形態による、マルチビーム装置の放射源変換ユニットの部分７００を概略的に示す。図３Ｃに示す例は、電気絶縁層７５０が第３の導電層７３０と第１の導電層７２０との間に延在するという点を除いて、図３Ａの例と同じである。電気絶縁層７５０は、光学素子７１０から第１の導電層７２０を電気的に絶縁する。電気絶縁層７５０は、第１の導電層７２０を、第３の導電層７３０及び第２の導電層７４０からも電気的に絶縁することができる。電気絶縁層７５０は、電気絶縁層７５０を貫通する１つ又は複数の導電ビア７２３を有することがあり、導電ビア７２３は、第１の導電層７２０を第３の導電層７３０に電気的に接続する。電気絶縁層７５０は、例えば１００ミクロン未満、５０ミクロン未満、又は１０ミクロン未満など、非常に薄いことがある。電気絶縁層７５０は、酸化物、窒化物、又は何れかの他の適切な材料であることがある。
[0071] 図３Ｄに示す例は、電気絶縁層７５０が第３の導電層７３０と第２の導電層７４０との間に延在するという点を除いて、図３Ｂの例と同じである。電気絶縁層７５０は、光学素子７１０から第２の導電層７４０を電気的に絶縁する。電気絶縁層７５０は、第２の導電層７４０を、第３の導電層７３０及び第１の導電層７２０からも絶縁することができる。電気絶縁層７５０は、電気絶縁層７５０を貫通する１つ又は複数の導電ビア７２３を有することがあり、それにより、１つ又は複数の導電ビア７２３によって第２の導電層７４０を第３の導電層７３０に電気的に接続し、導電ビア７２３は、第２の導電層７４０を第３の導電層７３０に電気的に接続する。電気絶縁層７５０は、例えば１００ミクロン未満、５０ミクロン未満、又は１０ミクロン未満など、非常に薄いことがある。電気絶縁層７５０は、酸化物、窒化物、又は何れかの他の適切な材料であることがある。
[0072] 図３Ｅ及び図３Ｆはそれぞれ、一実施形態による、マルチビーム装置の放射源変換ユニットの部分７００を概略的に示す。図３Ｅ及び図３Ｆに示す例は、電気絶縁層７５０が、空洞７６０の各々を囲む導電ビア７２３を有し、導電ビア７２３は第３の導電層７３０を、第１の導電層７２０又は第２の導電層７４０に電気的に接続する、という点を除いて、それぞれ図３Ｃ及び図３Ｄの例と同じである。図３Ｇは、図３Ｃ又は図３Ｄの断面Ｂ−Ｂに沿った断面図を概略的に示す。
[0073] 図３Ｈは、一実施形態による、マルチビーム装置の放射源変換ユニットの部分７００を概略的に示す。図３Ｈに示す例は、部分７００が、第１の導電層７２０の上流に第４の導電層７２１を追加で有することを除いて、図３Ｃの例と同じである。第４の導電層７２１は、第１の導電層７２０に直接的に接合されることがある。第４の導電層７２１及び第１の導電層７２０は、同じ材料を有することがある。第４の導電層７２１は、開口部における荷電粒子の散乱を低減するために側壁が細くなっている開口部を有する。側壁を細くするために、図３Ｈに示すように、開口部は上下逆さの漏斗状又は座ぐり形状を有することがある。
[0074] 図３Ｉは、一実施形態による、マルチビーム装置の放射源変換ユニットの部分７００を概略的に示す。図３Ｉに示す例は、部分７００が、第２の導電層７４０の下流に第５の導電層７４１を追加で有することを除いて、図３Ｄの例と同じである。第５の導電層７４１は、第２の導電層７４０に直接的に接合されることがある。第５の導電層７４１及び第２の導電層７４０は、同じ材料を有することがある。第５の導電層７４１は、開口部における荷電粒子の散乱を低減するために側壁が細くなっている開口部を有する。側壁を細くするために、図３Ｉに示すように、開口部は上下逆さの漏斗状又は座ぐり形状を有することがある。
[0075] 第１の導電層７２０、第３の導電層７３０、及び第２の導電層７４０に適した材料は、半導体（例えば、シリコン）及び金属（例えば、金）を含むことがある。第１の導電層７２０、第３の導電層７３０、及び第２の導電層７４０は、必ずしも同じ材料を有するとは限らない。第１の導電層７２０、第２の導電層７４０、第３の導電層７３０は、それぞれ、半導体ウェーハ、金属（例えば、金）コーティングを有する半導体ウェーハ、又は金属（例えば、金）コーティングを有する誘電体プレートから作製することができる。光学素子７１０は、半導体ウェーハから作製することができる。光学素子７１０及び第３の導電層７３０は、同じ半導体ウェーハ、金属（例えば、金）コーティングを有する同じ半導体ウェーハ、又は金属（例えば、金）コーティングを有する同じ誘電体プレートから作製することができる。図３Ａ〜図３Ｉに示した放射源変換ユニットは、光学素子７１０のクロストーク及び電界分布の変形を低減又は除去するのに役立つことがある。
[0076] 放射源変換ユニットは、互いに積み重ねられた図３Ａ〜図３Ｉの部分７００を有することがある。例えば、図４Ａは、互いに積み重ねられた図３Ｃの２つの部分８１０及び８２０を含む放射源変換ユニットを概略的に示す。積層体の上流にある部分８１０の第２の導電層７４０と、積層体の下流にある部分８２０の第１の導電層７２０とは、単一の層として結合させることができる。部分８１０内の光学素子７１０はマイクロ偏向器であり得る。部分８２０内の光学素子７１０は、マイクロ補償器であることがあり、これは、マイクロレンズ及びマイクロ非点収差補正器を含むことがある。代替的に、同じ経路に沿った光学素子７１０は、マイクロ補償器として集合的に働くことがある。部分８２０の第２の導電層７４０内の開口部、又は部分８１０の第１の導電層７２０内の開口部は、図１Ａ、図１Ｂ、又は図１Ｃの導電層４１２内の開口部として働くことができる。開口部の側壁は、開口部における荷電粒子の散乱を低減するために細くなっていることがある。側壁を細くするために、図４Ａに示すように、開口部は上下逆さの漏斗状又は座ぐり形状を有することがある。
[0077] 図４Ｂは、放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、部分８１０が図３Ｈの部分であるという点を除いて、図４Ａの放射源変換ユニットと同様である。
[0078] 図５Ａは、互いに積み重ねられた図３Ｃの３つの部分９１０、９２０、及び９３０を含む放射源変換ユニットを概略的に示す。積層体の上流にある部分９１０の第２の導電層７４０と、積層体の中央にある部分９２０の第１の導電層７２０とは、単一の層として結合させることができる。積層体の中央にある部分９２０の第２の導電層７４０と、積層体の下流にある部分９３０の第１の導電層７２０とは、単一の層として結合させることができる。部分９１０及び９２０内の光学素子７１０は、マイクロ補償器、マイクロレンズ、及びマイクロ非点収差補正器であり得る。部分９３０内の光学素子７１０は、マイクロ偏向器とすることができる。部分９１０の第１の導電層７２０内の開口部は、図１Ｂ又は図１Ｃの導電層４１２内の開口部として働くことができる。開口部の側壁は、開口部における荷電粒子の散乱を低減するために細くなっていることがある。側壁を細くするために、図５Ａに示すように、開口部は上下逆さの漏斗状又は座ぐり形状を有することがある。
[0079] 図５Ｂは、放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、部分９１０が図３Ｈの部分であるという点を除いて、図５Ａの放射源変換ユニットと同様である。
[0080] 図６Ａは、互いに積み重ねられた図３Ｄの３つの部分９１０、９２０、及び９３０を含む放射源変換ユニットを概略的に示す。積層体の上流にある部分９１０の第２の導電層７４０と、積層体の中央にある部分９２０の第１の導電層７２０とは、単一の層として結合させることができる。積層体の中央にある部分９２０の第２の導電層７４０と、積層体の下流にある部分９３０の第１の導電層７２０とは、単一の層として結合させることができる。部分９１０及び９２０内の光学素子７１０は、マイクロ補償器、マイクロレンズ、及びマイクロ非点収差補正器であり得る。部分９３０内の光学素子７１０は、マイクロ偏向器とすることができる。部分９１０の第１の導電層７２０内の開口部は、図１Ｂ又は図１Ｃの導電層４１２内の開口部として働くことができる。開口部の側壁は、開口部における荷電粒子の散乱を低減するために細くなっていることがある。側壁を細くするために、図６Ａに示すように、開口部は上下逆さの漏斗状又は座ぐり形状を有することがある。
[0081] 図６Ｂは、放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、部分９３０が図３Ｉの部分であるという点を除いて、図６Ａの放射源変換ユニットと同様である。
[0082] 図７Ａは、互いに積み重ねられた図３Ｃの３つの部分９１０、９２０、及び９３０（即ち、図５Ａの構造）、並びに部分９１０、９２０、及び９３０の積層体の上流にある図３Ｄの部分９４０、を含む放射源変換ユニットを概略的に示す。部分９１０及び９２０内の光学素子７１０は、マイクロ補償器、マイクロレンズ、及びマイクロ非点収差補正器であり得る。部分９３０内の光学素子７１０は、マイクロ偏向器とすることができる。部分９１０の第１の導電層７２０内の開口部は、図１Ｃの導電層４１２内の開口部として働くことができる。開口部の側壁は、開口部における荷電粒子の散乱を低減するために細くなっていることがある。側壁を細くするために、図６Ａに示すように、開口部は上下逆さの漏斗状を有することがある。部分９４０内の光学素子７１０は、事前屈曲マイクロ偏向器であり得る。部分９４０の第１の導電層７２０内の開口部の側壁は、開口部における荷電粒子の散乱を低減するために細くなっていることがある。側壁を細くするために、開口部は上下逆さの漏斗状又は座ぐり形状を有することがある。
[0083] 図７Ｂは、放射源変換ユニットの別の例を示しており、これは、部分９１０が図３Ｈの部分であるという点を除いて、図７Ａの放射源変換ユニットと同様である。
[0084] 上記の開示は、マルチビーム装置（即ち、荷電粒子の複数のビームを使用した荷電粒子ビーム検査を実行できる装置。複数ビームの荷電粒子は、単一の放射源からのものである）に関してなされたが、実施形態は、マルチカラム装置（即ち、荷電粒子の複数のビームを使用した荷電粒子ビーム検査を実行できる装置。荷電粒子の複数ビームは、複数の放射源から生成される）においても適用可能であり得る。マルチカラム装置の更なる説明は、米国特許第８，２９４，０９５号に見出すことができ、当該特許の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0085] 実施形態は、以下の条項を使用して更に説明することができる。
条項１．
装置であって
第１の導電層と、
第２の導電層と、
第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を与えるように構成された、複数の光学素子と、
第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層と、
光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層と、を含む装置。
条項２．
第３の導電層は複数の穴を含み、穴は光学素子を収容する、条項１に記載の装置。
条項３．
光学素子は第３の導電層から電気的に絶縁される、条項１〜２の何れか一項に記載の装置。
条項４．
第３の導電層は、第１の導電層、第２の導電層、又はその両方に電気的に接続される、条項１〜３の何れか一項に記載の装置。
条項５．
第１の導電層及び第２の導電層は開口部を含み、開口部及び光学素子は、荷電粒子の複数のビームの経路を集合的に形成する、条項１〜４の何れか一項に記載の装置。
条項６．
開口部は上下逆さの漏斗状、又は座ぐり形状を有する、条項５に記載の装置。
条項７．
第３の導電層は、光学素子のうちの少なくとも２つの間に配置される、条項１〜６の何れか一項に記載の装置。
条項８．
第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層は、光学素子を収容する空洞を集合的に形成し、空洞は光学素子を互いに電気的に遮蔽するように構成される、条項１〜７の何れか一項に記載の装置。
条項９．
電気絶縁層は不連続な部分を含み、それらの部分の各々は光学素子のうちの１つと物理的に接続される、条項１〜８の何れか一項に記載の装置。
条項１０．
電気絶縁層は、第１の導電層、第２の導電層、又は第３の導電層に物理的に接続される、条項１〜９の何れか一項に記載の装置。
条項１１．
電気絶縁層は、光学素子に機械的支持を提供するように構成される、条項１〜１０の何れか一項に記載の装置。
条項１２．
電気絶縁層は、光学素子に対して上流に配置される、条項１〜１１の何れか一項に記載の装置。
条項１３．
電気絶縁層は、光学素子に対して下流に配置される、条項１〜１２の何れか一項に記載の装置。
条項１４．
電気絶縁層は、第３の導電層と第１の導電層との間に延びる、条項１〜１３の何れか一項に記載の装置。
条項１５．
電気絶縁層は、第１の導電層を、第３の導電層、第２の導電層、及び光学素子から絶縁する、条項１４に記載の装置。
条項１６．
電気絶縁層は、電気絶縁層を貫通する導電ビアを含み、この導電ビアは、第１の導電層を第３の導電層に電気的に接続する、条項１４に記載の装置。
条項１７．
導電ビアは、第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層によって形成され且つ光学素子のうちの１つを収容する空洞を囲む、条項１６に記載の装置。
条項１８．
電気絶縁層は、第３の導電層と第２の導電層との間に延びる、条項１〜１３の何れか一項に記載の装置。
条項１９．
電気絶縁層は、第２の導電層を、第３の導電層、第１の導電層、及び光学素子から絶縁する、条項１８に記載の装置。
条項２０．
電気絶縁層は、電気絶縁層を貫通する導電ビアを含み、この導電ビアは第２の導電層を第３の導電層に電気的に接続する、条項１８に記載の装置。
条項２１．
導電ビアは、第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層によって形成され且つ光学素子のうちの１つを収容する空洞を囲む、条項２０に記載の装置。
条項２２．
第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層は、半導体又は金属を含む、条項１〜２１の何れか一項に記載の装置。
条項２３．
光学素子は、レンズ、非点収差補正器、偏向器、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、条項１〜２２の何れか一項に記載の装置。
条項２４．
光学素子は、丸レンズ静電場、静電双極子場、及び静電四極場からなる群から選択される電場を生成するように構成される、条項１〜２３の何れか一項に記載の装置。
条項２５．
光学素子のうちの少なくとも１つは複数の極を含む、条項１〜２４の何れか一項に記載の装置。
条項２６．
第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層は、光学素子のクロストーク又は電界分布の変形を低減するように構成される、条項１〜２５の何れか一項に記載の装置。
条項２７．
ビームとサンプルとの相互作用から生成される信号を捕捉するように構成される検出器を更に含む、条項１〜２６の何れか一項に記載の装置。
条項２８．
信号は、二次電子若しくは後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、又はカソードルミネセンスを含む、条項２７に記載の装置。
条項２９．
荷電粒子は電子を含む、条項１〜２８の何れか一項に記載の装置。
条項３０．
装置であって、
第１の導電層と、
第２の導電層と、
第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を与えるように構成された、複数の光学素子と、
第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層と、
光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層と、を含み、
電気絶縁層は、第３の導電層と第１の導電層との間、又は第３の導電層と第２の導電層との間に延びる、装置。
条項３１．
装置であって、
第１の導電層と、
第２の導電層と、
第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を与えるように構成された、複数の光学素子と、
第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層と、
光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層と、
第１の導電層と接触し且つ第１の導電層の上流にある、第４の導電層と、を含む装置。
条項３２．
装置であって、
第１の導電層と、
第２の導電層と、
第１の導電層と第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を与えるように構成された、複数の光学素子と、
第１の導電層と第２の導電層との間の第３の導電層と、
光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、光学素子を第１の導電層及び第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層と、
第２の導電層と接触し且つ第２の導電層の下流にある、第５の導電層と、を含む装置。
条項３３．
システムであって、
荷電粒子を生成するように構成された放射源と、
荷電粒子を用いてサンプルの表面上に複数のプローブスポットを生成し、表面上のプローブスポットをスキャンするように構成された光学系と、を含み、光学系は、条項１〜３２の何れか一項に記載の装置を含む、システム。
条項３４．
放射源は電子銃である、条項３３に記載のシステム。
[0086] 本明細書で開示した概念は、シリコンウェーハ、又はガラス上のクロムなどのパターニングデバイス、などのサンプルの検査に使用することができるが、開示した概念は、何れかの種類のサンプル、例えば、シリコンウェーハ以外の基板の検査、に使用することができることを理解されたい。
[0087] 上記の説明は、限定するものではなく、例示することを意図している。従って、当業者には、以下に記載する特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されたように修正を加えることができることが、明らかであろう。

Claims (15)

  1. 装置であって、
    第１の導電層と、
    第２の導電層と、
    前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の複数の光学素子であって、荷電粒子の複数のビームに影響を与えるように構成された、複数の光学素子と、
    前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の第３の導電層と、
    前記光学素子に物理的に接続された電気絶縁層であって、前記光学素子を前記第１の導電層及び前記第２の導電層から電気的に絶縁するように構成された、電気絶縁層と、を含む、装置。
  2. 前記第３の導電層は複数の穴を含み、前記穴は前記光学素子を収容する、請求項１に記載の装置。
  3. 前記光学素子は前記第３の導電層から電気的に絶縁される、請求項１に記載の装置。
  4. 前記第３の導電層は、前記第１の導電層、前記第２の導電層、又はその両方に電気的に接続される、請求項１に記載の装置。
  5. 前記第１の導電層及び前記第２の導電層は開口部を含み、前記開口部及び前記光学素子は、荷電粒子の前記複数のビームの経路を集合的に形成する、請求項１に記載の装置。
  6. 前記開口部は上下逆さの漏斗状、又は座ぐり形状を有する、請求項５に記載の装置。
  7. 前記第３の導電層は、前記光学素子のうちの少なくとも２つの間に配置される、請求項１に記載の装置。
  8. 前記第１の導電層、前記第２の導電層、及び前記第３の導電層は、前記光学素子を収容する空洞を集合的に形成し、前記空洞は前記光学素子を互いに電気的に遮蔽するように構成される、請求項１に記載の装置。
  9. 前記電気絶縁層は不連続な部分を含み、それらの部分の各々は前記光学素子のうちの１つに物理的に接続される、請求項１に記載の装置。
  10. 前記電気絶縁層は、前記第１の導電層、前記第２の導電層、又は前記第３の導電層に物理的に接続される、請求項１に記載の装置。
  11. 前記電気絶縁層は、前記光学素子に機械的支持を提供するように構成される、請求項１に記載の装置。
  12. 前記電気絶縁層は、前記光学素子に対して上流に配置される、請求項１に記載の装置。
  13. 前記電気絶縁層は、前記光学素子に対して下流に配置される、請求項１に記載の装置。
  14. 前記電気絶縁層は、前記第３の導電層と前記第１の導電層との間に延び、及び／又は、
    前記電気絶縁層は、前記第１の導電層を、前記第３の導電層、前記第２の導電層、及び前記光学素子から絶縁する、請求項１に記載の装置。
  15. 前記電気絶縁層は、前記第３の導電層と前記第２の導電層との間に延びる、請求項１に記載の装置。
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