(57)【要約】      （修正有）【課題】ビーム間での干渉が最小となる重み付け因子を見いだすことのできる装置を提供する。【解決手段】複数の集束ビームによって試料２３２を検査又は処理する多ビーム装置あり、試料２３２全体にわたってＮ本のビーム２４０−ｎを走査させるように構成され、複数のビーム２４０−ｎが試料２３２に照射されるときに試料２３２から放出される２次放射線を検出するＭ個の検出器２３４−ｍを備え、複数の検出器２３４−ｍの各々は、検出器２３４−ｍによって検出される２次放射線の強度を表す検出器信号を出力し、各検出器信号は、多重ビームによって生じた情報を含み、各出力信号が単一ビームによって生じる情報を表すように重み付け因子を用いることによって、複数の検出器信号を複数の出力信号となるように処理する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の集束ビームによって試料を調査又は処理する多ビーム装置であって、
当該装置は、前記試料の全体にわたってN本のビームを走査させるように構成され、
当該装置は、複数の前記ビームが前記試料に照射されるときに前記試料から放出される2次放射線を検出するM個の検出器を備え、
複数の前記検出器の各々は、前記検出器によって検出される前記2次放射線の強度を表す検出器信号を出力する機能を有し、
作動中、前記検出器信号の各々は、多重ビームによって生じた情報を含むので、前記情報は、多重検出器にわたって広がる1つのビームによって生じ、
当該装置は、各出力信号が単一ビームによって生じる情報を表すように重み付け因子を用いることによって、複数の検出器信号を複数の出力信号となるように処理するプログラム可能な制御装置を備えることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記ビームが一斉に走査される、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記ビームが、荷電粒子ビーム、イオンビーム、及び電子ビーム、並びにこれらの組み合わせからなる群から選ばれたビームであり、かつ、
前記重み付け因子はさらに前記ビームのエネルギーに依存する、
請求項1又は2に記載の装置。
【請求項４】
複数の前記検出器が、可視光の光子、UV光子、X線光子、2次電子、後方散乱電子、及び/又はそれらの組み合わせを検出するように構成される、請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
複数の前記ビームが単一のビーム源によって生成される、請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記制御装置が、前記出力信号の各々が単一ビームによって生じる情報を表すように前記複数の検出器信号を処理する信号源分離法を実行するようにプログラムされる、請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記信号源分離法が、線形系解法/逆解法、及び/又はガウスの消去法、及び/又は相対的な重み付け因子の知見、及び/又はブラインドデコンボリューション法を利用する、請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
多ビーム装置による試料の調査又は処理方法であって、
当該装置は、前記試料の全体にわたってN本の集束ビームを走査させ、
前記試料は、前記ビームによる照射に応じて2次放射線を放出し、
前記2次放射線はM個の検出器によって検出され、
前記M個の検出器の各々は、前記検出器によって検出される前記2次放射線の強度を表す検出器信号を出力し、
前記検出器の各々の検出器信号は、複数のビームによって生じる情報を含むので、一のビームによって生じる情報は複数の検出にわたって広がり、
前記ビームの各々によって生じる情報は、重み付け因子を用いて複数の検出器の信号を結合することによって再構成され、
前記重み付け因子は、前記検出器に対する前記ビームの走査位置及び試料と検出器との間の距離に依存する動的重み付け因子であることを特徴とする、方法。
【請求項９】
前記ビームが一斉に走査される、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
複数の前記ビームが、荷電粒子ビーム、イオンビーム、及び、電子ビーム、又はそれらの組み合わせからなる群から選ばれたビームであって、かつ、
前記重み付け因子はさらに前記ビームエネルギーに依存する、
請求項8又は9に記載の方法。
【請求項１１】
前記2次放射線が、可視光光子、UV光子、X線光子、2次電子、後方散乱電子、及びこれらの組み合わせを含む、請求項8乃至10のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
M個の前記検出器の各々は前記2次放射線に対する同様の応答を共有する、請求項8乃至11のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
N本の前記ビームを前記試料にわたって走査させる結果、連続する領域が照射されることで、前記連続する領域が撮像される、請求項8乃至12のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ビームが一の線源によって放出される、請求項8乃至13のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記再構成が信号源分離法を用いて実行される、請求項8乃至14のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記信号源分離法が、線形系解法/逆解法、及び/又はガウスの消去法、及び/又は相対的な重み付け因子の知見、及び/又はブラインドデコンボリューション法を利用する、請求項8乃至15のうちいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の集束ビームによって試料を調査又は処理する多ビーム装置に関する。当該装置は、前記試料全体にわたってN本のビームを走査させるように構成される。当該装置は、複数の前記ビームが前記試料に照射されるときに前記試料から放出される2次放射線を検出するM個の検出器を備える。複数の前記検出器の各々は、前記検出器によって検出される前記2次放射線の強度を表す検出器信号を出力する機能を有する。作動中、各検出器信号は、多重ビームによって生じた情報を含む。よって前記情報は、多重検出器にわたって広がる1つのビームによって生じる。当該装置は、各出力信号が単一ビームによって生じる情報を表すように重み付け因子を用いることによって、複数の検出器信号を複数の出力信号となるように処理するプログラム可能な制御装置を備える。
【０００２】
本発明はまた当該装置の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
係る装置は特許文献1から既知である。特許文献1は、被検査試料に複数の電子ビームを照射し、かつ、被検査試料の表面からの2次電子若しくは後方散乱電子及び/又は被検査試料を通過する透過電子を検出することによって、たとえばマスク又はウエハ等の試料を検査するための多電子ビーム検査装置を表す。その装置は、被検査試料の構造に関する情報を含む電子を検出する複数の電子検出素子を有する検出器ユニット、及び、検出器の電子検出素子の出力を同時すなわち並列に処理する検出信号処理装置を含む。複数の電子ビームが、被検査試料への同時照射に用いられるとき、パターン検査装置は、隣接する電子ビーム間での反射電子間での干渉を回避する機構を含む。
【０００４】
機構は、ビーム間での干渉を表す重み付け因子を用いることによって動作すると考えることができる（特許文献1の図40(a),40(b)を参照のこと）。
【０００５】
課題は、ビーム間での干渉が最小となる重み付け因子を見いだすことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第5557105A号特許明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Handbook  of  Blind  Source  Separation:  Independent  Component  Analysis  and  Applications”,  P.  Comon  and  C.  Jutten,  Academic  Press,  2010
【非特許文献２】“Independent  Component  Analysis:  Algorithms  and  Applications”,  A.  Hyvarinen  and  E.  Oja,  Neural  Networks,  Vol.  13(4−5)  (2000)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、この問題に対する解決法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的のため、前記重み付け因子は、前記検出器に対する前記ビームの走査位置及び前記試料と前記検出器との間での距離に依存する動的重み付け因子である。
【００１０】
前記重み付け因子は、各検出器への各ビームの寄与を表す。本発明は、前記試料全体にわたって前記ビームが走査されるときに、前記2次放射線が生成される位置（衝突位置）が変化するという知見に基づく。従って前記重み付け因子は前記走査位置の関数でなければならない。
【００１１】
また試料と検出器との間の距離（ワーキングディスタンス）も、前記重み付け因子と同様の効果を有する。
【００１２】
前記衝突位置が常にわかるので、前記重み付け因子は、前記走査位置、ワーキングディスタンス、及び適用可能な場合には、ビームエネルギーの既知の関数であって良いことに留意して欲しい。
【００１３】
各ビームは独立に走査されて良いことにさらに留意して欲しい。しかし一のビームの重み付け因子は他のビームの位置には影響されない。
【００１４】
本発明において、「（処理装置の）出力信号」とはたとえば、たとえばモニタのような出力装置へ伝送される電気信号を指称して良いが、一のビームのみによって生じる情報の格納専用の制御装置メモリ（コンピュータメモリ）の一部を指称しても良い。前記コンピュータメモリの一部は、目的の表示又はデータの後処理を行うように機能する。前記プログラム可能な制御装置（コンピュータと等価）は、スタンドアローン型処理装置（コンピュータ）であって良いし、あるいは、当該装置内に既に含まれている制御装置の一部であっても良いことにさらに留意して欲しい。
【００１５】
本発明の実施例では、前記ビームは一斉に走査される。
【００１６】
前記ビームを一斉に（つまり前記ビームの相対位置を一定に保ちながら）走査させることによって、すべてのビームのスキャンジェネレータが共通の電子機器を有することができるので、当該装置は簡略化され、かつ、前記重み付け因子の決定は、個別的な各ビームの走査位置の代わりに「前記」走査位置を利用することによって少なくとも部分的に決定され得る。
【００１７】
他の実施例では、前記ビームは、荷電粒子ビーム、イオンビーム、及び電子ビーム、並びにこれらの組み合わせからなる群から選ばれたビームであり、かつ、前記重み付け因子はさらに前記ビームエネルギーに依存する。
【００１８】
前記試料の調査（検査、撮像）に用いるビームは、基本的には光子（光、UV、又はX線）であって良いが、荷電粒子（たとえばイオン又は電子）を含むことが好ましい。たとえば後方散乱電子の外形はエネルギーに依存するので、前記ビームのエネルギーは前記重み付け因子に影響を及ぼす。
【００１９】
本発明の他の実施例では、複数の前記検出器は、可視光の光子、UV光子、X線光子、2次電子、後方散乱電子、及び/又はそれらの組み合わせを検出するように構成される。
【００２０】
前記ビームの照射に応じて、前記試料は、2次放射線−たとえば光子放射線（光、UV、又はX線）、後方散乱電子(BSEs)、2次電子、及び2次イオン−を放出する。
【００２１】
前記光は、レーザー光の衝突によって生じる反射光又はたとえば蛍光であって良く、あるいは、前記光は、電子ビームの照射によって生じる蛍光及び/又は燐光であって良いことに留意して欲しい。前記X線は、BSEs（50eVを超えるエネルギーを有する）である電子の照射によって生じ得る。SEs（50eV未満のエネルギーを有する）は、電子又はイオンの衝突に応じて放出され得る一方で、2次イオンは一般的に、イオン又は高エネルギー光子の衝突（アブレーション）に応じて放出される。
【００２２】
本発明の好適実施例では、複数の前記ビームは単一のビーム源によって生成される。
【００２３】
特許文献1では、一のビームが複数のビームに分離されるビームモジュールが用いられている（図23及び対応する明細書の記載を参照のこと）。
【００２４】
本発明の他の実施例では、前記制御装置は、各出力信号が単一ビームによって生じる情報を表すように前記複数の検出器信号を処理する信号源分離法を実行するようにプログラムされる。
【００２５】
前記信号源分離法は、重み付け因子（の知見）を利用した信号の結合、ガウスの消去法、ブラインドデコンボリューション法等を含む線形系解法/逆解法を含んで良い。
【００２６】
前記走査位置（前記ビームが前記試料に衝突する位置）が変化する結果、重み付け因子が異なるので、前記重み付け因子及び/又はデコンボリューションパラメータは、前記試料に対する前記ビームの走査位置に依存するようにすることが好ましいことにさらに留意して欲しい。
【００２７】
他の技術分野であるとはいえ、ブラインドデコンボリューション法も非特許文献1,2から既知であることにさらに留意して欲しい。
【００２８】
本発明の態様では、多ビーム装置による試料の調査又は処理方法が供される。当該装置は、前記試料全体にわたってN本の集束ビームを走査させる。前記試料は、前記ビームによる照射に応じて2次放射線を放出する。前記2次放射線はM個の検出器によって検出される。前記M個の検出器の各々は、前記検出器によって検出される前記2次放射線の強度を表す検出器信号を出力する。各検出器の検出器信号は、複数のビームによって生じる情報を含む。よって一のビームによって生じる情報は複数の検出にわたって広がる。各ビームによって生じる情報は、重み付け因子を用いて複数の検出器の信号を結合することによって再構成される。前記重み付け因子は、前記検出器に対する前記ビームの走査位置及び試料と検出器との間の距離に依存する動的重み付け因子であることを特徴とする。
【００２９】
当該方法の実施例では、前記ビームは一斉に走査される。
【００３０】
本発明の方法の別な実施例では、複数の前記ビームは、荷電粒子ビーム、イオンビーム、及び、電子ビーム、又はそれらの組み合わせからなる群から選ばれたビームであって良く、かつ、前記重み付け因子はさらに前記ビームエネルギーに依存する。
【００３１】
本発明の方法のさらに別な実施例では、前記2次放射線は、可視光光子、UV光子、X線光子、2次電子、後方散乱電子、及びこれらの組み合わせを含む。
【００３２】
本発明の方法のさらに別な実施例では、M個の前記検出器の各々は前記2次放射線に対する同様の応答を共有する。
【００３３】
同様の応答を共有する検出器を用いるとは、前記検出器が、同一の入力信号に対してほぼ同一の応答を有することを意味する。
【００３４】
本発明の方法のさらに別な実施例では、N本のビームで前記試料を走査する結果、連続する領域が照射されるので、連続する領域が撮像される。
【００３５】
本発明の方法のさらに別な実施例では、前記ビームは一の線源によって放出される。
【００３６】
一の線源を用いることで、完全な装置の部品数−たとえば高電圧ユニットの数、レンズの供給数等−が減少する。また前記ビームの強度を同一となるように制御することが容易になる。しかし本発明から複数の鏡筒を用いる装置の使用を排除することは意図していない。
【００３７】
単純なガウスの消去法（又は他の線形系解法/逆解法）を用いることによって、少なくともビームと同数の検出器を備える系を表す問題を解くことができる。なぜならその問題は、数学的に十分決定できるか、さらには、条件過剰であるからである。
【００３８】
重み付け因子がわからない又は用いられない場合には、ブラインドデコンボリューション法が用いられて良い。なぜならブラインドデコンボリューション法は、統計的手法又はベイズ推定を用いて前記データから未知の重み付け因子を推定するからである。
【００３９】
前記重み付け因子は、当該装置のパラメータ（ビームエネルギー、走査位置等）の関数であるが、前記試料の関数でもある。たとえば一のビームによって重金属マーカー全体が走査され、かつ、隣接するビームによって軽材料−たとえば有機材料又はポリマー−が走査される場合、前記重金属マーカーに衝突するビームは、他のビームよりも多く後方散乱される。従って前記試料の材料の種類（たとえば有機材料）がある程度均一である場合に限り、重み付け因子のみを用いることが推奨される。
【００４０】
検出器数Mはビームの本数以上であることが好ましいことに留意して欲しい。
【００４１】
前記検出器数が前記ビームの本数以上であるときには、前記問題は、数学的に十分決定されるか、あるいは、条件過剰ともある。
【００４２】
前記検出器数が前記ビームの本数よりも少ない場合でも、たとえば周期的強度変調（たとえばブランキング）又は一のビーム走査を他のビーム走査よりも（はるかに）高い走査速度で行い、前記一のビームの寄与が前記他のビームの寄与から識別可能とすることによって、各異なるビームの寄与についての十分な知見が存在するときには、前記問題は依然として解くことができることに留意して欲しい。
【００４３】
ビームの本数よりも検出器数の少ない装置が本発明の一部であることにもさらに留意して欲しい。その場合、たとえばガウスの消去法に基づく数学的解法を用いることはできない。しかし前記ビームの他の知見がたとえば、実験、校正等に基づいて利用可能であり得る。
【００４４】
前記ビームの一部がはるかに高い走査速度で走査し、かつ、信号源分離法（高周波/低周波フィルタリング、積分、又は、他の周波数/空間非混合法を含むが、これらに限定されない。）が、遅く走査された画像に対する速く走査された画像を識別することを可能にするときに、一のそのような例が起こる。他のそのような例は、前記ビームの一部の寄与が、前記ビームの一部の一時的ブランキング（又は少なくとも強度変調）を行うことによって推定される。これは、構造を有する照射撮像法に似て、かつ、圧縮センシング法にも似ている。
【００４５】
本願の文脈においては、検出器は、2次放射線に対して敏感な表面で、かつ、衝突する2次放射線の位置情報を取得できないことにさらに留意して欲しい。よってQ個の画素を備えるCOMSセンサが、Q個の検出器とみなされる（画素を二値化するとき、この数は二値化因子によって減少する）。よってこの点では、すべての検出器が同時に読み取り可能であることは重要ではない。
【００４６】
前記ビームは同期して走査されることが好ましい。
【００４７】
前記ビームは常に一定の強度を有して良いし、同時にブランキングされて良いし、又は、互いに独立してブランキングされても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来技術に係る多ビーム電子顕微鏡(MBEM)を概略的に表している。
【図２】本発明による多ビーム電子顕微鏡(MBEM)を概略的に表している。
【図３】MBEMで使用されるための検出器の詳細図を概略的に表している。
【図４】MBEMで使用されるための他の検出器の詳細図を概略的に表している。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
ここで図を用いて本発明を説明する。図中、同一の参照番号は対応する部位を表す。
【００５０】
図1は、従来技術に係る多ビーム電子顕微鏡(MBEM)を概略的に表している。
【００５１】
銃モジュール200は、荷電粒子（電子）ビーム204を備える集積光学系を備える粒子源（電子源）202を有する。荷電粒子（電子）ビーム204は、ダイアフラム206内に開口を画定するビームのアレイによって複数のビーム208−mに分離される。集積光学系を備える電子源は、加速レンズ212と一致する平面210内に電子源を集束させるので、電子源の画像のアレイが生成される。このレンズでは、ビームは最終エネルギーにまで加速される。レンズ212は、ビームを交点214へ収束させる。前記交点は、レンズ216によって他の交点220に結像される。レンズ216はまた、面218内に電子源画像212のアレイの画像をも生成する。他のレンズ222は、交点228上で交点220を結像し、かつ、面224上で電子源画像218のアレイを結像する。面224は、偏向器ユニット226（偏向器は磁気的及び/又は静電的である）が機能する面と一致する。交点の面228内に設けられる対物レンズ230は、試料232上に電子源のアレイの最終画像を生成する。鏡筒はさらに、ビーム径及びレンズ収差を限定する開口部−より具体的には交点220が生成される面内の開口部−を備える。ここでビームのアレイ240−nが生成される（この場合、196=14×14本のビーム）。
【００５２】
本願で述べたMBEMは、FEIカンパニーから市販されているNova  NanoSEM200の一部に設けられた部品200,202,204,206,及び208を有する特定の発展型である銃モジュールを用いて形成される。Nova  NanoSEM200はまた2次電子検出器をも有する。しかしそのような検出器でも、各ビーム同士の効果の識別できない。
【００５３】
図2は、本発明による多ビーム電子顕微鏡(MBEM)を概略的に表している。
【００５４】
図2は、図1からの派生型と考えることができる。ここで検出器のアレイ234−mは、対物レンズ230と試料232との間に設けられる。各検出器は1つだけのビームには敏感ではなく、複数のビームからの放射線を検出するが、プログラム可能な制御装置236は、各検出器からの信号から各ビームの寄与を再構成するようにプログラムされる。
【００５５】
検出器234−mの数がビーム208−nの数以上であるとき、たとえばすべてだが1つのビームをブランキングし、かつ、各検出器への単一ビームの寄与を決定することによって実験的に重み付け因子を決定することが可能である。問題は、たとえばガウスの消去法を用いることによって数学的に解くことができる。これは、複数の走査位置、ワーキングディスタンス、及びビームエネルギー（適用可能な場合）について行われなければならない。よってこれにより、動的重み付け因子が決定される。
【００５６】
検出器の数がビームの本数未満であるとき、厳密な数学的解法は不可能である。しかし各異なるビームの寄与について十分な知見が、たとえば強度変調（ブランキング）により与えられる場合には、問題は依然として解決可能である。またビームの一部をはるかに速い走査速度で走査させることで、そのような知見が得られる。なぜなら高周波走査によって生じる信号は、低周波走査から識別可能だからである。
【００５７】
本発明はMBEMについて説明されているが、当業者は、（共焦点）光学顕微鏡及びイオン光学系にも同様に適用可能であることを理解することに留意して欲しい。またビームは、単一ビーム源−たとえば単一電子源のみならずたとえば複数の半導体レーザー又は複数の電子源のような複数のビーム源−によって生成されて良い。
【００５８】
図3は、多ビーム顕微鏡(MBM)又はMBEMで用いられる検出器の詳細を概略的に表している。
【００５９】
図3は、試料から見えるように複数の検出器402−nからの概略図を示している。各検出器は、正方形の検出器−たとえば光子（光、X線）又は電子を検出するpinダイオード−として構成される。また所謂シリコン光電子増倍管(Si−PM)、アバランシェダイオード等が用いられても良い。図3に示されたレイアウトには、複数の孔402−nが存在し、これらの孔の各々は、1本以上のビームを通過させるのに利用することができる。
【００６０】
図4は、MBM又はMBEMに用いられる他の検出器の詳細を概略的に表している。
【００６１】
M個の画素502を備えるCMOSセンサ500はN個の孔を有する。各画素502は、一のチップ/ウエハの一部だが、それぞれ別個の検出器として機能する。ビームはこれらの孔を通過して試料へ向かう。
【００６２】
複数のビームが、一の孔を介して試料へ向けられても良いことに留意して欲しい。
【符号の説明】
【００６３】
200  銃モジュール
202  粒子源
204  荷電粒子ビーム
206  ダイアフラム
208−n  複数のビーム
210  面
212  加速レンズ
214  交点
216  レンズ
218  面
220  交点
222  他のレンズ
224  面
226  偏向器ユニット
228  交点の面
230  対物レンズ
232  試料
234−m  m個の検出器
236  プログラム可能な制御装置
240−n  n本のビーム
402−n  検出器
500  CMOSセンサ
502  画素
【図１】
2015184280.tif 000003
【図２】
2015184280.tif 000004
【図３】
2015184280.tif 000005
【図４】
2015184280.tif 000006