JP6923701B2 - 有質量粒子ビームの波面を決定するための方法および装置 - Google Patents

有質量粒子ビームの波面を決定するための方法および装置 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１９年４月１日にドイツ特許商標庁に出願されたドイツ特許出願第ＤＥ１０ ２０１９ ２０４ ５７５．８号の優先権を主張するものであり、そのすべての内容が、参照により本出願に組み込まれる。
１．技術分野
本発明は、有質量粒子ビーム（ｍａｓｓｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｂｅａｍ：有質量粒子線）、たとえば、電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ：電子線）の波面を決定するための方法および装置に関する。
２．先行技術
ナノテクノロジーの進歩は、構造要素がさらに小さくなったコンポーネントの生産を可能にする。ナノ構造を処理および表示するには、これらの構造の実像を測定データから生成可能となるように、これらの構造を結像する（ｉｍａｇｅ）ことができるツールが必要となる。
顕微鏡は、ナノ構造を結像する有力なツールである。顕微鏡において、粒子ビームは通常、分析または処理対象のサンプルと相互作用する。顕微鏡は、２つのカテゴリに細分可能である。光学（ｏｐｔｉｃａｌまたはｌｉｇｈｔ−ｏｐｔｉｃａｌ）顕微鏡は、サンプルの結像に光子を使用する。この種の顕微鏡は、微細構造を結像する多くの異なる方法に用いられる。光学顕微鏡の分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）は、調査対象のサンプルの露光に用いられる光源の波長と、回折効果によるサンプルの結像に用いられる光学要素の開口数とによって制限される。深紫外波長範囲、特に、さらに短波長の光源の生産は、非常に複雑である。
ナノ構造の結像に有質量粒子を用いる顕微鏡、たとえば、電子顕微鏡は、結像の目的で用いられる電子のド・ブロイ波長が短いため、光学顕微鏡に対して分解能の観点で有意な利点を有する。光学顕微鏡の場合と同様に、電子顕微鏡の回折限界は、たとえば電子のド・ブロイ波長に比例し、採用される電子ビームの開口角（ａｐｅｒｔｕｒｅ ａｎｇｌｅ）に反比例する。したがって、電子ビームの回折限界は、より大きな運動エネルギーまで加速される電子ビームの電子によって低減され得る。
ただし、サンプルに入射する電子のエネルギーが大きくなると、電子、より一般的には有質量粒子がサンプル中に導くエネルギーも大きくなる。一方、繊細なサンプルに損傷を与える可能性があることから、調査対象のサンプルへの高速電子または有質量粒子による高エネルギー流入は、望ましくないことが多い。電子の運動エネルギーを抑えてその破壊ポテンシャルを最小化し、代わりに、サンプルに入射する有質量粒子ビームの開口角の増大を可能な限り最大化することが、このジレンマの解決手段として役立つ。
一般的に、低収差の電子ビーム、より一般的には有質量粒子ビームの生成は、低収差の光線の生成よりもはるかに難しい。電子ビームの開口角が大きくなると、特に球面収差の大幅な増大の結果として、収差の問題が指数関数的に大きくなるため、電子ビーム顕微鏡の採用可能な分解能が電子ビームの回折限界ではなく、その波面の収差によって決まるリスクがある。
したがって、本発明は、上述のジレンマの少なくとも一部を回避することを可能にする方法および装置を特定する問題に対処する。
３．発明の要約
本発明の例示的な一実施形態によれば、この問題は、本出願の独立請求項の主題によって少なくとも部分的に解決される。例示的な実施形態は、従属請求項に記載される。
一実施形態において、有質量粒子ビームの波面を決定するための方法は、（ａ）異なる記録条件の下、有質量粒子ビームを用いて、基準構造（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の２つ以上の像を記録するステップと、（ｂ）基準構造の修正基準像（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｍａｇｅ：修正された基準像）を用いて、２つ以上の記録像（ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｉｍａｇｅｓ）に対する点拡がり関数（ｐｏｉｎｔ ｓｐｒｅａｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）を生成するステップと、（ｃ）波面を決定するために、生成された点拡がり関数および異なる記録条件に基づいて、有質量粒子ビームの位相再構成を実行するステップと、を含む。
基準構造の像の点拡がり関数を生成するために、基準像の代わりに修正基準像が用いられる。これにより、記録像から生成された点拡がり関数は、有質量粒子ビームにより生成された基準構造の像に含まれるアーチファクト（ａｒｔｅｆａｃｔｓ）をほとんど含まないようにすることができる。その結果、記録像に反映される有質量粒子ビームまたはその検出プロセスの固有の特性は、点拡がり関数により確定される波面に実質的な影響を及ぼさない。
結果として、有質量粒子ビームの確定波面の特定の波面（たとえば、球状波面）からの逸脱は、体系的に補正可能である。その結果として、有質量粒子ビームを使用する顕微鏡は、その回折限界による分解能限界が前記粒子ビームの波面の収差に制限されることなく、有質量粒子の運動エネルギーを抑えつつ、有質量粒子ビームの開口角を大きくして動作可能である。
ここで、体系的とは、有質量粒子ビームの波面に存在する収差が特定量（たとえば、像のコントラスト）について現象学的に最適化されるのではなく、可能な最良の（ｂｅｓｔ ｐｏｓｓｉｂｌｅ）程度まで体系的に補正されること、すなわち、すべての既知の収差を含んだ状態で補正されることを意味する。
本出願において、有質量粒子は、その静止質量（ｒｅｓｔ ｍａｓｓ）がゼロより大きい（ｍ0＞０）粒子を表す。
本明細書のありとあらゆる箇所において、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という表現は、従来技術に係る測定装置が対応量の測定に用いられる場合の測定不確実性の範囲内の測定量の指標を表す。
異なる記録条件は、有質量粒子ビームの線源（ｓｏｕｒｃｅ）および／もしくは結像系の異なるパラメータ設定ならびに／または像を記録する検出装置の異なるパラメータ設定を含んでいてもよい。
線源および／または結像系の異なるパラメータ設定としては、有質量粒子ビームの運動エネルギー、有質量粒子ビームの焦点の直径、有質量粒子ビームの開口角、およびスティグメータ（ｓｔｉｇｍａｔｏｒ）の設定が挙げられる。検出装置の異なるパラメータ設定としては、検出器の加速電圧、検出器のエネルギーフィルタ、および検出器の種類が挙げられる。
異なる記録条件は、２つ以上の像を記録する際の有質量粒子ビームの異なる焦点設定を含んでいてもよい。２つ以上の記録像としては、基準構造の少なくとも１つの焦点スタック（ｆｏｃｕｓ ｓｔａｃｋ：焦点の積み重ね）の像が挙げられる。焦点スタックは、２つ以上の像を含み得る。像が記録された焦点からの距離を非常に高精度に規定可能な場合は、アーチファクトの補正に有用または有益な情報を単一の記録像が供給済みと考えられる。ただし、通例は複数の像が記録されることにより、焦点位置を決定する際の考え得る誤差を規定および補正可能である。
さらに、異なる記録条件に、基準構造への有質量粒子ビームの異なる入射角での２つ以上の像の記録を含んでいてもよい。焦点スタックの記録の代替として、基準構造の像を異なる視点から記録可能であるとともに、後で位相再構成（ｐｈａｓｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：位相再構築）（位相回復（ｐｈａｓｅ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ））の実行に用いられる点拡がり関数をこれらの像に基づいて生成可能である。この目的のため、異なる視点または異なる角度から記録された基準構造の修正基準像を計算する必要がある。決定される波面全体は、部分ごとに決定された波面から再構成可能である。
光学的には、粒子ビーム（たとえば、光子線（ｐｈｏｔｏｎ ｂｅａｍ：光子ビーム））の位相または波面を再構成する入力量として、焦点スタックの像が用いられることが多い。有質量粒子ビームの場合も、この原理を用いて、その波面を再構成することができる。
異なる記録条件は、異なる種類の基準構造を含んでいてもよい。基準構造は、異なる幾何学的形態を有していてもよい。一例として、基準構造としては、立方体、直方体、三角錐、および円筒も可能である。１つまたは複数の基準構造は、当該基準構造が適用される基板の材料と異なる材料組成を含み得る。異なる材料組成の結果として、像の記録に際しては、トポロジーコントラストのほか、材料コントラストも生じる。これにより、基準構造の記録像のコントラストが最大化される。
有質量粒子ビームは、特定のエネルギーを有していてもよい。さらに、有質量粒子ビームは、エネルギー分布の所定の幅を有していてもよい。通常、たとえば電子ビームのエネルギー分布の幅は、電子源の実現可能なエネルギー分解能によって決まり、現在のところは約０．５ｅＶ（電子ボルト）である。結果として、この量は、電子が加速のために通過する電位とほぼ無関係であり、したがってビーム電子のエネルギーともほぼ無関係である。
基準構造の基準像は、有質量粒子ビームを用いた基準構造の少なくとも１つの記録を表すことが可能であり、基準構造は、有質量粒子ビームの焦点に配置される。また、基準像は、たとえば平均値の意味において、有質量粒子ビームを用いて焦点に記録された複数の像の組み合わせを含むことも可能である。さらに、基準構造の基準像は、アーチファクトについて補正可能である。
基準構造の修正基準像は、基準構造の２つ以上の像を記録する際のアーチファクトを実質的に補正可能である。
基準構造の修正基準像は、２つ以上の記録像の点拡がり関数を生成する際の当該２つ以上の記録像におけるアーチファクトを実質的に補正可能である。これにより、生成された点拡がり関数に対するこれらアーチファクトの影響を実質的に防ぐことができる。これにより、これらのアーチファクトは、有質量粒子ビームの波面の決定に影響を及ぼし得なくなる。
アーチファクトは、有質量粒子ビームによる基準構造の静電帯電（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｈａｒｇｉｎｇ）および／または有質量粒子ビームを用いて基準構造を結像する際の２つ以上の記録像における基準構造の少なくとも１つのエッジの少なくとも１つのエッジ効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）を原因としていてもよい。
通常、一定の横方向寸法を有するサンプルの上方の半空間に由来する有質量粒子は、サンプルと相互作用する有質量粒子ビームの検出プロセスにおいて用いられる。検出目的で使用される有質量粒子が由来するサンプルの上方の空間は、サンプルが鋭いエッジ（ｓｈａｒｐ ｅｄｇｅ）を有する場合に拡大または縮小する。これは、基準構造のエッジに沿った検出信号の増大（エッジは半空間を拡大して、周囲よりも明るく見える）または減少（コーナーは半空間を縮小して、周囲よりも暗く見える）として表される。
有質量粒子ビームを用いて像を記録する際に基準構造または基準構造の一部が静電帯電されるとすれば、粒子ビームは、基準構造または基準構造の一部を歪んだ状態で結像する。記録像からの点拡がり関数の生成に先立ち、点拡がり関数の生成の補助となる基準像において、このような有質量粒子ビームまたはその検出プロセスの影響が補正されないとすれば、前記影響は、生成された点拡がり関数に反映されるため、最終的には、有質量粒子ビームの決定された波面にも反映される。
少なくとも１つのアーチファクトを補正することは、基準構造の静電帯電および／または２つ以上の記録像における少なくとも１つのエッジ効果の影響を決定することを含んでいてもよい。
基準構造の静電帯電および／または少なくとも１つのエッジ効果の影響を決定することは、基準構造の静電帯電および／または少なくとも１つのエッジ効果をシミュレーションすることを含んでいてもよい。基準構造の静電帯電および／または少なくとも１つのエッジ効果のシミュレーションは、有質量粒子ビームと基準構造との間および／または有質量粒子ビームにより基準構造中に生成された有質量粒子と基準構造との間の相互作用をモデル化したモデルによって実施可能である。少なくとも１つのアーチファクトを補正することは、静電帯電および／または少なくとも１つのエッジ効果の確定影響を基準像から除去することを含んでいてもよい。
少なくとも１つのアーチファクトを補正することは、基準構造の基準像を修正することを含んでいてもよい。基準構造の基準像を修正することは、基準像の像処理を含んでいてもよい。像処理は、基準構造の静電帯電のシミュレーションのデータに基づいて、および／または少なくとも１つのエッジ効果のシミュレーションのデータに基づいて実施可能である。
点拡がり関数を生成することは、基準構造の修正基準像を用いて２つ以上の記録像を逆畳み込み（ｄｅｃｏｎｖｏｌｖｉｎｇ）することを含んでいてもよい。生成された点拡がり関数は、２つ以上の像の平面における有質量粒子ビームの強度分布を含んでいてもよい。
修正基準像は、非修正基準像（ｎｏｎ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｍａｇｅ）に対応していてもよい。
また、未修正の基準像を用いて、本発明に係る方法を実行することも可能である。一例として、これは、基準構造の表面に静電帯電が実質的に存在しない場合および／または有質量粒子ビームが基準構造のエッジにおいて小規模のエッジ効果のみをもたらす場合に好都合となり得る。
代替実施形態においては、２つ以上の記録像の使用により、有質量粒子ビームのために２つ以上の記録像に含まれるアーチファクトについて補正された補正像を生成することができる。この目的のため、２つ以上の記録像は、測定された点拡がり関数を用いて補正することも可能である。アーチファクトは、計算によって補正像から除去可能である。
有質量粒子ビームの波面を決定するための方法は、基準構造を用意することおよび／または有質量粒子ビームを用いて基準構造を特徴づける（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ）ことを行うステップをさらに含んでいてもよい。基準構造を用意することは、基準構造の設計データの用意を含み得る。基準構造を特徴づけることは、設計データからの基準構造の基準像の決定を含み得る。基準構造を特徴づけることは、有質量粒子ビームを用いた基準像の記録を含み得る。基準構造を特徴づけることは、有質量粒子ビームを用いた基準構造の少なくとも１つの像の記録を含み得るが、基準構造は、有質量粒子ビームの焦点に配置される。
設計データ、基準構造の基準像、および／または基準構造の修正基準像は、不揮発性メモリにおいて提供可能である。
基準構造は、基板上に配置された少なくとも１つの針形状材料配置（ｎｅｅｄｌｅ−ｓｈａｐｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を含むことができ、針形状材料配置および基板は、異なる材料組成を有するものとする。針形状材料配置は、金属または金属化合物を含んでいてもよく、基板は、石英または炭素を含んでいてもよい。基準構造および基準構造が適用された基板が同一の材料組成を有するとすれば、基準構造は、記録像において弱いトポロジーコントラストしか生じず、その結果、基準構造は記録像において、基板から弱くしか浮き出ないか、または、まったく浮き出ない。
針形状材料配置は、０．１ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは０．２ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは０．５ｎｍ〜１００ｎｍ、最も好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の横方向寸法を有し得る。針形状材料配置は、１ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍ、より好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍ、最も好ましくは４ｎｍ〜２０ｎｍの高さを有し得る。針形状材料配置は、円筒状（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ）構造を含んでいてもよい。
基準構造は、少なくとも１つの鋭いエッジおよび／または少なくとも１つの規定された（ｄｅｆｉｎｅｄ）側壁角（ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ａｎｇｌｅ）を含んでいてもよい。鋭いエッジは、１０-3ｍｍ未満、好ましくは１０-4ｍｍ未満、より好ましくは１０-5ｍｍ未満、最も好ましくは１０-6ｍｍ未満の曲率半径を有していてもよい。側壁角は、４５°超、好ましくは８０°超、より好ましくは８５°超、最も好ましくは８９°超の角度を有していてもよい。２つ以上の像を記録する際の有質量粒子ビームの検出に、たとえば二次電子が用いられる場合、薄い基準構造すなわち高さが低い基準構造であれば、トポロジーの影響が抑えられる。基準構造の高さの下方境界は、有質量粒子ビームを用いて基準構造を照射する場合に、基準構造の測定に誤りが生じないように、基準構造の像の記録に用いられる検出システムまで、基準構造の下方にある基板の二次粒子が実質的に到達すべきではない、という事実によって与えられる。
修正基準像を生成することは、可能な最良の記録条件の下、有質量粒子ビームの異なる運動エネルギーで２つ以上の基準像を記録することと、異なるエネルギーで記録された基準像の組み合わせによって修正基準像を置き換えることと、を含んでいてもよい。
修正基準像は、その補正が通常は計算されるが、完全な結像系に可能な限り近づく結像系を用いて、有質量粒子ビームの異なる運動エネルギーで複数の基準像を記録できる場合、測定により生成された測定像によって、良好な近似へと置き換え可能である。
さらに、計算された基準像ならびに１つもしくは複数の測定された基準像の組み合わせから、修正基準像を生成することも可能である。
本発明に係る方法は、有質量粒子ビームの決定された波面を修正して、当該変更された波面が特定の波面（ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ：特定された波面）に実質的に対応するようにするステップをさらに含んでいてもよい。
有質量粒子ビームの波面の収差の補正は、選択パラメータに関する収差の「ブラインド」抑制ひいては一定のメトリックの最大化によっては実現されない。その代わりに、本出願に記載の方法によれば、決定された波面の補正に際して、さまざまな既知の結像収差の影響を考慮に入れることができる。結果として、収差の補正の程度および有質量粒子ビームの波面の補正の効率は、大幅に向上し得る。波面の補正の効率とは、数回の反復のみで、規定の偏差内の特定の波面に対応する波面を得られることを意味する。
一実施形態において、有質量粒子ビームの波面を決定するための装置は、（ａ）異なる記録条件の下、有質量粒子ビームを用いて、基準構造の２つ以上の像を記録する手段と、（ｂ）基準構造の修正基準像を用いて、２つ以上の記録像の点拡がり関数を生成する手段と、（ｃ）波面を決定するために、生成された点拡がり関数および異なる記録条件に基づいて、有質量粒子ビームの位相再構成を実行する手段と、を備える。
この装置は、基準構造の基準像を記録するように具現化可能である。
この装置は、有質量粒子ビームの決定された波面を特定の波面に対して適応させる調整選択肢を含んでいてもよい。
有質量粒子ビームの開口角は、０．１ｍｒａｄ〜１０００ｍｒａｄ、好ましくは０．２ｍｒａｄ〜７００ｍｒａｄ、より好ましくは０．５ｍｒａｄ〜５００ｍｒａｄ、最も好ましくは１ｍｒａｄ〜２００ｍｒａｄの範囲であってもよい。ここで、略語「ｍｒａｄ」は、ミリラジアンを表す。
コンピュータプログラムは、上記に特定される装置のコンピュータシステムが当該コンピュータプログラムを実行した場合に、当該コンピュータシステムに対して、上述の方法のうちの１つの方法ステップを実行するように指示する命令を含んでいてもよい。
４.図面の説明
以下の詳細な説明には、図面を参照して、本発明の現時点で好ましい例示的な実施形態を記載する。
スポット直径を有する集束粒子ビームおよびその開口角の概略図である。 有質量粒子ビームの波面を決定するための装置のいくつかの重要な構成要素を通る概略断面図である。 図２の装置の有質量粒子ビームを用いて記録された基準構造の像の焦点スタックを概略的に再現した図である。 基準構造の基準像（上部画像）および上部画像のアーチファクトの補正後の基準構造の修正基準像（下部画像）の概略平面図である。 収差を含む波面を有する集束電子ビームの断面を概略的に示した図である。 波面の補正後の図５の集束電子ビームを示した図である。 円筒状基準構造のシミュレーション像の概略平面図である。 焦点における強度分布が円形かつ均一であり、直径が４ｎｍの電子ビームのシミュレーションに用いられるカーネルの概略平面図である。 図８のカーネルによる図７の像の畳み込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を示した図である。 図７の円筒状基準構造のシミュレーション基準像の概略平面図である。 図１０の基準像による図９の像の逆畳み込みによって生成されたカーネルまたは点拡がり関数を概略的に再現した図である。 図１１のカーネルの概略断面を再現した図である。 図７を再現した図である。 図８を繰り返した図である。 同じく図９を再現した図である。 図７および図１３の円筒状基準構造の修正シミュレーション基準像の概略平面図である。 図１６の修正基準像を用いた、図１５または図９の像の逆畳み込みによって生成された点拡がり関数を概略的に表した図である。 図１７の点拡がり関数の概略断面図である。 波面収差を有する電子ビームの波面を示した図である。 図１９の電子ビームの強度プロファイルの焦点スタックを示した図である。 エッジ効果による明るいエッジを有する円筒状基準要素の畳み込みカーネル（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｋｅｒｎｅｌ）を再現した図である。 図２１の畳み込みカーネルによる、図１９および図２０の電子ビームの畳み込みの焦点スタックの像を再現しており、円筒状基準構造の像にノイズが付加された図である。 エッジ効果を考慮しない逆畳み込み（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）カーネル（ｋｅｒｎｅｌ）を示した図である。 図２３の逆畳み込みカーネルを用いた円筒状基準構造の焦点スタックの像の逆畳み込みを再現した図である。 位相再構成後の図２４の再構成焦点スタックの像を示した図である。 図１９の電子ビームの再構成波面を示した図である。 図１９の差分波面および図２６の再構成波面を５倍に拡大して再現した図である。 円筒状基準構造を記録する際のエッジ効果を考慮した逆畳み込みカーネルを示した図である。 図２８の逆畳み込みカーネルを用いた、図２２の円筒状基準構造の焦点スタックの像の逆畳み込みを再現した図である。 位相再構成後の図２４の再構成焦点スタックの像を示した図である。 図３０の電子ビームの点拡がり関数に基づいて確定された、図１９の電子ビームの再構成波面を示した図である。 図１９の差分波面および図３１の再構成波面を５倍に拡大して示した図である。 有質量粒子ビームの波面を決定するための方法のフローチャートである。
５．好ましい例示的な実施形態の詳細な説明
本発明に係る方法および本発明に係る装置の現時点で好ましい実施形態を以下に説明する。本発明に係る装置は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の例を用いて説明する。ただし、本発明に係る方法および本発明に係る装置は、電子ビームの形態の有質量粒子ビームに限定されない。むしろ、これらは、粒子の静止質量がゼロと異なる任意の粒子ビームに使用可能である。さらに、これらは、像の記録または広視野顕微鏡法に走査型集束有質量粒子ビームを使用する顕微鏡に使用可能である。以下、有質量粒子ビームおよび粒子ビームは、同義的に使用する。
本明細書の５番目のパートの冒頭では、走査型電子顕微鏡の分解能に関していくつか説明する。電子ひいては電子ビームのド・ブロイ波長は、以下の方程式により与えられる。
Figure 0006923701
 （１）
ここで、λは波長、ｈはプランク定数、ｅは電気素量（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｈａｒｇｅ）、Ｕは電子が通過する加速電圧、ｍは電子の質量を表す。顕微鏡で電子の加速に用いられる電圧においては、電子の質量がその静止質量ｍ0に略等しくなり得る（ｍ＝ｍ0）。
以下の数学的関係は、刊行物「J.E. Barth, P. Kruit: “Addition of different contributions to the charged particle probe size”, Optik, Vol. 101, p. 101-109 (1996)」から得られる。電子ビームの回折限界は、以下の方程式により略記述される。
Figure 0006923701
 （２）
ここで、ＲDは、電子ビームまたは荷電粒子ビームの焦点におけるスポット直径Ｄの半径を表す。角度αは、ビーム軸に関して測定された電子ビームの開口角を特徴づける。図１は、これらの関係を明らかにしている。電子ビームは、ガウス分布に対応または少なくとも類似するビームプロファイルまたは強度プロファイルを有することが多い。焦点のスポット半径ＲDにおける５０％という規定は、電子ビームの強度が最大値の半分（半値半幅（ＨＷＨＭ））まで低下した角度を開口角αが規定することを意味する。導入項で説明した通り、有質量粒子のド・ブロイ波長は、そのエネルギーの増大とともに短くなり、その結果、回折限界がより小さな半径またはスポット直径へと変位する。方程式（２）から分かるように、有質量粒子ビームの開口角αは、回折限界に対して反比例の影響を及ぼす。その結果、開口角αが大きくなると、粒子の運動エネルギーは不変のまま、電子ビーム、より一般的には有質量粒子ビームの分解能が向上し得る。
電子ビーム、より一般的には有質量粒子ビームの回折のほか、電子ビームの有限輝度Ｂおよび線源の有限領域は、電子ビームまたは有質量粒子ビームの分解能にも影響を及ぼす。この寄与は、以下の式により表現可能である。
Figure 0006923701
 （３）
ここで、Ｉは電子ビームの電流、Ｂはその輝度、Ｅは電子の運動エネルギーを表す。焦点における有限輝度またはそのスポット半径の寄与は、粒子ビームの電流Ｉの増大とともに大きくなる。粒子または電子の運動エネルギーが大きくなると、この寄与は小さくなる。回折限界ＲDと同様に、有限輝度のスポット半径ＲIは、電子ビーム、より一般的には有質量粒子ビームの開口角αに反比例して変化する。
導入項において同様に示した通り、有質量粒子ビームの結像系の構成要素の収差も同様に、有質量粒子ビームの分解能に大きな影響を及ぼす可能性がある。色収差の影響は、粒子ビーム内の粒子の有限エネルギー分布ΔＥを原因とするが、以下の式により表すことができる。
Figure 0006923701
 （４）
ここで、ΔＥは有質量粒子ビームの粒子のエネルギー分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）を表し、ＣCは設計固有定数である。上記説明の通り、電子ビームのエネルギー分布の幅は主として、線源により生成された電子のエネルギー分布によって決まる。現在利用可能な電子源は通常、０．５ｅＶ〜０．７ｅＶのエネルギー分布ΔＥを有する。色収差による結像収差はまず、有質量粒子ビームの粒子のエネルギー分布の狭隘化によって、または不変エネルギー分布の場合は粒子ビームの平均エネルギーの増大によって抑えることができる。ただし、副次的には、粒子ビームの開口角αの増大に伴い、色収差の寄与が直線的に大きくなる。
球面収差は、軸から離れたビーム光学ユニットの構成要素または要素の領域における収差を含む結像が原因である。有質量粒子ビームの使用に基づく球面収差の顕微鏡分解能への寄与は、以下のように表すことができる。
Figure 0006923701
 （５）
ここで、ＣSは同じく、設計固有定数である。球面収差による粒子ビームの焦点におけるスポット直径ＲSは、電子ビームの開口角αの３乗で大きくなる。このため、球面収差は、粒子ビームの開口角の増大に際して急速に重要度が増し、従来の光学系の場合と同様に、有質量粒子ビームを使用する粒子ビームベースの顕微鏡の分解能の解析に際して考慮に入れる必要がある。
分解能の検討に際しては、必要に応じて、別の結像収差（たとえば、非点収差（ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ）、コマ（ｃｏｍａ）、粒子ビームのジッター（ｊｉｔｔｅｒ）、有質量粒子ビームを使用する顕微鏡の振動）を考慮に入れることも可能である。これらの寄与は、以下の例においては無視される。
粒子ビームベースの顕微鏡の分解能Ｒtotalは、粒子ビームの分解能限界に影響を及ぼすさまざまな寄与の二乗の和によって決まる。
Figure 0006923701
 （６）
図２は、有質量粒子ビームの波面を決定するための装置２００のいくつかの構成要素の断面を概略的に示している。図２の例示的な装置２００は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）２１０の形態で具現化されている。これは、真空チャンバ２０２に配設されている。走査型粒子顕微鏡２１０は、粒子放射体２０５およびカラム２１５で構成されており、その内部には、たとえばＳＥＭ２１０の電子光学ユニット２２０の形態のビーム光学ユニット２２０が配設されている。粒子放射体２０５は、有質量粒子ビーム２２５を生成し、電子またはビーム光学ユニット２２０は、粒子ビーム２２５を集束して、カラム２１５の出力でサンプル１１０に向かわせる。
サンプル１１０は、表面１１５に基準構造１３０が配設された基板１２０を含んでいてもよい。基板１２０は、さまざまな幾何学的形状の形態（図２には示さず）で具現化し得る複数の基準構造１３０を備えていてもよい。基板１２０は、石英基板および／または熱膨張率が低い（低熱膨張（ＬＴＥ）の）基板を含み得る。ただし、基板１２０は、炭素基板または炭素含有基板を含むことも可能である。一般的に、基準構造の基板としては、基板と基準構造１３０との間に良好な材料コントラストを生じる任意の材料を使用可能である。
基準構造１３０は、金属または金属化合物を含み得る。一例として、基準構造１３０は、クロム、タンタル、またはクロム含有もしくはタンタル含有化合物を含むことも可能である。基準構造１３０は、１つまたは複数の幾何学的形状を含み得る。このため、基準構造は、たとえば立方体、直方体、または円筒の形態で具現化することも可能である。さらに、基準構造１３０は、少なくとも１つの鋭いエッジおよび／または少なくとも１つの急峻な側壁角を含んでいてもよい。基板１２０および基準構造１３０が異なる材料組成を有することにより、基準構造１３０は、有質量粒子ビームにより記録される像において、そのトポロジーコントラストのほか、材料コントラストによってさらに強調される。
一例として、装置２００において、基板１２０は、フォトリソグラフィマスクの、またはナノインプリントリソグラフィからのテンプレートの基板を含み得る。フォトリソグラフィマスクは、透過型フォトリソグラフィマスクまたは反射型フォトリソグラフィマスクを含んでいてもよい。フォトリソグラフィマスクは、たとえばバイナリマスク、位相シフトマスク、ＭｏＳｉ（ケイ化モリブデン）マスク、または二重もしくは多重露光用マスク等、任意の種類のマスクを含み得る。フォトリソグラフィマスクまたはナノインプリントリソグラフィ用テンプレートには、１つまたは複数の基準構造１３０が配置され得る。
サンプル１１０は、サンプルステージ２３０またはサンプルホルダ２３０に配設される。当技術分野において、サンプルステージ２３０は、「ステージ」としても知られている。図２の矢印で示すように、サンプルステージ２３０は、たとえば図２に示していないマイクロマニピュレータにより、ＳＥＭ２１０のカラム２１５に対して３つの空間方向に移動可能である。粒子ビーム２２５は、測定点２３５においてサンプル１１０に衝突する。その結果、粒子ビーム２２５のビーム軸に沿った方向すなわちｚ方向の変位によって、サンプルステージ２３０は、基準構造１３０の像の焦点スタックの記録を容易化する。さらに、傾斜および／または回転による６軸のサンプルステージ２３０は、さまざまな角度または視点からの基準構造１３０の記録を可能にする。サンプルステージ２３０のさまざまな軸の各位置は、干渉分光法（図２には再現せず）によって測定される。代替実施形態において、粒子ビーム２２５の焦点設定は、ＳＥＭ２１０の電子光学ユニット２２０の補助によって設定または変更可能である。また、サンプルステージ２３０の移動および電子光学ユニット２２０の設定による組み合わせ調整も可能である。
上記説明の通り、図２において明瞭化された例示的な実施形態の装置２００は、ＳＥＭ２１０を備える。有質量粒子ビーム２２５としての電子ビーム２２５は、比較的容易に生成および形成され得る点において都合が良い。ただし、装置２００においては、イオン線、原子線、または分子線（図２には示さず）を使用することも可能である。一般的に、装置２００は、粒子の静止質量がゼロと異なる粒子ビーム２２５を使用可能である。
さらに、図２の装置２００は、たとえば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（図２には示さず）の形態で、サンプル１１０の分析および／または処理に使用可能な１つまたは複数の走査型プローブ顕微鏡を備えていてもよい。
走査型粒子顕微鏡２１０のカラム２１５に配設された検出器２３０は、測定点２３５で電子ビーム２２５により生成された二次電子および／またはサンプル１１０から後方散乱された電子を電気測定信号に変換して、装置２００のコンピュータシステム２５０の評価ユニット２６５に転送する。検出器２３０は、エネルギーおよび／または立体角に関して電子を識別するためのフィルタまたはフィルタシステムを含んでいてもよい（図２には再現せず）。
装置２００のＳＥＭ２１０は、入射電子ビーム２２５により測定点２３５で生成された二次電子および／または後方散乱電子を検出する第２の検出器２４０をさらに備えていてもよい。一例として、検出器２４０としては、Ｅｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出器が挙げられる。
さらに、走査型粒子顕微鏡２１０は、サンプル１１０および／または基準構造１３０が電気絶縁性であり、または、電気絶縁表面層１１５を有する場合に、第１の測定点２３５の領域において低エネルギーイオンを供給するイオン源２４５を備えていてもよい。
装置２００は、コンピュータシステム２５０を含む。コンピュータシステム２５０は、サンプル１１０上および基準構造１３０上の少なくとも一部で電子ビーム２２５を走査する走査ユニット２５５を備える。
さらに、コンピュータシステム２５０は、装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０のさまざまなパラメータを設定および制御する設定ユニット２６０を備える。ＳＥＭ２５０のパラメータとしては、粒子ビーム２２５または電子ビーム２２５のエネルギー、粒子ビーム２２５の開口角、粒子ビーム２２５のビーム光学ユニット２２０のスティグメータ設定、球面および／もしくは色収差、コマ収差、ならびに非点収差を変化させる調整選択肢を含むことができる。さらに、装置２００のＳＥＭ２１０は、高次収差を補正する調整選択肢を含む。このため、ＳＥＭ２１０は、最初の２つの次元のゼルニケ多項式（Ｚ0 0，Ｚ1 -1Ｚ1 1，Ｚ2 -2，Ｚ2 0，Ｚ2 2）により記述される収差を補正可能である。高次の補正を実行可能とするには、３極または高次極特性を有する場を生成可能な調整選択肢が必要となる。
さらに、ＳＥＭ２１０の設定ユニット２６０は、検出器２３０および２４０のパラメータを設定する。さらに、ＳＥＭ２１０のコンピュータシステム２５０の設定ユニット２６０は、サンプルステージ２３０の６つの軸を制御する。
さらに、コンピュータシステム２５０は、検出器２３０および２４０からの測定信号を解析して、ＳＥＭ２１０のディスプレイ２８０に表示可能な像を生成する評価ユニット２６５を備える。サンプル１１０および／または基準構造１３０上で走査ユニット２５５が電子ビーム２２５または有質量粒子ビーム２２５を走査する領域は、コンピュータシステム２５０のモニタ２８０に表示されるため、走査型粒子顕微鏡２１０の視野すなわちＦＯＶとして規定される。特に、評価ユニット２６５は、検出器２３０または検出器２３０、２４０の測定データから基準構造１３０の像を生成するように設計されている。粒子ビーム２２５の焦点が基準構造１３０上に位置合わせされている場合、有質量粒子ビーム２２５が基準構造１３０上を走査するとすれば、評価ユニット２６５は、検出器２３０、２４０の測定データから基準構造１３０の基準像を生成することができる。ただし、粒子ビーム２２５が焦点にて基準構造１３０を走査する場合に評価ユニット２６５により測定データから生成される像は、基準構造１３０の焦点スタックの像の一部であってもよい。
同様に、評価ユニット２６５は、サンプルステージ２３０の１つまたは複数の干渉計の測距装置の測定信号を処理して、同様に、これらをモニタ２８０上で図および／または数値として表すことができる。
さらに、評価ユニット２６５は、走査領域をモニタ２８０に示す場合、ひいては基準構造１３０の基準像を生成する場合に、サンプル１１０または基準構造１３０の静電帯電を考慮するように設計されている。さらに、評価ユニット２６５は、走査ユニット２５５に対して、その走査の実行時に、基準構造１３０の静電帯電を考慮するように命令可能である。さらに、評価ユニット２６５は、コンピュータシステム２５０に対して、イオン源２４５の低エネルギーイオンを用いた局所照射により、基準構造１３０の静電帯電を少なくとも部分的に補償するように指示可能である。
基準構造１３０の焦点スタックの像の記録のため、設定ユニット２６０は、粒子ビーム２２５のビーム軸に沿った方向すなわちｚ方向にサンプルステージ２３０を変位させる。図３は、基準構造１３０の焦点スタック３００の像３１０〜３９０を概略的に示している。図３の例示的な基準構造１３０は、円形表面および円筒構造を有する。図３に示す例において、焦点スタックは、基準構造１３０の９つの像３１０〜３９０を含む。焦点スタック３００は、過焦点（＋焦点ずれ）すなわち焦点が基準構造１３０の上方または前にある像３１０から始まり、焦点の像３５０を過ぎて、焦点が基準構造１３０内にある増加する不足焦点（−焦点ずれ）へと進む。評価ユニット２６５は、各焦点ずれ位置３１５および３２５における少なくとも１つの検出器２３０、２４０の測定データから、基準構造１３０の焦点スタック３００の像を生成する。評価ユニット２６５は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはこれらの組み合わせの形態で具現化可能である。
図２に戻って、ＳＥＭ２１０のコンピュータシステム２５０は、シミュレーションユニット２７０をさらに備える。シミュレーションユニット２７０は、有質量粒子ビーム２２５により生成された二次粒子の固有の検出プロセスによって、検出器（単数）または検出器（複数）２３０、２４０とともに粒子ビーム２２５が生み出す効果を計算により確定するように設計されている。本明細書の第３のパートにおいて説明した通り、基準構造１３０の静電帯電によって、基準像の表示は歪む可能性がある。
上部画像４１０において、図４は、焦点が合っている（ｉｎ ｆｏｃｕｓ）、基板１２０に配設された基準構造１３０の像４５０の平面図を概略的に示している。基板１２０としては、サンプル１１０の基板１２０が挙げられる。これは、図４の上部画像４１０の像４５０が基準構造１３０の基準像４５０であることを意味する。図４の例示的な基準構造１３０は、長方形である。静電帯電４２０の影響の下、基準像４５０は、基準構造１３０の設計データに関して、基準像４５０の歪み４３０および変位４４０を有する。
図２のコンピュータシステム２５０のシミュレーションユニット２７０は、たとえば基準構造１３０の材料組成ならびに粒子ビーム２２５の電子もしくは粒子が基準構造１３０に入射する運動エネルギーに基づいて、静電帯電４２０およびそれに起因する像歪みを記述したモデルを含んでいてもよい。
さらに、コンピュータシステム２５０のシミュレーションユニット２７０は、基準構造１３０の形状および粒子ビーム２２５のエネルギーに基づく基準構造１３０の固有形状によって、像生成の二次粒子が発生する半空間の変化の影響を計算により確定するように設計可能である。図４の上部画像４１０は、基準構造１３０の基準像４５０において太い境界線４４５により示された基準構造１３０によるエッジ効果４６０を明らかにする。
図２の装置２００のコンピュータシステム２５０の評価ユニット２６５は、シミュレーションユニット２７０により確定された粒子ビーム固有像記録プロセスの固有の影響４３０、４４０、および４６０を基準構造１３０の基準像４５０において補正可能とする１つまたは複数のアルゴリズムを含む。結果として、評価ユニット２６５は、基準像４５０から修正基準像４８０を生成可能である。これは、図４の下部画像４６０において明瞭化されている。基準構造１３０の静電帯電および鋭いエッジ４７０のエッジ効果４６０によるアーチファクトは、基準構造１３０の修正基準像４８０において実質的に補正される。
シミュレーションユニット２７０のアルゴリズムは、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせにて実装可能である。一例として、著者S. Babin et al.: “Technique to automatically measure electron-beam diameter and astigmatism: BEAMETR”, J. Vac. Sci. Technol. B 24(6), pp. 2056-2959 (Nov/Dec 2006)は、自動化プロセスによって電子ビームのビーム寸法を決定するための方法を記述している。対応するシミュレーションプログラムＢＥＡＭＥＴＲがｅＢｅａｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから利用可能である。
さらに、シミュレーションユニット２７０は、逆畳み込み演算の実行によって、基準構造１３０の焦点スタック３００の像３１０〜３９０および基準構造１３０の修正基準像４８０から、基準構造１３０の焦点スタック３００の像３１０〜３９０の畳み込みカーネルまたは点拡がり関数を決定するように設計されている。最後に、シミュレーションユニット２７０は、焦点スタック３００の点拡がり関数に基づいて、位相再構成の実行により、基準構造１３０の焦点スタック３００の像３１０〜３９０および各焦点ずれ位置３１５、３２５を記録する際の粒子ビーム２２５の有質量粒子の運動エネルギーと、焦点スタック３００の像３１０〜３９０を記録する際の粒子ビーム２２５の波面と、を確定するのに使用可能である。
シミュレーションユニット２７０は、たとえばＧｅｒｃｈｂｅｒｇ−Ｓａｘｔｏｎアルゴリズム、ＮＬＳＱ （非線形最小二乗）アルゴリズム、Ｙａｎｇ−Ｇｕアルゴリズム、ｐｉｎｇ−ｐｏｎｇアルゴリズム、またはＦｅｒｗｅｄａアルゴリズム等の既知のアルゴリズムを用いることにより、位相再構成を実行可能である。
コンピュータシステム２５０、評価ユニット２６５、および／またはシミュレーションユニット２７０はそれぞれ、さまざまな基準構造１３０の帯電の１つもしくは複数のモデルならびに／または有質量粒子ビーム２２５を用いて基準構造を走査する際の検出プロセスを原因とするエッジ効果４６０のさまざまなモデルを含むメモリ、好ましくは不揮発性メモリ（図２には示さず）を含み得る。
図２に規定の通り、評価ユニット２６５および／またはシミュレーションユニット２７０は、コンピュータシステム２５０に統合可能である。ただし、装置２００の内部または外側の専用ユニットとして、評価ユニット２６５および／またはシミュレーションユニット２７０を具現化することも可能である（図２には規定せず）。特に、コンピュータシステム２５０の評価ユニット２６５および／またはシミュレーションユニット２７０は、専用ハードウェア実装によってそれぞれのタスクの一部を実行するように設計可能である。
コンピュータシステム２５０は、装置２００に統合することも可能であるし、独立装置（図２には示さず）として具現化することも可能である。コンピュータシステム２５０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはこれらの組み合わせにて構成されていてもよい。
図２に示す内容と異なり、装置２００の走査型粒子顕微鏡２１０としては、複数の粒子ビームを同時にサンプル１１０に向かわせ得るマルチビーム走査型粒子顕微鏡が挙げられる（図２には示さず）。マルチビーム走査型粒子顕微鏡は、個々の粒子ビームにより生成された二次粒子を並列に検出可能な検出器または検出器配列を備える。さらに、マルチビーム走査型粒子顕微鏡の評価ユニット２６５は、個々の粒子ビームの二次粒子から生成された部分像を組み合わせて全体像を形成するように設計可能である。
図５のダイアグラム５００は、ビーム軸５２０に関して開口角αを有する集束有質量粒子ビーム５１０の断面を概略的に示している。粒子ビーム５１０は、焦点５６０においてスポット直径５３０に集束する。上述の通り焦点スタック３００の像３１０〜３９０および修正基準像４８０から逆畳み込みされ、位相再構成アルゴリズムにより確定された波面５５０は、入力球面波の波面５４０に関して、比較的大きな偏差または収差５６０を有する。収差５６０によって、収差のない粒子ビーム５１０の回折限界により制限された有質量粒子ビーム５１０の分解能は、完全に利用可能とはならない。これは、有質量粒子ビーム５１０の波面５５０の収差５６０により防止される。
確定波面５５０は、その収差５６０の体系的な補正を可能にする。図２の装置２００のＳＥＭ２１０は、波面５５０のすべての実質的な収差を補正する調整選択肢を有する。波面は、多くの方法で補正可能である。第１に、ＳＥＭ２１０のさまざまな考え得る調整選択肢に対して、ＳＥＭ２１０の調整選択肢の感度（たとえば、ビーム光学ユニット２２０におけるコイル電流）を測定することができる。第２に、波面は、計算により補正可能である。この目的のため、ＳＥＭ２１０のさまざまな調整選択肢の効果にモデルが利用可能である必要がある。さらに、ＳＥＭ２１０が高い製造精度を有していると有益である。
通常、ＳＥＭ２１０の調整選択肢は、１つの収差すなわち線形独立のゼルニケ多項式にだけ作用するわけではない。したがって、いわゆる相互行列（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｍａｔｒｉｘ）が所定の手順で定式化される。相互行列は、補償光学（ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ）により知られる。相互行列は、計算すなわちＳＥＭ２１０の設計または実験結果に基づいて定式化可能である。実験結果により相互行列を定式化する場合は、ＳＥＭ２１０の各調整選択肢に対して、各線形独立収差への影響が測定される。このように生成された相互行列は、調整選択肢のベクトルを収差のベクトルに変換する。その際、行列反転によって、補正のために必要なＳＥＭ２１０の調整選択肢のベクトルへと波面収差（収差で表す）を変換可能な行列が生成され得る。
図６は、収差５６０の補正後の図５の波面５５０を示している。図６から分かるように、補正された波面６５０は実質的に、球面波の波面５４０を有する。結果として、決定された波面５５０の体系的な補正によって、大きな開口角αの有質量粒子ビーム５１０を使用するＳＥＭ２１０は、使用可能な分解能として、粒子ビーム５１０の回折限界により制限された分解能を得ることができる。
図７〜図１２は、電子ビーム２２５、５１０の点拡がり関数を生成する実施例１を示している。図７〜図１２に記載の実施例１および以下に提示する他の実施例は、シミュレーションに基づいて実行したものである。最初に提示の２つの実施例において、基準構造１３０は、直径が１０ｎｍの円筒の形態で具現化されている。一例として、円筒は、石英基板にクロムを堆積させることにより生成可能である。
図７は、電子の運動エネルギーが６００ｅＶの電子ビーム２２５、５１０により照射された場合の円筒状基準構造１３０のシミュレーション像を示している。外側の明るいエッジ７５０が円筒状基準構造１３０のエッジ効果４６０を表す。
図８は、図７の円筒状基準構造１３０の像の記録に際して直径が４ｎｍの電子ビーム２２５、５１０の影響を明らかにする不鮮明化カーネル８５０を示している。採用のカーネル８５０は、焦点において、完全な平面の円形ビームを有する。図８において、これは、強度の標準偏差σと平均強度ａｖｅとの比により規定される（σ／ａｖｅ＝０）。
図９は、４ｎｍ幅の電子ビーム２２５、５１０すなわち図８のカーネル８５０による図７の円筒状基準構造１３０の畳み込みを再現している。図７の像の明るいエッジ７５０は、図９の不鮮明化畳み込み像９００における明るいエッジ９５０としてはっきりと視認可能である。図９は、基準構造１３０が電子ビーム２２５、５１０により走査された場合にＳＥＭ２１０のモニタ２８０上で視認可能な基準構造１３０の像を示している。
図１０は、図９の像９００の逆畳み込みに用いられる円筒状基準構造１３０の基準像４５０を示している。基準像４５０は、円筒状基準構造１３０の平面全体で均一な強度分布を有する。基準像４５０は、逆畳み込みにより不鮮明化畳み込み像９００から電子ビーム２２５、５１０の畳み込みカーネル８５０すなわち点拡がり関数８５０を生成するのに用いられる。
図１１は、図９および図１０の像９００、１０００から生成された畳み込みカーネル１１５０すなわち点拡がり関数１１５０を表す。標準偏差σと平均強度ａｖｅとの比から明らかなように、点拡がり関数１１５０は、表面全体にわたって２．５％の範囲で変動する。これは、図８の理想的な点拡がり関数８５０と矛盾する。
図１２は、図１１の点拡がり関数１１５０の断面を示している。図８のカーネル８５０に対する仮定と異なり、点拡がり関数１１５０には平面がない。さらに、点拡がり関数１１５０の強度プロファイルは、明らかに丸みを帯びたエッジ１２５０を示す。
図１３〜図１８は、電子ビーム２２５、５１０の点拡がり関数を生成する実施例２を示している。前述の通り、実施例２についても、シミュレーションに基づいて同様に実行されたものである。実施例２の図１３、図１４、および図１５は、実施例１の図７、図８、および図９に対応する。
実施例１と異なり、図１３〜図１８の実施例２において、図１５の像９００の逆畳み込みは、図１０の円筒状基準構造１３０の基準像４５０により実行されない。その代わりに、図１６が修正基準像４８０を示す。修正基準像４８０は、電子ビーム２２５、５１０により円筒状基準構造１３０の基準像４５０を結像または記録する際のエッジ効果４６０を考慮に入れており、カーネル８５０によって表される。これは、明るいエッジ１６５０によって、修正基準像４８０で視認可能である。このため、修正基準像４８０は、円筒状基準構造１３０の平面全体で不均一な強度分布を有する。測定された基準像４５０からの修正基準像４８０の生成については、図４に照らして上記説明した通りである。
修正基準像４８０は、図１５の不鮮明化畳み込み像９００からの畳み込みカーネルの逆畳み込みまたは点拡がり関数の生成に用いられる。図１７は、図１５および図１６の像４８０、９００から生成された畳み込みカーネル１７５０すなわち点拡がり関数１７５０を示している。生成された畳み込みカーネル１７５０は、図１７の完全な点拡がり関数の全体を再現していない。ただし、完全な畳み込みカーネル８５０からの偏差（σ／ａｖｅ比は０．４％）は、基準像４５０に基づいて生成された点拡がり関数１１５０よりも、約６倍優れている。
図１２と同様に、図１８は、図１７の点拡がり関数１７５０の断面を示している。図１７の点拡がり関数１７５０は、図１４の仮定の通り、電子ビームの円筒状強度プロファイルに大きく近づく。実施例２の説明通りに生成された点拡がり関数１７５０は、電子ビーム２２５、５１０の波面５５０を決定する位相再構成プロセスの入力量として使用可能である。
以下の図１９〜図３２は、波面が完全ではない電子ビームの波面５５０を再構成する２つの実施例を示している。上記説明した２つの実施例と同様に、以下に論じるデータは、シミュレーションにより生成されたものである。決定された波面の特定の波面からの偏差が確定され得るように、以下に記載の２つの実施例においては、位相再構成が別のステップとして付加的に実行される。
シミュレーションにおいては、以下の実施例の両者に対して、運動エネルギーが４００ｅＶの電子ビームを仮定する。さらに、以下では、波面の平均値（二乗平均平方根（ＲＭＳ））に関して、電子ビーム１９１０の波面５５０が波長の半分のランダム変動を受けるものと仮定する。さらに、以下の実施例では、電子ビーム１９１０の開口数（ＮＡ）が０．０４すなわち４０ｍｒａｄであるものと規定する。これら２つの実施例においても、基準構造１３０は、円筒の形態で具現化されるが、この場合の直径は１６ｎｍである。
図１９は、円筒状基準構造１３０を結像する以下のシミュレーションにおいて用いられる電子ビーム１９１０の波面を再現している。上記規定の通り、電子ビーム１９１０の波面５５０は、ド・ブロイ波長の半分のランダム変動を有する。以下のシミュレーションの目的は、波面収差１９２０を伴う電子ビーム１９１０から、考え得る最小の波面収差での位相再構成を容易化する電子ビーム１９１０の点拡がり関数を生成することにある。
図２０は、電子ビーム１９１０の５つの異なる焦点設定に対応する電子ビーム１９１０の５つの強度プロファイルを示す。図２０の５つの像において、焦点は、上から下に向かって、基準構造１３０の表面に関して、−１２５ｎｍ、−６２．５ｎｍ、０ｎｍ、６２．５ｎｍ、および１２５ｎｍの位置にある。図２０の像は、別途シミュレーションプロセスの入力量として用いられる図１９の電子ビーム１９１０の点拡がり関数を示している。図１９の電子ビーム１９１０の波面収差１９２０は、強度プロファイルの焦点スタックにおいて明らかに浮き出ている。
図２１は、円筒状基準構造１３０の畳み込みカーネル２１００を示している。円筒状基準構造１３０の畳み込みカーネル２１００は、当該基準構造１３０の畳み込みカーネル２１００において明るいエッジ２１５０により浮き出た上述のエッジ効果４６０を有する。
図２２は、図２０の焦点スタックの像において規定された電子ビーム１９１０の強度プロファイルを有する図２１の円筒状基準構造１３０の畳み込みを再現している。また、基準構造１３０の像には、ノイズが付加されている。その結果、図２２の像は、装置２００のＳＥＭ２１０が電子ビーム１９１０による基準構造１３０の走査に際して生成し、モニタ２８０に表示することになる基準構造１３０の焦点スタックの像を示している。
図２３は、明らかとなった実施例３において、図２２の基準構造１３０の焦点スタックの像の逆畳み込みに用いられる逆畳み込みカーネル２３５０を示している。逆畳み込みカーネル２３５０は、アーチファクトのない基準構造１３０の理想的な像を表す。これは、図２３の例における基準構造１３０の基準像が円筒状基準要素の境界またはエッジの領域においてこれ以上明るくならないことを意味する。
図２４は、図２３の逆畳み込みカーネル２３５０で逆畳み込みされた、図２２の基準構造１３０の焦点スタックの像を再現している。次のステップでは、位相再構成が実行される。位相の再構成は、図２４の焦点スタックの測定像の波面（焦点スタックを生じる）を変化させることにより実現される。図２５の像は、図２４の像に基づいて実行された位相再構成の結果を再現している。
図２６は、図２５の焦点スタックに最も近づく電子ビーム１９１０の再構成波面２６２０を示している。電子ビーム１９１０の再構成波面２６２０は、最小二乗フィッティングにより適応されたものである。
電子ビーム１９１０の波面再構成の精度を確認するため、電子ビーム１９１０の規定波面１９２０（入力または基準波面）と再構成波面２６２０との差分が形成される。図２７は、差分波面を５倍に拡大して示している。電子ビーム１９１０の再構成波面２６２０は、平面波面に関して、０．１３３波長の偏差を有する。それ以外の波面収差２６２０は主として、電子ビーム１９１０の残存非点収差に起因する。
Ｍａｒｅｃｈａｌ近似において、電子ビーム１９１０の入力波面１９２０は、Ｓｔｒｅｈｌ係数Ｓ＝ｅｘｐ［−（２π・０．５００）2］＝５．１７・１０-5を有する。同じ近似において、再構成波面２６２０は、Ｓｔｒｅｈｌ係数Ｓ＝ｅｘｐ［−（２π・０．１３３）2］＝０．４９７を有する。これは、図２３の畳み込みカーネル２３５０による図２２の焦点スタックの像の逆畳み込みによって、電子ビーム１９１０の再構成波面が大幅に改善するため、それにより記録された像の像品質が向上することを意味する。
図２８〜図３２に基づいて以下に説明する実施例４は、図１９〜図２２に基づいて記載した最初の状況に基づく。図２３の逆畳み込みカーネル２３５０による逆畳み込みの代わりに、図２２の基準構造１３０の像の焦点スタックの逆畳み込みは、過剰なエッジ高さ２８６０によるエッジ効果４６０を考慮に入れた図２８の畳み込みカーネル２８５０により実行される。
図２９は、図２８の逆畳み込みカーネル２８５０で逆畳み込みされた、図２２の基準構造１３０の焦点スタックの像を示している。
図３０の焦点スタックの像は、位相再構成によって図２２の基準構造１３０の焦点スタックの像から再構成された図２９の焦点スタックを示している。
図２６と同様に、図３１は、電子ビーム１９１０の再構成波面３１２０を示しており、図２９の測定焦点スタックに可能な最良の程度まで対応する図３０の焦点スタックに対応する。
電子ビーム１９１０の波面再構成の精度を確認するため、電子ビーム１９１０の規定波面１９２０（入力または基準波面）と再構成波面２６２０との差分が形成される。図２７は、差分波面を５倍に拡大して示している。電子ビーム１９１０の再構成波面２６２０は、平面波面に関して、０．１３３波長の偏差を有する。それ以外の波面収差２６２０は主として、電子ビーム１９１０の残存非点収差に起因する。
図２７に照らして上記説明した通り、電子ビームの入力波面１９２０は、Ｍａｒｅｃｈａｌ近似において、Ｓｔｒｅｈｌ係数Ｓ＝ｅｘｐ［−（２π・０．５００）2］＝５．１７・１０-5を有する。同じ近似において、再構成波面２６２０は、Ｓｔｒｅｈｌ係数Ｓ＝ｅｘｐ［−（２π・０．０７２）2］＝０．８１５を有する。この場合も、エッジ効果４６０を考慮に入れた図２８の逆畳み込みカーネル２８５０によって図２２の焦点スタックの基準構造の像を逆畳み込みすることにより、図２６および図２７と比較して、像品質を大幅に向上可能である。
最後２つの実施例に記載の方法は、複数回連続して（反復的に）実行することにより、波面５５０を決定する際の残留誤差を最小限に抑えることができる。エッジ効果４６０を考慮に入れた逆畳み込みカーネル２８５０を使用する場合、反復的に実行される上記方法は、図２３の逆畳み込みカーネル２３５０と比較して、より小さな残留誤差に収束する。本出願にて説明した方法は、基準構造１３０の記録像においてノイズを取り扱うことができる。ただし、ノイズが一定レベルを上回ると、実行された補正の効率が損なわれる。
最後に、図３３のフローチャート３３００は、有質量粒子ビーム２２５、５１０、１９１０の波面５５０を決定する上記方法の本質的なステップを改めてまとめたものである。この方法は、ステップ３１１０で開始となる。次のステップ３３２０においては、異なる記録条件３１５、３２５の下、有質量粒子ビーム２２５、５１０、１９１０を用いて、基準構造１３０の２つ以上の像３１０〜３９０が記録される。２つ以上の像３１０〜３９０は、焦点スタック３００の一部となり得る。像３１０〜３９０の記録は、装置２００のＳＥＭ２１０の走査ユニット２５５を用いて実行可能である。設定ユニット２６０は、サンプルステージ２３０を調整することにより、異なる記録条件３１５、３２５を実現可能である。
ステップ３３３０においては、基準構造１３０の修正基準像４８０を用いて、２つ以上の記録像３１０〜３９０の点拡がり関数１７５０が生成される。コンピュータシステム２５０の走査ユニット２５５の制御の下、有質量粒子ビーム２２５、５１０、１９１０によって、基準構造１３０の基準像４５０を記録可能である。基準像において実行される変化は、シミュレーションユニット２７０により決定可能である。コンピュータシステム２５０の評価ユニット２６５は、基準像４５０において、シミュレーションユニット２７０により確定された変化を実行することによって、修正基準像４８０を生成することができる。評価ユニット２６５は、修正基準像４８０を用いて記録像３１０〜３９０を逆畳み込みすることにより、像３１０〜３９０の点拡がり関数１７５０を生成する。
ステップ３３４０においては、波面５５０の決定のため、生成された点拡がり関数１７５０および異なる記録条件３１５、３２５に基づいて、有質量粒子ビーム２２５、５１０の位相再構成が実行される。位相再構成は、コンピュータシステム２５０のシミュレーションユニット２７０により実行可能である。この方法は、ステップ３３５０で終了となる。
１１０ サンプル
１１５ 表面
１２０ 基板
１３０ 基準構造
２００ 装置
２０２ 真空チャンバ
２０５ 粒子放射体
２１０ 走査型電子顕微鏡、走査型粒子顕微鏡
２１５ カラム
２２０ ビーム光学ユニット、電子光学ユニット
２２５ 有質量粒子ビーム
２３０ サンプルステージ、検出器
２３５ 測定点
２４０ 検出器
２４５ イオン源
２５０ コンピュータシステム
２５５ 走査ユニット
２６０ 設定ユニット
２６５ 評価ユニット
２７０ シミュレーションユニット
２８０ ディスプレイ（モニタ）
３００ 焦点スタック
３１０ 像
３１５ 焦点ずれ位置
３２０ 像
３２５ 焦点ずれ位置
３３０ 像
３４０ 像
３５０ 像
３６０ 像
３７０ 像
３８０ 像
３９０ 像
４１０ 上部画像
４２０ 静電帯電
４３０ 歪み
４４０ 変位
４４５ 境界線
４５０ 基準像
４６０ エッジ効果、下部画像
４７０ エッジ
４８０ 修正基準像
５００ ダイアグラム
５１０ 粒子ビーム
５２０ ビーム軸
５３０ スポット直径
５４０ 波面
５５０ 波面
５６０ 収差、焦点
６００ ダイアグラム
６５０ 補正波面
７５０ エッジ
８５０ カーネル（点拡がり関数）
９００ 像
９５０ エッジ
１０００ 像
１１５０ カーネル（点拡がり関数）
１２５０ エッジ
１６５０ エッジ
１７５０ カーネル（点拡がり関数）
１９１０ 電子ビーム
１９２０ 波面収差
２１００ カーネル（点拡がり関数）
２１５０ エッジ
２３５０ カーネル（点拡がり関数）
２６２０ 再構成波面
２８５０ カーネル（点拡がり関数）
２８６０ エッジ高さ
３１２０ 再構成波面
Ｄ スポット直径
Ｉ 電子ビームの電流
Ｒ 半径
α 開口角

Claims (20)

  1. 有質量粒子ビーム（２２５、５１０、１９１０）の波面（５５０）を決定するための方法（３３００）であって、
    ａ．異なる記録条件（３１５、３２５）の下、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）を用いて、基準構造（１３０）の２つ以上の像（３１０〜３９０）を記録するステップ（３３２０）と、
    ｂ．前記基準構造（１３０）の修正基準像（４８０）を用いて、前記２つ以上の記録像（３１０〜３９０）の点拡がり関数（１７５０）を生成するステップ（３３３０）と、
    ｃ．前記波面（５５０）を決定するために、前記生成された点拡がり関数（１７５０）および前記異なる記録条件（３１５、３２５）に基づいて、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の位相再構成を実行するステップ（３３４０）と
    を含む、方法（３３００）。
  2. 前記異なる記録条件（３１５、３２５）が、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の線源（２０５）および／もしくは結像系（２２０）の異なるパラメータ設定ならびに／または前記像（３１０〜３９０）を記録する検出装置（２３０、２４０）の異なるパラメータ設定を含む、請求項１に記載の方法（３３００）。
  3. 前記異なる記録条件（３１５、３２５）が、前記２つ以上の像（３１０〜３９０）を記録する際の前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の異なる焦点設定（３１５、３２５）を含む、請求項１または２に記載の方法（３３００）。
  4. 前記基準構造（１３０）の基準像（４５０）が、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）を用いた前記基準構造（１３０）の少なくとも１つの記録を表し、前記基準構造（１３０）が、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の焦点に配置された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  5. 前記基準構造（１３０）の修正基準像（４８０）が、前記基準構造（１３０）の前記２つ以上の像（３１０〜３９０）を記録する際のアーチファクト（４３０、４４０、４６０）を実質的に補正する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  6. アーチファクト（４３０、４４０、４６０）が、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）による前記基準構造（１３０）の静電帯電および／または前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）を用いて前記基準構造（１３０）を結像する際の前記２つ以上の記録像（３１０〜３９０）における前記基準構造（１３０）の少なくとも１つのエッジ（４７０）の少なくとも１つのエッジ効果（４６０）を原因とする、請求項５に記載の方法（３３００）。
  7. 前記少なくとも１つのアーチファクト（４３０、４４０、４６０）を補正することが、前記基準構造（１３０）の静電帯電および／または前記２つ以上の記録像（３１０〜３９０）における前記少なくとも１つのエッジ効果（４６０）の影響を決定することを含む、請求項５または６に記載の方法（３３００）。
  8. 前記基準構造（１３０）の前記静電帯電（４２０）および／または前記少なくとも１つのエッジ効果（４６０）の前記影響を決定することが、前記基準構造（１３０）の前記静電帯電（４２０）および／または前記少なくとも１つのエッジ効果（４６０）をシミュレーションすることを含む、請求項７に記載の方法（３３００）。
  9. 前記少なくとも１つのアーチファクト（４３０、４４０、４６０）を補正することが、前記基準構造（１３０）の前記基準像（４５０）を修正することを含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  10. 点拡がり関数（１７５０）を生成することが、前記基準構造（１３０）の前記修正基準像（４８０）を用いて前記２つ以上の記録像（３１０〜３９０）を逆畳み込みすることを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  11. 前記修正基準像（４８０）が、非修正基準像（４５０）に対応する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  12. 前記基準構造（１３０）を用意することおよび／または前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）を用いて前記基準構造（１３０）を特徴づけることを行うステップをさらに含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  13. 前記基準構造（１３０）が、基板（１２０）上に配置された少なくとも１つの針形状材料配置を含み、前記針形状材料配置および前記基板（１２０）が、異なる材料組成を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  14. 前記基準構造（１３０）が、少なくとも１つの鋭いエッジ（４７０）および／または少なくとも１つの規定された側壁角を含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  15. 修正基準像（４８０）を生成することが、可能な最良の記録条件の下、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の異なる運動エネルギーで２つ以上の基準像（４５０）を記録することと、異なるエネルギーで記録された基準像（４５０）の組み合わせによって前記修正基準像（４８０）を置き換えることとを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  16. 前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の前記決定された波面（５５０）を修正して、変更された波面（６５０）が特定の波面（５４０）に実質的に対応するようにするステップをさらに含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法（３３００）。
  17. 有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の波面（５５０）を決定するための装置（２００）であって、
    ａ．異なる記録条件（３１５、３２５）の下、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０、１９１０）を用いて、基準構造（１３０）の２つ以上の像（３１０〜３９０）を記録する手段（２５５）と、
    ｂ．前記基準構造（１３０）の修正基準像（４８０）を用いて、前記２つ以上の記録像（３１０〜３９０）に対する点拡がり関数（１７５０）を生成する手段（２６５、２７０）と、
    ｃ．前記波面（５５０）を決定するために、前記生成された点拡がり関数（１７５０）および前記異なる記録条件（３１５、３２５）に基づいて、前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０、１９１０）の位相再構成を実行する手段（２７０）と
    を備えた、装置（２００）。
  18. 前記基準構造（１３０）の基準像（４５０）を記録する（２５５）ように具現化される、請求項１７に記載の装置（２００）。
  19. 前記有質量粒子ビーム（２２５、５１０）の決定された波面（５５０）を特定の波面（５４０）に対して適応させる調整選択肢を含む、請求項１７または１８に記載の装置（２００）。
  20. 命令を含むコンピュータプログラムであって、前記命令は、請求項１７〜１９に記載の装置（２００）のコンピュータシステム（２５０）が前記コンピュータプログラムを実行した場合に、前記コンピュータシステム（２５０）に対して、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法ステップを実行するように指示する、コンピュータプログラム。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019204575B3 (de) * 2019-04-01 2020-08-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren, Vorrichtung und Computerprogramm zum Bestimmen einer Wellenfront eines massebehafteten Teilchenstrahls
CN113405676B (zh) * 2021-07-16 2022-03-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 空间望远镜相位差波前探测中微振动影响的修正方法
EP4181168A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-17 ASML Netherlands B.V. Aligning a distorted image

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9001800A (nl) 1990-08-10 1992-03-02 Philips Nv Methode voor het direct verkrijgen van amplitude- en fase-informatie van een object met behulp van beelden van een hoge-resolutie elektronenmicroscoop.
JP3973231B2 (ja) 1995-03-16 2007-09-12 エフ イー アイ カンパニ 粒子−光学機器内における粒子波の再構築方法
AU2002358245A1 (en) * 2001-10-10 2003-04-22 Applied Materials Isreal Limited Method and device for aligning a charged particle beam column
JP3984019B2 (ja) * 2001-10-15 2007-09-26 パイオニア株式会社 電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法
US20190271534A1 (en) * 2005-01-12 2019-09-05 John Farah Lensless imaging with reduced aperture
US10281258B2 (en) * 2005-01-12 2019-05-07 John Farah Lensless imaging with reduced aperture
JP4840854B2 (ja) 2006-01-27 2011-12-21 国立大学法人東京農工大学 電子顕微鏡の画像処理システム及び方法並びにスペクトル処理システム及び方法
JP4903675B2 (ja) * 2006-12-29 2012-03-28 株式会社リコー 収差評価方法、収差補正方法、電子線描画装置、電子顕微鏡、原盤、スタンパ、記録媒体、及び構造物
JP5308872B2 (ja) 2009-03-09 2013-10-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
CN102721477B (zh) * 2012-06-04 2013-10-16 中国科学院光电技术研究所 一种用于相位差波前传感器的离焦量测量方法
CN103714516B (zh) 2013-12-03 2016-05-25 西安交通大学 一种自适应光学成像中的点扩散函数估计方法
EP2887381B1 (en) 2013-12-18 2016-09-21 Fei Company Method of investigating the wavefront of a charged-particle beam
US9953802B2 (en) * 2014-01-21 2018-04-24 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Method and device for manipulating particle beam
DE102014008383B9 (de) * 2014-06-06 2018-03-22 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenstrahlsystem und Verfahren zum Betreiben einer Teilchenoptik
US9875534B2 (en) 2015-09-04 2018-01-23 Kla-Tencor Corporation Techniques and systems for model-based critical dimension measurements
JP6730659B2 (ja) 2016-02-17 2020-07-29 日本電気株式会社 透過波面測定方法、装置およびシステム
US20170281102A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Weng-Dah Ken Non-contact angle measuring apparatus, mission critical inspection apparatus, non-invasive diagnosis/treatment apparatus, method for filtering matter wave from a composite particle beam, non-invasive measuring apparatus, apparatus for generating a virtual space-time lattice, and fine atomic clock
US10181391B2 (en) 2016-05-26 2019-01-15 Nanojehm Inc. Image processing system and method of processing images
EP3270404A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-17 FEI Company Method of imaging a specimen using ptychography
CN106996862A (zh) * 2017-05-17 2017-08-01 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种基于点扩散函数测量的物镜检测装置
DE102019204575B3 (de) * 2019-04-01 2020-08-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren, Vorrichtung und Computerprogramm zum Bestimmen einer Wellenfront eines massebehafteten Teilchenstrahls

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