JP7134226B2 - 検査ツール、リソグラフィ装置、電子ビーム源、及び検査方法 - Google Patents

検査ツール、リソグラフィ装置、電子ビーム源、及び検査方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
[001] 本出願は、２０１７年１０月２５日に出願された欧州特許出願公開第１７１９８２０２．８号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[002] 本発明は、検査ツール、リソグラフィ装置、電子ビーム源、及び検査方法に関する。
[003] リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。そのような場合、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを生成するために、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用してもよい。このパターンは、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、１つのダイの一部又はいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は、典型的には、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像により行われる。概して、単一の基板は、連続的にパターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、ターゲット部分にパターン全体を１回で露光することにより各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、照射ビームによりパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンすると同時に基板をこの方向に平行又は反平行に同期してスキャンすることにより各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。基板上にパターンをインプリントすることによりパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[004] 典型的にはリソグラフィ装置で付与される放射ビームは、例えば、ＤＵＶ放射ビーム（例えば、２４８ｎｍ若しくは１９３ｎｍの波長を有する）又はＥＵＶ放射ビーム（例えば、１１ｎｍ若しくは１３．５ｎｍの波長を有する）でもよい。
[005] 集積回路の製造は、典型的には、複数の層のスタッキングを必要とする場合があり、それによって、層が正確に位置合わせされる必要がある。かかるアライメントがなければ、層間の必要とされる接続に欠陥が生じる場合があり、集積回路の故障につながる。
[006] 典型的には、集積回路の１つ又は複数の底層は、トランジスタ又はそれらのコンポーネントなどの最小構造を含む。後続の層の構造は、典型的にはより大きく、且つ外部との底層における構造の接続を可能にする。そこで、２つの層のアライメントが、集積回路の底部分において最大の課題となる。
[007] 回路又は回路層が適切にパターンを付与されることを確実にするために、基板は、ｅビーム検査ツールなどの検査ツールを使用して、検査に供されることが多い。
[008] かかる検査ツールの一例は、例えば、基板上のパターンの寸法を調べるために使用される高分解能ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）である。かかる高分解能ＳＥＭは、典型的には、基板の表面に向けて加速され、基板の表面で拡散し、及び新しい電子（すなわち、二次電子）を生成する、２００ｅＶ～３０ｋｅＶのエネルギーを有する電子を使用する。これにより、二次電子及び／又は後方散乱電子が、表面から放出される。次いで、これらの二次電子及び／又は後方散乱電子が、検出器によって記録され得る。電子ビームを用いて基板のエリアをスキャンすることによって、基板の表面構造に関する情報が取得され得る。
[009] 現在利用可能であるような高分解能ＳＥＭなどのｅビーム検査ツールの性能を向上させることが望ましい。
[0010] ｅビーム検査ツールの性能を向上させることが望ましい。
[0011] 本発明の一実施形態によれば、基板用の検査方法であって、
－半導体基板のサンプルに対して第一偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－第一偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第一応答信号を検出することと、
－半導体基板のサンプルに対して第二偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－第二偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第二応答信号を検出することと、
－第一応答信号及び第二応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的又は材料特徴を決定することと、
を含む検査方法が提供される。
[0012] 本発明の一実施形態によれば、
－第一偏極状態を有するｅビーム、及び第二偏極状態を有するｅビームを生成するように構成されたｅビーム源と、
－第一偏極状態を有する電子ビーム、及び第二偏極状態を有するｅビームをサンプル上に誘導するように構成されたビームマニピュレータと、
－第一偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第一応答信号、及び第二偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第二応答信号を検出するように構成された検出器と、
－第一応答信号及び第二応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的又は材料特徴を決定するように構成された処理ユニットと、
を含む検査ツールが提供される。
[0013] 本発明の一実施形態によれば、
－電子ビームを発するように構成された先端形状ショットキーエミッタであって、そのために、先端形状ショットキーエミッタが金属コーティングを含む、先端形状ショットキーエミッタと、
－金属コーティングを磁化し、それによって、使用中に電子ビームをスピン偏極させるように構成された磁場ジェネレータと、
を含む電子ビーム源が提供される。
[0014] 本発明の一実施形態によれば、
－放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
－パターニングデバイスを支持するように構築されたサポートであって、パターニングデバイスが、パターン形成された放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを与えることが可能である、サポートと、
－基板を保持するように構築された基板テーブルと、
－パターン形成された放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、
を含む、リソグラフィ装置であって、
－装置が、本発明による検査ツールを更に含む、リソグラフィ装置が提供される。
[0015] ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら、本発明の実施形態を、単に例示として、説明する。
[0016]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を描く。 [0017]本発明の一実施形態による検査ツールを描く。 [0018]本発明による検査ツールを用いて調べることができる構造の断面図を概略的に描く。 [0019]異なる電子ビームの相互作用体積の断面図を概略的に描く。 [0019]異なる電子ビームの相互作用体積の断面図を概略的に描く。 [0020]異なる幾何学的フィーチャを検査する際の異なる電子ビームの検出器信号を概略的に描く。 [0021]ショットキーエミッタ及び改良ショットキーエミッタを概略的に描く。 [0022]本発明による検査ツールの断面図を概略的に描く。
[0023] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に描いている。装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又は他の任意の好適な放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決めデバイスＰＭに接続されたマスク支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴを含む。装置はまた、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ又は「基板サポート」を含む。装置は、放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）にパターニングデバイスＭＡにより投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを更に含む。
[0024] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御のための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又は他のタイプの光学コンポーネント、又はこれらの任意の組み合わせなどの、種々のタイプの光学コンポーネントを含み得る。
[0025] マスク支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。マスク支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターニングデバイスが真空環境内に保持されるかどうかなどの他の条件に応じた様式でパターニングデバイスを保持する。マスク支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式又は他のクランプ技術を使用することができる。マスク支持構造は、例えば、必要に応じて固定され得る又は移動可能であり得る、フレーム又はテーブルであってもよい。マスク支持構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して、所望の位置にあることを確実にし得る。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であると見なしてよい。
[0026] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成する目的で放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できる任意のデバイスを指すものとして広く解釈されるべきである。例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合に、放射ビームに付与されるパターンが基板のターゲット部分における所望のパターンに厳密には対応しない場合があることを留意すべきである。通例、放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に生成される集積回路のなどのデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
[0027] パターニングデバイスは、透過型又は反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィにおいて周知であるとともに、バイナリ、レベルソン型位相シフト、及び減衰型位相シフトなどのマスクタイプ、並びに種々のハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリクス配列が用いられ、小型ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを付与する。
[0028] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適したもの、又は液浸液の使用若しくは真空の使用などのその他の要因に適したものとして、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型及び静電型光学システム、又はこれらの任意の組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影システム」と同義であると見なしてよい。
[0029] ここで描かれているように、装置は、透過型（例えば、透過型マスクを用いる）である。代替的に、装置は、反射型（例えば、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを用いるか、又は反射マスクを用いる）であってもよい。
[0030] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル若しくは「基板サポート」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル若しくは「マスクサポート」）を有するタイプであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブル又はサポートを並行して使用してもよく、或いは、１つ若しくは複数の他のテーブル又はサポートを露光のために使用している間に、１つ若しくは複数のテーブル又はサポートに対して予備ステップを実行してもよい。
[0031] リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板との間の空間を満たすために、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で基板の少なくとも一部分が覆われ得るタイプであってもよい。液浸液はまた、リソグラフィ装置内の他の空間に、例えば、マスクと投影システムとの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用することができる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に投影システムと基板との間に液体が位置することを意味するに過ぎない。
[0032] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば、放射源がエキシマレーザである場合には、放射源とリソグラフィ装置とが別体であってもよい。そのような場合に、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、例えば、好適な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。他の場合では、放射源は、例えば放射源が水銀ランプである場合、リソグラフィ装置の一体部であってもよい。必要であればビームデリバリシステムＢＤと共に、放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、放射システムと呼ばれることがある。
[0033] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含み得る。通例では、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれσ外側及びσ内側と呼ばれる）を調節することができる。加えて、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの、他の種々のコンポーネントを含み得る。イルミネータは、ビーム断面における所望の均一性及び強度分布を有するように放射ビームを調節するために使用されてもよい。
[0034] 放射ビームＢは、マスク支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持される、パターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射して、パターニングデバイスによりパターンが付与される。マスクＭＡを通り抜けた後に、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは基板Ｗのターゲット部分Ｃにビームの焦点を合わせる。第二位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ又は静電容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば、異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動させることができる。同様に、第一位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示的に描かれていない）は、例えば、マスクライブラリの機械検索後に、又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。概して、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」の移動は、第二位置決めデバイスＰＷの一部を形成する、ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを使用して実現されてもよい。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続されてもよく、又は固定されてもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされてもよい。図示の基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めるが、基板アライメントマークはターゲット部分間の空間に位置してもよい（これらはスクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークがダイの間に位置してもよい。
[0035] 描かれている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴ又は「マスクサポート」及び基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」は基本的に静止状態に維持され、その一方で、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」は、異なるターゲット部分Ｃを露光させることができるようにＸ方向及び／又はＹ方向にずらされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴ又は「マスクサポート」及び基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」は同期してスキャンされ、その一方で、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴ又は「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」の速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により決定されてもよい。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズにより単一動的露光でのターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、それに対して、スキャン動作の長さによりターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決定される。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴ又は「マスクサポート」は、プログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、かつ放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」が移動又はスキャンされる。このモードでは、通例はパルス放射源が用いられ、かつプログラマブルパターニングデバイスが基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」の毎回の移動後に又はスキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイなどの、プログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[0036] 上で説明した使用モードの組み合わせ及び／若しくは変形、又は全く異なる使用モードも用いることができる。
[0037] 図示した実施形態では、リソグラフィ装置は、本発明による検査ツールＩＴを更に含む。かかる検査ツールＩＴは、例えば、構造、特にリソグラフィ装置によって処理される基板Ｗの関心のあるエリアの上又は中に存在する埋込構造の特性を決定することを可能にし得る。一実施形態では、以下により詳細に論じるように、検査ツールは、基板を検査するための電子ビーム源を含み得る。
[0038] 一実施形態では、第二位置決めデバイスＰＷは、基板Ｗを検査ツールＩＴの動作範囲内に位置決めするように構成され得る。かかる実施形態では、検査ツールＩＴは、例えば、言及した構造の特性、例えば、電気特性、材料特性、及び／又は幾何学的特性を決定するように構成され得る。一実施形態では、この情報は、後にリソグラフィ装置の制御ユニットに提供され、及び露光プロセス中に、例えば、情報に基づいて、照明システム、投影システム、又は位置決めデバイスの一方の１つ又は複数を制御することによって使用され得る。
[0039] 図示した実施形態では、リソグラフィ装置は、放射ビームに関してＤＵＶ放射を付与するように構成され得る。この場合、パターニングデバイスＭＡは、透過型パターニングデバイスでもよく、投影システムＰＳは、１つ又は複数のレンズを含み得る。
[0040] 代替的に、本発明によるリソグラフィ装置は、放射ビームに関してＥＵＶ放射を付与するように構成されてもよい。この場合、パターニングデバイスＭＡは、反射型パターニングデバイスでもよく、投影システムＰＳは、１つ又は複数のミラーを含み得る。かかる実施形態では、装置は、照明システムＩＬ及び／又は投影システムＰＳを収納する１つ又は複数の真空チャンバを含み得る。
[0041] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置は、処理すべき又は処理済みの基板のインライン又はオフライン検査を行うために、本発明による検査ツールを含み得る。
[0042] 本発明の一態様によれば、半導体基板などのオブジェクトを検査するように構成された検査ツールが提供される。図２は、かかる検査ツール１００の一実施形態を概略的に示す。本発明によれば、検査ツール１００は、更にｅビーム源１１０とも呼ばれる電子ビーム源１１０を含む。かかるｅビーム源１１０は、一般に知られており、本発明において、オブジェクト１３０（例えば、基板）のエリア上に電子ビーム１２０を投影するために付与され得る。図示したような実施形態においては、オブジェクト１３０は、クランプ機構１３４（例えば、真空クランプ又は静電クランプ）を用いてオブジェクトテーブル１３２に取り付けられる。ｅビームが投影されるオブジェクトのエリアは、サンプルとも呼ばれ得る。かかるｅビーム源１１０は、例えば、０．２ｋｅＶ～１００ｋｅＶの範囲のエネルギーを有する電子ビーム１２０を生成するために使用され得る。ｅビーム源１１０は、典型的には、直径が約０．４～５ｎｍのスポットに電子ビーム１２０の焦点を合わせるための１つ又は複数のレンズを有し得る。一実施形態では、ｅビーム源１１０は、電子ビーム１２０を偏向させ得る１つ又は複数の走査コイル又は偏向器板を更に含み得る。このようにすることで、電子ビーム１２０は、例えば、オブジェクトのエリアがスキャンされ得るように、Ｘ軸及びＹ軸（Ｘ軸及びＺ軸に垂直な）に沿って（ＸＹ面は、オブジェクトの表面に平行である）偏向され得る。
本発明の一実施形態では、電子ビーム源は、複数の電子ビームを関心のあるエリアのそれぞれの複数のサブエリア上に投影するように構成される。このようにすることで、単位時間当たりに調べることができる、又は検査することができる関心のあるエリアを拡大することができる。更に、本発明の一実施形態では、電子ビーム源は、異なるエネルギーレベルを有する電子ビームを生成するように構成され得る。以下により詳細に説明するように、１つ又は複数のｅビームに関して付与されるエネルギーレベルに応じて、異なる部分又は構造（例えば、埋込構造）を調べることができる。
かかるｅビーム１２０が表面に衝突すると、表面上の相互作用及び表面下の材料との相互作用が生じ、露光表面が放射及び電子の両方を放出する結果となる。典型的には、電子ビーム１２０がサンプルと相互作用すると、ビームを構成する電子が、相互作用体積として知られるティアドロップ形体積内で、散乱及び吸収によりエネルギーを失う。電子ビームとサンプルとの間のエネルギー交換は、典型的には、
－非弾性散乱による二次電子の放出と、
－サンプルとの弾性散乱相互作用による相互作用体積の中から反射又は後方散乱される電子の放出と、
－Ｘ線の放出と、
－例えば、深紫外線～赤外線の範囲内の電磁放射の放出と、
の組み合わせをもたらす。
電磁放射の後者の放出は、一般に、カソードルミネセンス光又はＣＬ光と呼ばれる。
本発明の一実施形態では、検査ツール１００は、二次電子の検出用の検出器１５０、及びサンプルによって放出されるような後方散乱電子用の検出器１５１を更に含む。図２では、矢印１４０は、放出された二次電子又は後方散乱電子を表す。
[0043] 図示したような実施形態では、検査ツールは、例えば、検出器１５０及び１５１によって検出されるような放出された二次電子又は後方散乱電子を処理するためのマイクロプロセッサ又はコンピュータなどを含む制御ユニット１７０又は処理ユニットを更に含む。
[0044] 一実施形態では、制御ユニット１７０は、検出器１５０、１５１から信号１５２を受信するための入力端子１７２を含み、信号１５２は、検出された放出二次電子又は後方散乱電子を表す。
[0045] 一実施形態では、制御ユニットは、ｅビーム源１１０を制御するための制御信号１１２を出力するための出力端子１７４を更に有し得る。一実施形態では、制御ユニット１７０は、検査すべきオブジェクト（例えば、半導体基板）の関心のあるエリア上にｅビーム１２０を投影するようにｅビーム源１１０を制御し得る。
一実施形態では、制御ユニット１７０は、関心のあるエリアをスキャンするためにｅビーム源１１０を制御するように構成され得る。
[0046] オブジェクトの関心のあるエリアのかかるスキャン中に、検出器は、関心のあるエリアの異なる部分から二次電子又は後方散乱電子１４０を受け取り得る。一例として、付与されるｅビームは、例えば、直径が１～４ｎｍの断面を有し得るが、関心のあるエリアは、１００ｎｍ×１００ｎｍである。そのため、関心のあるエリアがスキャンされると、関心のあるエリアにわたるｅビームに対する応答が、検出器１５０、１５１によって捕捉されている場合があり、検出された信号は、照明ピクセル当たりの検出された電子から成る。ピクセルサイズは、例えば、ｅビームの断面よりも小さくても、或いは大きくてもよい。
[0047] 図３は、複数の層及び異なる材料を含む半導体構造４００の断面図を極めて概略的に示す。図３に概略的に示すような構造４００は、第一材料の底層４０２及び第二材料の最上層４０８を含み、第二層は、Ｘ方向に沿って伝搬する際に、トポロジーの変化（具体的には、高さの増加）を有する。図３は、構造４００の最上面４１２に衝突するｅビーム４１０を更に概略的に示す。点線４１４で示されるのは、ｅビーム４１０の相互作用体積、すなわち、ｅビームの付与の結果として、二次電子又は後方散乱電子が生成され得る体積である。ｅビームは、たった数ナノメートルの直径を有し得るが、相互作用体積は、典型的には、材料特徴及びランディングエネルギーに応じて、より大きな直径（例えば１０～１０００ｎｍ）を有することが注目され得る。図４は、右に向けたｅビームのスキャン（矢印４２０によって示される）を更に示し、これによって相互作用体積４１４がＸ軸に沿って移動する。上記スキャン中に、相互作用体積４１４は、サンプルの表面４１２をたどる。そのため、かかるスキャン移動中に、相互作用体積４１４は、トポグラフィの変化、すなわち、位置ｘ＝ｘ０で生じる高さの段差によって影響を受ける。結果として、検出される二次電子及び／又は後方散乱電子の量も影響を受ける。図３の下部分は、Ｘ方向に沿った電子ビーム４１０のスキャン中に検出された検出器信号Ｉを概略的に示す。見て分かるように、ｅビーム４１０が高さの段差に近づくと、検出器信号Ｉにおいて減少４５０が生じるが、ｅビーム４１０が高さの段差を通過すると、短い増加４６０が生じる。従って、当業者には理解されるように、検出器信号Ｉのかかる変動の発生を使用して、サンプルの層における高さの段差の位置を決定することができる。
[0048] 本発明の一実施形態によれば、半導体サンプルの検査のために、スピン偏極電子ビームを付与することが提案される。電子の固有磁気モーメントを使用することによって、電子ビームをスピン偏極させ、サンプルを検査するために、かかるｅビームを付与することが提案される。以下により詳細に説明するように、このような手法は、高分解能ＳＥＭなどの公知のＳＥＭベースの検査ツールの幾つかの向上をもたらし得ると考えられる。具体的には、以下の向上が実現され得ると期待される。
－より高い空間分解能の提供、
－オペレータが望むような幾何学的フィーチャに対する感度の調整及び増強、
－信号対雑音比の向上によるＳＥＭのスループットの増加。
[0049] 公知の高分解能ＳＥＭメトロロジでは、電子を使用して表面をスキャンする一方で、表面の像を再構築するために、その結果得られた放出二次電子及び／又は後方散乱電子が記録される。入射電子のスピンはランダムに配向され、典型的には、ＳＥＭの像形成に影響を与える要因として論じられない。しかし、関心のあるサンプルとの高分解能ＳＥＭ相互作用を表すシミュレーションに基づいて、異なる電子スピンを有する電子が、ｅビームを受けるサンプルにおいて、関心のあるサンプルとのスピン軌道相互作用（これは、材料依存特徴である）により、空間的／角度的に異なって散乱することを導出することができる。これは、図４に概略的に示される。図４は、表面４１２に激突した際に非偏極ｅビーム４１０によって生成されるような相互作用体積４１４を概略的に示す。図４に概略的に示すように、相互作用体積４１４は、σ-と表示される、負のスピン偏極を有する電子で主に占有される第一相互作用体積４１４．１と、σ+と表示される、正のスピン偏極を有する電子で主に占有される第二相互作用体積４１４．２との結果と見なすことができる。スピンに応じて異なって表現されるように、ｅビーム４００の電子は、異なる位置を占有し、又は異なる位置へと散乱する。
[0050] 従って、スピン偏極電子のこの特徴を使用する際に、これらの電子が材料と相互作用する体積を再整形することが可能であるべきである。具体的には、ＳＥＭにおいて、スピン偏極ビームが走査電子ビームとして付与される場合には、相互作用体積、すなわち、ＳＥＭによって測定された信号を決定する体積が、電子ビームに対してもはや対称的ではない相互作用体積に再整形されると考えられる。
[0051] これは、図５に概略的に示される。図の左側の図５（ａ）は、電子ビーム５１０（－）（負のスピン偏極σ-を有する電子ビーム）が表面４１２に激突した際の表面４１２の下の相互作用体積５１４（－）を示し、図の右側の図５（ｂ）は、電子ビーム５１０（＋）（正のスピン偏極σ+を有する電子ビーム）が表面４１２に激突した際の表面４１２の下の相互作用体積５１４（＋）を示している。理解されるように、入射電子のスピン偏極を制御することによって、それらの相互作用体積を制御することができる。本発明者らは、スピン軌道結合が、相互作用体積に非対称性を導入するスピン選択性散乱をもたらすと考える。この非対称相互作用体積は、以下のように空間分解能の増加を可能にし得る。
－総相互作用体積は、僅かに狭くなり、従って電子の拡散を減少させ得る。
－以下により詳細に論じるように、エッジ付近で、信号のコントラストが改変され、場合によっては向上され得る。このコントラストの向上は、信号におけるエッジの位置決定を向上し得る。
[0052] 本発明の一実施形態では、この特徴を使用することにより、調べているサンプルの幾何学的又は材料特性がより正確に決定される。具体的には、本発明の一実施形態では、基板用の検査方法が提案され、この検査方法は、以下のステップ：
－基板のサンプルに対して偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの応答信号を検出することと、
－応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的特徴を決定することと、
を含む。
[0053] かかる実施形態では、電子ビームの偏極状態は、特定の程度にスピン偏極された電子ビームを指す。ｅビームのスピン偏極の程度ｐは、例えば、
Figure 0007134226000001
 と定義することができ、式中、
ｎ+＝正のスピン偏極電子の数、
ｎ-＝負のスピン偏極電子の数、
ｎ＝電子の総数＝ｎ+＋ｎ-
[0054] 本発明の一実施形態では、サンプルを検査するために付与される電子ビームは、少なくとも１０％のスピン偏極の程度ｐを有する。好適な実施形態では、付与される電子ビームのスピン偏極の程度は、３０～５０％である。上記で示したように、偏極状態を有する電子ビームを使用した場合、相互作用体積のサイズが減少する。具体的には、図４の非偏極ビーム４１４の相互作用体積４１４を相互作用体積４１４．１又は４１４．２と比較すると、スピン偏極ビームの相互作用体積の幅、すなわち、Ｘ方向の相互作用体積のサイズは、非偏極ビームの相互作用体積の幅よりも小さいことを観察できる。その結果、スピン偏極ｅビームを用いてサンプルが検査される場合、付与されるより小さな相互作用体積により、向上した空間分解能でそれを検査することができる。
[0055] 一実施形態では、検査方法は、例えば、基板の表面上の構造の寸法などの幾何学的特徴を決定するために適用することができる。一例として、構造のライン幅は、例えば、このようにして、向上した分解能で決定され得る。かかる実施形態では、半導体基板上の構造の幾何学的フィーチャが決定され得る。
[0056] 本発明の一実施形態では、検査方法は、具体的には、半導体基板の表面上の構造の検査のために、かかる半導体基板に適用される。本発明による方法を使用して、幾何学的フィーチャ又は特性と、材料特性又は特徴との両方を調べることができる。
[0057] 本発明の更に別の実施形態では、少なくとも２つの連続した電子ビームを検査すべきサンプルに付与し、それによって、２つの電子ビームが異なる偏極状態を有する検査方法が提供される。かかる検査方法は、例えば、以下のステップ：
－例えば基板のサンプルに対して第一偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－第一偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第一応答信号を検出することと、
－半導体基板のサンプルに対して第二偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－第二偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第二応答信号を検出することと、
－第一応答信号及び第二応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的又は材料特徴を決定することと、
を含み得る。
[0058] かかる検査方法を使用して、サンプルのより詳細な幾何学的又は材料特徴を調査することができる。これを図６に概略的に示す。図６は、３つの異なる幾何学的構造の電子ビームによるスキャンを概略的に示し、これにより、これらの構造は、σ-と表示される、負のスピン偏極を有する電子ビーム、σ+と表示される、正のスピン偏極を有する電子ビーム、及び「非偏極」と表示される、非偏極状態の電子ビームによってスキャンされる。グラフ（ａ）～（ｉ）は、異なる幾何学的構造が、３つの異なる電子ビームを用いてスキャンされた際に取得され得る検出器信号を示す。
[0059] 具体的には、グラフ（ａ）～（ｃ）は、実質的に水平な面６１２がスキャンされた際に取得され得る検出器信号を示す。グラフ（ｄ）～（ｆ）は、斜めの又は傾斜した面６１４がスキャンされた際に取得され得る検出器信号を示す。グラフ（ｇ）～（ｉ）は、高さの段差（具体的には、高さの減少）を有する面６１６がスキャンされた際に取得され得る検出器信号を示す。
[0060] 実質的に水平な面６１２のスキャンに関して、３つの異なる電子ビーム、すなわち、σ-、σ+、及び「非偏極」を用いて取得された検出器信号が、実質的に同様の検出器信号になることが分かる。なお、検出器信号は、例えば、付与された電子ビームの強度の差を考慮に入れるために規格化されてもよい。
[0061] 斜めの面６１４のスキャンに関して、３つの異なる電子ビーム、すなわち、σ-、σ+、及び「非偏極」を用いて取得された検出器信号が、異なる検出器信号になることが分かる。これは、３つの異なる電子ビームが、図４及び図５に示すように、異なる相互作用体積で表面をスキャンするという事実に起因し得る。そのため、付与された３つの異なる電子ビームからの任意の２つの信号を比較することによって、スキャンされた面６１４が傾きを有するという判定を行うことができる。図示したような配置では、面６１４は、負の傾きを有すると見なすことができる。かかる負の傾きは、σ-と表示される、負のスピン偏極を有する電子ビームを用いて面がスキャンされる場合に、比較的小さな検出器信号をもたらす。これは、負のスピン偏極を有する電子ビームの相互作用体積（例えば、図５に示すような体積５１４（－））において生成される後方散乱電子及び二次電子が、正のスピン偏極を有する電子ビームの相互作用体積（例えば、図５に示すような体積５１４（＋））において生成される後方散乱電子及び二次電子よりも、面６１４からより離れていることを考慮すれば、説明することができる。或いは、入射電子のスピン偏極に応じて、電子は、平均で、傾いた面により近くなる、或いは傾いた面からより遠く離れ得る。その結果、負のスピン偏極電子ビームによって取得された検出器信号は、正のスピン偏極電子ビームによって、又は非偏極電子ビームによって取得された検出器信号よりも低くなる。そのため、図６のグラフ（ｄ）～（ｆ）に示されるような信号の２つの任意の組み合わせに基づいて、スキャンされる面が斜めであると決定することができる。斜めの面の傾きが急であるほど、３つの異なる電子ビーム、すなわち、σ-、σ+、及び「非偏極」によって生成される検出器信号間の差が大きくなることも言える。そのため、従来の高分解能ＳＥＭでは、検出器の利得設定により、理想の平坦面と斜めの又は傾いた面を区別することは難しい、或いは恐らく不可能でさえあるが、本発明は、異なる偏極状態を有する少なくとも２つの電子ビームを用いて面を検査することによって、かかる区別をつけることを可能にする。本発明の一実施形態を用いて、傾きの方向及び大きさの両方を識別することができる。
[0062] グラフ（ｇ）～（ｉ）は、高さの段差を有する面６１６がスキャンされた場合に取得され得る検出器信号を示す。見て分かるように、かかる高さの段差は、３つの異なる電子ビーム、すなわち、σ-、σ+、及び「非偏極」の検出器信号にも異なるように影響を与える。負の高さの段差が電子ビームによってスキャンされる場合、高さの段差近くをスキャンする際に、検出器信号において短い増加又はピーク６６０が観察され得るが、ｅビームが負の高さの段差を通過すると、短い減少又はディップ６５０が生じ得る。スピン偏極電子ビームを用いることによって、かかる状況において生じ得る非対称相互作用体積により、ピーク６６０及びディップ６５０の両方が影響を受け得る。グラフ（ｇ）及び（ｈ）から観察することができるように、電子ビームが高さの段差に近づく際に生じる短いディップ６６０は、負のスピン偏極電子ビームが付与される場合により小さくなり、正のスピン偏極電子ビームが付与される場合により大きくなる。そのため、本発明によれば、スピン偏極電子ビームの使用は、スピン偏極に応じて相互作用体積の形状を制御することを可能にする。これは、例えば高分解能ＳＥＭによって、どのようにジオメトリが測定されるかを修正することを許容する。高分解能ＳＥＭが典型的に用いられる主要ジオメトリは、構造のエッジ、すなわち高さの段差を観察することである（図６に提示される第三ジオメトリを参照）。図６のグラフ（ｇ）～（ｉ）及び図３に示すように、検出器信号は、エッジの一方の側で信号の増加を示し、信号の低下は、エッジの他方の側で認識され得る。この効果は、エッジ付近の電子が、最上面からだけでなく、エッジの側からも逃げることができる事実によってもたらされる（エッジブルーミングとも呼ばれる）。（スピン偏極電子ビームを用いて）相互作用体積をそれがエッジと限定的に（図６におけるσ-）相互作用するように制御又は再整形することによって、信号において、あまり顕著ではないピーク及びより顕著なディップ。反対のスピン偏極（図６におけるσ+）を使用した場合は、その反対が成り立つ。そのため、スピン偏極の付与の程度を調整することによって、エッジの感度を調整することができ、ＣＤ（クリティカルディメンジョン）測定の感度を上げることが可能になる。また、例えば図３又は図６に示されるように、エッジ構造に対して反対のスピン偏極を使用することによって取得された検出器信号間の差を考慮することによって、信号に対する平坦面による寄与を除去することができる。図６を参照して、例えば、グラフ（ｇ）とグラフ（ｈ）との間の差を決定し、この信号を処理して、高さの段差又はエッジの位置を決定することが可能である。平坦面に由来するかかる寄与は、典型的には、背景オフセット又は雑音と見なされる。そのため、上述の方法を用いることによって、高分解能ＳＥＭの信号対雑音比を増加させることができる。分解能又はエッジ感度を上げることの代わりに、これは、エリア当たりの測定時間の減少を可能にする。つまり、これは、技術のスループットの増加を可能にする。
[0063] 上記で論じたように、本発明は、偏極状態を有する電子ビームを用いてサンプルを検査する検査方法を提供する。
[0064] 本発明の更なる局面によれば、本発明による検査方法を行うように構成された検査ツールが提供される。
[0065] 一実施形態では、本発明による検査ツールは、以下のコンポーネント：
－スピン偏極ｅビームを生成するように構成されたｅビーム源と、
－電子ビームをサンプル上に誘導するように構成されたビームマニピュレータと、
－偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの応答信号を検出するように構成された検出器と、
－応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的又は材料特徴を決定するように構成された処理ユニットと、
を含み得る。
[0066] 一実施形態では、適用されたｅビーム源は、第一偏極状態を有するｅビーム、及び第二偏極状態を有するｅビームを生成するように構成され得る。図６を参照すると、第一偏極状態及び第二偏極状態は、例えば、説明したような３つの偏極状態であるσ-、σ+、及び「非偏極」の任意の組み合わせでよい。
[0067] スピン偏極電子ビームの付与に関して、スピン偏極電子ビームは、例えば、円偏極赤外線レーザを用いてＧａＡｓカソードの照明を行うことによって生成され得ることが指摘され得る。そのため、本発明による検査ツールの一実施形態では、検査ツールは、ＧａＡｓカソードを含むスピン偏極電子ビーム源と、カソード上に円偏極レーザビームを発するように構成されたＩＲレーザとを含む。
[0068] 本発明の一態様によれば、本発明による検査ツールにおいて適用され得る代替電子ビーム源が提供される。
[0069] 本発明による電子ビーム源は、ショットキーエミッタを適用する。具体的には、一実施形態において、標準高分解能ＳＥＭショットキーエミッタが適用され得る。標準ショットキーエミッタは、典型的には、ＺｒＯ２薄膜を有するタングステン（Ｗ）コアから成り、約１８００Ｋで動作する。この温度では、加速電場を有する材料から抽出される多くの高エネルギー電子が生成される。ＺｒＯ２は、温度が高くなるにつれ仕事関数を低下させる特別な特性を有し、これは、電子の抽出、ひいては生成することができる最大輝度及び電流にとって有益である。同時に、この温度は、ＺｒＯ２をゆっくりと溶かし、その後、これはＷ面にわたり分布する。これは、そうでなければ、ガス放出により、ＺｒＯ２がＷコアからそのうち消失し、電子ビーム源（具体的には、ショットキーエミッタ）を劣化させるので、必要とされる。
[0070] 本発明の一態様によれば、改良ショットキーエミッタが提案され、改良ショットキーエミッタは、スピン偏極電子ビームの生成を可能にする。
[0071] ショットキーエミッタがスピン偏極電子を生成することを可能にするために、磁性金属コーティング又は層をエミッタに加えることが提案される。このようにすることで、放出された電子ビームをスピン偏極させることができる。しかしながら、また一方で、１８００Ｋで依然として強磁性の金属が存在しないことが注目され得る。最高キュリー（転移温度）は、Ｃｏの場合、１３８８Ｋであり、別の候補は、１０４３Ｋのキュリー温度を有するＦｅである。ショットキーエミッタの動作温度の低下（ひいては、出力輝度及び電流の減少）を回避するために、代わりに、材料の常磁性に依存することが提案される。エミッタに塗布される金属コーティング又は層を磁化するために、外部磁場が用いられ得る。かかる外部磁場は、金属層を磁化することができ、その結果として、電子ビームを偏極させる電子に対してスピンバリアを生成することができる。好適な実施形態では、金属層に関して、Ｆｅが、その高磁化率のために使用される。
[0072] 図７は、検査ツールで使用され得る改良ショットキーエミッタの一実施形態を概略的に示す。図７の左側には、従来のショットキーエミッタ７１０が概略的に示され、エミッタ７１０は、ＺｒＯ２コーティング７３０を備えた先端形状Ｗコア７２０を有する。動作中、ショットキーエミッタ７１０は、電子ビーム７４０を生成することができ、それによって、矢印７５０で示されるビームの電子の偏極は、好ましい方向を持たない。そのため、生成された電子ビーム７４０は、非偏極である、又は非偏極状態にあると見なされ得る。
[0073] 図７の右側には、本発明の一実施形態による改良ショットキーエミッタ８００が概略的に示されている。改良ショットキーエミッタ８００は、ＺｒＯ2コーティング８３０を備えた先端形状Ｗコア８２０を有する。エミッタ８００は、金属コーティング８４０、例えば、鉄又は第一鉄コーティングを更に含む。使用中に、ショットキーエミッタ８００が、矢印８５０で示される外部磁場で動作すると、電子ビーム８６０を生成することができ、この電子は、矢印８７０によって概略的に示される好ましい偏極を有する。
[0074] 外部磁場８５０を生成するために、様々な選択肢がある。一実施形態では、外部磁場は、１つ又は複数の通電コイルによって生成され得る。かかるコイルは、例えば、エミッタ８００の近くに配置され、金属層８４０の磁化を可能にし得る。一実施形態では、１つ又は複数のコイルは、磁束をエミッタ８００にガイドするために強磁性ヨークなどの磁性ヨークに取り付けられてもよい。外部磁場を生成するための１つ又は複数のコイルの使用は、磁場の強さが簡単に調節されるという利点をもたらした。例えば、１つ又は複数のコイルへの電流を逆にすることによって、外部磁場を逆にすることができ、その結果として、電子ビーム８６０のスピン偏極を逆にすることができる。
[0075] 代替として、又は加えて、外部磁場８５０を生成するために、永久磁石も用いられ得る。かかる永久磁石も、磁束をエミッタ８００にガイドするために強磁性ヨークなどの磁性ヨークに取り付けられ得る。かかる実施形態において外部磁場を調節するために、永久磁石及びエミッタ８００の相対位置が、例えば、アクチュエータなどの位置決めデバイスによって、調節可能にされてもよい。
[0076] 図８は、本発明による検査ツール２００のより詳細な実施形態を概略的に描く。検査ツール２００は、電子銃２１０と呼ばれるｅビーム源、及び結像システム２４０を含む。
[0077] 電子銃２１０は、電子源２１２、サプレッサ電極２１４、アノード２１６、アパーチャ２１８の一セット、及びコンデンサ２２０を含む。電子源２１２は、上記で論じたようなショットキーエミッタ又は改良ショットキーエミッタでもよい。アノード２１６の正電荷により、電子ビーム２０２を抽出することができ、電子ビーム２０２は、アパーチャの外で不要な電子ビームを無くすための異なるアパーチャサイズを有し得る調整可能アパーチャ２１８を用いて制御され得る。電子ビーム２０２を集光するために、コンデンサ２２０が電子ビーム２０２に用いられ、これは、拡大も提供する。図２に示されるコンデンサ２２０は、例えば、電子ビーム２０２を集光することができる静電レンズでもよい。一方、コンデンサ２２０は、磁気レンズでもよい。
[0078] 結像システム２４０は、例えば、ブランカー２４８、アパーチャ２４２の一セット、検出器２４４、偏向器の４セット２５０、２５２、２５４、及び２５６、一対のコイル２６２、ヨーク２６０、及び電極２７０を含み得る。電極２７０は、電子ビーム２０２を遅延させ、及び偏向させるために使用され、並びに上極部片及びサンプル３００の組み合わせにより、静電レンズ機能を更に有する。その上、コイル２６２及びヨーク２６０が、磁気対物レンズとなるように構成される。
[0079] 偏向器２５０及び２５６は、電子ビーム２０２を広視野にスキャンするために用いることができ、偏向器２５２及び２５４は、電子ビーム２０２を狭視野にスキャンするために使用することができる。全ての偏向器２５０、２５２、２５４、及び２５６は、電子ビーム２０２のスキャン方向を制御することができる。偏向器２５０、２５２、２５４、及び２５６は、静電偏向器又は磁気偏向器でもよい。ヨーク２６０の開口は、サンプル３００に対向し、これが、磁場をサンプル３００内に浸漬させる。一方、電極２７０は、ヨーク２６０の開口の下に配置され、従って、サンプル３００は、ダメージを受けない。電子ビーム２０２の色収差を補正するために、位相板２７０、サンプル３００、及び上極部片が、電子ビーム２０２の色収差を無くすためのレンズを形成する。
[0080] 実施形態は、以下の条項を使用して更に記述することができる。
１．基板用の検査方法であって、
－半導体基板のサンプルに対して第一偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－第一偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第一応答信号を検出することと、
－半導体基板のサンプルに対して第二偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－第二偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第二応答信号を検出することと、
－第一応答信号及び第二応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的又は材料特徴を決定することと、
を含む、方法。
２．幾何学的特徴が、サンプルの傾きである、条項１に記載の検査方法。
３．幾何学的特徴が、サンプルのトポグラフィ特徴である、条項１に記載の検査方法。
４．第一偏極状態が、非偏極状態であり、及び第二偏極状態が、偏極状態である、条項１に記載の検査方法。
５．第一偏極状態が、偏極状態であり、及び第二偏極状態が、偏極状態である、条項１に記載の検査方法。
６．第一偏極状態が、負の偏極状態であり、及び第二偏極状態が、正の偏極状態である、条項５に記載の検査方法。
７．偏極状態の偏極の程度が、少なくとも１０％である、条項４、５、又は６に記載の検査方法。
８．基板用の検査方法であって、
－基板のサンプルに対して偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの応答信号を検出することと、
－応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的特徴を決定することと、
を含む、検査方法。
９．幾何学的特徴が、サンプルの傾きである、条項８に記載の検査方法。
１０．幾何学的特徴が、サンプルのトポグラフィ特徴である、条項８に記載の検査方法。１１．偏極状態の偏極の程度が、少なくとも１０％である、条項８、９、又は１０に記載の検査方法。
１２．半導体基板用の検査方法であって、
－半導体基板のサンプルに対して偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
－偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの応答信号を検出することと、
－応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的又は材料特徴を決定することと、
を含む、検査方法。
１３．偏極状態の偏極の程度が、少なくとも１０％である、条項１２に記載の検査方法。１４．先行する条項の何れか一項に記載の検査方法を行うように構成された検査ツール。
１５．検査ツールであって、
－第一偏極状態を有するｅビーム、及び第二偏極状態を有するｅビームを生成するように構成されたｅビーム源と、
－第一偏極状態を有する電子ビーム、及び第二偏極状態を有するｅビームをサンプル上に誘導するように構成されたビームマニピュレータと、
－第一偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第一応答信号、及び第二偏極状態を有する電子ビームのサンプルとの相互作用によって生じたサンプルの第二応答信号を検出するように構成された検出器と、
－第一応答信号及び第二応答信号に基づいて、サンプルの幾何学的又は材料特徴を決定するように構成された処理ユニットと、
を含む、検査ツール。
１６．ｅビーム源が、
－電子ビームを発するように構成された先端形状ショットキーエミッタであって、そのために、先端形状ショットキーエミッタが金属コーティングを含む、先端形状ショットキーエミッタと、
－金属コーティングを磁化し、それによって、使用中に電子ビームをスピン偏極させるように構成された磁場ジェネレータと、
を含む、条項１５に記載の検査ツール。
１７．金属コーティングが鉄を含む、条項１６に記載の検査ツール。
１８．電子ビーム源であって、
－電子ビームを発するように構成された先端形状ショットキーエミッタであって、そのために、先端形状ショットキーエミッタが金属コーティングを含む、先端形状ショットキーエミッタと、
－金属コーティングを磁化し、それによって、使用中に電子ビームをスピン偏極させるように構成された磁場ジェネレータと、
を含む、電子ビーム源。
１９．ショットキーエミッタが、ＺｒＯ2コーティングを備えたタングステンコアを含む、条項１８に記載の電子ビーム源。
２０．放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
パターニングデバイスを支持するように構築されたサポートであって、パターニングデバイスが、パターン形成された放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを与えることが可能である、サポートと、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
パターン形成された放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、
を含むリソグラフィ装置であって、
装置が、条項１４～１７の何れか一項に記載の検査ツールを更に含む、リソグラフィ装置。
[0081] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用についての具体的な言及がなされ得るが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造などの、他の用途を有し得ることを理解すべきである。当業者であれば、そのような代替的な用途の文脈では、本明細書での「ウェーハ」又は「ダイ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「基板」又は「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なされ得ることを認識するであろう。本明細書で言及される基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジツール及び／又はインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書における開示は、そのような基板プロセシングツール及び他の基板プロセシングツールに適用されてもよい。更に、基板は、例えば、積層ＩＣを生成するために、２回以上処理され得るので、本明細書で使用される基板という用語は、処理された複数の層を既に含む基板を指すこともある。
[0082] 光リソグラフィの文脈での本発明の実施形態の使用についての具体的な言及が上記でなされたが、本発明が他の用途、例えばインプリントリソグラフィに使用され得ることと、文脈が許す限り、本発明が光リソグラフィに限定されないことが認識されるであろう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスにおけるトポグラフィが基板上に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層に押し込まれてもよく、その後、電磁放射、熱、圧力又はこれらの組み合わせを加えることによりレジストを硬化させる。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後に、レジストから外されて、レジストにパターンを残す。
[0083] 本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７若しくは１２６ｎｍ又はそれらの近辺の波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５～２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビーム又は電子ビームなどの、粒子ビームを含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。
[0084] 「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折型、反射型、磁気型、電磁型及び静電型光学コンポーネントを含む、種々のタイプの光学コンポーネントの任意の１つ又は組み合わせを指すことがある。
[0085] 本発明の具体的な実施形態を上で説明してきたが、上で説明した以外の仕方で本発明が実施され得ることが認識されよう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械可読命令の１つ若しくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はかかるコンピュータプログラムが記憶されたデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク若しくは光ディスク）の形態をとってもよい。
[0086] 上の説明は、限定的なものではなく例示的なものと意図されている。したがって、以下に記載する特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に修正を加え得ることは、当業者には明らかであろう。

Claims (13)

  1. 基板用の検査方法であって、
    前記基板のサンプルに対して第一偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
    前記第一偏極状態を有する前記電子ビームの前記サンプルとの相互作用によって生じた前記サンプルの第一応答信号を検出することと、
    前記基板の前記サンプルに対して第二偏極状態を有する電子ビームを提供することと、
    前記第二偏極状態を有する前記電子ビームの前記サンプルとの相互作用によって生じた前記サンプルの第二応答信号を検出することと、
    前記第一応答信号及び前記第二応答信号を比較することによって、前記サンプルの幾何学的特徴を決定することと、
    を含む、検査方法。
  2. 前記幾何学的特徴が、前記サンプルの傾きである、請求項１に記載の検査方法。
  3. 前記幾何学的特徴が、前記サンプルのトポグラフィ特徴である、請求項１に記載の検査方法。
  4. 前記第一偏極状態が、非偏極状態であり、かつ前記第二偏極状態が、偏極状態である、請求項１に記載の検査方法。
  5. 前記第一偏極状態が、偏極状態であり、かつ前記第二偏極状態が、偏極状態である、請求項１に記載の検査方法。
  6. 前記第一偏極状態が、負の偏極状態であり、かつ前記第二偏極状態が、正の偏極状態である、請求項５に記載の検査方法。
  7. 前記偏極状態の偏極の程度が、少なくとも１０％である、請求項４、５、又は６に記載の検査方法。
  8. 第一偏極状態を有するｅビーム、及び第二偏極状態を有するｅビームを生成するように構成されたｅビーム源と、
    前記第一偏極状態を有する前記ｅビーム、及び前記第二偏極状態を有する前記ｅビームをサンプル上に誘導するように構成されたビームマニピュレータと、
    前記第一偏極状態を有する前記ｅビームの前記サンプルとの相互作用によって生じた前記サンプルの第一応答信号、及び前記第二偏極状態を有する前記ｅビームの前記サンプルとの相互作用によって生じた前記サンプルの第二応答信号を検出するように構成された検出器と、
    前記第一応答信号及び前記第二応答信号を比較することによって、前記サンプルの幾何学的特徴を決定するように構成された処理ユニットと、
    を含む、検査ツール。
  9. 前記ｅビーム源が、
    電子ビームを発するように構成された先端形状ショットキーエミッタであって、そのために、前記先端形状ショットキーエミッタが金属コーティングを含む、先端形状ショットキーエミッタと、
    前記金属コーティングを磁化し、それによって、使用中に前記電子ビームをスピン偏極させるように構成された磁場ジェネレータと、
    を含む、請求項８に記載の検査ツール。
  10. 前記金属コーティングが鉄を含む、請求項９に記載の検査ツール。
  11. 電子ビームを発するように構成された先端形状ショットキーエミッタであって、そのために、前記先端形状ショットキーエミッタが金属コーティングを含む、先端形状ショットキーエミッタと、
    前記金属コーティングを磁化し、それによって、使用中に前記電子ビームをスピン偏極させるように構成された磁場ジェネレータと、
    を含む、請求項８～１０に記載の検査ツール用の電子ビーム源。
  12. 前記先端形状ショットキーエミッタが、ＺｒＯ2コーティングを備えたタングステンコアを含む、請求項１１に記載の電子ビーム源。
  13. 放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
    パターニングデバイスを支持するように構築されたサポートであって、前記パターニングデバイスが、パターン形成された放射ビームを形成するために、前記放射ビームの断面にパターンを与えることが可能である、サポートと、
    基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    前記パターン形成された放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、
    を含む、リソグラフィ装置であって、
    前記リソグラフィ装置が、請求項８～１０の何れか一項に記載の検査ツールを更に含む、リソグラフィ装置。
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