(57)【要約】【課題】像ビーム安定性が改善された走査型電子顕微システムを開示する。【解決手段】電子顕微鏡システム１００は、電子ビームを生成するよう構成された電子ビーム源１０２と、その電子ビームの少なくとも一部分をサンプルの一部分上へと差し向ける一組の電子光学要素１０５と、を有する。本システムは、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０を有する。本システムは、サンプルの表面によって放出された二次電子及び／又は後方散乱電子の少なくとも一部分をエミッタンスアナライザアセンブリ１２０へと差し向けるよう構成されたスプリッタ要素１１２を有する。エミッタンスアナライザアセンブリ１２０を、二次電子及び／又は後方散乱電子のうち少なくとも一方を結像させるよう構成する。【選択図】図１Ａ
2020115489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面帯電によって生じる誤差を低減する走査型電子顕微鏡装置であって、
一次電子ビーム源と、
前記一次電子ビームの少なくとも一部分をサンプルの表面上へと差し向ける一組の電子光学要素と、
エミッタンスアナライザアセンブリと、
プログラグ命令のセットを実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサを含むコントローラであって、前記プログラム命令のセットによって前記１つまたは複数のプロセッサが、
前記サンプルの前記表面の１つまたは複数の表面電位測定値を前記エミッタンスアナライザアセンブリから受け取り、
前記サンプルの前記表面が選択された電位閾値を超えて帯電されているか否かを、前記１つまたは複数の表面電位測定値から判断し、
前記サンプルの前記表面が選択された電位閾値を超えて帯電されていると判断すると、前記一次電子ビーム源またはフラッド源の少なくとも一方に対し、前記サンプルの前記表面に電荷照射を与えるように命じる、
ように構成されている、コントローラと、
を備える、走査型電子顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、
前記エミッタンスアナライザアセンブリが、
一組の偏向光学系と、
第１電子光学レンズと、
中央開口を有し、二次電子の一部分及び後方散乱電子の一部分のうち少なくとも一方を収集するよう構成されている第１電子検出器と、
前記第１電子検出器よりも下流に配置された第１メッシュ要素と、
前記第１メッシュ要素よりも下流に配置された第２メッシュ要素であり、前記第１電子検出器及び前記第１メッシュ要素により減速領域が形成され、前記第１メッシュ要素及び前記第２メッシュ要素によりドリフト領域が形成される、第２メッシュ要素と、
上記第２接地メッシュ要素よりも下流に配置されたエネルギフィルタと、
第２電子光学レンズと、
前記二次電子のさらなる部分及び前記後方散乱電子のさらなる部分のうち少なくとも一方を収集するよう構成されている第２電子検出器と、
を有する走査型電子顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記エミッタンスアナライザアセンブリに備わる１個又は複数個の部材に対し像ビームを整列させるよう上記一組の偏向光学系が構成されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、上記一組の偏向光学系が一組の静電偏向器及び磁気偏向器のうち少なくとも一方を有する走査型電子顕微鏡装置。
【請求項５】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、上記一組の偏向光学系が加速ライナ内に配置されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項６】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第１電子光学レンズが上記一組の偏向光学系よりも下流に配置されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項７】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第１電子光学レンズが、静電レンズ及び磁気レンズのうち少なくとも一方を備える走査型電子顕微鏡装置。
【請求項８】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第１電子検出器が接地に保持される走査型電子顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第１メッシュ要素が、前記第１電子検出器よりも下流に配置され且つ前記サンプルの表面電位に等しい電位に保持される走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第２メッシュ要素が、前記第１メッシュ要素よりも下流に配置され且つ前記サンプルの表面電位に等しい電位に保持される走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第１メッシュ要素が平坦ワイアメッシュを備える走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第２メッシュ要素が半球状ワイアメッシュを備える走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、上記エネルギフィルタが半球状ワイアメッシュを備える走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１４】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第１電子検出器及び前記第２電子検出器のうち少なくとも一方が、
マルチチャネルプレート検出器、ソリッドステート検出器及びシンチレータ型検出器のうち少なくとも一つを備える走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１５】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記第１電子検出器及び前記第２電子検出器のうち少なくとも一方が１個又は複数個のセグメントへとセグメント化されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１６】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、二次電子及び後方散乱電子イメージングモードで動作するよう前記エミッタンスアナライザアセンブリが構成されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１７】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、後方散乱電子及び高アスペクト比電子イメージングモードで動作するよう前記エミッタンスアナライザアセンブリが構成されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１８】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、後方散乱電子単独イメージングモードで動作するよう前記エミッタンスアナライザアセンブリが構成されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項１９】
請求項２に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、前記サンプルに前記フラッド源を介してインサイチューフラッドプレドーズを照射するよう上記電子源が構成されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項２０】
電荷誘導性アーチファクトを軽減する走査型電子顕微鏡装置であって、
一次電子ビーム源と、
前記一次電子ビームの少なくとも一部分をサンプルの表面上へと向ける一組の電子光学要素と、
前記サンプルによって放出された二次電子または後方散乱電子の少なくともいずれかを結像するように構成される一組のイメージング光学系と、
前記サンプルの表面と前記一組のイメージング光学系の１つまたは複数との間に形成される制御ループを閉じるように構成されたゲート式積分器と、
を備える走査型電子顕微鏡装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の走査型電子顕微鏡装置であって、エミッタンスアナライザアセンブリに備わる１個又は複数個の部材を前記サンプルの表面電位にロックするよう上記ゲート式積分器が構成されている走査型電子顕微鏡装置。
【請求項２２】
電荷誘導性アーチファクトを軽減する走査型電子顕微鏡装置であって、
電子ビーム源と、
マルチビーム開口であって、前記電子ビーム源とともに複数の電子ビームを生成するように構成された、マルチビーム開口と、
マルチビームフィルタを含む、一組のマルチビームアナライザ光学系と、
前記サンプルの表面と前記マルチビームフィルタとの間に形成される制御ループを閉じるように構成されたゲート式積分器と、
を備える走査型電子顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は総じて荷電粒子顕微鏡に関し、具体的には、像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願への相互参照）
本願は、２０１５年３月２４日付米国暫定特許出願第６２／１３７２２９号、２０１５年５月２７日付米国暫定特許出願第６２／１６６６８２号、２０１５年９月４日付米国暫定特許出願第６２／２１４７３７号及び２０１６年１月１２日付米国暫定特許出願第６２／２７７６７０号に基づき米国特許法第１１９条（ｅ）の規定による利益を主張し且つそれらからなる通常の（非暫定的な）特許出願を構成する出願であるので、この参照を以てそれら暫定特許出願それぞれの全容を本願に繰り入れることにする。
【０００３】
半導体デバイス例えば論理及びメモリデバイスの製造には、通常、多数の半導体製造プロセスを用い基板例えば半導体ウェハを処理し半導体デバイスの様々なフィーチャ及び複数のレベルを形成することがつきものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１２４６６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体デバイスのサイズがますます小さくなるにつれ、優れたウェハ検査及びレビューデバイス及び手順を開発することが肝要となってきている。そのためには、サンプル例えば半導体ウェハの優れた電子イメージングをなすシステム及び方法を提供することが有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）装置を開示する。ある例証的実施形態に係るＳＥＭ装置は、電子ビームを生成するよう構成された電子ビーム源を有する。別の例証的実施形態に係るＳＥＭ装置は、その電子ビームの少なくとも一部分をサンプルの一部分上へと差し向ける一組の電子光学要素を有する。別の例証的実施形態に係るＳＥＭ装置はエミッタンスアナライザアセンブリを有する。別の例証的実施形態に係るＳＥＭ装置は、サンプルの表面によって放出された二次電子及び後方散乱電子のうち少なくとも一方の少なくとも一部をエミッタンスアナライザアセンブリへと差し向けるよう構成された、スプリッタ要素を有する。別の例証的実施形態では、二次電子及び後方散乱電子のうち少なくとも一方を結像させるようそのエミッタンスアナライザアセンブリが構成される。別の例証的実施形態では、そのエミッタンスアナライザアセンブリが、一組の偏向光学系と、第１電子光学レンズと、中央開口を有する第１電子検出器であり一部分の二次電子及び一部分の後方散乱電子のうち少なくとも一方を収集するよう構成された第１電子検出器と、第１電子検出器よりも下流に配置された第１メッシュ要素と、第１メッシュ要素よりも下流に配置された第２メッシュ要素であり、第１電子検出器及び第１メッシュ要素により減速領域が形成され第１メッシュ要素及び第２メッシュ要素によりドリフト領域が形成される第２メッシュ要素と、上記第２接地メッシュ要素よりも下流に配置されたエネルギフィルタと、第２電子光学レンズと、他部分の二次電子及び他部分の後方散乱電子のうち少なくとも一方を収集するよう構成された第２電子検出器と、を有する。
【０００７】
別の例証的実施形態では、二次電子及び後方散乱電子イメージングモードで動作するようエミッタンスアナライザアセンブリが構成される。別の例証的実施形態では、後方散乱電子及び高アスペクト比電子イメージングモードで動作するようエミッタンスアナライザアセンブリが構成される。別の例証的実施形態では、後方散乱電子単独イメージングモードで動作するようエミッタンスアナライザアセンブリが構成される。別の例証的実施形態では、二次電子及び後方散乱電子イメージングモード、後方散乱電子及び高アスペクト比電子イメージングモード、並びに後方散乱電子単独イメージングモードの間で切り替わるようエミッタンスアナライザアセンブリが構成される。
【０００８】
別の例証的実施形態では、サンプルにインサイチューフラッドプレドーズを適用するよう上記電子源及び／又はフラッドガンが構成される。
【０００９】
別の例証的実施形態に係る装置は、エミッタンスアナライザアセンブリに備わる１個又は複数個の部材をサンプルの表面電位にロックするよう構成されたゲート式積分器を備える。
【００１０】
ご理解頂けるように、上掲の概略記述及び後掲の詳細記述は共に例示的且つ説明的でしかなく、特許請求の範囲に記載の発明を必ずしも限定しない。添付図面は明細書に組み込まれてその一部を構成し、本発明の諸実施形態を描出するものであり、概略記述との協働で本発明の諸原理を説明する働きを有している。
【００１１】
以下の如き添付図面を参照することにより、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）には、本件開示の多様な長所をよりよくご理解頂けよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図１Ｂ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図１Ｃ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図１Ｄ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図１Ｅ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図１Ｆ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図１Ｇ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図１Ｈ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図２】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図３】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ａ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｂ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｃ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｄ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｅ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｆ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｇ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｈ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図４Ｉ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ａ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｂ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｃ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｄ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｅ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｆ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｇ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｈ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図５Ｉ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図６Ａ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図６Ｂ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【図６Ｃ】本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に描出されている被開示主題を詳細に参照する。
【００１４】
図１Ａ〜図６Ｃを通じ、本件開示に係り像ビームの安定化及び識別性が改善された走査型電子顕微実行システム及び方法を示す。
【００１５】
本件開示の諸実施形態は、サンプル表面からの電子像ビームから情報を引き出すエミッタンスアナライザ（分析器）アセンブリを指向している。更に、そのエミッタンスアナライザアセンブリは様々な構成に従い構成することができる。本件開示の随所で論ずる通り、本件開示のエミッタンスアナライザアセンブリは、二次電子／後方散乱電子（ＳＥ−ＢＳＥ）モード、後方散乱電子／高アスペクト比（ＢＳＥ−ＨＡＲ）モード及び／又はＢＳＥ単独モードで動作させることができ、システムによるそれら諸アナライザモード間の切替が可能である。本件開示のエミッタンスアナライザでは、どのイメージングモード中でもウェハ表面電位のリアルタイム捕捉が可能である。加えて、本件開示のエミッタンスアナライザでは、表面電圧を呈しているウェハをイメージングする際に、制御信号を生成して極角弁別ドリフト及び像ビーム位置ドリフトを安定化することが可能である。
【００１６】
本件開示の更なる諸実施形態は、画質向上目的で像経路上の光学要素を所与サンプルの表面電位にロックするよう構成された、ゲート式積分器を指向している。本件開示の更なる諸実施形態は、エミッタンス分析アセンブリ及び／又はゲート式積分器と併せたインサイチュー（その場）フラッド（電子洪水）の実施により像ビームを安定化することを指向している。
【００１７】
本件開示には、この参照を以てその全容がそれぞれ本願に繰り入れられるところの米国特許第５２１０４８７号、米国特許第６４８３１２０号、米国特許第６５７０１５４号、米国特許第６７８４４２５号、米国特許第６８４４５５０号、米国特許第６８９７４５８号、米国特許第７０４１９７６号、米国特許第７０７５０７８号、米国特許第７６８３３１７号、米国特許第７７０５３０１号、米国特許第７１４１７９１号、米国特許第７６５６１７１号、米国特許第７７１４２８７号、米国特許第８２０３１１９号、米国特許第８２６３９３４号、米国特許第８２７４０４８号、米国特許第８２８８７２４号、米国特許第８４２１０２７号、米国特許第８８８４２２４号、米国特許第８８９００６８号、米国特許第８９４６６４９号、米国特許第８９６３０８３号、米国特許第９０００３９５号、米国特許第９０４８０６２号、米国特許第９０４８０６３号、米国特許第９１６５７４２号にて少なくとも部分的に論じられている実施形態が含まれる。本件開示には、この参照を以てその全容がそれぞれ本願に繰り入れられるところの米国特許出願公開第２００７／００９０２８８号、米国特許出願公開第２０１２／０２７３６９０号、米国特許出願公開第２０１３／００３２７２９号、米国特許出願公開第２０１４／０２９９７６７号、米国特許出願公開第２０１４／０２９９６７号にて少なくとも部分的に論じられている実施形態が含まれる。本件開示には、この参照を以てその全容が本願に繰り入れられるところの米国特許出願第２０１４／６９６１２２号にて少なくとも部分的に論じられている実施形態が含まれる。
【００１８】
図１Ａに、本件開示の一実施形態に係り、二次電子及び／又は後方散乱電子の収集を通じサンプルをイメージングするよう工夫された荷電粒子イメージングシステム１００を示す。
【００１９】
実施形態に係るシステム１００は、電子ビーム源１０２、電子光学カラム１０５、スプリッタ要素１１２、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０及びコントローラ１２１を有している。
【００２０】
エミッタンスアナライザアセンブリ１２０は、本顕微システム１００のエミッタンスに係る情報を像ビームから引き出す働きを有している。この像ビームは、入射した一次ビーム１０４に応じサンプル１１０の表面から放出された後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１１６が含まれている。
【００２１】
実施形態に係る電子ビーム源１０２は、１本又は複数本の一次電子ビーム１０４を生成するよう構成されている。電子ビーム源１０２には本件技術分野で既知なあらゆる電子源を具備させることができる。例えば、電子ビーム源１０２に１個又は複数個の電子銃等を具備させることができる。ある例では、電子ビーム源１０２に備わる１個の電子銃により１本の一次電子ビーム１０４が生成されよう。別の例では、電子ビーム源１０２に備わる複数個の電子銃により複数本の一次電子ビーム１０４が生成されよう。
【００２２】
また、実施形態に係る電子光学カラム１０５には一組の電子光学要素を具備させることができる。当該一組の電子光学要素により、サンプル１１０（例．半導体ウェハ）の指定部分上へと電子ビーム１０４の少なくとも一部分を差し向けることができる。電子光学カラム１０５の一組の電子光学要素には、電子ビーム１０４をサンプル１１０の指定部分上へと合焦及び／又は指向させるのに適し本件技術分野で既知な、あらゆる電子光学要素を含めることができる。一例に係る一組の電子光学要素には１個又は複数個の電子光学レンズが含まれる。その電子光学レンズの一例は、電子ビーム源１０２からの電子を集める１個又は複数個のコンデンサレンズ１０６等である。その電子光学レンズの別例は、サンプル１１０の指定領域上に電子ビーム１０４を合焦させる１個又は複数個の対物レンズ１０８等である。
【００２３】
また、実施形態に係る電子光学カラム１０６の一組の電子光学要素には、１個又は複数個の電子ビーム走査要素（図示せず）を含めることができる。当該１個又は複数個の電子ビーム走査要素の一例は、サンプル１１０の表面に対するビーム１０４の位置を制御するのに適した１個又は複数個の電磁走査コイル又は静電偏向器等である。この場合、当該１個又は複数個の走査要素を利用することで、指定パターンに従いサンプル１１０上を電子ビーム１０４でスキャン（走査）することができる。
【００２４】
単純化を図るため、図１Ａには電子光学カラム１０６が１個しか描かれていない。とはいえ、この構成を本件開示の限定事項として解釈すべきではない。例えば、本システム１００が複数個の電子光学カラム１０６を有していてもよい。
【００２５】
また、実施形態に係るスプリッタ要素１１２は、サンプル１１０の表面から放出された二次電子及び／又は後方散乱電子を偏向させ、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０の入口に向けるよう配置されている。例えば、このスプリッタ要素１１２には電子速度選別器、例えばウィーンフィルタ等を具備させることができる。また例えば、本システム１００にウェーネルトシリンダを具備させてもよい。
【００２６】
図１Ｂに、従来のビハインドザレンズ型暗視野イメージングでの二次電子分布１１１と、本件開示に係るエミッタンスアナライザを用いたイメージングでの二次電子分布１１３と、を示す。グラフ１１１及び１１３は、検出器の平面内での二次電子分布を１ｅＶ、２ｅＶ、５ｅＶ及び１０ｅＶでシミュレートしたものを表している。グラフ１１１では、二次電子エネルギ域内では極角アライメント（整列）が貧弱である。これに対し、グラフ１１３に示すように、本件開示のエミッタンスアナライザ法の場合、二次電子エネルギ域における極角アライメントが改善される。
【００２７】
図１Ｃは、本件開示の一実施形態に係りＳＥ−ＢＳＥイメージングモード向けに構成されているエミッタンスアナライザアセンブリ１２０のブロック図である。
【００２８】
本システム１００は、サンプル１１０からの二次電子１１６をエミッタンスアナライザ１２０の入口へと速やかに移動させることによって動作させる。例えば、これは次のことにより実行することができる；サンプル１１０から放出される二次電子を強い電場で加速すること、次いでレンズを用いアセンブリ１２０の分析部の入口に共役点を形成すること、それらの初期運動エネルギまで二次電子１１６を減速し直すこと（ドリフト領域の入口）、そしてドリフト領域の入口にある共役点から二次電子１１６が放出されて見えるように分析光学系を設計することである。ここに、強い「引出場」が必要なのは、極弁別における走行時間誤差を抑えるためだけでなく、対物レンズの強い磁場により大きなアジマス弁別誤差が入り込むことを防ぐためでもある。
【００２９】
実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は一組の偏向光学系１２４を有している。実施形態に係るこの一組の偏向光学系は、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０に備わる他の１個又は複数個の部材より前段即ち上流に位置している。当該一組の偏向光学系は、後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１１６を含む像ビームを、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０に備わる１個又は複数個の部材と整列させるよう構成されている。例えば、偏向光学系１２４の働きによりその像ビームをデスキャン（走査解除）し、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０に備わる他部材のうち１個又は複数個に対し同軸になるよう像ビーム１１４，１１６を整列させることができる。しかも、一次ビーム走査要素の働きで後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１１６に付与された横方向速度成分を、当該一組の偏向光学系１２４で以て相殺させることができる。
【００３０】
上掲の一組の偏向光学系には一組又は複数個の偏向要素を具備させることができる。例えば、当該一組の偏向光学系１２４に、１個又は複数個の四重極要素、１個又は複数個の八重極要素、或いは１個又は複数個の高次電子光学偏向要素を具備させることができる。一例に係る一組の偏向光学系１２４は１個又は複数個の静電偏向器を有するものである。別例に係る一組の偏向光学系１２４は１個又は複数個の磁気偏向器を有するものである。例えば、当該１個又は複数個の静電又は磁気偏向器を高電位加速ライナ内に配置しそのライナ電位で浮動させることができる。
【００３１】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は第１電子光学レンズ（群）１２６を有している。実施形態に係る第１電子光学レンズ１２６は一組の偏向光学系１２４よりも下流に配置されている。第１電子光学レンズ１２６は、例えば一組の偏向光学系１２４のそばに配置することができる。一例に係る第１電子光学レンズ１２６を利用し、一組の偏向光学系１２４が入っている高電位ライナの出力を終端させることができる。
【００３２】
実施形態に係る第１電子光学レンズ１２６は静電レンズを有している。例えば、第１電子光学レンズ１２６に備わる静電レンズ等を、像ビーム中の後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１１６を加速させるよう構成することができる。また例えば、第１電子光学レンズ１２６に備わる静電レンズ等を、像ビーム中の後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１１６を減速させるよう構成することができる。別の実施形態としては、第１電子光学レンズ１２６が磁気レンズを有するものがある。
【００３３】
実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は、中央開口１３０付の第１電子検出器１２８を有している。なお、本件開示の各所で、この中央開口１３０のことをエミッタンスアナライザアセンブリ１２０の分析部の入口とも称している。ＳＥ−ＢＳＥイメージングの場合、この第１電子検出器１２８は、後方散乱電子１１４を測定しうるように構成される。
【００３４】
例えば、第１電子光学レンズ１２６を用い、第１検出器１２８の平面内に１超の縮小率で以て二次電子共役点１３０を形成することができる。その検出器１２８（例．セグメント化検出器）により後方散乱電子１１４の多数が収集されるので、明視野，暗視野双方の後方散乱電子イメージングが可能である。二次電子１１６及び概ね軸方向の後方散乱電子１１４が第１検出器１２８の開口を通過するので、ＳＥビームのＢＳＥ汚染が抑えられる。
【００３５】
第１電子検出器１２８には、本件技術分野で既知な、あらゆる電子検出器を具備させることができる。例えば、第１電子検出器１２８がソリッドステート検出器等を有していてもよい。また例えば、第１電子検出器１２８がマルチチャネルプレート等を有していてもよい。また例えば、第１電子検出器１２８がシンチレータ型電子検出器等を有していてもよい。実施形態に係る第１電子検出器１２８は１個又は複数個のセグメントへとセグメント化されている（例．図１Ｄに示すセグメント化検出器）。実施形態に係る検出器１２８のセグメントは、その検出器１２８の平面内での後方散乱電子ビーム１１４中心・二次電子ビーム１１６中心間の距離分だけ、同検出器の中央開口からオフセットさせてある。別の実施形態としては、第１電子検出器１２８が磁気遮蔽要素（例．磁性素材の層）を有していて、その磁気遮蔽要素が第１電子検出器１２８の検出部の後方に配置されるものがある。
【００３６】
実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０では減速領域１３４及びドリフト領域１３６が形成される。実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は、第１検出器１２８よりも下流に配置された１個又は複数個の第１メッシュ要素１３３を有している。実施形態に係る第１メッシュ要素１３３は平坦メッシュを有している。第１電子検出器１２８は接地電位に保持することができ、第１接地メッシュ要素１３３はサンプル１１０の表面（例．仮想接地）と（ほぼ）同電位に保持することができる。電子減速領域１３３はこうして検出器１２８・第１メッシュ要素１３３間に形成される。検出器開口を通過した後、二次電子１１６及び軸方向の後方散乱電子１１４はサンプル電位まで速やかに減速される。ここに、検出器１２８とドリフト領域１３６の入口（第１メッシュ要素１３３の位置により定まる）との間の距離を然るべく選定することにより、二次電子１１６の減速期間を制御（例．短縮）してその期間中に入り込む誤差を減らすのに役立てると共に、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０のドリフト領域１３６に大半の後方散乱電子１１４が入ることを防ぐことができる。  
【００３７】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０にて、表面電気抵抗を有する分離管１３２を減速領域１３３の入口・出口間に具備させることにより、直線的減速電圧勾配を発生させることができる。こうした構成は、減速領域１３３の入口・出口間の等電位面を確と平坦且つ均一にするのに役立つ。
【００３８】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は１個又は複数個の第２メッシュ要素１３５を有している。実施形態に係る第２メッシュ要素１３５は半球状ワイアメッシュを有している。第２メッシュ要素１３５も、サンプル１１０の表面と（ほぼ）同電位に保持することができる。こうして第１メッシュ要素１３３と第２メッシュ要素１３５を同電位に保持することによって電子ドリフト領域１３６が形成される。このとき、二次電子１１６及び後方散乱電子１１４はドリフト領域１３６に入り、サンプル１１０から放出されたときに有していた元々の運動量ベクトルに従い進んでいく。二次電子１１６及び後方散乱電子１１４の極角がこのドリフト期間中に整列する。なお、二次電子１１６及び後方散乱電子１１４向けのドリフト期間が長いほど残留極角アライメント誤差が小さくなりやすい。
【００３９】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０はエネルギフィルタ１３８を有している。実施形態に係るエネルギフィルタ１３８は半球状メッシュを有しており、極角の如何によらずそのエネルギフィルタに発する抑制場の等電位面が二次電子１１６の軌跡に対し垂直に並ぶよう、その半球状メッシュの中心が二次電子１１６のビーム経路上の共役点に配されている。ここに、エネルギフィルタ１３８のしきい値は、電子１１４，１１６の極角にほとんど又は全く影響を及ぼさずに変化させることができる。二次電子１１６及び軸方向の後方散乱電子１１４は、ドリフト領域１３６の第２メッシュ要素１３５（例．凹状メッシュ）からメッシュ表面に対し垂直方向に出て行くこととなろう。二次電子１１６及び軸方向の後方散乱電子１１４は、ドリフト領域１３６の終点である第２メッシュ要素１３５を出た後、エネルギフィルタ１３８（例．エネルギフィルタメッシュ）に向かい走行するにつれ減速し始める。二次電子１１６及び軸方向の後方散乱電子１１４をそのエネルギフィルタ１３８により直交中途捕獲することは、それら電子１１４，１１６の合計エネルギの成分に留まらず電子１１４，１１６の合計エネルギに対してアセンブリ１２０に弁別を行わせるのに役立つ。
【００４０】
また、実施形態に係る第１メッシュ要素１３３、第２メッシュ要素１３５及び／又はエネルギフィルタ１３８のメッシュは磁性素材で形成することができる。ここに、第１メッシュ要素１３３、第２メッシュ要素１３５及び／又はエネルギフィルタ１３８向けに磁性メッシュを用いることは、減速領域１３４及び／又はドリフト領域１３６を漏れ磁場から遮蔽するのに役立つ。また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０に軸対称性の磁気シールドを具備させ、その磁気シールドで減速領域１３４及び／又はドリフト領域１３６を覆うことでも、やはり減速領域１３４及び／又はドリフト領域１３６を漏れ磁場から遮蔽することができる      。
【００４１】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は減速管１３２を有しており、１個又は複数個の第１メッシュ要素１３３及び／又は１個又は複数個の第２メッシュ要素１３５がそれに収容又は連結されている。
【００４２】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は第２電子光学レンズ（群）１４０を有している。実施形態に係る第２電子光学レンズ１４０はエネルギフィルタ１３８よりも下流に配置されている。実施形態に係る第２電子光学レンズ１４０により、ドリフト領域１３６やエネルギフィルタ１３８を終端させることができる。実施形態に係る第２電子光学レンズ１４０の一部分を、エネルギフィルタ１３８の一部分、ドリフト領域１３６の終端部（例．第２メッシュ要素１３５）、或いは第２電子検出器１４２（後述）により形成してもよい。
【００４３】
実施形態に係る第２電子光学レンズ１４０は静電レンズを有している。例えば、像ビームを構成する後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１６を加速させるよう構成された静電レンズ等を、第２電子光学レンズ１４０に具備させることができる。また例えば、像ビームを構成する後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１６を減速させるよう構成された静電レンズ等を、第２電子光学レンズ１４０に具備させることができる。別の実施形態としては、第２電子光学レンズ１４０が磁気レンズを有するものがある。
【００４４】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０は第２電子検出器を有している。この実施形態に係る第２電子検出器１４２は、二次電子１１６及び／又は軸方向の後方散乱電子１１４を収集するよう構成されている。例えば、後方散乱電子１１４及び／又は二次電子１１６がエネルギフィルタ１３８から出ると、それら電子は第２電子光学レンズ１４０内で減速され、そのレンズの働きにより第２電子検出器１４２の平面における像ビームが小さくなる。
【００４５】
第２電子検出器１４２には、本件技術分野で既知な、あらゆる電子検出器を具備させることができる。例えば、第２電子検出器１４２がソリッドステート検出器等を有していてもよい。また例えば、第２電子検出器１４２がマルチチャネルプレートを有していてもよい。また例えば、第２電子検出器１４２がシンチレータ型電子検出器を有していてもよい。実施形態に係る第２電子検出器１４２は１個又は複数個のセグメントへとセグメント化されている（例．図１Ｄに示すセグメント化検出器）。別の実施形態としては、第２電子検出器１４２が、第２電子検出器１４２の検出部の後方に位置する磁気遮蔽要素（例．磁性素材の層）を有するものがある。
【００４６】
図１Ｄは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、第１電子検出器１２８として用いるのに適するセグメント化電子検出器の模式図である。図１Ｄに示すセグメント化電子検出器１２８（例．セグメント化ソリッドステート検出器）は４個の象限検出部Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４を有している。加えて、このセグメント化電子検出器１２８は中央検出部Ｃを有している。更に、その中央検出部Ｃの中央を開口１４６が貫いている。開口１４６があるため二次電子１１６の検出器１２８貫通伝搬が可能である一方、大角度の後方散乱電子１１４が象限検出部Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４によって収集されることとなる。
【００４７】
図１Ｅは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、第１電子検出器１２８として用いるのに適する高密度アレイ型電子検出器の模式図である。図１Ｅに示す高密度アレイ型電子検出器は、電子を収集しそれらの位置を分解検出する高密度アレイ１４４を有している。高密度アレイ型検出器１２８は開口１４６を有しているため、ここでも、二次電子１１６の検出器１２８貫通伝搬が可能である一方、大角度の後方散乱電子１１４がアレイ１４４によって収集されることとなる。
【００４８】
なお、図１Ｄ及び図１Ｅに示した検出器構成は検出器１４２の場合にも採用できるが、検出器１４２では開口１４６が不要になろう。検出器１４２がセグメント化検出器（例．セグメント化ソリッドステート検出器）又は高密度アレイ型検出器である場合、明視野像及び／又は暗視野像をアセンブリ１２０により形成することができる。
【００４９】
図１Ｆに、本件開示の別の実施形態に係るエミッタンスアナライザ１５０を示す。この実施形態に係るエミッタンスアナライザ１５０では、第１検出器が省かれているため後方散乱電子の同時検出は無理である。また、実施形態に係るエミッタンスアナライザ１５０は開口プレート１５８を有している。この開口プレート１５８の働きにより、後方散乱電子を阻止し検出器１４２に到達しないようにすることができる。この場合、検出器１４２では二次電子又はほぼ近軸方向の後方散乱電子のみが検出されよう。
【００５０】
図１Ｇに、本件開示の一実施形態に係りＢＳＥ−ＨＡＲイメージングモードに従い構成されているエミッタンスアナライザアセンブリ１２０を示す。前述の通り、本システム１００は図１ＣのＳＥ−ＢＳＥ型構成から図１ＧのＢＳＥ−ＨＡＲ型構成へと切り替えることができる。また、実施形態に係るシステム１００の諸部材を、１個又は複数個のコントローラ１２１を用い調整することで、いずれかの構成から別の構成へと移行させるようにしてもよい。
【００５１】
ここに、スプリッタ１１２（例．ウィーンフィルタ）の働きで別々の角度に偏向されるため、入射してくる二次電子ビーム１１６及び後方散乱電子ビーム１１４は同心とならない。実施形態に係る一組の偏向要素１２４により、その後方散乱電子円錐１１４を第１検出器１２８の開口上に集中させることができる。この場合、概ね軸方向の後方散乱電子のみが図１Ｇに示す開口１４６中を通ることになる。
【００５２】
実施形態に係るエネルギフィルタ１２８を二次電子を拒絶するよう設定することで、第２検出器１４２により、（開口１４６内を通った）ほぼ近軸方向の後方散乱電子のみを用い明視野像及び暗視野像を同時獲得して高アスペクト比の構造をイメージングすることができる。即ち、コントローラ１２１（或いはその他のコントローラ）によりエネルギフィルタ１２８を調整し二次電子が拒絶されるようにすることにより、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０をＳＥ−ＢＳＥモードからＢＳＥ−ＨＡＲモードへと転換させることができる。
【００５３】
また、実施形態に係るエネルギフィルタ１２８を、後方散乱電子のうち最高エネルギのもののみを第２電子検出器１４２へと通すよう設定することにより、システム１００で以て収集される（１個又は複数個の）像の分解能を高めることができる。別の実施形態としては、第２電子光学レンズ１４０を用い電子の極角弁別比を選定するものがある。  
【００５４】
また、実施形態に係る第１電子検出器１２８で以て、大きめの極角を有する後方散乱電子（即ち開口１４６内を伝搬していない電子）による明視野像及び／又は暗視野像を得るようにしてもよい。その場合、大きめの極角を有する後方散乱電子による像を取得するのと同時に、ほぼ近軸方向の後方散乱電子で以て形成された像を、第２電子検出器１４２を用い取得することができる。
【００５５】
図１Ｈに、本件開示の一実施形態に係りＢＳＥ単独モードに従い構成されているエミッタンスアナライザアセンブリ１２０を示す。前述の通り、本システム１００は図１ＧのＢＳＥ−ＨＡＲ型構成から図１ＨのＢＳＥ単独構成へと切り替えることができる。
【００５６】
実施形態に係る一組の偏向要素１２４により、後方散乱電子円錐１１４を第１電子検出器１２８の開口１４６上へと集中させることができる。また、実施形態に係る第１電子光学レンズ１２８を用い後方散乱電子１１４を合焦させることで、第１検出器１２８の平面内で後方散乱電子ビームの経路沿いに、共役点を発生させることができる。この場合、後方散乱電子１１４の全て又は大部分が第１検出器１２８内を通ることになる。
【００５７】
実施形態によっては、エネルギフィルタ１２８が、二次電子１１６を拒絶するよう設定（例．コントローラ１２１により設定）される。その場合、第２電子検出器１４２を用い明視野及び暗視野の後方散乱電子像を同時に獲得することができる。或いは、実施形態に係るエネルギフィルタ１２８を、画像分解能を高めるべく高エネルギ後方散乱電子（即ち指定されたしきい値を上回る後方散乱電子）を第２電子検出器１４２へと通すよう設定（例．コントローラ１２１により設定）してもよい。また、実施形態に係る第２電子光学レンズ１４０を用い電子の極角弁別比を選定してもよい。エミッタンスアナライザアセンブリ１２０のドリフト領域１３６では、後方散乱電子の極角を、二次電子の極角の整列以上に効率的に整列させることができる。ただ、そうはいっても、サンプル１１０からアセンブリ１２０までの輸送の結果として、後方散乱電子が二次電子のそれより大きな初期極角誤差を呈することとなる。  
【００５８】
実施形態に係る第１電子検出器１２８を用い、部分明視野二次電子像を獲得してもよい。
【００５９】
再度の注記となるが、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０は、図１Ｃ、図１Ｇ及び図１Ｈに示したＳＥ−ＢＳＥモード、ＢＳＥ−ＨＡＲモード及びＢＳＥ単独モード間で速やかに切り替えることができる。実施形態に係るシステム１００の諸部材を１個又は複数個のコントローラ１２１を用い調整することで、ＳＥ−ＢＳＥモード、ＢＳＥ−ＨＡＲモード及びＢＳＥ単独モード間で遷移させてもよい。この場合、各モード向けの設定ポイントを事前校正してメモリ（例．コントローラ１２１のメモリ）内に格納しておくとよい。更に、それら設定ポイントをコントローラ１２１によって呼び出し、それら設定ポイントを用いコントローラ１２１が望ましいモードを確立すればよい。
【００６０】
図２は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、２個のエミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａ，１２０ｂを装備しており、それによりハイパス像及びバンドパス像の同時捕捉が可能なバンドパスエネルギフィルタを形成している、システム２００のブロック図である。実施形態に係るシステム２００は第１エミッタンスアナライザ１２０ａ及び第２エミッタンスアナライザ１２０ｂを有している。また、実施形態に係るシステム２００はスプリッタ要素２０２（例．ウィーンフィルタ）を有している。
【００６１】
ここに、本システム２００は二次電子及び／又は後方散乱電子を分析する目的で実施することができる。後掲の記述は二次電子の文脈でのシステム２００の実施に焦点を置いているが、これは本件開示に対する限定事項ではない。即ち、システム２００並びに後述の諸実施形態及び諸部材は後方散乱電子の文脈へと敷衍することができる。
【００６２】
実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａでは、偏向を用い、照明走査光学系により像ビームに付与された横方向運動量ベクトルが除去される。実施形態によっては、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａでの偏向光学系１２４ａを用い、光像経路に対し近軸となるよう二次電子円錐を集中させることができる。実施形態に係る第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａの第１電子光学レンズ１２６ａにより、サンプル（図示せず）上にある二次電子放出点に対し共役な点を二次電子ビームの経路に沿い減速領域の入口にある検出器１２８ａの平面内に形成することによって、後方散乱電子を阻止すること及び二次電子を通せる大きさのプレート上開口に合致させることができる。  
【００６３】
実施形態に係る加速管２０４では、照明／像ビームスプリッタ２０２から第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａ内減速領域の入口までの像経路が正の高電圧に浸される。実施形態によっては、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａの第１電子光学レンズ１２６ａで、二次電子ビーム１１４を縮小させる。
【００６４】
実施形態によっては、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａの第２電子光学レンズ１４０ａでは、暗視野二次電子イメージング向けの二次電子極角弁別しきい値が選択される。
【００６５】
実施形態によっては、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａのエネルギフィルタ１３８ａで、高エネルギ二次電子のみを通過させ低エネルギ二次電子を拒絶する。
【００６６】
実施形態によっては、スプリッタ要素２０２にて、入来する二次電子像ビームを、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａにより拒絶された二次電子から分離させる。
【００６７】
また、実施形態に係るビームスプリッタ要素２０２は一組又は複数組の磁気偏向コイルを有している。別例に係るビームスプリッタはウィーンフィルタである。また、実施形態に係る加速ライナ管２０４は、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａ・第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂ間像経路に沿い延設しうる。
【００６８】
また、実施形態に係る第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂを、その第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの減速領域の入口に、開口プレートを有するものとしてもよい。例えば、その開口プレートを磁性プレートとすることができる。
【００６９】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの偏向光学系１２４ｂで、二次電子ビーム円錐を、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂに備わり減速領域の入口にある開口プレート上に集中させる。
【００７０】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの第２電子光学レンズ１２６ｂで、減速領域の入口にある開口プレートの平面内に、検出器１２８ｂの平面上に中心がある共役点を発生させる。  
【００７１】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂのエネルギフィルタ１３８ｂを、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａにて拒絶された二次電子のうち最高エネルギのもののみを通すよう動作させる。
【００７２】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの第２電子光学レンズ１２６ｂにより、二次電子極角弁別しきい値が設定される。
【００７３】
また、実施形態に係るシステム２００は、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａのエネルギフィルタセッティングより高エネルギの二次電子を用いた明視野及び暗視野のハイパス二次電子像と、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａのエネルギフィルタセッティングと第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂのエネルギフィルタセッティングとの間のエネルギを用いる明視野及び暗視野のバンドパス二次電子像と、明視野及び暗視野の後方散乱電子像と、を同時に生成する。
【００７４】
図３は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、３個のエミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａ，１２０ｂ及び１２０ｃを装備しており、それによりローパス、バンドパス及びハイパス帯で全電子エネルギスペクトラムを捉えることが可能なシステム３００のブロック図である。
【００７５】
ここに、本システム３００は二次電子及び／又は後方散乱電子を分析する目的で実施することができる。後掲の記述は二次電子の文脈でのシステム３００の実施に焦点を置いているが、これは本件開示に対する限定事項ではない。即ち、システム３００並びに後述の諸実施形態及び諸部材を後方散乱電子の文脈へと敷衍することができる。
【００７６】
実施形態に係るシステム３００は第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａ、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂ及び第３エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｃを有している。また、実施形態に係るシステム３００は第１スプリッタ要素３０２ａ及び第２スプリッタ要素３０２ｂを有している。また、実施形態に係るシステム３００は３本のアーム３０４，３０６，３０８を有する加速ライナを有している。
【００７７】
実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａでは、偏向を用い、照明走査光学系により像ビームに付与された横方向運動量ベクトルが除去される。また、実施形態に係る第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａの偏向を用い、光像経路に対し近軸となるよう二次電子円錐を集中させることができる。また、実施形態に係る第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａの第１電子光学レンズ１２６ａにより、サンプル（図示せず）上にある二次電子放出点に対し共役な点を二次電子ビーム経路に沿い減速領域の入口にある検出器１２８の平面内に形成することによって、後方散乱電子を阻止すること及び二次電子を通せる大きさのプレート上開口に合致させることができる。
【００７８】
実施形態に係る加速管２０４では、照明／像ビームスプリッタ２０２から第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａ内減速領域の入口までの像経路が正の高電圧に浸される。実施形態によっては、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａの第１電子光学レンズ１２６ａで二次電子ビーム１１４を縮小させる。
【００７９】
実施形態によっては、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａの第２電子光学レンズ１４０ａで、暗視野二次電子イメージング向けの二次電子極角弁別しきい値が選択される。
【００８０】
実施形態によっては、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａのエネルギフィルタ１３８ａで、高エネルギ二次電子のみを通過させ低エネルギ二次電子を拒絶する。
【００８１】
実施形態によっては、スプリッタ要素２０２で、入来する二次電子像ビームを、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａにより拒絶された二次電子から分離させる。
【００８２】
また、実施形態に係るビームスプリッタ要素２０２は一組又は複数組の磁気偏向コイルを有している。別例に係るビームスプリッタはウィーンフィルタである。また、実施形態に係る加速ライナ管２０４は、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａ・第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂ間像経路に沿い延設しうる。
【００８３】
また、実施形態に係る第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂは、その第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの減速領域の入口に、開口プレートを有するものとすることができる。例えば、その開口プレートを磁性プレートとすることができる。
【００８４】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの偏向光学系１２４ｂで、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂに備わり減速領域の入口にある開口プレート上に、二次電子ビーム円錐を集中させる。
【００８５】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの第２電子光学レンズ１２６ｂで、減速領域の入口にある開口プレートの平面内に、その平面上に中心がある共役点を発生させる。
【００８６】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂのエネルギフィルタで、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａにて拒絶された二次電子のうち最高エネルギのもののみを通し、そのエネルギが第１エミッタンスアナライザ１２０ａのエネルギフィルタセッティングと第２エミッタンスアナライザ１２０ｂのエネルギフィルタセッティングとの間にある二次電子で以て、明視野像及び暗視野像を同時にレンダリングする。
【００８７】
実施形態によっては、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂの第２電子光学レンズにより二次電子極角弁別しきい値が設定される。また、実施形態に係る加速ライナ管３０４，３０８は、第１エミッタンスアナライザ１２０ａ・第２エミッタンスアナライザ１２０ｂ間像経路沿いで用いられている。
【００８８】
実施形態によっては、スプリッタ要素３０２ｂで、第２エミッタンスアナライザ１２０ｂに入る二次電子を、第２エミッタンスアナライザ１２０ｂによって拒絶された二次電子から分離させる。
【００８９】
また、実施形態に係る加速ライナ管３０６，３０８は第２エミッタンスアナライザ１２０ｂ・第３エミッタンスアナライザ１２０ｃ間像経路沿いにある。
【００９０】
また、実施形態に係るシステム３００は、第３エミッタンスアナライザ１２０ｃの減速領域の入口に位置する開口プレート（例．磁性プレート）を有している。
【００９１】
実施形態によっては、第３エミッタンスアナライザ１２０ｃの偏向光学系により、第３エミッタンスアナライザ１２０ｃに備わり減速領域の入口にある開口プレート上に、二次電子ビーム円錐を集中させる。
【００９２】
実施形態によっては、第３エミッタンスアナライザ１２０ｃの第１電子光学レンズで、減速領域の入口にある開口プレートの平面内に、その平面上に中心がある共役点を発生させる。
【００９３】
実施形態によっては、第３エミッタンスアナライザ１２０ｃのエネルギフィルタで、第２エミッタンスアナライザ１２０ｂにより拒絶された全ての二次電子を通し、そのエネルギが第１エミッタンスアナライザ１２０ａのエネルギフィルタセッティングと第２エミッタンスアナライザ１２０ｂのエネルギフィルタセッティングとの間にある二次電子で以て、明視野像及び暗視野像を同時にレンダリングする。
【００９４】
実施形態によっては、第３エミッタンスアナライザ１２０ｃの第２電子光学レンズにより二次電子極角弁別しきい値が設定される。
【００９５】
また、実施形態に係るシステム３００は、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａのエネルギフィルタセッティングより高エネルギの二次電子を用い同時に生成される明視野及び暗視野のハイパス二次電子像と、第１エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ａのエネルギフィルタセッティングと第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂのフィルタセッティングとの間のエネルギを用いる明視野及び暗視野のバンドパス二次電子像と、第２エミッタンスアナライザアセンブリ１２０ｂのエネルギフィルタセッティングより低エネルギの二次電子を用いる明視野像及び暗視野像と、明視野及び暗視野の後方散乱電子像と、を同時に生成する。
【００９６】
図４Ａ〜図４Ｈに、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る像捕捉中のビームドリフトとウェハ表面帯電の効果を示す。
【００９７】
ここに、本件開示のエミッタンスアナライザアセンブリ１２０を全性能発揮で動作させるには、像ビーム位置及び像ビーム円錐半角を局所帯電場その他の外的影響源の影響外に置かねばならない。帯電サンプル１１０存在時には第１電子光学レンズ１２４に発する像ビームの焦平面を安定に保たねばならず、そのクロスオーバの平面内での像ビーム位置を安定に且つエミッタンスアナライザアセンブリ１２０に対し同軸にしなければならない。注目すべきは、強引出場、インサイチューフラッド及び検出器出力フィードバックの組合せを用い、サンプル帯電により引き起こされる像ビーム位置及び円錐角のドリフトを安定化可能なことである。
【００９８】
図４Ａは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、弱引出場環境での像捕捉中に一次ビームにより引き起こされるサンプル表面帯電の概念図４００である。サンプル１１０（例．ウェハ）にて電荷がビルドアップすると、視野（ＦＯＶ）の縁にて何ＭＶ／ｍかに達する強い横方向場に二次電子がさらされる結果、二次電子円錐１１８が光軸に対し０°（４０２）から非０°（４０４）アライメントへと偏向される。この偏向は二次電子エネルギスペクトラム横断的に非対称であり、低速な二次電子ほどその相互作用期間が長くなるため大きな偏向を受ける。この例では場が対称的であり、ＦＯＶの中葉にある二次電子が偏向されない。結果として、二次電子像ビームの偏向角がＦＯＶ内位置により変化する。この二次電子ビーム不安定性に加え、局所帯電により二次電子に電位障壁（例．図４Ａの例では５Ｖ）が課される。そのため、この例では、５ｅＶ未満のエネルギしか有していない二次電子が皆、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０（図４Ａには示さず）に到達しそこねる。
【００９９】
図４Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、局所帯電場の等電位線及び強引出場の等電位線を示す概念図４１０である。図４Ｃは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、局所帯電場及び強引出場の合成場を示す概念図４２０である。注目すべきは、引出場の働きで、帯電場により二次電子に課された電位障壁が弱まり、ＦＯＶの縁における横方向場強度が大きく弱まることである。そのため、ＦＯＶの縁では像ビーム１１６がきつく偏向されないことから、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０の検出器（群）に多くの像信号が到達する。図４Ｄに、像捕捉中に二次電子ビームドリフトが生じたサンプル１１０から得られた像４３０を示す。図示の通り、この像４３０には、イメージング中の像ビームドリフトが原因で、像を対角方向に過ぎる顕著な量のコントラストばらつきが現れている。
【０１００】
ここに、インサイチューフラッドプレドーズ（予照射）の利用により、表面帯電により引き起こされる横方向場及び帯電電位障壁を弱めることができる。
【０１０１】
図４Ｅは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係りフラッド帯電の効果を示す概念図４４０である。一例として図示例では１０μｍエリアインサイチューフラッド帯電が適用されている。１μｍ像エリアを囲むインサイチュープレドーズによる電荷等電位線及び強引出場（１．５ｋＶ／μｍ）による等電位線が示されている。使用するフラッド場によりイメージング対象絶縁部材を飽和させる必要がある。そのようにすれば、イメージング中に一次ビーム１０４によって付加される電荷によりサンプル１１０の表面電位が大きく変化することはなかろう。
【０１０２】
図４Ｆは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るインサイチューフラッド帯電場及び引出場の合成場を示す概念図４５０である。上掲の例では二次電子に課される電位障壁が０．５Ｖ未満まで弱まっており、横方向場が像ＦＯＶの縁にてほぼ解消されている。そのため、検出器に最大限の像ビームが到達し、像ＦＯＶ横断方向の像ビーム位置がより安定になる。局所帯電に係る局所場強度が弱まることで、局所帯電による像ビームのレンズ効果が大きく軽減される。
【０１０３】
図４Ｇは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係りインサイチューフラッド能力を装備しているシステム１００のブロック図である。インサイチューフラッドアプローチを本件開示のエミッタンスアナライザアセンブリ１２０と併用することで、表面帯電により引き起こされる極誤差弁別誤差の解消を助けることができる。更に、インサイチューフラッドプロセスを用い達成される像ビームの安定化により、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０の性能が改善される。
【０１０４】
図４Ｇに示す実施形態に係るシステム１００には、指定量の電荷をサンプル１１０の表面にプレドーズするよう構成された専用のフラッドガン４５５を具備させることができる。図４Ｇに示されていない別の実施形態に係るシステムでは、電子源１０２からの一次ビーム１０４を用いサンプル１１０の表面がプレドーズされることもあろう。
【０１０５】
実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０では、帯電によってサンプルの表面電位が所定値に達したことを検出することにより、インサイチューフラッド期間を求める。また、実施形態に係るシステム１００では、帯電によりサンプル１１０の表面電位が所定値に達したとの判別を踏まえ、一次ビーム１０４又は専用フラッドガン４５５で以てサンプルの表面をプレドーズすることができる。例えば、サンプル１１０の表面電位の計測結果をエミッタンスアナライザアセンブリ１２０からコントローラ１２１が受け取るようにすればよい。次いで、帯電によりサンプル１１０の表面電位が所定値即ちしきい値に達したか否かをコントローラ１２１で判別すればよい。その上で、サンプル１１０の表面が当該所定値を上回る帯電を呈している場合にコントローラ１２１が電子源１０２又は専用フラッドガン４５５に指令し、それによりサンプル１１０の表面にプレドーズを適用すればよい。
【０１０６】
また、実施形態に係るシステム１００では、像捕捉の直前にインサイチューフラッドガン４５５によりサンプル１１０を所定電圧までプレドーズすることができ、その後は、制御ループの投入に先立つ所定期間での像捕捉の初期の間、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０をその電圧に保持することができる。
【０１０７】
実施形態によっては、像ビーム経路１１４，１１６に沿い加速ライナ管を同軸配置することにより、二次電子１１６のエミッタンスアナライザアセンブリ１２０までの走行時間を短縮すること及び極角誤差に横滑りする軸方向変位を抑えることができる。
【０１０８】
図４Ｈに、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るセグメント化電子検出器１４２上への二次電子の着地パターン４６２を示す。
【０１０９】
残留像ビーム位置ドリフトがあっても、そうしたドリフトを、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０からのフィードバックを用い低減（又は全解消）することができる。例えば、像ビームが適正に整列しており且つ第２電子検出器１４２により中途捕獲されるビーム流（例．図１Ａ参照）が安定なときには、５セグメント検出器（図４Ｇ参照）の外寄り象限のうち逆側に位置する任意の２個の間の差分が０になるはずである。像ビームがシフトすると逆側に位置する外寄り象限間の差分が非０になるであろうから、その差分を誤差信号として用い、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０の偏向光学系１２４（例．偏向プレート）の働きで相応な補正を発動することができる。その際、次の関係
（Ｑ１−Ｑ３）／（Ｃ＋Ｑ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４））  式１
（Ｑ２−Ｑ４）／（Ｃ＋Ｑ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４））  式２
を偏向補正に用いることができる；但し、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４及びＣは５セグメント型マルチセグメント検出器のＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４及びＣ検出部により計測された信号を表している。なお、差分を合計信号で除すことは、一次ビーム１０４のばらつき及び二次放出のサンプル間ばらつきにより像ビーム流に生じるであろう小変に対し、それら誤差信号を耐性にするのに役立つ。
【０１１０】
図４Ｉは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るエミッタンスアナライザ１２０（又はそれに類する構成）にてビームのミスアライメントを補正する方法を示すフロー図４７０である。ステップ４７２では、マルチセグメント検出器１４２のＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４及びＣ部分から信号が捕捉される。例えば、マルチセグメント検出器１４２のＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４及びＣ部分で計測された信号をコントローラ１２１が受け取るようにすればよい。ステップ４７４では、その像ビームについて一通り又は複数通りの偏向補正を決定することができる。例えば、コントローラ１２１にて、上述の式１及び／又は２を適用することで、検出器１４２上に入射する像ビームを整列させるのに必要な偏向補正を決定することができる。ステップ４７６では、決定された偏向補正に基づき像ビームアライメントが調整される。例えば、コントローラ１２１から一組の偏向光学系１２４に指令することで、式１及び／又は２を用い算出された偏向補正に基づき像ビームの位置を補正することができる。
【０１１１】
なお、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０の文脈で図４Ｈ（又は図１Ａ）のセグメント化検出器１４２について記述したが、これは図４Ｈに示した検出器の使用についての限定事項ではない。おわかりの通り、図４Ｈのセグメント化検出器はあらゆる電子分析デバイス、例えばエミッタンスアナライザ、ドリフト管／エネルギフィルタシステム等の文脈で実施することができる。
【０１１２】
更には、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０に備わる検出器のうち１個又は複数個として、１個又は複数個の大型検出器アレイを用いることで、アジマス及び極角の弁別性を改善することができる。大型検出器アレイを用いる実施形態では、１回の像グラブで画素毎の極角及びアジマス角分布を得ることができる。更に、その実施形態では、極角及びアジマス角の分布マップを捉えた上で、サンプルの表面トポロジの３Ｄ像をレンダリングすることができる。また、その実施形態では、極角及びアジマス角分布を用いそのサンプル１１０についての３Ｄ計量情報を提供することもできる。
【０１１３】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０によりエネルギフィルタ１２８を掃引しつつ同時に極角及びアジマス角情報を捕捉することで、極角及びアジマス角分布が二次電子エネルギの関数としてどのように変化するかについて、情報を引き出すことができる。
【０１１４】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０により、極角及びアジマス角情報を用い、プログラミング可能なエネルギフィルタしきい値を上回るエネルギを有する二次電子のみで以て表面トポロジの像をレンダリングすることができる。
【０１１５】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０により、２個の像を別々のエネルギフィルタしきい値で以てそれぞれ捉え、それら２個の像の差を求めることで、それら二通りのエネルギフィルタ設定ポイント間のエネルギを有する二次電子のみを用い、暗視野像をレンダリングすることができる。
【０１１６】
また、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０により、エネルギフィルタ１２８によって設定されたしきい値を上回る二次電子の極角及びアジマス角情報を捉えるのと同時に、サンプル１１０の被走査エリアの平均表面電位をも捉えることができる。
【０１１７】
図５Ａは、一次ビームによるサンプルの表面帯電が原因でエネルギ弁別中に入り込む誤差の概念図５００である。
【０１１８】
実施形態によっては、エミッタンスアナライザ１２０の制御電圧の基準がサンプル１１０の表面電位とされる。絶縁性帯電ウェハの場合、像ビーム放出点の表面電位の追跡を実行することができる。
【０１１９】
曲線５０２は、中性面（即ち表面電位が０Ｖ）から得られた二次電子エネルギスペクトラムを示している。曲線５０４は、帯電面から得られた二次電子エネルギスペクトラムを示している。このように、表面電圧により二次電子に付与されたポテンシャルエネルギによって、二次電子エネルギ分布がシフトする。更に、絶縁面イメージング中の帯電により二次電子エネルギスペクトラムの経時変化が生じうる。この現象により、望ましいエネルギ弁別しきい値に誤差が入り込む。例えば図５Ａに示すように、５ｅＶ以下の二次電子が拒絶されるようエネルギ弁別しきい値が設定されているとする。二次電子放出面を正の２．５Ｖに帯電させると、このエネルギフィルタの弁別分布しきい値がその分だけシフトし、望まれている５ｅＶなるしきい値に２，５ｅＶなる誤差が入り込む。
【０１２０】
サンプル表面電位を制御電圧の基準とすることについては、参照を以て先にその全容が繰り入れられた特許文献１１及び３０にあらましが記述されている。
【０１２１】
図５Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係りゲート式積分器５１２を装備しているシステム５００のブロック図である。実施形態に係るゲート式積分器５１２は、サンプル表面電位・像経路光学系間制御ループを閉じ電荷誘導性偽像を解消するのに用いられている。その際に、エネルギフィルタしきい値のオフセットをサンプル表面電位にロックすることができる。
【０１２２】
なお、語「ゲート」は、不要な表面電圧情報を省くべくある入力が積分器の入力から「ゲート」オフされうることを注記するのに用いられている。例えば、一通り又は複数通りの動作設定のさなか、走査フレームの縁をイメージングしているとき、帰線のさなか、ビームをブランキングするとき等に、入力をゲートオフすることが望まれよう。
【０１２３】
そのイメージング光学系には、一組の偏向光学系５０３、第１電子光学レンズ５０５、エネルギフィルタ５０７、第２電子光学レンズ５０９及び検出器５１１（例．セグメント化検出器）等を具備させることができる。実施形態に係る像経路光学系はゲート式積分器５１２と共に制御ループを形成しておりエネルギフィルタ５０７を有している。そのエネルギフィルタ５０７は、平坦メッシュ、半球状／凹状メッシュ、複数個のメッシュ等を有するものとすることができる。
【０１２４】
実施形態に係るゲート式積分器５１２はフロントエンド兼ミキシングモジュール５２８及びＤ／Ａモジュール５３０を有している。実施形態に係るフロントエンド兼ミキシングモジュール５２８は検出器出力を受け取る。例えば、各マルチチャネルセグメント化検出器例えば検出器１４２の出力が、フロントエンド兼ミキシングモジュール５２８へと送られる。次いで、そのモジュールフロントエンド兼ミキシングモジュール５２８から差分モジュール５３２へと検出器電流の合計値が送られる。更に、そのフロントエンド兼ミキシングモジュール５２８によりビデオ出力を生成することができる。その差分モジュール５３２にはＤ／Ａモジュール５３０から検出器電流の期待平均値が送られる。その差分モジュール５３２により、更に、検出器電流（例．セグメント化検出器１４２の全チャネルについての総和）が、個別のエネルギしきい値を踏まえ検出器電流の期待平均値と比較される。なお、検出器電流の期待値と検出器電流の実合計値との間の差分は、エネルギフィルタを通過中の電子の期待個数に対する多寡を示している。その後は、差分モジュール５３２の出力がゲーティング／積分モジュール５３４へと送られる。そして、差分モジュール５３２からくる差分が所定の時定数で以てゲーティング／積分モジュール５３４により積分される。そのため、その出力がサンプルの表面電位に追従することとなる。
【０１２５】
次いで、そのゲーティング／積分モジュール５３４の出力が１個又は複数個の信号処理要素５３６（例．処理回路、コンバータ、ドライバ等）へと送られる。そして、その処理要素５３６により、ゲーティング／積分モジュール５３４からきたオフセットがエネルギフィルタ５０７にオフセットとして供給され、それによりエネルギフィルタの弁別しきい値が保存される。加えて、処理要素５３６によりサンプル表面電位出力が生成される。
【０１２６】
実施形態に係る積分時定数は、望ましい平均化の度合いに応じた値域に設定することができる。また、実施形態に係る積分器はゲート式であり、その出力をゲーティング時の値に保持することができるので、帰線中に検出器を無視すること又は制御ループを像エリアの諸部分のみに対しロックすることができる。実施形態に係るゲート式積分器５１２では、視野外のプレスキャン（事前走査）エリアからの信号がロックされ、そのプレスキャンロック値で以て閉ループ像捕捉が開始される。実施形態によっては、ゲート式積分器５１２にて像エリア外のプレスキャンエリアからの信号がロックされ、像捕捉中にそのロック値が保持される。実施形態によっては、ゲート式積分器５１２で、像エリアの一部分のみからの信号を用い、その像の他エリアからの信号がゲーティング又は阻止される。実施形態によっては、ゲート式積分器５１２により、ビーム帰線中に生成されたゲーティング済の信号が用いられる。
【０１２７】
また、実施形態に係るゲート式積分器５１２により、制御回路５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４及び５２６に一通り又は複数通りの制御信号を送ることで、ゲート式積分器５１２の出力に応じ電子光学システム５００の諸部材を制御することができる。
【０１２８】
なお、図５Ｂに示すアプローチには短所、即ち二次電子放出のウェハ毎小変並びに一次ビーム流又は検出器利得の経時変化により所定の検出器電流に誤差が入り込み、その結果エネルギフィルタしきい値の設定ポイントが不正確になる、という短所がある。これは、レシピの冒頭で又は像サイト間ステージ移動中に、自動校正手順により部分的に緩和することができる。その校正手順の第１ステップではエネルギフィルタが０Ｖに設定されよう。その校正手順の第２ステップでは検出器電流が計測されよう。その校正手順の第３ステップでは、二次電子分布についての予備知識に基づき、選択されたエネルギフィルタ弁別しきい値を踏まえ検出器電流期待値が算出されよう。
【０１２９】
図５Ｃは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、マルチビームエネルギフィルタアレイ向け制御ループを確立するのに用いられるゲート式積分器５１２を装備している、システム５４０のブロック図である。
【０１３０】
実施形態に係るシステム５４０はマルチビーム電子光学システム５４１を有している。実施形態に係るシステム５３９は、カソード５４２と、Ｎ本の一次ビーム５４４を形成するマルチビーム開口５４３と、を有している。それらＮ本の一次ビーム５４４に応じサンプル１１０はＮ本の二次電子ビーム５４５を放出する。この電子光学システム５３９は更にアナライザ光学系５４１を有している。実施形態に係るアナライザ光学系５３９は、１個又は複数個の偏向光学系５４６、第１電子光学レンズ５４７、エネルギフィルタアレイ５４９、検出器アレイ５５０及びＮ個一組の検出器前置増幅器５５１を有している。
【０１３１】
実施形態に係るビームレットエネルギフィルタ５４９は共通であり一群として制御される。このとき、それらビームレットエネルギフィルタ５４９が大域的に制御されるセッティングでは、全ての一次ビームレット流の総和を用い制御ループをロックすることでロック期間を大きく短縮することができる。実施形態によっては、複数個のエネルギフィルタ５４９を構成している個々のビームレットエネルギフィルタが個別に制御される。その場合、各ビームレットエネルギフィルタ５４９が独立に制御される。
【０１３２】
なお、図５Ｂのゲート式積分器５１２の文脈に従い記述されている制御ステップは、総じて、図５Ｃのマルチビームレット文脈へと敷衍することができる。加えて、処理回路５３６により、直流高電圧電源５３８を媒介にしてエネルギフィルタ開口５４９の電位を調整することができる。
【０１３３】
実施形態に係るシステム５４０では、第２のエネルギフィルタセッティングを用い且つ第１及び第２像アンサンブル間の差分を捉えてマルチビーム像アンサンブルを取得することで、バンドパスマルチビーム像アンサンブルを得ることができる。また、実施形態に係るシステム５４０にて制御ループを制御−保持−制御−保持シーケンスに従い利用することで、稼働している制御ループで以て像フレームの一部分のみを捉えることができる。
【０１３４】
また、実施形態に係るシステム５４０にて、レシピセットアップ中にエネルギフィルタを利用し表面電荷プロファイルを記録することができ、その一方で、像を捕捉しながらそのプロファイルを用いることで、レシピ実行時の像捕捉中にエネルギフィルタ電位を制御することができる。或いは、本システム５４０により、レシピ実行時の像捕捉中に制御ループをバイアスしてもよい。
【０１３５】
なお、ドリフト管／エネルギフィルタ並びにエミッタンスアナライザアセンブリでは、それらの制御電圧の基準をウェハ表面電位とする利益を得ている。とはいえ、それらのいずれでもドリフト領域が採用されているため、制御参照電圧の誤差により、検出器の平面内における二次電子の径方向分布に大きな変化が生じる。  
【０１３６】
図５Ｄに、帯電面がループ制御を受けていない場合について、検出器の平面における二次電子分布５６０を示す。図５Ｅに、帯電面にウェハ表面電位・エミッタンスアナライザアセンブリ１２０間閉ループが付されている場合について、検出器の平面における二次電子分布５６１を示す。第２検出器１４２によりもたらされる（中央チャネル）／（外寄りチャネル）の比を用いゲート式積分器向けの誤差信号を生成することにより、帯電に起因する極角弁別ドリフトを安定化することができる（グラフ５６１参照）。
【０１３７】
図５Ｅに、ドリフト領域内電位誤差と、中央チャネルを４個の外寄り象限の総和により除した比の変化と、の間の関係を表すグラフ５５０を示す。検出器チャネルの比から導出される誤差信号は、一次ビーム流の変化、二次放出の変化、並びにビデオチェインにおける利得の変化に発する誤差に対し不感となろう。
【０１３８】
例えば、二次電子ビームにて１ｎＡの電流が想定されている場合、（中央チャネル）／（外寄りチャネル）からなる信号の信号対雑音比は、図５Ｆのグラフ５６０に示すテイラー級数近似を呈するものとなる。グラフ５６０には全チャネルＱ１〜Ｑ４及びＣの総和も示されている。
【０１３９】
図５Ｇに、エミッタンスアナライザ１２０をサンプル１１０の表面電位にピニングするサーボシステム５８０を示す。なお、ゲート式積分器５１２との関係で本願にて先に言及した諸実施形態及び諸部材については、図５Ｇに示す実施形態に敷衍されるものと解釈されたい。実施形態に係る像経路光学系は、ゲート式積分器５１２と共に制御ループを形成しており、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０を有している。例えば、減速領域の入口から検出器までの諸々を像経路光学系として働かせること、ひいてはそれらの部材の参照電位をゲート式積分器５１２により決定することができる。また、実施形態に係るゲート式積分器により、制御回路構成部材５８１〜５８９を用い諸部材の電位を制御することができる。
【０１４０】
また、実施形態に係るシステム５８０は、スプリッタ要素１１２からエミッタンスアナライザの減速領域の入口に至る像経路の付近にあり像ビームの走行時間を縮める、加速ライナ５９０を有している。注目すべきは、極角弁別における走行時間誘起誤差をこの加速ライナにより減少させうることである。
【０１４１】
なお、エミッタンスアナライザ１２０の文脈で実施されたゲート式積分器方式では、サンプル１１０の表面電位がリアルタイムに（制御ループの帯域幅内で）もたらされる。実施形態に係るシステム５８０のエミッタンスアナライザ１２０を用いることで、サンプル表面の電位マップを構築することができる。
【０１４２】
図５Ｈに、ゲート式積分器５１２により制御又は「サーボ」されるエミッタンスアナライザ１２０の諸要素を示す。この方式により、像ビームに静電位環境を与えることができる。実施形態に係る要素のうち第１検出器１２８及び第２検出器１４２間にあるものは、第１検出器１２８及び第２検出器１４２を含め全て、サンプル１１０の表面電位で浮動している。なお、サンプル１１０からの二次電子１１６はサンプル１１０から離れるにつれ加速していくのであり、表面帯電によるそれら二次電子のエネルギの変化は僅かである。実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０に備わる１個又は複数個の部材は、表面電圧変動が生じているときでもそれら二次電子に与えられる電場環境が一定になるよう、サンプル表面帯電電圧で以てサーボされる。
【０１４３】
図５Ｉは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係りゲート式積分器５１２を装備しているシステム５９１のブロック図である。実施形態に係るゲート式積分器５１２は、ドリフト管５７９を含む制御ループを閉じるのに用いられる。なお、ゲート式積分器５１２との関係で本願にて先に言及した諸実施形態及び諸部材については、図５Ｉに示す実施形態に敷衍されるものと解釈されたい。図５Ｉの実施形態にて用いうるドリフト管については、参照を以て先にその全容が繰り入れられた特許文献１１にあらましが記述されている。
【０１４４】
また、実施形態に係るゲート式積分器により、制御回路構成部材５９２〜５９９を用い諸部材の電位を制御することができる。
【０１４５】
図６Ａに、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、本願にて先に言及したインサイチューフラッド、ゲート式積分器及びエミッタンスアナライザを装備しているシステム６００を示す。実施形態に係るシステム６００はエミッタンスアナライザアセンブリ１２０及びゲート式積分器５１２を有している。また、実施形態に係るシステム６００はインサイチューフラッドガン６０２及びフラッドガンコントローラ６０１を有している。実施形態によっては、本願中で先に既述した通り、電子源１０２を用いインサイチューフラッドがもたらされよう。  
【０１４６】
インサイチューフラッドガン６０２及びコントローラ６０１（又は電子源１０２）は、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０と併せ、フラッド実行中のエミッタンスアナライザアセンブリ１２０からのフィードバックを用い信頼性よく且つ可再現的に所定電圧へとサンプル１１０にプレドーズしうるよう、構成することができる。
【０１４７】
ステージの粗走行中には、実施形態に係るエミッタンスアナライザアセンブリ１２０の高電圧が、レシピセットアップ中に決定された値に設定される。また、ステージの粗セトリング中には、実施形態に係るフラッドガン６０２及びフラッドビーム偏向器６０４が励振され、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０内の第１電子検出器１２８がターンオフされる。更に、フラッドビームによりもたらされた二次電子がスプリッタ要素１１２により偏向器へとルーティングされる。図６Ｂに示すように、第１電子検出器１２８によりインサイチュー二次電子の大半が排除され、それにより第２電子検出器１４２が飽和から保護される。サンプル１１０の表面が帯電されるにつれ、二次電子エネルギがエネルギフィルタ１３８のカットオフエネルギに接近していく。このモードでは、エネルギフィルタ１２８が正確である必要はないが、精密且つ可再現的でなければならない。二次電子がエネルギフィルタ１２８により拒絶され始めると、検出器電流の低下がゲート式積分器５１２により感知され、ひいてはその積分器からフラッドガンコントローラ６０１に信号が送られてフラッドガンがターンオフする。
【０１４８】
ステージの微セトリング中には、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０が既にサンプル１１０の表面電位付近に設定されているため、ゲート式積分器５１２をロックするのに僅かなＦＯＶ外プレスキャンしか必要とされない。ロック後にはゲート式積分器５１２による像捕捉が始まる。
【０１４９】
なお、エミッタンスアナライザアセンブリ１２０を安定な形態で動作させうるよう半導体を帯電させる場合、大面積インサイチュープレドーズが必要になろう。
【０１５０】
図６Ｃは、電荷ビルドアップとサンプル１１０の層厚との間の関係を示す概念図６１０である。このサンプル１１０は半導体デバイスサンプルで以て構成されており、シリコン層と、ＳｉＯ２層内に被覆形成されたポリ層及び金属層とを有している。更に、ＩＰは一次ビームに係る初期電流を表している。ＩＣはその表面にて保持されている電荷に係る電流寄与分を表している。ＩＬは着地スポットから漏れた電荷に係る漏れ電流を表している。ＩＳＥ，ＢＳＥはサンプル表面によって放出された二次電子及び後方散乱電子に係る電流である。なお、既知エリアに一次ビーム１０４を放射しエミッタンスアナライザアセンブリ１２０をウェハ表面電位に追従させることにより、帯電の速度を求めることができる。更に、プロセスについての予備知識及びレシピセットアップ中の特徴付けにより、その層の最小線幅（ＣＤ）を導出することができる。
【０１５１】
実施形態に係る１個又は複数個のコントローラ（例．コントローラ１２１）又はそれに類する他の制御システムには、出力デバイス（例．検出器１４２）及びメモリに可通信結合された１個又は複数個のプロセッサを具備させうる。実施形態に係る１個又は複数個のプロセッサは、メモリ内に保持されている一組のプログラム命令を実行するよう構成しうる。
【０１５２】
コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサには、本件技術分野で既知なあらゆる処理要素を１個又は複数個を具備させうる。その意味で、当該１個又は複数個のプロセッサには、アルゴリズム及び／又は命令を実行するよう構成されたあらゆるマイクロプロセッサデバイスを具備させうる。実施形態に係る１個又は複数個のプロセッサは、然るべく構成されたプログラムを実行することで諸システム及びサブシステム実施形態の１個又は複数個の部分を本件開示の随所に記述の如く動作させるよう構成された、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、パラレルプロセッサその他のコンピュータシステム（例．ネットワークに接続されているコンピュータ）により構成しうる。ご認識頂くべきことに、本件開示の随所に記述されている諸ステップは、単一のコンピュータシステムでも複数個のコンピュータシステムでも実行しうる。総じて、語「プロセッサ」は、非一時的記憶媒体から得られるプログラム命令を実行する処理要素を１個又は複数個有するデバイスが全て包含されるよう、広義に定義しうる。更に、そのシステム（群）に備わる様々なサブシステムに、本件開示の随所に記載されている諸ステップのうち少なくとも一部分を実行するのに適したプロセッサや論理素子を具備させうる。そのため、上掲の記述は、本件開示に対する限定事項として解釈すべきではなく、単なる例証として解釈すべきである。
【０１５３】
メモリには、連携先の１個又は複数個のプロセッサにて実行可能なプログラム命令を格納するのに適していて本件技術分野で既知なあらゆる格納媒体を含めうる。例えば、メモリには非一時的記憶媒体が含まれうる。例えば、メモリにはリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光メモリデバイス（例．ディスク）、磁気テープ、固体ドライブ等が含まれうる。実施形態によっては、ここで注記すべきことに、本願記載の諸システム／サブシステム及び／又は諸ステップの出力に由来する一通り又は複数通りの結果を格納しうるようメモリが構成される。更に注記すべきことに、メモリは１個又は複数個のプロセッサと共に共通コントローラハウジング内に収容させうる。実施形態によっては、プロセッサ及びコントローラの物理的所在個所から見てリモートなところにメモリが所在することとなろう。例えば、コントローラに備わる１個又は複数個のプロセッサが、ネットワーク（例．インターネット、イントラネット等）を介しアクセス可能なリモートメモリ（例．サーバ）にアクセスするようにするとよい。実施形態によっては、本件開示の随所に記述されている諸ステップを１個又は複数個のプロセッサに実行させるプログラム命令がメモリに格納される。
【０１５４】
いわゆる当業者にはご理解頂けるように、昨今の技術は、システムの諸態様のハードウェア的実現形態とソフトウェア的実現形態の間に僅かの違いしか残らない点まで進歩しており、ハードウェアを用いるかそれともソフトウェアを用いるかは、（ハードウェア・ソフトウェア間選択が重大になる文脈もあるので常にではないが）一般に、費用対効率のトレードオフを呈する設計的選択事項となっている。いわゆる当業者にはご理解頂けるように、本願記載のプロセス及び／又はシステム及び／又はその他の技術を実施に移せる手段は多々あるし（例．ハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェア）、また好適な手段はそのプロセス及び／又はシステム及び／又はその他の技術が展開される文脈により変わりうる。例えば、実施者が速度及び正確性が最重要であると判断したなら、その実施者は主としてハードウェア及び／又はファームウェア的な手段を選ぶであろう；そうではなく柔軟性が最重要なら、実施者は主としてソフトウェア的な実現形態を選ぶであろう；さもなければ、実施者はハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアの何らかの組合せを選ぶであろう。このように、本願記載のプロセス及び／又はデバイス及び／又はその他の技術を実施に移せる潜在的手段は幾つかあり、それらのいずれも、どの手段を利用すべきかが選択的事項であり、その手段が展開される文脈並びに実施者の具体的な関心事項（例．速度、柔軟性又は予測可能性）により左右されることや、そのいずれもが変化しうることからすれば、他のものに比べ本質的に秀逸なものではない。いわゆる当業者にはご理解頂けるように、諸実現形態の光学的諸態様では、通常、光学を指向したハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアが採用されよう。
【０１５５】
いわゆる当業者にはご理解頂けるように、本件技術分野での通例によれば、本願中で説明した形式にてデバイス及び／又はプロセスを記述した上で、諸技術手法を用い、そうした記述に係るデバイス及び／又はプロセスを、データ処理システム内に組みこむことができる。即ち、本願記載のデバイス及び／又はプロセスの少なくとも一部分を、相応量の実験を通じデータ処理システム内に組み込むことができる。いわゆる当業者にはご理解頂けるように、通常のデータ処理システムは、総じて、１個又は複数個のシステムユニットハウジング、ビデオ表示デバイス、メモリ例えば揮発性メモリ及び不揮発性メモリ、プロセッサ例えばマイクロプロセッサ及びディジタル信号プロセッサ、情報処理エンティティ例えばオペレーティングシステム、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース及びアプリケーションプログラム、１個又は複数個のインタラクティブデバイス例えばタッチパッド及びタッチスクリーン、及び／又はフィードバックループ及び制御モータ（例．位置及び／又は速度を感知するためのフィードバック；諸部材及び／又は諸量を運動させ及び／又は調整するための制御モータ）を有する制御システムを有する。通常のデータ処理システムは、任意の好適な市販部材、例えばデータ情報処理／通信及び／又はネットワーク情報処理／通信システムでよくあるそれらを利用し、実施することができる。
【０１５６】
信ずべきことに、本件開示及びそれに付随する数多くの長所については上掲の記述によりご理解頂けるであろうし、また被開示主題から離隔することなく又はその主要な長所全てを犠牲にすることなく諸部材の形態、構成及び配置に様々な変形を施せることも自明であろう。上述した形態は単なる説明用のものであり、後掲の特許請求の範囲の意図は、そうした変形を包括及び包含することにある。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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