JP6153988B2 - 荷電粒子ビーム装置を作動させる方法及び荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Description

本開示内容、即ち、本発明は、例えば試料（サンプルと呼ばれる場合がある）を画像化すると共に／或いは操作する荷電粒子ビーム装置、及び、当該荷電粒子ビーム装置を作動させる方法に関する。特に本明細書において説明する実施形態は、試料への一次荷電粒子ビームの衝突により生じる二次荷電粒子から一次荷電粒子を分離するビーム分離ユニットを有する荷電粒子ビーム装置に関する。

荷電粒子ビームシステムが半導体業界において広く普及している。荷電粒子ビーム装置の例は、電子顕微鏡、例えば二次電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子ビームパターン発生器、イオン顕微鏡並びにイオンビームパターン発生器である。荷電粒子ビーム、特に電子ビームは、光子ビームと比較すると、粒子エネルギーが同等である場合、電子ビームの波長が短いので、優れた空間分解能をもたらす。

荷電粒子ビームシステムは、例えば臨界寸法（ＣＤ）検査、欠陥調査（ＤＲ）又はウェハ及びマスク欠陥検査のために、半導体プロセスの品質評価及び制御に用いられている。これらツールのために、ＣＤ及びＤＲ向きのナノメートル及びサブナノメートル直径の電子プローブを有する高分解能をもたらすかウェハ及びマスク検査又はホットスポット検査向きの高電流密度電子プローブを発生させるかのいずれかである、特定の低電圧電子光学コラム（筒）、特にＳＥＭ利用装置、が開発された。プローブサイズ及び／又はプローブ電流密度に関する高い需要に鑑みて、電子光学部品の開発対象は、一次電子ビーム（ＰＥ）光学部品の最適化に絞られた。レンズ収差（主として、球面収差及び色収差）並びに電子‐電子相互作用の減少／最適化のために、技術的努力がなされた。また、近年、或る程度の関心がＳＥ検出に寄せられた。と言うのは、最適化された検出は、画像分析を容易にするコントラストを高めるだけでなく、画像収集時間を短縮するからである。後者は、特に電子ビーム検査（ＥＢＩ）及びＨＳ用途において関係のあるスループットを向上させる。

これに関連して、ＰＥビームと、二次電子及び後方散乱電子を含む信号電子（ＳＥ）ビームと、の分離が導入され、これは、軸外し検出（off-axis detection）を可能にする。ＳＥビームをＰＥビームから分離するビーム分離器によって、関連のＳＥビーム路を生成することができる。ＳＥ光学部品を用いると、検出器、例えばセグメント化検出器、で検出できるようにＳＥビームを整形することができる。

たとえＳＥビームがビーム分離器によってＰＥビームから分離されても、荷電粒子ビーム装置内で検出器集成体に利用できるスペース又は空間が限られている場合がある。半導体プロセスの品質評価及び制御のため当該半導体プロセスに関する多くの情報を抽出するため、検出器集成体は、より複雑になり、大型化傾向が見受けられ、スペース制限に関する問題がより顕著になっている。

したがって、改良型荷電粒子ビーム装置、及び、これを作動させる方法が要望されている。

一実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置を作動させる方法が提供される。当該荷電粒子ビーム装置は、ビーム分離ユニット、前記ビーム分離ユニットから距離を置いて位置する第１の光学コンポーネント、及び、前記ビーム分離ユニットから距離を置いて位置すると共に前記第１の光学コンポーネントから距離を置いて位置する第２の光学コンポーネント、を有する。本方法は、一次荷電粒子ビームを発生させる工程を含む。本方法は更に、前記ビーム分離ユニット内に第１の電界及び第１の磁界を発生させる工程を含む。本方法は更に、前記一次荷電粒子ビームを、前記第１の電界及び前記第１の磁界が発生されている前記ビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記一次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第１の電界及び前記第１の磁界の影響下において第１の標的軸線と整列される、という工程を含む。本方法は更に、前記一次荷電粒子ビームを試料に衝突させることによって二次荷電粒子ビームを発生させる工程を含む。本方法は更に、前記ビーム分離ユニット内で前記二次荷電粒子ビームを前記一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、前記二次荷電粒子ビームが前記第１の電界及び前記第１の磁界の影響下で偏向されて前記ビーム分離ユニットから前記第１の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程を含む。本方法は更に、前記ビーム分離ユニット内に第２の電界及び第２の磁界を発生させる工程を含む。本方法は更に、前記一次荷電粒子ビームを、前記第２の電界及び前記第２の磁界が発生されている前記ビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記一次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第２の電界及び前記第２の磁界の影響下で前記第１の標的軸線と整列される、という工程を含む。本方法は更に、前記ビーム分離ユニット内で前記二次荷電粒子ビームを前記一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、前記二次荷電粒子ビームが前記第２の電界及び前記第２の磁界の影響下で偏向されて前記ビーム分離ユニットから前記第２の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程を含む。

別の実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置を作動させる方法が提供される。当該荷電粒子ビーム装置は、ビーム分離ユニットを有する。本方法は、一次荷電粒子ビームを発生させる工程を含む。本方法は更に、前記ビーム分離ユニット内に第１の磁界及び第１の電界を発生させる工程を含む。本方法は更に、前記一次荷電粒子ビームを、前記第１の電界及び前記第１の磁界が発生されている前記ビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記一次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第１の電界及び前記第１の磁界の影響下において第１の標的軸線と整列される、という工程を含む。本方法は更に、前記一次荷電粒子ビームを試料に衝突させることによって二次荷電粒子ビームを発生させる工程を含む。本方法は更に、前記二次荷電粒子ビームを前記ビーム分離ユニット内で偏向させて前記二次荷電粒子ビームを前記一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記二次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第１の電界及び前記第１の磁界の影響下で第２の標的軸線と整列される、という工程を含む。本方法は更に、前記ビーム分離ユニット内に第２の磁界及び第２の電界を発生させる工程を含む。本方法は更に、前記一次荷電粒子ビームを、前記第２の電界及び前記第２の磁界が発生されている前記ビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記一次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第２の電界及び前記第２の磁界の影響下で前記第１の標的軸線と整列される、という工程を含む。本方法は更に、前記二次荷電粒子ビームを前記ビーム分離ユニット内で偏向させて前記二次荷電粒子ビームを前記一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記二次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第２の電界及び前記第２の磁界の影響下で第３の標的軸線と整列され、前記第３の標的軸線は、前記第２の標的軸線とは異なっている、という工程を含む。

別の実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。当該荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームを放出するビームエミッタを有する。当該荷電粒子ビーム装置は、試料への一次荷電粒子ビームの衝突時に発生する二次荷電粒子ビームから一次荷電粒子ビームを分離するビーム分離ユニットを更に有し、当該ビーム分離ユニットは、光軸を定める。当該荷電粒子ビーム装置は、二次荷電粒子検出器を含む検出器ドームを有し、当該二次荷電粒子検出器は、第１の検出器及び第２の検出器を含む。この場合、前記第１の検出器は、前記二次荷電粒子ビームの第１の光路に関して、前記ビーム分離ユニットの下流側に配置され、前記第２の検出器は、前記二次荷電粒子ビームの第２の光路に関して、前記ビーム分離ユニットの下流側に配置されている。この場合、第１の平面と第２の平面との間に方位角が存在し、前記第１の平面は、前記光軸を含み且つ前記第１の検出器を通って延びており、前記第２の平面は、前記光軸を含み且つ前記第２の検出器を通って延びている。

別の実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。当該荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームを放出するビームエミッタを有する。当該荷電粒子ビーム装置は、試料への一次荷電粒子ビームの衝突によって生じた二次荷電粒子ビームから一次荷電粒子ビームを分離するビーム分離ユニットを更に有し、当該ビーム分離ユニットは、第１の磁界、第２の磁界、第１の電界及び第２の電界を発生させるようになっている。当該荷電粒子ビーム装置は、ビーム分離ユニットから距離を置いて位置する第１の光学コンポーネントを更に有する。当該荷電粒子ビーム装置は、ビーム分離ユニットから距離を置いて位置し且つ第１の光学コンポーネントから離れて位置する第２の光学コンポーネントを更に有する。この場合、ビーム分離ユニットは、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向を第１の電界及び第１の磁界の影響下で第１の標的軸線と整列させ、そして二次荷電粒子ビームを第１の電界及び第１の磁界の影響下でビーム分離ユニット内で偏向させてこの二次荷電粒子ビームがビーム分離ユニットから第１の光学コンポーネントまで伝搬する、というように構成されている。ビーム分離ユニットは更に、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向を第２の電界及び第２の磁界の影響下で第１の標的軸線と整列させ、そして二次荷電粒子ビームを第２の電界及び第２の磁界の影響下でビーム分離ユニット内で偏向させて二次荷電粒子ビームがビーム分離ユニットから第２の光学コンポーネントまで伝搬する、というように構成されている。

実施形態は又、開示されたシステムを作動させる方法に関する。かかる方法の特徴は、手動で実行することができ又は自動化することができ、例えば、適当なソフトウェアによりプログラムされたコンピュータによって制御することができ、或いはこれら２種類のやり方の任意の組み合わせによって又は任意他の仕方で実施することができる。

本明細書において説明する実施形態と組み合わせ可能な、別の利点、別の特徴、別の観点及び別の細部は、従属形式の請求項の記載、明細書本文及び図面から明らかである。
当業者に対する完全且つ実施可能な要件を備えた開示内容が、添付の図面の参照を含む以下の明細書においてより具体的に記載されている。

荷電粒子ビームシステムの構成を示す図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置の側面図であり、当該荷電粒子ビーム装置が第１の光学コンポーネント及び第２の光学コンポーネントを有する状態を示す図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置の側面図であり、当該荷電粒子ビーム装置が第１の光学コンポーネント及び第２の光学コンポーネントを有する状態を示す図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置の平面図であり、当該荷電粒子ビーム装置が第１の光学コンポーネント及び第２の光学コンポーネントを有する状態を示す図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置の平面図であり、当該荷電粒子ビーム装置が第１の光学コンポーネント及び第２の光学コンポーネントを有する状態を示す図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置の側面図である。 本明細書において説明する実施形態としての検出器ドームを含む荷電粒子ビーム装置の平面図である。 本明細書において説明する実施形態としての検出器ドームを含む荷電粒子ビーム装置の平面図である。 本明細書において説明する実施形態としての検出器ドームを含む荷電粒子ビーム装置の平面図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置の正面図であり、当該荷電粒子ビーム装置が第１の検出器及び第２の検出器を有する状態を示す図である。 本明細書において説明する実施形態としての第１のＥ×Ｂ集成体及び第２のＥ×Ｂ集成体を含むビーム分離ユニットの側面図である。 本明細書において説明する実施形態としての第１のＥ×Ｂ集成体の平面図である。 本明細書において説明する実施形態としての第２のＥ×Ｂ集成体の平面図である。 本明細書において説明する実施形態としての分散補償ユニットを有する荷電粒子ビーム装置の側面図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置を示す図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置を作動させる方法を示す流れ図である。 本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置を作動させる方法を示す流れ図である。

次に、種々の実施形態を詳細に参照し、これら実施形態の１つ又は２つ以上の実施例が各図に示されている。各実施例は、本発明の説明のために提供されており、本発明を限定するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示され又は説明される特徴を他の実施形態において又はこれと関連して使用することができ、それにより更に別の実施形態を得ることができる。その意図は、本発明がかかる改造例及び変形例を含む、ということにある。

図面の以下の説明の範囲内において、同一の参照符号は、同一のコンポーネントを示している。個々の実施形態に関する相違点だけが説明される。図面に示されている構造は、必ずしも縮尺に忠実に示されていないが、その方が、本発明の良好な理解に役立つ。

本明細書で用いられる「試料」という用語は、半導体ウェハ、半導体加工物、及び他の加工物、例えばメモリディスク等を含むが、これらには限定されない。実施形態は、検査され或いは構造観察される物質が被着（堆積）されている、任意の加工物（ワーク）に適用できる。試料は、構造観察される、画像化される、或いは層が被着（堆積）されている表面を含むのが良い。本明細書で用いられる「荷電粒子」という用語は、電子、イオン、原子、又は他の荷電粒子を含み得る。「一次荷電粒子」という用語は、ビームエミッタにより放出されて試料に向けられる荷電粒子を意味している。「二次荷電粒子」という用語は、試料のところ又は試料内に作られる荷電粒子及び／又は後方散乱荷電粒子を意味している。例えば、「二次電子」という用語は、二次電子（ＳＥ）、後方散乱電子（ＢＳＥ）及びオージェ電子を含むことができる。二次荷電粒子が電子である場合、二次荷電粒子は、例えば、オージェ電子及び後方散乱電子を含み得る。二次電子は、信号電子とも呼ばれ、二次荷電粒子は、信号荷電粒子とも呼ばれる。

公知の荷電粒子ビームシステム１００の構成が図１に示されている。荷電粒子ビームシステム１００は、荷電粒子を放出するビームエミッタ１０１を含む。ビームエミッタは、例えば、電子銃であり得る。ビームエミッタ１０１から放出された一次荷電粒子ビーム１１０は、ビームエミッタ１０１からビーム分離器１３０まで伝搬する。一次荷電粒子ビーム１１０は、ビーム分離器１３０内で偏向され、そして次にビーム分離器１３０から対物レンズ１４０まで伝搬する。対物レンズ１４０は、一次荷電粒子ビーム１１０を試料１６０上に集束させるようになっている。図１に示された例示のシステムでは、一次荷電粒子ビーム１１０は、ビーム分離器１３０から対物レンズ１４０を通って試料１６０まで伝搬する際、ビーム分離器１３０及び対物レンズ１４０の光軸１５０に沿って伝搬する。

試料１６０への一次荷電粒子ビーム１１０の衝突時、二次荷電粒子ビーム１２０が生じる。二次荷電粒子ビーム１２０は、試料１６０からビーム分離器１３０まで伝搬し、この場合、二次荷電粒子ビーム１２０は、一次荷電粒子ビーム１１０とは逆の方向に伝搬する。ビーム分離器１３０は、一次及び二次荷電粒子ビームに作用して、一次荷電粒子ビームを二次荷電粒子ビームから分離するようになっている。図示のように、二次荷電粒子ビーム１２０は、ビーム分離器１３０内で偏向され、この場合、当該偏向は、ビーム分離器を出た二次荷電粒子ビームが一次荷電粒子ビーム１１０から遠ざかる方向に差し向けられるようなものである。二次荷電粒子ビーム１２０は、ビーム分離器１３０から軸線１８１に沿って光学素子１８０まで伝搬することができる。図１に示された例示のシステムでは、光学素子１８０は、二次荷電粒子ビーム１２０を一次荷電粒子ビーム１１０から更に遠ざけるよう誘導するようになっているビーム曲げ器（ビームベンダ）である。二次荷電粒子ビーム１２０は、光学素子１８０を通過した後、二次荷電粒子光学部品（図示せず）によって影響を受けるのが良く、そしてこの二次荷電粒子ビームは、検出器１９０まで誘導される。

検出器１９０は、二次荷電粒子ビーム中に担持された情報を検出するために用いられる。例えば半導体プロセスの品質評価及び制御のために試料１６０に関する増大する量の情報を抽出するため、検出器１９０は、複雑且つ大型になる場合があり、それにより荷電粒子ビーム装置の荷電粒子ビームコラム内における制限されたスペースに起因する問題が生じる。

本明細書において説明する実施形態は、荷電粒子ビーム装置及び当該荷電粒子ビーム装置を作動させる方法に関する。以下に実施形態についての詳細な説明を提供する前に、前もって、図１５に示されている実施形態に関して幾つかの観点を説明する。

図１５は、例示の荷電粒子ビーム装置２００を示している。荷電粒子ビーム装置２００は、光軸４９０を定めたビーム分離ユニット２３０を有し、この場合、当該ビーム分離ユニットは、２次元ウィーンフィルタ型のものである。荷電粒子ビーム装置２００は、分散補償ユニット１４１０を更に有し、この場合、分散補償ユニット１４１０も又、２次元ウィーンフィルタ型のものである。荷電粒子ビーム装置２００は、ビーム分離ユニット２３０を出た二次荷電粒子ビーム１２０を異なる方向で検出するようになっている二次荷電粒子検出器７１０，７２０，７４０，７５０，７６０を含む検出器ドーム７００を更に有している。図示の例示の実施形態では、５つの二次荷電粒子検出器が検出器ドーム７００内に含まれている。しかしながら、検出器ドーム７００は、以下に詳細に説明するように、これよりも少ない又はこれよりも多い二次荷電粒子検出器を含んでも良い。

図１５に示されている二次荷電粒子検出器７１０，７２０，７４０，７５０，７６０は、試料１６０の上方に且つ対物レンズ１４０の上方に、しかもビーム分離ユニット２３０の上方に配置されている。検出器７１０，７２０，７４０，７５０，７６０の空間配置状態は、３次元配置状態であり、この場合、検出器７１０，７２０，７４０，７５０，７６０は、破線で示されているように、ビーム分離ユニット２３０の上方に光軸４９０に関して回転対称性を有する曲面７０１上、例えば半球面上、の異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、検出器７１０，７２０，７６０は、第１の円１５８０上に配置されるのが良く、検出器７４０，７５０は、第１の円１５８０に平行な第２の円１５９０上に配置されるのが良い。２つの円１５８０，１５９０は、光軸４９０に対して曲面７０１上の互いに異なる緯線を表している。図示のように、第２の円１５９０は、第１の円１５８０と比較してビーム分離ユニット２３０の上方のより高い高さ位置に位置し、その結果、検出器７４０，７５０は、検出器７１０，７２０，７６０と比較してより高い高さ位置に配置されている。

図１５に示されているビーム分離ユニット２３０は、当該ビーム分離ユニット２３０を通過する一次荷電粒子ビーム１１０及び二次荷電粒子ビーム１２０に作用する電界及び磁界を発生させるようになっている。ビーム分離ユニット２３０は、２次元ウィーンフィルタ型のものであるので、電界及び磁界は、例えば図１１〜図１３を参照して以下に詳細に説明するように、光軸４９０に垂直な平面内で任意所望の方向に発生されることができる。かくして、一次荷電粒子ビーム１１０及び二次荷電粒子ビーム１２０は、ビーム分離ユニット２３０内で生じる電界及び磁界の影響を受けて任意所望の方向に偏向されることができる。具体的に説明すると、ビーム分離ユニット２３０内で生じる電界及び磁界を適切に調節することによって、ビーム分離ユニット２３０を出る二次荷電粒子ビーム１２０をこれが検出器ドーム７００に含まれる二次荷電粒子検出器のうちの任意の１つまで伝搬するよう偏向させることができる。図１５では、電界及び磁界の構成は、二次荷電粒子ビーム１２０を偏向させてこれがビーム分離ユニット２３０から検出器７２０まで伝搬するようなものである。フィールド（電界及び／又は磁界）の構成を適切に調節することによって、二次荷電粒子ビーム１２０は又、これがビーム分離ユニット２３０から破線１５１０，１５４０，１５５０，１５６０でそれぞれ示されているように検出器ドーム７００に含まれている検出器７１０，７４０，７５０，７６０のうちの任意の１つまで伝搬するよう偏向させることができる。

２次元ウィーンフィルタ型のビーム分離ユニット２３０内で生じる電界及び磁界は十分に多くの数の自由度を有するので、二次荷電粒子ビーム１２０の伝搬方向は一次荷電粒子ビーム１１０の伝搬方向とは独立して選択することができる。具体的に説明すると、ビーム分離ユニット２３０内で生じる電界及び磁界を適切に調節することによって、ビーム分離ユニット２３０を出る二次荷電粒子ビーム１２０を偏向させてこれが検出器ドーム７００に含まれている二次荷電粒子検出器のうちの任意の１つまで伝搬することができるようにし、それと同時に、ビーム分離ユニット２３０を出る一次荷電粒子ビーム１１０の経路を固定状態に保つことができる。

本明細書において説明する実施形態としての荷電粒子ビーム装置及びこの作動方法は、二次荷電粒子検出組立体に関するスペース上の制約をなくす又は少なくとも軽減する。二次荷電粒子検出器及び他の光学コンポーネント例えば二次荷電粒子ビーム光学部品は、具体的に言えば互いに異なる高さ又は緯度（又は、以下に更に説明する極角）のところで且つ／或いは互いに異なる経度（又は、以下に更に説明する方位角）のところで、ビーム分離ユニットの上方の３次元半空間の全体に配置されるのが良い。例えば、一次荷電粒子ビーム及び二次荷電粒子ビームが単一平面内で伝搬するよう束縛されているシステム、例えば図１に示されている荷電粒子ビームシステム１００、と比較し、本明細書において説明する実施形態は、かくして、荷電粒子ビーム装置内に多数の二次荷電粒子検出器を配置する上で追加の空間を提供する。検出器ドーム７００は、二次荷電粒子ビームを検出するために、試料平面、対物レンズ１４０及びビーム分離ユニット２３０の上方に位置する３次元空間全体を用いる。したがって、二次荷電粒子ビームの向上した検出具合が得られ、多数の検出器を荷電粒子ビーム装置内に配置するのに十分な空間が提供される。検出器ドームに含まれる多数の検出器は、二次荷電粒子ビームの多くの特性を検出するために使用できる。

図１５に示されている実施形態では、電界及び磁界の構成は、一次荷電粒子ビーム１１０を偏向させてこれがビーム分離ユニット２３０から光軸４９０に沿って対物レンズ１４０まで伝搬するようなものである。電界及び磁界の構成を適切に調節することによって、一次荷電粒子ビームは、二次荷電粒子ビームの偏向方向とは独立して任意のあらかじめ選択された標的軸線に沿ってビーム分離ユニットから遠ざかるように伝搬するようにされることができる。したがって、試料は互いに異なる方向から検査することができる。これにより、試料が単一の方向から検査される場合と比較して、試料表面に関してより多くの情報を提供することができる。例えば、鉛直の壁を有する試料表面内の構造、例えばトレンチ、は上から真っ直ぐに見たときにほぼ見えない場合があるが、一次荷電粒子ビームを傾斜させた状態で観察することによって、かかる構造を露呈させる（視認させる）ことができる。

ビーム分離ユニット２３０内で生じる電界及び磁界は、一次荷電粒子ビーム１１０中に分散を生じさせる場合がある。分散は、一次荷電粒子が互いに異なる個々のエネルギー又は運動量を有する場合に結果として生じ得て、従って、一次荷電粒子は、ビーム分離ユニット２３０内で同一の偏向を呈することがない。ビーム分離ユニット２３０により一次荷電粒子ビーム中に生じる分散を補償するため、図１５に示されている荷電粒子ビーム装置２００は、一次荷電粒子ビーム１１０に対してビーム分離ユニット２３０の上流側に配置された分散補償ユニット１４１０を有する。分散は、ビーム分離ユニット２３０によって２つの寸法方向において引き起こされるので、分散補償ユニット１４１０は、これ又２次元ウィーンフィルタ型のものである。特に、分散補償ユニット１４１０は、ビーム分離ユニット２３０により生じる電界及び磁界によってもたらされる分散を補償するために、光軸４９０に垂直な平面内において任意の方向に分散補償静電界及び分散補償磁界を発生させるようになっている。分散を補償した場合の利点は、かくして、高電流密度を有する小さな荷電粒子プローブを生成することができるということにある。

以下において、荷電粒子ビーム装置及び当該荷電粒子ビーム装置の作動方法の実施形態について詳細に説明する。

実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。本明細書において説明する荷電粒子ビーム装置は、ビーム分離ユニットを有する。荷電粒子ビーム装置は、ビーム分離ユニットから距離を置いて位置する第１の光学コンポーネント、及び、ビーム分離ユニットから距離を置いて位置すると共に第１の光学コンポーネントから距離を置いて位置する第２の光学コンポーネント、を更に有するのが良い。

図２及び図３は、本明細書において説明する実施形態に従って、互いに異なる作動状態にある例示の荷電粒子ビーム装置の側面図である。図２及び図３に示されている荷電粒子ビーム装置２００は、ビーム分離ユニット２３０、第１の光学コンポーネント２１０、及び、第２の光学コンポーネント２２０を有する。図示の例示の実施形態では、第１の光学コンポーネント２１０及び第２の光学コンポーネント２２０は、ビーム曲げ器である。

荷電粒子ビーム装置を作動させる方法は、一次荷電粒子ビームを発生させる工程を含む。一次荷電粒子ビームは、荷電粒子ビーム装置に含まれているビームエミッタによって放出されるのが良い。

この方法は、ビーム分離ユニット内に第１の電界及び第１の磁界を発生させる工程を更に含む。例えば、図２に示された実施形態では、ビーム分離ユニット２３０内に生じた第１の電界２６０及び第１の磁界２７０が示されている。

この方法は、一次荷電粒子ビームを第１の電界及び第１の磁界が生じているビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向が第１の電界及び第１の磁界の影響下で第１の標的軸線と整列される、という工程を更に含む。したがって、第１の荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットを出ると、第１の標的軸線に沿って伝搬することができる。

例えば、図２に示されている荷電粒子ビーム装置２００では、一次荷電粒子ビーム１１０は、ビーム分離ユニット２３０を出ると、第１の標的軸線２５０に沿って伝搬する。図示の例示の実施形態では、第１の標的軸線２５０は、ビーム分離ユニット２３０の中央部分を通って鉛直に延びるビーム分離ユニット２３０の対称軸である。ビーム分離ユニット２３０を出る一次荷電粒子ビーム１１０は、第１の電界２６０及び第１の磁界２７０の影響下で第１の標的軸線２５０に沿って鉛直方向下方に伝搬する。第１の標的軸線は、対物レンズ１４０の対称軸と一致し得る。図２では、第１の標的軸線は、ビーム分離ユニット２３０及び対物レンズ１４０により定められた光軸である。

幾つかの実施形態では、第１の標的軸線は、ビーム分離ユニットを通って延びるのが良く、ビーム分離ユニットに対する第１の標的軸線の向きは、例えば試料を検査し又は構造観察する互いに異なるモードに応じて、可変である及び／または選択可能な向きであるのが良い。第１の標的軸線の向きは、試料に衝突する一次荷電粒子ビームの標的傾斜角度に影響を及ぼし又はこれを定める場合がある。

例えば、図２に示されている一次荷電粒子ビーム１１０は、ビーム分離ユニット２３０から第１の標的軸線２５０に沿って対物レンズ１４０まで伝搬する。第１の標的軸線２５０は、鉛直に差し向けられているので、一次荷電粒子ビーム１１０は、ビーム分離ユニット２３０から対物レンズ１４０まで鉛直方向下方に伝搬する。一次荷電粒子ビーム１１０は、試料１６０の表面に垂直に試料１６０に衝突する状態で示されており、このことは、図示の例示の実施形態では、試料１６０に対する一次荷電粒子ビーム１１０の傾斜角度が９０°であることを意味している。当然のことながら、試料の表面全体にわたり一次荷電粒子ビームを例えば対応の偏向電極（図示せず）により走査しても良く、この場合、一次荷電粒子ビームは、全ての場所で試料に垂直に衝突するわけではない。

可変傾斜角度を提供する場合の利点は、試料を傾動ビームモードで分析することができるということにある。これは、試料が単一の方向から検査される場合と比較して、試料表面に関してより多くの情報を提供することができる。例えば、鉛直の壁を有する試料表面内の構造、例えばトレンチ、は上から真っ直ぐに見たときにほぼ見えない場合があるが、一次荷電粒子ビームを傾斜させた状態で観察することによって、かかる構造を露呈させる（視認させる）ことができる。

ビーム分離ユニットは、光軸を定めるのが良い。第１の標的軸線は、当該光軸と一致するのが良い。変形例として、第１の標的軸線は、当該光軸に対して傾けられていても良い。一次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットに入る際及び／またはビーム分離ユニットから出る際、光軸に沿って伝搬するのが良い。変形例として、一次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットに入る前に、ビーム分離ユニットの光軸に対して角度をなして伝搬しても良い。

光軸は、ビーム分離ユニットの対称軸、例えばビーム分離ユニットの鏡映軸、であるのが良い。光軸は、ビーム分離ユニットの中心を通って延びるのが良い。荷電粒子ビーム装置は、対物レンズを有するのが良い。光軸は、別法として又は共同して、対物レンズによって定められても良い。ビーム分離ユニット及び対物レンズは、各々、光軸を定めても良く、ビーム分離ユニットの光軸は、対物レンズの光軸に平行であっても良く又はこれと一致していても良い。

一次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットの互いに異なる側で、より具体的に言えばビーム分離ユニットの互いに反対側で、ビーム分離ユニットに入ってこれから出ることができる。例えば、図２に示されている荷電粒子ビーム装置では、一次荷電粒子ビーム１１０は、ビーム分離ユニット２３０の上側でビーム分離ユニットに入り、そして当該上側から見て反対側のビーム分離ユニット２３０の下側でビーム分離ユニット２３０を出る。

実施形態によれば、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第１の電界及び／又は第１の磁界によって定められるのが良く、又は少なくとも第１の電界及び／又は第１の磁界に依存するのが良い。一次荷電粒子ビームは、第１の電界及び／又は第１の磁界の影響下でビーム分離ユニット内で偏向されることができる。したがって、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向は、ビーム分離ユニットに入った一次荷電粒子ビームの伝搬方向とは異なり得る。

例えば、図２に示されている実施形態では、ビーム分離ユニット２３０に入った一次荷電粒子ビーム１１０は、第１の標的軸線２５０に対して傾けられる。次に、一次荷電粒子ビーム１１０は、第１の電界２６０及び第１の磁界２７０の影響を受けてビーム分離ユニット２３０内で偏向される。当該偏向は、一次荷電粒子ビーム１１０がビーム分離ユニット２３０を出ると第１の標的軸線２５０に沿って伝搬するようなものである。

他の実施形態によれば、第１の電界及び第１の磁界は、一次荷電粒子ビームがビーム分離ユニット内で偏向されないようなものであっても良い。したがって、ビーム分離ユニットに入る一次荷電粒子ビームの伝搬方向とビーム分離ユニットを出る一次荷電粒子ビームの伝搬方向は、互いに一致することができる。

一次荷電粒子ビームに対する第１の電界の影響は、一次荷電粒子ビームの静電偏向を含む場合がある。第１の電界は、電気力を発生させる。当該電気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している一次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、ビーム分離ユニット内の荷電粒子ビームの静電偏向が生じる。当該静電偏向は、第一次近似では、第１の電界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通って伝搬する一次荷電粒子ビームのエネルギーに反比例する。一次荷電粒子ビームの静電偏向は、１つの空間寸法方向における静電偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における静電偏向である場合がある。

一次荷電粒子ビームに対する第１の磁界の影響は、一次荷電粒子ビームの磁気偏向を含む場合がある。第１の磁界は、磁力を発生させる。当該磁気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している一次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、荷電粒子ビームの磁気偏向が生じる。磁気偏向は、第一次近似では、第１の磁界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通る一次荷電粒子ビームのエネルギーの平方根に反比例する。一次荷電粒子ビームの磁気偏向は、１つの空間寸法方向における磁気偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における磁気偏向である場合がある。

第１の電界が発生される方向及び／又は第１の磁界が発生される方向は、ビーム分離ユニットによって定められる光軸に垂直又は実質的に垂直であるのが良い。第１の電界は、少なくとも一次荷電粒子ビームが当該第１の電界を通過する領域では、均質の第１の電界であるのが良い。第１の磁界は、少なくとも一次荷電粒子ビームが当該第１の電界を通過する領域では、均質の第１の磁界であるのが良い。第１の電界は、少なくとも一次荷電粒子ビームが第１の電界を通過する領域では、第１の磁界に垂直又は実質的に垂直であるのが良い。ここで、「実質的に垂直」という表現は、±１０°以内、特に±５°以内、の許容誤差を意味している。

本方法は、試料への一次荷電粒子ビームの衝突により二次荷電粒子ビームを発生させる工程を更に含む。試料は、一次荷電粒子ビームが当該ビーム分離ユニットを出るビーム分離ユニットの側上に配置されるのが良い。二次荷電粒子ビームは、一次荷電粒子ビームが当該試料に当たったところの試料の側又は試料の表面から試料を出るのが良い。二次荷電粒子ビームは、一次荷電粒子ビームが試料に衝突する前に直接伝搬する方向とは逆の方向で試料から遠ざかるように伝搬するのが良い。

例えば、図２に示されている荷電粒子ビーム装置２００では、二次荷電粒子ビーム１２０は、試料１６０から鉛直方向上方に第１の標的軸線２５０に沿ってビーム分離ユニット２３０まで伝搬する。したがって、試料１６０から遠ざかって伝搬する二次荷電粒子ビーム１２０の伝搬方向は、試料１６０に向かって伝搬する一次荷電粒子ビーム１１０の伝搬方向とは逆である。

幾つかの実施形態によれば、本方法は、ビーム分離ユニットで二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、二次荷電粒子ビームは第１の電界及び第１の磁界の影響下で偏向されてビーム分離ユニットから第１の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程を更に含む。

二次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットを通って伝搬するのが良い。二次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットの互いに異なる側で、より具体的に言えばビーム分離ユニットの互いに反対側で、ビーム分離ユニットに入ってこれから出るのが良い。試料は、二次荷電粒子ビームが当該ビーム分離ユニットに入るビーム分離ユニットの側に配置されるのが良い。一次荷電粒子ビーム及び二次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットの互いに異なる側で、より具体的に言えばビーム分離ユニットの互いに反対側で、ビーム分離ユニットに入るのが良い。

二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程は、ビーム分離ユニットを出る二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームがビーム分離ユニットに入る前に伝搬する経路から遠ざかるように差し向ける工程を含むのが良い。

ビーム分離ユニットを出る二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第１の電界及び／又は第１の磁界によって定められるのが良く、又は、第１の電界及び／又は第１の磁界に依存しているのが良い。ビーム分離ユニットを出る二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、ビーム分離ユニットに入った二次荷電粒子ビームの伝搬方向とは異なるのが良い。

二次荷電粒子ビームに対する第１の電界の影響は、二次荷電粒子ビームの静電偏向を含む場合がある。第１の電界によって生じる電気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している二次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、ビーム分離ユニット内の荷電粒子ビームの静電偏向が生じる。二次荷電粒子ビームの静電偏向は、第一次近似では、第１の電界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通って伝搬する二次荷電粒子ビームのエネルギーに反比例する。二次荷電粒子ビームの静電偏向は、１つの空間寸法方向における静電偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における静電偏向である場合がある。

二次荷電粒子ビームに対する第１の磁界の影響は、二次荷電粒子ビームの磁気偏向を含む場合がある。第１の磁界によって生じる磁気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している二次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、二次荷電粒子ビームの磁気偏向が生じる。二次荷電粒子ビームの磁気偏向は、第一次近似では、第１の磁界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通って伝搬する二次荷電粒子ビームのエネルギーの平方根に反比例する。二次荷電粒子ビームの磁気偏向は、１つの空間寸法方向における磁気偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における磁気偏向である場合がある。

ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第１の電界及び第１の磁界の影響下で第２の標的軸線と整列されるのが良い。第２の標的軸線は、ビーム分離ユニットを通り、且つ、第１の光学コンポーネントを通って延びるのが良い。二次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットから第２の標的軸線に沿って第１の光学コンポーネントまで伝搬するのが良い。

第１の光学コンポーネントは、荷電粒子ビーム装置内に固定された位置で配置されるのが良い。ビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置は、固定されているのが良い。第２の標的軸線は、ビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置又は固定相対位置によって定められるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第１の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームを曲げるビーム曲げ器である。

例えば、図２及び図３に示されている第１の光学コンポーネント２１０は、ビーム曲げ器である。ビーム曲げ器は、例えば、半球形セクタであるのが良い。ビーム曲げ器は、二次荷電粒子ビームの方向を変化させるよう構成されるのが良く、その結果、ビーム曲げ器に入った二次荷電粒子ビームの伝搬方向がビーム曲げ器を出る二次荷電粒子ビームの伝搬方向と比較して異なるようになっている。具体的に説明すると、ビーム曲げ器は、二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから更に遠ざかるように差し向けるよう配置されているのが良い。

他の実施形態によれば、第１の光学コンポーネントは、二次粒子光学部品又は二次荷電粒子光学部品の一部、例えばレンズ又はアパーチュアである。

さらに別の実施形態によれば、第１の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームを検出する検出器であるのが良い。荷電粒子ビーム装置は、二次荷電粒子検出器を含む検出器ドームを有するのが良い。第１の光学素子は、本明細書の別の場所で更に説明するように、検出器ドームの二次荷電粒子検出器のうちの第１の検出器であるのが良い。

二次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットから第１の光路に沿って第１の光学コンポーネントまで伝搬するのが良い。第１の光路は、第２の標的軸線と一致するのが良く又は部分的に一致するのが良い。第１の光学コンポーネントは、例えば第１の光学コンポーネントがビーム曲げ器である場合、第１の光路に対してビーム分離ユニットのすぐ下流側に配置されるのが良い。第１の光学コンポーネントは、第１の光路に沿って二次荷電粒子ビームに影響を及ぼす次の光学素子であるのが良い。変形例として、第１の光学コンポーネントは、例えば第１の光学コンポーネントが二次粒子光学部品又は検出器（の一部）である場合、第１の光路に沿ってすぐ下流側に配置されなくても良い。二次荷電粒子ビームが第１の光学コンポーネントに到達する前に、ビーム分離ユニットと第１の光学コンポーネントとの間で、第１の光路上に二次荷電粒子ビームに影響を及ぼす別の光学素子、例えばビーム曲げ器、が設けられ得る。

図３は、荷電粒子ビーム装置２００を示しており、この荷電粒子ビーム装置２００では、第２の電界３６０及び第２の磁界３７０がビーム分離ユニット２３０内で生じさせられる。図示の実施形態では、第２の磁界３７０は、第１の磁界２７０とは異なっており、及び／または、第２の電界３６０は、第１の電界２６０とは異なっている。換言すると、図３に示されている実施形態では、ビーム分離ユニット２３０内で生じる電界及び磁界のうちの少なくとも一方が、図２に示されている実施形態と比較して異なっている。具体的に説明すると、第２の電界の電界強度は、第１の電界の電界強度とは異なり得て、追加的に又は代替的に、方向及び／又は電界の幾何学的形状も、互いに異なり得る。第２の磁界の磁界強度は、第１の磁界の磁界強度とは異なり得て、追加的に又は代替的に、方向及び／又は磁界の幾何学的形状も、互いに異なり得る。

さらに図３に示されているように、二次荷電粒子ビーム１２０は、第２の電界３６０及び第２の磁界３７０が発生されているビーム分離ユニット２３０を通過する。第２の電界３６０及び第２の磁界３７０の影響の結果として、二次荷電粒子ビーム１２０が偏向する。ビーム分離ユニット２３０内で生じる電界及び／又は磁界は、図２に示されている実施形態と比較して互いに異なっているので、図３に示されている二次荷電粒子ビーム１２０は、図２に示されている二次荷電粒子ビームと比較して異なる方向に偏向される。具体的に言えば、図３に示されている二次荷電粒子ビーム１２０は、ビーム分離ユニット２３０から第２の光学コンポーネント２２０まで伝搬するよう偏向される。さらに、ビーム分離ユニット内で生じる電界及び／又は磁界がたとえ調節されている場合でも、フィールド構成は、ビーム分離ユニット２３０を出た一次荷電粒子ビーム１１０が図２の場合と同様に第１の標的軸線２５０に沿って依然として伝搬する、というものである。

実施形態によれば、本方法は、ビーム分離ユニット内に第２の電界及び第２の磁界を発生させる工程を更に含む。第２の電界は、第１の電界とは異なっているのが良く、且つ／或いは、第２の磁界は、第１の磁界とは異なっているのが良い。より具体的に言えば、第２の電界の大きさは、第１の電界の大きさとは異なっているのが良く、且つ／或いは、第２の磁界の大きさは、第１の磁界の大きさとは異なっているのが良い。代替的に又は追加的に、第２の電界の発生方向は、第１の電界の発生方向とは異なっているのが良く、且つ／或いは、第２の磁界の発生方向は、第１の磁界の発生方向とは異なっているのが良い。

本方法は、一次荷電粒子ビームを第２の電界及び第２の磁界が生じているビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向が第１の電界及び第１の磁界の影響を受けて第１の標的軸線と整列される、という工程を更に備え、一次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットを出ると、第１の標的軸線に沿って伝搬する。ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第２の電界及び／又は第２の磁界によって定められるのが良く、且つ／或いは、第２の電界及び／又は第２の磁界に依存するのが良い。

一次荷電粒子ビームは、第２の電界及び／又は第２の磁界の影響を受けてビーム分離ユニット内で偏向されるのが良い。したがって、ビーム分離ユニットを出る一次荷電粒子ビームの伝搬方向とビーム分離ユニットに入る一次荷電粒子ビームの伝搬方向は、互いに異なるのが良い。変形例として、第２の電界及び第２の磁界は、一次荷電粒子ビームがビーム分離ユニット内で偏向されることがないようなものであっても良い。したがって、ビーム分離ユニットを出る一次荷電粒子ビームの伝搬方向とビーム分離ユニットに入る一次荷電粒子ビームの伝搬方向は、互いに一致することができる。

一次荷電粒子ビームに対する第２の電界の影響は、一次荷電粒子ビームの静電偏向を含む場合がある。第２の電界は、電気力を発生させる。当該電気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している一次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、ビーム分離ユニット内の荷電粒子ビームの静電偏向が生じる。一次荷電粒子ビームの静電偏向は、第一次近似では、第２の電界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通って伝搬する一次荷電粒子ビームのエネルギーに反比例する。一次荷電粒子ビームの静電偏向は、１つの空間寸法方向における静電偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における静電偏向である場合がある。

一次荷電粒子ビームに対する第２の磁界の影響は、一次荷電粒子ビームの磁気偏向を含む場合がある。第２の磁界は、磁力を発生させる。当該磁気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している一次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、荷電粒子ビームの磁気偏向が生じる。一次荷電粒子ビームの磁気偏向は、第一次近似では、第２の磁界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通って伝搬する一次荷電粒子ビームのエネルギーの平方根に反比例する。一次荷電粒子ビームの磁気偏向は、１つの空間寸法方向における磁気偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における磁気偏向である場合がある。

第２の電界が発生される方向及び／又は第２の磁界が発生される方向は、少なくとも一次荷電粒子ビームが当該第１の電界を通過する領域では、ビーム分離ユニットによって定められる光軸に垂直又は実質的に垂直であるのが良い。第２の電界は、均質の第２の電界であるのが良い。第２の磁界は、少なくとも一次荷電粒子ビームが当該第１の電界を通過する領域では、均質又は実質的に均質の第２の磁界であるのが良い。第２の電界は、第２の磁界に垂直又は実質的に垂直であるのが良い。ここで、「実質的に垂直」という表現は、±１０°以内、特に±５°以内、の許容誤差を意味している。

本方法は、ビーム分離ユニットで二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、二次荷電粒子ビームが第２の電界及び第２の磁界の影響下で偏向されてビーム分離ユニットから第２の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程を更に含む。ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第２の電界及び／又は第２の磁界で定められるのが良く、又は、第２の電界及び／又は第２の磁界に依存するのが良い。ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、ビーム分離ユニットに入る二次荷電粒子ビームの伝搬方向とは異なるのが良い。第２の電界及び第２の磁界が生じているビーム分離ユニットを出る二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第１の電界及び第１の磁界が生じているビーム分離ユニットを出る二次荷電粒子ビームの伝搬方向と異なっている。

二次荷電粒子ビームに対する第２の電界の影響は、二次荷電粒子ビームの静電偏向を含む場合がある。第２の電界によって生じる電気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している二次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、ビーム分離ユニット内の二次荷電粒子ビームの静電偏向が生じる。二次荷電粒子ビームの静電偏向は、第一次近似では、第２の電界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通って伝搬する二次荷電粒子ビームのエネルギーに反比例する。二次荷電粒子ビームの静電偏向は、１つの空間寸法方向における静電偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における静電偏向である場合がある。

二次荷電粒子ビームに対する第２の磁界の影響は、二次荷電粒子ビームの磁気偏向を含む場合がある。第２の磁界によって生じる磁気力は、ビーム分離ユニットを通って伝搬している二次荷電粒子ビームに作用することができ、それにより、二次荷電粒子ビームの磁気偏向が生じる。二次荷電粒子ビームの磁気偏向は、第一次近似では、第２の磁界の強度に比例し、且つ、ビーム分離ユニットを通過する二次荷電粒子ビームのエネルギーの平方根に反比例する。二次荷電粒子ビームの磁気偏向は、１つの空間寸法方向における磁気偏向である場合があり、又は、２つの空間寸法方向における磁気偏向である場合がある。

ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第２の電界及び第２の磁界の影響下で第３の標的軸線と整列されるのが良い。第３の標的軸線は、第２の標的軸線と異なり得る。第３の標的軸線は、ビーム分離ユニットを通り、且つ、第２の光学コンポーネントを通って延びるのが良い。二次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットから第３の標的軸線に沿って第２の光学コンポーネントまで伝搬するのが良い。

第２の光学コンポーネントは、荷電粒子ビーム装置内に固定された位置で配置されるのが良い。ビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置は、固定されているのが良い。第３の標的軸線は、ビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置又は固定相対位置によって定められるのが良い。

当該光軸に垂直な方向において第１の光学コンポーネントからビーム分離ユニットにより定められた光軸までの距離は、当該光軸に垂直な方向において第２の光学コンポーネントから光軸までの距離と同一であるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第２の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームを曲げるビーム曲げ器である。

例えば、図２及び図３に示されている第２の光学コンポーネント２２０は、ビーム曲げ器である。他の実施形態によれば、第２の光学コンポーネントは、二次粒子光学部品又は二次荷電粒子光学部品の一部、例えばレンズ又はアパーチュアである。さらに別の実施形態によれば、第２の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームを検出する検出器であるのが良い。具体的に言えば、第２の光学コンポーネントは、検出器ドームの二次荷電粒子検出器のうちの第２の検出器であるのが良い。

二次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットから第２の光路に沿って第２の光学コンポーネントまで伝搬するのが良い。第２の光路は、第２の標的軸線と一致するのが良く又は部分的に一致するのが良い。第２の光路は、第１の光路とは異なるのが良く又は第１の光路からずれて位置するのが良い。第２の光路は、第１の光路から距離を置いて位置するのが良い。第２の光学コンポーネントは、例えば第２の光学コンポーネントがビーム曲げ器である場合、第２の光路に対してビーム分離ユニットのすぐ下流側に配置されるのが良い。第２の光学コンポーネントは、第２の光路に沿って二次荷電粒子ビームに影響を及ぼす次の光学素子であるのが良い。変形例として、第２の光学コンポーネントは、例えば第２の光学コンポーネントが二次粒子光学部品又は検出器（の一部）である場合、第２の光路に沿ってすぐ下流側に配置されなくても良い。二次荷電粒子ビームが第２の光学コンポーネントに到達する前に、ビーム分離ユニットと第２の光学コンポーネントとの間で、第２の光路上に二次荷電粒子ビームに影響を及ぼす別の光学素子、例えばビーム曲げ器、が設けられ得る。

ビーム分離ユニット及び第１の光学コンポーネントに対する第２の光学コンポーネントの相対位置は、第１の光学コンポーネント、第２の光学コンポーネント及びビーム分離ユニットが三角形のコーナー（角）を形成する、及び／または、同一直線上にはない、というものであり得る。第２の光学コンポーネントは、ビーム分離ユニット、第１の光学コンポーネント、及び、荷電粒子ビーム装置に含まれるビームエミッタ、を通って延びる平面から距離を置いて位置するのが良い。

第１の電界、第２の電界、第１の磁界及び／又は第２の磁界は、双極フィールドであるのが良い。双極フィールドは、１つ又は２つ以上の双極素子により作られても良く、１つ又は２つ以上の四極素子により作られても良く、且つ／或いは、１つ又は２つ以上のｎ次多極素子により作られても良く、この場合、ｎ≧８である。

かくして、本明細書において説明する実施形態は、ビーム分離ユニット内で生じさせる電界及び／又は磁界を調節することによって、ビーム分離ユニット内で二次荷電粒子ビームを偏向させる方向の変化を可能にする。したがって、二次荷電粒子ビームを例えば第１の時点においてこれがビーム分離ユニットから第１の光学コンポーネントまで伝搬し、そして例えば次の時点でビーム分離ユニットから第１の光学コンポーネントから距離を置いたところに位置する第２の光学コンポーネントまで伝搬するよう方向付けることができる。したがって、第１の光学コンポーネント及び第２の光学コンポーネントを荷電粒子ビーム装置内に配置するスペースが利用可能になる。

さらに、ビーム分離ユニット内で生じる電界及び磁界を適切に調節することによって、ビーム分離ユニットを出る一次荷電粒子ビームの伝搬方向を一定に保つことができ、その結果、一次荷電粒子ビームは、二次荷電粒子ビームの偏向方向とは独立して、第１の標的軸線と整列した状態でビーム分離ユニットから伝搬するようになる。第１の標的軸線は、例えば、試料に対する一次荷電粒子ビームの標的傾斜角度に依存して、あらかじめ選択されているのが良い。

図４及び図５は、本明細書において説明する実施形態に従って互いに異なる作動状態にある荷電粒子ビーム装置の平面図である。図４及び図５並びに更に以下に説明する図７及び図８に示されているフィールド２６０，２７０，３６０，３７０は、実際のフィールド構成を表すことは意図していない略図である。

図４及び図５に示されているビーム分離ユニット２３０は、光軸４９０を定めており、この光軸は、指示されているように第１の標的軸線２５０と一致している。光軸４９０は、図面の平面に垂直に延び、従って、光軸４９０は、ドットで表されている。第１の平面４１０は、光軸４９０を含み、第１の光学コンポーネント２１０を通って延びている。第２の平面４２０は、光軸４９０を含み、第２の光学コンポーネント２２０を通って延びている。図４及び図５では、第１の平面４１０は、第１の光学コンポーネント２１０の中心、例えば、第１の光学コンポーネントの対称軸又は対称面を通って延び、第２の平面４２０は、第２の光学コンポーネント２２０の中心、例えば第２の光学コンポーネントの対称軸又は対称面を通って延びている。図４及び図５の平面図では、図面の平面に垂直に延びている第１の平面４１０は、第１の線として表されている。同様に、第２の平面４２０は、図面の平面に垂直に延びており、第２の線として表されている。第２の平面４２０と第１の平面４１０は、互いに交差し、交線は、光軸４９０によって形成されている。第１の平面４１０と第２の平面４２０との間には、方位角４３０が存在している。

図４に示されている二次荷電粒子ビーム１２０は、これが第１の電界２６０及び第１の磁界２７０の影響を受けてビーム分離ユニット２３０から第１の光学コンポーネント２１０まで伝搬するよう、ビーム分離ユニット２３０内で偏向される。図示の例示の実施形態では、第１の電界２６０は、２つの空間成分、即ち、基準としてのｘ方向４５０に対して定められたｘ成分２６１及び基準としてのｙ方向４６０に対して定められたｙ成分２６２、を有する。第１の電界２６０は、ｘ成分２６１とｙ成分２６２との重ね合わせ、より具体的に言えばこれらのベクトル和である。ｘ方向４５０は、ｙ方向４６０に垂直であり、ｘ方向４５０とｙ方向４６０の両方は、光軸４９０に垂直である。第１の磁界２７０は、同様に、２つの空間成分、即ち、ｘ成分２７１及びｙ成分２７２を有する。第１の磁界２７０は、ｘ成分２７１とｙ成分２７２との重ね合わせ、より具体的に言えばベクトル和である。両方ともｘ成分及びｙ成分を有する第１の電界２６０及び第１の磁界２７０は、ｘ方向４５０とｙ方向４６０の両方に関して、一次荷電粒子ビームの伝搬方向及び二次荷電粒子ビームの伝搬方向に影響を及ぼすことができる。第１の電界２６０及び第１の磁界２７０のフィールド構成は、二次荷電粒子ビーム１２０が良好に整列した態様でビーム分離ユニット２３０から第１の光学コンポーネント２１０まで伝搬するよう二次荷電粒子ビーム１２０が偏向される、というものである。具体的に言えば、図示の例示の実施形態では、二次荷電粒子ビーム１２０は、第１の平面４１０内で第１の光学コンポーネント２１０まで伝搬する。それと同時に、第１の電界２６０及び第１の磁界２７０のフィールド構成は、一次荷電粒子ビーム１１０がビーム分離ユニット２３０を出るとき第１の標的軸線２５０に沿って伝搬する、というものである。この場合、一次荷電粒子ビームは、ｘ方向には偏向されず、ｙｚ平面内に位置したままである。

図５に示されている二次荷電粒子ビーム１２０は、これが第２の電界３６０及び第２の磁界３７０の影響を受けてビーム分離ユニット２３０から第２の光学コンポーネント２２０まで伝搬するよう、ビーム分離ユニット２３０内で偏向される。第２の電界３６０は、２つの空間成分、即ち、ｘ成分３６１及びｙ成分３６２を有する。第２の電界３６０は、ｘ成分３６１とｙ成分３６２との重ね合わせ、より具体的に言えばこれらのベクトル和である。第２の磁界３７０は、同様に、２つの空間成分、即ち、ｘ成分３７１及びｙ成分３７２を有する。第２の磁界３７０は、ｘ成分３７１とｙ成分３７２との重ね合わせ、より具体的に言えばこれらのベクトル和である。第２の電界３６０及び第２の磁界３７０のフィールド構成は、二次荷電粒子ビーム１２０が良好に整列した態様でビーム分離ユニット２３０から第２の光学コンポーネント２２０まで伝搬するよう二次荷電粒子ビーム１２０が偏向される、というものである。具体的に言えば、図示の例示の実施形態では、二次荷電粒子ビーム１２０は、第２の平面４２０内で第２の光学コンポーネント２２０まで伝搬する。それと同時に、第２の電界３６０及び第２の磁界３７０のフィールド構成は、一次荷電粒子ビーム１１０がビーム分離ユニット２３０を出るとき依然として第１の標的軸線２５０に沿って伝搬する、というものである。この場合も又、一次荷電粒子ビームは、この実施形態では、ｘ方向には偏向されず、ｙｚ平面内に位置したままである。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、ビーム分離ユニットは、光軸を定め、第１の平面と第２の平面との間には方位角が存在する。当該第１の平面は、光軸を含み、第１の光学コンポーネントを通って延びるのが良く、当該第２の平面は、光軸を含み、第２の光学コンポーネントを通って延びるのが良い。第１の光学コンポーネントは、第２の平面から距離を置いて位置するのが良く、且つ／或いは、第２の光学コンポーネントは、第１の平面から距離を置いて位置するのが良い。第１の平面は、第２の平面とは異なり得る。第１の平面は、第１の光学コンポーネントの中心を通って延びるのが良く、例えば、第１の光学コンポーネントの対称軸又は対称面を含むのが良い。第２の平面は、第２の光学コンポーネントの中心を通って延びるのが良く、例えば、第２の光学コンポーネントの対称軸又は対称面を含むのが良い。方位角は、５°から１４５°までの範囲、より好適には１０°から１００°までの範囲、更により好適には２５°から６０°までの範囲、にあるのが良い。方位角は、例えば、約４５°であるのが良い。方位角は、第１の光学コンポーネントと第２の光学コンポーネントとの間、例えば第１のビーム曲げ器と第２のビーム曲げ器との間、及び更に次の二次荷電粒子光学部品とそれぞれの検出器との間、に十分な距離をもたらすことができる。

本明細書において説明する実施形態は、かくして、二次荷電粒子ビームが互いに異なる平面内においてビーム分離ユニットから遠ざかるように伝搬することができる、という荷電粒子ビーム装置を提供する。一次荷電粒子ビーム及び二次荷電粒子ビームが単一平面内で伝搬するよう束縛されているシステムと比較して、本明細書において説明する実施形態は、かくして、荷電粒子ビーム装置内に二次荷電粒子光学部品及び／又は検出器を配置する上で追加のスペースを提供する。事実、試料又は対物レンズの上方に位置する３次元領域が、かくして、多数の二次荷電粒子光学部品及び／又は検出器を配置するのに利用可能となり、検出器は検出器ドームを形成するよう配置され得る。

第１の電界は、２つの調節可能な自由度、特に２つの調節可能な空間成分、を有するのが良い。第１の電界は、第１の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図４に示されているｘ方向４５０に対して定められたｘ成分２６１、を有するのが良い。第１の基準方向は、ビーム分離ユニットにより定められた光軸に垂直であるのが良い。第１の電界は、第２の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図４に示されているｙ方向４６０に対して定められたｙ成分２６２、を有するのが良い。第２の基準方向は、ビーム分離ユニットにより定められた光軸及び／又は第１の基準方向に垂直であるのが良い。

第１の磁界は、２つの調節可能な自由度、特に２つの調節可能な空間成分、を有するのが良い。第１の磁界は、第３の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図４に示されているｘ方向４５０に対して定められたｘ成分２７１、を有するのが良い。第３の基準方向は、第１の基準方向と同一であるのが良い。例えば図４及び図５に示された実施形態では、第３の基準方向と第１の基準方向の両方が、ｘ方向４５０と一致しているのが良い。第３の基準方向は、ビーム分離ユニットにより定められた光軸に垂直であるのが良い。第１の磁界は、第４の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図４に示されているｙ方向４６０に対して定められたｙ成分２７２、を有するのが良い。第４の基準方向は、第２の基準方向と同一であるのが良い。例えば図４及び図５に示された実施形態では、第４の基準方向と第２の基準方向の両方が、ｙ方向４６０と一致しているのが良い。第４の基準方向は、ビーム分離ユニットにより定められた光軸及び／又は第３の基準方向に垂直であるのが良い。

第２の電界は、２つの調節可能な自由度、特に２つの調節可能な空間成分、を有するのが良い。第２の電界は、第１の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図５に示されているｘ方向４５０に対して定められたｘ成分３６１、を有するのが良い。第２の電界は、第２の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図５に示されたｙ方向４６０に対して定められたｙ成分３６２、を有するのが良い。

第２の磁界は、２つの調節可能な自由度、特に２つの調節可能な空間成分、を有するのが良い。第２の磁界は、第３の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図５に示されているｘ方向４５０に対して定められたｘ成分３７１、を有するのが良い。第２の磁界は、第４の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分、例えば図５に示されたｙ方向４６０に対して定められたｙ成分３７２、を有するのが良い。

第１の電界、第２の電界、第１の磁界、第２の磁界、並びに以下に説明する実施形態による第３の電界及び第３の磁界は、２次元ウィーンフィルタ型のビーム分離ユニットによって生じさせることができる。２次元ウィーンフィルタ型のビーム分離ユニットは、当該ビーム分離ユニットにより定められた光軸に垂直な平面内で任意の向きを有することができる電界及び磁界を発生させるよう構成されており、この場合、電界と磁界とは互いに垂直であるのが良い。所与の座標系、例えば図４及び図５に示されたｘ軸４５０及びｙ軸４６０を含む座標系に対し、２次元ウィーンフィルタ型のビーム分離ユニットによって生じた第１の電界、第２の電界、第１の磁界、第２の磁界、第３の電界、及び第３の磁界は、２つの空間成分、即ち、ｙ方向における空間成分及びｘ方向における空間成分を有する。ウィーンフィルタ型のビーム分離ユニットの実施例について、図１２及び図１３を参照して説明する。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第１の光学コンポーネントは、試料平面に垂直な方向において第１の距離だけ試料平面から距離を置いて位置し、第２の光学コンポーネントは、試料平面に垂直な方向において第２の距離だけ試料平面から距離を置いて位置している。第２の距離は、第１の距離とは異なり得る。

図６は、荷電粒子ビーム装置の一実施形態の側面図であり、この場合、第１の光学コンポーネント２１０は、試料平面６００に垂直な方向において第１の距離６１０だけ試料平面６００から距離を置いたところに位置し、第２の光学コンポーネント２２０は、試料平面に垂直な方向において第２の距離６２０だけ試料平面から距離を置いたところに位置している。試料平面は、試料１６０を通って延び又は少なくとも試料１６０に平行である。試料平面は、試料ホルダ（図示せず）によって定められるのが良く、試料ホルダは、例えば当該試料ホルダの上面によって試料１６０を保持する。図６に示されている試料平面６００は、光軸４９０に垂直である。第１の距離６１０は、第２の距離６２０とは異なっている。したがって、第１の光学コンポーネント２１０は、第２の光学コンポーネント２２０と比べて、試料１６０の上方の異なる高さ位置のところ、特にはより高い高さ位置のところ、に配置されている。換言すると、ビーム分離ユニット２３０の中心のところの光軸４９０上の点Ｏを極（球面）座標系の原点とみなすと、光軸４９０と点Ｏを第１の光学コンポーネント２１０に結ぶ線とのなす極角６１１は、光軸４９０と点Ｏを第２の光学コンポーネント２２０に結ぶ線とのなす極角６２１とは、異なっている。この極座標系における第１の光学コンポーネント２１０及び第２の光学コンポーネント２２０の方位角は、図６の側面図では見ることができない。当該方位角は、同一であっても良く（第１の光学コンポーネント２１０と第２の光学コンポーネント２２０は、一平面内にある）、或いは、例えば方位角４３０として示されているゼロよりも大きい相対的方位角が第１の光学コンポーネント２１０と第２の光学コンポーネント２２０との間に存在する図４及び図５に示されている実施形態のように、異なっていても良い。

幾つかの実施形態では、試料平面は、試料を通って延びるのが良く、且つ／或いは、ビーム分離ユニットによって定められた光軸に垂直であるのが良い。試料平面は、試料の表面、特に荷電粒子ビーム装置によって検査されると共に／或いは構造観察される（structured）表面、に平行であるのが良い。試料平面は、試料支持体によって、特に試料を支持している試料支持体の表面例えばその上面によって、定められるのが良い。試料平面は、試料を荷電粒子ビーム装置中に運び込むと共に／或いはこれから運び出す平面と一致するのが良く、又は、これと平行であるのが良い。第１の光学コンポーネントは、第２の光学コンポーネントと、試料平面の同一の側に配置されるのが良い。試料平面に垂直な方向は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸に平行であるのが良い。第１の距離は、鉛直距離であるのが良く、且つ／或いは、第２の距離は、鉛直距離であるのが良い。第１の距離は、試料又は試料平面の上方の第１の高さであるのが良い。第２の距離は、試料又は試料平面の上方の第２の高さであるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第１の電界は、ビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置に依存して、第１の距離に依存して、及び／または、第１の平面とビーム分離ユニットによって定められた光軸を含むゼロ平面とがなす方位角に依存して、発生させることができる。ゼロ平面は、座標系を固定するために任意に選択される。図４を参照すると、ゼロ平面は、例えば、ゼロ平面４４０を意味している。図示のように、ゼロ平面４４０は、光軸４９０を含み、一次荷電粒子ビーム１１０は、ビーム分離ユニット２３０に入ると、ゼロ平面４４０内を伝搬する。図４に示されている実施形態では、第１の平面４１０とゼロ平面４４０とがなす方位角は、例えば、角度４４１であり得る。

第１の電界の大きさ及び／又は第１の電界が発生される方向は、ビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置、第１の距離、及び／又は、第１の平面とゼロ平面とがなす方位角、に依存するのが良く、又は、これらによって定められるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第１の磁界は、ビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置に依存して、第１の距離に依存して、及び／または、第１の平面とゼロ平面とがなす方位角に依存して、発生させることができる。第１の磁界の大きさ及び／又は第１の磁界が発生される方向は、ビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置、第１の距離、及び／又は、第１の平面とゼロ平面とがなす方位角、に依存するのが良く、又は、これらによって定められるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第２の電界は、ビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置に依存して、第２の距離に依存して、及び／または、第２の平面とゼロ平面とがなす方位角に依存して、発生させることができる。図５に示されている実施形態では、第２の平面４２０とゼロ平面４４０とがなす方位角は、例えば、角度４４２であり得る。

第２の電界の大きさ及び／又は第２の電界が発生される方向は、ビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置、第２の距離、及び／又は、第２の平面とゼロ平面とのなす方位角、に依存するのが良く、又は、これらによって定められるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第２の磁界は、ビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置に依存して、第２の距離に依存して、及び／または、第２の平面とゼロ平面とがなす方位角に依存して、発生させることができる。第２の磁界の大きさ及び／又は第２の磁界が発生される方向は、ビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置、第２の距離、及び／又は、第２の平面とゼロ平面とがなす方位角、に依存するのが良く、又は、これらによって定められるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置は、二次荷電粒子検出器を含む検出器ドームを有する。二次荷電粒子検出器は、二次荷電粒子ビームを検出するようになっている。二次荷電粒子ビームが、ビーム分離ユニットのフィールド構成に応じて、異なる伝搬方向で当該ビーム分離ユニットを出ると、当該二次荷電粒子ビームは、異なる時点で異なる二次荷電粒子検出器に差し向けられてこれら検出器で検出され得る。検出器ドームに含まれる二次荷電粒子検出器は、複数の二次荷電粒子検出器、例えば２〜２０個の二次荷電粒子検出器、例えば２個、３個、４個、６個、８個、１２個又は１６個の二次荷電粒子検出器、であるのが良い。二次荷電粒子検出器は、第１の検出器及び第２の検出器を含む。第２の検出器は、第１の検出器から距離を置いて位置している。第１の検出器は、光軸から第２の検出器と同一の距離のところに配置されても良いし、或いは、異なる距離のところに配置されても良い。検出器ドームに属する別の検出器は、それぞれの他の検出器から距離を置いて位置し、光軸に対して同一の距離のところに、或いは、互いに異なる距離のところに配置され得る。

図７及び図８は、荷電粒子ビーム装置の一実施形態の平面図である。荷電粒子ビーム装置２００は、検出器ドーム７００を有する。検出器ドーム７００は、第１の検出器７１０及び第２の検出器７２０を含む。図示の例示の実施形態では、第１の平面４１０は、光軸４９０を含み、第１の検出器７１０を通って延びると共に第１の光学コンポーネント２１０を通って延びている。第２の平面４２０は、光軸４９０を含み、第２の検出器７２０を通って延びると共に第２の光学コンポーネント２２０を通って延びている。検出器ドーム７００は、別の検出器を含むことができる。例えば、検出器ドーム７００は、破線で示されている第３の検出器７４０を含むことができる。光軸４９０を含む第３の平面７３５が、第３の検出器７４０を通ると共に第３の光学コンポーネント７３０を通って延びている。第３の平面７３５は、第１の平面４１０に対してゼロよりも大きな方位角（相対方位角）をなし、且つ、第２の平面４２０に対してゼロよりも大きい方位角（相対方位角）をなしている。

図７に示されているように、二次荷電粒子ビーム１２０は、第１の電界２６０及び第１の磁界２７０の影響を受けてビーム分離ユニット２３０内で偏向される。偏向された二次荷電粒子ビーム１２０は、ビーム分離ユニット２３０から第１の光学コンポーネント２１０を経て第１の検出器７１０まで伝搬し、この場合、二次荷電粒子ビーム１２０は、第１の平面４１０内で伝搬する。二次荷電粒子ビーム１２０は、検出器ドーム７００の検出側７０５のところで第１の検出器７１０によって検出される。

図８に示されているように、二次荷電粒子ビーム１２０は、第２の電界３６０及び第２の磁界３７０の影響を受けてビーム分離ユニット２３０内で偏向される。偏向された二次荷電粒子ビーム１２０は、ビーム分離ユニット２３０から第２の光学コンポーネント２２０を経て第２の検出器７２０まで伝搬し、この場合、二次荷電粒子ビーム１２０は、第２の平面４２０内で伝搬する。二次荷電粒子ビーム１２０は、検出器ドーム７００の検出側７０５のところで第２の検出器７２０によって検出される。

ビーム分離ユニット２３０は、第３の電界及び第３の磁界を発生させることができると共に、二次荷電粒子ビーム１２０を偏向させることができ、その結果、二次荷電粒子ビーム１２０は、第３の光学コンポーネント７３０を経て第３の検出器７４０まで伝搬し、この場合、二次荷電粒子ビーム１２０は、第３の平面７３５内で伝搬する。ビーム分離ユニット内の電界及び磁界のフィールド構成は、二次荷電粒子ビーム１２０がそれぞれの光学コンポーネント及び／又は検出器に向かって偏向されるときに一次荷電粒子ビームの経路が影響を受けない、というように形成され得る。かくして、図７及び図８に示されている検出器ドーム７００は、異なる方向、特に異なる方位角方向、にビーム分離ユニット２３０から遠ざかるように伝搬する二次荷電粒子ビーム１２０を検出することを可能にする。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、本方法は、二次荷電粒子ビームを第１の光学コンポーネントから第１の検出器まで誘導する工程と、当該二次荷電粒子ビームを当該第１の検出器で検出する工程と、を更に含む。第１の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームの第１の光路に関して、ビーム分離ユニットの下流側で且つ第１の検出器の上流側に配置され得る。二次荷電粒子ビームは、直線に沿って第１の光学コンポーネントから第１の検出器まで伝搬することができるが、レンズ又はアパーチュアによって整形されても良い。第１の平面は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸を含むのが良く、第１の光学コンポーネントを通って延びるのが良く、且つ／或いは、第１の検出器を通って延びるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、本方法は、二次荷電粒子ビームを第２の光学コンポーネントから第２の検出器まで誘導する工程と、当該二次荷電粒子ビームを当該第２の検出器で検出する工程と、を更に含む。第２の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームの第２の光路に関して、ビーム分離ユニットの下流側で且つ第２の検出器の上流側に配置され得る。二次荷電粒子ビームは、直線に沿って第２の光学コンポーネントから第２の検出器まで伝搬することができるが、レンズ又はアパーチュアによって整形されても良い。第２の平面は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸を含むのが良く、第２の光学コンポーネントを通って延びるのが良く、且つ／或いは、第２の検出器を通って延びるのが良い。

検出器ドームの二次荷電粒子検出器は、二次荷電粒子検出器のアレイ、特に二次荷電粒子検出器の２次元アレイ、であるのが良い。二次荷電粒子検出器のアレイは、曲面上、特に球面上、に配置されるのが良い。複数の二次荷電粒子検出器は、ビーム分離ユニットから実質的に等距離を置いたところに配置されるのが良い。第１の検出器及び第２の検出器は、ビーム分離ユニットから実質的に等距離のところに配置されるのが良い。したがって、ビーム分離ユニットから第１の検出器までの二次荷電粒子ビームの伝搬距離は、ビーム分離ユニットから第２の検出器までの二次荷電粒子ビームの伝搬距離と、実質的に同一であるのが良い。ここで、「実質的に等距離のところ」又は「実質的に同一の距離」という表現は、比較される２つの距離の比が０．９５から１．０５までの範囲にあることを意味している。

第１の検出器、第２の検出器及び／又は検出器ドームの二次荷電粒子検出器は、荷電粒子ビーム装置に含まれるビームエミッタから距離を置いたところに位置するのが良い。第１の検出器、第２の検出器及び／又は検出器ドームは、荷電粒子ビーム装置に含まれる対物レンズの上方に配置されるのが良い。第１の検出器、第２の検出器及び／又は検出器ドームは、対物レンズの試料側の反対側に配置されるのが良い。第１の検出器、第２の検出器及び／又は検出器ドームは、ビーム分離ユニットの上方に、即ち、試料平面が存在する側とは反対のビーム分離ユニットの側に配置されるのが良い。

荷電粒子ビーム装置内における検出器ドームの空間配置状態は、固定されるのが良い。第１の検出器、第２の検出器及び／又は検出器ドームの二次荷電粒子検出器の空間配置状態は、固定されるのが良い。第１の検出器は、第２の検出器から離隔されるのが良い。

第１の検出器と第２の検出器とは、独立した検出器であるのが良い。第１の検出器は、二次荷電粒子ビームの第１の特性を検出するようになっているのが良い。第２の検出器は、二次荷電粒子ビームの第２の特性を検出するようになっているのが良い。この場合、第２の特性は、第１の特性とは異なる。更に別の検出器が、更に別の異なる特性を検出するようになっているのが良い。換言すると、第１の検出器、第２の検出器及び任意の別の検出器は、設けられている場合、互いに異なる形式の検出器であるのが良く、且つ／或いは、互いに異なる目的に用いられるのが良い。第１の検出器、第２の検出器及び検出器ドームに属する任意の別の検出器は、シンチレータ型検出器、ピンダイオード利用型検出器、アレイ検出器集成体、エネルギー分析のための検出器集成体、減速電界型分析装置、又はエネルギー分散型分析装置、を含み又はこれらから成る群から選択された形式のものであるのが良い。第１の検出器、第２の検出器及び検出器ドームの任意の別の検出器は、各々、小プローブ電流用の専用二次電子検出器、大プローブ電流用の専用二次電子検出器、後方散乱電子検出器及びエネルギーフィルタ型検出器、のうちの１つとして構成されるのが良い。例えば、第１の検出器は、二次電子の小プローブ電流検出専用のシンチレータ型検出器であるのが良く、第２の検出器は、二次電子の大プローブ電流を検出するピンダイオード利用型検出器であるのが良い。別の一例として、第３の検出器は、エネルギー分析、ＳＥ分析、ＢＳＥ分析又はオージェ電子分析専用の減速電界型分析装置であるのが良く、この場合、ＢＳＥエネルギー分析は、例えば、材料特性決定のために使用できる。

かくして、本明細書において説明する実施形態により、多数の二次荷電粒子検出器の組立体を荷電粒子ビーム装置に含めることができる。多数の検出器を設けることにより、二次荷電粒子ビームの多数の互いに異なる特性を検出することができるという利点をもたらす。高性能ツール、特にウェハ及び／又はマスク検査、欠陥調査又は計測学（メトロロジー）用に設計されたツールでは、多数の検出器、例えば小プローブ電流用の専用ＳＥ‐検出器としてのシンチレータ型検出器、大プローブ電流用のピンダイオード利用型検出器並びにＢＳＥ‐検出器及びエネルギーフィルタ型検出器、が特に有利である。

図９は、荷電粒子ビーム装置の一実施形態の平面図である。荷電粒子ビーム装置２００は、ビームエミッタ１０１、ビーム分離ユニット２３０及び二次荷電粒子検出器を含む検出器ドーム７００を有し、二次荷電粒子検出器は、第１の検出器７１０及び第２の検出器７２０を含む。第１の検出器７１０は、第１の光路９１０に関して、ビーム分離ユニット２３０の下流側に配置されている。第１の光路９１０は、例えば本明細書において説明する実施形態に従って第１の電界及び第１の磁界がビーム分離ユニット２３０内に発生される場合、二次荷電粒子ビームの伝搬経路であるのが良い。第２の光路９２０は、例えば本明細書において説明する実施形態に従って第２の電界及び第２の磁界がビーム分離ユニット２３０内に発生される場合、二次荷電粒子ビームの伝搬経路であるのが良い。図９に示されている例示の実施形態では、第１の光路９１０は、第１の平面４１０内に含まれ、第２の光路９２０は、第２の平面４２０内に含まれ、第１の平面４１０と第２の平面４２０との間には方位角４３０が存在する。したがって、第１の光路９１０は、第２の光路９２０から離れて位置している。

図１０は、別の実施形態としての荷電粒子ビーム装置を示している。第１の基準軸１０１０が、ビーム分離ユニット２３０を通ると共に第１の検出器７１０を通って延びている。第１の基準軸１０１０は、第１の平面４１０に含まれている。光軸４９０と第１の基準軸１０１０との間には、第１の極角１０１１が存在する。図１０は、ビーム分離ユニット２３０を通ると共に第２の検出器７２０を通って延びる第２の基準軸１０２０を更に示している。第２の基準軸１０２０は、第２の平面４２０に含まれている。光軸４９０と第２の基準軸１０２０との間には、第２の極角１０２１が存在する。図１０に示されている実施形態では、第２の極角１０２１は、第１の極角１０１１と同一である。かくして第１の検出器７１０と第２の検出器７２０は、光軸４９０に対して等しい極角をなしてビーム分離ユニット２３０に関して対称に配置されている。変形例として、第１の極角と第２の極角は、互いに異なっていても良い。

検出器ドーム７００は、第１の検出器７１０及び第２の検出器７２０に加えて第３の検出器７４０を含むのが良い。第３の基準軸１０６０が、ビーム分離ユニット２３０を通ると共に第３の検出器７４０を通って延びている。第３の基準軸１０６０は、第２の平面４２０と一致した第３の平面内に含まれている。光軸４９０と第３の基準軸１０６０との間には、第３の極角１０６１が存在する。第３の極角１０６１は、第２の極角１０２１とは異なっている。同様に、第４の検出器（図示せず）が第１の平面内に配置されても良く、第４の検出器を通ると共にビーム分離ユニットを通る基準軸は、光軸４９０に対して第４の極角をなし、第４の極角は、第１の極角１０１１とは異なっている。

図１０に示されている例示の実施形態では、第１の光路９１０は、ビーム分離ユニット２３０と第１の検出器７１０との間に位置する第１の基準軸１０１０のセグメントと一致した直線であるのが良い。したがって、通常の作動条件下においては、ビーム分離ユニット２３０から第１の検出器７１０まで伝搬する二次荷電粒子ビームは、第１の基準軸１０１０に沿って伝搬する。変形例として、特に第１の検出器７１０とビーム分離ユニット２３０との間に別の光学コンポーネント、例えばビーム曲げ器及び／又は二次荷電粒子光学部品、が存在する場合、第１の光路は、少なくとも部分的に湾曲するのが良く、第１の基準軸１０１０と一致しない。同様に、図１０に示されている第２の光路９２０は、ビーム分離ユニット２３０と第２の検出器７２０との間に位置する第２の基準軸１０２０のセグメントと一致した直線であるのが良い。したがって、通常の作動条件下においては、ビーム分離ユニット２３０から第２の検出器７２０まで伝搬する二次荷電粒子ビームは、第２の基準軸１０２０に沿って伝搬する。変形例として、特に第２の検出器７２０とビーム分離ユニット２３０との間に別の光学コンポーネント、例えばビーム曲げ器及び／又は二次荷電粒子光学部品、が存在する場合、第２の光路は、少なくとも部分的に湾曲するのが良く、第１の基準軸１０１０と一致しない。同様の特性が、第３、第４又は任意の別の検出器に当てはまると言える。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、ビーム分離ユニットにより定められる光軸と第１の基準軸との間に、第１の極角が存在し、第１の基準軸は、第１の平面内に含まれた状態で、ビーム分離ユニットを通ると共に第１の検出器を通って延びている。第１の極角は、０°から４５°までの範囲、好ましくは０°から３０°までの範囲、より好ましくは０°から２０°までの範囲、にあるのが良い。実施形態によれば、光軸と第２の基準軸との間に、第２の極角が存在し、第２の基準軸は、第２の平面内に含まれた状態で、ビーム分離ユニットを通ると共に第２の検出器を通って延びている。第２の極角は、０°から４５°までの範囲、好ましくは０°から３０°までの範囲、より好ましくは０°から２０°までの範囲、にあるのが良い。

第２の極角は、第１の極角と同一であるのが良い。特に、第１の極角の大きさは、第２の極角の大きさに等しいのが良い。変形例として、第２の極角は、第１の極角とは異なっていても良い。第１の極角と第２の極角との差は、０°から４５°までの範囲、好ましくは０°から３０°までの範囲、より好ましくは０°から２０°までの範囲、にあるのが良い。

図１１は、実施形態による２次元ウィーンフィルタ型のビーム分離ユニットの例示の実施形態の側面図である。図１１に示されているビーム分離ユニット２３０は、第１のＥ×Ｂ集成体１１１０及び第２のＥ×Ｂ集成体１１２０を含む。第１のＥ×Ｂ集成体１１１０及び第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、各々、１次元ウィーンフィルタ型のものであり、互いに垂直の電界と磁界を作る。第１のＥ×Ｂ集成体１１１０と第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、同一又は類似の構成のものであるが、互いに対して異なる向きに設定され、即ち、９０°の角度をなして差し向けられている。第１のＥ×Ｂ集成体１１１０及び第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、光軸４９０に沿う同一の位置に配置されている。第１のＥ×Ｂ集成体１１１０及び第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、同一の空間領域内にこれらのそれぞれの電界及び磁界成分を作る。鉛直に差し向けられた光軸４９０は、ビーム分離ユニット２３０の対称軸であるのが良く、具体的に言えば、９０°の回転対称軸である。

図１１に示されているビーム分離ユニット２３０は、電界及び磁界を発生させるようになっている。ビーム分離ユニット２３０により生じる電界は、第１のＥ×Ｂ集成体１１１０により生じる電界成分と第２のＥ×Ｂ集成体１１２０により生じる電界成分との重ね合わせである。ビーム分離ユニット２３０により生じる磁界は、第１のＥ×Ｂ集成体１１１０により生じる磁界成分と第２のＥ×Ｂ集成体１１２０により生じる磁界成分との重ね合わせである。

変形例として、第１のＥ×Ｂ集成体１１１０及び第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、光軸に沿って順次配置されても良い。例えば、第１のＥ×Ｂ集成体１１１０は、第２のＥ×Ｂ集成体１１２０の上方に配置されるのが良い。さらに別の変形実施形態では、各々が２つの空間成分を有する第１の電界及び第１の磁界が、光軸４９０に沿って異なる位置で発生されても良く、或いは、第１の電界及び第１の磁界の個々の成分の各々が光軸４９０に沿って異なる位置で発生されても良く、即ち、第１の電界成分、当該第１の電界成分に垂直な第２の電界成分、第１の磁界成分、及び、当該第１の磁界成分に垂直な第２の磁界成分が光軸４９０に沿う異なる位置で発生されても良い。

図１２は、一例としての第１のＥ×Ｂ集成体１１１０の平面図である。第１のＥ×Ｂ集成体１１１０は、光軸４９０の互いに反対側で互いに平行に配置された２枚の電極プレート１２１１，１２１２を含む第１の静電ビーム分離部分１２１０を含む。電極プレート１２１１，１２１２は、図面の平面に垂直に配置されている。電極プレート１２１１，１２１２は、ｙ方向４６０に沿って第１の電界成分を発生させるようになっている。第１のＥ×Ｂ集成体１１１０は、第１の磁気ビーム分離部分１２２０を更に含む。第１の磁気ビーム分離部分１２２０は、互いに平行に配置されたコイル１２２１，１２２３の形態をした電磁石を含む。コイル１２２１，１２２３は、図面の平面に垂直に配置されている。コイル１２２１，１２２３は、ｘ方向４５０に沿って第１の磁界成分を発生させるようになっている。荷電粒子ビーム、例えば一次荷電粒子ビーム又は二次荷電粒子ビームが光軸４９０に沿って第１のＥ×Ｂ集成体１１１０に入った場合、当該荷電粒子ビームは、第１のＥ×Ｂ集成体１１１０により生じた第１の電界成分及び第１の磁界成分の影響を受ける。したがって、電磁力がｙ方向に沿って荷電粒子ビームに作用し、この場合、電磁力は、例えば、第１の電界成分により生じる第１の電気力１２６０及び第１の磁界成分により生じる第１の磁気力１２７０を含むのが良い。第１の電気力１２６０及び第１の磁気力１２７０は、荷電粒子ビームの電荷及び伝搬方向に応じて、図１２に示されているように互いに逆の向きを有しても良く、或いは、同一の向きを有しても良い。第１のＥ×Ｂ集成体１１１０により生じる第１の電界成分及び第１の磁界成分を適切に調節することによって、ｙ方向に沿う電磁力を調節することができる。

図１３は、一例としての第２のＥ×Ｂ集成体１１２０の平面図である。第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、２枚の電極プレート１３１１，１３１２を含む第２の静電ビーム分離部分１３１０を含む。電極プレート１３１１，１３１２は、ｘ方向４５０に沿って第２の電界成分を発生させるようになっている。第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、コイルの形態をした電磁石１３２１，１３２３を有する第２の磁気ビーム分離部分１３２０を更に含む。電磁石１３２１，１３２３は、ｙ方向４６０に沿って第２の磁界成分を発生させるようになっている。荷電粒子ビーム、例えば一次荷電粒子ビーム又は二次荷電粒子ビームが光軸４９０に沿って第２のＥ×Ｂ集成体１１２０に入った場合、当該荷電粒子ビームは、第２のＥ×Ｂ集成体１１２０により生じた第２の電界成分及び第２の磁界成分の影響を受ける。したがって、電磁力がｘ方向に沿って荷電粒子ビームに作用し、この場合、電磁力は、第２の電界成分により生じる第２の電気力１３６０及び第２の磁界成分により生じる第２の磁気力１３７０を含むのが良い。第２の電気力１３６０及び第２の磁気力１３７０は、荷電粒子ビームの電荷及び伝搬方向に応じて、図１３に示されているように互いに逆の向きを有しても良く、或いは、同一の向きを有しても良い。第２のＥ×Ｂ集成体１１２０により生じる第２の電界成分及び第２の磁界成分を適切に調節することによって、ｘ方向に沿う電磁力を調節することができる。

ビーム分離ユニット２３０に生じる電界は、ｙ方向４６０に沿う第１のＥ×Ｂ集成体１１１０により生じる第１の電界成分と、ｘ方向４５０に沿う第２のＥ×Ｂ集成体１１２０により生じる第２の電界成分と、の重ね合わせである。ビーム分離ユニット２３０に生じる磁界は、ｘ方向４５０に沿う第１のＥ×Ｂ集成体１１１０により生じる第１の磁界成分と、ｙ方向４６０に沿う第２のＥ×Ｂ集成体１１２０により生じる第２の磁界成分と、の重ね合わせである。かくして第１のＥ×Ｂ集成体１１１０及び第２のＥ×Ｂ集成体１１２０は、ビーム分離ユニット２３０により生じる電界の２つの空間成分の調節及びビーム分離ユニット２３０により生じる磁界の２つの空間成分の調節を可能にする。一次荷電粒子ビームが一方向においてビーム分離ユニット２３０を通って伝搬すると共に二次荷電粒子ビームが逆方向にビーム分離ユニット２３０を通って伝搬した場合、ビーム分離ユニット２３０は、ｘ方向４５０において荷電粒子ビームに作用する電磁力及びｙ方向４６０において荷電粒子ビームに作用する電磁力の調節を可能にする。これら電界及び磁界並びに結果として生じる力を調節するのに足るほどの十分な自由度が存在し、その結果、一次荷電粒子ビームの特定の経路を維持することができ、他方、二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離することができ、二次荷電粒子ビームは異なる二次荷電粒子ビーム経路に沿って、例えば荷電粒子ビーム装置の光学コンポーネント及び／又は検出器ドームの検出器に向かって伝搬することができる。二次荷電粒子ビーム経路は、ｘｙ平面中への投影像で見て任意の方向を辿るようになることができる。換言すると、二次荷電粒子ビームは、ｘｙ平面中への投影像で見て、３６０°旋回させることができる。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、ビーム分離ユニットは、２次元ウィーンフィルタ型のものである。ビーム分離ユニットは、電界、特に調節可能な電界、を発生させると共に／或いは磁界、特に調節可能な磁界、を発生させるようになっているのが良い。ビーム分離ユニットは、本明細書において説明する実施形態に従って、第１の電界、第１の磁界、第２の電界、第２の磁界、第３の電界及び第３の磁界を発生させるようになっているのが良い。第１の電界、第２の電界及び第３の電界の各々は、それぞれの基準方向に対して定められた２つの空間成分、例えばｘ成分及びｙ成分を有するのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、ビーム分離ユニットは、当該ビーム分離ユニットによって生じた電界の第１の空間成分を調節するための第１の静電ビーム分離部分を含むのが良い。第１の静電ビーム分離部分は、第１の電界の第１の空間成分、例えば図４に示されている第１の電界２６０のｘ成分２６１、を調節すると共に／或いは第２の電界の第１の空間成分、例えば図５に示されている第２の電界３６０のｘ成分３６１、を調節するようになっているのが良い。第１の静電ビーム分離部分は、電界を発生させる電極、例えば１対の電極、を含むのが良い。電極は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸に平行な方向に配置された電極プレートを有するのが良い。光軸は、電極の間を延びるのが良い。光軸は、第１の静電ビーム分離部分の対称軸であるのが良い。第１の静電ビーム分離部分は、静電双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第１の静電ビーム分離部分は、静電双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。

ビーム分離ユニットは、当該ビーム分離ユニットによって生じた電界の第２の空間成分を調節するための第２の静電ビーム分離部分を更に含むのが良い。第２の静電ビーム分離部分は、第１の電界の第２の空間成分、例えば図４に示されている第１の電界２６０のｙ成分２６２、を調節すると共に／或いは第２の電界の第２の空間成分、例えば図５に示されている第２の電界３６０のｙ成分３６２、を調節するようになっているのが良い。第２の静電ビーム分離部分は、電界を発生させる電極、例えば１対の電極を含むのが良い。電極は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸に平行な方向に配置された電極プレートを有するのが良い。光軸は、電極相互間を延びるのが良い。光軸は、第２の静電ビーム分離部分の対称軸であるのが良い。第２の静電ビーム分離部分は、静電双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第２の静電ビーム分離部分は、静電双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。

ビーム分離ユニットは、当該ビーム分離ユニットによって生じた磁界の第１の空間成分を調節するための第１の磁気ビーム分離部分を更に含むのが良い。第１の磁気ビーム分離部分は、第１の磁界の第１の空間成分、例えば図４に示されている第１の磁界２７０のｘ成分２７１、を調節すると共に／或いは第２の磁界の第１の空間成分、例えば図５に示されている第２の磁界３７０のｘ成分３７１、を調節するようになっているのが良い。第１の磁気ビーム分離部分は、電磁石を含むのが良い。この電磁石は、磁界を発生させるために電流を通すことができる１つ又は２つ以上のコイルを含むのが良い。第１の磁気ビーム分離部分は、磁気双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第１の磁気ビーム分離部分は、磁気双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。光軸は、第１の磁気ビーム分離部分の対称軸であるのが良い。

ビーム分離ユニットは、当該ビーム分離ユニットによって生じた磁界の第２の空間成分を調節するための第２の磁気ビーム分離部分を更に含むのが良い。第２の磁気ビーム分離部分は、第１の磁界の第２の空間成分、例えば図４に示されている第１の磁界２７０のｙ成分２７２、を調節すると共に／或いは第２の磁界の第２の空間成分、例えば図５に示されている第２の磁界３７０のｙ成分３７２、を調節するようになっているのが良い。第２の磁気ビーム分離部分は、電磁石を含むのが良い。この電磁石は、磁界を発生させるために電流を通すことができる１つ又は２つ以上のコイルを含むのが良い。第２の磁気ビーム分離部分は、磁気双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第２の磁気ビーム分離部分は、磁気双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。光軸は、第２の磁気ビーム分離部分の対称軸であるのが良い。

ビーム分離ユニットは、第１のＥ×Ｂ集成体を含むのが良く、第１のＥ×Ｂ集成体は、第１の磁気ビーム分離部分及び第１の静電ビーム分離部分を含むのが良い。ビーム分離ユニットは、第２のＥ×Ｂ集成体を含むのが良く、第２のＥ×Ｂ集成体は、第２の磁気ビーム分離部分及び第２の静電ビーム分離部分を含むのが良い。第１のＥ×Ｂ集成体及び／又は第２のＥ×Ｂ集成体は、１次元ウィーンフィルタ型のものであるのが良い。ビーム分離ユニットによって定められた光軸は、第１のＥ×Ｂ集成体により定められた光軸と一致するのが良く、且つ／或いは、第２のＥ×Ｂ集成体より定められた光軸と一致するのが良い。ビーム分離ユニットによって定められた光軸は、第１のＥ×Ｂ集成体の対称軸であるのが良く、且つ／或いは、第２のＥ×Ｂ集成体の対称軸であるのが良い。第１のＥ×Ｂ集成体及び第２のＥ×Ｂ集成体は、光軸に沿う同一の位置に配置されるのが良い。変形例として、第１のＥ×Ｂ集成体及び第２のＥ×Ｂ集成体は、光軸に沿って順次配置されても良い。光軸は、試料の平面に対して鉛直に延びるのが良く、この場合、第１のＥ×Ｂ集成体及び第２のＥ×Ｂ集成体は、光軸に沿って配置されるのが良い。この場合、第１のＥ×Ｂ集成体は、第２のＥ×Ｂ集成体の上方に、第２のＥ×Ｂ集成体の下方に、又は、同一の場所に、配置され得る。第１のＥ×Ｂ集成体は、第２のＥ×Ｂ集成体の近くに配置されても良く、この場合特に、これら２つの集成体間に荷電粒子ビーム装置の他のコンポーネントは存在しない。

光軸を含むと共に第１の静電ビーム分離部分を通って延び、特に第１の静電ビーム分離部分に含まれている電極を通って延びる平面が、光軸を含むと共に第２の静電ビーム分離部分を通って延び、特に第２の静電ビーム分離部分に含まれている電極を通って延びる平面に対して、垂直であるのが良い。光軸を含み且つ第１の磁気ビーム分離部分を通って延びる平面は、光軸を含み且つ第２の磁気ビーム分離部分を通って延びる平面に対して、垂直であるのが良い。

図１４は、２次元ウィーンフィルタ型の分散補償ユニット１４１０を含む荷電粒子ビーム装置の一実施形態の側面図である。分散補償ユニット１４１０は、一次荷電粒子ビーム１１０に対してビーム分離ユニット２３０の上流側に配置されている。一次荷電粒子ビーム１１０は、分散補償ユニット１４１０を通って伝搬する。分散補償ユニット１４１０に入った一次荷電粒子ビーム１１０は、分散補償ユニット１４１０によって定められた光軸１４２０に沿って伝搬する。光軸１４２０は、ビームエミッタ１０１が一次荷電粒子ビーム１１０を放出する軸線と一致している。分散補償ユニット１４１０の光軸１４２０は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸４９０に平行である。光軸１４２０は、光軸４９０に対してオフセットした状態で位置している。二次荷電粒子は、分散補償ユニット１４１０に到達せず、換言すると、分散補償ユニットは、荷電粒子ビーム装置の二次荷電粒子ビーム経路の外側に配置されており、その結果、分散補償ユニットは、一次荷電粒子ビームにしか影響を及ぼさず、二次荷電粒子ビームには直接的には影響を及ぼさないようになっている。図１４に示されている荷電粒子ビーム装置は、対物レンズ１４０を更に有する。対物レンズ１４０によって定められた光軸１５０は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸４９０と一致している。

図１４に示されている一次荷電粒子ビーム１１０は、分散補償ユニット１４１０内で偏向される。一次荷電粒子ビームを分散補償ユニット内で偏向させる場合の利点は、一次荷電粒子ビームコラムの幾何学的レイアウトをより一層柔軟性（融通性）をもって設計できるということにある。一次荷電粒子ビームコラムの上方部分内の光軸と一次荷電粒子ビームコラムの下方部分内の光軸とのオフセットは、本明細書において説明する実施形態に従って、二次荷電粒子ビーム要素、例えば第１の光学コンポーネント、第２の光学コンポーネント、検出器ドーム、第１の検出器及び／又は第２の検出器、のためにより広いスペースを与えることができる。

分散補償ユニット１４１０内における一次荷電粒子ビーム１１０の偏向は、ビーム分離ユニット２３０に入った一次荷電粒子ビーム１１０の伝搬方向が光軸４９０に対して傾けられる、というようなものである。一次荷電粒子ビーム１１０は、分散補償ユニット１４１０からビーム分離ユニット２３０まで真っ直ぐに、即ち、分散補償ユニット１４１０とビーム分離ユニット２３０との間でその方向を変えないで、伝搬する。図１４に示されているように、一次荷電粒子ビーム１１０は、分散補償ユニット１４１０とビーム分離ユニット２３０との間の領域内を除き、互いに平行な光軸１４２０，４９０に沿って伝播する。

ビーム分離ユニット２３０は、一次荷電粒子ビーム中に分散を生じさせる場合がある。分散は、一次荷電粒子が互いに異なる個々のエネルギー又は運動量を有する場合に結果として生じ得て、従って、一次荷電粒子は、ビーム分離ユニット内で同一の偏向を呈することがない。図１４に示されている分散補償ユニット１４１０は、ビーム分離ユニット２３０によってもたらされる分散を補償するための調節可能な分散を有するのが良い。ビーム分離ユニットによってもたらされた分散を補償する場合の利点は、かくして高電流密度を有する小さな荷電粒子プローブを生成することができる、ということにある。さらに、分散補償ユニット１４１０は、一次荷電粒子ビームの経路とは独立して、例えば分散補償ユニットの上流側及び／又は下流側に位置する一次荷電粒子ビームの傾斜角とは独立して、且つビーム分離ユニットの上流側及び／又は下流側に位置した一次荷電粒子ビームの傾斜角とは独立して、分散を調節するようになっているのが良い。

図１４に示された分散補償ユニット１４１０は、２次元ウィーンフィルタ型のものである。したがって、分散補償ユニット１４１０は、光軸１４２０と直交した平面内における任意の方向に分散補償静電界及び分散補償磁界を発生させるようになっているのが良い。分散補償静電界及び分散補償磁界は、各々、ｘ成分及びｙ成分を有するのが良い。それぞれが上述したようにｘ成分及びｙ成分を有するビーム分離ユニットによって生じる電界及び磁界によりもたらされる分散は、分散補償静電界及び分散補償磁界のｘ成分及びｙ成分を適切に調節することによって補償されるのが良い。

便宜上、本明細書において用いられる「分散補償静電界」という表現は、分散補償静電界単独でビーム分離ユニットの分散を完全に補償するようになっているべきである、ということを示唆するものではない。上述したように、分散は、分散補償静電界と分散補償磁界との影響の協同によって補償されるのが良い。同様な考え方は、本明細書において説明する「分散補償磁界」という用語に当てはまる。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置は、分散補償ユニット、例えば図１４に示された分散補償ユニット１４１０、を有する。分散補償ユニットは、一次荷電粒子ビームに対してビーム分離ユニットの上流側に配置されるのが良い。分散補償ユニットは、ビーム分離ユニットの分散を補償するための調節可能な分散を有するのが良い。

一次荷電粒子ビームは、ビーム分離ユニットの光軸に平行に分散補償ユニットに入るのが良い。分散補償ユニットは、一次荷電粒子ビームを偏向させるようになっているのが良い。変形例として、一次荷電粒子ビームは、その方向を変えることなく分散補償ユニットを通過するのが良い。分散補償ユニットの分散は、当該分散補償ユニット内における一次荷電粒子ビームの偏向量とは独立して、調節可能であるのが良い。

分散補償ユニットは、光軸、例えば図１４に示されている光軸１４２０を定めることができる。分散補償ユニットによって定められた光軸は、ビーム分離ユニットにより定められた光軸に平行であるのが良い。変形例として、分散補償ユニットにより定められる光軸は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸に対して傾けられるのが良い。分散補償ユニットにより定められる光軸は、ビーム分離ユニットにより定められる光軸に対してオフセット状態に位置しても良い。当該オフセットは、１ｍｍから１５ｍｍまでの範囲にあるのが良い。変形例として、分散補償ユニットにより定められる光軸は、ビーム分離ユニットによって定められる光軸と一致しても良い。したがって、一次荷電粒子ビームは、直線経路に沿って分散補償ユニットを経てビームエミッタからビーム分離ユニットまで伝搬するのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、分散補償ユニットは、２次元ウィーンフィルタ型のものである。分散補償ユニットは、ビーム分離ユニットの分散を補償するための分散補償静電界、特に調節可能な分散補償静電界、を発生させるようになっているのが良い。分散補償ユニットは、ビーム分離ユニットの分散を補償するための分散補償磁界、特に調節可能な分散補償磁界、を発生させるようになっているのが良い。分散補償電界及び／又は分散補償磁界は、ビーム分離ユニットの分散を補償するために特に特定の分散量をもたらすことによって一次荷電粒子ビームに影響を及ぼすようになっているのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、分散補償ユニットは、分散補償静電界の第１の空間成分を調節するための第１の静電分散補償部分を含むのが良い。分散補償静電界の第１の空間成分は、例えば、ｘ方向４５０に対して定められた分散補償静電界のｘ成分であるのが良い。第１の静電分散補償部分は、電界を発生させるための電極、例えば１対の電極、を含むのが良い。第１の静電分散補償部分は、静電双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第１の静電分散補償部分は、静電双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。

分散補償ユニットは、分散補償静電界の第２の空間成分を調節するための第２の静電分散補償部分を更に含むのが良い。分散補償静電界の第２の空間成分は、例えば、ｙ方向４６０に対して定められた分散補償静電界のｙ成分であるのが良い。第２の静電分散補償部分は、電界を発生させるための電極、例えば１対の電極、を含むのが良い。第２の静電分散補償部分は、静電双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第２の静電分散補償部分は、静電双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。

分散補償ユニットは、分散補償磁界の第１の空間成分を調節するための第１の磁気分散補償部分を更に含むのが良い。分散補償磁界の第１の空間成分は、例えば、ｘ方向４５０に対して定められた分散補償磁界のｘ成分であるのが良い。第１の磁気分散補償部分は、電磁石を含むのが良い。この電磁石は、磁界を発生させるために電流を通すことができるコイルを含むのが良い。第１の磁気分散補償部分は、磁気双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第１の磁気分散補償部分は、磁気双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。

分散補償ユニットは、分散補償磁界の第２の空間成分を調節するための第２の磁気分散補償部分を含むのが良い。分散補償磁界の第２の空間成分は、例えば、ｙ方向４６０に対して定められた分散補償磁界のｙ成分であるのが良い。第２の磁気分散補償部分は、電磁石を含むのが良い。この電磁石は、磁界を発生させるために電流を通すことができるコイルを含むのが良い。第２の磁気分散補償部分は、磁気双極素子、四極素子又はｎ次多極素子（ｎ≧８）を含むのが良く、この場合、第２の磁気分散補償部分は、磁気双極フィールドを発生させるようになっているのが良い。

分散補償ユニットは、第１の分散補償Ｅ×Ｂ集成体を含むのが良く、第１の分散補償Ｅ×Ｂ集成体は、第１の磁気分散補償部分及び第１の静電分散補償部分を含むのが良い。分散補償ユニットは、第２の分散補償Ｅ×Ｂ集成体を含むのが良く、第２の分散補償Ｅ×Ｂ集成体は、第２の磁気分散補償部分及び第２の静電分散補償部分を含むのが良い。第１の分散補償Ｅ×Ｂ集成体及び／または第２の分散補償Ｅ×Ｂ集成体は、１次元ウィーンフィルタ型のものであるのが良い。

他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、本明細書において説明する方法は、ビーム分離ユニットが一次荷電粒子ビーム中にもたらす分散を分散補償ユニットによって補償する工程を更に含むのが良い。ビーム分離ユニットによりもたらされる分散は、一次荷電粒子ビームのエネルギー幅により生じる少なくとも一次ビーム広がりを減少させるように、分散補償ユニットによって補償されるのが良い。

ビーム分離ユニットによりもたらされた分散を補償する工程は、分散補償ユニットの分散を調節する工程を含むのが良い。ビーム分離ユニットによりもたらされた分散を補償する工程は、分散補償静電界及び／又は分散補償磁界を発生させる工程を含むのが良い。ビーム分離ユニットによってもたらされた分散を補償する工程は、分散補償静電界の第１の空間成分を調節する工程（この場合、分散補償静電界の第１の空間成分を第１の静電分散補償部分によって調節するのが良い）、分散補償静電界の第２の空間成分を調節する工程（この場合、分散補償静電界の第２の空間成分を第２の静電分散補償部分によって調節するのが良い）、分散補償磁界の第１の空間成分を調節する工程（この場合、分散補償磁界の第１の空間成分を第１の磁気分散補償部分によって調節するのが良い）、分散補償磁界の第２の空間成分を調節する工程（この場合、分散補償磁界の第２の空間成分を第２の磁気分散補償部分によって調節するのが良い）、のうちの少なくとも１つの工程を含むのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置は、制御ユニットを有するのが良い。制御ユニットは、データを計算するよう構成されているのが良く、この場合、データは、標的電界及び／又は標的磁界の大きさ及び／又は方向を含むのが良い。制御ユニットは、更に、計算したデータをビーム分離ユニットに提供するよう構成されているのが良い。ビーム分離ユニットは、制御ユニットからの計算されたデータの受け取りに応じて標的電界及び標的磁界を発生させるよう構成されているのが良い。

標的電界は、本明細書において説明したように、ビーム分離ユニット内で生じる第１の電界、第２の電界又は任意他の電界形態であり得る。標的磁界は、本明細書において説明したように、ビーム分離ユニット内で生じる第１の磁界、第２の磁界又は任意他の磁界形態であり得る。

例えば、標的電界が第１の電界であり且つ標的磁界が第１の磁界である場合、制御ユニットにより計算されるデータは、第１の標的軸線の配向方向及びビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置から計算することができる。換言すると、第１の電界及び第１の磁界の大きさ及び方向は、一次荷電粒子ビーム及び二次荷電粒子ビームが第１の電界及び第１の磁界の影響を受けてビーム分離ユニット内で偏向されるべき方向に基づいて、計算される。別の例として、標的電界が第２の電界であり且つ標的磁界が第２の磁界である場合、制御ユニットにより計算されるデータは、第１の標的軸線の配向方向及びビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置から計算することができる。

実施形態によれば、制御ユニットにより計算されるデータは、以下の事項、即ち、第１の標的軸線の配向方向、ビーム分離ユニットに対する第１の光学コンポーネントの相対位置、特に第１の平面とゼロ平面との間の第１の距離及び／又は方位角、ビーム分離ユニットに対する第２の光学コンポーネントの相対位置、特に第２の平面とゼロ平面との間の第２の距離及び／又は方位角、ビーム分離ユニットに対する第１の検出器の相対位置、特に第１の平面とゼロ平面との間の第１の極角及び／又は方位角、ビーム分離ユニットに対する第２の検出器の相対位置、特に第２の平面とゼロ平面との間の第２の極角及び／又は方位角、のうちの少なくとも１つから計算されるのが良い。

制御ユニットは、計算されたデータから別のデータを計算するよう構成されているのが良い。別のデータは、標的分散補償静電界及び標的分散補償磁界の大きさ及び／又は方向を含むのが良い。

制御ユニットは、当該別の計算されたデータを分散補償ユニットに提供するよう構成されているのが良い。分散補償ユニットは、当該別の計算されたデータの受け取りに応じて標的分散補償静電界及び／又は標的分散補償磁界を発生させるよう構成されているのが良い。標的分散補償静電界及び／又は標的分散補償磁界は、標的電界及び標的磁界が生じているビーム分離ユニットによって一次荷電粒子ビーム中にもたらされた分散を補償するようになっているのが良い。

この方法は、一次荷電粒子ビームを分散補償ユニット内で偏向させる工程を更に含むのが良い。偏向は、静電偏向及び／又は磁気偏光を含むのが良い。一次荷電粒子ビームを、第１の静電分散補償部分、第２の静電分散補償部分、第１の磁気分散補償部分及び／又は第２の磁気分散補償部分によって、分散補償ユニット内で偏向させるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置は、第３の光学コンポーネントを含む。

第３の光学コンポーネントは、試料平面に垂直な方向において第３の距離だけ試料平面から距離を置いて位置するのが良い。第３の光学コンポーネントは、第２の光学コンポーネントと試料平面の同一側に、且つ／或いは、第１の光学コンポーネントと試料平面の同一の側に配置されるのが良い。第３の距離は、鉛直距離であるのが良い。第３の距離は、試料又は試料平面上方の第３の高さであるのが良い。第３の光学コンポーネントは、荷電粒子ビーム装置内の固定された位置に配置されるのが良い。ビーム分離ユニットに対する第３の光学コンポーネントの相対位置は、固定されるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第３の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームを曲げるビーム曲げ器である。他の実施形態によれば、第３の光学コンポーネントは、二次荷電粒子光学部品又は二次荷電粒子光学部品の一部、例えばレンズ又はアパーチュアである。さらに別の実施形態によれば、第３の光学コンポーネントは、二次荷電粒子ビームを検出するための検出器であるのが良い。具体的に言えば、第３の光学コンポーネントは、検出器ドームに含まれる第３の検出器であるのが良い。

二次荷電粒子ビームは、第３の光路に沿ってビーム分離ユニットから第３の光学コンポーネントまで伝搬するのが良い。第３光学コンポーネントは、例えば第３の光学コンポーネントがビーム曲げ器である場合、第３の光路に対してビーム分離ユニットのすぐ下流側に配置されるのが良い。第３の光学コンポーネントは、第３の光路に沿って二次荷電粒子ビームに影響を及ぼす次の光学素子であるのが良い。変形例として、第３の光学コンポーネントは、例えば第３の光学コンポーネントが二次荷電粒子光学部品（の一部）又は検出器である場合、第３の光路に沿ってすぐ下流側に配置されなくても良い。二次荷電粒子ビームが第３の光学コンポーネントに到達する前に、ビーム分離ユニットと第３の光学コンポーネントとの間で、第３の光路上に二次荷電粒子ビームに影響を及ぼす別の光学素子、例えばビーム曲げ器、が設けられ得る。

第２の平面と第３の平面との間には、方位角が存在するのが良く、この場合、第３の平面は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸を含み、第３の光学コンポーネントを通って延びるのが良い。第３の平面は、特に、第３の光学コンポーネントの中央部分を通って延びるのが良い。第３の光学コンポーネントは、第２の平面から距離を置いて位置するのが良い。第２の光学コンポーネントは、第３の平面から距離を置いて位置するのが良い。第３の平面は、第２の平面とは異なり得る。第３の平面と第２の平面とのなす方位角は、５°から１４５°までの範囲、好ましくは１０°から１００°までの範囲、より好ましくは２５°から６０°までの範囲、にあるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第１の平面と第３の平面との間には方位角が存在するのが良い。第３の平面は、第１の平面とは異なるのが良い。第３の光学コンポーネントは、第１の平面から距離を置いて位置するのが良い。第１の光学コンポーネントは、第３の平面から距離を置いて位置するのが良い。第３の平面と第１の平面とのなす方位角は、５°から１４５°までの範囲、好ましくは１０°から１００°までの範囲、より好ましくは２５°から６０°までの範囲、にあるのが良い。

本明細書において説明する実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第２の平面は、第３の平面と一致しているのが良い。第２の距離は、特に第２の平面が第３の平面と一致している場合、第３の距離とは異なるのが良い。本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な他の実施形態によれば、第２の距離は、特に第２の平面と第３の平面との間に方位角が存在している場合、第３の距離と同一であるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、検出器ドームの二次荷電粒子検出器は、第１の検出器から距離を置くと共に第２の検出器から距離を置いて位置する第３の検出器を含む。第３の検出器は、二次荷電粒子ビームの第３の光路に関して、ビーム分離ユニットの下流側に配置されるのが良い。

第３の検出器は、ビームエミッタから距離を置いて位置するのが良い。第３の検出器は、荷電粒子ビーム装置に含まれる対物レンズの上方に配置されるのが良い。第３の検出器は、対物レンズの試料側と逆の側に配置されるのが良い。

第２の平面と第３の平面との間には方位角が存在するのが良く、この場合、第３の平面は、ビーム分離ユニットによって定められた光軸を含み、第３の検出器を通って延びるのが良い。第３の平面は、特に、第３の検出器の中央部分を通って延びるのが良い。第３の検出器は、第２の平面及び／又は第１の平面から距離を置いて位置するのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、ビーム分離ユニットによって定められた光軸と第３の基準軸との間に第３の極角が存在し、当該第３の基準軸は、第３の平面に含まれると共にビーム分離ユニット及び第３の検出器を通って延びるのが良い。第３の極角は、０°から４５°までの範囲、好ましくは０°から３０°までの範囲、より好ましくは０°から２０°までの範囲、にあるのが良い。

本明細書において説明する実施形態と組み合わせ可能な実施形態によれば、第２の平面は、第３の平面と一致しているのが良い。第２の極角は、特に第２の平面が第３の平面と一致している場合、第３の極角とは異なるのが良い。第２の極角と第３の極角の差は、０°から４５°までの範囲、好ましくは０°から３０°までの範囲、より好ましくは０°から２０°までの範囲、にあるのが良い。本明細書において説明する実施形態と組み合わせ可能な他の実施形態によれば、第２の極角は、特に第２の平面と第３の平面との間に方位角が存在する場合、第３の極角と同一であるのが良い。第２の極角の大きさは、第３の極角の大きさと同じであるのが良く、且つ／或いは、第２の極角の向きは、第３の極角の向きと同一であるのが良い。

本明細書において説明する方法の実施形態は、ビーム分離ユニット内に第３の電界及び第３の磁界を発生させる工程と、一次荷電粒子ビームを第３の電界及び第３の磁界が発生されているビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向が第３の電界及び第３の磁界の影響下で第１の標的軸線と整列される、という工程と、ビーム分離ユニット内で二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程と、を更に含み、二次荷電粒子ビームは第３の電界及び第３の磁界の影響下で偏向されてビーム分離ユニットから第３の光学コンポーネントまで伝搬する、というものである。

第３の電界が発生される方向及び／又は第３の磁界が発生される方向は、ビーム分離ユニットによって定められる光軸に垂直又は実質的に垂直であるのが良い。第３の電界は、少なくとも一次荷電粒子ビーム及び／又は二次荷電粒子ビームが当該第３の電界を通過する領域では、均質の第３の電界であるのが良い。第３の磁界は、均質の第３の磁界であるのが良い。第３の電界は、第３の磁界に垂直又は実質的に垂直であるのが良い。ここで、「実質的に垂直」という表現は、±１０°以内、特に±５°以内、の許容誤差を意味している。

第３の電界は、第１の電界及び／又は第２の電界とは異なるのが良い。具体的に説明すると、第３の電界の大きさは、第１の電界の大きさ及び／又は第２の電界の大きさとは異なるのが良い。代替的に又は追加的に、第３の電界の発生方向は、第１の電界の発生方向及び／又は第２の電界の発生方向とは異なっているのが良い。

第３の磁界は、第１の磁界及び／又は第２の磁界とは異なるのが良い。具体的に説明すると、第３の磁界の大きさは、第１の磁界の大きさ及び／又は第２の磁界の大きさとは異なるのが良い。代替的に又は追加的に、第３の磁界の発生方向は、第１の磁界の発生方向及び／又は第２の磁界の発生方向とは異なっているのが良い。

第３の電界及び第３の磁界が印加されるビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第３の電界及び／又は第３の磁界によって定められるのが良く、且つ／或いは、第３の電界及び／又は第３の磁界に依存するのが良い。ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第３の電界及び／又は第３の磁界によって定められるのが良く、且つ／或いは、第３の電界及び／又は第３の磁界に依存するのが良い。ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、ビーム分離ユニットに入る二次荷電粒子ビームの伝搬方向とは異なるのが良い。第３の電界及び第３の磁界が生じているビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向は、第１の電界及び第１の磁界が生じているビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向とは異なるのが良く、且つ／或いは、第２の電界及び第２の磁界が生じているビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向とは異なるのが良い。

第３の電界は、２つの調節可能な自由度、特に２つの調節可能な空間成分、を有するのが良い。第３の電界は、第１の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分を有するのが良い。第１の基準方向は、例えば本明細書において説明したように、ｘ方向４５０であるのが良い。第３の電界は、第２の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分を有するのが良い。第２の基準方向は、例えば、本明細書において説明したように、ｙ方向４６０であるのが良い。第３の磁界は、２つの調節可能な自由度、特に２つの調節可能な空間成分、を有するのが良い。第３の磁界は、第３の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分を有するのが良い。第３の基準方向は、例えば、本明細書において説明したように、ｘ方向４５０であるのが良い。第３の磁界は、第４の基準方向に対して定められた空間成分、特に調節可能な空間成分を有するのが良い。第４の基準方向は、例えば、本明細書において説明したように、ｙ方向４６０であるのが良い。

本明細書において説明する他の実施形態と組み合わせ可能な幾つかの実施形態によれば、第３の電界は、ビーム分離ユニットに対する第３の光学コンポーネントの相対位置に依存して、第３の極角に依存して、且つ／或いは、第３の平面とゼロ平面とのなす方位角に依存して、発生させることができる。上述したように、ゼロ平面は、例えば、図４及び図５に示されたゼロ平面４４０であるのが良い。第３の磁界は、ビーム分離ユニットに対する第３の光学コンポーネントの相対位置に依存して、第３の極角に依存して、且つ／或いは、第３の平面とビーム分離ユニットによって定められる光軸を含むゼロ平面とのなす方位角に依存して、発生させることができる。

本方法は、二次荷電粒子ビームを第３の光学コンポーネントから検出器ドームの二次荷電粒子検出器に含まれる第３の検出器まで誘導する工程を更に含むのが良い。本方法は、第３の検出器で二次荷電粒子ビームを検出する工程を更に含むのが良い。二次荷電粒子ビームは、検出器ドームの検出側で第３の検出器によって検出することができる。第１の検出器、第２の検出器及び／又は第３の検出器は、ビーム分離ユニットから等距離を置いたところに配置されるのが良い。

別の実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。当該荷電粒子ビーム装置は、本明細書において説明したように、ビームエミッタ、ビーム分離ユニット及び検出器ドームを有する。検出器ドームは、本明細書において説明したように、第１の検出器及び第２の検出器を含む二次荷電粒子検出器を含む。検出器ドームは、本明細書において説明したように、第３の検出器を更に含むのが良い。当該荷電粒子ビーム装置は、本明細書において説明したように、分散補償ユニット、第１の光学コンポーネント、第２の光学コンポーネント及び／又は第３の光学コンポーネントを更に含むのが良い。

別の実施形態によれば、別の荷電粒子ビーム装置が提供される。当該荷電粒子ビーム装置は、本明細書において説明したように、ビームエミッタ、ビーム分離ユニット、第１の光学コンポーネント及び第２の光学コンポーネントを有する。当該荷電粒子ビーム装置は、本明細書において説明したように、検出器ドームを更に有するのが良い。当該荷電粒子ビーム装置は、本明細書において説明したように、分散補償ユニット及び／又は第３の光学コンポーネントを更に含むのが良い。

図１６及び図１７は、実施形態による荷電粒子ビーム装置の作動方法を示している。当該荷電粒子ビーム装置は、ビーム分離ユニットを有する。当該荷電粒子ビーム装置は、第１の光学コンポーネント及び第２の光学コンポーネントを更に含むのが良い。

図１６で、参照符号１６０１は、一次荷電粒子ビームを発生させる工程を示している。参照符号１６０２は、ビーム分離ユニット内に第１の電界及び第１の磁界を発生させる工程を示している。参照符号１６０３は、一次荷電粒子ビームを第１の電界及び第１の磁界が発生しているビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向が第１の電界及び第１の磁界の影響下において第１の標的軸線と整列される、という工程を示している。参照符号１６０４は、一次荷電粒子ビームを試料に衝突させることによって二次荷電粒子ビームを発生させる工程を示している。参照符号１６０５は、ビーム分離ユニット内で二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、二次荷電粒子ビームが第１の電界及び第１の磁界の影響下で偏向されてビーム分離ユニットから第１の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程を示している。参照符号１６０６は、ビーム分離ユニット内に第２の電界及び第２の磁界を発生させる工程を示している。参照符号１６０７は、一次荷電粒子ビームを第２の電界及び第２の磁界が発生しているビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、ビーム分離ユニットを出た一次荷電粒子ビームの伝搬方向が第２の電界及び第２の磁界の影響下で第１の標的軸線と整列される、という工程を示している。参照符号１６０８は、ビーム分離ユニット内で二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、二次荷電粒子ビームが第２の電界及び第２の磁界の影響下で偏向されてビーム分離ユニットから第２の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程を示している。

図１７で、参照符号１７０５は、二次荷電粒子ビームをビーム分離ユニット内で偏向させて二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向が第１の電界及び第１の磁界の影響下で第２の標的軸線と整列される、という工程を示している。参照符号１７０８は、二次荷電粒子ビームをビーム分離ユニット内で偏向させて二次荷電粒子ビームを一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、ビーム分離ユニットを出た二次荷電粒子ビームの伝搬方向が第２の電界及び第２の磁界の影響下で第３の標的軸線と整列される、という工程を示している。第３の標的軸線は、第２の標的軸線とは異なっている。

以下の説明を考慮して、本明細書において説明した実施形態は、一次荷電粒子ビームの偏向角に影響を及ぼさないで、ビーム分離ユニットを出る二次荷電粒子ビームを、任意の方位角及び任意の極角で、標的軸線と整列させることができる。かくして、検出器ドームは、二次荷電粒子ビームを検出するために試料及び／又は対物レンズの上方に位置する３次元空間全体を使用することができる。したがって、二次荷電粒子ビームの向上した検出具合が提供され、すなわち、検出器ドームに含まれる多数の検出器を用いて二次荷電粒子ビームの多数の特性を検出することができ、荷電粒子ビーム装置内に当該多数の検出器を配置するのに十分な空間が提供される。加うるに、ビーム分離ユニットにより一次荷電粒子ビーム中にもたらされる分散を、分散補償ユニットによって補償することができる。特に、２次元ウィーンフィルタ型のビーム分離ユニットによりもたらされる分散を、２次元ウィーンフィルタ型の分散補償ユニットによって補償することができる。

上述した内容は、本発明の幾つかの実施形態に関するが、以下の特許請求の範囲の記載により定められる本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態及び別の実施形態を想到することができる。

１００ 荷電粒子ビームシステム
１０１ ビームエミッタ
１１０ 一次荷電粒子ビーム
１２０ 二次荷電粒子ビーム
１３０ ビーム分離器
１４０ 対物レンズ
１６０ 試料又はサンプル
１８０ 光学素子
１９０ 検出器
２００ 例示の荷電粒子ビーム装置
２１０ 第１の光学コンポーネント
２２０ 第２の光学コンポーネント
２３０ ビーム分離ユニット
２５０ 第１の標的軸線
２６０ 第１の電界
２７０ 第１の磁界
４１０ 第１の平面
４２０ 第２の平面
４３０ 方位角
４９０ 光軸
７００ 検出器ドーム
７０１ 曲面
７１０，７２０，７６０ 第１の検出器
７３０ 第３の光学コンポーネント
７４０，７５０ 第２の検出器

Claims (13)

1. ビーム分離ユニット、前記ビーム分離ユニットから距離を置いて位置する第１の光学コンポーネント、及び、前記ビーム分離ユニットから距離を置いて位置すると共に前記第１の光学コンポーネントから距離を置いて位置する第２の光学コンポーネント、を有する荷電粒子ビーム装置を作動させる方法であって、
   一次荷電粒子ビームを発生させる工程と、
   前記ビーム分離ユニット内に第１の電界及び第１の磁界を発生させる工程と、
   前記一次荷電粒子ビームを、前記第１の電界及び前記第１の磁界が発生されている前記ビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記一次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第１の電界及び前記第１の磁界の影響下において第１の標的軸線と整列される、という工程と、
   前記一次荷電粒子ビームを試料に衝突させることによって二次荷電粒子ビームを発生させる工程と、
   前記ビーム分離ユニット内で前記二次荷電粒子ビームを前記一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、前記二次荷電粒子ビームが前記第１の電界及び前記第１の磁界の影響下で偏向されて前記ビーム分離ユニットから前記第１の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程と、
   前記ビーム分離ユニット内に第２の電界及び第２の磁界を発生させる工程と、
   前記一次荷電粒子ビームを、前記第２の電界及び前記第２の磁界が発生されている前記ビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記一次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第２の電界及び前記第２の磁界の影響下で前記第１の標的軸線と整列される、という工程と、
   前記ビーム分離ユニット内で前記二次荷電粒子ビームを前記一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、前記二次荷電粒子ビームが前記第２の電界及び前記第２の磁界の影響下で偏向されて前記ビーム分離ユニットから前記第２の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程と、
   を備え、
   前記ビーム分離ユニットは、光軸を定め、第１の平面と第２の平面との間に方位角が存在しており、
   前記第１の平面は、前記光軸を含み且つ前記第１の光学コンポーネントを通って延びており、
   前記第２の平面は、前記光軸を含み且つ前記第２の光学コンポーネントを通って延びている、ことを特徴とする方法。
2. 前記第１の光学コンポーネントは、試料平面に垂直な方向において第１の距離だけ前記試料平面から距離を置いて位置しており、
   前記第２の光学コンポーネントは、前記試料平面に垂直な方向において第２の距離だけ前記試料平面から距離を置いて位置しており、
   前記第２の距離は、前記第１の距離とは異なっている、請求項１に記載の方法。
3. 前記荷電粒子ビーム装置は、第１の検出器と、当該第１の検出器から距離を置いて位置する第２の検出器とを含む二次荷電粒子検出器を含み、
   前記方法は、更に、
   前記二次荷電粒子ビームを前記第１の光学コンポーネントから前記第１の検出器に誘導して当該二次荷電粒子ビームを当該第１の検出器で検出する工程と、
   前記二次荷電粒子ビームを前記第２の光学コンポーネントから前記第２の検出器に誘導して当該二次荷電粒子ビームを当該第２の検出器で検出する工程と、
   を備えた、請求項１又は２に記載の方法。
4. 以下の構成要件、即ち
   前記第１の電界及び前記第１の磁界は、前記ビーム分離ユニットに対する前記第１の光学コンポーネントの相対位置に依存して発生される、及び
   前記第２の電界及び前記第２の磁界は、前記ビーム分離ユニットに対する前記第２の光学コンポーネントの相対位置に依存して発生される
   のうちの少なくとも一方が適用される、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
5. 前記荷電粒子ビーム装置は、第３の光学コンポーネントを有しており、
   前記第１の光学コンポーネントは、試料平面に垂直な方向において第１の距離だけ前記試料平面から距離を置いて位置しており、
   前記第２の光学コンポーネントは、前記試料平面に垂直な方向において第２の距離だけ前記試料平面から距離を置いて位置しており、
   前記第３の光学コンポーネントは、前記試料平面に垂直な方向において第３の距離だけ前記試料平面から距離を置いて位置しており、
   前記方法は、
   前記ビーム分離ユニット内に第３の電界及び第３の磁界を発生させる工程と、
   前記一次荷電粒子ビームを前記第３の電界及び前記第３の磁界が発生されている前記ビーム分離ユニット中に誘導する工程であって、前記ビーム分離ユニットを出た前記一次荷電粒子ビームの伝搬方向が前記第３の電界及び前記第３の磁界の影響下で前記第１の標的軸線と整列される、という工程と、
   前記ビーム分離ユニット内で前記二次荷電粒子ビームを前記一次荷電粒子ビームから分離する工程であって、前記二次荷電粒子ビームが前記第３の電界及び前記第３の磁界の影響下で偏向されて前記ビーム分離ユニットから前記第３の光学コンポーネントまで伝搬する、という工程と、
   を更に備え、
   前記光軸を含み且つ前記第３の光学コンポーネントを通って延びる第３の平面と前記第２の平面との間に方位角が存在するか、前記第２の平面と前記第３の平面とが互いに一致し且つ前記第２の距離が前記第３の距離とは異なっているか、のいずれかである、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の方法。
6. 前記荷電粒子ビーム装置は、第１の検出器と、前記第１の検出器から距離を置いて位置する第２の検出器と、前記第１の検出器から距離を置いて位置すると共に前記第２の検出器から距離を置いて位置する第３の検出器とを含む二次荷電粒子検出器を含み、
   前記方法は、更に、
   前記二次荷電粒子ビームを前記第１の光学コンポーネントから前記第１の検出器に誘導して前記二次荷電粒子ビームを前記第１の検出器で検出する工程と、
   前記二次荷電粒子ビームを前記第２の光学コンポーネントから前記第２の検出器に誘導して前記二次荷電粒子ビームを前記第２の検出器で検出する工程と、
   前記二次荷電粒子ビームを前記第３の光学コンポーネントから前記第３の検出器に誘導して前記二次荷電粒子ビームを前記第３の検出器で検出する工程と、を備えた、請求項５記載の方法。
7. 前記荷電粒子ビーム装置は、前記ビーム分離ユニットの上流側に前記一次荷電粒子ビームに関連して配置された２次元ウィーンフィルタ型の分散補償ユニットを有しており、
   前記方法は、
   前記分散補償ユニットによって、前記ビーム分離ユニットが前記一次荷電粒子ビーム中に導入する分散を補償する工程を更に備える、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の方法。
8. 荷電粒子ビーム装置であって、
   一次荷電粒子ビームを放出するビームエミッタと、
   試料への前記一次荷電粒子ビームの衝突時に発生する二次荷電粒子ビームから前記一次荷電粒子ビームを分離するビーム分離ユニットと、
   第１の検出器及び第２の検出器を含む二次荷電粒子検出器と、
   を備え、
   前記ビーム分離ユニットは、光軸を定め、第１の磁界、第２の磁界、第１の電界及び第２の電界を発生させるように構成されており、
   前記第１の検出器は、前記二次荷電粒子ビームの第１の光路に関して、前記ビーム分離ユニットの下流側に配置され、
   前記第２の検出器は、前記二次荷電粒子ビームの第２の光路に関して、前記ビーム分離ユニットの下流側に配置され、
   第１の平面と第２の平面との間に方位角が存在し、前記第１の平面は、前記光軸を含み且つ前記第１の検出器を通って延びており、前記第２の平面は、前記光軸を含み且つ前記第２の検出器を通って延びており、
   前記荷電粒子ビーム装置は、更に、
   前記二次荷電粒子ビームの前記第１の光路に関して、前記ビーム分離ユニットの下流側であって前記第１の検出器の上流側に配置された第１の光学コンポーネントと、
   前記二次荷電粒子ビームの前記第２の光路に関して、前記ビーム分離ユニットの下流側であって前記第２の検出器の上流側に配置された第２の光学コンポーネントと、
   を備え、
   前記ビーム分離ユニットは、前記第１の電界と前記第１の磁界の影響下で前記二次荷電粒子ビームを偏向して、前記ビーム分離ユニットから前記第１の光学コンポーネントに伝搬するように構成されており、
   前記ビーム分離ユニットは、更に、前記第２の電界と前記第２の磁界の影響下で前記二次荷電粒子ビームを偏向して、前記ビーム分離ユニットから前記第２の光学コンポーネントに伝搬するように構成されている
   荷電粒子ビーム装置。
9. 前記ビーム分離ユニットによって定められた前記光軸と第１の基準軸との間に第１の極角が存在し、前記第１の基準軸は、前記第１の平面内に含まれ且つ前記ビーム分離ユニット及び前記第１の検出器を通って延びており、
   前記ビーム分離ユニットによって定められた前記光軸と第２の基準軸との間に第２の極角が存在し、前記第２の基準軸は、前記第２の平面内に含まれ且つ前記ビーム分離ユニット及び前記第２の検出器を通って延びており、前記第２の極角は、前記第１の極角と同一である、請求項８記載の荷電粒子ビーム装置。
10. 前記ビーム分離ユニットは、２次元ウィーンフィルタ型のものであり、
    前記ビーム分離ユニットは、
    前記ビーム分離ユニットによって生じた磁界の第１の空間成分を調節する第１の磁気的ビーム分離部分と、
    前記ビーム分離ユニットによって生じた磁界の第２の空間成分を調節する第２の磁気的ビーム分離部分と、
    前記ビーム分離ユニットによって生じた電界の第１の空間成分を調節する第１の静電的ビーム分離部分と、
    前記ビーム分離ユニットによって生じた電界の第２の空間成分を調節する第２の静電的ビーム分離部分と、を含む、請求項８又は９に記載の荷電粒子ビーム装置。
11. 前記第１の光学コンポーネントは、
    前記二次荷電粒子ビームを曲げるビーム曲げ器、及び
    二次粒子光学部品
    のうちの少なくとも一方であり、
    前記第２の光学コンポーネントは、
    前記二次荷電粒子ビームを曲げるビーム曲げ器、及び
    二次粒子光学部品
    のうちの少なくとも一方である、請求項８記載の荷電粒子ビーム装置。
12. 前記二次荷電粒子検出器は、前記二次荷電粒子ビームの第３の光路に関して、前記ビーム分離ユニットの下流側に配置された第３の検出器を含み、
    前記第２の平面と前記ビーム分離ユニットにより定められた前記光軸を含み且つ前記第３の検出器を通って延びる第３の平面との間に方位角が存在するか、或いは、
    前記第３の平面は、前記第２の平面と一致し、前記ビーム分離ユニットにより定められた前記光軸と前記第３の平面内に含まれ且つ前記ビーム分離ユニット及び前記第３の検出器を通って延びる第３の基準軸との間に存在する第３の極角が、前記第２の極角とは異なっているか
    のいずれかである、請求項９〜１１のうちいずれか一に記載の荷電粒子ビーム装置。
13. 前記一次荷電粒子ビームに作用するようになっていて前記一次荷電粒子ビームに対して前記ビーム分離ユニットの上流側に配置された２次元ウィーンフィルタ型の分散補償ユニットを更に備え、
    前記分散補償ユニットは、前記ビーム分離ユニットの分散を補償する調節可能な分散を有する、請求項８〜１２のうちいずれか一に記載の荷電粒子ビーム装置。

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