(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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る対物レンズと、
前記ソース変換ユニットの下方にある偏向走査ユニットと、
前記対物レンズの下方にある試料ステージと、
前記ソース変換ユニットの下方にあるビームセパレータと、
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、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、および前記対物レンズは、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に対向するように前記試料を支持し、
前記ソース変換ユニットは、複数のビーム制限開口を有するビームレット形成手段と、複数の電子光学素子を有する像形成手段と、を備え、
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、前記一次電子ビームは、実質的に平行なビームとなって前記ソース変換ユニットに入射するように前記コンデンサレンズによって収束され、
前記一次電子ビームの複数のビームレットは、前記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、前記複数の電子光学素子によって前記一次光軸に向けて偏向されるようにして、前記ソース変換ユニットから出射し、前記複数のビームレットの偏向角度は異なり、
前記複数のビームレットは、前記対物レンズによって前記表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、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、前記複数のプローブスポットの電流は、前記複数のビーム制限開口によって制限され、
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、前記ビームセパレータによって前記二次投影結像システムへと方向付けられ、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するマルチビーム装置。
【請求項２】
前記偏向角度は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の電子光学素子は、前記複数のビーム制限開口の下方にそれぞれ整列されている請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の電子光学素子の各々は、４極レンズである請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のプローブスポットの電流は、前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を変化させるように前記コンデンサレンズを使用することによって変化させられる請求項３に記載の装置。
【請求項６】
複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記複数の電子光学素子の各々は、８極レンズである請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記複数の電子光学素子の各々は、前記各素子の光軸に整列され該光軸に沿って配置されたひとつのマイクロレンズおよび２つの４極レンズを備え、前記２つの４極レンズは方位角が４５°異なる請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の電子光学素子の前記各々について前記２つの４極レンズの一方がビームレット出口側にあり、ひとつの対応するビームレットが前記一方の４極レンズによって偏向される請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数のプローブスポットの電流は、前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を変化させるように前記コンデンサレンズを使用することによって変化させられる請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された多数の環状電極を備え、それらの電圧が前記電流密度を変化させるように調整可能である請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された少なくとも２つの単一磁気レンズを備え、それらの励起が前記電流密度を変化させるように調整可能である請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された多数の環状電極および少なくとも１つの単一磁気レンズを備え、前記電極の電圧および前記少なくとも１つの単一磁気レンズの励起が前記電流密度を変化させるように調整可能である請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記コンデンサレンズは、前記一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され前記一次光軸に整列された少なくとも２つの単一磁気レンズを備え、それらの励起が前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を変化させるように調整可能である請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記表面上での前記複数のビームレットの入射エネルギーは、前記表面の電位を変えることによって変化させられる請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
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る対物レンズと、
前記ソース変換ユニットの下方にある偏向走査ユニットと、
前記対物レンズの下方にある試料ステージと、
前記ソース変換ユニットの下方にあるビームセパレータと、
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、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、および前記対物レンズは、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に対向するように前記試料を支持し、
前記ソース変換ユニットは、複数のビーム制限開口を有するビームレット形成手段と、複数の電子光学素子を有する像形成手段と、を備え、
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、前記コンデンサレンズは、前記一次電子ビームを収束させ、前記一次電子ビームは、収束角または発散角を有して前記ソース変換ユニットに入射し、
前記一次電子ビームの複数のビームレットは、前記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、前記複数の電子光学素子によって前記一次光軸に向けて偏向されるようにして、前記ソース変換ユニットから出射し、
前記複数のビームレットは、前記対物レンズによって前記表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、前記複数のビームレットの偏向角度は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定され、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、前記複数のプローブスポットの電流は、前記複数のビーム制限開口によって制限され、
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、前記ビームセパレータによって前記二次投影結像システムへと方向付けられ、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するマルチビーム装置。
【請求項２０】
前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記複数のプローブスポットの電流は、前記ソース変換ユニットに入射する前記一次電子ビームの電流密度を調整するように前記コンデンサレンズを使用することによって変化させられる請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の電子光学素子は、前記複数のビーム制限開口の下方にある請求項１９から２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記複数のビーム制限開口それぞれの上方にある複数のプレベンディング・マイクロデフレクタを有するプレビームレット曲げ手段をさらに備える請求項１９から２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記複数のプレベンディング・マイクロデフレクタは、前記複数のビームレットを前記複数のビーム制限開口に垂直に入射するように偏向する請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
複数のビームレット形成アパチャーを有し前記ソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、前記複数のビームレットは、前記複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、前記複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる請求項１９から２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
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複数のビーム制限開口を提供するビームレット形成プレートと、
前記ビームレット形成プレート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複数の電子光学素子と、
前記複数の電子光学素子の下方にある対物レンズと、
前記複数の電子光学素子の下方にある偏向走査ユニットと、
前記対物レンズの下方にある試料ステージと、
前記複数の電子光学素子の下方にあるビームセパレータと、
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、
前記電子ソース、前記コンデンサレンズ、および前記対物レンズは、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に対向するように前記試料を支持し、
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、前記ビームレット形成プレートは、複数の貫通穴の第１グループをそれぞれ通過する複数のビームレットへと前記一次電子ビームを切り整え、前記複数の貫通穴は前記装置の複数のビーム制限開口として機能し、
前記コンデンサレンズは、前記複数の電子光学素子によって前記一次光軸に向けてそれぞれ偏向されるように前記複数のビームレットを収束させ、
前記複数のビームレットは、前記対物レンズによって前記表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、前記複数のビームレットの偏向角度は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定され、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、前記複数のプローブスポットの電流は、前記複数のビーム制限開口によって制限され、
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、前記ビームセパレータによって前記二次投影結像システムへと方向付けられ、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するマルチビーム装置。
【請求項２８】
前記複数のビームレットは、前記複数の電子光学素子へと垂直に入射する請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記複数の電子光学素子は、前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する請求項２７または２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記複数のビームレットの電流は、前記電子ソースの角度強度を調整することによって変化させられる請求項２７から２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記複数のビームレットの電流は、前記複数のビーム制限開口の径方向サイズを変えることによって変化させられる請求項２７から３０のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記径方向サイズは、複数の貫通穴の第２グループを前記複数のビーム制限開口として配置するように前記ビームレット形成プレートを移動させることによって変わる請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
ＳＥＭにおいて試料の表面に複数のプローブスポットを形成する方法であって、
一次電子ビームを電子ソースによって生成するステップと、
前記一次電子ビームをコンデンサレンズによって平行化しまたは実質的に平行化するステップと、
平行化された一次電子ビームを第１の複数の貫通穴を有する第１プレートによって複数のビームレットへと切り整えるステップと、
前記複数のビームレットを対物レンズの光軸に向けて異なる偏向角度で複数の電子光学素子によって偏向するステップと、
複数の偏向されたビームレットを前記試料の前記表面上に前記対物レンズによって収束させるステップと、を備え、複数の偏向され収束されたビームレットが前記試料の前記表面に前記複数のプローブスポットを形成する方法。
【請求項３４】
前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように前記偏向角度を個別に設定するステップをさらに備える請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記複数の電子光学素子によって前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてを補償するステップをさらに備える請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記コンデンサレンズの第１主平面を移動させることによって、前記平行化された一次電子ビームの電流密度を変化させるステップをさらに備える請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記切り整えるステップの前に第２の複数の貫通穴を有する第２プレートによって前記複数のビームレットの外側の大部分の電子を遮るステップをさらに備える請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
ＳＥＭにおいて試料の表面に複数のプローブスポットを形成する方法であって、
一次電子ビームを電子ソースによって生成するステップと、
前記一次電子ビームを複数の貫通穴を有するプレートによって複数のビームレットへと切り整えるステップと、
前記複数のビームレットをコンデンサレンズによって収束させるステップと、
前記複数のビームレットを対物レンズの光軸に向けて複数の電子光学素子によって偏向するステップと、
複数の偏向されたビームレットを前記試料の前記表面上に前記対物レンズによって収束させるステップと、を備え、複数の偏向され収束されたビームレットが前記試料の前記表面に前記複数のプローブスポットを形成し、
前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように前記複数の偏向されたビームレットの偏向角度を個別に設定するステップをさらに備える方法。
【請求項３９】
前記複数の電子光学素子によって前記複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてを補償するステップをさらに備える請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記電子ソースの角度強度を変えることによって前記複数のビームレットの電流を変化させるステップをさらに備える請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記切り整えるステップにおいて前記プレートの別の複数の貫通穴を使用して前記複数のビームレットの電流を変えるステップをさらに備える請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
多数のソースを提供するためのデバイスであって、
前記デバイスの一次光軸に沿って一次ビームを提供するための荷電粒子ソースと、
前記一次ビームを実質的に平行化する手段と、
平行化された一次ビームの複数のビームレットにより前記荷電粒子ソースの複数の虚像を結像する手段と、を備え、前記複数の虚像が前記複数のビームレットそれぞれを発する前記多数のソースとなるデバイスと、
試料表面上に複数のプローブスポットが形成されるように前記試料表面上に前記複数の虚像を投影する手段と、を備え、
前記デバイスの前記結像する手段は、前記平行化された一次ビームの前記複数のビームレットを前記デバイスの前記一次光軸に向けて偏向する手段を備えるマルチビーム装置。
【請求項４３】
前記デバイスは、前記複数のビームレットの電流を変化させる手段をさらに備える請求項４２に記載のマルチビーム装置。
【請求項４４】
前記試料表面上で前記複数のプローブスポットを走査する手段と、
前記複数のプローブスポットにより前記試料表面から生成される複数の信号粒子ビームを受ける手段と、をさらに備える請求項４２または４３に記載のマルチビーム装置。
【請求項４５】
前記偏向する手段は、前記複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように前記複数のビームレットを個別に偏向する請求項４２から４４のいずれかに記載のマルチビーム装置。
【請求項４６】
前記複数のプローブスポットの収差を個別に補償する手段をさらに備える請求項４２から４５のいずれかに記載のマルチビーム装置。
【請求項４７】
前記投影する手段は、単一の対物レンズである請求項４２から４６のいずれかに記載のマルチビーム装置。
【請求項４８】
前記デバイスは、前記一次ビームによるクーロン効果を抑制する手段を備える請求項４２から４７のいずれかに記載のマルチビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、レンほかの権利であり２０１５年７月２２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６２／１９５，３５３号の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、ウェイミン・レンほかの権利であり２０１６年３月９日に出願された「複数荷電粒子ビームの装置」と題する米国出願第１５／０６５，３４２号に関連し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【０００３】
本出願は、ウェイミン・レンほかの権利であり２０１６年３月２３日に出願された「複数荷電粒子ビームの装置」と題する米国出願第１５／０７８，３６９号に関連し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【０００４】
本出願は、シュエドン・リウほかの権利であり２０１６年５月１０日に出願された「複数荷電粒子ビームの装置」と題する米国出願第１５／１５０，８５８号に関連し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【０００５】
本出願は、シュアイ・リーほかの権利であり２０１６年７月１９日に出願された「複数荷電粒子ビームの装置」と題する米国出願第１５／２１３／７８１号に関連し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【０００６】
本発明は、複数の荷電粒子ビームを有する荷電粒子装置に関し、とくに、試料表面上の観察エリアの複数の走査領域の像を同時に取得するように複数の荷電粒子ビームを用いる装置に関する。故に、本装置は、半導体製造産業において高解像度かつ高スループットでウェーハ／マスク上の欠陥を検査及び／または調査するために使用することができる。
【背景技術】
【０００７】
半導体ＩＣチップの製造の際には、パターン欠陥及び／または招かれざるパーティクル（残留物）がウェーハ／マスクの表面上に製造工程の間に必然的に現れ、これは歩留まりを大きく低下させる。ますます進化するＩＣチップの性能要件を満たすために、ますます小さいクリティカルフィーチャ寸法をもつパターンが採用されている。したがって、光学ビームを用いる従来の歩留まり管理ツールは回折効果により徐々に不適格となっており、電子ビームを用いる歩留まり管理ツールがますます多く用いられる。光子ビームに比べて電子ビームは波長が短いので優れた空間解像度を提供しうる。現在、電子ビームを用いる歩留まり管理ツールは単一の電子ビームを用いる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の原理を用いるので、高解像度を提供できるが大量生産に適するスループットを提供することはできない。スループットを高めるためにますます大きなビーム電流を使用することは可能であるが、優れた空間解像度がビーム電流とともに増大するクーロン効果によって基本的に劣化してしまう。
【０００８】
スループットへの制約を緩和するために、大電流をもつ単一電子ビームを使用するのではない有望な解決策は、各々が小電流をもつ複数の電子ビームを使用することである。複数の電子ビームが試料のひとつの被検査または被観察表面上に複数のプローブスポットを形成する。複数のプローブスポットが試料表面上の大きな観察エリア内にある複数の小さい走査領域をそれぞれ同時に走査することができる。各プローブスポットの電子が試料表面上の入射した場所から二次電子を生成する。二次電子は低速の二次電子（５０ｅＶ以下のエネルギー）と後方散乱された電子（入射する電子のエネルギーに近いエネルギー）とを含む。複数の小さい走査領域からの二次電子は複数の電子検出器によってそれぞれ同時に回収されることができる。したがって、すべての小走査領域を含む大きな観察エリアの像を、単一のビームで走査した場合よりもかなり速く取得することができる。
【０００９】
複数の電子ビームは、複数の電子ソースからそれぞれ、または単一の電子ソースから得られる。前者では、複数の電子ビームはたいてい複数のコラム内部で複数の小走査領域へとそれぞれ収束されかつ走査し、各走査領域からの二次電子は対応するコラム内部でひとつの電子検出器によって検出される。したがって、この装置は一般にマルチコラム装置と呼ばれる。複数のコラムは、独立しているか、または、多軸の磁気または電磁複合対物レンズ（例えばＵＳ８，２９４，０９５）を共有することができる。試料表面上での２つの隣接するビームのビーム間隔はたいてい３０〜５０ｍｍ程度の大きさである。
【００１０】
後者では、ソース変換ユニットが単一電子ソースを複数のサブソースへと仮想的に変化させる。ソース変換ユニットは、複数のビーム制限開口を有するひとつのビームレット形成（またはビームレット制限）手段と、複数の電子光学素子を有するひとつの像形成手段とを備える。複数のビーム制限開口はそれぞれ、単一電子ソースによって生成された一次電子ビームを複数のサブビームまたはビームレットへと分割し、複数の電子光学素子は、電子ソースの複数の平行な（虚または実）像を形成するように複数のビームレットに作用する。各像がひとつの対応するビームレットを発するひとつのサブソースとみなされることができる。より多くのビームレットを利用可能とするために、ビームレット間隔はマイクロメートルレベルである。当然、ひとつの単一コラム内にあるひとつの一次投影結像システムとひとつの偏向走査ユニットが複数の平行な像を複数の小走査領域にそれぞれ投影しかつ走査させるように使用される。そこから得られる複数の二次電子ビームがひとつのビームセパレータによってひとつの二次投影結像システムへと方向付けられ、二次投影結像システムによって収束されて、単一コラム内部でひとつの電子検出デバイスの複数の検出素子によってそれぞれ検出される。複数の検出素子は、並列に配置された複数の電子検出器、またはひとつの電子検出器の複数のピクセルであってもよい。したがって、この装置は一般にマルチビーム装置と呼ばれる。
【００１１】
ビームレット形成（またはビームレット制限）手段はたいてい、貫通穴を有する電気伝導プレートであり、複数の貫通穴が複数のビーム制限開口としてそれぞれ機能する。二つの方法が複数の平行な像を像形成手段によって形成するのに用いられている。第１の方法では、例えばＵＳ７，２４４，９４９のように、各電子光学素子がひとつのビームレットを収束させる静電マイクロレンズを有し、それによりひとつの実像を形成する。第２の方法では、例えばＵＳ６，９４３，３４９と第１の相互参照文献のように、各電子光学素子がひとつのビームレットを偏向する静電マイクロデフレクタを有し、それによりひとつの虚像を形成する。電子ソースの虚像を形成するように静電デフレクタを使用するという考えは、早くも１９５０年代には有名な二重スリット電子干渉実験に使用された（論文「メルリ・ミシロリ・ポッジの二重スリット電子干渉実験」の図１、フィジックス・イン・パースペクティブ、１４（２０１２）、１７８〜１９５に公開、ロドルフォ・ロサ著）。第１の方法がひとつの実像であるためそれに比べると、第２の方法におけるクーロン効果は弱く、電流密度がより高くなり、そのため第２の方法は高スループットと高解像度をともに実現するうえでより有利である。
【００１２】
複数のプローブスポットの収差を低減するために、一次投影結像システムは、ひとつのトランスファーレンズとひとつの対物レンズとを基本的に備え、トランスファーレンズは、複数のビームレットが対物レンズをその光軸のできるだけ近くで通過するように複数のビームレットを曲げる。第２の方法によるソース変換ユニットでは、トランスファーレンズの曲げ機能は複数のマイクロデフレクタによって行われることができ、したがって、トランスファーレンズは第１の相互参照文献に提案され図１に示されるように取り除かれることができる。トランスファーレンズが無ければ投影結像システムは単純化され製造と動作において簡単となる。
【００１３】
図１において、一次光軸１００＿１上にある電子ソース１０１は、（虚または実の）ソースクロスオーバー１０１ｓを有する一次電子ビーム１０２を発生させる。コンデンサレンズ１１０は、所望の電流密度を有してソース変換ユニット１２０に入射する一次電子ビーム１０２を収束させる。一次電子ビーム１０２の外縁の電子は、主アパチャープレート１７１の主開口によって遮られる。なお主アパチャープレート１７１は、コンデンサレンズ１１０の上方に配置されることもできる。一次電子ビーム１０２の３つのビームレット（１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３）はそれぞれ、像形成手段１２２の３つのマイクロデフレクタ（１２２＿１，１２２＿２，１２２＿３）によって一次光軸１００＿１に向けて偏向され、ビームレット制限手段１２１の３つのビーム制限開口（１２１＿１，１２１＿２，１２１＿３）を通過する。そして、偏向された３つのビームレットにより形成された３つの虚像（１０２＿１ｖ，１０２＿２ｖ，１０２＿３ｖ）が対物レンズ１３１によって試料８の表面７に投影され、それにより当該表面上に３つのプローブスポット（１０２＿１ｓ，１０２＿２ｓ，１０２＿３ｓ）が形成される。
【００１４】
３つのビームレットが対物レンズ１３１の前側焦点の近傍で偏向されまたは前側焦点を通れば、それらは試料表面７に垂直に入射し、対物レンズ１３１による軸外プローブスポット（１０２＿２ｓのような）の収差は大きく低減される。しかし、この場合においては３つのビームレットの偏向角度が大きくなり、３つのマイクロデフレクタに強い偏向力を必要とするだけでなく、大きな偏向収差を発生させることにもなる。第１の問題としては、３つのマイクロデフレクタの電気絶縁破壊を招きうる。また、第２の問題としては、軸外プローブスポットのサイズが許容できないレベルに拡大されうる。
【００１５】
ビーム制限開口は３つのプローブスポットの電流を制限し、電流は一次電子ビーム１０２の電流密度を変化させるようにコンデンサレンズ１１０の収束力を調整することによって変化させられる。３つのマイクロデフレクタについては、収束力とともに３つのビームレットの入射角度が変化するので、これに応じて偏向力を調整することが必要となる。観察条件を変更する時間と作業は少ないほどよい。
【００１６】
したがって、前述の問題がまったくまたはほとんどないマルチビーム装置を提供することが必要であり、それにより高解像度かつ高スループットを提供することができる。とくに、高解像度かつ高スループットでウェーハ／マスク上の欠陥を検査及び／または調査することのできるマルチビーム装置が半導体製造産業のロードマップに適合するために必要とされる。
【発明の概要】
【００１７】
この発明の目的は、観察条件（プローブスポットの電流および入射エネルギー、試料表面の静電場など）が柔軟に変わるなかで、試料を観察するために高解像度と高スループットの両方を提供する新規なマルチビーム装置を提供することにある。本装置は、半導体製造産業においてウェーハ／マスク上の欠陥を検査及び／または調査する歩留まり管理ツールとして機能することができる。
【００１８】
本装置においては、ひとつのコンデンサが一次電子ビームをひとつのソース変換ユニットへと平行化しまたは実質的に平行化し、ソース変換ユニットは、一次電子ビームの複数のビームレットをひとつの対物レンズの光軸に向けて偏向し、対物レンズは、複数の偏向されたビームレットをひとつの試料のひとつの被観察表面上に収束させ、それにより当該表面上に複数のプローブスポットが形成され、複数の偏向されたビームレットの偏向角度は、複数のプローブスポットのサイズを低減するように調整されている。複数のプローブスポットの電流は、コンデンサレンズの収束力と第１主平面の位置のいずれかまたは両方を変えることによって変化させることができる。ソース変換ユニットは、軸外収差を補償することによって複数のプローブスポットのサイズおよびサイズの差異をさらに低減することができる。また、一次電子ビームに起因するクーロン効果をできるだけ弱くするために、ソース変換ユニットのビームレット形成手段は、単一の電子ソースに近接して配置されることができ、プレビームレット形成手段は、単一の電子ソースに近接して用いられることができる。
【００１９】
そこで、本発明は、電子ソースと、電子ソースの下方にあるコンデンサレンズと、コンデンサレンズの下方にあるソース変換ユニットと、ソース変換ユニットの下方にある対物レンズと、ソース変換ユニットの下方にある偏向走査ユニットと、対物レンズの下方にある試料ステージと、ソース変換ユニットの下方にあるビームセパレータと、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、を備えるマルチビーム装置を提供する。電子ソース、コンデンサレンズ、および対物レンズは、本装置の一次光軸に整列され、試料ステージは、表面が対物レンズに対向するように試料を支持する。ソース変換ユニットは、複数のビーム制限開口を有するビームレット形成手段と、複数の電子光学素子を有する像形成手段と、を備える。電子ソースは、一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、一次電子ビームは、実質的に平行なビームとなってソース変換ユニットに入射するようにコンデンサレンズによって収束される。一次電子ビームの複数のビームレットが、ソース変換ユニットから出射し、複数のビームレットは、複数のビーム制限開口をそれぞれ通過し、複数の電子光学素子によって一次光軸に向けて偏向され、複数のビームレットの偏向角度は異なっている。複数のビームレットは、対物レンズによって表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、表面上の観察エリア内の複数の走査領域を複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように偏向走査ユニットによって偏向され、複数のプローブスポットの電流は、複数のビーム制限開口によって制限されている。複数の二次電子ビームが、複数のプローブスポットによって複数の走査領域からそれぞれ生成され、ビームセパレータによって二次投影結像システムへと方向付けられ、複数の検出素子によってそれぞれ検出されるように複数の二次電子ビームを維持すべく二次投影結像システムによって収束され、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する。
【００２０】
ひとつの実施の形態においては、偏向角度は、複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定可能である。複数の電子光学素子は、複数のビーム制限開口の下方にそれぞれ整列されている。複数の電子光学素子の各々は、４極レンズであってもよい。複数のプローブスポットの電流は、ソース変換ユニットに入射する一次電子ビームの電流密度を変化させるようにコンデンサレンズを使用することによって変化させられる。本装置は、複数のビームレット形成アパチャーを有しソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、複数のビームレットは、複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られる。
【００２１】
この実施の形態においては、複数の電子光学素子は、複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償することができる。複数の電子光学素子の各々は、８極レンズであってもよい。複数の電子光学素子の各々は、各素子の光軸に整列され光軸に沿って配置されたひとつのマイクロレンズおよび２つの４極レンズを備え、２つの４極レンズは方位角が４５°異なる。複数の電子光学素子の各々について２つの４極レンズの一方がビームレット出口側にあり、ひとつの対応するビームレットが当該一方の４極レンズによって偏向される。
【００２２】
ひとつの実施の形態においては、コンデンサレンズは、一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され一次光軸に整列された多数の環状電極を備え、それらの電圧が電流密度を変化させるように調整可能であってもよい。他のひとつの実施の形態においては、コンデンサレンズは、一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され一次光軸に整列された少なくとも２つの単一磁気レンズを備え、それらの励起がソース変換ユニットに入射する一次電子ビームの電流密度を変化させるように調整可能であってもよい。更なる他のひとつの実施の形態においては、コンデンサレンズは、一次光軸に沿って異なる軸方向位置に配置され一次光軸に整列された多数の環状電極および少なくとも１つの単一磁気レンズを備え、電極の電圧および少なくとも１つの単一磁気レンズの励起が電流密度を変化させるように調整可能であってもよい。
【００２３】
表面上での複数のビームレットの入射エネルギーは、前記表面の電位を変えることによって変化させられる。
【００２４】
また、本発明は、電子ソースと、電子ソースの下方にあるコンデンサレンズと、コンデンサレンズの下方にあるソース変換ユニットと、ソース変換ユニットの下方にある対物レンズと、ソース変換ユニットの下方にある偏向走査ユニットと、対物レンズの下方にある試料ステージと、ソース変換ユニットの下方にあるビームセパレータと、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、を備えるマルチビーム装置を提供する。電子ソース、コンデンサレンズ、および対物レンズは、本装置の一次光軸に整列され、試料ステージは、表面が対物レンズに対向するように試料を支持する。ソース変換ユニットは、複数のビーム制限開口を有するビームレット形成手段と、複数の電子光学素子を有する像形成手段と、を備える。電子ソースは、一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、一次電子ビームは、コンデンサレンズによって収束されて、収束角または発散角を有してソース変換ユニットに入射する。一次電子ビームの複数のビームレットが、ソース変換ユニットから出射し、複数のビーム制限開口をそれぞれ通過し、複数の電子光学素子によって一次光軸に向けて偏向される。複数のビームレットは、対物レンズによって表面に収束されて複数のプローブスポットを形成する。複数のビームレットの偏向角度は、複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定され、偏向走査ユニットは、表面上の観察エリア内の複数の走査領域を複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように複数のビームレットを偏向する。複数のプローブスポットの電流は、複数のビーム制限開口によって制限される。複数の二次電子ビームが、複数のプローブスポットによって複数の走査領域からそれぞれ生成され、ビームセパレータによって二次投影結像システムへと方向付けられる。二次投影結像システムは、複数の二次電子ビームを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する。
【００２５】
複数の電子光学素子は、複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償することが可能でありうる。複数のプローブスポットの電流は、ソース変換ユニットに入射する一次電子ビームの電流密度を調整するようにコンデンサレンズを使用することによって変化させられる。複数の電子光学素子は、複数のビーム制限開口の下方にあってもよい。本装置は、複数のビーム制限開口それぞれの上方にある複数のプレベンディング・マイクロデフレクタを有するプレビームレット曲げ手段をさらに備えてもよい。複数のプレベンディング・マイクロデフレクタは、複数のビームレットを複数のビーム制限開口に垂直に入射するように偏向してもよい。本装置は、複数のビームレット形成アパチャーを有しソース変換ユニットの上方にあるプレビームレット形成手段をさらに備え、複数のビームレットは、複数のビームレット形成アパチャーをそれぞれ通過し、複数のビームレットの外側の大部分の電子が遮られてもよい。
【００２６】
また、本発明は、電子ソースと、電子ソースの下方に複数のビーム制限開口を提供するビームレット形成プレートと、ビームレット形成プレートの下方にあるコンデンサレンズと、コンデンサレンズの下方にある複数の電子光学素子と、複数の電子光学素子の下方にある対物レンズと、複数の電子光学素子の下方にある偏向走査ユニットと、対物レンズの下方にある試料ステージと、複数の電子光学素子の下方にあるビームセパレータと、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、を備えるマルチビーム装置を提供する。電子ソース、コンデンサレンズ、および対物レンズは、本装置の一次光軸に整列され、試料ステージは、表面が対物レンズに対向するように試料を支持する。電子ソースは、一次光軸に沿って一次電子ビームを生成し、一次電子ビームは、ビームレット形成プレートによって複数の貫通穴の第１グループをそれぞれ通過する複数のビームレットへと切り整えられ、複数の貫通穴は本装置の複数のビーム制限開口として機能する。コンデンサレンズは、複数の電子光学素子によって一次光軸に向けてそれぞれ偏向されるように複数のビームレットを収束させる。複数のビームレットは、対物レンズによって表面に収束されて複数のプローブスポットを形成し、複数のビームレットの偏向角度は、複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように個別に設定される。偏向走査ユニットは、表面上の観察エリア内の複数の走査領域を複数のプローブスポットにそれぞれ走査させるように複数のビームレットを偏向し、複数のプローブスポットの電流は、複数のビーム制限開口によって制限される。複数の二次電子ビームが、複数のプローブスポットによって複数の走査領域からそれぞれ生成され、ビームセパレータによって二次投影結像システムへと方向付けられる。二次投影結像システムは、複数の二次電子ビームを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する。
【００２７】
複数のビームレットは、複数の電子光学素子へと垂直に入射する。複数の電子光学素子は、複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてをそれらのサイズおよび歪みをさらに低減するように補償する。ひとつの実施の形態においては、複数のビームレットの電流は、電子ソースの角度強度を調整することによって変化させられる。他のひとつの実施の形態においては、複数のビームレットの電流は、複数のビーム制限開口の径方向サイズを変えることによって変化させられる。径方向サイズは、複数の貫通穴の第２グループを複数のビーム制限開口として配置するようにビームレット形成プレートを移動させることによって変わる。
【００２８】
また、本発明は、ＳＥＭにおいて複数のプローブスポットを形成する方法であって、一次電子ビームを電子ソースによって生成するステップと、一次電子ビームをコンデンサレンズによって平行化しまたは実質的に平行化するステップと、平行化された一次電子ビームを第１の複数の貫通穴を有する第１プレートによって複数のビームレットへと切り整えるステップと、複数のビームレットを対物レンズの光軸に向けて異なる偏向角度で複数の電子光学素子によって偏向するステップと、複数の偏向されたビームレットを試料の被観察表面上に対物レンズによって収束させるステップと、を備え、複数の偏向され収束されたビームレットが複数のプローブスポットを形成する方法を提供する。
【００２９】
本方法は、複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように偏向角度を個別に設定するステップをさらに備えてもよい。本方法は、複数の電子光学素子によって複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてを補償するステップをさらに備えてもよい。本方法は、コンデンサレンズの第１主平面を移動させることによって、平行化された一次電子ビームの電流密度を変化させるステップをさらに備えてもよい。本方法は、切り整えるステップの前に第２の複数の貫通穴を有する第２プレートによって複数のビームレットの外側の大部分の電子を遮るステップをさらに備えてもよい。
【００３０】
また、本発明は、ＳＥＭにおいて複数のプローブスポットを形成する方法であって、一次電子ビームを電子ソースによって生成するステップと、一次電子ビームを複数の貫通穴を有するプレートによって複数のビームレットへと切り整えるステップと、複数のビームレットをコンデンサレンズによって収束させるステップと、複数のビームレットを対物レンズの光軸に向けて複数の電子光学素子によって偏向するステップと、複数の偏向されたビームレットを試料の被観察表面上に対物レンズによって収束させるステップと、を備え、複数の偏向され収束されたビームレットが複数のプローブスポットを形成し、複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように複数の偏向されたビームレットの偏向角度を個別に設定するステップをさらに備える方法を提供する。
【００３１】
本方法は、複数の電子光学素子によって複数のプローブスポットの像面湾曲、非点収差、および歪曲収差のうちひとつまたは最大ですべてを補償するステップをさらに備えてもよい。本方法は、電子ソースの角度強度を変えることによって複数のビームレットの電流を変化させるステップをさらに備えてもよい。本方法は、切り整えるステップにおいてプレートの別の複数の貫通穴を使用して複数のビームレットの電流を変えるステップをさらに備えてもよい。
【００３２】
また、本発明は、多数のソースを提供するためのデバイスであって、デバイスの光軸に沿って一次ビームを提供するための荷電粒子ソースと、一次ビームを実質的に平行化する手段と、平行化された一次ビームの複数のビームレットにより荷電粒子ソースの複数の虚像を結像する手段と、を備え、複数の虚像が複数のビームレットそれぞれを発する多数のソースとなるデバイスを提供する。
【００３３】
本デバイスは、複数のビームレットの電流を変化させる手段をさらに備えてもよい。本デバイスは、一次ビームによるクーロン効果を抑制する手段をさらに備えてもよい。
【００３４】
また、本発明は、多数のソースを提供するためのデバイスと、複数のプローブスポットが形成されるように試料表面上に複数の虚像を投影する手段と、試料表面上で複数のプローブスポットを走査する手段と、複数のプローブスポットにより試料表面から生成される複数の信号粒子ビームを受ける手段と、を備えるマルチビーム装置を提供する。マルチビーム装置は、複数のプローブスポットそれぞれの収差を低減するように複数のビームレットを個別に偏向する手段をさらに備えてもよい。マルチビーム装置は、複数のプローブスポットの収差を個別に補償する手段をさらに備えてもよい。投影する手段は、単一の対物レンズである。
【００３５】
本発明のその他の利点は、例示を目的とする本発明のいくつかの実施の形態を説明する付属の図面および以下の記述から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明は、付属の図面および以下の詳細な説明により容易に理解されるであろう。各図面において同様の参照符号は同様の構造的要素を指し示す。
【００３７】
【図１】第１の相互参照文献に開示された従来のマルチビーム装置の概略図である。
【００３８】
【図２】本発明のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の一構成の概略図である。
【００３９】
【図３】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【００４０】
【図４】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【００４１】
【図５】本発明の他のひとつの実施の形態に係る図４のマイクロデフレクタ補償器アレイの一構成の概略図である。
【００４２】
【図６Ａ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る図４のマイクロデフレクタ補償器アレイの一構成の概略図である。
【００４３】
【図６Ｂ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る図６Ａのマイクロデフレクタ補償器アレイの構成の一例の概略図である。
【図６Ｃ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る図６Ａのマイクロデフレクタ補償器アレイの構成の一例の概略図である。
【図６Ｄ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る図６Ａのマイクロデフレクタ補償器アレイの構成の一例の概略図である。
【００４４】
【図７Ａ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る図４のマイクロデフレクタ補償器アレイの一構成の概略図である。
【図７Ｂ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る図４のマイクロデフレクタ補償器アレイの一構成の概略図である。
【００４５】
【図８】図３の装置のひとつの動作モードの概略図である。
【００４６】
【図９】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【００４７】
【図１０】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【００４８】
【図１１Ａ】図１０の装置のひとつの動作モードの概略図である。
【図１１Ｂ】図１０の装置のひとつの動作モードの概略図である。
【００４９】
【図１２】図１０の可動コンデンサレンズのひとつの実施の形態の概略図である。
【図１３Ａ】図１０の可動コンデンサレンズのひとつの実施の形態の概略図である。
【図１３Ｂ】図１０の可動コンデンサレンズのひとつの実施の形態の概略図である。
【００５０】
【図１４】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【００５１】
【図１５Ａ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【００５２】
【図１５Ｂ】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【００５３】
【図１６】本発明の他のひとつの実施の形態に係る新たなマルチビーム装置の他の一構成の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の種々の例示的な実施の形態が、本発明のいくつかの例示的な実施の形態を示す付属の図面を参照して、より完全に説明される。本発明の保護範囲を限定することなく、それら実施の形態の説明および図面のすべては例示として電子ビームに言及するが、それら実施の形態は本発明を特定の荷電粒子に限定すべく使用されるべきではない。
【００５５】
図面において、各構成要素および構成要素間の相対的な寸法は、明確化のために誇張される場合がある。図面についての後述の説明では、同一または類似の参照番号は同一または類似の構成要素または存在物を参照し、個々の実施の形態に関する相違点のみが記述される。
【００５６】
したがって、本発明の例示的な実施の形態は、種々の変形および代替の形態が可能であるところ、実施の形態は図面において例示の目的で示されるとともに本書に詳細に説明される。しかしながら、本発明の例示的な実施の形態を開示される特定の形態に限定する意図は無く、それどころか、本発明の例示的な実施の形態は、本発明の範囲内に含まれるあらゆる変形、均等物、および代替物に及ぶものである。
【００５７】
この発明において、「軸方向」とは、「電子光学素子（円形レンズまたは多極レンズなど）の、または装置の光軸方向」をいい、「径方向」とは、「光軸に垂直な方向」をいい、「軸上」とは、「光軸上にあるかまたは光軸に整列されている」ことをいい、「軸外」とは、「光軸上にないかまたは光軸に整列されていない」ことをいう。
【００５８】
この発明において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸はデカルト座標系を形成する。光軸はＺ軸上にあり、一次電子ビームはＺ軸に沿って進む。
【００５９】
この発明において、「一次電子」とは、「電子ソースから発せられ、試料の被観察または被検査表面に入射する電子」をいい、「二次電子」とは、「当該表面から『一次電子』によって生成された電子」をいう。
【００６０】
この発明において、貫通穴、開口、およびオリフィスに関連するすべての用語は、ひとつのプレートを貫通している開口または穴をいう。
【００６１】
新たなマルチビーム装置においては、一次電子ビームが、ひとつのソース変換ユニットへとひとつのコンデンサによって平行にまたは実質的に平行に収束される。一次電子ビームの複数のビームレットは、まず、ソース変換ユニットによってひとつの対物レンズの光軸に向けて偏向され、次いで、対物レンズによって試料表面上に収束され、最終的に、そこに複数のプローブスポットを形成する。複数の偏向されたビームレットの偏向角度は、対物レンズによる軸外収差を最小化するように設定されている。複数のプローブスポットの電流は、コンデンサレンズの収束力と第１主平面の位置のいずれかまたは両方を変えることによって変化させることができ、複数のプローブスポットのサイズおよびサイズの差異は、残存する軸外収差をソース変換ユニットによって補償することによってさらに低減することができる。加えて、一次電子ビームの強いクーロン効果によるぼけは、ソース変換ユニットのビームレット形成手段を単一の電子ソースに近接して配置することによって、またはそれに加えてソース変換ユニットの上方でひとつのプレビームレット形成手段を使用することによって、低減することができる。
【００６２】
続いて、新たな装置のいくつかの実施の形態を説明する。明確化のために、図面においては３つのビームレットのみが示されているが、ビームレットの数はいくつであってもよい。先行技術における偏向走査ユニット、ビームセパレータ、二次投影結像システム、および電子検出デバイスは、本書に使用されることができるが、単純化のために、それらは実施の形態の図示と説明において示されていないか、または言及されていない。
【００６３】
新たな装置のひとつの実施の形態２００Ａが図２に示されている。図２においては、電子ソース１０１、主アパチャープレート２７１の主開口、コンデンサ２１０、ソース変換ユニット２２０、および対物レンズ１３１が、本装置の一次光軸２００＿１に整列されている。電子ソース１０１は、一次光軸２００＿１に沿って（虚または実の）ソースクロスオーバー１０１ｓを有する一次電子ビーム１０２を生成し、コンデンサレンズ２１０は、一次電子ビーム１０２を、一次光軸２００＿１に沿って平行なビームとなりソース変換ユニット２２０に垂直に入射するように収束する。ソース変換ユニット２２０においては、一次電子ビーム１０２の３つのビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３が、像形成手段２２２の３つのマイクロデフレクタ２２２＿１ｄ，２２２＿２ｄ、２２２＿３ｄによって一次光軸２００＿１に向けてそれぞれ偏向され、ビームレット制限手段２２１の３つのビーム制限開口２２１＿１，２２１＿２，２２１＿３を通過する。３つのビーム制限開口は、３つの偏向されたビームレットの電流を制限する。対物レンズ１３１は、３つの偏向されたビームレットを試料８の表面７上に収束し、従って、ソースクロスオーバー１０１ｓの３つの像１０２＿１ｓ，１０２＿２ｓ，１０２＿３ｓを当該表面上に生成する。各像は、表面７上にひとつのプローブスポットを形成し、３つの像は、３つのプローブスポット１０２＿１ｓ，１０２＿２ｓ，１０２＿３ｓとも称される。３つの偏向されたビームレットの偏向角度は、対物レンズ１３１による３つの像の軸外収差を最小化するように設定されており、３つの偏向されたビームレットは典型的に、対物レンズ１３１の前側焦点を通過しまたは前側焦点に接近する。主アパチャープレート２７１は、一次電子ビーム１０２の外縁の電子を遮り、そのクーロン効果をできるだけ低減する。
【００６４】
ビームレット制限手段２２１は、複数の貫通穴を有する電気伝導プレートであってもよく、そのうち３つの貫通穴が３つのビーム制限開口（２２１＿１〜２２１＿３）として機能する。図２においては、３つの偏向されたビームレット（１０２＿１〜１０２＿３）は、３つのビーム制限開口（２２１＿１〜２２１＿３）を垂直に通過しないので、偏向角度に関連付けられるある程度の電子散乱を受ける。各ビームレットにおける散乱電子は、プローブスポットを拡大させ、及び／またはバックグラウンドノイズとなるので、対応する走査領域の像解像度を劣化させる。この問題を避けるために、３つのビームレットの電流は３つのビームレットが一次光軸２００＿１に平行であるときに遮られることができる。したがって、新たな装置の他のひとつの実施の形態３００Ａが図３に提案される。図２の実施の形態２００Ａと比べると、ビームレット制限手段２２１が像形成手段２２２の上方に配置され、図３においては、ソース変換ユニット３２０におけるビームレット形成手段３２１と名称変更されている。ビームレット形成手段３２１の３つのビーム制限開口３２１＿１，３２１＿２，３２１＿３はそれぞれ像形成手段２２２の３つのマイクロデフレクタ２２２＿１ｄ，２２２＿２ｄ，２２２＿３ｄに整列され、３つのビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３は、３つのビーム制限開口、３つのマイクロデフレクタへと連続して垂直に入射する。
【００６５】
よく知られているように、コンデンサレンズ２１０と対物レンズ１３１は、それらの軸外ビームレット（本装置の一次光軸に沿っていないもの）により形成されるプローブスポットのサイズを拡大させ及び／または位置に影響する（像面湾曲、非点収差、ディストーションといった）軸外収差を発生させる。上述のように、対物レンズ１３１による軸外収差は、軸外ビームレットの軌道を個別に最適化する（すなわちそれらの偏向角度を適切に設定する）ことによって最小化されている。プローブスポットのサイズおよびサイズの差異をさらに低減するためには、コンデンサレンズ２１０による軸外収差と対物レンズ１３１による残存軸外収差は補償されなければならない。したがって、新たな装置の他のひとつの実施の形態４００Ａが図４に提案されており、像形成手段４２２は、３つのマイクロデフレクタ補償器要素４２２＿１ｄｃ，４２２＿２ｄｃ，４２２＿３ｄｃを有する。各マイクロデフレクタ補償器要素は、ビームレット形成手段３２１の３つのビーム制限開口３２１＿１，３２１＿２，３２１＿３のうちひとつに整列され、ひとつのビームレットを偏向するひとつのマイクロデフレクタとして、かつ対応するプローブスポットの像面湾曲、非点収差、およびディストーションを補償するひとつのマイクロ補償器として機能する。
【００６６】
図２および図３における３つのマイクロデフレクタ（２２２＿１ｄ〜２２２＿３ｄ）の各々は、対応するビームレットに必要とされる偏向方向に双極場を発生させるように２つの電極が配置された双極レンズ、または４つの電極が任意の所望の方向に双極場を発生させることのできる４極レンズにより、簡単に形成されることができる。後者の場合、すべてのマイクロデフレクタは、構造および配置につき同一に構成されることができる。これは製造上の観点から有利である。
【００６７】
図４においては、３つのマイクロデフレクタ補償器要素（４２２＿１ｄｃ〜４２２＿３ｄ）の各々は、４つの電極が任意の所望の方向における双極場、円形レンズ場、および対応するプローブスポットに必要とされる補償方向における四極場を発生させることのできる４極レンズ、または８つの電極が円形レンズ場、任意の所望の方向における双極場、および任意の所望の方向における四極場を発生させることのできる八極または８極レンズにより、簡単に形成されることができる。円形レンズ場を発生させるために、４つまたは８つの電極の内面は、図５に示されるように、径方向断面において円形の形状を形成する。後者の場合、すべてのマイクロデフレクタ補償器要素は、構造および配置につき同一に構成されることができる。これは製造上の観点から有利である。
【００６８】
前述のすべての場を発生させるために、ひとつの４極レンズまたは８極レンズにおいて電極の電圧には差異があり、電気絶縁破壊を招くのに十分に高いかもしれない。この問題を避けるために、各マイクロデフレクタ補償器要素は、２つまたはそれより多数のマイクロ多極レンズによって、または、１つ又は複数のマイクロ多極レンズと１つ又は複数のマイクロレンズによって、形成されることができる。加えて、各マイクロデフレクタ補償器要素による収差を低減するために、対応するビームレットは円形レンズ場と四極場をその光軸に沿ってより良好に通過し、すなわち、軸外収差の補償がビームレット偏向の前に、より良好に行われる。故に双極場はマイクロ多極レンズによって各マイクロデフレクタ補償器要素のビームレット出口側により良好に生成される。したがって、図６Ａは、こうした実施の形態を図４の像形成手段４２２について示しており、３つのマイクロデフレクタ補償器要素（４２２＿１ｄｃ〜４２２＿３ｄ）の各々は、第１の層４２２−１におけるひとつのマイクロレンズ、第２の層４２２−２におけるひとつのマイクロ多極レンズ、および第３の層４２２−３におけるひとつのマイクロ多極レンズにより形成され、これらマイクロレンズと２つのマイクロ多極レンズは光軸に整列されている。例えば、マイクロレンズ４２２−１＿２と２つのマイクロ多極レンズ４２２−２＿２，４２２−３＿２は、マイクロデフレクタ補償器要素４２２＿２ｄｃを形成し、その光軸４２２＿２ｄｃ＿１に整列されている。
【００６９】
図６Ａの各マイクロデフレクタ補償器要素においては、２つのマイクロ多極レンズは、双極レンズと４極レンズ、または双極レンズと８極レンズまたは４極レンズ、等であってもよい。図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄは一例を示しており、各マイクロレンズが円形の内面を有するひとつの環状電極により形成され、各マイクロ多極レンズが４極レンズであり、第２の層４２２−２の各４極レンズと第３の層４２２−３の対応する４極レンズは方位角または配置が４５°異なっている。各マイクロデフレクタ補償器要素について、マイクロレンズは円形レンズ場を発生させ、２つの４極レンズは四極場を発生させ、双極場が第３の層４２２−３の４極レンズによってより良好に発生させられる。
【００７０】
図４のひとつのマイクロレンズ補償器要素を動作させるために、駆動回路はその各電極を接続する必要がある。駆動回路がビームレット１０２＿１〜１０２＿３によって損傷されるのを防ぐために、像形成手段４２２は、複数の貫通穴を有するとともにすべてのマイクロレンズ補償器要素の電極の上方に配置されるひとつの電気伝導カバープレートを備えてもよい。各貫通穴は、対応するビームレットを通過させるためにある。各マイクロレンズ補償器要素の前述の場は、隣接するビームレットに影響するのを避けるように、限られた範囲内で、より良好である。したがって、すべてのマイクロレンズ補償器要素の電極を挟むように２つの電気伝導遮蔽プレートを使用することが、より良い。ここで、各遮蔽プレートは、ビームレットを通過させるための複数の貫通穴を有する。図７Ａは、前述の対策を図６Ａの実施の形態に実装するひとつの方法を示す。
【００７１】
図７Ａにおいては、第１上部電気伝導プレート４２２−１−ＣＬ１が第１の層４２２−１におけるマイクロレンズ４２２−１＿１，４２２−１＿２，４２２−１＿３の上方に配置され、第１下部電気伝導プレート４２２−１−ＣＬ２が第１の層４２２−１におけるマイクロレンズ４２２−１＿１，４２２−１＿２，４２２−１＿３の下方に配置されている。第１上部絶縁プレート４２２−１−ＩＬ１はビームレットを通過させる３つの第１上部オリフィスを有し、第１下部絶縁プレート４２２−１−ＩＬ２はビームレットを通過させる３つの第１下部オリフィスを有して、マイクロレンズ４２２−１＿１，４２２−１＿２，４２２−１＿３を支持し、それにより第１の層４２２−１を構成上より安定化している。同様に、第２の層４２２−２においては、第２上部電気伝導プレート４２２−２−ＣＬ１がマイクロ多極レンズ４２２−２＿１，４２２−２＿２，４２２−２＿３の上方に配置され、第２下部電気伝導プレート４２２−２−ＣＬ２がマイクロ多極レンズ４２２−２＿１，４２２−２＿２，４２２−２＿３の下方に配置されている。第２上部絶縁プレート４２２−２−ＩＬ１はビームレットを通過させる３つの第２上部オリフィスを有し、第２下部絶縁プレート４２２−２−ＩＬ２はビームレットを通過させる３つの第２下部オリフィスを有して、マイクロレンズ４２２−２＿１，４２２−２＿２，４２２−２＿３を支持し、それにより第２の層４２２−１を構成上より安定化している。第３の層４２２−３においては、第３上部電気伝導プレート４２２−３−ＣＬ１、第３下部電気伝導プレート４２２−３−ＣＬ２、第３上部絶縁プレート４２２−３−ＩＬ１、第３下部絶縁プレート４２２−３−ＩＬ２が、第２の層４２２−２における対応物と同様に機能する。
【００７２】
図７Ａの各層においては、貫通穴の径方向寸法は、オリフィスの径方向寸法より小さくすることでその内側の側壁の帯電を避けることが好ましく、また、マイクロレンズ／マイクロ多極レンズの電極の内径寸法より小さくすることで場の漏れをより効果的に低減することが好ましい。ビームレットに電子散乱を招く可能性を低減するために、第１上部電気伝導プレートの各貫通穴は、上下反転したじょうご状の形状である（すなわち、小さいほうの端部がビームレット入射側となる）ことが好ましい。ビームレット形成手段３２１は、複数の貫通穴を有する電気伝導プレートであってもよく、そのうち３つの貫通穴がそれぞれ３つのビーム制限開口（３２１＿１〜３２１＿３）として機能する。したがって、ビームレット形成手段３２１は、図７Ａの像形成手段４２２の実施の形態と、構造および製造の単純化のために合体されても良い。図７Ｂにおいては、ビームレット形成手段３２１と第１上部電気伝導プレート４２２−１−ＣＬ１が組み合わされ、第１下部電気伝導プレート４２２−１−ＣＬ２と第２上部電気伝導プレート４２２−２−ＣＬ１が組み合わされ、第２下部電気伝導プレート４２２−２−ＣＬ２と第３上部電気伝導プレート４２２−３−ＣＬ１が組み合わされている。
【００７３】
前述の図２、図３、図４における新たな装置の実施の形態については、プローブスポット１０２＿１ｓ〜１０２＿３の電流は、一次電子ビーム１０２をいくらか発散または収束させるようにコンデンサレンズ２１０の収束力を調整することによって、小さい範囲内で変化させることができる。図８は、図３の実施の形態３００におけるひとつの発散モードを示す。ひとつの発散モードにおいては、一次電子ビーム１０２の電流密度が図３の平行モードよりも小さく、それによりビームレット形成手段３２１の下方の３つのビームレットの電流が低減されている。図３および図４の実施の形態のひとつの発散／収束モードにおいては、３つのビームレットは、３つのビーム制限開口（３２１＿１〜３２１＿３）を垂直に通過せず、それによりある程度の電子散乱を受ける。この問題を避けるために、ひとつのプレビームレット曲げ手段が、ソース変換ユニット（図３では３２０、図４では４２０）のビームレット形成手段３２１の上方に配置されることができ、これは、３つのビームレットを３つのビーム制限開口を垂直に通過させるようにそれぞれ偏向する３つのプレベンディング・マイクロデフレクタを備える。図９は、これをどのように図３の実施の形態３００Ａに実装するかを示し、対応する実施の形態５００Ａにおいて新たなソース変換ユニット５２０のプレビームレット曲げ手段５２３の３つのプレベンディング・マイクロデフレクタ５２３＿１ｄ，５２３＿２ｄ，５２３＿３ｄをひとつの発散モードにおいてどのように動作させるかを示す。
【００７４】
前述の図２、図３、図４の新たな装置の実施の形態については、プローブスポット１０２＿１ｓ〜１０２＿３の電流は、コンデンサ２１０の第１主平面を移動させ、それにより一次電子ビーム１０２を平行ビームとするようにコンデンサレンズ２１０の収束力を調整することによって、大きい範囲内で変化させることができる。すなわち、コンデンサレンズ２１０の第１主平面は新たな装置の一次光軸に沿って移動可能である。第１主平面が電子ソース１０１により近い場合、一次電子ビーム１０２は、より早く収束され、より高い電流密度を有し、したがって、ビームレット形成手段３２１の下方の３つのビームレットの電流が増加される。第１主平面が電子ソース１０１に近いほど電流は大きくなり、逆も同様である。故に、第１主平面が一次光軸に沿って移動可能であると、それにより３つのプローブスポットの電流を変化させながら、３つのビームレットは３つのビーム制限開口を垂直に通過するように保持される。
【００７５】
図１０は、図３の実施の形態３００Ａのコンデンサレンズ２１０を可動コンデンサレンズ６１０に置き換えて使用するひとつの実施の形態６００Ａを示しており、第１主平面６１０＿２が位置Ｐ１にあり、本装置の一次光軸６００＿１に沿って移動されることができる。図１１Ａにおいて第１主平面６１０＿２は位置Ｐ１から位置Ｐ２へと電子ソース１０１から離れるほうに移動され、それによりビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３の電流は減少している。図１１Ｂにおいて第１主平面６１０＿２は位置Ｐ１から位置Ｐ３へと電子ソース１０１に近づくほうに移動され、それによりビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３の電流は増加している。ビームレットの電流を変化させる際に一次電子ビーム１０２が平行ビームに維持されているので、それらの偏向角度を再調整する必要が無い。これによりマイクロデフレクタを調整する時間を避けられる。
【００７６】
電流の変化範囲を広げるために、図１１Ａにおいて一次電子ビーム１０２は、発散度を維持するように弱く収束されてもよく、図１１Ｂにおいて一次電子ビーム１０２は、収束ビームとなるように強く収束されてもよい。よく知られているように、各プローブスポットのサイズは、ソースクロスオーバー１０１ｓのガウス像サイズ、幾何学的収差、回折効果、およびクーロン効果によって定まり、これらのぼけを均衡させることによってサイズを最小化することができる。可動コンデンサレンズ６１０の第１主平面６１０＿２の位置を調整することにより均衡がある程度崩れるので、各プローブスポットのサイズは電流を変化させる際に大きくなりうる。第１主平面６１０＿２の位置を変化させるときに、一次電子ビーム１０２の適切な発散度または収束度をいくらか残すことによりプローブスポットのサイズ増加を弱めることができる。
【００７７】
第１主平面６１０＿２の変位は、可動コンデンサレンズ６１０の位置を機械的に移動させ、または、電気的にその円形レンズ場の位置を移動させ及び／または形状を変化させることによって、行われてもよい。可動コンデンサレンズ６１０は、静電的、または磁気的、または電磁的な複合物であってもよい。図１２は、可動コンデンサレンズ６１０のひとつの静電的な実施の形態６１０ｅと、第１主平面６１０ｅ＿２が位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にあるときそれぞれの一次電子ビーム１０２の形状を示す。可動コンデンサレンズ６１０ｅは、その光軸６１０ｅ＿１に整列された４つの環状電極６１０ｅ−ｅ１，６１０ｅ−ｅ２，６１０ｅ−ｅ３，６１０ｅ−ｅ４を有する静電レンズである。光軸６１０ｅ＿１は、一次光軸６００＿１に一致するように配置されている。実施の形態６１０ｅの収束力と第１主平面６１０ｅ＿２の位置は、環状電極６１０ｅ−ｅ１〜６１０ｅ−ｅ４の励起モードによって変わる。電極６１０ｅ−ｅ１，６１０ｅ−ｅ２，６１０ｅ−ｅ４が同じ電位にある場合、電極６１０ｅ−ｅ３の電位を適切に設定することによって、第１主平面６１０ｅ＿２は、電極６１０ｅ−ｅ３に近接する位置Ｐ２にあり、一次電子ビーム１０２は、そこから平行化されることができる。電極６１０ｅ−ｅ１，６１０ｅ−ｅ３，６１０ｅ−ｅ４が同じ電位にある場合、電極６１０ｅ−ｅ２の電位を適切に設定することによって、第１主平面６１０ｅ＿２は、電極６１０ｅ−ｅ２に近接する位置Ｐ３にあり、一次電子ビーム１０２は、そこから平行化されることができる。電極６１０ｅ−ｅ１，６１０ｅ−ｅ４が同じ電位にある場合、電極６１０ｅ−ｅ２，６１０ｅ−ｅ３の電位を適切に設定することによって、第１主平面６１０ｅ＿２は、電極６１０ｅ−ｅ２と電極６１０ｅ−ｅ３との間の位置（例えばＰ１）にあり、一次電子ビーム１０２は、そこから平行化されることができる。
【００７８】
一次電子ビーム１０２の電流は、第１主平面６１０ｅ＿２の位置により変化しないが、その幅は変化し、それにより電流密度も変わる。第１主平面６１０ｅ＿２が電子ソース１０１に近づくように移動すると、一次電子ビーム１０２の幅は小さくなり、それにより電流密度は増加する。したがって、第１主平面６１０ｅ＿２がＰ３からＰ１に、さらにＰ２に移動すると、一次電子ビーム１０２の幅は１０２Ｗ＿Ｐ３から１０２Ｗ＿Ｐ１に、さらに１０２Ｗ＿Ｐ２に広がる。静電的な実施の形態６１０ｅが光軸６１０ｅ＿１に沿ってより長い領域内に配置されたより多くの電極を備える場合には、電流密度は、より滑らかにより広範囲に変化させることができる。
【００７９】
図１３Ａは、図１０の可動コンデンサレンズ６１０についてのひとつの磁気的な実施の形態６１０ｍと、第１主平面６１０ｍ＿２が位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にあるときそれぞれの一次電子ビーム１０２の形状を示す。可動コンデンサレンズ６１０ｍは、複合磁気レンズであり、その光軸６１０ｍ＿１に整列された２つの単一磁気レンズ６１０ｍ−ｍ１，６１０ｍ−ｍ２を備える。光軸６１０ｍ＿１は、一次光軸６００＿１に一致するように配置されている。実施の形態６１０ｍの収束力と第１主平面６１０ｍ＿２の位置は、単一磁気レンズ６１０ｍ−ｍ１，６１０ｍ−ｍ２の励起モードによって変わる。単一磁気レンズ６１０ｍ−ｍ２の励起がゼロである場合、単一磁気レンズ６１０ｍ−ｍ１の励起を適切に設定することによって、第１主平面６１０ｍ＿２は、その磁気回路ギャップ内の位置Ｐ３にあり、一次電子ビーム１０２は、そこから平行化されることができる。単一磁気レンズ６１０ｍ−ｍ１の励起がゼロである場合、単一磁気レンズ６１０ｍ−ｍ２の励起を適切に設定することによって、第１主平面６１０ｍ＿２は、その磁気回路ギャップ内の位置Ｐ２にあり、一次電子ビーム１０２は、そこから平行化されることができる。単一磁気レンズ６１０ｍ−ｍ１，６１０ｍ−ｍ２の励起がゼロではない場合、それらの励起比を適切に設定することによって、第１主平面６１０ｍ＿２は、それら磁気回路ギャップどうしの間の位置（例えばＰ１）にあり、一次電子ビーム１０２は、そこから平行化されることができる。したがって、第１主平面６１０ｍ＿２がＰ３からＰ１に、さらにＰ２に移動すると、一次電子ビーム１０２の幅は１０２Ｗ＿Ｐ３から１０２Ｗ＿Ｐ１に、さらに１０２Ｗ＿Ｐ２に広がる。磁気的な実施の形態６１０ｍが光軸６１０ｍ＿１に沿ってより長い領域内に配置されたより多くの単一磁気レンズを備える場合には、一次電子ビーム１０２の電流密度は、より滑らかにより広範囲に変化させることができる。製造コストを低減するために、隣接する磁気レンズは、図１３Ｂに示されるように、両者の間で磁気回路を共有することができる。
【００８０】
可動コンデンサレンズ６１０は、多数の環状電極と少なくとも１つの単一磁気レンズを備える電磁複合レンズであってもよく、その第１主平面が、環状電極と単一磁気レンズの励起モードを調整することによって移動されてもよい。
【００８１】
一次電子ビーム１０２が大電流であることに起因して、一次電子の相互作用はエネルギーがそれほど高くなくても非常に強くなりうると容易に理解される。主アパチャープレート２７１の主開口を通過する一次電子ビーム１０２については、一部分のみが３つのビームレット（１０２＿１〜１０２＿３）として使用され、その他の部分は有用ではない。他の部分の電流は３つのビームレットの総電流よりも大きく、したがって、３つのビームレットの一次電子の動きを妨げる強いクーロン効果を発生し、その結果、３つのプローブスポットのサイズを大きくする。故に、そうした他の部分の全部または一部分をできるだけ早く遮ることが、より良い。これを行ういくつかの方法がある。
【００８２】
一例として図３の実施の形態３００Ａを挙げると、ひとつの方法は、ソース変換ユニット３２０のビームレット形成手段３２１をコンデンサレンズ２１０の上方で電子ソース１０１に近接して配置することである。この場合、主アパチャープレート２７１は除去される。したがって、図１４は、新たな装置のこうした実施の形態７００Ａを示す。図１４においては、３つのビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３は、ビームレット形成手段７２１の３つのビーム制限開口７２１＿１，７２１＿２，７２１＿３をそれぞれ通過し、一次電子ビーム１０２の残りの部分は遮られる。コンデンサレンズ２１０は、３つのビームレットを像形成手段２２２へと平行化し、３つのマイクロデフレクタ２２２＿１ｄ，２２２＿２ｄ，２２２＿３ｄは、３つのビームレットを図３と同様にして偏向する。この場合、（７２１＿２のような）軸外ビーム制限開口の各々は、図３に示されるように（２２２＿２ｄのような）対応するマイクロデフレクタに整列されることはできず、コンデンサレンズ２１０の作用に関連して配置されなければならない。３つのビームレットの電流は、電子ソース１０１の放射（角度強度）、またはビーム制限開口７２１＿１，７２１＿２，７２１＿３のサイズのいずれかを変化させることによって、変えることができる。ビームレット形成手段７２１は、多数の貫通穴グループを有する電気伝導プレートであってもよく、各貫通穴グループは、３つの貫通穴を備え、ひとつの貫通穴グループにおける３つの貫通穴の径方向サイズは、別の貫通穴グループにおける３つの貫通穴の径方向サイズとは異なっている。ひとつの貫通穴グループにおける３つの貫通穴は、３つのビーム制限開口（７２１＿１〜７２１〜３）として機能し、したがって、異なる貫通穴グループを使用することによって３つのビーム制限開口のサイズを変えることができる。
【００８３】
別の方法は、ひとつのプレビームレット形成手段をソース変換ユニットの上方で使用することである。したがって、図１５Ａは、新たな装置のこうしたひとつの実施の形態８００Ａを示し、３つのビームレット形成アパチャー８７２＿１，８７２＿２，８７２＿３を有するひとつのプレビームレット形成手段８７２が、コンデンサレンズ２１０の上方で、主アパチャープレート２７１の下方に近接して配置されている。最初に３つのビームレット形成アパチャーが広い一次電子ビーム１０２を３つのビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３へと切り取り、次いで、ビーム制限開口３２１＿１，３２１＿２，３２１＿３がビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３の外縁の電子を遮り、それにより電流を制限する。この場合、ビームレット１０２＿１，１０２＿２，１０２＿３の電流は、単一電子ソースの放射、またはビーム制限開口のサイズ、または図１０に示されるように可動コンデンサレンズを使用することのいずれかを変化させることによって、変えることができる。図１５Ｂは、新たな装置のこうした他のひとつの実施の形態９００Ａを示し、３つのビームレット形成アパチャー９７２＿１，９７２＿２，９７２＿３を有するひとつのプレビームレット形成手段９７２が、コンデンサレンズ２１０の下方に配置されている。クーロン効果を低減する観点からは、図１５Ｂのプレビームレット形成手段９７２は、図１５Ａのプレビームレット形成手段８７２より良くないが、多くの自明な理由、なかでも、磁気的な可動コンデンサレンズがビームレットの電流を変えるために使用される場合には、より容易に実装される。
【００８４】
ここまでのところ、新たな装置の性能を改善する前述の方法はすべて、図３の実施の形態３００Ａを基礎として個別に説明している。明らかであるように、これら方法のいくつかまたはすべては一緒に使用されてもよい。図１６は、新たな装置のこうした実施の形態１０００Ａを示し、ここでは、図１５Ａに示されるひとつのプレビームレット形成手段８７２が一次電子ビーム１０２によるクーロン効果を低減するために使用され、図１０に示されるひとつの可動コンデンサレンズ６１０がプローブスポット１０２＿１ｓ〜１０２＿３ｓの電流を変化させるために使用され、図４のひとつの像形成手段４２２がプローブスポットの軸外収差を補償するために使用されている。実施の形態１０００Ａと同様の他のひとつの実施の形態（ここには図示せず）においては、一次電子ビーム１０２によるクーロン効果が、図１５Ｂに示されるプレビームレット形成手段９７２を用いることによって低減される。
【００８５】
よく知られているように、複数のビームレットの入射エネルギーは、電子ソース１０１におけるエミッタの電位と試料表面７の電位の一方または両方を変えることによって変化させることができる。しかしながら、試料表面７の電位のみを変化させることは、ソース変換ユニットの対応する調整が小規模となるので、有利である。
【００８６】
要約すると、この発明は、観察条件が柔軟に変わるなかで、試料を観察するために高解像度と高スループットの両方を提供し、それにより半導体製造産業においてウェーハ／マスク上の欠陥／パーティクルを検査及び／または調査する歩留まり管理ツールとして機能することができる新規なマルチビーム装置を提案する。新たな装置においては、ひとつのコンデンサが一次電子ビームをひとつのソース変換ユニットへと平行化しまたは実質的に平行化し、ソース変換ユニットが一次電子ビームの複数のビームレットをひとつの対物レンズの光軸に向けて偏向し、対物レンズが複数の偏向されたビームレットを試料表面上に収束させ、それにより複数のプローブスポットが形成され、複数の偏向されたビームレットの偏向角度は、複数のプローブスポットのサイズを低減するように調整されている。複数のプローブスポットの電流は、コンデンサレンズの収束力と第１主平面の位置の両方を変えることによって広い範囲で変化させることができる。複数のプローブスポットのサイズをさらに低減するためにその軸外収差をソース変換ユニットによって補償することができ、また、ソース変換ユニットのビームレット形成手段を単一電子ソースに近接して配置しまたはひとつのプレビームレット形成手段を使用することによって一次電子ビームによるクーロン効果を弱くすることができる。
【００８７】
本発明がその好ましい実施の形態に関連して説明されているが、後記に請求される本発明の趣旨と範囲から逸脱することなくその他の修正および変形をなしうるものと理解されるべきである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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