JP2022172256A - マルチビーム装置におけるビームセパレータの分散を補償するためのシステム及び方法 - Google Patents

マルチビーム装置におけるビームセパレータの分散を補償するためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シングルビーム又はマルチビーム装置におけるビームセパレータの分散を補償するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】本開示の実施形態は、ビームセパレータによって生成される分散を打ち消すように設定されたビーム分散を誘発するように構成された静電偏向器及び磁気偏向器を含む分散デバイスを提供する。静電偏向器及び磁気偏向器の組み合わせを使用して、ビームセパレータによって生成される分散の変化を補償するように、誘発されるビーム分散を変更するときに、分散デバイスに起因する偏向角を不変に保つことができる。実施形態によっては、分散デバイスに起因する偏向角をゼロにするように制御することができ、分散デバイスに起因する一次ビーム軸の変化はない。【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照
[001] 本出願は、２０１７年７月２８日に出願された米国特許出願第６２／５３８，６０９号の優先権を主張するものであり、該出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[002] 本開示は、一般的に荷電粒子ビーム装置の分野に関し、より具体的には、シングルビーム又はマルチビーム装置におけるビームセパレータの分散を補償するためのシステム及び方法に関する。
[003] 集積回路（ＩＣ）の製造プロセスでは、未完成の又は完成した回路部品を検査して、それらが設計通りに製造され、欠陥がないことを保証する。光学顕微鏡を利用した検査システムは、通常、数百ナノメートルに至る分解能を有し、この分解能は、光の波長によって制限される。ＩＣ部品の物理的サイズが１００ナノメートル未満、更には１０ナノメートル未満に至るまで縮小し続けているので、光学顕微鏡を利用したものよりも高い分解能を実現する検査システムが必要である。
[004] 走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの、１ナノメートル未満に至る分解能を可能にする荷電粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡は、１００ナノメートル未満のフィーチャサイズを有するＩＣ部品を検査するための実用的なツールとして機能する。ＳＥＭを用いて、単一の一次電子ビームの電子、又は複数の一次電子ビームの電子を、検査中のウェーハのプローブスポットに集束させることができる。一次電子とウェーハとの相互作用により、１つ又は複数の二次電子ビームがもたらされることがある。二次電子ビームには、一次電子とウェーハとの相互作用から生じる、後方散乱電子、二次電子、又はオージェ電子が含まれることがある。１つ又は複数の二次電子ビームの強度は、ウェーハの内部構造及び／又は外部構造の特性に基づいて、変化することがある。
[005] 二次電子ビームの強度は、検出デバイス又は検出器を使用して決定することができる。二次電子ビームは、検出器の表面上の所定の位置に１つ又は複数のビームスポットを形成することができる。検出器は、検出された二次電子ビームの強度を表す電気信号（例えば、電流、電圧、等）を生成することができる。この電気信号を、測定回路（例えば、アナログ－デジタル変換器）を用いて測定して、検出された電子の分布を取得することができる。検出時間ウィンドウ中に収集された電子の分布データを、ウェーハ表面に入射する１つ又は複数の一次電子ビームの対応する走査パスデータと組み合わせて使用して、検査中のウェーハ構造の画像を再構成することができる。再構成された画像を使用して、ウェーハの内部構造及び／又は外部構造の様々な特徴を明らかにすることができ、また、ウェーハ内に存在する可能性がある欠陥を明らかにすることができる。
[006] 単一の一次ビーム及び単一の二次ビームを含む検査システム（シングルビーム装置）では、装置に一次ビームを通過させる穴がある場合、装置の光軸に沿って検出器を配置することができる。しかしながら、穴が存在すると、二次ビームの検出効率が低下することがあり、場合によっては、再構成画像の中心に黒い点が生じることがある。ビームセパレータを使用して、一次ビームから二次ビームを分離し、二次ビームを軸外に配置された検出器に向けることができる。複数の一次ビーム及び複数の二次ビームを含む検査システム（マルチビーム装置）では、ビームセパレータを使用して複数の一次ビームから複数の二次ビームを分離し、複数の二次ビームを軸外に配置された検出器に向けることができる。
[007] ビームセパレータは、少なくとも１つの磁気偏向器を含み、従って１つ又は複数の一次ビーム上及び１つ又は複数の二次ビーム上に分散を生じさせる。分散により、一次ビームの丸いプローブスポットが楕円形に変形することがある。分散により、検出されるビームスポットが変形し、それによって、再構成画像の分解能の低下が引き起こされることがある。ビームセパレータは、一次ビーム及び二次ビームに、関連する非点収差も加える。更に、ビームセパレータに関連した偏向角は、一次ビームの非直線経路をもたらす。ビーム源とビームセパレータとの間に配置されるシングルビーム又はマルチビーム装置の光学素子は、光軸に対して傾斜している必要がある。タイトルをつけられた配置及びこれに関連するアライメントにより、装置に複雑さが追加される。更に、一次ビームのエネルギーに変化があると、一次ビームの偏向角を一定に維持するようにビームセパレータを調節することができる。しかしながら、この調節により、二次ビームの偏向角に、関連する変化が生じる。二次ビームの偏向角の変化を制御しないと、シングルビーム及びマルチビーム装置の両方において検出効率が低下することがあり、また、マルチビーム装置においてクロストーク問題を引き起こすこともある。
[008] 本開示の実施形態は、シングルビーム又はマルチビーム装置におけるビームセパレータの分散を補償するためのシステム及び方法を提供する。実施形態によっては、分散デバイスが提供される。分散デバイスは、システムの荷電粒子ビームに対する第１のビーム分散を誘発するように構成された静電偏向器及び磁気偏向器を含む。第１のビーム分散は、ビームセパレータによって引き起こされるビームの第２のビーム分散の影響を打ち消すように設定される。静電偏向器は、ビームに第１の力を作用させ、磁気偏向器はビームに第２の力を作用させ、第１の力及び第２の力は互いに対して実質的に反対であり、第１のビーム分散を形成する。
[009] 実施形態によっては、荷電粒子ビーム装置が提供される。荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームを生成するための放射源と、放射源の下にある第１の分散デバイスと、第１の分散デバイスの下にあるビームセパレータと、ビームセパレータの下にある対物レンズと、サンプルを支持するためのサンプルステージと、ビームセパレータの上にある検出器と、を備える。一次荷電粒子ビームは、対物レンズによってサンプル上に集束し、そこに一次プローブスポットを形成し、そこからの二次荷電粒子ビームを生成する。ビームセパレータは、一次荷電粒子ビームと二次荷電粒子ビームを分離し、その結果、二次荷電粒子ビームが検出器によって検出される。第１の分散デバイスは、一次荷電粒子ビームに対する第１の一次ビーム分散を生成し、ビームセパレータは、一次荷電粒子ビームに対する第２の一次ビーム分散及び二次荷電粒子ビームに対する第２の二次ビーム分散を生成する。第１の分散デバイスは、一次荷電粒子ビームに第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、第１の一次ビーム分散を形成し、第１の一次ビーム分散は、第１の一次ビーム分散が一次プローブスポットに対する第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すように、調節される。
[010] 実施形態によっては、ビームセパレータを備える荷電粒子ビームシステムにおいて分散を制御するための方法が提供される。この方法は、システムの一次荷電粒子ビームの経路内に第１の分散デバイスを設けることと、ビームセパレータの上流に第１の分散デバイスを配置することと、第１の分散デバイスによって一次荷電粒子ビームに対する第１の一次ビーム分散を生成することと、第１の一次ビーム分散を調節して、ビームセパレータによって引き起こされる一次荷電粒子ビームの第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すことと、を含む。第１の分散デバイスは、一次荷電粒子ビームに第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、第１の一次ビーム分散を形成する。
[011] 実施形態によっては、荷電粒子ビーム装置が提供される。荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームを提供するように構成された放射源と、一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを使用して放射源の複数の平行像を形成するように構成された放射源変換ユニットと、対物レンズを有する第１の投影系であって、サンプル上に複数の平行像を投影し、従って複数のビームレットを用いてサンプル上に複数の一次プローブスポットを形成するように構成された第１の投影系と、複数の一次プローブスポットによってサンプルから生成された複数の二次荷電粒子ビームと複数のビームレットを分離するように構成されたビームセパレータと、複数の検出素子を有する検出デバイスと、複数の二次荷電粒子ビームを検出デバイス上に集束させ、そこに複数の二次プローブスポットを形成するように構成された二次投影系と、を含み、複数の二次プローブスポットは複数の検出素子によって検出され、またこの荷電粒子ビーム装置は、ビームセパレータの上流に配置され、複数のビームレットに対する複数の第１の一次ビーム分散を生成するように構成された、第１の分散デバイスを含み、複数の第１の一次ビーム分散は、複数の一次プローブスポットに対するビームセパレータによって生成された複数の第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すように調節される。第１の分散デバイスは、複数のビームレットの各々に第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、対応する第１の一次ビーム分散を形成する。
[012] 実施形態によっては、ビームセパレータを備える荷電粒子ビームシステムにおいて分散を制御するための方法が提供される。この方法は、放射源変換ユニットを提供して、放射源によって生成された一次荷電粒子ビームの複数のビームレットによる放射源の複数の像を形成することと、複数のビームレットの経路内に第１の分散デバイスを設けることと、ビームセパレータの上流に第１の分散デバイスを配置することと、第１の分散デバイスにより複数のビームレットに対する複数の第１の一次ビーム分散を生成することと、複数の第１の一次ビーム分散を調節して、複数のビームレットに対するビームセパレータにより生成された複数の第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すことと、を含む。第１の分散デバイスは、複数のビームレットの各々に第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、対応する第１の一次ビーム分散を形成する。
[013] 開示する実施形態の追加の目的及び利点が、以降の説明において部分的に記載され、その説明から部分的に明らかになるか、又は、実施形態を実施することによって学ばれることがある。開示する実施形態の目的及び利点は、特許請求の範囲に記載される要素及び組み合わせによって実現され、達成されることがある。
[014] 前述の一般的な説明及び以降の詳細な説明の両方とも、例示的であり説明のためのみのものであり、特許請求されるような、開示する実施形態を限定するものではないことを、理解されたい。
[015]本開示の実施形態と一致した、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す概略図である。 [016]本開示の実施形態と一致した、図１の例示的な電子ビーム検査システムの一部であり得る例示的な電子ビームツールを示す概略図である。 [016]本開示の実施形態と一致した、図１の例示的な電子ビーム検査システムの一部であり得る例示的な電子ビームツールを示す概略図である。 [017]本開示の実施形態と一致する、例示的な分散デバイスを示す概略図である。 [017]本開示の実施形態と一致する、例示的な分散デバイスを示す概略図である。 [017]本開示の実施形態と一致する、例示的な分散デバイスを示す概略図である。 [018]本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置を示す概略図である。 [018]本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置を示す概略図である。 [019]本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置を示す概略図である。 [020]本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置を示す概略図である。 [021]本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [022]本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [023]本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [024]本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置を示す概略図である。 [025]本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [026]本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [027]本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [028]本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [029]本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステムにおける分散を制御するための例示的な方法を示す流れ図である。
[030] ここで、例示的な実施形態を詳細に参照する。これらの実施形態の例が、添付の図面に示されている。以下の説明は添付の図面を参照し、異なる図面中の同じ番号は、特に断りの無い限り、同じ又は同様の要素を表す。例示的な実施形態の以下の説明文中に記載される実装は、本発明と一致する全ての実装を表すものではない。その代わり、それらは、添付の特許請求の範囲に列挙されるような本発明に関連する態様と一致する装置及び方法の単なる例にすぎない。
[031] 本開示は、シングルビーム又はマルチビーム装置におけるビームセパレータの分散を補償するためのシステム及び方法に関する。ビームセパレータは、１つ又は複数の一次ビーム上及び１つ又は複数の二次ビーム上に分散を生じさせる。本開示の実施形態は、ビームセパレータによって生成された分散を打ち消すように設定されたビーム分散を誘発するように構成された静電偏向器及び磁気偏向器を含む分散デバイスを提供する。静電偏向器及び磁気偏向器の組み合わせを使用して、ビームセパレータによって生成される分散の変化を補償するように、誘発されるビーム分散を変更するときに、（分散デバイスに起因する）偏向角を不変に保つことができる。実施形態によっては、偏向角をゼロにするように制御することができ、分散デバイスに起因する一次ビーム軸の変化はない。実施形態によっては、分散デバイスは、一次ビームにより形成されるプローブスポットに対するビームセパレータ及び分散デバイスにより引き起こされる非点収差の影響のうちの少なくとも１つを打ち消すように四極子場を生成するように構成された、多極子レンズ（例えば、四極子レンズ）を含むことがある。
[032] ここで図１を参照する。図１は、本開示の実施形態と一致した、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システム１００を示す。図１に示すように、ＥＢＩシステム１００は、メインチャンバ１０１、装填／ロックチャンバ１０２、電子ビームツール１０４、及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）１０６を含む。電子ビームツール１０４は、メインチャンバ１０１内部に配置されている。
[033] ＥＦＥＭ１０６は、第１の装填ポート１０６ａ及び第２の装填ポート１０６ｂを含む。ＥＦＥＭ１０６は、追加の装填ポートを含むことがある。第１の装填ポート１０６ａ及び第２の装填ポート１０６ｂは、検査されるべきウェーハ（例えば、半導体ウェーハ、又は他の材料で作られたウェーハ）又は試料（ウェーハ及び試料は、以降ではまとめて「ウェーハ」と呼ばれる）を収容するウェーハＦＯＵＰ（front opening unified pod）を受け取る。ＥＦＥＭ１０６内の１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）が、ウェーハを装填／ロックチャンバ１０２に運ぶ。
[034] 装填／ロックチャンバ１０２は、装填／ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、このポンプシステムは、大気圧よりも低い第１の圧力に達するように、装填／ロックチャンバ１０２内のガス分子を除去する。第１の圧力に達した後、１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）がウェーハを装填／ロックチャンバ１０２からメインチャンバ１０１に運ぶことができる。メインチャンバ１０１は、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、このポンプシステムは、第１の圧力よりも低い第２の圧力に達するように、メインチャンバ１０１内のガス分子を除去する。第２の圧力に達した後、ウェーハは電子ビームツール１０４による検査にかけられる。
[035] ここで図２Ａを参照する。図２Ａは、本開示の実施形態と一致した、電子ビームツール１０４の例示的な構成要素を示す。図２Ａは、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放射される一次電子ビーム２１０、ビーム制限開口部２１６、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、対物レンズ２２８、サンプルステージ（図２Ａには図示せず）、二次電子ビーム２２０、及び電子検出器２１８を含む電子ビームツール１０４Ａ（本明細書では装置１０４Ａとも呼ばれる）を示す。電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、ビーム制限開口部２１６、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置１０４Ａの光軸２０２と位置合わせすることができる。
[036] 電子源２０６は、カソード、抽出器又はアノードを含むことができ、一次電子は、カソードから放出され、抽出され又は加速されて、高エネルギー（例えば、８～２０ｋｅＶ）、高い角度強度（例えば、０．１～１ｍＡ／ｓｒ）及び（仮想の又は現実の）クロスオーバー２０８を伴う一次電子ビーム２１０を形成することができる。一次電子ビーム２１０は、クロスオーバー２０８から放出されるものとして視覚化することができる。銃開口部２１２は、一次電子ビーム２１０の周辺電子を遮断して、クーロン効果を低減することができる。クーロン効果は、プローブスポット２３６のサイズの増加を引き起こすことがある。
[037] 集光レンズ２１４は一次電子ビーム２１０を集束させることができ、ビーム制限開口部２１６は一次電子ビーム２１０のサイズを制限することができる。ビーム制限開口部２１６の下流の一次電子ビーム２１０の電流は、集光レンズ２１４の集束力を調節することにより、又はビーム制限開口部２１６の半径方向のサイズを変更することにより、変化させることができる。対物レンズ２２８は、一次電子ビーム２１０を検査のためにサンプル２３８上に集束させることができる。一次電子ビーム２１０は、サンプル２３８の表面にプローブスポット２３６を形成することができる。
[038] プローブスポット２３６における一次電子ビーム２１０の入射に応答して、二次電子ビーム２２０がサンプル２３８から放出されることがある。二次電子ビーム２２０は、二次電子（エネルギー≦５０ｅＶ）及び後方散乱電子（５０ｅＶと一次電子ビーム２１０のランディングエネルギーとの間のエネルギー）を含むエネルギーの分布を伴う電子を含むことがある。
[039] ビームセパレータ２２２は、静電双極子場Ｅ１及び磁気双極子場Ｂ１を生成する静電偏向器を含むウィーンフィルタ型のビームセパレータとすることができる。ウィーンフィルタ型のビームセパレータの場合、一次電子ビーム２１０の電子に静電双極子場Ｅ１によって作用する力は、磁気双極子場Ｂ１によって電子に作用する力と、大きさが等しく、方向が反対になる。従って、一次電子ビーム２１０は、偏向角ゼロでビームセパレータ２２２をまっすぐに通過することができる。しかしながら、ビームセパレータ２２２によって生成される一次電子ビーム２１０の全分散は、ゼロではない。ビームセパレータ２２２の分散面２２４について、図２Ａは、公称エネルギーＶ０及びエネルギーの広がりΔＶを有する一次電子ビーム２１０の、エネルギーＶ０－ΔＶ／２に対応するビーム部分２３０、エネルギーＶ０に対応するビーム部分２３２、及びエネルギーＶ０＋ΔＶ／２に対応するビーム部分２３４への分散を示す。二次電子ビーム２２０の電子にビームセパレータ２２２によって作用する力の全体は、ゼロではない。従って、ビームセパレータ２２２は、一次電子ビーム２１０から二次電子ビーム２２０を分離し、二次電子ビーム２２０を電子検出器２１８に向けることができる。電子検出器２１８は、二次電子ビーム２２０を検出し、対応する信号を生成することができる。
[040] 偏向走査ユニット２２６は、一次電子ビーム２１０を偏向させて、サンプル２３８の表面領域に渡って、プローブスポット２３６を走査することができる。電子検出器２１８は、対応する二次電子ビーム２２０を検出し、サンプル２３８の表面領域の画像を再構成するのに使用される対応する信号を生成することができる。
[041] 対物レンズ２２８の対物面２０４は、集光レンズ２１４の集束力の変化に伴ってシフトすることがある。一次電子ビーム２１０については、ビームセパレータ２２２の分散面２２４と対物レンズ２２８の対物面２０４が一致しない場合、ビーム部分２３０、２３２、及び２３４は分離したままであり、プローブスポット２３６は分散方向に延びる。これにより、サンプル２３８の再構成画像の分解能の低下が引き起こされることがある。
[042] ここで図２Ｂを参照する。図２Ｂは、電子ビームツール１０４Ｂ（本明細書では装置１０４Ｂとも呼ばれる）を示しており、このツール１０４Ｂは、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、放射源変換ユニット２５２、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８、一次投影光学系２６０、サンプルステージ（図２Ｂには図示せず）、複数の二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０、二次光学系２８２、並びに電子検出デバイス２８４を含む。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。ビームセパレータ２２２及び偏向走査ユニット２２６は、一次投影光学系２６０の内部に配置することができる。
[043] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置１０４Ｂの一次光軸２５０と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置１０４Ｂの二次光軸２９２と位置合わせすることができる。
[044] 電子源２０６は、カソード、抽出器又はアノードを含むことができ、一次電子は、カソードから放出され、抽出され又は加速されて、（仮想の又は現実の）クロスオーバー２０８を伴う一次電子ビーム２１０を形成することができる。一次電子ビーム２１０は、クロスオーバー２０８から放出されるものとして視覚化することができる。銃開口部２１２は、一次電子ビーム２１０の周辺電子を遮断して、クーロン効果を低減することができる。クーロン効果は、プローブスポット２７０、２７２、及び２７４のサイズの増加を引き起こすことがある。
[045] 放射源変換ユニット２５２は、画像形成素子のアレイ（図２Ｂには図示せず）及びビーム制限開口部のアレイ（図２Ｂには図示せず）を含むことができる。画像形成素子のアレイは、超小型偏向器及び超小型レンズのアレイを含むことができる。画像形成素子のアレイは、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８を伴う、クロスオーバー２０８の（仮想の又は現実の）複数の平行な像を形成することができる。ビーム制限開口部のアレイは、複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８を制限することができる。
[046] 集光レンズ２１４は、一次電子ビーム２１０を集束させることができる。放射源変換ユニット２５２の下流のビームレット２５４、２５６、及び２５８の電流は、集光レンズ２１４の集束力を調節することにより、又は、ビーム制限開口部のアレイ内部の対応するビーム制限開口部の半径サイズを変更することにより、変化させることができる。対物レンズ２２８は、検査用のサンプル２３８上にビームレット２５４、２５６、及び２５８を集束させることができ、サンプル２３８の表面上に複数のプローブスポット２７０、２７２、及び２７４を形成することができる。
[047] ビームセパレータ２２２は、静電双極子場Ｅ１及び磁気双極子場Ｂ１（これらは両方とも図２Ｂには図示せず）を生成する静電偏向器を含むウィーンフィルタ型のビームセパレータとすることができる。それらが適用される場合、ビームレット２５４、２５６、及び２５８の電子に静電双極子場Ｅ１によって作用する力は、磁気双極子場Ｂ１によって電子に作用する力と、大きさが等しく、方向が反対になる。従って、ビームレット２５４、２５６、及び２５８は、偏向角ゼロでビームセパレータ２２２をまっすぐに通過することができる。しかしながら、ビームセパレータ２２２によって生成されるビームレット２５４、２５６、及び２５８の全分散は、ゼロではない。ビームセパレータ２２２の分散平面２２４について、図２Ｂは、公称エネルギーＶ０及びエネルギーの広がりΔＶを有するビームレット２５４の、エネルギーＶ０に対応するビームレット部分２６２、エネルギーＶ０＋ΔＶ／２に対応するビームレット部分２６４、及びエネルギーＶ０－ΔＶ／２に対応するビームレット部分２６６への分散を示す。二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０の電子にビームセパレータ２２２によって作用する力の全体は、ゼロではない。従って、ビームセパレータ２２２は、ビームレット２５２、２５４、及び２５６から二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０を分離し、二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０を二次光学系２８２に向けることができる。
[048] 偏向走査ユニット２２６は、ビームレット２５４、２５６、及び２５８を偏向させて、サンプル２３８の表面領域に渡って、プローブスポット２７０、２７２、２７４を走査することができる。プローブスポット２７０、２７２、及び２７４におけるビームレット２５４、２５６、及び２５８の入射に応答して、二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０がサンプル２３８から放出されることがある。二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０は、二次電子（エネルギー≦５０ｅＶ）及び後方散乱電子（５０ｅＶとビームレット２５４、２５６、及び２５８のランディングエネルギーとの間のエネルギー）を含むエネルギーの分布を伴う電子を含むことがある。二次光学系２８２は、二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０を、電子検出デバイス２８４の検出素子２８６、２８８、及び２９０に集束させることができる。検出素子２８６、２８８、及び２９０は、対応する二次電子ビーム２７６、２７８、及び２８０を検出し、サンプル２３８の表面領域の画像を再構成するのに使用される対応する信号を生成することができる。
[049] ここで図３Ａを参照する。図３Ａは、本開示の実施形態と一致する、例示的な分散デバイスを示す概略図である。図３Ａは、静電偏向器及び磁気偏向器を含む分散デバイス３１０を示す。静電偏向器は静電双極子場Ｅ２を生成することができ、磁気偏向器は磁気双極子場Ｂ２を生成することができ、Ｅ２及びＢ２は、実質的に互いに垂直に且つ光軸３３０に垂直に重ね合わされる。光軸３３０に沿って伝搬する電子ビーム２１０の電子に、静電双極子場Ｅ２は力Ｆｅを作用させ、磁気双極子場Ｂ２はＦｍを作用させる。力Ｆｅ及びＦｍは、実質的に反対の方向に作用する。公称エネルギーＶ０及び公称速度ｖ０を有する電子に対して静電双極子場Ｅ２及び磁気双極子場Ｂ２によって作用する力の全体は、以下の式を用いて計算することができる。
Ｆ（ｖ０）＝Ｆｅ＋Ｆｍ＝ｅ（Ｅ２－ｖ０×Ｂ２） （１）
[050] エネルギーＶ０＋ｄＶ及び速度ｖ０＋ｄｖを有する電子の場合、静電双極子場Ｅ２及び磁気双極子場Ｂ２によって作用する力の全体は、以下の式を用いて計算することができる。
Ｆ（ｖ０＋ｄｖ）＝Ｆｅ＋Ｆｍ＝Ｆ（ｖ０）－（ｅ×ｄｖ×Ｂ２） （２）
[051] ここで図３Ｂを参照する。図３Ｂは、本開示の実施形態と一致する分散デバイス３１１を示す。分散デバイス３１０と同様に、分散デバイス３１１は、対応する静電双極子場Ｅ２及び磁気双極子場Ｂ２を生成することができる静電偏向器及び磁気偏向器を含む。静電偏向器及び磁気偏向器は、Ｅ２とＢ２が、実質的に互いに垂直に且つ光軸３３１に垂直に重ね合わされるように、配置することができる。分散デバイス３１１では、静電双極子場Ｅ２及び磁気双極子Ｂ２は、Ｅ２及びＢ２を変化させたときに力の合計（Ｆｅ＋Ｆｍ）が実質的にゼロになるように制御することができる。従って、図３Ｂに示すように、公称偏向角はゼロである。分散面３４１において分散デバイス３１１によって誘発される偏向分散は、偏向角をゼロに維持しながらＥ２及びＢ２を変化させることによって、制御することができる。
[052] ここで図３Ｃを参照する。図３Ｃは、本開示の実施形態と一致する分散デバイス３１２を示す。分散デバイス３１０及び３１１と同様に、分散デバイス３１２は、対応する静電双極子場Ｅ２及び磁気双極子場Ｂ２を生成することができる静電偏向器及び磁気偏向器を含む。静電偏向器及び磁気偏向器は、Ｅ２とＢ２が、実質的に互いに垂直に且つ光軸３３２に垂直に重ね合わされるように、配置することができる。分散デバイス３１２では、静電双極子場Ｅ２及び磁気双極子Ｂ２は、Ｅ２及びＢ２を変化させたときに力の合計（Ｆｅ＋Ｆｍ）が非ゼロの定数値になるように制御することができる。従って、図３Ｃに示すように、公称偏向角αは非ゼロである。分散面３４２において分散デバイス３１２によって誘発される偏向分散は、偏向角をαに維持しながらＥ２及びＢ２を変化させることによって、制御することができる。
[053] ここで図４Ａを参照する。図４Ａは、本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置４００を示す。シングルビーム装置４００は、図３Ｂの分散デバイス３１１を更に備える図２Ａの電子ビームツール１０４Ａであり得る。図４Ａは、対物レンズ２２８の対物面２０４が対物レンズ２２８の上方にある場合の分散デバイス３１１の動作を示す。図４Ｂは、対物レンズ２２８の対物面２０４が対物レンズ２２８の下方にある場合の分散デバイス３１１の動作を示す。以下で説明するように、開示する実施形態は、対物レンズ２２８の動作モードを制限することなく、ビーム分散を補償することができる。
[054] シングルビーム装置４００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、ビーム制限開口部２１６、分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、対物レンズ２２８、二次電子ビーム２２０、及び電子検出器２１８を含むことができる。電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、ビーム制限開口部２１６、分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、シングルビーム装置４００の光軸４０２と位置合わせすることができる。
[055] 図３Ｂを参照して上述したように、分散デバイス３１１に関連した公称分散角はゼロであり、一次電子ビーム２１０は分散デバイス３１１をまっすぐに通過することができる。分散デバイス３１１は、Ｅ２及びＢ２の値に基づいてビーム分散を誘発することができる。一次電子ビーム２１０は、ウィーンフィルタ型のビームセパレータ２２２もまっすぐに通過することができる。ビームセパレータ２２２は、Ｅ１及びＢ１の値に基づいてビーム分散を誘発することもできる。ビームセパレータ２２２によって誘発されるビーム分散は、主分散（ＭＤＳ）と呼ばれることがあり、分散デバイス３１１によって誘発されるビーム分散は補償分散（ＣＤＳ）と呼ばれることがある。分散デバイス３１１は、ＭＤＳと方向が逆のＣＤＳを生成するように構成され制御されることがある。例えば、図４Ａを参照すると、エネルギー＞公称エネルギーＶ０を有する電子は、ビームセパレータ２２２によって－ｘ方向に向けて、且つ分散デバイス３１１によって＋ｘ方向に向けて、偏向されることがある（ビーム経路４３０に対応する）。エネルギー＜公称エネルギーＶ０を有する電子は、ビームセパレータ２２２によって＋ｘ方向に向けて、且つ分散デバイス３１１によって－ｘ方向に向けて、偏向されることがある（ビーム経路４３４に対応する）。分散デバイス３１１によって生成されるＣＤＳの大きさを制御して、公称エネルギーＶ０とは異なるエネルギーを有する電子（例えば、ビーム経路４３０及び４３４に対応する電子）を生成して、対物面２０４上に仮想的に集束させることができる。従って、対物レンズ２２８は一次電子ビーム２１０をサンプル２３８に集束させてプローブスポット２３６を形成する。
[056] ここで図５を参照する。図５は、本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置５００を示す。シングルビーム装置５００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、ビーム制限開口部２１６、分散デバイス３１１、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、対物レンズ２２８、二次電子ビーム２２０、及び電子検出器２１８を含むことができる。ビームセパレータ５１０は磁気偏向器を含み、従って、関連する偏向角５４０は非ゼロの値を有する。電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、ビーム制限開口部２１６、分散デバイス３１１、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、シングルビーム装置５００の光軸５０２を基準にして位置合わせすることができる。
[057] 図３Ｂを参照して上述したように、分散デバイス３１１に関連した公称分散角はゼロであり、一次電子ビーム２１０は分散デバイス３１１をまっすぐに、関連するビーム分散ＣＤＳを有して通過することができる。公称エネルギーＶ０を有して光軸５０２に沿って移動する一次電子ビーム２１０の電子は、（ビームセパレータ５１０の光軸に対して）入射角５４０で、ビームセパレータ５１０に入射することができる。エネルギー＞Ｖ０を有する光軸５０２に沿って移動する電子は、入射角＜角度５４０でビームセパレータ５１０に入射することができる。エネルギー＜Ｖ０を有する光軸５０２に沿って移動する電子は、入射角＞角度５４０でビームセパレータ５１０に入射することができる。
[058] ビームセパレータ５１０は、角度５４０に等しい公称偏向角及び関連するビーム分散ＭＤＳで一次電子ビーム２１０を偏向させることができる。公称エネルギーＶ０を有する電子は、角度５４０に等しい角度で偏向されることがある。エネルギー＞Ｖ０を有する電子は、角度５４０より小さな角度で偏向されることがある。エネルギー＜Ｖ０を有する電子は、角度５４０より大きな角度で偏向されることがある。
[059] 分散デバイス３１１によって生成されるＣＤＳは、異なるエネルギーを有する電子についてＣＤＳによって生成される入射角の変動分が、ＭＤＳによって生成される偏向角の変動分を補償できるように、制御することができる。従って、異なるエネルギーを有する電子を制御して、対物面２０４上に仮想的に集束させることができる。更に、対物レンズ２２８は、（ビーム経路５３０、５３２、及び５３４に対応する）異なるエネルギーを有する電子をサンプル２３８に集束させて、プローブスポット２３６を形成することができる。
[060] ここで図６を参照する。図６は、本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置６００を示す。シングルビーム装置６００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、ビーム制限開口部２１６、分散デバイス３１２、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、対物レンズ２２８、二次電子ビーム２２０、及び電子検出器２１８を含むことができる。ビームセパレータ５１０は磁気偏向器を含み、従って、関連する偏向角６４２は非ゼロの値を有する。電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、ビーム制限開口部２１６、分散デバイス３１２、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、シングルビーム装置６００の光軸６０２を基準にして位置合わせすることができる。
[061] 図３Ｃを参照して上述したように、分散デバイス３１２に関連した公称分散角は非ゼロであり、一次電子ビーム２１０は分散デバイス３１２を、公称偏向角６４１で関連するビーム分散ＣＤＳを有して通過することができる。シングルビーム装置６００の場合、公称エネルギーＶ０を有する光軸６０２に沿って移動する一次電子ビーム２１０の電子は、（分散デバイス３１２の）偏向面３４２において角度６４１だけ偏向されることがあり、入射角６４１で（ビームセパレータ５１０の）偏向面５２０に入射することがある。エネルギー＞Ｖ０を有する光軸６０２に沿って移動する電子は、入射角＜角度６４１でビームセパレータ５１０に入射することができる。エネルギー＜Ｖ０を有する光軸６０２に沿って移動する電子は、入射角＞角度６４１でビームセパレータ５１０に入射することができる。
[062] ビームセパレータ５１０は、公称偏向角６４２及び関連するビーム分散ＭＤＳで一次電子ビーム２１０を偏向させることができる。公称エネルギーＶ０を有する電子は、角度６４２だけ偏光面５２０で偏向されることがある。エネルギー＞Ｖ０を有する電子は、角度６４２より小さな角度で偏向されることがある。エネルギー＜Ｖ０を有する電子は、角度６４２より大きな角度で偏向されることがある。
[063] 分散デバイス３１２によって生成されるＣＤＳは、異なるエネルギーを有する電子についてＣＤＳによって生成される入射角の変動分が、ＭＤＳによって生成される偏向角の変動分を補償できるように、制御することができる。従って、異なるエネルギーを有する電子を制御して、対物面２０４上に仮想的に集束させることができる。更に、対物レンズ２２８は、（ビーム経路６３０、６３２、及び６３４に対応する）異なるエネルギーを有する電子をサンプル２３８に集束させて、プローブスポット２３６を形成することができる。分散デバイス３１２は、静電偏向器及び磁気偏向器を含み、従って偏向角６４１を一定に保ちながらＣＤＳを変化させることができる。従って、ＣＤＳを変更して対物面２０４の位置変動と適合させることができ、対物レンズ２２８の動作モードには制限はない。更に、分散デバイス３１２を制御して角度６４１と６４２を等しく維持することができる。よって、光軸６０２を、ビームセパレータ５１０の光軸に平行に維持することができる。これにより、シングルビーム装置６００の様々な構成要素の配置及びアライメントを単純化することができる。
[064] ここで図７を参照する。図７は、本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置７００を示す。マルチビーム装置７００は、図３Ｂの分散デバイス３１１を更に備える図２Ｂの電子ビームツール１０４Ａであり得る。
[065] マルチビーム装置７００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、放射源変換ユニット２５２、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８、一次投影光学系２６０、複数の二次電子ビーム７３０、７３２、及び７３４、二次光学系２８２、並びに電子検出デバイス２８４を含むことができる。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、及び偏向走査ユニット２２６は、一次投影光学系２６０の内部に配置することができる。
[066] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置７００の一次光軸７０２と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置７００の二次光軸２９２と位置合わせすることができる。
[067] 図３Ｂを参照して上述したように、分散デバイス３１１に関連した公称分散角はゼロであり、ビームレット２５４、２５６、及び２５８は分散デバイス３１１をまっすぐに通過することができる。分散デバイス３１１は、ビームレット２５４、２５６、及び２５８に対してＣＤＳを誘発することができる。分散デバイス３１１は、一次投影光学系２６０の上方に配置することができる。
[068] ビームレット２５４、２５６、及び２５８は、ウィーンフィルタ型のビームセパレータ２２２もまっすぐに通過することができる。ビームセパレータ２２２は、ビームレットに対してＭＤＳを誘発することができる。図４Ａ及び図４Ｂを参照して上述したように、分散デバイス３１１は、ＭＤＳと方向が逆のＣＤＳを生成するように構成され制御されることがある。分散デバイス３１１によって生成されるＣＤＳの大きさを制御して、各ビームレットの分散電子（例えば、ビーム経路７２０及び７２４に対応する電子）を対物レンズ２２８の対物面上に仮想的に集束させることができる。従って、対物レンズ２２８は、ビームレット２５４、２５６、及び２５８の分散電子をサンプル２３８上に集束させて、対応するプローブスポット２７０、２７２、及び２７４を形成する。
[069] ここで図８を参照する。図８は、本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置８００を示す。マルチビーム装置８００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、放射源変換ユニット２５２、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８、一次投影光学系２６０、複数の二次電子ビーム８３０、８３２、及び８３４、二次光学系２８２、並びに電子検出デバイス２８４を含むことができる。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。分散デバイス３１１、ビームセパレータ５１０、及び偏向走査ユニット２２６は、一次投影光学系２６０の内部に配置することができる。
[070] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、分散デバイス３１１、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置８００の一次光軸８０２と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置８００の二次光軸２９２と位置合わせすることができる。
[071] 図３Ｂを参照して上述したように、分散デバイス３１１に関連した公称分散角はゼロであり、ビームレット２５４、２５６、及び２５８は分散デバイス３１１をまっすぐに通過することができる。分散デバイス３１１は、ビームレット２５４、２５６、及び２５８に対してＣＤＳを誘発することができる。分散デバイス３１１は、一次投影光学系２６０の上方に配置することができる。
[072] ビームセパレータ５１０は、角度８０４に等しい公称偏向角及び関連するビーム分散ＭＤＳでビームレット２５４、２５６、及び２５８を偏向させることができる。公称エネルギーＶ０を有する電子は、角度８０４に等しい角度で偏向されることがある。エネルギー＞Ｖ０を有する電子は、角度８０４より小さな角度で偏向されることがある。エネルギー＜Ｖ０を有する電子は、角度８０４より大きな角度で偏向されることがある。
[073] 分散デバイス３１１によって生成されるＣＤＳは、異なるエネルギーを有する電子についてＣＤＳによって生成される入射角の変動分が、ＭＤＳによって生成される偏向角の変動分を補償できるように、制御することができる。従って、異なるエネルギーを有する電子を制御して、対物レンズ２２８の対物面上に仮想的に集束させることができる。更に、対物レンズ２２８は、（ビーム経路８２０、８２２、及び８２４に対応する）異なるエネルギーを有する電子をサンプル２３８に集束させて、対応するプローブスポット２７０、２７２、及び２７４を形成することができる。
[074] ここで図９を参照する。図９は、本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置９００を示す。マルチビーム装置９００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、放射源変換ユニット２５２、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８、一次投影光学系２６０、複数の二次電子ビーム９３０、９３２、及び９３４、二次光学系２８２、並びに電子検出デバイス２８４を含むことができる。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。分散デバイス３１２、ビームセパレータ５１０、及び偏向走査ユニット２２６は、一次投影光学系２６０の内部に配置することができる。
[075] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、分散デバイス３１２、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置９００の一次光軸９０２と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置９００の二次光軸２９２と位置合わせすることができる。
[076] 図３Ｃを参照して上述したように、分散デバイス３１２に関連した公称分散角は非ゼロであり、一次電子ビーム２１０は分散デバイス３１２を、公称偏向角９０８で関連するビーム分散ＣＤＳを有して通過することができる。公称エネルギーＶ０を有する光軸９０２に沿って移動するビームレット２５４、２５６、及び２５８の電子は、入射角９０８でビームセパレータ５１０に入射することができる。エネルギー＞Ｖ０を有する光軸９０２に沿って移動する電子は、入射角＜角度９０８でビームセパレータ５１０に入射することができる。エネルギー＜Ｖ０を有する光軸９０２に沿って移動する電子は、入射角＞角度９０８でビームセパレータ５１０に入射することができる。分散デバイス３１２は、一次投影光学系２６０の上方に配置することができる。
[077] ビームセパレータ５１０は、角度９１０に等しい公称偏向角及び関連するビーム分散ＭＤＳでビームレット２５４、２５６、及び２５８を偏向させることができる。公称エネルギーＶ０を有する電子は、角度９１０に等しい角度で偏向されることがある。エネルギー＞Ｖ０を有する電子は、角度９１０より小さな角度で偏向されることがある。エネルギー＜Ｖ０を有する電子は、角度９１０より大きな角度で偏向されることがある。
[078] 分散デバイス３１２によって生成されるＣＤＳは、異なるエネルギーを有する電子についてＣＤＳによって生成される入射角の変動分が、ＭＤＳによって生成される偏向角の変動分を補償できるように、制御することができる。従って、異なるエネルギーを有する電子を制御して、対物レンズ２２８の対物面上に仮想的に集束させることができる。更に、対物レンズ２２８は、（ビーム経路９２０、９２２、及び９２４に対応する）異なるエネルギーを有する電子をサンプル２３８に集束させて、対応するプローブスポット２７０、２７２、及び２７４を形成することができる。分散デバイス３１２は、静電偏向器及び磁気偏向器を含み、従って偏向角９０８を一定に保ちながらＣＤＳを変化させることができる。従って、ＣＤＳを変更して対物面２０４の位置変動と適合させることができ、対物レンズ２２８の動作モードには制限はない。更に、分散デバイス３１２を制御して角度９０８と９１０が等しくなるように維持することができる。よって、光軸９０２を、ビームセパレータ５１０の光軸９０６に平行に維持することができる。これにより、シングルビーム装置９００の様々な構成要素の配置及びアライメントを単純化することができる。
[079] ここで図１０を参照する。図１０は、本開示の実施形態と一致する、例示的なシングルビーム装置１０００を示す。シングルビーム装置１０００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、ビーム制限開口部２１６、多極子レンズ１０１０、分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、対物レンズ２２８、及び電子検出器２１８を含むことができる。電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、ビーム制限開口部２１６、多極子レンズ１０１０、分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、シングルビーム装置１０００の光軸１００２と位置合わせすることができる。多極子レンズ１０１０は、四極子場を生成して、一次ビームプローブスポットに対するビームセパレータ２２２及び分散デバイス３１１によって引き起こされる非点収差のうちの一方又は両方の影響を打ち消すように、構成することができる。多極子レンズ１０１０は、電子源２０６とサンプル２３８との間の異なる位置に配置することができる。実施形態によっては、多極子レンズ１０１０は、ビームセパレータ２２２に隣接して配置されることがある。実施形態によっては、多極子レンズ１０１０は、分散デバイス３１１に隣接して配置されることがある。
[080] 実施形態によっては、分散デバイスの静電偏向器及び磁気偏向器のうちの一方又は両方は、四極子場を生成して非点収差の影響を打ち消すように構成される多極子構造を含むことがある。一例として、図３Ｂ、図４Ａ～Ｂ、図５、図７、図８、又は図１０の分散デバイス３１１は、四極子場を含むことができる。他の例では、図６又は図９の分散デバイス３１２は、四極子場を含むことができる。
[081] 実施形態によっては、ビームセパレータの静電偏向器及び磁気偏向器のうちの一方又は両方は、四極子場を生成して非点収差の影響を打ち消すように構成された多極子構造を含むことがある。一例として、図４、図７、又は図１０のビームセパレータ２２２は四極子場を含むことがある。他の例では、図５、図６、図８、又は図９のビームセパレータ５１０は、四極子場を含むことがある。
[082] 実施形態によっては、放射源変換ユニット内部の画像形成素子のうちの１つは、四極子場を生成して非点収差の影響を打ち消すように構成される多極子構造を含むことがある。例えば、図７、図８、又は図９の放射源変換ユニット２５２内部の画像形成素子は、四極子場を含むことがある。
[083] 実施形態によっては、放射源変換ユニットは、画像補償素子のアレイを含むことがある。画像補償素子のうちの１つは、四極子場を生成して非点収差の影響を打ち消すように構成された多極子構造を含むことがある。例えば、図７、図８、又は図９の放射源変換ユニット２５２内部の画像補償素子は、四極子場を含むことがある。
[084] ここで図１１を参照する。図１１は、本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置１１００を示す。マルチビーム装置１１００は、第１の二次偏向器１１１０及び第２の二次偏向器１１２０を更に備える図８のマルチビーム装置８００であり得る。実施形態によっては、二次偏向器１１１０は静電偏向器であり得る。他の実施形態では、二次偏向器１１１０は磁気偏向器であり得る。実施形態によっては、二次偏向器１１２０は静電偏向器であり得る。他の実施形態では、二次偏向器１１２０は磁気偏向器であり得る。
[085] マルチビーム装置１１００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、一次投影光学系２６０、二次偏向器１１１０、二次偏向器１１２０、二次光学系２８２、及び電子検出デバイス２８４を含むことができる。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。分散デバイス３１１、ビームセパレータ５１０、及び偏向走査ユニット２２６は、一次投影光学系２６０の内部に配置することができる。
[086] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、分散デバイス３１１、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置１１００の一次光軸１１０２と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置１１００の二次光軸２９２と位置合わせすることができる。二次偏向器１１１０及び二次偏向器１１２０は、ビームセパレータ５１０と電子検出デバイス２８４との間に配置することができる。実施形態によっては、二次偏向器１１１０及び二次偏向器１１２０は、検出器に入射する二次荷電粒子ビーム１１３０の位置及び角度のうちの少なくとも一方を調節するように構成されることがある。
[087] ここで図１２を参照する。図１２は、本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置１２００を示す。マルチビーム装置１２００は、分散デバイス１２１０を更に備える図７のマルチビーム装置７００であり得る。
[088] マルチビーム装置１２００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、放射源変換ユニット２５２、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８、一次投影光学系２６０、複数の二次電子ビーム７３０、７３２、及び７３４、二次光学系２８２、並びに電子検出デバイス２８４を含むことができる。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、及び偏向走査ユニット２２６は、一次投影光学系２６０の内部に配置することができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。実施形態によっては、分散デバイス１２１０をビームセパレータ２２２と二次光学系２８２との間に配置することができる。他の実施形態では、分散デバイス１２１０を電子検出デバイス２８４と二次光学系２８２との間に配置することができる。分散デバイス１２１０は、図３Ｂの分散デバイス３１１と同様であり得る。
[089] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置１２００の一次光軸７０２と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置７００の二次光軸２９２と位置合わせすることができる。
[090] ビームセパレータ２２２に関連した二次ビーム７３０、７３２、及び７３４の公称偏向角は非ゼロであり、二次ビームは、公称偏向角１２２０及び関連するビーム分散ＭＤＳ＿２でビームセパレータ２２２を通過することができる。公称エネルギーＶｓを有する光軸７０２に沿って移動する二次電子ビーム７３０、７３２、又は７３４の電子は、入射角ゼロで二次光学系２８２に入射することができる。エネルギー＞Ｖｓを有する光軸７０２に沿って移動する電子は、入射角＜ゼロで（軸２９２に対して時計回りに）二次光学系２８２に入射することができる。エネルギー＜Ｖｓを有する光軸７０２に沿って移動する電子は、入射角＞ゼロで（軸２９２に対して反時計回りに）二次光学系２８２に入射することができる。
[091] 分散デバイス１２１０は、ゼロに等しい公称偏向角及び関連するビーム分散ＣＤＳ＿２で二次電子ビーム７３０、７３２、及び７３４を偏向させることができる。公称エネルギーＶｓを有する電子は、分散デバイス１２１０によって偏向されない。エネルギー＞Ｖｓを有する電子は時計回りに偏向されることがあり、一方、エネルギー＜Ｖ０を有する電子は反時計回りに偏向されることがある。
[092] 分散デバイス１２１０によって生成されるＣＤＳ＿２を制御して、ＭＤＳ＿２に関連した偏向角変動分を補償することができる。従って、異なるエネルギーを有する電子は、二次光学系２８２の下流のレンズの対物面上に仮想的に集束するように制御することができ、また、検出素子２８６、２８８、及び２９０において対応するビームスポットを形成することができる。
[093] ここで図１３を参照する。図１３は、本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置１３００を示す。マルチビーム装置１３００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、電子源２０６から放出される一次電子ビーム２１０、放射源変換ユニット２５２、一次電子ビーム２１０の複数のビームレット２５４、２５６、及び２５８、一次投影光学系２６０、複数の二次電子ビーム１３２１、１３２２、及び１３２３、分散デバイス１３３０、二次光学系２８２、並びに電子検出デバイス２８４を含むことができる。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、及び偏向走査ユニット２２６は、一次投影光学系２６０の内部に配置することができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。実施形態によっては、（図１３に示すように）分散デバイス１３３０をビームセパレータ２２２と二次光学系２８２との間に配置することがある。他の実施形態では、分散デバイス１３３０を二次システム２８２内部に配置することがある。他の実施形態では、分散デバイス１３３０を電子検出デバイス２８４と二次光学系２８２との間に配置することがある。分散デバイス１３３０は、図３Ｃの分散デバイス３１２と同様であり得る。
[094] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、分散デバイス３１１、ビームセパレータ２２２、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置１３００の一次光軸１３０２と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置１３００の二次光軸１３４０と位置合わせすることができる。
[095] ビームセパレータ２２２に関連した二次ビーム１３２１、１３２２、及び１３２３の公称偏向角は非ゼロの角度１３０５であり、二次ビームは、公称偏向角１３０５及び関連するビーム分散ＭＤＳ＿２でビームセパレータ２２２を通過することができる。公称エネルギーＶｓを有する光軸１３０２に沿って移動する二次電子ビーム１３２１、１３２２、及び１３２３の電子は、入射角ゼロで分散デバイス１３３０に入射することができる。エネルギー＞Ｖｓを有する光軸１３０２に沿って移動する電子は、入射角＜ゼロで（軸１３４０に対して時計回りに）分散デバイス１３３０に入射することができる。エネルギー＜Ｖｓを有する光軸１３０２に沿って移動する電子は、入射角＞ゼロで（軸１３４０に対して反時計回りに）分散デバイス１３３０に入射することができる。
[096] 分散デバイス１３３０は、非ゼロの公称偏向角１３１０及び関連するビーム分散ＣＤＳ＿２で二次電子ビーム１３２１、１３２２、及び１３２３を偏向させることができる。公称エネルギーＶｓを有する電子は、角度１３１０で分散デバイス１３３０によって偏向される。エネルギー＞Ｖｓを有する電子は１３１０よりも小さな角度で偏向されることがあり、エネルギー＜Ｖ０を有する電子は１３１０よりも大きな角度で偏向されることがある。
[097] 分散デバイス１３３０によって生成されるＣＤＳ＿２を制御して、ＭＤＳ＿２に関連した偏向角変動分を補償することができる。ＣＤＳ＿２を制御して、異なるエネルギーを有する電子を、分散デバイス１３３０を出射した後で非常に似た角度で偏向させ、二次光学系２８２内部の第１のレンズの対物面上に集束させることができる。従って、異なるエネルギーを有する電子は、集束して検出素子２８６、２８８、及び２９０においてビームスポットを形成するように制御することができる。
[098] ここで図１４を参照する。図１４は、本開示の実施形態と一致する、例示的なマルチビーム装置１４００を示す。マルチビーム装置１１００は、多極子レンズ１０１０及び分散デバイス１２１０を更に備える図１１のマルチビーム装置１１００であり得る。
[099] マルチビーム装置１４００は、電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、多極子レンズ１０１０、一次投影光学系２６０、二次偏向器１１１０、二次偏向器１１２０、二次光学系２８２、及び電子検出デバイス２８４を含むことができる。一次投影光学系２６０は、対物レンズ２２８を含むことができる。電子検出デバイス２８４は、検出素子２８６、２８８、及び２９０を含むことができる。
[0100] 電子源２０６、銃開口部２１２、集光レンズ２１４、放射源変換ユニット２５２、多極子レンズ１０１０、分散デバイス３１１、ビームセパレータ５１０、偏向走査ユニット２２６、及び対物レンズ２２８は、装置１４００の一次光軸１１０２と位置合わせすることができる。二次光学系２８２及び電子検出デバイス２８４は、装置１１００の二次光軸２９２と位置合わせすることができる。二次偏向器１１１０及び二次偏向器１１２０は、ビームセパレータ５１０と電子検出デバイス２８４との間に配置することができる。
[0101] 分散デバイス３１１は、ビームセパレータ５１０によって引き起こされた一次電子ビームのビームレットの分散を補償するように構成することができる。多極子レンズ１０１０の四極子場は、分散デバイス３１１及びビームセパレータ５１０によって持ち込まれるビームレットの非点収差を補償するように構成されることがある。二次偏向器１１１０及び二次偏向器１１２０は、二次荷電粒子ビーム１１３０の位置及び角度のうちの少なくとも一方を調節するように構成されることがある。分散デバイス１２１０は、ビームセパレータ５１０によって引き起こされた二次電子ビームの分散を補償するように構成することができる。
[0102] 図１５は、本開示の実施形態と一致する、ビームセパレータを備える荷電粒子ビームシステムにおける分散を制御するための例示的な方法１５００を示す流れ図である。一例として、方法１５００は、図１４のマルチビーム装置１４００又は他の開示したビーム装置のうちの何れかによって実施することができる。例示した手順は、ステップの順序を修正するか、ステップを削除するか、又は追加のステップを更に含むように変更できることが、容易に理解されるであろう。
[0103] 初期スタートの後、ステップ１５１０で、分散デバイス（例えば、マルチビーム装置１４００の分散デバイス３１１）は、荷電粒子ビームシステムの一次ビームにおける分散を誘発する。誘発された分散は、ビームセパレータによって引き起こされる一次ビームの分散と実質的に反対であることがある。
[0104] ステップ１５２０で、多極子レンズ（例えば、マルチビーム装置１４００の多極子レンズ１０１０）は、四極子場を生成して、分散デバイス及びビームセパレータによって持ち込まれる非点収差を補償することができる。実施形態によっては、多極子レンズを、分散デバイス又はビームセパレータの内部に含めることができる。
[0105] ステップ１５３０で、１つ又は複数の二次偏向器（例えば、二次偏向器１１１０及び二次偏向器１１２０）は、検出器に入射する二次電子ビームの位置又は角度を調節することができる。実施形態によっては、二次偏向器は静電偏向器であり得る。他の実施形態では、二次偏向器は磁気偏向器であり得る。
[0106] ステップ１５４０で、分散デバイス（例えば、マルチビーム装置１４００の分散デバイス１２１０）は、荷電粒子ビームシステムの二次ビームにおける分散を誘発する。誘発された分散は、ビームセパレータによって引き起こされる二次ビームの分散と実質的に反対であることがある。
[0107] 実施形態については、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．ビームセパレータを備える荷電粒子ビームシステム用の分散デバイスであって、
システムの荷電粒子ビームに対する第１のビーム分散を誘発するように構成された静電偏向器及び磁気偏向器を含み、第１のビーム分散は、ビームセパレータによって引き起こされるビームの第２のビーム分散の影響を打ち消すように設定され、
静電偏向器はビームに第１の力を作用させ、磁気偏向器はビームに第２の力を作用させ、第１の力及び第２の力は互いに対して実質的に反対であり、第１のビーム分散を形成する、分散デバイス。
条項２．第１のビーム分散が第２のビーム分散に対して変更されるときに、分散デバイスに起因するビームの偏向角は変化しない、条項１に記載の分散デバイス。
条項３．偏向角はゼロである、条項２に記載の分散デバイス。
条項４．四極子場を生成して第１の力及び第２の力によって引き起こされる非点収差の影響を打ち消すことができる多極子レンズを更に含む、条項１に記載の分散デバイス。
条項５．荷電粒子ビームは電子ビームである、条項１に記載の分散デバイス。
条項６．荷電粒子ビームシステムは電子ビーム検査ツールを含む、条項１～５の何れか一項に記載の分散デバイス。
条項７．荷電粒子ビーム装置であって、
一次荷電粒子ビームを生成するための放射源と、
放射源の下にある第１の分散デバイスと、
第１の分散デバイスの下にあるビームセパレータと、
ビームセパレータの下にある対物レンズと、
サンプルを支持するためのサンプルステージと、
ビームセパレータの上にある検出器と、を含み、
一次荷電粒子ビームは、対物レンズによってサンプル上に集束し、そこに一次プローブスポットを形成し、そこからの二次荷電粒子ビームを生成し、
ビームセパレータは、一次荷電粒子ビームと二次荷電粒子ビームを分離し、その結果、二次荷電粒子ビームが検出器によって検出され、
第１の分散デバイスは、一次荷電粒子ビームに対する第１の一次ビーム分散を生成し、
ビームセパレータは、一次荷電粒子ビームに対する第２の一次ビーム分散及び二次荷電粒子ビームに対する第２の二次ビーム分散を生成し、
第１の分散デバイスは、一次荷電粒子ビームに第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、第１の一次ビーム分散を形成し、
第１の一次ビーム分散が一次プローブスポットに対する第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すように、第１の一次ビーム分散が調節される、荷電粒子ビーム装置。
条項８．ビームセパレータは第２の磁気偏向器を含む、条項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項９．第１の分散デバイスによって引き起こされる一次荷電粒子ビームの第１の偏向角は、ビームセパレータによって引き起こされる一次荷電粒子ビームの第２の偏向角と等しく且つ反対である、条項８に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１０．第１の分散デバイスによって引き起こされる一次荷電粒子ビームの第１の偏向角はゼロである、条項８に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１１．ビームセパレータはウィーンフィルタを含む、条項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１２．第１の分散デバイスによって引き起こされる一次荷電粒子ビームの第１の偏向角はゼロである、条項１１に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１３．ビームセパレータと検出器との間にあり、検出器に入射する二次荷電粒子ビームの位置及び角度のうちの少なくとも一方を調節するように構成された、１つ又は複数の二次偏向器を更に含む、条項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１４．一次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第１の分散デバイスにより引き起こされる非点収差の影響のうちの少なくとも１つを打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第１の多極子レンズを更に含む、条項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１５．第１の多極子レンズは、ビームセパレータ及び第１の分散デバイスのうちの一方に隣接して配置される、条項１４に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１６．ビームセパレータは、一次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第１の分散デバイスにより引き起こされる非点収差の影響のうちの少なくとも１つを打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第２の多極子レンズを含む、条項７及び１４のうちの何れか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項１７．第１の分散デバイスは、一次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第１の分散デバイスにより引き起こされる非点収差の影響のうちの少なくとも１つを打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第３の多極子レンズを含む、条項７、１４、及び１６のうちの何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項１８．ビームセパレータと検出器との間にあり、二次荷電粒子ビームに対する第１の二次ビーム分散を生成する、第２の分散デバイスを更に含み、
第２の分散デバイスは、第３の静電偏向器及び第３の磁気偏向器を含み、それらの偏向場は、第１の二次ビーム分散が、検出器上の二次荷電粒子ビームの二次プローブスポットに対する第２の二次ビーム分散の影響を打ち消すように調節される、条項７及び１３のうちの何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項１９．荷電粒子ビームは電子ビームである、条項７に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項２０．ビームセパレータを備える荷電粒子ビームシステムにおいて分散を制御するための方法であって、
システムの一次荷電粒子ビームの経路内に第１の分散デバイスを設けることと、
ビームセパレータの上流に第１の分散デバイスを配置することと、
第１の分散デバイスによって、一次荷電粒子ビームに対する第１の一次ビーム分散を生成することと、
第１の一次ビーム分散を調節して、ビームセパレータによって引き起こされる一次荷電粒子ビームの第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すことと、を含み、
第１の分散デバイスは、一次荷電粒子ビームに第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、第１の一次ビーム分散を形成する、方法。
条項２１．ビームセパレータと検出器との間に二次荷電粒子ビームの経路に沿って配置される１つ又は複数の二次偏向器を設けることを更に含み、二次荷電粒子ビームは、一次荷電粒子ビームによりサンプルから生成される、条項２０に記載の方法。
条項２２．検出器に入射する二次荷電粒子ビームの位置及び角度のうちの少なくとも一方を調節するように、１つ又は複数の二次偏向器を動作させることを更に含む、条項２１に記載の方法。
条項２３．ビームセパレータ及び第１の分散デバイスによって引き起こされる非点収差のうちの少なくとも１つを打ち消すように四極子場を生成する、１つの多極子レンズを設けることを更に含む、条項２０に記載の方法。
条項２４．システムの二次荷電粒子ビームに対する第１の二次ビーム分散を生成する第２の分散デバイスを設けることを更に含み、二次荷電粒子ビームは一次荷電粒子ビームによってサンプルから生成され、第２の分散デバイスは二次荷電粒子ビームに第３の力及び第４の力をそれぞれ作用させる第２の静電偏向器及び第２の磁気偏向器を含み、第３の力及び第４の力は互いに反対であり、第１の二次ビーム分散を形成する、条項２０に記載の方法。
条項２５．第１の二次ビーム分散を調節して、ビームセパレータによって引き起こされる二次荷電粒子ビームの第２の二次ビーム分散の影響を打ち消すことを更に含む、条項２４に記載の方法。
条項２６．荷電粒子ビーム装置であって、
一次荷電粒子ビームを提供するように構成された放射源と、
一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを使用して、放射源の複数の平行な像を形成するように構成された放射源変換ユニットと、
対物レンズを備える第１の投影系であって、複数の平行な像をサンプル上に投影し、従って複数のビームレットでサンプル上に複数の一次プローブスポットを形成するように構成された、第１の投影系と、
複数のビームレットと、複数の一次プローブスポットによってサンプルから生成された複数の二次荷電粒子ビームとを分離するように構成されたビームセパレータと、
複数の検出素子を備えた検出デバイスと、
複数の二次荷電粒子ビームを検出デバイス上に集束させ、そこに複数の二次プローブスポットを形成するように構成された二次投影系であって、複数の二次プローブスポットは複数の検出素子によって検出される、二次投影系と、
ビームセパレータの上流に配置され、複数のビームレットに対する複数の第１の一次ビーム分散を生成するように構成された第１の分散デバイスと、を含み、
複数の第１の一次ビーム分散は、複数の一次プローブスポットに対するビームセパレータにより生成される複数の第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すように調節され、
第１の分散デバイスは、複数のビームレットの各々に第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、対応する第１の一次ビーム分散を形成する、荷電粒子ビーム装置。
条項２７．ビームセパレータは第２の磁気偏向器を含む、条項２６に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項２８．第１の分散デバイスによって引き起こされる複数のビームレットのうちの１つの第１の偏向角はゼロである、条項２７に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項２９．第１の分散デバイスによって引き起こされる複数のビームレットのうちの１つの第１の偏向角は、ビームセパレータによって引き起こされる複数のビームレットのうちの１つの第２の偏向角と等しく且つ反対である、条項２７に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３０．ビームセパレータはウィーンフィルタを含む、条項２６に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３１．第１の分散デバイスによって引き起こされる複数のビームレットのうちの１つの第１の偏向角はゼロである、条項３０に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３２．ビームセパレータと二次投影系との間にあり、二次投影系に入射する複数の二次荷電粒子ビームの各々の位置及び角度のうちの少なくとも一方を調節するように構成された、１つ又は複数の二次偏向器を更に含む、条項２６に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３３．複数の一次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第１の多極子レンズを更に含む、条項２６に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３４．第１の多極子レンズは、ビームセパレータ及び第１の分散デバイスのうちの一方に隣接して配置される、条項３３に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３５．ビームセパレータは、複数の一次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第２の多極子レンズを含む、条項２６及び３３のうちの何れか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３６．第１の分散デバイスは、複数の一次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第３の多極子レンズを含む、条項２６、３３、及び３５のうちの何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３７．放射源変換ユニットは、対応する一次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するようにそれぞれ構成された、複数の第６の多極子レンズを含む、条項２６、３３、３５、及び３６のうちの何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項３８．複数の二次プローブスポットに対するビームセパレータにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第４の多極子レンズを更に含む、条項２６に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項３９．ビームセパレータと検出デバイスとの間にあり、複数の二次荷電粒子ビームに対する複数の第１の二次ビーム分散を生成する、第２の分散デバイスを更に含み、
第２の分散デバイスは、複数の二次荷電粒子ビームの各々に第３の力及び第４の力をそれぞれ作用させる第３の静電偏向器及び第３の磁気偏向器を含み、第３の力と第４の力は互いに反対であり、対応する第１の二次ビーム分散を形成し、
複数の第１の二次ビーム分散は、複数の二次プローブスポットに対するビームセパレータにより生成された複数の第２の二次ビーム分散の影響を打ち消すように調節される、条項２６に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項４０．複数の二次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第２の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第４の多極子レンズを更に含む、条項３９に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項４１．第２の分散デバイスは、複数の二次プローブスポットに対するビームセパレータ及び第２の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第５の多極子レンズを含む、条項３９及び４０のうちの何れか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。
条項４２．一次荷電粒子ビームは電子ビームである、条項２６に記載の荷電粒子ビームシステム。
条項４３．ビームセパレータを備える荷電粒子ビームシステムにおいて分散を制御するための方法であって、
放射源変換ユニットを設けて、放射源により生成される一次荷電粒子ビームの複数のビームレットにより、放射源の複数の像を形成することと、
複数のビームレットの経路内に第１の分散デバイスを設けることと、
ビームセパレータの上流に第１の分散デバイスを配置することと、
第１の分散デバイスにより、複数のビームレットに対する複数の第１の一次ビーム分散を生成することと、
複数の第１の一次ビーム分散を調節して、複数のビームレットに対するビームセパレータにより生成された複数の第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すことと、を含み、
第１の分散デバイスは、複数のビームレットの各々に第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、第１の力と第２の力は互いに反対であり、対応する第１の一次ビーム分散を形成する、方法。
条項４４．システムの複数の二次荷電粒子ビームに対する複数の第１の二次ビーム分散を生成する第２の分散デバイスを設けることを更に含み、複数の二次荷電粒子ビームは複数のビームレットによってサンプルから生成され、第２の分散デバイスは複数の二次荷電粒子ビームの各々に第３の力及び第４の力をそれぞれ作用させる第２の静電偏向器及び第２の磁気偏向器を含み、第３の力及び第４の力は互いに反対であり、対応する第１の二次ビーム分散を形成する、条項４３に記載の方法。
条項４５．複数の第１の二次ビーム分散を調節して、検出デバイス上に複数の二次荷電粒子ビームによって形成される複数の二次プローブスポットに対する、ビームセパレータにより生成される複数の第２の二次ビーム分散の影響を打ち消すことを更に含む、条項４４に記載の方法。
条項４６．荷電粒子ビームシステム用の分散フィルタであって、荷電粒子ビームシステムのビームセパレータの上流に配置され、
ビームセパレータによって引き起こされる第２のビーム分散と実質的に反対の第１のビーム分散を誘発するように構成された、静電偏向器及び磁気偏向器の組み合わせを含む、分散フィルタ。
[0108] 本発明は、で説明し、添付の図面に図示した通りの正確な構成に限定されるものではなく、また、本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を加えることができることを、理解されたい。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであることが意図されている。

Claims (15)

  1. 荷電粒子ビーム装置であって、
    一次荷電粒子ビームを提供するように構成された放射源と、
    前記一次荷電粒子ビームの複数のビームレットを使用して、前記放射源の複数の平行な像を形成するように構成された放射源変換ユニットと、
    対物レンズを備える第１の投影系であって、前記複数の平行な像をサンプル上に投影し、従って前記複数のビームレットで前記サンプル上に複数の一次プローブスポットを形成するように構成された、第１の投影系と、
    前記複数のビームレットと、前記複数の一次プローブスポットによって前記サンプルから生成された複数の二次荷電粒子ビームとを分離するように構成されたビームセパレータと、
    複数の検出素子を備えた検出デバイスと、
    前記複数の二次荷電粒子ビームを前記検出デバイス上に集束させ、そこに複数の二次プローブスポットを形成するように構成された二次投影系であって、前記複数の二次プローブスポットは前記複数の検出素子によって検出される、二次投影系と、
    前記ビームセパレータの上流に配置され、前記複数のビームレットに対する複数の第１の一次ビーム分散を生成するように構成された第１の分散デバイスと、を備え、
    前記複数の第１の一次ビーム分散は、前記複数の一次プローブスポットに対する前記ビームセパレータにより生成される複数の第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すように調節され、
    前記第１の分散デバイスは、前記複数のビームレットの各々に第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、前記第１の力と前記第２の力は互いに反対であり、前記対応する第１の一次ビーム分散を形成する、荷電粒子ビーム装置。
  2. 前記ビームセパレータは、第２の磁気偏向器を含む、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  3. 前記第１の分散デバイスによって引き起こされる前記複数のビームレットのうちの１つの第１の偏向角は、ゼロである、請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
  4. 前記第１の分散デバイスによって引き起こされる前記複数のビームレットのうちの１つの第１の偏向角は、前記ビームセパレータによって引き起こされる前記複数のビームレットのうちの前記１つの第２の偏向角と等しく且つ反対である、請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
  5. 前記ビームセパレータは、ウィーンフィルタを含む、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  6. 前記第１の分散デバイスによって引き起こされる前記複数のビームレットのうちの１つの第１の偏向角は、ゼロである、請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置。
  7. 前記ビームセパレータと前記二次投影系との間にあり、前記二次投影系に入射する前記複数の二次荷電粒子ビームの各々の位置及び角度のうちの少なくとも一方を調節するように構成された、１つ又は複数の二次偏向器を更に含む、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  8. 前記複数の一次プローブスポットに対する前記ビームセパレータ及び前記第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第１の多極子レンズを更に含む、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  9. 前記第１の多極子レンズは、前記ビームセパレータ及び前記第１の分散デバイスのうちの一方に隣接して配置される、請求項８に記載の荷電粒子ビーム装置。
  10. 前記ビームセパレータは、前記複数の一次プローブスポットに対する前記ビームセパレータ及び前記第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第２の多極子レンズを含む、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  11. 前記第１の分散デバイスは、前記複数の一次プローブスポットに対する前記ビームセパレータ及び前記第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第３の多極子レンズを含む、請求項１に記載の荷電粒子ビームシステム。
  12. 前記放射源変換ユニットは、前記対応する一次プローブスポットに対する前記ビームセパレータ及び前記第１の分散デバイスのうちの少なくとも１つにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するようにそれぞれ構成された、複数の第６の多極子レンズを含む、請求項１に記載の荷電粒子ビームシステム。
  13. 前記複数の二次プローブスポットに対する前記ビームセパレータにより引き起こされる非点収差の影響を打ち消すように四極子場を生成するように構成された、第４の多極子レンズを更に含む、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  14. 前記ビームセパレータと前記検出デバイスとの間にあり、前記複数の二次荷電粒子ビームに対する複数の第１の二次ビーム分散を生成する、第２の分散デバイスを更に含み、
    前記第２の分散デバイスは、前記複数の二次荷電粒子ビームの各々に第３の力及び第４の力をそれぞれ作用させる第３の静電偏向器及び第３の磁気偏向器を含み、前記第３の力と前記第４の力は互いに反対であり、前記対応する第１の二次ビーム分散を形成し、
    前記複数の第１の二次ビーム分散は、前記複数の二次プローブスポットに対する前記ビームセパレータにより生成された複数の第２の二次ビーム分散の影響を打ち消すように調節される、請求項１に記載の荷電粒子ビームシステム。
  15. ビームセパレータを備える荷電粒子ビームシステムにおいて分散を制御するための方法であって、
    放射源変換ユニットを設けて、放射源により生成される一次荷電粒子ビームの複数のビームレットにより、前記放射源の複数の像を形成することと、
    前記複数のビームレットの経路内に第１の分散デバイスを設けることと、
    前記ビームセパレータの上流に前記第１の分散デバイスを配置することと、
    前記第１の分散デバイスにより、前記複数のビームレットに対する複数の第１の一次ビーム分散を生成することと、
    前記複数の第１の一次ビーム分散を調節して、前記複数のビームレットに対する前記ビームセパレータにより生成された複数の第２の一次ビーム分散の影響を打ち消すことと、を含み
    前記第１の分散デバイスは、前記複数のビームレットの各々に第１の力及び第２の力をそれぞれ作用させる第１の静電偏向器及び第１の磁気偏向器を含み、前記第１の力と前記第２の力は互いに反対であり、前記対応する第１の一次ビーム分散を形成する、方法。

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