JP6550478B2 - マルチビーム装置、荷電粒子ビーム装置、ソース変換ユニット、ソース変換ユニットを構成する方法、仮想的マルチソースアレイを形成するための方法 - Google Patents
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Description
本出願は、レンほかの権利であり2015年3月10日に出願された「複数荷電粒子ビームの装置」と題する米国仮出願第62/130,819号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。
Claims (24)
- 試料の表面を観察するためのマルチビーム装置であって、
電子ソースと、
前記電子ソースの下方にあるコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズの下方にあるソース変換ユニットと、
前記ソース変換ユニットの下方にあり、対物レンズを備える一次投影結像システムと、
前記一次投影結像システムの内部にある偏向走査ユニットと、
前記一次投影結像システムの下方にある試料ステージと、
前記対物レンズの上方にあるビームセパレータと、
前記ビームセパレータの上方にある二次投影結像システムと、
複数の検出素子を有する電子検出デバイスと、を備え、
前記ソース変換ユニットは、複数のマイクロデフレクタを有する像形成手段と、複数のビーム制限開口を有するビームレット制限手段と、を備え、前記像形成手段は、前記ビームレット制限手段の上方にあり、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、前記ソース変換ユニット、前記一次投影結像システム、前記偏向走査ユニット、および前記ビームセパレータは、前記装置の一次光軸に整列され、前記試料ステージは、前記表面が前記対物レンズを向くように前記試料を支持し、前記二次投影結像システムおよび前記電子検出デバイスは、前記装置の二次光軸に整列され、前記二次光軸は、前記一次光軸と非平行であり、
前記電子ソースは、前記一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、前記複数のマイクロデフレクタは、前記電子ソースの複数の平行な虚像を形成するように前記一次電子ビームを偏向し、それにより仮想的マルチソースアレイが前記電子ソースから変換され、前記仮想的マルチソースアレイを含む複数のビームレットが前記複数のビーム制限開口をそれぞれ通過し、それにより各ビームレットの電流がひとつの対応するビーム制限開口によって制限され、前記複数のビームレットの電流が前記コンデンサレンズを調整することによって変更可能であり、
前記一次投影結像システムは、前記仮想的マルチソースアレイを前記表面上に結像し、それにより複数のプローブスポットが該表面上に形成され、前記偏向走査ユニットは、前記表面上の観察エリア内の複数の走査領域を前記複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように前記複数のビームレットを偏向し、
複数の二次電子ビームが、前記複数のプローブスポットによって前記複数の走査領域からそれぞれ生成され、かつ前記対物レンズを通過する際に収束され、前記ビームセパレータは、前記複数の二次電子ビームを前記二次投影結像システムへと偏向し、前記二次投影結像システムは、前記複数の二次電子ビームを前記複数の検出素子によってそれぞれ検出されるように収束しかつ維持し、それにより各検出素子がひとつの対応する走査領域の像信号を提供し、
前記電子ソースの下方にあり、前記一次光軸に整列された主開口を有し、前記一次電子ビーム用のビーム制限アパチャーとして機能する主アパチャープレートをさらに備えるマルチビーム装置。 - 前記一次投影結像システムは、前記対物レンズの上方にあり、前記表面に垂直に入射するように前記複数のビームレットを収束するトランスファーレンズを備える請求項1に記載のマルチビーム装置。
- 前記複数のマイクロデフレクタの各々は、偏向場を任意の径方向に生成可能な4極構造を有する請求項2に記載のマルチビーム装置。
- 前記ビームセパレータの上方にあり、単一ビームモードにおいて使用可能な単一ビーム電子検出器をさらに備える請求項3に記載のマルチビーム装置。
- 前記一次光軸に整列されたビームレット通過穴を有し、単一ビームモードにおいて使用可能なレンズ内電子検出器をさらに備える請求項3に記載のマルチビーム装置。
- 前記一次光軸に整列されたビームレット通過穴を有し、前記ビームセパレータの下方にあり、前記単一ビームモードにおいて使用可能なレンズ内電子検出器をさらに備える請求項4に記載のマルチビーム装置。
- 試料の表面を観察するためのマルチビーム装置であって、
電子ソースと、
前記電子ソースの下方にあるコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズの下方にあるソース変換ユニットと、
前記ソース変換ユニットの下方にあり、対物レンズを備える一次投影結像システムと、
前記一次投影結像システムの内部にある偏向走査ユニットと、
前記一次投影結像システムの下方にある試料ステージと、
前記対物レンズの上方にあるビームセパレータと、
前記ビームセパレータの上方にある二次投影結像システムと、
複数の検出素子を有する電子検出デバイスと、を備え、
前記ソース変換ユニットは、複数のマイクロデフレクタ補償器要素を有する像形成手段と、複数のビーム制限開口を有するビームレット制限手段と、を備え、各マイクロデフレクタ補償器要素は、ひとつのマイクロデフレクタと、ひとつのマイクロレンズとひとつのマイクロスティグメータとを有するひとつのマイクロ補償器とを備え、前記像形成手段は、前記ビームレット制限手段の上方にあり、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、前記ソース変換ユニット、前記一次投影結像システム、前記偏向走査ユニット、および前記ビームセパレータは、前記装置の一次光軸に整列され、前記試料ステージは、前記表面が前記対物レンズを向くように前記試料を支持し、前記二次投影結像システムおよび前記電子検出デバイスは、前記装置の二次光軸に整列され、前記二次光軸は、前記一次光軸と非平行であり、
前記電子ソースは、前記一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、前記複数のマイクロデフレクタは、前記電子ソースの複数の平行な虚像を形成するように前記一次電子ビームを偏向し、それにより仮想的マルチソースアレイが前記電子ソースから変換され、前記仮想的マルチソースアレイを含む複数のビームレットが前記複数のビーム制限開口をそれぞれ通過し、それにより各ビームレットの電流がひとつの対応するビーム制限開口によって制限され、前記複数のビームレットの電流が前記コンデンサレンズを調整することによって変更可能であり、
前記一次投影結像システムは、前記仮想的マルチソースアレイを前記表面上に結像し、それにより複数のプローブスポットが該表面上に形成され、前記ひとつのマイクロ補償器の前記ひとつのマイクロレンズおよび前記ひとつのマイクロスティグメータがひとつの対応するプローブスポットの像面湾曲および非点収差をそれぞれ補償し、前記偏向走査ユニットは、前記表面上の観察エリア内の複数の走査領域を前記複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように前記複数のビームレットを偏向し、
複数の二次電子ビームが、前記複数のプローブスポットによって前記複数の走査領域からそれぞれ生成され、かつ前記対物レンズを通過する際に収束され、前記ビームセパレータは、前記二次投影結像システムへと入射するように前記複数の二次電子ビームを偏向し、前記二次投影結像システムは、前記複数の二次電子ビームを前記複数の検出素子によってそれぞれ検出されるように収束しかつ維持し、それにより各検出素子がひとつの対応する走査領域の像信号を提供し、
前記電子ソースの下方にあり、前記一次光軸に整列された主開口を有し、前記一次電子ビーム用のビーム制限アパチャーとして機能する主アパチャープレートをさらに備えるマルチビーム装置。 - 前記複数のマイクロデフレクタ補償器要素の各々は、所望の偏向場を生成することによって前記ひとつのマイクロデフレクタとして、かつ所望の四重極場および所望の円形レンズ場を生成することによって前記ひとつのマイクロ補償器として機能する8極構造を有する請求項7に記載のマルチビーム装置。
- 前記複数のマイクロデフレクタ補償器要素の各々は、上部4極構造を上部層に、かつ下部4極構造を下部層に有し、前記上部層は前記下部層の上方にあり、前記上部4極構造と前記下部4極構造は、互いに整列されかつ方位角が45°異なる請求項7に記載のマルチビーム装置。
- 前記上部4極構造および前記下部4極構造は、所望の偏向場を生成することによって前記ひとつのマイクロデフレクタとして、かつ所望の四重極場および所望の円形レンズ場を生成することによって前記ひとつのマイクロ補償器として機能する請求項9に記載のマルチビーム装置。
- 前記一次投影結像システムは、前記対物レンズの上方にあり、前記表面に垂直に入射するように前記複数のビームレットを収束するトランスファーレンズを備える請求項10に記載のマルチビーム装置。
- 前記ビームセパレータの上方にあり、単一ビームモードにおいて使用可能な単一ビーム電子検出器をさらに備える請求項11に記載のマルチビーム装置。
- 前記一次光軸に整列されたビームレット通過穴を有し、単一ビームモードにおいて使用可能なレンズ内電子検出器をさらに備える請求項11に記載のマルチビーム装置。
- 前記一次光軸に整列されたビームレット通過穴を有し、前記ビームセパレータの下方にあり、前記単一ビームモードにおいて使用可能なレンズ内電子検出器をさらに備える請求項12に記載のマルチビーム装置。
- 電子ソースから仮想的マルチソースアレイを形成するためのソース変換ユニットを構成する方法であって、
複数の上部4極構造を有する上部層と複数の下部4極構造を有する下部層とを備える像形成手段を設けることと、
前記像形成手段の下方にあり複数のビーム制限開口を備えるビームレット制限手段を設けることと、を備え、
各上部4極構造は、ひとつの対応する下部4極構造の上方にあり該下部4極構造と整列され、両者は方位角が45°異なるとともに4極構造の組を形成し、それにより前記複数の上部4極構造と前記複数の下部4極構造が複数の4極構造の組を形成し、
前記複数のビーム制限開口は、前記複数の4極構造の組とそれぞれ整列され、
ひとつの4極構造の組が、前記電子ソースによって生成された電子ビームのひとつのビームレットを該電子ソースの虚像を形成するように偏向するマイクロデフレクタとして機能し、
前記電子ソースの下方にあり、前記電子ソースの一次光軸に整列された主開口を有し、前記電子ソースによって生成された前記電子ビーム用のビーム制限アパチャーとして機能する主アパチャープレートを設けることをさらに備える方法。 - 前記ひとつの4極構造の組が、さらに、前記ひとつのビームレットを所望の程度収束するマイクロレンズ、及び/または、前記ひとつのビームレットに所望量の非点収差を付加するマイクロスティグメータとして機能する請求項15に記載の方法。
- 前記ソース変換ユニットは、前記複数の4極構造の組とそれぞれ整列された複数の上部貫通穴を有する上部電気伝導プレートを備える請求項15または16に記載の方法。
- 前記ソース変換ユニットは、前記複数の4極構造の組とそれぞれ整列された複数の下部貫通穴を有する下部電気伝導プレートを備える請求項17に記載の方法。
- 電子ソースから仮想的マルチソースアレイを形成するための方法であって、
各上部4極構造がひとつの対応する下部4極構造の上方にあり該下部4極構造と整列され、両者は方位角が45°異なるとともに4極構造の組を形成する複数の上部4極構造を有する上部層および複数の下部4極構造を有する下部層を使用することによって、前記電子ソースの複数の虚像を形成するように前記電子ソースからの電子ビームを複数のビームレットへと偏向することと、
複数の開口を使用することによって前記複数のビームレットを制限することと、を備え、
前記電子ソースの下方にあり、前記電子ソースの一次光軸に整列された主開口を有し、前記電子ソースによって生成された前記電子ビーム用のビーム制限アパチャーとして機能する主アパチャープレートを設けることをさらに備える方法。 - 荷電粒子ビーム装置であって、
一次ビームを提供する単一荷電粒子ソースと、
前記一次ビームを複数のビームレットへと変換する手段であって、前記複数のビームレットを偏向する複数のデフレクタと、前記複数のデフレクタの下方にある複数のビーム制限開口とを備える変換手段と、
前記複数のビームレットから標本上に複数のプローブスポットを形成する第1投影システムと、
前記標本上の前記複数のプローブスポットを走査する偏向走査ユニットと、
前記標本への前記複数のビームレットの衝突によりそれぞれ生成された複数の信号電子ビームを前記複数のビームレットから分離する手段と、
前記複数の信号電子ビームを受ける検出デバイスと、
前記複数の信号電子ビームから複数の信号スポットを前記検出デバイスの複数の電子検出素子上にそれぞれ形成する第2投影システムと、を備え、
前記単一荷電粒子ソースの下方にあり、前記荷電粒子ビーム装置の一次光軸に整列された主開口を有し、前記一次ビーム用のビーム制限アパチャーとして機能する主アパチャープレートをさらに備える荷電粒子ビーム装置。 - 前記複数のプローブスポットの電流を調整するコンデンサレンズをさらに備える請求項20に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 前記変換手段は、前記複数のプローブスポットの収差をそれぞれ補償する複数の補償器を備える請求項21に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 複数の上部4極構造を有する上部層と複数の下部4極構造を有する下部層とを備える像形成手段と、
前記像形成手段の下方にあり複数のビーム制限開口を備えるビームレット制限手段と、を備え、
各上部4極構造は、ひとつの対応する下部4極構造の上方にあり該下部4極構造と整列され、両者は方位角が45°異なるとともに4極構造の組を形成し、それにより前記複数の上部4極構造と前記複数の下部4極構造が複数の4極構造の組を形成し、
前記複数のビーム制限開口は、前記複数の4極構造の組とそれぞれ整列され、
ひとつの4極構造の組が、電子ソースによって生成された電子ビームのひとつのビームレットを該電子ソースの虚像を形成するように偏向するマイクロデフレクタとして機能し、
前記電子ソースの下方にあり、前記電子ソースの一次光軸に整列された主開口を有し、前記電子ソースによって生成された前記電子ビーム用のビーム制限アパチャーとして機能する主アパチャープレートをさらに備えるソース変換ユニット。 - 前記ひとつの4極構造の組が、さらに、前記ひとつのビームレットを所望の程度収束するマイクロレンズ、及び/または、前記ひとつのビームレットに所望量の非点収差を付加するマイクロスティグメータとして機能する請求項23に記載のソース変換ユニット。
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