KR20200116864A - 매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원은 매시브 입자 빔(225, 510, 1910)의 파면(550)을 결정하기 위한 방법(3300)에 관한 것이며, 상기 방법은 (a.) 상이한 기록 조건(315, 325) 하에서 상기 매시브 입자 빔(225, 510)을 사용하여 기준 구조(130)의 2개 이상의 이미지(310-390)를 기록하는 단계(3320); (b) 상기 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480)를 갖는 2개 이상의 기록된 이미지(310-390)에 대한 점 확산 함수(1750)를 생성하는 단계(3330); 및 (c) 파면(550)을 결정하기 위해, 생성된 점 확산 함수(1750) 및 상이한 기록 조건(315, 325)에 기초하여 매시브 입자 빔(225, 510)의 위상 재구성을 수행하는 단계(3340)를 포함한다.

Description

매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING A WAVEFRONT OF A MASSIVE PARTICLE BEAM}
본 특허 출원은 2019년 4월 1일 독일 특허청에 출원되었고 그 전체가 본 출원에 참고로 포함된 독일 특허 출원 DE 10 2019 204 575.8의 우선권을 주장한다.
본 발명은 예를 들어 전자 빔의 매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
나노 기술의 발전으로 구조 요소가 점점 작아지는 구성 요소를 생산할 수 있다. 나노 구조를 처리하고 디스플레이하기 위해서는, 이러한 구조의 이미지를 측정할 수 있는 도구가 필요하다.
현미경은 나노 구조 이미징을 위한 강력한 도구이다. 현미경에서 입자 빔은 일반적으로 분석하거나 처리할 샘플과 인터랙션한다. 현미경은 두 가지 범주로 세분될 수 있다. 광학 또는 광-광학 현미경은 광자를 사용하여 샘플을 이미징한다. 이 현미경 유형은 미세 구조를 이미지화하기 위해 여러 가지 방식으로 사용된다. 광학 현미경의 해상도는 검사할 샘플을 노광시키는 데 사용되는 광원의 파장 및 회절 효과로 인해 샘플을 이미징하는데 사용되는 광학 소자의 개구 수에 의해 제한된다. 깊은 자외선 파장 범위, 특히 더 짧은 파장을 위한 광원의 제조는 매우 복잡하다.
나노 구조, 예를 들어 전자 현미경을 이미징하기 위해 매시브 입자를 사용하는 현미경은 이미징 목적으로 사용되는 전자의 짧은 드브로이(de Broglie) 파장 때문에 광학 현미경보다 해상도면에서 상당한 이점을 갖는다. 광학 현미경의 경우와 유사하게, 전자 현미경의 회절 한계는 예를 들어 전자의 드브로이 파장과 선형으로 스케일링되고 사용된 전자 빔의 개구 각에 반비례한다. 따라서, 전자 빔의 전자가 더 큰 운동 에너지로 가속되기 때문에 전자 빔의 회절 한계가 감소될 수 있다.
그러나, 샘플에 입사하는 전자의 에너지가 증가함에 따라, 전자 또는 보다 일반적으로, 매시브 입자가 샘플에 도입하는 에너지도 증가한다. 그러나, 민감한 샘플에 대한 잠재적인 손상으로 인해, 검사될 샘플 내로 빠른 전자 또는 매시브 입자에 의한 큰 에너지 유입은 종종 바람직하지 않다. 파괴 전위를 최소화하기 위해 전자의 운동 에너지를 감소시키는 대신에, 샘플에 입사하는 매시브 입자 빔의 개구 각의 가능한 최대 증가를 제공하는 것은 이러한 딜레마에 대한 해결책으로서 적합하다.
일반적으로, 수차가 적은 전자 빔 또는 보다 일반적으로 매시브 입자 빔의 생성은 수차가 적은 광학 빔의 생성보다 훨씬 더 어렵다. 전자 빔의 개구 각도가 증가될 때, 특히 구면 수차의 큰 증가로 인해 수차 문제가 기하급수적으로 증가하고, 따라서 전자 빔 현미경의 이용 가능한 해상도가 전자 빔의 회절 한계에 의해서가 아닌 전자 빔의 파면의 수차에 의해 결정되지 않을 위험이 있다.
따라서, 본 발명은 상술된 문제가 적어도 부분적으로 회피될 수 있게 하는 방법 및 장치를 특정하는 문제를 해결한다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시 예에 따르면, 이 문제는 본 출원의 독립 청구항의 주제에 의해 적어도 부분적으로 해결된다. 예시적인 실시 예는 종속항에 기술되어 있다.
일 실시 예에서, 매시브 입자 빔의 파면을 결정하는 방법은:(a) 상이한 기록 조건 하에서 매시브 입자 빔을 사용하여 기준 구조의 2개 이상의 이미지를 기록하는 단계;(b) 기준 구조의 변형된 기준 이미지를 갖는 2개 이상의 기록된 이미지에 대한 점 확산 함수를 생성하는 단계; 및(c) 파면을 결정하기 위해, 생성된 점 확산 함수 및 상이한 기록 조건에 기초하여 매시브 입자 빔의 위상 재구성을 수행하는 단계를 포함한다.
기준 구조의 이미지의 점 확산 함수를 생성하기 위해 기준 이미지 대신 변형된 기준 이미지가 사용된다. 이것은 기록된 이미지로부터 생성된 점 확산 함수가 매시브 입자 빔에 의해 생성된 기준 구조의 이미지에 포함된 아티팩트를 포함하는 것을 크게 방지할 수 있다. 결과적으로, 기록된 이미지에서 반사되는 매시브 입자 빔 또는 그 감지 프로세스의 특정한 특성은 점 확산 함수로부터 확인된 파면에 영향을 미치지 않는다.
결과적으로, 특정 파면, 예를 들어 구형 파면으로부터의 매시브 입자 빔의 확인된 파면의 편차는 체계적인 방식으로 교정될 수 있다. 그 결과, 상기 입자 빔의 파면의 수차에 의해 회절 제한된 해상도가 제한되지 않고도, 매시브 입자 빔을 사용하는 현미경은 매시브 입자의 낮은 운동 에너지와 동시에, 매시브 입자 빔의 큰 개구 각으로 작동될 수 있다.
여기서, 체계적인 방식으로, 매시브 입자 빔의 파면에 존재하는 수차는 특정 양, 예를 들어 이미지 콘트라스트와 관련하여 현상학적 방식으로 최적화되지 않고, 가능한 가장 좋은 정도로, 즉 알려진 모든 수차를 포함하여 체계적으로 교정된다는 것을 의미한다.
본 출원에서, 매시브 입자는 휴지 질량이 0보다 큰 입자를 나타낸다(mo>0).
본 명세서 및 본 명세서의 다른 곳에서, "실질적으로"라는 표현은 종래 기술에 따른 측정 장치가 대응하는 양을 측정하기 위해 사용되는 경우 측정 불확실성 내의 측정 량의 표시를 나타낸다.
상이한 기록 조건은 매시브 입자 빔의 소스 및/또는 이미징 시스템의 상이한 파라미터 설정 및/또는 이미지를 기록하기 위한 감지 장치의 상이한 파라미터 설정을 포함할 수 있다.
소스 및/또는 이미징 시스템의 상이한 파라미터 설정은: 매시브 입자 빔의 운동 에너지, 매시브 입자 빔의 초점의 직경, 매시브 입자 빔의 개구 각, 및 교반기 세팅을 포함할 수 있다. 감지 장치의 상이한 파라미터 설정은 감지기의 가속 전압, 감지기의 에너지 필터 및 감지기 유형을 포함할 수 있다.
상이한 기록 조건은 2개 이상의 이미지를 기록할 때 매시브 입자 빔의 상이한 초점 설정을 포함할 수 있다. 2개 이상의 기록된 이미지는 기준 구조의 적어도 하나의 초점 스택의 이미지를 포함할 수 있다. 초점 스택은 2개 이상의 이미지를 포함할 수 있다. 이미지가 기록된 초점으로부터의 거리가 매우 높은 정밀도로 확립될 수 있다면, 하나의 기록된 이미지는 이미 아티팩트 수정을 위한 유용하거나 도움되는 정보를 제공할 수 있다. 그러나, 복수의 이미지는 일반적으로 초점 위치를 결정할 때 가능한 에러를 확립하고 교정할 수 있도록 기록된다.
또한, 상이한 기록 조건은 기준 구조상에 매시브 입자 빔의 상이한 입사각하에서 2개 이상의 이미지를 기록하는 것을 포함할 수 있다. 초점 스택의 기록에 대한 대안으로서, 기준 구조의 이미지는 상이한 관점에서 기록될 수 있고, 이어서, 위상 재구성(위상 검색)을 수행하도록 사용되는 점 확산 함수가 이러한 이미지를 기초로 생성될 수 있다. 이를 위해, 다른 관점 또는 다른 각도에서 기록된 기준 구조에 대한 변형된 기준 이미지를 계산할 필요가 있다. 결정될 전체 파면은 섹션에서 결정된 파면으로부터 재구성될 수 있다.
광학에서, 초점 스택의 이미지는 종종 입자 빔, 예를 들어 광자 빔의 위상 또는 파면을 재구성하기 위한 입력량으로 사용된다. 매시브 입자 빔의 경우, 이 원리는 마찬가지로 파면을 재구성하는데 사용될 수 있다.
상이한 기록 조건은 상이한 유형의 기준 구조를 포함할 수 있다. 기준 구조는 상이한 기하학적 형태를 가질 수 있다. 예로서, 기준 구조는 큐브, 직육면체, 피라미드 및 실린더를 포함할 수 있다. 하나 이상의 기준 구조는 기준 구조(들)이 적용되는 기판의 물질과 다른 물질 조성을 포함할 수 있다. 상이한 재료 조성의 결과로서, 이미지를 기록할 때 토폴로지 콘트라스트뿐만 아니라 재료 콘트라스트도 발생한다. 이것은 기준 구조의 기록된 이미지의 대비를 최대화한다.
매시브 입자 빔은 특정 에너지를 가질 수 있다. 또한, 매시브 입자 빔은 소정의 에너지 분포 폭을 가질 수 있다. 전형적으로, 에너지 분포, 예를 들어 전자 빔의 폭은 전자 소스의 달성 가능한 에너지 분해능에 의해 결정되며 현재 약 0.5eV(전자 볼트)에 있다. 결과적으로, 이 양은 가속을 목적으로 전자가 통과하는 전위에 크게 독립적이며, 따라서 빔 전자의 에너지에 크게 독립적이다.
기준 구조의 기준 이미지는 매시브 입자 빔을 사용하여 기준 구조의 적어도 하나의 기록을 나타낼 수 있으며, 여기서 기준 구조는 매시브 입자 빔의 초점에 배치된다. 기준 이미지는 또한 예를 들어 평균값의 의미 내에서 매시브 입자 빔을 사용하여 초점에 기록된 복수의 이미지의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 기준 구조의 기준 이미지는 아티팩트에 대해 교정될 수 있다.
기준 구조의 변형된 기준 이미지는 기준 구조의 2개 이상의 이미지를 기록할 때 아티팩트를 실질적으로 교정할 수 있다.
기준 구조의 수정된 기준 이미지는 2개 이상의 기록된 이미지에 대한 점 확산 함수를 생성할 때 2개 이상의 기록된 이미지에서의 아티팩트를 실질적으로 교정할 수 있다. 이것은 생성된 점 확산 함수에 대한 이들 아티팩트의 영향이 실질적으로 방지될 수 있게 한다. 이것은 이들 아티팩트가 매시브 입자 빔의 파면의 결정에 영향을 줄 수 있는 것을 방지한다.
아티팩트는 다음에 의해 야기될 수 있다: 매시브 입자 빔에 의한 기준 구조의 정전 대전(electrostatic charging) 및/또는 매시브 입자를 사용하여 기준 구조를 이미징할 때 2개 이상의 기록된 이미지에서 기준 구조의 하나 이상의 모서리의 하나 이상의 에지 효과 빔.
전형적으로, 특정 측면 치수를 갖는 샘플 위의 반 공간에서 발생하는 매시브 입자는 감지 프로세스 내에서 샘플과 인터랙션하는 매시브 입자 빔에 사용된다. 감지 목적으로 사용된 다량의 입자가 발생하는 샘플 위의 공간은 샘플이 날카로운 에지를 가지면 증가 또는 감소한다. 이것은 증가(에지가 절반 공간 증가를 생성하고 주변부보다 밝게 보임)에서 또는 기준 구조의 에지를 통해(코너가 절반 공간 감소를 생성하고 주변부에서 더 어둡게 보임) 감지된 신호에서의 감소에서 표현된다.
매시브 입자 빔을 사용하여 이미지를 기록할 때 기준 구조 또는 기준 구조의 일부가 정전기적으로 하전되면, 입자 빔은 기준 구조 또는 기준 구조의 일부를 왜곡된 방식으로 이미지화한다. 기록된 이미지로부터 점 확산 함수를 생성하기 전에 점 확산 함수가 생성되는 것을 이용하여, 매시브 입자 빔 또는 그 감지 프로세스의 이러한 효과가 기준 이미지에서 교정되지 않으면, 상기 효과는 생성된 점 확산 함수에 반영되므로, 궁극적으로 매시브 입자 빔에 대해 결정된 파면에 반영된다.
하나 이상의 아티팩트를 교정하는 단계는, 2개 이상의 기록된 이미지에서의 적어도 2개의 에지 효과 및/또는 기준 구조의 정전 대전의 효과를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
기준 구조 및/또는 적어도 하나의 에지 효과의 정전 대전의 효과를 결정하는 단계는, 기준 구조의 정전 대전 및/또는 적어도 하나의 에지 효과를 시뮬레이션하는 단계를 포함할 수 있다. 기준 구조 및/또는 적어도 하나의 에지 효과의 정전 대전을 시뮬레이션하는 것은, 기준 구조와 매시브 입자 빔에 의해 기준 구조에서 생성된 매시브 입자들 간의 그리고/또는 기준 구조와 매시브 입자 빔 사이의 인터랙션을 모델링하는 모델에 의해 구현될 수 있다. 적어도 하나의 아티팩트를 교정하는 단계는 기준 이미지로부터의 적어도 하나의 에지 효과 및/또는 정전 대전의 결정된 효과를 제거하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 아티팩트를 교정하는 것은 기준 구조의 기준 이미지를 수정하는 것을 포함할 수 있다. 기준 구조의 기준 이미지를 변형하는 것은 기준 이미지의 이미지 처리를 포함할 수 있다. 이미지 처리는 기준 구조의 정전 대전 시뮬레이션 데이터 및/또는 적어도 하나의 에지 효과 시뮬레이션 데이터에 기초하여 구현될 수 있다.
점 확산 함수를 생성하는 것은 2개 이상의 기록된 이미지를 기준 구조의 변형된 기준 이미지와 디콘볼루션하는 것을 포함할 수 있다. 생성된 점 확산 함수는 2개 이상의 이미지의 평면에서 매시브 입자 빔의 강도 분포를 포함할 수 있다.
변형된 기준 이미지는 변형되지 않은 기준 이미지에 해당할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한 변형되지 않은 기준 이미지를 사용하여 수행될 수 있다. 예로서, 이는 기준 구조의 표면에 실질적으로 정전 대전이 없고/또는 매시브 입자 빔이 기준 구조의 에지에서 소규모 에지 효과만을 야기하는 경우에 바람직할 수 있다.
대안적인 실시 예에서, 2개 이상의 기록된 이미지는 매시브 입자 빔으로 인해 2개 이상의 기록된 이미지에 포함된 아티팩트에 대해 교정된, 교정된 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다. 이를 위해, 측정된 점 확산 함수를 사용하여 2개 이상의 기록된 이미지를 교정할 수 있다. 수정된 이미지에서 계산하여 아티팩트를 제거할 수 있다.
매시브 입자 빔의 파면을 결정하는 방법은, 매시브 입자 빔을 사용하여 기준 구조를 제공하고 그리고/또는 기준 구조를 특징화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 기준 구조를 제공하는 것은 기준 구조의 설계 데이터를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 기준 구조를 특징화하는 것은 설계 데이터로부터 기준 구조의 기준 이미지의 결정을 포함할 수 있다. 기준 구조를 특징짓는 것은 매시브 입자 빔을 사용하여 기준 이미지의 기록을 포함할 수 있다. 기준 구조의 특징화는 매시브 입자 빔을 사용하여 기준 구조의 적어도 하나의 이미지의 기록을 포함할 수 있으며, 기준 구조는 매시브 입자 빔의 초점에 배치된다.
기준 데이터의 설계 데이터, 기준 이미지 및/또는 기준 구조의 변형된 기준 이미지는 비휘발성 메모리에 제공될 수 있다.
기준 구조는 기판상에 배열된 적어도 하나의 바늘형 재료 배열을 포함할 수 있고, 바늘형 재료 배열과 기판은 상이한 재료 조성을 가져야 한다. 바늘형 재료 배열은 금속 또는 금속 화합물을 포함할 수 있고 기판은 석영 또는 탄소를 포함할 수 있다. 기준 구조와 기준 구조가 적용된 기판이 동일한 재료 조성을 갖는 경우, 기준 구조는 기록된 이미지에서 약한 토폴로지 대비만을 생성하며, 그 결과 기준 구조는 기록된 이미지의 기판으로부터 약하게 두드러지거나 또는 전혀 그렇지 않다.
바늘형 재료 배열은 0.1nm 내지 10㎛, 바람직하게는 0.2nm 내지 500nm, 보다 바람직하게는 0.5nm 내지 100nm, 그리고 가장 바람직하게는 1nm 내지 50nm 범위의 측면 치수를 가질 수 있다. 바늘형 재료 배열은 1nm 내지 1000nm, 바람직하게는 2nm 내지 200nm, 더욱 바람직하게는 3nm 내지 100nm, 가장 바람직하게는 4nm 내지 20nm의 높이를 가질 수 있다. 바늘형 재료 배열은 원통형 구조를 포함할 수 있다.
기준 구조는 적어도 하나의 날카로운 에지 및/또는 적어도 하나의 정의된 측벽 각도를 포함할 수 있다. 예리한 에지는 10-3mm보다 작은, 바람직하게는 10-4mm보다 작은, 더욱 바람직하게는 10-5mm보다 작은, 그리고 가장 바람직하게는 10-6mm보다 작은 곡률 반경을 가질 수 있다. 측벽 각도는 45°보다 큰, 바람직하게는 80°보다 큰, 보다 바람직하게는 85°보다 큰, 가장 바람직하게는 89°보다 큰 각도를 가질 수 있다. 얇은 기준 구조, 즉 낮은 높이를 갖는 기준 구조는 예를 들어 2개 이상의 이미지를 기록할 때 2차 전자가 매시브 입자 빔을 감지하는 데 사용되는 경우 토폴로지 효과를 감소시킨다. 기준 구조의 높이에 대한 더 낮은 경계는, 기준 구조 아래에 놓인 기판의 2차 입자가, 실질적으로, 매시브 입자 빔을 사용하여 기준 구조를 조사할 때 감지 시스템에 도달하지 않아야 한다는 사실에 의해 주어지며, 상기 감지 시스템은 기준 구조의 측정을 위조하지 않도록 기준 구조의 이미지를 기록하도록 사용된다.
변형된 기준 이미지를 생성하는 것은, 가장 가능한 기록 조건 하에서 매시브 입자 빔의 상이한 운동 에너지로 2개 이상의 기준 이미지를 기록하고 상이한 에너지에서 기록된 기준 이미지들의 조합에 의해 변형된 기준 이미지를 교체하는 것을 포함할 수 있다.
교정이 전형적으로 계산되는 변형된 기준 이미지는 완벽한 이미징 시스템에 가능한 가까운 이미징 시스템을 사용하여 매시브 입자 빔의 상이한 운동 에너지에서 복수의 기준 이미지를 기록할 수 있다면 측정으로부터 생성된 측정 이미지에 의해 양호한 근사치로 대체될 수 있다.
또한, 계산된 기준 이미지와 하나 이상의 측정된 기준 이미지의 조합으로부터 변형된 기준 이미지가 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 변경된 파면이 특정 파면에 실질적으로 대응하도록 매시브 입자 빔의 결정된 파면을 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
매시브 입자 빔의 파면의 수차 교정은 선택된 파라미터와 관련하여 수차의 "블라인드" 감소에 의해 구현되지 않으며, 따라서 특정 메트릭을 최대화함으로써 구현된다. 대신에, 본 출원에 설명된 방법은 결정된 파면을 교정할 때 다양한 알려진 이미징 수차의 영향을 고려할 수 있게 한다. 결과적으로, 수차의 교정 범위 및 매시브 입자 빔의 파면의 교정 효율이 상당히 증가될 수 있다. 파면의 교정 효율은 정의된 편차 내에서 특정 파면에 해당하는 파면을 얻기 위해 몇 번의 반복만 필요하다는 것을 의미한다.
일 실시 예에서, 매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 장치는: (a) 상이한 기록 조건 하에서 매시브 입자 빔을 사용하여 기준 구조의 2개 이상의 이미지를 기록하기 위한 수단; (b) 기준 구조의 변형된 기준 이미지를 갖는 2개 이상의 기록된 이미지에 대한 점 확산 함수를 생성하기 위한 수단; 및 (c) 파면을 결정하기 위해, 생성된 점 확산 함수 및 상이한 기록 조건에 기초하여 매시브 입자 빔의 위상 재구성을 수행하기 위한 수단을 포함한다.
장치는 기준 구조의 기준 이미지를 기록하도록 구현될 수 있다.
장치는 매시브 입자 빔의 결정된 파면을 특정 파면에 적응시키기 위한 조정 옵션을 포함할 수 있다.
매시브 입자 빔의 개구 각도는 0.1mrad 내지 1000mrad , 바람직하게는 0.2mrad 내지 700mrad, 보다 바람직하게는 0.5mrad 내지 500mrad, 가장 바람직하게는 1mrad 내지 200mrad의 범위를 가질 수 있다. 여기서 약어 "mrad"는 밀리라디안을 나타낸다.
컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 시스템이 컴퓨터 프로그램을 실행할 때, 상기 명시된 장치의 컴퓨터 시스템이 상기 기재된 방법들 중 하나의 방법 단계를 수행하도록 프롬프팅하는 명령들을 포함할 수 있다.
다음의 상세한 설명은 도면을 참조하여 본 발명의 현재 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1은 스폿 직경 및 그 개구 각도를 갖는 집속 입자 빔의 개략도를 도시한다.
도 2는 매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 장치의 몇 가지 중요한 구성 요소를 통한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 장치의 매시브 입자 빔을 사용하여 기록된 기준 구조의 이미지의 초점 스택을 개략적으로 재현한다.
도 4는 상부 부분 이미지에서 기준 구조의 기준 이미지의 개략적인 평면도를 나타내고, 하부 부분 이미지에서 상부 부분 이미지의 아티팩트를 교정한 후 기준 구조의 변형된 기준 이미지를 도시한다.
도 5는 수차 관련 파면을 갖는 집속 전자 빔의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 6은 파면의 교정 후 도 5의 집속 전자 빔을 도시한다.
도 7은 원통형 기준 구조의 시뮬레이션된 이미지의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 8은 전자빔을 시뮬레이션하는데 사용되는 커널의 개략적인 평면도를 제시하고, 상기 전자 빔의 초점에서의 강도 분포는 원형이고 균질하며 직경은 4nm이다.
도 9는 도 8의 커널(kernel)과 도 7의 이미지의 콘볼루션을 도시한다.
도 10은 도 7의 원통형 기준 구조의 시뮬레이션된 기준 이미지의 개략적 평면도를 도시한다.
도 11은 도 10의 기준 이미지를 갖는 도 9의 이미지를 디콘볼루션함으로써 생성된 점 확산 함수 또는 커널을 개략적으로 재현한다.
도 12는 도 11의 커널을 통한 개략적인 섹션을 재현한다.
도 13은 도 7을 재현한다.
도 14는 도 8을 재현한다.
도 15는 도 9를 다시 재현한다.
도 16은 도 7 및 도 13의 원통형 기준 구조의 변형된 시뮬레이션된 기준 이미지의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 17은 도 16의 변형된 기준 이미지와 함께 도 15 또는 도 9의 이미지를 디콘볼루션함으로써 생성된 점 확산 함수를 개략적으로 나타낸다.
도 18은 도 17의 점 확산 함수를 통한 개략적인 단면도이다.
도 19는 파면 수차를 갖는 전자 빔의 파면을 도시한다.
도 20은 도 19의 전자 빔의 강도 프로파일의 초점 스택을 도시한다.
도 21은 에지 효과로 인해 밝은 에지를 갖는 원통형 기준 요소의 콘볼루션 커널을 재현한다.
도 22는 도 21의 콘볼루션 커널을 이용하여 도 19 및 도 20의 전자 빔의 콘볼루션의 초점 스택의 이미지를 재생하며, 여기서 노이즈는 원통형 기준 구조의 이미지에 추가되었다.
도 23은 에지 효과를 고려하지 않은 디콘볼루션 커널을 도시한다.
도 24는 도 23의 디콘볼루션 커널을 사용하여 원통형 기준 구조체의 초점 스택의 이미지의 디콘볼루션을 재현한다.
도 25는 위상 재구성에 따른 도 24의 재구성된 초점 스택의 이미지를 나타낸다.
도 26은 도 19의 전자 빔의 재구성된 파면을 도시한다.
도 27은 도 19의 차이 파면과 도 26의 재구성된 파면을 5배 확대하여 재현 한다.
도 28은 원통형 기준 구조를 기록할 때 에지 효과를 고려한 디콘볼루션 커널을 도시한다.
도 29는 도 28의 디콘볼루션 커널을 사용하여 도 22의 원통형 기준 구조의 초점 스택의 이미지의 디콘볼루션을 재현한다.
도 30은 위상 재구성에 따른 도 24의 재구성된 초점 스택의 이미지를 도시 한다.
도 31은 도 30의 전자 빔의 점 확산 함수에 기초하여 확인된, 도 19의 전자 빔의 재구성된 파면을 도시한다.
도 32는 도 19의 차이 파면과 도 31의 재구성된 파면을 5배 확대하여 도시 한다.
도 33은 매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 방법의 흐름도를 특정한다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치의 현재 바람직한 실시 예들이 아래에서 설명된다. 본 발명에 따른 장치는 스캐닝 전자 현미경(SEM)의 예를 사용하여 설명된다. 그러나, 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 전자 빔 형태의 매시브 입자 빔(massive particle beam)으로 제한되지 않는다. 오히려, 이들은 0과 다른 정지 질량을 갖는 임의의 입자 빔에 사용될 수 있다. 또한, 이들은 이미지를 기록하기 위해 스캐닝 집속된 매시브 입자 빔을 사용하는 현미경 또는 광 시야 현미경에 사용될 수 있다. 이하, 매시브 입자 빔 및 입자 빔이 동의어로 사용된다.
스캐닝 전자 현미경의 해상도에 관한 몇 가지 설명은 설명의 다섯번째 부분의 시작 부분에 있다. 전자 및 따라서 전자 빔의 드브로이(de Broglie) 파장은 다음 식으로 주어진다:
Figure pat00001
, (1)
여기서 λ는 파장, h는 플랑크 상수(Planck's constant), e는 기본 전하, U는 전자가 통과하는 가속 전압, m은 전자 질량을 나타낸다. 현미경에서 전자를 가속에 사용되는 전압에서, 전자의 질량은 대략적으로 그의 나머지 질량m0(m=m0)과 동일할 수 있다.
다음의 수학적 관계는 J.E. Barth, P. Kruit의 간행물 "하전된 입자 프로브 크기에 대한 상이한 기여의 추가(Optik, Vol. 101, p.101-109(1996))"로부터 발췌된다. 전자 빔의 회절 한계는 대략 다음의 식으로 설명된다.
Figure pat00002
. (2)
여기서, RD는 전자빔 또는 그의 초점에서의 하전된 입자 빔의 스폿 직경(D)의 반경을 나타낸다. 각도 α는 빔 축과 관련하여 측정된 바와 같이 전자 빔의 개구 각도를 특징으로 한다. 도 1는 이러한 관계를 설명한다. 전자 빔은 종종 가우스 분포에 대응하거나 적어도 후자와 유사한 빔 프로파일 또는 강도 프로파일을 갖는다. 초점 RD의 스폿 반경의 50%의 규격은 개구 각도 α를 전자 빔의 강도가 최대 값의 절반(HWHM, 반값 반폭)으로 떨어진 각도를 명시한다. 도입부에서 이미 설명된 바와 같이, 매시브 입자의 드브로이 파장은 그 에너지가 증가함에 따라 감소하고, 그 결과 회절 한계가 더 낮은 반경 또는 스폿 직경으로 변위된다. 식 (2)로부터 수집될 수 있는 바와 같이, 매시브 입자 빔의 개구 각도 α는 반비례 방식으로 회절 한계에 영향을 미친다. 결과적으로, 개구 각도 α를 증가시키는 것은 전자 빔의 분해능을 증가시키거나, 보다 일반적으로, 입자의 운동 에너지가 변하지 않은 채로 매시브 입자 빔의 분해능을 증가시킨다.
전자 빔 또는 보다 일반적으로, 매시브 입자 빔의 회절에 더하여, 전자 빔의 유한 밝기 B 및 빔 소스의 유한 영역은 전자 빔 또는 매시브 입자 빔의 해상도에 영향을 미친다. 이 기여는 다음 공식으로 표현할 수 있다:
Figure pat00003
(3)
여기서 I는 전자빔의 전류를 나타내고 B는 밝기를 나타내고 E는 전자의 운동 에너지를 나타낸다. 초점에서의 유한한 밝기 또는 스폿 반경의 기여는 입자 빔 I의 전류가 증가함에 따라 증가한다. 입자 또는 전자의 높은 운동 에너지는 이러한 기여를 감소시킨다. 회절 한계 RD와 유사하게, 유한한 밝기 RI의 스팟 반경은 전자 빔 또는 보다 일반적으로는 매시브 입자 빔의 개구 각도 α에 반비례하여 변한다.
마찬가지로 도입부에 이미 표시된 바와 같이, 매시브 입자 빔의 이미징 시스템의 성분의 수차도 마찬가지로 매시브 입자 빔의 해상도에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 입자 빔 내 입자의 유한 에너지 분포 ΔE에 있는 원인인 색수차의 효과는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
, (4)
여기서 ΔE는 매시브 입자 빔의 입자의 에너지 분포의 반치전폭(FWHM)을 표시하고, CC는 설계-특정 상수이다. 위에서 이미 설명한 바와 같이, 전자 빔의 에너지 분포의 폭은 주로 소스에 의해 생성된 전자의 에너지 분포에 의해 결정된다. 현재 이용 가능한 전자 소스는 일반적으로 에너지 분포 ΔE가 0.5eV 내지 0.7eV 이다. 색수차에 의해 야기되는 이미징 수차는 먼저, 매시브 입자 빔의 입자의 에너지 분포를 좁히거나, 또는 에너지 분포가 변경되지 않은 경우, 입자 빔의 평균 에너지의 증가에 의해 감소될 수 있다. 그러나, 둘째로, 색수차의 기여는 입자 빔의 개구 각 α이 증가함에 따라 선형으로 증가한다.
구면 수차는 축에서 멀리 떨어진 빔 광학 유닛의 구성 요소 또는 요소의 영역에서 수차와 관련한 이미징에 의해 발생한다. 매시브 입자 빔의 사용에 기초한 현미경의 해상도에 대한 구면 수차의 기여는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pat00005
(5)
여기서, CS은 다시 디자인 특정 상수이다. 구면 수차에 의해 유도된 입자 빔 RS의 초점에서의 스폿 직경은 전자빔의 개구 각도 α의 세제곱으로 증가된다. 이러한 이유로, 구면 수차는 입자 빔의 개구 각도를 증가시킬 때 빠르게 중요해지고, 종래의 광학 시스템의 경우와 같이, 매시브 입자 빔을 사용하는 입자 빔 기반 현미경의 해상도를 분석할 때 고려되어야 한다.
해상도를 고려할 때, 추가의 수차, 예를 들어 비점수차, 코마, 입자 빔의 지터, 매시브 입자 빔이 사용되는 현미경의 진동이 또한 필요시에 고려될 수 있다. 이러한 기여는 다음 예에서 무시된다.
입자 빔 기반 현미경의 해상도 Rtotal은 입자 빔의 해상도 한계에 영향을 미치는 다양한 기여의 제곱을 더하여 결정된다.
Figure pat00006
(6)
도 2는 매시브 입자 빔의 파면을 결정하기 위한 장치(200)의 일부 구성 요소를 개략적으로 도시한다. 도 2의 예시적인 장치(200)는 스캐닝 전자 현미경(SEM)(210)의 형태로 구현된다. 후자는 진공 챔버(202)에 배치된다. 스캐닝 입자 현미경(210)은 입자 방출기(205) 및 칼럼(215)으로 구성되고, 예컨대, SEM(210)의 전자 광학 유닛(220) 형태의 빔 광학 유닛(220)이 배치된다. 입자 방출기(205)는 매시브 입자 빔(225)을 생성하고 전자 또는 빔 광학 유닛(220)은 입자 빔(225)을 포커싱하고 이를 칼럼(215)의 출력에서 샘플(110)로 향하게 한다.
샘플(110)은 기준 구조(130)가 배치된 표면(115) 상에 기판(120)을 포함할 수 있다. 기판(120)은 다양한 기하학적 도형(도 2에 도시됨)의 형태로 구현될 수 있는 복수의 기준 구조(130)를 포함할 수 있다. 기판(120)은 석영 기판 및/또는 낮은 열 팽창 계수(LTE, 낮은 열 팽창)를 갖는 기판을 포함할 수 있다. 그러나, 기판(120)은 또한 탄소 기판 또는 탄소 함유 기판을 포함할 수 있다. 일반적으로, 기판과 기준 구조(130) 사이에 우수한 재료 콘트라스트를 제공하는 임의의 물질이 기준 구조를 위한 기판으로서 사용될 수 있다.
기준 구조(130)는 금속 또는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 예로서, 기준 구조(130)는 크롬 또는 탄탈륨 또는 크롬 함유 또는 탄탈륨 함유 화합물을 포함할 수 있다. 기준 구조(130)는 하나 이상의 기하학적 도형을 포함할 수 있다. 따라서, 기준 구조는 예를 들어 큐브, 직육면체 또는 원통 형태로 구현될 수 있다. 또한, 기준 구조(130)는 적어도 하나의 예리한 에지 및/또는 적어도 하나의 예각인(sharp) 측벽 각도를 포함할 수 있다. 상이한 재료 조성을 갖는 기판(120) 및 기준 구조(130)에 의해, 기준 구조(130)는 그것의 토폴로지 콘트라스트에 더하여 매시브 입자 빔에 의해 기록된 이미지에서 재료 콘트라스트에 의해 추가로 강조된다.
예로서, 장치(200)에서, 기판(120)은 포토리소그래피 마스크 또는 나노임프린트 리소그래피로부터의 템플릿의 기판을 포함할 수 있다. 포토리소그래피 마스크는 투과성 포토마스크 또는 반사성 포토마스크를 포함할 수 있다. 포토리소그래피 마스크는 임의의 마스크 유형, 예를 들어 이진 마스크, 위상-이동 마스크, MoSi(몰리브덴 실리사이드) 마스크, 또는 이중 또는 다중 노광을 위한 마스크를 포함할 수 있다. 하나 이상의 기준 구조(130)는 포토리소그래피 마스크 또는 나노임프린트 리소그래피를 위한 템플릿 상에 배열될 수 있다.
샘플(110)은 샘플 스테이지(230) 또는 샘플 홀더(230) 상에 배치된다. 샘플 스테이지(230)는 당 업계에서 "스테이지"로도 알려져 있다. 도 2의 화살표로 표시된 바와 같이, 샘플 스테이지(230)는 예를 들어 도 2에 도시되지 않은 마이크로 매니퓰레이터에 의해 SEM(210)의 칼럼(215)에 대해 3개의 공간 방향으로 이동될 수 있다. 입자 빔(225)은 측정 지점(235)에서 샘플(110)에 충돌한다. 결과적으로, 입자 빔(225)의 빔 축을 따라, 즉 z- 방향으로의 변위에 의해 샘플 스테이지(230)는 기준 구조(130)의 이미지의 초점 스택의 기록을 용이하게 한다. 또한, 6축 샘플 스테이지(230)는 그것의 틸트 및/또는 회전에 의해 기준 구조(130)가 다양한 각도 또는 관점으로부터 기록될 수 있게 한다. 샘플 스테이지(230)의 다양한 축의 각각의 위치는 간섭계(도 2에는 재현되지 않음)에 의해 측정된다. 대안적인 실시 예에서, 입자 빔(225)의 초점 설정은 SEM(210)의 전자 광학 유닛(220)의 도움으로 설정 또는 변경될 수 있다. 샘플 스테이지(230)를 이동시키고 전자 광학 유닛(220)을 설정함으로써 조합된 조정이 또한 가능하다.
상기 이미 설명된 바와 같이, 도 2에 설명된 예시적인 실시 예의 장치(200)는 SEM(210)을 포함한다. 매시브 입자 빔(225)으로서 전자 빔(225)은 후자가 비교적 쉽게 생성되고 형성될 수 있다는 점에서 유리하다. 그러나, 장치(200)에서 이온 빔, 원자 빔 또는 분자 빔(도 2에 도시됨)을 사용하는 것도 가능하다. 일반적으로, 장치(200)는 입자 빔(225)을 사용할 수 있으며, 이들의 입자는 0과 다른 나머지 질량을 갖는다.
또한, 도 2의 장치(200)는 샘플(110)을 분석 및/또는 처리하는데 사용될 수 있는 원자력 현미경(AFM)(도 2에 미도시) 형태의 하나 이상의 스캐닝 프로브 현미경을 포함할 수 있다.
스캐닝 입자 현미경(210)의 칼럼(215)에 배치된 감지기(230)는 측정 지점(235)에서 전자 빔(225)에 의해 생성된 2차 전자 및/또는 샘플(110)로부터 후방 산란된 전자를 전기 측정 신호로 변환하고 이를 장치(200)의 컴퓨터 시스템(250)의 평가 유닛(265)으로 포워딩한다. 감지기(230)는 에너지 및/또는 입체각(도 2에는 재현되지 않음)에 관하여 전자를 구별하기 위해 필터 또는 필터 시스템을 포함할 수 있다.
장치(200)의 SEM(210)은 입사 전자 빔(225)에 의해 측정 지점(235)에서 생성된 2차 전자 및/또는 후방 산란 전자를 감지하기 위한 제 2 감지기(240)를 더 포함할 수 있다. 예로서, 감지기(240)는 에버하트-톤리(Everhart-Thornley) 감지기를 포함할 수 있다.
또한, 스캐닝 입자 현미경(210)은 샘플(110) 및/또는 기준 구조(130)가 전기 절연성이거나 전기 절연성 표면 층(115)을 갖는 경우에 대해 제 1 측정 지점(235)의 영역에서 저에너지 이온을 제공하는 이온 소스(245)를 포함할 수 있다.
장치(200)는 컴퓨터 시스템(250)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(250)은 스캔 유닛(255)을 포함하고, 이 스캔 유닛(255)은 전자 빔(225)을 샘플(110) 및 적어도 부분적으로 기준 구조(130) 위에서 스캔한다.
또한, 컴퓨터 시스템(250)은 장치(200)의 스캐닝 입자 현미경(210)의 다양한 파라미터를 설정 및 제어하기 위한 설정 유닛(260)을 포함한다. SEM(250)의 파라미터는 입자 빔(225) 또는 전자 빔(225)의 에너지, 입자 빔(225)의 개구 각도, 입자 빔(225)의 빔 광학 유닛(220)의 교반기 설정, 코마, 비점수차, 구면 및/또는 색수차에 대한 조정 옵션을 포함할 수 있다. 또한, 장치(200)의 SEM(210)은 고차 수차 를 교정하기 위한 조정 옵션을 포함한다. 따라서, SEM(210)은 처음 두 차수의 제르니케 다항식
Figure pat00007
에 의해 기술된 수차를 교정할 수 있다. 고차 교정을 수행하려면 3극 또는 고차 극 속성을 가진 필드를 생성할 수 있는 조정 옵션이 필요하다.
또한, SEM(210)의 설정 유닛(260)은 감지기(230, 240)의 파라미터를 설정한다. 또한, SEM(210)의 컴퓨터 시스템(250)의 설정 유닛(260)은 샘플 스테이지(230)의 6축을 제어한다.
또한, 컴퓨터 시스템(250)은 감지기(230 및 240)로부터의 측정 신호를 분석하고 그로부터 이미지를 생성하는 평가 유닛(265)을 포함하며, 상기 이미지는 SEM(210)의 디스플레이(280) 상에 디스플레이될 수 있다. 스캐닝 유닛(255)은 샘플(110) 위의 전자 빔(225) 또는 매시브 입자 빔(225)을 스캔하고 그리고/또는 기준 구조(130)는 컴퓨터 시스템(250)의 모니터(280) 상에 디스플레이되고 따라서 스캐닝 입자 현미경(210)의 시야 또는 FOV로서 명시된다. 특히, 평가 유닛(265)은 감지기(230) 또는 감지기(230, 240)의 측정 데이터로부터 기준 구조(130)의 이미지를 생성하도록 설계된다. 입자 빔(225)의 초점이 기준 구조(130) 상에 정렬되면, 매시브 입자 빔(225)이 기준 구조(130) 위에서 스캐닝할 경우 평가 유닛(265)은 감지기(230, 240)의 측정 데이터로부터 기준 구조(130)의 기준 이미지를 생성할 수 있다. 그러나 입자 빔(225)이 초점에서 기준 구조(130)를 스캔할 때 평가 유닛(265)에 의해 측정 데이터로부터 생성된 이미지는, 기준 구조(130)의 초점 스택의 이미지의 일부일 수도 있다.
평가 유닛(265)은 마찬가지로 샘플 스테이지(230)의 간섭계 또는 간섭계의 거리 측정 장치의 측정 신호를 처리하고 모니터(280) 상에 이들을 그래픽 및/또는 수치로 나타낼 수 있다.
또한, 평가 유닛(265)은 모니터(280) 상에 스캔 영역을 묘사할 때 그리고 따라서 기준 구조(130)에 대한 기준 이미지를 생성할 때 샘플(110) 또는 기준 구조(130)의 정전 대전(electrostatic charging)을 고려하도록 설계된다. 유닛(265)은 스캔을 수행할 때 기준 구조(130)의 정전기 충전을 고려하도록 스캐닝 유닛(255)에 지시할 수 있다. 또한, 평가 유닛(265)은 컴퓨터 시스템(250)이 이온 소스(245)의 저에너지 이온을 사용하여 후자에 대한 국소 조사에 의해 기준 구조(130)의 정전기 충전을 적어도 부분적으로 보상하도록 프롬프팅할 수 있다.
기준 구조(130)의 초점 스택의 이미지를 기록하기 위해, 설정 유닛(260)은 입자 빔(225)의 빔 축을 따라, 즉 z- 방향으로 샘플 스테이지(230)를 변위시킨다. 도 3은 기준 구조(130)의 초점 스택(300)의 이미지들(310 내지 390)을 개략적으로 도시한다. 도 3의 예시적인 기준 구조(130)는 원형 표면 및 원통형 구조를 갖는다. 도 3에 도시된 예에서, 초점 스택은 기준 구조(130)의 9개의 이미지(310 내지 390)를 포함한다. 초점 스택(300)은 오버-포커싱(+디포커싱)으로 이미지(310)에서 시작하고, 즉, 포커스는 기준 구조(130)의 위에 또는 전방에 놓이며 초점이 기준 구조(130)에 놓이는 언더-포커싱(-디포커싱)을 증가시키며 초점에서 이미지(350) 위로 진행한다. 평가 유닛(265)은 각각의 디포커싱 위치(315 및 325)에서 적어도 하나의 감지기(230, 240)의 측정 데이터로부터 기준 구조(130)의 초점 스택(300)의 이미지를 생성한다. 평가 유닛(265)은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 이들의 조합의 형태로 구현될 수 있다.
도 2로 돌아가면, SEM(210)의 컴퓨터 시스템(250)은 시뮬레이션 유닛(270)을 추가로 포함한다. 시뮬레이션 유닛(270)은 매시브 입자 빔(225)에 의해 생산된 2차 입자의 특정 감지 프로세스로 인해 입자 빔(225)이 감지기 또는 감지기(230, 240)와 관련하여 발생하는 효과를 계산함으로써 확인하도록 설계된다. 이 설명의 제 3 부분에서 이미 설명된 바와 같이, 기준 구조(130)의 정전 대전은 기준 이미지의 왜곡된 디스플레이를 야기할 수 있다.
상부 부분 이미지(410)에서, 도 4는 기준 구조(130)의 이미지(450)의 초점에 대한 평면도를 개략적으로 도시하며, 상기 기준 구조는 기판(120) 상에 배치된다. 기판(120)은 샘플(110)의 기판(120)을 포함할 수 있다. 이는, 도 4의 상부 부분 이미지(410)의 이미지(450)는 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)인 것을 의미한다. 도 4의 예시적인 기준 구조(130)는 직사각형 형태를 갖는다. 정전 대전(420)의 영향 하에서, 기준 이미지(450)는 기준 구조(130)의 설계 데이터와 관련하여 기준 이미지(450)의 왜곡(430) 및 변위(440)를 갖는다.
도 2의 컴퓨터 시스템(250)의 시뮬레이션 유닛(270)은, 예를 들어, 기준 구조(130)의 재료 조성 및 입자 빔(225)의 입자 또는 전자가 기준 구조(130)에 입사하는 운동 에너지를 기초로 이로써 야기되는 이미지 왜곡 및 정전 대전(420)을 설명하는 모델을 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템(250)의 시뮬레이션 유닛(270)은, 입자 빔(225)의 에너지 및 기준 구조(130)의 기하학적 구조로 인해, 이미지 생성을 위한 2차 입자가 기준 구조(130)의 특정 기하학적 구조로 인해 발생하는 반 공간에서의 변화의 영향을 계산함으로써 확인하도록 설계될 수 있다. 도 4의 상부 부분 이미지(410)는 기준 구조(130)에 의해 야기되는 에지 효과(460)를 설명하며, 상기 에지 효과는 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)에서 넓은 경계선에 의해 도시된다.
도 2의 장치(200)의 컴퓨터 시스템(250)의 평가 유닛(265)은 시뮬레이션 유닛(270)에 의해 확인된 바와 같이 입자 빔 특정 이미지 기록 프로세스의 특정 효과(430, 440 및 460)가 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)에서 교정되도록 허용하는 하나 이상의 알고리즘을 포함한다. 결과적으로, 평가 유닛(265)은 기준 이미지(450)로부터 변형된 기준 이미지(480)를 생성할 수 있다. 이는 도 4의 하부 부분 이미지(460)에서 설명된다. 기준 구조(130)의 정전 대전에 의해 그리고 날카로운 에지(470)에서의 에지 효과(460)에 의해 유발된 아티팩트(artefact)는 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480)에서 실질적으로 교정된다.
시뮬레이션 유닛(270)의 알고리즘은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예로서, 저자 S. Babin 외의 : "전자빔 직경 및 비점수차를 자동적으로 측정하는 기술 : BEAMETR(J. Vac. Sci. Technol. B 24(6), 2056-2959페이지(2006년 11월/12월)"에는 자동화된 공정에 의해 전자 빔의 빔 치수를 결정하는 방법이 기술되어 있다. 해당 시뮬레이션 프로그램 BEAMETR은 e빔 기술로부터 이용 가능하다.
더욱이, 시뮬레이션 유닛(270)은 디콘볼루션 작업을 수행함으로써 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480) 및 기준 구조(130)의 초점 스택(300)의 이미지(310 내지 390)로부터의 기준 구조(130)의 초점 스택(300)에 이미지(310 내지 390)의 점 확산 함수 또는 콘볼루션 커널을 결정하도록 설계된다. 마지막으로, 시뮬레이션 유닛(270)은 초점 스택(300)의 점 확산 함수, 기준 구조(130)의 초점 스택(300)의 이미지(310 내지 390)를 기록할 때 입자 빔(225)의 매시브 입자의 운동 에너지 및 개별적인 디포커싱 위치(315, 325)를 기초로, 위상 재구성을 수행하여 초점 스택(300)의 이미지들(310-390)을 기록할 때 입자 빔(225)의 파면을 결정하도록 사용될 수 있다.
시뮬레이션 유닛(270)은 알려진 알고리즘, 예를 들어 Gerchberg-Saxton 알고리즘, NLSQ(nonlinear least squares) 알고리즘, Yang-Gu 알고리즘, 핑퐁 알고리즘 또는 Ferweda 알고리즘을 사용하여 위상 재구성을 수행할 수 있다.
컴퓨터 시스템(250), 평가 유닛(265) 및/또는 시뮬레이션 유닛(270)은 매시브 입자 빔(225)을 사용하여 기준 구조를 스캐닝할 때 감지 프로세스에 의해 유발되는 에지 효과(460)에 대한 다양한 모델 및/또는 다양한 기준 구조(130)에 대한 전하(electric charging)의 하나 이상의 모델을 포함하는, 메모리, 바람직하게는 비휘발성 메모리(도 2에 도시됨)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 평가 유닛(265) 및/또는 시뮬레이션 유닛(270)은 컴퓨터 시스템(250)에 통합될 수 있다. 그러나, 평가 유닛(265) 및/또는 시뮬레이션 유닛(270)은 장치(200)의 외부(도 2에 명시되지 않음) 또는 그 내부의 전용 유닛으로서 구현될 수도 있다. 특히, 컴퓨터 시스템(250)의 평가 유닛(265) 및/또는 시뮬레이션 유닛(270)은 전용 하드웨어 구현에 의해 그들의 작업 중 일부를 수행하도록 설계될 수 있다.
컴퓨터 시스템(250)은 장치(200)에 통합되거나 독립 장치(도 2에 도시됨)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템(250)은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 달리, 장치(200)의 스캐닝 입자 현미경(210)은 다중 빔 스캐닝 입자 현미경을 포함할 수 있으며, 이는 복수의 입자 빔을 샘플(110) 상에서 동시에 지향시킬 수 있다(도 2에 도시됨). 다중 빔 스캐닝 입자 현미경은 감지기 또는 감지기 배열을 포함하며, 이는 개별 입자 빔에 의해 생성된 2차 입자를 동시에 감지할 수 있다. 또한, 다중 빔 스캐닝 입자 현미경의 평가 유닛(265)은 개별 입자 빔의 2차 입자로부터 생성된 부분 이미지를 결합하여 전체 이미지를 형성하도록 설계될 수 있다.
도 5의 다이어그램(500)은 빔 축(520)에 대하여 개구 각도 α를 갖는 집속된 매시브 입자 빔(510)의 단면을 개략적으로 도시한다. 입자 빔(510)이 초점(560)에서 스폿 직경(530) 상에 집속된다. 상기 기재된 바와 같이 초점 스택(300)의 이미지(310 내지 390)로부터 디콘볼브되고(deconvolved) 위상 재구성 알고리즘의 도움으로 결정되는 파면(550)은 유입되는 구형파의 파면(540)에 관하여 상대적으로 큰 편차 또는 수차(560)를 갖는다. 수차(560)는 수차가 없을 때 입자 빔(510)의 회절 한계에 의해 제한되는 매시브 입자 빔(510)의 해상도가 완전히 활용될 수 있는 것을 방지한다. 이는 매시브 입자 빔(510)의 파면(550)의 수차(560)에 의해 방지된다.
확인된 파면(550)은 그 수차(560)가 체계적으로 교정될 수 있게 한다. 도 2의 장치(200)의 SEM(210)은 파면(550)의 모든 실질적인 수차를 교정하기 위한 조정 옵션을 갖는다. 파면은 여러 가지 방식으로 교정될 수 있다. 먼저, SEM(210)의 다양한 조정 옵션에 대해 SEM(210)의 조정 옵션, 예를 들어 빔 광학 유닛(220)의 코일 전류의 감도가 측정될 수 있다. 둘째, 파면은 계산에 의해 교정될 수 있다. 이를 위해, SEM(210)의 다양한 조정 옵션의 효과에 대한 모델을 이용할 수 있어야 한다. 또한, SEM(210)이 높은 제조 정확도를 갖는 것이 도움이 된다.
일반적으로, SEM(210)의 조정 옵션은 단일 수차, 즉 선형 독립 제르니케 다항식에만 작용하지 않는다. 따라서, 소위 인터랙션 매트릭스는 바람직한 절차로 공식화된다. 인터랙션 매트릭스는 적응형 광학 장치로 알려져있다. 인터랙션 매트릭스는 계산에 의해, 즉 SEM(210)의 설계에 기초하여 또는 실험 결과로부터 공식화될 수 있다. 실험 결과로부터 인터랙션 매트릭스를 공식화할 때, 선형적으로 독립적 인 각 수차에 대한 효과는 SEM(210)의 각각의 조정 옵션에 대해 측정된다. 따라서 생성된 인터랙션 매트릭스는 조정 옵션의 벡터를 수차의 벡터로 변환한다. 그에 따라, 매트릭스 반전은 매트릭스가 생성되게 하고, 후자는 (수차로 표현된) 파면 수차가 교정 목적에 필요한 SEM(210)의 조정 옵션의 벡터로 변환될 수 있게 한다.
도 6은 수차(560)의 교정 후 도 5의 파면(550)을 나타낸다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 교정된 파면(650)은 실질적으로 구형파의 파면(540)을 갖는다. 결과적으로, 결정된 파면(550)의 체계적인 교정은 개구 각도 α가 큰 매시브 입자 빔(510)을 사용하는 SEM(210)이 사용 가능한 해상도로서 입자 빔(510)의 회절 한계에 의해 제한되는 해상도를 얻을 수 있게 한다.
도 7 내지 도 12는 전자 빔(225, 510)에 대한 점 확산 함수를 생성하기 위한 제 1 예를 도시한다. 도 7 내지 도 12에 설명된 제 1 예 및 아래에 제시된 추가 예는 시뮬레이션에 기초하여 수행되었다. 먼저 제시된 두 개의 예에서, 기준 구조(130)는 직경이 10nm인 실린더 형태로 구현된다. 예로서, 실린더는 석영 기판 상에 크롬을 증착함으로써 생성될 수 있다.
도 7은 전자가 600eV의 운동 에너지를 갖는 전자 빔(225, 510)에 의해 조사될 때 원통형 기준 구조(130)의 시뮬레이션된 이미지를 도시한다. 더 밝은 외부 에지(750)는 원통형 기준 구조(130)의 에지 효과(460)를 나타낸다.
도 8은 도 7의 원통형 기준 구조(130)의 이미지의 기록에 대한 직경 4nm의 전자빔(225, 510)의 효과를 설명하기 위해 번진(smeared) 커널(850)을 나타낸다. 사용된 커널(850)은 초점에서 완벽한 평면 표면을 가진 원형 빔을 갖는다. 도 8에서 이는 강도의 표준 편차 σ와 평균 강도 ave의 비(σ/ave = 0)로 지정된다.
도 9는 도 8의 커널(850) 또는 4nm 폭 전자 빔(225, 510)을 갖는 도 7의 원통형 기준 구조(130)의 콘볼루션을 재현한다. 도 7의 이미지의 밝은 에지(750)는 도 9의 번진 콘볼루션 이미지(900)의 밝은 에지(950)로서 명확하게 보인다. 도 9는 기준 구조(130)가 전자 빔(225, 510)에 의해 스캔될 때 SEM(210)의 모니터(280)에서 볼 수 있는 기준 구조(130)의 이미지를 나타낸다.
도 10은 원통형 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)를 도시하며, 이는 도 9의 이미지(900)를 디콘볼브하도록 사용된다. 기준 이미지(450)는 원통형 기준 구조(130)의 평면 표면에 걸쳐 균일한 강도 분포를 갖는다. 기준 이미지(450)는 디콘볼루션에 의해 번진 콘볼루션 이미지(900)로부터 전자 빔(225, 510)의 점 확산 함수(850) 또는 콘볼루션 커널(850)를 생성하는 데 사용된다.
도 11은 콘볼루션 커널(1150) 또는 도 9 및 도 10의 이미지(900, 1000)로부터 생성된 점 확산 함수(1150)를 나타낸다. 표준 편차 σ와 평균 강도 ave의 비로부터 명백한 바와 같이, 점 확산 함수(1150)는 2.5%의 지역에서 표면에 걸쳐 변한다. 이것은 도 8의 이상적인 점 확산 함수(850)와 충돌한다.
도 12는 도 11의 점 확산 함수(1150)을 통한 단면을 도시한다. 도 8의 커널(850)에 대해 가정된 것과 달리, 점 확산 함수(1150)은 평면이 없다. 더욱이, 점 확산 함수(1150)의 강도 프로파일은 명확하게 둥근 에지(1250)를 나타낸다.
도 13 내지 도 18은 전자 빔(225, 510)에 대한 점 확산 함수를 생성하기 위한 제 2 예를 제시한다. 이미 언급된 바와 같이, 제 2 예는 시뮬레이션에 기초하여 수행되었다. 제 2 예의 도 13, 14 및 15는 제 1 예의 도 7, 8 및 9에 대응한다.
제 1 예에서와 달리, 도 15의 이미지(900)의 디콘볼루션은 도 13 내지 도 18의 제 2 예에서 도 10의 원통형 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)로 수행되지 않는다. 대신, 도 16은 변형된 기준 이미지(480)를 제시한다. 변형된 기준 이미지(480)는 커널(850)에 의해 표현되는 전자 빔(225, 510)을 통해 원통형 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)를 이미징 또는 기록할 때 에지 효과(460)를 고려한다. 이는 밝은 에지(1650)에 의해 변형된 기준 이미지(480)에서 가시적이다. 따라서, 변형된 기준 이미지(480)는 원통형 기준 구조(130)의 평면 표면에 걸쳐 불균일한 강도 분포를 갖는다. 측정된 기준 이미지(450)로부터 변형된 기준 이미지(480)를 생성하는 것은 도 4와 관련하여 위에서 설명되었다.
변형된 기준 이미지(480)는 콘볼루션 커널을 디콘볼루션하거나 도 15의 번진 콘볼루션 이미지(900)로부터 점 확산 함수를 생성하는데 사용된다. 도 17은 도 15 및 도 16의 이미지(480, 900)로부터 생성된 콘볼루션 커널(1750) 또는 점 확산 함수(1750)를 도시한다. 생성된 콘볼루션 커널(1750)은 도 17의 완벽한 점 확산 함수의 전체를 재현하지 않는다. 0.4%의 σ/ave 비를 갖는 완벽한 콘볼루션 커널(850)로부터의 편차는, 기준 이미지(450)의 기초로 생성된 점 확산 함수(1150)보다 대략 6의 인수만큼 더 낫다.
도 12와 같이, 도 18은 도 17의 점 확산 함수(1750)을 통한 단면을 도시한다. 도 17의 점 확산 함수(1750)은 도 14에서 가정된 바와 같이 전자 빔의 원통형 강도 프로파일에 매우 근접한다. 제 2 예에서 설명된 바와 같이 생성된 전자빔은 전자 빔(225, 510)의 파면(550)을 결정하기 위한 위상 재구성 프로세스에서 입력량으로서 사용될 수 있다.
도 19 내지 도 32는 이하에서 파면이 완벽하지 않은 전자 빔의 파면(550)을 재구성하기 위한 2개의 예를 제시한다. 설명한 2개의 예와 유사하게, 아래에서 논의된 데이터는 시뮬레이션을 통해 생성된다. 특정 파면으로부터 결정된 파면의 편차가 확인될 수 있도록 하기에 설명된 2개의 예에 대한 추가 단계로서 위상 재구성이 추가로 수행된다.
시뮬레이션에서, 400eV의 운동 에너지를 갖는 전자 빔이 다음의 예 모두에 대해 가정된다. 또한, 전자 빔(1910)의 파면(550)은 파면의 평균 값(mean value)(RMS 루트 평균 제곱)에 관한 파장의 절반의 불규칙 편차의 대상이 된다. 또한, 다음의 예들은 전자 빔(1910)이 0.04 또는 40mrad의 개구수(NA)를 갖는 것을 특정한다. 두 예에서, 기준 구조(130)는 다시 한번 직경 16nm의 실린더 형태로 구현된다.
도 19는 원통형 기준 구조체(130)를 이미징하기 위해 다음의 시뮬레이션에서 사용되는 전자 빔(1910)의 파면을 재현한다. 전술한 바와 같이, 전자 빔(1910)의 파면(550)은 드브로이 파장의 절반의 불규칙 편차를 갖는다. 다음 시뮬레이션의 목적은 파면 수차(1920)를 갖는 전자 빔(1910)으로부터 전자 빔(1910)에 대한 점 확산 함수를 생성하는 것이며, 상기 점 확산 함수는 가능한 가장 작은 파면 수차를 갖는 위상 재구성을 용이하게 한다.
도 20은 전자 빔(1910)의 5개의 상이한 초점 설정에 대응하는 전자 빔(1910)의 5가지 강도 프로파일을 나타낸다. 도 20의 5개의 이미지에서, 초점은 위에서 아래로 고려될 때 기준 구조(130)의 표면에 관하여 다음의 위치를 갖는다:-125nm, -62.5nm, 0nm, 62.5nm 및 125nm. 도 20의 이미지는 도 19의 전자 빔(1910)의 점 확산 함수를 도시하며, 이는 추가 시뮬레이션 프로세스에서 입력량으로 사용된다. 도 19의 전자 빔(1910)의 파면 수차(1920)는 강도 프로파일의 초점 스택에서 명확하게 두드러진다.
도 21은 원통형 기준 구조(130)의 콘볼루션 커널(2100)을 도시한다. 원통형 기준 구조(130)의 콘볼루션 커널(2100)은 밝은 에지(2150)에 의해 기준 구조(130)의 콘볼루션 커널(2100)에서 두드러지는 전술한 바와 같은 에지 효과(460)를 갖는다.
도 22는 도 20의 초점 스택의 이미지에서 특정되는 전자 빔(1910)의 강도 프로파일을 갖는 도 21의 원통형 기준 구조체(130)의 콘볼루션을 재현한다. 또한, 기준 구조체의 이미지에 노이즈가 추가되었다. 결과적으로, 도 22의 이미지는 장치(200)의 SEM(210)이 전자 빔(1910)에 의해 기준 구조(130)를 스캐닝하고 모니터(280) 상에 디스플레이할 때 생성할 기준 구조(130)의 초점 스택의 이미지를 도시한다.
도 23은 설명된 제 3 예에서 도 22의 기준 구조(130)의 초점 스택의 이미지를 디콘볼루션 하기 위해 사용되는 디콘볼루션 커널(2350)을 도시한다. 디콘볼루션 커널(2350)은 아티팩트가 없는 기준 구조(130)의 이상적인 이미지를 나타낸다. 이는 도 23의 예에서 기준 구조(130)의 기준 이미지가 원통형 기준 요소의 경계 또는 에지 영역에서 추가 밝기를 갖지 않음을 의미한다.
도 24는 도 22의 기준 구조(130)의 초점 스택의 이미지의, 도 23의 디콘볼루션 커널(2350)을 갖고 디콘볼브된 이미지를 재현한다. 위상 재구성은 다음 단계에서 수행된다. 도 24의 초점 스택의 측정된 이미지의, 초점 스택을 생성하는 파면을 변화시킴으로써 위상의 재구성이 구현된다. 도 25의 이미지는 도 24의 이미지를 기초로 수행된 위상 재구성의 결과를 재현한다.
도 26은 도 25의 초점 스택에 가장 근접한 전자 빔(1910)의 재구성된 파면( 2620)을 나타낸다. 전자 빔(1910)의 재구성된 파면(2620)은 최소 자승법(a least squares fit)에 의해 적응되었다.
전자 빔(1910)의 파면 재구성의 정밀도를 확인하기 위해, 전자 빔(1910)의 정의된 파면(1920)(입력 또는 기준 파면)과 재구성된 파면(2620) 사이의 차이가 형성된다. 도 27은 5배 배율의 차이 파면을 도시한다. 전자 빔(1910)의 재구성된 파면(2620)은 평면 파면과 관련하여 0.133 파장의 편차를 갖는다. 잔류 파면 수차(2620)는 주로 전자 빔(1910)의 남아있는 비점수차에 기인한다.
Marechal 근사에서, 전자빔(1910)의 입력 파면(1920)은
Figure pat00008
의 스트렐(Strehl) 인수를 갖는다. 동일한 근사에서, 재구성된 파면(2620)은
Figure pat00009
Figure pat00010
의 스트렐 인수를 갖는다. 이것은 도 23의 콘볼루션 커널(2350)을 갖는 도 22의 초점 스택의 이미지의 디콘볼루션은 전자 빔(1910)의 재구성된 파면을 상당히 개선시키고, 따라서 그에 의해 기록된 이미지의 이미지 품질의 증가를 초래한다는 것을 의미한다.
도 28 내지 도 32에 기초하여 아래에 설명된 제 4 예는 도 19 내지 22에 기초하여 설명된 초기 상황에 기초한다. 도 23의 디콘볼루션 커널(2350)과의 디콘볼루션 대신에, 도 22의 기준 구조(130)의 이미지의 초점 스택의 디콘볼루션은 도 28의 콘볼루션 커널(2850)로 수행되며, 이는 과도한 에지 높이(2860)에 의해 에지 효과(460)를 고려한다.
도 29는 도 22의 기준 구조(130)의 초점 스택의 이미지의, 도 28의 디콘볼루션 커널(2850)을 갖는 디콘볼브된 이미지를 제시한다.
도 30의 초점 스택의 이미지는 위상 재구성에 의해 도 22의 기준 구조(130)의 초점 스택의 이미지로부터 재구성된 도 29의 초점 스택을 나타낸다.
도 26과 같이, 도 31은 최적의 정도로, 도 29의 측정된 초점 스택에 상응하는 도 30의 초점 스택에 상응하는 전자 빔(1910)의 재구성된 파면(3120)을 도시한다.
전자 빔(1910)의 파면 재구성의 정밀도를 확인하기 위해, 전자 빔(1910)의 정의된 파면(1920)(입력 또는 기준 파면)과 재구성된 파면(2620) 사이의 차이가 형성된다. 도 27은 5배 배율의 차이 파면을 보여준다. 전자 빔(1910)의 재구성된 파면(2620)은 평면 파면과 관련하여 0.133 파장의 편차를 갖는다. 잔류 파면 수차(2620)는 주로 전자 빔(1910)의 잔여 비점수차(remaining astigmatism)에 기인한다.
도 27의 맥락에서 이미 설명된 바와 같이, Marechal 근사에서, 전자빔의 입력 파면(1920)은
Figure pat00011
의 스트렐 인수를 갖는다. 동일한 근사에서, 재구성된 파면(2620)은
Figure pat00012
의 스트렐 인수를 갖는다. 에지 효과(460)를 고려하는 도 28의 디콘볼루션 커넬(2850)을 갖는 도 22의 초점 스택의 기준 구조의 이미지를 디콘볼브 함으로써, 도 26 및 도 27에 비교하여 이미지 품질을 한번 더 상당히 증대시키는 것이 가능하다.
파면(550)을 결정할 때 나머지 잔류 에러를 최소화하기 위해 마지막 2개의 예에서 설명된 방법이 연속적으로(반복적으로) 여러 번 수행될 수 있다. 에지 효과(460)를 고려한 디콘볼루션 커널(2850)을 사용할 때, 반복적으로 수행되는, 기재된 방법은 도 23의 디콘볼루션 커널(2350)과 비교하여 더 작은 잔류 에러로 수렴한다. 본 출원에서 설명된 방법은 기준 구조(130)의 기록된 이미지에서 노이즈를 처리할 수 있다. 그러나, 특정 레벨 이상 잡음의 영향을 받으면, 후자는 수행된 교정의 효율을 손상시킨다.
마지막으로, 도 33의 흐름도(3300)는 매시브 입자 빔(225, 510, 1910)의 파면( 550)을 결정하기 위한 설명된 방법의 필수 단계들을 다시 한번 요약한다. 방법은 단계 3110에서 시작한다. 다음 단계 3320에서, 기준 구조(130)의 2개 이상의 이미지들(310-390)은 상이한 기록 조건들(315, 325) 하에서 매시브 입자 빔(225, 510, 1910)을 사용하여 기록된다. 2개 이상의 이미지들(310-390)은 초점 스택(300)의 일부일 수 있다. 이미지들(310-390)은 장치(200)의 SEM(210)의 스캐닝 유닛(255)을 사용하여 수행될 수 있다. 설정 유닛(260)은 샘플 스테이지(230)를 조정함으로써 상이한 기록 조건(315, 325)을 실현할 수 있다.
단계 3330에서, 2개 이상의 기록된 이미지들(310-390)에 대한 점 확산 함수들(1750)은 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480)로 생성된다. 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)는 컴퓨터 시스템(250)의 스캐닝 유닛(255)의 제어 하에 매시브 입자 빔(255, 510, 1910)에 의해 기록될 수 있다. 기준 이미지에서 수행될 변화는 시뮬레이션 유닛(270)에 의해 결정될 수 있다. 컴퓨터 시스템(250)의 평가 유닛(265)은 기준 이미지(450)에서 시뮬레이션 유닛(270)에 의해 확인되는 바와 같이 변화를 수행할 수 있으므로 변형된 기준 이미지(480)를 생성할 수 있다. 평가 유닛(265)은 이미지(310-390)에 대한 점 확산 함수(1750)을 생성하도록 변형된 기준 이미지(480)로 기록된 이미지(310-390)를 디콘볼루션한다.
단계 3340에서, 파면(550)을 결정하기 위해 생성된 점 확산 함수(1750) 및 상이한 기록 조건(315, 325)에 기초하여 매시브 입자 빔(225, 510)의 위상 재구성이 수행된다. 위상 재구성은 컴퓨터 시스템(250)의 시뮬레이션 유닛(270)에 의해 수행된다. 방법은 단계 3350에서 종료된다.

Claims (20)

  1. 매시브 입자 빔(massive particle beam)(225, 510, 1910)의 파면(550)을 결정하기 위한 방법(3300)으로서:
    a. 상이한 기록 조건(315, 325) 하에서 상기 매시브 입자 빔(225, 510)을 사용하여 기준 구조(130)의 2개 이상의 이미지(310-390)를 기록하는 단계(3320);
    b. 상기 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480)를 갖는 2개 이상의 기록된 이미지(310-390)에 대한 점 확산 함수(1750)를 생성하는 단계(3330); 및
    c. 파면(550)을 결정하기 위해, 생성된 점 확산 함수(1750) 및 상이한 기록 조건(315, 325)에 기초하여 매시브 입자 빔(225, 510)의 위상 재구성을 수행하는 단계(3340)를 포함하는, 방법(3300).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 상이한 기록 조건(315, 325)은 상기 매시브 입자 빔(225, 510)의 이미징 시스템(220)의 및/또는 소스(205)의 상이한 파라미터 설정 및/또는 이미지(310-390)를 기록하기 위한 감지 장치(230, 240)의 상이한 파라미터 설정을 포함하는, 방법(3300).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상이한 기록 조건(315, 325)은 2개 이상의 이미지(310-390)를 기록할 때 매시브 입자 빔(225, 510)의 상이한 초점 설정(315, 325)을 포함하는, 방법(3300).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)는 매시브 입자 빔(225, 510)을 사용하여 기준 구조(130)의 적어도 하나의 기록을 나타내고, 상기 기준 구조(130)는 매시브 입자 빔(225, 510)의 초점에 배열되는, 방법(3300).
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480)는 기준 구조(130)의 2개 이상의 이미지(310-390)를 기록할 때 아티팩트(artefact)(430, 440, 460)를 실질적으로 교정하는, 방법(3300).
  6. 청구항 5에 있어서, 아티팩트(430, 440, 460)는: 매시브 입자 빔(225, 510)을 사용하여 기준 구조(130)를 이미징할 때 2개 이상의 기록된 이미지(310-390)에서 기준 구조(130)의 적어도 하나의 에지(470)의 적어도 하나의 에지 효과(460) 및/또는 매시브 입자 빔(225, 510)에 의한 기준 구조(130)의 정전 대전(electrostatic charging)에 의해 야기되는, 방법(3300).
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 하나 이상의 아티팩트(430, 440, 460)를 교정하는 단계는, 2개 이상의 기록된 이미지(310-390)에서 적어도 하나의 에지 효과(460) 및/또는 기준 구조(130)의 정전 대전의 효과를 결정하는 단계를 포함하는, 방법(3300).
  8. 청구항 7에 있어서, 적어도 하나의 에지 효과(460) 및/또는 기준 구조(130)의 정전 대전(420)의 효과를 결정하는 단계는, 적어도 하나의 에지 효과(460) 및/또는 기준 구조(130)의 정전 대전(420)을 시뮬레이션하는 단계를 포함하는, 방법(3300).
  9. 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 아티팩트(430, 440, 460)를 교정하는 단계는 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)를 변형하는 단계를 포함하는, 방법(3300).
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 점 확산 함수(1750)를 생성하는 단계는, 2개 이상의 기록된 이미지(310-390)를 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480)와 디콘볼루션하는 단계를 포함하는 방법(3300).
  11. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형된 기준 이미지(480)는 변형되지 않은 기준 이미지(450)에 대응하는, 방법(3300).
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 기준 구조(130)를 제공하고 그리고/또는 매시브 입자 빔(225, 510)을 사용하여 기준 구조(130)를 특징화하는 단계를 더 포함하는, 방법(3300).
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 구조(130)는 기판(120) 상에 배열된 적어도 하나의 바늘형 재료 배열을 포함하고, 상기 바늘형 재료 배열 및 기판(120)은 상이한 재료 조성을 갖는, 방법(3300).
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 구조(130)는 적어도 하나의 날카로운 에지(470) 및/또는 적어도 하나의 한정된 측벽 각도를 포함하는, 방법(3300).
  15. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 변형된 기준 이미지(480)를 생성하는 단계는, 최적 기록 조건 하에서 상기 매시브 입자 빔(225, 510)의 상이한 운동 에너지에서 2개 이상의 기준 이미지(450)를 기록하고 상이한 에너지로 기록된 기준 이미지(450)들의 조합에 의해 변형된 기준 이미지(480)를 교체하는 단계 포함하는, 방법(3300).
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 변경된 파면(650)이 특정 파면(540)에 실질적으로 대응하도록 매시브 입자 빔(225, 510)의 결정된 파면(550)을 수정하는 단계를 더 포함하는, 방법(3300).
  17. 매시브 입자 빔(225, 510)의 파면(550)을 결정하는 장치(200)로서:
    a. 상이한 기록 조건(315, 325) 하에서 매시브 입자 빔(225, 510, 1910)을 사용하여 기준 구조(130)의 2개 이상의 이미지(310-390)를 기록하기 위한 수단(255);
    b. 기준 구조(130)의 변형된 기준 이미지(480)를 갖는 2개 이상의 기록된 이미지(310-390)에 대한 점 확산 함수(1750)를 생성하기 위한 수단(265, 270); 및
    c. 파면(550)을 결정하기 위하여, 생성된 점 확산 함수(1750) 및 상이한 기록 조건(315, 325)에 기초하여, 매시브 입자 빔(225, 510, 1910)의 위상 재구성을 수행하기 위한 수단(270)을 포함하는, 장치(200).
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 장치(200)는 상기 기준 구조(130)의 기준 이미지(450)를 기록(255)하도록 구현되는, 장치(200).
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 장치(200)는 상기 매시브 입자 빔(225, 510)의 결정된 파면(550)을 특정 파면(540)에 적응시키기 위한 조정 옵션을 포함하는, 장치(200).
  20. 장치(200)의 컴퓨터 시스템(250)이 컴퓨터 프로그램을 실행할 때, 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 기재된 상기 컴퓨터 시스템(250)으로 하여금, 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 방법 단계들을 수행하도록 프롬프팅하는 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
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