JP2022118150A - サンプル検査における画像コントラスト強調 - Google Patents

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Abstract

【課題】集積回路（ＩＣ）の製造等のデバイス製造プロセスにおいて用いられるウェーハ及びマスクなどのサンプルを検査する（例えば観察し、測定し、撮像する）方法及び装置が開示される。【解決手段】本明細書において開示されるのは、第１の期間の間、サンプルのうちのある領域内に第１の量の電荷を堆積させることと、第２の期間の間、その領域内に第２の量の電荷を堆積させることと、荷電粒子のビームによってサンプル上に生成されたプローブスポットをスキャンしながら、そのプローブスポットから荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号を記録することと、を備える方法であり、ここで、第１の期間における平均堆積速度と第２の期間における平均堆積速度は異なる。【選択図】図８

Description

（関連出願の相互参照）
[0001] 本願は、２０１７年９月２９日に提出された米国出願第６２／５６６，１９５号の優先権を主張するものであり、同出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[0002] 本開示は、集積回路（ＩＣ）の製造等のデバイス製造プロセスにおいて用いられるウェーハ及びマスクなどのサンプルを検査する（例えば観察し、測定し、撮像する）方法及び装置に関する。
[0003] デバイス製造プロセスは、基板に所望のパターンを適用することを含み得る。代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスが、所望のパターンを生成するために用いられるであろう。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１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。１枚の基板は、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含み得る。この転写には、リソグラフィ装置が用いられるであろう。ある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回で露光することによって、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、基板を所与の方向と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながらパターンを所与の方向に放射ビームでスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される。パターンを基板へインプリントすることによってパターンをパターニングデバイスから基板へと転写することも可能である。
[0004] デバイス製造プロセス（例えば露光、レジスト処理、エッチング、現像、ベークなど）の１つ以上のステップを監視するためには、デバイス製造プロセスによってパターニングされた基板又はその際に用いられるパターニングデバイスなどのサンプルを検査し、そのサンプルの１つ以上のパラメータを測定してもよい。１つ以上のパラメータは、例えば、基板又はパターニングデバイス上のパターンの端部とそれに対応するパターンの意図された設計の端部との間の距離である、端部位置誤差（ＥＰＥ）を含み得る。検査によって、パターン欠陥（例えば接続不良又は分離不良）及び余計なパーティクルも見つかるであろう。
[0005] デバイス製造プロセスにおいて用いられる基板及びパターニングデバイスの検査は、歩留まりの向上に役立ち得る。検査から得られた情報は、欠陥を特定するため又はデバイス製造プロセスを調節するために使用することができる。
[0006] 本明細書において開示されるのは、第１の期間の間、サンプルのうちのある領域内に第１の量の電荷を堆積させることと、第２の期間の間、その領域内に第２の量の電荷を堆積させることと、荷電粒子のビームによってサンプル上に生成されたプローブスポットをスキャンしながら、そのプローブスポットから荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号を記録することと、を備える方法であり、ここで、第１の期間の平均堆積速度と第２の期間の平均堆積速度とは異なる。
[0007] 一実施形態によれば、方法は更に、第１の期間の間、第１の量の電荷を領域内に堆積させることと、第２の期間の間、第２の量の電荷を領域内に堆積させることと、を反復することを備える。
[0008] 一実施形態によれば、第１の量又は第２の量はゼロである。
[0009] 一実施形態によれば、第１の量と第２の量とは異なる。
[0010] 一実施形態によれば、第１の期間の長さと第２の期間の長さとは異なる。
[0011] 一実施形態によれば、領域は、化学的特性又は物理的特性の不均一な空間的分布を有する。
[0012] 一実施形態によれば、化学的特性又は物理的特性は、組成、ドーピングレベル、電気抵抗、電気容量、電気インダクタンス、厚さ、結晶化度、及び誘電率からなる群から選択される。
[0013] 一実施形態によれば、第１の量の電荷を堆積させること又は第２の量の電荷を堆積させることは、荷電粒子のビームを用いて行われる。
[0014] 一実施形態によれば、第１の量の電荷を堆積させること又は第２の量の電荷を堆積させることは、荷電粒子のビームを用いてではなく、電荷を備える別のビームを用いて行われる。
[0015] 一実施形態によれば、別のビームは、荷電粒子のビームの断面積の少なくとも２倍の断面積を有する。
[0016] 一実施形態によれば、領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域から放散される電荷の量の変化率と第２のサブ領域から放散される電荷の量の変化率とは異なる。
[0017] 一実施形態によれば、領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域内に堆積される電荷の量の変化率と第２のサブ領域内に堆積される電荷の量の変化率とは同一である。
[0018] 一実施形態によれば、領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域における電荷の量の正味の変化率と第２のサブ領域における電荷の量の正味の変化率とは異なる。
[0019] 一実施形態によれば、領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域における電荷の量の正味の変化率又は第２のサブ領域における電荷の量の正味の変化率は負である。
[0020] 一実施形態によれば、領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域における電荷の量と第２のサブ領域における電荷の量との間の差は経時的に増加する。
[0021] 一実施形態によれば、領域はサブ領域を備えており、サブ領域における電荷の量は、第２の期間の一部の間、ゼロである。
[0022] 本明細書において開示されるのは、命令を記録された非一時的コンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、命令は、コンピュータによって実行されるとき、上記の方法のいずれかを実施する。
[0023] 本明細書において開示されるのは、サンプルを検査するように構成された装置であって、この装置は、荷電粒子のソースと、ステージと、荷電粒子のビームをステージ上に支持されたサンプルに向けるように構成された光学部品と、ソース及び光学部品を制御するように構成されたコントローラと、を備えており、ここで、ソース、光学部品及びコントローラは、第１の期間の間、サンプルのうちのある領域内に第１の量の電荷を堆積させ、第２の期間の間、その領域内に第２の量の電荷を堆積させるように、一括して構成されており、第１の期間の平均堆積速度と第２の期間の平均堆積速度とは異なる。
[0024] 一実施形態によれば、装置は更に、ビームとサンプルとの相互作用を表す信号を記録するように構成された検出器を備えている。
[0025] 一実施形態によれば、ソース、光学部品及びコントローラは信号を生成するように一括して構成されている。
[0026] 一実施形態によれば、光学部品は、サンプルに対してビームによってサンプル上に形成されたプローブスポットをスキャンするように構成されている。
[0027] 一実施形態によれば、ステージはサンプルを移動させるように構成されている。
[0028] 荷電粒子ビーム検査を実行することのできる装置を概略的に示す。 [0029] 荷電粒子の複数のビームを用いて荷電粒子ビーム検査を実行することのできる装置を概略的に示し、複数のビームの荷電粒子は単一のソースに由来する（「マルチビーム」装置）。 [0030] 代替的なマルチビーム装置を概略的に示す。 [0031] 代替的なマルチビーム装置を概略的に示す。 [0032] サンプルのうちのある領域を一例として概略的に示す。 [0033] サンプルの化学的及び物理的特性を用いて荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号の空間的コントラストを生じさせる一例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0034] 検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。 [0035] 一実施形態による、荷電粒子のビームを用いたサンプルの検査方法のフローチャートを示す。 [0036] 一実施形態による、荷電粒子のビームを用いてサンプルを検査するように構成された装置のコンポーネント図を概略的に示す。
[0037] サンプル（例えば基板及びパターニングデバイス）を検査するには、様々な技術がある。検査技術の一つの種類は光学検査であり、光学検査では、光ビームが基板又はパターニングデバイスへ向けられ、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。検査技術の別の一つの種類は荷電粒子ビーム検査であり、荷電粒子ビーム検査では、荷電粒子（例えば電子）のビームがサンプルへ向けられ、荷電粒子とサンプルとの相互作用（例えば二次発光及び後方散乱発光）を表す信号が記録される。
[0038] 本明細書において用いられる「又は」という用語は、具体的に別段の規定が無い限り、実行不可能である場合を除き、可能なあらゆる組み合わせを含む。例えば、あるデータベースがＡ又はＢを備え得ると述べられている場合、具体的に別段の規定が無いか又は実行不可能でない限り、そのデータベースは、Ａ、又はＢ、又はＡ及びＢを備え得る。二つ目の例として、あるデータベースがＡ、Ｂ、又はＣを備え得ると述べられている場合、具体的に別段の規定が無いか又は実行不可能でない限り、そのデータベースは、Ａ、又はＢ、又はＣ、又はＡ及びＢ、又はＡ及びＣ、又はＢ及びＣ、又はＡ及びＢ及びＣを備え得る。
[0039] 図１は、荷電粒子ビーム検査を実行することのできる装置１００を概略的に示す。装置１００は、自由空間内に荷電粒子を生じさせることのできるソース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、アパーチャ１４、スキャン偏向器１５、及び対物レンズ１６など、荷電粒子のビームを生成及び制御するように構成された構成要素を含み得る。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、荷電粒子の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構成要素を含んでいてもよい。装置１００は、信号を処理するように又は他の構成要素を制御するように構成された、プロセッサなどの構成要素も含み得る。
[0040] 検査プロセスの一例においては、荷電粒子のビーム１８が、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）に向けられる。ビーム１８とサンプル９との相互作用を表す信号２０が、Ｅ×Ｂ荷電粒子迂回デバイス１７によって、信号検出器２１へと導かれる。プロセッサは、ステージ３０を移動させるか、又はビーム１８にスキャンをさせてもよい。
[0041] 荷電粒子ビーム検査においては光学検査において用いられるよりも短い波長の荷電粒子が用いられるので、荷電粒子ビーム検査は光学検査よりも高い解像度を有し得る。デバイス製造プロセスの進化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はどんどん小さくなるので、荷電粒子ビーム検査はより幅広く用いられるようになる。
[0042] ある例においては、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であろう。複数のビームのスキャンは、同期化されてもよいし、独立であってもよい。複数の領域は、互いに重なりを有していてもよいし、連続するエリアをカバーするように傾けられてもよいし、又は互いに隔離されていてもよい。ビームとサンプルとの相互作用から生成された信号が、複数の検出器によって収集されてもよい。検出器の数は、ビームの数より少なくても、ビームの数と等しくても、又はビームの数より多くてもよい。複数のビームは、個々に制御されてもよいし、又は集合的に制御されてもよい。
[0043] 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し得る。プローブスポットは、表面上の複数の領域をそれぞれに又は同時にスキャンすることができる。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し得る。信号の一例が、二次電子である。二次電子は通常、５０ｅＶ未満のエネルギを有する。信号の別の一例は、ビームの荷電粒子が電子であるときの、後方散乱された電子である。後方散乱された電子は通常、ビームの電子のランディングエネルギに近いエネルギを有する。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、それぞれに又は同時に収集され得る。
[0044] 複数のビームは、それぞれ複数のソースに由来してもよいし、又は単一のソースに由来してもよい。ビームが複数のソースに由来する場合には、複数のカラムがビームをスキャンして表面上に合焦させてもよく、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てもよい。複数のソースからのビームを用いる装置は、マルチカラム装置と称され得る。カラムは、独立であってもよいし、又は、多軸の磁気又は電磁複合対物レンズを共有していてもよい。米国特許第８，２９４，０９５号を参照のこと。同特許の開示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たプローブスポットは、３０～５０ｎｍ程度の距離を隔てて離間し得る。
[0045] ビームが単一のソースに由来する場合には、ソース変換ユニットを用いて、その単一のソースの複数の虚像又は実像が形成されてもよい。像の各々及び単一のソースは、ビームのエミッタと見なされ得る（「ビームレット」と称されてもよい。なぜなら、ビームレットのすべては同一のソースに由来するからである）。ソース変換ユニットは、単一のソースからの荷電粒子を複数のビームレットに分割することのできる複数の開口を備えた導電層を有していてもよい。ソース変換ユニットは、単一のソースの複数の虚像又は実像を形成するようにビームレットに影響し得る光学素子を備えていてもよい。像の各々が、ビームレットのうち１つを放出するソースと見なされ得る。ビームレットは、数マイクロメートルの距離だけ離間していてもよい。投影システム及び偏向スキャンユニットを有し得る単一のカラムを用いて、サンプルの複数の領域でビームレットをスキャンし合焦させてもよい。ビームレットによって生成された信号はそれぞれ、単一のカラム内の検出器の複数の検出素子によって検出されてもよい。単一のソースからのビームを用いる装置は、マルチビーム装置と称され得る。
[0046] 単一のソース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、１つのビームレットを合焦させ、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、各光学素子が有している。例えば、米国特許第７，２４４，９４９号を参照のこと。同特許の開示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、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、各光学素子が有している。例えば、米国特許第６，９４３，３４９号及び米国特許出願第１５／０６５，３４２号を参照のこと。これらの開示は全体が参照により本明細書に組み込まれる。実像はより高い電流密度を有するので、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の方法におけるそれよりも弱いであろう。
[0047] 図２Ａは、荷電粒子の複数のビームを用いて荷電粒子ビーム検査を実行することのできる装置４００を概略的に示しており、複数のビーム中の荷電粒子は単一のソースに由来する。つまり、装置４００はマルチビーム装置である。装置４００は、自由空間内に荷電粒子を生じさせることのできるソース４０１を有する。一例においては、荷電粒子は電子であり、ソース４０１は電子銃である。装置４００は、荷電粒子によってサンプル４０７の表面上に複数のプローブスポットを生成すること及びサンプル４０７の表面上のプローブスポットをスキャンすることのできる光学系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メインアパーチャ４０５と、を有し得る。本明細書において用いられる「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、装置の通常動作時に、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に到達するであろうことを意味する。本明細書において用いられる「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、装置の通常動作時に、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に到達するであろうことを意味する。光学系４１９は、ソース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ソース変換ユニット４１０を有する。虚像及びソース４０１は、それぞれがビームレット（例えばビームレット４３１，４３２及び４３３）のエミッタと見なされ得る。ソース変換ユニット４１０は、ソース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のできる複数の開口を備えた導電層４１２と、ソース４０１の虚像を形成するようにビームレットに影響を及ぼすことのできる光学素子４１１と、を有していてもよい。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ってもよい。ビームレットの電流は、導電層４１２の開口の大きさ又は集光レンズ４０４の合焦パワーによって影響を受け得る。光学系４１９は、複数のビームレットを合焦させるとともに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。ソース変換ユニット４１０は、プローブの収差（例えばフィールド曲率及び非点収差）を低減させるように又はなくすように構成されたマイクロ補償器も有し得る。
[0048] 図２Ｂ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はソース４０１からの荷電粒子をコリメートする。ソース変換ユニット４１０の光学素子４１１は、マイクロ補償器４１３を備えていてもよい。マイクロ補償器４１３は、マイクロ偏向器と分離していてもよいし、又はマイクロ偏向器と一体であってもよい。分離している場合には、マイクロ補償器４１３は、マイクロ偏向器よりも上流に位置決めされ得る。マイクロ補償器４１３は、集光レンズ４０４又は対物レンズ４０６のオフアクシス収差（例えばフィールド曲率、非点収差及びディストーション）を補償するように構成されている。オフアクシス収差は、オフアクシス（すなわち装置の一次光軸に沿っていない）ビームレットによって形成されたプローブスポットの大きさ又は位置に悪影響を及ぼし得る。対物レンズ４０６のオフアクシス収差は、ビームレットの偏向によって完全に排除されはしないであろう。マイクロ補償器４１３が、対物レンズ４０６の残余オフアクシス収差（すなわち、オフアクシス収差のうちビームレットの偏向によっては排除できない部分）又はプローブスポットの大きさの不均一性を補償してもよい。マイクロ補償器４１３の各々は、導電層４１２の開口うちの１つと整列される。マイクロ補償器４１３はそれぞれ４つ以上の極を有していてもよい。ビームレットの電流は、導電層４１２の開口の大きさ及び／又は集光レンズ４０４の位置によって影響され得る。
[0049] 図２Ｃは、代替的なマルチビーム装置を概略的に示す。ソース変換ユニット４１０の光学素子４１１は、事前曲げマイクロ補償器４１４を備え得る。事前曲げマイクロ偏向器４１４は、導電層４１２の開口を通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。
[0050] 単一のソースからの荷電粒子の複数のビームを用いる装置の更なる説明は、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、ならびにＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１７／１５２２３号に認められるであろう。これらの開示は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
[0051] サンプル（例えば基板又はパターニングデバイス）のうちのある領域が荷電粒子のビームで検査されるとき、その領域においてビームによって形成されたプローブスポットから、ビームとサンプルとの相互作用を表す信号が記録される。信号によって表される相互作用は、ビームの荷電粒子とサンプルの電荷との相互作用を含み得る。ビームの荷電粒子と相互作用し得る電荷は、サンプルの内部にあってもよい。したがって、サンプルにおける電荷の空間的分布を用いて信号の空間的コントラストが生み出されてもよい。
[0052] 電荷の空間的分布は、サンプル内で有意に変動し得る。サンプルにおける化学的及び物理的特性の空間的分布は、電荷の空間的分布に影響を及ぼし得る。これらの特性の例は、組成、ドーピングレベル、電気抵抗、電気容量、電気インダクタンス、厚さ、結晶化度、誘電率などを含んでいてもよい。図３は、サンプルのうちのある領域１０００を、一例として概略的に示す。領域１０００は、１つ以上の化学的及び物理的特性が異なり得る幾つかのサブ領域１０１０～１０７０を含む。この例においては、サブ領域１０１０～１０７０は異なる電気抵抗を有する。この例においては、サブ領域１０７０は厚い金属層であり、サブ領域１０５０及びサブ領域１０６０は薄い金属層であり、サブ領域１０４０は低濃度ドープされた半導体層であり、サブ領域１０３０は薄い誘電体層であり、サブ領域１０２０及びサブ領域１０１０は厚い誘電体層である。サブ領域１０１０～１０７０の電気抵抗の順が図３に概略的に示されている。サブ領域１０１０～１０７０の間での電気抵抗の差は、荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号の空間的コントラストを生じさせ得る。
[0053] 一例においては、電荷は、より大きな電気抵抗を有するサブ領域からよりも、より小さな電気抵抗を有するサブ領域からの方が、迅速に放散され得る。より小さな電気抵抗を有するサブ領域とより大きな電気抵抗を有するサブ領域とが同じ量の電荷で始まる場合、より小さな電気抵抗を有するサブ領域は、ある有限期間の後、より大きな電気抵抗を有するサブ領域よりも少ない電荷を有するであろう。したがって、その有限期間の後では、荷電粒子のビームとより大きな電気抵抗を有するサブ領域との相互作用は、荷電粒子のビームとより小さな電気抵抗を有するサブ領域との相互作用とは異なり得る。こうして、これらの相互作用を表す信号の空間的コントラストが生じ得る。
[0054] 荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号の空間的コントラストを生じさせるための電気抵抗のある１つの使用法は、特定の欠陥を検出するというものである。例えば、不良な導電経路を有する深いビアは、通常の導電経路を有する同様の深いビアよりも電気抵抗が高い。したがって、信号のコントラストは、不良な導電経路を有する深いビアのような欠陥を明らかにし得る。
[0055] 図４は、サンプルの化学的及び物理的特性（例えば図３のような電気抵抗）を用いて荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号の空間的コントラストを生じさせる一例を概略的に示す。電荷は、例えば電荷を含む拡張されたビーム１９９９を用いて、領域１０００上に堆積され得る。拡張されたビーム１９９９は、領域１０００の全体を包含するのに十分なほど大きくてもよいし、大きくなくてもよい。拡張されたビーム１９９９は、領域１０００全体でスキャンされ得る。拡張されたビーム１９９９の電荷は、サンプルを検査するためのビームの荷電粒子と同じ粒子又はそれとは異なる粒子によって担持され得る。拡張されたビーム１９９９が担う電流は、図４に示されるように変調され得る。例えば、拡張されたビーム１９９９が担う電流は、期間Ｔ１の間は高い値Ｃ１、期間Ｔ１に続く期間Ｔ２の間は低い値Ｃ２であってもよい。本例では方形の波形が示されているが、拡張されたビーム１９９９が担う電流は、他の適当な波形を有していてもよい。電荷が領域１０００上に堆積された後では、サブ領域における電荷の量は、サブ領域の電気抵抗の差に起因して、経時的に異なったものになるであろう。サブ領域の電荷の量の差は、Ｃ１，Ｃ２，Ｔ１及びＴ２のように変調された電荷の堆積の特性の影響を受けるであろう。
[0056] 図５Ａから図５Ｄ、図６Ａから図６Ｄ及び図７Ａから図７Ｄは、検査に対する電荷の堆積の特性の影響を説明するための例を概略的に示す。これらの図においては単純化がなされており、サンプル上の電荷の堆積及び放散の背後にある物理的機構をすべて示してはいないであろう。例えば、放散速度は、サンプル上の電荷の量に無関係と近似される。
[0057] 図５Ａは、領域１０００の２つのサブ領域１０５０及び１０７０内に堆積された電荷の量の変化率５０１１と、サブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率５０１２と、サブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率５０１３と、を示す。サブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率５０１２は、サブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率５０１３よりも絶対値が高い。なぜなら、サブ領域１０７０は、図３に示されるように、サブ領域１０５０よりも低い電気抵抗を有するからである。図５Ｂは、サブ領域１０７０の電荷の量の正味の変化率５０２２と、サブ領域１０５０の電荷の量の正味の変化率５０２３と、を示す。正味の変化率５０２２は、変化率５０１１と変化率５０１２との和である。正味の変化率５０２３は、変化率５０１１と変化率５０１３との和である。図５Ｃは、Ｔがゼロのときサブ領域１０５０及び１０７０はゼロ電荷を有するものと仮定して、サブ領域１０５０の電荷の量５０３３を時間Ｔの関数として、及びサブ領域１０７０の電荷の量５０３２を時間Ｔの関数として示している。電荷の量５０３２及び５０３３は、時間Ｔに対して正味の変化率５０２２及び５０２３を積分することによって導き出され得る。図５Ｃは、サブ領域１０５０及び１０７０の各々の電荷の量の最大値５０３５も示す。サブ領域１０５０又はサブ領域１０７０の電荷の量が最大値５０３５を超える場合には、望ましくない効果が生じ得る（例えば、サブ領域１０５０又はサブ領域１０７０の構造が損傷するかもしれない）。図５Ｄは、サブ領域１０５０の電荷の量とサブ領域１０７０の電荷の量との間の差５０４６を時間Ｔの関数として示す。図５Ｃ及び図５Ｄは、サブ領域１０５０及び１０７０内に堆積された電荷の量の変化率５０１１の変調、及びサブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率５０１２とサブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率５０１３との格差の結果、差５０４６が時間Ｔにつれて増加し得ることを示している。最大値５０３５の存在によって、サブ領域１０５０及び１０７０内への電荷の堆積の時間の長さが制限され、ひいてはサブ領域１０５０の電荷の量とサブ領域１０７０の電荷の量との間の差５０４６が制限される。図４に示される拡張されたビーム１９９９は、図５Ａの変化率５０１１を生じさせるために用いられ得る。例えば、Ｃ２がＣ１の約半分であり、Ｔ２がＴ１の長さの約半分であるとき、拡張されたビーム１９９９は図５Ａの変化率５０１１を生じさせることができる。図５Ａから図５Ｄに示される例においては、差５０４６は、最大値５０３５の約２／５に達し得る。
[0058] 図６Ａは、領域１０００の２つのサブ領域１０５０及び１０７０内に堆積された電荷の量の変化率６０１１と、サブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率６０１２と、サブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率６０１３と、を示す。サブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率６０１２は、サブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率６０１３よりも絶対値が高い。なぜなら、サブ領域１０７０は、図３に示されるように、サブ領域１０５０よりも低い電気抵抗を有するからである。図６Ｂは、サブ領域１０７０の電荷の量の正味の変化率６０２２と、サブ領域１０５０の電荷の量の正味の変化率６０２３と、を示す。正味の変化率６０２２は、変化率６０１１と変化率６０１２との和である。正味の変化率６０２３は、変化率６０１１と変化率６０１３との和である。図６Ｃは、Ｔがゼロのときサブ領域１０５０及び１０７０はゼロ電荷を有するものと仮定して、サブ領域１０５０の電荷の量６０３３を時間Ｔの関数として、及びサブ領域１０７０の電荷の量６０３２を時間Ｔの関数として示している。電荷の量６０３２及び６０３３は、時間Ｔに対して正味の変化率６０２２及び６０２３を積分することによって導き出され得る。図６Ｃは、正味の変化率６０２２及び６０２３が負であり得る（すなわち、サブ領域１０５０及び１０７０の電荷の量は減少し得る）ことを示している。図６Ｃは、サブ領域１０５０及び１０７０の各々の電荷の量の最大値６０３５も示す。サブ領域１０５０又はサブ領域１０７０の電荷の量が最大値６０３５を超える場合には、望ましくない効果が生じ得る（例えば、サブ領域１０５０又はサブ領域１０７０の構造が損傷するかもしれない）。図６Ｄは、サブ領域１０５０の電荷の量とサブ領域１０７０の電荷の量との間の差６０４６を時間Ｔの関数として示す。図６Ｃ及び図６Ｄは、サブ領域１０５０及び１０７０内に堆積された電荷の量の変化率６０１１の変調、及びサブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率６０１２とサブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率６０１３との格差の結果、差６０４６が時間Ｔにつれて増加し得ることを示している。最大値６０３５の存在によって、サブ領域１０５０及び１０７０内への電荷の堆積の時間の長さが制限され、ひいてはサブ領域１０５０の電荷の量とサブ領域１０７０の電荷の量との間の差６０４６が制限される。図４に示される拡張されたビーム１９９９は、図６Ａの変化率６０１１を生じさせるために用いられ得る。例えば、Ｃ２が約ゼロであり、Ｔ２がＴ１の長さの約半分であるとき、拡張されたビーム１９９９は図６Ａの変化率６０１１を生じさせることができる。図６Ａから図６Ｄに示される例において、差６０４６は、最大値６０３５の約３／５に達し得る。図６Ａから図６Ｄに示される例においては、Ｔ２の間に電荷が堆積されず、したがって最大値６０３５を超過する前のサブ領域１０５０及び１０７０内への電荷の堆積の時間の長さは、図５Ａから図５Ｄにおいて最大値５０３５を超過する前のサブ領域１０５０及び１０７０内への電荷の堆積の時間の長さよりも長い。差６０４６及び差５０４６は、時間Ｔにつれて単調に増加する。よって、より長い堆積によって、差６０４６は差５０４６よりも大きくなる。
[0059] 図７Ａは、領域１０００の２つのサブ領域１０５０及び１０７０内に堆積された電荷の量の変化率７０１１と、サブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率７０１２と、サブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率７０１３と、を示す。サブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率７０１２は、サブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率７０１３よりも絶対値が高い。なぜなら、サブ領域１０７０は、図３に示されるように、サブ領域１０５０よりも低い電気抵抗を有するからである。図７Ｂは、サブ領域１０７０の電荷の量の正味の変化率７０２２と、サブ領域１０５０の電荷の量の正味の変化率７０２３とを示す。正味の変化率７０２２は、変化率７０１１と変化率７０１２との和である。正味の変化率７０２３は、変化率７０１１と変化率７０１３との和である。図７Ｃは、Ｔがゼロのときサブ領域１０５０及び１０７０はゼロ電荷を有するものと仮定して、サブ領域１０５０の電荷の量７０３３を時間Ｔの関数として、及びサブ領域１０７０の電荷の量７０３２を時間Ｔの関数として示している。電荷の量７０３２及び７０３３は、時間Ｔに対して正味の変化率７０２２及び７０２３を積分することによって導き出され得る。図７Ｃは、サブ領域１０５０及び１０７０の各々の電荷の量の最大値７０３５も示す。サブ領域１０５０又はサブ領域１０７０の電荷の量が最大値７０３５を超える場合には、望ましくない効果が生じ得る（例えば、サブ領域１０５０及びサブ領域１０７０の構造が損傷するかもしれない）。図７Ｄは、サブ領域１０５０の電荷の量とサブ領域１０７０の電荷の量との間の差７０４６を時間Ｔの関数として示す。図７Ｃ及び図７Ｄは、サブ領域１０５０及び１０７０内に堆積された電荷の量の変化率７０１１の変調、及びサブ領域１０７０から放散された電荷の量の変化率７０１２とサブ領域１０５０から放散された電荷の量の変化率７０１３との格差の結果、差７０４６が時間Ｔにつれて増加し得ることを示している。最大値７０３５の存在によって、サブ領域１０５０及び１０７０内への電荷の堆積の時間の長さが制限され、ひいてはサブ領域１０５０の電荷の量とサブ領域１０７０の電荷の量との間の差７０４６が制限される。図４に示される拡張されたビーム１９９９は、図７Ａの変化率７０１１を生じさせるために用いられ得る。例えば、Ｃ２が約ゼロであり、Ｔ１がＴ２の長さの約半分であるとき、拡張されたビーム１９９９は図７Ａの変化率７０１１を生じさせることができる。図７Ａから図７Ｄに示される例において、差７０４６は、最大値７０３５の約７／８に達し得る。図７Ａから図７Ｄに示される例において、Ｔ１の間にサブ領域１０７０に堆積された電荷のすべてはＴ２の間にサブ領域１０７０から放散し、したがってサブ領域１０７０の電荷の量は、Ｔ２の一部の間、ゼロである。その一方で、サブ領域１０５０の電荷の量は、Ｔ１及びＴ２の周期数につれて増加し、最終的には最大値７０３５に近づく。よって、差７０４６は、最大値７０３５の略最大の大きさに達し得る。差７０４６は図５Ａから図５Ｄ、図６Ａから図６Ｄ及び図７Ａから図７Ｄの例の中で最も大きいので、図７Ａから図７Ｄの例は、荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号の最大の空間的コントラストを生じるであろう。
[0060] 図８は、一実施形態による、荷電粒子のビームを用いたサンプルの検査方法のフローチャートを示す。手順８１０において、サンプルの領域内への変調された電荷の堆積が行われる。変調された堆積は、少なくとも第１の期間と第２の期間とを含む。手順８１０は、第１の量の電荷が第１の期間の間に領域内に堆積されるサブ手順８１１を含む。手順８１０は、第２の量の電荷が第２の期間の間に領域内に堆積されるサブ手順８１２を含む。サブ手順８１１及び８１２は繰り返されてもよい。第１の期間における平均堆積速度（すなわち、第１の量割る第１の期間の長さ）は、第２の期間における平均堆積速度（すなわち、第２の量割る第２の期間の長さ）とは異なる。第１の量又は第２の量はゼロであってもよい。第１の量と第２の量とは異なっていてもよい。第１の期間の長さと第２の期間の長さとは異なっていてもよい。領域は、１つ以上の化学的又は物理的特性の不均一な空間的分布を有していてもよい。ステップ８２０において、荷電粒子のビームが領域全体でスキャンされ、荷電粒子とサンプルとの相互作用を表す信号が記録される。手順８１０の変調された堆積は、ステップ８２０において用いられるのと同じ荷電粒子のビームを用いて行われてもよい。手順８１０の変調された堆積は、ステップ８２０で用いられる荷電粒子のビームとは異なるビームで行われてもよく、その場合、その異なるビームは、ステップ８２０で用いられる荷電粒子のビームの断面積の少なくとも２倍の断面積を有していてもよい。
[0061] 図９は、一実施形態による、荷電粒子のビームを用いてサンプルを検査するように構成された装置９０００のコンポーネント図を概略的に示す。装置９０００は、荷電粒子のソース９００１と、ステージ９００３と、荷電粒子のビームをステージ９００３上に支持されたサンプルに向けるように構成された光学部品９００２とを有している。ステージ９００３は、サンプルを移動させるように構成されていてもよい。光学部品９００２は、サンプルに対してビームによってサンプル上に形成されたプローブスポットをスキャンするように構成されていてもよい。装置９０００は、ソース９００１及び光学部品９００２を制御するように構成されたコントローラ９０１０を含む。装置９０００は、荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号を記録するように構成された検出器９００４も含む。ソース９００１、光学部品９００２及びコントローラ９０１０は、記録対象の信号を生成するように構成されていてもよく、サンプル内への電荷の変調された堆積を行うようにも構成され得る。一実施形態においては、装置９０００は任意選択的に、サンプル内への電荷の変調された堆積を専用に行う別のソース９１０１、別の光学部品９１０２及びコントローラ９１１０を含む。
[0062] 実施形態はさらに以下の条項を用いて記載することもできる。
１．第１の期間の間、サンプルのうちのある領域内に第１の量の電荷を堆積させることと、
第２の期間の間、その領域内に第２の量の電荷を堆積させることと、
荷電粒子のビームによってサンプル上に生成されたプローブスポットをスキャンしながら、そのプローブスポットから荷電粒子のビームとサンプルとの相互作用を表す信号を記録することと、
を備える方法であって、
第１の期間における平均堆積速度と第２の期間における平均堆積速度とは異なる、方法。
２．第１の期間の間、第１の量の電荷を領域内に堆積させることと、第２の期間の間、第２の量の電荷を領域内に堆積させることと、を反復することを更に備える、条項１の方法。
３．第１の量又は第２の量はゼロである、条項１から２のいずれか一項の方法。
４．第１の量と第２の量は異なる、条項１から３のいずれか一項の方法。
５．第１の期間の長さと第２の期間の長さは異なる、条項１から４のいずれか一項の方法。
６．領域は、化学的特性又は物理的特性の不均一な空間的分布を有する、条項１から５のいずれか一項の方法。
７．化学的特性又は物理的特性は、組成、ドーピングレベル、電気抵抗、電気容量、電気インダクタンス、厚さ、結晶化度、及び誘電率からなる群から選択される、条項６の方法。
８．第１の量の電荷を堆積させること又は第２の量の電荷を堆積させることは、荷電粒子のビームを用いて行われる、条項１から７のいずれか一項の方法。
９．第１の量の電荷を堆積させること又は第２の量の電荷を堆積させることは、荷電粒子のビームを用いてではなく、電荷を備える別のビームを用いて行われる、条項１から８のいずれか一項の方法。
１０．別のビームは、荷電粒子のビームの断面積の少なくとも２倍の断面積を有する、条項９の方法。
１１．領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域から放散される電荷の量の変化率と第２のサブ領域から放散される電荷の量の変化率とは異なる、条項１から１０のいずれか一項の方法。
１２．領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域内に堆積される電荷の量の変化率と第２のサブ領域内に堆積される電荷の量の変化率とは同一である、条項１から１１のいずれか一項の方法。
１３．領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域における電荷の量の正味の変化率と第２のサブ領域における電荷の量の正味の変化率とは異なる、条項１から１２のいずれか一項の方法。
１４．領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域における電荷の量の正味の変化率又は第２のサブ領域における電荷の量の正味の変化率は負である、条項１から１３のいずれか一項の方法。
１５．領域は第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、第１のサブ領域における電荷の量と第２のサブ領域における電荷の量との間の差は経時的に増加する、条項１から１４のいずれか一項の方法。
１６．領域はサブ領域を備えており、そのサブ領域における電荷の量は、第２の期間の一部の間、ゼロである、条項１から１５のいずれか一項の方法。
１７．命令を記録された非一時的コンピュータ可読媒体を備え、命令は、コンピュータによって実行されるとき、条項１から１６のいずれかの方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
１８．サンプルを検査するように構成された装置であって、
荷電粒子のソースと、
ステージと、
荷電粒子のビームをステージ上に支持されたサンプルに向けるように構成された光学部品と、
ソース及び光学部品を制御するように構成されたコントローラと、
を備えており、
ソース、光学部品及びコントローラは、
第１の期間の間、サンプルのうちのある領域内に第１の量の電荷を堆積させ、
第２の期間の間、その領域内に第２の量の電荷を堆積させるように一括して構成されており、
第１の期間における平均堆積速度と第２の期間における平均堆積速度とは異なる、装置。
１９．ビームとサンプルとの相互作用を表す信号を記録するように構成された検出器を更に備える、条項１８の装置。
２０．ソース、光学部品及びコントローラは、信号を生成するように一括して構成されている、条項１９の装置。
２１．光学部品は、サンプルに対してビームによってサンプル上に形成されたプローブスポットをスキャンするように構成されている、条項１９の装置。
２２．ステージはサンプルを移動させるように構成されている、条項１９の装置。
[0063] 本明細書に開示される概念は、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の検査に用いられ得るものであるが、この開示される概念は、任意の種類のサンプル、例えばシリコンウェーハ以外のサンプルとともに用いられてもよいことが理解されなければならない。
[0064] 上記の説明は例示的であることを意図されたものであって、限定的であることは意図されていない。したがって、下記の特許請求の範囲を逸脱することなく、記載された変更が行われ得ることが、当業者には明らかであろう。

Claims (15)

  1. 第１の期間の間、サンプルのうちのある領域内に第１の量の電荷を堆積させることと、
    第２の期間の間、前記領域内に第２の量の電荷を堆積させることと、
    荷電粒子のビームによって前記サンプル上に生成されたプローブスポットをスキャンしながら、前記プローブスポットから前記荷電粒子のビームと前記サンプルとの相互作用を表す信号を記録することと、
    を備える方法であって、
    前記第１の期間における平均堆積速度と前記第２の期間における平均堆積速度は、異なる、方法。
  2. 前記第１の期間の間、前記第１の量の電荷を前記領域内に堆積させることと、前記第２の期間の間、前記第２の量の電荷を前記領域内に堆積させることと、を反復することを更に備える、請求項１の方法。
  3. 前記第１の量又は前記第２の量は、ゼロである、請求項１の方法。
  4. 前記第１の量と前記第２の量は、異なる、請求項１の方法。
  5. 前記第１の期間の長さと前記第２の期間の長さは、異なる、請求項１の方法。
  6. 前記領域は、化学的特性又は物理的特性の不均一な空間的分布を有する、請求項１の方法。
  7. 前記化学的特性又は前記物理的特性は、組成、ドーピングレベル、電気抵抗、電気容量、電気インダクタンス、厚さ、結晶化度、及び誘電率からなる群から選択される、請求項６の方法。
  8. 前記第１の量の電荷を堆積させること又は前記第２の量の電荷を堆積させることは、前記荷電粒子のビームを用いて行われる、請求項１の方法。
  9. 前記第１の量の電荷を堆積させること又は前記第２の量の電荷を堆積させることは、前記荷電粒子のビームを用いてではなく、電荷を備える別のビームを用いて行われる、請求項１の方法。
  10. 前記別のビームは、前記荷電粒子のビームの断面積の少なくとも２倍の断面積を有する、請求項９の方法。
  11. 前記領域は、第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、
    前記第１のサブ領域から放散される電荷の量の変化率と前記第２のサブ領域から放散される電荷の量の変化率は、異なる、請求項１の方法。
  12. 前記領域は、第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、
    前記第１のサブ領域内に堆積される電荷の量の変化率と前記第２のサブ領域内に堆積される電荷の量の変化率は、同一である、請求項１の方法。
  13. 前記領域は、第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、
    前記第１のサブ領域における電荷の量の正味の変化率又は前記第２のサブ領域における電荷の量の正味の変化率は、負である、請求項１の方法。
  14. 前記領域は、第１のサブ領域及び第２のサブ領域を備えており、
    前記第１のサブ領域における電荷の量と前記第２のサブ領域における電荷の量との間の差は、経時的に増加する、請求項１の方法。
  15. サンプルを検査するように構成された装置であって、
    荷電粒子のソースと、
    ステージと、
    前記荷電粒子のビームを前記ステージ上に支持されたサンプルに向けるように構成された光学部品と、
    前記ソース及び前記光学部品を制御するように構成されたコントローラと、
    を備えており、
    前記ソース、前記光学部品及び前記コントローラは、
    第１の期間の間、前記サンプルのうちのある領域内に第１の量の電荷を堆積させ、
    第２の期間の間、前記領域内に第２の量の電荷を堆積させるように一括して構成されており、
    前記第１の期間における平均堆積速度と前記第２の期間における平均堆積速度は、異なる、装置。
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