JP2022512243A - 電圧コントラストウェーハ検査におけるフラッド帯電及び像形成のための共同電子光学カラム - Google Patents

Abstract

走査電子顕微鏡法システムが、電子光学サブシステムと、制御器と、を含んでもよい。電子光学サブシステムは、電子源と、電子ビームを試料まで導くように構成された電子光学カラムと、を含んでもよい。電子光学カラムは、二重レンズアセンブリと、二重レンズアセンブリの第１レンズと第２レンズとの間に配設されたビーム制限開口と、試料から散乱させられた電子を検出するように構成された検出器アセンブリと、を含んでもよい。実施形態では、走査電子顕微鏡法システムの制御器は、電子光学サブシステムにフラッディング電子ビームを形成させて、フラッディング電子ビームを用いて試料のフラッディング走査を実行させるステップと、電子光学サブシステムに結像電子ビームを形成させて、結像電子ビームを用いて試料の結像走査を実行させるステップと、結像走査中に検出器アセンブリによって取得された像を受け取るステップと、像に基づいて試料の特性を決定するステップと、を行うように構成されてもよい。

Description

本発明は、概して電子ビームに基づく検査及び精査に関し、より具体的には、フラッド帯電及び像形成を実行するためのジョイント電子光学カラムに関する。

関連出願の相互参照
本出願は、米国仮特許出願第６２／７８０，１９０号の米国特許法第１１９条（ｅ）の定めによる利益を主張し、この出願は、２０１８年１２月１４日に出願され、名称が「ＪＯＩＮＴ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＬＵＭＮＳ ＦＯＲ ＦＬＯＯＤ ＣＨＡＲＧＩＮＧ ＡＮＤ ＩＭＡＧＥ ＦＯＲＭＩＮＧ ＩＮ ＶＯＬＴＡＧＥ ＣＯＮＴＲＡＳＴ ＷＡＦＥＲ ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮＳ」であり、発明者がＸｉｎｒｏｎｇ Ｊｉａｎｇ及びＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｓｅａｒｓであり、そして、全体として参照によって本明細書に組み込まれる。

自動化検査及び精査システムが、半導体及び関連するマイクロエレクトロニクス産業のためのプロセス制御及び収益管理において重要である。かかる検査及び精査システムは、半導体デバイスの欠陥（例えば、求められない構造又は不純物）を識別するように構成された光学及び電子ビームに基づくシステムを含んでもよい。欠陥は、概して破滅的欠陥（例えば「キラー」欠陥）及びニューサンス欠陥に分類されることがある。破滅的欠陥とは、半導体デバイス上の集積回路の動作に影響を及ぼす欠陥として定義されてもよく、一方、ニューサンス欠陥とは、集積回路の動作に有害な影響を及ぼさない欠陥として定義されてもよい。

従来の形態的ウェーハ検査システムは、破滅的欠陥とニューサンス欠陥との間の区別を行わない。それに加えて、形態的ウェーハ検査システムは、典型的には、何らかの形式の精査に、動作可能な集積回路についての合格歩留をもたらすことになる半導体ウェーハが不合格にされないように保証することを求める。それと比べて、電圧コントラストウェーハ検査システムが、破滅的欠陥とニューサンス欠陥とを識別して区別する改善された性能を示すことがある。しかし、従来の電圧コントラストウェーハ検査システムは、大型で高価な電子光学システムを必要とし、そして、連続するフラッディング電子ビームと結像電子ビームとの間の電子光学要素の再編成を必要とすることがある。更に、従来の電圧コントラストウェーハ検査システムの構造的構成が、電圧コントラスト検査中に不良な像形成分解能をもたらすことがある。

米国特許出願公開第２０１７／０２８７６７５号

そのため、上記の従来手法の不足内容のうちの１つ又は複数のものを改良するシステム及び方法を提供することが望ましいであろう。

走査電子顕微鏡法システムが開示される。実施形態では、走査電子顕微鏡法システムは、電子光学サブシステムと、電子光学サブシステムに通信可能に結合された制御器と、を含む。電子光学サブシステムは、電子ビームを発生するように構成された電子源と、電子ビームを試料まで導くように構成された電子光学カラムと、を含んでもよい。電子光学カラムは、第１レンズ及び第２レンズを含む二重レンズアセンブリと、第１レンズと第２レンズとの間に配設されたビーム制限開口と、を含んでもよい。電子光学サブシステムは、試料の表面から散乱させられた電子を検出するように構成された検出器アセンブリを更に含んでもよい。実施形態では、走査電子顕微鏡法システムの制御器は、電子光学サブシステムにフラッディング電子ビームを形成させて、フラッディング電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数のフラッディング走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、電子光学サブシステムに結像電子ビームを形成させて、結像電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数の結像走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、１つ又は複数の結像走査中に検出器アセンブリによって取得された１つ又は複数の像を受け取るステップと、１つ又は複数の像に基づいて試料の１つ又は複数の特徴を決定するステップと、を行うように構成されてもよい。

走査電子顕微鏡法システムが開示される。実施形態では、走査電子顕微鏡法システムは、電子光学サブシステムに通信可能に結合された制御器を含み、制御器は、メモリに記憶された１組のプログラム命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサを含み、プログラム命令は、１つ又は複数のプロセッサに、電子光学サブシステムにフラッディング電子ビームを形成させて、フラッディング電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数のフラッディング走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、電子光学サブシステムのビーム制限開口の１つ又は複数の特性を選択的に調節するステップであって、それにより、フラッディングモードから結像モードに電子光学サブシステムを切り換えるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生する、ステップと、電子光学サブシステムに結像電子ビームを形成させて、結像電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数の結像走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、１つ又は複数の結像走査中に、電子光学サブシステムの検出器アセンブリによって取得された１つ又は複数の像を受け取るステップと、１つ又は複数の像に基づいて試料の１つ又は複数の特性を決定するステップと、を行わせるように構成されている。

方法が開示される。実施形態では、方法は、電子光学サブシステムを用いてフラッディング電子ビームを形成するステップと、フラッディング電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数のフラッディング走査を実行するステップと、電子光学サブシステムのビーム制限開口の１つ又は複数の特性を調節するステップであって、それにより、電子光学サブシステムをフラッディングモードから結像モードに切り替える、ステップと、電子光学サブシステムを用いてフラッディング電子ビームを形成するステップと、結像電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数の結像走査を実行するステップと、１つ又は複数の結像走査中に試料の一部分の１つ又は複数の像を取得するステップと、１つ又は複数の像に基づいて試料の１つ又は複数の特性を決定するステップと、を含んでもよい。

理解されるべきは、上記の概要と下記の詳細な説明の両方が、例示的で説明的であるだけのものであり、クレームされるような本発明についての限定では必ずしもないことである。添付図面は、明細書の一部分内に組み込まれてこれを構成するものであって、本発明の実施形態を図示し、そして、概要と共に発明の原理を説明することに役立つ。

本開示の多数の長所が、以下の添付図面を参照することにより当業者によってよりよく理解されることがある。
本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、試料内部に電圧コントラストを発生させるために用いられているフラッディング電子ビームについての概念図である。 試料の電圧コントラスト検査を実行するための電子光学カラムを含む走査電子顕微鏡法システムについての図である。 試料の電圧コントラスト検査を実行するための結像電子光学カラム及びフラッディング電子光学カラムを含む走査電子顕微鏡法システムについての図である。 試料の電圧コントラスト検査を実行するための結像電子光学カラム及びフラッディング電子光学カラムを含む走査電子顕微鏡法システムについての図である。 像形成分解能と試料帯電速度との間の関係を示すグラフである。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システムについての図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システムについての図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システムについての図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システムの二重レンズアセンブリについての断面図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システムの二重レンズアセンブリの断面図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システムの対物レンズについての断面図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従うスポットサイズと電子ビーム電流との間の関係を示すグラフである。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う電圧コントラスト検査を実行するための帯式走査手順の略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う電圧コントラスト検査を実行するための帯式走査手順の略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う電圧コントラスト検査を実行するための段階的手順についての略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う電圧コントラスト検査を実行するための方法についての流れ図である。

本開示は、特に、特定の実施形態及びその具体的特性について示され説明されている。本明細書に記載された実施形態は、限定的ではなくむしろ例示的なものと考えられる。形式及び詳細における様々な変更及び改造が、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなくなされてもよいことが、当業者には直ちに明らかであるはずである。

ここで、開示された主題に詳細な言及がなされ、そして、それは添付図面に示されている。

従来の形態的ウェーハ検査システムは、典型的には、半導体デバイス内部の破滅的欠陥とニューサンス欠陥との間の区別を行わない。それに加えて、形態的ウェーハ検査システムは、典型的には、何らかの形式の精査に、動作可能な集積回路の合格歩留をもたらすことになるであろう半導体ウェーハが不合格にされないことを保証することを要求する。それに比べて、電圧コントラストウェーハ検査システムは、破滅的欠陥とニューサンス欠陥とを識別して区別することにおいて改良された性能を示すことがある。しかし、従来の電圧コントラストウェーハ検査システムは、大型で高価な電子光学システムを必要とし、そして、連続するフラッディング走査と結像走査との間で電子光学要素の再編成を必要とすることがある。更に、従来の電圧コントラストウェーハ検査システムの構造的構成は、電圧コントラスト検査中に不良な像形成分解能をもたらすことがある。

したがって、本開示の実施形態は、上記で確認された従来の手法の不足内容のうちの１つ又は複数を改良するシステム及び方法を目的とする。本開示の実施形態は、走査電子顕微鏡法システムであって、フラッド帯電走査及び像形成走査のための共同電子光学カラムを利用するシステムを目的とする。本開示の追加実施形態は、試料についての電圧コントラスト検査を実行する走査電子顕微鏡法システムの共同電子光学カラムを利用する方法を目的とする。本開示の更なる実施形態は、走査電子顕微鏡法システムの共同電子光学カラムを用いて電圧コントラスト検査を実行するための走査手順を目的とする。

ここで考慮されるのは、本開示の実施形態が、電圧コントラスト検査に必要な連続する電子フラッディング走査及び結像走査を実行するのに必要な構造的構成要素及び電子光学要素の数を有意に低減してもよいことである。更に、本開示の実施形態は、電圧コントラスト検査中に実行される結像走査の分解能を改善するだけでなく、電圧コントラスト検査の全体的な処理能力を改善してもよい。

概して図１～１０を参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、走査電子顕微鏡法システムのためのシステム及び方法が開示されている。

図１は、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、試料内部に電圧コントラストを発生させるのに用いられるフラッディング電子ビーム１０１についての概念図である。

電圧コントラスト検査に関連して、荷電粒子が用いられて試料の層上に電圧コントラストを誘導してもよい。例えば、図１に表すように、試料１０２（例えば、半導体ウェーハ）は、第１層１０４ａ（最上層１０４ａ）と、第２層１０４ｂ（最下層１０４ｂ）と、を含んでもよい。第１層１０４ａは、複数の導体層区画１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃと、複数の絶縁体層区画１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃと、を含んでもよい。電圧コントラストは、１つ又は複数のフラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂを試料１０２の表面まで導くことによって、試料１０２内部で誘導されてもよい。フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂは、大きいスポットサイズ及び大きい電子ビーム電流を示してもよく、そして走査方向１０３に沿って試料１０２にわたって走査されてもよい。それの追加及び／又は代替として、試料１０２は、静止フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂの下方で選択的に動かされることにより、フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂが、規定のパターンで試料１０２の表面に入射してもよい。

フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂの荷電粒子（電子）が、試料１０２の表面に入射するとき、表面電圧が、試料１０２の層（例えば、第１層１０４ａ）内部で誘導されてもよい。誘導表面電圧は、試料１０２の局所位置（ｘ，ｙ）の関数であってもよく、Ｖ（ｘ，ｙ）と定義されてもよい。更に、誘導表面電圧（Ｖ（ｘ，ｙ））は、いくつかの因子に依存していてもよく、当該因子は、フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂの電流、フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂによるフラッディングの期間、層１０４ａ、１０４ｂの厚さ、及び層を形成する物質の材料特性（例えば、キャパシタンスの差、誘電率の差）を含むが、これに限定されない。例えば、図１に示すように、複数の導体層区画１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、それぞれ表面電圧Ｖ_c1、Ｖ_c2、Ｖ_c3、...Ｖ_cjを示してもよい。それに比べて、複数の絶縁体層区画１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、それぞれ表面電圧Ｖ_i1、Ｖ_i2、Ｖ_i3、...Ｖ_ijを示してもよい。

図１に示すように、フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂを用いて１つ又は複数のフラッディング走査を実行した後に、結像電子ビームを利用する１つ又は複数の結像走査が、実行されてもよい。フラッディング電子ビーム１０１ａ、１０１ｂよりも低い電流を有する結像電子ビームが、図１に示すように、表面電圧Ｖ_ｃｊ、Ｖ_ｉｊを示す試料１０２の表面に導かれてもよい。二次電子が、次いで試料１０２の表面から反射され及び／又は散乱させられて、検出器アセンブリによって収集されてもよい。二次電子の電流及び軌跡が、試料１０２の表面電圧Ｖ_ｃｊ、Ｖ_ｉｊに少なくとも部分的に基づいてもよい。結像されている構造の電圧が、取得された像内部の構造の輝度を決定する。これに関連して、試料１０２上の所定位置について検出された二次電子の数が、所定位置における構造の表面電圧を示してもよい。取得された像の正にバイアスされた領域は、より暗く見えることがあり、一方、負にバイアスされた領域は、より明るく見えることがある。したがって、試料１０２内部の欠陥１０５ａ、１０５ｂが、試料１０２の電圧コントラスト像を、欠陥構造を有しない試料１０２の標準像と比較することによって識別されてもよい。

ここで注記されるのは、構造は、試料の層の表面（例えば、表面レベル構造）、又は表面下（例えば、表面下レベル構造）のいずれかに位置してもよいことである。表面レベル構造と表面下レベル構造の両方は、それぞれの層の表面上の電圧コントラストによって完全に特性付けられてもよい。例えば、図１に表すように、試料１０２の第１層１０４ａは、導体層区画１０６ｂ内に第１欠陥１０５ａを含んでもよく、絶縁体層区画１０８ｂ内に第２欠陥１０５ｂを含んでもよい。従来の形態検査システムは、試料１０２の表面下のこれらの隠れた欠陥１０５ａ、１０５ｂを識別しないことがある。それに比べて、電圧コントラスト検査システムは、試料１０２の表面下のこれらの「不可視」欠陥を検出するように構成されてもよい。例えば、欠陥１０５ａ、１０５ｂに起因する誘電率差は、表面電圧Ｖ_ｃ２、Ｖ_ｉ２に変動をもたらしてもよく、そのため、電圧コントラストシステムによって識別されてもよい。

試料１０２の表面下の欠陥は、開放ビア、不完全ビアホール、ゲート酸化膜完全性欠陥等を含んでもよいが、これに限定されない。表面下の「不可視」欠陥のように、従来の形態検査システムは、これらの欠陥を識別及び検査することができない場合がある。更に、現在の電圧コントラスト検査システムは、これらの欠陥を検査するとき、不良な像形成分解能を示すことがある。したがって、本開示の実施形態は、電圧コントラスト検査システムであって、従来の形態検査システム及び現在利用可能な電圧コントラスト検査システムと比較して、処理能力及び分解能の改善を示すシステムを目的としている。

図２Ａは、試料２０３について電圧コントラスト検査を実行するための電子光学カラム２０２を含む走査電子顕微鏡法システム２００ａを示す。特に、図２Ａは、現在入手可能な検査システムによって利用される電子光学カラム２０２を示す。ここで考慮されるのは、電子光学カラム２０２に関する簡単な考察が、本開示の付随する利益がそれと比較されてもよいベースラインを提供してもよいことである。

電子光学カラム２０２は、電子ビーム２０１を発生させて、電子ビームを試料２０３に向かって導くように構成された電子源２０４を含んでもよい。電子源２０４は、熱電界放出（ＴＦＥ）電子源を含んでもよい。ここで更に詳細に論じられるように、電子源２０４によって発生させられた電子ビーム２０１が、フラッディング走査を実行するように構成されたフラッディング電子ビーム２０１、又は結像走査を実行するように構成された結像電子ビーム２０１を含んでもよい。

電子光学カラム２０２は、ビーム制限開口２１０と、銃レンズ２１２及びカラム開口２１６の間に配設された電子ビームクロスオーバー２０５へ電子ビーム２０１を集束させるように構成された銃レンズ２１２と、を更に含んでもよい。ビーム制限開口２１０は、電子源２０４によって放出された電子ビーム２０１を受け取って、最大電子電流を示す最大電子ビーム２１３を伝送するように構成されており、当該最大電子ビームは、電子光学カラム２０２を通して導かれる。同様に、開口２１６は、最大電子ビーム２１３を受け取って、選択された電子ビーム２０７を伝送するように構成されており、当該選択された電子ビームは、電子光学カラム２０２を通して試料２０３まで導かれる。

検査に用いられる電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）（例えば、選択された電子ビーム２０７の電子電流）は、最大電子ビーム２１３の電子電流よりも小さい。それに加えて、選択された電子ビーム２０７の電子電流は、電子ビームクロスオーバー２０５の位置を変化させることによって、又は銃レンズ２１２の電圧／励起を調節することによって調節されてもよい。電子ビーム２０１は、追加として、ブランカー２１４を制御することによって、検査のために「オン」にされてもよく、又は検査を調節するために（例えば、ステージアセンブリ２０８を動かすことによって）「オフ」にされてもよい。

電子光学カラム２０２ａは、集光レンズ２１８と、選択された電子ビーム２０７を受け取って、選択された電子ビーム２０７を試料２０３に集束させ／導くように構成された対物レンズ２２６と、を更に含んでもよい。集光レンズ２１８及び／又は対物レンズ２２６の開口数が、電子光学カラム２０２の像形成光学部品を改善するように選択されてもよい。例えば、試料２０３に入射する所望の電子ビーム電流（例えば、選択された電子ビーム２０３の電子ビーム電流）に関して、レンズ収差ぼけと電子間相互作用ぼけとが、最小スポットサイズ及び／又は改善された分解能を与えながら、最適開口数の下でバランスをとられてもよい。最適開口数は、集光レンズ２１８の最適集束強度（例えば、励起、電圧）を選択することによって決定されてもよい。

電子光学カラム２０２ａは、予備走査偏向器２２０と、主走査偏向器２２４と、ウィーンフィルタ２２２と、を更に含んでもよい。予備走査偏向器２２０及び主走査偏向器２２４は、デュアル偏向器アセンブリを構成してもよく、そして選択された電子ビーム２０７を試料２０３にわたって走査するように構成されてもよい。デュアル偏向器アセンブリは、また、大きい視野（ＦＯＶ）について軸外収差ぼけ及び歪みを最小化するように構成されてもよい。処理能力に関して、ＦＯＶが大きい程、検査を実行する電子光学カラム２０２ａについての処理能力がより高くなる。

電子光学カラム２０２の検出器アセンブリ２０６は、試料２０３の表面から発する二次電子２０９を収集するように構成されてもよい。例えば、選択された電子ビーム２０７がデュアル偏向器アセンブリを介して試料２０３にわたって走査されるとき、検査下の領域から発する二次電子２０９は、ウィーンフィルタ２２２によって偏向させられて、検出器アセンブリ２０６によって収集されてもよい。検出器アセンブリ２０６は、次いで、受け取られた二次電子２０９に基づいて１つ又は複数の像を発生させるように構成されてもよい。発生させられた像は、その後に処理されて、試料２０３の特性を識別されてもよい。

本明細書で以前に注記したように、電圧コントラスト検査を実行する前に、試料２０３の層が、最初に、フラッド帯電走査（「フラッディング走査」）を実行することによって帯電させられなければならない。したがって、試料２０３のフラッド帯電走査を実行するように構成された電子光学システムが用いられなければならない。フラッド帯電走査を実行するための現在の電子光学システムが、図２Ｂを参照することによって更に表され説明されてもよい。

図２Ｂは、走査電子顕微鏡法システム２００ｂを示し、当該システムは、結像電子光学カラム２０２ａと、試料２０３の電圧コントラスト検査を実行するためのフラッディング電子光学カラム２０２ｂと、を含む。特に、図２Ｂは、現在入手可能な検査システムによって利用される走査電子顕微鏡法システム２００ｂを示す。ここで考慮されるのは、走査電子顕微鏡法システム２００ｂについての簡単な考察が、本開示の付随する利点が比較されてもよいベースラインを提供してもよいことである。

電圧コントラスト検査に必要なフラッディング走査及び結像走査を実行するために、走査電子顕微鏡法システム２００ｂは、それぞれの走査のうちのそれぞれのために別個の電子光学カラムを含んでもよい。例えば、走査電子顕微鏡法システム２００ｂは、結像電子ビーム２０１を用いて結像走査を実行するように構成された結像電子光学カラム２０２ａを含んでもよい。逆に、走査電子顕微鏡法システム２００ｂは、フラッディング電子ビーム２１１を用いてフラッディング走査を実行するように構成された独立したフラッディング電子光学カラム２０２ｂを含んでもよい。ここで注記されるのは、本明細書で異なるように注記されない限り、図２Ａに示す電子光学カラム２０２ａと関連するすべての考察は、図２Ｂに示す結像電子光学カラム２０２ａに当てはまると考えられてもよいことである。

走査電子顕微鏡法システム２００ｂを用いる電圧コントラスト検査に必要なフラッディング走査を実行するために、ブランカー２１４が、結像電子光学カラム２０２ａによって発生させられた一次結像電子ビーム２０１を偏向させる、又は「脇にそらす」ように構成されてもよい。例えば、図２Ｂに表すように、ブランカー２１４は、結像電子ビーム２０１を偏向させることにより、結像電子ビーム２０１の全体が開口２１６によって阻止／遮断されるように構成されてもよい。

続いて、ステージアセンブリ２０８が、結像電子光学カラム２０２ａの光軸からフラッディング電子光学カラム２０２ｂの光軸へと試料２０３を動かすように構成されてもよい。フラッディング電子光学カラム２０２ｂは、次いで、１つ又は複数のフラッディング走査を実行することによって試料２０３内に電圧コントラストを誘導するように構成されてもよい。例えば、電子光学カラム２０２ｂの電子源２３２は、フラッディング電子ビーム２１１を発生させてもよい。電子源２３２は、調節可能電子源２３２を含んでもよく、当該電子源は、様々なフラッディング走査のためのフラッディング電子ビーム２１１のフラッディング電子電流及び／又はフラッディング電子到着エネルギを選択的に調節するように構成されている。フラッディング電子ビーム２１１は、ビーム制限開口２３４を通して導かれて、フラッディングビーム電流を選択してもよく、そして、銃レンズ２３６が、試料２０３の表面上にフラッディング電子ビーム２１１を集束させてもよい。偏向器２３８は、試料２０３の表面にわたってフラッディング電子ビーム２１１を走査することにより、フラッディング走査を実行するように構成されてもよい。

試料２０３の大きい領域を帯電させるためには、フラッディング電子ビーム２１１は、高い電子電流を示さなければならない。典型的には、フラッディング電子ビーム２１１は、およそサブμＡからμＡまでの範囲内の電子ビーム電流を示し、試料２０３の表面上での帯電到着エネルギは、およそサブｋｅＶからｋｅＶまでの範囲内にある。試料２０３上でのフラッディング電子ビーム２０１の帯電ビームスポットは、サイズが数十ミクロン（μｍ）、数百ミクロン（μｍ）、最大ミリメートル（ｍｍ）のオーダーであってもよい。

最終的に、フラッディング電子光学カラム２０２ｂを用いて１つ又は複数のフラッディング走査を実行して、試料２０３内部に電圧コントラストを誘導した後に、ステージアセンブリ２０８は、結像電子光学カラム２０２ａの光軸内へと試料２０３を動かして戻すように構成されてもよい。続いて、結像電子光学カラム２０２ａは、結像電子ビーム２０１を用いて１つ又は複数の結像走査を実行して、電圧コントラスト検査を実行するように構成されてもよい。

それぞれのフラッディング電子光学カラム２０２ｂと結像電子光学カラム２０２ａとの間で試料２０３が、動かされなければならないということのために、図２Ｂに示す走査電子顕微鏡法システム２００ｂは、概して「試料シフト」又は「ウェーハシフト」フラッド帯電構成と呼ばれてもよい。

図２Ｂに示す走査電子顕微鏡法システム２００ｂの「ウェーハシフト」フラッド帯電構成が、電圧コントラスト検査をうまく実行してもよいけれども、それは、いくつかの欠点を有する。最初に、走査電子顕微鏡法システム２００ｂは、追加の独立した電子光学要素に別個のフラッディング及び結像走査を実行することを要求する。独立した撮像電子光学カラム２０２ａ及び独立したフラッディング電子光学カラム２０２ｂに対する必要性が、コストの追加、重量の増加、及び全体的な複雑さの増加をもたらす。それに加えて、別個の電子光学カラム２０２ａ、２０２ｂは、走査電子顕微鏡法システム２００ｂの追加の要素を収容するための大きい真空チャンバーを必要とする。第２に、ステージアセンブリ２０８及び試料２０３をそれぞれの電子光学カラム２０２ａ、２０２ｂの光軸同士の間で動かす必要性が、試料ステージ２０８のための大きい移動範囲を必要とし、更に必要サイズを増加させる。最後に、走査電子顕微鏡法システム２００ｂは、貧弱な処理能力を被る。ステージアセンブリ２０８をそれぞれの光軸同士の間で長い距離を動かすことが、検査を減速させる。更に、それぞれの電子光学カラム２０２ａ、２０２ｂの光学要素は、それぞれの結像／フラッディング走査の間で再整列させられなければならず、更に処理能力を低下させる。

少なくとも上記の確認された理由のために、図２Ｂに示す走査電子顕微鏡法システム２００ｂは、いくつかの電圧コントラスト検査に適していないことがある。走査電子顕微鏡法システム２００ｂの欠点のうちのいくつかは、フラッディング走査のために結像電子光学カラム２０２ａの光学要素の一部を利用することによって軽減されることがある。このことは、図２Ｃを参照することによって更に理解されてもよい。

図２Ｃは、試料２０３の電圧コントラスト検査を実行するための結像電子光学カラム２０２ａ及びフラッディング電子カラム２０２ｂを含む走査電子顕微鏡法システム２００ｃを示す。特に、図２Ｃは、現在入手可能な検査システムによって利用される走査電子顕微鏡法システム２００ｃを示す。ここで考慮されるのは、走査電子顕微鏡法システム２００ｃについての簡単な考察が、本開示についての付随する利点が比較されてもよいベースラインを提供してもよいことである。

ここで更に注記されるのは、図２Ｂに示す走査電子光学顕微鏡法システム２００ｂと関連するすべての考察が、本明細書で異なるように注記されない限り、図２Ｃに示す走査電子顕微鏡法システム２００ｃに当てはまると考えられてもよいことである。

図２Ｃに示すように、走査電子顕微鏡法システム２００ｃは、また、独立した結像電子光学カラム２０２ａと、独立したフラッディング電子光学カラム２０２ｂと、を含んでもよい。しかし、電子光学カラム２０２ａ、２０２ｂが完全に独立していた、図２Ｂの走査電子顕微鏡法システム２００ｂと比較すると、図２Ｃの走査電子顕微鏡法システム２００ｃの電子光学カラム２０２ａ、２０２ｂは、１つ又は複数の光学要素を共有してもよい。例えば、図２Ｃに示すように、結像電子光学カラム２０２ａとフラッディング電子光学カラム２０２ｂの両方が、対物レンズ２２６、ウィーンフィルタ２２２、及び主走査偏向器２２４を利用してもよい。

図２Ｂと比較すると、図２Ｃに示すフラッディング電子光学カラム２０２ｂは、フラッディング電子ビーム２１１をウィーンフィルタ２２２及び対物レンズ２２６まで導いてもよい。ウィーンフィルタ２２２は、フラッディング電子ビーム２１１を対物レンズ２２６まで偏向させるように構成されてもよく、当該対物レンズは、次いで、試料２０３の表面上にフラッディング電子ビーム２１１を集束させるように構成されてもよい。主走査偏向器２２４が、次いで、フラッディング走査中に試料２０３の表面にわたってフラッディング電子ビーム２１１を走査するように構成されてもよい。以前に注記したように、フラッディング電子ビーム２１１の帯電到着エネルギは、対物レンズ２２６の減速電界を調節することによって制御されてもよい。

図２Ｃに示すように、フラッディング電子ビーム２１１は、ウィーンフィルタ２２２に近接した電子ビームクロスオーバーを示してもよい。電子ビームクロスオーバーは、銃レンズ２３６と対物レンズ２２６との間のフラッディング電子光学カラム２０２ｂ内部のいずれかの点のところに配置されてもよい。それに加えて、フラッディング電子光学カラム２０２ｂ内部での電子ビームクロスオーバーの位置を調節することは、フラッディングビームスポットのサイズを調節してもよい。ここで更に注記されるのは、電子ビームクロスオーバーのないフラッディング電子光学カラム２０２ｂが、実装されてもよいことである。

図２Ｂの「ウェーハシフト」フラッド帯電構成の欠点と同様に、図２Ｃの「共同対物レンズ」フラッド帯電構成は、いくつかの欠点を有する。特に、図２Ｂの「ウェーハシフト」フラッド帯電構成と関連するコスト、サイズ、及び全体的複雑性懸念が、また、図２Ｃの「共同対物レンズ」フラッド帯電構成に当てはまる。それぞれの電子光学カラム２０２ａ、２０２ｂの間で電子光学要素を共有することが、また、いくつかの追加の欠点をもたらすことがある。例えば、ウィーンフィルタ２２２の強度は、それぞれのフラッディング走査及び結像走査のうちのそれぞれに関して調節されることが必要とされることがあり、そして、それぞれの走査同士の間で調節されなければならないことがある。更に、フラッディング走査中にフラッディング電子ビーム２１１によって発生させられた二次電子２０９は、検出器アセンブリ２０６によって収集することが困難である。例えば、フラッディング走査のためのウィーンフィルタ２２２の強度が、フラッディング電子ビーム２１１を対物レンズ２２６と整列させるように最適化されてもよいけれども、エネルギによって、検出器アセンブリ２０６まで最適に後方に導かれるわけではない、試料２０３から放出されるべき二次電子２０９をもたらすことによって、不良な像が発生させられる及び／又は像が全く発生させられないことになる。

いくつかの状況において、図２Ａに示す走査電子顕微鏡法システム２００ａの構成が利用されて、フラッディング走査と結像走査の両方を実行してもよい。例えば、図２Ａを参照すると、電子光学カラム２０２ａは、フラッディング走査と結像走査の両方を実行するように構成されてもよい。この点に関して、電子源２０４は、フラッディング走査に用いられるべきフラッディング電子ビーム２０１ａ、及び結像走査に用いられるべき結像電子ビーム２０１ｂを発生させるように構成されてもよい。電子光学カラム２０２ａは、対物レンズ２２６の減速電界を調節することによってフラッディング電子ビーム２０１ａの帯電到着エネルギを制御するように構成されてもよく、そして、集光レンズ２１８の強度及び／又は対物レンズ２２６の強度を調節することによってビームスポットサイズを調節するように構成されてもよい。「フラッディングモード」と「結像モード」との間の転換によって、電子光学カラム２０２ａは、電圧コントラスト検査に用いられるべき共同電子光学カラムとして構成されてもよい。

しかし、ここで注記されるのは、図２Ａの電子光学カラム２０２ａをフラッディング走査と結像走査の両方に用いることが、また、いくつかの欠点をもたらすことである。有意に、共同電子光学カラム２０２ａによるフラッド帯電が、電圧コントラスト検査を実行するときに、不良な帯電性能及び／又は不良な像形成分解能を示すことがある。これらの不利益が、図３を参照して更に理解されてもよい。

図３は、像形成分解能と試料帯電速度との間の関係を示すグラフ３００である。より詳細には、グラフ３００は、図２Ａの電子光学カラム２０２ａによって発生させられたフラッディング電子ビーム２０１ａの電子ビーム電流と図２Ａの電子光学カラム２０２ａの像形成分解能との間の関係を示す。グラフ３００のＸ軸線の電子ビーム電流は、帯電速度に直接関係し、電子ビーム電流が高い程、より速い帯電速度をもたらす。逆に、グラフ３００のＹ軸線のスポットサイズは、像形成分解能に反比例し、スポットサイズが大きい程、より低い像形成分解能をもたらす。

図２Ａに示す走査電子顕微鏡法システム２００ａのような電子ビーム検査（ＥＢＩ）装置についての処理能力を改善するためには、フラッド帯電時間（Ｔ_ｃ）（例えば、フラッディング走査の時間）が、試料２０３全体にわたる検査時間（Ｔ_ｉ）（例えば、結像走査の時間）よりも有意により短いことが期待される。例えば、試料２０３にわたるフラッディング走査のための時間は、試料２０３についての結像時間以下、例えばＴ_ｃ≦０．１＊Ｔ_ｉであることが期待されてもよい。この制限を満足させるために、Ｉ_ｃと定義されたフラッディング電子ビーム２０１ａの最大電子ビーム電流は、Ｉ_ｉと定義された結像電子ビーム２０１ｂの最大電子ビーム電流の少なくとも１０倍でなければならない（例えば、Ｉ_ｃ≧１０＊Ｉ_ｉ）。

ここで注記されるのは、電子ビーム電流制限Ｉ_ｃ≧１０＊Ｉ_ｉが、試料２０３内部に十分な電圧コントラストを達成するために満足されなければならないことである。例えば、図１に示す試料１０２内部での十分な電圧コントラストは、１Ｖ＜｜Ｖ_ｃｊ－Ｖ_ｉｊ｜＜１０Ｖであるような、導体層区画１０６ａ～１０６ｎと絶縁体層区画１０８ａ～１０８ｎとの間に１～１０Ｖの電圧コントラスト、を含んでもよい。

例えば、図２Ａを参照して、電子ビーム２０１の３つの最大電子ビーム電流が、１０ｎＡ、１００ｎＡ、及び１０００ｎＡであると仮定する。３つのそれぞれの最大電子ビーム電流は、ビーム制限開口２１０の状態を変化させることによって、ビーム制限開口２１０の第１状態（ＢＬＡ_１）が１０ｎＡの電子ビーム電流に対応し、ビーム制限開口２１０の第２状態（ＢＬＡ_２）が１００ｎＡの電子ビーム電流に対応し、ビーム制限開口２１０の第３状態（ＢＬＡ_３）が１０００ｎＡの電子ビーム電流に対応する（例えば、ＢＬＡ_３＞ＢＬＡ_２＞ＢＬＡ_１）ように規定されてもよい。

この例では、図３に示すグラフ３００に関して、ＢＬＡ_１によって発生させられた電子ビーム２０１は、曲線３０２で表され、ＢＬＡ_２によって発生させられた電子ビーム２０１は、曲線３０４で表され、ＢＬＡ_３によって発生させられた電子ビーム２０１は、曲線３０６で表されている。曲線３０２、３０４、３０６は、結像電子ビーム２０１ｂがフラッディング電子ビーム２０１ａから選択される場合、スポットサイズの関数である、図２Ａに示す走査電子顕微鏡法システム２００ａの像形成分解能が有意に減少させられることを示している。例えば、結像電子ビーム２０１ｂ（ＢＣ_ｉ）についての０～１０ｎＡの電子ビーム電流が、曲線３０４（ＢＬＡ_２）の１００ｎＡのフラッディング電子ビーム電流から選択される（例えば、点３０１ａ）場合、像形成スポットサイズは、ビーム制限開口２１０（ＢＬＡ_２）と開口２１６との間の９０ｎＡの残留電子同士の間のクーロン交互作用効果に起因して急激に増加することになる。別の一例として、結像電子ビーム２０１ｂ（ＢＣ_ｉ）に対する０～１００ｎＡの電子ビーム電流が、曲線３０６（ＢＬＡ_３）の１０００ｎＡのフラッディング電子ビーム電流から選択される（例えば、点３０１ｂ）場合、像形成スポットサイズは、ビーム制限開口２１０（ＢＬＡ_３）と開口２１６の間の９００ｎＡの残留電子同士の間のＣクーロン交互作用効果に起因して更により有意に増加することになる。

少なくとも上記で説明されたそれらの理由のために、図２Ａ～２Ｃに示す走査電子顕微鏡法システム２００ａ、２００ｂ、２００ｃのそれぞれは、それらをいくつかの電圧コントラスト検査用途にふさわしくなくするそれら自身のそれぞれの欠点を示す。

したがって、本開示の実施形態は、上記で認識された従来の手法の不足内容のうちの１つ又は複数のものを改善する走査電子顕微鏡法システム４００及びその関連方法を目的とする。本開示の走査電子顕微鏡法システム４００は、像形成分解能及び高速試料帯電速度を保持しながら、フラッド帯電及び像形成のための共同電子光学カラムを利用してもよい。

図４Ａ～４Ｃは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システム４００を示す。より詳細には、図４Ａは、極めて高いフラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）を有するフラッディング電子ビーム４０１ａを用いてフラッディング走査を実行する「フラッディングモード」の走査電子顕微鏡法システム４００を示す。それと比べて、図４Ｂは、比較的高い結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉＨ）を有する結像電子ビーム４０１ｂを用いて結像走査を実行する「結像モード」の走査電子顕微鏡法システム４００を示し、そして、図４Ｃは、低い結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉＬ）を有する結像電子ビーム４０１ｂを用いて結像走査を実行する「結像モード」の走査電子顕微鏡法システム４００を示す。これらのうちのそれぞれが、順に対象にされる。

ここで図４Ａを参照すると、走査電子顕微鏡法システム４００は、電子光学サブシステム４０２と、電子光学サブシステム４０２に通信可能に結合された制御器４０４と、を含んでもよいが、これに限定されない。実施形態では、電子光学サブシステム４０２は、電子ビーム４０１を発生させるように構成された電子源４１０と、試料４０３に電子ビーム４０１を導くように構成された電子光学カラム４０５と、試料４０３から反射及び／又は発出された二次電子４１１を収集するように構成された検出器アセンブリ４３４を含んでもよいが、これに限定されない。

実施形態では、電子源４１０は、電子ビーム３０１を発生させるように構成されたいずれかの電子源を含んでもよく、当該電子源は、熱電界放出（ＴＦＥ）電子源、冷電界放出（ＣＦＥ）電子源、電子銃等を含んでもよいが、これに限定されない。ここで更に詳細に考察されるように、電子源４１０によって発生させられた電子ビーム４０１は、フラッディング走査（図４Ａ）を実行するように構成されたフラッディング電子ビーム４０１ａ、又は結像走査（図４Ｂ～４Ｃ）を実行するように構成された結像電子ビーム４０１ｂを含んでもよい。これに関して、図４Ａの「フラッディングモード」で示された電子ビーム４０１ａは、概してフラッディング電子ビーム４０１ａと呼ばれてもよい。電子源４１０は、電子源４１０の放出先端部から放出角度４０７（β）で電子ビーム４０１を発生／放出するように構成されてもよい。フラッディング走査（β_ｆ）に用いられる最大放出角度４０７ａは、図４Ａに示すように、ビーム制限開口４１６によって制限されてもよい。

電子ビーム４０１のための電子ビーム電流は、電子源４１０の放出角度４０７（β）及び角度強度（Ｊ_α）の関数であってもよい。したがって、角度強度（Ｊ_α）を有する電子源４１０について、フラッディング走査に用いられるフラッディング電子ビーム電流ＢＣ_Ｆは、式１によって規定されてもよく、そして、結像走査に用いられる結像電子ビーム電流ＢＣ_Ｉは、式２によって規定されてもよく、

ここに、ＢＣ_ｆはフラッディング電子ビーム電流であり、ＢＣ_ｉは結像電子ビーム電流であり、Ｊ_αは電子源４１０の角形強度であり、β_ｆは、フラッディング走査に用いられるフラッディング放出角度４０７（例えば、図４Ａに示す最大放出角度４０７ａ）であり、そして、β_ｉは、結像走査に用いられる結像放出角度４０７（例えば、図４Ｂ～４Ｃに示す放出角度４０７ｂ、４０７ｃ）である。これに関して、図４Ａに示すフラッディング電子ビーム４０１ａは、式１によって特性付けられてもよく、そして、図４Ｂ～４Ｃに示す結像電子ビーム４０１ｂは、式２によって特性付けられてもよい。

電子光学カラム４０５は、電子源４１０から電子ビーム４０１（例えば、フラッディング電子ビーム４０１ａ）を受け取って、試料４０３まで電子ビーム４０１を導くように構成された１つ又は複数の電子光学要素を含んでもよい。実施形態では、電子光学カラム４０５は、第１レンズ４１４ａ（例えば、第１銃レンズ４１４ａ）と、第２レンズ４１４ｂ（例えば、第２銃レンズ４１４ｂ）と、を含む二重レンズアセンブリ４１２（例えば、二重集束レンズアセンブリ）を含んでもよい。電子光学カラム４０５は、ビーム制限開口４１６を更に含んでもよい。例えば、図４Ａに示すように、電子光学カラム４０５は、二重レンズアセンブリ４１２の、第１レンズ４１４ａと第２レンズ４１４ｂとの間に配設されたビーム制限開口４１６を更に含んでもよい。ビーム制限開口４１６は、電子ビーム４０１を受け取り、電子ビーム４０１の最大電子ビーム電流を伝送／規定するように構成されてもよく、当該最大電子ビーム電流は、電子光学カラム４０５を通して導かれることになる。

実施形態では、二重レンズアセンブリ４１２の第１レンズ４１４ａは、第１電子ビームクロスオーバー４０９ａ（ＸＯ_１）に電子ビーム４０１を集束させるように構成されている。例えば、第１レンズ４１４ａは、二重レンズアセンブリ４１２の第１レンズ４１４ａと第２レンズ４１４ｂとの間のビーム制限開口４１６に近接した第１電子ビームクロスオーバー４０９ａ（ＸＯ_１）に電子ビーム４０１を集束させるように構成されてもよい。図４Ａに示すように、ビーム制限開口４１６に近接して第１電子ビームクロスオーバー４０９ａ（ＸＯ_１）を形成することによって、第１レンズ４１４ａは、電子光学カラム４０５を通るフラッディング走査に必要な極めて高い電子ビーム電流（例えば、サブμＡからμＡまで）を可能にしてもよい。

続いて、二重レンズアセンブリ４１２の第２レンズ４１４ｂは、第２電子ビームクロスオーバー４０９ｂ（ＸＯ_２）に電子ビーム４０１を集束させて導くように構成されている。例えば、第２レンズ４１４ｂは、開口４２０に近接した第２電子ビームクロスオーバー４０９ｂ（ＸＯ_２）に電子ビーム４０１を集束させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第２電子ビームクロスオーバー４０９ｂ（ＸＯ_２）が開口４２０に近接して形成されることにより、開口を通過させられた電子ビーム４０１が、フラッディング走査に必要な高い電子ビーム電流を保持してもよい。

電子源４１０及び二重レンズアセンブリ４１２が、図５Ａ～５Ｂを参照して更に表され、記載されることがある。

図５Ａは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システム２００の二重レンズアセンブリ４１２についての断面図である。具体的には、図５Ａの上半分が二重レンズアセンブリ４１２についての詳細断面図の一部分であり、図５Ａの下半分が二重レンズアセンブリ４１２についてのそれに対応する簡略断面図である。ここで注記されるのは、二重レンズアセンブリ４１２は、実際には回転対称であってもよく、したがって、図５Ａの表現は、例示目的のためだけに提供されていることである。

実施形態では、図５Ａに表すように、電子源４１０は、チップ４４０と、サプレッサ４４２と、引出器４４４と、を含んでもよいが、これに限定されない。例えば、図５Ａに示す電子源４１０は、ＴＦＥ電子源又はＣＦＥ電子源を含んでもよい。二重レンズアセンブリ４１２の第１及び第２レンズ４１４ａ、４１４ｂは、磁気銃レンズ４１４ａ、４１４ｂを含んでもよい。例えば、第１レンズ４１４ａは、第１磁極片４４６ａと、第１コイル４４８ａと、を含んでもよく、第２レンズ４１４ｂは、第２磁極片４４６ｂと、第２コイル４４８ｂと、を含んでもよい。実施形態では、磁気銃レンズ４１４ａ、４１４ｂの磁極片４４６ａ、４４６ｂ及びコイル４４８ａ、４４８ｂは、真空封止チューブ４５０によって気中で封止にされて汚染を防ぐ。ビーム制限開口４１６は、レンズ４１４ａ、４１４ｂの間に配設されてもよい。

実施形態では、ビーム制限開口４１６のサイズ及び位置が、指定の検査処理能力に対する像形成分解能要件及び／又はフラッド帯電速度要件を満たすように選択的に調節及び／又は最適化されてもよい。ここで注記されるのは、引出器４４４とアノード（又は接地しているビーム制限開口４１６）との間の距離が、選択的に調節／最適化されることにより、様々な検査用途に対する電子ビームエネルギ変動要件を満たしてもよいことである。

図５Ｂは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システム２００の二重レンズアセンブリ４１２の断面図である。図５Ｂに示された二重レンズアセンブリ４１２は、図５Ａに描かれたものに対する追加及び／又は代替の例として提供されている。したがって、二重レンズアセンブリ４１２の例は、例示目的のためだけに提供されており、そして本明細書で異なるように明記しない限り、限定として考えられてはならない。

図５Ａについて本明細書で前述したように、図５Ｂの上半分は、二重レンズアセンブリ４１２についての詳細断面図の一部分であり、図５Ｂの下半分は、二重レンズアセンブリ４１２についてのそれに対応する簡略化断面図である。ここで明記されるのは、二重レンズアセンブリ４１２は、実際には回転対称であってもよく、したがって、図５Ｂの表現は、例示目的のためだけに提供されていることである。

追加及び／又は代替の実施形態では、二重レンズアセンブリ４１２の１つ又は複数のレンズ４１４ａ、４１４ｂは、静電レンズ４５２を含んでもよい。例えば、図５Ｂに示すように、二重レンズアセンブリ４１２の第２レンズ４１４ｂは、静電レンズ４５２を含んでもよい。例えば、静電レンズ４５２は、１つ又は複数の接地電極４５６同士の間に配設された集束電極４５４を含むアインツェルレンズ及び／又はユニポテンシャルレンズを含んでもよい。追加及び／又は代替の実施形態では、静電レンズ４５２は、加速レンズ又は減速レンズを含んでもよい。

ここで明記されるのは、１つ又は複数の静電レンズ４５２の使用が、電圧コントラスト検査を実行するときに、電子ビーム電流の高速切換え／調節を提供してもよいことである。この点に関して、１つ又は複数の静電レンズ４５２の使用は、フラッディング走査（図４Ａに表すフラッディングモード）及び結像走査（図４Ｂ～４Ｃに表す結像モード）に必要な電子ビーム電流のより高速でより効率的な切替えを提供してもよい。

図４Ａを再び参照する。実施形態では、電子光学カラム４０５は、試料４０３に電子ビーム４０１を導くように構成された１つ又は複数の追加の電子光学要素を含んでもよい。例えば、電子光学カラム４０５は、ブランカー４１８を含んでもよく、当該ブランカーは、検査（例えば、フラッディング走査、結像走査）のために「オン」又は「オフ」にされてもよい。別の例として、電子光学カラム４０５は、集光レンズ４２２と、予備走査偏向器４２４と、ウィーンフィルタ４２６と、主走査偏向器４２８と、対物レンズ４３０と、を更に含んでもよいが、これに限定されない。集光レンズ４２２及び／又は対物レンズ４３０の開口数が、電子光学カラム４０５の像形成光学特性を改善するように選択されてもよい。集光レンズ４２２及び／又は対物レンズ４３０は、静電レンズを含むがこれに限定されない、当該技術分野で公知のいずれかの電子光学レンズを含んでもよい。予備走査偏向器４２４及び主走査偏向器４２８は、デュアル偏向器アセンブリを構成してもよく、そして試料４０３にわたって選択された電子ビーム４０１を走査するように構成されてもよい。追加及び／又は代替の実施形態では、ステージアセンブリ４３２が選択的に動かされて、試料４０３にわたって電子ビーム４０１を走査してもよい。デュアル偏向器アセンブリは、また、大きい視野（ＦＯＶ）にわたる軸外収差ぼけ及び歪みを最小化するように構成されてもよい。

実施形態では、電子光学サブシステム４０２は、検出器アセンブリ４３４を更に含んでもよく、当該検出器アセンブリは、電子ビーム４０１に応じて試料４０３の表面から反射され、散乱させられ、又は別の態様で発せられた電子４１１（例えば、二次電子４１１）を検出するように構成されている。実施形態では、ウィーンフィルタ４２６は、試料４０３から散乱させられた電子４１１を検出器アセンブリ４３４に方向を変えるように構成されてもよい。検出器アセンブリ４３４は、受け取られた電子４１１に基づいて、試料４０３の１つ又は複数の像を発生させる／取得するように構成されてもよい。

実施形態では、走査電子顕微鏡法システム４００は、検出器アセンブリ４３４に通信可能に結合された制御器４０４を更に含んでもよい。制御器４０４は、メモリ４０８に記憶された１組のプログラム命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサ４０６を含んでもよく、１組のプログラム命令は、１つ又は複数のプロセッサ４０６に本開示の様々なステップ／機能を実行させるように構成されている。例えば、１つ又は複数のプロセッサ４０６は、電子光学サブシステム４０２にフラッディング電子ビーム４０１ａを形成させて、フラッディング電子ビーム４０１ａを用いて試料２０３の一部分についての１つ又は複数のフラッディング走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生することと、電子光学サブシステム４０２に結像電子ビーム４０１ｂを形成させて、結像電子ビーム４０１ｂを用いて試料４０３の一部分についての１つ又は複数の結像走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生することと、１つ又は複数の結像走査中に検出器アセンブリ４３４によって取得された１つ又は複数の像を受け取ることと、１つ又は複数の像に基づいて試料４０３の１つ又は複数の特性を決定することと、を行うように構成されてもよい。これらのステップ／機能のそれぞれが、順に取り上げられるようになる。

一実施形態では、制御器４０４は、１つ又は複数の制御信号を発生するように構成されてもよく、当該制御信号は、電子光学サブシステム４０２にフラッド電子ビーム４０１ａを形成させて、フラッド電子ビーム４０１ａを用いて試料４０３の一部分についての１つ又は複数のフラッド走査を実行させるように構成されている。

１つ又は複数のフラッディング走査を実行するためのフラッディング電子ビーム４０１ａを発生すると、フラッディング電子ビーム４０１ａは、予備走査偏向器４２４及び／又は主走査偏向器４２８を介して試料４０３の表面にわたって走査されてもよい。フラッディング走査に対する分解能要件が典型的には存在しないという事実のために、制御器４０４は、予備走査偏向器４２４及び主走査偏向器４２８のうちの一方だけ及び／又は両方を用いて試料４０３にわたってフラッディング電子ビーム４０１ａを走査するように構成されてもよい。追加及び／又は代替の実施形態では、制御器４０４は、試料４０３がその上に配設されたステージアセンブリ４３２を選択的に動かすことによりフラッディング電子ビーム４０１ａを走査することによって、１つ又は複数のフラッディング走査を実行するように構成されてもよい。ここで更に明記されるのは、１つ又は複数のフラッディング走査が試料４０３上で実行されることにより、試料４０３の１つ又は複数の層内部に電圧コントラストを誘導することがあることである。

ウィーンフィルタ４２６は、試料４０３の表面から発する電子４１１を収集して、検出器アセンブリ４３４まで電子４１１を導くように構成されてもよい。検出器アセンブリ４３４は、１つ又は複数のフラッディング走査中に二次電子４１１を収集するように構成されてもよく、又は構成されなくてもよい。フラッディング走査中に、検出器アセンブリ４３４が二次電子４１１を受け取って像を発生するように構成されている実施形態では、制御器４０４は、発生させられた像をメモリ４０８に記憶する及び／又は発生させられた像を廃棄するように構成されてもよい。

別の一実施形態では、制御器４０４は、１つ又は複数の制御信号を発生するように構成されてもよく、当該制御信号は、電子光学サブシステム４０２に結像電子ビーム４０１ｂを形成させて、結像電子ビーム４０１ｂを用いて試料４０３の一部分についての１つ又は複数の結像走査を実行させるように構成されている。このことは、図４Ｂ～４Ｃを参照して更に理解されてもよい。

図４Ｂ～４Ｃは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システム４００を示す。より具体的には、図４Ｂ～４Ｃは、それぞれ「結像モード」の走査電子顕微鏡法システム４００を示し、図４Ｂは、比較的高い電子ビーム電流を有する結像電子ビーム４０１ｂを用いて結像走査を実行する走査電子顕微鏡法システム４００を示し、図４Ｃは、低い電子ビーム電流を有する結像電子ビーム４０１ｂを用いて結像走査を実行する走査電子顕微鏡法システム４００を示す。

ここで明記されるのは、図４Ａに示す走査電子顕微鏡法システム４００と関連するすべての考察は、本明細書で別様に明記されない限り、適用可能な範囲に関して、図４Ｂ～４Ｃに示す走査電子顕微鏡法システム４００に当てはまると考えられてもよい。逆に、図４Ｂ～４Ｃに示す走査電子顕微鏡法システム４００に関連するすべての考察は、本明細書で別様に明記されない限り、適用可能な範囲に関して、図４Ａに示す走査電子顕微鏡法システム４００に当てはまると考えられてもよい。

ここで図４Ｂを特に参照することになる。図４Ｂは、比較的高いビーム電流を有する結像電子ビーム４０１ｂを用いて結像走査を実行する走査電子顕微鏡法システム４００を示す。実施形態では、第１レンズ４１４ａは、図４Ｃに示すものよりもより高いなんらかの励起レベルに設定されてもよい。第１レンズ４１４ａは、結像電子ビーム４０１ｂを集束させて、最大結像電子ビームによって示されるような比較的高い未処理／最大電子ビーム電流（ＢＣ_ｉＨ）を、ビーム制限開口４１６を通して選択するように構成されてもよい。高い電子ビーム電流（ＢＣ_ｉＨ）から生じる結像電子ビーム４０１ｂは、結像放出角度４０７ｂ（β_ｉＨ）によって特性付けられてもよい。

最大結像電子ビームは、第２レンズ４１４ｂを用いて結像電子ビーム４０１ｂを第２レンズ４１４ｂと開口４２０との間の電子ビームクロスオーバー４１７（ＸＯ_１）に導く及び／又は集束させることによって、更に低減／分割されてもよい。この点に関して、開口４２０が選択的に調節されることにより、選択された結像電子ビーム４０１ｂの１つ又は複数の特性を制御してもよい。例えば、開口４２０が選択的に調節されることにより、結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉＨ）を制御してもよい。言い換えると、開口４２０は、最大結像電子ビームから選択された結像電子ビームを識別するように構成されてもよい。

それと比べて、図４Ｃは、低い電子ビーム電流を有する結像電子ビーム４０１ｂを用いて結像走査を実行する走査電子顕微鏡法システム４００を示す。特に図４Ｃを参照すると、第１レンズ４１４ａが、「オフ」に設定されることにより、又は比較的低い励起によって設定されることにより、それを能動状態及び／又は静止状態に維持してもよい。第１レンズ４１４ａによって実行されている集束が全くない及び／又は最小であるならば、電子源４１０によって発生させられた結像電子ビーム４０１ｂの近軸領域放出電子だけが、ビーム制限開口４１６を通過する。したがって、図４Ｃに示す結像放出角度４０７ｂ（β_ｉＬ）は、図４Ａに示すフラッディング放出角度４０７ａ（β_ｆ）よりもずっと小さくてもよい（例えば、β_ｉＬ＜β_ｆ）。更に、図４Ｂと比べて、図４Ｃに示す結像放出角度４０７ｂ（β_ｉＬ）は、図４Ｂに示す結像放出角度４０７ｂ（β_ｉＨ）よりも小さくてもよい（例えば、β_ｉＬ＜β_ｉＨ）。

理解されてもよいのは、ビーム制限開口４１６及び／又は開口４２０を選択的に修正することは、図４Ａに示すフラッディングモードと図４Ｂ～４Ｃに示す結像モードとの間で走査電子顕微鏡法システム４００を有効に転換させてもよいことである。フラッディング走査は、極めて高い電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）を必要とする場合があり、一方、結像走査は、比較的低い、中程度の、比較的高い電子ビーム電流（ＢＣ_ｉＨ、ＢＣ_ｉＬ）にわたって実行されてもよい。

この点に関して、制御器４０４は、ビーム制限開口４１６及び／又は開口４２０についての１つ又は複数の特性を選択的に修正することにより、フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）（図４Ａ）、結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉＨ、ＢＣ_ｉＬ）（図４Ｂ～４Ｃ）、フラッディング放出角度（β_ｆ）（図４Ａ）、及び／又は結像放出角度（β_ｉＨ、β_ｉＬ）（図４Ｂ～４Ｃ）を確定するように構成されてもよい。特に、制御器４０４は、ビーム制限開口４１６の１つ又は複数の特性を選択的に調節することによって、フラッディングモードと結像モードとの間で電子光学サブシステム４０２を切り換えるように構成されてもよい。例えば、制御器４０４は、ビーム制限開口４１６のサイズ及び／又は二重レンズアセンブリ４１２内部でのビーム制限開口４１６の位置（例えば、第１レンズ４１４ａからの距離、第２レンズ４１４ｂからの距離）を調節するように構成されてもよい。

様々なフラッディングモード及び結像モードについての電子ビーム電流と放出角度との間の関係は、以下の式３によって記述されてもよく、

ここに、β_ｆ及びＢＣ_ｆは、図４に表すフラッディングモードに用いられるフラッディング放出角度及びフラッディング電子ビーム電流であり、β_ｉＨ及びＢＣ_ｉＨは、図４Ｂに表す比較的高い電子ビーム電流を有する結像モードで用いられる結像放出角度及び結像電子ビーム電流であり、β_ｉＬ及びＢＣ_ｉＬは、図４Ｃに表す低い電子ビーム電流を有する結像モードで用いられる結像放出角度及び結像電子ビーム電流である。

１つ又は複数の結像走査を実行するために結像電子ビーム４０１ｂを発生させると、結像電子ビーム４０１ｂは、予備走査偏向器４２４及び／又は主走査偏向器４２８を介して試料４０３の表面にわたって走査されてもよい。典型的には分解能要件を有しないフラッディング走査と対照的に、制御器４０４は、予備走査偏向器４２４と主走査偏向器４２８の両方によって試料４０３にわたって結像電子ビーム４０１ｂを走査することにより、像形成分解能要件を満足させるように構成されてもよい。この点に関して、特定の視野（ＦＯＶ）にわたる高い像形成分解能要件を有する結像走査について、制御器４０４は、予備走査偏向器４２４と主走査偏向器４２８の両方によって結像電子ビーム４０１ｂを走査することにより、予備走査偏向器４２４と主走査偏向器４２８との相対強度及び回転比を最適化することによって偏向収差及び歪みを最小化してもよい。追加及び／又は代替の実施形態では、制御器４０４は、試料４０３がその上に配設されたステージアセンブリ４３２を選択的に動かすことにより結像電子ビーム４０１ｂを走査することによって、１つ又は複数の結像走査を実行するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、制御器４０４は、フラッディング走査及び／又は結像走査を実行するときに、試料４０３を選択的に偏らせることにより、フラッディング電子ビーム４０１ａ及び／又は結像電子ビーム４０１ｂを遅延させるように構成されてもよい。ここで考慮されるのは、試料４０３を偏らせることは、制御器４０４が、最適電圧コントラストについてのフラッディング電子ビーム４０１ａ及び／又は結像電子ビーム４０１ｂの到着エネルギ（ＬＥ）、又は試料４０３の特定の層についての最適検査条件をより微細に調節することを可能にしてもよいことである。

続いて、ウィーンフィルタ４２６は、試料４０３の表面から発する電子４１１を収集して、電子４１１を検出器アセンブリ４３４まで導くように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、フラッディング走査及び結像走査にわたって用いられるウィーンフィルタ４２６の強度が、等しいか又は実質的に等しくてもよい。フラッディング走査及び結像走査についての一定ウィーンフィルタ４２６強度は、電子ビーム４０１エネルギが、フラッディングモード（フラッディング走査）と結像モード（結像走査）との間で切り替えるときに変化させられないという事実のために可能であってもよい。

したがって、検出器アセンブリ４３４は、フラッディングモードと結像モードの両方についての同じウィーンフィルタ４２６強度の下で、電子４１１を収集するように構成されてもよい。この点に関して、制御器４０４は、フラッディングモードでフラッディング走査を実行しながら、及び結像モードで結像走査を実行しながら、ウィーンフィルタ４２６を一定強度で作動させるように構成されてもよい。図４Ｂ～４Ｃに示すように、試料４０３についての１つ又は複数の結像走査を実行するときに、検出器アセンブリ４３４は、試料４０３の表面から発する二次電子４１１を収集するように構成されてもよい。検出器アセンブリ４３２は、収集された／受け取られた二次電子４１１に基づいて、試料４０３についての１つ又は複数の像を発生するように更に構成されてもよい。別の一実施形態では、制御器４０４は、１つ又は複数の結像走査中に検出器アセンブリ４３４によって取得された１つ又は複数の像を受け取ってもよい。制御器４０４は、受け取られた像をメモリ４０８に記憶するように構成されてもよい。

重要なことに、フラッディング電子ビーム４０１ａのスポットサイズは、比較的大きくてもよい（数十ミクロンから数百ミクロンまで）。その結果、電子４１１は、フラッディング走査中に検出器アセンブリ４３４上に広く分布させられてもよい。したがって、極めて高いフラッディング電子ビーム電流を利用するフラッディングモード中でさえ、検出器アセンブリ４３４は、過剰励起された電子４１１から損傷を受けるリスクがない場合がある。

別の一実施形態では、制御器４０４は、１つ又は複数の像に基づいて試料４０３の１つ又は複数の特性を決定するように構成されてもよい。識別されてもよい試料４０３についての特性は、試料４０３の欠陥（例えば、破滅的欠陥、ニューサンス欠陥）の存在、欠陥位置、欠陥サイズ、寸法等を含んでもよいが、これに限定されない。追加及び／又は代替の実施形態では、制御器４０４は、試料４０３の１つ又は複数の決定された特性に基づいて、１つ又は複数のプロセスツールの１つ又は複数の特性を選択的に調節するように構成された1つ又は複数の制御信号を発生するように構成されてもよい。この点に関して、制御器４０４は、フィードフォワード又はフィードバックループにおいて１つ又は複数の制御信号を発生することにより、上流及び／又は下流プロセスツールを選択的に調節するように構成されてもよい。試料４０３の決定された特性に基づいて調節されてもよいプロセスツールは、リソグラフィツール、エッチングツール、研磨ツール、堆積ツール等を含んでもよいが、これに限定されない。

図６は、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う走査電子顕微鏡法システム４００の対物レンズ４３０についての断面図である。実際には、対物レンズ４３０は、図６に示すように光軸について回転対称であってもよい。

実施形態では、対物レンズ４３０は、共用される対物レンズ４３０を含んでもよく、当該対物レンズは、フラッディングモードで実行されるフラッディング走査（図４Ａ）及び結像モードで実行される結像走査（図４Ｂ～４Ｃ）に用いられる。実施形態では、対物レンズ４３０は、磁極片４５０及びコイル４５２を含む磁気集束区画を含んでもよい。対物レンズ４３０は、接地チューブ４５６及び荷電制御板（ＣＣＰ）４５８を含む静電遅延／帯電区画を更に含んでもよい。二重レンズアセンブリ４１４について本明細書で注記されるように、接地チューブ４５４は、磁極片４５０及びコイル４５２を気中で封止して、真空状態を汚染から保護するように構成されてもよい。

ここで明記されるのは、式３を満たすようにビーム制限開口４１６及び二重レンズアセンブリ４１２を最適化することは、従来の手法以上の有意な検査利益を可能にしてもよい。特に、式３に従って走査電子顕微鏡法システム４００を利用することは、フラッド帯電速度（例えば、フラッディング走査についてのより短い時間要件）の改善だけでなく、ビーム電流の広範囲にわたる電圧コントラスト検査についての高分解能像形成特性の改善を可能にしてもよい。走査電子顕微鏡法システム４００についての付随する利点が、図７を参照して更に理解されてもよい。

図７は、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う像形成分解能と試料帯電速度との間の関係を示すグラフ７００である。図３に関して本明細書で以前に明記されたように、電子ビーム電流が帯電速度に直接関係して、より高い電子ビーム電流がより速い帯電速度をもたらし、そして、スポットサイズが像形成分解能に反比例して、より大きいスポットサイズがより低い像形成分解能をもたらす。曲線７０２は、低い電子ビーム電流（例えば、ＢＣ_ｉＬ）を示し、曲線７０４は、高い電子ビーム電流（例えば、ＢＣ_ｉＨ）を示し、曲線７０６は、低い電子ビーム用途に用いられる高い電子ビーム電流の予測を表す。

図３に関して本明細書で以前に明記されたように、フラッディング走査（例えば、ＢＣ_ｆ＝１０００ｎＡ）に対するフラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）を選択しなければならないならば、非常に不良な像形成分解能しか、結像走査に対する低い結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）において達成されないことになる（例えば、ＢＣ_ｉＬ＝０～１０ｎＡ、ＢＣ_ｉＨ＝０～１００ｎＡ）。不良な像形成分解能は、ビーム制限開口２１０と開口２１６との間の電子の強いクーロン交互作用効果に起因することがある。それと比べて、図７を参照すると、０～１０ｎＡと１０～１００ｎＡの両方についての高分解能は、極めて高いフラッディング電子ビーム電流（例えば、ＢＣ_ｆ＝１０００ｎＡ）を用いてフラッディング走査を完了した後に、未処理の低い電子ビーム電流（例えば、ＢＣ_ｉＬ＝１０ｎＡ）及び未処理の高い電子ビーム電流（例えば、ＢＣ_ｉＨ＝１００ｎＡ）を用いて別個に達成されてもよい。

本開示の追加の実施形態は、フラッディング走査及び／又は結像走査を実行するための技術を目的とする。このことは、図８Ａ～９を参照して更に理解されてもよい。

図８Ａ～８Ｂは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、電圧コントラスト検査を実行するための帯式走査手順８００についての略図である。いくつかの実施形態では、走査電子顕微鏡法システム４００は、帯式走査手順８００を実行して、フラッディングモードでフラッディング走査を及び／又は結像モードで結像走査を実行するように構成されてもよい。

試料４０３についての電圧コントラスト検査の処理能力を改善することの１つの課題は、約１０×１０ｍｍの大きい領域（例えば、パターン付きウェーハ内のダイの領域）内の結像電子ビーム４０１ｂを、１０×１０ｍｍよりも有意に大きい試料４０３の少なくとも一部分にわたって視察／走査することである。したがって、本開示の実施形態は、電圧コントラスト検査を含む検査についての処理能力を改善するための帯式走査手順８００を目的とする。

実施形態では、制御器４０４は、試料４０３（又は検査下の試料４０３の一部分）を複数の横方向ストリップ８０２に論理的に分割することによって帯式走査手順８００を実行するように構成されてもよい。例えば、図８Ａに示すように、試料４０３（又は、検査下の試料４０３の一部分）は、第１横方向ストリップ８０２ａ、第２横方向ストリップ８０２ｂ、第（ｍ－１）横方向ストリップ８０２ｍ－１、及び第ｍ横方向ストリップ８０２ｍに分割されてもよい。複数の横方向ストリップのうちの１つ又は複数の横方向ストリップは、横方向長さ（Ｌ）及び帯走査高さ（Ｈ）によって画定されてもよい。実施形態では、図８Ｂに示すように、横方向ストリップ８０２の帯走査高さ（Ｈ）は、Ｈ＝ｎＫＰで画定されてもよく、Ｐは、電子ビーム４０１（例えば、フラッディング電子ビーム４０１ａ、結像電子ビーム４０１ｂ）のナノメートル（ｎｍ）から数十ナノメートル（ｎｍ）単位の画素スポットサイズであり、Ｋはデジタル値１０２４であり、ｎは「ｋ次」数である。

実施形態では、制御器４０４は、帯走査高さ（Ｈ）について垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１（例えば、フラッディング電子ビーム４０１ａ、結像電子ビーム４０１ｂ）を走査するように構成されてもよい。第１反復８０３ａで帯走査高さ（Ｈ）について垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を走査した後に、制御器４０４は、第１反復８０５ａで電子ビーム４０１を後戻りし、次いで、帯走査高さ（Ｈ）について垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を走査することを繰り返すように構成されてもよい。制御器４０４は、横方向長さ（Ｌ）に対して横方向ストリップ８０２にわたって垂直方向帯走査パターン８０１に沿って複数の反復８０３ａ～８０３ｎだけ電子ビーム４０１を走査するように構成されてもよい。この点に関して、垂直方向帯走査パターン８０１は、複数の後戻り反復８０５ａ～８０５ｎ－１と組み合わされた複数の垂直方向走査反復８０３ａ～８０３ｎとして画定されてもよい。

いくつかの実施形態では、制御器４０４は、帯走査高さ（Ｈ）について垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を動かし、（ステージアセンブリ４３２を介して）試料４０３を同時に動かすように構成されてもよい。例えば、制御器４０４は、帯走査高さ（Ｈ）について垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を動かし、同時に横方向長さ（Ｌ）に平行な横方向に沿って試料４０３を動かすように構成されてもよい。制御器４０４は、ステージアセンブリ４３２を横方向長さ（Ｌ）に平行な横方向に沿って一定速度で動かすことによって、試料４０３を一定速度で動かすように構成されてもよい。

１つの横方向ストリップ８０２が完了された後に、試料４０３（例えば、ステージアセンブリ４３２）が方向転換させられてもよく、そして、後続の横方向ストリップ８０２が走査されてもよい。例えば、帯走査高さ（Ｈ）及び横方向長さ（Ｌ）について第１横方向ストリップ８０２ａにわたって垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を走査した後に、制御器４０４は、次いで、同じ垂直方向帯走査パターンを用いて第２横方向ストリップ８０２ｂにわたって走査を実行するように構成されてもよい。例えば、図８Ａに示すように、制御器４０４は、帯走査高さ（Ｈ）について第１横方向ストリップ８０２ａにわたって垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を走査し、同時に第１横方向ストリップ８０２の横方向長さ（Ｌ）に沿った第１横方向に沿って試料４０３を動かすように構成されてもよい。第１横方向ストリップ８０２ａを完了すると、制御器４０４は、帯走査高さ（Ｈ）について第２横方向ストリップ８０２ａにわたって垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を走査し、同時に、第２横方向ストリップ８０２の横方向長さ（Ｌ）に沿った第１横方向とは反対の第２横方向に沿って試料４０３を動かすように構成されてもよい。

別の一例として、制御器４０４は、帯走査高さ（Ｈ）について第１横方向ストリップ８０２ａにわたって垂直方向帯走査パターン８０１に沿って電子ビーム４０１を走査し、同時に第１横方向ストリップ８０２の横方向長さ（Ｌ）に沿った第１横方向に沿って試料４０３を動かすように構成されてもよい。第１横方向ストリップ８０２ａを完了すると、制御器４０４は、横方向長さ（Ｌ）に沿った第１横方向とは反対の第２横方向に沿って試料４０３を動かし、次いで、第２横方向ストリップ８０２ｂに関して垂直方向帯走査パターン８０１を繰り返すように構成されてもよい。

実施形態において、試料４０３又は試料４０３の一部分に関して結像走査を実行する帯式走査手順８００の処理能力は、全時間（Ｔ_ｉｍｇ）の関数として規定されてもよく、当該全体時間は、以下の式４に従って規定されてもよく、

ここに、Ｌ_ｄは、検査下の試料４０３の高さ又は長さ（試料４０３は、領域Ｌ_ｄ＊Ｌ_ｄとして規定されてもよい）であり、ｔ_ｓｔ、ｔ_ｒｔ、及びｔ_ｐｄは、それぞれ、ステージアセンブリ４３２方向転換時間、走査後戻り時間、及び画素滞留時間である。画素滞留時間ｔ_ｐｄは、画素走査速度（要するにｆ）、又はｔ_ｐｄ＝１／ｆによって与えられてもよい。画素走査速度ｆは、フラッディング走査及び／又は結像走査中に信号（Ｓ）対雑音（Ｎ）比（例えば、ＳＮＲ）要件によって更に規定されてもよい。信号（Ｓ）は、結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）として規定されてもよく、一方、雑音（Ｎ）は、典型的に統計的ショット雑音と考えられる。したがって、結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）が大きい程、用いることができる走査速度がより大きくなり、それによって、より短い画素滞留時間（ｔ_ｐｄ）をもたらす（例えば、ＢＣ_ｉの増加がｔ_ｐｄを減少させる）。

式４に表されるように、帯式走査手順８００の処理能力は、電子ビーム４０１の画素スポットサイズ（Ｐ）、結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）、及び帯走査高さ（Ｈ）（又は「ｋ次」数ｎ）の光学的能力に従って改善／最適化されてもよい。処理能力は、また、帯式走査手順８００／垂直方向帯走査パターン８０１中に、後戻り時間の電子的能力及びステージアセンブリ４３２を動かす機械的能力に従って改善／最適化されてもよい。

ここで注記されるのは、帯式走査手順８００に用いられる帯走査高さ（Ｈ）及び／又は横方向長さ（Ｌ）が、予備走査偏向器２２０及び主走査偏向器２２４を含むデュアル偏向器アセンブリの設計／能力に基づいて設定されてもよいことである。例えば、デュアル偏向器アセンブリの最大走査能力は、帯走査高さ（Ｈ）及び／又は横方向長さ（Ｌ）を画定してもよい。しかし、ここで更に注記されるのは、帯走査高さ（Ｈ）及び／又は横方向長さ（Ｌ）の増加が、処理能力を増加させることがあるけれども、軸外ぼけ及び歪みの増加をもたらすことがあることである。

結像走査を実行するために帯式走査手順８００を用いることに加えて、帯式走査手順８００は、フラッディング走査を実行するために追加的及び／又は代替的に用いられてもよい。帯式走査手順８００は、また、フラッディング走査に対して有意に単純化されてもよい。特に、フラッディング電子ビーム４０１ａについての画素サイズは、数ナノメートル（ｎｍ）から数百ナノメートル（ｎｍ）までのオーダーにあってもよい結像電子ビーム４０１ｂについての画素サイズと比べて、数百ミクロン（μｍ）である程大きいものであってもよい。したがって、フラッディング走査のために帯式走査手順８００を利用するとき、画素スポットサイズ（Ｐ）は、それぞれの横方向ストリップ８０２に関する帯走査高さ（Ｈ）と同じ大きさであるように設定されてもよい。この点について、垂直方向帯走査パターン８０１に沿ってフラッディング電子ビーム４０１ａを走査することは、フラッディング電子ビーム４０１ａのサイズの増加に起因してフラッディング走査に不必要であってもよい。本明細書で以前に明記されたように、フラッディング電子ビーム４０１ａのより大きい画素スポットサイズは、集光レンズ４２２及び／又は対物レンズ４３０の集束強度を選択的に制御することによって達成されてもよい。

実施形態では、フラッディング走査（フラッド帯電）を実行する帯式走査手順８００の処理能力は、式５によって規定されてもよい全時間（Ｔ_ｃｈｒｇ）の関数として規定されてもよく、

ここに、Ｈはフラッディング電子ビーム４０１ａの画素スポットサイズであり、ｖはステージアセンブリ４３２の速度である。画素スポットサイズの増加に起因して、全フラッド帯電時間（Ｔ_ｃｈｒｇ）は、全結像時間（Ｔ_ｉｍｇ）と比べて無視可能であってもよい。Ｔ_ｉｍｇとＴ_ｃｈｒｇとの間の差は、結像走査に用いられる結像電子ビーム４０１ｂの画素サイズに依存する場合がある。例えば、結像電子ビーム４０１ｂの大きい画素スポットサイズに対してＴ_ｃｈｒｇ＜＜０．１＊Ｔ_ｉｍｇであり、結像電子ビーム４０１ｂの小さい画素スポットサイズに対してＴ_ｃｈｒｇ＜＜０．０１＊Ｔ_ｉｍｇである。いくつかの実施形態では、フラッド帯電電圧（例えば、試料４０３の誘導表面電圧）は、位置の関数（例えば、Ｖ_ＦＣ（ｘ，ｙ））であって、式６によって規定されてもよく、

ここに、ＢＣ_ｆはフラッディング電子ビーム電流であり、ε_０は真空誘電率であり、ε_ｒ（ｘ，ｙ）は局所位置（ｘ，ｙ）における相対真空誘電率であり、ｄ（ｘ，ｙ）は局所位置（ｘ，ｙ）における試料４０３の層厚である。１～１０Ｖの誘導電圧コントラスト（例えば、Ｖ_ＦＣ＝１～１０Ｖ）の要件について、式６は、フラッディング走査を実行するために用いられる電子光学サブシステム４０２の光学部品の設計に用いられてもよい。

この点について、試料４０３の指定電圧コントラスト（Ｖ_ＦＣ）を達成するように意図されたフラッディング走査を実行するとき、制御器４０４は、式６に従って、フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）、フラッディング電子ビーム（Ｈ）の画素サイズ、及びステージアセンブリ４３２の速度を設定してもよい。一般的に言えば、層の誘導帯電電圧は、ステージアセンブリ４３２の最高移動速度（例えば、ｖ＝１００～２００ｍｍ／ｓ）、サブμＡ（例えば、ＢＣ_ｆ＝サブμＡ）オーダーのフラッディング電子ビーム電流、及び数百ミクロン（μｍ）オーダーのフラッディング電子ビーム４０１ａの画素サイズで十分である（例えば、Ｖ_ＦＣ＞１０Ｖ）。

図９は、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、電圧コントラスト検査を実行するための段階的手順９００についての略図である。

追加及び／又は代替の実施形態では、走査電子顕微鏡法システム４００は、段階的手順９００を実行することにより、フラッディングモードでフラッディング走査を及び／又は結像モードで結像走査を実行するように構成されてもよい。段階的手順９００は、時には「ステップ走査」手順９００と称されてもよい。

実施形態では、制御器４０４は、試料４０３（又は検査下の試料４０３の一部分）を複数の一次視野（ＰＦＯＶ９０２）に論理的に分割することによって段階的手順９００を実行するように構成されてもよい。例えば、図９に示すように、制御器４０４は、検査下の試料４０３の一部分を第１ＰＦＯＶ９０２ａ（ＰＦＯＶ_１）、第２ＰＦＯＶ９０２ｂ（ＰＦＯＶ_２）、及び第３ＰＦＯＶ９０２ｃ（ＰＦＯＶ_３）に分割するように構成されてもよい。実施形態では、ＰＦＯＶ９０２は、何十ミクロン（μｍ）から数百ミクロン（μｍ）までのオーダーのサイズにされてもよい。それぞれのＰＦＯＶ９０２のサイズは、フラッディング電子ビーム４０１ａのフラッディング画素スポットサイズ９０１に対して決定されてもよい。例えば、図９に示すように、ＰＦＯＶ９０２は、フラッディング画素スポットサイズ９０１よりも小さいようなサイズにされてもよい。しかし、このことは、本明細書において異なるように明記しない限り、本開示についての限定と考えられるべきではない。

別の一実施形態では、制御器４０４は、ＰＦＯＶ９０２を複数のサブ視野（ＳＦＯＶ９０４）に細分するように構成されてもよい。例えば、図９に示すように、制御器４０４は、ＰＦＯＶ９０２ｂを複数のＳＦＯＶ９０４ａ～９０４ｎに分割するように構成されてもよい。複数のＳＦＯＶ９０４ａ～９０４ｎは、ｍ×ｎのアレイを含むがこれに限定されない、当該技術分野で公知のいずれかの構成に配列されてもよい。

実施形態では、制御器４０４は、次のＰＦＯＶ９０２に移動する前にそれぞれのＰＦＯＶ９０２の１つ又は複数のフラッディング走査、及び１つ又は複数の結像走査を実行するように構成されてもよい。例えば、制御器４０４は、フラッディングモードである間、フラッディング電子ビーム４０１ａを用いて第１ＰＦＯＶ９０２ａについての１つ又は複数のフラッディング走査を実行するように構成されてもよい。続いて、制御器４０４は、電子光学サブシステム４０２を結像モードに切り換えて、複数のＳＦＯＶ９０４ａ～９０４ｂにわたって結像電子ビーム４０１ｂを走査することによって第１ＰＦＯＶ９０２ａの１つ又は複数の結像走査を実行するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、制御器４０４は、ラスタ走査パターンに沿って複数のＳＦＯＶ９０４ａ～９０４ｂにわたって結像電子ビーム４０１ｂを走査するように構成されてもよい。試料４０３及びステージアセンブリ４３４は、単一のＰＦＯＶ９０２内の複数のＳＦＯＶ９０４ａ～９０４ｂにわたって結像電子ビームを走査する間、静止したままであってもよい。

第１ＰＦＯＶ９０２ａについてのフラッディング及び結像走査を実行した後に、制御器４０４は、電子光学サブシステム４０２をフラッディングモードに切り替えて戻るように構成されてもよい。制御器４０４は、選択的に試料４０３を動かすことにより、第２ＰＦＯＶ９０２ｂを電子光学サブシステム４０２の光軸と整列させるように更に構成されてもよい。続いて、制御器４０４は、第２ＰＦＯＶ９０４ｂについての１つ又は複数のフラッディング走査を実行し、電子光学サブシステム４０２を結像モードに切り換えて戻し、第２ＰＦＯＶ９０２ｂの複数のＳＦＯＶ９０４ａ～９０４ｎにわたって結像電子ビーム４０１ｂを走査することによって第２ＰＦＯＶ９０２ｂについての１つ又は複数の結像走査を実行するように構成されてもよい。このフラッディング結像プロセスは、試料４０３全体（又は、試料４０３の一部分）が検査されてしまうまで、それぞれのＰＦＯＶ９０２ａ～９０２ｎについて継続されてもよい。

単一のＰＦＯＶ（Ｔ_ＰＦＯＶ）ついての全フラッド帯電時間は、式７に従って規定及び／又は評価されてもよく、

ここに、Ｐはフラッディング電子ビーム４０１ａのフラッディング画素スポットサイズ９０１であり、Ｖ_ＦＣは所望の誘導電圧コントラストであり、ｄはＰＦＯＶ内の試料４０３の局所層厚であり、ＢＣ_ｆはフラッディング電子ビーム電流である。

フラッディング画素スポットサイズ９０１（Ｐ）がＰＦＯＶ９０２全体（図９に示すような）を網羅するのに十分な大きさである実施形態では、単一のＰＦＯＶ（Ｔ_ＰＦＯＶ）についての全フラッド帯電時間は、サブミリ秒オーダーであってもよい。例えば、絶縁体層が１μｍ厚（ｄ＝１μｍ）であるところの、サイズが１００μｍである（例えば、フラッディング画素スポットサイズ９０１よりも小さい）ＰＦＯＶ９０２についての１０Ｖ（Ｖ_ＦＣ＝１０Ｖ）の誘導電圧コントラストを、１００ｎＡのフラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ＝１００ｎＡ）を用いて達成するためのフラッド帯電を考える。この例では、式７に従うと、単一のＰＦＯＶ（Ｔ_ＰＦＯＶ）について全フラッド帯電時間は、サブミリ秒オーダーであってもよい。したがって、Ｔ_ＰＦＯＶは、ステージアセンブリ４３４ステッピング時間と比べて無視可能であってもよく、当該ステッピング時間は、典型的にはサブ秒オーダーである。

ここで明記されるのは、フラッディング画素スポットサイズ９０１（Ｐ）が、ＰＦＯＶ９０２全体を網羅する程十分に大きくはないようななんらかの距離が存在することである。例えば、電子光学サブシステム４０２内での磁気構成要素の磁気速度は、ＰＦＯＶ９０２全体を網羅する程十分に大きいフラッディング画素スポットサイズ９０１（Ｐ）を生成することを困難にすることがある。しかし、フラッディング画素スポットサイズ９０１（Ｐ）が、ＰＦＯＶ９０２全体を網羅する程十分に大きくない場合でさえ、フラッディング画素スポットサイズ９０１（Ｐ）は、それでもＰＦＯＶ９０２と比べて比較的大きい可能性があり、ＰＦＯＶ９０２全体を網羅するための最小の走査を必要とすることがある。したがって、サブミリ秒フラッド帯電時間（Ｔ_ＰＦＯＶ）は、それでも、デュアル偏向器アセンブリ（例えば、予備走査偏向器２２０及び主走査偏向器２２４）を用いてＰＦＯＶ９０２にわたって比較的大きいフラッディング画素スポットサイズ９０１（Ｐ）を走査することによって達成されることがある。ここで明記されるのは、ミクロンオーダーのフラッディング画素スポットサイズ９０１（Ｐ）が、対物レンズ４３０の一定励起を保持しながら集光レンズ４２２の焦点をぼかすことによって達成されてもよい。

ここで考慮されるのは、本開示の実施形態は、電圧コントラスト検査システムに用いられる従来のものについての１つ又は複数の不足内容を解決してもよいことである。例えば、フラッディング走査と結像走査の両方を実行するために共同電子光学カラムを用いることによって、本開示の走査電子顕微鏡法システム４００は、システムのサイズ、重量、及び複雑さを低減してもよい。それに加えて、電子光学サブシステム４０２（例えば、二重レンズアセンブリ４１２、ビーム制限開口４１６、開口４２０等）の特性を選択的に調節することによって、本開示の走査電子顕微鏡法システム４００は、高速のフラッド帯電速度を可能にし、同時に高い像形成分解能を保持してもよい。特に、本開示の走査電子顕微鏡法システム４００は、ビーム制限開口４１６と開口４２０との間の残りの電子電流を低減し、それによって残りの電子同士の間のクーロン交互作用効果を低減して、結像走査中の像形成分解能を改善してもよい。

ここで注記されるのは、開示された走査電子顕微鏡法システム４００の１つ又は複数の構成要素が、該技術分野で公知のいずれかの態様でシステムの様々な別の構成要素に通信可能に結合されてもよいことである。例えば、制御器４０４、電子光学サブシステム４０２（例えば、電子源４１０、ビーム制限開口４１６、対物レンズ４３０）、検出器アセンブリ４３４等は、有線接続（例えば、銅ワイヤ、光ファイバケーブル等）、ワイヤレス接続（例えば、ＲＦ結合、ＩＲ結合）、データネットワーク通信（例えば、ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘ、ブルートゥース（登録商標）、３Ｇ、４Ｇ、４ＧＬＴＥ、５Ｇ等）を介して、互いに及び別の構成要素に通信可能に結合されてもよい。

別の一実施形態では、走査電子顕微鏡法システム４００は、制御器４０４を含んでもよい。一実施形態では、制御器４０４は、１つ又は複数のプロセッサ４０６及びメモリ４０８を含む。別の一実施形態では、１つ又は複数のプロセッサ４０６は、メモリ４０８に記憶された１組のプログラム命令を実行するように構成されてもよく、１組のプログラム命令は、１つ又は複数のプロセッサ４０６に本開示のステップを実行させるように構成されている。

一実施形態では、１つ又は複数のプロセッサ４０６は、該技術分野で公知のいずれかの１つ又は複数の処理要素を含んでもよい。この意味で、１つ又は複数のプロセッサ４０６は、ソフトウェアアルゴリズム及び／又は命令を実行するように構成されたいずれかのマイクロプロセッサタイプデバイスを含んでもよい。一実施形態では、本開示全体を通して記述されたように、１つ又は複数のプロセッサ４０６は、デスクトップコンピュータ、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、イメージコンピュータ、パラレルプロセッサ、又は走査電子顕微鏡法システム４００を作動させるように構成されたプログラムを実行するように構成された別の計算機システム（例えば、ネットワークコンピュータ）から構成されてもよい。認識されるべきは、本開示全体を通して記述されたステップは、単一の計算機システム、又はその代替として複数の計算機システムによって実行されてもよいことである。一般に、「プロセッサ」という用語は、１つ又は複数の処理要素を有するいずれかのデバイスを包含するように広く規定されてもよく、当該処理要素は、メモリ４０８からのプログラム命令を実行する。更に、走査電子顕微鏡法システム４００の様々なサブシステム（例えば、制御器４０４、電子源４１０、検出器アセンブリ４３４）は、プロセッサ、又は本開示全体を通して記述されたステップの少なくとも一部分を実行するのに適した論理要素を含んでもよい。そのため、上記の説明は、本開示についての限定としてではなく、単に例示として解釈されなければならない。

メモリ４０８は、関連する１つ又は複数のプロセッサ４０６によって実行可能なプログラム命令、及び走査電子顕微鏡法システム４００によって発生させられた像を記憶するのに適した、該技術分野で公知のいずれかの記憶媒体を含んでもよい。例えば、メモリ４０８は、非一過性メモリ媒体を含んでもよい。例えば、メモリ４０８は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気又は光学メモリデバイス（例えば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブ等を含んでもよいが、これに限定されない。更に明記されるのは、メモリ４０８は、１つ又は複数のプロセッサ４０６と一緒に共通の制御器ハウジング内に収容されてもよいことである。代替の一実施形態では、メモリ４０８は、プロセッサ４０６、制御器４０４等の物理位置に対して遠隔に位置してもよい。別の一実施形態では、メモリ４０８は、１つ又は複数のプロセッサ４０６に本開示を通して記述された様々なステップを実行させるためのプログラム命令を保持する。

一実施形態では、ユーザインターフェース４３６は、制御器４０４に通信可能に結合されている。一実施形態では、ユーザインターフェース４３６は、１つ又は複数のデスクトップ、タブレット、スマートホン、スマートウォッチ等を含んでもよいが、これに限定されない。別の一実施形態では、ユーザインターフェース４３６は、ユーザに走査電子顕微鏡法システム４００のデータを表示するために用いられるディスプレイを含む。ユーザインターフェース４３６のディスプレイは、該技術分野で公知のいずれかのディスプレイを含んでもよい。例えば、ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ベースのディスプレイ、又はＣＲＴディスプレイを含んでもよいが、これに限定されない。当業者であれば、ユーザインターフェース４３６との一体化が可能ないずれかの表示装置が、本開示における実装に適していることを認識するはずである。別の一実施形態では、ユーザは、ユーザインターフェース４３６を介してユーザに表示されたデータに応じる選択及び／又は命令を入力してもよい。例えば、ユーザは、ユーザインターフェース４３６を介して１つ又は複数の制御命令を入力することにより、フラッディングモードと結像モードとの間で走査電子顕微鏡法システム４００を切り換えることができてもよい。

図１０は、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、電圧コントラスト検査を実行するための方法１０００についての流れ図である。ここで明記されるのは、方法１０００のステップは、走査電子顕微鏡法システム４００によって全部又は一部が実装されてもよいことである。しかし、更に認識されるのは、方法１０００は、追加又は代替のシステムレベルの実施形態が方法１０００のステップの全部又は一部を実行してもよい走査電子顕微鏡法システム４００に限定されないことである。

ステップ１００２では、フラッディング電子ビームが、フラッディングモードの電子光学サブシステムを用いて形成される。例えば、図４Ａは、フラッディングモードの走査電子顕微鏡法システム４００を示す。図４Ａに表すように、制御器４０４は、電子光学サブシステム４０２の電子源４１０にフラッディング電子ビーム４０１ａを発生させるように構成されてもよい。

ステップ１００４では、試料の一部分の１つ又は複数のフラッディング走査が、フラッディング電子ビームを用いて実行される。１つ又は複数のフラッディング走査が試料４０３において実行されることにより、試料４０３の１つ又は複数の層内部に電圧コントラストを誘導してもよい。例えば、フラッディング電子ビーム４０１ａを発生すると、フラッディング電子ビーム４０１ａは、予備走査偏向器４２４及び／又は主走査偏向器４２８を介して試料４０３の表面にわたって走査されてもよい。追加及び／又は代替の実施形態では、制御器４０４は、試料４０３が上に配設されているステージアセンブリ４３２を選択的に動かすことによりフラッディング電子ビーム４０１ａを走査することによって、１つ又は複数のフラッディング走査を実行するように構成されてもよい。

ステップ１００６では、電子光学サブシステムのビーム制限開口の１つ又は複数の特性が調節されて、電子光学サブシステムをフラッディングモードから結像モードに切り換える。例えば、制御器４０４は、ビーム制限開口４１６のサイズ及び／又は二重レンズアセンブリ４１２内部でのビーム制限開口４１６の位置（例えば、第１レンズ４１４ａからの距離、第２レンズ４１４ｂからの距離）を選択的に調節することによって、電子光学サブシステム４０２をフラッディングモードと結像モードとの間で切り替えるように構成されてもよい。

ステップ１００８では、結像電子ビームが、結像モードの電子光学サブシステムを用いて形成される。例えば、図４Ｂ～４Ｃは、結像モードの走査電子顕微鏡法システム４００を示す。図４Ｂ～４Ｃに表すように、制御器４０４は、電子光学サブシステム４０２の電子源４１０に結像電子ビーム４０１ｂを発生させるように構成されてもよい。

ステップ１０１０では、試料の一部分の１つ又は複数の結像走査が、結像電子ビームを用いて実行される。例えば、結像電子ビーム４０１ｂを発生すると、結像電子ビーム４０１ｂは、予備走査偏向器４２４及び／又は主走査偏向器４２８を介して試料４０３の表面にわたって走査されてもよい。追加及び／又は代替の実施形態では、制御器４０４は、試料４０３が上に配設されているステージアセンブリ４３２を選択的に動かすことにより結像電子ビーム４０１ｂを走査することによって、１つ又は複数の結像走査を実行するように構成されてもよい。

ステップ１０１２では、試料の一部分の１つ又は複数の像が、１つ又は複数の結像走査中に取得される。例えば、検出器アセンブリ４３２は、収集された／受け取られた二次電子４１１に基づいて試料４０３の１つ又は複数の像を発生するように構成されてもよい。別の一実施形態では、制御器４０４は、１つ又は複数の結像走査中に検出器アセンブリ４３４によって取得された１つ又は複数の像を受け取って、受け取られた像をメモリ４０８に記憶してもよい。

ステップ１０１４では、試料の１つ又は複数の特性が、１つ又は複数の像に基づいて決定される。識別されてもよい試料４０３の特性は、試料４０３についての欠陥の存在（例えば、破滅的欠陥、ニューサンス欠陥）、欠陥位置、欠陥サイズ、寸法等を含んでもよいが、これに限定されない。

当業者であれば、本明細書に記載された構成要素（例えば、操作）、デバイス、対象、及びそれらに付随する解説が概念の明快さのために例として用いられていること、及び様々な構成変更が考えられることを認識するであろう。したがって、本明細書で用いられるとき、記載された特定の例及び付随する解説は、それらのより一般的なクラスを表しているように意図されている。一般に、いずれかの特定の典型を用いることは、そのクラスを表していることが意図され、そして、特定の構成要素（例えば、操作）、デバイス、及び対象を含まないことは、限定として考えられるべきではない。

当業者であれば、様々な手段であって、それによって本明細書に記載されたプロセス及び／又はシステム及び／又は別の技術が達成されてもよい様々な手段（例えば、ハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェア）が存在すること、及び好ましい手段は、プロセス及び／又はシステム及び／又は別の技術が配備される状況によって変化するものであることを理解するであろう。例えば、実施者が速度及び正確度が最重要であると決定するならば、実施者は、ハードウェア及び／又はファームウェア手段を主として選んでもよく、代替的に、融通性が最重要であるならば、実施者は、主としてソフトウェア実装を選んでもよく、更に代替的に、実施者は、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアのなんらかの組合せを選んでもよい。それゆえに、いくつかの可能な手段であって、それによって、本明細書に記載されたプロセス及び／又はデバイス及び／又は別の技術が達成されてもよいいくつかの可能な手段が存在し、それらの手段のうちのいずれもが、本質的に別のものよりも優れておらず、その理由は、利用されるべきすべての手段が、変化することがある、手段が配備される状況及び実施者の特定の関心（例えば、速度、融通性、又は予測性）に依存する選択であるからである。

これまでの説明は、当業者のうちの一人が特定の用途及びそれの要件の状況において提供されるように本発明を作成及び使用することを可能にするように表されている。本明細書で用いられるとき、「最上」、「最下」、「上に」、「下に」、「上側」、「上向き」、「下側」、「下へ」、及び「下向き」等の方向を示す用語は、相対位置を説明のために提供することを目的とし、そして絶対座標系を示すことを目的としていない。記述された実施形態への様々な修正は、当業者には明らかであろう、そして、本明細書で規定された一般的な原理は、別の実施形態に適用されてもよい。そのため、本発明は、表され記載された特定の実施形態に限定されることを意図されないけれども、本明細書で開示された原理及び新規な特性と整合する最も広い範囲と一致しなければならない。

本明細書における実質的に全ての複数及び／又は単数用語の使用に関して、当業者は、複数から単数に及び／又は単数から複数に状況及び／又は用途にふさわしいように変換してもよい。様々な単数／複数の置換は、明瞭のために本明細書では明確には記述されない。

本明細書に記載された方法の全ては、方法実施形態の１つ又は複数のステップの結果をメモリに記憶することを含んでもよい。結果は、本明細書に記載された結果のうちのいずれかを含んでもよく、該技術分野で公知のいずれかの態様で記憶されてもよい。メモリは、本明細書に記載されたいずれか別の好適な記憶媒体又は該技術分野で公知のいずれか別のメモリを含んでもよい。結果が記憶された後に、結果は、メモリ内でアクセスされ、本明細書に記載された方法又はシステム実施形態のうちのいずれかによって用いられ、ユーザへの表示のためにフォーマットされ、別のソフトウェアモジュール、方法、又はシステムによって用いられる等であってもよい。更に、結果は、「恒久的に」、「半恒久的に」、「一時的に」、又はなんらかの期間の間、記憶されてもよい。例えば、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってもよく、そして、結果は、必ずしもメモリ内に無期限に残存しなくてもよい。

更に考慮されるのは、上記の方法についての実施形態のそれぞれは、本明細書に記載されたいずれか別の方法のいずれか別のステップを含んでもよいことである。更に、上記の方法についての実施形態のそれぞれは、本明細書に記載されたシステムのうちのいずれかによって実行されてもよい。

本明細書に記載された主題は、時には、別の構成要素内部に包含された、又はそれと接続された異なる構成要素を示す。理解されるべきは、かかる示された構成は、単に例示的なものにすぎず、実際には、同じ機能を達成する多くの別の構成が実施されてもよい。概念的な意味において、同じ機能を達成するための、構成要素についてのいずれかの配置が有効に「関連付けられる」ことにより、所望の機能が達成される。それゆえに、特定の機能を達成するために本明細書において組み合わされたいずれか２つの構成要素が、構成又は中間の構成要素にかかわらず所望の機能が達成されるように、互いに「関連している」と考えられてもよい。同様に、そのように関連付けられたいずれか２つの構成要素は、所望の機能を達成するために互いに「接続されている」又は「結合されている」と考えられてもよく、そのように関連付けられることができるいずれか２つの構成要素は、所望の機能を達成するために互いに「接続可能」であると考えられてもよい。接続可能であることの具体的な例は、物理的に篏合可能な及び／又は物理的に相互作用する構成要素、並びに／あるいは、無線で相互作用可能な及び／又は無線で相互作用する構成要素、並びに／あるいは、論理的に相互作用する及び／又は論理的に相互作用可能な構成要素を含むが、これに限定されない。

更に、本発明は、添付クレームによって規定されることを理解すべきである。当業者であれば、一般に、本明細書において、特に添付クレーム（例えば、添付クレームの本文）において用いられている用語が、一般に、「オープン」型用語として意図されている（例えば、用語「を含んでいる」は、「を含んでいるがこれに限定されない」と解釈されなければならず、用語「を有している」は、「を少なくともを有している」と解釈されなければならず、用語「を含む」は、「を含むがこれに限定されない」と解釈されなければならない等である）ことを理解するであろう。更に、当業者であれば、特定数の導入クレーム記載が意図されている場合、かかる意図は、クレームにおいて明示的に記載されていることになり、かかる記載がない場合、かかる意図は存在しないことを理解するであろう。例えば、理解の助けとして、以下の添付クレームは、クレーム記載を導入するために導入句「少なくとも１つ」及び「１つ又は複数の」の使用を含むことがある。しかし、かかる句の使用は、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」によるクレーム記載の導入は、同じクレームが、導入句「１つ又は複数の」又は「少なくとも１つ」、及び「ａ」又は「ａｎ」のような不定冠詞を含む（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は、典型的には「少なくとも１つ」又は「１つ又は複数の」を意味すると解釈されるべきである）ときでさえ、かかる導入されたクレーム記載を含むいずれかの特定のクレームを１つのかかる記載だけを含む発明に限定することを意味すると解釈されてはならず、同じことが、クレーム記載を導入するために用いられる定冠詞の使用にもあてはまる。それに加えて、たとえ特定数の導入クレーム記載が明示的に記載されている場合でも、当業者であれば、かかる記載が、一般的には少なくとも記載された数を意味すると解釈されなければならないことを認識するであろう（例えば、別の修飾子を伴わない「２つの記載」という無修飾の記載は、一般的には、少なくとも２つの記載、又は２つ以上の記載を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣ等のうちの少なくとも１つ」に類似した表記法が用いられる例では、一般に、かかる構成は、当業者がその表記法を理解する意味に意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡとＢ一緒に、ＡとＣ一緒に、ＢとＣ一緒に、及び／又はＡとＢとＣ一緒に、等を有するシステムを含むが、これに限定されないことになる）。「Ａ、Ｂ、又はＣ等のうちの少なくとも１つ」に類似した表記法が用いられる例において、一般に、かかる構成は、当業者がその表記法を理解する意味に意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａだけ、Ｂだけ、Ｃだけ、ＡとＢ一緒に、ＡとＣ一緒に、ＢとＣ一緒に、及び／又はＡとＢとＣ一緒に、等を有するシステムを含むが、これに限定されないことになる）。更に、当業者であれば理解されるように、実質的に２つ以上の代替用語を表すいずれかの離接的語及び／又は句は、明細書、クレーム、又は図面内のいずれにあるかに関係なく、用語のうちの１つ、用語のうちのどちらか、又は両方の用語を含むことの可能性を考慮するように理解されるべきである。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むように理解されることになる。

本開示及びそれの付随する利点の多くが、前述の記載によって理解されると考えられ、様々な変更が、開示された主題から逸脱することなく、又はそれの具体的な利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形式、構成、及び配列においてなされてもよいことが明らかであろう。記載された形式は、単に説明的なものであるにすぎず、かかる変更を包含及び含むことが以下のクレームについての意図である。更に、本発明は、添付クレームによって規定されることが理解されるべきである。

Claims (29)

1. 走査電子顕微鏡法システムであって、
   電子光学サブシステムであって、
   電子ビームを発生するように構成された電子源と、
   前記電子ビームを試料まで導くように構成された電子光学カラムであって、前記電子光学カラムは、
   第１レンズ及び第２レンズを含む二重レンズアセンブリと、
   前記二重レンズアセンブリの前記第１レンズと前記第２レンズとの間に配設されたビーム制限開口と、
   を備える、電子光学カラムと、
   前記試料の表面から散乱させられた電子を検出するように構成された検出器アセンブリと、
   を備える、電子光学サブシステムと、
   前記電子光学サブシステムに通信可能に結合された制御器であって、前記制御器は、メモリに記憶された１組のプログラム命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサを含み、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
   前記電子光学サブシステムにフラッディング電子ビームを形成させて、前記フラッディング電子ビームを用いて前記試料の一部分の１つ又は複数のフラッディング走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、
   前記電子光学サブシステムに結像電子ビームを形成させて、前記結像電子ビームを用いて前記試料の前記一部分の１つ又は複数の結像走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、
   前記１つ又は複数の結像走査中に前記検出器アセンブリによって取得された１つ又は複数の像を受け取るステップと、
   前記１つ又は複数の像に基づいて前記試料の１つ又は複数の特性を決定するステップと、
   を行わせるように構成されている、制御器と、
   を備える走査電子顕微鏡法システム。
2. 前記フラッディング電子ビームは、前記試料の前記一部分の１つ又は複数の層内に電圧コントラストを誘導するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記フラッディング電子ビームは、フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）と、フラッディング放出角度（β_ｆ）と、を含み、前記結像電子ビームは、結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）と、結像放出角度（β_ｉ）と、を含み、
   前記フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）は、前記結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）よりも大きい、請求項１に記載のシステム。
4. 前記フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）は、前記結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）よりも少なくとも１０倍大きい、請求項３に記載のシステム。
5. 前記フラッディング放出角度（β_ｆ）は、前記結像電子ビーム放出角度（β_ｉ）よりも大きい、請求項３に記載のシステム。
6. 前記１つ又は複数のフラッディング走査は、フラッディングモードで実行され、前記１つ又は複数の結像走査は、結像モードで実行され、
   前記１つ又は複数のプロセッサは、前記ビーム制限開口の１つ又は複数の特性を選択的に調節することによって、前記フラッディングモードと前記結像モードとの間で前記電子光学サブシステムを切り換えるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記ビーム制限開口の前記１つ又は複数の特性は、前記ビーム制限開口のサイズ、又は前記第１レンズと前記第２レンズとの間での前記ビーム制限開口の位置のうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記電子光学サブシステムは、前記試料から発する電子を前記検出器アセンブリまで導くように構成されたウィーンフィルタを更に備え、前記制御器は、前記フラッディングモード及び前記結像モードで、前記ウィーンフィルタを一定強度で作動させるように構成されている、請求項６に記載のシステム。
9. 前記フラッディング電子ビームと前記結像電子ビームの両方は、前記電子光学カラムによって前記電子源から前記試料まで導かれる、請求項１に記載のシステム。
10. 前記電子光学サブシステムは、開口を更に備え、前記二重レンズアセンブリは、前記電子源から前記電子ビームを受け取って、前記電子ビームを前記開口まで導くように構成されている、請求項１に記載のシステム。
11. 前記制御器は、前記開口の１つ又は複数の特性を選択的に調節することにより、前記結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）を調節するように更に構成されている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記二重レンズアセンブリは、第１銃レンズと、第２銃レンズと、を備える、請求項１に記載のシステム。
13. 前記二重レンズアセンブリは、銃レンズと、静電レンズと、を備える、請求項１に記載のシステム。
14. 前記１つ又は複数の電子光学要素は、前記二重レンズアセンブリの前記第１レンズと前記第２レンズとの間に配設されたビーム制限開口を備える、請求項１に記載のシステム。
15. 前記制御器は、前記ビーム制限開口の１つ又は複数の特性を選択的に調節するように構成された１つ又は複数の制御信号を発生することにより、前記電子光学カラムを通して導かれる最大電子ビーム電流を選択するように更に構成されている、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記電子源は、熱電界放出（ＴＦＥ）電子源又は冷電界放出（ＣＦＥ）電子源のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のシステム。
17. 前記１つ又は複数のフラッディング走査又は前記１つ又は複数の結像走査のうちの少なくとも１つを実行するステップは、
    前記試料の前記一部分を１つ又は複数の横方向ストリップに分割するステップであって、前記１つ又は複数の横方向ストリップは、横方向長さ（Ｌ）及び帯走査高さ（Ｈ）を含む、ステップと、
    前記フラッディング電子ビーム又は前記結像電子ビームのうちの少なくとも１つを前記横方向長さ（Ｌ）について複数の反復で前記帯走査高さ（Ｈ）について垂直方向帯走査パターンに沿って走査するステップと、
    を含む、請求項１に記載のシステム。
18. 前記１つ又は複数のフラッディング走査又は前記１つ又は複数の結像走査のうちの少なくとも１つを実行するステップは、
    前記試料の前記一部分を第１横方向ストリップと少なくとも１つの追加の横方向ストリップとに分割するステップであって、前記第１横方向ストリップ及び前記少なくとも１つの追加の横方向ストリップは、横方向長さ（Ｌ）及び帯走査高さ（Ｈ）を含む、ステップと、
    前記フラッディング電子ビーム又は前記結像電子ビームのうちの少なくとも１つを前記帯走査高さ（Ｈ）について前記第１横方向ストリップにわたって垂直方向帯走査パターンに沿って走査するステップであって、同時に前記試料の前記一部分を前記第１横方向ストリップの前記横方向長さ（Ｌ）に沿った第１横方向に沿って動かす、ステップと、
    前記フラッディング電子ビーム又は前記結像電子ビームのうちの少なくとも１つを前記帯走査高さ（Ｈ）について前記少なくとも１つの追加の横方向ストリップにわたって垂直方向帯走査パターンに沿って走査するステップであって、同時に前記試料の前記一部分を前記少なくとも１つの追加の横方向ストリップの前記横方向長さ（Ｌ）に沿った前記第１横方向とは反対の第２横方向に沿って動かす、ステップと、
    を含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記１つ又は複数のフラッディング走査又は前記１つ又は複数の結像走査のうちの少なくとも１つを実行するステップは、
    前記試料の前記一部分を第１一次視野（ＰＦＯＶ）と少なくとも１つの追加の一次視野（ＰＦＯＶ）とに分割するステップと、
    前記第１ＰＦＯＶの前記１つ又は複数のフラッディング走査を実行するステップと、 前記第１ＰＦＯＶの複数のサブ視野（ＳＦＯＶ）にわたってラスタ走査パターンに沿って前記結像電子ビームを走査することによって、前記第１ＰＦＯＶの前記１つ又は複数の結像走査を実行するステップと、
    前記試料を選択的に動かすステップと、
    前記少なくとも１つの追加のＰＦＯＶの前記１つ又は複数のフラッディング走査を実行するステップと、
    前記少なくとも１つの追加のＰＦＯＶの複数のサブ視野（ＳＦＯＶ）にわたってラスタ走査パターンに沿って前記結像電子ビームを走査することによって、前記少なくとも１つの追加のＰＦＯＶの前記１つ又は複数の結像走査を実行するステップと、
    を含む、請求項１に記載のシステム。
20. 前記第１ＰＦＯＶ又は前記少なくとも１つの追加のＰＦＯＶのうちの少なくとも１つのサイズは、前記フラッディング電子ビームのスポットサイズよりも小さい、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記制御器は、前記１つ又は複数の決定された特性に基づいて、１つ又は複数のプロセスツールの１つ又は複数の特性を選択的に調節するように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
22. 走査電子顕微鏡法システムであって、
    電子光学サブシステムに通信可能に結合された制御器であって、前記制御器は、メモリに記憶された１組のプログラム命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサを含み、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    前記電子光学サブシステムにフラッディングモードでフラッディング電子ビームを形成させて、前記フラッディング電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数のフラッディング走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、
    前記電子光学サブシステムのビーム制限開口の１つ又は複数の特性を選択的に調節するように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップであって、それにより、前記電子光学サブシステムを前記フラッディングモードから結像モードに切り換え、前記ビーム制限開口は、二重レンズアセンブリの第１レンズと第２レンズとの間に配設されている、ステップと、
    前記電子光学サブシステムに前記結像モードで結像電子ビームを形成させて、前記結像電子ビームを用いて前記試料の前記一部分の１つ又は複数の結像走査を実行させるように構成された１つ又は複数の制御信号を発生するステップと、
    前記１つ又は複数の結像走査中に、前記電子光学サブシステムの検出器アセンブリによって取得された１つ又は複数の像を受け取るステップと、
    前記１つ又は複数の像に基づいて前記試料の１つ又は複数の特性を決定するステップと、
    を行わせるように構成されている、制御器
    を備える走査電子顕微鏡法システム。
23. 方法であって、
    フラッディングモードの電子光学サブシステムを用いてフラッディング電子ビームを形成するステップと、
    前記フラッディング電子ビームを用いて試料の一部分の１つ又は複数のフラッディング走査を実行するステップと、
    前記電子光学サブシステムのビーム制限開口の１つ又は複数の特性を調節するステップであって、それにより、前記電子光学サブシステムを前記フラッディングモードから結像モードに切り替える、ステップと、
    前記結像モードの前記電子光学サブシステムを用いて結像電子ビームを形成するステップと、
    前記結像電子ビームを用いて前記試料の前記一部分の１つ又は複数の結像走査を実行するステップと、
    前記１つ又は複数の結像走査中に前記試料の前記一部分の１つ又は複数の像を取得するステップと、
    前記１つ又は複数の像に基づいて前記試料の１つ又は複数の特性を決定するステップと、
    を含む、方法。
24. 前記フラッディング電子ビームは、フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）及びフラッディング放出角度（β_ｆ）を含み、前記結像電子ビームは、結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）及び結像放出角度（β_ｉ）を含み、
    前記フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）は、前記結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）よりも大きい、請求項２３に記載の方法。
25. 前記フラッディング電子ビーム電流（ＢＣ_ｆ）は、前記結像電子ビーム電流（ＢＣ_ｉ）よりも少なくとも１０倍大きく、前記フラッディング放出角度（β_ｆ）は、前記結像電子ビーム放出角度（β_ｉ）よりも大きい、請求項２４に記載の方法。
26. 前記ビーム制限開口の前記１つ又は複数の特性は、前記ビーム制限開口のサイズ、又は二重レンズアセンブリの第１レンズと第２レンズとの間での前記ビーム制限開口の位置のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
27. 前記１つ又は複数の結像走査を実行するステップは、
    前記試料の前記一部分を１つ又は複数の横方向ストリップに分割するステップであって、前記１つ又は複数の横方向ストリップは、横方向長さ（Ｌ）及び帯走査高さ（Ｈ）を含む、ステップと、
    前記結像電子ビームを前記横方向長さ（Ｌ）ついて複数の反復で前記帯走査高さ（Ｈ）について垂直方向帯走査パターンに沿って走査するステップと、
    を含む、請求項２３に記載の方法。
28. 前記１つ又は複数の結像走査は、
    前記試料の前記一部分を第１横方向ストリップと少なくとも１つの追加の横方向ストリップとに分割するステップであって、前記第１横方向ストリップ及び前記少なくとも１つの追加の横方向ストリップは、横方向長さ（Ｌ）及び帯走査高さ（Ｈ）を含む、ステップと、
    前記帯走査高さ（Ｈ）について前記第１横方向ストリップにわたって垂直方向帯走査パターンに沿って前記結像電子ビームを走査するステップであって、同時に前記第１横方向ストリップの前記横方向長さ（Ｌ）に沿った第１横方向に沿って前記試料の前記一部分を動かす、ステップと、
    前記帯走査高さ（Ｈ）について前記少なくとも１つの追加の横方向ストリップにわたって垂直方向帯走査パターンに沿って前記結像電子ビームを走査するステップであって、同時に前記少なくとも１つの追加の横方向ストリップの前記横方向長さ（Ｌ）に沿った前記第１横方向とは反対の第２横方向に沿って前記試料の前記一部分を動かす、ステップと、
    を含む、請求項２３に記載の方法。
29. 前記１つ又は複数の結像走査は、
    前記試料の前記一部分を第１一次視野（ＰＦＯＶ）と少なくとも１つの追加の一次視野（ＰＦＯＶ）とに分割するステップと、
    前記第１ＰＦＯＶの前記１つ又は複数のフラッディング走査を実行するステップと、
    前記第１ＰＦＯＶの複数のサブ視野（ＳＦＯＶ）にわたってラスタ走査パターンに沿って前記結像電子ビームを走査することによって、前記第１ＰＦＯＶの前記１つ又は複数の結像走査を実行するステップと、
    前記試料を選択的に動かすステップと、
    前記少なくとも１つの追加のＰＦＯＶの前記１つ又は複数のフラッディング走査を実行するステップと、
    前記少なくとも１つの追加のＰＦＯＶの複数のサブ視野（ＳＦＯＶ）をわたってラスタ走査パターンに沿って前記結像電子ビームを走査することによって、前記少なくとも１つの追加のＰＦＯＶの前記１つ又は複数の結像走査を実行するステップと、
    を含む、請求項２３に記載の方法。

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