(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上の走査領域を電気的に試験する方法であって、
第１のデフォーカス走査領域の帯電に影響を及ぼすように、第１デフォーカス走査ラインに沿ってデフォーカスされた荷電粒子ビームを走査することによって前記第１のデフォーカス走査領域を走査するステップであって、前記第１のデフォーカス走査領域が前記半導体ウェーハ上の前記走査領域の第１の部分を網羅し、第１の複数Ｎ個のフォーカス走査ラインを収容するものであるステップと、
前記デフォーカス走査領域内の第１の番号の複数のフォーカス走査ラインを、フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査すると共に、前記ウェーハから散乱した電子を検出するステップであって、前記第１の番号のフォーカス走査ラインの走査は、シーケンス１、ｎ＋１、２ｎ＋１、．．．＜Ｎをたどり、ｎは、ラインａｎ＋１の帯電が、ライン（ａ＋１）ｎ＋１の帯電に悪影響を及ぼさないものであり、前記フォーカスされた荷電粒子ビームによる第１の番号のフォーカス走査ラインに沿った走査は、前記第１の番号のフォーカス走査ラインが前記デフォーカスされた荷電粒子ビームによる前記第１のデフォーカス走査領域を走査するステップによって導入された帯電の影響を受ける状態を維持する間に、実行されるステップと、
第２のデフォーカス走査領域の帯電に影響を及ぼすように、第２デフォーカス走査ラインに沿ってデフォーカスされた荷電粒子ビームを走査することによって前記第２のデフォーカス走査領域を走査するステップであって、前記第２のデフォーカス走査領域が、前記半導体ウェーハ上の、前記走査領域の前記第１の部分と異なる前記走査領域の第２の部分を網羅し、前記第１の複数Ｎ個のフォーカス走査ラインから一本のフォーカス走査ライン分だけインクリメントされた第２の複数Ｎ個のフォーカス走査ラインを収容するものであるステップと、
前記第２のデフォーカス走査領域内の第２の番号の第２の複数のフォーカス走査ラインを、フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査すると共に、前記ウェーハから散乱した電子を検出するステップであって、前記第２の番号のフォーカス走査ラインの走査は、前記第１の番号のフォーカス走査ラインを走査するために用いられるシーケンスとは異なるシーケンスをたどるステップと、
前記半導体ウェーハ上の前記走査領域の指定された部分が前記フォーカスされた荷電粒子ビームで走査されるまで、前記デフォーカスされた荷電粒子ビーム及び前記フォーカスされた荷電粒子ビームを用いて、前記ウェーハの走査を繰り返し続けるステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記デフォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズが、前記フォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズよりも実質的に大きい請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デフォーカス走査ラインが、前記フォーカス走査ラインに平行であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記デフォーカス走査ラインが、前記フォーカス走査ラインを横断することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記デフォーカスされた荷電粒子ビームが、第１の方向にデフォーカス走査ラインに沿って走査し、前記フォーカスされた荷電粒子ビームが、前記第１の方向とは反対である第２の方向にフォーカス走査ラインに沿って走査することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のデフォーカス走査領域の前記第１の走査するステップは、前記ウェーハの近くにデフォーカシング静電界を導入するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のデフォーカス走査領域の前記第１の走査するステップは、前記ウェーハから遠い位置にデフォーカシング静電界を導入するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のデフォーカス走査領域の前記第１の走査するステップは、持続時間が２〜３の走査ラインよりも小さいデフォーカシング期間に、前記フォーカスされた荷電粒子ビームをデフォーカシングするステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査するステップが、持続期間が２〜３の走査ラインよりも小さいフォーカシング期間に、前記デフォーカスされた荷電粒子ビームをフォーカシングするステップを備える請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
半導体ウェーハ上の走査領域を電気的に試験するシステムであって、
少なくとも１つのフォーカスされた荷電粒子ビーム及び少なくとも１つのデフォーカスされた荷電粒子ビームを生成するように機能する、少なくとも１つの荷電粒子ビームフォーカス実施コンポーネントと、
前記ウェーハから散乱した荷電粒子を集めるように適合された少なくとも１つの検出器と、
を備え、
前記システムが、
（ｉ）前記半導体ウェーハ上の前記走査領域の第１の部分を網羅し、第１の複数Ｎ個のフォーカス走査ラインを収容する、第１のデフォーカス領域の帯電に影響するように、第１のデフォーカス走査ラインに沿って前記デフォーカスされた荷電粒子ビームを走査することによって、前記第１のデフォーカス領域を走査し、
（ｉｉ）前記デフォーカス走査領域内の第１の番号の複数のフォーカス走査ラインを前記フォーカスされた荷電粒子ビームを使用して走査し、及び、前記ウェーハから散乱した電子を検出し、前記第１の番号のフォーカス走査ラインの走査は、シーケンス１、ｎ＋１、２ｎ＋１、．．．＜Ｎをたどり、ｎは、ラインａｎ＋１の帯電が、ライン（ａ＋１）ｎ＋１の帯電に悪影響を及ぼさないものであるように適合されており、前記フォーカスされた荷電粒子ビームによる第１の番号のフォーカス走査ラインに沿った走査は、前記第１の数のフォーカス走査ラインが前記デフォーカスされた荷電粒子ビームによって前記第１でフォーカス走査領域走査することによって導入された帯電の影響を受ける状態を維持する間に、実行され、
（ｉｉｉ）前記半導体ウェーハ上の、前記走査領域の前記第１の部分と異なる前記走査領域の第２の部分を網羅し、前記第１の複数Ｎ個のフォーカス走査ラインから１フォーカス走査ラインだけインクリメントされた第２の複数Ｎ個のフォーカス走査ラインを収容する、第２のデフォーカス領域の帯電に影響するように、第２のデフォーカス走査ラインに沿って前記デフォーカスされた荷電粒子ビームを走査することによって、前記第２のデフォーカス領域を走査し、
（ｉｖ）前記第２のデフォーカス走査領域内の第２の番号の第２の複数のフォーカス走査ラインを、フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査すると共に、前記ウェーハから散乱した電子を検出し、前記第２の番号のフォーカス走査ラインの走査は、前記第１の数のフォーカス走査ラインを走査するために用いられるシーケンスとは異なるシーケンスをたどり、
（ｖ）前記半導体ウェーハ上の前記走査領域の指定された部分が前記フォーカスされた荷電粒子ビームで走査されるまで、前記ウェーハの走査を繰り返し続ける、
システム。
【請求項１１】
前記デフォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズが、前記フォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズよりも実質的に大きい請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記デフォーカス走査ラインが、前記フォーカス走査ラインに平行であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記デフォーカス走査ラインが、前記フォーカス走査ラインを横断することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記デフォーカスされた荷電粒子ビームが、第１の方向でデフォーカス走査ラインに沿って走査し、前記フォーカスされた荷電粒子ビームが、前記第１の方向とは反対である第２の方向でフォーカス走査ラインに沿って走査することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの荷電粒子ビームフォーカス実施コンポーネントが、前記ウェーハの近くに、デフォーカシング静電界を導入することによって、前記荷電粒子ビームをデフォーカシングするように適合されている請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
[0001]本発明は、回路作製中に、半導体ウェーハを検査及び試験する装置及び方法、特に、電圧コントラストモードでウェーハを試験する装置及び方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
[0002]集積回路は、多数の層を含む非常に複雑なデバイスである。各層は、導電性材料、絶縁材料および／または半導電性材料を含むことができる。それらの様々な材料は、典型的には、該集積回路の期待される機能性に従って、パターン状に配列される。該パターンは、該集積回路の製造プロセスも反映する。
【０００３】
[0003]導電層は、典型的には、導電性材料で作られた導電体を含み、該導電体は、様々な酸化物等の絶縁材料によって分離されている。該導電層の間には、誘電体層がインターレース状に設けられている。個別の導電層の導電体は、誘電体内に設けられる（配線またはビアと呼ばれる）導電性材料によって、互いにおよび／または基板に接続することができる。該基板は、半導電性材料を含むことができ、該基板の少なくとも一部は、仮想接地に接続される。
【０００４】
[0004]製造プロセスと組み合わせて（「インライン」検査技術とも呼ばれる）または製造プロセスと組み合わせずに（「オフライン」検査技術とも呼ばれる）、製造段階中に、連続する製造段階の間に、集積回路を検査する様々な検査及び故障解析技術が進化している。カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．のＣｏｍｐｌｕｓｓ（商標）、ＳＥＭＶｉｓｉｏｎ（商標）及びＩｎｓｉｔｅ（商標）等の様々な光学及び荷電粒子ビーム検査ツール及び点検ツールが当分野で既知である。
【０００５】
[0005]製造不具合は、集積回路の電気特性に影響を及ぼす可能性がある。それらの不具合の幾つかは、該集積回路の様々な素子間の望ましくない断線に起因する。十分にエッチングされてないビアまたは導電体は、導電性の表面下構造に接続される代わりに、浮遊する場合がある。
【０００６】
[0006]このような不具合は、欠陥構造と非欠陥構造の帯電差によって検出することができる。電圧コントラスト解析を容易にするためには、該欠陥構造と、その周囲の間に帯電差がなければならない。
【０００７】
[0007]典型的には、該表面下構造は、ウェーハの基板に電気的に接続され、または、外部の電圧源に接続されるか、または接地される。従って、該構造周囲の帯電は、比較的容易に制御することができる。
【０００８】
[0008]効率的な電圧コントラスト測定を実行するためには、該欠陥構造と非欠陥構造の間に電位の実質的な差を生み出す必要がある。具体的には、エネルギフィルタリングによる信号分離を可能にするために、該欠陥構造及び非欠陥構造を備える材料の２次電子の公称エネルギ幅よりも大きい電位差を生み出す必要がある。
【０００９】
[0009]電圧コントラスト測定を実行する様々な技術が知られている。第１の技術は、フラッディングガン（ｆｌｏｏｄｉｎｇ  ｇｕｎ）を使用することを含む。サンプルは、比較的大量の電子を所定の領域へ向けて、該領域を帯電させる該フラッディングガンの方へ移動させることができる。次に、該領域は、当該領域のイメージを提供するために、走査ビームによって走査される。別の方法は、該サンプルにバイアス電圧を与えることを伴う。これらの技術の組合せも公知である。両技術の組合せの実施例は、“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｃｈａｒｇｅ  ａｎｄ  ｆｏｃｕｓ”というタイトルの、ＭｃＣｏｒｄ等に対する米国特許第６，８２８，５７１号に記載されている。また、ＭｃＣｏｒｄは、傾斜したモニタビームを用いて、サンプルを照明することを伴う自動フォーカス法についても記載している。
【００１０】
[0010]幾つかの検査デバイス及び方法は、所望の解像度を得るのに必要な小さなスポットサイズにフォーカスされた電子ビームによって該サンプルを走査する。該スポットの径は、典型的には、該所望の解像度の２倍以下である必要がある。従来技術の半導体ウェーハの場合、このことは、典型的には、該スポットサイズが５００ｎｍ以下である要件を課す。
【００１１】
[0011]典型的には、該電気ビームは、該サンプルが水平軸に沿って機械的にシフトされる間に、走査軸に沿って走査される。従って、同じ領域の反復的な曝露は、比較的避けられる。
【００１２】
[0012]典型的には、集光レンズ、走査コイル及び対物レンズを備える真空コラムを介してターゲットに電子ビームを向ける電子銃と、該ターゲットから放出された電子を受取る検出器及び関連する増幅器と、モニタとを含む多くの種類の走査型電子顕微鏡が知られている。
【００１３】
[0013]「八重極」とは、Ｗｉｋｉｐｅｄｉａによれば、「異なる符号の電荷分布を有し、かつ小さな距離だけ互いに離れている２つの電気または磁気四重極」および／または「円形パターンで配列された８つの電極または磁極から構成され、交番極性を用いた、通常、四重極システムの収差を補正するのに用いられる、電子または他の荷電粒子のビームを制御する何らかのデバイス」を指す。
【００１４】
[0014]ＳｅｍＶｉｓｉｏｎ／Ｇ２は、特に、「デルタチャージ（ｄｅｌｔａ−ｃｈａｒｇｉｎｇ）」技術を採用する市販のシステムである。
【００１５】
[0015]本明細書において言及されている全ての出版物及び特許文書の開示、および本明細書において直接的または間接的に引用されている出版物及び特許文書は参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【００１６】
[0016]本発明の実施形態は、半導体ウェーハを電気的に試験する方法であって、サンプルの第１の領域の帯電に影響を及ぼすように、該第１の領域を、デフォーカスされた荷電粒子ビームによって走査するステップと、該第１の領域の少なくとも一部を、フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査すると共に、該少なくとも一部から散乱した電子を検出するステップとを含み、該少なくとも一部は、該第１の領域が、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって導入された帯電による影響を受けたままである間に走査される方法を提供しようとするものである。別法として、または追加的に、半導体ウェーハを電気的に試験するシステムが提供され、該システムは、少なくとも１つの荷電粒子ビームフォーカス実施コンポーネントと、該ウェーハから散乱した荷電粒子を集めるように適合された少なくとも１つの検出器とを含み、該システムは、（i）サンプルの第１の領域の帯電に影響を及ぼすように、該第１の領域を、デフォーカスされた荷電粒子ビームによって走査し、該第１の領域の少なくとも一部を、フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査し、および該少なくとも一部から散乱した電子を検出するように適合されており、該システムは、該第１の領域が、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによる影響を受けたままである間に、該少なくとも一部を走査する。
【００１７】
[0017]本発明の幾つかの実施形態によれば、該走査のフライバック／リトレース部は、典型的には、該ビームをデフォーカシングして、帯電のレベル、および得られる帯電均一性を高めることを含む、ウェーハ表面に対するオンザフライプリチャージプロセスを実行するのに使用される。
【００１８】
[0018]従って、本発明の幾つかの実施形態によれば、半導体ウェーハを電気的に試験する方法が提供され、該方法は、（ａ）第１の走査領域を構成する実質的にフォーカスされたビームを維持している間に、少なくとも１つの走査ラインに沿って、荷電粒子ビームを走査するステップと、（ｂ）該第１の走査領域を含む少なくとも１つの領域の帯電を制御するように、実質的にデフォーカスされたビームを維持している間に、少なくとも１つの走査ラインに沿って、荷電粒子ビームを走査するステップと、（ｃ）該ウェーハの所定の部分が走査されるまで、該走査ステップを繰り返すステップと、を含む。この順番は、正確に上記通りでなくてもよく、例えば、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）は、デフォーカス帯電制御ステップが、フォーカスステップに先行するように入れ替えてもよい。
【００１９】
[0019]また、本発明の幾つかの実施形態によれば、半導体ウェーハを電気的に試験するシステムが提供され、該システムは、（ａ）荷電粒子ビーム源と、（ｂ）限定するものではないが、レンズ素子、ビームエネルギまたは円筒形電極を含む可変フォーカシング素子と、（ｃ）該ウェーハから散乱した荷電粒子を集めるように適合された少なくとも１つの検出器と、（ｄ）（i）該検出器が、実質的にフォーカスされたビームを維持している間に、該荷電粒子ビームが、少なくとも１つの走査ラインに沿って走査し該第１の走査部分から散乱した荷電粒子を集めることができるように、該荷電粒子ビームを制御し、（ii）該第１の走査部分を含む少なくとも１つの領域の帯電を制御するように、実質的にデフォーカスされたビームを維持している間に、少なくとも１つの他の走査ラインに沿って走査し、および（iii）該ウェーハの所定の部分が走査されるまで、（i）及び（ii）を繰り返すことを判断するように適合された制御システムと、を含み、（i）と（ii）の順番は、入れ替えることができる。
【００２０】
[0020]また、本発明の幾つかの実施形態によれば、半導体ウェーハを電気的に試験する方法が提供され、該方法は、該第１の領域の帯電に影響を及ぼすように、デフォーカスされた荷電粒子ビームによって、サンプルの第１の領域を走査するステップと、走査パターンを使用して、フォーカスされた荷電粒子ビームによって、該第１の領域の少なくとも一部を走査すると共に、該少なくとも一部から散乱した電子を検出するステップとを備え、該走査パターンは、少なくとも１つの走査ラインからなるセットを備え、該セットにおける各走査ラインは、当該走査ラインが、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって導入された帯電による影響を受けたままである間に、該フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査される。
【００２１】
[0021]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズは、該フォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズよりも実質的に大きい。
【００２２】
[0022]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、デフォーカス走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、フォーカス走査ラインに沿って走査し、該デフォーカス走査ラインは、該フォーカス走査ラインと平行である。
【００２３】
[0023]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、デフォーカスされた走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、フォーカスされた走査ラインに沿って走査し、該デフォーカス走査ラインは、該フォーカス走査ラインを横断する。
【００２４】
[0024]加えて、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、第１の方向のデフォーカス走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、該第１の方向とは実質的に反対の第２の方向のフォーカス走査ラインに沿って走査する。
【００２５】
[0025]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、多数のデフォーカス走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、多数のフォーカス走査ラインに沿って走査し、該多数のフォーカス走査ラインは、該多数のデフォーカス走査ラインのうちの隣接するライン間に位置している。
【００２６】
[0026]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、該第１の走査は、該ウェーハの近くに、デフォーカシング静電界を導入することを含む。
【００２７】
[0027]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該第１の走査は、該ウェーハから離れている位置に、デフォーカシング静電界を導入することを含む。
【００２８】
[0028]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、該第１の走査は、２〜３の走査ラインよりも持続期間が小さいデフォーカシング期間の間に、荷電粒子ビームをデフォーカシングすることを備える。
【００２９】
[0029]加えて、本発明の幾つかの実施形態によれば、該第２の走査は、２〜３の走査ラインよりも持続期間が小さいフォーカシング期間の間に、該荷電粒子ビームをフォーカシングすることを備える。
【００３０】
[0030]また、本発明の幾つかの実施形態によれば、半導体ウェーハを電気的に試験するシステムが提供され、該システムは、少なくとも１つのフォーカスされた荷電粒子ビーム及び少なくとも１つのデフォーカスされた荷電粒子ビームを生成するように機能する少なくとも１つの荷電粒子ビームフォーカス実施コンポーネントと、該ウェーハから散乱した荷電粒子を集めるように適合された少なくとも１つの検出器とを備え、該システムは、（i）サンプルの第１の領域の帯電に影響を及ぼすように、該第１の領域を、デフォーカスされた荷電粒子ビームを使用して走査し、該第１の領域の少なくとも一部を、走査パターン及び該フォーカスされた荷電粒子ビームを使用して走査し、および該少なくとも一部から散乱した電子を検出するように適合されており、該走査パターンは、少なくとも１つの走査ラインからなるセットを備え、該セットにおける各走査ラインは、当該走査ラインが、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって導入された帯電による影響を受けている間に、該フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査される。
【００３１】
[0031]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズは、該フォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズよりも実質的に大きい。
【００３２】
[0032]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、デフォーカス走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、フォーカス走査ラインに沿って走査し、該デフォーカス走査ラインは、該フォーカス走査ラインと平行である。
【００３３】
[0033]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、デフォーカス走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、フォーカス走査ラインに沿って走査し、該デフォーカス走査ラインは、該フォーカス走査ラインを横断する。
【００３４】
[0034]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、第１の方向のデフォーカス走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、該第１の方向とは実質的に反対の第２の方向のフォーカス走査ラインに沿って走査する。
【００３５】
[0035]加えて、本発明の幾つかの実施形態によれば、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、多数のデフォーカス走査ラインに沿って走査し、該フォーカスされた荷電粒子ビームは、多数のフォーカス走査ラインに沿って走査し、該多数のフォーカス走査ラインは、該デフォーカス走査ラインのうちの隣接するライン間に散在している。
【００３６】
[0036]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、少なくとも１つの荷電粒子ビームフォーカス実施コンポーネントは、該ウェーハの近くにデフォーカシング静電界を導入することによって、該荷電粒子ビームをデフォーカスするように適合されている。
【００３７】
[0037]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、少なくとも１つの荷電粒子ビームフォーカス実施コンポーネントは、該ウェーハから離れているデフォーカシング静電界を導入することによって、該荷電粒子ビームをデフォーカスするように適合されている。
【００３８】
[0038]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、半導体ウェーハを電気的に試験する方法が提供され、該方法は、比較的フォーカスされた荷電粒子ビームを使用して、走査ラインごとに該ウェーハを走査し、それによって、時間的シーケンスを画成するステップと、該粒子ビームを用いて、該時間的シーケンスにおける各個別の走査ラインの走査の前に、および該粒子ビームを用いて、該時間的シーケンスにおける該個別の走査ラインの直前の走査ラインを走査した後に、比較的デフォーカスされた荷電粒子ビームを使用して、該個別の走査ラインを含む領域をプリチャージするステップと、を備える。
【００３９】
[0039]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、該走査ステップは、走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）によって実行される。
【００４０】
[0040]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該走査ラインは、それぞれ、均一な幅を有し、該ビームは、該走査ラインの均一な幅を画成する幅を有する。
【００４１】
[0041]さらにまた、本発明の幾つかの実施形態によれば、該走査ラインの該ウェーハ上での配列は、走査ラインの物理的シーケンスを画成し、該走査ラインの時間的シーケンスは、該走査ラインの物理的シーケンスとは異なっている。
【００４２】
[0042]加えて、本発明の幾つかの実施形態によれば、プリチャージすることは、該フォーカスされた荷電粒子ビームをデフォーカスして、それによって、該デフォーカスされた荷電粒子ビームを提供することを備える。
【００４３】
[0043]さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、該セットにおける該走査ラインは離間されており、したがってこれまでに走査された走査ラインが、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって、後に走査される走査ラインに導入される帯電を実質的に変更することを実質的に防ぐ。
【００４４】
[0044]また、本発明の幾つかの実施形態によれば、半導体ウェーハを電気的に試験する方法が提供され、該方法は、サンプルの第１の領域の帯電に影響を及ぼすように、デフォーカスされた荷電粒子ビームによって該第１の領域を走査することと、該第１の領域の少なくとも一部を、フォーカスされた荷電粒子ビームによって走査すると共に、該少なくとも一部から散乱した電子を検出することとを備え、該少なくとも一部は、該第１の領域が、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって導入された帯電の影響を受けたままである間に走査される。
【００４５】
[0045]本発明の幾つかの実施形態の具体的な利点は、以下のこと、すなわち、従来のシステムとは対照的に、電荷が、プリチャージステップと実際のフォーカス走査ステップの間の経過時間により、概して消散しないということ、および／または該走査ステップは、該走査ステップの隣接するパス間の干渉を完全にまたはほぼ実質的になくすために、１度に１パスで実行されるということを含む。
【００４６】
[0046]例えば、限定するものではないが、従来の処理のための汎用または専用のパーソナルコンピュータ、ワークステーションまたは他のプログラマブルデバイスまたはコンピュータあるいは電子計算機；表示用のディスプレイスクリーンおよび／またはプリンタおよび／またはスピーカ；光ディスク、ＣＤＲＯＭ、光磁気ディスクまたは他のディスク等の機械可読メモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、記憶用の磁気または光または他のカード、および受取り用のキーボードまたはマウス等の何らかの適切なプロセッサ、ディスプレイ及び入力手段を、本発明の教示の一部または全てに従って、コンピュータプログラムを含む情報を処理し、表示し、記憶し、および情報を受け入れるのに使用することができる。上記で用いられている「プロセス」という用語は、物理的に、例えば、電気的に表されるデータの、例えば、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ内で行われまたは存在する可能性のある現象に関する任意の種類の計算または操作あるいは変換も含むように意図されている。
【００４７】
[0047]本発明の装置は、本発明の幾つかの実施形態に従って、機械によって実行される場合に、本明細書に示し、かつ記載されている本発明の装置、方法、特徴部及び機能の一部または全てを実施する命令のプログラムを収容できまたは格納する機械可読メモリを含むことができる。別法として、または、加えて、本発明の装置は、本発明の幾つかの実施形態に従って、従来の任意のプログラミング言語で書込むことのできる上記のようなプログラムと、場合により、限定するものではないが、本発明の教示に従って、場合により構成または作動させることのできる汎用コンピュータ等の、該プログラムを実行するマシンとを含むことができる。
【００４８】
[0048]文章または図面に現れる商標は、いずれもその所有者の所有物であり、本明細書において、単に本発明の実施形態をどのように実施することができるかの１つの実施例を説明または図示するためにだけ現れるものである。
【００４９】
[0049]本発明を納得するために、および本発明を実際にどのように遂行するかを理解するために、次に、添付図面を参照して、単に非限定的な例証として、幾つかの実施形態について説明する。
【発明の詳細な説明】
【００５０】
[0059]以下の説明は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、特に、典型的には、ウェーハが、該ウェーハのある領域（該ＳＥＭの視野によって画成される領域）を走査するステップと、別の領域の走査を容易にするために、該ウェーハとＳＥＭとの間に相対運動を機械的に導入するステップとを繰り返すことによって走査されるステップアンドリピート型ＳＥＭ等の荷電粒子顕微鏡に関する。この相対運動は、例えば、レンズ、偏向器等の様々な静電および／または磁気素子によって導入される静電界および／または磁界によって実施することができる。他の荷電粒子及び光子も、電圧コントラストを検出するのに利用することができることに留意されたい。さらに、本発明は、該ＳＥＭとウェーハの間に実質的に一定の動きを導入することによっても実施することができることに留意されたい。該相対運動は、線形または回転および／またはこれら両方の組合せであってもよい。
【００５１】
[0060]本発明の実施形態によれば、上記デフォーカシングは、ビーム電流も変化させるビーム限定アパーチャー１４を変えることによって実現される。
【００５２】
[0061]図１は、本発明の実施形態による、電圧コントラスト解析が可能な走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を図示した図である。図１のＳＥＭは、電子銃２２と、陽極２４と、１次電子ビーム４０を生成するように機能する高圧電源２６とを含む。
【００５３】
[0062]本発明の実施形態によれば、荷電粒子ビーム４０は、電圧コントラスト解析の間に、繰り返しフォーカス及びデフォーカスされる。該デフォーカシングは、荷電粒子ビーム４０のエネルギを変更することを伴う。加えて、磁界も変更することができるが、磁界は、該静電素子によって生じるものに対して遅い変化率によって特徴付けられる。
【００５４】
[0063]本発明の実施形態によれば、図１のＳＥＭは、例えば、図８Ａ〜図９Ｃを参照して以下に詳細に説明されているような少なくとも１つの荷電粒子ビームフォーカス変更コンポーネントを含む。このコンポーネントは、該荷電粒子ビームのフォーカスを比較的迅速な方法で変更することができる。このようなコンポーネントは、電子銃２２とウェーハ１００との間に設けることができる。
【００５５】
[0064]典型的には、該静電界は、比較的速く変更することができ、従って、速いデフォーカシング（及びフォーカシング）の効果は、例えば、図８Ａ〜図９Ｃを参照して以下に詳細に説明されているように、電極３０、陽極２４等の様々な電極および電子銃２２にさえ供給される電圧を変更することを含む。電極３０は、ウェーハ１００の付近に配置され、ウェーハ１００の付近の静電界に影響を及ぼすことができ、一方、他の電極は、ウェーハ１００から遠くに配置されている。
【００５６】
[0065]図１のＳＥＭは、典型的には、１次電子ビーム４０が、そこを通過することができるアパーチャー１３を有する検出器１４と、該１次電子ビームをウェーハ１００上にフォーカスさせることが可能な対物レンズ１２と、コントローラ６０と、ステージ５０とを含む。対物レンズ１２は、典型的には、対物レンズ１２から漏れる静電界及び磁界を導入する静電レンズ及び磁気レンズを含む。
【００５７】
[0066]図１のＳＥＭは、該ウェーハを走査するために該１次電子ビームを偏向する偏向ユニット等の追加的なコンポーネント、ならびに説明を簡単にするために図１に示されている追加的な制御及び電圧供給ユニットを含むことができる。
【００５８】
[0067]図１のＳＥＭにおいて、１次電子ビーム４０は、検出器１４内のアパーチャー１３を通過され、対物レンズ１２によって、検査されるウェーハ１００上にフォーカスされる。該１次電子ビームは、ウェーハ１００と相互作用し、その結果、２次電子、後方散乱電子、オージェ電子および／またはＸ線量子等の様々な種類の電子が反射または散乱される。２次電子は、容易に制御することができる。ほとんどのＳＥＭは、主にこれらの２次電子を、例えば、図に示すような検出器１４によって検出する。検出器１４は、例えば、従来は、集められた２次電子の振幅と、ウェーハ１００に関連する１次電子ビーム４０の位置とに応答して、走査されたウェーハのイメージを生成することが可能なコントローラ６０に接続されている。
【００５９】
[0068]また、コントローラ６０は、ウェーハ１００と、該電極等の、図１のＳＥＭの他の部材との間に導入される機械的運動を制御するために、典型的には、ステージ５０にも接続されている。コントローラ６０は、典型的には、高圧電源２６、電極電圧供給ユニット３２、偏向ユニット（図示せず）等を含む、図１のＳＥＭの様々なコンポーネントを制御する。典型的には、該偏向ユニットは、Ｘ走査信号及びＹ走査信号によって制御される。コントローラ６０は、多数のソフトウェア及びハードウェアコンポーネントを含むことができ、また、単一のデバイスまたは多数のデバイスのいずれかを備えることができることに留意されたい。
【００６０】
[0069]典型的には、ステージ５０は、ウェーハ１００をＹ軸に沿って移動させ、一方、電気ビームは、Ｘ軸に沿って偏向される。このことは、必ずしも必要ではないため、第１の軸に沿って機械的運動を導入することおよび該第１の軸に対して直角ではない第２の軸に沿って電子ビームを偏向させることを含む他の組合せを適用することもできる。さらに、連続する走査の方向は、互いに同じであっても反対であってもよい。図１のＳＥＭは、単純化のために図示されていない追加的な検出器、エネルギフィルタ等を含むことができる。
【００６１】
[0070]図１は、電荷を制御する単一の電極３０を図示しているが、このことは、必ずしも必要なケースではなく、多数の電極、ならびに多数の部分に分割されている電極を、ウェーハ１００の帯電を制御するのに適用することができる。
【００６２】
[0071]図２は、本発明の別の実施形態による電圧コントラスト解析が可能な走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を図示した図である。図２及び他の図に図示されている本発明の実施形態のコンポーネントのうちの幾つかは任意のコンポーネントであることを認識されたい。図２の装置は、照明光学部品及び検査光学部品を含む。該照明光学部品は、荷電粒子ビームを生成して、サンプルの方へ向ける。該荷電粒子ビームの焦点は、該照明光学部品の様々なコンポーネントによって変更することができる。
【００６３】
[0072]「光学部品」という用語は、対物レンズ、磁気コイル、磁極片、静電レンズ、アパーチャー、スキャナー等のコンポーネントを含む。これらのコンポーネントは、該荷電粒子ビームの様々な特性に影響を及ぼす。また、該光学部品は、電源、電流供給源、これらのコンポーネントを制御するコンポーネント等を含むことができる。照明路は、荷電粒子ビーム源１１１を含む。ビーム源１１１は、従来のものとすることができ、また、典型的には、互いに相互機能的に関連する電子銃、フィラメント、抑制器、抽出器及び陽極を含む。
【００６４】
[0073]荷電粒子ビーム源１１１は、例えば、図に示すように、上方八重極１１２、アパーチャー整合コイル１１３、ビーム画成アパーチャー１１４、ブランカー１１５、差圧真空アパーチャー１１６、上方コイル群１１７、ブランキングアパーチャー１１９、本明細書に記載されているようなデフォーカシングに使用することのできる下方コイル群１２０、本明細書に記載されているようなデフォーカシングに使用することのできる下方八重極１２１及び磁気対物レンズ１２２と機能的に関連している。また、該荷電粒子ビームは、ファラデーカップ１１８へそらすこともできる。
【００６５】
[0074]検査経路は、典型的には、磁気対物レンズ１２２、下方八重極１２１、下方コイル群１２０、ビーム湾曲電極１２４、静電四重極１２６、静電焦点レンズ１２８、接地アパーチャー１３０、静電フィルタ１３２及び検出器１３４を含む。様々なコンポーネントが、従来と同様の高電圧モジュールからの高電圧源を受取る。様々なコンポーネント、特に磁気コンポーネントは、電流供給モジュールから電流を受取る。
【００６６】
[0075]該荷電粒子ビームは、典型的には、上方八重極１１２及び下方八重極１２１と共に、上方コイル群１１２及び下方コイル群１２０等の照明路の様々なコンポーネントによって、フォーカス及びデフォーカスすることができる。微細な焦点変化は、典型的には、該八重極によって実現される。
【００６７】
[0076]典型的には、該検査システムは、ステージと、イメージプロセッサと、真空チャンバと、光学コンポーネントと、マンマシンインタフェース等も含む。該荷電粒子ビームは、真空中を伝播する。
【００６８】
[0077]図３は、本発明の実施形態による、図１、図２のＳＥＭ等のＳＥＭによって提供することのできる第１の走査パターンを図示する図である。ウェーハ１００は、Ｙ軸に沿って並進させることができ、一方、１次電子ビーム４０は、Ｘ軸に沿って偏向させることができる。また、図３は、フォーカスされたビーム３０によって形成される小スポット２０１と、デフォーカスされたビーム４０によって形成される大スポット２０２とを図示する。これらのスポットの各々は、該スポットが照明するウェーハの部分と相互作用する。
【００６９】
[0078]走査パターン２００は、デフォーカスされた荷電粒子ビームを、例えば、デフォーカス走査ライン２１２に沿って左から右へ走査することによって始まる。デフォーカス走査ライン２１２は、ウェーハ１００の（例えば）Ｙ軸２１６方向の並進により、Ｘ軸２１４に関して、小さな負の角度で方向付けされている。この段階の間に、全ての大スポット２０２の結合領域を含む第１の領域が帯電される。
【００７０】
[0079]一旦、該デフォーカスされたビームが、その走査を終了すると、ビーム４０は、短いフォーカシング期間にフォーカスされる。このフォーカシング期間に、ビーム４０は、該ウェーハを例えば、右から左へ走査することができるが、空走査することもできる。説明を単純にするために、該フォーカシング期間中の該ビームの経路は示されていない。
【００７１】
[0080]該フォーカシング期間の終了時に、該フォーカスされたビームは、フォーカス走査ライン２１１に沿って走査する。図３は、デフォーカス走査ライン２１２と平行なフォーカス走査ライン２１１を図示するが、このことは、必ずしも必要なことではない。
【００７２】
[0081]次に、本発明の様々な実施形態による図１、図２のＳＥＭ等のＳＥＭによって提供することのできる他の走査パターンについて説明する。
【００７３】
[0082]図４の走査パターンにおいては、フォーカス走査ライン２１１は、デフォーカス走査ラインと平行であるが、反対方向に方向付けされており、フォーカス走査ラインが（例えば）右に向いている場合、該デフォーカス走査ラインは、左へ向いている。
【００７４】
[0083]図５の走査パターンにおいては、５つのフォーカス走査ライン２１１が、隣接するデフォーカス走査ライン２１２の間に散在している。
【００７５】
[0084]図６の走査パターンにおいては、フォーカス走査ライン２１１は、デフォーカス走査ライン２１２を横断する。この配置方向は、Ｙ軸に沿って電気的に走査するステップ、走査速度を変更するステップ、Ｙ軸方向の機械的シフトを変更するステップ等を含む様々な方法で実現することができる。
【００７６】
[0085]典型的には、電荷制御走査ラインは、走査ライン及びイメージラインに関して均一な電荷制御を与えるように必要に応じて、回転またはシフトさせることができる。本発明の実施形態によれば、デューティサイクル（電荷制御期間とイメージ取得期間の比）は、帯電を制御する手段として変えることができる。
【００７７】
[0086]この変動は、例えば、電圧コントラスト解析中に取得されたイメージ、これまでに取得したイメージ、走査した領域の帯電特性等に応答することができる。本発明の実施形態によれば、デフォーカシングの量は、帯電を制御する手段として制御することができる。
【００７８】
[0087]本発明の様々な実施形態によれば、該デフォーカシングは、ネガティブプリチャージ（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ）またはポジティブプリチャージ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ）を実行するのに利用することができる。
【００７９】
[0088]本発明のまた別の実施形態によれば、図８〜図９Ｃに示すように、電極７０に供給される電圧は、ビーム４０のフォーカスの速い変化を誘導するように、並びにウェーハ１００を帯電（または、放電）するために調節することができる。
【００８０】
[0089]本発明の別の実施形態によれば、該フォーカシング及びデフォーカシングは、電極７０とは異なるコンポーネントを使用し、ビーム４０のデフォーカシングを実行し、ならびにウェーハ１００を帯電または放電するように、電極７０に供給される電圧を独立して制御することによって、実現される。
【００８１】
[0090]本発明の別の実施形態によれば、ビーム４０のフォーカシングの変化は、第１の期間に生じ、一方電極７０に供給される電位は、別の期間に生じる。例えば、ビーム４０は、増大した帯電を生成するようにデフォーカスされ、その後、電極７０は、これまでに誘導された電荷を放電する供給電圧を受取ることができる。
【００８２】
[0091]図７Ａ〜図７Ｃは、全て本発明の幾つかの実施形態による、例えば、図１または図２の装置を使用して、半導体ウェーハを電気的に試験する方法の単純化したフローチャートである。
【００８３】
[0092]図７Ａの方法においては、荷電粒子ビームがデフォーカスされる。典型的には、ステップ３１０は、該ウェーハの近くに、デフォーカシング静電界を導入することを含む。本発明の別の実施形態によれば、ステップ３１０は、該ウェーハから遠い位置に、デフォーカシング静電界を導入することを含む。典型的には、ステップ３１０は、短いデフォーカシング期間中に起こる。
【００８４】
[0093]ステップ３１０の後には、例えば、図３〜図６の走査パターンのいずれかを使用して、サンプルの第１の領域の帯電に影響を及ぼすように、デフォーカスされた荷電粒子ビームによって、該第１の領域を走査することを備えるステップ３２０が続く。ステップ３２０の後には、該荷電粒子ビームをフォーカシングするステップ３３０が続く。典型的には、ステップ３３０は、該ウェーハの近くに、フォーカシング静電界を導入することを含む。本発明の別の実施形態によれば、ステップ３３０は、該ウェーハから遠い位置に、フォーカシング静電界を導入することを含む。典型的には、ステップ３３０は、短いフォーカシング期間中に起こる。
【００８５】
[0094]ステップ３３０の後には、フォーカスされた荷電粒子ビームによって、該第１の領域の少なくとも一部を走査すると共に、該少なくとも一部から散乱した電子を検出することを含むステップ３４０が続く。ステップ３４０は、該第１の領域が、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって導入された帯電の影響を受けたままである間に実行される。典型的には、ステップ３４０は、ステップ３２０が終了した直後に実行される。ステップ３４０の後には、所定の判断基準が満たされるまでステップ３１０が続く。この判断基準は、所定の領域が走査された場合、欠陥が検出された場合等の場合に満たすことができる。
【００８６】
[0095]典型的には、該デフォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズは、該フォーカスされた荷電粒子ビームによって形成されるスポットサイズよりも実質的に大きい。これらのスポットサイズの比は、所要の帯電量、帯電期間の長さ、デフォーカシング及びフォーカシング速度および該システムの精度に応答することができる。
【００８７】
[0096]典型的には、該デフォーカスされた荷電粒子ビームは、デフォーカス走査ラインに沿って走査し、フォーカスされた荷電粒子ビームは、フォーカス走査ラインに沿って走査する。本発明の実施形態によれば、該デフォーカス走査ラインは、図３〜図５に示すように、該フォーカス走査ラインと平行である。本発明のまた別の実施形態によれば、該デフォーカス走査ラインは、図６に示すように、該フォーカス走査ラインを横断する。本発明のさらなる実施形態によれば、該デフォーカス走査ラインは、該フォーカス走査ラインと実質的に反対方向である。
【００８８】
[0097]典型的には、多数のフォーカス走査ラインが、隣接するデフォーカス走査ラインの間に散在している。
【００８９】
[0098]本明細書に示し、かつ記載されているような本発明を実施することは、典型的にフォーカスされたビームを急速にデフォーカシングすること、または、デフォーカスされたビームを急速にフォーカシングすることを伴うことを認識されたい。フォーカスの変化は、数マイクロ秒、好ましくは、１マイクロ秒以下しか必要としないことが望ましい。このことを実現する好適な方法は、図８Ａ〜図９Ｃに関連して本明細書に記載されている。
【００９０】
[0099]図８Ａ〜図８Ｄは、まとめて、コラム内のフォーカシング電極を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を形成する。図８Ａは、図１の走査コイル１６または図２の下方八重極１２１に適用されるような、ビーム４０を走査及びリトレースするのに使用することのできる走査ランプを示す。図８Ｂは、フォーカスの変化を引き起こすために、図１の電極３１に適用することのできる電圧変化を示す。図８Ｃは、移行中に、該ウェーハの曝露を防ぐために、図２のブランカー１１５に適用される任意のブランク信号を示す。図８Ｄは、コントローラ６０によって、図１の電極電源３２へ送られる制御信号を示す。リトレースＴ３〜Ｔ６（デフォーカス期間５３０）の間、該電極制御信号は、該ビームをデフォーカスするように切り換えられる。
【００９１】
[0100]図９Ａ〜図９Ｃは、まとめて、四重極または八重極等の静電走査偏向器アレイを使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を構成する。図９Ａは、該ビームを走査及びリトレースするために、図２の走査コントローラ１５８によって偏向器１２１の特定の極に印加される公称電圧を図示する。図９Ｂは、該ビームのフォーカスおよび／または非点収差状態を変えて、所望のレベルのデフォーカスを提供するのに使用される重畳電圧を示す。図９Ｃは、フォーカス走査及びデフォーカスリトレースを提供するために、走査コントローラ１５８によって偏向器１２１の極に印加される正味電圧を示す。
【００９２】
[0101]一般に、顕微鏡のどの素子も、走査ライン速度に見合った速度でフォーカスを変化させることが可能である限り、該フォーカスを振動させるのに使用することができる。このことは、磁気ヒステリシスまたはインダクタンスにより、磁気素子を素早く変化させることができないため、典型的には、静電素子に対する選択を限定する。ここで、該ビームをデフォーカシングする２つの非限定的な方法について、それぞれ、図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明する。
【００９３】
[0102]第１の方法においては、図１の静電素子３０が使用される。この素子の通常の目的は、図１におけるウェーハ、すなわち素子１００の近くの電界の大きさ及び極性を制御することである。この電極は、多くの場合、電荷制御プレート、近接電極またはウェーネルトと呼ばれている。フォーカスを変更するために、電極電源３２は、２つの電圧状態、すなわち、ビームがフォーカスされた第１の状態と、デフォーカスされた状態を提供する第２の状態との間で切り換えられる。１０００Ｖの切り換え範囲が典型的には十分であるが、該切り換え範囲は、具体的に必要な電圧変化が、該電極の具体的な形状に依存し、したがって使用される電子光学システムの仕様に依存する。例えば、該電極の穴のサイズが約３ｍｍで、該電極とウェーハの間の距離が約１ｍｍである場合、電圧変化は、１００〜５００Ｖの範囲とすることができる。
【００９４】
[0103]一般には、少なくとも１ミクロンの空間広がりまでスポットをデフォーカスすることが望ましい。コントローラ６０は、図８Ａ〜図８Ｄに示すようにシークエンシングが起こるように、走査ライン及び電圧切り替えの両方を時間的に制御するのに使用される。
【００９５】
[0104]一般的に、図８Ａ〜図８Ｄは、図４に示す実施例の走査タイプの場合の制御信号及び電圧の適切な時間的シーケンスを示す。図３、図５及び図６等の本発明の範囲に含まれる他の走査型の場合の適切な時間的シーケンスは、同じであってもよく、変更すべきところは変更してもよい。典型的には、起こるデフォーカシングに十分な長さの、アイドル期間５１０、走査及びイメージ期間５２０、デフォーカス期間５３０、およびアイドル期間５４０を備える時系列が示されている。典型的には短時間の第１及び第２のブランキング期間５１０及び５６０は、それぞれ、期間５２０と期間５３０の間および期間５３０と期間５４０の間に起こる。
【００９６】
[0105]図８Ｃは、コラムのビームブランキング素子が利用可能な場合に、ビームスポットが、電極電圧が切り替わるときに（図８）、ウェーハ１００を照明することを防ぐために、該ビームブランキング素子を使用するというオプションを示す。この方法は、該スポットをデフォーカスできるようにし、同時に、ウェーハ表面における電界を変更できるようにし、スイッチング電源の極性に依存して、より大きな正または負の状態にする。
【００９７】
[0106]第２の方法においては、図４に示す実施例の走査タイプにも適している、図２の静電八重極２１が、フォーカスを振動させるのに使用される。八重極２１は、ビームスポットの走査、フォーカシング及び非点収差調整を可能にするように設計されている。別法として、または、加えて、四重極、１２重極または他の極構成を使用することができる。この実施形態において、該ウェーハの表面における電界は、変化されない。
【００９８】
[0107]この実施形態において、該八重極の各極の個々の電圧を決定する電子部品は、走査状態、フォーカス状態及び非点収差状態を、該八重極全体に適用できるように設計されている。すなわち、各極の電圧は、個別に制御することができる。フォーカス状態を変化させることは、８つの極の各々の走査ランプに、実効電圧を重畳することを備える。図９Ａ〜図９Ｃは、該八重極の１つの極に印加することができる電圧をグラフにしたものである。該八重極全体のフォーカスまたは非点収差状態は、該ビームスポットをデフォーカスするように変化させることができる。図９Ａは、該ビームスポットを走査する目的で、該極に印加される時間的電圧を示す。図９Ｂは、重畳されたデフォーカシング電圧を示す。図９Ｃは、２つの電圧の和を示し、これは、該極に印加することのできる実際の時間的電圧である。フォーカスを変化させるのに使用される該重畳された電圧は、図２のＳＥＭの場合、２０〜５０Ｖ程度とすることができる。
【００９９】
[0108]１００走査ラインの直径（フォーカスされたスポットの直径の１００倍）を有するデフォーカスされたスポットの場合、動作は以下の順のようになる。
【０１００】
[0109]Ｎ個のフォーカスラインの領域を網羅するデフォーカス走査（Ｎは、現実施例においては、１００である）。
【０１０１】
[0110]次のシーケンス、すなわち、１、ｎ＋１、２ｎ＋１、…＜Ｎで該デフォーカス領域と共に収容されるフォーカス走査ライン。ただし、ｎは、ラインａｎ＋１が、ライン（ａ＋１）ｎ＋１の帯電に悪影響を及ぼさないようになっている。
【０１０２】
[0111]ステップａのデフォーカス走査ラインから１つのフォーカスラインごとにインクリメントされるＮ本のラインの領域を網羅するデフォーカス走査、例えば、ライン１〜１００が、ステップ（ａ）において、デフォーカスモードで走査される場合、ライン２〜１０１は、ステップ（ｃ）において、該デフォーカスモードで走査することができる。
【０１０３】
[0112]ｂの場合、例えば、次のシーケンス、すなわち、２、ｎ＋２、２ｎ＋２、…＜Ｎ＋１を伴うフォーカス走査ライン。
【０１０４】
[0113]例えば、幾つかの適用において、ｎは、１０とすることができ、ａは、１〜１０の任意の整数であってもよい。上記ステージは、シーケンスごとに、該ウェーハを、１走査ライン高さだけ後方へ動かし、それによって、該走査シーケンスの該ウェーハに対する位置を、１走査ラインだけ前方に動かすことができる。該デフォーカスされたビームは、１００本以上のラインの領域を網羅する。以下の動作を実行することができる。
【０１０５】
[0114]反復１：位置１において、デフォーカスされたビームでラインを走査する。デフォーカス走査の領域内のフォーカスラインの以下のシーケンス：１、１１、２１、…９１を走査する。
【０１０６】
[0115]反復２：位置２において、デフォーカスされたビームでラインを走査し、これは、位置１から前方への１フォーカスラインのインクリメントである。フォーカスラインの次のシーケンス：２、１２、２２、…９２を走査する。
【０１０７】
[0116]全体のスライス（典型的には、少なくとも数千ライン）が走査されるまで、反復３、４を続行する。後の反復において、ラインは、再走査されてもよい。例えば、第１の反復において走査される最後の（１０１）を除いて、１１番目の反復において、ライン１１、２１、３１、…１０１を走査してもよい。一度以上集められる走査ラインは、最後のイメージに対するカバーリングの際に、例えば、イメージコントローラ内で、該走査ラインの間で平均化して、該最後のイメージに使用される単一の値を得てもよい。
【０１０８】
[0117]フォーカスライン取得の順序は変えることができ、また、該シーケンスの性質も変えることができる。例えば、ステップｂにおいて、該シーケンスは、上述した順列の置換、例えば、１、３ｎ＋１、２ｎ＋１、４ｎ＋１、…とすることができ、ｎ＝１０の場合、ステップｂにおけるシーケンスは、１、３１、２１、４１等である。
【０１０９】
[0118]本発明は、従来のツール、方法論及びコンポーネントを採用することによって実施することができる。従って、そのようなツール、コンポーネント及び方法論の詳細は、本明細書に記載されていない。これまでの説明においては、本発明の深い理解を提供できるように、電子光学的にアクティブである試験構造及び構成材料の形状等の多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、本発明は、具体的に記載されている詳細に頼ることなく実施することができることを認識すべきである。
【０１１０】
[0119]本発明の単に例示的な実施形態および該実施形態の多用途性の少数の実施例が本開示に示され、かつ記載されている。本発明は、他の様々な組合せ及び環境での使用が可能であり、また、本明細書に提示されている本発明の概念の範囲内で、変化または修正が可能であることを理解すべきである。
【０１１１】
[0120]プログラム及びデータを含む本発明のソフトウェアコンポーネントは、必要に応じて、ＣＤ−ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭを含むＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）形式で実施することができ、または、限定するものではないが、様々な種類のディスク、様々な種類のカード及びＲＡＭ等の他の何らかの適切なコンピュータ可読媒体に格納することができる。本明細書においてソフトウェアとして記載されているコンポーネントは、代替的に、従来の技術を使用して、必要に応じて、全体的または部分的にハードウェアで実施してもよい。
【０１１２】
[0121]別々の実施形態という状況で記載されている本発明の特徴部は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよい。逆に、単一の実施形態という状況で略して記載されている本発明の特徴部は、別々にまたは何らかの適切なサブコンビネーションで実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施形態による電圧コントラスト測定システムの略断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態による電圧コントラスト測定システムの略断面図である。
【図３】本発明の実施形態による走査パターンを図示する図である。
【図４】本発明の別の実施形態による走査パターンを図示する図である。
【図５】本発明のさらなる実施形態による走査パターンを図示する図である。
【図６】本発明のまた別の実施形態による走査パターンを図示する図である。
【図７Ａ】本発明の幾つかの実施形態による図１、図２のシステムの動作の方法の場合の単純化したフローチャートである。
【図７Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による図１、図２のシステムの動作の方法の場合の単純化したフローチャートである。
【図７Ｃ】本発明の幾つかの実施形態による図１、図２のシステムの動作の方法の場合の単純化したフローチャートである。
【図８Ａ】コラム内のフォーカシング電極を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を形成する。
【図８Ｂ】コラム内のフォーカシング電極を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を構成する。
【図８Ｃ】コラム内のフォーカシング電極を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を構成する。
【図８Ｄ】コラム内のフォーカシング電極を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を構成する。
【図９Ａ】四重極または八重極等の静電走査偏向器を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を構成する。
【図９Ｂ】四重極または八重極等の静電走査偏向器を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を構成する。
【図９Ｃ】四重極または八重極等の静電走査偏向器を使用して、電子ビームの急速フォーカシング及びデフォーカシングを実現する際に有用な信号図を構成する。
【符号の説明】
【０１１４】
１２…対物レンズ、１３…アパーチャー、１４…検出器、１６…走査コイル、２２…電子銃、２４…陽極、２６…高圧電源、３０…電極、３２…電極電源、４０…１次電子ビーム、６０…コントローラ、１００…ウェーハ、１２１…偏向器、１５０…ステージ、１５８…走査コントローラ、２００…走査パターン、２１２…デフォーカス走査ライン、２１４…Ｘ軸、２１６…Ｙ軸、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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