JP7331129B2 - 内蔵電圧発生器を備えたｍｅｍｓ画像形成素子 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１９年４月６日に出願された米国特許出願第６２／８３０，３９８号の優先権を主張するものであり、この出願は、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、概して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの荷電粒子顕微鏡を使用するシステムに関し、より具体的には、そのようなシステムで使用される画像形成素子に関する。
[0003] 集積回路（ＩＣ）コンポーネントを作製するために使用される製造プロセスでは、未完成の又は完成した回路コンポーネントを検査して、それらが指定された設計通りに製造され、欠陥がないことを保証する。マルチビームＳＥＭなどの荷電粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡又は光学顕微鏡を利用する検査システムを用いることができる。ＩＣコンポーネントの様々な特徴の物理的サイズが縮小し続けているため、これらの検査システムにより達成される精度及びスループットが一層重要になっている。現在、それらのシステムは、検査のためにシステムによって生成される走査電子ビームレットの数及びそれらの電子ビームレットを操作するために使用される画像形成素子により、少なくとも部分的に制約される傾向がある。従って、画像形成素子の実装形態を改良して、マルチビームＳＥＭで使用される電子ビームレットの数の増加を可能にすることが非常に望ましい。
[0004] 以下は、本開示の様々な実施形態の１つ又は複数の態様の簡略化された概要を、そのような態様の基本的な理解を提供するために示す。この概要は、考えられる全ての態様の広範な概略ではなく、全ての態様の主要若しくは重要な要素を特定すること又は任意の若しくは全ての態様の範囲を明確化することを意図しない。その唯一の目的は、後に提示するより詳細な説明の前置きとして、簡略化された形式で１つ又は複数の態様の幾つかの概念を提示することである。
[0005] 一実施形態の態様は、複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス及び複数の電圧発生器を有する半導体チップであって、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つ又は複数（例えば、ＭＥＭＳデバイスの対応する１つ）によって使用される電圧を生成するように構成された、半導体チップを記載する。半導体チップは、複数の電気接続も有し得、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つ又は複数のＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成されている。ＭＥＭＳデバイスの各々は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型イオン顕微鏡、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型プロトン顕微鏡）内の幾つかの電子ビームレットのうちのビームレットを操作するために電場を生成するように構成されている。
[0006] 別の実施形態の態様は、半導体チップ内の境界を画定する複数のＭＥＭＳデバイス及び境界内に配置された複数の電圧発生器を有する半導体チップであって、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つ又は複数（例えば、ＭＥＭＳデバイスの対応する１つ）によって使用される電圧を生成するように構成された、半導体チップを記載する。半導体チップは、境界内に配置された複数の電気接続も有し得、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つ又は複数のＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成されている。
[0007] 更に別の実施形態の態様は、複数のＭＥＭＳデバイスを有する半導体チップであって、ＭＥＭＳデバイスの各々は、ＭＥＭＳデバイスの複数のグループの１つの一部であり、及び各グループは、半導体チップ内の基準位置までのグループ内のＭＥＭＳデバイスの距離に基づく、半導体チップを記載する。半導体チップはまた、複数の電圧発生器であって、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つ又は複数によって使用される電圧を生成するように構成された、複数の電圧発生器と、複数の電気接続であって、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つのＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成された、複数の電気接続とを有し得る。
[0008] 更に別の実施形態の態様は、複数のＭＥＭＳデバイス及び複数の電圧発生器を有する半導体チップであって、電圧発生器の各々は、その電圧発生器のための一次電圧に合算される二次電圧を生成するように構成され、一次電圧は、別個の電圧発生器によって提供され、及び合算された電圧は、ＭＥＭＳデバイスの１つ（例えば、ＭＥＭＳデバイスの対応する１つ）によって使用される、半導体チップを記載する。半導体チップは、複数の電気接続も有し得、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つのＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成されている。
[0009] 前述の目的及び関連する目的を達成するために、実施形態の態様は、以降に記載され、且つ特に特許請求の範囲で指摘される特徴を含む。以下の説明及び添付の図面は、１つ又は複数の態様の特定の例示的な特徴についてより詳細に記載する。しかしながら、それらの特徴は、様々な態様の原理を採用し得る様々な方法の幾つかを示すに過ぎず、本明細書は、そのような態様及びそれらの均等物の全てを含むことが意図される。
[0010]ＳＥＭを示す図である。 [0011]ＳＥＭで使用される放射源変換ユニットの画像形成素子を示す図である。 [0012]本開示の幾つかの態様による、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス及び内蔵電圧発生器を備えた半導体チップの断面図を示す図である。 [0013]本開示の幾つかの態様による、特定の層を取り除くことにより、図２の半導体チップの異なる上面図を示す図であり、ＭＥＭＳデバイスは、微小レンズである。 [0013]本開示の幾つかの態様による、特定の層を取り除くことにより、図２の半導体チップの異なる上面図を示す図であり、ＭＥＭＳデバイスは、微小レンズである。 [0013]本開示の幾つかの態様による、特定の層を取り除くことにより、図２の半導体チップの異なる上面図を示す図であり、ＭＥＭＳデバイスは、微小レンズである。 [0014]本開示の幾つかの態様による、特定の層を取り除くことにより、図２の半導体チップの異なる上面図を示す図であり、ＭＥＭＳデバイスは、微小偏向器又は非点収差補正器である。 [0014]本開示の幾つかの態様による、特定の層を取り除くことにより、図２の半導体チップの異なる上面図を示す図であり、ＭＥＭＳデバイスは、微小偏向器又は非点収差補正器である。 [0014]本開示の幾つかの態様による、特定の層を取り除くことにより、図２の半導体チップの異なる上面図を示す図であり、ＭＥＭＳデバイスは、微小偏向器又は非点収差補正器である。 [0015]本開示の幾つかの態様による、ＭＥＭＳデバイス及び内蔵電圧発生器のグループを備えた半導体チップの部分上面図を示す図である。 [0016]本開示の幾つかの態様による、ＭＥＭＳデバイス及び内蔵電圧発生器を備えた半導体チップのための一次電圧及び二次電圧の使用を示す図である。 [0017]本開示の幾つかの態様による、ＭＥＭＳデバイス及び内蔵電圧発生器を備えた半導体チップのためのグループレベル電圧の使用を示す図である。 [0017]本開示の幾つかの態様による、ＭＥＭＳデバイス及び内蔵電圧発生器を備えた半導体チップのためのグループレベル電圧の使用を示す図である。
[0018] 上述したように、完成した又は未完成のＩＣコンポーネントの検査（例えば、半導体ウェーハ又はダイの検査）のために、マルチビームＳＥＭなどの荷電粒子（例えば、電子）ビーム顕微鏡又は光学顕微鏡を使用するシステムを用いることができる。ＩＣコンポーネントのクリティカルディメンジョンが縮小し続けており、トランジスタの数が一層増え、検査システムの全体的なスループットも向上するにつれて、それらの検査システムによって達成される精度及び速度が一層重要になっている。それらの検査システムの主要なコンポーネントの１つは、検査対象のターゲットに向けられる電子ビームレットを操作する（例えば、電子ビームレットの方向を制御する）ために使用される画像形成素子である。電子ビームレットの数を増やすことにより、ターゲットの複数の領域（又は複数のターゲット）を同時に走査することが可能になり、それによってより高いスループットを達成することができる。従って、増加した数の電子ビームレットを扱うことができるスケーラブルなアーキテクチャの画像形成素子を有することが望ましい。本開示は、画像形成素子内の複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを駆動するために使用される電圧発生器がローカルに、即ち画像形成素子中に直接組み込まれる半導体チップアーキテクチャを実装することにより、画像形成素子の拡張性を有効にする様々な技術を記載する。
[0019] マルチビームＳＥＭでは、電子ビームレットは、放射源変換ユニット（例えば、図１Ａの図１００ａ内の放射源変換ユニット１５５を参照されたい）によって生成することができる。放射源変換ユニットでは、画像形成素子（例えば、図１Ｂの図１００ｂ内の画像形成素子１５８を参照されたい）は、単一の電子放射源から複数の電子ビームレットを生成するための放射源変換ユニットの一部として使用される。画像形成素子には、電子ビームレットを操作するために使用される微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器が存在し得る。これらの微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器の全ては、シリコンチップ上（例えば、半導体チップ上）でのＭＥＭＳプロセスによって製造され得る。シリコンチップ内のＭＥＭＳ構造又はデバイスの数は、通常、ＳＥＭによって使用される電子ビームレットの数と関係又は対応する。現在の設計で放射源変換ユニットを動作させるために、相互接続ワイヤを使用して、画像形成素子内の様々なＭＥＭＳデバイスと、それらのデバイスに動作電圧を提供する電圧発生器とを接続する。しかしながら、これらの電圧発生器は、放射源変換ユニットの外部に配置される。これらの相互接続ワイヤは、ＭＥＭＳデバイスと同じシリコンチップ上に製造し、次いで追加のケーブルを通して外部の電圧発生器と接続することが必要である。
[0020] 上述のように、ウェーハ又は半導体検査システムで使用されるマルチビームＳＥＭの全体的なスループットを改善する方法の１つは、電子ビームレットの数を増やして、検査プロセスを更に並列化することである。電子ビームレットの数を増やすと、各シリコン又は半導体チップ上の微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器に必要とされるＭＥＭＳデバイスの数も増やす必要がある。このＭＥＭＳデバイスの数の増加により、ＭＥＭＳデバイスの密度がより高くなり（例えば、ＭＥＭＳデバイス間のピッチがより小さくなり）、ＭＥＭＳ構造と外部電圧発生器との間の相互接続ワイヤの密度も高くなる。これらの問題により、ＳＥＭの設計、導入及び保守が厄介になり得る。
[0021] 電子ビームレット及びＭＥＭＳデバイスの数の増加によって引き起こされる密度の問題に加えて発生する別の問題は、それらのＭＥＭＳデバイスに印加する必要がある電圧が既に高く、ＭＥＭＳデバイスの数の増加に起因して更に高くする必要が生じる場合さえあることである。電気絶縁破壊又は高い漏れ電流をなくし、放射源変換ユニットが適切に動作できるようにするために、一般的に、任意の２つの隣接する相互接続ワイヤ間に一定量の間隔が必要である。電圧が更に上げられると、対応して相互接続ワイヤ間の間隔の量を増やす必要がある。この相互接続ワイヤ間の更なる間隔の必要性により、画像形成素子内のＭＥＭＳデバイスの数及び密度を高める能力が制限される。マルチビームＳＥＭのスループットを高めようとする場合、既存の設計では、放射源変換ユニット内のＭＥＭＳデバイスの数を増やさなければならないという大きい問題は、明らかなボトルネックである。
[0022] 本開示は、ＭＥＭＳデバイスの数の増加をより容易に可能にする、放射源変換ユニット内の画像形成素子の新しい半導体チップ設計又はアーキテクチャを記載する。ＭＥＭＳデバイス（例えば、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器）及び相互接続ワイヤに加えて、半導体又はシリコンチップにローカルな電圧発生器が埋め込まれるか、統合されるか又は組み込まれ得る。ローカルな電圧発生器のそれぞれは、それを囲む微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器の１つ又は複数を駆動するために必要とされる１つ又は複数の電圧を提供することができる。このようにして、現在の設計では個々のＭＥＭＳデバイスから外部の電圧発生器まで延びるように使用されていた長い相互接続ワイヤは、ここでは個々のＭＥＭＳデバイスからローカルの内蔵電圧発生器まで延びる短いローカルな相互接続ワイヤによって置き換えられる。この方式により、相互接続ワイヤに必要とされる領域が大幅に低減される。依然として必要とされ得る長いワイヤは、共有グランド、電源ワイヤ及び追加のデータ通信バス又は同様のデータ配信のためのワイヤのみである。長いワイヤの数及び長いワイヤに必要とされる領域を更に減らすために、ローカルな電圧発生器のそれぞれとの間で通信データを送受信するために電源ワイヤを使用することにより、データ通信バスのためのワイヤを取り除くこともできる。このようにして、現在の設計が放射源変換ユニット内のＭＥＭＳデバイスの数を増やすことを妨げていた上述の問題は、もはや存在しなくなる。これは、放射源変換ユニットの柔軟性及び機能性を何ら犠牲にすることなく達成される。
[0023] 上記で概説した態様は、既存の設計における半導体チップ（例えば、画像形成素子シリコンチップ）内のＭＥＭＳデバイスのための最も長い相互接続ワイヤを、短くローカルな相互接続ワイヤに変換するという利点を有する。これにより、現時点で真空インターフェースを通過するか又は外部モジュールに続くことが必要とされる相互接続の数が減り、全体的なＳＥＭ設計、導入及び保守が改善される。更に、この方式により、放射源変換ユニットの信頼性が高まり、これ以外の方法では、通常、放射源変換ユニットのためのモジュール組み立て及びシステムレベルの統合中に発生するであろう問題が低減され、このモジュール組み立て及びシステムレベルの統合は、機械による自動組み立てを含むことが更に可能であり得る。更に、各ＭＥＭＳデバイスで使用される電圧又は複数の電圧を、局在化された電圧発生器を有することによって個別に調節することができ、やはりＭＥＭＳデバイス内の何らかのローカルな変動を考慮に入れたより大きい柔軟性がもたらされる。
[0024] 本開示は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器の層などの個々のＭＥＭＳデバイスの層上において、例えば格子の中心（例えば、画像形成素子の光軸）まで同じ又は実質的に同様の距離を有するＭＥＭＳデバイスを一緒にグループ化することができる技術も記載する。各グループでは、ローカルの電圧発生器は、所定の許容範囲に基づいて低レベルの電圧を生成し、同じフローティンググランドを共有し得る。各フローティンググランドは、ＭＥＭＳデバイスの外部に配置された電圧源又は電圧発生器（例えば、高電圧電源）により、一定の電圧（例えば、一次電圧）だけオフセット又はバイアスされ得る。このオフセット又はバイアスされた電圧（例えば、一次電圧）は、次いで、ローカルの電圧発生器によって提供される電圧（例えば、二次電圧）に合算される。オフセット又はバイアスされた電圧を提供する電圧発生器は、ＭＥＭＳデバイスと同じ半導体チップ中において、ＭＥＭＳデバイスのそれぞれのグループから離れて組み込まれるか、又はＭＥＭＳデバイスを有する画像形成素子の外側であるが、画像形成素子の近傍に配置され得る。
[0025] 各グループ内の内蔵電圧発生器は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器のための低レベル電圧を生成するように構成され得る。大半のグループのフローティンググランドに印加される電圧に比べて、これらの電圧発生器に対する電圧範囲要件は、はるかに小さいため、ローカルの電圧発生器のサイズを大幅に低減することができる。これは、半導体チップ内のＭＥＭＳデバイスの密度をより高くし得ることを意味し、なぜなら、ローカルの電圧発生器に必要とされるスペースは、フローティンググランドを用いたグルーピング方式を使用しない場合よりもはるかに少ないからである。このようにして、画像形成素子内のＭＥＭＳデバイスの密度を高めることにより、マルチビームＳＥＭの更なるスケールアップが可能である。
[0026] 上記で概説した追加の態様は、画像形成素子の複雑さを増したり柔軟性に影響を及ぼしたりすることなく、全てのローカルの電圧発生器のサイズを更に低減することができるという利点を有する。
[0027] ここで、実施形態の例示的な態様を詳細に参照する。これらの実施形態の例が添付の図面に示されている。以下の説明は、添付の図面を参照し、異なる図面中の同じ番号は、特に断りのない限り、同じ又は同様の要素を表す。実施形態の例示的な態様の以下の説明に記載される実装形態は、本開示と一致する全ての実装形態を表すものではない。代わりに、それらの実装形態は、特許請求の範囲に記載されるような本開示に関係する実施形態の態様と一致した構造及びプロセスの例に過ぎない。しかしながら、例えば、本開示の幾つかの態様は、サンプルを走査し、欠陥を検出する電子を使用する検査システムに関連して記載されるものの、これらの態様は、複数の帯電粒子ビームを操作する他の種類のシステムにも適用可能であり得る。
[0028] 図１Ａは、検査システムの一部であり得るＳＥＭの一般的な表現を図示する図１００ａを示す。この例では、ＳＥＭは、オフアクシスＳＥＭであるが、画像形成素子に関連して本明細書に記載する特徴の幾つかは、オンアクシスＳＥＭにも適用可能である。ＳＥＭシステムは、放射源１１０（又は同様の電子若しくは発光の放射源）、ガンアパーチャプレート１４５、集光レンズ１５０、放射源変換ユニット１５５、一次投影系１６０及びターゲット１３０を含み、これらは、全て一次軸１４０と位置合わせされる。ビームセパレータ１７５及び偏向走査ユニット１８０は、一次投影系１６０の内部に配置され得る。一次投影系１６０は、対物レンズ１８５も含み得る。図１００ａ内のＳＥＭは、検出器１２０と共に、二次軸１７０と位置合わせされる二次結像系１６５も含む。
[0029] 放射源１１０は、カソード、抽出器又はアノードを含み得、一次電子は、カソードから放射され、抽出又は加速されて、一次電子ビーム１１５を形成し得る。
[0030] ガンアパーチャプレート１４５を使用して、使用されない一次電子ビーム１１５の周辺電子を遮断してクーロン効果を低減することができる。クーロン効果は、ターゲット１３０上のプローブスポットの各々のサイズを拡大し、従って検査解像度を劣化させ得る。
[0031] 集光レンズ１５０を使用して、一次電子ビーム１１５を集束させることができる。放射源変換ユニット１５５の下流での電子ビームレットの電流は、集光レンズ１５０の集束力を調節することにより、又は放射源変換ユニット１５５内のビーム制限アパーチャアレイ１５７内部の対応するビーム制限アパーチャの半径方向サイズを変更することにより変化させることができる（例えば、図１Ｂの図１００ｂを参照されたい）。
[0032] 放射源変換ユニット１５５は、少なくとも１つの画像形成素子１５８（例えば、図１Ｂの図１００ｂを参照されたい）及び上述したビーム制限アパーチャアレイ１５７を含み得る。画像形成素子１５８は、複数の微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器を有して、一次電子ビーム１１５からの複数の一次電子ビームレット１５６を用いて平行な画像（仮想又は現実の）を形成することができる一方、ビーム制限アパーチャアレイ１５７は、電子ビームレット１５６の数を制限し得る。
[0033] 一次投影系１６０内の対物レンズ１８５は、検査のために電子ビームレットをターゲット１３０上に集束させることができ、放射源変換ユニット１５５によって提供される一次電子ビームレット１５６の数に基づいて、複数のプローブスポットをターゲット１３０の表面上に形成することができる。
[0034] 一次投影系１６０内のビームセパレータ１７５は、静電双極子場及び磁気双極子場を生成するウィーンフィルタ型のビームセパレータであり得る。それらの場が印加されると、一次電子ビームレットの電子に対して静電双極子場が加える力は、磁気双極子場が電子に加える力と大きさが等しく、方向が逆になり得、従って、電子ビームレットは、偏向角がゼロの状態でビームセパレータ１７５を直線に通過することができる。
[0035] 一次投影系１６０内の偏向走査ユニット１８０は、一次電子ビームレットを偏向させて、ターゲット１３０の表面上でプローブスポットを走査することができる。プローブスポットでの電子ビームレットの入射に応答して、二次電子ビームレット１３５がターゲット１３０から放射され、二次電子（例えば、５０ｅＶ以下のエネルギー）及び後方散乱電子（例えば、５０ｅＶと電子ビームレットのランディングエネルギーとの間のエネルギー）を含むエネルギーの分布を伴う電子を有し得る。ビームセパレータ１７５は、二次電子ビームレットを二次結像系１６５に向けて導くことができ、次いで、二次結像系１６５は、二次電子ビームレットを検出器１２０の表面上に集束させることができる。
[0036] ビームセパレータ１７５は、二次結像系１６５の方向に角度αだけ二次電子ビームレット１３５を偏向させるように構成され得る。角度αは、一次軸１４０と二次軸１７０との間の角度として決定され得、それにより、角度αは、オンアクシス一次電子ビーム１１５と、二次結像系１６５及び検出器１２０の方向にビームセパレータ１７５によって導かれた二次電子ビームレット１３５との間の分離角度を表すことができる。幾つかの実装形態では、角度αは、５～２５度の範囲内に設定され得る。検出器１２０は、単一のシリコンＰＩＮフォトダイオードアレイを含む二次電子（ＳＥ）検出器であり得る。
[0037] 図１Ｂは、上述したＳＥＭで使用される放射源変換ユニット１５５の画像形成素子１５８を図示する図１００ｂを示す。ＳＥＭ内で複数の電子ビーム又はビームレットが使用される場合、それらは、複数の放射源又は単一の放射源から生成され得る。電子ビームが複数の放射源からのものである場合、複数のカラムが電子ビームを走査し、ターゲットの表面上に集束させることができ、それらの電子ビームによって生成された信号は、それぞれカラム内の検出器によって検出することができる。複数の放射源からのビームを使用する装置は、マルチカラム装置と呼ばれ得る。図１Ａの図１００ａ内のＳＥＭのように、荷電粒子ビームが単一の放射源からのものである場合、放射源変換ユニットを使用して、単一のビーム放射源の複数の仮想又は現実の画像を形成することができる。放射源変換ユニットは、単一の放射源からの荷電粒子を複数の電子ビームレットに分割する、複数のアパーチャ又は開口部を備えた導電層を有し得る。放射源変換ユニットは、通常、配列状に編成された多数の微小素子（例えば、ＭＥＭＳデバイス）を有し得、これは、単一の放射源の複数の仮想又は現実の画像を形成するために電子ビームレットを操作する態様に影響を及ぼし得る。
[0038] 図１Ａの図１００ａ内の放射源変換ユニット１５５は、図１Ｂの図１００ｂにより詳細に示され、この放射源変換ユニット１５５は、ビーム制限アパーチャアレイ１５７及び画像形成素子１５８を含む。ビーム制限アパーチャアレイ１５７は、一次電子ビーム１１５の一部を遮断して一次電子ビームレット１５６を生成し、次いで、この一次電子ビームレット１５６は、画像形成素子１５８によって操作される。２つ以上の画像形成素子１５８が互いに積層されて、複合効果がもたらされ得る（複数の画像形成素子１５８を表す破線のブロックを参照されたい）。画像形成素子１５８は、半導体チップを使用して作製され得る。画像形成素子１５８を電子ビームレット１５６の数の増加に対応できるようにする様々な半導体チップの設計又はアーキテクチャの詳細を図２～７Ｂに関連して以下で提供する。
[0039] 図２は、本開示の幾つかの態様による、ＭＥＭＳデバイス２１０及び内蔵電圧発生器２２０（例えば、ローカルの電圧発生器）を備えた半導体チップ２０５の断面図を図示する図２００を示す。半導体チップ２０５は、マルチビームＳＥＭの放射源変換ユニット１５５に関連して上述した画像形成素子１５８の一部であり得る。
[0040] 半導体チップ２０５は、複数のＭＥＭＳデバイス２１０を含むように示されている。ＭＥＭＳデバイス２１０の各々は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器であり得る。例えば、半導体チップ２０５は、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイを有し得、それらのＭＥＭＳデバイスの全ては、同じタイプのものであり得る（例えば、全て微小レンズ）か、又は場合により、それらの幾つかは、あるタイプのものであり（例えば、微小レンズ）、他のものは、異なるタイプのものである（例えば、微小偏向器）。即ち、上述した画像形成素子（例えば、画像形成素子１５８）では、各層内において、通常、同じタイプのＭＥＭＳデバイスが形成される。しかしながら、本開示では、同じ層内でＭＥＭＳデバイスの種類が異なり得る場合も可能である。
[0041] ＭＥＭＳデバイス２１０の各々は、電圧発生器２２０から電圧を受け取って、電子ビームレット（例えば、電子ビームレット１５６）を操作又は制御する静電場を生成するように構成された１つ又は複数の静電素子２１５（例えば、金属素子又は金属接点）を含み得る。場合により、微小レンズなどの場合、ＭＥＭＳデバイス２１０は、単一の静電素子２１５を有し得る一方、他の場合、例えば微小偏向器及び非点収差補正器などの場合、ＭＥＭＳデバイス２１０は、複数の静電素子２１５を有し得る。
[0042] 図２内の図２００に示すように、電圧発生器２２０は、半導体チップ２０５中に埋め込まれるか、統合されるか又は組み立てられ得る。これらの電圧発生器２２０の各々は、電圧発生器のローカル制御部（ＬＣＵ）、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）及び周囲のＭＥＭＳデバイス２１０を駆動するための増幅器又は駆動回路を含む単一のチップ又は集積回路から構成され得る。場合により、ＭＥＭＳデバイス２１０によって必要とされる電圧は、非常に高いことがあり得る。高電圧要件のため、ＬＣＵ、ＤＡＣ及び駆動回路のためのプロセスは、同じプロセスノード又はプロセス技術を用いて単一のチップ又は集積回路中に作製できないことがあり得るか、又は電圧発生器２２０内の各機能ブロックの性能を最適化するために、機能の各々に使用されるプロセスが異なり得る。これらの場合、単一のチップ又は集積回路を使用する代わりに、電圧発生器２２０は、複数のチップの積層体であり得、複数のチップの各々は、電圧発生器２２０の１つの機能又は１つの機能の一部を実現し得る。
[0043] 電圧発生器２２０及び従って最終的にＭＥＭＳデバイス２１０に適切な供給電圧及びグランドを提供するために、図２内の図２００に示すように、半導体チップ２０５上に積層体又は複数の層が堆積又は形成される。この複数の層の積層体は、複数の絶縁層２３０、ローカルな電圧分配のための金属層２３５、グランド面のための金属層２４０及び電源のための金属層２５０を含み得る。ローカルな電圧分配のための金属層２３５は、電圧発生器２２０とＭＥＭＳデバイス２１０との間の電気的接続を提供するワイヤとして機能する。グランド面のための金属層２４０は、電圧発生器２２０に電気的に接続された１つ又は複数のグランド面（フローティンググランドを含む）を提供する。図２内の図２００は、単一のグランド面を示すが、複数のフローティンググランドを含む複数のグランド面が提供され得る。電源のための金属層２５０は、半導体チップ２０５の外部にある（又は半導体チップ２０５の内部にあるが、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイの外部にある）１つ又は複数の電源電圧を提供し、これらの１つ又は複数の電源電圧は、電圧発生器２２０に電気的に接続される。
[0044] 図２内の図２００に示す複数の層の積層体は、例示として提供するものであり、限定するものではない。例えば、複数の層の積層体中により多い又はより少ない層を使用することができ、また異なる電圧、グランド面及び相互接続分配方式に対応するために、図示した層の順序を変更することができる。
[0045] 更に、複数の層の積層体を貫通する、ＭＥＭＳデバイス２１０の上に図示した破線は、複数の層の積層体内のアパーチャ又は開口部を表し、この中を電子ビームレット１５６がＭＥＭＳデバイス２１０に向かう途中に通過し得る。図示していないが、アパーチャ又は開口部の壁は、金属コーティングを有し得、電子又は荷電粒子の蓄積に起因する帯電効果を回避するために一定の基準電圧又はグランドに接続され得る。この壁も、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器の一部などのＭＥＭＳデバイス又は構造の一部であり得る。
[0046] 図３Ａ～図３Ｃは、特定の層を除去することにより、図２の図２００内の半導体チップ２０５の異なる上面図を示す図３００ａ、３００ｂ及び３００ｃを示し、ここで、ＭＥＭＳデバイス２１０は、微小レンズである。微小レンズであるＭＥＭＳデバイス２１０は、各ＭＥＭＳデバイス２１０の周囲に形成された単一の静電素子２１５を有することが示されている。図３Ａの図３００ａでは、半導体チップの部分上面図は、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイ及び１つ又は複数の電源電圧を分配するために使用される電源のための金属層２５０と共に示されている。電源のための金属層２５０は、絶縁層２３０の上に配置される。
[0047] 図３Ｂ内の図３００ｂは、電源のための金属層２５０及び絶縁層２３０を取り除いた状態で、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイ及びグランド面のための金属層２４０と共に部分上面図を示す。
[0048] 図３Ｃ内の図３００ｃは、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイ、サブセット内のＭＥＭＳデバイス２１０に電圧を供給するためにＭＥＭＳデバイス２１０のサブセット内部に配置された幾つかの電圧発生器２２０及び電圧発生器２２０によって生成された電圧をＭＥＭＳデバイス２１０に提供するために使用される、ローカルな電圧分配のための金属層２３５（例えば、ローカルの電気接続又はワイヤ）と共に部分上面図を示す。ローカルな電圧分配のための金属層２３５は、絶縁層２３０の上に配置される。
[0049] 図４Ａ～図４Ｃは、本開示の幾つかの態様による、特定の層を取り除くことにより、図２の半導体チップ２０５の異なる上面図を示す図４００ａ、４００ｂ及び４００ｃを示し、ここで、ＭＥＭＳデバイス２１０は、微小偏向器又は非点収差補正器である。微小偏向器又は非点収差補正器であるＭＥＭＳデバイス２１０は、各ＭＥＭＳデバイス２１０の周囲に形成された複数の静電素子２１５を有することが示されている。図４Ａの図４００ａでは、半導体チップの部分上面図は、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイ及び１つ又は複数の電源電圧を分配するために使用される電源のための金属層２５０と共に示されている。電源のための金属層２５０は、絶縁層２３０の上に配置される。
[0050] 図４Ｂ内の図４００ｂは、電源のための金属層２５０及び絶縁層２３０を取り除いた状態で、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイ及びグランド面のための金属層２４０と共に部分上面図を示す。
[0051] 図４Ｃ内の図４００ｃは、ＭＥＭＳデバイス２１０のアレイ、サブセット内のＭＥＭＳデバイス２１０に電圧を供給するためにＭＥＭＳデバイス２１０のサブセット内部に配置された幾つかの電圧発生器２２０及び電圧発生器２２０によって生成された電圧をＭＥＭＳデバイス２１０に提供するために使用される、ローカルな電圧分配のための金属層２３５（例えば、ローカルの電気接続又はワイヤ）と共に部分上面図を示す。ローカルな電圧分配のための金属層２３５は、絶縁層２３０の上に配置される。
[0052] 図３Ｃ内の図３００ｃでは、ＭＥＭＳデバイス２１０は、単一の静電素子２１５を有し、ＭＥＭＳデバイス２１０と電圧発生器２２０との間に１つの電気接続のみが必要であったが、これとは対照的に、この例では、各ＭＥＭＳデバイス２１０は、複数の静電素子２１５を有し、従ってＭＥＭＳデバイス２１０と電圧発生器２２０との間に複数の電気接続が必要である。
[0053] 図３Ａ～図４Ｃに示した実装形態は、例として提供されるものであり、限定するものではないことを理解されたい。例えば、特定の電圧発生器２２０に関連付けられたＭＥＭＳデバイス２１０の数は、図に示したものより多い又は少ないことがあり得る。ＭＥＭＳデバイス２１０の２×２のアレイが各電圧発生器２２０に関連付けられて示されているが、サブセットは、異なり得、これには、より大きいアレイ（例えば、３×３）、異なるタイプのアレイ（例えば、正方形のアレイの代わりに長方形のアレイ）又は何らかの他の配列が含まれる。更に、電圧発生器２２０の位置決めは、図示した通りである必要はなく、半導体チップ２０５にわたって変化し得る。同様に、電圧発生器２２０のサイズは、同じ又は均一である必要はなく、半導体チップ２０５にわたって変化し得る。
[0054] 上述した図３Ａ～図４Ｃに関連して、本開示は、半導体チップ（例えば、半導体チップ２０５）の第１の実施形態を記載し、この半導体チップは、複数のＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳデバイス２１０）、複数の電圧発生器（例えば、ローカルの電圧発生器２２０）を含み、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つ又は複数（例えば、ＭＥＭＳデバイスの対応する１つ）によって使用される電圧を生成するように構成されている。半導体チップは、マルチビームＳＥＭで使用するように構成された画像形成素子の一部であり得る。半導体チップは、複数の電気接続（例えば、ローカルな電圧分配のための金属層２３５）も含み得、電気接続の各々は、複数のワイヤを含み、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つのＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成されている。この第１の実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの各々は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型イオン顕微鏡、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型プロトン顕微鏡）内の複数の電子ビームレットのうちのビームレットを操作するために電場を生成するように構成されている。
[0055] ＭＥＭＳデバイスの各々は、例えば、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器であり得る。更に、ＭＥＭＳデバイス及び電圧発生器は、半導体チップ内に統合され得る。
[0056] 半導体チップのこの第１の実施形態の態様では、ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数と同じであるか又はそれよりも多いことができる。代わりに、ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数よりも少ないことができる。
[0057] 半導体チップのこの第１の実施形態の別の態様では、ＭＥＭＳデバイスは、サブセットに編成され、電圧発生器は、サブセット毎に１つの電圧発生器を含み、１つの電圧発生器は、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々のための電圧（例えば、別個の電圧）を生成するように構成されている（例えば、図３Ｃの図３００ｃを参照されたい）。１つの電圧発生器は、複数の電気接続の別個のものを通して、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々に電圧を提供することができる。それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々は、別個の電圧が印加される単一の静電素子（例えば、静電素子２１５）を有する微小レンズであり得る。各サブセット内のＭＥＭＳデバイスの数は、同じであり得るか、又はＭＥＭＳデバイスの数は、異なるサブセットについて異なる。更に、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの中心に１つの電圧発生器が配置され得る（例えば、図３Ｃ内の図３００ｃを参照されたい）。
[0058] 半導体チップのこの第１の実施形態の別の態様では、ＭＥＭＳデバイスは、複数のサブセットに編成され、電圧発生器は、サブセット毎に１つの電圧発生器を含み、１つの電圧発生器は、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々のための複数の電圧（例えば、別個の電圧）を生成するように構成されている（例えば、図４Ｃの図４００ｃを参照されたい）。１つの電圧発生器は、複数の電気接続の複数のものを通して、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々に複数の電圧を提供することができる。それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々は、複数の電圧がそれぞれ印加される複数の静電素子を有する微小偏向器又は非点収差補正器である。各サブセット内のＭＥＭＳデバイスの数は、同じであり得るか、又はＭＥＭＳデバイスの数は、異なるサブセットについて異なる。更に、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの中心に１つの電圧発生器が配置され得る（例えば、図４Ｃ内の図４００ｃを参照されたい）。
[0059] 半導体チップのこの第１の実施形態の別の態様では、半導体チップは、半導体チップの上面上に配置された複数の層の積層体を更に含み得（例えば、図２内の図２００を参照されたい）、この複数の層の積層体は、１つ又は複数の電源層を通して電圧発生器に給電するための１つ又は複数の電源又は電源電圧（例えば、電源のための金属層２５０）及び１つ又は複数のグランド面層を通して電圧発生器に接続された１つ又は複数のグランド面（例えば、グランド面のための金属層２４０）を提供するように構成されている。この複数の層の積層体は、複数の絶縁層（例えば、絶縁層２３０を参照されたい）を含んで、１つ又は複数の電源層及びグランド面層を互いに絶縁する。電圧発生器の各々は、１つ又は複数の電源に電気的に接続される。上述のように、複数の層の積層体は、開口部又はアパーチャを有し得、この開口部又はアパーチャの壁は、金属コーティングを有し得、電子又は帯電粒子の蓄積に起因した帯電効果を回避するために一定の基準電圧又はグランドに接続され得る。この壁も、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器などのＭＥＭＳデバイスの一部であり得る。更に、電気接続の各々は、複数の層の積層体を通してＭＥＭＳデバイスをそれぞれの電圧発生器に接続する。
[0060] 本開示は、半導体チップ（例えば、半導体チップ２０５）の第２の実施形態を記載し、この半導体チップは、半導体チップ内の境界を画定する複数のＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳデバイス２１０）及び境界内の複数の電圧発生器（例えば、ローカルの電圧発生器２２０）を含み、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つによって使用される電圧を生成するように構成されている。半導体チップは、マルチビーム荷電粒子顕微鏡（例えば、ＳＥＭ、走査型イオン顕微鏡、ＴＥＭ又は走査型プロトン顕微鏡）で使用されるように構成された画像形成素子の一部であり得る。
[0061] 一例では、ＭＥＭＳデバイスは、アレイ状に配置され得、境界は、アレイの外周として又はアレイの外周を形成するＭＥＭＳデバイスとして画定され得る。半導体チップは、境界内に配置された複数の電気接続（例えば、ローカルな電圧分配のための金属層２３５）も含み得、電気接続の各々は、１つ又は複数のワイヤ（例えば、複数のワイヤ）を含み、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つのＭＥＭＳデバイスに電圧を提供する。ＭＥＭＳデバイスの各々は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器である。ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数と同じであるか若しくはそれより多いか、又はＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数よりも少ない。
[0062] 半導体チップのこの第２の実施形態の態様では、半導体チップの上面上に配置される複数の層の積層体も存在し（例えば、図２内の図２００）、この複数の層の積層体は、１つ又は複数の電源層を通して電圧発生器に給電するための１つ又は複数の電源又は電源電圧（例えば、電源のための金属層２５０）及び１つ又は複数のグランド面層を通して電圧発生器に接続された１つ又は複数のグランド面（例えば、グランド面のための金属層２４０）を提供するように構成されている。
[0063] 図５は、本開示の幾つかの態様による、グループに編成されたＭＥＭＳデバイス２１０及びグループの各々のための内蔵電圧発生器２２０（例えば、ローカルの電圧発生器）を備えた半導体チップ（例えば、半導体チップ２０５）の部分上面図を示す図５００を示す。各グループは、半導体チップ内の基準位置までのグループ内のＭＥＭＳデバイス２１０の距離に基づき得る。この例では、３つのグループが示され得、第１のグループは、中心部分のＭＥＭＳデバイス２１０を含み、第２のグループは、半導体チップの中心まで半径５１０ａ内にあるＭＥＭＳデバイス２１０を含み、第３のグループは、半導体チップの中心まで半径５１０ｂ内にあるＭＥＭＳデバイス２１０を含む。
[0064] やはり図５００に示されているのは、それぞれＭＥＭＳデバイス２１０の第１のグループ用及びＭＥＭＳデバイス２１０の第２のグループのための２つの電圧発生器２２０ａ及び２２０ｂである。例示目的のため、グループ毎に単一のローカル電圧発生器が示されているが、各グループは、複数のローカル電圧発生器を有し得、これらの電圧発生器は、同じサイズ又は電圧のものである必要はなく、異なる場所に配置され得る（例えば、互いに隣接している必要はない）。
[0065] 上述した図３Ａ～図４Ｃ及び図５に関連して、本開示は、複数のＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳデバイス２１０）を含む半導体チップ（例えば、半導体チップ２０５）の第３の実施形態を記載し、ＭＥＭＳデバイスの各々は、ＭＥＭＳデバイスの複数のグループの１つの一部であり、及び各グループは、半導体チップ内の基準位置までのグループ内のＭＥＭＳデバイスの距離に基づく。一例では、基準位置は、ＭＥＭＳデバイスによって形成される格子の中心である。他の例では、ＭＥＭＳデバイスのアレイによって形成される格子は、中心対称の形状でないことがあり得、基準位置は、光軸へのアライメントに基づき得る。更に、１つのグループ内のＭＥＭＳデバイスから半導体チップ内の基準位置までの距離は、別のグループ内のＭＥＭＳデバイスから半導体チップ内の基準位置までの距離と異なり得る。半導体チップは、複数の電圧発生器（例えば、ローカルの電圧発生器２２０）も含み得、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つによって使用される電圧を生成するように構成されている。半導体チップは、マルチビームＳＥＭで使用されるように構成された画像形成素子の一部であり得、基準位置は、上述のように、ＳＥＭの光軸と一致し得るか又は位置合わせされる。半導体チップは、複数の電気接続（例えば、ローカルな電圧分配のための金属層２３５）も含み得、電気接続の各々は、１つ又は複数のワイヤ（例えば、複数のワイヤ）を含み、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つのＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成されている。
[0066] 半導体チップのこの第３の実施形態の態様では、ＭＥＭＳデバイスの各々は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡内の複数の電子ビームレットのうちのビームレットを操作するために電場を生成するように構成されている。加えて又は代わりに、ＭＥＭＳデバイスは、（例えば、ＭＥＭＳデバイスのアレイの外周によって）半導体チップ内の境界を画定し、及び電圧発生器と電気接続とは、この境界内に配置される。
[0067] 半導体チップのこの第３の実施形態の他の態様では、ＭＥＭＳデバイスの各々は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器である。ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数と同じであるか若しくはそれより多いか、又はＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数よりも少ない。更に、ＭＥＭＳデバイスの各グループに関連付けられた複数の電圧発生器が存在し得る。
[0068] 図６は、本開示の幾つかの態様による、ＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳデバイス２１０）及び内蔵電圧発生器（例えば、ローカルの電圧発生器２２０）を備えた半導体チップ（例えば、半導体チップ２０５）のための一次電圧及び二次電圧の使用について示す図６００を示す。
[0069] 図６００に示すように、ＭＥＭＳデバイス２１０の１つ（又はＭＥＭＳデバイス２１０の静電素子２１５の１つ）に印加される電圧は、別個の（例えば、外部の）電源によって生成又は提供される一次電圧６１０と、ローカルの電圧発生器２２０によって生成される二次電圧６２０との合算から生じ得る。上述のように、これにより、十分に高い動作電圧を提供しながら、密度の問題を緩和するためにより小さいローカル電圧発生器を使用することが可能になる。この方式が、図５内の図５００に関連して上記に記載したグルーピング技術に適用される場合、一次電圧６１０は、例えば、グランド面のための金属層２４０によって形成されるグループのフローティンググランドに対するオフセット又はバイアス電圧（例えば、Ｖｇｒｏｕｐ）として提供され得る一方、二次電圧（例えば、ΔＶ）は、グループに関連付けられたローカルの電圧発生器２２０によって生成又は提供される。
[0070] 上述した図３Ａ～図５及び図６に関連して、本開示は、半導体チップ（例えば、半導体チップ２０５）の第４の実施形態を記載し、この半導体チップは、複数のＭＥＭＳデバイス（例えば、ＭＥＭＳデバイス２１０）及び複数の電圧発生器（例えば、ローカルの電圧発生器２２０）を含み、電圧発生器の各々は、その電圧発生器のための一次電圧（例えば、一次電圧６１０）に合算される二次電圧（例えば、二次電圧６２０）を生成するように構成され、一次電圧は、別個の電圧発生器によって提供され、及び合算された電圧は、ＭＥＭＳデバイスの１つによって使用される。場合により、二次電圧は、一次電圧よりも小さいことができるか、又は一次電圧は、二次電圧よりも小さいことができる。別個の電圧発生器は、半導体チップに対して外部の電圧発生器であり得るか、又は（ＭＥＭＳデバイスのアレイの外側に配置されるものの）半導体チップ中に組み込まれ得る。半導体チップは、マルチビーム荷電粒子顕微鏡で使用されるように構成された画像形成素子の一部であり得る。半導体チップは、複数の電気接続（例えば、ローカルな電圧分配のための金属層２３５）も含み得、電気接続の各々は、１つ又は複数のワイヤ（例えば、複数のワイヤ）を含み、電圧発生器の各々は、電気接続の１つを通して１つのＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成されている。
[0071] 半導体チップのこの第４の実施形態の態様では、ＭＥＭＳデバイスの各々は、ＭＥＭＳデバイスの複数のグループの１つの一部であり（例えば、図５内の図５００を参照されたい）、各グループは、半導体チップ内の基準位置までのグループ内のＭＥＭＳデバイスの距離に基づく。半導体チップは、ＭＥＭＳデバイスのグループ毎に別個のフローティンググランドを含み得、各グループは、同じ一次電圧を使用し、及び一次電圧は、グループのためのフローティンググランドを通して提供される（例えば、フローティンググランドに印加されるオフセット又はバイアス電圧として）。半導体チップは、フローティンググランドの各々をそれぞれの別個の電圧発生器に接続するために追加の電気接続を有し得る。場合により、１つのフローティンググランド及びＭＥＭＳデバイスのそれぞれのグループに印加される一次電圧は、別のフローティンググランド及びＭＥＭＳデバイスのそれぞれのグループに印加される一次電圧と異なる。
[0072] 半導体チップのこの第４の実施形態の態様では、グループの１つにおけるＭＥＭＳデバイスの各々は、複数の静電素子（例えば、静電素子２１５）を有する微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器であり、及びグループに関連付けられた電圧発生器の１つは、複数の別個の電圧を生成し、それらの電圧は、グループ内のＭＥＭＳデバイスの少なくとも１つの複数の静電素子にそれぞれ印加される。任意の１つのグループについて、グループ内のＭＥＭＳデバイスの１つによって使用される合算された電圧は、グループ内のＭＥＭＳデバイスの別の１つによって使用される合算された電圧と異なり得る。更に、任意の１つのグループについて、グループ内のＭＥＭＳデバイスの１つによって使用される合算された電圧は、グループ内のＭＥＭＳデバイスの別の１つによって使用される合算された電圧と同じである。
[0073] 図７Ａ及び図７Ｂは、本開示の幾つかの態様による、ＭＥＭＳデバイス及び内蔵電圧発生器を備えた半導体チップのためのグループレベル電圧の使用をそれぞれ更に示す図７００ａ及び７００ｂを示す。例えば、図７００ａは、２つのＭＥＭＳデバイス２１０ａ、２１０ｂを示す。この例では、ＭＥＭＳデバイス２１０ａ、２１０ｂの両方は、同じグループの一部である（基準点からの同じ半径を表す破線での共通の円を参照されたい）。更に、ＭＥＭＳデバイス２１０ａ、２１０ｂの両方は、単一の静電素子２１５を備えた微小レンズである。上述のように、グループ毎に１つ又は複数のローカル電圧発生器２２０（図示せず）が存在し得るため、同じグループ内の異なるＭＥＭＳデバイスは、同じ又は異なる電圧を受け取ることが可能である。この例では、ＭＥＭＳデバイス２１０ａに印加される電圧Ｖ１は、ＭＥＭＳデバイス２１０ｂに印加される電圧Ｖ２と同じであるか又は異なり得る。図７００ａは、電圧発生器を示していないが、ＭＥＭＳデバイス２１０ａ、２１０ｂの両方に関連付けられたグループは、ＭＥＭＳデバイス２１０ａ、２１０ｂの両方に同じ電圧を提供する単一の電圧発生器２２０、ＭＥＭＳデバイス２１０ａ、２１０ｂの両方に異なる電圧を提供する単一の電圧発生器２２０又は２つの異なる電圧発生器２２０であって、一方は、ＭＥＭＳデバイス２１０ａにある電圧を提供し、他方は、ＭＥＭＳデバイス２１０ｂに同じ電圧を提供する、２つの異なる電圧発生器２２０、又は２つの異なる電圧発生器２２０であって、一方は、ＭＥＭＳデバイス２１０ａにある電圧を提供し、他方は、ＭＥＭＳデバイス２１０ｂに異なる電圧を提供する、２つの異なる電圧発生器２２０を有し得る。これらの構成の各々において、印加される電圧は、グループのためのフローティンググランドを通して別個の電圧発生器によって提供される一次電圧及びローカルの電圧発生器２２０によって提供される二次電圧に基づき得る。
[0074] 図７００ｂは、２つのＭＥＭＳデバイス２１０ｃ、２１０ｄを示す。この例では、ＭＥＭＳデバイス２１０ｃ、２１０ｄの両方は、同じグループの一部である（基準点からの同じ半径を表す破線での共通の円を参照されたい）。更に、ＭＥＭＳデバイス２１０ｃ、２１０ｄの両方は、複数の静電素子２１５を備えた微小偏向器又は非点収差補正器である。上述のように、グループ毎に１つ又は複数のローカル電圧発生器２２０（図示せず）が存在し得るため、同じグループ内の異なるＭＥＭＳデバイスは、同じ又は異なる電圧を受け取ることが可能である。この例では、ＭＥＭＳデバイス２１０ｃに印加される電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ及びＶ１ｄは、ＭＥＭＳデバイス２１０ｄに印加されるそれぞれの電圧Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃ及びＶ２ｄと同じであるか又は異なり得る。図７００ｂは、電圧発生器を示していないが、ＭＥＭＳデバイス２１０ｃ、２１０ｄの両方に関連付けられたグループは、ＭＥＭＳデバイス２１０ｃ、２１０ｄの両方に同じ電圧を提供する単一の電圧発生器２２０、ＭＥＭＳデバイス２１０ｃ、２１０ｄの両方に異なる電圧を提供する単一の電圧発生器２２０、又はＭＥＭＳデバイス２１０ｃ、２１０ｄの両方に同じ若しくは異なる電圧を提供する複数の電圧発生器２２０を有し得る。これらの構成の各々において、印加される電圧は、グループのためのフローティンググランドを通して別個の電圧発生器によって提供される一次電圧及びローカルの電圧発生器２２０によって提供される二次電圧に基づき得る。
[0075] 図７Ａ及び図７Ｂ内の図７００ａ及び７００ｂに関連してそれぞれ上記に記載した特徴は、半導体チップ（例えば、半導体チップ２０５）について上記に記載した実施形態の１つ又は複数と共に使用され得る。更に、これらの実施形態の各々の態様を組み合わせて、半導体チップの更なる実施形態をもたらすことができる。
[0076] 実施形態は、以下の条項を使用して更に記載され得る。
１．半導体チップであって、
複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
複数の電圧発生器であって、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの対応する１つ又は複数によって使用される電圧を生成するように構成された、複数の電圧発生器と、
複数の電気接続であって、電圧発生器の各々は、電気接続の１つ又は複数を通して１つ又は複数のＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成された、複数の電気接続と
を含み、ＭＥＭＳデバイスの各々は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡内の複数の電子ビームレットのうちの一の電子ビームレットを操作するために電場を生成するように構成された、半導体チップ。
２．荷電粒子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型イオン顕微鏡、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型プロトン顕微鏡の１つを含む、条項１に記載の半導体チップ。
３．ＭＥＭＳデバイスの各々は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器である、条項１に記載の半導体チップ。
４．ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数と同じであるか又はそれより多い、条項１に記載の半導体チップ。
５．ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数より少ない、条項１に記載の半導体チップ。
６．電気接続の各々は、複数のワイヤを含む、条項１に記載の半導体チップ。
７．ＭＥＭＳデバイスは、複数のサブセットに編成され、電圧発生器は、サブセット毎に１つの電圧発生器を含み、及び１つの電圧発生器は、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々のための電圧を生成するように構成された、条項１に記載の半導体チップ。
８．１つの電圧発生器は、電気接続の別個の１つを通して、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々に電圧を提供するように構成された、条項７に記載の半導体チップ。
９．それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々は、電圧が印加される単一の静電素子を有する微小レンズである、条項７に記載の半導体チップ。
１０．各サブセット内のＭＥＭＳデバイスの数は、同じである、条項７に記載の半導体チップ。
１１．ＭＥＭＳデバイスの数は、異なるサブセットについて異なる、条項７に記載の半導体チップ。
１２．１つの電圧発生器は、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの中心に配置される、条項７に記載の半導体チップ。
１３．ＭＥＭＳデバイスは、複数のサブセットに編成され、電圧発生器は、サブセット毎に１つの電圧発生器を含み、及び１つの電圧発生器は、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々のための複数の電圧を生成するように構成された、条項１に記載の半導体チップ。
１４．１つの電圧発生器は、電気接続の複数の別個のものを通して、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々に複数の電圧を提供するように構成された、条項１３に記載の半導体チップ。
１５．それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの各々は、複数の電圧がそれぞれ印加される複数の静電素子を有する微小偏向器又は非点収差補正器である、条項１３に記載の半導体チップ。
１６．各サブセット内のＭＥＭＳデバイスの数は、同じである、条項１３に記載の半導体チップ。
１７．各サブセット内のＭＥＭＳデバイスの数は、異なるサブセットについて異なる、条項１３に記載の半導体チップ。
１８．１つの電圧発生器は、それぞれのサブセット内のＭＥＭＳデバイスの中心に配置される、条項１３に記載の半導体チップ。
１９．半導体チップの上面上に配置された複数の層の積層体を更に含み、複数の層の積層体は、１つ又は複数の電源層を通して電圧発生器に給電するための１つ又は複数の電源及び１つ又は複数のグランド面層を通して電圧発生器に接続された１つ又は複数のグランド面を提供するように構成された、条項１に記載の半導体チップ。
２０．複数の層の積層体は、複数の絶縁層を更に含んで、１つ又は複数の電源層及びグランド面層を互いから絶縁する、条項１９に記載の半導体チップ。
２１．複数の層の積層体は、開口部を有し、開口部の壁は、金属コーティングを有し、且つ基準電圧又はグランドに接続され、及び電子又は帯電粒子の蓄積に起因する帯電効果を回避又は低減するように構成された、条項１９に記載の半導体チップ。
２２．電圧発生器の各々は、１つ又は複数の電源に接続される、条項１９に記載の半導体チップ。
２３．電圧発生器の各々は、１つ又は複数のグランド面に接続される、条項１９に記載の半導体チップ。
２４．電気接続の各々は、複数の層の積層体を通してＭＥＭＳデバイスをそれぞれの電圧発生器に接続する、条項１９に記載の半導体チップ。
２５．ＭＥＭＳデバイス及び電圧発生器は、半導体チップ内に統合される、条項１に記載の半導体チップ。
２６．半導体チップは、マルチビームＳＥＭで使用するように構成された画像形成素子の一部である、条項１に記載の半導体チップ。
２７．半導体チップであって、
半導体チップ内の境界を画定する複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
境界内に配置された複数の電圧発生器であって、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つ又は複数によって使用される電圧を生成するように構成された、複数の電圧発生器と、
境界内に配置された複数の電気接続であって、電圧発生器の各々は、電気接続の１つ又は複数を通して１つ又は複数のＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成された、複数の電気接続と
を含む半導体チップ。
２８．ＭＥＭＳデバイスの各々は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器である、条項２７に記載の半導体チップ。
２９．ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数と同じであるか又はそれより多い、条項２７に記載の半導体チップ。
３０．ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数より少ない、条項２７に記載の半導体チップ。
３１．電気接続の各々は、複数のワイヤを含む、条項２７に記載の半導体チップ。
３２．半導体チップの上面上に配置された複数の層の積層体を更に含み、複数の層の積層体は、１つ又は複数の電源層を通して電圧発生器に給電するための１つ又は複数の電源及び１つ又は複数のグランド面層を通して電圧発生器に接続された１つ又は複数のグランド面を提供するように構成された、条項２７に記載の半導体チップ。
３３．半導体チップは、マルチビーム荷電粒子顕微鏡で使用するように構成された画像形成素子の一部である、条項２７に記載の半導体チップ。
３４．荷電粒子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型イオン顕微鏡、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型プロトン顕微鏡の１つを含む、条項３３に記載の半導体チップ。
３５．半導体チップであって、
複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、ＭＥＭＳデバイスの各々は、ＭＥＭＳデバイスの複数のグループの１つの一部であり、及び各グループは、グループ内のＭＥＭＳデバイスから半導体チップ内の基準位置までの距離に基づく、ＭＥＭＳデバイスと、
複数の電圧発生器であって、電圧発生器の各々は、ＭＥＭＳデバイスの１つ又は複数によって使用される電圧を生成するように構成された、複数の電圧発生器と、
複数の電気接続であって、電圧発生器の各々は、電気接続の１つ又は複数を通して１つ又は複数のＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成された、複数の電気接続と
を含む半導体チップ。
３６．ＭＥＭＳデバイスの各々は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡内の複数の電子ビームレットのうちのビームレットを操作するために電場を生成するように構成された、条項３５に記載の半導体チップ。
３７．荷電粒子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型イオン顕微鏡、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型プロトン顕微鏡の１つを含む、条項３６に記載の半導体チップ。
３８．ＭＥＭＳデバイスは、半導体チップ内の境界を画定し、及び電圧発生器と電気接続とは、境界の内部に配置される、条項３５に記載の半導体チップ。
３９．ＭＥＭＳデバイスの各々は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器である、条項３５に記載の半導体チップ。
４０．ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数と同じであるか又はそれより多い、条項３５に記載の半導体チップ。
４１．ＭＥＭＳデバイスの数は、電圧発生器の数より少ない、条項３５に記載の半導体チップ。
４２．電気接続の各々は、複数のワイヤを含む、条項３５に記載の半導体チップ。
４３．基準位置は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の光軸と位置合わせされる、条項３５に記載の半導体チップ。
４４．半導体チップは、マルチビーム荷電粒子顕微鏡内で使用するように構成された画像形成素子の一部であり、及びＭＥＭＳデバイスによって形成された格子の中心は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡の光軸と位置合わせされる、条項４３に記載の半導体チップ。
４５．１つのグループ内のＭＥＭＳデバイスから半導体チップ内の基準位置までの距離は、別のグループ内のＭＥＭＳデバイスから半導体チップ内の基準位置までの距離と異なる、条項３５に記載の半導体チップ。
４６．ＭＥＭＳデバイスの各グループに関連付けられた１つ又は複数の電圧発生器が存在する、条項３５に記載の半導体チップ。
４７．半導体チップであって、
複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
複数の電圧発生器であって、電圧発生器の各々は、その電圧発生器のための一次電圧に合算される二次電圧を生成するように構成され、一次電圧は、別個の電圧発生器によって提供され、及び合算された電圧は、ＭＥＭＳデバイスの１つ又は複数によって使用される、複数の電圧発生器と、
複数の電気接続であって、電圧発生器の各々は、電気接続の１つ又は複数を通して１つのＭＥＭＳデバイスに電圧を提供するように構成された、複数の電気接続と
を含む半導体チップ。
４８．二次電圧は、一次電圧よりも小さい、条項４７に記載の半導体チップ。
４９．一次電圧は、二次電圧よりも小さい、条項４７に記載の半導体チップ。
５０．別個の電圧発生器は、半導体チップに対して外部にある電圧発生器である、条項４７に記載の半導体チップ。
５１．別個の電圧発生器は、半導体チップ中に組み込まれる、条項４７に記載の半導体チップ。
５２．ＭＥＭＳデバイスの各々は、ＭＥＭＳデバイスの複数のグループの１つの一部であり、及び各グループは、グループ内のＭＥＭＳデバイスから半導体チップ内の基準位置までの距離に基づく、条項４７に記載の半導体チップ。
５３．ＭＥＭＳデバイスの各グループのための別個のフローティンググランドを更に含み、各グループは、同じ一次電圧を使用し、及び一次電圧は、グループのフローティンググランドを通して提供される、条項５２に記載の半導体チップ。
５４．フローティンググランドの各々をそれぞれの別個の電圧発生器に接続するために追加の電気接続を更に含む、条項５３に記載の半導体チップ。
５５．１つのフローティンググランド及びＭＥＭＳデバイスのそれぞれのグループに印加される一次電圧は、別のフローティンググランド及びＭＥＭＳデバイスのそれぞれのグループに印加される一次電圧と異なる、条項５３に記載の半導体チップ。
５６．グループの１つにおけるＭＥＭＳデバイスの各々は、複数の静電素子を有する微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器であり、及びグループに関連付けられた電圧発生器の１つは、複数の電圧を生成し、それらの電圧は、グループ内のＭＥＭＳデバイスの少なくとも１つの複数の静電素子にそれぞれ印加される、条項５２に記載の半導体チップ。
５７．任意の１つのグループについて、グループ内のＭＥＭＳデバイスの１つによって使用される合算された電圧は、グループ内のＭＥＭＳデバイスの別の１つによって使用される合算された電圧と異なる、条項５２に記載の半導体チップ。
５８．任意の１つのグループについて、グループ内のＭＥＭＳデバイスの１つによって使用される合算された電圧は、グループ内のＭＥＭＳデバイスの別の１つによって使用される合算された電圧と同じである、条項５２に記載の半導体チップ。
[0077] 図１Ａ～図７Ｂ及びそれらのそれぞれの説明を含めて、本開示は、ＳＥＭシステムで使用される電子ビームレットの数の拡張性を改善する様々な技術を提供する。例えば、本開示は、内蔵のローカル電圧発生器の使用を記載し、この内蔵のローカル電圧発生器は、かさばる接続の必要性を低減し、画像形成素子内のＭＥＭＳデバイスをより高密度にできる。更に、ＭＥＭＳデバイスの異なるグループのための複数のフローティンググランドを使用することにより、ローカル電圧発生器をより小型にでき、更に画像形成素子内のＭＥＭＳデバイスをより高密度にでき、従って検査スループットを向上させるために電子ビームレットの数をより多くすることができる。
[0078] 記載された実施形態は、互いに排他するものではなく、ある例示的な実施形態に関連して記載された要素、構成要素、材料又はステップは、所望の設計目的を達成するのに適した態様において、他の実施形態と組み合わせるか又は他の実施形態から省くことができることを理解されたい。
[0079] 本明細書で使用する場合、特段の断りがない限り、「又は」という用語は、実現不可能である場合を除いて、全ての可能な組み合わせを包含する。例えば、構成要素がＡ又はＢを含み得ると記載される場合、特段の断りがない限り又は実現不可能でない限り、構成要素は、Ａ若しくはＢ又はＡ及びＢを含み得る。第２の例として、構成要素がＡ、Ｂ又はＣを含み得ると記載される場合、特段の断りがない限り又は実現不可能でない限り、構成要素は、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を含み得る。
[0080] 更に、本出願及び添付の特許請求の範囲内で使用される冠詞「１つの（a）」及び「１つの（an）」は、特段の断りがない限り又は単数形を指すことが文脈から明らかでない限り、一般的に「１つ又は複数」を意味するものとして解釈されるべきである。
[0081] 特許請求の範囲における図番号又は図の参照ラベルの使用は、請求項の解釈を容易にすることを意図したものである。そのような使用は、それらの請求項の範囲を、対応する図に示した実施形態又は実装形態に必然的に限定するものとして解釈されるべきではない。
[0082] 以下の特許請求の範囲で表わされる範囲から逸脱することなく、記載された態様又は実施形態の性質を説明するために記載及び図示されてきた部分の詳細、材料及び構成における様々な変更形態が当業者によってなされ得ることが更に理解されるであろう。

Claims (15)

  1. アレイ状に配置された複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
    複数の電圧発生器であって、前記電圧発生器の各々は、前記ＭＥＭＳデバイスの対応する１つ又は複数によって使用される電圧を生成するように構成され、前記複数の電圧発生器は、前記アレイの内部に配置されており、前記電圧発生器の各々は、一次電圧に合算される二次電圧を生成するように構成され、前記一次電圧は、別個の外部電圧発生器によって提供される、複数の電圧発生器と、
    複数の電気接続であって、前記電圧発生器の各々は、前記電気接続の１つ又は複数を通して前記１つ又は複数のＭＥＭＳデバイスに前記電圧を提供するように構成され、前記電圧は、一次電圧と、前記一次電圧に合算される二次電圧とを含むように構成された、複数の電気接続と
    を含み、前記ＭＥＭＳデバイスの各々は、マルチビーム荷電粒子顕微鏡内の複数の電子ビームレットのうちの一の電子ビームレットを操作するために電場を生成するように構成された、半導体チップ。
  2. 前記荷電粒子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型イオン顕微鏡、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査型プロトン顕微鏡の１つを含む、請求項１に記載の半導体チップ。
  3. 前記ＭＥＭＳデバイスの各々は、微小レンズ、微小偏向器又は非点収差補正器である、請求項１に記載の半導体チップ。
  4. 前記ＭＥＭＳデバイスの数は、前記電圧発生器の数と同じであるか又はそれより多い、請求項１に記載の半導体チップ。
  5. 前記ＭＥＭＳデバイスの数は、前記電圧発生器の数より少ない、請求項１に記載の半導体チップ。
  6. 前記電気接続の各々は、複数のワイヤを含む、請求項１に記載の半導体チップ。
  7. 前記ＭＥＭＳデバイスは、複数のサブセットに編成され、前記電圧発生器は、サブセット毎に１つの電圧発生器を含み、及び前記１つの電圧発生器は、前記それぞれのサブセット内の前記ＭＥＭＳデバイスの各々のための電圧を生成するように構成された、請求項１に記載の半導体チップ。
  8. 前記１つの電圧発生器は、前記電気接続の別個の１つを通して、前記それぞれのサブセット内の前記ＭＥＭＳデバイスの各々に前記電圧を提供するように構成された、請求項７に記載の半導体チップ。
  9. 前記それぞれのサブセット内の前記ＭＥＭＳデバイスの各々は、前記電圧が印加される単一の静電素子を有する微小レンズである、請求項７に記載の半導体チップ。
  10. 各サブセット内のＭＥＭＳデバイスの数は、同じである、請求項７に記載の半導体チップ。
  11. ＭＥＭＳデバイスの数は、異なるサブセットについて異なる、請求項７に記載の半導体チップ。
  12. 前記１つの電圧発生器は、前記それぞれのサブセット内の前記ＭＥＭＳデバイスの中心に配置される、請求項７に記載の半導体チップ。
  13. 前記ＭＥＭＳデバイスは、複数のサブセットに編成され、前記電圧発生器は、サブセット毎に１つの電圧発生器を含み、及び前記１つの電圧発生器は、前記それぞれのサブセット内の前記ＭＥＭＳデバイスの各々のための複数の電圧を生成するように構成された、請求項１に記載の半導体チップ。
  14. 前記１つの電圧発生器は、前記電気接続の複数の別個のものを通して、前記それぞれのサブセット内の前記ＭＥＭＳデバイスの各々に前記複数の電圧を提供するように構成された、請求項１３に記載の半導体チップ。
  15. 前記それぞれのサブセット内の前記ＭＥＭＳデバイスの各々は、前記複数の電圧がそれぞれ印加される複数の静電素子を有する微小偏向器又は非点収差補正器である、請求項１３に記載の半導体チップ。
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