JP2023065369A - 荷電粒子ビームを集束させるためのシステム及び方法 - Google Patents

荷電粒子ビームを集束させるためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2023065369000001
【課題】 荷電粒子ビームをサンプルに照射するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビームシステムは、サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ－Ｚ軸の少なくとも１つに移動可能である、ステージを含むことがある。荷電粒子ビームシステムは、ステージの側方及び垂直変位を決定するための位置センシングシステムと、側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、サンプルに入射する一次荷電粒子ビームを偏向させるように、且つステージの垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、第２の信号を印加して、サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整するように構成されたビーム偏向コントローラとを更に含むことがある。第１の信号及び第２の信号は、それぞれ、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚ及び５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の高帯域幅を有する電気信号を含むことがある。
【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１８年１２月２８日に出願された米国特許出願第６２／７８６，１３１号、及び２０１９年１２月６日に出願された米国特許出願第６２／９４４，９５８号の優先権を主張するものであり、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本明細書における説明は、荷電粒子ビームシステムの分野に関し、より詳細には、荷電粒子ビームを集束させ振動を動的に補償するシステム及び方法に関する。
[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は、設計に従って製造され且つ欠陥がないことを確実にするために検査される。光学顕微鏡又は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの、荷電粒子（例えば電子）ビーム顕微鏡を利用する検査システムを用いることができる。ＩＣコンポーネントの物理的サイズが縮小し続けるにつれて、欠陥検出の正確さ及び歩留まりがますます重要になっている。しかしながら、検査ツールの撮像分解能及びスループットは、ＩＣコンポーネントのフィーチャの小型化に何とかして遅れまいとしている。このような検査ツールの正確さ、分解能及びスループットは、ステージ動作及び制御機構における所望の精度の欠如により制限されることがある。
[0004] したがって、従来技術のシステムは、例えば、半導体製造プロセスにおける荷電粒子ビーム検査システム用の高精度ステージ動作制御機構の制約に直面する。当技術分野における更なる改善が望まれる。
[0005] 本開示の実施形態は、荷電粒子ビームシステム用の高精度３次元ステージ制御のためのシステム及び方法を提供する。本開示の一態様では、荷電粒子ビームシステムが開示される。荷電粒子ビームシステムは、サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ及びＺ軸の少なくとも一方に移動可能である、ステージを含む。荷電粒子ビームシステムは、ステージの側方及び垂直変位を決定するための位置センシングシステムと、ステージの側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、サンプルに入射する一次荷電粒子ビームを偏向させ、且つステージの垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、第２の信号を印加して、サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整するように構成されたコントローラとを更に含むことがある。側方変位は、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方におけるステージの現在位置とステージの目標位置との差に相当することがある。第１の信号は、一次荷電粒子ビームがＸ－Ｙ軸の少なくとも一方にどのように偏向されるかに影響を及ぼす電気信号を含むことがあり、電気信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含むことがある。
[0006] いくつかの実施形態では、コントローラは更に、サンプル上での一次荷電粒子ビームの走査中に第１の信号又は第２の信号の少なくとも一方を動的に調整するように構成されることがある。ステージの垂直変位は、Ｚ軸におけるステージの現在位置と目標位置との差に相当することがあり、垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、サンプル上での一次荷電粒子ビームの走査中に変化することがある。第２の信号は、サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームがＺ軸にどのように集束されるかに影響を及ぼす、ステージに印加される電圧信号を含むことがあり、電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含むことがある。
[0007] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムは、ステージ動作コントローラを含むことがあり、ステージ動作コントローラは、第３の信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む。複数のモータの各々は、ステージが一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、ステージのレベリングを調整するように個別に制御されることがある。いくつかの実施形態では、ステージのレベリングを調整することは、ステージの作動出力の幾何モデルに基づくことがある。第３の信号は複数の制御信号を含むことがあり、複数の制御信号の各々は、複数のモータの少なくとも１つに対応する。いくつかの実施形態では、複数のモータは、圧電モータ、圧電アクチュエータ、又は超音波圧電モータの少なくとも１つを含むことがある。
[0008] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムは、複数の制御信号に基づいて埋め込み制御信号を形成するように構成された第１のコンポーネントと、埋め込み制御信号から複数の制御信号の少なくとも１つを抽出するように構成された第２のコンポーネントとを更に含むことがある。荷電粒子ビームシステムの位置センシングシステムは、レーザ干渉計と高さセンサとの組み合わせを使用してステージの側方及び垂直変位を決定するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、レーザ干渉計は、ステージの側方変位を決定するように構成されることがあり、高さセンサは、ステージの垂直変位を決定するように構成されることがある。
[0009] 本開示の別の態様では、荷電粒子ビームシステムが開示される。荷電粒子システムは、サンプルを保持するように構成され、少なくともＺ軸に移動可能である、ステージを含むことがある。荷電粒子ビームシステムは、ステージの垂直変位を決定するように構成された位置センシングシステムと、サンプルに入射する荷電粒子ビームがＺ軸にどのように集束されるかに影響を及ぼす、電圧信号をステージに印加するように構成されたコントローラとを更に含むことがある。ステージの垂直変位は、Ｚ軸におけるステージの現在位置と目標位置との差に相当することがあり、垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、サンプル上での一次荷電粒子ビームの走査中に変化することがある。コントローラは更に、サンプル上での一次荷電粒子ビームの走査中に電圧信号を動的に調整するように構成されることがある。
[0010] 本開示の別の態様では、荷電粒子ビームシステム内のステージ上に配置されたサンプルを照射するための方法が開示される。方法は、荷電粒子源から一次荷電粒子ビームを生成することと、ステージであって、ステージはＸ－Ｙ及びＺ軸の少なくとも一方に移動可能である、ステージの側方変位を決定することと、ステージの側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、サンプルに入射する一次荷電粒子ビームを偏向させることと、ステージの垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、ステージに第２の信号を印加して、サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整することとを含むことがある。側方変位は、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方におけるステージの現在位置とステージの目標位置との差に相当することがある。ステージの垂直変位は、Ｚ軸におけるステージの現在位置と目標位置との差に相当することがあり、垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、サンプル上での一次荷電粒子ビームの走査中に変化することがある。コントローラは更に、サンプル上での一次荷電粒子ビームの走査中に第１の信号又は第２の信号の少なくとも一方を動的に調整するように構成されることがある。第１の信号は、一次荷電粒子ビームがＸ－Ｙ軸の少なくとも一方にどのように偏向されるかに影響を及ぼす電気信号を含むことがあり、電気信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含むことがある。第２の信号は、サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームがＺ軸にどのように集束されるかに影響を及ぼす、ステージに印加される電圧信号を含むことがある。電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含むことがある。
[0011] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム内のステージ上に配置されたサンプルを照射するための方法は、ステージ動作コントローラに第３の信号を印加することを更に含むことがあり、ステージ動作コントローラは、第３の信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む。方法は、ステージが一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、複数のモータの各々が、ステージのレベリングを調整するように個別に制御されることを更に含むことがある。いくつかの実施形態では、ステージのレベリングを調整することは、ステージの作動出力の幾何モデルに基づくことがある。第３の信号は複数の制御信号を含むことがあり、複数の制御信号の各々は、複数のモータの少なくとも１つに対応する。いくつかの実施形態では、複数のモータは、圧電モータ、圧電アクチュエータ、又は超音波圧電モータの少なくとも１つを含むことがある。
[0012] いくつかの実施形態では、第３の信号を印加することは、複数の制御信号を埋め込んで、制御モジュールの第１のコンポーネントにより埋め込み制御信号を形成することと、制御モジュールの第２のコンポーネントにより埋め込み制御信号から複数の制御信号の少なくとも１つを抽出することとを含むことがある。荷電粒子ビームシステムの位置センシングシステムは、レーザ干渉計と高さセンサとの組み合わせを使用してステージの側方及び垂直変位を決定するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、レーザ干渉計は、ステージの側方変位を決定するように構成されることがあり、高さセンサは、ステージの垂直変位を決定するように構成されることがある。
[0013] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビームシステム内のステージ上に配置されたサンプルを照射するための方法は、荷電粒子源から一次荷電粒子ビームを生成することと、ステージであって、ステージはＺ軸に移動可能である、ステージの垂直変位を決定することと、ステージの垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、ステージに電圧信号を印加して、サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整することとを含むことがある。方法は、ステージであって、ステージはＸ－Ｙ軸の少なくとも一方に移動可能である、ステージの側方変位を決定することと、側方変位を少なくとも部分的に補償するために、ビーム偏向信号を印加して、サンプルに入射する集束された荷電粒子ビームを偏向させることとを更に含むことがある。
[0014] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム内のステージ上に配置されたサンプルを照射するための方法は更に、サンプル上での一次荷電粒子ビームの走査中に電圧信号又はビーム偏向信号の少なくとも一方を動的に調整することを更に含むことがある。いくつかの実施形態では、方法は、ステージ動作コントローラに制御信号を印加することを更に含むことがあり、ステージ動作コントローラは、制御信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む。複数のモータの各々は、ステージが一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、ステージのレベリングを調整するように個別に制御されることがある。
[0015] いくつかの実施形態では、制御信号を印加することは、複数の制御信号を埋め込んで、制御モジュールの第１のコンポーネントにより埋め込み制御信号を形成することと、制御モジュールの第２のコンポーネントにより埋め込み制御信号から複数の制御信号の少なくとも１つを抽出することとを含むことがある。
[0016] 本開示の更に別の態様では、方法を荷電粒子ビーム装置に実施させるように荷電粒子ビーム装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。方法は、ステージであって、ステージはＸ－Ｙ軸の少なくとも一方に移動可能である、ステージの側方変位を決定することと、側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、サンプルに入射する一次荷電粒子ビームを偏向させるように、コントローラに命令することとを含むことがある。装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令は、ステージが一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、ステージのレベリングを調整するように構成されたステージ動作コントローラに第３の信号を印加することを装置に更に実施させることがある。
[0017] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる方法が開示される。方法は、荷電粒子ビームを荷電粒子ビームシステムのステージ上に配置されたサンプルに照射することと、荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整することと、サンプルに関連する電磁界を操作して、第２のコンポーネントであって、第２のコンポーネントは荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する、第２のコンポーネントを使用してサンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成することとを含むことがある。第１の焦点の場所を調整することは、Ｚ軸におけるステージの位置を調整することを含むことがあり、Ｚ軸におけるステージの位置を調整することは、高さセンサを使用して、Ｚ軸におけるサンプルの位置を決定することと、ステージ動作コントローラを使用して、サンプルの決定された位置に基づいてＺ軸におけるステージの位置を調整することとを含むことがある。荷電粒子システムの第１のコンポーネントは、サンプルを基準として荷電粒子ビームの焦点深度を調整するように構成されることがある。第１のコンポーネントは、荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの上流側に位置することがある。第１のコンポーネントは、荷電粒子源、荷電粒子源のアノード、又は集光レンズを含むことがあり、第１のコンポーネント及び第２のコンポーネントは異なることがある。電磁界を操作することは、荷電粒子システムの第２のコンポーネントに印加される電気信号を調整することを含むことがある。荷電粒子システムの第２のコンポーネントは、対物レンズの制御電極、サンプル、又はステージの１つ又は複数を含むことがある。電磁界を操作することは、対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントを調整すること、又はステージに印加される電気信号の第２のコンポーネントを調整することを含むことがある。電気信号の第２のコンポーネントを調整することにより、サンプル上への荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整されることがある。電気信号を調整することは、対物レンズの制御電極への電気信号の第１のコンポーネントを調整することと、ステージへの電気信号の第２のコンポーネントを調整することとを含むことがある。制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントを調整することにより、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点が粗調整されることがあり、ステージへの電気信号の第２のコンポーネントを調整することにより、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点が微調整されることがある。電気信号の第１のコンポーネントは、荷電粒子ビームの加速電圧及びランディングエネルギーに基づいて決定されることがある。電磁界を操作することは、荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された磁界を調整することを含むことがある。荷電粒子ビームの特性は、荷電粒子ビームの経路、方向、速度、又は加速度の少なくとも１つを含むことがある。
[0018] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲であることがある。電気信号の第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の電圧信号を含むことがあり、電気信号の第２のコンポーネントは、－１５０Ｖ～＋１５０Ｖの範囲の電圧信号を含むことがある。
[0019] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる方法が開示される。方法は、荷電粒子ビームをステージ上に配置されたサンプルに照射することと、荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整することと、対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントを調整することにより、サンプルに関連する電磁界を操作して、サンプル上の荷電粒子ビームの第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成することとを含むことがある。
[0020] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビームシステムが開示される。荷電粒子ビームシステムは、サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ軸又はＺ軸の少なくとも一方に沿って移動可能なステージと、回路を有するコントローラとを含むことがある。コントローラは、荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整し、且つ第２のコンポーネントであって、第２のコンポーネントは荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する、第２のコンポーネントを使用して、サンプルに関連する電磁界を操作して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成するように構成されることがある。第１の焦点の場所の調整は、Ｚ軸におけるステージの位置の調整を含むことがある。システムは、Ｚ軸におけるサンプルの位置を決定するように構成された位置センシングシステムを更に含むことがある。位置センシングシステムは、レーザダイオードセンサアセンブリを含む高さセンサを含むことがある。コントローラは、位置センシングシステムにより決定されたサンプルの位置に基づいてＺ軸におけるステージの位置を調整するように構成されることがある。高さセンサは、Ｚ軸におけるサンプルの位置を決定するように構成することがあり、コントローラは、Ｚ軸におけるステージの位置を調整して荷電粒子ビームの第１の焦点をサンプル上に形成するように構成されることがある。第１のコンポーネントは、サンプルを基準として荷電粒子ビームの焦点深度を調整するように構成されることがあり、荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの上流側に位置することがある。第１のコンポーネントは、荷電粒子源、荷電粒子源のアノード、又は集光レンズを含むことがあり、荷電粒子システムの第１のコンポーネント及び第２のコンポーネントは異なることがある。電磁界の操作は、荷電粒子システムの第２のコンポーネントに印加される電気信号の調整を含むことがある。荷電粒子システムの第２のコンポーネントは、対物レンズの制御電極、サンプル、又はステージの１つ又は複数を含むことがある。第２のコンポーネントに印加される電気信号の調整により、サンプル上への荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整されることがある。電気信号の調整は、対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントの調整と、ステージに印加される電気信号の第２のコンポーネントの調整とを含むことがある。コントローラは更に、荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された磁界を調整することにより電磁界を操作するように構成されることがある。荷電粒子ビームの特性は、荷電粒子ビームの経路、方向、速度、又は加速度の少なくとも１つを含むことがある。制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントの調整により、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点が粗調整されることがあり、ステージへの電気信号の第２のコンポーネントを調整することにより、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点が微調整されることがある。電気信号の第１のコンポーネントは、荷電粒子ビームの加速電圧及びランディングエネルギーに基づいて決定されることがある。
[0021] いくつかの実施形態では、電気信号の第１のコンポーネントは、荷電粒子ビームの加速電圧及びランディングエネルギーに基づいて決定されることがある。電気信号の第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の電圧信号を含むことがあり、電気信号の第２のコンポーネントは、－１５０Ｖ～＋１５０Ｖの範囲の電圧信号を含むことがある。荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である。
[0022] 本開示の更に別の態様では、方法を装置に実施させるように装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。方法は、荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整することと、第２のコンポーネントであって、第２のコンポーネントは荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する、第２のコンポーネントを使用して、サンプルに関連する電磁界を操作して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成することとを含むことがある。装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令は、高さセンサを使用して、Ｚ軸におけるサンプルの位置を決定することと、荷電粒子ビームの第１の焦点をサンプル上に形成するために、ステージ動作コントローラを使用して、サンプルの決定された位置に基づいてＺ軸におけるステージの位置を調整することとを装置に更に実施させることがある。装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令は、電気信号の第１のコンポーネントを調整して、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点を粗調整することと、ステージへの電気信号の第２のコンポーネントを調整して、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点を微調整することとにより、サンプルに関連する電磁界を操作することを装置に更に実施させることがある。
[0023] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビーム装置内のサンプルの３Ｄ画像を生成する方法が開示される。方法は、荷電粒子ビームをステージ上に配置されたサンプルに照射することと、サンプルに関連する電磁界を操作して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの焦点を調整することと、電磁界の操作に基づいて、荷電粒子ビームの一次光軸に実質的に垂直な複数の焦点面を形成することと、複数の画像フレームであって、複数の画像フレームのうちの１つの画像フレームは複数の焦点面のうちの対応する焦点面に関連付けられる、複数の画像フレームをサンプルの複数の焦点面から生成することと、複数の画像フレーム及び対応する焦点面情報からサンプルの３Ｄ画像を生成することとを含むことがある。電磁界を操作することは、対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントを調整すること、又はステージに印加される電気信号の第２のコンポーネントを調整することを含むことがある。
[0024] いくつかの実施形態では、電気信号の第２のコンポーネントを調整することにより、サンプル上への荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整されることがある。ランディングエネルギーを調整することは、電気信号の第１のコンポーネントを調整して、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点を粗調整することと、ステージへの電気信号の第２のコンポーネントを調整して、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点を微調整することとを含むことがある。電気信号の第１のコンポーネントは、荷電粒子ビームの加速電圧及びランディングエネルギーに基づいて決定されることがある。電気信号の第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の電圧信号を含むことがあり、電気信号の第２のコンポーネントは、－１５０Ｖ～＋１５０Ｖの範囲の電圧信号を含むことがある。荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である。
[0025] 方法は、サンプルの上面と一致する複数の焦点面のうちの第１の焦点面と、第１の焦点面から下方にある距離だけ離れた、複数の焦点面のうちの第２の焦点面とを形成することを更に含むことがある。第１の焦点面と第２の焦点面との間の距離は、撮像されるフィーチャ又はサンプルの材料に基づいて動的に調整されることがある。方法は、サンプルの複数の焦点面の各焦点面において複数の画像フレームを生成することを含むことがある。３Ｄ画像を生成することは、再構成アルゴリズムを使用して複数の画像フレームを再構成することを含むことがある。
[0026] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビームシステムが開示される。荷電粒子ビームシステムは、サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一方に沿って移動可能なステージと、回路を有するコントローラとを含むことがある。コントローラは、サンプルに関連する電磁界を操作して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの焦点を調整し、電磁界の操作に基づいて、荷電粒子ビームの一次光軸に実質的に垂直な複数の焦点面を形成し、複数の画像フレームであって、複数の画像フレームのうちの１つの画像フレームは複数の焦点面のうちの対応する焦点面に関連付けられる、複数の画像フレームを複数の焦点面から生成し、且つ複数の画像フレーム及び対応する焦点面情報からサンプルの３Ｄ画像を生成するように構成されることがある。
[0027] 電磁界の操作は、対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントの調整又はステージに印加される電気信号の第２のコンポーネントの調整を含むことがある。電気信号の第２のコンポーネントの調整は、サンプル上への荷電粒子ビームのランディングエネルギーの調整を含むことがある。ランディングエネルギーの調整は、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点を粗調整するために電気信号の第１のコンポーネントを印加することと、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの第１の焦点を微調整するためにステージに電気信号の第２のコンポーネントを印加することとを含むことがある。電圧信号の第１のコンポーネントは、荷電粒子ビームの加速電圧及びランディングエネルギーに基づいて決定されることがある。電圧信号の第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の電圧信号を含むことがあり、電圧信号の第２のコンポーネントは、－１５０Ｖ～＋１５０Ｖの範囲の電圧信号を含むことがある。荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である。
[0028] いくつかの実施形態では、複数の焦点面は、サンプルの上面と一致する第１の焦点面と、第１の焦点面から下方にある距離だけ離れて形成された第２の焦点面とを含む。第１の焦点面と第２の焦点面との間の距離は、撮像されるフィーチャ又はサンプルの材料に基づいて動的に調整される。コントローラは、サンプルの複数の焦点面の各焦点面において複数の画像フレームを生成し、再構成アルゴリズムを使用して複数の画像フレームを再構成することによりサンプルの３Ｄ画像を生成するように構成されることがある。
[0029] 本開示の更に別の態様では、方法を装置に実施させるように装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。方法は、荷電粒子ビームをステージ上に配置されたサンプルに照射することと、サンプルに関連する電磁界を操作して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの焦点を調整することと、電磁界の操作に基づいて、荷電粒子ビームの一次光軸に実質的に垂直な複数の焦点面を形成することと、複数の画像フレームであって、複数の画像フレームのうちの１つの画像フレームは複数の焦点面のうちの対応する焦点面に関連付けられる、複数の画像フレームをサンプルの複数の焦点面から生成することと、複数の画像フレーム及び対応する焦点面情報からサンプルの３Ｄ画像を生成することとを含むことがある。
[0030] いくつかの実施形態では、装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令は、サンプルの上面と一致する複数の焦点面のうちの第１の焦点面を形成することと、第１の焦点面から下方に所定の距離だけ離れた、複数の焦点面のうちの第２の焦点面を形成することとを装置に更に実施させることがある。
[0031] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビーム装置の振動を決定する方法が開示される。方法は、荷電粒子ビームをサンプルに向けて誘導するように構成された電気光学コンポーネントの第１の振動を検出することと、サンプルを保持するように構成された電気機械コンポーネントの第２の振動を検出することと、荷電粒子ビーム装置の決定された振動に基づいて第１の振動及び第２の振動を補償するための振動補償信号を、電気光学コンポーネントに、印加することとを含むことがある。方法は、１つ又は複数の軸を基準としてサンプルの位置を調整することであって、サンプルの位置を調整することにより、電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動が生じる、調整することを更に含むことがある。第１の振動を検出することは、第１のセンサを用いて１つ又は複数の軸を中心とする電気光学コンポーネントの振動を検出することを含むことがあり、第１のセンサは、電気光学コンポーネントに機械的に結合された加速度センサを含む。
[0032] 加速度センサは、圧電センサ、容量性加速度計、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計、又は圧電抵抗加速度計を含むことがあり、第１のセンサは、検出された第１の振動の周波数に基づいて電圧信号を生成するように構成される。第２の振動を検出することは、第２のセンサを用いて並進及び回転軸における電気機械コンポーネントの振動を検出することを含むことがあり、第２のセンサは、検出された第２の振動の周波数に基づいて変位信号を生成するように構成された複数の位置センサを含む。複数の位置センサのうちの第１の位置センサは、並進軸における電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成されることがあり、複数の位置センサのうちの第２の位置センサは、回転軸における電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成されることがある。方法は、第１のコントローラにより、電圧信号及び変位信号を受信することと、第１のコントローラを使用して、受信された電圧信号及び変位信号に基づいて振動補償信号を決定することとを更に含むことがある。振動補償信号を決定することは、第１の振動及び第２の振動に関連する情報に基づいて複数の振動モードを特定することと、特定された複数の振動モードに基づいて電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動を推定することと、電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの推定された振動に基づいて複数の軸における振動を決定することと、複数の軸における決定された振動に基づいて振動補償信号を決定することとを含むことがある。振動補償信号は、第１の振動及び第２の振動の測定時間を基準とした将来時間についての予測される振動の推定に基づいて振動を補償するために決定されることがある。
[0033] 複数の振動モードを特定することは、電圧信号を対応する距離信号に変換することを含むことがある。複数の振動モードを特定することは、電気機械コンポーネントの第２の振動と電気機械コンポーネントのハウジングの振動とを切り離すことを更に含むことがある。電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動を推定することは、シミュレーションモデルを使用することを含むことがあり、シミュレーションモデルは、３次元有限要素解析モデル（３Ｄ－ＦＥＭ）、有限差分解析モデル（ＦＤＭ）、又は数理解析モデルを含むことがある。方法は、第２のコントローラにより、決定された振動補償信号を受信することを更に含むことがある。方法は、第２のコントローラにより、ビーム走査信号を受信することと、受信されたビーム走査信号と受信された振動補償信号とに基づいて修正されたビーム走査信号を、第２のコントローラにより、生成することとを更に含むことがある。方法は、修正されたビーム走査信号に基づいて、信号検出器により、ビーム偏向信号を生成することを更に含むことがあり、ビーム偏向信号は、電気光学コンポーネントに印加され、サンプルに入射する荷電粒子ビームの特性を調整するために使用される。ビーム偏向信号は、電気光学コンポーネントに関連するビーム偏向コントローラに印加されることがあり、荷電粒子ビームの特性は、ビーム走査速度、ビーム走査周波数、ビーム走査持続時間、又はビーム走査範囲を含む。複数の位置センサは、電気機械コンポーネントのハウジングの表面に配置されることがあり、電気光学コンポーネントは荷電粒子コラムを含むことがあり、電気機械コンポーネントは、サンプルを保持するように構成され、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の１つ又は複数に移動可能である、ステージを含む。
[0034] この本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビームシステムが開示される。荷電粒子ビームシステムは、荷電粒子ビームシステムの電気光学コンポーネントの第１の振動を検出するように構成された第１のセンサと、荷電粒子ビームシステムの電気機械コンポーネントの第２の振動を検出するように構成された第２のセンサと、電気光学コンポーネントに印加された検出された第１の振動及び第２の振動に基づいて振動補償信号を生成するための回路を含む第１のコントローラとを含むことがある。電気光学コンポーネントは、荷電粒子コラムを含むことがあり、荷電粒子ビームをサンプルに向けて誘導するように構成される。電気機械コンポーネントは、サンプルを保持するように構成され、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の１つ又は複数に移動可能である、ステージを含むことがある。サンプルの位置の調整により、電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動が生じることがある。
[0035] システムは、荷電粒子ビーム装置の電気機械コンポーネントを収容するように構成されたハウジングを更に含むことがある。電気機械コンポーネントは、ステージを移動させることによりハウジングの振動が生じるように、ハウジングに機械的に結合されることがある。電気光学コンポーネントは、ハウジングの振動により電気光学コンポーネントの第１の振動が生じるように、ハウジングに機械的に結合されることがある。第１のセンサは更に、１つ又は複数の軸を中心とする電気光学コンポーネントの第１の振動を検出するように構成されることがある。第１のセンサは、電気光学コンポーネントに機械的に結合された加速度センサを含む。加速度センサは、圧電センサ、容量性加速度計、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計、又は圧電抵抗加速度計を含むことがある。第１のセンサは、検出された第１の振動の周波数に基づいて電圧信号を生成するように構成されることがある。第２のセンサは、並進及び回転軸における電気機械コンポーネントの第２の振動を検出するように構成されることがある。第２のセンサは、検出された第２の振動の周波数に基づいて変位信号を生成するように構成された複数の位置センサを含むことがある。複数の位置センサのうちの第１の位置センサは、並進軸における電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成されることがあり、複数の位置センサのうちの第２の位置センサは、回転軸における電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成されることがあり、第１の位置センサ及び第２の位置センサは、電気機械コンポーネントのハウジングの表面に配置されることがある。第１のコントローラは更に、電圧信号及び変位信号を受信して、電圧信号及び変位信号に基づいて振動補償信号を決定するように構成されることがあり、第１のコントローラは、第１の振動及び第２の振動に関連する情報に基づいて複数の振動モードを特定し、特定された複数の振動モードに基づいて電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動を推定し、電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの推定された振動に基づいて複数の軸における振動を決定し、且つ複数の軸における決定された振動に基づいて振動補償信号を決定するための回路を含む。
[0036] 複数の振動モードの特定は、対応する距離信号への電圧信号の変換を含むことがある。複数の振動モードの特定は、電気機械コンポーネントの第２の振動と電気機械コンポーネントのハウジングの振動との切り離しを更に含むことがある。電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動の推定は、シミュレーションモデルの使用を含むことがあり、シミュレーションモデルは、３次元有限要素解析モデル（３Ｄ－ＦＥＭ）、有限差分解析モデル（ＦＤＭ）、又は数理解析モデルを含むことがある。システムは、決定された振動補償信号を受信するための回路を含む第２のコントローラを更に含むことがある。第２のコントローラは、ビーム走査信号を受信して、受信されたビーム走査信号及び振動補償信号に基づいて修正されたビーム走査信号を生成するための回路を含むことがある。システムは、修正されたビーム走査信号に基づいてビーム偏向信号を生成するように構成された信号ジェネレータを更に含むことがある。ビーム偏向信号は、電気光学コンポーネントに印加されることがあり、サンプルに入射する荷電粒子ビームの特性を調整するように構成されることがある。ビーム偏向信号は、電気光学コンポーネントに関連するビーム偏向コントローラに印加されることがある。荷電粒子ビームの特性は、ビーム走査速度、ビーム走査周波数、ビーム走査持続時間、又はビーム走査範囲を含むことがある。振動補償信号は、第１の振動及び第２の振動の測定時間を基準とした将来時間についての予測される振動の推定に基づいて振動を補償するために決定されることがある。
[0037] 本開示の更に別の態様では、荷電粒子ビーム装置の振動を決定する方法を装置に実施させるように装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。方法は、荷電粒子ビームをサンプルに向けて誘導するように構成された電気光学コンポーネントの第１の振動を検出することと、サンプルを保持するように構成された電気機械コンポーネントの第２の振動を検出することと、荷電粒子ビーム装置の決定された振動に基づいて第１の振動及び第２の振動を補償するための振動補償信号を、電気光学コンポーネントに、印加することとを含むことがある。
[0038] 装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令は、１つ又は複数の軸を基準としてサンプルの位置を調整することであって、サンプルの位置を調整することにより、電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動が生じる、調整することを装置に更に実施させることがある。装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令は、電圧信号及び変位信号に基づいて振動補償信号を決定することを装置に更に実施させることがある。振動補償信号を決定することは、第１の振動及び第２の振動に関連する情報に基づいて複数の振動モードを特定することと、特定された複数の振動モードに基づいて電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動を推定することと、電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの推定された振動に基づいて複数の軸における振動を決定することと、複数の軸における決定された振動に基づいて振動補償信号を決定することとを含むことがある。装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令は、コントローラにより、ビーム走査信号を受信することと、受信されたビーム走査信号と振動補償信号とに基づいて修正されたビーム走査信号を生成することと、ビーム偏向信号であって、ビーム偏向信号は、電気光学コンポーネントに印加され、サンプルに入射する荷電粒子ビームの特性を調整するように構成される、ビーム偏向信号を、修正されたビーム走査信号に基づいて、信号ジェネレータにより生成することと、電気光学コンポーネントに関連するビーム偏向コントローラにビーム偏向信号を印加することとを装置に更に実施させることがある。
[0039]本開示の実施形態と一致する、例示的な電子ビーム検査（ＥＢＩ）システムを図示する概略図である。 [0040]本開示の実施形態と一致する、例示的な撮像システムを図示する概略図である。 [0041]本開示の実施形態と一致する、例示的な荷電粒子ビームシステムの概略図である。 [0042]本開示の実施形態と一致する、例示的な荷電粒子ビームシステムの概略図である。 [0043]本開示の実施形態と一致する、サンプルを照射する例示的な方法を示すフローチャートである。 [0044]本開示の実施形態と一致する、サンプルを照射する例示的な方法を示すフローチャートである。 [0045]本開示の実施形態と一致する、サンプルを照射する例示的な方法を示すフローチャートである。 [0046]本開示の実施形態と一致する、例示的な荷電粒子ビームシステムの概略図である。 [0047]本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる例示的な方法を示すフローチャートである。 [0048]本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる例示的な方法を示すフローチャートである。 [0049]本開示の実施形態と一致する、電子ビーム検査ツールを含む荷電粒子ビームシステムの例示的な構成を図示する概略図である。 [0050]本開示の実施形態と一致する、サンプル上のフィーチャの画像フレーム及び対応する焦点面を図示する。 [0050]本開示の実施形態と一致する、サンプル上のフィーチャの画像フレーム及び対応する焦点面を図示する。 [0050]本開示の実施形態と一致する、サンプル上のフィーチャの画像フレーム及び対応する焦点面を図示する。 [0050]本開示の実施形態と一致する、サンプル上のフィーチャの画像フレーム及び対応する焦点面を図示する。 [0050]本開示の実施形態と一致する、サンプル上のフィーチャの画像フレーム及び対応する焦点面を図示する。 [0050]本開示の実施形態と一致する、サンプル上のフィーチャの画像フレーム及び対応する焦点面を図示する。 [0051]本開示の実施形態と一致する、多数の焦点面においてキャプチャされた画像フレームから再構成された３Ｄ画像を生成するプロセスステップの概略図である。 [0052]本開示の実施形態と一致する、図８の荷電粒子ビームシステム内のサンプルの３Ｄ画像を生成する例示的な方法を示すフローチャートである。 [0053]本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステム内のサンプルステージの並進及び回転軸を図示する概略図である。 [0054]本開示の実施形態と一致する、電子ビーム検査ツールを含む荷電粒子ビームシステムの例示的な構成を図示する概略図である。 [0055]本開示の実施形態と一致する、振動推定及び補償信号を決定する例示的なアルゴリズムのステップを図示する概略図である。 [0056]本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームを図１５の荷電粒子ビームシステム内のサンプル上に集束させる例示的な方法を示すフローチャートである。
[0057] ここで例示的な実施形態について詳細に言及し、実施形態の例を添付の図面に図示する。以下の説明では、別段の表示がない限り、異なる図面中の同一の番号が同一又は同様の要素を表す添付の図面を参照する。例示的な実施形態の以下の説明に記載された実施態様は、本開示と一致する全ての実施態様を表すわけではない。むしろ、それらの実施態様は、添付の特許請求の範囲に列挙される、主題に関連する態様と一致する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、電子ビームを利用する文脈で説明されているが、本開示は、そのように限定されるものではない。他の種類の荷電粒子ビームが同様に適用されることがある。更に、光学撮像、光検出、ｘ線検出などの、他の撮像システムが使用されることがある。
[0058] デバイスの物理的サイズの小型化と同時に、ＩＣチップ上のトランジスタ、キャパシタ、ダイオードなどの回路コンポーネントの実装密度を大幅に増加させることにより、電子デバイスの向上した演算能力を達成することができる。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、２０億個を超えるトランジスタを含むことがあり、各トランジスタのサイズは、人間の髪の毛の１／１０００よりも小さい。当然のことながら、半導体ＩＣの製造は、数百にのぼる個別ステップを含む、複雑なプロセスである。たった１つのステップでのエラーが、最終製品の機能に大きな影響を及ぼす可能性がある。たった１つの「キラー欠陥」がデバイス障害の原因となる可能性がある。製造プロセスの目標は、プロセスの全体的歩留まりを向上させることである。例えば、７５％の歩留まりを得るための５０ステップのプロセスの場合、各個別のステップは９９．４％よりも高い歩留まりを有しなければならず、個別ステップの歩留まりが９５％の場合、プロセス全体の歩留まりは７％まで低下する。
[0059] ジオメトリが縮小してＩＣチップ産業が３次元（３Ｄ）アーキテクチャ（ＮＡＮＤゲート、フィン電界効果トランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）、高機能のダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）に移行するにつれて、欠陥を発見することが各下位ノードにおいてより困難且つ高価になっている。ＩＣチップ製造設備では高いプロセス歩留まりが望ましいが、１時間当たりのウェーハ処理枚数として定義される、高いウェーハスループットを維持することも不可欠である。高いプロセス歩留まり及び高いウェーハスループットは、特に欠陥がデバイスの全体的性能及びプロセス歩留まりに影響を及ぼす場合に、欠陥の存在により影響を受ける可能性がある。したがって、高スループットを維持しながら、ミクロ及びナノサイズの欠陥を検出及び特定することが、高歩留まり及び低コストのために不可欠である。欠陥の検出及び特定に加えて、ＳＥＭ検査ツールはまた、ウェーハ上の微細構造の元素分析と組み合わせて高解像度画像を提供することにより欠陥源を特定するために使用される可能性がある。
[0060] 高分解能ＳＥＭ撮像による定期的なインライン検査のために欠陥を特定するか又は撮像するかにかかわらず、特に検査フィーチャ又は欠陥の寸法が数十ナノメートル以下である場合に、精密なステージ動作制御が極めて重要であることが理解されるべきである。高スループットで高分解能の検査環境では、測定誤差の原因となる可能性があり、例えば、計器の保守、センサの較正、試料の傾斜、製造公差、機械加工誤差などの、検査ツールの撮像及び欠陥検出能力に影響を及ぼす可能性がある様々な要因が存在することがある。実際には、超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路の製造では、指定された公差限度内での様々な層の精密なオーバーレイが必要となり、よって、サンプルステージのアライメント及び精密な位置決めが極めて重要である。場合により、最新の集積回路を製造するのに必要な全体的なオーバーレイ公差は、４０ｎｍ未満であることがある。例えば、そのような公差に合わせて２００ｍｍのウェーハを位置合わせすることは、５０ｋｍの氷山を１ｃｍの精度でドッキングさせることに等しいことがある。
[0061] 場合により、ステージは、６つの異なる動作軸、すなわち３つの並進軸及び３つの回転軸に移動させることができ、６つの軸の各々における動作誤差の可能性をもたらす。ステージの線形移動により生じる、Ｘ及びＹ軸におけるピッチ効果は、測定軸の平面とステージの動作軸とのオフセットに起因する、アッベ誤差を生じさせることがある。追加的に、ステージの既存の大域的及び局所的なＺレベリング技術は、１つには縮小したジオメトリのため、また全体的な検査スループットへの影響のため、十分でも又は実現可能でもないことがある。本開示において提案された高精度３次元ステージ制御システムのいくつかの実施形態は、高制御帯域幅信号とＺレベリングのための個別に制御可能な圧電アクチュエータとを使用することにより、ステージ位置決め及び動作制御の正確さを大幅に改善することがある。
[0062] 荷電粒子ビーム（例えば電子ビーム）を集束させ、これにより撮像分解能を改善するいくつかの方法のうちの１つは、圧電変換器によりステージの高さを調整するなどの、光学機械手段を使用することによるものである。しかしながら、光学機械技術を用いた集束能力は、例えば、精密な動作制御の制約と関連する誤差とに起因して、又はリアルタイムの３Ｄ撮像を可能するのに若しくは目標スループットを達成するのに十分な速度でステージを移動させる必要性に起因して、ナノファブリケーション及びナノファブリケーションで作製されたデバイスの検査でのいくつかの用途には不適切であることがある。誤差の原因の例としては、限定されるものではないが、振動、温度勾配、誤較正などが挙げられる。それゆえ、そのような問題に対処しながらシステムが電子ビームの焦点を更に微調整することを可能にすることにより、既存の集束能力を高めることが望ましいことがある。
[0063] ＩＣチップ上のデバイスの密度が増加するにつれて、デバイスアーキテクチャは、上下方向に積層されたコンポーネントと高度なフィーチャのための多数の層とを含む。そのようなデバイスの検査は、有用な情報を抽出しながらフィーチャの上面、底面、及び中間層が同時に撮像され得るように、より大きな焦点深度を必要とすることがある。例えば、金属コンタクトホールのクリティカルディメンジョンを測定すること、又は埋没した欠陥粒子を検出することは、中でもとりわけ、欠陥を分析して、正確な撮像及び測定から得られた情報に基づいてプロセス条件を開発するのに有用であることがある。既存の技術を使用して、例えば、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュデバイスなどの積層された構造を検査することにより、限られた情報又は不正確な情報が提供されることがあり、これらの情報は両方とも、製造されるデバイスのスループット及び品質に悪影響を及ぼすことがある。それゆえ、リアルタイムの３Ｄ撮像能力を有する既存の検査ツールを使用可能にし、これにより、電磁界を変化させ、その後、荷電粒子ビームの焦点深度を変化させるように、ステージ又はレンズに関連する電圧を調整することなどで、高撮像分解能を維持しながら撮像範囲を広げることが望ましいことがある。
[0064] 単一ビーム及びマルチビーム検査システムでの高スループットのウェーハ検査は、高精度且つ高速で、サンプルを、例えば数ナノメートル程度の、非常に短い距離だけ移動させる能力により容易にされることがある。いくつかの用途では、ステージ又はＳＥＭコラムの移動に関連する振動により、中でもとりわけ、画像分解能又は検査スループットが制限されることがある。既存のシステムは、補償方法などの、振動誘起誤差を補償する振動補償方法を用いることがあり、振動の不適切な検出、不正確な補償、測定遅延、振動をリアルタイムで正確に補正できないことなどに起因して、十分に正確でないことがある。
[0065] 従来の荷電粒子ビーム検査システムでは、位置センシングシステムは、ステージの振動を決定するために又はサンプルを軸に沿って位置決めするために使用される。位置センサは、ステージの振動がチャンバに伝達され得るようにステージに機械的に結合されるチャンバの壁に配置される。位置センサは、チャンバを基準としてステージの振動を正確に決定し得る一方で、チャンバ、位置センサ、又はチャンバに関連するビームコラムの振動は、検出されない若しくは不十分な精度で検出されることがあり、又は振動源は識別できないことがある。加えて、使用される位置センサは、並進又は回転軸における振動モードを検出しないことがあり、過少補償又は過剰補償される振動補償信号をもたらす。それゆえ、画像分解能の損失を最小限に抑えるために、振動誘起誤差を正確に検出し、特定し、分離し、且つ補償することが望ましいことがある。例えば、振動を検出してｚ次元における振動のコンポーネントを分離することが望ましいことがある。検出されたｚ振動コンポーネントを分析することができ、振動が感知されたときと比較して将来の時点でのｚ振動を予測することができる。ステージ又はレンズに関連する電圧は、予測された振動を振動が予測された時点で補償して、改善された正確な画像をもたらすために、電磁界を変化させ、次いで、荷電粒子ビームの焦点深度を変化させるように調整することができる。
[0066] 本発明の一態様では、荷電粒子ビームシステムは、サンプルステージ（図２のステージ２０１など）上に配置されたウェーハ（図２のウェーハ２０３）を観察するために使用されることがある。位置センシングシステム（図３の高さセンサ３４０及びレーザ干渉計３５０を含む）は、ステージの側方及び垂直変位を決定することがある。側方変位の決定に応答して、ビーム制御モジュール（図３のビーム制御モジュール３６５など）は、ビーム偏向器（図３の偏向器アレイ３２０など）に第１の高制御帯域幅信号を印加して、ウェーハに入射する一次荷電粒子ビームを荷電粒子ビームに実質的に垂直な平面に沿って偏向させることがある。そして、垂直変位の決定に応答して、ビーム制御モジュールは、ステージに第２の高制御帯域幅信号を印加して、偏向された荷電粒子ビームの焦点を荷電粒子ビームに実質的に平行な平面に沿って調整することがある。荷電粒子ビームシステムは、ステージ動作コントローラ（図３のｚ軸動作コントローラ３７２＿１、３７２＿２、及び３７２＿３を含む）に第３の信号を印加するためのステージ制御モジュール（図３のステージ制御モジュール３６２など）を更に含むことがある。ｚ軸動作コントローラの各々は、ステージが一次荷電粒子ビーム３１４の光軸に実質的に垂直になるように、ステージのＺレベリングを調整するように個別に制御されることがある。
[0067] 本開示の別の態様では、荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる方法が開示される。方法は、荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの上流側に位置する第１のコンポーネント（例えば、荷電粒子源のアノード）を使用して、サンプルを基準として荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整することを含むことがある。第１の焦点の場所はまた、Ｚ軸におけるステージの位置を調整することにより調整されることがある。方法は、サンプルの電磁界又はサンプルに関連する電磁界を調整することにより第１の焦点を調整して第２の焦点を形成することを更に含むことがある。電磁界は、荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する第２のコンポーネント（例えば、対物レンズの制御電極、ステージ、又はウェーハ）を使用して調整されることがある。第２のコンポーネントを調整することは、対物レンズの制御電極に電気信号の第１のコンポーネントを印加して、第１の焦点とステージへの電気信号の第２のコンポーネントとを粗調整し、第１の焦点を微調整することを含むことがある。
[0068] 本開示の別の態様では、荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる方法が開示される。方法は、荷電粒子ビームシステムの振動を決定することと、荷電粒子ビームシステムの決定された振動を補償するために、ビームコラムに振動補償信号を印加することとを含む。方法は、ビームコラムに装着された加速度センサを使用してビームコラム（電気光学コンポーネント）の振動を検出することと、荷電粒子ビームシステムの収容チャンバに装着された位置センサを使用してステージ（電気機械コンポーネント）の振動を検出することとを更に含むことがある。方法は、並進及び回転軸の各々におけるビームコラム及びステージの振動モードを特定することと、特定された振動モードに基づいてビームコラム及びステージの振動を推定することと、推定された振動に基づいてビームコラム及びステージの振動を予測することとを更に含むことがある。方法は、予測された振動とビーム走査信号とに基づいて補償されたビーム走査信号を生成することと、荷電粒子システムのビームコラムに印加すべき振動補償信号を形成することとを更に含むことがある。
[0069] 本開示の実施形態によれば、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸は、デカルト座標である。荷電粒子ビーム装置の一次光軸はＺ軸に沿っており、荷電粒子源からの一次荷電粒子ビームはＺ軸に沿って進む。
[0070] 図面中のコンポーネントの相対寸法は、明確にするために誇張されていることがある。以下の図面の説明では、同一又は類似の参照番号は、同一又は類似のコンポーネント又は実体を指し、個々の実施形態に関する相違のみが説明される。
[0071] 本明細書で使用される場合、特段の定めがない限り、「又は」という用語は、実行不可能である場合を除き、可能な全ての組み合わせを包含する。例えば、データベースがＡ又はＢを含み得ると定められている場合、特段の定めがない限り又は実行不可能でない限り、データベースは、Ａ、又はＢ、又はＡ及びＢを含むことがある。第２の例として、データベースがＡ、Ｂ、又はＣを含み得ると定められている場合、特段の定めがない限り又は実行不可能でない限り、データベースは、Ａ、又はＢ、又はＣ、又はＡ及びＢ、又はＡ及びＣ、又はＢ及びＣ、又はＡ及びＢ及びＣを含むことがある。
[0072] ここで、本開示の実施形態と一致する例示的な荷電粒子ビーム検査（ＥＢＩ）システム１００を図示する、図１を参照する。ＥＢＩシステム１００は、撮像のために使用されることがある。図１に示すように、ＥＢＩシステム１００は、メインチャンバ１０１と、装填／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（ＥＦＥＭ）１０６とを含む。電子ビームツール１０４は、メインチャンバ１０１内に位置する。ＥＦＥＭ １０６は、第１の装填ポート１０６ａと第２の装填ポート１０６ｂとを含む。ＥＦＥＭ １０６は、追加の装填ポート（複数可）を含むことがある。第１の装填ポート１０６ａ及び第２の装填ポート１０６ｂは、検査すべきウェーハ（例えば、半導体ウェーハ若しくは他の材料で作られたウェーハ）又はサンプル（ウェーハ及びサンプルは交換可能に使用されることがある）を収容するウェーハＦＯＵＰ（front opening unified pod）を受け取る。複数のウェーハを含むロットは、バッチとして処理するために装填されることがある。
[0073] ＥＦＥＭ １０６内の１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）は、ウェーハを装填／ロックチャンバ１０２に移送することがある。装填／ロックチャンバ１０２は、大気圧よりも低い第１の圧力に達するように装填／ロックチャンバ１０２内のガス分子を除去する装填／ロック真空ポンプシステム（図示せず）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（図示せず）は、ウェーハを装填／ロックチャンバ１０２からメインチャンバ１０１に移送することがある。メインチャンバ１０１は、第１の圧力よりも低い第２の圧力に達するようにメインチャンバ１０１内のガス分子を除去するメインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続される。第２の圧力に達した後に、ウェーハは、電子ビームツール１０４による検査を受ける。電子ビームツール１０４は、単一ビームシステム又はマルチビームシステムであることがある。
[0074] コントローラ１０９は、電子ビームツール１０４に電子的に接続される。コントローラ１０９は、ＥＢＩシステム１００の様々な制御を実行するように構成されたコンピュータであることがある。コントローラ１０９は、メインチャンバ１０１と、装填／ロックチャンバ１０２と、ＥＦＥＭ １０６とを含む構造の外側にあるものとして図１に示されているが、コントローラ１０９は構造の一部であり得ることが理解される。
[0075] 図２は、本開示の実施形態による例示的な撮像システム２００を図示する。図２の電子ビームツール１０４は、ＥＢＩシステム１００内で使用されるように構成されることがある。電子ビームツール１０４は、単一ビーム装置又はマルチビーム装置であることがある。図２に示すように、電子ビームツール１０４は、電動サンプルステージ２０１と、検査すべきウェーハ２０３を保持するために電動ステージ２０１により支持されたウェーハホルダ２０２とを含むことがある。電子ビームツール１０４は、対物レンズアセンブリ２０４と、電子検出器２０６（電子センサ表面２０６ａ及び２０６ｂを含む）と、対物アパーチャ２０８と、集光レンズ２１０と、ビーム制限アパーチャ２１２と、銃アパーチャ２１４と、アノード２１６と、カソード２１８と更に含む。対物レンズアセンブリ２０４は、一実施形態では、磁極片２０４ａと、制御電極２０４ｂと、偏向器２０４ｃと、励磁コイル２０４ｄとを含む、変更スウィング対物レンズ遅延液浸レンズ（ＳＯＲＩＬ）を含むことがある。電子ビームツール１０４は、追加的に、ウェーハ２０３上の材料を特徴付けるためにエネルギー分散型Ｘ線スペクトロメータ（ＥＤＳ）検出器（図示せず）を含むことがある。
[0076] 一次荷電粒子ビーム２２０、例えば、電子ビームは、アノード２１６とカソード２１８との間に電圧を印加することによりカソード２１８から放出されることがある。一次電子ビーム２２０は、銃アパーチャ２１４及びビーム制限アパーチャ２１２を通過し、銃アパーチャ２１４とビーム制限アパーチャ２１２の両方は、ビーム制限アパーチャ２１２の下方にある、集光レンズ２１０に入射する電子ビームのサイズを決定することがある。集光レンズ２１０は、ビームが対物アパーチャ２０８に入射する前に一次荷電粒子ビーム２２０を集束させ、対物レンズアセンブリ２０４に入射する前に一次電子ビームのサイズを設定する。偏向器２０４ｃは、ウェーハ上のビーム走査を容易にするために、一次電子ビーム２２０を偏向させる。例えば、走査プロセスでは、偏向器２０４ｃは、ウェーハ２０３の異なる部分の画像再構成のためのデータを提供するために、ウェーハ２０３の上面の異なる場所に異なる時点で一次電子ビーム２２０を順次偏向させるように制御されることがある。その上、偏向器２０４ｃはまた、特定の場所におけるウェーハ構造の立体画像再構成のためのデータを提供するために、異なる時点でその場所におけるウェーハ２０３の異なる側面に一次電子ビーム２２０を偏向させるように制御されることがある。更に、いくつかの実施形態では、アノード２１６及びカソード２１８は、多数の一次電子ビーム２２０を生成するように構成されることがあり、電子ビームツール１０４は、ウェーハ２０３の異なる部分の画像再構成のためのデータを提供するために、ウェーハの異なる部分／側面に多数の一次電子ビーム２２０を同時に投影するための複数の偏向器２０４ｃを含むことがある。
[0077] 励磁コイル２０４ｄ及び磁極片２０４ａは、磁極片２０４ａの一端部から始まり、磁極片２０４ａの他端部で終わる磁界を生成する。一次電子ビーム２２０により走査されているウェーハ２０３の一部は、磁界に浸されることがあり、帯電することがあり、これにより電界が作り出される。電界は、一次電子ビーム２２０がウェーハ２０３と衝突する前にウェーハ２０３の表面付近で衝突する一次電子ビーム２２０のエネルギーを低減する。制御電極２０４ｂは、磁極片２０４ａから電気的に絶縁され、ウェーハ２０３のマイクロアーチングを防止して適切なビーム焦点を確保するために、ウェーハ２０３上の電界を制御する。
[0078] 一次電子ビーム２２０を受け取ると、二次電子ビーム２２２がウェーハ２０３の一部から放出されることがある。二次電子ビーム２２２は、電子検出器２０６のセンサ表面２０６ａ及び２０６ｂ上にビームスポットを形成することがある。電子検出器２０６は、ビームスポットの強度を表す信号（例えば、電圧、電流など）を生成して、その信号を画像処理システム２５０に提供することがある。二次電子ビーム２２２の強度、及び結果として生じるビームスポットは、ウェーハ２０３の外部又は内部構造に応じて異なることがある。その上、上述のように、異なる強度の二次電子ビーム２２２（及び結果として生じるビームスポット）を生成するために、一次電子ビーム２２０が、ウェーハの上面の異なる場所に又は特定の場所におけるウェーハの異なる側面に投影されることがある。それゆえ、ビームスポットの強度をウェーハ２０３の場所にマッピングすることにより、画像処理システムは、ウェーハ２０３の内部又は外部構造を反映する画像を再構成することがある。
[0079] 撮像システム２００は、ステージ２０１上のウェーハ２０３を検査するために使用されることがあり、上述のように、電子ビームツール１０４を含む。撮像システム２００はまた、画像取得器２６０と、ストレージ２７０と、コントローラ１０９とを含む画像処理システム２５０を含むことがある。画像取得器２６０は、１つ又は複数のプロセッサを含むことがある。例えば、画像取得器２６０は、コンピュータ、サーバ、メインフレームホスト、端末、個人用コンピュータ、任意の種類の携帯コンピュータデバイスなど、又はそれらの組み合わせを含むことがある。画像取得器２６０は、導電体、光ファイバーケーブル、携帯型記憶媒体、ＩＲ、Bluetooth、インターネット、無線ネットワーク、無線通信、又はそれらの組み合わせなどの、媒体を介して、電子ビームツール１０４の検出器２０６に接続することがある。画像取得器２６０は、検出器２０６から信号を受信することがあり、画像を構築することがある。したがって、画像取得器２６０は、ウェーハ２０３の画像を取得することがある。画像取得器２６０はまた、輪郭線を生成すること、インジケータを取得画像に重ね合わせることなどの、様々な後処理機能を果たすことがある。画像取得器２６０は、取得画像の輝度及びコントラストなどの調整を実施するように構成されることがある。ストレージ２７０は、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他の種類のコンピュータ可読メモリなどの、記憶媒体であることがある。ストレージ２７０は、画像取得器２６０に結合されることがあり、走査された生の画像データを元画像として保存し、且つ処理後の画像を保存するために使用されることがある。画像取得器２６０及びストレージ２７０は、コントローラ１０９に接続されることがある。いくつかの実施形態では、画像取得器２６０、ストレージ２７０、及びコントローラ１０９は、１つの制御ユニットとして互いに一体化されることがある。
[0080] いくつかの実施形態では、画像取得器２６０は、検出器２０６から受信された撮像信号に基づいて、サンプルの１つ又は複数の画像を取得することがある。撮像信号は、荷電粒子撮像を行うための走査動作に対応することがある。取得画像は、複数の撮像エリアを含む単一の画像であることがある。この単一の画像は、ストレージ２７０内に記憶されることがある。この単一の画像は、複数の領域に分割され得る元画像であることがある。これらの領域の各々は、ウェーハ２０３のフィーチャを包含する１つの撮像エリアを含むことがある。
[0081] ここで、本開示の実施形態と一致する、例示的な荷電粒子ビームシステムである、図３を参照する。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム３００は、荷電粒子ビームコラム３１０と、光軸３１２を有する一次荷電粒子ビーム３１４と、（図２の集光レンズ２１０に類似した）集光レンズ３１５と、一次荷電粒子ビーム３１４を偏向させて、ステージ２０１上に配置されたウェーハ２０３に照射する偏向された荷電粒子ビーム３３０を形成する偏向器アレイ３２０と、高さセンサ３４０と、レーザ干渉計３５０と、ステージ制御モジュール３６２とビーム制御モジュール３６５とを含むシステム制御モジュール３６０と、ビーム偏向コントローラ３６７と、ｚ軸動作コントローラ３７２を含むステージ動作コントローラ３７０と、Ｘ－Ｙ軸動作コントローラ３７４とを含む。代替的に、荷電粒子ビームシステム３００は、図２の撮像システム２００又は図１のＥＢＩシステム１００の一部であることがある。本開示の文脈では、荷電粒子及び電子は交換可能に使用され得ることを理解されたい。同様に、荷電粒子ビームを説明する特許請求される装置又は方法の要素は、適宜、電子ビームと交換可能に使用されることがある。
[0082] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム３００は、電子ビームシステム又は電子ビーム検査システムを含むことがある。荷電粒子ビームシステム３００は、図２に示すように、カソード２１８と、アノード２１６と、銃アパーチャ２１４と、ビーム制限アパーチャ２１２とを収容し得る、荷電粒子ビームコラム３１０を含むことがある。一次荷電粒子ビーム３１４は、アノード２１６とカソード２１８との間に電圧を印加することによりカソード２１８から放出されることがある。いくつかの実施形態では、一次荷電粒子ビーム３１４は、銃アパーチャ２１４及びビーム制限アパーチャ２１２を通過する電子ビームであることがあり、銃アパーチャ２１４とビーム制限アパーチャ２１２の両方は、ビーム制限アパーチャ２１２の下にある、（図３の集光レンズ３１５に類似した）集光レンズ２１０に入射する荷電粒子ビームのサイズを決定することがある。偏向器アレイ３２０は、ウェーハ２０３上でのビーム走査を容易にするために、一次荷電粒子ビーム３１４を偏向させることがある。
[0083] 偏向器アレイ３２０は、一次荷電粒子ビーム３１４を光軸３１２から偏向させるための、単一の偏向器、多数の偏向器、又は偏向器のアレイを含むことがある。ビーム偏向は、照射又は検査中にウェーハ２０３を横切って一次荷電粒子ビーム３１４を走査するように構成されることがある。一次荷電粒子ビーム３１４を光軸３１２から偏向させると、更なる収差が導入され、パターン歪みがもたらされることがある。一次荷電粒子ビーム３１４を偏向させることは、静電的又は磁気的に行われることがある。磁気偏向器は、静電偏向器よりも長い範囲の偏向を可能にするが、その周波数応答は、磁気コイルのインダクタンスと磁界により導入される渦電流とに起因して制限されることがある。
[0084] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム３００は、ソース変換ユニット（図３には図示せず）を含むことがある。ソース変換ユニットは、画像形成要素アレイ（図３には示せず）と、収差補償器アレイと、ビーム制限アパーチャアレイ（例えば、図２のビーム制限アパーチャ２１２を含む）とを含むことがある。画像形成要素アレイは、一次電子ビーム３１４の複数のビームレットの複数の平行像（虚像又は実像）を形成するための、複数のマイクロ偏向器又はマイクロレンズを含むことがある。ビーム制限アパーチャアレイは、複数のビームレットを制限することがある。ソース変換ユニット１２０は任意の数のビームレットを取り扱うように構成され得ることを理解すべきである。
[0085] 集光レンズ３１５は、一次荷電粒子ビーム３１４を集束させるように構成されることがある。いくつかの実施形態では、集光レンズ３１５は更に、集光レンズ３１５の集束力を変化させることによりソース変換ユニットの下流側の一次荷電粒子ビーム３１４の一次ビームレットの電流を調整するように構成されることがある。代替的に、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２１２の半径サイズを変更することにより電流を変化させることがある。
[0086] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム３００は、一次投影光学システム（図３には図示せず）を含むことがある。一次投影光学システムは、対物レンズアセンブリ２０４と、ビームセパレータと、偏向走査ユニット（例えば、図３に示す偏向器アレイ３２０）とを含むことがある。ビームセパレータは、例えば、静電双極子場Ｅ１及び磁気双極子場Ｂ１（両方とも図３には図示せず）を生成する静電偏向器を含むウィーンフィルタであることがある。動作中に、ビームセパレータは、静電双極子場Ｅ１により一次荷電粒子ビーム３１４の個々の荷電粒子に静電力を及ぼすように構成されることがある。静電力は、ビームセパレータの磁気双極子場Ｂ１により個々の電子に及ぼされる磁力と大きさは等しいが、向きは逆である。それゆえ、一次荷電粒子ビーム３１４は、少なくとも実質的にゼロの偏向角でビームセパレータを少なくとも実質的に真っ直ぐに通過することがある。いくつかの実施形態では、動作中における偏向走査ユニットは、一次荷電粒子ビーム３１４を偏向させ、偏向された荷電粒子ビーム３３０にウェーハ２０３上の個々の走査エリアにわたってプローブスポットを走査させるように構成される。
[0087] 実際に、ウェーハ２０３は、荷電粒子ビームシステム３００又はＥＢＩシステム１００において高倍率で観察されることがあり、ステージ２０１は、ウェーハ２０３を安定して支持することがあり、水平なＸ－Ｙ軸、垂直なＺ軸、ステージ傾斜、又はステージ回転に沿って円滑に移動する。Ｘ及びＹ軸における移動は、視野（ＦＯＶ）の選択のために使用されることがある一方で、Ｚ軸における移動は、画像分解能、焦点深度などの変化のために必要とされることがある。ステージ２０１は、例えば、ユーセントリックステージであることがある。ユーセントリックステージでは、ウェーハ表面上の観察エリア及び焦点は、ウェーハ２０３を傾斜させている間にシフトしない。
[0088] いくつかの実施形態では、位置センシングシステム（図３には図示せず）は、ステージ２０１の変位を決定するために使用されることがある。位置センシングシステムは、高さセンサ３４０とレーザ干渉計３５０とを含むことがある。位置センシングシステムは、２つ以上の高さセンサ３４０と、２つ以上のレーザ干渉計３５０と、他の好適なコンポーネント、例えば、信号増幅器、バンドパスフィルタ、データ記憶ユニット、データ処理ユニットなども含み得ることを理解されたい。
[0089] いくつかの実施形態では、高さセンサ３４０は、ステージ２０１の長手方向変位を決定するために使用されることがある。本明細書で言及するように、ステージ２０１の垂直変位は、Ｚ軸におけるステージ２０１の目標位置と実際の位置との差に相当することがある。図３に示す高さセンサ３４０などの、光学式高さセンサは、１次元位置感応検出器（１－Ｄ ＰＳＤ）を含むレーザダイオードセンサアセンブリ、又はフォトダイオードの線形アレイなどを含むことがある。高さセンサ３４０は、ステージ位置を更に調整するために高さセンサ３４０の出力が分析されて使用されるように、システム制御モジュール３６０（後に詳細に説明する）と通信することがある。いくつかの実施形態では、高さセンサ３４０からの出力データは、ステージに電圧を印加してサンプルの表面に調整可能な電界を作り出すことにより、又は対物レンズアセンブリ２０４に印加される電流を調整することにより、又はステージ及び対物レンズアセンブリ２０４に電圧を印加することによりビーム焦点を修正するために使用されることがある。入射ビームを集束させる他の好適な手段が用いられ得ることが理解される。高さセンサ３４０などの、１つ又は複数の光学式高さセンサは、所望の高さセンシングの複雑さ及び正確さに基づいて用いられることがある。他の高さセンシング技術が適宜使用されることがある。
[0090] いくつかの実施形態では、ステージ２０１の垂直変位は、標準試料の高さ測定又は高さセンシングに基づいて機器較正のために定期的に決定されることがある。例えば、金属線、フォトレジスト層、ウェーハ２０３上に堆積された反射膜などの、パターン形成された標準的なフィーチャを含むウェーハ２０３は、機器、センサ、モータ、又はステージを較正するために使用されることがある。
[0091] ウェーハ製造工場などの生産設備でのウェーハの高スループット検査は、ステージ２０１が繰り返しパターンのストップ＆ゴー動作で迅速且つ正確に移動することを必要とすることがある。ストップ＆ゴー動作は、数ミクロン又は数ナノメートル程度の距離だけ進むステージ２０１の高加速、減速、及び静置の複数のサイクルを含むことがある。高速且つ高加速度でステージ２０１を移動させることにより、システム力学に起因して振動が発生することがあり、次いで、システム内で動的共振が生じる、例えば、建設的に干渉する振動波が、荷電粒子ビームシステム３００全体にわたってより高振幅の振動を生じさせることがある。移動ステージ２０１により生じる振動により、２つ以上の軸における並進誤差又は変位誤差がもたらされることがある。例えば、ウェーハ２０３上のダイを検査する間に、Ｘ－Ｙ軸に移動するステージ２０１は、他の移動又は非移動コンポーネントとの動的共振を生じさせ、Ｚ軸におけるステージ振動を生じさせることがある。ステージ２０１の正確な位置決めは、例えば、レーザを使用する光学式高さセンサなどの、正確な位置測定技術を必要とすることがある。
[0092] いくつかの実施形態では、レーザ干渉計３５０は、Ｘ－Ｙ軸における並進変位を測定するために且つＸ－Ｙ軸におけるステージ２０１の精密な位置決めのために使用されることがある。レーザ干渉計変位測定技術は、半導体デバイスを作製するためのフォトリソグラフィプロセスで用いられる、ステッパなどの、機器の移動を制御するための且つＸ－Ｙステージを制御するための高精度変位測定手段として使用されることが多い。
[0093] いくつかの実施形態では、レーザ干渉計３５０は、例えば、ホモダインレーザ干渉計又はヘテロダインレーザ干渉計であることがある。ホモダインレーザ干渉計は、単一周波数レーザ源を使用し、それに対して、ヘテロダインレーザ干渉計は、近接した２つの周波数を有するレーザ源を使用する。レーザ源は、６３３ｎｍの波長のレーザ光を発するＨｅ－Ｎｅガスレーザを含むことがある。単一又は多数の波長放射又は周波数放射を有する他のレーザ源も使用され得る。いくつかの実施形態では、２つ以上のレーザ干渉計が使用されることがある。ホモダインレーザ干渉計とヘテロダインレーザ干渉計との組み合わせがシステム内で使用されることがある。
[0094] いくつかの実施形態では、レーザ干渉計３５０は、ステージ２０１の側方変位を決定するために使用されることがある。本明細書で言及するように、側方変位は、Ｘ－Ｙ軸の少なくとも一方におけるステージ２０１の目標位置と実際の位置との差に相当することがある。実際には、側方変位を決定するために、２つ以上のレーザ干渉計（図３に示すレーザ干渉計３５０など）がシステム内で用いられることがある。一次荷電粒子ビーム３１４の偏向は小さなエリアに制限されるので、精密な機械的ステージ位置決めは、多数の偏向場を露光してつなぎ合わせることにより、大きなフィーチャをパターン形成するために、ビーム偏向と組み合わせる必要があることがある。これは、２つのレーザ干渉計（レーザ干渉計３５０など）を使用してＸ及びＹ軸におけるステージ位置を測定することにより達成されることがある。いくつかの実施形態では、分割された２つのレーザビームは、基準ミラーと各方向においてステージに取り付けられたミラーとに誘導されることがあり、次いで、干渉計は、ステージミラーの位置と基準ミラーの位置とを比較して、あらゆるステージ位置誤差を検出して補正することがある。例えば、Ｘ軸に対する１つのレーザ干渉計、及びＹ軸に対する第２のレーザ干渉計。いくつかの実施形態では、２つ以上のレーザ干渉計が、Ｘ又はＹ軸などの、単一の軸に対して使用されることがある。他の好適な技術も用いられることがある。
[0095] 図３を参照すると、荷電粒子ビームシステム３００は、システム制御モジュール３６０を含むことがある。システム制御モジュール３６０は、ステージ制御モジュール３６２とビーム制御モジュール３６５とを含むことがある。システム制御モジュール３６０は、高さセンサ３４０、レーザ干渉計３５０、及びステージ動作コントローラ３７０と通信するように構成されてもよい。システム制御モジュール３６０は、高さセンサ３４０から信号を受信して、受信信号をステージ２０１の決定された垂直変位に基づいて処理するように構成されることがある。システム制御モジュール３６０は更に、レーザ干渉計３５０から信号を受信して、受信信号をステージ２０１の決定された側方変位に基づいて処理するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、システム制御モジュール３６０は、ステージ２０１の決定された側方及び垂直変位に基づいてユーザ入力を受信するためのユーザインターフェース（図示せず）を含むことがある。ユーザインターフェースは、例えば、視覚的タッチスクリーン、ユーザ制御部を有するスクリーン、音声／視覚インターフェースなどであることがある。
[0096] いくつかの実施形態では、システム制御モジュール３６０は、ステージ制御モジュール３６２とビーム制御モジュール３６５とを含むことがある。ステージ制御モジュール３６２は、例えば、ステージ位置決め及び動作制御のための個々の回路を含む回路基板であることがある。また、回路基板には、シーケンサ回路、タイマ回路、信号処理回路などを含む他のコンポーネントが実装されることがある。
[0097] いくつかの実施形態では、システム制御モジュール３６０のステージ制御モジュール３６２は、信号処理回路を含むことがある。ステージ制御モジュール３６２の信号処理回路は、高さセンサ３４０又はレーザ干渉計３５０から信号を受信するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、ステージ制御モジュール３６２は、レーザ干渉計３５０から信号を受信するように構成されることがある。信号処理回路は、受信信号に基づいてステージ２０１の垂直変位の度合い又はステージ２０１の側方変位の度合いを決定することがある。受信信号は、例えば、光信号、電気信号、又はこれらの組み合わせであることがある。
[0098] いくつかの実施形態では、システム制御モジュール３６０は、本明細書ではコントローラとも呼ばれる、ビーム偏向コントローラ３６７を含むビーム制御モジュール３６５を含むことがある。いくつかの実施形態では、ビーム偏向コントローラ３６７は、ステージ２０１の側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、サンプル（例えば、ウェーハ２０３）に入射する一次荷電粒子ビーム３１４を偏向させるように構成されることがある。ビーム偏向コントローラ３６７は、ステージの垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、第２の信号を印加して、ウェーハ２０３に入射する偏向された荷電粒子ビーム３３０の焦点を調整するように構成されることがある。
[0099] いくつかの実施形態では、ビーム偏向コントローラ３６７は、ウェーハ２０３上での一次荷電粒子ビーム３１４の走査中に第１の信号及び／又は第２の信号の少なくとも一方を動的に調整するように構成されることがある。本明細書で使用される場合、信号を動的に調整することとは、サンプルが走査又は検査されている間に信号を連続的且つ反復的に調整することを指す。例えば、ステージ２０１の位置は、常に監視され、測定され、記録され、ビーム偏向コントローラ３６７などのコントローラに伝達されることがある。側方変位、垂直変位、並びに／又はピッチ及びロール誤差情報を含む更新された位置情報を受信した時点で、ビーム偏向コントローラ３６７は、受信された情報に基づいて変位を少なくとも部分的に補償するために信号を調整することがある。ウェーハの走査が続く中で、ステージの位置及び変位情報は、連続的に収集され、交換され、信号を調整するためにビーム偏向コントローラにより使用されることがある。
[00100] ビーム偏向コントローラ３６７は、例えば、比例・積分・微分（Ｐ－Ｉ－Ｄ）コントローラ、比例・積分（Ｐ－Ｉ）コントローラ、又は比例コントローラ（Ｐ）などを含む制御ループフィードバック機構であることがある。いくつかの実施形態では、レーザ干渉計３５０は、ウェーハ２０３に入射する一次荷電粒子ビーム３１４を偏向させるように構成されたビーム制御モジュール３６５又はビーム偏向コントローラ３６７と直接通信することがある。
[00101] いくつかの実施形態では、レーザ干渉計３５０は、ステージ制御モジュール３６２又はビーム制御モジュール３６５（図３には図示せず）と通信することがある。いくつかの実施形態では、レーザ干渉計３５０は、ステージ制御モジュール３６２を介してビーム制御モジュール３６５と通信することがある。例えば、レーザ干渉計３５０は、ステージ制御モジュール３６２の信号処理回路（図示せず）と通信し、ステージ２０１の決定された側方変位又は位置に対応して入射ビームをビーム制御モジュール３６５が偏向させるための信号を生成することがある。Ｘ－Ｙ軸におけるステージの側方変位を少なくとも部分的に補償することは、本明細書ではＸ－Ｙ動的補償と呼ばれることもある。図３は、ステージ２０１の位置又は側方変位を決定するように構成された１つのレーザ干渉計３５０を図示するが、適宜、２つ以上の干渉計が使用されることがある。
[00102] いくつかの実施形態では、ビーム制御モジュール３６５により偏向器アレイ３２０に印加される電気信号は、１０ｋＨｚ～５０ＫＨｚの範囲の制御帯域幅を有する信号を含むことがある。本明細書で使用される場合、制御システムの帯域幅ωＢは、閉ループ周波数応答の大きさが周波数ドメインにおいて－３ｄＢよりも大きい周波数範囲であると定義されることがある。
[00103] 画像分解能は、サンプル又はウェーハ２０３の位置に直接依存する。ステージ位置の繰り返し性と安定性は、分解能に加えて画質に極めて重要であることがある。走査中のステージ２０１又はウェーハ２０３の移動又は小規模な振動は、画質に大きな影響を及ぼし、且つ検査ツールの欠陥検出能力に悪影響を及ぼす可能性がある。目標位置に達した時点でサンプルのドリフトが発生しなければ、画像のディストーションが回避されることがある。位置決めステージ、例えば、ステージ２０１は、数ナノメートル／秒（ｎｍ／ｓ）の速度で円滑に移動する必要があることがある。
[00104] いくつかの実施形態では、ステージ動作コントローラ３７０は、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸におけるステージ２０１の動作を制御することがある。ステージ動作コントローラ３７０は、ステージ２０１をＺ軸に移動させるためのＺ軸動作コントローラ３７２と、ステージ２０１をＸ及びＹ軸の少なくとも一方に移動させるためのＸ－Ｙ軸動作コントローラ３７４とを含むことがある。ステージ動作コントローラ３７０は、例えば、圧電ステップ駆動部及びアクチュエータ、超音波圧電モータ、圧電モータ、圧電アクチュエータなどを含むことがある。いくつかの実施形態では、ステージ動作コントローラ３７０は、ステージ２０１の決定された垂直又は側方変位に基づいて、ステージ制御モジュール３６２と通信してステージ制御モジュール３６２から信号を受信することがある。Ｚ軸動作コントローラ３７２は、図３に図示するように、２つ以上の圧電駆動部又は圧電アクチュエータを更に含むことがある。Ｘ－Ｙ軸動作コントローラ３７４もまた、２つ以上の圧電駆動部又は圧電アクチュエータを含むことがある。
[00105] 画像分解能及びコントラストを改善するために、ユーザは、ビーム修正電圧を印加して、ウェーハ２０３上への入射ビームのビームエネルギーを減少又は増加させることがある。いくつかの実施形態では、ステージ２０１は、高バイアス電圧に保持されることがあり、その結果、荷電粒子ビームコラム３１０から離れた荷電粒子は、荷電粒子がウェーハ２０３又はステージ２０１に達する前に減速される。例えば、二次電子顕微鏡では、高電圧（コラム内に印加される加速電圧）が－５ｋＶであり且つステージバイアスが－４ｋＶである場合に、電子が、まずコラム内で５ｋｅＶのエネルギーまで加速され、次いで、コラムから離れた後に、４ｋｅＶだけ減速され、その結果、有効な高電圧はビーム減速なしに－１ｋＶである。いくつかの実施形態では、ステージ２０１は、高バイアス電圧に保持されることがあり、その結果、荷電粒子ビームコラム３１０から離れた荷電粒子は、荷電粒子がウェーハ２０３又はステージ２０１に達する前に加速される。ステージバイアスを印加することは、Ｚ軸における入射する荷電粒子ビームのビームエネルギー及び焦点を修正するために使用されることがある。入射するビーム荷電粒子ビームは、一次荷電粒子ビーム３１４又は偏向された荷電粒子ビーム３３０を含むことがある。
[00106] いくつかの実施形態では、ステージ動作コントローラ３７０を介してステージ２０１に印加される電圧信号は、例えば、図３に図示するように、交流（ＡＣ）電圧信号であることがある。印加される電圧信号は、垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、ステージ２０１の決定された垂直変位に基づくことがある。Ｚ軸におけるステージの垂直変位を少なくとも部分的に補償することは、本明細書ではＺ動的補償と呼ばれることもある。
[00107] いくつかの実施形態では、電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚ、６０ｋＨｚ～１８０ｋＨｚ、７０ｋＨｚ～１６０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ～１４０ｋＨｚ、９０ｋＨｚ～１２０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ～１１０ｋＨｚ、又は任意の好適な範囲の制御帯域幅を有する信号を含むことがある。いくつかの実施形態では、ステージ２０１に印加される電圧信号の好ましい制御帯域幅は、１００ｋＨｚであることがある。
[00108] 実際に、ステージ２０１をＸ－Ｙ－Ｚ軸の何れかに移動させることにより、ピッチ効果がもたらされることがある。特に、Ｘ及びＹ軸におけるピッチ効果は、考慮されない場合には不正確なステージ位置決めをもたらし得る、アッベ誤差を生じさせることがある。本明細書で言及するように、Ｘ軸におけるステージ２０１のピッチ効果は、Ｙ軸周りのステージ２０１の角回転又は傾斜として定義されることがあり、Ｙ軸におけるステージ２０１のピッチ効果は、Ｘ軸周りのステージ２０１の角回転又は傾斜として定義されることがある。Ｘ軸を中心とする角回転はロールとも呼ばれることが理解される。ステージ２０１上に配置されたウェーハ２０３の走査中に、Ｘ－Ｙ軸におけるピッチ効果補償は、側方変位（Ｘ－Ｙ軸）及び垂直変位（Ｚ軸）の補償を同時に且つ連続的に必要とすることがある。垂直変位は、ウェーハ２０３上の入射ビームの焦点を調整することにより又はＺ軸におけるステージ２０１の位置を調整することにより、補償されることがある。いくつかの実施形態では、測定されたｘ－ｙ座標は、Ｘ及びＹ軸におけるピッチ効果から決定されたアッベ誤差に基づいて補正されることがある。ステージ２０１の補正されたｘ－ｙ座標は、ピッチ効果による変位を含むことがある。ビーム偏向コントローラ３６７、ビーム制御モジュール３６５、及びステージ制御モジュール３６２は、更新されたステージ位置情報を受信するために１つ又は複数のレーザ干渉計と通信することがある。
[00109] いくつかの実施形態では、レーザ干渉計（図３のレーザ干渉計３５０など）は、Ｘ－Ｙ軸におけるピッチ効果を説明するのに必要な補償を測定するように構成されることがある。例えば、荷電粒子ビームシステム３００は、３つのレーザ干渉計を含むことがあり、３つのレーザ干渉計の各々は、予め定められた機能を果たす。第１のレーザ干渉計は、Ｘ軸における側方変位を決定するために使用されることがあり、第２のレーザ干渉計は、Ｙ軸における側方変位を決定するために使用されることがあり、第３のレーザ干渉計は、Ｘ－Ｙ軸におけるピッチ効果を決定するために使用されることがある。必要に応じて、４つ以上のレーザ干渉計が使用され得ることを理解されたい。
[00110] 図４に図示するように、ｚ軸動作コントローラ３７２は、例えば、アクチュエータ３７２＿１、３７２＿２、及び３７２＿３などの、３つのｚ軸動作コントローラを含むことがあり、各々は、ステージ制御モジュール３６２と個別に通信するように構成される。必要に応じて、より多くのｚ動作コントローラが用いられ得ることを理解されたい。例えば、３００ｍｍのウェーハを保持するステージ２０１は、２００ｍｍのウェーハを保持するステージと比較して多くのｚ動作コントローラを利用することがあり、又はインライン荷電粒子ビーム検査ツールのステージ２０１は、オフラインツールと比較して多くのｚ動作コントローラを利用することがある。アクチュエータ３７２＿１、３７２＿２、及び３７２＿３などの、ｚ動作コントローラの各ｚ動作コントローラの個々の制御は、ステージ２０１のＺレベリングをサポートすることがある。
[00111] いくつかの実施形態では、ステージ２０１の精密な位置決めは、ステージ２０１、ひいてはステージ２０１上に配置されたウェーハ２０３が、荷電粒子ビームシステム３００の光軸３１２に垂直になるような、ステージの精密なレベリングを含むことがある。ステージ２０１のレベリングは、高さセンサ３４０により常に監視されることがある。高さセンサ３４０から受信された信号に基づいてステージ２０１が非平面であると判定した時点で、ステージ制御モジュールは、ステージのレベリングを修正するために１つ又は複数のｚ動作コントローラ（アクチュエータ３７２＿１など）を移動させるように構成された信号を生成することがある。複数の高さセンサは、レベリング、垂直変位、及びＺ軸におけるステージ位置を監視するために用いられることがある。ステージ制御モジュール３６２は、複数の高さセンサの各々から信号を受信するように構成されることがある。
[00112] いくつかの実施形態では、ステージ制御モジュール３６２は、信号を処理して出力信号を生成する前に光信号を電気信号に変換するように構成された１つ又は複数のコンポーネント、例えば、信号変換器４１５などを含む信号処理回路４１０を更に含む。信号処理回路４１０は、例えば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、制御回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、集積回路、コンピュータデバイス、コンピュータ、コントローラなどであることがある。他の好適なデバイス及びモジュールも使用されることがある。
[00113] いくつかの実施形態では、信号処理回路４１０は、高さセンサ３４０からの複数の信号を単一の信号に埋め込むように構成された信号集約回路４１２を含むことがある。いくつかの実施形態では、信号集約回路４１２は、信号変換器４１５から１つ又は複数の信号を受信するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、信号集約回路４１２は、多入力単出力スイッチとして構成されたマルチプレクサ回路を含むことがある。例えば、信号集約回路４１２は、ウェーハ２０３上の特定のスポットにおけるステージ高さを表す、多数の入力信号を高さセンサ３４０から受信することがある。いくつかの実施形態では、信号集約回路４１２は、複数の高さセンサの各々から多数の信号を受信し、受信信号を処理して、ステージ２０１がレベリングされているかどうかを判定することがある。いくつかの実施形態では、高さセンサ３４０からの多数の信号は、ステージ２０１の垂直変位又はステージ２０１の位置を決定するために使用されることがある。
[00114] いくつかの実施形態では、信号集約回路４１２は、符号分割マルチプレクサ、周波数分割マルチプレクサ、時分割マルチプレクサ、波長分割マルチプレクサ、又は統計マルチプレクサなどを含むことがある。いくつかの実施形態では、マルチプレクサ回路は、例えば、２対１マルチプレクサ、４対１マルチプレクサ、８対１マルチプレクサ、又は１６対１マルチプレクサなどを含むことがある。信号処理回路の他の種類及び構成も用いられることがある。
[00115] いくつかの実施形態では、ステージ動作コントローラ３７０は、信号分離回路４１４を含むことがある。信号分離回路は、例えば、単入力多出力スイッチとして構成されたデマルチプレクサ回路であることがある。信号分離回路４１４は、信号集約回路４１２から単一の出力信号を受信して、１つ若しくは複数のｚ軸動作コントローラ３７２又はＸ－Ｙ軸動作コントローラ３７４を作動させるために多数の出力信号を生成するように構成されることがある。例えば、ステージ２０１に印加される電圧信号の制御帯域幅が１００ｋＨｚである場合、３つのｚ軸動作コントローラの各々に対して１つの、電圧信号は、内部に埋め込まれた３つの別個の信号を含むことがある。
[00116] いくつかの実施形態では、ステージ動作コントローラ３７０は、信号集約回路４１２から信号を受信するように構成されることがある。ステージ動作コントローラ３７０は、決定された側方又は垂直変位及び必要な補償に基づいて、受信信号を処理することがある。
[00117] いくつかの実施形態では、信号分離回路４１４の多数の出力信号の各々は、ｚ軸動作コントローラを制御することがある。例えば、図４に図示するように、各出力信号は、ｚ軸動作コントローラの各々に関連付けられる。いくつかの実施形態では、１つのｚ軸動作コントローラを制御するために、２つの出力信号が組み合わせられることがある。代替的に、信号分離回路４１４からの１つの出力信号は、２つのｚ軸動作コントローラを制御することがある。ｚ軸動作コントローラに関連する出力信号の多くの組み合わせが可能であり得ることを理解されたい。
[00118] いくつかの実施形態では、信号分離回路４１４からの出力信号は、レーザ干渉計３５０を介してステージ２０１の決定された側方変位に基づいてＸ－Ｙ軸動作コントローラ３７４を制御することがある。ステージ動作コントローラ３７０は、信号をルーティングし、信号のタイミングを調整し、信号をフィルタリングするなどのための他の回路及びコンポーネントを含むことがある。
[00119] いくつかの実施形態では、信号集約回路４１２及び信号分離回路４１４は、例えば、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、又はこれらの組み合わせなどの、機能論理ゲートを含むことがある。組み合わせ論理ゲートは、システム制御モジュール３６０又はステージ動作コントローラ３７０の１つ又は複数とインターフェースをとることがある。
[00120] いくつかの実施形態では、ステージ２０１のＺ軸レベリングは、垂直アクチュエータ、例えば圧電モータの高さを、作動出力算出の幾何モデル情報で制御することにより実現されることがある。幾何モデルは、ステージの力学モデル、ステージのコンピュータ支援作図（ＣＡＤ）、ステージ寸法のシミュレーション、及びステージ移動の作動などを含むことがある。
[00121] 図５は、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステムを使用して荷電粒子ビームをサンプルに照射する例示的な方法を図示するフローチャートである。サンプルを観察する方法は、図３の荷電粒子ビームシステム３００、（後述する）図８の荷電粒子ビームシステム８００、又は図１のＥＢＩシステム１００により実施されることがある。荷電粒子ビームシステムは、ウェーハ（例えば、図２～図３のウェーハ２０３）又はウェーハ上の関心領域を観察し、撮像し、且つ検査するように制御され得ることが理解される。撮像することは、ウェーハを走査して、ウェーハの少なくとも一部、ウェーハ上のパターン、又はウェーハ自体を撮像することを含むことがある。ウェーハを検査することは、ウェーハを走査して、ウェーハの少なくとも一部、ウェーハ上のパターン、又はウェーハ自体を検査することを含むことがある。
[00122] ステップ５１０では、一次荷電粒子ビーム（例えば、図２の一次荷電粒子ビーム２２０）が荷電粒子源から生成される。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームとは、ほぼ同一の運動エネルギー及び向きを有する空間的に局在した帯電粒子群を指すことがある。帯電粒子は、電子、陽子、又はイオンを含むことがある。荷電粒子源は、例えば、タングステン若しくは六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）カソードからの電子の熱電子放出、又はタングステン／酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からの電子の電界誘起放出などであることがある。荷電粒子ビームは、荷電粒子をサンプルに向かわせるための高加速電界による高い運動エネルギーを有する荷電粒子を含むことがある。荷電粒子の運動エネルギーは、０．２～４０ｋｅＶ以上の範囲であることがある。いくつかの実施形態では、一次荷電粒子ビームは、光軸（例えば、光軸３１２）を有することがあり、この光軸に沿って、ビームが、ウェーハ又はステージ（例えば、図２～図３のステージ２０１）に向かって進む。
[00123] ステップ５２０では、ステージの側方変位が決定されることがある。本明細書で使用される場合、側方変位とは、Ｘ－Ｙ軸におけるステージの現在位置と目標位置との差を指すことがある。荷電粒子ビームシステムでは、ステージの側方変位を生じさせる多数の要因が存在することがある。例えば、機械的振動、漂遊磁界からの電磁干渉、レンズ加熱に起因する温度変化、ステージ傾斜に起因する誤差など。
[00124] いくつかの実施形態では、ステージの側方変位は、精密な光学式位置センシング技術を使用して決定されることがある。レーザ干渉計（例えば、図３のレーザ干渉計３５０）は、Ｘ－Ｙ軸におけるステージの側方変位を決定するために使用されることがある。１つ又は複数のレーザ干渉計は、ビーム制御モジュール（例えば、図３のビーム制御モジュール３６５）と直接通信するか、又はステージ制御モジュール（例えば、図３のステージ制御モジュール３６２）を介してビーム制御モジュールと間接的に通信することがある。１つ又は複数のレーザ干渉計は、レーザ干渉計の光検出器により検出された信号に基づいてステージの側方変位を決定するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、ビーム制御モジュール、ステージ、及びレーザ干渉計は、閉フィードバック制御ループを形成することがある。
[00125] ステップ５３０では、ステージの側方変位を決定した時点で、ビーム制御モジュールのビーム偏向コントローラは、一次ビーム偏向器（例えば、図３の偏向器アレイ３２０）に信号を印加することがある。印加信号は、ステージの側方変位を少なくとも部分的に補償するために、一次荷電粒子ビームをＸ若しくはＹ軸、又はその両方に偏向させることがある。印加信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する電気信号を含むことがある。好ましい実施形態では、印加信号の帯域幅は、３０ｋＨｚであることがある。
[00126] 図６は、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステムを使用して荷電粒子ビームをサンプルに照射する例示的な方法を図示するフローチャートである。サンプルを観察する方法は、図３の荷電粒子ビームシステム３００又は図１のＥＢＩシステム１００により実施されることがある。
[00127] ステップ５１０に類似した、ステップ６１０では、一次荷電粒子ビーム（例えば、図２の一次荷電粒子ビーム２２０）が荷電粒子源から生成される。一次荷電粒子ビームは、例えば、電子源から生成された電子ビームであることがある。電子源は、限定されるものではないが、タングステンフィラメント若しくはＬａＢ６カソードからの電子の熱電子放出、又はタングステン／ＺｒＯ２冷カソードからの電子の電界放出を含むことがある。
[00128] ステップ６２０では、ステージ（例えば、図２～図３のステージ２０１）の垂直変位が決定されることがある。本明細書で使用される場合、垂直変位とは、Ｚ軸におけるステージの現在位置と目標位置との差を指すことがある。荷電粒子ビームシステムでは、ステージの垂直変位を生じさせる多数の要因が存在することがある。例えば、機械的振動、漂遊磁界からの電磁干渉、ステージ移動較正誤差、圧電モータ較正誤差など。
[00129] いくつかの実施形態では、ステージの垂直変位は、光学式高さセンサ（例えば、図３の高さセンサ３４０）を使用する精密な光学式位置センシング技術を使用して決定されることがある。高さセンサは、予め定められた放出波長を有するレーザ光をステージに、又はステージ上に配置されたウェーハ（例えば、図２～図３のウェーハ２０３）に照射するレーザ源を含むレーザダイオードアセンブリと、反射されたレーザを検出するように構成されたレーザ検出器とを含むことがある。高さセンサは、ステージ制御モジュール（例えば、図３のステージ制御モジュール３６２）、ビーム制御モジュール（図３のビーム制御モジュール３６５）、又はその両方と通信することがある。
[00130] ステップ６３０では、ステージの垂直変位を決定した時点で、ビーム偏向コントローラ（例えば、図３のビーム偏向コントローラ３６７）は、ステージに信号を印加して、ステージをＺ軸に沿って移動させることによりＺ軸における一次荷電粒子ビームの焦点面の位置を調整することがある。いくつかの実施形態では、ステージの垂直移動は、例えば、圧電モータ、圧電アクチュエータ、若しくは超音波圧電モータ、又はこれらの組み合わせなどのアクチュエータを使用して、少なくとも部分的に、実施されることがある。印加信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する電圧信号を含むことがある。好ましい実施形態では、印加信号の帯域幅は、１００ｋＨｚであることがある。
[00131] いくつかの実施形態では、印加信号は、信号の極性に基づいて一次荷電粒子ビームをステージに向けて減速又は加速させ、ウェーハに入射する一次荷電粒子ビームの焦点を修正することがある。
[00132] 図７は、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステムを使用して荷電粒子ビームをサンプルに照射する例示的な方法を図示するフローチャートである。サンプルを観察する方法は、図３の荷電粒子ビームシステム３００又は図１のＥＢＩシステム１００により実施されることがある。荷電粒子ビーム装置は、ウェーハ（例えば、図２のウェーハ２０３）又はウェーハ上の関心領域を観察し、撮像し、且つ検査するように制御され得ることが理解される。撮像することは、ウェーハを走査して、ウェーハの少なくとも一部、ウェーハ上のパターン、又はウェーハ自体を撮像することを含むことがある。ウェーハを検査することは、ウェーハを走査して、ウェーハの少なくとも一部、ウェーハ上のパターン、又はウェーハ自体を検査することを含むことがある。ウェーハを観察することは、中でもとりわけ、パターンの再現性及び繰り返し性などの、ある特性についてウェーハ又はウェーハ上の関心領域を監視することを含むことがある。
[00133] ステップ５１０及び６１０に類似した、ステップ７１０では、一次荷電粒子ビーム（例えば、図２の一次荷電粒子ビーム２２０）が荷電粒子源から生成される。一次荷電粒子ビームは、例えば、電子源から生成された電子ビームであることがある。電子源は、限定されるものではないが、タングステンフィラメント若しくはＬａＢ６カソードからの電子の熱電子放出、又はタングステン／ＺｒＯ２冷カソードからの電子の電界放出を含むことがある。
[00134] ステップ７２０では、高さセンサ（例えば、図３の高さセンサ３４０）とレーザ干渉計（図３のレーザ干渉計３５０）とを含む位置センシングシステムは、ステージ（例えば、図２～図３のステージ２０１）の側方及び垂直変位を決定するために使用されることがある。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の光学式高さセンサは、垂直変位を決定するために使用されることがあり、１つ又は複数のレーザ干渉計は、ステージの側方変位を決定するために使用されることがある。いくつかの実施形態では、ステージ２０１上に配置されたウェーハ２０３の走査中に、Ｘ－Ｙ軸におけるピッチ効果補償は、側方変位（Ｘ－Ｙ軸）及び垂直変位（Ｚ軸）の補償を同時に且つ連続的に必要とすることがある。垂直変位は、ウェーハ２０３上の入射ビームの焦点を調整することにより又はＺ軸におけるステージ２０１の位置を調整することにより、補償されることがある。いくつかの実施形態では、測定されたｘ－ｙ座標は、Ｘ及びＹ軸におけるピッチ効果から決定されたアッベ誤差に基づいて補正されることがある。ステージ２０１の補正されたｘ－ｙ座標は、ピッチ効果による変位を含むことがある。ビーム偏向コントローラ３６７、ビーム制御モジュール３６５、及びステージ制御モジュール３６２は、更新されたステージ位置情報を受信するために１つ又は複数のレーザ干渉計と通信することがある。Ｘ及びＹ軸におけるピッチ効果を補償することは、測定されたｘ－ｙ位置座標から側方ビーム補正を決定することと、走査中に、垂直変位を補償するために、ウェーハに入射する一次荷電粒子ビームの焦点を連続的に調整することとを含むことがある。いくつかの実施形態では、高さセンサ及びレーザ干渉計は、ステージ位置決め、ステージ較正、Ｘ－Ｙ－Ｚ軸の１つにステージを移動させるように構成されたモータ及び駆動部の較正を決定するために使用されることがある。
[00135] ステップ７３０では、ステージの側方変位を決定した後に、ビーム偏向コントローラ（例えば、図３のビーム偏向コントローラ３６７）は、一次ビーム偏向器（例えば、図３の偏向器アレイ３２０）に第１の信号を印加して、一次荷電粒子ビームをＸ又はＹ軸の少なくとも一方に偏向させることがある。印加信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の高制御帯域幅を有する電圧信号を含むことがある。偏向された荷電粒子ビーム（例えば、図３の偏向された荷電粒子ビーム３３０）は、ステージの決定された側方変位を少なくとも部分的に補償することがある。
[00136] ステップ７４０では、ステージの垂直変位を決定した後に、ビーム偏向コントローラは、ステージに第２の信号を印加して、偏向された荷電粒子ビームのＺ軸における焦点を調整することがある。印加された第２の信号は、荷電粒子ビームをステージに向けて減速又は加速させるように構成された電圧信号を含むことがある。荷電粒子ビームの減速電圧又は加速電圧は、ステージの垂直変位に対応することがあり、入射する荷電粒子ビームのＺ軸における焦点を修正することにより垂直変位を少なくとも部分的に補償することがある。電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の高制御帯域幅を有する信号を含むことがある。
[00137] ステップ７５０では、１つ又は複数の高さセンサから受信された信号に基づいてＺ軸におけるステージ位置決め及びステージレベリングを決定した時点で、ステージ制御モジュール（例えば、図３のステージ制御モジュール３６２）は、ステージ動作コントローラ（例えば、図３のステージ動作コントローラ３７０）に信号を印加することがある。いくつかの実施形態では、信号は、ステージが一次荷電粒子ビームに実質的に垂直になるように、ステージのＺレベルを調整するようにｚ動作コントローラ（例えば、図３のアクチュエータ３７２＿１、３７２＿２及び３７２＿３）を個別に制御するための１つ又は複数の信号を含むことがある。
[00138] 半導体チップにおけるコンタクトホール、ビア、又は相互接続部などの、３次元（３Ｄ）構造の検査及び撮像は、サンプルの位置を基準としてプローブ荷電粒子（例えば、電子ビーム検査ツール内の電子）の焦点深度を調整することにより、中でもとりわけ、サンプル上への電子のランディングエネルギーを調整して焦点深度を変化させることなどにより実施されることがある。一次電子ビームの焦点深度又は焦点面を調整するいくつかの方法のうちの１つは、中でもとりわけ、磁気対物レンズのコイルを流れる電流を調整することにより対物レンズに関連する磁界を調整することを含む。磁界を調整して焦点深度を変化させることにより、電流を変化させてから結果的に磁界を調整するまでの応答時間に関連する遅延が誘発されることがあり、プロセスが遅れ、それにより検査スループットに悪影響が及ぶ。
[00139] 焦点深度又は焦点面を調整するいくつかの方法のうちの別の方法は、中でもとりわけ、アノード（例えば、アノード２１６）の電圧を調整することなどにより、電子ビームの電子のランディングエネルギーを調整することである。アノード電圧の調整により、サンプルの表面に入射する電子の速度又はエネルギーが調整され、これにより、中でもとりわけ、焦点深度が調整されることがある。しかしながら、焦点深度が調整され得るが、ビームがサンプルに向かって下流側に進むときに電子が受ける電磁界の変化に起因して、調整された一次電子ビームが、１つ又は複数の軸を基準として回転することがある。一次電子ビームの回転により、中でもとりわけ、一次電子ビームから形成された画像が回転することがあり、検査スループットに悪影響を及ぼす。それゆえ、一次電子ビームのランディングエネルギーを調整して焦点面に所望の変化を生じさせることなどにより、所望の検査スループットを維持しながら、入射する一次電子の焦点面を調整する方法を提供することが望ましいことがある。
[00140] ここで、本開示の実施形態と一致する例示的な荷電粒子ビームシステム８００を図示する、図８を参照する。荷電粒子ビームシステム８００は、一次光軸８０１に沿って荷電粒子ビーム（例えば、電子ビーム）を生成するように構成された（図２のカソード２１８に類似した）カソード８０２を含む荷電粒子源と、ソース供給ユニット８０５と、（図３の集光レンズ３１５に類似した）集光レンズ８１０と、（図２の電子検出器２０６に類似した）電子検出器８１５と、（図２の対物レンズ２０４に類似した）対物レンズアセンブリ８２０と、ステージ８６０上に配置されたウェーハ８５０の位置を決定するように構成された高さセンサ８４０とを含むことがある。荷電粒子ビームシステム８００は、ステージ８６０及び対物レンズアセンブリ８２０に印加される電気信号を制御するように構成された制御ユニット８３０を更に含むことがある。代替的に、荷電粒子ビームシステム８００（電子ビームシステムなど）は、図２の撮像システム２００又は図１のＥＢＩシステム１００の一部であることがある。明示的に説明されていないが、荷電粒子ビームシステム８００が、限定されるものではないが、ビーム集束、ビーム偏向、電子検出、ビーム電流制限などを含む、機能を果たすための他の標準又は非標準コンポーネントを含み得ることを理解されたい。
[00141] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム８００は、中でもとりわけ、電子ビームを生成してウェーハ８５０上に集束させるように構成されることがある。電子ビームを集束させることは、電子ビームがウェーハ８５０の所望の平面に集束されるようにウェーハ８５０の高さを調整することを含むことがある。ウェーハ８５０はステージ８６０上に配置されるので、ステージ８６０の高さを調整することによりウェーハ８５０の高さの調整がもたらされることを理解されたい。電子ビームをウェーハ８５０上に集束させるいくつかの方法のうちの１つは、光学技術と機械技術との組み合わせを使用することを含むことがある。例えば、ステージ８６０又はウェーハ８５０の高さを決定するための光学式高さセンサなどの光学コンポーネントと、決定された高さに基づいてステージ８６０を機械的に移動させるように構成された圧電変換器などの機械コンポーネントとを使用する。しかしながら、電子ビームを集束させるために純粋な光学機械技術を使用することにより、上下方向に積層された構造を含む３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュデバイスの検査などのいくつかの用途では、精密でない決定がもたらされることがある。そのような場合、例えば、撮像分解能を高めるために、本明細書で述べる電気技術を使用して電子ビームの焦点を更に微調整することが望ましいことがある。
[00142] ソース供給ユニット８０５は、荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源に電力を供給するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、ソース供給ユニット８０５は、荷電粒子ビームが荷電粒子源から放出され得るようにアノード（図示せず）（例えば、図２のアノード２１６）とカソード８０２との間に電界を生成するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、荷電粒子源は、大きな電界勾配にカソードを配置することにより電子などの荷電粒子が電界放出銃から放出される電界放出源を含むことがある。電界放出源は、２つのアノード板又はそれ以上のアノード板を適宜利用することがある。第１のアノード板は、電界放出器からの荷電粒子の抽出又は放出を生じさせるように構成されることがあり、第２のアノード板は、ウェーハ８５０に向かう抽出された荷電粒子の加速を生じさせるように構成されることがある。ソース供給ユニット８０５は、抽出電圧及び加速電圧を決定して供給するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、ソース供給ユニット８０５は、図３のビーム制御モジュール３６５などの、ビーム制御モジュールの一体部、若しくは図３のシステム制御モジュール３６０などの、システム制御モジュールであるか、又はシステム制御モジュールに結合されることがある。
[00143] 図８に示すように、荷電粒子ビームシステム８００は、図３の集光レンズ３１５に類似した、集光レンズ８１０を含むことがあり、集光レンズ３１５と同様又は実質的に同様の機能を果たすことがある。例えば、集光レンズ８１０は、荷電粒子ビームを集束させるように構成されることがある。いくつかの実施形態では、一次荷電粒子ビームの一次ビームレットの電流は、集光レンズ８１０の集束力を変化させることにより調整されることがある。
[00144] 荷電粒子ビームシステム８００の電子検出器８１５は、図２の電子検出器２０６に類似しており、電子検出器２０６と同様又は実質的に同様の機能を果たすことがある。例えば、電子検出器８１５は、一次電子ビームの電子との相互作用時にウェーハ８５０から放出された、二次電子を検出し、検出された二次電子の強度に関連する信号を生成することがある。荷電粒子ビームシステム８００の対物レンズアセンブリ８２０は、図２の対物レンズ２０４と同様又は実質的に同様であることがある。対物レンズアセンブリ８２０は、中でもとりわけ、ウェーハ８５０に関連する電界を制御するように構成された、図２の制御電極２０４ｂに類似した制御電極８２４を含むことがある。対物レンズアセンブリ８２０は、限定されるものではないが、ウェーハ８５０に向けて誘導される一次電子ビームの焦点を調整するように構成されたビーム集束コンポーネントと、一次電子ビームがさらされ得る電界を調整するように構成された電界変調コンポーネントとを含むことがある。いくつかの実施形態では、電界変調コンポーネントは、制御電極８２４を含むことがある。いくつかの実施形態では、制御電極８２４の電気励起は、生成された電界を調整するために電圧又は電流を変化させることにより調整されることがある。荷電粒子ビームシステム８００は、ステージ８６０及び対物レンズアセンブリ８２０に印加される電圧を制御するように構成された制御ユニット８３０を更に含むことがある。いくつかの実施形態では、制御ユニット８３０は、対物レンズアセンブリ８２０の制御電極８２４に電圧を印加するように構成されることがある。
[00145] 本開示の文脈では、電子ビームの焦点を調整するための光学機械技術とは、限定されるものではないが、中でもとりわけ、圧電変換器、圧電駆動部、レーザ、干渉計、フォトダイオードを含む、電気機械デバイスと光学デバイスとの組み合わせを使用して、ステージ８６０の高さを調整することを指す。本開示の文脈では、電子ビームの焦点を調整するための電気技術とは、ステージ８６０、ウェーハ８５０、又は対物レンズアセンブリ８２０の制御電極（例えば、図８の８２４）に電気信号を印加することにより電子ビームに関連する電磁界を操作することを指す。
[00146] 上述のように、ＳＥＭなどの、電子ビーム検査ツールでは、純粋な光学機械技術により達成される電子ビームの焦点の精度は、中でもとりわけ、ＩＣチップ内に上下方向に積層された構造などの、いくつかの用途では不適切であることがある。中でもとりわけ、精密でないステージ動作制御又は機械的振動の結果として、少なくとも電子ビームの焦点に誤差及び変動をもたらす可能性があるので、機械技術の使用を制限することが望ましいことがある。その一方で、電気技術は、サンプルにおける電界又は磁界を修正することにより、サンプルに入射する電子ビームの焦点面のより精密な調整を提供することがあり、焦点面を調整するためのより高速な方法を提供することがある。
[00147] ここで、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステム８００を使用して荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる例示的な方法を図示するフローチャートを図示する、図９Ａを参照する。サンプルに集束させる方法は、図３の荷電粒子ビームシステム３００、図８の荷電粒子ビームシステム８００、又は図１のＥＢＩシステム１００により実施されることがある。荷電粒子ビーム装置は、ウェーハ（例えば、図８のウェーハ８５０）又はウェーハ上の関心領域を観察し、撮像し、且つ検査するように制御され得ることが理解される。撮像することは、ウェーハを走査して、ウェーハの少なくとも一部、ウェーハ上のパターン、又はウェーハ自体を撮像することを含むことがある。ウェーハを検査することは、ウェーハを走査して、ウェーハの少なくとも一部、ウェーハ上のパターン、又はウェーハ自体を検査することを含むことがある。ウェーハを観察することは、パターンの再現性及び繰り返し性についてウェーハ又はウェーハ上の関心領域を監視することを含むことがある。
[00148] ステップ５１０、６１０、及び７１０に類似した、ステップ９１０Ａでは、一次荷電粒子ビーム（例えば、図２の一次荷電粒子ビーム２２０）が荷電粒子源から生成される。ステージ（例えば、図８のステージ８６０）上に配置されたサンプルには、一次荷電粒子ビームが照射される。いくつかの実施形態では、サンプルの少なくとも一部には、一次荷電粒子ビームの少なくとも一部が照射されることがある。一次荷電粒子ビームは、例えば、電子源から生成された電子ビームであることがある。電子源は、限定されるものではないが、タングステンフィラメント若しくはＬａＢ６カソードからの電子の熱電子放出、又はタングステン／ＺｒＯ２冷カソードからの電子の電界放出を含むことがある。
[00149] サンプルは、ステージ上に直接配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプルは、サンプルホルダなどのアダプタ上に配置され、ステージ上に配置され、且つステージに固定されることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージの幾何学的中心は、互いに且つ一次光軸（例えば、図８の一次光軸８０１）と位置合わせされることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージは、一次光軸に直交又は実質的に直交する平面内に配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル又はステージは、一次荷電粒子ビームが９０°よりも小さな又は大きな角度でサンプルに入射するように、オフアクシスに傾斜されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル及びステージは、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の何れかにおけるステージの変位により相応にサンプルの変位がもたらされるように、機械的に結合されることがある。いくつかの実施形態では、サンプルホルダ及びステージは、オーミック接触又は有意でない電位勾配がサンプルホルダとステージとの間に生じ得るように電気的に結合されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル及びサンプルホルダは、オーミック接触又は有意でない電位勾配がサンプルとサンプルホルダとの間に生じ得るように電気的に結合されることがある。
[00150] ステップ９２０Ａでは、荷電粒子ビームの初期焦点の場所は、第１のコンポーネントを使用してサンプルを基準として調整される。本明細書で使用される場合、初期焦点とは、荷電粒子ビームの焦点の近似点又は近似面を指す。いくつかの実施形態では、初期焦点の場所を調整することは、光学式高さセンサ（例えば、図８の高さセンサ８４０）を含むより精密な光学式位置センシング技術を使用して、ステージの決定された初期位置と一次荷電粒子ビームの所望の焦点面とに基づいてＺ軸におけるステージの初期位置を決定することと、一次荷電粒子ビームの初期焦点がサンプルの表面に又は表面の実質的に近傍に形成されるようにステージの位置を調整することとを含むことがある。いくつかの実施形態では、サンプルの上面に初期焦点を形成することが望ましいことがある。
[00151] いくつかの実施形態では、高さセンサは、予め定められた放出波長を有するレーザ光をステージに、又はステージ上に配置されたサンプル（例えば、図８のウェーハ８５０）に照射するレーザ源を含むレーザダイオードアセンブリと、サンプルの表面から反射されたレーザを検出するように構成されたレーザ検出器とを含むことがある。高さセンサは、ステージ制御モジュール（例えば、図３のステージ制御モジュール３６２）、ビーム制御モジュール（例えば、図３のビーム制御モジュール３６５）、又はその両方と通信することがある。いくつかの実施形態では、ステージ制御モジュール及びビーム制御モジュールは、ステージの高さを調整して一次荷電粒子ビームをサンプル上に集束させるために互いに通信することがある。
[00152] ステップ９３０Ａでは、ステップ９２０Ａにおいてサンプル上に初期焦点を形成した後に、一次荷電粒子ビームの焦点は、第２のコンポーネントを使用してサンプルに関連する電磁界を操作することにより更に調整されることがある。第２のコンポーネントは、限定されるものではないが、中でもとりわけ、対物レンズの制御電極（例えば、図８の制御電極８２４）、ステージ、又はサンプルを含むことがある。いくつかの実施形態では、第２のコンポーネントは、対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置することがある。サンプルに関連する電磁界は、サンプルに影響を及ぼす電界及び磁界を含むことがある。電磁界を操作することにより、荷電粒子ビームの初期焦点を更に調整してサンプル上に最終焦点を形成することが可能となることがある。電磁界は、例えば、対物レンズアセンブリ（例えば、図８の対物レンズアセンブリ８２０）の制御電極（例えば、図８の制御電極８２４）に印加される電気信号を調整すること、ステージへの電気信号を調整すること、又は荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された磁界を調整することにより操作されることがある。
[00153] いくつかの実施形態では、電磁界を操作することは、対物レンズアセンブリの制御電極に印加される電気信号を調整することを含むことがある。荷電粒子ビームの初期焦点は、制御電極の電気励起（例えば、電圧）を調整することによりＺ軸に沿って調整されることがある。荷電粒子ビームの初期高さ調整又は初期焦点は、光学測定に基づいてステージの高さを調整することによりステップ９２０Ａにおいて達成される。初期焦点が形成された後に、荷電粒子ビームの経路又はエネルギーを調整し、それにより焦点を調整するために、制御電極の電気励起を変化させることがある。例えば、制御電極に印加される電圧信号を変化させることにより、荷電粒子ビームが受ける電界が操作され、それにより、サンプル表面上の荷電粒子ビームの焦点の調整が可能となることがある。本明細書で説明するような、光学機械技術と電気技術との組み合わせにより、ユーザが高画質と高分解能とを得ることが可能となることがある。
[00154] いくつかの実施形態では、電磁界を操作することは、ステージに印加される電気信号を調整することを含むことがある。荷電粒子ビームの初期焦点は、ステージに印加される電圧信号を調整することによりＺ軸に沿って調整されることがある。ステージに印加される電圧信号により、サンプル表面上への荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整されることがある。本明細書で使用される場合、荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、荷電粒子がサンプルに衝突するときの荷電粒子のエネルギーとして定義されることがあり、加速電圧とステージ／サンプルバイアス電圧との差であることがある。入射する一次荷電粒子ビームの焦点を調整することにより画像分解能及びコントラストを改善するために、ユーザは、ステージにビームエネルギー修正電圧を印加して、サンプルに入射する荷電粒子ビームのビームエネルギーを減少又は増加させることがある。
[00155] いくつかの実施形態では、電磁界を操作することは、荷電粒子がサンプルに入射する前に荷電粒子を減速させる（より低いランディングエネルギー）又は加速させる（より高いランディングエネルギー）ようにサンプル又はウェーハに印加される電気信号を調整することを含むことがある。例えば、ＳＥＭでは、高電圧（コラム内に印加される加速電圧）が１２ｋＶであり（例えば、図２のカソード２１８及びアノード２１６の電圧をそれぞれ－１２ｋＶ及び接地に設定することにより作り出され）且つステージ／サンプルバイアス電圧が（接地に対して）－９ｋＶである場合に、電子が、まずコラム内で１２ｋｅＶのエネルギーまで加速され、次いで、コラムから離れた後に、９ｋＶの電界により減速され、その結果、荷電粒子ビームの荷電粒子のランディングエネルギーは３ｋｅＶである。サンプルに入射する荷電粒子を加速又は減速させることにより、サンプルへの侵入深さが変化することがあり、ビームの焦点深度が変化することがある。より低いランディングエネルギー、例えば、１ｋｅＶ未満では、荷電粒子ビームは、主にサンプルの上面と相互作用することがある。例えば、１ｋｅＶ～６ｋｅＶのより高いランディングエネルギーでは、侵入深さがより大きいことがあり、したがって、サンプルのバルクからの情報を提供する。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、２５０ｅＶ～６ｋｅＶの範囲である。より低いランディングエネルギーはバルク分析を回避することがあるが、生成される二次荷電粒子の信号強度が低いことがあり、これによりサンプルを分析する能力に悪影響を及ぼす。その一方で、より高いランディングエネルギーは、バルク及び表面下情報を抽出するために望ましいことがあるが、サンプルを変化させることがあり、これによりサンプルを分析する能力に悪影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、サンプル、任意の要件、及び関連する用途に基づいて、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である。
[00156] 荷電粒子ビームのランディングエネルギーを調整することは、１つ又は複数の電気信号をステージに印加することを含むことがある。いくつかの実施形態では、電気信号は、電圧信号の第１のコンポーネント又は電圧信号の第２のコンポーネントを含むことがある。電圧信号の第１のコンポーネントは、荷電粒子ビームの加速に影響を及ぼすためにステージ又はサンプルに印加される電圧であることがある。いくつかの用途では、サンプル上の初期焦点における荷電粒子ビームの焦点は適切でないことがあり、それゆえ、荷電粒子ビームは、例えば、より良好な分解能又はコントラストを達成するために更に集束又は調整されることがある。いくつかの実施形態では、電圧信号の第１のコンポーネントは、サンプル表面上の荷電粒子ビームの初期焦点を粗調整するように構成されることがある。本明細書で使用される場合、初期焦点の粗調整とは、Ｚ軸に沿った焦点の調整を指すことがある。いくつかの実施形態では、電圧信号の第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の電圧信号を含むことがある。
[00157] 電圧信号の第２のコンポーネントは、Ｚ軸におけるステージの位置を調整することにより形成される初期焦点を微調整するためにステージ又はサンプルに印加される電圧であることがある。本明細書で使用される場合、初期焦点の微調整とは、シャープな焦点を達成するためのＺ軸に沿った焦点の調整を指すことがある。電圧信号の第２のコンポーネントは、入射する荷電粒子ビームを偏向させて、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸に沿った僅かな位置調整を可能にし、よりシャープな焦点を可能にすることがある。いくつかの実施形態では、電圧信号の第２のコンポーネントは、－１５０Ｖ～＋１５０Ｖの範囲の電圧信号を含むことがある。印加される電圧信号の第１のコンポーネント又は第２のコンポーネントが、限定されるものではないが、用途、サンプル、及びツール条件を含む要因に基づいて、本明細書で述べた範囲よりも高い又は低いものであり得ることを理解されたい。
[00158] いくつかの実施形態では、サンプル表面に入射する荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、単一の電気信号を印加することにより電磁界を操作するように調整されることがある。単一の電気信号は、電圧信号の第１のコンポーネント及び第２のコンポーネントを含むことがある。例えば、焦点の粗調整のための電圧信号の第１のコンポーネントが－９ＫＶであり、且つ焦点の微調整のための電圧信号の第２のコンポーネントが－１００Ｖである場合には、単一の電気信号は－９．１ＫＶの電圧信号を含む。代替的に、焦点の粗調整のための電圧信号の第１のコンポーネントが－９ＫＶであり、且つ焦点の微調整のための電圧信号の第２のコンポーネントが＋１００Ｖである場合には、単一の電気信号は－８．９ＫＶの電圧信号を含む。
[00159] いくつかの実施形態では、サンプルに関連する電磁界を操作することは、サンプルに関連する磁界を調整することを含むことがある。いくつかの実施形態では、電気信号を印加することによる電界の調整により、磁界の調整がもたらされることがある。電気又は磁性コンポーネントによる磁界の調整により、荷電粒子ビームの特性が影響を受けることがある。例えば、電磁レンズのコイルを通過する電流は、荷電粒子ビームを集束させるために使用され得る磁極片のボア内に磁界を作り出す。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームの特性は、限定されるものではないが、荷電粒子ビームの経路、方向、速度、又は加速度を含むことがある。
[00160] ここで、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステム８００を使用して荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる例示的な方法を図示する、図９Ｂを参照する。サンプルに集束させる方法は、図３の荷電粒子ビームシステム３００、図８の荷電粒子ビームシステム８００、又は図１のＥＢＩシステム１００により実施されることがある。
[00161] ステップ５１０、６１０、７１０、及び９１０Ａに類似した、ステップ９１０Ｂでは、一次荷電粒子ビーム（例えば、図２の一次荷電粒子ビーム２２０）が荷電粒子源から生成される。ステージ（例えば、図８のステージ８６０）上に配置されたサンプルには、一次荷電粒子ビームが照射される。いくつかの実施形態では、サンプルの少なくとも一部には、一次荷電粒子ビームの少なくとも一部が照射されることがある。一次荷電粒子ビームは、例えば、電子源から生成された電子ビームであることがある。電子源は、限定されるものではないが、タングステンフィラメント若しくはＬａＢ６カソードからの電子の熱電子放出、又はタングステン／ＺｒＯ２冷カソードからの電子の電界放出を含むことがある。
[00162] サンプルは、ステージ上に直接配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプルは、サンプルホルダなどのアダプタ上に配置され、ステージ上に配置され、且つステージに固定されることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージの幾何学的中心は、互いに且つ一次光軸（例えば、図８の一次光軸８０１）と位置合わせされることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージは、一次光軸に直交又は実質的に直交する平面内に配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル又はステージは、一次荷電粒子ビームが９０°よりも小さな又は大きな角度でサンプルに入射するように、オフアクシスに傾斜されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル及びステージは、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の何れかにおけるステージの変位により相応にサンプルの変位がもたらされるように、機械的に結合されることがある。いくつかの実施形態では、サンプルホルダ及びステージは、オーミック接触又は有意でない電位勾配がサンプルホルダとステージとの間に生じ得るように電気的に結合されることがある。
[00163] ステップ９２０Ａと同様の、ステップ９２０Ｂでは、荷電粒子ビームの初期焦点の場所は、第１のコンポーネントを使用してサンプルを基準として調整される。本明細書で使用される場合、初期焦点とは、荷電粒子ビームの焦点の近似点又は近似面を指す。いくつかの実施形態では、初期焦点の場所を調整することは、光学式高さセンサ（例えば、図８の高さセンサ８４０）を含むより精密な光学式位置センシング技術を使用して、ステージの決定された初期位置と一次荷電粒子ビームの所望の焦点面とに基づいてＺ軸におけるステージの初期位置を決定することと、一次荷電粒子ビームの初期焦点がサンプルの表面に又は表面の実質的に近傍に形成されるようにステージの位置を調整することとを含むことがある。いくつかの実施形態では、サンプルの上面に初期焦点を形成することが望ましいことがある。
[00164] いくつかの実施形態では、高さセンサは、予め定められた放出波長を有するレーザ光をステージに、又はステージ上に配置されたサンプル（例えば、図８のウェーハ８５０）に照射するレーザ源を含むレーザダイオードアセンブリと、サンプルの表面から反射されたレーザを検出するように構成されたレーザ検出器とを含むことがある。高さセンサは、ステージ制御モジュール（例えば、図３のステージ制御モジュール３６２）、ビーム制御モジュール（図３のビーム制御モジュール３６５）、又はその両方と通信することがある。いくつかの実施形態では、ステージ制御モジュール及びビーム制御モジュールは、サンプル上の一次荷電粒子ビームの焦点に合わせてステージの高さを調整するために互いに通信することがある。
[00165] ステップ９３０Ｂでは、ステップ９２０Ｂにおいてサンプル上に初期焦点を形成した後に、電磁界は、最終焦点を形成するために、例えば、対物レンズ（例えば、図８の対物レンズアセンブリ８２０又は図２の対物レンズアセンブリ２０４）の制御電極（例えば、図８の制御電極８２４又は図２の制御電極２０４ｂ）に印加される電気信号を調整することにより操作されることがある。荷電粒子ビームの初期焦点は、制御電極の電気励起を調整することにより、Ｚ軸に沿った最終焦点を形成するように調整されることがある。荷電粒子ビームの初期高さ調整又は初期焦点は、光学測定に基づいてステージの高さを調整することによりステップ９２０Ｂにおいて達成される。初期焦点が形成された後に、荷電粒子ビームの経路又はエネルギーを調整し、それにより焦点を調整するために、制御電極の電気励起を変化させることがある。例えば、制御電極に印加される電圧信号を変化させることにより、荷電粒子ビームが受ける電界が操作され、それにより、サンプル表面上の荷電粒子ビームの焦点の調整が可能となることがある。本明細書で説明するような、光学機械技術と電気技術との組み合わせにより、ユーザが高い撮像分解能を得ることが可能となることがある。
[00166] 上述のように、上下方向に積層されたコンポーネントを含むデバイスアーキテクチャを有するＩＣチップの検査中に見られる課題のうちの１つは、不適切な撮像範囲及び分解能である。例えば、深さ４～５μｍの金属コンタクトホールの深さを測定すること、又は構造の底部における埋没した欠陥粒子を検出することは、中でもとりわけ、欠陥を分析して、撮像及び正確な測定から抽出された情報に基づいてプロセス条件を開発するのに有用であることがある。ＳＥＭなどの、荷電粒子ビームシステムの広範囲の焦点深度（ＤＯＦ）は、高撮像分解能を維持しながら深いフィーチャの上面、底面、及び中間層が同時に且つリアルタイムで撮像され得るように、より広い撮像範囲を可能にすることがある。
[00167] 既存の技術を使用して、上下方向に積層された構造、例えば３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュデバイスを検査することにより、限られた情報又は不正確な情報が提供されることがあり、これらの情報は両方とも、製造されるデバイスのスループット及び品質に悪影響を及ぼすことがある。それゆえ、リアルタイム３Ｄ撮像能力を有する既存の検査ツールを使用可能にし、これにより、高撮像分解能を維持しながら撮像範囲を広げることが望ましいことがある。電磁界を操作することにより荷電粒子ビームの焦点をＺ軸に沿って調整する能力は、サンプルの多数の平面、フィーチャ、又はサンプル内の関心領域をリアルタイムで撮像し、これにより、正確な３Ｄ形態を得ることを可能にするために使用されることがある。
[00168] ここで、本開示の実施形態と一致する、電子ビーム検査ツール１００４を含む荷電粒子ビームシステム１０００を図示する概略図である、図１０を参照する。図１０に示すように、荷電粒子ビームシステム１０００は、図１の電子ビームツール１０４に類似した電子ビーム検査ツール１００４と、電子ビーム検査ツール１００４に電気的又は電子的に接続されたコントローラ１００９と、データプロセッサを含む画像取得システム１０６０とを含むことがある。画像取得システム１０６０は、コントローラ１００９の外部に示されているが、コントローラ１００９の一部であり得ることを理解されたい。
[00169] いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム１０００は、多数の動作モードをサポートする機構を提供することがある。例えば、荷電粒子ビームシステム１０００は、サンプル又は関心領域の高解像度の平面画像を得るために２Ｄ撮像モードで、又は３Ｄ形状を有するフィーチャ及び構造を含むサンプルの高解像度の形態画像を得るために３Ｄ画像モードで動作するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム１０００は、中でもとりわけ、所望の分析、分析されるサンプル、又は用途に基づいて検査走査でのモードを切り替えるように構成されることがある。例えば、荷電粒子ビームシステム１０００は、通常は３Ｄ撮像モードよりも高いスループットを提供する、２Ｄ撮像モードで関心領域の検査を最初に実施し、次いで、３Ｄ撮像モードに切り替わり、例えば、検出された欠陥の高分解能走査を実施することがある。このことは、２つのツールを不要にし、これにより、検査プロセスの全体的なスループットを向上させることがある。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム１０００は、ユーザにより予め決定された関心領域の高分解能走査を得るために、３Ｄ撮像モードにおいて検査走査のみを実施することがある。
[00170] いくつかの実施形態では、コントローラ１００９は、電子ビーム検査ツール１００４の様々な制御を実行するように構成されたコンピュータ又はプロセッサを含むことがある。コントローラ１００９は、電子ビーム検査ツール１００４に電子的に接続されることがあり、様々な信号及び画像処理機能を実行するように且つ荷電粒子ビームシステム１０００の動作を管理するための様々な制御信号を生成するように構成された処理回路を含むことがある。いくつかの実施形態では、コントローラ１００９は、ユーザ入力に基づいて動作モードを切り替えるように構成されることがある。切替動作モードは、限定されるものではないが、ハードウェアコンポーネントの起動、ソフトウェアプログラムの実行などを含むことがある。例えば、電子ビーム検査ツール１００４を３Ｄ撮像モードに切り替えることは、ステージに印加される電圧信号を調整することと、対物レンズ（例えば、図８の対物レンズアセンブリ８２０）の制御電極（例えば、図８の制御電極８２４）に印加される電圧信号を調整することと、荷電粒子ビームの焦点を調整し、焦点におけるサンプルの画像を取得するように画像取得システム１０６０に命令し、画像情報を処理するアルゴリズムを実行するために、ステージをＸ、Ｙ又はＺ軸に移動させることなどを含むことがある。画像取得システム１０６０は、コントローラ１００９の外部に示されているが、コントローラ１００９の一部であることがある。
[00171] 画像取得システム１０６０は、図２の画像取得器２６０と実質的に同様であることがあり、図２の画像取得器２６０と同様の機能を果たすことがある。いくつかの実施形態では、画像取得システム１０６０は、画像又は画像フレームを取得するように構成されることがあり、撮像又は後処理に関連する機能を果たすように構成された１つ又は複数のプロセッサ（図示せず）と、取得した画像フレーム、後処理情報、分析結果などを保存するように構成された１つ又は複数の記憶ユニット（図示せず）とを含むことがある。画像取得システム１０６０は、コントローラ１００９と通信するように構成されることがある。例えば、所望の焦点が得られたと判断した時点で、コントローラ１００９は、その焦点において１つ又は複数の画像フレームを画像取得システム１０６０に取得させることがある。画像取得システム１０６０は、コントローラ１００９を通じて又はユーザにより操作されることがある。いくつかの実施形態では、画像取得システム１０６０は、ソフトウェア、アルゴリズム、又は１組の命令などのコンピュータで実行されるプログラムを通じて遠隔操作されることがある。
[00172] 前述のように、光学機械技術を使用して達成される焦点は、いくつかの用途では高分解能及び広範囲の撮像には不適切であることがあり、それゆえ、より精密で且つより大きな焦点深度が望まれることがある。より大きな焦点深度は、フィーチャの上面及び底面が同時且つ鮮明に撮像され得るように、深い３Ｄフィーチャの高分解能撮像を可能にすることがある。荷電粒子ビームシステム１０００の３Ｄ撮像動作モードを使用して荷電粒子ビームをサンプルの表面上に集束させる例示的な方法が、本明細書で述べられている。集束方法におけるステップの数及び順序は例示的であり且つ図示の目的だけのものであることを理解されたい。ステップは、必要に応じて、追加され、削除され、編集され、並べ替えられ、且つ省略されることがある。３Ｄ撮像動作モードは、光学機械技術と電気技術との組み合わせを使用して、荷電粒子ビームをサンプルの多数の焦点面に集束させることを可能にし、これにより、ユーザが３Ｄフィーチャの全体を鮮明に撮像することを可能にすることを含む。
[00173] ３Ｄ撮像モードでは、荷電粒子ビームシステム１０００は、荷電粒子ビームの焦点が、ステージ８６０上に配置されたウェーハ８５０の所望の焦点面と一致するか又は実質的に一致するように、光学機械技術を使用してステージ（例えば、図８のステージ８６０）の初期高さ調整を実施するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、ステージ８６０の初期高さ調整は、２Ｄ撮像モードで実施されることがあり、荷電粒子ビームシステム１０００は、光学式高さセンサ及び圧電モータを使用してステージ８６０の高さが２Ｄ撮像モードで調整された時点で、３Ｄ撮像モードで動作するように切り替えられることがある。
[00174] 初期高さ調整が達成された時点で、コントローラ（例えば、図１０のコントローラ１００９）は、サンプルに関連する電磁界を操作することにより、荷電粒子ビームの初期焦点を電子ビーム検査ツール１００４に調整させることがある。電磁界は、荷電粒子ビームの焦点面をＺ軸に沿って調整するために操作されることがあり、荷電粒子ビームがサンプルの多数の焦点面に集束されることを可能し、ひいては、より正確な３Ｄ形態情報を提供する。サンプルに関連する電磁界は、サンプル上への荷電粒子のランディングエネルギーを調整すること、対物レンズの制御電極の電気励起を調整すること、又はステージバイアス電圧を調整することにより操作されることがある。
[00175] いくつかの実施形態では、ランディングエネルギーを調整することにより電磁界を操作することは、電圧信号の第１のコンポーネントを印加して、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの初期焦点を粗調整することと、ステージに電圧信号の第２のコンポーネントを印加して、サンプルの表面上の荷電粒子ビームの初期焦点を微調整することとを含むことがある。電圧信号の第１のコンポーネントは、焦点面をＺ軸に沿って所定の距離だけシフトさせるための所望の高さ調整に基づいて決定されることがある。ランディングエネルギーは、荷電粒子をサンプルに向けて加速させるために印加される加速電圧と、ステージに印加される電圧信号の第１のコンポーネントとに基づいて変化することがある。電圧信号の第２のコンポーネントは、焦点をＺ軸に沿って更に微調整するために印加されることがある。電圧信号は、例えば、対物レンズの制御電極（例えば、図８の制御電極８２４）、ステージ（例えば、図８のステージ８６０）、又はシステムの電磁界に影響を及ぼすように構成された他の光学機械コンポーネントに印加されることがある。
[00176] 電気技術を使用して荷電粒子ビームが集束された後に、コントローラ１００９は、フィーチャ又は構造の１つ又は複数の画像フレームを取得するように画像取得システム１０６０に命令することがある。取得した画像フレームは、記録されて分析のためにユーザによりアクセスされることがある。いくつかの実施形態では、記憶した画像フレーム及び対応する焦点面情報は、例えば、再構成アルゴリズムを使用して構造の３Ｄ画像を再構成するために使用されることがある。
[00177] ここで、本開示の実施形態と一致する、サンプル上のフィーチャの画像フレーム及び対応する焦点面を図示する、図１１Ａ～図１１Ｆを参照する。図１１Ａ、図１１Ｃ、及び図１１Ｅは、それぞれ、金属コンタクトホールなどのフィーチャの断面図における上部焦点面、中間焦点面、底部焦点面を表し、図１１Ｂ、図１１Ｄ、及び図１１Ｆは、対応する焦点面のＳＥＭ画像を表す。限定されるものではないが、相互接続部、金属パッド、フォトレジストプロファイルなどを含む他のフィーチャも撮像され得ることを理解されたい。
[00178] サンプル（例えば、図８のウェーハ８５０）上の例示的なフィーチャ１１１０は、例えば、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリデバイスにおける、金属コンタクトホールを含むことがある。いくつかの実施形態では、フィーチャ１１１０は、円錐形状、円筒形状、三角形状、又は矩形状、及び円形若しくは楕円断面を有することがある。図１１Ａの断面図に示すように、例えば、フィーチャ１１１０は、高さｈ１と、上部平面１１１５に沿った上部直径ｄ１と、中間平面（例えば、図１１Ｃの中間平面１１３５）に沿った中間直径ｄ３と、基部平面（例えば、図１１Ｅの基部平面１１５５）に沿った基部直径ｄ５とを有する円錐状の金属コンタクトホールを含むことがある。いくつかの実施形態では、高さｈ１、上部直径ｄ１、及び基部直径ｄ５は、フィーチャ１１１０のクリティカルディメンジョンを含むことがある。本明細書で使用される場合、フィーチャ又はデバイスのクリティカルディメンジョンとは、寄生容量及び寄生抵抗の原因となり得るのでデバイスの電気性能に影響を及ぼす可能性のある寸法を指すことがある。当業者であれば、クリティカルディメンジョンは、デバイス性能及び製造歩留まりを最適化するように調整され得る寸法であることを理解するであろう。
[00179] 図１１Ｂは、上述した光学機械技術と電気技術との組み合わせを使用する集束方法により撮像されたときの、フィーチャ１１１０のアレイの画像フレーム１１５０（例えば、ＳＥＭ画像）を示す。図１１Ｂの荷電粒子ビームの焦点面は、フィーチャ１１１０の上部平面１１１５と一致するように調整される。アレイの個々のフィーチャ１１１０は、高さｈ１を含む異なる寸法を有することがあり、荷電粒子ビームの焦点面は、アレイの他のフィーチャの上部平面と一致しないことがあることを理解されたい。そのような場合、コントローラ１００９は、調査されるフィーチャ１１１０及びその寸法に基づいて荷電粒子ビームの焦点面を調整するように構成されることがある。
[00180] ここで、中間平面１１３５を有するフィーチャ１１１０及び対応する画像フレーム１１５２の概略図をそれぞれ図示する、図１１Ｃ及び図１１Ｄを参照する。中間平面１１３５は、上部平面１１１５と基部平面（例えば、図１１Ｅの基部平面１１５５）との中間に位置するように示されているが、Ｚ軸に垂直な、上部平面１１１５と基部平面１１５５との間の任意の平面であることがある。図１１Ａ～図１１Ｆは３つの平面及び対応する画像フレームを示すが、適宜必要に応じて、任意の数の平面が撮像され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の画像フレームは、フィーチャ１１１０の平面を表すことがある。例えば、画像取得システム１０６０は、必要に応じて、平面の２つ以上の画像フレームを取得することがある。
[00181] 図１１Ｅ及び図１１Ｆは、それぞれ、基部平面１１５５を有するフィーチャ１１１０及び対応する画像フレーム１１５４の概略図を図示する。例として、フィーチャ１１１０は、その高さｈ１に沿って直径が先細りになる円錐形状を有して示されている。このような場合、図１１Ａ、図１１Ｃ、及び図１１Ｅに示すように、フィーチャ１１１０の上部平面の直径（例えば、ｄ１）は、中間直径ｄ３よりも大きいことがあり、中間直径ｄ３は、フィーチャ１１１０の基部直径ｄ５よりも大きいことがある（ｄ１＞ｄ３＞ｄ５）。それぞれ図１１Ｂ、図１１Ｄ、及び図１１Ｆの画像フレーム１１５０、１１５２、及び１１５４では、破線により強調された暗い円形領域は、フィーチャ１１１０の合焦面の平面図を示す。破線内の暗い領域を取り囲む拡散した明るい領域は、サンプルの焦点外の層を表す。合焦面を強調する破線は視覚的補助を提供し且つ図示の目的だけのものであることが理解される。
[00182] ここで、本開示の実施形態と一致する、多数の焦点面においてキャプチャされた画像フレームから再構成された３Ｄ画像を生成するプロセス１２００の概略図である、図１２を参照する。フィーチャ１２１０は、例えば、上部直径ｄ１が基部直径ｄ５よりも大きくなるように高さｈ１に沿って直径が先細りになる円錐状の金属コンタクトホールを含むことがある。図１２に示すように、上部平面１２１５は、対応する上面図１２１７に示すように、上部直径ｄ１を有するフィーチャ１２１０の上面を表す。中間平面１２２５、１２３５、及び１２４５は、対応する上面図１２２７、１２３７、及び１２４７に示すように、それぞれ直径ｄ２、ｄ３、及びｄ４を有するフィーチャ１２１０の中間平面を表す。基部平面１２５５は、対応する上面図１２５７に示すように、基部直径ｄ５を有するフィーチャ１２１０の底面を表す。画像フレーム１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、及び１２６０は、フィーチャ１２１０の３Ｄ画像１２７０を生成するように再構成されることがある。
[00183] いくつかの実施形態では、３Ｄ撮像モードでは、荷電粒子ビームは、荷電粒子ビームの焦点面がフィーチャ１２１０の上部平面１２１５と一致し得るように、フィーチャ１２１０の上面に集束されることがある。上部平面１２１５と一致する焦点面は、第１の焦点面と呼ばれることもある。画像取得システム１０６０は、フィーチャ１２１０の上面の第１の画像フレーム１２２０を取得するように構成されることがある。荷電粒子ビームは、まず、光学機械手段によりサンプル上に荷電粒子ビームの初期焦点を形成するようにステージ８６０の高さを調整することと、次いで、限定されるものではないが、荷電粒子のランディングエネルギーを調整すること、制御電極の電気励起を調整すること、又はステージバイアス電圧を調整することを含む電気的手段により初期焦点を調整することとにより、集束されることがある。いくつかの実施形態では、画像取得システム１０６０は、焦点面において２つ以上の画像フレームを取得することがある。取得した画像フレームは、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他の種類のコンピュータ可読メモリなどの、記憶媒体（例えば、図２のストレージ２７０）に記憶されることがある。記憶媒体は、画像取得システム１０６０に結合されることがあり、走査された生の画像データを元画像として保存し、且つ処理後の画像を保存するために使用されることがある。焦点面、取得条件、ツールパラメータなどに関連する情報もまた、記憶媒体に記憶されることがある。
[00184] 次いで、荷電粒子ビームの焦点は、第１の焦点面から下方にある距離だけ離れて位置する第２の焦点面に合焦するように調整されることがある。本開示の文脈では、第１の焦点面「の下方」とは、サンプル中のより深い場所を指す。第１の焦点面と第２の焦点面との間の距離は、用途又は要件に基づいてユーザにより予め決定されることがある。いくつかの実施形態では、距離は、撮像されるフィーチャ又はサンプルの材料に基づいて動的に調整されることがある。画像取得システム１０６０は、より深い中間平面１２２５においてフィーチャ１２１０の第２の画像フレーム１２３０を取得するように構成されることがある。荷電粒子ビームの焦点面は、電界若しくは磁界、又はその両方を操作することによりサンプルのより深部にシフトされることがある。例えば、荷電粒子のランディングエネルギーは、サンプルの上面の下方に焦点面を形成するように調整されることがある。いくつかの実施形態では、焦点面の位置は、対物レンズの制御電極に印加される電圧を調整することによりシフトされることがある。制御電極に印加される電圧を調整することにより、サンプルに関連する電磁界が操作されて、サンプルに入射する荷電粒子の経路が影響を受けることがある。例えば、荷電粒子は、電気励起と印加された電圧信号とに基づいて、加速され、減速され、偏向され、フィルタリングされ、又は集束されることがある。画像取得システム１０６０は、中間平面１２３５において第３の画像フレーム１２４０を、中間平面１２４５において第４の画像フレーム１２５０を、及び基部平面１２５５において第５の画像フレーム１２６０を取得するように構成されることがある。図１２は、３Ｄ画像を再構成するために使用される５つの撮像平面を図示するが、撮像されるフィーチャ（例えば、フィーチャ１２１０）の深さの範囲を可能にする任意の数の撮像平面が、フィーチャを正確に再構成するために使用されることがある。
[00185] いくつかの実施形態では、画像フレーム１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、及び１２６０は、フィーチャ１２１０の３Ｄ画像１２７０を生成するように再構成されることがある。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像フレーム及び関連する焦点面情報は、例えば、フィーチャ１２１０の３Ｄ画像１２７０の生成、クリティカルディメンジョン情報の抽出、オーバーレイシフトの決定などに使用されることがある。画像フレームは、コンピュータで実行される３Ｄ再構成アルゴリズム、ソフトウェアプログラム、又は画像処理プログラムなどを使用して再構成されることがある。
[00186] ここで、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステム内のサンプルの３Ｄ画像を生成する例示的な方法を示すフローチャートを図示する、図１３を参照する。サンプルの３Ｄ画像を生成する方法は、図１の荷電ＥＢＩシステム１００、図２の撮像システム２００、図３、図８、及び図１０の、それぞれ、荷電粒子ビームシステム３００、８００、又は１０００により実施されることがある。
[00187] ステップ５１０、６１０、７１０、及び９１０Ａに類似した、ステップ１３１０では、一次荷電粒子ビーム（例えば、図２の一次荷電粒子ビーム２２０）が荷電粒子源から生成される。ステージ（例えば、図８のステージ８６０）上に配置されたサンプルには、一次荷電粒子ビームが照射される。いくつかの実施形態では、サンプルの少なくとも一部には、一次荷電粒子ビームの少なくとも一部が照射されることがある。一次荷電粒子ビームは、例えば、電子源から生成された電子ビームであることがある。電子源は、限定されるものではないが、タングステンフィラメント若しくはＬａＢ６カソードからの電子の熱電子放出、又はタングステン／ＺｒＯ２冷カソードからの電子の電界放出を含むことがある。
[00188] サンプルは、ステージ上に直接配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプルは、サンプルホルダなどのアダプタ上に配置され、ステージ上に配置され、且つステージに固定されることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージの幾何学的中心は、互いに且つ一次光軸（例えば、図８の一次光軸８０１）と位置合わせされることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージは、一次光軸に直交又は実質的に直交する平面内に配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル又はステージは、一次荷電粒子ビームが９０°よりも小さな又は大きな角度でサンプルに入射するように、オフアクシスに傾斜されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル及びステージは、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の何れかにおけるステージの変位により相応にサンプルの変位がもたらされるように、機械的に結合されることがある。いくつかの実施形態では、サンプルホルダ及びステージは、オーミック接触又は有意でない電位勾配がサンプルホルダとステージとの間に生じ得るように電気的に結合されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル及びサンプルホルダは、オーミック接触又は有意でない電位勾配がサンプルとサンプルホルダとの間に生じ得るように電気的に結合されることがある。
[00189] ステップ１３２０では、一次荷電粒子ビームの焦点は、サンプルに関連する電磁界を操作することにより更に調整されることがある。焦点を調整する前に、Ｚ軸におけるステージの位置は、サンプルの表面又は実質的に表面に一次荷電粒子ビームの初期焦点を形成するように調整される。本明細書で使用される場合、初期焦点とは、荷電粒子ビームの焦点の近似点又は近似面を指す。いくつかの実施形態では、ステージの位置を調整することは、光学式高さセンサ（例えば、図８の高さセンサ８４０）を含む精密な光学式位置センシング技術を使用して、ステージの決定された初期位置と一次荷電粒子ビームの所望の焦点面とに基づいてＺ軸におけるステージの初期位置を決定することと、一次荷電粒子ビームの初期焦点がサンプルの表面に又は表面の実質的に近傍に形成されるようにステージの位置を調整することとを含むことがある。いくつかの実施形態では、サンプルの上面に初期焦点を形成することが望ましいことがある。
[00190] いくつかの実施形態では、高さセンサは、予め定められた放出波長を有するレーザ光をステージに、又はステージ上に配置されたサンプル（例えば、図８のウェーハ８５０）に照射するレーザ源を含むレーザダイオードアセンブリと、サンプルの表面から反射されたレーザを検出するように構成されたレーザ検出器とを含むことがある。高さセンサは、ステージ制御モジュール（例えば、図３のステージ制御モジュール３６２）、ビーム制御モジュール（図３のビーム制御モジュール３６５）、又はその両方と通信することがある。いくつかの実施形態では、ステージ制御モジュール及びビーム制御モジュールは、サンプル上の一次荷電粒子ビームの焦点に合わせてステージの高さを調整するために互いに通信することがある。
[00191] サンプルに関連する電磁界は、サンプルに影響を及ぼす電界及び磁界を含むことがある。電磁界を操作することにより、荷電粒子ビームの初期焦点を更に調整してサンプル上に最終焦点を形成することが可能となることがある。電磁界は、例えば、対物レンズアセンブリ（例えば、図８の対物レンズアセンブリ８２０）の制御電極（例えば、図８の制御電極８２４）に印加される電気信号を調整すること、ステージへの電気信号を調整すること、又は荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された磁界を調整することにより操作されることがある。
[00192] いくつかの実施形態では、電磁界を操作することは、対物レンズアセンブリの制御電極に印加される電気信号を調整することを含むことがある。荷電粒子ビームの初期焦点は、制御電極の電気励起を調整することによりＺ軸に沿って調整されることがある。荷電粒子ビームの初期高さ調整又は初期焦点は、光学測定に基づいてステージの高さを調整することにより達成される。初期焦点が形成された後に、荷電粒子ビームの経路又はエネルギーを調整し、それにより焦点を調整するために、制御電極の電気励起を変化させることがある。例えば、制御電極に印加される電圧信号を変化させることにより、荷電粒子ビームが受ける電界が操作され、それにより、サンプル表面上の荷電粒子ビームの焦点の調整が可能となることがある。本明細書で説明するような、光学機械技術と電気技術との組み合わせにより、ユーザが高い撮像分解能を得ることが可能となることがある。
[00193] いくつかの実施形態では、電磁界を操作することは、ステージに印加される電気信号を調整することを含むことがある。荷電粒子ビームの初期焦点は、ステージに印加される電圧信号を調整することによりＺ軸に沿って調整されることがある。ステージに印加される電圧信号により、サンプル表面上への荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整されることがある。本明細書で使用される場合、荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、荷電粒子がサンプルに衝突するときの荷電粒子のエネルギーとして定義されることがあり、加速電圧とステージ／サンプルバイアス電圧との差である。入射する一次荷電粒子ビームの焦点を調整することにより画像分解能及びコントラストを改善するために、ユーザは、ステージにビームエネルギー修正電圧を印加して、サンプルに入射する荷電粒子ビームのビームエネルギーを減少又は増加させることがある。
[00194] いくつかの実施形態では、荷電粒子がサンプルに入射する前に荷電粒子を減速させる（より低いランディングエネルギー）又は加速させる（より高いランディングエネルギー）ように、ステージ又はサンプルに電圧が印加されることがある。例えば、ＳＥＭでは、高電圧（コラム内に印加される加速電圧）が１２ｋＶであり且つステージ／サンプルバイアス電圧が－９ｋＶである場合に、電子が、まずコラム内で１２ｋｅＶのエネルギーまで加速され、次いで、コラムから離れた後に、９ｋｅＶだけ減速され、その結果、入射する荷電粒子ビームの有効な高電圧は３ｋＶであり、荷電粒子ビームの荷電粒子のランディングエネルギーは３ｋｅＶである。サンプルに入射する荷電粒子を加速又は減速させることにより、サンプルへの侵入深さが変化することがある。より低いランディングエネルギー、例えば、１ｋｅＶ未満では、荷電粒子ビームは、主にサンプルの上面と相互作用することがある。例えば、１ｋｅＶ～６ｋｅＶのより高いランディングエネルギーでは、侵入深さがより大きいことがあり、したがって、サンプルのバルクからの情報を提供する。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、２５０ｅＶ～６ｋｅＶの範囲である。より低いランディングエネルギーはバルク分析を回避することがあるが、生成される二次荷電粒子の信号強度が低いことがあり、これによりサンプルを分析する能力に悪影響を及ぼす。その一方で、より高いランディングエネルギーは、バルク及び表面下情報を抽出するために望ましいことがあるが、サンプルを変化させることがあり、これによりサンプルを分析する能力に悪影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、サンプル、要件、及び用途に基づいて、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である。
[00195] 荷電粒子ビームのランディングエネルギーを調整することは、１つ又は複数の電気信号をステージに印加することを含むことがある。いくつかの実施形態では、電気信号は、電気信号の第１のコンポーネント及び第２のコンポーネントを含むことがある。電気信号の第１のコンポーネントは、荷電粒子ビームの加速に影響を及ぼし、ひいては、Ｚ軸におけるステージの位置を調整することにより形成される初期焦点を微調整するために、ステージ又はサンプルに印加される電圧を含むことがある。いくつかの用途では、サンプル上の初期焦点における荷電粒子ビームの焦点は適切でないことがあり、それゆえ、荷電粒子ビームは、例えば、より良好な分解能及びコントラストを達成するために更に集束又は調整されることがある。いくつかの実施形態では、電圧信号の第１のコンポーネントは、サンプル表面上の荷電粒子ビームの初期焦点を粗調整するように構成されることがある。本明細書で使用される場合、初期焦点の粗調整とは、Ｚ軸に沿った焦点の調整を指すことがある。いくつかの実施形態では、第１の電圧信号は、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の電圧信号を含むことがある。
[00196] 電気信号の第２のコンポーネントは、Ｚ軸におけるステージの位置を調整することにより形成される初期焦点を微調整するためにステージ又はサンプルに印加される電圧であることがある。本明細書で使用される場合、初期焦点の微調整とは、シャープな焦点を達成するためのＺ軸に沿った焦点の調整を指すことがある。電圧信号の第２のコンポーネントは、入射する荷電粒子ビームを偏向させて、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸に沿った僅かな位置調整を可能にし、よりシャープな焦点を可能にすることがある。いくつかの実施形態では、電圧信号の第２のコンポーネントは、－１５０Ｖ～＋１５０Ｖの範囲の電圧信号を含むことがある。印加される電圧信号の第１のコンポーネント及び第２のコンポーネントが、限定されるものではないが、用途、サンプル、及びツール条件を含む要因に基づいて、本明細書で述べた範囲よりも高い又は低いものであり得ることを理解されたい。
[00197] いくつかの実施形態では、サンプル表面に入射する荷電粒子ビームのランディングエネルギーは、電気信号を印加することにより電磁界を操作するように調整されることがある。いくつかの実施形態では、電気信号は、１つの供給源により印加されることがある。電気信号は、１つ又は複数のコンポーネントを有する電圧信号を含むことがある。例えば、焦点の粗調整のための電圧信号の第１のコンポーネントが－９ＫＶであり、且つ焦点の微調整のための電圧信号の第２のコンポーネントが－１００Ｖである場合には、電気信号は－９．１ＫＶの電圧信号を含む。代替的に、焦点の粗調整のための電圧信号の第１のコンポーネントが－９ＫＶであり、且つ焦点の微調整のための電圧信号の第２のコンポーネントが＋１００Ｖである場合には、電気信号は－８．９ＫＶの電圧信号を含む。いくつかの実施形態では、電圧信号の第１のコンポーネント及び第２のコンポーネントは、それぞれ、粗調整信号及び微調整信号を含むことがあり、電気信号は、電圧信号の第１のコンポーネント及び第２のコンポーネントの数値和であることがある。適宜、電気信号が２つ以上のコンポーネントを含み得ることを理解されたい。
[00198] いくつかの実施形態では、サンプルに関連する電磁界を操作することは、サンプルに関連する磁界を調整することを含むことがある。いくつかの実施形態では、電気信号を印加することによる電界の調整により、磁界の調整がもたらされることがある。電気又は磁性コンポーネントによる磁界の調整により、荷電粒子ビームの特性が影響を受けることがある。例えば、電磁レンズのコイルを通過する電流は、荷電粒子ビームを集束させるために使用され得る磁極片のボア内に磁界を作り出す。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームの特性は、限定されるものではないが、荷電粒子ビームの経路、方向、速度、又は加速度を含むことがある。いくつかの実施形態では、磁石を使用して電界を調整することにより、磁界の調整がもたらされることがある。適宜、任意の種類の磁石が、磁界を調整するために使用され得ることを理解されたい。
[00199] ステップ１３３０では、複数の焦点面が、電磁界の操作に基づいて形成されることがある。３Ｄ撮像モードでは、荷電粒子ビームは、荷電粒子ビームの焦点面がフィーチャの上部平面（例えば、図１２の上部平面１２１５）と一致し得るように、フィーチャの上面（例えば、図１２のフィーチャ１２１０）に集束されることがある。上部平面と一致する焦点面は、第１の焦点面と呼ばれることもある。画像取得システム（例えば、図１０の画像取得システム１０６０）は、フィーチャの上面の第１の画像フレーム（例えば、図１２の第１の画像フレーム１２２０）を取得するように構成されることがある。荷電粒子ビームは、例えば、光学機械手段によりサンプル上に荷電粒子ビームの初期焦点を形成するようにステージの高さを調整することと、限定されるものではないが、荷電粒子のランディングエネルギーを調整すること、制御電極の電気励起を調整すること、又はステージバイアス電圧を調整することを含む電気的手段により初期焦点を調整することとにより、集束されることがある。
[00200] 次いで、荷電粒子ビームの焦点は、第１の焦点面から下方にある距離だけ離れて位置する第２の焦点面（例えば、図１２の中間平面１２２５）に合焦するように調整されることがある。第１の焦点面と第２の焦点面との間の距離は、用途又は要件に基づいてユーザにより予め決定されることがある。いくつかの実施形態では、距離は、撮像されるフィーチャ又はサンプルの材料に基づいて動的に調整されることがある。画像取得システムは、より深い中間平面（例えば、図１２の中間平面１２２５）においてフィーチャの第２の画像フレームを取得するように構成されることがある。荷電粒子ビームの焦点面は、電界若しくは磁界、又はその両方を操作することによりサンプルのより深部にシフトされることがある。いくつかの実施形態では、焦点面の位置は、対物レンズの制御電極に印加される電圧を調整することによりシフトされることがある。制御電極に印加される電圧を調整することにより、サンプルに関連する電磁界が操作されて、サンプルに入射する荷電粒子の経路が影響を受けることがある。例えば、荷電粒子は、電気励起と印加された電圧信号とに基づいて、加速され、減速され、偏向され、フィルタリングされ、又は集束されることがある。したがって、複数の焦点面（例えば、図１２の中間平面１２２５、１２３５、１２４５、及び１２５５）は、電磁界の操作に基づいて形成されることがある。中間焦点面の数が適宜調整され得ることを理解されたい。
[00201] ステップ１３４０では、画像取得システムは、焦点面において２つ以上の画像フレームを生成することがある。いくつかの実施形態では、画像取得システムは、焦点面に対応する１つの画像フレームを生成することがある。画像取得システムは、コントローラ（例えば、図１０のコントローラ１００９）と通信するように構成されることがある。例えば、所望の焦点が得られたと判断した後に、コントローラは、その焦点において１つ又は複数の画像フレームを画像取得システムに取得させることがある。画像取得システムは、コントローラを通じて又はユーザにより操作されることがある。いくつかの実施形態では、画像取得システムは、ソフトウェア、アルゴリズム、又は１組の命令などのコンピュータで実行されるプログラムを通じて遠隔操作されることがある。取得した画像フレームは、記憶媒体に記憶されることがあり、走査された生の画像データを元画像として保存し、且つ処理後の画像を保存するために使用されることがある。焦点面、取得条件、ツールパラメータなどに関連する情報もまた、記憶媒体に記憶されることがある。
[00202] ステップ１３５０では、画像取得システムにより取得された画像フレーム及び対応する焦点面情報は、３Ｄ画像（例えば、図１２の３Ｄ画像１２７０）を生成するように再構成されることがある。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像フレーム及び関連する焦点面情報は、例えば、フィーチャの３Ｄ画像の生成、クリティカルディメンジョン情報の抽出、オーバーレイシフトの決定などに使用されることがある。画像フレームは、コンピュータで実行される３Ｄ再構成アルゴリズム、ソフトウェアプログラム、又は画像処理プログラムなどを使用して再構成されることがある。
[00203] ウェーハ製造工場などの生産設備でのウェーハの高スループット検査は、ＳＥＭ装置のステージが繰り返しパターンのストップ＆ゴー動作で迅速且つ正確に移動することを必要とすることがある。ストップ＆ゴー動作は、数ミクロン又は数ナノメートル程度変位させるべきステージの高加速、高減速、及び急停止の複数のサイクルを含むことがある。高速且つ高加速度でステージを移動させることにより、システム力学に起因して振動が発生することがあり、次いで、システム内で動的共振が生じる、例えば、建設的に干渉する振動波が、荷電粒子ビームシステム全体にわたってより高振幅の振動を生じさせることがある。ステージを移動させることにより生じる振動により、２つ以上の軸における並進誤差又は変位誤差がもたらされることがある。例えば、Ｘ－Ｙ軸に移動するステージ上に配置されたウェーハ上のダイを検査する間に、他の移動又は非移動コンポーネントとの動的共振を生じさせ、Ｚ軸におけるステージ振動を生じさせることがある。
[00204] 見られるいくつかの課題のうちの１つは、中でもとりわけ、振動に起因する検査分解能の損失及び不適切な振動補償を含む。既存の荷電粒子ビームシステムでは、ステージは、収容チャンバに機械的に結合され、それゆえ、ステージを移動させることで生じる振動により、収容チャンバ及びそれに取り付けられたコンポーネントの振動が生じることがある。例えば、ステージの振動により、中でもとりわけ、収容チャンバ、収容チャンバの表面に取り付けられた位置センサ、収容チャンバに取り付けられた荷電粒子ビームコラムの振動が生じる可能性がある。しかしながら、位置センサは、ステージの振動又はステージ上に配置されたウェーハの振動を決定するために用いられ得るが、荷電粒子ビームコラムの振動及び位置センサ自体は、検出されない若しくは不適切に検出されることがあり、ビームコントローラに印加される不正確なビーム偏向信号を生じさせ、それにより、検査分解能の損失及び検査スループットの低下をもたらす。
[00205] 更に、ＳＥＭなどの既存の検査システムでは、ステージからの位置センサ測定は、振動を補償するためのビーム偏向器への作動信号の印加と非同期であることがあり、振動の不正確な補償と検査分解能の損失とをもたらす。タイミングの不一致の理由の１つは、振動補償信号を生成するための振動信号のデジタル信号処理により生じる遅延によるものである。加えて、現在使用されている振動検出及び補正技術は、傾斜、ねじれ、回転などのステージの様々な振動モードを適切に区別するように構成されていないことがあり、それゆえ、振動は、過少補償されるか、過剰補償されるか、又は補償されないことがある。したがって、振動モードを適切に特定して特定に基づいて振動を補償し且つ振動を動的に予測して計算及び測定遅延を正確に補償するシステム及び方法を提供することが望ましいことがある。
[00206] ここで、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビームシステム内のステージ１４５０（例えば、ステージ２０１とすることができる）の並進及び回転軸を図示する概略図である、図１４を参照する。いくつかの実施形態では、ステージ１４５０は、ウェーハステージ、ウェーハチャック、サンプルホルダ、又は較正ユニットを含むことがある。限定されるものではないが、撮像されるウェーハ又はデバイスを含むサンプルは、ステージ１４５０上に配置されることがある。サンプルは、例えば、真空補助固定機構を介してステージ１４５０上に固定されることがある。いくつかの実施形態では、ウェーハチャック（図示せず）は、ステージ１４５０上に固定されることがあり、サンプルは、ウェーハチャック上に配置されることがある。このような構成では、ウェーハチャックは、ステージ１４５０に機械的に結合されることがあり、サンプルは、中でもとりわけ、機械的結合部、真空補助手段、又はこれらの組み合わせを使用してウェーハチャック上に固定されることがある。
[00207] いくつかの実施形態では、ステージ１４５０は、６自由度を有する調整可能なステージを含むことがある。ステージ１４５０は、図１４に表すように、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸などの線形並進軸の１つ又は複数に、或いはＲｘ、Ｒｙ、又はＲｚ軸などの回転軸の１つ又は複数に移動するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、ステージ１４５０は、Ｚ軸が一次光軸（例えば、図８の一次光軸８０１）に実質的に平行になり、且つＸ軸及びＹ軸が一次光軸に実質的に垂直になるように配置されることがある。いくつかの実施形態では、ステージ１４５０は、限定されるものではないが、中でもとりわけ、一次荷電粒子ビームとサンプルとの相互作用の量、検査すべきサンプルの領域、所望の分析を含めて調整するために、回転軸の１つ又は複数に沿って傾斜されることがある。
[00208] いくつかの実施形態では、移動ステージ１４５０は、任意の並進又は回転軸を中心とする振動を生じさせることがある。例えば、ステージ１４５０をＸ－Ｙ平面に沿って移動させることにより、ロール軸（Ｒｘ軸）、ピッチ軸（Ｒｙ軸）、若しくはヨー軸（Ｒｚ軸）、又はこれらの組み合わせを中心とするステージ１４５０の振動が生じることがある。いくつかの実施形態では、ステージ１４５０の振動は、移動に対して６自由度を有することがあり、振動は、１つ又は複数の軸を中心とする回転、揺動、傾斜、シフトなどの１つ又は複数の振動モードを含むことがある。ビームがサンプルに入射するＸ／Ｙ位置、又はビームの焦点深度などの、入射する一次荷電粒子ビームの特性を調整するように構成されたビーム偏向信号により振動を補償するために、ステージ１４５０の振動モードを検出し、分離し、且つ特定することが望ましいことがある。図１４は、例示的なステージ１４５０についての移動と移動により生じる振動の並進及び回転軸を図示するが、収容チャンバ、ＳＥＭコラム、位置センサなども、並進及び回転軸の１つ又は複数を中心に振動し得ることが理解される。
[00209] ここで、本開示の実施形態と一致する荷電粒子ビームシステム１５００を図示する、図１５を参照する。荷電粒子ビームシステム１５００は、収容チャンバ１５１０と、収容チャンバ１５１０上に配置された位置センサ１５２２及び１５２４と、加速度センサ１５２６と、荷電粒子ビームコラム１５３０（本明細書ではＳＥＭコラムとも呼ばれる）と、ステージ１５６０（図２～図４のステージ２０１とすることができる）のウェーハチャック１５６２上に配置されたサンプル１５５０とを含むことがある。荷電粒子ビームシステム１５００は、振動信号を受信して荷電粒子ビームシステム１５００の１つ又は複数のコンポーネントの振動を補償するための振動補償信号を生成するように構成された制御モジュール１５７０を更に含むことがある。制御モジュール１５７０は、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６から受信された信号を処理するように構成されたプロセッサ１５７４を含む信号プロセッサ１５７２と、ビーム走査信号１５７５を受信するように構成されたデジタル画像コントローラ１５７６と、ＳＥＭコラム１５３０に印加すべきビーム偏向信号１５８０を生成するように構成されたアクチュエータ１５７８とを含むことがある。代替的に、荷電粒子ビームシステム１５００（電子ビームシステムなど）は、図２の撮像システム２００又は図１のＥＢＩシステム１００の一部であることがある。明示的に説明されていないが、荷電粒子ビームシステム１５００が、限定されるものではないが、ビーム集束、ビーム偏向、電子検出、ビーム電流制限などを含む、機能を果たすための他の標準又は非標準コンポーネントを含み得ることを理解されたい。説明したコンポーネントが、適宜、述べた機能よりも多くの又は少ない機能を果たし得ることを理解されたい。
[00210] 図１５に図示するように、荷電粒子ビームシステム１５００は、限定されるものではないが、中でもとりわけ、ステージ１５６０、ウェーハチャック１５６２、サンプル１５５０、位置センサ１５２２及び１５２４、荷電粒子ビームコラム１５３０の一部を含むコンポーネントを収容するように構成された収容チャンバ１５１０を含むことがある。いくつかの実施形態では、収容チャンバ１５１０は、図１のチャンバ１０１と実質的に同様であることがあり、図１のチャンバ１０１と実質的に同様の機能を果たすことがある。荷電粒子ビームコラム１５３０の一部は収容チャンバ１５１０内に収容されるものとして図示されているが、荷電粒子ビームコラム１５３０は全体が収容チャンバ１５１０内に収容され得ることが理解される。
[00211] いくつかの実施形態では、収容チャンバ１５１０は、荷電粒子ビームコラム１５３０の電気機械コンポーネントを収容するように構成されることがある。本開示の文脈では、荷電粒子ビームコラム１５３０の電気機械コンポーネントは、限定されるものではないが、ステージ１５６０、ウェーハチャック１５６２、サンプル１５５０、ステージ動作制御モータ、駆動部などを含むことがある。収容チャンバ１５１０は、荷電粒子ビームシステム１５００により得られた画像の全体的性能及び検査分解能への振動の影響を最小限に抑えるために、防振プラットフォーム又は振動減衰プラットフォーム（図示せず）上に配置されることがある。
[00212] いくつかの実施形態では、ステージ１５６０は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、又はＲｚ軸（図１４のステージ１４５０に関して説明したものなど）の１つ又は複数に移動するように構成されることがある。ステージ１５６０は、ステージ１５６０上に配置されて固定されたウェーハチャック１５６２を含むことがある。いくつかの実施形態では、ステージ１５６０は、Ｘ及びＹ軸に移動するように構成されることがあり、ウェーハチャック１５６２は、Ｚ軸に移動するように構成されることがある。サンプル１５５０は、機械的クランプ、真空補助クランプ、又は他の好適な非接触クランプ機構を使用して、ウェーハチャック１５６２上に配置されることがある。例えば、ウェーハチャック１５６２は、検査のために１つ又は複数の軸に移動させる一方でサンプル１５５０を保持して固定するように構成された真空サンプルホルダを含むことがある。いくつかの実施形態では、ウェーハチャック１５６２は、中でもとりわけ、入射する一次荷電粒子ビームのランディングエネルギーを調整するために帯電するように構成されることがある。１つ又は複数の軸におけるサンプル１５５０の位置を調整することが可能なステージ１５６０上にサンプル１５５０が直接配置され、これによりウェーハチャック１５６２が不要となり得ることを理解されたい。
[00213] いくつかの実施形態では、ステージ１５６０は、ステージ１５６０の振動により収容チャンバ１５１０の振動も生じ得るように、収容チャンバ１５１０に機械的に結合されることがある。本開示の文脈では、機械的に結合されるとは、（例えば、多数の中間コンポーネントを介して）収容チャンバ１５１０の一部に物理的に取り付けられること、又は収容チャンバ１５１０の一部に物理的に接触することを指す。ステージ１５６０は、限定されるものではないが、熱溶接、スポット溶接、リベット接合、はんだ付け、接着などを含む技術を使用して、収容チャンバ１５１０に機械的に結合されることがある。いくつかの実施形態では、結合機構は、収容チャンバ１５１０内の真空圧力に対する機構の影響に依存することがある。例えば、いくつかの金属接着剤は、ガスを放出し、収容チャンバ１５１０内での実質的な漏れを生じさせるので、荷電粒子ビームシステム１５００の全体的な検査分解能に悪影響を及ぼすことがある。
[00214] 荷電粒子ビームシステム１５００は、荷電粒子ビーム（例えば、電子ビーム）を生成してサンプル１５５０上に集束させるように構成された荷電粒子ビームコラム１５３０を含むことがある。いくつかの実施形態では、ＳＥＭコラム１５３０は、電気光学コンポーネントと呼ばれることがある。電気光学コンポーネントは、荷電粒子を生成するように構成された荷電粒子源と、例えば、生成された荷電粒子ビームをサンプル１５５０上に集束させるように構成された複数のレンズ（光学及び電磁）及びアパーチャとを含むことがある。いくつかの実施形態では、ＳＥＭコラム１５３０は、収容チャンバ１５１０の振動によりＳＥＭコラム１５３０の振動が生じ得るように、収容チャンバ１５１０の一部に機械的に結合されることがある。
[00215] 荷電粒子ビームシステム１５００は、ステージ１５６０の変位を決定するように構成された位置センサ１５２２及び１５２４を含むことがある。位置センサ１５２２及び１５２４は、レーザ干渉計を含むことがある。荷電粒子ビームシステム１５００の位置センシングシステムは、２つ以上の位置センサと、他の好適なコンポーネント、例えば、中でもとりわけ、信号増幅器、バンドパスフィルタ、データ記憶ユニット、データ処理ユニットも含み得ることを理解されたい。
[00216] いくつかの実施形態では、位置センサ１５２２及び１５２４は、中でもとりわけ、１次元位置感応検出器（１－Ｄ ＰＳＤ）を含むレーザダイオードセンサアセンブリ、又はフォトダイオードの線形アレイを含むことがある。いくつかの実施形態では、位置センサ１５２２及び１５２４は、ステージ１５６０の側方変位を決定するように構成されることがある。本明細書で言及するように、ステージ１５６０の側方変位は、Ｘ又はＹ軸におけるステージ１５６０の目標位置と実際の位置との差に相当することがある。
[00217] いくつかの実施形態では、位置センサ１５２２及び１５２４は、ステージ１５６０の振動モードを検出するように構成されることがある。例えば、位置センサ１５２２は、Ｘ軸におけるねじれ、傾斜、回転などの振動モードを検出するように構成されることがあり、位置センサ１５２４は、Ｙ軸におけるねじれ、傾斜、回転などの振動モードを検出するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、３つ以上の位置センサが用いられることがある。例えば、Ｘ軸に沿った振動を検出するための第１の位置センサ、Ｙ軸に沿った振動を検出するための第２の位置センサ、Ｒｘ軸を中心とする振動を検出するための第３のセンサ、及びＲｙ軸を中心とする振動を検出するための第４のセンサ。レーザ干渉計などのより少ない又はより多くの位置センサが、所望のセンシングの複雑さ及び正確さ、用途、サンプルなどに基づいて用いられ得ることが理解される。他の位置センシング及び振動検出技術が、適宜使用されることがある。
[00218] 例示的な位置センサ１５２２及び１５２４は、位置センサ１５２２及び１５２４の出力が分析されてビーム特性を更に調整して振動を補償するために使用されるように、制御モジュール１５７０（後に詳細に説明する）と通信するように構成されることがある。位置センサ１５２２及び１５２４は更に、変位信号を含む出力信号を生成するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の位置センサ１５２２及び１５２４からの出力データは、荷電粒子ビームシステム１５００にビーム偏向信号を印加することにより、ビーム焦点、ビームエネルギー、ビーム走査速度、ビーム走査周波数、ビーム走査持続時間、又はビーム走査範囲を修正するために使用されることがある。入射ビームを集束させる他の好適な手段が用いられ得ることが理解される。
[00219] いくつかの実施形態では、１つ又は複数の位置センサ１５２２及び１５２４は、収容チャンバ１５１０の表面に配置されることがある。位置センサ１５２２及び１５２４としてレーザ干渉計を含む構成では、レーザ干渉計の光検出器表面は、ステージ１５６０又はサンプル１５５０の変位又は振動を表す光信号を受信するように位置決めされることがある。いくつかの実施形態では、位置センサ１５２２及び１５２４は、適宜、収容チャンバ１５１０に機械的に結合されるか又は収容チャンバ１５１０に装着されることがある。いくつかの実施形態では、位置センサ１５２２及び１５２４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ軸の１つ又は複数におけるステージ１５６０又はサンプル１５５０の位置を調整し、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ軸の１つ又は複数における振動を検出するように構成されることがある。
[00220] いくつかの実施形態では、位置センサ１５２２及び１５２４は、例えば、ホモダインレーザ干渉計又はヘテロダインレーザ干渉計を含むことがある。ホモダインレーザ干渉計は、単一周波数レーザ源を使用し、それに対して、ヘテロダインレーザ干渉計は、近接した２つの周波数を有するレーザ源を使用する。レーザ源は、６３３ｎｍの波長のレーザ光を発するＨｅ－Ｎｅガスレーザを含むことがある。単一又は多数の波長放射又は周波数放射を有する他のレーザ源も適宜使用され得ることが理解される。
[00221] 例として、レーザ干渉計を使用するステージ位置決め又は振動検出は、分割された２つのレーザビームが基準ミラーと各方向においてステージに取り付けられたミラーとに誘導されることを含むことがある。干渉計は、ステージミラーの位置と基準ミラーの位置とを比較して、あらゆるステージ位置誤差を検出して補正することがある。例えば、Ｘ軸に対する１つのレーザ干渉計、及びＹ軸に対する第２のレーザ干渉計。いくつかの実施形態では、２つ以上のレーザ干渉計が、Ｘ又はＹ軸などの、単一の軸に対して使用されることがある。他の好適な技術が用いられることもある。いくつかの実施形態では、図１５に示すように、追加のレーザ干渉計が、Ｒｘ軸及びＲｙ軸における振動検出のために用いられることがある。
[00222] ＳＥＭなどの荷電粒子ビームシステムに見られるいくつかの課題のうちの１つは、中でもとりわけ、検出されない振動に起因する検査分解能の損失及び検出された振動の不適切な補償を含む。例えば、既存の検査システムでは、ステージ１５６０の振動により、収容チャンバ１５１０の振動が生じることがあり、収容チャンバ１５１０の振動により、ＳＥＭコラム１５３０の振動が生じることがある。ＳＥＭコラム１５３０のこれらの振動は、検出されず、それゆえ、補償されないままであることがある。それゆえ、ＳＥＭコラム１５３０の振動を検出し、決定し、且つ補償する方法又はシステムを提供することが望ましいことがある。
[00223] 荷電粒子ビームシステム１５００は、ＳＥＭコラム１５３０の振動を決定するように構成された加速度センサ１５２６を含むことがある。加速度センサ１５２６は、ＳＥＭコラム１５３０の振動又はＳＥＭコラム１５３０の動作の加速度を測定するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、加速度センサ１５２６は、圧電型加速度計、容量性加速度計、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計、又は圧電抵抗加速度計を含むことがある。振動を測定するように構成された、圧電型加速度計では、振動又は動きの変化（加速度）により生じる力により、質量が圧電材料を「押しつぶし」、圧電材料が、圧電材料に及ぼされた力に比例する電荷を生成する。電荷は力に比例し且つ質量は一定であるので、電荷は加速度にも比例する。
[00224] いくつかの実施形態では、加速度センサ１５２６は、高インピーダンス電荷出力型加速度計を含むことがある。この種類の加速度計では、圧電結晶は電荷を生成し、これは測定器に直接接続される。いくつかの実施形態では、加速度センサ１５２６は、低インピーダンス出力型加速度計を含むことがある。低インピーダンス加速度計は、電荷加速度計と、その電荷を低インピーダンス電圧信号に変換するトランジスタを含むマイクロ回路とを有する。低インピーダンス加速度計は、加速度計の周波数応答又は感度に基づいて電圧信号を生成することがある。他の好適な種類の加速度計も適宜用いられ得ることが理解される。
[00225] いくつかの実施形態では、加速度センサ１５２６は、ＳＥＭコラム１５３０の振動を検出し、限定されるものではないが、傾斜、回転、ねじれ、シフトなどを含む振動モードを検出するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステム１５００は、ＳＥＭコラム１５３０に装着された２つ以上の加速度センサ１５２６を含むことがある。加速度センサ１５２６により生成される出力信号は、電圧信号などの電気信号を含むことがある。加速度計は、検出された振動に応答して且つ検出された振動の周波数に基づいて、電圧信号を生成することがある。
[00226] 荷電粒子ビームシステム１５００は、荷電粒子ビームシステム１５００の振動信号を処理して振動を補償するためにＳＥＭコラム１５３０に振動補償信号を印加するように構成された制御モジュール１５７０を含むことがある。いくつかの実施形態では、制御モジュール１５７０は、信号コントローラ１５７２と、ビーム走査信号１５７５を受信するように構成された画像コントローラ１５７６と、ＳＥＭコラム１５３０に印加すべきビーム偏向信号１５８０を生成するように構成されたアクチュエータ１５７８とを含むことがある。
[00227] 振動検出及び補償のための既存の技術では、位置センサにより生成される振動信号は、振動補償信号を形成するためにビーム走査信号に直接加えられることがある。この手法に関するいくつかの問題のうちの１つは、振動補償信号が全ての並進及び回転軸における振動モードを考慮に入れているわけではないので、検査分解能の損失をもたらす振動の不適切な補償を含むことがある。追加的に、振動信号がビーム走査信号に直接加えられるので、振動の測定と振動補償の適用との間の遅延が考慮されないことがあり、過少補償するか又は過剰補償する振動補償信号をコントローラに生成させる。それゆえ、特定された振動モードに基づいて振動補償を決定し、計算遅延と制御サンプリング遅延とを補償するために振動を推定する方法を提供することが望ましいことがある。
[00228] いくつかの実施形態では、制御モジュール１５７０は、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６から振動検出に関連する信号を受信するように構成されることがある。制御モジュール１５７０は、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの信号を受信するように構成された信号プロセッサ１５７２を含むことがあり、更に、受信信号を利用してステージ１５６０及びＳＥＭコラム１５３０の振動モードを特定するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、信号プロセッサ１５７２は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）ベースのコントローラを含むことがあり、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの振動信号を処理するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、信号プロセッサ１５７２は、デジタル振動推定コントローラ（ＤＶＥＣ）と呼ばれることもあり、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの入力振動信号に基づいて振動モードを特定するように構成されることがある。
[00229] いくつかの実施形態では、信号プロセッサ１５７２は、例えば、プロセッサ１５７４により実行される動的振動推定アルゴリズム（図１６を参照して詳細に後述する）を使用して位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの信号に基づいて振動補償信号を決定するように構成されることがある。信号プロセッサ１５７２は、プロセッサ１５７４又は信号プロセッサ１５７２をサポートするための、限定されるものではないが、中でもとりわけ、データ記憶ユニット、メモリ、タイミング制御回路を含む他の関連するコンポーネント（図示せず）を含むことがある。
[00230] いくつかの実施形態では、信号プロセッサ１５７２は、例えば、プロセッサ１５７４により実行される動的振動推定アルゴリズムを使用して位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの信号に基づいて予測振動信号を決定するように構成されることがある。予測振動信号は、ビーム走査信号１５７５と組み合わせてデジタル画像コントローラ１５７６に印加されることがある。ビーム走査信号１５７５は、デジタル画像コントローラ１５７６に直接印加されることがあり、又は制御モジュール１５７０を介してデジタル画像コントローラ１５７６に印加されることがある。いくつかの実施形態では、ビーム走査信号１５７５は、中でもとりわけ、ユーザ、ホスト、又はビーム制御モジュール（例えば、図３のビーム制御モジュール３６５）により生成されることがある。デジタル画像コントローラ１５７６は、ビーム走査信号１５７５と信号プロセッサ１５７２からの予測振動信号とに基づいて補償されたビーム走査信号を生成するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、好ましくないが、信号プロセッサ１５７２は、ホストからビーム走査信号１５７５を受信して、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの信号に基づいて予測振動信号を決定するように構成されることがある。
[00231] いくつかの実施形態では、制御モジュール１５７０は、デジタル画像コントローラ１５７６からの補償されたビーム走査信号を受信して、受信された補償されたビーム走査信号に基づいてビーム偏向信号１５８０を生成するように構成されたアクチュエータ１５７８を更に含むことがある。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１５７８は、デジタル信号処理技術を使用して電気波形を生成するように構成されたデジタル波ジェネレータを含むことがある。ビーム偏向信号１５８０は、ＳＥＭコラム１５３０に印加されることがある。いくつかの実施形態では、ビーム偏向信号１５８０は、ビーム偏向コントローラ（例えば、図３のビーム偏向コントローラ３６７）又はビーム制御モジュール（例えば、図３のビーム制御モジュール３６５）を通じてＳＥＭコラム１５３０に印加されることがある。ビーム偏向信号１５８０は、例えば、検出された振動に基づいて一次荷電粒子ビームの特性を調整することにより荷電粒子ビームシステム１５００の振動を補償するように構成されることがある。信号プロセッサ１５７２、デジタル画像コントローラ１５７６、及びアクチュエータ１５７８は、制御モジュール１５７０のコンポーネントとして図示されているが、これらのコンポーネントの１つ又は複数は、荷電粒子ビームシステム１５００の独立した要素として使用され得ることが理解される。例えば、制御モジュール１５７０は、信号プロセッサ１５７２及びデジタル画像コントローラ１５７６を含むことがあり、その一方で、アクチュエータ１５７８を個別に動作させることがある。荷電粒子ビームシステム１５００は、制御モジュール１５７０を含まないことがあるが、代わりに、信号プロセッサ１５７２とデジタル画像コントローラ１５７６とアクチュエータ１５７８とを別個のコンポーネントとして含むことがあることも理解されたい。
[00232] ここで、本開示の実施形態と一致する、振動推定及び補償信号を決定する例示的なアルゴリズム１６００のステップを図示する、図１６を参照する。アルゴリズム１６００の１つ又は複数のステップは、例えば、プロセッサ１５７４により実行されることがある。いくつかの実施形態では、アルゴリズム１６００は、リアルタイムで実行されることがある。本開示の文脈では、「リアルタイム」とは、ミリ秒又はマイクロ秒程度の非常に短い期間内での事象の発生を指すことがある。換言すれば、事象と事象との間の無視できるほどの遅延での事象の発生。例えば、本開示の文脈では、ステップ１６１０は、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６による振動の測定のほぼ直後に実施されることがある。
[00233] アルゴリズム１６００のステップ１６１０では、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの振動測定信号は、それぞれ、ステージ１５６０及びＳＥＭコラム１５３０の振動モードを特定するために利用されることがある。信号プロセッサ１５７２（ＤＶＥＣ）は、振動モードの特定を実施するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、振動モードの特定は、位置センサ１５２２及び１５２４並びに加速度センサ１５２６からの信号の適合化を含むことがある。例えば、加速度センサ１５２６からの振動測定信号は、電圧信号を含むことがあり、それに対して、位置センサ１５２２及び１５２４からの振動測定信号は、距離信号又は変位信号を含むことがある。いくつかの実施形態では、信号プロセッサ１５７２は、加速度センサ１５２６からの電圧信号を対応する変位信号に変換するように構成されることがあり、その結果、ステージ１５６０及びＳＥＭコラム１５３０からの振動モードの特定のための入力信号は適合性がある。
[00234] いくつかの実施形態では、振動モードの特定は、適合させた振動測定信号に基づいて、ステージ１５６０及びＳＥＭコラム１５３０についての６自由度からの振動測定の振動モード特定マトリックスを形成することを更に含むことがある。振動モード特定マトリックスは、各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚ）における振動の測定を含むことがある。このステップでは、ＳＥＭコラム１５３０の振動モードは、ステージ１５６０を基準として特定されることがある。
[00235] ステップ１６１０での振動モードの特定は、加速度センサ１５２６からの振動測定値を使用して、ステージ１５６０の振動から位置センサ１５２２及び１５２４の振動を切り離すことを更に含むことがある。位置センサ１５２２及び１５２４は、収容チャンバ１５１０に装着され得るか又は機械的に結合され得るので、収容チャンバ１５１０の振動により、位置センサ１５２２及び１５２４の振動がもたらされることがある。位置センサ１５２２及び１５２４により得られた振動測定値は、ステージ１５６０の振動に加えて位置センサ１５２２及び１５２４の振動及び振動モードを含むことがある。それゆえ、位置センサ１５２２及び１５２４の振動からステージ１５６０の振動を切り離して分離することが望ましいことがある。
[00236] 振動モード特定マトリックスに基づいて、ＳＥＭコラム１５３０及びステージ１５６０の振動モードが決定されることがあり、対応する出力信号が生成されることがある。
[00237] ステップ１６２０では、ステップ１６１０からの特定された振動モードは、シミュレーションモデル又は数理モデルを使用して、ＳＥＭコラム１５３０及びステージ１５６０の振動を推定するために使用されることがある。いくつかの実施形態では、３次元有限要素解析モデル（３Ｄ－ＦＥＭ）は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚ軸の何れか又は全てに沿ったＳＥＭコラム１５３０及びステージ１５６０の振動を推定するために使用されることがある。
[00238] ステップ１６３０では、ＳＥＭコラム１５３０及びステージ１５６０の振動は、ステップ１６２０からの推定された振動に基づいて予測されることがある。デジタル信号処理技術に見られるいくつかの問題のうちの１つは、「１サンプル遅延」とも呼ばれる、計算及び測定遅延を含む。信号処理遅延の悪影響を軽減する目的で、振動を補償するために「予測」振動信号を決定して印加することが望ましいことがある。
[00239] この文脈では、１サンプル遅延は、振動の測定と作動信号又はビーム偏向信号１５８０の印加との間の遅延と呼ばれることがある。例えば、振動測定は、第１のタイムスタンプにおいて実施されることがあり、測定された振動を補償するための補正信号又はビーム偏向信号は、第２のタイムスタンプにおいて実施されることがあり、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプとの時間差は、測定された振動信号を処理して振動補償信号を生成するのに必要な時間量である。時間遅延のため、測定された振動と印加された補償信号は非同期であり、それにより不正確な振動補償をもたらす。
[00240] デジタル信号処理遅延を補償するために、振動は、振動測定と補償信号の印加とが同期され得るように、第２のタイムスタンプにおけるＳＥＭコラム１５３０及びステージ１５６０の推定された振動に基づいて予測及び予想されることがある。
[00241] いくつかの実施形態では、アルゴリズム１６００のステップは、Ｘ軸、Ｙ軸、又はＲｚ軸の１つ又は複数におけるＳＥＭコラム１５３０及びステージ１５６０の振動を予測するために実施されることがある。Ｚ軸、Ｒｘ軸、又はＲｙ軸における振動を補償するいくつかの方法のうちの１つは、中でもとりわけ、ランディングエネルギーを調整することにより、入射する一次荷電粒子ビームの焦点深度を調整することを含むことがある。
[00242] ここで、本開示の実施形態と一致する、荷電粒子ビーム（例えば、電子ビーム）を荷電粒子ビームシステム内のサンプル上に集束させる例示的な方法１７００を示すフローチャートを図示する、図１７を参照する。電子ビームをサンプル上に集束させる方法は、図１の荷電粒子ＥＢＩシステム１００、図２の撮像システム２００、又は荷電粒子ビームシステム１５００により実施されることがある。荷電粒子ビームシステム１５００は、サンプル（例えば、図１５のサンプル１５５０）又はサンプル上の関心領域を観察し、撮像し、且つ検査するように制御され得ることが理解される。撮像することは、サンプルを走査して、サンプルの少なくとも一部、サンプル上のパターン、又はサンプル自体を撮像することを含むことがある。サンプルを検査することは、サンプルを走査して、サンプルの少なくとも一部、サンプル上のパターン、又はサンプル自体を検査することを含むことがある。サンプルを観察することは、パターンの再現性及び繰り返し性についてサンプル又はサンプル上の関心領域を監視することを含むことがある。
[00243] 一次荷電粒子ビーム（例えば、図２の一次荷電粒子ビーム２２０）は、荷電粒子源から生成される。ステージ（例えば、図２～図４のステージ２０１、図１５のステージ１５６０）上に配置されたサンプルには、一次荷電粒子ビームが照射される。いくつかの実施形態では、サンプルの少なくとも一部には、一次荷電粒子ビームの少なくとも一部が照射されることがある。一次荷電粒子ビームは、例えば、電子源から生成された電子ビームであることがある。電子源は、限定されるものではないが、タングステンフィラメント若しくはＬａＢ６カソードからの電子の熱電子放出、又はタングステン／ＺｒＯ２冷カソードからの電子の電界放出を含むことがある。
[00244] サンプルは、ステージ上に直接配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプルは、サンプルホルダ（例えば、図１５のウェーハチャック１５６２）などのアダプタ上に配置され、ステージ上に配置され、且つステージに固定されることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージの幾何学的中心は、互いに且つ一次光軸（例えば、図８の一次光軸８０１）と位置合わせされることがある。サンプル、サンプルホルダ、及びステージは、一次光軸に直交又は実質的に直交する平面内に配置されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル又はステージは、一次荷電粒子ビームが９０°よりも小さな又は大きな角度でサンプルに入射するように、オフアクシスに傾斜されることがある。いくつかの実施形態では、サンプル及びステージは、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の何れかにおけるステージの変位により相応にサンプルの変位がもたらされるように、機械的に結合されることがある。
[00245] ステージは、ステージの振動により収容チャンバの振動も生じ得るように、収容チャンバ（例えば、図１５の収容チャンバ１５１０）に機械的に結合されることがある。ステージは、限定されるものではないが、熱溶接、スポット溶接、リベット接合、はんだ付け、接着などを含む技術を使用して、収容チャンバに機械的に結合されることがある。収容チャンバは、荷電粒子ビームコラムの電気機械コンポーネントを収容するように構成されることがある。本開示の文脈では、荷電粒子ビームコラムの電気機械コンポーネントとは、限定されるものではないが、ステージ、ウェーハチャック、サンプル、ステージ動作制御モータ、駆動部などを含む、部分又は要素を指すことがある。収容チャンバは、得られた画像の全体的性能及び検査分解能への振動の影響を最小限に抑えるために、防振プラットフォーム又は振動減衰プラットフォーム上に配置されることがある。いくつかの実施形態では、ＳＥＭコラム（例えば、図１５の荷電粒子ビームコラム１５３０）は、電気光学コンポーネントと呼ばれることがある。電気光学コンポーネントは、荷電粒子を生成するように構成された荷電粒子源と、例えば、生成された荷電粒子ビームをサンプル上に集束させるように構成された複数のレンズ（光学及び電磁）及びアパーチャとを含むことがある。ＳＥＭコラムは、収容チャンバの振動によりＳＥＭコラムの振動が生じ得るように、収容チャンバの一部に機械的に結合されることがある。
[00246] ステップ１７１０では、加速度センサ（例えば、図１５の加速度センサ１５２６）は、荷電粒子ビームシステムの電気光学コンポーネントの振動を検出するために使用されることがある。電気光学コンポーネントは、ＳＥＭコラムを含むことがある。加速度センサは、ＳＥＭコラムの振動又はＳＥＭコラムの動作の加速度を測定するように構成されることがある。加速度センサは、圧電型加速度計、容量性加速度計、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計、又は圧電抵抗加速度計を含むことがある。振動を測定するように構成された、圧電型加速度計では、振動又は動きの変化（加速度）により生じる力により、及ぼされた力に比例する電荷が生成される。電荷は力に比例し且つ質量は一定であるので、電荷は加速度にも比例する。加速度センサは、検出された振動に応答して且つ検出された振動の周波数に基づいて電圧信号を生成するように構成された高インピーダンス電荷出力型加速度計又は低インピーダンス出力型加速度計を含むことがある。加速度センサは、ＳＥＭコラムの振動を検出し、限定されるものではないが、傾斜、回転、ねじれ、シフトなどを含む振動モードを検出することがある。荷電粒子ビームシステムは、ＳＥＭコラムに装着された２つ以上の加速度センサを含むことがある。加速度センサにより生成された出力信号は、電圧信号などの電気信号を含むことがある。
[00247] ステップ１７２０では、位置センサ（例えば、図１５の位置センサ１５２２）は、荷電粒子ビームシステムの電気機械コンポーネントの振動を検出するために使用されることがある。荷電粒子ビームシステムの電気機械コンポーネントは、ステージ、ウェーハチャック、サンプル、ステージ動作制御モータ、駆動部などを含むことがある。１つ又は複数の位置センサは、Ｘ又はＹ軸におけるステージの振動及び振動モードを検出するために用いられることがある。位置センサは、中でもとりわけ、１次元位置感応検出器（１－Ｄ ＰＳＤ）を含むレーザダイオードセンサアセンブリ、又はフォトダイオードの線形アレイを含むことがある。位置センサは、ステージの側方変位を決定するように、且つ並進Ｘ又はＹ軸及び回転Ｒｘ及びＲｙ軸におけるねじれ、傾斜、回転、シフトなどのステージの振動モードを検出するように構成されることがある。いくつかの実施形態では、Ｘ軸に沿った振動を検出するための第１の位置センサ、Ｙ軸に沿った振動を検出するための第２の位置センサ、Ｒｘ軸を中心とする振動を検出するための第３のセンサ、及びＲｙ軸を中心とする振動を検出するための第４のセンサ。位置センサは、ビーム特性を更に調整して振動を補償するために位置センサの出力信号が分析されて使用され得るように、制御モジュール（例えば、図１５の制御モジュール１５７０）と通信することがある。出力信号は、変位信号を含むことがある。
[00248] 位置センサは、収容チャンバの表面に配置されるか又は収容チャンバに装着されることがある。位置センサは、レーザ干渉計を含むことがある。位置センサは、収容チャンバの振動により位置センサが振動するように、収容チャンバに機械的に結合されることがある。位置センサは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ軸の１つ又は複数におけるステージ又はサンプルの位置を調整し、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ軸の１つ又は複数における振動を検出するように構成されることがある。位置センサは、例えば、ホモダインレーザ干渉計又はヘテロダインレーザ干渉計を含むことがある。ホモダインレーザ干渉計は、単一周波数レーザ源を使用し、それに対して、ヘテロダインレーザ干渉計は、近接した２つの周波数を有するレーザ源を使用する。レーザ源は、６３３ｎｍの波長のレーザ光を発するＨｅ－Ｎｅガスレーザを含むことがある。単一又は多数の波長放射又は周波数放射を有する他のレーザ源も適宜使用され得ることが理解される。位置センサは、検出された振動の周波数又は振動モードの種類に基づいて、変位信号又は距離信号を生成することがある。
[00249] ステップ１７３０では、振動補償信号は、電気光学コンポーネント及び電気機械コンポーネントの振動を補償するためにＳＥＭコラムに印加されることがある。振動補償信号は、本明細書では動的振動推定コントローラ（ＤＶＥＣ）とも呼ばれる、コントローラ（例えば、図１５の信号プロセッサ１５７２）により生成されることがある。コントローラは、位置センサ及び加速度センサから振動検出に関連する信号を受信して、受信信号を処理し、処理された振動信号に基づいて振動補償信号を生成するように構成されることがある。ＤＶＥＣは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）ベースのコントローラを含むことがあり、位置センサ及び加速度センサからの振動信号を処理するように構成されることがある。
[00250] ＤＶＥＣは、動的振動推定アルゴリズムを使用して位置センサ及び加速度センサからの信号に基づいて振動補償信号を予測又は算出するように構成されることがある。アルゴリズムは、位置センサ及び加速度センサからの振動測定値に基づいて、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ軸の各々におけるＳＥＭコラム及びステージの振動モードを特定するステップと、特定された振動モードに基づいてＳＥＭコラム及びステージの振動を推定するステップと、ＳＥＭコラムに印加される６自由度の振動を予測又は算出するステップとを含むことがある。
[00251] アルゴリズムは、リアルタイムで実施され、ＤＶＥＣにより実行されることがある。振動モード特定ステップでは、位置センサ及び加速度センサからの振動測定信号は、それぞれ、ステージ及びＳＥＭコラムの振動モードを特定するために利用されることがある。ＤＶＥＣは、振動モードの特定を実施することがある。振動モードの特定は、位置センサ及び加速度センサからの信号の適合化を含むことがある。例えば、加速度センサからの振動測定信号は、電圧信号を含むことがあり、それに対して、位置センサからの振動測定信号は、距離信号又は変位信号を含むことがある。ＤＶＥＣは、加速度センサからの電圧信号を対応する変位信号に変換することがあり、その結果、ステージ及びＳＥＭコラムからの振動モードの特定のための入力信号は適合性がある。
[00252] 振動モードの特定は、適合させた振動測定信号に基づいて、ステージ及びＳＥＭコラムについての６自由度からの振動測定の振動モード特定マトリックスを形成することを更に含むことがある。振動モード特定マトリックスは、各方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚ）における振動の測定を含むことがある。このステップでは、ＳＥＭコラムの振動モードは、ステージを基準として特定されることがある。
[00253] 振動モードの特定は、加速度センサからの振動測定値を使用して、ステージの振動から位置センサの振動を切り離すことを更に含むことがある。位置センサは収容チャンバに装着されるか又は機械的に結合されるので、収容チャンバの振動により、位置センサの振動がもたらされることがある。位置センサにより得られた振動測定値は、ステージの振動に加えて位置センサの振動及び振動モードを含むことがある。それゆえ、ステージの振動は、位置センサの振動から切り離されて分離される。振動モード特定マトリックスに基づいて、ＳＥＭコラム及びステージの振動モードが決定されることがあり、対応する出力信号が生成されることがある。
[00254] 特定された振動モードは、シミュレーションモデル又は数理モデルを使用して、ＳＥＭコラム及びステージの振動を推定するために使用されることがある。３次元有限要素解析モデル（３Ｄ－ＦＥＭ）は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚ軸に沿ったＳＥＭコラム及びステージの振動を推定するために使用されることがある。他のシミュレーションモデルが適宜使用され得ることが理解される。
[00255] ＳＥＭコラム及びステージの振動は、推定された振動に基づいて予測されることがある。デジタル信号処理技術に見られるいくつかの問題のうちの１つは、「１サンプル遅延」とも呼ばれる、計算及び測定遅延を含む。信号処理遅延の悪影響を軽減する目的で、振動を補償するために「予測」振動信号を決定して印加することが望ましいことがある。
[00256] この文脈では、１サンプル遅延は、振動の測定と作動信号又はビーム偏向信号の印加との間の遅延と呼ばれることがある。例えば、振動測定は、第１のタイムスタンプにおいて実施されることがあり、測定された振動を補償するための補正信号又はビーム偏向信号は、第２のタイムスタンプにおいて実施されることがあり、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプとの時間差は、測定された振動信号を処理して振動補償信号を生成するのに必要な時間量である。時間遅延のため、測定された振動と印加された補償信号は非同期であり、それにより不正確な振動補償をもたらす。デジタル信号処理遅延を補償するために、振動は、振動測定と補償信号の印加とが同期され得るように、第２のタイムスタンプにおけるＳＥＭコラム及びステージの推定された振動に基づいて予測又は予想されることがある。
[00257] 予測振動信号は、ビーム走査信号（例えば、図１５のビーム走査信号１５７５）と組み合わせて画像コントローラ（例えば、図１５のデジタル画像コントローラ１５７６）に印加されることがある。ビーム走査信号は、デジタル画像コントローラに直接印加されることがあり、又は制御モジュールを介してデジタル画像コントローラに印加されることがある。いくつかの実施形態では、ビーム走査信号は、ユーザ、ホスト、又はビーム制御モジュール（例えば、図３のビーム制御モジュール３６５）により生成されることがある。画像コントローラは、ビーム走査信号と信号プロセッサ又はコントローラからの予測振動信号とに基づいて補償されたビーム走査信号を生成するように構成されることがある。
[00258] アクチュエータ（例えば、図１５のアクチュエータ１５７８）は、画像コントローラからの補償されたビーム走査信号を受信して、受信された補償されたビーム走査信号に基づいてビーム偏向信号（例えば、図１５のビーム偏向信号１５８０）を生成するように構成されることがある。アクチュエータは、デジタル信号処理技術を使用して電気波形を生成するように構成されたデジタル波ジェネレータを含むことがある。ビーム偏向信号は、ビーム特性を調整して振動を補償するためにＳＥＭコラムに印加されることがある。ビーム偏向信号は、ビーム偏向コントローラ（例えば、図３のビーム偏向コントローラ３６７）又はビーム制御モジュールを通じてＳＥＭコラムに印加されることがある。ビーム偏向信号は、例えば、検出された振動に基づいて一次荷電粒子ビームの特性を調整することにより荷電粒子ビームシステムの振動を補償するように構成されることがある。信号プロセッサ、デジタル画像コントローラ、及びアクチュエータは、制御モジュールのコンポーネントとして図示されているが、これらのコンポーネントの１つ又は複数は、荷電粒子ビームシステムの独立した要素として使用され得ることが理解される。
[00259] 実施形態は、以下の条項を使用して更に説明されることがある。
条項１．
荷電粒子ビームシステムであって、
サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ及びＺ軸の少なくとも一方に移動可能な上記ステージと、
上記ステージの側方及び垂直変位を決定するように構成された位置センシングシステムと、
上記ステージの上記側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、上記サンプルに入射する一次荷電粒子ビームを偏向させ、且つ
上記ステージの上記垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、第２の信号を印加して、上記サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整する
ように構成されたコントローラと
を含む荷電粒子ビームシステム。
条項２．
上記第１の信号は、上記一次荷電粒子ビームがＸ－Ｙ軸の上記少なくとも一方にどのように偏向されるかに影響を及ぼす電気信号を含む、条項１に記載のシステム。
条項３．
上記電気信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項２に記載のシステム。
条項４．
上記側方変位は、Ｘ－Ｙ軸の上記少なくとも一方における上記ステージの現在位置と上記ステージの目標位置との差に相当する、条項１～３の何れか一項に記載のシステム。
条項５．
上記コントローラは更に、上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に上記第１の信号又は上記第２の信号の少なくとも一方を動的に調整するように構成される、条項１～４の何れか一項に記載のシステム。
条項６．
上記第２の信号は、上記サンプルに入射する偏向された上記荷電粒子ビームが上記Ｚ軸にどのように集束されるかに影響を及ぼす、上記ステージに印加される電圧信号を含む、条項１～５の何れか一項に記載のシステム。
条項７．
上記電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項６に記載のシステム。
条項８．
上記垂直変位は、上記Ｚ軸における上記ステージの現在位置と上記ステージの目標位置との差に相当し、上記垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に変化する、条項１～７の何れか一項に記載のシステム。
条項９．
ステージ動作コントローラを更に含み、上記ステージ動作コントローラは、第３の信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む、条項１～８の何れか一項に記載のシステム。
条項１０．
上記複数のモータの各々は、上記ステージが上記一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、上記ステージのレベリングを調整するように個別に制御される、条項９に記載のシステム。
条項１１．
上記第３の信号は複数の制御信号を含み、上記複数の制御信号の各々は、上記複数のモータの少なくとも１つに対応する、条項９及び１０の何れか一項に記載のシステム。
条項１２．
上記複数のモータは、圧電モータ、圧電アクチュエータ、又は超音波圧電モータの少なくとも１つを含む、条項９～１１の何れか一項に記載のシステム。
条項１３．
上記複数の制御信号に基づいて埋め込み制御信号を形成するように構成された第１のコンポーネントと、
上記埋め込み制御信号から上記複数の制御信号の少なくとも１つを抽出するように構成された第２のコンポーネントと
を更に含む、条項１１に記載のシステム。
条項１４．
上記ステージの上記レベリングを調整することは、上記ステージの作動出力の幾何モデルに基づく、条項１０～１３の何れか一項に記載のシステム。
条項１５．
上記位置センシングシステムは、レーザ干渉計と高さセンサとの組み合わせを使用して上記ステージの上記側方及び垂直変位を決定する、条項１～１４の何れか一項に記載のシステム。
条項１６．
上記レーザ干渉計は、上記ステージの少なくとも上記側方変位を決定するように構成される、条項１５に記載のシステム。
条項１７．
上記高さセンサは、上記ステージの上記垂直変位を決定するように構成される、条項１５に記載のシステム。
条項１８．
荷電粒子ビームシステムであって、
サンプルを保持するように構成され、少なくともＺ軸に移動可能な上記ステージと、
上記ステージの垂直変位を決定するように構成された位置センシングシステムと、
上記サンプルに入射する上記荷電粒子ビームが上記Ｚ軸にどのように集束されるかに影響を及ぼす、電圧信号を上記ステージに印加するように構成されたコントローラと
を含む荷電粒子ビームシステム。
条項１９．
上記垂直変位は、上記Ｚ軸における上記ステージの現在位置と上記ステージの目標位置との差に相当し、上記垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に変化する、条項１８に記載のシステム。
条項２０．
上記コントローラは更に、上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に上記電圧信号を動的に調整するように構成される、条項１８及び１９の何れか一項に記載のシステム。
条項２１．
上記電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項１８～２０の何れか一項に記載のシステム。
条項２２．
ステージ動作コントローラを更に含み、上記ステージ動作コントローラは、制御信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む、条項１８～２１の何れか一項に記載のシステム。
条項２３．
上記複数のモータの各々は、上記ステージが上記一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、上記ステージのレベリングを調整するように個別に制御される、条項２２に記載のシステム。
条項２４．
上記制御信号は複数の制御信号を含み、上記複数の制御信号の各々は、上記複数のモータの少なくとも１つに対応する、条項２２及び２３の何れか一項に記載のシステム。
条項２５．
上記複数の制御信号に基づいて埋め込み制御信号を形成するように構成された第１のコンポーネントと、
上記埋め込み制御信号から上記複数の制御信号の少なくとも１つを抽出するように構成された第２のコンポーネントと
を更に含む、条項２４に記載のシステム。
条項２６．
上記位置決めシステムは、上記ステージの上記垂直変位を決定するための高さセンサを含む、条項１８～２５の何れか一項に記載のシステム。
条項２７．
荷電粒子ビームシステム内のステージ上に配置されたサンプルを照射するための方法であって、
荷電粒子源から一次荷電粒子ビームを生成することと、
上記ステージであって、上記ステージはＸ－Ｙ及びＺ軸の少なくとも一方に移動可能である、上記ステージの側方及び垂直変位を決定することと、
上記ステージの上記側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、上記サンプルに入射する上記一次荷電粒子ビームを偏向させることと、
上記ステージの上記垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、上記ステージに第２の信号を印加して、上記サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整することと
を含む方法。
条項２８．
上記第１の信号は、上記一次荷電粒子ビームがＸ－Ｙ軸の上記少なくとも一方にどのように偏向されるかに影響を及ぼす電気信号を含む、条項２７に記載の方法。
条項２９．
上記電気信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項２８に記載の方法。
条項３０．
上記側方変位は、Ｘ－Ｙ軸の上記少なくとも一方における上記ステージの現在位置と上記ステージの目標位置との差に相当する、条項２７～２９の何れか一項に記載の方法。
条項３１．
上記垂直変位は、上記Ｚ軸における上記ステージの現在位置と上記ステージの目標位置との差に相当し、上記垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に変化する、条項２７～３０の何れか一項に記載の方法。
条項３２．
上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に上記第１の信号又は上記第２の信号の少なくとも一方を動的に調整することを更に含む、条項２７～３１の何れか一項に記載の方法。
条項３３．
上記第２の信号は、上記サンプルに入射する偏向された上記荷電粒子ビームが上記Ｚ軸にどのように集束されるかに影響を及ぼす、上記ステージに印加される電圧信号を含む、条項２７～３２の何れか一項に記載の方法。
条項３４．
上記電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項３３に記載の方法。
条項３５．
ステージ動作コントローラに第３の信号を印加することを更に含み、上記ステージ動作コントローラは、上記第３の信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む、条項２７～３４の何れか一項に記載の方法。
条項３６．
上記複数のモータの各々は、上記ステージが上記一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、上記ステージのレベリングを調整するように個別に制御される、条項３５に記載の方法。
条項３７．
上記第３の信号は複数の制御信号を含み、上記複数の制御信号の各々は、上記複数のモータの少なくとも１つに対応する、条項３５及び３６の何れか一項に記載の方法。
条項３８．
上記第３の信号を印加することは、上記複数の制御信号を埋め込んで、埋め込み制御信号を形成することと、上記埋め込み制御信号から上記複数の制御信号の少なくとも１つを抽出することとを含む、条項３５～３７の何れか一項に記載の方法。
条項３９．
上記ステージの上記レベリングを調整することは、上記ステージの作動出力の幾何モデルに基づく、条項３６～３８の何れか一項に記載の方法。
条項４０．
上記ステージの上記側方及び垂直変位は、位置センシングシステムにより決定される、条項２７～３９の何れか一項に記載の方法。
条項４１．
上記位置センシングシステムは、レーザ干渉計と高さセンサとの組み合わせを使用して上記ステージの上記側方及び垂直変位を決定する、条項４０に記載の方法。
条項４２．
上記レーザ干渉計は、上記ステージの上記側方変位を決定するように構成される、条項４１に記載の方法。
条項４３．
上記高さセンサは、上記ステージの上記垂直変位を決定するように構成される、条項４１に記載の方法。
条項４４．
荷電粒子ビームシステム内のステージ上に配置されたサンプルを照射するための方法であって、
荷電粒子源から一次荷電粒子ビームを生成することと、
上記ステージであって、上記ステージはＺ軸に移動可能である、上記ステージの垂直変位を決定することと、
上記ステージの上記垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、上記ステージに電圧信号を印加して、上記サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整することと
を含む方法。
条項４５．
上記垂直変位は、上記Ｚ軸における上記ステージの現在位置と上記ステージの目標位置との差に相当し、上記垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に変化する、条項４４に記載の方法。
条項４６．
上記ステージであって、上記ステージはＸ－Ｙ軸の少なくとも一方に移動可能である、上記ステージの側方変位を決定することと、
上記側方変位を少なくとも部分的に補償するために、ビーム偏向信号を印加して、上記サンプルに入射する集束された荷電粒子ビームを偏向させることと
を更に含む、条項４４及び４５の何れか一項に記載の方法。
条項４７．
上記サンプル上での上記一次荷電粒子ビームの走査中に上記電圧信号又は上記ビーム偏向信号の少なくとも一方を動的に調整することを更に含む、条項４４～４６の何れか一項に記載の方法。
条項４８．
上記電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項４４～４７の何れか一項に記載の方法。
条項４９．
上記ビーム偏向信号は、集束された上記荷電粒子ビームがＸ－Ｙ軸の上記少なくとも一方にどのように偏向されるかに影響を及ぼす電気信号を含む、条項４６に記載の方法。
条項５０．
上記電気信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、条項４９に記載の方法。
条項５１．
上記側方変位は、Ｘ－Ｙ軸の上記少なくとも一方における上記ステージの現在位置と上記ステージの目標位置との差に相当する、条項４６～５０の何れか一項に記載の方法。
条項５２．
ステージ動作コントローラに制御信号を印加することを更に含み、上記ステージ動作コントローラは、上記制御信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む、条項４４～５１の何れか一項に記載の方法。
条項５３．
上記複数のモータの各々は、上記ステージが上記一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、上記ステージのレベリングを調整するように個別に制御される、条項５２に記載の方法。
条項５４．
上記制御信号は複数の制御信号を含み、上記複数の制御信号の各々は、上記複数のモータの少なくとも１つに対応する、条項５２及び５３の何れか一項に記載の方法。
条項５５．
上記複数のモータは、圧電モータ、圧電アクチュエータ、又は超音波圧電モータの少なくとも１つを含む、条項５２～５４の何れか一項に記載の方法。
条項５６．
上記制御信号を印加することは、上記複数の制御信号を埋め込んで、埋め込み制御信号を形成することと、上記埋め込み制御信号から上記複数の制御信号の少なくとも１つを抽出することとを含む、条項５２～５５の何れか一項に記載の方法。
条項５７．
上記ステージの上記レベリングを調整することは、上記ステージの作動出力の幾何モデルに基づく、条項５３～５６の何れか一項に記載の方法。
条項５８．
上記ステージの上記側方及び垂直変位は、位置センシングシステムにより決定される、条項４６～５７の何れか一項に記載の方法。
条項５９．
上記位置センシングシステムは、レーザ干渉計と高さセンサとの組み合わせを使用して上記ステージの上記側方及び垂直変位を決定する、条項５８に記載の方法。
条項６０．
上記レーザ干渉計は、上記ステージの上記側方変位を決定するように構成される、条項５９に記載の方法。
条項６１．
上記高さセンサは、上記ステージの上記垂直変位を決定するように構成される、条項５９に記載の方法。
条項６２．
方法を装置に実施させるように上記装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、上記装置は、一次荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源を含み、上記方法は、
ステージであって、上記ステージはＸ－Ｙ軸の少なくとも一方に移動可能である、上記ステージの側方変位を決定することと、
上記側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、上記サンプルに入射する上記一次荷電粒子ビームを偏向させるように、コントローラに命令することと
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
条項６３．
上記装置の上記１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、
上記ステージであって、上記ステージはＺ軸に移動可能である、上記ステージの垂直変位を決定することと、
上記垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、第２の信号を印加して、上記サンプルに入射する上記一次荷電粒子ビームの焦点を調整するように、上記コントローラに命令することと
を上記装置に更に実施させる、条項６２に記載の媒体。
条項６４．
上記装置の上記１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、
上記ステージが上記一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、上記ステージのレベリングを調整するように構成されたステージ動作コントローラに第３の信号を印加すること
を上記装置に更に実施させる、条項６２及び６３の何れか一項に記載の媒体。
条項６５．
荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる方法であって
上記荷電粒子ビームを荷電粒子ビームシステムのステージ上に配置された上記サンプルに照射することと、
上記荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整することと、
第２のコンポーネントであって、上記第２のコンポーネントは上記荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する、上記第２のコンポーネントを使用して、上記サンプルに関連する電磁界を操作して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成することと
を含む方法。
条項６６．
上記第１の焦点の上記場所を調整することは、Ｚ軸における上記ステージの位置を調整することを含む、条項６５に記載の方法。
条項６７．
上記Ｚ軸における上記ステージの上記位置を調整することは、
高さセンサを使用して、上記Ｚ軸における上記サンプルの位置を決定することと、
ステージ動作コントローラを使用して、上記サンプルの決定された上記位置に基づいて上記Ｚ軸における上記ステージの上記位置を調整することと
を含む、条項６６に記載の方法。
条項６８．
上記第１のコンポーネントは、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの焦点深度を調整するように構成される、条項６５～６７の何れか一項に記載の方法。
条項６９．
上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子システムの上記対物レンズの上記集束コンポーネントの上流側に位置する、条項６５～６８の何れか一項に記載の方法。
条項７０．
上記第１のコンポーネントは、荷電粒子源、上記荷電粒子源のアノード、又は集光レンズを含み、上記荷電粒子システムの上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントと異なる、条項６９に記載の方法。
条項７１．
上記電磁界を操作することは、上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントに印加される電気信号を調整することを含む、条項６５～７０の何れか一項に記載の方法
条項７２．
上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントは、上記対物レンズの制御電極、上記サンプル、又は上記ステージの１つ又は複数を含む、条項６５～７１の何れか一項に記載の方法。
条項７３．
上記第２のコンポーネントに印加される上記電気信号を調整することにより、上記サンプル上への上記荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整される、条項７１～７２の何れか一項に記載の方法。
条項７４．
上記電気信号を調整することは、
上記対物レンズの上記制御電極に印加される上記電気信号の第１のコンポーネントを調整することと、
上記ステージに印加される上記電気信号の第２のコンポーネントを調整することと
を含む、条項７２～７３の何れか一項に記載の方法。
条項７５．
上記制御電極に印加される上記電気信号の上記第１のコンポーネントを調整することにより、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が粗調整され、上記ステージに印加される上記電気信号の上記第２のコンポーネントを調整することにより、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が微調整される、条項７４に記載の方法。
条項７６．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子ビームの加速電圧及び上記ランディングエネルギーに基づいて決定される、条項７４～７５の何れか一項に記載の方法。
条項７７．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の絶対値を有する電圧信号を含み、上記電気信号の上記第２のコンポーネントは、０Ｖ～１５０Ｖの範囲の絶対値を有する電圧信号を含む、条項７４～７６の何れか一項に記載の方法。
条項７８．
上記電磁界を操作することは、上記荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された電界を調整することを更に含む、条項６５～７７の何れか一項に記載の方法。
条項７９．
上記電磁界を操作することは、上記荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された磁界を調整することを更に含む、条項６５～７８の何れか一項に記載の方法。
条項８０．
上記荷電粒子ビームの上記特性は、上記荷電粒子ビームの経路、方向、速度、又は加速度の少なくとも１つを含む、条項７８及び７９の何れか一項に記載の方法。
条項８１．
上記荷電粒子ビームの上記ランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である、条項７３～８０の何れか一項に記載の方法。
条項８２．
荷電粒子ビームをサンプル上に集束させる方法であって、
上記荷電粒子ビームを荷電粒子ビームシステムのステージ上に配置された上記サンプルに照射することと、
上記荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整することと、
対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントを調整することにより、上記サンプルに関連する電磁界を操作して、上記サンプル上の上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成することと
を含む方法。
条項８３．
上記第１の焦点の上記場所を調整することは、Ｚ軸における上記ステージの位置を調整することを含む、条項８２に記載の方法。
条項８４．
上記Ｚ軸における上記ステージの上記位置を調整することは、
高さセンサを使用して、上記Ｚ軸における上記サンプルの位置を決定することと、
ステージ動作コントローラを使用して、上記サンプルの決定された上記位置に基づいて上記Ｚ軸における上記ステージの上記位置を調整することと
を含む、条項８３に記載の方法。
条項８５．
上記第１のコンポーネントは、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの焦点深度を調整するように構成される、条項８２～８４の何れか一項に記載の方法。
条項８６．
上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子システムの上記対物レンズの集束コンポーネントの上流側に位置し、上記第１のコンポーネントは、荷電粒子源、上記荷電粒子源のアノード、又は集光レンズを含む、条項８２～８５の何れか一項に記載の方法。
条項８７．
上記制御電極は、上記荷電粒子システムの第２のコンポーネントを含み、上記荷電粒子システムの上記対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する、条項８２～８６の何れか一項に記載の方法。
条項８８．
上記第２のコンポーネントに印加される上記電気信号を調整することにより、上記サンプル上への上記荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整される、条項８７に記載の方法。
条項８９．
上記荷電粒子ビームの上記ランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である、条項８８に記載の方法。
条項９０．
上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントは、上記対物レンズの上記制御電極、上記サンプル、又は上記ステージの１つ又は複数を含む、条項８７～８９の何れか一項に記載の方法。
条項９１．
上記荷電粒子システムの上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントと異なる、条項８７～９０の何れか一項に記載の方法。
条項９２．
上記電磁界を操作することは、上記ステージに印加される上記電気信号の第２のコンポーネントを調整することを更に含む、条項８２～９１の何れか一項に記載の方法。
条項９３．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子ビームの加速電圧及び上記ランディングエネルギーに基づいて決定される、条項８８～９２の何れか一項に記載の方法。
条項９４．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の絶対値を有する電圧信号を含み、上記電気信号の上記第２のコンポーネントは、０Ｖ～１５０Ｖの範囲の絶対値を有する電圧信号を含む、条項９２及び９３の何れか一項に記載の方法。
条項９５．
上記制御電極に印加される上記電気信号の上記第１のコンポーネントを調整することにより、上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が粗調整され、上記ステージに印加される上記電気信号の上記第２のコンポーネントを調整することにより、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が微調整される、条項９２～９４の何れか一項に記載の方法。
条項９６．
上記電磁界を操作することは、上記荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された磁界を調整することを更に含む、条項８２～９５の何れか一項に記載の方法。
条項９７．
上記荷電粒子ビームの上記特性は、上記荷電粒子ビームの経路、方向、速度、又は加速度の少なくとも１つを含む、条項９６に記載の方法。
条項９８．
荷電粒子ビームシステムであって、
サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ軸又はＺ軸の少なくとも一方に沿って移動可能な上記ステージと、
回路を有するコントローラであって、
上記荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整し、
第２のコンポーネントであって、上記第２のコンポーネントは上記荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する、上記第２のコンポーネントを使用して、上記サンプルに関連する電磁界を操作して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成する
ように構成された上記コントローラと
を含む荷電粒子ビームシステム。
条項９９．
上記第１の焦点の上記場所の調整は、上記Ｚ軸における上記ステージの位置の調整を含む、条項９８に記載のシステム。
条項１００．
上記Ｚ軸における上記サンプルの位置を決定するように構成された位置センシングシステムを更に含み、上記位置センシングシステムは、レーザダイオードセンサアセンブリを含む高さセンサを含む、条項９８及び９９の何れか一項に記載のシステム。
条項１０１．
上記コントローラは、上記位置センシングシステムにより決定された上記サンプルの上記位置に基づいて上記Ｚ軸における上記ステージの上記位置を調整するように構成される、条項１００に記載のシステム。
条項１０２．
上記高さセンサは、上記Ｚ軸における上記サンプルの上記位置を決定するように構成され、上記コントローラは、上記Ｚ軸における上記ステージの上記位置を調整して上記サンプル上の上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点を形成するように構成される、条項１００及び１０１の何れか一項に記載のシステム。
条項１０３．
上記第１のコンポーネントは、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの焦点深度を調整するように構成される、条項９８～１０２の何れか一項に記載のシステム。
条項１０４．
上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子システムの上記対物レンズの上記集束コンポーネントの上流側に位置する、条項９８～１０３の何れか一項に記載のシステム。
条項１０５．
上記第１のコンポーネントは、荷電粒子源、上記荷電粒子源のアノード、又は集光レンズを含み、上記荷電粒子システムの上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントと異なる、条項１０４に記載のシステム。
条項１０６．
上記電磁界の操作は、上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントに印加される電気信号の調整を含む、条項９８～１０５の何れか一項に記載の方法。
条項１０７．
上記荷電粒子システムの上記第２のコンポーネントは、上記対物レンズの制御電極、上記サンプル、又は上記ステージの１つ又は複数を含む、条項９８～１０６の何れか一項に記載のシステム。
条項１０８．
上記第２のコンポーネントに印加される上記電気信号の調整により、上記サンプル上への上記荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整される、条項１０６及び１０７の何れか一項に記載のシステム。
条項１０９．
上記電気信号の上記調整は、
上記対物レンズの上記制御電極に印加される上記電気信号の第１のコンポーネントの調整と、
上記ステージに印加される上記電気信号の第２のコンポーネントの調整と
を含む、条項１０７及び１０８の何れか一項に記載のシステム。
条項１１０．
上記制御電極に印加される上記電気信号の上記第１のコンポーネントの調整により、上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が粗調整され、上記ステージに印加される上記電気信号の上記第２のコンポーネントの調整により、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が微調整される、条項１０９に記載のシステム。
条項１１１．
上記コントローラは更に、上記荷電粒子ビームの特性に影響を及ぼすように構成された磁界を調整することにより上記電磁界を操作するように構成される、条項９８～１１０の何れか一項に記載のシステム。
条項１１２．
上記荷電粒子ビームの上記特性は、上記荷電粒子ビームの経路、方向、速度、又は加速度の少なくとも１つを含む、条項１１１に記載のシステム。
条項１１３．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、上記荷電粒子ビームの加速電圧及び上記ランディングエネルギーに基づいて決定される、条項１１０～１１２の何れか一項に記載のシステム。
条項１１４．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の絶対値を有する電圧信号を含み、上記電気信号の上記第２のコンポーネントは、０Ｖ～１５０Ｖの範囲の絶対値を有する電圧信号を含む、条項１１０～１１３の何れか一項に記載のシステム。
条項１１５．
上記荷電粒子ビームの上記ランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である、条項１０９～１１４の何れか一項に記載のシステム。
条項１１６．
方法を装置に実施させるように上記装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、上記装置は、荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源を含み、上記方法は、
上記荷電粒子システムの第１のコンポーネントを使用して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの第１の焦点の場所を調整することと、
第２のコンポーネントであって、上記第２のコンポーネントは上記荷電粒子システムの対物レンズの集束コンポーネントの下流側に位置する、上記第２のコンポーネントを使用して、上記サンプルに関連する電磁界を操作して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点を調整することにより第２の焦点を形成することと
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
条項１１７．
上記装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、
高さセンサを使用して、Ｚ軸における上記サンプルの位置を決定することと、
ステージ動作コントローラを使用して、上記サンプルの決定された上記位置に基づいて上記Ｚ軸における上記ステージの上記位置を調整して、上記サンプル上に上記荷電粒子ビームの上記初期焦点を形成することと
を上記装置に更に実施させる、条項１１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
条項１１８．
上記装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、
電気信号の第１のコンポーネントを調整して、上記サンプルの表面上の上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点を粗調整することと、
上記ステージへの上記電気信号の第２のコンポーネントを調整して、上記サンプルの上記表面上の上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点を微調整することと
により、上記サンプルに関連する電磁界を操作することを上記装置に更に実施させる、条項１１６及び１１７の何れか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
条項１１９．
荷電粒子ビーム装置内のサンプルの３Ｄ画像を生成する方法であって、
荷電粒子ビームをステージ上に配置された上記サンプルに照射することと、
上記サンプルに関連する電磁界を操作して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの焦点を調整することと、
上記電磁界の上記操作に基づいて、上記荷電粒子ビームの一次光軸に実質的に垂直な複数の焦点面を形成することと、
複数の画像フレームであって、上記複数の画像フレームのうちの１つの画像フレームは上記複数の焦点面のうちの対応する焦点面に関連付けられる、上記複数の画像フレームを上記サンプルの上記複数の焦点面から生成することと、
上記複数の画像フレーム及び対応する焦点面情報から上記サンプルの３Ｄ画像を生成することと
を含む方法。
条項１２０．
上記電磁界を操作することは、上記荷電粒子ビーム装置の対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントを調整することを含む、条項１１９に記載の方法。
条項１２１．
上記電磁界を操作することは、上記荷電粒子ビーム装置の上記ステージに印加される上記電気信号の第２のコンポーネントを調整することを更に含む、条項１２０に記載の方法。
条項１２２．
上記電気信号の上記第２のコンポーネントを調整することにより、上記サンプル上への上記荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整される、条項１２１に記載の方法。
条項１２３．
上記制御電極に印加される上記電気信号の上記第１のコンポーネントを調整することにより、上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が粗調整され、上記ステージに印加される上記電気信号の上記第２のコンポーネントを調整することにより、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が微調整される、条項１２１及び１２２の何れか一項に記載の方法。
条項１２４．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の絶対値を有する電圧信号を含み、上記電気信号の上記第２のコンポーネントは、０Ｖ～１５０Ｖの範囲の絶対値を有する電圧信号を含む、条項１２１～１２３の何れか一項に記載の方法。
条項１２５．
上記荷電粒子ビームの上記ランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である、条項１２２～１２４の何れか一項に記載の方法。
条項１２６．
上記サンプルの上面と一致する上記複数の焦点面のうちの第１の焦点面を形成することを更に含む、条項１１９～１２５の何れか一項に記載の方法。
条項１２７．
上記第１の焦点面から下方にある距離だけ離れた、上記複数の焦点面のうちの第２の焦点面を形成することを更に含む、条項１２６に記載の方法。
条項１２８．
上記第１の焦点面と上記第２の焦点面との間の上記距離は、撮像されるフィーチャ又は上記サンプルの材料に基づいて動的に調整される、条項１２７に記載の方法。
条項１２９．
上記サンプルの上記複数の焦点面の各焦点面において複数の画像フレームを生成することを更に含む、条項１１９～１２８の何れか一項に記載の方法。
条項１３０．
上記３Ｄ画像を生成することは、再構成アルゴリズムを使用して上記複数の画像フレームを再構成することを含む、条項１１９～１２９の何れか一項に記載の方法。
条項１３１．
荷電粒子ビームシステムであって、
サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ軸又はＺ軸の少なくとも一方に沿って移動可能な上記ステージと、
上記サンプルに関連する電磁界を操作して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの焦点を調整し、
上記電磁界の上記操作に基づいて、上記荷電粒子ビームの一次光軸に実質的に垂直な複数の焦点面を形成し、
複数の画像フレームであって、上記複数の画像フレームのうちの１つの画像フレームは上記複数の焦点面のうちの対応する焦点面に関連付けられる、上記複数の画像フレームを上記複数の焦点面から生成し、
上記複数の画像フレーム及び対応する焦点面情報から上記サンプルの３Ｄ画像を生成する
ように構成された回路を有するコントローラと
を含む荷電粒子ビームシステム。
条項１３２．
上記電磁界の操作は、上記荷電粒子ビームシステムの対物レンズの制御電極に印加される電気信号の第１のコンポーネントの調整を含む、条項１３１に記載のシステム。
条項１３３．
上記電磁界の操作は、上記荷電粒子ビームシステムの上記ステージに印加される上記電気信号の第２のコンポーネントの調整を更に含む、条項１３２に記載のシステム。
条項１３４．
上記電気信号の上記第２のコンポーネントの調整により、上記サンプル上への上記荷電粒子ビームのランディングエネルギーが調整される、条項１３３に記載のシステム。
条項１３５．
上記制御電極に印加される上記電気信号の上記第１のコンポーネントの調整により、上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が粗調整され、上記ステージに印加される上記電気信号の上記第２のコンポーネントの調整により、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの上記第１の焦点が微調整される、条項１３３及び１３４の何れか一項に記載のシステム。
条項１３６．
上記電気信号の上記第１のコンポーネントは、５ＫＶ～１０ＫＶの範囲の絶対値を有する電圧信号を含み、上記電気信号の上記第２のコンポーネントは、０Ｖ～１５０Ｖの範囲の絶対値を有する電圧信号を含む、条項１３３～１３５の何れか一項に記載のシステム。
条項１３７．
上記荷電粒子ビームの上記ランディングエネルギーは、５００ｅＶ～３ｋｅＶの範囲である、条項１３４～１３６の何れか一項に記載のシステム。
条項１３８．
上記複数の焦点面は、上記サンプルの上面と一致する第１の焦点面を含む、条項１３１～１３７の何れか一項に記載のシステム。
条項１３９．
上記複数の焦点面は、上記第１の焦点面から下方にある距離だけ離れて形成された第２の焦点面を含む、条項１３８に記載のシステム。
条項１４０．
上記第１の焦点面と上記第２の焦点面との間の上記距離は、撮像されるフィーチャ又は上記サンプルの材料に基づいて動的に調整される、条項１３９に記載のシステム。
条項１４１．
上記コントローラは更に、上記サンプルの上記複数の焦点面の各焦点面において複数の画像フレームを生成するように構成される、条項１３１～１４０の何れか一項に記載のシステム。
条項１４２．
上記コントローラは更に、再構成アルゴリズムを使用して上記複数の画像フレームを再構成することにより上記サンプルの上記３Ｄ画像を生成するように構成される、条項１３１～１４１の何れか一項に記載のシステム。
条項１４３．
方法を装置に実施させるように上記装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、上記装置は、荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源を含み、上記方法は、
サンプルに関連する電磁界を操作して、上記サンプルを基準として上記荷電粒子ビームの焦点を調整することと、
上記電磁界の上記操作に基づいて、上記荷電粒子ビームの一次光軸に実質的に垂直な複数の焦点面を形成することと、
複数の画像フレームであって、上記複数の画像フレームのうちの１つの画像フレームは上記複数の焦点面のうちの対応する焦点面に関連付けられる、上記複数の画像フレームを上記サンプルの上記複数の焦点面から生成することと、
上記複数の画像フレーム及び対応する焦点面情報から上記サンプルの３Ｄ画像を生成することと
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
条項１４４．
上記装置の上記１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、
上記サンプルの上面と一致する上記複数の焦点面のうちの第１の焦点面を形成することと、
上記第１の焦点面から下方に所定の距離だけ離れた、上記複数の焦点面のうちの第２の焦点面を形成することと
を上記装置に更に実施させる、条項１４３に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
条項１４５．
荷電粒子ビーム装置の振動を決定する方法であって、
上記荷電粒子ビームを上記サンプルに向けて誘導するように構成された電気光学コンポーネントの第１の振動を検出することと、
上記サンプルを保持するように構成された電気機械コンポーネントの第２の振動を検出することと、
上記荷電粒子ビーム装置の決定された上記振動に基づいて上記第１の振動及び上記第２の振動を補償するための振動補償信号を、上記電気光学コンポーネントに、印加することと
を含む方法。
条項１４６．
１つ又は複数の軸を基準として上記サンプルの位置を調整することを更に含み、上記サンプルの上記位置を調整することにより、上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの振動が生じる、条項１４５に記載の方法。
条項１４７．
上記第１の振動を検出することは、第１のセンサを用いて１つ又は複数の軸を中心とする上記電気光学コンポーネントの振動を検出することを含む、条項１４５及び１４６の何れか一項に記載の方法。
条項１４８．
上記第１のセンサは、上記電気光学コンポーネントに機械的に結合された加速度センサを含む、条項１４７に記載の方法。
条項１４９．
上記加速度センサは、圧電センサ、容量性加速度計、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計、又は圧電抵抗加速度計を含む、条項１４８に記載の方法。
条項１５０．
上記第１のセンサは、検出された上記第１の振動の周波数に基づいて電圧信号を生成するように構成される、条項１４７～１４９の何れか一項に記載の方法。
条項１５１．
上記第２の振動を検出することは、第２のセンサを用いて並進及び回転軸における上記電気機械コンポーネントの振動を検出することを含む、条項１５０の何れか一項に記載の方法。
条項１５２．
上記第２のセンサは、検出された上記第２の振動の周波数に基づいて変位信号を生成するように構成された複数の位置センサを含む、条項１５１に記載の方法。
条項１５３．
上記複数の位置センサのうちの第１の位置センサは、並進軸における上記電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成され、上記複数の位置センサのうちの第２の位置センサは、回転軸における上記電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成される、条項１５２に記載の方法。
条項１５４．
第１のコントローラにより、上記電圧信号及び上記変位信号を受信することと、
上記第１のコントローラを使用して、受信された上記電圧信号及び上記変位信号に基づいて上記振動補償信号を決定することと
を更に含む、条項１５２～１５３の何れか一項に記載の方法。
条項１５５．
上記振動補償信号を決定することは、
上記第１の振動及び上記第２の振動に関連する上記情報に基づいて複数の振動モードを特定することと、
特定された上記複数の振動モードに基づいて上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの上記振動を推定することと、
上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの推定された上記振動に基づいて複数の軸における上記振動を決定することと、
上記複数の軸における決定された上記振動に基づいて上記振動補償信号を決定することと
を含む、条項１５４に記載の方法。
条項１５６．
上記振動補償信号は、上記第１の振動及び上記第２の振動の測定時間を基準とした将来時間についての予測される振動の推定に基づいて上記振動を補償するために決定される、条項１４５～１５５の何れか一項に記載の方法。
条項１５７．
上記複数の振動モードを特定することは、上記電圧信号を対応する距離信号に変換することを含む、条項１５５及び１５６の何れか一項に記載の方法。
条項１５８．
上記複数の振動モードを特定することは、上記電気機械コンポーネントの上記第２の振動と上記電気機械コンポーネントのハウジングの振動とを切り離すことを更に含む、条項１５５～１５７の何れか一項に記載の方法。
条項１５９．
上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの上記振動を推定することは、シミュレーションモデルを使用することを含む、条項１５５～１５８の何れか一項に記載の方法。
条項１６０．
上記シミュレーションモデルは、３次元有限要素解析モデル（３Ｄ－ＦＥＭ）、有限差分解析モデル（ＦＤＭ）、又は数理解析モデルを含む、条項１５９に記載の方法。
条項１６１．
第２のコントローラにより、決定された上記振動補償信号を受信することを更に含む、条項１５４～１６０に記載の方法。
条項１６２．
上記第２のコントローラにより、ビーム走査信号を受信することと、
受信された上記ビーム走査信号と受信された上記振動補償信号とに基づいて修正されたビーム走査信号を、上記第２のコントローラにより、生成することと
を更に含む、条項１６１に記載の方法。
条項１６３．
修正された上記ビーム走査信号に基づいて、信号ジェネレータにより、ビーム偏向信号を生成することを更に含む、条項１６２に記載の方法。
条項１６４．
上記ビーム偏向信号は、上記電気光学コンポーネントに印加され、上記サンプルに入射する上記荷電粒子ビームの特性を調整するために使用される、条項１６３に記載の方法。
条項１６５．
上記ビーム偏向信号は、上記電気光学コンポーネントに関連するビーム偏向コントローラに印加される、条項１６３及び１６４の何れか一項に記載の方法。
条項１６６．
上記荷電粒子ビームの上記特性は、ビーム走査速度、ビーム走査周波数、ビーム走査持続時間、又はビーム走査範囲を含む、条項１６４及び１６５の何れか一項に記載の方法。
条項１６７．
上記複数の位置センサは、上記電気機械コンポーネントの上記ハウジングの表面に配置される、条項１５８～１６６の何れか一項に記載の方法。
条項１６８．
上記電気光学コンポーネントは荷電粒子コラムを含み、上記電気機械コンポーネントは、上記サンプルを保持するように構成されたステージを含み、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の１つ又は複数に移動可能である、条項１４５～１６７の何れか一項に記載の方法。
条項１６９．
上記荷電粒子ビームシステムの電気光学コンポーネントの第１の振動を検出するように構成された第１のセンサと、
上記荷電粒子ビームシステムの電気機械コンポーネントの第２の振動を検出するように構成された第２のセンサと、
上記電気光学コンポーネントに印加された検出された上記第１の振動及び上記第２の振動に基づいて振動補償信号を生成するための回路を含む第１のコントローラと
を含む荷電粒子ビームシステム。
条項１７０．
上記電気光学コンポーネントは、荷電粒子コラムを含み、荷電粒子ビームをサンプルに向けて誘導するように構成される、条項１６９に記載のシステム。
条項１７１．
上記電気機械コンポーネントは、上記サンプルを保持するように構成されたステージを含み、Ｘ、Ｙ、又はＺ軸の１つ又は複数に移動可能である、条項１７０に記載のシステム。
条項１７２．
上記サンプルの位置の調整により、上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの振動が生じる、条項１７０及び１７１の何れか一項に記載のシステム。
条項１７３．
上記荷電粒子ビーム装置の上記電気機械コンポーネントを収容するように構成されたハウジングを更に含む、条項１６９～１７２の何れか一項に記載のシステム。
条項１７４．
上記電気機械コンポーネントは、上記ステージを移動させることにより上記ハウジングの振動が生じるように、上記ハウジングに機械的に結合される、条項１７３に記載のシステム。
条項１７５．
上記電気光学コンポーネントは、上記ハウジングの上記振動により上記電気光学コンポーネントの上記第１の振動が生じるように、上記ハウジングに機械的に結合される、条項１７３及び１７４の何れか一項に記載のシステム。
条項１７６．
上記第１のセンサは更に、１つ又は複数の軸を中心とする上記電気光学コンポーネントの上記第１の振動を検出するように構成される、条項１６９～１７５の何れか一項に記載のシステム。
条項１７７．
上記第１のセンサは、上記電気光学コンポーネントに機械的に結合された加速度センサを含む、条項１６９～１７６の何れか一項に記載のシステム。
条項１７８．
上記加速度センサは、圧電センサ、容量性加速度計、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの加速度計、又は圧電抵抗加速度計を含む、条項１７７に記載のシステム。
条項１７９．
上記第１のセンサは、検出された上記第１の振動の周波数に基づいて電圧信号を生成するように構成される、条項１６９～１７８の何れか一項に記載のシステム。
条項１８０．
上記第２のセンサは、並進及び回転軸における上記電気機械コンポーネントの上記第２の振動を検出するように構成される、条項１７９の何れか一項に記載のシステム。
条項１８１．
上記第２のセンサは、検出された上記第２の振動の周波数に基づいて変位信号を生成するように構成された複数の位置センサを含む、条項１７９及び１８０の何れか一項に記載のシステム。
条項１８２．
上記複数の位置センサのうちの第１の位置センサは、並進軸における上記電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成され、上記複数の位置センサのうちの第２の位置センサは、回転軸における上記電気機械コンポーネントの振動を検出するように構成される、条項１８１に記載のシステム。
条項１８３．
上記第１の位置センサ及び上記第２の位置センサは、上記電気機械コンポーネントの上記ハウジングの表面に配置される、条項１８２に記載のシステム。
条項１８４．
上記第１のコントローラは更に、上記電圧信号及び上記変位信号を受信して、上記電圧信号及び上記変位信号に基づいて上記振動補償信号を決定するように構成される、条項１８１～１８３の何れか一項に記載のシステム。
条項１８５．
上記第１のコントローラは、
上記第１の振動及び上記第２の振動に関連する情報に基づいて複数の振動モードを特定し、
特定された上記複数の振動モードに基づいて上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの上記振動を推定し、
上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの推定された上記振動に基づいて複数の軸における振動を決定し、
上記複数の軸における決定された上記振動に基づいて上記振動補償信号を決定する
ための回路を含む、１６９～１８４の何れか一項に記載のシステム。
条項１８６．
上記振動補償信号は、上記第１の振動及び上記第２の振動の測定時間を基準とした将来時間についての予測される振動の推定に基づいて上記振動を補償するために決定される、条項１６９～１８５の何れか一項に記載のシステム。
条項１８７．
上記複数の振動モードの特定は、対応する距離信号への上記電圧信号の変換を含む、条項１８５及び１８６の何れか一項に記載のシステム。
条項１８８．
上記複数の振動モードの特定は、上記電気機械コンポーネントの上記第２の振動と上記電気機械コンポーネントの上記ハウジングの振動との切り離しを更に含む、条項１８５～１８７の何れか一項に記載のシステム。
条項１８９．
上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの上記振動の推定は、シミュレーションモデルを使用することを含む、条項１８４～１８８の何れか一項に記載のシステム。
条項１９０．
上記シミュレーションモデルは、３次元有限要素解析モデル（３Ｄ－ＦＥＭ）、有限差分解析モデル（ＦＤＭ）、又は数理解析モデルを含む、条項１８９に記載のシステム。
条項１９１．
決定された上記振動補償信号を受信するための回路を含む第２のコントローラを更に含む、条項１８４～１９０の何れか一項に記載のシステム。
条項１９２．
上記第２のコントローラは、
ビーム走査信号を受信して、
受信された上記ビーム走査信号と上記振動補償信号とに基づいて修正されたビーム走査信号を生成する
ための回路を含む、条項１９１に記載のシステム。
条項１９３．
修正された上記ビーム走査信号に基づいてビーム偏向信号を生成するように構成された信号ジェネレータを更に含む、条項１９２に記載のシステム。
条項１９４．
上記ビーム偏向信号は、上記電気光学コンポーネントに印加され、上記サンプルに入射する上記荷電粒子ビームの特性を調整するように構成される、条項１９３に記載のシステム。
条項１９５．
上記ビーム偏向信号は、上記電気光学コンポーネントに関連するビーム偏向コントローラに印加される、条項１９３及び１９４の何れか一項に記載のシステム。
条項１９６．
上記荷電粒子ビームの上記特性は、ビーム走査速度、ビーム走査周波数、ビーム走査持続時間、又はビーム走査範囲を含む、条項１９４及び１９５の何れか一項に記載のシステム。
条項１９７．
荷電粒子ビーム装置の振動を決定する方法を装置に実施させるように上記装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、上記方法は、
上記荷電粒子ビームをサンプルに向けて誘導するように構成された電気光学コンポーネントの第１の振動を検出することと、
上記サンプルを保持するように構成された電気機械コンポーネントの第２の振動を検出することと、
上記荷電粒子ビーム装置の決定された上記振動に基づいて上記第１の振動及び上記第２の振動を補償するための振動補償信号を、上記電気光学コンポーネントに、印加することと
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
条項１９８．
上記装置の上記１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、１つ又は複数の軸を基準として上記サンプルの位置を調整することを上記装置に更に実施させ、上記サンプルの上記位置を調整することにより、上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの振動が生じる、条項１９７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
条項１９９．
上記装置の上記１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、上記電圧信号及び上記変位信号に基づいて振動補償信号を決定することを上記装置に更に実施させ、上記決定することは、
上記第１の振動及び上記第２の振動に関連する上記情報に基づいて複数の振動モードを特定するステップと、
特定された上記複数の振動モードに基づいて上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの上記振動を推定するステップと、
上記電気光学コンポーネント及び上記電気機械コンポーネントの推定された上記振動に基づいて複数の軸における上記振動を決定するステップと、
上記複数の軸における決定された上記振動に基づいて上記振動補償信号を決定するステップと
を含む、条項１９７及び１９８の何れか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
条項２００．
上記装置の上記１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である上記１組の命令は、
コントローラにより、ビーム走査信号を受信することと、
受信された上記ビーム走査信号と上記振動補償信号とに基づいて修正されたビーム走査信号を生成することと、
ビーム偏向信号であって、上記ビーム偏向信号は、上記電気光学コンポーネントに印加され、上記サンプルに入射する上記荷電粒子ビームの特性を調整するように構成される、上記ビーム偏向信号を、修正された上記ビーム走査信号に基づいて、信号ジェネレータにより生成することと、
上記電気光学コンポーネントに関連するビーム偏向コントローラに上記ビーム偏向信号を印加することと
を上記装置に更に実施させる、条項１９７～１９９の何れか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
[00260] プロセッサ（例えば、コントローラ１０９のプロセッサ、プロセッサ４３０）がウェーハ検査、ウェーハ撮像、ステージ較正、変位誤差較正、変位誤差補償を実行し、サンプルに関連する電磁界を操作し、画像取得システムと通信し、加速度センサを起動し、レーザ干渉計を起動し、ＤＶＥＣを動作させ、ＳＥＭコラム及びステージの振動、荷電粒子ビーム装置又は他の撮像デバイスの動作などを推定するアルゴリズムを実行するための命令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とがある。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、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ、又は他の任意の磁気データ記憶媒体、コンパクトディスク読出専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、他の任意の光学データ記憶媒体、孔のパターンを有する任意の物理的媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラマブル読出専用メモリ（ＰＲＯＭ）及び消去可能プログラマブル読出専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＥＰＲＯＭ、又は他の任意のフラッシュメモリ、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、キャッシュ、レジスタ、他の任意のメモリチップ又はカートリッジ、並びにこれらのネットワーク化されたバージョンを含む。
[00261] 図におけるブロック図は、本開示の様々な例示的な実施形態による、システム、方法、及びコンピュータハードウェア又はソフトウェア製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能性、及び動作を図示する。この点に関して、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、指定された論理機能を実施するための１つ又は複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、又はコードの一部を表すことがある。いくつかの代替的な実施態様では、ブロックに表された機能が、図に記された順序から逸脱して行われ得ることを理解すべきである。例えば、連続して示す２つのブロックは実質的に同時に実行又は実施されることがあり、又は、時として、２つのブロックは、関連する機能性に応じて逆の順序で実行されることがある。いくつかのブロックは省略されることもある。また、ブロック図の各ブロック、及びブロックの組み合わせが、指定された機能若しくは行為を果たす専用のハードウェアベースのシステムにより、又は専用のハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせにより実施され得ることも理解されるべきである。
[00262] 本開示の実施形態は、上記で説明され添付の図面に図示されている厳密な構成に限定されるものではないことと、その範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更がなされ得ることが理解されるであろう。

Claims (15)

  1. サンプルを保持するように構成され、Ｘ－Ｙ及びＺ軸の少なくとも一方に移動可能なステージと、
    前記ステージの側方及び垂直変位を決定するように構成された位置センシングシステムと、
    前記ステージの前記側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、前記サンプルに入射する一次荷電粒子ビームを偏向させ、
    前記ステージの前記垂直変位を少なくとも部分的に補償するために、第２の信号を印加して、前記サンプルに入射する偏向された荷電粒子ビームの焦点を調整する
    ように構成されたコントローラと
    を含む荷電粒子ビームシステム。
  2. 前記第１の信号は、前記一次荷電粒子ビームがＸ－Ｙ軸の前記少なくとも一方にどのように偏向されるかに影響を及ぼす電気信号を含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記電気信号は、１０ｋＨｚ～５０ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記側方変位は、Ｘ－Ｙ軸の前記少なくとも一方における前記ステージの現在位置と前記ステージの目標位置との差に相当する、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記コントローラは更に、前記サンプル上での前記一次荷電粒子ビームの走査中に前記第１の信号又は前記第２の信号の少なくとも一方を動的に調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記第２の信号は、前記サンプルに入射する偏向された前記荷電粒子ビームが前記Ｚ軸にどのように集束されるかに影響を及ぼす、前記ステージに印加される電圧信号を含む、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記電圧信号は、５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲の帯域幅を有する信号を含む、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記垂直変位は、前記Ｚ軸における前記ステージの現在位置と前記ステージの目標位置との差に相当し、前記垂直変位は、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一方を中心とする角回転を少なくとも部分的に補償するために、前記サンプル上での前記一次荷電粒子ビームの走査中に変化する、請求項１に記載のシステム。
  9. ステージ動作コントローラを更に含み、前記ステージ動作コントローラは、第３の信号により個別に制御されるように構成された複数のモータを含む、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記複数のモータの各々は、前記ステージが前記一次荷電粒子ビームの光軸に実質的に垂直になるように、前記ステージのレベリングを調整するように個別に制御される、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記第３の信号は複数の制御信号を含み、前記複数の制御信号の各々は、前記複数のモータの少なくとも１つに対応する、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記複数のモータは、圧電モータ、圧電アクチュエータ、又は超音波圧電モータの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のシステム。
  13. 前記複数の制御信号に基づいて埋め込み制御信号を形成するように構成された第１のコンポーネントと、
    前記埋め込み制御信号から前記複数の制御信号の少なくとも１つを抽出するように構成された第２のコンポーネントと
    を更に含む、請求項１１に記載のシステム。
  14. 前記ステージの前記レベリングを調整することは、前記ステージの作動出力の幾何モデルに基づく、請求項１０に記載のシステム。
  15. 方法を装置に実施させるように前記装置の１つ又は複数のプロセッサにより実行可能である１組の命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記装置は、一次荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子源を含み、前記方法は、
    ステージであって、前記ステージはＸ－Ｙ軸の少なくとも一方に移動可能である、前記ステージの側方変位を決定することと
    前記側方変位を少なくとも部分的に補償するために、第１の信号を印加して、前記サンプルに入射する前記一次荷電粒子ビームを偏向させるように、コントローラに命令することと
    を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
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