KR20210132701A - 단일-빔 모드를 갖는 멀티-빔 검사 장치 - Google Patents
단일-빔 모드를 갖는 멀티-빔 검사 장치 Download PDFInfo
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Abstract
복수의 작동 모드들을 지원하는 멀티-빔 검사 장치가 개시된다. 복수의 작동 모드들을 지원하는 샘플의 검사를 위한 하전 입자 빔 장치는 일차 광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 빔 소스; 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한, 이동가능한 어퍼처 플레이트; 및 회로를 갖고, 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 스위칭하기 위해 상기 장치의 구성을 변화시키도록 구성되는 제어기를 포함한다. 제 1 모드에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 위치되고, 하전 입자 빔으로부터 유래되는 제 1 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성된다. 제 2 모드에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 2 위치에 위치되고, 제 1 하전 입자 빔릿 및 제 2 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성된다.
Description
본 출원은 2019년 3월 29일에 출원된 미국 출원 62/826,731 및 2020년 2월 25일에 출원된 미국 출원 62/981,462의 우선권을 주장하며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 일반적으로 멀티-빔 검사 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 작동 모드들을 지원하는 멀티-빔 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC) 칩을 제조하는 경우, 제작 공정들 동안 웨이퍼 또는 마스크 상에는 필연적으로 패턴 결함 또는 원하지 않은 입자(잔류물)가 나타나며, 이는 수율을 감소시킨다. 예를 들어, 원하지 않은 입자는 IC 칩들의 점점 더 진보된 성능 요건들을 충족시키기 위해 채택된 더 작은 임계 피처 치수들을 갖는 패턴들에 대해 문제가 될 수 있다.
하전 입자 빔을 이용한 패턴 검사 툴들이 결함 또는 원하지 않은 입자를 검출하는 데 사용되어 왔다. 이 툴들은 통상적으로 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 채택한다. SEM에서는, 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. 이차 전자들은 샘플과 일차 전자들의 상호작용들로부터 발생하는 후방산란 전자, 이차 전자, 또는 오제 전자를 포함할 수 있다. 샘플 표면에 걸쳐 프로브 스폿을 스캐닝하고 이차 전자들을 수집함으로써, 패턴 검사 툴들이 샘플 표면의 이미지를 얻을 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 멀티-빔 검사 장치, 특히 복수의 작동 모드들을 지원하는 멀티-빔 검사 장치를 개시한다.
일부 실시예들에서, 샘플을 검사하는 하전 입자 빔 장치는 복수의 작동 모드들을 지원한다. 하전 입자 빔 장치는 일차 광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 빔 소스, 하전 입자 빔으로부터 복수의 하전 입자 빔릿(charged particle beamlet)들을 형성하도록 구성되는 제 1 어퍼처 플레이트(aperture plate), 및 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 제 2 어퍼처 플레이트를 포함한다. 또한, 하전 입자 빔 장치는 회로를 갖고 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 스위칭(switch)하기 위해 상기 장치의 구성을 변화시키도록 구성되는 제어기를 포함한다. 상기 장치가 제 1 모드에서 작동하는 경우, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 위치되고, 제 1 어퍼처 플레이트 및 제 2 어퍼처 플레이트는 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성된다. 상기 장치가 제 2 모드에서 작동하는 경우, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 2 위치에 위치되고, 제 1 어퍼처 플레이트 및 제 2 어퍼처 플레이트는 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿 및 제 2 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 장치를 사용하여 샘플을 검사하는 방법이 개시된다. 하전 입자 빔 장치는 하전 입자 빔 소스에 의해 방출된 하전 입자 빔으로부터 복수의 하전 입자 빔릿들을 형성하도록 구성되는 제 1 어퍼처 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제 2 어퍼처 플레이트를 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동시키는 단계를 포함하며, 제 1 위치에 제 2 어퍼처 플레이트를 위치시키는 것은 하전 입자 빔의 단일 하전 입자 빔릿이 제 1 및 제 2 어퍼처 플레이트들의 조합을 통과할 수 있게 하고, 제 2 위치에 제 2 어퍼처 플레이트를 위치시키는 것은 하전 입자 빔의 복수의 하전 입자 빔릿들이 제 1 및 제 2 어퍼처 플레이트들의 조합을 통과할 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 복수의 작동 모드들을 지원하는 샘플 검사를 위한 하전 입자 빔 장치는 일차 광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 빔 소스, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한, 이동가능한 어퍼처 플레이트, 및 회로를 갖고 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 스위칭하기 위해 상기 장치의 구성을 변화시키도록 구성되는 제어기를 포함한다. 상기 장치가 제 1 모드에서 작동하는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 위치되고, 하전 입자 빔으로부터 유래되는 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성된다. 상기 장치가 제 2 모드에서 작동하는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 2 위치에 위치되고, 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿 및 제 2 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 장치는 또한 다수 전자 검출 디바이스들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 모드에서 샘플로부터 나오는 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 한편, 제 2 전자 검출 디바이스 및/또는 제 3 전자 디바이스는 제 2 모드에서 이차 전자들을 검출하도록 구성된다.
본 발명의 다른 장점들은 삽화 및 예시의 방식으로 본 발명의 소정 실시예들을 설명하는 첨부된 도면들과 함께 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 앞선 실시형태 및 다른 실시형태는 첨부된 도면들과 함께 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템의 일부인 예시적인 멀티-빔 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른 도 3a 및 도 3b의 이동가능한 어퍼처 플레이트의 일 실시예의 개략적인 다이어그램이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 도 6a 및 도 6b의 이동가능한 어퍼처 플레이트의 일 실시예의 개략적인 다이어그램이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 10c, 도 10d 및 도 10e는 본 발명의 실시예들에 따른 도 10b의 이차 전자 검출 디바이스의 실시예들의 개략적인 다이어그램들이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 전자 빔 툴을 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템의 일부인 예시적인 멀티-빔 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른 도 3a 및 도 3b의 이동가능한 어퍼처 플레이트의 일 실시예의 개략적인 다이어그램이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
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도 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 도 6a 및 도 6b의 이동가능한 어퍼처 플레이트의 일 실시예의 개략적인 다이어그램이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴의 개략적인 다이어그램들이다.
도 10c, 도 10d 및 도 10e는 본 발명의 실시예들에 따른 도 10b의 이차 전자 검출 디바이스의 실시예들의 개략적인 다이어그램들이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 전자 빔 툴을 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
이제 예시적인 실시예들을 상세히 언급할 것이며, 그 예시들은 첨부된 도면들에서 나타낸다. 다음 설명은, 달리 나타내지 않는 한 상이한 도면들에서의 동일한 번호들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 다음 설명에서 설명되는 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내지는 않는다. 대신에, 이들은 첨부된 청구항들에서 언급되는 바와 같은 본 발명에 관련된 실시형태들과 일치하는 장치들 및 방법들의 예시들에 불과하다.
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. 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 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.
SEM은 포커싱된 일차 전자 빔으로 샘플의 표면을 스캔한다. 일차 전자들은 샘플과 상호작용하고 이차 전자들을 생성한다. 포커싱된 빔으로 샘플을 스캔하고 검출기로 이차 전자들을 포착함으로써, SEM은 샘플의 스캔 영역의 이미지를 생성한다.
고 스루풋 검사를 위해, 검사 시스템들 중 일부는 다수의 포커싱된 일차 전자 빔들을 사용한다. 다수의 포커싱된 빔들이 웨이퍼의 상이한 부분들을 동시에 스캔할 수 있으므로, 멀티-빔 검사 시스템이 단일-빔 검사 시스템보다 훨씬 빠른 속도로 웨이퍼를 검사할 수 있다. 하지만, 종래의 멀티-빔 검사 시스템은 인접한 전자 빔들 간의 크로스토크(crosstalk)로 인해 낮은 검사 정확성 및 낮은 분해능을 가질 수 있다. 그러므로, 일단 종래의 멀티-빔 검사 시스템이 샘플 상의 결함들을 검출하면, 검출된 결함들의 정밀 검사를 수행하기 위해 고-분해능 단일-빔 검토 툴로 샘플을 전송할 것이 흔히 요구된다. 더 새로운 멀티-빔 검사 시스템들 중 일부가 이중-모드 지원(예를 들어, 멀티-빔 모드 및 단일-빔 모드)을 제공하더라도, 단일-빔 모드 작동 중 최대 분해능은 종래의 단일-빔 검토 툴로 달성될 수 있는 분해능보다 낮다.
단일-빔 모드 작동 동안 제한된 분해능의 주 원인들 중 하나는 멀티-빔 검사 시스템들이 단일-빔 모드에서 작동할 때 사용되지 않는 오프-액시스(off-axis) 전자 빔들의 존재이다. 전자총과 같은 전자 소스가 멀티-빔 모드에서 발생하는 만큼 많은 전자들을 생성하기 때문에, 오프-액시스 전자 빔들이 궁극적으로 하류에서 필터링되더라도, 단일-빔 모드에서의 전자들 사이의 악영향은 멀티-빔 모드만큼 높다. 예를 들어, 도 2의 소스 전환 유닛(220)이 도 7b의 검출기(746) 또는 어퍼처(도시되지 않음)에 의해 차단되어 샘플 상에 착지하지 않도록 도 7a의 빔릿들(712 및 713)을 조정할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태는 전자 빔 소스 근처에서 사용되지 않는 오프-액시스 전자 빔들을 이들이 온-액시스 전자 빔에 영향을 미치기 전에 제거할 수 있고, 이에 따라 툴이 단일-빔 모드에서 작동하는 경우에 단일-빔의 열화를 감소시킬 수 있는 전자 빔 생성의 적응 제어 메카니즘을 포함한다.
도면들에서, 구성요소들의 상대적인 치수들은 명확함을 위해 과장될 수 있다. 도면들의 다음 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소들 또는 개체들을 지칭하며, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행불가능한 경우를 제외하고 모든 가능한 조합들을 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 하전 입자 빔 검사 시스템(100)을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 하전 입자 빔 검사 시스템(100)은 주 챔버(10), 로드 락 챔버(load lock chamber: 20), 전자 빔 툴(40), 및 EFEM(equipment front end module: 30)을 포함한다. 전자 빔 툴(40)은 주 챔버(10) 내에 위치된다. 설명 및 도면들은 전자 빔에 관한 것이지만, 실시예들이 본 발명을 특정 하전 입자들로 제한하는 데 사용되지는 않는다는 것을 이해한다.
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 함)을 포함하는 웨이퍼 FOUP(front opening unified pod)들을 수용할 수 있다. EFEM(30) 내의 1 이상의 로봇 아암(robot arm)(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로 웨이퍼들을 이송한다.
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 연결될 수 있다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로부터 주 챔버(10)로 웨이퍼를 이송한다. 주 챔버(10)는 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(10) 내의 가스 분자들을 제거하는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(40)에 의해 검사를 거친다. 일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(40)은 단일-빔 검사 툴을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 빔 툴(40)은 멀티-빔 검사 툴을 포함할 수 있다.
제어기(50)가 전자 빔 툴(40)에 전자적으로 연결된다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수 있다. 또한, 제어기(50)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성되는 처리 회로를 포함할 수 있다. 제어기(50)는 도 1에서 주 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(50)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해한다.
본 발명은 전자 빔 검사 툴을 하우징하는 주 챔버(10)의 예시들을 제공하지만, 본 발명의 실시형태들은 가장 넓은 의미에서 전자 빔 검사 툴을 하우징하는 챔버에 제한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 오히려, 앞선 원리들은 제 2 압력 하에서 작동하는 다른 툴들에도 적용될 수 있다는 것을 이해한다.
이제 도 2를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부인 멀티-빔 검사 툴을 포함한 예시적인 전자 빔 툴(40)을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 멀티-빔 전자 빔 툴(40)[본 명세서에서 장치(40)라고도 함]은 전자 소스(201), 건 어퍼처 플레이트(gun aperture plate: 271), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(pre-beamlet-forming aperture array: 272), 집광 렌즈(210), 소스 전환 유닛(220), 일차 투영 시스템(230), 전동 스테이지(motorized stage: 209), 및 검사될 샘플(208)(예를 들어, 웨이퍼 또는 포토마스크)을 유지하도록 전동 스테이지(209)에 의해 지지되는 샘플 홀더(207)를 포함한다. 멀티-빔 전자 빔 툴(40)은 이차 투영 시스템(250) 및 전자 검출 디바이스(240)를 더 포함할 수 있다. 일차 투영 시스템(230)은 대물 렌즈(231)를 포함할 수 있다. 빔 분리기(233) 및 편향 스캐닝 유닛(232)이 일차 투영 시스템(230) 내부에 위치될 수 있다. 전자 검출 디바이스(240)는 복수의 검출 요소들(241, 242, 및 243)을 포함할 수 있다.
전자 소스(201), 건 어퍼처 플레이트(271), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(272), 집광 렌즈(210), 소스 전환 유닛(220), 빔 분리기(233), 편향 스캐닝 유닛(232), 및 일차 투영 시스템(230)은 장치(40)의 일차 광학 축선(204)과 정렬될 수 있다. 이차 투영 시스템(250) 및 전자 검출 디바이스(240)는 장치(40)의 이차 광학 축선(251)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(201)는 음극(도시되지 않음) 및 추출기 또는 양극(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 작동 동안 전자 소스(201)는 음극으로부터 일차 전자들을 방출하도록 구성되고, 일차 전자들은 추출기 및/또는 양극에 의해 추출 또는 가속되어 일차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(203)를 형성하는 일차 전자 빔(202)을 형성한다. 일차 전자 빔(202)은 일차 빔 크로스오버(203)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다.
소스 전환 유닛(220)은 이미지-형성 요소 어레이(도시되지 않음), 수차 보상기 어레이(도시되지 않음), 빔-제한 어퍼처 어레이(beam-limit aperture array: 도시되지 않음), 및 사전-굽힘 마이크로-디플렉터 어레이(pre-bending micro-deflector array: 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-굽힘 마이크로-디플렉터 어레이는 빔-제한 어퍼처 어레이, 이미지-형성 요소 어레이, 및 수차 보상기 어레이에 수직으로 들어가도록 일차 전자 빔(202)의 복수의 일차 빔릿들(211, 212, 213)을 편향한다. 일부 실시예에서, 집광 렌즈(210)는 일차 전자 빔(202)을 포커싱하여 평행한 빔이 되게 하고 소스 전환 유닛(220) 상에 수직으로 입사하게 하도록 디자인된다. 이미지-형성 요소 어레이는, 일차 전자 빔(202)의 복수의 일차 빔릿들(211, 212, 213)에 영향을 미치고 일차 빔릿들(211, 212, 및 213) 각각에 대한 일차 빔 크로스오버(203)의 복수의 평행 이미지들(가상 또는 실제)을 형성하기 위해 복수의 마이크로-디플렉터들 또는 마이크로-렌즈들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수차 보상기 어레이는 필드 곡률 보상기 어레이(field curvature compensator array: 도시되지 않음) 및 비점수차 보상기 어레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기 어레이는 복수의 마이크로-렌즈들을 포함하여 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)의 필드 곡률 수차들을 보상할 수 있다. 비점수차 보상기 어레이는 복수의 마이크로-스티그메이터(micro-stigmator)들을 포함하여 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)의 비점수차들을 보상할 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 개별적인 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)의 직경들을 제한하도록 구성될 수 있다. 도 2는 일 예시로서 3 개의 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)을 나타내며, 소스 전환 유닛(220)은 여하한 수의 일차 빔릿들을 형성하도록 구성될 수 있다는 것을 이해한다. 제어기(50)는 소스 전환 유닛(220), 전자 검출 디바이스(240), 일차 투영 시스템(230), 또는 전동 스테이지(209)와 같은, 도 1의 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 부분들에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제어기(50)는 다양한 이미지 및 신호 처리 기능들을 수행할 수 있다. 또한, 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템의 작동들을 통제하기 위해 다양한 제어 신호들을 생성할 수 있다.
집광 렌즈(210)는 일차 전자 빔(202)을 포커싱하도록 구성된다. 집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 포커싱 파워를 변동시킴으로써 소스 전환 유닛(220)의 하류에 있는 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)의 전류들을 조정하도록 더 구성될 수 있다. 대안적으로, 전류들은 개별적인 일차 빔릿들에 대응하는 빔-제한 어퍼처 어레이 내의 빔-제한 어퍼처들의 반경방향 크기들을 변경함으로써 변화될 수 있다. 전류들은 집광 렌즈(210)의 포커싱 파워 및 빔-제한 어퍼처들의 반경방향 크기들을 둘 다 변경함으로써 변화될 수 있다. 집광 렌즈(210)는 제 1 주 평면의 위치가 이동가능하도록 구성될 수 있는 조정가능한 집광 렌즈일 수 있다. 조정가능한 집광 렌즈는 자기적이도록 구성될 수 있고, 이는 오프-액시스 빔릿들(212 및 213)이 회전 각도들로 소스 전환 유닛(220)을 조명하게 할 수 있다. 회전 각도들은 조정가능한 집광 렌즈의 제 1 주 평면의 위치 및 포커싱 파워에 따라 변화한다. 따라서, 집광 렌즈(210)는 회전-방지 집광 렌즈일 수 있고, 이는 집광 렌즈(210)의 포커싱 파워가 변화되는 동안 회전 각도들을 변화되지 않게 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 집광 렌즈(210)는 조정가능한 회전-방지 집광 렌즈일 수 있고, 여기서 회전 각도들은 제 1 주 평면의 위치 및 포커싱 파워가 변동될 때 변화하지 않는다.
대물 렌즈(231)는 검사를 위해 샘플(208) 상에 빔릿들(211, 212, 및 213)을 포커싱하도록 구성될 수 있고, 본 실시예들에서 샘플(208)의 표면 상에 3 개의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)을 형성할 수 있다. 작동 시, 편향 스캐닝 유닛(232)은 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)을 편향하여, 샘플(208)의 표면의 섹션 내의 개별적인 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)을 스캐닝하도록 구성된다. 작동 시, 건 어퍼처 플레이트(271)는 쿨롱 효과(Coulomb effect)를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(202)의 주변 전자들을 차단하도록 구성된다. 쿨롱 효과는 일차 빔릿들(211, 212, 213)의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223) 각각의 크기를 확대하고, 이에 따라 검사 분해능을 악화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(272)가 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(202)의 주변 전자들을 더 차단한다. 일차 전자 빔(202)은 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(272)에 의해 3 개의 빔릿들(211, 212 및 213)로 트리밍(trim)될 수 있다.
일차 빔릿들(211, 212, 및 213) 또는 샘플(208) 상의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)의 입사에 응답하여, 전자들이 샘플(208)로부터 나오고, 3 개의 이차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 발생시킨다. 이차 전자 빔들(261, 262, 및 263) 각각은 전형적으로 이차 전자들(전자 에너지 ≤ 50 eV를 가짐) 및 후방산란된 전자들[일차 빔릿들(211, 212, 및 213)의 랜딩 에너지와 50 eV 사이의 전자 에너지를 가짐]을 포함한다.
빔 분리기(233)는 다이폴 정전기장(electrostatic dipole field)을 발생시키는 정전 디플렉터 및 다이폴 자기장(magnetic dipole field)을 발생시키는 자기 렌즈(도시되지 않음)를 포함하는 빈 필터(Wien filter)일 수 있다. 작동 시, 빔 분리기(233)는 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)의 개별 전자들에 정전기력을 가하기 위해 정전 디플렉터를 사용하여 다이폴 정전기장을 발생시키도록 구성될 수 있다. 또한, 빔 분리기(233)는 전자들에 자기력을 가하기 위해 다이폴 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다. 정전기력은 자기력과 크기가 같지만, 방향은 반대이다. 그러므로, 일차 빔릿들(211, 212, 및 213)이 적어도 실질적으로 0(zero) 편향 각도들로 적어도 실질적으로 직선으로 빔 분리기(233)를 통과할 수 있다.
하지만, 이차 전자 빔들(261, 262, 및 263)이 이차 투영 시스템(250)을 향해 편향될 수 있으며, 이는 후속하여 이차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 전자 검출 디바이스(240)의 검출 요소들(241, 242, 및 243) 상에 포커싱한다. 검출 요소들(241, 242, 및 243)은 대응하는 이차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 검출하고, 예를 들어 샘플(208)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 신호 처리 시스템(도시되지 않음) 또는 제어기(50)에 전송되는 대응하는 신호들을 생성하도록 배치된다.
일부 실시예들에서, 검출 요소들(241, 242, 및 243)은 대응하는 이차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 각각 검출하고, 이미지 처리 시스템[예를 들어, 제어기(50)]에 대한 대응하는 세기 신호 출력들(도시되지 않음)을 생성한다. 일부 실시예들에서, 각각의 검출 요소(241, 242, 및 243)는 1 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 검출 요소의 세기 신호 출력은 검출 요소 내의 모든 픽셀들에 의해 생성되는 신호들의 합일 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(50)는 이미지 획득기(image acquirer: 도시되지 않음) 및 저장소(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말기, 개인용 컴퓨터, 여하한 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 특히 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 장치(40)의 전자 검출 디바이스(240)에 통신 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 신호를 수신할 수 있고, 이미지를 구성할 수 있다. 이에 따라, 이미지 획득기는 샘플(208)의 이미지들을 획득할 수 있다. 또한, 이미지 획득기는 윤곽들의 생성, 획득된 이미지에 표시자 중첩 등과 같은 다양한 후-처리 기능들을 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저장소는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 저장소, RAM(random access memory), 다른 타입들의 컴퓨터 판독가능한 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장소는 이미지 획득기와 커플링될 수 있고, 스캐닝된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지들로서, 및 후-처리 이미지들로서 저장하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 1 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역들을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 저장소에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역들로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들 각각은 샘플(208)의 피처(feature)를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지들은 시간 시퀀스에 걸쳐 여러 번 샘플링되는 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 다수 이미지들을 포함할 수 있다. 다수 이미지들은 저장소에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 다수 이미지들로 이미지 처리 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(50)는 검출된 이차 전자들의 분포를 얻기 위해 측정 회로들(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기들)을 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 전자 분포 데이터는, 웨이퍼 표면 상에 입사하는 일차 빔릿들(211, 212, 및 213) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검사 중인 웨이퍼 구조체들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조체들의 다양한 피처들을 드러내기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 웨이퍼 내에 존재할 수 있는 여하한의 결함들을 드러내기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(50)는 샘플(208)의 검사 동안 샘플(208)을 이동시키도록 전동 스테이지(209)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 전동 스테이지(209)가 일정한 속도로 계속해서 한 방향으로 샘플(208)을 이동시킬 수 있게 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기(50)는 전동 스테이지(209)가 스캐닝 프로세스의 단계들에 따라 시간에 걸쳐 샘플(208)의 이동 속도를 변화시킬 수 있게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 이차 전자 빔들(261, 262, 및 263)의 이미지들에 기초하여 일차 투영 시스템(230) 또는 이차 투영 시스템(250)의 구성을 조정할 수 있다.
도 2는 전자 빔 툴(40)이 3 개의 일차 전자 빔들을 사용하는 것을 나타내지만, 전자 빔 툴(40)은 2 이상의 일차 전자 빔들을 사용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 장치(40)에서 사용되는 일차 전자 빔들의 수를 제한하지 않는다.
일부 실시예들에서, 멀티-빔 장치는 단일-빔 모드 작동을 지원하기 위한 메카니즘을 제공할 수 있다. 예를 들어, 멀티-빔 장치는 복수의 일차 빔릿들[예를 들어, 도 2의 빔릿들(211, 212, 및 213)]의 편향 각도들을 조정하여 복수의 일차 빔릿들 중 하나만이 [도 2의 샘플(208)과 같은] 샘플의 표면에 도달하도록 디플렉터 어레이[예를 들어, 도 2의 소스 전환 유닛(220) 내의 디플렉터 어레이]를 제어할 수 있다. 단일-모드 작동을 지원하는 멀티-빔 장치의 예시들은, 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 제 9,691,586에서 찾아볼 수 있다. 단일-빔 모드를 사용하여 샘플의 더 높은 분해능의 이미지들을 얻기 위해서는, 쿨롱 효과를 더 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일-빔 모드의 멀티-빔 장치가 종래의 단일-빔 장치만큼 우수한 분해능을 가질 수 있는 경우, 멀티-빔 장치는 먼저 통상적으로 종래의 단일-빔 장치보다 더 높은 스루풋을 제공하는 멀티-빔 검사를 수행한 후, 단일-빔 모드를 사용하여 관심 결함의 고-분해능 검토를 수행할 수 있다. 이는 제 2 단계를 위한 종래의 단일-빔 검토 툴의 필요성을 제거할 수 있다. 또한, 이는 제 1 툴로부터 제 2 툴로 샘플을 전달하는 시간이 절약될 수 있도록 하나의 툴 내에서 고-스루풋 검사 단계 및 고-분해능 검토 단계가 수행될 수 있기 때문에 검사 프로세스의 전체 스루풋을 개선할 수도 있다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴(300)의 개략적인 다이어그램들이다. 멀티-빔 전자 빔 툴(300)은 [도 2의 멀티-빔 장치(40)와 같은] 멀티-빔 장치의 일부일 수 있다.
도 2를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 멀티-빔 전자 빔 툴(300)은 전자 소스(301), 건 어퍼처 플레이트(371), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(372), 및 집광 렌즈(310)를 포함할 수 있다. 전자 소스(301)는 일차 전자들을 방출하고 일차 전자 빔(302)을 형성하도록 구성된다. 건 어퍼처 플레이트(371)는 검사 분해능을 악화시킬 수 있는 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(302)의 주변 전자들을 차단하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(372)가 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(302)의 주변 전자들을 더 차단한다. 일차 전자 빔(302)은 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(372)를 통과한 후에 3 개의 일차 전자 빔릿들(311, 312 및 313)(또는 여하한의 다른 수의 빔릿들)로 트리밍될 수 있다. 전자 소스(301), 건 어퍼처 플레이트(371), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(372), 및 집광 렌즈(310)는 멀티-빔 전자 빔 툴(300)의 일차 광학 축선(304)과 정렬될 수 있다.
일부 실시예들에서, 멀티-빔 전자 빔 툴(300)은 단일-빔 모드 및 멀티-빔 모드와 같은 전자 빔 툴(300)의 다수 작동 모드들을 지원하는 데 사용될 수 있는 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)를 더 포함할 수 있다.
단일-빔 모드에서는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)가 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(372)와 집광 렌즈(310) 사이의 제 1 위치로 이동될 수 있다. 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)가 제 1 위치에 배치되는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)의 어퍼처는 일차 광학 축선(304)과 정렬될 수 있다. 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)는 오프-액시스 빔릿들[예를 들어, 빔릿들(312 및 313)]을 차단하고 단일-빔 모드 동안 온-액시스 빔릿[예를 들어, 빔릿(311)]만이 통과하게 하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)는 (도 3c에 나타낸 바와 같이) 다양한 크기들을 갖는 복수의 어퍼처들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서는, 빔의 원하는 전류 레벨에 따라, 단일-빔 모드 동안 상이한 크기의 어퍼처가 선택될 수 있다. 예를 들어, 고전류 전자 빔이 바람직한 경우, 더 큰 어퍼처가 사용될 수 있다.
멀티-빔 모드에서는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 일차 전자 빔릿들(311, 312, 및 313)이 통과할 수 있도록 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)가 일차 전자 빔릿들(311, 312 및 313)의 경로들로부터 충분히 떨어져 있는 제 2 위치로 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)가 이동될 수 있다.
이제 도 3c를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 3a 및 도 3b의 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)의 일 실시예의 개략적인 다이어그램이다. 일부 실시예들에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)는 1 이상의 어퍼처를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)는 전자 빔 툴이 단일-빔 모드에서 작동하는 동안 일차 전자 빔릿의 전류를 변화시키기 위해 다양한 크기들을 갖는 다수 어퍼처들을 포함할 수 있다. 도 3c는 직사각형의 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)를 나타내지만, 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)는 상이한 형상일 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)는 복수의 어퍼처들을 갖는 원형 플레이트일 수 있다. 본 발명은 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)의 형상을 제한하지 않는다.
이제 도 4a 및 도 4b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트의 예시적인 구성들을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴들(400A 및 400B)의 개략적인 다이어그램들이다. 멀티-빔 전자 빔 툴들(400A 및 400B)은 [도 2의 멀티-빔 장치(40)와 같은] 멀티-빔 장치의 일부일 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 나타낸 구성과 유사하게, 멀티-빔 전자 빔 툴(400A 및 400B)은 전자 소스(401), 건 어퍼처 플레이트(471), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(472), 집광 렌즈(410), 및 이동가능한 어퍼처 플레이트(예를 들어, 473a 및 473b)를 포함할 수 있다. 하지만, 도 4a 및 도 4b는 이동가능한 어퍼처 플레이트의 상이한 구성들을 갖는 멀티-빔 전자 빔 툴들의 실시예들을 나타낸다. 도 4a 및 도 4b는 이동가능한 어퍼처 플레이트들이 건 어퍼처 플레이트(471), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(472), 및 집광 렌즈(410)와 같은 일차 광학 축선(404)과 정렬된 다른 구조체들에 대해 단일-빔 모드를 위한 상이한 위치들로 이동될 수 있음을 나타낸다.
예를 들어, 도 4a의 이동가능한 어퍼처 플레이트(473a)는 단일-빔 모드 작동을 가능하게 하기 위해 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(472) 위에, 및 건 어퍼처 플레이트(471) 아래에 위치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트(473a)는 일차 전자 빔(402)의 오프-액시스 부분을 트리밍하여, 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(472) 후에 단일 빔릿, 예를 들어 전자 빔릿(411)이 생성되도록 할 수 있다.
반면에, 도 4b의 이동가능한 어퍼처 플레이트(473b)는 모든 오프-액시스 빔릿들[예를 들어, 빔릿들(412 및 413)]을 차단하고 단일-빔 모드 동안 온-액시스 빔릿[예를 들어, 빔릿(411)]만이 통과하게 함으로써 단일-빔 모드 작동을 가능하게 하기 위해 집광 렌즈(410) 아래에 위치될 수 있다.
이제 도 5a 및 도 5b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트(573)의 예시적인 구성들을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴(500)의 개략적인 다이어그램들이다. 멀티-빔 전자 빔 툴(500)은 [도 2의 멀티-빔 장치(40)와 같은] 멀티-빔 장치의 일부일 수 있다.
앞서 설명된 실시예들과 유사하게, 멀티-빔 전자 빔 툴(500)은 전자 소스(501), 건 어퍼처 플레이트(571), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(572), 집광 렌즈(510), 및 이동가능한 어퍼처 플레이트(573)를 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 이동가능한 어퍼처 플레이트의 상이한 구성들을 갖는 멀티-빔 전자 빔 툴의 추가적인 실시예들을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 집광 렌즈(510)는 일차 전자 빔릿들의 경로들을 변화시키도록 조합하여 작동하는 2 이상의 렌즈들을 포함할 수 있다. 이러한 2 이상의 렌즈들은 정전 렌즈, 자기 렌즈, 또는 이 둘의 조합일 수 있다. 예를 들어, 도 5a는 2 개의 자기 렌즈(510a 및 510b)를 포함하는 집광 렌즈(510)의 일 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예들에서는, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 이동가능한 어퍼처 플레이트(573)가 오프-액시스 전자 빔릿들(512, 513)을 차단하여 단일-빔 모드 작동을 가능하게 하도록 두 자기 렌즈들(510a 및 510b) 사이의 위치로 이동될 수 있다. 이동가능한 어퍼처 플레이트(573)는 다양한 형상일 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 이동가능한 어퍼처 플레이트(573)는 도 3c에 나타낸 바와 같이 직사각형 플레이트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 복수의 어퍼처들을 갖는 원형 플레이트일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 원형 어퍼처 플레이트는 상이한 크기의 어퍼처가 광학 축선과 정렬될 수 있게 하도록 회전하여 전자들이 통과하게 할 수 있다. 이 회전 원형 어퍼처 플레이트는 집광 렌즈(510) 내부와 같이 좁은 공간에 적절할 수 있다.
이제 도 6a, 도 6b, 및 도 6c를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)의 예시적인 구성들을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴(600)의 개략적인 다이어그램들이다. 멀티-빔 전자 빔 툴(600)은 [도 2의 멀티-빔 장치(40)와 같은] 멀티-빔 장치의 일부일 수 있다.
앞서 설명된 실시예들과 유사하게, 멀티-빔 전자 빔 툴(600)은 전자 소스(601), 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(672), 집광 렌즈(610), 및 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 건 어퍼처 플레이트가 2 이상의 어퍼처들을 포함하고 있는 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)로 대체될 수 있으며, 여기서 제 1 어퍼처[예를 들어, 도 6c의 어퍼처(673a)]는 단일-빔 모드에서 사용되고, 제 2 어퍼처[예를 들어, 도 6c의 어퍼처(673b)]는 멀티-빔 모드에서 사용된다.
예를 들어, 단일-빔 모드에서, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)는 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(672) 위의 제 1 위치로 이동될 수 있다. 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)가 제 1 위치에 배치되는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)의 제 1 어퍼처[예를 들어, 도 6c의 어퍼처(673a)]가 일차 광학 축선(604)과 정렬된다. 제 1 어퍼처는 일차 전자 빔(602)의 오프-액시스 부분을 트리밍하도록 구성되는 작은 개구부(opening)를 포함할 수 있으며, 이에 의해 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(672) 후에 단일 빔릿, 예를 들어 전자 빔릿(611)이 생성된다.
멀티-빔 모드에서, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)는 제 2 위치로 이동될 수 있다. 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)가 제 2 위치에 배치되는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)의 제 2 어퍼처[예를 들어, 도 6c의 어퍼처(673b)]가 일차 광학 축선(604)과 정렬된다. 제 2 어퍼처는 일차 전자 빔(602)의 더 큰 부분을 통과시킬 수 있는 더 큰 개구부를 포함할 수 있으며, 이에 의해 다수 빔릿들 - 온-액시스 빔릿[예를 들어, 빔릿(611)] 및 오프-액시스 빔릿들[예를 들어, 빔릿들(612 및 613)] - 이 생성된다. 이러한 실시예들에서, 제 2 어퍼처는 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(602)의 주변 전자들을 차단하면서 다수 빔릿들을 생성하도록 일차 전자 빔(602)의 충분히 큰 부분을 통과시킴으로써 멀티-빔 모드의 건 어퍼처 어레이[예를 들어, 도 3b의 건 어퍼처 어레이(371)]로서 효과적으로 기능한다.
도 6c는 직사각형의 이동가능한 어퍼처 플레이트를 나타내지만, 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)는 상이한 형상일 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)는 복수의 어퍼처들을 갖는 원형 플레이트일 수 있다. 본 발명은 이동가능한 어퍼처 플레이트(673)의 형상을 제한하지 않는다.
이제 도 7a 및 도 7b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들(740 및 746)의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴(700)의 개략적인 다이어그램들이다. 도 7a는 멀티-빔 전자 빔 툴(700)에 대한 멀티-빔 작동 모드를 나타낸다. 도 7b는 멀티-빔 전자 빔 툴(700)에 대한 단일-빔 작동 모드를 나타낸다.
일부 실시예들에서, 멀티-빔 전자 빔 툴(700)은 검사를 위해 샘플(708) 상에 빔릿들(711, 712, 및 713)을 포커싱하도록 구성되는 대물 렌즈(731)를 포함할 수 있으며, 샘플(708)의 표면 상에 3 개의 프로브 스폿들(721, 722, 및 723)을 형성할 수 있다. 멀티-빔 전자 빔 툴(700)은 멀티-빔 모드 및 단일-빔 모드 동안 각각 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 멀티-빔 검출 디바이스(740) 및 단일-빔 검출 디바이스(746)를 포함할 수 있다. 멀티-빔 검출 디바이스(740)는 이차 광학 축선(751)과 정렬될 수 있다. 단일-빔 검출 디바이스(746)는 일차 광학 축선(704)과 정렬될 수 있다.
또한, 멀티-빔 전자 빔 툴(700)은 멀티-빔 전자 빔 툴(700)의 작동 모드들에 기초하여 상이한 방향들로 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기(733)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 멀티-빔 모드에서, 빔 분리기(733)는 이차 광학 축선(751)을 따라 멀티-빔 검출 디바이스(740)를 향해 이차 전자 빔들(761, 762, 및 763)을 편향하도록 구성될 수 있다. 반면에, 단일-빔 모드에서, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 빔 분리기(733)는 단일-빔[예를 들어, 일차 빔릿(711)]에 의해 생성된 이차 전자들의 검출을 향상시키도록 특별히 설계될 수 있는 단일-빔 검출 디바이스(746)에 의해 이차 전자 빔(761)이 검출될 수 있도록 비활성화(disable)될 수 있다.
이제 도 8a 및 도 8b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들(840 및 846)의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴(800)의 개략적인 다이어그램들이다. 도 8a는 멀티-빔 전자 빔 툴(800)에 대한 멀티-빔 작동 모드를 나타낸다. 도 8b는 멀티-빔 전자 빔 툴(800)에 대한 단일-빔 작동 모드를 나타낸다.
멀티-빔 전자 빔 툴(800)은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 앞서 설명된 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 멀티-빔 모드 동안, 빔 분리기(833)는 이차 광학 축선(851)을 따라 멀티-빔 검출 디바이스(840)를 향해 이차 전자 빔들(861, 862, 및 863)을 편향하도록 구성될 수 있다. 단일-빔 모드 동안, 빔 분리기(833)는 단일-빔 이차 전자 빔을 검출하도록 특별히 설계될 수 있는 단일-빔 검출 디바이스(846)에 의해 이차 전자 빔(861)이 검출될 수 있도록 비활성화되도록 구성될 수 있다.
하지만, 도 7a 및 도 7b의 멀티-빔 전자 빔 툴(700)과의 멀티-빔 전자 빔 툴(800)의 주목할만한 한 가지 차이점은, 일부 실시예들에서 단일-빔 검출 디바이스(846)가 이동가능할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 멀티-빔 모드 동안, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 단일-빔 검출 디바이스(846)는 다수 빔릿들[예를 들어, 빔릿들(811, 812, 및 813)]이 통과할 공간을 생성하기 위해 일차 광학 축선(804)으로부터 멀리 이동될 수 있다. 단일 빔 모드 동안, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 단일-빔 검출 디바이스(846)는 이차 전자 빔(861)을 검출하기 위해 일차 광학 축선(804)과 정렬된 위치로 이동될 수 있다. 단일-빔 검출 디바이스(846)가 멀티-빔 모드 동안 멀리 이동하기 때문에, 단일-빔 검출 디바이스(846)는 고정된 디자인[예를 들어, 도 7a의 단일-빔 검출 디바이스(746)]보다 크므로, 단일-빔 모드 검사 동안 더 높은 분해능을 제공할 수 있다.
이제 도 9a, 도 9b 및 도 9c를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들(940 및 946)의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴(900)의 개략적인 다이어그램들이다. 멀티-빔 전자 빔 툴(900)은 [도 2의 멀티-빔 장치(40)와 같은] 멀티-빔 장치의 일부일 수 있다. 도 9a는 멀티-빔 전자 빔 툴(900)에 대한 멀티-빔 작동 모드를 나타낸다. 도 9b 및 도 9c는 멀티-빔 전자 빔 툴(900)에 대한 단일-빔 작동 모드를 나타낸다.
멀티-빔 전자 빔 툴(900)은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 앞서 설명된 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 멀티-빔 모드 동안, 빔 분리기(933)는 제 1 이차 광학 축선(951)을 따라 멀티-빔 검출 디바이스(940)를 향해 이차 전자 빔들(961, 962, 및 963)을 편향하도록 구성될 수 있다.
하지만, 도 7a 및 도 7b의 멀티-빔 전자 빔 툴(700)과의 멀티-빔 전자 빔 툴(900)의 주목할만한 한 가지 차이점은, 일부 실시예들에서 단일-빔 검출 디바이스(946)가 일차 광학 축선(904)과 정렬되지 않을 수 있다는 것이다. 이러한 실시예들에서, 단일-빔 모드 동안, 빔 분리기(933)는 도 9b에 나타낸 바와 같이 제 2 이차 광학 축선(952)과 정렬될 수 있는 단일-빔 검출 디바이스(946)를 향해 이차 전자 빔(961)을 편향하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 이차 광학 축선(951) 및 제 2 이차 광학 축선(952)은 일차 광학 축선(904)에 대해 대칭이다. 하지만, 광학 축선들(951 및 952)은 대칭이 아닐 수 있다는 것을 이해한다.
도 9c에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예들에서, 멀티-빔 전자 빔 툴(900)은 단일-빔 검출 디바이스(946) 앞에 에너지 필터(947)를 더 포함할 수 있다. 에너지 필터(947)도 제 2 이차 광학 축선(952)과 정렬될 수 있다. 에너지 필터(947)는 통상적으로 일반 이차 전자들보다 높은 에너지를 갖는 후방산란된 전자들의 검출을 향상시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지 필터(947)는 선택적으로 소정 에너지 레벨을 갖는 전자들이 통과하게 할 수 있다. 예를 들어, 에너지 필터(947)는 후방산란된 전자들과 같은 고에너지 전자들만을 통과시키도록 조정되어, 일반 이차 전자들보다 더 많은 후방산란된 전자들이 단일-빔 검출 디바이스(946)에 도달할 수 있게 할 수 있다.
이제 도 10a 및 도 10b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전자 검출 디바이스들(1046 및 1080)의 예시적인 구성을 나타내는 멀티-빔 전자 빔 툴(1000)의 개략적인 다이어그램들이다.
멀티-빔 전자 빔 툴(1000)은 도 7a/7b 및 도 8a/8b를 각각 참조하여 앞서 설명된 멀티-빔 전자 빔 툴(700 또는 800)과 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 멀티-빔 전자 빔 툴(1000)이 멀티-빔 모드로 작동하는 경우, 빔 분리기(1033)는 멀티-빔 검출 디바이스(1040)를 향해 이차 전자 빔(1061)을 편향하도록 구성될 수 있다. 멀티-빔 전자 빔 툴(1000)이 단일-빔 모드로 작동하는 경우, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 빔 분리기(1033)는 단일-빔 이차 전자 빔을 검출하도록 특별히 설계될 수 있는 단일-빔 검출 디바이스(1046)에 의해 이차 전자 빔(1061)이 검출될 수 있도록 비활성화되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일-빔 검출 디바이스(1046)는 도 7a 및 도 7b의 단일-빔 검출 디바이스(746)와 유사하게 움직일 수 없다. 일부 실시예들에서, 단일-빔 검출 디바이스(1046)는 도 8a 및 도 8b의 단일-빔 검출 디바이스(846)와 유사하게 이동가능하다.
샘플(1008) 상의 일차 빔릿(1011)의 입사에 응답하여, 이차 전자 빔이 샘플(1008)로부터 나올 수 있다. 이차 전자 빔은 도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이 이차 전자들(예를 들어, 1061) 및 후방산란된 전자들(예를 들어, 1081, 1082 및 1083)을 포함할 수 있다. 이차 전자들(1061)은 낮은 방출 에너지들을 가지므로, 단일-빔 검출 디바이스(1046)에 의해 검출되도록 대물 렌즈(1031)에 의해 쉽게 포커싱된다. 후방산란된 전자들은 높은 방출 에너지들을 가지므로, 대물 렌즈(1031)에 의해 포커싱되기 어렵다. 따라서, (1081과 같은) 작은 방출 각도들을 갖는 후방산란된 전자들만이 단일-빔 검출 디바이스(1046)에 의해 검출될 수 있다.
하지만, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 1082 및 1083과 같은 큰 방출 각도들을 갖는 후방산란된 전자들은 충분히 포커싱될 수 없고, 단일-빔 모드 동안 단일-빔 검출 디바이스(1046)에 의해 검출되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 후방산란된 전자들이 샘플(1008)에 대한 토포그래피 및 재료 정보를 포함할 수 있기 때문에, 큰 방출 각도들을 갖는 후방산란된 전자들[예를 들어, 빔들(1082 및 1083)]을 포착하는 것이 결함 검사에 유용할 수 있다.
도 10b에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예들에서 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)가 큰 방출 각도들을 갖는 후방산란된 전자들을 포착하기 위해 사용될 수 있다. 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 대물 렌즈(1031)와 샘플(1008) 사이에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 도 7a 및 도 7b의 단일-빔 검출 디바이스(746)와 유사하게 움직이지 않을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 멀티-빔 전자 빔 툴(1000)이 멀티-빔 모드에서 작동하고 있을 때, 일차 전자 빔들[예를 들어, 도 8a의 빔릿들(811, 812, 813)] 및 이차 전자 빔들[예를 들어, 이차 빔들(861, 862, 863)]의 차단을 회피하도록 충분히 큰 내측 홀 직경을 갖도록 디자인될 수 있다.
일부 실시예들에서, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 도 8a 및 도 8b의 단일-빔 검출 디바이스(846)와 유사하게 이동가능할 수 있다. 예를 들어, 멀티-빔 모드 동안, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 다수 빔릿들이 통과할 공간을 생성하기 위해 일차 광학 축선(1004)으로부터 멀리 이동될 수 있다. 단일-빔 모드 동안, 도 10b에 나타낸 바와 같이, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 후방산란된 전자들(1082 및 1083)과 같은 큰 방출 각도들을 갖는 후방산란된 전자들을 검출하기 위해 일차 광학 축선(1004)과 정렬된 위치로 이동될 수 있다.
추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)가 멀티-빔 모드 동안 멀리 이동하기 때문에, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 단일-빔 모드에서 작동할 때 후방산란된 전자들을 수집하기 위해 최적화될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)의 내측 홀 직경(1095)이 고정된 디자인보다 작아, 더 큰 검출 영역을 유도할 수 있다. 이 최적화는 단일-빔 모드 검사 동안 샘플(1008)의 더 높은 이미징 분해능 및 더 높은 검사 스루풋을 유도할 수 있는 더 많은 후방산란된 전자들을 포착하는 능력을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방출 각도들의 관점에서 이차 전자들 및 후방산란된 전자들을 포착하는 것은 결함 검사에 더 도움이 될 수 있는데, 이는 이 정보가 샘플 표면 또는 샘플 내부의 패턴 방위(orientation)와 관련되기 때문이다. 그러므로, 단일-빔 검출 디바이스(1046) 및 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 다수 검출 영역들을 포함하거나, 도 10c, 도 10d 및 도 10e에 나타낸 바와 같이 분할될 수 있다.
이제 도 10c, 도 10d 및 도 10e를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 10b의 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)의 예시적인 실시예들의 개략적인 다이어그램들이다. 일부 실시예들에서, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 도 10c에 나타낸 바와 같이 단일의 링형 검출 영역(1080a)을 포함할 수 있다.
샘플[예를 들어, 도 10b의 샘플(1008)]로부터 방출되는 후방산란된 전자들이 샘플 내에서 구현된 피처들의 형상 및 방위에 따라 상이한 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 추가적인 이차 전자 검출 디바이스(1080)는 샘플 상의 피처들과 관련된 더 구체적인 정보가 얻어질 수 있도록 다수 세그먼트(segment)들의 검출 영역을 포함할 수 있다.
도 10d는 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)의 일 예시를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 회전 방향(1096)을 따라 위치되는 검출 세그먼트들(1080b, 1080c, 1080d, 및 1080e)을 포함할 수 있다. 이는 방출 방위각(원주 방향에서의 방출 각도)의 관점에서 후방산란된 전자들의 검출을 가능하게 하며, 일부 타입들의 샘플들의 결함 검사에 유용하다.
도 10e는 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)의 또 다른 예시를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 추가적인 단일-빔 검출 디바이스(1080)는 반경 방향(1097)을 따라 위치되는 검출 세그먼트들(1080f 및 1080g)을 포함할 수 있다. 이는 방출 방사각(표면 법선에 대한 방출 각도)의 관점에서 후방산란된 전자들의 검출을 가능하게 하며, 일부 타입들의 샘플들의 결함 검사에 유용하다.
일부 실시예들에서, 도 10a 및 도 10b의 단일-빔 검출 디바이스(1046)는 단일 링형 검출 영역[예를 들어, 도 10c에 나타낸 단일 링형 검출 영역(1080a)] 또는 복수의 검출 세그먼트들[예를 들어, 도 10d의 회전 배열된 검출 세그먼트들(1080b 내지 1080e) 또는 도 10e의 반경방향으로 배열된 검출 세그먼트들(1080f 및 1080g)]을 포함할 수 있다.
이제 도 11을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 [도 3a의 멀티-빔 전자 빔 툴(300)과 같은] 멀티-빔 전자 빔 툴을 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다. 일부 실시예들에서, 멀티-빔 전자 빔 툴은 전자 소스[예를 들어, 도 3a의 전자 소스(301)], 건 어퍼처 플레이트[예를 들어, 도 3a의 건 어퍼처 플레이트(371)], 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이[예를 들어, 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이(372)], 및 집광 렌즈[예를 들어, 도 3a의 집광 렌즈(310)]를 포함할 수 있다. 전자 소스는 일차 전자들을 방출하고 일차 전자 빔[예를 들어, 도 3a의 일차 전자 빔(302)]을 형성하도록 구성된다. 건 어퍼처 플레이트는 검사 분해능을 악화시킬 수 있는 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 일차 전자 빔의 주변 전자들을 차단하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이는 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 일차 전자 빔의 주변 전자들을 더 차단한다. 일차 전자 빔은 사전-빔릿-형성 어퍼처 어레이를 통과한 후에 복수의 일차 전자 빔릿들[예를 들어, 도 3a의 전자 빔릿들(311, 312 및 313)]로 트리밍될 수 있다.
일부 실시예들에서, 멀티-빔 전자 빔 툴은 단일-빔 모드 및 멀티-빔 모드와 같은 전자 빔 툴의 다수 작동 모드들을 지원하는 데 사용될 수 있는 이동가능한 어퍼처 플레이트[예를 들어, 도 3a 및 도 3b의 이동가능한 어퍼처 플레이트(373)]를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 멀티-빔 전자 빔 툴은 또한 회로를 갖고 멀티-빔 모드와 단일-빔 모드 사이에서 스위칭하기 위해 멀티-빔 전자 빔 툴의 구성을 변화시키도록 구성되는 제어기를 포함할 수 있다.
단계 1110에서, 샘플은 검사를 위해 멀티-빔 전자 빔 툴에 로딩된다. 단계 1120에서, 멀티-빔 전자 빔 툴이 멀티-빔 모드 검사로 배치되는 경우, 제어기는 샘플의 멀티-빔 검사를 수행하기 위해 이동가능한 어퍼처 플레이트가 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 멀티-빔 모드에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 일차 빔릿들이 통과할 수 있도록 이동가능한 어퍼처 플레이트가 복수의 일차 전자 빔릿들의 경로들로부터 충분히 떨어져 있는 제 2 위치에 위치될 수 있다.
단계 1130에서, 멀티-빔 전자 빔 툴이 단일-빔 모드로 배치되는 경우, 제어기는 샘플의 고-분해능 단일-빔 검사를 수행하기 위해 이동가능한 어퍼처 플레이트가 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 이동가능한 어퍼처 플레이트가 제 1 위치에 배치될 때, 이동가능한 어퍼처 플레이트의 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬될 수 있다. 이동가능한 어퍼처 플레이트는 오프-액시스 일차 전자 빔릿들[예를 들어, 도 3a의 빔릿들(312 및 313)]을 차단하고 단일-빔 모드 동안 온-액시스 빔릿[예를 들어, 도 3a의 빔릿(311)]만이 통과하게 하도록 구성될 수 있다.
본 실시예들은 다음 항목들을 사용하여 더 설명될 수 있다:
1. 복수의 작동 모드들을 지원하는 샘플을 검사하는 하전 입자 빔 장치로서,
일차 광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 빔 소스;
하전 입자 빔으로부터 복수의 하전 입자 빔릿들을 형성하도록 구성되는 제 1 어퍼처 플레이트;
제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 제 2 어퍼처 플레이트; 및
회로를 갖고, 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 스위칭하기 위해 상기 장치의 구성을 변화시키도록 구성되는 제어기를 포함하며,
제 1 모드에서:
제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 위치되고,
제 1 어퍼처 플레이트 및 제 2 어퍼처 플레이트는 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성되며,
제 2 모드에서:
제 2 어퍼처 플레이트는 제 2 위치에 위치되고,
제 1 어퍼처 플레이트 및 제 2 어퍼처 플레이트는 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿 및 제 2 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성되는 하전 입자 빔 장치.
2. 1 항에 있어서, 제 1 모드는 단일-빔 모드이고, 제 2 모드는 멀티-빔 모드인 하전 입자 빔 장치.
3. 1 항 또는 2 항에 있어서, 제 1 하전 입자 빔릿은 일차 광학 축선에 대해 온-액시스 빔릿이고, 제 2 하전 입자 빔릿은 일차 광학 축선에 대해 오프-액시스 빔릿인 하전 입자 빔 장치.
4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 제 2 하전 입자 빔릿을 차단하도록 구성되는 하전 입자 빔 장치.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 하전 입자 빔 소스와 제 2 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
6. 1 항 내지 5 항 중 어느 하나에 있어서, 이미지 평면 상에 하전 입자 빔 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 하전 입자 빔릿들의 경로들을 변화시키도록 구성되는 집광 렌즈를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
7. 6 항에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 제 1 어퍼처 플레이트와 집광 렌즈 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
8. 6 항에 있어서, 집광 렌즈는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 제 1 어퍼처 플레이트와 제 2 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
9. 6 항에 있어서, 집광 렌즈는 제 1 디플렉터 및 제 2 디플렉터를 포함하고, 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 제 1 디플렉터와 제 2 디플렉터 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
10. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 하전 입자 빔 소스와 제 1 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
11. 1 항 내지 10 항 중 어느 하나에 있어서,
샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기; 및
상기 장치가 제 1 모드 또는 제 2 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
12. 11 항에 있어서, 제어기는:
제 1 모드 또는 제 2 모드에서, 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어하는 회로를 포함하고, 제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬되는 하전 입자 빔 장치.
13. 1 항 내지 10 항 중 어느 하나에 있어서,
샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기;
상기 장치가 제 2 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스; 및
상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 2 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
14. 13 항에 있어서, 제어기는:
제 2 모드에서, 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어하고 -제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬됨- ,
제 1 모드에서, 이차 전자들로 하여금 제 2 전자 검출 디바이스를 향해 진행하게 하도록 빔 분리기를 비활성화하는 회로를 포함하는 하전 입자 빔 장치.
15. 14 항에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 일차 광학 축선과 정렬되는 하전 입자 빔 장치.
16. 14 항에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 3 위치와 제 4 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 3 위치에 위치되어 이차 전자들을 검출하고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 제 4 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
17. 13 항에 있어서, 제어기는:
제 2 모드 동안 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어 -제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬됨- 하고,
제 1 모드 동안 제 2 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어 -제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 이차 광학 축선과 정렬됨- 하는 회로를 포함하는 하전 입자 빔 장치.
18. 17 항에 있어서, 제 1 이차 광학 축선 및 제 2 이차 광학 축선은 일차 광학 축선에 대해 대칭인 하전 입자 빔 장치.
19. 17 항 또는 18 항에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 이차 전자들을 검출하기 위한 전자 검출기 및 후방산란된 전자 검출을 향상시키기 위해 전자 검출기 앞에 있는 에너지 필터를 포함하는 하전 입자 빔 장치.
20. 1 항 내지 10 항 중 어느 하나에 있어서,
샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기;
상기 장치가 제 2 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스;
상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하도록 구성되는 제 2 전자 검출 디바이스; 및
상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하도록 구성되는 제 3 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
21. 20 항에 있어서, 이차 전자들의 제 2 부분은 이차 전자들의 제 1 부분의 전자들보다 더 높은 에너지를 갖는 전자들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
22. 20 항에 있어서, 이차 전자들의 제 2 부분은 이차 전자들의 제1 부분의 전자들보다 더 큰 방출 각도를 갖는 전자들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
23. 20 항 내지 22 항 중 어느 하나에 있어서, 이차 전자들의 제 2 부분은 샘플로부터 방출되는 후방산란된 전자들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
24. 20 항 내지 23 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스 및 제 3 전자 검출 디바이스는 일차 광학 축선과 정렬되는 하전 입자 빔 장치.
25. 20 항 내지 23 항 중 어느 하나에 있어서,
제 3 전자 검출 디바이스는 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하기 위해 일차 광학 축선과 정렬되고,
제 2 전자 검출 디바이스는 제 3 위치와 제 4 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 3 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 제 4 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
26. 20 항 내지 23 항 중 어느 하나에 있어서,
제 2 전자 검출 디바이스는 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하기 위해 일차 광학 축선과 정렬되고,
제 3 전자 검출 디바이스는 제 5 위치와 제 6 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 3 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 5 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 3 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 제 6 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
27. 20 항 내지 23 항 중 어느 하나에 있어서,
제 2 전자 검출 디바이스는 제 3 위치와 제 4 위치 사이에서 이동가능하고,
제 3 전자 검출 디바이스는 제 5 위치와 제 6 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 3 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하고, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 3 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 5 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하며,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 4 위치에 위치되고, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 6 위치에 위치되며, 제 2 및 제 3 전자 검출 디바이스들은 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 하전 입자 빔 장치.
28. 20 항 내지 27 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 복수의 검출 세그먼트들을 포함하거나, 제 3 전자 검출 디바이스는 복수의 검출 세그먼트들을 포함하거나, 또는 제 2 및 제 3 전자 검출 디바이스는 복수의 검출 세그먼트들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
29. 1 항 내지 28 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처를 포함하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되도록 제 1 위치에 위치되고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되도록 제 2 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
30. 29 항에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처보다 큰 제 2 어퍼처를 더 포함하며,
상기 장치가 제 3 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 어퍼처는 제 2 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되어 제 2 하전 입자 빔릿을 차단하고 제 1 어퍼처보다 샘플 상에 더 높은 전류 프로브 스폿을 생성하도록 제 5 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
31. 1 항 내지 28 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처를 포함하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되도록 제 1 위치에 위치되고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 2 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되도록 제 2 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
32. 31 항에 있어서, 제 2 어퍼처는 제 1 어퍼처보다 더 큰 하전 입자 빔 장치.
33. 1 항 내지 32 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 원형 플레이트인 하전 입자 빔 장치.
34. 33 항에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 일차 광학 축선을 중심으로 회전하는 하전 입자 빔 장치.
35. 하전 입자 빔 소스에 의해 방출된 하전 입자 빔으로부터 복수의 하전 입자 빔릿들을 형성하도록 구성되는 제 1 어퍼처 플레이트를 포함하는 하전 입자 빔 장치를 사용하여 샘플을 검사하는 방법으로서,
제 2 어퍼처 플레이트를 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동시키는 단계를 포함하며,
제 1 위치에 제 2 어퍼처 플레이트를 위치시키는 것은 하전 입자 빔의 단일 하전 입자 빔릿이 제 1 및 제 2 어퍼처 플레이트들의 조합을 통과할 수 있게 하고,
제 2 위치에 제 2 어퍼처 플레이트를 위치시키는 것은 하전 입자 빔의 복수의 하전 입자 빔릿들이 제 1 및 제 2 어퍼처 플레이트들의 조합을 통과할 수 있게 하는 방법.
36. 35 항에 있어서,
제 2 어퍼처 플레이트를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
37. 35 항 또는 36 항에 있어서, 단일 하전 입자 빔릿은 일차 광학 축선에 대해 온-액시스 하전 입자 빔릿인 방법.
38. 35 항 내지 37 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 위치되는 경우에 오프-액시스 하전 입자 빔릿을 차단하도록 구성되는 방법.
39. 복수의 작동 모드들을 지원하는 샘플을 검사하는 하전 입자 빔 장치로서,
일차 광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 빔 소스;
제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한, 이동가능한 어퍼처 플레이트; 및
회로를 갖고, 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 스위칭하기 위해 상기 장치의 구성을 변화시키도록 구성되는 제어기를 포함하며,
제 1 모드에서:
이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 위치되고, 하전 입자 빔으로부터 유래되는 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성되며,
제 2 모드에서:
이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 2 위치에 위치되고, 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿 및 제 2 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성되는 하전 입자 빔 장치.
40. 39 항에 있어서, 제 1 모드는 단일-빔 모드이고, 제 2 모드는 멀티-빔 모드인 하전 입자 빔 장치.
41. 39 항 또는 40 항에 있어서, 제 1 하전 입자 빔릿은 일차 광학 축선에 대해 온-액시스 빔릿이고, 제 2 하전 입자 빔릿은 일차 광학 축선에 대해 오프-액시스 빔릿인 하전 입자 빔 장치.
42. 39 항 내지 41 항 중 어느 하나에 있어서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 제 2 하전 입자 빔릿을 차단하도록 구성되는 하전 입자 빔 장치.
43. 39 항 내지 42 항 중 어느 하나에 있어서, 사전-빔릿-형성 어퍼처 플레이트를 더 포함하고, 사전-빔릿-형성 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 하전 입자 빔 소스와 이동가능한 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
44. 39 항 내지 43 항 중 어느 하나에 있어서, 이미지 평면 상에 하전 입자 빔 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 복수의 하전 입자 빔릿들의 경로들을 변화시키도록 구성되는 집광 렌즈를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
45. 44 항에 있어서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 사전-빔릿-형성 어퍼처 플레이트와 집광 렌즈 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
46. 44 항에 있어서, 집광 렌즈는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 사전-빔릿-형성 어퍼처 플레이트와 이동가능한 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
47. 44 항에 있어서, 집광 렌즈는 제 1 디플렉터 및 제 2 디플렉터를 포함하고, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 제 1 디플렉터와 제 2 디플렉터 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
48. 39 항 내지 42 항 중 어느 하나에 있어서, 사전-빔릿-형성 어퍼처 플레이트를 더 포함하고, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 하전 입자 빔 소스와 사전-빔릿-형성 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
49. 39 항 내지 48 항 중 어느 하나에 있어서,
샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기; 및
상기 장치가 제 1 모드 또는 제 2 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
50. 49 항에 있어서, 제어기는:
제 1 모드 또는 제 2 모드에서, 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어하는 회로를 포함하고, 제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬되는 하전 입자 빔 장치.
51. 39 항 내지 48 항 중 어느 하나에 있어서,
샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기;
상기 장치가 제 2 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스; 및
상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 2 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
52. 51 항에 있어서, 제어기는:
제 2 모드에서, 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어하고 -제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬됨- ,
제 1 모드에서, 이차 전자들로 하여금 제 2 전자 검출 디바이스를 향해 진행하게 하도록 빔 분리기를 비활성화하는 회로를 포함하는 하전 입자 빔 장치.
53. 52 항에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 일차 광학 축선과 정렬되는 하전 입자 빔 장치.
54. 52 항에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 3 위치와 제 4 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 3 위치에 위치되어 이차 전자들을 검출하고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 제 4 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
55. 51 항에 있어서, 제어기는:
제 2 모드 동안 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어 -제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬됨- 하고,
제 1 모드 동안 제 2 전자 검출 디바이스를 향해 이차 전자들을 편향하도록 빔 분리기를 제어 -제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 이차 광학 축선과 정렬됨- 하는 회로를 포함하는 하전 입자 빔 장치.
56. 55 항에 있어서, 제 1 이차 광학 축선 및 제 2 이차 광학 축선은 일차 광학 축선에 대해 대칭인 하전 입자 빔 장치.
57. 55 항 또는 56 항에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 이차 전자들을 검출하기 위한 전자 검출기 및 후방산란된 전자 검출을 향상시키기 위해 전자 검출기 앞에 있는 에너지 필터를 포함하는 하전 입자 빔 장치.
58. 39 항 내지 48 항 중 어느 하나에 있어서,
샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기;
상기 장치가 제 2 모드에서 작동할 때, 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스;
상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하도록 구성되는 제 2 전자 검출 디바이스; 및
상기 장치가 제 1 모드에서 작동할 때, 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하도록 구성되는 제 3 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치.
59. 58 항에 있어서, 이차 전자들의 제 2 부분은 이차 전자들의 제 1 부분의 전자들보다 더 높은 에너지를 갖는 전자들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
60. 58 항에 있어서, 이차 전자들의 제 2 부분은 이차 전자들의 제1 부분의 전자들보다 더 큰 방출 각도를 갖는 전자들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
61. 58 항 내지 60 항 중 어느 하나에 있어서, 이차 전자들의 제 2 부분은 샘플로부터 방출되는 후방산란된 전자들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
62. 58 항 내지 61 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스 및 제 3 전자 검출 디바이스는 일차 광학 축선과 정렬되는 하전 입자 빔 장치.
63. 58 항 내지 62 항 중 어느 하나에 있어서,
제 3 전자 검출 디바이스는 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하기 위해 일차 광학 축선과 정렬되고,
제 2 전자 검출 디바이스는 제 3 위치와 제 4 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 3 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 제 4 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
64. 58 항 내지 62 항 중 어느 하나에 있어서,
제 2 전자 검출 디바이스는 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하기 위해 일차 광학 축선과 정렬되고,
제 3 전자 검출 디바이스는 제 5 위치와 제 6 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 3 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 5 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 3 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 제 6 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
65. 58 항 내지 62 항 중 어느 하나에 있어서,
제 2 전자 검출 디바이스는 제 3 위치와 제 4 위치 사이에서 이동가능하고,
제 3 전자 검출 디바이스는 제 5 위치와 제 6 위치 사이에서 이동가능하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 2 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 3 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 1 부분을 검출하고, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 3 전자 검출 디바이스가 일차 광학 축선과 정렬되는 제 5 위치에 위치되어 이차 전자들의 제 2 부분을 검출하며,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 전자 검출 디바이스는 제 4 위치에 위치되고, 제 3 전자 검출 디바이스는 제 6 위치에 위치되며, 제 2 및 제 3 전자 검출 디바이스들은 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되는 하전 입자 빔 장치.
66. 58 항 내지 65 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 전자 검출 디바이스는 복수의 검출 세그먼트들을 포함하거나, 제 3 전자 검출 디바이스는 복수의 검출 세그먼트들을 포함하거나, 또는 제 2 및 제 3 전자 검출 디바이스는 복수의 검출 세그먼트들을 포함하는 하전 입자 빔 장치.
67. 39 항 내지 66 항 중 어느 하나에 있어서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처를 포함하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되도록 제 1 위치에 위치되고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처가 일차 광학 축선으로부터 떨어져 위치되도록 제 2 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
68. 67 항에 있어서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처보다 큰 제 2 어퍼처를 더 포함하며,
상기 장치가 제 3 모드에 있도록 구성되는 경우, 제 2 어퍼처는 제 2 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되어 제 2 하전 입자 빔릿을 차단하고 제 1 어퍼처보다 샘플 상에 더 높은 전류 프로브 스폿을 생성하도록 제 5 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
69. 39 항 내지 66 항 중 어느 하나에 있어서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처를 포함하며,
상기 장치가 제 1 모드에 있도록 구성되는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 1 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되도록 제 1 위치에 위치되고,
상기 장치가 제 2 모드에 있도록 구성되는 경우, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 제 2 어퍼처가 일차 광학 축선과 정렬되도록 제 2 위치에 위치되는 하전 입자 빔 장치.
70. 69 항에 있어서, 제 2 어퍼처는 제 1 어퍼처보다 더 큰 하전 입자 빔 장치.
71. 39 항 내지 70 항 중 어느 하나에 있어서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 원형 플레이트인 하전 입자 빔 장치.
72. 71 항에 있어서, 이동가능한 어퍼처 플레이트는 일차 광학 축선을 중심으로 회전하는 하전 입자 빔 장치.
제어기[예를 들어, 도 1의 제어기(50)]의 프로세서가 (예를 들어, 도 8a 및 도 8b의 단일-빔 검출 디바이스 또는 빔 분리기를 제어하여) 멀티-빔 모드와 단일-빔 모드 사이에서 스위칭하는 작동 모드를 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(Compact Disc Read Only Memory), 여하한의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 여하한의 물리적 매체, RAM(Random Access Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 및 EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), FLASH-EPROM 또는 여하한의 다른 플래시 메모리, NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory), 캐시, 레지스터, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이의 네트워크 버전(networked version)들을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 앞서 설명되고 첨부된 도면들에 예시된 정확한 구성에 제한되지 않으며, 그 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정들 및 변경들이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 다양한 실시예들과 관련하여 설명되었으며, 본 발명의 다른 실시예들이 본 명세서에 개시된 발명의 실행 및 사양을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 사양 및 예시들은 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 발명의 진정한 범위 및 기술사상은 다음 청구항들에 의해 표시되는 것으로 의도된다.
앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 바와 같이 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.
Claims (15)
- 복수의 작동 모드들을 지원하는 샘플의 검사를 위한 하전 입자 빔 장치로서,
일차 광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 빔 소스;
상기 하전 입자 빔으로부터 복수의 하전 입자 빔릿(charged particle beamlet)들을 형성하도록 구성되는 제 1 어퍼처 플레이트(aperture plate);
제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 제 2 어퍼처 플레이트; 및
회로를 갖고, 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 스위칭(switch)하기 위해 상기 장치의 구성을 변화시키도록 구성되는 제어기
를 포함하며,
상기 제 1 모드에서:
상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 제 1 위치에 위치되고,
상기 제 1 어퍼처 플레이트 및 상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성되며,
상기 제 2 모드에서:
상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 제 2 위치에 위치되고,
상기 제 1 어퍼처 플레이트 및 상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 복수의 하전 입자 빔릿들 중 제 1 하전 입자 빔릿 및 제 2 하전 입자 빔릿이 통과하게 하도록 구성되는 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 모드는 단일-빔 모드이고, 상기 제 2 모드는 멀티-빔 모드인 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 하전 입자 빔릿은 상기 일차 광학 축선에 대해 온-액시스 빔릿(on-axis beamlet)이고, 상기 제 2 하전 입자 빔릿은 상기 일차 광학 축선에 대해 오프-액시스 빔릿(off-axis beamlet)인 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 상기 제 1 모드에서 작동할 때, 상기 제 2 하전 입자 빔릿을 차단하도록 구성되는 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 상기 제 1 모드에서 작동할 때, 상기 하전 입자 빔 소스와 상기 제 2 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
이미지 평면 상에 상기 하전 입자 빔 소스의 복수의 이미지들을 형성하기 위해 상기 복수의 하전 입자 빔릿들의 경로들을 변화시키도록 구성되는 집광 렌즈를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 상기 제 1 모드에서 작동할 때, 상기 제 1 어퍼처 플레이트와 상기 집광 렌즈 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 집광 렌즈는 상기 장치가 상기 제 1 모드에서 작동할 때, 상기 제 1 어퍼처 플레이트와 상기 제 2 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 집광 렌즈는 제 1 디플렉터 및 제 2 디플렉터를 포함하고, 상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 상기 제 1 모드에서 작동할 때, 상기 제 1 디플렉터와 상기 제 2 디플렉터 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 어퍼처 플레이트는 상기 장치가 상기 제 1 모드에서 작동할 때, 상기 하전 입자 빔 소스와 상기 제 1 어퍼처 플레이트 사이에 위치되는 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향(deflect)하도록 구성되는 빔 분리기; 및
상기 장치가 상기 제 1 모드 또는 상기 제 2 모드에서 작동할 때, 상기 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제 1 모드 또는 상기 제 2 모드에서, 상기 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 상기 이차 전자들을 편향하도록 상기 빔 분리기를 제어하는 회로를 포함하고, 상기 제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬되는 하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플로부터 생성되는 이차 전자들을 편향하도록 구성되는 빔 분리기;
상기 장치가 상기 제 2 모드에서 작동할 때, 상기 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 1 전자 검출 디바이스; 및
상기 장치가 상기 제 1 모드에서 작동할 때, 상기 이차 전자들을 검출하도록 구성되는 제 2 전자 검출 디바이스를 더 포함하는 하전 입자 빔 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제어기는:
상기 제 2 모드에서, 상기 제 1 전자 검출 디바이스를 향해 상기 이차 전자들을 편향하도록 상기 빔 분리기를 제어하고 -상기 제 1 전자 검출 디바이스는 제 1 이차 광학 축선과 정렬됨- ,
상기 제 1 모드에서, 상기 이차 전자들로 하여금 상기 제 2 전자 검출 디바이스를 향해 진행하게 하도록 상기 빔 분리기를 비활성화(disable)하는 회로를 포함하는 하전 입자 빔 장치. - 하전 입자 빔 소스에 의해 방출된 하전 입자 빔으로부터 복수의 하전 입자 빔릿들을 형성하도록 구성되는 제 1 어퍼처 플레이트를 포함하는 하전 입자 빔 장치를 사용하여 샘플을 검사하는 방법으로서,
제 2 어퍼처 플레이트를 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동시키는 단계
를 포함하며,
상기 제 1 위치에 상기 제 2 어퍼처 플레이트를 위치시키는 것은 상기 하전 입자 빔의 단일 하전 입자 빔릿이 상기 제 1 및 제 2 어퍼처 플레이트들의 조합을 통과할 수 있게 하고,
상기 제 2 위치에 상기 제 2 어퍼처 플레이트를 위치시키는 것은 상기 하전 입자 빔의 복수의 하전 입자 빔릿들이 상기 제 1 및 제 2 어퍼처 플레이트들의 조합을 통과할 수 있게 하는 방법.
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