KR102626640B1 - 입자빔 시스템 - Google Patents

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스테판 슈베르트
아르네 토마
안드라스 마조르
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칼 짜이스 멀티셈 게엠베하
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Abstract

입자빔 시스템(1)은, 다수의 입자빔(5)을 발생시키도록 구성된 다중빔 입자 소스; 입자-광학적 방식으로 물체 평면(29)을 이미지 평면(7)으로 이미징하고, 다수의 입자빔을 이미지 평면 상에 지향시키도록 구성된 이미징 광학 장치(35); 및 조정 가능한 강도의 전기 및/또는 자기 편향 필드를 물체 평면(29)에 가까운 영역에서 발생시키도록 구성된 필드 발생 장치(41)를 포함하며, 입자빔은, 편향 필드의 강도에 따른 편향각을 통해 편향 필드에 의해 작동 시에 편향된다.

Description

입자빔 시스템
본 발명은 다수의 입자빔(particle beam)으로 작동되는 입자빔 시스템에 관한 것이다.
예를 들어, WO 2005/024881 A2 및 DE 10 2014 008 083 B4는, 다수의 전자빔으로 작동되어, 검사될 물체가 상기 전자빔에 의해 동시에 주사되는, 전자 현미경 시스템을 개시한다. 전자빔은 전자 소스에 의해 발생된 전자빔으로 발생되어, 다수의 개구부를 갖는 다중-개구 플레이트(multi-aperture plate) 상으로 지향된다. 전자빔의 전자의 일부분은 다중-개구 플레이트 상에 충돌하여 그곳에서 흡수되고, 전자의 다른 부분은 다중-개구 플레이트의 개구부를 통과함으로써, 각각의 개구부의 하류의 빔 경로에서 전자빔이 성형되며, 상기 전자빔의 단면은 개구부의 형상에 의해 한정된다. 또한, 다중-개구 플레이트의 상류 및/또는 하류의 빔 경로에 제공되는 적절하게 선택된 전기장은, 다중-개구 플레이트의 각각의 개구부가 개구부를 통과하는 전자빔에 대한 렌즈로 작용하는 효과를 가지므로, 다중-개구 플레이트의 외부의 평면에 실제 또는 가상 초점이 생성된다. 전자빔의 초점이 형성되는 평면은 검사될 물체의 표면 상에 이미징 광학 장치에 의해 이미징됨으로써, 개별 전자빔이 서로 나란히 1차 빔의 다발로서 집속된 방식으로 물체 상에 충돌한다. 그곳에서 이들은 물체로부터 방출되는 후방 산란 전자 또는 2차 전자를 발생시키며, 이러한 전자는 2차 빔의 다발을 형성하도록 성형되고, 추가적인 이미징 광학 장치에 의해 검출기 어레이 상으로 지향된다. 그곳에서 각각의 2차 빔이 별개의 검출기 요소 상에 충돌함으로써, 검출기 요소에 의해 검출된 전자 강도는, 해당 1차 빔이 물체 상에 충돌하는 위치에서의 물체에 관한 정보를 제공한다. 주사 전자 현미경에서 통상적인 방식으로 물체의 전자 현미경 사진을 생성하기 위해, 다수의 1차 빔이 물체의 표면 위에 동시에 체계적으로 주사된다.
특히 매우 구조화된 물체의 경우, 개별 전자빔을 사용하여 획득되는 전자 현미경 사진은, 다수의 전자빔 다발 내의 각각의 전자빔이 차지하는 위치에 따라 좌우된다는 것이 확인되었다. 본 발명자들은, 그 이유가 개별 전자빔이 모두 물체 상에 직각으로 충돌하는 것이 아니라, 오히려 상이한 각도들로 충돌하며, 주어진 전자빔이 물체 상에 충돌하는 각도가 전자빔 다발 내의 상기 전자빔의 위치에 따라 좌우된다는 점 때문이라고 판단하였다. 따라서, 본 발명자들은, 전자빔의 초점이 물체 상에 형성되는 평면의 이미징이 텔레센트릭(telecentric)이 아니라는 것을 인식하였다. 따라서, 물체 상으로의 초점의 평면의 이미징의 텔레센트릭에 영향을 줄 필요가 있다. 텔레센트릭 오차(telecentricity error)는 대체로 이미지 필드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가하기 때문에, 물체에서의 개별 빔들 사이의 거리가 가변 가능함으로 인해, 물체 상의 조명된 필드의 크기에 영향을 줄 필요도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다수의 입자빔으로 작동되고, 입자빔 다발 내의 입자빔 사이의 각도 및 거리에 영향을 줄 수 있는 입자빔 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따라, 입자빔 시스템은, 다수의 입자빔을 발생시키도록 구성된 다중빔(multi-beam) 입자 소스를 포함한다. 다중빔 입자 소스는, 예를 들어, 입자빔을 발생시키기 위한 입자 방출기; 및 입자빔의 빔 경로에 배치된 다중-개구 플레이트를 포함할 수 있으며, 다중-개구 플레이트는, 다중-개구 플레이트의 하류의 빔 경로에서 다수의 입자빔이 발생되도록, 입자빔의 입자가 통과하는 다수의 개구부를 갖는다.
입자빔 시스템은, 물체 평면을 이미지 평면으로 입자-광학적으로 이미징하고, 다수의 입자빔을 물체 평면 상으로 지향시키도록 구성된 이미징 광학 장치를 더 포함한다. 이미지 평면으로의 물체 평면의 이미징은, 물체 평면과 이미지 평면 사이의 빔 경로에 또한 배치된 하나 이상의 중간 이미지 평면을 배제하지 않으며, 하나 이상의 중간 이미지 평면에 물체 평면의 이미지가 생성된다.
입자빔 시스템은, 조정 가능한 강도의 전기 및/또는 자기 편향 필드(deflection field)를 물체 평면의 근처의 영역에 발생시키도록 구성된 필드 발생 장치(field generating arrangement)를 더 포함하며, 입자빔은, 편향 필드의 강도에 따른 편향각만큼 편향 필드에 의해 작동 동안 편향된다.
입자빔 시스템은, 물체 평면의 근처에 편향각을 설정함으로써, 입자빔이 이미지 평면을 통과하는 각도에 영향을 줄 수 있게 한다.
개별 입자 빔이 편향 필드에 의해 편향되는 편향각은 2개의 직선 사이의 각도로서 결정될 수 있으며, 2개의 직선 중 하나는 편향 필드의 바로 상류의 빔 경로에서의 입자빔의 궤적과 일치하고, 2개의 직선 중 다른 하나는 편향 필드의 바로 하류의 빔 경로에서의 입자빔의 궤적과 일치한다. 이 경우, 입자빔이 편향 필드에 의해 편향되지 않는 경우, 제로의 편향각이 야기된다. 편향 필드는 넓은 영역에 걸쳐서 빔 경로의 방향으로 연장된다. 따라서, 편향 필드는 넓은 영역에 걸쳐서 입자빔에 작용하며, 편향 필드의 영역에서의 궤적이 곡선형 경로를 따라 이어지는 효과를 갖는다.
입자빔을 사용하여 조명되도록 의도된 물체는 이미지 평면에 배치될 수 있다. 입자빔의 빔 경로에 형성될 수 있는 전술한 입자빔의 초점은, 물체 평면 또는 물체 평면 근처에도 생성될 수 있다. 그러나, 입자빔 시스템은 이러한 구성으로 제한되지 않는다.
필드 발생 장치의 편향 필드는, 이미징 광학 장치에 의해 이미지 평면 상에 이미징되는 물체 평면 근처의 빔 경로에 발생된다. 물체 평면 근처의 배치는, 물체가 배치된 이미지 평면 상에 이미징 광학 장치에 의해 주어진 실제 물체 평면과 편향 필드의 효과가 국부화될 수 있는 평면 사이의 거리가 물체 평면과 이미지 평면 사이의 거리의 0.1배 미만이고, 특히 0.05배 미만이라는 점을 포함한다.
전술한 바와 같이, 편향 필드는 넓은 영역에 걸쳐서 편향되도록 입자빔의 빔 경로의 방향으로 연장된다. 입자빔에 대한 편향 필드의 편향 효과는, 예를 들어, 전술한 바와 같이 후자가 결정되는 경우, 편향각의 정점이 배치되는 평면으로 국부화될 수 있다.
필드 발생 장치를 통과하는 입자빔이 이러한 입자빔에 대해 발생된 편향 필드의 강도에 따른 상이한 편향각만큼 후자에 의해 편향되는 경우, 이미지 평면에서의 편향각의 이러한 변화는, 이미지 평면 상의 입자빔의 입사 위치가 편향각의 변화에 의해 실질적으로 변경되지 않으면서, 각각의 입자빔이 이미지 평면 상에 충돌하는 각도만이 변화되는 효과를 갖는다. 따라서, 편향 필드를 설정함으로써, 입자빔이 이미지 평면 상에 충돌하는 각도가 목표된 방식으로 설정되는 것이 가능하다. 특히, 이 경우, 다수의 입자빔의 모든 입자빔이 실질적으로 직각으로, 즉 텔레센트릭으로 이미지 평면 상에 입사되는 방식으로, 편향 필드를 여기시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 이 경우, 현미경으로 사용되는 입자빔 시스템의 경우, 매우 구조화된 물체의 경우에도, 개별 입자빔을 사용하여 포착되는 이미지가 입자빔 다발 내의 각각의 입자빔의 위치에 따라 크게 좌우되지 않는 효과가 있다.
다수의 입자빔으로 작동되는 입자빔 시스템의 경우, 집속 자기장이 실질적으로 렌즈 본체 내의 입자빔에만 작용하고, 렌즈 본체로부터 물체로 연장되는 누설 자기장이 가급적 적도록 설계된 자기(magnetic) 대물 렌즈를 사용하는 것이 통례이다. 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 입자빔 시스템은, 전술한 필드 발생 장치, 및 대물 렌즈를 포함하는 이미징 광학 장치를 포함하며, 대물 렌즈는, 20 mT 초과, 특히 50 mT 초과, 그리고 특히 150 mT 초과의 자기장 강도를 이미지 평면에서 갖는 집속 자기장을 제공한다. 이러한 대물 렌즈는 통상적으로 자기 액침 렌즈로 지칭된다. 일반적으로, 자기 액침 렌즈는, 렌즈의 내측 극 슈(inner pole shoe)의 구멍보다 더 큰 직경을 갖는 렌즈의 외측 극 슈의 구멍에 의해 구현된다. 물체에 적은 자기장만을 제공하는 대물 렌즈와는 대조적으로, 이러한 렌즈는 더 낮은 구면 수차 및 색수차를 달성할 수 있는 장점이 있으며, 더 큰 축외(off-axis) 수차의 단점도 있다. 반면에, 물체의 표면에 존재하는 강한 자기장은, 대물 렌즈의 광축으로부터 거리를 두고 물체 상에 충돌하는 입자빔이 상기 물체 상에 직각으로 입사되지 않고, 이에 따라, 물체로부터 시작되는 입자빔이 물체로부터 직각으로 방출되지 않는 효과를 가지므로, 특히 매우 구조화된 물체의 경우 문제를 유발할 수 있다. 이제 필드 발생 장치를 사용함으로써, 물체의 표면에 존재하는 자기장에도 불구하고, 입자빔이 물체 상에 직각으로 입사되도록, 입자빔이 물체 평면 근처에서 편향될 수 있다. 또한, 이에 따라, 통상적으로 액침 렌즈의 단점으로 여겨지는 액침 렌즈의 축외 수차도 보정된다. 특히, 상기 축외 수차는 전형적으로 광축으로부터의 거리에 따라 선형적으로 증가한다. 마찬가지로, 물체 평면 상의 빔의 직각 입사와의 각편차, 즉 텔레센트릭 오차도 광축으로부터의 거리에 따라 비례하여 증가한다. 계산에 따르면, 텔레센트릭 오차를 보정함으로써, 축외 수차도 동시에 크게 감소됨을 나타낸다. 따라서, 대물 렌즈의 광축으로부터 거리를 두고 물체 상에 빔이 입사되는 다중빔 입자 시스템에서 소위 액침 렌즈를 사용하는 것이 가능하며, 수차를 감소시키기 위해 이의 기능을 충분히 활용하는 것이 가능하다.
개별 입자빔이 물체 평면 상에 집속되기 때문에, 주어진 입자빔의 입자의 궤적이 물체 평면을 향해 수렴된다. 이는 물체 평면 상에 직각으로 입사되는 입자빔의 경우에도, 물체 평면 상에 입사되는 입자의 궤적이 모두 물체 평면에 직각으로 배향되지는 않음을 의미한다. 그러나, 평면 상에서 입자빔의 입사각은, 대체로 소위 입자빔의 중심 광선(centroid ray)에 기초하여 결정된다. 중심 광선은 입자빔의 모든 입자의 궤적의 가상 합을 나타낸다.
예시적인 실시형태에 따라, 다중빔 입자 소스는, 물체 평면의 근처에서 서로 나란히 배치된 다수의 입자 방출기를 포함하며, 다수의 입자 방출기 각각은, 다수의 입자빔 중 하나의 입자빔 또는 복수의 입자빔을 발생시킨다. 이 경우, 필드 발생 장치는, 입자 방출기가 배치되는 자기장을 발생시키도록 구성된 자석 코일을 포함할 수 있으며, 물체 평면에서의 이의 필드 방향은 물체 평면에 직각으로 배향된다.
또한, 본 발명자들은, 물체에서의 입사 위치의 필드를 편향기 어레이 상으로 이미징하는 것의 텔레센트릭 오차에 따라, 개별 입자빔을 사용하여 획득된 이미지가 입자빔의 필드 내의 각각의 입자빔이 차지하는 위치에 따라 좌우되는 효과를 가짐을 인식하였다.
따라서, 본 발명의 추가적인 예시적인 실시형태에 따라, 입자빔 시스템은, 다수의 입자빔을 물체 평면 상으로 지향시킴으로써, 그곳에서 상기 입자빔이 다수의 입사 위치를 조명하게 하도록 구성된 조명 시스템; 및 물체 평면으로부터 방출되는 다수의 입자빔을 검출기 어레이 상으로 지향시키도록 구성된 이미징 광학 장치를 포함한다. 이 경우, 검출기 어레이는, 물체 평면이 이미징 광학 장치에 의해 입자-광학적으로 이미징되는 이미지 평면에 배치될 수 있다. 이미징 광학 장치는 물체 평면을 중간 이미지 평면으로 이미징하며, 그곳에서 물체 평면의 이미지를 생성한다. 입자빔 시스템은, 조정 가능한 강도의 전기 및/또는 자기 편향 필드를 중간 이미지 평면 근처의 영역에서 발생시키도록 구성된 필드 발생 장치를 더 포함하며, 입자빔은, 편향 필드의 강도에 따른 편향각만큼 편향 필드에 의해 작동 동안 편향된다.
물체 평면에서 시작되는 입자빔의 텔레센트릭이 예를 들어 국부적 전기장에 의해 방해를 받는 경우, 즉 물체 평면에 직각으로 배향되지 않는 방향으로 물체 평면으로부터 이격되게 개별 입자빔이 이동하는 경우, 이는 물체의 주어진 입사 위치로부터 방출되는 입자가 상기 입사 위치에 할당된 검출기 어레이의 해당 검출기 요소 상에 충돌하는 것이 아니라, 오히려 상기 검출기 요소와 상이한 인접 검출기 요소 상에 충돌하는 효과를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 인접 검출기 요소에 의해 검출된 신호가 주어진 입사 위치에 부정확하게 할당되지 않을 수 있다. 이러한 문제는 일반적으로 입자빔 간의 "크로스토크(crosstalk)"로 지칭된다. 이러한 문제를 감소시키기 위해, 일반적으로 물체와 검출기 어레이 사이의 입자빔의 빔 교차 영역에 배치된 스톱(stop)을 사용한다. 상기 스톱은 입자가 방출되는 입사 위치에 할당되지 않은 검출기 요소로 이어지는 궤적으로 이동하는 입자를 흡수한다. 신뢰 가능한 필터링을 달성하기 위해, 상기 스톱의 개구부의 직경은 가급적 작게 선택되어야 한다. 그러나, 이는 스톱이 배치된 평면을 통과하는 모든 빔이 실질적으로 동일한 각도로 물체 평면으로부터 시작된다는 것을 전제로 한다. 그러나, 실제로는, 입사 위치로부터 방출되는 입자빔은, 입자빔 다발 내의 각각의 입자빔의 위치에 따라 좌우되는 각도로 물체로부터 시작될 수 있다.
입자빔의 궤적에 대한 이러한 각도의 효과는, 필드 발생 장치를 통과할 때 입자빔이 받는 편향에 의해 영향을 받을 수 있고 부분적으로 보정될 수 있다.
물체와 검출기 어레이 사이의 이미징 광학 장치에 배치된 필드 발생 장치는, 입자 소스와 물체 사이의 빔 경로에 배치된 필드 발생 장치의 구성과 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
여기서, 중간 이미지 평면 근처의 배치는, 물체가 배치된 물체 평면이 이미징 광학 장치에 의해 이미징되는 실제 중간 이미지 평면과 편향 필드의 효과가 국부화될 수 있는 평면 사이의 거리가 물체 평면과 중간 이미지 평면 사이의 거리의 0.1배 미만이고, 특히 0.05배 미만인 점을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 입자빔 시스템은, 전술한 필드 발생 장치, 및 대물 렌즈를 포함하는 이미징 광학 장치를 포함하며, 대물 렌즈는, 20 mT 초과, 특히 50 mT 초과, 그리고 특히 150 mT 초과의 자기장 강도를 이미지 평면에서 갖는 집속 자기장을 제공한다.
예시적인 실시형태에 따라, 필드 발생 장치는, 상기 하나의 입자빔이 필드 발생 장치에 의해 편향되는 편향각의 빗변(leg)이 평면에 놓이도록 구성되며, 평면의 법선은, 편향각의 정점과 주축 사이의 거리의 0.99배 미만, 특히 0.95배 미만, 그리고 특히 0.90배 미만인, 이미징 광학 장치의 광축으로부터의 거리에 있다. 이는 빔의 편향이 전적으로 주축을 향해 또는 주축으로부터 이격되게 이루어지는 것이 아니라, 즉 주축에 대해 반경 방향으로 이루어지는 것이 아니라, 오히려 편향의 적어도 하나의 성분이 주축에 대해 원주 방향으로 배향된다는 것을 의미한다.
이 경우, 이미징 광학 장치의 광축은, 빔 경로에 세로로 줄지어 배치되는, 이미징 광학 장치의 회전 대칭 렌즈의 대칭축을 따라 이어진다. 이 경우, 이미징 광학 장치의 광축은, 공통 직선 상에 배치되지 않은 복수의 직선형 영역을 포함하는 것도 가능하다. 이는 예를 들어, 비-회전 대칭 빔 편향기가 2개의 회전 대칭 렌즈 사이에 배치되는 경우 그러하다.
편향각의 2개의 빗변을 포함하는 평면에 대한 법선과 광축 사이의 거리의 전술한 관계는, 편향된 입자빔의 편향이 전적으로 광축을 향해 또는 광축으로부터 이격되게(즉, 광축에 대해 반경 방향으로) 이루어지지 않음을 의미한다. 오히려, 편향의 적어도 하나의 유효 성분은 편향 장치를 통하여 연장되는 광축을 중심으로 원주 방향으로 구현되는 것이 필요하다. 이러한 관계는 예를 들어, 입자빔 시스템의 작동 동안 입자빔의 30% 초과 또는 60% 초과에 대해 충족될 수 있다.
또한, 편향각은 10 μrad 초과, 특히 50 μrad 초과, 특히 100 μrad 초과, 그리고 특히 300 μrad 초과일 수 있다. 이러한 관계도 예를 들어, 입자빔 시스템의 작동 동안 입자빔의 30% 초과 또는 60% 초과에 대해 충족될 수 있다.
예시적인 실시형태에 따라, 편향 필드는, 물체 평면 또는 중간 이미지 평면을 통과하는 다수의 입자빔의 다수의 입자빔 쌍에 대해,
의 관계가 유효한 방식으로 발생되며,
여기서,
r1은 쌍의 제1 입자빔이 물체 평면 또는 중간 이미지 평면을 통과하는 위치와 이러한 평면의 중심 사이의 반경 방향 거리를 나타내고,
r2는 쌍의 제2 입자빔이 물체 평면 또는 중간 이미지 평면을 통과하는 위치와 이러한 평면의 중심 사이의 반경 방향 거리를 나타내며,
α1은 제1 입자빔이 편향되는 편향각의 절대값을 나타내고,
α2는 제2 입자빔이 편향되는 편향각의 절대값을 나타낸다.
이는 편향각의 크기가 중심 또는 광축으로부터의 거리에 따라 실질적으로 선형적으로 증가함을 의미한다.
또한, 조명 시스템의 광축을 중심으로 원주 방향으로 배향된 편향각만큼 물체 평면에서의 입자빔의 편향은, 입자빔 다발의 단면이 최소인 평면(대체로 교차부로 지정됨)에서 전체 입자빔 다발의 단면을 확대시키는 효과가 있다. 결과적으로, 이에 따라, 쿨롱 반발력으로 인한 서로 간의 입자의 상호 반발력을 감소시킴으로써, 결과적으로, 이미지 평면에서 더 작은 빔 초점을 가능하게 하므로, 다중빔 입자 현미경의 분해능을 개선할 수 있다.
예시적인 실시형태에 따라, 필드 발생 장치는, 서로 나란히 배치된 다수의 편향기를 갖는 편향기 어레이를 포함하며, 입자빔 그룹은 작동 동안 각각의 편향기를 통과한다. 적합한 편향기 어레이의 실시형태는, 예를 들어 출원번호 10 2018 202 421.9를 갖는 독일 특허 출원에 설명되어 있으며, 이의 개시물은 그 전체가 본 출원에 포함된다.
예시적인 실시형태에 따라, 편향기 어레이의 편향기는, 서로 대향하게 위치된 적어도 하나의 전극 쌍을 포함하며, 이러한 전극 사이로 입자빔 그룹이 편향기를 통과한다. 입자빔 시스템은, 상이한 전위를 전극에 인가하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 서로 대향하게 위치된 전극 쌍의 수는 특히, 1개 또는 2개와 같을 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 따라, 하나의 대향 전극 쌍만이 각각의 편향기에 제공된다. 이 경우, 2개의 전극의 중심을 통해 이어지는 직선은, 편향기 어레이의 중심에 대해 원주 방향으로 연장되는 방식으로 배향될 수 있다. 이 경우, 그러한 편향기 어레이를 사용함으로써, 예를 들어, 중심을 통과하는 주축을 중심으로 궤적이 나선형으로 이어지는 입자빔에 영향을 줌으로써, 이들이 편향기 어레이를 통과한 후에 상기 주축과 평행하게 이어지도록 하는 것이 가능하다.
예시적인 실시형태에 따라, 각각의 편향기는, 빔 경로에 세로로 줄지어 배치된 제1 및 제2 플레이트를 포함하며, 제1 플레이트 및 제2 플레이트는 개구부를 각각 갖고, 입자빔 그룹의 입자빔이 연속적으로 이를 통과한다. 이 경우, 빔 경로의 방향으로 보았을 때, 제1 플레이트의 개구부의 중심은, 제2 플레이트의 개구부의 중심에 대해 측방향으로 오프셋된다. 이 경우, 입자빔 시스템은, 서로 상이한 전위를 제1 및 제2 플레이트에 인가하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 그 다음, 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 전기장이 발생되고, 상기 전기장은 개구부를 통과하는 입자빔의 편향을 야기한다.
본원의 예시적인 실시형태에 따라, 편향기 어레이는, 다수의 제1 개구부를 갖는 제1 다중-개구 플레이트, 및 다수의 제2 개구부를 갖는 제2 다중-개구 플레이트를 포함하며, 각각의 입자빔 그룹은, 제1 개구부 중 하나 및 제2 개구부 중 하나를 연속적으로 각각 통과한다. 이 경우, 통과되는 제1 개구부 및 통과되는 제2 개구부는, 빔 경로의 방향으로 보았을 때, 서로에 대해 측방향으로 오프셋된 방식으로 또 다시 배치된다.
추가적인 예시적인 실시형태에 따라, 편향기 어레이는 중심을 포함하며, 빔 경로의 방향으로 보았을 때, 제2 개구부의 중심에 비하여, 제1 개구부의 중심은, 편향기 어레이의 중심에 대하여 원주 방향으로 측방향으로 오프셋된다.
그러한 편향기의 실시형태는 예를 들어, 국제 특허 출원 WO 2007/028596 A1에 설명되어 있으며, 이의 개시물은 그 전체가 본 출원에 포함된다.
편향기 어레이의 편향기에 의해 편향되는 입자빔 그룹의 입자빔의 수는 2개, 3개 또는 그 이상일 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 따라, 각각의 그룹은 단지 단일 입자빔을 포함함으로써, 편향기 어레이의 별개의 편향기가 다수의 입자빔의 각각의 입자빔에 대해 제공된다.
본 발명의 추가적인 실시형태에 따라, 입자빔 시스템은, 다수의 입자빔을 물체 평면 상으로 지향시킴으로써, 그곳에서 상기 입자빔이 입사 위치의 필드를 조명하게 하도록 구성된 조명 시스템을 포함한다. 조명 시스템은, 입자빔의 빔 경로에 배치되고, 다수의 개구부를 갖는 다중-개구 플레이트로서, 입자빔은 각각의 개구부를 통과하는, 다중-개구 플레이트; 및 다수의 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 제1 단일-개구 플레이트를 포함하며, 제1 단일-개구 플레이트는 다중-개구 플레이트로부터의 제1 거리에 배치된다. 조명 시스템은, 다수의 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 제2 단일-개구 플레이트를 더 포함하며, 제2 단일-개구 플레이트는 다중-개구 플레이트로부터의 제2 거리에 배치된다. 입자빔 시스템은, 다중-개구 플레이트에 비하여, 조정 가능한 제1 전위를 제1 단일-개구 플레이트에 인가하고, 다중-개구 플레이트에 비하여, 조정 가능한 제2 전위를 제2 단일-개구 플레이트에 인가하도록 구성된 전압 공급기를 포함하며, 제1 거리는, 제2 거리의 0.5배 미만, 특히 제2 거리의 0.2배 미만, 그리고 특히 제2 거리의 0.1배 미만이다.
마찬가지로, 이러한 방식으로 구성된 입자빔 시스템을 사용함으로써, 입자빔의 필드의 직경이 물체에서 가변 가능함으로 인해, 다수의 입자빔을 사용하는 물체의 조명 동안, 텔레센트릭 오차의 영향에 영향을 주는 것이 가능하다. 이러한 변화는, 전압 공급기에 의해 제1 및 제2 단일-개구 플레이트에 인가되는 전위를 변화시킴으로써 달성될 수 있다.
다중-개구 플레이트 및 단일-개구 플레이트들에 인가되는 전위 사이의 차로 인해, 다중-개구 플레이트에서 전기장이 발생되며, 다중-개구 플레이트의 개구부가 후자를 통과하는 입자빔에 대한 렌즈의 효과를 가짐으로써, 개구부를 통과하는 입자빔이 다중-개구 플레이트의 하류 또는 상류의 빔 경로에 빔 초점을 형성하는 효과가 있다. 상기 빔 초점은 물체가 배치된 평면 상으로 이미징 광학 장치에 의해 이미징될 수 있다. 전형적으로, 물체의 평면 상으로의 이러한 이미징은, 필드 곡률로 지칭되는 이미징 수차를 포함한다. 이러한 수차를 적어도 부분적으로 보정하기 위해, 다중-개구 플레이트에 인접한 전기장은, 평탄한 평면 대신에 곡면 상에 빔 초점이 놓이는 방식으로 발생될 수 있다. 이의 실시예는 국제 특허 출원 WO 2005/024881 A2에 설명되어 있으며, 이의 개시물은 그 전체가 본 출원에 포함된다.
전술한 입자빔 시스템은, 생성되는 빔 초점이 배치되는 표면의 곡률에 영향을 줄 수 있게 할 뿐만 아니라, 빔 초점 사이의 거리를 변화시킬 수도 있게 한다. 이 경우, 이러한 거리의 변화는, 물체 평면에서의 입자빔의 입사 위치 사이의 거리의 변화를 직접적으로 야기하고, 이에 따라, 물체 평면에서의 입자빔의 필드의 직경의 변화를 야기한다.
이 경우, 다중-개구 플레이트와 제1 단일-개구 플레이트 사이의 전압의 변화는, 빔 초점이 배치되는 표면의 곡률의 변화를 실질적으로 야기하는 반면에, 다중-개구 플레이트와 제2 단일-개구 플레이트 사이의 전압의 변화는, 주로 빔 초점 사이의 거리의 변화를 야기한다.
예시적인 실시형태에 따라, 제2 단일-개구 플레이트의 개구부의 직경은, 제1 단일-개구 플레이트의 개구부의 직경보다 1.5배 또는 3배 더 크다.
예시적인 실시형태에 따라, 제1 및 제2 단일-개구 플레이트는 다중-개구 플레이트에 대하여 동일 측에 배치된다. 추가적인 예시적인 실시형태에 따라, 다중-개구 플레이트는, 제1 단일-개구 플레이트와 제2 단일-개구 플레이트 사이에 배치된다.
추가적인 예시적인 실시형태에 따라, 다수의 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 적어도 하나의 제3 단일-개구 플레이트가 제공되며, 제3 단일-개구 플레이트는 다중-개구 플레이트로부터의 제3 거리에 배치되고, 상기 제3 거리는 제2 거리 초과이다. 적어도 하나의 제3 단일-개구 플레이트는, 다중-개구 플레이트에 대하여 제2 단일-개구 플레이트와 동일 측에 배치된다. 전압 공급기는, 빔 초점 사이의 거리를 변경하기 위해, 제2 단일-개구 플레이트와 함께 후자가 조정 가능한 굴절력을 갖는 렌즈로서 입자빔에 작용하는 방식으로, 적어도 하나의 제3 단일-개구 플레이트에 전위를 인가할 수 있다.
전술한 단일-개구 플레이트의 기하학적 설계의 결과로, 즉 단일-개구 플레이트와 다중-개구 플레이트 사이의 거리의 선택, 그리고 단일-개구 플레이트의 개구부의 직경의 선택의 결과로, 빔 초점이 형성되는 표면의 곡률의 변화, 및 빔 초점 사이의 거리의 변화가 서로 대체로 분리된 방식으로 설정되는 것이 가능하다. 따라서, 빔 초점이 배치되는 표면의 원하는 곡률을 나타내는 제1 입력 신호를 수신하고, 물체 평면에서의 입자빔의 입사 위치 사이의 원하는 거리를 나타내는 제2 입력 신호를 수신하도록 구성된 제어기가 제공될 수 있다. 그 다음, 제어기는, 제1 입력 신호에 따라, 전압 공급기를 사용하여 다중-개구 플레이트와 제1 단일-개구 플레이트 사이의 전위차를 변화시키고, 제2 입력 신호에 따라, 전압 공급기를 사용하여 다중-개구 플레이트와 제2 또는 제3 단일-개구 플레이트 사이의 전위차를 변화시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시형태에 따라, 입자빔 시스템은, 다수의 입자빔을 물체 평면 상으로 지향시킴으로써, 그곳에서 상기 입자빔이 입사 위치의 필드를 조명하게 하도록 구성된 조명 시스템을 포함한다. 이 경우, 조명 시스템은, 입자빔을 발생시키도록 구성된 입자 방출기를 갖는 다중빔 입자 소스; 입자빔이 통과하는 적어도 하나의 집광 렌즈; 집광 렌즈의 하류의 입자빔의 빔 경로에 배치되고, 다수의 개구부를 갖는 제1 다중-개구 플레이트로서, 입자빔의 입자가 이를 통과함으로써, 다수의 입자빔이 제1 다중-개구 플레이트의 하류의 빔 경로에 형성되는, 제1 다중-개구 플레이트를 포함한다. 조명 시스템은, 제1 다중-개구 플레이트의 하류의 빔 경로에 배치되고, 다수의 개구부를 갖는 제2 다중-개구 플레이트를 더 포함하며, 다수의 입자빔의 입자빔 중 하나가 각각의 상기 개구부를 통과한다. 조명 시스템은, 후자가 입자빔에 대한 조정 가능한 굴절력을 제공하도록, 적어도 하나의 집광 렌즈를 여기시키고, 물체 평면에서의 입자빔의 입사 위치 사이의 원하는 거리를 나타내는 제1 신호를 수신하며, 제1 신호가 변화되는 경우, 적어도 하나의 집광 렌즈의 굴절력을 변화시키도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
집광 렌즈의 여기의 변화의 결과로, 집광 렌즈의 굴절력이 변화됨으로 인해, 제1 다중-개구 플레이트 상에 입사되는 입자빔의 발산이 변화되고, 이에 따라, 다중-개구 플레이트의 하류의 빔 경로에 발생되는 다수의 입자빔의 발산도 변화된다. 이러한 다수의 입자빔은 최종적으로 물체 상으로 지향된다. 조명 광학 장치의 다른 특성이 동일하게 유지되면서, 제1 다중-개구 플레이트의 바로 하류의 다수의 입자빔의 발산이 증가함으로 인해, 물체 상의 입자빔의 입사 위치 사이의 거리가 증가하고, 이에 상응하게, 제1 다중-개구 플레이트의 바로 하류의 다수의 입자빔의 발산이 감소함으로 인해, 물체 상의 입자빔의 입사 위치 사이의 거리가 감소한다는 것은 명백하다.
예시적인 실시형태에 따라, 조명 시스템은, 다중-개구 플레이트의 하류 및 물체 평면의 상류의 빔 경로에 입자빔을 각각 집속하도록 구성되며, 해당 빔 초점은 곡면 상에 배치된다. 이 경우, 입자빔 시스템은, 제2 다중-개구 플레이트의 상류 또는 하류의 빔 경로에 배치되고, 다수의 입자빔이 통과하는 개구부를 갖는 단일-개구 플레이트를 더 포함한다. 이 경우, 제어기는, 단일-개구 플레이트와 다중-개구 플레이트 사이의 조정 가능한 전위차를 제공하고, 표면의 원하는 곡률을 나타내는 제2 신호를 수신하며, 제2 신호가 변화되는 경우, 단일-개구 플레이트와 다중-개구 플레이트 사이의 전위차를 변화시키도록 구성될 수 있다.
전술한 특징, 및 상기 특징의 이점은 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 보다 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명의 실시형태가 상기 설명된 모든 특징을 포함할 필요는 없으며, 포함될 수 있는 임의의 특징이 설명된 모든 이점을 나타낼 필요는 없다. 도면으로서:
도 1은 입자빔 시스템의 개략도를 도시한다;
도 2는 도 1의 입자빔 시스템의 세부 사항의 개략도를 도시한다;
도 3은 도 1의 입자빔 시스템에서 사용 가능한 편향기 어레이의 평면도의 개략도를 도시한다;
도 4는 입자빔의 편향의 배향을 설명하기 위한 도면을 도시하며, 상기 편향은 도 1의 입자빔 시스템의 필드 발생 장치에 의해 생성된다;
도 5는 도 1의 입자빔 시스템에서 사용 가능한 추가적인 편향기 어레이의 평면도의 개략도를 도시한다;
도 6은 도 5의 V-V 라인을 따라 도 5에 도시된 편향기 어레이의 단면도의 개략도를 도시한다;
도 7은 도 1의 입자빔 시스템에서 사용 가능한 다중빔 입자 소스의 세부 사항의 단면도의 개략도를 도시한다;
도 8은 도 1의 입자빔 시스템에서 사용 가능한 추가적인 다중빔 입자 소스의 세부 사항의 단면도의 개략도를 도시한다.
도 9는 도 1의 입자빔 시스템에서 사용 가능한 추가적인 다중빔 입자 소스의 세부 사항의 단면도의 개략도를 도시한다.
도 10은 도 1의 입자빔 시스템에서 사용 가능한 추가적인 다중빔 입자 소스의 세부 사항의 단면도의 개략도를 도시한다.
실시형태에 대한 이하의 설명에서, 구조 및 기능 면에서 유사한 구성 요소는 대체로 동일하거나 유사한 참조번호가 제공된다. 따라서, 개별 특징의 의미를 완전히 이해하기 위해, 유사한 참조번호를 갖는 다른 특징에 대한 설명, 및 "발명의 개요" 섹션의 이러한 특징 및 다른 특징에 대한 설명도 고려되어야 한다.
일 실시형태에 따른 입자빔 시스템은 도 1에 개략적으로 도시된다. 입자빔 시스템(1)은, 물체(9)가 배치된 평면(7) 상으로 다수의 입자빔(5)을 지향시키도록 구성된 조명 시스템(3)을 포함한다. 각각의 입자빔(5)은 물체(9) 상의 입사 위치를 조명하며, 입자빔(5)은 서로 나란히 그리고 서로 거리를 두고 물체(9) 상에 입사됨으로써, 입사 위치의 필드가 그곳에서 조명된다. 입자빔(5)은 예를 들어, 물체(9)에서 2차 전자 및 후방 산란 전자를 발생시키는 전자빔일 수 있다. 검출 시스템의 이미징 광학 장치(11)는, 입사 위치에서 발생된 전자를 포집하여 이들을 검출기 어레이(13) 상으로 지향시키도록 구성된다. 여기서, 각각의 입사 위치로부터 방출되는 전자는, 각각의 경우 별개의 입자빔(15)을 성형하기 위해 사용된다. 입자빔(15)은 검출기 어레이(13) 상으로 지향된다. 검출기 어레이(13)는 검출기 요소의 어레이를 포함하며, 하나 이상의 검출기 요소가 각각의 입자빔(15)을 검출하기 위해 제공된다. 이러한 목적을 위해, 검출기 요소는, 물체(9)에서의 입사 위치의 배치에 해당하는 어레이로 배치된다. 이미징 광학 장치(11)는, 물체(9)의 표면이 이미징 광학 장치(11)에 의해 제공되는 이미징의 물체 평면(17)에 배치되고, 검출기 어레이(13)의 검출기 요소가 상기 이미징의 이미지 평면(19)에 배치되도록, 검출기 어레이(13) 및 물체(9)의 표면에 대하여 구성된다. 조명 시스템(3)의 이미징 광학 장치(35) 및 검출기 시스템의 이미징 광학 장치(11)는, 이미징 광학 장치(35)의 이미지 평면(7)과 이미징 광학 장치(11)의 물체 평면이 일치하고, 물체의 표면이 그곳에 배치될 수 있도록 배치된다. 따라서, 평면(7)은 조명 시스템(3)의 이미지 평면이고, 이미징 광학 장치(11)의 물체 평면(17)이며, 검사될 물체의 표면이 배치된 샘플 평면이다.
조명 시스템(3)은, 하나 이상의 집광 렌즈(25)에 의해 시준되어 다중-개구 플레이트 장치(27) 상에 충돌하는 입자빔(23)을 발생시키기 위한 입자 방출기(22)를 갖는 다중빔 입자 소스(21)를 포함한다. 다중-개구 플레이트 장치(27)는, 다수의 개구부를 갖는 적어도 하나의 다중-개구 플레이트를 포함한다. 다중-개구 플레이트의 개구부를 통과하는 입자빔(23)의 입자는 입자빔(5)을 형성한다. 또한, 다중-개구 플레이트 장치(27)는, 개별 입자빔(5)을 집속함으로써, 입자빔(5)의 초점(31)이 표면(29) 주위의 영역에 형성되게 하도록 구성된다. 이 경우, 표면(29)은 곡선형 형상을 가질 수 있다. 빔 경로에 영향을 주는 추가적인 렌즈(33)가 다중-개구 플레이트 장치(27)와 표면(29) 사이에 제공될 수 있다.
조명 시스템(3)은, 표면(29)을 평면(7)으로 이미징함으로써, 표면(29) 및 평면(7)이 광학 이미징의 의미에서 서로에 대해 공액(conjugate)인 평면들이 되게 하도록 구성된 이미징 광학 장치(35)를 더 포함한다. 이미징 광학 장치(35)는, 평면(7)에 가장 가깝게 배치된 이미징 광학 장치(35)의 렌즈인 대물 렌즈(37)를 포함한다. 또한, 이미징 광학 장치(35)는 추가적인 렌즈(39)를 포함할 수 있다.
조명 시스템(3)은, 가능한 한 직각으로, 즉 90°의 입사각으로 그곳에서 상기 입자빔이 평면(7) 상에 입사되도록 하는 방식으로, 입자빔(5)을 평면(7) 상으로 지향시킨다. 그러나, 렌즈(37 및 39)의 특성으로 인해 이러한 관계의 편차가 발생하므로, 입자빔은 90°와 상이한 입사각으로 평면(7) 상에 입사된다. 특히, 이러한 방향들은 모든 입자빔(5)에 대해 동일한 것이 아니라, 오히려 입자빔의 필드 내의 각각의 입자빔(5)의 위치에 따라 좌우될 수 있다. 90°와의 입사각의 편차는 예를 들어, 이미징 광학 장치(35)의 텔레센트릭 오차로 인해 유발될 수 있다. 또한, 대물 렌즈(37)는, 물체(9)의 표면까지 도달하는 자기장을 사용하여 이의 집속 효과를 제공할 수 있다. 이 경우, 바로 물체의 표면에서의 입자빔의 궤적이 나선형의 형상을 갖는다. 텔레센트릭으로부터의 이러한 편차를 적어도 부분적으로 보정하기 위해, 평면(7)으로 이미징되는 표면(29)의 근처에 편향기 어레이(41)가 배치된다.
일 실시형태의 편향기 어레이(41)의 평면도가 도 3에 개략적으로 도시된다. 편향기 어레이(41)는, 입자빔(5) 중 하나가 각각의 개구부(45)를 중앙으로 통과하는 방식으로, 어레이(46)로 배치된 다수의 개구부(45)를 갖는 다중-개구 플레이트(43)를 포함한다. 각각의 개구부(45)에서, 서로 대향하게 위치된 전극 쌍(47)이 개구부(45)의 중간점의 양측에 배치된다. 각각의 전극(47)은, 각각의 전극 쌍의 전극(47)에 서로 상이한 전위를 인가하도록 구성된 제어기(49)에 연결된다. 전극 쌍(47)의 전극(47) 사이의 전위차는 전극(47) 사이에 전기장을 발생시키며, 상기 전기장은, 전위차에 따른 각도만큼, 전극 쌍(47)을 통과하는 입자빔(5)을 편향시킨다.
입자빔(5)이 통과하는 개구부(45)의 어레이(46)의 중심(53)에 대하여, 쌍의 2개 전극(47)의 중심 간의 연결선(51)이 원주 방향으로 배치되는 방식으로, 전극 쌍(47)은 후자를 통과하는 입자빔(5)에 대하여 배향된다. 결과적으로, 편향기 어레이(41)를 통과한 후에, 이들이 입자빔(5)의 필드의 중심(53)을 중심으로 나선형 경로로 이어지도록, 입자빔(5)을 편향시키는 것이 가능하다. 여기서 이러한 나선형 경로의 경사는, 물체(9)의 표면까지 대물 렌즈(37)로부터 연장되는 자기장의 효과가 보정됨으로써, 결과적으로, 입자빔(5)이 실질적으로 직각으로 평면(7) 상에 입사되도록 설정될 수 있다.
도 3에 도시된 편향기 어레이(41)의 경우, 각각의 개별 편향기는, 서로 대향하게 위치되어 중심(53)에 대하여 원주 방향으로 오프셋되게 배치된 전극 쌍(47)을 갖는다. 따라서, 중심에 대하여 원주 방향으로 배향되는 방향으로 입자빔을 편향시키는 것이 가능하다. 그러나, 복수의 전극 쌍을 통과하는 입자빔이 편향되는 배향을 또한 설정할 수 있도록 하기 위해, 서로 대향하게 위치된 2개 이상의 전극 쌍이 개구부를 중심으로 원주 방향으로 분산된 방식으로 배치되는 것도 가능하다.
도 4는 입자빔의 편향의 배향을 설명하기 위한 도면이며, 상기 편향은 필드 발생 장치(41)에 의해 생성된다.
도 4의 평면(201)은 필드 발생 장치(41)의 편향 필드의 효과가 국부화될 수 있는 평면을 나타낸다. 입자빔(5)은 위에서부터 필드 발생 장치(41)로 진입하고, 도 4의 하부에서 필드 발생 장치(41)로부터 방출된다. 입자빔(5)의 궤적은, 필드 발생 장치(41)에 진입하기 전에 그리고 필드 발생 장치(41)로부터 방출된 후에, 그리고 필드 발생 장치(41) 내의 곡선형 경로 상에서 직선으로 이어진다. 궤적의 직선형 부분의 연장부(203 및 204)는 점(205)에서 교차하고, 서로 각도(α)를 형성한다. 각도(α)는 입자빔(5)이 필드 발생 장치(41)의 편향 필드에 의해 편향되는 편향각이다. 직선형 연장부(203 및 204)는 편향각(α)의 빗변을 형성하며, 점(205)은 상기 편향각의 정점이다. 빗변(203, 204)은 평면(207)에 놓인다. 상기 평면(207)은 필드 발생 장치(41)의 편향 필드의 효과가 국부화될 수 있는 평면(201)에 직각으로 배향된다. 편향각의 정점(205)은 필드 발생 장치(41)의 중심(53)으로부터의 거리(r)에 있다. 이미징 광학 장치(35)의 광축(209)이 필드 발생 장치(41)의 중심(53)을 통과하는 것이 유리하다. 평면(207)에 직각으로 배향되어 편향각(α)의 정점(205)을 통과하는 직선(211)이 정점(205)과 광축(209) 또는 중심(53) 사이의 거리(r)의 0.99배 또는 0.95배 또는 0.90배 미만인 광축으로부터의 거리(d)에 있는 방식으로, 평면(207)은 이미징 광학 장치(35)의 광축(209) 또는 중심(53)에 대한 배향을 갖는다. 이는 광축(209)에 대하여 원주 방향으로 또한 배향되는 편향각(α)만큼 입자빔(5)이 편향됨을 의미한다.
마찬가지로, 도 4는 이미징 광학 장치(35)에 의해 이미지 평면으로 이미징되는 물체 평면(29)을 도시한다. 입자빔(5)에 대한 편향 효과가 국부화될 수 있는 평면(201)은, 이미지 평면(7)으로부터의 물체 평면(29)의 광축(209)을 따르는 거리에 비하여 작은, 물체 평면(29)으로부터의 거리(l)에 있다. 특히, 거리(l)는, 광축(209)을 따라 물체 평면(29)과 이미지 평면(7) 사이의 거리의 0.1배 미만이다.
편향기 어레이(41)의 추가적인 실시형태는 도 5 및 도 6을 참조하여 아래에 설명된다. 이 경우, 도 5는 편향기 어레이(41)의 평면도를 도시하고, 도 6은 도 5의 V-V 라인을 따라 편향기 어레이(41)를 통하는 단면도를 도시한다.
편향기 어레이(41)는, 다수의 개구부(45)를 갖는 제1 다중-개구 플레이트(56), 및 다수의 개구부(45')를 갖는 제2 다중-개구 플레이트(57)를 포함하며, 입자빔(5)이 이를 통과한다. 2개의 다중-개구 플레이트(56 및 57)는 빔 경로에 세로로 줄지어 배치됨으로써, 각각의 입자빔(5)이 먼저 제1 다중-개구 플레이트(56)의 개구부(45)를 통과한 다음, 제2 다중-개구 플레이트(57)의 개구부(45')를 통과한다. 2개의 다중-개구 플레이트(56 및 57)의 개구부(45 및 45')는 동일한 직경을 각각 가질 수 있다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없다.
빔 방향으로 보았을 때, 제1 다중-개구 플레이트(56)의 개구부(45)(주어진 입자빔이 그 개구부를 통과함)의 중심이 제2 다중-개구 플레이트(57)의 개구부(45')(상기 입자빔이 그 개구부를 통과함)의 중심에 비하여 측방향으로 오프셋되도록, 2개의 다중-개구 플레이트(56 및 57)가 서로에 대해 배치된다. 이는 제1 다중-개구 플레이트(56)의 개구부(45)가 완전히 보이고 실선으로 도시된 반면에, 제2 다중-개구 플레이트(57)의 개구부(45')는 부분적으로 감춰지고, 이들이 보이는 부분에서 실선으로 도시되며, 이들이 감춰진 부분에서는 점선으로 도시되는 점으로 도 5에 도시된다.
제어기(59)는, 서로 상이한 전위를 제1 다중-개구 플레이트(56) 및 제2 다중-개구 플레이트(57)에 인가하도록 구성된다. 따라서, 다중-개구 플레이트(56 및 57) 사이에 정전기장이 발생되며, 상기 정전기장은 입자빔(5)을 편향시킨다. 편향각은, 제어기(59)에 의해 결정되는 다중-개구 플레이트(56 및 57) 사이의 전위차에 의하여 설정될 수 있다.
편향기 어레이는, 도 5에 화살표(61)로 도시된 바와 같이, 제2 다중-개구 플레이트(57)가 제1 다중-개구 플레이트에 대하여 회전되는 중심(53)을 포함한다. 이러한 회전은 입자빔(5)이 연속적으로 통과하는 개구부(45 및 45') 사이의 측방향 오프셋을 중심(53)을 중심으로 원주 방향으로 생성하며, 각각의 개구부(45 및 45')와 중심(53) 사이의 거리가 증가함에 따라, 상기 측방향 오프셋이 원주 방향으로 증가한다.
따라서, 물체(9)의 표면에서의 평면(7)으로 이미징되는 표면(29)의 근처에 편향기 어레이(41)를 배치함으로써, 평면(7) 상의 입자빔(5)의 입사각에 영향을 주는 것이 가능하다. 특히, 입사각은 모든 입자빔에 대해 약 90º가 되도록 하는 방식으로 설정될 수 있다.
도 1에 도시된 입자빔 시스템(1)은, 입자빔(5)을 발생시켜서 이들을 물체(9)의 표면이 배치된 평면(7)으로 지향시키기 위한 조명 시스템(3)을 포함한다. 또한, 입자빔 시스템(1)은, 입자빔(15)으로서 물체(9)의 표면에서 발생된 전자를 검출기 어레이(13) 상으로 지향시키기 위한 이미징 광학 장치(11)를 포함한다. 이러한 목적을 위해, 입자빔(5) 및 입자빔(15)의 빔 경로들은 빔 스위치(65)에 의해 서로 분리된다. 빔 스위치(65)와 평면(7) 사이에서, 입자빔(5 및 15)은 공통의 빔 경로를 통과하는 반면에, 도 1의 빔 스위치(65) 위의 영역에서 이들의 빔 경로들은 서로 분리되어 이어진다. 빔 스위치(65)는 실질적으로 균일한 자기장에 의해 제공된다. 도 1의 참조 부호 67은 입자빔(5)이 통과하는, 균일한 자기장이 제공되는 영역을 나타내며, 이는 평면(7) 상에 표면(29)의 이미징 시에, 빔 스위치(65)의 자기장에 의해 생성된 이미징 수차를 보정하기 위해 제공된다.
이미징 광학 장치(11)는 대물 렌즈(37) 및 복수의 렌즈(69)를 포함하며, 이는 도 1에 개략적으로 도시되고, 도 2에 보다 상세히 도시된다. 이미징 광학 장치(11)는 평면(17)을 평면(19) 상에 이미징하며, 3개의 중간 이미지(71, 72 및 73)가 입자빔(15)의 빔 경로를 따라 세로로 줄지어 생성되는 방식으로, 검출기 어레이(13)의 검출기 요소가 배치된다. 또한, 중간 이미지(72 및 73) 사이의 빔 경로에 배치된 평면(75)에 입자빔(15)의 교차부가 있다. 입자가 시작되는 평면(7)의 해당 위치에 할당된 검출기 요소(들)와 상이한 검출기 어레이(13)의 검출기 요소 상에 달리 충돌하는 입자빔(15)의 입자를 필터링하는 역할을 하는 컷아웃(79)을 갖는 개구 플레이트(77)가 상기 평면(75)에 배치된다.
전술한 바와 같이, 입자빔(15)이 평면(7)으로부터 직각이 아닌, 즉 90º와 상이한 각도로 시작되는 경우, 이러한 필터링의 품질이 감소된다. 이는 예를 들어, 대물 렌즈(37)가 평면(7)까지 도달하는 집속 자기장을 생성하는 경우에 실제로 발생한다.
이를 보정하기 위해, 편향기 어레이(81)가 중간 이미지(72)의 영역에 배치되고, 상기 편향기 어레이는 편향기들의 어레이를 포함하며, 입자빔(15) 중 하나가 각각의 편향기를 통과한다. 편향기는, 후자가 평면(75)에서 가능한 가장 작은 영역을 통과하는 방식으로 이들을 통과하는 입자빔을 편향시키며, 개구부(79)는 높은 처리량으로 양호한 필터링을 달성하도록 충분히 작게 선택될 수 있다.
편향기 어레이(81)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 편향기 어레이(41)에 대해 전술한 바와 같은 구성을 가질 수 있다.
도 7은 도 1의 입자빔(5)을 발생시키기 위한 일 실시형태의 다중-개구 플레이트 장치(27)의 단면의 개략도이다. 다중-개구 플레이트 장치(27)는, 입자빔(5)이 통과하는 다수의 개구부(103)를 갖는 다중-개구 플레이트(101)를 포함한다. 이 경우, 다중-개구 플레이트(101)는, 입자 소스(21)의 하류의 빔 경로에서의 제1 다중-개구 플레이트일 수 있으므로, 다중-개구 플레이트(101)는, 입자빔(5)에 기여하지 않는 입자 소스(21)에 의해 발생된 입자빔(23)의 그러한 입자도 흡수한다. 그러나, 추가적인 다중-개구 플레이트가 다중-개구 플레이트(101)의 상류에 배치되는 것도 가능하며, 상기 추가적인 다중-개구 플레이트가 이러한 기능을 제공함으로써, 다중-개구 플레이트(101)는 입자 소스(21)에 의해 발생된 입자를 실질적으로 흡수하지 않는다. 단일-개구 플레이트(105)가 다중-개구 플레이트(101)로부터의 거리(L1)에 배치된다. 단일-개구 플레이트(105)는, 모든 입자빔(5)이 통과하는 개구부(107)를 갖는다.
추가적인 단일-개구 플레이트(109)가 다중-개구 플레이트(101)로부터의 거리(L2)에 배치되고, 마찬가지로 모든 입자빔(5)이 통과하는 개구부(111)를 갖는다. 개구부(111)는 직경(D2)을 갖는다. 추가적인 단일-개구 플레이트(113)가 다중-개구 플레이트(101)로부터의 거리(L3)에 배치되고, 마찬가지로 모든 입자빔(5)이 통과하는 개구부(115)를 갖는다. 개구부(115)는 직경(D3)을 갖는다. 제어기(117)는, 상이한 전위를 다중-개구 플레이트(101) 및 단일-개구 플레이트(105, 109 및 113)에 인가하도록 구성된다. 이 경우, 단일-개구 플레이트(113)는 예를 들어, 접지 전위로 있을 수 있는 빔 파이프에 연결될 수도 있다.
다중-개구 플레이트(101) 및 단일-개구 플레이트(105, 109 및 113)에 인가된 상이한 전위의 결과로, 도 7에 필드 라인(119)으로 도시된 바와 같이, 이러한 플레이트들 사이에 불균일한 전기장이 발생된다.
다중-개구 플레이트(101)로 연장되는 전기장은, 다중-개구 플레이트(101)의 개구부(103)가 개구부(103)를 통과하는 입자빔(5)에 대한 렌즈로 작용하는 효과를 갖는다. 이러한 렌즈 효과는 도 7에 타원(121)으로 표시된다. 전기장의 불균일성으로 인해, 다중-개구 플레이트(101)의 개구부(103)의 어레이의 중앙 개구부(103)가 가장 강한 렌즈 효과를 제공하는 반면에, 이러한 렌즈 효과는 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다. 이에 따라, 빔 초점(31)(도 1 참조)이 평면에 놓이는 것이 아니라, 오히려 입자 소스의 관점에서 볼록 곡선형 평면에 놓이는 효과가 있다. 이러한 평면의 곡률의 형상 및 크기는, 다중-개구 플레이트(101)에서의 전기장의 강도 및 불균일성에 의해 결정된다. 결과적으로, 단일-개구 플레이트(105)의 개구부(107)의 직경(D1), 및 다중-개구 플레이트(101)와 단일-개구 플레이트(105) 사이의 거리(L1)에 의해, 불균일성이 실질적으로 결정된다. 이러한 변수(D1 및 L1)는, 빔 초점(31)이 배치되는 표면(29)의 곡률의 결과적인 형상이 이미징 광학 장치(35)의 필드 곡률을 보정할 수 있도록 선택됨으로써, 물체(7)의 표면에서의 입자빔(5)의 초점이 실질적으로 모두 평면(7)에 매우 가깝게 생성된다. 또한, 평면(29)의 곡률의 크기는, 다중-개구 플레이트(101)와 단일-개구 플레이트(105) 사이의 전위차에 의해 결정된다.
단일-개구 플레이트(109)와 다중-개구 플레이트(101) 사이의 거리(L2)는, 단일-개구 플레이트(105)와 다중-개구 플레이트(101) 사이의 거리(L1)보다 훨씬 더 크다. 특히, 거리(L2)는 거리(L1)보다 2배 초과, 특히 5배 초과, 그리고 특히 10배 초과로 더 크다. 또한, 단일-개구 플레이트(109)의 개구부(111)의 직경(D2)은, 단일-개구 플레이트(105)의 개구부(107)의 직경(D1)보다 훨씬 더 크다. 예를 들어, 직경(D2)은 직경(D1)보다 1.5배 초과로 더 크고, 특히 3배 초과로 더 크다. 마찬가지로, 단일-개구 플레이트(113)와 다중-개구 플레이트(101) 사이의 거리(L3)는, 단일-개구 플레이트(105)와 다중-개구 플레이트(101) 사이의 거리(L1)보다 훨씬 더 크다. 또한, 거리(L3)는 거리(L2)보다 더 크다. 마찬가지로, 단일-개구 플레이트(113)의 개구부(115)의 직경(D3)은, 단일-개구 플레이트(105)의 개구부(107)의 직경(D1)보다 훨씬 더 크다. 직경(D3)은 직경(D2)과 거의 동일할 수 있다.
도 7에 타원(123)으로 도시된 바와 같이, 단일-개구 플레이트(105)의 하류의 빔 경로에 형성된 불균일한 전기장은, 전체 입자빔(5)에 대한 렌즈의 효과를 제공한다. 상기 렌즈의 효과는 서로에 대한 입자빔(5)의 발산 및/또는 수렴을 변화시킨다. 이러한 렌즈(123)의 효과의 강도는, 단일-개구 플레이트(105, 109 및 113) 사이의 전압을 변화시킴으로써 설정될 수 있다. 이러한 렌즈(123)의 강도의 변화는, 표면(29) 상의 빔 초점(31) 사이의 거리의 변화를 야기한다.
따라서, 다중-개구 플레이트 장치(27)를 사용함으로써, 첫째로, 이미징 광학 장치(35)의 필드 곡률을 보정하고, 둘째로, 평면(29)에서의 빔 초점(31) 사이의 거리를 설정하는 것이 가능하다. 이 경우, 제어기(117)는 제1 신호 입력(125)을 가질 수 있으며, 이를 통해, 필드 곡률 보정의 원하는 크기가 제어기(117)에 입력될 수 있고, 제어기(117)는 제2 신호 입력(127)을 가질 수 있으며, 이를 통해, 표면(29)에서의 빔 초점(31) 사이의 원하는 거리, 또는 평면(7)에서의 입자빔의 입사 위치 사이의 원하는 거리가 제어기(117)에 입력될 수 있다. 설명된 다중-개구 플레이트 장치(27)의 구성으로 인해, 렌즈(121)의 효과는, 대체로 렌즈(123)의 효과와 분리된 방식으로 조정 가능하다. 제1 신호 입력(125)에 인가되는 신호가 변화되는 경우, 제어기(117)는, 표면(29)의 곡률을 설정하기 위해, 다중-개구 플레이트(101)와 단일-개구 플레이트(105) 사이의 전압을 변화시킬 수 있다. 제2 신호 입력(127)에 인가되는 제어 신호가 변화되는 경우, 제어기(117)는, 물체(9)의 표면 상의 입자빔의 입사 위치 사이의 거리를 변화시키기 위해, 단일-개구 플레이트(109)에 인가되는 전위를 실질적으로 변화시킬 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 따른 도 7의 다중-개구 플레이트 장치(27)의 파라미터는 아래에 나타낸다;
다중-개구 플레이트(101)를 통과하기 전의 입자빔(5)의 운동 에너지: 30 keV;
개구부(103) 사이의 거리: 100 ㎛;
개구부(103)의 직경: 30 ㎛;
렌즈(121)의 초점 거리: 100 mm 내지 300 mm;
D1: 4 mm; D2: 16 mm; D3: 6.5 mm; L1: 0.2 mm; L2: 7.3 mm; L3: 65 mm, U1: 0; U2: 500 V; U3: 17.5 kV; U4: 0;
평면(29)에서의 초점 사이의 거리: 200 ㎛ 내지 300 ㎛.
도 8은 도 1의 입자빔(5)을 발생시키기 위한 추가적인 실시형태의 다중-개구 플레이트 장치(27)의 단면의 개략도이다. 도 8의 다중-개구 플레이트 장치(27)는 도 7의 구성과 유사한 구성을 갖는다. 특히, 직경(D1)을 갖는 개구부(107)를 갖는 단일-개구 플레이트(105)는, 다중-개구 플레이트(101)로부터의 거리(L1)에 배치된다. 마찬가지로, 직경(D3)을 갖는 개구부(115)를 갖는 단일-개구 플레이트(113)는, 다중-개구 플레이트(101)로부터의 거리(L3)에 배치된다. 그러나, 도 7의 하나의 단일-개구 플레이트(109) 대신에, 다중-개구 플레이트(101)로부터의 거리(L21, L22 및 L23)에 각각 배치되는, 직경(D2)을 갖는 개구부(1111, 1112 및 1113)를 각각 갖는 3개의 단일-개구 플레이트(1091, 1092 및 1093)가 제공된다.
또 다시, L1은 L21 및 L3보다 훨씬 더 작고, D1은 D2 및 D3보다 훨씬 더 작다. L22와 L21 사이의 차, 그리고 L23과 L22 사이의 차는 예를 들어, L21보다 약간 더 작을 수 있다.
도 9는 추가적인 실시형태의 다중빔 입자 소스(21)의 단면의 개략도이다. 다중빔 입자 소스(21)는, 평면(135)에 배치된 다수의 입자 방출기(131)를 포함한다. 다중-개구 플레이트(137)가 평면(135)으로부터 거리를 두고 배치된다. 다중-개구 플레이트(137)는, 입자 방출기(131)로부터 전자를 추출하기 위해, 입자 방출기(131)에 비하여 양의 전위로 있다. 다수의 입자빔(5)을 성형하기 위해, 상기 전자는 입자 방출기(131)로부터 다중-개구 플레이트(137)를 향하여 가속되고, 다중-개구 플레이트(137)의 개구부(139)를 통하여 후자를 통과한다. 입자 방출기(131)는 필드 발생 장치(41) 내에 배치된다. 필드 발생 장치(41)는 코일(141)로 형성되며, 이를 통해 전류가 흘러서 자기장을 발생시키고, 자기장의 필드 라인(143)이 실질적으로 직각으로 평면(135)을 투과한다. 입자 방출기(131)의 영역에서, 자기장은 실질적으로 균일한 자기장이다.
입자빔(5)은 자기장의 필드 라인(143)에 실질적으로 평행하게 입자 방출기(131)에서 시작되며, 여기서는 자기장에 의해 아직 편향되지 않는다. 그러나, 그 다음에, 입자빔(5)은 필드 라인(143)이 발산되는 자기장의 영역을 통과한다. 그곳에서 입자빔(5)은, 이미징 광학 장치(35)의 광축(209)을 중심으로 원주 방향으로 배향된 편향각만큼 편향을 받는다.
입자 방출기(131)가 배치된 평면(135)은, 이미징 광학 장치(35)에 의해 이미지 평면(7)으로 이미징된다. 그 다음, 코일(141)을 여기시킴으로써, 입자빔(5)이 이미지 평면 상에 입사되는 각도를 설정할 수 있다. 따라서, 특히, 광축(209)을 중심으로 원주 방향으로 입자빔(5)의 입사의 텔레센트릭을 설정하고, 물체(17)에서 대물 렌즈(37)의 자기장에 의해 유발되는 텔레센트릭 오차를 보정하는 것이 가능하다.
도 10은 다중빔 입자 소스(21)를 갖는 조명 시스템(3)을 포함하는 입자빔 시스템(1)의 추가적인 실시형태의 개략도이다. 다중빔 입자 소스(21)는, 입자빔(23)을 발생시키기 위한 입자 방출기(22)를 포함하며, 입자빔(23)은 집광 렌즈(25)를 통과한 다음, 입자빔(23)의 입자가 통과하는 개구부를 갖는 다중-개구 플레이트(151) 상에 충돌함으로써, 다중-개구 플레이트(151)의 하류에 다수의 입자빔(5)을 형성한다. 추가적인 다중-개구 플레이트(101)가 다중-개구 플레이트(151)의 하류의 빔 경로에 배치되며, 마찬가지로 입자빔(5)이 통과하는 개구부를 갖는다. 하나 이상의 단일-개구 플레이트(153)가 추가적인 다중-개구 플레이트(101)의 하류의 빔 경로에 배치된다.
도 7 및 도 8과 관련하여 전술한 바와 같이, 추가적인 다중-개구 플레이트(101)의 개구부는 후자를 통과하는 입자빔(5)에 대한 렌즈처럼 작용하며, 마찬가지로, 상기 렌즈는, 위치(31)에서 곡선형 평면(155)에 입자빔을 집속하기 위한 타원(121)으로 도 10에 도시되고, 또한 상기 평면은, 이미지 평면(7) 상에 이미징 광학 장치(35)에 의해 이미징되는 물체 평면(29)(물체(17)가 배치될 수 있음)이다.
추가적인 다중-개구 플레이트(101) 및 단일-개구 플레이트(153)의 전위, 그리고 집광 렌즈(25)의 여기를 설정하기 위한 제어기(117)가 제공된다. 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 실시형태의 제어기와 같이, 제어기(117)는, 필드 곡률 보정의 원하는 크기가 제어기(117)에 입력될 수 있는 신호 입력(125)을 포함한다. 도 7 및 도 8을 참조하여 위에서 설명된 실시형태에서와 유사한 방식으로, 제어기(117)는, 평면(29)의 곡률의 변화에 대하여 렌즈(121)의 굴절력을 설정하기 위해, 신호 입력(125)에 인가되는 신호가 변화되는 경우, 추가적인 다중-개구 플레이트(101) 및 단일-개구 플레이트(153)의 전위를 변화시키도록 구성된다.
제어기(117)는 신호 입력(127)을 더 포함하며, 이를 통해, 평면(7)에서의 빔 초점(31) 사이의 원하는 거리가 제어기(117)에 입력될 수 있다.
신호 입력(127)을 통해 입력되는 신호에 따라, 제어기(117)는 집광 렌즈(25)의 여기를 변화시킨다. 집광 렌즈(25)의 여기가 변화됨으로써, 입자빔(23)이 다중-개구 플레이트(151) 상에 입사되는 발산이 변화된다. 따라서, 다중-개구 플레이트(151)의 하류의 빔 경로에서 입자빔(5)의 다발의 발산도 변화된다. 결과적으로, 이에 따라, 추가적인 다중-개구 플레이트(101)의 개구부(입자빔(5)이 상기 개구부를 통과함)의 단면 내의 영역의 변화를 유발한다. 특히, 입자빔(5)은 상기 개구부를 중앙으로 통과하는 것이 아니라, 오히려 개구부의 중심으로부터 거리를 두고 통과한다. 집광 렌즈(25)의 여기의 변화의 결과로, 추가적인 다중-개구 플레이트(101)의 개구부(입자빔(5)이 상기 개구부를 통과함)의 중심으로부터의 거리가 이에 따라 변화된다. 입자빔이 추가적인 다중-개구 플레이트(101)의 개구부를 중앙으로 통과하지 않는 경우, 빔에 대한 렌즈(121)의 렌즈 효과는 집속을 야기할 뿐만 아니라, 편향도 야기하므로, 입자빔(5)이 렌즈(121)를 직선으로 통과하는 것이 아니라, 오히려 후자에 의해 또한 편향된다. 렌즈(121)에 의한 빔(5)의 편향은, 빔이 집속되는 평면(29)에서의 위치(31)의 변화를 야기한다. 결과적으로, 집광 렌즈(25)의 여기를 변화시킴으로써, 평면(29)에서의 빔 초점(31) 사이의 거리를 변화시키는 것이 가능하다. 평면(29)이 평면(7) 상에 이미징되기 때문에, 결과적으로, 이미지 평면(7)에서의 빔 초점 사이의 거리도 변화된다.
본 발명은 바람직한 실시형태를 사용하여 위에서 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 특허 청구범위의 범위에 의해 한정되는 본 발명은 설명된 실시형태에 의해 제한되지 않으며, 특허 청구범위 및 이의 등가물에 의해 주어지는 범위를 포함한다.

Claims (31)

  1. 입자빔 시스템으로서,
    다수의 입자빔을 발생시키도록 구성된 다중빔 입자 소스;
    물체 평면을 이미지 평면으로 입자-광학적으로 이미징하고, 상기 다수의 입자빔을 상기 이미지 평면 상으로 지향시키도록 구성된 이미징 광학 장치(35); 및
    조정 가능한 강도의 전기 및/또는 자기 편향 필드를 상기 물체 평면의 근처의 영역에서 발생시키도록 구성된 필드 발생 장치를 포함하며,
    상기 입자빔은, 상기 편향 필드의 강도에 따른 편향각만큼 상기 편향 필드에 의해 작동 동안 편향되고,
    상기 필드 발생 장치는, 상기 입자빔 중 하나의 입자빔에 대해 제1 조건이 유효하도록 구성되며, 상기 제1 조건은,
    상기 하나의 입자빔의 궤적과 상기 필드 발생 장치의 바로 상류 및 바로 하류 각각에서 일치하는 2개의 직선은, 상기 2개의 직선이 교차하는 지점인 정점 및 상기 2개의 직선을 포함하는 제1 평면을 규정하고,
    상기 정점은 상기 이미징 광학 장치의 광축으로부터 거리 r에 위치하며, 상기 정점을 포함하며 상기 물체 평면과 평행한 제2 평면을 규정하고,
    상기 광축과, 상기 정점을 지나는 상기 제1 평면의 법선 사이의 거리 d는 상기 거리 r의 0.99배 미만이며,
    상기 제2 평면과 상기 물체 평면 사이의 거리 l은 상기 물체 평면과 상기 이미지 평면 사이의 거리의 0.1배 미만인, 입자빔 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 광학 장치는 대물 렌즈를 포함하며,
    상기 대물 렌즈는, 20 mT 초과의 자기장 강도를 상기 이미지 평면에서 갖는 집속 자기장을 제공하는, 입자빔 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필드 발생 장치는 편향된 상기 입자빔이 상기 이미지 평면에 직각으로 입사하도록 상기 전기 및/또는 자기 편향 필드를 발생시키도록 구성되는, 입자빔 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다중빔 입자 소스는, 상기 물체 평면의 근처에 서로 나란히 배치된 다수의 입자 방출기를 포함하며, 상기 다수의 입자 방출기 각각은, 상기 다수의 입자빔 중 하나의 입자빔 또는 복수의 입자빔을 발생시키고,
    상기 필드 발생 장치는, 상기 입자 방출기가 배치되는 자기장을 발생시키도록 구성된 자석 코일을 포함하며, 상기 물체 평면에서의 이의 필드 방향은 상기 물체 평면에 직각으로 배향되는, 입자빔 시스템.
  5. 다수의 입자빔(5)을 서로 나란히 물체 평면(17) 상으로 지향시킴으로써, 그곳에서 상기 입자빔이 다수의 입사 위치를 조명하게 하도록 구성된 조명 시스템(3);
    상기 입사 위치로부터 방출되는 다수의 입자빔(15)을 검출기 어레이(13) 상으로 지향시키고, 상기 물체 평면과 상기 검출기 어레이 사이의 빔 경로에 배치된 중간 이미지 평면(75)으로 상기 물체 평면을 이미징하도록 구성된 이미징 광학 장치(11); 및
    조정 가능한 강도의 전기 및/또는 자기 편향 필드를 상기 중간 이미지 평면의 근처의 영역에서 발생시키도록 구성된 필드 발생 장치를 포함하며,
    상기 입자빔은, 상기 편향 필드의 강도에 따른 편향각만큼 상기 편향 필드에 의해 작동 동안 편향되며,
    상기 필드 발생 장치는, 상기 입자빔 중 하나의 입자빔에 대해 제1 조건이 유효하도록 구성되며, 상기 제1 조건은,
    상기 하나의 입자빔의 궤적과 상기 필드 발생 장치의 바로 상류 및 바로 하류 각각에서 일치하는 2개의 직선은, 상기 2개의 직선이 교차하는 지점인 정점 및 상기 2개의 직선을 포함하는 제1 평면을 규정하고,
    상기 정점은 상기 이미징 광학 장치의 광축으로부터 거리 r에 위치하며, 상기 정점을 포함하며 상기 중간 이미지 평면과 평행한 제2 평면을 규정하고,
    상기 광축과, 상기 정점을 지나는 상기 제1 평면의 법선 사이의 거리 d는 상기 거리 r의 0.99배 미만이며,
    상기 제2 평면과 상기 중간 이미지 평면 사이의 거리 l은 상기 중간 이미지 평면과 상기 이미지 평면 사이의 거리의 0.1배 미만인, 입자빔 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이미징 광학 장치는 대물 렌즈를 포함하며,
    상기 대물 렌즈는, 20 mT 초과의 자기장 강도를 상기 물체 평면에서 갖는 집속 자기장을 제공하는, 입자빔 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필드 발생 장치는 편향된 상기 입자빔이 상기 물체 평면에 직각으로 입사하도록 상기 전기 및/또는 자기 편향 필드를 발생시키도록 구성되는, 입자빔 시스템.
  8. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 거리 l은 상기 거리 r의 0.95배 미만인, 입자빔 시스템.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 필드 발생 장치는, 상기 입자빔 중 하나의 입자빔에 대해 제2 조건이 유효하도록 구성되며, 상기 제2 조건은,
    상기 하나의 입자빔이 상기 필드 발생 장치에 의해 편향되는 상기 편향각이 10 μrad 초과인 것인, 입자빔 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 조건 및/또는 상기 제2 조건은, 상기 입자빔의 10% 초과에 대해 유효한, 입자빔 시스템.
  11. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 필드 발생 장치는, 서로 나란히 배치된 다수의 편향기를 갖는 편향기 어레이(41)를 포함하며,
    입자빔 그룹은 작동 동안 각각의 상기 편향기를 통과하는, 입자빔 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    각각의 상기 편향기는, 서로 대향하게 위치된 적어도 하나의 전극 쌍(47)을 포함하며, 이러한 전극 사이로 상기 입자빔 그룹이 상기 편향기를 통과하고,
    상기 입자빔 시스템은, 서로 상이한 조정 가능한 전위를 상기 전극 쌍의 전극에 인가하도록 구성된 제어기(49)를 더 포함하는, 입자빔 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 편향기 어레이는 중심(53)을 포함하며,
    각각의 편향기의 상기 전극 쌍의 2개 전극의 중심 간의 연결선(51)은, 상기 편향기 어레이의 상기 중심에 대하여 원주 방향으로 배향되는, 입자빔 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    각각의 상기 편향기는, 상기 빔 경로에 세로로 줄지어 배치되는, 적어도 하나의 제1 플레이트(56) 및 하나의 제2 플레이트(57)를 포함하며,
    상기 제1 플레이트는 제1 개구부(45)를 갖고, 상기 제2 플레이트는 제2 개구부(45')를 가지며, 상기 입자빔 그룹은 이를 통과하고,
    상기 빔 경로의 방향으로 보았을 때, 상기 제1 개구부의 중심은, 상기 제2 개구부의 중심에 비하여 측방향으로 오프셋(61)되며,
    상기 입자빔 시스템은, 서로 상이한 전위를 상기 제1 및 제2 플레이트에 인가하도록 구성된 제어기(59)를 더 포함하는, 입자빔 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 편향기 어레이는 중심(53)을 포함하며,
    상기 빔 경로의 방향으로 보았을 때, 상기 제2 개구부의 중심에 비하여, 상기 제1 개구부의 중심은, 상기 편향기 어레이의 상기 중심에 대하여 원주 방향으로 오프셋되는, 입자빔 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 편향기 어레이의 상기 복수의 편향기는, 다수의 제1 개구부를 갖는 공통의 제1 다중-개구 플레이트, 및 다수의 제2 개구부를 갖는 공통의 제2 다중-개구 플레이트를 포함하며,
    상기 입자빔 그룹은 상기 제1 개구부 중 하나 및 상기 제2 개구부 중 하나를 각각 통과하는, 입자빔 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 입자빔 그룹은 단일 입자빔을 포함하는, 입자빔 시스템.
  18. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 편향 필드는, 상기 물체 평면 또는 중간 이미지 평면을 통과하는 상기 다수의 입자빔의 다수의 입자빔 쌍에 대해, 의 관계가 유효한 방식으로 발생되며,
    여기서,
    r1은 상기 입자빔 쌍의 제1 입자빔이 상기 물체 평면 또는 중간 이미지 평면을 통과하는 위치와 이러한 평면의 중심 사이의 반경 방향 거리를 나타내고,
    r2는 상기 입자빔 쌍의 제2 입자빔이 상기 물체 평면 또는 중간 이미지 평면을 통과하는 위치와 이러한 평면의 상기 중심 사이의 반경 방향 거리를 나타내며,
    α1은 상기 제1 입자빔이 편향되는 상기 편향각의 절대값을 나타내고,
    α2는 상기 제2 입자빔이 편향되는 상기 편향각의 절대값을 나타내는, 입자빔 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 관계는, 상기 입자빔 쌍의 적어도 1/2에 대해 유효한, 입자빔 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 편향 필드는, 상기 입자가 실질적으로 상기 중심을 중심으로 원주 방향으로 편향되는 방식으로 발생되는, 입자빔 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 다중빔 입자 소스는, 입자빔(23)을 발생시키기 위한 입자 방출기, 및 상기 입자빔의 빔 경로에 배치된 다중-개구 플레이트(101)를 포함하며,
    상기 다중-개구 플레이트(101)는, 상기 다수의 입자빔(5)이 상기 다중-개구 플레이트의 하류의 상기 빔 경로에 발생되도록, 상기 입자빔의 입자가 통과하는 다수의 개구부(103)를 갖는, 입자빔 시스템.
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