JP2021517711A - 光陰極照射検査のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

高輝度電子ビーム源が開示される。この電子ビーム源は、広帯域照射を生成するように構成された広帯域照射源を備え得る。チューナブルスペクトルフィルタが、広帯域照射をフィルタリングして、励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供するように構成され得る。電子ビーム源はさらに、フィルタリングされた照射に応答して一つ又はそれ以上の電子ビームを発するように構成された光陰極を含み得て、光陰極からの放射が、チューナブルスペクトルフィルタからのフィルタリングされた照射の励起スペクトルに基づいて調整可能である。

Description

本発明は一般的に光陰極検査システムに関し、より具体的には、光陰極検査システムのためのチューナブル広帯域照射源に関する。

（関連した出願への相互参照）
本願は、ギルダルド・Ｒ・デルガド、カテリーナ・アイオアケイミディ、フランシド・Ａ・ヒル、ルディ・ガルシア、マイク・ロメロ、ゼフラム・Ｄ・マルクス、及びゲリー・Ｖ・ロペスを発明者として名前を挙げている「検査用途における光陰極照射のための広帯域且つチューナブル光源の効果」という名称の2018年3月20日付けで出願された米国仮特許出願第62/645,415号の35U.S.C.§119(e)に基づく優先権を主張しており、この仮特許出願は、参照により全体としてここに援用される。

電子ビーム源は一般的に、イメージング及び検査システムのために、光学的照射源よりも高い解像度を提供する。しかし、走査電子ビーム検査システムのデータ獲得レートは、電子ビーム源の輝度に依存し得る。さらに、現在の電子ビーム検査システムは、極端に低いスループットによって制約され得る。例えば、現在の電子ビーム検査システムは、マスクを完全に検査するためには1ヶ月以上、そして３００ｍｍウエハを完全に検査するためには、それよりもはるかに長く掛かり得る。

米国特許第５６８４３６０号 米国特許第７０１５４６７号

スループットを改善するために、ウエハ及びレチクル検査用途で使用されるマルチ電子ビーム検査システムでは、光陰極が利用されてきている。しかし、検査システムにおける光陰極の有用性は、光陰極の開発が適切なレーザ源の利用可能性によって大いに駆り立てられてきているという事実のために、制約されている。光陰極検査システムにて使用されるべき材料は、以前は、現時点で利用可能なレーザ源によって生成され得る波長とのそれらの適合性に基づいて選択されていた。したがって、光陰極材料は、それらの検査性能能力に対してよりも、利用可能なレーザ源との適合性に基づいて選択されてきている。現在は、より短い波長で照射を提供できるレーザ源はほとんどない。加えて、利用可能で且つ光陰極検査システムで使われることができるそれらの光源は、限定されたパワー、スケーラビィティ、及び安定性の問題がある。

したがって、上述された以前のアプローチの一つ又はそれ以上の短所を矯正するシステム及び方法を提供することが望ましい。

本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって高輝度電子ビーム源が開示される。一つの実施形態では、高輝度電子ビーム源は、広帯域照射を生成するように構成された広帯域照射源を含む。他の実施形態では、高輝度電子ビーム源は、広帯域照射をフィルタリングして励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供するように構成されたチューナブルスペクトルフィルタを含む。他の実施形態では、高輝度電子ビーム源は、フィルタリングされた照射に応答して一つ又はそれ以上の電子ビームを発するように構成された光陰極を含み、光陰極からの放射が、チューナブルスペクトルフィルタからのフィルタリングされた照射の励起スペクトルに基づいて調整可能である。

本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって検査システムが開示される。一つの実施形態では、検査システムは高輝度電子ビーム源を含む。他の実施形態では、高輝度電子ビーム源は、広帯域照射を生成するように構成された広帯域照射源と、広帯域照射をフィルタリングして励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供するように構成されたチューナブルスペクトルフィルタと、フィルタリングされた照射に応答して一つ又はそれ以上の電子ビームを発するように構成された光陰極と、を含み得る。他の実施形態では、光陰極からの放射が、チューナブルスペクトルフィルタからのフィルタリングされた照射の励起スペクトルに基づいて調整可能である。他の実施形態では、検査システムは、高輝度電子ビーム源からの一つ又はそれ以上の電子ビームをサンプルに向けるように構成された一つ又はそれ以上の電子フォーカシング素子を含む。他の実施形態では、検査システムは、一つ又はそれ以上の電子ビームに応答して生成されたサンプルからの放射を検出する一つ又はそれ以上の検出器を含む。

本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビームを生成する方法が開示される。一つの実施形態では、この方法は、広帯域照射源で、広帯域照射を生成するステップを含む。他の実施形態では、この方法は、チューナブルスペクトルフィルタで広帯域照射をフィルタリングして、励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供するステップを含む。他の実施形態では、この方法は、光陰極で、フィルタリングされた照射に応答して一つ又はそれ以上の電子ビームを発するステップを含み、光陰極からの放射が、チューナブルスペクトルフィルタからのフィルタリングされた照射の励起スペクトルに基づいて調整可能である。

以上の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方が例示的で且つ説明的であるのみであって、必ずしも本発明を特許請求されているように制約するものではないことが、理解されるべきである。本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は本発明の実施形態を描き、一般的な記述と一緒に、本発明の原理を説明する役割を果たす。

本開示の数多くの利点は、添付の図面を参照することによって、当業者によってより良く理解され得る。
本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、光陰極の光電モードを描いたエネルギーレベル図である。 本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、多様な材料の光陰極のスペクトル応答を描いたグラフである。 本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、光陰極の光放出モードを描いたエネルギーレベル図である。 本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、光陰極のマルチ波長モードを描いたエネルギーレベル図である。 本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビーム源を描いた図である。 本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビーム源を描いた図である。 本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビーム源を利用した光学的特性分析システムを描いた図である。 本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビームを生成する方法の流れ図である。

本開示が、ある実施形態及びその特定の特徴に関して、特に示され且つ開示される。ここで提示される実施形態は、制約的なものではなく、むしろ描写的であると捉えられる。形式及び詳細における様々な変更及び改変が、本開示の考え及び範囲から逸脱すること無くなされ得ることが、当業者には容易に明らかであるべきである。

ここで先述したように、光陰極は、ウエハ及びレチクル検査用途におけるスループットを改善するために、マルチ電子ビーム検査システムにて利用されてきている。低エミッタンスで高輝度の光陰極を達成するためのキーパラメータの２つは、レーザ励起の波長及びビームプロファイルである。しかし、検査システムにおける光陰極の有用性は、光陰極の開発が適切なレーザ源の利用可能性によって大いに駆り立てられてきているという事実のために、制約されている。光陰極検査システムにて使用されるべき材料は、以前は、現時点で利用可能なレーザ源によって生成され得る波長に基づいて選択されていた。したがって、光陰極材料は、それらの検査性能能力に対してよりも、利用可能なレーザ源とのそれらの適合性に基づいて選択されてきている。

例えば、セシウム添加されたＧａＡｓを備える光陰極のようなスピン偏光された負性電子親和力（ＮＥＡ）光陰極の場合では、励起波長は、光陰極の量子効率だけではなくスピン偏光効率も決定することができる。この場合、励起エネルギーは、光陰極の量子効率及びスピン偏光効率を最大化するために、その材料のバンドギャップに又はその直ぐ上になければならない。この例として、約８００ｎｍ周辺で小さいチューナビィリティを有するチタン・サファイアレーザは、正しい励起波長及び励起エネルギーを有する照射を提供し得る。

上記の例に記述されたように、チタン・サファイアレーザは、セシウム添加されたＧａＡｓ陰極とともに使用するために適し得るが、これは、広範囲の光陰極材料にはあてはまらないかもしれない。現時点では、より短い波長で照射を提供できる光源は、ほとんどない。そのために、より広いバンドギャップ及びより高い価電子帯のスピン分割されたエネルギーを有する材料は、適当な光陰極照射源が無いために、光陰極検査システムにて使用されることができないかもしれない。

チューニングされることができ、且つ／又は、より短い波長の照射を提供することができる光陰極照射源が、より広範囲の材料からできた光陰極を許容し得ることが、ここで企図される。さらに、様々な材料から光陰極を構成する能力は、光陰極検査システム及び光陰極それ自身の両方の性能及び動作寿命を改善し得る。

これに関して、本開示の実施形態は、光陰極及び広帯域照射源を含む高輝度電子ビーム源に向けられている。本開示の付加的な実施形態は、広帯域照射からフィルタリングされた励起スペクトルを生成するチューナブルスペクトルフィルタの使用に向けられる。本開示の付加的な実施形態は、光陰極の量子効率と光陰極から発せられた電子ビームのエネルギー広がりとの間の選択されたバランスを提供するために光陰極に提供された励起スペクトルをフィルタリングするチューナブルスペクトルフィルタの使用に向けられる。本開示のさらなる実施形態は、広帯域照射源及び光陰極で高輝度電子ビームを生成する方法に向けられる。

本開示の広帯域照射源が全ての光放出メカニズムにおける広帯域光陰極性能を改善及び最適化するために使用され得ることがここでは企図され、これらは直接バンドギャップ、負性電子親和力、金属仕事関数、欠陥状態の活性化を通した光放出などを含むが、これらに限定されるものではない。

ここで先述されたように、多くの光陰極材料は高効率及び安定性を示し、且つそれゆえに検査用途で高く望まれる。しかし、これらの光陰極材料の多くは大きなバンドギャップを有し、これは、商業的に利用可能なレーザでは達成困難な高い励起エネルギーを必要とする。これに関して、本開示の実施形態は、大きなバンドギャップを有する材料を含む広範囲の光陰極材料によって使用され得る励起スペクトルを提供するために使用され得る広帯域照射源の使用に向けられる。したがって、広帯域照射源の使用が光陰極の放出エネルギー、電子の歩留まり、及び光陰極の輝度を最適化し得ることがここで企図される。

ここで、添付の図面に描かれた開示された主題への参照が詳細になされる。

図１〜７を一般的に参照すると、本開示の一つ又はそれ以上にしたがって、広帯域照射源及び光陰極を利用した検査のためのシステム及び方法が示され且つ記述される。

本開示の目的のために、光陰極は、光電モード、光放出モード、マルチ波長動作モード、及び付加的な動作モードを含む様々な動作モードで動作するものとして記述され得る。これらのモードの各々は、順に記述される。

図１は、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、光陰極の光電モードを描いているエネルギーレベル図１００を描く。特に、図１００は光電材料内部の電子のポテンシャルエネルギー曲線１０２を描いており、エネルギー（Ｅ）はＹ軸上で、Ｘ軸における原子核の中心からの半径方向距離（Ｘ）に対して測定されている。

光電効果は、定義によって、図１に示されるように、材料（例えば、半導体材料、金属材料、絶縁材料）の内側の光生成された電子が材料の仕事関数を超えて励起され、真空に直接的に放出されるときに生じる。材料の仕事関数は、固体材料から電子を、その固体の表面の直ぐ外側における真空中のある点まで取り去るために必要とされるエネルギーの最小量として記述され得る。それが光陰極に適用されると、光（例えば、照射）は、光陰極材料の内部の電子に向けられ得て且つそれによって吸収され得る。入射光からのエネルギーは、それによって入射光から電子に受け渡され得て、それによって電子をその材料の仕事関数を超えて励起して、電子を材料から射出させて真空状態に放出させる。

図１に適用されているように、電子１０１は、光陰極材料の仕事関数よりも大きな励起エネルギーを有する光（例えば、照射）によって衝撃を受け得る。光の励起エネルギーは光から電子１０１に受け渡され得て、それによって電子を材料の伝導帯から材料の仕事関数を超えて励起して、それによって電子１０１を真空状態まで放出させる。

光陰極は、仕事関数にて又はその近傍で動作して電子が最小エネルギーで放出されるように最適化され得る。これに関して、光陰極は、光陰極が仕事関数にて又はその近傍で励起エネルギーを有する照射にさらされると、最適化されていると言われ得る。

図１に示されるように、アルカリハライド（例えば、ＣｓＢｒ、ＣｓＩ、Ｃｓ_２Ｔｅなど）のような材料が光電モードで動作し得ることが、ここで注記される。さらに、アルカリハライドが真空紫外（ＶＵＶ）から深紫外（ＤＵＶ）までの波長で、広範囲のスペクトル感度ならびに高量子効率を示し得ることが、ここで注記される。例えば、アルカリハライドは、２００ｎｍの照射にさらされると数パーセントまでの量子効率を示し得て、且つ約１５０ｎｍの照射にさらされると約４０％までの量子効率を示し得る。ＶＵＶ及びＤＵＶ波長におけるその高い量子効率のために、アルカリハライドは、広帯域照射を利用する光陰極検査システムに特に適合され得る。

高量子効率レベルが所望され得る一方で、光陰極材料のバンドギャップをはるかに超える照射で光陰極を動作すると、電子エネルギーの高レベルの広がりを導き得ることが、ここさらに注記される。材料のバンドギャップは、電子をある材料の価電子帯からその材料の伝導帯まで取り去るために必要とされるエネルギー（例えば、価電子帯と伝導帯との間のエネルギー差）として定義され得る。これに関して、光陰極の量子効率と光陰極によって発せられた電子のエネルギー広がりとの間をバランスすることによって光陰極の性能を最適化するために、広帯域照射がフィルタリングされ且つチューニングされ得ることが、ここで企図される。

図２は、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、様々な材料の光陰極のスペクトル応答を描いているグラフ２００を示す。特にグラフ２００は、紫外（ＵＶ）、可視、及び赤外（ＩＲ）波長範囲における励起波長に対する光陰極の応答を描いている。所望の電子ビームパラメータを達成するために、広帯域照射が励起波長（グラフ２００のＸ軸に描かれている）を含むようにフィルタリングされ得ることが、ここで注記される。

図３は、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、光陰極の光放出モードを描いているエネルギーレベル図３００を描く。特に図３００は、光電材料内の電子３０１のポテンシャルエネルギー曲線３０２を描いており、エネルギー（Ｅ）はＹ軸上で、Ｘ軸における原子核の中心からの半径方向距離（Ｘ）に対して測定されている。

材料の仕事関数を超える動作として先に定義された光電モードに比べて、光放出モードは、材料の仕事関数以下の動作として定義される。光放出モードでは、光陰極は、仕事関数以下の励起エネルギーを有する光（例えば、照射）にさらされる。そのために、入射光から吸収されたエネルギーは、その材料の電子を、電子が直接的に真空状態まで放出されるような程度まで励起するには十分ではない。むしろ、光放出モードでは電子は、電子が真空状態へトンネルするようにエネルギー障壁をトンネルして通り抜け得る。光放射モードでは、電子はショットキーモデルにしたがって動作するようにトンネルし得て、それによって電子エネルギーの広がりを最小化する。

光陰極と共に広帯域照射源を使用することは、光陰極がどのモードで動作し得るかを示すために広帯域照射がフィルタリングされ且つチューニングされることを許容し得ることが、ここで注記される。例えば、広帯域照射をより長い波長（例えば、より低いエネルギー波長）にフィルタリングすることは、光陰極を光放出モードで動作させ得る。逆に、広帯域照射をより短い波長（例えば、より高いエネルギー波長）にフィルタリングすることは、光陰極を光電モードで動作させ得る。

図４は、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、ＣｓＢｒ光陰極のマルチ波長モードを描いているエネルギーレベル図４００を描く。

いくつかの光陰極材料は、検査システム内での使用に適合できるようにするためにマルチ波長モードで動作されなければならないかもしれないことが、ここで注記される。マルチ波長モードでは、第１の波長（又は第１の狭い波長帯）を有する光が、光陰極材料内の電子を励起された中間電子帯（例えば共鳴電子帯）又はエネルギートラップまで励起させるために使用される。引き続いて、第２の波長（又は第２の狭い波長帯）を有する光が、電子を中間共鳴電子帯又はエネルギートラップから真空状態まで励起させるために使用され、電子が放出され得る。これに関して、マルチ波長モードは、光陰極からの電子ビーム放射を達成するために、ステップ状のメカニズムを利用する。

例えば、図４の図４００は、ＣｓＢｒ光陰極のマルチ波長モードを描いている。マルチ波長モードでは、ＣｓＢｒ光陰極を約４．６ｅＶ〜約７．２ｅＶの間のエネルギーレベルを示す光でポンピングすることで、ＣｓＢｒ光陰極内の電子を価電子帯から一つ又はそれ以上のバンド間エネルギー状態（例えば共鳴電子帯）まで励起させ得る。例えば、ＣｓＢｒ光陰極を４．６〜７．２ｅＶの間のエネルギーを有する第１の波長の光でポンピングすることは、ＣｓＢｒ光陰極の価電子帯から、価電子帯よりも約４．７ｅＶ大きいエネルギーレベルのバンド間エネルギー状態まで、電子を励起させ得る。同じ例で続けると、ＣｓＢｒ光陰極を２．４ｅＶより大きいエネルギーを示す光でポンピングすることは、一つ又はそれ以上のバンド間エネルギー状態の電子を真空状態まで励起させ得て、電子が放出され得る。例えば、ＣｓＢｒ光陰極を約２．６ｅＶのエネルギーを有する第２の波長の光でポンピングすることは、電子をバンド間エネルギー状態から真空状態まで励起させ得て、電子が放出され得る。

一つの実施形態では、本開示の広帯域照射源は、マルチ波長動作モードを最適化するように設計された波長で光陰極をポンピングするために、フィルタリングされ且つチューニングされ得る。例えば、図４を参照すると、広帯域照射源からの広帯域照射は、ＣｓＢｒ光陰極が約４．７ｅＶの第１のエネルギーレベルを示す光及び約２．６ｅＶの第２のエネルギーレベルを示す光でポンピングされるように、フィルタリングされ得る。光陰極を様々な波長又は波長帯でポンピングするために広帯域照射をチューニングする能力は、増加した柔軟性を提供し、本開示のシステム及び方法が様々な材料で作られた光陰極をより効率的且つ効果的に最適化することを可能にすることが、ここで注記される。

他の代替的な動作モードは、半導体及び／又は操作された材料で作られた光陰極に適用され得る。この代替的な動作モードでは、光陰極は、光陰極材料の価電子帯から電子を一つ又はそれ以上の中間電子帯（例えば共鳴電子帯）又はエネルギートラップまで励起させるために、照射でポンピングされ得る。引き続いて、電子を中間のトラップされた状態から真空レベルまでトンネルさせるために、電界又は電流が光陰極に印加され得る。この代替的な動作モードが、光陰極の動作を最適化するために、非常に特定の波長及び／又は非常に狭い波長帯を必要とし得ることが、ここで注記される。この代替的な動作モードが光陰極材料で一つ又はそれ以上の電子ビームを生成するためにステップ状の技法を使うという点で、この代替的な動作モードがマルチ波長モードに類似し得ることが、さらにここで注記される。

図５Ａは、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビーム源５００を描いている。高輝度電子ビーム源５００（以下では「電子ビーム源５００」）は、広帯域照射源５０２、一つ又はそれ以上の光学素子５０４、及び光陰極５０６を含み得るが、これに限定されるものではない。

一つの実施形態では、広帯域照射源５０２は広帯域照射５０３を生成するように構成される。広帯域照射源５０２から生成された広帯域照射５０３は、真空紫外（ＶＵＶ）照射、紫外（ＵＶ）照射、可視照射、近赤外（ＮＩＲ）照射、及び赤外（ＩＲ）照射を含み得るが、これらに限定されるものではない。広帯域照射源５０２は広帯域照射を生成するように構成された任意の広帯域照射源を含み得て、これは、レーザ生成プラズマ源、レーザ保持プラズマ（ＬＳＰ）源、スーパーコンチナムレーザ、白色光レーザ、ファイバレーザ、チューナブル光学パラメトリック源（例えば、光学パラメトリック発振器、光学パラメトリック増幅器、など）などを含み得るが、これらに限定されるものではない。加えて、広帯域照射源５０２は、連続波（ＣＷ）照射源又はパルス化照射源を含み得る。

例えば、図５Ａに描かれた電子ビーム源５００は、レーザ保持プラズマ（ＬＳＰ）源を備えている広帯域照射源５０２を含む。これに関して、広帯域照射源５０２は、ポンプ源５０８、リフレクタ素子５１０、プラズマ５１４を収容するように構成されたプラズマランプ５１２、及び冷ミラー５１６を含み得るが、これらに限られるものではない。

一つの実施形態では、ポンプ源５０８は、ポンプ照射５０１を生成して且つそのポンプ照射をプラズマランプ５１２に向けるように構成される。ポンプ源５０８は、プラズマをポンプするように構成された当該技術で既知の任意の照射源を含み得て、これは、一つ又はそれ以上の連続波（ＣＷ）レーザ、一つ又はそれ以上のパルス化レーザ、一つ又はそれ以上のファイバレーザなどを含むが、これらに限定されるものではない。

他の実施形態では、ポンプ照射５０１は、プラズマランプ５１２内部に収容されたガスの塊の内部にプラズマ５１４を生成するために、このガスの塊に向けられる。プラズマランプ５１２は、プラズマ５１４を生成するために当該技術で既知の任意のプラズマランプを含み得る。同様に、プラズマランプ５１２内部に収容されたガスの塊は、プラズマを生成し且つ保持するために当該技術で既知の任意のガス又はガスの混合物を含み得て、これは、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）などを含むが、これらに限定されるものではない。

他の実施形態では、プラズマランプ５１２内部に生成され且つ保持されるプラズマ５１４が広帯域照射５０３を生成し得る。広帯域照射源５０２から生成された広帯域照射５０３は、真空紫外（ＶＵＶ）照射、紫外（ＵＶ）照射、可視照射、近赤外（ＮＩＲ）照射、及び赤外（ＩＲ）照射を含み得るが、これらに限定されるものではない。他の実施形態では、プラズマ５１４によって生成された広帯域照射５０３は、リフレクタ素子５１０によって冷ミラー５１６に向けられ得る。リフレクタ素子５１０は、当該技術で既知の任意のリフレクタ素子を含み得る。例えば、図５Ａに示されているように、リフレクタ素子５１０は楕円リフレクタ素子５１０を含み得る。他の実施形態では、冷ミラー５１６は、リフレクタ素子５１０からの広帯域照射５０３を一つ又はそれ以上の光学素子５０４に向けるように構成され得る。冷ミラー５１６は、当該技術で既知の任意の光学素子を含み得て、これらはビームスプリッタ、サンプラ、フィルタなどを含むが、これらに限定されるものではない。

一つの実施形態では、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、広帯域照射５０３を受領し且つ励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を光陰極５０６に向けるように構成される。一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、当該技術で既知の任意の光学素子を含み得る。例えば、一つ又はそれ以上の光学素子は、一つ又はそれ以上のスペクトルフィルタを含み得る。他の例として、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、一つ又はそれ以上のチューナブルスペクトルフィルタを含み得る。さらに他の例として、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、一つ又はそれ以上のミラー、一つ又はそれ以上のレンズ、一つ又はそれ以上のプリズム、一つ又はそれ以上の冷フィルタ、一つ又はそれ以上のビームスプリッタ、一つ又はそれ以上のバンドパスフィルタ、一つ又はそれ以上のモノクロメータなどを含み得る。

一つ又はそれ以上の光学素子５０４が、広帯域照射５０３を受領して励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すように構成された一つ又はそれ以上のスペクトルフィルタを含み得ることが、ここで企図されている。しかし、「フィルタリングされた照射５０５」という用語は、ここでそうではないと注記されない限りは、本開示の制限としてみなされるべきではない。これに関して、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、「フィルタリングされた照射５０５」がフィルタリングされていない広帯域照射５０３を備えるように、一つ又はそれ以上のミラー及び／又はレンズを含み得る。

他の実施形態では、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、特定の特性及び／又は特定の励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すために、広帯域照射５０３をフィルタリング（例えばチューニング）するように構成される。これに関して、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６の動作を最適化するために、広帯域照射５０３の一つ又はそれ以上の特性を変更及び／又は改変し得ることが、ここで企図される。例えば、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は一つ又はそれ以上のチューナブルスペクトルフィルタを含み得て、これは、広帯域照射５０３をフィルタリングして、光陰極５０６の動作を最適化するように構成された特定の励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すように構成される。フィルタリングされた照射５０５の励起スペクトルは、光陰極５０６の特定の動作モードを達成するように構成され得る。例えば、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６を光電モードで動作させるように構成された励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すように構成され得る。他の例として、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６を光放出モードで動作させるように構成された励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すように構成され得る。他の例として、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６をマルチ波長モード又は代替的な動作モードで動作させるように構成された励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すように構成され得る。

ここで先に述べたように、光陰極５０６に提供される励起スペクトルは、光陰極５０６の量子効率と光陰極５０６から発せられる一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７のエネルギー広がりとの両方を決定し得る。したがって、他の実施形態では、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６の量子効率と光陰極５０６から発せられる一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７のエネルギー広がりとの間で選択されたバランスを提供するように構成された特定の励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すように構成され得る。量子効率とエネルギー広がりとの間の選択されたバランスは任意の数の要因に基づき得て、これは、所望の量子効率レベル、最小量子効率レベル、所望のエネルギー広がり、最大のエネルギー広がりレベル、エネルギー広がりに対する量子効率の所望の比率などを含むが、これらに限定されるものではない。

特定の光陰極５０６材料に対して調製されたフィルタリングされた照射５０５を提供する能力が光陰極５０６の効率を増し得ることが、ここで注記される。さらに、特定の光陰極５０６材料に対して調製されたフィルタリングされた照射５０５は、光陰極５０６によって生成された一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７の輝度を増し得る。調製されたフィルタリングされた照射５０５が数多くの付加的な利点を提供し得て、これが、向上した汎用性、改善された光陰極５０６の性能、向上した光陰極５０６の寿命、向上した電子ビーム５０７の安定性、及び低減された電子ビーム５０７のノイズを含むが、これらに限定されるものではないことが、ここでさらに注記される。特に、広帯域照射源５０２（例えばチューナブル広帯域照射５０３）の使用が、生成された電子ビーム５０７の安定性を以前のアプローチで使用されたレーザによって提供され得る安定性を超えて改善し得ることが、ここで注記される。この改善された安定性は、より高い電子ビーム５０７の性能、ならびに改善された検査システムの性能及びスループットをもたらす結果となる。

加えて、広帯域照射源５０２（例えばチューナブル広帯域照射５０３）の使用が、光陰極５０６における最小のパワー及び熱放散をもたらす結果となり得ることが、ここで注記される。さらに、広帯域照射源５０２の使用が、以前のレーザベースのアプローチでは可能ではなかった複数電子ビーム検査システムにおける大きなパワースケーラビリティを提供し得ることが、ここで企図される。最後に、光陰極をポンプするために使用されるフィルタリングされた照射５０５が光陰極５０６材料パラメータに対して調製され得るので、本開示の広帯域照射源５０２の使用は広範囲の光陰極５０６材料が商業的に実行可能になることを可能にすることが、ここで企図される。

他の実施形態では、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、フィルタリングされた照射５０５を光陰極５０６に向けるように構成される。他の実施形態では、光陰極５０６は、フィルタリングされた照射５０５を受領して、そのフィルタリングされた照射５０５に応答して一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７を生成するように構成される。一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、単一の電子ビーム５０７、複数の電子ビーム５０７などを含み得る。これに関して、電子ビーム源５００が、単一電子ビーム検査システム、複数電子ビーム検査システム、及び／又はマルチコラム電子ビーム検査システムにて具現化され得ることが、ここで企図される。他の実施形態では、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、連続電子ビーム５０７又はパルス化電子ビーム５０７を含み得る。例えば、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、ポンプ源５０８がパルス化ポンプ源５０８を含むときには、一つ又はそれ以上のパルス化電子ビーム５０７を含み得る。他の例として、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、ポンプ源５０８が連続波（ＣＷ）ポンプ源５０８を含むときには、一つ又はそれ以上の連続電子ビーム５０７を含み得る。

光陰極５０６は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７を生成するために当該技術で既知の任意の材料で製造され得て、その材料は、一つ又はそれ以上のアルカリハライド（例えば、ＣｓＢｒ、ＣｓＩ、Ｃｓ_２Ｔｅ、など）、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＣｓＴｅ、テルル化ＣｓＫ、アンチモン化セシウム（例えばＣｓ_３Ｓｂ）などを含むが、これらに限定されるものではない。加えて、光陰極５０６は当該技術で既知の任意の光放出構成を含み得る。例えば、光陰極５０６は平坦な光陰極を含み得る。他の例として、光陰極５０６は、周期的にパターン化された構造を有する平坦な光陰極を含み得る。他の例として、光陰極５０６は単一の放出構造（例えば、単一の放出先端）を含み得る。あるいは、光陰極５０６は放出構造のアレイ（例えば、放出先端のアレイ）を含み得る。

光陰極５０６の特性及び性質は、光陰極５０６の動作寿命を通じて変わり得る。これに関して、電子ビーム源５００の一つ又はそれ以上の特性（例えば、ポンプ源５０８の特性、一つ又はそれ以上の光学素子５０４の特性、など）は、光陰極５０６の動作寿命を通じて光陰極５０６の特性を最適化するために、調整され得る。

図５Ｂは、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビーム源５００を描いている。高輝度電子ビーム源５００（以下では「電子ビーム源５００」）は、広帯域照射源５０２、一つ又はそれ以上の光学素子５０４、及び光陰極５０６を含み得るが、これらに限定されるものではない。図５Ａに描かれた電子ビーム源５００に関連した任意の記述が、そうではないとここで記されない限りは、図５Ｂに描かれた電子ビーム源５００にあてはまるとみなされ得ることが、ここで注記される。逆に、図５Ｂに描かれた電子ビーム源５００に関連した任意の記述は、そうではないとここで記されない限りは、図５Ａに描かれた電子ビーム源５００にあてはまるとみなされ得る。

一つの実施形態では、広帯域照射源５０２は広帯域照射５０３を生成するように構成される。他の実施形態では、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、コンデンサレンズ５１８、モノクロメータ５２０、ファイバカップリングレンズ５２２、ファイバ光学系（例えばファイバ５２４）、コリメータ５２６、及び対物レンズ５２８（例えばフォーカシングレンズ）を含み得る。これに関して、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、広帯域照射５０３の一つ又はそれ以上の特性を改変し且つ広帯域照射５０３を光陰極５０６に向けるように構成された当該技術で既知の任意の光学素子を含み得る。したがって、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、図５Ｂに描かれたもののように、より少ない付加的な及び／又は代替的な光学素子を含み得る。

一つの実施形態では、コンデンサレンズ５１８は、広帯域照射源５０２から広帯域照射５０３を受け取り、その広帯域照射５０３をモノクロメータ５２０に向けるように構成される。他の実施形態では、モノクロメータ５２０は、励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を生成するために、広帯域照射５０３をフィルタリング及び／又はチューニングするように構成されている。ここで先述されたように、モノクロメータ５２０は、光陰極５０６の性能を最適化するために、特定の励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を生成するように構成され得る。これに関して、モノクロメータ５２０は、光陰極５０６の材料に対して調製された特定の励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を生成するように構成され得る。例えば、モノクロメータ５２０は、光陰極５０６の量子効率と光陰極５０６から発せられる一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７のエネルギー広がりとの間の選択されたバランスを提供するように構成された特定の励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すように構成され得る。

他の実施形態では、モノクロメータ５２０は、フィルタリングされた照射５０５をファイバカップリングレンズ５２２に向けるように構成される。ファイバカップリングレンズ５２２は、フィルタリングされた照射５０５をファイバ５２４に向けて結合させるように構成され得る。同様に、ファイバ５２４は、フィルタリングされた照射５０５を光陰極５０６に向けるように構成され得る。一つの実施形態では、コリメータ５２６は、ファイバ５２４からフィルタリングされた照射５０５を受け取り、そのフィルタリングされた照射５０５を光陰極５０６に向けるように構成される。他の実施形態では、コリメータ５２６は、フィルタリングされた照射５０５のプロファイルを成形するように構成される。図５Ａ及び図５Ｂに見られ得るように、本開示の電子ビーム源５００は、自由空間及びファイバ光学系を介した光学伝送を含む様々なモードの動作を含み得る。

他の実施形態では、対物レンズ５２８は、ファイバ５２４及び／又はコリメータ５２６からフィルタリングされた照射５０５を受け取り、そのフィルタリングされた照射５０５を真空チャンバ５３０内部に収容された光陰極５０６に向けるように構成される。一つの実施形態では、真空チャンバ５３０は入口窓５３２及び出口窓５３４を含む。他の実施形態では、真空チャンバ５３０は、アパーチャ５３８と、光陰極ステージ５３６上に配置された光陰極５０６とを収容するように構成される。

一つの実施形態では、対物レンズ５２８は、フィルタリングされた照射５０５を真空チャンバ５３０の入口窓５３２に向けるように構成される。入口窓５３２は、フィルタリングされた照射５０５を真空チャンバ５３０内に通過させるように構成された任意の光学素子を含み得て、これは、一つ又はそれ以上のポート、一つ又はそれ以上の窓、一つ又はそれ以上のレンズなどを含むが、これらに限定されるものではない。他の実施形態では、フィルタリングされた照射５０５は、入口窓５３２を通って、光陰極ステージ５３６上に配置された光陰極５０６に向けられ得る。他の実施形態では、光陰極ステージ５３６は、光陰極５０６の動きを容易にするように構成され得る。これに関して、光陰極ステージ５３６は、光陰極５０６を一つ又はそれ以上の線形方向（例えば、ｘ方向、ｙ方向、及び／又はｚ方向）に沿って並進させるように構成された駆動可能ステージを含み得る。他の例では、光陰極ステージ５３６は、限定されるものではないが、光陰極５０６を回転方向に沿って選択的に回転させるために適した一つ又はそれ以上の回転ステージを含み得る。他の例として、光陰極５０６は、限定されるものではないが、光陰極５０６を選択的に、線形方向に沿って並進させ、及び／又は、回転方向に沿って回転させるために適した回転ステージ及び並進ステージを含み得る。

他の実施形態では、光陰極５０６は、フィルタリングされた照射５０５に応答して一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７を発するように構成され得る。一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、単一の電子ビーム５０７、複数の電子ビーム５０７などを含み得る。これに関して、電子ビーム源５００が、単一電子ビーム検査システム、複数電子ビーム検査システム、及び／又はマルチコラム電子ビーム検査システムにて具現化され得ることが、ここでは企図される。

他の実施形態では、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７はアパーチャ５３８に向けられる。アパーチャ５３８は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７の一つ又はそれ以上の特性を変えるように構成され得る。例えば、アパーチャ５３８は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７の形状を改変するように構成され得る。他の実施形態では、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、出口窓５３４を介して真空チャンバ５３０を出るように向けられる。出口窓５３４は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７を真空チャンバ５３０を通過させるように構成された任意の光学素子を含み得て、これは、一つ又はそれ以上のポート、一つ又はそれ以上の電子光学窓、一つ又はそれ以上の電子光学レンズなどを含むが、これらに限定されるものではない。

図６は、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビーム源５００を利用している光学的特性分析システム６００を描いている。光学的特性分析システム６００は、限定されるものではないが、検査システム、レビューシステム、イメージベースの計測システムなどを含む当該技術で既知の任意の特性分析システムを含み得る。これに関して、システム６００は、サンプル６０２に対して検査、レビュー、又はイメージベースの計測を実行するように形成され得る。

光学的特性分析システム６００は、限定されるものではないが、電子ビーム源５００、一つ又はそれ以上の光学素子６０６、サンプルステージ６０４上に配置されたサンプル６０２、一つ又はそれ以上の光学素子６０８、検出器アセンブリ６１０、及び一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６と一つのメモリ６１８とを含むコントローラ６１４を含み得る。

一つの実施形態では、システム６００の電子ビーム源５００は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７をサンプル６０２に向けるように構成される。電子ビーム源５００は電子光学コラムを形成し得る。他の実施形態では、電子ビーム源５００は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７をサンプル６０２の表面にフォーカスさせ且つ／又は向けるように構成された一つ又はそれ以上の付加的な且つ／又は代替的な電子光学素子６０６を含む。他の実施形態では、システム６００は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７に応答してサンプル６０２の表面から発せられた二次電子を収集するように構成される。一つ又はそれ以上の電子光学素子６０６及び一つ又はそれ以上の電子光学素子６０８が電子を方向付け、フォーカスし、且つ／又は収集するように構成された電子光学素子を含み得て、これが、限定されるものではないが、一つ又はそれ以上の偏向器、一つ又はそれ以上の電子光学レンズ、一つ又はそれ以上のコンデンサレンズ（例えば磁気コンデンサレンズ）、一つ又はそれ以上の対物レンズ（例えば磁気対物レンズ）などを含み得ることが、ここで注記される。

サンプル６０２は、限定されるものではないが、ウエハ、レチクル、フォトマスクなどを含む当該技術で既知の任意のサンプルを含み得る。一つの実施形態では、サンプル６０２は、サンプル６０２の動きを容易にするためにステージアセンブリ６０４上に配置される。他の実施形態では、ステージアセンブリ６０４は駆動可能ステージである。例えば、ステージアセンブリ６０４は、限定されるものではないが、サンプル６０２を一つ又はそれ以上の線形方向（例えば、ｘ方向、ｙ方向、及び／又はｚ方向）に沿って選択的に並進させるために適した一つ又はそれ以上の並進ステージを含み得る。他の例では、ステージアセンブリ６０４は、限定されるものではないが、サンプル６０２を回転方向に沿って選択的に回転させるために適した一つ又はそれ以上の回転ステージを含み得る。他の例として、ステージアセンブリ６０４は、限定されるものではないが、サンプル６０２を選択的に、線形方向に沿って並進させ、及び／又は、回転方向に沿って回転させるために適した回転ステージ及び並進ステージを含み得る。システム６００が当該技術で既知の任意の走査モードで動作し得ることが、ここで注記される。

電子ビーム源５００及び／又はシステム６００の電子光学アセンブリが、描写目的のためだけに提供されている図６に描かれた電子光学素子に限定されないことが注記される。システム６００が、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７をサンプル６０２上に向け／フォーカスし、且つ応答して、発せられた二次電子６０７を検出器アセンブリ６１０上に収集してイメージングするために必要な任意の数及びタイプの電子光学素子を含み得ることが、さらに注記される。

例えば、システム６００は、一つ又はそれ以上の電子ビーム走査素子（図示されず）を含み得る。例えば、一つ又はそれ以上の電子ビーム走査素子は、限定されるものではないが、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７の位置をサンプル６０２の表面に対して制御するために適した一つ又はそれ以上の電磁走査コイル又は静電偏向器を含み得る。さらに、一つ又はそれ以上の走査素子は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７をサンプル６０２に渡って選択されたパターンで走査するために利用され得る。

他の実施形態では、二次電子６０７は、検出器アセンブリ６１０の一つ又はそれ以上のセンサ６１２に向けられる。システム６００の検出器アセンブリ６１０は、サンプル６０２の表面から複数の二次電子６０７を検出するために適した当該技術で既知の任意の検出器アセンブリを含み得る。一つの実施形態では、検出器アセンブリ６１０は電子検出器アレイを含む。これに関して、検出器アセンブリ６１０は電子検出部のアレイを含み得る。さらに、検出器アセンブリ６１０の検出器アレイの各電子検出部は、入射する一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７の一つに関連してサンプル６０２から電子信号を検出するように置かれ得る。これに関して、検出器アセンブリ６１０の各チャンネルは、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７の電子ビーム５０７に対応し得る。検出器アセンブリ６１０は、当該技術で既知の任意のタイプの電子検出器を含み得る。例えば、検出器アセンブリ６１０は、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）、限定されるものではないがダイオードアレイ又はアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）のようなＰＩＮ又はｐｎ接合検出器アレイを含み得る。他の例として、検出器アセンブリ６１０は高速シンチレータ／ＰＭＴ検出器を含み得る。

図６は、システム６００を、二次電子検出器アセンブリのみを備える検出器アセンブリ６１０を含むものとして描いているが、このことは本開示の制約として見なされるべきではない。これに関して、検出器アセンブリ６１０は、限定されるものではないが、二次電子検出器、後方散乱電子検出器、及び／又は一次電子検出器（例えば、インコラム電子検出器）を含み得ることが注記される。他の実施形態では、システム６００は複数の検出器アセンブリ６１０を含み得る。例えば、システム６００は、二次電子検出器アセンブリ６１０、後方散乱電子検出器アセンブリ６１０、及びインコラム電子検出器アセンブリ６１０を含み得る。

他の実施形態では、検出器アセンブリ６１０は、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６及びメモリ６１８を含むコントローラ６１４と通信的に結合される。例えば、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６はメモリ６１８と通信的に結合され得て、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、メモリ６１８に記憶されたプログラム指令のセットを実行するように構成されている。一つの実施形態では、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は検出器アセンブリ６１０の出力を分析するように構成されている。一つの実施形態では、プログラム指令のセットは、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６にサンプル６０２の一つ又はそれ以上の特性を分析させるように構成されている。他の実施形態では、プログラム指令のセットは、焦点をサンプル６０２及び／又はセンサ６１２上に維持するために、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６にシステム６００の一つ又はそれ以上の特性を改変させるように構成されている。例えば、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、電子ビーム源５００からの一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７をサンプル６０２の表面上にフォーカスさせるために、電子ビーム源５００の一つ又はそれ以上の特性、あるいは一つ又はそれ以上の光学素子６０６を調整するように構成され得る。他の例として、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、サンプル６０２の表面からの照射を収集して、その収集された照射をセンサ６１２上にフォーカスさせるために、一つ又はそれ以上の光学素子６０８を調整するように構成され得る。他の例として、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７の位置又は位置合わせを独立して調整するために、電子ビーム源５００の一つ又はそれ以上の静電偏向器に印加される一つ又はそれ以上のフォーカシング電圧を調整するように構成され得る。

システム６００の一つ又はそれ以上の構成要素が、当該技術で既知の任意の方法でシステム６００の様々な他の構成要素と通信的に結合され得ることが、ここで注記される。例えば、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、お互いに且つ他の構成要素と、ワイヤ線（例えば、銅線、光ファイバケーブル、など）又は無線接続（例えば、ＲＦ結合、ＩＲ結合）、データネットワーク通信（例えば、WiFi、WiMax、ブルートゥース（登録商標）、など）を介して、通信的に結合され得る。他の例として、一つ又はそれ以上のプロセッサは、限定されるものではないがポンプ源５０８、一つ又はそれ以上の光学素子５０４（例えば、チューナブルスペクトルフィルタ、モノクロメータ５２０、光陰極ステージ５３６、など）などを含む電子ビーム源５００の一つ又はそれ以上の構成要素と、通信的に結合され得る。

一つの実施形態では、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、当該技術で既知の任意の一つ又はそれ以上の処理素子を含み得る。この意味で、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、ソフトウエアアルゴリズム及び／又は指令を実行するように構成された任意のマイクロプロセッサタイプのデバイスを含み得る。一つの実施形態では、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６は、本開示を通して記述されているようにシステム６００を動作させるように構成されたプログラムを実行するように構成されたデスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、並列プロセッサ、又は他のコンピュータシステム（例えば、ネットワークされたコンピュータ）から成り得る。本開示を通して記述されたステップが、単一のコンピュータによって、又はあるいは、複数のコンピュータシステムによって実行され得ることが、認識されるべきである。さらに、本開示を通して記述されたステップが、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６のうちの任意の一つ又はそれ以上で実行され得ることが、認識されるべきである。一般に、「プロセッサ」という用語は、メモリ６１８からのプログラム指令を実行する一つ又はそれ以上の処理素子を有する任意のデバイスを包含するように、広く定義され得る。さらに、システム６００の異なるサブシステム（例えば、電子ビーム源５００、検出器アセンブリ６１０、コントローラ６１４、など）が、本開示を通して記述されたステップの少なくとも一部を実行するために適したプロセッサ又は論理素子を含み得る。それゆえ、上記の記述は、本開示に対する制約として解釈されるべきではなく、単なる描写にすぎない。

メモリ６１８は、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６によって実行可能なプログラム指令を記憶するために適した当該技術で既知の任意の記憶媒体を含み得る。例えば、メモリ６１８は非一時的メモリ媒体を含み得る。例えば、メモリ６１８は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気的又は光学的メモリデバイス（例えばディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得るが、これらに限定されるものではない。メモリ６１８が一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６と共通のコントローラハウジングに収容され得ることが、さらに注記される。代替的な実施形態では、メモリ６１８は、プロセッサ６１６、コントローラ６１４などの物理的な位置に関してリモートに置かれ得る。他の実施形態では、メモリ６１８は、一つ又はそれ以上のプロセッサ６１６に本開示を通して記述された様々なステップを実行させるプログラム指令を維持する。

図７は、本開示の一つ又はそれ以上の実施形態にしたがって、高輝度電子ビームを生成する方法の流れ図を描いている。方法７００のステップが電子ビーム源５００及び／又はシステム６００によって全て又は部分的に具現化され得ることが、ここで注記される。しかし、方法７００が電子ビーム源５００及び／又はシステム６００に限定されず、付加的な又は代替的なシステムレベルの実施形態が方法７００のステップの全て又は一部を実行し得ることが、さらに認識される。

ステップ７０２にて、広帯域照射が広帯域照射源で生成される。例えば、図５Ａ〜図５Ｂに示されているように、広帯域照射源５０２が広帯域照射５０３を生成するように構成され得る。広帯域照射源５０２から生成された広帯域照射５０３は、真空紫外（ＶＵＶ）照射、紫外（ＵＶ）照射、可視照射、近赤外（ＮＩＲ）照射、及び赤外（ＩＲ）照射を含み得るが、これらに限定されるものではない。広帯域照射源５０２は広帯域照射を生成するように構成された任意の広帯域照射源を含み得て、これは、レーザ生成プラズマ源、レーザ保持プラズマ（ＬＳＰ）源、スーパーコンチナムレーザ、白色光レーザ、ファイバレーザ、チューナブル光学パラメトリック源（例えば、光学パラメトリック発振器、光学パラメトリック増幅器、など）などを含み得るが、これらに限定されるものではない。加えて、広帯域照射源５０２は、連続波（ＣＷ）照射源又はパルス化照射源を含み得る。

ステップ７０４にて、広帯域照射はチューナブルスペクトルフィルタでフィルタリングされて、励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供する。例えば、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、特定の特性及び／又は特定の励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射５０５を作り出すために、広帯域照射５０３をフィルタリング（例えばチューニング）するように構成され得る。例えば、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６の動作を最適化するように構成された特定の励起スペクトルの光陰極ポンピング照射５０５を作り出すように、広帯域照射５０３をフィルタリングするように構成された一つ又はそれ以上のチューナブルスペクトルフィルタを含み得る。

光陰極ポンピング照射５０５の励起スペクトルは、光陰極５０６の特定の動作モードを達成するように構成され得る。例えば、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６を光電モードで動作させるように構成された励起スペクトル（例えば、フィルタリングされた照射５０５の励起スペクトル）を作り出すように構成され得る。他の例として、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６を光放出モードで動作させるように構成された励起スペクトルを作り出すように構成され得る。他の例として、一つ又はそれ以上の光学素子５０４は、光陰極５０６をマルチ波長モード又は代替的な動作モードで動作させるように構成された励起スペクトルを作り出すように構成され得る。

ステップ７０６で、一つ又はそれ以上の電子ビームが、フィルタリングされた照射に応答して光陰極によって発せられる。光陰極５０６は、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７を生成するために当該技術で既知の任意の材料で製造され得て、その材料は、一つ又はそれ以上のアルカリハライド（例えば、ＣｓＢｒ、ＣｓＩ、Ｃｓ_２Ｔｅ、など）、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＣｓＴｅ、テルル化ＣｓＫ、アンチモン化セシウム（例えばＣｓ_３Ｓｂ）などを含むが、これらに限定されるものではない。加えて光陰極５０６は、当該技術で既知の任意の光放出構成を含み得る。例えば、光陰極５０６は平坦な光陰極を含み得る。他の例として、光陰極５０６は、周期的にパターン化された構造を有する平坦な光陰極を含み得る。他の例として、光陰極５０６は単一の放出構造（例えば、単一の放出先端）を含み得る。あるいは、光陰極５０６は放出構造のアレイ（例えば、放出先端のアレイ）を含み得る。

一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、単一の電子ビーム５０７、複数の電子ビーム５０７などを含み得る。これに関して、電子ビーム源５００が、単一電子ビーム検査システム、複数電子ビーム検査システム、及びマルチコラム電子ビーム検査システムにて具現化され得ることが、ここで企図される。他の実施形態では、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、連続電子ビーム５０７又はパルス化電子ビーム５０７を含み得る。例えば、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、ポンプ源５０８がパルス化ポンプ源を含むときには、一つ又はそれ以上のパルス化電子ビーム５０７を含み得る。他の例として、一つ又はそれ以上の電子ビーム５０７は、ポンプ源５０８が連続波（ＣＷ）ポンプ源を含むときには、一つ又はそれ以上の連続電子ビーム５０７を含み得る。

開示されたシステムの一つ又はそれ以上の構成要素が、当該技術で既知の任意の方法でシステムの様々な他の構成要素と通信的に結合され得ることが、ここで注記される。例えば、［システムの要素］は、お互いに且つ他の構成要素と、ワイヤ線（例えば、銅線、光ファイバケーブル、など）又は無線接続（例えば、ＲＦ結合、ＩＲ結合）、データネットワーク通信（例えば、WiFi、WiMax、ブルートゥース、など）を介して、通信的に結合され得る。

当業者は、ここに開示された構成要素（例えば動作）、デバイス、目的、及びそれらに付随する議論が、概念的な明瞭性のために例として使われていること、及び様々な構成の改変が企図されることを認識するであろう。したがって、ここで使用されているように、先述された特定の見本及び付随する議論は、それらのさらに一般的なクラスの描写であることが意図されている。一般に、任意の特定の見本の使用はそのクラスの描写であることが意図されており、特定の構成要素（例えば動作）、デバイス、及び目的が含まれていないことは、制限として取られるべきではない。

当業者は、ここで記述されたプロセス及び／又はシステム及び／又は他の技術が影響を受けることができる様々なヴィークル（例えば、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア）があること、ならびに、好適なヴィークルがプロセス及び／又はシステム及び／又は他の技術が展開される文脈とともに変わるであろうことを、理解するであろう。例えば、スピード及び精度が最も重要であると具現者が決定すれば、その具現者は主にハードウェア及び／又はファームウェアのヴィークルを選び得て、その代わりに、もし柔軟性が最も重要であるならば、その具現者は主にソフトウェアの具現化を選び得て、あるいは、また再びその代わりに、具現者はハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアのいくつかの組み合わせを選び得る。これより、ここで記述されたプロセス及び／又はシステム及び／又は他の技術が影響を受け得るいくつかの可能なヴィークルがあり、そのうちのどれもが他のものより本質的に優れていることはなく、利用されるべき任意のヴィークルが、そのヴィークルが展開される文脈と具現者の特定の関心（例えば、スピード、柔軟性、又は予測可能性）とに依存した選択肢であり、それらはいずれも変わり得る。

先の記述は、特定の用途及びその要件の文脈の中で提供された本発明を当業者が作成及び使用できるようにするために提示されている。ここで使用されているように、「頂部」「底」「上方に」「下に」「より上側の」「上向きに」「より下側の」「下に」及び「下向きに」のような方向に関する語句は、記述目的で相対的な位置を提供することが意図されており、絶対的な参照フレームを指定することは意図されていない。記述された実施形態に対する様々な改変が当業者には明らかであり、ここで規定された一般的な原則は、他の実施形態にも適用され得る。それゆえ、本発明は、示され且つ記述された特定の実施形態に限定されることは意図されておらず、ここに開示された原理及び新規の特徴に一致した最も広い範囲に調和されるべきものである。

ここにおける実質的に任意の複数形及び／又は単数形の用語の使用に関して、当業者は、文脈及び／又は用途に適するように、複数から単数へ及び／又は単数から複数へ読み替えることができるであろう。様々な単数／複数の置換は、明瞭化の目的でここでは明示的に提示されていない。

ここで記述された方法の全ては、方法の実施形態の一つ又はそれ以上のステップの結果をメモリに記憶するステップを含み得る。結果は、ここで記述された結果のいずれも含み得て、当該技術で既知の任意の方法で記憶され得る。メモリは、ここで記述された任意のメモリ、あるいは当該技術で既知の任意の他の適切な記憶媒体を含み得る。結果が記憶された後に、その結果はメモリ内でアクセスされることができ、ここで記述された方法又はシステムの実施形態の任意のものによって使用されることができ、ユーザによって表示のためにフォーマットされることができ、他のソフトウェアモジュール、方法、又はシステムなどによって使用されることができる。さらに、結果は、「永久的に」「半永久的に」「一時的に」、又はある時間期間の間、記憶され得る。例えば、メモリはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり得て、結果は必ずしもメモリ内で無限に存在しなくてもよい。

上述された方法の実施形態の各々が、ここにて記述された任意の他の方法（単数又は複数）の任意の他のステップ（単数又は複数）を含み得ることが、さらに企図される。加えて、上述された方法の実施形態の各々は、ここで記述されたシステムの任意のものによって実行され得る。

ここで記述された主題はときどき、他の構成要素に含まれるか又は接続された異なる構成要素を描く。そのような描かれたアーキテクチュアは単に例示的であり、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチュアが具現化されることができることが、理解されるべきである。概念的な意味では、同じ機能性を達成する構成要素の任意の配置は、所望の機能性が達成されるように有効に「関連付け」られる。これより、特定の機能性を達成するようにここで組み合わされた任意の２つの構成要素は、アーキテクチュア又は中間構成要素に関わらず、所望の機能性が達成されるようにお互いに「関連付けられた」とみなされることができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素もまた、所望の機能性が達成されるようにお互いに「接続」又は「結合」されているとみなされることができ、そのように関連付けられることができる任意の２つの構成要素もまた、所望の機能性が達成されるようにお互いに「結合可能」であるとみなされることができる。結合可能な特定の例は、物理的に結合可能な及び／又は物理的に相互作用している構成要素、及び／又はワイヤレスに相互作用可能な及び／又はワイヤレスに相互作用している構成要素、及び／又は論理的に相互作用している及び／又は論理的に相互作用可能な構成要素を含むが、これらに限定されるものではない。

さらに、本発明が従属請求項によって規定されていることが理解される。一般に、ここで、特に従属請求項（例えば、従属請求項の本体）で使用される用語が、一般的に「オープンな」用語とみなされることが理解される（例えば、「含んでいる」という用語は「含んでいるが限定されない」と解釈されるべきであり、「持っている」という用語は「少なくとも持っている」と解釈されるべきであり、「含む」という用語は「含むが限定されない」と解釈されるべきである、などである）。もし特定の数の導入された請求項の再引用が意図されているならば、そのような意図はその請求項内で明示的に再引用され、そのような再引用が無ければ、そのような意図は存在しないことが、当業者によってさらに理解される。例えば、理解の助けとして、以下の従属請求項が請求項の再引用を導入するために「少なくとも一つの」及び「一つ又はそれ以上の」という導入フレーズの使用を含み得る。しかし、そのようなフレーズの使用は、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項の再引用の導入が、同じ請求項が「一つ又はそれ以上の」又は「少なくとも一つの」という導入フレーズならびに「ａ」又は「ａｎ」のような不定冠詞を含んでいるときでさえ、そのような導入請求項の再引用を含む任意の特定の請求項を、そのような再引用を一つのみ含む発明に限定することを示唆していると解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は、「少なくとも一つの」及び「一つ又はそれ以上の」を意味すると典型的には解釈されるべきである）。同じことが、請求項の再引用を導入するために使用される定冠詞の使用についても真である。加えて、特定の数の導入された請求項の再引用が明示的に再引用されていても、当業者は、そのような再引用が少なくとも再引用された数を意味すると典型的には解釈されるべきであることを認識するであろう（例えば、他の改変子なしで「２つの再引用」のそのままの再引用は、少なくとも２つの再引用、あるいは２つ又はそれ以上の再引用を、典型的には意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも一つ、など」に対する従来の相似が使用されている場合、一般にそのような構成は、当業者が従来のものを理解するという意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを一緒に、Ａ及びＣを一緒に、Ｂ及びＣを一緒に、及び／又は、Ａ、Ｂ、及びＣを一緒に有するシステムを含むが、それらには限定されない、など）。「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも一つ、など」に対する従来の相似が使用されている場合において、一般にそのような構成は、当業者が従来のものを理解するという意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを一緒に、Ａ及びＣを一緒に、Ｂ及びＣを一緒に、及び／又は、Ａ、Ｂ、及びＣを一緒に有するシステムを含むが、それらには限定されない、など）。明細書、請求項、又は図面のいずれかにおいて、２つ又はそれ以上の代替的な用語を提示している仮想的に任意の択一的な語及び／又はフレーズが、用語の一つ、用語のいずれか、または両方の用語を含む可能性を企図していると理解されるべきであることが、さらに理解されるであろう。例えば、「Ａ又はＢ」というフレーズは、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むと理解される。

本開示及びその従属した効果の多くが前述の記述によって理解され、様々な変更が、開示された主題から逸脱することなく又はその材料の効果の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、製造、及び配置についてなされ得ることが明らかであると、信じられる。記述された形態は単に例示的なものであり、そのような変更を包含し且つ含むことが、以下の特許請求項の意図である。さらに、本発明が添付の特許請求項によって規定されることが理解されるべきである。

Claims (34)

1. 広帯域照射を生成するように構成された広帯域照射源と、
   前記広帯域照射をフィルタリングして、励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供するように構成されたチューナブルスペクトルフィルタと、
   前記フィルタリングされた照射に応答して一つ又はそれ以上の電子ビームを発するように構成された光陰極と、
   を備えており、
   前記光陰極からの放射が、前記チューナブルスペクトルフィルタからの前記フィルタリングされた照射の前記励起スペクトルに基づいて調整可能である、高輝度電子ビーム源。
2. 前記光陰極がアルカリハライド光陰極を備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
3. 前記アルカリハライド光陰極が、ＣｓＢｒ、ＣｓＩ、及びＣｓ_２Ｔｅのうちの少なくとも１つを備えている、請求項２に記載の高輝度電子ビーム源。
4. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極の量子効率と前記一つ又はそれ以上の電子ビームのエネルギー広がりとの間の選択されたバランスを提供するように選択された励起スペクトルを提供するように構成されている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
5. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極からの放射を光電モードで提供するように選択された励起スペクトルを提供するように構成されている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
6. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極からの放射を光放出モードで提供するように選択された励起スペクトルを提供するように構成されている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
7. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極における電子を共鳴電子バンド又はトラップの少なくとも一つにポンピングするように選択された励起スペクトルを提供するように構成されており、前記光陰極が、電界を生成して前記ポンピングされた電子のトンネリングを促進して前記一つ又はそれ以上の電子ビームを生成する電圧源を含む、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
8. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、２つ又はそれ以上の波長帯を含む励起スペクトルを提供するように構成されており、前記２つ又はそれ以上の波長帯の少なくとも第１の波長帯が、前記光陰極における電子を少なくとも一つのバンド間エネルギー状態にポンピングし、前記２つ又はそれ以上の波長帯の少なくとも第２の波長帯が、前記電子を前記少なくとも一つのバンド間エネルギー状態から真空状態にポンピングする、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
9. 前記光陰極がＣｓＢｒ光陰極を備える、請求項８に記載の高輝度電子ビーム源。
10. 前記２つ又はそれ以上の波長帯が、
    約４．６ｅＶ〜約７．２ｅＶの範囲の光子エネルギーに関連した第１の波長帯と、
    約２．４ｅＶよりも大きい光子エネルギーに関連した第２の波長帯と、
    を備えている、請求項９に記載の高輝度電子ビーム源。
11. 前記広帯域照射源が連続波照射源を備えており、前記フィルタリングされた照射に応答して発せられる前記一つ又はそれ以上の電子ビームが、一つ又はそれ以上の連続電子ビームを備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
12. 前記広帯域照射源がパルス化された照射源を備えており、前記フィルタリングされた照射に応答して発せられる前記一つ又はそれ以上の電子ビームが、一つ又はそれ以上のパルス化された電子ビームを備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
13. 前記広帯域照射源が、レーザ生成プラズマ源又はレーザ保持プラズマ源のうちの少なくとも一つを備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
14. 前記広帯域照射源が、スーパーコンチナムレーザ及び白色光レーザのうちの少なくとも一つを備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
15. 前記広帯域照射源が、光学的パラメトリック発振器及び光学的パラメトリック増幅器のうちの少なくとも一つを備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
16. 前記一つ又はそれ以上の電子ビームが単一の電子ビームを備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
17. 前記光陰極が、平坦な光陰極、及び単一の放射先端を含む光陰極のうちの少なくとも一つを備えている、請求項１６に記載の高輝度電子ビーム源。
18. 前記一つ又はそれ以上の電子ビームが２つ又はそれ以上の電子ビームを備えている、請求項１に記載の高輝度電子ビーム源。
19. 前記光陰極が、２つ又はそれ以上の放射先端を含む光陰極、及び２つ又はそれ以上の放射構造を提供するパターン化された光陰極のうちの少なくとも一つを備えている、請求項１８に記載の高輝度電子ビーム源。
20. 高輝度電子ビーム源であって、
    広帯域照射を生成するように構成された広帯域照射源と、
    前記広帯域照射をフィルタリングして、励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供するように構成されたチューナブルスペクトルフィルタと、
    前記フィルタリングされた照射に応答して一つ又はそれ以上の電子ビームを発するように構成された光陰極と、
    を備え、前記光陰極からの放射が、前記チューナブルスペクトルフィルタからの前記フィルタリングされた照射の前記励起スペクトルに基づいて調整可能である、高輝度電子ビーム源と、
    前記高輝度電子ビーム源からの前記一つ又はそれ以上の電子ビームをサンプルに向けるように構成された一つ又はそれ以上の電子フォーカシング素子と、
    前記一つ又はそれ以上の電子ビームに応答して生成された前記サンプルからの放射を検出する一つ又はそれ以上の検出器と、
    を備える、検査システム。
21. 前記一つ又はそれ以上の検出器が、前記サンプルによって発せられた二次電子又は後方散乱電子のうちの少なくとも一つを検出する一つ又はそれ以上の電子検出器を備えている、請求項２０に記載の検査システム。
22. 前記一つ又はそれ以上の検出器が、前記サンプルによって発せられた光子を検出する一つ又はそれ以上の光検出器を備えている、請求項２０に記載の検査システム。
23. 前記光陰極がアルカリハライド光陰極を備える、請求項２０に記載の検査システム。
24. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極の量子効率と前記一つ又はそれ以上の電子ビームのエネルギー広がりとの間の選択されたバランスを提供するように選択された励起スペクトルを提供するように構成される、請求項２０に記載の検査システム。
25. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極からの放射を光電モードで提供するように選択された励起スペクトルを提供するように構成されている、請求項２０に記載の検査システム。
26. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極からの放射を光放出モードで提供するように選択された励起スペクトルを提供するように構成されている、請求項２０に記載の検査システム。
27. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、前記光陰極における電子を共鳴電子バンド又はトラップの少なくとも一つにポンピングするように選択された励起スペクトルを提供するように構成されており、前記光陰極が、電界を生成して前記ポンピングされた電子のトンネリングを促進して前記一つ又はそれ以上の電子ビームを生成する電圧源を含む、請求項２０に記載の検査システム。
28. 前記チューナブルスペクトルフィルタが、２つ又はそれ以上の波長帯を含む励起スペクトルを提供するように構成されており、前記２つ又はそれ以上の波長帯の少なくとも第１の波長帯が、前記光陰極における電子を少なくとも一つのバンド間エネルギー状態にポンピングし、前記２つ又はそれ以上の波長帯の少なくとも第２の波長帯が、前記電子を前記少なくとも一つのバンド間エネルギー状態から真空状態にポンピングする、請求項２０に記載の検査システム。
29. 前記広帯域照射源が連続波照射源を備えており、前記フィルタリングされた照射に応答して発せられる前記一つ又はそれ以上の電子ビームが、一つ又はそれ以上の連続電子ビームを備えている、請求項２０に記載の検査システム。
30. 前記広帯域照射源がパルス化された照射源を備えており、前記フィルタリングされた照射に応答して発せられる前記一つ又はそれ以上の電子ビームが、一つ又はそれ以上のパルス化された電子ビームを備えている、請求項２０に記載の検査システム。
31. 前記広帯域照射源が、レーザ生成プラズマ源、レーザ保持プラズマ源、スーパーコンチナムレーザ、白色光レーザ、光学的パラメトリック発振器、及び光学的パラメトリック増幅器のうちの少なくとも一つを備えている、請求項２０に記載の検査システム。
32. 前記一つ又はそれ以上の電子ビームが単一の電子ビームを備えており、前記光陰極が、平坦な光陰極、及び単一の放射先端を含む光陰極のうちの少なくとも一つを備えている、請求項２０に記載の検査システム。
33. 前記一つ又はそれ以上の電子ビームが２つ又はそれ以上の電子ビームを備えており、前記光陰極が、２つ又はそれ以上の放射先端を含む光陰極、及び２つ又はそれ以上の放射構造を提供するパターン化された光陰極のうちの少なくとも一つを備えている、請求項２０に記載の検査システム。
34. 広帯域照射源で広帯域照射を生成するステップと、
    チューナブルスペクトルフィルタで前記広帯域照射をフィルタリングして、励起スペクトルを有するフィルタリングされた照射を提供するステップと、
    光陰極で、前記フィルタリングされた照射に応答して一つ又はそれ以上の電子ビームを発するステップと、
    を含んでおり、前記光陰極からの放射が、前記チューナブルスペクトルフィルタからの前記フィルタリングされた照射の前記励起スペクトルに基づいて調整可能である、高輝度電子ビームを生成する方法。

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