JP2021513204A - 複数の電子ビームを発生させる光電陰極エミッタシステム - Google Patents

Abstract

システムは、光電陰極電子源と、回折光学素子と、ビームレットを集束させるマイクロレンズアレイと、を含む。源は、放射線ビームを回折光学素子まで導き、当該回折光学素子は、光電陰極面との組合せで用いられるべきビームレットアレイを生成することにより、ビームレットから電子ビームのアレイを発生させる。

Description

本開示は、電子ビームエミッタに関する。

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年２月１４日に出願されて譲渡された米国仮特許出願第６２／６３０，４２９号の優先権を主張し、この出願の開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。

半導体製造産業の発展が、歩留管理、特に計測及び検査システムにこれまで以上の要求を課している。限界寸法が縮小し続けているが、それでも、産業は、高歩留で高価値の製造を達成するために時間を短縮させることを要求する。歩留問題の発見から解決までの時間全体を最小化することが、半導体メーカーにとっての投資利益率を決定付ける。

ロジック及びメモリデバイス等の半導体デバイスを製作することは、典型的に、半導体デバイスの様々な特徴及び複数のレベルを形成するための多数の製造プロセスを用いて、半導体ウェーハを製造することを含む。例えば、リソグラフィは、パターンをレクチルから半導体ウェーハ上に配列されたフォトレジストまで転写することを含む半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスの更なる例としては、化学機械研磨（ＣＭＰ）、エッチング、堆積及びイオン注入が挙げられるが、これに限定されない。複数の半導体デバイスが、単一の半導体ウェーハ上の１つの配列に製作され、次いで、個々の半導体デバイスに分離されてもよい。

検査プロセスが、半導体製造プロセス中の様々なステップで用いられることにより、ウェーハの欠陥を検出して、製造プロセスにおけるより高い歩留、したがってより高い利益を促進する。検査は、常に、集積回路（ＩＣ）等の半導体デバイスを製作することについての重要な部分であった。しかし、半導体デバイスの寸法が減少するにつれて、より小さい欠陥がデバイスを故障させることがあるので、検査は、許容可能な半導体デバイスの良好な製造にとって更により重要になる。例えば、半導体デバイスの寸法が減少するにつれて、比較的小さい欠陥でさえ半導体デバイスによくない収差を生じさせることがあるので、次第に減少するサイズの欠陥についての検出が必要になってきている。

半導体デバイスがより小さくなるにつれて、改良された検査及び精査ツール、並びにウェーハ及びフォトマスク／レチクル検査プロセスの分解能、速度及び処理能力を増大させる手順を開発することがより重要になる。１つの検査技術が、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の使用等の電子ビームベースの検査を含む。ＳＥＭは、電子源を用いる。電子源は、２つの広いグループ、すなわち熱電子源と電界放出源とに分割されてもよい。熱電子源は、通常、タングステン又は六硼化ランタノイド（ＬａＢ₆）でできている。熱電子放出において、電子は、電子熱エネルギが表面ポテンシャル障壁を克服する程十分高いときに、材料表面から飛び出る。熱電子エミッタが広く用いられるけれども、それらは、典型的には、作動するのに高温（例えば、＞１３００Ｋ）を必要とし、それで、非効率な電力消費、広いエネルギ拡散、短い寿命、低い電流密度及び限定された輝度等のいくつかの欠点を有することがある。より効率的な電子源に対する要求が、電子電界放出器等のショットキーエミッタ及び冷電子源の研究開発を促してきた。

ショットキーエミッタにおいて、熱電子放出は、印加された外部電場の下で鏡像電荷効果に起因して低下する有効ポテンシャル障壁によって向上させられる。ショットキーエミッタは、典型的には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_ｘ）の層によって被覆された先端部を有するタングステンワイヤでできており、当該酸化ジルコニウムは、低い仕事関数（例えば、約２．９ｅＶ）を示す。ショットキーエミッタは、いくつかの電子ビームシステムにおいて現在用いられている。全く良好であるにもかかわらず、熱アシスト型ショットキーエミッタは、それでも、高温（例えば、＞１０００Ｋ）、及び高真空（例えば、約１０^-９ｍｂａｒ）において作動させられ、高い作動温度に起因した望ましい電子放出エネルギ拡散よりも広い拡散を有する必要がある。

冷電子源、特に電子電界エミッタは、別の用途では、電界放出ディスプレイ、ガスイオン化装置、Ｘ線源、電子ビームリソグラフィ及び電子顕微鏡に用いられてきた。電界放出は、印加電界が先端部−真空界面のポテンシャル障壁を低減する程十分に高いときに生じ、その結果、電子が、室温に近い温度でこの障壁を通ってトンネリング（例えば、量子力学トンネリング）してもよい。典型的な電界エミッタは、円形のゲート開口を有する円錐形エミッタ先端部を備える。ポテンシャル差が、印加電界の下で、エミッタ陰極、ゲート及び陽極にわたって確立されて、先端部の表面において高い電界を生じさせる。電子は、狭い表面障壁を通ってトンネリングして陽極に向かって移動し、当該陽極は、ゲートよりも高いポテンシャルでバイアスをかけられている。放出電流密度は、Ｆｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍ理論の修正版によって推定されてもよく、これは、電界エミッタに起因する電界促進係数を考慮に入れる。

電界エミッタは、室温近傍で動作してもよいので、ショットキー及び熱電子エミッタよりも低いエネルギ拡散を有し、そして、熱電子エミッタよりも高い輝度及び電子流を有してもよい。しかし、電界エミッタの出力電流は、より安定的ではなく、その理由は、実際の使用において、汚染物質が容易にエミッタの先端部に焼き付き、それの仕事関数を上昇させ、それで、輝度及び電流を低下させることがあるからである。周期的フラッシング（すなわち、先端部温度を一時的に上昇させること）が、それらの汚染物質を除去するために必要とされる。先端部がフラッシングさせられている間、器具は作動に対して利用可能ではない。半導体産業における器具は、間断なく連続的に安定して作動することが必要とされ、それで、ショットキーエッミッタが、通常、冷陰極電界エミッタに優先して用いられる。

従来の電界エミッタアレイ（ＦＥＡ）は、２次元周期性アレイに配列された複数の円錐形電子エミッタを有していた。これらの電界エミッタアレイは、製作に用いられる材料によって、２つの広いカテゴリ、すなわち、金属性電界エミッタと半導体電界エミッタとに大きく分類されてもよい。

熱電界エミッタ（ＴＦＥ）が、電子ビームを発生させるために従来用いられた。個々の電子源が、アレイを形成するように用いられた。それぞれの個々の電子源は、高価なＸＹＺステージを必要とする。それぞれの個々の電子源システムのコストは高価であり、大きいアレイに対してはコストがひどく高かった。それに加えて、電子流密度が低かった。

光電陰極が、また、電子ビームを発生させるために用いられてきた。光電陰極システムに入射する単一の光ビームが、高い電子流密度を供給することができる高輝度を有する単一の電子ビームを発生させてもよい。しかし、単一の電子ビームシステムに関する問題は、高輝度システムを用いても、単一の電子ビームシステムがそれでも検査に対して比較的低い処理能力を有することである。低い処理能力は、電子ビーム検査に対する欠点である。現在の利用可能な電子ビーム源では、数千のビームが必要とされるであろう。

多重ビームＳＥＭシステムのために単一の電子ビームを多数のビームに分割することは、有孔電極レンズ及び／又はマイクロレンズのアレイを必要とした。有孔電極レンズ及び／又はマイクロレンズのアレイは、レンズフィールドを形成するための設計において実質的に丸い小さい帯電開口内に設置される。開口が完全な円形ではない場合、非点収差がレンズフィールド内にもたらされ、これが歪められた画像平面をもたらす。

そのため、必要なものは、電子ビームを発生させるために改善されたシステムである。

システムは、第１実施形態で提供される。システムは、入射放射線ビームを受け取るように構成された回折光学素子と、引出板と、ビームレットの視準及び集束を提供するマイクロレンズアレイと、ビームレットの経路に沿って回折光学素子とマイクロレンズアレイとの間に配設された集光レンズと、ビームレットの経路に沿ってマイクロレンズアレイと引出板との間に配設された光電陰極面と、を備える。回折光学素子は、入射放射線ビームからビームレットを形成する。マイクロレンズアレイは、ビームレットの経路に沿って回折光学素子と引出板との間に配設されている。光電陰極面は、ビームレットから複数の電子ビームを発生させる。

システムは、入射放射線ビームを発生させるレーザ光源を更に含んでもよい。

ビームレットは、アレイ状であってもよい。

電子ビームは、２ｎＡから５ｎＡまでの密度を有してもよい。

電子ビームは、５０μｍから１０ｍｍまでの空間分離を有してもよい。

電子ビームのうちの１０から１０００までのものが含まれてもよい。

システムは、電子ビームカラムを更に含んでもよい。一例では、電子ビームは、引出板から電子ビームカラムに向けられている。

システムは、複数の電子ビームカラムを含んでもよい。一例では、電子ビームのそれぞれは、電子ビームカラムのうちの１つに向けられている。

ビームレットは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有してもよい。光電陰極面によって発生させられた電子ビームは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有してもよい。

入射放射線ビームは、紫外線放射であってもよい。

システムは、引出板と電気通信している電圧源を更に含んでもよい。

ウェーハ検査ツールは、第１実施形態のシステムを含んでもよい。

方法は、第２実施形態で提供される。放射線ビームが発生させられ、そして回折光学素子において受け取られる。複数のビームレットは、回折光学素子を用いて放射線ビームから形成される。ビームレットは、集光レンズを通して導かれる。ビームレットは、ビームレットが射出される方向に関して集光レンズの下流で、マイクロレンズアレイによって視準され、集束させられる。マイクロレンズアレイからのビームレットは、光電陰極面まで導かれる。複数の電子ビームは、光電陰極面を用いてビームレットから発生させられる。電子ビームは、光電陰極面から引き出される。

ビームレットは、４×６から４８×４８の範囲に及ぶアレイ状であってもよい。

電子ビームは、２ｎＡから５ｎＡまでの密度を有してもよい。

電子ビームのうちの１００から１０００までのものが含まれてもよい。

電子ビームは、５０μｍから１０ｍｍまでの空間分離を有してもよい。

ビームレットは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有してもよい。光電陰極面によって発生させられた電子ビームは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有してもよい。

放射線ビームは、紫外線放射であってもよい。

ビームレットのパターンは、電子ビームに伝えられてもよい。

本開示の性質及び目的についてのより完全な理解のために、参照が、添付図面と併用される次の詳細な説明になされなければならない。
複数の電子ビームを生成するための回折光学素子光電陰極アレイシステムについての図である。 引出電界を作成する引出板に電圧を提供することによって光電陰極面から引き出されている電子ビームを示す。 本開示に従う方法の実施形態である。 本開示に従うシステムの実施形態についてのブロック図である。

クレームされた主題が特定の実施形態に関して説明されることになるけれども、本明細書で述べられる利点及び特徴の全てを提供するわけではない実施形態を含む別の実施形態もまた、本開示の範囲内にある。様々な構造的、論理的、プロセスステップ、及び電気的変形が、本開示の範囲から逸脱することなくなされてもよい。したがって、本開示の範囲は、添付クレームとの関連だけによって画定される。

システムは、高処理能力を有する半導体ウェーハの電子ビーム検査のために設計されている。システムは、光電陰極電子源と、回折光学素子（ＤＯＥ）と、ビームレットを平行化させるレンズシステムと、ビームレットを集束させるマイクロレンズアレイと、を含む。マイクロレンズアレイと共にＤＯＥを用いて、視準された平行ビームレットを光電陰極面上に生成して、パターン付き電子ビームを生成してもよい。

光電陰極システムは、ビーム毎に高電子密度を提供し、このことが、必要とされるビームの数を低減する。多重電子ビームシステムが、増加した処理能力による高分解能を達成してもよい。高速で高分解能の電子ビームが、光電陰極素子に結合されたＤＯＥレンズシステムを備えることにより、多重電子ビームシステムを生じさせてもよい。平行なデータ収集を用いる多重電子ビーム検査システムが、処理能力を増大させて、ウェーハ又はレクチルを検査する時間を短縮させる。

図１は、多重電子ビームを生成する回折光学素子光電陰極アレイシステム１００についての図である。源が、放射線ビーム１０１をＤＯＥ１０２上に導くことにより、光電陰極１１１面との組合せで用いられるようにビームレットアレイを生成して、電子ビーム１１０のアレイを生じさせることになる。特に、ＤＯＥ１０２に衝突する放射線ビーム１０１は、マイクロレンズアレイ１０４に衝突する光ビームレットのアレイ１０７を形成する。マイクロレンズアレイ１０４は、光電陰極面１１１に集束される平行化ビームレット１０９を集束させる。光電陰極面１１１は、多重電子ビームパターンを発生させる。

入射放射線ビームを発生させる光源は、例えば、レーザ、ダイオード、ランプ又は広帯域（ＢＢ）光源であってもよい。ＢＢ源は、例えば、レーザ生成プラズマ、レーザ維持プラズマ、レーザ生成連続スペクトル源、白色レーザ、又は主に同調型光学パラメトリック源から得られてもよい。これらの源は、連続波（ＣＷ）又はパルス型であってもよく、そして、真空紫外線（ＶＵＶ）から赤外線（ＩＲ）までの範囲に及ぶ波長を有してもよい。単一の波長が、好適な分光計によって選ばれてもよく、あるいは、波長の狭い又は広いバンドが、フィルタまたは別の方法によって選ばれてもよい。

一実施形態では、光源は、レーザ光源又はダイオードである。入射放射線ビームは、紫外線放射であってもよい。一例では、放射線ビーム１０１は、２６６ｎｍの波長を有する光である。放射線ビームは、低いノイズを有するように発生させられてもよい。

別の実施形態では、光源は、ＣＷ光源である。

システム１００は、ＤＯＥ１０２と、集光レンズ１０３と、マイクロレンズアレイ１０４と、光電陰極面１１１を有する光電陰極素子１０５と、引出板１０６と、を含む。源からの放射は、光電陰極面１１１上に射出される前に、ＤＯＥ１０２、集光レンズ１０３、及びマイクロレンズアレイ１０４を通過する。電子ビームは、引出板１０６を用いて光電陰極面１１１から引き出されてもよい。

マイクロレンズアレイ１０４の光学整列は、電子ビーム１１０の出力に影響を与えてもよい。光電陰極面１１１全体にわたる均一性及び／又は集束された平行化ビームレット１０９の等しいスポットサイズが、性能に影響を及ぼしてもよい。光ビームは、電子放出開口よりも大きくてもよい。光ビームは、また、電子ビーム制限開口よりも小さくてもよい。光ビームが電子ビーム制限開口よりも小さいならば、計測整列が実行されてもよい。

ＤＯＥ１０２は、入射放射線ビーム１０１を受け取る。ＤＯＥ１０２は、入射放射線ビーム１０１から複数のビームレット１０７を形成する。ＤＯＥ１０２によって生成されたビームレット１０７の数は、集光レンズ１０３を出るビームレットの数、又は生成されている電子ビーム１１０の数と同じであってもよい。４つのビームレット１０７が、集光レンズ１０３から出ることが簡便のため示されている。したがって、ビームレット１０７の数は、図１に示されたものから変化してもよい。ビームレット１０７（及び電子ビーム１１０）の数は、アレイを形成してもよい。アレイは、例えば、４×６、６×６、１×１０、１０×１０、１０×１００、３０×１００又は別の構成のビームレット１０７及び電子ビーム１１０を含んでもよい。

集光レンズ１０３は、ＤＯＥ１０２とマイクロレンズアレイ１０４との間に配設されている。集光レンズ１０３は、ビームレット１０７の軌跡を調整してもよく、そして、平行化ビームレット１０８の出力を提供するように構成されてもよい。平行化ビームレット１０８の数は、ビームレット１０７の数に等しい。

マイクロレンズアレイ１０４は、平行化ビームレット１０８の視準及び焦点を提供してもよい。マイクロレンズアレイ１０４は、ＤＯＥ１０２と引出板１０６との間に配設されている。マイクロレンズアレイ１０４を離れる平行化ビームレット１０８は、集束された平行化ビームレット１０９であり、陰極表面１１１において集束される。

光電陰極素子１０５内の光電陰極面１１１は、マイクロレンズアレイ１０４と引出板１０６との間に配設されている。光電陰極面１１１は、集束させられた平行化ビームレット１０９から複数の電子ビーム１１０を発生させる。光電陰極面１１１は、感光性化合物であるか又はこれを含んでもよい。光子によって衝突されると、光電陰極面１１１は、光電効果に起因して電子放出を生じさせてもよい。

一実施形態では、光電陰極素子１０５は、露出金属面、被覆金属、セシウム金属若しくはその合金、負電子親和力（ＮＥＡ）材料、ジントル塩光電陰極材料又はアルカリ光電陰極材料を含んでもよい。

電子ビーム１１０のうちの１２個が示されているけれども、光電陰極面１１１は、１００から１０００まで、又は１００から２５００までの電子ビーム１１０を発生させてもよい。電子ビーム１１０の数は、システム設計又は用途に依存して増減されてもよい。

引出板１０６は、ビームレット１０７の移動方向に関してＤＯＥ１０２の反対側にある。一例では、引出板１０６は、直径２０μｍの開口を含むけれども、別のサイズの開口も可能である。引出板１０６は、電圧源１１２と電気通信していてもよい。電圧範囲は、０．１ＫＶから５０ＫＶまであってもよい。高分解能検査のためには、電圧範囲は、０．１ＫＶから５ＫＶまであってもよい。別の電圧が可能であり、これらの範囲は単なる例にすぎない。

ＤＯＥ１０２は、所望の空間分離及びパターンを有する所望の数のビームレットを発生させるように設計されてもよい。光学レンズが用いられて、平行化ビームレットを形成してもよいけれども、また、光ビームを形成及び成形してもよい。ビームレットは、マイクロレンズアレイ１０４光学部品に整列させられてもよい。ＤＯＥ１０２、光学素子及びマイクロレンズアレイ１０４の組合せは、所望の空間分離、スポットサイズ及びパターンを有する複数の電子ビームを提供してもよい。

一例において、視準ビーム内の紫外線放射等の放射線は、ＤＯＥ１０２上に導かれる。集束レンズが用いられて、個々のビームレットを視準してもよく、そして、マイクロレンズアレイ１０４が、光電陰極面１１１上にビームレットを集束させてもよい。

ＤＯＥ１０２の設計が、ビームレットの数、アレイのサイズ、並びに所望の空間分離及びパターンを画定してもよい。ビームレットに負荷されたパターンは、複数の電子ビーム１１０が光電陰極面１１１によって発生させられるときに、これら複数の電子ビーム１１０に伝えられる。従来の設計は、電子ビーム１１０と同じサイズ、配列、又は別の特性を有する電子ビームのアレイを生成するという難点を有していた。

平行化ビームレット１０８又は集束させられた平行化ビームレット１０９等のビームレットは、アレイ状であってもよい。ビームレットのパターンは、電子ビーム１１０に伝えられてもよい。したがって、ビームレットのアレイは、電子ビーム１１０のアレイに伝えられてもよい。

平行化ビームレット１０８又は集束させられた平行化ビームレット１０９等のビームレットは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有してもよい。光電陰極面１１１によって発生させられた電子ビーム１１０は、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有してもよい。

電子ビーム１１０は、２ｎＡから５ｎＡまで密度を有してもよい。

電子ビーム１１０は、５０μｍから１０ｍｍ以上までの空間分離を有してもよい。数１０ｍｍの電子ビーム１１０の空間分離が可能である。

システム１００は、電子ビームカラムを含んでもよく、当該電子ビームカラムは、電子ビーム１１０の移動方向に関して引出板１０６の下流にあってもよい。電子ビームカラムは、例えば、開口、偏向器、走査コイル、電磁レンズ、磁場レンズ又は検出器等の構成要素を含んでもよい。電子ビームカラムの構成は、システムの特定の用途によって変化してもよい。

電子ビーム１１０は、電子ビームカラムに向けられてもよい。一例では、複数の電子ビームカラムが存在する。電子ビーム１１０のそれぞれは、電子ビームカラムのうちの１つに向けられてもよい。それぞれの電子ビームカラムは、個々に電子ビームのうちの１つを制御してもよい。複数の個々に制御された電子ビームの同時使用が、それぞれのビームの補正を可能にする。

本明細書で開示した実施形態は、小さいスポットサイズ（例えば、１０〜１００μｍ）放射線（例えば、紫外線光）を好適な光電陰極面１１１上に導くことによって複数の電子ビームの形成を可能にする。光電陰極面１１１は、小さい電子スポットサイズ（例えば、１０〜１００μｍ）を生成してもよい。光電陰極面１１１から生成された電子は、引出板１０６に印加された電圧によって加速されてもよい。それぞれの電子ビーム１１０の最後のスポットは、電子光学部品によって制御されてもよい。

マイクロレンズアレイと共にＤＯＥを用いる光電陰極からの多重電子ビームは、数時間でのマスク又はウェーハの検査を可能にしてもよい。従来の方法は、同じ検査を実行するのに何ヵ月もかかることがある。

光電陰極面１１１は、放射線ビーム１０１の波長に対して構成されてもよい。例えば、光電陰極面１１１は、放射線ビーム１０１の波長に依存して異なるコーティング又は基板材料を有してもよい。２４８ｎｍまでのＵＶ波長に対して、石英ガラス又はサファイヤが、基板材料として用いられてもよい。１９３ｎｍ以下の波長に対しては、ＭｇＦ₂又はＣａＦ₂が用いられてもよい。光電陰極面１１１の材料が、所定の波長における最適な量子効率（ＱＥ）及びエネルギ拡散を求めて選ばれてもよい。

ＤＯＥ１０２の設計は、放射線ビーム１０１の波長又はビームレット１０７のピッチに依存して変化してもよい。ＤＯＥ１０２の材料は、回折光学素子光電陰極アレイシステム１００において用いられる波長に基づいて選ばれてもよい。２４８ｎｍまでのＵＶ波長に対して、石英ガラス又はサファイヤが、ＤＯＥ１０２の材料として用いられてもよい。１９３ｎｍ以下の波長に対しては、ＭｇＦ₂又はＣａＦ₂が用いられてもよい。

集光レンズ１０３又はマイクロレンズアレイ１０４の設計は、放射線ビーム１０１の波長、又はビームレット１０７若しくは平行化ビームレット１０８のスポットサイズに基づいて変化してもよい。集光レンズ１０３又はマイクロレンズアレイ１０４の材料は、回折光学素子光電陰極アレイシステム１００において用いられる波長に基づいて選ばれてもよい。２４８ｎｍまでのＵＶ波長に対して、石英ガラス又はサファイヤが、集光レンズ１０３又はマイクロレンズアレイ１０４の材料として用いられてもよい。１９３ｎｍ以下の波長に対しては、ＭｇＦ₂又はＣａＦ₂が用いられてもよい。

システム１００は、処理能力を増加させてもよい。電子ビーム１１０のより大きいアレイ及び／又は電子ビーム１１０のより大きいスポットサイズが、処理能力を増加させてもよい。

図２は、電子ビーム１１０を示し、当該電子ビームは、引出電界を形成する引出板１０６に電圧を提供することによって、光電陰極面１１１から引き出される（矢印１１３によって表されている）。引出板１０６は、複数の引出開口１１４を画定する。図１からわかるように、電子ビーム１１０は、集束させられた平行化ビームレット１０９から形成されている。

図３は、方法２００の実施形態である。２０１において、放射線ビームが発生させられる。放射線ビームは、紫外線放射又は別の波長の放射線であってもよい。放射線ビームは、２０２において、ＤＯＥで受け取られる。複数のビームレットが、２０３において、ＤＯＥを用いて放射線ビームから形成される。ビームレットは、２０４において、集光レンズを通して導かれる。ビームレットは、２０５において、マイクロレンズアレイによって、集光レンズの下流で視準されて集束させられる。下流位置は、ビームレットが射出される方向に関するものであってもよい。２０６において、ビームレットは、マイクロレンズアレイから光電陰極面まで導かれる。複数の電子ビームが、２０７において、光電陰極面を用いてビームレットから発生させられる。電子ビームは、２０８において、光電陰極面から引き出される。

ビームレットは、例えば、４×６から４８×４８までの範囲に及ぶアレイ状であってもよい。別のアレイ構成が可能である。アレイは、ビームレットのピッチに依存してもよい。

電子ビームは、２ｎＡから５ｎＡまでの密度を有してもよい。１００から１０００まで、又は１００から２５００までの電子ビームが存在してもよい。電子ビームは、５０μｍから１０ｍｍ以上までの空間分離を有してもよい。数１０ｍｍの電子ビーム１１０の空間分離が可能である。

一例では、ビームレットは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有し、そして、光電陰極によって発生させられた電子ビームは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有する。

ビームレットのパターンは、電子ビームに伝えられてもよい。したがって、電子ビームは、光電陰極面に衝突するビームレットと同じパターンを有してもよい。

本明細書で開示した実施形態は、複数の電子ビームの設計及び複数の電子ビームによってターゲットをパターニングすることを可能にする。任意のタイプの光が、光電陰極材料に基づいて用いられてもよい。検査のために、ランプ、ダイオード又はレーザ生成プラズマからのＣＷレーザ又は放射線が、光源として用いられてもよい。高ＱＥを有するほとんどの光電陰極材料に対して、紫外線光源が用いられてもよい。

本明細書で開示した実施形態は、単一の電子源又は複数の電子源を用いるもの等の、レクチル若しくはウェーハ検査、精査又は計測システムにおいて用いられてもよい。本明細書で開示した実施形態は、ウェーハ若しくはレクチルの計測、精査又は検査についての使用に対して、単一又は複数の電子源を用いるＸ線の発生のために電子源を用いるシステムにおいて用いられてもよい。

図４は、システム３００の実施形態についてのブロック図である。システム３００は、ウェーハ３０４の画像を生成するように構成されたウェーハ検査ツール（これは電子カラム３０１を含む）を含む。

ウェーハ検査ツールは、少なくともエネルギ源と、検出器と、を含む出力取得サブシステムを含む。出力取得サブシステムは、電子ビームベースの出力取得サブシステムであってもよい。例えば、一実施形態では、ウェーハ３０４まで導かれたエネルギは電子を含み、そして、ウェーハ３０４から検出されたエネルギは、電子を含む。このように、エネルギ源は、電子ビーム源であってもよい。図４に示すかかる実施形態において、出力取得サブシステムは、電子カラム３０１を含み、当該電子カラムは、コンピュータサブシステム３０２に結合される。チャック（図示せず）が、ウェーハ３０４を保持してもよい。

また、図４に示すように、電子カラム３０１は、電子を発生させるように構成された電子ビーム源３０３を含み、当該電子は、１つ又は複数の素子３０５によってウェーハ３０４に集束させられる。電子ビーム源３０３は、例えば、図１の回折光学素子光電陰極アレイシステム１００の実施形態を含んでもよい。１つ又は複数の素子３０５は、例えば、銃レンズと、陽極と、ビーム制限開口と、ゲートバルブと、ビーム電流選択開口と、対物レンズと、走査サブシステムと、を含み、これらの全ては、当該技術分野において公知の任意のかかる好適な素子を含んでもよい。電子ビームカラムの構成要素は、また、素子３０５の部分であってもよい。

ウェーハ３０４から戻った電子（例えば、二次電子）は、１つ又は複数の素子３０６によって検出器３０７に集束させられてもよい。１つ又は複数の素子３０６は、例えば、走査サブシステムを含んでもよく、当該走査サブシステムは、素子３０５内に含まれた同じ走査サブシステムであってもよい。

電子カラムは、また、当該技術分野で公知の任意の別の好適な素子を含んでもよい。

電子カラム３０１は、電子が傾斜した入射角度でウェーハ３０４まで導かれ、そして、別の傾斜した角度でウェーハ３０４から散乱させられるように構成されているよう図４に示されているけれども、電子ビームは、任意の好適な角度で、ウェーハ３０４まで導かれて、それから散乱させられてもよい。それに加えて、電子ビームベースの出力取得サブシステムは、複数のモードを用いて、ウェーハ３０４の画像を（例えば、異なる照明角度、収集角度等を用いて）発生させるように構成されてもよい。電子ビームベースの出力取得サブシステムの複数のモードは、出力取得サブシステムのいずれかの画像発生パラメータが異なってもよい。

コンピュータサブシステム３０２は、検出器３０７に結合されることにより、コンピュータサブシステム３０２が、検出器３０７又はウェーハ検査ツールの別の構成要素と電気通信してもよい。検出器３０７は、ウェーハ３０４の表面から戻った電子を検出し、それによって、コンピュータサブシステム３０２を用いてウェーハ３０４の電子ビーム画像を形成してもよい。電子ビーム画像は、任意の好適な電子ビーム画像を含んでもよい。コンピュータサブシステム３０２は、プロセッサ３０８と、電子データ記憶ユニット３０９と、を含む。プロセッサ３０８は、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラ、又は別のデバイスを含んでもよい。

図４は、通常、本明細書に記載された実施形態において用いられてもよい電子ビームベースの出力取得サブシステムの構成を示すために本明細書において提供されることに留意されたい。本明細書に記載された電子ビームベースの出力取得サブシステム構成は、商業的な出力取得システムを設計するときに、通常、実行されているように、出力取得サブシステムの性能を最適化するように変更されてもよい。それに加えて、本明細書に記載のシステムは、既存のシステムを用いて（例えば、既存のシステムに本明細書に記載された機能を付加することによって）実装されてもよい。いくつかのかかるシステムに対して、本明細書に記載された方法が、（例えば、システムの別の機能に加えて）システムの随意の機能として提供されてもよい。その代替として、本明細書に記載されたシステムは、完全に新たなシステムとして設計されてもよい。

コンピュータサブシステム３０２は、任意の好適な態様で（例えば、有線及び／又は無線伝達媒体を含んでもよい１つ又は複数の伝達媒体を介して）システム３００の構成要素に結合されることにより、プロセッサ３０８が出力を受け取ってもよい。プロセッサ３０８は、出力を用いていくつかの機能を実行するように構成されてもよい。ウェーハ検査ツールは、プロセッサ３０８からの命令又は別の情報を受け取ってもよい。プロセッサ３０８及び／又は電子データ記憶ユニット３０９は、随意に別のウェーハ検査ツール、ウェーハ計測ツール又はウェーハ精査ツール（図示せず）と電気通信することにより、付加情報を受け取るか、又は命令を送ってもよい。

本明細書に記載したコンピュータサブシステム３０２、別のシステム、又は別のサブシステムは、パーソナルコンピュータシステム、イメージコンピュータ、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、ネットワークアプライアンス、インターネットアプライアンス、又は別のデバイスを含む様々なシステムの部分であってもよい。サブシステム又はシステムは、また、パラレルプロセッサ等の、当該技術分野で公知の任意の好適なプロセッサを含んでもよい。それに加えて、サブシステム又はシステムは、独立型又はネットワークツールのいずれかとして、高速処理及びソフトウェアを有するプラットホームを含んでもよい。

プロセッサ３０８及び電子データ記憶ユニット３０９は、システム３００又は別のデバイスに又はその部分に配設されてもよい。一例において、プロセッサ３０８及び電子データ記憶ユニット３０９は、独立型制御ユニットの部分であってもよく、又は中央品質制御ユニット内にあってもよい。複数のプロセッサ３０８又は電子データ記憶ユニット３０９が用いられてもよい。

プロセッサ３０８は、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの任意の組合せによって実際に実装されてもよい。また、本明細書に記載されたようなそれの機能は、１つのユニットによって実行されてもよく、又は異なる構成要素間で分割され、それらのそれぞれが、次にハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの任意の組合せによって実装されてもよい。プロセッサ３０８が様々な方法及び機能を実装するためのプログラムコード又は命令が、電子データ記憶ユニット３０９内のメモリ又は別のメモリ等の読取り可能な記憶媒体に記憶されてもよい。

図４のシステム３００は、単に、図１の回折光学素子光電陰極アレイシステム１００を用いてもよいシステムの一例にすぎない。図１の回折光学素子光電陰極アレイシステム１００の実施形態は、欠陥精査システム、検査システム、計測システム、又はいくつかの別のタイプのシステムの部分であってもよい。したがって、本明細書で開示した実施形態は、いくつかの構成を記載しており、当該構成は、異なる用途に多かれ少なかれ適している様々な能力を有するシステムに対して、いくつかの態様で調整されてもよい。

方法のステップのそれぞれは、本明細書に記載するように実行されてもよい。方法は、また、任意の別のステップを含んでもよく、当該ステップは、プロセッサ及び／又は本明細書に記載したコンピュータサブシステム若しくはシステムによって実行されてもよい。ステップは、１つ又は複数のコンピュータシステムによって実行されてもよく、当該コンピュータシステムは、本明細書に記載した実施形態のうちの任意のものに従って構成されてもよい。それに加えて、上記の方法は、本明細書に記載したシステム実施形態のうちの任意のものによって実行されてもよい。

本開示は、１つ又は複数の特定の実施形態について記載されてきたけれども、本開示の別の実施形態が、本開示の範囲から逸脱することなく成されてもよいことが理解されるであろう。そえゆえに、本開示は、添付クレーム及びその合理的な解釈だけによって限定されると考えられる。

Claims (20)

1. システムであって、
   入射放射線ビームを受け取るように構成され、前記入射放射線ビームから複数のビームレットを形成する回折光学素子と、
   引出板と、
   前記ビームレットの視準及び集束を提供し、前記ビームレットの経路に沿って前記回折光学素子と前記引出板との間に配設されているマイクロレンズアレイと、
   前記ビームレットの経路に沿って前記回折光学素子と前記マイクロレンズアレイとの間に配設された集光レンズと、
   前記ビームレットの経路に沿って前記マイクロレンズアレイと前記引出板との間に配設され、前記ビームレットから複数の電子ビームを発生させる光電陰極面と、
   を備える、システム。
2. 前記入射放射線ビームを発生させるレーザ光源を更に備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ビームレットは、アレイ状である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電子ビームは、２ｎＡから５ｎＡまでの密度を有する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記複数の電子ビームは、前記電子ビームのうちの１００から１０００までを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 電子ビームカラムを更に備え、前記電子ビームは、前記引出板から前記電子ビームカラムに向けられている、請求項１に記載のシステム。
7. 複数の前記電子ビームカラムを更に備え、前記電子ビームのそれぞれは、前記電子ビームカラムのうちの１つに向けられている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記電子ビームは、５０μｍから１０ｍｍまでの空間分離を有する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記ビームレットは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有し、前記光電陰極面によって発生させられた前記電子ビームは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有する、請求項１に記載のシステム。
10. 前記入射放射線ビームは、紫外線放射である、請求項１に記載のシステム。
11. 前記引出板と電気通信している電圧源を更に備える、請求項１に記載のシステム。
12. 請求項１に記載のシステムを備えるウェーハ検査ツール。
13. 方法であって、
    放射線ビームを発生させるステップと、
    回折光学素子において前記放射線ビームを受け取るステップと、
    前記回折光学素子を用いて、前記放射線ビームから複数のビームレットを形成するステップと、
    集光レンズを通して前記ビームレットを導くステップと、
    前記ビームレットが射出される方向に関して前記集光レンズの下流で、マイクロレンズアレイによって前記ビームレットを視準して集束させるステップと、
    前記ビームレットを前記マイクロレンズアレイから光電陰極面まで導くステップと、
    前記光電陰極面を用いて、前記ビームレットから複数の電子ビームを発生させるステップと、
    前記光電陰極面から前記電子ビームを引き出すステップと、を含む、方法。
14. 前記ビームレットは、４×６から４８×４８までの範囲に及ぶアレイ状である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記電子ビームは、２ｎＡから５ｎＡまでの密度を有する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記複数の電子ビームは、前記電子ビームのうちの１００から１０００までを含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記電子ビームは、５０μｍから１０ｍｍまでの空間分離を有する、請求項１３に記載の方法。
18. 前記ビームレットは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有し、前記光電陰極面によって発生させられた前記電子ビームは、それぞれ、１０μｍから１００μｍまでのスポットサイズを有する、請求項１３に記載の方法。
19. 前記放射線ビームは、紫外線放射である、請求項１３に記載の方法。
20. 前記ビームレットのパターンは、前記電子ビームに伝えられる、請求項１３に記載の方法。

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