JP7043587B2 - 荷電粒子の複数のビームを用いたサンプル検査の方法 - Google Patents

荷電粒子の複数のビームを用いたサンプル検査の方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１７年９月７日出願の、米国出願第６２／５５５，５４２号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本開示は、集積回路（ＩＣ）の製造などのデバイス製造プロセスにおいて使用される、ウェーハ及びマスクなどのサンプルを検査（例えば、観察、測定、及びイメージング）するための方法に関する。
[0003] デバイス製造プロセスは、所望のパターンを基板上に付与することを含むことができる。パターニングデバイスは、代替としてマスク又はレチクルと呼ばれ、所望のパターンを生成するために使用することができる。このパターンを、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、１つのダイ、又はいくつかのダイを含む）上に転写することができる。パターンの転写は、典型的には、基板上に提供された放射感応性材料（レジスト）層上へのイメージングを介する。単一の基板は、連続してパターニングされた近接するターゲット部分のネットワークを含むことができる。この転写に、リソグラフィ装置を使用することができる。１つのタイプのリソグラフィ装置はステッパと呼ばれ、一度にパターン全体をターゲット部分上へと露光させることによって、各ターゲット部分が照射される。別のタイプのリソグラフィ装置はスキャナと呼ばれ、放射ビームを介して所与の方向にパターンをスキャンし、それと同期して、この方向と平行又は逆平行に基板をスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することも可能である。
[0004] デバイス製造プロセス（例えば、露光、レジスト処理、エッチング、現像、ベーキングなど）の１つ以上のステップを監視するために、デバイス製造プロセスによってパターニングされた基板又はそこで使用されるパターニングデバイスなどのサンプルを検査することが可能であり、サンプルの１つ以上のパラメータを測定することができる。１つ以上のパラメータは例えば、基板又はパターニングデバイス上のパターンのエッジと、パターンの所期の設計の対応するエッジと、の間の距離であるエッジ配置誤差（ＥＰＥ）を含むことができる。検査は、パターン欠陥（例えば、不良接続又は不良分離）及び招かれざる粒子を見つけることもできる。
[0005] デバイス製造プロセスで使用される基板及びパターニングデバイスの検査は、歩留まりの向上を助けることができる。検査から得られる情報を使用して、欠陥を特定するか、又はデバイス製造プロセスを調整することができる。
[0006] 本明細書では、ソース、光学システム、及びステージを備える装置が開示され、ソースは荷電粒子を放出するように構成され、ステージは、その上のサンプルを支持するように構成され、及び、サンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させるように構成され、光学システムは、荷電粒子を用いてサンプル上にプローブスポットを形成するように構成され、光学システムは、ステージがサンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させる間に、プローブスポットを、第１の方向に第１の距離だけ及び第２の方向に第２の距離だけ、同時に移動させるように構成され、光学システムは、ステージがサンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させた後、プローブスポットを、第１の方向とは反対の方向に、第１の距離からプローブスポットのうちの１つの幅を差し引いた距離だけ、移動させるように構成される。
[0007] いくつかの実施形態によれば、荷電粒子は電子を含む。
[0008] いくつかの実施形態によれば、装置は、プローブスポットにおける荷電粒子とサンプルとのインタラクションを表す信号を記録するように構成される。
[0009] いくつかの実施形態によれば、信号は、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、及びカソードルミネッセンスのうちの、少なくとも１つを含む。
[0010] いくつかの実施形態によれば、光学システムは、プローブスポットを、第２の方向とは反対の方向に第２の距離だけ移動させるように構成される。
[0011] いくつかの実施形態によれば、光学システムは、プローブスポットを、第１の方向とは反対の方向に、幅の［（Ｍ－１）Ｎ＋１］倍だけ移動させるように構成され、Ｍは第１の方向に間隔を空けて配置されたプローブスポットの数であり、Ｎは幅の単位での第１の方向のプローブスポットのピッチである。
[0012] いくつかの実施形態によれば、光学システムは、レンズ、非点収差補正装置、及び偏向器のうちの１つ以上を含む。
[0013] 本明細書には、サンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させること、サンプルが第１の方向に第１の距離だけ移動されている間に、荷電粒子の１つ以上のビームによってサンプル上に形成されるプローブスポットを、第１の方向に第１の距離だけ及び第２の方向に第２の距離だけ、同時に移動させること、サンプルが第１の方向に第１の距離だけ移動された後、プローブスポットを、第１の方向とは反対の方向に、第１の距離からプローブスポットのうちの１つの幅を差し引いた距離だけ移動させること、を含む方法が開示される。
[0014] いくつかの実施形態によれば、荷電粒子は電子を含む。
[0015] いくつかの実施形態によれば、方法は、プローブスポットにおける荷電粒子とサンプルとのインタラクションを表す信号を記録することを更に含む。
[0016] いくつかの実施形態によれば、信号は、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、及びカソードルミネッセンスのうちの、少なくとも１つを含む。
[0017] いくつかの実施形態によれば、方法は、プローブスポットを、第２の方向とは反対の方向に第２の距離だけ移動させることを更に含む。
[0018] いくつかの実施形態によれば、方法は、荷電粒子の１つ以上のビームによってサンプル上の領域が検査された旨の決定と同時に、プローブスポットを、第１の方向とは反対の方向に、幅の［（Ｍ－１）Ｎ＋１］倍だけ移動させることを更に含み、Ｍは第１の方向に間隔を空けて配置されたプローブスポットの数であり、Ｎは幅の単位での第１の方向のプローブスポットのピッチである。
[0019] いくつかの実施形態によれば、方法は、プローブスポットを、第２の方向とは反対の方向に第２の距離だけ移動させることを更に含む。
[0020] 本明細書には、記録された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品が開示され、命令は、コンピュータによって実行されるとき、上記の方法のうちのいずれかを実装する。
[0021]本開示の実施形態に適合する、荷電粒子ビーム検査を実施するように構成された装置を概略的に示す図である。 [0022]荷電粒子の複数のビームを使用して荷電粒子ビーム検査を実施するように構成された装置を概略的に示す図であり、複数のビームにおける荷電粒子は単一のソースからのものである（「マルチビーム」装置）。 [0023]代替のマルチビーム装置を概略的に示す図である。 [0024]代替のマルチビーム装置を概略的に示す図である。 [0025]本開示のいくつかの実施形態に従った、荷電粒子の複数のビームを使用してサンプルを検査することを概略的に示す図である。 [0025] 本開示のいくつかの実施形態に従った、荷電粒子の複数のビームを使用してサンプルを検査することを概略的に示す図である。 [0026]時間期間Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３のうちの１つの間の、サンプルに対する図３Ａ及び図３Ｂにおけるプローブスポットのうちの１つの移動を概略的に示す図である。 [0027]時間期間Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３の間の、絶対基準フレームに対する図３Ａ及び図３Ｂにおけるプローブスポットのうちの１つの移動を概略的に示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従った、荷電粒子の複数のビームを使用してサンプルを検査することを概略的に示す図である。 [0029]本開示のいくつかの実施形態に従った、絶対基準フレームに対するプローブスポット及びサンプルの移動を概略的に示す図である。 [0030]荷電粒子の１つ以上のビームによってサンプル上に形成される複数のプローブスポットを使用して、サンプルを検査する方法を概略的に示すフローチャートである。
[0031] サンプル（例えば、基板及びパターニングデバイス）を検査するための様々な技法が存在する。１つの種類の検査技法は光学検査であり、光ビームが基板又はパターニングデバイスに誘導され、光ビームとサンプルのインタラクション（例えば、散乱、反射、回折）を表す信号が記録される。別の種類の検査技法は荷電粒子ビーム検査であり、荷電粒子（例えば、電子）がサンプルに誘導され、荷電粒子とサンプルのインタラクション（例えば、二次放出又は後方散乱放出）を表す信号が記録される。
[0032] 本明細書で使用される場合、特に記載のない限り、「又は」という用語は、実行不可能な場合を除き、すべての可能な組み合わせを包含する。例えば、データベースがＡ又はＢを含むことができると示されている場合、特に指定のない限り、又は実行不可能でない限り、データベースはＡ、又はＢ、又はＡ及びＢを含むことができる。第２の例として、データベースがＡ、Ｂ、又はＣを含むことができると示されている場合、特に指定のない限り、又は実行不可能でない限り、データベースはＡ、又はＢ、又はＣ、又はＡ及びＢ、又はＡ及びＣ、又はＢ及びＣ、又はＡ及びＢ及びＣを含むことができる。
[0033] 図１は、本開示の実施形態に適合する、荷電粒子ビーム検査を実施することが可能な装置１００を概略的に示す。図１を参照すると、装置１００は、自由空間内に荷電粒子を発生させることが可能なソース１０、ビーム抽出電極１１、コンデンサレンズ１２、ビームブランキング偏向器１３、アパーチャ１４、スキャン偏向器１５、及び対物レンズ１６などの、荷電粒子のビームを生成及び制御するように構成された、コンポーネントを含むことができる。装置１００は、荷電粒子のビームとサンプルのインタラクションを表す信号を検出するように構成された、コンポーネントを含むことができる。こうしたコンポーネントは、Ｅ×Ｂ荷電粒子迂回デバイス１７及び信号検出器２１を含むことができる。装置１００は、信号を処理するように、又は他のコンポーネントを制御するように構成された、プロセッサなどのコンポーネントを含むこともできる。
[0034] 検査プロセスの一例において、荷電粒子のビーム１８が、ステージ３０上に位置決めされたサンプル９（例えば、ウェーハ又はマスク）に誘導される。ビーム１８とサンプル９のインタラクションを表す信号２０が、Ｅ×Ｂ荷電粒子迂回デバイス１７によって信号検出器２１へと案内される。プロセッサは、ステージ３０を移動させるか、又はビーム１８にスキャンさせることができる。
[0035] 荷電粒子ビーム検査は、荷電粒子ビーム検査において使用される荷電粒子が光学検査において使用される光よりも短い波長を有するため、光学検査よりも高い解像度を有することができる。デバイス製造プロセスが進化するにつれて、基板及びパターニングデバイス上のパターンの寸法が小さくなればなるほど、荷電粒子ビーム検査は広く使用されるようになる。荷電粒子ビーム検査のスループットは、使用される荷電粒子間でのインタラクション（例えば、クーロン効果）に起因して、相対的に低い。荷電粒子の複数のビームを使用して、スループットを増加させることができる。
[0036] 一例において、荷電粒子の複数のビームがサンプル上の複数の領域を同時にスキャンすることが可能である。複数のビームのスキャンは同期されるか又は独立していることができる。複数の領域はそれらの間に重複を有すること、連続エリアをカバーするためにタイル表示されること、又は互いに分離されること、ができる。ビームとサンプルのインタラクションから生成される信号は、複数の検出器によって収集することができる。検出器の数は、ビームの数よりも少ない、ビームの数に等しい、又はビームの数よりも多いことができる。複数のビームは個別に制御するか、又はまとめて制御することができる。
[0037] 荷電粒子の複数のビームは、サンプルの表面上に複数のプローブスポットを形成することができる。プローブスポットは、表面上の複数の領域をそれぞれ、又は同時にスキャンすることができる。ビームの荷電粒子は、プローブスポットの位置から信号を生成することができる。信号の１つの例が二次電子である。二次電子は、通常、５０ｅＶよりも少ないエネルギーを有する。信号の別の例は、ビームの荷電粒子が電子であるときの、後方散乱電子である。後方散乱電子は、ビームの電子の着地エネルギーに近いエネルギーを有することができる。プローブスポットの位置からの信号は、複数の検出器によってそれぞれ、又は同時に収集することができる。
[0038] 複数のビームは、複数のソースからそれぞれ、又は単一ソースからのものとすることができる。ビームが複数のソースからのものである場合、複数のコラムがビームをスキャンして表面上に合焦させ、ビームによって生成された信号はそれぞれコラム内の検出器によって検出することができる。複数のソースからのビームを使用する装置を、マルチコラム装置と呼ぶことができる。コラムは独立しているか、又は、多軸磁性又は電磁化合物の対物レンズを共有することができる（その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８，２９４，０９５号を参照のこと）。マルチコラム装置によって生成されるプローブスポットは、３０～５０ｍｍの大きさの距離だけ間隔を空けて配置することができる。
[0039] ビームが単一ソースからのものである場合、ソース変換ユニットを使用して、単一ソースの複数の仮想イメージ又は実イメージを形成することができる。イメージ及び単一ソースの各々は、ビームの放出器と見なすことができる（ビームレットのすべてが同じソースからのものである場合、「ビームレット」とも呼ばれる）。ソース変換ユニットは、荷電粒子を単一ソースから複数ビームレットに分割することが可能な複数の開口を伴う、導電層を有することができる。ソース変換ユニットは、単一ソースの複数の仮想イメージ又は実イメージを形成するようにビームレットに影響を与えることが可能な、光学要素を有することができる。イメージの各々は、ビームレットのうちの１つを放出するソースと見なすことができる。ビームレットは、ミクロン単位の距離だけ間隔を空けて配置することができる。投影システム及び偏向スキャンユニットを有することができる単一のコラムを使用して、ビームレットをスキャンし、サンプルの複数領域上に合焦させることができる。ビームレットによって生成される信号は、単一コラム内部の検出器の複数検出要素によってそれぞれ検出することができる。単一ソースからのビームを使用する装置は、マルチビーム装置と呼ぶことができる。
[0040] 単一ソースのイメージを形成するために、少なくとも２つの方法が存在する。第１の方法では、各光学要素は、１つのビームレットを合焦させ、それによって１つの実イメージを形成する、静電マイクロレンズを有する（その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第７，２４４，９４９号を参照のこと）。第２の方法では、各光学要素は、１つのビームレットを偏向させ、それによって１つの仮想イメージを形成する、静電マイクロ偏向器を有する（それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，９４３，３４９号及び米国特許出願第１５／０６５，３４２号を参照のこと）。実イメージの方が高い電流密度を有し得るため、第２の方法における荷電粒子間のインタラクションは、第１の方法における荷電粒子間のインタラクションよりも弱い可能性がある。
[0041] 図２Ａは、荷電粒子の複数のビームを使用して荷電粒子ビーム検査を実施することが可能な装置４００を概略的に示し、複数のビームにおける荷電粒子は単一のソースからのものである（マルチビーム装置）。装置４００は、自由空間内に荷電粒子を発生させることが可能なソース４０１を有する。一例において、荷電粒子は電子であり、ソース４０１は電子銃である。装置４００は、荷電粒子を用いてサンプル４０７の表面上に複数のプローブスポットを生成すること、及び、サンプル４０７の表面上のプローブスポットをスキャンすることが可能な、光学システム４１９を有する。光学システム４１９は、コンデンサレンズ４０４と、コンデンサレンズ４０４に関してアップストリーム又はダウンストリームにある主アパーチャ４０５と、を有することができる。本明細書で使用される「コンポーネントＡはコンポーネントＢに関してアップストリームにある」という表現は、装置の通常動作において、荷電粒子のビームがコンポーネントＢに到達する前にコンポーネントＡに到達することを意味する。本明細書で使用される「コンポーネントＢはコンポーネントＡに関してダウンストリームにある」という表現は、装置の通常動作において、荷電粒子のビームがコンポーネントＡに到達した後にコンポーネントＢに到達することを意味する。光学システム４１９は、ソース４０１の複数の仮想イメージ（例えば、仮想イメージ４０２及び４０３）を形成するように構成されたソース変換ユニット４１０を有する。仮想イメージ及びソース４０１は各々、ビームレット（例えば、ビームレット４３１、４３２、及び４３３）の放出器と見なすことができる。ソース変換ユニット４１０は、ソース４０１からの荷電粒子を複数のビームレットに分割することが可能な複数の開口を伴う導電層４１２、及び、ソース４０１の仮想イメージを形成するようにビームレットに影響を与えることが可能な光学要素４１１を有することができる。光学要素４１１は、ビームレットを偏向させるように構成されたマイクロ偏向器とすることができる。ビームレットの電流は、導電層４１２内の開口のサイズ、又はコンデンサレンズ４０４の合焦力によって、影響を受ける可能性がある。光学システム４１９は、複数のビームレットを合焦させ、それによってサンプル４０７の表面上に複数のプローブスポットを形成するように構成された、対物レンズ４０６を含む。ソース変換ユニット４１０は、プローブスポットの収差（例えば、フィールド曲率及び非点収差）を減少させるか又は無くすように構成された、マイクロ補償器も有することができる。
[0042] 図２Ｂは、代替のマルチビーム装置を概略的に示す。コンデンサレンズ４０４は、ソース４０１からの荷電粒子をコリメートする。ソース変換ユニット４１０の光学要素４１１は、マイクロ補償器４１３を備えることができる。マイクロ補償器４１３は、マイクロ偏向器から分離しているか、又はマイクロ偏向器と一体化していることができる。分離している場合、マイクロ補償器４１３はマイクロ偏向器のアップストリームに位置決めすることができる。マイクロ補償器４１３は、コンデンサレンズ４０４又は対物レンズ４０６のオフアクシス収差（例えば、フィールド曲率、非点収差、又はディストーション）について補償するように構成される。オフアクシス収差は、オフアクシス（すなわち、装置の１次光軸に沿っていない）ビームレットによって形成されるプローブスポットのサイズ又は位置に、悪影響を及ぼす可能性がある。対物レンズ４０６のオフアクシス収差は、ビームレットの偏向によって完全に無くならない可能性がある。マイクロ補償器４１３は、対物レンズ４０６のオフアクシス収差の残余（すなわち、ビームレットの偏向によって無くならないオフアクシス収差の部分）、又はプローブスポットのサイズの不均一性について、補償することができる。マイクロ補償器４１３の各々は、導電層４１２内の開口のうちの１つと位置合わせされる。マイクロ補償器４１３は、各々が４つ又はそれ以上のポールを有することができる。ビームレットの電流は、導電層４１２内の開口のサイズ及び／又はコンデンサレンズ４０４の位置によって、影響を受ける可能性がある。
[0043] 図２Ｃは、代替のマルチビーム装置を概略的に示す。ソース変換ユニット４１０の光学要素４１１は、事前屈曲マイクロ偏向器４１４を備えることができる。本例における事前屈曲マイクロ偏向器４１４は、導電層４１２内の開口を通過する前にビームレットを屈曲させるように構成された、マイクロ偏向器である。
[0044] 単一ソースからの荷電粒子の複数のビームを使用する装置の付加的な説明は、米国特許出願公開第２０１６／０２６８０９６号、第２０１６／０２８４５０５号、及び２０１７／００２５２４３号、米国特許第９６０７８０５号、米国特許出願第１５／３６５，１４５号、第１５／２１３，７８１号、第１５／２１６，２５８号、及び第６２／４４０，４９３号、並びに、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１７／１５２２３号で見ることが可能であり、それらの開示は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0045] サンプル（例えば、基板又はパターニングデバイス）の特定の領域が荷電粒子のビームを用いて検査されることになるとき、ビームによって生成されるプローブスポット又はサンプルを、プローブスポットが特定の領域内に存在するように移動させることができる。サンプル全体にわたってプローブスポットを移動させることは、ビームを屈曲させることによって相対的に高速とすることができる。図１の装置１００の例では、スキャン偏向器１５に電気信号を印加することによって、ビーム１８を屈曲させることができる。サンプルを移動させることは、その移動が機械的である（例えば、可動ステージを介する）ため、相対的に低速である。偏向器に印加される電気信号はサンプルの機械的移動よりも容易に制御できるため、プローブスポットの移動の確度及び精度は、サンプルの移動の確度及び精度よりも高い可能性がある。また、サンプルの慣性及びサンプルを移動させるように構成された任意の機械的機構により、及び、サンプルの機械的移動のヒステリシスにより、サンプルの移動の変更は、プローブスポットの移動の変更よりも困難である。少なくともこれらの理由により、プローブスポット及びサンプルの相対的位置が変更されるとき、プローブスポットを移動させることはサンプルを移動させることよりも好ましい。例えば、プローブスポットの移動レンジが制限されることに起因して、サンプルを移動させなければならないとき、サンプルを一定の速さ（一定の大きさ及び一定の方向の両方）で移動させることは、サンプルを様々な速さで移動させることよりも好ましい。
[0046] 図３Ａ及び図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、荷電粒子の複数のビームを使用してサンプルを検査することを概略的に示す。図３Ａ及び図３Ｂに示される本例では、４つのビームがサンプル上に４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄを生成する。図３Ａは、サンプルに対する４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄの移動を示す。図３Ｂは、絶対基準フレームに対する４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄ及びサンプルの移動を示す。４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは行内に配置可能であるが、必ずしもこの限りではない。図示された例において、４つのプローブスポットの直径はＷである。しかしながら、いくつかの実施形態において、プローブスポットの直径は必ずしも同じではない。本例に示される検査されるべき領域３００の形状は長方形であるが、必ずしもこの限りではない。説明の便宜上、絶対基準フレーム内には２つの方向ｘ及びｙが定義されている。ｘ及びｙの方向は、相互に直交する。図３Ｂに示されるように、時間期間Ｔ１の間、サンプルは絶対基準フレームに対してｙ方向に長さＫだけ移動するが、絶対基準フレームに対しｘ方向には移動せず、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、絶対基準フレームに対してｙ方向に長さＫだけ移動し、絶対基準フレームに対してｘ方向に長さＬだけ移動する。これに対応して、図３Ａに示されるように、時間期間Ｔ１の間、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、サンプルに対してｙ方向の移動はゼロであり、サンプルに対してｘ方向には長さＬだけ移動する。したがって、時間期間Ｔ１の間、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、ｙ方向にサンプルと同じ速さで移動する。
[0047] 開示された実施形態において、時間期間Ｔ１の間のプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄの移動方向は同じである必要はない。時間期間Ｔ１の間にプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄが移動する長さは同じである必要はない。プローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、互いに関連して移動する場合、又は互いに関連して移動しない場合がある。
[0048] 図３Ａ及び図３Ｂに示された例では、時間期間Ｔ１の間、４つのサブ領域３００Ａは４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄによって検査される。時間期間Ｔ１の終わりに、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、絶対基準フレームに対してｘ方向に長さＬだけ、ほぼ瞬間的に移動し、絶対基準フレームに対してｙ方向に幅Ｗ（すなわち、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄのうちの１つの幅）だけ、ほぼ瞬間的に移動する。この移動は、この移動の間のサンプルの移動が無視できるほどであるように、十分迅速である。代替として、この移動に必要な時間は時間期間Ｔ１に含まれる。したがって、サンプルに対して、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄはサブ領域３００Ｂの終わりまで移動し、サブ領域３００Ｂはサブ領域３００Ａに隣接し得る。
[0049] 時間期間Ｔ２及びＴ３の間、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄ及びサンプルは、時間期間Ｔ１の間と同様に移動する。このようにして、４つのサブ領域３００Ｂ及び４つのサブ領域３００Ｃは、それぞれ、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄによって検査される。
[0050] 時間期間Ｔ２の終わりに、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、時間期間Ｔ１の終わりと同じように、サブ領域３００Ｃの終わりに移動する。サブ領域３００Ｃはサブ領域３００Ｂに隣接し得る。
[0051] 図３Ａ及び図３Ｂに示された例では、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄのｘ方向のピッチＳは３Ｗに等しい。したがって、時間期間Ｔ３の終わりに、検査されるサブ領域３００Ａ～３００Ｃの組み合わせはｘ方向にギャップを有さない。時間期間Ｔ３の終わりに、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、絶対基準フレームに対して－ｘ方向に長さＬだけ、ほぼ瞬間的に移動し、絶対基準フレームに対して－ｙ方向に１０Ｗだけ、ほぼ瞬間的に移動する。この移動は、この移動の間のサンプルの移動が無視できるほどであるように、十分迅速である。したがって、サンプルに対して、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄはサブ領域３００Ｄの終わりまで移動し、そのうちの１つはサブ領域３００Ｃのうちの１つに隣接し得る。この移動の後、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは、絶対基準フレームに対して時間期間Ｔ１の初めと同じ位置にある。追加のサブ領域（例えば、３００Ｄ）は、追加の時間期間（例えば、時間期間Ｔ４）の間、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄによって検査することができる。
[0052] 時間期間Ｔ１～Ｔ３の始まりから終わりまでに、サンプルは絶対基準フレームに対してｙ方向に３Ｋだけ移動し、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄは絶対基準フレームに対してｙ方向の移動はゼロであり、４つのプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄはサンプルに対して－ｙ方向に１２Ｗだけ移動する。したがって、３Ｋは１２Ｗに等しく、すなわちＫは４Ｗに等しい。時間期間Ｔ１～Ｔ３の間のサンプルの速さは一定のままであり得る。
[0053] 一般化するために、プローブスポットの数がＭであり、ｘ方向のプローブスポットのピッチがＳ＝ＮＷであるとき、Ｎは２に等しいか又は２より大きい整数であり、ｘ方向にギャップを有さないために検査されるサブ領域の組み合わせに必要な時間期間の数はＮであり、時間期間の各々の間にサンプルが進行する距離ＫはＭＷに等しい。図３Ａ及び図３Ｂの例では、Ｎ＝３、Ｍ＝４、及びＫ＝４Ｗである。
[0054] 図３Ｃは、時間期間Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３のうちの１つの間の、サンプルに対するプローブスポット３１０Ａ～３１０Ｄのうちの１つの移動を概略的に示す。サンプルに対して、プローブスポットは、この時間期間の間、ｘ方向にのみ距離Ｌだけ移動するが、ｙ方向には移動しない。図３Ｄは、その時間期間の間の、絶対基準フレームに対するプローブスポットの移動を概略的に示す。絶対基準フレームに対してプローブスポットは、この時間期間の間、ｘ方向に距離Ｌだけ移動し、ｙ方向に距離Ｋだけ移動する。絶対基準フレームに対して、プローブスポットの移動方向及びサンプルの移動方向は、角度θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｋ）を有する。
[0055] 図４Ａは、本開示の例示的実施形態に従った、荷電粒子の複数のビームを使用してサンプルを検査することを概略的に示す。示された本例において、複数のビームはサンプル上に複数のプローブスポットを生成する。絶対基準フレームに対するプローブスポット及びサンプルの移動は、図４Ａに示されている。プローブスポットは、１つ以上の行に配置され得るが、必ずしもこの限りではない。本例に示される、検査されるべき領域５１０、５２０、及び５３０の形状は長方形であるが、必ずしもこの限りではない。便宜上、２つの方向ｘ及びｙは絶対基準フレーム内に定義される。ｘ及びｙ方向は相互に直交する。領域５１０、５２０、及び５３０は、ｘ方向に沿って互いに関連してオフセットされる。更に、領域５１０、５２０、及び５３０の各々は、ｙ方向に延在する。
[0056] 時間期間Ｔ１０の間、領域５１０は図３Ａ～図３Ｄの実施形態に従って、プローブスポットによって検査される。サンプルは、時間期間Ｔ１０の間、ｙ方向に移動する。プローブスポットは、時間期間Ｔ１０の間、ｙ方向にサンプルと同じ速さで移動する。時間期間Ｔ１０の終わりに、図３Ｂにおける時間期間Ｔ３の終わりと同様に、プローブスポットは、プローブスポットが絶対基準フレームに対して時間期間Ｔ１０の始まりと同じ位置にあるように、絶対基準フレームに対して－ｙ方向に、ほぼ瞬間的に移動する。その後、サンプルは、プローブスポットが領域５２０のサブ領域の終わりに位置決めされるように移動し、サブ領域のうちの少なくとも１つはｙ方向に領域５２０のエッジにある。
[0057] 時間期間Ｔ２０の間、領域５２０は、時間期間Ｔ１０の間と同様に検査され、サンプル及びプローブスポットはｙ方向に同じ速さで移動する。時間期間Ｔ２０の終わりに、図３Ｂにおける時間期間Ｔ３の終わりと同様に、プローブスポットは、プローブスポットが絶対基準フレームに対して時間期間Ｔ２０の始まりと同じ位置にあるように、絶対基準フレームに対して－ｙ方向に、ほぼ瞬間的に移動する。その後、サンプルは、プローブスポットが領域５３０のサブ領域の終わりに位置決めされるように移動し、サブ領域のうちの少なくとも１つはｙ方向に領域５３０のエッジにある。
[0058] 時間期間Ｔ３０の間、領域５３０は、時間期間Ｔ１０の間と同様に検査され、サンプル及びプローブスポットはｙ方向に同じ速さで移動する。
[0059] 図４Ａに示される領域５１０、５２０、及び５３０の検査の間、サンプルは１つの方向（すなわち、ｙ方向）に移動する。サンプルを同じ移動方向に連続して移動させることによって、サンプルの機械的移動におけるヒステリシスの影響を低減させることができる。
[0060] 図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従った、絶対基準フレームに対するプローブスポット及びサンプルの移動を概略的に示す。
[0061] 時間期間Ｔ１０の間、領域５１０は図３Ａ～図３Ｄの実施形態に従って、プローブスポットによって検査される。サンプルは、時間期間Ｔ１０の間、ｙ方向に移動する。プローブスポット及びサンプルは、時間期間Ｔ１０の間、ｙ方向に同じ速さで移動する。時間期間Ｔ１０の終わりに、図３Ｂにおける時間期間Ｔ３の終わりと同様に、プローブスポットは、プローブスポットが絶対基準フレームに対して時間期間Ｔ１０の始まりと同じ位置にあるように、絶対基準フレームに対して－ｙ方向に、ほぼ瞬間的に移動する。その後、サンプルは、プローブスポットが領域５２０のサブ領域の終わりに位置決めされるように移動し、サブ領域のうちの少なくとも１つは－ｙ方向に領域５２０の極端にある。
[0062] 時間期間Ｔ２０の間、領域５２０は図３Ａ～図３Ｄの実施形態に従って、プローブスポットによって検査される。サンプルは、時間期間Ｔ２０の間、－ｙ方向に移動する。プローブスポット及びサンプルは、時間期間Ｔ２０の間、－ｙ方向に同じ速さで移動する。時間期間Ｔ２０の終わりに、図３Ｂにおける時間期間Ｔ３の終わりと同様に、プローブスポットは、プローブスポットが絶対基準フレームに対して時間期間Ｔ２０の始まりと同じ位置にあるように、絶対基準フレームに対してｙ方向に、ほぼ瞬間的に移動する。その後、サンプルは、プローブスポットが領域５３０のサブ領域の終わりに位置決めされるように移動し、サブ領域のうちの少なくとも１つは－ｙ方向に領域５３０のエッジにある。
[0063] 時間期間Ｔ３０の間、領域５３０は、時間期間Ｔ１０の間と同様に検査され、サンプル及びプローブスポットはｙ方向に同じ速さで移動する。
[0064] 図４Ｂに示される領域５１０、５２０、及び５３０の検査の間、サンプルは前後に（すなわち、－ｙ方向及びｙ方向の両方に）移動する。図４Ｂに示されるサンプルの移動距離は、図４Ａに示されるサンプルの移動距離よりも短い。
[0065] 図５は、荷電粒子の１つ以上のビームによってサンプル上に形成される複数のプローブスポットを使用して、サンプルを検査する方法のフローチャートである。ステップ６１０において、サンプルは、第１の方向（例えば、ｙ方向）に第１の距離（例えば、距離Ｋ）だけ移動され（サブステップ６１１）、同じ時間期間の間に、サンプルが移動されるとき、プローブスポットは、第１の方向に第１の距離だけ（サブステップ６１２）、及び第２の方向（例えば、ｘ方向）に第２の距離（例えば、距離Ｌ）だけ（サブステップ６１３）移動される。サンプルの表面上でプローブスポットが移動される間、プローブスポットにおける荷電粒子及びサンプルのインタラクション（例えば、二次放出又は後方散乱放出）を記録することができる。ステップ６２０において、ステージがサンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させた後、プローブスポットは、第１の方向とは反対の方向（例えば、－ｙ方向）に第３の距離だけ移動され（サブステップ６２１）、第３の距離は、第１の距離からプローブスポットのうちの１つの幅（例えば、幅Ｗ）を差し引いた距離に等しく、任意選択として、プローブスポットは、第２の方向とは反対の方向（例えば、－ｘ方向）に、第２の距離だけ移動される（任意選択サブステップ６２２）。その後フローは、次の反復を開始できるようにステップ６１０に戻る。
[0066] 任意選択ステップ６３０において、サンプル上の領域が荷電粒子の１つ以上のビームによって検査された旨の決定と同時に、フローは任意選択ステップ６４０に進む。任意選択ステップ６４０において、プローブスポットは第１の方向とは反対の方向（例えば、－ｙ方向）に第４の距離だけ移動され（任意選択サブステップ６４１）、第４の距離は、プローブスポットのうちの１つの幅（例えば、幅Ｗ）の［（Ｍ－１）Ｎ＋１］倍に等しく、任意選択として、プローブスポットは、第２の方向とは反対の方向（例えば、－ｘ方向）に第２の距離だけ移動される（任意選択サブステップ６４２）。ここで、Ｍは、第１の方向に間隔を空けて配置されるプローブスポットの数であり、Ｎは、プローブスポットのうちの１つの幅（例えば、幅Ｗ）の単位での第１の方向のプローブスポットのピッチである。その後、次の反復を開始できるようにステップ６１０に戻る。
[0067]１． ソース、ステージ、及び光学システムを備える装置であって、
ソースは、荷電粒子を放出するように構成され、
ステージは、その上のサンプルを支持するように構成され、及び、サンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させるように構成され、
光学システムは、
荷電粒子を用いてサンプル上にプローブスポットを形成するように構成され、
ステージがサンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動する間に、プローブスポットを、（ｉ）第１の方向に第１の距離だけ及び（ｉｉ）第２の方向に第２の距離だけ、移動させるように構成され、
ステージがサンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させた後、プローブスポットを、第１の方向とは反対の方向に、第１の距離からプローブスポットのうちの１つの幅を差し引いた距離にほぼ等しい第３の距離だけ、移動させるように構成される、装置。
２．荷電粒子は電子を含む、条項１に記載の装置。
３．プローブスポットにおける荷電粒子及びサンプルのインタラクションを表す信号を記録するように構成された、検出器を更に備える、条項１及び２のいずれか一項に記載の装置。
４．信号は、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、及びカソードルミネッセンスのうちの少なくとも１つを含む、条項３に記載の装置。
５．光学システムは、プローブスポットを、第２の方向とは反対の方向に第２の距離だけ移動させるように構成される、条項１から４のいずれか一項に記載の装置。
６．プローブスポットは、第１の方向に間隔を空けて配置され、
Ｍはプローブスポットの数であり、
Ｎは第１の方向のプローブスポットのピッチであり、
Ｎは整数であり、プローブスポットのうちの１つの幅の単位で測定され、
光学システムは、プローブスポットが、第１の方向とは反対の方向にピッチだけ移動された後、プローブスポットを第１の方向とは反対の方向に第４の距離だけ移動させるように更に構成され、
第４の距離は、プローブスポットのうちの１つの幅の［（Ｍ－１）Ｎ＋１］倍にほぼ等しい、条項１から５のいずれか一項に記載の装置。
７．光学システムは、レンズ、非点収差補正装置、及び偏向器のうちの１つ以上を含む、条項１から６のいずれか一項に記載の装置。
８．サンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させること、
サンプルが第１の方向に第１の距離だけ移動されている間に、サンプル上のプローブスポットを、（ｉ）第１の方向に第１の距離だけ、及び（ｉｉ）第２の方向に第２の距離だけ、同時に移動させることであって、プローブスポットは、荷電粒子の１つ以上のビームによってサンプル上に形成される、移動させること、及び、
サンプルが第１の方向に第１の距離だけ移動された後、プローブスポットを、第１の方向とは反対の方向に第３の距離だけ移動させることであって、第３の距離は、第１の距離からプローブスポットのうちの１つの幅を差し引いた距離にほぼ等しい、移動させること、
を含む、方法。
９．荷電粒子は電子を含む、条項８に記載の方法。
１０．プローブスポットにおける荷電粒子及びサンプルのインタラクションを表す信号を記録することを更に含む、条項８及び９のいずれか一項に記載の方法。
１１．信号は、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、及びカソードルミネッセンスのうちの少なくとも１つを含む、条項１０に記載の方法。
１２．プローブスポットを、第２の方向とは反対の方向に第２の距離だけ移動させることを更に含む、条項８から１１のいずれか一項に記載の方法。
１３．プローブスポットは、第１の方向に間隔を空けて配置され、
Ｍはプローブスポットの数であり、
Ｎは第１の方向のプローブスポットのピッチであり、
Ｎは整数であり、プローブスポットのうちの１つの幅の単位で測定され、
方法は、プローブスポットが、第１の方向とは反対の方向にピッチだけ移動された旨を決定した後、プローブスポットを第１の方向とは反対の方向に第４の距離だけ移動させることを更に含み、
第４の距離は、プローブスポットのうちの１つの幅の［（Ｍ－１）Ｎ＋１］倍にほぼ等しい、条項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
１４．プローブスポットを、第２の方向とは反対の方向に第２の距離だけ移動させることを更に含む、条項１３に記載の方法。
１５．コンピュータによって実行されるとき、コンピュータに条項８から１４のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を有する、非一時的コンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品。
[0068] 上記の開示はマルチビーム装置（すなわち、荷電粒子の複数のビームを使用して荷電粒子ビーム検査を実施することが可能な装置であり、複数のビームにおける荷電粒子は単一ソースからのものである）に関するものであるが、実施形態はマルチコラム装置（すなわち、荷電粒子の複数のビームを使用して荷電粒子ビーム検査を実施することが可能な装置であり、荷電粒子の複数のビームは複数のソースから発生する）においても適用可能とすることができる。マルチコラム装置の付加的な説明は、米国特許第８，２９４，０９５号に見ることが可能であり、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0069] 本明細書に開示される概念は、シリコンウェーハなどのサンプル又はクロムオンガラスなどのパターニングデバイス上での検査に使用可能である一方で、開示された概念は、任意のタイプのサンプル、例えば、シリコンウェーハ以外のサンプルの検査と共に使用可能であることを理解されたい。
[0070] 上記の説明は、限定的ではなく例示的であるものと意図されるしたがって、当業者であれば、下記に示される特許請求の範囲の範囲を逸脱することなく、説明されたように修正可能であることが明らかとなろう。

Claims (13)

  1. ソース、ステージ、及び光学システムを備える装置であって、
    前記ソースは、荷電粒子を放出するように構成され、
    前記ステージは、その上のサンプルを支持するように構成され、及び、前記サンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させるように構成され、
    前記光学システムは、
    前記荷電粒子を用いて前記サンプル上にプローブスポットを形成するように構成され、
    前記ステージが前記サンプルを前記第１の方向に前記第１の距離だけ移動する間に、前記プローブスポットを、（ｉ）前記第１の方向に前記第１の距離だけ及び（ｉｉ）第２の方向に第２の距離だけ、移動させるように構成され、
    前記ステージが前記サンプルを前記第１の方向に前記第１の距離だけ移動させた後、前記プローブスポットを、前記第１の方向とは反対の方向に、前記プローブスポットのうちの１つの幅Ｗにほぼ等しい第３の距離だけ、移動させるように構成され、
    前記プローブスポットの数をＭとした場合、前記第１の距離はＭＷに等しく、
    前記プローブスポットは、前記第１の方向に間隔を空けて配置され、
    前記光学システムは、前記プローブスポットを前記第１の方向とは反対の方向に第４の距離だけ移動させるように更に構成され、
    前記第１の方向の前記プローブスポットのピッチをＮとした場合、前記第４の距離は、前記プローブスポットのうちの１つの前記幅の［（Ｍ－１）Ｎ＋１］倍にほぼ等しく、
    Ｎは、整数であり、前記プローブスポットのうちの１つの前記幅の単位で測定される、装置。
  2. 前記荷電粒子は、電子を含む、請求項１に記載の装置。
  3. 前記プローブスポットにおける前記荷電粒子及び前記サンプルのインタラクションを表す信号を記録するように構成された検出器を更に備える、請求項１に記載の装置。
  4. 前記信号は、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、又はカソードルミネッセンスのうちのいずれかを含む、請求項３に記載の装置。
  5. 前記光学システムは、前記プローブスポットを前記第２の方向とは反対の方向に前記第２の距離だけ移動させるように構成される、請求項４に記載の装置。
  6. 前記光学システムは、レンズ、非点収差補正装置、及び偏向器のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の装置。
  7. サンプルを第１の方向に第１の距離だけ移動させることと、
    前記サンプルが前記第１の方向に前記第１の距離だけ移動されている間に、前記サンプル上のプローブスポットを、（ｉ）前記第１の方向に前記第１の距離だけ、及び（ｉｉ）第２の方向に第２の距離だけ、同時に移動させることであって、前記プローブスポットは、荷電粒子の１つ以上のビームによって前記サンプル上に形成されることと、
    前記サンプルが前記第１の方向に前記第１の距離だけ移動された後、前記プローブスポットを、前記第１の方向とは反対の方向に第３の距離だけ移動させることであって、前記第３の距離は、前記プローブスポットのうちの１つの幅Ｗにほぼ等しいことと、を含む方法であって、
    前記プローブスポットの数をＭとした場合、前記第１の距離はＭＷに等しく、
    前記プローブスポットは、前記第１の方向に間隔を空けて配置され、
    前記方法は、前記プローブスポットを前記第１の方向とは反対の方向に第４の距離だけ移動させることを更に含み、
    前記第１の方向の前記プローブスポットのピッチをＮとした場合、前記第４の距離は、前記プローブスポットのうちの１つの前記幅の［（Ｍ－１）Ｎ＋１］倍にほぼ等しく、
    Ｎは、整数であり、前記プローブスポットのうちの１つの前記幅の単位で測定される、方法。
  8. 前記荷電粒子は、電子を含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記プローブスポットにおける前記荷電粒子及び前記サンプルのインタラクションを表す信号を記録することを更に含む、請求項７に記載の方法。
  10. 前記信号は、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、Ｘ線、又はカソードルミネッセンスのうちのいずれかを含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記プローブスポットを、前記第２の方向とは反対の方向に前記第２の距離だけ移動させることを更に含む、請求項７に記載の方法。
  12. 前記プローブスポットを、前記第２の方向とは反対の方向に前記第２の距離だけ移動させることを更に含む、請求項７に記載の方法。
  13. コンピュータによって実行されるとき、前記コンピュータに前記請求項７に記載の方法を実行させる命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
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