KR100920189B1 - 대상물의 입자광 이미지용 검사 시스템과 하전입자용편향장치 및 그 작동방법 - Google Patents

대상물의 입자광 이미지용 검사 시스템과 하전입자용편향장치 및 그 작동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 대상물(3)의 한정된 필드에 에너지를 공급하여 하전 입자가 상기 대물면에 변위가능한 필드의 위치로부터 방출되게 하는 조명장치(31)와, 고정된 기설정 빔 횡단면(27)을 통해 상기 대상물(3)이 선택가능한 영역(7)의 위치로부터 방출된 하전 입자를 안내하기 위한 가변 편향필드(variable deflection field)을 제공하기 위한 제 1 편향장치(23,24)와, 상기 제 1 편향장치(23,24)를 지난 후, 상기 하전 입자가 부딪히도록 빔 경로에 배치된 위치 감지 검출기(5)를 구비하고, 상기 영역(7)의 다른 위치로부터 방출된 입자는 방출 위치에 할당된 상기 위치 감지 검출기(5)의 다른 위치상에 이미지되는 대물면에 위치가능한 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템이 제안되고 있다.
검사 시스템, 편향장치, 위치 감지 검출기, 리소그라피, 광 확대시스템

Description

대상물의 입자광 이미지용 검사 시스템과 하전입자용 편향장치 및 그 작동방법{Examining system for the particle-optical imaging of an object, deflector for charged particles as well as method for the operation of the same}
도 1은 본 발명에 따른 2차 전자가 관찰된 검사 시스템의 실시예의 개략도이다;
도 2는 도 1의 검사 시스템에서 또한 이용될 수 있는 본 발명에 따른 편향장치의 실시예의 기능을 예시한 개략도이다;
도 3은 도 2에 예시된 편향장치의 사시도이다;
도 4는 도 3에 도시된 편향장치의 전류도체 권선장치의 도면이다;
도 5는 도 1의 검사 시스템에 이용가능한 집속렌즈의 분해도이다;
도 6은 도 5의 집속렌즈를 예시한 개략도이다;
도 7은 도 5및 도 6에 도시된 다양한 집속렌즈를 도시하고 있다;
도 8은 도 5및 도 6에 도시된 또 다른 다양한 집속렌즈를 도시하고 있다;
도 9는 도 7의 집속렌즈에 의해 제공된 전위의 그래프 도표이다;
도 10은 도 7의 집속렌즈의 세부도면이다;
도 11은 도 7의 집속렌즈에 대한 제어도표이다;
도 12는 후방산란된 전자가 관찰되는 본 발명에 따른 검사 시스템의 또 다른 실시예의 개략도이다;
도 13은 도 12에 도시된 다양한 실시예의 개략도이다;
도 14는 투과 전자가 관찰된 본 발명에 따른 검사 시스템의 또 다른 실시예의 개략도이다;
도 15는 도 14에 도시된 다양한 검사 시스템의 개략도이고,
도 16은 광전자가 관찰된 본 발명에 따른 검사 시스템의 또 다른 실시예의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 설명 *
1: 검사 시스템 3: 대상물
5: 위치 감지 검출기 7: 필드
9,10: 2차 전자빔 경로 13: 전극
15,17: 집속렌즈 19: 광 확대 시스템
21: 주축 23,24: 편향장치
25: 제어장치 27: 횡단면
29: 1차 전자빔 31: 전자 소오스
36: 공간 37: 빔 조합기
38: 실린더형 전극 40: 자기장
43,45: 페라이트 링 47: 전류도체 권선
51,53: 개구전극 55: 슬릿
57: 핑거전극 58: 콤브전극
59: 주축 67: 이미지 유지 필터
69: 섹터 자석 75: 구조
77: 원형렌즈 78,79: 이중극 코일
105: 절연 플레이트 109: 드라이버
본 발명은 전자등의 하전 입자에 의해 카메라와 같은 수신기상에 대상물 구조의 2차원 이미징을 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 특히, 검사된 구조는 전자현미경에 의해 주로 검사되는 구조일 수 있으며, 상기 대상물로부터 방출된 후방 산란 전자, 2차 전자, 투과전자 또는 광전자가 관찰된다. 본 발명은 이들 형태의 전자에 제한하는 의도는 아니다. 특히, 상기 대상물로부터 방출된 이온의 관찰이 또한 고려된다.
또한, 본 발명은 하전 입자의 빔에 대한 편향장치에 관한 것이다. 특히, 상기 편향장치는 상기 대상물을 검사하기 위한 상기 검사 시스템에 사용되기에 적합하다. 그러나, 상기 편향장치의 사용은 이 응용에 제한하는 의도는 아니다, 더욱이, 본 발명은 상기 편향장치의 작동방법에 관한 것이다.
상기 검사 시스템의 응용 가능한 분야는 축소장치의 제조방법 및, 특히, 본 명세서에서는, 리소그라피와 같이 이 목적을 위해 사용된 축소장치 및 마스크 제조동안 상기 장치의 결함을 찾아내는 방법에 있다.
미국특허명세서 제5,5789,821호는 이 목적을 위해 전자빔이 검사되는 대상물의 점(픽셀)에 집속되는 검사 시스템을 개시하고 있다. 상기 대상물로부터 방출된 후방산란 전자, 2차 전자 및 투과전자가 적절한 검출기에 의해 기록된다. 이 시스템에서, 편향장치는 상기 집속된 빔이 상기 대상물상에 부딪히는 위치를 변위하는데 이용된다. 각 검출기는 총체적으로 상기 위치의 변위에 무관하게 모든 후방산란 전자, 2차 전자 및 투과전자를 수신한다. 이와 같은 상기 검출기는 만일 검출기에 의해 기록된 세기가 상기 편향장치에 의해 결정된 점에 할당된다면, 위치 민감적이지 않고, 상기 빔이 대상물에 부딪힌 상기 대상물 구조의 위치 결정된 이미지를 얻는 것이 가능하다. 상기 편향장치의 작동에 의해, 그런 후 상기 빔은 상기 대상물의 다른 위치(픽셀)에 연이어 편향되고, 다른 위치에 할당된 측정세기가 기록되고 2차원 이미지가 연이어 기록된 세기로 작성된다. 이 방법은 매우 시간 소비적이다.
미국특허명세서 제6,097,659호는 대상물 상에 2차원적으로 확장된 필드가 1차 전자로 조사되고 상기 대상물로부터 방출된 2차 전자가 위치 감지 검출기상에 이미지되는 검사 시스템을 개시하고 있다. 미국특허명세서 제5,578,821호에서 개시된 시스템과는 대조적으로, 이는 편향장치에 의해 픽셀의 연속적인 스케닝을 여러번 하게 한다. 오히려, 다수의 픽셀이 동시에 측정된다. 그러나, 만일 이미지의 큰 확대가 필요하다면, 상기 검출기상에 이미지된 필드는 너무 작아서 즉시 더 큰 2차원 확장의 대상물을 이미지할 수 없다. 따라서, 상기 대상물이 조명된 필드에 대해 변위되도록 기계적 이동 테이블이 제공되어, 상기 검출기가 시간 연속적으로, 다수의 상기 대상물 이미지를 선택할 수 있으며, 상기 전체 대상물의 이미지는 다수의 이미지를 조합함으로써 결국 얻어지도록, 상기 조명된 필드가 단계적으로 변위된다. 이는 다시 매우 시간 소비적이며, 또한, 기계적 정밀도가 상기 이미지의 필요한 해상도와 대략 일치하는 이동 테이블을 요구한다.
따라서, 본 발명의 목적은 2차원적으로 확장된 대상물이 비교적 빠르게 이미지될 수 있도록 대상물을 이미징하는 검사 시스템을 제공하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 목적은 검사 시스템에 대해 대상물의 기계적 변위에 의해 충족되는 필요조건이 감소된 검사 시스템을 제공하는 것이다.
제 1 형태에 따르면, 본 발명은 대물면에 위치가능한 대상물을 이미지하고, 2차원적으로 확장된 필드에서 상기 대상물로부터 방출된 하전 입자가 이미지되는 위치 감지 검출기를 구비한 검사 시스템을 제공한다.
또한, 하전 입자에 의해 검출기상에 이미지된 영역을 대물면에서 변위하도록 가변 편향필드(variable deflection field)을 생산하는 제 1 편향장치가 제공된다. 상기 제 1 편향장치는 실질적으로 고정된, 기설정된 빔 횡단면을 통해 대물면에 상기 영역의 변위에 따른, 다른 방향으로부터 상기 제 1 편향장치로 입사하는 하전 입자를 안내하도록 한다.
본 명세서에서, 입자 빔은 대물면에 조명된 영역의 위치에 무관하게 검출기의 검출면적의 동일한 섹터로 일정하게 향한다. 상기 검출면적에 있는 이미지된 영역의 투사위치는 상기 검출기상에 이미지된 영역이 변위될 때 변위되지 않는다. 특히, 상기 입자 빔은 예를 들면, 광축에 평행한 실질적으로 항상 동일 방향으로 상 기 영역의 위치에 무관하게 고정된 빔 횡단면을 지난다.
상기 대물면에 조명된 영역의 변위에 무관한 빔 횡단면을 지난 후, 상기 하전 입자는 이미지 확대를 증가하도록 광학 시스템을 지나, 결국, 상기 위치 감지 검출기상에 부딪힌다. 상기 검출기상에 이미지되는 상기 대물면 영역의 변위 가능성에 기인하여, 상기 검사 시스템에 대해 상기 대상물을 기계적으로 이동해야하지 않고도 비교적 큰 대상물의 구조를 2차원적으로 이미지하는 것이 가능하다.
상기 검사 시스템은 또한 상기 대상물에 에너지를 공급하는 조명 시스템을 구비하여 하전 입자가 상기 대상물의 위치로부터 방출되며, 상기 방출된 하전 입자는 상기 대상물의 이미지를 얻도록 상기 검출기에 연이어 공급된다. 에너지는 하전 입자, 특히 전자의 형태로 또는, 전자기 복사(광)의 형태로 상기 대상물에 공급될 수 있다. 따라서, 그런 후 상기 조명 시스템은 레이저와 같은 광 소오스, 또는 입자 소오스, 특히, 전자 소오스를 구비한다. 상기 에너지 공급의 결과로서 상기 대상물로부터 방출된 입자는 바람직하게는 광전자 또는 후방산란전자 또는 2차 전자 또는 투과전자이다.
상기 검사 시스템은 또한 상기 검출기상에 이미지된 상기 대상물의 영역이 변경되도록 상기 제 1 편향장치를 제어하기 위한 제어장치를 구비하며, 상기 제어장치는 또한 에너지가 상기 검출기상에 이미지된 영역과 함께 대물면내 상기 대상물에 공급된 정해진 필드를 변위하기 위해 상기 조명 시스템을 제어하도록 제공된다. 바람직하기로는, 상기 조명된 필드는 상기 검출기상에 이미지된 영역과 실질적으로 일치한다.
따라서, 상기 전체 대상물에 에너지가 공급되지 않는다. 오히려, 상기 대상물이 받는 열 스트레스를 최소로 유지하도록 한 영역만이 에너지로 공급된다. 결과적으로, 상기 입자 흐름의 감소가 또한 이루어져, 예를 들면, 공간 하전 효과가 감소되어 진다. 만일 상기 조명된 필드 및 상기 이미지된 영역이 일치한다면, 상기 대상물이 받는 열 스트레스는 상기 대상물의 이미지를 생성하는데 절대적으로 필요로하는 열 스트레스보다 크지 않다.
상기 검출기로 향해 확장된 하전 입자가 상기 고정된 빔 횡단면을 지나는 빔 경로의 위치와 상기 대상물 사이에서 상기 대상물로부터 방출된 입자에 집속렌즈 효과를 가지는 제 1 집속 렌즈장치가 바람직하게 제공되어 있다. 이미지의 충분한 확대를 얻기 위해, 상기 집속 렌즈장치는 상기 대상물에 비교적 근접 위치되어 있다. 더욱이, 종래 회전대칭 자기렌즈가 사용된다면, 그 구멍 직경은 수차를 피하기 위해 비교적 작게 선택되어야만하므로, 작은 구멍직경을 갖는 원형렌즈가 상기 대상물에 근접 위치될 때, 상기 검출기상에 이미지된 영역은 상기 검사 시스템에 대해 상기 원형렌즈의 기계적 이동없이 상기 대물면에서 큰 대상물의 이미징을 위해 필요한 정도로 변위되어질 수 없다. 따라서, 바람직하게 본 명세서에서 렌즈장치는 상기 검출기의 정면에 또 다른 광 확대 시스템과 같이 상기 검사 시스템의 다른 부품에 이용될 수 있는 상기 자기 원형렌즈와는 다른 제 1 집속렌즈 장치로서 사용된다.
상기 빔 방향에 횡으로 비교적 큰 영역에 대해 집속 편향장(focusing deflection field)을 제공하는 상기 제 1 집속 렌즈장치의 선행된 가능한 실시예가 독일특허출원공개명세서 제196 34 456 A1호에 개시되어 있으며, 상기 명세서의 전체 개시는 참조문헌으로서 본 명세서에 합체된다. 상기 집속 렌즈장치는 실린더형 렌즈와 상기 실린더형 렌즈에 대해 고정 위치된 4중극 렌즈를 구비한다. 상기 실린더형 렌즈의 축은 상기 빔 방향에 횡으로 연장되고 상기 실린더형 렌즈의 축 방향에 횡방향으로 상기 빔을 집속한다. 상기 4중극 렌즈의 주축은 상기 실린더형 렌즈의 축과 실질적으로 일치하고, 상기 실린더형 렌즈와 상기 4중극 렌즈장은 상기 렌즈장치를 지나는 하전 입자에 집속효과를 제공하기 위해 상호작용한다.
상기 제 1 집속 렌즈장치의 또 다른 바람직한 실시예가 독일특허출원공개명세서 제199 44 657호에 설명되어 있으며, 그 명세서의 전체 개시는 참조문헌으로 본 출원에 합체된다. 마찬가지로 상기 명세서에 개시된 집속 렌즈장치는 실린더형 렌즈를 구비하고, 렌즈의 축은 빔 방향에 횡으로 연장되어 있다. 상기 실린더형 렌즈에 의해 제공된 편향장은 마찬가지로 4중극 필드에 의해 중첩되지만, 상기 4중극 필드는 고정적이지 않고 상기 실린더 축의 방향으로 변위가능하다. 이 목적을 위해, 상기 렌즈장치는 상기 실린더의 축을 따라 대향 배열된 짝으로 배치되어 있는 다수의 전극을 구비하고 있다. 전압이 전극에 선택적으로 인가될 수 있어 상기 실린더 축을 따라 선택가능한 위치에 4중극 대칭으로 전기장을 제공한다. 이러한 제 1 집속 렌즈장치가 이용된다면, 하전입자가 대물면에 대응하여 편향되어 질 때 상기 검출기상의 이미지 영역으로 방출된 하전 입자 속(budndle)의 중심에 대해 일반적으로 생산된 4중극 필드의 위치를 정하도록 제어장치가 또한 제공된다.
더욱이, 가변축 렌즈로서 제 1 집속 렌즈장치를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 렌즈는 E.Goto등에 의한 Optic 48(1997), 페이지 255이하 참조의 "MOL"(이동대물렌즈)에서 또는 미국특허명세서 제4,376,249호에서 설명되어 있다.
자기 가변축 렌즈로서 제 1 집속 렌즈장치의 바람직한 실시예가 출원인 의 동일 계류중인 독일특허출원번호 제100 44 199.8호 및 대응하는 미국특허출원번호 제09/949,193호와, 일본특허출원번호 제2001-272363호, 대만특허출원번호 제90122060호, 및 한국특허출원번호 제10-2001-0054790호에 설명되어 있으며, 상기 문서는 참조문헌으로 본 출원에 마찬가지로 합체되어 있다. 이 집속 렌즈장치는 정적, 회전대칭 편향장을 생산하는 자기렌즈와 회전대칭 자기장내에 배치된 코일장치를 더 구비하고 거기에서 조절가능한 크기의 이중극장(dipole field)을 생산한다. 장의 방향이 상기 자기렌즈의 대칭축과 빔 방향에 횡으로 지향된 상기 회전대칭 자기장과 상기 이중극장의 중첩은 마찬가지로 회전대칭 집속장(focusing field)이 되지만, 상기 집속장의 대칭축은 상기 이중극장의 세기에 따라 상기 정적렌즈의 대칭축에 대해 변위된다. 바람직하기로는, 이중극장의 세기 및 집속 렌즈장치의 유효광축의 변위가 마찬가지로 제어장치에 의해 조절되어 상기 축 변위는 대물면에 조명된 필드와 상기 검출기상에 이미지된 상기 대상물의 영역의 변위와 함께 영향받는다.
바람직하게는, 제어장치는 제 1 집속 렌즈장치에 의해 제공된 집속 렌즈장의 광축이 검출기상에, 특히, 중심에 이미지된 영역을 가로지르게 한다.
바람직하게는, 검사 시스템은 대상물로부터 방출된 후방산란 전자 및/또는 2차 전자 및/또는 투과전자 및/또는 광전자가 상기 대응하는 검출기상에 이미지되도록 배열된다.
광전자가 검출기상에 이미지되도록 하기 위해서, 조명 시스템은 대물면에 필드를 조명하기 위한 광자 소오스를 구비한다. 상기 광자 소오스에 의해 방출된 광자는 상기 대상물로 광자를 반사하는 이동가능한 편향장치에 바람직하게 향한다. 상기 편향장치의 이동은 상기 편향장치의 방향을 변경함으로써 상기 대물면에 조명된 필드의 편향을 얻도록 제어장치에 의해 제어된다.
검출기상에 투과전자를 이미지하기 위해, 검사 시스템은 대물면에 필드를 조명하는 빔을 위해 전자 소오스와 상기 소오스에 의해 방출된 전자를 형성하기 위한 개구를 구비한다. 더욱이, 제 2 편향장치는 빔 방향에 횡으로 전자빔을 편향하고 따라서, 상기 대물면에 상기 조명된 필드의 변위를 얻도록 제공된다. 제 1 편향장치 및 검출기는 이 경우 대상물을 지나는 투과전자를 검출하기 위해서 상기 대물면에 대하여 상기 소오스에 대향된 상기 대상물의 측면에 배치되어 있다.
후방산란 전자 및 2차 전자를 각각 검출하기 위해서, 소오스 및 검출기는 대물면에 대해 대상물의 동일 측면에 배치되어 있다. 바람직하게는, 제 1 검출기는 방출전자에 의해 상기 검출기상에 이미지되는 대물면의 영역을 변위하는데 사용될 뿐만 아니라 상기 소오스로부터 방출된 전자에 의해 조명된 상기 대물면의 필드를 변위하게 한다. 그런 후 상기 제 1 편향장치는 한 방향으로는 상기 소오스로부터 상기 대상물까지 확장된 전자빔에 의해 지나고 다른 방향으로는 상기 대상물로부터 상기 검출기까지 확장된 전자빔에 의해 지나게 된다. 일반적으로, 상기 소오스로부터 상기 대상물까지 이동한 전자의 운동에너지는 상기 대상물로부터 상기 검출기까지 이동한 전자의 운동에너지보다 더 크다. 바람직하게는, 상기 편향장치는 양 방향으로 이동하는 전자에 대한 실질적으로 동일한 편향 각도를 제공하도록 되어 있다.
이와 같은 편향장치는 본 발명의 제 2 형태를 구성한다.
이 목적을 위해, 본 발명은 3차원 공간에 전기 편향장 및 자기 편향장을 생산하는 편향장치에 대해 제공되며, 상기 전자의 이동방향과 상기 전기장 및 자기장의 장 방향은 각각 서로 실질적으로 수직한 짝으로 지향되어 있다.
예를 들면, 상기 전기 편향장은 전극장치에 의해 제공될 수 있고, 상기 자기 편향장은 전류도체 권선장치에 의해 제공될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따라, 상기 전류도체 권선장치를 통해 흐르는 전류와 상기 전극장치에 인가된 전압을 조절하기 위한 제어장치가 제공되어 있어 소오스로부터 대상물로 이동하는 전자와 상기 대상물로부터 상기 검출기로 이동하는 전자는 실질적으로 동일하거나 유사한 경로로 이동하게 된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 상기 편향장치를 지나 반대방향으로 이동하는 전자의 정확한 편향을 얻기 위해서, 상기 편향장치는 고자기 침투율(high magnetic permiability)을 가지는 재료로 만들어지는 축상으로 이격된 다수의 링을 구비하고, 상기 각각의 전류도체 권선은 상기 링중 적어도 하나 주위에 맞물려 있다. 고자기 침투율을 가지는 재료는 그 재료의 침투율이 진공실의 침투율보다 상당히 더 크다.
와류(eddy current)를 피하기 위해, 이 재료는 바람직하게 전기 비도체 또는 전기 절연체이다. 이러한 재료의 예는 페라이트(ferrite)이다.
바람직하게는, 전극장치의 전극은 상기 링과 상기 링상에 감겨진 상기 전류도체 권선내부에 반경방향으로 배치되어 있다. 바람직한 실시예에 따라, 하전 입자가 진공에 안내될 때, 상기 전류도체 권선장치는 대응하는 진공쉘(vaccum shell)의 외부에 제공되어 있고 상기 전극장치는 상기 진공쉘의 내부에 반경방향으로 배치되어 있다.
상기 편향장치에 의해 상기 전자에 제공된 편향각도를 변경하기 위해서, 상기 제어장치는 편향공간에서 전기장 및 자기장 둘 다의 세기를 변경한다. 바람직하기로는, 상기 장 세기의 변경은 상기 자기장 및 전기장의 세기 사이의 비율이 상기 편향각도에 관계없이 일정하게 수행된다. 바람직하기로는, 이 비율은 전자가 상기 편향장치를 지날 때, 상기 소오스로부터 상기 대상물로 및 상기 대상물로부터 상기 검출기로 이동하는 전자의 속도차를 이들 2개의 속도의 곱으로 나눈 것과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 실시예는 첨부도면을 참조로 하기에 설명되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 검사 시스템(1)의 제 1 실시예의 개략도이다. 상기 검사 시스템(1)은 예를 들면, 반도체 웨이퍼(3)와 같은 대상물(3)의 구조, 또는 리소그라피 마스크와 같은 다른 축소된 구조이거나 또한 생물학적 표본을 이미지하게 한다. 상기 대상물(3)의 구조는 상기 대상물(3)로부터 방출된 2차 전자가 위치 감지 검출기(5)(position-sensitive detector)상에 이미지되므로 검사되어 진다. 상기 검출기(5)는 2차원 매트릭스로 배열된 다수의 픽쳐 포인트(picture point) 또는 픽셀을 구비하기 때문에 2차원에서 상기 검출기는 위치 민감적이다. 각 픽셀은 노출시간 간격동안 상기 픽셀에 부딪힌 전자 세기가 판독될 수 있고 나타내지는 정보를 수집한다.
바람직하기로는, 상기 검출기는 2차원적으로 분해되는 방식으로 상기 검출기 영역상에 부딪힌 하전 입자의 세기 분포를 시간에 따라 적분할 수 있다. 이 방식으로 검출된 정보는 예를 들면, 전체 시스템을 제어하는 제어 유닛의 일부를 형성할 수도 있는 외부 프로세싱(processing)에 대한 또 다른 프로세싱을 위해 제공될 수 있다. 특히, 상기 검출기는 하나 이상의 CCD 칩으로 구성될 수 있다.
상기 대상물(3) 및 검출기(5) 사이에, 상기 검출기(5)상에 상기 대물면의 2차원적으로 제한된 직사각형 필드(7)를 이미징(imaging)하기 위한 전자 광학부품이 제공되어 있다. 상기 필드(7)의 다른 위치로부터 방출된 2차 전자는 상기 검출기(5)의 다른 픽셀상에 부딪히도록 이미징이 이루어진다. 따라서, 방출된 2차 전자의 세기와 관련하여 서로 다른 대상물(3)의 구조가 그림으로 나타내질 수 있다.
도 1에서, 다른 각도로 상기 필드(7)의 위치로부터 방출된 2개의 2차 전자의 경로(9,10)가 상징적으로 도시되어 있다. 0eV에서 약 5eV까지의 운동에너지를 가지고 대상물(3)로부터 방출된 2차 전자는 1차로 약 20keV의 운동에너지로 가속된다. 상기 가속은 상기 대상물(3)과 상기 대상물 정면에 배치된 전극(13) 사이에 제공된 전기장에 의해 초래된다. 가속된 후, 상기 전자는 상기 대상물에 근접 배치된 집속렌즈(15)와 또 다른 집속렌즈(17)를 구비한 이중집속렌즈(focusing lens doublet)를 지난다. 상기 전극(13)은 상기 대상물에 근접 배치된 상기 집속렌즈(15)와 상호 작용하고, 상기 전극과 집속렌즈(15)는 함께 상기 이중집속렌즈의 제 1 집속유닛을 정의하고, 상기 이중집속렌즈의 제 2 집속유닛은 또 다른 집속렌즈(17)에 의해 정의된다. 제 1 및 제 2 집속유닛은 함께 망원 이중렌즈(telescopic doublet)의 효과에 따라 2차 전자에 영향을 미친다.
상기 전자가 상기 이중집속렌즈를 지난 후, 상기 전자가 상기 검출기(5)에 부딪히기 전에, 개략적으로 도시된 또 다른 광 확대 시스템(19)에 의해 이미지 확대가 행해지며, 상기 광 확대 시스템은 하나 또는 그 이상의 입자광 렌즈 및 다른 부품을 구비할 수도 있다.
상기 집속렌즈(15,17)와, 또 다른 상기 광 확대 시스템(19)과 상기 검출기(5)는 상기 검사 시스템의 주축(21)에 대해 중심에 위치되어 있다. 그러나, 상기 검출기(5)상에 전자광학적으로 이미지된 상기 필드(7)는 주축(21)에 횡인 x축 방향으로 상기 주축(21)에 대해 변위될 수 있다. 이 목적을 위해, 2개의 편향장치(23,24)가 상기 2개의 집속렌즈(15,17) 사이에 배치된다. 도 1은 상기 검출기(5)상에 이미지된 상기 필드(7)의 중심이 거리 M 만큼 x축 방향으로 주축(21)으로부터 변위되어 있는 상황을 도시하고 있다. 상기 대상물(3)에 근접 배치된 상기 집속렌즈(15)를 지난 후, 상기 전자의 경로는 z 축 또는 주축(21)에 평행하게 연장된다. 상기 대상물에 더 근접 배치된 상기 편향장치(24)는 상기 경로를 β각도로 편향되게 하여 전자가 주축(21)을 향해 연장되어진다. 그런 후, 상기 대상물(3) 로부터 더 멀리 배치된 상기 편향장치(23)는 전자를 - β각도로 편향되게 하여 전자는 다시 z축에 평행하게 연장된다. 따라서 상기 주축(21)으로부터 떨어져 있는 상기 필드(7)의 편향(M)은 상기 2개의 편향장치(23,24)가 서로 이격되어 있는 거리에 의해 결정되고 상기 편향각도 β는 각각 상기 편향장치(23,24)에 의해 제공된다.
더욱이, 제어장치(25)는 상기 편향각도 β및 주축으로부터 떨어져 있는 상기 필드(7)의 편향(M)이 조절되도록 상기 편향장치(23,24)를 제어하기 위해 제공된다. 상기 각도 β는 상기 대상물(3)로부터 멀리 배치된 상기 편향장치(23)를 지난 후, 상기 2차 전자가 상기 편향(M)에 무관하게 상기 검사 시스템에 대해 고정적으로 위치된 빔 횡단면을 통과하도록 조절된다. 이 빔 횡단면은 상기 편향(M)에 무관하며 참조번호(27)로 도 1에 명시되어 있고, 상기 주축(21)에 대해 중심에 있다. 참조번호(27)로 명시되고 상기 편향(M)에 무관한 상기 빔 횡단면을 지난 후, 상기 전자는 마찬가지로 상기 편향(M)에 무관한 빔 경로에 있는 상기 편향장치로 진행한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 이러한 상기 검출기로 연장된 또 다른 빔 경로는 상기 주축(21)에 대해 마찬가지로 중심에 있다. 그러나, 상기 편향에 무관한 상기 횡단면(27)과 상기 주축(21)으로부터 떨어져 있는 상기 검출기(5) 사이로 빔을 안내하는 에너지 필터와 같은 빔 편향장치 및 다른 부품을 제공하는 것이 또한 가능하다.
상기 검출기(5) 상에 이미지된 상기 대상물(3)의 필드(7)로부터 2차 전자를 추출하기 위해, 상기 필드(7)는 1차 전자로 조명된다. 1차 전자빔(29)은 전자총(31)과, 자기렌즈(33)와, 빔형성 개구(35)로 형성된다. 상기 빔(29)의 1차 전자의 운동에너지는 약 22keV이다.
상기 1차 전자빔(29)은 빔 조합기(beam combiner)(37)에 의해 상기 검출기(5)로 향해 연장된 2차 전자빔에 의해 중첩된다. 상기 빔 조합기(37)는 상기 집속렌즈(17)와 또 다른 광 확대 시스템(19) 사이의 상기 2차 전자의 빔 경로에 위치되고 상기 2차 전자에 의해 직선으로 지나가지고 있다. 주축(21)에 대해 기울어져 있는 상기 빔 조합기(37)로 입사한 상기 1차 전자는 상기 빔 조합기(37)에 의해 편향되어 상기 빔 조합기(37)를 지난 후, 상기 대상물(3)을 향해 주축(21)을 따라 이동한다.
상기 빔 조합기(37)를 지난 후, 상기 1차 전자는 상기 집속렌즈(17)와 편향(M)에 무관한 상기 빔 횡단면(27)을 지나고 나서, 상기 주축(21)으로부터 상기 1차 전자를 β각도로 편향하는 편향장치(23)를 지난다. 그런 후, 상기 1차 전자는 상기 편향장치(24)에 의해 -β각도로 상기 주축(21)을 향해 편향되어, 결국, 상기 주축에 평행으로 다시 연장되지만, 상기 1차 전자 빔은 마찬가지로 상기 2개의 편향장치(23,24)에 의해 편향(또는 거리)(M)만큼 주축(21)으로부터 변위된다. 그리고나서 상기 1차 전자는 상기 집속렌즈(15)를 지나 상기 전극(13)에 의해 생산된 전기장에 의해 약 2keV의 운동에너지까지 감속된 후 상기 필드(7)내 상기 대상물(3)상에 부딪혀 상기 2차 전자를 추출한다.
본 명세서에서 명시된 바와 같이 2차 전자를 생성하기 위한 약 2keV의 운동에너지는 예제 값이다. 상기 1차 주요 전자는 또한 다른 에너지, 예를 들면, 100eV 에서 5keV 범위 내의 에너지로 감속될 수 있다.
상기 편향장치(23,24)는 함께 상기 1차 전자 및 상기 2차 전자 둘 다에 대해 z축 또는 주축(23,24)에 횡인 동일한 편향(또는 변위)(M)을 제공한다. 이 목적을 위해, 양 편향장치(23,24)의 구조 및 기능은 서로에 대해 대칭적이며 도 2내지 도 4에 예시되어 있다.
도 2의 도면에서, 상기 1차 전자(29)는 왼쪽으로부터 상기 편향장치(23)에 입사하고 상기 2차 전자(9,10)는 오른쪽으로부터 상기 편향장치에 입사한다. 공간(36)내에, 상기 편향장치(23)는 전극(38)에 의해 발생된 전기장 뿐만 아니라 참조부호(40)으로 표시된 자기장을 발생한다. 상기 전기장 및 자기장의 방향은 서로에 대해 및 z축 방향에 대해 수직하다.
상기 편향장치(23)를 지난 후, 상기 전자의 운동방향은 편향장치에 입사전의 운동방향에 대해 β각도를 가지며 상기 각도 β는 비 상대성(non-relativistic) 계산으로 하기의 방정식에 의해 주어진다:
Figure 112002021092785-pat00001
e는 단일 전하를 나타낸다;
m은 전자의 질량을 나타낸다;
l은 z축 방향으로의 공간(36)의 길이를 나타낸다;
Ex는 전기장의 세기를 나타낸다;
By는 자기자의 세기를 나타낸다;
Vz z축 방향으로 전자의 속도를 나타낸다.
상기 1차 전자 및 2차 전자에 대한 상기 편향각도 β및 -β는 상기 전기장 세기 및 자기장 세기가 근사적으로 하기의 관계를 충족할 때 서로 동등하다:
Figure 112002021092785-pat00002
Vz1은 1차 전자의 속도를 나타낸다;
Vz2는 2차 전자의 속도를 나타낸다.
전기장 세기 및 자기장 세기 사이의 위에서 나타낸 관계는 근사적으로 적용된다. 만일 상대성 항 및 고차 항을 고려한다면, 예를 들어, 전기 또는 자기 가둠장 및 이탈장(electric or magnetic fringing and stray fields)이 고려될 때, 위식에서 편차가 발생될 수 있다.
이러한 방식으로 선택되어진 상기 전기장 및 자기장 세기 사이의 관계는 상기 1차 전자 및 2차 전자가 부호가 반대이지만 동일한 각을 통해 상기 편향장치(23)에 의해 편향되므로, 그 경로가 일치하게 된다.
상기 편향장치(23,24) 각각은 주축(21)에 대해 중심에 서로 교대로 적층된 동일 직경의 하나 또는 그 이상의 페라이트 링(ferrite ring)(43) 및 세라믹 링(45)을 구비하며, z축 방향으로 스택(stack)의 끝단은 세라믹 링으로 각각 형성되어 있다. 상기 스택의 끝단에 배치된 각각의 세라믹 링은 거기를 통해 삽입되어지는 전류도체 권선(47)용의 다수의 원형 분포된 구멍을 포함하고 있다. 각 전류도 체 권선(47)은 주축(21)에 평행하게 연장되고 상기 다수의 페라이트 링(43) 주위에 맞물려 있다. 상기 링(43,45)의 원형방향으로 상기 전류도체 권선(47)의 분포가 도 4에 명백히 나타나 있다. 이 경우, θ1 에서 θ7의 각도는 하기의 값을 갖는다: θ 1 =21.6°, θ2 =41.6°, θ3 =47.6°, θ4 =62.4°, θ5 =68.4°, θ6 =78.5°, θ7 =84.5°. 이들 각도는 상기 전류도체 권선(47)에 의해 발생된 자기장이 y축 방향으로 향한 실질적으로 균일한 자기장이되도록 선택된다.
8개의 부분적인 실린더형 전극(38)이 상기 링(43,45) 및 권선(47) 내부에 반경방향으로 원주위로 균일하게 분포되어 있으며, 전극 전압이 상기 링 및 권선에 가해질 수 있어 실질적으로 균일하고 x 축 방향으로 지향된 편향장치 공간내에서 전기장을 제공한다.
상기 빔은 본 명세서의 하기에 설명된 바와 같이 약간 y 축 방향으로 상기 대상물에 조명된 필드를 편향하도록 또한 y축 방향으로 편향될 수 있다.
제어장치(25)는 상기 전극(38) 및 권선(47)을 통해 흐르는 전류에 인가된 전압을 조절하여 상기 공간(36)에서 생산된 전기장 및 그 내부에서 발생된 자기장이 상기 명시된 관계를 실행한다.
상기 대상물에 근접 배치된 상기 집속렌즈(15)는 도 5에서 사시 개략적으로 도시되어 있다. z축 방향에 수직하고 z축 방향으로 서로 이격 배치된 2개의 평면 개구전극(51,53)을 구비하고 있다. 상기 각각의 개구전극(51,53)은 상기 1차 전자 및 상기 2차 전자가 통과하도록 x축 방향으로 연장된 슬릿(55)으로 형성되어 있다. 만일 어떤 전압이 상기 전극(51,53)에 인가된다면, 상기 각각의 전극은 전기장을 생성하며, 상기 전기장의 선속은 도 6a에 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 전기장은 실린더형 렌즈와 같은 상기 전극(51,53)을 지나는 전자에 작용한다.
상기 전극(51,53) 사이의 z축 방향으로, 2개의 평행 이격된 핑거전극(57) 행이 있고, 상기 행은 x축 방향으로 연장되어 있다. 상기 1차 전자 및 상기 2차 전자는 상기 2개의 행을 지난다. 상기 전체 핑거전극(57)은 이하 콤브전극(comb electrode)(58)으로서 언급되는 전극장치를 정의한다. 개별적으로 조절가능한 전압이 상기 제어장치(25)에 의해 제어되는 각각의 핑거전극(57)에 인가될 수 있다. 그런 후, 전압 패턴이 상기 핑거전극(57)에 인가되어 상기 핑거전극(57)에 의해 생성된 전기장은 도 6b에서 도시된 바와 같이, 대략 4중극 대칭이 된다. 상기 핑거전극(57)을 적절히 조절함으로써, 상기 4중극장의 주축(59)은 상기 제어장치(25)에 의해 x축 방향으로 변위될 수 있다.
결과적으로, 도 6a에 따른 상기 실린더형 렌즈장과 도 6b에 따른 상기 4중극장의 중첩이 상기 집속렌즈(15)를 지나는 전자에 작용한다. 상기 전기장의 이러한 중첩은 도 6c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 대칭축(59)을 갖는 원형 렌즈장과 일치한다.
이는 상기 렌즈(15)가 집속 원형렌즈와 동일하게 지나는 전자에 작용함을 의미한다. 그러나, 상기 원형렌즈장의 대칭축(59)은 상기 제어장치(25)에 의해 x축 방향으로 변위될 수 있다.
작동시, 상기 제어장치(25)는 상기 핑거전극(57)에 전압 패턴을 인가하여 상기 원형렌즈장의 대칭축(59)이 상기 검출기(5)상에 이미지된 상기 대상물(3)의 필드(7) 중심과 동일한 양(M)만큼 상기 주축(21)으로부터 변위되어 진다. 그 결과, 상기 필드(7)로부터 방출된 상기 2차 전자에 대한 상기 집속렌즈(15)의 효과는 상기 조명된 필드(7)의 편향(M)에 실질적으로 무관하다. 결과적으로, 상기 원형렌즈장의 대칭축으로부터 연장된 빔 경로에 대한 종래 원형렌즈장에 의해 발생된 수차가 실질적으로 제거된다.
도 5 및 도 6에 대해 기술된 상기 제 1 집속 렌즈(15)는 또한 전자 현미경 응용과는 다른 응용에 사용될 수 있다. 이는 집속 및/또는 편향효과가, 특히, 이온을 포함한 하전입자의 빔상에 발생되는 어떤 응용을 포함할 수 있으며, 상기 집속효과의 축 중심은 상기 빔 방향에 횡으로 변위된다. 이러한 응용은 예를 들면, 마스크의 구조가 하전 입자에 의해 방사성 민감층으로 전송되는 리소그라피 공정의 응용을 또한 포함한다. 더욱이, 슬릿방향으로 충분한 거리만큼 서로 이격된 몇 개의 위치에서 4중극장이 콤브 개구에 의해 생성되어 집속효과가 몇 개의 위치에서 생성될 수 있는 응용이 고려된다. 이는 상기 렌즈가 동시에 몇 개의 이격된 하전 입자 빔을 집속하게 한다.
이 경우, 특히, 등 전위가 상기 개구전극(51,53)에 인가되어 상기 하전입자는 상기 렌즈를 통과하기 전 및 후에도 z축 방향으로 동일한 운동에너지를 가진다. 그러나, 상기 2개의 개구전극(51,53)을 전위차가 있게 또한 둘 수 있어 상기 렌즈(15)를 통과한 입자가 상기 렌즈에 의해 가속 또는 감속된다. 양 경우, 상기 4개의 전극은 즉, 그 4개의 전극이 제공하는 4중극 전위를 제외하고, 개구전극(51) 및/또는 개구전극(53)의 전위와 평균적으로 동일 전위를 가지거나, 상기 핑거전극(57)이 상기 개구전극(51,53)의 전위와는 다르고 전체적으로, 특히, 상기 2개의 개구전극(51,53)의 가장 높은 전위보다 더 높고, 상기 2개의 개구전극(51,53)의 가장 낮은 전위보다 더 낮을 수 있는 평균전위를 제공하는 것이 가능하다.
도 1을 참조로 기술된 명세서에서, 개구전극과 핑거전극으로 배열된 상기 렌즈(15)는 바로 대상물(3)의 정면에 배치되어 있다. 그런 후, 여기서, 상기 렌즈(15)가 집속기능이외에도 또한, 상기 대상물(3)로부터 방출된 2차 전자를 가속하고, 대응하여 상기 1차 전자를 감속하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 상기 렌즈(15)는 그런 후 액침렌즈(immersion lens)로서 작용하고 그 개구전극(51,53)은 전위차가 있어야 한다. 더욱이, 상기 대상물(3)과 상기 대상물에 대향한 상기 개구전극(53) 사이에 어떤 전위차가 이미 있어, 부분적으로 매우 낮은 운동에너지로 상기 대상물(3)로부터 방출된 상기 2차 전자는 상기 렌즈(15)로 진행중에 가속(2차 전자의 흡입)된다. 그러나, 본 명세서에서, 먼저 천천히 이동하는 2차 전자를 가속시키는 전기장은 상기 대상물에 대향한 상기 개구전극(53)에 의해 제공되므로, y축 방향으로 집속하는 상기 개구전극(53)의 실린더형 렌즈장은 먼저 천천히 이동하는 전자에 끼친 효과가 그런 뒤 실질적으로 이미 더 빨라진 전자에 상기 핑거전극(57)의 4중극장이 끼친 효과보다 더 강한 효과를 가진다. 따라서, 투사렌즈로서 도 5에서 도시된 바와 같은 상기 렌즈의 작동시에, 즉, 전체적으로 2개의 실린더형 렌즈장 및 4중극장의 조합효과, 즉 상기 렌즈를 지나는 입자 빔에 의해 전체적으로 원형 렌즈로 감지되는 이들 장의 조합효과가 저해된다.
이 문제를 고려한, 즉, 더 정밀한 원형렌즈 효과를 달성하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같은 집속렌즈의 변형이 도 7 및 도 8에 횡단면으로 개략 도시되어 있다. 기능 및 구조에서 도 5의 부품에 대응한 집속장치의 부품들이 도 5에서와 동일한 참조부호로 표시되나, 구별을 위해 첨부문자로 보충된다.
도 7에 도시된 집속렌즈(15f)는 z축 방향으로 서로 이격된 2개의 개구전극(51f,53f)과 도 7에 도시되지 않은 다수의 핑거전극을 구비한 콤브렌즈(58f)를 구비하고 있다. 대상물(3f)과 상기 대상물에 근접 배치된 개구전극(53f) 사이에, 또 다른 개구전극(101)이 제공되어 있다. 모든 전극(51f,58f,53f, 및 101)은 거기를 통과하기 위해 각각 상기 제 1 및 2차 전자에 대해 중앙 배치되고 길게 연장된 개구부 또는 슬릿(55f)으로 형성되어 있다. y축 방향으로, 즉, 상기 슬릿(55f)의 연장방향에 횡으로, 개구부는 예를 들면, 4mm의 폭(y1)을 가지고 있다. x축 방향으로, 즉, 상기 슬릿(55f)의 연장방향으로, 개구부는 예를 들면,50mm의 길이를 가지고 있다. 이러한 치수의 실시예에서, 상기 대상물(3)에 근접 배치된 상기 개구전극(101)은 상기 대상물(3f)로부터 2mm의 거리(z1)만큼 상기 개구부에 근접한 영역에서 이격되어 있고, 상기 대상물(3f)에 대해 1kV의 전위로 작동된다. z축 방향으로 상기 개구전극(101) 뒤의 상기 개구전극(53f)은 4mm 거리(z2)만큼 상기 개구부에 근접한 영역에서 상기 개구전극(101)으로부터 이격되어 있고, 15kV의 전위로 작동된다. 상기 콤브렌즈(58f)는 정확히 5mm 거리(z3)만큼 상기 개구전극(53f)으로부터 이격되어 있고, 20kV의 전위로 작동된다. 상기 콤브렌즈의 핑거전극은 z축 방향으로 3mm 거리(z4) 이상 연장되어 있다. 상기 대상물(3f)로부터 이격된 거리에 있는 상기 개구전극(51f)은 정확히 4mm 거리(z5)만큼 상기 콤브전극(58f)으로부터 이격되어 있고, 15kV의 전위로 작동된다. 상기 개구전극(51f,53f, 및 101)은 각각 0.5mm의 두께를 갖는 판형금속으로 형성된다.
도 9에서, 상기 곡선(103)은 렌즈(15f)가 대상물(3f)로부터 출발하여, z축을 따라 생성된 전위 경로를 임의 좌표로 도시하고 있다. 더욱이, 도 9는 곡선(105)으로, 상기 전위 곡선(103)의 위치에 대해 1차 도함수를 나타내고, 곡선(107)으로, 상기 전위 곡선(103)의 위치에 대해 2차 도함수를 나타낸다. 한 영역(109)에서, 먼저, 전위는 선형적으로 증가하여 방출된 2차 전자가 균일하게 가속된다. 집속 실린더형 렌즈장은 상기 렌즈(15f) 중앙의 한 영역(111)에서 유효하며, 상기 영역(111)은 전위 곡선의 위로 볼록한 제 1 도함수(105)로 명백해진다. 그러나, 상기 영역(109 및 111) 사이에, 상기 영역(113)이 전극에 의해 제공되어 있어, 상기 전위 곡선(103)은 크게 증가되지 않고 평지를 이루고 있다. 이 영역(113)에서, 상기 전위 곡선의 제 1 도함수(105)는 아래로 볼록하게 도시되므로, 초점이탈(defocusing) 실린더형 장이 그 영역(113)에서 전자에 작용한다. 이 초점이탈 실린더형 렌즈장은 상기 콤브 개구(58f)에 의해 제공가능한 4중극장에 대해 상기 설명된 전반적인 실린더형 렌즈효과를 감소하게 하여, 상기 전체적인 실린더형 렌즈효과 및 4중극 렌즈효과 사이의 가중치가 원형렌즈 효과의 가중치와 유사하게 되며, 이 경우에서도, 상기 렌즈(15f)가 액침렌즈로서 작동한다. 도 7에서 z축 방향으로 도시된 상기 렌즈(15f)에서, 이 적절한 장 곡선은 이격된 전극(53f 및 101)에 의한 것이다.
도 8에서 도시된 집속렌즈(15g)의 구조는 도 7에서 도시된 렌즈의 구조와 유사하다. 그러나, 도 7과 비교된 바와 같이, 어떤 추가 개구전극도 상기 대상물에 근접 제공되지 않는다. 오히려, 대상물(3g)을 향한 z축 방향으로 콤브렌즈(58g)에 근접한 개구전극(53g)의 양 측면상의 두께가 증가된 사다리꼴 형태이다. 상기 렌즈(15g)의 실시예의 가능한 배열에서, 상기 치수(z1, z2, z3, z4 , z5 및 y1)는 도 7의 대응한 치수와 동일하다. 여기서, 상기 대상물(3g)에 근접한 상기 개구전극(53g)은 1kV 전위로 작동되고 상기 콤브렌즈(58g)는 20kV 전위로 작동되며, 상기 대상물(3g)로부터 이격된 개구전극(51g)은 15kV 전위로 작동된다.
두께가 증가되고 상기 대상물에 근접 배치된 상기 개구전극(53g)과 함께, 유사한 촛점이탈 실린더형 렌즈장이 도 7에 도시된 바와 같은 실시예의 2개 전극(101, 53f)에 의해서와 같이 제공될 수 있다.
도 10은 도 7의 실시예에서 사용된 콤브 개구(58f)의 상세도이다. 핑거전극(57f)은 x축 방향으로 병렬배치된 동일 플레이트로서 제공되며, 인접한 핑거전극(57f)은 세라믹 절연재료 플레이트(105)에 의해 분리되어 있다. 상기 전극 플레이트(57f) 1mm 두께(x1)를 가지는 반면, 각각의 상기 절연플레이트(105)는 0.5mm(x2)를 가진다. 상기 핑거전극 플레이트(57f) 및 상기 절연플레이트(105)는 4mm 높이(z4) 이상 z축 방향으로 연장되어 있다. 상기 개구부(55f)를 향해 연장된 방향으로, 상기 전극 플레이트(57f)는 상기 절연 플레이트(105)에 대해 2.5mm 거리(y2)만큼 상기 개구부(55f)로 돌기되어 있다.
도 11은 상기 콤브 개구가 상기 4중극장을 산출하기 위해 어떻게 전위차가 도 7 및 도 8에서 도시된 실시예의 핑거전극에 인가될 수 있는지를 예시하고 있다.
도 11의 실시예에서, 분리 드라이버(109)가 각각의 핑거 전극(57f)에 필요한 전압을 인가하도록 각 핑거전극(57f)에 할당되어 있다. 상기 개별 드라이버(109)는, 차례로, 상기 렌즈(15f)의 작동에서, 상기 원형렌즈 효과가 변위될 때, x축 방향으로 상기 드라이버(109)에 의해 발생된 전압 패턴을 변위하기 위해 더 상위의 집속렌즈 제어장치(25f)에 의해 제어된다. 특히, 상기 핑거전극에 인가된 전압을 일정하게 가변함으로써, x축 방향으로 4중극장의 변위가 마찬가지로 일정해질 수 있다. 더욱이, 상기 변위는 예를 들면, 상기 핑거전극에 인가된 불변전압 패턴이 한 핑거전극 그룹으로부터 또 다른 핑거전극 그룹으로 전환된다는 점에서 또한 단계적으로 영향받을 수 있다.
도 5내지 도 11을 참조로 설명된 집속렌즈(15)의 실시예에 대한 대안으로서, E.Goto로부터 유래한 가변축 렌즈가 이미 상기 설명된 바와 같이, 사용될 수 있다.
상기 제 1 및 2차 전자의 다른 운동에너지 또는 속도에 기인하여, 주축으로부터 동일한 편향각도(β) 또는 편향(M)이 양 형태의 전자에 대해 상기 편향장치(23,24)에 의해 제공되는 것이 가능하다. 그러나, 상기 집속렌즈(15) 및 또는 상기 집속렌즈(17)는 전자의 운동에너지차로 인해, 각각, 양 형태의 전자에 대해 다른 집속효과 및 다른 촛점길이를 보인다. 본 명세서에서, 상기 집속렌즈(15,17)는 그런 후 상기 검출기(5)상의 필드(7)의 광 이미지의 최대 해상도를 얻기 위해 상기 2차 전자에 대한 집속효과에 관해서 최적화되도록 적용된다. 그런 후 집속렌즈(15,17)의 이러한 적용은 상기 필드(7)의 조명을 위해 상기 1차 전자에 대한 최적화가 아니다. 그러나, 이는 허용될 수 있는데, 상기 필드(7)를 단지 조명하기 위해서, 예를 들면, 상기 대물면에 상기 개구(35)를 정확히 이미지할 필요가 없기 때문이다.
상기 검사 시스템(1)과 함께, 상기 대상물(3)의 2차원 이미지 구조는 하기와 같이 획득될 수 있다. 주축(21)으로부터 떨어진 상기 필드의 최대편향(M)은 x축 방향으로 상기 슬릿(55)의 길이에 의해서 및 상기 편향장치에 의해 획득가능한 최대 빔 변위에 의해 제한된다. 먼저, 상기 편향장치(23,24) 및 상기 집속렌즈(15)는 제 어장치에 의해 조절되어 -x축 방향으로 최대로 편향된 상기 필드(7)가 상기 검출기(5)에 이미지된다. 상기 검출기(5)는 저장된 충분한 대조 이미지가 판독될 수 있을 때까지 2차 전자에 의해 조명된다. 그 다음, 상기 편향(M)은 x축 방향으로 상기 필드(7)의 확장에 대응한 값만큼 감소되며 상기 2차 전자의 새로운 이미지도 마찬가지로 저장된 상기 검출기에 의해 얻어진다. 이 공정은 상기 필드(7)가 (+)x축 방향으로 최대 편향에 배치될 때까지 단계적으로 반복된다. 그런 후, 상기 대상물(3)은 도면에서 도시되지 않은 드라이브에 의해 상기 검사 시스템에 대해 y축 방향으로 상기 필드(7)의 확장에 대응한 거리만큼 기계적으로 변위된다. 그 다음, 이미지는 다시 각각 다른 편향(M)으로 카메라(5)에 다시 포착된다. 만일 상기 대상물의 전체 표면이 이런 식으로 스캔된다면, 이미지는 상기 대상물 구조의 2차원 이미지를 얻도록 조합된다.
x축 방향 이외에도, 또한 y축 방향으로 상기 필드(7)를 편향할 수 있도록 상기 편향장치(23,24)를 배열하는 것이 또한 가능하다. 본 명세서에서, 상기 y축 방향으로 최대 편향은 x축 방향으로의 최대 편향보다 더 작아서 즉, y축 방향의 상대적인 작은 편향으로 충분한 양의 조명된 필드(7)의 이미지가 상기 검출기에 얻어진다. 그런 후 상기 검사 시스템에 대해 y축 방향으로 연속적으로 상기 대상물(3)을 기계적으로 변위하는 것이 가능하고 상기 검사 시스템(1)에 대해 상기 대상물(3)의 기계적 변위에 대응한 y축 방향으로 이동된 상기 대상물에 "따라" 조명된 필드를 "전송"하는 것이 가능하다.
3.2㎂의 1차 전자의 흐름과 상기 대물면에서 100㎛×100㎛의 상기 필드(7)의 치수로, 2차 전자의 약 2.6㎂의 흐름이 발생될 수 있다. 만일 상기 카메라가 1000×1000 픽셀의 해상도를 갖는다면, 100㎚의 상기 검사 시스템의 해상도가 얻어진다. 만일 약 2000개의 전자가 상기 카메라의 각 픽셀에 부딪힌다면, 상기 검사 시스템은 상기 대상물 표면의 0.2㎠/sec 또는 720㎠/h 스캐닝이 가능하다.
하기에, 본 발명의 변형이 설명되어 있다. 도 1 내지 도 11에 예시된 실시예의 부품에 대한 기능 및 구조에 대응하는 부품이 도 1 내지 도 11에서와 같은 동일한 참조부호로 표시되어 있지만, 구별을 위해 첨부문자에 의해 보충된다.
도 12에서 개략적으로 도시된 검사 시스템(1a)이 후방산란 전자를 이미지하 게 하며, 상기 후방산란 전자는 상기 대상물(3a)로부터 위치 감지 검출기(5a)상에 검사되기 위해 필드(7a)에서 방출된다. 상기 설명한 실시예에서와 같이, 상기 검출기(5a) 상에 이미지된 상기 필드(7a)는 또한 주축(21a)으로부터 편향될 수 있다(편향 M).
후방산란된 전자가 2차 전자보다 상당히 더 큰 운동에너지를 가질 때, 상기 후방산란 전자를 가속하기 위한 분리 전극(도1에서 전극(13)참조)이 필수적으로 요구되지 않는다. 그러나, 필요하다면, 대응하는 전극이 후방산란 전자의 운동에너지를 증가하기 위해 또한 제공될 수 있다.
먼저, 상기 대상물(3a)의 표면으로부터 방출된 후, 상기 후방산란 전자는 상기 대상물에 근접 배치된 집속렌즈(15a)를 통해, 연이어 2개의 편향장치(23a,24a)를 지나며, 상기 편향장치의 편향각도는 상기 필드(7a)로부터 방출된 상기 후방산란 전자가 상기 필드(7a)의 편향(M)에 무관하게 고정된 빔 횡단면(27a)을 지나가게 설정된다. 상기 고정된 빔 횡단면(27a)을 지난 후, 상기 후방산란 전자는 1차 전자(29a)의 빔에 후방산란 전자의 빔을 중첩하게 하는 또 다른 집속렌즈(17a) 및 빔 분할기 또는 빔 조합기(37a)를 지나며, 상기 1차 전자(29a)는 전자총(31a), 집속렌즈(33a) 및 개구(35a)에 의해 형성된다. 상기 1차 전자의 흐름은 예를 들면, 10㎂이고, 운동에너지는 예를 들면, 10keV이다.
상기 빔 조합기(37a)를 지난 후, 상기 1차 전자는 연이어 상기 집속렌즈(17a)와, 2개의 편향장치(23a,24a)와, 집속렌즈(15a)를 지난다. 본 명세서에서, 상기 편향장치(23a,24a)는 다시 상기 1차 전자에 대해 또한 이러한 편향(M)을 제공하도록 설정되어 있어, 상기 1차 전자에 의해 조명된 상기 영역은 실질적으로 상기 검사장치(5a)상에 이미지된 상기 필드(7a)와 일치한다.
상기 후방산란 전자는 비교적 넓은 에너지 분포를 가지므로, 이미지 유지 에너지 필터(image-preserving energy filter)(67)는 광 확대 시스템(19a)에 의해 확대되고, 검출기(5a)상에 이미지된 더 작은 에너지 스펙트럼의 후방산란전자로부터 선택하기 위해 상기 빔 조합기(37a) 및 또 다른 광 확대 시스템(19a) 사이에 제공된다. 상기 에너지 필터(67a)는 몇 개의 섹터 자석(sector magnets)(69)을 구비하고 상기 검출기(5a)상에 상기 필드(7a)의 기하학적 이미징이 상기 필터(67)에 의해 방해되지 않도록 배열되어 있다. 이러한 에너지 필터(67)의 예가 동일 출원인의 유럽특허명세서 제0 218 920 B1호에 설명되어 있다. 이 문서의 전체 개시가 참조문헌으로 본 출원에 합체되어 있다.
상기 대상물(3a)에 근접 배치된 상기 집속렌즈(15a)의 구조가 도 5 내지 도 11에 대해 위에서 설명된 실시예에서와 동일하게 될 수 있다. 그러나, 이 목적을 위해 E.Goto로부터 유래한 가변축 렌즈를 사용하는 것이 또한 가능하다.
도 13에서 개략적으로 도시된 검사 시스템(1b)이 도 12에 도시된 검사 시스템과 구조에서 거의 유사하다. 마찬가지로 검출기(5b)상에 후방산란 전자를 이미지하게 하며, 상기 후방산란 전자는 상기 대물면에서 변위가능한 필드(7b)로부터 방출된다. 그러나, 도 12에서 도시된 실시예와는 대조적으로, 본 명세서에서, 2개의 분리 편향장치가 상기 필드(7b)의 가변 편향(M)을 이미지하도록 제공되지 않고 있다. 오히려, 단지 하나의 편향장치(23b)가 제공되어, 상기 제 2 편향장치의 기능이 상기 대상물(3b)에 근접 배치된 집속 렌즈(15b)에 의해 맡아진다. 이 목적을 위해 적합한 상기 집속 렌즈(15b)의 구조는 독일특허출원명세서 제196 34 456 A1호에 개시되고 그것에 중첩된 정전기장 또는 자기 4중극장을 가지는 전기 또는 자기 실린더형 렌즈장을 구비한다.
도 14에서 개략적으로 도시된 검사 시스템(1c)은 투과 전자가 대물면의 필드로부터 방출된 투과전자를 검출기(5c)상에 관찰하게 한다. 상기 대상물(3c)은 리소그라피 공정에서 웨이퍼상의 구조(75)를 이미징하기 위한 리소그라피 마스크이다. 투과전자에 의해 상기 검출기(5c)에 이미지된 필드는 상기 대물면에 변위될 수 있다(편향 M).
상기 검출기(5c)상에 이미지되도록 상기 대물면의 상기 필드를 조명하게 하는 1차 전자빔(29c)을 형성하기 위해, 전자총(31c), 개구(35c) 및 집속렌즈(33c)가 제공되어 있다. 상기 집속렌즈(33c)를 지난 후, 상기 1차 전자빔은 연이어 서로 이격되어 있고 상기 편향(M)을 야기하기 위해 동일하나 방향이 반대인 각도 β를 통해 빔을 편향하는 편향장치(23c,24c)를 지난다. 그런 후 상기 1차 전자빔(29c)은 상기 필드가 이미지되도록 조명하기 위해 상기 대상물(3c)상에 집속렌즈(15c)에 의해 집속된다. 상기 집속렌즈(15c)는 E.Goto로부터 유래한 가변광 축을 가진 렌즈이다. 이 목적을 위해, 자기 2중극 장을 생성하기 위한 주축(21c) 및 코일(78,79)에 대해 회전 대칭인 집속 자기장을 제공하기 위한 원형렌즈(77)를 구비하고 있다. 상기 2중극 코일(78,79)을 지나 흐르는 전류는 제어장치(25c)에 의해 조절될 수 있어 고정 원형렌즈장 및 이중극장의 중첩이 상기 원형렌즈장의 효과를 산출하고, 그 중첩의 대칭축(59c)은 마찬가지로 양(M)만큼 주축(21c)으로부터 변위된다. 도 14에서, 참조부호(81)는 편향차(M)로 상기 집속렌즈(15c)의 효과를 최적화하기 위해 상기 제어장치(25c)에 의해 마찬가지로 제어되는 동적 집속코일을 나타낸다.
상기 대상물(3c)을 지나는 투과전자를 주축(21c) 또는 도 14에서 27c로 표시된 고정된 빔 횡단면으로 되돌아가기 위해서, 상기 필드가 편향되고 상기 빔 횡단면이 상기 편향(M)에 무관할 때, 상기 1차 전자를 편향하기 위해 빔 안내 부품에 대칭적으로 구성된 부품을 포함한 빔 안내장치가 투과전자에 대해 제공된다. 투과전자의 빔을 안내하기 위한 부품은 1차 전자의 빔을 안내하기 위한 대응하는 부품으로서 동일한 참조부호로 표시되지만, 첨자(')로 보충된다. 따라서 상기 빔 안내장치는 상기 대상물에 근접 배치된 가변축 집속렌즈(15c')와 2개의 편향장치(23c',24c')를 구비한다.
편향에 무관한 빔 횡단면(27c)의 하류에, 상기 투과전자가 상기 검출기(5c)상에 부딪히기 전에, 2개의 원형렌즈(83,84)를 가진 또 다른 광 확대 시스템(19c)이 빔 경로상에 제공되어 있다.
도 14에서 도시된 상기 투과전자에 대한 상기 빔 경로로부터 어떻게 대상물 크기(85)가 중간 이미지(86,87)를 통해 상기 검출기(5c)상의 이미지(88)로 이미지되는지 명백하다.
상기 대상물(3a)에 근접 배치된 가변 광 축을 각각 가진 상기 집속렌즈 (15c,15c')에 대한 다른 방안으로서, 이들 렌즈 중 하나 또는 둘 다가 도 5 내지 도 13에 대해 위에서 설명된 바와 같은 렌즈에 의해 대치될 수 있다.
도 15는 도 14에 도시된 검사 시스템과 구조가 유사한 검사 시스템(1d)을 개략적으로 도시하고 있다. 검출기(5d)상에 대물면(3d)에 배치된 필드를 이미지하게 하며, 상기 필드는 주축(21d)에 대해 변위될 수 있다. 상기 주축(21d)으로부터 제 1 빔(29d)의 편향을 야기하는 도 14에 따른 실시예에서 제공된 상기 2개의 편향장치와는 대조적으로, 도 15에서는 단지 하나의 분리 편향장치(23d)가 제공되고 상기 제 2 편향장치의 기능은 상기 대상물(3d)에 근접 배치된 집속렌즈(15d)에 의해 제공된다. 상기 렌즈의 부품에 대해, 투과전자를 상기 주축(21d) 또는 편향(M)에 무관한 빔 횡단면(27d)으로 되돌리기 위해 제공된 빔 경로는 상기 1차 전자에 대한 빔 안내장치에 대칭적이고, 이 목적을 위해 제공된 상기 부품, 즉 집속렌즈(15d') 및 편향장치(23d')는 일치하는 참조부호로 표시되나, 첨자(')에 의해 보충된다.
도 16에서 개략적으로 도시된 검사 시스템(1e)은 검출기(5e)상에 광전자를 이미지하도록 하며, 상기 광전자는 검사되기 위해 대상물(3e)의 표면상에 2차원으로 도시된 필드(7e)로부터 방출된다. 이미지되는 상기 필드(7e)는 주축(21e)과 고정된 빔 횡단면(27e)에 대해 각각 편향될 수 있다. 상기 검출기(5e)를 향해 상기 대상물(3e)로부터 방출된 상기 광전자를 안내하기 위한 전자광학 시스템은 도 7에서 도시된 실시예에 대해 설명된 검출기에 대한 후방산란 전자를 안내하기 위한 시스템과 구조가 유사하다. 그러나, 전극(13e)은 상기 대상물(3e)로부터 방출된 후 상기 광전자를 가속하기 위해 제공되어 있다.
상기 편향(M)은 상기 주축(21e) 방향으로 서로 이격 배치된 2개의 편향장치(23e,24e)에 의해 야기되고, 상기 대상물에 근접 배치된 집속렌즈(15c)는 가변축 렌즈로서 제공되며 이중극 코일(78e,79e) 뿐만 아니라, 추가로, 상기 편향(M)에 따라 제어된 동적 집속코일(77e)을 구비한다.
더욱이, 이미지 유지 에너지 필터(67e)가 또 다른 광 확대 시스템(19e)에 제공된 광전자의 에너지 스펙트럼을 도시하기 위해 제공된다. 상기 에너지 필터(67e)는 몇 개의 섹터 자석을 구비하고, 상기 광전자는 상기 광전자가 먼저 입사한 상기 에너지 필터(67e)의 상기 섹터자석(69e)에 의해 주축(21e)으로부터 편향된다.
상기 광전자를 발생하는 광자에 의해 이미지되는 상기 필드(7e)의 조명은 상기 주축(21e)상에 배치된 편향미러(95)로 향한 광빔(93)을 생산하는 광 소오스(91)에 의해 초래된다. 상기 편향미러(95)는 광전자 빔이 상기 제 1 섹터자석(69e)에 의해 상기 주축(21e)으로부터 이미 멀리 편향된 상기 주축(21e)상의 한 위치에 배치되어 있다.
상기 편향미러(95)는 상기 제어장치(25e)에 의해 제어된 드라이버(97)에 의해 회전축이다. 상기 제어장치(25e)는 상기 검출기(5e)에 이미지된 상기 필드(7e)의 편향(M)에 따라 상기 편향미러(95)의 이동을 제어하여 상기 이미지된 필드(7e)가 항상 상기 광 소오스(91)의 광자로 조명받게 한다. 광자로 조명된 상기 대물면의 영역은 상기 대상물의 기하학적 형태와 관련하여, 상기 검출기(5e)상에 전자광학적으로 이미지되는 상기 필드(7e)에 실질적으로 대응한다.
가변축 렌즈로서 상기 대상물(3e)에 근접 배치된 상기 집속렌즈(15e)의 배열에 대한 다른 방안으로서, 도 5 내지 도 11에 대해 설명된 바와 같은 집속렌즈(15e)로서 한 렌즈를 이용하는 것이 또한 가능하다.
더욱이, 상기 편향을 유발하기 위해, 2개의 분리된, 연이어 배치된 편향장치(23e,24e)를 제공하지 않고 단지 하나의 분리 편향장치와 상기 집속렌즈(15e)에 의해 상기 제 2 편향장치의 기능을 제공하는 것이 도 8에 대해 설명된 실시예에 의해 반영된 바와 같이 또한 가능하다.
상기 설명한 실시예에서, 2차 전자 및 후방산란 전자는 상기 검출기상에 이미지되고, 상기 편향장치는 1차 전자 뿐만 아니라 2차 전자에 의해 또는 후방산란 전자에 의해 지나가진다. 이는 실질적으로 동일한 편향이 상기 1차 전자 뿐만 아니라 2차 전자 또는 후방산란 전자에 부과되기 때문에 상기 편향장치에 대해 매우 정확하다. 상기 실시예에서 투과전자 및 광전자는 상기 검출기상에 이미지되나, 단지 상기 대상물로부터 상기 검출기까지 이동한 전자는 단지 한정된 방식으로 편향되기 때문에 상기 편향장치의 요구는 크지 않다. 이 경우, 가변 전기장 또는 가변 자기장을 단지 제공하는 편향장치가 또한 이용될 수 있다.
광전자로 작동하는 상기 설명한 실시예에서, 회전축 미러는 상기 대물면에 광자로 조명된 상기 필드를 변위하기 위해 사용되었다. 이에 대한 다른 방안으로서, 다른 수단들이 또한 가변적으로 상기 광자를 다양하게 변위하기 위해 이용될 수 있다. 이에 대한 한 실시예는 음향광학 변조기이다.
도 5 내지 도 11에 대해, 콤브 개구와 함께 입자광 집속장치로서 작동하는 상기 제 1 집속렌즈의 실시예가 설명되어 있다. 상기 설명된 검사 시스템에서 이 집속장치의 이용과는 별개로, 그 변형이 또한 고려된다. 예를 들면, 단순한 슬릿 개구로서 상기 설명된 상기 대상물에 가장 근접하게 배치된 상기 개구는 콤브 개구로서 제공되어 상기 집속장치의 전위곡선이 이 콤브 개구를 통해 영향받을 수 있고, 또한, 이 영향은 상기 슬릿방향을 따라 변위가능한 방식으로 초래될 수 있다. 또한 콤브 개구로서 도 2에서 상기개구(58)에 인접한 상기 개구(51,53)중 하나 또는 둘 다를 제공하는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 상세한 설명에 포함됨.

Claims (31)

  1. 대상물(3)의 정해진 필드로부터 하전 입자가 방출되도록 상기 대상물(3)의 정해진 필드에 에너지를 공급하는 조명장치(31;91)와,
    고정된 빔 횡단면(27)을 통해 상기 대상물(3)의 선택가능한 영역(7)으로부터 방출된 하전입자를 안내하기 위해 가변 편향필드를 제공하는 제 1 편향장치(23,24)와,
    상기 하전 입자들이 상기 선택가능한 영역을 위치 감지 검출기 상에 이미징하도록 상기 제1 편향장치를 지난 빔 경로에 배치된 위치 감지 검출기(5)와,
    조명된 필드의 위치를 변경하기 위해 상기 조명장치(31;91)를 제어하고 상기 위치 감지 검출기 상에 이미지된 상기 대상물의 상기 선택가능한 영역(7)이 대물면의 상기 조명된 필드와 함께 변위되도록 상기 제 1 편향장치(23,24)를 제어하는 제어장치(25)를 구비하고,
    상기 정해진 필드는 상기 대물면 내에서 변위가능하고, 상기 선택가능한 영역(7)의 서로 다른 위치로부터 동시에 방출된 하전입자들이 상기 위치 감지 검출기상의 서로 다른 위치에 입사되는 것을 특징으로 하는 대물면에 위치가능한 대상물(3)을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명된 필드는 상기 위치 감지 검출기상에 이미지된 상기 선택가능한 영역(7)과 일치하는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 대상물(3) 및 상기 고정된 빔 횡단면(27) 사이에 배치되고 집속 렌즈처럼 상기 위치 감지 검출기(5)상에 이미지된 선택가능한 영역(7)으로부터 방출된 하전 입자에 작용하는 편향장을 제공하기 위한 제 1 집속 렌즈장치(15)를 더 구비한 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 편향장은 가변적이고, 상기 제어장치는 상기 집속 렌즈의 광축(59)이 상기 광축 방향에 횡으로 변위될 수 있도록 상기 제 1 집속 렌즈장치(15)를 제어하기 위해 또한 제공되는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어장치(25)는 상기 제 1 집속 렌즈장치의 광축(59)이 상기 선택가능한 영역(7)의 위치와 무관하게 상기 선택가능한 영역(7)의 중심을 가로지르도록 상기 제 1 집속 렌즈장치(15)를 제어하기 위해 또한 제공되는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 집속 렌즈장치(15)는 하전 입자의 빔에 집속 효과를 가지는 편향장을 제공하기 위한 입자광 집속장치이며;
    빔 방향(z)으로 서로 이격되고 전기 절연되어 있고, 각각 자유 빔 횡단을 위한 연속 개구부를 갖는 영역을 포함하는 적어도 3개의 개구 구조를 구비하고,
    상기 개구부 각각은 상기 빔 방향에 수직인 제 1 방향(x)으로 연장된 길이 및 상기 빔 방향 및 상기 제 1 방향에 수직인 제 3 방향(y)으로 연장된 폭을 가지며, 상기 길이가 상기 폭보다 크고,
    상기 빔 방향으로 서로 인접 위치된 2개의 개구 구조들 사이에 배치된 적어도 하나의 개구 구조는 상기 제 1 방향(x)으로 볼 때, 전기적으로 절연되고 상기 제 1 방향(x)으로 서로 이격 배치된 다수의 전극을 개구부의 각 측면상에 구비한 콤브 개구 구조로 제공된 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 개구 구조는 상기 콤브 개구 구조와는 다른 제 1 개구 구조를 포함하고, 상기 제 1 개구 구조는 상기 개구부의 폭보다 0.25배 더 큰 거리 위에 상기 빔 방향으로 상기 개구부의 영역에 연장된 적어도 하나의 전극 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 개구 구조는 상기 콤브 개구 구조와는 다르고 빔 방향으로 서로 이격되어 있으며 서로에 대해 직접적으로 인접해 있는 제 2 개구 구조 및 제 3 개구 구조를 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 개구 구조 각각은 상기 개구부 영역에 적어도 하나의 전극 영역을 구비하고, 상기 전극 영역은 상기 개구부의 폭보다 0.5배 더 큰 거리만큼 빔 방향으로 서로 이격 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 입자광 집속장치는 다수의 전극이 4중극장(a quadrupole field)을 생산하도록 상기 콤브 개구 구조의 다수의 전극에 전위를 인가하기 위한 편향장 제어장치를 더 구비하며, 상기 4중극장의 대칭축은 상기 개구부 내에서 빔 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 편향장 제어장치는 상기 대칭축이 상기 제 1 방향으로 서로 오프셋트된 몇 개의 선택가능한 위치에 위치될 수 있도록 전위를 인가하기 위해 제공된 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 대칭축은 상기 제 1 방향(x)에 연속적으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 편향장 제어장치는 서로에 대해 적어도 2개 개구 구조의 평균 전위를 조절하도록 제공된 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 콤브 개구 구조의 전극들은 빔 방향으로 상기 개구부 폭의 0.5배 내지 1.5배의 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 개구 구조 중 적어도 하나는 콤브 개구 구조로 제공되고, 상기 콤브 개구 구조의 전극들에는 상기 편향장 제어장치에 의해 선택가능한 전위가 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조명장치는 상기 정해진 필드를 조명하기 위한 광자 소오스(91)를 구비하고, 상기 선택가능한 영역(7)으로부터 방출된 하전 입자는 상기 광자 소오스(91)의 광자들에 의해 생성된 광전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 조명된 필드를 변위시키기 위한 이동가능한 미러를 갖는 조명편향장치(95)를 더 구비하며, 상기 조명된 필드는 상기 이동가능한 미러의 이동에 의해 변위되는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조명장치는 상기 정해진 필드를 조명하기 위한 전자 소오스(31)를 구비하고, 상기 선택가능한 영역(7)으로부터 방출된 하전 입자는 상기 전자 소오스(31)의 전자에 의해 생성된 2차 전자, 후방산란 전자, 투과 전자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 조명장치는 상기 정해진 필드를 조명하는 조명 빔(29)을 형성하고 상기 조명의 개구 수치를 조절하기 위한 적어도 하나의 개구 구조(35)를 구비한 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 조명장치(31c)와 상기 제 1 집속 렌즈장치(15c')는 상기 대물면의 대향측면에 배치되고, 상기 검사 시스템은 상기 정해진 필드를 변위시키기 위해 상기 빔을 편향하도록 제 2 편향장치(23c,24c)를 구비하며, 상기 제 2 편향장치는 상기 제어장치(25c)에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 조명장치(31;31a;31b)와 상기 제 1 집속 렌즈장치(15;15a;15b)는 상기 대물면에 대해 동일한 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 조명 장치(31; 31a; 31b)는 상기 정해진 필드를 조명하기 위한 전자 소오스를 포함하고, 상기 검사 시스템은 상기 전자 소오스에 의해 방출된 전자를 상기 고정 빔 횡단면(27;27a;27b)을 지나 상기 대상물(3)로 향하게 안내하도록 제공되는 빔 안내장치를 더 포함하며, 상기 대상물(3)을 향해 이동한 전자는 또한 상기 제 1 편향장치(23,24)와 상기 제 1 집속 렌즈장치(15)를 지나는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 편향장치(23,24)를 지날 때, 상기 대상물(3)을 향해 이동한 전자는 상기 대상물(3)로부터 상기 위치 감지 검출기(5)까지 이동한 전자보다 더 큰 운동 에너지를 가지고, 상기 제 1 편향장치(23,24)는 상기 제1 편향장치에 의해 발생된 편향장이 상기 대상물(3)로 향해 이동한 전자와 상기 대상물(3)로부터 상기 검출기(5)까지 이동한 전자에 대해 동일한 편향(M)을 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 편향장치는 상기 제어장치(25)에 의해 가변될 수 있는 전기 편향장과 상기 제어장치에 의해 가변될 수 있는 자기 편향장(40)을 갖는 적어도 하나의 공간(36)을 포함하고, 상기 전기 편향장 및 자기 편향장의 필드 방향 뿐만 아니라 상기 공간(36)에서 전자의 이동 방향이 쌍으로 서로 수직하게 지향되는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치(25)는 상기 적어도 하나의 한 공간(36)에서 관계식
    B = k ·E
    (여기서, B는 상기 공간(36)에서 자기장의 세기이고, E는 상기 공간(36)에서 전기장의 세기이며, k는 상수이다)이 충족되도록 상기 제 1 편향장치(23,24)를 제어하는 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  25. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하전 입자에 대한 이미징 에너지 필터(67)가 상기 고정 횡단면(27) 및 상기 위치 감지 검출기(5) 사이의 빔 경로에 제공된 것을 특징으로 하는 대상물을 이미징하기 위한 검사 시스템.
  26. 제 1 빔(29)에 편향장을 제공하는 공간(36)을 가지고 제 1 방향으로 편향장치(23,24)를 지나는 하전 입자의 제 1 빔(29)을 편향하는 편향장치(23,24)에 있어서,
    상기 공간(36)에서 자기 편향장(40)을 생산하기 위해 축(z)의 주위로 분포된 다수의 전류도체 권선(47)을 구비한 전류도체 권선장치와,
    상기 공간(36)에서 전기 편향장을 생산하기 위해 축(z)의 주위로 분포된 다수의 전극(38)을 구비한 전극장치와,
    상기 전류도체 권선(47)에 공급되는 전류와 상기 전극(38)에 인가되는 전압을 조절하는 제어장치(25)를 구비하고,
    상기 편향장치(23,24)는 상기 제 1 방향에 반대인 제 2 방향으로 상기 편향장치를 지나는 하전 입자의 제 2 빔(9,10)을 편향하기 위해 더 제공되고, 상기 제어장치는 상기 제 1 빔(29)이 상기 제 2 빔(9,10)이 편향된 각도(-β)에 반대방향으로 동일한 각도(β)을 지나 편향되도록 전류 및 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 하전 입자의 제 1 빔을 편향하는 편향장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 전류도체 권선장치는 축 방향으로 서로 이격되고 고(high)자기 침투율 재료로 만들어진 하나 이상의 링(43)을 구비하고, 각각의 상기 전류도체 권선(47)은 상기 링(43) 중 적어도 하나 주위에 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 하전 입자의 제 1 빔을 편향하는 편향장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    진공 관을 더 구비하고, 상기 링은 외부 반경방향으로 배치되고 상기 전극은 상기 진공 관의 내부 반경방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 하전 입자의 제 1 빔을 편향하는 편향장치.
  29. 하전 입자의 제 1 빔(29)에 의해 지나가지는 공간(36) 내에 빔 방향에 수직한 방향의 전기장을 제공하며, 상기 공간(36) 내에 상기 빔 방향에 수직하고 상기 전기장 방향에 수직한 방향의 자기장을 제공하는 편향장치(23,24) 작동방법에 있어서;
    상기 편향장치(23,24)를 지난 후, 상기 제 1 빔(29)의 방향이 상기 편향장치(23,24)를 지나기 전의 제 1 빔의 방향(29)에 대해 제 1 각도(β)를 가지도록 상기 전기장과 자기장을 조절하는 단계와,
    상기 편향장치(23,24)를 지난 후, 제 2 빔(9,10)의 방향이 상기 편향장치(23,24)를 지나기 전의 제 2 빔(9,10)의 방향에 대해 제 2 각도(-β)를 가지도록 상기 편향장치(23,24)를 통해 상기 제 1 빔에 대향된 하전 입자의 상기 제 2 빔(9,10)을 안내하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 각도(β)는 상기 제 2 각도(-β)와 대칭축에 대해 편향방향이 반대이고 크기가 동일하도록 상기 전기장과 자기장이 또한 조절되는 편향장치 작동방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 각도는 전기장 및 자기장을 바꿈으로써 변경되고 관계식
    B(α) = k ·E(α)
    (여기서, B는 자기장의 세기이고, E는 전기장의 세기이며, α는 제 1 각도이고, k는 상수이다)이 충족되는 편향장치 작동방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    관계식
    Figure 112008066810890-pat00003
    (여기서, Vz1은 1차 전자 빔의 입자 속도를 나타내고, Vz2는 2차 전자 빔의 입자 속도를 나타낸다)이 충족되는 편향장치 작동방법.
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