試料表面を検査する方法、装置、及び蛍光材料の使用
本発明は試料表面を検査する方法に関する。この方法は、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、光学ビームを検出するステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面に向けて誘導（ｄｉｒｅｃｔ）される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置（ｌｏｃｉ）上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップとを含む、試料表面を検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる方法は、例えば、米国特許第６４６５７８３号から知られており、この特許は、平行な荷電粒子ビーム、例えば電子ビームを用いて、半導体ウェハや、マスク等の他のタイプの試料を検査する方法及び装置を開示している。複数の荷電粒子ビーム・エミッタを含むエミッタ・アレイが、ほぼ平行な方向に沿って伝播する複数の一次ビームを発生する。これらの一次ビームは、複数の投影レンズを同時に通過し、それにより、これらのビームは、試料表面上のそれぞれの位置上に集束されることになり、従って、各位置が、後方散乱及び／又は二次電子、すなわち、二次工程によって発生される電子を発することになる。これらの後方散乱及び／又は二次電子は、複数の検知器ユニットを含む二次電子アレイによって収集され、検出される。各検知器ユニットは、それぞれの位置から発せられた二次電子を収集し検出して、半導体ウェハ又は他のタイプの試料の表面から情報を得る。
【０００３】
集積回路の製造中、様々な段階で基板に欠陥がないかどうか検査する必要がある。検査ツールは、半導体製造プロセスにおいて、歩留りを向上させるために不可欠である。検査機の諸要件については、国際的に認定された文献に規定されており、これらの文献は、今後数年間での更なる感度の向上を指示している（ｄｉｃｔａｔｅ）。
【０００４】
実際上、光学顕微鏡検査法の解像度限界の影響を受けることのない、良く知られた検査方法は、走査電子ビームを用いて、半導体産業で作成されたウェハを検査する検査技術である。従来の電子ビーム検査機では、試料全体にわたるラスタ走査が、単一の集束電子プローブを用いて実施される。電子プローブで照射されるとすぐ、基板は、入射点から後方散乱電子と二次電子とを発し、これらの電子は、その後、電子検出器によって検出されることができ、どのような欠陥の存在も、後方散乱又は二次電子から得られるパターンから決定されることができる。電子検出器は、一般に、電子を収集するシンチレータと、光子を案内する光導波路（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）と、光子検出器とを備える。
【０００５】
かかる単一の電子ビーム・システムの解像能力は、光学技術の解像能力を上回るものであるが、ウェハ当たりの走査時間が長いため、スループットが非常に低くなる。同じ電流を維持しながらより高速に走査すると、信号対雑音比が極端に（ｐｒｏｈｉｂｉｔｉｖｅ）低減することになるため、より高い生産性は、電流を増大させることによってしか得られない。しかし、電流を増大させると、電子ビーム中のクーロン相互作用（電子の相互斥力）によって、プローブの実施可能な最小寸法が増大するため、解像度が犠牲となってしまう。従って、走査プローブの電流量は制限されることになり、その結果、電子ビーム・システムの走査速度は、望ましくない値まで低減することになる。
【０００６】
従って、単一の電子ビームを用いた技術は、半導体産業の製造レベル検査には非実用的である。その代わりに、この技術は、より高い解像度で検査されなければならない単一欠陥の補助的な欠陥検査に使用される。
【０００７】
最小の信号対雑音比が求められるという条件から、検査技術の生産性は、解像度を維持しながら検出され得る電流に比例することが分かる。従って、例えば米国特許第６４６５７８３号に開示されているように、単一ビーム検査機の生産性は、複数の電子ビームを平行に使用することによって増大され得る。単純に、機械に１０本のビームを用いると、その生産性は１０倍程も増大することになる。実際上の問題は無視して、基板（例えば３００ｍｍのウェハ）のフットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）が、できるだけ多くの個々のビームで占められる場合、多ビーム・システムの生産性は最も高くなる。実際のシステムでは、検査領域は、３００ｍｍよりもかなり小さくなければならない。より小さい領域は、こうした生産性強化を、ウェハの小さい領域、例えば単一のダイにわたって十分に利用する可能性を与える。より広い領域は、ビームのいくつかが、検査工程の効率化に使用されないという望ましくない副次的作用をもたらす。従って、同数のビームを有する、２つの異なる多ビーム・システム間で選択する場合、より小さいフットプリントを有する方が、好ましいシステムである。かかるシステムでは、様々な検出器間でのクロストークが無視され得るように、各ビームがそれ自体の電子検出器を有することが重要である。こうした多数性（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃｉｔｙ）を制限している要因の１つは、特に一次ビームが多数ある場合、電子検出器と、二次電子ビームに含まれる電子情報を転送（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）する電気手段との寸法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、プリアンブルに記載の方法を提供し、それによって、上記で特定された欠点が低減されることである。特に、本発明は、多数性における制限が低減された、試料表面を検査する方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法が提供される。
【００１０】
収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換することと、その光学ビームを検出することとによって、もはや、二次ビームの干渉が最小となる試料表面付近の位置で二次ビームを検出する必要がなくなる。また、光学ビームの特性は、別の位置で決定されることができるので、二次ビームに元々存在する情報を取り出すのに、より多くの空間が利用可能となり、従って、データ転送手段を含む検出系に関し、より多くの自由が得られる。一方、二次粒子ビームによって運ばれた情報は、よりコンパクトに（ｃｏｍｐａｃｔｌｙ）検出され得る。従って、複数の一次ビームは、互いに近接して配置されることができ、それによって、従来の検査方法の多数性における制限を低減させ、且つ検査装置の生産性を高めることになる。
【００１１】
本願の例では、試料表面は、試料の境界面の直ぐ下にある材料を含めて、試料の上面層を包含することに留意されたい。
【００１２】
更に、本発明による方法の変換ステップから得られる光学ビームは、少なくとも初めは、非導波性容積又は領域を伝播することにも留意されたい。この非導波性容積は、構造体を含んでもよい。この非導波性容積は、自由空間を含んでもよい。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、検出ステップは、光学検出器を用いて光学ビームを検出することを含み、また、変換ステップは、平面で収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換することを含み、この光学ビームは、自由空間を介して結像され、この光学ビームは、一次ビームの少なくとも１つを横切って、光学検出器が配置された平面上に達する。このようにして、一次ビームが光学信号に変換され、光学信号が生成される平面が、一次ビームを遮断せずに、自由空間を介して、光学検出器を備えた平面上に結像される。更に、一次ビームは、互いにより近接して配置されることができ、従って、検出器が、利用可能な限られた空間内で互いにより近接して配置される必要なく、生産性を増大させることになる。
【００１４】
本発明による好ましい実施形態では、収集された二次ビームを光学ビームに変換するステップは、蛍光材料によって実施される。有利なことに、蛍光材料は、個々の一次ビーム間の最小間隔に関して要件を課さない。従って、一次ビーム間の間隔は、最小限に抑えられることができる。更に、この変換ステップは、比較的安価に実現され得る。更に他の実施形態では、蛍光材料は、複数の一次ビームのエミッタと試料表面との間に配設され、この蛍光材料は、一次ビームが通過することを可能とするように配置される。このようにして、検査装置内の空間の使用が改善される。他の実施形態では、マイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）が、一次ビームが通過することを可能とするように配置され、このマイクロ・チャネル・プレートは、試料と変換手段との間に配設される。このようにして、二次ビームの電流が増大され、従って、光学ビームの信号を増大させることになる。本発明の他の好ましい実施形態では、光学ビームを検出するステップは、複数の一次ビームによって横切られる空間を取り囲む容積の外部にある検出領域において実施される。このようにして、光学ビームが、実質的に干渉を受けずに、一次ビームを通過することができるということから利点が得られ、従って、光学ビームは、一次ビームの幾何形状によって決定される条件によって制限されることのない領域において検出されることができる。従って、一次ビームは、互いに更に近接して配置されることができ、その結果、更に高速な検査方法及び装置が得られる。
【００１５】
また、上述された実施形態では、検出手段から更なる処理及び解釈（ｉｎｔｅｒｐｒｅｔ）手段へのデータ転送システムを設計する際の問題が低減されることにも留意されたい。検査装置に所望される走査速度により、同軸ケーブル等の高速データ接続手段が必要とされることがあり、これらの同軸ケーブルは、従来の多ビーム装置において、個々のビーム間の最小間隔を制限し得るものである。複数の一次ビームによって横切られる空間によって取り囲まれた容積の外部にある検出領域において、光学ビームを検出することによって、高速データ接続に関する設計パラメータが緩和され、従って、個々の一次ビーム間の間隔を更に小さくすることが可能となる。
【００１６】
例えばレンズ系を用いて、検出領域にある検出系に光学ビームを集束させることによって、光学ビームの検出はより正確に実施されることができ、それによって、検査方法及び装置の性能を向上させることになる。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、光学ビームを検出する検出手段とを備える、試料表面を検査する装置が提供される。
【００１８】
本発明の第３の態様によれば、収集された二次粒子ビームを光学ビームに変換する、請求項１に記載の試料表面を検査する方法における、蛍光材料の使用が提供される。
【００１９】
本発明の第４の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、収集された二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換するステップとを含む、試料表面を検査する方法が提供される。
【００２０】
本発明の第５の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、収集された二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換する変換手段とを備える、試料表面を検査する装置が提供される。
【００２１】
本発明の第６の態様によれば、
・試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発生するステップと、
・１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集するステップと、
・収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、
・光学ビームを検出器に誘導するステップと、
・光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法が提供される。
【００２２】
本発明の第７の態様によれば、
・試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発するように配置された１つ又は複数のエミッタと、
・１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集する収集手段と、
・収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、
・光学ビームを検出手段に向けて誘導する誘導手段と、
・光学ビームを検出する検出手段とを備える、試料表面を検査する装置が提供される。
【００２３】
本発明の第８の態様によれば、請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレートが提供される。
【００２４】
本発明の第９の態様によれば、請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレートと、誘導手段とが提供される。
【００２５】
本発明の第１０の態様によれば、試料表面と変換手段との間に配設され、一次ビームを、信号を有する変換済みビームに変換するマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）の使用が提供され、マイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）は、一次ビームが、変換済みビームの信号を増大させるように、マイクロ・チャネル・プレートを通過することが可能となるように構築される。
【００２６】
本発明によるその他の有利な実施形態は、冒頭の特許請求の範囲に記載されている。
【００２７】
添付の図面を参照して、本発明の実施形態が単なる例によって以下に説明される。
【００２８】
同様の参照符号は同様の要素を参照する。
【００２９】
これらの図は、本発明による好ましい実施形態の単なる概略図にすぎない。これらの図において、同等又は対応する部分は、同じ照合番号によって参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施形態による、試料表面を検査する装置１の概略図を示す。この検査装置１は、使用時に、複数の一次電子ビーム５を発する電子エミッタ２を備え、これらの複数の一次電子ビーム５は、装置１のテーブル（図示されず）上に配設された試料４の表面３に向けて誘導される。更に、検査装置１は、複数の一次ビーム５を試料表面３上のそれぞれの位置７上に集束させる、縦続配置された（ａ ｃａｓｃａｄｅ ｏｆ）レンズ６を備えた電子レンズ系として実施される集束手段を備える。電子エミッタ２と試料表面３との間にある、複数の一次ビーム５の焦点面Ａの１つに、蛍光材料を含んだ薄いシート状のプレート８が配設されている。この薄状シート８は開口９を備え、従って、一次ビーム５が通過することが可能となっている。プレート８を焦点面Ａの１つに配置することによって、開口の寸法が最小のままとなり得、従って、後述されるように、二次電子ビームを光学ビームに変換するのに、最大の表面を利用できることになる。代替実施形態では、プレート８は、焦点面Ａの下に配設される。このようにして、二次ビームの重なり（ｏｖｅｒｌａｐ）が、更に低減されるか、又は回避される。更に他の実施形態では、プレート８は、焦点面Ａの上に配設される。このようにして、追加のビーム走査又は集束手段のために、より多くの空間が利用可能となる。
【００３１】
一次ビーム５が、試料表面３上のそれぞれの位置７上に入射するとすぐ、複数の二次ビーム１０を形成する二次電子と後方散乱電子とが、試料表面３から発生する。二次ビーム１０は、開口９には集束されず、開口９を通過するのではなく、プレート８に当たり、このプレート８は、電子を収集し、二次ビーム１０を光学ビーム１１に変換し、この光学ビーム１１は、光学レンズ系１２によって、光検出器１３のアレイとして実施される検出手段に集束される。一実施形態では、この光学ビームは光学検出器を用いて検出される。更に、この変換は、平面で収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換することを含む。この光学ビームは、自由空間を介して、光学検出器が配置された平面上に結像される。更に、この光学ビームは、複数の一次ビームの少なくとも１つを横切ってもよい。
【００３２】
光検出器１３のアレイで検出された信号を解釈することによって、試料表面３の位置７からの情報が明らかにされ得る。検査装置１は、チップの製造中、又は、製造ステップ完了後、検査ツールとして使用されることができる。一次ビーム５が集束される位置７を調節することによって、検査装置は、試料表面３を全体的に、又は部分的に走査することができる。位置７の調節は、例えば、試料４を動かすことによって、且つ／又は一次ビーム５の位置を変える（ｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）ことによって実施されることができる。
【００３３】
集束手段のレンズ６は、伝導開口プレート（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｐｌａｔｅ）を備えるマイクロレンズとして実施されてもよい。これらは、標準のマイクロ機械加工製造技術を使用して製造されることができる。しかし、集束手段はまた、磁石コイルによって生成される磁界を含んでもよい。
【００３４】
好ましくは、二次ビーム１０中の電子を加速させ、且つ様々な二次ビーム間での干渉又はクロストークを回避するために、試料表面３とプレート８との間に静電界が生成される。
【００３５】
光学レンズ系１２の焦点面の適切な選択によって、光学ビーム１２の初期のビーム寸法Ｄ１は、光検出器１３が配設された位置におけるビーム寸法Ｄ２とは異なることになる。例えば、光学ビーム１２の初期のビーム寸法Ｄ１は、光検出器１３が配置された位置におけるビーム寸法Ｄ２よりも小さくてよく、それによって、光学ビーム検出の質を向上させ、且つ／又は光検出器１３のシステム要件を緩和させることになる。或いは、初期のビーム直径は、光検出器が配設された位置におけるビーム直径よりも大きくてもよい。代替形態として、光学ビーム１２は、光ファイバ等の光導波路によって案内されてもよく、それによって、空間を確保（ｓａｖｅ）し、光検出器１３の配置要件を緩和させることになる。また、当然ながら、光学レンズ系を光ファイバ構造体と組み合わせることも可能である。光検出器１３のアレイは、ＣＣＤカメラを備える。しかし、代替実施形態では、検出手段は、別の形で、例えば、能動画素センサを備えた、又は備えないＣＭＯＳ画像チップを用いて実施されてもよい。また、検出手段は、フォトダイオードを、光電子増倍管と組み合わせて、又はそれとは組み合わさずに備えていてもよい。
【００３６】
好ましい実施形態では、一次ビーム間で最小間隔が実現されており、これは、二次ビーム１０のビーム幅により、二次ビーム１０の干渉が情報の消失をもたらすことが判明しているからである。言い換えれば、本発明の実施形態によれば、二次ビームは互いに別々に、すなわち二次ビーム間で実質的にどのような重なりもなく検出される。
【００３７】
また、薄いシート状のプレート８は、蛍光材料の代わりに、他の燐光材料、又は、入射電子ビームを光学ビームに変換する特性を有する任意の材料、例えばＹＡＧ、ＹＡＰ、ＮａＩ等のクリスタル・シンチレータ、若しくはプラスチック・シンチレータ等のシンチレーティング材料、又は、ガラス等の透明基板上の蛍光コーティング若しくは層等も含むことができる。また、二次ビーム１０を光学ビーム１１に変換するのに、蛍光材料を使用する代わりに、エレクトロクロミック膜、すなわち、電子ビーム放射に曝されると光学特性が変化する膜、又はＬＥＤ若しくはレーザを駆動する電流検出器を利用することも可能である。エレクトロクロミック膜を利用する場合、コントラストは、エレクトロクロミック膜に当たる電子ビームの強度差によって決定されるが、信号は、膜で反射して光検出器１３に向かう強い光源によって決定され得る。このように、二次ビーム１０の、後方散乱又は二次電子の各入射ごとに、少数の光子を検出する問題は、解決される。エレクトロクロミック膜は、入射光の変調を組み込んだスマート・ウィンドウでの使用が知られている。ＬＣＤのような表示装置への利用を可能とする高速装置が、その他の可能性として挙げられる。
【００３８】
また、焦点面Ａの１つに薄状プレート８を配置する代わりに、プレート８を試料表面のより近くに配置することも可能であり、従って、二次ビーム１０の重なりは低減されるか、又は更に回避されることになる。蛍光材料を有するプレート８は、二次ビーム１０を収集する機能と、二次ビーム１０を光学ビーム１１に変換する機能とを一体にしていることに留意されたい。一例として、プレート８は、被覆蛍光層を支持するガラス・プレートを備える。しかし、例えば、個々の二次電子ビームを受け取る特性を向上させるための補助構造体を設けることによって、上述の機能を別々に実施することもまた可能である。一例として、この補助構造体は、隣接する二次ビーム１０の電子を分離し、収集するように、試料表面３の方に延び、二次ビーム１０を透過しない、プレート８上のストリップによって実施されることができる。更に、二次ビーム１０の収集角度は、開口９間に配設された小型電極を用いることによって、又は、開口間に配設される、電気的に絶縁された（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｉｓｏｌａｔｅｄ）部分を意図的に残すことによって、拡大されることができ、その結果、クロストークを低減させることになる。かかる構成を用いると、その絶縁された部分が充電し、その結果得られる電界（ｆｉｅｌｄ）が、後方散乱電子を、最も近接した蛍光部位に向かわせる電子チャネルとして働く。
【００３９】
この構造体がプレートである場合、一次ビーム５用の開口９は、穿設（ｄｒｉｌｌ）又はエッチングされることができる。このプレートは、好ましくは、機械的剛性を有するのに十分なほど厚い。このプレートは、最小直径に関する影響（ｒｅｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）、従って、開口９の「検出器空間（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｓｐａｃｉｎｇ）」を有するものの、プレートの剛性は、区画化されたプレートを使用することによって改善されることができ、この区画化プレートは、比較的薄く、追加の支持を得るように格子状に埋め込まれることができる。代替形態として、プレート８は、他の形状を有してもよく、例えば、このプレート８は、湾曲面として構成されてもよい。例えば、このプレートは、ガラス材料、又は蛍光層若しくは蛍光材料を有するガラス製でもよい。
【００４０】
図１に示される検査装置は、開口アレイ１４を照明する単一の電子エミッタを備え、従って、複数の一次電子ビームを発する。電子エミッタのアレイを設けることによって、代替の構成が形成されてもよい。
【００４１】
一実施形態では、マイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）６０が設けられる。マイクロ・チャネル・プレート６０は、試料４と、蛍光スクリーン等の変換手段８との間に配置され得る。マイクロ・チャネル・プレート６０は、光学ビーム１１への変換前に、１つ（又は複数）の二次ビーム１０の電流を増大させるように、１つ（又は複数）の一次ビーム５が通過することが可能となるように構築される。また、図２〜１２に示される実施形態でも、マイクロ・チャネル・プレートが設けられてもよい。特に、図４に示される実施形態に、マイクロ・チャネル・プレート６０が設けられてもよく、その場合、マイクロ・チャネル・プレート６０は、電子信号への変換前に、１つ（又は複数）の二次ビーム１０の電流を増大させるように設けられる。
【００４２】
図２は、本発明の第２の実施形態による検査装置の概略図を示す。検査装置１は、複数の一次電子ビーム５を発する電子エミッタ２のアレイを備え、これらの一次電子ビーム５は、ほぼ均質な磁界によって集束される。複数の一次電子ビーム５は、蛍光材料を含む薄いシート状のプレート８にある開口９を通って伝播する。二次電子ビーム１０が収集され、光学ビーム１１に変換され、これらの光学ビーム１１は、電子エミッタ２のアレイの方向に伝播し、エミッタ２の上に配設された光学的に透明な層１５を通り抜ける。更に、光学ビーム１１は、光学レンズ系１２によって、ＣＣＤカメラ等の検出手段に集束される。また、この検出手段は、他のＣＣＤセンサ及び／又はＣＭＯＳ能動画素センサ、及び／又はフォトダイオード・アレイを備えていてもよい。
【００４３】
図３は、本発明の第３の実施形態による検査装置の概略図を示す。検査装置１は、試料表面３に向けて誘導される複数の一次光子ビーム５ａを発するエミッタ（図示されず）を備える。光学レンズ系６ａが、一次光学ビーム５ａを試料表面３上の位置７上に集束させる。前述の本発明による実施形態とは異なり、一次ビーム５ａは、比較的広い。一次ビーム５ａが入射するとすぐ、二次の光誘起電子ビーム１０ａが発せられ、この電子ビーム１０ａは、比較的広い一次ビーム５ａによって衝突される表面の空間情報を含み、この電子ビーム１０ａは、光学レンズ系６ａの中央に配置された電子レンズ１６を通過する。この場合も、前述の実施形態のように、二次電子ビーム１０ａが収集され、光学ビームに変換され、その後、光検出器（図示されず）によって検出される。検出された光学ビームは、比較的広い位置７における表面構造の空間情報を含むので、試料表面３に関する情報は、これらの検出された光学ビームの空間分布を処理し、結像させることによって得られる。
【００４４】
図４は、本発明の第４の実施形態による検査装置の概略図を示す。検査装置１において、複数の一次ビーム５の発出工程（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）、並びにレンズ系は、図１を参照して説明された工程及びレンズ系と同一である。しかし、薄いシート状プレート８の代わりに、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）１７が、エミッタと試料表面３との間に配設されている。ＭＥＭＳ１７は、一次電子ビーム５の透過を可能とする開口９が点在するダイオード１８のアレイを備える。二次電子ビーム１０は、ダイオード１８によって検出される。ダイオード１８が配設された各検出領域１９には、好ましくは、静電集束によって収集角度を拡大させるための電極２０が備えられている。また、これらの電極２０は、隣接する検出領域１９からの後方散乱ビーム間のクロストークを防止する働きをする。更に、いくつかの「検出器上（ｏｎ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ）」算術データ処理を実施するための電子回路（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）が埋め込まれる空間がある。例えば、対称的に配置されたダイオード１８の加減算（ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）が、構成及び表面形状に関する情報をそれぞれもたらし、こうした演算は、ＭＥＭＳ１７で実施されることができる。周辺機器にデータを転送するために、ＭＥＭＳは、有利には、格子状のＣＣＤアレイを用いて実施されてもよく、従って、１００万個程度のダイオードが個別に読み取られることができる。
【００４５】
図４を参照して説明される実施形態では、光学ビームを検出するステップは、複数の一次ビームによって横切られる容積内の位置で実施され、これは、ＭＥＭＳ１７のダイオード１８が、二次ビームを光学ビームに変換し、続いて、光学ビームを検出することになるからである。この工程では、検出が試料４の表面３付近で実施され、それによって、検査装置１の測定検出の質を向上させている。本質的に、この装置の設計は、複数の一次ビームによって横切られる空間を取り囲む容積外部の検出機器が省略されるため、簡略化されることができる。しかし、光学信号を生成せずに、収集された二次ビームを電子信号に直接変換することもまた可能であることに留意されたい。特に、試料表面を検査する方法は、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、収集された二次ビームの少なくとも１つを電子信号に直接変換するステップとを含むことができる。
【００４６】
上述されたように、平行電子ビーム顕微鏡検査法を用いた、高解像度で高いスループットの半導体検査は、変換手段８、例えば、一方で、１つ又は複数の一次ビーム５の通過を可能とするように、他方で、検査試料３から発せられた二次電子１０が入射するとすぐ、光子１１を発生するように適応された蛍光プレート８を利用している。蛍光プレート８から生じる光子１１は、光学系１２を用いて収集され、光子検出系１３によって検出される。この蛍光プレートは、好ましくは、電子が入射する度に多くの光子を発し、更に、好ましくは、短い蛍光減衰時間を有する。ＹＡＰシンチレータを含めた好ましい材料が、これらの基準を満たす。しかし、かかる材料は、光子を半球に発することが判明している。更に、発せられた光子を光子検出系に結像させるのに使用される光学系１２は、発出立体角（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｏｌｉｄ ａｎｇｌｅ）全体を効果的には収集しないことが判明しており、これは、１つ又は複数の一次ビームを発するエミッタを含む電子光学系が、立体角の大部分を遮断してしまうからである。従って、本発明の他の目的は、検出手段１３によって検出される入射電子当たりの光子数を増加させることである。というのは、検査ツールの信号対雑音比性能のためには、変換手段、例えば、蛍光プレートから、光子検出系への入射電子当たりの光子の数のほとんどを収集する必要があることが判明しているからである。しかし、蛍光プレートの典型的な歩留りの低さのため、光子収集系１２に対する要求は、収集可能な光円錐の外側にある光子の損失のため、対処が困難となる。従って、本発明の他の目的は、検出手段に到達する光子の割合を向上させることである。この目的は、特に、本発明の第６〜第９の態様によって対処される。
【００４７】
光学ビームを検出手段に向けて誘導する誘導手段を設けることによって、検出手段に到達する光子の割合が向上され、従って、信号対雑音比を改善することになる。更に、この目的は、光子発出円錐が、電子光学系によってもはや遮断されないように、又はより狭い範囲でしか遮断されないように、光出力を誘導することによって対処され得る。この目的に対処する本発明の特定の実施形態が、図５〜１２を参照して示され、説明される。
【００４８】
図５は、本発明の第５の実施形態による装置の概略図を示す。図５は、変換手段８、例えば、上述されたように、蛍光材料を含むプレート状蛍光構造体を示す。図５〜１２に示される実施形態では、誘導手段２２が、変換手段８によって出力された光を、所定の方向に誘導する。特に、この誘導手段は、光学ビーム１１が伝播する方向を、所定の対応で変えるように配置されることができる。図５〜９に示される実施形態では、誘導手段２２は、変換手段に組み込まれている。或いは、図１０〜１２に示された実施形態に示されるように、誘導手段２２は、変換手段とは別に設けられる。
【００４９】
図５では、蛍光材料８に、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする孔２４が設けられている。この誘導手段２２は、１つ又は複数のキャビティを備える。これらのキャビティは、比較的小さい。これらのキャビティは、蛍光材料中に形成された反射壁２５を有し得る。キャビティ毎に、１つの比較的小さい開口２６が設けられている。この開口は、光学ビームが開口２６を通ってキャビティから発せられるように寸法設定されている。光は、この開口から漏れ出る（ｅｓｃａｐｅ）。光子はやはり、考えられ得るあらゆる角度でキャビティ２２から出るものの、それらの光子は小開口を通ってしか出ないことになる。
【００５０】
図６は、本発明の第６の実施形態による装置の概略図を示す。光が通り抜けてキャビティ２２から出ることができる開口２６を設けることで、キャビティ上に光学マイクロレンズ・アレイ２８を配置することが可能となることが判明している。従って、誘導手段２２、２８はまた、蛍光材料８上に配設された複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズ・アレイ２８も備えることができる。マイクロレンズ・アレイ２８には、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする孔３０が設けられている。マイクロレンズ・アレイ２８は、マイクロレンズがキャビティ２２の孔２６を拡大するように配置される。例えば、マイクロレンズは、キャビティに対してほぼ位置が合わせられている。このようにして、光学ビーム１１が発せられるキャビティ２２の開口角度３２は、制限される。従って、このようにして、キャビティ２２から発せられる光は全て、例えばレンズを含む光学系１２に直接誘導されることができ、このレンズは、更に、図１を参照して説明されたように、光学ビーム１１を検出手段１３に集束させる。小開口を有する反射キャビティがなくとも、マイクロレンズ・アレイ２８は、同量の光を維持しながら、開口角度を縮小させるために使用されることができる。
【００５１】
図７は、本発明の第７の実施形態による装置の概略図を示す。マイクロレンズ・アレイ２８の代替として、又はそれに加えて、図７に示される更なる第７の実施形態では、誘導手段は、比較的小さい開口３６を備えた１つ又は複数の凹面鏡３４を更に備えてもよい。一実施形態では、鏡３４は球面鏡である。鏡３４は、１つ又は複数のキャビティ２２の上方にそれぞれ配設される。このようにして、光学ビーム１１の開口角度３２は、鏡３４の開口３６によって決定される。この鏡は、光が、鏡と蛍光材料８との間の容積中に反射されるように配置される。このように、光は、球面鏡の開口によって決定される特定の開口角度でしか変換手段８から出ることができない。開口が小さければ小さいほど、開口角度もより小さくなる。縮小された開口角度を用いると、光学ビーム１１の指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）が増すことになる。
【００５２】
図８は、本発明の第８の実施形態による装置の概略図を示す。第８の実施形態では、蛍光材料から出力された光を誘導する誘導手段は、プラズモン結合シンチレーションを使用している。この実施形態では、金属膜３８が、蛍光材料層８上に堆積されている。特に、この金属膜３８は、光学ビーム１１が変換手段８から発せられる角度４０を決定する。光学ビーム１１が発せられる角度４０は、金属層の厚さによるフォノン結合によって決定される。好ましくは、金属膜は非常に薄く、例えば約３０ナノメートルであり、例えば約２００ナノメートルの蛍光材料の薄層上に堆積される。この構成は、金属膜の厚さを変動させることによって制御され得る角度で発せられる光の角密度に、非常に鋭いピークをもたらすことが判明している。このようにして、図１及び６に示されるように、光の極めて多くの部分が、変換手段からレンズ１２に直接向けられることができる。
【００５３】
図９は、本発明の第９の実施形態による装置の概略図を示す。第９の実施形態では、誘導手段２２、４２、４４は、光学ビームを環状の発出円錐４６に誘導するように配置される。第９の実施形態では、誘導手段は、円錐形キャビティ４２を備える。これらの円錐形キャビティ４２は、好ましくは、蛍光材料８中に形成された高反射壁４３を有する。更に、これらの円錐形キャビティ内には、円錐台形の反射突出部４４が、キャビティ４２内に延びるように設けられている。この突出部４４には、一次ビーム５が通過することを可能とする開口４５が設けられてもよい。このようにして、光は、環状の発出円錐内に発せられることになり、従って、１つ又は複数の一次ビーム５を発する電子光学系を含む電子エミッタ２が、光学ビーム１１によって辿られる光路を遮断することはない。
【００５４】
第１０〜第１２の実施形態では、誘導手段４８、５０、５２、５４、５６は、変換手段８から遠隔の位置に配設される。特に、誘導手段４８、５０、５２、５４、５６は、変換手段８と検出手段１３との間の位置に配設される。図示された実施形態では、誘導手段は、鏡を備える。しかし、更に、この誘導手段は、プリズム、レンズ、及び光学ビーム１１が伝播する方向を変えるその他の手段を備えてもよい。図１０は、本発明の第１０の実施形態による装置の概略図を示す。第１０の実施形態では、誘導手段４８は、光線１１を検出系１３に向けて誘導する、湾曲した凹面鏡を備える。図示された実施形態では、凹面鏡４８は、変換手段の上方に配設される。更に、この凹面鏡４８には、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする１つ又は複数の開口４９が設けられている。この鏡は、変換手段８の比較的近くに配置される。このようにして、この鏡はほぼ全ての光を好都合な方向に反射させ、従って、電子光学系を含む電子エミッタ２が、光路を遮断してしまうことはない。誘導手段は、更に、凹面鏡４８から反射された光を検出手段１３に反射させる二次凸面鏡５０を備えてもよい。凹面鏡４８と、二次凸面鏡５０とは、シュワルツシルト光学系を形成する。
【００５５】
図１１は、本発明の第１１の実施形態による装置の概略図を示す。第１１の実施形態では、誘導手段は、鏡５２を備える。図示された実施形態では、鏡５２は平坦である。この鏡には、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする１つ又は複数の開口５３が設けられている。鏡５２は、変換手段８から出力された光を、検出手段１３へと誘導する。
【００５６】
図１２は、本発明の第１２の実施形態による装置の概略図を示す。第１２の実施形態では、誘導手段５４、５６は、１つ又は複数の一次ビーム５を発するエミッタ２の周辺に配設される。鏡５４、５６は、好ましくは円筒形鏡である。このようにして、エミッタ２がビームを部分的に遮断し得るものの、残りの、円錐のかなりの部分が、検出手段に向けて効率良く誘導されることになる。
【００５７】
図５〜１２に示される実施形態では、１本の一次ビーム５が示されている。また、図５〜１２に示される実施形態においても、例えば図１に示されるように、複数の一次ビームがあってもよい。図５〜１２に示される実施形態から、検出手段は、特定の誘導手段に応じて様々な位置に配設されることができるので、誘導手段を設けることによって、検査装置の設計自由度が増すことが分かる。例えば、図１２に示された実施形態では、エミッタ２の周辺に配設される鏡５４、５６を設けることによって、検出手段が、エミッタ２の後方に配設され得ることになる。更に、誘導手段は、検出手段の種類及び寸法に応じて選択されることができる。このようにして、装置の設計自由度が増大される。
【００５８】
本発明は、本明細書に記載された実施形態のみに限定されるものではない。多くの変形形態が可能であることが理解されるであろう。記載された方法及び装置では、一次電子ビームは、それらの複数の一次ビームがほぼ平行な方向に伝播するように配置され、従って、一次ビーム間の相互作用が回避され、一次ビームのそれぞれが、試料表面上の単一の位置に集束されることになる。しかし、これらの複数の一次ビームはまた、検査される試料の特定の特徴を強化するために、２本以上の一次ビームが、例えば単一の位置上に集束されるように、傾斜されることもできる。
【００５９】
その他の変形形態が、冒頭の特許請求の範囲に明記された（ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ）本発明の範囲に含まれると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態による装置の概略図を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態による装置の概略図を示す。
【図３】本発明の第３の実施形態による装置の概略図を示す。
【図４】本発明の第４の実施形態による装置の概略図を示す。
【図５】本発明の第５の実施形態による装置の概略図を示す。
【図６】本発明の第６の実施形態による装置の概略図を示す。
【図７】本発明の第７の実施形態による装置の概略図を示す。
【図８】本発明の第８の実施形態による装置の概略図を示す。
【図９】本発明の第９の実施形態による装置の概略図を示す。
【図１０】本発明の第１０の実施形態による装置の概略図を示す。
【図１１】本発明の第１１の実施形態による装置の概略図を示す。
【図１２】本発明の第１２の実施形態による装置の概略図を示す。
【符号の説明】
【００６１】
１ 検査装置
２ 電子エミッタ
３ 表面
４ 試料
５ 一次電子ビーム
６ レンズ
７ 位置
８ プレート
９ 開口
１０ 二次ビーム
１１ 光学ビーム
１２ 光学レンズ系
１３ 光検出器
１４ 開口アレイ
１５ 透明層
１６ 電子レンズ
１７ ＭＥＭＳ
１８ ダイオード
１９ 検出領域
２０ 電極
２２ キャビティ
２４ 孔
２５ 反射壁
２６ 開口
２８ 光学マイクロレンズ・アレイ
３０ 孔
３２ 開口角度
３４、４８ 凹面鏡
３６ 開口
３８ 金属膜
４０ ビーム発出角度
４２ 円錐形キャビティ
４４ 反射突出部
４５ 開口
４６ ビーム発出円錐
４９ 開口
５０ 二次凸面鏡
５２、５４、５６ 鏡
６０ マイクロ・チャネル・プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面に向けて誘導（ｄｉｒｅｃｔ）される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置（ｌｏｃｉ）上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップとを含む、試料表面を検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる方法は、例えば、米国特許第６４６５７８３号から知られており、この特許は、平行な荷電粒子ビーム、例えば電子ビームを用いて、半導体ウェハや、マスク等の他のタイプの試料を検査する方法及び装置を開示している。複数の荷電粒子ビーム・エミッタを含むエミッタ・アレイが、ほぼ平行な方向に沿って伝播する複数の一次ビームを発生する。これらの一次ビームは、複数の投影レンズを同時に通過し、それにより、これらのビームは、試料表面上のそれぞれの位置上に集束されることになり、従って、各位置が、後方散乱及び／又は二次電子、すなわち、二次工程によって発生される電子を発することになる。これらの後方散乱及び／又は二次電子は、複数の検知器ユニットを含む二次電子アレイによって収集され、検出される。各検知器ユニットは、それぞれの位置から発せられた二次電子を収集し検出して、半導体ウェハ又は他のタイプの試料の表面から情報を得る。
【０００３】
集積回路の製造中、様々な段階で基板に欠陥がないかどうか検査する必要がある。検査ツールは、半導体製造プロセスにおいて、歩留りを向上させるために不可欠である。検査機の諸要件については、国際的に認定された文献に規定されており、これらの文献は、今後数年間での更なる感度の向上を指示している（ｄｉｃｔａｔｅ）。
【０００４】
実際上、光学顕微鏡検査法の解像度限界の影響を受けることのない、良く知られた検査方法は、走査電子ビームを用いて、半導体産業で作成されたウェハを検査する検査技術である。従来の電子ビーム検査機では、試料全体にわたるラスタ走査が、単一の集束電子プローブを用いて実施される。電子プローブで照射されるとすぐ、基板は、入射点から後方散乱電子と二次電子とを発し、これらの電子は、その後、電子検出器によって検出されることができ、どのような欠陥の存在も、後方散乱又は二次電子から得られるパターンから決定されることができる。電子検出器は、一般に、電子を収集するシンチレータと、光子を案内する光導波路（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）と、光子検出器とを備える。
【０００５】
かかる単一の電子ビーム・システムの解像能力は、光学技術の解像能力を上回るものであるが、ウェハ当たりの走査時間が長いため、スループットが非常に低くなる。同じ電流を維持しながらより高速に走査すると、信号対雑音比が極端に（ｐｒｏｈｉｂｉｔｉｖｅ）低減することになるため、より高い生産性は、電流を増大させることによってしか得られない。しかし、電流を増大させると、電子ビーム中のクーロン相互作用（電子の相互斥力）によって、プローブの実施可能な最小寸法が増大するため、解像度が犠牲となってしまう。従って、走査プローブの電流量は制限されることになり、その結果、電子ビーム・システムの走査速度は、望ましくない値まで低減することになる。
【０００６】
従って、単一の電子ビームを用いた技術は、半導体産業の製造レベル検査には非実用的である。その代わりに、この技術は、より高い解像度で検査されなければならない単一欠陥の補助的な欠陥検査に使用される。
【０００７】
最小の信号対雑音比が求められるという条件から、検査技術の生産性は、解像度を維持しながら検出され得る電流に比例することが分かる。従って、例えば米国特許第６４６５７８３号に開示されているように、単一ビーム検査機の生産性は、複数の電子ビームを平行に使用することによって増大され得る。単純に、機械に１０本のビームを用いると、その生産性は１０倍程も増大することになる。実際上の問題は無視して、基板（例えば３００ｍｍのウェハ）のフットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）が、できるだけ多くの個々のビームで占められる場合、多ビーム・システムの生産性は最も高くなる。実際のシステムでは、検査領域は、３００ｍｍよりもかなり小さくなければならない。より小さい領域は、こうした生産性強化を、ウェハの小さい領域、例えば単一のダイにわたって十分に利用する可能性を与える。より広い領域は、ビームのいくつかが、検査工程の効率化に使用されないという望ましくない副次的作用をもたらす。従って、同数のビームを有する、２つの異なる多ビーム・システム間で選択する場合、より小さいフットプリントを有する方が、好ましいシステムである。かかるシステムでは、様々な検出器間でのクロストークが無視され得るように、各ビームがそれ自体の電子検出器を有することが重要である。こうした多数性（ｍｕｌｔｉｐｌｉｃｉｔｙ）を制限している要因の１つは、特に一次ビームが多数ある場合、電子検出器と、二次電子ビームに含まれる電子情報を転送（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）する電気手段との寸法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、プリアンブルに記載の方法を提供し、それによって、上記で特定された欠点が低減されることである。特に、本発明は、多数性における制限が低減された、試料表面を検査する方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法が提供される。
【００１０】
収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換することと、その光学ビームを検出することとによって、もはや、二次ビームの干渉が最小となる試料表面付近の位置で二次ビームを検出する必要がなくなる。また、光学ビームの特性は、別の位置で決定されることができるので、二次ビームに元々存在する情報を取り出すのに、より多くの空間が利用可能となり、従って、データ転送手段を含む検出系に関し、より多くの自由が得られる。一方、二次粒子ビームによって運ばれた情報は、よりコンパクトに（ｃｏｍｐａｃｔｌｙ）検出され得る。従って、複数の一次ビームは、互いに近接して配置されることができ、それによって、従来の検査方法の多数性における制限を低減させ、且つ検査装置の生産性を高めることになる。
【００１１】
本願の例では、試料表面は、試料の境界面の直ぐ下にある材料を含めて、試料の上面層を包含することに留意されたい。
【００１２】
更に、本発明による方法の変換ステップから得られる光学ビームは、少なくとも初めは、非導波性容積又は領域を伝播することにも留意されたい。この非導波性容積は、構造体を含んでもよい。この非導波性容積は、自由空間を含んでもよい。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、検出ステップは、光学検出器を用いて光学ビームを検出することを含み、また、変換ステップは、平面で収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換することを含み、この光学ビームは、自由空間を介して結像され、この光学ビームは、一次ビームの少なくとも１つを横切って、光学検出器が配置された平面上に達する。このようにして、一次ビームが光学信号に変換され、光学信号が生成される平面が、一次ビームを遮断せずに、自由空間を介して、光学検出器を備えた平面上に結像される。更に、一次ビームは、互いにより近接して配置されることができ、従って、検出器が、利用可能な限られた空間内で互いにより近接して配置される必要なく、生産性を増大させることになる。
【００１４】
本発明による好ましい実施形態では、収集された二次ビームを光学ビームに変換するステップは、蛍光材料によって実施される。有利なことに、蛍光材料は、個々の一次ビーム間の最小間隔に関して要件を課さない。従って、一次ビーム間の間隔は、最小限に抑えられることができる。更に、この変換ステップは、比較的安価に実現され得る。更に他の実施形態では、蛍光材料は、複数の一次ビームのエミッタと試料表面との間に配設され、この蛍光材料は、一次ビームが通過することを可能とするように配置される。このようにして、検査装置内の空間の使用が改善される。他の実施形態では、マイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）が、一次ビームが通過することを可能とするように配置され、このマイクロ・チャネル・プレートは、試料と変換手段との間に配設される。このようにして、二次ビームの電流が増大され、従って、光学ビームの信号を増大させることになる。本発明の他の好ましい実施形態では、光学ビームを検出するステップは、複数の一次ビームによって横切られる空間を取り囲む容積の外部にある検出領域において実施される。このようにして、光学ビームが、実質的に干渉を受けずに、一次ビームを通過することができるということから利点が得られ、従って、光学ビームは、一次ビームの幾何形状によって決定される条件によって制限されることのない領域において検出されることができる。従って、一次ビームは、互いに更に近接して配置されることができ、その結果、更に高速な検査方法及び装置が得られる。
【００１５】
また、上述された実施形態では、検出手段から更なる処理及び解釈（ｉｎｔｅｒｐｒｅｔ）手段へのデータ転送システムを設計する際の問題が低減されることにも留意されたい。検査装置に所望される走査速度により、同軸ケーブル等の高速データ接続手段が必要とされることがあり、これらの同軸ケーブルは、従来の多ビーム装置において、個々のビーム間の最小間隔を制限し得るものである。複数の一次ビームによって横切られる空間によって取り囲まれた容積の外部にある検出領域において、光学ビームを検出することによって、高速データ接続に関する設計パラメータが緩和され、従って、個々の一次ビーム間の間隔を更に小さくすることが可能となる。
【００１６】
例えばレンズ系を用いて、検出領域にある検出系に光学ビームを集束させることによって、光学ビームの検出はより正確に実施されることができ、それによって、検査方法及び装置の性能を向上させることになる。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、光学ビームを検出する検出手段とを備える、試料表面を検査する装置が提供される。
【００１８】
本発明の第３の態様によれば、収集された二次粒子ビームを光学ビームに変換する、請求項１に記載の試料表面を検査する方法における、蛍光材料の使用が提供される。
【００１９】
本発明の第４の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、収集された二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換するステップとを含む、試料表面を検査する方法が提供される。
【００２０】
本発明の第５の態様によれば、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、収集された二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換する変換手段とを備える、試料表面を検査する装置が提供される。
【００２１】
本発明の第６の態様によれば、
・試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発生するステップと、
・１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集するステップと、
・収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、
・光学ビームを検出器に誘導するステップと、
・光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法が提供される。
【００２２】
本発明の第７の態様によれば、
・試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発するように配置された１つ又は複数のエミッタと、
・１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集する収集手段と、
・収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、
・光学ビームを検出手段に向けて誘導する誘導手段と、
・光学ビームを検出する検出手段とを備える、試料表面を検査する装置が提供される。
【００２３】
本発明の第８の態様によれば、請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレートが提供される。
【００２４】
本発明の第９の態様によれば、請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレートと、誘導手段とが提供される。
【００２５】
本発明の第１０の態様によれば、試料表面と変換手段との間に配設され、一次ビームを、信号を有する変換済みビームに変換するマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）の使用が提供され、マイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）は、一次ビームが、変換済みビームの信号を増大させるように、マイクロ・チャネル・プレートを通過することが可能となるように構築される。
【００２６】
本発明によるその他の有利な実施形態は、冒頭の特許請求の範囲に記載されている。
【００２７】
添付の図面を参照して、本発明の実施形態が単なる例によって以下に説明される。
【００２８】
同様の参照符号は同様の要素を参照する。
【００２９】
これらの図は、本発明による好ましい実施形態の単なる概略図にすぎない。これらの図において、同等又は対応する部分は、同じ照合番号によって参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施形態による、試料表面を検査する装置１の概略図を示す。この検査装置１は、使用時に、複数の一次電子ビーム５を発する電子エミッタ２を備え、これらの複数の一次電子ビーム５は、装置１のテーブル（図示されず）上に配設された試料４の表面３に向けて誘導される。更に、検査装置１は、複数の一次ビーム５を試料表面３上のそれぞれの位置７上に集束させる、縦続配置された（ａ ｃａｓｃａｄｅ ｏｆ）レンズ６を備えた電子レンズ系として実施される集束手段を備える。電子エミッタ２と試料表面３との間にある、複数の一次ビーム５の焦点面Ａの１つに、蛍光材料を含んだ薄いシート状のプレート８が配設されている。この薄状シート８は開口９を備え、従って、一次ビーム５が通過することが可能となっている。プレート８を焦点面Ａの１つに配置することによって、開口の寸法が最小のままとなり得、従って、後述されるように、二次電子ビームを光学ビームに変換するのに、最大の表面を利用できることになる。代替実施形態では、プレート８は、焦点面Ａの下に配設される。このようにして、二次ビームの重なり（ｏｖｅｒｌａｐ）が、更に低減されるか、又は回避される。更に他の実施形態では、プレート８は、焦点面Ａの上に配設される。このようにして、追加のビーム走査又は集束手段のために、より多くの空間が利用可能となる。
【００３１】
一次ビーム５が、試料表面３上のそれぞれの位置７上に入射するとすぐ、複数の二次ビーム１０を形成する二次電子と後方散乱電子とが、試料表面３から発生する。二次ビーム１０は、開口９には集束されず、開口９を通過するのではなく、プレート８に当たり、このプレート８は、電子を収集し、二次ビーム１０を光学ビーム１１に変換し、この光学ビーム１１は、光学レンズ系１２によって、光検出器１３のアレイとして実施される検出手段に集束される。一実施形態では、この光学ビームは光学検出器を用いて検出される。更に、この変換は、平面で収集された二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換することを含む。この光学ビームは、自由空間を介して、光学検出器が配置された平面上に結像される。更に、この光学ビームは、複数の一次ビームの少なくとも１つを横切ってもよい。
【００３２】
光検出器１３のアレイで検出された信号を解釈することによって、試料表面３の位置７からの情報が明らかにされ得る。検査装置１は、チップの製造中、又は、製造ステップ完了後、検査ツールとして使用されることができる。一次ビーム５が集束される位置７を調節することによって、検査装置は、試料表面３を全体的に、又は部分的に走査することができる。位置７の調節は、例えば、試料４を動かすことによって、且つ／又は一次ビーム５の位置を変える（ｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）ことによって実施されることができる。
【００３３】
集束手段のレンズ６は、伝導開口プレート（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｐｌａｔｅ）を備えるマイクロレンズとして実施されてもよい。これらは、標準のマイクロ機械加工製造技術を使用して製造されることができる。しかし、集束手段はまた、磁石コイルによって生成される磁界を含んでもよい。
【００３４】
好ましくは、二次ビーム１０中の電子を加速させ、且つ様々な二次ビーム間での干渉又はクロストークを回避するために、試料表面３とプレート８との間に静電界が生成される。
【００３５】
光学レンズ系１２の焦点面の適切な選択によって、光学ビーム１２の初期のビーム寸法Ｄ１は、光検出器１３が配設された位置におけるビーム寸法Ｄ２とは異なることになる。例えば、光学ビーム１２の初期のビーム寸法Ｄ１は、光検出器１３が配置された位置におけるビーム寸法Ｄ２よりも小さくてよく、それによって、光学ビーム検出の質を向上させ、且つ／又は光検出器１３のシステム要件を緩和させることになる。或いは、初期のビーム直径は、光検出器が配設された位置におけるビーム直径よりも大きくてもよい。代替形態として、光学ビーム１２は、光ファイバ等の光導波路によって案内されてもよく、それによって、空間を確保（ｓａｖｅ）し、光検出器１３の配置要件を緩和させることになる。また、当然ながら、光学レンズ系を光ファイバ構造体と組み合わせることも可能である。光検出器１３のアレイは、ＣＣＤカメラを備える。しかし、代替実施形態では、検出手段は、別の形で、例えば、能動画素センサを備えた、又は備えないＣＭＯＳ画像チップを用いて実施されてもよい。また、検出手段は、フォトダイオードを、光電子増倍管と組み合わせて、又はそれとは組み合わさずに備えていてもよい。
【００３６】
好ましい実施形態では、一次ビーム間で最小間隔が実現されており、これは、二次ビーム１０のビーム幅により、二次ビーム１０の干渉が情報の消失をもたらすことが判明しているからである。言い換えれば、本発明の実施形態によれば、二次ビームは互いに別々に、すなわち二次ビーム間で実質的にどのような重なりもなく検出される。
【００３７】
また、薄いシート状のプレート８は、蛍光材料の代わりに、他の燐光材料、又は、入射電子ビームを光学ビームに変換する特性を有する任意の材料、例えばＹＡＧ、ＹＡＰ、ＮａＩ等のクリスタル・シンチレータ、若しくはプラスチック・シンチレータ等のシンチレーティング材料、又は、ガラス等の透明基板上の蛍光コーティング若しくは層等も含むことができる。また、二次ビーム１０を光学ビーム１１に変換するのに、蛍光材料を使用する代わりに、エレクトロクロミック膜、すなわち、電子ビーム放射に曝されると光学特性が変化する膜、又はＬＥＤ若しくはレーザを駆動する電流検出器を利用することも可能である。エレクトロクロミック膜を利用する場合、コントラストは、エレクトロクロミック膜に当たる電子ビームの強度差によって決定されるが、信号は、膜で反射して光検出器１３に向かう強い光源によって決定され得る。このように、二次ビーム１０の、後方散乱又は二次電子の各入射ごとに、少数の光子を検出する問題は、解決される。エレクトロクロミック膜は、入射光の変調を組み込んだスマート・ウィンドウでの使用が知られている。ＬＣＤのような表示装置への利用を可能とする高速装置が、その他の可能性として挙げられる。
【００３８】
また、焦点面Ａの１つに薄状プレート８を配置する代わりに、プレート８を試料表面のより近くに配置することも可能であり、従って、二次ビーム１０の重なりは低減されるか、又は更に回避されることになる。蛍光材料を有するプレート８は、二次ビーム１０を収集する機能と、二次ビーム１０を光学ビーム１１に変換する機能とを一体にしていることに留意されたい。一例として、プレート８は、被覆蛍光層を支持するガラス・プレートを備える。しかし、例えば、個々の二次電子ビームを受け取る特性を向上させるための補助構造体を設けることによって、上述の機能を別々に実施することもまた可能である。一例として、この補助構造体は、隣接する二次ビーム１０の電子を分離し、収集するように、試料表面３の方に延び、二次ビーム１０を透過しない、プレート８上のストリップによって実施されることができる。更に、二次ビーム１０の収集角度は、開口９間に配設された小型電極を用いることによって、又は、開口間に配設される、電気的に絶縁された（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｉｓｏｌａｔｅｄ）部分を意図的に残すことによって、拡大されることができ、その結果、クロストークを低減させることになる。かかる構成を用いると、その絶縁された部分が充電し、その結果得られる電界（ｆｉｅｌｄ）が、後方散乱電子を、最も近接した蛍光部位に向かわせる電子チャネルとして働く。
【００３９】
この構造体がプレートである場合、一次ビーム５用の開口９は、穿設（ｄｒｉｌｌ）又はエッチングされることができる。このプレートは、好ましくは、機械的剛性を有するのに十分なほど厚い。このプレートは、最小直径に関する影響（ｒｅｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）、従って、開口９の「検出器空間（ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｓｐａｃｉｎｇ）」を有するものの、プレートの剛性は、区画化されたプレートを使用することによって改善されることができ、この区画化プレートは、比較的薄く、追加の支持を得るように格子状に埋め込まれることができる。代替形態として、プレート８は、他の形状を有してもよく、例えば、このプレート８は、湾曲面として構成されてもよい。例えば、このプレートは、ガラス材料、又は蛍光層若しくは蛍光材料を有するガラス製でもよい。
【００４０】
図１に示される検査装置は、開口アレイ１４を照明する単一の電子エミッタを備え、従って、複数の一次電子ビームを発する。電子エミッタのアレイを設けることによって、代替の構成が形成されてもよい。
【００４１】
一実施形態では、マイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）６０が設けられる。マイクロ・チャネル・プレート６０は、試料４と、蛍光スクリーン等の変換手段８との間に配置され得る。マイクロ・チャネル・プレート６０は、光学ビーム１１への変換前に、１つ（又は複数）の二次ビーム１０の電流を増大させるように、１つ（又は複数）の一次ビーム５が通過することが可能となるように構築される。また、図２〜１２に示される実施形態でも、マイクロ・チャネル・プレートが設けられてもよい。特に、図４に示される実施形態に、マイクロ・チャネル・プレート６０が設けられてもよく、その場合、マイクロ・チャネル・プレート６０は、電子信号への変換前に、１つ（又は複数）の二次ビーム１０の電流を増大させるように設けられる。
【００４２】
図２は、本発明の第２の実施形態による検査装置の概略図を示す。検査装置１は、複数の一次電子ビーム５を発する電子エミッタ２のアレイを備え、これらの一次電子ビーム５は、ほぼ均質な磁界によって集束される。複数の一次電子ビーム５は、蛍光材料を含む薄いシート状のプレート８にある開口９を通って伝播する。二次電子ビーム１０が収集され、光学ビーム１１に変換され、これらの光学ビーム１１は、電子エミッタ２のアレイの方向に伝播し、エミッタ２の上に配設された光学的に透明な層１５を通り抜ける。更に、光学ビーム１１は、光学レンズ系１２によって、ＣＣＤカメラ等の検出手段に集束される。また、この検出手段は、他のＣＣＤセンサ及び／又はＣＭＯＳ能動画素センサ、及び／又はフォトダイオード・アレイを備えていてもよい。
【００４３】
図３は、本発明の第３の実施形態による検査装置の概略図を示す。検査装置１は、試料表面３に向けて誘導される複数の一次光子ビーム５ａを発するエミッタ（図示されず）を備える。光学レンズ系６ａが、一次光学ビーム５ａを試料表面３上の位置７上に集束させる。前述の本発明による実施形態とは異なり、一次ビーム５ａは、比較的広い。一次ビーム５ａが入射するとすぐ、二次の光誘起電子ビーム１０ａが発せられ、この電子ビーム１０ａは、比較的広い一次ビーム５ａによって衝突される表面の空間情報を含み、この電子ビーム１０ａは、光学レンズ系６ａの中央に配置された電子レンズ１６を通過する。この場合も、前述の実施形態のように、二次電子ビーム１０ａが収集され、光学ビームに変換され、その後、光検出器（図示されず）によって検出される。検出された光学ビームは、比較的広い位置７における表面構造の空間情報を含むので、試料表面３に関する情報は、これらの検出された光学ビームの空間分布を処理し、結像させることによって得られる。
【００４４】
図４は、本発明の第４の実施形態による検査装置の概略図を示す。検査装置１において、複数の一次ビーム５の発出工程（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）、並びにレンズ系は、図１を参照して説明された工程及びレンズ系と同一である。しかし、薄いシート状プレート８の代わりに、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）１７が、エミッタと試料表面３との間に配設されている。ＭＥＭＳ１７は、一次電子ビーム５の透過を可能とする開口９が点在するダイオード１８のアレイを備える。二次電子ビーム１０は、ダイオード１８によって検出される。ダイオード１８が配設された各検出領域１９には、好ましくは、静電集束によって収集角度を拡大させるための電極２０が備えられている。また、これらの電極２０は、隣接する検出領域１９からの後方散乱ビーム間のクロストークを防止する働きをする。更に、いくつかの「検出器上（ｏｎ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ）」算術データ処理を実施するための電子回路（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）が埋め込まれる空間がある。例えば、対称的に配置されたダイオード１８の加減算（ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）が、構成及び表面形状に関する情報をそれぞれもたらし、こうした演算は、ＭＥＭＳ１７で実施されることができる。周辺機器にデータを転送するために、ＭＥＭＳは、有利には、格子状のＣＣＤアレイを用いて実施されてもよく、従って、１００万個程度のダイオードが個別に読み取られることができる。
【００４５】
図４を参照して説明される実施形態では、光学ビームを検出するステップは、複数の一次ビームによって横切られる容積内の位置で実施され、これは、ＭＥＭＳ１７のダイオード１８が、二次ビームを光学ビームに変換し、続いて、光学ビームを検出することになるからである。この工程では、検出が試料４の表面３付近で実施され、それによって、検査装置１の測定検出の質を向上させている。本質的に、この装置の設計は、複数の一次ビームによって横切られる空間を取り囲む容積外部の検出機器が省略されるため、簡略化されることができる。しかし、光学信号を生成せずに、収集された二次ビームを電子信号に直接変換することもまた可能であることに留意されたい。特に、試料表面を検査する方法は、試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、複数の一次ビームを、試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、一次ビームが入射するとすぐ、試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、収集された二次ビームの少なくとも１つを電子信号に直接変換するステップとを含むことができる。
【００４６】
上述されたように、平行電子ビーム顕微鏡検査法を用いた、高解像度で高いスループットの半導体検査は、変換手段８、例えば、一方で、１つ又は複数の一次ビーム５の通過を可能とするように、他方で、検査試料３から発せられた二次電子１０が入射するとすぐ、光子１１を発生するように適応された蛍光プレート８を利用している。蛍光プレート８から生じる光子１１は、光学系１２を用いて収集され、光子検出系１３によって検出される。この蛍光プレートは、好ましくは、電子が入射する度に多くの光子を発し、更に、好ましくは、短い蛍光減衰時間を有する。ＹＡＰシンチレータを含めた好ましい材料が、これらの基準を満たす。しかし、かかる材料は、光子を半球に発することが判明している。更に、発せられた光子を光子検出系に結像させるのに使用される光学系１２は、発出立体角（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｏｌｉｄ ａｎｇｌｅ）全体を効果的には収集しないことが判明しており、これは、１つ又は複数の一次ビームを発するエミッタを含む電子光学系が、立体角の大部分を遮断してしまうからである。従って、本発明の他の目的は、検出手段１３によって検出される入射電子当たりの光子数を増加させることである。というのは、検査ツールの信号対雑音比性能のためには、変換手段、例えば、蛍光プレートから、光子検出系への入射電子当たりの光子の数のほとんどを収集する必要があることが判明しているからである。しかし、蛍光プレートの典型的な歩留りの低さのため、光子収集系１２に対する要求は、収集可能な光円錐の外側にある光子の損失のため、対処が困難となる。従って、本発明の他の目的は、検出手段に到達する光子の割合を向上させることである。この目的は、特に、本発明の第６〜第９の態様によって対処される。
【００４７】
光学ビームを検出手段に向けて誘導する誘導手段を設けることによって、検出手段に到達する光子の割合が向上され、従って、信号対雑音比を改善することになる。更に、この目的は、光子発出円錐が、電子光学系によってもはや遮断されないように、又はより狭い範囲でしか遮断されないように、光出力を誘導することによって対処され得る。この目的に対処する本発明の特定の実施形態が、図５〜１２を参照して示され、説明される。
【００４８】
図５は、本発明の第５の実施形態による装置の概略図を示す。図５は、変換手段８、例えば、上述されたように、蛍光材料を含むプレート状蛍光構造体を示す。図５〜１２に示される実施形態では、誘導手段２２が、変換手段８によって出力された光を、所定の方向に誘導する。特に、この誘導手段は、光学ビーム１１が伝播する方向を、所定の対応で変えるように配置されることができる。図５〜９に示される実施形態では、誘導手段２２は、変換手段に組み込まれている。或いは、図１０〜１２に示された実施形態に示されるように、誘導手段２２は、変換手段とは別に設けられる。
【００４９】
図５では、蛍光材料８に、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする孔２４が設けられている。この誘導手段２２は、１つ又は複数のキャビティを備える。これらのキャビティは、比較的小さい。これらのキャビティは、蛍光材料中に形成された反射壁２５を有し得る。キャビティ毎に、１つの比較的小さい開口２６が設けられている。この開口は、光学ビームが開口２６を通ってキャビティから発せられるように寸法設定されている。光は、この開口から漏れ出る（ｅｓｃａｐｅ）。光子はやはり、考えられ得るあらゆる角度でキャビティ２２から出るものの、それらの光子は小開口を通ってしか出ないことになる。
【００５０】
図６は、本発明の第６の実施形態による装置の概略図を示す。光が通り抜けてキャビティ２２から出ることができる開口２６を設けることで、キャビティ上に光学マイクロレンズ・アレイ２８を配置することが可能となることが判明している。従って、誘導手段２２、２８はまた、蛍光材料８上に配設された複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズ・アレイ２８も備えることができる。マイクロレンズ・アレイ２８には、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする孔３０が設けられている。マイクロレンズ・アレイ２８は、マイクロレンズがキャビティ２２の孔２６を拡大するように配置される。例えば、マイクロレンズは、キャビティに対してほぼ位置が合わせられている。このようにして、光学ビーム１１が発せられるキャビティ２２の開口角度３２は、制限される。従って、このようにして、キャビティ２２から発せられる光は全て、例えばレンズを含む光学系１２に直接誘導されることができ、このレンズは、更に、図１を参照して説明されたように、光学ビーム１１を検出手段１３に集束させる。小開口を有する反射キャビティがなくとも、マイクロレンズ・アレイ２８は、同量の光を維持しながら、開口角度を縮小させるために使用されることができる。
【００５１】
図７は、本発明の第７の実施形態による装置の概略図を示す。マイクロレンズ・アレイ２８の代替として、又はそれに加えて、図７に示される更なる第７の実施形態では、誘導手段は、比較的小さい開口３６を備えた１つ又は複数の凹面鏡３４を更に備えてもよい。一実施形態では、鏡３４は球面鏡である。鏡３４は、１つ又は複数のキャビティ２２の上方にそれぞれ配設される。このようにして、光学ビーム１１の開口角度３２は、鏡３４の開口３６によって決定される。この鏡は、光が、鏡と蛍光材料８との間の容積中に反射されるように配置される。このように、光は、球面鏡の開口によって決定される特定の開口角度でしか変換手段８から出ることができない。開口が小さければ小さいほど、開口角度もより小さくなる。縮小された開口角度を用いると、光学ビーム１１の指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）が増すことになる。
【００５２】
図８は、本発明の第８の実施形態による装置の概略図を示す。第８の実施形態では、蛍光材料から出力された光を誘導する誘導手段は、プラズモン結合シンチレーションを使用している。この実施形態では、金属膜３８が、蛍光材料層８上に堆積されている。特に、この金属膜３８は、光学ビーム１１が変換手段８から発せられる角度４０を決定する。光学ビーム１１が発せられる角度４０は、金属層の厚さによるフォノン結合によって決定される。好ましくは、金属膜は非常に薄く、例えば約３０ナノメートルであり、例えば約２００ナノメートルの蛍光材料の薄層上に堆積される。この構成は、金属膜の厚さを変動させることによって制御され得る角度で発せられる光の角密度に、非常に鋭いピークをもたらすことが判明している。このようにして、図１及び６に示されるように、光の極めて多くの部分が、変換手段からレンズ１２に直接向けられることができる。
【００５３】
図９は、本発明の第９の実施形態による装置の概略図を示す。第９の実施形態では、誘導手段２２、４２、４４は、光学ビームを環状の発出円錐４６に誘導するように配置される。第９の実施形態では、誘導手段は、円錐形キャビティ４２を備える。これらの円錐形キャビティ４２は、好ましくは、蛍光材料８中に形成された高反射壁４３を有する。更に、これらの円錐形キャビティ内には、円錐台形の反射突出部４４が、キャビティ４２内に延びるように設けられている。この突出部４４には、一次ビーム５が通過することを可能とする開口４５が設けられてもよい。このようにして、光は、環状の発出円錐内に発せられることになり、従って、１つ又は複数の一次ビーム５を発する電子光学系を含む電子エミッタ２が、光学ビーム１１によって辿られる光路を遮断することはない。
【００５４】
第１０〜第１２の実施形態では、誘導手段４８、５０、５２、５４、５６は、変換手段８から遠隔の位置に配設される。特に、誘導手段４８、５０、５２、５４、５６は、変換手段８と検出手段１３との間の位置に配設される。図示された実施形態では、誘導手段は、鏡を備える。しかし、更に、この誘導手段は、プリズム、レンズ、及び光学ビーム１１が伝播する方向を変えるその他の手段を備えてもよい。図１０は、本発明の第１０の実施形態による装置の概略図を示す。第１０の実施形態では、誘導手段４８は、光線１１を検出系１３に向けて誘導する、湾曲した凹面鏡を備える。図示された実施形態では、凹面鏡４８は、変換手段の上方に配設される。更に、この凹面鏡４８には、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする１つ又は複数の開口４９が設けられている。この鏡は、変換手段８の比較的近くに配置される。このようにして、この鏡はほぼ全ての光を好都合な方向に反射させ、従って、電子光学系を含む電子エミッタ２が、光路を遮断してしまうことはない。誘導手段は、更に、凹面鏡４８から反射された光を検出手段１３に反射させる二次凸面鏡５０を備えてもよい。凹面鏡４８と、二次凸面鏡５０とは、シュワルツシルト光学系を形成する。
【００５５】
図１１は、本発明の第１１の実施形態による装置の概略図を示す。第１１の実施形態では、誘導手段は、鏡５２を備える。図示された実施形態では、鏡５２は平坦である。この鏡には、１つ又は複数の一次ビーム５が通過することを可能とする１つ又は複数の開口５３が設けられている。鏡５２は、変換手段８から出力された光を、検出手段１３へと誘導する。
【００５６】
図１２は、本発明の第１２の実施形態による装置の概略図を示す。第１２の実施形態では、誘導手段５４、５６は、１つ又は複数の一次ビーム５を発するエミッタ２の周辺に配設される。鏡５４、５６は、好ましくは円筒形鏡である。このようにして、エミッタ２がビームを部分的に遮断し得るものの、残りの、円錐のかなりの部分が、検出手段に向けて効率良く誘導されることになる。
【００５７】
図５〜１２に示される実施形態では、１本の一次ビーム５が示されている。また、図５〜１２に示される実施形態においても、例えば図１に示されるように、複数の一次ビームがあってもよい。図５〜１２に示される実施形態から、検出手段は、特定の誘導手段に応じて様々な位置に配設されることができるので、誘導手段を設けることによって、検査装置の設計自由度が増すことが分かる。例えば、図１２に示された実施形態では、エミッタ２の周辺に配設される鏡５４、５６を設けることによって、検出手段が、エミッタ２の後方に配設され得ることになる。更に、誘導手段は、検出手段の種類及び寸法に応じて選択されることができる。このようにして、装置の設計自由度が増大される。
【００５８】
本発明は、本明細書に記載された実施形態のみに限定されるものではない。多くの変形形態が可能であることが理解されるであろう。記載された方法及び装置では、一次電子ビームは、それらの複数の一次ビームがほぼ平行な方向に伝播するように配置され、従って、一次ビーム間の相互作用が回避され、一次ビームのそれぞれが、試料表面上の単一の位置に集束されることになる。しかし、これらの複数の一次ビームはまた、検査される試料の特定の特徴を強化するために、２本以上の一次ビームが、例えば単一の位置上に集束されるように、傾斜されることもできる。
【００５９】
その他の変形形態が、冒頭の特許請求の範囲に明記された（ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ）本発明の範囲に含まれると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態による装置の概略図を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態による装置の概略図を示す。
【図３】本発明の第３の実施形態による装置の概略図を示す。
【図４】本発明の第４の実施形態による装置の概略図を示す。
【図５】本発明の第５の実施形態による装置の概略図を示す。
【図６】本発明の第６の実施形態による装置の概略図を示す。
【図７】本発明の第７の実施形態による装置の概略図を示す。
【図８】本発明の第８の実施形態による装置の概略図を示す。
【図９】本発明の第９の実施形態による装置の概略図を示す。
【図１０】本発明の第１０の実施形態による装置の概略図を示す。
【図１１】本発明の第１１の実施形態による装置の概略図を示す。
【図１２】本発明の第１２の実施形態による装置の概略図を示す。
【符号の説明】
【００６１】
１ 検査装置
２ 電子エミッタ
３ 表面
４ 試料
５ 一次電子ビーム
６ レンズ
７ 位置
８ プレート
９ 開口
１０ 二次ビーム
１１ 光学ビーム
１２ 光学レンズ系
１３ 光検出器
１４ 開口アレイ
１５ 透明層
１６ 電子レンズ
１７ ＭＥＭＳ
１８ ダイオード
１９ 検出領域
２０ 電極
２２ キャビティ
２４ 孔
２５ 反射壁
２６ 開口
２８ 光学マイクロレンズ・アレイ
３０ 孔
３２ 開口角度
３４、４８ 凹面鏡
３６ 開口
３８ 金属膜
４０ ビーム発出角度
４２ 円錐形キャビティ
４４ 反射突出部
４５ 開口
４６ ビーム発出円錐
４９ 開口
５０ 二次凸面鏡
５２、５４、５６ 鏡
６０ マイクロ・チャネル・プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、
前記光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法。
【請求項２】
前記検出ステップが、光学検出器を用いて前記光学ビームを検出することを含み、前記変換ステップが、平面で収集された前記二次ビームの少なくとも１つを前記光学ビームに変換することを含み、前記光学ビームが、自由空間を介して結像され、前記光学ビームが、前記一次ビームの少なくとも１つを横切って、前記光学検出器が配置された平面上に達する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
収集された前記二次ビームを前記光学ビームに変換する前記ステップが、蛍光材料によって実施される、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記蛍光材料を、前記複数の一次ビームのエミッタと試料表面との間に配設することを含み、前記蛍光材料が、前記一次ビームが通過することを可能とするように配置される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、前記複数の一次ビームによって横切られる前記空間を取り囲む容積の外部にある検出領域において実施される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記光学ビームを前記検出領域にある検出系に集束させるステップを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記光学ビームの初期のビーム直径が、前記検出系が配設された位置におけるビーム直径とは異なる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、前記複数の一次ビームによって横切られる容積内の位置で実施される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、微小電気機械システムによって実施される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
収集された前記二次ビームを前記光学ビームに変換する前記ステップが、エレクトロクロミック材料と、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザの少なくとも１つを駆動する１つ又は複数の電流検出器との、少なくとも１つによって実施される、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、前記光学ビームを光学検出器に誘導するように配置された光導波路によって実施される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記一次ビームが、比較的広いビームであり、前記二次ビームが、前記比較的広い一次ビームによって衝突される前記表面の空間情報を含む、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、
前記光学ビームを検出する検出手段とを備える、試料表面を検査する装置。
【請求項１４】
前記検出手段が、前記光学ビームを検出する光学検出器を含み、前記変換手段が、平面で収集された前記二次ビームの少なくとも１つを前記光学ビームに変換するように配置され、前記光学ビームが、自由空間を介して結像され、前記光学ビームが、前記一次ビームの少なくとも１つを横切って、前記光学検出器が配置された平面上に達する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記変換手段が、蛍光材料を含む、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記蛍光材料が、スクリーン上に配設される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記蛍光スクリーンが、前記少なくとも１つのエミッタと前記試料表面との間に配設され、且つ、前記一次ビームが通過することが可能となるように構築される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記収集手段と前記変換手段とが一体化されている、請求項１３乃至１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記検出手段が、前記複数の一次ビームによって横切られる前記空間を取り囲む容積の外部に配置される、請求項１３乃至１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記光学ビームを前記検出手段に集束させる光学集束手段を更に備える、請求項１３乃至１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記光学ビームを、前記複数の一次ビームによって横切られる容積内の位置で検出するための微小電子機械システムを更に備える、請求項１３乃至２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記一次ビーム間で最小間隔が実現され、従って、前記二次ビーム間での実質的などのような重なりも回避される、請求項１３乃至２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記一次ビームが、比較的広いビームであり、前記二次ビームが、前記比較的広い一次ビームによって衝突される表面の前記空間情報を含む、請求項１３乃至２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
収集された前記二次粒子ビームを、前記光学ビームに変換する、請求項１に記載の試料表面を検査する方法における、蛍光材料の使用。
【請求項２５】
前記蛍光材料が、薄いシート状プレートで実施される、請求項２４に記載の蛍光材料の使用。
【請求項２６】
前記蛍光スクリーンが、前記少なくとも１つのエミッタと前記試料表面との間に配設され、且つ、前記一次ビームが通過することが可能となるように構築される、請求項２４乃至２５のいずれかに記載の蛍光材料の使用。
【請求項２７】
試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換するステップとを含む、試料表面を検査する方法。
【請求項２８】
試料表面に向けて複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換する変換手段とを備える、試料表面を検査する装置。
【請求項２９】
試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発生するステップと、
１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する複数の荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集するステップと、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、
前記光学ビームを検出器に誘導するステップと、
前記光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法。
【請求項３０】
試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発するように配置された１つ又は複数のエミッタと、
前記１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する複数の荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集する収集手段と、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、
前記光学ビームを検出手段に向けて誘導する誘導手段と、
前記光学ビームを検出する前記検出手段とを備える、試料表面を検査する装置。
【請求項３１】
前記誘導手段が、前記変換手段から出力された前記光を、所定の方向に誘導する、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記誘導手段が、前記光学ビームが伝播する方向を、所定の対応で変えるように配置される、請求項３０又は請求項３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記変換手段が、プレート状構造体の形で配設された蛍光材料を含む、請求項３０乃至３２のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
前記誘導手段が、前記変換手段に組み込まれる、請求項３０乃至３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記誘導手段が、前記蛍光材料中に反射壁を有する１つ又は複数のキャビティを備える、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記キャビティが、前記光学ビームが開口を通って前記キャビティから発せられるように寸法設定された比較的小さい前記開口を備える、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記誘導手段が、前記蛍光材料上に配設された複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズ・アレイを備え、前記マイクロレンズが、同量の光を維持しながら、前記光学ビームの開口角度を縮小させるように配置される、請求項３０乃至３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
前記マイクロレンズが、前記キャビティに対してそれぞれほぼ位置が合わせられる、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記誘導手段が、前記１つ又は複数のキャビティの上にそれぞれ配設され、比較的小さい開口を備えた１つ又は複数の凹面鏡を更に備え、従って、前記光学ビームの前記開口角度が、前記鏡の前記開口によって決定される、請求項３５乃至３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
前記１つ又は複数の凹面鏡が球状である、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記誘導手段が、プラズモン結合シンチレーションを使用して、前記変換手段から出力された光を誘導する、請求項３０に記載の装置。
【請求項４２】
前記誘導手段が、金属膜を備え、前記変換手段が、蛍光材料の層を備え、前記金属膜が、前記蛍光材料上に堆積される、請求項３０又は請求項４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
前記金属膜が厚さを有し、前記厚さが、前記光学ビームが前記変換手段から発せられる角度を決定する、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記光学ビームが発せられる前記角度が、前記金属層の前記厚さによるフォノン結合によって決定される、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記誘導手段が、前記光学ビームを環状の発出円錐内に誘導するように配置される、請求項３０に記載の装置。
【請求項４６】
前記キャビティが円錐形である、請求項３５乃至４０、又は４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記１つ又は複数のキャビティが、前記キャビティ内に延びる円錐台形の反射突出部を含む、請求項３５乃至４０、４５、４６のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
前記突出部に、一次ビームが通過することを可能とする開口が設けられている、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記誘導手段が、前記変換手段と前記検出手段との間の位置に配設される、請求項３０に記載の装置。
【請求項５０】
前記誘導手段が、レンズ、ミラー、及びプリズムの少なくとも１つを備える、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記誘導手段が、前記変換手段の上方に配設された、湾曲した凹面鏡を備える、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記誘導手段が、シュワルツシルト光学系を備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記誘導手段に、前記１つ又は複数の一次ビームが、それぞれ通過することを可能とする１つ又は複数の開口が設けられる、請求項４９乃至５２のいずれかに記載の装置。
【請求項５４】
前記誘導手段が、前記１つ又は複数のエミッタの周辺に配設される、請求項３０に記載の装置。
【請求項５５】
請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレート。
【請求項５６】
請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレート及び誘導手段。
【請求項５７】
前記試料と前記変換手段との間に配置されたマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）を更に備え、前記マイクロ・チャネル・プレートが、光学ビーム又は電子信号への変換前に、前記１つ（又は複数）の二次ビームの電流を増大させるように、前記１つ（又は複数）の一次ビームが通過することが可能となるように構築される、請求項１３乃至２３、２８、３０乃至５４のいずれかに記載の装置。
【請求項５８】
試料表面と変換手段との間に配設され、一次ビームを、信号を有する変換済みビームに変換するマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）であって、前記一次ビームが、前記変換済みビームの前記信号を増大させるように、前記マイクロ・チャネル・プレートを通過することが可能となるように構築されたマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）の使用。
【請求項１】
試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、
前記光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法。
【請求項２】
前記検出ステップが、光学検出器を用いて前記光学ビームを検出することを含み、前記変換ステップが、平面で収集された前記二次ビームの少なくとも１つを前記光学ビームに変換することを含み、前記光学ビームが、自由空間を介して結像され、前記光学ビームが、前記一次ビームの少なくとも１つを横切って、前記光学検出器が配置された平面上に達する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
収集された前記二次ビームを前記光学ビームに変換する前記ステップが、蛍光材料によって実施される、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記蛍光材料を、前記複数の一次ビームのエミッタと試料表面との間に配設することを含み、前記蛍光材料が、前記一次ビームが通過することを可能とするように配置される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、前記複数の一次ビームによって横切られる前記空間を取り囲む容積の外部にある検出領域において実施される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記光学ビームを前記検出領域にある検出系に集束させるステップを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記光学ビームの初期のビーム直径が、前記検出系が配設された位置におけるビーム直径とは異なる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、前記複数の一次ビームによって横切られる容積内の位置で実施される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、微小電気機械システムによって実施される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
収集された前記二次ビームを前記光学ビームに変換する前記ステップが、エレクトロクロミック材料と、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザの少なくとも１つを駆動する１つ又は複数の電流検出器との、少なくとも１つによって実施される、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記光学ビームを検出する前記ステップが、前記光学ビームを光学検出器に誘導するように配置された光導波路によって実施される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記一次ビームが、比較的広いビームであり、前記二次ビームが、前記比較的広い一次ビームによって衝突される前記表面の空間情報を含む、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、
前記光学ビームを検出する検出手段とを備える、試料表面を検査する装置。
【請求項１４】
前記検出手段が、前記光学ビームを検出する光学検出器を含み、前記変換手段が、平面で収集された前記二次ビームの少なくとも１つを前記光学ビームに変換するように配置され、前記光学ビームが、自由空間を介して結像され、前記光学ビームが、前記一次ビームの少なくとも１つを横切って、前記光学検出器が配置された平面上に達する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記変換手段が、蛍光材料を含む、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記蛍光材料が、スクリーン上に配設される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記蛍光スクリーンが、前記少なくとも１つのエミッタと前記試料表面との間に配設され、且つ、前記一次ビームが通過することが可能となるように構築される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記収集手段と前記変換手段とが一体化されている、請求項１３乃至１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記検出手段が、前記複数の一次ビームによって横切られる前記空間を取り囲む容積の外部に配置される、請求項１３乃至１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記光学ビームを前記検出手段に集束させる光学集束手段を更に備える、請求項１３乃至１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記光学ビームを、前記複数の一次ビームによって横切られる容積内の位置で検出するための微小電子機械システムを更に備える、請求項１３乃至２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記一次ビーム間で最小間隔が実現され、従って、前記二次ビーム間での実質的などのような重なりも回避される、請求項１３乃至２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記一次ビームが、比較的広いビームであり、前記二次ビームが、前記比較的広い一次ビームによって衝突される表面の前記空間情報を含む、請求項１３乃至２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
収集された前記二次粒子ビームを、前記光学ビームに変換する、請求項１に記載の試料表面を検査する方法における、蛍光材料の使用。
【請求項２５】
前記蛍光材料が、薄いシート状プレートで実施される、請求項２４に記載の蛍光材料の使用。
【請求項２６】
前記蛍光スクリーンが、前記少なくとも１つのエミッタと前記試料表面との間に配設され、且つ、前記一次ビームが通過することが可能となるように構築される、請求項２４乃至２５のいずれかに記載の蛍光材料の使用。
【請求項２７】
試料表面に向けて誘導される複数の一次ビームを発生するステップと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるステップと、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集するステップと、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換するステップとを含む、試料表面を検査する方法。
【請求項２８】
試料表面に向けて複数の一次ビームを発するように配置された少なくとも１つのエミッタと、
前記複数の一次ビームを、前記試料表面上のそれぞれの位置上に集束させるように配置された集束手段と、
前記一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する荷電粒子の、複数の二次ビームを収集する収集手段と、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを、電子信号に直接変換する変換手段とを備える、試料表面を検査する装置。
【請求項２９】
試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発生するステップと、
１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する複数の荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集するステップと、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換するステップと、
前記光学ビームを検出器に誘導するステップと、
前記光学ビームを検出するステップとを含む、試料表面を検査する方法。
【請求項３０】
試料表面に向けて誘導される１つ又は複数の一次ビームを発するように配置された１つ又は複数のエミッタと、
前記１つ又は複数の一次ビームが入射するとすぐ、前記試料表面から発生する複数の荷電粒子の、１つ又は複数の二次ビームを収集する収集手段と、
収集された前記二次ビームの少なくとも１つを光学ビームに変換する変換手段と、
前記光学ビームを検出手段に向けて誘導する誘導手段と、
前記光学ビームを検出する前記検出手段とを備える、試料表面を検査する装置。
【請求項３１】
前記誘導手段が、前記変換手段から出力された前記光を、所定の方向に誘導する、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記誘導手段が、前記光学ビームが伝播する方向を、所定の対応で変えるように配置される、請求項３０又は請求項３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記変換手段が、プレート状構造体の形で配設された蛍光材料を含む、請求項３０乃至３２のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
前記誘導手段が、前記変換手段に組み込まれる、請求項３０乃至３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記誘導手段が、前記蛍光材料中に反射壁を有する１つ又は複数のキャビティを備える、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記キャビティが、前記光学ビームが開口を通って前記キャビティから発せられるように寸法設定された比較的小さい前記開口を備える、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記誘導手段が、前記蛍光材料上に配設された複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズ・アレイを備え、前記マイクロレンズが、同量の光を維持しながら、前記光学ビームの開口角度を縮小させるように配置される、請求項３０乃至３６のいずれかに記載の装置。
【請求項３８】
前記マイクロレンズが、前記キャビティに対してそれぞれほぼ位置が合わせられる、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記誘導手段が、前記１つ又は複数のキャビティの上にそれぞれ配設され、比較的小さい開口を備えた１つ又は複数の凹面鏡を更に備え、従って、前記光学ビームの前記開口角度が、前記鏡の前記開口によって決定される、請求項３５乃至３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
前記１つ又は複数の凹面鏡が球状である、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記誘導手段が、プラズモン結合シンチレーションを使用して、前記変換手段から出力された光を誘導する、請求項３０に記載の装置。
【請求項４２】
前記誘導手段が、金属膜を備え、前記変換手段が、蛍光材料の層を備え、前記金属膜が、前記蛍光材料上に堆積される、請求項３０又は請求項４１のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
前記金属膜が厚さを有し、前記厚さが、前記光学ビームが前記変換手段から発せられる角度を決定する、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記光学ビームが発せられる前記角度が、前記金属層の前記厚さによるフォノン結合によって決定される、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記誘導手段が、前記光学ビームを環状の発出円錐内に誘導するように配置される、請求項３０に記載の装置。
【請求項４６】
前記キャビティが円錐形である、請求項３５乃至４０、又は４５のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記１つ又は複数のキャビティが、前記キャビティ内に延びる円錐台形の反射突出部を含む、請求項３５乃至４０、４５、４６のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
前記突出部に、一次ビームが通過することを可能とする開口が設けられている、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記誘導手段が、前記変換手段と前記検出手段との間の位置に配設される、請求項３０に記載の装置。
【請求項５０】
前記誘導手段が、レンズ、ミラー、及びプリズムの少なくとも１つを備える、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記誘導手段が、前記変換手段の上方に配設された、湾曲した凹面鏡を備える、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記誘導手段が、シュワルツシルト光学系を備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記誘導手段に、前記１つ又は複数の一次ビームが、それぞれ通過することを可能とする１つ又は複数の開口が設けられる、請求項４９乃至５２のいずれかに記載の装置。
【請求項５４】
前記誘導手段が、前記１つ又は複数のエミッタの周辺に配設される、請求項３０に記載の装置。
【請求項５５】
請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレート。
【請求項５６】
請求項３３乃至５４のいずれかに記載の検査装置に使用する蛍光プレート及び誘導手段。
【請求項５７】
前記試料と前記変換手段との間に配置されたマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）を更に備え、前記マイクロ・チャネル・プレートが、光学ビーム又は電子信号への変換前に、前記１つ（又は複数）の二次ビームの電流を増大させるように、前記１つ（又は複数）の一次ビームが通過することが可能となるように構築される、請求項１３乃至２３、２８、３０乃至５４のいずれかに記載の装置。
【請求項５８】
試料表面と変換手段との間に配設され、一次ビームを、信号を有する変換済みビームに変換するマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）であって、前記一次ビームが、前記変換済みビームの前記信号を増大させるように、前記マイクロ・チャネル・プレートを通過することが可能となるように構築されたマイクロ・チャネル・プレート（ＭＣＰ）の使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【公表番号】特表２００８−５０７６９０（Ｐ２００８−５０７６９０Ａ）
【公表日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２２４５０（Ｐ２００７−５２２４５０）
【出願日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＬ２００５／０００５２９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００９４４４
【国際公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【出願人】（５０１２５９６６２）ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー (28)
【氏名又は名称原語表記】ＮＥＤＥＲＬＡＮＤＳＥ ＯＲＧＡＮＩＳＡＴＩＥ ＶＯＯＲ ＴＯＥＧＥＰＡＳＴＮＡＴＵＵＲＷＥＴＥＮＳＣＨＡＰＰＥＬＩＪＫ ＯＮＤＥＲＺＯＥＫ ＴＮＯ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＬ２００５／０００５２９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００９４４４
【国際公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【出願人】（５０１２５９６６２）ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー (28)
【氏名又は名称原語表記】ＮＥＤＥＲＬＡＮＤＳＥ ＯＲＧＡＮＩＳＡＴＩＥ ＶＯＯＲ ＴＯＥＧＥＰＡＳＴＮＡＴＵＵＲＷＥＴＥＮＳＣＨＡＰＰＥＬＩＪＫ ＯＮＤＥＲＺＯＥＫ ＴＮＯ
【Ｆターム（参考）】
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