JP2023517273A - サンプル上に複数の荷電粒子ビームレットのアレイを投影するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

サンプルを検査するための装置であって、装置は、サンプル平面においてサンプルを保持するためのサンプルホルダと、複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、アレイをサンプルホルダの方に向けるための荷電粒子鏡筒とを備える。荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中にアレイの荷電粒子ビームレットを集束させるための対物レンズを備える。対物レンズは、全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える。装置は、荷電粒子鏡筒の光軸に沿ったサンプルの位置に依存する信号を提供するための位置センサと、サンプル上のスポットのピッチ及び／又は向きを一定に保持するために、位置センサからの信号に基づいてサンプルホルダの位置を制御するための制御ユニットとを更に備える。【選択図】図１

Description

本発明は、サンプル上に複数の荷電粒子ビームレットのアレイを投影するための装置及び方法に関する。

そのような装置又は方法は、例えばＵＳ２０１５／０２７０９５Ａ１に開示されている。この特許出願は、サンプルの表面を検査するための装置について記載している。前記装置は、一次荷電粒子ビームレットのアレイを生成するための生成器と、光軸を有する荷電粒子光学系とを備える。荷電粒子光学系は、一次荷電粒子ビームレットをサンプル表面上のスポットのアレイに集束させるレンズ系を備える。レンズ系は、全ての荷電粒子ビームに共通の少なくとも１つの電磁レンズを備える。好ましくは、一次荷電粒子ビームレットのアレイを集束させるための対物レンズは、前記電磁レンズを備え、前記電磁レンズは、荷電粒子光学系の光軸を中心として一次荷電粒子ビームレットのアレイを回転させるために配置される。

荷電粒子光学系が前記一次荷電粒子ビームレットのアレイの全ての一次荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備えるとき、前記アレイは、磁気レンズの励起及び／又は強度が変更されると回転し及び／又は倍率を変更するであろう。

本発明の目的は、サンプル上の一次荷電粒子ビームレットのアレイのピッチ及び／又は回転が少なくとも実質的に一定に保持される装置及び方法を提供することである。

第１の態様によると、本発明は、サンプルを検査するための装置を提供し、装置は、
サンプル平面においてサンプルを保持するためのサンプルホルダと、
複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、複数の荷電粒子ビームレットのアレイをサンプルホルダの方に向けるための荷電粒子鏡筒と、ここにおいて、荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に複数の荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレットを集束させるための対物レンズを備え、対物レンズは、複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える、
荷電粒子鏡筒の光軸に沿った方向におけるサンプルの位置に依存する信号を提供するように構成された位置センサと、
位置センサからの信号に基づいて、荷電粒子鏡筒の光軸に対して少なくとも平行な方向に、サンプルホルダの位置を制御するように構成された制御ユニットと
を備える。

本発明のマルチ荷電粒子ビーム検査装置中の組み合わされた位置センサと制御ユニットとに起因して、サンプルホルダは、複数の荷電粒子ビームのアレイによって検査されるサンプルの一部をマルチ荷電粒子ビーム検査装置のサンプル平面及び／又は焦点面に位置付けられた状態に保持するように制御することができる。荷電粒子鏡筒の設定が変更されず、検査されるサンプルの一部がマルチ荷電粒子ビーム検査装置のサンプル平面及び／又は焦点面に保持されるとき、マルチ荷電粒子ビーム検査装置のサンプル平面及び／又は焦点面におけるサンプル上の複数の荷電粒子ビームレットのアレイのピッチ及び回転を一定に保持することができる。サンプルを結像するために、サンプル平面は、好ましくは、マルチ荷電粒子ビーム検査装置の焦点面に配置されることに留意されたい。

サンプルホルダが少なくとも部分的に磁気対物レンズの磁場中にサンプルを位置付けるために配置される場合、前記一次荷電粒子ビームレットのアレイは、サンプルに向かう途中で磁場中で回転するであろうことに留意されたい。回転は、とりわけ、磁気レンズの磁場強度に依存する。サンプルホルダがサンプル表面を無磁場エリアに配置するように構成される場合であっても、荷電粒子鏡筒の光軸に沿った方向におけるサンプルの位置の変化は、通常、サンプルの焦点を保持するために、焦点、このことから磁場強度を調整する必要がある。それ故に、サンプルの表面における一次荷電粒子ビームレットのアレイの向きは、磁気レンズに対するサンプルの位置、特に、荷電粒子光学系の光軸に沿った方向における位置に依存する。

本発明のマルチ荷電粒子ビーム検査装置中の組み合わされた位置センサと制御ユニットとに起因して、サンプルホルダは、複数の荷電粒子ビームのアレイによって検査されるサンプルの一部を磁気対物レンズから所望の距離に位置付けられた状態に保持するように制御することができる。荷電粒子鏡筒の設定が変更されず、検査されるサンプルの一部が磁気対物レンズから所望の距離に保持されるとき、サンプル平面におけるサンプル上の複数の荷電粒子ビームレットのアレイのピッチ及び回転を一定に保持することができる。

その上、電子顕微鏡などの荷電粒子検査デバイスの焦点深度は比較的大きいことに留意されたい。それ故に、焦点深度の範囲の少なくとも一部内で、サンプルを荷電粒子光学系の光軸に対して平行な方向に移動させて、サンプルを光軸に沿った所望の位置に配置することができ、ここで、複数の荷電粒子ビームレットのアレイは、荷電粒子鏡筒の光軸を中心とした方向に所望の向きを有する。サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイの所望の向きは、例えば、複数の荷電粒子ビームレットのアレイをサンプル上で走査することができる方向（複数可）及び／又はサンプルを荷電粒子鏡筒に対して移動させることができる方向（複数可）に依存する。本発明のマルチ荷電粒子ビーム検査装置中の組み合わされた位置センサと制御ユニットとに起因して、サンプルホルダは、複数の荷電粒子ビームのアレイによって検査されるサンプルの一部を所望に位置に保持し、荷電粒子ビームスポットのアレイを所望の向きのサンプル平面に又はその近くに保持するように制御することができる。

実施形態では、位置センサは、信号が対物レンズに対するサンプルホルダ又はサンプル平面の位置に依存するように構成される。特に、信号は、サンプルホルダ又はサンプル平面と対物レンズとの間の距離に依存する。上述したように、サンプルの表面における一次荷電粒子ビームレットのアレイの向きは、磁気レンズに対するサンプルの位置、特に、荷電粒子光学系の光軸に沿った方向における位置に依存する。

実施形態では、装置は、複数の荷電粒子ビームレットのアレイの１つ以上の荷電粒子ビームレットがサンプルに衝突したときに、又はサンプルを透過した後に１つ以上の荷電粒子ビームレットがルミネッセンス材料の層上に衝突したときに１つ以上の荷電粒子ビームレットによって作成された光子を検出するための光検出器と、光学ビーム経路に沿って光検出器上に光子の少なくとも一部を投影又は結像するための光（ひかり）光学アセンブリとを更に備える。

実施形態では、光光学アセンブリは、光検出器上にサンプル平面を結像するように構成される。この実施形態は、マルチビーム走査電子顕微鏡（マルチビームＳＥＭ）などのマルチビーム荷電粒子検査装置と、光（ひかり）光学顕微鏡オプティクスなどの光（ひかり）光学検査装置との統合を特徴とする、いわゆる統合検査装置の改善を提供する。本発明によると、荷電粒子鏡筒の設定が変更されず、検査されるサンプルの一部が磁気対物レンズから所望の距離に保持されるとき、サンプル平面におけるサンプル上の複数の荷電粒子ビームレットのアレイのピッチ及び回転を一定に保持することができる。更に、本発明は、光光学顕微鏡に対して、特に光光学顕微鏡の光検出器に対して、複数の荷電粒子ビームレットのアレイ中に荷電粒子ビームレットの所望のアラインメント及びピッチを提供し、維持することを可能にする。

実施形態では、光光学アセンブリは、サンプル及び／又ルミネッセンス材料の層から光子を収集するための光学対物レンズを備える。

実施形態では、装置は、サンプル平面と光学対物レンズとの間の距離に依存する信号を提供するように構成された光学焦点センサを更に備え、制御ユニットは、光学焦点センサからの信号に基づいて、少なくとも荷電粒子鏡筒の光軸に対して平行な方向に、サンプルホルダの位置を制御するように構成される。位置センサを使用することに加えて又はその代替として、光学焦点センサを使用してサンプルホルダを制御して、複数の荷電粒子ビームのアレイによって検査されるサンプルの一部をサンプル平面に位置付けられた状態に保持することもできる。光学焦点センサと制御ユニットとの組み合わせは、サンプルを光検出器を備える光光学アセンブリの焦点内に保持することを可能にし、このことから、複数の荷電粒子ビームのアレイによって検査されるサンプルの一部をサンプル平面に位置付けられた状態に保持することを可能にする。荷電粒子鏡筒の設定が変更されず、検査されるサンプルの一部がサンプル平面に保持されるとき、サンプル平面におけるサンプル上の複数の荷電粒子ビームレットのアレイのピッチ及び回転を一定に保持することができる。

実施形態では、光光学アセンブリ、特にその光学対物レンズは、光光軸を備え、装置は、光光軸が荷電粒子鏡筒の光軸に対して実質的に平行となるように構成される。この実施形態では、荷電粒子鏡筒の光軸に沿った方向におけるサンプルの位置の変化は、光光軸に沿った方向におけるサンプルの位置の同じ変化をもたらす。それ故に、光光学アセンブリがサンプルを光光軸に沿った実質的に一定の位置に保持するために使用されるとき、これはまた、サンプルを荷電粒子鏡筒の光軸に沿った実質的に一定の位置に保持するであろう。

サンプルにおける光光学アセンブリの焦点深度は、通常、荷電粒子検査デバイスの焦点深度よりも遙かに小さいことに留意されたい。それ故に、サンプルを光光学アセンブリの焦点に位置付ける及び／又は保持することによって、複数の荷電粒子ビームのアレイによって検査されるサンプルの一部もまた、磁気対物レンズから実質的に固定された距離に位置付けられる及び／又は保持される。荷電粒子鏡筒の設定が変更されず、検査されるサンプルの一部が磁気対物レンズから所望の距離に保持されるとき、サンプル平面におけるサンプル上の複数の荷電粒子ビームレットのアレイのピッチ及び回転を一定に保持することができる。

第２の態様によると、本発明は、サンプルを検査するための装置を提供し、装置は、
サンプル平面においてサンプルを保持するためのサンプルホルダと、
複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、複数の荷電粒子ビームレットのアレイをサンプルホルダの方に向けるための荷電粒子鏡筒と、ここにおいて、荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に複数の荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレットを集束させるための対物レンズを備え、対物レンズは、複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える、
複数の荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上がサンプルに衝突したときに、又はサンプルを透過した後に１つ以上の荷電粒子ビームレットがルミネッセンス材料の層上に衝突したときに荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上によって作成された光子を検出するための光検出器と、
光学ビーム経路に沿って光検出器上に光子の少なくとも一部を投影又は結像するための光光学アセンブリと、ここにおいて、光光学アセンブリは、サンプル及び／又はルミネッセンス材料の層から光子を収集するための光学対物レンズを備える、
サンプルホルダ又はサンプル平面と光学対物レンズとの間の距離に依存する信号を提供するように構成された光学焦点センサと、
光学焦点センサからの信号に基づいて、荷電粒子鏡筒の光軸に対して少なくとも平行な方向に、サンプルホルダの位置を制御するように構成された制御ユニットと
を備える。

マルチビーム荷電粒子デバイスと光学検査デバイスとの組み合わせでは、光学検査デバイスを使用することができる。

光学焦点センサと制御ユニットとの組み合わせは、サンプルを光検出器を備える光光学アセンブリの焦点内に保持することを可能にし、及び／又は複数の荷電粒子ビームのアレイによって検査されるサンプルの一部をサンプル平面に位置付けられた状態に保持することを可能にする。荷電粒子鏡筒の設定が変更されず、検査されるサンプルの一部がサンプル平面に保持されるとき、サンプル平面におけるサンプル上の複数の荷電粒子ビームレットのアレイのピッチ及び回転を一定に保持することができる。

実施形態では、光学対物レンズは、光光軸を備え、装置は、光光軸が荷電粒子鏡筒の光軸に対して実質的に平行となるように構成される。

実施形態では、光光学アセンブリは、光検出器上にサンプル平面を結像するように構成される。この実施形態は、マルチビーム走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などのマルチビーム荷電粒子検査装置と、光光学顕微鏡オプティクスなどの光光学検査装置との統合を特徴とする、いわゆる統合検査装置の改善を提供し、ここで、光光学顕微鏡は、サンプルの検査中にサンプル上の荷電粒子のアレイのアラインメントを少なくとも実質的に一定に設定及び保持するために使用される。

第３の態様によると、本発明は、サンプルを検査するための方法を提供し、本方法は、
サンプルホルダ中にサンプルを配置するステップと、
荷電粒子鏡筒を使用して、複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、それをサンプルの方に向けるステップと、ここにおいて、荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に複数の荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレットを集束させる対物レンズを備え、対物レンズは、複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える、
荷電粒子鏡筒の光軸に沿った方向におけるサンプルの位置に依存する信号を提供するために位置センサを使用するステップと、
位置センサからの信号に基づいて、荷電粒子鏡筒の光軸に対して少なくとも平行な方向に、サンプルホルダの位置を制御するために制御ユニットを使用するステップと
を備える。

実施形態では、位置センサは、信号がサンプルホルダ又はサンプル平面と対物レンズとの間の距離に依存するように構成される。

実施形態では、本方法は、
サンプルホルダ及び／又は荷電粒子鏡筒の位置を少なくとも荷電粒子鏡筒の光軸に対して平行な方向に互いに対して調整するステップ、及び／又はサンプル平面における複数の荷電粒子ビームレットのアレイの所望のピッチ及び向きに集束及び設定するステップを備える。

第４の態様によると、本発明は、サンプルを検査するための方法を提供し、本方法は、
サンプルホルダ中にサンプルを配置するステップと、
荷電粒子鏡筒を使用して、複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、それをサンプルの方に向けるステップと、ここにおいて、荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に複数の荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレットを集束させる対物レンズを備え、対物レンズは、複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える、
複数の荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上がサンプルに衝突したときに、又はサンプルを透過した後に１つ以上の荷電粒子ビームレットがルミネッセンス材料の層上に衝突したときに荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上によって作成された光子を検出するための光検出器を使用するステップと、
光学ビーム経路に沿って光検出器上に光子の少なくとも一部を投影又は結像するために光光学アセンブリを使用するステップと、ここにおいて、光光学アセンブリは、サンプル及び／又はルミネッセンス材料の層から光子を収集するための光学対物レンズを備える、
サンプルホルダ又はサンプル平面と光学対物レンズとの間の距離に依存する信号を提供するために光学焦点センサを使用するステップと、
光学焦点センサからの信号に基づいて、荷電粒子鏡筒の光軸に対して少なくとも平行な方向に、サンプルホルダの位置を制御するために制御ユニットを使用するステップと
を備える。

第５の態様によると、本発明は、上記で説明したような装置又はその実施形態に、上記で説明したような方法又はその実施形態を実行させるように適合されたコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体を提供する。

本明細書に説明し且つ示す様々な態様及び特徴は、可能な限り、個々に適用することができる。これらの個々の態様、特に添付の従属請求項に説明する態様及び特徴は、分割特許出願の主題とすることができる。

本発明は、添付の図面に示す例証的な実施形態に基づいて説明する。

本発明によって典型的に改善される装置の第１の例証的な実施形態を概略的に示す。 本発明によって典型的に改善される装置の第２の例証的な実施形態を概略的に示す。

図１は、本発明によって典型的に改善される装置の第１の例証的な実施形態を概略的に示す。この第１の例による装置は、マルチビーム走査電子顕微鏡（ＭＢＳＥＭ）を備える。ＭＢＳＥＭ１は、一次荷電粒子ビームレットのアレイ、この場合は一次電子ビームレット３のアレイを生成するためのマルチビーム荷電粒子生成器２を備える。マルチビーム電子生成器２は、拡散電子ビーム５を生成するための少なくとも１つの電子源４を備える。拡散する電子ビーム５は、アパーチャレンズアレイ６によって、集束された一次電子ビームレット３のアレイに分割される。一次電子ビームレット３は、その後、矢印Ｐによって概略的に示すように、サンプルホルダ１７中のサンプル１５に向けられる。

光源４の複数の像は、加速器レンズ７の物体主平面上に位置付けられる。加速器レンズ７は、一次電子ビームレット３を光軸８の方に向け、全ての一次電子ビームレット３の第１の共通クロスオーバ９を作成する。第１の共通クロスオーバ９は、磁気コンデンサレンズ１０によって、電流制限アパーチャとして機能する可変アパーチャ１６上に結像される。可変アパーチャ１６において、全ての一次電子ビームレット３の第２の共通クロスオーバが作成される。

ＭＢＳＥＭは、可変アパーチャ１６における共通クロスオーバからの一次荷電粒子ビームレットをサンプル表面１５の方に向け、全ての一次荷電粒子ビームレット３をサンプル表面１５上の個々のスポットのアレイに集束させるためのレンズ系１３、１４を備える。レンズ系は、対物レンズ１４のコマフリー平面上に可変アパーチャ１６を結像するための中間磁気レンズ１３を備え、その対物レンズ１４は、サンプル表面１５上に、集束された一次電子ビームレットのアレイを作成する。

加えて、ＭＢＳＥＭは、サンプル表面１５上で、集束された一次電子ビームレットのアレイを走査するための走査コイル１８を設けられる。

ＭＢＳＥＭは、このことから、複数の荷電粒子ビームレット３のアレイを生成し、複数の荷電粒子ビームレット３のアレイをサンプルホルダ１７の方に向けるための荷電粒子鏡筒を備え、荷電粒子鏡筒は、サンプル表面１５における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に複数の荷電粒子ビームレットのアレイの荷電粒子ビームレットを集束させるための対物レンズ１４を備え、対物レンズ１４は、複数の荷電粒子ビームレット３のアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える。

図１の装置は、荷電粒子鏡筒の光軸８に沿った方向におけるサンプル１５の位置に依存する信号を提供するように構成された位置センサ１９と、信号を受信するために位置センサ１９に接続され、且つ、サンプル１５を移動させるためにサンプルホルダ１７中のアクチュエータを制御するためにサンプルホルダ１７に接続された制御ユニット２０とを更に備える。制御ユニット２０は、位置センサ１９からの信号に基づいて、荷電粒子鏡筒の光軸８に対して少なくとも平行な方向に、サンプルホルダ１７の位置を制御するように構成される。位置センサ１９、制御ユニット２０、及びサンプルホルダ１７は、光軸８に対して平行な方向にサンプル１５を位置付けるための制御ループを提供するように構成される。このようにして、サンプル１５は、光軸８に沿った所望の位置に配置することができ、その位置において、荷電粒子ビームレット３のアレイは、所望の向き又はアラインメントを有し、制御ループは、サンプル１５を前記所望の位置に保持するために使用することができる。前記サンプル１５の検査中に、ＭＢＳＥＭの設定は、好ましくは変更されないままであり、このことから、複数の荷電粒子ビームレット３のアレイのピッチ及び向きは一定に保持される。

位置センサ１９は、光軸８と一致するサンプルホルダ１７上のサンプル１５の位置を測定することが好ましいことに留意されたい。位置センサ１９は、光軸８に対して垂直な方向に光軸８から離間して配置されているので、センサ１９とサンプルホルダ１７との間の距離は、傾斜誤差に敏感である。そのような傾斜誤差は、図１に概略的に示すように、２つの位置センサ１９、１９’を使用することによって実質的に防止することができる。

加えて又は代替として、２つの位置センサ１９、１９’は、光軸８に沿ったサンプル１５の位置を決定するために三角測量を使用するように構成することができる。

更に、図１に提示するようなＭＢＳＥＭは、一般に真空チャンバ中に配置されることに留意されたい。加えて、ＭＢＳＥＭは、一般に、一次荷電粒子ビームレット３がサンプル１５に衝突したときにサンプル１５から発生する二次荷電粒子及び／又は電磁放射線を検出するためのセンサを設けられる。

図２は、本発明によって典型的に改善される装置の第２の例証的な実施形態を概略的に示す。この第２の例による装置は、マルチビーム走査電子顕微鏡３０（ＭＢＳＥＭ）などのマルチビーム荷電粒子検査装置と、光光学顕微鏡５０などの光光学検査装置との統合を特徴とする。マルチビーム走査電子顕微鏡３０（ＭＢＳＥＭ）と、光光学顕微鏡５０などの光光学検査装置とは、機械的に結合される。

ＭＢＳＥＭ３０は、上記の第１の例で提示したものと本質的に同じ装置とすることができる。それ故に、ＭＢＳＥＭ３０は、一次荷電粒子ビームレットのアレイ、この場合は一次電子ビームレット３３のアレイを生成するためのマルチビーム荷電粒子生成器３２を備える。マルチビーム電子生成器３２は、拡散電子ビーム３５を生成するための少なくとも１つの電子源３４を備える。拡散する電子ビーム３５は、アパーチャレンズアレイ３６によって、集束された一次電子ビームレット３３のアレイに分割される。一次電子ビームレット３３は、その後、サンプルホルダ４７中のサンプル４５に向けられる。光源３４の複数の像は、加速器レンズ３７の物体主平面上に位置付けられる。加速器レンズ３７は、一次電子ビームレット３３を光軸３８の方に向け、全ての一次電子ビームレット３３の第１の共通クロスオーバ３９を作成する。第１の共通クロスオーバ３９は、磁気コンデンサレンズ４０によって、電流制限アパーチャとして機能する可変アパーチャ４６上に結像される。可変アパーチャ４６において、全ての一次電子ビームレット３３の第２の共通クロスオーバが作成される。ＭＢＳＥＭは、可変アパーチャ４６における共通クロスオーバからの一次荷電粒子ビームレットをサンプル表面４５の方に向け、全ての一次荷電粒子ビームレット３３をサンプル表面４５上の個々のスポットのアレイに集束させるためのレンズ系４３、４４を備える。レンズ系は、対物レンズ４４のコマフリー平面上に可変アパーチャ４６を結像するための中間磁気レンズ４３を備え、その対物レンズ４４は、サンプル表面４５上に、集束された一次電子ビームレットのアレイを作成する。加えて、ＭＢＳＥＭは、サンプル４５の表面上で、集束された一次電子ビームレット３３のアレイを走査するための走査コイル４８を設けられる。

好ましくは、ＭＢＳＥＭはまた、荷電粒子センサ４９を設けられ、荷電粒子センサ４９は、一次荷電粒子ビームレット３３がサンプル４５に衝突したときにサンプルから生じる二次荷電粒子及び／又は電磁放射線を検出するように構成される。明確にするために、二次荷電粒子の軌道は図に示さず、荷電粒子センサ４９も非常に概略的に提示する。

図２に示すように、ＭＢＳＥＭは、真空チャンバ３１の内側に配置され、真空チャンバ３１は、真空チャンバ３１を真空ポンプ（図示せず）に接続するための出力ポート７０を備える。

サンプルホルダ４７の下方には、光光学顕微鏡５０が配置される。光光学顕微鏡５０は、顕微鏡対物レンズ５１を備え、顕微鏡対物レンズ５１は、真空チャンバ３１の内側に配置される。光光学顕微鏡システムの他の主要部分は、真空チャンバ３１の外側に配置される。サンプル４５からの光は、顕微鏡対物レンズ５１によって収集され、ミラー５２、窓５３、及び半透明ミラー又はダイクロイック５６を介して光検出器５４、例えばＣＣＤセンサ上に結像される。

光源５５、例えばＬＥＤを備える光光学顕微鏡５０を使用することも可能であることに留意されたい。光源５５から放射された光は、半透明ミラー又はダイクロイック５６に向けられ、窓５３を介して真空チャンバ３１中に向けられる。この光は、底部側からサンプル４５を照明するために、ミラー５２を介して顕微鏡対物レンズ５１中に結合される。

使用時に、光検出器５４は、サンプル４５から反射された光を検出するように構成される。加えて、光検出器５４は、複数の荷電粒子ビームレット３３のアレイの荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上がサンプル４５に衝突したときに、又はサンプル４５を透過した後に１つ以上の荷電粒子ビームレットがルミネッセンス材料の層４２上に衝突したときに荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上によって作成された光子を検出するように構成される。

光検出器５４は、例えば、サンプル４５が光検出器５４の焦点中にあるか否かに依存する信号を提供することによって、光学焦点センサとして使用することができる。加えて又は代替として、光光学顕微鏡は、例えば、三角測量、位相検出又はコントラスト検出などのオートフォーカスを提供するための周知の技法を使用して、サンプルホルダ４７又はサンプル表面４５と光学対物レンズ５１との間の距離に依存する信号を提供するように構成された別個の光学焦点センサを設けることができる。

光検出器５４又は別個の光学焦点センサからの信号は、光検出器５４又は別個の光学焦点センサからの信号に基づいて、少なくともＭＢＳＥＭ３０の光軸３８に対して平行な方向にサンプルホルダ４７の位置を制御するように構成された制御ユニット６０に提供される。

光学焦点センサは、好ましくは、サンプルからの放出光の波長とは少なくとも実質的に異なる波長を使用することに留意されたい。このようにして、光学焦点センサは、サンプルからの放出光の収集を妨げない。

上記で提示したように、最終ＭＢＳＥＭレンズ４４は、前記複数の荷電粒子ビームレット３３のアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える。磁気レンズ４４によってサンプル４５上に投影される複数の荷電粒子ビームレット３３のアレイのパターンは、一般に非テレセントリックである。サンプルホルダ４７がサンプル４５を無磁場エリアに配置するように構成される場合であっても、光軸３８に沿った方向におけるサンプル４５の位置の変化は、通常、サンプル４５の焦点を保持するために、磁気レンズ４４の焦点、このことから磁場強度を調整する必要がある。故に、磁気レンズ４４の励起／強度が（例えば集束のために）変更される場合、複数の荷電粒子ビームレット３３のアレイのパターンは回転し、及び／又は倍率を変更するであろう。この問題を解決するために、本発明は、以下のステップを備える方法を提供する。

ａ．ＭＢＳＥＭ３０の光軸に沿ったサンプル４５の位置は、サンプル４５が光検出器５４の焦点に合うように調整される。
ｂ．複数の荷電粒子ビームレット３３のアレイは、サンプル４５上に集束され、所望のピッチ（倍率）に設定される。サンプル４５、光光学焦点、及びＭＢＳＥＭ焦点は、ここでは同じ平面内にある。
ｃ．光光学焦点とサンプル表面４５との間の測定値である信号を提供するように構成された光検出器５４及び／又は別個の光学焦点センサを設けられる。
ｄ．この信号は、サンプル表面４５を光検出器５４の焦点内に保持するようにサンプルホルダ４７を制御するために制御ユニット中で使用される。

このようにして、サンプル４５は、光検出器５４の焦点内に保持され、このことから、ＭＢＳＥＭの焦点内にも保持される。サンプル４５の検査中、ＭＢＳＥＭの設定は、実質的に変更されないままであり、このことから、サンプル表面４５上の荷電粒子ビームスポットのアレイのピッチ及び向き（特に光軸８を中心とした回転）は実質的に一定に保持される。

上記のステップａ及びｂは、所望のアラインメントを得るために反復することができることに留意されたい。

上記の説明は、好ましい実施形態の動作を例示するために含まれ、本発明の範囲を限定することを意図されないことが理解されるべきである。上記の議論から、本発明の範囲によって更に包含されるであろう多くの変形形態が当業者に明らかとなるであろう。

要約すると、本発明は、サンプルを検査するための装置を提供し、装置は、サンプル平面においてサンプルを保持するためのサンプルホルダと、複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、アレイをサンプルホルダの方に向けるための荷電粒子鏡筒とを備える。荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中にアレイの荷電粒子ビームレットを集束させるための対物レンズを備える。対物レンズは、全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備える。装置は、荷電粒子鏡筒の光軸に沿ったサンプルの位置に依存する信号を提供するための位置センサと、サンプル上のスポットのピッチ及び／又は向きを一定に保持するために、位置センサからの信号に基づいてサンプルホルダの位置を制御するための制御ユニットとを更に備える。

Claims (13)

1. サンプルを検査するための装置であって、前記装置は、
   サンプル平面において前記サンプルを保持するためのサンプルホルダと、
   複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイを前記サンプルホルダの方に向けるための荷電粒子鏡筒と、ここで、前記荷電粒子鏡筒は、前記サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの前記荷電粒子ビームレットを集束させるための対物レンズを備え、前記対物レンズは、前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備えるものであり、
   前記荷電粒子鏡筒の光軸に沿った方向における前記サンプルの位置に依存する信号を提供するように構成された位置センサと、
   前記位置センサからの前記信号に基づいて、前記荷電粒子鏡筒の前記光軸に対して少なくとも平行な方向に、前記サンプルホルダの位置を制御するように構成された制御ユニットと
   を備える、装置。
2. 前記位置センサは、前記信号が前記対物レンズに対する前記サンプルホルダ又はサンプル平面の位置に依存するように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記装置は、
   前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの１つ以上の荷電粒子ビームレットが前記サンプルに衝突したときに、又は前記サンプルを透過した後に前記１つ以上の荷電粒子ビームレットがルミネッセンス材料の層上に衝突したときに前記１つ以上の荷電粒子ビームレットによって作成された光子を検出するための光検出器と、
   光学ビーム経路に沿って前記光検出器上に前記光子の少なくとも一部を投影又は結像するための光光学アセンブリと
   を更に備える、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記光光学アセンブリは、前記光検出器上に前記サンプル平面を結像するように構成されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記光光学アセンブリは、前記サンプル及び／又前記ルミネッセンス材料の層から光子を収集するための光学対物レンズを備える、請求項３又は４に記載の装置。
6. 前記装置は、前記サンプル平面と前記光学対物レンズとの間の距離に依存する信号を提供するように構成された光学焦点センサを更に備え、
   前記制御ユニットは、前記光学焦点センサからの前記信号に基づいて、前記荷電粒子鏡筒の前記光軸に対して少なくとも平行な方向に、前記サンプルホルダの位置を制御するように構成されている、請求項５に記載の装置。
7. 前記光学対物レンズは、光軸を備え、前記装置は、前記光軸が前記荷電粒子鏡筒の光軸に対して実質的に平行となるように構成されている、請求項５又は６に記載の装置。
8. サンプルを検査するための装置であって、前記装置は、
   サンプル平面において前記サンプルを保持するためのサンプルホルダと、
   複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイを前記サンプルホルダの方に向けるための荷電粒子鏡筒と、ここで、前記荷電粒子鏡筒は、前記サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの前記荷電粒子ビームレットを集束させるための対物レンズを備え、前記対物レンズは、前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備えるものであり、
   前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの前記荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上が前記サンプルに衝突したときに、又は前記サンプルを透過した後に前記１つ以上の荷電粒子ビームレットがルミネッセンス材料の層上に衝突したときに前記荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上によって作成された光子を検出するための光検出器と、
   光学ビーム経路に沿って前記光検出器上に前記光子の少なくとも一部を投影又は結像するための光光学アセンブリと、ここで、前記光光学アセンブリは、前記サンプル及び／又は前記ルミネッセンス材料の層から光子を収集するための光学対物レンズを備えるものであり、
   前記サンプルホルダ又はサンプル平面と前記光学対物レンズとの間の距離に依存する信号を提供するように構成された光学焦点センサと、
   前記光学焦点センサからの前記信号に基づいて、前記荷電粒子鏡筒の光軸に対して少なくとも平行な方向に、前記サンプルホルダの位置を制御するように構成された制御ユニットと
   を備える、装置。
9. 前記光光学アセンブリは、前記光検出器上に前記サンプル平面を結像するように構成されている、請求項８に記載の装置。
10. サンプルを検査するための方法であって、前記方法は、
    サンプルホルダ中に前記サンプルを配置するステップと、
    荷電粒子鏡筒を使用して、複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、それを前記サンプルの方に向けるステップと、ここで、前記荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの前記荷電粒子ビームレットを集束させる対物レンズを備え、前記対物レンズは、前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備えるものであり、
    前記荷電粒子鏡筒の光軸に沿った方向における前記サンプルの位置に依存する信号を提供するために位置センサを使用するステップと、
    前記位置センサからの前記信号に基づいて、前記荷電粒子鏡筒の光軸に対して少なくとも平行な方向に、前記サンプルホルダの位置を制御するために制御ユニットを使用するステップと
    を備える、方法。
11. 前記位置センサは、前記信号が前記サンプルホルダ又はサンプル平面と前記対物レンズとの間の距離に依存するように構成される、請求項１０に記載の方法。
12. サンプルを検査するための方法であって、前記方法は、
    サンプルホルダ中に前記サンプルを配置するステップと、
    荷電粒子鏡筒を使用して、複数の荷電粒子ビームレットのアレイを生成し、それを前記サンプルの方に向けるステップと、ここで、前記荷電粒子鏡筒は、サンプル平面における又はその近くの荷電粒子ビームスポットのアレイ中に前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの前記荷電粒子ビームレットを集束させる対物レンズを備え、前記対物レンズは、前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの全ての荷電粒子ビームレットに共通の磁気レンズを備えるものであり、
    前記複数の荷電粒子ビームレットのアレイの前記荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上が前記サンプルに衝突したときに、又は前記サンプルを透過した後に前記１つ以上の荷電粒子ビームレットがルミネッセンス材料の層上に衝突したときに前記荷電粒子ビームレットのうちの１つ以上によって作成された光子を検出するための光検出器を使用するステップと、
    光学ビーム経路に沿って前記光検出器上に前記光子の少なくとも一部を投影又は結像するために光光学アセンブリを使用するステップと、ここで、前記光光学アセンブリは、前記サンプル及び／又は前記ルミネッセンス材料の層から光子を収集するための光学対物レンズを備えるものであり、
    前記サンプルホルダ又はサンプル平面と前記光学対物レンズとの間の距離に依存する信号を提供するために光学焦点センサを使用するステップと、
    前記光学焦点センサからの前記信号に基づいて、前記荷電粒子鏡筒の光軸に対して少なくとも平行な方向に、前記サンプルホルダの位置を制御するために制御ユニットを使用するステップと
    を備える、方法。
13. 請求項１～７のうちのいずれか一項に記載の装置に、請求項１０若しくは１１に記載の方法を実行させるか、又は請求項７、８、若しくは９のうちのいずれか一項に記載の装置に、請求項１２に記載の方法を実行させるように適合されたコンピュータ実行可能命令を有する、コンピュータ可読媒体。

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