KR20220002623A - 다중 하전 입자 빔 장치 및 그 작동 방법 - Google Patents
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Abstract
하전 입자 빔 장치에서 쿨롱 상호작용 효과를 감소시키는 시스템 및 방법이 개시된다. 하전 입자 빔 장치는 하전 입자 소스, 및 제1 전압에 있도록 구성되는 어퍼처-렌즈 형성 전극판 및 상기 어퍼처-렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트가 어퍼처 렌즈 어레이의 어퍼처 렌즈를 형성하여 상기 하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 각각 포커싱할 수 있도록 하는 제1 전기장을 생성하기 위해 상기 제1 전압과 상이한 제2 전압에 있도록 구성되는 어퍼처 렌즈 플레이트 및 이미지 평면 상에 상기 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성되는 이미징 렌즈를 포함하는, 소스 전환 유닛을 포함할 수 있다. 하전 입자 빔 장치는 상기 복수의 빔릿을 상기 샘플의 표면 상에 포커싱하고 그 위에 복수의 프로브 스폿(probe spot)을 형성하도록 구성된 대물 렌즈를 포함할 수 있다.
Description
본 출원은 2019년 5월 31일에 출원된 미국 출원 62/855,717 및 2020년 3월 5일에 출원된 미국 출원 62/985,660의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 명세서에 제공된 실시예는 멀티-빔 장치, 보다 구체적으로는 하전 입자 빔의 하전 입자 사이의 쿨롱(Coulomb) 상호작용 효과를 감소시킴으로써 향상된 이미징 해상도를 갖는 멀티-빔 하전 입자 현미경을 개시한다.
집적 회로(IC)의 제조 공정에서, 미완성 또는 완성된 회로 부품은 설계에 따라 제조되고 결함이 없는지 확인하기 위해 검사된다. 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경(SEM)과 같은 하전 입자(예: 전자) 빔 현미경을 사용하는 검사 시스템이 사용될 수 있다. IC 부품의 물리적 크기가 지속적으로 감소하면서, 결함 감지의 정확도 및 수율이 더욱 중요해졌다. 처리량을 늘리기 위해 멀티 전자 빔을 사용할 수 있지만, 멀티 전자 빔 사이의 쿨롱 상호작용 효과는 신뢰할 수 있는 결함 감지 및 분석에 필요한 이미징 해상도를 제한하여 검사 도구가 원하는 목적에 적합하지 않게끔 할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 장치를 포함한다. 하전 입자 빔 장치는 1차 광축을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스, 소스 전환 유닛 및 복수의 빔릿을 샘플의 표면 상에 포커싱하고 그 위에 복수의 프로브 스폿(probe spot)을 형성하도록 구성된 대물 렌즈를 포함할 수 있다. 소스 전환 유닛은 제1 전압에 있도록 구성되는 어퍼처(aperture)-렌즈 형성 전극판, 어퍼처-렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트가 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하여 하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 각각 포커싱할 수 있도록 하는 제1 전기장을 생성하기 위해 제1 전압과 상이한 제2 전압에 있도록 구성되는, 어퍼처 렌즈 플레이트 및, 이미지 평면 상에 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성되는 이미징 렌즈를 포함할 수 있다.
이미징 렌즈는 1차 광축에 수직인 주 평면(principal plane)을 가질 수 있다. 이미징 렌즈의 주 평면은 1차 광축을 따라 이동 가능할 수 있다. 대물 렌즈는 1차 광축에 수직인 주 평면을 가질 수 있다. 대물 렌즈의 주 평면은 1차 광축을 따라 이동 가능할 수 있다. 샘플은 1차 광축을 따라 이동 가능할 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 1차 광축에 수직인 평면 내에 배치되고 1차 광축에 수직인 평면 내에서 이동 가능할 수 있다.
복수의 프로브 스폿의 피치(pitch)는 이미징 렌즈의 주 평면, 대물 렌즈의 주 평면 또는 샘플 중 적어도 하나를 이동시켜 변경될 수 있다. 소스 전환 유닛은 복수의 빔릿의 전류를 제한하도록 구성된 빔-제한 어퍼처 어레이를 더 포함할 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 복수의 빔 제한 어퍼처를 포함하고, 복수의 빔 제한 어퍼처 중 적어도 두 개의 빔 제한 어퍼처는 크기가 상이할 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 어퍼처 렌즈 플레이트와 빔-제한 어퍼처 어레이 사이에 제2 전기장을 생성하기 위한 제3 전압에 있도록 구성될 수 있다. 어퍼처 렌즈 플레이트는 어퍼처-렌즈 형성 전극판의 다운스트림(downstream)에 위치할 수 있다. 어퍼처 렌즈 플레이트는 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하도록 구성된 복수의 어퍼처를 포함할 수 있다. 복수의 어퍼처 렌즈의 각각은 정전 렌즈(electrostatic lens)를 포함할 수 있다.
어퍼처-렌즈 형성 전극판은 하전 입자 빔의 일부가 통과할 수 있도록 구성된 개구부를 포함할 수 있다. 제1 전기장은 어퍼처-렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에서 균일할 수 있다. 제1 전기장의 크기는 제2 전기장의 크기와 상이하여 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈의 각 어퍼처 렌즈에 대응하는 렌즈 필드를 형성할 수 있다. 제3 전압은 제2 전압과 유사하여 제2 전기장이 0이 되도록 할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 전압은 상이할 수 있다.
하전 입자 빔 장치는 복수의 2차 빔을 2차 이미징 시스템을 향해 편향시키는 빔 분리기를 더 포함할 수 있으며, 복수의 2차 빔은 하전 입자 빔의 복수의 빔릿의 입사로 인해 샘플로부터 나온다.
하전 입자 빔 장치는 1차 광축에 수직인 주 평면을 갖는 전송 렌즈를 더 포함할 수 있다. 전송 렌즈는 이미징 렌즈의 다운스트림에 배치될 수 있다. 전송 렌즈의 주 평면은 1차 광축을 따른 위치의 범위 내에서 이동 가능하다. 전송 렌즈는 전송 렌즈의 주 평면과 이미지 평면이 일치하도록 이미징 렌즈로부터 이격되어 위치할 수 있다. 전송 렌즈는 복수의 빔릿이 샘플 상에 직각으로 랜딩하도록 복수의 빔릿을 대물 렌즈로 지향시키도록 구성될 수 있다. 전송 렌즈는 복수의 빔릿이 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 형성하게끔 복수의 빔릿을 대물 렌즈로 지향시키도록 구성될 수 있다. 복수의 프로브 스폿의 피치는 전송 렌즈의 주 평면의 위치를 이동시킴로써 변경될 수 있다. 하전 입자 빔 장치는 이미징 렌즈와 전송 렌즈의 주 평면 사이의 거리가 멀어질수록 복수의 프로브 스폿의 피치가 증가하도록 구성될 수 있다.
하전 입자 빔 장치는 이미징 렌즈의 다운스트림에 위치한 빔릿 틸팅 편향기(beamlet tilting deflector)를 더 포함할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기는 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면이 이미지 평면과 일치하도록 위치할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기는 이미징 렌즈와 전송 렌즈 사이에 위치할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면은 전송 렌즈의 주 평면과 일치할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기는 이미지 평면으로부터의 복수의 빔릿이 샘플의 표면 수선(surface normal)에 대해 틸팅 각도로 샘플에 입사하게끔 편향시키도록 구성될 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기는 정전 편향기 또는 자기 편향기를 포함할 수 있다. 복수의 빔릿의 틸팅 각도는 빔릿 틸팅 편향기의 전기적 여기(excitation)에 기초하여 조정될 수 있다.
전송 렌즈는 전송 렌즈의 광축을 따라 배치되고 전송 렌즈 내에 제3 전기장을 생성할 수 있도록 구성된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 복수의 전극은 외부 전극 및 내부 전극을 포함할 수 있다. 전송 렌즈의 광축은 1차 광축과 일치할 수 있다. 제3 전기장은 전송 렌즈의 주 평면이 이미지 평면과 일치하도록 할 수 있다.
하전 입자 빔 장치는 이미징 렌즈의 다운스트림에 위치한 빔릿 조정 유닛을 더 포함할 수 있다. 빔릿 조정 유닛은 복수의 빔릿이 대물 렌즈에 수직으로 입사될 수 있도록 복수의 빔릿 중 적어도 일부를 편향시키도록 구성된 편향기 어레이를 포함할 수 있다. 빔릿 조정 유닛은 복수의 프로브 스폿의 필드 곡률 수차(field curvature aberrations)를 보상하도록 구성된 필드 곡률 보상기 어레이를 포함할 수 있다. 빔릿 조정 유닛은 복수의 프로브 스폿의 비점수차를 보상하도록 구성된 비점수차 보상기 어레이를 포함할 수 있다. 편향기 어레이는 비점수차 보상기 어레이 및 필드 곡률 보상기 어레이의 다운스트림에 위치할 수 있다. 빔릿 조정 유닛은 복수의 빔릿이 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 생성할 수 있게 하도록 구성될 수 있다.
어퍼처 렌즈 어레이는 복수의 제1 어퍼처를 갖는 플레이트를 통해 구현될 수 있다. 어퍼처 렌즈 어레이는 복수의 제2 어퍼처를 포함하는 복수의 플레이트를 통해 구현될 수 있다. 하전 입자 빔 장치는 어퍼처 렌즈 어레이와 하전 입자 빔 소스 사이에 배치되고 하전 입자 빔의 주변 하전 입자를 차단하도록 구성된 건 어퍼쳐 플레이트(gun aperture plate)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 하전 입자 빔 장치를 이용하여 샘플을 검사하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하전 입자 소스를 활성화하여 하전 입자 빔을 생성하는 단계, 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 포커싱하는 단계를 포함할 수 있으며, 복수의 어퍼처 렌즈는 어퍼처 렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이의 제1 전기장을 생성함으로써 형성된다. 제1 전기장을 생성하는 단계는, 어퍼처-렌즈 형성 전극판에 제1 전압을 인가하는 단계, 제1 전압과 상이한 제2 전압을 어퍼처 렌즈 플레이트에 인가하는 단계, 이미징 렌즈를 사용하여 복수의 빔릿을 이미지 평면 상에 포커싱하는 단계 및 대물 렌즈를 사용해 샘플의 표면에 복수의 빔릿을 포커싱하여 그 위에 복수의 프로브 스폿을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 빔 제한 어퍼처 어레이를 사용하여 샘플의 표면에 입사하는 복수의 빔릿의 전류를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 빔-제한 어퍼처 어레이에 제3 전압을 인가하여 어퍼처 렌즈 플레이트와 빔-제한 어퍼처 어레이 사이에 제2 전기장을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 전기장의 크기는 제1 전기장의 크기와 상이할 수 있다.
복수의 프로브 스폿의 피치는 1차 광축을 따른 이미징 렌즈, 대물 렌즈 또는 샘플 중 적어도 하나의 위치에 기초하여 조정될 수 있다. 상기 방법은 전송 렌즈를 사용하여 복수의 빔릿이 샘플에 수직으로 입사하도록 복수의 빔릿을 이미지 평면으로부터 대물 렌즈로 지향시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 전송 렌즈를 사용하여 이미지 평면에서 대물 렌즈로 복수의 빔릿을 지향시키는 단계는 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 생성할 수 있다. 전송 렌즈는 상기 전송 렌즈의 주 평면과 이미지 평면이 일치하도록 이미징 렌즈와 이격되어 위치할 수 있다.
상기 방법은 1차 광축을 따른 이미징 렌즈에 대한 전송 렌즈의 주 평면의 위치를 변경함으로써 복수의 프로브 스폿의 피치를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 전송 렌즈의 주 평면의 위치가 이미지 평면과 일치하도록 조정하기 위해 전송 렌즈 내에 제3 전기장을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 빔릿 틸팅 편향기를 사용하여 복수의 빔릿이 이미지 평면으로부터 샘플의 표면 수선에 대해 틸팅 각도로 샘플에 입사하도록 편향시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 빔릿의 틸팅 각도는 빔릿 틸팅 편향기의 전기적 여기에 기초하여 조정될 수 있다. 빔 틸팅 편향기는 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면이 이미지 평면과 일치하도록 위치할 수 있다. 상기 방법은 편향기 어레이를 사용하여 복수의 빔릿이 대물 렌즈에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 입사할 수 있도록 복수의 빔릿 중 적어도 일부를 편향시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 복수의 빔릿이 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 생성할 수 있도록 편향기 어레이를 사용하여 복수의 빔릿 중 적어도 일부를 편향시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 필드 곡률 보상기 어레이를 사용하여 복수의 프로브 스폿의 필드 곡률 수차를 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 비점수차 보상기 어레이를 사용하여 복수의 프로브 스폿의 비점수차를 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 건 어퍼쳐 플레이트를 사용하여 하전 입자 빔의 주변 하전 입자가 어퍼처-렌즈 형성 전극판에 입사되는 것을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 하전 입자 빔 장치로 하여금 샘플을 검사하는 방법을 수행하게 하도록 상기 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다. 상기 방법은 하전 입자 소스를 활성화하여 하전 입자 빔을 생성하는 단계, 및 상기 하전 입자 빔의 복수의 빔릿(상기 복수의 빔릿은 이미징 렌즈를 사용해 이미징 평면 상에 포커싱되어 샘플의 표면 상으로 투영되는 복수의 이미지를 형성하여 복수의 프로브 스폿을 생성함)을 각각 포커싱하기 위해 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하는 단계는 어퍼처 렌즈 형성 전극판에 제1 전압을 인가하는 단계 및 제1 전압과 다른 제2 전압을 어퍼처 렌즈 플레이트에 인가하여 어퍼처 렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 제1 전기장이 생성되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트는, 하전 입자 빔 장치로 하여금 빔 제한 어퍼처 어레이에 제3 전압을 인가하여 어퍼처 렌즈 플레이트와 빔 제한 어퍼처 어레이 사이에 제2 전기장을 생성하는 단계; 하전 입자 빔의 복수의 빔릿의 전류를 제한하도록 구성된 빔 제한 어퍼처 어레이를 위치시키는 단계; 및 1차 광축을 따라 이미징 렌즈를 위치시켜 이미지 평면 상에 복수의 이미지를 형성하는 단계를 추가로 수행하도록 한다.
본 발명의 다른 양태는 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 1차 광축을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스, 소스 전환 유닛, 및 복수의 빔릿을 샘플의 표면 상에 포커싱하고 그 위에 복수의 프로브 스폿을 형성하도록 구성된 대물 렌즈를 포함할 수 있다. 소스 전환 유닛은 하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성된 어퍼처 렌즈 어레이 및 복수의 빔릿을 이미지 평면 상에 포커싱하도록 구성된 이미징 렌즈를 포함할 수 있다. 소스 전환 유닛은 복수의 빔릿의 전류를 제한하도록 구성된 빔 제한 어퍼처 어레이를 더 포함할 수 있다. 어퍼처 렌즈 어레이는 어퍼처 렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트를 포함할 수 있다. 어퍼처 렌즈 형성 전극판은 제1 전압에 있도록 구성될 수 있고, 어퍼처 렌즈 플레이트는 어퍼처 형성 렌즈 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 제1 전기장을 생성하기 위해 제1 전압과 상이한 제2 전압에 있도록 구성될 수 있으며, 제1 전기장은 어퍼처 렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트가 복수의 어퍼처 렌즈를 포함하는 어퍼처 렌즈 어레이를 형성할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예의 다른 이점들은 본 발명의 특정 실시예가 예시 및 예로서 설명되는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 도시하는 개략도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 예시하는 개략도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 예시하는 개략도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예들과 일치하는, 샘플 표면 상의 입사 빔릿들이 틸팅 각도를 갖는 멀티-빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학 계의 예시적인 구성을 예시하는 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 전자 광학계에서 멀티 빔을 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 방법을 나타내는 프로세스 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 도시하는 개략도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 예시하는 개략도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 예시하는 개략도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예들과 일치하는, 샘플 표면 상의 입사 빔릿들이 틸팅 각도를 갖는 멀티-빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학 계의 예시적인 구성을 예시하는 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른, 멀티 빔 장치에서의 전자 광학계의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 전자 광학계에서 멀티 빔을 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 방법을 나타내는 프로세스 흐름도이다.
이제 예시적인 실시예를 상세히 참조할 것이며, 그 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 다음의 설명은 다른 도면에서 동일한 번호가 달리 표시되지 않는 한 동일하거나 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조한다. 예시적인 실시예의 다음 설명에서 설명되는 구현은 모든 구현을 나타내는 것은 아니다. 대신, 이들은 첨부된 청구범위에 인용된 개시된 실시예와 관련된 양태와 일치하는 장치 및 방법의 예시일 뿐이다. 예를 들어, 일부 실시예가 전자 빔을 이용하는 맥락에서 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 유형의 하전 입자 빔도 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 광학 이미징, 광 감지(photo detection), x-선 감지 등과 같은 다른 이미징 시스템이 사용될 수 있다.
전자 장치는 기판이라고 하는 실리콘 조각에 형성된 회로로 구성된다. 다수의 회로가 동일한 실리콘 조각에 함께 형성될 수 있으며 집적 회로 또는 IC라고 일컬어진다. 이러한 회로의 크기는 상당히 줄어들어 더 많은 회로가 기판에 들어갈 수 있다. 예를 들어, 스마트폰의 IC 칩은 엄지손톱만큼 작지만 20억 개 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각 트랜지스터의 크기는 머리카락 크기의 1/1000 미만이다.
이처럼 극도로 작은 IC를 제조하는 것은 종종 수백 개의 개별 단계를 포함하는, 복잡하고 시간 소모적이며 값비싼 공정이다. 한 단계의 오류라도, 완성된 IC에 결함을 일으켜 사용이 불가능하게 할 가능성이 있다. 따라서, 제조 공정의 한 가지 목표는 이러한 결함을 피하여 공정에서 만들어지는 기능 IC(functional IC)의 수를 최대화하는 것, 즉 공정의 전체 수율을 향상시키는 것이다.
수율 개선의 한 요소는 칩 제조 공정을 모니터링하여 충분한 수의 기능 집적 회로를 생산하고 있는지 확인하는 것이다. 공정을 모니터링하는 한 가지 방법은 다양한 형성 단계에서 칩 회로 구조를 검사하는 것이다. 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 검사를 수행할 수 있다. SEM을 사용하여, 이처럼 극도로 작은 구조를 이미지화하여 사실상 구조의 "사진"을 찍을 수 있다. 이미지는 구조가 제대로 형성되었는지, 적절한 위치에 형성되었는지 확인하는 데 사용될 수 있다. 구조에 결함이 있는 경우 공정을 조정할 수 있으므로 결함이 재발할 가능성이 적다.
멀티 빔 SEM과 같은 멀티 하전 입자 이미징 시스템이 웨이퍼 검사 처리량을 증가시키는 데 유용할 수 있지만, 멀티 빔 SEM의 이미징 해상도는 쿨롱 상호 작용 효과에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있다. 높은 처리량을 달성하기 위해서는 빔이 가능한 많은 전자를 포함하는 것이 바람직하다. 그러나 전자 간의 반발적인 쿨롱 상호작용으로 인해, 많은 수의 전자를 매우 작은 부피에 가두기 어렵다. 더욱이, 이러한 상호작용은 빔의 폭을 넓히고 전자의 비행 방향을 변경할 수 있다. 결과적으로 프로브 지점이 더 커짐으로써 이는 SEM의 전체 해상도에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 멀티 빔 주사 전자 현미경의 고해상도를 유지하기 위해서는 쿨롱 상호작용 효과를 완화하는 것이 바람직하다.
현재 존재하는 멀티 빔 SEM에서 직면할 수 있는 여러 문제 중 하나는, 전자가 포커싱되고 필터링되어 빔릿의 최종 프로브 전류(probe current)를 결정하기 전에 현미경 컬럼을 따라 많은 구성요소를 통해 더 긴 거리를 이동하기 때문에 쿨롱 상호작용 효과가 증가한다는 것이다. 또한 전자 빔릿이 전자 소스에 더 가까운 전기 광학 메커니즘을 사용하여 포커싱되더라도 전자 빔이 구성 요소를 통과할 때까지 전자 빔릿의 최종 프로브 전류가 결정되지 않을 수 있으므로 쿨롱 상호작용의 가능성이 증가하여, 쿨롱 상호작용 효과의 가능성을 높이고 해상도 및 검사 처리량에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 쿨롱 상호작용 효과를 최소화하기 위해 가능한 한 전자 소스에 가깝게 빔릿의 최종 프로브 전류를 포커싱하고 결정할 수 있게 하는 메커니즘에 의해 전자 빔릿을 포커싱하고 필터링하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 멀티-빔 장치는 1차 전자 빔을 형성하기 위해 1차 광축을 따라 전자를 방출하도록 구성된 전자 소스를 포함할 수 있다. 장치는 또한 제1 전압에 있도록 구성된 전극판을 형성하는 어퍼처 렌즈, 및 제1 전압과 상이한 제2 전압에 있도록 구성된 복수의 어퍼처를 포함하는 어퍼처 렌즈 플레이트를 포함하는 소스 전환 유닛을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전압의 차이는 어퍼처 렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트의 어퍼처가 복수의 어퍼처 렌즈를 형성할 수 있도록 하는 전기장을 생성할 수 있다. 복수의 어퍼처 렌즈 각각은 1차 전자 빔의 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성될 수 있다. 소스 전환 유닛은 중간 이미지 평면 상에 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성된 이미징 렌즈를 더 포함할 수 있다. 장치는 복수의 빔릿을 샘플의 표면 상에 포커싱하고 그 위에 복수의 프로브 스폿을 형성하도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함할 수 있다.
도면에서 구성요소의 상대적 치수는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 도면의 다음 설명 내에서 동일하거나 유사한 참조 번호는 동일하거나 유사한 구성 요소 또는 엔티티를 나타내며, 개별 실시예에 대한 차이점만이 설명된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 용어 "또는"은 실행 불가능한 경우를 제외하고 가능한 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, 구성요소가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 명시되어 있는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행 불가능한 경우를 제외하고, 구성요소는 A 또는 B, 또는 A 및 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예로, 구성 요소는 A, B 또는 C를 포함할 수 있으며, 달리 구체적으로 언급되지 않거나 실행 불가능한 경우를 제외하고, 구성 요소는 A, B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(100)을 도시하는 도 1을 참조한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하전 입자 빔 검사 시스템(100)은 메인 챔버(10), 로드락(load-lock) 챔버(20), 전자 빔 툴(40), 및 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module, EFEM)(30)을 포함한다. 전자 빔 툴(40)은 메인 챔버(10) 내부에 위치한다. 설명 및 도면이 전자 빔에 관한 것이지만, 실시예는 본 발명이 특정 하전 입자에 제한되어 사용되지 않는다는 점이 이해될 것이다.
EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)는 웨이퍼(예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 다른 물질(들)로 만들어진 웨이퍼) 또는 검사할 샘플(웨이퍼 및 샘플은 이하 "웨이퍼"로 통칭됨)을 포함하는 웨이퍼 전면 개방 통합 포드(FOUP)를 수용한다. EFEM(30)의 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)은 웨이퍼를 로드록 챔버(20)로 운반한다.
로드록 챔버(20)는 로드록 챔버(20) 내의 기체 분자를 제거하여 대기압 아래의 제1 압력에 도달하는 로드/록 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제1 압력에 도달한 후, 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 웨이퍼를 로드록 챔버(20)에서 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결되어, 메인 챔버(10)의 기체 분자를 제거하여 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 도달하도록 한다. 제2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(40)에 의한 검사를 받게 된다. 일부 실시예에서, 전자 빔 툴(40)은 단일 빔 검사 툴을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 빔 툴(40)는 다중 빔 검사 툴을 포함할 수 있다.
컨트롤러(50)는 전자 빔 툴(40)에 전자적으로 연결될 수 있고 다른 구성요소에도 전자적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어를 실행하도록 구성된 컴퓨터일 수 있다. 컨트롤러(50)는 또한 다양한 신호 및 이미지 처리 기능을 실행하도록 구성된 처리 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러(50)가 도 1에 메인 챔버(10), 로드록 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되어 있지만, 컨트롤러(50)는 구조의 일부일 수 있다는 점이 이해될 것이다.
본 발명이 전자 빔 검사 시스템을 수용하는 메인 챔버(10)의 예를 제공하지만, 가장 넓은 의미에서 본 발명의 양태는 전자 빔 검사 시스템을 수용하는 챔버에 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 오히려, 전술한 원리가 다른 챔버에도 적용될 수 있음이 이해될 것이다.
이제 본 발명의 실시예에 따른, 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴(40)을 예시하는 개략도를 도시하는 도 2를 참조한다. 전자 빔 툴(40)(본원에서 장치(40)라고도 칭함)은 전자 소스(201), 소스 전환 유닛(220), 1차 투영 광학계(230), 2차 이미징 시스템(250), 및 전자 검출 장치(240)를 포함할 수 있다. 장치(40)의 다른 일반적으로 알려진 구성 요소가 적절하게 추가/생략될 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았지만, 일부 실시예에서 전자 빔 툴(40)은 건 어퍼쳐 플레이트, 사전 빔릿 형성 메커니즘, 집광 렌즈, 전동 샘플 스테이지, 샘플을 고정하기 위한 샘플 홀더(예를 들어, 웨이퍼 또는 포토마스크)를 포함할 수 있다.
전자 소스(201), 소스 전환 유닛(220), 편향 스캐닝 유닛(232), 빔 분리기(233), 및 1차 투영 광학계(230)는 장치(40)의 1차 광축(204)과 정렬될 수 있다. 2차 이미징 시스템(250) 및 전자 검출 장치(140)는 장치(40)의 2차 광축(251)과 정렬된다.
전자 소스(201)는 캐소드(cathode), 추출기 또는 애노드(anode)를 포함할 수 있고, 여기서 1차 전자는 캐소드로부터 방출되고 추출되거나 가속되어 1차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(203)를 형성하는 1차 전자 빔(202)을 형성할 수 있다. 1차 전자빔(202)은 1차 빔 크로스오버(203)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다.
소스 전환 유닛(220)은 어퍼처 렌즈 어레이, 빔 제한 어퍼처 어레이 및 이미징 렌즈를 포함할 수 있다. 어퍼처 렌즈 어레이는 어퍼처 렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 형성 전극판 아래에 위치된 어퍼처 렌즈 플레이트를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, "아래"는 전자 소스(201)로부터 다운스트림으로 이동하는 1차 전자 빔(202)이 어퍼처 렌즈 플레이트 이전에 어퍼처 렌즈 형성 전극판을 조사하도록 하는 구조적 배열을 지칭한다. 어퍼처 렌즈 형성 전극판은 1차 전자 빔(202)의 적어도 일부가 통과하도록 구성된 어퍼처를 갖는 플레이트를 통해 구현될 수 있다. 어퍼처 렌즈 플레이트는 1차 전자 빔(202)이 통과하는 복수의 어퍼처를 갖는 플레이트 또는 복수의 어퍼처를 갖는 다중 플레이트를 통해 구현될 수 있다. 어퍼처-렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트는 여기(excited)되어 어퍼처 렌즈 플레이트 위와 아래에 전기장을 생성할 수 있다. 어퍼처 렌즈 플레이트 위의 전기장은 어퍼처 렌즈 플레이트 아래의 전기장과 상이하여, 어퍼처 렌즈 플레이트의 각 어퍼처에 렌즈 필드가 형성되어 어퍼처 렌즈 어레이가 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 제한 어퍼처 어레이는 빔 제한 어퍼처들을 포함할 수 있다. 임의의 개수의 어퍼처가 적절하게 사용될 수 있음이 이해된다. 빔 제한 어퍼처 어레이는 개별 1차 빔릿(211, 212, 213)의 직경을 제한하도록 구성될 수 있다. 도 2는 예로서 3개의 1차 빔릿(211, 212, 213)을 도시하지만, 소스 전환 유닛(220)은 임의의 수의 1차 빔릿을 형성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 이미징 렌즈는 이미지 평면 상에 1차 빔릿(211, 212, 213)을 포커싱하도록 구성된 집합적 이미징 렌즈를 포함할 수 있다. 이미징 렌즈는 1차 광축(204)에 직교하는 주 평면을 가질 수 있다. 이미징 렌즈는 빔-제한 어퍼처 어레이 아래에 위치될 수 있고 빔릿이 중간 이미지 평면 상의 1차 전자 빔(202)의 복수의 포커싱된 이미지를 형성하도록 1차 빔릿(211, 212, 213)을 포커싱하게끔 구성될 수 있다.
1차 투영 광학계(230)는 대물 렌즈(231), 편향 스캐닝 유닛(232) 및 빔 분리기(233)를 포함할 수 있다. 빔 분리기(233) 및 편향 스캐닝 유닛(232)은 1차 투영 광학계(230) 내부에 위치할 수 있다. 대물 렌즈(231)는 빔릿(211, 212, 213)을 검사를 위해 샘플(208)에 포커싱하도록 구성되고 샘플(208)의 표면에 각각 3개의 프로브 스폿(211S, 212S, 213S)을 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔릿(211, 212, 213)은 대물 렌즈(231) 상에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 랜딩할 수 있다. 일부 실시예에서, 대물 렌즈에 의한 포커싱은 프로브 스폿(211S, 212S, 213S)의 수차를 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
샘플(208) 상의 프로브 스폿(211S, 212S, 213S) 상의 1차 빔릿(211, 212, 213)의 입사에 응답하여, 샘플(208)로부터 전자가 나올 수 있고 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 263)을 생성할 수 있다. 2차 전자 빔(261, 262, 263)은 일반적으로 2차 전자(전자 에너지 ≤ 50 eV를 가짐) 및 후방 산란 전자(50 eV와 1차 빔릿(211, 212, 213)의 랜딩 에너지를 가짐)를 포함한다.
전자 빔 툴(40)은 빔 분리기(233)를 포함할 수 있다. 빔 분리기(233)는 정전기 쌍극자 필드(E1) 및 자기 쌍극자 필드(B1)(모두 도 2에 도시되지 않음)를 생성하는 정전 편향기를 포함하는 빈 필터(Wien filter) 유형일 수 있다. 이들이 적용된다면, 빔릿들(211, 212, 213)의 정전기 쌍극자 필드(E1)에 의해 전자에 가해지는 힘은 자기 쌍극자 필드(B1)에 의해 전자에 가해지는 힘과 크기가 같고 방향이 반대이다. 따라서 빔릿(211, 212, 213)은 편향각이 0인 빔 분리기(233)를 직선으로 통과할 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(232)은 빔릿(211, 212, 213)을 편향시켜 프로브 스폿(211S, 212S, 213S)을 샘플(208) 표면의 섹션에서 3개의 작은 스캔 영역에 걸쳐 스캔하도록 구성될 수 있다. 빔 분리기(233)는 2차 전자 빔(261, 262, 263)을 2차 이미징 시스템(250)을 향해 지향시킬 수 있다. 2차 이미징 시스템(250)은 2차 전자 빔(261, 262, 263)을 전자 검출 장치(240)의 검출 요소(241, 242, 243)에 포커싱할 수 있다. 검출 요소(241, 242, 243)는 대응하는 2차 전자 빔(261, 262, 263)을 검출하고 샘플(208)의 대응하는 스캔 영역의 이미지를 구성하는 데 사용되는 대응 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
도 2에서, 3개의 프로브 스폿(211S, 212S, 213S)에 의해 각각 생성된 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 263)은 1차 광축(204)을 따라 전자 소스(201)를 향해 상향 이동하고, 대물 렌즈(231) 및 편향 스캐닝 유닛(232)을 연속적으로 통과한다. 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 263)은 2차 광축(251)을 따라 2차 이미징 시스템(250)에 들어가기 위해 빔 분리기(233)(반 필터와 같은)에 의해 우회된다. 2차 이미징 시스템(250)은 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 263)을 3개의 검출 소자(241, 242, 243)를 포함하는 전자 검출 장치(140)에 포커싱할 수 있다. 따라서, 전자 검출 장치(240)는 3개의 프로브 스폿(211S, 212S, 213S)에 의해 각각 스캔되는 3개의 스캔 영역의 이미지를 동시에 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 검출 장치(240) 및 2차 이미징 시스템(250)은 하나의 검출 유닛(미도시)을 형성한다. 일부 실시예에서, 대물 렌즈(231), 편향 스캐닝 유닛(232), 빔 분리기(233), 2차 이미징 시스템(250) 및 전자 검출 장치(240)와 같되 이에 제한되지 않는 2차 전자 빔의 경로 상의 전자 광학 요소는 하나의 검출 시스템을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 이미지 획득기(미도시) 및 스토리지(미도시)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 터미널, 개인용 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 장치 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 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 장치(240)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득기는 전자 검출 장치(240)로부터 신호를 수신할 수 있고 이미지를 구성할 수 있다. 따라서 이미지 획득기는 샘플(208)의 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 획득기는 또한 윤곽 생성, 획득된 이미지에 표시 중첩 등과 같은 다양한 후처리 기능을 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지의 밝기 및 대비 등의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스토리지는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 스토리지는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며 스캔된 원 이미지 데이터(raw image data)를 원본 이미지 및 후처리 이미지로 저장하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 이미지 획득기는 전자 검출 장치(240)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 작업에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 영역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 각각의 영역은 샘플(208)의 특징을 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지는 시간 순서에 따라 여러 번 샘플링된 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 다중 이미지를 포함할 수 있다. 다중 이미지가 스토리지에 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 다수의 이미지로 이미지 처리 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 검출된 2차 전자의 분포를 획득하기 위한 측정 회로(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 표면에 입사하는 각각의 1차 빔릿(211, 212, 213)의 대응하는 스캔 경로 데이터와 함께 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는 검사 중인 웨이퍼 구조의 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지는 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조의 다양한 특징을 나타내기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 웨이퍼에 존재할 수 있는 임의의 결함을 나타내기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 검사 동안 샘플(208)을 이동시키기 위해 전동 스테이지(미도시)를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 전동 스테이지가 일정한 속도로 연속적으로 한 방향으로 샘플(208)을 이동시킬 수 있도록 할 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 전동 스테이지가 스캐닝 프로세스의 단계별로 시간에 따라 샘플(208)의 이동 속도를 변경하도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 2차 전자 빔(261, 262, 263)의 이미지에 기초하여 1차 투영 광학계(230) 또는 2차 이미징 시스템(250)의 구성을 조정할 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 빔 툴(40)은 소스 전환 유닛(220)으로부터 1차 빔릿(211, 212, 213)을 수신하고 이들을 샘플(208)을 향해 지향시키도록 구성된 빔릿 제어 유닛(225)을 포함할 수 있다. 빔릿 제어 유닛(225)은 1차 빔릿(211, 212, 213)이 샘플(208)의 표면에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 랜딩하거나 적은 수차를 가지는 복수의 프로브 스폿(221, 222)을 형성하도록, 1차 빔릿(211, 212, 213)을 이미지 평면에서 대물 렌즈로 지향시키도록 구성된 전송 렌즈를 포함할 수 있다. 전송 렌즈는 고정 렌즈 또는 이동식 렌즈일 수 있다. 이동식 렌즈에서 렌즈의 전기적 여기를 조절하여 렌즈의 포커싱 파워를 변경할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔릿 제어 유닛(225)은 샘플(208)의 1차 빔릿(211, 212, 213)을 틸팅하고 샘플(208)이 표면 수선에 대해 동일하거나 실질적으로 동일한 랜딩 각도(θ)로 비스듬히 랜딩하도록 하게끔 구성된 빔릿 틸팅 편향기를 포함할 수 있다. 빔릿을 틸팅은 1차 빔릿(211, 212, 213)의 크로스오버를 1차 광축(204)에서 약간 벗어나도록 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 이는 우물의 측벽, 트렌치(trench) 또는 메사(mesa) 구조와 같은 3차원 특징 또는 구조를 포함하는 샘플 또는 샘플 영역을 검사하는 데 유용할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔릿 제어 유닛(225)은 전술된 렌즈 중 하나 또는 모두로 인해 야기되는 비점 수차 및 필드 곡률 수차와 같은 수차를 보상하도록 구성된 빔릿 조정 유닛을 포함할 수 있다. 빔릿 조정 유닛은 비점수차 보상기 어레이, 필드 곡률 보상기 어레이, 및 편향기 어레이를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기 어레이는 1차 빔릿(211, 212, 213)의 필드 곡률 수차를 보상하기 위한 복수의 마이크로 렌즈를 포함할 수 있고, 비점수차 보상기 어레이는 1차 빔릿(211, 212, 213)의 비점수차를 보상하기 위한 복수의 마이크로 스티그메이터를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 편향기 어레이의 편향기는 1차 광축(204)을 향한 각도를 변화시킴으로써 빔릿(211, 212, 213)을 편향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 광축(204)으로부터 더 멀리 떨어진 편향기는 빔릿을 더 크게 편향시킨다. 또한, 편향기 어레이는 다중 레이어(도시되지 않음)을 포함할 수 있고, 편향기는 개별 레이어에 제공될 수 있다. 편향기는 서로 독립적으로 개별적으로 제어되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기는 샘플(208)의 표면에 형성된 프로브 스폿(예를 들어, 221, 222, 223)의 피치를 조정하도록 제어될 수 있다. 본원에서 지칭되는 프로브 스폿의 피치는 샘플(208)의 표면 상의 2개의 바로 인접한 프로브 스폿 사이의 거리로 정의될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기는 중간 이미지 평면 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 소스 전환 유닛(220), 빔릿 제어 유닛(225), 및 1차 투영 광학계(230)를 제어하도록 구성될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 컨트롤러(50)는 전자 소스(201) 및 소스 전환 유닛(220), 1차 투영 광학계(230), 전자 검출 장치(240), 및 2차 이미징 시스템(250)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 전자 빔 툴(40)의 하나 이상의 구성요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 도 2는 전자 빔 툴(40)이 3개의 1차 전자 빔릿(211, 212, 213)을 사용하는 것으로 도시하지만, 전자 빔 툴(40)은 2개 이상의 1차 전자 빔릿을 사용할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 본 개시는 장치(40)에서 사용되는 1차 전자 빔릿의 수를 제한하지 않는다.
이제 도 3a 내지 도 3e를 참조하며, 이는 본 개시의 실시예에 따른, 각각 멀티 빔 장치에서의 전자 광학계(300A-300E)의 예시적인 구성의 개략도이다. 전자 광학계(300A-300E)는 전자 소스(301), 소스 전환 유닛(320), 및 대물 렌즈(331)를 포함할 수 있다. 도 3d 및 3e에 도시된 바와 같이, 빔 분리기(334)가 포함될 수 있다. 전자 소스(301), 1차 전자 빔(302), 소스 전환 유닛(320), 대물 렌즈(331), 및 빔 분리기(334)는 도 2에 설명된 대응하는 요소와 유사하거나 실질적으로 유사할 수 있고 유사한 기능을 수행할 수 있다는 것이 이해된다.
전자 소스(301)는 캐소드로부터 1차 전자를 방출하도록 구성될 수 있고 1차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(303)를 형성하는 1차 전자 빔(302)을 형성하도록 추출되거나 가속될 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 전자 빔(302)은 크로스오버(303)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 광학계(300A, 300B)의 하나 이상의 요소는 1차 광축(304)과 정렬될 수 있다. 소스 전환 유닛(320)은 빔 제한 어퍼처 어레이(321), 어퍼처 렌즈 어레이(322), 및 이미징 렌즈(324)를 포함할 수 있다. 소스 전환 유닛(320)은 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 하나 이상의 다른 광학 또는 전기 광학 요소를 포함할 수 있다는 것이 이해된다.
도 3a를 참조하면, 소스 전환 유닛(320)은 전자 소스(301)의 바로 다운스트림에 위치될 수 있다. 본 명세서의 맥락에서 사용되는 "다운스트림에"는 전자 소스(301)에서 시작하는 1차 전자 빔(302)의 경로를 따른 요소의 위치를 지칭하며, "바로 다운스트림에"는 제1 요소와 제2 요소 사이에 다른 요소가 없도록 1차 전자 빔(302)의 경로를 따른 제2 요소의 위치를 지칭한다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 소스 전환 유닛(320)은 전자 소스(301)와 소스 전환 유닛(320) 사이에 배치된 다른 광학 또는 전기 광학 요소가 없도록 전자 소스(301)의 바로 다운스트림에 위치될 수 있다. 이러한 구성은 특히, 전자 광학계(300A)의 전기 광학 컬럼의 높이를 감소시키고 그 구조적 복잡성을 감소시키는 데 유용하다. 일부 실시예에서, 쿨롱 상호작용 효과를 줄이기 위해, 어퍼처 플레이트(예를 들어, 건 어퍼쳐 플레이트)(도시되지 않음)는 소스 전환 유닛(320)에 입사되기 전에 1차 전자 빔(302)의 주변 전자를 차단하기 위해 전자 소스(301)와 소스 전환 유닛(320) 사이에 배치될 수 있다.
소스 전환 유닛(320)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 어퍼처 렌즈 어레이(322)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 어레이(322)는 복수의 어퍼처를 포함하는 플레이트를 통해 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 어레이(322)는 복수의 어퍼처를 포함하는 복수의 부분 플레이트를 통해 구현될 수 있다. 어퍼처 렌즈 어레이(322)는 전자 소스(301)를 빠져나가는 1차 전자 빔에 대응하는 1차 빔릿(311, 312, 313)을 각각 포커싱하도록 구성된 어퍼처 렌즈(322_1, 322_2, 322_3)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈(322_1, 322_2, 322_3)는 정전 렌즈(electrostatic lenses)를 포함할 수 있다. 도 3a는 3개의 어퍼처 렌즈를 도시하지만, 어퍼처 렌즈 어레이(322)는 임의의 개수의 어퍼처 렌즈를 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 어퍼처 렌즈 어레이(322)는 전자 소스(301)의 바로 다운스트림에 위치될 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 어레이(322)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el) 및 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)를 포함할 수 있다. 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el) 및 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)를 형성하는 어퍼처 렌즈의 구성은 모두 어퍼처 렌즈 어레이(322)의 어퍼처 렌즈(322_1, 322_2, 322_3)를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)과 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 사이에 생성된 전기장의 결과로서 322_1과 같은 어퍼처 렌즈가 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈(322_1, 322_2, 322_3)를 형성하는 단계는 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 위와 아래에 전기장을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 위의 전기장은 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el)과 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 사이에 생성될 수 있고, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 아래의 전기장은 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)와 빔 제한 어퍼처 어레이(321) 사이에 생성될 수 있다. 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 위와 아래의 전기장은 크기가 다를 수 있으므로 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)의 각 어퍼처에 렌즈 필드가 형성되어 어퍼처 렌즈 어레이(322)의 어퍼처 렌즈(322_1, 322_2, 322_3)를 형성한다.
일부 실시예에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)은 1차 전자 빔(302)의 전자가 통과할 수 있도록 구성된 개구 또는 어퍼처를 포함하는 전기 전도성 구조로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 전도성 구조는 전자가 통과할 수 있도록 구성된 어퍼처를 형성하도록 배열된 플레이트 또는 다중 플레이트를 포함할 수 있다. 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)은 전자 소스(301)의 바로 다운스트림에 위치할 수 있고 1차 전자 빔(302)이 전파하는 1차 광축(304)에 직교할 수 있다. 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)의 기하학적 중심은 1차 광축(304)과 정렬될 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)의 어퍼처는 1차 전자빔(302)의 전자의 일부가 예를 들어 1차 전자 빔(302)의 단면 직경을 감소시키거나 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)과 전자 소스(301) 사이의 거리를 증가시킴으로써 1차 전자 빔(302)의 일부가 통과할 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)의 어퍼처는 1차 전자빔(302)이 전자를 필터링하거나 차단하지 않고 통과하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)은 커넥터(도시되지 않음)를 통해 컨트롤러(예를 들어, 도 2의 컨트롤러(50))와 연결될 수 있다. 컨트롤러는 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)에 전압(V1)을 공급하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(50)는 또한 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)에 공급된 전압(V1)을 유지하거나 조정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)는 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)의 다운스트림 또는 바로 다운스트림에 위치될 수 있고 1차 광축(304)에 직교할 수 있다. 즉, 이러한 구성에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판(322-E-el)은 전자 소스(301)와 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)는 1차 전자 빔(302)이 가로지르는 복수의 어퍼처를 갖는 전기 전도성 구조로서 구성될 수 있다. 전기 전도성 구조는 복수의 어퍼처를 갖는 단일 플레이트 또는 복수의 어퍼처를 형성하도록 배열된 복수의 플레이트에 의해 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)는 전압(V2)을 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)에 공급하도록 구성될 수 있는 컨트롤러(50)와 커넥터(도시되지 않음)를 통해 연결될 수 있다. 컨트롤러(50)는 또한 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)에 공급된 전압(V2)을 유지하거나 조정하도록 구성될 수 있다. 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)가 복수의 플레이트를 포함하는 구성에서, 복수의 플레이트 각각은 동일한 전압(V2)으로 유지될 수 있다. 이 예에서는 바람직하지 않지만, 응용에 기초하여 복수의 플레이트에 상이한 전압이 공급될 수 있다는 것이 이해된다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el)에 인가된 전압(V1)은 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el)과 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)로 하여금 어퍼처 렌즈 어레이(322)의 복수의 어퍼처 렌즈 형성을 가능하게 할 수 있는 전기장(E1)을 생성하기 위해 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)에 인가된 전압(V2)과 다를 수 있다. 이러한 구성에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)의 복수의 어퍼처 각각은 전압(V2)이 유지되며 1차 빔릿(311, 312, 313)을 포커싱하도록 구성된 정전 렌즈로 기능한다. 즉, 어퍼처 렌즈 어레이(322)는 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el)과 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 사이에 0이 아닌 전기장(E1)이 존재할 때 포커싱 렌즈 또는 포커싱 렌즈 어레이로 기능할 수 있다.
전압 V1 및 V2의 상대 값은 1차 전자 빔(302)의 전자가 어퍼처 렌즈 어레이(322)를 가로지르는 동안 가속 또는 감속되는지 여부를 결정할 수 있다. 전압 V1 및 V2의 예시적인 값은 0-20 KV의 범위에 있을 수 있다. 전압 V1 및 V2의 값은 추출 전압, 1차 빔릿(311, 312, 313)의 원하는 랜딩 에너지, 프로브 스폿의 크기, 검사되는 물질 등에 기반해 변화할 수 있되 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)에서 어퍼처 렌즈 어레이(322)의 대응하는 어퍼처 렌즈를 빠져나가는 각각의 빔릿은 도 3b에 도시된 바와 같이 평행 빔이 되도록 시준(collimate)될 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 어레이(322)에서 대응하는 어퍼처 렌즈를 빠져나가는 각각의 빔릿은 도 3c에 도시된 바와 같이 평행 빔이 아닐 수 있다. 가상 소스(303)로부터 중간 이미지 평면(PI)까지의 도 3c의 시스템(300C)의 이미징 배율은 도 3b의 시스템(300B)의 이미징 배율보다 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 이 배율은 가상 소스(303) 크기, 샘플(308) 상의 요구되는 스폿 크기, 및 가상 소스(303)로부터 샘플(308)까지의 전체 시스템 길이에 대한 제한에 기초하여 최적화될 수 있다. 일부 실시예에서 1차 빔릿(311, 312, 313)은 경로에 영향을 미치는 전기장의 크기에 따라 수렴하거나 발산할 수 있다. 예를 들어, E1>E2이면 빔릿은 수렴하거나 평행할 수 있고, E1<E2이면 발산할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔-제한 어퍼처 어레이(321)는 1차 빔릿(311, 312, 313)의 전류를 제한하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔-제한 어퍼처 어레이(321)는 어퍼처 렌즈 어레이(322)의 다운스트림에 배치되거나, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)의 바로 다운스트림에 있으면서 1차 광축(304)에 직교할 수 있다. 일부 실시예에서, 빔-제한 어퍼처 어레이(321)는 복수의 빔-제한 어퍼처를 포함하는 전기 전도성 구조로서 구성될 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이(321)는 빔-제한 어퍼처 어레이(321)에 전압(V3)을 공급하도록 구성될 수 있는 컨트롤러(50)와 커넥터(도시되지 않음)를 통해 연결될 수 있다. 컨트롤러(50)는 또한 빔 제한 어퍼처 어레이(321)로 공급된 전압(V3)을 유지하거나 조정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 제한 어퍼처 어레이(321)에 인가된 전압(V3)은 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)에 인가된 전압(V2)과 유사하거나 실질적으로 유사하여 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 와 빔 제한 어퍼처 어레이(321) 사이에 전기장 또는 무시할 수 있는 전기장(E2)이 존재하지 않을 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 무시할 수 있는 전기장은 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)와 빔 제한 어퍼처 어레이(321) 사이에 렌즈 효과가 존재하지 않는 전기장의 최대값으로 지칭될 수 있다. 무시할 수 있는 전기장(E2)의 예시적인 값은 0.01 내지 0.05KV/m의 범위에서 변화할 수 있다. 무시할 수 있는 전기장(E2) 값은 툴 상태, 교정, 복잡성 등을 포함하되 이에 한정되지 않는 기타 요인에 따라 상이할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 0 또는 무시할 수 있는 전기장(E2)를 유지하는 다양한 이점 중 하나는 빔 제한 어퍼처 어레이가 수차를 생성하지 않을 수 있기 때문에 이미징 해상도가 향상된다는 것이다.
일부 실시예에서, 빔 제한 어퍼처 어레이(321)에 인가된 전압(V3)은 0이 아닌 전기장(E2)이 존재하도록 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)에 인가되는 전압(V2)과 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el)에 인가되는 전압(V1)은 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)에 인가되는 전압(V2) 및 빔-제한 어퍼처 어레이(321)에 인가되는 전압(V3)과 상이할 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el)과 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP) 사이의 전기장(E1)은 크기(E1 ≠ E2)가 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)와 빔 제한 어퍼처 어레이(321) 사이의 전기장(E2)과 상이할 수 있다. 이러한 구성에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)의 복수의 어퍼처 각각이 1차 빔릿(311, 312)을 포커싱하는 정전 렌즈로서 기능하도록 어퍼처 렌즈 어레이(322)에 렌즈 효과가 존재한다. 전기장(E2)의 크기는 0 또는 중요하지 않은 값일 수 있어 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)와 빔 제한 어퍼처 어레이(321) 사이에 렌즈 효과가 존재하지 않아 결과적으로 1차 빔릿(311, 312, 313)이 감소된 수차로 빔 제한 어퍼처를 통과할 수 있도록 한다.
프로브 스폿(311S, 312S, 313S)을 각각 생성하는 1차 빔릿(311, 312, 313)의 빔릿 전류 또는 프로브 전류는 1차 빔릿(311, 312, 313)이 통과하는 빔 제한 어퍼처 어레이(321)의 어퍼처 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔 제한 어퍼처 어레이(321)는 균일한 크기, 형상, 단면 또는 피치를 갖는 복수의 빔 제한 어퍼처를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 크기, 형상, 단면, 피치 등은 불균일할 수도 있다. 빔 제한 어퍼처는 예를 들어 어퍼처의 크기 또는 형상에 기초하여 어퍼처를 을 통과하는 전자의 수 또는 빔릿의 크기를 제한함으로써 빔릿의 전류를 제한하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 제한 어퍼처 어레이(321)는 1차 빔릿(311, 312, 313)이 원하는 형상과 크기의 어퍼처에 입사될 수 있도록 1차 광축(304)에 직교하는 평면에서 x-축 및 y-축을 따라 이동할 수 있다. 예를 들어, 빔-제한 어퍼처 어레이(321)는 복수의 형상 및 크기를 갖는 복수의 행의 어퍼처를 포함할 수 있으며, 각 행 내의 어퍼처는 유사한 크기 및 형상을 갖는다. 빔 제한 어퍼처 어레이(321)의 위치는 원하는 크기 및 형상을 갖는 어퍼처의 행이 1차 빔릿(311, 312, 313)에 노출될 수 있도록 조정될 수 있다.
소스 전환 유닛(320)은 도 3b에 도시된 바와 같이 이미지 평면(PI) 상에 1차 빔릿(311, 312, 313)을 포커싱하도록 구성된 이미징 렌즈(324)를 포함할 수 있다. 이미징 렌즈(324)는 1차 광축(304)에 직교하는 주 평면(324_2)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 이미징 렌즈(324)는 빔-제한 어퍼처 어레이(321)의 다운스트림 또는 빔-제한 어퍼처 어레이(321)의 바로 다운스트림에 위치될 수 있다. 이미징 렌즈(324)는 1차 빔릿(311, 312, 313)을 포커싱하여 중간 이미지 평면(PI)에 1차 전자 빔(302)의 포커싱된 복수의 이미지를 형성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 이미징 렌즈(324)는 도 3b에 도시된 바와 같이1차 광축(304)을 따른 위치 범위 내에서 이동 가능할 수 있다. 이미지 평면(PI)의 위치는 예를 들어, 이미징 렌즈(324)의 초점 파워를 변경함으로써 조정될 수 있다. 이미징 렌즈(324)의 초점 파워는 예를 들어, 이미징 렌즈(324)에 인가된 전압 또는 전류를 변경하여 전기 여기를 변경함으로써 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미징 렌즈(324)는 정전 렌즈 또는 자기 렌즈일 수 있다. 이미징 렌즈(324)는 전자기 렌즈, 또는 복합 렌즈일 수도 있다는 것이 이해된다.
일부 실시예에서, 이미징 렌즈(324) 또는 이미징 렌즈(324)의 주 평면(324_2)의 위치는 샘플(308)의 표면 상의 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)의 피치를 변경하도록 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 광축(304)을 따른 샘플(308)은 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)의 피치를 변경하도록 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미징 렌즈(324)의 주 평면(324_2)의 위치 및 1차 광축(304)을 따른 샘플(308)의 위치는 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)의 피치를 변경하기 위해 변경될 수 있다.
전자 광학계(300B)의 대물 렌즈(331)는 검사를 위해 샘플(308)의 표면 상에 1차 빔릿(311, 312, 313)을 포커싱하고, 샘플(308)의 표면 상에 각각 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)을 형성하도록 구성될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(331)는 주 평면(331_2)에 위치할 수 있고, 위치 범위 내에서 조정 가능하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 대물 렌즈(331)는 샘플(308)에 입사하는 빔릿의 최종 크기를 결정하고 그 위에 형성된 프로브 스폿의 수차를 감소시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미징 렌즈(324)의 주 평면(324_2)의 위치, 또는 대물 렌즈(331)의 주 평면(331_2)의 위치, 또는 샘플(308)의 위치는 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)의 피치를 조정하기 위해 1차 광축(304)을 따라 조정될 수 있다.
도 3d 및 도 3e에 도시된 바와 같이, 1차 빔릿(311, 312, 313)의 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)의 샘플(308) 상의 입사에 응답하여, 전자는 샘플(308)로부터 나올 수 있고 각각 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)에 대응하는 3개의 2차 전자 빔(311se, 312se, 313se)을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 시스템(300D, 300E)은 2차 전자 빔(311se, 312se, 313se)을 1차 빔릿(311, 312, 313)으로부터 분리하고 2차 전자 빔을 2차 이미징 시스템으로 지향시키는 빔 분리기(334)를 포함할 수 있다(도 2의 2차 이미징 시스템(250)과 같음).
도 2와 관련하여 전술된 바와 같이, 빔 분리기(334)는 정전기 쌍극자 필드 및 자기 쌍극자 필드를 생성하는 정전 편향기를 포함하는 반 필터 유형일 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 빔릿(311, 312, 313)의 전자에 정전기 쌍극자 필드에 의해 가해지는 정전기력은 자기 쌍극자 필드에 의해 전자에 가해지는 자기력과 크기가 동일하고 방향이 반대이다. 따라서, 샘플(308)을 향해 이동하는 1차 빔릿(311, 312, 313)은 0의 편향각으로 빔 분리기(334)를 똑바로 통과할 수 있다. 대조적으로, 샘플(308)로부터 나와 샘플(308)로부터 멀어지는 2차 전자 빔(311se, 312se, 313se)은 1차 빔릿(311, 312, 313)으로부터 멀어지고 2차 이미징 시스템을 향해 편향될 수 있다.
하나의 전자에 가해지는 자기력은 전자의 속도에 의존한다. 1차 전자 빔(302)의 전자는 에너지 또는 속도가 상이할 수 있고, 따라서 빔릿(311, 312, 313) 각각의 전자에 가해지는 자기력은 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 각 빔릿의 일부 전자는 상이한 0이 아닌 편향각을 가질 수 있다. 따라서 빔 분리기(334)는 빔릿(311, 312, 313)에 대한 분산을 생성한다. 분산이 빔릿(311, 312 및 313)의 초점 평면(예를 들어, 소스(303)의 이미지 평면)에서 발생하지 않는 경우, 그 영향은 프로브 스폿(311S)을 확대하고, 따라서, 일부 실시예에서 빔 분리기(334)는 이미지 평면(PI) 상에 위치될 수 있다. 결과적으로 빔 분리기(334)에 의해 생성된 분산에 의해 야기되는 프로브 스폿(311S, 312S, 313S)의 크기 증가는 실질적으로 감소되거나 심지어 완전히 제거될 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 빔 분리기(334)는 1차 빔릿(311, 312, 313) 각각이 평행 빔(도 3b의 시스템(300B)과 같은)인 전자 광학계에 포함될 수 있다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 빔 분리기(334)는 1차 빔릿(311, 312, 313) 각각이 (도 3c의 시스템(300C)와 같은) 평행 빔이 아닌 전자 광학계에 포함될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예와 일치하는 전자 광학계(400A-400D)의 예시적인 구성을 각각 도시하는 도 4a 내지 도 4d를 참조한다. 도 3a 내지 도 3c의 전자 광학계(300A-300C)의 요소에 추가하여, 전자 광학계(400A-400D)는 각각 전송 렌즈(433)를 포함한다. 전자 소스(401), 어퍼처 렌즈 어레이(422)를 포함하는 소스 전환 유닛(420), 빔-제한 어퍼처 어레이(421), 이미징 렌즈(424), 및 대물 렌즈(431)는 전자 광학계(300A-300C)의 대응하는 요소와 유사하거나 실질적으로 유사할 수 있고 유사한 기능을 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 1차 빔릿(411, 412, 413)을 포커싱하고 대물 렌즈(431)의 전면 초점면에 크로스오버를 형성하여 1차 빔릿(411, 412, 413)이 샘플(408)에 수직으로 랜딩하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 1차 빔릿(411, 412, 413)을 포커싱하고 대물 렌즈(431)의 전면 초점면에 크로스오버를 형성하는 것은, 예를 들어 전기 여기를 조정함으로써 이미징 렌즈(424)의 포커싱 파워를 조정하여 달성될 수 있다.
일부 실시예에서, 전송 렌즈(433)는 도 4a에 도시된 바와 같이 전자 광학계(400A)에서 대물 렌즈(431)의 전면 초점면에 크로스오버를 형성하기 위해 1차 빔릿(411, 412, 413)을 지향시키는 데 사용될 수 있다. 따라서, 1차 빔릿(411, 412, 413)은 샘플(408) 상에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 랜딩할 수 있고, 복수의 프로브 스폿(411S, 412S, 413S)은 작은 수차로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 전송 렌즈(433)는 고정 렌즈 또는 이동식 렌즈(광축(404)을 따라 이동 가능한 주 평면)일 수 있다. 전송 렌즈(433)는 예를 들어 정전기, 자기 또는 전자기 복합 렌즈일 수 있다. 렌즈에 의해 생성된 자기장 또는 정전기장은 렌즈의 전기 여기를 조정하여, 예를 들어 렌즈의 포커싱 파워를 변경함으로써 변경될 수 있다. 전송 렌즈(433)는 이미징 렌즈(424)의 다운스트림 또는 이미징 렌즈(424)의 바로 다운스트림에 배치될 수 있다. 전송 렌즈(433)는 이미지 평면(PI)과 일치하는 1차 광축(404)에 직교하는 주 평면(433_2)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 어레이(422) 및 이미징 렌즈(424)는 이미지 평면(PI) 상에 전자 소스(401)의 복수의 실제 이미지를 형성하기 위해 1차 빔릿(411, 412, 413)을 포커싱하도록 구성될 수 있다. 이 예에서, 이미지 평면(PI)은 전송 렌즈(433)의 주 평면(433_2)과 일치할 수 있다. 본 개시의 맥락에서, "일치하는"은 평면 상에 또는 그 근처를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "근접"은 전송 렌즈(433)의 이미지 평면(PI)과 주 평면(433_2)의 물리적 근접성을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이미지 평면(PI)은 주 평면(433_2)의 근거리 내에 형성되어 전송 렌즈(433)가 1차 빔릿(411, 412, 413)에 포커싱하지 않고, 1차 빔릿(411, 412, 413)을 광축(404) 쪽으로만 휠 수 있다.
일부 실시예에서, 프로브 스폿(411S, 412S, 413S)의 피치는 이미지 평면(PI)의 위치 및 1차 광축(404)을 따른 전송 렌즈(433)의 주 평면(433_2)의 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 프로브 스폿(411S, 412S, 413S)의 피치는 이미지 평면(PI) 및 주 평면(433_2)이 이미징 렌즈(424)로부터 멀어짐에 따라 증가할 수 있다. 예를 들어, 프로브 스폿의 피치는 이미지 평면(PI)과 주 평면(433_2)이 1차 광축(404)을 따라 이미징 렌즈(424)에 더 가깝게 위치할 때보다 1차 광축(404)을 따라 이미징 렌즈(424)에서 더욱 멀리 위치할 때 더 크다. 이들 두 평면의 위치는 주 평면(433_2)의 상부 및 하부 위치로 도시된(각각 PU 및 PD로 지정됨), 도 4a에서 433_3으로 표시된 위치 범위에서 1차 광축(404)을 따라 조정될 수 있다. 즉, PU는 대물 렌즈(431)보다 이미징 렌즈(424)에 가까운 위치의 범위 내에서 주 평면(433_2)의 위치를 나타내고, PD는 이미징 렌즈(424)보다 대물 렌즈(431)에 가까운 위치의 범위 내에서 주 평면(433_2)의 위치를 나타낸다.
도 4a는 PU에 더 가깝거나 이미징 렌즈(424)에 더 가깝게 위치된 전송 렌즈(433)의 주 평면(433_2)을 가지고 이에 의해 프로브 스폿(411S, 412S, 413S)의 피치가 감소하는 전자 광학계(400A)를 도시한다. 이러한 구성에서, 이미지 평면(PI)이 전송 렌즈(433)의 주 평면(433_2)과 일치하거나 근접하도록 이미징 렌즈(424)의 전기적 여기가 조정될 수 있다.
도 4b는 중간 피치의 프로브 스폿(411S, 412S, 413S)을 갖는 전자 광학계(400B)를 도시한다. 이러한 구성에서, 1차 빔릿(411, 412, 413)은 이미징 렌즈(424)를 빠져나온 후 1차 광축(404)에 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다.
도 4c는 이미징 렌즈(424)보다 대물 렌즈(431)에 더 가깝게 위치된 전송 렌즈(433)의 주 평면(433_2)을 가지고 이에 의해 프로브 스폿(411S, 412S, 413S)의 피치가 더욱 커지는 전자 광학계(400C)를 도시한다. 이 예에서, 이미징 렌즈(424)는 1차 빔릿(411, 412, 413)이 주 평면(433_2)과 일치하거나 그 인근에 위치한 이미지 평면(PI)에 포커싱되게끔 1차 빔릿(412, 413)을 약하게 포커싱하도록 추가로 구성될 수 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 이미지 평면(PI)과 주 평면(433_2)은 일치하고 전송 렌즈(433)의 이동 가능 범위(433_3)의 PD 부근에 있다.
도 4a, 4b 및 4c에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(422-ALP)에서 어퍼처 렌즈 어레이(422)의 대응하는 어퍼처 렌즈를 빠져나가는 각각의 빔릿은 도 3b의 전자 광학계(300B)과 유사하게 평행 빔이 되도록 시준될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 어퍼처 렌즈 어레이(422)의 대응하는 어퍼처 렌즈를 빠져나가는 각각의 빔릿은 도 3c의 시스템(300C)과 유사하게 평행 빔이 아닐 수 있다(예를 들어, 발산하거나 수렴할 수 있음).
이제 본 개시내용의 실시예들과 일치하는, 멀티-빔 장치에서 전자 광학계(500A 및 500B)의 예시적인 구성을 도시하는 도 5a 및 도 5b를 참조한다. 도 3b의 300B와 같은 전자 광학계의 요소에 추가하여, 전자 광학계(500A)는 빔릿 틸팅 편향기(534)를 포함한다. 전자 소스(501), 어퍼처 렌즈 어레이(522)를 포함하는 소스 전환 유닛(520), 빔-제한 어퍼처 어레이(521) 및 이미징 렌즈(524), 및 대물 렌즈(531)는 도 3b의 전자 광학계(300B)의 대응하는 요소와 유사하거나 실질적으로 유사할 수 있으며, 유사한 기능을 수행할 수 있다.
집적 회로(IC) 장치는 종종 박막 증착, 에칭, 또는 미세 전자 기계 시스템을 위한 기타 일반적으로 알려진 제조 기술을 사용하여 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 패터닝된 3차원 구조의 다중 레이어를 포함한다. 웨이퍼의 인라인 공정 검사 동안, 예를 들어 결함에 대해 비아, 트렌치 또는 메사 구조의 측벽을 검사하는 것이 바람직할 수 있다. 전자 광학계(300B, 400A-400D)과 같은 일부 실시예에서, 프로빙 빔릿의 랜딩 각도(샘플 표면의 수선으로 형성된 각도)는 0 또는 약 0이며, 예를 들어 트렌치 또는 메사의 측벽 검사 작업을 수행하는 데 적합하지 않을 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 전자 광학계(500A)는 도 5a에 도시된 바와 같이 빔릿 틸팅 편향기(534)를 포함할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기(534)는 정전기 편향기, 또는 자기 편향기 또는 전자기 편향기를 포함할 수 있고 빔릿 틸팅 편향기(534)의 편향 평면이 이미징 렌즈(524)에 의해 형성된 이미지 평면(PI)과 일치할 수 있도록 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔릿 틸팅 편향기(534)는 샘플(508)의 표면 수선에 대해 동일하거나 실질적으로 동일한 착지 각도(θ)로 샘플(508)의 표면 상에 비스듬하게 랜딩하기 위해 1차 빔릿(511, 512, 513)을 틸팅하도록 구성될 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기(534)는 소스 전환 유닛(520)과 대물 렌즈(531) 사이에 위치할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔릿 틸팅 편향기(534)가 활성화되면 샘플(508)의 표면에서 동일하거나 실질적으로 동일한 랜딩 각도로 함께 랜딩하기 위해 1차 빔릿(511, 512, 513)을 편향시킬 수 있다. 빔릿을 틸팅하는 단계는 도 5a에 도시된 바와 같이 1차 빔릿(511, 512, 513)의 크로스오버를 1차 광축(504)에서 약간 떨어지게 또는 대물 렌즈(531)의 전면 초점면 위 또는 그 근처로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 1차 빔릿(511, 512, 513)은 샘플(508)에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 입사할 수 있다. 1차 빔릿(511, 512, 513)의 틸팅 각도 또는 랜딩 각도는 빔릿 틸팅 편향기(534)의 전기적 여기에 기초하여 조정될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 빔릿 틸팅 편향기(534)는 또한 1차 빔릿(511, 512, 513)으로부터 2차 전자 빔(511se, 512se, 513se)을 분리하는 빔 분리기(예를 들어, 도 3d 및 도 3e의 빔 분리기(334))로서 기능한다. 일부 실시예에서, 빔릿 틸팅 편향기(534)(빔 분리기로서도 기능함)는 이미지 평면(PI) 상에 위치할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기(534)에 의해 생성된 분산에 의해 야기되는 프로브 스폿(511S, 512S, 513S)의 크기 증가는 이미지 평면(PI) 상에 빔릿 틸팅 편향기(534)를 위치시킴으로써 실질적으로 감소되거나 심지어 완전히 제거될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예와 일치하는 전자 광학계(600A-600C)의 예시적인 구성을 각각 도시하는 도 6a 내지 도 6c를 참조한다. 도 5a의 전자 광학계(500A)의 요소에 추가하여, 전자 광학계(600A-600C)는 전송 렌즈(633)를 포함할 수 있다. 전자 소스(601), 어퍼처 렌즈 어레이(622)를 포함하는 소스 전환 유닛(620), 빔 제한 어퍼처 어레이(621), 이미징 렌즈(624), 대물 렌즈(631), 및 빔릿 틸팅 편향기(634)는 전자 광학계(500A)의 대응하는 요소와 유사하거나 실질적으로 유사할 수 있고 유사한 기능을 수행할 수 있다. 전송 렌즈(633)는 전자 광학계(400A-400C)의 전송 렌즈(433)와 유사하거나 실질적으로 유사할 수 있고 유사한 기능을 수행할 수 있다.
도 6a는 전자 광학계(600A)를 도시하며, 이는 각각 도 4a-4c 및 도 5a과 관련하여 설명된 바와 같이 멀티 빔 검사 장치에서 전송 렌즈 및 빔릿 틸팅 편향기를 사용하는 이점을 결합할 수 있다. 비록 일부 실시예에서 빔릿 틸팅 편향기(634)가 소스 전환 유닛(620)에 더 가깝게 배치될 수 있지만, 빔릿 틸팅 편향기(634)는 바람직하게는 편향 평면이 전송 렌즈(633)의 주 평면(633_2)과 일치하도록 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 빔릿 틸팅 편향기(634)의 편향 평면 및 주 평면(633_2)은 이미지 평면(PI)과 일치할 수 있고 1차 광축(604)을 따라 전송 렌즈(633)에 대한 위치(633_3)의 범위 내에 위치될 수 있다.
도 6a에서, 어퍼처 렌즈 어레이(622) 및 이미징 렌즈(624)는 기본 빔릿(611, 612, 613)을 포커싱해 전송 렌즈(633)의 주 평면(633_2)과 일치하는 중간 이미지 평면(PI) 상에 전자 소스(601)의 복수의 실제 이미지를 형성한다. 일부 실시예에서, 이미지 평면(PI)은 전송 렌즈(633)의 주 평면(633_2) 근처에 있을 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기(634)는 또한 이미지 평면(PI) 상에 또는 근처에 배치될 수 있다. 이 구성에서, 틸팅 각도는 빔릿 틸팅 편향기(634)의 전기적 여기를 조정하여 변경될 수 있는 반면 프로브 스폿(611S, 612S, 613S)의 피치는 주 평면(633_2) 및 이미지 평면(PI)의 위치를 1차 광축(604)을 따라 함께 조정하여 변경될 수 있다.
(도 6b 및 6c에 도시된 것과 같은) 일부 실시예에서, 전송 렌즈(633)는 복수의 전극(633A, 633B, 633C, 633D)을 포함할 수 있다. 비록 도 6b 및 도 6c에 4개의 전극만이 도시되어 있지만, 전송 렌즈(633)는 적합한 경우 임의의 수의 전극을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 일부 실시예에서, 전극(633A, 633B, 633C, 633D)은 1차 광축(604)과 일치하는 전송 렌즈(633)의 광축(도시되지 않음)을 따라 위치될 수 있다. 전극(633A, 633B, 633C, 및 633D)은 다극(multi-pole) 구조를 통해 구현될 수 있다. 도 6b에서, 전송 렌즈(633)는 2개의 외부 전극(633A, 633D)과 2개의 내부 전극(633B, 633C)을 포함한다. 전극은 균일한 거리 또는 불균일한 거리로 서로 이격될 수 있다. 전극들 사이의 거리는 전송 렌즈(633) 내 또는 2개 이상의 전극 사이의 전기장을 결정하는 데 유용할 수 있다.
일부 실시예에서, 전송 렌즈(633)는 커넥터를 통해 컨트롤러(예: 컨트롤러(50))와 연결될 수 있다. 컨트롤러(50)는 전극(633A, 633B, 633C, 633D)에 전압을 인가하고, 필요에 기초하여 인가된 전압을 유지 또는 조정하도록 구성될 수 있다. 전압(VT1)은 하나 이상의 전극(예를 들어, 전극(633A, 633B, 633C, 633D))에 인가될 수 있고, 전압(VT2)는 나머지 전극에 인가되어 전송 렌즈(633) 내에서 전기장을 생성할 수 있다. 전기장은 주 평면(633_2)이 이미지 평면(PI)과 일치하거나 이에 근접하도록 이미징 렌즈(624)에 의해 형성된 이미지 평면(PI)에 근접하여 생성될 수 있다.
전자 광학계(600B)에서 전송 렌즈(633)의 전극(633A, 633B, 633C, 633D)의 예시적인 구성이 도 6b에 도시되어 있다. 도 6a의 전자 광학계(600A)와 유사하게, 전자 광학계(600B)는 전송 렌즈(633) 및 빔릿 틸팅 편향기(634)(도시되지 않음)를 포함한다. 예를 들어, 도 6b에서 이미지 평면(PI)은 중간 피치를 갖는 프로브 스폿(611S, 612S, 613S)을 생성하도록 배치되고, 1차 빔릿(411, 412, 413)은 이미징 렌즈(24)를 빠져나간 후 1차 광축에 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다. 프로브 스폿의 피치는 예를 들어 이미지 평면(PI)의 위치를 변경하기 위해 이미징 렌즈(624)의 전기적 여기를 조정함으로써 조정될 수 있다. 이미지 평면(PI)의 위치가 이미징 렌즈(624)보다 대물 렌즈(631)에 더 가깝다면, 프로브 스폿의 피치는 더 클 수 있다(도 4c의 전자 광학계(400C)에 도시된 바와 같이).
도 6b에 도시된 바와 같이, 전압(VT1)은 내부 전극(633C)에 인가될 수 있는 반면 전압(VT2)는 내부 전극(633B) 및 외부 전극(633A, 633D)에 인가될 수 있다. VT1과 VT2는 서로 다를 수 있다. 일부 실시예에서, VT1 및 VT2는 둘 다 0이 아닌 전압일 수 있다. 이 예에서, 전기장은 주 평면(633_2)이 일치하거나 이미지 평면(PI)에 근접하도록 전송 렌즈(633) 내에서 생성된다.
도 6c는 실시예(600b)에 비해 더 작은 피치를 갖는 프로브 스폿(611S, 612S, 613S)을 생성하기 위해 이미지 평면(PI)의 위치가 대물 렌즈(631)보다 이미징 렌즈(624)에 더 가까운 전자 광학계(600C)를 예시한다. 이 경우, 전극(633A 및 633B) 사이에 전압 차가 존재할 수 있는 반면 전극(633C 및 633D)은 전극(633B)과 동일한 전압으로 유지될 수 있다. 이러한 구성은 전송 렌즈(633)의 주 평면(633_2)이 일치하거나 이미지 평면(PI) 근처에 위치하도록 전극(633A, 633B) 사이에 전기장을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 전송 렌즈(633)는 대물 렌즈(631)의 전면 초점면을 향해 1차 빔릿(611, 612, 613)을 지향시키도록 구성될 수 있고, 빔릿 틸팅 편향기는 필요하지 않을 수 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 빔릿 틸팅 편향기(634)가 없는 경우, 1차 빔릿(611, 612, 613)은 0의 틸팅 또는 랜딩 각도로 샘플(608)의 표면에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 랜딩할 수 있다.
이제 본 발명의 실시예와 일치하는 멀티 빔 검사 장치에서 전자 광학계(700A 및 700B)의 예시적인 구성을 도시하는 도 7a 및 도 7b를 참조한다. 도 3b 및 3c의 전자 광학계(300B 및 300C)의 요소에 추가하여, 전자 광학계(700A 및 700B)는 빔릿 조정 유닛(735)을 포함할 수 있다. 전자 소스(701), 어퍼처 렌즈 어레이(722)를 포함하는 소스 전환 유닛(720), 빔-제한 어퍼처 어레이(721), 이미징 렌즈(724), 및 대물 렌즈(731)는 전자 광학계(300B 및 300C)의 대응하는 요소와 유사하거나 실질적으로 유사하고 유사한 기능을 수행할 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 플레이트(722-ALP)에서 어퍼처 렌즈 어레이(722)의 대응하는 어퍼처 렌즈를 빠져나가는 각각의 빔릿은 도 3b의 전자 광학계(300B)과 유사하게 평행 빔이 되도록 시준될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 어퍼처 렌즈 어레이(722)의 대응하는 어퍼처 렌즈를 빠져나가는 각각의 빔릿은 도 3c의 시스템(300C)과 유사한 평행 빔이 아닐 수 있다(예를 들어, 발산하거나 수렴할 수 있음). 각각의 빔릿은 이미징 렌즈(724)를 빠져나온 후 1차 광축(704)에 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다. 가상 소스(703)로부터 중간 이미지 평면(PI)까지의 이미징 배율은 도 7a의 것보다 클 수 있다. 이러한 배율은 가상 소스(703) 크기, 샘플(708)에서 필요한 스폿 크기 및 가상 소스(703)에서 샘플(708)까지의 전체 시스템 길이에 대한 제한을 기반으로 최적화될 수 있다.
전자 광학계(700A 및 700B)는 빔릿 조정 유닛(735)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 빔릿 조정 유닛(735)은 편향기 어레이(735_1), 필드 곡률 보상기 어레이(735_2), 및 비점수차 보상기 어레이(735_3)를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기 어레이(735_3)는 1차 빔릿(211, 212, 213)의 필드 곡률 수차를 보상하기 위한 복수의 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 비점수차 보상기 어레이(735_2)는 1차 빔릿(211, 212, 213)의 비점수차를 보상하기 위한 복수의 마이크로 스티그메이터를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 1차 빔릿(711, 712, 713)은 프로브 스폿(711S, 712S, 713S)에서 빔릿의 초점을 개선하기 위해 필드 곡률 및 비점수차를 보상하기 위하여 소스 전환 유닛(720)으로부터 빔릿 조정 유닛(735)으로 지향될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔릿 조정 유닛(735)은 소스 전환 유닛(720)과 대물 렌즈(731) 사이에 배치될 수 있다. 빔릿 조정 유닛(735)의 일 구성에서, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 비점수차 보상기 어레이(735_3)는 소스 전환 유닛(720)의 바로 다운스트림에 배치될 수 있고, 필드 곡률 보상기 어레이(735_2)는 비점수차 보상기 어레이(735_3)의 바로 다운스트림에 배치될 수 있고, 편향기 어레이(735_1)는 필드 곡률 보상기 어레이(735_2)의 바로 다운스트림에 배치될 수 있다. 빔릿 조정 유닛(735) 내의 비점수차 보상기 어레이(735_3), 필드 곡률 보상기 어레이(735_2), 및 편향기 어레이(735_1)의 다른 배열들이 또한 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
일부 실시예에서, 편향기 어레이(735_1)는 편향기 어레이(735_1)의 편향 평면이 소스 전환 유닛(720)의 이미징 렌즈(724)에 의해 형성된 이미지 평면(PI)(도시되지 않음)과 일치하거나 그 부근에 있도록 위치될 수 있다. 편향기 어레이(735_1)는 빔릿을 광축(704)을 향해 편향시킬 수 있도록 구성된 복수의 마이크로 편향기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로-편향기는 빔릿의 편향 각도를 개별적으로 조정해 1차 빔릿(711, 712, 713)이 대물 렌즈(731)의 전면 초점면에서 크로스오버를 형성하도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 빔릿은 샘플(708) 상에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 상적으로 랜딩하거나 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿(711S, 712S, 및 713S)을 형성하도록 활성화될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로브 스폿(711S, 712S, 713S)의 피치는, 예를 들어 이미징 렌즈(724)의 주 평면의 위치, 또는 대물 렌즈(731)의 주 평면의 위치, 또는 1차 광축(704)를 따른 샘플(708)의 위치에 기반하여 결정할 수 있다. 또는 이미지 평면(PI)의 위치는 이미징 렌즈(724)의 전기적 여기를 기반으로 조정될 수 있다.
편향된 빔릿의 편향 각도는 하나 이상의 기준에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기는 1차 광축(704)으로부터 오프-액시스(off-axis) 빔릿을 방사상 외측으로 또는 멀리(도시되지 않음) 편향시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기는 1차 광축(704)을 향해 또는 방사상 내측으로 오프-액시스 빔릿을 편향시키도록 구성될 수 있다. 편향 각도 빔릿의 빔릿(711, 712, 713)이 샘플(708)에 수직으로 랜딩하도록 설정될 수 있다. 대물 렌즈(731)와 같은 렌즈로 인한 이미지의 오프-액시스 수차는 렌즈를 통과하는 빔릿의 경로를 조정하여 감소될 수 있다. 따라서, 오프-액시스 빔릿(712, 713)의 편향각은 프로브 스폿(712S, 713S)이 작은 수차를 갖게끔 설정될 수 있다. 빔릿은 빔릿(711, 712, 713)이 샘플(708)에 수직으로 랜딩하도록 편향될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기는 프로브 스폿(711S, 712S, 713S)이 작은 수차를 갖도록 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기는 빔릿(711, 712, 713)이 샘플(708)에 실질적으로 수직으로 랜딩하는 반면 프로브 스폿(711S, 712S, 713S)은 작은 수차를 갖도록 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기 어레이(735_1)는 1차 빔릿(711, 712, 713)이 샘플(708)의 표면 수선에 대해 틸팅된 각도로 샘플(708)의 표면에 랜딩할 수 있게끔 1차 광축(704)을 벗어난 위치에서 대물 렌즈(731)의 전면 초점면을 통과하도록 1차 빔릿(711, 712, 713)을 편향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 빔릿(711, 712, 713)의 틸팅된 각도는 검사 요건에 따라 개별적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 1차 빔릿(711, 712, 713)의 틸팅된 각도는 유사하거나 실질적으로 유사하거나 상이할 수 있다.
일부 실시예에서, 필드 곡률 보상기 어레이(735_2)는 프로브 스폿(711S, 712S, 713S)의 필드 곡률을 보상하도록 구성된 복수의 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 필드 곡률 보상기 어레이(735_2)는 복수의 마이크로 렌즈의 멀티 레이어를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기 어레이(735_2)는 비점수차 보상기 어레이(735_3)와 빔릿 조정 유닛(735)의 편향기 어레이(735_1) 사이에 위치될 수 있다. 멀티 레이어 어레이의 예는 미국 특허 출원 번호 62/567,134에 추가로 설명되어 있으며, 그 전문은 본원에 포함된다. .
일부 실시예에서, 비점수차 보상기 어레이(735_3)는 복수의 프로브 스폿(711S, 712S, 713S)의 비점수차를 보상하도록 구성된 복수의 마이크로 스티그메이터를 포함할 수 있다. 각각의 마이크로-스티그메이터는 대응하는 1차 빔릿의 비점수차를 보상하기 위해 사중극자(quadrupole) 필드를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 비점수차 보상기 어레이(735_3)는 복수의 마이크로 스티그메이터의 멀티 레이어를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 7a 또는 도 7b에 도시되지는 않았지만, 전자 광학계(700A 및 700B)는 전송 렌즈(예를 들어, 도 6a의 전송 렌즈(633)) 또는 빔릿 틸팅 편향기(예를 들어, 도 6a의 빔릿 틸팅 편향기(634))를 포함할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기는 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면이 편향기 어레이(735_1)의 편향 평면과 일치하거나 그 근처에 있도록 배치될 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기는 1차 빔릿(711, 712, 713)을 편향시키도록 구성되어, 그 크로스오버가 1차 광축(704)에서 약간 떨어져 형성되고 1차 빔릿(711, 712, 713)이 샘플(708)의 표면 수선에 대하여 틸팅된 각도로 샘플(708)의 표면에 랜딩하도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 전송 렌즈는 전송 렌즈의 주 평면이 편향기 어레이(735_1)의 편향 평면 및 이미지 평면(PI)과 일치하도록 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 전송 렌즈는 전송 렌즈의 주 평면의 포커싱 파워 또는 위치를 조정함으로써 프로브 스폿(711S, 712S, 713S)의 피치가 변경될 수 있도록 편향기 어레이(735_1) 아래에 배치될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예들과 일치하는, 전자 광학계에서 멀티 빔을 사용하여 샘플을 검사하는 예시적인 방법(800)을 나타내는 흐름도를 나타내는 도 8을 참조한다. 방법(800)은 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 EBI 시스템(100)의 컨트롤러(50)에 의해 수행될 수 있다. 컨트롤러(50)는 방법(800)의 하나 이상의 블록을 수행하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(50)는 어퍼처-렌즈 형성 전극판에 제1 전압을 인가하고 다른 기능을 수행할 수 있다.
단계(810)에서, 하전 입자 소스(예를 들어, 도 3b의 전자 소스(301))가 활성화되어 하전 입자 빔(예를 들어, 도 3b의 1차 전자 빔(302))을 생성할 수 있다. 전자 소스는 컨트롤러(예를 들어, 도 1의 컨트롤러(50))에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 전자 소스는 1차 광축(예를 들어, 도 3b의 1차 광축(304))을 따라 전자 빔을 형성하도록 1차 전자를 방출하도록 제어될 수 있다. 전자 소스는 예를 들어 소프트웨어, 애플리케이션, 또는 제어 회로를 통해 전자 소스에 전력을 공급하는 컨트롤러의 프로세서에 대한 명령어 세트를 사용하여 원격으로 활성화될 수 있다.
단계(820)에서, 복수의 1차 전자 빔릿(예를 들어, 도 3a의 1차 빔릿(311, 312, 313))은 어퍼처 렌즈 어레이(예를 들어, 도 3a의 어퍼처 렌즈 어레이(322))의 복수의 어퍼처 렌즈(예를 들어, 도 3a의 어퍼처 렌즈(322_1, 322_2, 322_3))에 의해 포커싱될 수 있다. 어퍼처 렌즈는 어퍼처 렌즈 형성 전극판(예를 들어, 도 3b의 어퍼처 렌즈 형성 전극판(322-E-el))과 어퍼처 렌즈 플레이트(예를 들어, 도 3b의 어퍼처 렌즈 플레이트(322-ALP)) 사이에 전기장(E1)을 생성함으로써 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판은 1차 전자 빔의 통과를 허용하도록 구성된 개구 또는 어퍼처를 갖는 전기 전도성 구조를 포함할 수 있다. 일 예로서, 전기 전도성 구조는 전자가 통과할 수 있도록 구성된 어퍼처를 형성하도록 배열된 플레이트 또는 다수의 플레이트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판은 전자 소스의 바로 다운스트림에 위치될 수 있고 1차 전자 빔이 전파되는 1차 광축에 직교할 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 플레이트는 1차 전자 빔이 가로지르는 복수의 어퍼처를 갖는 전기 전도성 구조를 포함할 수 있다. 전기 전도성 구조는 복수의 어퍼처를 갖는 단일 플레이트 또는 복수의 어퍼처를 형성하도록 배열된 복수의 플레이트에 의해 구현될 수 있다. 어퍼처 렌즈 형성 전극판은 어퍼처 렌즈의 바로 다운스트림에 위치될 수 있고 1차 광축에 직교할 수 있다.
일부 실시예에서, 어퍼처 렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 플레이프는 각각 전압 V1 및 V2를 공급하기 위해 컨트롤러와 연결될 수 있다. 컨트롤러는 공급된 전압을 유지하거나 조정하도록 구성될 수도 있다. 컨트롤러는 예를 들어, 어퍼처 렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 서로 다른 전압 V1 및 V2를 인가해 전위차를 유지하여 전기장(E1)을 생성할 수 있다. 전기장(E1)이 존재하는 경우, 어퍼처 렌즈 플레이트의 각각의 어퍼처는 정전 렌즈의 기능을 하여 어퍼처 렌즈 어레이를 형성할 수 있다. 어퍼처 렌즈 어레이의 어퍼처 렌즈는 어퍼처 렌즈 플레이트를 가로지르는 빔릿을 포커싱하도록 구성될 수 있다.
단계(830)에서, 어퍼처 렌즈 플레이트를 빠져나가는 1차 전자 빔릿의 전류는 전류 제한 어퍼처 어레이(예를 들어, 도 3b의 빔-제한 어퍼처 어레이(321))를 통과함으로써 조정될 수 있다. 빔 제한 어퍼처 어레이는 어퍼처 렌즈 플레이트의 바로 다운스트림에 배치될 수 있고 1차 광축에 직교할 수 있다. 일부 실시예에서, 빔 제한 어퍼처 어레이는 복수의 빔 제한 어퍼처를 포함하는 전기 전도성 구조에 의해 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 제한 어퍼처 어레이는 V2와 동일하거나 실질적으로 동일한 전압(V3)을 공급하기 위해 컨트롤러와 연결되어, 무시할 수 있는 전기장(E2)가 빔 제한 어퍼처 어레이와 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 존재할 수 있도록 한다. 무시할 수 있는, 바람직하게는 0인 전기장(E2)을 유지하면 1차 전자 빔릿이 렌즈 효과를 겪지 않고 빔 제한 어퍼처 어레이를 통과할 수 있다. 빔 제한 어퍼처 어레이와 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 0 또는 거의 0에 가까운 전기장(E2)를 유지하는 이점 중 하나는 수차를 감소시켜 이미징 해상도를 향상시킬 수 있다는 것이다.
빔-제한 어퍼처 어레이는 균일하거나 불균일한 크기, 단면, 형상 및 피치의 어퍼처를 포함할 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 빔-제한 어퍼처 어레이를 가로지르는 1차 전자 빔릿이 원하는 크기 및 형상의 어퍼처를 통과할 수 있도록 1차 광축에 수직인 평면을 따라 이동할 수 있다. 1차 전자 빔릿의 크기는 전자의 수를 결정할 수 있고, 이에 의해 빔릿의 전류가 결정될 수 있다.
단계(840)에서, 빔 제한 어퍼처 어레이를 빠져나가는 1차 전자 빔릿은 이미징 렌즈(예를 들어, 도 3b의 이미징 렌즈(324))를 사용하여 중간 이미지 평면(예를 들어, 도 3b의 이미지 평면(PI))에 포커싱될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미징 렌즈는 빔-제한 어퍼처 어레이의 바로 다운스트림에 위치될 수 있고 중간 이미지 평면(PI)에 1차 전자 빔릿을 포커싱하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 1차 광축을 따른 이미지 평면(PI)의 위치는 이미징 렌즈의 포커싱 파워를 변경함으로써 조정될 수 있다. 이미징 렌즈에 전압 또는 전류를 공급하여 전기적 여기를 조절함으로써 이미징 렌즈의 포커싱 파워를 변경할 수 있다. 이미징 렌즈는 컨트롤러와 연결되어 원하는 전기 여기를 인가하여 복수의 프로브 스폿(예: 도 3b의 프로브 스폿(311S, 312S, 313S))의 원하는 피치에 기반해 1차 광축을 따른 이미징 평면(PI)의 위치를 변경할 수 있다. 1차 전자 빔릿은 대물 렌즈의 전면 초점면을 통과하도록 이미징 렌즈에 의해 지향될 수 있다.
전자 광학계(400A-400C)의 예시적인 구성을 도시하는 실시예와 같은 일부 실시예에서, 전송 렌즈(예를 들어, 도 4a의 전송 렌즈(433))는 이미징 렌즈와 대물 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 전송 렌즈는 1차 전자 빔릿이 대물 렌즈의 전면 초점면을 통과하게끔 지향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전송 렌즈는 고정 렌즈 또는 이동식 렌즈일 수 있다. 전송 렌즈는 예를 들어 정전기, 자기 또는 전자기 복합 렌즈일 수 있다. 렌즈에 의해 생성된 자기장 또는 정전기장은 렌즈의 전기 여기를 조정함으로써, 예를 들어 렌즈의 포커싱 파워를 변경하거나 렌즈의 주 평면의 위치를 변경함으로써 변경될 수 있다. 전송 렌즈는 전기 여기를 조정하기 위해 컨트롤러와 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 전송 렌즈는 전송 렌즈의 주 평면(예를 들어, 도 4a의 주 평면(433_2))이 이미지 평면(PI)과 일치하거나 그 근처에 있도록 위치될 수 있다. 주 평면의 위치는 전송 렌즈의 전기적 여기에 기초하여 1차 광축을 따른 위치 범위 내에서 이동 가능하다. 프로브 스폿의 피치를 변경하기 위해 이미지 평면(PI)과 일치하도록 전송 렌즈의 주 평면의 위치를 조정하는 것이 바람직할 수 있다.
프로브 스폿의 피치는 이미징 렌즈로부터 주 평면의 거리가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 예를 들어, 프로브 스폿의 피치는 주 평면이 1차 광축을 따라 이미징 렌즈에 더 가깝게 위치할 때보다 주 평면이 1차 광축을 따라 이미징 렌즈로부터 더 멀리 위치할 때 더 크다.
500A의 실시예와 같은 일부 실시예에서, 빔릿 틸팅 편향기(예를 들어, 도 5a의 빔릿 틸팅 편향기(534))는 1차 전자 빔릿이 샘플의 표면 수선에 대해 동일하거나 실질적으로 동일한 랜딩 각도(θ)로 샘플의 표면 상에 비스듬하게 랜딩하도록 틸팅하기 위해 이미징 렌즈와 대물 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 이는 웨이퍼 검사 동안 메사 구조의 측벽, 비아 또는 트렌치를 검사하는 데 유용할 수 있다.
빔릿 틸팅 편향기는 빔 틸팅 편향기의 편향 평면이 이미지 평면(PI)과 일치하거나 이에 근접할 수 있도록 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔릿 틸팅 편향기가 활성화되면, 샘플의 표면에 동일하거나 실질적으로 동일한 랜딩 각도로 랜딩하도록 1차 전자 빔릿을 함께 편향시킬 수 있다. 빔릿을 틸팅하는 단계는 도 5a에 도시된 바와 같이 1차 광축에서 약간 벗어나 대물 렌즈의 전면 초점면 근처로 빔릿의 크로스오버를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 빔릿 틸팅 편향기가 비활성화되면 1차 전자 빔릿은 샘플에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 입사할 수 있다. 1차 전자 빔릿의 틸팅 각도 또는 랜딩 각도는 컨트롤러와 연결될 수 있는 빔릿 틸팅 편향기의 전기적 여기에 기초하여 조정될 수 있다. 컨트롤러는 빔릿 틸팅 편향기에 의해 틸팅 각도를 조정하기 위해 원하는 전기 여기를 공급하도록 구성될 수 있다.
600A-600C의 실시예와 같은 일부 실시예에서, 전자 광학계는 전송 렌즈 및 빔릿 틸팅 편향기를 포함할 수 있다. 이러한 시스템에서 프로브 스폿의 피치는 빔릿 틸팅 편항기를 사용하여 1차 전자 빔릿을 틸팅하면서 이미징 렌즈의 주 평면, 전송 렌즈의 주 평면, 대물 렌즈의 주 평면 또는 샘플의 위치를 기반으로 조정될 수 있다.
700A 및 700B의 실시예와 같은 일부 실시예에서, 전자 광학계는 필드 곡률, 비점수차 보상 및 프로브 스폿의 수차 감소를 위해 빔릿 조정 유닛(예를 들어, 도 7a 및 7b의 빔릿 조정 유닛(735))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔릿 조정 유닛은 비점수차 보상기 어레이(예를 들어, 도 7a 및 도 7b의 비점수차 보상기 어레이(735_3)), 필드 곡률 보상기 어레이(예를 들어, 도 7a 및 도 7b의 필드 곡률 보상기 어레이(735_2)), 및 편향기 어레이(예를 들어, 도 7a 및 도 7b의 편향기 어레이(735_1))를 포함할 수 있다. 프로브 스폿의 포커싱을 개선하기 위해, 1차 전자 빔릿은 소스 전환 유닛(예를 들어, 도 7a 및 7b의 소스 전환 유닛(720))으로부터 1차 수차를 감소시키고 비점수차 및 필드 곡률을 보상하기 위해 1차 전자 빔릿을 편향시키는 빔릿 조정 유닛으로 지향될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔릿 조정 유닛은 소스 전환 유닛과 대물 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 빔릿 조정 유닛의 한 구성에서, 비점수차 보상기 어레이는 소스 전환 유닛의 바로 다운스트림에 배치될 수 있고, 필드 곡률 보상기 어레이는 비점수차 보상기 어레이의 바로 다운스트림에 배치될 수 있으며, 편향기 어레이는 필드 곡률 보상기 어레이의 바로 다운스트림에 배치될 수 있다. 빔릿 조정 유닛의 요소들의 다른 배열이 또한 가능할 수 있다는 것이 이해된다.
일부 실시예에서, 편향기 어레이는 편향기 어레이의 편향 평면이 이미징 렌즈에 의해 형성된 이미지 평면(PI)과 일치하거나 그 근처에 있도록 위치될 수 있다. 편향기 어레이는 대물 렌즈를 향한 빔릿의 편향을 가능하게 하도록 구성된 복수의 마이크로 편향기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 편향기는 1차 전자 빔릿이 샘플에 수직으로 또는 틸팅된 각도로 착지하거나 샘플에 작은 수차를 갖게끔 1차 전자 빔릿의 편향 각도를 개별적으로 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 필드 곡률 보상기 어레이는 프로브 스폿의 필드 곡률을 보상하도록 구성된 복수의 마이크로-렌즈를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 비점수차 보상기 어레이는 복수의 프로브 스폿의 비점수차를 보상하도록 구성된 복수의 마이크로-스티메이터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 비점수차 보상기 어레이는 복수의 마이크로-스티그메이터의 멀티 레이어를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 필드 곡률 보상기 어레이는 복수의 마이크로 렌즈의 멀티 레이어를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 편향기 어레이는 복수의 마이크로 편향기의 멀티 레이어를 포함할 수 있다. 마이크로 편향기는 상이한 극 개수(pole numbers)를 가질 수 있고, 그 예는 미국 특허 출원 제62/787,157호에 추가로 설명되어 있으며, 그 전문은 본원에 포함된다.
단계(850)에서, 1차 전자 빔릿은 프로브 스폿을 생성하기 위해 대물 렌즈에 의해 샘플(예를 들어, 도 3a의 샘플(308))의 표면 상에 포커싱되고 투영될 수 있다. 대물 렌즈는 1차 전자 빔릿의 수차를 집중시키고 감소시킴으로써 프로브 스폿의 최종 스폿 크기를 결정하도록 구성될 수 있다. 대물 렌즈는 프로브 스폿의 피치를 결정하기 위해 1차 광축을 따라 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 1차 전자 빔릿은 샘플 상에 프로브 스폿을 형성할 수 있다. 1차 전자 빔릿은 샘플 표면에 수직으로 입사할 수 있다. 샘플에 입사된 빔릿의 1차 전자는 2차 전자를 생성할 수 있다. 2차 전자는 2차 전자 검출기 또는 후방 산란 전자 검출기를 사용하여 검출될 수 있으며, 이에 따라 프로브되는 샘플에 대한 정보가 드러난다.
실시예들은 다음의 항들을 이용하여 더 설명될 것이다:
1. 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 장치로서,
1차 광축을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스;
소스 전환 유닛 - 상기 소스 전환 유닛은:
제1 전압에 있도록 구성되는 어퍼처-렌즈 형성 전극판; 및
어퍼처-렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트가 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하여 하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 각각 포커싱할 수 있도록 하는 제1 전기장을 생성하기 위해 제1 전압과 상이한 제2 전압에 있도록 구성되는, 어퍼처 렌즈 플레이트 ; 및
이미지 평면 상에 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성되는 이미징 렌즈를 포함함 -; 및
복수의 빔릿을 샘플의 표면 상에 포커싱하고 그 위에 복수의 프로브 스폿(probe spot)을 형성하도록 구성된 대물 렌즈를 포함하는,
하전 입자 빔 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 이미징 렌즈는 1차 광축에 수직인 주 평면(principal plane)을 갖는, 하전 입자 빔 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 이미징 렌즈의 주 평면은 1차 광축을 따라 이동 가능한, 하전 입자 빔 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 대물 렌즈는 1차 광축에 수직인 주 평면을 갖는, 하전 입자 빔 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 대물 렌즈의 주 평면은 1차 광축을 따라 이동 가능한, 하전 입자 빔 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플은 1차 광축을 따라 이동 가능한, 하전 입자 빔 장치.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿의 피치(pitch)는 이미징 렌즈의 주 평면, 대물 렌즈의 주 평면 또는 샘플 중 적어도 하나를 이동시켜 변경될 수 있는, 하전 입자 빔 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 소스 전환 유닛은 복수의 빔릿의 전류를 제한하도록 구성된 빔-제한 어퍼처 어레이를 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 빔-제한 어퍼처 어레이는 1차 광축에 수직인 평면 내에 배치되고 1차 광축에 수직인 평면 내에서 이동 가능한, 하전 입자 빔 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 빔-제한 어퍼처 어레이는 복수의 빔 제한 어퍼처를 포함하고, 복수의 빔 제한 어퍼처 중 적어도 두 개의 빔 제한 어퍼처는 크기가 상이한, 하전 입자 빔 장치.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔-제한 어퍼처 어레이는 어퍼처 렌즈 플레이트와 빔-제한 어퍼처 어레이 사이에 제2 전기장을 생성하기 위한 제3 전압에 있도록 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판은 하전 입자 빔 소스와 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 위치하는, 하전 입자 빔 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처-렌즈 형성 전극판은 하전 입자 빔의 일부가 통과할 수 있도록 구성된 개구부를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기장은 어퍼처-렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에서 균일한, 하전 입자 빔 장치.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 플레이트는 어퍼처-렌즈 형성 전극판의 다운스트림에 위치하는, 하전 입자 빔 장치.
16. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 플레이트는 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하도록 구성된 복수의 어퍼처를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 복수의 어퍼처 렌즈의 각각은 정전 렌즈(electrostatic lens)를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기장의 크기는 제2 전기장의 크기와 상이하여 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈의 각 어퍼처 렌즈에 대응하는 렌즈 필드를 형성하는, 하전 입자 빔 장치.
19. 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 전압은 제2 전압과 유사하여 제2 전기장이 0이 되도록 하는, 하전 입자 빔 장치.
20. 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 전압은 상이한, 하전 입자 빔 장치.
21. 제 11 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 어퍼처 렌즈 각각은 대응하는 빔릿이 평행 빔이 되게끔 시준하도록 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
22. 제 21 항에 있어서, 복수의 어퍼처 렌즈 각각은 제1, 제2 및 제3 전압 중 적어도 하나를 조정함으로써 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 2차 빔을 2차 이미징 시스템을 향해 편향시키는 빔 분리기를 더 포함하며, 복수의 2차 빔은 하전 입자 빔의 복수의 빔릿의 입사로 인해 샘플로부터 나오는, 하전 입자 빔 장치.
24. 제 23 항에 있어서, 빔 분리기는 빔 분리기의 편향 평면이 이미지 평면과 일치하도록 위치하는, 하전 입자 빔 장치.
25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 1차 광축에 수직인 주 평면을 갖는 전송 렌즈를 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
26. 제 25 항에 있어서, 전송 렌즈는 이미징 렌즈의 다운스트림에 배치되는, 하전 입자 빔 장치.
27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 전송 렌즈의 주 평면은 1차 광축을 따른 위치의 범위 내에서 이동 가능한, 하전 입자 빔 장치.
28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 전송 렌즈는 전송 렌즈의 주 평면과 이미지 평면이 일치하도록 이미징 렌즈로부터 이격되어 위치하는, 하전 입자 빔 장치.
29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 전송 렌즈는 복수의 빔릿이 샘플 상에 직각으로 랜딩하도록 복수의 빔릿을 대물 렌즈로 지향시키도록 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
30. 제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 전송 렌즈는 복수의 빔릿이 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 형성하도록 복수의 빔릿을 대물 렌즈로 지향시키도록 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
31. 제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿의 피치는 전송 렌즈의 주 평면의 위치를 이동시킴로써 변경될 수 있는, 하전 입자 빔 장치.
32. 제 31 항에 있어서, 이미징 렌즈와 전송 렌즈의 주 평면 사이의 거리가 멀어질수록 복수의 프로브 스폿의 피치가 증가하도록 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 렌즈의 다운스트림에 위치한 빔릿 틸팅 편향기(beamlet tilting deflector)를 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
34. 제 33 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기는 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면이 이미지 평면과 일치하도록 위치하는, 하전 입자 빔 장치.
35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기는 이미징 렌즈와 전송 렌즈 사이에 위치하는, 하전 입자 빔 장치.
36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 전송 렌즈의 주 평면은 1차 광축을 따른 위치의 범위 내에서 이동 가능한, 하전 입자 빔 장치.
37. 제 34 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면은 전송 렌즈의 주 평면과 일치하는, 하전 입자 빔 장치.
38. 제 34 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면 및 전송 렌즈의 주 평면은 이미지 평면과 일치하는, 하전 입자 빔 장치.
39. 제 33 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기는 복수의 빔릿이 샘플의 표면 수선(surface normal)에 대해 틸팅 각도로 샘플에 입사하게끔 편향시키도록 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
40. 제 33 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기는 정전 편향기 또는 자기 편향기를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
41. 제 39 항 또는 제 40 항에 있어서, 복수의 빔릿의 틸팅 각도는 빔릿 틸팅 편향기의 전기적 여기(excitation)에 기초하여 조정되는, 하전 입자 빔 장치.
42. 제 33 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기는 복수의 2차 빔을 2차 이미징 시스템을 향해 편향시킬 수 있는, 하전 입자 빔 장치.
43. 제 25 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 전송 렌즈는 전송 렌즈의 광축을 따라 배치되고 전송 렌즈 내에 제3 전기장을 생성할 수 있도록 구성된 복수의 전극을 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
44. 제 43 항에 있어서, 복수의 전극은 외부 전극 및 내부 전극을 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
45. 제 43 또는 제 44 항에 있어서, 전송 렌즈의 광축은 1차 광축과 일치하는, 하전 입자 빔 장치.
46. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 전기장은 전송 렌즈의 주 평면이 이미지 평면과 일치하도록 하는, 하전 입자 빔 장치.
47. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 렌즈의 다운스트림에 위치한 빔릿 조정 유닛을 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
48. 제 47 항에 있어서, 빔릿 조정 유닛은 복수의 빔릿이 대물 렌즈에 수직으로 입사될 수 있도록 복수의 빔릿 중 적어도 일부를 편향시키도록 구성된 편향기 어레이를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
49. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서, 빔릿 조정 유닛은 복수의 프로브 스폿의 필드 곡률 수차(field curvature aberrations)를 보상하도록 구성된 필드 곡률 보상기 어레이를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
50. 제 47 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 조정 유닛은 복수의 프로브 스폿의 비점수차를 보상하도록 구성된 비점수차 보상기 어레이를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
51. 제 50 항에 있어서, 편향기 어레이는 비점수차 보상기 어레이 및 필드 곡률 보상기 어레이의 다운스트림에 위치하는, 하전 입자 빔 장치.
52. 제 47 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 조정 유닛은 복수의 빔릿이 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 생성할 수 있게 하도록 구성되는, 하전 입자 빔 장치.
53. 제 1 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 어레이는 복수의 제1 어퍼처를 갖는 플레이트를 통해 구현되는, 하전 입자 빔 장치.
54. 제 1 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 어레이는 복수의 제2 어퍼처를 포함하는 복수의 플레이트를 통해 구현되는, 하전 입자 빔 장치.
55. 제 1 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 어레이와 하전 입자 빔 소스 사이에 배치되고 하전 입자 빔의 주변 하전 입자를 차단하도록 구성된 건 어퍼쳐 플레이트(gun aperture plate)를 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
56. 하전 입자 빔 장치를 이용하여 샘플을 검사하는 방법으로서, 상기 방법은:
하전 입자 소스를 활성화하여 하전 입자 빔을 생성하는 단계;
어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈 - 상기 복수의 어퍼처 렌즈는 어퍼처 렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이의 제1 전기장을 생성함으로써 형성됨 - 를 사용하여 하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 포커싱하는 단계; 를 포함하되, 제1 전기정을 생성하는 단계는:
어퍼처-렌즈 형성 전극판에 제1 전압을 인가하는 단계;
제1 전압과 상이한 제2 전압을 어퍼처 렌즈 플레이트에 인가하는 단계를 포함하고,
이미징 렌즈를 사용하여 복수의 빔릿을 이미지 평면 상에 포커싱하는 단계; 및
대물 렌즈를 사용해 샘플의 표면에 복수의 빔릿을 포커싱하여 그 위에 복수의 프로브 스폿을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
57. 제 56 항에 있어서, 빔 제한 어퍼처 어레이를 사용하여 샘플의 표면에 입사하는 복수의 빔릿의 전류를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
58. 제 57 항에 있어서, 빔-제한 어퍼처 어레이에 제3 전압을 인가하여 어퍼처 렌즈 플레이트와 빔-제한 어퍼처 어레이 사이에 제2 전기장을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
59. 제 58 항에 있어서, 제2 전기장의 크기는 제1 전기장의 크기와 상이한, 방법.
60. 제 56 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 프로브 스폿의 피치는 1차 광축을 따른 이미징 렌즈, 대물 렌즈 또는 샘플 중 적어도 하나의 위치에 기초하여 조정될 수 있는, 방법.
61. 제 56 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 어퍼처 렌즈 각각을 대응하는 빔릿이 평행한 빔이 되게끔 시준하도록 인에이블링(enable) 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
62. 제 61 항에 있어서, 복수의 어퍼처 렌즈 각각을 인에이블링하는 단계는 제1, 제2 및 제3 전압 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
63. 제 56 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 분리기를 이용해 복수의 2차 빔을 2차 이미징 시스템을 향해 편향시키는 단계를 더 포함하며, 복수의 2차 빔은 하전 입자 빔의 복수의 빔릿의 입사로 인해 샘플로부터 나오는, 방법.
64. 제 63 항에 있어서, 빔 분리기는 빔 분리기의 편향 평면이 이미지 평면과 일치하도록 위치하는, 방법.
65. 제 56 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서, 전송 렌즈를 사용하여 복수의 빔릿이 샘플에 수직으로 입사하도록 복수의 빔릿을 이미지 평면으로부터 대물 렌즈로 지향시키는 단계를 더 포함하는. 방법.
66. 제 65 항에 있어서, 전송 렌즈를 사용하여 이미지 평면에서 대물 렌즈로 복수의 빔릿을 지향시키는 단계는 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 생성하는, 방법.
67. 제 65 항 또는 제 66 항에 있어서, 전송 렌즈는 상기 전송 렌즈의 주 평면의 위치가 이미지 평면과 일치하도록 이미징 렌즈와 이격되어 위치하는, 방법.
68. 제 67 항에 있어서, 1차 광축을 따른 이미징 렌즈에 대한 전송 렌즈의 주 평면의 위치를 변경함으로써 복수의 프로브 스폿의 피치를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
69. 제 67 항 또는 제 68 항에 있어서, 전송 렌즈의 주 평면의 위치가 이미지 평면과 일치하도록 조정하기 위해 전송 렌즈 내에 제3 전기장을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
70. 제 56 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿 틸팅 편향기를 사용하여 복수의 빔릿이 이미지 평면으로부터 샘플의 표면 수선에 대해 틸팅 각도로 샘플에 입사하도록 편향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
71. 제 70 항에 있어서, 복수의 빔릿의 틸팅 각도는 빔릿 틸팅 편향기의 전기적 여기에 기초하여 조정되는, 방법.
72. 제 70 항 또는 제 71 항에 있어서, 빔 틸팅 편향기는 빔릿 틸팅 편향기의 편향 평면이 이미지 평면과 일치하도록 위치하는, 방법.
73. 제 70 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 제2 빔을 2차 이미징 시스템을 향해 편향시킬 수 있도록 빔릿 틸팅 편향기를 인에이블링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
74. 제 56 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서, 편향기 어레이를 사용하여 복수의 빔릿이 대물 렌즈에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 입사할 수 있도록 복수의 빔릿 중 적어도 일부를 편향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
75. 제 74 항에 있어서, 복수의 빔릿이 작은 수차를 갖는 복수의 프로브 스폿을 생성할 수 있도록 편향기 어레이를 사용하여 복수의 빔릿 중 적어도 일부를 편향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
76. 제 56 항 내지 제 64 항 및 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서, 필드 곡률 보상기 어레이를 사용하여 복수의 프로브 스폿의 필드 곡률 수차를 보상하는 단계를 더 포함하는, 방법.
77. 제 56 항 내지 제 64 항 및 제 74 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서, 비점수차 보상기 어레이를 사용하여 복수의 프로브 스폿의 비점수차를 보상하는 단계를 더 포함하는, 방법.
78. 제 56 항 내지 제 77 항 중 어느 한 항에 있어서, 건 어퍼쳐 플레이트를 사용하여 하전 입자 빔의 주변 하전 입자가 어퍼처-렌즈 형성 전극판에 입사되는 것을 차단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
79. 하전 입자 빔 장치로 하여금 샘플을 검사하는 방법을 수행하게 하도록 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 방법은:
하전 입자 소스를 활성화하여 하전 입자 빔을 생성하는 단계; 및
하전 입자 빔의 복수의 빔릿 - 복수의 빔릿은 이미징 렌즈를 사용해 이미징 평면 상에 포커싱되어 샘플의 표면 상으로 투영되는 복수의 이미지를 형성하여 복수의 프로브 스폿을 생성함 - 을 각각 포커싱하기 위해 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하는 단계; 를 포함하는,
비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
80. 제 79 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하는 단계는:
어퍼처 렌즈 형성 전극판에 제1 전압을 인가하는 단계; 및
제1 전압과 상이한 제2 전압을 어퍼처 렌즈 플레이트에 인가하여 어퍼처 렌즈 형성 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 제1 전기장이 생성되도록 하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
81. 제 80 항에 있어서, 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트는, 하전 입자 빔 장치로 하여금:
빔 제한 어퍼처 어레이에 제3 전압을 인가하여 어퍼처 렌즈 플레이트와 빔 제한 어퍼처 어레이 사이에 제2 전기장을 생성하는 단계;
를 추가로 수행하도록 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
82. 제 81 항에 있어서, 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트는, 하전 입자 빔 장치로 하여금:
하전 입자 빔의 복수의 빔릿의 전류를 제한하도록 구성된 빔 제한 어퍼처 어레이를 위치시키는 단계;
를 추가로 수행하도록 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
83. 제 78 항 내지 제 82 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트는, 하전 입자 빔 장치로 하여금:
및 1차 광축을 따라 이미징 렌즈를 위치시켜 이미지 평면 상에 복수의 이미지를 형성하는 단계:
를 추가로 수행하도록 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
84. 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 장치로서,
1차 광축을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스;
소스 전환 유닛 - 상기 소스 전환 유닛은:
하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성된 어퍼처 렌즈 어레이; 및
복수의 빔릿을 이미지 평면 상에 포커싱하도록 구성된 이미징 렌즈를 포함함 -; 및
복수의 빔릿을 샘플의 표면 상에 포커싱하고 그 위에 복수의 프로브 스폿을 형성하도록 구성된 대물 렌즈를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
85. 제 84 항에 있어서, 소스 전환 유닛은 복수의 빔릿의 전류를 제한하도록 구성된 빔 제한 어퍼처 어레이를 더 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
86. 제 84 항 또는 제 85 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 어레이는 어퍼처 렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트를 포함하는, 하전 입자 빔 장치.
87. 제 86 항에 있어서, 어퍼처 렌즈 형성 전극판은 제1 전압에 있도록 구성되고, 어퍼처 렌즈 플레이트는 어퍼처 형성 렌즈 전극판과 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 제1 전기장을 생성하기 위해 제1 전압과 상이한 제2 전압에 있도록 구성되며,
제1 전기장은 어퍼처 렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트가 복수의 어퍼처 렌즈를 포함하는 어퍼처 렌즈 어레이를 형성할 수 있도록 하는, 하전 입자 빔 장치.
이미지 검사, 이미지 획득, 하전 입자 소스 활성화, 어퍼처 렌즈 형성 전극판에 전압 인가, 어퍼처 렌즈 플레이트에 전압 인가, 전송 렌즈의 전극에 전압 인가, 빔릿 편향, 빔릿 틸팅, 이미징 렌즈의 전기적 여기 조정, 샘플 스테이지를 이동하여 샘플 위치 조정 등을 수행하기 위해, 컨트롤러(예를 들어, 도 1의 컨트롤러(50))의 프로세서에 대한 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다. 비일시적 매체의 일반적인 형태에는 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프 또는 기타 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), 기타 광학 데이터 저장 매체, 홀 패턴이 있는 물리적 매체, RAM(Random Access Memory), PROM(Programmable Read Only Memory) 및 EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), FLASH-EPROM 또는 기타 플래시 메모리, NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory), 캐시, 레지스터, 기타 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이의 네트워크로 연결된 버전일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 위에서 설명되고 첨부 도면들에 도시된 특정 구성에 제한되지 않으며, 그 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 다양한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본원에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시를 고려한 본 발명의 다른 실시예들이 당업자에게 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 실제 범위 및 의도는 다음의 청구범위에 의해 설명된다.
위의 설명은 제한이 아니라 예시를 위한 것이다. 따라서, 아래에 설명된 청구범위를 벗어나지 않고 기술된 바와 같이 수정이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (15)
- 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 장치로서,
1차 광축을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스;
소스 전환 유닛 - 상기 소스 전환 유닛은:
제1 전압에 있도록 구성되는 어퍼처(aperture)-렌즈 형성 전극판;
상기 어퍼처-렌즈 형성 전극판 및 어퍼처 렌즈 플레이트가 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하여 상기 하전 입자 빔의 복수의 빔릿을 각각 포커싱할 수 있도록 하는 제1 전기장을 생성하기 위해 상기 제1 전압과 상이한 제2 전압에 있도록 구성되는, 어퍼처 렌즈 플레이트; 및
이미지 평면 상에 상기 복수의 빔릿을 포커싱하도록 구성되는 이미징 렌즈를 포함함 - ; 및
상기 복수의 빔릿을 상기 샘플의 표면 상에 포커싱하고 그 위에 복수의 프로브 스폿(probe spot)을 형성하도록 구성된 대물 렌즈를 포함하는,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 이미징 렌즈는 상기 1차 광축에 수직인 주 평면(principal plane)을 갖는,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 이미징 렌즈의 주 평면은 상기 1차 광축을 따라 이동 가능한,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 대물 렌즈는 상기 1차 광축에 수직인 주 평면을 갖는,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 대물 렌즈의 주 평면은 상기 1차 광축을 따라 이동 가능한,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플은 상기 1차 광축을 따라 이동 가능한,
하전 입자 빔 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 프로브 스폿의 피치(pitch)는 상기 이미징 렌즈의 주 평면, 상기 대물 렌즈의 주 평면 또는 상기 샘플 중 적어도 하나를 이동시켜 변경될 수 있는,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 소스 전환 유닛은 상기 복수의 빔릿의 전류를 제한하도록 구성된 빔-제한 어퍼처 어레이를 더 포함하는,
하전 입자 빔 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 빔-제한 어퍼처 어레이는 상기 1차 광축에 수직인 평면 내에 배치되고 상기 1차 광축에 수직인 평면 내에서 이동 가능한,
하전 입자 빔 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 빔-제한 어퍼처 어레이는 복수의 빔 제한 어퍼처를 포함하고, 상기 복수의 빔 제한 어퍼처 중 적어도 두 개의 빔 제한 어퍼처는 크기가 상이한,
하전 입자 빔 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 빔-제한 어퍼처 어레이는 상기 어퍼처 렌즈 플레이트와 상기 빔-제한 어퍼처 어레이 사이에 제2 전기장을 생성하기 위한 제3 전압에 있도록 구성되는,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 어퍼처-렌즈 형성 전극판은 상기 하전 입자 빔 소스와 상기 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에 위치하는,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 어퍼처-렌즈 형성 전극판은 상기 하전 입자 빔의 일부가 통과할 수 있도록 구성된 개구부를 포함하는,
하전 입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전기장은 상기 어퍼처-렌즈 형성 전극판과 상기 어퍼처 렌즈 플레이트 사이에서 균일한,
하전 입자 빔 장치. - 하전 입자 빔 장치로 하여금 샘플을 검사하는 방법을 수행하게 하도록 상기 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은:
하전 입자 소스를 활성화하여 하전 입자 빔을 생성하는 단계; 및
상기 하전 입자 빔의 복수의 빔릿 - 상기 복수의 빔릿은 이미징 렌즈를 사용해 이미징 평면 상에 포커싱되어 상기 샘플의 표면 상으로 투영되는 복수의 이미지를 형성하여 복수의 프로브 스폿을 생성함 - 을 각각 포커싱하기 위해 어퍼처 렌즈 어레이의 복수의 어퍼처 렌즈를 형성하는 단계;
를 포함하는,
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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