JP2020535587A - 荷電粒子ビーム検査のためのサンプルの予備帯電方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本明細書では、装置であって、装置の一次ビーム軸に沿って荷電粒子ビームを放出するように構成された荷電粒子放射源と、一次ビーム軸の周囲にビームを集中させるように構成された集光レンズと、開口と、第一多極レンズと、第二多極レンズとを備え、第一多極レンズが、集光レンズに対して下流側に位置し、及び第二多極レンズに対して上流側に位置し、第二多極レンズが、第一多極レンズに対して下流側に位置し、及び開口に対して上流側に位置する、装置が開示される。【選択図】 図２Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年９月２９日に出願された米国特許出願公開第６２／５６６，１５３号の優先権を主張するものであり、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

[0001] 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において使用されるウェーハ及びマスクなどのサンプルを検査（例えば、観察、測定、及び撮像）するための方法及び装置に関する。

[0002] デバイス製造プロセスは、所望のパターンを基板上に付与することを含んでもよい。所望のパターンを生成するために、代替的にマスク又はレチクルと呼ばれる、パターニングデバイスを使用してもよい。このパターンは、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、１つのダイの一部又はいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は、一般的に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。単一の基板は、連続して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んでもよい。この転写にリソグラフィ装置を使用してもよい。１つのタイプのリソグラフィ装置は、各ターゲット部分が、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって照射される、いわゆるステッパである。別のタイプのリソグラフィ装置は、基板を所与の方向に平行又は逆平行に同期的に走査しながらパターンをこの方向に放射ビームで走査することによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナである。パターンを基板上にインプリントすることによって、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。

[0003] 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、ベークなど）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デバイス製造プロセスにおいて使用されるパターニングデバイスなどの、サンプルが検査されてもよく、この検査では、サンプルの１つ又は複数のパラメータが測定されてもよい。１つ又は複数のパラメータは、例えば、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、意図したパターンの設計の対応するエッジとの間の距離である、エッジ配置誤差（ＥＰＥ）を含んでもよい。また、検査では、パターン欠陥（例えば、接続不良又は分離不良）及び招かれざる粒子が見つかることがある。

[0004] デバイス製造プロセスにおいて使用される基板及びパターニングデバイスの検査は、歩留まりを向上させるのに役立つことができる。検査から得られた情報は、欠陥を特定するために、又はデバイス製造プロセスを調整するために使用することができる。

[0005] 本明細書では、装置であって、装置の一次ビーム軸に沿って荷電粒子ビームを放出するように構成された荷電粒子放射源と、一次ビーム軸の周囲にビームを集中させるように構成された集光レンズと、開口と、第一多極レンズと、第二多極レンズとを備え、第一多極レンズが、集光レンズに対して下流側に位置し、及び第二多極レンズに対して上流側に位置し、第二多極レンズが、第一多極レンズに対して下流側に位置し、及び開口に対して上流側に位置する、装置が開示される。

[0006] 実施形態によれば、装置は、サンプルに対してビームを走査するように構成された走査偏向器をさらに備える。

[0007] 実施形態によれば、装置は、サンプル上にビームの焦点を合わせるように構成された対物レンズをさらに備える。

[0008] 実施形態によれば、装置は、第三多極レンズと第四多極レンズとをさらに備え、第三多極レンズが開口に対して下流側に位置し、第四多極レンズが第三多極レンズに対して下流側に位置する。

[0009] 実施形態によれば、第一多極レンズ及び第二多極レンズは、静電レンズである。

[0010] 実施形態によれば、第一多極レンズ及び第二多極レンズは各々、少なくとも４つの極を有する。

[0011] 実施形態によれば、極は各々、リングのセクションの断面形状を有する。

[0012] 実施形態によれば、極は各々、角柱状又は円筒状である。

[0013] 実施形態によれば、極の各々は、その近隣の極からギャップによって又は誘電体によって分離される。

[0014] 実施形態によれば、極は、極に異なる電圧が印加されるように構成される。

[0015] 実施形態によれば、第一多極レンズは、ビームを第一方向に引き伸ばし及びビームを第二方向に圧縮するように構成される。第二多極レンズは、ビームを第二方向に引き伸ばし及びビームを第一方向に圧縮するように構成される。

[0016] 本明細書では、荷電粒子ビームを、サンプルを予備帯電させるのに好適な第一形態に設定することと、第一形態にある荷電粒子ビームを使用してサンプルのエリアを予備帯電させることと、荷電粒子ビームを、サンプルを撮像するのに好適な第二形態に設定することと、第二形態にある荷電粒子ビームを使用してエリアを撮像することとを含む方法が開示される。

[0017] 実施形態によれば、荷電粒子ビームが、装置であって、装置の一次ビーム軸に沿って荷電粒子ビームを放出するように構成された荷電粒子放射源と、一次ビーム軸の周囲にビームを集中させるように構成された集光レンズと、開口と、第一多極レンズと、第二多極レンズとを備え、第一多極レンズが、集光レンズに対して下流側に位置し、及び第二多極レンズに対して上流側に位置し、第二多極レンズが、第一多極レンズに対して下流側に位置し、及び開口に対して上流側に位置する、装置において生成される。

[0018] 実施形態によれば、ビームを第一形態に設定することは、第一多極レンズ及び第二多極レンズに通電することを含む。

[0019] 実施形態によれば、ビームを第二形態に設定することは、第一多極レンズ及び第二多極レンズの少なくとも一方への通電を停止することを含む。

[0020] 実施形態によれば、装置は、第三多極レンズと第四多極レンズとをさらに備え、第三多極レンズが開口に対して下流側に位置し、第四多極レンズが第三多極レンズに対して下流側に位置する。

[0021] 実施形態によれば、ビームを第一形態に設定することは、第三多極レンズ及び第四多極レンズに通電することを含む。

[0022] 実施形態によれば、ビームを第二形態に設定することは、第三多極レンズ及び第四多極レンズの少なくとも一方への通電を停止することを含む。

[0023] 本明細書では、そこに記録された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令が、コンピュータによって実行されたときに、上記方法の何れかを実施する、コンピュータプログラム製品が開示される。

[0024]図１は、荷電粒子ビーム検査を実行できる装置を概略的に示す。 [0025]図２Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用され得る、荷電粒子ビーム検査を実行できる装置を概略的に示す。 [0026]図２Ｂは、２つの多極レンズへの通電がなされた状態の図２Ａの装置を概略的に示す。 [0027]図３は、図２Ａ及び図２Ｂの装置における多極レンズの例としての四極レンズの断面を概略的に示す。 [0028]図４は、図２Ｂの装置における開口（左パネル）及びサンプル（右パネル）でのビームの断面形状の例を概略的に示す。 [0029]図５Ａは、図２Ａ及び図２Ｂの装置における多極レンズの例としての別の四極レンズの上面図を概略的に示す。 [0030]図５Ｂは、図５Ａの四極レンズの断面図を概略的に示す。 [0031]図６Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用される荷電粒子ビーム検査を概略的に示す。 [0032]図６Ｂは、図６Ａでの予備帯電用のスポット及び撮像用のプローブスポットの交互走査において、プローブスポットの経路を示さずにスポットの経路を示す。 [0033]図６Ｃは、図６Ａでの予備帯電用のスポット及び撮像用のプローブスポットの交互走査において、スポットの経路を示さずにプローブスポットの経路を示す。 [0034]図７Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用される荷電粒子ビーム検査を概略的に示す。 [0035]図７Ｂは、図７Ａでの予備帯電用のスポット及び撮像用のプローブスポットの交互走査において、プローブスポットの経路を示さずにスポットの経路を示す。 [0036]図７Ｃは、図７Ａでの予備帯電用のスポット及び撮像用のプローブスポットの交互走査において、スポットの経路を示さずにプローブスポットの経路を示す。 [0037]図８Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用される荷電粒子ビーム検査を概略的に示す。 [0038]図８Ｂは、図８Ａでの予備帯電用のスポット及び撮像用のプローブスポットの交互走査において、プローブスポットの経路を示さずにスポットの経路を示す。 [0039]図８Ｃは、図８Ａでの予備帯電用のスポット及び撮像用のプローブスポットの交互走査において、スポットの経路を示さずにプローブスポットの経路を示す。 [0040]図９は、実施形態による、荷電粒子ビーム検査のための方法のフローチャートを概略的に示す。

[0041] サンプル（例えば、基板及びパターニングデバイス）を検査するのに、様々な技術がある。１つの種類の検査技術は、光ビームが基板又はパターニングデバイスへ誘導され、及び光ビームとサンプルとの相互作用（例えば、散乱、反射、回折）を表す信号が記録される、光学検査である、別の種類の検査技術は、荷電粒子（例えば、電子）ビームがサンプルへ誘導され、及び荷電粒子とサンプルとの相互作用（例えば、二次放出及び後方散乱放出）を表す信号が記録される、荷電粒子ビーム検査である。

[0042] 図１は、荷電粒子ビーム検査を実行できる装置１００を概略的に示す。装置１００は、自由空間内に荷電粒子を生成できる放射源１０、ビーム抽出電極１１、集光レンズ１２、ビームブランキング偏向器１３、開口１４、走査偏向器１５、及び対物レンズ１６などの、荷電粒子ビームを生成及び制御するように構成されたコンポーネントを含んでもよい。装置１００は、Ｅ×Ｂ荷電粒子迂回デバイス１７、信号検出器２１などの、荷電粒子ビームとサンプルとの相互作用を表す信号を検出するように構成されたコンポーネントを含んでもよい。装置１００はまた、信号を処理するように又は他のコンポーネントを制御するように構成された、プロセッサなどの、コンポーネントを含んでもよい。

[0043] 検査プロセスの例では、荷電粒子ビーム１８は、ステージ３０上に位置決めされたサンプル９（例えば、ウェーハ又はマスク）へ誘導される。ビーム１８とサンプル９との相互作用を表す信号２０は、Ｅ×Ｂ荷電粒子迂回デバイス１７によって信号検出器２１に案内される。プロセッサは、ステージ３０を移動させるか、又はビーム１８に走査させてもよい。

[0044] 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ので、荷電粒子ビーム検査では、光学検査よりも分解能が高くなる可能性がある。デバイス製造プロセスが進歩するにつれて、基板及びパターニングデバイス上のパターンの寸法がますます小さくなるので、荷電粒子ビーム検査がより広く用いられるようになる。

[0045] 荷電粒子ビーム検査では、領域内のある特定のフィーチャ（例えば、電位コントラスト欠陥）をより良好に明らかにするために、領域が撮像される前にサンプルの領域に電荷が印加されてもよい。撮像前に電荷を印加するプロセスは、予備帯電と呼ばれることがある。予備帯電は、領域内の不均一な電荷分布がもたらす撮像への悪影響を低減し得るか、又は、領域内のフィーチャ間の電荷との相互作用の差異を利用することでコントラストを向上させ得る。

[0046] 予備帯電は、少なくとも２つの技術、すなわち、フラッディングと予備走査とによって実現することができる。フラッディング技術では、比較的大量の電荷を与えて領域を帯電させるために、別個の電荷放射源（時には「フラッドガン」とも呼ばれる）が使用される。領域が電荷で満たされた後に、領域を撮像するために荷電粒子ビームが使用される。サンプルはフラッディング中に移動し得る。フラッディングは数分程度の時間にわたって続く場合がある。フラッディングから撮像に切り替えるのに数秒かかる場合がある。比較的長いフラッディング時間によって、検査のスループットが低下する。

[0047] 予備走査技術では、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用される。予備帯電と撮像の両方に同じ荷電粒子ビームを使用することによって、予備帯電の精密な制御が可能となる。撮像に好適な異なる形態にある同じビームが領域にわたって走査される前に、予備帯電に好適な形態にある荷電粒子ビームがその領域にわたって走査されてもよい。

[0048] これらの形態間の切り替えは、比較的高速でなければならない。しかしながら、予備帯電のために（例えば、銅配線における薄い空隙を明らかにするために）撮像よりもはるかに高いビーム電流密度が必要とされる場合に、これらの形態間の素早い切り替えが困難である場合がある。ビームの電流は、開口を通るビームの電流密度を増加させることによって増加し得る。基本的に、開口サイズを変化させることなく、より高い電流密度によって、単位時間当たりにより多くの電荷が開口を通過する。集光レンズ（例えば、図１の集光レンズ１２）の強度を増加させることによって又は開口の手前に別の静電円形レンズを追加することによって電流密度を増加させてもよい。

[0049] 集光レンズは磁気レンズであってもよい。磁気レンズの強度を増加させるために、磁気レンズ内の磁石の励磁電流を変化させなければならない。励磁電流を変化させるには時間がかかり、励磁電流の大きさを精密に制御することは困難である場合がある。加えて、励磁電流の関数としての磁気レンズの強度は、ヒステリシスを有する。

[0050] 集光レンズは、静電円形レンズであってもよい。静電円形レンズの強度を増加させるために、静電円形レンズに印加される電圧を増加させなければならない。電圧の大きさ（例えば、＞１０００Ｖ）を変化させることは、予備帯電用の形態と撮像用の形態とを切り替えるのに必要であり得るが、そのような変化は時間がかかる場合がある。

[0051] 図２Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用され得る、荷電粒子ビーム検査を実行できる装置２０００を概略的に示す。装置２０００は、荷電粒子放射源２００１と、集光レンズ２００２と、開口２００７とを有する。放射源２００１は、装置２０００の一次ビーム軸２０１０に沿って荷電粒子ビームを放出するように構成される。集光レンズ２００２は、一次ビーム軸２０１０の周囲にビームを集中させるように構成される。集光レンズ２００２の強度を増加させることによって、開口２００７を通るビームの電流密度が増加する。装置２０００はまた、第一多極レンズ２００３と第二多極レンズ２００４とを有する。第一多極レンズ２００３は、集光レンズ２００２に対して下流側に位置し、及び第二多極レンズ２００４に対して上流側に位置する。第二多極レンズ２００４は、第一多極レンズ２００３に対して下流側に位置し、及び開口２００７に対して上流側に位置する。本明細書で使用される「コンポーネントＡがコンポーネントＢに対して上流側に位置する」という表現は、装置の通常動作において、荷電粒子ビームが、コンポーネントＢに達する前にコンポーネントＡに達することを意味する。本明細書で使用される「コンポーネントＢがコンポーネントＡに対して下流側に位置する」という表現は、装置の通常動作において、荷電粒子ビームが、コンポーネントＡに達した後にコンポーネントＢに達することを意味する。装置２０００は、サンプル２０３０に対してビームを走査するように構成された走査偏向器２００８と、サンプル２０３０上にビームの焦点を合わせるように構成された対物レンズ２００９とをさらに含んでもよい。装置２０００は、任意選択的に、第三多極レンズ２００５と第四多極レンズ２００６とをさらに含んでもよい。第三多極レンズ２００５は、開口２００７に対して下流側に位置する。第四多極レンズ２００６は、第三多極レンズ２００５に対して下流側に位置する。図２Ａに示す装置２０００では、第一多極レンズ２００３又は第二多極レンズ２００４への通電がなされていない。ビームの外形輪郭２０４１は、ビームのごく一部分のみが開口２００７を通過することを示す。その部分は外形輪郭２０４２を有する。図２Ｂに示す装置２０００では、第一多極レンズ２００３及び第二多極レンズ２００４への通電がなされ、これによって、ビームのより大きな部分が開口２００７を通過する。そのビームは外形輪郭２０４３を有する。第三多極レンズ２００５及び第四多極レンズ２００６は、ビームを予備帯電用の形態に又は撮像用の形態に成形するために使用されてもよい。

[0052] 装置２０００における多極レンズ２００３〜２００６は、静電レンズであってもよい。実施形態では、多極レンズ２００３〜２００６は各々、少なくとも４つの極を有する。例えば、多極レンズ２００３〜２００６は、四極レンズであってもよい。図３は、多極レンズ２００３〜２００６の例としての四極レンズの断面を概略的に示す。四極レンズは、４つの極３００１〜３００４を有する。極３００１〜３００４は各々、リングのセクションの断面形状を有してもよい。極３００１〜３００４の各々は、その近隣の極からギャップによって又は誘電体によって分離されてもよい。極３００１及び３００３は互いに対向して配置される。極３００２及び３００４は互いに対向して配置される。使用時に、極３００１及び３００３には正電圧が印加され、極３００２及び３００４には負電圧が印加され、正電圧及び負電圧は同じ絶対値を有する。荷電粒子が負電荷を帯びる（例えば、荷電粒子が電子である）と仮定すると、ビームは、極３００１と３００３を結ぶ線に沿って引き伸ばされ、及び極３００２と３００４を結ぶ線に沿って圧縮される。つまり、四極レンズによって、ビームが長円形断面３９９９を有する。例えば、第一多極レンズ２００３は、第一方向に沿ってビームを引き伸ばし、及び第一方向とは異なる（例えば、第一方向に直交する）、第二方向に沿ってビームを圧縮する。第二多極レンズ２００４は、第二方向に沿ってビームを引き伸ばし、及び第一方向に沿ってビームを圧縮してもよい。

[0053] 図４は、多極レンズ２００３〜２００６への通電がなされたときの、装置２０００における開口２００７（左パネル）及びサンプル２０３０（右パネル）でのビームの断面形状の例を概略的に示す。サンプル２０３０におけるビームは、断面にわたって均一な電流密度分布を有しないが、それでも、予備帯電の目的ではビーム均一性はあまり重要ではないので、このビームを予備帯電のために使用してもよい。

[0054] 図５Ａは、多極レンズ２００３〜２００６の例としての別の四極レンズの上面図を概略的に示す。図５Ｂは、図５Ａの四極レンズの断面図を概略的に示す。この四極レンズは、４つの角柱状又は円筒状極５００１〜５００４を有する。極５００１〜５００４の各々は、その近隣の極からギャップ又は誘電体によって分離されてもよい。極５００１及び５００３は互いに対向して配置される。極５００２及び５００４は互いに対向して配置される。使用時に、極５００１及び５００３には正電圧が印加され、極５００２及び５００４には負電圧が印加され、正電圧及び負電圧は同じ絶対値を有する。荷電粒子が負電荷を帯びる（例えば、荷電粒子が電子である）と仮定すると、ビームは、極５００１と５００３を結ぶ線に沿って引き伸ばされ、及び極５００２と５００４を結ぶ線に沿って絞られる。

[0055] 図６Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用される荷電粒子ビーム検査を概略的に示す。便宜上、２つの方向ｘ及びｙは、サンプルに対して動かない基準座標系（「ＲＦ」）で定義される。ｘ方向及びｙ方向は相互に直交する。この実施形態では、ビームは、予備帯電に好適な形態にあり、サンプル上にスポット６００１を形成する。スポット６００１は直径Ｄ１を有する。スポット６００１は、長さＬだけｙ方向に走査され、それによって、Ｄ１×Ｌのエリアを予備帯電させる。スポット６００１は、長さＬだけｙ方向に及び好適な長さ（例えば、（Ｄ１−Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻り、並びにビームは、撮像に好適な形態に変化してサンプル上にプローブスポット６００２を形成する、又はビームは、撮像に好適な形態に変化してサンプル上にプローブスポット６００２を形成し、並びにプローブスポット６００２は、長さＬだけｙ方向に及び好適な長さ（例えば、（Ｄ１−Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻る。Ｄ２は、プローブスポット６００２の直径である。プローブスポット６００２がＤ１×Ｌのエリアにわたって走査される間に、ビームとサンプルとの相互作用を表す信号がプローブスポット６００２から記憶される。例えば、プローブスポット６００２は、Ｌだけｙ方向に走査されてもよく、長さＬだけｙ方向に及びＤ２だけｘ方向に素早く戻る。プローブスポット６００２のこの往復走査は、プローブスポット６００２がＤ１×Ｌのエリア全体を走査するまで繰り返されてもよい。プローブスポット６００２は、長さＬだけｙ方向に及び好適な長さ（例えば、（Ｄ１＋Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻り、並びにビームは、予備帯電に好適な形態に変化してサンプル上にスポット６００１を形成する、又はビームは、予備帯電に好適な形態に変化してサンプル上にスポット６００１を形成し、並びにスポット６００１は、長さＬだけｙ方向に及び好適な長さ（例えば、（Ｄ１＋Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻る。予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２のこの交互走査は、サンプル上の領域を検査するために繰り返されてもよい。点線矢印は、スポット６００１又はプローブスポット６００２の素早い戻り移動を表す。太い実線矢印は、サンプルの一部のエリアが予備帯電されるスポット６００１の経路を表す。細い実線矢印は、サンプルの一部のエリアが撮像されるプローブスポット６００２の経路を表す。

[0056] 図６Ｂは、図６Ａでの予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２の交互走査において、プローブスポット６００２の経路を示さずにスポット６００１の経路を示す。図６Ｃは、図６Ａでの予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２の交互走査において、スポット６００１の経路を示さずにプローブスポット６００２の経路を示す。

[0057] 図７Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用される荷電粒子ビーム検査を概略的に示す。便宜上、２つの方向ｘ及びｙは、サンプルに対して動かない基準座標系（「ＲＦ」）で定義される。ｘ方向及びｙ方向は相互に直交する。この実施形態では、ビームは、予備帯電に好適な形態にあり、サンプル上にスポット６００１を形成する。スポット６００１は、長さＬだけｙ方向に走査され、それによって、Ｄ１×Ｌのエリアを予備帯電させる。スポット６００１は、好適な長さ（例えば、（Ｄ１−Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻り、及びビームは、撮像に好適な形態に変化してサンプル上にプローブスポット６００２を形成する、又はビームは、撮像に好適な形態に変化してサンプル上にプローブスポット６００２を形成し、及びプローブスポット６００２は、好適な長さ（例えば、（Ｄ１−Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻る。プローブスポット６００２がＤ１×Ｌのエリアにわたって走査される間に、ビームとサンプルとの相互作用を表す信号がプローブスポット６００２から記憶される。例えば、プローブスポット６００２は、Ｌだけｙ方向に走査されてもよく、長さＬだけｙ方向に及びＤ２だけｘ方向に素早く戻る。プローブスポット６００２のこの往復走査は、プローブスポット６００２がＤ１×Ｌのエリア全体を走査するまで繰り返されてもよい。プローブスポット６００２は、好適な長さ（例えば、（Ｄ１＋Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻り、及びビームは、予備帯電に好適な形態に変化してサンプル上にスポット６００１を形成する、又はビームは、予備帯電に好適な形態に変化してサンプル上にスポット６００１を形成し、及びスポット６００１は、好適な長さ（例えば、（Ｄ１＋Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻る。予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２のこの交互走査は、サンプル上の領域を検査するために繰り返されてもよい。点線矢印は、スポット６００１又はプローブスポット６００２の素早い戻り移動を表す。太い実線矢印は、サンプルの一部のエリアが予備帯電されるスポット６００１の経路を表す。細い実線矢印は、サンプルの一部のエリアが撮像されるプローブスポット６００２の経路を表す。

[0058] 図７Ｂは、図７Ａでの予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２の交互走査において、プローブスポット６００２の経路を示さずにスポット６００１の経路を示す。図７Ｃは、図７Ａでの予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２の交互走査において、スポット６００１の経路を示さずにプローブスポット６００２の経路を示す。

[0059] 図８Ａは、実施形態による、荷電粒子ビームが予備帯電と撮像の両方に使用される荷電粒子ビーム検査を概略的に示す。便宜上、２つの方向ｘ及びｙは、サンプルに対して動かない基準座標系（「ＲＦ」）で定義される。ｘ方向及びｙ方向は相互に直交する。この実施形態では、ビームは、予備帯電に好適な形態にあり、サンプル上にスポット６００１を形成する。スポット６００１は、長さＬだけｙ方向に走査され、それによって、Ｄ１×Ｌのエリアを予備帯電させる。スポット６００１は、長さＬだけｙ方向に及びＤ１だけｘ方向に素早く戻る。スポット６００１の往復走査は、ｎＤ１×Ｌ（ｎは正の整数である）の領域全体がスポット６００１によって予備帯電されるまで繰り返される。スポット６００１は、長さＬだけｙ方向に及び好適な長さ（例えば、（ｎ−１）Ｄ１＋（Ｄ１−Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻り、並びにビームは、撮像に好適な形態に変化してサンプル上にプローブスポット６００２を形成する、又はビームは、撮像に好適な形態に変化してサンプル上にプローブスポット６００２を形成し、並びにプローブスポット６００２は、長さＬだけｙ方向に及び好適な長さ（例えば、（ｎ−１）Ｄ１＋（Ｄ１−Ｄ２）／２）だけｘ方向に素早く戻る。プローブスポット６００２がｎＤ１×Ｌの領域にわたって走査される間に、ビームとサンプルとの相互作用を表す信号がプローブスポット６００２から記憶される。例えば、プローブスポット６００２は、Ｌだけｙ方向に走査されてもよく、長さＬだけｙ方向に及びＤ２だけｘ方向に素早く戻る。プローブスポット６００２のこの往復走査は、プローブスポット６００２がｎＤ１×Ｌの領域全体を走査するまで繰り返されてもよい。点線矢印は、スポット６００１又はプローブスポット６００２の素早い戻り移動を表す。太い実線矢印は、サンプルの一部のエリアが予備帯電されるスポット６００１の経路を表す。細い実線矢印は、サンプルの一部のエリアが撮像されるプローブスポット６００２の経路を表す。

[0060] 図８Ｂは、図８Ａでの予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２の交互走査において、プローブスポット６００２の経路を示さずにスポット６００１の経路を示す。図８Ｃは、図８Ａでの予備帯電用のスポット６００１及び撮像用のプローブスポット６００２の交互走査において、スポット６００１の経路を示さずにプローブスポット６００２の経路を示す。

[0061] 図９は、実施形態による、荷電粒子ビーム検査のための方法のフローチャートを概略的に示す。ステップ９０１０では、荷電粒子ビームが、サンプルを予備帯電させるのに好適な形態に設定される。ステップ９０２０では、サンプルのエリアが、予備帯電に好適な形態にある荷電粒子ビームを使用して予備帯電される。ステップ９０３０では、同じ荷電粒子ビームが、サンプルを撮像するのに好適な形態に設定される。ステップ９０４０では、サンプルのエリアが、撮像に好適な形態にある荷電粒子ビームを使用して撮像される。フローはステップ９０１０に戻ってもよい。ステップ９０３０は、ステップ９０２０の直後に行われなくてもよい。上で説明した装置２０００を使用して荷電粒子ビームが生成される例では、ビームを予備帯電に好適な形態に設定することは、第一多極レンズ２００３及び第二多極レンズ２００４、並びに任意選択的に、存在する場合には、第三多極レンズ２００５及び第四多極レンズ２００６に通電することを含んでもよい。ビームを撮像に好適な形態に設定することは、第一多極レンズ２００３及び第二多極レンズ２００４の少なくとも一方、並びに任意選択的に、存在する場合には、第三多極レンズ２００５及び第四多極レンズ２００６の少なくとも一方への通電を停止することを含んでもよい。

[0062] 実施形態については、以下の条項を使用してさらに説明され得る。
１．
装置であって、
装置の一次ビーム軸に沿って荷電粒子ビームを放出するように構成された荷電粒子放射源と、
一次ビーム軸の周囲にビームを集中させるように構成された集光レンズと、
開口と、
第一多極レンズと、
第二多極レンズと
を備え、
第一多極レンズが、集光レンズに対して下流側に位置し、及び第二多極レンズに対して上流側に位置し、
第二多極レンズが、第一多極レンズに対して下流側に位置し、及び開口に対して上流側に位置する、装置。

２．
サンプルに対してビームを走査するように構成された走査偏向器をさらに備える、条項１に記載の装置。

３．
サンプル上にビームの焦点を合わせるように構成された対物レンズをさらに備える、条項１又は２に記載の装置。

４．
第三多極レンズと第四多極レンズとをさらに備え、第三多極レンズが開口に対して下流側に位置し、及び第四多極レンズが第三多極レンズに対して下流側に位置する、条項１〜３の何れか一項に記載の装置。

５．
第一多極レンズ及び第二多極レンズが、静電レンズである、条項１〜４の何れか一項に記載の装置。

６．
第一多極レンズ及び第二多極レンズが各々、少なくとも４つの極を有する、条項１〜５の何れか一項に記載の装置。

７．
極が各々、リングのセクションの断面形状を有する、条項６に記載の装置。

８．
極が各々、角柱状又は円筒状である、条項６に記載の装置。

９．
極の各々が、その近隣の極からギャップによって又は誘電体によって分離される、条項６に記載の装置。

１０．
極が、極に異なる電圧が印加されるように構成される、条項６に記載の装置。

１１．
第一多極レンズが、ビームを第一方向に引き伸ばし及びビームを第二方向に圧縮するように構成され、第二多極レンズが、ビームを第二方向に引き伸ばし及びビームを第一方向に圧縮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。

１２．
荷電粒子ビームを、サンプルを予備帯電させるのに好適な第一形態に設定することと、
第一形態にある荷電粒子ビームを使用してサンプルのエリアを予備帯電させることと、
荷電粒子ビームを、サンプルを撮像するのに好適な第二形態に設定することと、
第二形態にある荷電粒子ビームを使用してエリアを撮像することと
を含む、方法。

１３．
荷電粒子ビームが、装置であって、
装置の一次ビーム軸に沿って荷電粒子ビームを放出するように構成された荷電粒子放射源と、
一次ビーム軸の周囲にビームを集中させるように構成された集光レンズと、
開口と、
第一多極レンズと、
第二多極レンズと
を備え、
第一多極レンズが、集光レンズに対して下流側に位置し、及び第二多極レンズに対して上流側に位置し、
第二多極レンズが、第一多極レンズに対して下流側に位置し、及び開口に対して上流側に位置する、
装置において生成される、条項１２に記載の方法。

１４．
ビームを第一形態に設定することが、第一多極レンズ及び第二多極レンズに通電することを含む、条項１３に記載の方法。

１５．
ビームを第二形態に設定することが、第一多極レンズ及び第二多極レンズの少なくとも一方への通電を停止することを含む、条項１３に記載の方法。

１６．
装置が第三多極レンズと第四多極レンズとをさらに備え、第三多極レンズが開口に対して下流側に位置し、第四多極レンズが第三多極レンズに対して下流側に位置する、条項１３に記載の方法。

１７．
ビームを第一形態に設定することが、第三多極レンズ及び第四多極レンズに通電することを含む、条項１６に記載の方法。

１８．
ビームを第二形態に設定することが、第三多極レンズ及び第四多極レンズの少なくとも一方への通電を停止することを含む、条項１６に記載の方法。

１９．
記録された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令が、コンピュータによって実行されたときに、条項１２〜１８の何れか一項に記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。

[0063] 本明細書に開示した概念は、シリコンウェーハなどのサンプル又はガラス上のクロムなどのパターニングデバイスについての検査のために使用され得るが、開示の概念が、任意のタイプのサンプルと共に、例えばシリコンウェーハ以外のサンプルの検査で使用され得ることを理解すべきである。

[0064] 上の説明は、限定的なものではなく、例示的なものであることが意図される。したがって、以下に記載する請求項の範囲から逸脱することなく、説明したように修正が行われ得ることが当業者には明らかであろう。

Claims (15)

1. 装置であって、
   前記装置の一次ビーム軸に沿って荷電粒子ビームを放出するように構成された荷電粒子放射源と、
   前記一次ビーム軸の周囲に前記ビームを集中させるように構成された集光レンズと、
   開口と、
   第一多極レンズと、
   第二多極レンズと
   を備え、
   前記第一多極レンズが、前記集光レンズに対して下流側に位置し、及び前記第二多極レンズに対して上流側に位置し、並びに
   前記第二多極レンズが、前記第一多極レンズに対して下流側に位置し、及び前記開口に対して上流側に位置する、装置。
2. サンプルに対して前記ビームを走査するように構成された走査偏向器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. サンプル上に前記ビームの焦点を合わせるように構成された対物レンズをさらに備える、請求項１に記載の装置。
4. 第三多極レンズと第四多極レンズとをさらに備え、前記第三多極レンズが前記開口に対して下流側に位置し、及び前記第四多極レンズが前記第三多極レンズに対して下流側に位置する、請求項１に記載の装置。
5. 前記第一多極レンズ及び前記第二多極レンズが、静電レンズである、請求項１に記載の装置。
6. 前記第一多極レンズ及び前記第二多極レンズが各々、少なくとも４つの極を有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記極が各々、リングのセクションの断面形状を有する、請求項６に記載の装置。
8. 前記極が各々、角柱状又は円筒状である、請求項６に記載の装置。
9. 前記極の各々が、その近隣の極からギャップによって又は誘電体によって分離される、請求項６に記載の装置。
10. 前記極が、前記極に異なる電圧が印加されるように構成される、請求項６に記載の装置。
11. 前記第一多極レンズが、前記ビームを第一方向に引き伸ばし及び前記ビームを第二方向に圧縮するように構成され、並びに前記第二多極レンズが、前記ビームを前記第二方向に引き伸ばし及び前記ビームを前記第一方向に圧縮するように構成される、請求項１に記載の装置。
12. 荷電粒子ビームを、サンプルを予備帯電させるのに好適な第一形態に設定することと、
    前記第一形態にある前記荷電粒子ビームを使用して前記サンプルのエリアを予備帯電させることと、
    前記荷電粒子ビームを、前記サンプルを撮像するのに好適な第二形態に設定することと、
    前記第二形態にある前記荷電粒子ビームを使用して前記エリアを撮像することと
    を含む、方法。
13. 前記荷電粒子ビームが、装置であって、
    前記装置の一次ビーム軸に沿って前記荷電粒子ビームを放出するように構成された荷電粒子放射源と、
    前記一次ビーム軸の周囲に前記ビームを集中させるように構成された集光レンズと、
    開口と、
    第一多極レンズと、
    第二多極レンズと
    を備え、
    前記第一多極レンズが、前記集光レンズに対して下流側に位置し、及び前記第二多極レンズに対して上流側に位置し、並びに
    前記第二多極レンズが、前記第一多極レンズに対して下流側に位置し、及び前記開口に対して上流側に位置する、
    前記装置において生成される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ビームを前記第一形態に設定することが、前記第一多極レンズ及び前記第二多極レンズに通電することを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 記録された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記命令が、コンピュータによって実行されたときに、請求項１２に記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。

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