(57)【要約】フラットトップレーザビームが、アルカリハライドを含むことができる光電陰極を用いて電子ビーム１０４を生成するのに使用される。フラットトッププロファイルは、光学アレイを使用して生成することができる。レーザビームは、複数のレーザビームまたはビームレットに分割することができ、そのそれぞれは、フラットトッププロファイルを有することができる。電子ビーム１０４の空間電荷効果または電子エネルギーを求めるために蛍光面１０６を撮像することができる。
2020537287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
レーザビームを生成するレーザ光源と、
前記レーザビームの経路における光電陰極であって、前記レーザビームによる照射時に電子ビームを生成する光電陰極と、
前記レーザ光源と前記光電陰極との間の前記レーザビームの前記経路に配設された光学アレイであって、フラットトッププロファイルを前記レーザビームに提供するように構成される光学アレイと
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記レーザ光源が、投光照射を提供することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記レーザビームが、前記光電陰極の表面にわたって均一分布を有することを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
前記光電陰極と流体連通した真空室と、
前記光電陰極の表面から非ゼロの距離に前記電子ビームの経路における前記真空室内に配設された蛍光面であって、蛍光体粉末を含む蛍光面と、
前記蛍光面を撮像するように構成されたカメラと
をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、
前記カメラが、前記真空室の外側に配設されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記光電陰極がアルカリハライドを含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
ウェーハ検査システムであって、請求項１に記載のシステムを含むことを特徴とするウェーハ検査システム。
【請求項８】
システムであって、
レーザビームを生成するレーザ光源と、
前記レーザビームを複数のビームレットに分割するように構成される、前記レーザビームの経路における光学アレイであって、前記ビームレットのそれぞれが、フラットトッププロファイルを有するように構成される光学アレイと、
前記ビームレットの経路における光電陰極であって、前記ビームレットによる照射時に電子ビームを生成する光電陰極と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、
前記レーザ光源が投光照射を提供することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載のシステムであって、
前記ビームレットが、前記光電陰極の表面にわたって均一分布を有することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項８に記載のシステムであって、
前記光電陰極がアルカリハライドを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項８に記載のシステムであって、
前記光電陰極と流体連通した真空室と、
前記光電陰極の表面から非ゼロの距離に前記電子ビームの経路における前記真空室内に配設された蛍光面であって、蛍光体粉末を含む蛍光面と、
前記蛍光面を撮像するように構成されたカメラと
をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記カメラが、前記真空室の外側に配設されることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
ウェーハ検査システムであって、請求項８に記載のシステムを含むことを特徴とするウェーハ検査システム。
【請求項１５】
方法であって、
レーザビームを光電陰極に向けるステップと、
前記レーザビームの経路に光学アレイを使用してフラットトッププロファイルを有するように前記レーザビームを変換するステップと、
前記フラットトッププロファイルを有する前記レーザビームが前記光電陰極を照射したとき電子ビームを生成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
レーザ光源を用いて前記レーザビームを生成するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、
前記光電陰極がアルカリハライドを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、
前記光学アレイを使用して前記レーザビームを複数のレーザビームに分割するステップをさらに含み、前記レーザビームのそれぞれが、前記フラットトッププロファイルを有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、
前記電子ビームを蛍光面に向けるステップと、
カメラを使用して前記蛍光面を撮像するステップと
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であって、
前記電子ビームを半導体ウェーハに向けるステップと、
前記半導体ウェーハの表面から返された電子を検出するステップと
をさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電子ビームの生成および測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、本願にその開示を引用して援用する、２０１７年１０月１０日に出願した仮特許出願および譲渡された米国特許出願第６２／５７０，４３８号の優先権を主張する。
【０００３】
半導体製造産業の発展は、歩留まり管理に、特に、計量および検査システムに対する要求をますます高めている。限界寸法は縮小し続け、しかも産業は高歩留まり、高価値生産を達成する時間を減少させることを必要としている。歩留まり問題を検出することからそれを解決することまでの全時間を最小限に抑えることにより、半導体製造業者の投資利益率が決まる。
【０００４】
論理およびメモリデバイスなどの半導体デバイスを製作することは、典型的には、半導体デバイスの様々な特徴および複数のレベルを形成する多数の製作工程を使用して半導体ウェーハを処理することを含む。例えば、リソグラフィは、パターンをレチクルから半導体ウェーハ上に配置されたフォトレジストに転写することが関与する半導体製作工程である。半導体製作工程の追加の例には、化学機械研磨（ＣＭＰ）、エッチング、堆積、およびイオン注入が含まれるが、それに限定されない。複数の半導体デバイスは、単一の半導体ウェーハ上への配置として製作し、次いで個別の半導体デバイスに分離することができる。
【０００５】
検査工程は、ウェーハ上の欠陥を検出して、製造工程におけるより高い歩留まり、したがって、より高い利益を促進するために半導体製造中に様々なステップにおいて使用される。検査は、常に、集積回路（ＩＣ）などの半導体デバイス製作の重要な部分であった。しかし、より小さな欠陥によりデバイスが故障することがあるので、半導体デバイスの寸法が縮小するにつれて、検査は、許容できる半導体デバイスを首尾よく製造するのにさらに一層重要となっている。例えば、半導体デバイスの寸法が縮小するにつれて、相対的に小さな欠陥であっても、半導体デバイスに望まれていない異常が生じる場合があるので、縮小するサイズの欠陥の検出は、必要となっている。
【０００６】
電子ビームは、半導体製造中の検査および他の目的に一般に使用される。電子ビームのエミッタンスは、特に加速器およびリソグラフィの適用例に対して、一般に測定される。電子ビームのエミッタンスは、電子ビームの明るさを求めるのに使用することができる。ほとんどのエミッタンス実装形態は、電子ビーム源からの様々な距離におけるスポットを撮像する。例えば、スポットは、数ミリメートルから１ｃｍ超までの範囲にわたる電子ビーム源からの距離で撮像することができる。これらの実装形態のいくつかは、電子ビームを薄切りにし、それをスリットまたはペッパーポットを通してある距離で撮像する。これらの実装形態の他のものは、電子ビームの焦点画像に基づいてエミッタンスを推測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２７４９１１号
【特許文献２】特開２０１２−２２１６７８号公報
【特許文献３】米国特許第８０６３３６５号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３／００４２４３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの以前のエミッタンス測定技法は、ある距離におけるスポットサイズを撮像することに基づく。これには、問題を生じ、または複雑な電子ビーム光学系を必要とすることがある、長距離間で電子ビームを撮像することが含まれることがある。長距離を使用すると、収差および分解能の難題に一般に遭遇する。
【０００９】
したがって、電子ビームを生成し、測定するシステムおよび方法の改善が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
システムが第１の実施形態において提供される。システムは、レーザビームを生成するレーザ光源と、レーザビームの経路における光電陰極と、レーザ光源と光電陰極との間のレーザビームの経路に配設された光学アレイとを含む。光電陰極は、レーザビームによる照射時に電子ビームを生成する。光学アレイは、フラットトッププロファイルをレーザビームに提供するように構成される。
【００１１】
レーザ光源は投光照射を提供することができる。光電陰極はアルカリハライドを含むことができる。
【００１２】
レーザビームは、光電陰極の表面にわたって均一分布を有することができる。
【００１３】
例において、システムは、光電陰極と流体連通した真空室と、光電陰極の表面から非ゼロの距離に電子ビームの経路における真空室内に配設された蛍光面と、蛍光面を撮像するように構成されたカメラとをさらに含む。蛍光面は蛍光体粉末を含む。カメラは、真空室の外側に配設することができる。
【００１４】
ウェーハ検査システムが、第１の実施形態のシステムを含むことができる。
【００１５】
システムが第２の実施形態において提供される。システムは、レーザビームを生成するレーザ光源と、レーザビームを複数のビームレットに分割するように構成される、レーザビームの経路における光学アレイと、ビームレットの経路における光電陰極とを含む。ビームレットのそれぞれは、フラットトッププロファイルを有するように構成される。光電陰極は、ビームレットによる照射時に電子ビームを生成する。
【００１６】
レーザ光源は投光照射を提供することができる。光電陰極はアルカリハライドを含むことができる。
【００１７】
ビームレットは、光電陰極の表面にわたって均一分布を有することができる。
【００１８】
例において、システムは、光電陰極と流体連通した真空室と、光電陰極の表面から非ゼロの距離に電子ビームの経路における真空室内に配設された蛍光面と、蛍光面を撮像するように構成されたカメラとをさらに含む。蛍光面は蛍光体粉末を含む。カメラは、真空室の外側に配設することができる。
【００１９】
ウェーハ検査システムが、第２の実施形態のシステムを含むことができる。
【００２０】
方法が第３の実施形態において提供される。方法は、レーザビームを光電陰極に向けるステップを含む。光電陰極はアルカリハライドを含むことができる。レーザビームは、レーザビームの経路に光学アレイを使用してフラットトッププロファイルを有するように変換される。フラットトッププロファイルを有するレーザビームが光電陰極を照射したとき電子ビームが生成される。
【００２１】
レーザビームはレーザ光源を用いて生成することができる。
【００２２】
例において、レーザビームは、光学アレイを使用して複数のレーザビームに分割される。レーザビームのそれぞれはフラットトッププロファイルを有する。
【００２３】
例において、電子ビームは蛍光面に向けられる。蛍光面はカメラを使用して撮像される。
【００２４】
例において、電子ビームは半導体ウェーハに向けられる。半導体ウェーハの表面から返された電子が検出される。
【００２５】
本開示の種類および目的をより完全に理解するために、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本開示によるシステム実施形態の構成図である。
【図２】本開示による方法の実施形態を示す流れ図である。
【図３】本開示による別のシステム実施形態の構成図である。
【図４】本開示による別のシステム実施形態の構成図である。
【図５】本開示による方法の別の実施形態を示す流れ図である。
【図６】電子ビームの輸送距離の関数としての横スポットサイズの変化を示すグラフである。
【図７】スポットサイズ半径対陰極表面直後の輸送距離を示すグラフである。
【図８】本開示によるシステムの実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
特許請求される主題をある実施形態の観点から説明するが、本明細書に示す利点および特徴のすべては提供しない実施形態を含む、他の実施形態も、本開示の範囲内にある。様々な構造的、論理的、工程ステップの、および電子的変更は、本開示の範囲から逸脱することなく行うことができる。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲への参照だけによって明らかとなる。
【００２８】
本明細書に開示するシステムおよび方法実施形態は、最重要の横エネルギー波及効果が典型的に起きる抽出場における横電子エネルギーを測定するのに使用することができる。測定は、空間電荷効果を含むことができる。陰極表面に近接した近傍抽出場は、電子ビームエミッタンス測定の分解能を最大化するのに使用することができる。
【００２９】
図１はシステム１００の構成図である。システム１００は、電子ビーム源１０１と真空室１０５とを含む。電子ビーム源１０１は、真空室１０５内にあってもよく、または真空室１０５と流体連通してもよい。
【００３０】
電子源１０１は、陰極１０２と抽出器１０３とを含む。陰極１０２は、熱電界放出器、冷電界放出器、または光電陰極でもよい。陰極１０２は、カメラの一部またはマイクロチャンネルプレートでもよい。
【００３１】
電子源１０１は、少なくとも１つの電子ビーム１０４を生成する。電子ビーム１０４は、ビーム（ＫｅＶ）の電子流密度、角流密度、エネルギー拡散、またはエネルギーなどの特定の電子ビーム特性を有することができる。
【００３２】
蛍光面１０６が、真空室１０５内の電子ビーム１０４の経路に配設される。蛍光面１０６は、陰極１０２の表面から非ゼロ距離に位置決めされる。例えば、距離は、数ミクロンから数ミリメートルの程度でもよい。距離は放出器の表面に近接することができる。これにより、放出の内部および外部要因を撮像することが可能になる。
【００３３】
蛍光面１０６は蛍光体粉末を含むことができる。低エネルギーの蛍光体を使用することができる。蛍光体粉末は、２ミクロンから５ミクロンまでの平均サイズを有することができる。
【００３４】
カメラ１０７が、蛍光面１０６を撮像するように構成される。カメラ１０７は、真空室１０５の外側に位置決めすることができ、または真空室１０５上もしくは内に位置決めすることができる。マクロレンズ１０８は、カメラ１０７とともに動作するように構成することができる。
【００３５】
例において、カメラ１０７は電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む。カメラ１０７を有するマクロレンズ１０８は、所望の空間分解能を用いて蛍光面１０６の画像をＣＣＤに投射することができる。
【００３６】
カメラ１０７は、プロセッサ（図示せず）に接続することができる。プロセッサは、カメラ１０７からの画像に基づいて電子ビーム１０４の電子エネルギーまたは空間電荷効果を求めるように構成することができる。
【００３７】
並進メカニズム１０９が、陰極１０２の表面に対して真空室１０５内の蛍光面１０６を移動させることができる。例えば、蛍光面１０６は、並進メカニズム１０９を使用して方向１１０に移動させることができ、並進メカニズム１０９はアクチュエータを含むことができる。例えば、距離１１０は、数ミクロンから数ミリメートルの程度であってもよい。
【００３８】
蛍光面１０６は、ウェーハを保持するように構成されたステージ上に配設することもできる。ステージは、運動をもたらす抽出器またはアクチュエータとして働くことができる。
【００３９】
電圧源１１１は、蛍光面１０６と電子通信することができる。蛍光面１０６にはバイアスをかけることができる。例えば、バイアスは、数百ボルトから数キロボルトであってもよい。バイアスは、固有エミッタンス、Ｃｈｉｌｄｓ−Ｌａｎｇｍｕｉｒスクリーニング、または空間電荷などのエミッタンス増大の異なるメカニズムを区別するのに役立つことがある。
【００４０】
１つの電子ビーム１０４だけを示すが、単一の電子源１０１または複数の電子源１０１を使用して複数の電子ビーム１０４を作り出すことができる。蛍光面１０６は、生成される電子ビーム１０４のそれぞれの経路に配設することができる。別の実施形態において、生成される電子ビーム１０４のそれぞれに対して単一の蛍光面１０６がある。
【００４１】
図２は方法２００を示す流れ図である。２０１において、少なくとも１つの電子ビームが、電子ビーム源を用いて生成される。２０２において、電子ビームは蛍光面に向けられる。蛍光面は、電子ビーム源内の陰極の表面からの距離（ｚ）に配設される。蛍光面にはバイアスをかけることができる。
【００４２】
２０３において、蛍光面は、カメラを使用して撮像される。例えば、蛍光面は、真空室の外側のカメラおよびマクロレンズによって撮像することができる。結果として得られた画像は、スポットの拡散を説明することができる。
【００４３】
カメラを使用する蛍光面の画像は、例えば、電子ビームの電子エネルギーまたは空間電荷効果を求めるのに使用することができる。これらのパラメータを求めるのにプロセッサを使用することができる。例えば、横電子エネルギーを画像のサイズで求めることができる。別の例において、電子束を変動させることは、空間電荷効果を求めるのに役立つことがある。
【００４４】
結果として得られた画像の分解能は、撮像システムのカメラまたは他の構成部品によって影響を受ける場合がある。粉末蛍光体が蛍光面に使用された場合、蛍光体粉末のサイズが、結果として得られた画像の分解能に影響することもある。蛍光体粉末の粒子サイズは、検出できる最小スポットサイズでもよい。
【００４５】
撮像中に、陰極への電圧（Ｖ）は変更することができるが、その間、蛍光面と陰極表面との間の距離は固定される。可変抽出場が、結果として得られた画像に基づいて横拡散を決定することができる。
【００４６】
撮像中に、蛍光面と陰極表面との間の距離は変更することができるが、その間、陰極への電圧は固定される。距離を変更することは、特定の総電子エネルギーの横エネルギー拡散を測定するのに役立つことがある。
【００４７】
方法２００は、抽出場および最終電子ビームエネルギーが低い状態を使用することができる。横エネルギーＥｔを有する電子ビームは、縦速度が低いとき、陰極表面直後の空間が多様である。電子ビームｘ（ｔ）は、以下の方程式に基づいて横方向に増大する。
【数１】
2020537287.tif 000003
【００４８】
上記の方程式において、ｚは縦方向であり、Ｖは電子エネルギーに関連した引出電圧であり、ｅＶは電子ボルトであり、ｄは陰極と抽出器との間の距離である。
【００４９】
図６に示すように、横エネルギーによる電子ビームのスポットサイズは、電子ビームの縦エネルギーが低いとき、最も発散する。図６において、電子エネルギーは１ｋＶであり、引出電圧距離は１ｍｍであり、横エネルギー拡散は０．１ｅＶである。
【００５０】
スポットサイズｘ（ｚ）は、図７に示すように、同じパラメータに対して増大する。
【００５１】
方法２００は、スポットサイズの変化が最大である平面陰極表面からの短い距離においてビームを撮像することによって実装することができる。これは図７を再現し、横エネルギー拡散を、したがって、正規化エミッタンスを測定することができる。
【００５２】
システム１００および方法２００は、電子が陰極直後にあるとき、スポットサイズの急増を使用することができる。長距離または緻密な焦点計画は、エミッタンスに対処するのに必要ない。
【００５３】
システム１００および方法２００は、単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ検査システム、単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ再検討システム、あるいは単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ計量システムにおける電子源として使用することができる。システム１００および方法２００は、ウェーハまたはレチクルの検査、計量、または再検討に使用されるＸ線の生成に対して単一または複数の電子ビームを有する電子源を使用するシステムに使用することもできる。
【００５４】
実施形態において、高輝度の複数の電子ビーム源を提供するために照射計画が使用される。レーザ励起は、低エミッタンス、高輝度光電陰極に対して効果を生じる。レーザ励起は、波長およびビームプロファイルの両方を含むことができる。
【００５５】
高輝度、高エネルギー電子パルスに対する縦および横エネルギー拡散（エミッタンス）を最小限に抑える努力は、空間および時間の両方におけるフラットトップレーザパルスの使用であることができる。これにより、セミガウスレーザビームプロファイルの空間電荷および安定問題を回避することができる。
【００５６】
アルカリハライド光電陰極または低エミッタンス多列連続波（ＣＷ）電子ビームシステムを駆動することができる他の材料を含む光電陰極の投光フラットトップ照射計画を使用することができる。各個別ビームレットに対して、フラットトップビーム形状のレーザプロファイルが、光学アレイを通過する投光照射を通じてか、または個別フラットトップレーザビームレットを形成することによってかのいずれかで加えられる。均一照射（フラットトップ）が、より少ない空間電荷を作り出し、単位面積ごとに、より多くの電流を詰め込み、エミッタンスを損なわずに輝度を増加させることができる。これにより、表面上のよりよい分散電力により、同じ電子を、陰極を損傷する恐れが少ない、より大きな有効面積から引き出すことができるので、より長い光電陰極寿命、よりよい電子の安定性、および電子ビームにおけるより低い雑音をもたらすこともできる。
【００５７】
フラットトップレーザビームは、対象面積のほとんどにわたって平坦である強度プロファイルを有する。例えば、対象面積にわたる振幅変動は、１％から５％であってもよい。これは強度がビーム軸上のその最大からゼロまで円滑に減衰するガウスビームと異なる。フラットトップレーザビームは、一定強度を提供することができる。
【００５８】
図３はシステム３００の構成図である。システム３００は、レーザビーム３０２を生成するレーザ光源３０１を含む。レーザ光源３０１は投光照射を提供することができる。任意のレーザ光源を使用することができ、下流の光学系はプロファイルを平坦にすることができる。
【００５９】
光電陰極３０５が、レーザビーム３０２の経路に位置決めされる。光電陰極３０５は、アルカリハライドまたは他の材料を含むことができ、レーザビーム３０４によって照射されたとき、電子ビーム３０６を生成することができる。
【００６０】
光学アレイ３０３が、レーザ光源３０１と光電陰極３０５との間のレーザビーム３０２の経路に配設される。光学アレイ３０３は、フラットトッププロファイルをレーザビーム３０２に提供するように構成され、それは結果としてフラットトッププロファイルを有するレーザビーム３０４となることができる。光学アレイ３０３は、マスクとして動作することができる。
【００６１】
フラットトッププロファイルを有するレーザビーム３０４は、光電陰極３０５の表面にわたって均一分布を有することができる。
【００６２】
レーザビーム３０２は、複数のレーザビーム（例えば、ビームレット）に分割することができる。各ビームレットは、フラットトッププロファイルを有することができる。レーザビーム３０２は、光学アレイ３０３と光電陰極３０５との間で分割することができる。光学アレイ３０３の前でレーザビーム３０２を分割することは、複数の光学アレイ３０３を必要とする可能性がある。
【００６３】
図４はシステム４００の構成図である。システム３００は、レーザビーム３０２を生成するレーザ光源３０１を含む。レーザ光源３０１は、投光照射を提供することができる。
【００６４】
光学アレイ４０１がレーザビーム３０２の経路に配置される。光学アレイ４０１は、レーザビーム３０２をビームレット４０２に分割する。ビームレット４０２のそれぞれは、フラットトッププロファイルを有するように構成される。
【００６５】
光学アレイ３０３または光学アレイ４０１は、非球面レンズまたは回折光学系を含むことができる。非球面レンズは、ビーム平坦性（低残留リップルを有する）および高出力効率を提供することができる。例において、光学アレイ３０３または光学アレイ４０１は、回折光学素子（ＤＯＥ）を含む。
【００６６】
光電陰極３０５がレーザビーム４０２の経路に位置決めされる。光電陰極３０５は、アルカリハライドまたは他の材料を含むことができ、ビームレット４０２によって照射されたとき電子ビーム３０６を生成することができる。
【００６７】
フラットトッププロファイルを有するビームレット４０２は、光電陰極３０５の表面にわたって均一分布を有することができる。
【００６８】
システム３００またはシステム４００は、システム１００とともに使用することができる。
【００６９】
図５は方法５００を示す流れ図である。５０１において、レーザビームが光電陰極に向けられる。光電陰極はアルカリハライドまたは他の材料を含むことができる。レーザビームはレーザ光源を用いて生成することができる。５０２において、レーザビームは、フラットトッププロファイルを有するように変換される。例えば、ガウスプロファイルをフラットトッププロファイルに変換することができる。５０３において、フラットトッププロファイルを有するレーザビームが光電陰極を照射したとき電子ビームが生成される。
【００７０】
レーザビームは、レーザビームの経路に光学アレイを使用してフラットトッププロファイルを有するように変換することができる。
【００７１】
方法５００は、複数のレーザビーム（すなわち、ビームレット）を含むことができる。したがって、方法５００は、光学アレイを使用してレーザビームを複数のレーザビームに分割するステップを含むことができる。レーザビームのそれぞれは、フラットトッププロファイルを有することができる。
【００７２】
例において、１つの電子ビームまたは複数の電子ビームが蛍光面に向けられ、蛍光面が、カメラを使用して撮像される。プロセッサを使用して、電子ビームの電子エネルギーまたは空間電荷効果を蛍光面の画像から求めることができる。
【００７３】
この実施形態の変形は、単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ検査システム、単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ再検討システム、あるいは単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ計量システムにおける電子源として使用することができる。この実施形態の変形は、ウェーハまたはレチクルの検査、計量、または再検討に使用されるＸ線の生成に対して単一または複数の電子ビームを有する電子源を使用するシステムに使用することもできる。
【００７４】
別の実施形態において、放出された光電流は、特定対象の波長による照射下で光電陰極膜を成長させながら、連続的に測定し、またはそれ以外の場合バイアス基板を使用して監視することができる。バイアス基板は、対象の波長による照射下で光電陰極の堆積中に誘導光電流を監視するのに使用することができる。これにより、特定波長の最大吸収の厚さ最適化および基板／光電陰極膜トラップの識別が可能になることができる。以前の技法は、堆積中の光電流の連続監視方法を有さなかったし、界面トラップは監視しなかった。熱負荷管理および寿命最適化は、特定波長および熱負荷に対して光電陰極の厚さを調整することによって提供することができる。堆積パラメータは、最大量子効率（ＱＥ）に対して最適化することができる。
【００７５】
伝送モードにおける光電陰極の光照射下で、光電陰極の所望の厚さは、最大吸収および最大ＱＥに対する照射波長に合わせて調整することを必要とする場合がある。光電陰極の厚さごとに吸収された出力の量は、ランベルト−ベールの法則で求めることができる。
Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎｅｘｐ［−ａ（λ）ｘ］
上記の方程式において、Ｐｏｕｔは吸収されることなく材料から出る光学出力であり、Ｐｉｎは光電陰極への入力であり、ａ（λ）は波長に強く依存する光電陰極材料の吸収係数であり、ｘは光電陰極膜の厚さである。
【００７６】
より長い波長は、吸収されるべきより厚い膜を必要とすることがある。例えば、可視および近赤外線には、ほぼ１ミクロンが必要である可能性がある。紫外線および深紫外線の波長は、基板／光電陰極界面の数ナノメートル内に吸収することができる。
【００７７】
後者の場合には、基板／光電陰極界面近くで作動されたトラップによる光生成電子の損失、および放射面に向かって移動中の光電陰極本体中の散乱による電子の損失がある。これらの損失率は、両方とも、発熱、光電陰極寿命の低下、量子効率の損失の一因となる。
【００７８】
成長中に放出された電流を監視することにより、特定波長の厚さに対して最適化することが可能である。これは陰極に対する熱負荷を最適化することもできる。堆積パラメータは、光電陰極堆積の最適方策を提供するように調整することができる。収集された光電流が最大であるとき、成長は停止させることができる。
【００７９】
光電陰極薄膜は、典型的には、堆積中に放出電流を監視しながら成長しない。通常、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）などの厚さ監視方法があり、堆積方策は、先行厚さ最適化評価によって決まる。Ｃｓ、Ｃｓ／Ｏ、またはＣｓ／ＮＦ３層によるキャッピングを必要とする負電子親和力（ＮＥＡ）光電陰極に開発された電流監視技法があるが、これらは光電陰極表面上に負電子親和力を提供する層であり、光吸収メカニズムではない。したがって、これらの技法は、光電陰極によって吸収された光子を決定しない。
【００８０】
この実施形態は、光電陰極の大きな面積にわたって均一分布を有するレーザビームプロファイルを整形するための光学系を含むことができる。この実施形態は、均一分布を用いて光を個別ビームレットに分散させるマスクを含むこともできる。
【００８１】
ルテニウムなどの、対象の波長に透過的である、光電陰極／基板の界面における正にバイアスされた金属接点を、陰極が伝送モードで動作するために使用することができる。
【００８２】
したがって、この実施形態は、堆積中の光電陰極のＱＥ性能監視装置および堆積中の光電陰極の厚さおよび熱負荷最適化の連続監視装置を提供することができる。電子ビーム源は、レチクルおよびウェーハ検査システムに対して、または他の適用例に対して最適化することができる。例えば、放出器は、特定の適用例に使用するべきＱＥ、熱制御、および寿命に対して最適化することができる。この実施形態の変形は、単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ検査システム、単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ再検討システム、あるいは単一または複数の電子源を有するレチクルおよびウェーハ計量システムにおける電子源として使用することができる。この実施形態の変形は、ウェーハまたはレチクルの検査、計量、または再検討に使用されるＸ線の生成に対して単一または複数の電子ビームを有する電子源を使用するシステムに使用することもできる。
【００８３】
図８はシステム６００の実施形態の構成図である。システム６００は、ウェーハ６０４の画像を生成するように構成されたウェーハ検査システム（それは電子柱６０１を含む）を含むことができる。
【００８４】
ウェーハ検査システムは、少なくともエネルギー源および検出器を含む出力取得サブシステムを含む。出力取得サブシステムは、電子ビームベースの出力取得サブシステムでもよい。例えば、一実施形態において、ウェーハ６０４に向けられたエネルギーは電子を含み、ウェーハ６０４から検出されたエネルギーは電子を含む。このようなやり方で、エネルギー源は電子ビーム源でもよい。図８に示す、そのような一実施形態において、出力取得サブシステムは、電子柱６０１を含み、電子柱６０１は、コンピュータサブシステム６０２に結合される。チャック（図示せず）がウェーハ６０４を保持することができる。
【００８５】
システム６００は、本明細書に開示するシステム１００または他の実施形態を含むことができる。
【００８６】
やはり図８に示すように、電子柱６０１は、１つ以上の素子６０５によってウェーハ６０４に集束される電子を生成するように構成された電子ビーム源６０３を含む。１つ以上の素子６０５は、例えば、ガンレンズと、陽極と、ビーム限定開口と、仕切弁と、ビーム電流選択開口と、対物レンズと、走査サブシステムとを含むことができ、そのすべては、当技術分野で周知のそのような任意の適切な素子を含むことができる。電子ビーム源および／または素子６０５は、システム３００またはシステム４００の実施形態を含むことができる。
【００８７】
ウェーハ６０４から返された電子（例えば、二次電子）は、１つ以上の素子６０６によって検出器６０７に集束させることができる。１つ以上の素子６０６は、例えば、走査サブシステムを含むことができ、走査サブシステムは、素子（複数可）６０５に含まれる同じ走査サブシステムでもよい。
【００８８】
電子柱は、システム１００を含む、当技術分野で周知の任意の他の適切な素子を含むこともできる。
【００８９】
電子が斜め入射角でウェーハ６０４に向けられ、別の斜角でウェーハ６０４から散乱されるように構成されるものとして電子柱６０１を図８に示すが、電子ビームは、任意の適切な角度でウェーハ６０４に向け、それから散乱させることができる。さらに、電子ビームベースの出力取得サブシステムは、複数のモードを使用して、ウェーハ６０４の画像を生成するように構成することができる（例えば、異なる照射角、集光角などを用いて）。電子ビームベースの出力取得サブシステムの複数のモードは、出力取得サブシステムの任意の画像生成パラメータが異なっていてもよい。
【００９０】
コンピュータサブシステム６０２は、コンピュータサブシステム６０２がウェーハ検査システムの検出器６０７または他の構成部品と電子通信するように、検出器６０７に結合することができる。検出器６０７は、ウェーハ６０４の表面から返された電子を検出し、それによって、コンピュータサブシステム６０２を用いてウェーハ６０４の電子ビーム画像を形成することができる。電子ビーム画像は、任意の適切な電子ビーム画像を含むことができる。コンピュータサブシステム６０２は、プロセッサ６０８および電子データ記憶装置６０９を含む。プロセッサ６０８は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他のデバイスを含むことができる。
【００９１】
本明細書に説明する実施形態に使用することができる電子ビームベースの出力取得サブシステムの構成を全体的に示すために図８を本明細書に提供することに留意されたい。本明細書に説明する電子ビームベースの出力取得サブシステム構成は、商用出力取得システムを設計するときに通常実施されるように、出力取得サブシステムの性能を最適化するように改変することができる。さらに、本明細書に説明するシステムは、既存のシステムを使用して実装することができる（例えば、本明細書に説明する機能を既存のシステムに追加することによって）。いくつかのそのようなシステムでは、本明細書に説明する方法は、システムの任意選択機能として提供することができる（例えば、システムの他の機能に加えて）。代替案として、本明細書に説明するシステムは、まったく新たなシステムとして設計することができる。
【００９２】
コンピュータサブシステム６０２は、プロセッサ６０８が出力を受け取ることができるように、任意の適切なやり方でシステム６００またはシステム１００の構成部品（例えば、カメラ１０７）に結合することができる（例えば、有線および／または無線伝送媒体を含むことができる１つ以上の伝送媒体を介して）。プロセッサ６０８は、出力を使用していくつかの機能を実施するように構成することができる。ウェーハ検査システムは、プロセッサ６０８から命令または他の情報を受け取ることができる。プロセッサ６０８および／または電子データ記憶装置６０９は、任意選択で、追加の情報を受け取り、または命令を送るために別のウェーハ検査システム、ウェーハ計量ツール、またはウェーハ再検討ツール（図示せず）と電子通信してもよい。
【００９３】
本明細書に説明するコンピュータサブシステム６０２、他のシステム（複数可）、または他のサブシステム（複数可）は、個人用コンピュータシステム、画像コンピュータ、大型汎用コンピュータシステム、ワークステーション、ネットワークアプライアンス、インターネット家電、または他のデバイスを含む、様々なシステムの一部でもよい。サブシステム（複数可）またはシステム（複数可）は、並列プロセッサなどの、当技術分野で周知の任意の適切なプロセッサを含むこともできる。さらに、サブシステム（複数可）またはシステム（複数可）は、独立型またはネットワーク型ツールのいずれかとして高速処理およびソフトウェアを有するプラットフォームを含むことができる。
【００９４】
プロセッサ６０８および電子データ記憶装置６０９は、システム６００または別のデバイスに配設することができ、またはそうでない場合はその一部であることができる。例において、プロセッサ６０８および電子データ記憶装置６０９は、独立型制御装置の一部でもよく、または集中型品質管理装置内にあってもよい。複数のプロセッサ６０８または電子データ記憶装置６０９を使用することができる。
【００９５】
プロセッサ６０８は、実際にはハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの任意の組合せによって実装することができる。また、本明細書に説明するその機能は、１つの装置によって実施し、または異なる構成部品の間で分配することができ、そのそれぞれは、ハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェアの任意の組合せによって順番に実装することができる。様々な方法および機能を実装する、プロセッサ６０８のプログラムコードまたは命令は、電子データ記憶装置６０９または他のメモリにおけるメモリなどの可読記憶媒体に記憶することができる。
【００９６】
図８のシステム６００は、単に、システム１００を使用することができるシステムの一例にすぎない。システム１００の実施形態は、欠陥再検討システム、検査システム、計量システム、またはシステムのいくつかの他の種類の一部であってもよい。したがって、本明細書に開示する実施形態では、多かれ少なかれ異なる適用例に適切である異なる機能を有するシステムに対していくつかのやり方で合わせることができるいくつかの構成を説明する。
【００９７】
方法のステップのそれぞれは、本明細書に説明するように実施することができる。方法は、本明細書に説明するプロセッサおよび／またはコンピュータサブシステム（複数可）またはシステム（複数可）によって実施することができる任意の他のステップ（複数可）を含むこともできる。ステップは、１つ以上のコンピュータシステムによって実施することができ、コンピュータシステムは、本明細書に説明する実施形態のいずれかに従って構成することができる。さらに、上記に説明した方法は、本明細書に説明するシステム実施形態のいずれかによって実施することができる。
【００９８】
本開示を１つ以上の特定の実施形態に関して説明してきたが、本開示の他の実施形態を本開示の範囲から逸脱することなく製作できることが理解されよう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびその合理的な解釈だけによって限定されるとみなされる。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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