JP6947831B2 - 電子源のための引出し器電極 - Google Patents

Description

本開示は電子源のための電極に関する。

関連出願への相互参照
本出願は、2017年1月19日付けで出願された米国予備特許出願第62/447,917号に対する優先権を主張しており、その開示は、参照によってここに援用される。

走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）のような電子顕微鏡装置では、電子ビームが、半導体ウエハのような試料の上にシャープにフォーカスされる。試料上の所望の領域が、そのビームで走査される。試料の電子ビーム照射は二次電子を作り出し、これらが検出される。結果として得られる信号が、イメージとして表示されることができる。

電子光学カラムが電子顕微鏡で使用される。電子顕微鏡のための従来の電子光学カラムは、典型的には、電子ビームを作り出すために、ショットキー放出ガン又は電界放出ガンのような電子エミッタを有する電子源を含む。電子ビームは、磁気的か又は静電気的であり得る一連の電子ビームレンズを使用して走査プローブを作り出すためか又はサンプル又は開口を照射するために、使用され得る。電子光学カラムはまた、典型的には、電子ビームをフォーカスする静電プレ加速器レンズと、源の開口又はサンプルをターゲット上に再フォーカスしてイメージングする一連のレンズとを含む。

ショットキー放出ガン又は電界放出ガンのような電子エミッタを有する電子源は、典型的には、エミッタに隣接した引出し器電極又は引出し器と呼ばれる電極を含む。引出し器は、エミッタに静電場を生成するように構成され得て、それによってエミッタから電子源の残り及び最終的には電子光学カラムへの電子放出及び加速を生じさせる。

米国特許出願公開第２０１１／０２４０８５５号

以前の引出し器の設計では、引出し器の孔の側壁が、一次電子ビームに対して大きな表面積を提供した。そのような大きな表面積は多量の二次電子を生成した。二次電子は一次電子と強く相互作用して、電子光学カラムのさらに下方でビームが小さいスポットサイズを達成することを妨げた。

大きなスポットサイズは、電子ビームシステムに対して負のインパクトを有することがある。これは、もし電子源が一次ビームをフォーカスするために磁気レンズを使用していると、特に真であり得る。二次電子は一次電子よりもゆっくりと動き、そのレンズからの磁場は、一次電子ビームの近傍でそれらを比較的長い時間に渡ってトラップする傾向にある。

丸められたエッジを有する引出し器が、以前にテストされた。一つのそのような場合では、電子源は磁気レンズではなく静電レンズを使用した。しかし、製造方法が、引出し器の上側表面に約100μｍの曲率半径を作り出した。これは、二次電子の生成を顕著に最小化できる値を超えている。

したがって、必要とされていることは、二次電子の生成を低減する改良された引出し器である。

第１の実施形態では、ある装置が提供される。この装置は引出し器を備える。引出し器は、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。引出し器は、第１の表面と第２の表面との間に円錐台形状の開口を規定する側壁を有する。円錐台形状の開口は第１の表面から第２の表面まで広がっていく。円錐台形状の開口の側壁は、湾曲したエッジで第１の表面と会合する。湾曲したエッジは、５μｍ〜５０μｍの半径を有する。

この装置はさらにエミッタを含み得る。引出し器は、電子ビームの方向に関してエミッタの下流に位置される。引出し器は、エミッタに静電場を生成するように構成され得て、それによって電子の放出及び加速を生じさせる。

開口は、引出し器の第１の表面に中心を有し得る。

側壁は、角度を有するエッジで第２の表面と会合し得る。

側壁は、円錐台形状の開口の中心に対して５°〜７５°の角度を有し得る。

円錐台形状の開口は、１００μｍ〜５００μｍの直径を有し得る。

円錐台形状の開口は、０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの深さを有し得る。

引出し器は、磁気レンズの一部であり得る。

ある場合には、側壁は第１のセクション及び第２のセクションを規定する。第１のセクションは、円錐台形状の開口に対応し得る。第２のセクションは、円錐台形状の開口よりも大きな割合で広がる第２の円錐台形状の開口を規定することができる。第２のセクションは、第１のセクションの上に配置されることができて、第２の表面に会合する。

側壁は、炭素でコーティングされ得る。

前述の実施形態のいずれかの装置を含む走査形電子顕微鏡。

第２の実施形態では、電子ビームシステムが提供される。この電子ビームシステムは、電子源と引出し器とを備える。引出し器は電子エミッタを含む。引出し器は、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。引出し器は、第１の表面と第２の表面との間に円錐台形状の開口を規定する側壁を有する。円錐台形状の開口は、第１の表面から第２の表面まで広がっていく。円錐台形状の開口の側壁は、湾曲したエッジで第１の表面と会合する。湾曲したエッジは、５μｍ〜５０μｍの半径を有する。電子源は、ショットキー放出モードで動作するように構成され得る。引出し器は、磁気レンズの一部であり得る。

第３の実施形態では、引出し器システムが提供される。この引出し器システムは、第１の電極と第２の電極と第３の電極とを備える。第１の電極は、第１の表面と、第２の表面と、第１の表面と第２の表面との間に円筒形状の開口を規定する側壁と、を有する。第２の電極は、第１の電極に隣接しているが離れて配置されている。第２の電極は、第２の電極の第１の表面と、第２の電極の第１の表面の反対側の第２の電極の第２の表面とを有する。第２の電極は、第２の電極の第１の表面と第２の電極の第２の表面との間に第２の電極の円錐台形状の開口を規定する第２の電極の側壁を有する。第２の電極の円錐台形状の開口は、第２の電極の第１の表面から第２の電極の第２の表面まで広がっていく。第２の電極の円錐台形状の開口の第２の電極の側壁は、湾曲したエッジで第２の電極の第１の表面に会合する。第３の電極は、第２の電極に隣接しているが離れて配置されている。第３の電極は、第３の電極の第１の表面と、第３の電極の第１の表面の反対側の第３の電極の第２の表面とを有する。第３の電極は、第３の電極の第１の表面と第３の電極の第２の表面との間に第３の電極の円錐台形状の開口を規定する第３の電極の側壁を有する。第３の電極の円錐台形状の開口は、第３の電極の第１の表面から第３の電極の第２の表面まで広がっていく。第３の電極の円錐台形状の開口の第３の電極の側壁は、第２の湾曲したエッジで第３の電極の第１の表面に会合する。

第１の電極及び第３の電極は両方とも第１の電圧でバイアスされ得る。第２の電極は、第１の電圧とは異なる第２の電圧でバイアスされ得る。

第１の電極の円筒形状の開口は、第１の直径を有することができる。第２の電極の第２の電極の円錐台形状の開口は、第２の電極の第１の表面にて第２の直径を、且つ第２の電極の第２の表面にて第３の直径を、有し得る。第３の電極の第３の電極の円錐台形状の開口は、第３の電極の第１の表面にて第４の直径を、且つ第３の電極の第２の表面にて第５の直径を、有し得る。第１の直径と第２の直径とは等しくてもよく、第３の直径と第４の直径とは等しくてもよい。

引出しシステムはさらに、第２の電極とは反対側で第１の電極に隣接しているが離れて配置されたサプレッサを備え得る。

引出し器システムのこれまでの実施形態のいずれかの引出しシステムを含む走査形電子顕微鏡が開示される。

本開示の性質及び目的の完全な理解のために、添付の図面と共に、以下の詳細な記述が参照される。
本開示のある実施形態に従った引出し器電極の断面図である。 ある例示的な引出し器電極の上面の走査形電子顕微鏡イメージである。 図２の例示的な引出し器電極の底面の走査形電子顕微鏡イメージである。 本開示のある実施形態に従った引出し器電極の第２の実施形態の断面図である。 動作の実施形態の間の図１の引出し器電極の図である。 本開示のある実施形態に従った引出し器システムの第３の実施形態の断面図である。 本開示に従ったシステムのある実施形態である。

特許請求された主題がある実施形態に関して記述されるが、ここで記述される効果及び特徴の全てを提供しない実施形態を含む他の実施形態もまた、本開示の範囲内にある。様々な構造的、論理的、プロセスステップ、及び電子的な変更が、本開示の範囲から逸脱することなく、なされ得る。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求項を参照することによってのみ規定される。

ここで開示されている実施形態は、引出し器の設計を最適化して一次電子ビームと相互作用して劣化させる二次電子の生成を最小化することによって、電子源のような電子光学システムの性能を改善する。ここで開示されている実施形態はまた、強力な磁気レンズを使用して、二次電子の周囲のクラウドによる劣化無しに電子の一次ビームをフォーカスすることを可能にすることもできる。ここで開示されるように、引出し器の設計は、これらの効果を提供するように最適化されることができる。

図１は、引出し器電極（引出し器）１００の断面図である。引出し器１００は、第１の表面１０４と、第１の表面１０４の反対側の第２の表面１０５と、を有する。引出し器１００はまた、第１の表面１０４と第２の表面１０５との間に円錐台形状の開口１０２を規定する側壁１０３を有する。円錐台形状の開口１０２は、第１の表面１０４から第２の表面１０５まで広がっていく。円錐台形状の開口１０２は、第１の表面１０４に中心が位置されているように、引出し器１００に中心が配置され得る。

電子は、破線１０９で描かれているように円錐台形状の開口１０２を通過することができる。他の電子は、これらの電子が円錐台形状の開口１０２に入るように、側壁１０３に向かって角度を有する湾曲した軌道を有し得る。しかし、側壁１０３は角度が付けられていて、電子が側壁１０３にインパクトを与えることを低減するか又は妨げる。これより、引出し器１００は、電子ビームによって照射される側壁１０３の表面積を最小化する。これが今度は、二次電子の生成を最小化する。

円錐台形状の開口１０２の側壁１０３は、湾曲したエッジ１０６で第１の表面１０４と会合する。円錐台形状の開口１０２の側壁１０３は、湾曲したエッジ１０７においてのように、第２の表面１０５と会合する。

湾曲したエッジ１０６の設計はシャープなコーナーを除去することができて、これが高電圧アーク又は放電を減らす。湾曲したエッジ１０６は、引出し器１００の内部で中心点１１０に対して半径１０８を有する。半径１０８は二次電子の生成を最小化するように選択され得る。より小さい半径１０８は二次電子ビームに対するインパクト面積を低減し、これが二次電子の生成を最小化する。しかし、より小さい半径１０８は加工することがチャレンジングであり得て、且つ高電圧アーク又は放電を導くことがある。例えば、半径１０８は、０．５μｍまでの全ての値及びその間の範囲を含む５μｍ〜５０μｍであり得る。

代替的な実施形態では、湾曲したエッジ１０６は、その代わりに、面取りされたエッジであり得る。

ある場合には、円錐台形状の開口１０２は円形の断面を有する。しかし、開口は他の断面形状を有し得る。

側壁１０３は、線１１２からの角度１１１で、円錐台形状の開口１０２を通って延在している。線１１２は、円錐台形状の開口１０２の中心を通る線に平行であり得る。角度１１１は二次電子の生成を最小化するように選択され得る。例えば、角度１１１は、０．５°までの全ての値及びその間の範囲を含む５°〜７５°であり得る。より大きな角度を加工することも可能であり得る。

円錐台形状の開口１０２は、第１の表面１０４の近傍で、０．５μｍまでの全ての値及びその間の範囲を含む１００μｍ〜５００μｍの直径を有することができる。円錐台形状の開口１０２は、第２の表面１０５において、第１の表面１０４においてよりも大きな直径を有する。円錐台形状の開口１０２は、第１の表面１０４と第２の表面１０５との間で、0.1ｍｍまでの全ての値及びその間の範囲を含む０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの深さを有することができる。そのような直径及び深さは二次電子の生成を最小化することができて、円錐台形状の開口１０２に対するエミッタの可能性のある位置ずれを補償することができる。同様の効果をもたらすより小さな又はより大きな直径又は深さを加工することも可能であり得る。

引出し器１００は、電子ビーム（例えば一次電子ビーム）の方向に関してエミッタから下流に位置されることができる。引出し器は、エミッタに静電場を生成するように構成され得て、それによって電子放出及び加速を引き起こす。

引出し器１００は、超高真空（ＵＨＶ）条件に適合可能なもののような非磁性の導電性材料（例えば、低アウトガスをもたらす材料）から製造され得る。引出し器１００のための材料は、高融点を有する耐熱材料であり得る。引出し器１００のための材料はまた、精密加工に適している必要があり得る。例えば、引出し器１００は、モリブデン、チタン、白金、グラファイト、他の炭素ベースの材料、（Ｃｒ17、Ｍｎ8、Ｎｉ8.5、Ｓｉ4、Ｎ0.13、Ｃ0.10、残りがＦｅであることができるNitronic60のような）ステンレススチール、又はその他の材料から製造され得る。材料は、引出し器１００の電圧範囲における二次電子放出係数の低さに基づいて選択され得る。表面コーティングは、製造コストを低減し得て、且つ典型的な引出し器電圧にて二次電子放出を低減することができる。表面コーティングは、例えば、チタン下地の上の炭素膜又はステンレススチール下地の上の白金膜であることができる。

図１の引出し器１００は、走査形電子顕微鏡又はその他の電子ビームを使用する装置にて使用されることができる。

図２は、例示的な引出し器の上面の走査形電子顕微鏡イメージであり、図３はその底面の走査形電子顕微鏡イメージである。表面仕上げはＲａで０．１μｍ〜０．５μｍの範囲であり得る。ここでＲａは表面粗さの算術平均である。他の表面仕上げ特性が使用され得る。Ｒａの下方限界は加工のコスト及び時間によって設定され得て、Ｒａの上方限界は高電圧放電又はアークのリスクによって設定され得る。これより、他のＲａ値が可能である。

図４は、引出し器２００の第２の実施形態の断面図である。引出し器２００は引出し器１００の特徴の多くを含むが、側壁１０３が第１のセクション２０１と第２のセクション２０２とに分かれており、それらは角度２０４で会合する。第１のセクション２０１は、図１の円錐台形状の開口１０２に対応する。側壁１０３の第２のセクション２０２は第２の円錐台形状の開口２０３を形成することができて、これは、第１の表面１０４からの距離が増すにつれて、円錐台形状の開口１０２よりも大きな割合で広がる。この実施形態では、第１のセクション２０１は湾曲したエッジ１０６に会合し、第２のセクション２０２は第２の表面１０５に会合する。

第２のセクション２０２は、第１のセクション２０１から１５°〜４５°の角度２０５だけ、角度が付けられ得る。これにより、エミッタに対する引出し器２００の可能性のある位置ずれを考慮することができ、第１のセクション２０１と第２のセクション２０２との間の大きな角度による過剰な静電場の漏れを防ぎ得る。第１のセクション２０１と第２のセクション２０２との間のより大きな又はより小さな角度２０５が、可能であり得る。

図４の実施形態はさらに、二次電子生成の可能性を低減する。これは、側壁１０３が、破線１０９によって描かれているように、第２のセクション２０２において電子ビームの経路からさらに離れるように角度が付けられているからである。

第１のセクション２０１及び第２のセクション２０２の他の付加的なセクションが可能である。これらのセクションもまた、ある角度で会合し得る。

角度２０４で会合するように示されているが、引出し器２００におけるセクションの２つは、丸められたエッジで会合し得る。

図４の引出し器２００は、走査形電子顕微鏡又はその他の電子ビームを使用する装置にて使用されることができる。

図５は、動作の実施形態の間の図１の引出し器１００の図である。先端５００は、円錐台形状の開口１０２の中心（線５０１で表されている）に対して位置ずれしている。しかし、先端５００から引き出された電子（線５０２で表されている）は依然として、二次電子の生成が最小化された状態で引出し器１００を通過することができる。図５の効果は、図４の引出し器２００に同様に適用可能であることができる。

図６は、第１の電極３０１、第２の電極３０２、及び第３の電極３０３を有する引出し器システム３００の第３の実施形態の断面図である。第２の電極３０２及び第３の電極３０３は、図１又は図４の引出し器１００又は引出し器２００に対応し得る。図６に見られるように、電子ビームは、破線３２０に沿っての様にして、第１の電極３０１、第２の電極３０２、及び第３の電極３０３を通過する。

第１の電極３０１は、第１の表面３０４とその反対側の第２の表面３０５とを有する。第１の電極３０１はまた、第１の表面３０４と第２の表面３０５との間に円筒形状の開口３０７を規定する側壁３０６を有する。円筒形状の開口３０７は、円錐台形状のような他の形状を有し得る。図６は、第１の電極３０１の上に湾曲したエッジを示しているが、エッジはまた面取りされていてもよい。

第２の電極３０２は、第１の電極３０１に隣接するが離れて配置される。第２の電極３０２は、第２の電極の第２の表面３０９の反対側の第２の電極の第１の表面３０８を有する。第２の電極３０２はまた、第２の電極の第１の表面３０８と第２の電極の第２の表面３０９との間に第２の電極の円錐台形状の開口３１１を規定する第２の電極の側壁３１０を有する。第２の電極の円錐台形状の開口３１１は、第２の電極の第１の表面３０８から第２の電極の第２の表面３０９まで広がっている。

第２の電極の円錐台形状の開口３１１の第２の電極の側壁３１０は、湾曲したエッジ３１２で第２の電極の第１の表面３０８と会合することができて、且つ角度が付いたエッジ３１３で第２の電極の第２の表面３０９と会合することができる。第２の電極の側壁３１０はまた、湾曲したエッジで第２の電極の第２の表面３０９と会合することができる。

第３の電極３０３は、第２の電極３０２に隣接するが離れて配置される。第３の電極３０３は、第３の電極の第１の表面３１４と、第３の電極の第１の表面３１４の反対側の第３の電極の第２の表面３１５とを有する。第３の電極３０３はまた、第３の電極の第１の表面３１４と第３の電極の第２の表面３１５との間に第３の電極の円錐台形状の開口３１７を規定する第３の電極の側壁３１６を有する。第３の電極の円錐台形状の開口３１７は、第３の電極の第１の表面３１４から第３の電極の第２の表面３１５まで広がっている。

第３の電極の円錐台形状の開口３１７の第３の電極の側壁３１６は、第２の湾曲したエッジ３１８で第３の電極の第１の表面３１４と会合することができて、且つ第２の角度が付いたエッジ３１９で第３の電極の第２の表面３１５と会合することができる。第３の電極の側壁３１６はまた、湾曲したエッジで第３の電極の第２の表面３１５と会合することができる。

ある場合には、第１の電極３０１及び第３の電極３０３は、両方とも第１の電圧（例えばＶext）でバイアスされる。第２の電極３０２は、第１の電圧とは異なる第２の電圧（例えばＶext±ΔＶ）でバイアスされる。

動作の間、二次電子は、およそマイナス数十〜低めの数百ボルトのΔＶを有する負の場によって、側壁に戻され得る。ΔＶがプラス数十〜低めの数百ボルトであれば、そのときには、二次電子は第２の電極３０２によって引出し又は収集され得る。結果として、引出し器システム３００を出て電子ビームの方向に関して引出し器システム３００の下流に位置する加速器領域に入る二次電子は、極く僅かわずかであるか、又は全く無いことがあり得る。

ある実施形態では、第１の電極３０１の円筒形状の開口３０７が第１の直径３２１を有する。これは、円筒形状の開口３０７における最も狭い点であり得る。第２の電極３０２の第２の電極の円錐台形状の開口３１１は、第２の電極の第１の表面３０８にて第２の直径３２２を有することができ、第２の電極の第２の表面３０９にて第３の直径３２３を有することができ、これらはそれぞれ、第２の電極の円筒形状の開口３１１の最も狭い点及び最も広い点であり得る。第３の電極３０３の第３の電極の円錐台形状の開口３１７は、第３の電極の第１の表面にて第４の直径３２４を有することができ、第３の電極の第２の表面３１５にて第５の直径３２５を有することができ、これらはそれぞれ、第３の電極の円筒形状の開口３１７の最も狭い点及び最も広い点であり得る。第１の直径３２１及び第２の直径３２２は等しくてもよい。第３の直径３２３及び第４の直径３２４は等しくてもよい。第５の直径３２５は、他の直径のいずれよりも大きくてもよい。等しく描かれているが、他の直径が可能である。

第１の直径３２１は１００μｍ〜５００μｍであり得る。第２の直径３２２は２００μｍ〜６００μｍであり得る。第４の直径３２１は３００μｍ〜８００μｍであり得る。第２の電極の円錐台形状の開口３１１及び第３の電極の円錐台形状の開口３１７は、破線３２０（これは様々な開口の中心を通る線に平行であり得る）に対して、それぞれ１５°〜６０°及び１５°〜６０°の角度を付けられ得る。第２の電極の円錐台形状の開口３１１及び第３の電極の円錐台形状の開口３１７の深さは、０．１ｍｍまでの全ての値及びその間の範囲を含む０．３ｍｍ〜２．０ｍｍであり得る。第２の電極の円錐台形状の開口３１１及び第３の電極の円錐台形状の開口３１７の寸法及び角度は、源の先端から発せられた一次電子が、もし先端が位置ずれしていたとしても、それらの開口の表面に衝突しないように選択され得る。一次ビーム電子は、第１の電極３０１の開口表面に衝突して二次電子を生成し得る。これらの二次電子は、第２の電極３０２によって跳ね返されるか又は引出されることができる。電極の間の電位差が約100ボルト程度と低いので、第２の電極の円錐台形状の開口３１１及び第３の電極の円錐台形状の開口３１７に対する他の寸法が可能である。例えば、寸法は１０μｍ〜５０μｍの間の値によって変化し得る。

湾曲したエッジ３１２及び第２の湾曲したエッジ３１８の半径は、１０μｍ〜５０μｍであり得る。これらの寸法は、第２の電極３０２及び第３の電極３０３における場が比較的小さくなることができるので、可能になり得る。第２の電極３０２及び第３の電極３０３にて電子ビームに露出される表面積を最小化することは、あまり気にしなくてもよいかもしれない。これは、引出し器システム３００が、二次電子の生成を最小化することよりも、二次電子を跳ね返すか又はトラップすることに依存し得るからである。第１の電極における湾曲したエッジの半径もまた、１０μｍ〜５０μｍであり得る。他の半径が可能である。

サプレッサが、第２の電極３０２の反対側で第１の電極３０１に隣接するが離れて配置されることができる。

図６の引出し器システム３０５は、走査形電子顕微鏡又はその他の電子ビームを使用する装置にて使用されることができる。引出し器システム３０５は、電子放出システムを再設計することなく、現存するシステムに組み込まれることができる。

二次電子のインパクトは、図１〜５に開示された実施形態を使用して、さらに最小化されることができる。例えば、引出し器又は引出し器システムと引き続く電極（例えば引出し器の下流の電極）との間の距離が最小化されることができる。これにより、引き続く電極までの一次電子ビームの移動距離が短くなり、一次電子ビームは、電極間のより高い加速のために、より速く移動する。一次電子ビームの移動時間が、二次電子との相互作用時間と共に減少される。しかし、電極間の距離がより短いと、電極間の最大の実質的な電圧差が低減されることがあって、それゆえに電子源の最大使用可能電圧が低減されることがある。加えて、ビーム電流の全範囲が低減され得る。距離の最小化は、様々な用途に対して適用可能であり得る。

引出し器又は引出し器システムは、二次電子の生成をさらに最小化するように、炭素のような二次電子の歩留りが低い材料でコーティングされ得る。

ここで開示された引出し器の実施形態は、他の技法が可能であるが、マイクロマシン加工（例えばドリル加工）によって製造されることができる。

ここで開示された実施形態は、一次及び二次電子の間の相互作用時間が最大である磁気レンズを有する電子源にて使用されることができる。例えば、電子源は磁気侵襲レンズを含み得る。

ここで開示された実施形態は、電子源の一部として具現化され得る。電子源は、電子エミッタにおける高い温度及び高い静電場を有するショットキー放出モードで動作することができる。引出し器又は引出し器システムは、エミッタにおいて静電場を生成することができて、エミッタからの電子放出及びエミッタから離れていく電子ビームの加速の両方を生じさせる。磁気レンズは、一次電子ビームが電子源を通って移動する際に、一次電子ビームをフォーカスすることができる。引出し器又は引出し器システムの特に側壁における最適化された設計で、二次電子生成が最小化されて、一次ビームが乱されない。これは、電子ビーム検査及びレビューのための高性能電子源を可能にすることができる。そのような電子源は、広範囲のビームエネルギー及び電流に渡って非常に小さいスポットサイズ（例えば１〜２μｍほどの小ささ）に電子ビームを送達する必要があり得る。二次電子生成が最小化されなければ、ビームスポットサイズ、ビームエネルギー範囲、又はビーム電流範囲の困難なトレードオフが許容される必要があり得る。

ここで開示された実施形態は、図７のシステム４００のようなシステムに含まれ得るか又はそこで動作し得る。システム４００は出力獲得サブシステムを含み、これが少なくともエネルギー源及び検出器を含む。出力獲得サブシステムは電子ベースの出力獲得サブシステムであり得る。例えば、一つの実施形態では、ウエハ４０４に向けられるエネルギーは電子を含み、ウエハ４０４から検出されるエネルギーは電子を含む。このようにして、エネルギー源は電子ビーム源４０２であり得て、これは、ここで開示されたような引出し器又は引出し器システムに含まれるか又はそれに結合されることができる。図７に示されている一つのそのような実施形態においては、出力獲得サブシステムは電子光学カラム４０１を含み、これがコンピュータサブシステム４０７に結合されている。

やはり図７に示されているように、電子光学カラム４０１は、一つ又はそれ以上の素子４０３によってウエハ４０４にフォーカスされる電子を生成するように構成された電子ビーム源４０２を含む。電子ビーム源４０２はエミッタを含み得て、一つ又はそれ以上の素子４０３は、例えば、ガンレンズ、アノード、ビーム制限開口、ゲートバルブ、ビーム電流選択開口、対物レンズ、及び／又は走査サブシステムを含み得る。電子カラム４０１は当該技術で既知の任意の他の適切な素子を含み得る。一つの電子ビーム源４０２のみが描かれているが、システム４００は複数の電子ビーム源４０２を含み得る。

ウエハ４０４から戻ってきた電子（例えば二次電子）は、一つ又はそれ以上の素子４０５によって検出器４０６にフォーカスされる。一つ又はそれ以上の素子４０５は、例えば走査サブシステムを含み得て、これは、要素（単数又は複数）４０３に含まれる同じ走査サブシステムであり得る。電子カラム４０１は、当該技術で既知の任意の他の適切な素子を含み得る。

図７にて、電子カラム４０１は、電子がウエハ４０４に斜めの入射角度で向けられて且つウエハから他の斜めの角度で散乱されるように示されているが、電子ビームが任意の適切な角度でウエハに向けられ且つウエハから散乱され得ることを理解されたい。加えて、電子ビームベースの出力獲得サブシステムは、複数のモード（例えば、異なる照射角度、収集角度、など）を使用してウエハ４０４のイメージを生成するように構成され得る。電子ビームベースの出力獲得サブシステムの複数のモードは、出力獲得サブシステムの任意のイメージ生成パラメータが異なっていてもよい。

コンピュータサブシステム４０７は、検出器４０６と電子的に通信し得る。検出器４０６は、ウエハ４０４の表面から戻ってきた電子を検出し得て、それによってウエハ４０４の電子ビームイメージを形成する。電子ビームイメージは、任意の適切な電子ビームイメージを含み得る。コンピュータサブシステム４０７は、検出器４０６の出力及び／又は電子ビームイメージを使用する他の機能又は付加的なステップを実行するように構成され得る。

図７が電子ビームベースの出力獲得サブシステムの構成を一般的に描くためにここに提供されていることに留意されたい。ここに記述された電子ビームベースの出力獲得サブシステムの構成は、商用の出力獲得システムを設計するときに普通に実行されるように、出力獲得サブシステムの性能を最適化するために変更され得る。加えて、ここで記述されたシステムは、現存しているシステムを使用して（例えば、ここで記述された機能性を現存しているシステムに追加することによって）、具現化され得る。いくつかのそのようなシステムに対して、ここで記述された方法は、システムのオプションの機能性として（例えば、システムの他の機能性に加えて）、提供され得る。

一つの実施形態では、システム４００は検査システムである。例えば、ここで記述された電子ビーム出力獲得サブシステムは、検査システムとして構成され得る。他の実施形態では、システム４００は欠陥レビューシステムである。例えば、ここで記述された電子ビーム出力獲得サブシステムは、欠陥レビューシステムとして構成され得る。さらなる実施形態では、システム４００は計測システムである。例えば、ここで記述された電子ビーム出力獲得サブシステムは、計測システムとして構成され得る。特に、ここで記述され且つ図７に描かれたシステム４００の実施形態は、それらが使用される用途に依存して異なるイメージング能力を提供するように、一つ又はそれ以上のパラメータにおいて改変され得る。一つのそのような例では、図７に示されたシステム４００は、検査のためよりも欠陥レビュー又は計測のために使用されるならば、より高い解像度を有するように構成され得る。言い換えると、図７に示されたシステム４００の実施形態は、システム４００に対するいくつかの一般的で様々な構成を記述しており、それらは、異なる用途に対して少なからず適した異なるイメージング能力を有する出力獲得サブシステムを作り出すように、数多くのやり方で調整されることができる。

特に、ここで記述された実施形態は、コンピュータノード又はコンピュータクラスタ上にインストールされ得て、それらは、電子ビーム検査器又は欠陥レビューツール、マスク検査器、仮想検査器、又はその他の装置のような出力獲得サブシステムの一つの構成要素であるか又はそれに結合されている。このようにして、ここで記述された実施形態は、様々な用途のために使用されることができる出力を生成し得て、それは、ウエハ検査、マスク検査、電子ビーム検査及びレビュー、計測、又はその他の用途を含むが、それらに限られるものではない。図７に示されたシステム４００の特性は、出力生成対象の試料に依存して、上述のように改変されることができる。

方法のステップの各々は、ここで記述されたように実行され得る。方法はまた、ここで記述されたコントローラ及び／あるいはコンピュータサブシステム（単数又は複数）又はシステム（単数又は複数）によって実行されることができる任意の他のステップ（単数又は複数）も含み得る。ステップは一つ又はそれ以上のコンピュータシステムによって実行されることができて、それは、ここで記述された実施形態のいずれかに従って構成され得る。加えて、上述された方法は、ここで記述されたシステム実施形態のいずれかによって実行され得る。

本開示が一つ又はそれ以上の特定の実施形態に関して記述されてきたが、本開示の他の実施形態が、本開示の範囲から逸脱すること無く、なされ得ることを理解されたい。これより、本開示は、添付の特許請求項及びその合理的な解釈によってのみ制限されると考えられる。

Claims (20)

1. 第１の表面と第１の表面の反対側の第２の表面とを有する引出し器を備える装置であって、
   前記引出し器は、前記第１の表面と前記第２の表面との間に円錐台形状の開口を規定する側壁を有しており、前記円錐台形状の開口は前記第１の表面から前記第２の表面まで広がっており、前記円錐台形状の開口の側壁は湾曲したエッジで前記第１の表面と会合し、前記湾曲したエッジは５μｍ〜５０μｍの半径を有する、装置。
2. さらにエミッタを備えており、前記引出し器が電子ビームの方向に関して前記エミッタの下流に位置されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記引出し器が前記エミッタに静電場を生成するように構成され、それによって電子の放出及び加速を生じさせる、請求項２に記載の装置。
4. 前記引出し器の前記第１の表面の中心に前記開口がある、請求項１に記載の装置。
5. 前記側壁が角度を有するエッジで前記第２の表面と会合する、請求項１に記載の装置。
6. 前記側壁が前記円錐台形状の開口の中心に対して５°〜７５°の角度を有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記円錐台形状の開口が１００μｍ〜５００μｍの直径を有する、請求項１に記載の装置。
8. 前記円錐台形状の開口が０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの深さを有する、請求項１に記載の装置。
9. 前記引出し器が磁気レンズの一部である、請求項１に記載の装置。
10. 前記側壁が第１のセクション及び第２のセクションを規定し、前記第１のセクションが前記円錐台形状の開口に対応し、前記第２のセクションが前記円錐台形状の開口よりも大きな割合で広がる第２の円錐台形状の開口を規定し、前記第２のセクションが前記第１のセクションの上に配置されて前記第２の表面に会合する、請求項１に記載の装置。
11. 前記側壁が炭素でコーティングされている、請求項１に記載の装置。
12. 請求項１の装置を含む走査形電子顕微鏡。
13. 電子エミッタを含む電子源と、
    第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有する引出し器と、
    を備える電子ビームシステムであって、
    前記引出し器は、前記第１の表面と前記第２の表面との間に円錐台形状の開口を規定する側壁を有しており、前記円錐台形状の開口は前記第１の表面から前記第２の表面まで広がっており、前記円錐台形状の開口の側壁は湾曲したエッジで前記第１の表面と会合し、前記湾曲したエッジは５μｍ〜５０μｍの半径を有する、電子ビームシステム。
14. 前記電子源がショットキー放出モードで動作するように構成されている、請求項１３に記載の電子ビームシステム。
15. 前記引出し器が磁気レンズの一部である、請求項１３に記載の電子ビームシステム。
16. 第１の表面と、第２の表面と、前記第１の表面と前記第２の表面との間に円筒形状の開口を規定する側壁と、を有する第１の電極と、
    前記第１の電極に隣接しているが離れて配置されている第２の電極であって、第２の電極の第１の表面と、前記第２の電極の第１の表面の反対側の第２の電極の第２の表面とを有し、前記第２の電極の第１の表面と前記第２の電極の第２の表面との間に第２の電極の円錐台形状の開口を規定する第２の電極の側壁を有し、前記第２の電極の円錐台形状の開口が前記第２の電極の第１の表面から前記第２の電極の第２の表面まで広がっており、前記第２の電極の円錐台形状の開口の前記第２の電極の側壁は湾曲したエッジで前記第２の電極の第１の表面に会合する、第２の電極と、
    前記第２の電極に隣接しているが離れて配置されている第３の電極であって、第３の電極の第１の表面と、前記第３の電極の第１の表面の反対側の第３の電極の第２の表面とを有し、前記第３の電極の第１の表面と前記第３の電極の第２の表面との間に第３の電極の円錐台形状の開口を規定する第３の電極の側壁を有し、前記第３の電極の円錐台形状の開口は前記第３の電極の第１の表面から前記第３の電極の第２の表面まで広がっており、前記第３の電極の円錐台形状の開口の前記第３の電極の側壁は第２の湾曲したエッジで前記第３の電極の第１の表面に会合する、第３の電極と、
    を備える、引出しシステム。
17. 前記第１の電極及び前記第３の電極が両方とも第１の電圧でバイアスされ、前記第２の電極が前記第１の電圧とは異なる第２の電圧でバイアスされる、請求項１６に記載の引出しシステム。
18. 前記第１の電極の円筒形状の開口が第１の直径を有し、前記第２の電極の前記第２の電極の円錐台形状の開口が、前記第２の電極の第１の表面にて第２の直径を且つ前記第２の電極の第２の表面にて第３の直径を有し、前記第３の電極の前記第３の電極の円錐台形状の開口が、前記第３の電極の第１の表面にて第４の直径を且つ前記第３の電極の第２の表面にて第５の直径を有し、前記第１の直径と前記第２の直径とが等しく、前記第３の直径と前記第４の直径とが等しい、請求項１６に記載の引出しシステム。
19. 前記第２の電極とは反対側で前記第１の電極に隣接しているが離れて配置されているサプレッサをさらに備える、請求項１６に記載の引出しシステム。
20. 請求項１６に記載の引出しシステムを含む走査形電子顕微鏡。

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