JP7265646B2 - マルチビーム検査装置における二次ビームのアライメントのためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１９年３月２７日に出願された米国特許出願第６２／８２４，９５４号の優先権を主張するものであり、この特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本明細書で提供される実施形態は、一般的に、マルチビーム検査装置に関し、より具体的には、調節可能ビームセパレータを含むマルチビーム検査装置に関する。

[0003] 半導体集積回路（ＩＣ）チップを製造する際、製造プロセスの間にウェーハ又はマスク上にパターン欠陥又は招かれざる粒子（残留物）が不可避的に発生し、それによって歩留まりが低下する。例えば、招かれざる粒子は、ＩＣチップの一段とより高度化した性能要件を満たすために採用されてきた、重要フィーチャ寸法がより小さなパターンにとって、問題となり得る。

[0004] 荷電粒子ビームを用いたパターン検査ツールを使用して、欠陥又は招かれざる粒子を検出してきた。これらのツールは通常、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を採用している。ＳＥＭでは、比較的高いエネルギーを有する一次電子のビームを減速させて、比較的に低いランディングエネルギーでサンプルに入射させ、集束させてサンプル上にプローブスポットを形成する。一次電子のこの集束したプローブスポットに起因して、表面から二次電子が生成される。二次電子には、一次電子とサンプルとの相互作用から生じる、後方散乱電子、二次電子、又はオージェ電子が含まれることがある。サンプル表面に渡ってプローブスポットをスキャンさせ二次電子を収集することにより、パターン検査ツールはサンプル表面の画像を取得することができる。

[0005] 本明細書で提供される実施形態は、粒子ビーム検査装置について開示しており、より具体的には、調節可能ビームセパレータを含むマルチビーム検査装置について開示する。

[0006] 実施形態によっては、調節可能ビームセパレータは、二次粒子ビームの経路を変更するように構成される。調節可能ビームセパレータは、第１のウィーンフィルタ（Wien filter）及び第２のウィーンフィルタを含む。両方のウィーンフィルタとも、一次光軸と位置合わせされている。第１のウィーンフィルタ及び第２のウィーンフィルタは、それぞれ第１の励起入力及び第２の励起入力を介して、個別に制御可能である。調節可能ビームセパレータは、第１の励起入力及び第２の励起入力に基づいて、調節可能ビームセパレータの有効屈曲点を一次光軸に沿って移動させるように構成される。

[0007] 実施形態によっては、調節可能ビームセパレータを備えた一次投影系が開示される。一次投影系は、サンプル上に一次電子ビームを集束させるように構成された対物レンズを含み、一次電子ビームに応答してサンプルから二次電子ビームが放射される。一次投影系は、有効屈曲点において二次電子ビームの経路を二次投影系に向けて変更するように構成された調節可能ビームセパレータも含む。調節可能ビームセパレータは、一次光軸と位置合わせされた第１のウィーンフィルタ及び一次光軸と位置合わせされた第２のウィーンフィルタを含み、第１のウィーンフィルタは第１の励起入力を介して個別に制御可能であり、第２のウィーンフィルタは第２の励起入力を介して個別に制御可能である。調節可能ビームセパレータは、第１の励起入力及び第２の励起入力に基づいて、調節可能ビームセパレータの有効屈曲点を一次光軸に沿って移動させるように構成される。

[0008] 本発明の他の利点が、添付の図面と併せて解釈される以下の説明から明らかになるであろう。添付の図面には、図示及び例示の目的で、本発明の特定の実施形態が記載されている。

[0009] 本開示の上記の及び他の態様が、添付の図面と併せて解釈される例示的な実施形態の説明により、一層明らかになるであろう。

[0010]本開示の実施形態と一致した、例示的な荷電粒子ビーム検査システムを示す概略図である。 [0011]本開示の実施形態と一致した、図１の例示的な荷電粒子ビーム検査システムの一部である例示的なマルチビーム装置を示す概略図である。 [0012]二次粒子ビームのためのビームセパレータの例示的な構成を示すマルチビーム電子ビームツールの概略図である。 [0012]二次粒子ビームのためのビームセパレータの例示的な構成を示すマルチビーム電子ビームツールの概略図である。 [0012]二次粒子ビームのためのビームセパレータの例示的な構成を示すマルチビーム電子ビームツールの概略図である。 [0013]本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータの概略図である。 [0013]本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータの概略図である。 [0013]本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータの概略図である。 [0014]本開示の実施形態と一致した、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃの調節可能ビームセパレータを備えたマルチビーム電子ビームツールの概略図である。 [0014]本開示の実施形態と一致した、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃの調節可能ビームセパレータを備えたマルチビーム電子ビームツールの概略図である。 [0015]従来のビームセパレータを備えた一次投影系の例示的な構成を示すマルチビーム電子ビームツールの概略図である。 [0016]本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータを備えた一次投影系を示すマルチビーム電子ビームツールの概略図である。 [0017]本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータを制御する例示的な方法を示す流れ図である。

[0018] ここで、例示的な実施形態を詳細に参照する。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、特に断りの無い限り、同じ又は同様の要素を表す。例示的な実施形態の以下の説明文中に記載される実装は、本発明と一致する全ての実装を表すものではない。その代わり、それらは、添付の特許請求の範囲に列挙されるような本発明に関連する態様と一致する装置及び方法の単なる例にすぎない。

[0019] 電子デバイスは、基板と呼ばれるシリコン片上に形成された回路から構成される。多数の回路が、同じシリコン片上に一緒に形成されることがあり、集積回路又はＩＣと呼ばれる。多数のより多くの回路を基板上に収めることができるように、これらの回路の寸法は劇的に減少された。例えば、スマートフォン内のＩＣチップは、親指の爪程小さいことがありながら、２０億個を超えるトランジスタを含むことができ、各トランジスタの寸法は、人間の髪の毛の寸法の１／１０００よりも小さい。

[0020] これらの極端に小さなＩＣを製造することは、複雑で時間がかかり高価なプロセスであり、しばしば数百にのぼる個別ステップを含む。たった１つのステップでのエラーが、完成したＩＣにおける欠陥をもたらし、そのＩＣを使い物にならなくする可能性がある。従って、製造プロセスの１つのゴールは、そのような欠陥を回避して、プロセスにおいて作製される機能的ＩＣの数を最大化すること、即ち、プロセスの全体的歩留まりを向上させることである。

[0021] 歩留まりを向上させる１つの構成要素は、チップ作製プロセスを監視して、十分な数の機能的集積回路が製造されていることを確認することである。プロセスを監視する１つの方法は、チップ回路構造を形成する様々な段階において、チップ回路構造を検査することである。検査は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して実行することができる。ＳＥＭを使用すると、これらの非常に小さな構造を撮像する、要するに、これらの構造の「写真」を撮ることができる。この画像を使用して、構造が適切に形成されたかどうか、及び構造が適切な位置に形成されたかどうかを判断することができる。構造に欠陥がある場合、欠陥が再び発生する可能性が低くなるようにプロセスを調節することができる。

[0022] 高いスループットで検査するために、幾つかの検査システムは、一次電子の複数の集束ビームを使用する。複数の集束ビームがウェーハの異なる部分を同時に走査できるので、マルチビーム検査システムはシングルビーム検査システムよりも、はるかに高速でウェーハを検査することができる。しかしながら、従来のマルチビーム検査システムは、電子ビームが進行する経路に対する検査システムの異なる部分間のアライメント誤差に起因して、検査精度が低くなることがある。例えば、二次電子ビーム用の光学コンポーネントの全てが、場合によっては、人間の髪の毛の太さよりも小さな約１００μｍオフセット以内で、一次電子ビーム用の光学コンポーネントと適切に位置合わせされなくてはならず、さもなければ、二次電子ビームは、隣接する二次電子ビームの検出に干渉する可能性があり、検査像の品質は、収差及び誤差により低下する可能性がある。本開示の一態様は、改良された二次ビームセパレータを含み、この二次ビームセパレータは、調節可能であり、且つ、二次電子ビームのルーティング経路を調節することによりミスアライメントを補償する機能を提供する。

[0023] 図面における構成要素の相対的な寸法は、理解しやすいように誇張されていることがある。以下の図面の説明では、同じ又は同様の参照番号は、同じ又は同様の構成要素又はエンティティを指しており、個々の実施形態に関して異なる点のみが説明されている。本明細書で使用する場合、特段の断りが無い限り、「又は」という用語は、実行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を含むことがあると記載されている場合、特段の断りが無い限り又は実行不可能で無い限り、構成要素はＡ、又はＢ、又はＡ及びＢを含むことがある。第２の例として、構成要素がＡ、Ｂ、又はＣを含むことがあると記載されている場合、特段の断りが無い限り又は実行不可能で無い限り、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を含むことがある。

[0024] ここで図１を参照すると、図１は本開示の実施形態と一致した、例示的な荷電粒子ビーム検査システム１００を示す概略図である。図１に示すように、荷電粒子ビーム検査システム１００は、メインチャンバ１０、装填ロックチャンバ２０、電子ビームツール４０、及び機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３０を含む。電子ビームツール４０は、メインチャンバ１０内部に配置されている。説明及び図面は電子ビームに関係しているが、実施形態は、本開示を特定の荷電粒子に制限するために使用されるのではないことが、理解されよう。

[0025] ＥＦＥＭ３０は、第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂを含む。ＥＦＥＭ３０は、追加の装填ポートを含むことがある。第１の装填ポート３０ａ及び第２の装填ポート３０ｂは、例えば、検査されるべきウェーハ（例えば、半導体ウェーハ、又は他の材料で作られたウェーハ）又はサンプル（ウェーハ及びサンプルは、以降ではまとめて「ウェーハ」と呼ばれる）を収容するウェーハＦＯＵＰ（front opening unified pod）を受け取ることがある。ＥＦＥＭ３０内の１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）が、ウェーハを装填ロックチャンバ２０に運ぶ。

[0026] 装填ロックチャンバ２０は、装填ロック真空ポンプシステム（図示せず）に接続されることがあり、このポンプシステムは、大気圧よりも低い第１の圧力に達するように、装填ロックチャンバ２０内のガス分子を除去する。第１の圧力に達した後、１つ又は複数のロボットアーム（図示せず）がウェーハを装填ロックチャンバ２０からメインチャンバ１０に運ぶ。メインチャンバ１０は、メインチャンバ真空ポンプシステム（図示せず）に接続され、このポンプシステムは、第１の圧力よりも低い第２の圧力に達するように、メインチャンバ１０内のガス分子を除去する。第２の圧力に達した後、ウェーハは電子ビームツール４０による検査にかけられる。実施形態によっては、電子ビームツール４０は、シングルビーム検査ツールを含むことがある。他の実施形態では、電子ビームツール４０は、マルチビーム検査ツールを含むことがある。

[0027] コントローラ５０は、電子ビームツール４０に電子的に接続されている。コントローラ５０は、荷電粒子ビーム検査システム１００の様々な制御を行うように構成されたコンピュータであり得る。コントローラ５０は、様々な信号及び画像の処理機能を実行するように構成された処理回路も含むことがある。図１では、コントローラ５０は、メインチャンバ１０、装填ロックチャンバ２０、及びＥＦＥＭ３０を含む構造の外部にあるものとして示されているが、コントローラ５０はこの構造の一部とすることもできることが理解されよう。

[0028] 本開示は、電子ビーム検査ツールを収容するメインチャンバ１０の例を提供しているが、最も広い意味での本開示の態様は、電子ビーム検査ツールを収容するチャンバに限定されないことに、留意されたい。むしろ、前述の原理は、第２の圧力下で動作する他のツールにも適用され得ることが理解されよう。

[0029] ここで図２を参照すると、図２は、本開示の実施形態と一致した、図１の例示的な荷電粒子ビーム検査システム１００の一部であるマルチビーム検査ツールを含む例示的な電子ビームツール４０を示す概略図である。マルチビーム電子ビームツール４０（本明細書では装置４０とも呼ばれる）は、電子源２０１、銃アパーチャプレート２７１、集光レンズ２１０、放射源変換ユニット２２０、一次投影系２３０、電動ステージ２０９、及び検査されるべきサンプル２０８（例えば、ウェーハ又はフォトマスク）を保持するために電動ステージ２０９によって支持されるサンプルホルダー２０７を含む。マルチビーム電子ビームツール４０は更に、二次投影系２５０及び電子検出デバイス２４０を含むことがある。一次投影系２３０は、対物レンズ２３１を含むことがある。ビームセパレータ２３３及び偏向走査ユニット２３２が、一次投影系２３０の内部に配置されることがある。電子検出デバイス２４０は、複数の検出素子２４１、２４２、及び２４３を含むことがある。

[0030] 電子源２０１、銃アパーチャプレート２７１、集光レンズ２１０、放射源変換ユニット２２０、ビームセパレータ２３３、偏向走査ユニット２３２、及び一次投影系２３０は、装置４０の一次光軸２０４と位置合わせされていることがある。二次投影系２５０及び電子検出デバイス２４０は、装置４０の二次光軸２５１と位置合わせされていることがある。

[0031] 電子源２０１は、カソード（図示せず）及び抽出器又はアノード（図示せず）を含むことがあり、動作中、電子源２０１は、カソードから一次電子を放出するように構成され、この一次電子は抽出器及び／又はアノードによって抽出されるか又は加速されて、一次電子ビーム２０２を形成し、これは、（仮想の又は現実の）一次ビームクロスオーバー２０３を形成する。一次電子ビーム２０２は、一次ビームクロスオーバー２０３から放出されるものとして視覚化されることがある。

[0032] 放射源変換ユニット２２０は、像形成素子アレイ（図示せず）、収差補償器アレイ（図示せず）、ビーム制限アパーチャアレイ（図示せず）、及びプレベンディングマイクロ偏向器アレイ（図示せず）を含むことがある。実施形態によっては、プレベンディングマイクロ偏向器アレイは、一次電子ビーム２０２の複数の一次ビームレット２１１、２１２、２１３を、ビーム制限アパーチャアレイ、像形成素子アレイ、及び収差補償器アレイに垂直に入るように偏向させる。実施形態によっては、集光レンズ２１０は、一次電子ビーム２０２を集束させて平行ビームにし、放射源変換ユニット２２０に垂直に入射するように、設計される。像形成素子アレイは、複数のマイクロ偏向器又はマイクロレンズを含んで、一次電子ビーム２０２の複数の一次ビームレット２１１、２１２、２１３に影響を与え、且つ、一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３のそれぞれに対して１つずつ、一次ビームクロスオーバー２０３の複数の（仮想の又は現実の）平行像を形成することがある。実施形態によっては、収差補償器アレイは、像面湾曲補償器アレイ（図示せず）及び非点収差補償器アレイ（図示せず）を含むことがある。フィールド湾曲補償器アレイは、複数のマイクロレンズを含んで、一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３のフィールド湾曲収差を補償することがある。非点収差補償器アレイは、複数のマイクロ非点収差補正器を含んで、一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３の非点収差を補償することがある。ビーム制限開口部アレイは、個々の一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３の直径を制限するように構成されることがある。図２は、例として３つの一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３を示しており、放射源変換ユニット２２０は、任意の数の一次ビームレットを形成するように構成されてもよいことが理解されよう。コントローラ５０は、放射源変換ユニット２２０、電子検出デバイス２４０、一次投影系２３０、又は電動ステージ２０９などの、図１の荷電粒子ビーム検査システム１００の様々な部分に接続されることがある。実施形態によっては、以下で更に詳細に説明するように、コントローラ５０は、様々な画像及び信号の処理機能を実行することがある。コントローラ５０は、様々な制御信号を生成して、荷電粒子ビーム検査システムの動作を制御することもある。

[0033] 集光レンズ２１０は、一次電子ビーム２０２を集束させるように構成される。集光レンズ２１０は更に、集光レンズ２１０の集束力を変化させることにより、放射源変換ユニット２２０の下流の一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３の電流を調節するように構成されることがある。或いは、個々の一次ビームレットに対応するビーム制限開口部アレイ内部のビーム制限開口部の半径のサイズを変えることによって、電流を変化させることがある。電流は、ビーム制限開口部の半径のサイズ及び集光レンズ２１０の集束力の両方を変えることによって、変化させることがある。集光レンズ２１０は、第１の主平面の位置が移動可能であるように構成され得る調節可能な集光レンズであり得る。調節可能な集光レンズは磁気性であるように構成されることがあり、これにより、オフアクシスのビームレット２１２及び２１３が回転角度を有して放射源変換ユニット２２０に入射することになり得る。回転角度は、集束力、又は調節可能集光レンズの第１の主平面の位置と共に変化する。従って、集光レンズ２１０は、集光レンズ２１０の集束力が変化している間に、回転角度を不変に保つように構成されることがある、回転防止集光レンズであり得る。実施形態によっては、集光レンズ２１０は、調節可能な回転防止集光レンズであることがあり、このレンズでは、集束力及び第１の主平面の位置が変化したときに回転角度は変化しない。

[0034] 対物レンズ２３１は、検査のために、ビームレット２１１、２１２、及び２１３をサンプル２０８上に集束させるように構成されることがあり、また、現在の実施形態では、サンプル２０８の表面上に３つのプローブスポット２２１、２２２、及び２２３を形成することがある。動作時には、偏向走査ユニット２３２は、一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３を偏向させて、サンプル２０８の表面のセクション内の個々の走査エリア全体に渡ってプローブスポット２２１、２２２、及び２２３を走査するように構成される。銃アパーチャプレート２７１は、動作時に、一次電子ビーム２０２の周辺電子を遮断して、クーロン効果を低減するように構成される。クーロン効果は、一次ビームレット２１１、２１２、２１３のプローブスポット２２１、２２２、及び２２３の各々のサイズを拡大し、従って検査解像度を低下させることがある。

[0035] サンプル２０８上への一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３又はプローブスポット２２１、２２２、及び２２３の入射に応答して、サンプル２０８から電子が出現し、３つの二次電子ビーム２６１、２６２、及び２６３が生成される。二次電子ビーム２６１、２６２、及び２６３の各々は、通常、二次電子（５０ｅＶ以下の電子エネルギーを有する）及び後方散乱電子（５０ｅＶと一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３のランディングエネルギーとの間の電子エネルギーを有する）を含む。

[0036] ビームセパレータ２３３は、静電双極子場を生成する静電偏向器及び磁気双極子場を生成する磁気偏向器を含むウィーンフィルタ（図示せず）であり得る。動作時には、ビームセパレータ２３３は、静電偏向器を使用して静電双極子場を生成して、一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３の個々の電子に静電力を作用させるように構成されることがある。ビームセパレータ２３３は、磁気双極子場を生成して電子に磁力を作用させるように構成されることもある。静電力は、磁力と大きさは等しいが方向が逆になる。従って、一次ビームレット２１１、２１２、及び２１３は、少なくとも実質的にゼロの偏向角で、ビームセパレータ２３３を少なくとも実質的に真っ直ぐに通過することがある。

[0037] しかしながら、二次電子ビーム２６１、２６２、及び２６３は、二次投影系２５０に向けて偏向されることがあり、この二次投影系２５０は、その後、二次電子ビーム２６１、２６２、及び２６３を電子検出デバイス２４０の検出素子２４１、２４２、及び２４３に集束させる。検出素子２４１、２４２、及び２４３は、対応する二次電子ビーム２６１、２６２、及び２６３を検出し、例えば、サンプル２０８の対応する走査エリアの像を構築するために、コントローラ５０又は信号処理システム（図示せず）に送信される対応する信号を生成するように構成される。

[0038] 実施形態によっては、検出素子２４１、２４２、及び２４３は、対応する二次電子ビーム２６１、２６２、及び２６３をそれぞれ検出し、画像処理システム（例えば、コントローラ５０）に向けて対応する強度信号出力（図示せず）を生成する。実施形態によっては、各検出素子２４１、２４２、及び２４３は、１つ又は複数のピクセルを含むことがある。検出素子の強度信号出力は、検出素子内の全てのピクセルによって生成される信号の合計であり得る。

[0039] 実施形態によっては、コントローラ５０は、画像取得器（図示せず）及びストレージ（図示せず）を含む画像処理システムを含むことがある。画像取得器は、１つ又は複数のプロセッサを含むことがある。例えば、画像取得器は、コンピュータ、サーバ、メインフレームホスト、端末、個人用コンピュータ、任意の種類の携帯コンピュータ装置など、又はそれらの組み合わせを含むことがある。画像取得器は、媒体、中でもとりわけ導電体、光ファイバーケーブル、携帯型記憶媒体、ＩＲ、Bluetooth、インターネット、無線ネットワーク、無線通信、又はそれらの組み合わせなどを介して、装置４０の電子検出デバイス２４０に通信可能に結合されることがある。実施形態によっては、画像取得器は、電子検出デバイス２４０から信号を受け取ることがあり、画像を構築することがある。画像取得器は、このようにサンプル２０８の画像を取得することができる。画像取得器は、輪郭線を生成すること、インジケータを取得画像に重ね合わせることなど、様々な後処理機能も実施することがある。画像取得器は、取得画像の輝度及びコントラスト等の調節を実施するように構成されることがある。実施形態によっては、ストレージは、ハードディスク、フラッシュドライブ、クラウドストレージ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他の種類のコンピュータ可読メモリなどの記憶媒体であり得る。ストレージは、画像取得器に結合されることがあり、スキャンされた生の画像データを元画像として保存し、且つ処理後の画像を保存するために使用されることがある。

[0040] 実施形態によっては、画像取得器は、電子検出デバイス２４０から受け取った撮像信号に基づいて、サンプルの１つ又は複数の画像を取得することがある。撮像信号は、荷電粒子撮像を実施するためのスキャン動作に対応していることがある。取得画像は、複数の撮像エリアを含む単一の画像であり得る。この単一の画像は、ストレージ内に記憶されることがある。この単一の画像は、複数の領域に分割することができる元画像であり得る。これらの領域の各々は、サンプル２０８のフィーチャを包含する１つの撮像エリアを含むことがある。取得画像は、時系列に複数回サンプリングされた、サンプル２０８の単一の撮像エリアの複数の画像を含むことがある。この複数の画像は、ストレージ内に記憶されることがある。実施形態によっては、コントローラ５０は、サンプル２０８の同じ場所の複数の画像を用いて画像処理ステップを実行するように構成されることがある。

[0041] 実施形態によっては、コントローラ５０は、測定回路（例えば、アナログ／デジタル変換器）を含んで、検出された二次電子の分布を取得することがある。検出時間ウィンドウ中に収集された電子の分布データを、ウェーハ表面に入射する一次ビームレット２１１、２１２、２１３のそれぞれの対応するスキャンパスデータと組み合わせて使用して、検査中のウェーハ構造の画像を再構成することができる。再構成された画像を使用して、サンプル２０８の内部構造又は外部構造の様々な特徴を明らかにすることができ、それによって、再構成された画像を使用して、ウェーハ内に存在する可能性がある欠陥を明らかにすることができる。

[0042] 実施形態によっては、コントローラ５０は、サンプル２０８の検査中にサンプル２０８を移動させるように、電動ステージ２０９を制御することがある。実施形態によっては、コントローラ５０は、電動ステージ２０９がある方向に連続的に一定の速度でサンプル２０８を移動できるようにすることがある。他の実施形態では、コントローラ５０は、電動ステージ２０９が、スキャンプロセスのステップに応じて、経時的にサンプル２０８の移動速度を変えられるようにすることがある。実施形態によっては、コントローラ５０は、二次電子ビーム２６１、２６２、及び２６３の像に基づいて、一次投影系２３０又は二次投影系２５０の構成を調節することがある。

[0043] 図２は、電子ビームツール４０が３つの一次電子ビームを使用することを示しているが、電子ビームツール４０は、２つ以上の一次電子ビームを使用してもよいことが理解されよう。本開示は、装置４０で使用される一次電子ビームの数を制限するものではない。

[0044] ここで図３Ａを参照すると、図３Ａは、二次粒子ビーム用のビームセパレータ３３３の例示的な構成を示す、マルチビーム電子ビームツール３００Ａの概略図である。マルチビーム電子ビームツール３００Ａは、マルチビーム装置（図１のマルチビーム装置１００など）の一部であり得る。マルチビーム電子ビームツールでは、一次電子ビーム（例えば、一次電子ビーム３１１）の入射に応答して、サンプル３０８から、複数の二次電子ビーム（例えば、二次電子ビーム３６１）が生成される。二次電子ビーム３６１は、ビームセパレータ３３３によって二次投影系３５０に向けて偏向され、この二次投影系３５０は、二次電子ビーム３６１を電子検出デバイス３４０に集束させる。ビームセパレータ３３３は、一次投影系３３０の一部であり得る。

[0045] 実施形態によっては、ビームセパレータ３３３は、静電双極子場を生成する静電偏向器及び磁気双極子場を生成する磁気偏向器を含むウィーンフィルタ（図示せず）であり得る。動作時には、ビームセパレータ３３３は、磁気双極子場に直交する静電双極子場を生成するように構成されることがあり、その結果、一次光軸３０４に沿って下向きに進行している一次電子に関して、静電双極子場によって誘起される静電力は、磁気双極子場によって誘起される磁力に対して大きさは等しいが向きが逆になる。従って、一次電子ビーム３１１は、少なくとも実質的にゼロの偏向角で、ビームセパレータ３３３を少なくとも実質的に真っ直ぐに通過することができる。他方、一次光軸３０４に沿って上向きに進行している二次電子に関しては、静電力及び磁力は同じ方向に作用し、その結果、二次ビーム３６１は屈曲点３３６で二次投影系３５０に向けて偏向される。

[0046] 実施形態によっては、二次投影系３５０は、主ズームレンズ３５２、第２のズームレンズ３５３、及び投影レンズ３５４などの１つ又は複数のレンズを含むことがあり、これらのレンズは、二次電子ビーム３６１を電子検出デバイス３４０に集束させるように構成される。二次投影系３５０は、１つ又は複数の偏向器、３５５、３５６、及び３５７も含んで、二次電子ビーム３６１を偏向させることがある。図３Ａに示すように、ビームセパレータ３３３によって偏向された後、二次電子ビーム３６１は、主ズームレンズ３５２の中心を通過する。実施形態によっては、主ズームレンズ３５２は、二次投影系における主要なレンズであり、強い集束力を有することがあり、その結果、主ズームレンズ３５２は、二次投影系３５０の光学性能を左右することがある。従って、適切に位置合わせされた主ズームレンズ３５２は、より優れた性能をもたらす。

[0047] 図３Ａは例示を簡単にするために、１つの一次電子ビーム３１１及び１つの二次電子ビーム３６１のみを示しているが、マルチビーム電子ビームツール３００Ａは、任意の数の電子ビームを使用できることを理解されたい。

[0048] ここで図３Ｂを参照すると、図３Ｂは、二次投影系３５０のミスアライメントの影響を示す、マルチビーム電子ビームツール３００Ｂの概略図である。マルチビーム電子ビームツール３００Ｂは、マルチビーム装置（図１のマルチビーム装置１００など）の一部であり得る。ミスアライメントは、一次投影系３３０及び二次投影系３５０の様々なコンポーネントの製造誤差及び機械加工誤差によって引き起こされることがある。更に、一次投影系３３０及び二次投影系３５０内に組み込まれた非常に多くのコンポーネントが存在するので、各コンポーネントが、組み込み後に許容範囲内に較正されたとしても、累積したオフセットにより、一次投影系３３０と二次投影系３５０との間で、相当なミスアライメントが生じることがある。

[0049] 二次投影系３５０が、一次投影系３３０と適切に位置合わせされていない場合、二次投影系３５０内のレンズ（例えば、主ズームレンズ３５２、第２のズームレンズ３５３、及び投影レンズ３５４）及び偏向モジュール（例えば、偏向器３５５、３５６、及び３５７）が、二次ビーム３６１の形状、強度、及びレイアウトの変形を引き起こすことがある収差を持ち込むことがある。この変形により、二次電子収集の効率が低下し、クロストークのレベルが増加し、それによって、検出デバイス３４０によって生成される情報の品質が低下することがある。

[0050] 例えば、図３Ｂは、マルチビーム電子ビームツール３００Ｂを示しており、このマルチビーム電子ビームツール３００Ｂでは、主ズームレンズ３５２が適切に位置合わせされておらず、それによって、実際の屈曲点３３７（これは、ビームセパレータ３３３の位置によって決まる）と所望の屈曲点３３８（一次光軸３０４が二次光軸３５１と交わる点）との間で不一致が生じている。実施形態によっては、所望の屈曲点３３８は、二次投影系３５０の全体的なアライメント特徴によって決定されることがある。実施形態によっては、所望の屈曲点３３８は、主ズームレンズ３５２のアライメント特徴によって決まることがある、というのも、（大きな集束力を有する）主ズームレンズ３５２は、二次投影系３５０の光学性能の支配的要素であり得るからである。図３Ｂでは、二次投影系３５０がビームセパレータ３３３の中心と適切に位置合わせされていないので、所望の屈曲点３３８は、実際の屈曲点３３７よりも低くなっている。上記で説明したように、この不一致は、二次ビーム３６１の形状、強度、及びレイアウトの変形を引き起こす可能性がある収差を持ち込む場合があり、これにより、検出デバイス３４０によって収集される情報の品質が低下することがある。

[0051] 図３Ｂは例示を簡単にするために、１つの一次電子ビーム３１１及び１つの二次電子ビーム３６１のみを示しているが、マルチビーム電子ビームツール３００Ｂは、任意の数の電子ビームを使用できることを理解されたい。

[0052] ここで図３Ｃを参照すると、図３Ｃは、マルチビーム電子ビームツール３００Ｃの概略図であり、このツールには、図３Ｂに関して前述したミスアライメント問題を緩和するために、プレレンズ偏向器３９０が導入されている。マルチビーム電子ビームツール３００Ｃは、マルチビーム装置（図１のマルチビーム装置１００など）の一部であり得る。実施形態によっては、プレレンズ偏向器３９０を二次電子ビーム３６１の経路に追加して、ミスアライメントの影響を補償することがある。例えば、プレレンズ偏向器３９０をビームセパレータ３３３と主ズームレンズ３５２との間に配置することがあり、その結果、プレレンズ偏向器３９０は、二次電子ビーム３６１を曲げて、主ズームレンズ３５２に垂直に入るようにすることができる。しかしながら、主ズームレンズ３５２の前にプレレンズ偏向器３９０を追加するには、主ズームレンズ３５２を、サンプル３０８からより遠くに離れて配置する必要があることがある。サンプル３０８と主ズームレンズ３５２との間のこの距離の増加は、二次投影系３５０の全体的な光学性能を著しく低下させることがある。マルチビーム装置では、サンプル３０８と主ズームレンズ３５２との間の距離が増加すると、二次電子ビームの収差及び誤差が非線形に（例えば、指数関数的に）増加する。従って、サンプル３０８と主ズームレンズ３５２との間の距離を増加させることなく、ミスアライメントの問題に対処する、別の方式を模索することが望ましい。

[0053] 図３Ｃは例示を簡単にするために、１つの一次電子ビーム３１１及び１つの二次電子ビーム３６１のみを示しているが、マルチビーム電子ビームツール３００Ｃは、任意の数の電子ビームを使用できることを理解されたい。

[0054] ここで図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃを参照すると、これらの図は、本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータ４３３の動作を示す概略図である。実施形態によっては、ビームセパレータは、２つ以上のウィーンフィルタを用いて実装されることがある。個々のウィーンフィルタのそれぞれの偏向力を調節することにより、ビームセパレータの有効屈曲点を光軸４０４に沿って上下に移動させることができる。有効屈曲点は、偏向された二次ビーム４５１の投影が、一次光軸４０４と一致する点である。

[0055] 実施形態によっては、調節可能ビームセパレータ４３３は上側ウィーンフィルタ４３３ａ及び下側ウィーンフィルタ４３３ｂを含むことがあり、ウィーンフィルタ４３３ａと４３３ｂは両方とも、別々の励起入力を受け取ることができる。励起入力を個別に調節することにより、調節可能ビームセパレータ４３３の有効屈曲点を光軸４０４に沿って上下に移動させることができる。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、例示を簡単にするために１つの二次電子ビーム４６１のみを示しているが、調節可能ビームセパレータ４３３は、任意の数の二次電子ビームで機能することができることが理解されよう。

[0056] 例えば、図４Ａに示すように、所望の屈曲点４３７が調節可能ビームセパレータ４３３の中心面４３６に近い場合、上側ウィーンフィルタ４３３ａ及び下側ウィーンフィルタ４３３ｂは、実質的に同じ量だけ二次電子ビーム４６１を偏向させるように構成されることがあり、その結果、調節可能ビームセパレータ４３３の有効屈曲点は、所望の屈曲点４３７と一致する。

[0057] 図４Ｂに示すように、所望の屈曲点４３８が中心面４３６の上方に存在する場合、調節可能ビームセパレータ４３３は、有効屈曲点が所望の屈曲点４３８に向かって上方に移動することができるように、構成されることがある。これは、調節可能ビームセパレータ４３３の有効屈曲点が所望の屈曲点４３８と一致するように、上側ウィーンフィルタ４３３ａへの励起入力を相対的に増加させながら、下側ウィーンフィルタ４３３ｂへの励起入力を相対的に減少させることにより、下側ウィーンフィルタ４３３ｂよりもより大きく偏向させるように上側ウィーンフィルタ４３３ａを構成することにより、実現することができる。

[0058] 他方、図４Ｃに示すように、所望の屈曲点４３９が中心面４３６の下方に存在する場合、調節可能ビームセパレータ４３３は、有効屈曲点が所望の屈曲点４３９に向かって下方に移動することができるように、構成されることがある。これは、調節可能ビームセパレータ４３３の有効屈曲点が所望の屈曲点４３９と一致するように、上側ウィーンフィルタ４３３ａへの励起入力を相対的に減少させながら、下側ウィーンフィルタ４３３ｂへの励起入力を相対的に増加させることにより、下側ウィーンフィルタ４３３ｂよりもより小さく偏向させるように上側ウィーンフィルタ４３３ａを構成することにより、実現することができる。

[0059] 実施形態によっては、調節可能ビームセパレータ４３３の全体的な高さ（即ち、上側ウィーンフィルタ４３３ａの高さと下側ウィーンフィルタ４３３ｂの高さとの合計）は、単一のウィーンフィルタを備えた従来のビームセパレータ（図３Ａのビームセパレータ３３３など）の高さと実質的に同じであり得る。前の章で説明したように、サンプル（図３Ａのサンプル３０８など）と主ズームレンズ（図３Ａの主ズームレンズ３５２など）との間で短い距離を維持することが望まれる、というのも、二次電子ビームの収差及び誤差は、サンプルと主ズームレンズとの間の距離が増加するにつれて、指数関数的に増加するからである。実施形態によっては、調節可能ビームセパレータ４３３は、従来のビームセパレータと同じ位強力に電子を偏向させることができながら、更に、調節可能ビームセパレータ４３３は、屈曲点の調節可能性を提供する。例えば、各ウィーンフィルタ（例えば、上側ウィーンフィルタ４３３ａ及び下側ウィーンフィルタ４３３ｂ）が従来のワンピースのウィーンフィルタよりも小さく、従ってより小さな偏向力しか提供できないとしても、上側ウィーンフィルタ４３３ａと下側ウィーンフィルタ４３３ｂの合計偏向力は、従来のウィーンフィルタの偏向力と実質的に同じであり得る。調節可能ビームセパレータ４３３は、従来のビームセパレータ（図３Ａのビームセパレータ３３３など）と同様の力を電子ビームに加え、電子ビームを同等の量だけ偏向させることができる。

[0060] ここで図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、これらの図は、本開示の実施形態と一致した、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃの調節可能ビームセパレータを備えたマルチビーム電子ビームツール（例えば、５００Ａ及び５００Ｂ）の概略図である。マルチビーム電子ビームツール５００Ａ又は５００Ｂは、マルチビーム装置（図１のマルチビーム装置１００など）の一部であり得る。

[0061] 実施形態によっては、マルチビーム電子ビームツール５００Ａ及び５００Ｂは、一次投影系５３０及び二次投影系５５０を含むことがある。一次投影系は、調節可能ビームセパレータ５３３を含むことがある。二次投影系５５０は、主ズームレンズ５５２、第２のズームレンズ５５３、及び投影レンズ５５４などの１つ又は複数のレンズを含むことがあり、これらのレンズは、二次電子ビーム５６１を電子検出デバイス５４０に集束させるように構成される。二次投影系５５０は、１つ又は複数の偏向器、５５５、５５６、及び５５７も含んで、二次電子ビーム５６１を偏向させることがある。

[0062] 図５Ａの所望の屈曲点５３８は、調節可能ビームセパレータ５３３の中心面５３６の上方にある、というのも、二次投影系５５０が、調節可能ビームセパレータ５３３の位置と適切に位置合わせされていないからである。そのような場合、図４Ｂに関して前述したように、調節可能ビームセパレータ５３３は、上側ウィーンフィルタ５３３ａを下側ウィーンフィルタ５３３ｂよりも大きく偏向させるように構成することにより、有効屈曲点を、所望の屈曲点５３８に向けて（矢印５９８によって示すように）上方に移動させることができるように、構成されることがある。これは、上側ウィーンフィルタ５３３ａへの励起入力を相対的に増加させながら、下側ウィーンフィルタ５３３ｂへの励起入力を相対的に減少させることにより、実施することができる。

[0063] 図５Ｂでは、対照的に、所望の屈曲点５３７は、二次投影系５５０のミスアライメントに起因して中心面５３６の下にある。そのような場合、図４Ｃに関して前述したように、調節可能ビームセパレータ５３３は、上側ウィーンフィルタ５３３ａを下側ウィーンフィルタ５３３ｂよりも小さく偏向させるように構成することにより、有効屈曲点を、所望の屈曲点５３７に向けて（矢印５９７によって示すように）下方に移動させることができるように、構成されることがある。これは、上側ウィーンフィルタ５３３ａへの励起入力を相対的に減少させながら、下側ウィーンフィルタ５３３ｂへの励起入力を相対的に増加させることにより、実施することができる。

[0064] 実施形態によっては、上側ウィーンフィルタ５３３ａ及び下側ウィーンフィルタ５３３ｂは、コントローラ（図２のコントローラ５０など）によって個別に制御することができる。例えば、コントローラは、第１の励起制御信号を上側ウィーンフィルタ５３３ａに提供し、第２の励起制御信号を下側ウィーンフィルタ５３３ｂに提供することができる。励起制御信号に基づいて、各ウィーンフィルタは、調節可能ビームセパレータ５３３の有効屈曲点を呼応して上又は下に移動させることができるように、偏向の量を増加又は減少させることができる。

[0065] 実施形態によっては、コントローラは、有効屈曲の調節に関係した１つ又は複数の入力を受け取ることがあり、ここで、コントローラは、その１つ又は複数の入力を処理し、ミスアライメントの量を検出し、どの方向にどれ位屈曲点を移動させる必要があるのかを決定し、個々の励起制御信号をウィーンフィルタに提供することがある。この１つ又は複数の入力は、調節可能ビームセパレータ５３３に対する二次投影系５５０のアライメント特徴に関係していることがある。実施形態によっては、１つ又は複数の入力は、マルチビーム電子ビームツール５００Ａ及び５００Ｂのオペレータによって入力されることがある。実施形態によっては、１つ又は複数の入力は、マルチビーム装置内の電子光学素子（レンズ、ビームセパレータ、偏向器、及び検出器など）がどれ位適切に位置合わせされているかを判断するために使用することができる、二次電子ビーム像ビューアーによって、生成されることがある。二次電子ビーム像ビューアーの例が、米国特許出願第６２／７４８，２５１号に見られ、この特許出願は、その全体が参照により組み込まれる。

[0066] 実施形態によっては、調節可能ビームセパレータ５３３は、マルチビーム電子ビームツールのオペレータによって、手動で制御されることがある。例えば、制御インターフェース（例えば、ノブ、スイッチ、コンピュータインターフェース、等）を介して、オペレータは有効屈曲点を徐々に上下に調節して、最適な位置を見つけることができる。実施形態によっては、オペレータの制御は、フィードバック機構によって強化されることがある。例えば、オペレータは、二次電子ビーム像ビューアーによって生成された二次ビーム像を監視しながら、有効屈曲点の位置を最適な位置に調節することができる。

[0067] 実施形態によっては、調節可能ビームセパレータ５３３は、コントローラ（図２のコントローラ５０など）によって自動的に制御されることがある。例えば、二次電子ビーム像ビューアーによって生成された情報がコントローラに提供されることがあり、ここで、コントローラは、二次電子ビーム像ビューアーからの情報を処理し、ミスアライメントの量を検出し、どの方向にどれ位屈曲点を移動させる必要があるかを決定し、個々の励起制御信号をウィーンフィルタに提供することがある。

[0068] 図５Ａ及び図５Ｂは例示を簡単にするために、１つの一次電子ビーム５１１及び１つの二次電子ビーム５６１のみを示しているが、マルチビーム電子ビームツール５００Ａ及び５００Ｂは、任意の数の電子ビームを使用できることを理解されたい。

[0069] ここで図６を参照すると、図６は、ビームセパレータ６３３を備えた一次投影系６３０の例示的な構成を示す、マルチビーム電子ビームツール６００の概略図である。マルチビーム電子ビームツール６００は、マルチビーム装置（図１のマルチビーム装置１００など）の一部であり得る。実施形態によっては、マルチビーム電子ビームツール６００は、一次投影系６３０及び二次投影系６５０を含むことがある。二次投影系６５０は、主ズームレンズ６５２、第２のズームレンズ６５３、及び投影レンズ６５４などの１つ又は複数のレンズを含むことがあり、これらのレンズは、二次電子ビーム６６１を電子検出デバイス６４０に集束させるように構成される。二次投影系６５０は、１つ又は複数の偏向器、６５５、６５６、及び６５７も含んで、二次電子ビーム６６１を偏向させることがある。一次投影系は、ビームセパレータ６３３と、一次電子ビーム６１１を偏向させてサンプル６０８の表面を走査する１つ又は複数の偏向器（例えば、Ｎｏ．１偏向器６９１及びプレ対物レンズ偏向器６９２）と、を含むことがある。

[0070] Ｎｏ．１偏向器６９１及びプレ対物レンズ偏向器６９２は、電磁場を生成して、走査のために一次電子ビーム６１１を偏向させることができる。更に、図３Ａに関して前述したように、ビームセパレータ６３３は、静電偏向器（静電双極子場を生成する）と、磁気レンズ（静電双極子場に直交する磁気双極子場を生成する）とを含むウィーンフィルタを含むことがある。従って、一次投影系６３０によって通過中の電子（一次又は二次）に加えられる力の合計（静電力及び磁気力を含む）は、以下の式（１）のように表すことができる：
Ｆ_{合計６３０}＝Ｆ_{Ｎｏ．１偏向器を走査する}＋Ｆ_{プレ対物レンズ偏向器を走査する}＋Ｆ_{ウィーンフィルタ静電気の}＋Ｆ_{ウィーンフィルタ磁気の}・・・・・（１）

[0071] 図３Ｂに関して前述したように、サンプル６０８と主ズームレンズ６５２との間の距離を低減することが望ましい、というのも、二次電子ビーム６６１の収差及び誤差は、この距離が増加するにつれて、指数関数的に増加するからである。しかしながら、この距離を低減する際の制限要因の１つは、Ｎｏ．１偏向器６９１の存在であり、この偏向器は、通常、ビームセパレータ６３３と主ズームレンズ６５２との間に配置される。実施形態によっては、ビームセパレータ６３３を調節可能ビームセパレータ（図５Ａ及び図５Ｂの調節可能ビームセパレータ５３３など）と置き換えると、図７に示すように、サンプル６０８と主ズームレンズ６５２との間の距離を更に低減する機会がもたらされることがある。

[0072] ここで図７を参照すると、図７は、本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータ７３３を備えた一次投影系７３０を示すマルチビーム電子ビームツール７００の概略図である。マルチビーム電子ビームツール７００は、マルチビーム装置（図１のマルチビーム装置１００など）の一部であり得る。マルチビーム電子ビームツール７００も、図６の電子ビームツール６００と同様の、一次投影系７３０及び二次投影系７５０を含むことがある。しかしながら、実施形態によっては、一次投影系７３０は、図６のビームセパレータ６３３などの従来のワンピースのビームセパレータの代わりに、調節可能ビームセパレータ７３３を含むことがある。

[0073] 調節可能ビームセパレータ７３３を使用すると、従来のシステム（図６の電子ビームツール６００など）に勝る幾つかの利点がもたらされることがある。第一に、前の章で説明したように、調節可能ビームセパレータ７３３は、二次投影系７５０のミスアライメントによって引き起こされる収差を低減する能力を提供し、これは、一次光軸７０４に沿って二次電子ビーム７６１の有効屈曲点を上又は下に移動させて、それによって、二次電子ビームが主ズームレンズ７５２の中心の実質的に近くを移動できるようにすることにより、実現される。

[0074] 第二に、実施形態によっては、Ｎｏ．１偏向器（図６のＮｏ．１偏向器６９１など）を省くことができ、その結果、主ズームレンズ７５２をサンプル７０８のより近くに配置することができ、それによって、二次投影系７５０の光学性能を更に改善することができる。実施形態によっては、省かれたＮｏ．１偏向器の代わりに、ウィーンフィルタ（例えば、上側ウィーンフィルタ７３３ａ又は下側ウィーンフィルタ７３３ｂ）内部の静電偏向器が、一次電子ビーム走査のためのＮｏ．１偏向器として機能することもある。そのような実施形態では、Ｎｏ．１偏向器に適用される走査制御入力は、ウィーンフィルタの静電偏向器への励起入力を上書きすることがある。

[0075] 上記の式（１）と同様に、一次投影系によって通過中の電子（一次又は二次）に加わる力の合計は、以下の式（２）に基づいて表されることがある：
Ｆ_{合計７３０}＝Ｆ_{プレ対物レンズ偏向器}＋Ｆ_{上書きされたウィーンフィルタ静電気の}＋Ｆ_{ウィーンフィルタ磁気の}・・・・・（２）
ウィーンフィルタ内部の静電偏向器によって生成される静電力は、元のウィーンフィルタ機能の力と（以下の式（３）に示すような）上書きされた走査機能の力との合計になるので、一次投影系７３０による力の合計（Ｆ_{合計７３０}）は、一次投影系６３０による力の合計（Ｆ_{合計６３０}）と実質的に同じになる。
Ｆ_{上書きされたウィーンフィルタ静電気の}＝Ｆ_{ウィーンフィルタ静電気の}＋Ｆ_{Ｎｏ．１偏向器を走査する}・・・・・（３）

[0076] 実施形態によっては、複数のウィーンフィルタに走査制御入力を分配することによって、２つ以上のウィーンフィルタ（例えば、上側ウィーンフィルタ７３３ａと下側ウィーンフィルタ７３３ｂとの両方）が上書きされて、Ｎｏ．１偏向器として機能することができる。更に、実施形態によっては、サンプル７０８と主ズームレンズ７５２との間の距離を更に低減するために、プレ対物レンズ偏向器７９２も省かれることがある。そのような実施形態では、省かれたプレ対物レンズ偏向器７９２の走査機能は、Ｎｏ．１偏向器の上書きと同様に、１つ又は複数のウィーンフィルタを上書きすることがある。例えば、実施形態によっては、上側ウィーンフィルタ７３３ａはＮｏ．１偏向器（図６のＮｏ．１偏向器６９１など）として機能することがあり、下側ウィーンフィルタ７３３ｂはプレ対物レンズ偏向器７９２として機能することがある。

[0077] ここで図８を参照すると、図８は、本開示の実施形態と一致した、調節可能ビームセパレータを制御する例示的な方法を示す流れ図である。

[0078] 実施形態によっては、マルチビーム電子ビームツール（図５Ａのマルチビーム電子ビームツール５００Ａなど）は、一次投影系（図５Ａの一次投影系５３０など）及び二次投影系（図５Ａの二次投影系５５０など）を含むことがある。二次投影系は、主ズームレンズ、第２のズームレンズ、及び投影レンズ（それぞれ、図５Ａの５５２、５５３、及び５５４など）などの１つ又は複数のレンズを含むことがあり、これらのレンズは、二次電子ビーム（図５Ａの二次電子ビーム５６１など）を電子検出デバイス（図５Ａの電子ビームデバイス５４０など）に集束させるように構成される。二次投影系は、１つ又は複数の偏向器（図５Ａの偏向器５５５、５５６、及び５５７など）も含んで、二次電子ビームを偏向させることがある。一次投影系は、調節可能ビームセパレータ（図５Ａの調節可能ビームセパレータ５３３など）を更に含むことがある。調節可能ビームセパレータは、複数のウィーンフィルタ、例えば、上側ウィーンフィルタ（図５Ａの５３３ａなど）及び下側ウィーンフィルタ（図５Ａの５３３ｂなど）、を含むことがある。

[0079] 二次投影系が一次投影系と適切に位置合わせされていない場合、二次投影系の光学コンポーネントは、二次ビーム像の形状、強度、及びレイアウトの変形を引き起こすことがある収差を持ち込むことがある。この変形により、二次電子収集の効率が低下し、クロストークのレベルが増加し、それによって、電子検出デバイスによって生成される情報の品質が低下することがある。そのようなシナリオでは、図５Ａ及び図５Ｂに関して前述したように、収差及び誤差を低減するために、調節可能ビームセパレータは、ビームセパレータの有効屈曲点を所望の屈曲点に向けて上方又は下方に移動させることができるように構成されることがあり、その結果、二次電子ビームが、二次投影系の主ズームレンズの中心の実質的に近くを通過することができるようになる。

[0080] ステップ８１０では、マルチビーム電子ビームツールは、一次投影系に対する、特にビームセパレータに対する、二次投影系のアライメント特徴を特定する。実施形態によっては、この情報は、マルチビーム電子ビームツールのオペレータによって測定され提供されることがある。実施形態によっては、マルチビーム電子ビームツールは、アライメント特徴を決定するために使用することができる、二次電子ビーム像ビューアーを含むことがある。

[0081] ステップ８２０では、マルチビーム電子ビームツールは、二次投影系の特定されたアライメント特徴に基づいて、所望の屈曲点の位置を決定する。

[0082] ステップ８３０では、マルチビーム電子ビームツールは、調節可能ビームセパレータの１つ又は複数の制御入力を調節して、有効屈曲点を所望の屈曲点の位置に向けて上方又は下方に移動させる。実施形態によっては、調節可能ビームセパレータの複数のウィーンフィルタを個別に制御して、有効屈曲点を移動させることができる。例えば、上側ウィーンフィルタ及び下側ウィーンフィルタ（図５Ａの５３３ａ及び５３３ｂなど）を、コントローラ（図２のコントローラ５０など）によって個別に制御することができる。コントローラは、第１の励起制御信号を上側ウィーンフィルタに提供し、第２の励起制御信号を下側ウィーンフィルタに提供することができる。励起制御信号に基づいて、各ウィーンフィルタは、調節可能ビームセパレータの有効屈曲点を呼応して上又は下に移動させることができるように、偏向の量を増加又は減少させることができる。

[0083] ステップ８４０では、マルチビーム電子ビームツールは、ステップ８３０で行われた調節の後の、所望の屈曲点の位置と実際の屈曲点の位置との間の差を決定する。次いで、ステップ８５０では、マルチビーム電子ビームツールは、調節された有効屈曲点が所望の屈曲点の位置に実質的に近いかどうかを判断する。実施形態によっては、この判断は、検出された二次電子の特徴に基づいていることがある。実施形態によっては、この判断は、サンプルの生成された像の特徴に基づいていることがある。答えが「いいえ」である場合、マルチビーム電子ビームツールは、調節された屈曲点が所望の屈曲点と一致するまで、ステップ８３０及び８４０を繰り返し実施する。調節された屈曲点が所望の屈曲点の位置に実質的に近くなると、ステップ８６０で調節プロセスは完了する。

[0084] 実施形態については、以下の条項を使用して更に説明することができる。
１．二次粒子ビームの経路を変更するように構成された調節可能荷電粒子ビームセパレータであって、
一次光軸と位置合わせされた第１のウィーンフィルタであって、第１の励起入力を介して個別に制御可能な、第１のウィーンフィルタと、
上記一次光軸と位置合わせされた第２のウィーンフィルタであって、第２の励起入力を介して個別に制御可能な、第２のウィーンフィルタと、を含み、
上記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、上記第１の励起入力及び上記第２の励起入力に基づいて、上記調節可能荷電粒子ビームセパレータの有効屈曲点を移動させることができるように構成される、調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
２．上記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、上記有効屈曲点を上記一次光軸に沿って移動させることができるように構成される、条項１に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
３．上記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、上記第１の励起入力が上記第２の励起入力よりも高い場合、上記有効屈曲点を上記一次光軸に沿って上記第１のウィーンフィルタの近くに、また上記第２のウィーンフィルタから離れて配置することができるように構成される、条項１及び２の何れか一項に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
４．上記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、上記第２の励起入力が上記第１の励起入力よりも高い場合、上記有効屈曲点を上記一次光軸に沿って上記第２のウィーンフィルタの近くに、また上記第１のウィーンフィルタから離れて配置することができるように構成される、条項１及び２の何れか一項に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
５．上記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、上記第１の励起入力及び上記第２の励起入力が調節された場合に、上記有効屈曲点を移動させることができるように構成される、条項１～４の何れか一項に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
６．上記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、上記調節可能荷電粒子ビームセパレータに対する二次投影系のアライメント特徴に基づいて、上記有効屈曲点を移動させて、上記二次投影系のアライメント誤差を補償するように構成される、条項１～５の何れか一項に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
７．上記二次投影系の上記アライメント特徴は、上記二次投影系内の主ズームレンズのアライメント特徴を含む、条項６に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
８．上記第１のウィーンフィルタは、一次粒子ビームを偏向させてサンプルを走査するように更に構成される、条項１～７の何れか一項に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
９．上記第１のウィーンフィルタは、磁気偏向器及び静電偏向器を含み、上記静電偏向器は、第３の励起入力に基づいて、静電場を生成して、上記一次粒子ビームを偏向させて上記サンプルを走査する、条項８に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
１０．一次投影系であって、
サンプル上に一次電子ビームを集束させるように構成された対物レンズであって、上記一次電子ビームに応答して上記サンプルから二次電子ビームが放射される、対物レンズ、及び、
上記二次電子ビームの経路を変更するように構成された調節可能ビームセパレータであって、
一次光軸と位置合わせされた第１のウィーンフィルタであって、第１の励起入力を介して個別に制御可能な、第１のウィーンフィルタと、
上記一次光軸と位置合わせされた第２のウィーンフィルタであって、第２の励起入力を介して個別に制御可能な、第２のウィーンフィルタと、を含み、
上記調節可能ビームセパレータは、上記第１の励起入力及び上記第２の励起入力に基づいて、上記調節可能ビームセパレータの有効屈曲点を移動させることができるように構成される、調節可能ビームセパレータ、を含む、一次投影系。
１１．上記調節可能ビームセパレータは、上記有効屈曲点を上記一次光軸に沿って移動させることができるように構成される、条項１０に記載の一次投影系。
１２．上記調節可能ビームセパレータは、上記第１の励起入力が上記第２の励起入力よりも高い場合、上記有効屈曲点を上記一次光軸に沿って上記第１のウィーンフィルタの近くに、また上記第２のウィーンフィルタから離れて配置することができるように構成される、条項１０及び１１の何れか一項に記載の一次投影系。
１３．上記調節可能ビームセパレータは、上記第２の励起入力が上記第１の励起入力よりも高い場合、上記有効屈曲点を上記一次光軸に沿って上記第２のウィーンフィルタの近くに、また上記第１のウィーンフィルタから離れて配置することができるように構成される、条項１０及び１１の何れか一項に記載の一次投影系。
１４．上記調節可能ビームセパレータは、上記第１の励起入力及び上記第２の励起入力が調節された場合に、上記有効屈曲点を移動させることができるように構成される、条項１０～１３の何れか一項に記載の一次投影系。
１５．上記調節可能ビームセパレータは、上記調節可能ビームセパレータに対する二次投影系の上記アライメント特徴に基づいて、上記有効屈曲点を移動させて、上記二次投影系のアライメント誤差を補償するように構成される、条項１０～１３の何れか一項に記載の一次投影系。
１６．上記二次投影系の上記アライメント特徴は、上記二次投影系内の主ズームレンズのアライメント特徴を含む、条項１５に記載の一次投影系。
１７．上記第１のウィーンフィルタは、一次粒子ビームを偏向させて上記サンプルを走査するように更に構成される、条項１０～１６の何れか一項に記載の一次投影系。
１８．上記第１のウィーンフィルタは、磁気偏向器及び静電レンズを含み、静電偏向器は、第３の励起入力に基づいて、静電場を生成して、上記一次粒子ビームを偏向させて上記サンプルを走査する、条項１７に記載の一次投影系。
１９．サンプルを検査するためのマルチビーム装置であって、
条項１０～１８の何れか一項に記載の一次投影系と、
二次電子ビームを電子検出デバイスに集束させるように構成された二次投影系と、
上記一次投影系を制御するための回路を含むコントローラと、を含む、マルチビーム装置。
２０．上記コントローラは、上記一次投影系の上記調節可能ビームセパレータに対する上記二次投影系の上記アライメント特徴に基づいて、上記第１の励起入力及び上記第２の励起入力を調節して、上記有効屈曲点を移動させて、上記二次投影系の上記アライメント誤差を補償するための、回路を含む、条項１９に記載のマルチビーム装置。
２１．上記コントローラは、上記第３の励起入力を調節して一次電子ビームを偏向させて上記サンプルを走査するための回路を含む、条項２０に記載のマルチビーム装置。
２２．上記第１の励起入力及び上記第２の励起入力を調節するための情報を上記コントローラに提供するように構成された像ビューアーを更に含む、条項１９～２１の何れか一項に記載のマルチビーム装置。
２３．複数の二次電子ビームを検出表面に投影するための二次投影系を備えたマルチビームシステムを使用してウェーハを検査する方法であって、
上記二次投影系のアライメント特徴に基づいて、調節可能ビームセパレータの所望の屈曲点の位置を決定することと、
１つ又は複数の制御信号を上記調節可能ビームセパレータに送信して、上記調節可能ビームセパレータの有効屈曲点を、上記所望の屈曲点の上記位置に向けて一次光軸に沿って移動させることと、を含む方法。
２４．有効屈曲点の調節が行われた後で、上記所望の屈曲点の上記位置と上記有効屈曲点の位置との間の差を決定することと、
上記有効屈曲点の上記位置が、上記所望の屈曲点の上記位置に実質的に近くなるまで、上記所望の屈曲点の上記位置と上記有効屈曲点の上記位置との間の上記差を決定するのに続いて、上記有効屈曲点の調節を繰り返すことと、を更に含む、条項２３に記載の方法。
２５．上記調節可能ビームセパレータは第１のウィーンフィルタ及び第２のウィーンフィルタを含み、１つ又は複数の制御信号を調節することは、上記第１のウィーンフィルタへの第１の励起入力及び上記第２のウィーンフィルタへの第２の励起入力を個別に調節することを含む、条項２３及び２４の何れか一項に記載の方法。
２６．１つ又は複数の制御信号を調節することは、上記第１の励起入力を上記第２の励起入力よりも高くするように構成して、上記有効屈曲点を上記第１のウィーンフィルタに向けて移動させることを更に含む、条項２５に記載の方法。
２７．１つ又は複数の制御信号を調節することは、上記第２の励起入力を上記第１の励起入力よりも高くするように構成して、上記有効屈曲点を上記第２のウィーンフィルタに向けて移動させることを更に含む、条項２５に記載の方法。
２８．上記二次投影系の上記アライメント特徴は、二次電子ビーム像ビューアーによって生成された上記複数の二次電子ビームの１つ又は複数の像に基づいて特定される、条項２３～２７の何れか一項に記載の方法。

[0085] ビームセパレータの調節（例えば、図８の調節可能ビームセパレータを制御すること）を実行するために、コントローラ（例えば、図１のコントローラ５０）のプロセッサ用の命令を記憶する、非一時的なコンピュータ可読媒体を提供することができる。非一時的な媒体の一般的な形態としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ、又は他の任意の磁気データ記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、他の任意の光学データ記録媒体、穴のパターンを有する任意の物理的媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＰＲＯＭ（Programmable Read Only Memory）、及びＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ若しくは他の任意のフラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）、キャッシュ、レジスタ、他の任意のメモリチップ若しくはカートリッジ、及び前述のもののネットワーク化されたもの、が挙げられる。

[0086] 本開示の実施形態は、上記で説明し、添付の図面に図示した通りの構成に限定されるものではなく、また、本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を加えることができることを、理解されたい。本開示は、様々な実施形態に関連して説明されてきたが、本明細書に開示する本発明の仕様及び実施を考慮すると、本発明の他の実施形態が、当業者には明らかになるであろう。本明細書及び例は単なる例示としてみなされることが意図されており、本発明の真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

[0087] 上記の説明は、例示することを意図しており、限定するものではない。従って、以下に記載する特許請求の範囲から逸脱することなく、前述のように、修正を加えることができることが、当業者には明らかであろう。

Claims (15)

1. 二次粒子ビームの経路を変更するように構成された調節可能荷電粒子ビームセパレータであって、
   一次光軸と位置合わせされた第１のウィーンフィルタであって、第１の励起入力を介して個別に制御可能な、第１のウィーンフィルタと、
   前記一次光軸と位置合わせされた第２のウィーンフィルタであって、第２の励起入力を介して個別に制御可能な、第２のウィーンフィルタと、を含み、
   前記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、前記調節可能荷電粒子ビームセパレータに対する二次投影系のアライメント特徴に基づいて前記第１の励起入力及び前記第２の励起入力を調節することにより、前記調節可能荷電粒子ビームセパレータの有効屈曲点を移動させることができるように構成される、調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
2. 前記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、前記有効屈曲点を前記一次光軸に沿って移動させることができるように構成される、請求項１に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
3. 前記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、前記第１の励起入力が前記第２の励起入力よりも高い場合、前記有効屈曲点を前記一次光軸に沿って前記第１のウィーンフィルタの近くに、また前記第２のウィーンフィルタから離れて配置することができるように構成される、請求項１に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
4. 前記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、前記第２の励起入力が前記第１の励起入力よりも高い場合、前記有効屈曲点を前記一次光軸に沿って前記第２のウィーンフィルタの近くに、また前記第１のウィーンフィルタから離れて配置することができるように構成される、請求項１に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
5. 前記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、前記第１の励起入力及び前記第２の励起入力が調節された場合に、前記有効屈曲点を移動させることができるように構成される、請求項１に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
6. 前記調節可能荷電粒子ビームセパレータは、前記二次投影系のアライメント誤差を補償するように構成される、請求項１に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
7. 前記二次投影系の前記アライメント特徴は、前記二次投影系内の主ズームレンズのアライメント特徴を含む、請求項６に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
8. 前記第１のウィーンフィルタは、一次粒子ビームを偏向させてサンプルを走査するように更に構成される、請求項１に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
9. 前記第１のウィーンフィルタは、磁気偏向器及び静電偏向器を含み、前記静電偏向器は、第３の励起入力に基づいて、静電場を生成して、前記一次粒子ビームを偏向させて前記サンプルを走査する、請求項８に記載の調節可能荷電粒子ビームセパレータ。
10. 複数の二次電子ビームを検出表面に投影するための二次投影系を備えたマルチビームシステムを使用してウェーハを検査する方法であって、
    前記二次投影系のアライメント特徴に基づいて、調節可能ビームセパレータの所望の屈曲点の位置を決定することと、
    １つ又は複数の制御信号を前記調節可能ビームセパレータに送信して、前記調節可能ビームセパレータの有効屈曲点を、前記所望の屈曲点の前記位置に向けて一次光軸に沿って移動させることと、を含む方法。
11. 有効屈曲点の調節が行われた後で、前記所望の屈曲点の前記位置と前記有効屈曲点の位置との間の差を決定することと、
    前記有効屈曲点の前記位置が、前記所望の屈曲点の前記位置に実質的に近くなるまで、前記所望の屈曲点の前記位置と前記有効屈曲点の前記位置との間の前記差を決定するのに続いて、前記有効屈曲点の調節を繰り返すことと、を更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記調節可能ビームセパレータは第１のウィーンフィルタ及び第２のウィーンフィルタを含み、１つ又は複数の制御信号を調節することは、前記第１のウィーンフィルタへの第１の励起入力及び前記第２のウィーンフィルタへの第２の励起入力を個別に調節することを含む、請求項１０に記載の方法。
13. １つ又は複数の制御信号を調節することは、前記第１の励起入力を前記第２の励起入力よりも高くするように構成して、前記有効屈曲点を前記第１のウィーンフィルタに向けて移動できるようにすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. １つ又は複数の制御信号を調節することは、前記第２の励起入力を前記第１の励起入力よりも高くするように構成して、前記有効屈曲点を前記第２のウィーンフィルタに向けて移動できるようにすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記二次投影系の前記アライメント特徴は、二次電子ビーム像ビューアーによって生成された前記複数の二次電子ビームの１つ又は複数の像に基づいて特定される、請求項１０に記載の方法。

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