KR20170109055A - 펠리클을 통한 포토마스크의 촬상을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

펠리클을 통한 포토마스크의 촬상을 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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길다르도 델가도
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Abstract

보호 펠리클을 통해 샘플을 촬상하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 전자빔을 생성하도록 구성된 전자빔 소스 및 샘플과 펠리클을 고정하도록 구성된 샘플 스테이지를 포함하고, 펠리클은 샘플 위에 배치된다. 시스템은 펠리클을 통해 그리고 샘플의 부분 상에 전자빔의 적어도 일부를 지향시키기 위한 전자 광학 요소의 세트를 포함하는 전자 광학 칼럼을 또한 포함한다. 게다가, 시스템은 펠리클 위에 위치되고 샘플의 표면으로부터 나오는 전자를 검출하도록 구성된 검출기 조립체를 포함한다.

Description

펠리클을 통한 포토마스크의 촬상을 위한 방법 및 시스템
본 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는, 윌리엄 조지 슐츠(William George Schultz), 질다르도 리오 델가도(Gildardo Rio Delgado) 및 게리 앨런 로즈(Garry Allen Rose)를 발명자로 하는, 발명의 명칭이 "펠리클을 통한 포토마스크의 SEM 촬상의 가능한 수단(POSSIBLE MEANS OF SEM IMAGING OF PHOTOMASKS THROUGH A PELLICLE)"인 2015년 2월 3일 출원된 미국 가출원 제62/111,413호의 정규(비가출원) 특허 출원을 구성하고 35 U.S.C. §119(e) 하에서 이익을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy)에 관한 것으로서, 특히 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 주사 전자 현미경 시스템에 관한 것이다.
논리 및 메모리 디바이스와 같은 반도체 디바이스를 제조하는 것은 통상적으로 반도체 디바이스의 다양한 특징 및 다수의 레벨을 형성하기 위해 다수의 반도체 제조 프로세스를 사용하여 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 처리하는 것을 포함한다. 반도체 디바이스 크기가 점점 더 소형화됨에 따라, 향상된 포토마스크 검사를 개발하고 디바이스 및 절차를 리뷰(review)하는 것이 중요해지고 있다.
화학선(actinic) 및 비-화학선(non-actinic) 광학 마이크로스코피 및 표준 E-빔 검사 시스템이 포토마스크를 검사하는 데 사용되어 왔다. 통상의 2차 전자 검출기는 에버하트-톤리(Everhart-Thornley) 검출기, 멀티채널 플레이트, PIN 검출기, 애벌런치 다이오드(avalanche diode) 또는 APD를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 검출기는 통상적으로 금속 또는 혼성 반도체/금속 표면으로부터 저에너지 2차 전자의 촬상을 허용한다. 그러나, 소정의 포토마스크 위에 위치된 보호 및 도전성 펠리클 필름의 구현은 포토마스크를 촬상하기 위한 이들 통상의 촬상 접근법의 능력을 심각하게 제한하고 있다. 또한, 극자외선(extreme ultraviolet: EUV) 리소그래피에 사용되는 포토마스크는 10 nm 직경 정도의 결함 입자의 검출을 필요로 하는 데, 이는 EUV-기반 포토마스크의 검사에 있어서 통상의 전자 촬상 접근법의 유용성을 더 제한한다.
이와 같이, 상기에 식별된 통상의 접근법의 결점을 완화하기 위해 보호 펠리클을 통한 포토마스크의 향상된 전자 촬상을 제공하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy: SEM) 장치가 개시된다. 일 예시적인 실시예에서, SEM 장치는 전자빔을 생성하도록 구성된 전자빔 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, SEM 장치는 샘플과 펠리클을 고정하도록 구성된 샘플 스테이지를 포함하고, 펠리클은 샘플 위에 배치된다. 다른 예시적인 실시예에서, SEM 장치는 펠리클을 통해 그리고 샘플의 부분 상에 전자빔의 적어도 일부를 지향시키기 위한 전자 광학 요소의 세트를 포함하는 전자 광학 칼럼을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, SEM 장치는 펠리클 위에 위치되고 샘플의 표면으로부터 나오는 전자를 검출하도록 구성된 검출기 조립체를 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 주사 전자 현미경(SEM) 장치가 개시된다. 일 예시적인 실시예에서, SEM 장치는 전자빔을 생성하도록 구성된 전자빔 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, SEM 장치는 샘플과 펠리클을 고정하도록 구성된 샘플 스테이지를 포함하고, 펠리클은 샘플 위에 배치되고, 선택된 가스가 선택된 압력으로 펠리클과 포토마스크 사이의 체적(volume) 내에 수납된다. 다른 예시적인 실시예에서, SEM 장치는 펠리클을 통해 그리고 샘플의 부분 상에 전자빔의 적어도 일부를 지향시키기 위한 전자 광학 요소의 세트를 포함하는 전자 광학 칼럼을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 선택된 가스는 샘플의 표면으로부터 나오는 전자를 증폭한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 펠리클을 통해 샘플을 촬상하기 위한 방법이 개시된다. 일 예시적인 실시예에서, 방법은 전자빔을 생성하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은 펠리클을 통해 샘플의 표면 상에 전자빔을 지향시키는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은 샘플의 표면으로부터 산란된 역산란된(backscattered) 전자, 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자, 또는 펠리클과 샘플 사이의 압축된 가스 내의 전자-가스 상호작용에 의해 방출된 광자 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명의 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 바와 같은 본 발명을 반드시 한정하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 합체되어 그 부분을 구성하고 있는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고 있고, 일반적인 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 발명의 수많은 장점이 첨부 도면을 참조하여 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 더 양호하게 이해될 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 역산란된 전자의 수집을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 역산란된 전자 검출기의 평면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 역산란된 전자 쿼드 검출기(quad detector)의 평면도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 역산란된 전자의 수집을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 에버하트-톤리 2차 전자 검출기에 의한 2차 전자의 집합을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 칼럼내(in-column) 2차 전자 검출기에 의한 2차 전자의 집합을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펠리클 또는 포토마스크에 의한 역산란된 전자의 흡수에 의해 유발된 펠리클 또는 포토마스크 내의 전류의 측정을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펠리클 또는 포토마스크에 의한 2차 전자의 흡수에 의해 유발된 펠리클 또는 포토마스크 내의 전류의 측정을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 1i는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펠리클에 의해 흡수된 가스 캐스케이드(cascade) 증폭된 2차 전자의 측정 또는 포토마스크를 떠나는 가스 캐스케이드 2차 전자의 측정을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 1j는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펠리클에 의해 흡수된 가스 캐스케이드 증폭된 2차 전자의 측정, 포토마스크를 떠나는 가스 캐스케이드 2차 전자의 측정 또는 압축된 가스 매체 내의 전자-가스 상호작용으로부터 발생하는 광자의 수집을 거쳐 보호 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템의 고레벨 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 보호 펠리클을 통해 포토마스크의 하나 이상의 부분을 촬상하기 위한 방법을 도시하고 있는 프로세스 흐름도이다.
이제, 첨부 도면에 도시되어 있는 개시된 요지를 상세히 참조할 것이다. 도 1a 내지 도 1k를 일반적으로 참조하면, 본 발명에 따라 포토마스크를 촬상하기 위한 시스템 및 방법이 설명된다. 본 발명의 실시예는 아래에 놓인 포토마스크를 보호하도록 위치된 펠리클을 통해 포토마스크를 촬상하는 것이 가능한 주사 전자 현미경(SEM) 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 포토마스크의 표면으로부터 산란되고 펠리클을 통해 전달된 역산란된 전자의 수집에 관한 것이다. 본 발명의 부가의 실시예는 포토마스크에 의해 방출되고 펠리클을 통해 전달된 2차 전자의 수집에 관한 것이다. 본 발명의 부가의 실시예는 압축된 가스 매체에 의한 초기 "약한" 2차 전자의 증폭으로부터 발생하는 2차 전자의 수집 및/또는 압축된 가스 매체 내의 가스-전자 상호작용으로부터 발생하는 광자의 수집에 관한 것이다.
시스템(100)은 주사 전자 현미경의 분야에 공지되어 있는 임의의 샘플을 검사 및/또는 리뷰하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 샘플은 이들에 한정되는 것은 아니지만, EUV 다층(multilayer: ML) 포토마스크 또는 X-선 포토마스크와 같은 당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 포토마스크를 포함할 수도 있다. 예를 들어, EUV ML 포토마스크는 Mo/Si 다층 반사 마스크를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 시스템 및 방법은 포토마스크 검사/리뷰의 맥락에서 설명되지만, 이는 본 발명의 범주에 대한 한정으로서 해석되어서는 안된다는 것이 주목된다. 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것은 아니지만, 펠리클과 같은 임의의 유형의 보호 요소를 통해 임의의 유형의 샘플을 촬상하는 것으로 확장될 수도 있다는 것이 본 명세서에서 인식된다. 예를 들어, 본 발명의 실시예는 펠리클, 멤브레인 또는 필름에 의해 보호되어 있는 웨이퍼(예를 들어, 반도체 웨이퍼) 상의 검사 및/또는 결함 리뷰를 수행하도록 적응될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 수집된 역산란된 전자, 2차 전자 및/또는 광자로부터 얻어진 정보를 사용하여 위에 놓인 펠리클을 통해 포토마스크의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다. 포토마스크의 표면의 촬상에 기초하여, 본 발명의 실시예는 포토마스크의 표면 상에 존재하는 결함을 식별할 수도 있다. EUV ML 마스크의 경우에, 이러한 결함은 위상 결함, 흡수제 패턴 결함 및 헤이즈 형성을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. ML 위상 결함은 주로 기판의 ML 증착 중에 기판 상의 결함의 혼입에 의해 발생된다. ML 마스크 상의 수 나노미터 높이차도 EUV 리소그래피에 이용된 13.5 nm의 단파장 때문에 인쇄 가능한 위상 결함을 유발할 수도 있다. 헤이즈 형성은 통상적으로 암모늄염(예를 들어, 암모늄 설페이트, 암모늄 니트레이트, 암모늄 포스페이트, 암모늄 옥살레이트), 유기물 및 실록산 필름 성장에 의해 유발된다. 헤이즈 형성은 포토마스크 상의 우선적 부위(preferential site)에서 발생하고 종종 금속 및 구조 종속성이 있다.
본 발명의 실시예는 시스템(100)의 전자 광학 요소로서 도전성 펠리클 및/또는 도전성 포토마스크를 이용하는 데, 이는 펠리클 및/또는 포토마스크에 전하를 인가함으로써 결함 리뷰를 보조한다. 펠리클 상에 음전하를 설정함으로써, 지연장(retarding field)을 설정하는 것이 가능한데, 이 지연장은 포토마스크 표면 상에 충돌하기 전에 1차(primary) 빔 전자를 감속한다. 게다가, 펠리클은 포토마스크의 표면에 의해 방출된 2차(secondary) 전자를 가속하도록 양으로 하전될 수도 있다. 또한, 포토마스크 상의 전하는 포토마스크 상에 입사하는 전자의 랜딩 에너지(landing energy)를 제어하기 위해 제어될 수도 있다. 이들 특징은 본 명세서에 더 상세히 설명된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 역산란된 전자의 수집을 거쳐 펠리클에 의해 보호된 포토마스크를 촬상하기 위해 배열된 시스템(100)을 도시하고 있다.
일 실시예에서, 시스템(100)은 하나 이상의 전자빔(104)을 생성하기 위한 전자빔 소스(102)를 포함한다. 전자빔 소스(102)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 전자 소스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전자빔 소스(102)는 하나 이상의 전자건을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전자빔 소스(102)는 단일 전자빔(104)을 생성하기 위한 단일의 전자건을 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 전자빔 소스(102)는 다수의 전자빔(104)을 생성하기 위한 다수의 전자건을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전자빔 소스(102)에 의해 형성된 전자빔의 에너지는 1 내지 20 kV일 수도 있다. 빔(104)의 에너지는 1 내지 20 kV에 한정되는 것은 아니고, 이는 단지 예시의 목적으로 제공된 것이라는 것이 주목된다. 1차 빔(104)의 에너지는 200 kV에 도달할 수도 있다는 것이 본 명세서에서 인식된다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 샘플 스테이지(111)를 포함한다. 샘플 스테이지(111)는 포토마스크(110) 및 펠리클(108)을 고정한다. 펠리클(108)은 포토마스크(111) 위에 배치되는 것이 주목된다. 일 실시예에서, 펠리클(108)은 프레임(113)으로 포토마스크(110) 위에 고정된다. 본 명세서에 더 설명된 바와 같이, 펠리클(108) 및 포토마스크(110)는 서로로부터(그리고 시스템의 나머지로부터) 전기적으로 격리될 수도 있어, 서로에 대한 펠리클(108) 및 포토마스크(110)의 바이어싱을 허용한다. 용어 "위" 및 "아래"는 본 명세서 전체에 걸쳐 사용될 때, 단지 간단화의 목적으로 사용된 것이고 본 발명에 대한 제한으로서 해석되도록 의도된 것은 아니라는 것이 주목된다.
다른 실시예에서, 샘플 스테이지(111)는 작동 가능 스테이지이다. 예를 들어, 샘플 스테이지(111)는 하나 이상의 선형 방향(예를 들어, x-방향, y-방향 및/또는 z-방향)을 따라 포토마스크(110)를 선택적으로 병진 운동하기에 적합한 하나 이상의 병진 운동 스테이지를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로서, 샘플 스테이지(111)는 회전 방향을 따라 포토마스크(110)를 선택적으로 회전시키기 위해 적합한 하나 이상의 회전 스테이지를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로서, 샘플 스테이지(108)는 선형 방향을 따라 샘플을 선택적으로 병진 운동시키고 그리고/또는 회전 방향을 따라 포토마스크(110)를 회전시키기 위해 적합한 회전 스테이지 및 병진 운동 스테이지를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 전자 광학 칼럼(106)을 포함한다. 전자 광학 칼럼(106)은 전자 광학 요소의 세트를 포함할 수도 있다. 전자 광학 요소의 세트는 펠리클(108)을 통해 그리고 포토마스크(110)의 선택된 부분 상에 전자빔(104)의 적어도 일부를 지향시킬 수도 있다. 전자 광학 칼럼(106)의 전자 광학 요소의 세트는 펠리클(108)을 통해 그리고 포토마스크(110)의 선택된 부분 상에 전자빔(104)을 포커싱하고 그리고/또는 지향시키기 위해 적합한 당 기술 분야에 공지된 임의의 전자 광학 요소를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 전자 광학 요소의 세트는 하나 이상의 전자 광학 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 전자 광학 렌즈는 전자빔 소스(102)로부터 전자를 수집하기 위한 하나 이상의 콘덴서 렌즈(114)를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로서, 전자 광학 렌즈는 포토마스크(110)의 선택된 구역 상에 전자빔(104)을 포커싱하기 위한 하나 이상의 대물 렌즈(115)를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
간단화의 목적으로, 단일의 전자 광학 칼럼(108)이 도 1a에 도시되어 있다. 이 구성은 본 발명에 대한 한정으로서 해석되어서는 안된다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 예를 들어, 시스템(100)은 다수의 전자 광학 칼럼(106)을 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 전자 광학 칼럼(106)의 전자 광학 요소의 세트는 하나 이상의 전자빔 주사 요소(116)를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 전자빔 주사 요소(116)는 포토마스크(110)의 표면에 대한 빔(104)의 위치를 제어하기 위해 적합한 하나 이상의 전자기 주사 코일 또는 정전 편향기를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 하나 이상의 주사 요소(116)는 선택된 패턴으로 포토마스크(110)를 가로질러 전자빔(104)을 주사하는 데 이용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 역산란된 전자 검출기 조립체(112)를 포함한다. 역산란된 전자 검출기 조립체(112)는 역산란된 전자를 검출하는 것이 가능한 당 기술 분야에 공지된 임의의 검출기 기술을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 역산란된 전자 검출기 조립체(112)는 전자 광학 칼럼(106) 아래에 그리고 펠리클(108) 위에 위치될 수도 있다. 일 실시예에서, 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 검출기 조립체(112)는 단일의 환형 역산란된 전자 검출기를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 검출기 조립체(112)는 다중 요소 환형 역산란된 전자 검출기를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 검출기 조립체(112)는 요소(113a 내지 113d)를 포함하는 역산란된 전자 쿼드 어레이를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 역산란된 전자 검출기의 어레이(예를 들어, 도 1c의 쿼드 검출기)의 사용은 포토마스크(110)의 토포그래피 및/또는 조성의 결정을 허용한다는 것이 주목된다.
역산란된 전자 검출기 조립체(112)는 당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 유형의 역산란된 전자 검출기를 포함할 수도 있다는 것이 주목된다. 일 실시예에서, 역산란된 전자는 에버하트-톤리 검출기(또는 다른 유형의 신틸레이터 기반 검출기)를 사용하여 수집되고 촬상될 수도 있다. 다른 실시예에서, 역산란된 전자는 마이크로 채널 플레이트(micro-channel plate: MCP)를 사용하여 수집되고 촬상될 수도 있다. 다른 실시예에서, 역산란된 전자는 다이오드 또는 다이오드 어레이와 같은 PIN 또는 p-n 접합 검출기를 사용하여 수집되고 촬상될 수도 있다. 다른 실시예에서, 역산란된 전자는 하나 이상의 애벌런치 포토다이오드(avalanche photo diodes: APDs)를 사용하여 수집되고 촬상될 수도 있다.
시스템(100)은 당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 주사 모드에서 동작할 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 예를 들어, 시스템(100)은 포토마스크(110)의 표면을 가로질러 전자빔(104)을 주사할 때 스와싱 모드(swathing mode)에서 동작할 수도 있다. 이와 관련하여, 시스템(100)은 샘플이 이동하는 동안, 포토마스크(110)를 가로질러 전자빔(104)을 주사할 수도 있는 데, 주사의 방향은 공칭적으로 샘플 모션의 방향에 수직이다. 다른 예로서, 시스템(100)은 포토마스크(110)의 표면을 가로질러 전자빔(104)을 주사할 때 스텝-앤드-스캔 모드(step-and-scan mode)에서 동작할 수도 있다. 이와 관련하여, 시스템(100)은 빔(104)이 주사될 때 공칭적으로 정지 상태인 포토마스크(110)를 가로질러 전자빔(104)을 주사할 수도 있다.
시스템(100)은 펠리클 필름(108)을 관통하고 포토마스크(110)의 표면으로 계속되는 전자빔 소스(102)로부터 고 빔에너지 전자빔(104)을 사용하여 포토마스크로부터 표면 결함 데이터를 추출할 수도 있다. 이들 전자는 포토마스크 재료의 핵과 탄성적으로 충돌하고 포토마스크(110)의 표면으로부터 역산란할 것이다. 역산란된 전자(backscattered electron: BSE) 신호는 소정의 분포(예를 들어, 코사인 분포)를 갖고 포토마스크(110)의 표면의 벌크 내로부터 발생한다. BSE 촬상은 빔에너지 및 타겟 재료에 관련된 하드 분해능 한계를 표시할 수도 있다는 것이 주목된다. 그러나, 포토마스크 표면 내의 깊은 곳으로부터 발생하는 고에너지 역산란된 전자 신호는 시스템(100) 내의 다른 장소에 위치된 검출기 조립체(112)로 펠리클(108)을 횡단하도록 충분히 정력적일 수도 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)의 다양한 구성요소는 진공 챔버(도시 생략) 내에 배치된다. 포토마스크(110)의 손상 또는 오염을 회피하기 위해, 시스템(100)을 위한 모든 진공 시스템 구성요소, 전기 및 기계적 피드스루(feedthrough), 커넥터 및 케이블/와이어 조립체는 승인된 재료로부터 구성된다. 진공 시스템 내에서 문제가 있는 것으로 입증될 수도 있는 재료는 Hg, Ti, Se, Te, Cd, Au, Ag, In, Zn, Sn, Pb, S, 실리콘 오일 및 그리스 및 실리콘계 접착제 및 에폭시를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 게다가, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 네오프렌, 아다프렌, 우레탄, 폴리우레탄, 폴리에스터, 실리콘, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 및 몰리브덴 디설파이드(MoS2)와 같은 통상적으로 사용되는 폴리머(플라스틱) 및 엘라스토머 재료는 회피되거나 적어도 양호하게 조절되어야 한다. 임의의 문제가 있는 재료는 이들이 탈가스하지 않고, 입자를 배출하거나 전자빔과 불리하게 상호작용하지 않도록 봉입되어야 한다.
도 1e 내지 도 1f는 본 발명의 부가의 실시예에 따른, 2차 전자의 수집을 거쳐 펠리클에 의해 보호되는 포토마스크를 촬상하기 위해 구성된 시스템(100)을 도시하고 있다. 도 1a 내지 도 1d와 관련하여 본 명세서에 전술된 다양한 예 및 실시예는 달리 언급되지 않으면 도 1e 내지 도 1f의 실시예로 확장되는 것으로 해석되어야 한다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 일 실시예에서, 시스템(100)은 2차 전자 검출기 조립체(122)를 포함한다. 2차 전자 검출기 조립체(122)는 2차 전자를 검출하는 것이 가능한 당 기술 분야에 공지된 임의의 검출기 기술을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 1e에 도시되어 있는 바와 같이, 2차 전자 검출기 조립체(122)는 에버하트-톤리 검출기를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 검출기 조립체(122)는 포토마스크(110)의 표면에 의해 방출된 2차 전자(125)를 수집하도록 바이어싱될 수도 있는 전자 수집기(126)(예를 들어, 2차 전자 수집기)를 포함할 수도 있다. 또한, 검출기 조립체(122)는 포토마스크 표면으로부터 전자(125)를 검출하기 위한 검출기 요소(127)(예를 들어, 신틸레이팅 요소 및 PMT 검출기)를 포함한다. 다른 예로서, 도 1f에 도시되어 있는 바와 같이, 2차 전자 검출기 조립체(122)는 칼럼내 검출기를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예로서, 검출기 조립체(122)는 전자 광학 칼럼(108) 내에 배치된 2차 전자 검출기를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 2차 전자 검출기는 멀티채널 전자 증배관(multiplier)을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로서, 2차 전자 검출기는 하나 이상의 PIN 다이오드 또는 하나 이상의 애벌런치 포토다이오드(APD)를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에서, 지연 전압이 펠리클(108)과 포토마스크(110) 사이에 설정된다. 일 실시예에서, 지연 전압은 펠리클(108)에 대해 포토마스크(110)를 음으로 바이어싱함으로써 설정된다. 예를 들어, 펠리클(108)은 포토마스크(110)가 음전위로 유지된 상태로 접지될 수도 있다. 예를 들어, 도 1e 및 도 1f에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(100)은 바이어스 제어 회로(118)를 포함한다. 바이어스 제어 회로(118)는 포토마스크(110) 상에 음전위를 설정하면서(예를 들어, 전압 소스를 거쳐) 펠리클(108)을 접지에 접속할 수도 있다. 일 실시예에서, 바이어스 제어 회로(118)는 포토마스크(110)에 음전위를 제공하면서(예를 들어, 전압 소스를 거쳐) 펠리클(108)을 접지하기 위해, 샘플 스테이지(111)와 펠리클(108) 및/또는 포토마스크(110) 사이에 하나 이상의 전기 접속을 설정하도록 샘플 스테이지(111)와 통합된다.
일 실시예에서, 지연 전압은 포토마스크(110)의 표면에 충돌할 때 빔(104) 내의 전자를 감속하는 역할을 한다. 포토마스크 표면 상에 입사되는 전자의 감속은 더 작은 표면 상세에 대한 시스템(100)의 감도를 증가시킨다. 이어서, 2차 전자(125)가 포토마스크(110)에 의해 방출될 때, 이들 2차 전자는 펠리클(108)을 관통하고 횡단하도록 충분한 전압을 갖고 펠리클(108)로 재차 가속된다. 다음에, 일단 2차 전자가 펠리클(108)로부터 나오면, 이들 2차 전자는 검출기 조립체(112)에 의해 수집된다.
도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펠리클(108) 또는 포토마스크(110)에 의한 전자의 흡수로부터 발생하는 역산란된 전자 및/또는 전류 신호의 수집을 거쳐 포토마스크(110)를 촬상하기 위해 구성된 시스템(100)을 도시하고 있다.
일 실시예에서, 펠리클(108)에 의해 흡수된 역산란된 전자(123)에 의해 도전성 펠리클(108) 내에 유도된 전류가 측정된다. 예를 들어, 시스템(100)은 펠리클(108)로부터 전류를 증폭하기 위해 펠리클(108)에 결합된 하나 이상의 전류 증폭기(131)를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 1차 빔(104)이 포토마스크(110)를 가로질러[그리고 펠리클(108)을 통해] 주사됨에 따라, 제어기(132)는 펠리클(108)로부터 증폭기(131)를 거쳐 증폭된 출력 전류를 레지스터할 수도 있다. 이어서, 제어기(132)는 펠리클(108)에 의한 역산란된 전자(123)의 흡수에 의해 유도된 측정된 전류를 갖고 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 실시예에서, 포토마스크(110)에 의해 흡수된 전자에 의해 도전성 포토마스크(110) 내에 유도된 전류가 측정된다. 예를 들어, 시스템(100)은 포토마스크(110)로부터 전류를 증폭하기 위해 포토마스크(110)에 결합된 하나 이상의 전류 증폭기(133)를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 1차 빔(104)이 포토마스크(110)를 가로질러 주사됨에 따라, 제어기(132)는 포토마스크(110)로부터 증폭기(133)를 거쳐 증폭된 출력 전류를 레지스터할 수도 있다. 이어서, 제어기(132)는 포토마스크(110)에 의해 전자(즉, 포토마스크에 의해 산란되지 않은 전자)의 흡수에 의해 유도된 측정된 전류를 갖고 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
일 실시예에서, 시스템(100)은 제어기(132)를 포함한다. 제어기(132)는 역산란된 전자 검출기(112) 및/또는 전류 증폭기(131) 및/또는 전류 증폭기(133)의 출력에 통신가능하게 결합될 수도 있다.
다른 실시예에서, 제어기(132)는 전류 증폭기(131 및/또는 133)로부터 측정된 전류와 하나 이상의 역산란된 전자 검출기(112)로부터 측정된 역산란된 전자 신호의 조합에 기초하여 포토마스크(110)의 하나 이상의 부분의 화상(image)을 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 제어기(132)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 신호를 조합할 수도 있다. 예를 들어, 전류 및/또는 전자 신호를 캘리브레이팅한 후에, 제어기(132)는 신호를 가산하거나 감산하여 합성 신호를 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 산란된 역산란된 신호 및 흡수된 전자 신호는 조합되거나 감산될 수 있다.
도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른, 펠리클(108)에 의한 전자 또는 포토마스크(110)를 떠나는 전자의 흡수로부터 발생하는 2차 전자 및/또는 전류 신호의 수집을 거쳐 포토마스크(110)를 촬상하기 위해 구성된 시스템(100)을 도시하고 있다.
일 실시예에서, 펠리클(108)에 의해 흡수된 2차 전자(125)에 의해 도전성 펠리클(108) 내에 유도된 전류가 측정된다. 예를 들어, 펠리클(108)에 결합된 하나 이상의 전류 증폭기(131)가 펠리클(108)로부터 전류를 증폭할 수도 있다. 1차 빔(104)이 포토마스크(110)를 가로질러 주사됨에 따라, 제어기(132)는 펠리클(108)로부터 증폭기(131)를 거쳐 증폭된 출력 전류를 레지스터할 수도 있다. 이어서, 제어기(132)는 펠리클(108)에 의한 2차 전자(125)의 흡수에 의해 유도된 측정된 전류를 갖고 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 실시예에서, 포토마스크(110)를 떠나는 2차 전자에 의해 도전성 포토마스크(110) 내에 유도된 전류가 측정된다. 예를 들어, 포토마스크(110)에 결합된 하나 이상의 전류 증폭기(133)가 포토마스크(110)로부터 전류를 증폭할 수도 있다. 1차 빔(104)이 포토마스크(110)를 가로질러 주사됨에 따라, 제어기(132)는 포토마스크(110)로부터 증폭기(133)를 거쳐 증폭된 출력 전류를 레지스터할 수도 있다. 이어서, 제어기(132)는 2차 전자(125)가 포토마스크(110)를 떠나는 결과로서 유도되는 측정된 전류를 갖고 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
일 실시예에서, 시스템(100)은 제어기(132)를 포함한다. 제어기(132)는 2차 전자 검출기(122)의 출력 및/또는 전류 증폭기(131) 및/또는 전류 증폭기(133)에 통신가능하게 결합될 수도 있다.
다른 실시예에서, 제어기(132)는 전류 증폭기(131 및/또는 133)로부터 측정된 전류와 하나 이상의 2차 전자 검출기(122)로부터 측정된 2차 전자 신호의 조합에 기초하여 포토마스크(110)의 하나 이상의 부분의 화상을 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 제어기(132)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 신호를 조합할 수도 있다. 예를 들어, 전류 및/또는 전자 신호를 캘리브레이팅한 후에, 제어기(132)는 신호를 가산하거나 감산하여 합성 신호를 형성할 수도 있다.
일 실시예에서, 제어기(132)는 하나 이상의 프로세서가 본 명세서에 설명된 하나 이상의 단계를 실행하게 하기 위해 적합한 프로그램 명령을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서(도시 생략)를 포함한다. 일 실시예에서, 제어기(102)의 하나 이상의 프로세서는 제어기(132)의 하나 이상의 프로세서가 본 명세서를 통해 설명된 다양한 단계를 수행하게 하도록 구성된 프로그램 명령을 포함하는 캐리어 매체[예를 들어, 비일시적 저장 매체(즉, 메모리 매체)]와 통신할 수도 있다. 본 명세서에 전체에 걸쳐 설명된 다양한 프로세싱 단계는 단일의 컴퓨팅 시스템, 또는 대안적으로 다수의 컴퓨팅 시스템에 의해 수행될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 제어기(132)는 퍼스널 컴퓨터 시스템, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 당 기술 분야에 공지된 임의의 다른 디바이스를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 용어 "컴퓨터 시스템"은 메모리 매체로부터 명령을 실행하는 하나 이상의 프로세서를 갖는 임의의 디바이스를 포함하는 것으로 광범위하게 정의될 수도 있다. 더욱이, 시스템(100)의 상이한 서브시스템은 전술된 단계의 적어도 일부를 수행하기 위해 적합한 컴퓨터 시스템 또는 논리 요소를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 설명은 본 발명에 대한 한정으로서 해석되어서는 안되고 단지 예시로서 해석되어야 한다.
도 1i 및 도 1j는 본 발명의 부가의 실시예에 따른, 초기 2차 전자의 가스 증폭으로부터 발생하는 증폭된 전자 신호의 수집을 거쳐 펠리클에 의해 보호된 포토마스크를 촬상하기 위해 구성된 시스템(100)을 도시하고 있다. 포토마스크(110)에 의해 초기에 방출된 2차 전자는 낮은 전압(예를 들어, 3 내지 5 eV)을 가질 수도 있고, 따라서 펠리클(108)에 의한 흡수를 위해 불충분한 에너지를 가질 수도 있다는 것이 주목된다.
일 실시예에서, 압축된 가스 매체(136)가 펠리클(108)과 포토마스크(110) 사이에 체적을 갖고 유지된다. 압축된 가스 매체(136)는 전자 캐스케이드 프로세스를 거쳐 포토마스크(110)의 표면에 의해 방출된 약한 초기 2차 전자를 증폭하는 역할을 한다. 이와 관련하여, 1차 전자 빔(104)(예를 들어, 5 내지 200 kV의 에너지)이 포토마스크(110)의 표면 상에 충돌한 후에, 포토마스크(110)는 초기 2차 전자를 방출한다. 이어서, 이들 초기 2차 전자는 압축된 가스 매체와 상호작용하고(즉, 전자가 가스 분자와 충돌함) 부가의 전자(및 광자)를 방출한다. 이 프로세스는 캐스케이딩 프로세스에서 반복되어, 초기 2차 전자 신호보다 상당히 더 큰 2차 전자 신호를 야기한다. 10,000의 증폭 인자가 성취될 수도 있다. 압축된 가스(136)는 이온화 및 전자의 캐스케이딩을 지속하기 위해 적합한 임의의 가스를 포함할 수도 있다. 게다가, 가스 매체(136) 내에 존재하는 유기 재료량을 최소화하는 것이 바람직하다. 압축된 가스는 H2O, O2, H2, O3 또는 N2를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 가스(136)는 0.1 Torr 내지 10 Torr 사이의 압력으로 유지될 수도 있다. 전자-가스 상호작용에 의해 발생되는 이온화 매체는 포토마스크(110)를 세척하고 그리고/또는 포토마스크의 청결성을 유지하기 위한 세척제로서 역할을 할 수도 있다는 것이 또한 주목된다.
다른 실시예에서, 가속 전압이 펠리클(108)과 포토마스크(110) 사이에 설정된다. 일 실시예에서, 가속 전압이 포토마스크(110)에 대해 펠리클을 양으로 바이어싱함으로써 설정된다. 예를 들어, 포토마스크(110)는 펠리클(108)이 양전위로 유지된 상태로 접지될 수도 있다. 예를 들어, 도 1i 및 도 1j에 도시되어 있는 바와 같이, 바이어스 제어 회로(118)는 펠리클(108) 상에 양전위를 설정하면서(예를 들어, 전압 소스를 거쳐) 포토마스크(110)를 접지에 접속할 수도 있다. 바이어스 제어 회로(118)는 펠리클(108)에 양전위를 제공하면서, 포토마스크(110)를 접지하기 위해 샘플 스테이지(111)와 펠리클(108) 및/또는 포토마스크(110) 사이에 하나 이상의 전기 접속부를 설정하도록 샘플 스테이지(111)와 통합될 수도 있다. 가속 전압은 펠리클(108)을 향해 가스 증폭된 캐스케이드 전자(129)를 가속하는 역할을 하는 데, 이는 펠리클(108)에 의한 가스 증폭된 캐스케이드 전자(129)의 증가된 흡수를 유발한다.
펠리클(108)은 펠리클(108)에서 적당한 가스 증폭된 캐스케이드 전자 신호를 생성하기 위해 적합된 임의의 전압으로 바이어싱될 수도 있다는 것이 주목된다. 예를 들어, 펠리클(108)은 +0.1 V 내지 1000 V의 전압을 갖고 바이어싱될 수도 있다.
다른 실시예에서, 가스 증폭된 캐스케이드 전자(129)에 의해 도전성 펠리클(108) 내에 유도된 전류가 측정된다. 예를 들어, 시스템(100)은 펠리클(108)로부터 전류를 증폭하기 위해 펠리클(108)에 결합된 하나 이상의 전류 증폭기(131)를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 1차 빔(104)이 포토마스크(110)를 가로질러[그리고 펠리클(108)을 통해] 주사됨에 따라, 제어기(132)는 펠리클(108)로부터 증폭기(131)를 거쳐 증폭된 출력 전류를 레지스터할 수도 있다. 이어서, 제어기(132)는 펠리클(108)에 의한 가스 증폭된 캐스케이드 전자의 흡수에 의해 유도된 측정된 전류를 갖고 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 실시예에서, 포토마스크(110)를 떠나는 가스 증폭된 캐스케이드 전자(129)에 의해 도전성 포토마스크 내에 유도된 전류가 측정된다. 예를 들어, 시스템(100)은 포토마스크(110)로부터 전류를 증폭하기 위해 포토마스크(110)에 결합된 하나 이상의 전류 증폭기(133)를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 1차 빔(104)이 포토마스크(110)를 가로질러 주사됨에 따라, 제어기(132)는 포토마스크(110)로부터 증폭기(133)를 거쳐 증폭된 출력 전류를 레지스터할 수도 있다. 이어서, 제어기(132)는 가스 증폭된 캐스케이드 전자가 포토마스크(110)를 떠날 때인, 측정된 전류를 갖고 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 실시예에서, 도 1j에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(100)은 하나 이상의 광 검출기(134)를 포함한다. 하나 이상의 광 검출기(134)는 전자-가스 상호작용으로부터 발생하는 가스 매체(136)로부터 방출된 광자를 수집하도록 위치된다. 예를 들어, 하나 이상의 광 검출기(134)는 광전 증폭관 또는 애벌런치 광 검출기를 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 제어기(132)는 하나 이상의 광 검출기(134)에 통신가능하게 결합되고, 하나 이상의 광 검출기(134)로부터 측정된 광자 신호를 나타내는 하나 이상의 신호를 수신하도록 구성된다. 이어서, 제어기(132)는 하나 이상의 광 검출기로부터 수신된 광자 신호를 사용하여 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 실시예에서, 제어기(132)는 전류 증폭기(131 및/또는 133)로부터 측정된 전류와 하나 이상의 광 검출기(134)로부터 측정된 광자 신호의 조합에 기초하여 포토마스크(110)의 하나 이상의 부분의 화상을 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 제어기(132)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 신호를 조합할 수도 있다. 예를 들어, 전류 및/또는 광 신호를 캘리브레이팅한 후에, 제어기(132)는 신호를 가산하거나 감산하여 합성 신호를 형성할 수도 있다.
SEM 검출을 향상시키기 위한 가스 매체의 사용은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 1991년 2월 12일 허여된 다닐라토스(Danilatos)의 미국 특허 제4,992,662호에 일반적으로 설명되어 있다. SEM 검출을 향상시키기 위한 가스 매체의 사용은 또한 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 1994년 11월 8일 허여된 노위스(Knowies) 등의 미국 특허 제5,362,964호에 설명되어 있다.
도 1a 내지 도 1j에 도시되어 있는 시스템(100)의 실시예는 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수도 있다. 게다가, 시스템(100)은 본 명세서에 설명된 실시예(들)의 임의의 방법의 임의의 다른 단계(들)를 수행하도록 구성될 수도 있다.
도 2는 보호 펠리클을 통해 샘플을 촬상하기 위한 방법에 수행되는 단계를 도시하고 있는 흐름도이다. 프로세스 흐름(200)의 단계는 시스템(100)의 하나 이상의 실시예를 거쳐 수행될 수도 있다는 것이 인식된다. 그러나, 다양한 시스템 구성이 프로세스 흐름(200)을 수행할 수도 있다는 것이 고려되기 때문에, 시스템(100)은 프로세스(200)에 대한 한정으로서 해석되어서는 안된다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 인식되어야 한다.
제1 단계(202)에서, 전자빔이 생성된다. 예를 들어, 도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, 전자빔(104)은 전자빔 소스(102)를 사용하여 생성될 수도 있다.
제2 단계(204)에서, 전자빔은 샘플의 표면 상에 펠리클을 통해 지향된다. 예를 들어, 도 1a 내지 도 1j에 도시되어 있는 바와 같이, 전자 광학 칼럼(106)의 전자 광학 요소는 펠리클(108)을 통해 그리고 이에 한정되는 것은 아니지만 포토마스크(110)와 같은 샘플의 표면 상에 빔(104)을 지향시킨다.
제3 단계(206)에서, 펠리클(108)을 통해 전달되는 역산란된 전자, 2차 전자 및/또는 광자가 검출된다. 예를 들어, 도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, 역산란된 전자(123)는 포토마스크(110)의 표면으로부터 산란하여 펠리클(108)을 횡단할 수도 있다. 역산란된 전자(123)가 펠리클(108)을 통해 전달된 후에, 하나 이상의 역산란된 전자 검출기(112)가 역산란된 전자를 수집할 수도 있다. 제어기(132)는 수집된 역산란된 전자 신호를 사용하여 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 예로서, 도 1e에 도시되어 있는 바와 같이, 2차 전자(125)는 포토마스크(110)의 표면으로부터 방출되어 펠리클(108)을 횡단할 수도 있다. 2차 전자(125)가 펠리클(108)을 통해 전달된 후에, 하나 이상의 2차 전자 검출기(122)가 2차 전자(125)를 수집할 수도 있다. 제어기(132)는 수집된 2차 전자 신호를 사용하여 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 예로서, 도 1i 및 도 1j에 도시되어 있는 바와 같이, 초기 "약한" 2차 전자는 포토마스크(110)의 표면으로부터 방출되고 압축된 가스 매체(136)에 의해 증폭되고/증배될 수도 있다. 가스 증폭에 의해 생성된 전자는 이어서 펠리클(108)에 충돌하거나 또는 포토마스크(110) 자체에 의해 흡수될 수도 있다. 가스 증폭에 의해 생성된 전자(135)가 펠리클(108)에 의해 흡수되고 그리고/또는 포토마스크(110)에 의해 방출된 후에, 전류가 측정된다[예를 들어, 전류 증폭기(131 및/또는 133) 및 제어기(132)를 거쳐]. 제어기(132)는 펠리클(108)에 의해 흡수된 전자 및/또는 포토마스크(110)를 떠나는 전자와 연계된 측정된 전류를 사용하여 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
다른 예로서, 도 1j에 도시되어 있는 바와 같이, 광자(137)는 전자-가스 상호작용의 결과로서 가스 매체(136)로부터 방출될 수도 있다. 전자-가스 상호작용에 의해 생성된 광자(137)가 광학적으로 투명한 펠리클(108)을 통해 전달된 후에, 하나 이상의 광 검출기(134)(예를 들어, 하나 이상의 광전 증폭관)는 광자(137)를 수집할 수도 있다. 제어기(132)는 수집된 광자 신호를 사용하여 포토마스크(110)의 표면의 하나 이상의 부분을 촬상할 수도 있다.
방법(200) 및 시스템(100)은 샘플을 촬상하기 위해 본 명세서에 설명된 다양한 검출 방법의 임의의 조합을 사용할 수도 있다는 것이 또한 주목된다. 예를 들어, 가스 증폭의 경우에, 제어기(132)는 전류 증폭기(131 및/또는 133)로부터 측정된 전류 신호와 하나 이상의 광 검출기(134)로부터 측정된 광자 신호의 조합에 기초하여 포토마스크(110)의 하나 이상의 부분의 화상을 형성할 수도 있다. 이와 관련하여, 제어기(132)는 당 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 신호를 조합할 수도 있다. 예를 들어, 전류 및/또는 광 신호를 캘리브레이팅한 후에, 제어기(132)는 신호를 가산하거나 감산하여 합성 신호를 형성할 수도 있다. 증폭기(131) 및/또는 증폭기(133)로부터 측정된 전류 신호는 또한 역산란된 전자 검출기(112)(도 1g 참조)로부터 역산란된 전자 측정치 및/또는 2차 전자 검출기(122)(도 1h 참조)로부터 2차 전자 측정치와 조합될 수도 있다는 것이 또한 주목된다.
본 명세서에 설명된 모든 방법은 방법 실시예의 하나 이상의 단계의 결과를 저장 매체 내에 저장하는 것을 포함할 수도 있다. 결과는 본 명세서에 설명된 임의의 결과를 포함할 수도 있고, 당 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 저장될 수도 있다. 저장 매체는 본 명세서에 설명된 임의의 저장 매체 또는 당 기술 분야에 공지된 임의의 다른 적합한 저장 매체를 포함할 수도 있다. 결과가 저장된 후에, 결과는 저장 매체 내에 액세스될 수 있고, 본 명세서에 설명된 임의의 방법 또는 시스템 실시예에 의해 사용될 수 있고, 사용자에 표시를 위해 포맷될 수 있고, 다른 소프트웨어 모듈, 방법, 또는 시스템 등에 의해 사용될 수 있다. 더욱이, 결과는 "영구적으로", "반영구적으로", 일시적으로, 또는 소정 시간 기간 동안 저장될 수도 있다. 예를 들어, 저장 매체는 랜덤 액세스 메모리(random access memory: RAM)일 수도 있고, 결과는 저장 매체 내에서 반드시 무한하게 지속되지는 않을 수도 있다.
당 기술 분야의 숙련자들은 시스템의 양태의 하드웨어 및 소프트웨어 구현예 사이에 거의 구분이 남아 있지 않은 점까지 당 기술 분야가 진보되고 있고, 하드웨어 또는 소프트웨어의 사용이 일반적으로(항상은 아님, 특정 맥락에서 하드웨어와 소프트웨어 사이의 선택이 중요해질 수 있기 때문에) 비용 대 효율 절충을 표현하는 디자인 선택이라는 것을 인식할 수 있을 것이다. 당 기술 분야의 숙련자들은, 본 명세서에 설명된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 그에 의해 실행될 수 있는 다양한 매개체(예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)가 존재하고, 바람직한 매개체는 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 전개되는 맥락에 따라 다양할 것이라는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 구현자가 속도 및 정확성이 중요한 것으로 결정하면, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 매개체를 선택할 수도 있고, 대안적으로 플렉시빌러티가 중요하면, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수도 있고, 또는 또한 재차 대안적으로, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 몇몇 조합을 선택할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 프로세스 및/또는 디바이스 및/또는 다른 기술이 그에 의해 실행될 수도 있는 다수의 가능한 매개체가 존재하는 데, 이용될 임의의 매개체는 매개체가 전개될 것인 맥락 및 구현자의 특정 관심(예를 들어, 속도, 플렉시빌러티, 또는 예측 가능성)에 따른 선택이고, 이들 중 임의의 것은 다양할 수도 있기 때문에, 이들 매개체 중 어느 것도 다른 것보다 고유적으로 우수하지는 않다. 당 기술 분야의 숙련자들은 구현의 광학 양태가 통상적으로 광학적으로 지향된 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 채용할 것이라는 것을 인식할 수 있을 것이다.
당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 설명된 방식으로 디바이스 및/또는 프로세스를 설명하고, 그 후에 이러한 설명된 디바이스 및/또는 프로세스를 데이터 프로세싱 시스템에 통합하기 위해 가공 실습에 통합하는 것이 당 분야에서 통상적인 것이라는 것을 인식할 수 있을 것이다. 즉, 본 명세서에 설명된 디바이스 및/또는 프로세스의 적어도 일부는 적절한 수의 실험을 거쳐 데이터 프로세싱 시스템에 통합될 수 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 통상의 데이터 프로세싱 시스템이 일반적으로 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이 디바이스, 휘발성 및 비휘발성 메모리와 같은 메모리, 마이크로프로세서 및 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서, 운영 체제, 드라이버, 그래픽 사용자 인터페이스 및 응용 프로그램과 같은 연산 엔티티, 터치패드 또는 스크린과 같은 하나 이상의 상호작용 디바이스, 및/또는 피드백 루프 및 제어 모터(예를 들어, 위치 및/또는 속도를 감지하기 위한 피드백; 구성요소 및/또는 양을 이동하고 그리고/또는 조정하기 위한 제어 모터)를 포함하는 제어 시스템 중 하나 이상을 포함한다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 통상의 데이터 프로세싱 시스템은 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템에서 통상적으로 발견되는 것들과 같은, 임의의 적합한 상업적으로 입수 가능한 구성요소를 이용하여 구현될 수도 있다.
본 발명 및 다수의 그 수반하는 장점은 상기 설명에 의해 이해될 수 있을 것으로 고려되고, 다양한 변경이 개시된 요지로부터 벗어나지 않고 또는 모든 그 실질적인 장점을 희생하지 않고 구성요소의 형태, 구성 및 배열에 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 예시적인 것이고, 이러한 변경을 포함하고 구비하는 것이 이하의 청구범위의 의도이다.

Claims (26)

  1. 주사 전자 현미경 장치(scanning electron microscopy apparatus)로서,
    전자빔을 생성하도록 구성된 전자빔 소스;
    샘플과 펠리클을 고정하도록 구성된 샘플 스테이지로서, 상기 펠리클은 상기 샘플 위에 배치되는 것인, 상기 샘플 스테이지;
    상기 펠리클을 통해 그리고 상기 샘플의 부분 상에 상기 전자빔의 적어도 일부를 지향시키기 위한 전자 광학 요소들의 세트를 포함하는 전자 광학 칼럼(column); 및
    상기 펠리클 위에 위치되고 상기 샘플의 표면으로부터 나오는 전자들을 검출하도록 구성된 검출기 조립체
    를 포함하는 주사 전자 현미경 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자빔 소스는,
    하나 이상의 전자건을 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 샘플은,
    포토마스크를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 샘플은,
    극자외선 포토마스크 또는 X-선 포토마스크 중 적어도 하나를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나는 도전성인 것인 주사 전자 현미경 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 검출기 조립체는,
    하나 이상의 역산란된(backscattered) 전자 검출기를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 검출기 조립체는,
    역산란된 전자 검출기들의 어레이를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 검출기 조립체는,
    하나 이상의 2차(secondary) 전자 검출기를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출기 조립체는,
    에버하트-톤리(Everhart-Thornley) 2차 전자 검출기를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 검출기 조립체는,
    상기 전자 광학 칼럼 내에 배치된 2차 전자 검출기를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 검출기 조립체는,
    멀티채널 전자 증배관(multiplier) 검출기를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 펠리클 또는 샘플 중 적어도 하나 상의 전위를 제어하기 위한 바이어스 제어 회로를 더 포함하는 주사 전자 현미경 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는 상기 펠리클에 대해 상기 샘플 상에 음의 바이어스를 설정하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나를 접지하기 위해 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나와 상기 샘플 스테이지 사이에 하나 이상의 전기 접속부를 설정하도록 상기 샘플 스테이지와 통합되는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 검출기 조립체에 통신가능하게 결합되고 상기 검출기 조립체로부터 하나 이상의 신호에 기초하여 상기 샘플의 표면의 하나 이상의 화상(image)을 형성하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 주사 전자 현미경 장치.
  16. 주사 전자 현미경 장치로서,
    전자빔을 생성하도록 구성된 전자빔 소스;
    샘플 및 펠리클을 고정하도록 구성된 샘플 스테이지로서, 상기 펠리클은 상기 샘플 위에 배치되고, 선택된 가스가 선택된 압력으로 상기 펠리클과 포토마스크 사이의 체적(volume) 내에 수납되는 것인, 상기 샘플 스테이지; 및
    상기 펠리클을 통해 그리고 상기 샘플의 부분 상에 상기 전자빔의 적어도 일부를 지향시키기 위한 전자 광학 요소들의 세트를 포함하는 전자 광학 칼럼
    을 포함하고,
    상기 선택된 가스는 상기 샘플의 표면으로부터 나오는 전자들을 증폭하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 선택된 가스는,
    H2O, O2, H2, O3 또는 N2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 선택된 압력은 0.1 Torr 내지 10 Torr 사이인 것인 주사 전자 현미경 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 펠리클 또는 샘플 중 적어도 하나 상의 전위를 제어하기 위한 바이어스 제어 회로를 더 포함하는 주사 전자 현미경 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는 상기 샘플에 대해 상기 펠리클 상에 양의 바이어스를 설정하는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 바이어스 제어 회로는 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나를 접지하기 위해 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나와 상기 샘플 스테이지 사이에 하나 이상의 전기 접속부를 설정하도록 상기 샘플 스테이지와 통합되는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 펠리클 또는 상기 샘플 검출기 조립체 중 적어도 하나에 전기적으로 결합되고 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나에 의해 흡수된 전자들을 표현하는, 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나로부터의 전류 출력을 수신하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 주사 전자 현미경 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 펠리클 위에 배치되고 상기 펠리클과 상기 포토마스크 사이의 체적 내에 수납된 가스로부터 방출된 광자들을 검출하도록 구성된 하나 이상의 광 검출기를 더 포함하는 주사 전자 현미경 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제어기는 상기 펠리클과 상기 포토마스크 사이의 체적 내에 수납된 가스로부터 검출된 광자들을 나타내는, 상기 하나 이상의 광 검출기로부터의 하나 이상의 신호를 수신하도록 구성되는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제어기는 상기 펠리클 또는 상기 샘플 중 적어도 하나로부터의 수신된 전류 출력 또는 상기 하나 이상의 광 검출기로부터의 하나 이상의 수신된 신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 부분을 촬상하도록 구성되는 것인 주사 전자 현미경 장치.
  26. 펠리클을 통해 샘플을 촬상하기 위한 방법으로서,
    전자빔을 생성하는 단계;
    펠리클을 통해 샘플의 표면 상에 상기 전자빔을 지향시키는 단계; 및
    상기 샘플의 표면으로부터 산란된 역산란된 전자들, 상기 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자들, 또는 상기 펠리클과 상기 샘플 사이의 압축된 가스 내의 전자-가스 상호작용들에 의해 방출된 광자들 중 적어도 하나를 검출하는 단계
    를 포함하는 펠리클을 통한 샘플 촬상 방법.
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