KR102425943B1 - 시편을 검사하는 하전 입자 빔 디바이스, 대물 렌즈 모듈, 전극 디바이스, 및 방법 - Google Patents

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Abstract

시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스가 설명된다. 하전 입자 빔 디바이스는, 하전 입자 빔을 방출하기 위한 빔 소스, 하전 입자 빔에 영향을 주기 위한 전극, 및 전극의 진동들을 감쇠시키기 위한, 전극 상에 제공되는 감쇠 유닛을 포함한다. 추가로, 전극을 갖는 대물 렌즈 모듈이 설명되며, 여기서, 감쇠 유닛이 전극 상에 제공된다. 추가로, 전극 디바이스가 설명되며, 여기서, 질량 감쇠기가 전극 디바이스의 디스크-형상 전극 몸체 상에 장착된다.

Description

시편을 검사하는 하전 입자 빔 디바이스, 대물 렌즈 모듈, 전극 디바이스, 및 방법{CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE, OBJECTIVE LENS MODULE, ELECTRODE DEVICE, AND METHOD OF INSPECTING A SPECIMEN}
본 개시내용의 실시예들은, 시편(specimen)을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스에 관한 것이다. 구체적으로, 하전 입자 빔 디바이스는, 시편, 예컨대, 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 전자 현미경, 예컨대, 주사 전자 현미경일 수 있다. 실시예들은 추가로, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈, 하전 입자 빔 디바이스의 하전 입자 빔에 영향을 주기 위한 전극 디바이스, 및 하전 입자 빔 디바이스, 특히, 전자 현미경으로 시편을 검사하는 방법에 관한 것이다.
하전 입자 빔 디바이스들은, 전자 빔 검사(EBI), 반도체 디바이스들의 임계 치수(CD) 측정들, 반도체 디바이스들의 결함 검토(DR), 리소그래피를 위한 노광 시스템들, 검출 디바이스들 및 시험 시스템들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 복수의 산업 분야들에서 많은 기능들을 갖는다. 따라서, 마이크로미터 및 나노미터 규모 내의 시편들을 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 집속되는 전자 빔들을 이용하여 행해질 수 있다. 하전 입자 빔들은, 짧은 파장들로 인해, 예컨대, 광자 빔들과 비교하여 우수한 공간 분해능을 제공한다.
전형적인 하전 입자 빔 디바이스에서, 하전 입자 빔은, 빔 소스에 의해 생성되고, 복수의 빔 영향 요소들, 예컨대, 하전 입자 빔 디바이스에 영향을 주기 위한 전기장 및/또는 자기장을 생성할 수 있는 하나 이상의 집속 렌즈, 편향기, 빔 분리기, 수차 정정자, 대물 렌즈 및/또는 스캔 편향기에 의해 영향을 받는다. 예컨대, 하전 입자 빔 디바이스는, 집속 렌즈 시스템에 의해 시준되고, 빔 편향기에 의해 대물 렌즈를 향해 편향되고, 대물 렌즈 모듈에 의해 시편 상에 집속된다. 스캔 편향기는, 시편의 표면 위에 하전 입자 빔을 스캐닝하기 위해 제공될 수 있다. 시편과 하전 입자 빔의 상호작용에 의해 생성된 신호 입자들은, 시편에 관한 공간 정보를 획득하거나 시편 상의 결함 위치들을 검출하기 위해 적어도 하나의 검출기 디바이스를 이용하여 추출 및 검출될 수 있다.
반도체 기술에서의 결함 검사는, 고분해능 및 고속의 검사 툴들로부터 이익을 얻는다. 예컨대, 큰 웨이퍼들의 작은 결함들을 신속하게 검출할 수 있도록, 샘플들의 고분해능 검사에 전자 빔들이 사용될 수 있다. 그러나, 예컨대, ㎛ 이하 또는 nm 범위에서 매우 높은 분해능으로 시편들을 검사하는 것은, 음향 잡음, 기계적 간섭들, 또는 압력 변동들과 같은 외부 영향들이 정렬 정확도 및 빔 안정성에 부정적으로 영향을 미칠 수 있기 때문에 난제이다. 알려진 하전 입자 빔 디바이스들은, 하전 입자 빔 디바이스를 외부 영향들로부터 격리시키기 위해, 특수한 지지부 상에 지지될 수 있다. 그렇지만, 분해능을 개선하는 것이 여전히 유익할 것이다.
위의 관점에서, 더 양호한 분해능들이 획득될 수 있도록 하전 입자 빔에 대한 외부 영향들의 감소를 허용하는 하전 입자 빔 디바이스, 대물 렌즈 모듈, 및 전극 디바이스를 제공하는 것이 유익할 것이다.
상기된 바를 고려하여, 하전 입자 빔 디바이스, 대물 렌즈 모듈, 전극 디바이스, 및 하전 입자 빔 디바이스로 시편을 검사하는 방법이 제공된다. 추가적인 양상들, 이점들, 및 특징들은 종속항들, 설명, 및 첨부된 도면들로부터 명백하다.
본원에 설명된 양상에 따르면, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스가 제공된다. 하전 입자 빔 디바이스는, 하전 입자 빔을 방출하기 위한 빔 소스, 하전 입자 빔에 영향을 주기 위한 전극, 및 전극의 진동들을 감쇠시키기 위한, 전극 상에 제공되는 감쇠 유닛을 포함한다.
본원에 설명된 다른 양상에 따르면, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈이 제공된다. 대물 렌즈 모듈은, 하우징, 전극, 하우징에 전극을 유지하는 적어도 하나의 축방향 연장 홀더, 및 전극의 진동들을 감쇠시키기 위한, 전극 상에 제공되는 감쇠(damping) 유닛을 포함한다.
본원에 설명된 또 다른 양상에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스에서 하전 입자 빔에 영향을 주기 위한 전극 디바이스가 제공된다. 전극 디바이스는, 디스크-형상 전극 몸체, 및 디스크-형상 전극 몸체의 진동들을 감쇠시키기 위한, 디스크-형상 전극 몸체 상에 장착되는 질량 감쇠기를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전극 디바이스는, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키는 것 및 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장(extraction field)을 생성하는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성된다. 예컨대, 전극 디바이스는, 대물 렌즈 모듈의 일부, 특히, 프록시 전극일 수 있다.
본원에 설명된 또 다른 양상에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스로 시편을 검사하는 방법이 제공된다. 방법은, 광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 생성하는 단계, 전극으로 하전 입자 빔에 영향을 주는 단계, 및 전극 상에 제공되는 감쇠 유닛으로 전극의 진동들을 감쇠시키는 단계를 포함한다.
본원에 설명된 실시예들의 감쇠 유닛은, 전극 상에 장착되는 질량 감쇠기를 포함할 수 있다.
본원에 설명된 실시예들은 또한 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이며, 각각의 설명된 방법 특징을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 방법 특징들은, 하드웨어 구성요소들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 실시예들은 또한 설명된 장치가 동작하는 방법들에 관한 것이다. 이는, 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 특징들을 포함한다.
위에 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있다. 첨부된 도면들은 실시예들에 관한 것이고, 이하에서 설명된다.
도 1은 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 본원에 설명된 실시예들에 따른 전극 디바이스의 사시도를 도시한다.
도 3은 본원에 설명된 실시예들에 따른 전극 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른 전극 디바이스의 일부를 단면도로 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 하전 입자 빔 디바이스에서의 전극의 발진 거동을 예시하는 그래프이다.
도 6은 본원에 설명된 실시예들에 따른, 대물 렌즈 모듈을 갖는 하전 입자 빔 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 본원에 설명된 실시예들에 따른, 시편을 검사하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
이제, 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 실시예들의 하나 이상의 예가 도면들에 예시된다. 도면들에 대한 이하의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 관한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 설명으로서 제공되고, 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.
보호 범위를 제한함이 없이, 하전 입자 빔 디바이스 또는 그의 구성요소들은 예시적으로, 신호 전자들, 예컨대, 이차 전자들 및/또는 후방산란된 전자들의 검출을 위해 구성된 전자 빔 디바이스로 본원에서 지칭될 것이다. 본원에 설명된 실시예들은, 샘플 이미지 또는 검사 결과를 획득하기 위해, 전자들 또는 이온들, 광자들, X-선들 또는 다른 신호들의 형태의 이차 및/또는 후방산란된 하전 입자들과 같은 미립자(corpuscle)들을 검출하는 장치들 및 구성요소들에 더 적용될 수 있다.
본원에 언급되는 바와 같은 "시편", "샘플" 또는 "웨이퍼"는 반도체 웨이퍼들, 반도체 작업부재들, 및 다른 작업부재들, 이를테면, 메모리 디스크들 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 실시예들은, 구조화되거나 위에 물질이 증착되는 임의의 작업부재에 적용될 수 있다. 시편, 샘플, 또는 웨이퍼는, 이미징 및/또는 구조화되거나 위에 층들이 증착되는 표면을 포함한다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 장치 및 방법들은, 전자 빔 검사(EBI), 임계 치수(CD) 측정, 및 결함 검토(DR) 응용들을 위해 구성되거나 그에 적용되며, 여기서, 본원에 설명된 실시예들에 따른 현미경들 및 방법들이 유익하게 사용될 수 있다. 본원에 설명된 일부 실시예들에 따르면, 전자 빔 검사 툴, 임계 치수 측정 툴, 및/또는 결함 검토 툴이 제공될 수 있으며, 여기서, 고분해능, 큰 시야, 및 높은 스캐닝 속도가 달성될 수 있다.
도 1은 본원에 설명된 실시예들에 따른, 시편, 예컨대, 웨이퍼를 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스(100), 예컨대, 전자 현미경을 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스(100)는, 하전 입자 빔(15), 예컨대, 전자 빔을 생성하기 위한 빔 소스(110)를 포함한다. 하전 입자 빔(15)은, 광학 축(A)을 따라 대물 렌즈 모듈(40)로 지향되어 검사될 시편(10) 상에 집속될 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스(100)는, 하전 입자 빔(15)에 영향을 주기 위한 전극(20)을 포함한다. 예컨대, 전극(20)은, 하전 입자 빔(15)을 집속시키는 것 및 편향시키는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성될 수 있다. 전극(20)은, 하전 입자 빔(15)에 영향을 주기 위한 전기장, 예컨대, 정전기장 또는 전자기장이 생성될 수 있도록 특정 전위로 설정될 수 있다. 전극에 특정 전압 수준을 인가하기 위해 전압 소스가 전극(20)에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전극(20)은, 시편(10) 상에 하전 입자 빔(15)을 집속시키고/거나 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장을 생성하도록 구성된다. 예컨대, 전극(20)은, 시편 상에 하전 입자 빔(15)을 집속시키도록 구성되는 대물 렌즈 모듈(40)의 일부일 수 있고/거나, 신호 전자들이 검출기 디바이스를 향해 지향되도록 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장을 생성할 수 있다.
전극(20)은, 하전 입자 빔 디바이스의 동작 동안 시편(10)에 가깝게, 예컨대, 1 cm 이하, 특히, 5 mm 이하, 또는 심지어 2 mm 이하의 거리에 배열될 수 있다. 이러한 경우에서, 전극(20)은, "근접 전극" 또는 "프록시 전극", 즉, 검사될 시편에 매우 근접하게 배열되는 전극으로 또한 지칭될 수 있다. 예컨대, 전극(20)은, 대물 렌즈 모듈(40)의 하우징(41)과 시편(10)을 지지하도록 구성되는 시편 스테이지 사이에 배열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전극(20)은, 하전 입자 빔을 편향시키는 것, 시준하는 것, 및 집속시키는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전극은, 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장을 생성하도록 구성되는 추출 전극일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전극(20)은, 하전 입자 빔의 수차들, 예컨대, 구면 수차 및/또는 색수차를 정정하도록 구성되는 정정 디바이스의 일부일 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 전극(20)은, 시편 상에 하전 입자 빔(15)을 집속시키도록 구성되는 대물 렌즈 모듈(40)의 일부이다. 구체적으로, 도 1에서, 전극(20)은, 검사될 시편에 근접하게 배열되는, 대물 렌즈 모듈(40)의 프록시 전극이다. 다른 실시예들에서, 전극은, 빔 소스와 대물 렌즈 모듈 사이에, 즉, 하전 입자 빔(15)의 전파 방향에 대해 대물 렌즈 모듈의 상류에 위치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 전극들, 예컨대, 하전 입자들을 시준하는 것, 편향시키는 것, 집속시키는 것, 및 추출하는 것 중 하나 이상을 위한 전극들이 제공된다.
전극(20)은, 전극(20)을 통한, 예컨대, 전극의 중앙을 통한 하전 입자 빔(15)의 전파를 허용하기 위한 적어도 하나의 개구를 가질 수 있다. 적어도 하나의 개구는, 전극(20)의 중앙에 배열될 수 있고 광학 축(A)에 의해 교차될 수 있다. 신호 전자들은, 개구를 통해 검출기 디바이스를 향해 가속될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전극은, 복수의 하전 입자 빔들을 위한 복수의 개구들을 가질 수 있다. 특히, 전극은, 전극의 복수의 개구들을 통해 전파될 수 있는 복수의 하전 입자 빔들(또는 "빔렛들")에 영향을 주도록 구성될 수 있다. 예컨대, 전극은, 전극을 통해 전파될 수 있는 복수의 하전 입자 빔들(또는 "빔렛들")을 위한 2개 이상의 개구, 특히, 3개 이상의 개구, 보다 특히, 5개 이상의 개구, 또는 심지어 10개 이상의 개구를 가질 수 있다. 특히, 하전 입자 빔 디바이스는, 시편 상에, 예컨대, 공통 스폿 상에 또는 복수의 상이한 스폿들 상에 복수의 하전 입자 빔들(또는 "빔렛들")을 지향시키기 위한 다중빔 컬럼(column)을 갖는 다중빔 장치일 수 있다. 실시예에서, 빔 소스는, 예컨대, 애퍼쳐 판을 통해 일차 빔을 지향시킴으로써, 복수의 하전 입자 빔들(또는 "빔렛들")을 방출하도록 구성된다. 대안적으로, 복수의 하전 입자 빔들을 방출하기 위한 복수의 별개의 빔 소스들이 제공될 수 있으며, 여기서, 복수의 하전 입자 빔들 중 적어도 하나 이상은, 전극의 하나 이상의 개구를 통해 또는 병렬로 배열된 복수의 별개의 전극들을 통해 지향될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전극(20)은, 적어도 하나의 개구를 통한 복수의 하전 입자 빔들(또는 "빔렛들")의 전파를 허용하기 위한 적어도 하나의 개구를 포함할 수 있다. 예컨대, 동일한 빔 소스에 의해 또는 상이한 빔 소스들에 의해 생성되는 2개, 3개, 또는 그 초과의 빔렛이 전극(20)의 동일한 개구를 통해 지향됨으로써 영향을 받을 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스의 동작 동안, 음향 잡음 및 기계적 진동들과 같은 외부 영향들이 하전 입자 빔 디바이스의 컬럼 내부의 기계적 진동들을 유발할 수 있다. 하전 입자 빔 디바이스를 외부 영향들로부터 어느 정도 격리시키는 감쇠식 지지부, 예컨대, 진동-감쇠식 테이블 상에 하전 입자 빔 디바이스를 지지하는 것이 도움이 될 수 있다. 그러나, 하전 입자 빔 디바이스 내부의 특정 위치들에서의 기계적 진동들이 남아 있을 수 있고, 하전 입자 빔을 왜곡시킬 수 있어서, 획득가능한 분해능에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 기계적 진동들은, 고분해능 현미경 디바이스들에서 특히 방해가 될 수 있고, ㎛ 이하 또는 nm 범위의 고분해능에 지장을 줄 수 있다. 특히, 작은 스폿 크기로 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키도록 구성되는 전극들 및/또는 시편에 가까운 거리에 배열되는 전극들의 원치 않은 움직임들이 특히 분해능에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
본원에 설명되는 실시예들에 따르면, 전극(20)의 진동들을 감쇠시키기 위한 감쇠 유닛(30)이 전극(20) 상에 제공된다. 구체적으로, 감쇠 유닛(30)은, 전극(20) 상에, 예컨대, 전극의 몸체에 직접 장착될 수 있다. 전극 상에 적어도 하나의 감쇠 유닛을 제공함으로써, 전극 진동들이 신뢰가능하게 감쇠될 수 있고, 빔 왜곡들이 감소될 수 있어서, 디바이스의 달성가능한 분해능이 개선된다. 대물 렌즈 모듈(40)의 일부일 수 있는 집속 전극 상에 감쇠 유닛(30)을 장착함으로써, 전극의 진동들이 감소될 수 있으며, 따라서, 시편 상의 더 안정된 빔 위치 및 더 정확한 초점이 획득될 수 있다.
일부 구현들에서, 전극(20) 상에 감쇠 유닛(30)을 제공함으로써 전극(20)의 상이한 진동 모드들이 감쇠될 수 있다. 진동 모드들은, 전극의 적어도 일부가 광학 축을 따른 방향으로 발진되는 소위 "드럼 모드들", 및 전극이 측방향으로, 즉, 광학 축(A)을 가로지르는 방향으로 발진되는 소위 "측방향 모드들"을 포함할 수 있다. 드럼 모드들, 예컨대, 집속 전극의 드럼 모드들은, 시편 상의 하전 입자 빔의 탈집속을 유발할 수 있다. 다중빔 장치에서, 드럼 모드들은 또한, 전극을 통해 전파되는 하전 입자 빔들 중 적어도 하나 이상의 하전 입자 빔의 측방향 운동을 야기할 수 있다. 전극의 하나 이상의 드럼 모드를 감쇠시키는 감쇠 유닛을 전극 상에 제공함으로써, 시편 상의 초점이 개선될 수 있는데, 예컨대, 크기가 감소되고 유지될 수 있다. 하나 이상의 측방향 모드를 감쇠시키는 감쇠 유닛을 전극 상에 제공함으로써, 시편 상의 초점의 측방향 편이가 감소되거나 회피될 수 있으며, 따라서, 시편 상의 초점이 안정화될 수 있다. 디바이스의 분해능이 개선될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 감쇠 유닛(30)은, 수동 감쇠기, 특히, 질량 감쇠기, 즉, 감쇠 질량체를 갖는 감쇠 유닛일 수 있다. 감쇠 질량체를 포함하는 질량 감쇠기는 전극(20)의 몸체 상에 직접 장착될 수 있다.
구체적으로, 일부 실시예들에서, 질량 감쇠기는, 감쇠 질량체, 및 감쇠 질량체와 전극 사이에 적어도 부분적으로 배열되는 탄성 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 전극 몸체의 진동들은 전극 몸체에 대한 감쇠 질량체의 진동들을 유도할 것이고, 탄성 요소는, 감쇠 질량체의 진동 에너지를 흡수하도록 구성될 수 있으며, 이 에너지는 열로서 소산된다. 따라서, 전극 진동들이 효과적으로 감쇠된다.
질량 감쇠기로서 구성되는 감쇠 유닛(30)은 특히, 하전 입자 빔 디바이스에서 전극 진동들을 감쇠시키기에 적합한데, 그 이유는, 질량 감쇠기가, 진동들이 감쇠되어야 할 몸체 상에(즉, 전극 몸체 상에) 직접 배치될 수 있는 작은 수동 유닛으로서 제공될 수 있기 때문이다. 질량 감쇠기는, 감쇠 질량체에 적절한 중량을 그리고/또는 탄성 요소에 적절한 탄성을 제공함으로써, 2000 Hz 미만의 주파수 범위로 진동들을 약화시키도록 구성될 수 있다. 추가로, 질량 감쇠기는 전형적으로, 서로에 대해 진동할 수 있는 2개의 물체(이를테면, 전극과 전극의 지지부) 사이가 아니라, 진동들이 감쇠되어야 할 몸체에만 장착된다. 이는, 질량 감쇠기가, 수 킬로볼트 범위의 높은 전압 상에서 제공될 수 있는 전극과만 질량 감쇠기가 접촉하도록 전극 상에 배치될 수 있기 때문에 유익하다. 질량 감쇠기가 전극과 전극을 지지하는 다른 물체 사이에 작용하지 않기 때문에, 전압 섬락들(flashovers)의 위험성이 감소될 수 있다. 더 추가로, 질량 감쇠기들은, 진공 환경에 배치되기에 적합한 수동 기계 유닛들이고, 전력 공급이나 신호 송신에 대한 어떠한 필요성도 존재하지 않는다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 전극(20)은, 시편(10) 상에 하전 입자 빔을 집속시키는 것 및 시편(10) 위에 신호 전자들을 위한 추출장을 생성하는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 하전 입자 빔 디바이스는, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈(40)을 포함하며, 전극은 대물 렌즈 모듈의 일부이다. 예컨대, 전극(20)은, 하전 입자 빔 디바이스의 동작 동안 시편에 근접하게, 예컨대, 1 cm 이하, 특히, 5 mm 이하, 또는 심지어 2 mm 이하의 거리에 유지된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 대물 렌즈 모듈(40)은, 하나 이상의 전극 및 하나 이상의 자석, 예컨대, 전자석을 포함하는 자기-정전 대물 렌즈일 수 있다. 시편 전압과 비교하여 전극(20)에 인가되는 전압은, 시편 위에 신호 전극들을 위한 추출장을 정의할 수 있다. 추가로, 하전 입자 빔은 대물 렌즈 모듈을 이용하여 집속될 수 있으며, 여기서, 전극(20)은 집속 효과를 제공하거나 그에 기여할 수 있다.
대물 렌즈 모듈(40)은, 하전 입자들이 시편에 부딪치기 전에 하전 입자들을 감속시키도록 구성되는 지연장(retarding field) 디바이스일 수 있다. 대물 렌즈 모듈의 하우징(41) 및/또는 하전 입자 빔 디바이스의 컬럼(101)의 전압과 비교하여 전극(20)에 인가되는 전압은, 시편 상의 충돌 전에 하전 입자 빔에 작용하는 지연장의 강도를 정의할 수 있다.
일부 실시예들에서, 컬럼(101) 및/또는 대물 렌즈 모듈(40)의 하우징(41)은 접지 전위로 제공될 수 있고, 전극(20) 및/또는 시편(10)은, 예컨대, 1 kV 이상, 특히, 10 kV 이상, 또는 심지어 30 kV 이상의 높은 전위로 있을 수 있다. 따라서, 하전 입자들에 대해 지연장의 영향을 줄 수 있는, 하우징(41)과 전극(20) 사이의 전위차가 제공될 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스의 동작 동안 전극(20)을 시편(10)에 매우 근접하게 유지하기 위해, 전극(20)은, 적어도 하나의 축방향 연장 홀더(45)를 통해 지지부에 연결될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 실시예에서, 전극(20)은, 수 개의 축방향 연장 홀더들에 의해 대물 렌즈 모듈(40)의 하우징(41)에 유지된다. 적어도 하나의 축방향 연장 홀더(45)는, 전극(20) 및 전극의 지지부, 예컨대, 하우징(41)이 디바이스의 동작 동안 상이한 전위들로 제공될 수 있도록, 격리 물질을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "축방향 연장 홀더"는, 광학 축(A)을 따라, 예컨대, 광학 축(A)과 평행하게 또는 광학 축(A)에 대해 90°와 상이한 각도인 일정 각도로 적어도 부분적으로 연장되는 홀더를 지칭할 수 있다. 축방향 연장 홀더(45)를 제공함으로써, 전극이 시편에 매우 근접하게 될 수 있다. 그러나, 전극은, 전극의 원주방향 가장자리에서 전극을 지지하는 홀더에 의해 유지되는 전극과 비교하여, 측방향 진동들에 더 취약할 수 있다. 본원에 설명된 실시예들에 따르면, 전극(20) 상에 감쇠 유닛(30)을 제공함으로써 전극의 측방향 진동 모드들이 감쇠된다.
도 2는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 하전 입자 빔 디바이스에서 하전 입자 빔에 영향을 주도록 구성되는 전극 디바이스(300)의 사시도이다. 전극 디바이스(300)는, 도 1과 관련하여 설명된 하전 입자 빔 디바이스(100)의 전극 및 감쇠 유닛에 대응할 수 있는 전극(20) 및 감쇠 유닛(30)을 포함하며, 따라서, 위의 설명들에 대한 참조가 이루어질 수 있고, 그 설명들은 여기서 반복되지 않는다. 일부 실시예들에서, 전극 디바이스(300)는, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키는 것 및 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장을 생성하는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 전극 디바이스(300)는, 전극 몸체, 특히, 디스크-형상 전극 몸체(21), 및 디스크-형상 전극 몸체(21)의 진동들을 감쇠시키기 위한, 디스크-형상 전극 몸체(21) 상에 장착되는 감쇠 유닛(30)을 포함한다. 감쇠 유닛(30)은 질량 감쇠기일 수 있다.
디스크-형상 전극 몸체(21)는, 전형적으로 디스크-형상 전극 몸체의 중앙에 배열되는, 하전 입자 빔을 위한 개구(25)를 포함할 수 있다. 하전 입자 빔은, 하전 입자 빔 디바이스의 광학 축을 따른 개구(25)를 통해 전파될 수 있다. 개구(25)를 통해 전파되는 하전 입자 빔에 영향을 주기 위해, 미리 결정된 전압이 디스크-형상 전극 몸체(21)에 인가될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 감쇠 유닛들, 특히, 복수의 질량 감쇠기들(31)이 디스크-형상 전극 몸체(21) 상에 장착된다. 복수의 질량 감쇠기들(31)은, 본원에 설명된 질량 감쇠기들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다. 특히, 질량 감쇠기들 각각은, 감쇠 질량체 및 탄성 요소를 포함할 수 있다. 전극 상에 복수의 질량 감쇠기들을 제공함으로써, 더 큰 양의 진동 에너지가 흡수될 수 있으며, 따라서, 전극 진동들이 더 효과적으로 감쇠될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 복수의 질량 감쇠기들(31)은, 전극(20) 상에 장착된, 2개 이상, 특히, 4개 이상, 보다 특히, 6개 이상의 질량 감쇠기를 포함한다. 예컨대, 복수의 질량 감쇠기들(31)은, 디스크-형상 전극 몸체(21)의 원주방향 가장자리 구역(22) 상에 각각 장착될 수 있다. 복수의 질량 감쇠기들(31)을 디스크-형상 전극 몸체 상에 직접 배치함으로써, 디스크-형상 전극 몸체의 측방향 진동 모드들 및 드럼 진동 모드들이 신뢰가능하게 감쇠될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전극 디바이스(300)는, 지지부, 예컨대, 하전 입자 빔 디바이스의 하우징 또는 컬럼에 전극 디바이스(300)를 유지하기 위한 적어도 하나의 축방향 연장 홀더(45)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 복수의 축방향 연장 홀더, 예컨대, 2개, 3개, 5개, 또는 그 초과의 홀더, 특히, 7개 이상의 홀더가 제공된다. 홀더들은, 전극 디바이스(300)가 디스크-형상 전극 몸체(21)와 상이한 전위로 제공되는 지지부에 연결될 수 있도록, 격리 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 전극 디바이스(300)는, 대물 렌즈 모듈의 하우징에 연결되고 그에 의해 유지될 수 있으며, 하우징은 접지된다.
전극 디바이스를 지지하기 위한 복수의 홀더들을 제공함으로써, 전극 디바이스는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 지지부에 의해 안정되게 유지될 수 있다. 그럼에도 불구하고 전극에 전달될 수 있는 진동들은 복수의 질량 감쇠기들(31)에 의해 신뢰가능하게 감쇠될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 질량 감쇠기들(31) 및 전극 디바이스를 유지하기 위한 복수의 축방향 연장 홀더들이 디스크-형상 전극 몸체(21)의 원주방향 가장자리 구역(22) 상에 장착될 수 있다. 질량 감쇠기들 중 일부는 2개의 축방향 연장 홀더 사이에 각각 배열될 수 있다. 따라서, 축방향 연장 홀더들을 통해 전극 몸체에 전달되는 진동들은, 복수의 질량 감쇠기들(31)에 의해 효과적으로 감쇠될 수 있다.
도 3은 본원에 설명된 실시예들에 따른 전극 디바이스(300)의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 3의 전극 디바이스는 도 2에 도시된 전극 디바이스와 유사하거나 그에 대응할 수 있으며, 따라서, 위의 설명들에 대한 참조가 이루어질 수 있고, 그 설명들은 여기서 반복되지 않는다.
전극 디바이스(300)는, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키는 것 및 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장을 생성하는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성될 수 있다. 감쇠 유닛(30), 특히, 질량 감쇠기가 전극 디바이스의 디스크-형상 전극 몸체(21) 상에 배열된다. 일부 실시예들에서, 복수의 질량 감쇠기들이 디스크-형상 전극 몸체(21) 상에 장착된다. 도 3의 단면도에는, 광학 축(A)의 대향하는 측들 상에 2개의 질량 감쇠기가 도시된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 디스크-형상 전극 몸체(21)는 원주방향 가장자리 구역(22) 및 중앙 구역(23)을 갖는다. 중앙 구역(23)은, 하전 입자 빔을 위한 개구(25)를 포함할 수 있다. 복수의 질량 감쇠기들은 원주방향 가장자리 구역(22) 상에 배열될 수 있다.
원주방향 가장자리 구역(22)은 제1 두께(T1)를 가질 수 있고, 중앙 구역(23)은 제2 두께(T2)를 가질 수 있으며, 제2 두께(T2)는 제1 두께(T1)보다 작다. 예컨대, 제1 두께(T1)는 5 mm 이상, 예컨대, 약 6 mm일 수 있고/거나 제2 두께(T2)는 3 mm 이하, 예컨대, 약 2 mm일 수 있다. 특히, 디스크-형상 전극 몸체는, 개구(25)가 제공되는 중앙 구역보다 적어도 부분적으로 더 두꺼운 테두리(rim) 구역을 가질 수 있다. 디스크-형상 전극 몸체의 두꺼운 테두리 구역을 제공함으로써, 전극 진동들의 진폭들이 감소될 수 있고/거나 전극의 정상 진동 모드들의 진동 주파수들이 증가될 수 있다. 전형적으로, 높은 진동 주파수를 갖는 진동 모드들의 진폭들은 낮은 진동 주파수를 갖는 진동 모드들의 진폭들보다 작다. 두꺼운 테두리 구역을 제공함으로써 디스크-형상 전극 몸체의 질량을 증가시키는 것은, 전극 몸체의 강성을 증가시켜 진동 진폭들을 감소시킬 수 있다. 전극의 상/하 진동 모드들(즉, 드럼 모드들)은, 전극 몸체의 중앙 구역(23)에서 작은 두께만을 전극에 제공함으로써 감쇠될 수 있다.
일부 실시예들에서, 디스크-형상 전극의 직경은, 10 cm 이상, 특히, 20 cm 이상, 또는 심지어 30 cm 이상일 수 있다. 큰 직경의 전극은, 작은 직경의 전극들과 비교하여 드럼 모드들에 더 취약할 수 있다. 드럼 모드들의 진폭들은, 디스크-형상 전극 몸체의 두께, 특히, 전극이 적어도 하나의 축방향 연장 홀더에 의해 장착되는 몸체의 반경방향 외측 부분에서의 두께를 적어도 부분적으로 증가시킴으로써 감소될 수 있다.
구체적으로, 장착부들을 통해 전극에 전달되는 임의의 여진(excitation)이 전극이 강성인 구역에서 전극에 진입하도록, 전극이 장착되는 전극의 외측 구역에서 전극을 더 두껍게 만드는 것이 유익하다.
일부 구현들에서, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 임의적으로는 본질적으로 원뿔형 형상인 전이 구역(24)이 원주방향 가장자리 구역(22)과 중앙 구역(23) 사이에 제공될 수 있다. 전이 구역(24)에서, 디스크-형상 전극 몸체의 두께는, 반경 방향으로, 예컨대, 중앙 구역(23)의 제2 두께(T2)로부터 원주방향 가장자리 구역(22)의 제1 두께(T1)로 점진적으로 증가할 수 있다.
디스크-형상 전극 몸체 상에 복수의 감쇠 유닛들을 제공함으로써, 전극의 드럼 모드들 및 측방향 모드들 둘 모두가 효과적으로 감쇠될 수 있고, 획득가능한 분해능이 개선될 수 있다.
도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 감쇠 유닛(30)은, 디스크-형상 전극 몸체 상에 장착되는 감쇠 질량체를 갖는 질량 감쇠기일 수 있다. 예시적인 질량 감쇠기의 세부사항들이 도 4를 참조하여 설명될 것이다.
도 4는, 감쇠 유닛(30)이 상부에 장착된 전극 디바이스의 일부를 확대된 단면도로 도시한다. 도 4에 도시된 감쇠 유닛(30)은, 본원에 설명된 하전 입자 빔 디바이스들 중 임의의 것에서 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 감쇠 유닛(30)은, 전극(20)의 디스크-형상 전극 몸체(21) 상에 제공되는 질량 감쇠기이다. 질량 감쇠기는, 감쇠 질량체(32) 및 탄성 요소(33)를 포함한다. 탄성 요소(33)는, 감쇠 질량체(32)와 전극(20) 사이에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 감쇠 질량체는, 전극이 진동할 때 감쇠 질량체가 전극에 대한 진동들로 여진될 수 있도록 전극 상에 장착될 수 있다. 탄성 요소(33)는, 감쇠 질량체(32) 및/또는 전극(20)의 진동 에너지를 흡수하도록 구성될 수 있으며, 이 에너지는 열로서 소산될 수 있다. 따라서, 전극의 진동들이 효과적으로 감쇠될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 감쇠 질량체(32)는, 연결 요소(34), 특히, 스크류, 핀, 또는 볼트에 의해, 전극(20)으로부터 일정 거리에 유지된다. 연결 요소(34)는, 전극의 디스크-형상 전극 몸체(21)를 통해 적어도 부분적으로 연장될 수 있고, 전극의 표면 위에, 예컨대, 표면에 대해 일정 거리(예컨대, 1 mm, 0.5 mm, 또는 그 미만)에 감쇠 질량체(32)를 유지할 수 있다. 전극으로부터 작은 거리에 감쇠 질량체를 유지함으로써, 감쇠 질량체는, 전극에 대한 진동들, 예컨대, 광학 축(A)을 따른 진동들, 광학 축(A)을 가로지르는 진동들, 및/또는 이들의 조합으로 보다 용이하게 여진될 수 있다. 구체적으로, 감쇠 질량체와 전극 사이의 작은 갭은, 전극에 대한 감쇠 질량체의 진동 운동을 허용할 수 있다.
탄성 요소(33)는, 전극(20)과 감쇠 질량체(32) 사이의 갭(35)에 제공될 수 있다. 추가로, 탄성 요소(33)는, 전극 및 감쇠 질량체와 적어도 간접 접촉하게 제공될 수 있다. 이는, 감쇠 질량체 및/또는 전극의 진동 에너지가 탄성 요소(33)를 통해 더 효과적으로 흡수되고 열로 변환되는 것을 허용한다. 질량 감쇠기의 감쇠 강도는 탄성 요소의 탄성에 의존할 수 있다. 더 강성의 탄성 요소를 제공하는 것은, 질량 감쇠기의 감쇠 효과를 감소시킬 것이다.
연결 요소(34)는 전도성 물질, 예컨대, 금속을 포함할 수 있다. 특히, 연결 요소(34)는, 금속 핀, 금속 스크류, 또는 금속 볼트일 수 있다. 이는, 전극(20)과 감쇠 질량체(32) 사이의 전기적 연결을 보장하고, 높은 전압이 전극(20)에 인가될 때 감쇠 질량체(32)가 부유 전위에 있는 것을 피한다.
일부 실시예들에서, 탄성 요소(33)는, 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 연결 요소(34)를 둘러싸는 탄성중합체 링 또는 O-링이다. 예컨대, 감쇠 질량체(32)는 스크류 또는 볼트에 의해 전극의 표면 위에 유지되고, 스크류 또는 볼트를 둘러싸는 O-링은 감쇠 질량체(32)와 전극(20) 사이의 갭에서 작용한다. 설치가 용이하고 유지보수 친화적인 효과적인 감쇠 유닛이 제공될 수 있다.
일부 구현들에서, 전극(20)으로부터 멀어지게 돌출되는 감쇠 유닛(30)의 표면(36)은, 둥글고, 가장자리가 없고, 모서리가 없고, 연마된 것 중 적어도 하나이다. 예컨대, 디스크-형상 전극 몸체(21)로부터 멀어지게 지향되는 감쇠 질량체(32)의 표면(36)은, 어떠한 예리한 가장자리들 및 모서리들도 제공되지 않도록 둥글 수 있다. 따라서, 전극에 의해 생성되는 전기장에 대한 감쇠 유닛의 부정적인 효과가 감소되거나 그를 피할 수 있다. 구체적으로, 전극과 대물 렌즈 모듈의 하우징 사이의 전기장 강도는, 둥근 표면을 갖는 감쇠 질량체를 제공함으로써 부정적으로 영향을 받지 않는다.
감쇠 유닛(30)은, 전극의 진동 모드들을, 300 Hz 내지 2000 Hz의 주파수 범위, 특히, 300 Hz 내지 1000 Hz의 주파수 범위로 감쇠시키도록 구성될 수 있다.
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 하전 입자 빔 디바이스에서의 전극의 발진 거동을 예시하는 그래프이다. x-축은 300 Hz 내지 1000 Hz의 주파수 범위 내의 헤르츠 단위 주파수를 도시하고, y-축은 임의적 단위들로 전극 진동들의 상대적인 크기를 도시한다.
선(401)은, 감쇠되지 않은 전극, 즉, 감쇠 유닛이 없는 전극의 발진 거동을 도시한다. 진동 곡선은, 전극의 제1 드럼 모드(D1)(기본 또는 영차 드럼 모드)에 대응하는 약 350 Hz에서의 제1 피크, 전극의 제1 측방향 모드(기본 또는 영차 측방향 모드)에 대응하는 약 500 Hz의 주파수에서의 제2 피크, 및 전극의 제2 드럼 모드(D2)(1차 드럼 모드)에 대응하는 약 800 Hz의 주파수에서의 제3 피크를 나타낸다. 발진 진폭들은 전형적으로, 도 5에 도시되지 않은 1000 Hz를 초과하는 전극의 더 높은 차수의 고유 모드들에 대해 더 낮다. 전극은, 감쇠 없이는, 선(401)으로 예시된 바와 같이, 도 5에 도시된 300 Hz 내지 1000 Hz에서, 전극의 고유 주파수들에서 고진폭 진동들로 여진될 수 있다.
선(402)은, 6개의 질량 감쇠기가 전극 상에 제공되는 동일한 전극의 발진 거동을 도시한다. 구체적으로, 도 2의 전극 디바이스(300)의 발진 거동이 도시된다. 도 5로부터 명백하게 볼 수 있는 바와 같이, 관심 주파수 범위에서, 본질적으로는 전극들의 모든 공진들, 특히, 제1 드럼 모드(D1) 및 제1 측방향 모드(L1)가 실질적으로 감쇠된다. 진동이 감소된 전극 또는 본질적으로 진동이 없는 전극이 제공될 수 있다.
도 6은 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스(200)의 개략적인 단면도를 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스(200)는 도 1의 하전 입자 빔 디바이스(100)와 유사할 수 있으며, 따라서, 위의 설명들에 대한 참조가 이루어질 수 있고, 그 설명들은 여기서 반복되지 않는다. 하전 입자 빔 디바이스(200)는 주사 전자 현미경(SEM)일 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스(200)는, 하전 입자 빔을 방출하기 위한 빔 소스(110), 하전 입자 빔을 시준하기 위한 시준기 렌즈(150), 시편(10)의 표면 위에 하전 입자 빔을 스캐닝하기 위한 스캔 편향기(140), 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈(40)을 포함한다. 시편(10)은, 이동가능할 수 있는 시편 스테이지(11) 상에 배치되는 웨이퍼일 수 있다.
시편으로부터 방출되고 대물 렌즈 모듈(40)을 통해 다시 지향되는 신호 전자들은, 빔 분리기(195)에 의해 하전 입자 빔(15)으로부터 분리되고 검출기 디바이스(180)에 의해 검출될 수 있다. 시편(10)에 관한 공간적 정보가 획득될 수 있다.
일부 실시예들에서, 대물 렌즈 모듈(40)은, 자기 렌즈 부분 및 정전 렌즈 부분을 포함하는 정전-자기 대물 렌즈일 수 있다. 정전 렌즈 부분은 전극(20)을 포함할 수 있으며, 여기서, 전극의 진동들을 감쇠시키기 위한 감쇠 유닛(30)이 전극(20) 상에 제공된다. 복수의 감쇠 유닛들, 특히, 복수의 질량 감쇠기들이 전극(20) 상에 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 디바이스는 추가적인 전극들을 포함하고, 감쇠 유닛들은 추가적인 전극들 중 적어도 하나 상에 장착될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 대물 렌즈 모듈(40)은, 하우징, 및 하우징에 전극을 유지하는 적어도 하나의 축방향 연장 홀더(45)를 포함한다. 전극(20)은, 전극(20)이 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장을 생성할 수 있도록, 검사될 시편에 가깝게 배열될 프록시 전극일 수 있다. 전극(20)에 인가되는 전압은, 시편 위에 신호 전극들을 위한 추출장을 정의할 수 있다. 추가로, 전극(20)은, 대물 렌즈 모듈(40)의 정전 렌즈 부분의 일부일 수 있다.
전극(20)은, 복수의 축방향 연장 홀더들에 의해 대물 렌즈 모듈(40)의 하우징에 연결될 수 있다. 축방향 연장 홀더들은, 하우징(41)과 전극(20) 사이에 전압 차이가 인가될 수 있도록, 격리 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 전극(20)은, 1 kV 이상, 특히, 10 kV 이상, 또는 심지어 30 kV 이상의 대물 렌즈 모듈의 하우징(41)에 대한 전압 차이를 위해 구성될 수 있다. 실시예에서, 하우징(41)이 접지되며, 시편에 부딪치기 전에 하전 입자 빔의 하전 입자들을 감속시키기 위해 30 kV 이상의 음의 전압이 전극(20)에 인가될 수 있다.
일부 구현들에서, 전극을 대물 렌즈 하우징에 부착하기 위해, 3개 이상, 특히, 5개 이상의 격리 홀더들이 제공될 수 있다. 홀더들을 통해 전극에 전달되는 진동들은, 전극 상에 제공되는 복수의 감쇠 유닛들에 의해 감쇠될 수 있다.
본원에 설명된 다른 양상에 따르면, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈(40)이 제공된다. 대물 렌즈 모듈(40)은, 하우징(41), 특히, 접지된 하우징, 및 전극(20), 특히, 하우징에 대해 높은 전압으로 설정되도록 구성된 전극을 포함한다. 적어도 하나의 축방향 연장 홀더가 하우징에 전극을 유지할 수 있다. 다시 말해서, 홀더는, 광학 축에 수직이 아닌 방향으로 연장될 수 있다. 특히, 홀더는, 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광학 축(A)과 본질적으로 평행하게 연장될 수 있다.
전극의 진동들을 감쇠시키기 위해, 감쇠 유닛, 특히, 질량 감쇠기가 전극 상에 제공될 수 있다. 따라서, 전극이 축방향 연장 홀더로 유지되는 경우라 하더라도, 전극의 진동들은 전극 상에 장착된 감쇠 유닛에 의해 효과적으로 감쇠될 수 있다. 시편 상에 작고 안정된 초점이 제공될 수 있고, 개선된 분해능을 갖는 하전 입자 빔 디바이스가 제공될 수 있다.
본원에 설명된 다른 양상에 따르면, 시편을 검사하는 방법, 특히, 본원에 설명된 하전 입자 빔 디바이스들 중 임의의 것을 이용하여 시편을 검사하는 방법이 설명된다.
도 7은 시편을 검사하는 방법을 예시하는 흐름도이며, 박스(710)에서, 광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 생성하는 단계를 포함한다.
박스(720)에서, 전극을 이용하여 하전 입자 빔이 영향을 받는다. 예컨대, 전극은, 하전 입자 빔을 시준하는 것, 편향시키는 것, 집속시키는 것, 및 정정하는 것 중 적어도 하나를 행할 수 있다. 특히, 전극은, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키는 대물 렌즈 모듈의 일부일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전극은, 시편 위에 신호 하전 입자들을 위한 추출장을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 전극은, 시편에 가깝게, 특히, 시편으로부터 2 cm 이하 또는 1 cm 이하의 거리에 배열된다. 특히, 전극은, 시편으로부터 5 mm 이하 또는 심지어 2 mm 이하의 거리에 배열되는 프록시 전극일 수 있다.
박스(720)에서, 전극 상에 제공되는 감쇠 유닛을 이용하여, 특히, 전극 상에 제공되는 질량 감쇠기를 이용하여 전극들의 진동들이 감쇠된다. 드럼 모드들 및/또는 측방향 모드들이 감쇠될 수 있다. 구체적으로, 전극의 드럼 모드들 및/또는 측방향 모드들은, 감쇠 유닛을 이용하여, 예컨대, 300 Hz 내지 2000 Hz, 특히, 300 Hz 내지 1000 Hz의 주파수 범위로 감소될 수 있다. 전극의 디스크-형상 전극 몸체 상에 복수의 질량 감쇠기들이 장착될 수 있다.
박스(730)에서, 시편에 의해 방출 및/또는 반사되는 신호 하전 입자들이 검출 디바이스에 의해 검출될 수 있고, 시편에 관한 공간적 정보가 획득될 수 있다.
전술한 내용이 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들이 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 그 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스로서,
    하전 입자 빔을 방출하기 위한 빔 소스;
    상기 하전 입자 빔에 영향을 주기 위한 전극; 및
    상기 전극의 진동들을 감쇠시키기 위한, 상기 전극 상에 제공되는 감쇠 유닛을 포함하고,
    상기 감쇠 유닛은, 감쇠 질량체, 및 적어도 부분적으로 상기 감쇠 질량체와 상기 전극 사이에 배치되는 탄성 요소를 포함하는 질량 감쇠기인, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠 유닛은 상기 전극에 장착되고, 서로에 대해 진동할 수 있는 상기 전극과 다른 물체 사이에는 장착되지 않는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질량 감쇠기는, 상기 전극의 미리 결정된 진동 모드들을 감쇠시키도록 구성되는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠 질량체는, 연결 요소에 의해 상기 전극으로부터 일정 거리에 유지되고, 상기 탄성 요소는, 상기 전극과 상기 감쇠 질량체 사이의 갭에 상기 전극 및 상기 감쇠 질량체와 접촉하게 제공되는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극으로부터 멀어지게 돌출되는 상기 감쇠 유닛의 표면은, 둥글고, 가장자리가 없고, 모서리가 없고, 연마된 것 중 적어도 하나인, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은, 디스크-형상 전극 몸체, 및 상기 디스크-형상 전극 몸체 상에 장착되는 복수의 질량 감쇠기들을 포함하는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 질량 감쇠기들은, 상기 디스크-형상 전극 몸체의 원주방향 가장자리 구역 상에 각각 장착되는 4개, 6개, 또는 그 초과의 질량 감쇠기를 포함하는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은, 상기 시편 상에 상기 하전 입자 빔을 집속시키는 것 및 상기 시편 위에 신호 전자들을 위한 추출장(extraction field)을 생성하는 것 중 적어도 하나를 행하도록 구성되는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 디바이스는, 상기 시편 상에 상기 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈을 포함하고, 상기 전극은 상기 시편에 가깝게 배열되는 상기 대물 렌즈 모듈의 일부인, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은, 적어도 하나의 축방향 연장 홀더에 의해 대물 렌즈 모듈의 하우징에 유지되는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은, 원주방향 가장자리 구역이 제1 두께를 갖고 상기 하전 입자 빔을 위한 적어도 하나의 개구를 갖는 중앙 구역이 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖는 디스크-형상 전극 몸체를 갖는, 시편을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
  12. 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈로서,
    하우징;
    전극;
    상기 하우징에 상기 전극을 유지하는 적어도 하나의 축방향 연장 홀더; 및
    상기 전극의 진동들을 감쇠시키기 위한, 상기 전극 상에 제공되는 감쇠 유닛을 포함하고,
    상기 감쇠 유닛은, 감쇠 질량체, 및 적어도 부분적으로 상기 감쇠 질량체와 상기 전극 사이에 배치되는 탄성 요소를 포함하는 질량 감쇠기인, 시편 상에 하전 입자 빔을 집속시키기 위한 대물 렌즈 모듈.
  13. 삭제
  14. 하전 입자 빔 디바이스에서 하전 입자 빔에 영향을 주기 위한 전극 디바이스로서,
    디스크-형상 전극 몸체; 및
    상기 디스크-형상 전극 몸체의 진동들을 감쇠시키기 위한, 상기 디스크-형상 전극 몸체 상에 장착되는 질량 감쇠기를 포함하고,
    상기 질량 감쇠기는, 감쇠 질량체, 및 적어도 부분적으로 상기 감쇠 질량체와 상기 전극 몸체 사이에 배치되는 탄성 요소를 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스에서 하전 입자 빔에 영향을 주기 위한 전극 디바이스.
  15. 하전 입자 빔 디바이스로 시편을 검사하는 방법으로서,
    광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 생성하는 단계;
    전극으로 상기 하전 입자 빔에 영향을 주는 단계; 및
    상기 전극 상에 제공되는 감쇠 유닛으로 상기 전극의 진동들을 감쇠시키는 단계를 포함하고,
    상기 감쇠 유닛은, 감쇠 질량체, 및 적어도 부분적으로 상기 감쇠 질량체와 상기 전극 사이에 배치되는 탄성 요소를 포함하는 질량 감쇠기인, 하전 입자 빔 디바이스로 시편을 검사하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전극은, 상기 시편으로부터 2 cm 이하의 거리에 배열되고 상기 시편 위에 신호 하전 입자들을 위한 추출장을 생성하는, 하전 입자 빔 디바이스로 시편을 검사하는 방법.
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