KR102320860B1

KR102320860B1 - 복수의 하전 입자 빔을 이용하는 장치

Info

Publication number: KR102320860B1
Application number: KR1020197024444A
Authority: KR
Inventors: 웨이밍 런; 슈아이 리; 수에동 리우; 종웨이 첸
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2021-11-02
Also published as: KR20220141929A; KR20180018483A; KR102014868B1; KR20210132752A; KR20190100460A

Abstract

높은 분해능 및 높은 처리량으로 샘플을 관측하기 위한 멀티빔 장치가 제시된다. 이러한 장치에서는, 소스 변환 유닛이 단일 전자 소스를 가상의 멀티 소스 어레이로 변화시키고, 1차 투영 이미징 시스템은 샘플 상에서 복수의 프로브 스팟을 형성하도록 이러한 어레이를 투영하고, 집속 렌즈는 복수의 프로브 스팟의 흐름을 조정한다. 소스 변환 유닛에서는, 이미지 형성 수단이 빔 제한 수단의 상류에 위치하여, 덜 산란된 전자를 생성하게 된다. 이미지 형성 수단은 가상의 멀티 소스 어레이를 형성할 뿐만 아니라, 복수의 프로브 스팟의 축외 수차를 보상한다.

Description

복수의 하전 입자 빔을 이용하는 장치{APPARATUS OF PLURAL CHARGED-PARTICLE BEAMS}

본 출원은 Ren 등에 의해 2015년 3월 10일에 출원되고 발명의 명칭이 "Appratus of Plural Charged-Particle Beams"인 미국 임시 출원 제62/130,819호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 전체 내용은 원용에 의해 본원에 통합된다.

본 발명은 복수의 하전 입자 빔을 이용한 하전 입자 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 샘플 표면 상에서 관측 영역의 복수의 스캔 영역에 대한 이미지를 동시에 얻기 위해 복수의 하전 입자 빔을 채용하는 장치에 관한 것이다. 따라서, 이러한 장치는 반도체 제조 산업에서 높은 분해능과 높은 처리량으로 웨이퍼/마스크 상의 결함을 검사 및/또는 검토하는데 이용될 수 있다.

반도체 IC 칩을 제조하는데 있어서, 패턴 결함 및/또는 원치 않는 입자(잔여물)가 제조 공정 중에 웨이퍼/마스크의 표면 상에 불가피하게 발생하게 되며, 이로 인하여 수율이 크게 줄어든다. IC 칩의 성능에 대해 더욱더 진전된 요구사항을 충족시키기 위해서, 더욱더 작은 임계 피처 치수를 갖는 패턴이 채용된다. 그에 따라, 광학 빔을 이용하는 기존의 수율 관리 툴은 회절 효과로 인하여 점차 부적절하게 되었고 전자 빔을 이용하는 수율 관리 툴이 점점 더 많이 채용되고 있다. 광자 빔에 비해 전자 빔은 더 짧은 파장을 가짐으로써 우수한 공간 분해능을 제공할 수 있다. 현재 전자 빔을 이용하는 수율 관리 툴은 단일 전자 빔을 이용하는 주사 전자 현미경(SEM)의 원리를 채용하고 있으므로, 더 높은 분해능을 제공할 수는 있지만 대량 생산을 위해 적절한 처리량을 제공할 수 없다. 처리량을 늘리기 위해 점점 더 큰 빔 흐름이 이용될 수 있지만, 쿨롱 효과로 인하여 우수한 공간 분해능이 기본적으로 열화될 것이다.

처리량에 대한 제한을 완화시키기 위해, 큰 흐름을 갖는 단일 전자 빔을 이용하는 대신에 각각 작은 흐름을 갖는 복수의 전자 빔을 이용하는 것이 유망한 해결책이다. 이러한 복수의 전자 빔은 샘플의 검사 또는 관측 중인 하나의 표면 상에 복수의 프로브 스팟을 형성하게 된다. 샘플 표면에 대해서, 복수의 프로프 스팟은 샘플 표면 상에서 넓은 관측 영역 내의 복수의 작은 스캔 영역을 각각 그리고 동시에 스캔할 수 있다. 각각의 프로브 스팟의 전자는 이들이 도달하는 샘플 표면으로부터 2차 전자를 생성한다. 이러한 2차 전자는 느린 2차 전자(에너지가 50 eV 이하) 및 후방산란 전자(에너지가 전자들의 도달 에너지에 근접함)를 포함한다. 복수의 작은 스캔 영역으로부터의 2차 전자는 복수의 전자 검출기에 의해 각각 그리고 동시에 수집될 수 있다. 결과적으로, 단일 빔을 이용하여 큰 관측 영역을 스캔하는 경우보다 작은 스캔 영역 모두를 포함하는 큰 관측 영역에 대한 이미지를 훨씬 빠르게 얻을 수 있다.

복수의 전자 빔은 복수의 전자 소스 각각으로부터 또는 단일 전자 소스로부터 기인한 것일 수 있다. 전자의 경우, 복수의 전자 빔은 통상적으로 복수의 컬럼에 의해 각각 복수의 작은 스캔 영역 상에 포커싱되어 이를 스캔하고, 각각의 스캔 영역으로부터의 2차 전자는 대응하는 컬럼 내부에서 하나의 전자 검출기에 의해 검출된다. 따라서 이러한 장치는 일반적으로 멀티 컬럼 장치라 불린다. 복수의 컬럼은 독립적이거나 다중축 자기 또는 전자기 복합 대물 렌즈를 공유할 수 있다(예컨대, US 8,294,095). 샘플 표면 상에서 2개의 인접한 빔 사이의 빔 간격은 통상 30~50mm에 이른다.

후자의 경우에는 단일 전자 소스를 복수의 서브 소스로 가상으로 변화시키기 위해 소스 변환 유닛이 이용된다. 소스 변환 유닛은 하나의 빔릿 형성 수단과 하나의 이미지 형성 수단을 포함한다. 빔릿 형성 수단은 기본적으로 복수의 빔 제한 개구를 포함하며, 이러한 개구는 단일 전자 소스에 의해 생성된 1차 전자 빔을 복수의 서브 빔 또는 빔릿으로 각각 분할한다. 이미지 형성 수단은 기본적으로 복수의 전자 광학 요소를 포함하는데, 이는 전자 소스의 복수의 병렬 이미지를 각각 형성하도록 복수의 빔릿을 포커싱하거나 편향시킨다. 복수의 병렬 이미지 각각은 하나의 대응하는 빔릿을 방출하는 하나의 서브 소스로 취급될 수 있다. 빔릿 간격, 즉 빔 제한 개구 간격은 더 많은 빔릿을 이용가능하게 하기 위해 마이크로 미터 레벨이고, 따라서 소스 변환 유닛은 반도체 제조 공정 또는 MEMS(미세 전자 기계 시스템) 공정에 의해 만들어질 수 있다. 당연하게도, 복수의 병렬 이미지를 복수의 작은 스캔 영역으로 각각 투영하여 스캐닝하기 위해 하나의 단일 컬럼 내에서 하나의 1차 투영 이미징 시스템 및 하나의 편향 스캐닝 유닛이 이용되며, 그로부터의 복수의 2차 전자 빔은 그러한 단일 컬럼 내부에서 하나의 전자 검출 디바이스의 복수의 검출 요소에 의해 각각 검출된다. 복수의 검출 요소는 나란히 배치된 복수의 전자 검출기 또는 하나의 전자 검출기의 복수의 픽셀일 수 있다. 그러므로 장치는 일반적으로 멀티빔 장치라 불린다.

도 1a의 소스 변환 유닛(20-1)에서는 이미지 형성 수단(22-1)이 복수의 렌즈(22_1L~22_3L)로 구성된다. 하나의 단일 전자 소스로부터의 실질적으로 평행한 1차 전자 빔(2)은 빔릿 형성 수단(21)의 복수의 빔 제한 개구(21_1~21_3)에 의해 복수의 빔릿(2_1~2_3)으로 분할되고, 복수의 렌즈는 각각 복수의 빔릿을 포커싱하여 단일 전자 소스의 복수의 병렬 이미지(2_1r~2_3r)를 형성하게 된다. 복수의 병렬 이미지는 통상적으로 실제 이미지이지만, 복수의 렌즈 각각이 애퍼처 렌즈인 경우 특정 조건 하에서 가상의 이미지일 수 있다. US 7,244,949 및 US 7,880,143에서는 각각 이러한 유형의 하나의 이미지 형성 수단을 구비한 멀티빔 장치를 제안한다. 도 1b의 소스 변환 유닛(20-2)에서는 이미지 형성 수단(22-2)이 복수의 편향기(22_2D 및 22_3D)로 구성된다. 하나의 단일 전자 소스로부터의 분기된 1차 전자 빔(2)이 빔릿 형성 수단(21)의 복수의 빔 제한 개구(21_2 및 21_3)에 의해 복수의 빔릿(2_2 및 2_3)으로 분할되고, 복수의 편향기는 각각 복수의 빔릿을 편향시켜 단일 전자 소스의 복수의 병렬 가상 이미지(2_2v 및 2_3v)를 형성하게 된다.

전자 소스의 가상 이미지를 형성하기 위해 편향기를 이용하는 개념은 1950년대에 이미 유명했던 2-슬릿 전자 간섭 실험에서 이용된 바 있는데, 도 2에 도시된 바와 같은 2개의 가상 이미지를 형성하기 위해 전자 복프리즘이 채용되었다(Physics in Perspective, 14 (2012) 178-195에 공개된 Rodolfo Rosa의 논문 "The Merli-Missiroli-Pozzi Two-Slit Electron-Interference Experiment"의 도 1). 전자 복프리즘은 기본적으로 접지 전위에 있는 2개의 평행한 플레이트 및 그 사이의 매우 얇은 와이어(F)를 포함한다. 접지 전위와 동일하지 않은 전위가 와이어(F)에 인가될 때, 전자 복프리즘은 편향 방향이 서로 반대인 2개의 편향기가 된다. 전자 소스(S)로부터의 1차 전자 빔은 이러한 2개의 편향기를 통과하고 전자 소스(S)의 가상 이미지(S1 및 S2)를 형성하는 2개의 편향된 빔릿이 된다. 전위가 양이면 2개의 빔릿은 서로 중첩되고 중첩된 영역에서 간섭 무늬가 생긴다.

그 이후로, 앞서 언급한 개념은 멀티빔 장치에 다양한 방식으로 채용된 바 있다. JP-A-10-339711 및 US 8,378,299에서는 샘플 표면 상에 2개의 프로프 스팟을 형성하도록 전통적인 하나의 전자 복프리즘을 직접 이용한다. US 6,943,349에서는 샘플 표면 상에 셋 이상의 프로브 스팟을 형성하기 위해 하나의 환형 편향기(문헌의 도 5) 또는 하나의 대응하는 편향기 어레이(문헌의 도 12)를 이용하며, 따라서 보다 높은 처리량을 제공할 수 있다. 환형 편향기는 내측의 환형 전극과 외측의 환형 전극을 포함한다. 2개의 환형 전극의 전위가 서로 같지 않은 경우, 그 사이의 환형의 갭 내에서 국소적인 반경 방향으로 하나의 전기장이 생길 것이고, 결과적으로 환형 편향기가 셋 이상의 빔릿을 상이한 방향으로 함께 편향시킬 수 있다. 나아가, 환형 편향기의 편향 기능은 환형의 갭을 따라 배열된 복수의 다중극 타입 편향기를 구비한 하나의 대응하는 편향기 어레이에 의해 수행될 수 있다.

도 1b의 기존의 소스 변환 유닛(20-2)에서는 1차 전자 빔(2)의 분기로 인하여 복수의 빔릿이 서로 상이한 입사각으로 복수의 빔 제한 개구를 통과하므로, 강한 그리고 서로 상이한 전자 산란을 겪게 된다. 각각의 빔릿에서 산란된 전자는 프로프 스팟을 확장시키고 및/또는 백그라운드 노이즈가 될 것이므로, 대응하는 스캔 영역의 이미지 분해능이 열화될 것이다.

US 6,943,349에서는, 단지 단일 전자 소스의 방출을 변경하거나 빔 제한 개구의 크기를 변경함으로써 복수의 빔릿의 흐름이 변화될 수 있다. 단일 전자 소스는 그 방출이 변경될 때 안정적인 상태로 되려면 오랜 시간을 필요로 한다. 빔 형성 수단은 둘 이상의 개구 그룹을 가져야 하며 한 그룹의 개구의 크기는 나머지 그룹과는 다르다. 사용 중인 그룹을 변화시키는 것에는 많은 시간이 소요된다. 부가적으로, 2차 전자 빔은 단지 대물 렌즈의 몇몇 특정 동작 조건 하에서 인렌즈 검출기의 다수의 검출 요소 상으로 포커싱될 수 있다. 그러므로 이용가능한 적용예가 제한된다.

그러므로, 높은 이미지 분해능과 높은 처리량으로 샘플 표면 상에서 큰 관측 영역 내의 복수의 작은 스캔 영역의 이미지를 동시에 획득할 수 있는 멀티빔 장치를 제공할 필요가 있다. 특히, 반도체 제조 산업의 로드맵에 부합하기 위해서 높은 분해능과 높은 처리량으로 웨이퍼/마스크 상의 결함을 검사 및/또는 검토할 수 있는 멀티빔 장치가 요구된다.

본 발명의 목적은 반도체 제조 산업에 있어서 웨이퍼/마스크 상의 결함을 검사 및/또는 검토하기 위해 샘플을 관측하고 특히 수율 관리 툴로서 기능하기 위해 높은 분해능과 높은 처리량을 제공할 수 있는 새로운 멀티빔 장치를 제공하고자 한다. 이러한 멀티빔 장치는, 첫째로 단일 전자 소스의 복수의 병렬 가상 이미지를 형성하고 둘째로 대응하는 복수의 빔릿의 흐름을 제한하기 위한 새로운 소스 변환 유닛, 복수의 빔릿의 흐름을 조정하기 위한 집속 렌즈, 샘플의 관측 중인 표면 상에 복수의 프로브 스팟을 형성하도록 복수의 병렬 가상 이미지를 투영하기 위한 1차 투영 이미징 시스템, 복수의 빔릿의 경로로부터 복수의 2차 전자 빔을 편향시키기 위한 빔 분리기, 및 전자 검출 디바이스의 복수의 검출 요소에 의해 각각 검출되도록 복수의 2차 전자 빔을 포커싱하기 위한 2차 투영 이미징 시스템을 채용한다.

그에 따라 본 발명은, 복수의 상부 4극 구조를 갖는 상부 층과 복수의 하부 4극 구조를 갖는 하부 층을 포함하는 이미지 형성 수단, 및 이러한 이미지 형성 수단의 아래에 있고 복수의 빔 제한 개구를 포함하는 빔릿 제한 수단을 포함하는 소스 변환 유닛을 제공한다. 각각의 상부 4극 구조는 하나의 대응하는 하부 4극 구조 위에서 이와 정렬되고, 양자는 방위각에 있어서 45° 차이를 가지고 한 쌍의 4극 구조를 형성한다. 그러므로, 복수의 상부 4극 구조 및 복수의 하부 4극 구조는 복수의 쌍의 4극 구조를 형성한다. 복수의 빔 제한 개구는 복수의 쌍의 4극 구조와 각각 정렬된다. 한 쌍의 4극 구조는, 가상의 이미지를 형성하기 위해 전자 소스에 의해 생성된 전자 빔의 하나의 빔릿을 편향시키도록 마이크로 편향기로서 기능하고, 하나의 빔릿을 요구되는 정도로 포커싱하도록 마이크로 렌즈로서 기능하며, 및/또는 하나의 빔릿에 요구되는 양의 비점수차를 부가하도록 마이크로 스티그메이터로서 기능한다.

본 발명은 또한 샘플의 표면을 관측하기 위한 멀티빔 장치를 제공하는데, 이러한 장치는, 전자 소스, 전자 소스 아래에 있는 집속 렌즈, 집속 렌즈 아래에 있는 소스 변환 유닛, 소스 변환 유닛의 아래에 있고 대물 렌즈를 포함하는 1차 투영 이미징 시스템, 1차 투영 이미징 시스템 내부의 편향 스캐닝 유닛, 1차 투영 이미징 시스템 아래에 있는 샘플 스테이지, 대물 렌즈 위에 있는 빔 분리기, 빔 분리기 위에 있는 2차 투영 이미징 시스템, 및 복수의 검출 요소를 구비하는 전자 검출 디바이스를 포함한다. 소스 변환 유닛은, 복수의 마이크로 편향기를 구비한 이미지 형성 수단 및 복수의 빔 제한 개구를 구비한 빔릿 제한 수단을 포함하고, 이미지 형성 수단은 빔릿 제한 수단 위에 있다. 전자 소스, 집속 렌즈, 소스 변환 유닛, 1차 투영 이미징 시스템, 편향 스캐닝 유닛 및 빔 분리기는 이러한 장치의 1차 광축과 정렬된다. 샘플 스테이지는 표면이 대물 렌즈와 마주하도록 샘플을 지탱한다. 2차 투영 이미징 시스템 및 전자 검출 디바이스는 장치의 2차 광축과 정렬되며, 2차 광축은 1차 광축에 평행하지 않다. 전자 소스는 1차 광축을 따라 1차 전자 빔을 생성하고, 복수의 마이크로 편향기는 전자 소스의 복수의 병렬 가상 이미지들을 형성하도록 1차 전자 빔을 편향시킨다. 따라서 전자 소스로부터 가상의 멀티 소스 어레이가 변환되며, 가상의 멀티 소스 어레이를 포함하는 복수의 빔릿이 복수의 빔 제한 개구를 각각 통과한다. 그러므로 각각의 빔릿의 흐름이 하나의 대응하는 빔 제한 개구에 의해 제한되고, 복수의 빔릿의 흐름은 집속 렌즈를 조정함으로써 변화될 수 있다. 1차 투영 이미징 시스템은 가상의 멀티 소스 어레이를 표면 상으로 이미징하여, 복수의 프로브 스팟이 그 위에 형성된다. 편향 스캐닝 유닛은 복수의 프로브 스팟을 표면 상의 관측 영역 내에서 복수의 스캔 영역에 걸쳐 각각 스캐닝하도록 복수의 빔릿을 편향시킨다. 복수의 2차 전자 빔이 복수의 프로브 스팟에 의해 복수의 스캔 영역으로부터 각각 생성되며 통과 시에 대물 렌즈에 의해 포커싱된다. 그 다음으로 빔 분리기는 복수의 2차 전자 빔을 2차 투영 이미징 시스템으로 편향시키고 2차 투영 이미징 시스템은 복수의 검출 요소에 의해 각각 검출되도록 복수의 2차 전자 빔을 포커싱 및 유지한다. 따라서 각각의 검출 요소가 하나의 대응하는 스캔 영역의 이미지 신호를 제공한다.

이러한 멀티빔 장치는 전자 소스 아래에 있는 메인 애퍼처 플레이트를 더 포함할 수 있고, 메인 애퍼처 플레이트는 1차 광축과 정렬되고 1차 전자 빔에 대해 빔 제한 애퍼처로서 기능하는 메인 개구를 구비한다. 1차 투영 이미징 시스템은 대물 렌즈 위에 있는 전사 렌즈(transfer lens)를 더 포함할 수 있고, 전사 렌즈는 복수의 빔릿을 표면 상에 수직으로 도달하도록 포커싱한다. 각각의 복수의 마이크로 편향기는 임의의 반경방향으로 편향 필드를 생성할 수 있는 4극 구조를 가진다. 멀티빔 장치는 빔 분리기 위에 있고 단일 빔 모드로 이용될 수 있는 단일 빔 전자 검출기를 더 포함할 수 있다. 멀티빔 장치는 1차 광축과 정렬되는 빔릿 통과 홀을 갖는 인렌즈 전자 검출기를 더 포함할 수 있고, 인렌즈 전자 검출기는 빔 분리기 아래에 있으며 단일 빔 모드로 이용될 수 있다.

본 발명은 또한 샘플의 표면을 관측하기 위한 멀티빔 장치를 제공하는데, 이러한 장치는, 전자 소스, 전자 소스 아래에 있는 집속 렌즈, 집속 렌즈 아래에 있는 소스 변환 유닛, 소스 변환 유닛의 아래에 있고 대물 렌즈를 포함하는 1차 투영 이미징 시스템, 1차 투영 이미징 시스템 내부의 편향 스캐닝 유닛, 1차 투영 이미징 시스템 아래에 있는 샘플 스테이지, 대물 렌즈 위에 있는 빔 분리기, 빔 분리기 위에 있는 2차 투영 이미징 시스템, 및 복수의 검출 요소를 구비하는 전자 검출 디바이스를 포함한다. 소스 변환 유닛은 복수의 마이크로 편향기-보상기 요소를 구비한 이미지 형성 수단 및 복수의 빔 제한 개구를 구비한 빔릿 제한 수단을 포함하고, 각각의 마이크로 편향기-보상기 요소는 하나의 마이크로 렌즈 및 하나의 마이크로 스티그메이터(stigmator)를 구비하는 하나의 마이크로 보상기 및 하나의 마이크로 편향기를 포함한다. 이미지 형성 수단은 빔릿 제한 수단 위에 있다. 전자 소스, 집속 렌즈, 소스 변환 유닛, 1차 투영 이미징 시스템, 편향 스캐닝 유닛 및 빔 분리기는 장치의 1차 광축과 정렬된다. 샘플 스테이지는 표면이 대물 렌즈와 마주하도록 샘플을 지탱한다. 2차 투영 이미징 시스템 및 전자 검출 디바이스는 장치의 2차 광축과 정렬되며, 2차 광축은 1차 광축에 평행하지 않다. 전자 소스는 1차 광축을 따라 1차 전자 빔을 생성하고, 복수의 마이크로 편향기는 전자 소스의 복수의 병렬 가상 이미지들을 형성하도록 1차 전자 빔을 편향시킨다. 따라서 전자 소스로부터 가상의 멀티 소스 어레이가 변환된다. 가상의 멀티 소스 어레이를 포함하는 복수의 빔릿이 복수의 빔 제한 개구를 각각 통과하여, 각각의 빔릿의 흐름이 하나의 대응하는 빔 제한 개구에 의해 제한된다. 복수의 빔릿의 흐름은 집속 렌즈를 조정함으로써 변화될 수 있다. 1차 투영 이미징 시스템은 가상의 멀티 소스 어레이를 표면 상으로 이미징하여, 복수의 프로브 스팟이 그 위에 형성된다. 하나의 마이크로 보상기의 하나의 마이크로 렌즈 및 하나의 마이크로 스티그메이터는 각각 하나의 대응하는 프로브 스팟의 상면 만곡 및 비점수차를 보상하고, 편향 스캐닝 유닛은 복수의 프로브 스팟을 표면 상의 관측 영역 내에서 복수의 스캔 영역에 걸쳐 각각 스캐닝하도록 복수의 빔릿을 편향시킨다. 복수의 2차 전자 빔이 복수의 프로브 스팟에 의해 복수의 스캔 영역으로부터 각각 생성되고 통과 시에 대물 렌즈에 의해 포커싱되며, 빔 분리기는 복수의 2차 전자 빔이 2차 투영 이미징 시스템에 진입하도록 편향시킨다. 2차 투영 이미징 시스템은 복수의 검출 요소에 의해 각각 검출되도록 복수의 2차 전자 빔을 포커싱 및 유지함으로써, 각각의 검출 요소가 하나의 대응하는 스캔 영역의 이미지 신호를 제공한다.

멀티빔 장치는 전자 소스 아래에 있는 메인 애퍼처 플레이트를 더 포함할 수 있고, 메인 애퍼처 플레이트는 1차 광축과 정렬되고 1차 전자 빔에 대해 빔 제한 애퍼처로서 기능하는 메인 개구를 구비한다. 각각의 복수의 마이크로 편향기-보상기 요소는, 요구되는 편향 필드를 생성함으로써 하나의 마이크로 편향기로서 기능하고 요구되는 4중극자 필드 및 요구되는 라운드 렌즈(round-lens) 필드를 생성함으로써 하나의 마이크로 보상기로서 기능하는 8극 구조를 가진다. 각각의 복수의 마이크로 편향기-보상기 요소는, 상부 층과 하부 층에 각각 상부 4극 구조 및 하부 4극 구조를 포함하고, 상부 층은 하부 층의 위에 있으며, 상부 4극 구조 및 하부 4극 구조는 서로 정렬되고 방위각에 있어서 45° 차이를 가진다. 상부 4극 구조 및 하부 4극 구조는 요구되는 편향 필드를 생성함으로써 하나의 마이크로 편향기로서 기능하고 요구되는 4중극자 필드 및 요구되는 라운드 렌즈 필드를 생성함으로써 하나의 마이크로 보상기로서 기능할 수 있다. 1차 투영 이미징 시스템은 대물 렌즈 위에 있는 전사 렌즈를 더 포함할 수 있고, 전사 렌즈는 복수의 빔릿을 표면 상에 수직으로 도달하도록 포커싱한다. 멀티빔 장치는 또한 빔 분리기 위에 있고 단일 빔 모드로 이용될 수 있는 단일 빔 전자 검출기를 더 포함할 수 있다. 멀티빔 장치는 1차 광축과 정렬되는 빔릿 통과 홀을 갖는 인렌즈 전자 검출기를 더 포함할 수 있고, 인렌즈 전자 검출기는 빔 분리기 아래에 있으며 단일 빔 모드로 이용될 수 있다.

본 발명은 또한 전자 소스로부터 가상의 멀티-소스 어레이를 형성하도록 소스 변환 유닛을 구성하기 위한 방법을 제공하며, 이러한 방법은, 복수의 상부 4극 구조를 갖는 상부 층과 복수의 하부 4극 구조를 갖는 하부 층을 포함하는 이미지 형성 수단을 제공하는 단계, 및 이미지 형성 수단의 아래에 있고 복수의 빔 제한 개구를 포함하는 빔릿 제한 수단을 제공하는 단계를 포함한다. 각각의 상부 4극 구조는 하나의 대응하는 하부 4극 구조 위에서 하나의 대응하는 하부 4극 구조와 정렬되고, 양자는 방위각에 있어서 45° 차이를 가지고 한 쌍의 4극 구조를 형성한다. 그러므로 복수의 상부 4극 구조 및 복수의 하부 4극 구조는 복수의 쌍의 4극 구조를 형성한다. 복수의 빔 제한 개구는 복수의 쌍의 4극 구조와 각각 정렬된다. 한 쌍의 4극 구조는, 가상의 이미지를 형성하기 위해 전자 소스에 의해 생성된 전자 빔의 하나의 빔릿을 편향시키도록 마이크로 편향기로서 기능하고, 하나의 빔릿을 요구되는 정도로 포커싱하도록 마이크로 렌즈로서 기능하며, 및/또는 하나의 빔릿에 요구되는 양의 비점수차를 부가하도록 마이크로 스티그메이터로서 기능한다.

소스 변환 유닛은 복수의 쌍의 4극 구조와 각각 정렬되는 복수의 상부 관통 홀을 가지는 상부 전기 전도 플레이트를 포함할 수 있다. 소스 변환 유닛은 복수의 쌍의 4극 구조와 각각 정렬되는 복수의 하부 관통 홀을 가지는 하부 전기 전도 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 전자 소스로부터 가상의 멀티-소스 어레이를 형성하기 위한 방법을 제공하는데, 이러한 방법은, 복수의 상부 4극 구조를 갖는 상부 층과 복수의 하부 4극 구조를 갖는 하부 층을 이용하여 복수의 전자 소스로부터의 전자 빔을 복수의 빔릿으로 편향시키는 단계, 및 복수의 개구를 이용함으로써 복수의 빔릿을 제한하는 단계를 포함한다. 각각의 상부 4극 구조는 하나의 대응하는 하부 4극 구조 위에서 하나의 대응하는 하부 4극 구조와 정렬되고, 양자는 방위각에 있어서 45° 차이를 가지고 한 쌍의 4극 구조를 형성한다.

본 발명은 또한 하전 입자 빔 장치를 제공하는데, 이러한 장치는, 1차 빔을 제공하기 위한 단일 하전 입자 소스, 1차 빔을 복수의 빔릿으로 변환하기 위한 수단, 복수의 빔릿으로부터 표본(specimen) 상에 복수의 프로브 스팟을 형성하기 위한 제1 투영 시스템, 표본 상에서 복수의 프로브 스팟을 스캐닝하기 위한 편향 스캐닝 유닛, 복수의 신호 전자 빔을 복수의 빔릿으로부터 분리하기 위한 수단, 복수의 신호 전자 빔을 수신하기 위한 검출 디바이스, 및 검출 디바이스의 복수의 전자 검출 요소 상에서 각각 복수의 신호 전자 빔으로부터 복수의 신호 스팟을 형성하기 위한 제2 투영 시스템을 포함한다. 변환 수단은 복수의 빔릿을 편향시키기 위한 복수의 편향기 및 복수의 편향기 아래에 있는 복수의 빔 제한 개구를 포함한다. 복수의 신호 전자 빔은 복수의 빔릿이 표본 상에 충돌하는 것으로 인하여 각각 생성된다.

하전 입자 빔 장치는 복수의 프로브 스팟의 흐름을 조정하기 위한 집속 렌즈를 더 포함할 수 있다. 변환 수단은 복수의 프로브 스팟의 수차를 각각 보상하기 위한 복수의 보상기를 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 다른 장점은 첨부된 도면을 참고하여 이루어지는 다음의 설명으로 명백해질 것이고, 여기서는 본 발명의 특정 실시예가 예시의 목적으로 제시될 것이다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 손쉽게 이해될 것이고, 도면에서는 유사한 도면 부호가 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 1a 및 1b는 기존의 소스 변환 유닛의 개략도를 각각 나타낸다.
도 2는 전자 복프리즘을 이용한 전자 간섭 실험을 개략적으로 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 새로운 멀티빔 장치의 일 구성을 개략도로 나타낸 것이다.
도 3b-3d는 도 3a의 새로운 멀티빔 장치의 동작 모드를 각각 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 새로운 멀티빔 장치의 다른 구성을 개략도로 나타낸 것이다.
도 5a-5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3a의 이미지 형성 수단의 일 구성을 각각 개략도로 나타낸 것이다.
도 6a-6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 3a의 이미지 형성 수단의 일 구성을 각각 개략도로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 4의 향상된 이미지 형성 수단의 일 구성을 개략도로 나타낸 것이다.
도 8a-8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 4의 향상된 이미지 형성 수단의 일 구성을 개략도로 나타낸 것이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 새로운 멀티빔 장치의 또 다른 구성을 개략도로 나타낸 것이다.
도 9b 및 9c는 도 9a의 새로운 멀티빔 장치의 동작 모드를 각각 개략도로 나타낸 것이다.
도 10은 도 4의 새로운 멀티빔 장치의 한 가지 동작 모드의 개략도이다.
도 11a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 새로운 멀티빔 장치의 또 다른 구성과 한 가지 동작 모드를 개략도로 나타낸 것이다.
도 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 새로운 멀티빔 장치의 또 다른 구성과 한 가지 동작 모드를 개략도로 나타낸 것이다.

이제 본 발명의 다양한 예시적인 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명할 것이고, 도면에는 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 본 발명의 보호범위를 제한함이 없이 이러한 실시예에 대한 모든 설명과 도면은 예를 들어 전자 빔을 언급할 것이다. 그러나 이러한 실시예는 본 발명을 특정 하전 입자로 제한하고자 하는 것이 아니다.

도면에서는 각 구성요소의 상대적인 치수 및 각 구성 사이의 치수가 명확화를 위해 과장되어 있을 수 있다. 도면에 대한 이어지는 설명에서는 동일하거나 유사한 도면 부호가 동일하거나 유사한 구성요소 또는 개체를 지칭하며 개개의 실시예에 대하여 단지 차이점에 대해서만 설명할 것이다. 명확화를 위해 도면에서는 단지 3개의 빔릿만이 이용가능한 것으로 나와 있지만 빔릿의 수는 임의의 수일 수 있다.

따라서, 본 발명의 예시적인 실시예는 다양한 수정 및 대안적인 형태가 가능하고, 도면에서는 그 실시예를 예시의 목적으로 도시한 것이며 본 명세서에서 이에 대해 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 예시적인 실시예를 개시된 특정 형태로 제한하고자 하는 것은 아니며, 그와 반대로 본 발명의 예시적인 실시예는 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 수정예, 균등예, 및 대안예를 포괄하고자 한다.

본 발명에서, "축방향"이란 "렌즈(라운드 또는 다중극), 이미징 시스템 또는 장치의 광축 방향"을 의미하고, "반경방향"이란 "광축에 수직인 방향"을 의미하며, "축상(on-axial)"이란 "광축상에 있거나 또는 광축과 정렬됨"을 의미하며, "축외"란 "광축상에 있지 않거나 광축과 정렬되지 않음"을 의미한다.

본 발명에서 "이미징 시스템이 광축과 정렬"된다는 표현은 "모든 전자 광학 요소(라운드 렌즈 및 다중극 렌즈)가 광축과 정렬"됨을 의미한다.

본 발명에서 X, Y, Z 축은 직교좌표계를 형성한다. 1차 투영 이미징 시스템의 광축은 Z 축 상에 있고 1차 전자 빔은 Z 축을 따라 진행한다.

본 발명에서 "1차 전자"란 "전자 소스로부터 방출되어 샘플의 관측 중인 또는 검사 중인 표면 상에 입사되는 전자"를 의미하고, "2차 전자"란 "1차 전자에 의해 표면으로부터 생성된 전자"를 의미한다.

본 발명에서 "신호 전자"란 "1차 하전 입자 빔에 의해 샘플의 관측 중인 또는 검사 중인 표면으로부터 생성된 전자"를 의미한다.

본 발명에서 "단일 빔 모드"란 단지 하나의 빔릿이 이용 중임을 의미한다.

본 발명에서 관통 홀, 개구 및 오리피스에 관한 모든 용어는 하나의 플레이트를 통해 관통되는 개구 또는 홀을 의미한다.

다음으로 본 발명은 새로운 멀티빔 장치의 몇몇 실시예를 제공할 것이다. 멀티빔 장치는, 첫째로 단일 전자 소스의 복수의 병렬 가상 이미지를 형성하고 둘째로 대응하는 복수의 빔릿의 흐름을 제한하기 위한 새로운 소스 변환 유닛, 복수의 빔릿의 흐름을 조정하기 위한 집속 렌즈, 샘플의 관측 중인 표면 상에 복수의 프로브 스팟을 형성하도록 복수의 병렬 가상 이미지를 투영하기 위한 1차 투영 이미징 시스템, 복수의 빔릿의 경로로부터 복수의 2차 전자 빔을 편향시키기 위한 빔 분리기, 및 전자 검출 디바이스의 복수의 검출 요소에 의해 각각 검출되도록 복수의 2차 전자 빔을 포커싱하기 위한 2차 투영 이미징 시스템을 채용한다.

새로운 소스 변환 유닛은 복수의 마이크로 편향기를 가지는 이미지 형성 수단 및 복수의 빔 제한 개구를 가지는 빔릿 제한 수단을 포함하고, 이미지 형성 수단은 빔릿 제한 수단의 상류에 위치한다. 단일 전자 소스로부터의 1차 전자 빔은 먼저 복수의 마이크로 편향기에 의해 편향되어 단일 전자 소스의 복수의 병렬 가상 이미지를 형성하게 되고, 복수의 병렬 가상 이미지를 형성하는 복수의 빔릿이 복수의 빔 제한 개구를 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 관통하게 된다. 이런 식으로, 복수의 빔 제한 개구는 종래 기술에 비하여 더 적은 산란된 전자를 생성할 뿐만 아니라, 상류에서 생성되는 산란된 전자를 차단하여, 전자 산란으로 인한 이미지 분해능 열화를 없앤다. 이미지 형성 수단은 복수의 프로브 스팟의 축외 수차(상면 만곡 및 비점수차)를 각각 보상하기 위한 복수의 마이크로 보상기를 더 포함할 수 있고, 이로써 관측 중인 표면의 이미지 분해능을 추가로 개선한다.

새로운 멀티빔 장치의 일 실시예(100A)가 도 3a에 도시되어 있다. 단일 전자 소스(101)는 1차 광축(100_1)상에 있다. 공통의 집속 렌즈(110), 메인 애퍼처 플레이트(171), 새로운 소스 변환 유닛(120), 1차 투영 이미징 시스템(130), 편향 스캐닝 유닛(132) 및 빔 분리기(160)가 1차 광축(100_1)을 따라 배치되어 1차 광축과 정렬된다. 2차 투영 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)는 2차 광축(150_1)을 따라 배치되어 2차 광축과 정렬된다.

메인 애퍼처 플레이트(171)는 공통의 집속 렌즈(110) 위에, 또는 도시된 바와 같이 새로운 소스 변환 유닛(120)의 바로 위에 배치될 수 있다. 새로운 소스 변환 유닛(120)은 2개의 마이크로 편향기(122_2 및 122_3)를 가진 마이크로 편향기 어레이(122) 및 3개의 빔 제한 개구(121_1, 121_2 및 121_3)를 가진 빔릿 제한 플레이트(121)를 포함하며, 빔 제한 개구(121_1)는 1차 광축(100_1)과 정렬된다. 빔 제한 개구(121_1)가 1차 광축(100_1)과 정렬되지 않는 경우, 마이크로 편향기(122_1)가 하나 더 있을 것이다(도 5c에 도시된 바와 같음). 1차 투영 이미징 시스템(130)은 전사 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)를 포함한다. 편향 스캐닝 유닛(132)은 적어도 하나의 편향기를 포함한다. 빔 분리기(160)는 하나의 빈 필터(Wien filter)를 포함한다. 2차 투영 이미징 시스템(150)은 스캐닝 방지 편향기(151), 줌 렌즈(152)(적어도 2개의 렌즈(152_1 및 152_2)를 포함) 및 회전 방지 자기 렌즈(154)를 포함한다. 전자 검출 디바이스(140)는 3개의 검출 요소(140_1, 140_2 및 140_3)를 포함한다. 앞서 언급한 각각의 렌즈는 정전 렌즈, 자기 렌즈 또는 전자기 복합 렌즈일 수 있다.

도 3b-3d는 새로운 멀티빔 장치(100A)의 세 가지 동작 모드를 나타낸다. 단일 전자 소스(101)는 캐소드, 추출부 및/또는 애노드를 포함하고, 1차 전자가 캐소드로부터 방출되고 추출 및/또는 가속되어 높은 에너지(예컨대, 8~20 keV), 높은 각도 세기(예컨대, 0.5~5 mA/sr) 및 여기서 축상 타원형 마크로 나타낸 크로스오버(101s)(가상 또는 실제)를 갖는 1차 전자 빔(102)를 형성하게 된다. 그러므로, 1차 전자 빔(102)이 크로스오버(101s)로부터 방출되고 단일 전자 소스(101)는 크로스오버(101s)로 단순화된다고 생각하는 것이 편리하다.

도 3b에서는 집속 렌즈(110)가 오프 상태이다. 1차 전자 빔(102)은 포커싱 영향 없이 집속 렌즈(110)를 통과하고 그 외곽 전자는 메인 애퍼처 플레이트(171)의 메인 개구에 의해 차단된다. 마이크로 편향기(122_2 및 122_3)는 각각 1차 전자 빔(102)의 빔릿(102_2 및 102_3)을 편향시킨다. 편향된 빔릿(102_2 및 102_3)은 각각 단일 전자 소스(101)의 크로스오버(101s)의 축외 가상 이미지(102_2v 및 102_3v)를 형성한다. 편향된 빔릿(102_2 및 102_3)은 1차 광축(100_1)에 평행하거나 실질적으로 평행하고, 따라서 빔릿 제한 플레이트(121) 상에 수직으로 입사한다. 빔 제한 개구(121_1, 121_2 및 121_3)는 각각 편향된 빔릿(102_2 및 102_3) 및 1차 전자 빔(102)의 중심부(102_1)의 외곽 전자를 차단함으로써 그 흐름을 제한한다. 결과적으로, 하나의 가상 멀티 소스 어레이(101v)가 형성되는데, 이는 크로스오버(101s) 및 이의 2개의 병렬적인 축외 가상 이미지(102_2v 및 102_3v)를 포함한다. 하나의 가상 이미지는 도 1a에서 하나의 실제 이미지에서의 쿨롱 효과를 피할 수 있다. 쿨롱 효과를 추가로 줄이기 위해서, 메인 애퍼처 플레이트(171)가 외곽 전자를 최대한 초기에 차단하기 위해 집속 렌즈(110) 위에 배치될 수 있다.

다음으로 크로스오버(101s) 및 이의 2개의 병렬적인 축외 가상 이미지(102_2v 및 102_3v)는 전사 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)에 의해 관측 중인 표면(7) 상으로 이미징되고, 이들의 이미지는 그 위에 3개의 프로브 스팟(102_1s, 102_2s, 102_3s)을 형성한다. 2개의 축외 빔릿(102_2 및 102_3)이 관측 중인 표면(7) 상에 수직으로 도달하도록 하기 위해서, 전사 렌즈(133)는 이들을 포커싱하여 대물 렌즈(131)의 전방 초점을 통과하게 한다. 대물 렌즈(131)가 하나의 자기 렌즈(magnetic lens)를 포함하는 경우, 2개의 축외 빔릿(102_2 및 102_3)은 자기 회전의 영향으로 인하여 정확히 전방 초점을 통과하지 않을 수도 있고, 이는 빔릿 크로스오버(CS)에서 쿨롱 효과를 줄이는데 큰 도움이 된다. 편향 스캐닝 유닛(132)은 3개의 빔릿(102_1~102_3)을 편향시켜 결과적으로 3개의 프로브 스팟(102_1s~102_3s)이 관측 중인 표면(7) 상에서 3개의 개별 영역을 스캔하게 된다.

3개의 스캔 영역으로부터 방출된 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se 및 102_3se)은 대물 렌즈(131)에 의해 포커싱되고 빔 분리기(160)에 의해 편향되어 2차 광축(150_1)을 따라 2차 투영 이미징 시스템(150)에 진입하게 된다. 렌즈(152 및 153)는 각각 2차 전자 빔을 3개의 검출 요소(140_1~140_3) 상에 포커싱한다. 그러므로 각각의 검출 요소는 하나의 대응하는 스캔 영역의 이미지 신호를 제공하게 될 것이다. 하나의 스캔 영역으로부터 2차 전자 빔의 몇몇 2차 전자가 이웃하는 검출 요소로 가게 되는 경우, 이웃하는 검출 요소의 이미지 신호는 또한 이러한 스캔 영역으로부터의 외래 정보(foreign information)를 포함하게 될 것이고, 이웃하는 검출 요소에 대하여 외래 정보는 이러한 스캔 영역으로부터의 크로스토크가 된다. 검출 요소 간에 크로스토크를 피하기 위해서, 줌 렌즈(152)는 각각의 2차 전자 빔의 스팟 크기를 대응하는 검출 요소보다 작게 만들고, 편향 스캐닝 유닛(132)이 빔릿(102_1~102_3)을 편향시키는 동안 스캐닝 방지 편향기(151)는 동시에 2차 전자 빔(102_1se~102_3se)을 편향시켜 대응하는 검출 요소 내에 유지시키게 된다.

상이한 샘플들은 통상적으로, 빔릿의 도달 에너지 및 흐름 등의 상이한 관측 조건을 요한다. 이는 특히 반도체 제조 산업에서 웨이퍼/마스크 상의 결함의 검사 및/또는 검토에 대해 그러하다. 대물 렌즈(131)의 초점력은 도달 에너지에 따라 달라질 것이고, 이는 전자 검출 디바이스(140) 상에서의 2차 전자 빔의 위치에 영향을 미쳐 크로스토크를 일으킬 것이다. 이러한 경우, 2차 전자 빔의 반경방향 변위를 없애도록 줌 렌즈(152)가 조정될 것이다. 대물 렌즈(131)가 하나의 자기 렌즈를 포함하는 경우 2차 전자 빔의 회전을 없애기 위해 회전 방지 자기 렌즈(154)가 조정될 것이다.

2개의 축외 프로브 스팟(102_2s 및 102_3s)의 각각은 대물 렌즈(131), 전사 렌즈(133) 및 턴온될 때의 집속 렌즈에 의해 생성되는 축외 수차를 포함한다. 각각의 축외 프로브 스팟의 축외 수차는 대응하는 빔릿의 궤적을 개별적으로 최적화함으로써 줄어들 수 있다. 축외 수차 중 정적인 부분은 대응하는 마이크로 편향기의 편향력을 조정함으로써 줄어들 수 있다. 축외 수차 중 동적인 부분은, 그에 따라 둘 이상의 편향기를 포함할 수 있는 편향 스캐닝 유닛(132)의 성능을 최적화함으로써 줄어들 수 있다.

도 3b와는 상이하게 도 3c에서는 집속 렌즈(110)가 턴온되고, 이는 1차 전자 빔(102)을 포커싱하여 단일 전자 소스(101)의 크로스오버(101s)의 축상 가상 이미지(101sv)를 형성하게 된다. 마이크로 편향기(122_2 및 122_3)는 각각 포커싱된 1차 전자 빔(102)의 빔릿(102_2 및 102_3)을 편향시키고, 크로스오버(101s)의 2개의 축외 가상 이미지(102_2v 및 102_3v)를 형성한다. 편향된 빔릿(102_2 및 102_3)은 1차 광축(100_1)에 평행하거나 실질적으로 평행하고, 따라서 빔릿 제한 플레이트(121) 상에 수직으로 입사한다. 빔 제한 개구(121_1, 121_2, 121_3)는 각각 편향된 빔릿(102_2 및 102_3) 및 포커싱된 1차 전자 빔(102)의 중심부(102_1)의 외곽 전자를 차단하고, 이로써 그 흐름을 제한하게 된다. 집속 렌즈(110)의 포커싱 기능은 포커싱된 1차 전자 빔(102)의 흐름 밀도를 증가시키고, 이에 의해 빔릿(102_1~102_3)의 흐름을 도 3b의 경우보다 높아지도록 증가시킨다. 따라서 모든 빔릿의 흐름이 집속 렌즈(110)에 의해 연속적으로 조정될 수 있다.

기존의 SEM과 마찬가지로, 각각의 프로브 스팟의 크기는 기하학적 수차와 회절 수차, 가우시안 이미지 크기 및 쿨롱 효과를 밸런싱함으로써 최소화된다. 집속 렌즈(110)의 포커싱 기능은 크로스오버(101s)로부터 관측 중인 표면(7)으로의 이미징 확대율을 변화시키고, 이에 의해 밸런스가 영향을 받아 각각의 프로브 스팟의 크기가 늘어날 수 있다. 빔릿의 흐름이 크게 변화하는 경우 프로브 스팟의 크기가 크게 증가되는 것을 피하기 위해서, 빔 제한 개구(121_1~121~3)의 크기가 그에 따라 변경될 수 있다. 그 결과, 다수의 그룹의 빔 제한 개구를 갖는 빔릿 제한 플레이트(121)가 선호된다. 한 그룹 내의 빔 제한 개구의 크기는 다른 그룹 내의 빔 제한 개구의 크기와 상이하다. 대안으로서, 이미징 확대율의 변화를 줄이도록 전사 렌즈(133)의 초점력이 변경될 수 있다. 축외 빔릿(102_2 및 102_3)의 궤적은 전사 렌즈(133)의 초점력 변화에 의해 영향을 받게 될 것이고, 그에 따라 마이크로 편향기(122_2 및 122_3)의 편향력은 이러한 궤적을 유지하도록 조정될 수 있다. 이런 식으로, 빔릿(102_2 및 102_3)은 도 3d에 도시된 바와 같이 1차 광축(100_1)에 약간 평행하지 않을 수도 있다.

새로운 멀티빔 장치의 또 다른 실시예(110A)가 도 4에 도시되어 있다. 실시예(100A)와 다르게 새로운 소스 변환 유닛(120_1)은 3개의 마이크로 편향기-보상기 요소(122_1dc, 122_2dc, 122_3dc)를 갖는 하나의 마이크로 편향기-보상기 어레이(122-1)를 포함한다. 각각의 마이크로 편향기-보상기 요소는 하나의 마이크로 렌즈 및 하나의 마이크로 스티그메이터를 갖는 하나의 마이크로 보상기와 하나의 마이크로 편향기를 포함한다. 마이크로 편향기는, 도 3b~3d에 도시된 마이크로 편향기(122_2 및 122_3)의 기능과 동일하게, 하나의 가상의 멀티 소스 어레이를 형성하기 위해 이용된다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 집속 렌즈(110), 전사 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)는 축외 수차를 생성할 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 프로브 스팟의 크기에 대한 축외 수차의 영향은 빔릿의 궤적을 개별적으로 최적화함으로써 줄어들 수 있다. 따라서 마이크로 렌즈 및 마이크로 스티그메이터가 이용되어 각각 프로브 스팟의 남겨진 상면 만곡 및 비점수차를 보상하게 될 것이다. 도 3a의 마이크로 편향기 어레이(122)에 비해, 마이크로 편향기-보상기 어레이(122-1)는 향상된 이미지 형성 수단이다.

도 3의 마이크로 편향기(122_2 및 122_3)의 각각은 도 5a에 도시된 바와 같이 대응하는 빔릿의 요구되는 편향 방향에 수직인 2개의 평행한 전극을 단순히 포함할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 편향기(122_2)는 X축에 수직인 2개의 평행한 전극(122_2_e1 및 122_2_e2)을 가짐으로써 빔릿(102_2)을 X축 방향으로 편향시킨다. 도 5b는 8개의 빔릿을 편향시키기 위한 마이크로 편향기 어레이(122)의 일 실시예를 나타낸다. 각각의 마이크로 편향기가 특정한 배향을 가지기 때문에, 다수의 마이크로 편향기를 포함하는 하나의 마이크로 편향기 어레이(122)를 만들기가 곤란하다. 제조 상의 관점으로 보면, 모든 마이크로 편향기가 기하학적으로 동일한 구성 및 동일한 배향을 가지는 것이 바람직하다. 그러므로 4중극자 또는 4극 구성을 갖는 마이크로 편향기가 도 5c에 도시된 바와 같이 이러한 요구조건을 충족할 수 있다. 각각의 마이크로 편향기의 4개의 전극은 하나의 전자 빔릿을 임의의 방향으로 편향시킬 수 있는 2개의 편향기를 형성할 수 있다. 대응하는 빔 제한 개구(121-1)가 1차 광축(101)과 올바르게 정렬되지 못한 경우 마이크로 편향기(122_1)가 이용될 수 있다.

하나의 마이크로 편향기를 작동시키기 위해, 구동 회로가 그 각각의 전극과 연결될 필요가 있다. 구동 회로가 1차 전자 빔(102)에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 도 5a-5c에서 모든 마이크로 편향기의 전극 위에 하나의 전기 전도 플레이트를 배치하는 것이 더 바람직하다. 도 6a에서, 도 5c를 예로 들면, 다수의 상부 관통 홀을 갖는 상부 전기 전도 플레이트(122-CL1) 및 다수의 상부 오리피스를 갖는 상부 절연 플레이트(122-IL1)가 마이크로 편향기(122_1~122_3)의 전극 위에 배치된다. 마이크로 편향기(122_1~122_3)의 전극은 상부 절연 플레이트(122-IL1)에 부착될 수 있다. 상부 관통 홀 및 상부 오리피스는 각각 마이크로 편향기의 광축과 정렬되고, 예를 들면 상부 관통 홀(CL1_2) 및 상부 오리피스(IL1_2)는 마이크로 편향기(122_2)의 광축(122_2_1) 상에 있다. 각각의 상부 관통 홀의 반경방향 크기는 구동 회로를 보호하기 위해 대응하는 마이크로 편향기의 전극의 내측 반경방향 치수보다 작거나 같고, 각각의 상부 오리피스의 반경방향 크기는 내부 측벽 상에 전하가 쌓이는 것을 막기 위해 대응하는 상부 관통 홀의 반경방향 크기보다 크다. 이런 식으로, 모든 마이크로 편향기의 편향 필드는 상부 측에 짧은 무늬(fringe) 범위를 가지게 될 것이고, 이는 편향 수차를 줄이게 될 것이다.

도 6a를 기초로 하여, 도 6b의 마이크로 편향기 어레이(122)는 다수의 하부 관통 홀을 갖는 하부 전기 전도 플레이트(122-CL2)를 더 포함한다. 각각의 하부 관통 홀은 하나의 마이크로 편향기의 광축과 정렬되고, 예를 들면 하부 관통 홀(CL2_2)은 마이크로 편향기(122_2)의 광축(122_2_1) 상에 있다. 이런 식으로, 모든 마이크로 편향기의 편향 필드는 상부 측과 하부 측 모두에 짧은 무늬 범위를 가지게 될 것이고, 이로써 편향 수차가 줄어들 것이다 . 도 6b와는 상이하게 도 6c의 마이크로 편향기 어레이(122)는 마이크로 편향기(122_1~122_3)의 전극을 지지하기 위해 다수의 하부 오리피스를 갖는 하부 절연 플레이트(122-IL2)를 채용한다. 각각의 하부 오리피스는 하나의 마이크로 편향기의 광축과 정렬되고, 예를 들면 하부 오리피스(IL2_2)는 마이크로 편향기(122_2)의 광축(122_2_1) 상에 있다. 각각의 하부 오리피스의 반경방향 크기는 대응하는 마이크로 편향기의 전극의 내측 반경방향 치수보다 크다. 도 6d의 마이크로 편향기 어레이(122)는 도 6b와 6c의 조합이며, 이는 구성상 더 안정적이다.

도 7은 8극 구조를 갖는, 도 4의 마이크로 편향기-보상기 어레이(122-1)의 마이크로 편향기-보상기 요소(122_2dc)의 일 실시예를 나타낸다. 8개의 전극(122_2dc_e1~122_2dc_e8)이 구동되어, 전자 소스(1)의 가상 이미지를 생성하기 위한 기본량과 왜곡을 보상하기 위한 추가량을 갖는, 임의의 방향으로의 쌍극자 필드(편향 필드)를 생성하고 비점수차를 보상하기 위해 임의의 방향으로 4중극자 필드(비점수차 필드)를 생성하며 상면 만곡을 보상하기 위해 라운드 렌즈 필드를 생성할 수 있다.

도 8a는 도 4의 마이크로 편향기-보상기 어레이(122-1)의 다른 실시예를 나타낸다. 각각의 마이크로 편향기-보상기 요소는, 서로 정렬되고 방위각 또는 배향에 있어서 45° 차이를 갖고 2개의 층으로 배치되어 있는 한 쌍의 4극 렌즈를 포함한다. 마이크로 편향기-보상기 요소(122_1dc, 122_2dc 및 122_3dc)는 각각, 상부 및 하부 4극 렌즈의 쌍(122_1dc-1 및 122_1dc-2), 상부 및 하부 4극 렌즈의 쌍(122_2dc-1 및 122_2dc-2), 및 상부 및 하부 4극 렌즈의 쌍(122_3dc-1 및 122_3dc-2)으로 이루어진다. 상부 4극 렌즈(122_1dc-1, 122_2dc-1 및 122_3dc-1)는 상부 층(122-1-1)에 배치되고, 하부 4극 렌즈(122_1dc-2, 122_2dc-2 및 122_3dc-2)는 하부 층(122-1-2)에 배치되며 각각 상부 4극 렌즈(122_1dc-1, 122_2dc-1 및 122_3dc-1)와 정렬된다. 일례로서, X축에 대하여, 상부 4극 렌즈(122_1dc-1, 122_2dc-1 및 122_3dc-1)의 방위각은 도 8b에 도시된 바와 같이 0°이고, 하부 4극 렌즈(122_1dc-2, 122_2dc-2 및 122_3dc-2)의 방위각은 도 8c에 도시된 바와 같이 45°이다. 도 8d에서는 도 6d와 마찬가지로 상부 및 하부 층이 상부 및 하부 전기 전도 플레이트(122-CL1 및 122-CL2)에 의해 차폐되고, 상부 및 하부 절연 플레이트(122-IL1 및 122-IL2) 및 다수의 중간 오리피스를 갖는 중간 절연 플레이트(122-IL3)에 의해 지지된다. 각각의 마이크로 편향기-보상기 요소에 대해서, 상부 및 하부 4극 렌즈 중 하나 또는 양자 모두에 의해 임의의 요구되는 방향으로의 편향 필드 및 라운드 렌즈 필드가 생성될 수 있고, 상부 및 하부 4극 렌즈 양자 모두에 의해 임의의 방향으로의 4중극자 필드가 생성될 수 있다.

새로운 멀티빔 장치의 또 다른 실시예(200A)가 도 9a에 도시되어 있다. 도 4의 실시예(110A)에 비하여, 1차 투영 이미징 시스템으로부터 전사 렌즈(133)가 제거되어 있다. 도 9b는 한 가지 동작 모드를 나타내는데, 축외 빔릿(102_2 및 102_3)이 각각 마이크로 편향기-보상기 요소(122_2dc 및 122_3dc)에 의해 1차 광축(200_1)에 평행하게 편향되고, 관측 중인 표면(7) 상에 비스듬히 도달한다. 이러한 모드는, 빔릿의 입사 조건에 어떠한 엄격한 요건이 없고 스테레오 이미징을 요하는 관측 응용예에 이용될 수 있다. 마이크로 편향기-보상기 요소(122_2dc 및 122_3dc)는, 큰 반경방향 시프트를 가지고 대물 렌즈(131)를 통과함으로 인한 2개의 축외 빔릿(102_2 및 102_3)의 큰 축외 수차를 보상할 수 있다. 도 9c는 또 다른 동작 모드를 나타내며, 축외 빔릿(102_2 및 102_3)은 각각 마이크로 편향기-보상기 요소(102_2dc 및 102_3dc)에 의해 1차 광축(200_1)을 향해 추가로 편향되어 관측 중인 표면(7) 상에 덜 비스듬하게 도달하게 된다. 마이크로 편향기-보상기 요소(122_2dc 및 122_3dc)가 각각 축외 빔릿(102_2 및 102_3)을 편향시켜 대물 렌즈(131)의 전방 초점을 통과하게 하는 경우, 축외 빔릿(102_2 및 102_3)은 관측 중인 표면(7) 상에 수직으로 입사하게 될 것이다. 축외 빔릿(102_2 및 102_3)이 큰 입사각으로 빔 제한 개구를 통과하는 것을 막기 위해서, 대물 렌즈(131)의 전방 초점과 마이크로 편향기-보상기 어레이(122-1) 사이에 먼 간격을 유지하는 것이 바람직하다.

잘 알려져 있는 바와 같이, 보다 많은 빔릿이 관측 중인 표면(7)을 스캔할수록 보다 많은 전하가 그 위에 쌓일 수 있다. 따라서 특정한 관측 응용예에 대해서는 빔릿 중 일부가 필요하지 않을 수도 있다. 이 경우, 그러한 빔릿은 빔릿 제한 플레이트에 의해 소거(blank)되도록 지향될 수 있다. 도 10은 도 4의 실시예(110A)의 이러한 동작 모드를 나타내며, 마이크로 편향기-보상기(122_2dc)가 오프 상태이고 빔릿(102_2)이 빔릿 제한 플레이트(121)에 의해 차단된다. 빔릿(102_2)이 빔릿 제한 플레이트(121)에 의해 차단되도록 지향시키기 위해 마이크로 편향기-보상기(122_2dc)가 턴온되어야 할 수 있고, 이는 소스 변환 유닛(120-1)의 세부 구조에 따라 달라진다.

도 4의 실시예(110A)에 기초하여, 새로운 멀티빔 장치의 다른 실시예(111A)가 도 11a에 제시되어 있으며, 여기서는 단일 빔 전자 검출기(141)가 추가되어 있다. 몇몇 이유로 인하여, 예를 들면 소정 관측 응용예를 위해 최적 이미징 조건(도달 에너지 및 프로브 흐름)을 찾는 등의 이유로, 단지 하나의 빔릿이 필요한 경우, 장치는 단일 빔 모드로 작동할 것이다. 이러한 경우, 빔 분리기(160)는 대응하는 2차 전자 빔을 단일 빔 전자 검출기(141)로 편향시킬 수 있다. 여기서 빔릿(102_1)이 사용 중인 빔릿으로 취급된다. 빔릿(102_1)에 의해 생성된 2차 전자 빔(102_1se)은 단일 빔 전자 검출기(141)에 의해 검출되도록 편향된다. 단일 빔 전자 검출기(141)를 이용하면 대물 렌즈(131)의 초점력 변화에 대해 2차 투영 이미징 시스템(150)을 조정하는 과정을 피할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 대물 렌즈(131)의 초점력은 사용 중인 빔릿의 도달 에너지 및/또는 흐름이 변화할 때 변화할 것이다. 더욱이, 도 11b는 새로운 멀티빔 장치의 또 다른 실시예(112A)를 나타내며, 빔릿 통과 홀을 갖는 인렌즈 전자 검출기(142)가 빔 분리기(160) 아래에 배치되어 있다. 장치가 단일 빔 모드로 작동할 때, 사용 중인 빔릿과 관련된 2차 전자 빔 내에서, 큰 방출각을 갖는 2차 전자가 인렌즈 전자 검출기(142)에 의해 검출될 수 있고, 작은 방출각을 갖는 2차 전자는 빔릿 통과 홀을 관통하여 전자 검출 디바이스(140)의 대응하는 검출 요소에 의해 검출될 것이다. 여기서는 빔릿(102_1)이 사용 중인 빔릿으로 취급된다. 빔릿(102_1)에 의해 생성된 2차 전자 빔(102_1se) 내에서, 큰 방출각을 갖는 2차 전자(102_1se_2)가 인렌즈 전자 검출기(142)에 충돌하고 작은 방출각을 갖는 2차 전자(102_1se_1)는 전자 검출 디바이스(140)에 의해 검출되도록 편향된다. 단일 빔 전자 검출기(141) 및 인렌즈 전자 검출기(142)가 조합되어 이용될 수 있다. 이러한 경우, 큰 방출각을 갖는 2차 전자(102_1se_2)가 인렌즈 전자 검출기(142)에 의해 검출될 수 있고, 작은 방출각을 갖는 2차 전자(102_1se_1)가 단일 빔 전자 검출기(141)에 의해 검출되도록 빔 분리기(160)에 의해 편향될 수 있다. 여기에 도시되어 있지는 않지만, 인렌즈 전자 검출기(142)는 또한 빔 분리기(160) 위에 배치될 수도 있다. 이러한 경우, 인렌즈 전자 검출기(142)는 빔 분리기가 오프 상태일 때 2차 전자 빔(102_1se)의 외측 부분을 검출할 수 있다.

요약하자면, 본 발명은 높은 분해능과 높은 처리량으로 샘플을 관측하기 위한 새로운 멀티빔 장치를 제안한다. 이러한 새로운 멀티빔 장치는 반도체 제조 산업에 있어서 웨이퍼/마스크 상의 결함을 검사 및/또는 검토하기 위한 수율 관리 툴로서 기능할 수 있다. 이러한 멀티빔 장치는, 단일 전자 소스의 복수의 병렬 가상 이미지를 형성하기 위한 새로운 소스 변환 유닛과, 복수의 빔릿의 흐름을 조정하기 위한 집속 렌즈와, 샘플의 관측 중인 표면 상에 복수의 프로브 스팟을 형성하도록 복수의 병렬 가상 이미지를 투영하기 위한 1차 투영 이미징 시스템과, 복수의 빔릿의 경로로부터 복수의 2차 전자 빔을 편향시키기 위한 빔 분리기와, 전자 검출 디바이스의 복수의 검출 요소에 의해 각각 검출되도록 복수의 2차 전자 빔을 포커싱하기 위한 2차 투영 이미징 시스템을 채용한다. 새로운 소스 변환 유닛에서는, 이미지 형성 수단이 빔릿 제한 수단의 상류에 위치함으로써, 전자 산란으로 인한 이미지 분해능 열화를 완화시키게 된다. 이미지 형성 수단은 복수의 병렬 가상 이미지를 형성하기 위한 복수의 마이크로 편향기, 또는 복수의 병렬 가상 이미지를 형성하고 복수의 프로브 스팟의 축외 수차를 보상하기 위한 복수의 마이크로 편향기-보상기 요소를 포함한다.

본 발명은 그 바람직한 실시예에 관하여 설명하였지만, 이하에서 청구되는 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다른 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

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소스 변환 유닛으로서,
이미지 형성 요소를 포함하되, 상기 이미지 형성 요소는:
제1 세트의 다중극 구조들을 갖는 제1 층; 및
상기 제1 세트의 다중극 구조들에 각각 대응하는 제2 세트의 다중극 구조들을 갖는 제2 층을 포함하고,
상기 제1 세트의 다중극 구조들의 다중극 구조들은 상기 제2 세트의 다중극 구조들의 개개의 다중극 구조들과 정렬되어 다중극 구조들의 복수의 쌍을 형성하게 되고,
다중극 구조들의 쌍은, 하전 입자 소스의 가상의 이미지를 형성하기 위해 상기 하전 입자 소스에 의해 생성되는 하전 입자 빔의 빔릿을 편향시키도록 적어도 마이크로 편향기로서 기능하는, 소스 변환 유닛.
제25항에 있어서,
상기 다중극 구조들의 쌍은 상기 마이크로 편향기로서 기능하며, 빔릿을 요구되는 정도로 포커싱하기 위한 마이크로 렌즈 및 빔릿에 요구되는 양의 비점수차를 부가하기 위한 마이크로 스티그메이터 중 적어도 하나로 기능하는, 소스 변환 유닛.
제25항에 있어서,
상기 이미지 형성 요소의 아래에 배치되는 빔릿 제한 요소를 더 포함하되, 상기 빔릿 제한 요소는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍에 의해 편향되는 복수의 빔릿을 제한하도록 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍에 각각 대응하는 복수의 빔 제한 개구를 포함하는, 소스 변환 유닛.
제27항에 있어서,
상기 복수의 빔 제한 개구의 각각의 빔 제한 개구는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 중 대응하는 쌍과 정렬되는, 소스 변환 유닛.
제25항에 있어서,
상기 제1 층은 상부 층이고, 상기 제2 층은 상기 제1 층 아래에 배치되는 하부 층인, 소스 변환 유닛.
제25항에 있어서,
상기 제1 세트의 다중극 구조들 및 제2 세트의 다중극 구조들의 각각의 다중극 구조는 4극 구조인, 소스 변환 유닛.
제30항에 있어서,
다중극 구조의 각각의 쌍에서, 상기 제1 층의 다중극 구조와 상기 제2 층의 다중극 구조는 방위각에 있어서 45°차이가 있는, 소스 변환 유닛.
제25항에 있어서,
복수의 관통 홀을 가지는 제1 전기 전도 플레이트를 더 포함하되, 각각의 관통 홀은 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 중 대응하는 쌍과 정렬되는, 소스 변환 유닛.
제32항에 있어서,
상기 제1 전기 전도 플레이트는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 아래에 배치되는, 소스 변환 유닛.
제32항에 있어서,
상기 제1 전기 전도 플레이트는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 위에 배치되는, 소스 변환 유닛.
제34항에 있어서,
상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 아래에 배치되는 제2 전기 전도 플레이트를 더 포함하는, 소스 변환 유닛.
제25항에 있어서,
상기 하전 입자 소스는 전자 소스이고, 상기 하전 입자 빔은 전자 빔인, 소스 변환 유닛.
소스 변환 유닛을 구성하는 방법으로서,
이미지 형성 요소를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 이미지 형성 요소는:
제1 세트의 다중극 구조들을 갖는 제1 층; 및
상기 제1 세트의 다중극 구조들에 각각 대응하는 제2 세트의 다중극 구조들을 갖는 제2 층을 포함하고,
상기 제1 세트의 다중극 구조들의 다중극 구조들은 상기 제2 세트의 다중극 구조들의 개개의 다중극 구조들과 정렬되어 다중극 구조들의 복수의 쌍을 형성하게 되고,
다중극 구조들의 쌍은, 하전 입자 소스의 가상의 이미지를 형성하기 위해 상기 하전 입자 소스에 의해 생성되는 하전 입자 빔의 빔릿을 편향시키도록 마이크로 편향기로서 기능하는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제37항에 있어서,
상기 다중극 구조들의 쌍은 상기 마이크로 편향기로서 기능하며, 빔릿을 요구되는 정도로 포커싱하기 위한 마이크로 렌즈 및 빔릿에 요구되는 양의 비점수차를 부가하기 위한 마이크로 스티그메이터 중 적어도 하나로 기능하는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제37항에 있어서,
상기 이미지 형성 요소의 아래에 배치되는 빔릿 제한 요소를 제공하는 단계를 더 포함하되, 상기 빔릿 제한 요소는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍에 의해 편향되는 복수의 빔릿을 제한하도록 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍에 각각 대응하는 복수의 빔 제한 개구를 포함하는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제39항에 있어서,
상기 복수의 빔 제한 개구의 각각의 빔 제한 개구는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 중 대응하는 쌍과 정렬되는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제37항에 있어서,
상기 제1 층은 상부 층이고, 상기 제2 층은 상기 제1 층 아래에 배치되는 하부 층인, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제37항에 있어서,
상기 제1 세트의 다중극 구조들 및 제2 세트의 다중극 구조들의 각각의 다중극 구조는 4극 구조인, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제42항에 있어서,
다중극 구조의 각각의 쌍에서, 상기 제1 층의 다중극 구조와 상기 제2 층의 다중극 구조는 방위각에 있어서 45°차이가 있는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제37항에 있어서,
복수의 관통 홀을 가지는 제1 전기 전도 플레이트를 제공하는 단계를 더 포함하되, 각각의 관통 홀은 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 중 대응하는 쌍과 정렬되는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제44항에 있어서,
상기 제1 전기 전도 플레이트는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 아래에 배치되는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제44항에 있어서,
상기 제1 전기 전도 플레이트는 상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 위에 배치되는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제46항에 있어서,
상기 다중극 구조들의 복수의 쌍 아래에 배치되는 제2 전기 전도 플레이트를 제공하는 단계를 더 포함하는, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제47항에 있어서,
상기 하전 입자 소스는 전자 소스이고, 상기 하전 입자 빔은 전자 빔인, 소스 변환 유닛을 구성하는 방법.
제25항의 소스 변환 유닛을 포함하는 멀티빔 장치.
하전 입자 빔 장치로서,
1차 빔을 제공하도록 구성되는 하전 입자 소스;
상기 1차 빔의 복수의 빔릿을 이용하여 상기 하전 입자 소스의 복수의 이미지를 형성하도록 구성되는 이미지 형성 유닛;
대물 렌즈를 구비하고 상기 복수의 빔릿으로부터 샘플 상에 복수의 프로브 스팟을 형성하도록 구성되는 제1 투영 시스템;
상기 샘플 상에서 상기 복수의 프로브 스팟에 의해 생성되는 복수의 2차 빔을 포커싱하도록 구성되는 제2 투영 시스템;
상기 복수의 빔릿과 상기 복수의 2차 빔을 분리하도록 구성되는 빔 분리기; 및
상기 복수의 2차 빔을 수신하도록 구성되는 복수의 검출 요소를 갖는 검출 디바이스를 포함하고,
상기 제2 투영 시스템은 상기 검출 디바이스 상에서 상기 복수의 2차 빔의 회전을 없애도록 구성되는 회전 방지 자기 렌즈(magnetic lens)를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
제50항에 있어서,
상기 제1 투영 시스템은, 상기 복수의 빔릿을 상기 샘플 상에 수직으로 도달하도록 포커싱하는 전사 렌즈를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
제50항에 있어서,
상기 샘플 상에서 상기 복수의 프로브 스팟을 스캐닝하도록 구성되는 편향 스캐닝 유닛을 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
제50항에 있어서,
복수의 빔 제한 개구를 이용하여 상기 복수의 빔릿을 제한하기 위한 빔 제한 요소를 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
제53항에 있어서,
상기 샘플 상에서 상기 복수의 프로브 스팟의 전기적 흐름을 변경하기 위해 상기 1차 빔을 포커싱하도록 구성되는 집속 렌즈를 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
소스 변환 유닛으로서,
이미지 형성 요소를 포함하되, 상기 이미지 형성 요소는:
제1 세트의 다중극 구조들을 갖는 제1 층; 및
제2 세트의 다중극 구조들을 갖는 제2 층을 포함하고,
상기 제1 세트의 다중극 구조들은 상기 제2 세트의 다중극 구조들과 정렬되어, 하전 입자의 빔릿을 편향시키기 위한 마이크로 편향기, 빔릿을 포커싱하기 위한 마이크로 렌즈, 및 빔릿에 요구되는 양의 비점수차를 부가하기 위한 마이크로 스티그메이터 중 적어도 하나로 기능하게 되는, 소스 변환 유닛.