JP5638396B2 - 微細要素の物質分析のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、微細要素の物質分析のための方法およびシステムに関する。

集積回路は、非常に複雑な製造プロセスによって製造される。様々な製造プロセス欠陥は、集積回路上に微細要素の沈着を招く可能性がある。これらの様々な製造欠陥の解決には、これらの微細要素を形成する物質を決定することが役立つ可能性がある。

様々な物質分析法は、（電子ビームもしくはイオンビームなどの）帯電粒子ビームまたはＸ線ビームの焦点を対象の微細要素上に合わせる。この帯電粒子ビームは、一般に、微細要素、加えてまたは代替としては、その微細要素に隣接する試料部分を帯電させる。この帯電は、帯電粒子ビームを微細要素から偏向させることが可能である。したがって、特定の期間の後には、帯電粒子ビームは完全に、対象の要素に届かない可能性があり、物質分析は、微細要素が形成される物質を反映しなくなる。

図１は、微細要素８と、経時的な帯電粒子ビームの変位とを示している。照明の開始時に、（破線１２によって示される）帯電粒子ビームは、微細要素８に向かって方向付けられる。帯電粒子ビームは、（微細要素８の下の水平な破線によって示される）試料の一部分２０を帯電させる。帯電した部分２０は、帯電粒子ビームを変位させる電場を生成する。しばらくして、（破線１４によって示される）帯電粒子ビームは、微細要素の周囲に向かって方向付けられ、微細要素８と相互作用しない。

図２は、微細要素と、帯電粒子ビームの変位により、種々の時点間に走査される様々なエリアとを示している。その変位は、例えば、試料（またはその部分）の帯電から生じる。走査が開始するとき、微細要素８は、エリア３０の中心に配置される。しばらくして、走査型電子顕微鏡は、別のエリア３２に向かって方向付けられ、微細要素８は、このエリアに対する中心に配置されない。さらなる時間の後、微細要素８は完全に、帯電電子ビームによって走査されるエリア３４の外側にある。帯電効果から生じるこの例においては、この変位が帯電粒子ビーム光学部のパラメータの意図的変更の結果でないことが分かる。

図３は、走査電子微細列に対して約４５度に角度をなしたシリコンガラスのブランケットウェハ中で測定される電子ビームの変位（ドリフト）の例を示している。Ｙ軸に沿うドリフトレートは、１秒当たり約１．４ナノメートルであり、Ｘ軸に沿うドリフトレートは、より低かった。小さい微細要素エリアが、物質分析のための電子ビームによって走査されること（例えば、３０ｎｍ×３０ｎｍの微細要素内に配置される電子ビームスポット）になる場合、約１０秒後に、微細要素は、電子ビームスポットの外になることが予想される。さらには、ドリフトレートは、低誘電率誘電物質から形成されたものなどの帯電した試料を走査するとき、より速くなることが予想される。

（例えば、約５０ｎｍ以下の）小さい微細要素に関する物質分析のためのシステムおよび方法を提供する必要性が高まっている。

本発明を理解するために、およびそれが実際にどのように行われることができるのかを知るために、次に、ある実施形態が、添付の図面を参照して、限定しない例によって説明されることになる。

本発明の一実施形態によれば、微細要素の物質分析のための方法が提供され、方法は、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも一部分を含むエリアを照明し、帯電粒子ビームに応答してそのエリア内に生成される粒子を検出し、検出された粒子を分析して、微細要素の物質特性についての指標をもたらすステップを含み、照明動作は、それぞれが、連続する物質分析期間同士の間にもたらされる一連の変位補償決定期間において実施され、方法はさらに、変位補償決定期間の間に、微細要素に対する帯電粒子ビームの変位を評価し、連続する物質分析期間の間に、必要に応じて空間調整対策を適用して、それによって、帯電粒子ビームのドリフトを補償するステップを含む。

本発明の一実施形態によれば、微細要素に対する帯電粒子ビームの変位を評価する動作は、１つまたは複数の物質分析期間の前後に、微細要素の検出位置における変化を査定するステップを含む。

本発明の一実施形態によれば、１つまたは複数の変位補償決定期間の間に照明されるエリアの長さは、（１）帯電粒子ビームのドリフトにもかかわらず、微細要素の大部分を含むほど十分に大きい、（２）１つまたは複数の物質分析期間の間に照明されるエリアの長さより約１０倍大きい、（３）微細要素の幅より約１０倍大きい、（４）２５０ｎｍから１０００ｎｍの間であり、１つまたは複数の物質分析期間の間に照明されるエリアの長さは、３０ｎｍから４０ｎｍの間である、のうちの１つである。

本発明の一実施形態によれば、照明は、物質分析期間の間には、帯電粒子ビーム光学部のスポットモードで、変位補償決定期間の間には、帯電粒子ビーム光学部の走査モードでもたらされる。

本発明の別の実施形態によれば、方法は、帯電粒子ビームの変位レートを計算し、微細要素の有効部分が物質分析期間全体にわたって照明されるように、物質分析期間の望ましい長さを決定するステップをさらに含む。

本発明の一実施形態によれば、物質分析期間の間に、空間調整を適用するステップは、補償信号を帯電電子ビーム光学部に与えて、それによって、その物質分析期間の有効部分の間に、微細要素を含むエリアに向かって帯電電子ビームを方向付けるステップを含む。

本発明の一実施形態によれば、方法は、帯電粒子ビームの予想変位レートに応答して、および空間補償無効エリアの空間特性に応答して物質分析期間の長さを決定するステップをさらに含む。別の実施形態によれば、方法は、第１の物質分析期間の間に、帯電粒子ビームの変位に応答して変位補償決定期間の長さを決定するステップを含む。

本発明の一実施形態によれば、微細要素の物質分析のためのシステムが提供され、システムは、それぞれが、連続する物質分析期間同士の間にもたらされる一連の変位補償決定期間において、帯電粒子ビームによりエリアを照明するため、および電圧供給ユニットによって与えられる制御信号に応答して帯電粒子ビームを偏向させるための偏向要素を含む帯電粒子光学部と、帯電粒子ビームに応答してエリア内に生成される粒子を検出するための物質分析検出器と、物質分析検出器および電圧供給ユニットに結合され、物質分析検出器によって検出された粒子を分析して、微細要素の物質特性についての指標をもたらすように構成されているプロセシングユニットとを備え、プロセシングユニットは、変位補償決定期間の間に、微細要素に対する帯電粒子ビームの変位を評価するように、および連続する物質分析期間の間に、補償信号を電圧供給ユニットに与えて、それによって、帯電粒子ビームのドリフトを補償するようにさらに構成されている。

本発明の一実施形態によれば、プロセッサ（プロセシングユニット）は、変位を評価する際に、１つまたは複数の物質分析期間の前後に、微細要素の検出位置における変化を査定するようになされている。別の実施形態によれば、プロセシングユニットは、１つまたは複数の物質分析期間および／あるいは１つまたは複数の変位補償決定期間の長さを制御するようにさらに構成されている。さらなる別の実施形態によれば、プロセシングユニットは、１つまたは複数の物質分析期間および／あるいは１つまたは複数の変位補償決定期間の間に、照明されるエリアの長さを制御するようにさらに構成されている。本発明の一実施形態によれば、プロセシングユニットは、帯電粒子ビームの変位レートを計算するように構成され、微細要素の有効部分が物質分析期間全体にわたって照明されるように、物質分析期間の所望の長さを決定するようにさらに構成されている。本発明の一実施形態によれば、プロセシングユニットは、帯電粒子ビームの予想変位レートに応答して、および空間補償無効エリアの空間特性に応答して物質分析期間の長さを決定するようになされている。さらなる別の実施形態によれば、プロセシングユニットは、第１の物質分析期間の間に、帯電粒子ビームの変位に応答して変位補償決定期間の長さを決定するようになされている。

本発明の一実施形態によれば、微細要素の物質分析のためのシステムおよび方法が提供され、方法は、物質分析期間の間に、帯電粒子ビームによって、微細要素の一部分を含む少なくとも１つの空間補償無効エリア（この場合、有効側方エリアは必要ではない）を照明し、少なくとも１つの空間補償無効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出するステップであって、照明することにより微細要素に関する帯電粒子ビームの変位を招くステップと、変位補償決定期間の少なくとも一部分の間に、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも有効部分を含む少なくとも１つの空間補償有効エリアを照明し、少なくとも１つの空間補償有効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出するステップと、少なくとも１つの空間補償無効エリアの照明中に、帯電粒子の変位を少なくとも部分的に補償するのに必要な帯電粒子ビームの空間調整対策を決定するステップと、別の物質分析期間の間に、帯電粒子ビームによって、微細要素の一部分を含む少なくとも１つの空間補償無効エリアを照明し、少なくとも１つの空間補償有効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出するステップと、他の物質分析期間の少なくとも一部分の間に、空間調整対策を適用するステップとを含み、少なくとも１つの空間補償無効エリアの照明に応答して検出された粒子の分析は、微細要素の物質特性についての指標をもたらす。

従来技術の微細要素と、経時的な帯電粒子ビームの変位とを示す図である。 従来技術の微細要素と、帯電粒子ビームの変位により、種々の時点間に走査される様々なエリアとを示す図である。 電子ビームの変位レート（ドリフト）を示す図である。 本発明の一実施形態による微細要素と、変位補償された帯電電子ビームとを示す概略図である。 本発明の一実施形態による微細要素と、物質評価期間の間に、走査されるエリアとを示す図である。 本発明の一実施形態による物質分析のための方法を示す図である。 本発明の一実施形態による物質分析のための方法を示す図である。 本発明の一実施形態による図６の方法の様々な段階のタイミングを示すタイミング図である。 本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。

本明細書に説明する実施形態は、本明細書における革新的な教示の多数の有利な使用法のうちのほんのいくつかの例を提供するに過ぎないことを理解すべきである。概して、本願の明細書になされる記述は、様々な権利を主張する発明のいずれもの範囲を必ずしも定めるものではない。さらには、いくつかの記述が、いくつかの発明的な特徴に適用する場合もあるが、他の特徴には適用しない場合もある。

以下において、本発明は、主に、帯電ドリフトを補償することに関して説明することになる。本発明は、ドリフトの根本的原因によって限定されるものでなく、異なる起源の現象によって生じるドリフトを補償することに等しく適用できることに留意すべきである。

用語「空間補償無効エリア」は、その画像が帯電粒子ビーム変位を補償するのに必要な空間補償を決定するために役立つことが不可能なエリアを意味する。好適には、このエリアは、撮像されるとき、空間補償を決定するために役立つことが可能な情報を提供することが可能な最小エリアより小さい。典型的には、空間補償無効エリアは、帯電粒子ビーム光学部のスポットモードの間に照明される。典型的には、空間補償無効エリアは、対象の微細粒子よりそれほど大きくない。典型的には、比較的短期間の間に、このような空間補償無効エリアに向かって最初に方向付けられる帯電粒子ビームは、それが、最終的には（その短期間の終了時には）空間補償無効エリアを照明しなくなるように、（例えば、帯電効果により）変位する。例えば、このような空間補償無効エリアの長さは、数ナノメートルであることが可能である。好適には、このようなエリアは、帯電粒子ビーム光学部がスポットモードで動作するとき、照明され、帯電粒子ビームは走査されない。好適には、空間補償無効エリアは、長さが数１０ナノメートル（例えば、約３０ｎｍ×３０ｎｍから４０ｎｍ×４０ｎｍまで）であることが可能であるが、これは、必ずしもそうとは限らない。スポットサイズは、幅が数ナノメートル（例えば、幅が４〜１０ｎｍ）であることが可能である。

用語「空間補償有効エリア」は、その画像が帯電粒子ビーム変位を補償するのに必要な空間補償を決定するために役立つことが可能なエリアを意味する。空間補償有効エリアは、空間補償無効エリアより大きく、さらには、著しく大きい。それは、帯電電子ビームの変位にもかかわらず、対象の微細要素の少なくとも有効な大部分を含むのに十分なほど大きい。例えば、このような空間補償有効エリアの長さは、数１０ナノメートルであることが可能である。好適には、空間補償有効エリアは、長さが数１００ナノメートル（例えば、約２５０ｎｍ×２５０ｎｍから１０００ｎｍ×１０００ｎｍまで）であることが可能であるが、これは必ずしもそうとは限らない。スポットサイズは、幅が数ナノメートル（例えば、幅４〜１０ｎｍ）であることが可能である。画像は、数１０ヘルツ（例えば、１フレーム当たり３０ミリ秒）のレートで取得可能であり、数フレームが、変位補償決定期間の部分ごとに取得可能である。

用語「物質特性」は、要素を形成する物質を決定するために役立つことが可能ないずれもの特性を意味する。

図４および図５は、空間補償対策の適用の例を示している。このような対策は、方法１００、または方法６００の少なくともいくつかの段階を実行することによって適用される。

図４は、本発明の一実施形態による微細要素８と、変位補償帯電電子ビームとを示している。物質分析期間の開始時に、帯電粒子ビーム１２は、微細要素８に向かって方向付けられる。その物質分析期間の間に、帯電粒子ビームは、試料の一部分２０を帯電させる。帯電した一部分２０は、少なくとも物質分析期間の間に、帯電粒子ビームを変位させる電場（破線１６によって示される）を生成する。この物質分析期間の後には、変位補償決定期間と、空間調整対策の適用とが続く。この対策により、帯電粒子ビームは、曲線１８によって示すように、上述の変位にもかかわらず、微細要素８上に方向付けられることになる。

図５は、本発明の一実施形態による微細要素８と、物質評価期間の間に走査されるエリア３２および３６とを示している。物質分析期間の終了時に、エリア３６が走査される。その物質分析期間の開始時に、別のエリア（図示せず）が走査され、微細要素８は、そのエリアの中央に配置された。物質分析期間の終了後、変位補償決定期間が開始し、空間調整対策が適用される。この対策により、帯電粒子ビームは、空間補償無効エリア３６上に方向付けられることになり、微細要素８は、そのエリアの中心に配置される。

図６は、本発明の一実施形態による物質分析のための方法１００を示している。

方法１００は、対象の微細要素を配置する段階１０５から開始する。

方法１００はまた、段階１１０および１１５などの１つまたは複数の追加の初期段階から開始することが可能であるが、それらに限定しない。

段階１１０は、微細要素の有効部分がそれぞれの物質分析期間全体にわたって照明されるように、１つまたは複数の物質分析期間の長さを決定するステップを含む。

段階１１５は、物質分析プロセスの所望の長さに応答して、第１および第２の空間補償無効エリア、および空間補償有効エリアの空間特性を決定するステップを含む。

段階１１０および１１５の後には、（ｉ）物質分析期間の間に、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも有効部分を含む少なくとも１つの空間補償無効エリアを照明し、（ｉｉ）少なくとも１つの空間補償無効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出するステップの段階１２０が続く。照明は、微細要素に関して帯電粒子ビームの（帯電効果による）変位を招く。複数の空間補償無効エリアは、帯電粒子ビームの変位により、照明可能であることが分かる。したがって、物質分析期間が開始すると、ある空間補償無効エリアが照明され、この周期の終了時に、別の（離れてシフトされた）空間補償無効エリアが照明される。検出は、ｘ線、オージェ電子、後方散乱電子、光子などを検出することを含むことが可能である。（１つまたは複数のタイプの）１つまたは複数の検出器が使用可能である。

好適には、段階１２０は、囲み部１２２によって示されるように、スポットモードにおいて帯電粒子ビーム光学部をアクティブ化するステップを含む。

段階１２０の後には、（ｉ）変位補償決定期間の少なくとも一部分の間に、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも有効部分を含む少なくとも１つの空間補償有効エリアを照明し、（ｉｉ）少なくとも１つの空間補償有効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出するステップの段階１４０が続く。

段階１４０の後には、段階１３０、１３５、１５０および１６０のうちのいずれか１つが続くことが可能である。

段階１４０の後すぐに、段階１６０が続いた場合、段階１３０、１３５、１５０、さらに１７０のうちのいずれか１つが、段階１６０に並行して実行される。この場合には、段階１３０、１３５、および特には１５０の中からの複数の段階は、別の物質分析期間の一部分の間に実行され、段階１７０は、他の物質分析期間の別の部分の間に実行される。最終シナリオは、図７のタイミング図に示されている。物質分析期間１９１の間に、少なくとも１つの空間補償無効エリアが照明される。その期間が終了すると、変位補償決定期間１９２の第１の部分１９２’が開始する。第１の部分１９２’の間に、少なくとも１つの空間補償有効エリアが照明され、１つまたは複数の空間補償有効エリアの画像が取得される。第１の部分１９２’の終了後、別の物質分析期間１９３が開始する。他の物質分析期間１９３の第１部分１９３’と、変位補償決定期間１９２の第２の部分１９２’’とは重なり合う。第２の部分１９２’’の間には、第１の部分１９２’の間に取得された画像が、他の物質分析期間１９３の第２の部分１９３’’の間に適用すべき空間補償対策を決定するために処理される。本発明の別の実施形態によれば（図７に示していない）、他の物質分析期間と、変位補償決定期間とは重なり合わない。

段階１３０は、帯電粒子ビームの変位レートを計算するステップを含む。

段階１３５は、物質分析期間の間に、帯電粒子ビームの変位に応答して他の物質分析期間の長さを決定するステップを含む。

段階１５０は、帯電粒子ビームの予想変位レートに応答して、および少なくとも１つの空間補償無効エリアの空間特性に応答して他の物質分析期間の長さを決定するステップを含む。

段階１６０は、少なくとも１つの空間補償無効エリアを照明している間に、帯電粒子ビームの変位を少なくとも部分的に補償するのに必要な帯電粒子ビームの空間調整対策を決定するステップを含む。

段階１６０の後には、段階１７０および１８０が続く。

段階１８０は、別の物質分析期間の間に、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも有効部分を含む少なくとも１つの空間補償無効エリアを照明し、少なくとも１つの空間補償有効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出するステップを含む。少なくとも１つの空間補償無効エリアの照明に応答して検出される粒子の分析が、微細要素の物質特性についての指標をもたらす。

段階１７０は、他の物質分析期間の少なくとも一部分の間に、空間調整対策を適用するステップを含む。段階１７０は、補償信号を、帯電粒子ビームを第２の空間補償無効エリアに向かって方向付ける帯電電子ビーム光学部に与える段階１７２を含むことが可能である。したがって、供給電圧の変化が帯電粒子ビームを走査する（例えば、ラスタ走査を実行する）ために使用される場合、バイアス電圧は、帯電粒子ビーム変位を補償することになるＸシフトおよびＹシフトを導入することが可能である。

物質分析プロセスは、上述の段階の中からの複数の段階の繰返しが必要であり得、複数の物質分析期間および複数の変位補償決定期間は、十分な情報が物質分析を実行するために得られる前に、必要とされることになることが分かる。

段階１７０および１８０（または上述の段階の複数の反復）の後には、複数の物質分析期間の間に、検出される粒子に応答して微細要素の物質特性を決定する段階１９０が続く。

本発明の別の実施形態によれば、１つの変位補償決定期間の結果は、複数のこれまでの変位補償決定期間の複数の結果に比較可能である。したがって、例えば、２つの連続する変位補償決定期間の結果同士の間の格差があまりにも大きいか、またはそうでなければ妥当でない場合、比較は、妥当でない結果を無視するように、１つまたは複数の結果、あるいはさらにより古い変位補償決定期間に対して行われることが可能である。他の理由により、３つ以上の変位補償決定期間の結果同士の間の比較が誘発され得ることが分かる。さらには、別の例では、このような比較は、毎回行われることが可能である。比較は、それぞれの結果に対する重みを割り当て、その重み付けされた結果を比較することを含むことが可能であることが分かる。さらには、本発明の別の実施形態によれば、様々な分析法が、所要の空間補償対策を決定するために、複数の変位補償決定期間の複数の結果に関して適用可能である。

図８は、本発明の一実施形態によるシステム２００を示している。

説明を簡単にするために、システム２００は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）であり、帯電電子ビームは、電子ビームであるものとする。

電子ビーム光学部は、電子源２０２と、２０４、２０６、２１４、２３０、および２３４などの様々な電子部および磁気レンズとを含む。対物レンズ２３４の前に、偏向コイル２３０が置かれる。これらの偏向コイルは、帯電粒子ビーム１１１を走査するようになされている。これらの偏向コイルは、帯電電子ビームをシフトするバイアス信号を（電圧供給ユニット２０８から）受け取ることが可能であり、それにより、そのビームは微細要素を照明するようになる。電圧供給ユニット２０８はまた、帯電粒子ビームにエリアを走査させる信号を与える。

システム２００は、帯電粒子ビームと、照明されるエリアから散乱されるいくつかの粒子とがそれを通過する開口部を含むいわゆるインレンズの検出器２３２を含む。物質分析検出器２２０は、これらの粒子のうちのいくつかを受け取ることが可能であり、インターフェース２０６に与えられる検出信号を生成する。インターフェース２０６は、これらの信号を保管するか、またはそうでなければ、これらの信号をプロセッサ２０４に与えることが可能である。プロセッサ２０４は、コントローラ、物質分析器などの複数のコンピュータ化エンティティを含むことが可能であることが分かる。

物質分析期間の間に、帯電粒子ビーム光学部は、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも有効部分を含む第１の空間補償無効エリアを照明し、（検出器２２０などの）少なくとも１つの検出器は、第１の空間補償無効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出し、その照明は、微細要素に関する帯電粒子ビームの変位を招く。

変位補償決定期間の少なくとも１つの部分の間に、帯電粒子ビーム光学部は、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも有効部分を含む空間補償有効エリアを照明し、（検出器２２０などの）少なくとも１つの検出器は、空間補償有効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出する。

プロセッサ２０４は、物質分析期間の間に、帯電粒子ビームの変位を少なくとも部分的に補償するのに必要な帯電粒子ビームの空間調整を決定する。その決定は、画像処理に基づいており、特には、物質分析期間の前後に、微細要素の相対的位置における変化の査定に基づいている。

別の物質分析期間の少なくとも一部分の間に、システム２００（特には、少なくとも補償電圧を偏向コイル２３０に供給する電圧供給ユニット２０８）は、空間調整対策を適用する。

他の物質分析期間の間に、帯電粒子ビーム光学部は、帯電粒子ビームによって、微細要素の少なくとも有効部分を含む第２の空間補償無効エリアを照明し、（検出器２２０などの）少なくとも１つの検出器は、第２の空間補償有効エリアおよび帯電粒子ビームの間の相互作用に応答して生成される粒子を検出する。

第１および第２の物質分析期間の間に、検出される粒子の分析は、微細要素の物質特性についての指標をもたらす。

好適には、プロセッサ２０４は、帯電粒子ビームの予想変位レートに応答して、および空間補償無効エリアの空間特性に応答して物質分析期間の長さを決定するようになされている。

好適には、プロセッサ２０４は、微細要素の少なくとも有効部分が物質分析期間全体にわたって照明されるように、物質分析期間の長さを決定するようになされている。

好適には、プロセッサ２０４は、帯電粒子ビームの変位レートを計算するようになされている。

好適には、システム２００は、補償信号を帯電電子ビーム光学部に与えることによって、空間調整を適用するようになされている。

好適には、プロセッサ２０４は、物質分析プロセスの所望の長さに応答して、それぞれの空間補償有効エリアおよびそれぞれの空間補償無効エリアの空間特性を決定するようになされている。

好適には、物質分析期間は、変位補償決定期間よりもはるかに長い。

好適には、プロセッサ２０４は、第１の物質分析期間の間に、帯電粒子ビームの変位に応答して変位補償決定期間の長さを決定するようになされている。

好適には、帯電粒子ビーム光学部は、物質分析期間の間に、スポットモードにおいてアクティブ化される。

好適には、プロセッサ２０４はさらに、物質分析期間の間に、検出された粒子に応答して微細要素の物質特性を決定するようになされている。

本発明は、従来の器具、方法論、および構成要素を使用することによって実施可能である。それ故に、このような器具、構成要素、および方法論の詳細は、本明細書には詳細に説明しない。これまでの説明、多数の具体的な詳細は、本発明を完全に理解するために述べられている。しかし、本発明は、具体的に説明された詳細に限らなくても実施可能であることは認識すべきである。

単に本発明の例示的な実施形態およびその多様性のいくつかの例だけが、本開示に示され、説明されている。本発明は、様々な他の組合せおよび環境での使用が可能であり、本明細書に述べる発明的な概念の範囲内での変形形態および修正形態が可能であることを理解すべきである。

Claims (16)

1. 微細要素の物質分析のための方法であって、
   帯電粒子ビームによって、前記微細要素の少なくとも一部分を含むエリアを照明し、
   前記帯電粒子ビームに応答して前記エリア内に生成される粒子を検出し、前記検出された粒子を分析して、前記微細要素の物質特性についての指標をもたらすステップを含み、
   照明動作は、それぞれが、連続するスポットモード照明期間同士の間にもたらされる一連の走査モード照明期間において実施され、
   方法がさらに、前記走査モード照明期間の間に取得した画像に基づいて、前記微細要素に対する前記帯電粒子ビームの変位を評価し、連続する前記スポットモード照明期間の間に、空間調整対策を適用して、それによって、前記帯電粒子ビームのドリフトを補償するステップを含み、
   前記帯電粒子ビームの変位レートを計算し、前記微細要素の有効部分が前記スポットモード照明期間全体にわたって照明されるように、前記帯電粒子ビームの予想変位レートに応答して、前記スポットモード照明期間の所望の長さを決定するステップをさらに含む、方法。
2. 前記微細要素に対する前記帯電粒子ビームの変位を前記評価することは、２つまたはそれ以上の前記画像を比較し、前記微細要素のある１つの位置における変化を査定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. １つまたは複数の前記走査モード照明期間の間に照明されるエリアの長さは、
   ｉ．前記帯電粒子ビームの前記ドリフトにもかかわらず、前記微細要素の大部分を含むほど十分に大きい、
   ｉｉ．１つまたは複数の前記スポットモード照明期間の間に照明されるエリアの長さより約１０倍大きい、
   ｉｉｉ．前記微細要素の幅より約１０倍大きい、
   ｉｖ．２５０ｎｍから１０００ｎｍの間であり、１つまたは複数の前記スポットモード照明期間の間に照明されるエリアの長さは、３０ｎｍから４０ｎｍの間である、
   のうちの１つである、請求項１または２に記載の方法。
4. ２つあるいはそれ以上の前記画像を前記比較することは、
   走査モード照明期間の間に取得した画像を、それ以前のスポットモード照明期間の前に取得した１つまたはそれ以上の画像と比較するステップを含む、請求項２に記載の方法。
5. スポットモード照明期間の間に、前記空間調整を適用することは、補償信号を帯電粒子ビーム光学部に与えて、それによって、前記スポットモード照明期間の有効部分の間に、前記微細要素を含む前記エリアに向かって前記帯電粒子ビームを方向付けるステップを含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 走査モード照明期間の長さを決定するステップをさらに含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 微細要素の物質分析のためのシステムにおいて、
   それぞれが、連続するスポットモード照明期間同士の間にもたらされる一連の走査モード照明期間において、帯電粒子ビームによりエリアを照明するため、および電圧供給ユニットによって与えられる制御信号に応答して前記帯電粒子ビームを偏向させるための偏向要素を含む帯電粒子光学部と、
   前記帯電粒子ビームに応答して前記エリア内に生成される粒子を検出するための物質分析検出器と、
   前記物質分析検出器および前記電圧供給ユニットに結合されており、前記物質分析検出器によって検出された前記粒子を分析して、前記微細要素の物質特性についての指標をもたらすように構成されているプロセシングユニットとを備え、
   前記プロセシングユニットは、前記走査モード照明期間の間に取得した画像に基いて、前記微細要素に対する前記帯電粒子ビームの変位を評価するように、および連続するスポットモード照明期間の間に補償信号を前記電圧供給ユニットに与えて、それによって、前記帯電粒子ビームのドリフトを補償するようにさらに構成されており、
   前記プロセシングユニットは、前記帯電粒子ビームの変位レートを計算するように構成され、前記微細要素の有効部分が前記スポットモード照明期間全体にわたって照明されるように、前記帯電粒子ビームの予想変位レートに応答して、前記スポットモード照明期間の所望の長さを決定するようにさらに構成されている、システム。
8. 前記プロセシングユニットは、前記変位を評価する際に、２つまたはそれ以上の前記画像を比較し、前記微細要素のある１つの位置における変化を査定するようにさらに構成されている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記プロセシングユニットは、１つまたは複数の前記スポットモード照明期間および／あるいは１つまたは複数の前記走査モード照明期間の長さを制御するようにさらに構成されている、請求項７または８に記載のシステム。
10. 前記プロセシングユニットは、１つまたは複数の前記スポットモード照明期間および／あるいは１つまたは複数の前記走査モード照明期間の間に照明されるエリアの長さを制御するようにさらに構成されている、請求項７または８に記載のシステム。
11. １つまたは複数の前記走査モード照明期間の間に照明されるエリアの前記長さは、
    ｉ．前記帯電粒子ビームの前記ドリフトにもかかわらず、前記微細要素の大部分を含むほど十分に大きい、
    ｉｉ．１つまたは複数の前記スポットモード照明期間の間に照明されるエリアの長さより約１０倍大きい、
    ｉｉｉ．前記微細要素の幅より約１０倍大きい、
    ｉｖ．２５０ｎｍから１０００ｎｍの間であり、１つまたは複数の前記スポットモード照明期間の間に照明されるエリアの長さが３０ｎｍから４０ｎｍの間である、
    のうちの１つである、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記プロセシングユニットは、走査モード照明期間の間に取得した画像を、それ以前のスポットモード照明期間の前に取得した１つまたはそれ以上の画像と比較するように構成されている請求項７ないし１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記プロセシングユニットは、連続するスポットモード照明期間の間に前記補償信号を前記電圧供給ユニットに与えるように構成されており、それにより、前記ビームが、前記スポットモード照明期間の有効部分の間に、前記微細要素を含むエリアに向かって方向付けられるようになる、請求項７ないし１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記プロセシングユニットは、前記走査モード照明期間の長さを決定するようになされている、請求項７ないし１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記検出することは、前記帯電粒子ビームに応答して前記エリア内に生成されるＸ線、オージェ電子、後方散乱電子および光子のうちのいずれか１つを検出することを含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記物質分析検出器は、前記帯電粒子ビームに応答して前記エリア内に生成されるＸ線、オージェ電子、後方散乱電子および光子のうちのいずれか１つを検出するようになされている、請求項７ないし１３のいずれか一項に記載のシステム。

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