KR102398917B1 - 저선량 하전 입자 계측 시스템 - Google Patents

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Abstract

임계 치수 계측을 수행하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 하전 입자 빔 장치는 제1 영역(540)과 제2 영역(541 내지 547)을 이미징하기 위한 빔을 생성한다. 제1 영역의 제1 피처에 대응하는 측정치들이 획득되고, 제2 영역의 제2 피처에 대응하는 측정치들이 획득된다. 제1 영역과 제2 영역은 샘플 상의 별개의 위치에 있다. 제1 피처의 측정치들과 제2 피처의 측정치들에 기초하여 복합 측정치가 계산된다.

Description

저선량 하전 입자 계측 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 10월 10일자로 제출되고 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된 미국 출원 제62/570,624호의 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 하전 입자 빔 이미징 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하전 입자 계측을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
하전 입자 빔 계측 시스템은 일부 반도체 제조 프로세스에 대한 프로세스 제어에 사용될 수 있다. 예를 들면, 임계 치수 주사 전자 현미경(critical dimension scanning electron microscope: CD SEM)이 반도체 웨이퍼 상에 형성된 미세 패턴의 치수를 측정하기 위한 전용 시스템으로 사용될 수 있다. 특정 CD SEM이 특정 프로세스를 제어하는 데 적합한 지 여부를 결정하기 위해서는 고정확도 및 고정밀도가 필요하다. 고해상도 SEM 툴이 많은 고도의 반도체 제조 프로세스에서 직접적인 임계 치수 측정을 위한 표준으로 확립되어 왔다.
하지만, 리소그래피 패터닝에 사용되는 포토레지스트와 같은 웨이퍼 표면 상의 감응 재료에 대한 SEM 툴에서 사용되는 고에너지 입자의 충돌은 측정에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 전자 감응 재료(electron sensitive material)에 대한 전자의 충돌은 타겟의 토포그래피(target topography)를 손상시킬 수 있고 측정 불확실성을 도입할 수 있다. 일부 기법에서, SEM 이미지에 표현된 피처(features)의 품질을 정량화하기 위해 SEM 계측의 기본 정밀도는 예를 들면, 약 0.1 nm 이어야 한다. 하지만, 전자 충돌에 의해 도입되는 측정 불확실성은 예를 들면, 약 0.5 nm 내지 4 nm일 수 있는 프로세스 비확정성(process stochastics) 정도일 수 있다. 그래서, 손상으로 인한 불확실성은 프로세스 정밀도 한계보다 더 클 수 있다.
또한, 손상으로 인한 불확실성은 패턴에 종속적일 수 있다. 즉, 손상으로 인한 불확실성의 양은 국소적인 패턴의 밀도 및 토포그래피에 종속적일 수 있다. 그래서, 2차원의 고전적인 CD SEM 기반의 측정은 임계 포토레지스트 측정과 같은 일부 적용에서는 신뢰할 수없는 계측 기술일 수 있다.
관련 기술의 시스템은 샘플 손상을 저감시키기 위해, 예를 들면 1 keV의 전자 랜딩 에너지(electron landing energy)를 갖는 이미징 조건을 사용할 수 있다. 하지만, 전자 에너지 선량과 신호 대 잡음비(signal to noise ratio: SNR) 사이에는 트레이드오프(trade-off) 관계가 존재한다. 예를 들어, 랜딩 에너지를 낮추면 측정을 수행하기에 불충분한 품질의 SEM 이미지가 생성될 수 있다. 따라서, 관련 기술의 시스템은 상응하는 이미지 정밀도의 저하 없이는 랜딩 에너지가 저감될 수 없다는 한계에 직면해 있다. 본 기술분야에 추가 개선이 요구된다.
본 발명의 실시예들은 하전 입자 이미징 및 측정을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서는, 하전 입자 시스템이 제공된다. 하전 입자 시스템은 하전 입자 빔을 생성하도록 구성된 하전 입자 빔 장치를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 계측 시스템은 하전 입자 빔 장치, 컨트롤러, 및 스토리지를 포함한다. 컨트롤러는 하전 입자 빔에 기초하여 샘플의 복수의 이미지를 획득하고 이 복수의 이미지를 스토리지에 저장하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는 또한 샘플의 제1 피처와 관련된 제1의 복수의 측정치를 획득하고, 샘플의 제2 피처 - 제2 피처는 제1 피처로부터 샘플 상의 별개의 위치에 있음 - 와 관련된 제2의 복수의 측정치를 획득하며, 제1의 복수의 측정치와 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치(combined measurement)를 계산하도록 구성될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하전 입자 선량과 측정 정밀도 사이의 트레이드오프 관계를 제거하는 구성이 달성될 수 있다. 하전 입자 검출 시스템은 상응하는 정밀도의 저하 및 샘플의 손상 없이 저감된 선량 및 높은 유연성을 달성할 수 있도록 제공될 수 있다.
개시된 실시예들의 추가적인 목적 및 이점은 부분적으로는 다음의 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 설명으로부터 명백해지거나, 또는 실시예들의 실시를 통해 알게 될 수 있다. 개시된 실시예들의 목적 및 이점은 청구범위에 기재된 요소들 및 조합에 의해 실현 및 달성될 수 있다. 하지만, 본 발명의 예시적인 실시예들은 이러한 예시적인 목적 및 이점을 달성하기 위해 반드시 요구되는 것은 아니며, 몇몇 실시예는 언급된 목적 및 이점 중 어느 것도 달성하지 않을 수도 있다.
전술한 개괄적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 예시적인 것으로 설명을 위한 것일 뿐이며, 청구되는 개시된 실시예들을 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예들에 따른, 웨이퍼의 단면도를 도시하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른, 측정을 위한 예시적인 패턴을 도시하는 도면이다.
도 2c 및 도 2d는 본 발명의 실시예들에 따른, 전자 감응 재료의 거동의 예시적인 관계를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 전자 빔 검사(electron beam inspection: EBI) 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 3의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시예들에 따른, 웨이퍼의 다양한 도면을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 측정 데이터를 나타내는 표이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 측정 데이터의 표들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 측정 데이터의 표들을 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 획득된 이미지를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 2차원 패턴의 예시적인 검증 테스트를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 획득된 이미지 및 대응하는 임계 치수 재현성 측정치의 표를 도시한다.
도 12a는 본 발명의 실시예들에 따른, 스테이지 이동 방법을 도시하는 도면이다.
도 12b는 본 발명의 실시예들에 따른, 빔 편향 방법을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른, 2차원 피처들에 대한 예시적인 컨투어 스태킹 절차(contour stacking procedure)를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 임계 치수 계측 시스템을 도시하는 도면이다.
이제 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 그 예들은 첨부된 도면에 도시되어 있다. 이하의 설명은, 달리 표시되지 않는 한 상이한 도면에서 동일한 번호가 동일하거나 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면들을 참조한다. 이하의 예시적인 실시예들의 설명에 기재된 구현예들은 본 발명에 따른 모든 구현예를 나타내는 것은 아니다. 대신에, 이들은 단지 첨부된 청구범위에 명시된 주제와 관련된 양태에 따른 장치, 시스템, 및 방법의 예일 뿐이다. 예를 들어, 몇몇 실시예는 전자 빔을 이용하는 맥락에서 설명되지만, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 다른 유형의 하전 입자 빔도 유사하게 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하전 입자 계측에 유용할 수 있는 하전 입자 시스템을 제공할 수 있다. 하전 입자 시스템은 임계 치수 측정에 적용할 수 있다.
몇몇 예시적인 실시예에서, 포토레지스트와 같은 전자 감응 재료(electron sensitive material)가 반도체 처리에 사용된다. 계측은 노광 및 현상 후에, 예를 들면 현상 후 검사(after-development-inspection: ADI)에서 포토레지스트 패턴의 측정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 디바이스(1)는 박막층(30)이 그 위에 형성된 기판(10)을 포함할 수 있다. 박막층(30)은 배선층(wiring layer)의 전구체(precursor)일 수 있다. 박막층(30)은 그 위에 포토레지스트 층(50)이 형성될 수 있다. 패터닝 및 현상 후에, 포토레지스트 층(50)은 도 1b에 도시된 바와 같이 포토레지스트 부분(51), 포토레지스트 부분(52), 및 포토레지스트 부분(53)으로 축소될 수 있다.
포토레지스트 층(50)을 현상한 후에, 에칭이 수행되어 도 1c에 도시된 바와 같이 박막층(30)을 배선 부분(31), 배선 부분(32), 및 배선 부분(33)으로 축소시킬 수 있다. 계측은 에칭 처리 후에, 예를 들면 에칭 후 검사(after-etch-inspection: AEI)에서 배선 패턴의 측정을 수행하는 것을 또한 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 계측은 포토레지스트 부분을 측정함으로써, 예를 들면 도 1b에 도시된 바와 같이 측정(61), 측정(62), 및 측정(63)을 행함으로써 수행될 수 있다. 또한, 임계 치수 측정은 측정(61)과 같은 패턴의 폭, 또는 예를 들면, 측정(64)과 같은 패턴화된 피처들 사이의 에지 간(edge-to-edge) 거리를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
포토레지스트 재료는 그 형상에 영향을 줄 수 있는 전자 충돌에 민감할 수 있다. 포토레지스트의 수축은 랜딩 에너지 및 입사 전자 충돌의 선량과 밀접하게 관련된다. 어떤 경우에는, 포토레지스트 패턴의 폭은 전자 충돌로 인해 그 크기의 대략 1 내지 4 %만큼 수축될 수 있다. 예를 들어, 54 nm 폭의 포토레지스트 라인의 예시적인 패턴에서, 300 eV의 빔이 샘플에 사용될 때, 포토레지스트는 0.54 내지 2.01 nm의 수축을 겪을 수 있다. 또한, 500 eV의 빔이 샘플에 사용될 때, 포토레지스트는 0.48 내지 2.68 nm의 수축을 겪을 수 있다.
도 2a는 54 nm의 표준 폭을 갖는 포토레지스트 라인들(70)의 예시적인 패턴을 도시한다. 피치(80)는 선들(70)의 반복 패턴의 중심 간 간격으로 정의될 수 있다. 이러한 샘플의 임계 치수 계측은 리딩 에지(leading edge) 측정, 라인-공간 패턴의 1차원 길이 측정 등을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 임계 치수 계측은 예를 들면, 도 2b에 도시된 바와 같이 트레이스(51a, 51b)의 코너, 트레이스(52a, 52b) 사이의 연결부, 트레이스(53a, 53b)의 피치, 및 트레이스(54)와 전극(55) 사이의 연결부와 같은, 다른 형상을 갖는 피처에도 또한 적용될 수 있다.
도 2c는 다양한 파라미터에 의해 영향을 받는 포토레지스트 수축의 관계를 도시한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 보다 높은 빔 에너지는 보다 큰 수축에 대응한다. 도 2c는 포토레지스트의 수축이 패턴에 종속적일 수 있음을 또한 보여준다. 예를 들어, 피치가 증가함에 따라 수축도 또한 증가한다.
도 2d는 다양한 파라미터에 의해 영향을 받는 측정 정밀도의 관계를 도시한다. 보다 낮은 수치의 정밀도가 바람직하다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 보다 높은 빔 에너지를 사용하면 보다 나은 정밀도를 얻을 수 있다. 다른 한편, 보다 낮은 빔 에너지를 사용하면 정밀도의 저하가 초래될 수 있다. 하지만, 위에서 언급한 바와 같이, 보다 높은 빔 에너지를 사용하면 포토레지스트의 수축을 또한 초래한다. 그래서, 전자 감응 재료의 계측은 상반 효과(counteracting effects)를 수반한다.
또한, 동일한 영역의 반복 스캐닝은 측정된 패턴에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 몇몇 기법에서는, 프레임 평균화(frame averaging)가 사용될 수 있다. 프레임 평균화 기법에서는, 동일한 영역의 복수의 이미지가 캡처되고 프레임의 전체 개수에 걸쳐 측정치가 평균화된다. 예시적인 비교의 프레임 평균화 방법은 다음의 실험 조건을 사용할 수 있다. 랜딩 에너지: 300 eV. 스캔 레이트: 14 MHz. 빔 전류: 8 pA. 프레임 수: 16. 픽셀 크기: 0.66 nm.
선량의 측정은 다음의 수학식에 의해 결정될 수 있는 nm-sq 당 전자수로 추정될 수 있다:
Figure 112020036442702-pct00001
그래서, 예시적인 비교의 프레임 평균화 방법에서, nm-sq 당 전자수의 값은 대략 130일 수 있다.
정밀도의 값은 측정 폭의 3×σ로 표현될 수 있다. 즉, 측정된 폭의 값의 표준 편차의 3배이다. 몇몇 실시예에서, 정밀도는 CD SEM 툴의 측정 재현성을 나타낼 수 있다.
복수의 측정치가 취해지고 비교될 수 있으므로 프레임 평균화는 정밀도를 향상시키는 데 유용할 수 있으며, 그에 따라 피처 측정에 있어서의 신뢰도가 높아진다. 하지만, 반복된 스캐닝은 입사 전자 선량의 증가를 초래할 수 있고, 샘플의 손상의 증대를 초래할 수 있다.
몇몇 다른 실시예에서, 정밀도는 복수의 측정치가 서로 근접함을 나타낼 수 있다. SEM 이미징의 특성으로 인해, 샘플 이미징 표면에 대한 입사 전자의 선량의 저감은 열등한 이미지 품질 및 낮은 SNR을 초래할 수 있다. 그래서, 저 선량으로 취해진 측정치들은 어느 정도의 측정 불확실성을 가질 수 있다. 보다 우수한 품질의 이미지가 생성될 수 있기 때문에, 선량을 증가시키는 것은 측정 불확실성을 감소시키는 하나의 방법일 수 있다. 보다 고 선량의 이미지들을 기초로 한 측정 값들은 보다 신뢰적인 것으로 보일 수 있다. 하지만, 위에서 논의된 바와 같이, 전자 충돌은 샘플을 변화시킬 수 있다. 그래서, 이전의 프레임들에서 측정된 값들은 손상이 발생하기 전의 샘플의 형상을 반영하기 때문에, 보다 고 선량으로 취해진 측정치들이 반드시 우수한 정밀도로 이어지는 것은 아닐 수 있다. 즉, 동일한 이미징 영역의 복수의 스캐닝 및 고 선량에 의해, 측정 프로세스 동안에 샘플의 치수가 변할 수 있다.
몇몇 예시적인 실시예에서는, 고 에너지 전자 충돌의 영향을 최소화하기 위해, 샘플 표면 상의 상이한 지점들로부터 개별 프레임 평균화 이미지들이 사용될 수 있다. 관심 패턴이 샘플 상의 상이한 지점들에서 반복될 수 있고 대응하는 환경이 상이한 측정 지점들에서도 일관성있게 유지된다는 가정에 기초하여, 샘플의 손상이 최소화되면서 측정 정밀도가 향상되는 기법이 적용될 수 있다.
예를 들면, 예시적인 방법에서, 저(low) 전자 선량이 샘플에 적용되도록 측정 조건이 사용될 수 있다. 전자 선량이 낮을 때에는, 정밀도가 제한될 수 있다. 그래서, 정밀도를 회복하기 위해, 샘플 상의 상이한 위치에서 복수의 이미지에 대해 이미지 평균화가 수행될 수 있으며, 그에 따라 샘플 손상을 최소화하고 샘플 표면 토폴로지를 보존하면서 대응하는 패턴의 측정 횟수를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 비교의 프레임 평균화 프로세스는 위치를 16회 스캔하는 것을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서는, 4개의 상이한 위치가 사용될 수 있다. 단일 위치는 4회만 스캔될 수 있고, 비교의 프레임 평균화 프로세스와 유사한 정밀도를 얻기 위해 평균화될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 복수의 상이한 위치는 대응하는 패턴을 포함할 수 있다. 복수의 상이한 위치를 식별하기 위한 위치 데이터는 사용자 입력, 웨이퍼 설계, 이미지 분석 등에 기초할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 이미지 평균화를 수행하기 위한 목적으로 상이한 위치에 동일한 구역들을 갖도록 설계될 수 있다. 위치 데이터는 GDS(Graphic Data System) 또는 OASIS(Open Artwork System Interchange Standard) 설계와 같은, 웨이퍼의 설계를 기초로 할 수 있다. 구역들은 예를 들면, 교정 표준 패턴일 수 있다. 구역들은 또한 기능성 패턴일 수도 있다. 혹은, 웨이퍼가 이미 설계 또는 구성된 후에, 대응하는 기하학적 구조를 갖는 구역들이 선택될 수도 있다. 대응하는 위치들은 동일한 프로세스 조건 하에서 가공될 수 있다. 복수의 상이한 위치에서 저 선량 조건 하에서 이미징이 수행될 수 있다. 그리고 나서, 알고리즘이 복수의 상이한 위치에서 수집된 측정 데이터를 평균화할 수 있다.
몇몇 예시적인 실시예에서 대응하는 패턴을 설명하기 위해 '동일'이라는 용어가 사용되고 있으나, 웨이퍼 상의 상이한 위치들에서의 대응하는 패턴들은 제조 비확정성(manufacturing stochastics)으로 인해 약간의 변동을 가질 수 있음이 이해된다. 그래서, 동일한 패턴은 실질적으로 같은 기하학적 구조를 갖는 패턴을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사(electron beam inspection: EBI) 시스템(100)을 도시하는 도 3이 참조된다. 도 3에 도시된 바와 같이, EBI 시스템(100)은 메인 챔버(101), 로드/락(load/lock) 챔버(102), 전자 빔 툴(104), 및 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module: EFEM)(106)을 포함한다. 전자 빔 툴(104)은 메인 챔버(101) 내에 위치된다. EFEM(106)은 제1 로딩 포트(106a) 및 제2 로딩 포트(106b)를 포함한다. EFEM(106)은 추가 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제1 로딩 포트(106a) 및 제2 로딩 포트(106b)는 검사될 웨이퍼(예를 들면, 반도체 웨이퍼 또는 다른 재료로 만들어진 웨이퍼) 또는 샘플을 포함하는 웨이퍼 전면 개구 통합 포드(front opening unified pods: FOUP)를 수용한다(웨이퍼 및 샘플은 이하 "웨이퍼"로 통칭될 수 있다).
EFEM(106)의 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 웨이퍼를 로드/락 챔버(102)로 운반할 수 있다. 로드/락 챔버(102)는, 대기압 미만의 제1 압력에 도달하기 위해 로드/락 챔버(102) 내의 가스 분자를 제거하는 로드/락 진공 펌프 시스템(미도시)에 연결된다. 제1 압력에 도달한 후에, 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)은 로드/락 챔버(102)로부터 메인 챔버(101)로 웨이퍼를 운반할 수 있다. 메인 챔버(101)는, 제1 압력 미만의 제2 압력에 도달하기 위해 메인 챔버(101) 내의 가스 분자를 제거하는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제2 압력에 도달한 후에, 웨이퍼는 전자 빔 툴(104)에 의해 검사를 받는다. 전자 빔 툴(104)은 단일 빔 시스템 또는 멀티 빔 시스템일 수 있다. 컨트롤러(109)가 전자 빔 툴(104)에 전자적으로 연결된다. 컨트롤러(109)는 EBI 시스템의 다양한 제어를 실행하도록 구성된 컴퓨터일 수 있다.
임계 치수 계측을 수행하는 것은 웨이퍼를 복수 회 검사하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 복수 회의 런(run)으로부터 측정 데이터를 수집하기 위해 복수 회의 로드/언로드(load/unload) 절차를 거칠 수 있다.
도 4a는 EBI 시스템(100)에서 사용되도록 구성될 수 있는 전자 빔 툴(104)을 도시한다. 전자 빔 툴(104)은 도 4a에 도시된 바와 같이 단일 빔 장치 또는 멀티 빔 장치일 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 전자 빔 툴(104)은 전자총 부분(410) 및 전자 컬럼 부분(420)을 포함할 수 있다. 전자총 부분(410)은 캐소드(cathode)(411), 총 개구(gun aperture)(412), 가동 스트립 개구(413), 집속 렌즈(condenser lens)(414), 빔 블랭커(beam blanker)(415), 비점 수차 보정기(astigmatism corrector)(416), 게이트 밸브(417), 및 대물 개구(418)를 포함할 수 있다. 전자 컬럼 부분(420)은 제1 검출기(421), 자기 렌즈(422), 제2 검출기(423), 빈 필터(Wien filter)(424), 제3 검출기(425), 대물 전극(426), 및 웨이퍼 평면(427)을 포함할 수 있다.
이제 멀티 빔 이미지(multi-beam image: MBI) 시스템에서 사용되도록 구성될 수 있는 전자 빔 툴(104)(본 명세서에서는 장치(104)로도 지칭됨)을 도시하는 도 4b가 참조된다. 전자 빔 툴(104)은 전자 소스(202), 총 개구(204), 집속 렌즈(206), 전자 소스(202)로부터 방출된 1차 전자 빔(210), 소스 변환 유닛(212), 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(beamlet)(214, 216, 및 218), 1차 투영 광학 시스템(220), 웨이퍼 스테이지(도 4b에는 도시되지 않음), 복수의 2차 전자 빔(236, 238, 및 240), 2차 광학 시스템(242), 및 전자 검출 디바이스(244)를 포함한다. 1차 투영 광학 시스템(220)은 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(244)는 검출 서브구역(246, 248 및 250)을 포함할 수 있다.
전자 소스(202), 총 개구(204), 집속 렌즈(206), 소스 변환 유닛(212), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)는 장치(104)의 1차 광축(260)과 정렬될 수 있다. 2차 광학 시스템(242) 및 전자 검출 디바이스(244)는 장치(104)의 2차 광축(252)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(202)는 캐소드, 추출기 또는 애노드를 포함할 수 있으며, 1차 전자는 캐소드로부터 방출되고는 추출 또는 가속되어 크로스오버(가상 또는 실제)(208)를 갖는 1차 전자 빔(210)을 형성할 수 있다. 1차 전자 빔(210)은 크로스오버(208)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 총 개구(204)는 쿨롱 효과를 저감시키기 위해 1차 전자 빔(210)의 주변 전자를 차단할 수 있다. 쿨롱 효과는 프로브 스폿의 크기의 증가를 초래할 수 있다.
소스 변환 유닛(212)은 이미지 형성 요소들의 어레이(도 4b에는 도시되지 않음) 및 빔 제한 개구들(beam-limit apertures)의 어레이(도 4b에는 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이미지 형성 요소들의 어레이는 마이크로 디플렉터들(micro-deflectors) 또는 마이크로 렌즈들의 어레이를 포함할 수 있다. 이미지 형성 요소들의 어레이는 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(214, 216, 및 218)으로 크로스오버(208)의 복수의 병렬 이미지(가상 또는 실제)를 형성할 수 있다. 빔 제한 개구들의 어레이는 복수의 빔릿(214, 216, 및 218)을 제한할 수 있다.
집속 렌즈(206)는 1차 전자 빔(210)을 포커싱할 수 있다. 집속 렌즈(206)의 포커싱 파워를 조정하거나 빔 제한 개구들의 어레이 내의 대응하는 빔 제한 개구들의 반경방향 크기를 변경함으로써, 소스 변환 유닛(212)의 하류의 빔릿(214, 216, 및 218)의 전류가 변경될 수 있다. 대물 렌즈(228)는 검사를 위해 빔릿(214, 216, 및 218)을 웨이퍼(230) 상에 포커싱할 수 있고, 웨이퍼(230)의 표면 상에 복수의 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 형성할 수 있다.
빔 분리기(222)는 정전 쌍극자장(electrostatic dipole field) 및 자기 쌍극자장(magnetic dipole field)을 생성하는 빈 필터(Wien filter) 유형의 빔 분리기일 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 이들이 인가되면, 정전 쌍극자장에 의해 빔릿(214, 216 및 218)의 전자에 가해지는 힘은 자기 쌍극자장에 의해 전자에 가해지는 힘과 크기는 같지만 방향은 반대일 수 있다. 빔릿(214, 216, 및 218)은 따라서 제로 편향 각도로 빔 분리기(222)를 곧바로 통과할 수 있다. 하지만, 빔 분리기(222)에 의해 생성되는 빔릿(214, 216, 및 218)의 총 분산은 또한 0이 아닐 수도 있다. 빔 분리기(222)는 빔릿(214, 216, 및 218)으로부터 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 분리하고는 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 2차 광학 시스템(242)을 향해 지향시킬 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(226)은 웨이퍼(230)의 표면 영역에 걸쳐 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 스캔하기 위해 빔릿(214, 216, 및 218)을 편향시킬 수 있다. 프로브 스폿(270, 272, 및 274)에서의 빔릿(214, 216, 및 218)의 입사에 응답하여, 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)이 웨이퍼(230)로부터 방출될 수 있다. 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)은 2차 전자(에너지 ≤ 50 eV) 및 후방 산란 전자(50 eV와 빔릿(214, 216, 및 218)의 랜딩 에너지 사이의 에너지)를 포함하는 에너지 분포를 갖는 전자를 포함할 수 있다. 2차 광학 시스템(242)은 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 전자 검출 디바이스(244)의 검출 서브구역(246, 248, 및 250)에 포커싱할 수 있다. 검출 서브구역(246, 248, 및 250)은 대응하는 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 검출하고 웨이퍼(230)의 표면 영역의 이미지를 재구성하는데 사용되는 대응 신호들을 생성하도록 구성될 수 있다.
이제 예시적인 이미지 평균화 프로세스가 참조될 것이다.
도 5a는 예시적인 웨이퍼(500)를 도시한다. 웨이퍼(500)는 현상 검사 후의 네거티브 톤 현상 심자외(negative tone development deep ultra-violet after development inspection: NTD DUV ADI) 웨이퍼와 같은 전자 감응 웨이퍼일 수 있다. 웨이퍼(500)는 복수의 다이(501)를 포함한다. 일 실시예에서는, 평균화를 위해 4개의 다이(510)가 선택될 수 있다. 선택된 다이들 중 하나에서, 도 5b에 도시된 바와 같이 필드 맵(511)이 제공될 수 있다. 필드 맵(511)에서, 테스트 필드(520)가 선택될 수 있다. 테스트 필드(520)는 테스트 영역(521)을 포함한다.
테스트 영역(521)은 도 5c에 도시된 바와 같이 테스트 키(530)일 수 있다. 테스트 키(530)에는 복수의 라인(560)이 제공될 수 있다. 테스트 키는 CD40P90의 라인-스페이스 패턴으로 지정할 수 있다. 즉, 선폭의 표준 임계 치수는 40 nm이고, 라인들의 피치는 90 nm이다. 테스트 영역(521)은 도 5c에 도시된 바와 같이, 이미징 영역(540)을 포함한다. 이미징 프로세스에서, 이미지(550)는 다음 조건 하에서 캡처될 수 있다. 예를 들면, FOV(field of view: 시야): 1 ㎛. 픽셀 크기: 1 nm. 측정 프로세스에서, 임계 치수는 이미지(550) 상에 중첩된 H-마커(561)를 사용하여 측정될 수 있다. 일례에서, 하나의 이미지에는 320개의 H-마커가 사용되고, 임계 치수는 개별 측정치를 평균화함으로써 계산된다.
본 발명을 예시하기 위해 기재되지만 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되는 다음의 예들을 통해, 본 발명의 보다 나은 이해가 얻어질 수 있다.
제1 예(예 1)에서는, 하나의 다이에서 측정치들을 수집하기 위해 단일 이미징 영역이 사용된다. 4개의 다이에서 이미지들을 캡처하고 측정된 값들을 평균화함으로써 임계 치수 계측이 수행될 수 있다. 로드/언로드 작업을 10회 수행하고 10회의 이미징 런(ten runs of imaging)을 수행함으로써 정밀도 값이 획득될 수 있다. 각각의 다이에서는, 동일한 이미징 영역의 4개의 프레임이 이미징되며, 측정 값을 출력하기 위해 프레임 평균화가 이용될 수 있다. 그래서, 프레임 평균화가 사용될 때, 각 런(run)에 대한 원시(raw) 데이터 포인트는 평균화된 측정 값으로 표현될 수 있다. 예 1에서는, 250 pA의 1차 빔 전류가 사용된다. 임계 치수는 CD1으로 계산될 수 있는데, 이는 단일 이미지에 대해 취해진 임계 치수 측정치를 나타낸다. 측정 조건이 표 1에 요약되어 있는데, 여기서 IP는 1차 빔 전류를 나타내고, 수축은 전자 선량에 선형적으로 비례한다고 가정한다.
예 1 2 3
IP [nA] 0.25 0.25 0.125
드웰 [ns] 10 10 10
프레임 4 2 1
전자 전하 1.60E-19 1.60E-19 1.60E-19
픽셀 크기 [nm] 1 1 1
nm-sq 당 전자수 63 31 8
POR에 대한 선량 % 100.0 % 50.0 % 12.5 %
추정된 PR 수축 0.5 내지 2 nm 0.25 내지 1 nm 0.125 내지 0.5 nm
예 1에 대한 예시적인 측정 데이터 출력이 도 6의 표에 도시되어 있다. 데이터는 다음과 같은 예시적인 데이터 처리 방법으로 생성될 수 있다. 예를 들면, 제1 단계에서 CD 원시 데이터가 수집된다. CD 원시 데이터는 획득된 이미지들로부터의 원시 데이터 측정치를 포함할 수 있다. 도 6에서 CD 원시 데이터는 '원시 데이터(nm)' 표제 하의 다이 #1, 다이 #2, 다이 #3, 다이 #4로 표기된 열에 수치 측정 값으로 표현된다. 프레임 평균화가 사용되므로, CD 원시 데이터의 수치 값들은 4개의 상이한 프레임에 걸친 평균이다. 다음으로, 각 런의 평균이 계산된다. 도 6에서, 런 평균은 '런 평균'으로 표기된 열에 표시된다. 다음으로, 각각의 원시 데이터 측정치와 개개의 런 평균 사이의 차가 계산된다. 도 6에서 차 값(difference values)은 '런 평균과의 차(nm)'라는 표제 하의 다이 #1, 다이 #2, 다이 #3, 다이 #4로 표기된 열에 수치 값으로 표시된다. 다음으로, 10회의 런에 걸쳐 각 다이에 대해 정밀도 값(표준 편차의 3배)이 계산된다. 최종적으로, 각 다이에 대한 개별 정밀도 값들의 RMS(root mean square)를 취함으로써 전체 정밀도가 계산된다.
예 1에서는, 전자 선량이 비교적 높기 때문에, 높은 SNR을 갖는 양호한 품질의 이미지가 획득될 수 있다. 또한, 정밀도는 0.1 nm 미만이며 만족스러운 것으로 여겨질 수 있다.
제2 예(예 2)에서는, 하나의 다이에서 측정치들을 수집하기 위해 2개의 이미징 영역이 사용된다. 예를 들면, 도 5e에 도시된 바와 같이, 이미징 영역(540)과 이미징 영역(541)이 제공될 수 있다. 4개의 다이에서 이미지들을 캡처하고 측정된 값들을 평균화함으로써 임계 치수 계측이 수행될 수 있다. 로드/언로드 작업을 10회 수행하고 10회의 이미징 런을 수행함으로써 정밀도 값들이 획득될 수 있다. 각각의 다이에서는, 동일한 이미징 영역의 2개의 프레임이 이미징되며, 대응하는 측정 값들을 출력하기 위해 프레임 평균화가 이용될 수 있다. 프레임 평균화가 사용될 때, 각 런에 대한 원시 데이터 포인트는 평균화된 측정 값으로 표현될 수 있다. 예 2에서는, 250 pA의 1차 빔 전류가 사용된다. 하지만, 2개의 프레임만이 취해지기 때문에, 개개의 이미징 영역에 대한 총 전자 선량은 예 1에 비해 저감된다. 임계 치수는 CD1과 CD2의 평균으로 계산될 수 있는데, CD1은 제1 이미지에 대해 취해진 임계 치수 측정치들을 나타내고 CD2는 제2 이미지에 대해 취해진 임계 치수 측정치들을 나타낸다. 측정 조건이 표 1에 요약되어 있다. 예시적인 측정 데이터 출력이 도 7의 표에 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 이미지에 대응하는 측정 데이터(701) 및 제2 이미지에 대응하는 측정 데이터(702)가 제공될 수 있다. 전자 빔 전류는 예 1과 동일하지만, 각 이미지는 2회만 스캔되며, 따라서 총 전자 선량은 예 1의 총 전자 선량보다 적다. 이미지 품질은 예 1에 비해 상대적으로 저하될 수 있다. 또한, 측정 데이터(701) 및 측정 데이터(702) 각각의 정밀도 값들은 예 1의 정밀도 값보다 클 수 있다. 하지만, 측정 데이터(701) 및 측정 데이터(702)는 측정 데이터(703)를 산출하기 위해 결합될 수 있다. 측정 데이터(703)는 각각 제1 이미지 및 제2 이미지 양자 모두로부터의 측정치에 기초한 복수의 데이터 포인트를 포함한다. 특히, 측정 데이터(703)는 평균화된 원시 데이터 값들을 포함할 수 있다. 측정 데이터(703)의 '원시 데이터(nm)' 표제 하의 각 데이터 포인트는 CD1과 CD2의 평균을 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정 데이터(701)의 런 1, 다이 #1에 대한 원시 데이터 엔트리는 측정 데이터(702)의 런 1, 다이 #1에 대한 원시 데이터 엔트리와 평균화될 수 있다. 그 결과, 정밀도가 회복될 수 있다.
제3 예(예 3)에서는, 하나의 다이에서 측정치들을 수집하기 위해 8개의 이미징 영역이 사용된다. 예를 들면, 도 5f에 도시된 바와 같이, 이미징 영역(540, 541, 542, 543, 544, 545, 546, 및 547)이 제공될 수 있다. 4개의 다이에서 이미지들을 캡처하고 측정된 값들을 평균화함으로써 임계 치수 계측이 수행될 수 있다. 로드/언로드 작업을 10회 수행하고 10회의 이미징 런을 수행함으로써 정밀도 값들이 획득될 수 있다. 각각의 다이에서는, 동일한 이미징 영역의 하나의 프레임이 이미징된다. 그래서, 각 런에 대한 원시 데이터 포인트는 하나의 이미징 영역으로부터의 단일 측정 값으로 표현될 수 있다. 예 3에서는, 125 pA의 1차 빔 전류가 사용된다. 또한, 단 하나의 프레임만이 취해지기 때문에, 개개의 이미징 영역에 대한 총 전자 선량은 예 1 및 2에 비해 감소된다. 임계 치수는 CD1 내지 CD8의 평균으로 계산될 수 있는데, CD1은 제1 이미지에 대해 취해진 임계 치수 측정치들을 나타내고, CD2는 제2 이미지에 대해 취해진 임계 치수 측정치들을 나타내는 등과 같다. 측정 조건이 표 1에 요약되어 있다. 예시적인 측정 데이터 출력이 도 8의 표에 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 이미지에 대응하는 측정 데이터(801), 및 제2 이미지에 대응하는 측정 데이터(802) 등이 제공될 수 있다. 전자 빔 전류는 비교적 높지만, 각 이미지는 단 1회만 스캔되며, 따라서 총 전자 선량은 예 1 및 2의 총 전자 선량보다 적다. 이미지 품질은 예 1 및 예 2에 비해 상대적으로 저하될 수 있다. 또한, 측정 데이터(801 내지 808) 각각의 정밀도 값들은 예 1의 정밀도 값보다 클 수 있다. 예를 들어, 차트(810)는 각각의 이미지에 대해 획득된 정밀도 값들을 보여준다. 하지만, 측정 데이터(801 내지 808)는 측정 데이터(809)를 산출하기 위해 결합될 수 있다. 측정 데이터(809)는 각각 8개의 이미지로부터의 측정치에 기초한 복수의 데이터 포인트를 포함한다. 특히, 측정 데이터(803)는 평균화된 원시 데이터 값들을 포함할 수 있다. 측정 데이터(809)의 '원시 데이터(nm)' 표제 하의 각 데이터 포인트는 CD1 내지 CD8의 평균을 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정 데이터(801)의 런 1, 다이 #1에 대한 원시 데이터 엔트리는 측정 데이터(802)의 런 1, 다이 #1에 대한 원시 데이터 엔트리, 측정 데이터(803)의 런 1, 다이 #1에 대한 원시 데이터 엔트리 등, 측정 데이터(808)의 런 1, 다이 #1에 대한 원시 데이터에 걸쳐 평균화될 수 있다. 그 결과, 정밀도가 회복될 수 있다. 예 3의 사례에서, 개별 이미지들의 정밀도는 차트(810)에 도시된 바와 같이 0.217 내지 0.314 nm일 수 있다. 하지만, 8개의 이미지의 평균 값들이 사용될 때, 대략 0.101 nm의 평균화된 CD의 정밀도가 얻어질 수 있다.
상기 방식으로, 필드 당 이미지의 개수는 증가되면서 선량은 더욱 저감될 수 있다. 선량이 저감됨에 따라 개별 이미지의 정밀도가 저하될 수 있으나, 저 선량 설정 하의 복수의 이미지의 평균화된 CD를 사용하면 정확도가 회복될 수 있다.
또한, 복수의 상이한 위치를 테스트 영역으로 사용할 때, 웨이퍼 상의 다양한 장소에 제어 패턴들을 위치시키는 유연성이 제공될 수 있다. 예를 들면, 전통적으로 제어 패턴은 웨이퍼의 측면에 배치된다. 하지만, 웨이퍼 상의 복수의 상이한 위치에서 반복되는 작은 패턴이 사용될 때, 설계에 있어서 보다 큰 유연성이 달성될 수 있다.
웨이퍼 상의 상이한 위치에서 저 선량 이미지들을 수집하기 위해, 다양한 시야(field of view: FOV)를 갖는 다양한 검사 디바이스가 사용될 수 있다. 예를 들면, 샘플 스테이지를 이동시켜서 웨이퍼 상의 상이한 위치에서 개별 이미지들을 캡처하기 위해 좁은 FOV 디바이스가 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 샘플 스테이지를 이동시킴이 없이 웨이퍼 상의 상이한 위치에서 복수의 이미징 영역을 캡처하기 위해 넓은 FOV 디바이스가 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 넓은 FOV 디바이스는 예를 들면, 멀티 빔 시스템일 수 있다. 넓은 FOV 디바이스는 또한 예를 들면, 후술하는 바와 같이 빔 편향을 사용하도록 구성된 단일 빔 시스템일 수도 있다.
예시적인 스캔 이미지들을 도시하는 도 9a 및 도 9b가 이제 참조된다. 도 9a에서, 좁은 FOV 디바이스는 D1 × D2의 치수를 갖는 이미지(901)를 캡처할 수 있다. D1 및 D2는, 예를 들면 1 ㎛일 수 있다. 그래서, 이미지(901)는 예를 들면, 1 ㎛ × 1 ㎛ 정도의 크기일 수 있다. 이미지(901)는 이미징 영역, 예를 들면 이미징 영역(540)을 나타내는 데 사용되는 이미지에 대응할 수 있다.
도 9b에서, 넓은 FOV 디바이스는 D3 × D4의 치수를 갖는 이미지(910)를 캡처할 수 있다. D3 및 D4는 D1 및 D2보다 클 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이미지(910)는 예를 들면, 3 ㎛ × 3 ㎛ 정도의 크기를 가질 수 있다. 이미지(910)는 복수의 서브구역(911 내지 919)을 포함한다. 이미지(910)는 단일 프레임에서 캡처될 수 있다. 예를 들면, 스캐닝 단계에서, 이미징 신호의 스캔된 원시 데이터는 원본 이미지로 저장되어 스토리지 디바이스에 저장될 수 있다. 원본 이미지는 각각 D1 및 D2에 대응하는 크기를 갖는 9개의 구역으로 분할될 수 있다. 즉, 구역들 각각은 예를 들면, 1㎛ × 1㎛의 크기를 가질 수 있다. 스캔된 이미지는 GDS 또는 OASIS 설계와 같은, 웨이퍼의 원래 설계와 비교되고 세분화될 수 있다. 또한, 스캔된 이미지의 분할은 이미지 처리 또는 다른 후처리를 기초로 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이미지를 캡처하기 위해 넓은 FOV 디바이스가 사용될 때, 런(run)의 모든 이미징 영역들은 샘플 스테이지를 이동시킬 필요 없이 동시에 캡처될 수 있다. 예를 들어, 복수의 이미징 영역(540 내지 547)을 획득하고자 할 때, 넓은 FOV 디바이스는 하나의 스캐닝 단계로 8개의 모든 이미징 영역을 캡처할 수 있다. 그래서, 처리량(processing throughput)이 향상될 수 있다.
또한, 상기 예는 8개의 이미징 영역(540 내지 547)의 사용에 대해 논의하고 있으나, 이미징 영역의 개수는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 9개의 모든 서브구역(911 내지 919)이 임계 치수 계측을 수행하는데 사용될 수 있으며, 그래서 9개의 이미지가 측정에 사용될 수도 있다. 측정 정밀도는 값이 측정되는 횟수에 종속적일 수 있으므로, 구역의 개수를 증가시키면 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 넓은 FOV 디바이스는 12 ㎛ FOV 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있다. 12 ㎛ FOV 이미지는 대략 3.464 ㎛ × 3.464 ㎛의 치수를 가질 수 있다. 넓은 FOV 디바이스에서는, 이미지 왜곡이 최소화되는 것이 바람직하다. 임계 치수 계측에서는, 이미지 왜곡이 1 % 미만, 보다 바람직하게는 0.1 % 미만이 되는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 12 ㎛ FOV 이미지 내의 이미지 왜곡은 0.1 % 미만일 수 있다.
도 10은 12 ㎛ FOV 이미지의 2차원 패턴의 예시적인 검증 테스트를 도시한다. 검증 테스트에서는, 넓은 FOV 디바이스에서도 이미지는 과도한 왜곡을 겪지 않는 것이 확인된다. 예를 들어, 이미지의 중심 및 4개의 코너일 수 있는 임계 구역에서 패턴의 치수가 측정된다. 도 10에서는, 이미지(1000)가 캡처되고, 확대되어 도시된 패턴(1010)이 측정된다. 패턴(1010)의 측정은 관찰된 형상들의 컨투어를 이미지 상에 중첩시키고는, 길이, 위치, 간격, 변동 등과 같은 컨투어의 속성을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 캡쳐된 이미지의 전체 크기는 임계 치수 계측에 사용되는 이미징 영역보다 클 수 있다. 또한, 캡쳐된 이미지의 전체 크기는 임계 치수 계측에 사용되는 모든 이미지들의 그룹보다 클 수 있다. 예를 들어, 도 9b는 이미징 영역으로 사용될 수 있는 9개의 구역의 그리드를 도시하고 있으나, 이미징 영역들은 이격될 수도 있다. 또한, 이미징 영역들의 위치는 임의적일 수 있다.
도 11은 복수의 이미징 구역(1101, 1102, 1103, 1104, 1105, 1106, 1107, 1108, 및 1109)을 포함하는 라인 패턴의 넓은 FOV 이미지(1100)를 도시한다. 이미징 조건은 예를 들면 1000_0_23_250pA, SEM8192, 1D4L1F일 수 있다. 임계 치수 계측은 320개의 H 바(H-bar)를 갖는 각각의 서브 이미지의 1K 이미지를 이미징하는 것을 포함할 수 있다. 이미징 구역(1101)은 "영역 #1" 등에 대응하는 서브 이미지일 수 있다. 차트(1120)는 이미징 구역(1101 내지 1109) 각각에 대한 임계 치수 재현이 0.1 nm 미만일 수 있음을 보여준다. 그래서, 넓은 FOV 디바이스로부터 캡처된 이미지에서는, 적절한 레벨로 CD 재현이 얻어질 수 있는 복수의 이미징 구역이 임의로 선택될 수 있다.
이미지 획득은 스테이지 이동 방법, 빔 편향 방법, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스테이지 이동 방법에서는, 도 12a에 도시된 바와 같이, 전자 빔 툴이 이미징될 샘플 표면에 입사하는 검사 빔(1201)을 생성하도록 구성될 수 있다. 빔을 샘플 위로 패턴(예를 들면, 래스터(raster) 패턴)으로 스캐닝함으로써 검사 빔(1201)이 이미징에 사용될 수 있다. 검사 빔(1201)은 제1 이미징 영역(1210)에서 샘플의 표면 위로 빔을 스캔함으로써 제1 이미징 영역(1210)의 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다. 빔 스캐닝의 범위는 전자 빔 툴의 FOV에 의해 제한될 수 있으며, 그래서 제1 이미징 영역(1210)은 FOV와 일치할 수 있다. 다른 영역을 이미징하기 위해, 샘플은 샘플 스테이지에 의해 이동되며 빔(1201)은 새로운 영역, 예를 들면 이미징 영역(1211)의 위로 스캔된다.
스테이지 이동 방법에서는, 모든 이미지 획득 단계마다 스테이지가 이동한다. 이미지 크기는 FOV로 제한될 수 있다. 따라서, 처리량은 n×(tstage + timage)로 표현될 수 있는데, 여기서 n은 이미지의 개수이고, tstage는 샘플 스테이지를 이동하는 데 필요한 시간이며, timage는 이미징 스캔을 수행하는 데 필요한 시간이다.
빔 편향 방법에서는, 샘플 스테이지를 이동시킴이 없이 복수의 구역이 이미징될 수 있다. 빔 편향 방법에서는, 전자 빔 툴이 샘플 표면 상의 다양한 위치에 걸쳐 편향될 수 있는 빔을 제공하도록 구성될 수 있다. 전자 빔 툴은 다양한 위치에 빔을 포커싱하기 위해 1차 전자 빔을 구부리기(bend) 위한 정전 렌즈(electrostatic lens)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 12b에 도시된 바와 같이, 전자 빔 툴은 빔(1221)을 생성하도록 구성될 수 있다. 빔 편향을 사용하여, 제1 이미징 영역(1230)에서 이미징 스캐닝을 수행하기 위해 검사 빔(1222)이 제1 위치에 제공될 수 있다. 빔(1221)은 전자 빔 툴에 의해 편향될 수 있으며, 제2 이미징 영역(1231)에서 이미징 스캐닝을 수행하기 위해 검사 빔(1223)이 또한 제2 위치에 제공될 수 있다. 이미징 위치 각각에서, 빔을 샘플 위로 패턴(예를 들어, 래스터 패턴)으로 스캐닝함으로써 검사 빔(1221) 또는 검사 빔(1223)이 이미징에 사용될 수 있다. 빔 편향 방법에서, 전자 빔 툴은 넓은 FOV 디바이스일 수 있다. 따라서, FOV 내에서 복수의 이미징 영역이 캡처될 수 있으며, 샘플 스테이지는 이동될 필요가 없다. 또한, 복수의 이미지를 동시에 이미징하기 위해 멀티 빔 스캐닝이 수행될 수 있다.
빔 편향 방법에서는, 스테이지 이동마다 복수의 이미지 캡처가 획득될 수 있다. 또한 이미지와 FOV의 크기는 독립적이다. 웨이퍼 상의 다른 위치에서 이미지들을 획득하기 위해 샘플 스테이지가 이동될 수 있다. 처리량은 tstage + n×timage 로 표시될 수 있는데, 여기서 tstage는 샘플 스테이지를 이동하는 데 필요한 시간이고, n은 이미지의 개수이며, timage는 이미징 스캔을 수행하는 데 필요한 시간이다. 빔 편향이 이용될 때는 스테이지 이동 방법에 비해 처리량이 단축될 수 있다.
임계 치수 계측은 캡처된 이미지 상에, 예를 들면 H-마커(H-markers) 상에 복수의 표시자를 중첩시키는 것을 포함할 수 있다. 분석되는 피처의 유형, 예를 들면 리딩 에지(leading-edge) 측정치, 라인-공간 패턴의 1차원 길이 측정치, 트레이스(traces)의 코너들 사이의 거리, 트레이스들 사이의 연결부, 패턴 피치 등에 따라, 표시자의 유형이 상이할 수 있다. 캡처된 이미지들 상에 표시자를 중첩시키기 위해 이미지 처리가 수행될 수 있다. 또한, 컨투어 스태킹(contour stacking)이 이용될 수도 있다.
이제 2차원 피처들에 대한 예시적인 컨투어 스태킹 절차를 도시하는 도 13이 참조된다. 예를 들면, 이미지 신호를 기초로 한 이미지 획득 후에 컨투어가 그려질 수 있다. 컨투어는 관찰된 피처들에 대응할 수 있다. 컨투어는 콘트라스트와 같은 이미지 신호의 속성에 기초하여 자동으로 생성될 수 있다. 임계 치수 측정치들은 예를 들면, 인접한 라인들의 팁 간(from tip to tip) 거리, 평행한 라인들의 에지 간(edge-to-edge) 거리, 선폭 등을 포함할 수 있다. 임계 치수 측정치들은 생성된 컨투어를 기초로 할 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 임계 치수 계측 시스템(1400)을 도시하는 도 14가 참조된다. 시스템(1400)은 샘플 스테이지 상의 웨이퍼(230)를 검사하는데 사용될 수 있으며, 위에서 논의된 바와 같이 전자 빔 툴(104)을 포함한다. 시스템(1400)은 또한 이미지 획득기(1401), 스토리지(1402), 및 컨트롤러(109)를 포함한다. 이미지 획득기(1401)는 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기(1401)는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말기, 개인용 컴퓨터(PC), 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기(1401)는 도전체(electrical conductor), 광섬유 케이블, 휴대용 스토리지 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 검출기(244)와 연결될 수 있다. 이미지 획득기(1401)는 검출기(244)로부터 신호를 수신하여 이미지를 구성할 수 있다. 이미지 획득기(1401)는 그래서 웨이퍼(230)의 이미지들을 획득할 수 있다. 이미지 획득기(1401)는 또한 컨투어의 생성, 획득된 이미지 상에의 표시자의 중첩 등과 같은 다양한 후처리 기능을 수행할 수 있다. 스토리지(1402)는 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(random access memory: RAM), 다른 유형의 컴퓨터 가독 메모리 등과 같은 스토리지 매체일 수 있다. 스토리지(1402)는 이미지 획득기(1401)와 결합되며, 스캔된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지로 저장하고 후처리된 이미지를 저장하는데 사용될 수 있다. 이미지 획득기(1401)와 스토리지(1402)는 컨트롤러(109)에 연결된다.
이미지 평균화 처리는 컨트롤러(109)를 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(109)는 웨이퍼(230)의 제1 피처와 관련된 제1의 복수의 측정치를 획득하도록 구성될 수 있다. 제1의 복수의 측정치는 웨이퍼(230) 상의 제1 이미징 영역으로부터의 패턴의 임계 치수 원시 데이터일 수 있다. 컨트롤러(109)는 웨이퍼(230)의 제2 피처와 관련된 제2의 복수의 측정치를 획득하도록 구성될 수 있다. 제2의 복수의 측정치는 웨이퍼(230) 상의 제2 이미징 영역으로부터의 패턴의 임계 치수 원시 데이터일 수 있다. 제1 피처 및 제2 피처는 웨이퍼(230) 상의 별개의 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제1 이미징 영역과 제2 이미징 영역은 웨이퍼(230) 상에서 서로 인접할 수 있다. 제1 이미징 영역과 제2 이미징 영역은 또한 서로 이격될 수도 있다. 제1 이미징 영역과 제2 이미징 영역은 중첩되지 않도록 구성될 수 있다. 제2 피처는 제1 피처가 위치된 제1 이미징 영역의 FOV의 외부에 있거나, 제1 및 제2 피처는 하전 전자 빔 툴(104)의 동일한 FOV 내에 있을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이미지 획득기(1401)는 검출기(244)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 스토리지(1402)에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들 각각은 웨이퍼(230)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다.
이미지 평균화 처리는 제1의 복수의 측정치 및 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치(combined measurement)를 계산하는 것을 포함할 수 있다. 복합 측정치는 평균일 수 있다. 예를 들어, 제1의 복수의 측정치 각각은 제2의 복수의 측정치 각각과 평균화될 수 있으며, 그에 따라 복수의 평균값이 산출된다. 복수의 평균값은 임계 치수 측정치로 사용될 수 있다. 따라서, 임계 치수 계측 시스템(1400)은 반도체 제조 프로세스의 프로세스 제어에 사용될 수 있다.
컨트롤러(109), 스토리지(1402), 및 이미지 획득기(1401)가 별개의 유닛으로 도시되고 있으나, 컴퓨터가 이들 유닛 모두의 처리를 수행할 수도 있다.
다음의 조항들을 사용하여 실시예들이 추가로 설명될 수 있다:
1. 하전 입자 빔을 생성하도록 구성된 하전 입자 빔 장치; 및
하전 입자 빔에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득하고 하나 이상의 이미지를 스토리지(storage)에 저장하며;
샘플의 제1 피처(feature)와 관련된 제1의 복수의 측정치를 획득하고;
샘플의 제2 피처 - 제2 피처는 제1 피처로부터 샘플 상의 별개의 위치에 있음 - 와 관련된 제2의 복수의 측정치를 획득하며; 및
제1의 복수의 측정치 및 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치(combined measurement)를 결정하도록:
구성된 컨트롤러:
를 포함하는, 계측 시스템.
2. 조항 1의 시스템에서, 제1 피처와 제2 피처는 동일하다.
3. 조항 1 및 조항 2 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 복합 측정치는 제1 피처 및 제2 피처의 임계 치수이다.
4. 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 복합 측정치의 정밀도는 0.1 nm 이하이다.
5. 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 복합 측정치는 제1의 복수의 측정치 각각과 제2의 복수의 측정치 각각의 평균값들을 포함한다.
6. 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 컨트롤러는 샘플을 유지하는 샘플 스테이지를 이동시킴이 없이 하나 이상의 이미지를 획득하도록 구성된다.
7. 조항 1 내지 조항 6 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 하전 입자 빔은 250 pA 이하의 전류로 설정된다.
8. 조항 1 내지 조항 7 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 하나 이상의 이미지는 스토리지에 개별적으로 저장된 복수의 이미지를 포함하며, 복수의 이미지의 제1 이미지는 제1 피처를 포함하고, 복수의 이미지의 제2 이미지는 제2 피처를 포함한다.
9. 조항 1 내지 조항 7 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 하나 이상의 이미지는 스토리지에 저장된 단일 이미지이고, 컨트롤러는 단일 이미지를 복수의 구역으로 분할하도록 구성되며, 복수의 구역의 제1 구역은 제1 피처를 포함하고, 복수의 구역의 제2 구역은 제2 피처를 포함한다.
10. 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 하나 이상의 이미지의 프레임의 개수는 4개 이하이다.
11. 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 하나 이상의 이미지의 프레임의 개수는 2개 이하이다.
12. 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나의 조항의 시스템에서, 하나 이상의 이미지의 프레임의 개수는 1개이다.
13. 하전 입자 빔을 생성하는 단계;
하전 입자 빔으로 샘플의 제1 이미징 영역을 조사함으로써 제1 이미징 신호를 생성하는 단계;
하전 입자 빔으로 샘플의 제2 이미징 영역 - 제2 이미징 영역은 제1 피처로부터 샘플 상의 별개의 위치에 있음 - 을 조사함으로써 제2 이미징 신호를 생성하는 단계;
제1 이미징 영역 내의 제1 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계;
제2 이미징 영역 내의 제2 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계; 및
제1의 복수의 측정치와 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치를 결정하는 단계:
를 포함하는, 계측 방법.
14. 조항 13의 방법에서, 제1 피처와 제2 피처는 동일하다.
15. 조항 13 및 조항 14 중 어느 하나의 조항의 방법에서, 복합 측정치는 제1 피처 및 제2 피처의 임계 치수이다.
16. 조항 13 내지 조항 15 중 어느 하나의 조항의 방법에서, 복합 측정치의 정밀도는 0.1 nm 이하이다.
17. 조항 13 내지 조항 16 중 어느 하나의 조항의 방법에서, 복합 측정치는 제1의 복수의 측정치 각각과 제2의 복수의 측정치 각각의 평균값들을 포함한다.
18. 조항 13 내지 조항 17 중 어느 하나의 조항의 방법에서, 제1 이미징 신호 및 제2 이미징 신호는 샘플을 유지하는 샘플 스테이지를 이동시킴이 없이 생성된다.
19. 조항 13 내지 조항 18 중 어느 하나의 조항의 방법에서, 하전 입자 빔은 250 pA 이하의 전류로 설정된다.
20. 조항 13 내지 조항 19 중 어느 하나의 조항의 방법은, 복수의 이미지를 스토리지에 개별적으로 저장하는 단계를 더 포함하고, 복수의 이미지의 제1 이미지는 제1 피처를 포함하고, 복수의 이미지의 제2 이미지는 제2 피처를 포함한다.
21. 조항 13 내지 조항 19 중 어느 하나의 조항의 방법은,
단일 이미지 - 단일 이미지는 제1 피처 및 제2 피처를 포함함 - 를 스토리지에 저장하는 단계; 및
단일 이미지를 복수의 구역 - 복수의 구역의 제1 구역은 제1 피처를 포함하고 복수의 구역의 제2 구역은 제2 피처를 포함함 - 으로 분할하는 단계:
를 더 포함한다.
22. 조항 20의 방법에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 4개 이하이다.
23. 조항 20의 방법에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 2개 이하이다.
24. 조항 20의 방법에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 1개이다.
25. 조항 21의 방법에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 4개 이하이다.
26. 조항 21의 방법에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 2개 이하이다.
27. 조항 21의 방법에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 1개이다.
28. 장치로 하여금,
하전 입자 빔을 생성하는 단계;
하전 입자 빔으로 샘플의 제1 이미징 영역을 조사함으로써 제1 이미징 신호를 생성하는 단계;
하전 입자 빔으로 샘플의 제2 이미징 영역 - 제2 이미징 영역은 제1 피처로부터 샘플 상의 별개의 위치에 있음 - 을 조사함으로써 제2 이미징 신호를 생성하는 단계;
제1 이미징 영역 내의 제1 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계;
제2 이미징 영역 내의 제2 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계; 및
제1의 복수의 측정치와 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치를 결정하는 단계:
를 포함하는 방법을 수행하게 하기 위해, 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 가독 매체.
29. 조항 28의 컴퓨터 가독 매체에서, 제1 피처와 제2 피처는 동일하다.
30. 조항 28 및 조항 29 중 어느 하나의 조항의 컴퓨터 가독 매체에서, 복합 측정치는 제1 피처 및 제2 피처의 임계 치수이다.
31. 조항 28 내지 조항 30 중 어느 하나의 조항의 컴퓨터 가독 매체에서, 복합 측정치의 정밀도는 0.1 nm 이하이다.
32. 조항 28 내지 조항 31 중 어느 하나의 조항의 컴퓨터 가독 매체에서, 복합 측정치는 제1의 복수의 측정치 각각과 제2의 복수의 측정치 각각의 평균값들을 포함한다.
33. 조항 28 내지 조항 32 중 어느 하나의 조항의 컴퓨터 가독 매체에서, 제1 이미징 신호 및 제2 이미징 신호는 샘플을 유지하는 샘플 스테이지를 이동시킴이 없이 생성된다.
34. 조항 28 내지 조항 33 중 어느 하나의 조항의 컴퓨터 가독 매체에서, 하전 입자 빔은 250 pA 이하의 전류로 설정된다.
35. 조항 28 내지 조항 34 중 어느 하나의 조항의 컴퓨터 가독 매체에서, 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금:
복수의 이미지 - 복수의 이미지의 제1 이미지는 제1 피처를 포함하고, 복수의 이미지의 제2 이미지는 제2 피처를 포함함 - 를 스토리지에 개별적으로 저장하는 단계:
를 또한 수행하게 한다.
36. 조항 28 내지 조항 34 중 어느 하나의 조항의 컴퓨터 가독 매체에서, 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금:
단일 이미지 - 단일 이미지는 제1 피처 및 제2 피처를 포함함 - 를 스토리지에 저장하는 단계; 및
단일 이미지를 복수의 구역 - 복수의 구역의 제1 구역은 제1 피처를 포함하고 복수의 구역의 제2 구역은 제2 피처를 포함함 - 으로 분할하는 단계:
를 또한 수행하게 한다.
37. 조항 35의 컴퓨터 가독 매체에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 4개 이하이다.
38. 조항 35의 컴퓨터 가독 매체에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 2개 이하이다.
39. 조항 35의 컴퓨터 가독 매체에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 1개이다.
40. 조항 36의 컴퓨터 가독 매체에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 4개 이하이다.
41. 조항 36의 컴퓨터 가독 매체에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 2개 이하이다.
42. 조항 36의 컴퓨터 가독 매체에서, 복수의 이미지의 프레임의 개수는 1개이다.
컨트롤러(109)의 프로세서가 이미지 평균화 처리를 수행하게 하는 명령을 저장하는 비일시적 컴퓨터 가독 매체가 제공될 수 있다. 비일시적 매체의 통상적인 형태는, 예를 들면 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프 또는 기타 자기 데이터 스토리지 매체, CD-ROM, 기타 광학 데이터 스토리지 매체, 홀 패턴(patterns of holes)을 갖는 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM 또는 기타 플래시 메모리, NVRAM, 캐시, 레지스터, 기타 메모리 칩 또는 카트리지, 및 상기의 네트워크 버전을 포함한다.
전자 감응 재료를 참조하여 예들이 논의되었으나, 본 발명의 양태들은 다른 유형의 재료에도 또한 적용될 수 있다. 예를 들면, AEI 패턴, SEM 교정 표준, 및 주석구(tin spheres)도 또한 이미징될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 양태들에서는, 여전히 고속 처리량을 제공하면서 고해상도 및 높은 SNR이 얻어질 수 있다.
또한, 재현성 측면에서 정밀도 측정이 논의되고 있으나, 본 발명의 양태들은 장기 안정성 측정에도 또한 적용될 수 있다. 예를 들어, 장기 안정성 측정에서, 데이터 수집은 1일 당 1 사이클의 속도로 수행되는 10회의 로드/언로드 사이클을 포함할 수 있다. 즉, 각 런(run)은 1일 간격으로 행해진다. 그래서, 정밀도 값들은 10일간 측정된 CD의 3σ로 측정될 수 있다. 전체적인 장기 정밀도를 위해 모든 필드의 정밀도 값들의 RMS가 취해질 수 있다. 본 발명의 양태들에 따르면, 예를 들어 0.06 nm의 장기 정밀도가 얻어질 수 있다.
본 발명은 위에서 설명되고 첨부 도면에 도시된 정확한 구성에 국한되지 않으며, 그 범위로부터 일탈함이 없이 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 몇몇 예는 웨이퍼의 4개의 다이의 사용에 대해 논의하고 있으나, 이미지 평균화 처리에 사용되도록 선택되는 다이의 개수는 임의의 개수일 수 있다. 또한, 다이들은 반드시 인접할 필요는 없다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되도록 한다.

Claims (15)

  1. 하전 입자 빔을 생성하도록 구성된 하전 입자 빔 장치; 및
    상기 하전 입자 빔에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득하고 상기 하나 이상의 이미지를 스토리지(storage)에 저장하며;
    상기 샘플의 제1 피처(feature)와 관련된 제1의 복수의 측정치를 획득하고;
    상기 샘플의 제2 피처 - 상기 제2 피처는 상기 제1 피처로부터 상기 샘플 상의 별개의 위치에 있음 - 와 관련된 제2의 복수의 측정치를 획득하며; 및
    상기 제1의 복수의 측정치 및 상기 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치(combined measurement)를 결정하도록:
    구성된 컨트롤러:
    를 포함하는, 계측 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 피처와 상기 제2 피처는 동일한 패턴을 갖는,
    시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복합 측정치는 상기 제1 피처 및 상기 제2 피처의 임계 치수(critical dimension)측정치의 평균값인,
    시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복합 측정치의 정밀도는 0.1nm 이하인,
    시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복합 측정치는 상기 제1의 복수의 측정치 각각과 상기 제2의 복수의 측정치 각각의 평균값들을 포함하는,
    시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 샘플을 유지하는 샘플 스테이지를 이동시킴이 없이 상기 하나 이상의 이미지를 획득하도록 구성되는,
    시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔은 250 pA 이하의 전류로 설정되는,
    시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지는 상기 스토리지에 개별적으로 저장된 복수의 이미지를 포함하며, 상기 복수의 이미지의 제1 이미지는 상기 제1 피처를 포함하고, 상기 복수의 이미지의 제2 이미지는 상기 제2 피처를 포함하는,
    시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지는 상기 스토리지에 저장된 단일 이미지이고, 상기 컨트롤러는 상기 단일 이미지를 복수의 구역으로 분할하도록 구성되며, 상기 복수의 구역의 제1 구역은 상기 제1 피처를 포함하고, 상기 복수의 구역의 제2 구역은 상기 제2 피처를 포함하는,
    시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지의 프레임의 개수는 4개 이하인,
    시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지의 프레임의 개수는 2개 이하인,
    시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지의 프레임의 개수는 1개인,
    시스템.
  13. 계측 방법으로서,
    하전 입자 빔을 생성하는 단계;
    상기 하전 입자 빔으로 샘플의 제1 이미징 영역을 조사함으로써 제1 이미징 신호를 생성하는 단계;
    상기 하전 입자 빔으로 상기 샘플의 제2 이미징 영역 - 상기 제2 이미징 영역은 상기 제1 이미징 영역으로부터 상기 샘플 상의 별개의 위치에 있음 - 을 조사함으로써 제2 이미징 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 이미징 영역 내의 제1 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계;
    상기 제2 이미징 영역 내의 제2 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계; 및
    상기 제1의 복수의 측정치와 상기 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치를 결정하는 단계:
    를 포함하는, 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 피처와 상기 제2 피처는 동일한 패턴을 갖고, 상기 복합 측정치는 상기 제1 피처 및 상기 제2 피처의 임계 치수 측정치의 평균값이며, 상기 복합 측정치는 상기 제1의 복수의 측정치 각각과 상기 제2의 복수의 측정치 각각의 평균값들을 포함하는,
    방법.
  15. 장치로 하여금,
    하전 입자 빔을 생성하는 단계;
    상기 하전 입자 빔으로 샘플의 제1 이미징 영역을 조사함으로써 제1 이미징 신호를 생성하는 단계;
    상기 하전 입자 빔으로 상기 샘플의 제2 이미징 영역 - 상기 제2 이미징 영역은 상기 제1 이미징 영역으로부터 상기 샘플 상의 별개의 위치에 있음 - 을 조사함으로써 제2 이미징 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 이미징 영역 내의 제1 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계;
    상기 제2 이미징 영역 내의 제2 피처와 관련된 복수의 측정치를 획득하는 단계; 및
    상기 제1의 복수의 측정치와 상기 제2의 복수의 측정치에 기초하여 복합 측정치를 결정하는 단계:
    를 포함하는 방법을 수행하게 하기 위해, 상기 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 가독 매체.
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