KR20170140390A - 필터링된 에너지 확산을 갖는 전자 빔으로 샘플을 이미지화하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템은, 하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 전자 소스, 축상 개구 및 축외 개구를 구비하는 어퍼쳐, 소스로부터 빔을 수집하도록 그리고 그 빔을 어퍼쳐로 지향시키도록 배치되는 선택적으로 구성 가능한 집광력을 갖는 하나 이상의 전자 렌즈의 제1 어셈블리, 빔을 수집하도록 배치되는 하나 이상의 선택적으로 구성 가능한 전자 렌즈의 제2 어셈블리, 샘플 스테이지, 및 빔을 하나 이상의 샘플 상으로 지향시키도록 배치되는 전자 광학장치를 포함하는 전자 검사 서브시스템을 포함한다. 제1 어셈블리는, 축외 위치에서 빔과 상호 작용하기 위한 그리고 넌제로의 집광력을 가지고 구성되는 경우 빔에 공간적 분산을 도입하여 에너지 확산을 필터링하기 위한 축외 전자 렌즈를 포함한다.

Description

필터링된 에너지 확산을 갖는 전자 빔으로 샘플을 이미지화하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2015년 4월 29일에 출원된 미국 가출원 제62/154,650호의 35 U.S.C. §119(e) 하에서의 이익을 주장한다. 미국 가출원 제62/154,650호는 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다.
기술 분야
본 개시는 일반적으로 전자 빔 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 전자 빔의 에너지 확산의 필터링에 관한 것이다.
전자 빔은, 빔 내의 전자에 의해 소유되는 에너지의 범위를 설명하는 고유의 에너지 확산을 갖는다. 전자 빔 시스템의 분해능은, 회절, 수차 및 빔 내의 전자 사이의 쿨롱 상호 작용(Coulomb interaction)을 포함하는 다양한 요인에 의해 제한될 수도 있다. 주어진 전자 빔 시스템에서의 분해능의 주된 제한은 일반적으로 시스템의 물리적 설계뿐만 아니라 빔 사이즈와 시스템을 통과하는 경로에 의존하는데, 후자는 특정 애플리케이션에 따라 달라질 수도 있다. 예를 들면, 높은 빔 전류 애플리케이션에서의 분해능은, 통상적으로, 빔 내의 전자 사이의 쿨롱 상호 작용에 의해 그리고 상대적으로 큰 빔 직경과 관련되는 구면 수차에 의해 지배적으로 제한된다. 대조적으로, 저전류 애플리케이션의 분해능은, 통상적으로, 전자 빔의 에너지 확산에 의해 제한된다. 에너지 확산은, 색수차를 통한 분해능 감소, 시야에 걸친 이미지 균일성 저하, 검토 시스템에서의 웨이퍼 고정구(wafer fixture)의 벽 정보에 대한 허용 가능한 빔 경사각의 제한, 및 시스템 내에서 일차 전자로부터 이차 전자를 분리하기 위해 사용되는 Wien(빈) 필터에서의 분해능의 감소로 이어지는 에너지 분산 효과의 도입과 같은 다양한 방식으로 전자 빔 시스템의 성능을 제한할 수 있다. 따라서, 특히 고분해능 애플리케이션에 대해, 전자 빔 소스의 에너지 확산을 제한하기 위한 시스템 및 방법을 개발하는 것이 바람직하다.
제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템이 본 개시의 예시적인 실시형태에 따라 설명된다. 하나의 실시형태에서, 시스템은, 하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 전자 분산 렌즈(dispersing electron lens)를 포함하는데, 전자 분산 렌즈는, 축외 위치(off-axis position)에서 전자 빔이 전자 분산 렌즈에 입사하도록 배치되고, 전자 분산 렌즈는 또한 전자 빔에 공간적 분산(spatial dispersion)을 도입하도록 배치된다. 다른 실시형태에서, 시스템은 하나 이상의 개구(opening)를 구비하는 어퍼쳐(aperture)를 포함하는데, 어퍼쳐는, 전자 빔의 에너지 확산이 필터링되게끔 전자 빔의 적어도 일부를 통과시키도록 배치된다.
제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템이 본 개시의 하나의 실시형태에 따라 설명된다. 하나의 실시형태에서, 시스템은, 하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 에너지 필터링 서브 시스템을 포함한다. 다른 실시형태에서, 에너지 필터링 서브 시스템은, 빔이 축외 위치에서 제1 전자 집속 엘리먼트에 입사하도록 배치되는 그리고 빔에 공간적 분산을 도입하도록 추가적으로 배치되는 제1 전자 렌즈(electron lens)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 에너지 필터링 서브 시스템은, 빔의 에너지 확산이 필터링되게끔 빔의 적어도 일부를 통과시키도록 배치되는 하나 이상의 개구를 갖는 어퍼쳐를 포함한다. 다른 실시형태에서, 에너지 필터링 서브 시스템은 제2 광학 축을 따라 배치되는 제2 전자 렌즈를 포함하는데, 제2 전자 렌즈는 어퍼쳐로부터 지향되는 빔을 수집하도록 배치된다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 하나 이상의 샘플을 고정하기 위한 샘플 스테이지를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은, 빔을 하나 이상의 샘플로 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 전자 광학장치(electron optics)를 포함하는 전자 검사 서브 시스템(electron inspection sub-system)을 포함한다.
제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템이 본 개시의 예시적인 실시형태에 따라 설명된다. 하나의 실시형태에서, 시스템은, 하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 축 상 개구(on-axis opening) 및 축외 개구(off-axis opening)를 구비하는 어퍼쳐를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은, 소스로부터 빔을 수집하도록 그리고 그 빔을 어퍼쳐로 지향시키도록 배치되는 선택적으로 구성 가능한 집광력(focal power)을 갖는 하나 이상의 전자 렌즈의 제1 어셈블리를 포함한다. 다른 실시형태에서, 제1 어셈블리는, 축외 위치에서 빔과 상호 작용하도록 구성되는 그리고 넌제로의 집광력을 가지고 구성되는 경우 빔에 공간적 분산을 도입하도록 추가로 구성되는 축외 전자 렌즈를 포함한다. 다른 실시형태에서, 제1 어셈블리는, 축외 전자 렌즈가 넌제로 집광력을 가지고 구성되는 그리고 빔의 에너지 확산이 어퍼쳐에 의해 필터링되게끔 전자 렌즈의 제1 어셈블리가 어퍼쳐의 축외 개구로 빔을 지향시키도록 구성되는, 적어도 제1 구성으로 구성 가능하다. 다른 실시형태에서, 제1 어셈블리는, 축외 전자 렌즈가 제로의 집광력을 가지고 구성되는 그리고 빔의 에너지 확산이 어퍼쳐에 의해 필터링되지 않게끔 제1 어셈블리가 어퍼쳐의 축상 개구로 빔을 지향시키도록 구성되는, 적어도 제2 구성으로 추가적으로 구성 가능하다. 다른 실시형태에서, 시스템은, 빔을 수집하도록 배치되는 하나 이상의 선택적으로 구성 가능한 전자 렌즈의 제2 어셈블리를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 하나 이상의 샘플을 고정하기 위한 샘플 스테이지를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은, 빔을 하나 이상의 샘플로 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 전자 광학장치(electron optics)를 포함하는 전자 검사 서브 시스템을 포함한다.
제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템이 본 개시의 예시적인 실시형태에 따라 설명된다. 하나의 실시형태에서, 시스템은, 하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 전자 소스로부터 빔을 수집하도록 배치되는 제1 전자 렌즈를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 축상 개구를 구비하는 어퍼쳐를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 빔을 어퍼쳐로 지향시키도록 배치되는 제2 전자 렌즈를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 개구를 포함하는 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐를 포함한다. 다른 실시형태에서, 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐는 제1 전자 렌즈와 제2 전자 렌즈 사이에 배치되는데, 여기서, 제1 전자 렌즈의 광학 축에 대한 개구의 위치는 선택적으로 구성 가능하다. 다른 실시형태에서, 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐는, 제2 전자 렌즈가 빔에 공간적 분산을 도입하게끔 그리고 빔의 에너지 확산이 어퍼쳐에 의해 필터링되게끔 제2 전자 렌즈의 축외 위치로 빔의 일부를 통과시키도록 개구의 위치가 구성되는 적어도 제1 구성으로 구성 가능하다. 다른 실시형태에서, 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐는, 제2 전자 렌즈가 빔에 공간적 분산을 도입하지 않게끔 그리고 빔의 에너지 확산이 어퍼쳐에 의해 필터링되지 않게끔 제2 전자 렌즈의 축상 위치로 빔의 일부를 통과시키도록 개구의 위치가 구성되는 적어도 제2 구성으로 구성 가능하다. 다른 실시형태에서, 시스템은 빔을 수집하도록 배치되는 제3 전자 렌즈를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 하나 이상의 샘플을 고정하기 위한 샘플 스테이지를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은, 빔을 하나 이상의 샘플로 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 전자 광학장치(electron optics)를 포함하는 전자 검사 서브 시스템을 포함한다.
전자 빔의 에너지 확산을 감소시키기 위한 방법이 본 개시의 하나의 실시형태에 따라 설명된다. 하나의 실시형태에서, 그 방법은 하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하는 것을 포함한다. 다른 실시형태에서, 그 방법은 빔에 공간적 분산을 도입하는 것을 포함한다. 다른 실시형태에서, 그 방법은 개구를 갖는 어퍼쳐 상으로 빔을 지향시키는 것을 포함하는데, 어퍼쳐는 빔의 적어도 일부를 통과시키도록 구성되고, 빔의 에너지 확산은 어퍼쳐에 의해 필터링된다.
도 1a는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 전자 소스의 방위, 에너지 필터링 서브 시스템, 전자 편향기(electron deflector), 대물 렌즈, 및 전자 빔으로 샘플을 이미지화하기 위한 검출기를 포함하는 전자 빔 시스템의 개념도이다.
도 1b는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 전자 빔의 에너지 확산을 필터링하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 필터링되는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 3a는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 결합된 자기 렌즈를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 필터링되는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 3b는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 결합된 자기 렌즈를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 빔이 필터링되지 않는 대안적인 빔 경로를 갖는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 4a는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 전압을 가지고 구성되는 결합된 정전 렌즈(combined electrostatic lens)를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 필터링되는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 4b는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 전압을 가지고 구성되는 결합된 정전 렌즈를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 빔이 필터링되지 않는 대안적인 빔 경로를 갖는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 5a는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 전압을 가지고 구성되는 그리고 플로팅 전압(floating voltage)으로 전기적으로 플로팅되는 결합된 정전 렌즈를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 필터링되는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 5b는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 전압을 가지고 구성되는 그리고 플로팅 전압에서 전기적으로 플로팅되는 결합된 정전 렌즈를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 빔이 필터링되지 않는 대안적인 빔 경로를 갖는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 6a는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 전압을 가지고 구성되는 결합된 이중 전위 정전 렌즈(combined double-potential electrostatic lens), 하나의 지연 렌즈, 및 하나의 가속 렌즈를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 필터링되는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 6b는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 전압을 가지고 구성되는 결합된 이중 전위 정전 렌즈, 하나의 지연 렌즈, 및 하나의 가속 렌즈를 포함하는 축외 에너지 필터링 서브 시스템에 의해 빔이 필터링되지 않는 대안적인 빔 경로를 갖는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템의 단면 개략도이다.
도 7은, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐를 갖는 축상 에너지 필터링 서브 시스템(on-axis energy filtering sub-system)에 의해 필터링되는 전자 빔으로 샘플을 조명하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 8a는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 이전의 전자 빔의 에너지 확산의 히스토그램이다.
도 8b는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링 이후의 전자 빔의 에너지 확산의 히스토그램이다.
도 9는, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 에너지 필터링을 갖는 또는 에너지 필터링이 없는 빔 집속 동역학(beam focusing dynamics)의 시뮬레이션 플롯이다.
도 10은, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 전자 빔의 에너지 확산을 감소시키기 위한 방법을 묘사하는 흐름도이다.
본 개시는 소정의 실시형태 및 소정의 실시형태의 특정한 피쳐에 대하여 특별히 도시되고 설명되었다. 본원에서 설명되는 실시형태는 제한하기보다는 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항에서의 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수도 있다는 것이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 쉽게 명백해야 한다.
일반적으로, 본 개시의 하나 이상의 실시형태는, 본원에서 전자 빔으로 칭해지는, 전자 주사 현미경, 주사 전자 검토 시스템(scanning electron review system), 투과 전자 현미경, 및 투과 전자 검토 시스템(transmission electron review system)에서의 사용을 위한 그러나 이들에서의 사용으로 제한되지는 않는 전자 빔의 에너지 확산의 선택적 제어를 위한 시스템 및 방법을 포괄한다. 전자 빔 시스템은, 통상적으로, 전자 소스, 전자 집속 엘리먼트, 전자 편향기, 비점수차 조정기(stigmator), 샘플 위치결정 스테이지, 빔 주사 시스템, 및 전자 검출 광학장치를 포함하지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 본원에서, 용어 "전자 집속 엘리먼트" 및 "전자 렌즈"는 본 개시 전체에 걸쳐 상호 교환적으로 사용된다는 것을 유의한다. 또한, 전자 렌즈의 집광력은 동작 전류를 통해 동작 동안 동적으로 조정될 수도 있는데, 이것은 단일의 물리적 컴포넌트가 상이한 동작 모드에 대해 상이한 집광력을 갖는 것을 가능하게 한다는 것을 유의한다. 용어 집광력은, 기술 분야에서 종종 렌즈의 굴절력(optical power) 또는 수렴 파워(converging power)로 칭해지며, 수학적으로는, 렌즈의 초점 거리의 역수: P=1/f로서 설명되는데, P는 집광력이고, f는 렌즈의 초점 거리이다. 또한, 통상적인 전자 렌즈의 집속력(focusing power)은, 전기장 및/또는 자기장과 같은 전자기장과 전자 빔 사이의 상호 작용과 관련된다는 것을 유의한다. 이때, 전자 빔이 렌즈에 입사하는 위치는, 전자 빔이 렌즈와 관련되는 장(field)에 의해 편향되는 위치이다.
일반적으로 도 1 내지 도 10을 참조하면, 전자 빔의 에너지 확산을 필터링하기 위한 시스템 및 방법이 본 개시에 따라 설명된다. 본 개시의 실시형태는 전자 빔의 에너지 확산(즉, 전자 빔을 필터링하는 것)으로부터 에너지의 소망하는 세트를 선택하는 것에 관한 것이다. 추가적인 실시형태는, 필터링된 전자 빔을, 샘플을 이미지화하도록 구성되는 대물렌즈에 커플링하는 것에 관한 것이다. 본 개시의 몇몇 실시형태는, 다수의 필터링 구성에서 동작할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 예를 들면, 몇몇 실시형태는, 전자 빔을 필터링하는 능력이 선택적으로 결합 또는 결합 해제될 수도 있는 시스템에 관한 것이다.
전자 빔은, 빔 내의 전자가 소유하는 에너지의 범위를 설명하는 고유의 에너지 확산 ΔE를 갖는다. 전자 빔 시스템의 분해능은, 회절, 수차 및 빔 내의 전자 사이의 쿨롱 상호 작용을 포함하는 다양한 요인에 의해 제한될 수도 있다.
회절 효과는 시스템 내의 다양한 컴포넌트의 물리적 치수에 관련되며, 다른 설계 제약을 고려하면 일반적으로 쉽게 최소화되지 않는다. 그러나, 색수차는 전자 빔의 에너지 확산에 비례하며 시스템을 통해 상이한 경로를 따라 전파하는 상이한 에너지를 갖는 전자를 특징으로 하는데, 색수차는 시스템 분해능에 부정적 영향을 끼친다. 색수차는, 전자 렌즈와 같은 전자 빔 시스템 내의 엘리먼트에 의해 유도될 수도 있다. 전자 렌즈에 의해 유도되는 색수차는, 상이한 에너지를 갖는 전자가, 전자 렌즈를 통과할 때 상이한 각도에서 편향될 때 발생한다. 전자 렌즈를 통과하는 전자 빔이 색수차를 겪는 정도는, 통상적으로, 축외 거리(off-axis distance)로 알려진, 렌즈의 광학 축에 대한 전자 빔의 위치에 의존한다. 일반적으로, 축외 거리가 클수록 색수차의 효과가 커진다. 추가적으로, 빈 필터에서의 에너지 분산으로 인한 색수차는, 에너지 확산에 정비례하고 시스템 분해능을 더욱 제한한다.
전자 빔 시스템에서의 전자 빔의 에너지 확산은, 시스템의 주사 시야(field of view; FOV) 또는 스루풋에 직접적인 영향을 끼친다. FOV는 코마 및 색수차와 같은 축외 수차에 의해 주로 제한된다. 에너지 확산을 감소시키는 것은 색수차를 감소시킬 것이고 FOV의 최적화를 허용할 것이다. 마찬가지로, 전자 빔 시스템이 웨이퍼 고정구에 대한 벽 정보를 특성 묘사할 수 있는 정도는 전자 빔의 최대 경사각에 관련되는데, 그 정도도 또한 코마 및 색수차와 같은 축외 수차에 의해 제한된다. 에너지 확산을 감소시키는 것에 의한 색수차의 감소는, 이 애플리케이션 및 다른 애플리케이션의 경우에 시스템 성능에 긍정적인 영향을 끼친다.
주어진 전자 빔 시스템에서의 분해능의 주된 제한은, 일반적으로, 소망하는 애플리케이션 및 요구되는 빔 전류에 의존한다. 예를 들면, 고전류 빔 애플리케이션에서의 분해능은, 통상적으로, 빔 내의 전자 사이의 쿨롱 상호 작용에 의해 그리고 상대적으로 큰 빔 직경과 관련되는 구면 수차에 의해 지배적으로 제한된다. 대조적으로, 저전류 빔 애플리케이션의 분해능은, 통상적으로, 전자 빔의 에너지 확산에 의해 제한된다.
도 1a는 필터링된 전자 빔(101)으로 샘플을 이미지화하기 위한 시스템(100)의 단순화된 다이어그램이다. 하나의 실시형태에서, 에너지 확산(ΔE)을 갖는 전자는 전자 소스(102)에 의해 생성되고 전자 렌즈(104)로 지향된다. 전자 빔 소스(102)는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 전자 소스를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 전자 빔 소스(102)는 하나 이상의 전자 총을 포함할 수도 있지만, 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 다른 실시형태에서, 전자 빔(101)은, 그 다음, 에너지 필터링 서브 시스템(106)으로 지향되는데, 에너지 필터링 서브 시스템(106)에서, 빔의 에너지 확산은, 결과적으로 나타나는 빔이 에너지 확산 Δe < ΔE를 가지도록 필터링된다. 하나의 실시형태에서, 전자 검사 서브 시스템은, 하나 이상의 배치 가능한 샘플 스테이지(114) 상에 위치되는 하나 이상의 샘플(112) 상으로 빔을 지향하도록 추가적으로 배치되는 대물 렌즈(110)를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 다른 실시형태에서, 전자 검사 서브 시스템(116)은, 빔을 대물 렌즈(110)로 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 전자 편향기(108)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 샘플(112)은 웨이퍼(예를 들면, 반도체 웨이퍼)를 포함하지만, 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시형태에서, 검출기 어셈블리(118)는 하나 이상의 샘플(112)을 이미지화하도록 또는 다르게는 분석하도록 배치된다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 에너지 필터링 서브 시스템(106)의 개략도이다. 전자 빔(101)은 축외 거리(202)에서 광학 축(212)을 따라 전자 렌즈(204)로 지향된다. 본원에서, 도 1b의 전자 렌즈(204)와 상호 작용하기 이전의 전자 빔(101)은 명확화의 목적을 위해 단일의 전자선(electron ray)으로서 표현된다는 것을 유의한다. 전자 렌즈(204)는, 전자 렌즈(204)를 통과하는 전자의 편향 정도가 전자 에너지에 따라 변하도록 빔에 공간적 분산을 도입하도록 배치된다. 하나의 실시형태에서, 빔(101)은, 전자 렌즈(204)로부터 어떤 거리(208)에 위치되는 폭(210)을 가진 개구를 갖는 어퍼쳐(206)로 지향된다. 어퍼쳐는 공간 필터로서 동작하고 시스템(100)을 통해 계속 전파할 전자 에너지 세트 E- < Δe < E+를 선택한다. 본원에서, 전자 렌즈(204)는 단일의 전자 렌즈 또는 대안적으로 복합 렌즈 시스템을 형성하는 하나 이상의 전자 렌즈를 포함할 수도 있다는 것을 유의한다.
하나의 실시형태에서, 시준된 전자 빔(101)이 전자 렌즈(204)로 지향되고, 렌즈(204)의 후방 초점 거리에서, 즉 입사 전자 빔(101) 반대 쪽의 렌즈 상에 위치되는 렌즈(204)의 초점 길이와 동일한 거리(208)에서 어퍼쳐(206)가 배치된다. 이 구성에서, 어퍼쳐(206)는, 무한 공액 구성(infinite conjugate configuration)으로, 시준된 전자 빔(101)의 소스에 공액인 평면 내에 있다. 추가적인 실시형태에서, 전자 빔(101)의 어퍼쳐(206) 및 소스(102)는 임의의 수의 유한 공액 위치에 배치될 수도 있다. 이들 실시형태에서, 전자 렌즈(204)뿐만 아니라 빔 경로 내에 배치되는 임의의 전자 렌즈(예를 들면, 104)는, 어퍼쳐(206)의 위치에서 전자 빔(101)의 소스(102)의 이미지를 생성한다. 본원에서, 회절 및 수차를 담당하기 위해 만들어진 전자 렌즈(204) 및 어퍼쳐(206)의 위치에 대한 약간의 조정은, 본 개시의 취지와 범위 내에 있다는 것을 유의한다.
도 2 내지 도 6을 일반적으로 참조하면, 본 개시의 몇몇 실시형태에서, 에너지 필터링 서브 시스템(106)은, 1차 광학 축(312)으로부터 거리(202)만큼 시프트되는 광학 축(212)을 공유하는 두 개의 전자 렌즈(204 및 205)를 포함한다. 본원에서, 빔(101)으로서 묘사되는 전자선은 빔(101)과 관련되는 광선(ray)의 포락선(envelope)을 설명하도록 의도된다는 것을 유의한다. 또한, 전자 렌즈(204) 이후에 도입되는 빔의 공간적 분산은, 명확화의 목적을 위해 도시되지 않는다. 하나의 실시형태에서, 전자 소스(102)에 의해 생성되는 전자 빔(101)은 전자 렌즈(104)에 의해 수집되어 시준된다. 빔(101)의 직경은 어퍼쳐(306)의 개구에 의해 정의된다. 다른 실시형태에서, 빔(101)은, 그 다음, 공간적 분산이 빔(101)에 도입되도록 축외 위치에서 전자 렌즈(204)로 지향된다. 다시, 공간적 분산의 존재는 명확화의 목적을 위해 예시되지 않는다. 그 다음, 전자 빔(101)은, 주어진 위치의 소스(102)로부터의 모든 전자가 어퍼쳐(206) 상의 단일의 위치에 집속되도록, 소스(102)의 이미지 평면에 배치되는 어퍼쳐(206)로 지향된다. 어퍼쳐(206)의 개구의 폭(210)은, 어퍼쳐(206)를 통과하는 빔(101)의 에너지 확산 Δe를 정의한다. 그 다음, 전자 빔(101)은, 전자 렌즈(205)에 의해 수집되어 시준된다. 광학 축(312)과 동일 선상에 있도록 빔(101)을 재지향하기 위해 한 쌍의 전자 편향기(108)가 배치된다. 빔을 샘플(112) 상으로 집속하기 위해 전자 대물 렌즈(110)가 배치된다. 본원에서, 시스템(100)을 통과하는 경로에 의해 빔에 도입되는 비점수차(astigmatism)는, 비점수차 조정기를 사용하여 보상될 수도 있다는 것을 유의한다. 또한, 에너지 필터링 서브 시스템(106)이 축 시프트된 렌즈를 포함하는 실시형태의 하나의 이점은, 에너지 확산 필터링이 현존하는 기기의 설계에 대한 약간의 수정만을 사용하여 달성된다는 것이다는 것을 유의한다.
본원에서, 본 개시의 몇몇 실시형태에서는, 전자 빔(101)의 높은 전류 밀도가 다음의 것에 의해 달성될 수도 있다는 것을 유의한다: 먼저, 전자 렌즈(104)를 사용하여 전자 소스(102)로부터 전자를 수집하는 것; 두 번째로, 축상 어퍼쳐(306)를 사용하여 빔 직경을 제어하는 것; 및 세 번째로, 어퍼쳐(306) 뒤에 에너지 필터링 서브 시스템(106)을 배치하는 것. 이러한 구성은, 광학 축(312)을 따른 높은 전류 밀도 전자 빔의 수집을 가능하게 한다.
도 3 내지 도 6을 일반적으로 참조하면, 본 개시의 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 다수의 동작 모드에서 동작하도록 구성 가능하다. 예를 들면, 빔(101)의 에너지 필터링이 인에이블되는 낮은 빔 전류 모드(low beam current mode), 및 빔(101)의 에너지 필터링이 디스에이블되는 높은 빔 전류 모드(high beam current mode). 하나의 실시형태에서, 저전류 모드와 고전류 모드 사이의 스위칭은, 전자 렌즈(104, 204, 205, 304 및 305)의 집광력의 수정을 통해, 뿐만 아니라 하나 이상의 전자 편향기(108)의 동작을 통해 달성된다. 본원에서, 몇몇 실시형태에서는, 두 동작 모드 둘 다에 대해 동일한 광학 칼럼이 사용된다는 것을 유의한다.
본원에서, 낮은 빔 전류 모드는, 고분해능 주사 전자 현미경 이미지화 시스템 또는 검토 시스템과 같은 최대 분해능이 요구되는 애플리케이션에 특히 유용할 수도 있다는 것을 유의한다. 이러한 애플리케이션의 경우, 전자 간의 쿨롱 상호 작용을 방지하기 위해, 상대적으로 낮은 빔 전류가 통상적으로 사용된다. 이러한 애플리케이션에서, 에너지 필터링 서브 시스템을 통한 에너지 확산의 감소가 매우 바람직하다. 또한, 고전류 모드는, 분해능이, 색수차보다는 구면 수차 및 전자 사이의 쿨롱 상호 작용에 의해 지배적으로 제한되는 충분히 높은 빔 전류를 필요로 하는 애플리케이션에 특히 유용할 수도 있다는 것을 유의한다. 따라서, 에너지 필터링 서브 시스템이 필요하지 않으며 전자 렌즈와의 임의의 축외 상호 작용은 방지된다. 이 고전류 모드는, 예를 들면, 일반적으로 전자 빔 웨이퍼 검사(electron beam wafer inspection; ESI)에 대해 사용될 수도 있다. 높은 빔 전류 모드와 낮은 빔 전류 모드 사이를 전환하는 능력은, 많은 애플리케이션에 적합한 매우 유연한 플랫폼을 가능하게 한다.
도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a를 일반적으로 참조하면, 본 개시의 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 저전류 빔 모드에서 동작하도록 구성된다. 하나의 실시형태에서, 광학 축(312)을 갖는 전자 렌즈(104)는, 전자 소스(102)로부터 생성되는 에너지 확산(ΔE)을 갖는 빔(101)을 시준한다. 광학 축(312) 상의 개구를 갖는 어퍼쳐(306)는 빔의 직경을 정의한다. 광학 축(312) 상에 배치되는 전자 렌즈(304 및 305)는 0의 집광력를 가지도록 구성되고, 따라서 빔을 집속하지 않도록 구성된다. 전자 렌즈(204 및 205)는, 광학 축(312)으로부터 거리(202)만큼 시프트되는 광학 축(212)을 공유하도록 배치된다. 전자 렌즈(204)는 또한, 전자 소스(102)를 어퍼쳐(206) 상으로 이미지화하는 것 및 빔(101)에 공간적 분산을 도입하는 것 둘 다를 하도록 구성된다. 어퍼쳐(206)는 광학 축(212) 상에 배치되는 개구를 가지며, 빔(101)의 에너지 확산을 Δe < ΔE로 감소시키도록 구성된다. 전자 렌즈(205)는 빔(101)을 수집하여 시준한다. 한 쌍의 전자 편향기(108)는, 빔(101)을 샘플(112) 상으로 집속하도록 배치되는 전자 대물 렌즈(110)로 빔을 텔레센트릭 구성(telecentric configuration)으로 지향시킨다.
도 3b, 도 4b, 도 5b 및 도 6b를 일반적으로 참조하면, 본 개시의 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 고전류 빔 모드에서 동작하도록 구성된다. 하나의 실시형태에서, 광학 축(312)을 갖는 전자 렌즈(104)는 전자 소스(102)로부터 생성되는 빔(101)을 수집 및 집속하고, 어퍼쳐(306)를 통과하는 전자의 광선을 제어하는 것에 의해 빔 전류를 수정한다. 광학 축(312)으로부터 거리(202)만큼 시프트되는 광학 축(212)을 공유하는 전자 렌즈(204 및 205)는 0의 집광력를 가지도록 구성되고, 따라서 빔을 집속하지 않도록 구성된다. 전자 렌즈(304)는 광학 축(312)을 공유하도록 배치되고 전자 소스(102)를 어퍼쳐(206) 상으로 이미지화하도록 구성된다. 어퍼쳐(206)는 광학 축(312) 상에 배치되는 개구를 갖는다. 본원에서, 빔(101)이 축상 위치로 지향되기 때문에, 빔은 어퍼쳐(206)를 통해 전파할 때 공간적으로 분산되지 않으며, 따라서 에너지 필터링이 발생하지 않는다는 것을 유의한다. 전자 렌즈(305)는 빔(101)을 시준하도록 배치된다. 전자 편향기(108)는 빔을 편향하지 않도록 구성된다. 빔(101)은, 그 다음, 빔(101)을 샘플(112) 상으로 집속하도록 배치되는 전자 대물 렌즈(110) 상에 입사한다.
본원에서, 어퍼쳐(206)의 하나 이상의 개구 중 임의의 것은 임의의 바람직한 형상이 되도록 구성될 수도 있고; 개구의 형상의 선택은 제조 고려 사항뿐만 아니라 엔지니어링 고려 사항에 의해 이끌릴 수도 있다는 것을 유의한다. 비제한적인 예로서, 어퍼쳐(206)의 하나 이상의 개구 중 임의의 것은, 주어진 성능 명세에서의 제조 가능성을 향상시키기 위해, 슬릿의 형상이 되도록 구성될 수도 있다. 제2 비제한적인 예로서, 어퍼쳐(206)는 높은 빔 전류 모드 동작의 경우 둥근 중앙 개구를 그리고 낮은 빔 전류 에너지 필터링 동작의 경우 광학 축(312)으로부터 거리(202)에 있는 광학 축(212) 상의 축외 위치에서 슬릿 개구를 가지도록 구성될 수도 있다. 또한, 슬릿 형상의 개구는 막힘 또는 바람직하지 않은 대전 효과에 대한 가능성을 감소시킬 수도 있다는 것을 유의한다.
본원에서, 시스템(100) 내의 전자 렌즈 중 임의의 것은, 정전 자기 렌즈, 단전위(uni-potential), 이중 전위(double-potential), 지연, 및 가속 렌즈 기술을 비롯한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입의 전자 렌즈를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다는 것을 유의한다. 또한, 시스템 내의 전자 렌즈의 쌍은 물리적으로 단일의 컴포넌트로서 제조될 수도 있다는 것을 유의한다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 하나의 실시형태에서, 전자 렌즈(304 및 305)는 정전 렌즈를 포함한다. 다른 실시형태에서, 전자 렌즈(204 및 205)는 자극 피스(magnetic pole piece)에 의해 유지되는 공통 코일을 갖는 결합된 자기 렌즈를 포함한다. 다른 실시형태에서, 전자(204 및 205)는 정전 렌즈를 포함한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 하나의 실시형태에서, 전자 렌즈(204 및 205)는 에너지 필터링 전압(VEF)을 갖는 결합된 정전 렌즈를 더 포함한다. 다른 실시형태에서, 전자(304 및 305)는 정전 렌즈를 포함한다. 본원에서, 정전 렌즈는 단전위 렌즈(예를 들면, Einzel(아인젤) 렌즈) 및/또는 이중 전위 렌즈(예를 들면, 지연 또는 가속 렌즈)를 포함한다는 것을 유의한다. 또한, 정전 렌즈를 포함하는 실시형태는, 자기 렌즈 또는 정전 렌즈와 자기 렌즈의 조합을 사용하는 실시형태보다 더 빠른 스위칭 속도를 제공할 수도 있다는 것을 유의한다.
본 개시의 하나의 실시형태에 따른 시스템(100)의 에너지 확산 필터링 성능의 몬테 카를로(Monte Carlo) 컴퓨터 시뮬레이션이 도 8a 및 도 8b에서 도시된다. 도 8a는 필터링 이전에 에너지 확산에 포함되는 전자 에너지 ΔE의 히스토그램 플롯을 도시하고, 도 8b는 에너지 필터링 이후에 에너지 확산에 포함되는 전자 에너지 Δe의 히스토그램 플롯을 도시한다. 본원에서, 도 8a 및 도 8b에서의 히스토그램 플롯의 빈(bin) 사이즈는 동일하다는 것을 유의한다. 에너지 확산에서의 이러한 감소는, 대물 렌즈(110)와 같은 시스템 내의 다른 엘리먼트에 의해 도입되는 색수차를 감소시키고, 따라서, 향상된 시스템 분해능을 제공한다. 도 9에서는, 에너지 필터링의 유무에 따른 빔 집속 동역학의 시뮬레이션이 도시된다.
본원에서, 본 개시의 하나의 이점은, 필터링된 전자 빔의 에너지 확산(Δe), 필터링된 전자 빔의 에너지 확산의 중심 파장(E0), 축외 시프트 거리(202)(R), 및 어퍼쳐(206)의 개구(210)의 폭(D)을 포함하는 여러가지 주요 파라미터를 중심으로 시스템을 설계함에 있어서의 유연성이다는 것을 유의한다. 이들 파라미터는 식 1에 의해 관련된다:
Figure pct00001
따라서, 필터링되는 전자 빔의 에너지 확산은 E0 및 D 둘 다에 비례하며, R에 반비례한다. 이러한 관계는, E0, D 및 R의 적절한 설계를 통해 시스템 분해능을 높이는 것과 같은 다수의 방식으로 활용될 수 있다. 대안적으로, 이 관계는 제조 요건을 완화시키도록 활용될 수 있다. 예를 들면, 전자 빔의 에너지 확산이 D에 비례하기 때문에, 에너지 확산과 관련되는 부작용을 최소화하기 위해, 이 치수를 최소화하는 것이 종종 바람직하다. 그러나, 이 사이즈는, 개구를 생성하기 위해 사용되는 제조 프로세스에 의해 물리적으로 종종 제한된다. 도 1b를 참조하면, 필터링된 전자 빔(101)의 에너지 확산은, (y 축을 따라) 축 시프트(202)의 방향으로 배향되는 어퍼쳐(206)의 개구(210)의 폭(D)에 의해 제한된다. 제조 제약을 감소시키기 위해, x 축을 따르는 개구의 사이즈가 증가될 수도 있다(즉, 개구는 y 축보다는 x 축을 따라 더 긴 슬릿일 수 있다). 추가적으로, 시스템에서의 R 값을 증가시키는 것은, 분해능의 희생 없이, D의 제조 요건에서의 대응하는 증가를 가능하게 할 수도 있다.
본원에서, 에너지 필터링 프로세스 동안 E0의 값을 감소시키는 것은 시스템 성능을 추가적으로 향상시킬 수 있고 및/또는 제조 요건을 완화할 수 있는 것으로 고려된다. 식 1에 따르면, E0의 감소는, D와 R의 설정 값에 대한 필터링된 에너지 확산 Δe 중 어느 하나를 감소시킬 수도 있다; 대안적으로, E0의 감소는 Δe 및 R의 설정 값에 대한 D의 사이즈를 증가시킬 수도 있다. 도 5a를 참조하면, 본 개시의 하나의 실시형태에서, 전자 렌즈(204 및 205)는 음의 전압(VFL)으로 전기적으로 플로팅된다. 따라서, 빔(101)의 에너지 확산의 중심 에너지는, 에너지 필터링 프로세스 동안 E0로부터 E0 + VFL로 감소된다. 도 5b를 참조하면, 본 개시의 다른 실시형태에서, 음의 플로팅 전압 VFL은 높은 빔 전류 동작을 위해 제거된다.
도 6a를 참조하면, 본 개시의 하나의 실시형태에서, 전자 렌즈(204 및 205)는 지연/가속 구성의 이중 전위 렌즈를 포함한다. 음의 전위 VEF가 인가되고, 그 결과 렌즈(204 및 205) 각각의 입사 및 출사 사이즈에서의 전위는 동일하지 않게 된다. 이 방식에서, 전자 렌즈(204)는 지연 렌즈가 되도록 구성되고, 전자 렌즈(205)는 가속 렌즈가 되도록 구성된다. 또한, 전자 렌즈(204) 및 전자 렌즈(206)는 개개의 엘리먼트 또는 결합된 렌즈 중 어느 하나로서 제조될 수 있다. 본원에서, 전자 렌즈(204 및 205)가 이중 전위 렌즈를 포함하는 실시형태는, 효율적인 시스템 설계, 빠른 스위칭 시간, 및 에너지 필터링 동안 E0의 감소와 관련되는 향상된 성능을 가능하게 한다는 것을 유의한다.
일반적으로 도 7을 참조하면, 본 개시의 몇몇 실시형태에서, 시스템(100) 내의 모든 전자 렌즈는 동일한 광학 축(212) 상에 배치된다. 하나의 실시형태에서, 전자 렌즈(104)는 전자 소스(102)로부터 생성되는 전자 빔(101)을 수집하여 시준한다. 공간적 분산이 빔(101)에 도입되도록 광학 축(212)으로부터 축외 거리(202)에서 빔(101)을 전자 렌즈(204)로 지향시키기 위해, 이동 가능한 어퍼쳐(306)가 빔 직경을 제어하도록 배치된다. 그 다음, 전자 빔(101)은 전자 렌즈(204)로부터 지향되어 전자 소스(102)의 이미지 평면 상에 배치되는 어퍼쳐(206) 상으로 집속된다. 어퍼쳐(206)의 개구(210)의 사이즈는, 필터링된 빔의 에너지 확산 Δe를 결정할 것이다. 전자 렌즈(205)는 빔(101)을 시준하도록 배치된다. 한 쌍의 전자 편향기(108)는, 빔(101)을 샘플(112) 상으로 집속하도록 배치되는 전자 대물 렌즈(110)로 빔(101)을 텔레센트릭 구성으로 지향시킨다. 하나의 실시형태에서, 이동 가능한 어퍼쳐(306)는, 광학 축(212)으로부터 거리(202)에 있는 임의의 수의 축외 위치에서 선택적으로 배치될 수 있는 하나 이상의 개구를 갖는다. 다른 실시형태에서, 이동 가능한 어퍼쳐(306)의 개구의 사이즈 및 위치는 선택적으로 조정될 수 있다. 본원에서, 이동 가능한 어퍼쳐는 시스템(100)이 다수의 동작 모드에서 동작하는 것을 가능하게 한다는 것을 유의한다. 다른 실시형태에서, 이동 가능한 어퍼쳐(306)는, 빔(101)이 축상 위치에서 전자 렌즈(204)에 입사하도록 광학 축(212) 상에 배치된다. 전자 빔(101)은, 전자 렌즈(204)와의 상호 작용시 공간적으로 분산되지 않으며 빔의 에너지 확산은 필터링되지 않는다.
본원에서, 전자 렌즈(204 및 205)는, 정전, 자기, 단전위 또는 이중 전위 렌즈를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입의 전자 렌즈를 포함할 수도 있다는 것을 유의한다. 또한, 모든 전자 렌즈가 공통의 광학 축(212) 상에 배치되는 실시형태는 시스템 설계를 단순화할 수도 있고, 시스템 내의 컴포넌트의 수를 감소시킬 수도 있고, 시스템의 전체적인 물리적 사이즈를 감소시킬 수도 있고, 및/또는 빔 경로의 길이를 감소시킬 수도 있다는 것을 유의한다. 빔 경로의 감소는, 전자 사이의 쿨롱 상호 작용이 시스템 성능을 현저하게 저하시킬 수도 있는 높은 빔 전류 동작의 경우에 특히 유익할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 샘플(112)은 주사 동안 샘플(112)을 고정하기에 적합한 샘플 스테이지(114) 상에 배치된다. 다른 실시형태에서, 샘플 스테이지(114)는 작동 가능한 스테이지(actuatable stage)이다. 예를 들면, 샘플 스테이지(114)는, 하나 이상의 선형 방향(예를 들면, x 방향, y 방향 및/또는 z 방향)을 따라 샘플(106)을 선택 가능하게 병진시키기에 적합한 하나 이상의 병진 스테이지를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 다른 예로서, 샘플 스테이지(108)는, 회전 방향을 따라 샘플(112)을 선택적으로 회전시키기에 적합한 하나 이상의 회전 스테이지를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 다른 예로서, 샘플 스테이지(114)는, 선형 방향을 따라 샘플을 선택적으로 병진시키고 및/또는 회전 방향을 따라 샘플(112)을 회전시키기에 적합한 회전 스테이지 및 병진 스테이지를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
다른 실시형태에서, 전자 검사 서브 시스템(116)은 하나 이상의 전자 빔 주사 엘리먼트를 포함한다. 예를 들면, 하나 이상의 전자 빔 주사 엘리먼트는, 샘플(112)의 표면에 대한 빔의 위치를 제어하기에 적합한 하나 이상의 주사 코일(scanning coil) 또는 편향기를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 하나 이상의 주사 엘리먼트는, 선택된 패턴으로 샘플(112)에 걸쳐 전자 빔(101)을 주사하는 데 활용될 수도 있다. 본원에서, 검사 서브 시스템(116)은 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 주사 모드에서 동작할 수도 있다는 것을 유의한다. 예를 들면, 검사 서브 시스템(116)은 샘플(112)의 표면에 걸쳐 전자 빔(101)을 주사할 때 스와싱(swathing) 모드에서 동작할 수도 있다. 이와 관련하여, 검사 서브 시스템(116)은, 샘플이 이동하고 있는 동안, 주사의 방향이 샘플 이동 방향에 명목상 수직인 상태로, 샘플(112)에 걸쳐 전자 빔(101)을 주사할 수도 있다. 다른 예로서, 검사 서브 시스템(116)은 샘플(112)의 표면에 걸쳐 전자 빔(101)을 주사하고 있을 때 스텝 앤 스캔 모드(step-and-scan mode)에서 동작할 수도 있다. 이와 관련하여, 검사 서브 시스템(116)은, 빔(101)이 주사되고 있을 때, 명목상 정지된 샘플(112)에 걸쳐 전자 빔(101)을 주사할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 검사 서브 시스템은 검출기 어셈블리(118)를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 검출기 어셈블리(118)는 전자 수집기(117)(예를 들면, 2차 전자 수집기)를 포함한다. 다른 실시형에서, 검출기 어셈블리(118)는, 샘플 표면으로부터 전자(예를 들어, 2 차 전자)를 검출하기 위한 검출기(119)(예를 들어, 신틸레이팅 엘리먼트 및 광전증배관(photomultiplier tube; PMT) 검출기(119))를 포함한다.
상기의 설명은 2차 전자의 수집의 맥락에서 검출기 어셈블리(118)에 초점을 맞추었지만, 이것은 본 발명에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다. 본원에서, 검출기 어셈블리(118)는 샘플 표면 또는 벌크를 전자 빔(101)으로 특성 묘사하기 위한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 디바이스 또는 디바이스의 조합을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 검출기 어셈블리(118)는 역 산란 전자, 오제 전자(Auger electron), 투과 전자 또는 광자(예를 들면, 입사 전자에 응답하여 표면에 의해 방출되는 x 선)를 수집하도록 구성되는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 입자 검출기를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 검출기 어셈블리(118)의 검출기(119)는 광 검출기를 포함한다. 예를 들면, 검출기(119)의 PMT 검출기의 애노드는, 애노드에 의해 흡수되는 PMT 검출기의 캐스케이드 전자(cascaded electron)에 의해 에너지를 공급 받고 후속하여 광을 방출하는 인광체 애노드(phosphor anode)로 구성될 수도 있다. 그 다음, 광 검출기는 샘플(106)을 이미지화하기 위해 인광체 애노드에 의해 방출되는 광을 수집할 수도 있다. 광 검출기는, CCD 검출기 또는 CCD-TDI 검출기와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 광 검출기를 포함할 수도 있다.
상기에서 설명되고 도 1 내지 도 7에서 예시되는 바와 같은 시스템(100)의 전자 광학장치의 세트는 단지 예시로서 제공되는 것으로, 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 유의한다. 다수의 등가적인 또는 추가적인 구성이 본 발명의 범위 내에서 활용될 수도 있다고 예측된다. 비제한적인 예로서, 하나 이상의 전자 렌즈 또는 어퍼쳐가 파장 필터링 서브 시스템(106) 이전에 배치될 수도 있다. 추가적인 비제한적인 예로서, 전자 검사 서브 시스템(116)은 하나 이상의 전자 렌즈, 어퍼쳐, 및/또는 비점수차 조정기를 포함할 수도 있다.
도 10은, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른, 전자 빔의 에너지 확산을 감소시키기 위한 방법(1000)을 묘사하는 흐름도이다. 단계(1002)에서, 하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔이 생성된다. 단계(1004)에서, 공간적 분산이 빔에 도입된다. 단계(1006)에서, 빔은 개구를 갖는 어퍼쳐로 지향되는데, 어퍼쳐는 빔의 적어도 일부를 통과시키도록 구성된다. 이 방식에서, 빔의 에너지 확산은 어퍼쳐에 의해 필터링된다. 단계(1008)에서, 빔의 적어도 일부가 샘플을 조명하기 위해 샘플의 적어도 일부분으로 지향되며, 단계(1010)에서, 샘플로부터의 전자가 샘플 분석의 목적을 위해 수집된다.
본원에서 설명된 주제는, 때때로, 다른 컴포넌트 내에 포함되는, 또는 다른 컴포넌트와 연결되는 상이한 다른 컴포넌트를 예시한다. 이렇게 묘사된 아키텍쳐는 예시에 불과하다는 것, 및 동일한 기능성(functionality)을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배치는, 소망하는 기능성이 달성되도록, 유효하게 "관련"된다. 그러므로, 특정한 기능성을 달성하기 위해 본원에서 결합되는 임의의 두 컴포넌트는, 아키텍쳐 또는 중간 컴포넌트에 관계없이, 소망하는 기능성이 달성되도록, 서로 "관련되는" 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 이렇게 관련되는 임의의 두 컴포넌트는 또한, 소망하는 기능성을 달성하도록 서로 "연결되어 있는" 또는 "커플링되어 있는" 것으로도 보일 수 있으며, 이렇게 관련될 수 있는 임의의 두 컴포넌트는 또한, 소망하는 기능성을 달성하도록 서로 "커플링 가능한" 것으로 보일 수 있다. 커플링 가능한 것의 구체적인 예는, 물리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 상호 작용 가능한 및/또는 무선으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 컴포넌트를 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.
본 개시 및 그 수반하는 이점 중 많은 것은 상기의 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제를 벗어나지 않으면서 또는 개시된 주제의 중요한 이점의 전체를 희생하지 않으면서, 컴포넌트의 형태, 구성 및 배치에서 다양한 변경이 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명되는 형태는 단지 설명을 위한 것이며, 이러한 변경예를 포괄하고 포함하는 것이 하기의 청구범위의 의도이다. 또한, 첨부된 청구범위에 의해 본 발명이 정의된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (60)

  1. 제한된 에너지 확산(energy spread)을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템으로서,
    하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스;
    전자 분산 렌즈(dispersing electron lens) - 상기 전자 분산 렌즈는, 축외 위치(off-axis position)에서 상기 전자 빔이 상기 전자 분산 렌즈에 입사하도록 배치되고, 상기 전자 분산 렌즈는 또한 상기 전자 빔에 공간적 분산(spatial dispersion)을 도입하도록 배치됨 - ; 및
    하나 이상의 개구를 구비하는 어퍼쳐 - 상기 어퍼쳐는, 상기 전자 빔의 상기 에너지 확산이 필터링되게끔 상기 전자 빔의 적어도 일부를 통과시키도록 배치됨 - 를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어퍼쳐로부터 지향되는 상기 빔을 수집하도록 배치되는 전자 수집 렌즈(collecting electron lens)를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자 렌즈는 자기 렌즈(magnetic lens) 또는 정전 렌즈(electrostatic lens) 중 임의의 것을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자 소스는 하나 이상의 전자총을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 어퍼쳐의 상기 개구는 슬릿을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 분산 렌즈 및 상기 전자 수집 렌즈는, 물리적 엘리먼트를 공유하도록 구성되는 결합된 전자 렌즈로서 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 공통 코일을 포함하는 결합된 자기 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 에너지 필터링 전압으로 전기적으로 구성되는 결합된 정전 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 단전위 렌즈(uni-potential lens)를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 플로팅 전압에서 전기적으로 플로팅되도록 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 이중 전위 렌즈(double-potential lens)를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전자 분산 렌즈는 지연 렌즈(retarding lens)로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하고, 상기 전자 수집 렌즈는 가속 렌즈(accelerating lens)로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하기 위한 시스템.
  13. 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템으로서,
    하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스;
    에너지 필터링 서브 시스템으로서,
    상기 빔이 축외 위치에서 상기 제1 전자 집속 엘리먼트 상에 입사하도록 배치되고 상기 빔에 공간적 분산을 도입하도록 또한 배치되는 제1 전자 렌즈;
    상기 빔의 상기 에너지 확산이 필터링되도록 상기 빔의 적어도 일부를 통과시키도록 배치되는 하나 이상의 개구를 구비하는 어퍼쳐; 및
    제2 광학 축을 따라 배치되는 제2 전자 렌즈로서, 상기 어퍼쳐로부터 지향되는 상기 빔을 수집하도록 배치되는 상기 제2 전자 렌즈
    를 포함하는 상기 에너지 필터링 서브 시스템;
    하나 이상의 샘플을 고정하기 위한 샘플 스테이지; 및
    상기 하나 이상의 샘플 상으로 상기 빔을 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 전자 광학장치(electron optics)를 포함하는 전자 검사 서브 시스템(electron inspection sub-system)을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전자 렌즈 또는 상기 제2 전자 렌즈 중 임의의 것은 자기 렌즈 또는 정전 렌즈 중 임의의 것을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전자 렌즈 및 상기 제2 전자 렌즈는, 물리적 엘리먼트를 공유하도록 구성되는 결합된 전자 렌즈로서 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 공통 코일을 포함하는 결합된 자기 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 에너지 필터링 전압으로 전기적으로 구성되는 결합된 정전 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 단전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 플로팅 전압에서 전기적으로 플로팅되도록 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 이중 전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 전자 렌즈는 지연 렌즈로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하고, 상기 제2 전자 수집 렌즈는 가속 렌즈로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 제2 전자 렌즈와 상기 전자 검사 서브 시스템 사이에 배치되는 하나 이상의 전자 편향기(deflector)를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  23. 제13항에 있어서,
    하나 이상의 비점수차 조정기(stigmator)를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  24. 제13항에 있어서,
    하나 이상의 전자 검출기를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 또는 광전증배관 검출기(photomultiplier tube detector) 중 임의의 것을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  26. 제13항에 있어서,
    상기 전자 소스는 하나 이상의 전자총을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  27. 제13항에 있어서,
    상기 어퍼쳐의 상기 개구는 슬릿을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 시스템.
  28. 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템으로서,
    하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스;
    축상 개구(on-axis opening) 및 축외 개구(off-axis opening)를 구비하는 어퍼쳐;
    상기 소스로부터 상기 빔을 수집하도록 그리고 상기 빔을 상기 어퍼쳐로 지향시키도록 배치되는 선택적으로 구성 가능한 집광력(focal power)을 갖는 하나 이상의 전자 렌즈의 제1 어셈블리로서,
    상기 제1 어셈블리는 축외 위치에서 상기 빔과 상호 작용하도록 구성되는 그리고 넌제로 집광력을 가지고 구성되는 경우 상기 빔에 공간적 분산을 도입하도록 추가로 구성되는 축외 전자 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 어셈블리는, 상기 축외 전자 렌즈가 넌제로의 집광력을 가지고 구성되는 그리고 상기 빔의 상기 에너지 확산이 상기 어퍼쳐에 의해 필터링되게끔 상기 제1 어셈블리가 상기 어퍼쳐의 축외 개구로 상기 빔을 지향시키도록 구성되는, 적어도 제1 구성으로 구성 가능하고,
    상기 제1 어셈블리는, 상기 축외 전자 렌즈가 제로의 집광력을 가지고 구성되는 그리고 상기 빔의 상기 에너지 확산이 상기 어퍼쳐에 의해 필터링되지 않게끔 상기 제1 어셈블리가 상기 어퍼쳐의 상기 축상 개구로 상기 빔을 지향시키도록 구성되는, 적어도 제2 구성으로 추가적으로 구성 가능한 것인, 상기 제1 어셈블리;
    상기 빔을 수집하도록 배치되는 하나 이상의 선택적으로 구성 가능한 전자 렌즈의 제2 어셈블리;
    하나 이상의 샘플을 고정하기 위한 샘플 스테이지; 및
    상기 하나 이상의 샘플 상으로 상기 빔을 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 전자 광학장치를 포함하는 전자 검사 서브 시스템
    을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리 또는 상기 제2 어셈블리 중 임의의 것은 자기 렌즈 또는 정전 렌즈 중 임의의 것을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리 내의 상기 축외 렌즈 및 상기 제2 어셈블리로부터의 하나의 전자 렌즈는 물리적 엘리먼트를 공유하도록 구성되는 결합된 전자 렌즈로서 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 공통 코일을 포함하는 결합된 자기 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 에너지 필터링 전압으로 전기적으로 구성되는 결합된 정전 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 단전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 플로팅 전압에서 전기적으로 플로팅되도록 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 이중 전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리 내의 상기 축외 렌즈는 지연 렌즈로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하고, 상기 제2 어셈블리로부터의 상기 하나의 전자 렌즈는 가속 렌즈로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  37. 제28항에 있어서,
    제2 전자 집속 엘리먼트와 전자 대물렌즈 사이에 배치되는 하나 이상의 전자 편향기를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  38. 제28항에 있어서,
    하나 이상의 비점수차 조정기를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  39. 제28항에 있어서,
    하나 이상의 전자 검출기를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 또는 광전증배관 검출기 중 임의의 것을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  41. 제28항에 있어서,
    상기 전자 소스는 하나 이상의 전자총을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  42. 제28항에 있어서,
    상기 어퍼쳐의 상기 개구는 슬릿을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  43. 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템으로서,
    하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스;
    상기 전자 소스로부터 상기 빔을 수집하도록 배치되는 제1 전자 렌즈;
    축상 개구를 구비하는 어퍼쳐;
    상기 빔을 상기 어퍼쳐로 지향시키도록 배치되는 제2 전자 렌즈;
    개구를 포함하는 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐로서,
    상기 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐는 상기 제1 전자 렌즈와 상기 제2 전자 렌즈 사이에 배치되고, 상기 제1 전자 렌즈의 광학 축에 대한 상기 개구의 위치는 선택적으로 구성 가능하고,
    상기 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐는, 상기 제2 전자 렌즈가 상기 빔에 공간적 분산을 도입하게끔 그리고 상기 빔의 상기 에너지 확산이 상기 어퍼쳐에 의해 필터링되게끔 상기 제2 전자 렌즈의 축외 위치로 상기 빔의 일부를 통과시키도록 상기 개구의 상기 위치가 구성되는 적어도 제1 구성으로 구성 가능하고,
    상기 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐는, 상기 제2 전자 렌즈가 상기 빔에 공간적 분산을 도입하지 않게끔 그리고 상기 빔의 상기 에너지 확산이 상기 어퍼쳐에 의해 필터링되지 않게끔 상기 제2 전자 렌즈의 축상 위치로 상기 빔의 일부를 통과시키도록 상기 개구의 상기 위치가 구성되는 적어도 제2 구성으로 구성 가능한 것인, 상기 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐;
    상기 빔을 수집하도록 배치되는 제3 전자 렌즈;
    하나 이상의 샘플을 고정하기 위한 샘플 스테이지; 및
    상기 하나 이상의 샘플 상으로 상기 빔을 지향시키도록 배치되는 하나 이상의 전자 광학장치를 포함하는 전자 검사 서브 시스템
    을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐의 상기 개구는 슬릿인, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 선택적으로 구성 가능한 어퍼쳐의 상기 개구의 사이즈는, 추가적으로, 선택적으로 구성 가능한, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  46. 제43항에 있어서,
    상기 전자 렌즈 중 임의의 것은 자기 렌즈 또는 정전 렌즈 중 임의의 것을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  47. 제43항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 전자 렌즈는 물리적 엘리먼트를 공유하도록 구성되는 결합된 전자 렌즈로서 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 공통 코일을 포함하는 결합된 자기 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 에너지 필터링 전압으로 전기적으로 구성되는 결합된 정전 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 단전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 플로팅 전압에서 전기적으로 플로팅되도록 구성되는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  52. 제49항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈는 하나 이상의 이중 전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 결합된 전자 렌즈 중 제1 엘리먼트는 지연 렌즈로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하고, 상기 결합된 전자 렌즈 중 제2 엘리먼트는 가속 렌즈로서 구성되는 이중 전위 렌즈를 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  54. 제43항에 있어서,
    제2 전자 집속 엘리먼트와 전자 대물렌즈 사이에 배치되는 하나 이상의 전자 편향기를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  55. 제43항에 있어서,
    하나 이상의 비점수차 조정기를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  56. 제43항에 있어서,
    하나 이상의 전자 검출기를 더 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 또는 광전증배관 검출기 중 임의의 것을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  58. 제43항에 있어서,
    상기 전자 소스는 하나 이상의 전자총을 포함하는, 제한된 에너지 확산을 갖는 전자의 빔을 샘플로 지향시키기 위한 선택적으로 구성 가능한 시스템.
  59. 전자 빔의 에너지 확산을 감소시키기 위한 방법으로서,
    하나 이상의 에너지를 포함하는 에너지 확산을 갖는 전자 빔을 생성하는 단계;
    상기 빔에 공간적 분산을 도입하는 단계; 및
    개구를 갖는 어퍼쳐 상으로 상기 빔을 지향시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 어퍼쳐는 상기 빔의 적어도 일부를 통과시키도록 구성되고, 상기 빔의 상기 에너지 확산은 상기 어퍼쳐에 의해 필터링되는, 전자 빔의 에너지 확산을 감소시키기 위한 방법.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 빔의 적어도 일부를 사용하여 샘플의 적어도 일부를 조명하는 단계; 및
    상기 샘플로부터 전자를 수집하여 상기 샘플을 분석하는 단계
    를 더 포함하는, 전자 빔의 에너지 확산을 감소시키기 위한 방법.
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