KR101046965B1 - 샘플들을 검사하기 위한 대전 입자 빔 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 대전 입자 빔(BR)과 제 1 대전 입자 빔의 상호작용의 결과로서 샘플(2)로부터 돌아온 제 2 입자들의 빔(BS) 사이를 공간적으로 분리하기 위한 빔 지향 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 제 1 대전 입자 빔은 개구 밖에 대전 입자 검출 영역을 가지는 검출기(9)의 개구(9A)를 통과하는 제 1 축(OA')을 따라 빔 지향 디바이스를 향해 지향된다. 제 1 대전 입자 빔의 궤도는 제 1 축과 실질적으로 평행하고 제 1 축으로부터 이격된 제 2 축(OA")을 따라 샘플로 제 1 대전 입자 빔이 진행하도록 작용을 받는다. 이는 제 2 대전 입자 빔이 검출기의 개구 밖의 검출 영역으로 진행하도록 한다.

Description

샘플들을 검사하기 위한 대전 입자 빔 장치 및 방법{CHARGED PARTICLE BEAM APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING SAMPLES}
본 발명은 빔 지향 디바이스(beam directing device)에 관한 것이고, 전자들, 양전자들 또는 이온들과 같은 전기적으로 대전된 입자들의 포커싱 빔(focused beam)으로 샘플들을 조사(irradiating)함으로써 샘플들을 검사하기 위해서 빔 지향 디바이스를 이용하는 대전 입자 빔 장치(charged particle beam apparatus)에 관한 것이다. 상기 장치는, 특히 반도체 웨이퍼들의 검사를 위해서 주사 전자 현미경(SEM)의 형태로 사용된다.
주사 전자현미경은 임계치수 계측 도구, 소위 CD-SEM(임계치수 주사 전자현미경) 및 결함조사 계측 도구 SEM, 소위 DR-SEM(결함조사 주사 전자현미경)에서 사용되는, 반도체 웨이퍼들의 제조에 사용되는 공지된 기술이다. SEM에서, 검사될 샘플의 표면 영역은 디바이스의 광학축을 따라서 이동하는 대전 입자들의 제 1 빔, 일반적으로 전자들에 의해서 2차원적으로 주사된다. 제 1 전자 빔으로 샘플을 조사(irradiation)하면 제 2 (또는 후방 산란된) 전자들이 방출되어 제 2 전자빔이 형성된다. 제 2 전자들은 제 1 전자빔이 입사하는 샘플면에서 방출되고, 검출기에 의해서 포획되도록 돌아오고, 검출기는 그렇게 검출된 제 2 전자빔에 비례하는 출력 전기 신호를 생성한다. 제 2 전자들의 에너지 및/또는 에너지 분포는 샘플의 특성 및 조성을 나타낸다.
SEM은 일반적으로 전자빔 소스, 전자빔 컬럼(column) 및 검출 유닛과 같은 주요 구성 부품들을 포함한다. 전자빔 컬럼은 그중에서도 특히 제 1 빔 표류(drift) 공간을 형성하는 양극 튜브를 따라서 배치된 빔 정렬 수단(소위 "정렬 코일들") 및 빔 성형 수단(비점교정디바이스(stigmator))을 포함하고, 제 1 전자빔을 샘플 상으로 지향하고 제 2 전자들을 하나 이상의 검출 디바이스들을 향하여 지향하기 위한 포커싱 수단을 포함한다. 포커싱 어셈블리는 일반적으로 대물 렌즈 디바이스 및 주사 코일들을 포함한다.
영상 해상도를 증가시키고, 영상 획득(acquisition)을 개선하기 위해서, 제 1 전자빔이 가능한 영향을 받지 않아야 하고, 제 2 전자들은 완벽하게 검출되어야 한다. 영상 해상도의 증가는 포커싱 및 편향의 색수차를 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 본 출원의 양수인에게 양도된 WO 01/45136호는 편향 및 포커싱 기술을 개시하고, 여기서 색수차는 샘플을 향하여 진행하는 제 1 전자빔의 한 번 또는 두 번 편향들, 즉 프리-렌즈(pre-lens) 편향, 인-렌즈(in-lens) 편향, 또는 둘 다를 사용해서 보상된다. 제 2 전자들의 완벽한 검출은 제 1 과 제 2 전자들 사이의 공간적인 분리 및 (전자들의 최소 손실로) 제 2 전자들의 효과적인 검출을 요구한다.
많은 경우에, 검출기는 컬럼을 통한 제 1 빔 진행 경로 밖의 대물 렌즈 위에 수용된다. 제 2 전자들을 검출기로 지향하기 위해서, (위너-필터(Wien-filter)로 공지된) 직교하는 전기 및 자기장 생성기가 사용된다(예, 미국 특허 5,894,124; 5,900,629호). 위너-필터에 의해 충분히 검출되지 않은 제 2 전자들의 검출을 보장하기 위해서, 전자들이 충돌할 때 제 2 전자를 생성할 수 있는 재료로 만들어진 타겟 또는 추출 전극이 추가로 사용된다. 상기 타겟에는 애퍼처(aperture)가 형성되고, 상기 타겟은 포커싱 수단으로 제 1 빔 진행축이 상기 애퍼처과 교차하도록 위치되어, 상기 구멍은 제 1 빔 홀로서 사용된다.
많은 주의가 필요하고 조절하기 힘든 위너-필터를 사용하지 않기 위해서, WO 99/26272호는 샘플에 하나 이상의 입사 각도로 제 1 빔을 주사하는 것을 제안했다. 상기 기술에 따라, 제 1 빔은 포커싱 어셈블리의 광학축에 대각선으로 진행하도록 지향되고, 제 1 빔 경로 밖에 수용된 검출기 평면 아래 배치된 방향변경(redirection) 디바이스에 의해 광학축으로 다시 지향된다. 방향변경(redirection) 디바이스는 또한 제 1 및 제 2 전자들을 분리시킨다는 의미에서 제 2 전자들에 영향을 준다.
본 출원의 양수인에게 양도된 상기 WO 01/45136호의 기술은 포커싱 어셈블리를 향하여 진행하는 제 1 전자빔의 경로에 위치한 제 1 빔 구멍이 형성된 제 2 전자 검출기를 이용한다. 여기서, 편향 시스템은 검출기 다음에 위치하고(샘플을 향한 제 1 전자빔 진행방향에 관하여), 제 1 전자빔이 샘플 표면과 소정의 각도를 형성하는 축을 따라서(소위 "경사 모드(tilt mode)") 샘플 위에서 충돌하도록 제 1 전자빔의 궤도에 영향을 주도록 동작한다. 이는 패터닝된 표면들 상의 검사 및/또는 측정과 결합된 특정 종류의 검사 시스템의 또 다른 문제점을 해결하는데 목적이 있다. 상기 패턴은 일반적으로 다수의 이격된 홈들(grooves)의 형태이다. 좁은 홈 안에 위치한 외부 입자의 존재를 검출하기 위해서, 표면에 관한 주사빔을 경사지게하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 경사 메카니즘은 대전 입자 빔 컬럼에 관한 샘플 캐리어(예, 미국특허 5,734,164; 5,894,124; 6,037,589호) 또는 컬럼(예, 미국 특허 5,329,125호) 중 하나를 기계적으로 경사지게 함으로써 구현될 수 있다. WO 01/45136호의 기술은 단일- 또는 이중-편향을 사용해서 제 1 전자빔의 궤도에 영향을 줌으로써 경사 메카니즘을 달성한다. 그러나, WO 01/45136호의 컬럼 구성은, 상술된 동작의 경사 모드로 제 2 전자들의 유효 검출을 제공하지만 제 1 빔의 수직 입사각도로 동작할 때, 즉 빔 입사가 샘플의 표면에 대해 실질적으로 수직으로 동작할 때, 제 2 전자들, 특히 빠른 전자들(소위 HAR 모드)의 검출에 문제가 생긴다.
새로운 지향 방법 및 디바이스, 및 이들을 이용한 대전 입자 빔 디바이스를 제공함으로써 대전 입자 빔을 이용한 샘플들의 검사를 개선할 필요성이 존재한다.
본 발명의 중심 개념은 검출기로 제 2 대전 입자 빔의 유효 검출을 제공하는 것을 포함하는데, 상기 검출기는 개구로 만들어지고 상기 개구 밖에 검출 영역들을 가지고, 제 1 빔 진행축이 상기 개구와 교차하도록 제 1 대전 입자 빔의 경로에 수용되고, 따라서 제 1 빔 구멍(hole)으로 기능한다. 이는 소위 인-컬럼(in-column) 검출기이다. 본 발명은 제 1 대전 입자 빔이 샘플 상으로 바람직하게 입사하고 제 1 빔 구멍 바깥의 검출기의 영역으로 제 2 빔이 진행하도록, 빔 지향 디바이스를 통해 진행하는 제 1 및 제 2 대전 입자 빔의 궤도(trajectory)에 영향을 주는 것이다.
여기에서 사용된 "제 1 빔" 또는 "제 1 대전 입자 빔"은 대전 입자 빔을 의미하며, 이는 소스(음극)에 의해 생성된 대전 입자들에 의해 형성되고, 대전 입자들을 녹아웃(knock out)시키도록 샘플로 지향되어 "제 2 빔"(또한 "제 2 대전 입자 빔"으로 언급된)을 형성하며, 이것이 검출된다.
본 발명은 제 1 축과 이격된 제 2 축을 따라 샘플 상으로 제 1 빔이 입사하도록 빔이 진행하는 제 1 축을 따라서 빔 지향 디바이스로 들어가는 제 1 빔을 편향시키고, 이에 따라 제 1 빔 구멍 바깥의 검출기의 영역을 향해서 제 2 빔을 진행시킴으로써 구현된다.
본 발명은 대전 입자 빔 장치에 대해 샘플을 경사지게 하거나, 또는 샘플에 대해 대전 입자 빔 장치를 경사지게 할 필요없이, "수직" 및 "경사" 동작 모드 둘 다로 동작하는 것이 가능하다. 여기서 사용된 "수직 모드"라는 용어는 샘플 상으로의 제 1 빔 입사가 실질적으로 0 입사 각도를 갖는다, 즉 샘플 표면에 실질적으로 수직이라는 것을 의미한다. 여기서 사용된 "경사 모드"라는 용어는 샘플 표면과 0 이 아닌 소정의 각도를 형성하는 축을 따라 샘플 상으로 입사하는 제 1 빔 입사를 의미한다.
따라서, 본 발명의 일 태양에 따르면, 제 1 대전 입자 빔과 제 2 대전 입자 빔 - 상기 제 2 대전 입자 빔은 상기 제 1 대전 입자 빔과 샘플의 상호작용으로 생김 - 사이를 분리하는 방법으로서,
(a) 검출기의 개구를 통과하는 제 1 축을 따라 상기 제 1 대전 입자 빔을 지향시키는 단계 - 상기 검출기는 상기 개구 바깥에 대전 입자 검출 영역을 가짐 - ; 및
(b) 상기 제 1 축으로부터 이격되고 이와 실질적으로 평행한 제 2 축을 따라 상기 샘플로 상기 제 1 대전 입자 빔이 진행하도록 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 작용하는 단계 - 이에 의해 상기 제 2 대전 입자 빔이 상기 검출기의 상기 개구 바깥의 검출 영역으로 진행하게 함 - 를 포함하는, 대전 입자 빔들을 분리하는 방법이 제공된다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 제 1 및 제 2 대전 입자 빔들을 분리하는 상기 기술을 이용해서, 대전 입자 빔으로 샘플을 검사하는 방법을 제공한다.
(일반적으로 양극 튜브의 세로축에 의해 형성된) 제 1 축이 샘플 표면과 실질적으로 수직하도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명은 샘플 평면에 대해 기울어진 (제 1 축을 형성하는) 양극 튜브를 가지는 종류의 컬럼으로 동작하는 것을 제공한다. 상기 경우에, 제 1 대전 입자 빔의 궤도는 상기 제 1 축과 각도를 이루는 제 2 축을 따라 제 1 대전 입자 빔이 진행하도록 작용을 받는다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 제 1 대전 입자 빔과 제 2 대전 입자 빔 - 상기 제 2 대전 입자 빔은 상기 제 1 대전 입자 빔과 샘플의 상호작용으로 생김 - 사이를 분리하는 방법으로서,
(a) 검출기의 개구를 통과하는 제 1 축을 따라 빔 지향 디바이스를 향해 상기 제 1 대전 입자 빔을 지향시키는 단계 - 상기 검출기는 상기 개구 바깥에 대전 입자 검출 영역을 가짐 - ; 및
(b) 광학축을 정하는 포커싱 어셈블리 및 편향 어셈블리를 포함하는 빔 지향 디바이스에 상기 제 1 대전 입자 빔을 통과시키는 단계 - 상기 편향 어셈블리는 상기 포커싱 어셈블리의 상기 광학축을 따라 2개의 연속적인 영역에 각각 2개의 편향 필드를 생성하도록 동작하여, 상기 제 1 축을 따르는 진행으로부터 상기 제 1 축으로부터 이격되고 이와 실질적으로 평행한 제 2 축을 따라 상기 샘플을 향한 상기 제 1 대전 입자 빔의 진행으로 상기 제 1 대전 입자 빔을 편향시도록 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 작용함, 상기 2개의 편향 필드는 상기 제 2 대전 입자 빔의 궤도에 작용하여, 상기 제 2 대전 입자 빔이 상기 검출기의 상기 개구 바깥의 검출 영역으로 진행하게 함 - 를 포함하는, 대전 입자 빔들을 분리하는 방법이 제공된다.
일반적으로, 샘플 상으로 입사하는 제 1 대전 입자 빔의 제 2 축은 제 1 축과 샘플 사이의 교차부의 위치로부터 이격된 위치에서 샘플과 교차한다.
빔 지향 디바이스는 (대물 렌즈 장치를 포함하는) 포커싱 어셈블리, 및 포커싱 어셈블리의 광학축에 대해 제 1 및 제 2 빔들 각각의 궤도에 작용하는 편향 필드들을 생성하도록 동작하는 편향 어셈블리를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 빔 지향 디바이스를 향해 진행하는 제 1 빔의 제 1 축은 포커싱 어셈블리의 광학축과 실질적으로 평행하다. 이는 포커싱 어셈블리의 광학축과 일치하는 제 1 축을 따라서, 또는 포커싱 어셈블리의 광학축으로부터 이격된 제 1 축을 따라서 빔 지향 디바이스를 향해 제 1 빔을 지향함으로써 구현될 수 있다. 상기 경우에, 적어도 2개의 편향 필드들이 제 1 빔과 제 2 빔들의 경로들 사이를 분리하고, 제 1 빔 구멍 밖의 검출기의 영역들로 제 2 빔을 진행시키는 것을 보장하기 위해서 사용된다. 2개의 편향 필드들은 (대물 렌즈에 대한 편향기 위치에 관하여)프리-렌즈, 프리-렌즈 및 인-렌즈, 또는 인-렌즈 및 포스트-렌즈일 수 있다. 포커싱 및 편향의 색수차 현상을 제거하거나 또는 적어도 뚜렷히 감소시키기 위해서, 동일한 2개의 편향 필드들, 또는 하나 또는 두 개의 추가 편향 필드들이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 빔 지향 디바이스를 향한 제 1 빔 진행의 제 1 축은 포커싱 어셈블리의 광학축에 관하여 기울어진다. 상기 경우에, 빔 지향 디바이스 내에 하나의 편향 필드의 제공은 제 1 및 제 2 빔들의 경로들 사이의 성공적인 분리(즉, 제 2 빔이 검출기의 제 1 빔 구멍을 통과하는 것을 방지하는 것)를 위해서 충분하다.
소정의 0 이 아닌 입사 각도(경사 모드)로 샘플 상으로 제 1 빔을 입사하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 경우는, 수직 모드로 상기 및 다른 위치들의 조사가 가능하면서, 경사 모드가 선택적으로, 소위 샘플의 선택적인 위치에 적용되도록 할 수 있다. 경사 모드의 응용을 가능하게 하기 위해서, 제 2 빔의 궤도뿐만 아니라 제 1 빔의 궤도가 적어도 2개의 편향 필드들에 의해 영향을 받아야 한다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 제 1 축을 따라 빔 지향 디바이스를 향해 진행하는 제 1 대전 입자 빔을 형성하며, 개구 및 상기 개구 바깥의 대전 입자 검출 영역들로 형성되고 상기 제 1 축이 상기 검출기의 상기 개구를 통과하도록 수용되는 검출기를 이용하는 대전 입자 빔 장치를 사용하기 위한 빔 지향 디바이스로서,
광학축을 형성하고 상기 제 1 대전 입자 빔을 샘플 상으로 포커싱하도록 동작하는 포커싱 어셈블리; 및
상기 제 1 축과 실질적으로 평행하고 상기 제 1 축으로부터 이격된 제 2 축을 따라 상기 제 1 대전 입자 빔을 상기 샘플 상으로 지향시키기 위해서 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 작용하도록 동작하는 편향 어셈블리 - 이에 의해, 상기 제 2 대전 입자 빔이 상기 검출기의 상기 개구 바깥의 상기 검출 영역으로 진행하도록 함 - 를 포함하는 빔 지향 디바이스가 제공된다.
본 발명에 따라, 샘플을 검사하기 위한 대전 입자 빔 장치로서,
입자들의 소스에 의해 생성된 제 1 대전 입자 빔이 제 1 축을 따라 진행할 공간을 형성하는 양극 튜브(anode tube) - 상기 제 1 축은 상기 양극 튜브의 세로축과 실질적으로 평행함 - ;
개구로 형성되고 상기 개구 밖의 대전 입자 검출 영역을 가지는 검출기 - 상기 검출기는 상기 제 1 축이 상기 개구와 교차하도록 수용됨 - ; 및
상기 검출기의 상기 개구를 통과하는 상기 제 1 대전 입자 빔의 경로에 수용되고, 포커싱 어셈블리 및 편향 어셈블리를 포함하는 빔 지향 디바이스 - 상기 포커싱 어셈블리는 광학축을 형성하고 상기 제 1 대전 입자 빔을 샘플 상으로 포커싱하도록 동작하고, 상기 편향 어셈블리는 상기 제 1 축과 실질적으로 평행하고 상기 제 1 축으로부터 이격된 제 2 축을 따라 상기 샘플로 상기 제 1 대전 입자 빔을 진행시키기 위해 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 작용하도록 동작하고, 상기 제 2 대전 입자 빔의 궤도에 작용하도록 동작하여, 상기 제 2 대전 입자 빔이 상기 검출기의 상기 개구 바깥의 상기 영역으로 진행하도록 함 -를 포함하는 대전 입자 빔 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 빔 지향 디바이스가 포커싱 어셈블리의 광학축이 양극 튜브의 세로축에 평행하도록 수용된다. 편향 어셈블리는 광학축을 따라서 연속적인 영역들에서 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 연속적으로 작용하고, 제 2 대전 입자 빔의 궤도에 연속적으로 작용하도록 동작되고 수용되는 적어도 2개의 편향기들을 포함한다.
상기는 포커싱 어셈블리의 광학축을 양극 튜브의 세로축과 연속적으로 일치시킴으로써 구현될 수 있다. 다시 말하자면, 제 1 빔은 포커싱 어셈블리의 광학축을 따라서 연속적으로 빔 지향 디바이스로 들어간다. 상기 상황에서, 수직 모드에서, 제 1 빔은 광학축과 샘플 표면 사이의 교차부 위치로부터 이격된 위치에서 샘플과 부딪친다. 경사 모드에 대해서, 제 1 빔은 광학축이 샘플과 교차하는 위치 또는 수직 모드로 제 1 빔 입사 위치에서 샘플과 부딪치기 위해서 소정의 입사 각도로 샘플과 부딪친다. 선택적으로, 포커싱 어셈블리의 광학축은 양극 튜브의 세로축으로부터 이격될 수 있다. 이는 포커싱 어셈블리의 광학축을 따라서 샘플 상으로 실질적으로 제 1 빔의 수직 입사를 제공하는 것이 가능하다.
상기 장치의 또 다른 실시예에 따라, (제 1 축을 형성하는)양극 튜브의 세로축은 포커싱 어셈블리의 광학축에 관하여 기울어진다. 상기 경우에, 편향 어셈블리는 포커싱 어셈블리의 광학축과 실질적으로 일치하는 제 2 축을 따라서 제 1 대전 입자 빔 저파를 샘플에 제공하도록 동작할 수 있다.
대전 입자 빔은 전자빔 또는 포커싱된 이온빔(FIB)일 수 있다. 본 발명은 이미징 측정, 계측, 결함 검사등의 목적을 위해서, 표본, 즉 반도체 웨이퍼에 적용된 SEM 등의 도구에 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 포토리소그래피 공정 후에 일반적으로 수행되는 CD 측정, 라인 프로파일 측정, 구리-상호접속부 조사/측정, 자동 결함 분류 등에 사용될 수 있다.
더 상세히, 본 발명은 웨이퍼들, 마스크들 또는 레티클들을 검사하기 위한 SEM 시스템으로 사용되고, 따라서 상기 응용과 관련하여 아래 설명된다.
본 발명을 이해하고, 실제로 어떻게 실행되는지를 알기 위해서, 바람직한 실 시예가 첨부한 도면들을 참조하여 예시적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대전 입자 빔 디바이스를 이용한 SEM시스템의 개략적인 도면이다.
도 2A 및 2B는 서로 다른 동작 파라미터에서 종래 빔 지향 디바이스를 통해 제 1 및 제 2 빔 진행을 개략적으로 도시하고, 본 발명의 빔 지향 디바이스에 의해서 해결될 문제점을 도시한다.
도 3A 및 3B는 도 2A 및 2B의 상황에서 각각 얻어진 영상들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 빔 지향 디바이스의 제 1 및 제 2 빔 진행을 도시한다.
도 5A 및 5B는 본 발명의 빔 지향 디바이스에서 얻어진 샘플의 영상들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 빔 지향 디바이스의 경사 모드 동작을 개략적으로 도시한다.
도 7A 내지 7C는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대전 입자 빔 디바이스의 3개의 다른 예시들을 각각 도시한다.
도 8A 및 8B는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대전 입자 빔 디바이스의 개략적인 도면이고, 도 8A는 수직 모드의 빔 진행 방법을 예시하고, 도 8B는 경사 모드의 빔 진행 방법을 예시한다.
도 1을 참조하면, 검사될 웨이퍼(2)와 결합하여, 일반적으로 1로 지시되는 SEM 시스템의 주요 컴포넌트들이 도시된다. 시스템(1)은 일반적으로 작은 팁(5)(소위 "전자총")을 구비한 전자빔 소스(4), 및 대전 입자 빔 장치(6)를 포함한다. 장치(6)는 제 1 빔 표류 공간을 형성하는 양극 튜브(7), 빔 지향 디바이스(8), 및 빔 지향 디바이스(8) (웨이퍼(2)를 향해 제 1 빔 진행 방향에 있어) 앞에 위치한 검출기(9)를 포함한다. 또한, 장치(6)는 일반적으로 빔 소거 수단(beam blank means), (제 1 빔 직경을 정하는 최종 애퍼처(final aperture) 및 정렬 코일들을 포함하는)일부 애퍼처들 및 비점교정장치(stigmator arrangment)를 포함한다. 상기 엘리먼트들은 본 발명의 구성요소를 형성하지 않고, 엘리먼트들의 구성 및 동작은 당업자에게 공지되었고, 따라서 특별히 설명될 필요는 없을 것이다.
양극 튜브(7)의 세로축은 빔 지향 디바이스(8)를 향해 제 1 빔 진행(도시되지 않음)의 제 1 축(OA')을 형성한다. 검출기(9)는 중심 개구(9A)를 갖도록 형성되고, 개구(9A) 바깥에 검출 영역들(9B)을 갖는 판(또는 디스크) 형태이다. 검출기(9)는 양극 튜브(7)의 세로축이 중심 개구를 통과하도록 위치된, 소위 "인-컬럼 검출기"이며, 따라서 제 1 빔 구멍(9a)으로 기능한다. 빔 지향 디바이스(8)는 포커싱 어셈블리(10)와 편향 어셈블리(11)로 구성된다. 제 1 빔을 이용한 웨이퍼의 2차원 주사를 위해 추가의 주사 코일들(미 도시)이 종래 방식의 포커싱 어셈블리의 근처에 제공될 수 있다.
본 예시에서, 빔 지향 디바이스(8)는 본 출원의 양수인에게 양도된 동시 계속중인 미국출원 09/479,644호에 개시된 포커싱 어셈블리를 이용한다. 그러나, 포커싱 어셈블리의 다른 적당한 설계가 사용될 수도 있다.
따라서, 본 예시에서, 포커싱 어셈블리(10)는 일반적으로 2개의 자극편들(pole pieces; 12a 및 12b)에 의해 형성된 자기 렌즈인 대물 렌즈(12), 및 몇몇 전극들 - 3개의 전극들(14a, 14b 및 14c) - 에 의해 형성된 지연 정전기 액침 렌즈(retarding electrostatic immersion lens)(14)로 구성된다. 양극 튜브(7)의 하부단은 제 1 전극(14a)으로 기능하고, 웨이퍼 표면은 제 2 전극(14c)으로 기능하고, 제 3 전극(14b)은 전극들(14a 및 14c) 사이에 위치하고 웨이퍼 근처에 생성된 전기장을 조절하는 기능을 한다. 다른 적당한 설계의 정전기 액침 렌즈가 가능하다. 렌즈들(12 및 14)은 대물 렌즈 장치와 함께 존재하고, 포커싱 어셈블리(10)의 광학 축들(OA)을 형성한다. 본 예시에서, 축들(OA' 및 OA)은 실질적으로 일치한다.
정전기 렌즈(14)는 웨이퍼(2) 근처에서 전자들을 감속시키는 기능을 한다. 이는 다음과 관련된다: SEM에서, 제 1 전자빔의 "스폿" 크기를 나노미터까지 감소시키기 위해서(즉, 영상 해상도를 증가시키기 위해서), 빠르게 가속되는 제 1 전자빔은 일반적으로 수십 킬로볼트 이상의 가속전압을 사용해서 생성된다. 그러나 저항 구조와 집적 회로의 손상을 방지하고, 변증(dialectical) 견본의 경우, 상기 고에너지 제 1 빔에 의한 견본의 바람직하지 않은 변화 방지하기 위해서, 감속 필드(retarding field)가 편향 포커싱된 제 1 빔의 경로에 제공되어, 포커싱 및 편향의 수차를 감소시킨다. 제 1 전자빔의 도착(landing) 에너지는 음극과 샘플 사이의 전위차로 정의된다. 전자들의 바람직한 가속을 달성하기 위해서, 음극(5)과 양극(7) 사이의 적당한 전위차가 제공되어야 한다. 예를 들면, 음극 전압은 대략 (-1)kV이고, 양극 전압은 대략 (+8)kV이다. 따라서, 전자들은 9keV의 속도를 가지고 자기 렌즈(12)를 향해 전자들의 경로를 따라 가속된다. 감속 필드를 만들기 위해서 정전기 렌즈(14)의 제 2 전극(14c)에 인가된 전압은 일반적으로 양극(7)에 인가된 전압보다 실질적으로 작다. 예를 들면, 웨이퍼가 접지되고(V2=0), 전극들이 바이어스되고, 다음 전압들, 즉 (-1)kV, (+8)kV 및 (+3)kV 이 음극(5), 양극(7) 및 제 3 전극(14b)에 각각 인가될 수 있다.
실제 물리적 엘리먼트로서 정전기 렌즈를 제공하는 것은 선택적이다. 전자 감속의 동일한 효과, 소위 감속 전기장의 형성은 적당한 전압을 양극 및 웨이퍼에, 또는 양극, 자극편 및 웨이퍼에 인가함으로써 달성될 수 있다. 다음은 2개의 가능한 전기 파라미터들의 예시들이다:
(1)웨이퍼는 (-5)kV로 바이어스되고, 양극 전압은 0과 같고, 음극 전압은 (-6)kV이다;
(2)웨이퍼는 (-3)kV로 바이어스되고, 자극편 전압은 0과 같고, 양극과 음극 전압은 각각 (+5)kV 와 (-4)kV이다.
감속된 제 1 전자빔은 주사 영역 내의 웨이퍼 표면에 부딪히고, 제 2 전자들을 녹 아웃(knock out)한다. 예컨대 정전기 렌즈(14)에 의해, 생성된 전기장은, 제 1 전자빔을 감속시키면서, 제 2 전자들을 위한 가속 필드로써 기능하고, 따라서 제 2 전자들의 진행이 샘플 표면으로부터 멀어지게 (검출기를 향하게) 한다.
편향 어셈블리(11)는 2개의 편향기(16 및 18)로 구성되는데, 본 예시에서 이들은 소위 각각 웨이퍼를 향한 제 1 빔 진행 방향에 대한 인-렌즈 및 포스트-렌즈 편향기들이다. 상기 용어들은 대물 렌즈(12)의 자극편에 대한 편향기들의 위치에 상응하고, 두 편향기들은 전체 렌즈 장치(10)의 포커싱 필드 내에 위치한다.
제 1 편향기(16)는 자기 렌즈 갭 내에(즉, 자극편들(12A와 12B) 사이에) 장착되고, 제 2 편향기(18)는 렌즈(14)에 의해 만들어진 정전기장 내에 장착된다. 제 2 편향기(18)는 (본 예시처럼)자기적일 수 있으며, 또는 예컨대 컨덴서 판들 형태로 정전기적일 수 있다. 편향기들(16 및 18)은, 아래 더 상세히 설명되는 것처럼, 제 2 축을 따라서 샘플 상으로 제 1 빔의 입사를 제공하고, 제 1 빔 구멍(9a) 바깥 영역들(9b) 내의 검출기 영역에 제 2 빔 진행을 제공하도록 함께 동작한다. 동일한 또는 추가 편향기들이 주사 목적을 위해서 사용될 수 있다.
제 1 전자빔과 샘플 사이의 상호작용에 의해 만들어진 제 2 전자빔의, "인-컬럼 검출기"를 이용한, 효과적인 검출을 제공하는, 본 발명에 의해 해결될 문제점들을 예시하는 도 2A-2B 및 3A-3B가 참조된다. 상술된 바와 같이, 이를 달성하기 위해서, 제 2 빔은 제 1 빔 구멍(9a) 바깥 영역들(9b) 내의 검출기 영역으로 지향되어야 하고, 따라서 제 1 빔 구멍에서의 제 2 전자 손실을 방지한다.
도 2A 및 2B의 예시들에서, 어떠한 편향 필드도 빔 지향 디바이스를 통해 제 1 빔 경로에 제공되지 않는다. 제 1 전자빔(Bp)은 제 1 축(OA')을 따라서 양극 튜브(7)를 통해 진행하고, 검출기(9)의 개구(9a)(제 1 빔 구멍)를 통과하고 나서, 제 1 축(OA')과 실질적으로 일치하는 포커싱 어셈블리의 광학축(OA)을 따라서 웨이퍼에 부딪친다. 2개의 예시들에서, 양극 튜브(7)의 하단부(도 1 에 도시된 정전기 렌즈의 전극(14A))는 8kV와 동일한 전압(V양극)으로 유지된다.
도 2A의 예시에서, 정전기 렌즈(도 1의 14B)의 컵-전극(cup-electrode)에는 전압이 인가되지 않는다, 즉 V컵=0V이다. 상기 경우에, 정전기 렌즈에 의해 웨이퍼의 근처에 생성된 전기장은 낮은 기울기의 전기장이다. 따라서, 정전기 렌즈는 제 2 전자들(Bs)을 위한 짧은-초점 렌즈로 작용한다. 결과적으로, 제 2 전자들(Bs)은 웨이퍼(2)의 근처에 광학축(OA)와 교차하고, 제 1 빔 구멍(9a)의 대향측(opposite sides)에서 검출기(9)의 영역들(9b)로 지향되게 된다. 도 3A는 상기 동작 조건(Vcup=0, 수직 입사) 및 2㎛의 시계 또는 래스터 크기로 얻어진 영상을 도시한다. 도시된 것처럼, 제 1 전자들로 조사된 전체 웨이퍼 영역이 관찰될 수 있다.
도 2B 및 3B는 제 1 빔(Bp)이 수직 입사하는 상황, 및 높은 종횡비(high aspect ratio; HAR) 모드를 도시하며, 이는 일반적인 경우로서, 대략 3kV의 V컵을 전극(14B)에 인가함으로써 도 1의 구성에서 달성될 수 있다. 상기 경우에, 웨이퍼 근처의 전기장은 높은 기울기의 전기장이고, 따라서 제 2 전자들(Bs)은 웨이퍼와 제 1 빔이 상호작용하는 위치(L1)로부터 실질적으로 광학축(OA)을 따라 진행하고, 제 1 빔 구멍(9a)에서 소실된다. 결과적으로, 블랙 스폿은 웨이퍼의 영상화된 영역의 중심 영역을 덮는다.
도 4를 참조하여, HAR 모드(V컵=3kV)로 동작하는 도 1의 빔 지향 디바이스(8)를 통한 빔의 진행이 개략적으로 도시된다. 제 1 빔(Bp)은 제 1 축(OA')을 따라서 양극 튜브(7)를 통해 진행하고, 검출기(9)의 제 1 빔 구멍(9a)을 통과하고, 빔 지향 디바이스(8)로 들어간다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 축(OA')은 일반적으로 포커싱 어셈블리의 광학축(OA)에 평행하고, 본 예시에서는 광학축과 실질적으로 일치한다. 빔 지향 디바이스에서, 제 1 빔(Bp)은 제 1 편향기의 제 1 편향 필드에 의해 광학축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 편향되고(광학축과 몇 도, 바람직하게 1-3도의 각도를 형성함), 이어 제 2 편향기(18)의 제 2 편향 필드에 의해 편향되어, 제 1 빔 진행의 제 1 축(OA')으로부터 이격되고 이에 평행한 제 2 축(OA")을 따라 진행한다. 제 2 축(OA")은 웨이퍼 표면과 제 1 축(OA')의 교차 위치(L2)에서 (예컨대 대략 50-100㎛만큼) 이격된 위치(L1)에서 웨이퍼 표면과 교차한다.
제 2 빔(Bs)은 축(OA")으로부터 멀어지게 빔(Bs)을 편향하는 제 2 편향기(18)의 편향 필드로 들어갈 때까지, 축(OA")을 따라서(일반적으로, 포커싱 어셈블리의 광학축에 평행한 축을 따라서) 위치(L1)로부터 거꾸로 진행된다. 이어, 제 1 편향기(16)의 편향 필드는 (제 1 편향 필드의 편향 방향과 비교했을 때) 반대 방향으로 제 2 빔(Bs)을 편향하고, 따라서 제 2 빔이 축(OA"')을 따라서 검출기의 영역(9b)으로 진행하는 것을 보장한다. 본 예시에서, 축(OA"')은 광학축(OA)(제 1 축(OA')뿐만 아니라)에 평행하다. 그러나, 이는 필수적인 조건은 아니다.
도 5A 및 5B는 도 4의 상기 상황으로 얻어진 실험적인 결과들을 도시하는데, 0.05A 및 0.07A의 전류가 편향기들(16 및 18)에 인가되고, 제 1 빔 구멍(9a)은 1mm 직경이다. 상기 두 실험에서, FOV의 값은 각각 820㎛ 및 2㎛이다. 도시된 것처럼, 더 높은 FOV값을 가질 때(도 5A)조차도, 블랙 스폿(제 1 빔 구멍)은 조사된 영역의 중심 영역에서 옆으로 이동되고, FOV값을 감소시킴으로써(도 5B), 전체 조사된 영역이 관측될 수 있다.
도 6은 도 1의 빔 지향 디바이스(8)의 경사 모드(tilt mode) 동작을 도시한다. 이는 편향기들(16 및 18)에 흐르는 전류를(수직 모드에서 사용된 것과 비교해서), 예를 들어 0.7A 및 0.6A 로 각각 증가시킴으로써 달성된다. 도시된 것처럼, 제 1 빔(Bp)는 편향기들(16 및 18)의 편향 필드에 의해 순차적으로 영향을 받고, 광학축(OA)과 소정의 각도 θ(예, 15˚-각도)를 형성하는 축(OA")을 따라서 웨이퍼(2) 상의 위치(L1) 상으로의 제 1 빔 입사를 생성한다. 제 2 빔(Bs)는 처음에 위치(L1)로부터 포커싱 어셈블리의 광학축(OA)에 평행한 축을 따라 진행하며, 그 후 편향기들(16 및 18)에 의해 순차적으로 편향되어, 축(OA"')을 따라 검출기의 영역(9b)을 향해 진행한다.
상술된 바와 같이, 경사 모드는 소위 "측벽 이미징"이 홈의 벽 상에 위치한 외부 입자들을 검출하고, 및/또는 홈의 치수들을 측정가능하게 하기 위해서 패터닝된 표면들(즉, 다수의 홈들이 형성된)을 검사하는 것을 가능하게 한다. 웨이퍼 표면으로 제 1 빔이 입사하는 작은 입사 각도(3˚- 6˚)조차도 상기 목적을 위해서 충분하다. 이는 웨이퍼의 연속적인 영역들이 수직 모드로 연속적으로 조사되는 동안에, 특정 위치(즉, 특정 영역에 대해)에서 시스템이 "경사"모드로 스위칭되어야 한다는 것을 의미한다.
도 7A-7C를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예의 3개의 예시들이 각각 도시된다. 이해를 돕기 위해서, 동일한 참조번호들이 도 1의 대전 입자 빔 장치 및 도 7A-7C의 장치들(106A, 106B 및 106C)에 동일한 컴포넌트들을 지시하기 위해 사용된다. 상기 예시들에서, 도 1의 예시와 구별해서, 양극 튜브(7)의 세로축(OA')(즉, 빔 지향 디바이스(8)를 향한 제 1 빔 진행의 제 1 축) 및 포커싱 어셈블리의 광학축(OA)은 이격 평행한 관계로 정렬되어 위치들(L2 및 L1)에서 웨이퍼 표면과 각각 교차한다.
빔 지향 디바이스(108A)(도 7A)는 대물 렌즈 평면(12)의 위에 광학축(OA)을 따라 이격된 관계로 수용된 편향기들(116A 및 118B)을 사용하는 이중 프리-렌즈 편향을 이용한다. 선택적으로, 추가 인-렌즈 및 포스트-렌즈 주사 편향기들(20 및 22)은 편향기들(116A 및 118A)과 별도로 동작하도록 제공되고, 예를 들면 광학축(OA)으로 제 1 빔 입사각도를 가진 경사 모드를 제공한다. 본 예시에서, 상기 편향기들(20 및 22)의 동작은 도시되지 않는다. 따라서, 제 1 축(OA')을 따라 진행하는 제 1 전자빔(Bp)은 검출기(9)의 제 1 빔 구멍(9A)을 통과하고, 제 1 전자빔(Bp)을 광학축(OA)을 향해 편향시키는 편향기(116A)의 편향 필드로 들어간다. 이어, 제 1 전자빔은 편향기(118A)의 편향 필드에 의해 반대 방향으로 편향되어, 광학축(OA)과 실질적으로 일치하는 축(OA")을 따라 웨이퍼(2)를 향해 빔이 진행하도록 한다. 이어, 제 1 전자빔(Bp)은 웨이퍼 상의 위치(L1)에 부딪치고 광학축(OA)에 평행한 축을 따라 웨이퍼로부터 거꾸로 진행하는 제 2 빔(Bs)을 넉 아웃한다. 편향기들(118A 및 116A)의 동일한 편향 필드는 순차적으로 제 2 빔(Bs)의 궤도에 영향을 주어, 축(OA''')을 따라 검출기의 영역(9B)으로 진행하도록 한다.
도 7B의 빔 지향 디바이스(108B)는 하나의 프리-렌즈 편향 및 하나의 인-렌즈 편향 - 편향기들(116B 및 118B) - 에 의해 형성된 이중 편향을 이용한다. 추가의 포스트-렌즈 편향기(22)는 예를 들어, 바람직한 경사 모드를 제공하기 위해서 편향기(118B)와 함께 동작하도록 선택적으로 제공될 수 있다. 디바이스(108B)를 통한 제 1 및 제 2 빔 진행이 자명하게 도면에 도시된다. 제 1 빔 구멍(9A) 바깥의 검출기 영역(9B)에 의한 제 2 빔(Bs)의 검출이 제공된다.
도 7C는 빔 지향 디바이스(108C)를 도시하는데, 2개의 편향기들 - 인-렌즈 편향기(116C) 및 포스트-렌즈 편향기(118C)가 제 1 및 제 2 빔들의 궤도에 영향을 주기 위해서 사용된다. 상술된 바와 같이, 도 1의 포커싱 어셈블리(자기 대물 렌즈(12) 및 정전기 렌즈(14))를 사용할 때, 프리-렌즈 및 인-렌즈 편향기들 둘 다는 전체 포커싱 어셈블리의 포커싱 필드 내에 수용된다. 도 7C에서, 수직 동작 모드로 동작하는 제 1 및 제 2 빔 진행 방법은 실선으로 도시되고, 경사 모드의 경우에는 점선으로 도시된다. 수직 모드에서 경사 모드로 스위칭하는 것은 편향기들의 전기 파라미터들을 적당히 변화함으로써(편향기들의 코일들을 통한 전류를 증가시킴으로써) 달성된다. 경사 모드는 이전 설명된 예시들로 또한 얻어질 수 있다.
따라서, 도 4의 예시와 유사하게 도 7A-7C의 상기 예시들에서, 제 1 빔(Bp)은 광학축(OA)에 평행한 축(OA")을 따라서(도 7A-7C에서 광학축을 실질적으로 따라서, 도 4에서 광학축으로부터 이격된 축을 따라서) 웨이퍼(2)에 부딪친다. 따라서, 제 2 전자빔(Bs)은 항상 제 1 빔 구멍(9a) 밖의 검출기 영역의 영역(9b)으로 지향된다.
도 8A 및 8B를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대전 입자 빔 장치(206)가 설명된다. 여기서, 검출기(209)의 중심축뿐만 아니라 양극 튜브(제 1 축(OA'))는 빔 지향 디바이스(208)의 포커싱 어셈블리의 광학축(OA)와 각도, 예를 들면 대략 1-2°의 각도를 형성한다. 빔 지향 디바이스(208)의 편향기들(216 및 218)은 2개의 프리-렌즈 편향기들, 하나의 프리-렌즈 및 하나의 인-렌즈 편향기, 또는 하나의 인-렌즈 및 하나의 포스트-렌즈 편향기일 수 있다. 도 8A는 수직 모드를 가진 빔 진행 방법을 예시하고, 도 8B는 경사 모드를 가진 빔 진행 방법을 예시한다.
도 8A에 도시된 것처럼, 제 1 빔(Bp)은 제 1 빔 구멍(9B)을 통과하는 제 1 축(OA')을 따라서 빔 지향 디바이스(208)을 향해 진행하고, 제 1 축(OA')과 각도를 형성하는 (광학축(OA")과 실질적으로 일치하는) 제 2 축(OA")을 따라서 웨이퍼에 부딪치기 위해서 편향기(216)에 의해 편향된다. 축(OA")은 제 1 축(OA')과 웨이퍼 표면과 사이의 교차부의 위치(L2)로부터 이격된 위치(L1)에서 웨이퍼 표면과 교차한다. 제 2 전자빔(Bs)은 광학축(OA")을 따라서 뒤로 진행하고, 제 1 빔 구멍(9a) 밖의 검출기 영역(9b)에 진행하기 위해서만 동일한 편향기(216)에 의해 편향된다.
도 8B에 도시된 것처럼, 제 1 빔(Bp)은 검출기의 제 1 빔 구멍(9A)을 통과한 제 1 축(OA')을 따라서 진행하고나서, 편향기들(216 및 218)에 의해 순차적으로 편향된다. 이는 제 2 축(OA')을 따라서 웨이퍼 상의 위치(L1)로 제 1 빔 입사 각도를 만든다. 상기 위치에서 충돌된 제 2 빔(Bs)은 광학축(OA)에 평행한 축을 따라서 뒤로 진행하고, 편향기들(218 및 216)에 의해 연속적으로 편향되고, 따라서 제 1 빔 구멍 밖의 검출 영역(9B)으로 축(OA'")을 따라서 진행한다.
도 8A 및 8B의 구성에서, 제 2 편향기의 제공은 본 발명의 목적, 즉, 수직 모드로 동작할 때 제 1 빔과 제 2 빔 사이를 분리하고 제 2 빔을 검출기 영역(9b)로 지향하기 위해서 선택적이다. 그러나, "경사 모드"로 동작하기 위해서, 적어도 2개의 편향기들을 제공하는 것이 바람직하다.
성공적인 "측벽 이미징"은 추출 전기장(또는 "승급전압(boosting voltage)")이 사용되지 않을 때, 즉 다음 조건들, 입사빔을 경사지게 해서 달성될 수 있다. 상기 경우에, 제 2 편향기의 제공이 편향의 색수차에 충분하게 영향을 주지는 않지만, 상기 편향기의 적당한 동작은 입사빔의 성공적인 경사짐, 즉 "수직" 및 "경사"모드들로 웨이퍼 상의 동일한 위치의 검사가 가능하게 한다. 그러나, 추출 필드의 제공은 일반적으로 이미징을 개선한다.
당업자들은 첨부된 청구항들에 의해 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 다양한 변경 및 개조들이 가능하다는 것을 인식할 것이다. 빔 지향 디바이스 및 본 발명에 따라 구성되고 동작하는 대전 입자 빔 장치는 조사, 계측, 결함 검사 또는 유사한 도구들에 사용될 수 있다.

Claims (43)

  1. 방법으로서,
    (a) 검출기의 개구를 통과하는 제 1 축을 따라 제 1 대전 입자 빔을 지향시키는 단계 ― 상기 검출기는 상기 개구 바깥에 대전 입자 검출 영역들을 가짐 ― ; 및
    (b) 자기 대물 렌즈를 포함하는 포커싱 어셈블리 및 상기 포커싱 어셈블리의 광학 축을 따라 이격된 위치들에서 상기 제 1 대전 입자 빔에 편향 필드들(deflection fields)을 인가하도록 동작가능한 편향기들― 제 1 빔 진행(propagation)의 지향과 관련하여, 적어도 이들 중 하나는 상기 자기 대물 렌즈의 상류에 위치되고 이들 중 다른 하나는 상기 자기 대물 렌즈의 하류에 위치함 ―을 갖는 편향 어셈블리를 통해 상기 제 1 대전 입자 빔을 통과시킴으로써, 상기 제 1 축을 따른 진행로부터 상기 제 1 축으로부터 이격되고 이와 평행한 제 2 축을 따른 샘플 쪽으로의 진행으로 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주는 단계 ― 이에 의해, 상기 제 1 대전 입자 빔의 상기 샘플과의 상호작용으로 생기는 제 2 대전 입자 빔이 상기 개구 바깥의 상기 검출기의 검출 영역들로 진행하게 함 ―
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영향을 주는 단계는,
    2개의 편향 필드들을 통해 상기 제 1 대전 입자 빔을 통과시키는 단계 ― 상기 2개의 편향 필드들은 상기 제 1 축을 따르는 상기 제 1 대전 입자빔의 진행으로부터 상기 제 2 축을 따르는 상기 제 1 대전 입자 빔의 진행으로 상기 제 1 대전 입자 빔을 편향시키고, 상기 2개의 편향 필드들은 상기 제 2 대전 입자 빔을 편향시켜 상기 개구 바깥에 있는 상기 검출기의 상기 검출 영역들로의 상기 제 2 대전 입자 빔의 진행을 제공함 ― 를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커싱 어셈블리의 상기 광학축은 상기 제 1 축과 평행한 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 방법으로서,
    검출기의 개구를 통과하는 제 1 축을 따라 빔 지향 디바이스를 향해 제 1 대전 입자 빔을 지향시키는 단계 ― 상기 검출기는 상기 개구 바깥에 대전 입자 검출 영역들을 가짐 ― ; 및
    (a) 포커싱 어셈블리 및 (b) 편향 어셈블리를 포함하는 상기 빔 지향 디바이스를 통해 상기 제 1 대전 입자 빔을 통과시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 포커싱 어셈블리는 상기 제 1 축과 0°보다 크고 180°보다 작은 각도를 갖는 광학축을 규정하고,
    상기 편향 어셈블리는:
    (ⅰ) 상기 제 1 대전 입자 빔의 상기 제 1 축을 따르는 진행으로부터 상기 포커싱 어셈블리의 상기 광학축과 평행한 제 2 축을 따라 샘플쪽으로의 상기 제 1 대전 입자 빔의 진행으로 상기 제 1 대전 입자 빔을 편향시키고,
    (ⅱ) 상기 제 1 대전 입자 빔의 상기 샘플과의 상호작용으로 생기는 제 2 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주어 상기 개구 바깥의 상기 검출기의 상기 검출 영역들로 제 2 대전 입자 빔 진행을 제공하도록 동작가능한,
    방법.
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  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 편향 어셈블리는 상기 포커싱 어셈블리의 상기 광학축을 따라 연속적인 위치들에서 2개의 편향 필드들을 상기 제 1 대전 입자 빔에 인가함으로써 상기 제 1 대전 입자 빔을 편향시키도록 동작가능하며, 상기 편향 필드들은 상기 제 2 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주어 상기 개구 바깥의 상기 검출기의 상기 검출 영역들로의 상기 제 2 대전 입자 빔의 상기 진행을 일으키는, 방법.
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  21. 제 1 축을 따라 빔 지향 디바이스를 향해 진행하는 제 1 대전 입자 빔을 규정하며, 개구 및 상기 개구 바깥의 대전 입자 검출 영역들로 형성되고 상기 제 1 축이 검출기의 상기 개구를 통과하도록 수용되는 상기 검출기를 이용하는 대전 입자 빔 장치에서 사용하기 위한 빔 지향 디바이스로서,
    광학축을 규정하고 상기 제 1 대전 입자 빔을 부분적으로 자기 대물 렌즈를 이용하거나 전체적으로 자기 대물 렌즈를 이용하여 샘플 상으로 포커싱하도록 동작가능한 포커싱 어셈블리; 및
    편향 어셈블리
    를 포함하고,
    상기 편향 어셈블리는 (ⅰ) 상기 포커싱 어셈블리의 광학 축을 따라 두 개의 이격된 위치들에서 수용되는 두 개의 편향기들 ― 상기 샘플로의 상기 제 1 빔 진행의 지향과 관련하여, 이들 중 하나는 상기 자기 대물 렌즈의 상류에 위치되고 이들 중 다른 하나는 상기 자기 대물 렌즈의 하류에 위치함 ―을 갖고 (ⅱ) 상기 제 1 축으로부터 이격되고 이와 평행한 제 2 축을 따라 상기 샘플 상으로 상기 제 1 대전 입자 빔을 지향시키도록 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주도록 동작가능한 ― 이에 의해, 상기 제 1 대전 입자 빔 및 제 2 대전 입자 빔에 두 개의 편향 필드들을 인가함으로써 상기 개구 바깥의 상기 검출기의 검출 영역들로의 제 2 대전 입자 빔 진행을 일으킴 ―,
    빔 지향 디바이스.
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  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 포커싱 어셈블리는 상기 샘플로 진행하는 상기 제 1 빔의 방향과 관련하여 상기 자기 대물 렌즈의 하류에 수용된 정전기 액침 렌즈(electrostatic immersion lens)를 더 포함하는, 빔 지향 디바이스.
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  34. 제 1 축을 따라 빔 지향 디바이스를 향해 진행하는 제 1 대전 입자 빔을 규정하며 개구 및 상기 개구 바깥의 대전 입자 검출 영역들로 형성되고 상기 제 1 축이 검출기의 상기 개구를 통과하도록 수용되는 상기 검출기를 이용하는 대전 입자 빔 장치에서 사용하기 위한 빔 지향 디바이스로서,
    상기 제 1 축과 0°보다 크고 180°보다 작은 각도를 갖는 광학축을 규정하고 상기 제 1 대전 입자 빔을 샘플 상으로 포커싱하도록 동작가능한 포커싱 어셈블리; 및
    상기 포커싱 어셈블리의 상기 광학 축과 평행한 제 2 축을 따라 상기 제 1 대전 입자 빔을 상기 샘플 상으로 지향시키고 상기 제 1 대전 입자 빔의 상기 샘플과의 상호작용으로 생기는 제 2 대전 입자 빔의 진행을 상기 개구 바깥의 상기 검출기의 검출 영역들로 지향시키도록 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주도록 동작가능한 편향 어셈블리
    를 포함하는, 빔 지향 디바이스.
  35. 샘플을 검사하기 위한 대전 입자 빔 장치로서,
    입자 소스에 의해 생성된 제 1 대전 입자 빔이 제 1 축을 따라 진행할 공간을 규정하는 양극 튜브(anode tube) ― 상기 제 1 축은 상기 양극 튜브의 세로축과 평행함 ―;
    개구로 형성되고 상기 개구 밖의 대전 입자 검출 영역들을 가지는 검출기 ― 상기 검출기는 상기 제 1 축이 상기 개구와 교차하도록 수용됨 ― ; 및
    상기 검출기의 상기 개구를 통과하는 상기 제 1 대전 입자 빔의 경로에 수용되고, 포커싱 어셈블리 및 편향 어셈블리를 포함하는 빔 지향 디바이스
    를 포함하고,
    상기 포커싱 어셈블리는 광학축을 규정하고 상기 제 1 대전 입자 빔을 샘플 상으로 부분적으로 자기 대물 렌즈를 이용하거나 전체적으로 자기 대물 렌즈를 이용하여 포커싱하도록 동작가능하고,
    상기 편향 어셈블리는 (ⅰ) 상기 포커싱 어셈블리의 상기 광학 축을 따라 두 개의 이격된 위치들에서 수용되는 두 개의 편향기들 ― 상기 샘플로의 제 1 빔 진행의 방향과 관련하여, 이들 중 하나는 상기 자기 대물 렌즈의 상류에 위치되고 이들 중 다른 하나는 상기 자기 대물 렌즈의 하류에 위치함 ―을 갖고 (ⅱ) 상기 제 1 축으로부터 이격되고 이와 평행한 제 2 축을 따라 상기 샘플로의 상기 제 1 대전 입자 빔 진행을 일으키도록 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주고, 상기 제 1 대전 입자 빔의 상기 샘플과의 상호작용으로 생기는 제 2 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주도록 동작가능한 ― 이에 의해, 상기 제 1 대전 입자 빔 및 상기 제 2 대전 입자 빔에 두 개의 편향 필드들을 인가함으로써 상기 개구 바깥의 상기 검출기의 상기 영역들로의 제 2 대전 입자 빔 진행을 제공함 ―,
    대전 입자 빔 장치.
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  42. 제 35 항에 있어서,
    상기 포커싱 어셈블리는 상기 샘플로 진행하는 상기 제 1 빔의 방향과 관련하여 상기 자기 대물 렌즈의 하류에 수용된 정전기 액침 렌즈(electrostatic immersion lens)를 더 포함하는, 대전 입자 빔 장치.
  43. 샘플을 검사하기 위한 대전 입자 빔 장치로서,
    입자 소스에 의해 생성된 제 1 대전 입자 빔이 제 1 축을 따라 진행할 공간을 규정하는 양극 튜브(anode tube) ― 상기 제 1 축은 상기 양극 튜브의 세로축과 평행함 ― ;
    개구로 형성되고 상기 개구 밖의 대전 입자 검출 영역들을 가지는 검출기 ― 상기 검출기는 상기 제 1 축이 상기 개구와 교차하도록 수용됨 ― ; 및
    상기 검출기의 상기 개구를 통과하는 상기 제 1 대전 입자 빔의 경로에 수용되고, 포커싱 어셈블리 및 편향 어셈블리를 포함하는 빔 지향 디바이스
    를 포함하고,
    상기 포커싱 어셈블리는 상기 제 1 축과 0°보다 크고 180°보다 작은 각을 갖는 광학축을 규정하고 상기 제 1 대전 입자 빔을 상기 샘플 상으로 포커싱하도록 동작가능하고,
    상기 편향 어셈블리는 상기 포커싱 어셈블리의 상기 광학축과 평행한 제 2 축을 따라 상기 샘플로의 상기 제 1 대전 입자 빔 진행을 일으키도록 상기 제 1 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주고, 상기 제 1 대전 입자 빔의 상기 샘플과의 상호작용으로 생기는 제 2 대전 입자 빔의 궤도에 영향을 주도록 동작가능한 ― 이에 의해, 상기 개구 바깥의 상기 검출기의 상기 영역들로의 제 2 대전 입자 빔 진행을 제공함 ―
    대전 입자 빔 장치.
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