KR20210092832A - 전압 대비 웨이퍼 검사에서 플러드 충전 및 이미지 형성을 위한 공동 전자 광학 칼럼 - Google Patents

전압 대비 웨이퍼 검사에서 플러드 충전 및 이미지 형성을 위한 공동 전자 광학 칼럼 Download PDF

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케이엘에이 코포레이션
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Abstract

주사 전자 현미경 검사 시스템은 전자 광학 서브시스템 및 컨트롤러를 포함할 수도 있다. 전자 광학 서브시스템은 전자 소스 및 전자 빔을 샘플로 지향시키도록 구성되는 전자 광학 칼럼을 포함할 수도 있다. 전자 광학 칼럼은 이중 렌즈 어셈블리, 이중 렌즈 어셈블리의 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 빔 제한용 어퍼쳐, 및 샘플로부터 산란되는 전자를 검출하도록 구성되는 검출기 어셈블리를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템의 컨트롤러는: 전자 광학 서브시스템으로 하여금 플러딩 전자 빔을 형성하게 하도록 그리고 플러딩 전자 빔을 사용하여 샘플의 플러딩 스캔을 수행하도록; 전자 광학 서브시스템으로 하여금 이미징 전자 빔을 형성하게 하도록 그리고 이미징 전자 빔을 사용하여 샘플의 이미징 스캔을 수행하게 하도록; 이미징 스캔 동안 검출기 어셈블리에 의해 획득되는 이미지를 수신하도록; 그리고 이미지에 기초하여 샘플의 특성을 결정하도록 구성될 수도 있다.

Description

전압 대비 웨이퍼 검사에서 플러드 충전 및 이미지 형성을 위한 공동 전자 광학 칼럼
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은, Xinrong Jiang 및 Christopher Sears를 발명자로 하여 2018년 12월 14일자로 출원된, 발명의 명칭이 "JOINT ELECTRON OPTICAL COLUMNS FOR FLOOD CHARGING AND IMAGE FORMING IN VOLTAGE CONTRAST WAFER INSPECTIONS"인 미국 특허 가출원 제62/780,190호의 35 U.S.C. §119(e) 하에서의 이익을 주장하는데, 이 가출원은 참조에 의해 전체가 본원에 통합된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 전자 빔 기반의 검사 및 재검토(review)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 플러드 충전(flood-charging) 및 이미지 형성을 실행하기 위한 공동 전자 광학 칼럼(joint electron-optical column)에 관한 것이다.
자동화된 검사 및 재검토 시스템은 반도체 및 관련된 마이크로전자장치 산업을 위한 프로세스 제어 및 수율 관리에서 중요하다. 그러한 검사 및 재검토 시스템은 반도체 디바이스의 결함(예를 들면, 원치 않는 구조체 또는 불순물)을 식별하도록 구성되는 광학 및 전자 빔 기반의 시스템을 포함할 수도 있다. 결함은 일반적으로 치명적 결함(catastrophic defect)(예를 들면, "킬러" 결함)과 방해물 결함(nuisance defect)으로 그룹화될 수도 있다. 치명적 결함은, 반도체 디바이스 상의 집적 회로의 동작에 영향을 끼치는 결함으로서 정의될 수도 있고, 반면, 방해물 결함은 집적 회로의 동작에 해로운 영향을 끼치지 않는 결함으로서 정의될 수도 있다.
전통적인 지형 웨이퍼 검사 시스템(topographical wafer inspection system)은 치명적 결함과 방해물 결함 사이를 구분하지 않는다. 추가적으로, 지형 웨이퍼 검사 시스템은, 통상적으로, 다르게는 동작 집적 회로의 허용 가능한 수율을 생성할 반도체 웨이퍼가 거부되지 않는 것을 보장하기 위해 어떤 형태의 재검토를 필요로 한다. 비교하면, 전압 대비 웨이퍼 검사 시스템(voltage contrast wafer inspection system)은 치명적 결함과 방해물 결함을 식별하고 구별함에 있어서 향상된 성능을 나타낼 수도 있다. 그러나, 전통적인 전압 대비 웨이퍼 검사 시스템은 고가의 대형 전자 광학 시스템(electron-optical system)을 필요로 하며, 연속적인 플러딩과 이미징 전자 빔 사이에서 전자 광학 엘리먼트(electron-optical element)의 재정렬을 필요로 할 수도 있다. 더구나, 전통적인 전압 대비 웨이퍼 검사 시스템의 구조적 구성은 전압 대비 검사 동안 불량한 이미지 형성 해상도를 야기할 수도 있다. 따라서, 상기에서 식별되는 이전 접근법의 결점 중 하나 이상을 치유하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
주사 전자 현미경 검사 시스템(scanning electron microscopy system)이 개시된다. 실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템은 전자 광학 서브시스템 및 전자 광학 서브시스템에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함한다. 전자 광학 서브시스템은 전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스, 및 전자 빔을 샘플로 지향시키도록 구성되는 전자 광학 칼럼을 포함할 수도 있다. 전자 광학 칼럼은 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하는 이중 렌즈 어셈블리, 및 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 빔 제한용 어퍼쳐(beam limiting aperture)를 포함할 수도 있다. 전자 광학 서브시스템은, 샘플의 표면으로부터 산란되는 전자를 검출하도록 구성되는 검출기 어셈블리를 더 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템의 컨트롤러는: 전자 광학 서브시스템으로 하여금 플러딩 전자 빔(flooding electron beam)을 형성하게 하도록 그리고 플러딩 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔(flooding scan)을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록; 전자 광학 서브시스템으로 하여금 이미징 전자 빔을 형성하게 하도록 그리고 이미징 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록; 하나 이상의 이미징 스캔 동안 검출기 어셈블리에 의해 획득되는 하나 이상의 이미지를 수신하도록; 그리고 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성될 수도 있다.
주사 전자 현미경 검사 시스템이 개시된다. 실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템은 전자 광학 서브시스템에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함하는데, 컨트롤러는 메모리에 저장된 프로그램 명령어의 세트를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 프로그램 명령어는 하나 이상의 프로세서로 하여금: 전자 광학 서브시스템으로 하여금 플러딩 전자 빔을 형성하게 하도록 그리고 플러딩 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록; 전자 광학 서브시스템을 플러딩 모드로부터 이미징 모드로 스위칭하기 위해 전자 광학 서브시스템의 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록; 전자 광학 서브시스템으로 하여금 이미징 전자 빔을 형성하게 하도록 그리고 이미징 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록; 하나 이상의 이미징 스캔 동안 전자 광학 서브시스템의 검출기 어셈블리에 의해 획득되는 하나 이상의 이미지를 수신하도록; 그리고 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성된다.
방법이 개시된다. 실시형태에서, 방법은 다음의 것을 포함할 수도 있다: 전자 광학 서브시스템을 사용하여 플러딩 전자 빔을 형성하는 것; 플러딩 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하는 것; 전자 광학 서브시스템을 플러딩 모드로부터 이미징 모드로 스위칭하기 위해 전자 광학 서브시스템의 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성을 조정하는 것; 전자 광학 서브시스템을 사용하여 플러딩 전자 빔을 형성하는 것; 이미징 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하는 것; 하나 이상의 이미징 스캔 동안 샘플의 일부의 하나 이상의 이미지를 획득하는 것; 및 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 특성을 결정하는 것.
전술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명은 모두 예시적인 것이고 설명만을 위한 것이며, 청구되는 바와 같은 본 발명을 반드시 제한하는 것이 아니다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 통합되며 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부의 도면은, 본 발명의 실시형태를 예시하며, 일반적인 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하도록 역할을 한다.
첨부하는 도면에 대한 참조에 의해, 본 개시의 다양한 이점이 기술 분야의 숙련된 자에 의해 더 잘 이해될 수도 있는데, 도면에서:
도 1은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플러딩 전자 빔이 샘플 내에서 전압 대비를 생성하기 위해 사용되는 것의 개념도를 예시한다.
도 2a는, 샘플의 전압 대비 검사를 수행하기 위한 전자 광학 칼럼을 포함하는 주사 전자 현미경 검사 시스템을 예시한다.
도 2b는, 샘플의 전압 대비 검사를 수행하기 위한 이미징 전자 광학 칼럼 및 플러딩 전자 광학 칼럼을 포함하는 주사 전자 현미경 검사 시스템을 예시한다.
도 2c는 샘플의 전압 대비 검사를 수행하기 위한 이미징 전자 광학 칼럼 및 플러딩 전자 광학 칼럼을 포함하는 주사 전자 현미경 검사 시스템을 예시한다.
도 3은 이미지 형성 해상도와 샘플 충전 속도 사이의 관계를 예시하는 그래프이다.
도 4a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템을 예시한다.
도 4b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템을 예시한다.
도 4c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템을 예시한다.
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템의 이중 렌즈 어셈블리의 단면도를 예시한다.
도 5b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템의 이중 렌즈 어셈블리의 단면도를 예시한다.
도 6은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템의 대물 렌즈의 단면도를 예시한다.
도 7은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 스팟 사이즈와 전자 빔 전류 사이의 관계를 예시하는 그래프이다.
도 8a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전압 대비 검사를 수행하기 위한 스와싱 스캔 프로시져(swathing scan procedure)의 개략도를 예시한다.
도 8b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전압 대비 검사를 수행하기 위한 스와싱 스캔 프로시져의 개략도를 예시한다.
도 9는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전압 대비 검사를 수행하기 위한 단계적 프로시져(stepwise procedure)의 개략도를 예시한다.
도 10은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전압 대비 검사를 수행하기 위한 방법의 플로우차트를 예시한다.
본 개시는 소정의 실시형태 및 소정의 실시형태의 특정한 피쳐에 대하여 특별히 도시되고 설명된다. 본원에서 기술되는 실시형태는 제한하기보다는 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수도 있다는 것이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 쉽게 명백해야 한다.
이제, 첨부의 도면에서 예시되는, 개시되는 주제에 대한 상세한 참조가 이루어질 것이다.
전통적인 지형 웨이퍼 검사 시스템은, 통상적으로, 반도체 디바이스 내의 치명적 결함과 방해물 결함 사이를 구별하지 않는다. 추가적으로, 지형 웨이퍼 검사 시스템은, 통상적으로, 다르게는 동작 집적 회로의 허용 가능한 수율을 생성할 반도체 웨이퍼가 거부되지 않는 것을 보장하기 위해 어떤 형태의 재검토를 필요로 한다. 비교하면, 전압 대비 웨이퍼 검사 시스템은 치명적 결함과 방해물 결함을 식별하고 구별함에 있어서 향상된 성능을 나타낼 수도 있다. 그러나, 전통적인 전압 대비 웨이퍼 검사 시스템은 고가의 대형 전자 광학 시스템을 필요로 하며, 연속적인 플러딩과 이미징 스캔 사이에서 전자 광학 엘리먼트의 재정렬을 필요로 할 수도 있다. 더구나, 전통적인 전압 대비 웨이퍼 검사 시스템의 구조적 구성은 전압 대비 검사 동안 불량한 이미지 형성 해상도를 야기할 수도 있다.
따라서, 본 개시의 실시형태는 상기에서 식별되는 이전 접근법의 결점 중 하나 이상을 치유하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 개시의 실시형태는 플러드 충전 및 이미지 형성 스캔을 위해 공동 전자 광학 칼럼을 활용하는 주사 전자 현미경 검사 시스템에 관한 것이다. 본 개시의 추가적인 실시형태는, 샘플의 전압 대비 검사를 수행하기 위해 주사 전자 현미경 검사 시스템의 공동 전자 광학 칼럼을 활용하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 개시의 또 다른 실시형태는 주사 전자 현미경 검사 시스템의 공동 전자 광학 칼럼을 사용하여 전압 대비 검사를 수행하기 위한 스캐닝 프로시져에 관한 것이다.
본 개시의 실시형태가 전압 대비 검사에 필요한 연속적인 전자 플러딩 스캔(electron-flooding scan) 및 이미징 스캔을 수행하는 데 필요한 구조적 컴포넌트 및 전자 광학 엘리먼트의 수를 상당히 감소시킬 수도 있다는 것이 본원에서 고려된다. 추가적으로, 본 개시의 실시형태는 전압 대비 검사 동안 실행되는 이미징 스캔의 해상도를 향상시킬 뿐만 아니라, 전압 대비 검사의 전체 스루풋을 향상시킬 수도 있다.
일반적으로 도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템을 위한 시스템 및 방법이 개시된다.
도 1은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 플러딩 전자 빔(101)이 샘플 내에서 전압 대비를 생성하기 위해 사용되는 것의 개념도를 예시한다.
전압 대비 검사의 맥락에서, 샘플의 층 상에서 전압 대비를 유도하기 위해 하전 입자가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 샘플(102)(예를 들면, 반도체 웨이퍼)은 제1 층(104a)(상단 층(top layer)(104a)) 및 제2 층(104b)(저부 층(bottom layer)(104b))을 포함할 수도 있다. 제1 층(104a)은 복수의 도체 층 세그먼트(106a, 106b, 106c), 및 복수의 절연체 층 세그먼트(108a, 108b, 108c)를 포함할 수도 있다. 전압 대비는, 하나 이상의 플러딩 전자 빔(101a, 101b)을 샘플(102)의 표면으로 지향시키는 것에 의해 샘플(102) 내에서 유도될 수도 있다. 플러딩 전자 빔(101a, 101b)은 큰 스팟 사이즈 및 큰 전자 빔 전류를 나타낼 수도 있고, 스캐닝 방향(103)을 따라 샘플(102)에 걸쳐 스캔될 수도 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 샘플(102)은, 플러딩 전자 빔(101a, 101b)이 샘플(102)의 표면에 정의된 패턴으로 입사하도록, 고정된 플러딩 전자 빔(101a, 101b) 아래에서 선택적으로 작동될 수도 있다.
플러딩 전자 빔(101a, 101b)의 하전 입자(전자)가 샘플(102)의 표면에 입사됨에 따라, 샘플(102)의 층(예를 들면, 제1 층(104a)) 내에서 표면 전압이 유도될 수도 있다. 유도된 표면 전압은 샘플(102)의 로컬 위치(x, y)의 함수일 수도 있으며, V(x, y)로서 정의될 수도 있다. 더구나, 유도된 표면 전압(V(x, y))은, 플러딩 전자 빔(101a, 101b)의 전류, 플러딩 전자 빔(101a, 101b)에 의한 플러딩의 지속 기간, 층(104a, 104b)의 두께 및 층을 구성하는 물질의 재료 특성(예를 들면, 커패시턴스의 차이, 유전율의 차이)을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 다수의 요인에 의존할 수도 있다. 예를 들면, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 복수의 전도체 층 세그먼트(106a, 106b, 106c)는, 각각, 표면 전압(Vc1, Vc2, Vc3, ..., Vcj)을 나타낼 수도 있다. 비교하면, 복수의 절연체 층 세그먼트(108a, 108b, 108c)는, 각각, 표면 전압(Vi1, Vi2, Vi3, ..., Vij)을 나타낼 수도 있다.
플러딩 전자 빔(101a, 101b)을 사용하여 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행한 이후, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 이미징 전자 빔을 활용하는 하나 이상의 이미징 스캔이 수행될 수도 있다. 플러딩 전자 빔(101a, 101b)보다 더 낮은 전류를 갖는 이미징 전자 빔은, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 표면 전압(Vcj, Vij)을 나타내는 샘플(102)의 표면으로 지향될 수도 있다. 그 다음, 이차 전자가 샘플(102)의 표면으로부터 반사 및/또는 산란될 수도 있고, 검출기 어셈블리에 의해 수집될 수도 있다. 이차 전자의 전류 및 궤적은 샘플(102)의 표면 전압(Vcj, Vij)에 적어도 부분적으로 기초할 수도 있다. 이미지화되고 있는 구조체의 전압은 획득된 이미지 내에서 구조체의 밝기를 결정한다. 이와 관련하여, 샘플(102) 상의 주어진 위치에 대해 검출되는 이차 전자의 수는 주어진 위치에서 구조체의 표면 전압을 나타낼 수도 있다. 획득된 이미지의 양으로 편향된 영역은 더 어둡게 보일 수도 있고, 반면 음으로 편향된 영역은 더 밝게 나타날 수도 있다. 따라서, 샘플(102) 내의 결함(105a, 105b)은, 샘플(102)의 전압 대비 이미지를 결함 구조체가 없는 샘플(102)의 표준 이미지에 비교하는 것에 의해 식별될 수도 있다.
본원에서, 구조체는 샘플 층의 표면 상에(예를 들면, 표면 레벨 구조체), 또는 표면 아래에(예를 들면, 표면 아래 레벨 구조체) 위치될 수도 있다는 것을 유의한다. 표면 레벨 구조체 및 표면 아래 레벨 구조체 둘 모두는 각각의 층 표면 상의 전압 대비에 의해 완전히 특성화될 수도 있다. 예를 들면, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 샘플(102)의 제1 층(104a)은 전도체 층 세그먼트(106b)에서 제1 결함(105a)을, 그리고 절연체 층 세그먼트(108b)에서 제2 결함(105b)을 포함할 수도 있다. 전통적인 지형 검사 시스템은 샘플(102)의 표면 아래의 이들 숨겨진 결함(105a, 105b)을 식별하지 못할 수도 있다. 비교하면, 전압 대비 검사 시스템은 샘플(102)의 표면 아래의 이들 "보이지 않는" 결함을 검출하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 결함(105a, 105b)에서 기인한 유전율 차이는 표면 전압(Vc2, Vi2)에 대한 변동을 야기할 수도 있고, 따라서, 전압 대비 시스템에 의해 식별될 수도 있다.
샘플(102)의 표면 아래의 결함은, 개방된 비아, 불완전한 비아 홀, 게이트 산화물 무결성 결함, 및 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 표면 아래의 "보이지 않는" 결함으로서, 전통적인 지형 검사 시스템은 이들 결함을 식별 및 검사할 수 없을 수도 있다. 더구나, 현재의 전압 대비 검사 시스템은 이들 결함을 검사할 때 불량한 이미지 형성 해상도를 나타낼 수도 있다. 따라서, 본 개시의 실시형태는, 전통적인 지형 검사 시스템 및 현재 이용 가능한 전압 대비 검사 시스템과 비교하여, 향상된 스루풋 및 해상도를 나타내는 전압 대비 검사 시스템에 관한 것이다.
도 2a는 샘플(203)의 전압 대비 검사를 수행하기 위한 전자 광학 칼럼(202a)을 포함하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200a)을 예시한다. 특히, 도 2a는 현재 이용 가능한 검사 시스템에 의해 활용되는 전자 광학 칼럼(202a)을 예시한다. 전자 광학 칼럼(202a)에 대한 간략한 논의는 본 개시의 수반되는 이점이 비교될 수도 있는 기준을 제공할 수도 있다는 것이 본원에서 고려된다.
전자 광학 칼럼(202a)은, 전자 빔(201)을 생성하고 전자 빔을 샘플(203)을 향해 지향시키도록 구성되는 전자 소스(204)를 포함할 수도 있다. 전자 소스(204)는 열 전계 방출(thermal field emission; TFE) 전자 소스를 포함할 수도 있다. 본원에서 더욱 상세하게 논의될 바와 같이, 전자 소스(204)에 의해 생성되는 전자 빔(201)은 플러딩 스캔을 실행하도록 구성되는 플러딩 전자 빔(201), 또는 이미징 스캔을 실행하도록 구성되는 이미징 전자 빔(201)을 포함할 수도 있다.
전자 광학 칼럼(202a)은 빔 제한용 어퍼쳐(210), 및 전자 빔(201)을, 건 렌즈(gun lens; 212)와 칼럼 어퍼쳐(column aperture; 216) 사이에 배치되는 전자 빔 크로스오버(electron beam crossover; 205)로 포커싱하도록 구성되는 건 렌즈(212)를 더 포함할 수도 있다. 빔 제한용 어퍼쳐(210)는 전자 소스(204)에 의해 방출되는 전자 빔(201)을 수신하도록 그리고 전자 광학 칼럼(202a)을 통해 지향될 최대 전자 전류를 나타내는 최대 전자 빔(213)을 송신하도록 구성된다. 유사하게, 어퍼쳐(216)는 최대 전자 빔(213)을 수신하도록 그리고 전자 광학 칼럼(202a)을 통해 샘플(203)로 지향될 선택된 전자 빔(207)을 송신하도록 구성된다.
검사를 위해 사용되는 전자 빔 전류(BCi)(예를 들면, 선택된 전자 빔(207)의 전자 전류)는 최대 전자 빔(213)의 전자 전류보다 더 적다. 추가적으로, 선택된 전자 빔(207)의 전자 전류는, 전자 빔 크로스오버(205)의 위치를 변경하는 것에 의해, 또는 건 렌즈(212)의 전압/여기를 조정하는 것에 의해 조정될 수도 있다. 전자 빔(201)은, 추가적으로, 블랭커(blanker; 214)를 제어하는 것에 의해 (예를 들면, 스테이지 어셈블리(208)를 이동시키는 것에 의해) 검사를 준비하기 위해 턴"오프"될 수도 있거나 또는 검사를 위해 턴"온"될 수도 있다.
전자 광학 칼럼(202a)은 집광 렌즈(218) 및 선택된 전자 빔(207)을 수신하도록 그리고 선택된 전자 빔(207)을 샘플(203)에 포커싱하도록/지향시키도록 구성되는 대물 렌즈(226)를 더 포함할 수도 있다. 집광 렌즈(218) 및/또는 대물 렌즈(226)의 개구수(numerical aperture)는 전자 광학 칼럼(202a)의 이미지 형성 광학기기(image-forming optic)를 향상시키도록 선택될 수도 있다. 예를 들면, 샘플(203)에 입사하는 소망되는 전자 빔 전류(예를 들면, 선택된 전자 빔(203)의 전자 빔 전류)에 대해, 렌즈 수차 블러(lens aberration blur) 및 전자-전자 상호 작용 블러가 최적의 개구수 하에서 균형을 이루어 최소 스팟 사이즈 및/또는 향상된 해상도를 제공할 수도 있다. 최적의 개구수는 집광 렌즈(218)의 최적의 포커싱 강도(예를 들면, 여기, 전압)를 선택하는 것에 의해 결정될 수도 있다.
전자 광학 칼럼(202a)은 사전 스캔 편향기(pre-scan deflector; 220), 메인 스캔 편향기(224), 및 빈 필터(Wien filter)(222)를 더 포함할 수도 있다. 사전 스캔 편향기(220) 및 메인 스캔 편향기(224)는 이중 편향기 어셈블리를 구성할 수도 있고, 샘플(203)에 걸쳐 선택된 전자 빔(207)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 이중 편향기 어셈블리는 큰 시야(field of view; FOV)에 걸쳐 축외 수차 블러(off-axis aberration blur) 및 왜곡을 최소화하도록 또한 구성될 수도 있다. 그것이 스루풋에 관련될 때, FOV가 더 클수록, 검사를 수행하는 전자 광학 칼럼(202a)에 대한 스루풋은 더 높아진다.
전자 광학 칼럼(202a)의 검출기 어셈블리(206)는 샘플(203)의 표면으로부터 방출되는 이차 전자(209)를 수집하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 선택된 전자 빔(207)이 이중 편향기 어셈블리를 통해 샘플(203)에 걸쳐 스캔될 때, 검사 대상 영역으로부터 방출되는 이차 전자(209)는 빈 필터(222)에 의해 편향되고, 검출기 어셈블리(206)에 의해 수집될 수도 있다. 그 다음, 검출기 어셈블리(206)는 수신된 이차 전자(209)에 기초하여 하나 이상의 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있다. 생성된 이미지는, 샘플(203)의 특성을 식별하기 위해, 후속하여 프로세싱될 수도 있다.
본원에서 앞서 언급되는 바와 같이, 전압 대비 검사를 실행하기 이전에, 샘플(203)의 층은 먼저 플러드 충전 스캔(flood-charging scan)("플러딩 스캔")을 수행하는 것에 의해 충전되어야만 한다. 따라서, 샘플(203)의 플러드 충전 스캔을 수행하도록 구성되는 전자 광학 시스템이 사용되어야만 한다. 플러드 충전 스캔을 수행하기 위한 현재의 전자 광학 시스템이 도 2b를 참조하여 추가로 도시되고 설명될 수도 있다.
도 2b는 샘플(203)의 전압 대비 검사를 수행하기 위한 이미징 전자 광학 칼럼(202a) 및 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)을 포함하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)을 예시한다. 특히, 도 2b는 현재 이용 가능한 검사 시스템에 의해 활용되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)을 예시한다. 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)의 간략한 논의는 본 개시의 수반되는 이점이 비교될 수도 있는 기준을 제공할 수도 있다는 것이 본원에서 고려된다.
전압 대비 검사에 필요한 플러딩 스캔 및 이미징 스캔을 수행하기 위해, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)은 각각의 스캔의 각각에 대해 별개의 전자 광학 칼럼을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)은, 이미징 전자 빔(201)을 사용하여 이미징 스캔을 수행하도록 구성되는 이미징 전자 광학 칼럼(202a)을 포함할 수도 있다. 반대로, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)은 플러딩 전자 빔(211)을 사용하여 플러딩 스캔을 수행하도록 구성되는 별개의 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)을 포함할 수도 있다. 본원에서는, 본원에서 달리 언급하지 않는 한, 도 2a에서 도시되는 전자 광학 칼럼(202a)과 관련되는 임의의 논의는, 도 2b에서 도시되는 이미징 전자 광학 칼럼(202a)에 적용되는 것으로 간주될 수도 있다는 것을 유의한다.
주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)을 사용한 전압 대비 검사에 필요한 플러딩 스캔을 수행하기 위해, 블랭커(214)는 이미징 전자 광학 칼럼(202a)에 의해 생성되는 일차(primary) 이미징 전자 빔(201)을 편향시키도록, 또는 "턴오프"하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 2b에서 도시되는 바와 같이, 블랭커(214)는, 이미징 전자 빔(201)의 전체가 어퍼쳐(216)에 의해 차단되도록/가려지도록, 이미징 전자 빔(201)을 편향시키도록 구성될 수도 있다.
후속하여, 스테이지 어셈블리(208)는 이미징 전자 광학 칼럼(202a)의 광학 축으로부터 나와 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)의 광학 축 안으로 샘플(203)을 작동시키도록 구성될 수도 있다. 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)은, 그 다음, 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하는 것에 의해 샘플(203)에서 전압 대비를 유도하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 전자 광학 칼럼(202b)의 전자 소스(232)는 플러딩 전자 빔(211)을 생성할 수도 있다. 전자 소스(232)는, 다양한 플러딩 스캔을 위해 플러딩 전자 빔(211)의 플러딩 전자 랜딩 에너지 및/또는 플러딩 전자 전류를 선택적으로 조정하도록 구성되는 조정 가능한 전자 소스(232)를 포함할 수도 있다. 플러딩 빔 전류를 선택하기 위해 플러딩 전자 빔(211)은 빔 제한용 어퍼쳐(234)를 통해 지향될 수도 있고, 건 렌즈(236)는 샘플(203)의 표면 상으로 플러딩 전자 빔(211)을 포커싱할 수도 있다. 편향기(238)는 플러딩 스캔을 실행하기 위해 샘플(203)의 표면에 걸쳐 플러딩 전자 빔(211)을 스캔하도록 구성될 수도 있다.
샘플(203)의 대면적을 충전하기 위해, 플러딩 전자 빔(211)은 높은 전자 전류를 나타내어야만 한다. 통상적으로, 플러딩 전자 빔(211)은 대략적으로 ㎂ 미만(sub-㎂) 내지 ㎂ 범위 내의 전자 빔 전류를 나타내는데, 여기서 샘플(203)의 표면 상의 충전 랜딩 에너지(charging landing energy)는 대략적으로 keV 미만(sub-keV) 내지 keV 범위 내에 있다. 샘플(203) 상의 플러딩 전자 빔(201)의 충전 빔 스팟은, 사이즈가 대략 수십 마이크론(㎛), 수백 마이크론(㎛), 최대 밀리미터(mm)일 수도 있다.
마지막으로, 샘플(203) 내에서 전압 대비를 유도하기 위해 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)을 사용하여 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행한 이후, 스테이지 어셈블리(208)는 샘플(203)을 이미징 전자 광학 칼럼(202a)의 광학 축으로 다시 동작시키도록 구성될 수도 있다. 후속하여, 이미징 전자 광학 칼럼(202a)은 전압 대비 검사를 실행하기 위해 이미징 전자 빔(201)을 사용하여 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하도록 구성될 수도 있다.
샘플(203)이 각각의 플러딩 및 이미징 전자 광학 칼럼(202a, 202b) 사이에서 작동되어야만 한다는 사실에서 기인하여, 도 2b에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)은 일반적으로 "샘플 시프트(sample-shift)" 또는 "웨이퍼 시프트(wafer-shift)" 플러드 충전 구성으로 일반적으로 지칭될 수도 있다.
도 2b에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)의 "웨이퍼 시프트" 플러드 충전 구성이 전압 대비 검사를 성공적으로 수행할 수도 있지만, 그것은 여러 가지 결점을 초래한다. 다른 무엇보다도 더, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)은 별개의 플러딩 및 이미징 스캔을 실행하기 위해 추가적인 독립적 전자 광학 엘리먼트를 필요로 한다. 독립적인 이미징 전자 광학 칼럼(202a) 및 독립적인 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)에 대한 필요성은 추가적인 비용, 증가된 중량, 및 전체적으로 증가된 복잡도를 야기한다. 추가적으로, 별개의 전자 광학 칼럼(202a, 202b)은 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)의 추가적인 엘리먼트를 수용하기 위해 더 큰 진공 챔버를 필요로 한다. 둘째, 각기 각각의 전자 광학 칼럼(202a, 202b)의 광학 축 사이에서 스테이지 어셈블리(208)와 샘플(203)을 작동시킬 필요성은 샘플 스테이지(208)에 대한 큰 이동 범위를 필요로 하여, 필요한 사이즈를 더욱 증가시킨다. 마지막으로, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)은 불량한 스루풋의 문제를 겪는다. 스테이지 어셈블리(208)를 각각의 광학 축 사이에서 긴 거리 작동시키는 것은 검사 속도를 늦춘다. 더구나, 각각의 전자 광학 칼럼(202a, 202b)의 광학 엘리먼트는 각기 각각의 이미징/플러딩 스캔 사이에서 재정렬되어야만 하여, 스루풋을 더욱 감소시킨다.
이상에서 확인되는 적어도 그러한 이유 때문에, 도 2b에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)은 몇몇 전압 대비 검사에 적합하지 않을 수도 있다. 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)의 결점 중 일부는, 플러딩 스캔을 위해 이미징 전자 광학 칼럼(202a)의 광학 엘리먼트 중 일부를 활용하는 것에 의해 완화될 수도 있다. 이것은 도 2c를 참조하여 추가로 이해될 수도 있다.
도 2c는 샘플(203)의 전압 대비 검사를 수행하기 위한 이미징 전자 광학 칼럼(202a) 및 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)을 포함하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200c)을 예시한다. 특히, 도 2c는 현재 이용 가능한 검사 시스템에 의해 활용되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200c)을 예시한다. 주사 전자 현미경 검사 시스템(200c)의 간략한 논의는 본 개시의 수반되는 이점이 비교될 수도 있는 기준을 제공할 수도 있다는 것이 본원에서 고려된다.
본원에서는, 본원에서 달리 언급하지 않는 한, 도 2b에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)과 관련되는 임의의 논의는 도 2c에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200c)에 적용되는 것으로 간주될 수도 있다는 것을 또한 유의한다.
도 2c에서 도시되는 바와 같이, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200c)은 또한 독립적인 이미징 전자 광학 칼럼(202a) 및 독립적인 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)을 포함할 수도 있다. 그러나, 전자 광학 칼럼(202a, 202b)이 완전히 독립적이었던 도 2b의 주사 전자 현미경 검사 시스템(200b)과 비교하여, 도 2c의 주사 전자 현미경 검사 시스템(200c)의 전자 광학 칼럼(202a, 202b)은 하나 이상의 광학 엘리먼트를 공유할 수도 있다. 예를 들면, 도 2c에서 도시되는 바와 같이, 이미징 전자 광학 칼럼(202a) 및 플러딩 전자 광학 칼럼(202b) 둘 모두는 대물 렌즈(226), 빈 필터(222), 및 메인 스캔 편향기(224)를 활용할 수도 있다.
도 2b와 비교하여, 도 2c에서 예시되는 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)은 플러딩 전자 빔(211)을 빈 필터(222) 및 대물 렌즈(226)로 지향시킬 수도 있다. 빈 필터(222)는 플러딩 전자 빔(211)을 대물 렌즈(226)로 편향시키도록 구성될 수도 있는데, 대물 렌즈(226)는, 그 다음, 플러딩 전자 빔(211)을 샘플(203)의 표면 상으로 포커싱하도록 구성될 수도 있다. 메인 스캔 편향기(224)는, 그 다음, 플러딩 스캔 동안 샘플(203)의 표면 위로 플러딩 전자 빔(211)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 앞서 언급되는 바와 같이, 플러딩 전자 빔(211)의 충전 랜딩 에너지는 대물 렌즈(226)의 지연 필드를 조정하는 것에 의해 제어될 수도 있다.
도 2c에서 도시되는 바와 같이, 플러딩 전자 빔(211)은 빈 필터(222)에 근접한 전자 빔 크로스오버를 나타낼 수도 있다. 전자 빔 크로스오버는 건 렌즈(236)와 대물 렌즈(226) 사이의 플러딩 전자 광학 칼럼(202b) 내의 임의의 지점에 배치될 수도 있다. 추가적으로, 플러딩 전자 광학 칼럼(202b) 내의 전자 빔 크로스오버의 위치를 조정하는 것은 플러딩 빔 스팟의 사이즈를 조정할 수도 있다. 본원에서, 전자 빔 크로스오버 없이 플러딩 전자 광학 칼럼(202b)이 구현될 수도 있다는 것을 추가로 유의한다.
도 2b의 "웨이퍼 시프트" 플러드 충전 구성의 결점과 유사하게, 도 2c의 "공동 대물 렌즈(joint-objective lens)" 플러드 충전 구성도 여러 가지 결점을 초래한다. 특히, 도 2b의 "웨이퍼 시프트" 플러드 충전 구성과 관련되는 비용, 사이즈, 및 전반적인 복잡도 문제는 도 2c의 "공동 대물 렌즈" 플러드 충전 구성에도 또한 적용된다. 각각의 전자 광학 칼럼(202a, 202b) 사이에서 전자 광학 엘리먼트를 공유하는 것은 또한 여러 가지 추가된 결점을 초래할 수도 있다. 예를 들면, 빈 필터(222)의 강도는 각각의 플러딩 스캔 및 이미징 스캔의 각각에 대해 조정될 필요가 있고, 각각의 스캔 사이에서 조정되어야 할 수도 있다. 더구나, 플러딩 스캔 동안 플러딩 전자 빔(211)에 의해 생성되는 이차 전자(209)는 검출기 어셈블리(206)에 의해 수집하기 어렵다. 예를 들면, 플러딩 스캔을 위한 빈 필터(222)의 강도는 플러딩 전자 빔(211)을 대물 렌즈(226)와 정렬시키도록 최적화될 수도 있지만, 그러나, 검출기 어셈블리(206)로 다시 최적으로 지향되지 않는 에너지를 가지고 샘플(203)로부터 방출될 이차 전자(209)로 나타날 수도 있고, 그에 의해, 불량한 이미지가 생성될 수도 있고 및/또는 어떠한 이미지도 생성되지 않을 수도 있다.
몇몇 상황에서, 도 2a에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200a)의 구성은 플러딩 스캔 및 이미징 스캔 둘 모두를 실행하기 위해 활용될 수도 있다. 예를 들면, 도 2a를 참조하면, 전자 광학 칼럼(202a)은 플러딩 스캔 및 이미징 스캔 둘 모두를 실행하도록 구성될 수도 있다. 이와 관련하여, 전자 소스(204)는 플러딩 스캔을 위해 사용될 플러딩 전자 빔(201a), 및 이미징 스캔을 위해 사용될 이미징 전자 빔(201b)을 생성하도록 구성될 수도 있다. 전자 광학 칼럼(202a)은 대물 렌즈(226)의 지연 필드를 조정하는 것에 의해 플러딩 전자 빔(201a)의 충전 랜딩 에너지를 제어하도록 구성될 수도 있고, 집광 렌즈(218)의 강도 및/또는 대물 렌즈(226)의 강도를 조정하는 것에 의해 빔 스팟 사이즈를 조정하도록 구성될 수도 있다. "플러딩 모드"와 "이미징 모드" 사이의 전이에 의해, 전자 광학 칼럼(202a)은 전압 대비 검사를 위해 사용될 공동 전자 광학 칼럼으로서 구성될 수도 있다.
그러나, 본원에서, 플러딩 스캔 및 이미징 스캔 둘 모두에 대해 도 2a의 전자 광학 칼럼(202a)을 사용하는 것도 또한 여러 가지 결점을 동반한다는 것을 유의한다. 유의미하게는, 공동 전자 광학 칼럼(202a)을 사용한 플러드 충전은, 전압 대비 검사를 실행할 때 불량한 충전 성능 및/또는 불량한 이미지 형성 해상도를 나타낼 수도 있다. 이들 단점은 도 3을 참조하여 추가로 이해될 수도 있다.
도 3은 이미지 형성 해상도와 샘플 충전 속도 사이의 관계를 예시하는 그래프(300)이다. 더 구체적으로, 그래프(300)는 도 2a의 전자 광학 칼럼(202a)에 의해 생성되는 플러딩 전자 빔(201a)의 전자 빔 전류와 도 2a의 전자 광학 칼럼(202a)의 이미지 형성 해상도 사이의 관계를 예시한다. 그래프(300)의 X 축 상의 전자 빔 전류는 충전 속도에 직접적으로 관련되는데, 더 높은 전자 빔 전류는 더 빠른 충전 속도로 나타난다. 반대로, 그래프(300)의 Y 축 상의 스팟 사이즈는 이미지 형성 해상도에 역으로 관련되는데, 더 큰 스팟 사이즈는 더 낮은 이미지 형성 해상도로 나타난다.
도 2a에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200a)과 같은 전자 빔 검사(electron beam inspection; EBI) 장치에 대한 스루풋을 향상시키기 위해, 플러드 충전 시간(Tc)(예를 들면, 플러딩 스캔의 시간)은, 완전한 샘플(203)에 대한 검사 시간(Ti)(예를 들면, 이미징 스캔의 시간)보다 상당히 더 짧을 것으로 예상된다. 예를 들면, 샘플(203)에 대한 플러딩 스캔에 대한 시간은, Tc ≤ 0.1 * Ti가 되도록, 샘플(203)의 이미징 시간 이하일 것으로 예상될 수도 있다. 이러한 제한을 충족하기 위해, Ic로서 정의되는 플러딩 전자 빔(201a)의 최대 전자 빔 전류는, Ii로서 정의되는 이미징 전자 빔(201b)의 최대 전자 빔 전류보다 적어도 열 배 더 커야만 한다(예를 들면, Ic ≥10 * Ii).
본원에서, 샘플(203) 내에서 충분한 전압 대비를 달성하기 위해, 전자 빔 전류 제한(Ic ≥10 * Ii)이 충족되어야만 한다는 것을 유의한다. 예를 들면, 도 1에서 예시되는 샘플(102) 내의 충분한 전압 대비는,
Figure pct00001
이도록, 도체 층 세그먼트(106a-106n)와 절연체 층 세그먼트(108a-108n) 사이에 1 내지 10 V의 전압 대비를 포함할 수도 있다.
예를 들면, 도 2a를 참조하면, 전자 빔(201)의 세 개의 최대 전자 빔 전류가 10 nA, 100 nA, 및 1000 nA임을 가정한다. 세 개의 각각의 최대 전자 빔 전류는, 빔 제한용 어퍼쳐(210)의 제1 상태(BLA1)가 10 nA 전자 빔 전류에 대응하고, 빔 제한용 어퍼쳐(210)의 제2 상태(BLA2)가 100 nA 전자 빔 전류에 대응하고, 빔 제한용 어퍼쳐(210)의 제3 상태(BLA3)가 1000 nA 전자 빔 전류에 대응하도록(예를 들면, BLA3 > BLA2 > BLA1), 빔 제한용 어퍼쳐(210)의 상태를 변경시키는 것에 의해 정의될 수도 있다.
이 예에서, 도 3에서 예시되는 그래프(300)에 관련될 때, BLA1에 의해 생성되는 전자 빔(201)은 곡선(302)으로서 표현되고, BLA2에 의해 생성되는 전자 빔(201)은 곡선(304)으로서 표현되고, BLA3에 의해 생성되는 전자 빔(201)은 곡선(306)으로서 표현된다. 곡선(302, 304, 306)은, 이미징 전자 빔(201b)이 플러딩 전자 빔(201a)으로부터 선택되는 경우, 스팟 사이즈의 함수인 도 2a에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200a)의 이미지 형성 해상도가 상당히 감소한다는 것을 예시한다. 예를 들면, 이미징 전자 빔(201b)에 대한 0-10 nA 전자 빔 전류(BCi)가 곡선(304)(BLA2)의 100 nA 플러딩 전자 빔 전류(예를 들면, 지점(301a))로부터 선택되는 경우, 이미지 형성 스팟 사이즈는, 빔 제한용 어퍼쳐(210)(BLA2)와 어퍼쳐(216) 사이에서 90 nA 잔류 전자 간의 쿨롱(Coulomb) 상호 작용 효과로 인해 급격하게 증가할 것이다. 다른 예로서, 이미징 전자 빔(201b)에 대한 0-100 nA 전자 빔 전류(BCi)가 곡선(306)(BLA3)의 1000 nA 플러딩 전자 빔 전류(예를 들면, 지점(301b))로부터 선택되는 경우, 이미지 형성 스팟 사이즈는, 빔 제한용 어퍼쳐(210)(BLA3)와 어퍼쳐(216) 사이에서 900 nA 잔류 전자 간의 쿨롱 상호 작용 효과로 인해 더욱더 상당히 증가할 것이다.
이상에서 설명한 적어도 그러한 이유 때문에, 도 2a 및 도 2c에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(200a, 200b, 200c)의 각각은, 몇몇 전압 대비 검사 애플리케이션에 맞지 않게 되는 그 자체의 결점을 나타낸다.
따라서, 본 개시의 실시형태는, 앞에서 확인되는 이전 접근법의 결점 중 하나 이상을 치유하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400) 및 관련된 방법에 관한 것이다. 본 개시의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은, 이미지 형성 해상도 및 빠른 샘플 충전 속도를 유지하면서, 플러드 충전 및 이미지 형성을 위해 공동 전자 광학 칼럼을 활용할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 더 구체적으로, 도 4a는 극도로 높은 플러딩 전자 빔 전류(BCf)를 갖는 플러딩 전자 빔(401a)을 사용하여 플러딩 스캔을 수행하는 "플러딩 모드"에서의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 비교하면, 도 4b는 상대적으로 높은 이미징 전자 빔 전류(BCiH)를 갖는 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 이미징 스캔을 수행하는 "이미징 모드"에서의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시하고, 도 4c는 낮은 이미징 전자 빔 전류(BCiL)를 갖는 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 이미징 스캔을 수행하는 "이미징 모드"에서의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 이들의 각각은 차례로 다루어질 것이다.
이제 도 4a에 대한 참조가 이루어질 것이다. 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은, 전자 광학 서브시스템(402) 및 전자 광학 서브시스템(402)에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러(404)를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 실시형태에서, 전자 광학 서브시스템(402)은, 전자 빔(401)을 생성하도록 구성되는 전자 소스(410), 전자 빔(401)을 샘플(403)로 지향시키도록 구성되는 전자 광학 칼럼(405), 및 샘플(403)로부터 반사 및/또는 방출되는 이차 전자(411)를 수집하도록 구성되는 검출기 어셈블리(434)를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.
실시형태에서, 전자 소스(410)는 열 전계 방출(TFE) 전자 소스, 냉 전계 방출(cold field emission; CFE) 전자 소스, 전자 총(electron gun), 전자 총, 및 등등을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 전자 빔(301)을 생성하도록 구성되는 임의의 전자 소스를 포함할 수도 있다. 본원에서 더욱 상세하게 논의될 바와 같이, 전자 소스(410)에 의해 생성되는 전자 빔(401)은, 플러딩 스캔(도 4a)을 실행하도록 구성되는 플러딩 전자 빔(401a), 또는 이미징 스캔(도 4b 및 도 4c)을 실행하도록 구성되는 이미징 전자 빔(401b)을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 도 4a의 "플러딩 모드"에서 묘사되는 전자 빔(401a)은 일반적으로 플러딩 전자 빔(401a)으로 지칭될 수도 있다. 전자 소스(410)는 방출 각도(407(β))에서 전자 소스(410)의 방출 팁으로부터 전자 빔(401)을 생성/방출하도록 구성될 수도 있다. 플러딩 스캔을 위해 사용되는 최대 방출 각도(407a)(βf)는, 도 4a에서 도시되는 바와 같이, 빔 제한용 어퍼쳐(416)에 의해 제한될 수도 있다.
전자 빔(401)에 대한 전자 빔 전류는 전자 소스(410)의 방출 각도(407)(β) 및 각도 강도(Jα)의 함수일 수도 있다. 따라서, 각도 강도(Jα)를 갖는 전자 소스(410)에 대해, 플러딩 스캔을 위해 사용되는 플러딩 전자 빔 전류(BCF)는 수학식 1에 의해 정의될 수도 있고, 이미징 스캔을 위해 사용되는 이미징 전자 빔 전류(BCI)는 수학식 2에 의해 정의될 수도 있는데:
Figure pct00002
여기서, BCf는 플러딩 전자 빔 전류를 정의하고, BCi는 이미징 전자 빔 전류를 정의하고, Jα는 전자 소스(410)의 각도 강도를 정의하고, βf는 플러딩 스캔을 위해 사용되는 플러딩 방출 각도(407)(예를 들면, 도 4a에서 예시되는 최대 방출 각도(407a))를 정의하고, βi는 이미징 스캔을 위해 사용되는 이미징 방출 각도(407)(예를 들면, 도 4b 및 도 4c에서 예시되는 방출 각도(407b, 407c))를 정의한다. 이와 관련하여, 도 4a에서 예시되는 플러딩 전자 빔(401a)은 수학식 1에 의해 특성화될 수도 있고, 도 4b 및 도 4c에서 예시되는 이미징 전자 빔(401b)은 수학식 2에 의해 특성화될 수도 있다.
전자 광학 칼럼(405)은 전자 소스(410)로부터 전자 빔(401)(예를 들면, 플러딩 전자 빔(401a))을 수신하도록 그리고 전자 빔(401)을 샘플(403)로 지향시키도록 구성되는 하나 이상의 전자 광학 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 전자 광학 칼럼(405)은 제1 렌즈(414a)(예를 들면, 제1 건 렌즈(414a)) 및 제2 렌즈(414b)(예를 들면, 제2 건 렌즈(414b))를 포함하는 이중 렌즈 어셈블리(412)(예를 들면, 이중 포커싱 렌즈 어셈블리)를 포함할 수도 있다. 전자 광학 칼럼(405)은 빔 제한용 어퍼쳐(416)를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 도 4a에서 도시되는 바와 같이, 전자 광학 칼럼(405)은, 이중 렌즈 어셈블리(412)의 제1 렌즈(414a)와 제2 렌즈(414b) 사이에 배치되는 빔 제한용 어퍼쳐(416)를 더 포함할 수도 있다. 빔 제한용 어퍼쳐(416)는 전자 빔(401)을 수신하도록 그리고 전자 광학 칼럼(405)을 통해 지향될 전자 빔(401)의 최대 전자 빔 전류를 송신/정의하도록 구성될 수도 있다.
실시형태에서, 이중 렌즈 어셈블리(412)의 제1 렌즈(414a)는 전자 빔(401)을 제1 전자 빔 크로스오버(409a)(XO1)로 포커싱하도록 구성된다. 예를 들면, 제1 렌즈(414a)는 이중 렌즈 어셈블리(412)의 제1과 제2 렌즈(414a, 414b) 사이의 빔 제한용 어퍼쳐(416)에 근접한 제1 전자 빔 크로스오버(409a)(XO1)에 전자 빔(401)을 포커싱하도록 구성될 수도 있다. 빔 제한용 어퍼쳐(416)에 근접한 제1 전자 빔 크로스오버(409a)(XO1)를 형성하는 것에 의해, 도 4a에서 도시되는 바와 같이, 제1 렌즈(414a)는 전자 광학 칼럼(405)을 통한 플러딩 스캔에 필요한 극도로 높은 전자 빔 전류(예를 들면, ㎂ 미만 내지 ㎂)를 가능하게 할 수도 있다.
후속하여, 이중 렌즈 어셈블리(412)의 제2 렌즈(414b)는 전자 빔(401)을 포커싱하여 제2 전자 빔 크로스오버(409b)(XO2)로 지향시키도록 구성된다. 예를 들면, 제2 렌즈(414b)는 전자 빔(401)을 어퍼쳐(420)에 근접한 제2 전자 빔 크로스오버(409b)(XO2)로 포커싱하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 제2 전자 빔 크로스오버(409b)(XO2)는, 어퍼쳐를 통과한 전자 빔(401)이 플러딩 스캔에 필요한 높은 전자 빔 전류를 유지하도록, 어퍼쳐(420)에 근접하게 형성될 수도 있다.
전자 소스(410) 및 이중 렌즈 어셈블리(412)는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 추가로 도시되고 설명될 수도 있다.
도 5a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200)의 이중 렌즈 어셈블리(412)의 단면도를 예시한다. 구체적으로, 도 5a의 상부 절반은 이중 렌즈 어셈블리(412)의 상세한 단면도의 일부를 예시하고, 도 5a의 하부 절반은 이중 렌즈 어셈블리(412)의 대응하는 단순화된 단면도를 예시한다. 본원에서, 이중 렌즈 어셈블리(412)는 실제로 회전 대칭일 수도 있으며, 따라서 도 5a에서의 묘사는 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다는 것을 유의한다.
실시형태에서, 도 5a에서 도시되는 바와 같이, 전자 소스(410)는 팁(440), 억제기(suppressor; 442) 및 추출기(444)를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 도 5a에서 예시되는 전자 소스(410)는 TFE 전자 소스 또는 CFE 전자 소스를 포함할 수도 있다. 이중 렌즈 어셈블리(412)의 제1 및 제2 렌즈(414a, 414b)는 자기 건 렌즈(414a, 414b)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1 렌즈(414a)는 제1 극편(pole piece)(446a) 및 제1 코일(448a)을 포함할 수도 있고, 제2 렌즈(414b)는 제2 극편(446b) 및 제2 코일(448b)을 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 자기 건 렌즈(414a, 414b)의 극편(446a, 446b) 및 코일(448a, 448b)은, 오염에 대해 보호하기 위해, 진공 밀봉 튜브(450)에 의해 공기 중에서 밀봉된다. 빔 제한용 어퍼쳐(416)는 렌즈(414a, 414b) 사이에 배치될 수도 있다.
실시형태에서, 빔 제한용 어퍼쳐(416)의 사이즈 및 위치는 명시된 검사 스루풋에 대한 이미지 형성 해상도 요건 및/또는 플러드 충전 속도 요건을 충족하도록 선택적으로 조정될 수도 있고 및/또는 최적화될 수도 있다. 본원에서, 추출기(444)와 애노드(또는 지면의 빔 제한용 어퍼쳐(416)) 사이의 거리는 다양한 검사 애플리케이션에 대한 전자 빔 에너지 변동 요건을 충족하기 위해 선택적으로 조정/최적화될 수도 있다는 것을 유의한다.
도 5b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템(200)의 이중 렌즈 어셈블리(412)의 단면도를 예시한다. 도 5b에서 예시되는 이중 렌즈 어셈블리(412)는 도 5a에서 묘사되는 것에 대한 추가적인 및/또는 대안적인 예로서 제공된다. 따라서, 이중 렌즈 어셈블리(412)의 예는 오로지 예시의 목적만을 위해 제공되며, 본원에서 달리 언급되지 않는 한, 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다.
도 5a와 관련하여 본원에서 앞서 언급되는 바와 같이, 도 5b의 상부 절반은 이중 렌즈 어셈블리(412)의 상세한 단면도의 일부를 예시하고, 도 5b의 하부 절반은 이중 렌즈 어셈블리(412)의 대응하는 단순화된 단면도를 예시한다. 본원에서, 이중 렌즈 어셈블리(412)는 실제로 회전 대칭일 수도 있으며, 따라서 도 5b에서의 묘사는 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다는 것을 유의한다.
추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 이중 렌즈 어셈블리(412)의 하나 이상의 렌즈(414a, 414b)는 정전 렌즈(electrostatic lens; 452)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 도 5b에서 도시되는 바와 같이, 이중 렌즈 어셈블리(412)의 제2 렌즈(414b)는 정전 렌즈(452)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 정전 렌즈(452)는 하나 이상의 접지 전극(456) 사이에 배치되는 포커싱 전극(454)을 포함하는 아이젠 렌즈(Einzel lens) 및/또는 단전위 렌즈(uni-potential lens)를 포함할 수도 있다. 추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 정전 렌즈(452)는 가속 렌즈 또는 감속 렌즈를 포함할 수도 있다.
본원에서, 하나 이상의 정전 렌즈(452)의 사용은 전압 대비 검사를 수행할 때 전자 빔 전류의 고속 스위칭/조정을 제공할 수도 있다는 것을 유의한다. 이와 관련하여, 하나 이상의 정전 렌즈(452)의 사용은 플러딩 스캔(도 4a에서 묘사되는 플러딩 모드) 및 이미징 스캔(도 4b 및 도 4c에서 묘사되는 이미징 모드)에 필요한 전자 빔 전류의 더 빠르고 더 효율적인 스위칭을 제공할 수도 있다.
다시 도 4a에 대한 참조가 이루어질 것이다. 실시형태에서, 전자 광학 칼럼(405)은 전자 빔(401)을 샘플(403)로 지향시키도록 구성되는 하나 이상의 추가적인 전자 광학 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 전자 광학 칼럼(405)은 검사(예를 들면, 플러딩 스캔, 이미징 스캔)를 위해 턴 "온"될 수도 있거나 또는 "오프"될 수도 있는 블랭커(418)를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 전자 광학 칼럼(405)은, 집광 렌즈(422), 사전 스캔 편향기(424), 빈 필터(426), 메인 스캔 편향기(428), 및 대물 렌즈(430)를 더 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 집광 렌즈(422) 및/또는 대물 렌즈(430)의 개구수는 전자 광학 칼럼(405)의 이미지 형성 광학기기를 향상시키도록 선택될 수도 있다. 집광 렌즈(422) 및/또는 대물 렌즈(430)는, 정전 렌즈를 포함하는, 그러나 이것으로 제한되지는 않는 본 기술에서 공지되어 있는 임의의 전자 광학 렌즈를 포함할 수도 있다. 사전 스캔 편향기(424) 및 메인 스캔 편향기(428)는 이중 편향기 어셈블리를 구성할 수도 있고, 샘플(403)에 걸쳐 선택된 전자 빔(401)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 스테이지 어셈블리(432)는 샘플(403)에 걸쳐 전자 빔(401)을 스캔하기 위해 선택적으로 작동될 수도 있다. 이중 편향기 어셈블리는 큰 시야(FOV)에 걸쳐 축외 수차 블러 및 왜곡을 최소화하도록 또한 구성될 수도 있다.
실시형태에서, 전자 광학 서브시스템(402)은, 전자 빔(401)에 응답하여, 샘플(403)의 표면으로부터 반사되는, 산란되는 또는 다르게는 방출되는 전자(411)(예를 들면, 이차 전자(411))를 검출하도록 구성되는 검출기 어셈블리(434)를 더 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 빈 필터(426)는 샘플(403)로부터 산란되는 전자(411)를 검출기 어셈블리(434)로 재지향시키도록 구성될 수도 있다. 검출기 어셈블리(434)는 수신된 전자(411)에 기초하여 샘플(403)의 하나 이상의 이미지를 생성/획득하도록 구성될 수도 있다.
실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은 검출기 어셈블리(434)에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러(404)를 더 포함할 수도 있다. 컨트롤러(404)는 메모리(408)에 저장된 프로그램 명령어의 세트를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서(406)를 포함할 수도 있는데, 프로그램 명령어의 세트는 하나 이상의 프로세서(406)로 하여금 본 개시의 다양한 단계/기능을 실행하게 하도록 구성된다. 예를 들면, 하나 이상의 프로세서(406)는: 전자 광학 서브시스템(402)으로 하여금 플러딩 전자 빔(401a)을 형성하게 하도록 그리고 플러딩 전자 빔(401a)을 사용하여 샘플(203)의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록; 전자 광학 서브시스템(402)으로 하여금 이미징 전자 빔(401b)을 형성하게 하도록 그리고 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 샘플(403)의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록; 하나 이상의 이미징 스캔 동안 검출기 어셈블리(434)에 의해 획득되는 하나 이상의 이미지를 수신하도록; 그리고 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플(403)의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성될 수도 있다. 이들 단계/기능의 각각은 차례로 다루어질 것이다.
하나의 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 전자 광학 서브시스템(402)으로 하여금 플러딩 전자 빔(401a)을 형성하게 하도록 그리고 플러딩 전자 빔(401a)을 사용하여 샘플(403)의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다.
하나 이상의 플러딩 스캔을 실행하기 위해 플러딩 전자 빔(401a)을 생성할 때, 플러딩 전자 빔(401a)은 사전 스캔 편향기(424) 및/또는 메인 스캔 편향기(428)를 통해 샘플(403)의 표면에 걸쳐 스캔될 수도 있다. 통상적으로 플러딩 스캔에 대한 해상도 요건이 없다는 사실에서 기인하여, 컨트롤러(404)는 사전 스캔 편향기(424) 및 메인 스캔 편향기(428) 중 단지 하나 및/또는 둘 모두를 사용하여 샘플(403)에 걸쳐 플러딩 전자 빔(401a)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 컨트롤러(404)는, 샘플(403)이 배치되는 스테이지 어셈블리(432)를 선택적으로 작동시키는 것에 의해 플러딩 전자 빔(401a)을 스캐닝함으로써 하나 이상의 플러딩 스캔을 실행하도록 구성될 수도 있다. 본원에서, 샘플(403)의 하나 이상의 층 내에서 전압 대비를 유도하기 위해, 샘플(403)에 대해 하나 이상의 플러딩 스캔이 수행될 수도 있다는 것을 추가로 유의한다.
빈 필터(426)는 샘플(403)의 표면으로부터 방출되는 전자(411)를 수집하도록, 그리고 전자(411)를 검출기 어셈블리(434)로 지향시키도록 구성될 수도 있다. 검출기 어셈블리(434)는 하나 이상의 플러딩 스캔 동안 이차 전자(411)를 수집하도록 구성될 수도 있거나 또는 구성되지 않을 수도 있다. 검출기 어셈블리(434)가 이차 전자(411)를 수신하도록 그리고 플러딩 스캔 동안 이미지를 생성하도록 구성되는 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 생성된 이미지를 메모리(408)에 저장하도록 및/또는 생성된 이미지를 폐기하도록 구성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 컨트롤러(404)는, 전자 광학 서브시스템(402)으로 하여금 이미징 전자 빔(401b)을 형성하게 하도록 그리고 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 샘플(403)의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 이것은 도 4b 및 도 4c를 참조하여 추가로 이해될 수도 있다.
도 4b 및 도 4c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 더 구체적으로, 도 4b 및 도 4c 각각은 "이미징 모드"에서의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시하는데, 여기서 도 4b는 상대적으로 높은 전자 빔 전류를 갖는 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 이미징 스캔을 수행하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시하고, 도 4c는 낮은 전자 빔 전류를 갖는 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 이미징 스캔을 수행하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다.
본원에서, 도 4a에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)과 관련되는 임의의 논의는, 적용 가능한 범위까지, 그리고 본원에서 달리 언급되지 않는 한, 도 4b 및 도 4c에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)에 적용되는 것으로 간주될 수도 있다는 것을 유의한다. 반대로, 도 4b 및 도 4c에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)과 관련되는 임의의 논의는, 적용 가능한 범위까지, 그리고 본원에서 달리 언급되지 않는 한, 도 4a에서 예시되는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)에 적용되는 것으로 간주될 수도 있다.
이제 구체적으로 도 4b에 대한 참조가 이루어질 것이다. 도 4b는 상대적으로 높은 빔 전류를 갖는 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 이미징 스캔을 수행하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 실시형태에서, 제1 렌즈(414a)는 도 4c에서 도시되는 것보다 더 높은 어떤 레벨의 여기를 가지고 설정될 수도 있다. 제1 렌즈(414a)는, 최대 이미징 전자 빔에 의해 예시되는 바와 같이, 이미징 전자 빔(401b)을 포커싱하도록 그리고 빔 제한용 어퍼쳐(416)를 통해 상대적으로 높은 원시/최대 전자 빔 전류(BCiH)를 선택하도록 구성될 수도 있다. 높은 전자 빔 전류(BCiH)으로부터 유래하는 이미징 전자 빔(401b)은 이미징 방출 각도(407b)(βiH)에 의해 특성화될 수도 있다.
최대 이미징 전자 빔은 제2 렌즈(414b)를 사용하여 이미징 전자 빔(401b)을 제2 렌즈(414b)와 어퍼쳐(420) 사이의 전자 빔 크로스오버(417)(XO1)로 지향시키는 및/또는 포커싱하는 것에 의해 추가로 감소/분할될 수도 있다. 이와 관련하여, 어퍼쳐(420)는 선택된 이미징 전자 빔(401b)의 하나 이상의 특성을 제어하기 위해 선택적으로 조정될 수도 있다. 예를 들면, 어퍼쳐(420)는 이미징 전자 빔 전류(BCiH)를 제어하기 위해 선택적으로 조정될 수도 있다. 다시 말하면, 어퍼쳐(420)는 최대 이미징 전자 빔으로부터 선택된 이미징 전자 빔을 식별하도록 구성될 수도 있다.
비교하면, 도 4c는 낮은 전자 빔 전류를 갖는 이미징 전자 빔(401b)을 사용하여 이미징 스캔을 수행하는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 구체적으로 도 4c를 참조하면, 제1 렌즈(414a)는 "오프"로 설정될 수도 있거나, 또는 활성 및/또는 안정을 유지하기 위해 상대적으로 낮은 여기를 가지고 설정될 수도 있다. 제1 렌즈(414a)에 의해 수행되는 포커싱이 없으면 및/또는 그 포커싱이 최소이면, 전자 소스(410)에 의해 생성되는 이미징 전자 빔(401b)의 근축 영역(paraxial-region) 방출 전자만이 빔 제한용 어퍼쳐(416)를 통과한다. 따라서, 도 4c에서 예시되는 이미징 방출 각도(407b(βiL))는 도 4a에서 예시되는 플러딩 방출 각도(407a(βf)보다 훨씬 더 작을 수도 있다(예를 들면, βiL < βf). 더구나, 도 4b와 비교하여, 도 4c에서 예시되는 이미징 방출 각도(407b)(βiL)는 도 4b에서 예시되는 이미징 방출 각도(407b)(βiH)보다 더 작을 수도 있다(예를 들면, βiL < βiH).
빔 제한용 어퍼쳐(416) 및/또는 어퍼쳐(420)를 선택적으로 수정하는 것은 도 4a에서 예시되는 플러딩 모드와 도 4b 및 도 4c에서 예시되는 이미징 모드 사이에서 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 효과적으로 전이할 수도 있다는 것이 인식될 수도 있다. 플러딩 스캔은 극도로 높은 전자 빔 전류(BCf)를 필요로 할 수도 있고, 반면, 이미징 스캔은 상대적으로 낮은, 보통인, 또는 상대적으로 높은 전자 빔 전류(BCiH, BCiL)에 걸쳐 수행될 수도 있다.
이와 관련하여, 컨트롤러(404)는 플러딩 전자 빔 전류(BCf)(도 4a), 이미징 전자 빔 전류(BCiH, BCiL)(도 4b 및 도 4c), 플러딩 방출 각도(βf)(도 4a), 및/또는 이미징 방출 각도(βiH, βiL)(도 4b 및 도 4c)를 정의하기 위해 빔 제한용 어퍼쳐(416) 및/또는 어퍼쳐(420)의 하나 이상의 특성을 선택적으로 수정하도록 구성될 수도 있다. 특히, 컨트롤러(404)는 빔 제한용 어퍼쳐(416)의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하는 것에 의해 플러딩 모드와 이미징 모드 사이에서 전자 광학 서브시스템(402)을 전환하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 컨트롤러(404)는 이중 렌즈 어셈블리(412) 내의 빔 제한용 어퍼쳐(416)의 사이즈 및/또는 빔 제한용 어퍼쳐(416)의 위치(예를 들면, 제1 렌즈(414a)로부터의 거리, 제2 렌즈(414b)로부터의 거리)를 조정하도록 구성될 수도 있다.
다양한 플러딩 모드 및 이미징 모드에 대한 전자 빔 전류와 방출 각도의 사이의 관계는 수학식 3에 의해 설명될 수도 있는데:
Figure pct00003
여기서 βf 및 BCf는 도 4a에서 묘사되는 플러딩 모드에서 사용되는 플러딩 방출 각도와 플러딩 전자 빔 전류를 정의하고, βiH 및 BCiH는 도 4b에서 묘사되는 상대적으로 높은 전자 빔 전류를 갖는 이미징 모드에서 사용되는 이미징 방출 각도와 이미징 전자 빔 전류를 정의하고, 그리고 βiL 및 BCiL은 도 4c에서 묘사되는 낮은 전자 빔 전류를 갖는 이미징 모드에서 사용되는 이미징 방출 각도 및 이미징 전자 빔 전류를 정의한다.
하나 이상의 이미징 스캔을 실행하기 위해 이미징 전자 빔(401b)을 생성할 때, 이미징 전자 빔(401b)은 사전 스캔 편향기(424) 및/또는 메인 스캔 편향기(428)를 통해 샘플(403)의 표면에 걸쳐 스캔될 수도 있다. 통상적으로 해상도 요건을 갖지 않는 플러딩 스캔과는 대조적으로, 컨트롤러(404)는, 이미지 형성 해상도 요건을 충족하기 위해, 사전 스캔 편향기(424) 및 메인 스캔 편향기(428) 둘 모두를 사용하여 샘플(403)에 걸쳐 이미징 전자 빔(401b)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 이와 관련하여, 특정한 시야(FOV)에 대해 더 높은 이미지 형성 해상도 요건을 갖는 이미징 스캔의 경우, 컨트롤러(404)는, 사전 스캔 편향기(424) 및 메인 스캔 편향기(428)의 상대적 강도 및 회전 비율을 최적화하는 것에 의해 편향 수차 및 왜곡을 최소화하기 위해 사전 스캔 편향기(424) 및 메인 스캔 편향기(428) 둘 모두를 사용하여 이미징 전자 빔(401b)을 스캔할 수도 있다. 추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 샘플(403)이 배치되는 스테이지 어셈블리(432)를 선택적으로 작동시키는 것에 의해 이미징 전자 빔(401b)을 스캐닝함으로써 하나 이상의 이미징 스캔을 실행하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(404)는, 플러딩 전자 빔(401a) 및/또는 이미징 전자 빔(401b)을 지연시키기 위해 플러딩 스캔 및/또는 이미징 스캔을 수행할 때 샘플(403)을 선택적으로 바이어싱하도록 구성될 수도 있다. 샘플(403)을 바이어싱하는 것은, 샘플(403)의 특정한 층에 대한 최적의 검사 조건 또는 최적의 전압 대비를 위해, 컨트롤러(404)가 플러딩 전자 빔(401a) 및/또는 이미징 전자 빔(401b)의 랜딩 에너지(landing energy; LE)를 더욱 미세 조정하는 것을 허용할 수도 있다는 것이 본원에서 고려된다.
후속하여, 빈 필터(426)는 샘플(403)의 표면으로부터 방출되는 전자(411)를 수집하도록, 그리고 전자(411)를 검출기 어셈블리(434)로 지향시키도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 플러딩 스캔 및 이미징 스캔 전체에 걸쳐 사용되는 빈 필터(426) 강도는 동등할 수도 있고 또는 실질적으로 동등할 수도 있다. 플러딩 모드(플러딩 스캔)와 이미징 모드(이미징 스캔) 사이를 스위칭할 때 전자 빔(401) 에너지가 변경되지 않는다는 사실로 인해 플러딩 스캔 및 이미징 스캔을 위한 일정한 빈 필터(426) 강도가 가능할 수도 있다.
따라서, 검출기 어셈블리(434)는 플러딩 모드 및 이미징 모드 둘 모두에 대한 동일한 빈 필터(426) 강도 하에서 전자(411)를 수집하도록 구성될 수도 있다. 이와 관련하여, 컨트롤러(404)는, 플러딩 모드에서 플러딩 스캔을 실행하는 동안 그리고 이미징 모드에서 이미징 스캔을 실행하는 동안 일정한 강도로 빈 필터(426)를 동작시키도록 구성될 수도 있다. 샘플(403)의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행할 때, 도 4b 및 도 4c에서 도시되는 바와 같이, 검출기 어셈블리(434)는 샘플(403)의 표면으로부터 방출되는 이차 전자(411)를 수집하도록 구성될 수도 있다. 검출기 어셈블리(432)는 또한, 수집/수신된 이차 전자(411)에 기초하여 샘플(403)의 하나 이상의 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 하나 이상의 이미징 스캔 동안 검출기 어셈블리(434)에 의해 획득되는 하나 이상의 이미지를 수신할 수도 있다. 컨트롤러(404)는 수신된 이미지를 메모리(408)에 저장하도록 구성될 수도 있다.
중요하게도, 플러딩 전자 빔(401a)의 스팟 사이즈는 상대적으로 클 수도 있다(수십 마이크론 내지 수백 마이크론). 결과적으로, 전자(411)는 플러딩 스캔 동안 검출기 어셈블리(434) 상에서 널리 분포될 수도 있다. 따라서, 검출기 어셈블리(434)는, 심지어 극도로 높은 플러딩 전자 빔 전류를 활용하는 플러딩 모드 동안에도, 과도하게 에너지가 공급된 전자(411)로부터의 손상에 대한 위험이 없을 수도 있다.
다른 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플(403)의 하나 이상의 특성을 결정하도록 구성될 수도 있다. 식별될 수도 있는 샘플(403)의 특성은, 결함의 존재(예를 들면, 치명적 결함, 방해물 결함), 결함 위치, 결함 사이즈, 샘플(403)의 측정치, 및 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 샘플(403)의 하나 이상의 결정된 특성에 기초하여 하나 이상의 프로세스 도구의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 이와 관련하여, 컨트롤러(404)는 업스트림 및/또는 다운스트림 프로세스 도구를 선택적으로 조정하기 위해 피드포워드 또는 피드백 루프에서 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 샘플(403)의 결정된 특성에 기초하여 조정될 수도 있는 프로세스 도구는 리소그래피 도구, 에칭 도구, 연마 도구, 퇴적 도구, 및 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.
도 6은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)의 대물 렌즈(430)의 단면도를 예시한다. 실제로, 대물 렌즈(430)는, 도 6에서 도시되는 바와 같이, 광학 축에 대해 회전 대칭일 수도 있다.
실시형태에서, 대물 렌즈(430)는 플러딩 모드(도 4a)에서 실행되는 플러딩 스캔 및 이미징 모드(도 4b 및 도 4c)에서 수행되는 이미징 스캔을 위해 사용되는 공용 대물 렌즈(430)를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 대물 렌즈(430)는 극편(450) 및 코일(452)을 포함하는 자기 포커싱 섹션을 포함할 수도 있다. 대물 렌즈(430)는 접지 관(456) 및 전하 제어 플레이트(charge controlling plate; CCP)(458)를 포함하는 정전식 지연/충전 섹션을 더 포함할 수도 있다. 이중 렌즈 어셈블리(414)와 관련하여 본원에서 언급되는 바와 같이, 접지 튜브(454)는 오염으로부터 진공을 보호하기 위해 공기 중에서 극편(450) 및 코일(452)을 밀봉하도록 구성될 수도 있다.
본원에서, 수학식 3을 충족하기 위해 빔 제한용 어퍼쳐(416) 및 이중 렌즈 어셈블리(412)를 최적화하는 것은 이전 접근법에 비해 상당한 검사 이점을 가능하게 할 수도 있다는 것을 유의한다. 특히, 수학식 3에 따라 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 활용하는 것은, 향상된 플러드 충전 속도(예를 들면, 플러딩 스캔을 위한 더 짧은 시간 요건)뿐만 아니라, 넓은 범위의 빔 전류에 걸친 전압 대비 검사를 위한 향상된 고해상도 이미지 형성 특성을 가능하게 할 수도 있다. 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)의 부수적인 이점이 도 7을 참조하여 추가로 이해될 수도 있다.
도 7은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 이미지 형성 해상도와 샘플 충전 속도 사이의 관계를 예시하는 그래프(700)이다. 본원에서 도 3과 관련하여 앞서 언급되는 바와 같이, 전자 빔 전류는 충전 속도에 직접적으로 관련되는데, 더 높은 전자 빔 전류는 더 빠른 충전 속도로 나타나고, 스팟 사이즈는 이미지 형성 해상도와 역으로 관련되는데, 더 높은 스팟 사이즈는 더 낮은 이미지 형성 해상도로 나타난다. 곡선(702)은 낮은 전자 빔 전류(예를 들면, BCiL)를 예시하고, 곡선(704)은 높은 전자 빔 전류(예를 들면, BCiH)를 예시하고, 그리고 곡선(706)은 낮은 전자 빔 애플리케이션을 위해 사용되는 높은 전자 빔 전류의 예측을 나타낸다.
본원에서 도 3과 관련하여 앞서 언급되는 바와 같이, 플러딩 스캔을 위해 플러딩 전자 빔 전류(BCf)를 선택해야 했다면(예를 들면, BCf = 1000 nA), 이미징 스캔을 위한 낮은 이미징 전자 빔 전류(BCi)(예를 들면, BCiL = 0-10 nA, BCiH = 0-100 nA)에서 매우 불량한 이미지 형성 해상도가 달성되었을 것이다. 불량한 이미지 형성 해상도는 빔 제한용 어퍼쳐(210)와 어퍼쳐(216) 사이에서 전자의 강렬한 쿨롱 상호 작용 효과로 인할 것일 수도 있다. 비교하여, 도 7을 참조하면, 0-10 nA 및 10-100 nA 둘 모두에 대한 고해상도는, 극도로 높은 플러딩 전자 빔 전류(예를 들면, BCf = 1000 nA)를 사용한 플러딩 스캔을 완료한 이후, 원시의 낮은 전자 빔 전류(예를 들면, BCiL = 10 nA) 및 원시의 높은 전자 빔 전류(예를 들면, BCiH = 100 nA)를 사용하여 별개로 달성될 수도 있다.
본 개시의 추가적인 실시형태는 플러딩 스캔 및/또는 이미징 스캔을 수행하기 위한 기술에 관한 것이다. 이것은 도 8a 내지 도 9를 참조하여 추가로 이해될 수도 있다.
도 8a 및 도 8b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전압 대비 검사를 수행하기 위한 스와싱 스캔 프로시져(800)의 개략도를 예시한다. 몇몇 실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은 플러딩 모드에서 플러딩 스캔을 및/또는 이미징 모드에서 이미징 스캔을 실행하기 위해 스와싱 스캔 프로시져(800)를 수행하도록 구성될 수도 있다.
샘플(403)의 전압 대비 검사에 대한 스루풋을 향상시킴에 있어서의 하나의 도전 과제는, 10×10 mm보다 상당히 더 큰 샘플(403)의 적어도 일부에 걸쳐 대략 10×10 mm(예를 들면, 패턴화된 웨이퍼에서의 다이의 영역)의 대면적 내에서 이미징 전자 빔(401b)을 방문/스캐닝하는 것이다. 따라서, 본 개시의 실시형태는 전압 대비 검사를 비롯한, 검사에 대한 스루풋을 향상시키기 위해, 스와싱 스캔 프로시져(800)에 관한 것이다.
실시형태에서, 컨트롤러(404)는 샘플(403)의 일부(또는 검사 대상 샘플(403)의 일부)를 복수의 횡방향 스트립(lateral strip; 802)으로 논리적으로 분할하는 것에 의해 스와싱 스캔 프로시져(800)를 실행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 8a에서 도시되는 바와 같이, 샘플(403)(또는 검사 대상 샘플(403)의 일부)은 제1 횡방향 스트립(802a), 제2 횡방향 스트립(802b), ..., 제(m-1) 횡방향 스트립(802m-1) 및 제m 횡방향 스트립(802m)으로 분할될 수도 있다. 복수의 횡방향 스트립 중 하나 이상의 횡방향 스트립은 횡방향 길이(L) 및 스와스 스캔 높이(H)에 의해 정의될 수도 있다. 실시형태에서, 도 8b에서 도시되는 바와 같이, 횡방향 스트립(802)의 스와스 스캔 높이(H)는 H = nKP로서 정의될 수도 있는데, 여기서 P는 수 나노미터(nm) 내지 수십 나노미터(nm)의 전자 빔(401)(예를 들면, 플러딩 전자 빔(401a), 이미징 전자 빔(401b))의 픽셀 스팟 사이즈를 정의하는데, K는 디지털 값(1024)이고, n은 "k 번째" 수이다.
실시형태에서, 컨트롤러(404)는 스와스 스캔 높이(H)에 대한 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)(예를 들면, 플러딩 전자 빔(401a), 이미징 전자 빔(401b))을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 제1 반복(803a)에서 스와스 스캔 높이(H)에 대한 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 스캐닝한 이후, 컨트롤러(404)는 제1 반복(805a)에서 전자 빔(401)을 리트레이스하도록(retrace), 그 다음, 스와스 스캔 높이(H)에 대한 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)의 스캐닝을 반복하도록 구성될 수도 있다. 컨트롤러(404)는 횡방향 길이(L)에 대해 횡방향 스트립(802)에 걸친 복수의 반복(803a-803n)으로 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 이와 관련하여, 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)은 복수의 되돌림 반복(805a-805n-1)과 결합되는 복수의 수직 스캐닝 반복(803a-803n)으로서 정의될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(404)는, (스테이지 어셈블리(432)를 통해) 샘플(403)을 동시에 작동시키면서, 스와스 스캔 높이(H)에 대한 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 작동시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 컨트롤러(404)는, 횡방향 길이(L)에 평행한 횡방향을 따라 샘플(403)을 동시에 작동시키면서, 스와스 스캔 높이(H)에 대한 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 작동시키도록 구성될 수도 있다. 컨트롤러(404)는 횡방향 길이(L)에 평행한 횡방향 방향을 따라 일정한 속도로 스테이지 어셈블리(432)를 작동시키는 것에 의해 샘플(403)을 일정한 속도로 작동시키도록 구성될 수도 있다.
하나의 횡방향 스트립(802)이 완료된 이후, 샘플(403)(예를 들면, 스테이지 어셈블리(432))은 회전될 수도 있고, 후속하는 횡방향 스트립(802)이 스캔될 수도 있다. 예를 들면, 스와스 스캔 높이(H) 및 횡방향 길이(L)에 대해 제1 횡방향 스트립(802a)에 걸쳐 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 스캐닝한 이후, 컨트롤러(404)는, 그 다음, 동일한 수직 스와스 스캐닝 패턴을 가지고 제2 횡방향 스트립(802b)의 스캔을 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 8a에서 도시되는 바와 같이, 컨트롤러(404)는, 제1 횡방향 스트립(802)의 횡방향 길이(L)를 따르는 제1 횡방향을 따라 샘플(403)을 동시에 작동시키면서, 스와스 스캔 높이(H)에 대한 제1 횡방향 스트립(802a)에 걸친 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 제1 횡방향 스트립(802a)의 완료시, 컨트롤러(404)는, 제2 횡방향 스트립(802)의 횡방향 길이(L)를 따르는 제1 횡방향에 반대되는 제2 횡방향을 따라 샘플(403)을 동시에 작동시키면서, 스와스 스캔 높이(H)에 대한 제2 횡방향 스트립(802a)에 걸친 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 스캔하도록 구성될 수도 있다.
다른 예로서, 컨트롤러(404)는, 제1 횡방향 스트립(802)의 횡방향 길이(L)를 따르는 제1 횡방향을 따라 샘플(403)을 동시에 작동시키면서, 스와스 스캔 높이(H)에 대한 제1 횡방향 스트립(802a)에 걸친 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 전자 빔(401)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 제1 횡방향 스트립(802a)의 완료시, 컨트롤러(404)는 횡방향 길이(L)를 따르는 제1 횡방향과 반대되는 제2 횡방향을 따라 샘플(403)을 작동시키도록, 그 다음, 제2 횡방향 스트립(802b)에 대해 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 반복하도록 구성될 수도 있다.
실시형태에서, 샘플(403) 또는 샘플(403)의 일부에 대해 이미징 스캔을 실행하는 스와싱 스캔 프로시져(800)의 스루풋은, 수학식 4에 따라 정의될 수도 있는 총 시간(Timg)의 함수로서 정의될 수도 있는데:
Figure pct00004
여기서 Ld는 검사 대상 샘플(403)의 높이 또는 길이를 정의하고(샘플(403)은 영역 Ld * Ld로서 정의될 수도 있음), tst, trt 및 tpd는, 각각, 스테이지 어셈블리(432) 턴어라운드 시간(turn-around time), 스캔 리트레이스 시간(scan retrace time), 및 픽셀 드웰 시간(pixel dwell time)이다. 픽셀 드웰 시간(tpd)은 픽셀 스캔 레이트(간략하게 f), 또는 tpd = 1/f에 의해 주어질 수도 있다. 픽셀 스캔 레이트(f)는 플러딩 스캔 및/또는 이미징 스캔 동안 신호(S) 대 노이즈(N) 비율(예를 들면, SNR) 요건에 의해 추가로 정의될 수도 있다. 신호(S)는 이미징 전자 빔 전류(BCi)로서 정의될 수도 있고, 반면 노이즈(N)는 통상적으로 통계적 샷 노이즈(statistical shot noise)로서 간주된다. 따라서, 이미징 전자 빔 전류(BCi)가 더 높을수록 더 높은 스캔 레이트가 사용되는 것을 가능하게 하고, 그에 의해, 더 짧은 픽셀 드웰 시간(tpd)으로 나타난다(예를 들면, BCi를 증가시키는 것은 tpd를 감소시킨다).
스와싱 스캔 프로시져(800)의 스루풋은, 수학식 4에서 나타내는 바와 같이, 전자 빔(401)의 픽셀 스팟 사이즈(P), 이미징 전자 빔 전류(BCi), 및 스와스 스캔 높이(H)(또는 "k 번째" 수(n))의 광학적 성능에 따라 향상될/최적화될 수도 있다. 스루풋은, 스와싱 스캔 프로시져(800)/수직 스와스 스캐닝 패턴(801) 동안 스테이지 어셈블리(432)를 작동시키는 기계적 성능 및 리트레이스 시간의 전자적 성능에 따라 또한 향상될/최적화될 수도 있다.
본원에서, 스와싱 스캔 프로시져(800)에 대해 사용되는 스와스 스캔 높이(H) 및/또는 횡방향 길이(L)는, 사전 스캔 편향기(220) 및 메인 스캔 편향기(224)를 포함하는 이중 편향기 어셈블리의 설계/성능에 기초하여 설정될 수도 있다는 것을 유의한다. 예를 들면, 이중 편향기 어셈블리의 최대 스캐닝 성능은 스와스 스캔 높이(H) 및/또는 횡방향 길이(L)를 정의할 수도 있다. 그러나, 본원에서, 스와스 스캔 높이(H) 및/또는 횡방향 길이(L)를 증가시키는 것이 스루풋을 증가시킬 수도 있지만, 그러나, 축외 블러 및 왜곡의 증가를 초래할 수도 있다는 것을 또한 유의한다.
이미징 스캔을 실행하기 위해 스와싱 스캔 프로시져(800)를 사용하는 것에 추가하여, 스와싱 스캔 프로시져(800)는 추가적으로 및/또는 대안적으로 플러딩 스캔을 실행하기 위해 사용될 수도 있다. 스와싱 스캔 프로시져(800)는 또한 플러딩 스캔에 대해 상당히 단순화될 수도 있다. 특히, 플러딩 전자 빔(401a)에 대한 픽셀 사이즈는, 대략 수 나노미터(nm) 내지 수백 나노미터(nm)일 수도 있는 이미징 전자 빔(401b)의 픽셀 사이즈와 비교하여, 수백 마이크론(㎛)만큼 클 수도 있다. 따라서, 플러딩 스캔을 위해 스와싱 스캔 프로시져(800)를 활용하는 경우, 픽셀 스팟 사이즈(P)는 각각의 횡방향 스트립(802)에 대한 스와스 스캔 높이(H)만큼 크게 설정될 수도 있다. 이와 관련하여, 플러딩 전자 빔(401a)의 증가된 사이즈로 인해, 플러딩 스캔의 경우, 수직 스와스 스캐닝 패턴(801)을 따라 플러딩 전자 빔(401a)을 스캐닝하는 것은 불필요할 수도 있다. 본원에서 앞서 언급되는 바와 같이, 플러딩 전자 빔(401a)의 더 큰 픽셀 스팟 사이즈는 집광 렌즈(422) 및/또는 대물 렌즈(430)의 포커싱 강도를 선택적으로 제어하는 것에 의해 달성될 수도 있다.
실시형태에서, 플러딩 스캔(플러드 충전)을 실행하는 스와싱 스캔 프로시져(800)의 스루풋은, 수학식 5에 따라 정의될 수도 있는 총 시간(Tchrg)의 함수로서 정의될 수도 있는데:
Figure pct00005
여기서, H는 플러딩 전자 빔(401a)의 픽셀 스팟 사이즈를 정의하고, v는 스테이지 어셈블리(432)의 속도를 정의한다. 증가된 픽셀 스팟 사이즈로 인해, 총 플러드 충전 시간(Tchrg)은 총 이미징 시간(Timg)에 비교하여 무시 가능할 수도 있다. Timg와 Tchrg 사이의 차이는 이미징 스캔을 위해 사용되는 이미징 전자 빔(401b)의 픽셀 사이즈에 의존할 수도 있다. 예를 들면, 이미징 전자 빔(401b)의 큰 픽셀 스팟 사이즈에 대해 Tchrg << 0.1 * Timg이고, 이미징 전자 빔(401b)의 작은 픽셀 스팟 사이즈에 대해 Tchrg << 0.01 * Timg이다.
몇몇 실시형태에서, 플러드 충전 전압(예를 들면, 샘플(403)의 유도된 표면 전압)은 위치의 함수(예를 들면, VFC(x, y))일 수도 있고, 수학식 6에 따라 정의될 수도 있는데:
Figure pct00006
여기서 BCf는 플러딩 전자 빔 전류를 정의하고, ε0은 진공 유전율을 정의하고, εr(x, y)은 로컬 위치(x, y)에서의 상대 진공 유전율을 정의하고, 그리고 d(x, y)는 로컬 위치(x, y)에서의 샘플(403)의 층 두께를 정의한다. 1-10 V(예를 들면, VFC = 1-10 V)의 유도된 전압 대비의 요건에 대해, 플러딩 스캔을 실행하기 위해 사용되는 전자 광학 서브시스템(402)의 광학기기를 설계하기 위해, 수학식 6이 사용될 수도 있다.
이와 관련하여, 샘플(403)의 명시된 전압 대비(VFC)를 달성하도록 의도되는 플러딩 스캔을 수행하는 경우, 컨트롤러(404)는 수학식 6에 따라 플러딩 전자 빔 전류(BCf), 플러딩 전자 빔의 픽셀 사이즈(H), 및 스테이지 어셈블리(432)의 속도를 설정할 수도 있다. 일반적으로 말하면, 층의 유도된 충전 전압은, 대략 ㎂ 미만의 플러딩 전자 빔 전류(예를 들면, BCf = ㎂ 미만)) 및 대략 수백 마이크론(㎛)의 플러딩 전자 빔(401a)의 픽셀 사이즈와 함께, 스테이지 어셈블리(432)의 가장 빠른 이동 속도(예를 들면, v = 100-200 mm/s)에서 충분하다(예를 들면, VFC > 10 V).
도 9는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전압 대비 검사를 수행하기 위한 단계적 프로시져(900)의 개략도를 예시한다.
추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은 플러딩 모드에서 플러딩 스캔을 및/또는 이미징 모드에서 이미징 스캔을 실행하기 위해 단계적 프로시져(900)를 수행하도록 구성될 수도 있다. 단계적 프로시져(900)는 때때로 "스텝 및 스캔(step and scan)" 프로시져(900)로 지칭될 수도 있다.
실시형태에서, 컨트롤러(404)는 샘플(403)(또는 검사 대상 샘플(403)의 일부)을 복수의 기본 시야(primary fields of view; PFOV; 902)로 논리적으로 분할하는 것에 의해 단계적 프로시져(900)를 실행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 9에서 도시되는 바와 같이, 컨트롤러(404)는 검사 대상 샘플(403)의 일부를 제1 PFOV(902a)(PFOV1), 제2 PFOV(902b)(PFOV2), 및 제3 PFOV(902c)(PFOV3)로 분할하도록 구성될 수도 있다. 실시형태에서, PFOV(902)는 대략 수십 마이크론(㎛) 내지 수백 마이크론(㎛)으로 사이즈가 정해질 수도 있다. 각각의 PFOV(902)의 사이즈는 플러딩 전자 빔(401a)의 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)에 대해 결정될 수도 있다. 예를 들면, 도 9에서 도시되는 바와 같이, PFOV(902)는, 그들이 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)보다 더 작도록 사이즈가 정해질 수도 있다. 그러나, 이것은, 본원에서 달리 언급되지 않는 한, 본 개시의 제한으로서 간주되지 않는다.
다른 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 PFOV(902)를 복수의 서브 시야(sub-fields of view; SFOV; 904)로 세분화하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 9에서 도시되는 바와 같이, 컨트롤러(404)는 PFOV(902b)를 복수의 SFOV(904a-904n)로 분할하도록 구성될 수도 있다. 복수의 SFOV(904a-904n)는 m×n 어레이를 포함하는 그러나 이것으로 제한되지는 않는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 구성으로 배열될 수도 있다.
실시형태에서, 컨트롤러(404)는, 다음 번 PFOV(902)로 이동하기 이전에, 각기 각각의 PFOV(902)의 하나 이상의 플러딩 스캔 및 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 컨트롤러(404)는, 플러딩 모드에 있는 동안, 플러딩 전자 빔(401a)을 사용하여 제1 PFOV(902a)의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하도록 구성될 수도 있다. 후속하여, 컨트롤러(404)는 전자 광학 서브시스템(402)을 이미징 모드로 스위칭하도록, 그리고 복수의 SFOV(904a-904b)에 걸쳐 이미징 전자 빔(401b)을 스캐닝함으로써 제1 PFOV(902a)의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 래스터 스캐닝 패턴을 따라 복수의 SFOV(904a-904b)에 걸쳐 이미징 전자 빔(401b)을 스캐닝하도록 구성될 수도 있다. 샘플(403) 및 스테이지 어셈블리(434)는 단일의 PFOV(902) 내에서 복수의 SFOV(904a-904b)에 걸쳐 이미징 전자 빔을 스캐닝하는 동안 정지 상태를 유지할 수도 있다.
제1 PFOV(902a)의 플러딩 및 이미징 스캔을 수행한 이후, 컨트롤러(404)는 전자 광학 서브시스템(402)을 다시 플러딩 모드로 스위칭하도록 구성될 수도 있다. 컨트롤러(404)는 또한, 제2 PFOV(902b)를 전자 광학 서브시스템(402)의 광학 축과 정렬하기 위해, 샘플(403)을 선택적으로 작동시키도록 구성될 수도 있다. 후속하여, 컨트롤러(404)는 제2 PFOV(904b)의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하도록, 전자 광학 서브시스템(402)을 이미징 모드로 다시 스위칭하도록, 그리고 제2 PFOV(902b)의 복수의 SFOV(904a-904n)에 걸쳐 이미징 전자 빔(401b)을 스캐닝함으로써 제2 PFOV(902b)의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하도록 구성될 수도 있다. 이 플러딩 이미징 프로세스는, 전체 샘플(403)(또는 샘플(403)의 일부)이 검사될 때까지 각각의 PFOV(902a-902n)에 대해 계속될 수도 있다.
단일의 PFOV에 대한 총 플러드 충전 시간(TPFOV)은 수학식 7에 따라 정의 및/또는 추정될 수도 있는데:
Figure pct00007
여기서 P는 플러딩 전자 빔(401a)의 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)를 정의하고, VFC는 소망되는 유도된 전압 대비를 정의하고, d는 PFOV 내의 샘플(403)의 로컬 층의 두께를 정의하고, 그리고 BCf는 플러딩 전자 빔 전류를 정의한다.
(도 9에서 도시되는 바와 같이) 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)(P)가 전체 PFOV(902)를 커버하기에 충분히 큰 실시형태에서, 단일의 PFOV에 대한 총 플러드 충전 시간(TPFOV)은 대략 밀리초 미만일 수도 있다. 예를 들면, 100 nA의 플러딩 전자 빔 전류(BCf = 100 nA)에서 절연체 층의 두께가 1 ㎛인(d = 1㎛) 사이즈가 100 ㎛인(예를 들면, 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)보다 더 작음) PFOV(902)의 10 V의 유도된 전압 대비(VFC = 10 V)를 달성하기 위해 플러드 충전을 고려한다. 이 예에서 수학식 7에 따르면, 단일의 PFOV에 대한 총 플러드 충전 시간(TPFOV)은 대략 밀리초 미만일 수도 있다. 따라서, TPFOV는, 통상적으로 대략 초 미만인 스테이지 어셈블리(434) 스테핑 시간과 비교하여 무시 가능할 수도 있을 것이다.
본원에서, 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)(P)가 전체 PFOV(902)를 커버할 만큼 충분히 크지 않은 몇몇 경우가 있을 수도 있다는 것을 유의한다. 예를 들면, 전자 광학 서브시스템(402) 내의 자기 컴포넌트의 자기 속도는, 전체 PFOV(902)를 커버하기에 충분히 큰 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)(P)를 생성하는 것을 어렵게 만들 수도 있다. 그러나, 심지어 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)(P)가 전체 PFOV(902)를 피복할 만큼 충분히 크지 않더라도, 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)(P)는 PFOV(902)와 비교하여 여전히 상대적으로 클 가능성이 있을 것이고, 전체 PFOV(902)를 커버하기 위해 최소의 스캐닝을 필요로 할 것이다. 따라서, 밀리초 미만의 플러딩 충전 시간(TPFOV)은 이중 편향기 어셈블리(예를 들면, 사전 스캔 편향기(220) 및 메인 스캔 편향기(224))를 사용하여 PFOV(902)에 걸쳐 상대적으로 큰 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)(P)를 스캐닝하는 것에 의해 여전히 달성될 수도 있다. 본원에서, 대물 렌즈(430)의 일정한 여기를 유지하면서, 집광 렌즈(422)를 디포커싱하는 것에 의해 대략 마이크론의 플러딩 픽셀 스팟 사이즈(901)(P)가 달성될 수도 있다는 것을 유의한다.
본 개시의 실시형태가 전압 대비 검사 시스템에 대해 이전에 사용된 하나 이상의 결점을 치유할 수도 있다는 것이 본원에서 고려된다. 예를 들면, 플러딩 스캔 및 이미징 스캔을 둘 모두 실행하기 위해 공동 전자 광학 칼럼을 사용하는 것에 의해, 본 개시의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은 시스템의 사이즈, 중량, 및 복잡도를 감소시킬 수도 있다. 추가적으로, 전자 광학 서브시스템(402)(예를 들면, 이중 렌즈 어셈블리(412), 빔 제한용 어퍼쳐(416, 어퍼쳐(420), 및 등등)의 특성을 선택적으로 조정하는 것에 의해, 본 개시의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은, 높은 이미지 형성 해상도를 유지하면서, 빠른 플러드 충전 속도를 가능하게 할 수도 있다. 특히, 본 개시의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은 빔 제한용 어퍼쳐(416)와 어퍼쳐(420) 사이의 잔류 전자 전류를 감소시킬 수도 있고, 그에 의해, 잔류 전자 간의 쿨롱 상호 작용 효과를 감소시킬 수도 있고 이미징 스캔 동안 이미지 형성 해상도를 향상시킬 수도 있다.
본원에서, 개시된 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)의 하나 이상의 컴포넌트는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 방식으로 시스템의 다양한 다른 컴포넌트에 통신 가능하게 커플링될 수도 있다는 것을 유의한다. 예를 들면, 컨트롤러(404), 전자 광학 서브시스템(402)(예를 들면, 전자 소스(410), 빔 제한용 어퍼쳐(416), 대물 렌즈(430)), 검출기 어셈블리(434), 및 등등은, 유선(예를 들면, 구리선, 광섬유 케이블, 및 등등) 또는 무선 연결(예를 들면, RF 커플링, IR 커플링, 데이터 네트워크 통신(예를 들면, WiFi(와이파이), WiMax(와이맥스), Bluetooth(블루투스), 3G, 4G, 4G LTE, 5G, 및 등등)을 통해, 서로 그리고 다른 컴포넌트에 통신 가능하게 커플링될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)은 컨트롤러(404)를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 하나 이상의 프로세서(406) 및 메모리(408)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 프로세서(406)는 메모리(408)에 저장된 프로그램 명령어의 세트를 실행하도록 구성될 수도 있는데, 여기서 프로그램 명령어의 세트는 하나 이상의 프로세서(406)로 하여금 본 개시의 단계를 실행하게 하도록 구성된다.
하나의 실시형태에서, 하나 이상의 프로세서(406)는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 하나 이상의 프로세싱 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 이런 의미에서, 하나 이상의 프로세서(406)는 소프트웨어 알고리즘 및/또는 명령어를 실행하도록 구성되는 임의의 마이크로프로세서 타입의 디바이스를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 하나 이상의 프로세서(406)는, 본 개시의 전체에 걸쳐 설명되는 바와 같이, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 동작시키도록 구성되는 프로그램을 실행하도록 구성되는 데스크탑 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 다른 컴퓨터 시스템(예를 들면, 네트워크형 컴퓨터)으로 구성될 수도 있다. 본 개시 전체에 걸쳐 설명되는 단계는, 단일의 컴퓨터 시스템, 또는, 대안적으로, 다수의 컴퓨터 시스템에 의해 수행될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 일반적으로, 용어 "프로세서"는, 메모리(408)로부터의 프로그램 명령어를 실행하는 하나 이상의 프로세싱 엘리먼트를 구비하는 임의의 디바이스를 포괄하도록 광의적으로 정의될 수도 있다. 또한, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)의 상이한 서브시스템(예를 들면, 컨트롤러(404), 전자 소스(410), 검출기 어셈블리(434))은 본 개시 전체에 걸쳐 설명되는 단계의 적어도 일부를 실행하기에 적절한 프로세서 또는 로직 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 설명은 본 개시에 대한 제한으로서 해석되어선 안되며 단지 예시로서 해석되어야 한다.
메모리(408)는 관련된 하나 이상의 프로세서(406)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어 및 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)에 의해 생성되는 이미지를 저장하기에 적절한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 저장 매체를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 메모리(408)는 비일시적 메모리 매체를 포함할 수도 있다. 메모리(408)는, 리드 온리 메모리(read-only memory; ROM), 랜덤 액세스 메모리(random-access memory; RAM), 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예를 들면, 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브, 및 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 메모리(408)는 하나 이상의 프로세서(406)와 함께 공통 컨트롤러 하우징에 수용될 수도 있다는 것을 또한 유의한다. 대안적인 실시형태에서, 메모리(408)는 프로세서(406), 컨트롤러(404), 및 등등의 물리적 위치에 대해 원격으로 위치될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 메모리(408)는, 하나 이상의 프로세서(406)로 하여금 본 개시를 통해 설명되는 다양한 단계를 실행하게 하기 위한 프로그램 명령어를 유지한다.
하나의 실시형태에서, 유저 인터페이스(436)는 컨트롤러(404)에 통신 가능하게 커플링된다. 하나의 실시형태에서, 유저 인터페이스(436)는 하나 이상의 데스크탑, 태블릿, 스마트폰, 스마트 워치, 또는 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 유저 인터페이스(436)는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)의 데이터를 유저에게 디스플레이하기 위해 사용되는 디스플레이를 포함한다. 유저 인터페이스(436)의 디스플레이는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 디스플레이를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 기반의 디스플레이, 또는 CRT 디스플레이를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 기술 분야의 숙련된 자는, 유저 인터페이스(436)와 통합될 수 있는 임의의 디스플레이 디바이스가 본 개시의 구현에 적합하다는 것을 인식해야 한다. 다른 실시형태에서, 유저는 유저 인터페이스(436)를 통해 유저에게 디스플레이되는 데이터에 응답하여 선택 및/또는 명령어를 입력할 수도 있다. 예를 들면, 유저는, 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 플러딩 모드와 이미징 모드 사이에서 스위칭하기 위해, 유저 인터페이스(436)를 통해, 하나 이상의 제어 커맨드를 입력할 수 있을 수도 있다.
도 10은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전압 대비 검사를 수행하기 위한 방법(1000)의 플로우차트를 예시한다. 본원에서, 방법(1000)의 단계는 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)에 의해 모두 또는 부분적으로 구현될 수도 있다는 것을 유의한다. 그러나, 추가적인 또는 대안적인 시스템 레벨 실시형태가 방법(1000)의 단계의 전부 또는 일부를 실행할 수도 있다는 점에서, 방법(1000)은 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)으로 제한되지 않는다는 것이 또한 인식된다.
단계(1002)에서, 플러딩 모드에서 전자 광학 서브시스템을 사용하여 플러딩 전자 빔이 형성된다. 예를 들면, 도 4a는 플러딩 모드에서의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 도 4a에서 도시되는 바와 같이, 컨트롤러(404)는 전자 광학 서브시스템(402)의 전자 소스(410)로 하여금 플러딩 전자 빔(401a)을 생성하게 하도록 구성될 수도 있다.
단계(1004)에서, 샘플의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔이 플러딩 전자 빔을 사용하여 수행된다. 샘플(403)의 하나 이상의 층 내에서 전압 대비를 유도하기 위해, 샘플(403)에 대해 하나 이상의 플러딩 스캔이 수행될 수도 있다. 예를 들면, 플러딩 전자 빔(401a)의 생성시, 플러딩 전자 빔(401a)은 사전 스캔 편향기(424) 및/또는 메인 스캔 편향기(428)를 통해 샘플(403)의 표면에 걸쳐 스캔될 수도 있다. 추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 컨트롤러(404)는, 샘플(403)이 배치되는 스테이지 어셈블리(432)를 선택적으로 작동시키는 것에 의해 플러딩 전자 빔(401a)을 스캐닝함으로써 하나 이상의 플러딩 스캔을 실행하도록 구성될 수도 있다.
단계(1006)에서, 전자 광학 서브시스템을 플러딩 모드로부터 이미징 모드로 스위칭하기 위해, 전자 광학 서브시스템의 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성이 조정된다. 예를 들면, 컨트롤러(404)는, 이중 렌즈 어셈블리(412) 내에서의 빔 제한용 어퍼쳐(416)의 위치(예를 들면, 제1 렌즈(414a)로부터의 거리, 제2 렌즈(414b)로부터의 거리) 및/또는 빔 제한용 어퍼쳐(416)의 사이즈를 선택적으로 조정하는 것에 의해, 플러딩 모드와 이미징 모드 사이에서 전자 광학 서브시스템(402)을 스위칭하도록 구성될 수도 있다.
단계(1008)에서, 이미징 모드에서 전자 광학 서브시스템을 사용하여 이미징 전자 빔이 형성된다. 예를 들면, 도 4b 및 도 4c는 이미징 모드에서의 주사 전자 현미경 검사 시스템(400)을 예시한다. 도 4b 및 도 4c에서 도시되는 바와 같이, 컨트롤러(404)는 전자 광학 서브시스템(402)의 전자 소스(410)로 하여금 이미징 전자 빔(401b)을 생성하게 하도록 구성될 수도 있다.
단계(1010)에서, 샘플의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔이 이미징 전자 빔을 사용하여 수행된다. 예를 들면, 이미징 전자 빔(401b)의 생성시, 이미징 전자 빔(401b)은 사전 스캔 편향기(424) 및/또는 메인 스캔 편향기(428)를 통해 샘플(403)의 표면에 걸쳐 스캔될 수도 있다. 추가적인 및/또는 대안적인 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 샘플(403)이 배치되는 스테이지 어셈블리(432)를 선택적으로 작동시키는 것에 의해 이미징 전자 빔(401b)을 스캐닝함으로써 하나 이상의 이미징 스캔을 실행하도록 구성될 수도 있다.
단계(1012)에서, 샘플의 일부의 하나 이상의 이미지가 하나 이상의 이미징 스캔 동안 획득된다. 예를 들면, 검출기 어셈블리(432)는 수집된/수신된 이차 전자(411)에 기초하여 샘플(403)의 하나 이상의 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 컨트롤러(404)는 하나 이상의 이미징 스캔 동안 검출기 어셈블리(434)에 의해 획득되는 하나 이상의 이미지를 수신할 수도 있고 수신된 이미지를 메모리(408)에 저장할 수도 있다.
단계(1014)에서, 샘플의 하나 이상의 특성이 하나 이상의 이미지에 기초하여 결정된다. 식별될 수도 있는 샘플(403)의 특성은, 결함의 존재(예를 들면, 치명적 결함, 방해물 결함), 결함 위치, 결함 사이즈, 샘플(403)의 측정치, 및 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.
기술 분야에서 숙련된 자는, 본원에서 설명되는 컴포넌트(예를 들면, 동작), 디바이스, 및 오브젝트, 및 이들에 수반하는 논의가 개념적 명확화를 위한 예로서 사용된다는 것 및 다양한 구성 수정이 고려된다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 기술되는 특정한 예 및 수반되는 논의는, 이들의 더욱 일반적인 클래스를 대표하도록 의도된다. 일반적으로, 임의의 특정한 예의 사용은, 그 클래스를 대표하도록 의도되며, 특정한 컴포넌트(예를 들면, 동작), 디바이스 및 오브젝트를 포함하지 않는 것이, 제한으로서 간주되지 않아야 한다.
기술 분야에서 숙련된 자는, 본원에서 설명되는 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 실행되게 할 수 있는 다양한 수단(예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)이 존재한다는 것, 및 선호되는 수단은 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 배치되는 상황에 따라 변할 것이다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 속도 및 정확도가 가장 중요하다는 것을 구현자(implementer)가 결정하면, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 수단을 선택할 수도 있고; 대안적으로, 유연성이 가장 중요하면, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수도 있고; 또는, 여전히 역시 대안적으로, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 몇몇 조합을 선택할 수도 있다. 그러므로, 본원에서 설명되는 프로세스 및/또는 디바이스 및/또는 다른 기술을 유효하게 할 수도 있는 여러 가지 가능한 수단이 존재하는데, 활용될 임의의 수단은 수단이 배치될 상황 및 구현자의 특정한 관심(예를 들면, 속도, 유연성, 또는 예측 가능성)에 의존하는 선택 사항이며, 이들 중 임의의 것은 변할 수도 있다는 점에서, 수단 중 어느 것도 다른 것에 비해 본질적으로 더 우수하지는 않다.
이전의 설명은, 기술 분야에서 숙련된 자가, 특정한 애플리케이션 및 그 요건의 맥락에서 제공되는 대로 본 발명을 행하고 사용하는 것을 가능하게 하기 위해 제시된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 방향성 용어 예컨대 "상단(top)", "저부(bottom)", "위(over)", "아래(under)", "상부(upper)", "상방(upward)", "하부(lower)", "아래쪽(down)" 및 "하방(downward)"은, 설명의 목적을 위한 상대적 위치를 제공하도록 의도된 것이며, 참조의 절대적인 프레임을 지정하도록 의도되지는 않는다. 설명된 실시형태에 대한 다양한 수정이 기술 분야의 숙련된 자에게 명백할 것이며, 본원에서 정의되는 일반적인 원리는 다른 실시형태에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명되는 특정한 실시형태로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 본원에서 개시되는 신규의 피쳐 및 원리에 부합하는 최광의의 범위를 부여받아야 한다.
본원에서의 실질적으로 임의의 복수의 및/또는 단수의 용어의 사용과 관련하여, 기술 분야에서 기술을 가진 자는, 맥락 및/또는 애플리케이션에 적절하다면, 복수로부터 단수로 및/또는 단수로부터 복수로 변환할 수 있다. 다양한 단수의/복수의 조합은 명확화를 위해 본원에서 명시적으로 기술되지 않는다.
본원에서 설명되는 모든 방법은 방법 실시형태의 하나 이상의 단계의 결과를 메모리에 저장하는 것을 포함할 수도 있다. 결과는 본원에서 설명되는 결과 중 임의의 것을 포함할 수도 있고 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 방식으로 저장될 수도 있다. 메모리는 본원에서 설명되는 임의의 메모리 또는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 다른 적절한 저장 매체를 포함할 수도 있다. 결과가 저장된 이후, 결과는 메모리에서 액세스될 수 있고, 본원에서 설명되는 방법 또는 시스템 실시형태 중 임의의 것에 의해 사용될 수 있고, 유저에 대한 디스플레이를 위해 포맷될 수 있고, 다른 소프트웨어 모듈, 방법, 또는 시스템에 의해 사용될 수 있고, 및 등등일 수 있다. 더구나, 결과는 "영구적으로", "반영구적으로", "일시적으로", 또는 어떤 시간의 기간 동안 저장될 수도 있다. 예를 들면, 메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM)일 수도 있고, 결과는 메모리에서 반드시 무한하게 지속할 필요는 없을 수도 있다.
상기에서 설명되는 방법의 실시형태의 각각은, 본원에서 설명되는 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수도 있다는 것이 또한 고려된다. 또한, 상기에서 설명되는 방법의 실시형태의 각각은, 본원에서 설명되는 시스템 중 임의의 것에 의해 수행될 수도 있다.
본원에서 설명되는 주제는, 때때로, 다른 컴포넌트 내에 포함되는, 또는 다른 컴포넌트와 연결되는 상이한 다른 컴포넌트를 예시한다. 그렇게 묘사된 아키텍쳐는 단순히 예시적인 것이다는 것, 및 실제로는, 동일한 기능성(functionality)을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배치는, 소망되는 기능성이 달성되도록, 유효하게 "관련"된다. 그러므로, 특정한 기능성을 달성하기 위해 본원에서 결합되는 임의의 두 개의 컴포넌트는, 아키텍쳐 또는 중간 컴포넌트에 관계없이, 소망되는 기능성이 달성되도록, 서로 "관련되는" 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 관련되는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한, 소망되는 기능성을 달성하도록 서로 "연결되는" 또는 "커플링되는" 것으로도 보일 수 있으며, 그렇게 관련될 수 있는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한, 소망되는 기능성을 달성하도록 서로 "커플링 가능한" 것으로 보일 수 있다. 커플링 가능한 특정한 예는, 물리적으로 짝지을 수 있는 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 상호 작용 가능한 및/또는 무선으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 및/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 컴포넌트를 포함하지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
더구나, 첨부된 청구범위에 의해 본 발명이 정의된다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본원에서, 그리고 특히 첨부된 청구범위(예를 들면, 첨부된 청구범위의 특징부(body))에서 사용되는 용어는 "열린" 용어로서 일반적으로 의도된다는 것이 기술 분야 내의 사람들에 의해 이해될 것이다(예를 들면, 용어 "포함하는"은 "~을 포함하지만 그러나 ~에 제한되지는 않는"으로 해석되어야 하고, 용어 "구비하는"은 "적어도 구비하는"으로 해석되어야 하고, 용어 "포함한다"는 "~을 포함하지만 그러나 ~에 제한되지는 않는"으로 해석되어야 하고, 및 등등이다). 도입된 청구항 기재(recitation)의 특정한 수가 의도되면, 그러한 의도는 청구항에서 명시적으로 기재될 것이고, 그러한 기재가 없는 경우, 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것이 기술 분야 내의 사람들에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들면, 이해에 대한 보조로서, 하기의 첨부된 청구범위는, 청구항 기재를 도입하기 위해 도입 어구(introductory phrase) "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 사용을 포함할 수도 있다. 그러나, 그러한 어구의 사용은, 부정 관사 "a(한)" 또는 "an(한)"에 의한 청구항의 기재의 도입이 이렇게 도입된 청구항 기재를 포함하는 임의의 특정한 청구항을, 심지어 동일한 청구항이 도입 어구 "하나 이상의" 또는 "적어도 하나의" 및 "a(한)" 또는 "an(한)"과 같은 부정 관사를 포함하는 경우에도, 단지 하나의 그러한 기재를 포함하는 발명으로 제한한다는 것을 의미하도록 해석되어서는 안된다(예를 들면, "a(한)" 및/또는 "한(an)"은 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 통상적으로 해석되어야 한다); 청구항 기재를 도입하기 위해 사용되는 정관사의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 특정한 수의 도입된 청구항 기재가 명시적으로 열거되더라도, 기술 분야의 숙련된 자는, 이러한 기재는 적어도 열거된 수를 의미하는 것으로 통상적으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들면, 다른 수식어가 없는 "두 기재물(recitation)"의 순수한(bare) 기재는, 통상적으로, 적어도 두 기재물, 또는 둘 이상의 기재물을 의미한다). 더구나, "A, B, 및 C 중 적어도 하나, 및 등등"과 유사한 규약이 사용되는 경우, 일반적으로, 그러한 구성은, 기술 분야의 숙련된 자가 그 규약을 이해할 것이라는 의미로 의도된다(예를 들면, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A를 단독으로, B를 단독으로, C를 단독으로, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께, 및 등등을 갖는 시스템을 포함할 것이지만, 그러나 이들로 제한되지는 않을 것이다). "A, B, 또는 C 중 적어도 하나, 및 등등"과 유사한 규약이 사용되는 경우, 일반적으로, 그러한 구성은, 기술 분야의 숙련된 자가 그 규약을 이해할 것이라는 의미로 의도된다(예를 들면, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A를 단독으로, B를 단독으로, C를 단독으로, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께, 및 등등을 갖는 시스템을 포함할 것이지만, 그러나 이들로 제한되지는 않을 것이다). 두 개 이상의 대안적인 용어를 제시하는 사실상 임의의 이원적인 단어 및/또는 어구는, 설명에서든, 청구범위에서든, 또는 도면에서든 간에, 용어 중 하나, 용어 중 어느 하나, 또는 용어 둘 모두를 포함하는 가능성을 고려하도록 이해되어야 한다는 것이, 기술 분야 내의 사람들에 의해 또한 이해될 것이다. 예를 들면, 어구 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 개시 및 본 개시의 수반하는 이점 중 많은 것은 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제를 벗어나지 않으면서 또는 개시된 주제의 중요한 이점의 전체를 희생하지 않으면서, 컴포넌트의 형태, 구성 및 배치에서 다양한 변경이 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명되는 형태는 단지 설명을 위한 것이며, 그러한 변경예를 포괄하고 포함하는 것이 하기의 청구범위의 의도이다. 더구나, 첨부된 청구범위에 의해 본 발명이 정의된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (29)

  1. 주사 전자 현미경 검사 시스템(scanning electron microscopy system)으로서,
    전자 광학 서브시스템 ― 상기 전자 광학 서브시스템은:
    전자 빔을 생성하도록 구성되는 전자 소스;
    상기 전자 빔을 샘플로 지향시키도록 구성되는 전자 광학 칼럼(electron-optical column); 및
    상기 샘플의 표면으로부터 산란되는 전자를 검출하도록 구성되는 검출기 어셈블리를 포함하고, 상기 전자 광학 칼럼은:
    제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하는 이중 렌즈 어셈블리;
    상기 이중 렌즈 어셈블리의 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되는 빔 제한용 어퍼쳐(beam limiting aperture)를 포함함 ―; 및
    상기 전자 광학 서브시스템에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 메모리에 저장된 프로그램 명령어의 세트를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    상기 전자 광학 서브시스템으로 하여금 플러딩 전자 빔(flooding electron beam)을 형성하게 하도록 그리고 상기 플러딩 전자 빔을 사용하여 상기 샘플의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔(flooding scan)을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하게 하고;
    상기 전자 광학 서브시스템으로 하여금 이미징 전자 빔(imaging electron beam)을 형성하게 하도록 그리고 상기 이미징 전자 빔을 사용하여 상기 샘플의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하게 하고;
    상기 하나 이상의 이미징 스캔 동안 상기 검출기 어셈블리에 의해 획득되는 하나 이상의 이미지를 수신하게 하고;
    상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 특성을 결정하게 하도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플러딩 전자 빔은 상기 샘플의 일부의 하나 이상의 층에서 전압 대비(voltage contrast)를 유도하도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플러딩 전자 빔은 플러딩 전자 빔 전류(BCf) 및 플러딩 방출 각도(βf)를 포함하고, 상기 이미징 전자 빔은 이미징 전자 빔 전류(BCi) 및 이미징 방출 각도(βi)를 포함하고,
    상기 플러딩 전자 빔 전류(BCf)는 상기 이미징 전자 빔 전류(BCi)보다 더 큰, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플러딩 전자 빔 전류(BCf)는 상기 이미징 전자 빔 전류(BCi)보다 적어도 열 배 더 큰, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 플러딩 방출 각도(βf)는 상기 이미징 전자 빔 방출 각도(βi)보다 더 큰, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플러딩 스캔은 플러딩 모드에서 수행되고 상기 하나 이상의 이미징 스캔은 이미징 모드에서 수행되고,
    상기 하나 이상의 프로세서는 상기 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하는 것에 의해 상기 플러딩 모드와 상기 이미징 모드 사이에서 상기 전자 광학 서브시스템을 스위칭하도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성은, 상기 빔 제한용 어퍼쳐의 사이즈, 또는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이의 상기 빔 제한용 어퍼쳐의 위치, 중 적어도 하나를 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전자 광학 서브시스템은, 상기 샘플로부터 방출되는 전자를 상기 검출기 어셈블리로 지향시키도록 구성되는 빈 필터(Wien filter)를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 플러딩 모드 및 상기 이미징 모드에서 일정한 강도로 상기 빈 필터를 동작시키도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플러딩 전자 빔 및 상기 이미징 전자 빔 둘 모두는 상기 전자 광학 칼럼에 의해 상기 전자 소스로부터 상기 샘플로 지향되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전자 광학 서브시스템은 어퍼쳐를 더 포함하며, 상기 이중 렌즈 어셈블리는 상기 전자 소스로부터 상기 전자 빔을 수신하도록, 그리고 상기 전자 빔을 상기 어퍼쳐로 지향시키도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한, 이미징 전자 빔 전류(BCi)를 조정하기 위해 상기 어퍼쳐의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이중 렌즈 어셈블리는 제1 건 렌즈(gun lens) 및 제2 건 렌즈를 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이중 렌즈 어셈블리는 건 렌즈 및 정전 렌즈(electrostatic lens)를 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전자 광학 엘리먼트(electron-optical element)는 상기 이중 렌즈 어셈블리의 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되는 빔 제한용 어퍼쳐를 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한, 상기 전자 광학 칼럼을 통해 지향되는 최대 전자 빔 전류를 선택하기 위해, 상기 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전자 소스는 열 전계 방출(thermal field emission; TFE) 전자 소스 또는 냉 전계 방출(cold-field emission; CFE) 전자 소스 중 적어도 하나를 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플러딩 스캔 또는 상기 하나 이상의 이미징 스캔 중 적어도 하나를 수행하는 것은:
    상기 샘플의 일부를 하나 이상의 횡방향 스트립(lateral strip) ― 상기 하나 이상의 횡방향 스트립은 횡방향 길이(L) 및 스와스 스캔 높이(swath-scan height; H)를 포함함 ― 으로 분할하는 것; 및
    상기 스와스 스캔 높이(H)에 대한 수직 스와스 스캐닝 패턴을 따라 상기 플러딩 전자 빔 또는 상기 이미징 전자 빔 중 적어도 하나를 상기 횡방향 길이(L)에 대한 복수의 반복으로 스캐닝하는 것을 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플러딩 스캔 또는 상기 하나 이상의 이미징 스캔 중 적어도 하나를 수행하는 것은:
    상기 샘플의 일부를 제1 횡방향 스트립 및 하나 이상의 추가적인 횡방향 스트립으로 분할하는 것 ― 상기 제1 횡방향 스트립 및 상기 적어도 하나의 추가적인 횡방향 스트립은 횡방향 길이(L) 및 스와스 스캔 높이(H)를 포함함 ―;
    상기 제1 횡방향 스트립의 횡방향 길이(L)를 따르는 제1 횡방향을 따라 상기 샘플의 일부를 동시에 작동시키면서 상기 스와스 스캔 높이(H)에 대한 상기 제1 횡방향 스트립에 걸친 수직 스와스 스캐닝 패턴을 따라 상기 플러딩 전자 빔 또는 상기 이미징 전자 빔 중 적어도 하나를 스캐닝하는 것; 및
    상기 적어도 하나의 추가적인 횡방향 스트립의 횡방향 길이(L)를 따르는 상기 제1 횡방향과 반대되는 제2 횡방향을 따라 상기 샘플의 일부를 동시에 작동시키면서 상기 스와스 스캔 높이(H)에 대한 상기 적어도 하나의 추가적인 횡방향 스트립에 걸친 수직 스와스 스캐닝 패턴에 따라 상기 플러딩 전자 빔 또는 상기 이미징 전자 빔 중 적어도 하나를 스캐닝하는 것을 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플러딩 스캔 또는 상기 하나 이상의 이미징 스캔 중 적어도 하나를 수행하는 것은:
    상기 샘플의 일부를 제1 기본 시야(primary field of view; PFOV) 및 적어도 하나의 추가적인 기본 시야(PFOV)로 분할하는 것;
    상기 제1 PFOV의 상기 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하는 것;
    상기 제1 PFOV의 복수의 서브 시야(sub-fields of view; SFOV)에 걸쳐 래스터 스캐닝 패턴을 따라 상기 이미징 전자 빔을 스캐닝함으로써 상기 제1 PFOV의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하는 것;
    상기 샘플을 선택적으로 작동시키는 것;
    상기 적어도 하나의 추가적인 PFOV의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하는 것;
    상기 적어도 하나의 추가적인 PFOV의 복수의 서브 시야(SFOV)에 걸쳐 래스터 스캐닝 패턴을 따라 상기 이미징 전자 빔을 스캐닝함으로써 상기 적어도 하나의 추가적인 PFOV의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하는 것을 포함하는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 PFOV 또는 상기 적어도 하나의 추가적인 PFOV, 중 적어도 하나의 PFOV의 사이즈는 상기 플러딩 전자 빔의 스팟 사이즈보다 더 작은, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한:
    상기 하나 이상의 결정된 특성에 기초하여 하나 이상의 프로세스 도구의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  22. 주사 전자 현미경 검사 시스템으로서,
    전자 광학 서브시스템에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 메모리에 저장된 프로그램 명령어의 세트를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    상기 전자 광학 서브시스템으로 하여금 플러딩 모드에서 플러딩 전자 빔을 형성하게 하도록 그리고 상기 플러딩 전자 빔을 사용하여 상기 샘플의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하게 하고;
    상기 전자 광학 서브시스템을 상기 플러딩 모드로부터 이미징 모드로 스위칭하기 위해 상기 전자 광학 서브시스템의 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성을 선택적으로 조정하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하게 하고 ― 상기 빔 제한용 어퍼쳐는 이중 렌즈 어셈블리의 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치됨 ―;
    상기 전자 광학 서브시스템으로 하여금 상기 이미징 모드에서 이미징 전자 빔을 형성하게 하도록, 그리고 상기 이미징 전자 빔을 사용하여 상기 샘플의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하게 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 신호를 생성하게 하고;
    상기 하나 이상의 이미징 스캔 동안 상기 전자 광학 서브시스템의 검출기 어셈블리에 의해 획득되는 하나 이상의 이미지를 수신하게 하고;
    상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 특성을 결정하게 하도록 구성되는, 주사 전자 현미경 검사 시스템.
  23. 방법으로서,
    플러딩 모드에서 전자 광학 서브시스템을 사용하여 플러딩 전자 빔을 형성하는 단계;
    상기 플러딩 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하는 단계;
    상기 전자 광학 서브시스템을 상기 플러딩 모드로부터 이미징 모드로 스위칭하기 위해 상기 전자 광학 서브시스템의 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성을 조정하는 단계;
    상기 이미징 모드에서 상기 전자 광학 서브시스템을 사용하여 이미징 전자 빔을 형성하는 단계;
    상기 이미징 전자 빔을 사용하여 샘플의 일부의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하는 단계;
    상기 하나 이상의 이미징 스캔 동안 상기 샘플의 일부의 하나 이상의 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 플러딩 전자 빔은 플러딩 전자 빔 전류(BCf) 및 플러딩 방출 각도(βf)를 포함하고, 상기 이미징 전자 빔은 이미징 전자 빔 전류(BCi) 및 이미징 방출 각도(βi)를 포함하고,
    상기 플러딩 전자 빔 전류(BCf)는 상기 이미징 전자 빔 전류(BCi)보다 더 큰, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 플러딩 전자 빔 전류(BCf)는 상기 이미징 전자 빔 전류(BCi)보다 적어도 열 배 더 크고, 상기 플러딩 방출 각도(βf)는 상기 이미징 전자 빔 방출 각도(βi)보다 더 큰, 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 빔 제한용 어퍼쳐의 하나 이상의 특성은, 상기 빔 제한용 어퍼쳐의 사이즈, 또는 이중 렌즈 어셈블리의 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이의 상기 빔 제한용 어퍼쳐의 위치, 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하는 단계는:
    상기 샘플의 일부를 하나 이상의 횡방향 스트립으로 분할하는 단계 ― 상기 하나 이상의 횡방향 스트립은 횡방향 길이(L) 및 스와스 스캔 높이(H)를 포함함 ―; 및
    상기 스와스 스캔 높이(H)에 대한 수직 스와스 스캐닝 패턴을 따라 상기 이미징 전자 빔을 상기 횡방향 길이(L)에 대한 복수의 반복으로 스캐닝하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제23항에 있어서,
    하나 이상의 이미징 스캔은:
    상기 샘플의 일부를 제1 횡방향 스트립 및 하나 이상의 추가적인 횡방향 스트립으로 분할하는 단계 ― 상기 제1 횡방향 스트립 및 상기 적어도 하나의 추가적인 횡방향 스트립은 횡방향 길이(L) 및 스와스 스캔 높이(H)를 포함함 ―;
    상기 제1 횡방향 스트립의 횡방향 길이(L)를 따르는 제1 횡방향을 따라 상기 샘플의 일부를 동시에 작동시키면서 상기 스와스 스캔 높이(H)에 대한 상기 제1 횡방향 스트립에 걸친 수직 스와스 스캐닝 패턴을 따라 상기 이미징 전자 빔을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 추가적인 횡방향 스트립의 횡방향 길이(L)를 따르는 상기 제1 횡방향과 반대되는 제2 횡방향을 따라 상기 샘플의 일부를 동시에 작동시키면서 상기 스와스 스캔 높이(H)에 대한 상기 적어도 하나의 추가적인 횡방향 스트립에 걸친 수직 스와스 스캐닝 패턴에 따라 상기 이미징 전자 빔을 스캐닝하는 단계를 포함하는, 방법.
  29. 제23항에 있어서,
    하나 이상의 이미징 스캔은:
    상기 샘플의 일부를 제1 기본 시야(PFOV) 및 적어도 하나의 추가적인 기본 시야(PFOV)로 분할하는 단계;
    상기 제1 PFOV의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하는 단계;
    상기 제1 PFOV의 복수의 서브 시야(SFOV)에 걸쳐 래스터 스캐닝 패턴을 따라 상기 이미징 전자 빔을 스캐닝함으로써 상기 제1 PFOV의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하는 단계;
    상기 샘플을 선택적으로 작동시키는 단계;
    상기 적어도 하나의 추가적인 PFOV의 하나 이상의 플러딩 스캔을 수행하는 단계;
    상기 적어도 하나의 추가적인 PFOV의 복수의 서브 시야(SFOV)에 걸쳐 래스터 스캐닝 패턴을 따라 상기 이미징 전자 빔을 스캐닝함으로써 상기 적어도 하나의 추가적인 PFOV의 하나 이상의 이미징 스캔을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
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