KR102375188B1 - 하전 입자 빔 디바이스, 하전 입자 빔 디바이스를 위한 상호교환가능한 다중-애퍼쳐 배열, 및 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법 - Google Patents

하전 입자 빔 디바이스, 하전 입자 빔 디바이스를 위한 상호교환가능한 다중-애퍼쳐 배열, 및 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

하전 입자 빔 디바이스는, 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스, 적어도 제1 애퍼쳐 어레이 및 제2 애퍼쳐 어레이를 갖는 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 포함하는 이동가능 스테이지를 포함하며, 이동가능 스테이지는, 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 하전 입자 빔과 정렬시키도록 구성되고, 적어도 하나의 애퍼쳐 어레이는 이동가능 스테이지에 결합되는 차폐 튜브를 포함한다.

Description

하전 입자 빔 디바이스, 하전 입자 빔 디바이스를 위한 상호교환가능한 다중-애퍼쳐 배열, 및 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법{CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE, INTERCHANGEABLE MULTI-APERTURE ARRANGEMENT FOR A CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE, AND METHOD FOR OPERATING A CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE}
본 개시내용의 실시예들은 하전 입자 빔 디바이스, 하전 입자 빔 디바이스를 위한 애퍼쳐 배열, 및 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 특히, 전자 빔 검사(EBI)에 관한 것이다.
하전 입자 빔 디바이스들은, 전자 빔 검사(EBI), 제조 동안의 반도체 디바이스들의 임계 치수(CD) 측정들, 제조 동안의 반도체 디바이스들의 결함 검토(DR), 리소그래피를 위한 노광 시스템들, 검출 디바이스들 및 시험 시스템들을 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음) 복수의 산업 분야들에서 많은 기능들을 갖는다. 따라서, 마이크로미터 및 나노미터 규모 내의 시료들을 구조화하고, 시험하고, 검사하는 것에 대한 요구가 높다. 마이크로미터 및 나노미터 규모의 공정 제어, 검사 또는 구조화는, 하전 입자 빔들, 예컨대, 전자 현미경들과 같은 하전 입자 빔 디바이스들에서 생성되고 포커싱되는 전자 빔들을 이용하여 행해질 수 있다. 하전 입자 빔들은, 짧은 파장들로 인해, 예컨대, 광자 빔들과 비교하여 우수한 공간 분해능을 제공한다.
높은 처리량의 전자 빔 검사(EBI) 시스템들은, 하전 입자 빔 디바이스의 단일 컬럼 내부에 다수의 1차 하전 입자 빔들을 생성하고, 포커싱하고, 주사할 수 있는 다중-빔 하전 입자 빔 디바이스들, 이를테면, 전자 현미경들을 활용할 수 있다. 샘플은 포커싱된 1차 하전 입자 빔들의 어레이에 의해 주사될 수 있으며, 이는 차례로, 다수의 신호 하전 입자 빔들을 생성한다. 개별적인 신호 하전 입자 빔들은 검출 요소들 상에 맵핑될 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스들을 상이한 동작 모드들로 동작시키는 것이 유익할 수 있다. 하나의 동작 모드로부터 다른 동작 모드로의 전환은 광범위한 하드웨어 변경들 및/또는 2차 이미징 또는 검출 광학기기에서의 변경들을 포함할 수 있다. 하드웨어 변경들은 하전 입자 빔 디바이스의 작동불능 시간을 증가시킬 수 있다. 추가로, 하드웨어 변경들은 번거로울 수 있고, 고도로 숙련된 사람들에 의해서만 행해질 수도 있다. 2차 이미징/검출 광학기기를 변경하는 것은 시간 소모적인 재교정들을 포함할 수 있다.
상기된 바를 고려하여, 하전 입자 빔 디바이스, 및 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법이 제공된다. 본 개시내용의 추가적인 양상들, 이익들, 및 특징들은 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부된 도면들로부터 명백하다.
본 개시내용의 양상에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스가 제공된다. 하전 입자 빔 디바이스는, 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스, 적어도 제1 애퍼쳐 어레이 및 제2 애퍼쳐 어레이를 갖는 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 포함하는 이동가능 스테이지를 포함하며, 제1 애퍼쳐 어레이는 2개 이상의 제1 애퍼쳐를 포함하고, 제2 애퍼쳐 어레이는 2개 이상의 제2 애퍼쳐를 포함하고, 제1 애퍼쳐들의 크기는 제2 애퍼쳐의 크기와 상이하다. 이동가능 스테이지는, 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 입자 빔과 정렬시키도록 구성된다. 적어도 하나의 애퍼쳐 어레이는, 예컨대, 차폐를 위한 라이너 튜브와 같은 차폐부를 포함한다.
본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 하전 입자 빔과 정렬된 애퍼쳐를 변경하도록 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키는 단계 및/또는 이동가능 스테이지를 동작시키는 단계를 포함한다.
실시예들은 또한 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이며, 각각의 설명된 방법 양상을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이러한 방법 양상들은, 하드웨어 구성요소들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 결합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명되는 장치를 동작시키기 위한 방법들에 관한 것이다. 방법은, 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 양상들을 포함한다.
본 개시내용의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있다. 첨부된 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 이하에서 설명된다:
도 1은 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2는 본원에 설명된 실시예들에 따른 추가적인 하전 입자 빔 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 3a는 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스의 단면의 개략도를 도시한다.
도 3b는 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스의 단면의 개략도를 도시한다.
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 전기 연결들을 갖는 이동가능 스테이지의 개략도를 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
이제, 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 실시예들의 하나 이상의 예가 도면들에 예시된다. 도면들에 대한 이하의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 지칭한다. 개별적인 실시예들에 관한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시내용의 설명으로서 제공되고, 본 개시내용의 제한으로서 의도되지 않는다. 추가로, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명되는 특징들은, 더 추가적인 실시예를 산출하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 설명은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
본 출원의 보호 범위를 제한함이 없이, 이하에서 하전 입자 빔 디바이스 또는 그의 구성요소들은 예시적으로, 전자들을 하전 입자들로서 사용하는 하전 입자 빔 디바이스로 지칭될 것이다. 그러나, 다른 유형들의 1차 하전 입자들, 예컨대, 이온들이 사용될 수 있다. 하전 입자 빔("1차 하전 입자 빔"으로 또한 지칭됨)에 의한 시료 또는 샘플의 조사(irradiation) 시에, 신호 하전 입자들, 이를테면, 2차 전자들(SE)이 생성되는데, 이들은, 샘플의 토포그래피, 화학적 구성성분들 및/또는 정전기 전위 등에 관한 정보를 전달할 수 있다. 신호 하전 입자들은 2차 전자들, 후방산란된 전자들 및 오제(Auger) 전자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 신호 하전 입자들은 수집되어, 센서, 예컨대, 신틸레이터, 핀 다이오드 등으로 안내될 수 있다.
높은 처리량의 전자 빔 검사(EBI) 시스템들은, 예컨대, 하전 입자 빔 디바이스의 단일 컬럼 내부에 다수의 1차 하전 입자 빔들 또는 빔렛들을 생성하고, 포커싱하고, 주사할 수 있는 다중-빔 하전 입자 빔 디바이스들, 이를테면, 전자 현미경들을 활용할 수 있다. 샘플은 포커싱된 1차 하전 입자 빔렛들의 어레이에 의해 주사될 수 있으며, 이는 차례로, 다수의 신호 하전 입자 빔들 또는 빔렛들을 생성한다. 개별적인 신호 하전 입자 빔렛들은 하나 이상의 검출 요소 상에 맵핑될 수 있다. 예컨대, 애퍼쳐, 및/또는 빔렛들의 수를 변경하기 위해, 애퍼쳐 어레이들의 조립체는, 적어도 하나의 애퍼쳐를 하전 입자 빔과 정렬시키도록 이동가능 스테이지를 이용하여 이동될 수 있다.
관련 기술분야에서의 문제점들 중 적어도 일부를 극복하는, 하전 입자 빔 디바이스, 하전 입자 빔 디바이스를 위한 애퍼쳐 배열, 및 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법이 유익하다. 본 개시내용은 특히, 애퍼쳐 어레이들의 조립체의 적어도 하나의 애퍼쳐를 입자 빔과 정렬시키도록 구성되는 이동가능 스테이지를 갖는 입자 빔 디바이스를 제공하는 것을 목표로 한다.
본 개시내용은 2개 이상의 개구 세트를 사용한다. 개구 세트들은 "애퍼쳐 어레이들"로 지칭될 수 있다. 개구는 "애퍼쳐들"로 지칭될 수 있다. 애퍼쳐들은, 하전 입자 빔의 2개 이상의 빔렛을 생성할 수 있다. 2개 이상의 개구 세트는, 2개 이상의 개구 세트 중 제1 개구들의 세트가 1차 하전 입자 빔의 빔 경로에 위치되거나 또는 2개 이상의 개구 세트 중 제2 개구들의 제2 세트가 1차 하전 입자 빔의 빔 경로에 위치되도록, 이동가능 스테이지를 이용하여 이동될 수 있다. 제1 개구들 및 제2 개구들은, 예컨대 직경이 상이할 수 있다. 제1 개구들은 제1 동작 모드, 이를테면 이미징 모드에 사용될 수 있고(또는 그 모드를 적어도 부분적으로 제공함), 제2 개구들은 제2 동작 모드, 이를테면 하전 모드에 사용될 수 있다(또는 그 모드를 적어도 부분적으로 제공함). 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 가변 전류 다중-빔 시스템, 예컨대, 이동가능 스테이지를 사용하는 가변 전류 다중-빔 시스템이 제공될 수 있다.
따라서, 본 개시내용은, 빔을 편향시키지 않으면서 빔 전류들 및/또는 애퍼쳐 크기들을 변경하기 위한 빠른 방식을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스가 제공된다. 하전 입자 빔 디바이스는, 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스, 및 적어도 제1 애퍼쳐 어레이 및 제2 애퍼쳐 어레이를 갖는 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 포함하는 이동가능 스테이지를 포함한다. 예컨대, 제1 애퍼쳐 어레이는 2개 이상의 제1 애퍼쳐를 포함하고, 제2 애퍼쳐 어레이는 2개 이상의 제2 애퍼쳐를 포함한다. 이동가능 스테이지는, 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 입자 빔과 정렬시키도록 구성된다. 적어도 하나의 애퍼쳐 어레이는, 이동가능 스테이지에 결합되는 차폐부, 예컨대, 차폐를 위한 라이너 튜브를 포함한다.
본원에 설명된 바와 같은 하전 입자 빔 디바이스, 및 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키는 방법뿐만 아니라 본원에 설명된 다른 실시예들은, 다중-전자 빔 시스템에 대해 상이한 분해능 및 전류 값들로 작업하는 것을 허용한다. 이동가능 스테이지를 제공하는 것은, 애퍼쳐 어레이들 사이에서 변경하는 것을 허용한다. 이동가능 스테이지는 적어도 하나의 차폐 튜브를 가질 수 있다. 빔 편향에 의해 상이한 빔 제한 애퍼쳐들을 선택하는 단일 빔 전자 현미경들과 비교하여, 본 개시내용의 실시예들은, 다중-빔 응용들을 위한 애퍼쳐 어레이들 사이에서의 개선된 전환을 허용한다. 상부에 수 개의 애퍼쳐 어레이들이 위치되는 이동가능 스테이지는, 예컨대, 1차 하전 입자 빔으로부터 복수의 1차 하전 입자 빔렛들을 생성하는 빔 분할기 어레이들과 같은 애퍼쳐 어레이들 사이에서 선택하는 것을 허용한다. 예컨대, 상이한 애퍼쳐 크기들 사이에서의 전환은, 1차 하전 입자 빔을 편향시키지 않으면서 제공될 수 있다. 따라서, 상이한 애퍼쳐 어레이들은, 1차 하전 입자 빔으로부터 1차 빔렛들을 생성하는 빔 분할기의 역할을 할 수 있다. 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따르면, 빔 분할기 어레이 또는 빔 분할기는, 1차 빔을 복수의 빔렛들, 즉, 상이한 샘플 위치들 상의 빔렛들을 분할하기 위해, 애퍼쳐들의 어레이, 및 전기-광학 요소들, 이를테면 편향기들의 어레이를 포함한다. 본 개시내용의 실시예들은 2개 이상의 빔 분할기 어레이를 제공하며, 여기서, 예컨대, 애퍼쳐 어레이들의 애퍼쳐 크기들이 변할 수 있다.
본 개시내용은, 편향기를 예컨대 컴퓨터, 또는 제어기, 또는 하전 입자 빔 디바이스 외부로의 커넥터에 연결하기 위해 전기 연결들을 활용할 수 있다. 전기 연결은, 예컨대, 와이어들, 또는 전도성 물질들, 이를테면, 예컨대 금속들, 전도성 중합체들, 또는 다른 전도성 매질들을 갖는 연결일 수 있거나, 또는 가요성(flex) 인쇄 회로 기판(PCB) 연결들을 통해 이루어질 수 있다. 전기 연결들은 병렬일 수 있다.
본 개시내용의 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이들은, 1차 하전 입자 빔을 다수의 하전 입자 빔렛들로 분할하도록 제공될 수 있다. 2개 이상의 빔 분할기 어레이를 갖는다면, 복수의 빔렛들의 생성을 위한 각각의 빔 분할기 어레이는 복수의 편향기들을 포함한다. 예컨대, 각각의 빔렛에 2개, 4개, 또는 8개의 편향기 전극이 제공될 수 있다. 따라서, 각각의 어레이의 동작을 가능하게 하기 위한 애퍼쳐 어레이들의 연결이 유익하게 개선된다. 추가로, 상이한 빔렛들의 편향 전극들 사이의 상호작용이 유익하게 회피되거나 감소될 것이다. 따라서, 애퍼쳐의 병렬 연결은 연결들의 수를 현저하게 감소시킬 수 있다. 추가로, 이동가능 스테이지에 연결된 가요성 PCB들을 갖는 애퍼쳐 어레이들은 이동가능 스테이지의 이동가능 범위를 유익하게 개선한다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 이동가능 스테이지 상의 전기 구성요소들에 대한 전기 연결들은 하나 이상의 가요성 PCB들로 실현될 수 있고, 적어도 하나의 접지 층을 포함할 수 있다. 가요성 PCB는 하나 초과의 접지 층을 포함할 수 있으며, 부가적으로 또는 대안적으로, 가요성 PCB는 10개 미만의 접지 층을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이동가능 스테이지 상의 전기 구성요소들에 대한 적어도 하나의 백업 접지 연결이 존재할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이들의 조립체의 애퍼쳐 어레이는 애퍼쳐들 및 편향기들을 포함할 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 편향 유닛들을 제공하는 편향 전극들이 2개 이상의 빔렛에 대해, 예컨대, 각각의 빔렛에 대해 제공될 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 바와 같은 하전 입자 빔 디바이스는 이미징 광학기기를 포함할 수 있으며, 여기서, 1차 하전 입자 빔을 생성하는 소스는 시료 상에, 예컨대, 시료의 표면 상에 이미징된다. 편향기들은, 시료의 표면 상의 상이한 위치들에서의 1차 하전 입자 빔렛들의 생성을 허용하는데, 특히, 시료의 표면 상에 방출기(예컨대, 방출기 팁 또는 가상 이미지 또는 팁)를 이미징하는 것을 허용한다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이들의 조립체는 차폐부를 포함할 수 있다. 차폐부는, 예컨대 라이너 튜브일 수 있다. 차폐부는, 예컨대 수직 방향으로 애퍼쳐 아래에 있을 수 있다. 차폐부는, 수직 방향으로 편향기 아래에 있을 수 있다. 차폐부는 원통형으로 형상화될 수 있고, 예컨대, 애퍼쳐 어레이 및 편향기 중 적어도 하나와 연관될 수 있다. 차폐부는 유익하게, 빔렛들 또는 빔렛들에 대한 편향기 요소들 사이의 누화를 감소시킬 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 이동가능 스테이지는, 예컨대, 라이너 튜브의 형태를 갖는 차폐부를 가질 수 있다. 이동가능 스테이지는, 상이한 방향들로 이동하기 위한 상이한 구성요소들을 가질 수 있다. 이동가능 스테이지는, 적어도 하나의 방향으로 이동가능한 적어도 2개의 구성요소를 가질 수 있다. 이동가능한 적어도 2개의 구성요소는 각각 적어도 하나의 자유도를 가질 수 있는데, 부가적으로 또는 대안적으로, 적어도 2개의 구성요소는 적어도 2개의 자유도, 또는 적어도 3개의 자유도를 가질 수 있다. 자유도들은 이동가능 스테이지의 이동가능 구성요소들 간에 상이할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 이동가능 스테이지의 적어도 2개의 구성요소는 각각 적어도 하나의 모터를 가질 수 있다. 모터는, 예컨대, 피에조 모터와 같은 전기 모터일 수 있다. 모터는, 예컨대, 모터에 대한 전기 연결이 연결해제되거나 모터에 대한 전력 공급부가 꺼져 있을 수 있는 경우에, 이동가능 스테이지의 구성요소의 위치를 유지하도록 구성될 수 있다. 본원에 설명된 바와 같은 이동가능 스테이지는 또한 피에조 스테이지로 지칭될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 이동가능 스테이지는 2개의 이동가능 구성요소를 가질 수 있다. 또한, 제1 이동가능 구성요소 및 제2 이동가능 구성요소는 상이한 수의 차폐를 위한 라이너 튜브를 가질 수 있다. 수직 방향으로 제2 이동가능 구성요소 위에 또는 적어도 부분적으로 위에 있을 수 있는 제1 이동가능 구성요소는, 적어도 제1 애퍼쳐 어레이 및 제2 애퍼쳐 어레이를 갖는 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 가질 수 있다. 제1 애퍼쳐 어레이는 적어도 하나의 제1 애퍼쳐를, 부가적으로 또는 대안적으로는 적어도 2개의 애퍼쳐를 가질 수 있다. 제2 애퍼쳐 어레이는 적어도 하나, 부가적으로 또는 대안적으로는 적어도 2개의 제2 애퍼쳐를 가질 수 있으며, 여기서, 제1 애퍼쳐의 크기는 제2 애퍼쳐의 크기와 상이하다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 적어도 제1 애퍼쳐 어레이 및 제2 애퍼쳐 어레이를 갖는 애퍼쳐 어레이들의 조립체는, 2개 이상의 애퍼쳐를 갖는 적어도 하나의 애퍼쳐 어레이를 포함한다. 하나의 애퍼쳐 어레이는 임의적으로 적어도 하나의 애퍼쳐를 가질 수 있다. 제2 이동가능 구성요소는 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 갖지 않을 수 있다. 제2 이동가능 구성요소는, 제1 이동가능 구성요소의 차폐를 위한 라이너 튜브의 수보다 적은 수의 차폐를 위한 라이너 튜브를 가질 수 있다.
하전 입자 빔의 방향 또는 수직 방향으로 제2 이동가능 구성요소 아래에 있는 하전 입자 빔 디바이스의 구성요소, 이를테면, 예컨대 진동-방지 지지부는, 적어도 하나의 차폐를 위한 라이너 튜브를 가질 수 있다. 하전 입자 빔 디바이스의 구성요소의 적어도 하나의 라이너 튜브는 하전 입자 빔에 대해 중심이 놓일 수 있다. 이동가능 구성요소의 또는 구성요소의 라이너 튜브는, 예컨대, 래칭 코일 스프링, 또는 나사, 또는 볼트로 고정될 수 있다. 라이너 튜브는, 형태 고정 배열 또는 접합, 이를테면 용접 또는 아교접착에 의해 제자리에 유지될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이들의 조립체는, 하나, 부가적으로 또는 대안적으로는, 2개, 3개, 또는 4개, 부가적으로 또는 대안적으로는, 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 또는 적어도 4개, 부가적으로 또는 대안적으로는, 25개 미만, 17개 미만, 10개 미만, 또는 5개 미만의 애퍼쳐 어레이를 포함할 수 있다. 애퍼쳐 어레이들은 적어도 제1 애퍼쳐 및 제2 애퍼쳐를 포함할 수 있으며, 여기서, 제1 애퍼쳐는 제2 애퍼쳐와 상이한 크기를 갖는다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이는, 예컨대, 원형, 직사각형, 정사각형, n-면 다각형과 같은 기하학적 형상으로 배열되는 애퍼쳐들을 가질 수 있으며, 여기서, n은 임의의 자연수일 수 있다. 애퍼쳐 어레이는 무작위로 배열된 애퍼쳐들을 가질 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 이동가능 스테이지와 함께 입자 포집기가 제공될 수 있다. 이동가능 스테이지의 이동은 물질의 마모를 초래할 수 있다. 마모된 물질은 이미지 품질에 영향을 미칠 수 있고, 따라서, 방지되어야 한다. 입자 포집기는, 예컨대, 전기적 포집 방법, 이를테면, 예컨대 정전기를 이용하여, 마모된 물질들을 포집할 수 있다. 입자 포집기는, 예컨대, 기계적 방법, 이를테면, 브러쉬들, 또는 기계적 스크레이퍼들을 이용하여, 마모된 물질을 포집할 수 있다.
도 1은 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스(100)의 개략도를 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스(100)는, 예컨대, 다중-빔 컬럼을 갖는 주사 전자 현미경(SEM)과 같은 전자 현미경일 수 있다. 하전 입자 빔 디바이스(100)는 컬럼 하우징(101)을 갖는 컬럼을 포함한다.
하전 입자 빔 디바이스(100)는, 1차 하전 입자 빔(14)을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스(20), 집속 렌즈 배열(110), 제1 애퍼쳐 어레이(122) 및 제2 애퍼쳐 어레이(126)를 포함하는 애퍼쳐 어레이들의 조립체(120)를 포함한다. 애퍼쳐 어레이는, 하전 입자 빔(14)의 2개 이상의 빔렛(14A, 14B, 14C)을 생성하도록 구성될 수 있다. 다중극자 배열(130)은, 2개 이상의 빔렛(14A, 14B, 14C)에 대해 작용하도록 구성된다. 제1 및 제2 애퍼쳐 어레이(122, 126)는, 복수의 제1 개구들 및 복수의 제2 개구들을 포함한다. 복수의 제1 개구들은 복수의 제2 개구들과 상이할 수 있다. 애퍼쳐 어레이들의 조립체(120)는, 복수의 제1 개구들 또는 복수의 제2 개구들을 하전 입자 빔(14)과 정렬시키도록 구성된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 하나의 단일 하전 입자 소스가 제공될 수 있다. 하전 입자 소스(20)는 고휘도 건일 수 있다. 예컨대, 하전 입자 소스(20)는, 콜드 필드 방출기(CFE), 쇼트키(Schottky) 방출기, TFE 또는 다른 고전류 e-빔 소스를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 소스는 -30 kV의 전위에 있을 수 있고, 방출된 전자들은 접지로 유지된 애노드 및 추출기 전극에 의해 30 keV의 에너지까지 가속된다. 소스는, 예컨대, 30 kV 추출 전압에서, ~ 40 mrad의 각도까지 균일한 조명을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 1의 예시적인 하전 입자 빔 디바이스는 이동가능 스테이지(150)를 더 포함한다. 이동가능 스테이지는, 1차 하전 입자 빔(20)과 정렬되게 애퍼쳐 어레이들의 조립체의 애퍼쳐 어레이(122, 126)를 이동시키도록 구성된다. 예컨대, 이동가능 스테이지(150)를 이동시키기 위해, 액추에이터 조립체(123)가 이동가능 스테이지에 결합된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 액추에이터 조립체(123)는, 스텝퍼 모터, 서보 모터, 선형 모터, 전기 모터, 피에조 구동 모터, 또는 기어형 모터의 예시적인 목록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
집속 렌즈 배열은 1차 하전 입자 빔(14)을 시준한다. 1차 하전 입자 빔은 집속 렌즈에 의해 하나의 애퍼쳐 어레이 상으로 안내된다. 집속 렌즈 배열(110)은 자기 집속 렌즈 또는 정전 집속 렌즈, 또는 조합된 자기 정전 자석 집속 렌즈를 포함할 수 있다. 빔렛들의 확대 및/또는 전류는 집속 렌즈 배열에 의해 제어될 수 있다. 추가로, 집속 렌즈 배열은 위에 언급된 집속 렌즈들 중 2개 이상을 포함할 수 있다.
집속 렌즈 배열(110)은 (1차) 하전 입자 빔(14), 이를테면 전자 빔을 이용하여 애퍼쳐 어레이(121A)를 조명한다. 결과적인 2개 이상의 빔렛(14A, 14B, 14C)은, 2개 이상의 빔렛(14A, 14B, 14C)이 상이한 소스들로부터 나오는 것으로 보이도록, 다중극자 배열(130)의 편향기들을 사용하여 편향될 수 있다. 예컨대, 빔렛들(14A, 14B, 및 14C)의 전자들은, 광학 축(4)에 수직인, 하전 입자 소스(20)의 평면(21)에서의 상이한 위치들로부터 방출되는 것으로 보인다. 도 1에 도시된 바와 같이, 소스에 의해 제공되는 전자들은, 집속 렌즈 배열(110)의 동작에 의해, 가상의 소스(102)로부터 나오는 것으로 보인다. 추가로, 편향기들과 집속 렌즈 배열(110)의 조합된 동작으로 인한 소스들이 존재할 수 있다. 중심 소스는, 하전 입자 소스(20)에 대응할 수 있다. 다른 소스들은, 광학 축(4)에 수직인 평면(21)에서 오프셋을 갖는 가상의 소스들일 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 집속 렌즈 배열은 하나 이상의 집속 렌즈, 이를테면, 단일 집속 렌즈 또는 2개 이상의 집속 렌즈를 포함한다. 집속 렌즈 배열은 크로스-오버가 있는 빔 경로 및/또는 크로스-오버가 없는 빔 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. 집속 렌즈 배열(110)은, 초점 거리를 변경하는 것 및 애퍼쳐 어레이(122)의 조명 각도를 변경하는 것 중 적어도 하나를 위한 조정가능한 렌즈 여기를 가질 수 있다. 예컨대, 집속 렌즈 배열에는, 가변 소스 확대 및/또는 축소를 가능하게 하는 초점 거리 변경을 위한 제어가능한 렌즈 여기가 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 집속 렌즈 배열에는, 애퍼쳐 배열 및/또는 다중극자 배열(예컨대, 편향기 어레이)의 조명 각도를 제어하기 위한 제어가능한 렌즈 여기가 제공될 수 있다. 일부 구현들에서, 집속 렌즈 배열(110)은 애퍼쳐 어레이(122)의 본질적으로 평행한 조명을 제공할 수 있다.
애퍼쳐 어레이(122)는 하전 입자 소스에 의해 방출된 1차 빔을 1차 빔렛들로 분리한다. 애퍼쳐 어레이는 빔 분할기의 일부분으로서 간주될 수 있고, 예컨대, 접지 전위로 있을 수 있다. 빔 분할기는 1차 하전 입자 빔을 다수의 빔렛들로 분리한다. 애퍼쳐 어레이(122)의 개구들, 그리고 그에 따른 빔렛들은, 어레이 형태 또는 링 형태로 배열될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 빔 분리기(114), 즉, 신호 빔렛들로부터 1차 빔렛들을 분리하는 분리기는 자기 편향기들, 또는 자기 편향기와 정전 편향기의 조합, 예컨대, 빈(Wien) 필터에 의해 제공될 수 있다. 주사 편향기(12)는 빔 또는 빔렛들을 샘플(8)의 표면에 걸쳐 주사할 수 있다. 1차 빔렛들, 즉, 2개 이상의 빔렛이 공통 대물 렌즈를 사용하여 시료 또는 샘플(8) 상에 포커싱된다. 1차 빔렛들은 대물 렌즈(10)의 하나의 개구를 통과할 수 있다. 샘플(8)은, 샘플(8)을 광학 축(4)에 수직인 적어도 하나의 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있는 샘플 스테이지(7) 상에 제공된다. 편향기들, 예컨대, 정전 다중극자 디바이스들, 및 대물 렌즈(10)의 조합된 효과들로 인해, 각각이 빔렛들 중 하나에 대응하는 다수의 스폿들(빔 소스(2)의 이미지들)이 시료 또는 샘플(8) 상에 생성된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 대물 렌즈(10)는, 특히, 컬럼 내의 에너지를 컬럼 내의 높은 에너지로부터 더 낮은 랜딩 에너지로 감소시키는 정전 렌즈를 갖는 정전 자기 복합 렌즈일 수 있다. 컬럼 에너지로부터 랜딩 에너지로의 에너지 감소는 적어도 10배, 예컨대, 적어도 30배일 수 있다.
본원에 언급되는 바와 같은 "샘플" 또는 "시료"는 반도체 웨이퍼들, 반도체 작업부재들, 및 다른 작업부재들, 이를테면, 메모리 디스크들 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 본 개시내용의 실시예들은, 물질이 증착된 임의의 작업부재 또는 구조화된 임의의 작업부재에 적용될 수 있다. 전자 빔에 의한 샘플(8)의 조사 시에, 신호 하전 입자들, 이를테면, 2차 전자들(SE)이 생성되는데, 이들은, 샘플의 토포그래피, 화학적 구성성분들 및/또는 정전기 전위 등에 관한 정보를 전달할 수 있다. 2차 전자들은, 후방산란된 전자들 및 오제 전자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 신호 하전 입자들은 수집되어, 센서, 예컨대, 신틸레이터, 핀 다이오드 등일 수 있는 검출기 디바이스로 안내될 수 있다.
일부 구현들에서, 샘플(8)에 제공되는 전위를 포함하는 지연 필드가 제공될 수 있다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 더 추가적인 구현들에 따르면, 컬럼이 접지 전위로 있고 하전 입자 소스(20) 및 샘플(8)이 고전위로 있는 구성이 제공될 수 있다. 예컨대, 컬럼 구성요소들 중 대부분 또는 전부가 접지 전위로 제공될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 1차 빔렛들 또는 모든 1차 빔렛들이 공통 주사 편향기를 사용하여 샘플(8)의 표면에 걸쳐 주사될 수 있다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 주사 편향기(12)는 대물 렌즈(10) 내에 있거나 대물 렌즈(10)에 가까이 있을 수 있다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 주사 편향기(12)는 정전 및/또는 자기 팔중극자일 수 있다.
도 1에 도시된 하전 입자 빔 디바이스(100)는 신호 전자 광학기기를 포함한다. 샘플(8)로부터 방출되거나 샘플(8)로부터 후방산란된 입자들은, 샘플(8)에 관한 정보를 전달하는 신호 빔렛들을 형성한다. 정보는 샘플(8)의 토포그래피, 화학적 구성성분들, 정전기 전위 등에 관한 정보를 포함할 수 있다. 신호 빔렛들은 빔 분리기(114)를 사용하여 1차 빔렛들로부터 분리된다. 빔 만곡기(도시되지 않음)가 임의적으로 제공될 수 있다. 빔 분리기는, 예컨대, 적어도 하나의 자기 편향기, 빈 필터, 또는 임의의 다른 디바이스들을 포함할 수 있으며, 여기서, 전자들은, 예컨대, 로렌츠 힘에 따른 속도로 인해 1차 빔으로부터 멀어지게 지향된다.
신호 빔렛들은 포커싱 렌즈(172)에 의해 포커싱될 수 있다. 포커싱 렌즈(172)는 신호 빔렛들을 검출기 조립체(170)의 검출기 요소들, 이를테면, 센서들, 신틸레이터들, 핀 다이오드들 등 상에 포커싱한다. 예컨대, 검출기 조립체는, 제1 빔렛에 의해 생성된 제1 신호 빔렛을 검출하기 위한 제1 센서 및 제2 빔렛에 의해 생성된 제2 신호 빔렛을 검출하기 위한 제2 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 2차 빔렛들의 포커싱은 확대 및 회전의 교정을 가능하게 하는 렌즈 시스템에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 편향기(174, 176)가 신호 빔렛들의 경로를 따라 제공된다.
도 2는, 1차 빔렛들과 신호 빔렛들 사이의 빔 분리를 포함하는, 컬럼의 다른 빔 경로를 도시한다. 빔 분리기(114)는 자기 편향기로서 제공될 수 있다. 추가적인 자기 편향기(115)가 제공된다. 2개의 자기 편향기는 빔렛들을 반대 방향들로 편향시킨다. 빔렛들은, 제1 자기 편향기(115)에 의해 경사질 수 있고 제2 자기 편향기에 의해 대물 렌즈의 광학 축(4)과 정렬될 수 있다. 신호 빔렛들은, 대물 렌즈를 통해, 1차 빔렛들로부터 신호 빔렛들을 분리시키는 빔 분리기(114)까지 복귀한다.
본원에 설명된 실시예들에 따르면, 다중-빔렛 컬럼에는, 다수의 빔들, 이를테면, 2개 이상, 또는 5개 이상, 또는 8개 이상, 일부 예들에 따르면, 최대 200개의 빔들이 제공된다. 다중-빔렛 컬럼은, 다중-빔렛 컬럼이 다중-컬럼 시스템으로 또한 배열될 수 있도록 구성된다.
본원에 설명된 실시예들에 따르면, 시료 상의, 예컨대 웨이퍼 상의 피치, 즉, 시료 상의 2개의 1차 빔렛 사이의 최소 거리는 10 ㎛ 또는 그 초과, 예컨대, 40 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 따라서, 실시예들은, 하나의 전자 광학 컬럼 내에 합리적인 수의 1차 전자 빔렛들을 생성하는 다중-빔 디바이스를 제공하며, 여기서, 컬럼을 통해 이동할 시의 빔렛들 사이의 누화가 감소된다.
도 3a는 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스의 단면의 개략도를 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스는, 집속 렌즈 배열(110), 애퍼쳐 배열(120), 및 다중극자 배열(130)을 포함한다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 집속 렌즈 배열(110)은 하나 이상의 집속 렌즈, 이를테면, 단일 집속 렌즈 또는 2개 이상의 집속 렌즈를 포함한다. 도 3a는 2개 이상의 집속 렌즈, 이를테면, 제1 집속 렌즈(112) 및 제2 집속 렌즈(113)를 갖는 예시적인 집속 렌즈 배열을 예시한다. 집속 렌즈 배열(110)은 크로스-오버가 있는 빔 경로(A) 및/또는 크로스-오버가 없는 빔 경로(B)를 제공하도록 구성될 수 있다. 크로스-오버가 있는 빔 경로(A)는 스트레이 필드 감도가 더 낮다. 크로스-오버가 없는 빔 경로(B)는 전자-전자 상호작용을 감소시킨다.
집속 렌즈 배열(110)은, 애퍼쳐 어레이(122, 126)를 조명하도록 구성된다. 집속 렌즈 배열(110)은, 초점 거리를 변경하는 것 및 다중극자 배열(130)의 조명 각도를 변경하는 것 중 적어도 하나를 위한 조정가능한 렌즈 여기를 가질 수 있다. 예컨대, 집속 렌즈 배열(110)에는, 가변 소스 확대 및/또는 축소를 가능하게 하는 초점 거리 변경을 위한 제어가능한 렌즈 여기가 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 집속 렌즈 배열(110)에는, 애퍼쳐 어레이(122, 126) 및/또는 다중극자 배열(130)(예컨대, 편향기 어레이)의 조명 각도를 제어하기 위한 제어가능한 렌즈 여기가 제공될 수 있다. 일부 구현들에서, 집속 렌즈 배열(110)은 애퍼쳐 어레이(122, 126) 및/또는 다중극자 배열(130)의 본질적으로 평행한 조명을 제공할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 다중극자 배열(130)은, 1차 하전 입자 빔의 방향으로 하나 이상의 다중극자 배열(132, 134)을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 다중극자 배열은, 1차 하전 입자 빔의 방향으로, 적어도 2개의 연속적인 다중극자 배열 또는 적어도 3개의 연속적인 다중극자 배열 또는 부가적으로 또는 대안적으로는 5개 미만의 연속적인 다중극자 배열을 가질 수 있다.
일부 구현들에서, 하전 입자 빔 디바이스는 적어도 하나의 전압 소스를 포함한다. 적어도 하나의 전압 소스는, 2개 이상의 빔렛을 편향시키기 위한 다중극자 배열(130)에 대한 제1 전압(Udefl), 수차를 정정하기 위한 제2 전압(Ustig), 및 2개 이상의 빔렛을 선택적으로 블랭킹하기 위한 제3 전압(Ublank) 중 적어도 하나를 인가하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 전압 소스는, 제1 전압, 제2 전압, 및 제3 전압 중 적어도 2개의 전압을 중첩시키도록 구성될 수 있다. 도 3a의 예에서, 제1 전압(Udefl)과 제2 전압(Ustig)이 중첩된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 다중극자 배열은, 2개 이상의 다중극자 스테이지("다중극자 층들"로 또한 지칭됨)를 포함한다. 2개 이상의 다중극자 스테이지는, 애퍼쳐 어레이(122, 126)와 샘플 스테이지 및/또는 대물 렌즈 사이에 광학 축을 따라 연속적으로 배열 또는 적층될 수 있다. 예컨대, 2개 이상의 다중극자 스테이지의 각각의 다중극자 스테이지는 2개 이상의 다중극자, 이를테면, 쌍극자, 사중극자, 육중극자, 또는 팔중극자를 포함할 수 있다. 개개의 다중극자는 2개 이상의 빔렛의 각각의 빔렛에 대해 제공될 수 있다.
일부 구현들에서, 2개 이상의 다중극자 스테이지는, 2개 이상의 제1 다중극자를 갖는 제1 다중극자 스테이지 및 2개 이상의 제2 다중극자를 갖는 제2 다중극자 스테이지를 포함한다. 도 3a의 예에서, 제1 전압(Udefl)과 제2 전압(Ustig)이 중첩되고, 제1 다중극자 스테이지 또는 층의 2개 이상의 제1 다중극자에 인가된다. 제3 전압(Ublank)은, 제2 다중극자 스테이지 또는 층의 2개 이상의 제2 다중극자에 인가된다.
일부 구현들에서, 제1 다중극자 스테이지(132)는, 편향, 비점 수차, 및 육중극자 제어를 위한 팔중극자 배열을 포함할 수 있다. 임의적으로, 제1 다중극자 스테이지(132)는, 예컨대, 팔중극자의 모든 전극들에 공통 전압을 공급함으로써, 포커스 정정을 위해 구성될 수 있다. 제2 다중극자 스테이지(134)는 빔렛 블랭커로서 구성될 수 있다. 제2 다중극자 스테이지(134)는, 예를 들면, 이중극자 배열을 (또한, 상위 다중 아키텍처로서) 가질 수 있다. 제2 다중극자 스테이지(134)는, 2개 이상의 빔렛의 정밀한 x-y-정렬과 같은 하나 이상의 추가적인 기능성을 구현할 수 있다. 스테이지들 또는 층들 간의 기능성은 뒤바뀌거나 상이하게 분할될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 복수의 제1 개구들(124)의 직경 및/또는 복수의 제2 개구들(128)의 직경은, 1 마이크로미터 내지 2000 마이크로미터의 범위, 구체적으로는, 10 마이크로미터 내지 400 마이크로미터의 범위, 더 구체적으로는, 20 마이크로미터 내지 200 마이크로미터의 범위 내에 있을 수 있다. 직경들 간의 차이는, 0.5 내지 50의 범위, 구체적으로는, 1.5 내지 10의 범위 내의 인자일 수 있다. 예컨대, 복수의 제1 개구들(124)의 직경은, 복수의 제2 개구들(128)의 직경의 인자(예컨대, 0.5) 배가 될 수 있다. 또는, 복수의 제2 개구들(128)의 직경은, 복수의 제1 개구들(124)의 직경의 인자(예컨대, 0.5) 배가 될 수 있다.
복수의 제1 개구들(124)을 갖는 제1 애퍼쳐 조립체(122) 또는 복수의 제2 개구들(128)을 갖는 제2 애퍼쳐 조립체(126)는, (1차) 하전 입자 빔의 빔 경로에 배열되어 2개 이상의 빔렛을 생성할 수 있다. 특히, 개구들은, 2개 이상의 빔렛이 다중극자 배열(130)의 개개의 다중극자들을 통과할 수 있도록 다중극자 배열(130)에 대해 정렬될 수 있다. 2개 이상의 빔렛 중의 일 빔렛은, 일부 구현들에서, 다중극자의 중심을 통과할 수 있거나, 축을 벗어나거나 중심을 벗어나 다중극자를 통과할 수 있다. 상이한 개구들은, 상이한 동작 모드들, 이를테면, 예컨대 상이한 프로브 전류들로 이미징 모드를, 그리고 하전 모드를 적어도 부분적으로 제공할 수 있다. 애퍼쳐 어레이 교환기는, 최적을 이루도록 직경들이 최적화되는 상이한 크기들을 갖는 편향기 어레이 구성/기하학적 구조로 배열되는 상이한 세트들의 애퍼쳐들을 갖는다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이들의 조립체(120)는, 제1 애퍼쳐 어레이(122) 및 제2 애퍼쳐 어레이(126)를 이동시키도록 구성되는 액추에이터 조립체(123)를 더 포함한다. 예컨대, 애퍼쳐 어레이들의 조립체(120)는, 적어도, 복수의 제1 개구들(124)을 갖는 제1 애퍼쳐 어레이 및 복수의 제2 개구들(128)을 갖는 제2 애퍼쳐 어레이를 포함할 수 있다. 액추에이터 조립체(123)는, 제1 애퍼쳐 어레이 및 제2 애퍼쳐 어레이를 이동시키도록 구성될 수 있다. 액추에이터 조립체(123)는, 제1 애퍼쳐 어레이(122)를 1차 하전 입자 빔의 빔 경로 내로 이동시키고, 임의적으로, 제2 애퍼쳐 어레이(126)를 1차 하전 입자 빔의 빔 경로 밖으로 이동시켜, 하전 입자 빔 디바이스의 동작 모드를 제1 동작 모드로 변경하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 액추에이터 조립체(123)는, 제2 애퍼쳐 어레이(126)를 1차 하전 입자 빔의 빔 경로 내로 이동시키고, 임의적으로, 제1 애퍼쳐 어레이(122)를 1차 하전 입자 빔의 빔 경로 밖으로 이동시켜, 하전 입자 빔 디바이스의 동작 모드를 제1 동작 모드와 상이한 제2 동작 모드로 변경하도록 구성될 수 있다. 애퍼쳐들은 (상이한 프로브 크기들 또는 전류들을 위해, 오염 영향들의 감소를 위해) 교체될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 다중극자 배열들은, 예컨대, 다중극자 배열들을 위치시키기 위해, 마이크로전자기계 시스템들(MEMS)과 통합될 수 있다. 배선 및 구동기들을 포함하는 다중극자 MEMS는 모든 동작 모드들에서 동일할 수 있다.
본원에 설명된 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 다중극자 배열(130)은 2개 이상의 다중극자를 포함한다. 2개 이상의 다중극자는, 이중극자, 사중극자, 육중극자, 및 팔중극자를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 다중극자 배열(130)은, 2개 이상의 빔렛을 편향시키는 것, 수차들을 정정하는 것, 및 2개 이상 빔렛을 선택적으로 블랭킹하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성될 수 있다. 2개 이상의 다중극자는 기능(들)에 기반하여 선택될 수 있다. 예컨대, 팔중극자 구성은, 비점 수차를 정정하는 데 사용될 수 있고/거나 삼중 빔 변형을 정정하는 데 사용될 수 있다. 특히, 팔중극자 전극 배열은, 비점 수차 교정(stigmation) 제어에 사용될 수 있지만, 또한, 육중극자 필드를 생성하여 삼중 빔 변형을 정정할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이들의 조립체는, 적어도 2개의 애퍼쳐 어레이 또는 적어도 4개의 애퍼쳐 어레이를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 애퍼쳐 어레이는 각각, 적어도 2개의 애퍼쳐, 적어도 2개의 편향기, 및 차폐부, 이를테면, 예컨대 적어도 하나의 차폐를 위한 라이너 튜브를 포함할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 애퍼쳐 어레이들의 조립체는, 상이한 프로브 크기들 또는 전류들을 위해 교체될 수 있다. 애퍼쳐 어레이들의 조립체 또는 애퍼쳐 어레이를 교체하는 것은, 편향기들을 애퍼쳐 어레이들 및/또는 애퍼쳐들과 정렬시키기 위한 노력을 감소시킬 수 있다. 애퍼쳐 어레이들의 조립체는, 예컨대 각각의 애퍼쳐 또는 각각의 애퍼쳐 어레이마다 편향기들과 특정적으로 공학처리되어 통합될 수 있다. 애퍼쳐 어레이는, 예컨대, 각각의 애퍼쳐 또는 각각의 애퍼쳐 어레이를 편향기와 정렬시키기 위해 편향기들과 특정적으로 공학처리되어 통합될 수 있다. 편향기들의 정밀도, 예컨대, 애퍼쳐에 대한 위치결정의 정밀도가 증가될 수 있다. 애퍼쳐 어레이를 편향기들과 특정적으로 공학처리하여 통합하는 것은, 예컨대, 애퍼쳐 어레이 및 편향기들을 교체하기 위한 시간을 감소시킬 수 있다.
본원에 설명된 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 컬럼 하우징은, 예컨대, 뮤-금속(mumetall), 또는 비-자기 물질로 만들어질 수 있다.
도 3b는 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스의 단면의 개략도를 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스는, 집속 렌즈 배열(110), 애퍼쳐 배열(120), 및 정전 렌즈 배열(310)을 포함한다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 정전 렌즈 배열은, 적어도 하나의 정전 렌즈, 이를테면, 예컨대 아인젤(Einzel) 렌즈를 가질 수 있거나, 또는 하나 초과의 정전 렌즈를 가질 수 있다. 하나 이상의 정전 렌즈는, 애퍼쳐 어레이(122, 126)에서 하전 입자 빔의 방향으로 애퍼쳐 아래에 있는 렌즈 배열로 배열될 수 있다. 애퍼쳐 어레이의 적어도 하나의 정전 렌즈 배열은 별개의 차폐부(350), 이를테면, 예컨대 라이너 튜브를 가질 수 있다. 차폐부(350)는, 전기 누화에 대해 렌즈 배열을 차폐할 수 있다. 렌즈들은, 전기 연결들을 통해, 렌즈들의 동작을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어기 또는 컴퓨터에 연결될 수 있다(위에 설명된 편향기 어레이들과 유사함). 하나 이상의 정전 렌즈 배열은 케이싱(320) 내에 배열될 수 있다. 케이싱(320)은, 하나 이상의 정전 렌즈 배열 또는 하나 이상의 다중극자 배열과 통합될 수 있는 애퍼쳐 어레이를 교체 또는 교환하는 것을 허용할 수 있다.
도 3b는 추가로, 하나의 애퍼쳐를 갖는 애퍼쳐 어레이를 예시적으로 도시한다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 애퍼쳐의 조립체는, 하나의 애퍼쳐를 갖는 적어도 하나의 애퍼쳐 어레이를 가질 수 있다. 애퍼쳐는, 하나 이상의 다중극자 배열을 가질 수 있다. 다중극자 배열들은, 다중극자 배열들의 제1 및 제2 스테이지에 대해 위에 설명된 바와 같이 제공될 수 있다.
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 전기 연결들(410)을 갖는 이동가능 스테이지(150)의 개략도를 도시한다. 이동가능 스테이지(150)는, 지지부, 예컨대, 진동-방지 지지부(430) 상에 제공된다. 진동-방지 지지부(430)는, 스테이지 지지부(440)에 (피봇식으로) 장착된다. 스테이지 지지부(440)는 멤브레인일 수 있다. 스테이지 지지부는, 예컨대, 중합체, 금속, 또는 세라믹 중 적어도 하나로 만들어질 수 있다. 진동-방지 지지부(430)는, 2개의 부분들로 분할될 수 있는 이동가능 스테이지(150)를 운반한다.
제1 스테이지(422)는, 도 4에서 화살표들로 예시적으로 표시된 바와 같은 방향으로 이동가능할 수 있다. 제1 스테이지는 x-방향으로 이동가능할 수 있다. 제1 스테이지는 적어도 하나의 방향으로 이동가능할 수 있다. 제1 이동가능 스테이지는, 실질적으로 수직 축 및/또는 실질적으로 수평 축, 이를테면, 예컨대 x-방향을 따른 축 또는 x-방향에 수직인 축을 중심으로 회전가능할 수 있다. 제2 스테이지(424)는, 예시적인 도 4의 개략도에 수직인 방향으로 이동가능하다. 제2 스테이지는 제1 스테이지에 수직인 방향으로 이동가능할 수 있다. 제2 스테이지는 y-방향으로 이동가능할 수 있다. 제2 스테이지는 적어도 하나의 방향으로 이동가능할 수 있다. 제2 스테이지는, 실질적으로 수직인 축을 중심으로 회전가능할 수 있다. 제2 스테이지는, 실질적으로 수직 축 및/또는 실질적으로 수평 축, 이를테면, 예컨대 x-방향을 따른 축 또는 x-방향에 수직인 축을 중심으로 회전가능할 수 있다.
도 4의 개략적인 단면에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예에서, 제1 스테이지(422)는, 2개 이상의 개구, 예컨대, 4개의 개구(426)(이들 중 2개가 도 4에 도시됨)를 가질 수 있다. 각각의 개구는, 적어도 제1 및 제2 애퍼쳐 어레이를 갖도록 구성될 수 있다. 개구들(426)은, 전기 누화를 방지하기 위해, 차폐부, 이를테면, 예컨대 라이너 튜브들을 가질 수 있다. 제2 스테이지(424)는, 예를 들어, 차폐부, 이를테면, 예컨대 라이너 튜브들을 갖는 2개의 개구(428)를 가질 수 있다. 제2 스테이지(424)의 개구들(428)은, 제1 스테이지(422)의 개구들(426) 중 적어도 일부와 동심으로 정렬될 수 있다. 진동-방지 지지부(430)는 하나 이상의 개구(432)를 가질 수 있다. 진동-방지 지지부(430)의 하나 이상의 개구(432)는, 제1 스테이지(422) 및 제2 스테이지(424)의 개구들(426, 428) 중 적어도 하나와 동심으로 정렬될 수 있다. 예시적인 도 4는 밸브 판(450)을 도시한다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 이동가능 스테이지는, 예컨대, 피에조 모듈들에 의해 이동될 수 있다. 피에조 모듈은, 적어도 하나의 방향으로 이동가능 스테이지를 이동시킬 수 있다. 피에조 모듈은, 적어도 일 축을 중심으로 이동가능 스테이지를 회전시킬 수 있다. 마찰 바가 이동가능 스테이지에 통합될 수 있다. 마찰 바는 세라믹 바일 수 있다. 피에조 모듈은, 마찰 바를 통해 이동가능 스테이지를 이동시킬 수 있다. 피에조 모듈은, 마찰 바를 통해 이동가능 스테이지를 회전시킬 수 있다. 이동가능 스테이지는, 예컨대, 이동가능 스테이지의 위치 또는 위치 변화를 인코딩하기 위한 적어도 하나의 인코더를 포함할 수 있다. 이동가능 스테이지는, 예컨대, 이동가능 스테이지의 회전 또는 각도 변위를 인코딩하기 위한 적어도 하나의 인코더를 포함할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 이동가능 스테이지는, 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 적어도 하나의 방향으로 5 mm 초과, 10 mm 초과, 15 mm 초과, 또는 20 mm 초과로 이동시킬 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이동가능 스테이지는, 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 60 mm 미만, 50 mm 미만, 또는 40 mm 미만으로 이동시킬 수 있다. 제1 애퍼쳐 어레이와 제2 애퍼쳐 어레이 사이의 거리는, 10 mm 초과, 15 mm 초과, 20 mm 초과, 또는 30 mm 초과일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제1 애퍼쳐 어레이와 제2 애퍼쳐 어레이 사이의 거리는, 60 mm 미만, 50 mm 미만, 또는 40 mm 미만일 수 있다. 이동가능 스테이지는, 직경이 140 mm, 150 mm, 160 mm, 또는 170 mm보다 큰 구형 공간에서 이동가능할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이동가능 스테이지는, 직경이 200 mm, 190 mm, 또는 180 mm보다 작은 구형 공간에서 이동가능할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 지지부, 예컨대 진동-방지 지지부는, 차폐를 위한 하나의 라이너 튜브를 포함할 수 있다. 진동-방지 지지부의 라이너 튜브는, 하전 입자 빔(14) 또는 1차 하전 입자 빔과 동심으로 정렬될 수 있다. 진동-방지 지지부는, 스테이지 지지부, 예컨대, 멤브레인, 이를테면, 예컨대 금속 멤브레인에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 멤브레인은 진동들을 유익하게 보상할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 차폐부에 라이너 튜브들이 제공될 수 있다. 라이너 튜브들은 교체가능할 수 있다. 라이너 튜브들은, 예컨대, 래칭 코일 스프링들에 의해 제자리에 유지될 수 있다.
도 5에 예시적으로 예시된 바와 같은, 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법들의 실시예들에 따라, 하전 입자 빔과 정렬된 애퍼쳐를 변경하기 위해 이동가능 스테이지를 동작시키는 것이 제공된다. 예컨대, 하전 입자 소스(20)(도 1 참조)를 이용하여 1차 하전 입자 빔이 생성된다(박스(502) 참조). 애퍼쳐 어레이(122, 126)에 의해 복수의 빔렛들이 생성될 수 있다. 예컨대, 박스(504)에 의해 예시된 바와 같이, 1차 하전 입자 빔으로부터 제1 빔렛이 생성되고, 1차 하전 입자 빔으로부터 제2 빔렛이 생성된다. 제1 빔렛 및 제2 빔렛은 시료에 걸쳐 주사된다(박스(506) 참조). 예컨대, 제1 빔렛 및 제2 빔렛은 도 1에 도시된 주사 편향기(12)에 의해 동기화된 방식으로 주사될 수 있다. 제1 애퍼쳐 어레이(122)는 이동가능 스테이지에 의해 1차 빔과 정렬될 수 있다. 박스(508)에 의해 예시된 바와 같이, 이동가능 스테이지는 액추에이터 조립체에 의해 이동될 수 있다. 입자 빔 디바이스(100)의 동작 모드는, 제1 애퍼쳐 어레이(122)를 1차 하전 입자 빔 밖으로 이동시키고 제2 애퍼쳐 어레이(126)를 1차 하전 입자 빔과 정렬시킴으로써 변경될 수 있다(박스(510) 참조). 따라서, 애퍼쳐 어레이는, 액추에이터 조립체에 의해 이동가능 스테이지가 이동됨에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 빔 전류는, 애퍼쳐 어레이를 변경하고 그에 따라 애퍼쳐 및/또는 애퍼쳐들을 변경함으로써 변경될 수 있다. 방법은, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 전류를 변경하기 위한 시간을 유익하게 감소시킬 수 있다.
전술한 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 하전 입자 빔 디바이스로서,
    하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스;
    적어도 제1 애퍼쳐 어레이 및 제2 애퍼쳐 어레이를 갖는 애퍼쳐 어레이들의 조립체를 포함하는 이동가능 스테이지 - 상기 이동가능 스테이지는 상기 제1 애퍼쳐 어레이 또는 상기 제2 애퍼쳐 어레이 중 선택된 하나를 상기 하전 입자 빔과 정렬시키도록 구성되며, 상기 제1 애퍼쳐 어레이는 상기 이동가능 스테이지에 결합된 제1 차폐 튜브를 포함하고, 상기 제2 애퍼쳐 어레이는 상기 이동가능 스테이지에 결합된 제2 차폐 튜브를 포함함 - 를 포함하고,
    상기 하전 입자 빔 디바이스는 전자 현미경이고,
    상기 제1 애퍼쳐 어레이는 상기 전자 현미경의 제1 동작 모드를 위한 적어도 2개의 애퍼쳐를 갖고, 상기 제2 애퍼쳐 어레이는 상기 전자 현미경의 제2 동작 모드를 위한 적어도 하나의 애퍼쳐를 갖고,
    상기 제1 애퍼쳐 어레이는 상기 제1 애퍼쳐 어레이의 상기 적어도 2개의 애퍼쳐 각각에 정렬된 적어도 2개의 편향기를 포함하고, 상기 제2 애퍼쳐 어레이는 상기 제2 애퍼쳐 어레이의 상기 적어도 하나의 애퍼쳐에 정렬된 적어도 하나의 편향기를 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동가능 스테이지는 상기 애퍼쳐 어레이를 병진시키도록 구성된 액추에이터 조립체를 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능 스테이지는 피에조 스테이지인, 하전 입자 빔 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동가능 스테이지는 지지부 상에 장착되는, 하전 입자 빔 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능 스테이지는, 상기 애퍼쳐 어레이의 병진 및 회전 중 적어도 하나를 통해, 상기 제1 애퍼쳐 어레이의 적어도 2개의 애퍼쳐 또는 상기 제2 애퍼쳐 어레이의 적어도 하나의 애퍼쳐를 상기 입자 빔과 정렬시키는, 하전 입자 빔 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차폐 튜브 또는 상기 제2 차폐 튜브 중 적어도 하나는 뮤-금속 또는 비자성 재료로 제조되는, 하전 입자 빔 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 애퍼쳐 어레이들의 조립체는, x 방향으로 이동가능하고 제1 개수의 차폐물들을 갖는 상기 이동가능 스테이지의 부분에 제공되고, y 방향으로 이동가능한 상기 이동가능 스테이지의 부분은 상기 제1 개수의 차폐물들보다 작은 제2 개수의 차폐물들을 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 애퍼쳐 어레이들의 어셈블리는 차폐를 위한 차폐 튜브들을 포함하는 3개의 층을 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 디바이스는 차폐를 위한 차폐 튜브들을 포함하는 3개의 층을 포함하고, 상기 차폐 튜브들의 수는 상기 층들 사이에서 상이한, 하전 입자 빔 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능 스테이지는 상기 제1 애퍼쳐 어레이 및 상기 제2 애퍼쳐 어레이에 연결된 전기 회로들을 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스.
  11. 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키기 위한 방법으로서,
    하전 입자 빔과 정렬된 제1 애퍼쳐 어레이를 변화시키기 위해 이동가능 스테이지를 동작시키는 단계 - 상기 제1 애퍼쳐 어레이는 상기 이동가능 스테이지에 결합된 제1 차폐 튜브를 갖고, 상기 하전 입자 빔으로부터 상기 제1 애퍼쳐 어레이를 이동시키고 제2 애퍼쳐 어레이를 상기 하전 입자 빔과 정렬시키고, 상기 제2 애퍼쳐 어레이는 상기 이동가능 스테이지에 결합된 제2 차폐 튜브를 가지며, 그에 의해 상기 하전 입자 빔 디바이스의 동작 모드를 변화시킴 - 를 포함하고;
    상기 하전 입자 빔 디바이스는 전자 현미경으로서 동작되고,
    상기 제1 애퍼쳐 어레이는 상기 전자 현미경의 제1 동작 모드를 위한 적어도 2개의 애퍼쳐를 갖고, 상기 제2 애퍼쳐 어레이는 상기 전자 현미경의 제2 동작 모드를 위한 적어도 하나의 애퍼쳐를 갖고,
    상기 제1 애퍼쳐 어레이는 상기 제1 애퍼쳐 어레이의 상기 적어도 2개의 애퍼쳐 각각에 정렬된 적어도 2개의 편향기를 포함하고, 상기 제2 애퍼쳐 어레이는 상기 제2 애퍼쳐 어레이의 상기 적어도 하나의 애퍼쳐에 정렬된 적어도 하나의 편향기를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 애퍼쳐 어레이 및 상기 제2 애퍼쳐 어레이는 전기적으로 제어가능하도록 구성되는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 애퍼쳐의 크기는 상기 제2 애퍼쳐의 크기와 상이한, 하전 입자 빔 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 스테이지는 상기 애퍼쳐 어레이를 회전시키도록 구성된 액추에이터 조립체를 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능 스테이지는 진동 방지 지지부 상에 장착되는, 하전 입자 빔 디바이스.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차폐 튜브 및 상기 제2 차폐 튜브 중 적어도 하나는 라이너 튜브의 형태를 갖는, 하전 입자 빔 디바이스.
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