KR20210028250A - 다수 하전-입자 빔들을 위한 장치 - Google Patents

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KR20210028250A
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웨이밍 렌
슈에동 리우
슈에랑 후
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

멀티-빔 장치에서 샘플을 관찰하는 시스템들 및 방법들이 개시된다. 하전 입자 광학 시스템은 하전 입자 소스의 가상 이미지를 형성하도록 구성되는 디플렉터 및 이미지 평면 상에 하전 입자 소스의 실제 이미지를 형성하도록 구성되는 전달 렌즈를 포함할 수 있다. 이미지 평면은 적어도 소스에 의해 생성되는 일차 하전 입자들과, 샘플과 일차 하전 입자들의 상호작용에 의해 생성되는 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 빔 분리기 근처에 형성될 수 있다. 이미지 평면은 빔 분리기의 편향 평면에 형성될 수 있다. 멀티-빔 장치는 빔 분리기의 분산을 보상하기 위한 하전-입자 분산 보상기를 포함할 수 있다. 이미지 평면은 전달 렌즈와 하전-입자 분산 보상기 사이에서, 빔 분리기보다 전달 렌즈에 더 가깝게 형성될 수 있다.

Description

다수 하전-입자 빔들을 위한 장치
본 출원은 2018년 8월 9일에 출원된 미국 출원 62/716,832, 및 2019년 4월 1일에 출원된 미국 출원 62/827,765의 우선권을 주장하며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 1 이상의 전자 빔을 이용하는 전자 현미경검사 장치와 같은 멀티-빔 장치, 특히 그 중에서도 전달 렌즈(transfer lens)의 사용 또는 쿨롱 상호작용 효과들의 감소에 의해서와 같은 감소된 빔 분산을 갖는 멀티-빔 전자 현미경을 개시한다.
집적 회로(IC)들의 제조 공정들에서, 미완성 또는 완성된 회로 구성요소들은 디자인에 따라 제조되고 결함이 없을 것을 보장하기 위해 검사된다. 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 하전 입자(예를 들어, 전자) 빔 현미경 또는 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템들이 채택될 수 있다. IC 구성요소들의 물리적 크기들이 계속해서 감소함에 따라, 결함 검출의 정확성 및 수율이 점점 더 중요해진다. 다수 하전-입자 빔들이 사용되어 검사 스루풋을 증가시킬 수 있다; 하지만, 그렇게 하면서, 장치의 이미징 분해능은 저하되어 검사 툴들이 원하는 목적에 적합하지 않게 될 수 있다.
나노미터 미만으로 떨어진 분해능이 가능한 하전 입자(예를 들어, 전자) 빔 현미경, 예컨대 스캐닝 전자 현미경(SEM) 또는 투과 전자 현미경(TEM)이 100 나노미터 이하인 피처(feature) 크기를 갖는 IC 구성요소들을 검사하는 실용적인 툴로서 사용된다. SEM 툴에서는, 비교적 높은 에너지를 갖는 일차 전자 빔이 비교적 낮은 랜딩 에너지(landing energy)에서 샘플 상에 착지하도록 감속되고, 그 위에 프로브 스폿(probe spot)을 형성하도록 포커싱된다. 일차 전자들의 이러한 포커싱된 프로브 스폿으로 인해, 이차 전자들이 표면으로부터 발생될 것이다. 샘플 표면에 걸쳐 프로브 스폿을 스캐닝하고 이차 전자들을 수집함으로써, 패턴 검사 툴들이 샘플 표면의 이미지를 얻을 수 있다.
단일 또는 멀티-빔 검사 툴 내의 빔 분리기, 렌즈, 빔 디플렉터 등과 같은 광학 구성요소들이 검사를 위해 사용되는 빔들에 분산을 도입할 수 있다. 예를 들어, 일차 전자 빔은 광학 축선을 따라 생성될 수 있는 한편, 이차 전자들을 수집하기 위한 검출기는 축선을 벗어나(off-axis) 배치된다. 다수 일차 빔들 또는 다수 이차 빔들을 포함하는 검사 시스템에서, 빔 분리기가 사용되어 일차 빔들로부터 이차 전자 빔들을 분리하고, 축선을 벗어난 검출기를 향해 이차 빔들을 지향할 수 있다. 빔 분리기가 전자기를 사용하여 전자들을 편향하는 데 사용되는 자기 디플렉터를 포함할 수 있기 때문에, 빔 분리기는 통과하는 빔들에서 분산을 생성할 수 있다. 분산은 다른 효과들 중에서, 검사된 샘플 표면의 이미지들을 재구성하기 위한 분해능을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하전 입자 소스의 가상 이미지를 형성하도록 구성되는 디플렉터 및 이미지 평면 상에 하전 입자 소스의 실제 이미지를 형성하도록 구성되는 전달 렌즈를 포함할 수 있는 하전 입자 광학 시스템을 제공할 수 있다. 이미지 평면은 적어도 하전 입자 소스에 의해 생성되는 일차 하전 입자들과, 샘플과 일차 하전 입자들의 상호작용에 의해 생성되는 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 빔 분리기 근처에 형성될 수 있다. 이미지 평면은 빔 분리기의 편향 평면(deflection plane)에 형성될 수 있다. 입자-광학 시스템은 빔 분리기의 분산 영향을 감소시키는 데 유용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 소스에 의해 생성되는 일차 하전 입자 빔의 복수의 빔릿(beamlet)들을 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터 어레이, 이미지 평면 상에 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈, 및 샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하도록 구성되는 대물 렌즈를 포함하는 하전 입자 광학 시스템이 제공될 수 있다. 제 1 디플렉터 어레이는 이미지-형성 요소 어레이를 포함할 수 있다. 제 1 렌즈는 전달 렌즈를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 디플렉터 어레이 위에 제 1 어퍼처 어레이(aperture array)가 제공되고 복수의 프로브 스폿들의 전류를 제한하도록 구성될 수도 있다. 제 1 어퍼처 어레이는 빔-제한 어퍼처 어레이(beam-limit aperture array)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 소스와 제 1 어퍼처 어레이 사이에 제 2 렌즈가 제공되고 일차 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성될 수도 있다. 제 2 렌즈는 집광 렌즈를 포함할 수 있다. 제 2 렌즈는 이동가능한 렌즈 또는 회전-방지 렌즈를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 프로브 스폿들의 수차를 보상하도록 구성되는 보상기 어레이가 제공될 수도 있다. 보상기 어레이는 수차 보상기 어레이, 비점수차 보상기 어레이, 또는 필드 곡률 어레이를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 2 렌즈 위에 있고, 소스에 가깝고, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 주변부(peripheral portion)를 차단하도록 구성되는 주 어퍼처가 제공될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제 2 어퍼처 어레이가 제공될 수도 있다. 제 2 어퍼처 어레이는 주 어퍼처와 제 1 어퍼처 어레이 사이에 있을 수 있고, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 부분들을 차단하도록 구성될 수 있다. 제 2 어퍼처 어레이는 쿨롱 어퍼처 어레이를 포함할 수 있는 사전-빔릿-형성 메카니즘을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 어퍼처 어레이에 수직으로 입사하도록 복수의 빔릿들을 편향하도록 구성되는 제 2 디플렉터 어레이가 제공될 수도 있다. 제 2 디플렉터 어레이는 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(pre-beamlet-bending deflector array)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 소스에 의해 생성되는 하전 입자 빔의 빔릿을 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터, 및 샘플과 상호작용하는 빔릿의 하전 입자들에 응답하여 샘플로부터 생성되는 이차 하전 입자들 및 빔릿을 분리하도록 구성되는 빔 분리기의 구역 내에서 이미지 평면 상에 하전 입자 소스의 이미지를 형성하기 위해 빔릿을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈를 포함하는 하전 입자 광학 시스템이 제공될 수 있다. 제 1 디플렉터는 이미지-형성 요소 어레이의 일부일 수 있다. 제 1 렌즈는 전달 렌즈일 수 있다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 소스에 의해 생성되는 빔의 복수의 빔릿들을 편향하는 단계, 이미지 평면 상에 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 렌즈에 의해 복수의 빔릿들을 포커싱하는 단계, 및 샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하기 위해 샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하는 단계를 포함하는 샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하는 방법이 제공될 수 있다. 렌즈는 전달 렌즈일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 복수의 빔릿들의 일차 하전 입자들 및 샘플로부터 방출되는 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 하전-입자 분리기보다 제 1 렌즈에 더 가깝게 형성되는 이미지 평면 상에 하전-입자 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈를 포함할 수 있는 멀티-빔 장치를 제공할 수 있다. 상기 장치는 샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 그 위에 복수의 프로브 스폿들을 형성하도록 구성되는 대물 렌즈를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 멀티-빔 장치는 일차 광학 축선으로부터 반경방향 바깥쪽 및 제 1 렌즈에 입사하는 방향으로 일차 하전-입자 빔의 복수의 빔릿들 중 적어도 하나를 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터 어레이를 포함할 수 있으며, 이미지 평면은 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 수직으로, 그리고 제 1 렌즈와 하전-입자 분리기 사이에 형성된다. 상기 장치는 하전-입자 소스와 제 1 렌즈 사이에 배치되고 일차 하전-입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 제 2 렌즈를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 하전-입자 분리기에 의해 야기되는 분산을 보상하도록 구성되는 하전-입자 분산 보상기, 및 제 1 디플렉터 어레이와 하전-입자 소스 사이에 배치되고 복수의 빔릿들의 프로브 전류를 제한하도록 구성되는 제 1 어퍼처 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 렌즈는 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 수직인 주 평면에 배치되는 이동가능한 렌즈일 수 있다. 제 2 렌즈는 집광 렌즈를 포함할 수 있다. 멀티-빔 장치는 하전-입자 소스와 제 2 렌즈 사이에 배치되고 일차 하전-입자 빔의 주변부를 차단하도록 구성되는 어퍼처 플레이트, 및 어퍼처 플레이트와 제 2 렌즈 사이에 배치되고 일차 하전-입자 빔으로부터 복수의 빔릿들을 생성하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 렌즈는 전달 렌즈를 포함할 수 있다. 전달 렌즈는 형성된 이미지 평면의 위치를 조정함으로써 복수의 빔릿들의 배율을 조정하고 제 1 렌즈와 하전-입자 분리기 사이에 이미지 평면을 형성하도록 구성되는 조정가능한 렌즈일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 일차 하전-입자 빔의 복수의 빔릿들을 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터 어레이를 포함할 수 있는 멀티-빔 장치를 제공할 수 있으며, 제 1 디플렉터 어레이는 복수의 빔릿들 중 적어도 하나를 시준(collimate)하여 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 실질적으로 평행하게 하도록 구성된다. 멀티-빔 장치는 복수의 빔릿들의 일차 하전 입자들 및 샘플로부터 방출되는 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 하전-입자 분리기보다 제 1 렌즈에 더 가깝게 형성되는 이미지 평면 상에 하전-입자 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈, 및 샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 그 위에 복수의 프로브 스폿들을 형성하도록 구성되는 제 2 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 멀티-빔 장치를 사용하여 샘플을 관찰하는 방법을 제공할 수 있다. 상기 방법은 복수의 빔릿들의 일차 하전 입자들 및 샘플로부터 방출되는 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 하전-입자 분리기보다 제 1 렌즈에 더 가깝게 형성되는 이미지 평면 상에 하전-입자 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해, 제 1 렌즈를 사용하여 복수의 빔릿들을 포커싱하는 단계; 및 대물 렌즈를 사용하여 샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 그 위에 복수의 프로브 스폿들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 장점들 및 효과들은 삽화 및 예시의 방식으로 본 발명의 소정 실시예들이 설명되는 첨부된 도면들과 함께 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2a는 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타낸다.
도 2b는 빔 분리기의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 2c는 빔 분리기의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사 툴을 나타내는 다이어그램이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사 툴들을 나타낸다.
도 4d, 도 4e, 도 4f 및 도 4g는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사 툴들을 나타낸다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사 툴들을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사 툴들의 부분들을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 빔들을 형성하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 검사 툴을 사용하여 샘플을 관찰하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
이제 예시적인 실시예들에 대하여 상세히 언급될 것이며, 이 예시들은 첨부된 도면들에서 설명된다. 다음의 설명은 달리 표현되지 않는 한, 상이한 도면들에서의 동일한 번호들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 다음 설명에서 제시된 구현들은 본 발명과 일치하는 모든 구현들을 나타내지는 않는다. 그 대신, 이들은 단지 첨부된 청구항에 열거된 바와 같은 본 발명에 관련된 측면들과 일치하는 시스템들, 장치들, 및 방법들의 예시들에 불과하다. 예를 들어, 일부 실시예들이 전자 빔을 이용하는 것과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 다른 타입들의 하전 입자 빔들이 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 광학 이미징, 광 검출, x-선 검출 등과 같은 다른 이미징 시스템들이 사용될 수 있다. 도면들에서, 구성요소들의 상대적인 치수들은 명확함을 위해 과장될 수 있다.
전자 디바이스들은 기판이라고 하는 실리콘의 한 부분(piece)에 형성되는 회로들로 구성된다. 많은 회로들이 실리콘의 동일한 부분에 함께 형성될 수 있으며, 집적 회로 또는 IC라고 한다. 이러한 회로들의 크기는 더 많은 회로들이 기판 상에 피팅(fit)될 수 있도록 극적으로 감소하였다. 예를 들어, 스마트 폰의 IC 칩은 엄지손톱만큼 작을 수 있고, 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락 크기의 1/1000 미만이다.
이러한 극히 작은 IC를 만드는 것은 복잡하고, 시간-소모적이며, 비용이 많이 드는 공정이고, 흔히 수백 개의 개별 단계들을 수반한다. 심지어 한 단계에서의 오차들도 완성된 IC에서 결함을 유도하여 이를 쓸모없게 만들 잠재력이 있다. 따라서, 제조 공정의 한 가지 목표는 이러한 결함들을 회피하여 공정에서 만들어진 기능 IC들의 수를 최대화하는 것, 즉 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다.
수율을 개선하는 한 가지 구성요소는 칩 제조 공정을 모니터링하여 이것이 충분한 수의 기능적 집적 회로들을 생성할 것을 보장하는 것이다. 공정을 모니터링하는 한 가지 방식은 그 형성의 다양한 스테이지들에서 칩 회로 구조체들을 검사하는 것이다. SEM을 사용하여 검사가 수행될 수 있다. SEM은 이러한 극히 작은 구조체들을 이미징하는 데 사용되어, 실제로 구조체들의 "사진"을 찍을 수 있다. 이미지는 구조체가 적절하게 형성되었는지, 및 그것이 적절한 위치에 형성되었는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 구조체에 결함이 있는 경우, 공정은 결함이 다시 발생할 가능성이 적도록 조정될 수 있다.
일부 검사 툴들에서, 하전 입자 소스로부터 생성되는 일차 빔이 광학 축선을 따라 이동하고, 샘플에 부딪힐 수 있으며, 광학 축선을 따라 샘플로부터 이차 빔이 생성될 수 있다. 빔 분리기가 광학 축선에 제공되어 이차 빔을 검출기로 전환할 수 있다. 따라서, 일차 빔은 샘플에 도달하기 전에 처음에 빔 분리기를 통과할 수 있다. 직면할 수 있는 몇 가지 문제들 중 하나는, 빔 분리기를 통해 지나갈 때 일차 빔이 분산되어 샘플 상의 결과적인 빔 스폿이 크기 증가와 같이 원하는 형상으로부터 벗어날 수 있도록 한다는 것이다. 이는 이미징 분해능을 저하시킬 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 이러한 분산의 효과는 감소되거나 제거될 수 있다. 예를 들어, 빔 분리기 근처의 이미지 평면에 소스의 이미지를 형성하도록 구성되는 전달 렌즈가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 빔은 샘플 상에 형성된 프로브 스폿의 크기를 증가시키는 것과 같이 샘플 상의 소스의 최종 이미지의 품질을 저하시키지 않고 빔 분리기를 통과할 수 있다. 따라서, 이미징 분해능이 개선될 수 있다.
빔 분산을 감소시키는 것 외에도, 전달 렌즈는 예를 들어 일차 하전-입자 빔의 배율을 감소시켜 샘플 상에 더 작은 프로브 스폿들을 생성함으로써 이미징 분해능을 더 개선하는 데 유용할 수 있다. 빔 분리기 근처의 중간 이미지 평면의 형성은 빔 분산을 감소시킬 수 있지만, 배율은 고 분해능을 달성하기에 충분히 작지 않을 수 있다. 대조적으로, 빔 분리기보다 전달 렌즈에 더 가까운 중간 이미지 평면의 형성은 일차 하전-입자 빔의 배율을 감소시킬 수 있지만, 빔 분산을 증가시킬 수 있다. 하전-입자 분리기보다 전달 렌즈에 더 가까운 이미지 평면을 형성함으로써 이미징 분해능을 향상시키려는 노력으로, 빔 분산은 악화되어 이미징 분해능의 손실을 야기할 수 있다. 그러므로, 바람직한 해결책은 빔 분산을 감소시키면서 일차 하전-입자 빔의 배율을 감소시켜, 이미징 분해능의 전반적인 향상을 달성하는 것이다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 멀티-빔 장치는 중간 이미지 평면 상에 하전-입자 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 다수 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 렌즈를 포함할 수 있다. 중간 이미지 평면은 하전-입자 분리기로부터 떨어져 형성되어, 더 작은 프로브 스폿들을 생성하기 위해 일차 하전-입자 빔의 배율의 감소를 가능하게 할 수 있다. 상기 장치는 하전-입자 분리기로부터 떨어진 이미지 평면의 형성으로 인해 야기되는 빔릿들의 분산을 보상하는 하전-입자 분산 보상기를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들은 전반적인 이미징 분해능을 향상시키기 위해, 빔 분산을 감소시키면서 일차 빔의 배율의 감소를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 범위를 제한하지 않고, 실시예들의 설명들 및 도면들은 예시적으로 전자 빔을 사용하는 것으로 언급될 수 있다. 하지만, 실시예들은 본 발명을 특정 하전 입자들로 제한하기 위해 사용되지는 않는다. 예를 들어, 빔 형성을 위한 시스템들 및 방법들은 광자, x-선, 및 이온 등에 적용될 수 있다. 또한, "빔"이라는 용어는 무엇보다도 일차 전자 빔들, 일차 전자 빔릿들, 이차 전자 빔들, 또는 이차 전자 빔릿들을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행불가능한 경우를 제외하고 모든 가능한 조합을 포함한다. 예를 들어, 구성요소가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 구성요소는 A, 또는 B, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예시로서, 구성요소가 A, B 또는 C를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 구성요소는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
이제 도 1을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(10)을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, EBI 시스템(10)은 주 챔버(11), 로드/락 챔버(20), 전자 빔 툴(100), 및 EFEM(equipment front end module: 30)을 포함한다. 전자 빔 툴(100)은 주 챔버(11) 내에 위치된다.
EFEM(30)은 제 1 로딩 포트(loading port: 30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 로딩 포트(30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)는 검사될 웨이퍼들[예를 들어, 반도체 웨이퍼들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 웨이퍼들] 또는 샘플들(이후, 웨이퍼 및 샘플은 집합적으로 "웨이퍼"라고 칭해질 수 있음)을 포함하는 웨이퍼 FOUP(front opening unified pod)들을 수용할 수 있다. EFEM(30) 내의 1 이상의 로봇 아암(robotic arm)(도시되지 않음)이 로드/락 챔버(20)로 웨이퍼들을 이송할 수 있다.
로드/락 챔버(20)는 대기압 미만의 제 1 압력에 도달하도록 로드/락 챔버(20) 내의 가스 분자들을 제거하는 로드/락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드/락 챔버(20)로부터 주 챔버(11)로 웨이퍼를 이송할 수 있다. 주 챔버(11)는 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(11) 내의 가스 분자들을 제거하는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(100)에 의해 검사를 거친다. 전자 빔 툴(100)은 단일-빔 시스템 또는 멀티-빔 시스템일 수 있다. 제어기(19)가 전자 빔 툴(100)에 전자적으로 연결된다. 제어기(19)는 도 1에서 주 챔버(11), 로드/락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(19)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해한다.
본 발명은 전자 빔 검사 시스템을 하우징하는 주 챔버(11)의 예시들을 제공하지만, 본 발명의 실시형태들은 가장 넓은 의미에서 전자 빔 검사 시스템을 하우징하는 챔버에 제한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 오히려, 본 명세서에 논의된 원리들은 제 2 압력 하에서 작동하는 다른 툴들에도 적용될 수 있다는 것을 이해한다.
도 2a는 도 1의 EBI 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴(100A)을 나타낸다. 전자 빔 툴(100A)[본 명세서에서 "장치(100A)"라고도 함]은 전자 소스(101), 건 어퍼처 플레이트(gun aperture plate: 171), 집광 렌즈(110), 소스 전환 유닛(120), 일차 투영 광학 시스템(130), 이차 이미징 시스템(150), 및 전자 검출 디바이스(140M)를 포함한다. 일차 투영 광학 시스템(130)은 대물 렌즈(131)를 포함할 수 있다. 샘플 표면(7)을 갖는 샘플(1)이 이동가능한 스테이지(도시되지 않음) 상에 제공될 수 있다. 전자 검출 디바이스(140M)는 복수의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)을 포함할 수 있다. 빔 분리기(160) 및 편향 스캐닝 유닛(132)이 일차 투영 광학 시스템(130) 내부에 배치될 수 있다.
전자 소스(101), 건 어퍼처 플레이트(171), 집광 렌즈(110), 소스 전환 유닛(120), 빔 분리기(160), 편향 스캐닝 유닛(132), 및 일차 투영 광학 시스템(130)은 장치(100A)의 일차 광학 축선(100_1)과 정렬될 수 있다. 이차 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140M)는 장치(100A)의 이차 광학 축선(150_1)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(101)는 음극(도시되지 않음) 및 추출기 또는 양극(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 작동 시 전자 소스(101)가 음극으로부터 일차 전자들을 방출하도록 구성되고, 일차 전자들은 추출기 또는 양극에 의해 추출 또는 가속되어 일차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(101s)를 형성하는 일차 전자 빔(102)을 형성한다. 일차 전자 빔(102)은 일차 빔 크로스오버(101s)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다.
소스 전환 유닛(120)은 이미지-형성 요소 어레이(도 2a에 도시되지 않음) 및 빔-제한 어퍼처 어레이(도 2a에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이는 복수의 마이크로-디플렉터들 또는 마이크로-렌즈들을 포함할 수 있으며, 이는 일차 전자 빔(102)의 복수의 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 102_3)에 영향을 미치고 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 102_3) 각각에 대한 일차 빔 크로스오버(101s)의 복수의 평행 이미지들(가상 또는 실제)을 형성할 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 개별적인 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 직경들을 제한하도록 구성될 수 있다. 도 2a는 일 예시로서 3 개의 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 나타내며, 소스 전환 유닛(120)은 여하한 수의 일차 빔릿들을 형성하도록 구성될 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 소스 전환 유닛(120)은 3×3 어레이의 일차 빔릿들을 형성하도록 구성될 수 있다. 소스 전환 유닛(120)은 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 수차들을 보상하도록 구성되는 수차 보상기 어레이를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수차 보상기 어레이는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 필드 곡률 수차들을 각각 보상하도록 구성되는 마이크로-렌즈들을 갖는 필드 곡률 보상기 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수차 보상기 어레이는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 비점수차들을 각각 보상하도록 구성되는 마이크로-스티그메이터(micro-stigmator)들을 갖는 비점수차 보상기 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지-형성 요소 어레이, 필드 곡률 보상기 어레이, 및 비점수차 보상기 어레이는 각각 마이크로-디플렉터들, 마이크로-렌즈들, 및 마이크로-스티그메이터들의 다수 층들을 포함할 수 있다. 다-층 어레이의 예시들은 미국 특허 출원 제 62/567,134호에서 더 설명되며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
집광 렌즈(110)는 일차 전자 빔(102)을 포커싱하도록 구성된다. 집광 렌즈(110)는 집광 렌즈(110)의 포커싱 파워를 변동시킴으로써 소스 전환 유닛(120)의 하류에 있는 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류들을 조정하도록 더 구성될 수 있다. 이에 의해, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 집광 렌즈(110)에 의해 변화될 수 있는 포커싱 상태를 가질 수 있다. 대안적으로, 전류들은 개별적인 일차 빔릿들에 대응하는 빔-제한 어퍼처 어레이 내의 빔-제한 어퍼처들의 반경방향 크기들을 변경함으로써 변화될 수 있다. 따라서, 빔릿의 전류는 빔릿의 궤적을 따라 상이한 위치들에서 상이할 수 있다. 빔릿 전류는 샘플 표면 상의 빔릿의 전류(예를 들어, 프로브 스폿 전류)가 원하는 양으로 설정되도록 조정될 수 있다.
집광 렌즈(110)는 제 1 주 평면의 위치가 이동가능하도록 구성될 수 있는 이동가능한 집광 렌즈일 수 있다. 이동가능한 집광 렌즈는 자기적, 또는 정전기적, 또는 전자기적(예를 들어, 복합체)이도록 구성될 수 있다. 이동가능한 집광 렌즈는 미국 특허 제 9,922,799호 및 미국 특허 출원 공개공보 2017/0025243호에서 더 설명되며, 이들은 둘 다 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 일부 실시예들에서, 집광 렌즈는 회전-방지 렌즈일 수 있고, 이는 빔릿들의 전류들을 변동시키는 동안 오프-액시스 빔릿들의 회전 각도들을 변화되지 않게 유지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 집광 렌즈(110)는 이동가능한 회전-방지 집광 렌즈일 수 있고, 이는 이동가능한 제 1 주 평면을 갖는 회전-방지 렌즈를 수반한다. 회전-방지 또는 이동가능한 회전-방지 집광 렌즈는 국제 출원 PCT/EP2017/084429호에서 더 설명되며, 이는 그 전문이 인용참조된다.
대물 렌즈(131)는 검사를 위해 샘플(1) 상에 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)을 포커싱하도록 구성될 수 있고, 본 실시예들에서 표면(7) 상에 3 개의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성할 수 있다. 작동 시, 건 어퍼처 플레이트(171)가 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 차단하도록 구성된다. 쿨롱 효과는 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 102_3)의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S) 각각의 크기를 확대하고, 이에 따라 검사 분해능을 악화시킬 수 있다.
빔 분리기(160)는, 예를 들어 다이폴 정전기장(electrostatic dipole field: E1) 및 다이폴 자기장(magnetic dipole field: B1)을 발생시키는 정전 디플렉터를 포함하는 빈 필터(Wien filter)일 수 있다. 빔 분리기(160)는 로렌츠 힘을 사용하여 통과하는 전자들에 영향을 미칠 수 있다. 빔 분리기(160)는 다이폴 정전기장(E1) 및 다이폴 자기장(B1)을 발생시키도록 활성화될 수 있다. 작동 시, 빔 분리기(160)는 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 개별 전자들에 다이폴 정전기장(E1)에 의한 정전기력을 가하도록 구성될 수 있다. 정전기력은 빔 분리기(160)의 다이폴 자기장(B1)에 의해 개별 전자들에 가해지는 자기력과 크기가 같지만, 방향은 반대일 수 있다. 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 실질적으로 직선으로 빔 분리기(160)를 통과할 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(132)은, 작동 시 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하여 표면(7)의 섹션 내의 개별적인 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 스캐닝하도록 구성된다. 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에서의 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)에 의한 샘플(1)의 조명에 응답하여, 이차 전자들이 샘플(1)로부터 나오고, 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 발생시키며, 이들은 작동 시 샘플(1)로부터 방출된다. 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se) 각각은 전형적으로 이차 전자들(전자 에너지 ≤ 50 eV를 가짐) 및 후방산란된 전자들[일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 랜딩 에너지와 50 eV 사이의 전자 에너지를 가짐]을 포함하는 상이한 에너지들을 갖는 전자들을 포함한다. 빔 분리기(160)는 이차 이미징 시스템(150)을 향해 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 편향하도록 구성된다. 후속하여, 이차 이미징 시스템(150)은 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 전자 검출 디바이스(140M)의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3) 상에 포커싱한다. 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)은 대응하는 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 검출하고, 예를 들어 샘플(1)의 대응하는 스캔 영역의 이미지들을 구성하기 위해 신호 처리 유닛들(도시되지 않음)에 전송될 수 있는 대응하는 신호들을 생성하도록 배치된다.
앞서 논의된 바와 같이, 빔 분리기(160)는 빈 필터와 같은 자기 디플렉터를 포함하는 편향 디바이스일 수 있다. 편향 디바이스는 통과하는 전자들을 편향할 수 있다. 전자들의 편향 방향들 및 편향 각도들은 전자들의 이동 방향들 및 에너지들(예를 들어, 속도들에 의해 표현될 수 있음)에 의존한다. 따라서, 이차 또는 후방산란 전자들과 상이한 방향으로 이동하는 일차 전자들이 이차 또는 후방산란 전자들과 구별될 수 있다. 따라서, 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 실질적으로 직선으로 빔 분리기(160)를 통과하게 될 수 있는 한편, 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se 및 102_3se)은 광학 축선(100_1)으로부터 멀어지게 편향된다. 하지만, 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3) 자체가 상이한 에너지 레벨들에서 전자들을 포함할 수 있다. 그러므로, 빔 분리기(160)를 통과하는 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전자들은 반드시 완전히 직선으로 통과하지는 않을 수 있으며, 대신에 편향 각도들로 편향될 수 있다. 따라서, 각각의 빔릿에서의 전자들의 편향 각도들이 상이할 수 있으며, 이에 의해 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3) 각각에서 분산이 발생하게 된다. 예를 들어, 도 2a는 공칭 에너지 V0 및 에너지 확산 ΔV를 갖는 일차 빔릿들 각각의 분산을 나타낸다. 일차 빔릿들 각각은 빔릿이 에너지 V0에 대응하는 빔릿 부분, 에너지 V0+ΔV/2에 대응하는 빔릿 부분, 및 에너지 V0-ΔV/2에 대응하는 빔릿 부분으로 분산되도록 분산을 겪을 수 있다.
분산은 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)에 영향을 미쳐, 예를 들어 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)이 분산 방향과 관련된 방향(예를 들어, 도 2a에서의 반경 방향)으로 확대되도록 함으로써, 원하는 형상으로부터 벗어나는 샘플(1) 상의 프로브 스폿들을 형성할 수 있다. 결과적으로, 분산이 프로브 스폿들을, 예를 들어 길쭉한 모양으로 형성되도록 할 수 있다. 빔 분리기(160)에 의해 야기된 분산은 이미징 분해능을 저하시킬 수 있다.
또한, 분산은 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)에 영향을 미쳐, 전자 검출 디바이스(140M) 상에 더 큰 스폿들을 형성할 수 있다. 분산은 이차 전자 수집 효율을 저하시키고, 크로스토크(cross-talk)에 기여할 수 있다.
이제 도 2b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 투영 시스템의 일부분의 예시적인 구성을 나타낸다. 도 2b의 투영 시스템은 일차 투영 광학 시스템(130)의 일부분을 형성할 수 있다. 도 2b는 일차 광학 축선(100_1)과 정렬되는 중심 빔릿(102_1)만을 나타낸다. 빔릿(102_1)은 중간 이미지 평면(2)에 포커싱될 수 있다. 즉, 빔릿(102_1)은 이미지 평면(2)에 포커싱된 스폿으로 형성될 수 있다. 이미지 평면(2)은 빔 분리기(160)의 편향 평면(160_2) 위에 위치된다. 상이한 에너지들을 갖는 일차 광학 축선(100_1)을 따라 진행하는 빔릿(102_1)의 전자들은 빔 분리기(160)를 빠져 나간 후에 분산될 수 있다. 따라서, 전자들은 이미지 평면(2) 상에서 가상 반경방향 시프트(3)를 가질 수 있다. 즉, 전자들은 이미지 평면(2) 상의 원래 위치들로부터 반경방향 시프트(3)만큼 변위된 가상 위치들로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 반경 방향은 일차 광학 축선(100_1)에 직교이다. 반경방향 시프트(3)로 인해, 이미지 평면(2) 상의 포커싱된 스폿은 확대된 것으로 시각화된다. 따라서, 샘플(1)에 형성된 빔 스폿(102S)이 넓어질 수 있다. 또한, 도 2b는 중심 빔릿만을 나타내지만, 이 효과는 오프-액시스 빔릿들에 훨씬 더 강하게 영향을 줄 수 있다. 오프-액시스 빔릿들은 빔 분리기를 비스듬히 통과할 수 있으므로, 빔 분리기를 통해 더 긴 거리를 이동하고 자기장 및 전기장의 영향을 더 많이 경험하며, 이에 따라 분산을 증폭시킬 수 있다.
반경방향 시프트(3)는 이미지 평면(2)이 편향 평면(160_2)에 접근함에 따라 감소될 수 있다. 반경방향 시프트(3)는 도 2c에 나타낸 바와 같이 이미지 평면(2)이 편향 평면(160_2)과 일치하는 경우에 0이 되거나, 0에 가까워지거나, 또는 실질적으로 0이 될 수 있다. 따라서, 빔릿 스폿(102S)은 빔 분리기(160)가 존재하지 않거나 활성화되지 않을 때와 비교하여 동일하거나 거의 동일하게 형성될 수 있다.
빔 분리기(160)는 그 중심에 편향 평면(160_2)을 갖는 것으로 표현될 수 있지만, 편향은 바로 편향 평면(160_2)에서가 아닌 위치들에서 전자들에 발생할 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 빈 필터는 전기장 및 자기장이 영역에 걸쳐 발생되도록 일정 거리에 걸쳐 일차 광학 축선(100_1)에 평행하게 연장되어 배치되는 전극들 및 자극편(magnetic pole piece)들을 포함할 수 있다. 따라서, 전자들은 전기장 및 자기장의 시작에 도달할 때 편향을 겪기 시작할 수 있으며, 전기장 및 자기장을 빠져 나갈 때까지 계속해서 편향을 겪을 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔 분리기에 의해 야기되는 편향은 빔 분리기의 중심 평면에 위치될 수 있는 편향 평면에 의해 근사화될 수 있다. 편향 평면은 전기장 또는 자기장의 분포의 중심에 대응하는 위치에서 빔 분리기를 가로지를 수 있다. 일부 실시예들에서, 편향 평면은 빔 분리기를 형성하는 구조체의 기하학적 중심에 위치될 수 있다.
도 2b 및 도 2c에 나타낸 바와 같은 빔릿(102_1)은, 예를 들어 빔 분리기(160) 위에 렌즈를 제공함으로써 이미지 평면(2)에서 이미지를 생성하도록 형성될 수 있다. 렌즈 또는 렌즈들의 어레이가 일차 빔들 또는 빔릿들을 포커싱하기 위해 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 분산을 감소시키는 데 유용할 수 있는 장치(200A)를 예시한다. 장치(200A)는 도 1의 전자 빔 툴(100)로서 사용될 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전자 소스(101), 건 어퍼처 플레이트(171)의 주 개구부(main opening), 집광 렌즈(110), 소스 전환 유닛(120), 및 대물 렌즈(131)는 장치의 일차 광학 축선(200_1)과 정렬된다. 전자 소스(101)는 일차 광학 축선(200_1)을 따라 소스 크로스오버(가상 또는 실제)(101s)와 함께 일차 전자 빔(102)을 생성한다.
집광 렌즈(110)는 발산을 감소시키거나 일차 광학 축선(200_1)을 따라 평행한 빔이 되도록 일차 전자 빔(102)을 포커싱할 수 있다. 즉, 일부 실시예들에서, 집광 렌즈(110)는 일차 전자 빔(102)을 평행한 빔으로서 포커싱할 수 있다. 집광 렌즈(110)는 소스 전환 유닛(120) 상에 수직으로 입사되는 일차 전자 빔(102)을 형성하도록 구성될 수 있다. 소스 전환 유닛(120)의 일 예시는 미국 특허 제 9,691,586호; 미국 특허 출원 공개공보 2017/0025243호; 및 국제 출원 PCT/EP2017/084429호에서 찾아볼 수 있으며, 이들은 모두 그 전문이 인용참조된다.
소스 전환 유닛(120)에서, 일차-전자 빔(102)의 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)이 각각 편향되도록 디플렉터들이 제공될 수 있다. 이에 따라, 편향된 빔릿들은 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 형성할 수 있다. 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)은, 예를 들어 일차 광학 축선(200_1)을 향해, 또는 그 바깥쪽으로, 또는 그를 중심으로 회전하여 편향될 수 있다.
일차 투영 시스템(130)은 전달 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)를 포함한다. 전달 렌즈(133)는 일차 광학 축선(200_1)과 정렬되고, 일부 실시예들에서 고정 렌즈(stationary lens)일 수 있고, 다른 실시예들에서 이동가능한 렌즈일 수 있다. 전달 렌즈(133)는 소스 전환 유닛(120)과 빔 분리기(160) 사이에 위치된다. 전달 렌즈(133)는 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 이미지 평면(2) 상에 투영한다. 이미지 평면(2)은 중간 실제 이미지 평면일 수 있다. 전달 렌즈(133)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱하여 이미지 평면(2) 상에 일차 빔 크로스오버(101s)의 복수의 중간 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전달 렌즈(133)는 통과하는 빔들 각각을 포커싱하도록 구성되어, 이미지 평면(2)에 포커싱된 스폿들이 형성되도록 할 수 있다.
이미지 평면(2)은 빔 분리기(160)의 영역에 있을 수 있다. 전달 렌즈(133) 및 빔 분리기(160)는 이미지 평면(2)이 적절하게 위치되도록 배치되거나 조정될 수 있다. 예를 들어, 빔 분리기(160)는 그 편향 평면(160_2)이 이미지 평면(2)에 가깝거나 일치하도록 배치될 수 있다. 전달 렌즈(133)가 배치될 수 있고, 그 포커싱 파워는 이미지 평면(2)이 편향 평면(160_2)에 가깝거나 일치하도록 설정될 수 있다. 또한, 전달 렌즈(133)는 이미지 평면(2)이 전달 렌즈(133)로부터 특정 거리만큼 이격되도록 구성될 수 있다. 전달 렌즈(133)는 이미지 평면(2)이 빔 분리기(160)를 그 중심에서, 예를 들어 일차 광학 축선(200_1)을 따라 빔 분리기(160)의 중심점에서 수직으로 가로지르도록 구성될 수 있다.
전달 렌즈(133)는, 예를 들어 정전기, 자기, 또는 전자기 복합 렌즈일 수 있다. 렌즈에 의해 생성되는 자기장 또는 정전기장은 렌즈의 전기 여기(electric excitation)를 조정함으로써 변동되어, 예를 들어 렌즈의 포커싱 파워를 변화시킬 수 있다. 따라서, 렌즈는 여기를 조정함으로써 렌즈로부터 특정 거리만큼 떨어진 이미지 평면을 형성하도록 구성될 수 있다.
도 3에서, 일차 투영 광학 시스템(130) 내에서의 빔릿들의 경로는 단지 개략적일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은 대물 렌즈(131)와 전달 렌즈(133) 사이의 빔릿들의 점선으로의 표현은 일차 투영 광학 시스템(130)과 같은 광학 요소들에 들어가고 나가는 빔릿들 간의 대응 관계를 나타낼 수 있다. 즉, 빔릿들의 궤적은 도 3의 일차 투영 광학 시스템(130) 내에 나타낸 것과 상이할 수 있다. 빔릿들의 상대적인 위치들은 광학 요소들의 구성 및 작동 모드들에 따라 변화할 수 있다.
일차 투영 광학 시스템(130)의 전달 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)는 샘플(1) 상에 빔 스폿들을 형성하기 위해 상호작동하도록 구성될 수 있다. 대물 렌즈(131)는 샘플(1)의 표면(7) 상에 3 개의 편향된 빔릿들을 포커싱하고, 따라서 프로브 스폿들로서 작동하도록 그 위에 일차 빔 크로스오버(101s)의 3 개의 이미지들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)을 생성한다. 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)로부터 샘플(1)로부터 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)이 방출될 수 있다. 빔 분리기(160)가 이차 광학 시스템(150)을 향해 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 지향한다.
이제 도 4a를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(211A)를 나타낸다. 도 4a에서, X-축은 반경 방향에 대응하고, Z-축은 장치(211A)의 일차 광학 축선(211_1)을 따르는 방향에 대응한다. 장치(211A)는 도 1의 전자 빔 툴(100)로서 사용될 수 있다.
장치(211A)에서, 소스(101)의 일차 빔 크로스오버(101s)로부터 방출되는 일차 전자 빔(102)은 집광 렌즈(110M)에 의해 시준되고 소스 전환 유닛(120) 상에 수직으로 입사될 수 있다. 소스 전환 유닛(120)에는 빔-제한 어퍼처 어레이(121) 및 이미지-형성 요소 어레이(122)가 제공될 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이(121)는 빔-제한 어퍼처들(121_1, 121_2, 및 121_3)을 포함할 수 있다. 빔-제한 어퍼처들(121_1, 121_2, 및 121_3)은 일차-전자 빔(102)의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 크기들을 제한할 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이(122)는 이미지-형성 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)을 포함할 수 있다. 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하여 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 광학 축선(211_1)으로부터 더 멀리 떨어진 디플렉터들이 빔릿들을 더 크게 편향할 수 있다. 또한, 이미지-형성 요소 어레이(122)는 다수 층들을 포함할 수 있고, 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 별개의 층들에 제공될 수 있다. 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 서로 독립적으로 개별적으로 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터는 샘플(1) 상에 형성되는 프로브 스폿들의 피치를 조정하도록 제어될 수 있다.
집광 렌즈(110M)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류들을 조정하기 위해 이동가능하도록 구성될 수 있다. 이동가능한 집광 렌즈(110M)는 위치 P1에서 주 평면(110M_2)을 가질 수 있고, 장치의 일차 광학 축선(211_1)을 따라 이동될 수 있다. 예를 들어, 주 평면(110M_2)은 위치 P1에서 전자 소스(101)로부터 더 멀리 떨어진 위치 P2로 이동될 수 있으며, 이에 따라 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)의 전류들이 감소될 수 있다. 주 평면(110M_2)은 전자 소스(101)에 더 가깝게 이동되어 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)의 전류들이 증가될 수 있도록 할 수 있다. 추가적으로, 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)의 전류들은 빔-제한 어퍼처들(121_1, 121_2, 및 121_3)의 크기들을 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 일차-전자 빔(102)은 빔릿들의 전류들을 변동시킬 때 평행한 빔으로서 유지될 수 있다.
전달 렌즈(133)는 일차 빔 크로스오버(101s)의 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)을 형성하기 위해 이미지 평면(2) 상에 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 투영하도록 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱한다. 대물 렌즈(131)는 샘플(1) 상으로 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)을 투영하여 샘플(1)의 표면(7) 상에 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성한다. 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 빔릿들을 편향하여, 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)이 사전설정된 양만큼 서로 이격되도록 할 수 있다.
이미지-형성 요소 어레이(122)의 중심에 위치된 디플렉터는 장치(211A)의 일차 광학 축선(211_1)과 정렬될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 중심 디플렉터는 빔릿(102_1)의 궤적을 직선으로 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중심 디플렉터는 생략될 수 있다. 하지만, 일부 실시예들에서, 일차 전자 소스(101)는 소스 전환 유닛(120)의 중심과 반드시 정렬되지는 않을 수 있다. 또한, 도 4a는 빔릿(102_1)이 일차 광학 축선(211_1) 상에 있는 장치(211A)의 측면도를 나타내지만, 빔릿(102_1)은 상이한 측에서 볼 때 일차 광학 축선(211_1)에서 벗어날 수 있다는 것을 이해한다. 즉, 일부 실시예들에서, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 모두 오프-액시스일 수 있다. 오프-액시스 성분은 일차 광학 축선(211_1)에 대해 오프셋될 수 있다.
편향된 빔릿들의 편향 각도들은 1 이상의 기준에 기초하여 설정될 수 있다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 디플렉터들(122_2 및 122_3)은 오프-액시스 빔릿들을 반경방향 바깥쪽으로 또는 일차 광학 축선(211_1)으로부터 멀리 편향할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들(122_2 및 122_3)은 오프-액시스 빔릿들을 반경방향 안쪽으로 또는 일차 광학 축선(211_1)을 향해 편향할 수 있다. 빔릿들의 편향 각도들은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플(1)에 수직으로 착지하도록 설정될 수 있다. 대물 렌즈(131)와 같은 렌즈들로 인한 이미지들의 축외 수차(off-axis aberrations)는 렌즈들을 통과하는 빔릿들의 경로들을 조정함으로써 감소될 수 있다. 그러므로, 디플렉터들(122_2 및 122_3)에 의해 생성되는 오프-액시스 빔릿들(102_2 및 102_3)의 편향 각도들은 프로브 스폿들(102_2S 및 102_3S)이 작은 수차를 갖도록 설정될 수 있다. 빔릿들은 오프-액시스 프로브 스폿들(102_2S 및 102_3S)의 수차를 감소시키기 위해 대물 렌즈(131)의 전방 초점을 통과하거나 이에 가깝도록 편향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 샘플(1) 상에 수직으로 착지하게 하는 한편, 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)은 작은 수차를 갖도록 설정될 수 있다. 전달 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)의 배열은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱하도록 구성될 수 있는 한편, 이미지-형성 요소 어레이(122)는 빔릿들이 대물 렌즈(131)의 전방 초점을 통과하거나 이에 가깝도록 하는 편향 각도들로 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하도록 구성될 수 있다.
하나의 빔릿이 상이한 에너지 레벨들로 전자들을 포함할 수 있다. 이미지 평면(2)이 빔 분리기(160)의 편향 평면(160_2)에 있기 때문에, 빔 분리기(160)를 나간 후, 상이한 에너지 레벨들의 전자들이 상이한 각도들로 편향되지만 이미지 평면(2) 상의 (도 2b에서와 같은) 반경방향 시프트(3)는 실질적으로 0이다. 편향된 전자들은 대물 렌즈(131)에 의해 다시 포커싱되어 분산 영향없이 샘플(1) 상에 프로브 스폿을 형성할 수 있다.
프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에서의 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)에 의한 조명에 응답하여, 이차 전자들(SE)이 샘플(1)로부터 나오고 빔 분리기(160)에 의해 이차 이미징 시스템을 향해 편향된다.
도 4a에 나타낸 바와 같이, 전달 렌즈(133)는 이미지 평면(2)이 편향 평면(160_2)에 있도록 구성될 수 있다. 하지만, 일부 실시예들에서, 이미지 평면(2)은 빔 분리기(160)의 편향 평면(160_2)에 있을 필요가 없다. 이미지 평면(2)은 편향 평면(160_2) 위 또는 아래에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전달 렌즈(133)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 빔 분리기(160)의 분산으로 인해 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 크기가 20 % 내에서 상대적으로 증가할 것을 보장하도록 구성될 수 있다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 반경방향 시프트(3)는 이미지 평면(2)과 편향 평면(160_2) 사이의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 결과적으로, 프로브 스폿들(102S)의 크기가 증가한다. 일부 실시예들에서, 이미지 평면(2)과 편향 평면(160_2) 사이의 거리는 비-분산 크기들[예를 들어, 빔 분리기(160)가 꺼진 경우]에 비해 프로브 스폿들의 크기가 20 % 미만으로 증가하도록 선택된다. 비-분산 스폿 크기가 10 nm인 경우, 분산에 의해 영향을 받는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 크기들은 예를 들어 12 nm 이내로 제한될 수 있다. 따라서, 전달 렌즈(133)는 이미지 평면(2)이 빔 분리기(160)에 또는 그 근처의 영역에 있도록 구성될 수 있다. 전달 렌즈(133)에 의해 형성되는 이미지 평면(2)은 일차 광학 축선(211_1)의 방향(Z-방향)으로 빔 분리기(160)의 에지들 내에 위치될 수 있거나, 또는 빔 분리기(160) 너머에 위치될 수 있다.
일부 반도체 제작 공정들에서, 20 % 미만의 분산으로 인한 빔 스폿들의 크기 증가를 목표로 하는 것은 검사될 패턴들의 가장 작은 피처 크기를 이미징하는 데 적합할 수 있다. 예를 들어, 7 nm 노드 기술들을 사용하면, 20 % 이하의 프로브 스폿 크기 증가가 패턴에서 가장 작은 대상물들을 이미징하기에 충분한 분해능을 보장하는 데 적합할 수 있다. 그 중에서도 14 nm, 10 nm, 및 5 nm 기술들과 같은 다른 공정들에 대해 적절하게 다른 임계치들이 설정될 수 있다.
적어도 빔 분리기(160)의 편향 평면(160_2) 근처의 이미지 평면(2) 상에 하전 입자 소스(101)의 이미지를 형성하도록 구성되는 전달 렌즈는 빔 분리기(160)의 편향 평면(160_2)으로부터 소정 양만큼 오프셋되어 또는 편향 평면(160_2)에서 이미지 평면(2)을 형성하도록 구성되는 전달 렌즈(133)를 포함할 수 있다. 편향 평면(160_2)으로부터의 이미지 평면(2)의 오프셋의 양은, 예를 들어 비-분산 크기에 대한 빔 스폿들의 크기 증가가 20 %로 제한되는 이러한 양에 대응할 수 있다.
이제 도 4b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(212A)를 나타낸다. 도 4a에 나타낸 장치(211A)의 실시예와 비교하여, 장치(212A)는 또한 사전-빔릿-형성 메카니즘(172) 및 수차-보상기 어레이(122-2)를 포함한다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 쿨롱 어퍼처 어레이를 포함할 수 있다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)의 중심 어퍼처 및 수차-보상기 어레이(122-2)의 중심 디플렉터가 장치(212A)의 일차 광학 축선(212_1)과 정렬될 수 있다.
사전-빔릿-형성 메카니즘(172)에는 복수의 사전-트리밍 어퍼처(pre-trimming aperture)들(예를 들어, 쿨롱 어퍼처 어레이)이 제공될 수 있다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 이동가능한 집광 렌즈(110M) 위에, 그리고 전자 소스(101)에 가깝게 제공될 수 있다. 도 4b에서, 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)은 각각 3 개의 사전-트리밍 어퍼처들을 통과하며, 일차 전자 빔(102)의 나머지 부분의 대부분이 차단된다. 즉, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)을 형성하지 않는 일차 전자 빔(102)으로부터의 전자들의 대부분 또는 대다수를 트리밍할 수 있다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 일차 전자 빔(102)이 소스 전환 유닛(120)에 들어가기 전에 궁극적으로 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)을 형성하는 데 사용되지 않을 전자들을 차단할 수 있다. 이러한 방식으로, 빔-제한 어퍼처 어레이(121) 위의 쿨롱 효과가 크게 감소될 수 있다. 건 어퍼처 플레이트(171)는 초기 스테이지에서 전자들을 차단하도록 전자 소스(101)에 가깝게 제공될 수 있는 한편, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 복수의 빔릿들 주위의 전자들을 더 차단하기 위해 제공될 수 있다.
사전-빔릿-형성 메카니즘(172)이 소스(101)에 매우 근접하게 배치되는 경우, 원하는 빔릿 크기 또는 형상을 달성하는 데 필요한 사전-트리밍 어퍼처들의 크기들은 제조되기에 너무 작을 수 있다. 이러한 경우, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 소스(101)로부터 떨어진 거리에 배치되어 사전-트리밍 어퍼처들의 제조가능한 크기 또는 크기들을 촉진할 수 있고, 건 어퍼처 플레이트(171)는 사전-빔릿-형성 메카니즘(172) 위에서 사용 및 위치되어 쿨롱 효과를 감소시키도록 초기 스테이지에서 전자들을 차단할 수 있다. 빔릿들의 일부가 아닌 전자들을 더 효과적으로 차단하기 위해, 사전-트리밍 어퍼처들의 크기는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 원하는 전류들의 설정을 용이하게 하도록 선택된다. 더 작은 크기들이 더 작은 전류들을 위해 사용되고, 더 큰 크기들이 더 큰 전류들을 위해 사용된다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 원하는 크기들을 갖는 사전-트리밍 어퍼처들이 일차 전자 빔(102)을 차단하여 원하는 전류(들)를 얻기 위해 이동될 수 있도록 일차 광학 축선(212_1)에 수직인 방향으로 이동가능할 수 있다. 예를 들어, 모터가 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)과 커플링되고 X-Y 평면에서 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)을 이동시키도록 구성될 수 있다(여기서, Y-축은 도 4b의 페이지의 평면 내/외부에 있음). 건 어퍼처 플레이트(171) 및 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)이 둘 다 제공되는 이러한 경우, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172) 위의 건 어퍼처 플레이트(171)는 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)이 이동하고 있을 때 전자 방출에서 소스(101)를 안정되게 유지할 수 있다.
일부 실시예들에서, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 이동가능한 집광 렌즈(110M) 아래에 배치될 수 있다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)을 전자 소스(101)에 더 가깝게 배치하는 것이 쿨롱 효과를 더 효과적으로 감소시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 건 어퍼처 플레이트(171)는 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)이 여전히 제조가능하면서 소스(101)에 충분히 가깝게 위치될 수 있는 경우에 생략될 수 있다.
이미지 평면(2)은 대물 렌즈(131)의 대상물 평면이고, 대물 렌즈(131)의 특성은 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 일부 실시예들에서, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류[및 이에 따른 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)]가 변화될 때 대물 렌즈(131)의 특성은 변화될 필요가 없다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류를 변동시킬 때 대물 렌즈 여기가 고정될 수 있다.
소스 전환 유닛(120)에는 이미지-형성 요소 어레이(122-1) 및 수차-보상기 어레이(122-2)가 제공될 수 있다. 장치(212A)의 이미지-형성 요소 어레이(122-1)는 도 4a에 나타낸 바와 같은 장치(211A)의 빔-제한 어레이(122)와 동일할 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이(122-1)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플(1)에 수직으로 착지하도록 또는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)이 작은 수차를 갖도록 설정될 수 있는 이미지-형성 마이크로-디플렉터들(122_1d, 122_2d, 및 122_3d)의 어레이를 포함할 수 있다. 수차-보상기 어레이(122-2)는 수차를 보상하도록 구성되는 수차 보상기들(122_1c, 122_2c, 및 122_3c)의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수차-보상기 어레이(122-2)는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)의 필드 곡률 수차 또는 비점수차를 보상할 수 있다. 소스 전환 유닛(120)의 이미지-형성 마이크로-디플렉터들은 일차 광학 축선(212_1) 바깥쪽으로, 또는 그 안쪽으로, 또는 심지어 그를 중심으로 회전하여 빔릿들을 편향하도록 구성될 수 있다.
이제 도 4c를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(213A)를 나타낸다. 도 4b에 나타낸 장치(212A)의 실시예와 비교하여, 장치(213A)는 예를 들어 장치(212A)의 실시예에서의 전달 렌즈(133)를 대체할 수 있는 이동가능한 전달 렌즈(133M)를 포함한다. 이동가능한 전달 렌즈(133M)는 장치(213A)의 일차 광학 축선(213_1)과 정렬될 수 있다.
이동가능한 전달 렌즈(133M)는 위치 M1에서 주 평면(133M_2)을 가질 수 있고, 장치의 일차 광학 축선(213_1)을 따라 이동될 수 있다. 예를 들어, 주 평면(133M_2)은 위치 M1에서 소스 전환 유닛(120)으로부터 더 멀리 떨어진 위치 M2로 이동될 수 있다. 이동가능한 전달 렌즈(133M)의 위치를 조정하는 것이 이미지 평면(2)에 형성되는 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)의 위치에 영향을 미칠 수 있으며, 이에 따라 샘플(1) 상의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치(들)를 변화시킬 수 있다. 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치들은 주 평면(133M_2)이 소스 전환 유닛(120)으로부터 더 멀리 이동되는 경우에 증가한다. 이미지-형성 마이크로-디플렉터들(122_1d, 122_2d, 및 122_3d)은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하여 빔릿들이 샘플(1) 상에 수직으로 또는 작은 수차로 착지하도록 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치들은 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 렌즈를 조정함으로써 피치들이 변화되고 모든 빔릿들이 그 렌즈를 통과하는 경우, 피치들은 함께 제어될 수 있다. 예를 들어, 주 평면(133M_2)과 같은 렌즈의 주 평면을 이동시킬 때, 또는 이미지 평면(2)을 이동시킬 때, 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치들이 함께 제어될 수 있다.
이제 도 4d를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(214A)를 예시한다. 도 4d에서, X-축은 반경 방향에 대응하고, Z-축은 멀티-빔 장치(214A)의 일차 광학 축선(214_1)을 따르는 방향에 대응한다. 멀티-빔 장치(214A)는 도 1의 전자 빔 툴(100)로서 사용될 수 있다.
장치(214A)에서, 전자 소스(101)의 일차 빔 크로스오버(101s)로부터 방출되는 일차-전자 빔(102)은 집광 렌즈(110M)에 의해 시준되어 소스 전환 유닛(120) 상에 수직으로 입사될 수 있다. 소스 전환 유닛(120)에는 빔-제한 어퍼처 어레이(121) 및 이미지-형성 요소 어레이(122)가 제공될 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이(121)는 빔-제한 어퍼처들(121_1, 121_2, 및 121_3)을 포함할 수 있다. 빔-제한 어퍼처들(121_1, 121_2, 및 121_3)은 일차-전자 빔(102)의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 크기들을 제한하도록 구성될 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이(122)는 이미지-형성 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)을 포함할 수 있다. 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하여 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 광학 축선(214_1)으로부터 더 멀리 떨어진 디플렉터들이 빔릿들을 더 크게 편향할 수 있다. 또한, 이미지-형성 요소 어레이(122)는 다수 층들을 포함할 수 있고, 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 별개의 층들에 제공될 수 있다(예시되지 않음). 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 서로 독립적으로 개별적으로 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터는 샘플(1) 상에 형성되는 프로브 스폿들의 피치를 조정하도록 제어될 수 있다.
도 4d에 나타낸 바와 같이, 멀티-빔 장치(214A)는 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 트리밍하도록 구성되는 건 어퍼처 플레이트(171)를 포함할 수 있다. 일차 전자 빔(102)의 발산으로 인해, 건 어퍼처 플레이트(171)를 전자 소스(101)에 너무 가깝게 배치하는 것은 집광 렌즈(110M)에 입사하는 일차 전자 빔(102)의 단면을 효과적으로 감소시키지 않을 수 있다. 또한, 전자 소스(101)로부터의 잔해 또는 입자들의 건 어퍼처 플레이트(171) 상의 증착이 어퍼처 크기를 바람직하지 않게 감소시킬 수 있다. 건 어퍼처 플레이트(171)를 전자 소스(101)로부터 너무 멀리 배치하는 것은 일차 전자 빔(102)의 더 많은 부분을 트리밍함으로써 빔 전류의 감소를 유도할 수 있으며, 이 또한 바람직하지 않다. 그러므로, 건 어퍼처 플레이트(171)는 전자 소스(101)의 일차 빔 크로스오버(101s)로부터 최적으로 이격되어 배치될 수 있다.
빔-제한 어퍼처 어레이(121)와 조합하여, 집광 렌즈(110M)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류를 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 조정가능한 집광 렌즈(110M)가 멀티-빔 장치(214A)의 일차 광학 축선(214_1)을 따라 이동될 수 있는 주 평면(110M_2)을 가질 수 있다. 예를 들어, 주 평면(110M_2)은 전자 소스(101)로부터 더 멀리 이동되어 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)의 전류들을 감소시킬 수 있고, 주 평면(110M_2)은 전자 소스(101)에 더 가깝게 이동되어 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)의 전류들을 증가시킬 수 있다. 주 평면(110M_2)의 위치를 조정하는 것과 조합하여, 빔-제한 어퍼처 어레이(121)의 어퍼처들의 크기를 변화시키는 것이 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)의 전류들을 변화시킬 수 있다. 빔릿들의 전류는 빔릿들이 빔-제한 어퍼처 어레이(121)의 어퍼처들을 통과한 후에 변화될 수 있다. 일차-전자 빔(102)은 빔릿들의 전류들을 변동시킬 때 평행한 빔으로서 유지될 수 있다.
전달 렌즈(133)는 중간 이미지 평면(2) 상에 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 투영하여 일차 빔 크로스오버(101s)의 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)을 형성하기 위해 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱하도록 구성될 수 있다. 도 4d에 나타낸 바와 같이, 전달 렌즈(133)는 중간 이미지 평면(2)이 빔 분리기(160)의 편향 평면(160_2)보다 전달 렌즈(133)에 더 가깝게 형성되도록 구성될 수 있다. 중간 이미지 평면(2)의 위치는 일차 광학 축선(214_1)을 따라 조정되어 일차 전자 빔(102) 또는 일차 빔 크로스오버(101s)의 배율을 조정할 수 있다. 본 발명의 맥락에서, "더 가깝게"는 실제인지 가상인지에 관계없이 대상물들의 물리적 근접을 언급한다. 예를 들어, 이미지 평면(2)이 빔 분리기(160)보다 전달 렌즈(133)에 더 가까운 경우, 이는 이미지 평면(2)으로부터 전달 렌즈(133)까지의 일차 광학 축선(214_1)을 따른 수직 거리가 이미지 평면(2)으로부터 빔 분리기(160)까지의 수직 거리보다 작다는 것을 의미한다. 이미지 평면(2)과 전달 렌즈(133) 사이의 수직 거리는 이미지 평면(2)과 전달 렌즈(133)의 중심축 사이의 일차 광학 축선(214_1)을 따른 거리로서 측정될 수 있다. 이미지 평면(2)과 빔 분리기(160) 사이의 수직 거리는 이미지 평면(2)과 빔 분리기(160)의 편향 평면(160_2) 사이의 일차 광학 축선(214_1)을 따른 거리로서 측정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 일차 빔 크로스오버(101s)의 작은 배율이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일차 빔 크로스오버(101s)로부터 생성되는 더 작은 프로브 스폿들(예를 들어, 102_1S, 102_2S, 및 102_3S)이 향상된 이미지 분해능을 유도할 수 있다. 배율은 일차 빔 크로스오버(101s)의 크기에 대한 프로브 스폿들의 크기의 비율에 기초하여 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 배율은 집광 렌즈(110M)의 초점 길이에 대한 대물 렌즈(131)의 초점 길이의 비율로 칭해질 수 있다. 프로브 스폿들이 더 작아 향상된 분해능을 유도하도록 작은 배율을 얻기 위해 대물 렌즈(131)의 짧은 초점 길이 및 집광 렌즈(110M)의 긴 초점 길이가 필요할 수 있다.
멀티-빔 장치(214A)에서, 배율은 중간 이미지 평면(2)과 대물 렌즈(131) 사이의 거리에 대한 대물 렌즈(131)와 샘플(1) 사이의 거리의 비율에 기초하여 결정될 수 있다. 중간 이미지 평면(2)과 대물 렌즈(131) 사이의 거리를 증가시키는 것이 일차 빔 크로스오버(101s)의 배율을 더 감소시킬 수 있다.
전달 렌즈(133)는, 예를 들어 정전기, 자기, 또는 전자기 복합 렌즈일 수 있다. 전달 렌즈(133)의 초점 길이 또는 포커싱 파워는 렌즈의 전기 여기를 변화시킴으로써, 또는 전달 렌즈(133)의 물리적 위치를 변화시킴으로써(도 4d에 예시되지 않음), 또는 둘 모두에 의해 조정될 수 있다. 따라서, 전달 렌즈(133)는 도 4d에 예시된 바와 같이 렌즈로부터의 특정 거리에서 이미지 평면(2)을 형성하여, 필요에 따라 적절하게 배율을 변동시키도록 구성될 수 있다.
멀티-빔 장치(214A)는 일차 하전-입자들과의 상호작용 시 샘플(1)로부터 방출되는 이차 또는 후방산란 전자들로부터 샘플(1)에 입사하는 일차-하전 입자들을 분리하기 위한 빔 분리기(160)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔 분리기는 빔 분리기(160)가 대물 렌즈(131)에 더 가깝도록 대물 렌즈(131)와 전달 렌즈(133) 사이에 배치되어, 이차 이미징 시스템(150)이 배치될 적당한 공간을 허용할 수 있다.
이제 도 4e를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(215A)를 나타낸다. 도 4d에 나타낸 멀티-빔 장치(214A)의 실시예와 비교하여, 멀티-빔 장치(215A)는 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)을 포함한다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 쿨롱 어퍼처 어레이를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)에는 복수의 사전-트리밍 어퍼처들(예를 들어, 쿨롱 어퍼처 어레이)이 제공될 수 있다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 이동가능한 집광 렌즈(110M) 위에, 그리고 전자 소스(101)에 가깝게 제공될 수 있다. 도 4e에서, 일차 전자 빔(102)은 3 개의 사전-트리밍 어퍼처들을 통과하며, 일차 전자 빔(102)의 나머지 부분의 대부분이 트리밍된다. 즉, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)을 형성하지 않는 일차 전자 빔(102)으로부터의 전자들의 대부분 또는 대다수를 트리밍하여, 빔-제한 어퍼처 어레이(121) 위의 쿨롱 효과를 감소시킬 수 있다. 복수의 사전-트리밍 어퍼처들의 형상들 및 크기들은 쿨롱 효과의 감소를 최대화하도록 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 건 어퍼처 플레이트(171)는 초기 스테이지에서 전자들을 차단하도록 전자 소스(101)에 가깝게 제공될 수 있는 한편, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 복수의 빔릿들 주위의 전자들을 더 차단하기 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 건 어퍼처 플레이트(171) 없이 사용될 수 있다. 이는 더 단순한 칼럼 디자인, 더 낮은 유지보수 비용, 또는 감소된 툴 다운 타임을 허용할 수 있다.
이제 도 4f를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(216A)를 나타낸다. 도 4d에 나타낸 멀티-빔 장치(214A)의 실시예에 추가하여, 멀티-빔 장치(216A)는 빔 분산 보상기(161)를 포함한다.
빔 분산 보상기(161)는 (본 명세서에서 앞서 논의된 바와 같은) 빔 분리기(160)에 의해 야기되는 전자 빔들의 분산을 보상하도록 구성될 수 있다. 빔 분산 보상기(161)는 빔 분리기(160)와 전달 렌즈(133) 사이에 배치될 수 있다. 빔 분산 보상기(161)는 그 중심에 편향 평면(161_2)을 갖는 것으로 표현될 수 있다. 빔 분산 보상기(161)는, 예를 들어 빈 필터를 포함할 수 있다. 빔 분산 보상기(161)의 일 예시 및 빔 분산을 보상하는 예시적인 방법들은 미국 특허 출원 공개공보 2019/0035595호에서 찾아볼 수 있으며, 이는 그 전문이 인용참조된다.
멀티-빔 장치(216A)는 이미징 분해능을 향상시키기 위해 배율을 감소시키고 빔 분산을 보상하도록 구성될 수 있다. 중간 이미지 평면(2)의 위치는 전달 렌즈(133)의 전기 여기를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 이미지 평면(2)의 위치의 변화는 배율을 변동시킬 수 있다. 예를 들어, 빔 분리기(160)로부터 떨어져 있지만 전달 렌즈(133)에 더 가까운 이미지 평면(2)의 형성이 더 작은 배율을 유도할 수 있다. 하지만, 이러한 구성에서는 빔 분산이 부정적인 영향을 받을 수 있다. 빔 분산 보상기(161)는 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전체 빔 분산의 효과를 완화하기 위해 채택될 수 있다. 따라서, 빔 분리기로부터 떨어져 형성되는 이미지 평면(2)과 조합하여 빔 분산 보상기(161)를 포함하는 멀티-빔 장치(216A)가 이미징 분해능을 개선하는 데 유용할 수 있다.
이제 도 4g를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(217A)를 나타낸다. 도 4f에 나타낸 멀티-빔 장치(216A)의 실시예와 비교하여, 멀티-빔 장치(217A)는 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)을 포함할 수 있다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은, 이동가능한 집광 렌즈(110M) 위에, 그리고 전자 소스(101)에 가깝게 제공되는 쿨롱 어퍼처 어레이를 포함할 수 있다. 도 4g에서, 일차 전자 빔(102)은 3 개의 사전-트리밍 어퍼처들을 통과하며, 일차 전자 빔(102)의 나머지 부분의 대부분이 트리밍된다. 즉, 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)을 형성하지 않는 일차 전자 빔(102)으로부터의 전자들의 대다수를 트리밍하여, 빔-제한 어퍼처 어레이(121) 위의 쿨롱 효과를 감소시킬 수 있다. 복수의 사전-트리밍 어퍼처들의 형상들 및 크기들은 쿨롱 효과의 감소를 최대화하도록 조정될 수 있다.
사전-빔릿-형성 메카니즘(172)을 도입함으로써 쿨롱 효과를 감소시키는 것에 추가하여, 멀티-빔 장치(217A)의 실시예는 전달 렌즈(133)의 초점 길이를 나타내는 중간 이미지 평면(2) 상에 일차 빔 크로스오버(101s)의 실제 이미지들을 형성하도록 구성되는 전달 렌즈(133)를 포함한다. 중간 이미지 평면(2)의 위치는 전달 렌즈(133)의 전기 여기를 변동시킴으로써 조정될 수 있다. 전기 여기의 변화는 초점 길이의 변화를 야기하여, 분해능을 개선하도록 배율을 변동시킬 수 있다. 또한, 멀티-빔 장치(217A)의 실시예는 빔 분리기(160)에 의해 야기되는 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)의 분산을 보상하도록 구성되는 빔 분산 보상기(161)를 포함한다.
이제 도 5a를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(221A)를 나타낸다. 장치(221A)는 그 중에서도(예를 들어, 수렴 또는 병렬 모드) 발산 모드에서 작동할 수 있다. 발산 모드에서, 일차 전자 빔(102)을 평행한(또는 실질적으로 평행한) 빔으로 시준하기보다는, 집광 렌즈(110)는 전자 빔(102)을 발산 빔으로서 형성하기 위해 어느 정도만 전자 빔(102)을 포커싱하도록 구성될 수 있다. 발산 모드에서, 일차 전자 빔(102)의 전류 밀도는 병렬 모드에서 작동하는 경우보다 작게 만들어질 수 있다. 그러므로, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류들이 감소될 수 있다.
장치(221A)에는 사전-굽힘 마이크로-디플렉터들을 포함할 수 있는 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123)는 사전-굽힘 마이크로-디플렉터들(123_1, 123_2, 및 123_3)을 포함할 수 있다. 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 일차 광학 축선(221_1)에 평행하고 빔-제한 어퍼처 어레이(121) 상에 수직으로 입사하도록 편향하기 위해 제공될 수 있다. 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123)는 빔릿들을 편향하여, 빔-제한 어퍼처들(121_1, 121_2, 및 121_3)에 비스듬히 들어가는 빔릿들로 인해 야기될 수 있는 전자 산란을 감소시킬 수 있다. 빔릿들의 전자 산란은 각각의 프로브 스폿 크기를 확대하거나 배경 잡음에 기여하며, 이에 따라 대응하는 스캔 영역의 이미지 분해능을 저하시킬 수 있다.
집광 렌즈(110)는 전자 빔(102)을 포커싱하여 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 빔-제한 어퍼처들(121_1, 121_2, 및 121_3)을 통과한 후에 원하는 전류들을 갖게 하도록 구성될 수 있다. 소스 전환 유닛(120)에는 빔-제한 어퍼처 어레이(121), 이미지-형성 요소 어레이(122), 및 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123)가 제공될 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이(121)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 크기들 또는 전류들을 원하는 레벨로 제한할 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이(122)는 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 형성하도록 구성될 수 있는 이미지-형성 마이크로-디플렉터들(122_1d, 122_2d, 및 122_3d)을 포함할 수 있다.
전달 렌즈(133)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱하고, 이미지 평면(2) 상에 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지들을 투영하여 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)을 형성할 수 있다. 대물 렌즈(131)는 샘플(1) 상으로 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)을 투영하여, 표면(7) 상에 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성할 수 있다.
이미지-형성 마이크로-디플렉터들(122_1d, 122_2d, 및 122_3d)은 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)이 샘플 표면(7) 상에서 서로 이격되게 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미지-형성 마이크로-디플렉터들(122_1d, 122_2d, 및 122_3d)은 샘플 표면(7) 상에 수직으로 착지하거나 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 수차를 감소시키도록 빔릿들(102_1, 102_2, 102_3)을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
장치(221A)에서, 소스 전환 유닛(120)은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 일차 광학 축선(221_1)에 실질적으로 평행하게 소스 전환 유닛을 통해 진행하도록 구성될 수 있다. 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123), 빔-제한 어퍼처 어레이(121), 및 이미지-형성 요소 어레이(122)의 각각의 요소들을 통해 직선으로 진행할 수 있다. 소스 전환 유닛(120)을 통해 직선 궤적들을 갖는 빔릿들이 빔-제한 어퍼처 어레이(121) 및 이미지-형성 요소 어레이(122)의 수차를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 소스 전환 유닛(120)의 층들은 컴팩트하게 만들어질 수 있다. 또한, 소스 전환 유닛(120)의 제조가 더 효율적으로 이루어질 수 있다.
이제 도 5b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(222A)를 나타낸다. 도 5a에 나타낸 장치(221A)의 실시예와 비교하여, 장치(222A)는 또한 사전-빔릿-형성 메카니즘(172) 및 수차-보상기 어레이(122-2)를 포함한다. 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)은 쿨롱 어퍼처 어레이를 포함할 수 있다. 사전-빔릿-형성 메카니즘의 중심 어퍼처 및 수차-보상기 어레이(122-2)의 중심 디플렉터가 장치(222A)의 일차 광학 축선(222_1)과 정렬될 수 있다. 또한, 장치(222A)에는 회전-방지 집광 렌즈(110AR)가 제공될 수 있다.
전자 소스(101)에 의해 생성된 일차 전자 빔(102)으로부터의 전자들은 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)의 빔릿-형성 어퍼처들에 의해 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3) 주위로부터 트리밍될 수 있다. 회전-방지 집광 렌즈(110AR)의 포커싱 파워를 변화시켜 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류들을 변동시키는 경우, 소스 전환 유닛(120) 상의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 회전 각도들은 변화되지 않고 유지되어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123), 빔-제한 어퍼처 어레이(121), 및 이미지-형성 요소 어레이(122)를 통과할 수 있도록 한다.
회전-방지 집광 렌즈(110AR)는 회전-방지 렌즈일 수 있다. 회전-방지 렌즈는 이를 통과하는 전자 빔들의 회전 각도에 영향을 주지 않고 변화될 수 있는 포커싱 파워를 가질 수 있다. 회전-방지 렌즈의 예시들은 그 전문이 인용참조되는 국제 출원 PCT/EP2017/084429호에서 제공된다. 회전-방지 렌즈는 2 개의 렌즈들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전-방지 렌즈는 2 개의 자기 렌즈들에 의해, 또는 1 개의 자기 렌즈와 1 개의 정전 렌즈에 의해 형성될 수 있다. 회전-방지 렌즈 내부의 렌즈들의 여기를 적절하게 조정함으로써, 통과하는 전자 빔의 회전 각도에 영향을 주지 않고 렌즈의 포커싱 파워가 변동될 수 있다.
회전-방지 집광 렌즈(110AR)는 이동가능한 회전-방지 렌즈(MARL)일 수 있다. MARL의 경우, 회전-방지 집광 렌즈(110AR)는 3 개의 렌즈들에 의해 형성될 수 있다. 이동가능한 회전-방지 렌즈의 예시들이 또한 국제 출원 PCT/EP2017/084429호에서 제공된다.
사전-빔릿-형성 메카니즘(172)에는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 형성하는 데 도움이 될 수 있는 복수의 사전-트리밍 어퍼처들이 제공될 수 있다. 회전-방지 집광 렌즈(110AR)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 빔릿-제한 메카니즘(121)의 각각의 개구부들을 통과할 것을 보장하는 데 도움이 될 수 있다.
소스 전환 유닛(120)에는 이미지-형성 요소 어레이(122-1) 및 수차-보상기 어레이(122-2)가 제공될 수 있다. 장치(222A)의 이미지-형성 요소 어레이(122-1)는 도 5a에 나타낸 바와 같은 장치(221A)의 이미지-형성 요소 어레이(122)와 동일할 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이(122-1)는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플(1)에 수직으로 착지하도록 또는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)이 작은 수차를 갖도록 설정될 수 있는 이미지-형성 마이크로-디플렉터들(122_1d, 122_2d, 및 122_3d)의 어레이를 포함할 수 있다. 수차-보상기 어레이(122-2)는 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)의 필드 곡률 수차 또는 비점수차를 보상할 수 있는 수차 보상기들(122_1c, 122_2c, 및 122_3c)의 어레이를 포함할 수 있다.
이제 도 5c를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 멀티-빔 장치(223A)를 나타낸다. 도 5b에 나타낸 장치(222A)의 실시예들과 비교하여, 장치(223A)는 예를 들어 장치(222A)의 실시예에서의 전달 렌즈(133)를 대체할 수 있는 이동가능한 전달 렌즈(133M)를 포함할 수 있다. 이동가능한 전달 렌즈(133M)는 장치(223A)의 일차 광학 축선(223_1)과 정렬될 수 있다.
이동가능한 전달 렌즈(133M)는 사전설정된 위치에서 주 평면(133M_2)을 가질 수 있고, 장치의 일차 광학 축선(223_1)을 따라 이동될 수 있다. 예를 들어, 주 평면(133M_2)은 소스 전환 유닛(120)으로부터 더 멀리 또는 더 가까이 이동될 수 있다. 이동가능한 전달 렌즈(133M)의 위치를 조정하는 것이 이미지 평면(2)에 형성되는 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)의 위치에 영향을 미칠 수 있으며, 이에 따라 샘플(1) 상의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치들을 변화시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지-형성 요소 어레이(122)에서의 예시적인 편향 각도 조정들을 나타낸다. 도 6a 및 도 6b의 구성들은 본 명세서에서 논의된 예시적인 실시예들의 일부를 형성할 수 있다. 디플렉터가 전자 소스로부터 생성된 빔을 편향하도록 구성될 수 있다. 디플렉터는 이미지-형성 요소 어레이(122)의 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)과 같은 디플렉터들의 어레이의 일부일 수 있다. 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)은 광학 축선(Z-축)을 중심으로 대칭으로 빔들을 편향하도록 구성될 수 있다. 도 6a의 실시예의 측면도에서, 디플렉터(122_1)는 종이에서 나오는 방향으로 빔릿(102_1)을 편향하도록 구성될 수 있다.
디플렉터(122_2)는 디플렉터의 일 예시이다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 디플렉터(122_2)는 반경방향 바깥쪽으로, 그리고 Z-축에 대해 θ의 편향 각도로 빔릿(102_2)을 편향한다. 각도(θ)가 증가함에 따라 빔릿 간격이 증가될 수 있다. 따라서, 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)이 이미지 평면(2) 상에서 증가된 이격 거리로 형성될 수 있다. 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)과 같은 빔 스폿들은 증가된 피치로 형성될 수 있다.
이미지-형성 요소 어레이(122)는 디플렉터들의 3×3 어레이를 포함할 수 있다. 디플렉터들의 3×3 어레이의 중심 디플렉터는 장치의 일차 광학 축선과 정렬될 수 있고, 따라서 중심 빔의 궤적을 직선으로 유지하도록 구성될 수 있다. 또한, 중심 디플렉터는 생략될 수 있다. 일부 실시예들에서, 더 많거나 더 적은 디플렉터들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 디플렉터들의 11×11 어레이가 제공될 수 있다. 어레이의 모든 디플렉터들이 통과하는 빔들에 대해 원하는 편향 각도들을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 일부 디플렉터들은 상이한 편향 각도들로 그를 통과하는 빔들을 편향하도록 구성될 수 있다. 더 많은 디플렉터들이 제공되는 실시예들에서, 예를 들어 반경방향 바깥쪽에 위치되는 디플렉터들은 빔들에 더 큰 편향 각도들을 생성하도록 구성될 수 있다.
도 6b에 나타낸 바와 같이, 빔릿들은 또한 일차 광학 축선을 향해 반경방향 안쪽으로 편향될 수 있다. 빔릿들이 안쪽으로 편향되는 경우, 빔릿들이 빔 분리기(160)에 도달하기 전에 빔 크로스오버가 형성될 수 있다. 또한, 빔릿들을 안쪽으로 편향하는 것은 빔릿들이 대물 렌즈(103)에 도달할 때 훨씬 더 큰 빔 간격을 갖도록 할 수 있으며, 따라서 빔릿들은 훨씬 더 큰 수차로 샘플 상에 프로브 스폿들을 형성할 수 있다.
이동가능한 전달 렌즈가 채택되는 경우, 이미지-형성 요소 어레이(122)의 디플렉터들은 기준 위치로부터 이동가능한 전달 렌즈의 주 평면의 변위량에 기초하는 편향 각도들로 빔릿들을 편향하도록 구성될 수 있다. 디플렉터들은 편향 각도들의 사전설정된 범위 내에서 빔릿들을 편향하도록 구성될 수 있다. 디플렉터에 의해 부여되는 편향의 양은 디플렉터에 인가되는 전압에 의해 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 디플렉터들은 작은 편향 각도들을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다수 디플렉터들이 개별적인 작은 편향 각도들보다 큰 각도로 빔릿을 집합적으로 편향하도록 단일 빔릿을 조정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 작은 편향 각도들의 이점은, 디플렉터 어레이들이 제조하기 더 쉬울 수 있고, 더 낮은 전기 여기가 필요할 수 있다는 것일 수 있다. 더욱이, 이러한 구성은 더 전력 효율적일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 빔들을 형성하는 예시적인 방법(700)을 나타내는 흐름도이다. 방법(700)은, 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이 EBI 시스템(10)의 제어기(19)에 의해 수행될 수 있다. 제어기(19)는 방법(700)의 1 이상의 블록을 구현하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어기(19)는 하전 입자 빔을 생성하고 다른 기능들을 수행하도록 하전 입자 빔 장치의 모듈에 지시할 수 있다.
단계 710에서, 하전 입자 소스에 의해 하전 입자 빔이 생성될 수 있다. 예를 들어, 전자 소스(101)는 일차 광학 축선을 따라 형성되는 일차 전자 빔(102)을 방출하도록 제어될 수 있다. 단계 710은 복수의 빔릿들을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 일차 전자 빔(102)은 건 어퍼처(171) 또는 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)에 의해 트리밍될 수 있다. 단계 710은 일차 전자 빔(102)을 포커싱하는 것을 포함할 수 있다. 일차 전자 빔(102)은 집광 렌즈(110)에 의해 포커싱될 수 있다. 일차 전자 빔(102)을 포커싱하는 것은 전기장 또는 자기장을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 일차 전자 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 소스 전환 유닛(120)을 향해 안내될 수 있다.
단계 720에서, 하전 입자 빔은 디플렉터에 의해 편향될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포함하는 일차 전자 빔(102)이 사전-빔릿-굽힘 디플렉터 어레이(123)의 디플렉터에 의해 편향될 수 있다. 일차 빔(102)은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 일차 광학 축선에 평행하게 만들어지고 빔-제한 어레이(121) 상에 수직으로 입사하도록 편향될 수 있다. 전압이 디플렉터들에 공급될 수 있다.
단계 730에서, 빔릿들의 크기가 제한될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 크기들은 빔-제한 어레이(121)의 각각의 개구부들을 통과하게 됨으로써 제한될 수 있다.
단계 740에서, 빔릿은 디플렉터에 의해 편향될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 이미지-형성 요소 어레이(122)의 개별적인 디플렉터들에 의해 편향될 수 있다. 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)과 같은 이미지-형성 요소 어레이(122)의 개별적인 디플렉터들은 편향 각도(θ)만큼 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하도록 제어될 수 있다. 전압이 디플렉터들에 공급될 수 있다. 단계 740에서 빔릿을 편향하는 것은 일차 광학 축선에 수직인 방향으로 빔릿을 편향하는 것을 포함할 수 있다. 빔릿들은 반경방향 바깥쪽으로 편향될 수 있다. 단계 740은 하전 입자 소스(101)의 일차 빔 크로스오버(101s)의 가상 이미지를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 편향 각도들은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플(1) 상에 수직으로 착지하도록 설정될 수 있다. 편향 각도들은 전달 렌즈(133) 및 대물 렌즈(131)의 속성들에 기초할 수 있다.
단계 750에서, 빔릿은 중간 이미지 평면에 포커싱될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 전달 렌즈(133)에 의해 이미지 평면(2) 상에 포커싱될 수 있다. 일차 빔 크로스오버(101s)의 복수의 중간 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)이 이미지 평면(2) 상에 형성될 수 있다. 이미지 평면(2)은 적어도 일차 하전 입자들과 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 빔 분리기(160) 근처에 있을 수 있다. 전달 렌즈(133)는 전기장 또는 자기장을 생성하도록 제어될 수 있다. 단계 750은 이미지 평면(2)에 형성되는 이미지들의 간격을 조정하기 위해 이동가능한 렌즈를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동가능한 전달 렌즈(133)는 중간 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i) 간의 이격 거리를 조정하기 위해, 및 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)의 피치들을 조정하기 위해 이동될 수 있다.
단계 760에서, 빔릿은 타겟 상에 포커싱될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 대물 렌즈(131)에 의해 검사를 위한 샘플(1) 상에 포커싱될 수 있으며, 표면(7) 상에 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성할 수 있다. 단계 750에서 중간 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i) 간의 이격 거리를 조정하는 것이 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)의 피치들을 변화시킬 수 있다. 단계 740에서 편향 각도들을 설정하는 것은 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)의 수차를 감소시킬 수 있다.
단계 770에서, 이차 전자들이 이차 이미징 시스템을 향해 지향되도록 편향될 수 있다. 예를 들어, 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에서의 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)에 의한 조명에 응답하여, 이차 전자들이 샘플(1)로부터 나와서 이차 이미징 시스템(150)으로 지향될 수 있는 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 형성할 수 있다. 빔 분리기(160)는 이차 이미징 시스템(150)을 향해 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 편향하도록 제어될 수 있다. 후속하여, 이차 이미징 시스템(150)은 전자 검출 디바이스(140M)의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3) 상에 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 포커싱할 수 있다.
단계 780에서, 샘플의 이미지가 구성될 수 있다. 예를 들어, 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)은 대응하는 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 검출하고, 신호 처리 유닛들로 보내질 수 있는 대응하는 신호들을 생성하여 샘플(1)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 검사 툴을 사용하여 샘플을 관찰하는 예시적인 방법(800)을 나타내는 흐름도이다. 방법(800)은, 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이 EBI 시스템(10)의 제어기(19)에 의해 수행될 수 있다. 제어기(19)는 방법(800)의 1 이상의 블록을 구현하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어기(19)는 하전 입자 빔을 생성하고 다른 기능들을 수행하도록 하전 입자 빔 장치의 모듈에 지시할 수 있다.
단계 810에서, 하전 입자 소스[예를 들어, 도 2a의 전자 소스(101)]에 의해 하전 입자 빔[예를 들어, 도 2a의 일차 전자 빔(102)]이 생성될 수 있다. 예를 들어, 전자 소스(101)는 일차 광학 축선을 따라 형성되는 일차 전자 빔(102)을 방출하도록 제어될 수 있다. 일차 전자 빔은 건 어퍼처 플레이트[예를 들어, 도 2a의 건 어퍼처 플레이트(171)] 또는 어퍼처 어레이[예를 들어, 도 4b의 사전-빔릿-형성 메카니즘(172)], 또는 둘 모두에 의해 트리밍될 수 있다.
단계 820에서, 사전-빔릿-형성 메카니즘을 통과한 후에 복수의 빔릿들[예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)]이 생성될 수 있다. 생성되는 빔릿들의 수는 사전-빔릿-형성 메카니즘의 사전-트리밍 어퍼처들의 수에 기초할 수 있다. 예시를 위해, 3 개의 빔릿들 및 3 개의 사전-트리밍 어퍼처들이 예를 들어 도 4a에 도시되어 있다. 단계 820은 집광 렌즈[예를 들어, 도 4a의 집광 렌즈(110M)]에 의해 빔릿들을 포커싱하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4d에 나타낸 멀티-빔 장치(214A)의 실시예에서, 집광 렌즈는 일차 전자 빔을 포커싱할 수 있다. 일차 전자 빔 또는 빔릿들을 포커싱하는 것은 전기장 또는 자기장을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 집광 렌즈는 빔릿들 또는 일차 전자 빔을 시준하도록 구성될 수 있다. 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 소스 전환 유닛(120)을 향해 안내될 수 있다.
단계 830에서, 빔릿들의 크기가 제한될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 크기들은 빔-제한 어레이[예를 들어, 도 4a의 빔 제한 어레이(121)]의 각각의 개구부들을 통과하게 됨으로써 제한될 수 있다. 빔릿들의 크기를 감소시키는 것이 빔 전류를 감소시킬 수 있지만, 이는 더 작은 프로브 스폿들 및 빔릿의 단면 내에서의 실질적으로 균일한 전자 에너지 분포를 생성하는 데 도움이 될 수 있다. 이는 그 중에서도 이미징 분해능을 개선할 수 있다.
단계 840에서, 1 이상의 빔릿이 빔 디플렉터[예를 들어, 도 4a의 이미지-형성 요소 어레이(122)]에 의해 전달 렌즈[예를 들어, 도 4d의 전달 렌즈(133)] 상에 편향될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 이미지-형성 요소 어레이의 개별적인 디플렉터들에 의해 편향될 수 있다. 온-액시스 빔릿(102_1)은 편향되지 않을 수 있다는 것을 이해한다. 디플렉터들(122_1, 122_2, 및 122_3)과 같은 이미지-형성 요소 어레이의 개별적인 디플렉터들은 디플렉터들에 전압 신호를 인가함으로써 각각 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들(102_2 및 102_3)을 각각 편향하기 위해 디플렉터들(122_2 및 122_3)에 전압 신호가 인가될 수 있는 한편, 예를 들어 도 4d에 나타낸 바와 같이 빔릿(102_1)으로 하여금 여하한의 편향 없이 통과하게 하는 디플렉터에는 전압 신호가 인가되지 않을 수 있다.
단계 840에서 빔릿을 편향하는 것은 전달 렌즈[예를 들어, 도 4d의 전달 렌즈(133)] 상에 입사하도록 반경방향 바깥쪽으로 1 이상의 빔릿을 편향하는 것을 포함할 수 있다.
단계 850에서, 빔릿들은 중간 이미지 평면[예를 들어, 이미지 평면(2)]에 포커싱될 수 있다. 예를 들어, 빔릿들은 전달 렌즈에 의해 이미지 평면 상에 포커싱될 수 있다. 빔 크로스오버[예를 들어, 일차 빔 크로스오버(101s)]의 복수의 중간 실제 이미지들[예를 들어, 도 4d의 중간 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i)]이 이미지 평면 상에 형성될 수 있다. 이미지 평면은 일차 하전 입자들과 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 빔 분리기[예를 들어, 빔 분리기(160)]로부터 떨어져 형성될 수 있다. 전달 렌즈는 전기장 또는 자기장을 생성하도록 제어될 수 있다. 단계 850은 이미지 평면에 형성되는 이미지들의 간격을 조정하기 위해 이동가능한 렌즈를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동가능한 전달 렌즈[예를 들어, 도 5c의 이동가능한 전달 렌즈(133M)]는 중간 실제 이미지들 간의 수평 이격 거리를 조정하기 위해, 및 프로브 스폿들[예를 들어, 도 4d의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)의 피치들을 조정하기 위해 일차 광학 축선에 평행한 방향으로 이동될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전달 렌즈는 도 4d에 나타낸 바와 같이 고정되어 있다. 전달 렌즈의 초점 길이는 전기 여기를 변동시킴으로써 조정될 수 있다. 전달 렌즈의 초점 길이를 변화시키는 것이 중간 이미지 평면의 위치를 변동시켜, 빔릿들의 배율 및 형성되는 프로브 스폿들의 크기를 변화시킬 수 있다.
단계 860에서, 빔 분산 보상기[예를 들어, 도 4f의 빔 분산 보상기(161)]가 빔 분리기를 통과하는 일차 빔릿들의 결정된 분산에 기초하여 1 이상의 빔릿의 분산을 보상할 수 있다. 빔 분리기로부터 떨어진 중간 이미지 평면을 형성하는 것은 빔 분산을 증가시켜, 이미지 분해능의 손실을 야기할 수 있다. 이 문제를 완화하기 위해, 빔 분산 보상기는 이에 따라 빔릿들을 분산시킬 수 있다. 빔 분산 보상기는, 예를 들어 빈 필터를 포함할 수 있다.
단계 870에서, 보상된 빔릿들은 검사를 위해 대물 렌즈[예를 들어, 도 4d의 대물 렌즈(131)]에 의해 타겟[예를 들어, 샘플(1)] 상에 포커싱될 수 있고, 샘플의 표면[예를 들어, 도 4d의 표면(7)]에 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성할 수 있다. 단계 850에서 중간 실제 이미지들(102_1i, 102_2i, 및 102_3i) 사이의 수평 이격 거리를 조정하는 것이 프로브 스폿들의 피치들을 변화시킬 수 있다. 프로브 스폿들의 피치들이 너무 작은 경우, 이웃하는 빔릿들 간의 크로스토크가 빔릿 크기에 영향을 미치고, 이에 따라 이미징 분해능에 영향을 미칠 수 있다.
단계 880에서, 이차 전자들이 이차 이미징 시스템[예를 들어, 도 2a의 이차 이미징 시스템(150)]을 향해 지향되도록 빔 분리기에 의해 편향될 수 있다. 빔 분리기는 이차 이미징 시스템을 향해 이차 전자 빔들[예를 들어, 도 2a의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)]을 편향하도록 제어될 수 있다. 후속하여, 이차 이미징 시스템은 전자 검출 디바이스[예를 들어, 도 2a의 전자 검출 디바이스(140M)]의 검출 요소들[예를 들어, 도 2a의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)] 상에 이차 전자 빔들을 포커싱할 수 있다.
단계 890에서, 샘플의 프로빙 구역의 이미지가 구성될 수 있다. 예를 들어, 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)은 대응하는 이차 전자 빔들을 검출하고, 신호 처리 유닛으로 보내질 수 있는 대응하는 신호들을 생성하여 샘플의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성할 수 있다.
실시예들은 다음 항목들을 사용하여 더 설명될 수 있다:
1. 하전 입자 광학 시스템으로서:
소스에 의해 생성되는 일차 하전 입자 빔의 복수의 빔릿들을 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터 어레이;
이미지 평면 상에 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈; 및
샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하도록 구성되는 대물 렌즈를 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
2. 1 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들에 의한 조명으로 인해 샘플로부터 방출되는 이차 하전 입자들과 복수의 빔릿들을 분리하도록 구성되는 빔 분리기를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
3. 2 항에 있어서, 이미지 평면은 적어도 빔 분리기 근처에 있는 하전 입자 광학 시스템.
4. 3 항에 있어서, 제 1 디플렉터 어레이에 의해 편향되는 복수의 빔릿들의 편향 각도들은 복수의 프로브 스폿들의 사전설정된 피치를 얻고 그 수차를 감소시키도록 설정되는 하전 입자 광학 시스템.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 디플렉터 어레이 위에 있고, 복수의 프로브 스폿들의 전류를 제한하도록 구성되는 제 1 어퍼처 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
6. 5 항에 있어서, 하전 입자 소스와 제 1 어퍼처 어레이 사이에 있고, 일차 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 제 2 렌즈를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
7. 6 항에 있어서, 제 2 렌즈는 평행한 빔으로서 일차 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 하전 입자 광학 시스템.
8. 7 항에 있어서, 제 2 렌즈는 복수의 프로브 스폿들의 전류를 변화시키도록 구성되는 이동가능한 렌즈인 하전 입자 광학 시스템.
9. 7 항 또는 8 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 수차를 보상하도록 구성되는 보상기 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
10. 7 항 내지 9 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 렌즈 위에 있고, 소스에 가까우며, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 주변부를 차단하도록 구성되는 주 어퍼처를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
11. 10 항에 있어서, 주 어퍼처와 제 1 어퍼처 어레이 사이에 있고, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 부분들을 차단하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
12. 11 항에 있어서, 제 2 어퍼처 어레이는 제 2 렌즈 위에 있고 소스에 가까운 하전 입자 광학 시스템.
13. 9 항에 있어서, 제 2 렌즈 위에 있고, 소스에 가까우며, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 부분들을 차단하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
14. 6 항에 있어서, 제 1 어퍼처 어레이에 수직으로 입사하도록 복수의 빔릿들을 편향하도록 구성되는 제 2 디플렉터 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
15. 14 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 수차를 보상하도록 구성되는 보상기 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
16. 15 항에 있어서, 제 2 렌즈 위에 있고, 소스에 가까우며, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 주변부를 차단하도록 구성되는 주 어퍼처를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
17. 16 항에 있어서, 주 어퍼처와 제 1 어퍼처 어레이 사이에 있고, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 부분들을 차단하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
18. 17 항에 있어서, 제 2 어퍼처 어레이는 제 2 렌즈 위에 있고 소스에 가까운 하전 입자 광학 시스템.
19. 17 항에 있어서, 제 2 어퍼처 어레이는 제 2 렌즈 아래에 있는 하전 입자 광학 시스템.
20. 15 항에 있어서, 제 2 렌즈 위에 있고, 소스에 가까우며, 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 일차 하전 입자 빔의 부분들을 차단하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
21. 18 항 또는 19 항에 있어서, 제 2 렌즈는 제 1 어퍼처 어레이 아래에서 복수의 빔릿들의 전류를 변화시키고 제 1 어퍼처 어레이에서의 복수의 빔릿들의 회전 각도들을 변화되지 않게 유지하도록 구성되는 회전-방지 렌즈인 하전 입자 광학 시스템.
22. 12 항, 13 항 또는 21 항에 있어서, 제 1 렌즈는 복수의 프로브 스폿들의 피치들을 변화시키도록 구성되는 이동가능한 렌즈인 하전 입자 광학 시스템.
23. 1 항, 12 항, 13 항 또는 21 항에 있어서, 이미지 평면은 복수의 빔릿들의 빔 분리기의 분산으로 인해 복수의 프로브 스폿들의 크기가 20 % 내에서 상대적으로 증가할 것을 보장하도록 구성되는 하전 입자 광학 시스템.
24. 23 항에 있어서, 이미지 평면은 빔 분리기의 편향 평면에 있는 하전 입자 광학 시스템.
25. 하전 입자 광학 시스템으로서:
하전 입자 소스에 의해 생성되는 하전 입자 빔의 빔릿을 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터; 및
샘플과 상호작용하는 빔릿의 하전 입자들에 응답하여 샘플로부터 생성되는 이차 하전 입자들 및 빔릿을 분리하도록 구성되는 빔 분리기의 구역 내에서 이미지 평면 상에 하전 입자 소스의 이미지를 형성하기 위해 빔릿을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈를 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
26. 25 항에 있어서, 제 1 디플렉터는 시스템의 광학 축선을 향해 빔릿을 편향하도록 구성되는 하전 입자 광학 시스템.
27. 25 항에 있어서, 제 1 디플렉터는 시스템의 광학 축선으로부터 바깥쪽으로 빔릿을 편향하도록 구성되는 하전 입자 광학 시스템.
28. 샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하는 방법으로서:
하전 입자 소스에 의해 생성되는 빔의 복수의 빔릿들을 편향하는 단계;
이미지 평면 상에 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해, 렌즈에 의해 복수의 빔릿들을 포커싱하는 단계; 및
샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하기 위해 샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하는 단계를 포함하는 방법.
29. 28 항에 있어서, 빔 분리기에 의해, 복수의 프로브 스폿들에 의한 조명으로 인해 샘플로부터 생성되는 이차 하전 입자들과 복수의 빔릿들을 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
30. 29 항에 있어서, 이미지 평면은 빔 분리기의 편향 평면에, 또는 이에 근접하여 있는 방법.
31. 30 항에 있어서, 제 1 어퍼처 어레이에 의해 복수의 프로브 스폿들의 전류를 제한하는 단계를 더 포함하는 방법.
32. 31 항에 있어서, 빔의 포커싱 상태를 변화시킴으로써 전류를 변동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
33. 32 항에 있어서, 제 1 어퍼처 어레이 위의 제 2 어퍼처 어레이에 의해, 복수의 프로브 스폿들에서 사용되지 않는 빔의 부분들을 트리밍하는 단계를 더 포함하는 방법.
34. 33 항에 있어서, 제 2 어퍼처 어레이는 소스에 가까운 방법.
35. 30 항에 있어서, 복수의 빔릿들의 편향 각도들을 변화시킴으로써 복수의 프로브 스폿들의 피치를 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
36. 30 항에 있어서, 렌즈의 주 평면을 이동시킴으로써 복수의 프로브 스폿들의 피치를 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
37. 30 항에 있어서, 이미지 평면을 이동시킴으로써 복수의 프로브 스폿들의 피치를 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
38. 4 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 상이한 하전 입자 광학 시스템.
39. 22 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 상이한 하전 입자 광학 시스템.
40. 4 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 동일한 하전 입자 광학 시스템.
41. 22 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 동일한 하전 입자 광학 시스템.
42. 35 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 상이한 방법.
43. 36 항 또는 37 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 상이한 방법.
44. 34 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 동일한 방법.
45. 36 항 또는 37 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿들의 피치들은 서로 동일한 방법.
46. 멀티-빔 장치로서:
복수의 빔릿들의 일차 하전 입자들 및 샘플로부터 방출되는 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 하전-입자 분리기보다 제 1 렌즈에 더 가깝게 형성되는 이미지 평면 상에 하전-입자 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈; 및
샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 그 위에 복수의 프로브 스폿들을 형성하도록 구성되는 대물 렌즈를 포함하는 멀티-빔 장치.
47. 46 항에 있어서, 일차 광학 축선으로부터 반경방향 바깥쪽으로 및 제 1 렌즈에 입사하는 방향으로 일차 하전-입자 빔의 복수의 빔릿들 중 적어도 하나를 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터 어레이를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
48. 47 항에 있어서, 제 1 디플렉터 어레이와 하전-입자 소스 사이에 배치되고, 복수의 빔릿들의 프로브 전류를 제한하도록 구성되는 제 1 어퍼처 어레이를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
49. 46 항 내지 48 항 중 어느 하나에 있어서, 하전-입자 분리기에 의해 야기되는 분산을 보상하도록 구성되는 하전-입자 분산 보상기를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
50. 49 항에 있어서, 하전-입자 분산 보상기는 제 1 렌즈와 하전-입자 분리기 사이에 배치되는 멀티-빔 장치.
51. 49 항 또는 50 항에 있어서, 이미지 평면은 제 1 렌즈와 하전-입자 분산 보상기 사이에 형성되는 멀티-빔 장치.
52. 46 항 내지 51 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈는 형성된 이미지 평면의 위치를 조정함으로써 복수의 빔릿들의 배율을 조정하도록 구성되는 조정가능한 렌즈인 멀티-빔 장치.
53. 52 항에 있어서, 배율은 복수의 빔릿들의 대응하는 빔릿의 크기에 대한 복수의 프로브 스폿들 중 하나의 크기의 비율에 기초하는 멀티-빔 장치.
54. 46 항 내지 53 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈는 하전-입자 분리기와 제 1 렌즈 사이에 이미지 평면을 형성하도록 구성되는 멀티-빔 장치.
55. 47 항 내지 54 항 중 어느 하나에 있어서, 이미지 평면은 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 수직으로, 및 하전-입자 분리기와 제 1 렌즈 사이에 형성되는 멀티-빔 장치.
56. 47 항 내지 55 항 중 어느 하나에 있어서, 하전-입자 소스와 제 1 렌즈 사이에 배치되고, 일차 하전-입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 제 2 렌즈를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
57. 56 항에 있어서, 제 2 렌즈는 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 수직인 주 평면에 배치되는 이동가능한 렌즈인 멀티-빔 장치.
58. 57 항에 있어서, 제 2 렌즈의 주 평면은 복수의 빔릿들의 프로브 전류를 조정하기 위해 일차 광학 축선을 따라 조정되는 멀티-빔 장치.
59. 56 항 내지 58 항 중 어느 하나에 있어서, 하전-입자 소스와 제 2 렌즈 사이에 배치되고, 일차 하전-입자 빔의 주변부를 차단하도록 구성되는 어퍼처 플레이트를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
60. 56 항 내지 59 항 중 어느 하나에 있어서, 어퍼처 플레이트와 제 2 렌즈 사이에 배치되고, 일차 하전-입자 빔으로부터 복수의 빔릿들을 생성하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
61. 56 항 내지 60 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈는 하전-입자 분리기와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 멀티-빔 장치.
62. 멀티-빔 장치로서:
일차 하전-입자 빔의 복수의 빔릿들을 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터 어레이;
복수의 빔릿들의 일차 하전 입자들 및 샘플로부터 방출되는 이차 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 하전-입자 분리기보다 제 1 렌즈에 더 가깝게 형성되는 이미지 평면 상에 하전-입자 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈; 및
샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 그 위에 복수의 프로브 스폿들을 형성하도록 구성되는 대물 렌즈를 포함하는 멀티-빔 장치.
63. 62 항에 있어서, 제 1 디플렉터 어레이는 복수의 빔릿들 중 적어도 하나를 시준하여 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 실질적으로 평행하게 하도록 구성되는 멀티-빔 장치.
64. 62 항 또는 63 항에 있어서, 하전-입자 소스와 제 1 디플렉터 어레이 사이에 배치되고, 일차 하전-입자 빔의 주변부를 차단하도록 구성되는 어퍼처 플레이트를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
65. 63 항 또는 64 항에 있어서, 이미지 평면은 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 수직으로, 및 하전-입자 분리기와 제 1 렌즈 사이에 형성되는 멀티-빔 장치.
66. 63 항 내지 65 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 디플렉터 어레이와 제 1 렌즈 사이에 배치되고, 일차 광학 축선으로부터 반경방향 바깥쪽으로 및 제 1 렌즈에 입사하는 방향으로 복수의 빔릿들 중 적어도 하나를 편향하도록 구성되는 제 2 디플렉터 어레이를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
67. 62 항 내지 66 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈는 하전-입자 분리기와 제 1 렌즈 사이에 이미지 평면을 형성하도록 구성되는 멀티-빔 장치.
68. 62 항 내지 67 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈와 하전-입자 소스 사이에 배치되고, 복수의 빔릿들의 프로브 전류를 제한하도록 구성되는 제 1 어퍼처 어레이를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
69. 62 항 내지 68 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈는 형성된 이미지 평면의 위치를 조정함으로써 복수의 빔릿들의 배율을 조정하도록 구성되는 조정가능한 렌즈인 멀티-빔 장치.
70. 69 항에 있어서, 배율은 복수의 빔릿들의 대응하는 빔릿의 크기에 대한 복수의 프로브 스폿들 중 하나의 크기의 비율에 기초하는 멀티-빔 장치.
71. 62 항 내지 70 항 중 어느 하나에 있어서, 하전-입자 분리기에 의해 야기되는 분산을 보상하도록 구성되는 하전-입자 분산 보상기를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
72. 71 항에 있어서, 하전-입자 분산 보상기는 제 1 렌즈와 하전-입자 분리기 사이에 배치되는 멀티-빔 장치.
73. 71 항 또는 72 항에 있어서, 이미지 평면은 제 1 렌즈와 하전-입자 분산 보상기 사이에 형성되는 멀티-빔 장치.
74. 62 항 내지 73 항 중 어느 하나에 있어서, 하전-입자 소스와 제 1 렌즈 사이에 배치되고, 일차 하전-입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 제 2 렌즈를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
75. 74 항에 있어서, 제 2 렌즈는 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 수직인 주 평면에 배치되는 이동가능한 렌즈인 멀티-빔 장치.
76. 75 항에 있어서, 제 2 렌즈의 주 평면은 복수의 빔릿들의 프로브 전류를 조정하기 위해 일차 광학 축선을 따라 조정되는 멀티-빔 장치.
77. 74 항 내지 76 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈는 하전-입자 분리기와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 멀티-빔 장치.
78. 74 항 내지 77 항 중 어느 하나에 있어서, 어퍼처 플레이트와 제 2 렌즈 사이에 배치되고, 일차 하전-입자 빔으로부터 복수의 빔릿들을 생성하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 멀티-빔 장치.
79. 멀티-빔 장치를 사용하여 샘플을 관찰하는 방법으로서:
하전-입자 분리기보다 제 1 렌즈에 더 가깝게 형성되는 이미지 평면 상에 하전-입자 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해, 제 1 렌즈를 사용하여 복수의 빔릿들을 포커싱하는 단계; 및
대물 렌즈를 사용하여 샘플 상으로 복수의 이미지들을 투영하고 그 위에 복수의 프로브 스폿들을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
80. 79 항에 있어서, 제 1 디플렉터 어레이를 사용하여, 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선으로부터 반경방향 바깥쪽으로 및 제 1 렌즈에 입사하는 방향으로 복수의 빔릿들 중 적어도 하나를 편향하는 단계를 더 포함하는 방법.
81. 80 항에 있어서, 이미지 평면은 일차 하전-입자 빔의 일차 광학 축선에 수직으로, 및 하전-입자 분리기와 제 1 렌즈 사이에 형성되는 방법.
82. 80 항 또는 81 항에 있어서, 하전-입자 소스와 제 1 렌즈 사이에 배치되는 제 2 렌즈를 사용하여 일차 하전-입자 빔을 포커싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
83. 82 항에 있어서, 복수의 빔릿들의 프로브 전류를 조정하기 위해 일차 광학 축선을 따라 제 2 렌즈의 주 평면의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
84. 82 항 또는 83 항에 있어서, 하전-입자 소스와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 어퍼처 플레이트를 사용하여 일차 하전-입자 빔의 주변부를 차단하는 단계를 더 포함하는 방법.
85. 84 항에 있어서, 어퍼처 플레이트와 제 2 렌즈 사이에 배치되는 제 2 어퍼처 어레이를 사용하여 일차 하전-입자 빔으로부터 복수의 빔릿들을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
86. 79 항 내지 85 항 중 어느 하나에 있어서, 하전-입자 분산 보상기를 사용하여 하전-입자 분리기에 의해 야기되는 분산을 보상하는 단계를 더 포함하는 방법.
87. 79 항 내지 86 항 중 어느 하나에 있어서, 이미지 평면은 제 1 렌즈와 하전-입자 분산 보상기 사이에 형성되는 방법.
88. 80 항 내지 87 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 디플렉터 어레이와 하전-입자 소스 사이에 배치되는 제 1 어퍼처 어레이를 사용하여 복수의 빔릿들의 프로브 전류를 제한하는 단계를 더 포함하는 방법.
89. 79 항 내지 88 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 렌즈를 조정함으로써 복수의 빔릿들의 배율을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
90. 89 항에 있어서, 제 1 렌즈를 조정하는 것은 적어도 일차 광학 축선에 수직인 형성된 이미지 평면의 위치를 변화시키도록 제 1 렌즈의 전기 여기를 조정하는 것을 포함하는 방법.
91. 89 항 또는 90 항에 있어서, 배율은 복수의 빔릿들의 대응하는 빔릿의 크기에 대한 복수의 프로브 스폿들 중 하나의 크기의 비율에 기초하여 결정되는 방법.
92. 55 항에 있어서, 이미지 평면과 제 1 렌즈 간의 수직 거리는 이미지 평면과 하전-입자 분리기 간의 수직 거리보다 작은 멀티-빔 장치.
93. 65 항에 있어서, 이미지 평면과 제 1 렌즈 간의 수직 거리는 이미지 평면과 하전-입자 분리기 간의 수직 거리보다 작은 멀티-빔 장치.
일부 실시예들에서, 제어기가 하전 입자 빔 시스템을 제어할 수 있다. 제어기는 하전 입자 빔을 생성하도록 하전 입자 소스를 제어하는 것과 샘플에 걸쳐 하전 입자 빔을 스캔하도록 디플렉터를 제어하는 것과 같은, 다양한 기능들을 수행하도록 하전 입자 빔 시스템의 구성요소들에 지시할 수 있다. 또한, 제어기는 다양한 후-처리 기능들, 이미지 획득, 이미지 세분화, 이미지 처리, 윤곽 생성, 획득된 이미지 상의 지표 중첩 등을 수행할 수 있다. 제어기는 하드 디스크, 클라우드 저장소, RAM(random access memory), 다른 타입들의 컴퓨터 판독가능한 메모리 등과 같은 저장 매체인 저장소를 포함할 수 있다. 저장소는 스캔된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지들로서 저장하거나, 후-처리된 이미지들을 저장하는 데 사용될 수 있다. 제어기는 클라우드 저장소와 통신할 수 있다. 제어기(19)의 프로세서가 빔 형성 또는 다른 기능들 및 본 발명에 따른 방법들을 수행하기 위한 명령어들을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체가 제공될 수 있다. 비-일시적 매체의 보편적인 형태들은, 예를 들어 플로피 디스크, 플렉시블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive), 자기 테이프, 또는 여하한의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 여하한의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 여하한의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM 또는 여하한의 다른 플래시 메모리, NVRAM, 캐시, 레지스터, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이의 네트워크 버전(networked version)들을 포함한다.
도면들에서의 블록 다이어그램들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 시스템, 방법, 및 컴퓨터 하드웨어 또는 소프트웨어 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능, 및 작동을 예시한다. 이와 관련하여, 개략적인 다이어그램에서의 각각의 블록은 전자 회로와 같은 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있는 소정 산술 또는 논리 연산 처리를 나타낼 수 있다. 또한, 블록들은 특정한 논리 함수들을 구현하기 위한 1 이상의 실행가능한 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 부분을 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현들에서, 블록에 나타낸 기능들은 도면들에 명시된 순서를 벗어나 일어날 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 연속하여 나타낸 2 개의 블록들이 실질적으로 동시에 실행되거나 구현될 수 있으며, 또는 관련 기능에 따라 2 개의 블록들이 때로는 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 블록들은 생략될 수도 있다. 예를 들어, 집광 렌즈가 평행한 빔을 형성하도록 구성되는 경우, 단계 S720에서와 같이 빔릿-제한 어퍼처 어레이(121)에 들어가기에 앞서 빔들을 편향할 필요가 없을 수 있으며, 따라서 단계 S720이 생략될 수 있다. 또한, 비점수차 또는 다른 것들을 보상하는 것과 같은 단계들이 추가될 수도 있다. 또한, 블록 다이어그램들의 각각의 블록 및 블록들의 조합은 특정 기능 또는 동작을 수행하는 특수 목적 하드웨어-기반 시스템들 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명은 일부 예시적인 실시예들에 관하여 설명되었지만, 이후 청구되는 바와 같은 본 발명의 범위 및 기술사상을 벗어나지 않고 다른 수정 및 변형이 행해질 수도 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 1 이상의 렌즈 또는 다른 광학 구성요소들이 다양한 지점들에서 본 명세서에 설명된 예시적인 입자-광학 시스템의 특정 구성들에 추가될 수 있다. 광학 구성요소들은, 예를 들어 확대, 줌, 및 이미지 회전-방지 등을 위해 제공될 수 있다.

Claims (15)

  1. 하전 입자 광학 시스템으로서,
    소스에 의해 생성되는 일차 하전 입자 빔의 복수의 빔릿(beamlet)들을 편향하도록 구성되는 제 1 디플렉터 어레이;
    이미지 평면 상에 상기 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 상기 복수의 빔릿들을 포커싱하도록 구성되는 제 1 렌즈; 및
    샘플 상으로 상기 복수의 이미지들을 투영하고, 샘플 상에 복수의 프로브 스폿(probe spot)들을 형성하도록 구성되는 대물 렌즈
    를 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 프로브 스폿들에 의한 조명으로 인해 상기 샘플로부터 방출되는 이차 하전 입자들과 상기 복수의 빔릿들을 분리하도록 구성되는 빔 분리기를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이미지 평면은 적어도 상기 빔 분리기 근처에 있는 하전 입자 광학 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 디플렉터 어레이에 의해 편향되는 상기 복수의 빔릿들의 편향 각도들은 상기 복수의 프로브 스폿들의 사전설정된 피치를 얻고 그 수차를 감소시키도록 설정되는 하전 입자 광학 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 디플렉터 어레이 위에 있고, 상기 복수의 프로브 스폿들의 전류를 제한하도록 구성되는 제 1 어퍼처 어레이(aperture array)를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    하전 입자 소스와 상기 제 1 어퍼처 어레이 사이에 있고, 상기 일차 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 제 2 렌즈를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈는 평행한 빔으로서 상기 일차 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 하전 입자 광학 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈는 상기 복수의 프로브 스폿들의 전류를 변화시키도록 구성되는 이동가능한 렌즈인 하전 입자 광학 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 프로브 스폿들의 수차를 보상하도록 구성되는 보상기 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈 위에 있고, 상기 소스에 가까우며, 상기 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 상기 일차 하전 입자 빔의 주변부(peripheral portion)를 차단하도록 구성되는 주 어퍼처를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 주 어퍼처와 상기 제 1 어퍼처 어레이 사이에 있고, 상기 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 상기 일차 하전 입자 빔의 부분들을 차단하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 어퍼처 어레이는 상기 제 2 렌즈 위에 있고 상기 소스에 가까운 하전 입자 광학 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈 위에 있고, 상기 소스에 가까우며, 상기 복수의 빔릿들에서 사용되지 않는 상기 일차 하전 입자 빔의 부분들을 차단하도록 구성되는 제 2 어퍼처 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 어퍼처 어레이에 수직으로 입사하도록 상기 복수의 빔릿들을 편향하도록 구성되는 제 2 디플렉터 어레이를 더 포함하는 하전 입자 광학 시스템.
  15. 샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하는 방법으로서,
    하전 입자 소스에 의해 생성되는 빔의 복수의 빔릿들을 편향하는 단계;
    이미지 평면 상에 상기 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해, 렌즈에 의해 상기 복수의 빔릿들을 포커싱하는 단계; 및
    샘플 상에 복수의 프로브 스폿들을 형성하기 위해 샘플 상으로 상기 복수의 이미지들을 투영하는 단계
    를 포함하는 방법.
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