JP6703092B2 - 複数荷電粒子ビームの装置 - Google Patents
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Description
本出願は、レンほかの権利であり2015年7月22日に出願された「複数荷電粒子ビームの装置」と題する米国仮出願第62/195,353号の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。
本出願は、ウェイミン・レンほかの権利であり2016年3月9日に出願された「複数荷電粒子ビームの装置」と題する米国出願第15/065,342号に関連し、その全体が参照により本明細書に援用される。
Claims (48)
- 試料の表面を観察するためのマルチビーム装置であって、
電子ソースと、
前記電子ソースの下方にあるコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズの下方にあるソース変換ユニットと、
前記ソース変換ユニットの下方にある対物レンズと、
前記ソース変換ユニットの下方にある偏向走査ユニットと、
前記対物レンズの下方にある試料ステージと、
前記ソース変換ユニットの下方にあるビームセパレータと、
二次投影結像システムと、
複数の検出素子を有する電子検出デバイスと、を備え、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、および前記対物レンズは、前記装置の一次光軸に整列され、前記試料ステージは、前記表面が前記対物レンズに対向するように前記試料を支持し、
前記ソース変換ユニットは、複数のビーム制限開口を有するビームレット形成手段と、複数の電子光学素子を有する像形成手段と、を備え、
前記電子ソースは、前記一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、前記一次電子ビームは、実質的に平行なビームとなって前記ソース変換ユニットに入射するように前記コンデンサレンズによって収束され、
前記一次電子ビームの複数のビームレットは、前記複数のビームレットが前記複数のビーム制限開口をそれぞれ通過し、前記複数の電子光学素子によって前記一次光軸に向けて偏向されるようにして、前記ソース変換ユニットから出射し、前記複数のビームレットの偏向角度は異なり、
前記複数のビームレットは、前記対物レンズによって前記表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、前記偏向走査ユニットは、前記表面上の観察エリア内の複数の走査領域を前記複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように前記複数のビームレットを偏向し、前記複数のプローブスポットの電流は、前記複数のビーム制限開口によって制限され、
複数の二次電子ビームが、前記複数のプローブスポットによって前記複数の走査領域からそれぞれ生成され、前記ビームセパレータによって前記二次投影結像システムへと方向付けられ、前記二次投影結像システムは、前記複数の二次電子ビームを前記複数の検出素子によってそれぞれ検出されるように収束しかつ維持し、それにより各検出素子がひとつの対応する走査領域の像信号を提供するマルチビーム装置。 - 前記偏向角度は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定されている請求項1に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子は、前記複数のビーム制限開口の下方にそれぞれ整列されている請求項2に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子の各々は、4極レンズである請求項3に記載の装置。
- 前記複数のプローブスポットの電流は、前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を変化させるように前記コンデンサレンズを使用することによって変化させられる請求項3に記載の装置。
- 複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項5に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項3に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子の各々は、8極レンズである請求項7に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子の各々は、前記各素子の光軸に整列され該光軸に沿って配置されたひとつのマイクロレンズおよび2つの4極レンズを備え、前記2つの4極レンズは方位角が45°異なる請求項7に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子の前記各々について前記2つの4極レンズの一方がビームレット出口側にあり、ひとつの対応するビームレットが前記一方の4極レンズによって偏向される請求項9に記載の装置。
- 前記複数のプローブスポットの電流は、前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を変化させるように前記コンデンサレンズを使用することによって変化させられる請求項7に記載の装置。
- 前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された多数の環状電極を備え、それらの電圧が前記電流密度を変化させるように調整可能である請求項11に記載の装置。
- 前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された少なくとも2つの単一磁気レンズを備え、それらの励起が前記電流密度を変化させるように調整可能である請求項11に記載の装置。
- 前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された多数の環状電極および少なくとも1つの単一磁気レンズを備え、前記電極の電圧および前記少なくとも1つの単一磁気レンズの励起が前記電流密度を変化させるように調整可能である請求項11に記載の装置。
- 複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項11に記載の装置。
- 前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された少なくとも2つの単一磁気レンズを備え、それらの励起が前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を変化させるように調整可能である請求項10に記載の装置。
- 前記表面上での前記複数のビームレットの入射エネルギーは、前記表面の電位を変えることによって変化させられる請求項16に記載の装置。
- 複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項17に記載の装置。
- 試料の表面を観察するためのマルチビーム装置であって、
電子ソースと、
前記電子ソースの下方にあるコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズの下方にあるソース変換ユニットと、
前記ソース変換ユニットの下方にある対物レンズと、
前記ソース変換ユニットの下方にある偏向走査ユニットと、
前記対物レンズの下方にある試料ステージと、
前記ソース変換ユニットの下方にあるビームセパレータと、
二次投影結像システムと、
複数の検出素子を有する電子検出デバイスと、を備え、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、および前記対物レンズは、前記装置の一次光軸に整列され、前記試料ステージは、前記表面が前記対物レンズに対向するように前記試料を支持し、
前記ソース変換ユニットは、複数のビーム制限開口を有するビームレット形成手段と、複数の電子光学素子を有する像形成手段と、を備え、
前記電子ソースは、前記一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、前記コンデンサレンズは、前記一次電子ビームを収束させ、前記一次電子ビームは、収束角または発散角を有して前記ソース変換ユニットに入射し、
前記一次電子ビームの複数のビームレットは、前記複数のビームレットが前記複数のビーム制限開口をそれぞれ通過し、前記複数の電子光学素子によって前記一次光軸に向けて偏向されるようにして、前記ソース変換ユニットから出射し、
前記複数のビームレットは、前記対物レンズによって前記表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、前記複数のビームレットの偏向角度は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定され、前記偏向走査ユニットは、前記表面上の観察エリア内の複数の走査領域を前記複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように前記複数のビームレットを偏向し、前記複数のプローブスポットの電流は、前記複数のビーム制限開口によって制限され、
複数の二次電子ビームが、前記複数のプローブスポットによって前記複数の走査領域からそれぞれ生成され、前記ビームセパレータによって前記二次投影結像システムへと方向付けられ、前記二次投影結像システムは、前記複数の二次電子ビームを前記複数の検出素子によってそれぞれ検出されるように収束しかつ維持し、それにより各検出素子がひとつの対応する走査領域の像信号を提供するマルチビーム装置。 - 前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項19に記載の装置。
- 前記複数のプローブスポットの電流は、前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を調整するように前記コンデンサレンズを使用することによって変化させられる請求項19に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項21に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子は、前記複数のビーム制限開口の下方にある請求項19から22のいずれかに記載の装置。
- 前記複数のビーム制限開口それぞれの上方にある複数のプレベンディング・マイクロデフレクタを有するプレビームレット曲げ手段をさらに備える請求項19から23のいずれかに記載の装置。
- 前記複数のプレベンディング・マイクロデフレクタは、前記複数のビームレットを前記複数のビーム制限開口に垂直に入射するように偏向する請求項24に記載の装置。
- 複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項19から25のいずれかに記載の装置。
- 試料の表面を観察するためのマルチビーム装置であって、
電子ソースと、
前記電子ソースの下方に複数のビーム制限開口を提供するビームレット形成プレートと、
前記ビームレット形成プレートの下方にあるコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズの下方にある複数の電子光学素子と、
前記複数の電子光学素子の下方にある対物レンズと、
前記複数の電子光学素子の下方にある偏向走査ユニットと、
前記対物レンズの下方にある試料ステージと、
前記複数の電子光学素子の下方にあるビームセパレータと、
二次投影結像システムと、
複数の検出素子を有する電子検出デバイスと、を備え、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、および前記対物レンズは、前記装置の一次光軸に整列され、前記試料ステージは、前記表面が前記対物レンズに対向するように前記試料を支持し、
前記電子ソースは、前記一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、前記ビームレット形成プレートは、複数の貫通穴の第1グループをそれぞれ通過する複数のビームレットへと前記一次電子ビームを切り整え、前記複数の貫通穴は前記装置の複数のビーム制限開口として機能し、
前記コンデンサレンズは、前記複数の電子光学素子によって前記一次光軸に向けてそれぞれ偏向されるように前記複数のビームレットを収束させ、
前記複数のビームレットは、前記対物レンズによって前記表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、前記複数のビームレットの偏向角度は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定され、前記偏向走査ユニットは、前記表面上の観察エリア内の複数の走査領域を前記複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように前記複数のビームレットを偏向し、前記複数のプローブスポットの電流は、前記複数のビーム制限開口によって制限され、
複数の二次電子ビームが、前記複数のプローブスポットによって前記複数の走査領域からそれぞれ生成され、前記ビームセパレータによって前記二次投影結像システムへと方向付けられ、前記二次投影結像システムは、前記複数の二次電子ビームを前記複数の検出素子によってそれぞれ検出されるように収束しかつ維持し、それにより各検出素子がひとつの対応する走査領域の像信号を提供するマルチビーム装置。 - 前記複数のビームレットは、前記複数の電子光学素子へと垂直に入射する請求項27に記載の装置。
- 前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項27または28に記載の装置。
- 前記複数のビームレットの電流は、前記電子ソースの角度強度を調整することによって変化させられる請求項27から29のいずれかに記載の装置。
- 前記複数のビームレットの電流は、前記複数のビーム制限開口の径方向サイズを変えることによって変化させられる請求項27から30のいずれかに記載の装置。
- 前記径方向サイズは、複数の貫通穴の第2グループを前記複数のビーム制限開口として配置するように前記ビームレット形成プレートを移動させることによって変わる請求項31に記載の装置。
- SEMにおいて試料の表面に複数のプローブスポットを形成する方法であって、
一次電子ビームを電子ソースによって生成するステップと、
前記一次電子ビームをコンデンサレンズによって平行化しまたは実質的に平行化するステップと、
平行化された一次電子ビームを第1の複数の貫通穴を有する第1プレートによって複数のビームレットへと切り整えるステップと、
前記複数のビームレットを対物レンズの光軸に向けて異なる偏向角度で複数の電子光学素子によって偏向するステップと、
複数の偏向されたビームレットを前記試料の前記表面上に前記対物レンズによって収束させるステップと、を備え、複数の偏向され収束されたビームレットが前記試料の前記表面に前記複数のプローブスポットを形成する方法。 - 前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように前記偏向角度を個別に設定するステップをさらに備える請求項33に記載の方法。
- 前記複数の電子光学素子によって前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてを補償するステップをさらに備える請求項34に記載の方法。
- 前記コンデンサレンズの第1主平面を移動させることによって、前記平行化された一次電子ビームの電流密度を変化させるステップをさらに備える請求項35に記載の方法。
- 前記切り整えるステップの前に第2の複数の貫通穴を有する第2プレートによって前記複数のビームレットの外側の大部分の電子を遮るステップをさらに備える請求項36に記載の方法。
- SEMにおいて試料の表面に複数のプローブスポットを形成する方法であって、
一次電子ビームを電子ソースによって生成するステップと、
前記一次電子ビームを複数の貫通穴を有するプレートによって複数のビームレットへと切り整えるステップと、
前記複数のビームレットをコンデンサレンズによって収束させるステップと、
前記複数のビームレットを対物レンズの光軸に向けて複数の電子光学素子によって偏向するステップと、
複数の偏向されたビームレットを前記試料の前記表面上に前記対物レンズによって収束させるステップと、を備え、複数の偏向され収束されたビームレットが前記試料の前記表面に前記複数のプローブスポットを形成し、
前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように前記複数の偏向されたビームレットの偏向角度を個別に設定するステップをさらに備える方法。 - 前記複数の電子光学素子によって前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてを補償するステップをさらに備える請求項38に記載の方法。
- 前記電子ソースの角度強度を変えることによって前記複数のビームレットの電流を変化させるステップをさらに備える請求項39に記載の方法。
- 前記切り整えるステップにおいて前記プレートの別の複数の貫通穴を使用して前記複数のビームレットの電流を変えるステップをさらに備える請求項39に記載の方法。
- 多数のソースを提供するためのデバイスであって、
前記デバイスの一次光軸に沿って一次ビームを提供するための荷電粒子ソースと、
前記一次ビームを実質的に平行化する手段と、
平行化された一次ビームの複数のビームレットにより前記荷電粒子ソースの複数の虚像を結像する手段と、を備え、前記複数の虚像が前記複数のビームレットそれぞれを発する前記多数のソースとなるデバイスと、
試料表面上に複数のプローブスポットが形成されるように前記試料表面上に前記複数の虚像を投影する手段と、を備え、
前記デバイスの前記結像する手段は、前記平行化された一次ビームの前記複数のビームレットを前記デバイスの前記一次光軸に向けて偏向する手段を備えるマルチビーム装置。 - 前記デバイスは、前記複数のビームレットの電流を変化させる手段をさらに備える請求項42に記載のマルチビーム装置。
- 前記試料表面上で前記複数のプローブスポットを走査する手段と、
前記複数のプローブスポットにより前記試料表面から生成される複数の信号粒子ビームを受ける手段と、をさらに備える請求項42または43に記載のマルチビーム装置。 - 前記偏向する手段は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように前記複数のビームレットを個別に偏向する請求項42から44のいずれかに記載のマルチビーム装置。
- 前記複数のプローブスポットの収差を個別に補償する手段をさらに備える請求項42から45のいずれかに記載のマルチビーム装置。
- 前記投影する手段は、単一の対物レンズである請求項42から46のいずれかに記載のマルチビーム装置。
- 前記デバイスは、前記一次ビームによるクーロン効果を抑制する手段を備える請求項42から47のいずれかに記載のマルチビーム装置。
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