JP2023552914A - 一次荷電粒子ビーム電流の測定 - Google Patents

Abstract

荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビーム（１２３）の電流を測定するための電流測定モジュール（１００）が提供され、電流測定モジュール（１００）は、荷電粒子ビーム装置のビームダンプ（１４０）の導電性表面（１４２）への一次荷電粒子ビーム（１２３）の衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７を検出するように構成された検出ユニット（１６０）を含む。

Description

本開示は、一般に、一次荷電粒子ビームの電流を測定する電流測定モジュールおよび方法に関する。詳細には、本発明は、走査型電子顕微鏡などの荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビームの電流を測定するための電流測定モジュール、および荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法に関する。

荷電粒子ビーム装置は、製造中の半導体デバイスの検査、リソグラフィのための露光システム、検出装置、および試験システムを含むが、これらに限定されることなく、複数の産業分野において多くの機能を有する。したがって、マイクロメートルおよびナノメートルスケール以内の試料の構造化および検査に対する高い需要がある。

荷電粒子ビームは、その短い波長のために、例えば光子ビームと比較して優れた空間分解能を提供する。したがって、マイクロメートルおよびナノメートルスケールのプロセス制御、検査または構造化は、多くの場合、電子顕微鏡または電子ビームパターン発生器などの荷電粒子ビーム装置内で生成され集束される荷電粒子ビーム、例えば電子ビームを用いて行われる。

荷電粒子ビーム装置、特にチップ産業におけるＣＤ測定システム、材料分析におけるＥＤＸなどのような正確な測定のためのシステムでは、規定されたビーム電流が望まれる。定量的測定には、ビーム電流が安定しているのが有益である。定期的にビーム電流を測定するために、標準的なシステムは、電位計に接続されたファラデーカップを使用する。

したがって、定期的なメンテナンス中、例えば、毎日、ビーム電流が測定され、所定の値に再調整される。このプロセスは時間がかかり、荷電粒子ビーム装置の動作を長時間中断すべきではない場合、またはビーム電流測定をより頻繁に行うべきである場合は理想的ではない。特に冷電界エミッタの場合、電流ノイズ、電流ジャンプ、および電流ドリフトが比較的短い時間スケールで発生することがある。

したがって、現在の測定装置および方法を改善するという課題がある。

上記に鑑みて、荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビームの電流を測定するための電流測定モジュール、および荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法が提供される。

一態様によると、荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビームの電流を測定するための電流測定モジュールが提供される。電流測定モジュールは、荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するように構成された検出ユニットを含む。

さらなる態様によると、荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法が提供される。本方法は、荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するステップを含む。

上記の実施形態と組み合わせることができるさらなる利点、特徴、態様および詳細は、従属請求項、説明および図面から明らかである。

実施形態はまた、開示された方法を実行するための装置であって、記載された各方法ステップを実行するための装置部品を含む装置を対象とする。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素によって、適切なソフトウェアによってプログラムされたコンピュータによって、両者の任意の組合せによって、または任意の他のやり方で実行されてもよい。さらに、実施形態はまた、記載される装置が動作する方法を対象とする。これには、装置の各機能を実行するための、または装置の各部品を製造するための方法ステップが含まれる。

本発明の上記のおよび他のより詳細な態様の一部は、以下の説明に記載され、図面を参照して部分的に示される。

本明細書に記載される実施形態による電流測定モジュールを示す概略図である。 本明細書に記載される実施形態による荷電粒子ビーム装置および電流測定モジュールを示す概略図である。 本明細書に記載される実施形態による荷電粒子ビーム装置を示す概略図である。 本明細書に記載される実施形態による一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法を示す概略図である。 本明細書に記載される実施形態による一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法を示す概略図である。

次に、様々な実施形態を詳細に参照し、その１つまたは複数の例を各図に示す。各例は、説明のために提供されており、限定を意味するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示または説明される特徴は、任意の他の実施形態に、またはそれと併せて使用され、さらなる実施形態をさらにもたらすことができる。本開示は、そのような修正および変形を含むことが意図されている。図面の以下の説明において、同じ参照番号は、同じまたは類似の構成要素を指す。

本出願の範囲を限定することなく、荷電粒子ビーム装置またはその構成要素は、以下では、例示的に電子ビーム装置またはその構成要素と呼ばれることがある。電子ビームは、検査またはリソグラフィに特に利用されることがある。本発明の実施形態は、試料画像を得るためにもしくは試料をパターン化するために、荷電粒子および／または他の二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の他の供給源を使用する装置および構成要素にさらに適用することができる。

図１を参照して、実施形態の構成要素を説明する。図１は、電流測定モジュール１００を示す。図１に示す実施形態によると、電流測定モジュール１００は、ビームダンプ１４０の導電性表面１４２への一次荷電粒子ビーム１２３の衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７を検出するように構成された検出ユニット１６０を含む。

実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３は、一次荷電粒子ビーム１２３がブランキングされる時間中、一次荷電粒子ビーム１２３が一時的に中断される時間中、および／または例えばフレーム間もしくはライン間の走査中に、ビームダンプ１４０に向けられる。

有益なことに、専用のメンテナンス時間を必要とすることなく、一次荷電粒子ビームの電流を決定またはモニタすることができる。有益なことに、真空および先端部処理などの解決策では最終的に対処することが困難である、荷電粒子ビーム源のプローブ電流のノイズ、ジャンプ、および／またはドリフトに効果的に対処することができる。

図２は、本明細書に記載される実施形態による電流測定モジュール１００および荷電粒子ビーム装置２００を示す。図２において、図１の要素に対応する要素は同じ参照符号を有し、図１の説明は、図２にも適用可能であり、その逆もまた同様である。

図２に示す実施形態によると、荷電粒子ビーム装置２００を提供することができる。図２に示す実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３を放出するように構成された荷電粒子源２２１を提供することができる。図２に示す実施形態によると、荷電粒子源２２１は、冷電界エミッタ、例えば、電子ビームを放出するように構成された冷電界エミッタであってもよい。

図２に示す実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２を提供することができる。実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、一次荷電粒子ビーム１２３をビームダンプ１４０に偏向させるように構成されている。例えば、ビーム誘導モジュール２３２は、偏向器ユニットであってもよい。

したがって、一次荷電粒子ビーム１２３がブランキングされる時間中に、一次荷電粒子ビーム１２３をビームダンプ１４０に素早く偏向させることができる。したがって、一次荷電粒子ビーム１２３がビームダンプの導電性表面１４２に衝突すると、二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７が放出され、検出ユニット１６０によって検出される。

有益なことに、電流測定モードへの切り替えは、非常に高速である。電流測定をはるかに頻繁に行うことができる。

図２に示す実施形態によると、電流測定モジュール１００は、シンチレーション素子２６４、導光体２６６、および光検出器２６８を備える。実施形態によると、シンチレーション素子２６４は、ビームダンプ１４０内に配置される。実施形態によると、導光体２６６は、一次荷電粒子ビーム１２３から離れるように光子を誘導するように構成されている。

実施形態によると、シンチレーション素子２６４は、ビームダンプ１４０内に配置することができる。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７の大きさは、一次荷電粒子ビーム１２３の電流に直接関連付けることができる。有益なことに、測定の精度が改善される。例えば、シンチレーション素子２６４をビームダンプ１４０内に配置することによって、測定は、一次荷電粒子ビーム１２３の電流に直接関連付けられる。

図３は、本明細書に記載される実施形態による荷電粒子ビーム装置を示す。図３において、図１および図２の要素に対応する要素は、同じ参照符号を有し、図１および図２の説明は、図３にも適用され、その逆もまた同様である。

実施形態によると、シンチレーション素子２６４は、ビームダンプ１４０の導電性表面１４２の凹部１４４に配置することができる。有益なことに、一次荷電粒子ビームに近接した空間などの空間が効率的に使用される。本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、電流測定モジュールは、電気的に絶縁することができる。例えば、シンチレーション素子２６４および導光体２６６を使用することによって、ビームダンプ１４０が高電圧であっても、電流測定モジュール１００を電気的に絶縁することができる。

図３に示す実施形態によると、荷電粒子ビーム装置２００を提供することができる。図３に示す実施形態によると、荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子源２２１、コンデンサレンズ３１０、ビーム誘導モジュール２３２、ビームダンプ１４０、検出ユニット１６０、対物レンズ３９２、試料支持体２８４、および二次荷電粒子信号検出器３９４のうちの少なくとも１つを含むことができる。

実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３は、試料２８２に衝突して二次荷電粒子信号（図示せず）を生成することができる。二次荷電粒子信号検出器３９４は、二次荷電粒子信号を検出するために使用および／または構成することができる。

実施形態によると、ビームダンプ１４０は、凹部１４４を含むことができる。実施形態によると、凹部１４４は、検出ユニット１６０の一部、例えばシンチレーション素子２６４の一部を収容するように構成されてもよい。

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、検出ユニット１６０（のシンチレーション素子２６４）は、ビームダンプ１４０の導電性表面１４２への一次荷電粒子ビーム１２３の衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７を検出するために、ビームダンプ１４０の凹部１４４に少なくとも部分的に配置されてもよい。有益なことに、検出ユニット１６０（のシンチレーション素子２６４）の配置は、（導電性表面１４２から）放出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７の最適な検出のために構成される。

図４は、一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法を示す。実施形態によると、本方法は、動作４００に示すように、荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するステップを含む。

実施形態によると、荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子は、一次荷電粒子ビームがブランキングされる期間中および／または一次荷電粒子ビームが試料位置以外の位置に衝突する期間中に動作４００に示すように検出される。

本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によると、一次ビームの電流の測定は、一次荷電粒子ビームがブランキングまたはダンプされる時間中に行われる。例えば、動作４００に示すように、ビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電を検出することによって、専用のメンテナンス時間を必要とすることなく、一次荷電粒子ビームの電流を決定および／またはモニタすることができる。有益なことに、グレーレベルマッチングおよび精度に影響を及ぼし、真空および先端部処理などの解決策によって解決することができない、プローブ電流のノイズ、ジャンプ、およびドリフトなどの冷電界放出の基本的な欠点に効果的に対処することができる。有益なことに、プローブ電流の変動は、例えば、ブランキング時間中および／またはフレーム間もしくはライン間に、プローブ電流の読み取り値を、例えば、グレーレベル補正のためのフィードバックとして使用することによって、オンラインでモニタすることができる。

図５は、いくつかの実施形態を含む一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法を示す。

図５に示す一実施形態によると、本方法は、動作５５０に示すように、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の大きさに基づいて、一次荷電粒子ビームの電流を示す値を決定するステップを含む。したがって、動作５６０に示すように、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子に基づいて調整を行うことができる。例えば、二次荷電粒子信号のグレーレベルの調整は、一次荷電粒子ビームの電流を示す決定値に基づいて行うことができる。

次に、実施形態の装置の個々の態様をより詳細に説明する。これらの態様のそれぞれは、任意選択であり、別段の定めがない限り、本明細書に開示される任意の実施形態または他の態様と組み合わせることができる。

電流測定モジュール
実施形態によると、電流測定モジュールは、検出ユニット１６０を含む。一次荷電粒子ビーム１２３を供給する荷電粒子ビーム装置は、試料位置２８０、例えば試料支持体２８４の近傍にファラデーカップを含むことができる。このようなファラデーカップは、典型的には、作業領域、例えば、測定領域、または一次荷電粒子ビーム１２３の邪魔にならないように出し入れされなければならない。

実施形態によると、一次荷電粒子ビームのビーム電流測定は、試料２８２の交換中、ビームがブランキングされている期間（例えば、０ｍｓ～３ｓ）中、および／または約５ｓ未満の短い非撮像期間（例えば、試料２８２の交換）中に行われる。

ビームダンプ
実施形態によると、ビームダンプ１４０が提供される。実施形態によると、ビームダンプ１４０は、導電性表面１４２を含む。実施形態によると、二次粒子および／または後方散乱粒子１２７は、ビームダンプ１４０の導電性表面１４２への一次荷電粒子ビーム１２３の衝突時に放出される。

実施形態によると、ビームダンプ１４０は、荷電粒子ビーム装置２００のものである。実施形態によると、ビームダンプ１４０の導電性表面１４２は、一次荷電粒子ビームがビームダンプ１４０の導電性表面１４２に対して４５度未満、３０度未満、または１５度未満の角度で衝突するように配置される。有益なことに、一次ビームから二次荷電粒子、例えば後方散乱電子への変換効率を改善することができる。あるいは、ビームの偏向がかなり小さいため、ビームダンプ１４０の導電性表面１４２は、一次荷電粒子ビームが荷電粒子ビーム装置２００の軸線２２５に対して４５度未満、３０度未満、または１５度未満の角度で衝突するように配置されてもよい。

検出ユニット
実施形態によると、検出ユニット１６０が提供される。実施形態によると、検出ユニット１６０は、二次粒子および／または後方散乱粒子１２７を検出するように構成されている。実施形態によると、検出ユニット１６０は、シンチレータ、例えば、シンチレーション素子２６４と、導光体２６６と、光検出器２６８とを含む。一例では、光検出器２６８は、光電子増倍管である。

実施形態によると、検出ユニット１６０は、二次粒子および／または後方散乱粒子１２７が衝突するように構成されている。例えば、検出ユニット１６０のシンチレーション素子２６４は、ビームダンプ１４０の導電性表面１４２への一次荷電粒子ビーム１２３の衝突時に放出される二次粒子および／または後方散乱粒子１２７が衝突するように配置される。

実施形態によると、検出ユニット１６０のシンチレーション素子２６４は、二次粒子および／または後方散乱粒子１２７を光子に変換するように構成されている。実施形態によると、シンチレーション素子２６４は、ビームダンプ１４０内に配置される。実施形態によると、シンチレーション素子２６４は、二次粒子および／または後方散乱粒子１２７の伝播方向に対して（実質的に）垂直な角度で配置される。

有益なことに、一次荷電粒子ビーム１２３の電流の測定のために一次荷電粒子ビーム１２３をビームダンプ１４０内で受け取ることによって、荷電粒子の望ましくない散乱、発生などを適切に封じ込めることができる。一例では、ビームダンプ１４０から漏れる二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の量は、１％未満である。

実施形態によると、導光体２６６は、シンチレーション素子２６４によって生成された光子を光検出器２６８に誘導するように構成されている。実施形態によると、導光体２６６は、第１の端部でシンチレーション素子２６４に取り付けられている。実施形態によると、導光体２６６は、第２の端部で光検出器２６８に取り付けられている。

一例では、導光体２６６は、ビームダンプ１４０からの光子を誘導するように構成されている。一例では、導光体２６６は、ビームダンプから離れるように光子を誘導するように構成されている。一例では、導光体２６６は、荷電粒子ビーム装置２００の軸線２２５から離れるように光子を誘導するように構成されている。

一例では、導光体２６６は、一次荷電粒子ビーム１２３から離れるように光子を誘導するように構成されている。一例では、導光体２６６は、光子を光電子増倍管に誘導するように構成されている。

「離れる（ａｗａｙ）」という用語は、基準に対して垂直な、基準から離れる成分が支配的な成分である方向として理解することができる。一例では、基準は、一次荷電粒子ビーム１２３または荷電粒子ビーム装置２００の軸線２２５である。

実施形態によると、光検出器２６８は、光電子増倍管またはフォトダイオードである。実施形態によると、光検出器２６８は、光子を電気信号に変換するように構成されている。実施形態によると、電気信号の大きさは、光子、二次粒子および／または後方散乱粒子１２７、および／または一次荷電粒子ビーム１２３のうちの少なくとも１つの大きさを示す（例えば、その大きさに相関または比例する）。

実施形態によると、検出ユニット１６０、例えば光検出器２６８は、電流決定ユニット２７２と通信するように構成されている。実施形態によると、検出ユニット１６０、例えば光検出器２６８は、電流決定ユニット２７２に信号を提供するように構成されている。実施形態によると、信号は、光検出器２６８によって生成された電気信号であるか、または光検出器２６８によって生成された電気信号に基づく。実施形態によると、信号は、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７の大きさを示す。

有益なことに、例えば一次荷電粒子ビームが試料上に誘導される撮像モードと、一次荷電粒子ビーム１２３をダンピングするために、ならびに／または二次粒子および／もしくは後方散乱粒子１２７を検出するために、一次荷電粒子ビームがビームダンプ１４０に誘導されるモードとの間の切り替えを非常に高速に行うことができる。有益なことに、一次荷電粒子ビーム１２３の電流をより頻繁に検証および／または調整することができる。

（シンチレータの代わりに）ＰＩＮダイオード検出器（図示せず）が使用されてもよいことを理解されたい。実施形態によると、ＰＩＮダイオード検出器は、二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７を（電気）信号に（直接）変換するように構成することができる。実施形態によると、信号は、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７の大きさを示す。

シンチレータは、ビームダンプが高電圧で浮いている場合に特に有益であることを理解されたい。しかしながら、シンチレータの代わりにＰＩＮダイオード検出器を使用することもできる。

電流決定ユニット
実施形態によると、電流決定ユニット２７２を提供することができる。実施形態によると、電流決定ユニット２７２は、検出ユニット１６０、例えば光検出器２６８と通信することができる。実施形態によると、電流決定ユニット２７２は、検出ユニット１６０、例えば光検出器２６８から信号を受信するように構成されてもよい。実施形態によると、電流決定ユニット２７２は、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７の大きさを示す信号を受信するように構成されてもよい。

実施形態によると、電流決定ユニット２７２は、検出ユニット１６０、例えば光検出器２６８から、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子１２７の大きさを示す信号を受信するように構成されてもよい。

有益なことに、本明細書に記載される実施形態を用いて、多くの荷電粒子ビーム用途、特に一般的な定量的測定、ＣＤ測定およびＥＤＸ測定の電流安定性を改善することができる。多くの用途では、１％以下の荷電粒子ビーム電流の精度が必要とされる。したがって、ビーム電流の頻繁な検証および／または適合が有益である。

本明細書に記載される実施形態は、高速で頻繁なビーム電流測定を提供することができる。例えば、一部の実施形態によると、ビーム電流測定および対応する再校正は、数十秒ほどの短い間隔（例えば、３０～１００秒ごと）で、またはさらには数秒ほどの間隔（例えば、３～１０秒ごと）で、またはさらには数分の１秒ほどの間隔（例えば、３０～１００ミリ秒）で行われることがある。

実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３の電流を示す値を使用して、一次荷電粒子ビーム１２３の電流の変動またはジャンプを補償することができる。有益なことに、冷電界エミッタ（ＣＦＥ）のフラッシングプロセス中にまたはＣＦＥ表面上の原子吸着に起因してもたらされる可能性があるビーム電流のジャンプまたは変動が補償される。実施形態によると、補償は、抽出器電圧、抑制器電圧、アノード電圧、エミッタ先端部電圧を調整することによって、および／または他の方法によって行うことができる。

実施形態によると、電流決定メモリ２７４を提供することができる。実施形態によると、電流決定メモリ２７４は、一次荷電粒子ビーム１２３の電流を示す値を校正するためのデータを記憶するように構成されている。実施形態によると、電流決定ユニット２７２は、電流決定メモリ２７４と通信することができる。実施形態によると、電流決定ユニット２７２は、電流決定メモリ２７４を備えることができる。

ファラデーカップ電位計
実施形態によると、検出ユニット１６０の校正を提供することができる。実施形態によると、電流決定ユニット２７２は、電位計と通信することができる。実施形態によると、電位計は、一次荷電粒子ビーム１２３の電流を測定するように構成することができる。実施形態によると、電位計は、ファラデーカップに接続されてもよい。実施形態によると、ファラデーカップは、一次荷電粒子ビーム１２３が衝突可能であるように構成することができる。

実施形態によると、電流決定ユニット２７２によって決定された一次荷電粒子ビーム１２３の電流を示す値の校正を行うために、電流決定ユニット２７２は、ファラデーカップ電位計装置と通信することができる。実施形態によると、ファラデーカップ電位計装置は、荷電粒子ビーム装置２００内に設けることができる。

実施形態によると、電流決定ユニット２７２によって決定された一次荷電粒子ビーム１２３の電流を示す値は、（ファラデーカップに接続された）電位計によって得られた一次荷電粒子ビーム１２３の電流の値と比較することができる。電流決定ユニット２７２によって決定された一次荷電粒子ビーム１２３の電流を示す値は、（ファラデーカップに接続された）電位計によって決定された一次荷電粒子ビーム１２３の電流の値に校正することができる。

実施形態によると、電流決定ユニット２７２によって決定された一次荷電粒子ビーム１２３の電流を示す値の関数としての一次荷電粒子ビーム１２３の電流の校正曲線（例えば、線形校正曲線）を実現することができるように、校正中に異なるビーム電流を生成することができる。

実施形態によると、電流決定ユニット２７２によって決定された一次荷電粒子ビーム１２３の電流を示す値の校正は、一次荷電粒子ビームの電流の測定値のドリフトを回避するために、規則的なまたは不規則な間隔で、例えば、２４時間の規則的な間隔で、規則的な定期メンテナンスなどの規則的な間隔で、メンテナンス中などの不規則な間隔で、または他の時間間隔で行うことができる。

荷電粒子ビーム装置
実施形態によると、荷電粒子ビーム装置２００が提供される。実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３を放出する荷電粒子源２２１が提供される。実施形態によると、荷電粒子ビーム装置２００は、軸線２２５を有する。実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３は、軸線２２５に沿って誘導される。

実施形態によると、荷電粒子源２２１は、冷電界放出型、例えば冷電界エミッタである。一例では、一次荷電粒子ビーム１２３は、冷電界エミッタ（ＣＦＥ）によって放出される。一次荷電粒子ビームの電流の変動（放出ノイズ）は、エミッタの表面を汚染する残留ガスに起因する可能性があることを理解されたい。有益なことに、フラッシング（洗浄）プロセス後に、および／またはエミッタの表面の汚染（例えば、エミッタ表面上の原子／分子の吸着）に起因して、最大１０％の一次ビーム電流の上方または下方ジャンプをこうむる可能性がある一次荷電粒子ビームの電流を定期的に測定し、補償することができる。

実施形態によると、荷電粒子源２２１は、熱電界エミッタ型、例えば熱電界エミッタである。一例では、一次荷電粒子ビーム１２３は、熱電界エミッタ（ＴＦＥ）によって放出される。したがって、熱電界エミッタの電流変動は、典型的には、冷電界エミッタの電流変動よりも小さいが、本明細書に記載される実施形態は、熱電界エミッタにも有益である。

実施形態によると、荷電粒子源２２１は、冷電界放出型または熱電界エミッタ型であるか、あるいは冷電界エミッタまたは熱電界エミッタである。

実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３は、試料位置２８０に向けて誘導される。実施形態によると、例えば試料位置２８０に試料２８２を支持するための試料支持体２８４が提供される。実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３は、対物レンズによって試料２８２上に集束される。

実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３が試料２８２に衝突することで、二次信号および／または後方散乱信号が生じる。実施形態によると、二次信号および／または後方散乱信号は、センサユニットに向けて誘導される。実施形態によると、センサユニットは、二次信号および／または後方散乱信号の衝突時に信号を生成し、この信号が荷電粒子ビーム装置２００の通常動作中に画像生成に使用される。

ビーム誘導モジュール
実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２が提供される。実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、一次荷電粒子ビーム１２３を少なくともビームダンプ１４０に偏向させるよう構成されている。例えば、ビーム誘導モジュール２３２は、一次荷電粒子ビーム１２３をビームダンプ１４０内に偏向させるよう構成されている。

一例では、ビーム誘導モジュール２３２は、一次荷電粒子ビーム１２３を偏向させてビームダンプ１４０の導電性表面１４２に衝突させるように構成されている。有益なことに、一次荷電粒子ビーム１２３の電流を測定することができる。

実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、一次荷電粒子ビーム１２３を試料位置２８０に偏向させるように構成されている。実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、一次荷電粒子ビーム１２３をビームダンプ１４０および試料位置２８０に個別に偏向させるように構成されている。

実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、荷電粒子源２２１と検出ユニット１６０との間に配置される。実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、例えば撮像動作中に一次荷電粒子ビーム１２３が侵入するための開口部を有する電極要素を含む。実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、少なくとも１つの静電偏向ユニット、磁気偏向ユニット、または静電－磁気複合偏向ユニットを含む。

実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２は、電極要素をバイアスするように構成された電圧供給ユニットを含む。実施形態によると、ビーム誘導モジュール２３２の電極要素は、一次荷電粒子ビーム１２３をビームダンプ１４０（の導電性表面１４２）に偏向させるように構成されている。

実施形態によると、一次ビーム電流を測定するために一次荷電粒子ビームをビームダンプ１４０に誘導するビーム誘導モジュール２３２の制御値を記憶する記憶要素２３４が提供される。実施形態によると、一次荷電粒子ビーム１２３を誘導することができるビーム誘導モジュール２３２に関するさらなる制御値を記憶要素２３４に記憶することができる。典型的には、制御値は、誘導（例えば偏向）に対応する電圧および／または電流とすることができる。

一次荷電粒子ビームの電流の測定
実施形態によると、一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法は、動作４００に示すように、二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するステップを含む。実施形態によると、二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子は、荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される。

実施形態によると、本方法は、動作５１０に示すように、一次荷電粒子ビームを荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面に偏向させるステップを含む。実施形態によると、一次荷電粒子ビームは、動作５１０に示すように、ビームダンプの導電性表面に対して４５度未満、３０度未満、または１５度未満の角度で荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面に偏向される。有益なことに、一次荷電粒子ビームの二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子への変換効率は、本明細書の実施形態に記載される角度において改善される。ビームダンプの導電性表面に対する一次荷電粒子ビームの角度は、入射角として理解することができる。

一例では、動作４００に示すように、荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するステップは、動作５２０に示すように、放出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を光子に変換するステップ、動作５３０に示すように、放出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子から変換された光子を一次荷電粒子ビームから離れるように誘導するステップ、ならびに動作５４０に示すように、放出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子から導出された光子を、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の大きさを示す値を有する電気信号に変換するステップのうちの１つまたは複数を含む。

ビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するステップは、二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の大きさを測定するための他のタイプのセンサの使用を含むことができることを理解されたい。

実施形態によると、本方法は、動作５５０に示すように、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の大きさ（を示す電気信号）に基づいて、一次荷電粒子ビームの電流を示す値を決定するステップを含む。

実施形態によると、本方法は、動作５６０に示すように、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子に基づいて調整を行うステップを含む。

一例では、動作５６０に示すように調整を行うステップは、（ａ）二次荷電粒子信号のグレーレベルを調整するステップ、（ｂ）検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の変化と反対の方向に二次荷電粒子信号のグレーレベルを変化させるステップ、（ｃ）検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の変化に比例して二次荷電粒子信号のグレーレベルを変化させるステップ、（ｄ）一次荷電粒子ビームの電流を調整するステップ、ならびに（ｅ）一次荷電粒子ビームの電流を示す値に基づいて調整するステップであって、一次荷電粒子ビームの電流を示す値が、検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子に基づいて決定される、ステップを含むグループのうちの１つまたは複数を含む。

一例では、動作５６０に示すように調整を行うステップ（例えば、一次荷電粒子ビームの電流を調整するステップ）は、抽出器電圧、抑制器電圧、アノード電圧、およびエミッタ先端部電圧のうちの少なくとも１つを調整するステップを含む。

一例では、荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子は、動作４００に示すように、一次荷電粒子ビームがブランキングされる期間中に、および／または一次荷電粒子ビームが試料位置以外の位置に衝突する時間中に検出される。

本明細書に記載される実施形態による動作のうちのいずれか１つまたは任意の複数は、図５に示されるような順序で、または異なる順序で、適切に組み合わされ得ることを理解されたい。

実施形態はまた、開示された方法を実行するための装置であって、記載された各方法ステップを実行するための装置部品を含む装置を対象とする。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素によって、適切なソフトウェアによってプログラムされたコンピュータによって、両者の任意の組合せによって、または任意の他のやり方で実行されてもよい。

さらに、実施形態はまた、記載された装置が動作する方法を対象とする。これには、装置の各機能を実行するための、または装置の各部品を製造するための方法ステップが含まれる。

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. 荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビーム（１２３）の電流を測定するための電流測定モジュール（１００）であって、
   前記荷電粒子ビーム装置のビームダンプ（１４０）の導電性表面（１４２）への前記一次荷電粒子ビーム（１２３）の衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子（１２７）を検出するように構成された検出ユニット（１６０）
   を備える、電流測定モジュール（１００）。
2. 前記検出ユニット（１６０）が前記ビームダンプ（１４０）内に配置されたシンチレーション素子（２６４）を備える、請求項１に記載の電流測定モジュール（１００）。
3. 前記検出ユニット（１６０）が前記シンチレーション素子（２６４）によって生成された光子を光検出器（２６８）に誘導するように構成された導光体（２６６）を備える、請求項２に記載の電流測定モジュール（１００）。
4. 前記導光体（２６６）が前記一次荷電粒子ビーム（１２３）から離れるように前記光子を誘導するように構成されている、請求項３に記載の電流測定モジュール（１００）。
5. 前記検出ユニット（１６０）が、電流決定ユニット（２７２）と通信し、前記電流決定ユニット（２７２）に信号を提供するように構成され、前記信号が前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子（１２７）に基づいており、前記信号が前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子（１２７）の大きさ、ならびに前記一次荷電粒子ビーム（１２３）の前記電流の大きさのうちの少なくとも１つを示す、請求項１～４のいずれか１項に記載の電流測定モジュール（１００）。
6. 前記ビームダンプ（１４０）の前記導電性表面（１４２）が、前記ビームダンプ（１４０）の前記導電性表面（１４２）に対して４５度未満または３０度未満の角度で前記一次荷電粒子ビーム（１４２）が衝突するように配置されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の電流測定モジュール（１００）。
7. 荷電粒子ビーム装置（２００）であって、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の電流測定モジュール（１００）と、
   前記一次荷電粒子ビーム（１２３）を前記ビームダンプ（１４０）および試料位置（２８０）に個別に偏向させるように構成されたビーム誘導モジュール（２３２）と、
   を備える、荷電粒子ビーム装置（２００）。
8. 荷電粒子ビーム装置の一次荷電粒子ビームの電流を測定する方法であって、
   前記荷電粒子ビーム装置のビームダンプの導電性表面への前記一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するステップ（４００）
   を含む、方法。
9. 前記一次荷電粒子ビームを前記荷電粒子ビーム装置の前記ビームダンプの前記導電性表面に偏向させるステップ（５１０）
   をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記一次荷電粒子ビームが、前記ビームダンプ（１４０）の前記導電性表面（１４２）に対して４５度未満または３０度未満の角度で前記荷電粒子ビーム装置の前記ビームダンプの前記導電性表面に偏向される（５１０）、請求項９に記載の方法。
11. 前記荷電粒子ビーム装置の前記ビームダンプの前記導電性表面への前記一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を検出するステップ（４００）が、
    前記放出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子を光子に変換するステップ（５２０）、
    前記放出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子から変換された光子を前記一次荷電粒子ビームから離れるように誘導するステップ（５３０）、ならびに
    前記放出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子から導出された光子を、前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の大きさを示す値を有する電気信号に変換するステップ（５４０）
    のうちの少なくとも１つを含む、請求項８～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の大きさに基づいて、前記一次荷電粒子ビームの前記電流を示す値を決定するステップ（５５０）
    をさらに含む、請求項８～１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子に基づいて調整を行うステップ（５６０）
    をさらに含む、請求項８～１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記調整を行うステップ（５６０）が、
    二次荷電粒子信号のグレーレベルを調整するステップ、
    前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の変化とは反対の方向に二次荷電粒子信号のグレーレベルを変化させるステップ、
    前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子の変化に比例して二次荷電粒子信号のグレーレベルを変化させるステップ、
    前記一次荷電粒子ビームの前記電流を調整するステップ、ならびに
    前記一次荷電粒子ビームの前記電流を示す値に基づいて調整するステップであって、前記一次荷電粒子ビームの前記電流を示す前記値が前記検出された二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子に基づいて決定される、ステップ
    のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項８～１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記荷電粒子ビーム装置の前記ビームダンプの前記導電性表面への前記一次荷電粒子ビームの衝突時に放出される前記二次荷電粒子および／または後方散乱荷電粒子が、前記一次荷電粒子ビームがブランキングされる期間中に、および／または前記一次荷電粒子ビームが試料位置以外の位置に衝突する時間中に検出される（４００）、請求項８～１４のいずれか１項に記載の方法。

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