JP2022514827A - サンプルをスキャンするための荷電粒子ビームシステム - Google Patents

サンプルをスキャンするための荷電粒子ビームシステム Download PDF

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Abstract

荷電粒子ビームツールによってサンプルをスキャンするための方法を提供する。この方法は、複数の単位エリアを含むスキャンエリアを有するサンプルを提供することと、複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンすることと、複数の単位エリアのうち、スキャンした単位エリアに隣接する次の単位エリアをブランキングすることと、全ての単位エリアをスキャンするまで複数の単位エリアのスキャン及びブランキングを実行することと、を含む。【選択図】図６Ｂ

Description

（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、２０１８年１２月３１日に出願されたＵＳ出願第６２／７８７，１２１号及び２０１９年１２月４日に出願されたＵＳ出願第６２／９４３，６９５号の優先権を主張する。これらは参照により全体が本願に含まれる。
[0002] 本開示に従った装置及び方法は、一般にスキャン技術に関し、更に具体的には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：scanning electron microscope）等の荷電粒子ビームツールによってサンプルをスキャンするための方法及びシステムに関する。
[0003] 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コンポーネントを検査して、それらが設計に従って製造されていること及び欠陥がないことを保証する。光学顕微鏡又は荷電粒子（例えば電子）ビーム顕微鏡を用いた検査システム、例えばＳＥＭ等を使用することができる。微細構造の検査には電子ビームが好ましい。サンプルのそのような検査に電子ビームを使用すると、サンプルにおける電荷蓄積の問題が生じる。電荷蓄積の問題を解決するため、技術者は通常、サンプルのスキャン領域から離れる方へ電荷を伝導させるため、数ナノメートル厚さの金薄膜のような高伝導性の材料又は薄膜をサンプル表面にスパッタリングする。しかしながら、この手法では、全面コーティングされた（blanket-coated）金の層がサンプル上に形成されている全ての回路を短絡させるので、元来設計されたデバイス構造が損傷し、サンプルはデバイスとして使用できなくなる。当技術分野では更なる改良が望まれている。
[0004] 本開示のいくつかの実施形態に従って、電子ビームツール等の荷電粒子ビームツールによってサンプルをスキャンするための方法が提供される。この方法は、スキャンエリアを有するサンプルであって、複数の単位エリアを有するように決定されるサンプルを提供することと、複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンすることと、スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングする（blank）ことと、を含む。
[0005] 方法は更に、サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるか否かを判定することと、サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるという判定に応答して、スキャンした単位エリアに関連する決定された消散領域の外側にあると判定される次の単位エリアをスキャンすることと、スキャンした次の単位エリアに隣接する第２の単位エリアをブランキングすることと、を含み得る。方法は更に、次の単位エリアをスキャンする前に、ブランキングした第１の単位エリアに隣接する第３の単位エリアをブランキングすることを含み得る。この方法では、ブランキングした第１の単位エリアは複数の単位エリアを含み得る。
[0006] この方法では、第１のブランキングした単位エリアはスキャンした単位エリアにＸ方向で隣接し得る。この方法では、第１のブランキングした単位エリアはスキャンした単位エリアにＹ方向で隣接し得る。この方法では、スキャンした単位エリアはスキャン画像の単一の画素であり得る。この方法では、第１のブランキングした単位エリアは単一の画素であり得る。この方法では、第１のブランキングした単位エリアは複数の画素であり得る。この方法では、スキャンした単位エリアはスキャン画像の複数の画素であり得る。
[0007] この方法において、スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングすることは、電磁ブランキング部に電流を印加して、ブランキング部により発生した電磁場が、電子ビームツールの電子ビームがサンプルに到達しないように電子ビームを偏向させることを更に含み得る。
[0008] この方法において、スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングすることは、電子ビームツールの電子ビームがサンプルに到達しないように電子ビームの経路を遮断するようシャッタを移動させることを更に含み得る。この方法では、スキャン及びブランキングは、スキャンした単位エリアにおける電荷消散のための消散時間に基づいて決定され得る。この方法では、スキャン及びブランキングは、サンプルにおいて所定のパターンで実行され得る。
[0009] この方法において、所定のパターンは、スキャンエリアのエッジに平行なラインパターン、スキャンエリア内で斜め方向のラインパターン、又は円形パターンのうち１つであり得る。この方法では、スキャン及びブランキングは、全ての単位エリアがスキャンされるまで複数の単位エリアで実行され得る。
[0010] この方法は、スキャンされた複数の単位エリアに対応するサブイメージを用いてサンプルの画像を再構築することを更に含み得る。この方法において、再構築は、補間、スパースサンプリング（sparse sampling）、又はシミュレーションのうち少なくとも１つを用いて実行され得る。この方法では、スキャンエリアの複数の単位エリアは、複数の行と複数の列で提供された単位エリアの複数の群（batch）に分けられ、スキャンした単位エリア及びブランキングした単位エリアは単位エリアの第１の群内にあり得る。
[0011] この方法では、第１の群内の単位エリアをスキャン及びブランキングした後、第１の群に隣接する単位エリアの第２の群をブランキング又はスキップし、第１の群のスキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため、第１の群から少なくとも閾値距離にある単位エリアの第３の群内の単位エリアをスキャン及びブランキングする。この方法は、消散時間閾値の後、単位エリアの第１の群に戻って、第１の群の以前スキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため以前スキャンしなかった単位エリアをスキャンすることを更に含み得る。
[0012] 本開示のいくつかの実施形態に従って、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）が提供される。ＳＥＭは、電子源と、電子源から放出された電子ビームをサンプルのスキャンエリア上でスキャンするためのスキャン偏向器であって、サンプルは複数の単位エリアを有するように決定されている、スキャン偏向器と、電子ビームがサンプルに到達しないように電子ビームをブランキングするためのブランキング部と、スキャン偏向器及びブランキング部を制御するための回路を含むコントローラと、を含み得る。コントローラは、複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンし、スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングするように制御される。
[0013] ＳＥＭにおいて、コントローラは更に、サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるか否かを判定し、サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるという判定に応答して、スキャンした単位エリアに関連する決定された消散領域の外側にあると判定される次の単位エリアをスキャンし、スキャンした次の単位エリアに隣接する第２の単位エリアをブランキングするように構成され得る。
[0014] ＳＥＭにおいて、コントローラは更に、次の単位エリアをスキャンする前に、ブランキングした第１の単位エリアに隣接する第３の単位エリアをブランキングするように構成され得る。ＳＥＭでは、ブランキングした第１の単位エリアは複数の単位エリアを含む。ＳＥＭでは、第１のブランキングした単位エリアはスキャンした単位エリアにＸ方向で隣接し得る。ＳＥＭでは、第１のブランキングした単位エリアはスキャンした単位エリアにＹ方向で隣接し得る。ＳＥＭでは、スキャンした単位エリアはスキャン画像の単一の画素であり得る。ＳＥＭでは、第１のブランキングした単位エリアは単一の画素であり得る。ＳＥＭでは、第１のブランキングした単位エリアは複数の画素であり得る。ＳＥＭでは、スキャンした単位エリアはスキャン画像の複数の画素であり得る。
[0015] ＳＥＭにおいて、ブランキング部は、電磁場を誘導するように電流が印加される電磁ブランキング部であり得る。電磁場は、ＳＥＭの電子ビームがサンプルに到達しないように電子ビームを偏向させる。ＳＥＭにおいて、ブランキング部は、ブランキングを実行するようにＳＥＭの電子ビームの経路を遮断するよう構成されたシャッタであり得る。ＳＥＭにおいて、ブランキング部は、電荷消散のための消散時間に基づいて決定された時間だけブランキングを行い得る。
[0016] ＳＥＭにおいて、コントローラは、スキャンする次の単位エリアを決定するための回路を含み得る。次の単位エリアは、スキャンした単位エリアから少なくとも閾値距離にあり、スキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため、ブランキングした単位エリアがスキャンした単位エリアを次の単位エリアから分離するように選択される。ＳＥＭにおいて、ブランキング部はサンプル内の所定のパターンをブランキングするように構成され得る。所定のパターンは、スキャンエリアのエッジに平行なラインパターン、ある方向に対してスキャンエリア内で斜めのラインパターン、円形パターン、又はランダムパターンのうちいずれか１つを含む。ＳＥＭにおいて、ブランキング部は電子源とスキャン偏向器との間に配置され得る。
[0017] 本開示のいくつかの実施形態に従って、コンピュータシステムにサービス処理のための方法を実行させるため、コンピュータシステムの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令のセットを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。この方法は、スキャンエリアを有するサンプルであって、複数の単位エリアを有するように決定されるサンプルを提供することと、複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンすることと、スキャンした単位エリアに隣接する単位エリアをブランキングすることと、を含む。
[0018] 非一時的コンピュータ可読媒体において、コンピュータシステムの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令のセットは、更に、サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるか否かを判定することと、サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるという判定に応答して、スキャンした単位エリアに関連する決定された消散領域の外側にあると判定される次の単位エリアをスキャンすることと、次の単位エリアに隣接する単位エリアをブランキングすることと、をコンピュータシステムに実行させる。非一時的コンピュータ可読媒体において、スキャンした単位エリアは、次の単位エリアをスキャンする前のスキャン画像の単一の画素又は複数の画素である。
[0019] 本開示のいくつかの実施形態に従って、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によってサンプルをスキャンする方法が提供される。この方法は、ＳＥＭによって位置の第１のセットをスキャンすることであって、位置の第１のセット内の各位置は少なくとも閾値距離だけ物理的に分離されている、位置の第１のセットをスキャンすることと、位置の第１のセットのスキャンからある時間期間後に、ＳＥＭによって位置の第２のセットをスキャンすることと、を含む。位置の第２のセット内の位置は、位置の第１のセット内の位置の閾値距離内にある。この方法では、ある時間期間によって、位置の第１のセットのスキャンから生じた電荷は、閾値距離内の位置のスキャンによる電荷誘起ディストーションを軽減するのに充分なほど消散することができる。この方法では、位置の第１のセットの各々は相互に斜めに配置され得る。この方法では、位置の第２のセットの各々は相互に斜めに配置され得る。
[0020] 本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ：electron beam inspection）システムを示す概略図である。 [0021] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図１の例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）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。 [0022] 本開示のいくつかの実施形態に従った、矩形のスキャングリッドを有する参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0023] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0023] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0023] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0023] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0023] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0023] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0024] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0024] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0024] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって実行される別の例示的なスキャンプロセスが施される図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。 [0026] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＳＥＭを用いてサンプルをスキャン及びブランキングする例示的な方法を示すフローチャートである。
[0027] これより、添付図面に例が示されている例示的な実施形態について詳細に述べる。以下の説明で参照される添付図面では、特に他の指示がない限り、異なる図面における同一の番号は同一又は同様の要素を表す。例示的な実施形態の以下の説明で述べられている実施例は、本発明に従った全ての実施例を表すわけではない。それらの実施例は、添付の特許請求の範囲で挙げられる本発明に関する態様に従った装置及び方法の単なる例に過ぎない。例えば、いくつかの実施形態は、ウェーハ画像発生及び欠陥検出のために走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を利用する状況で記載されているが、本開示はそのように限定されない。透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：transmission electron microscope）及び走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ：scanning tunneling microscope）のような他のタイプの顕微鏡も同様に適用される。
[0028] 電子デバイスの物理的なサイズを縮小しながらその計算能力を向上させることは、ＩＣチップ上のトランジスタ、キャパシタ、ダイオード等の回路コンポーネントの実装密度を著しく増大させることにより達成できる。例えばスマートフォンでは、ＩＣチップ（親指の爪のサイズである）は、人毛の１０００分の１未満のサイズであるトランジスタを２０億超も含み得る。驚くことではないが、半導体ＩＣ製造は数百の個別ステップを含む複雑なプロセスである。１つのステップにおける誤差でさえ、最終製品の機能に対して劇的に影響を及ぼす可能性がある。１つの「キラー欠陥（killer defect）」でさえデバイス故障を引き起こす恐れがある。製造プロセスの目標は、プロセスの全体的な歩留まりを改善することである。例えば５０のステップを有するプロセスが７５％の歩留まりを達成するには、個別ステップの各々の歩留まりが９９．４％を超えていなければならない。個別ステップの歩留まりが９５％である場合、全体的なプロセス歩留まりは７％に低下する。
[0029] 半導体製造プロセスの様々なステップでは、ウェーハ、チップ、又はマスクのうち少なくとも１つにパターン欠陥が現れて、製造された半導体デバイスに不具合を引き起こし、これによって歩留まりが大幅に低下する恐れがある。半導体デバイスのサイズが（欠陥と共に）小型化し続けるにつれて、欠陥を識別することはますます困難かつ高コストになっている。現在、半導体製造ラインのエンジニアは、最終製品に対する微小欠陥の影響を最小限に抑えるため、そういった欠陥の位置を識別するのに数時間（時には数日）を費やすのが一般的である。
[0030] 従来の光学検査技術は、微小欠陥（例えばナノメートル規模の欠陥）の検査には効果的でない。半導体業界のニーズを満たすため、高い分解能と大きい焦点深度を有する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の高度な電子ビーム検査（ＥＢＩ）ツールが開発されている。ＳＥＭは半導体ウェーハの微小欠陥の検出において重要な役割を果たすが、半導体ウェーハの検査に電子ビームを使用すると、サンプル（例えば図３のサンプルＷ）上の特定の位置（サンプル上の単位エリア（又は画素）等）、例えば画素１Ａに、電荷が堆積する。しかしながらこの電荷は、例えば画素ＩＢ及び１Ｃのような後続の隣接画素の結像に影響を及ぼし、ウェーハＷの結像においてディストーションを引き起こす可能性がある。結果的に、このディストーションは画像の精度を低下させ、画像上のフィーチャを検出及び分析する能力に影響を及ぼす恐れがある。
[0031] 例えば、電子ビームがサンプルを（例えば左から右へ）スキャンしていくと、電子ビームが入射する表面上（例えばサンプル表面上又はサンプル上のフィーチャの表面上）に電荷が蓄積し始める。電荷が蓄積するにつれて電場も蓄積し、サンプルから放出される電子（例えば二次電子、後方散乱電子等）の軌道に影響を与える。放出電子の軌道のこの変化は、検出器によって検出される放出電子の数に影響を及ぼすので、結果としてＳＥＭ像の品質及び精度が低下する。例えば、スキャンされる第１の画素上に電荷が蓄積し、これにより生じる電場は、隣接画素のスキャン時にこの隣接画素から放出される電子に影響を及ぼし得る。この結果、隣接画素から放出されて検出器に到達する電子が少なくなり、隣接画素の画像の品質及び精度が低下する可能性がある。
[0032] 蓄積電荷は最終的には消散する。すなわち蓄積電荷は、充分な時間量の後、スキャンされた画素から離れる方へ伝導する。例えば図３において、画素１Ａ～３Ｃはサンプルの１行内にある。本開示のいくつかの実施形態は、この消散効果を考慮に入れており、例えば図３のサンプルＷの画素１Ａのようなサンプルの単位エリアをスキャンすると共に、例えば画素１Ａのようなスキャンされた単位エリアに隣接する画素ＩＢのような単位エリアをブランキングする手順を提供する。ブランキングされた単位エリアＩＢは、単位エリア１Ａのスキャンによる荷電エリア内の距離を有するので、この時点では単位エリアＩＢはスキャンされない。消散電荷がスキャンに影響を及ぼさないようにするため、単位エリアＩＢをスキャンせずに、荷電エリア外にある単位エリア（例えば単位エリア１Ｃ）をスキャンする。第１回のサンプルスキャンの後、例えば画素１Ａ及び１Ｃのようないくつかの画素はスキャンされ、例えば画素ＩＢ及び２Ａのようないくつかのスキャンはブランキングされている。次いで、後続のスキャンでは、スキャンされた画素１Ａ及び１Ｃに伴う電荷が消散した後、ブランキングされた画素をスキャンする。従来のＳＥＭ連続スキャンと比較すると、開示される実施形態のいくつかは、コンピュータプロセッサやメモリ等の高密度集積電子デバイス、及びデジタルカメラセンサ等の高解像度センサデバイスの生成中に、サンプルの微細構造及びナノメートル規模の欠陥を調べるため、精度の向上した結果及び情報を発生することができる。
[0033] 本明細書で用いる場合、特に他の指示がない限り、「又は（ｏｒ）」という用語は、実行不可能な場合を除いて、全ての可能な組み合わせを包含する。例えば、あるデータベースがＡ又はＢを含み得ると記載されている場合、特に他の指示がない限り、又は実行不可能な場合を除いて、そのデータベースは、Ａを含むか、又はＢを含むか、又はＡ及びＢを含むことができる。第２の例として、あるデータベースがＡ、Ｂ、又はＣを含み得ると記載されている場合、特に他の指示がない限り、又は実行不可能な場合を除いて、そのデータベースはＡもしくはＢもしくはＣを含むか、又はＡ及びＢを含むか、又はＡ及びＣを含むか、又はＢ及びＣを含むか、又はＡ及びＢ及びＣを含むことができる。
[0034] これより、本開示のいくつかの実施形態に従った例示的な電子ビーム検査システムを示す概略図である図１を参照する。図１に示されているように、電子ビーム検査システム１００は、主チャンバ１０１と、ロード／ロックチャンバ１０２と、電子ビームツール１０４と、機器フロントエンドモジュール（equipment front end module）１０６と、ユーザインタフェース１０９と、を含む。電子ビームツール１０４は主チャンバ１０１内に配置されている。機器フロントエンドモジュール１０６は、第１ローディングポート１０６ａ及び第２ローディングポート１０６ｂを含む。機器フロントエンドモジュール１０６は、１又は複数の追加のローディングポートも含み得る。第１ローディングポート１０６ａ及び第２ローディングポート１０６ｂは、検査対象のウェーハ（例えば、半導体ウェーハ、又は１もしくは複数の他の材料で作製されたウェーハ）又はサンプルを収容したウェーハカセットを受容する（以下ではウェーハ及びサンプルをまとめて「ウェーハ」と呼ぶ）。機器フロントエンドモジュール１０６内の１つ以上のロボットアーム（図示せず）が、ウェーハをロード／ロックチャンバ１０２へ移送する。ロード／ロックチャンバ１０２はロード／ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続されており、このロード／ロック真空ポンプシステムは、ロード／ロックチャンバ１０２内のガス分子を除去して大気圧未満の第１の圧力を達成する。第１の圧力に達した後、１つ以上のロボットアーム（図示せず）が、ウェーハをロード／ロックチャンバ１０２から主チャンバ１０１へ移送する。主チャンバ１０１は主チャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続されており、この主チャンバ真空ポンプシステムは、主チャンバ１０１内のガス分子を除去して第１の圧力未満の第２の圧力を達成する。第２の圧力に達した後、ウェーハは、ユーザインタフェース１０９を用いてユーザにより制御される電子ビームツール１０４による検査を受ける。
[0035] これより、本開示のいくつかの実施形態に従った、図１の例示的な電子ビームツール１０４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図２を参照する。図２に示されているように、電子ビームツール１０４は、モータ駆動ステージ４００と、モータ駆動ステージ４００によって支持されて検査対象のウェーハ４０３を保持するウェーハホルダ４０２と、を含む。ウェーハ４０３をサンプルと呼ぶことができる。電子ビームツール１０４は更に、対物レンズアセンブリ４０４、電子検出器４０６（電子センサ表面を含む）、対物アパーチャ（objective aperture）４０８、コンデンサレンズ４１０、ビーム制限アパーチャ４１２、銃アパーチャ４１４、ブランキング部４２４、アノード４１６、及びカソード４１８を含む。対物レンズアセンブリ４０４は、いくつかの実施形態において、磁極片４０４ａ、制御電極４０４ｂ、偏向器４０４ｃ、及び励起コイル４０４ｄを含む変更ＳＯＲＩＬ（modified swing objective retarding immersion lens）を含み得る。電子ビームツール１０４は更に、ウェーハ上の材料を特徴付けるためのエネルギ分散Ｘ線スペクトロメータ（ＥＤＳ：energy dispersive X-ray spectrometer）検出器（図示せず）を含み得る。
[0036] アノード４１６とカソード４１８との間に電圧を印加することによって、カソード４１８から一次電子ビーム４２０が放出される。一次電子ビーム４２０はブランキング部４２４を通過し、次いで銃アパーチャ４１４及びビーム制限アパーチャ４１２を通過する。銃アパーチャ４１４及びビーム制限アパーチャ４１２の双方は、ビーム制限アパーチャ４１２の下方にあるコンデンサレンズ４１０に入射する電子ビームのサイズを決定することができる。電子ビームツール１０４内のブランキング部４２４の位置は、特定の測定の必要性に応じて、ビーム制限アパーチャ４１２とサンプルウェーハ４０３との間の任意の位置とすることができる。
[0037] ブランキング部４２４は特に、シャッタ、電磁偏向器、又は純粋な静電偏向器とすることができる。いくつかの実施形態において、シャッタは、例えば導電コイルによって発生させた電磁場によって機械的に移動又は制御されて、一次電子ビーム４２０がブランキング部４２４を通過してサンプルウェーハ４０３に到達することができないように一次電子ビーム４２０を遮断する。いくつかの実施形態において、電磁偏向器は、永久磁石又は電磁石により発生させた磁場を用いて、電子ビーム４２０がサンプルウェーハ４０３に到達しないように一次電子ビーム４２０の偏向を制御する。いくつかの実施形態において、純粋な静電偏向器は、反対の電荷を帯びた対向プレートにより発生させた電場を用いて、電子ビーム４２０がサンプルウェーハ４０３に到達しないように一次電子ビーム４２０の偏向を制御する。
[0038] コンデンサレンズ４１０は一次電子ビーム４２０を集束し、その後ビームは、一次電子ビーム４２０のサイズを設定するための対物アパーチャ４０８に入射した後、対物レンズアセンブリ４０４に入射する。偏向器４０４ｃは、ウェーハ４０３上でのビームスキャンを容易にするように一次電子ビーム４２０を偏向させる。例えばスキャンプロセスにおいて、偏向器４０４ｃは、異なる時点でウェーハ４０３の上面の異なる位置へ一次電子ビーム４２０を順次偏向させるように制御されて、ウェーハ４０３の異なる部分の画像再構築のためのデータを提供することができる。更に、偏向器４０４ｃは、異なる時点でウェーハ４０３の異なる側の特定の位置へ一次電子ビーム４２０を偏向させるように制御されて、その位置におけるウェーハ構造の立体画像再構築のためのデータを提供することができる。更に、いくつかの実施形態では、アノード４１６及びカソード４１８は複数の一次電子ビーム４２０を発生させるように構成することができ、電子ビームツール１０４は、これら複数の電子ビーム４２０を同時にウェーハ４０３の異なる部分／異なる側に投影する複数の偏向器４０４ｃを含んで、ウェーハ２０３の異なる部分の画像再構築のためのデータを提供することができる。
[0039] 励起コイル４０４ｄ及び磁極片４０４ａは、磁極片４０４ａの一端で開始して磁極片４０４ａの他端で終了する磁場を発生させる。一次電子ビーム４２０によってスキャンされるウェーハ４０３の部分は、この磁場に浸され（immerse）、帯電させることができ、これが次いで電場を生成する。この電場によって、ウェーハ４０３の表面付近に入射する一次電子ビーム４２０はウェーハ４０３と衝突する前にエネルギが低減する。磁極片４０４ａから電気的に隔離された制御電極４０４ｂは、ウェーハ４０３のマイクロアーチング（micro-arching）を防止すると共に適正なビームフォーカスを保証するようにウェーハ４０３上の電場を制御する。
[0040] 一次電子ビーム４２０を受けた後、ウェーハ４０３の一部から二次電子ビーム４２２が放出され得る。二次電子ビーム４２２は、電子検出器４０６のセンサの表面上にビームスポットを形成できる。電子検出器４０６は、ビームスポットの強度を表す信号（例えば電圧、電流等）を発生し、この信号を処理システム（図示せず）に提供することができる。二次電子ビーム４２２及びこれによって生じるビームスポットの強度は、ウェーハ４０３の外部又は内部構造に応じて変動し得る。更に、上記で検討したように、一次電子ビーム４２０をウェーハ４０３の上面の異なる位置に投影させて、異なる強度の二次電子ビーム４２２（及びこれによって生じるビームスポット）を発生させることができる。従って、ビームスポットの強度をウェーハ４０３の位置に対してマッピングすることにより、処理システムは、ウェーハ４０３の内部又は外部構造を反映した画像を再構築することができる。一度、電子ビームツール１０４によってウェーハ画像が取得されたら、ウェーハ画像をコンピュータシステム（図示せず）に送信することができる。
[0041] 図３は、本開示のいくつかの実施形態に従った、矩形のスキャングリッドを有する参照サンプルの上面図を示す概略図である。図３のサンプルウェーハＷの上面において、図２の例示的なＳＥＭのスキャンエリアＳＡは、図２の例示的なＳＥＭの矩形のスキャンパターングリッドである。図３に示されている矩形グリッドは、８行及び９列の単位エリアを有する８×９の行列の矩形グリッドである。これらの単位エリア又は画素は、１又は複数のダイの一部をカバーすることができ、スキャン及びブランキングの目的のために設計されている。単位エリア又は画素の各々は、１ｎｍ×１ｎｍの例示的な面積を有する。単位エリアの各々には数字とアルファベットで標示が付けられている。例えば、行１及び列１に位置する単位エリアには１Ａという標示が付いている。行８及び列９に位置する単位エリアには２４Ｃという標示が付いている。このように、グリッド内の全ての単位エリアには、ＳＥＭのスキャンパターンを説明する便宜上の標示が付いている。他の実施形態では、グリッドはｍ×ｎの行列の矩形グリッドとすることができ、ここでｍ及びｎは自然数である。また、グリッドの形状は、矩形、方形、円形、楕円形、五角形、六角形、又は任意の多角形とすることができる。円形のディスク状のサンプルＷをより良好にカバーするため、グリッドは円形を有することも可能である。スキャンを説明するため、矩形グリッドＳＡを用いる。
[0042] 図４Ａにおいて、サンプルＷのスキャン中、ＳＥＭは電子ビームを放出し、この電子ビームはスキャンエリア又はグリッドＳＡの第１の単位エリア１Ａと相互作用する。このスキャン中、電子ビームは確定された時間期間だけ単位エリア１Ａと相互作用し、周辺のエリアとの相互作用は皆無であるか又は最小限である。スキャン中又はスキャン後、単位エリア１Ａ及び周辺エリア上に蓄積した電荷は消散するが、この際、電荷は単位エリア１Ａに関連した荷電領域から離れる方へ伝導する。このような伝導のために必要なサンプル上の距離が、消散距離Ｌ（図４Ｂ）である。距離Ｌは、連続的にスキャンされる単位エリア間の閾値距離であり、以前スキャンされた近くの単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため、スキャン済み単位エリアと次にスキャンされる単位エリアとがブランキングされた単位エリアによって閾値距離以上の距離だけ分離されるように選択される。このため、単位エリア１Ａをスキャンした後、次にスキャンされるエリアは、スキャンした単位エリア１Ａから距離Ｌ以上離れた消散領域外に位置している。例えば、次にスキャンされるエリアは、図４Ｂの点線で囲まれた消散領域内には位置しない可能性がある。消散領域は、単位エリア１Ａと相互作用する電子ビームの強度及びそのような相互作用の持続時間に基づいて決定される。すなわち、高い電子ビーム強度が用いられるか、又は電子ビームが長い持続時間にわたって単位エリアと相互作用することで、結果として電場が強くなり、この電場が負の影響を及ぼし得る範囲が広くなる場合は、大きい消散領域が生じ得る。
[0043] 電荷ディストーションを最小限に抑えるため、次の単位エリアは決定された消散領域外に位置することが好ましいが、いくつかの実施例では、以前スキャンした単位エリアに隣接しておらず消散領域内にある次の単位エリアをスキャンしてもよいことは認められよう。例えば図４Ｂを参照すると、単位エリア７Ａは単位エリア１Ａのスキャンによる若干の電荷／消散効果を有し得るが、この効果は結果的に電荷ディストーションを引き起こすほど顕著でないと判定される可能性がある。
[0044] サンプルＷのスキャンの説明に戻ると、スキャン及びブランキングは、単位エリアをいくつかの群に分けて実行することができる。この群は、１行又は１列内の単位エリアの１セットとすればよい。例えば図４Ａから図４Ｌで記載されている実施形態において、単位エリアの各群はそれぞれ異なる列に対応する。図示のように、群が単位エリアの列である状況では、スキャンは第１の群の単位エリア１Ａで開始し、次いでその列を下り、ブランキング部（例えば図２のブランキング部４２４）を用いて単位エリア４Ａ及び７Ａをブランキングして、これらの単位エリアから離れる方へ電子ビームを偏向させる。次いで電子ビームツールは、スキャンした単位エリア１Ａから消散距離Ｌ以上の距離だけ離れている次の単位エリア１０Ａをスキャンする。このように単位エリア１０Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア１３Ａ及び１６Ａをブランキングする（図４Ｃ）。次いで図４Ｃにおいて、電子ビームツールは単位エリア１９Ａをスキャンする。単位エリア２２Ａはスキャンした単位エリア１９Ａに隣接しており、分離距離は消散距離Ｌよりも小さいので、単位エリア２２Ａは電子ビームツールによってブランキングされる。
[0045] このように、いくつかの単位エリア（すなわち１Ａ、１０Ａ、及び１９Ａ）をスキャンすると共に、単位エリア１Ａ、１０Ａ、及び１９Ａの周りの荷電領域の消散を可能とするためいくつかの単位エリア（４Ａ、７Ａ、１３Ａ、１６Ａ、及び２２Ａ）をブランキングすることで、第１の列における第１の群の単位エリアの第１回のスキャン及びブランキングは終了する。電荷が消散するか又は実質的に消散した後、消散距離は０．１～５μｍである可能性があり、電子ビームツールは、第１の群に１回以上戻ってブランキングした単位エリア４Ａ、７Ａ、１３Ａ、１６Ａ、及び２２Ａをスキャンすることで、これらの単位エリアから取得される結像情報が正確であると共に蓄積電荷の電場によって歪まないようにする。
[0046] 図４Ｄに示されているように、単位エリア１９Ａをスキャンした後、電子ビームツールは、スキャン済み単位エリア１Ａに関連する消散領域外にある単位エリア２Ａ（単位エリアの第２の群、この場合は単位エリア２Ａに関連する単位エリアの列の一部であり得る）をスキャンする。図４Ｄに示されているように、単位エリアＩＢ及び１Ｃは消散領域内に位置している。それらは依然として消散領域内に位置しているので、単位エリアＩＢ及び１Ｃに関連する列はブランキングされるか又は完全にスキップされ得ることは認められよう。
[0047] 更に、図４Ｄは、消散領域が図４Ｂの消散領域と相対的に同じサイズであることを示すが、消散領域のサイズ及び消散距離Ｌは単位エリア１Ａのスキャンからの経過時間によって影響を受け得ることは認められよう。従って電子ビームツールは、次にどの単位領域をスキャンするか決定する場合、消散領域に関して経過時間を考慮する。消散領域がより小さく決定され、電荷が単位エリア１Ｃから充分に消散する限り、電子ビームツールは単位エリア１Ｃをスキャンし、単位エリア１Ｃに関連する列を下方へ進むことも可能である。
[0048] 再び図４Ｄを参照すると、この図は単位エリア１９Ａのスキャン後にスキャンされる次の単位エリアが単位エリア２Ａであることを示すが、スキャン済み単位エリア１Ａ、１０Ａ、及び１９Ａに関連する消散領域外の任意の単位エリアをスキャンできることは認められよう。例えば、単位エリア２０Ａ又は２３Ａは双方とも単位エリア１９Ａに関連する消散領域外にあるので、単位エリア１９Ａの後にそれらをスキャンしてもよい。これに応じて、電子ビームツールは単位エリア２０Ａ又は２３Ａに関連する列内の他の単位エリアをブランキング及びスキャンすることができる。
[0049] 図４Ｂで上述したものと同じ手法を用いて、図４Ｅでは、第２の群の単位エリア２Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア５Ａ及び８Ａをブランキングして次の単位エリア１１Ａをスキャンする。図４Ｃで上述した手法を用いて、図４Ｆに示されているように、単位エリア１１Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア１４Ａ及び１７Ａをブランキングして単位エリア２０Ａをスキャンする。単位エリア２０Ａをスキャンした後、電子ビームツールは図４Ｄで上述したものと同様の手法を用いる。例えば図４Ｇに示されているように、単位エリア２３Ａをブランキングし、単位エリア２Ｂ及び２Ｃに関連する列内の全ての単位エリアをブランキング又はスキップし、電子ビームは第３の群の単位エリア３Ａをスキャンする。前述したものと同様、図４Ｈに示されているように、単位エリア３Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア６Ａ及び９Ａをブランキングし、次いで単位エリア１２Ａをスキャンする。単位エリア１２Ａをスキャンした後、図４Ｉに示されているように、電子ビームツールは単位エリア１５Ａ及び１８Ａをブランキングし、次いで単位エリア２１Ａをスキャンする。
[0050] 単位エリア２１Ａをスキャンした後、単位エリア２４Ａ、並びに単位エリア３Ｂ及び３Ｃに関連する列内の全ての単位エリアは、距離Ｌの範囲内にあり、ブランキング又はスキップされ得る。このため、単位エリア２１Ａをスキャンした後、図４Ｊに示されているように、電子ビームツールは単位エリアの第１の群（この場合、単位エリア１Ａに関連する第１の列）に戻り、以前スキャンした第１の単位エリア１Ａに隣接した未スキャン単位エリア４Ａをスキャンする。この時までに、単位エリア１Ａからの電荷は、単位エリア４Ａの結像における電荷ディストーションの閾値レベルを軽減するのに充分なほど消散している。
[0051] 前述したものと同様の理由から、図４Ｋに示されているように、図４Ｊで単位エリア４Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア７Ａ及び１０Ａをブランキングし、電子ビームは単位エリア１３Ａをスキャンする（図４Ｋ）。このプロセスは継続して単位エリア２２Ａをスキャンし、その後、電子ビームツールは第２の群の単位エリア５Ａ、１４Ａ、及び２３Ａ、並びに第３の群の単位エリア６Ａ、１５Ａ、及び２４Ａを順次スキャンする。次いで、電子ビームツールは単位エリアの第１の列に戻り、第１の群の単位エリア７Ａ及び１６Ａをスキャンし、その後、第２の群の単位エリア８Ａ及び１７Ａ、並びに第３の群の単位エリア９Ａ及び１８Ａをスキャンする。単位エリア１Ａ、２Ａ、及び３Ａに関連するＡ列のスキャンを完了すると、スキャン及びブランキングプロセスは、図４Ａから図４Ｋに関して上述したのと同様にＢ列（例えば単位エリアＩＢ、２Ｂ、及び３Ｂに関連する列）をスキャンするように移動できる。Ｂ列の単位エリアをスキャンした後、電子ビームツールは次いでＣ列（例えば単位エリア１Ｃ、２Ｃ、及び３Ｃに関連する列）をスキャン及びブランキングするように移動できる。その完了が図４Ｌに示されている。このようにして、スキャンエリア又はグリッドＳＡの全体がスキャンされる。スキャンの完了後、図１のユーザインタフェース１０９を用いたユーザの介入と共に又はユーザの介入なしで、取得した情報をＳＥＭシステムのプロセッサ又はコントローラによって分析する。
[0052] 図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって異なる消散距離Ｌ’（すなわちＬ’はＬに等しくない）で列と行のスキャンにより実行される異なるスキャン段階を経る図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。距離Ｌ’は、連続的にスキャンされる単位エリア間の閾値距離よりも大きい距離であり、以前スキャンされた近くの単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため、各スキャン済み単位エリアと次にスキャンされる単位エリアとがブランキングされた単位エリアによって閾値距離よりも大きい距離だけ分離されるように選択される。図５Ａにおいて、サンプルＷのスキャン中、電子ビームツールは電子ビームを放出し、この電子ビームはスキャンエリア又はグリッドＳＡの第１の単位エリア１Ａと相互作用する。このスキャン中、電子ビームは確定された時間期間だけ単位エリア１Ａの大部分と又は単位エリア１Ａの全体と相互作用する。スキャン中又はスキャン後、単位エリア１Ａ上に蓄積した電荷は、サンプルＷの単位エリアから離れる方へ伝導することによって消散し始める。このような伝導のために必要なサンプル上の距離が、消散距離Ｌ’（図５Ｂ）である。このため、単位エリア１Ａをスキャンした後、次にスキャンされるエリアは、スキャンした単位エリア１Ａから距離Ｌ’に位置するか又は距離Ｌ’の外側に位置する可能性がある。すなわち、次にスキャンされるエリアは、図５Ｂの点線で示される消散領域内には位置しない可能性がある。
[0053] 図５Ｂに示されているように、単位エリア１Ａをスキャンした後、電子ビームツールは、消散距離Ｌ’に関連する破線の円の消散領域内にある単位エリア４Ａ、７Ａ、及び１０Ａから離れる方へ電子ビームを偏向させることによって、これらの単位エリアをブランキングする。次いで電子ビームは、スキャンした単位エリア１Ａから消散距離Ｌ’だけ離れた次の単位領域１６Ａをスキャンする。このように単位エリア１６Ａをスキャンした後、単位エリア１９Ａ及び２２Ａをブランキングし、列２～５の全ての単位エリアをブランキング又はスキップする（図５Ｃ）。
[0054] 次いで、電子ビームは次の単位エリア２Ｃをスキャンする。単位エリア２Ｃをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア５Ｃ、８Ｃ、１１Ｃ、及び１４Ｃをブランキングし、単位エリア１７Ｃをスキャンする（図５Ｃ）。単位エリア１７Ｃをスキャンした後、単位エリア２０Ｃ、２３Ｃはブランキングされ、列７～９内の全ての単位エリアは全て距離Ｌ’の範囲内にあるのでブランキング又はスキップすることができる。それらは後にスキャンすることができる。次いで、電子ビームは第１の列に戻り、次の単位エリア（例えば単位エリア４Ａ）をスキャンする。このように、単位エリア１Ａ、１６Ａ、２Ｃ、及び１７Ｃのスキャンによって、スキャンエリアの第１回のスキャンは完了する。
[0055] 図６Ａから図６Ｉは、本開示のいくつかの実施形態に従った、図２の例示的な電子ビームツールによって消散距離Ｌで斜め方向のスキャンにより実行される異なるスキャン段階を経る図３の参照サンプルの上面図を示す概略図である。図６Ａにおいて、サンプルＷのスキャン中、電子ビームツールは電子ビームを放出し、この電子ビームはスキャンエリア又はグリッドＳＡの第１の単位エリア１Ａと相互作用する。このスキャン中、電子ビームは確定された時間期間だけ単位エリア１Ａの大部分と又は単位エリア１Ａの全体と相互作用する。
[0056] スキャン中又はスキャン後、単位エリア１Ａ上に蓄積した電荷は、サンプルＷの単位エリアから離れる方へ伝導することによって消散し始める。このような伝導のために必要なサンプル上の距離が、消散距離Ｌ（図６Ｂ）である。このため、単位エリアＩＡをスキャンした後、電子ビームツールは、消散領域の外側に位置する単位エリア１１Ａをスキャンする。単位エリア１Ａから開始し、次いでグリッドＳＡの右下コーナへと斜めに進むスキャンのやり方では、単位エリア４Ｂ及び７Ｃは完全に又は部分的に単位エリア１Ａから距離Ｌの範囲内にあり、ブランキング部（例えば図２のブランキング部４２４）によってブランキングされる。次いで電子ビームは、スキャンした単位エリア１Ａから消散距離Ｌよりも離れている次の単位エリア１１Ａをスキャンする。このように、単位エリア１１Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア１４Ｂ及び１７Ｃをブランキングする（図６Ｃ）。次いで、電子ビームは次の単位エリア２１Ａをスキャンする。単位エリア２１Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア２４Ｂをブランキングし、次いで単位エリア２Ａをスキャンする（図６Ｄ）。単位エリア２４Ｂのブランキングと単位エリア２Ａのスキャンとの間に、電子ビームツールは単位エリアＩＢ、４Ｃ、８Ａ、１１Ｂ、１４Ｃ、１８Ａ、２１Ｂ、２４Ｃ、１Ｃ、５Ａ、８Ｂ、１１Ｃ、１５Ａ、１８Ｂ、及び２１Ｃをブランキングできることは認められよう。
[0057] 単位エリア２Ａをスキャンした後、単位エリア５Ｂ及び８Ｃが単位エリア２Ａから距離Ｌの範囲内にあるので、電子ビームツールは少なくともこれらをブランキングする。次いで、電子ビームは単位エリア１２Ａをスキャンする（図６Ｅ）。単位エリア１２Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア２Ｂ、５Ｃ、９Ａ、１２Ｂ、１５Ｃ、２Ｃ、６Ａ、９Ｂ、及び１２Ｃをブランキング又は完全にスキップして、次にスキャンする単位エリアへ進むことができる。
[0058] 次いで、電子ビームは単位エリア３Ａをスキャンする（図６Ｆ）。図６Ｇにおいて、単位エリア３Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア１９Ａの１つをスキャンする（図６Ｇ）。電子ビームツールは、単位エリア１９Ａでなく単位エリア１０Ａをスキャンし、次いで単位１０Ａから斜め方向の１つ以上の単位エリアをブランキングしてもよいことは認められよう。
[0059] 図６Ｈを参照すると、単位エリア１９Ａをスキャンした後、電子ビームツールは単位エリア２２Ｂ、１６Ａ、１９Ｂ、２２Ｃ、１３Ａ、１６Ｂ、１９Ｃ、及び２３Ａをブランキングできる。その理由は、これらの単位エリアが距離Ｌの範囲内にあり、これらの単位エリアをスキャンすると歪んだ情報が生じるからである。電子ビームツールがこれらの単位エリア（すなわち単位エリア２２Ｂ、１６Ａ、１９Ｂ、２２Ｃ、１３Ａ、１６Ｂ、１９Ｃ、及び２３Ａ）をブランキングせずに、これらの単位を完全にスキップした後に移動して次の単位エリアをスキャンしてもよいことは認められよう。次いで、電子ビームツールは単位エリア１０Ａをスキャンする（図６Ｈ）。図６Ｅと同様に、電子ビームツールは少なくとも単位エリア１３Ｂ及び１６Ｃをブランキングした後に単位エリア２０Ａをスキャンする（図６Ｉ）。従って、スキャンエリアＳＡの第１回のスキャンの完了後、単位エリア１Ａ、１０Ａ、１９Ａ、２Ａ、ＩＩＡ、２０Ａ、３Ａ、１２Ａ、及び２１Ａはスキャンされていると共に、スキャンエリア又はグリッドＳＡ内の他の全ての単位エリアはブランキングされている（これらの単位エリアのうちいくつかは完全にスキップされ得る）。上述の実施形態は矩形のグリッドを示す。当業者には、グリッドの形状は、方形、五角形、六角形、多角形、円形、楕円形、及び異なる形状の混合を含む任意の形状とすることができる。
[0060] 上述のように、スキャンエリアの複数の単位エリアは、複数の行又は複数の列で提供された単位エリアの複数の群として構成することができ、単位エリアの第１の群内に、スキャンされた単位エリア及びブランキングされた単位エリアがある。第１の群内の単位エリアをスキャン及びブランキングした後、電子ビームツールは、第１の群に隣接する単位エリアの第２の群をブランキングし、電子ビームツールは、第１の群に隣接していない第１の群から少なくとも閾値距離にある単位エリアの第３の群内の単位エリアをスキャン及びブランキングすることで、第１の群のスキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減する。第３の群内の単位エリアをスキャン及びブランキングした後、又は消散時間閾値の後、電子ビームツールは単位エリアの第１の群に戻り、第１の群の以前スキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため以前スキャンされなかった単位エリアをスキャンする。このように、スキャン及びブランキングされる単位エリアを柔軟に制御して、様々な目的に適合させることができる（例えば、スキャン又は時間消費の効率、及び最終画像の画像品質レベル）。
[0061] あるいは、この方法は、ＳＥＭによって位置の第１のセットをスキャンすることを含む。位置の第１のセット内の各位置は、少なくとも閾値距離だけ物理的に分離されている。いくつかの実施形態において、この方法は更に、位置の第１のセットのスキャンからある時間期間後に、ＳＥＭによって位置の第２のセットをスキャンすることを含む。いくつかの実施形態において、位置の第２のセット内の位置は位置の第１のセット内の位置の閾値距離内にある。ある時間期間によって、位置の第１のセットのスキャンから生じた電荷は、閾値距離内の位置のスキャンによる電荷誘起ディストーションを軽減するのに充分なほど消散することができる。いくつかの実施形態において、位置の第１のセットの各々は相互に斜めに配置されている。いくつかの実施形態において、位置の第２のセットの各々は相互に斜めに配置されている。
[0062] ここで、本開示のいくつかの実施形態に従った、荷電粒子ツールを用いてサンプルをスキャンする例示的な方法を示すフローチャートである図７を参照する。この方法は、電子ビームツール（例えば図２の電子ビームツール１０４）等の荷電粒子ビームツールによって実行され得る。
[0063] ステップＳ７１０では、電子ビームツールにサンプルを提供する。サンプル（例えば図２のサンプル４０３又は図３のサンプルＷ）は、シリコン、二酸化シリコン、ゲルマニウム、及びシリコンゲルマニウムで作製されたウェーハを含み、その上に、とりわけ、ＵＶ、ＤＵＶ、及びＥＵＶフォトリソグラフィ法を含む任意の方法によってパターンが形成されているもの又は形成されていないものである。サンプルは、導電特性、半導体特性、又は絶縁特性を有する領域を含み得る。また、サンプルは、金又は銀のような極めて高い導電性の材料の層をスパッタリングすることで処理される場合があり、又は処理されない場合もある。
[0064] 電子ビームツールのもとで、サンプルの上面を画素のような多数の単位エリアに論理的に分割することができる（例えば図３に示すように）。単位エリアの各々は、短い時間期間だけ電子ビームツールの電子ビームでスキャンされる。この例では、単位エリア又は画素はサンプルの縦１ｎｍ横１ｎｍの方形領域であるが、単位エリアは、任意のサイズの、又は、とりわけ矩形、円形、もしくは多角形を含む任意の形状の、規定された領域とすればよいことは認められよう。
[0065] ステップＳ７２０において、電子ビームツールはサンプルの１つ以上の単位エリアをスキャンする。スキャン中、電子ビームはサンプルの単位エリアの表面上の材料と相互作用する。電子ビームが単位エリアと相互作用する時間が長くなればなるほど、その相互作用から単位エリアの周辺領域で発生する電荷蓄積が増大する。任意選択的に、ステップＳ７２０では、単位エリアのスキャンに関連したタイムスタンプを提供することができる。これによって、電子ビームツールは、以前スキャンした単位エリアからの電荷ディストーションが周辺の単位エリアに及ぼし得る影響を最小限に抑えるため、スキャンした単位エリアの周辺の単位エリアにいつ戻ってくるか決定することができる。
[0066] 単位エリアの周辺領域で発生する電荷蓄積が増大すればするほど、その領域から電荷が消散するために要する時間は長くなり得る。更に、各種類のサンプル材料はそれぞれが距離及び時間に対する消散特性を有し得るので、サンプル材料の種類が電荷消散に影響を及ぼす可能性がある。これらの特性は、使用する材料に基づいて変動し得る。いくつかの例では、サンプルのスキャンした単位エリアから離れる方へ蓄積電荷を伝導させる距離は約０．１～５μｍであり、消散距離と呼ばれる。このような効果のために必要な時間は消散時間と呼ばれる。
[0067] ステップＳ７３０において、電子ビームツールはサンプルのスキャンした単位エリアに隣接する単位エリアをブランキングする。サンプルのスキャンした単位エリアから離れる方へ蓄積電荷を伝導させるために必要な消散距離及び消散時間を考慮すると、次にスキャンされる領域は、ステップＳ７２０でスキャンした単位エリアから消散距離以上の距離に位置している。ステップＳ７２０でスキャンした単位エリアと次にスキャンされる単位エリアとの間の領域をスキャンしない効果を達成するため、電子ビームツールは、ブランキング部（例えば図２のブランキング部４２４）と呼ばれるコンポーネントを備えている。ブランキング部は特に、シャッタ、電磁場偏向器、又は純粋な静電偏向器とすることができる。ブランキング部は、ステップＳ７２０でスキャンした単位エリアとこれからスキャンされる単位エリアとの間の領域を電子ビームでスキャンしないため電子ビームがサンプルに到達しないように、電子ビームを偏向させることができる。
[0068] 上述したように、２つ以上の単位エリア（例えば、図４Ｂで単位エリア１Ａをスキャンした後の単位エリア４Ａ及び７Ａ）をブランキングできることは認められよう。ブランキングされる単位エリアの数は、電子ビームがステップＳ７２０でスキャンした単位エリアと相互作用する時間量に依存し得る。この時間量は、消散時間と消散距離に影響を及ぼし得る。消散時間と消散距離の双方を用いて、ブランキング時間と対応する１つ以上のブランキング単位エリアをそれぞれ決定することができる。すなわち、ブランキングされる距離が消散距離よりも大きく、かつ、ブランキングの時間が消散時間よりも長くなるように、ブランキングの時間が消散時間によって決定されると共にブランキングの単位エリアが消散距離によって決定される。
[0069] ステップＳ７５０において、電子ビームツールは、サンプル内に未スキャンの単位エリアが存在するか否かを判定する。単位エリアをブランキングするステップＳ７３０の後に未スキャンの単位エリアが存在する場合、方法はＳ７７０に戻り、電子ビームツールは、以前スキャンした単位エリア（例えばステップＳ７２０でスキャンした単位エリア）に関連する消散領域外の別の単位エリアをスキャンする。このようにして、サンプルの関心領域が全てスキャンされるまで単位エリアのスキャン及びブランキングを繰り返すことができる。ステップＳ７５０で関心領域が全てスキャンされていたら、電子ビームツールは未スキャンの単位エリアが残っていないことを判定する。次いで、サンプルをスキャンするプロセスはステップＳ７６０で終了する。任意選択的に、ステップＳ７５０の後、この方法は更に、様々なスキャン済み単位エリアを用いて生成したサブイメージを用いて画像全体を再構築することによってサンプルの画像を提供するプロセスを含む。これを実行するため、画像のシーケンスを、多数の単位エリアの論理的配列及びそれら多数の単位エリアのスキャン順序に対してマッピングする。例えば図４Ａから図４Ｊを参照として用いると、単位エリアのスキャン順序を参照として用いて、第１のサブイメージ（単位エリア１Ａに関連したサブイメージ）を第１０のサブイメージ（単位エリア４Ａに関連したサブイメージ）とスティッチングすることができる。また、補間、スパースサンプリング、又はシミュレーションのうち少なくとも１つを用いて、再構築を実行する。
[0070] 実施形態は、以下の条項を用いて更に記載することができる。
１．荷電粒子ビームツールによってサンプルをスキャンするための方法であって、
スキャンエリアを有するサンプルであって、複数の単位エリアを有するように決定されるサンプルを提供することと、
複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンすることと、
スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングすることと、
を含む、方法。
２．サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるか否かを判定し、
サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるという判定に応答して、
スキャンした単位エリアから所定の距離よりも離れている次の単位エリアをスキャンし、
スキャンした次の単位エリアに隣接する第２の単位エリアをブランキングする、
ことを更に含む、条項１に記載の方法。
３．所定の距離は、スキャンした単位エリアに関連する消散領域に基づく、条項２に記載の方法。
４．次の単位エリアをスキャンする前に、ブランキングした第１の単位エリアに隣接する第３の単位エリアをブランキングすることを更に含む、条項２に記載の方法。
５．ブランキングした第１の単位エリアは、複数の単位エリアを含む、条項１に記載の方法。
６．第１のブランキングした単位エリアは、スキャンした単位エリアにＸ方向で隣接している、条項１から５のいずれか１項に記載の方法。
７．第１のブランキングした単位エリアは、スキャンした単位エリアにＹ方向で隣接している、条項１から５のいずれか１項に記載の方法。
８．スキャンした単位エリアは、スキャン画像の単一の画素である、条項１に記載の方法。
９．第１のブランキングした単位エリアは、単一の画素である、条項１に記載の方法。
１０．第１のブランキングした単位エリアは、複数の画素である、条項１に記載の方法。
１１．スキャンした単位エリアは、スキャン画像の複数の画素である、条項１に記載の方法。
１２．スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングすることは、
電磁ブランキング部に電流を印加して、ブランキング部により発生した電磁場が、荷電粒子ビームツールの荷電粒子ビームがサンプルに到達しないように荷電粒子ビームを偏向させることを更に含む、条項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
１３．スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングすることは、
荷電粒子ビームツールの荷電粒子ビームがサンプルに到達しないように荷電粒子ビームの経路を遮断するようシャッタを移動させることを更に含む、条項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
１４．スキャン及びブランキングは、スキャンした単位エリアにおける電荷消散のための消散時間に基づいて決定される、条項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
１５．スキャン及びブランキングは、サンプルにおいて所定のパターンで実行される、条項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
１６．所定のパターンは、スキャンエリアのエッジに平行なラインパターン、スキャンエリア内で斜め方向のラインパターン、又は円形パターンのうち１つである、条項１５に記載の方法。
１７．スキャン及びブランキングは、全ての単位エリアがスキャンされるまで複数の単位エリアで実行される、条項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
１８．スキャンされた複数の単位エリアに対応するサブイメージを用いてサンプルの画像を再構築することを更に含む、条項１７に記載の方法。
１９．再構築は、補間、スパースサンプリング、又はシミュレーションのうち少なくとも１つを用いて実行される、条項１８に記載の方法。
２０．スキャンエリアの複数の単位エリアは、複数の行と複数の列で提供された単位エリアの複数の群に分けられ、
スキャンした単位エリア及びブランキングした単位エリアは、単位エリアの第１の群内にある、条項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
２１．第１の群内の単位エリアをスキャン及びブランキングした後、
第１の群に隣接する単位エリアの第２の群をブランキング又はスキップし、
第１の群のスキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため、第１の群から少なくとも閾値距離にある単位エリアの第３の群内の単位エリアをスキャン及びブランキングする、条項２０に記載の方法。
２２．消散時間閾値の後、単位エリアの第１の群に戻って、第１の群の以前スキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため以前スキャンしなかった単位エリアをスキャンすることを更に含む、条項２０に記載の方法。
２３．荷電粒子源と、
荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームをサンプルのスキャンエリア上でスキャンするためのスキャン偏向器であって、サンプルは複数の単位エリアを有するように決定されている、スキャン偏向器と、
荷電粒子ビームがサンプルに到達しないように荷電粒子ビームをブランキングするためのブランキング部と、
スキャン偏向器及びブランキング部を制御するための回路を含むコントローラと、
を備える荷電粒子ビームシステムであって、
コントローラは、
複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンし、
スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングする、
ように制御される、荷電粒子ビームシステム。
２４．コントローラは更に、
サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるか否かを判定し、
サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるという判定に応答して、
スキャンした単位エリアから所定の距離よりも離れている次の単位エリアをスキャンし、
スキャンした次の単位エリアに隣接する第２の単位エリアをブランキングする、
ように構成されている、条項２３に記載のシステム。
２５．所定の距離は、スキャンした単位エリアに関連する消散領域に基づく、条項２４に記載のシステム。
２６．コントローラは更に、
次の単位エリアをスキャンする前に、ブランキングした第１の単位エリアに隣接する第３の単位エリアをブランキングするように構成されている、条項２４及び２５のいずれか１項に記載のシステム。
２７．ブランキングした第１の単位エリアは、複数の単位エリアを含む、条項２３に記載のシステム。
２８．荷電粒子ビームシステムは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）である、条項２３から２７のいずれか１項に記載のシステム。
２９．荷電粒子ビームは、電子ビームである、条項２３から２８のいずれか１項に記載のシステム。
３０．第１のブランキングした単位エリアは、スキャンした単位エリアにＸ方向で隣接している、条項２３から２９に記載のシステム。
３１．第１のブランキングした単位エリアは、スキャンした単位エリアにＹ方向で隣接している、条項２３から２９に記載のシステム。
３２．スキャンした単位エリアは、スキャン画像の単一の画素である、条項２３に記載のシステム。
３３．第１のブランキングした単位エリアは、単一の画素である、条項２３に記載のシステム。
３４．第１のブランキングした単位エリアは、複数の画素である、条項２３に記載のシステム。
３５．スキャンした単位エリアは、スキャン画像の複数の画素である、条項２３に記載のシステム。
３６．ブランキング部は、電磁場を誘導するように電流が印加される電磁ブランキング部であり、
電磁場は、ＳＥＭの荷電粒子ビームがサンプルに到達しないように荷電粒子ビームを偏向させる、条項２３から３５のいずれか１項に記載のシステム。
３７．ブランキング部は、ブランキングを実行するようにＳＥＭの荷電粒子ビームの経路を遮断するよう構成されたシャッタである、条項２３から３５のいずれか１項に記載のシステム。
３８．ブランキング部は、電荷消散のための消散時間に基づいて決定された時間だけブランキングを行うように構成されている、条項２３から３７のいずれか１項に記載のシステム。
３９．コントローラはスキャンする次の単位エリアを決定するための回路を含み、
次の単位エリアは、スキャンした単位エリアから少なくとも閾値距離にあり、
スキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため、ブランキングした単位エリアが、スキャンした単位エリアを次の単位エリアから分離するように選択される、条項２３から３７のいずれか１項に記載のシステム。
４０．ブランキング部は、サンプル内の所定のパターンをブランキングするように構成され、
所定のパターンは、スキャンエリアのエッジに平行なラインパターン、ある方向に対してスキャンエリア内で斜めのラインパターン、円形パターン、又はランダムパターンのうちいずれか１つを含む、条項２３から３９のいずれか１項に記載のシステム。
４１．ブランキング部は、荷電粒子源とスキャン偏向器との間に配置されている、条項２３から４０のいずれか１項に記載のシステム。
４２．コンピュータシステムにサービス処理のための方法を実行させるため、コンピュータシステムの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令のセットを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、方法は、
スキャンエリアを有するサンプルであって、複数の単位エリアを有するように決定されるサンプルを提供することと、
荷電粒子ビームによって複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンすることと、
スキャンした単位エリアに隣接する単位エリアをブランキングすることと、
を含む、方法。
４３．コンピュータシステムの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令のセットは、更に、
サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるか否かを判定することと、
サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるという判定に応答して、
スキャンした単位エリアから所定の距離よりも離れている次の単位エリアを荷電粒子ビームによってスキャンすることと、
次の単位エリアに隣接する単位エリアをブランキングすることと、
をコンピュータシステムに実行させる、条項４２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
４４．所定の距離は、スキャンした単位エリアに関連する消散領域に基づく、条項４３に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
４５．スキャンした単位エリアは、次の単位エリアをスキャンする前のスキャン画像の単一の画素又は複数の画素である、条項４２から４４に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
４６．荷電粒子ビームシステムによってサンプルをスキャンする方法であって、
荷電粒子ビームによって単位エリアの第１のセット内の第１の単位エリアをスキャンすることであって、単位エリアの第１のセット内の各単位エリアは所定の距離よりも大きく分離されていることと、
単位エリアの第１のセット内の第１の単位エリアをスキャンしてからある時間期間の後、単位エリアの第２のセット内の第２の単位エリアをスキャンすることであって、単位エリアの第２のセット内の各単位エリアは所定の距離よりも大きく分離されていることと、
を含む、方法。
４７．所定の距離は、単位エリアに関連する消散領域のサイズに基づく、条項４６に記載の方法。
４８．ある時間期間は、第１の単位エリアのスキャンから生じる電荷を消散させる時間に基づく、条項４６から４７のいずれか１項に記載の方法。
[0071] 電子ビームツールのコントローラは、ソフトウェアを用いて上述の機能性を制御できることは認められよう。例えばコントローラは、単位エリアのスキャン及びブランキング、並びに単位エリアのスキャンの順序付けを支援することができる。更にコントローラは、ウェーハの特徴及び電子ビームとウェーハとの相互作用の時間長に基づいて、単位エリアをスキャン及びブランキングする順序を自動的に調整できる。コントローラは、ウェーハをスキャンする（例えば図７のウェーハをスキャンする）ための命令を送信することができる。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶することができる。非一時的媒体の一般的な形態は例えば、フロッピーディスク、可撓性ディスク、ハードディスク、固体ドライブ、磁気テープ、又は他の任意の磁気データ記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、他の任意の光学データ記録媒体、ホールのパターンを有する任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、クラウドストレージ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、又は他の任意のフラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭ、キャッシュ、レジスタ、他の任意のメモリチップもしくはカートリッジ、及びこれらをネットワーク化したものを含む。
[0072] 更に、以下の特許請求の範囲に表された範囲から逸脱することなく、上記の実施形態の性質を説明するために記載及び図示した部分の詳細、材料、及び構成における様々な変更を当業者によって実施可能であることは理解されよう。

Claims (15)

  1. 荷電粒子源と、
    前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームをサンプルのスキャンエリア上でスキャンするためのスキャン偏向器であって、前記サンプルは複数の単位エリアを有するように決定されている、スキャン偏向器と、
    前記荷電粒子ビームが前記サンプルに到達しないように前記荷電粒子ビームをブランキングするためのブランキング部と、
    前記スキャン偏向器及び前記ブランキング部を制御するための回路を含むコントローラと、を備える荷電粒子ビームシステムであって、
    前記コントローラは、
    前記複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンし、
    前記スキャンした単位エリアに隣接する第１の単位エリアをブランキングする、
    ように制御される、荷電粒子ビームシステム。
  2. 前記コントローラは更に、
    前記サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるか否かを判定し、
    前記サンプル上にまだスキャンされていない単位エリアがあるという判定に応答して、
    前記スキャンした単位エリアから所定の距離よりも離れている次の単位エリアをスキャンし、
    前記スキャンした次の単位エリアに隣接する第２の単位エリアをブランキングする、
    ように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記所定の距離は、前記スキャンした単位エリアに関連する消散領域に基づく、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記コントローラは更に、
    前記次の単位エリアをスキャンする前に、前記ブランキングした第１の単位エリアに隣接する第３の単位エリアをブランキングする
    ように構成されている、請求項２に記載のシステム。
  5. 前記ブランキングした第１の単位エリアは、複数の単位エリアを含む、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記荷電粒子ビームシステムは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）であり、
    前記荷電粒子ビームは、電子ビームである、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記第１のブランキングした単位エリアは、前記スキャンした単位エリアにＸ方向で隣接している、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記第１のブランキングした単位エリアは、前記スキャンした単位エリアにＹ方向で隣接している、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記スキャンした単位エリアは、スキャン画像の単一の画素である、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記第１のブランキングした単位エリアは、単一の画素である、請求項１に記載のシステム。
  11. 前記第１のブランキングした単位エリアは、複数の画素である、請求項１に記載のシステム。
  12. 前記スキャンした単位エリアは、スキャン画像の複数の画素である、請求項１に記載のシステム。
  13. 前記コントローラは、スキャンする次の単位エリアを決定するための回路を含み、
    前記次の単位エリアは、前記スキャンした単位エリアから少なくとも閾値距離にあり、
    前記スキャンした単位エリアからの電荷誘起ディストーションを軽減するため、前記ブランキングした単位エリアが、前記スキャンした単位エリアを前記次の単位エリアから分離するように選択される、請求項１に記載のシステム。
  14. 前記ブランキング部は、電磁場を誘導するように電流が印加される電磁ブランキング部であり、
    前記電磁場は、前記荷電粒子ビームシステムの前記荷電粒子ビームが前記サンプルに到達しないように前記荷電粒子ビームを偏向させる、請求項１に記載のシステム。
  15. コンピュータシステムにサービス処理のための方法を実行させるため、前記コンピュータシステムの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令のセットを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
    スキャンエリアを有するサンプルであって、複数の単位エリアを有するように決定されるサンプルを提供することと、
    荷電粒子ビームによって前記複数の単位エリアのうち１つの単位エリアをスキャンすることと、
    前記スキャンした単位エリアに隣接する単位エリアをブランキングすることと、
    を含む、方法。

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