JP2022180431A - 信号電子検出性能を向上させたマルチビーム検査装置 - Google Patents

信号電子検出性能を向上させたマルチビーム検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の電子ビームを電子検出デバイス上に誘導するための電気光学システムのクロスオーバー形成偏向器アレイを提供する。【解決手段】クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０は、電気光学システムの１つ若しくは複数の電気光学レンズの一セット１５２の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器を含み、各クロスオーバー形成偏向器は、複数の電子ビームのうちの対応する電子ビームとアライメントされる。【選択図】図５Ｃ

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１８年３月９日に出願され、及びその全体が参照により本明細書に援用される米国特許出願第６２／６４１，２０４号の優先権を主張するものである。
[0002] 本明細書で提供される実施形態は、複数の荷電粒子ビームを用いる荷電粒子装置、特に、サンプル面の観察エリアのスキャン領域を観察又は検査するために複数の荷電粒子ビームを利用する装置を開示する。
[0003] 半導体集積回路（ＩＣ）チップの製造時に、パターン欠陥及び／又は不要な粒子（残留物）が、製造プロセス中にウェーハ及び／又はマスク上に必ず生じ、それによって、歩留まりがかなり低下する。例えば、不要な粒子は、ＩＣチップのますます進化した性能要件を満たすために採用された、より小さなクリティカルフィーチャディメンジョンを有するパターンにとって厄介なものとなり得る。
[0004] 現在、欠陥及び／又は不要な粒子を検出するために、単一電子ビームを用いたパターン検査ツールが使用されている。これらのツールは、一般的に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いる。ＳＥＭでは、比較的高いエネルギーの一次電子のビームが、減速されて比較的低いランディングエネルギーでサンプルにランディングし、及びその上にプローブスポットを形成するように焦点が合わせられる。この焦点が合わせられた一次電子のプローブスポットにより、二次電子が面から生成される。サンプル面全体にわたりプローブスポットを走査し、及び二次電子を収集することによって、パターン検査ツールは、サンプル面の像を取得することができる。
[0005] 本開示の実施形態は、複数の荷電粒子ビームを用いる荷電粒子装置、特に、サンプル面の観察エリアのスキャン領域を観察又は検査するために複数の荷電粒子ビームを利用する装置を提供する。
[0006] 幾つかの実施形態では、複数の電子ビームを電子検出デバイス上に誘導するための電気光学システムのクロスオーバー形成偏向器アレイが提供される。クロスオーバー形成偏向器アレイは、電気光学システムの１つ若しくは複数の電気光学レンズの一セットの像面に、又は少なくともその近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器を含み、各クロスオーバー形成偏向器は、複数の電子ビームのうちの対応する電子ビームとアライメントされる。
[0007] 幾つかの実施形態では、サンプルからの複数の二次電子ビームをマルチビーム装置におけるそれぞれの電子検出面上に投影するための電気光学システムが提供される。電気光学システムは、複数の二次電子ビームの交差面上にクロスオーバーエリアを生成するように構成された複数のクロスオーバー形成偏向器を含み、複数のクロスオーバー形成偏向器の各クロスオーバー形成偏向器が、複数の二次電子ビームのうちの対応する二次電子ビームと関連付けられる。電気光学システムは、交差面に、又は交差面の近くに位置付けられ、及び複数の二次電子ビームをトリミングするように構成された１つ又は複数のアパーチャを有するビーム制限アパーチャプレートも含み得る。
[0008] 幾つかの実施形態では、サンプルの像を形成するために二次イメージングシステムによって行われる方法が提供される。この方法は、交差面上にクロスオーバーエリアを形成するために、二次イメージングシステムの１つ若しくは複数の像面に、又はそれ（ら）の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器によって二次電子ビームを偏向させることを含む。この方法は、交差面に、又は交差面の少なくとも近くに位置付けられたビーム制限アパーチャを有するビーム制限アパーチャプレートによって二次電子ビームをトリミングすることも含み得る。
[0009] 幾つかの実施形態では、電気光学システムを使用してサンプルの像を形成する方法が提供される。この方法は、サンプルの面を浸漬させるための磁場を生成することと、一次投影イメージングシステムによってサンプルの面上に複数の一次電子ビームを投影させることと、を含み、複数の一次電子ビームは、磁場を通過し、及びサンプルから複数の二次電子ビームを生成する。この方法は、二次イメージングシステムによって、複数の二次電子ビームを電子検出デバイス上に投影させて像を取得することも含み、複数の二次電子ビームの少なくとも幾つかは、クロスオーバーエリアを生成するために偏向され、及びクロスオーバーエリアで、又は少なくともその近くでトリミングされる。
[0010] 幾つかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読媒体は、コントローラの１つ又は複数のプロセッサによって実行可能な、コントローラに電気光学システムを使用してサンプルの像を形成する方法を行わせる命令の一セットを保存する。この方法は、システムの１つ若しくは複数の像面に、又はそれ（ら）の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器に二次電子ビームを偏向させてクロスオーバーエリアを形成する命令を提供することを含む。この方法は、クロスオーバーエリアで、又は少なくともその近くでビーム制限アパーチャに偏向された二次電子ビームをトリミングさせる命令を提供することも含む。
[0011] 幾つかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読媒体は、コントローラの１つ又は複数のプロセッサによって実行可能な、コントローラにサンプルの像を形成する方法を行わせる命令の一セットを保存する。この方法は、サンプルの面を浸漬させるための磁場を生成するように対物レンズに指示することと、サンプルの面上に複数の一次電子ビームを投影するように、一次イメージングシステムに指示することと、を含み、複数の一次電子ビームは、磁場を通過し、及びサンプルから複数の二次電子ビームを生成する。この方法は、複数の二次電子ビームを電子検出デバイス上に投影させて像を取得するように二次イメージングシステムに指示することも含み、複数の二次電子ビームの少なくとも幾つかは、クロスオーバーエリアを生成するために偏向され、及びクロスオーバーエリアで、又は少なくともその近くでトリミングされる。
[0012] 本発明の他の利点は、本発明の特定の実施形態が説明のために、及び例として記載される、添付の図面と併せた以下の説明から明らかとなるだろう。
[0013]本開示の実施形態による例示的電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す模式図である。 [0014]本開示の実施形態による、図１の例示的電子ビーム検査システムの一部である例示的電子ビームツールを示す模式図である。 [0015]磁気レンズ及び静電レンズを有する対物レンズの例示的構成を示す模式図である。 [0016]図３Ａの磁気レンズの例示的磁場及び静電レンズの例示的静電場、それぞれを示す。 [0017]対物レンズによって影響を受けた例示的二次電子ビームを示す模式図である。 [0018]二次イメージングシステムのビーム制限アパーチャプレートの断面図である。 [0019]本開示の実施形態による、二次イメージングシステムの例示的偏向器を示す模式図である。 [0020]本開示の実施形態による、二次イメージングシステムにおける二次電子ビームの例示的なクロスオーバーを示す模式図である。 [0021]本開示の実施形態による、二次イメージングシステムのビーム制限アパーチャプレートの断面図である。 [0022]本開示の実施形態による、偏向器を備えた二次イメージングシステムの例示的構成を示す模式図である。 [0022]本開示の実施形態による、偏向器を備えた二次イメージングシステムの例示的構成を示す模式図である。 [0022]本開示の実施形態による、偏向器を備えた二次イメージングシステムの例示的構成を示す模式図である。 [0023]本開示の実施形態による、複数の偏向器アレイに構成された偏向器を備えた二次イメージングシステムの例示的構成を示す模式図である。 [0024]本開示の実施形態による、サンプルの面の像を形成するための例示的方法を示すフローチャートである。 [0025]本開示の実施形態による、電気光学システムを使用してサンプルの像を形成する例示的方法を示すフローチャートである。
[0026] これより、例が添付の図面に示される例示的実施形態を詳細に参照する。以下の説明は、異なる図面中の同じ番号が、別段の説明がなければ、同一又は類似の要素を表す添付の図面を参照する。例示的実施形態の以下の説明に記載する実施態様は、本発明による全ての実施態様を表すわけではない。代わりに、それらは、添付の特許請求の範囲に記載される本発明に関連した局面による装置及び方法の例に過ぎない。
[0027] 図面の構成要素の相対的寸法は、明確にするために、誇張されている場合がある。以下の図面の説明の中で、同じ又は同様の参照番号は、同じ又は同様の構成要素又はエンティティを指し、個々の実施形態に関して相違点のみを説明する。
[0028] 保護の範囲を限定することなく、実施形態の全ての説明及び図面は、例示として、電子ビームと呼ばれる。但し、これらの実施形態は、本発明を特定の荷電粒子に限定するために使用されるものではない。
[0029] これより、本開示の実施形態による例示的電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを示す模式図である図１を参照する。図１に示すように、荷電粒子ビーム検査システム１は、主チャンバ１０、ロード／ロックチャンバ２０、電子ビームツール１００、及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３０を含む。電子ビームツール１００は、主チャンバ１０内に位置する。
[0030] ＥＦＥＭ３０は、第１のローディングポート３０ａ及び第２のローディングポート３０ｂを含む。ＥＦＥＭ３０は、１つ又は複数の追加のローディングポートを含んでもよい。第１のローディングポート３０ａ及び第２のローディングポート３０ｂは、例えば、検査されるウェーハ（例えば、半導体ウェーハ、又は１つ若しくは複数の他の材料で作られたウェーハ）又はサンプル（以下、ウェーハ及びサンプルは、まとめて「ウェーハ」と呼ぶ）を含むウェーハＦＯＵＰ（front opening unified pod）を受け取り得る。ＥＦＥＭ３０内の１つ又は複数のロボットアーム（不図示）が、ウェーハをロード／ロックチャンバ２０に運ぶ。
[0031] ロード／ロックチャンバ２０は、ロード／ロックチャンバ２０内の気体分子を除去して大気圧未満の第１の圧力に達するロード／ロック真空ポンプシステム（不図示）に接続される。第１の圧力に達した後に、１つ又は複数のロボットアーム（不図示）は、ロード／ロックチャンバ２０から主チャンバ１０にウェーハを運ぶ。主チャンバ１０は、主チャンバ１０内の気体分子を除去して第１の圧力未満の第２の圧力に達する主チャンバ真空ポンプシステム（不図示）に接続される。第２の圧力に達した後に、ウェーハは、電子ビームツール１００による検査を受ける。本開示は、電子ビーム検査システムを収納する主チャンバ１０の例を提供するが、広義での本開示の局面は、電子ビーム検査システムを収納するチャンバに限定されないことに留意されたい。より正確に言えば、上述の原理は、第２の圧力下で動作する他のツールにも適用され得ることが認識される。
[0032] 本開示の実施形態による、図１の例示的電子ビーム検査システムの一部である例示的電子ビームツール１００を示す模式図である図２をこれより参照する。電子ビームツール１００（本明細書では、装置１００とも呼ばれる）は、電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、集光レンズ１１０、ソース変換ユニット１２０、一次投影光学システム１３０、サンプル面７を有するサンプル８、二次イメージングシステム１５０、及び電子検出デバイス１４０Ｍを備える。一次投影光学システム１３０は、対物レンズ１３１を備え得る。電子検出デバイス１４０Ｍは、複数の検出素子１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３を備え得る。ビーム分離器１６０及び偏向スキャンユニット１３２は、一次投影光学システム１３０内に位置し得る。
[0033] 電子源１０１、ガンアパーチャプレート１７１、集光レンズ１１０、ソース変換ユニット１２０、ビーム分離器１６０、偏向スキャンユニット１３２、及び一次投影光学システム１３０は、装置１００の一次光軸１００＿１とアライメントされ得る。二次イメージングシステム１５０及び電子検出デバイス１４０Ｍは、装置１００の二次光軸１５０＿１とアライメントされ得る。
[0034] 電子源１０１は、カソード（不図示）及び抽出器及び／又はアノード（不図示）を備えてもよく、これらにおいて、動作中に、電子源１０１は、カソードから一次電子を放出するように構成され、一次電子は、抽出器及び／又はアノードによって抽出及び／又は加速されて、一次ビームクロスオーバー（仮想又は実）１０１ｓを形成する一次電子ビーム１０２を形成する。一次電子ビーム１０２は、一次ビームクロスオーバー１０１ｓから放出されるように視覚化され得る。
[0035] ソース変換ユニット１２０は、像形成素子アレイ（図２では不図示）及びビーム制限アパーチャアレイ（図２では不図示）を備え得る。ソース変換ユニット１２０の一例は、米国特許第９，６９１，５８６号、米国特許出願第１５／２１６，２５８号、及び国際出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０８４４２９号に見つけることができ、これらは全て、全体が参照により援用される。像形成素子アレイは、一次電子ビーム１０２の複数の一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３に影響を与え、及び一次ビームクロスオーバー１０１ｓの複数の平行像（仮想又は実）を形成する複数のマイクロ偏向器及び／又はマイクロレンズを備え得る（一次ビームレット１０２＿１、２０１＿２、１０２＿３のそれぞれに対して１つ）。ビーム制限アパーチャアレイは、個々の一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の直径を制限するように構成され得る。図２は、一例として、３つの一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を示し、ソース変換ユニット１２０は、任意の数の一次ビームレットを形成するように構成され得ることが認識される。
[0036] 集光レンズ１１０は、一次電子ビーム１０２の焦点を合わせるように構成される。集光レンズ１１０は、集光レンズ１１０の焦点合わせ能力を変更することによって、ソース変換ユニット１２０の下流で、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の電流を調節するようにさらに構成され得る。代替的に、電流は、個々の一次ビームレットに対応するビーム制限アパーチャアレイ内のビーム制限アパーチャの半径サイズを変えることによって変更され得る。対物レンズ１３１（以下でさらに説明する）は、検査のためにビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の焦点をサンプル８上に合わせるように構成することができ、並びに、本実施形態においては、３つのプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、及び１０２＿３ｓを面７上に形成することができる。ガンアパーチャプレート１７１は、動作中に、一次電子ビーム１０２の周辺電子を遮断してクーロン効果を減少させるように構成される。クーロン効果は、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３のプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、及び１０２＿３ｓのそれぞれのサイズを拡大させ、従って、検査解像度を低下させ得る。
[0037] ビーム分離器１６０は、例えば、静電双極子場Ｅ１及び磁気双極子場Ｂ１（これらは共に、図２では不図示）を生成する静電偏向器を備えたウィーンフィルタでもよい。動作中には、ビーム分離器１６０は、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の個々の電子に静電双極子場Ｅ１による静電力を及ぼすように構成され得る。静電力は、ビーム分離器１６０の磁気双極子場Ｂ１によって個々の電子に対して及ぼされる磁力と大きさは等しいが、方向は正反対である。従って、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、少なくとも実質的にゼロ偏向角度で、少なくとも実質的に真っ直ぐにビーム分離器１６０を通過し得る。
[0038] 偏向スキャンユニット１３２は、動作中に、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３を偏向させて、面７のあるセクションにおいて個々のスキャンエリアにわたりプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、及び１０２＿３ｓをスキャンするように構成される。プローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、及び１０２＿３ｓにおける一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３の入射に応答して、電子は、サンプル８から発生し、並びに、動作中にサンプル８から放出される３つの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを生成する。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅのそれぞれは、一般的に、二次電子（５０ｅＶ以下の電子エネルギーを有する）及び後方散乱電子（５０ｅＶ～一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３のランディングエネルギーの電子エネルギーを有する）を含む異なるエネルギーを有する電子を含む。ビーム分離器１６０は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを二次イメージングシステム１５０に向けて偏向させるように構成される。続いて、二次イメージングシステム１５０は、電子検出デバイス１４０Ｍの検出素子１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３上に二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅの焦点を合わせる。検出素子１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３は、対応する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを検出し、並びに、例えばサンプル８の対応するスキャンエリアの像を構築するために、信号処理ユニット（不図示）に送られる対応する信号を生成するように配置される。
[0039] 図２の対物レンズ１３１の例示的構成を示す図３Ａをこれより参照する。一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３によって形成される像のより高い解像度を得るために、対物レンズ１３１は、サンプルが対物レンズ１３１の磁場に浸漬され得る電磁複合レンズでもよい。
[0040] 幾つかの実施形態では、対物レンズ１３１は、磁気レンズ１３１Ｍ及び静電レンズ１３１Ｅを含む。磁気レンズ１３１Ｍは、ポールピース１３１＿ｍｐ１と１３１＿ｍｐ２との間に磁気回路ギャップＧ１を含む。磁気レンズ１３１Ｍは、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３のそれぞれの比較的小さなプローブスポット１０２＿１ｓ、１０２＿２ｓ、１０２＿３ｓをサンプル８上に生成するために、比較的低い収差で一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３のそれぞれの焦点を合わせるように構成される。
[0041] 幾つかの実施形態では、静電レンズ１３１Ｅは、磁気レンズ１３１Ｍのポールピース１３１＿ｍｐ１及び／又はポールピース１３１＿ｍｐ２、場制御電極１３１＿ｅ１、並びにサンプル８によって形成される。静電レンズ１３１Ｅは、一次電子が比較的低い運動エネルギーでサンプル８上にランディングし、及び比較的高い運動エネルギーで装置を通過することを確実にするために、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３のそれぞれのランディングエネルギーに影響を与えるように構成される。
[0042] 幾つかの実施形態では、対物レンズ１３１は、「浸漬レンズ」となるように構成される。その結果、サンプル８は、図３Ｂに示すように、静電レンズ１３１Ｅの静電場Ｅ（静電浸漬）及び磁気レンズ１３１Ｍの磁場Ｂ（磁気浸漬）の両方に浸漬される。磁気浸漬は、面７上の磁場強度及びピーク磁場強度の比率が、５％などの予め設定された比率値を超える場合に生じ得る。幾つかの実施形態では、サンプル８は、磁場Ｂに浸漬されなくてもよい。
[0043] 静電浸漬及び磁気浸漬は、対物レンズ１３１の収差を減少させ得る。静電場及び磁場が強くなるほど、対物レンズ１３１の収差は小さくなる。しかし、静電場Ｅは、サンプル８上での放電又はアーク放電を回避するために、安全な範囲内に限定されるべきである。図３Ａの場制御電極１３１＿ｅ１は、この安全な範囲内にとどまるように静電場Ｅを制御するように構成され得る。静電場Ｅのこの場強度制限により、本浸漬構成における磁場強度のさらなる向上は、対物レンズ１３１の収差のさらなる減少を可能にし、その結果、画像解像度が向上する。
[0044] 幾つかの実施形態では、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３は、少なくとも実質的に垂直方向にサンプル面７上に到着し得る。しかし、磁気浸漬は、サンプル面７上にランディングする全ての一次ビームレットのランディング角に影響を与え得る。具体的には、磁場Ｂは、下記の式（１）に示すように、一次ビームレットの各電子に角速度θ(1)を取得させ得る。
Figure 2022180431000002
 式中、Ｃは、電子の初期角速度に関連する定数であり、ｒは、対物レンズ１３１の光軸からの位置シフトであり、並びにｅ及びｍは、それぞれ電子の電荷及び質量である。電子が垂直に面７上にランディングするためには、角速度θ(1)は、サンプル面７上でゼロでなければならない。
[0045] 幾つかの実施形態では、磁気レンズ１３１Ｍは、非磁気浸漬モードで動作するように構成され、磁場Ｂは、面７上で、ゼロ（若しくは実質的にゼロ）であり、又は予め設定された比率値を下回る。電子がある子午線経路に沿って磁場Ｂに入ると、それに対応する定数Ｃはゼロであり、及びその角速度θ(1)は、サンプル８上でゼロ又は実質的にゼロとなる。さらに、電子がある特定の子午線経路に沿って磁場Ｂに入ると、それは、磁気レンズ１３１Ｍに入る前に磁気レンズ１３１Ｍの光軸１００＿１と交差し、及びサンプル８上に垂直にランディングすることができる。つまり、対物レンズ１３１は、その前側焦点面上に実前側焦点を有する。オフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０２＿３の主光線（又は中心光線）が、幾つかの特定の子午線経路に沿って対物レンズ１３１に入ると、主光線は、実前側焦点を通過することができるとともに、オフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０２＿３は、垂直に面７上にランディングすることができる。従って、一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３は、前側焦点面上で共にオーバーラップし、及び実前側焦点を中心に比較的急なビームレットクロスオーバーを形成する。
[0046] 他の実施形態では、磁気レンズ１３１Ｍは、磁場Ｂが面７上でゼロではない磁気浸漬モードで動作するように構成される。従って、電子の角速度θ(1)は、電子が磁場Ｂに入り、及び式（２）の条件に一致するときに、それに対応する定数Ｃがゼロではない場合に、サンプル８上でゼロ（又は実質的にゼロ）となり得る。
Figure 2022180431000003
 Ｃがゼロではない場合に、電子は、傾斜経路に沿って磁場Ｂに入り、及び磁場Ｂに入る前に磁気レンズ１３１Ｍの光軸１００＿１と交差することはできない。従って、電子は、ある特定の傾斜経路に沿って磁場Ｂに入る場合にのみサンプル８上に垂直にランディングすることができ、電子は、磁場Ｂを通過中に光軸１００＿１と実際に交差することはできない。従って、対物レンズ１３１は、仮想前側焦点１を有する。オフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０２＿３の主光線（又は中心光線）が、幾つかの特定の傾斜経路に沿って対物レンズ１３１に入ると、それらは、仮想前側焦点１を仮想的に通過することができるとともに、垂直にサンプル面７上にランディングすることができる。この状況下では、オフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０２＿３は、対物レンズ１３１の主平面２上で互いに最も近く、且つオフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０２＿３のそれぞれは、光軸１００＿１から半径方向シフト３を有する。従って、一次ビームレット１０２＿１～１０２＿３は、部分的にのみ、主平面２上で互いにオーバーラップし、及び主平面２上で、部分的オーバーラップビームレットクロスオーバーを形成する。また、面７上の磁場Ｂが増大するにつれて、半径方向シフト３が増大する。部分的オーバーラップビームレットクロスオーバーにおける電流密度は、前述の急なビームレットクロスオーバーの場合よりも低い。従って、磁気浸漬モードにおける一次ビームレット１０２＿１、１０２＿２、及び１０２＿３間のクーロン相互作用は、比較的低く、それによって、プローブスポット１０２＿１Ｓ～１０２＿３Ｓの小サイズにさらに寄与する。
[0047] 上述の通り、対物レンズ１３１が磁気浸漬モードで動作する際には、オフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０３＿３の主光線は、オフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０２＿３が垂直にサンプル８上にランディングすることができるように、幾つかの特定の傾斜経路に沿って磁場Ｂ又は対物レンズ１３１に入ることが必要とされる。オフアクシス主光線の対応する定数Ｃは、式（２）によって決定される。偏向器を使用して、一次ビームレットをそれに対応する特定の傾斜経路に沿って対物レンズ１３１に入るように調節することができる。例えば、ソース変換ユニット１２０におけるマイクロ偏向器を使用して、オフアクシス一次ビームレット１０２＿２及び１０２＿３が垂直に面７上にランディングするように、面７上でのこれらのビームレットの角速度を除去するためにこれらのビームレットを個々に偏向させることができる。
[0048] サンプル面からの二次電子放出に関して、角度分布は、ランベルトの法則に従う。つまり、角度分布は、ｃｏｓφに比例し、φは、面法線に対する放出角度である。従って、図３Ａにおけるオフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの主光線は、サンプル面７から垂直に離れ、これにより子午光線（すなわち、Ｃ＝０）である。従って、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅの主光線は、式（３）に示すような角速度を有する。
Figure 2022180431000004
[0049] 磁場Ｂがサンプル面においてゼロである幾つかの実施形態では、対物レンズ１３１は、非磁気浸漬モードで機能する。従って、発生する二次電子の角速度θ(1)もサンプル面上でゼロとなる。このような実施形態では、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの主光線は、対物レンズ１３１を出た後でも子午光線であり、及び二次イメージングシステム１５０（図２では不図示）の光軸１５０＿１と交差することができる場合がある。さらに、主光線は、二次イメージングシステム１５０において同じ場所で（収差が考慮されなければ）光軸１５０＿１と交差することができる。そのため、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅは、交差の共通エリアでオーバーラップし、従って比較的急な二次ビームクロスオーバーを形成するように構成され得る。交差又は二次ビームクロスオーバーの共通エリアが位置する面を交差面と呼ぶ。
[0050] 対物レンズが非磁気浸漬モードで動作する際に、二次イメージングシステム１５０において二次ビーム制限アパーチャ（例えば、図３Ｄ、４Ｃに示される二次ビーム制限アパーチャ１５５Ａ）を備えた二次ビーム制限アパーチャプレート（例えば、図３Ｄ、４Ｃに示される二次ビーム制限アパーチャプレート１５５）は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅが図４Ｃの例示的実施形態と実質的に同じように二次ビーム制限アパーチャを通過し得るように交差面上に位置し得る。このような状況では、二次ビーム制限アパーチャは、実質的に均一に二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの周辺電子を遮断する。実質的に均一に周辺電子を遮断することによって、二次ビーム制限アパーチャは、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅが同じ又は少なくとも類似した通過率を有することを可能にし、従って、電子検出デバイス１４０Ｍが検出された二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅ全体にわたり均一に比較的高い収集効率を有することを助け得る。また、周辺電子を実質的に均一に遮断すること（例えば、あらゆる半径方向において同じブロッキング効果を用いること）は、電子検出デバイス１４０Ｍに対する二次電子ビームのクロストークを減少させる。
[0051] 代替実施形態において、磁場Ｂが基板面７でゼロではない場合に、対物レンズ１３１は、磁気浸漬モードで動作する。従って、発生する二次電子の角速度θ(1)は、サンプル面上でゼロではない。オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの主光線は、対物レンズを出た後に角速度を有し、及びスキュー光線となる。
[0052] 磁気浸漬モード下での動作がどのように二次電子ビームに影響を与え得るかを示す図３Ｃ及び３Ｄをこれより参照する。具体的には、図３Ｃは、サンプル８の面７から発生し、及び対物レンズ１３１（不図示）によって影響される例示的二次電子ビームの模式図を示し、図３Ｄは、二次イメージングシステム１５１のビーム制限アパーチャプレートの断面図を示す。これらの代替実施形態では、オフアクシス二次ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの主光線は、それらが最早二次イメージングシステム１５０の光軸１５０＿１と交差しないように傾斜する。例えば、図３Ｃに示すように、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅは、二次イメージングシステム１５０における１つ又は複数の交差面（交差面４など）において部分的にのみオーバーラップし、及び各交差面において部分的オーバーラップ二次ビームクロスオーバーを形成する。交差面４において、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの主光線は、光軸１５０＿１から半径方向シフト５を有する。磁場Ｂが増大するにつれ、光軸１５０＿１（及びオンアクシス二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ）からのオフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの分離が大きくなり、それによって、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅ間のオーバーラップの量がさらに減少する。
[0053] これらの実施形態において、図３Ｄに示すように、二次イメージングシステム１５０における二次ビーム制限アパーチャ１５５Ａは、対応する交差面上の１つの部分的オーバーラップ二次ビームクロスオーバーに位置する。図３Ｄに示すように、二次電子ビームの主光線の共通の交差点の欠如は、異なる二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅから周辺電子の異なる部分を第２のビーム制限アパーチャ１５５Ａに遮断させる。オンアクシス二次電子ビーム１０２＿１ｓｅは、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅよりも高い通過率を有する。オンアクシス二次電子ビーム１０２＿１ｓｅの周辺電子は、全方位において均一に遮断されるが、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅの周辺電子は、全方位において均一に遮断されることは不可能である。例えば、二次電子ビーム１０２＿２ｓｅの場合、左側よりも右側でより多くの周辺電子が遮断される。従って、対物レンズを浸漬構成で使用する際に、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの収集効率の差が生じる場合があり、及び二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅ間のクロストークは、（非磁気浸漬モードで動作する対物レンズと比較して）大きくなり得る。
[0054] 従って、対物レンズ１３１が磁気浸漬モードで動作する際には、電子検出デバイス１４０Ｍにおいて二次電子ビーム全体にわたる収集効率の均一性及びクロストークが悪影響を受け得るが、二次イメージングシステムは、クーロン効果の減少を有する。開示の実施形態は、磁気浸漬モードで動作する間に、全ての二次電子ビームに関して周辺電子を一様に減少させるために、二次ビーム制限アパーチャが交差の共通エリアに位置し得るように、交差の共通エリアにおけるオフアクシス二次電子ビームの半径方向シフトを最小限に抑えるように構成されたシステムを提供する。開示の実施形態は、二次電子ビームに関してクロストークを減少させ、及び収集効率の均一性を向上させるように構成される。
[0055] 本開示の実施形態による、二次イメージングシステムによって使用される例示的偏向器を示す図４Ａをこれより参照する。二次イメージングシステム（例えば、図２の二次イメージングシステム１５０）は、二次電子ビーム１０２＿２ｓｅの主光線の角速度を低下させるために二次電子ビーム１０２＿２ｓｅを偏向させる偏向器Ｄ１を含み得る。その結果、二次電子ビームの軌道は、傾斜軌道から子午線軌道へと変化し得る。その結果、偏向された二次電子ビームは、設計された場所で二次光軸１５０＿１と交差するように構成され得る。
[0056] 例えば、偏向器Ｄ１は、二次イメージングシステム１５０のレンズ又はレンズ群の像面Ｐ１の少なくとも近くに位置し、且つ二次電子ビーム１０２＿２ｓｅと光学的にアライメントされ得る。このような偏向器Ｄ１は、例えば、多極構造であってもよい。例えば、偏向器Ｄ１が四極構造である場合、ゼロ電圧が一方の対の反対極に印加され、同じ絶対値であるが反対の極性の２つの電圧が、他方の対の反対極に印加される。反対極上で電圧が増大するにつれ、ビームレットの偏向角度も増大する。
[0057] 上記の通り、偏向器Ｄ１は、像面Ｐ１の少なくとも近くに位置する。幾つかの実施形態では、偏向器Ｄ１は、二次イメージングシステム１５０の１つ又は複数のレンズの像面Ｐ１に位置する。偏向器Ｄ１が像面Ｐ１の近くにある実施形態では、二次電子ビームの偏向は、二次イメージングシステム１５０の拡大に影響を与え得るが、この影響は、影響が特定の限度内にとどまる場合には、許容可能となり得る。
[0058] 偏向器Ｄ１は、例えば、偏向器アレイの一部でもよい。従って、各二次電子ビームに関して、偏向器は、像面に対して少なくとも近くに位置し、及び対応する二次電子ビームと光学的にアライメントされ得る。オンアクシス二次ビームに関して、対応する偏向器は必要ないかもしれないことが認識される。
[0059] 偏向器アレイの個々の偏向器は、対応する二次電子ビームを偏向させて、所望の交差面（図４Ａでは不図示）で二次光軸１５０＿１と交差し、及びその上で比較的急な二次ビームクロスオーバーを形成するように構成され得る。偏向器と交差面との間の距離は、偏向器によって生じる二次ビームの偏向角度に依存し得る。例えば、図４Ａに示すように、偏向器Ｄ１は、二次電子ビーム１０２＿２ｓｅの主光線が所望の交差面で二次光軸１５０＿１と交差するように、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅを偏向させる。
[0060] 本開示の実施形態と一致する実施形態を示す図４Ｂ～４Ｃをこれより参照する。図４Ｂは、二次イメージングシステムにおける交差面４上の二次電子ビームの例示的な比較的急な二次ビームクロスオーバーを示す模式図であり、図４Ｃは、交差面４上の例示的なビーム制限アパーチャプレートの断面図を示す。
[0061] 図４Ｂでは、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅは、対応する偏向器（不図示）によって偏向され、交差面４で二次光軸１５０＿１と交差し、及びその上で、オンアクシス二次電子ビーム１０２＿１ｓｅと比較的急な二次ビームクロスオーバーを形成する。その結果、二次ビームクロスオーバーに位置する何れかのビーム制限アパーチャを使用して、個々の二次電子ビームから周辺電子を一様に遮断して、クロストークを減少させ、且つ類似の収集効率を確実にすることができる。これを図４Ｃに示す。
[0062] 図４Ｃは、二次電子ビームが図４Ｂの交差面４上に位置するビーム制限アパーチャプレート１５５の二次ビーム制限アパーチャ１５５Ａの開口部を通過し、及びその上で交差する際の交差面４上の断面透視図を示す。図４Ｃにおいて、破線円は、二次ビーム制限アパーチャプレート１５５の表面上のオーバーラップする二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅを示す。図示するように、二次ビーム制限アパーチャ１５５Ａは、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの周辺電子を遮断する。図４Ｂ～４Ｃは、ある交差面上で完全にオーバーラップする二次ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅによって形成された比較的急な二次ビームクロスオーバーの例を示すが、二次電子ビームの１つ又は複数は、交差面上で他の二次電子ビームからオフセットされてもよく、及び二次ビームクロスオーバーがそれほど急でなくてもよいことが認識される。オフセットは、電子の少なくとも８０％が他のビームとのビームオーバーラップを避けるようにしてもよい。
[0063] 一般に、二次ビーム制限アパーチャ１５５Ａのサイズが大きくなると、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの収集効率が高まり、且つ二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅ間の収集効率の差及びクロストークも大きくなる。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの収集効率が高まると、マルチビーム検査（ＭＢＩ）装置の検査スループットが高まる。その一方で、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの収集効率の差が大きくなると、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅによって形成される像の階調レベルがより大きく異なり、このことは、この差による検査エラーを無くすために１つ又は複数の追加のプロセスを必要とし、それによって、検査スループットが低下し、且つＭＢＩ装置の解像度が低下する。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅ間のクロストークが増大すると、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅによって形成される像の解像度が低下する。すなわち、大きなクロストークがＭＢＩ装置の検査解像度を低下させる。
[0064] 本開示の実施形態による、偏向器を備えた二次イメージングシステムの例示的構成を示す模式図である図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃをこれより参照する。
[0065] 二次イメージングシステム１５０は、ビーム分離器１６０と電子検出デバイス１４０Ｍとの間に配置される、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１、及び１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２（図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃに示される）を備え得る（電子検出デバイス１４０Ｍは、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１よりも、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２の近くに位置付けられる）。各セットは、拡大、ズーム、及び像回転防止などの光学機能を共に行う１つ又は複数のレンズを備える。例えば、第１のセット１５１は、ある像面上の複数の二次電子ビームの拡大のばらつきを減少させるためにズーム機能を有するように構成され得る。具体的には、１つ又は複数のレンズの各セット１５１及び１５２は、二次電子ビームの像面を形成するように構成され得る。例えば、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１は、二次電子ビームの像面Ｐ１を形成するように配置され得る。その結果、偏向器が、二次電子ビームを偏向させるために像面Ｐ１に、又は像面Ｐ１の近くに有益に位置付けられ得る。同様に、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２は、例えば、電子検出デバイス１４０Ｍがサンプル８の複数の像（各二次電子ビームに対して１つの像）を形成するために像面Ｐ２に、又は像面Ｐ２の近くに位置付けられ得るように、二次電子ビームの像面Ｐ２を形成するように配置され得る。
[0066] 幾つかの実施形態では、複数のクロスオーバー形成偏向器を備えたクロスオーバー形成偏向器アレイ１９０が、二次光軸１５０＿１に沿って第１のセット１５１の後ろで、像面Ｐ１に、又は像面Ｐ１の近くに配置される。クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０における各クロスオーバー形成偏向器は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、１０２＿３ｓｅの対応する１つとアライメントされ、及び交差面４上で二次光軸１５０＿１と交差するように対応する二次電子ビームを偏向させるように構成され得る。各クロスオーバー形成偏向器は、例えば、図４Ａの偏向器Ｄ１でもよい。
[0067] 図５Ａ～５Ｃは、オフアクシス二次電子ビーム１０２＿２ｓｅ及び１０２＿３ｓｅに関連付けられたクロスオーバー形成偏向器アレイ１９０におけるクロスオーバー形成偏向器を示すが、オンアクシス二次電子ビーム１０２＿１ｓｅによって追加の偏向器も使用され得ることが認識される。
[0068] 二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの偏向は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅが交差面４上で、又は交差面４の近くで比較的急な二次ビームクロスオーバーを形成することを確実にする。ビーム制限アパーチャ１５５Ａを備えたビーム制限アパーチャプレート１５５は、ある交差面（例えば、交差面４）に、又はその交差面の近くに位置する。二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの周辺電子は、ビーム制限アパーチャプレート１５５によって遮断されるが、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの中心電子は、ビーム制限アパーチャ１５５Ａを通過する。
[0069] ビーム制限アパーチャプレート１５５及び交差面４の配置は、例えばクロスオーバー形成偏向器アレイ１９０の偏向角度及び／又は場所に応じて、様々な場所に設計され得る。例えば、図５Ａに示すように、ビーム制限アパーチャプレート１５５及び交差面４の配置は、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１と、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２との間に位置する。図５Ｂに示す例示的構成などの幾つかの実施形態では、ビーム制限アパーチャプレート１５５及び交差面４の配置は、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２内に位置する。図５Ｃに示す例示的構成などの幾つかの他の実施形態では、ビーム制限アパーチャプレート１５５及び交差面４の配置は、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２と電子検出デバイス１４０Ｍとの間に位置する。図５Ｃに示すような構成の利点は、クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０における個々のクロスオーバー形成偏向器の偏向角度が比較的小さい点である。このような小さな偏向角度の利点は、各クロスオーバー形成偏向器に対して必要とされる電気的励起がより低いため、クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０をより簡単に製造できる点となり得る。さらに、このような構成は、より電力効率が良くなり得る。
[0070] 二次イメージングシステム１５０は、サンプル面７のスキャン領域からの二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅの焦点を像面Ｐ２上の電子検出デバイス１４０Ｍの対応する検出素子１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３上に合わせ、並びにその上に二次ビームスポット１０２＿１ｓｅＰ、１０２＿２ｓｅＰ、及び１０２＿３ｓｅＰをそれぞれ形成するように構成される。検出素子１４０＿１、１４０＿２、及び１４０＿３は、対応する二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ、１０２＿２ｓｅ、及び１０２＿３ｓｅを検出し、並びにサンプル面７の対応するスキャンエリアの像を構築するために使用される対応する信号を生成するように構成される。二次イメージングシステム１５０において提供される開示の実施形態に基づいて、二次イメージングシステム１５０におけるクロスオーバー形成偏向器アレイ１９０の使用は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの収集効率の均一性を向上させながら、隣接する二次電子ビーム間のクロストークの減少を可能にする。
[0071] 本開示の実施形態による、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅを偏向させるための複数のクロスオーバー形成偏向器アレイを備えた二次イメージングシステム１５０の例示的代替構成を示す模式図である図６をこれより参照する。
[0072] 二次イメージングシステム１５０は、ビーム分離器１６０と電子検出デバイス１４０Ｍとの間に配置された、１つ又は複数のレンズの複数のセット１５１、１５２、１５３を含む。これらの実施形態では、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１は、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１と、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２との間に配置される像面Ｐ１上に二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの焦点を合わせるように構成される。続いて、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２は、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２と、１つ又は複数のレンズの第３のセット１５３との間に配置される像面Ｐ２上に二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの焦点を合わせるように構成される。最後に、１つ又は複数のレンズの第３のセット１５３は、電子検出デバイス１４０Ｍが位置付けられる像面Ｐ３上に二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの焦点を合わせる。
[0073] 幾つかの実施形態では、二次イメージングシステム１５０は、２つ以上のクロスオーバー形成偏向器アレイ１９０－１及び１９０－２を備え得る（各アレイは、１つ又は複数のクロスオーバー形成偏向器（例えば、図４Ａの偏向器Ｄ１）を有する）。クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０－１及び１９０－２は、それぞれ像面Ｐ１及びＰ２に位置する。クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０－１は、像面Ｐ１上で二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの内の第１の群（１０２＿２ｓｅ）とアライメントされ、及びそれを偏向させる（通過する二次電子ビームの他の群に影響を与えることなく）クロスオーバー形成偏向器を備える。クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０－２は、像面Ｐ２上で二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅの内の第２の群（１０２＿３ｓｅ）とアライメントされ、及びそれを偏向させる（通過する二次電子ビームの他の群に影響を与えることなく）クロスオーバー形成偏向器を備える。クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０＿１及び１９０＿２におけるクロスオーバー形成偏向器の個々の偏向角度は、全ての二次電子ビーム１０２＿１ｓｅ～１０２＿３ｓｅが交差面４で二次光軸１５０＿１と交差し、及びその上で比較的急なクロスオーバーを形成するように構成される。上述の通り、クロスオーバー形成偏向器アレイ１９０－１及び１９０－２の一方は、二次電子ビーム１０２＿１ｓｅに対応する偏向器を有し得ることが認識される。
[0074] ビーム制限アパーチャプレート１５５及び交差面４の配置は、二次イメージシステム１５０内の様々な場所に設計され得る。例えば、二次光軸１５０＿１に沿って、ビーム制限アパーチャプレート１５５及び交差面４の配置は、１つ若しくは複数のレンズの第２のセット１５２と第３のセット１５３との間、１つ若しくは複数のレンズの第３のセット１５３の内部、又は１つ若しくは複数のレンズの第３のセット１５３の後ろであって、且つ電子検出デバイス１４０Ｍの前に配置され得る。
[0075] 図７は、本開示の実施形態による、サンプルの面の像を形成するための例示的方法７００を示すフローチャートである。方法７００は、サンプルから二次電子ビームを獲得した後に、二次イメージングシステム（例えば、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び６の二次イメージングシステム１５０）によって行われ得る。
[0076] ステップ７１０では、二次電子ビームが、１つ若しくは複数の像面に、又はそれ（ら）の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器によって偏向されて、交差面上にクロスオーバーエリアを形成する。偏向される二次電子ビームは、二次イメージングシステムによって獲得された全ての二次電子ビームでもよく、又はオフアクシス二次電子ビームでもよい。
[0077] 幾つかの実施形態では、二次電子ビームは、ある像面で、又は少なくともその近くで偏向され得る。偏向に先立ち、二次電子ビームは、第１の像面（例えば、像面Ｐ１）を形成する１つ又は複数のレンズの第１のセット（例えば、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１）を通過し得る。二次電子ビームの偏向は、第１の像面で、又は少なくともその近くで生じる。
[0078] 幾つかの他の実施形態では、二次電子ビームは、複数の像面で、又は少なくともそれらの近くで偏向され得る。このような実施形態では、二次電子ビームの第１の群が、第１の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられた第１のクロスオーバー形成偏向器アレイによって偏向され、二次電子ビームの第２の群は、第２の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられた第２のクロスオーバー形成偏向器アレイによって偏向される。偏向に先立ち、二次電子ビームの第１の群は、第１の像面（例えば、像面Ｐ１）を形成する１つ又は複数のレンズの第１のセット（例えば、１つ又は複数のレンズの第１のセット１５１）を通過し得る。二次電子ビームの第１の群の偏向は、第１の像面で、又は少なくともその近くで生じる。
[0079] 偏向に先立ち、二次電子ビームの第２の群は、第２の像面（例えば、像面Ｐ２）を形成する１つ又は複数のレンズの第２のセット（例えば、１つ又は複数のレンズの第２のセット１５２）を通過し得る。二次電子ビームの第２の群の偏向は、第２の像面で、又は少なくともその近くで生じる。
[0080] ステップ７２０では、二次電子ビームは、クロスオーバーエリアに関連する交差面に、又は少なくともその近くに位置付けられたビーム制限アパーチャ（例えば、ビーム制限アパーチャ１５５Ａ）によってトリミングされる。二次電子ビームのトリミングは、二次電子ビームの周辺電子のトリミングに関与し得るとともに、二次電子ビームの中心電子がビーム制限アパーチャを通過することを可能にし得る。
[0081] 二次電子ビームがある像面で、又は少なくともその近くで偏向される実施形態では、二次電子ビームのトリミングは、像面（例えば、図５Ａに示す像面Ｐ２）を形成する１つ若しくは複数のレンズの第２のセットより前で、像面（例えば、図５Ｂに示す像面Ｐ２）を形成する１つ若しくは複数のレンズの第２のセット内で、又は像面（例えば、図５Ｃに示す像面Ｐ２）を形成する１つ若しくは複数のレンズの第２のセットの後ろで、交差面において生じ得る。
[0082] 二次電子ビームが複数の像面（図６に示す像面Ｐ１及びＰ２など）で偏向される実施形態では、二次電子ビームのトリミングは、第３の像面（例えば、像面Ｐ３）を形成する１つ若しくは複数のレンズの第３のセット（例えば、１つ若しくは複数のレンズの第３のセット１５３）より前で、第３の像面を形成する１つ若しくは複数のレンズの第３のセット内で、又は第３の像面を形成する１つ若しくは複数のレンズの第３のセットの後ろで、交差面において生じ得る。
[0083] 本開示の実施形態による、電気光学システムを使用してサンプルの像を形成する例示的方法８００を示すフローチャートである図８をこれより参照する。方法８００は、電子ビームツール（例えば、図２の電子ビームツール１００）によって行われ得る。
[0084] ステップ８１０では、サンプルの面（例えば、サンプル８の面７）を浸漬させるために、磁場が生成される。磁場は、対物レンズ（例えば、対物レンズ１３１）の磁気レンズ（例えば、図３Ａの磁気レンズ１３１Ｍ）によって生成され得る。
[0085] ステップ８２０では、複数の電子ビームが、対物レンズの磁場を通して面上に投影され、これらの複数の電子ビームは、サンプルの面を照らし、それによって、面から二次電子ビームが生成される。これらの複数の二次電子ビームは、対物レンズ及び二次イメージングシステムを通過して、電子検出デバイス上に複数の二次電子ビームスポットを形成する。
[0086] 複数の二次電子ビームスポットの形成は、クロスオーバーエリアを生成するための偏向器による二次電子ビームの偏向に関与するステップ８３０、及びビーム制限アパーチャによる二次電子ビームのトリミングに関与するステップ８４０を含む。ステップ８３０及び８４０は、図７のステップ７１０及び７２０に類似し得る。
[0087] ステップ８５０では、複数の二次電子ビームスポットが、電子検出デバイス（例えば、電子検出デバイス１４０Ｍ）の複数の検出素子（例えば、検出素子１４０＿１～１４０＿３）によって検出され、及びサンプルの複数の像を形成する。
[0088] 実施形態は、以下の条項を用いてさらに説明することができる。
１． 複数の電子ビームを電子検出デバイス上に誘導するための電気光学システムのクロスオーバー形成偏向器アレイであって、クロスオーバー形成偏向器アレイが、
電気光学システムの１つ若しくは複数の電気光学レンズの一セットの像面に、又は像面の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器を備え、各クロスオーバー形成偏向器が、複数の電子ビームのうちの対応する電子ビームとアライメントされる、クロスオーバー形成偏向器アレイ。
２． 各クロスオーバー形成偏向器が、全ての電子ビームがオーバーラップして交差面上にクロスオーバーエリアを形成するように、対応する電子ビームを偏向させるように構成される、条項１に記載のクロスオーバー形成偏向器アレイ。
３． 各クロスオーバー形成偏向器が、多極構造を有する、条項１に記載のクロスオーバー形成偏向器アレイ。
４． サンプルからの複数の二次電子ビームをマルチビーム装置におけるそれぞれの電子検出面上に投影するための電気光学システムであって、
複数の二次電子ビームの交差面上にクロスオーバーエリアを生成するように構成された複数のクロスオーバー形成偏向器であって、複数のクロスオーバー形成偏向器の各クロスオーバー形成偏向器が、複数の二次電子ビームのうちの対応する二次電子ビームと関連付けられる、複数のクロスオーバー形成偏向器、
交差面に、又は交差面の近くに位置付けられ、及び複数の二次電子ビームをトリミングするように構成された１つ又は複数のアパーチャを有するビーム制限アパーチャプレート、
を備えた、電気光学システム。
５． 複数のクロスオーバー形成偏向器が、複数の二次電子ビームのオフアクシス二次電子ビームをクロスオーバーエリアに偏向させるように構成される、条項４に記載の電気光学システム。
６． １つ又は複数のアパーチャが、クロスオーバーエリアを中心とした第１のアパーチャを含む、条項４又は５に記載の電気光学システム。
７． １つ又は複数のアパーチャが、異なるサイズを有するように構成される、条項４～６の何れか一項に記載の電気光学システム。
８． ビーム制限アパーチャプレートが、１つ又は複数のアパーチャの第２のアパーチャをクロスオーバーエリアとアライメントさせるために移動可能である、条項６又は７に記載の電気光学システム。
９． サンプルの複数の像を形成するために、複数の二次電子ビームの検出面を含む電子検出デバイスをさらに備えた、条項４～８の何れか一項に記載の電気光学システム。
１０． 電気光学システムの光軸とアライメントされた１つ又は複数のレンズの第１のセット及び１つ又は複数のレンズの第２のセットをさらに備え、電子検出デバイスが、第１のセットよりも第２のセットの近くに位置付けられる、条項９に記載の電気光学システム。
１１． 複数のクロスオーバー形成偏向器が、第１のセットと第２のセットとの間で、第１のセットの第１の像面に、又は第１の像面の少なくとも近くに位置付けられる、条項１０に記載の電気光学システム。
１２． １つ又は複数のレンズの第１のセットが、複数の二次電子ビームの少なくとも幾つかを複数のクロスオーバー形成偏向器のうちの対応するクロスオーバー形成偏向器とアライメントさせるように構成される、条項１１に記載の電気光学システム。
１３． 交差面が、第１のセットと第２のセットとの間に位置付けられる、条項１１又は１２に記載の電気光学システム。
１４． 交差面が、電子検出デバイスと第２のセットとの間に位置付けられる、条項１１又は１２に記載の電気光学システム。
１５． 交差面が第２のセット内に位置付けられる、条項１１又は１２に記載の電気光学システム。
１６． 電気光学システムの光軸とアライメントされ、及び第２のセットと電子検出デバイスとの間に位置付けられる、１つ又は複数のレンズの第３のセットをさらに備え、複数のクロスオーバー形成偏向器の内のクロスオーバー形成偏向器の第１のセットが、１つ又は複数のレンズの第１のセットと、１つ又は複数のレンズの第２のセットとの間で、１つ又は複数のレンズの第１のセットの第１の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられ、及び複数のクロスオーバー形成偏向器の内のクロスオーバー形成偏向器の第２のセットが、１つ又は複数のレンズの第２のセットと、１つ又は複数のレンズの第３のセットとの間で、１つ又は複数のレンズの第２のセットの第２の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられる、条項１０に記載の電気光学システム。
１７． クロスオーバー形成偏向器の第１のセット及びクロスオーバー形成偏向器の第２のセットが、対応する二次電子ビームを偏向させて、オーバーラップして交差面でクロスオーバーエリアを形成するように構成される、条項１６に記載の電気光学システム。
１８． 交差面が、電子検出デバイスと、１つ又は複数のレンズの第３のセットとの間に位置付けられる、条項１７に記載の電気光学システム。
１９． 交差面が、１つ又は複数のレンズの第３のセット内に位置付けられる、条項１７に記載の電気光学システム。
２０． １つ又は複数のレンズの第１のセット、及び１つ又は複数のレンズの第２のセットの少なくとも一方が、複数の二次電子ビームの各二次電子ビームが対応するクロスオーバー形成偏向器に到達する前に、複数の二次電子ビームの回転を補償するように構成される、条項１０～１９の何れか一項に記載の電気光学システム。
２１． 電気光学システムが、サンプルを対物レンズの磁場に浸漬させるように構成された対物レンズの存在下で、検出面上に二次電子ビームをイメージングするように構成される、条項４～２１の何れか一項に記載の電気光学システム。
２２． １つ又は複数のレンズの第１のセット、及び１つ又は複数のレンズの第２のセットが、複数の二次電子ビームの少なくとも幾つかを複数のクロスオーバー形成偏向器のうちの対応するクロスオーバー形成偏向器とアライメントさせるように構成される、条項１６～２１の何れか一項に記載の電気光学システム。
２３． １つ又は複数のレンズの第１のセット、及び１つ又は複数のレンズの第２のセットの少なくとも一方が、複数の二次電子ビームの各二次電子ビームが対応するクロスオーバー形成偏向器に到達する前に、複数の二次電子ビームの変位を補償するように構成される、条項２２に記載の電気光学システム。
２４． サンプルの像を形成するために二次イメージングシステムによって行われる方法であって、
交差面上にクロスオーバーエリアを形成するために、二次イメージングシステムの１つ若しくは複数の像面に、又は１つ若しくは複数の像面の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器によって二次電子ビームを偏向させることと、
交差面に、又は交差面の少なくとも近くに位置付けられたビーム制限アパーチャを有するビーム制限アパーチャプレートによって二次電子ビームをトリミングすることと、
を含む、方法。
２５． 二次電子ビームをトリミングすることが、ビーム制限アパーチャプレートによって各二次電子ビームの周辺部分をブロックすることを含む、条項２４に記載の方法。
２６． 二次電子ビームをトリミングすることが、各二次電子ビームの中心部分がビーム制限アパーチャを通過することを可能にする、条項２４又は２５に記載の方法。
２７． １つ又は複数のレンズの第１のセットにより、１つ又は複数の像面の内の第１の像面を形成することと、
１つ又は複数のレンズの第２のセットにより、１つ又は複数の像面の内の第２の像面を形成することと、
をさらに含む、条項２４～２６の何れか一項に記載の方法。
２８． １つ又は複数の像面の少なくとも近くに位置付けられた１つ又は複数の偏向器によって二次電子ビームを偏向させることによってクロスオーバーエリアを形成することが、
第１の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器によって二次電子ビームを偏向させることをさらに含む、条項２７に記載の方法。
２９． 二次電子ビームをトリミングすることが、第２のセットが二次電子ビームの第２の像面を形成する前に生じる、条項２７又は２８に記載の方法。
３０． 二次電子ビームをトリミングすることが、第２のセットが二次電子ビームの第２の像面を形成した後に生じる、条項２７又は２８に記載の方法。
３１． 二次電子ビームをトリミングすることが、第２のセットが二次電子ビームの第２の像面を形成する間に生じる、条項２７又は２８に記載の方法。
３２． １つ又は複数のレンズの第３のセットにより、１つ又は複数の像面の内の第３の像面を形成することをさらに含む、条項２７に記載の方法。
３３． １つ若しくは複数の像面に、又はそれ（ら）の少なくとも近くに位置付けられた１つ又は複数のクロスオーバー形成偏向器によって二次電子ビームを偏向させてクロスオーバーエリアを形成することが、
第１の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられたクロスオーバー形成偏向器の第１のセットによって二次電子ビームの内の二次電子ビームの第１のセットを偏向させることと、
第２の像面に、又は少なくともその近くに位置付けられたクロスオーバー形成偏向器の第２のセットによって二次電子ビームの内の二次電子ビームの第２のセットを偏向させることと、
をさらに含む、条項３２に記載の方法。
３４． 二次電子ビームをトリミングすることが、第３のセットが二次電子ビームの第３の像面を形成する前に生じる、条項３２又は３３に記載の方法。
３５． 二次電子ビームをトリミングすることが、第３のセットが二次電子ビームの第３の像面を形成した後に生じる、条項３２又は３３に記載の方法。
３６． 二次電子ビームをトリミングすることが、第３のセットが二次電子ビームの第３の像面を形成する間に生じる、条項３２又は３３に記載の方法。
３７． 電気光学システムを使用してサンプルの像を形成する方法であって、
サンプルの面を浸漬させるための磁場を生成することと、
一次投影イメージングシステムによってサンプルの面上に複数の一次電子ビームを投影させることであって、複数の一次電子ビームが磁場を通過し、及びサンプルから複数の二次電子ビームを生成する、投影させることと、
二次イメージングシステムによって、複数の二次電子ビームを電子検出デバイス上に投影させて像を取得することであって、複数の二次電子ビームの少なくとも幾つかが、クロスオーバーエリアを生成するために偏向され、及びクロスオーバーエリアで、又は少なくともその近くでトリミングされる、像を取得することと、
を含む、方法。
３８． コントローラの１つ又は複数のプロセッサによって実行可能な、コントローラに電気光学システムを使用してサンプルの像を形成する方法を行わせる命令の一セットを含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、方法が、
システムの１つ若しくは複数の像面に、又はそれ（ら）の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器に二次電子ビームを偏向させてクロスオーバーエリアを形成する命令を提供することと、
クロスオーバーエリアで、又は少なくともその近くでビーム制限アパーチャに偏向された二次電子ビームをトリミングさせる命令を提供することと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
３９． コントローラの１つ又は複数のプロセッサによって実行可能な、コントローラにサンプルの像を形成する方法を行わせる命令の一セットを含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、方法が、
サンプルの面を浸漬させるための磁場を生成するように対物レンズに指示することと、
サンプルの面上に複数の一次電子ビームを投影するように、一次イメージングシステムに指示することであって、複数の一次電子ビームが磁場を通過し、及びサンプルから複数の二次電子ビームを生成する、一次イメージングシステムに指示することと、
複数の二次電子ビームを電子検出デバイス上に投影させて像を取得するように二次イメージングシステムに指示することであって、複数の二次電子ビームの少なくとも幾つかが、クロスオーバーエリアを生成するために偏向され、及びクロスオーバーエリアで、又は少なくともその近くでトリミングされる、二次イメージングシステムに指示することと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
[0089] マルチビーム装置のコントローラが、上記の機能性を制御するために、ソフトウェアを使用し得ることが認識される。例えば、コントローラは、適切な場（例えば、磁場又は静電場）を生成するために上述のレンズにそれぞれ命令を送り得る。コントローラは、上述の偏向器アレイを制御するために電圧を調節する命令も送り得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読媒体に保存され得る。非一時的媒体の一般的形式には、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、固体ドライブ、磁気テープ、又はその他の磁気データストレージ媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、その他の光学式データストレージ媒体、孔パターンを有した任意の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ又はその他のフラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭ、キャッシュ、レジスタ、その他のメモリチップ又はカートリッジ、及び上記のネットワーク化バージョンが含まれる。
[0090] 本発明を好適な実施形態に関連して説明したが、以下に請求される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の変更形態及び変形形態が可能であることが理解されるものとする。

Claims (15)

  1. 複数の電子ビームを電子検出デバイス上に誘導するための電気光学システムのクロスオーバー形成偏向器アレイであって、
    前記電気光学システムの１つ若しくは複数の電気光学レンズの一セットの像面に、又は前記像面の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器を備え、各クロスオーバー形成偏向器が、前記複数の電子ビームのうちの対応する電子ビームとアライメントされる、クロスオーバー形成偏向器アレイ。
  2. 各クロスオーバー形成偏向器が、全ての電子ビームがオーバーラップして交差面上にクロスオーバーエリアを形成するように、対応する電子ビームを偏向させるように構成される、請求項１に記載のクロスオーバー形成偏向器アレイ。
  3. 各クロスオーバー形成偏向器が、多極構造を有する、請求項１に記載のクロスオーバー形成偏向器アレイ。
  4. サンプルからの複数の二次電子ビームをマルチビーム装置におけるそれぞれの電子検出面上に投影するための電気光学システムであって、
    前記複数の二次電子ビームの交差面上にクロスオーバーエリアを生成するように構成された複数のクロスオーバー形成偏向器であって、前記複数のクロスオーバー形成偏向器の各クロスオーバー形成偏向器が、前記複数の二次電子ビームのうちの対応する二次電子ビームと関連付けられる、複数のクロスオーバー形成偏向器と、
    前記交差面に、又は前記交差面の近くに位置付けられ、及び前記複数の二次電子ビームをトリミングするように構成された１つ又は複数のアパーチャを有するビーム制限アパーチャプレートと、
    を備えた、電気光学システム。
  5. 前記複数のクロスオーバー形成偏向器が、前記複数の二次電子ビームのオフアクシス二次電子ビームを前記クロスオーバーエリアに偏向させるように構成される、請求項４に記載の電気光学システム。
  6. 前記１つ又は複数のアパーチャが、前記クロスオーバーエリアを中心とした第１のアパーチャを含む、請求項４に記載の電気光学システム。
  7. 前記１つ又は複数のアパーチャが、異なるサイズを有するように構成される、請求項４に記載の電気光学システム。
  8. 前記ビーム制限アパーチャプレートが、前記１つ又は複数のアパーチャの第２のアパーチャを前記クロスオーバーエリアとアライメントさせるために移動可能である、請求項６に記載の電気光学システム。
  9. 前記サンプルの複数の像を形成するために、前記複数の二次電子ビームの前記検出面を含む電子検出デバイスをさらに備えた、請求項４に記載の電気光学システム。
  10. 前記電気光学システムの光軸とアライメントされた１つ又は複数のレンズの第１のセット及び１つ又は複数のレンズの第２のセットをさらに備え、前記電子検出デバイスが、前記第１のセットよりも前記第２のセットの近くに位置付けられる、請求項９に記載の電気光学システム。
  11. 前記複数のクロスオーバー形成偏向器が、前記第１のセットと前記第２のセットとの間で、前記第１のセットの第１の像面に、又は前記第１の像面の少なくとも近くに位置付けられる、請求項１０に記載の電気光学システム。
  12. 前記１つ又は複数のレンズの第１のセットが、前記複数の二次電子ビームの少なくとも幾つかを前記複数のクロスオーバー形成偏向器のうちの対応するクロスオーバー形成偏向器とアライメントさせるように構成される、請求項１１に記載の電気光学システム。
  13. 前記交差面が、前記第１のセットと前記第２のセットとの間に位置付けられる、請求項１１に記載の電気光学システム。
  14. 前記交差面が、前記電子検出デバイスと前記第２のセットとの間に位置付けられる、請求項１１に記載の電気光学システム。
  15. サンプルの像を形成するために二次イメージングシステムによって行われる方法であって、
    交差面上にクロスオーバーエリアを形成するために、前記二次イメージングシステムの１つ若しくは複数の像面に、又は前記１つ若しくは複数の像面の少なくとも近くに位置付けられた複数のクロスオーバー形成偏向器によって二次電子ビームを偏向させることと、
    前記交差面に、又は前記交差面の少なくとも近くに位置付けられたビーム制限アパーチャを有するビーム制限アパーチャプレートによって二次電子ビームをトリミングすることと、
    を含む、方法。
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