KR100543382B1 - 하전 입자 빔 장치용 컬럼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개선된 하전 입자 빔 장치용 컬럼에 관한 것이다. 컬럼은 표본 위에서 빔을 스캐닝하고, 대물렌즈에 대해 빔을 정렬하며, 대물렌즈에 의한 수차를 보상하기 위한 편향기를 포함한다. 따라서, 편향기에 사용되고 독립적으로 제어될 수 있는 전극 장치 및/또는 코일 장치의 전체 수는 8이하이다.

Description

하전 입자 빔 장치용 컬럼{COLUMN FOR A CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE}
본 발명은 하전 입자의 빔을 이용하여 표본(specimen)을 검사하기 위한 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 하전 입자 빔 장치를 위한 소형 컬럼(원주; column)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 하전 입자 빔 장치를 위한 편광기에 관한 것이다.
스캐닝 장치, 투과 장치 또는 마이크로프로브 장치와 같은 하전 입자 빔 장치는 이질(heterogeneous)의 유기 및 무기 재료와, 상기 재료들의 표면들을 관찰하고, 특성을 파악하고, 변형(modification)할 수 있는 강력한 기기(instruments)이다. 이러한 기기에서 검사(변형)될 영역은 하전 입자 빔으로 비추어지며, 이는 표본의 표면에 걸쳐 래스터(raster)로 정지하거나 또는 움직이게 된다. 특정 응용례에 따라서, 하전 입자 빔은 약간 포커싱(focus)되며 입자의 운동 에너지는 상당히 변화된다.
하전 입자가 표본 표면에 충돌할 때 생성된 신호의 형태는, 예컨대 2차 전자(secondary electron), 후방산란된 전자(backscattered electron), 오제 전자(Auger electron), 특유의 x-선, 그리고 다양한 에너지의 광자를 포함한다. 이러한 신호들은 샘플내의 특정 방사(emission) 필드(field)에서 얻어질 수 있으며, 구성, 표면 형상, 결정 구조 등 샘플의 여러가지 특성을 검사하는데 이용될 수 있다.
최근에, 하전 입자 빔 장치를 소형화하는 시도가 행해졌다. 이러한 장치들은 표본의 큰 영역을 동시에 검사하거나 또는 변형하기 위하여 몇 개가 함께 그룹화될 수 있으며, 또는 엄격한 공간 제한과 함께 프로세스 라인에 설치될 수 있다. 더 나아가, 입자 빔 장치의 구면수차 및 색수차는 전위가 일정하게 유지되는 한 장치의 기하학적 크기에 비례하여 스케일링되기 때문에, 소형화된 장치는 소정의 스폿(spot) 크기에 대하여 더 높은 공간 해상도와 높은 빔 전류를 제공할 수 있다.
일반적으로, 현재 대부분의 하전 입자 장치는 약 15 내지 40cm의 평균 직경과 0.5 내지 1.2m 사이의 높이를 가진다. 이것과 구별되는 것으로, 개발자들은 약 4cm의 평균 직경을 가지며 10cm 이하의 작은 빔 장치를 생산하는 것을 목표로 하였다. 그러나, 현대의 하전 입자 빔 장치는 정교한 진공 시스템, 정렬 메커니즘 및 전자 제어 유니트를 구비하는 기술 복합적 장치이므로, (비록 어느 곳에서나 시도는 가능하지만) 그 기하학적 크기는 단순히 비례적으로 축소될 수 없다.
입자 빔 컬럼에서 입자 빔을 생성하기 위하여, 전자기 렌즈 및 전자기 멀티폴(electromagnetic multipoles)이 사용된다. 렌즈는 빔을 포커싱하는데 사용되는 축대칭 전자기장이다. 전자기 멀티폴은, 전자기 렌즈를 통과하는 빔 경로를 수정하기 위한 그리고 표본에 빔을 위치시키기 위한 정적 편향 필드(편향기), 표본에 대하여 빔을 스캐닝하는데 사용되는 동적 편향 필드, 및 축대칭에 대한 렌즈의 편차에 의해 발생되는 수차(aberration)를 보상하는데 사용되는 4중극자 필드(quadrupole field)(스티그메이터: stigmator)를 생성한다. 각각의 입자 빔 기기는 보통 정렬을 위한 적어도 하나의 멀티폴, 에스티그머티즘 수정(astigmatism correction)을 위한 하나의 멀티폴, 표본에 대한 빔 시프트(shift)를 위한 하나의 멀티폴, 및 표본에 대한 빔 스캐닝을 위한 하나의 멀티폴을 포함한다. 각 멀티폴은 보통 8개의 전극 또는 코일로 구성된다. 그 결과, 입자 빔 컬럼에 공급되어야 할, 예컨대 30 내지 40개 정도의 아주 큰 양의 독립 전압 및 전류를 필요로 한다.
어떤 하나의 표준 상용 컬럼에 있어서, 장치를 동작시키는데 요구되는 제어 신호의 수는 제한 요소를 제공하지 않는다. 그러나, 소형 컬럼들 및 컬럼 어레이에서 각 컬럼에 공급되어야 할 전압 및 전류가 큰 것은 큰 문제이다. 특히, 컬럼 어레이에서 모든 컬럼들을 제어하는데 요구되는 전기 접속부의 복잡성은 컬럼 어레이의 비용을 상당히 증가시킨다. 더 나아가, 많은 수의 전압 및 전류를 제어하고 구동하는데 요구되는 회로의 복잡성은 또한 컬럼 어레이의 비용을 상당히 증가시킨다.
본 발명은 하전 입자 빔 장치 특히 소형 하전 입자 빔 장치를 위한 향상된 컬럼을 제공한다. 더 나아가, 본 발명은 하전 입자 빔 장치를 위한 향상된 편향기를 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 독립항 제1항에 개시된 바와 같은 하전 입자 빔 장치용 컬럼이 제공된다. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 독립항 제17항 및 제19항에 개시된 바와 같은 하전 입자 빔 장치용 편향기가 제공된다. 본 발명의 추가의 장점, 특징, 측면(실시예) 및 세부사항들은 종속항, 발명의 상세한 설명 및 참조 도면을 통해서 명백해질 것이다. 상기 청구항들은 일반적으로 본 발명을 정의하는 1차적 비제한적 방법으로서 이해된다.
본 발명은 하전 입자 빔 장치를 위한 향상된 컬럼을 제공한다. 상기 컬럼은 표본에 대하여 빔을 스캐닝하고, 대물렌즈에 대하여 빔을 정렬하고, 그리고 대물렌즈에서 야기된 수차를 보상하기 위한 편향기를 포함한다. 이에 의하여, 편향기를 위하여 사용되며 독립적으로 제어가능한 전극 장치 및/또는 코일 장치의 수는 8개 또는 그 이하이다. 이는, 본 발명자에게 공지된 최적의 컬럼과 비교할 때, 빔의 방향을 제어하기 위하여 컬럼에 공급되어야 하는 신호의 수를 50%로 감소시킨다. 따라서, 이러한 신호들을 컬럼에 공급하기 위하여 요구되는 배선의 복잡성을 상당히 감소시킨다. 더 나아가, 구동 회로의 복잡성도 또한 감소된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 하전 입자 빔 장치를 위한 편향기가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편향기는 4개의 전극 장치를 가지는데, 각 전극 장치는 3개의 단일 전극으로 구성되고, 각 전극은 링 세그먼트(ring segment)의 형상을 가진다. 그리고, 하나의 전극 장치의 전극 쌍 사이에 또 다른 전극 장치의 전극이 위치하는 방식으로 4개의 전극 장치가 링을 따라서 배치된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 편향기는 4개의 코일을 가지는데, 2개의 코일은 제1 링을 따라서 위치하고, 2개의 코일은 제2 링을 따라서 위치한다. 상기 제2 링은 제1 링과 동심원을 이루며, 제1 링보다는 더 큰 직경을 가진다. 그리고, 이들은 링의 중심에서 볼 때 제1 링에 위치한 모든 코일이 제2 링에 위치한 2개의 코일과 중첩되는 방식으로 구성된다. 이러한 향상된 편향기는 각각 전기적, 자기적 편향 필드에 있어 고도의 균일성을 제공하는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼을 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 실시예에서 사용된 편향기를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 실시예에서 사용될 수 있는 추가의 편향기를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편향기를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편향기를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬럼을 도시한 것이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6의 실시예에서 사용된 편향기를 도시한 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 하전 입자 빔 장치는 하전 입자 소스(3)에 부착된 최상부 커버 플레이트(2)를 포함한다. 전자빔 장치에서, 텅스텐-헤어핀 건(Tungsten-Hairpin gun), 란타늄-헥사보라이드 건(Lanthanum-Hexaboride gun), 필드 에미션 건(Field emission gun) 등과 같은 전자 소스가 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 전자 소스에 제한되지 않으며, 모든 종류의 하전 입자 소스와 함께 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 추출기(extractor; 4a) 및 억제기(suppressor; 4b)는 입자 소스(3) 아래에 배치된다. 전위를 가속하도록 설정된 추출기(4a)는 소스로부터의 충전 입자를 가속시킨다. 이와 반대로, 가속기(4a)와 소스(3) 사이에 배치된 억제기(4b)는 소스로부터 방출되는 입자의 수를 제한하기 위하여 전위를 감속시킨다. 이러한 방식으로 빔 전류가 높아지는 것이 방지된다.
하전 입자 빔(5)이 형성되어 소스(3)에서 방출된 후, 하전 입자 빔이 표본에 도착하기 전에 이를 제어 및 수정하기 위하여 편향기(30 및 40)가 사용된다. 이러한 컴포넌트들의 특정 배치는 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 빔(5)을 형상화하기 위하여 하나 이상의 콘덴서 렌즈(미도시)가 사용될 수 있다. 그리고, 빔(5)은 정전 대물렌즈(electrostatic objective lens; 10)에 도달하며, 이는 빔(5)을 표본(8)에 포커싱한다. 본 실시예에서 정전 대물렌즈(10)는 각각 플랫 링 형태를 갖는 세 개의 전극(10A, 10B, 및 10C)을 갖는다.
빔(10)의 입자가 표본(8)을 가격할 때, 상기 입자들은 표본 원자 핵과 전자의 일련의 복잡한 상호작용을 수행한다. 상호작용은 다른 에너지의 전자, X선, 열, 및 빛과 같은 다양한 2차 생성물을 생산한다. 이러한 많은 2차 생성물들은 샘플의 이미지를 형성하고 이로부터 부가 데이터를 수정하는데 사용된다. 표본의 검사 또는 이미지 형성에 매우 중요한 2차 생성물은 상대적으로 낮은 에너지(3 내지 50 eV)를 가지며 여러 각도에서 표본(8)으로부터 탈출한 2차 전자들이다. 2차 및 후방 산란 전자들은 검출기(16)에 도달하여 측정된다. 표본상의 전자 빔을 스캐닝하고 검출기(16)의 출력을 표시/기록함으로써 표본(8) 표면의 이미지가 형성된다.
도 2a, 2b는 도 1에서 도시된 컬럼에 사용된 편향기(30 및 40)를 개략적으로 도시한다. 편향기(30 및 40)는 정전기장에 의해 하전 입자 빔에 영향을 미치는 정전 편향기이다. 각각의 편향기는 4개의 전극(31,33,35,37 및 41,43,45,47)을 포함하며, 이들은 하전 입자 빔을 중심으로 주위에 있는 링을 따라 위치한다. 하전 입자 빔에 수직인 단면에서, 모든 전극(31,33,35,37 및 41,43,45,47)은, 도 2a, 2b에 도시된 바와 같이, 링 세그먼트의 형상을 나타낸다. 하전 입자 빔의 진행에 영향을 주기 위하여, 모든 전극의 전위가 모든 다른 전극상에 제공되는 전위로부터 독립적으로 선택될 수 있다는 점에서, 모든 전극은 독립적으로 제어가능하다.
선택된 전극에 소정의 전위를 제공하기 위하여, 모든 전극은 접속부(32,34,36,38 및 42,44,46,48)를 포함한다. 접속부(32,34,36,38 및 42,44,46,48)는 선택된 전극에 해당 전압을 인가하는데 사용된다. 도 1에 도시된 컬럼의 동작동안 편향기(30 및 40)는 하전 입자 빔을 표본상에 스캐닝하고 대물렌즈 축과 관련하여 빔을 정렬시키며 대물렌즈에 의해 유발된 수차를 보상하기 위해 상호동작한다. 대물렌즈(스티그메이션(stigmation))에 의해 유발된 수차(특히 에스티그메이션(astigmation))을 보상하기 위하여, 예컨대, 전압 +V1은 편향기(30)의 전극(31 및 35)에 인가되며 전압 (-V1)은 편향기(30)의 전극(33 및 37)에 인가된다. 그러나, 일반적으로 4-극 필드는 대물렌즈에 의해 유발된 에스티그머티즘을 보상하기에 충분하지 않다. 따라서, 전압 +V2가 편향기(40)의 전극(41 및 45)에 인가되며 전압 -V2가 편향기(40)의 전극(43 및 47)에 인가된다. 두 개의 편향기(30 및 40)가 (상기 예에서는 30°내지 60°, 바람직하게 45°각도로) 상호 관련하여 회전하는 사실로 인해, 에스티그머티즘은 도면의 면(plane)과 수직인 모든 선택된 면에서 보상될 수 있다. 상호 독립적으로 V1과 V2를 변화시킴으로써 모든 평면 방향이 선택될 수 있다.
대물렌즈와 관련하여 하전 입자의 빔을 정렬시키기 위하여 또는 대물렌즈와 관련하여 하전 입자의 빔을 시프트하기 위하여, 예컨대, 전압 +Ux과 전압 -Ux가 편향기(30)의 전극(35 및 31)에 각각 인가된다. 더욱이, 전압 -kxUx가 전극(43 및 45)에 인가되고 전압 +kxUx가 편향기(40)의 전극(41 및 47)에 각각 인가된다. 따라서, kx는 두 개의 편향기(30 및 40) 사이의 회전각 및 x-방향의 하전 입자 빔의 원하는 경로에 따른 상수이다. 이러한 장치를 사용함으로써, 하전 입자 빔은 빔이 초기에 부정렬된 상황에 해당하는 도 1a에 도시된 바와 같이 2개의 편향기를 통해 유도될 수 있다. 분명하게, 전압 +Uy를 전극(33)에 인가하고, 전압 -Uy를 전극(37)에 인가하며, 전압 -kyUy를 전극(41 및 43)에 인가하고 및 전압 +kyUy를 전극 (45 및 47)에 인가함으로써 동일한 결과가 y-방향에 대하여 얻어질 수 있다.
하전 입자 빔을 표본상에 스캐닝하기 위하여, 빔을 정렬하는데 사용된 동일한 전압 장치가 사용될 수 있다. 오로지 전압(Vx 및 Vy)의 값과 상수(cx 및 cy)의 값만이 다르다. 편향기의 동작동안 모든 이러한 전압(V1,V2,Ux,Uy,Vx 및 Vy)이 동시에 사용되어, 일반적으로 모든 전극이 다른 모든 전극들의 전위와 상이한 전위를 가질 수 있다. 따라서, 스캐닝, 정렬 및 스티그메이션을 제어하는 신호는 최종 증폭기(미도시)에 도달하기 전에 이미 혼합되어, 전자 회로는 상대적으로 간단화되고 단지 결과적인 전압이 각각의 전극에 인가된다. 따라서, 2개의 편향기는 오로지 8개의 접속부(32,34,36,38 및 42,44,46,48)를 통해서 제어된다.
편향기에 필요한 접속부의 수를 더욱 감소시키기 위하여, 각각의 편향기(30 및 40)의 두 개의 전극, 즉 편향기(30)의 전극(35 및 37)과 편향기(40)의 전극(41 및 43)은 고정 전위, 즉 접지 전위로 유지될 수 있다. 따라서 전극(35,37,41 및 43)의 전위를 제어하는 신호는 제공될 필요가 없으며 해당 배선도 생략될 수 있다. 이러한 실시예에서 독립적으로 제어가능한 전극의 수는 4개로 감소된다.
도 2a 및 2b에 도시된 편향기(30 및 40)는 정전기장에 의해 하전 입자 빔에 영향을 미치는 정전 편향기이다. 도 3a 및 3b에 도시된 것처럼 대안적으로 자기 편향기(50 및 60)가 또한 사용될 수 있다. 편향기(50 및 60)는 각각 4 개의 코일(즉, 코일 51,53,55,57 및 61,63,65,67)을 포함하며, 이들은 하전 입자 빔을 중심으로 주위에 있는 링을 따라서 위치한다. 하전 입자 빔에 수직인 단면으로, 모든 코일(51,53,55,57 및 61,63,65,67)이 도 3a, 3b에서 도시된 바와 같이 링 세그먼트의 형상을 나타낸다. 하전 입자 빔의 진행에 영향을 주기 위하여, 모든 코일을 통과하는 전류는 다른 코일을 통과하여 흐르는 전류로부터 독립적으로 선택될 수 있다는 점에서, 모든 코일이 독립적으로 제어가능하다.
선택된 코일을 통과하여 흐르는 소정의 전류를 제공하기 위하여, 모든 코일은 선택된 코일에 해당 전류를 인가하는데 사용되는 2개의 접속부(52,54,56,58 및 62,64,66,68)를 포함한다. 전압을 전류로 대체할 때 기본적으로 정전 편향기(30 및 40)와 관련하여 언급되었던 모든 것들은 자기 편향기(50 및 60)에 대하여 그대로 적용된다. 따라서, 하전 입자 빔을 표본상에 스캐닝하고, 대물렌즈와 관련하여 빔을 정렬시키며 및 대물렌즈에 의해 유발된 수차를 보상하기 위하여, 편향기(50 및 60)는 또한 오로지 8개의 독립 신호에 의해 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명의 추가의 실시예에 따른 편향기를 개략적으로 도시한다. 도 3a 및 3b에 도시된 자기 편향기(50 및 60)는 하전 입자 빔 근처에서 높은 정도의 균질성을 보여주는 자기장을 나타낸다. 그러나, 자기장의 균질성을 개선하기 위하여, 도 4에 도시된 것처럼 자기 편향기(70)가 제공된다. 편향기(70)는 4개의 코일(71,73,75 및 77)을 포함한다. 따라서, 2개의 코일(71 및 75)은 제1 링을 따라 위치하고 2개의 코일(73 및 77)은 제2 링을 따라 위치하며, 제2 링은 제1 링과 중심이 일치하며 제1 링보다 더 큰 직경을 갖는다. 4개의 코일은 링의 중심에서 볼 때 제1 링상에 위치한 모든 코일(71 및 75)이 제2 링상에 위치한 두 개의 코일(73 및 77)과 중첩하는 방식으로 위치한다. 코일(71,73,75, 및 77)은 코일에 의해 커버링되는 각도가 대략 120°가 되도록 설계된다. 자기 편향기(70)는 하전 입자 빔 근처에서 매우 높은 정도의 균질성을 보여주는 자기장을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따른 편향기를 개략적으로 도시한다. 도 2a 및 2b에 도시된 정전기 편향기(30 및 40)는 하전 입자 빔 근처에서 높은 정도의 균질성을 보여주는 정전기장을 나타낸다. 그러나, 정전기장의 균질성을 개선하기 위하여 도 5에 도시된 것처럼 정전 편향기(80)가 제공된다. 편향기(80)는 4개의 전극 장치(81,83,85 및 87)를 포함한다. 따라서, 각각의 전극 장치(81, 83, 85, 및 87)는 3개의 단일 전극(81a, 81b, 81c, 83a, 83b, 83c, 85a, 85b, 85c, 87a, 87b, 및 87c)으로 구성되어 있고, 각각의 전극(81a, 81b, 81c, 83a, 83b, 83c, 85a, 85b, 85c, 87a, 87b, 및 87c)은 링 세그먼트의 형상을 갖는다. 4 개의 전극 장치(81,83,85, 및 87)는 하나의 전극 장치로부터의 각각의 전극 쌍 사이에 다른 전극 장치로부터의 전극이 위치하는 방식으로 링을 따라 위치한다.
하나의 전자 장치의 전극, 예컨대 전극 장치(81)의 전극(81a,81b 및 81c)은 항상 동일한 전위를 유지한다. 따라서, 오로지 하나의 접속부(82)만이 해당 전압을 전극(81a,81b 및 81c)에 인가하는데 필요하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 장치(예컨대, 81)의 세 개의 전극중 하나(예컨대, 81a)는 적어도 전극 장치의 다른 전극(81b 및 81c) 크기의 두 배이다. 정전 편향기(80)는 하전 입자 빔 근처에서 매우 높은 정도의 균질성을 나타내는 정전기장을 나타낸다.
본 발명에 따른 추가의 실시예가 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 컬럼(100)은 하기 사항을 제외하고는 도 1의 것과 유사하다. 컬럼은 하전 입자 빔의 경로를 따라 위치한 4개의 편향기(110,120,130 및 140)를 포함한다. 해당 편향기는 도 7a 내지 7d에 도시되어 있다.
편향기(110,120,130 및 140)는 정전기장에 의해 하전 입자 빔에 영향을 미치는 정전 편향기이다. 각각의 편향기는 오로지 2개의 전극(111,115,121,125,131,135,141 및 145)을 각각 포함하며, 이들은 하전 입자 빔을 중심으로 주위에 있는 링을 따라 위치한다. 하전 입자 빔에 수직인 단면에서 모든 동작 전극(111,115,121,125,131,135,141 및 145)은, 도 7a 내지 7d에서 도시된 바와 같이, 대략 120°의 각도로 커버링되는 링 세그먼트의 형상을 나타낸다. 활동 전극에 추가하여 각각의 편향기(110,120,130 및 140)는 고정 전위 즉 컬럼 전위를 유지하는 두 개의 비활동 전극(200)을 포함한다. 하전 입자 빔의 진행에 영향을 주기 위하여, 모든 전극의 전위가 다른 모든 전극에 존재하는 전위로부터 독립적으로 선택될 수 있다는 점에서 또한 모든 전극이 독립적으로 제어가능하다.
선택된 전극에 소정의 전위를 제공하기 위해, 모든 전극은 각각 접속부(112, 116, 122, 126, 131, 136, 141 및 146)를 포함한다. 접속부(112, 116, 122, 126, 131, 136, 141 및 146)는 선택된 전극에 대응하는 전압을 제공하기 위해 사용된다. 도 6에 도시된 컬럼의 작동 동안 편향기(110, 120, 130 및 140)는 대물렌즈와 관련하여 빔을 정렬하고 대물렌즈에 의해 발생한 수차를 보상하기 위해 하전 입자 빔을 표본상에 스캐닝한다. 대물렌즈(스티그메이션)에 의해 발생한 수차를 보상하기 위해, 전압 +V1은 편향기(110)의 전극(111 및 115)에 제공되는 반면, 전압 -V1은 편향기(130)의 전극(131 및 135)에 제공된다. 더 나아가, 전압 +V2가 편향기(120)의 전극(121 및 125)에 제공되는 반면, 전압 -V2가 편향기(140)의 전극(141 및 145)에 제공된다. 편향기(110, 120, 130 및 140)가 서로에 대해 회전(상기 실시예에서는 30°내지 60°, 바람직하게 45°)하므로 수차는 도면의 면과 수직인 모든 선택된 면에서 보상될 수 있다.
대물렌즈와 관련하여 하전 입자의 빔을 정렬하거나 대물렌즈와 관련하여 하전 입자의 빔을 시프팅하기 위해, 예를 들어 전압 -Ux 및 +Ux가 각각 편향기(110)의 전극(111 및 115)에 제공된다. 게다가, 전압 -k1xUx가 전극(121 및 125)에 제공되며, 전압 +k2xUx가 전극(141 및 145)에 각각 제공된다. 따라서, k1x 및 k2x는 편향기(110, 120, 140) 및 x-방향의 하전 입자의 소정의 경로 사이의 회전각에 따른 상수이다. 명백하게, 전압(+Uy)을 전극(131)에, 전압(-Uy)을 전극(135)에, 전압(-k1yUy)을 전극(121 및 125)에, 그리고 전압(+k2yUy)을 전극(141 및 145)에 제공함으로써, 동일한 결과를 y-방향에 대해서 얻을 수 있다.
하전 입자의 빔을 표본상에 스캐닝하기 위해, 빔을 정렬하는데 사용된 동일한 전압 배치가 사용될 수 있다. 단지, 전압(예를 들어, Vx 및 Vy)의 크기 및 상수(예를 들어, c1x, c2x, c1y 및 c2y)의 값은 상이하다. 편향기의 작동 동안, 모든 이러한 전압(V1, V2, Ux, Uy, Vx 및 Vy)이 동시에 사용되어 통상적으로 모든 전극은 다른 전극과는 상이한 전압을 가질 수 있다. 게다가, 따라서, 스캐닝, 정렬 및 스티그메이션을 제어하는 신호는 최종 증폭기(미도시)에 도달하기 전에 이미 혼합되어, 전자 회로는 상대적으로 간단해지고 단지 결과적인 전압이 각각의 전극에 인가된다. 따라서, 4개의 편향기는 8개의 접속부를 통해 제어된다.
도 7a 내지 도 7d에 도시된 편향기(110, 120, 130 및 140)는 정전기장에 의해 하전 입자의 빔에 영향을 미치는 정전 편향기이다. 대안적으로, 각각 2개의 독립적으로 제어가능한 코일을 가지는 자기 편향기도 또한 사용될 수 있다.

Claims (22)

  1. 표본을 검사하거나 변경시키는데 사용되는 하전 입자 빔 장치용 컬럼으로서,
    a) 상기 하전 입자의 빔을 제공하는 입자 소스,
    b) 상기 빔을 상기 표본 위로 포커싱하는 대물렌즈,
    c) 상기 빔을 상기 표본 위로 스캐닝하고, 상기 대물렌즈에 대해 상기 빔을 정렬하고, 그리고 상기 대물렌즈에 의해 야기된 수차를 보상하기 위한 편향기들을 포함하며, 상기 편향기들에 사용되며 독립적으로 제어될 수 있는 전극 장치 또는 코일 장치의 총 수는 3 초과 8 이하이고, 상기 편향기들은 수차가 하전 입자 빔과 평행한 모든 선택된 평면에서 보상되도록 서로에 대해 회전되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼은 독립적으로 제어가능한 각각 4개의 전극 장치로 구성된 2개의 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼은 독립적으로 제어가능한 각각 4개의 코일 장치로 구성된 2개의 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼은 독립적으로 제어가능한 각각 2개의 전극 장치로 구성된 4개의 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각 전극 장치는 링 세그먼트의 형상을 가진 단일 전극으로 구성되며 상기 전극에 의해 커버링된 각은 약 120°인 것을 특징으로 하는 컬럼.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼은 각각 독립적으로 제어가능한 2개의 코일 장치로 구성된 4개의 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 2개의 편향기는 동일한 구조를 가지며, 상기 하나의 편향기는 다른 편향기에 대해 빔 축을 중심으로 30°내지 60°만큼 회전된 것을 특징으로 하는 컬럼.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 4개의 편향기는 동일한 구조를 가지며, 상기 각 편향기는 다른 편향기에 대해 빔 축을 중심으로 30°내지 60°만큼 회전된 것을 특징으로 하는 컬럼.
  9. 제2항 또는 제4항 또는 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 전극 장치는 링 세그먼트 형태를 갖는 단일 전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 컬럼.
  10. 제2항 또는 제4항 또는 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 전극 장치는 각각이 링 세그먼트의 형태를 갖는 3개의 단일 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  11. 제10항에 있어서,
    4개의 전극 장치는, 하나의 전극 장치로부터의 전극의 각각의 쌍 사이에 다른 하나의 전극 장치로부터의 전극이 배치되는 방식으로 링을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극 장치의 상기 3개의 전극 중 하나는 상기 전극 장치의 다른 전극의 크기의 적어도 2배인 것을 특징으로 하는 컬럼.
  13. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 각 코일 장치는 링 세그먼트의 형상을 갖는 단일 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  14. 제13항에 있어서,
    2개의 코일이 제1 링을 따라 배치되고 2개의 코일은 제2 링을 따라 배치되며, 상기 제2 링은 상기 제1 링과 동심원을 이루고 상기 제1 링보다 큰 직경을 가지며, 상기 링들의 중심에서 볼 때 상기 제1 링에 배치된 모든 코일은 상기 제2 링에 배치된 2개의 코일과 중첩되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 코일에 의해 커버링된 각은 약 120°인 것을 특징으로 하는 컬럼.
  16. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대물렌즈는 정전 대물렌즈인 것을 특징으로 하는 컬럼.
  17. 표본을 검사하거나 수정하는데 사용되는 하전 입자 빔 장치용 편향기로서,
    4개의 전극 장치를 구비하고, 상기 각 전극 장치는 3개의 단일 전극으로 구성되며, 상기 각 전극은 링 세그먼트의 형상을 가지며, 상기 4개의 전극 장치는 하나의 전극 장치로부터의 전극 각각의 쌍 사이에 다른 하나의 전극 장치로부터의 전극이 배치되는 방식으로 링을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치용 편향기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전극 장치의 3개의 전극 중 하나는 상기 전극 장치의 다른 전극의 적어도 2배 크기인 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치용 편향기.
  19. 표본을 검사하거나 수정하는데 사용되는 하전 입자 빔 장치용 편향기로서,
    상기 편향기는 2개의 코일이 제1 링을 따라 배치되고 2개의 코일이 제2 링을 따라 배치된 4개의 코일을 포함하고, 상기 제2 링은 상기 제1 링과 동심원을 이루고 상기 제1 링보다 큰 직경을 가지며, 상기 링들의 중심에서 볼 때 상기 제1 링에 배치된 모든 코일은 상기 제2 링에 배치된 2개의 코일과 중첩되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치용 편향기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 코일에 의해 커버링된 각은 약 120°인 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치용 편향기.
  21. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 2개의 편향기는 동일한 구조를 가지며, 상기 하나의 편향기는 다른 편향기에 대해 빔 축을 중심으로 45°만큼 회전된 것을 특징으로 하는 컬럼.
  22. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 4개의 편향기는 동일한 구조를 가지며, 상기 각 편향기는 다른 편향기에 대해 빔 축을 중심으로 45°만큼 회전된 것을 특징으로 하는 컬럼.
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