KR20220131328A - 다중 빔 디지털 스캐닝 및 이미지 획득 - Google Patents
다중 빔 디지털 스캐닝 및 이미지 획득 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220131328A KR20220131328A KR1020227029809A KR20227029809A KR20220131328A KR 20220131328 A KR20220131328 A KR 20220131328A KR 1020227029809 A KR1020227029809 A KR 1020227029809A KR 20227029809 A KR20227029809 A KR 20227029809A KR 20220131328 A KR20220131328 A KR 20220131328A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- scanning
- image
- scan
- charged particle
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
- H01J37/222—Image processing arrangements associated with the tube
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1472—Deflecting along given lines
- H01J37/1474—Scanning means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/261—Details
- H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
- H01J2237/1504—Associated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/153—Correcting image defects, e.g. stigmators
- H01J2237/1536—Image distortions due to scanning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/22—Treatment of data
- H01J2237/226—Image reconstruction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2448—Secondary particle detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/28—Scanning microscopes
- H01J2237/2803—Scanning microscopes characterised by the imaging method
Abstract
다중 빔 하전 입자 현미경 및 높은 처리량 및 높은 해상도와 신뢰도를 갖는 웨이퍼 검사를 위해 다중 빔 하전 입자 현미경의 동작 방법이 제공된다. 동작 방법 및 다중 빔 하전 입자 현미경은 선택된 스캔 프로그램에 따른 복수의 하전 입자 빔렛에 의한 동기화된 스캐닝 동작 및 이미지 획득을 위한 수단을 포함하고, 선택된 스캔 프로그램은 상이한 스캔 프로그램으로부터의 검사 작업에 따라 선택될 수 있다.
Description
본 발명은 높은 유연성과 처리량을 갖는 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 시스템을 포함하는 다중 빔 하전 입자 빔 스캐닝 검사 시스템 및 관련 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 다중 빔 하전 입자 빔 검사 시스템은 동기화된 이미지 획득을 위한 개선된 이미지 획득 모듈뿐만 아니라 개선된 스캐너 아키텍처 및 편향 스캐너 동작 제어를 포함한다.
반도체 장치와 같은 더 작고 정교한 미세구조의 지속적인 개발과 함께 미세구조의 작은 치수의 제조 및 검사를 위한 검사 시스템 및 평면 제조 기술의 추가 개발 및 최적화가 필요하다. 반도체 장치의 개발 및 제조에는 예를 들어 테스트 웨이퍼의 설계 검증이 필요하며, 평면 제조 기술에는 신뢰할 수 있는 높은 처리량 제조를 위한 프로세스 최적화가 포함된다. 또한 최근에는 반도체 소자의 리버스 엔지니어링 및 맞춤형 개별 구성을 위한 반도체 웨이퍼의 분석이 요구되고 있다. 따라서 높은 정확도로 웨이퍼의 미세 구조를 검사하기 위한 높은 처리량 검사 도구가 필요하다.
반도체 장치 제조에 사용되는 일반적인 실리콘 웨이퍼의 직경은 최대 12인치(300mm)이다. 각 웨이퍼는 최대 약 800 sq mm 크기의 30개 내지 60개의 반복 영역("다이")으로 분할된다. 반도체는 평면 집적 기술에 의해 웨이퍼 표면상의 층으로 제조된 복수의 반도체 구조를 포함한다. 관련된 제조 공정으로 인해 반도체 웨이퍼는 일반적으로 평평한 표면을 갖는다. 집적 반도체 구조의 피처 크기는 수 ㎛에서 5nm의 임계 치수(CD)까지 확장되며, 가까운 미래의 피쳐 크기, 예를 들어, 피처 크기 또는 임계 치수(CD)가 3nm 미만(예: 2nm)으로 또는 lnm 이하로 감소한다. 위에서 언급한 작은 구조 크기로, 임계 치수 크기의 결함은 짧은 시간에 매우 넓은 영역에서 식별되어야 하다. 여러 응용 프로그램의 경우 검사 장치에서 제공하는 측정의 정확도에 대한 사양 요건이 훨씬 더 높다(예: 2배 또는 10배). 예를 들어, 반도체 피처의 폭은 lnm 미만의 정확도(예: 0.3nm 이하)로 측정해야 하며 반도체 구조의 상대 위치는 lnm 미만(예: 0.3nm 또는 그 이하)의 오버레이 정확도로 결정해야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 개발 중 또는 제조 중 또는 반도체 장치의 리버스 엔지니어링 동안 적어도 임계 치수의 해상도로 집적된 반도체 피처의 높은 처리량 검사를 가능하게 하는 하전 입자 시스템 및 하전 입자 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 lnm 미만, 0.3nm 또는 0.1nm 미만의 정확도로 반도체 특징의 고정밀 측정을 가능하게 하는 높은 처리량을 갖는 하전 입자 시스템 및 하전 입자 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
하전 입자 현미경 C㎛ 분야의 최근 개발은 다중 빔 스캐닝 전자 현미경인 MSEM이다. 다중 빔 하전 입자 빔 현미경은 예를 들어 US7244949 및 US20190355544에 개시되어 있다. 다중 빔 전자 현미경 또는 MSEM과 같은 다중 빔 하전 입자 현미경에서 샘플은 1차 방사선으로서 예를 들어 J = 4 내지 J = 10000개의 전자 빔을 포함하는 전자 빔렛 어레이에 의해 조사되며, 이에 의해 각 전자 빔은 인접한 전자빔으로부터 1 내지 200 마이크로미터의 거리만큼 떨어져 있다. 예를 들어, MSEM은 육각형 어레이에 배열된 약 J = 100개의 분리된 전자 빔 또는 빔렛을 가지며, 전자 빔렛은 약 10㎛의 거리만큼 떨어져 있다. 복수의 1차 하전 입자 빔렛은 예를 들어, 이동식 스테이지에 장착된 웨이퍼 척 상에 고정된 반도체 웨이퍼와 같이, 조사 중인 샘플의 표면상의 공통 오브젝티브 렌즈에 의해 집속된다. 1차 하전 입자 빔렛으로 웨이퍼 표면을 조명하는 동안, 상호작용 산물, 예를 들어 2차 전자는 1차 하전 입자 빔렛의 초점에 의해 형성된 복수의 교차점으로부터 발생하며, 상호작용 산물의 양 및 에너지는 웨이퍼 표면의 재료 구성 및 토폴로지에 따라 다르다. 상호 작용 산물은 공통 오브젝티브 렌즈에 의해 수집되고 다중 빔 검사 시스템의 투영 이미징 시스템에 의해 감지기 평면에 배열된 감지기로 가이드되는 복수의 2차 하전 입자 빔렛을 형성한다. 감지기는 예를 들어 복수의 감지 픽셀을 포함하는 복수의 감지 영역을 포함하고 복수의 2차 하전 입자 빔렛 각각에 대한 세기 분포를 감지하고 예를 들어 100㎛ × 1000㎛의 디지털 이미지 패치가 획득된다.
MSEM을 사용한 이미지 획득 동안, 복수의 J개의 1차 빔렛이 집합 하전 입자 편향 시스템으로 샘플, 예를 들어 웨이퍼 표면에 대해 스캐닝된다. 샘플 표면의 J개의 스캐닝 위치에서 2차 전자가 생성되어 복수의 J개의 2차 전자 빔렛을 형성한다. J개의 2차 빔렛은 적어도 J개의 감지기의 어레이 상에서 이미징되며, 각각의 감지기는 2차 전자의 수 또는 개별 2차 전자 빔렛의 강도에 대응하는 신호를 수신한다. 이에 의해, 복수의 J개의 이미지 서브필드는 이미지 스캐닝 동안 스캐닝된다. J개의 이미지 서브필드에 대응하는 J개의 디지털 이미지 세그먼트는 하나 이상의 디지털 이미지 패치를 형성하기 위해 함께 스티칭된다. 종래 기술의 MSEM 시스템의 편향 스캐너는 복수의 J개의 이미지 서브필드의 강도 값의 선형 데이터 스트림에 대해 구성된 선형 이미지 처리를 갖는 선형 이미지 스캐너였다. 보다 유연한 이미지 스캐너와 보다 유연한 이미지 데이터 처리 아키텍처가 필요하다는 것이 밝혀졌다.
단일 빔 전자 현미경의 경우 다른 스캐닝 전략이 알려져 있다. 예를 들어, US 10720306 B2에서, 음극선관(CRT) 텔레비전 시스템으로부터 잘 알려진 인터레이스 스캐닝 전략이 적용된다. CRT 시스템과 마찬가지로 이러한 인터레이스 스캐닝 전략은 샘플에서 충전 효과를 완화하는 것으로 알려져 있다. 단일 빔 현미경에 대한 유사한 방법은 J.T.L. THONG, K.W. LEE, W.K. WONG의 "스캐닝 전자 현미경에서 벡터 스캐닝을 사용한 전하 효과 감소(스캐닝 VOL. 23, 395-402(2001))"에 기재되어 있다.
그러나, 다중 빔 하전 입자 현미경은 추가적인 문제를 야기한다. 첫째, 데이터 생성량이 훨씬 많아 복수의 빔렛에 대한 이미지 데이터가 병렬로 생성된다. 둘째, 몇 년 전 요건에 비해 최근 요건은 훨씬 더 높은 정밀도의 데이터 획득에 대한 제어 및 스캐닝 제어가 필요하다. 셋째, 복수의 서브필드를 병렬로 스캐닝하여 이미징한다. 추가 요건 및 제한이 따르는데, 예를 들어 복수 J개의 1차 하전 입자 빔렛 의 거리 또는 피치는 물론 스캐닝 유도 왜곡 또는 이미지 후처리 건을 고려해야 한다.
단일 빔 스캐닝 전자 현미경(SEM)에서, 스캐닝 유도 왜곡의 전치 보상은 당업계에 잘 알려져 있으며 간단하다. 또한 단일 빔 스캐닝 현미경의 스캔 경로 구성 선택은 거의 무제한이다. 예를 들어 배율이나 해상도는 단일 빔 래스터 스캐너로 거의 자의적으로 수정할 수 있다. 그러나 이것은 주어진 피치를 갖는 래스터 구성으로 배열된 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛을 갖는 다중 빔 하전 입자 스캐닝 현미경에서는 상이하다. 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛은 병렬로 집합으로 스캐닝되고, 복수의 J개의 이미지 서브필드로부터의 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터는 병렬로 수집된다. 예를 들어, 스캐닝 작업의 배율이나 방향은 자의적으로 변경할 수 없다.
본 발명의 문제는, 높은 이미징 정밀도 및 고속 또는 높은 처리량을 갖는 웨이퍼 검사를 위한 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛을 구비한 다중 빔 하전 입자 스캐닝 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 문제는 웨이퍼 검사 동안 하전 효과(charging effects)를 완화하는 개선된 다중 빔 하전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 문제는 획득된 이미지 서브필드의 후처리 및 이미지 서브필드로부터 이미지 패치를 형성하기 위한 요구가 감소된 다중 빔 하전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 문제는 상이한 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴을 갖는 복수의 J개의 이미지 서브필드의 집합 스캐닝 이미징을 위해 구성된 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛을 갖는 다중 빔 하전 입자 스캐닝 검사 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛을 갖는 다중 빔 하전 입자 스캐닝 현미경을 위한 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛이 제공된다. 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛으로, 고정밀 및 동기화된 빠른 이미지 획득으로 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 집합 스캐닝이 가능하다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 예를 들어 lnm 미만의 왜곡으로 높은 정밀도로 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛에 의해 상이한 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴이 가능해진다. 이미지 패치의 복수의 이미지 서브필드의 이미지 획득은 선택된 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴과 동기화된다. 예를 들어, 광범위한 이미지 후처리 없이 이미지 획득이 가능하다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛은 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 상이한 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴 및 이미지 패치의 복수의 이미지 서브필드의 동기화된 고속 이미지 획득을 가능하게 한다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛은 복수의 1차 하전 입자 빔렛 의 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴의 중단 및 이미지 패치의 복수의 이미지 서브필드의 이미지 획득을 가능하게 한다. 제1 스캔 프로그램의 중단 동안, 제2 스캔 프로그램에 따른 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 집합 스캐닝을 포함하는 추가 작업 또는 동작이 가능하다.
제1 실시예에 따른 방법으로, 다중 빔 하전 입자 스캐닝 현미경의 스캐닝 유도 왜곡을 최소화하는 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛의 동작 방법이 제공된다. 제2 실시예에서, 선택된 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴에 따라 집합 래스터 스캐닝 및 이미지 획득을 가능하게 하는 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛의 동작 방법이 제공된다. 제3 실시예에서, 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛이 제공된다. 본 발명의 실시예들로, 이미징 성능이 개선되고, 더 높은 유연성이 제공되며, 검사 작업의 처리량이 증가된다.
제2 실시예에 따른 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법에서, 스캔 프로그램은 구성 단계에서 선택되어 제공된다. 다중 빔 이미지 스캐닝 및 획득 방법은 제1 일반 스캐닝 처리 단계, 제2 특정 스캐닝 편향 제어 단계 및 제3 이미지 데이터 획득 단계로 분리된다.
제1 일반 스캐닝 처리 단계는 스캔 명령 수신 단계 및 스캔 명령 처리 단계 중 적어도 하나를 포함한다. 선택된 스캔 프로그램은 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛에 의해 수신되고 단위 서브필드 좌표, 예를 들어 이미지 서브필드 내에서 정수 정밀도를 갖는 픽셀 좌표의 단위 스캐닝 좌표의 시퀀스로 변환된다. 제1 일반 스캐닝 처리 단계는 정점 후처리 단계를 더 포함한다. 선택된 스캔 프로그램에 따르면, 일련의 전치 보상(precompensation) 디지털 스캔 명령이 제1 일반 스캐닝 처리 단계에서 생성되고 제2 특정 스캐닝 편향 제어 단계에 제공된다. 각각의 스캐닝 편향 제어 단계는 특정 변환 단계, 정점 후처리 단계, 디지털에서 아날로그로의 변환 단계 및 증폭 단계 중 적어도 하나를 포함한다. 제3 이미지 데이터 획득 단계는 AD 변환 단계, 디지털 이미지 데이터 선택 단계 및 디지털 이미지 데이터 어드레스 지정 및 기록 단계를 포함한다. 디지털 이미지 데이터 어드레싱 및 기입 단계에서, 복수의 이미지 데이터는 복수의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 이미지 데이터의 복수의 픽셀 좌표에 대응하는 임시 스토리지의 병렬 액세스 메모리에 기입된다. 추가 병렬 판독 및 이미지 처리 단계에서, 복수의 이미지 데이터가 병렬 액세스 메모리로부터 판독되고 이미지 데이터가 후처리된다.
제1 일반 스캐닝 처리 단계와 제2 스캐닝 편향 제어 단계의 모듈식 분리는, 각각의 특정 스캐닝 편향 제어 단계가 일반 스캐닝 처리 단계를 수정하거나 변경할 필요가 없이 서로 다른 특정 제1 집합 다중 빔 래스터 스캔 시스템 또는 제2 집합 다중 빔 래스터 스캔 시스템으로 조정되거나 보정될 수 있다는 이점이 있다. 따라서 예를 들어 8중극 스캐너 또는 4중극 스캐너 시퀀스, 2중극 스캐너 시퀀스 또는 기타 집합 다중 빔 래스터 스캔 시스템이 사용되었는지 여부에 따라 특정 제1 집합 다중 빔 래스터 스캔 시스템과 같이 특정 스캐닝 편향 제어 단계를 수정하는 것이 가능하다. 제1 일반 스캐닝 처리 단계와 제2 스캐닝 편향 제어 단계에서 모듈식 분리를 통해, 다중 빔 하전 입자 시스템의 계통 수차는 실제 집합 스캔 시스템의 특정 수차 또는 비선형 효과와 분리된다. 다중 빔 하전 입자 시스템의 계통 수차(systematic aberration)는 실제 집합 스캔 시스템의 특정 수차 또는 비선형 효과로부터 분리된다. 다중 빔 하전 입자 시스템의 계통 수차는 제1 일반 스캐닝 처리 단계에서 전치 보상된다. 각각의 경우에 증폭 단계 동안 전압 증폭의 비선형성을 개별적으로 포함하는 실제 집합 스캔 시스템, 예를 들어 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너 또는 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 특정 수차 또는 비선형 효과는 특정 제2 스캐닝 편향 제어 단계에서 전치 보상된다. 일 예에서, 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법은 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 작업 제어를 위한 제1 스캐닝 편향 제어 단계 및 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 작업 제어를 위한 제2 스캐닝 편향 제어 단계를 적어도 포함한다. 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법은 추가 스캐닝 편향 제어 단계를 포함할 수 있다.
제1 일반 스캐닝 처리 단계와 제3 이미지 데이터 획득 단계의 모듈식 분리는, 복수의 J개의 입자 빔렛의 집합 스캐닝 동작과 동기화된 복수의 J개의 서브필드의 이미지 획득을 위해 선택되고 구성될 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어, 이미지 데이터 획득 단계에 대한 단위 스캔 명령의 생성 및 제공과 함께, 이미지 센서로부터의 변동 전압의 J개의 스트림은, 변환되고, 선택되고, 정렬되고 그리고 복수의 J개의 어드레스에서 그리고 단위 스캐닝 좌표에 따라 각각 병렬 액세스 메모리에 기록된다. 상이한 스캔 프로그램에 대해, 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 이미지 데이터의 복수의 J개의 메모리 어드레스 포인터 시퀀스가 생성되고 복수의 J개의 이미지 데이터는 복수의 J개의 이미지 어드레스 포인터 시퀀스에서 병렬 액세스 메모리에 기록된다. 이 방법을 사용하면 임의 또는 랜덤 스캐닝 패턴이 있는 스캔 프로그램, 분리된 스캔 경로 또는 계단식으로 해상도가 증가하는 스캐닝 패턴을 포함한 서로 상이한 스캔 프로그램이 활성화된다.
발명의 추가 측면에서, 선택된 제1 스캔 프로그램이 중단될 수 있고, 제1 스캔 프로그램의 중단 동안 제2 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴이 선택될 수 있다. 예를 들어, 제2 스캐닝 패턴에 따른 복수의 J개의 이미지 서브필드의 복수의 J개의 이미지 세그먼트에 대한 캘리브레이션 측정 또는 반복 측정은 제1 스캔 프로그램의 중단 동안 수행되며 다중 빔 하전 입자 현미경의 드리프트와 같은 실제 성능 속성이 모니터링된다. 제2 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴에 대응하는 디지털 이미지 데이터는 제1 스캔 프로그램의 디지털 이미지 데이터와 서로 상이한 메모리 어드레스에 기입된다.
다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법은 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법 동안 생성된 스트림 또는 데이터 시퀀스를 클럭 및 스트리밍할 뿐만 아니라 작업의 동기화를 위해 공통 클럭 신호를 사용한다. 공통 클럭 신호는 예를 들어 일반 스캐닝 처리 단계에서 생성되고 제2 스캐닝 편향 제어 단계 및 제3 이미지 데이터 획득 단계에 제공된다. 병렬 판독 및 이미지 처리 단계는 서로 상이하거나 동일한 클럭 주파수에서 동작할 수 있다. 다중 빔 하전 입자 스캐닝 현미경의 일반 제어 유닛는 서로 상이한 또는 동일한 클럭 주파수에서 동작할 수 있다. 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법 내에서, 예를 들어 DA 변환 단계와 AD 변환 단계는 동기화되어 래스터 스캐닝 편향 및 이미지 픽셀 데이터 수집의 동기화를 제공한다. AD 변환 단계 이후의 데이터 처리 지연과 DA 변환 단계 이후의 증폭 단계 및 집합 편향 단계의 지연은 예를 들어 디지털 이미지 데이터 선택 단계에서 보정되고 고려될 수 있다. 이에 의해, 로컬 서브필드 p,q-좌표의 실제 스캐닝 위치에 대응하는 복수의 디지털 이미지 픽셀 데이터는 복수의 메모리 어드레스에 그리고 서브필드-좌표(p, q)의 실제 스캐닝 위치에 대응하는 단위 스캔 명령에 대응하는 어드레스에서의 복수의 메모리 어드레스의 각각에서 기록된다.
제1 실시예에 따른 방법으로, 스캐닝 유도 왜곡의 기원에 상관없이 스캐닝 유도 왜곡은 전체적으로 최소화된다. 제1 실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 스캐닝 전자 현미경의 캘리브레이션 방법이 제공되며, 이에 의해 최대 스캐닝 유도 왜곡이 감소되고, 상기 방법은 캘리브레이션 샘플의 표면에 걸쳐 제1 구동 신호 V1(p,q)를 갖는 집합 다중 빔 래스터 스캐너에 의해 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛을 래스터 스캐닝함으로써 캘리브레이션 측정을 수행하는 제1 단계를 포함한다. 캘리브레이션 측정으로부터 복수의 스캐닝 유도 왜곡 패턴을 유도하는 제2 단계에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛 각각에 대해 스캐닝 유도 왜곡 패턴이 유도된다. 제3 단계에서, 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴이 예를 들어 통계적 방법에 의해 분석되고, 교정 신호 C(p,q)가 유도된다. 예에서, 분석의 제3 단계는 통계적 방법에 의해 복수의 스캐닝 유도 왜곡 패턴의 기준 왜곡 패턴을 유도하는 것을 포함하고, 통계적 방법은 평균, 가중 평균 또는 중앙값 연산을 포함한다. 교정 신호 C(p,q)는 기준 왜곡 패턴에서 파생된다. 방법의 제4 단계에서, 제1 구동 신호 V1(p,q)는 교정 신호 C(p,q)로 수정되고 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너를 구동하기 위한 수정된 구동 신호 V2(p,q)가 파생된다. 수정된 구동 신호 V2(p,q)를 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너에 인가함으로써, 기준 왜곡 패턴은 복수의 스캐닝 유도 왜곡 패턴 각각에 대해 전치 보상되고 최대 스캐닝 유도 왜곡이 최소화된다. 예에서, 최대 스캐닝 유도 왜곡이 미리 결정된 스레스홀드 아래로 최소화될 때까지 제1 단계 내지 제4 단계가 반복된다.
제1 실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 스캐닝 전자 현미경(1)의 교정 방법은,
- 캘리브레이션 샘플의 표면(25)에 걸쳐 제1 구동 신호 V1(p,q)를 갖는 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 의해 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 래스터 스캐닝함으로써 캘리브레이션 측정을 수행하는 제1 단계,
- 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3) 각각에 대한 스캐닝 유도 왜곡 패턴을 유도하는 것을 포함하는, 캘리브레이션 측정으로부터 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴을 유도하는 제2 단계,
- 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴을 분석하여 보정 신호 C(p,q)를 도출하는 제3 단계,
- 제1 구동 신호 V1(p,q)를 보정 신호 C(p,q)로 수정하며 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 구동하기 위한 수정 구동 신호 V2(p,q)를 도출하는 제4 단계를 포함하며,
이로써, 최대 스캐닝 유도 왜곡이 감소된다.
예에서, 분석하는 제3 단계는:
- 통계적 방법에 의해 복수의 스캐닝 유도 왜곡 패턴의 기준 왜곡 패턴을 유도하는 추가 단계 - 상기 통계적 방법은 평균, 가중 평균 또는 중앙값의 연산 중 임의의 하나를 포함함 -; 및
- 상기 기준 왜곡 패턴으로부터 상기 교정 신호 C(p,q)를 유도하는 추가 단계를 포함한다.
일 예에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛 각각의 최대 스캐닝 유도 서브필드 왜곡이 미리 결정된 스레스홀드 아래로 최소화될 때까지 제1 단계 내지 제4 단계가 반복된다. 예에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 대부분의 최대 스캐닝 유도 서브필드 왜곡은 미리 결정된 스레드홀드 아래로 감소되고, 소수의 개별 1차 하전 입자 빔렛의 최대 스캐닝 유도 서브필드 왜곡은 미리 결정된 스레스홀드를 초과한다. 미리 결정된 스레스홀드를 초과하는 일부 개별 1차 하전 입자 빔렛에 플래그가 지정되고, 플래그가 지정된 1차 하전 입자 빔렛에 대응하는 이미지 서브필드의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡은 예를 들어 디지털 이미지 후처리에 의해 보상된다. 예에서, 교정 신호 C(p,q)는 선택된 스캔 프로그램에 따른 스캐닝 유도 왜곡의 전치 보상을 위해 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 제어 유닛의 메모리에 저장된다. 스캐닝 작업 동안, 제어 유닛은 선택된 스캔 프로그램에 따라 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 집합 래스터 스캐닝 동안 교정 신호 C(p,q)를 인가하고 기준 왜곡 패턴에 따른 평균 스캐닝 유도 왜곡은 전치 보상된다.
제1 실시예의 방법으로, 교정 함수 C(p,q)가 생성되며, 이에 의해 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡이 예를 들어 2의 인수에 의해 또는 예를 들어 스레스홀드 미만, 예를 들어 lnm 미만 또는 0.5nm 미만의 잔류 스캐닝 유도 왜곡을 성취하기 위해 최소화된다. 교정 함수 C(p,q)에 스캐닝 전압 신호가 사용 중에 인가된다.
복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛의 집합 스캐닝을 제어하기 위한 그리고 다중 빔 하전 입자 현미경으로 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터를 획득하기 위한 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법이 제공된다.
상기 방법은:
- 복수의 스캔 프로그램을 제공하고 선택된 스캔 프로그램을 선택하는 구성 단계;
- 선택된 스캔 프로그램이 수신되고 선택된 스캔 프로그램으로부터 전치 보상 디지털 스캔 명령 및 선택 제어 신호의 적어도 제1 시퀀스가 생성되는 일반 스캐닝 처리 단계;
- 특정 스캐닝 편향 제어 단계 - 상기 제어 단계 동안, 구동 전압의 적어도 제1 증폭 시퀀스가 전치 보상 디지털 스캔 명령의 적어도 제1 시퀀스로부터 생성되고 적어도 구동 전압의 제1 증폭 시퀀스가 집합 편향 단계에 제공되고, 상기 집합 편향 단계는 샘플 표면상의 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛의 집합 편향을 위한 것임 -
- 이미지 센서 유닛에서 아날로그 데이터 수집 단계 동안 수집된 변동 전압의 J개의 스트림을 변환 및 선택하여 디지털 이미지 데이터 값의 J개의 스트림을 형성하는 이미지 데이터 획득 단계 - 디지털 이미지 데이터 값의 J개의 스트림은 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터를 형성하기 위해 복수의 J개의 메모리 위치에서 공통 액세스 메모리에 기록되고, 이에 의해 선택 및 기록은 일반 스캐닝 처리 단계에서 생성되고 제공되는 선택 제어 신호에 의해 제어됨 - 를 포함한다.
방법은 병렬 판독 및 이미지 처리 단계를 더 포함하며, 그 동안 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터가 공통 액세스 메모리로부터 판독되고 이미지 처리가 수행된다. 이미지 처리는 이미지 필터링, 이미지 등록, 스레스홀드 연산, 오브젝트 감지, 이미지 오브젝트의 치수 측정, 왜곡 상관 중 하나를 포함할 수 있다. 이미지 처리는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터로부터 단일 디지털 이미지 파일을 형성하기 위한 스티칭 작업을 더 포함할 수 있다.
예에서, 일반 스캐닝 처리 단계 동안, 단위 스캔 명령의 적어도 제1 시퀀스가 정규화된 서브필드 좌표(u,v)에서 생성된다. 단위 스캔 명령의 제1 시퀀스는 회전, 스케일 변경 또는 메모리로부터 수신된 미리 결정된 교정 함수 C(p,q)의 고려 중 하나를 포함하는 연산의 적용에 의해 이미지 서브필드 좌표(p,q)에서 전치 보상 디지털 스캔 명령 시퀀스로 변환된다.
일 예에서, 일반 스캐닝 처리 단계 동안 생성된 선택 제어 신호는 단위 스캔 명령의 적어도 제1 시퀀스를 포함하고, 이미지 데이터 획득 단계 동안, 디지털 이미지 데이터 값의 J개의 스트림은 복수의 J개의 이미지 서브필드 좌표 및 단위 스캔 명령의 제1 시퀀스에 대응하는 복수의 J개의 메모리 위치에서 공통 액세스 메모리에 기록된다.
예에서, 일반 스캐닝 처리 단계 동안 동기화 제어 명령은 스캐닝 동기화 제어 단계와 교환된다.
예에서, 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛은 사용 중에 스테이지 또는 스테이지 상에 장착된 샘플의 좌표계의 배향에 대해 회전 각도만큼 회전되는 래스터 구성으로 구성되고, 여기서 일반 스캐닝 처리 단계에서 단위 스캔 명령의 시퀀스는 래스터 구성의 회전을 보상하도록 조정된다.
동작 방법 및 다중 빔 하전 입자 빔 현미경은 동기화된 스캐닝 작업 및 선택된 스캔 프로그램에 따라 복수의 하전 입자 빔렛에 의한 이미지 획득 수단을 포함하며, 선택된 스캔 프로그램은 다중 빔 하전 입자 스캐닝 현미경의 제어 유닛의 메모리에 저장된 상이한 스캔 프로그램으로부터의 검사 작업에 따라 선택될 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 또는 제2 실시예의 방법 또는 방법 단계 중 임의의 하나를 수행하도록 구성된 다중 빔 하전 입자 현미경이 제공된다.
제3 실시예에 따르면, 개선된 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 유닛은 이미지 획득 유닛에 연결된 스캔 제어 유닛을 포함한다. 스캔 제어 유닛은 사용 중에 선택된 스캔 프로그램에 따라 각 이미지 서브필드에서 스캐닝 좌표를 나타내는 디지털 신호의 스트림을 적어도 생성하고, 디지털 신호의 스트림을 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 구동을 위한 구동 전압의 적어도 시퀀스 또는 스트림으로 변환하도록 구성된다. 사용 중에, 집합 다중 빔 래스터 스캐너는 구동 전압의 시퀀스에 따라 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 또는 J개의 1차 하전 입자 빔렛을 스캐닝 편향시키도록 구성된다. 디지털 이미지 획득 유닛은 복수의 J개의 이미지 서브필드로부터 복수의 J개의 이미지 신호에 대응하는 디지털 이미지 데이터의 복수의 J개의 시퀀스 또는 스트림을 획득하도록 구성된다. 디지털 이미지 획득 유닛은 스캔 제어 유닛에 연결되고 이미지 획득을 선택된 스캔 프로그램과 동기화하고 선택된 스캔 프로그램의 스캐닝 좌표의 시퀀스에 따라 복수의 J개의 메모리 위치에 디지털 이미지 데이터의 복수의 J개의 스트림을 기록하도록 구성된다. 선택한 스캔 프로그램은 여러 스캔 프로그램 중 하나일 수 있으며 예를 들어 라인 및 포인트 좌표를 포함하는 스캔 명령 시퀀스로 또는 예를 들어 반복적인 기능 루프를 포함하는 기능 설명에 의해 설명된다. 상이한 스캔 프로그램을 제어 유닛의 메모리에 저장하고 다중 빔 하전 입자 스캐닝 현미경(1)을 사용하여 특정 검사 작업에 대해 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은,
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31MN)에 걸쳐 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 집합 스캐닝하기 위한 적어도 제1 집합 래스터 스캐너(110); 및
- J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN) 중 하나에 각각 대응하는 복수의 J개의 2차 전자 빔렛(9)을 감지하기 위한 감지기(207)를 포함하는 감지 시스템(200); 및
- 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고, 상기 이미지 제어 모듈(820)은:
- 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결되고, 그리고, 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 제1 집합 래스터 스캐너(110)로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 스캐닝 동작을 사용 중에 제어하도록 구성되는 스캔 제어 유닛(930),
- 스캔 제어 유닛(930) 및 감지기(207)에 연결되고, 그리고, 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제공되는 클럭 신호와 동기화된 감지기(207)로부터 복수의 J개의 이미지 데이터를 사용 중에 획득 및 선택하도록 구성되며, 복수의 J개의 이미지 데이터를 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 대응하는 메모리 위치에서 병렬 액세스 메모리(1816)에 기록하도록 구성되는 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함한다.
예에서, 스캔 제어 유닛(930)은 사용 중에 클럭 신호를 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 제공하도록 구성된 클럭 신호 생성기(938)를 포함한다. 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 작업과 동기화된 작업을 위해 구성되는 적어도 추가 시스템(960)에 추가로 연결될 수 있다. 추가 시스템(960)은 사용 중에 복수의 J개의 1차 하전 입자를 빔 덤프(130)로 집합적으로 편향시키도록 구성되는 집합 편향기(350)일 수 있다.
다중 빔 하전 입자 현미경(1)은 감지 시스템(200)에 배열된 제2 집합 래스터 스캐너(222)를 더 포함할 수 있다. 스캔 제어 유닛(930)은 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 또한 연결된다.
제3 실시예의 이미징 제어 모듈(820)은 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 전압을 공급하도록 구성된, 그리고 사용 중에 제1 집합 래스터 스캐너(110) 또는 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 구동 전압을 공급하도록 구성된 전압 공급기(925)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 상기 스캔 제어 유닛(930)은,
- 상기 클럭 유닛(938)에 연결된 스캔 생성기 모듈(932); 및
- 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결된 제1 증폭기 모듈(936.1); 및
- 상기 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 연결된 제2 증폭기 모듈(936.2)을 포함하고;
- 상기 스캔 생성기 모듈(932)은 사용 중에 전치 보상 디지털 스캔 명령의 시퀀스를 생성하여 상기 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)에 제공하도록 구성되고; 그리고
- 상기 제1 증폭기 모듈(936.1)은 사용 중에 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제1 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성되고;
- 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)은 사용 중에 상기 제2 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제2 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성된다.
상기 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 편향에 사용 중에 동기화된 동작을 위해 구성된 시스템(960.3)에 연결된 적어도 하나의 추가 증폭기 모듈(936.3)을 더 포함할 수 있다. 스캔 생성기 모듈(932)은 이미지 획득 모듈(810)에 더 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 스캐닝 현미경(1)의 상기 이미지 데이터 획득 유닛(810)은,
- 상기 이미지 센서(207)에 연결되고 사용 중에 복수의 S개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로 변환하도록 구성된 복수의 AD 변환기를 포함하는 ADC 모듈(1808); 및
- 상기 ADC 모듈(1808) 및 상기 스캔 제어 유닛(930)에 연결되고, 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로부터 그리고 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 상기 스캔 제어 유닛(930)에 의해 사용 중에 제공된 선택 제어 신호(744)로부터 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을 사용 중에 선택하도록 구성된 획득 제어 유닛(1812); 및
- 상기 획득 제어 유닛(1812), 상기 스캔 제어 유닛(930), 및 상기 병렬 액세스 메모리(1816)에 연결된 이미지 데이터 분류기(1820)를 포함하고,
상기 이미지 데이터 분류기(1820)는, 사용 중에, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을, 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캔 위치에 대응하는 복수의 메모리 어드레스에서 상기 병렬 액세스 메모리(1816) 내에 기록하도록 구성된다. 예시에서, 이미징 제어 모듈(820)은 복수의 L개의 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함하고, S×L=J이며, J는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 사용 동안 생성되고 이용되는 복수의 1차 빔렛(3)의 수이다. 예시에서, 이미징 제어 모듈(820)은 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함하고, S=J이며, J는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 사용 동안 생성되고 이용되는 복수의 1차 빔렛(3)의 수이다. 예시에서, 이미지 데이터 획득 유닛(810)의 숫자 L은 단일 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 의해 처리될 수 있는, 1차 빔렛(3)에 각각 대응하는 복수의 S개의 변동 전압(786)에 따라 선택된다. 숫자 S는 예를 들어 S = 6, 8, 10, 12 또는 그 이상의 변동 전압(786)일 수 있다. 숫자 L은 L = 1, 8, 10, 12, 20 또는 그 이상, 예를 들어 L은 100일 수 있다.
상기 ADC 모듈은 클럭 유닛에 연결되고 사용 중에 클럭 유닛(938)으로부터 클럭 신호를 수신하고, 사용 중에 복수의 J개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 J개의 스트림으로 변환하기 위한 복수의 AD 변환기의 동작을 동기화하도록 구성될 수 있다. 클럭 유닛(938)은 제어 유닛(800)에 연결될 수 있고 제어 유닛(800)으로부터 제어 신호를 수신하도록 구성될 수 있고 클럭 유닛(938)의 클럭 주파수를 사용 중에 변경하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은,
- 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 선택된 스캔 프로그램(762)으로 샘플의 검사 사이트(inspection site)를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 상기 스캔 제어 유닛(930)은 일반 스캔 생성기 모듈(932), 및 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 적어도 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 집합 래스터 스캐너(220)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 제2 증폭기 모듈(936.2)을 포함하고,
상기 스캔 제어 유닛(930)은 선택된 스캔 프로그램(762)에 사용 중에 동기화된 동작을 위해 제3 또는 추가 동작 유닛(960.3 또는 960.n)의 제어를 위해 제3 또는 추가 증폭기 모듈(936.3 또는 936.n)을 선택적으로 포함하도록 되어 있다.
일 예에서, 일반 스캔 생성기 모듈(932)은 상기 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 체계적 스캐닝 유도 수차의 전치 보상을 위해 사용 중에 구성된 정점 후처리 유닛을 포함한다. 각각의 증폭기 모듈은 정점 후처리 유닛, 디지털-아날로그 변환기 및 증폭기를 포함하여, 각 증폭기 모듈에서, 동기화된 동작을 위해 동작 유닛(960.i)과 관련하여 상기 증폭기 모듈의 동작의 비선형성이 각각의 동작 유닛(960.i)에 대하여 개별적으로 전치 보상된다. 동작 유닛(960.i)은 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110) 또는 제2 집합 다중-빔 래스터 스캐너(222)일 수 있다.
예시에서, 다중 빔 하전 입자 현미경은 육각형 래스터 구성으로 복수의 1차 하전 입자 빔렛을 생성하도록 구성되는 다중 빔 생성기를 포함하며, 이미징 제어 모듈은 복수의 이미지 서브필드 - 복수의 이미지 서브필드 각각은 육각 형상을 가짐 - 를 갖는 웨이퍼와 같은 샘플의 검사 사이트를 스캐닝 및 이미징하도록 구성된다. 따라서, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은
- 육각형 래스터 구성으로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 생성하기 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)를 갖는 샘플의 검사 사이트를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820) - 복수의 J개의 이미지 서브필드(31) 각각은 육각 형상을 가짐 - 을 포함한다.
예시에서, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은,
- 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200),
- 오브젝티브 렌즈(102),
- 복수의 J개의 1차 하전 빔렛(3)의 스캐닝을 제어하기 위한 그리고 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)에 배열된 복수의 스캐닝 라인을 갖는 샘플의 표면의 이미지 패치의 획득을 제어하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 상기 이미징 제어 모듈(820)은 상기 샘플의 배향에 관하여 상기 복수의 스캐닝 라인의 배향을 변경하도록 구성된다. 예시에서, 이미징 제어 모듈(820)은 이미지 패치를 커버하기 위한 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)의 사이즈를 변경하기 위해 적어도 스캐닝 라인의 길이 또는 스캐닝 라인의 수를 변경하도록 더 구성된다. 일 예에서, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건을 제어하기 위한 제어 유닛(800)을 더 포함하고, 여기서 복수의 스캐닝 라인의 방향의 변화는 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건의 변화에 의해 유도된 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 구성의 회전에 따른다. 동작 조건의 변화는 예를 들어 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 샘플 표면과 기준 표면 사이의 작동 거리의 변화 또는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 초점 평면의 변화 또는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 배율의 변화일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법은 선택된 스캔 프로그램의 선택 및 선택된 스캔 프로그램에 따라 샘플 표면 상의 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛을 집합 편향시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 J개의 변동 전압 스트림을 획득하고 J개의 변동 전압 스트림을 클럭 속도로 변환하여 디지털 이미지 데이터 값의 J개의 스트림을 형성하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 합, 평균 디지털 이미지 데이터 값, 또는 디지털 이미지 데이터 값의 차를 형성하기 위해 디지털 이미지 데이터 값의 J개의 스트림 각각으로부터 적어도 2개의 디지털 이미지 데이터 값을 처리하고 합, 평균 디지털 이미지 데이터 값, 또는 디지털 이미지 데이터 값의 차이를 포함하는 디지털 이미지 데이터 값의 J개의 스트림을 미리 규정된 메모리 위치에서 공통 액세스 메모리로 기록하는 단계를 더 포함한다. 예시에서, 복수의 이미지 서브필드 각각 내의 각각의 픽셀 위치는 연장된 체류 시간을 갖는 1차 하전 입자 빔렛에 의해 조명된다. 연장된 체류(dwell) 시간은 G에 클럭 속도의 역을 곱한 값에 해당할 수 있으며 G는 G = 2, 3, 4 또는 그 이상인 정수이다. 다른 예에서, 스캔 프로그램은 개별 스캐닝 패턴을 포함하고 개별 스캐닝 내의 각 픽셀 위치(55)의 반복된 스캐닝 조명을 더 포함한다. 예를 들어 픽셀 또는 라인 평균화를 포함하는 이 방법을 사용하면 오브젝트의 표면적에서 수집된 디지털 이미지 데이터에 대한 신호 대 잡음비(SNR)를 증가시킬 수 있으며 예를 들어 더 높은 SNR을 갖는 선택된 영역의 이미지와 결합된 오브젝트의 표면적의 오버뷰 이미지(overview image)를 달성하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예로, 보다 유연한 이미지 스캐닝 및 획득 방법이 가능해지고, 보다 유연한 이미지 스캐닝 및 데이터 처리 아키텍처가 제공된다. 본 발명의 실시예 및 실시예로, 다중 빔 하전 입자의 이미징 정밀도 및 처리량이 증가된다. 예를 들어, 스캐닝 유도 수차는 예를 들어 스캐닝 비선형성의 전치 보상에 의해 최소화된다. 예를 들어, 육각형 이미지 서브필드를 활용하여 직사각형 이미지 서브필드에 비해 최대 스캐닝 편향량을 줄이고, 이미지 획득 당 동일한 처리량 또는 시간으로 이미지 패치의 넓은 표면적을 유도 수차를 낮추고 이미징 성능을 높인 스캐닝 이미징한다. 예를 들어, 각각의 이미지 서브필드는 서로 다른 선택적으로 분리된 스캐닝 패턴으로 분할되고 샘플의 하전(charging)이 제어된다. 예를 들어, 이미지 후처리에 대한 요구가 줄어들고 이미지 데이터가 높은 처리량으로 더 높은 정밀도로 생성된다.
더 자세한 사항은 실시예의 예에서 설명된다. 추가 실시예는 아래에 설명된 실시예 및 실시예의 조합 또는 변형을 포함한다. 보다 자세한 사항은 첨부된 도면을 참조하여 공개한다.
도 1: 실시예에 따른 다중 빔 하전 입자 현미경 시스템의 예시,
도 2: 편향기와 빔 덤프를 포함하는 다중 빔 하전 입자 현미경 시스템의 추가 세부 사항의 예시.
도 3: 제1 및 제2 이미지 패치와 제2 검사 사이트를 포함하는 제1 검사 사이트의 좌표의 예시.
도 4: 선택된 1차 하전 입자 빔렛의 예에서 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 동작 예시.
도 5: 스캐닝 유도 왜곡의(a) 전치 보상 전 그리고(b) 전치 보상 후 복수의 1차 하전 입자 빔렛 각각에 대한 최대 스캐닝 유도 왜곡의 예시.
도 6: 비선형 구동 전압에 의한 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 비선형 동작 보상의 예시.
도 7: 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법의 예시.
도 8: 이미징 제어 모듈 및 관련 모듈의 아키텍처의 예시.
도 9: 스캔 제어 유닛 및 관련 유닛 또는 모듈의 예시.
도 10: 증폭기 모듈의 예시.
도 11: 이미지 데이터 획득 유닛 및 관련 유닛 또는 모듈의 예시.
도 12:(a) 제1 스캔 프로그램에 따른 예시적인 1차 빔렛의 스캔 경로 및(b) 이미징 제어 모듈 및 관련 모듈 내에서 교환되는 일부 신호의 예시.
도 13:(a) 스캔 프로그램에 따른 예시적인 1차 빔렛의 스캔 경로 및(b) 이미징 제어 모듈 및 관련 모듈 내에서 교환되는 일부 신호의 예시.
도 14: 추가 스캔 프로그램의 스캔 경로의 예시
도 15: 1차 하전 입자 빔렛의 육각형 래스터 구성이 있는 육각형 이미지 서브필드에 따른 스캔 프로그램의 예시.
도 16: 조정된 스캔 프로그램을 사용한 육각형 래스터 구성의 회전 보상의 예시.
도 17: 제1 실시예에 따른 방법의 예시
파이8. 18: 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
도 19: 픽셀 평균화를 사용하는 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
도 20: 다중 빔 스캐닝 및 라인 평균을 이용한 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
도 21: 임시 메모리를 사용하는 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
도 2: 편향기와 빔 덤프를 포함하는 다중 빔 하전 입자 현미경 시스템의 추가 세부 사항의 예시.
도 3: 제1 및 제2 이미지 패치와 제2 검사 사이트를 포함하는 제1 검사 사이트의 좌표의 예시.
도 4: 선택된 1차 하전 입자 빔렛의 예에서 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 동작 예시.
도 5: 스캐닝 유도 왜곡의(a) 전치 보상 전 그리고(b) 전치 보상 후 복수의 1차 하전 입자 빔렛 각각에 대한 최대 스캐닝 유도 왜곡의 예시.
도 6: 비선형 구동 전압에 의한 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너의 비선형 동작 보상의 예시.
도 7: 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법의 예시.
도 8: 이미징 제어 모듈 및 관련 모듈의 아키텍처의 예시.
도 9: 스캔 제어 유닛 및 관련 유닛 또는 모듈의 예시.
도 10: 증폭기 모듈의 예시.
도 11: 이미지 데이터 획득 유닛 및 관련 유닛 또는 모듈의 예시.
도 12:(a) 제1 스캔 프로그램에 따른 예시적인 1차 빔렛의 스캔 경로 및(b) 이미징 제어 모듈 및 관련 모듈 내에서 교환되는 일부 신호의 예시.
도 13:(a) 스캔 프로그램에 따른 예시적인 1차 빔렛의 스캔 경로 및(b) 이미징 제어 모듈 및 관련 모듈 내에서 교환되는 일부 신호의 예시.
도 14: 추가 스캔 프로그램의 스캔 경로의 예시
도 15: 1차 하전 입자 빔렛의 육각형 래스터 구성이 있는 육각형 이미지 서브필드에 따른 스캔 프로그램의 예시.
도 16: 조정된 스캔 프로그램을 사용한 육각형 래스터 구성의 회전 보상의 예시.
도 17: 제1 실시예에 따른 방법의 예시
파이8. 18: 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
도 19: 픽셀 평균화를 사용하는 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
도 20: 다중 빔 스캐닝 및 라인 평균을 이용한 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
도 21: 임시 메모리를 사용하는 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법에 따른 메모리 할당의 예시.
후술하는 본 발명의 예시적인 실시예에서, 기능 및 구조가 유사한 구성 요소는 가능한 한 유사하거나 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1의 개략도는 본 발명의 실시예에 따른 다중 빔 하전 입자 현미경 시스템(1)의 기본 특징 및 기능을 예시한다. 도에서 사용된 기호는 각각의 기능을 상징하기 위해 선택되었다. 도시된 시스템의 유형은 오브젝트(7)의 표면(25)에 복수의 1차 하전 입자 빔 스폿(5)을 생성하기 위해 복수의 1차 전자 빔렛(3)을 사용하는 다중 빔 스캐닝 전자 현미경(MSEM 또는 Multi-SEM)의 시스템이고, 예를 들어, 오브젝티브 렌즈(102)의 오브젝트 평면(101)에서 상부 표면(25)과 함께 위치된 웨이퍼와 같은 것이다. 단순화를 위해, 단지 5개의 1차 하전 입자 빔렛(3) 및 5개의 1차 하전 입자 빔 스폿(5)이 도시된다. 다중 빔렛 하전 입자 현미경 시스템(1)의 특징 및 기능은 전자 또는 이온 및 특히 헬륨 이온과 같은 다른 유형의 1차 하전 입자를 사용하여 구현될 수 있다. 현미경 시스템(1)의 추가 세부사항은 2020년 8월 5일에 출원된 독일 특허 출원 102020209833.6에 제공되어 있으며, 이는 참조에 의해 완전히 통합된다.
현미경 시스템(1)은 오브젝트 조사 유닛(100), 감지 유닛(200) 및 2차 하전 입자 빔 경로(11)를 1차 하전 입자 빔 경로(13)로부터 분리하기 위한 빔 스플리터 유닛(400)을 포함한다. 오브젝트 조사 유닛(100)은 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 생성하기 위한 하전 입자 다중 빔 생성기(300)를 포함하며, 웨이퍼(7)의 표면(25)이 샘플 스테이지(500)에 의해 위치되는 오브젝트 평면(101)에서 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 초점을 맞추도록 적응된다.
1차 빔 생성기(300)는 오브젝트 조사 유닛(100)의 필드 곡률을 보상하기 위해 전형적으로 구형 곡면인 중간 이미지 표면(321)에 복수의 1차 하전 입자 빔렛 스팟(311)을 생성한다. 1차 빔렛 생성기(300)는 전자와 같은 1차 하전 입자의 소스(301)를 포함한다. 1차 하전 입자 소스(301)는 발산 1차 하전 입자 빔(309)을 방출하고, 이는 시준된 빔을 형성하기 위해 적어도 하나의 시준 렌즈(303)에 의해 시준된다. 시준 렌즈(303)는 일반적으로 하나 이상의 정전 또는 자기 렌즈로 구성되거나 정전 및 자기 렌즈의 조합으로 구성된다. 시준된 1차 하전 입자 빔은 1차 다중 빔 형성 유닛(305)에 입사된다. 다중 빔 형성 유닛(305)은 기본적으로 1차 하전 입자 빔(309)에 의해 조명되는 제1 다중 어퍼쳐 플레이트(306.1)를 포함한다. 제1 다중 어퍼쳐 플레이트(306.1)는 복수의 어퍼쳐를 통한 시준된 1차 하전 입자 빔(309)의 투과에 의해 생성되는 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 생성을 위한 래스터 구성의 복수의 어퍼쳐를 포함한다. 다중 빔렛 형성 유닛(305)은 빔(309) 내의 전자의 이동 방향에 대해 제1 다중 어퍼쳐 플레이트(306.1)의 다운스트림에 위치된 적어도 추가 다중 어퍼쳐 플레이트(306.2)를 포함한다. 예를 들어, 제2 다중 어퍼쳐 플레이트(306.2)는 마이크로 렌즈 어레이의 기능을 갖고 바람직하게는 중간 이미지 표면(321)에서 복수의 1차 빔렛(3)의 초점 위치가 조정되도록 규정된 전위로 설정된다. 제3의 능동 다중 어퍼쳐 플레이트 배열(도시되지 않음)은 복수의 빔렛 각각에 개별적으로 영향을 미치도록 복수의 어퍼쳐 각각에 대한 개별 정전기 요소를 포함한다. 능동 다중 어퍼쳐 플레이트 배열은 정적 편향기 어레이, 마이크로 렌즈 어레이 또는 스티그메이터 어레이를 형성하기 위해 마이크로 렌즈용 원형 전극, 다중극 전극 또는 다중극 전극 시퀀스와 같은 정전기 요소가 있는 하나 이상의 다중 어퍼쳐 플레이트로 구성된다. 다중 빔렛 형성 유닛(305)은 인접한 제1 정전장 렌즈(307)로 구성되며, 제2 필드 렌즈(308) 및 제1 또는 제2 다중 어퍼쳐 플레이트와 함께 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)이 집속되거나 중간 이미지 평면(321)에 근접하여 집속된다. 다중 빔렛 형성 유닛(305)의 다운스트림에, 스캐닝 왜곡 보상기 어레이(601)가 배열될 수 있다.
중간 이미지 평면(321)에서 또는 그 부근에서, 정적 빔 조종 다중 어퍼쳐 플레이트(390)는 복수의 하전 입자 빔렛(3) 각각을 개별적으로 조작하기 위해 정전기 요소, 예를 들어 편향기를 갖는 복수의 어퍼쳐와 함께 배열된다. 빔 조종 다중 어퍼쳐 플레이트(390)의 어퍼쳐는 1차 하전 입자 빔렛(3)의 초점 스폿이 설계 위치에서 벗어난 경우에도 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)이 통과할 수 있도록 더 큰 직경으로 구성된다. 중간 이미지 평면(321)에 근접하여, 스캐닝 유도 텔레센트리시티 에러의 보상을 위한 스캐닝 보상기 어레이(602)가 배열될 수 있다. 1차 하전 입자 소스(301) 및 능동 다중 어퍼쳐 플레이트 배열(306.1...306.2), 스캐닝 왜곡 보상기 어레이(601), 빔 스티어링 다중 어퍼쳐 플레이트(390) 및 스캐닝 유도 텔레센트리시티 오차의 보상을 위한 스캐닝 보상기 어레이(602)가 제어 유닛(800)에 연결된 1차 빔렛 제어 모듈(830)에 의해 제어된다.
1차 하전 입자 빔렛(3)의 복수의 초점은 웨이퍼(7)의 표면(25)이 위치되는 이미지 평면(101)에서 필드 렌즈 그룹(103) 및 오브젝티브 렌즈(102)에 의해 이미징된다. 오브젝트 조사 시스템(100)은 복수의 하전 입자 빔렛(3)이 빔 전파 방향의 방향에 수직인 방향으로 편향될 수 있는 제1 빔 교차점(108)에 근접한 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 더 포함한다. 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)는 상이한 전파 각도(b)에서 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 통과하는 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 편향을 스캐닝하도록 구성된다. 오브젝티브 렌즈(102) 및 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)는 웨이퍼 표면(25)에 수직인 다중 빔렛 하전 입자 현미경 시스템(1)의 광축(105)에 중심을 맞춘다. 예에서, 복수의 1차 하전 입자(3)의 초점 스폿(5)의 래스터 구성은 약 100개 이상의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 육각형 래스터이다. 1차 빔 스폿(5)은 약 6㎛ 내지 15㎛의 거리와 5nm 미만, 예를 들어 3nm, 2nm 또는 심지어 그 미만의 직경을 갖는다. 한 예에서 빔 스폿 크기는 약 1.5nm이고 두 개의 인접한 빔 스폿 사이의 거리는 8㎛이다. 복수의 1차 빔 스폿(5) 각각의 스캐닝 위치에서, 복수의 2차 전자가 각각 생성되어 1차 빔 스폿(5)과 동일한 래스터 구성으로 복수의 2차 전자 빔렛(9)을 형성한다. 각 빔 스폿(5)에서 생성된 입자 빔렛(9)은 충돌하는 1차 하전 입자 빔렛(3)의 강도, 해당 스폿(5)을 조명하는 빔 스폿(5) 아래의 오브젝트(7)의 재료 구성 및 토폴로지, 샘플의 하전 조건에 따라 다르다. 2차 하전 입자 빔렛(9)은 샘플 하전 유닛(503)에 의해 생성된 정전기장에 의해 가속되고 오브젝티브 렌즈(102)에 의해 수집되고 빔 스플리터(400)에 의해 감지 유닛(200)으로 지향된다. 감지 유닛(200)은 복수의 2차 하전 입자 이미지 스폿(15)을 형성하기 위해 2차 전자 빔렛(9)을 이미지 센서(207) 상으로 이미징한다. 감지기 또는 이미지 센서(207)는 복수의 감지기 픽셀 또는 개별 감지기를 포함한다. 복수의 2차 하전 입자 빔 스폿(15)의 각각에 대해, 강도가 개별적으로 감지되고, 웨이퍼 표면(25)의 재료 조성이 높은 처리량으로 웨이퍼의 큰 이미지 패치에 대해 고해상도로 감지된다. 예를 들어, 8㎛ 피치를 갖는 10 x 10 빔렛의 래스터로, 예를 들어 2nm 이하의 이미지 해상도를 갖는 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 사용한 하나의 이미지 스캐닝으로 대략 88㎛ x 88㎛의 이미지 패치가 생성된다. 이미지 패치는 빔 스폿 크기의 절반으로 샘플링되므로 각 빔렛에 대해 이미지 라인당 8000픽셀의 픽셀 수를 사용하여 100개의 빔렛에 의해 생성된 이미지 패치가 6.4 기가 픽셀을 포함한다. 디지털 이미지 데이터는 제어 유닛(800)에 의해 수집된다. 예를 들어 병렬 처리를 사용하는 디지털 이미지 데이터 수집 및 처리에 대한 세부사항은 독일 특허 출원 102019000470.1 및 US 특허 US 9.536.702에 설명되어 있으며, 이는 여기에 참조로 포함된다.
복수의 2차 전자 빔렛(9)은 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 통과하고 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 의해 편향되어 스캐닝되고 빔 스플리터 유닛(400)에 의해 안내되어 감지 유닛(200)의 2차 빔 경로(11)를 따르게 된다. 복수의 2차 전자 빔렛(9)은 1차 하전 입자 빔렛(3)과 반대 방향으로 이동하고, 빔 스플리터 유닛(400)은 일반적으로 자기장 또는 자기장과 정전기장의 조합에 의해 1차 빔 경로(13)로부터 2차 빔 경로(11)를 분리하도록 구성된다. 선택적으로, 추가적인 자기 보정 요소(420)는 1차 및 2차 빔 경로에 존재한다. 투영 시스템(205)은 스캐닝 및 이미징 제어 유닛(820)에 연결된 적어도 제2 집합 래스터 스캐너(222)를 더 포함한다. 제어 유닛(800) 및 이미징 제어 유닛(820)은 복수의 2차 전자 빔렛(9)의 복수의 초점 포인트(15)의 위치의 잔여 차이(residual difference)를 보상하도록 구성되어서, 복수의 2차 전자 초점 스폿(15)의 위치가 이미지 센서(207)에서 일정하게 유지된다.
감지 유닛(200)의 투영 시스템(205)은 추가의 정전 또는 자기 렌즈(208, 209, 210) 및 어퍼쳐(214)가 위치되는 복수의 2차 전자 빔렛(9)의 제2 크로스오버(212)를 포함한다. 예에서, 어퍼쳐(214)는 이미징 제어 유닛(820)에 연결된 감지기(미도시)를 더 포함한다. 이미징 제어 유닛(820)은 적어도 하나의 정전 렌즈(206) 및 제3 편향 유닛(218)에 추가로 연결된다. 투영 시스템(205)은 복수의 2차 전자 빔렛(9) 각각에 개별적으로 영향을 미치는 어퍼쳐 및 전극을 갖는 적어도 제1 다중 어퍼쳐 코렉터(220), 및 제어 유닛(800) 또는 이미징 제어 유닛(820)에 연결된 선택적 추가 능동 소자(216)를 더 포함한다.
이미지 센서(207)는 투영 렌즈(205)에 의해 이미지 센서(207)에 집속된 2차 전자 빔렛(9)의 래스터 배열과 호환되는 패턴의 감지 영역 어레이로 구성된다. 이것은 이미지 센서(207) 상에 입사하는 다른 2차 전자 빔렛으로부터 독립한 각각의 개별 2차 전자 빔렛의 감지를 가능하게 한다. 도 1에 도시된 이미지 센서(207)는 CMOS 또는 CCD 센서와 같은 전자 감지 감지기 어레이일 수 있다. 이러한 전자 감응 감지기 어레이는 신틸레이터 요소 또는 신틸레이터 요소의 어레이와 같은 전자에서 광자 변환 유닛을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지 센서(207)는 복수의 2차 전자 입자 이미지 스폿(15)의 초점 평면에 배열된 전자 대 광자 변환 유닛 또는 신틸레이터 플레이트로서 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 이미지 센서(207)는 릴레이 광학 복수의 광전자 증배관(photomultipliers) 또는 애벌랜치 광다이오드(도시되지 않음)와 같은 전용 광자 감지 소자 상의 2차 하전 입자 이미지 스폿(15)에서 전자에서 광자 변환 유닛에 의해 생성된 광자를 이미징하고 안내하기 위한 릴레이 광학 시스템을 더 포함한다. 이러한 이미지 센서는 위에서 인용되고 참고로 포함된 US 9,536,702에 개시되어 있다. 일 예에서, 릴레이 광학 시스템은 제1, 저속 광 감지기 및 제2 고속 광 감지기로 광을 분할하고 안내하기 위한 빔 스플리터를 더 포함한다. 제2, 고속 광 감지기는 예를 들어 애벌랜치 포토다이오드와 같은 포토다이오드 어레이로 구성되며, 이는 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캐닝 속도에 따라 복수의 2차 전자 빔렛(9)의 이미지 신호를 분해하기에 충분히 빠르다. 제1, 저속 광 감지기는 초점 스폿(15) 또는 복수의 2차 전자 빔렛(9)을 모니터링하고 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 동작을 제어하기 위해 고해상도 센서 데이터 신호를 제공하는 CMOS 또는 CCD 센서인 것이 바람직하다.
복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 스캐닝하여 이미지 패치를 획득하는 동안 스테이지(500)는 이동하지 않는 것이 바람직하고, 이미지 패치를 획득한 후에는 스테이지(500)를 획득하고자 하는 다음 이미지 패치로 이동시킨다. 대안적인 구현에서, 스테이지(500)는 제1 방향에서 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)로 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 스캐닝함으로써 이미지가 획득되는 동안 제2 방향으로 연속적으로 이동된다. 스테이지 이동 및 스테이지 위치는 레이저 간섭계, 격자 간섭계, 공초점 마이크로 렌즈 어레이 등과 같은 당업계에 공지된 센서에 의해 모니터링 및 제어된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 전기 신호가 생성되어 디지털 이미지 데이터로 변환되고 제어 유닛(800)에 의해 처리된다. 이미지 스캐닝 동안, 제어 유닛(800)은 이미지 센서(207)가 미리 결정된 시간 간격으로 복수의 2차 전자 빔렛(9) 으로부터의 복수의 적시에 분해된 강도 신호를 감지하도록 트리거하도록 구성되며, 이미지 패치의 디지털 이미지가 축적되고 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 모든 스캐닝 위치로부터 함께 스티칭된다. 더 자세한 사항은 아래에서 설명될 것이다.
오브젝트 조사 유닛(100)의 다른 측면이 도 2에 도시되어 있다. 도 1에 설명된 요소에 추가하여, 오브젝트 조사 유닛(100)은 1차 빔 경로(3a)를 따른 제1 빔 경로로부터 1차 빔 경로(3b)를 따른 제2 빔 경로로 복수의 1차 빔렛(3)을 편향시키기 위한 적어도 제1 및 제2 편향기(350, 351)를 포함하는 편향기 세트 및 크로스 오버 플랜(109)에 배열된 빔 덤프(130)를 포함한다. 빔 덤프(130)는 중심 z-축(105)에 대해 축에서 벗어나 배열되고 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 흡수하도록 구성된다. 적어도 제1 편향기(350)는 이미징 제어 유닛(820)에 연결된다. 적어도 제1 편향기(350)가 오프 상태에서, 복수의 1차 빔렛(3)은 빔 경로(3a)를 따라 빔 덤프(130)를 통과하고 오브젝티브 렌즈(102)에 의해 샘플 표면에 집속된다. 적어도 제1 편향기(350)가 온 상태에서, 복수의 1차 빔렛(3)은 선택적으로 편향되어 빔 덤프(130) 내로 안내되고, 평면(109) 상의 빔 교차점(108) 근처에 배열되고 z축에 대한 거리 d를 갖는 축에서 벗어난다.
이미지 패치의 획득에 의한 웨이퍼 검사 방법은 도 3에 더 자세히 설명되어 있다. 웨이퍼는 제1 이미지 패치(17.1)의 중심(21.1)과 함께 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 초점 평면에 웨이퍼 표면(25)과 함께 배치된다. 이미지 패치(17.1...k)의 미리 규정된 위치는 반도체 피처 검사를 위한 웨이퍼의 검사 사이트에 해당한다. 제1 검사 사이트(33)와 제2 검사 사이트(35)의 미리 규정된 위치는 표준 파일 형식의 검사 파일에서 로드된다. 미리 규정된 제1 검사 사이트(33)는 여러 개의 이미지 패치, 예를 들어 제1 이미지 패치(17.1) 및 제2 이미지 패치(17.2)로 분할되고, 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)는 검사 작업의 제1 이미지 획득 단계를 위한 다중 빔 하전 입자 현미경 시스템(1)의 광축(105) 아래에 정렬된다. 제1 이미지 패치(21.1)의 제1 중심은 제1 이미지 패치(17.1)의 획득을 위한 제1 로컬 웨이퍼 좌표계의 원점으로서 선택된다. 웨이퍼 표면(25)이 등록되고 웨이퍼 좌표의 로컬 좌표계가 생성되도록 웨이퍼(7)를 정렬하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다.
복수의 1차 빔렛(3)은 각각의 이미지 패치(17.1...k)에서 규칙적인 래스터 구성으로 분포되고 이미지 패치의 디지털 이미지를 생성하기 위해 래스터 스캐닝 메커니즘에 의해 스캐닝된다. 이 예에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 N개의 빔 스폿을 갖는 제1 라인에 N개의 1차 빔 스폿(5.11, 5.12 내지 5.1N)을 그리고 빔 스폿(5.11) 내지 빔 스폿(5.MN)을 갖는 M개의 라인을 갖는 직사각형 래스터 구성으로 배열된다. 단순함을 위해 M=5배 N=5개의 빔 스폿만이 예시되지만, 빔 스폿의 수 J = M 곱하기 N은 더 클 수 있으며, 예를 들어 J=61 빔렛, 또는 약 J=100 빔렛 이상, 그리고 복수 빔 스폿(5.11 내지 5.MN)은 육각형 또는 원형 래스터와 같은 다양한 래스터 구성을 가질 수 있다.
스캔 경로(27.11) 및 스캔 경로(27.MN)를 갖는 빔 스폿(5.11 및 5.MN)을 갖는 1차 하전 입자 빔렛의 예에 예시된 바와 같이, 1차 하전 입자 빔렛 각각은 웨이퍼 표면(25) 위에서 스캐닝된다. 복수의 1차 하전 입자 각각의 스캐닝은 예를 들어 스캔 경로(27.11...27.MN)를 따라 앞뒤로 이동하여 수행되며, 각 1차 하전 입자 빔렛의 각 초점 포인트(5.11...5.MN)은 이미지 서브필드 라인의 시작 위치 - 예를 들어 이미지 서브필드(31.mn)의 가장 왼쪽 이미지 포인트임 - 에서 x 방향으로 집합 다중 빔 스캐닝 편향기 시스템(110)에 의해 집합으로 이동된다. 각 초점 포인트(5.11...5.MN)는 1차 하전 입자 빔렛(3)을 올바른 위치로 집합으로 스캐닝함으로써 집합으로 스캐닝되고, 그 다음 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)는 복수의 하전 입자 빔렛(3) 각각을 각 서브필드(31.11...31.mn)에서 다음 라인의 라인 시작 위치로 평행하게 이동시킨다. 미네소타 후속 스캐닝 라인의 라인 시작 위치로 다시 이동하는 것을 플라이백(fly-back)이라고 하다. 일 예에서, 플라이백 동안, 복수의 1차 빔렛(3)은 제1 편향기(350)에 의해 선택적으로 편향되고 빔 덤프(130)로 안내된다. 이 예에서 1차 하전 입자 빔렛(3)은 샘플 표면(25)에 도달하지 않는다는 것이 이해된다.
복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 병렬 스캔 경로(27.11 내지 27.MN)를 따르며, 이에 의해 각각의 서브필드(31.11 내지 31.MN)의 복수의 스캐닝 이미지가 병렬로 획득된다. 이미지 획득을 위해, 전술한 바와 같이, 복수의 2차 전자가 초점(5.11 내지 5.MN)에서 방출되고, 복수의 2차 전자 빔렛(9)이 생성된다. 복수의 2차 전자 빔렛(9)은 오브젝티브 렌즈(102)에 의해 수집되고, 제1 집적 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 통과하고 감지 유닛(200)으로 안내되어 이미지 센서(207)에 의해 감지된다. 복수의 2차 전자 빔렛(9) 각각의 데이터의 순차적 스트림은 복수의 2D 데이터 세트의 스캐닝 경로(27.11...27.MN)와 동기적으로 변환되어 각 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)의 디지털 이미지 데이터를 형성한다. 복수의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)의 복수의 디지털 이미지는 최종적으로 이미지 스티칭 유닛에 의해 함께 스티칭되어 제1 이미지 패치(17.1)의 디지털 이미지를 형성한다. 각 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)은 서브필드(31.mn) 및 서브필드(31.m(n+1))의 오버랩 영역(39)에 의해 예시된 바와 같이 인접한 이미지 서브필드와의 스몰 오버랩 영역으로 구성된다.
복수의 1차 하전 입자 빔렛의 래스터 구성은 도 3의 직사각형 래스터 구성으로 제한되지 않되, 일렬로 배열된 복수의 1차 하전 입자 빔렛을 갖는 1차원 래스터 구성, 적어도 원 상에 배열된 복수의 1차 하전 입자 빔렛을 갖는 원형 래스터 구성, 또는 육각형 래스터 구성과 같은 다른 래스터 구성이 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 가능한 것이 명백하다.
다음으로, 웨이퍼 검사 작업의 요건 또는 사양이 기재된다. 높은 처리량의 웨이퍼 검사를 위해서는 이미지 후처리에 필요한 시간을 포함하여 각 이미지 패치(17.1...k)의 이미지 획득 시간이 빨라야 하다. 반면에 이미지 해상도, 이미지 정확도 및 반복성과 같은 엄격한 이미지 품질 사양을 유지해야 하다. 예를 들어, 이미지 해상도에 대한 요건은 일반적으로 2nm 이하이며 반복성이 높다. 이미지 정확도(accuracy)는 이미지 충실도(fidelity)라고도 한다. 예를 들어, 형상의 에지 위치, 일반적으로 형상의 절대 위치 정확도는 높은 절대 정밀도로 결정되어야 한다. 일반적으로 위치 정확도에 대한 요건은 분해능 요건의 약 50% 이하이다. 예를 들어, 측정 작업에는 lnm 미만, 0.5nm 또는 0.3nm 미만의 정확도로 반도체 피처 치수의 절대 정밀도가 필요하다. 따라서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 각각의 초점 스폿(5)의 측면 위치 정확도는 1nm 미만, 예를 들어 0.5nm 미만 또는 심지어 0.3nm 미만이어야 한다. 높은 이미지 반복성에서 동일한 영역의 반복된 이미지 획득에서 제1 및 제2 반복된 디지털 이미지가 생성되고 제1 및 제2 반복된 디지털 이미지 간의 차이가 미리 결정된 스레스홀드 미만인 것으로 이해된다. 예를 들어, 제1 및 제2 반복 디지털 이미지 간의 이미지 왜곡 차이는 lnm 미만, 예를 들어 0.5nm 또는 더욱 바람직하게는 0.3nm 미만이어야 하고 이미지 대비 차이는 10% 미만이어야 한다. 이러한 방식으로 이미징 작업을 반복하여도 유사한 이미지 결과를 얻을 수 있다. 이것은 다른 웨이퍼 다이에서 유사한 반도체 구조의 이미지 획득 및 비교 또는 CAD 데이터 또는 데이터베이스 또는 참조 이미지의 이미지 시뮬레이션에서 얻은 대표적인 이미지와 얻은 이미지의 비교에 중요하다.
웨이퍼 검사 작업의 요건 또는 사양 중 하나는 처리량이다. 획득 시간당 측정 영역은 체류 시간, 분해능 및 빔렛 수에 의해 결정된다. 체류 시간의 일반적인 예는 20ns에서 80ns 사이이다. 따라서 고속 이미지 센서(207)에서의 픽셀 레이트는 12Mhz 와 50MHz 사이의 범위에 있고, 매분 약 15 내지 20개의 이미지 패치 또는 프레임이 얻어질 수 있다. 100개의 빔렛에 대해, 픽셀 크기가 0.5nm인 고해상도 모드에서 처리량의 일반적인 예는 약 0.045 sqmm /min(분당 제곱밀리미터)이고 더 많은 수의 빔렛, 예를 들어 10000개의 빔렛 및 25ns 체류 시간, 처리량 7 sqmm /min 이상이 가능하다. 그러나, 선행 기술의 시스템에서 디지털 이미지 처리에 대한 요건은 처리량을 상당히 제한하다. 예를 들어, 종래 기술의 스캐닝 왜곡의 디지털 보상은 매우 시간 소모적이어서 바람직하지 않다. 본 발명의 실시예에서, 이미지 후처리에 대한 요건이 감소되고 고정밀 측정 작업의 처리량이 향상된다. 본 발명의 실시예는 웨이퍼 검사 작업의 2Tpixel /h, 예를 들어 약 8 내지 10Tpixel/h를 초과하는 픽셀 스캐닝 속도로 높은 처리량을 가능하게 하면서 이미지 성능 사양을 위에서 설명한 요건 내에서 잘 유지한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 각 이미지 픽셀의 위치 정확도는 lnm 미만으로 유지된다.
집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)는 일반적으로 비선형 거동을 나타내며, 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 의해 생성된 편향각(α)은 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 전극에 인가된 전압과 선형이 아니다. 또한, 편향각(α)은 복수의 1차 하전 입자 빔렛 각각에 대해 상이하다. 편향각(α)의 편차는 1차 빔렛의 입사각(β)이 증가함에 따라 증가하고, 증가하는 스캐닝 유도 왜곡은 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 의해 생성된다. 본 발명의 제1 실시예에서, 스캐닝 유도 왜곡은편향 스캐너에 제공된 수정된 전압 신호, 편향 스캐너의 제어 회로의 수정된 설계 및 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 개선된 동작에 의해 감소된다.
다중 빔 시스템(1)에서, 복수의 하전 입자 빔렛(3)은, 동일한, 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)와 병렬로(25) 스캐닝되고, 동일한 전압 차(VSp(t))는 스캐닝 전압 차(VSp(t))로부터 편향 각 sin(α)의 함수 의존성에 따라 각각의 1차 빔렛(3)에 대한 편향 전극에 인가된다. 도 4는 전파각(β)로 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 들어가는 선택된 1차 빔렛(3)의 예에서 스캐닝 유도 왜곡을 도시한다. 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)는 편향 전극(153.1, 153.2)과 실시예에 따른 전압 공급으로 표현되며, 스캐닝 전압차 VSp(t)를 제공한다. 단순함을 위해, 제1 방향으로의 래스터 스캐닝 편향을 위한 편향 스캐너 전극만을 도시하였다. 사용 중에 스캐닝 편향 전압차(VSp(t))가 인가되고 전극(153.1, 153.2) 사이의 인터섹션 볼륨(189)에 정전기장이 형성된다. 제1 전압 VSp(tl) = 0V에서, 1차 빔렛은 경로(157a)를 따라 인터섹션 볼륨(189)을 횡단하고 편향되지 않는다. 오브젝티브 렌즈(102)는 이미지 서브필드(31.o)의 중심 위치(29.0)에 초점 또는 빔 스폿을 형성한다. 제2 전압 VSp(t2) = VI로, 1차 빔렛은 경로(157z)를 따라 인터섹션 볼륨(189)을 횡단하고 각도 αl 만큼 편향되어 이상적인 위치(29.1)로부터 왜곡 벡터 dpz에 의해 약간 변위된 위치에서 빔 스폿을 형성한다. 제3 전압 VSp(t3) = V2로, 1차 빔렛은 경로(157f)를 따라 인터섹션 볼륨(189)을 횡단하고 각도 α2만큼 편향되어 이상적인 위치(29.2)로부터 왜곡 벡터 dpf에 의해 약간 변위된 위치에서 빔 스폿을 형성한다. 서브필드 좌표는 서브필드(31.o)의 중심점(29.o)에 대한 상대 좌표(p,q)로 주어진다. 서브필드 중심 좌표 X 또는 29.o는 1차 하전 입자 빔렛(157a) 의 입사각 β에 비례한다.
왜곡 벡터 dpz 및 dpf 는 입사각 b에 따라 다르다. 그 결과, 각각의 1차 하전 입자 빔렛(3)에 대한 특정 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴이 얻어지며, 일반적으로 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴은 각각의 1차 빔렛 및 각각의 이미지 서브필드에 대해 약간 상이하다. 스캐닝 유도 서브필드 왜곡의 차이는 약 수 nm, 예를 들어 최대 2nm 또는 3nm일 수 있다.
제1 실시예가 도 17에 예시되어 있다. 제1 실시예에 따르면, 편향기의 비선형성은 복수의 1차 하전 입자 빔렛에 대해 최소화된다. 제1 단계(S1)에서, 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴은 예를 들어 미리 결정된 형상의 교정 패턴을 측정함으로써 결정된다. 이에 의해, 제1 또는 p-방향에서 그리고 제2 또는 q-방향에서 복수의 빔렛의 집합 스캐닝 편향을 위한 집합 편향 스캐너에 선형 전압 램프 VLp(t), VLq(t)의 적용에 의해 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴이 측정된다.
제2 단계(S2)에서, 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴을 통계적 방법에 의해 분석하고, 기준 왜곡 패턴을 생성한다. 제1 예에서, 기준 왜곡 패턴은 복수의 스캐닝 유도된 서브필드 왜곡 패턴에 대해 평균화하여 생성된다. 제2 예에서, 기준 왜곡 패턴은 최대 스레스홀드으로 최적화되며, 이는 아래에서 더 자세히 설명된다.
제3단계(S3)에서 기준 왜곡 패턴은 보정 함수 C(p,q)로 변환된다.
선택적 반복 단계에서, 보정 함수 C(p,q)가 선형 전압 램프 VLp(t), VLq(t)에 적용되고 제1 보정된 전압 램프 VCp(t) 및 VCq(t)가 획득된다. 제1 보정된 전압 램프 VCp(t) 및 VCq(t) 및 단계 S2를 갖는 단계 SI의 반복으로, 잔여 평균 왜곡 패턴이 획득된다. 잔류 평균 왜곡 패턴이 예를 들어 0.3nm 미만의 스레스홀드보다 큰 편차를 나타내지 않을 때까지 반복 단계가 반복된다.
단계 S4에서, 보정 함수 C(p,q) 또는 잔류 보정 전압 램프 VCp(t) 및 VCq(t)는 메모리에 저장되고 본 발명의 제2 실시예에서 설명되는 바와 같이 스캐닝 제어 모듈에 제공된다. 최적화된 보정 함수 C(p,q) 또는 잔류 보정된 전압 램프 VCp(t) 및 VCq(t)를 사용하여, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)에 대해 감소된 최대 스캐닝 유도 왜곡을 갖는 스캐닝 유도 왜곡 패턴이 생성된다. 스캐닝 유도 왜곡 패턴은 일반적으로 각 서브필드에 대한 로컬 서브필드 좌표 p 및 q로부터의 함수로서 2차원 왜곡 벡터 D = [dp, dq](p,q) 및 a를 생성하기 위한 전압 신호를 나타내는 것으로 이해된다. 특정(p,q) 좌표에 대한 편향은 p 및 q에 따라 달라질 수 있다.
단계 S2의 제2 예에서, 기준 왜곡 패턴은 최대 스레스홀드로 최적화된다. 이 예에서, 기준 왜곡 패턴은 스캐닝 유도 왜곡의 최소값을 달성하기 위해 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴으로부터 최적화된다. 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴에서 기준 왜곡 패턴을 감산하고, 잔류 왜곡이 예를 들어 lnm 또는 0.5nm의 미리 결정된 스레스홀드를 초과하는 한 기준 왜곡 패턴을 변경한다. 예에서, 모든 1차 빔렛에 대해 스레스홀드 미만의 잔류 왜곡이 달성될 수 있는 것은 아니고 스레스홀드를 초과하는 잔류 왜곡을 갖는 특정 이미지 서브필드가 계측 작업의 정밀도 요건을 초과하는 것으로 플래그가 지정되는 것이 가능하다.
전술한 프로세스의 결과로서, 다중 빔 스캐닝 유도 왜곡은 전체적으로 최소화되고 예를 들어 2배 이상으로 감소된다. 다중 빔 스캐닝 유도 왜곡을 최소화함으로써, 예를 들어 b = 0인 축방향 1차 빔렛의 개별 잔여 스캐닝 유도 서브필드 왜곡이 β>0인 주변 1차 빔렛의 잔여 스캐닝 유도 서브필드 왜곡의 감소를 희생하여 증가할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 일 예가 도 5에 나와 있다. 도 5a는 J = 61 1차 하전 입자 빔렛에 대한 각 스캐닝 유도 서브필드 왜곡의 최대값을 보여준다. 도 5b는 보정 함수 C(p,q)로 보정한 후 스캐닝 유도 서브필드 왜곡의 잔여 최대값을 보여준다. 서브필드(31.15)에 대한 최대 왜곡 값은 예를 들어 2배만큼 상당히 감소되는 반면, 중앙 빔렛(31.55)의 스캐닝 유도 왜곡은 증가된다. 도 6은 서브필드 좌표 p에 의존하여 집합 편향 스캐너(110)에 인가되는 대응하는 전압차의 예를 도시한다. 선형 의존성 VL은 C(p,q)에 의해 비선형 편향 전압 VC로 수정되며, 이에 의해 최소화된 잔류 스캐닝 유도 서브필드 왜곡이 얻어진다.
복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡은 집합 편향 스캐너(110)의 비선형 거동으로 인해 발생할 뿐만 아니라 다른 하전 입자 광학 요소, 예를 들어 오브젝티브 렌즈(102)의 왜곡 또는 기타 수차로 인해 발생한다. 오브젝티브 렌즈(102)는 전기-역학적 또는 정전기적 광학 침지 렌즈일 수 있고 정전기 및 자기장을 이용하여 샘플(7)의 표면(25) 상에 복수의 초점 스폿(5)을 형성할 수 있다. 이러한 요소는 추가로 스캐닝 왜곡에 기여할 수 있다. 제1 실시예에 따른 방법으로, 스캐닝 유도 왜곡의 기원에 상관없이 스캐닝 유도 왜곡은 전체적으로 최소화된다.
제1 실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 스캐닝 전자 현미경(1)의 교정(calibration) 방법이 제공되고, 이것에 의해, 최대 스캐닝 유도 왜곡이 감소되고, 상기 방법은:
- 교정 샘플의 표면(25)에 대해 제1 구동 신호(V1(p,q))로 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 의해 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 래스터 스캐닝함으로써 교정 측정을 수행하는 제1 단계,
- 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3) 각각에 대한 스캐닝 유도 왜곡 패턴을 유도하는 것을 포함하는, 교정 측정으로부터 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴을 유도하는 제2 단계,
- 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴을 분석하여 보정 신호 C(p,q)를 도출하는 제3 단계,
- 제1 구동 신호 V1(p,q)를 보정 신호 C(p,q)로 수정하고, 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 구동하기 위한 수정된 구동 신호 V2(p,q)를 도출하는 제4 단계를 포함한다.
예에서, 제3 단계의 분석은 통계적 방법에 의해 복수의 스캐닝 유도 왜곡 패턴의 기준 왜곡 패턴을 유도하는 단계 - 통계적 방법은 평균, 가중 평균 또는 중앙값의 계산 중 임의의 것을 포함함 -; 및 기준 왜곡 패턴으로부터 보정 신호 C(p,q)를 유도하는 단계를 포함한다. 수정된 구동 신호 V2(p,q)를 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 인가함으로써, 기준 왜곡 패턴은 복수의 스캐닝 유도 왜곡 패턴 각각에서 전치 보상되고 최대 스캐닝 유도 왜곡이 최소화된다.
예에서, 최대 스캐닝 유도 왜곡이 미리 결정된 스레스홀드 아래로 최소화될 때까지 제1 내지 제4 단계가 반복된다. 일 예에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 최대 스캐닝 유도 왜곡의 대부분은 미리 결정된 스레스홀드 아래로 감소되고, 소수의 개별 1차 하전 입자 빔렛의 최대 스캐닝 유도 왜곡은 미리 결정된 스레스홀드를 초과할 수 있다. 미리 결정된 스레스홀드를 초과하는 개별 1차 하전 입자 빔렛은 스레스홀드를 초과하는 것으로 플래그가 지정되거나 표시될 수 있다. 예에서 플래그가 지정된 1차 하전 입자 빔렛은 고정밀 계측 작업에 사용되지 않거나 디지털 보상이 플래그가 지정된 1차 하전 입자 빔렛에 의해 획득된 디지털 이미지 데이터에 적용된다.
일 예에서, 보정 신호 C(p,q)는 선택된 스캔 프로그램에 따른 스캐닝 유도 왜곡의 전치 보상을 위해 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 제어 유닛의 메모리에 저장된다.
제1 실시예의 방법으로 , 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡이 최소화될 수 있는 보정 함수 C(p,q)가 생성된다. 보정 함수 C(p,q)는 사용 중에 스캐닝 전압 신호에 적용되어 예를 들어 비선형 전압 램프를 생성한다. 본 발명의 제2 실시예는 영상 제어 시스템(820)에 의한 집합 편향 스캐너(110)의 개선된 방법 또는 제어를 예시하며, 이는 개선된 처리량 및 감소된 스캐닝 유도 왜곡을 갖는 고속 래스터 스캐닝 다중 빔 하전 입자 현미경(1)을 위한 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 전치 보상된 전압의 생성 및 인가를 가능하게 한다. 제어 시스템(820)에 의한 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)의 제2 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 이미징 제어 모듈(820)에 의한 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 제어 방법은 구성 단계(710)를 포함한다. 구성 단계(710)에서 스캔 프로그램(762)이 선택 및 구성되어 일반 스캐닝 처리 단계(720)에 제공된다. 일반 스캐닝 처리 단계(720)에서 스캔 프로그램(762)은 버스 수신기에 의해 수신 단계(722)에서 수신되고 스캔 명령 처리 단계(724)에서 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스를 유도하는 스캔 명령 프로세서에 제공된다. 스캔 명령 처리 단계(724) 동안, 스캔 프로그램(762)은 단위 시작 포인트(ui, vi) 및 라인의 엔드 포인트(ue,ve) 및 시작 포인트와 엔드 포인트 사이의 복수의 포인트에 대한 래스터 간격 또는 스텝 사이즈(du, dv)에 의해 기재되는 단위 포인트 명령 또는 라인 명령으로 분할된다. 예시에서, 라인 명령은 u(k=0) = ui인 u(k+l) = u(k) + du 및 v(k = 0) = vi인 v(k+l) = v(k) + dv에 따른 좌표에서 k개의 스캔 포인트로 표시된다. 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스는 정규화 또는 단위 좌표(u ,v)로 유도되며, 이는 예를 들어 정수 정밀도로 계산 및 설명될 수 있다. 예에서, 정규화된 또는 단위 좌표(u ,v)는 복수의 이미지 서브필드 각각의 디지털 이미지의 픽셀 좌표를 나타낸다. 단위 스캔 명령(764)은 예를 들어 정규화된 서브필드 좌표 u 및 v의 2개의 동기화된 스트림이다. 단위 스캔 명령(764)의 짧은 세그먼트의 예는 2개의 후속 스캐닝 좌표 [..., u(i-l), u(i), u(i+l),...] 및 [..., v(i-l), v(i), v(i+l),...]에 의해 주어진다.
단위 스캔 명령(764)의 시퀀스는 정점 후처리 단계(726)에 제공되며, 여기서 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스는 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스의 스케일 및 회전을 조정하기 위해 1차 그룹 변환에 의해 변환된다. 정점 후처리 단계(726)에서, 단위 정규화된 서브필드 좌표 u,v는 부동 소수점 정밀도로 실제 이미지 서브필드 좌표 p, q로 스케일링된다. 스케일링은 일반적으로 단위 정규화된 서브필드 좌표 u,v 를 실제 이미지 서브필드 좌표 p, q에 비례하는 값으로 스케일링 및 회전함으로써 얻을 수 있다. 예에서, 실제 이미지 서브필드 좌표(p, q)는 다음과 같이 획득된다:
p = A10 * u + A01 * v + A00
q = B10 * u + B02 * v + B00
스칼라 값 Amn 및 Bmn 은 보정 단계에서 결정되고 스캔 제어 유닛의 메모리에 저장된다. 정점 후처리 단계(726)의 예에서, 평균 또는 기준 스캐닝 유도 왜곡은 본 발명의 제1 실시예에 따라 결정 및 저장되고 메모리로부터 판독되는 보정 신호 C(p, q)로 전치 보상된다. 예에서, 보정 신호 C(p,q)를 사용한 보정은 시작점과 끝점이 있는 선형 라인에서 곡선 위의 점 p(i), q(i)의 벡터 또는 스트림을 생성하고, 이에 따라 스캐닝 유도 왜곡은 전치 보상되고 1차 하전 입자 빔렛의 실제 스캐닝 라인은 샘플 표면의 선형 라인을 따른다. 예에서, 보정 신호 C(p,q)는 거듭제곱 급수 확장으로 표현되고 시작점과 끝점이 있는 선형 라인 명령은 예를 들어 5차 다각형 라인으로 변환된다. 일반적으로, (p ,q)는
단위 스캔 명령(764) 또는 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 시퀀스와 병렬로, 동기화된 제어 명령(768)은 일반적인 스캐닝 처리 단계(720) 동안, 예를 들어 정점 후처리 단계(726)에서 생성되고, 빔 편향기(350)에 의한 빔 편향 단계 또는 스캐닝 프로세스와 동기화된 동작을 위해 구성된 다른 요소와 같이 집합 스캐닝에 의존하여 작용하는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 동작을 제어하는 스캐닝 동기화된 제어 단계(718)에 제공된다. 스캐닝 동기화 제어 단계(718)에서, 추가 스캐닝 제어 신호(768)가 생성되어 일반 스캐닝 처리 단계(720)에 다시 제공될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 동기화 제어 단계(718) 동안 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 편향이 트리거되고 스캐닝 제어 신호(768)는 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 빔 덤프(130)로 편향되는 시간 동안 일반 스캐닝 처리 단계(720)에 제공된다. 다른 예에서, 교정 단계 또는 시스템 측정 단계는 스캔 프로그램(762)의 수행 동안 요구될 수 있다. 공통 스캐닝 제어 신호(768)에 의해 일반 스캐닝 처리 단계(720)는 스캔 프로그램(762)을 중단하도록 트리거되고 추가 디지털 스캐닝 신호가 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 스트링에 삽입되는데, 이는 예를 들어 더 긴 기간 동안 현재 스캐닝 위치를 유지하거나 미리 결정된 교정 대상을 스캐닝하도록 구성된다. 예에서, 스캔 명령 처리 단계(724) 동안, 추가 단위 스캔 명령은
예를 들어, 단위 스캔 명령의 수 회의 반복 및 단위 스캔 명령(764)의 스트림의 홀드 신호 [...{u(i), u(i), u(i), u(i),...}...] 및 [..{v(i), v(i), v(i), v(i),...}...]를 제공하여 삽입된다. 유도된 홀드 신호를 갖는 단위 명령 신호(764)의 스트림 [..., u(i-l), u(i), {u(i), u(i), u(i), u(i),...}, u(i+l),...] 및 [..., v(i-l), v(i), {v(i), v(i), v(i), v(i),...}, v(i+l),...]이 데이터 스트림의 흐름의 다운스트림의 추가 단계에 제공된다. 홀드 신호는 일반 스캐닝 처리 단계(720)가 스캐닝 제어 명령(768)으로부터 스캔 프로그램(762)이 계속될 수 있고 홀드 신호의 삽입을 중지함으로써 스캔 프로그램(762)을 계속할 수 있다고 결정할 때까지 생성되고 삽입된다. 스캐닝 동기화된 제어 단계(718) 및 스캐닝 처리 단계(720)에 의해 제공된 동기화된 스캐닝 제어 명령(768)은 공통 액세스 데이터 버스를 이용할 수 있다. 스캐닝 동기화 제어 단계(718)에 제공되는 동기화 제어 스캔 명령(768) 및 스캐닝 동기화 제어 단계(718)에 의해 제공되는 스캐닝 제어 명령(769)은 예를 들어 이하에서 더 상세히 설명된다.
전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 시퀀스는 스캐닝 처리 단계(720)에 의해 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)에 제공된다. 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)의 제1 변환 단계(732)에서, 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 시퀀스는 집합 래스터 스캐닝 편향기(110)의 편향 전극들 각각을 구동하기 위해 디지털 구동 신호(770)로 변환된다. 예에서, 집합 래스터 스캐닝 편향기(110)는 8개의 전극을 갖는 8극 편향기를 포함한다. 이 예에서, 제1 변환 단계(732) 동안, 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 시퀀스에 제공된 전치 보상된 서브필드 스캐닝 좌표 p(i),q(i)에 대응하는 복수의 8개의 디지털 구동 신호 스트림(770)이 생성되고, 복수의 8개 전극 각각에 대해 하나씩 생성된다:
제1 변환 단계(732)는 예를 들어 선형 방정식 또는 룩업 테이블에 의해 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)을 디지털 구동 신호(770)로 변환한다. 선형 방정식의 예는 2 × 8 변환 행렬 CM과 함께 상기 제공된다. 디지털 구동 신호(770)의 8개 스트림은 보정 신호 C(p,q)를 사용한 전치 보상을 포함하여, 디지털에서 아날로그로의 변환의 후속 DA 변환 단계(736a)에서 전치 보상된 전압 신호(772)의 8개 스트림이 생성된다. 라인 스캐닝의 예에서, 전압 신호(772)의 이러한 스트림은 예를 들어 선형성으로부터 작은 편차를 갖는 전압 램프일 수 있다. 아래에 예를 더 자세히 설명된다.
예를 들어, 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736a)로부터의 비선형 전압 신호(772)의 8개 스트림의 시퀀스는 증폭 단계(740)에 제공된다. 증폭 단계(740) 동안, 전압 신호(772)의 8개 시퀀스 또는 스트림은 예를 들어 세트 8개의 증폭기로 구성된다. 복수의 8개의 증폭된 구동 전압 시퀀스(774)는 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 집합 스캐닝 편향을 위해 집합 다중 빔 래스터 스캐닝 편향기(110)의 8개의 전극에 제공된다. 집합 편향 단계(742)에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 복수의 이미지 서브필드 각각 내에서 선택된 스캔 프로그램(762)의 스캐닝 위치의 시퀀스에 대응하는 증폭된 구동 전압(774)의 시퀀스에 따라 집합으로 래스터 스캐닝된다. 위에서 설명한 방법 단계를 통해 다중 빔 래스터 스캐닝 편향기(110)의 각 전극에 대해, 예를 들어 도 6에 도시된 비선형 전압 램프 VC(t)가 생성되어 각 전극 및 집합 래스터 스캐닝에 제공된다. 복수의 1차 하전 입자 빔렛 중 높은 유연성과 고속으로 달성된다. 전술한 것과 유사한 방식으로, 구동 전압(774)의 증폭 시퀀스가 생성되어 복수의 2차 전자(9)의 잔류 스캐닝을 보상하기 위해 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐닝 편향기(222)에 제공된다.
전형적으로, 증폭 단계(740)는 증폭기를 사용 중에 비선형 거동에 따라 비선형성을 나타낸다. 8개의 증폭기의 비선형성은 미리 결정될 수 있고 8개의 디지털 비선형 증폭 변환은 메모리에 저장될 수 있다. 제2 정점 후처리 단계(734) 동안, 8개의 증폭기의 비선형성은 8개의 디지털 구동 신호(770)의 시퀀스에 대한 8개의 디지털 비선형 증폭 변환의 적용에 의해 전치 보상된다. 그 결과, 개별 증폭기의 비선형성은 개별적으로 보상된다. 8개의 디지털 보정된 구동 신호(776)의 시퀀스는 디지털-아날로그 변환기(736a)에 제공되고 증폭기의 비선형성은 전치 보상된다.
제2 정점 후처리 단계(734) 동안, 디지털 오프셋(778)의 세트도 생성되어 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736b)에 제공될 수 있다. 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736b)에 의해 제공된 오프셋 전압(780)은 오프셋 전압 필터 단계(738)에 의해 필터링된다. 결합 단계(641) 및 증폭 단계(740)에 제공된다. 디지털 오프셋 및 대응하는 오프셋 전압(782)은 예를 들어 충전된 다중 빔의 조정 또는 캘리브레이션의 교정 단계 또는 조정 단계(미도시)로부터 유도되고 메모리에 저장될 수 있다. 이에 의해, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 오프셋 편향 또는 보정이 달성된다.
예에서, 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736b)에 제공된 디지털 오프셋(778)의 세트는 스캔 프로그램(764)의 패턴 중심의 이동을 포함할 수 있다. 이하의 도 14의 예시에서 도시된 바와 같이, 스캔 프로그램(764)은 예를 들어 분리될 수 있는 스캐닝 패턴을 포함할 수 있다. 일반적으로, 스캔 프로그램은 예를 들어 제1 중심을 갖는 제1 스캐닝 패턴 및 제2 중심 좌표를 갖는 제2 스캐닝 패턴으로 그룹화될 수 있다. 제 2 정점 후처리 단계(734) 동안, 제1 스캐닝 패턴의 스캐닝을 위한 복수의 8개 스트림의 디지털 구동 신호(770)는 제1 중심 좌표에 대해 유도될 수 있으며, 제2 스캐닝 패턴의 스캐닝을 위한 복수의 8개 스트림의 디지털 구동 신호(770)는 제2 중심 좌표에 대해 유도될 수 있다. 제1 스캐닝 패턴의 스캐닝을 위한 디지털 구동 신호(770)의 복수의 스트림을 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736a)에 제공하는 동안, 제1 중심 좌표를 나타내는 디지털 오프셋(778) 세트가 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736b)에 제공된다. 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736a)에 제2 스캐닝 패턴의 스캐닝을 위한 디지털 구동 신호(770)의 복수의 8개 스트림을 제공하는 동안, 제2 중심 좌표를 나타내는 디지털 오프셋(778) 세트가 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736b)에 제공된다. 이 방법에 의해, 디지털 구동 신호(770)의 복수의 8개 스트림의 진폭이 감소된다. 따라서, 이 방법으로 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)의 해상도를 증가시키는 것이 가능하다.
일 예에서, 전압 증폭 단계(740)의 응답 및 전기적 연결 및 전극의 응답은 전압 또는 전압 신호의 주파수의 변화에 의존한다. 예를 들어, 각 증폭기는 저역 통과 필터링 특성을 가질 수 있다. 그 결과, 구동 전압의 빠르고 큰 변화는 구동 전압의 지연 또는 오버슈팅(overshooting)을 겪는다. 예를 들어, 미앤더 경로(아래 참조)를 따르는 스캐닝 패턴에서 실제 스캐닝 위치는 시간 영역에서 구동 전압 스트림의 저역 통과 필터링으로 인해 설계 스캐닝 위치에서 벗어날 수 있다. 예에서, 설계 스캐닝 위치로부터 실제 스캐닝 위치의 이러한 편차는 제2 정점 후처리 단계(734) 동안 보상된다. 제2 정점 후처리 단계(734)에서, 스캔 프로그램 또는 스캐닝 패턴은 생성할 전압 신호의 시퀀스의 시간적 주파수 분석에 의해 분석된다. 전압 증폭기의 주파수 응답, 전기 연결 및 전극은 예를 들어 역 필터링 기술에 의해 고려되고 전치 보상된다. 다른 예에서, 주어진 시간 간격에서 생성될 전압 변화가 계산된다. 시간 간격당 주어진 전압 변화에 대해 전압 증폭기, 전기 연결 및 전극의 주파수 응답이 고려되고 디지털 구동 신호(776)의 시퀀스에 대한 해당 보정의 적용에 의해 전치 보상된다. 또 다른 예에서, 미리 규정된 보정 패턴은 미리 규정된 보정 패턴이 메모리에 저장되고 선택된 스캔 프로그램(762)에 해당하는 디지털 구동 신호(776)에 인가된다. 주파수 응답 또는 미리 규정된 보정 패턴은 다중 빔 하전 입자 현미경의 시스템 보정 중에 미리 결정되고 이미징 제어 모듈(820)의 메모리에 저장될 수 있다. 이 예에서, 선택된 스캔 프로그램(762)을 나타내는 트리거 신호(미도시)는 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안 정점 후처리 단계(734) 및 미리 규정된 수정 패턴은 트리거 신호에 의해 활성화된다.
예에서, 제2 정점 후처리 단계(734) 동안, 추가 구동 신호가 변환 단계(732)에 의해 제공된 8개의 디지털 구동 신호에 추가된다. 이에 의해, 예를 들어 다른 다중 빔 파라미터가 집합 스캐닝 동작과 병렬로 보정된다. 이것은, 예를 들어 전술한 바와 같이 8개의 전극을 갖는 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)와 같이 집합 래스터 스캐닝을 위해 요구되는 더 많은 자유도를 갖는 집합 다중-빔 래스터 스캐너(110)로 특히 가능하다.
빔렛(3)의 일정한 가속 전압에서 동작하는 것이 바람직하다. 복수의 1차 하전 빔렛(3)의 가속 전압은 예를 들어 15kV 내지 35kV, 바람직하게는 20kV와 30kV 사이의 일정한 가속 전압일 수 있다. 그러나, 일례에서, 복수의 1차 하전 빔렛(3)의 가속 전압은 제어 유닛(800)을 통해 선택되거나 변경될 수 있다. 복수의 1차 하전 빔렛(3)은 예를 들어 10%만큼 증가 또는 감소되고, 선택되거나 조정된 가속 전압에 대응하는 증폭 단계(740)에서 증폭 이득이 선택된다. 이 예에서, 요구되는 증폭 이득에 대응하는 신호는 증폭 단계(740)에 제공되고, 복수의 1차 하전 빔렛(3)의 편향을 위한 전압 신호의 증폭은 복수의 1차 하전 빔렛(3)의 선택된 가속 전압에 따라 조정된다. 복수의 1차 하전 빔렛(3)의 가속 전압은 당업계에 공지된 방법, 예를 들어 다중 빔 하전 입자 현미경 시스템(1) 내의 임의의 가속 전극에 인가되는 전압에 의해 조정될 수 있다.
제1 일반 스캐닝 처리 단계(720)는 이미지 데이터 획득 단계(750)에 더 연결된다. 집합 편향 단계(742) 동안, 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 이미지 패치의 각각의 J개의 이미지 서브필드에 평행하게 충돌하여, J개의 전자 빔렛(9)을 형성하는 J개의 초점 포인트 2차 전자에서 생성한다. 복수의 J개의 2차 전자 빔렛(9)은 오브젝티브 렌즈(102)에 의해 수집되고, 1차 하전 입자 빔렛(3)의 전파 방향과 반대 방향으로 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110) 및 빔 스플리터 또는 빔 분리기 유닛(400)을 통과하며 투영 시스템(200)에 의해 감지기(207) 상으로 이미징된다. 아날로그 데이터 수집 단계(748)에서, J개의 2차 빔렛 각각에 대해, 2차 전자가 감지되고 복수의 J개의 이미지 서브필드의 스캔 위치당 2차 전자 빔렛(9)의 각각에 대한 2차 전자의 양을 표시하는 복수의 J개의 변동 전압으로 변환된다. 그 결과, 변동 전압(786)의 J개의 스트림이 생성되어 이미지 데이터 획득 단계(750)에 제공된다. 이미지 획득 단계(750)의 제1 이미지 아날로그-디지털(AD) 변환 단계(752)에서, 변동 전압(786)의 J개의 스트림은 일정한 AD 변환 주파수에서 AD 변환 시간의 고정된 시퀀스에서 변동 전압(786)의 J개의 스트림의 실제 값을 나타내는 디지털 신호 스트림으로 변환된다. AD 변환 시간의 시퀀스는 DA 변환 단계(736)(도 7에서 점선으로 도시됨)에서 DA 변환과 동기화된다. 동기화는 예를 들어 클럭 신호 생성기(아래 참조)에 의해 제1 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안 생성되고 클럭 신호(760)를 제1 일반 스캐닝 처리 단계(720)에서 제2 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)로 제공함으로써 달성된다. 도 7의 예에서, 클럭 신호(760)는 DA 변환 단계(736a) 및 AD 변환 단계(752)에 직접 제공된다. 예에서, 200MHz의 클럭 신호(760)는 예를 들어 100MHz의 디지털 데이터 스트림의 주파수의 정수배일 수 있고, 이는 이 경우 DA 변환 단계(736)의 DA 변환 주파수 및 단계(752) 동안의 AD 변환의 AD 변환 주파수와 동일하다. 단계(752) 동안의 AD 변환 및 단계(736a 및 736b) 동안의 DA 변환은 클럭 신호(760)의 모든 단일, 매 초, 매 세 번째, 매 n번째 신호에 대응하는 시간에 동기화될 수 있으며, n은 정수다.
AD 변환 단계에 의해, 디지털 센서 데이터(788)의 J개의 스트림이 디지털 이미지 데이터 선택 단계(754)에 제공된다. 디지털 이미지 데이터 선택 단계(754)는 스캔 명령 처리 단계(720)로부터 스캔 프로그램(762)을 나타내는 선택 제어 신호(744)를 수신한다. 선택 제어 신호(744)에 의해, 디지털 이미지 데이터 선택 단계(754) 동안, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 디지털 센서 데이터(788)의 J개의 스트림으로부터 선택되며, 이에 의해 예를 들어 스캔 프로그램(762)의 중단 동안 수집된 디지털 센서 데이터 및 대응 위에서 설명한 홀드 신호로 스킵된다. 유사한 방식으로, 예를 들어 플라이백에 대응하는 스캐닝 신호 동안 수집된 디지털 센서 데이터는 스킵된다. 예에서, 선택 제어 신호(744)는 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스와 동일하다. 예에서, 단위 스캔 명령(764)의 스트림의 단위 스캔 명령 각각에 대한 레이블을 제공하는 플래그 신호의 시퀀스가 생성되고, 이는 이미지 데이터 획득 단계(750)에 의해 수집될 디지털 이미지 픽셀에 기여하는 스캐닝 포인트에 대응한다. 디지털 이미지 데이터 선택 단계(754) 동안, 라벨링된 스캔 명령에 대응하는 디지털 센서 데이터만이 선택된다. 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 디지털 이미지 데이터 어드레스 지정 및 기록 단계(756)에 제공된다. 이 단계에서, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스 및 J개의 이미지 서브필드 각각에 대해 분리된다. 제1 예에서 J개의 스트림은 디지털 이미지 데이터 어드레스 지정 및 기록 단계(756)에서 사전 처리되고 메모리 어드레스의 시퀀스에 기록될 픽셀의 시퀀스로 정렬된다. 대안적인 예에서, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 단위 스캔 명령(764)으로부터 계산된 메모리 어드레스에 직접 기록된다.
디지털 이미지 데이터 어드레싱 및 기록 단계(756)의 예에서, 복수의 J개의이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 이미지 데이터의 메모리 어드레스 포인터의 복수의 J개의 시퀀스가 생성된다. 즉, 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 이미지 데이터 각각은 개별 메모리 어드레스에 기록되고, 선택된 스캔 프로그램에 대응하여 복수의 J개의 이미지 데이터는 복수의 J개의 서로 다른 비중첩 시퀀스의 메모리 어드레스 포인터에서 병렬 액세스 메모리에 기록된다. 복수의 J개의 서로 다른 비중첩 시퀀스의 메모리 어드레스 포인터는 스캔 프로그램에 따른 요구되는 이미지 픽셀 수 및 복수의 J개의 이미지 서브필드의 수 J에 따라 병렬 액세스 메모리에 구성 및 할당될 수 있다. 예에서, 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 이미지 데이터의 세그먼트 또는 부분만이, 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 이미지 데이터의 다른 부분의 새로운 세그먼트가 병렬 액세스 메모리의 동일한 메모리 위치에 기록되기 전에, 병렬 액세스 메모리에 한번에 기록되고, 병렬 판독 및 이미지 처리 단계(758) 동안 판독된다.
이 방법을 사용하면 임의 또는 임의의 스캔 패턴이 있는 스캔 프로그램, 분리된 스캔 경로 또는 계단식으로 해상도가 증가하는 스캔 패턴을 포함한 다양한 스캔 프로그램이 활성화된다. 상이한 스캔 프로그램은 동일한 방향으로 복수의 스캐닝 라인을 스캐닝하는 종래 기술의 스캔 패턴을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 복수의 J개의 이미지 데이터의 각각은 스캐닝 클록 간격에 의해 제어되는 스캐닝 시간에 동기된 선형 시퀀스로 병렬 액세스 메모리에 연속적으로 기록된다. 스캔 프로그램의 다른 예에서, 스캐닝 라인은 교번하는 방향으로 스캐닝되고 복수의 J개의 시퀀스의 메모리 어드레스 포인터 중 각각의 제2 포인터는, 라인 끝 좌표에 대응하는 메모리 주소로부터 선형으로 감소한다. 분리 스캔 프로그램의 다른 예에서, 예를 들어 각각의 제2 또는 제3 스캐닝 라인이 스킵되면, 메모리 어드레스 포인터의 복수의 J개의 시퀀스가 메모리 주소의 점프 또는 갭을 포함한다. 추가 예는 아래에 기재된다.
병렬 판독 및 이미지 처리 단계(758)에서, 병렬 액세스 메모리에 저장된 복수의 이미지 픽셀 데이터(792)가 판독되고 추가 데이터 처리가 수행된다. 복수의 이미지 픽셀 데이터(792)의 판독은 어드레싱 및 기록 단계(756) 동안 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림의 기록과 다른 순서일 수 있고 J개의 스트림의 기록과 관련하여 지연될 수 있다. 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)은 제어 신호를 제어 유닛(800)에 제공하여 디지털 이미지 데이터 블록이 디지털 이미지 데이터 어드레스 지정에서 실현되고 완료되는 시기를 식별할 수 있다. 및 기록 단계(756)를 포함한다. 제어 유닛(800)은 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 병렬 판독 및 이미지 처리 단계(758) 동안, 제어 신호는 이미지 프레임 메모리로부터 디지털 이미지 데이터의 실현되거나 완료된 블록의 판독을 트리거한다.
이미지 처리의 예는 이미지 필터링, 이미지 등록, 스레스홀드 연산(threshold operation), 오브젝트 감지, 이미지 오브젝트의 치수 측정, 왜곡 보정, 대비 증강(contrast enhancement), 디콘볼루션 연산 또는 이미지 상관 중 적어도 하나를 포함한다. 이미지 처리는 제2 실시예에 따라 스캔 및 이미지 획득 방법에 의해 샘플에 걸친 복수의 J개의 하전 입자 빔렛(3)의 동기식 스캐닝에 의해 생성된 상기 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터로부터 단일 디지털 이미지 파일을 형성하기 위한 스티칭(stitching) 연산을 더 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)에서, 스캔 프로그램(762)이 선택되어 구성 단계(710)에서 제공된다. 다중 빔 이미지 스캐닝 및 획득 방법(707)은 제1 일반 스캐닝 처리 단계(720), 제2 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730), 및 제3 이미지 데이터 획득 단계(750)에서 분리된다. 공통 클럭 신호(760)는 예를 들어 일반 스캐닝 처리 단계(720)에서 생성되어 제2 및 제3 단계(730, 750)에 제공된다. 병렬 판독 및 이미지 단계(758) 다른 또는 동일한 클럭 주파수에서 동작할 수 있다. 제어 유닛(800)은 상이하거나 동일한 클럭 주파수에서 동작할 수 있다.
다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707) 내에서, 예를 들어 DA 변환 단계(736) 및 AD 변환 단계(752)는 래스터 스캐닝 편향과 이미지 픽셀 데이터 수집의 동기화를 제공하도록 동기화된다. AD 변환 단계(752) 이후의 데이터 처리 지연 및 증폭 단계(740) 및 집합 편향 단계(742)의 지연은 예를 들어 디지털 이미지 데이터 선택 단계(754)에서 보정되고 고려될 수 있다. 이어서, 로컬 서브필드 p,q-좌표의 실제 스캐닝 위치에 해당하는 디지털 이미지 픽셀 데이터는 p,q-좌표의 실제 스캐닝 위치에 해당하는 단위 스캔 명령에 해당하는 메모리 어드레스에 기록된다.
제1 일반 스캔 처리 단계(720)는 스캔 명령 수신 단계(722), 스캔 명령 처리 단계(724) 및 정점 후처리 단계(726) 중 적어도 하나를 포함한다. 스캔 프로그램(762)으로부터, 전치 보정 디지털 스캔 명령(766)의 시퀀스는 스캔 처리 단계(720)에 의해 생성되며 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)에 제공된다. 각 스캐닝 편향 제어 단계(730)는 특정 변환 단계(732), 정점 후처리 단계(734), 디지털에서 아날로그로의 변환 단계(736) 및 증폭 단계(740) 중 적어도 하나를 포함한다. 제3 이미지 데이터 획득 단계(750)는 AD 변환 단계(752), 디지털 이미지 데이터 선택 단계(754) 및 디지털 이미지 데이터 어드레싱 및 기록 단계(756)를 포함한다.
제1 및 제2 단계(720 및 730)에서의 모듈식 분리는 각각의 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)가 상이한 특정 집합 다중 빔 래스터 스캔 시스템(110) 또는 제2 집합 다중 빔 래스터 스캔 시스템(222)에 대해 조정되거나 교정될 수 있다는 이점을 갖는다. 따라서, 예를 들어 8중극 스캐너 또는 4중극 스캐너의 시퀀스, 2중극 스캐너의 시퀀스 또는 다른 집합적 다중 빔 래스터 스캐닝 시스템(110)이 사용되는지 여부에 따라, 예를 들어 특정 집합적 다중 빔 래스터 스캐닝 시스템(110)에 대해 필요에 따라 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)를 수정하는 것이 가능하다. 제1 및 제2 단계(720, 730)에서의 모듈식 분리에 의해, 다중 빔 하전 입자 시스템(1)의 계통 수차는 실제 집합 스캔 시스템의 비선형 효과의 특정 수차로부터 분리된다. 다중 빔 하전 입자 시스템(1)의 계통 수차는 제1 일반 스캐닝 처리 단계(720)에서 전치 보상된다. 각각의 경우에 증폭 단계(740) 동안 전압 증폭의 비선형성을 개별적으로 포함하는 집합 멀티빔 래스터 스캐너(110) 또는 제2 집합 멀티빔 래스터 스캐너(222)의 실제 집합 스캐닝 시스템의 특정 수차 또는 비선형 효과는 각각의 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)에서 전치 보상된다. 일 예에서, 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)은 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 작동 제어를 위한 제1 스캐닝 편향 제어 단계(730.1) 및 제2 집합 래스터 스캐너(220)의 작동 제어를 위한 제2 스캐닝 편향 제어 단계(730.2)를 포함한다. 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)은 스캐닝 편향 제어 단계(730.3 내지 730.n)를 더 포함할 수 있다.
제1 및 제3 단계(720 및 750)의 모듈식 분리는 복합 스캔 프로그램(762)이 선택되고 복수 J개의 하전 입자 빔렛의 집합 스캐닝 작업과 동기화된 복수의 J개의 서브필드의 이미지 획득을 위해 구성될 수 있다는 이점이 있다. 예를 들어, 플래그가 지정된 단위 스캔 명령을 생성하고 이미지 데이터 획득 단계(750)에 제공하면, 센서(207)로부터의 변동 전압(786)의 J개의 스트림이 변환, 선택, 정렬되고 단위 스캔 좌표에 해당하는 메모리 어드레스에서 병렬 액세스 메모리에 기록된다. 이 방법을 사용하면, 임의 또는 랜덤 스캔 패턴, 분리된 스캔 경로 또는 계단식 해상도 증가가 있는 스캔 패턴을 포함하는 스캔 프로그램이 활성화된다. 스캔 프로그램(762)의 일부 예는 아래에서 더 자세히 설명된다.
예에서, 선택된 제1 스캔 프로그램(762)이 중단되고 제1 스캔 프로그램(762)이 중단되는 동안 제2 스캔 프로그램이 선택될 수 있다. 복수의 J개의 이미지 서브필드가 수행되고 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 드리프트와 같은 특성이 모니터링된다. 복수의 J개의 세그먼트를 반복적으로 측정하고 복수의 J개의 세그먼트에 대응하는 이미지 데이터를 모니터링함으로써, 예를 들어 스테이지 이동 또는 스테이지 드리프트, 이미지 회전, 포커스 드리프트 또는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 다른 변화가 감지될 수 있다. 추가 예에서, 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3) 의 반복된 집합 스캐닝은 복수의 J개의 이미지 서브필드의 복수의 J개의 이미지 세그먼트에 걸쳐 수행되고 샘플(7)의 하전이 변경된다.
제2 실시예에 따른 방법(707)으로, 일반 디지털 스캔 명령(766)이 실시간으로 생성되고 실시간으로 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730) 및 이미지 획득 단계(750)에 제공된다. 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730) 동안, 복수의 구동 전압(772, 782) 및 증폭된 구동 전압(774)이 생성되어 예를 들어 실시간으로 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 전극에 제공된다. 동시에, 다른 디지털 제어 명령(768)이 생성되어 실시간으로 적어도 스캐닝 동기화 제어 단계(718)에 제공된다. 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 제1 또는 제2 실시예에 따른 방법은 적어도 하나의 FPGA(Field-programmable gate array) 또는 예를 들어 ASIC 또는 CPLD(complex programmable logic device)와 같은 등가 시스템을 포함하는 하드웨어 시스템에서 구현된다. 이러한 유형의 실제 장치는 약 1.5GHz 이상의 클럭 주파수에서 디지털 데이터 시퀀스의 스트림 처리를 허용한다. 도 8은 개선된 이미징 제어 모듈(820)의 예에서 제3 실시예를 도시한다. 이미징 제어 모듈(820)은 동작 제어 모듈(800)에 연결된다. 동작 제어 유닛(800)과 이미징 제어 유닛(820) 사이의 연결은 적어도 1G bit/s 범위의 높은 데이터 속도를 갖는 이더넷 연결일 수 있다. 동작 제어 모듈(800)은 스캔 프로그램 선택 모듈(804)을 포함하며, 이는 사용자 입력에 의해 또는 다른 입력 장치에 의해 스캔 프로그램(762)이 선택될 수 있도록 구성된다. 스캔 프로그램(762)은 또한 검사 작업과 함께 제공되는 명령에 의해, 예를 들어 샘플과 함께 제공되거나 외부 제어 명령에 의해 자동으로 선택될 수 있다. 상이한 스캔 프로그램(762)은 예를 들어 외부 장치에 의해 규정될 수 있고 동작 제어 모듈(800)의 비휘발성 메모리(806)에 저장될 수 있다. 선택된 스캔 프로그램(762)은 예를 들어 미앤더 스캔 프로그램, 지그재그 스캔 프로그램 또는 상기 기재된 기타 스캔 프로그램일 수 있다. 상이한 스캔 프로그램(762)의 더 많은 예가 아래에서 설명된다. 사용 중에, 선택된 스캔 프로그램(762)은 메모리(806)로부터 스캔 프로그램 선택 모듈(804)에 의해 선택되고 이더넷 연결을 통해 이미징 제어 모듈(820)에 제공되며, 이미징 제어 모듈(820) 내에서, 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 제공된다. 이미징 제어 모듈(820)의 스캔 제어 유닛(930)은 제1 선택된 스캔 프로그램(762)을 수신 및 저장하도록 구성되고, 구동 전압(774)을 생성하고 예를 들어 제2 실시예에 기재된 방법에 의해 집합 다중 빔 래스터 스캔 시스템(110)에 제공하도록 구성된다. 일 예에서, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 복수의 차폐된 데이터 연결을 통해 이미징 감지기(207)에 연결되고, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 이미징 감지기(207)로부터 변동 전압(786)의 복수의 J개의 스트림을 수신하고 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캐닝과 동기화된 이미지 데이터의 스트림으로부터 2D 이미지 세트를 생성하도록 구성된다. 따라서 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 스캔 제어 유닛(930)에 연결되고 스캔 제어 유닛(930)은 사용 중에 이미지 데이터 획득 유닛(810)과 스캔 제어 유닛(930)의 동기화를 위한 클럭 신호를 제공하도록 구성된 클럭 신호 생성기(938)를 포함한다. 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 병렬 액세스 메모리(1816)를 포함하고 2D 이미지 또는 2D 이미지 데이터 세트를 사용 중에 병렬 액세스 메모리(1816)에 기록하도록 구성된다. 이미지 데이터 획득 유닛(810) 및 영상 획득 유닛(810)의 동기화 동작에 대해서는 후술한다.
스캔 제어 유닛(930)은 투영 시스템(205)의 제2 집합 래스터 스캔 시스템(222), 다른 시스템(960), 및 예를 들어 편향기(350)(도 2 참조)에 연결된다. 스캔 제어 유닛(930)은 구동 전압(774)을 생성하여 투영 시스템(205)의 제2 집합 래스터 스캔 시스템(222), 및 스캔 프로그램(762)에 따른 스캐닝 동작과 동기화된 제어를 필요로 하는 다른 시스템(960)에 제공하도록 추가로 구성된다. 그러한 다른 시스템의 일 예는 선택된 스캔 프로그램(762)이 병렬 및 동기화된 이미지 획득 없이 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 플라이백 또는 다른 스캔 명령을 포함할 경우, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 선택적 플라이백 동안에 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 빔 덤프(130)의 위치로 편향시키도록 구성되는 편향기(350)이다. 일 예에서, 편향기(350)는 사용 중에 트리거 신호를 스캔 제어 유닛(930)에 다시 제공하고 스캔 제어 유닛(930)은 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 빔렛 덤프(130)로 그리고 다시 광축(105)으로의 집합 편향과 동기화된 스캔 프로그램(762)에서 제어된 지연을 수행하도록 구성된다. 도 8에 도시된 예에서, 스캔 제어 유닛(930)은 편향기(350)의 전극에 구동 전압을 직접 제공하도록 구성된다. 대안적인 예에서, 스캐닝은 제어 유닛(930)은 빔 편향기(350)의 외부 제어 유닛에 연결될 수 있고 빔 편향기(350)에 의한 빔 편향을 위한 트리거 신호를 빔 편향기(350)의 외부 제어 유닛에 제공하도록 구성된다.
이미징 제어 모듈(820)은 사용 중에 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110), 집합 편향 시스템(222) 또는 다른 시스템(960)에 필요한 전압을 제공하도록 구성된 전원 공급 장치(925)를 더 포함한다.
스캔 제어 유닛(930)은 보조 스캔 시스템(950)에 더 연결된다. 예에서, 보조 스캔 시스템(950)은 위에서 인용한 2020년 8월 5일에 출원된 독일 특허 출원 102020209833.6에 설명된 스캐닝 유도 왜곡의 개별 보정을 위한 보정 시스템일 수 있다.
제3 실시예에 있어서, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은,
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 집합 스캐닝하기 위한 적어도 제1 집합 래스터 스캐너(110); 및
- 상기 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN) 중 하나에 각각 대응하는 복수의 J개의 2차 전자 빔렛(9)을 감지하기 위한 감지기(207)를 포함하는 감지 시스템(200); 및
- 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고, 상기 이미지 제어 모듈(820)은:
- 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결되고, 그리고, 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 스캐닝 동작을 사용 중에 제어하도록 구성되는 스캔 제어 유닛(930),
- 상기 스캔 제어 유닛(930) 및 상기 감지기(207)에 연결되고, 상기 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제공되는 클럭 신호와 동기화된 감지기(207)로부터 복수의 S개의 이미지 데이터를 사용 중에 획득 및 선택하도록 구성되며, 상기 복수의 S개의 이미지 데이터를 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 대응하는 메모리 위치에서 병렬 액세스 메모리(1816) 내에 기록하도록 구성되는, 적어도 하나의 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함한다.
일 예에서, 스캔 제어 유닛(930)은 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스를 생성하도록 구성되고, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 사용 중에 복수의 J개의 이미지 데이터를 병렬 액세스에 기록하도록 구성된다. 예에서, 스캔 제어 유닛(930)은 사용 중에 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 클럭 신호를 제공하도록 구성된 클럭 신호 생성기(938)를 포함한다. 일 예에서, 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 동작과 동기화된 동작을 위해 구성된 적어도 추가 시스템(960)에 더 연결된다. 일 예에서, 적어도 하나의 추가 시스템(960)은 사용 중에 복수의 J개의 1차 하전 입자를 빔 덤프(130)로 편향시키도록 구성되는 집합 편향기(350)이다. 일 예에서, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은 감지 시스템(200)에 제2 집합 래스터 스캐너(222)를 포함하고, 스캔 제어 유닛(930)은 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 추가로 연결된다. 예에서, 이미징 제어 모듈(820)은 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 전압을 공급하도록 구성되고 사용 중에 구동 전압을 제1 집합 래스터 스캐너(110) 또는 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 공급하도록 구성되는 전압 전원(925)을 더 포함한다.
도 9는 제3 실시예에 따른 스캔 제어 유닛(930)의 추가 세부사항을 도시한다. 스캔 제어 유닛(930)은 제2 실시예의 일반 스캐닝 처리 단계(720)를 사용 중에 수행하도록 구성된 스캔 생성기 모듈(932)을 포함한다. 스캐닝 발생기 모듈(932)은 제어 유닛(800)에 연결된다. 제어 유닛(800)은 스캔 프로그램(762)을 사용 중에 스캐닝 발생기 모듈(932)의 동작을 개시하거나 중단하기 위한 트리거 신호를 제공하도록 구성된다. 스캐닝 발생기 모듈(932)은 또한 스캔 생성기 모듈(932)과의 제어 데이터 교환을 위해 구성된 범용 입출력 인터페이스(GPIO)(934)에 연결된다. 제어 데이터는 예를 들어 기준 또는 평균 스캐닝 유도 왜곡에 따른 전치 보상 C(p,q)을포함하는 제1 실시예에 기재된 방법에 따른 시스템 교정으로부터의 정보일 수 있다.
스캔 제어 유닛(930)은 클럭 유닛(938)을 포함한다. 클럭 유닛(938)은 사용 중에 클럭 신호(760)를 제공한다. 스캔 생성기 모듈(932)은 클럭 유닛(938)에 연결되고 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제어되는 장치의 동작을 동기화하도록 구성된다. 클럭 신호는 예를 들어 100MHz와 400MHz 사이, 바람직하게는 150MHz와 200MHz 사이의 주파수를 가질 수 있다.
스캔 제어 유닛(930)은 복수의 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1 내지 936.n)을 포함하며, 이들 각각은 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730.1 내지 730.n)를 수행하도록 구성된다. 스캐닝 발생기 모듈(932)은 적어도 제1 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1) 및 제2 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.2)에 연결된다. 제1 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1)은 전극, 예를 들어 1차 하전 입자 빔 경로의 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 전극(153.1 및 153.2)에 연결된다(도 1 및 4 참조). 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)는 팔각형에 의해 팔각형 스캐너로 단순화된 도 9 에 도시되어 있다. 제2 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.2)은 2차 전자빔 경로의 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너(222)의 전극에 연결된다. 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너(222)는 팔각형으로 단순화된 8중극 스캐너로 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해, 제1 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1)과 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 8개 전극 사이의 복수의 8개의 차폐된 전압 라인 대신에, 고전압 연결(972)을 나타내는 단일 라인만이 도시되어 있다. 고전압 연결부(972)를 포함하는 각각의 전압 연결부는 전기적으로 차폐될 수 있고 혼선이 최소화된다.
증폭기 모듈(936.1 또는 936.2) 각각은 제2 실시예에 따른 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)를 수행하도록 구성된다. 따라서 각각의 증폭기 모듈(936)은 변환 단계(732)를 수행하기 위한 변환 유닛, 및 정점 후처리 단계(734)를 수행하기 위한 정점 후처리 유닛을 포함하고; 두 장치 모두 FPGA에서 구현될 수 있다. 각 증폭기 모듈은 디지털 스캐닝 좌표 시퀀스를 아날로그 전압으로 변환하기 위한 디지털-아날로그 변환기를 더 포함한다. 각각의 증폭기 모듈(936.i)은 증폭 단계(740)를 사용 중에 수행하기 위해 전압 공급(925)에 연결된 증폭기를 더 포함한다. 예에서, 제1 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1)의 8개의 증폭기는 일반적으로 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 8개 전극 각각에 대해 약 +/- 80V, 예를 들어 +/- 50V까지의 8개의 고전압을 공급하도록 구성된다. 이러한 증폭기는 일반적으로 저역 통과 특성을 갖는다. 전형적으로, 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.i)의 증폭기의 응답은 1MHz 와 10MHz 사이이다. 증폭기의 저역 통과 특성은 위에서 설명한 것처럼 전치 보상될 수 있다. 정점 후 처리 단계(734)를 수행하기 위한 증폭기 모듈의 정점 후처리 유닛은 따라서 스캐닝 신호 분석을 수행하고 제1 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1)의 저역 통과 특성의 전치 보상을 제공하도록 구성된다. 예에서, 저역 통과 특성이 결정되어 예를 들어 제어 유닛(800)의 메모리에 저장되고 스캔 프로그램은 제1 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1)의 저역 통과 특성에 따라 제어 유닛(800)에 의해 조정된다. 예를 들어, 지연 시간은 제1 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1)에 의해 생성될 큰 전압 변화의 저주파 응답을 고려하기 위해 선택된 스캔 프로그램에 삽입될 수 있다.
스캐닝 발생기 모듈(932)은 제3 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.3) 및 추가 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.i 내지 936.n)에 추가로 연결된다. 일반적으로, 복수의 적어도 제1 및 제2 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936.1...936.n)은, 1차 하전 입자 빔 경로의 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110) 및 2차 전자 빔 경로의 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너(222)이 복수의 스캐닝 동기화 시스템(960.1...960.n)의 2가지 예시인, 복수의 스캐닝 동기화 시스템(960.1...960.n)에 연결된다. 스캐닝 동기화 시스템(960.i)의 예시는 본원에 참조로서 통합된 2020년 8월 5일에 제출된 독일 특허 출원 102020209833.6에 설명된 바와 같이 보정된 집합적 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 제공된 스캐닝 다중 어퍼쳐 어레이 교정기(601 또는 602) 또는 교정 전극 세트일 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 스캐닝 다중 어퍼쳐 어레이 코렉터(601 또는 602)는 스캔 생성기 모듈(932)에 디지털로 연결되고 예를 들어 클럭 유닛(938)에 의해 제공되는 동일한 클럭 신호에 의해 동기화된 동작을 위해 구성된 보조 스캔 시스템(950)에 의해 제어될 수 있다.
스캔 제어 유닛(930)은 전원 유닛(925)에 연결된다. 전원(925)은 사용 중에 스캔 제어 유닛(930) 및 복수의 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936)에 전원을 제공하도록 구성된다. 전원(925)은 스캔 제어 유닛(930)의 저전압 서포트와 스캐닝 신호 증폭기 모듈(936)의 저전압 및 저전류 부분 뿐만 아니라, 예를 들어 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 갖는 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 스캐닝 편향에 필요한 고전류 신호를 제공하도록 구성된다. 예에서, 스캔 생성기 모듈(932)은 전술한 바와 같이 편향 유닛(350)에 더 연결된다.
스캔 생성기 모듈(932)은 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 추가로 연결되고, 사용 중에 선택된 스캔 프로그램(762)에 따른 스캐닝 이미지 획득의 동기화를 위해 클럭 유닛(938)으로부터의 클럭 신호를 포함하는 제어 신호를 이미지 획득 유닛(810)에 제공하도록 구성된다. 이미지 데이터 획득 유닛(810)의 세부 사항은 아래에서 더 자세히 설명된다.
제3 실시예에 따르면, 상기 스캔 제어 유닛(930)은,
- 상기 클럭 유닛(938)에 연결된 스캔 생성기 모듈(932); 및
- 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결된 제1 증폭기 모듈(936.1); 및
- 상기 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 연결된 제2 증폭기 모듈(936.2)을 포함하고;
- 상기 스캔 생성기 모듈(932)은 사용 중에 전치 보상 디지털 스캔 명령의 시퀀스를 생성하여 상기 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)에 제공하도록 구성되고; 그리고
- 상기 제1 증폭기 모듈(936.1)은 사용 중에 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제1 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성되고;
- 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)은 사용 중에 상기 제2 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제2 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성된다.
일 예에서, 스캔 생성기 모듈(932)은 이미지 획득 모듈(810)에 더 연결된다. 일 예에서, 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 편향에 사용하는 동안 동기화된 동작을 위해 구성된 시스템(960.3)에 연결된 적어도 추가 증폭기 모듈(936.3)을 포함한다.
도 10은 제1 증폭기 모듈(936.1)의 예시에서 증폭기 모듈(936.1... 936.n)의 추가 세부사항을 도시한다. 증폭기 모듈(936.1)은 디지털 데이터 연결 라인(974)을 통해 스캔 생성기 모듈(932)에 연결된 변환 및 정점 후처리 유닛(940)을 포함하며, 이는 예를 들어 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 두 시퀀스에 대한 2개의 데이터 라인을 포함한다 - 각각의 2개의 스캐닝 방향 p 및 q에 하나씩 - . 변환 및 정점 후처리 유닛(940)은 메모리 및 제어 유닛(942)에 더 연결되며, 이는 변환 및 정점 후처리 를 위한 추가 제어 신호를 제공하며, 이는 예를 들어 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 이전 보정 단계에서 결정되고 저장된다. 변환 및 정점 후처리 유닛(940)은 사용 중에 변환 단계(732) 및 정점 후처리 단계(734)를 수행하도록 구성된다. 변환 및 정점 후처리 유닛(940)은 복수의 스캐닝 디지털에 연결된다. 사용 중에 변환 및 정점 후처리 장치(940)에 의해 생성된 디지털 보정된 구동 신호(776)의 시퀀스를 제공하기 위한 아날로그 변환기(946.1~946.8)(2개만 도시됨)에 변환 및 정점 후처리 유닛(940)이 연결된다. 각각의 스캐닝 디지털-아날로그 변환기(946.1 내지 946.8)의 각 출력 라인은 개별 증폭기(948.1 내지 948.8)(2개만 도시됨)에 연결되며, 예를 들어 제1 스캐닝 디지털-아날로그 변환기(946.1)의 제1 출력 라인은 증폭기(948.1)에 연결된다. 증폭기(948.1 내지 948.8)는 스캐닝 디지털-아날로그 변환기(946.1 내지 946.8)에 의해 제공되는 8개의 비선형 전압 신호(772)를 구동 전압(774)의 8개의 증폭된 시퀀스로 증폭하기 위해 전원(925)에 연결된다. 각각의 증폭기(948.1 내지 948.8)의 출력 라인은 8개의 고전압 연결부(972.1 내지 972.8)(2개만 도시됨)를 통해 8극 스캐너(110)의 8개 전극에 연결된다.
메모리 및 제어 유닛(942)은 오프셋 DAC(944)에 디지털 오프셋 신호를 더 제공할 수 있으며, 이는 이 예에서 증폭기(948.1 내지 948.8)의 입력 라인에 제공되는 8개의 오프셋 전압을 생성한다. 따라서 오프셋 DAC(944)는 증폭기(948.1 내지 948.8)의 입력 라인에 연결된다. 메모리 및 제어 유닛(942)은 범용 입출력 장치(GIRO)(934)에 추가로 연결되고 메모리 및 제어 유닛(942)의 메모리에 저장될 제어 명령 또는 제어 신호를 수신하도록 구성된다.
스캔 생성기 모듈(932)은 제1 FPGA에서 구현될 수 있다. 제1 증폭기 모듈(936.1)의 변환 및 정점 후처리 유닛(940) 및 메모리 및 제어 유닛(942)은 제2 FPGA에서 구현될 수 있다. 증폭기 모듈(936.2)의 대응하는 변환 및 정점 후처리 유닛(940) 및 대응하는 메모리 및 제어 유닛(942)은 제3 FPGA에서 구현될 수 있다. 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 아래에 도시되는 바와 같이 제4 FPGA에서 구현되는 유닛을 포함한다.
제3 실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은 적어도 2개의 증폭기 모듈(936.1, 936.2)을 포함하고, 여기서 적어도 제1 증폭기 모듈(936.1)은 다음을 포함한다:
- 사용 중에 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 적어도 2개의 시퀀스를 디지털 보정된 구동 신호(776)의 적어도 제1 및 제2 시퀀스로 변환하도록 구성된 변환 및 정점 후처리 유닛(940) - 상기 변환 및 정점 후처리 유닛(940)이 적어도 2개의 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)을 수신하기 위한 스캔 제어 유닛(930)에 연결됨 - ;
- 사용 중에 디지털 보정된 구동 신호(776)의 적어도 제1 및 제2 시퀀스를 수신하고 사용 중에 디지털 보정된 구동 신호(776)의 적어도 제1 및 제2 시퀀스를 적어도 제1 및 제2 비선형 전압 신호(772)로 변환하기 위해 변환 및 정점 후처리 유닛(940)에 연결된 적어도 제1 및 제2 스캐닝 디지털-아날로그 변환기(946.1, 946.2);
- 각각 전원 공급 장치(925)에 연결되는 적어도 제1 및 제2 증폭기(948.1, 948.2)를 포함하고;
- 제1 증폭기(948.1)는 제1 스캐닝 디지털-아날로그 변환기(946.1)에 연결되고 사용 중에 제1 비선형 전압 신호(772.1)를 고전압 출력으로 변환하도록 구성되고, 제1 증폭기(948.1)는 제1 고전압 연결부(972.1)를 통한 집합 스캐닝 편향기(110)의 제1 전극에 추가로 연결되며;
- 제2 증폭기(948.2)는 제2 스캐닝 디지털-아날로그 변환기(946.2)에 연결되고 사용 중에 제2 비선형 전압 신호(772.2)를 고전압 출력으로 변환하도록 구성되고, 제2 증폭기(948.2)는 제2 고전압 연결부(972.2)를 통한 집합 스캐닝 편향기(110)의 제2 전극에 추가로 연결된다.
도 11은 이미지 데이터 획득 유닛(810)의 구조 및 구성요소를 설명하며, 이미지 데이터 획득 유닛(810)의 사용 중에의 구성요소 및 동작에 대한 보다 상세한 설명은 아래에서 설명될 것이다.
이미지 데이터 획득 유닛(810)은 복수의 아날로그-디지털(AD) 변환기를 포함하는 아날로그-디지털 변환 모듈 또는 ADC 모듈(1808)을 포함한다. 예에서, 이미지 센서(207)는 복수의 J개의 2차 전자 빔렛에 대응하는 복수의 J개의 포토다이오드를 포함한다. APD(Avalanche Photo Diode)와 같은 J 포토다이오드 각각은 개별 아날로그-디지털 변환기에 연결된다. 이미지 센서(207)는 예를 들어 DE 102018007455 B4에 기술된 바와 같이 전자-광자 변환기를 더 포함할 수 있으며, 이는 여기에 참조로 완전히 포함된다.
J개의 포토다이오드는 J개의 이미지 서브필드에서 생성된 전자에 해당하는 J개의 변동 전압을 생성한다. 포토다이오드와 ADC 모듈(1808) 사이에는 복수의 증폭기가 배치될 수 있다. 복수의 J개의 2차 전자 빔렛 각각의 복수의 J개의 이미징 채널 각각에 대해, 오프셋 및 이득은 교정 단계에서 개별적으로 조정될 수 있고, 복수의 J개의 교정되고 변동하는 센서 전압이 생성된다. 구성 및 방법의 세부사항은 위에서 인용된 DE 102018007455 B4에 설명되어 있다. 복수의 J개의 교정된 센서 전압이 ADC 유닛(1808)에 제공된다. ADC 모듈(1808)의 복수의 J개의 AD 변환기는 교정된 J개의 센서 전압으로부터 복수의 J개의 디지털 데이터 스트림을 생성하도록 구성된다. ADC 모듈(1808)은 60MHz 내지 400MHz 또는 그 이상 사이의 일정한 ADC 클럭에서 복수의 J개의 디지털 데이터 스트림을 생성하고 제공하도록 구성된다.
ADC 모듈(1808)의 복수의 J개의 AD 변환기는 ADC 클럭 신호에 의해 제어된다. ADC 모듈(1808)은 스캔 제어 유닛(930)에 연결된다. 예에서, ADC 클럭 신호는 예를 들어 클럭 유닛(938)에 의해 생성되고 스캔 제어 유닛(930)에 의해 ADC 모듈(1808)에 제공되는 스캐닝 클럭 신호와 동기화된다. 대안적인 예에서, ADC 모듈(1808)은 별도의 클럭 신호 생성기를 포함하고 클럭 신호 생성기는 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제공되는 제어 데이터에 응답하여 ADC 클럭 신호를 생성하도록 구성된다.
레코더(1810)는 ADC 모듈(1808)에 연결되고 ADC 모듈(1808)에 인터페이스를 제공하고 복수의 J개의 디지털 데이터 스트림을 수신하도록 구성된다. 레코더(1810)는 복수의 J개의 디지털 데이터 스트림을 획득 모듈(ACQ)(1812)에 제공하도록 구성된다. ACQ(1812)는 클럭 유닛(938)에 의해 생성되고 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제공되는 스캐닝 클럭 신호를 수신하도록 구성된다. 따라서 ACQ(1812)는 스캔 제어 유닛(930)에 연결된다. ACQ(1812)는 복수의 디지털 데이터 스트림을 스캐닝 클럭 신호와 동기화하고 복수의 J개의 동기화된 디지털 데이터 스트림을 이미지 데이터 분류기(1820)에 제공하도록 구성된다. 분류기(1820)는 ACQ(1812)에 연결되고 복수의 동기화된 디지털 데이터 스트림을 분류하고 병렬 액세스 메모리(1816)에 기록하도록 구성된다. 이미지 데이터 분류기(1820)는 픽셀 평균화 유닛(1822), 라인 평균화 유닛(1824) 및 픽셀 어드레싱 유닛(1826)을 포함한다. 3개의 유닛(1822, 1824, 1826)은 순차적으로 또는 병렬로 배열될 수 있다. 이미지 데이터 분류기(1820)는 스캔 제어 유닛(930)에 연결되고 선택된 스캔 프로그램(762)에 대응하는 제어 데이터를 수신하도록 구성된다. 픽셀 평균 유닛(1822) 및 라인 평균 유닛(1824)은 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제공된 제어 데이터에 응답하여 각각의 디지털 데이터 스트림의 복수의 디지털 데이터에 걸친 처리를 수행하도록 구성된다. 처리는 예를 들어 평균화 또는 차이의 계산일 수 있다. 픽셀 어드레싱 유닛(1826)은 픽셀 평균화 유닛(1822) 및 라인 평균화 유닛(1824)으로부터 평균화된 디지털 데이터의 복수의 J개의 스트림을 수신하고 디지털 데이터 각각에 픽셀 어드레스를 유도하고 할당하도록 구성된다. 픽셀 또는 라인 평균화의 몇 가지 예가 아래에서 더 자세히 설명된다. 픽셀 어드레싱 유닛(1826)은 프레임 그래버 메모리 또는 병렬 액세스 메모리(1816)에 연결되고 선택된 스캔 프로그램(762)에 따른 픽셀 어드레스에 따른 병렬 액세스 메모리(1816)의 픽셀 어드레스에 J개의 디지털 데이터의 각각의 디지털 데이터 값을 기록하도록 구성된다.
예에서, 스캐닝 클럭 유닛(938)에 의해 제공되는 클럭 주파수 또는 ADC 유닛(1808)의 클럭 주파수는 조정가능하다. 예를 들어, 스캐닝 클럭 유닛(938)에 의한 스캐닝 클럭 주파수의 조정에 의해, 복수의 이미지 픽셀 각각에 대한 체류 시간이 가변적으로 조정될 수 있다. 일 예에서, 스캐닝 클럭 유닛(938)에 의한 스캐닝 클럭 주파수는 200MHz이고 각 스캐닝 위치는 H = 2 클럭 신호에 대해 스캔 제어 유닛(930)에 의해 유지된다. 따라서 스캐닝 위치당 체류 시간은 10ns이다. H = 2에서 H = 3으로 홀드 간격을 변경하면 체류 시간이 15ns로 증가한다. 체류 시간의 더 미세한 조정은 약 13.6ns의 체류 시간으로 200MHz에서 예를 들어 180MHz 그리고 H=3으로의 변화로 또는 약 11ns의 체류 시간으로 200MHz에서 예를 들어 180MHz 그리고 H=2로 스캐닝 클럭 유닛(938)에 의한 스캐닝 클럭 주파수의 조정에 의해 도달될 수 있다. 픽셀 평균화 유닛(1822)에 의한 스캐닝 클럭 주파수 및 선택적으로 픽셀 평균화의 미세 조정으로, 유효 픽셀 체류 시간이 조정될 수 있고 미리 결정된 신호 대 잡음비(SNR)가 달성될 수 있다.
프레임 그래버 메모리 뱅크(1816)는 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지를 판독하도록 구성된 제어 유닛(800)에 병렬 판독을 위해 연결된다(도 3 참조). 제어 유닛(800)의 이미지 스티칭 유닛(812)은 J개의 디지털 이미지를 하나의 이미지 패치, 예를 들어 이미지 패치(17.k)에 대응하는 하나의 디지털 이미지 파일에 스티칭하도록 구성된다. 이미지 스티칭 유닛(812)은 디지털 이미지 파일로부터 정보를 추출하도록 구성되고 디지털 이미지 파일을 메모리에 기록하거나 디지털 이미지 파일로부터 디스플레이에 정보를 제공하도록 구성된 이미지 데이터 프로세서 및 출력(814)에 연결된다.
제3 실시예에 따르면, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은,
- 상기 이미지 센서(207)에 연결되고 사용 중에 복수의 S개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로 변환하도록 구성된 복수의 AD 변환기를 포함하는 ADC 모듈(1808); 및
- 상기 ADC 모듈(1808) 및 상기 스캔 제어 유닛(930)에 연결되고, 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로부터 그리고 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 상기 스캔 제어 유닛(930)에 의해 사용 중에 제공된 선택 제어 신호(744)로부터 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을 사용 중에 선택하도록 구성된 획득 제어 유닛(1812); 및
- 상기 획득 제어 유닛(1812), 상기 스캔 제어 유닛(930), 및 상기 병렬 액세스 메모리(1816)에 연결된 이미지 데이터 분류기(1820)를 포함하고,
상기 이미지 데이터 분류기(1820)는, 사용 중에, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을, 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캔 위치에 대응하는 복수의 메모리 어드레스에서 상기 병렬 액세스 메모리(1816) 내에 기록하도록 구성된다.
예에서, ADC 모듈(1808)은 클럭 유닛(938)에 연결되고 사용 중에 클럭 유닛(938)으로부터 클럭 신호를 수신하고 사용 중에 복수의 J개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 J개의 스트림으로 변환하기 위해 복수의 AD 변환기의 작동을 동기화하도록 구성된다. 예에서, 클럭 유닛(938)은 제어 유닛(800)에 연결되고 제어 유닛(800)으로부터 제어 신호를 수신하도록 구성되고 클럭의 클럭 주파수를 사용 중에 변경하도록 구성된다. 이에 의해, 다중 빔 하전 입자 현미경(1) 또는 사용 동안 스캐닝 이미징 동작의 클럭 신호 및 체류 시간이 변경된다.
다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 이미징 제어 모듈(820)은 병렬로 배열된 적어도 제1 이미지 데이터 획득 유닛(810.1) 및 제2 이미지 데이터 획득 유닛(810.2)을 포함하는 복수의 L개의 이미지 데이터 획득 유닛(810.n)을 포함할 수 있다. 각각의 이미지 데이터 획득 유닛(810.n)은 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔 J개의 빔렛의 서브세트에 대응하는 이미지 센서(207)의 센서 데이터를 수신하고 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터 값의 디지털 이미지 데이터 값의 S개의 스트림의 서브세트를 생성하도록 구성될 수 있다. L개의 이미지 데이터 획득 유닛(810.n) 각각에 기인하는 S개의 빔렛의 수는 동일할 수 있고 S x L = J일 수 있다. S의 수는 예를 들어 6과 10 사이, 예를 들어 S = 8이다. 병렬 이미지 데이터 획득 유닛(810.n)은 1차 하전 입자 빔렛의 수 J에 따라 예를 들어 10 내지 100 또는 그 이상일 수 있다. 이미징 제어 모듈(820)의 모듈식 개념에 의해, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)에서 하전 입자 빔렛의 수 J는 병렬 이미지 데이터 획득 유닛의 추가에 의해 증가될 수 있다.
실시예에 따르면, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)에 의한 스캐닝 동작 및 이미지 획득은 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 가능하다. 일 예에서, 웨이퍼 검사 작업 동안, 복수의 검사 사이트, 예를 들어 검사 사이트(33) 및 검사 사이트(35)(도 3 참조)는 검사 작업의 대상이다. 제1 검사 사이트(33)에 대해 제1 선택된 스캔 프로그램(762.1)이 선택될 수 있고 제2 검사 사이트(35)에 대해 다른 제2 선택된 스캔 프로그램(762.2)이 선택될 수 있다. 예에서, 제1 검사 사이트(33)는 제1 선택된 스캔 프로그램(762.1)에 따른 제1 측정에서 검사되고, 제2 측정에서 제1 검사 사이트(33)는 제3 선택된 스캔 프로그램(762.3)에 따른 제2 측정에서 검사된다. 각 이미지 획득 동안, 예를 들어 중간 모니터링 작업을 위해 선택한 스캔 프로그램을 중단하고 계속할 수 있다. 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707) 및 이미징 제어 모듈(820)을 사용하면 다중 빔 하전 입자 현미경을 사용한 유연한 스캐닝 제어 및 동기화된 이미지 획득이 가능하여 증가된 처리량과 높은 정밀도로 복수의 서로 다른 스캔 프로그램에 따른 작업이 가능하다. 이미징 제어 모듈(820)의 모듈 아키텍쳐는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1), 예를 들어, 빔 편향 또는 스캐닝 교정을 위한 추가 수단을 갖지 않는 하나 이상의 단순한 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 또는 다중 어퍼쳐 코렉터(601 및 602)와 같은 스캐닝 유도 수차의 보상을 위한 여러 종류의 스캐닝 보상기를 포함하고 빔 덤프(130)를 갖는 빔 편향기(350)를 포함하는 더 복잡한 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 구성을 허용하기 위해 이미징 제어 모듈(820)의 고유의 적응(dedicated adaption)을 허용한다.
따라서, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은:
- 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 선택된 스캔 프로그램(762)으로 샘플의 검사 사이트(inspection site)를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 상기 스캔 제어 유닛(930)은 일반 스캔 생성기 모듈(932), 및 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 적어도 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 집합 래스터 스캐너(220)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 제2 증폭기 모듈(936.2)을 포함하고,
상기 스캔 제어 유닛(930)은 선택된 스캔 프로그램(762)에 사용 중에 동기화된 동작을 위해 제3 또는 추가 동작 유닛(960.3 또는 960.n)의 제어를 위해 제3 또는 추가 증폭기 모듈(936.3 또는 936.n)을 선택적으로 포함하도록 되어 있다.
예시에서, 일반 스캔 생성기 모듈(932)은 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 체계적 스캐닝 유도 수차의 전치 보상을 위해 사용 중에 구성되는 정점 후처리 유닛을 포함한다. 예에서, 각각의 증폭기 모듈은 정점 후처리 유닛, 디지털-아날로그 변환기 및 증폭기를 포함하며, 이에 의해 각 증폭기 모듈에서, 연산 유닛(960)과 함께 증폭기 모듈의 동작의 비선형성이 각 연산 유닛(960.i), 예를 들어 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110) 또는 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너(222)에 대해 개별적으로 전치 보상된다.
선택된 스캔 프로그램에 따른 스캔 프로그램 및 이미지 획득의 예는 도 12 내지 도 15에 예시되어 있다. 예는 단일 이미지 서브필드(31.mn)에 예시되어 있으며, 복수의 N개의 1차 하전 입자 빔렛(3)이 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 의해 병렬로(도 3 참조) 래스터 스캐닝 되는 것으로 이해되며, 복수의 N개의 2차 전자 빔렛(9)은 집합 다중-빔 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 다중-빔 래스터 스캐너(222)에 의해 병렬로 래스터 스캐닝되고 복수의 N개의 데이터 스트림을 수신하기 위해 감지기 어레이(207) 상에서 초점이 맞춰진다.
도 12a는 종래의 스캔 프로그램에 따른 지그재그 래스터 스캐닝 패턴의 스캔 프로그램(712)의 제1 예를 도시한다. 스캔 프로그램(712)은 일련의 라인 스캐닝을 포함하며, 각각은 동일한 p 좌표에서 라인의 시작점과 라인의 끝점을 갖고, 각 라인은 예를 들어 dq = lnm의 래스터 거리 dq의 후속적으로 증가된 p 좌표를 갖는다. 라인의 끝점과 다음 라인의 시작점 사이에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛은 후속 라인의 시작 위치로 빠르게 다시 이동하다("플라이 백").
도 12b는 스캔 제어 유닛(930)에 의해 수신된 신호 중 일부를 예시한다. 스캐닝 전압 Up은 p 방향에서 라인의 시작점에서 라인의 끝점까지 복수의 1차 하전 입자 빔렛 의 반복된 집합 스캐닝 편향을 위한 전압을 나타낸다. 도면은 x 또는 p 방향으로 스캐닝하기 위한 한 쌍의 전극과 y 또는 q 방향으로 스캐닝하기 위한 한 쌍의 전극이 있는 집합 래스터 스캐닝 편향기를 나타낸다. 예를 들어 8개의 전극이 있는 집합 래스터 스캐너의 경우 그에 따라 해당 전압이 도출될 수 있다. 각 시간 간격(Ai)에서 단일 스캐닝 라인은 각 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)에서 래스터 스캐닝된다. 스캐닝 전압(Uq)은 q-방향으로 단계적인 방식으로 복수의 1차 하전 입자 빔렛 의 집합 스캐닝 편향을 위한 전압을 나타낸다. TD는 스캔 제어 유닛(930)과 편향기(350) 사이에서 교환되는 트리거 신호를 도시하고 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)이 빔 덤프(130)로 편향되는 시간(Ci)을 나타낸다(도 2 참조). TL은 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 제공되는 트리거 신호의 예이며, 각각은 하나의 스캐닝 라인에 대응하는 이미지 데이터 스트림의 수집을 트리거한다. 작업은 다음 예에 설명되어 있다.
시간 t1에서, 복수의 하전 입자 빔렛(3)의 q-방향의 다음 라인 위치에 도달하고 스캔 제어 유닛(930)은 빔 덤프(130)로부터 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 뒤로 편향시키기 위해 편향기(350)를 트리거한다. t2에서, 편향기(350)는 오프 상태이고 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3) 각각은 기판에 도달한다. 트리거 TD는 낮은 값으로 설정되고 p-방향의 스캐닝 편향을 위한 전압 램프는 t2에서 시작된다. 시간 t3에서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3) 각각은 다음 스캐닝 라인의 이미지 획득을 위한 시작점에 도달한다. t3에서, 트리거 신호는 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 의해 이미지 픽셀에 대응하는 디지털 값의 기록을 시작한다. 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 하나의 스캐닝 라인의 픽셀의 미리 결정된 수 S에 대응하는 S개의 디지털 이미지 데이터의 시퀀스를 선택하고 메모리에 기록한다. 픽셀의 미리 결정된 수 S는 예를 들어 100MHz의 주파수에서 수집된, 예를 들어 S = 8000 픽셀일 수 있다. 일 예에서, 스캔 제어 유닛(930)은 수집 주파수의 배수인 스캐닝 주파수, 예를 들어 200MHz로 동작하고, 스캐닝 클럭부(938)의 제2 클럭 신호마다 구동 전압(Up)이 증가된다. ADC 유닛(1808)은 시간 t4에서 16000 클럭 신호의 S = 8000 데이터 값에 도달할 때까지 각각의 제1 스캐닝 클럭 신호를 수집하여 센서 유닛(207)의 J개의 광감지기의 복수의 J개의 아날로그 전압을 복수의 J개의 디지털 데이터 값으로 변환한다. 시간 t4에서 트리거 신호가 편향기(350)에 제공된다. 시간 t5에서 편향기(350)는 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)이 빔 덤프로 편향될 때 트리거 TD를 높은 값으로 설정한다. 시간 t5에서, 스캔 제어 유닛(930)은 다음 스캐닝 라인의 시작 위치로 플라이백을 트리거한다. Up은 p-방향 라인의 시작 위치로 낮아지고 Uq 는 q-위치의 다음 라인에 해당하는 다음 편향 전압으로 증가한다.
도 12에 도시된 전압 램프는 일반적으로 복수의 스캐닝 위치에 대응하는 복수의 작은 전압 단계로 구성된다. 그러나, 예에서, 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 초점 스폿(5)은 오브젝트의 표면 위에서 연속적으로 이동하고 있다. 이 예에서, 픽셀 크기 및 모양은 이미지 데이터 획득 단계(750)의 AD 변환 단계(752) 동안 사용된 클럭 주파수로 나눈 1차 하전 입자 빔렛 의 초점 스폿(5)의 이동 속도에 의해 결정되는 경우이다.
도 18은 제1 스캔 프로그램(712)을 사용한 하전 입자 현미경(1)의 제1 동작의 추가 예시이다. 하전 입자 현미경(1)의 이미지 패치(17)의 서브필드(31.mn)(도 3 참조)는 하전 입자 빔렛으로 래스터 스캐닝되며, 오브젝트 평면(101)에 위치한 오브젝트의 표면 영역의 디지털 이미지 세그먼트가 생성된다. 래스터 스캐닝은 라인 번호가 q = 1 내지 Q인 수평 라인(53)을 갖는 제1 스캔 프로그램(712)에 따라 수행된다. 라인의 수는 예를 들어 Q = 8000일 수 있다. 스캔 프로그램(712)에 따른 래스터 스캐닝 동안, 포커스 포인트(5)는 1차 하전 입자 빔은 정사각형(55)으로 표시된 일련의 인접한 픽셀 위치로 향한다. 각 라인(53)의 위치는 p = 1에서 p = P인 열로 배열된다. 각 라인(53)은 예를 들어 Q = P = 8000이 되도록 라인(53)의 수 Q와 같을 수 있지만, 수 P는 라인(53)의 수 Q와도 다를 수 있다.
병렬 액세스 메모리(1816)에서, 어드레스 영역(61.mn)은 이미지 데이터 분류기(1820)에 의해 예약 또는 할당된다. 어드레스 영역(61.mn) 내의 어드레스 위치(63)는 정사각형으로 표현된다. 어드레스 영역(61.mn)은 병렬 액세스 메모리(1816) 내의 많은 어드레스 영역(61) 중 하나일 수 있다. 어드레스 영역(61.mn) 내의 어드레스 위치(63)는 라인 번호 a = 1에서 A인 라인(65)로 지정된다. 라인(65)의 A는 수 Q와 같을 수 있다. 각 라인(65)은 B 메모리 위치 또는 열 번호 b = 1에서 B인 열을 포함한다. 라인(65)당 메모리 위치의 수 B는 예를 들어 각 라인(53)의 이미지 픽셀 P의 수와 같다.
하나의 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 할당된 1차 하전 입자 빔렛의 수 S에 따라, 이미지 데이터 획득 유닛(810)의 각 병렬 액세스 메모리(1816)에 대한 어드레스 영역(61.mn)의 수는 그에 따라 선택되고, 복수의 L개의 이미지 데이터 획득 유닛(810)의 각각의 병렬 액세스 메모리(1816) 각각에서, 다수의 S개의 어드레스 영역(61.1 내지 61.S)는 할당될 수 있다.
제1 동작 모드에서 래스터 스캐닝과 이미지 획득은 클럭 신호(760)에 의해 동기화된 동일한 클럭 주파수에서 동작한다. 예를 들어 스캐닝 라인당 100MHz 및 8000픽셀의 픽셀 속도에서 최대 12.5개의 라인 스캐닝 주파수 kHz는 1.56Hz의 이미지 주파수에 대응하게 달성 가능하다. 서브필드(31.mn)의 이미지 픽셀(55)에 대응하는 각각의 감지기 신호는 화살표(67)로 예시된 대응하는 어드레스 영역(61.mn)의 대응하는 단일 메모리 위치(55)에 전송되고 저장된다. 제1 동작 모드에서, 하나의 라인(53) 내의 이미지 픽셀(55)의 수 P는 어드레스 영역(61.mn)의 대응 라인 내의 어드레스 위치(63)의 수 B보다 작거나 같고(Q <= B), 단일 라인(53)에서 이미지 픽셀(55)에 대응하는 P개의 감지기 신호 라인(53)은 화살표(69)로 표시된 바와 같이 단일 어드레스 라인(65)의 어드레스 영역(61.mn)에 기록된다. Q <= A인 라인(53)의 수 Q와 유사하게 동일하게 적용된다. 제어 유닛(800)은 병렬 액세스 메모리(1816)로부터 디지털 이미지 데이터를 판독하고, 예를 들어 이미지 스티칭이 수행될 수 있다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 시간(Ci)는 가변적일 수 있고 편향기(350)의 응답에 필요한 실제 시간에 의존할 수 있다. 이 예에서, 픽셀 평균화 유닛(1822) 및 라인 평균화 유닛(1824)은 평균화하지 않음으로 설정된다. 다른 예에서, ADC 유닛(1808)의 수집 주파수는 스캐닝 클럭에 비해 더 높은 값으로 설정되고 ADC 유닛(1808)에 의해 생성된 디지털 데이터의 복수의 스트림은 예를 들어 200MHz에서 동작하는 반면, 스캐닝은 100MHz에서 동작한다. 이 예에서, 픽셀 평균화 유닛(1822)은 픽셀 어드레싱 유닛(1826)에 제공된 디지털 픽셀 데이터의 스트림을 형성하기 위해 디지털 데이터의 복수의 스트림의 후속 디지털 데이터 값의 각 쌍을 평균화한다.
픽셀 또는 라인 평균화의 목적을 위해, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824) 각각은 별도의 메모리 유닛을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)은 프레임 그래버 메모리 뱅크 또는 병렬 액세스 메모리(1816)를 이용한다. 그 다음, 디지털 데이터의 복수의 스트림의 디지털 데이터 값은 픽셀 평균화 유닛(1822) 및 픽셀 어드레싱 유닛(1826)을 프레임 그래버 메모리 뱅크 또는 병렬 액세스 메모리(1816)의 임시 메모리 위치로 이동시킨다. 그 다음, 디지털 데이터 값은 프레임 그래버 메모리 뱅크(1816)의 임시 메모리 위치로부터 판독되고 픽셀 또는 라인 평균화가 그에 따라 형성된다. 더 자세한 내용은 2020년 2월 4일에 출원된 독일 특허 출원 102020102779.6에 설명되어 있으며, 이는 여기에 참조로 포함된다. 제1 단계에서, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)은 픽셀 어드레싱 유닛(1826)을 통해 제1 세트의 디지털 데이터 값을 병렬 액세스 메모리(1816)에 제1 메모리 어드레스에 기록한다. 제2 단계에서, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)은 디지털 데이터의 제2 세트를 수신한다. 제3 단계에서, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)은 병렬 액세스 메모리(1816)의 제1 메모리 어드레스로부터 디지털 값의 제1 세트를 판독한다. 제4 단계에서, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)은 제1 세트의 디지털 값 및 제2 세트의 디지털 값을 처리하는 것을 수행하며, 제3 세트의 디지털 값을 생성한다. 제5 단계에서, 제3 세트의 디지털 값은 픽셀 어드레싱 유닛(1826)을 통해 병렬 액세스 메모리(1816)에 대한 제2 메모리 어드레스에 기록된다. 예에서, 제2 메모리 어드레스는 제1 메모리 어드레스와 동일하다. 제2 예에서, 제1 메모리 어드레스는 임시 메모리 어드레스이다. 제2 메모리 어드레스는 이들 예에서 디지털 이미지 데이터 내의 픽셀 위치에 대응하는 메모리 어드레스이다.
픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)에 의한 처리의 예는 평균화일 수 있고, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)은 제1 및 제2 디지털 값의 평균값 또는 평균값을 생성한다. 다른 예에서, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)은 제1 및 제2 디지털 값의 다른 처리 방법을 수행하도록 제어 명령에 의해 구성 및 트리거될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 디지털 값의 차이 값이 계산될 수 있다. 따라서 예를 들어 가장자리가 감지될 수 있다.
선택된 스캔 프로그램(762)에 따른 픽셀 또는 라인 데이터 처리를 위해, 픽셀 평균화 유닛(1822), 라인 평균화 유닛(1824) 및 픽셀 어드레싱 및 메모리 할당 유닛(1826)은 일반 스캔 명령 처리 단계(724)로부터 선택 제어 신호(744)를 수신하도록 구성된다. 픽셀 어드레싱 및 메모리 할당 유닛(1826)은 병렬 액세스 메모리(1816)에서 예를 들어 임시 메모리 위치를 수신 및 할당한다. 픽셀 평균 유닛(1822) 또는 라인 평균 유닛(1824)은 선택된 스캔 프로그램(762)의 처리에 따른 처리 정보, 예를 들어 계산 평균 또는 데이터 값의 차이를 수신한다.
도 19는 하전 입자 현미경(1)을 이용한 스캐닝 및 이미지 획득의 제2 동작 모드를 예시한다. 스캔 프로그램은 제1 스캔 프로그램(712)과 유사하다. 이미지 서브필드(31.mn)는 다시 Q 라인(53)과 이미지 픽셀(55)의 P 열을 갖는다. 그러나, 각 픽셀(55)에서의 체류 시간은 2배만큼 증가하고, 각 이미지 픽셀 위치에서 2개의 디지털 데이터 값은 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 의해 생성된다. 도 19는 픽셀 평균화 유닛(1822)의 동작의 예를 도시한다. 1차 하전 입자가 픽셀 위치(55)로 향할 때마다, 2개의 디지털 데이터 값이 생성되고 픽셀 어드레싱 유닛(1826)에 의해 병렬 액세스 메모리(1816)의 어드레스 영역(61 nm) 내의 2개의 인접한 메모리 위치 내에 기록된다. 제1 클럭 간격 동안 1차 하전 입자 빔이 제1 픽셀 위치로 향하고 제1 디지털 이미지 값이 ADC 모듈(1808)에 의해 생성되고 제1 메모리 위치에 기록된다. 제2 클럭 간격 동안 1차 하전 입자 빔은 여전히 제1 픽셀 위치로 향하고 제2 디지털 이미지 값은 ADC 모듈(1808)에 의해 생성되고 제2 메모리 위치에 기록되어 각 스캐닝선(53) 후에 두 개의 인접한 메모리 라인(65)은 디지털 이미지 데이터 값의 시퀀스로 채워진다. 이것은 또한 각 픽셀 라인(53)이 적어도 2개의 메모리 어드레스 라인(65)에 기록되었음을 나타내는 화살표(69)로 예시되어 있다. 이 예에서, 메모리 어드레스 라인(65)의 수 A는 이미지 픽셀 라인(53)의 수 Q의 2배여야 한다.
예에서, 제어 유닛(800)은 병렬 액세스 메모리(1816)의 각각의 어드레스 영역(61.nm)으로부터, 예를 들어 제1 및 제2 메모리 위치로부터 제1 및 제2 디지털 이미지 값 각각을 평균화함으로써 오브젝트 표면의 디지털 이미지 세그먼트를 도출하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 픽셀 평균화 유닛(1822)은 내부적으로 평균화를 수행하고, 메모리 주소 위치에 기록되기 전에 제1 및 제2 디지털 이미지 값이 평균화되고 픽셀 평균화 유닛(1822) 내에서 하나의 디지털 이미지 값으로 결합된다.
도 20은 하전 입자 현미경(1)의 스캐닝 및 이미지 획득의 동작 모드의 제3 예를 도시한다. 제3 동작 모드에서, 수정된 스캔 프로그램(712.2)이 적용되며, 그 동안 각 픽셀 라인(53)은 래스터 스캐닝이 2회 수행된다. 수정된 스캔 프로그램(712.2)이 개략적으로 도시되어 있다. 예에서, 스캔 프로그램(712)은 단지 반복될 수 있다. 픽셀 라인(53.1)을 따라 제1 방향으로의 제1 래스터 스캐닝 동안, 제1 개수의 픽셀(P)이 1차 하전 입자 빔렛으로 조명되고, 디지털 이미지 데이터의 제1 시퀀스가 생성되어 제1 라인(65.1)의 병렬 액세스 메모리(1816)의 어드레스 영역(61.nm)에 기록된다. 동일한 픽셀 라인(53.1)을 따라 제1 방향으로 후속하는 제2 래스터 스캐닝에서 제1 픽셀 수 P는 1차 하전 입자 빔렛으로 다시 조명되고 제2 시퀀스의 디지털 이미지 데이터가 생성되어 제1 라인(65.2)에서 병렬 액세스 메모리(1816)의 어드레스 영역(61.mn)에 기록된다. 이 예에서 각 픽셀 위치는 1차 하전 입자 빔렛에 의해 최소 두 번 조명된다. 이것은 또한 각 픽셀 라인(53)이 적어도 2개의 메모리 어드레스 라인(65)에 기록되었음을 나타내는 화살표(69)로 예시되어 있다. 제2 예에서와 같이 메모리 어드레스 라인(65)의 수 A는 이미지 픽셀 라인(53)의 수 Q의 2배여야 한다.
예에서, 제어 유닛(800)은 병렬 액세스 메모리(1816)의 각각의 어드레스 영역(61.nm)으로부터, 예를 들어 제1 및 제2 디지털 이미지 값 각각을 평균화함으로써 오브젝트 표면의 디지털 이미지 세그먼트를 도출하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 메모리 위치에서. 위에서 설명한 것처럼 다른 처리 작업도 가능하다.
도 19 및 도 20의 예에서, 오브젝트 표면의 각 픽셀 위치는 두 번 래스터 스캐닝되고 어드레스 영역(61)은 도 18의 예보다 두 배 많은 메모리 위치가 필요하다. 병렬 액세스 메모리(1816)는 J개의 서브필드(31)에 대응하는 데이터 시퀀스의 조명, 감지 및 변환에 의해 생성된 디지털 데이터 값의 시퀀스에 의해 초과된다. 예에서, 방법 래스터 스캐닝 및 이미지 획득은 적어도 두 단계를 거쳐 제1 단계에서 제1 라인 세트가 래스터 스캐닝되고 제1 세트의 디지털 이미지 데이터가 메모리(1816)의 메모리 위치(61)에 기록된다. 그런 다음 제1 세트의 디지털 이미지 데이터가 제어 유닛(800)에 의해 판독된다. 제2 단계에서 제2 세트의 라인이 래스터 스캐닝되고 제2 세트의 디지털 이미지 데이터가 메모리(1816)의 메모리 위치(61)에 기록된다. 그런 다음 제2 세트의 디지털 이미지 데이터가 제어 유닛(800)에 의해 판독되며, 예를 들어 이미지 스티칭 유닛(812)에 의해 디지털 이미지 데이터의 제1 세트와 함께 처리된다. 제1 단계에서 제2 단계로의 전환 동안, 디지털 이미지 데이터의 제1 세트는 메모리 주소 영역(61)에서 제어 유닛(800)의 임시 메모리로 재배치된다. 재배치 후, 어드레스 영역(61)은 디지털 이미지 데이터의 제2 세트에 사용될 수 있다. 이 프로세스는 더 많은 단계로 연속적으로 수행될 수도 있다.
스캔 프로그램의 예에서, 예를 들어 제1 스캔 프로그램(712)에 따른 각 후속 스캐닝 라인의 스캐닝 동작은 역순으로 반복되고, 각 이미지 서브필드의 각 라인은 양 및 음의 p-방향으로 연속적으로 2회 스캐닝된다. 이 예에서, 라인 평균화 유닛(1824)에는 디지털 데이터 값의 2개의 후속 스트림의 라인 평균화를 수행하고 각 서브필드의 디지털 이미지의 하나의 라인의 이미지 픽셀 값을 나타내는 픽셀 데이터 값의 복수 스트림을 생성하기 위해 트리거 신호가 제공된다. 반대 스캐닝 방향에서 생성된 라인 스캐닝 신호를 평균화하고 라인 평균화 유닛(1824)에 의해 평균화함으로써, 예를 들어 반도체 피처의 라인 또는 에지와 같은 대칭 이미지 신호가 생성된다. 다른 예에서, 제1 양의 방향으로 라인의 제1 스캐닝으로부터의 제1 신호 및 제2 음의 방향으로 라인의 제2 스캐닝으로부터의 제2 신호가 감산되고, 이에 의해 에지가 감지되고 향상된다.
도시된 예에서, 제1 픽셀 라인(53.1)의 제1 및 제2 스캐닝은 순서대로 수행되고, 어드레스 라인(65.1 및 65.2)은 순서대로 배열되지만, 그렇지 않을 수 있으며 다른 구성도 가능하다. 예를 들어, 제1 스캐닝 동작에 따른 디지털 데이터의 제1 시퀀스는 제1 메모리 영역(61.mn.l)에 기록될 수 있고, 제2 스캐닝 동작에 따른 디지털 데이터의 제2 시퀀스는 제1 메모리 영역(61.mn.l)으로부터 분리된, 제2 메모리 영역(61.mn.2(미도시))에 기록될 수 있다. 다른 예가 도 21에 도시되어 있다. 이 예에서, 라인 평균화 유닛(1824) 및 픽셀 어드레싱 유닛(1826)은 디지털 데이터 값의 제1 시퀀스를 임시 메모리 위치(75)에 기록하도록 구성된다. 픽셀로부터 수집되고 변환된 디지털 데이터 값 제1 스캐닝 라인(53.1)의 위치(55.1)는 임시 메모리 위치(75)에 할당된다. 할당은 화살표(67.1)로 예시된다. 도 21b에 도시된 제2 단계에서, 디지털 데이터 값의 제2 시퀀스가 수집되고 제1 스캐닝 라인(53.1)의 픽셀 위치(55.2)로부터 변환된다. 병렬로, 라인 평균화 유닛(1824)은 임시 메모리 위치(75)로부터 디지털 데이터 값의 제1 시퀀스를 판독하고 제1 및 제2 디지털 데이터 값의 처리(73)를 수행하여 제3 디지털 데이터 값을 계산한다. 제3 디지털 데이터 값은 최종적으로 병렬 액세스 메모리(1816)에 어드레스 영역(61.mn)으로 기록된다(화살표(71)와 함께 화살표(67.2)로 표시됨). 어드레스 영역(61.mn)은 상기 예에서 설명된 바와 같이 서브필드(31.mn)에 할당된다. 다른 예에서, 라인 평균화 유닛(1824)은 또한 스캐닝 위치의 선택된 세트에 대한 디지털 데이터 값의 시퀀스에 대한 평균값을 계산하도록 구성될 수 있고 디지털 데이터 값의 시퀀스의 통계적 분석을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 19 내지 도 21의 상이한 픽셀 또는 라인 평균화 방법은 단일 1차 하전 입자 빔렛의 예에서 예시된다. 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 갖는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)에서, 도 18 내지 21의 예시는 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛 각각에 적용되는 것으로 이해된다.
도 19 내지 도 21의 상이한 픽셀 또는 라인 평균화 방법은 제1 스캔 프로그램(712)의 예에 예시되어 있지만, 픽셀 또는 라인 평균화의 예는 제1 스캔 프로그램(712)에 제한되지 않는다. 입자 빔렛은 오브젝트 표면의 각 픽셀 위치로 적어도 두 번 지향되고, 1차 하전 입자 빔렛이 픽셀로 지향되는 동안의 누적 시간 간격이 증가된다. 누적 시간 간격은 체류 시간에 해당하다.
위의 예에서 체류 시간은 2배 증가하다. 그러나, 픽셀 평균화 유닛(1822) 또는 라인 평균화 유닛(1824)으로, 체류 시간의 모든 짝수 증가가 가능하다. 예를 들어, 체류 시간을 3배로 늘리기 위해 각 픽셀은 1차 하전 입자 빔렛에 의해 3번 조명되고 3개의 디지털 데이터 값의 평균이 위에서 설명한 예와 동등하게 계산될 수 있다.
평균화 픽셀 또는 라인 평균화 유닛(1822, 1824)을 포함하는 동작 모드에 따르면, 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)은, 선택된 스캔 프로그램(762), 예를 들어, 스캔 프로그램(712, 716)을 선택하는 단계; 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따른 샘플(7)의 표면(25) 상의 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 집합 편향하는 단계; 변동 전압(786)의 J개의 스트림을 획득하는 단계, 클록 레이트(760)로 변동 전압(786)의 J개의 스트림을 변환하여 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림을 형성하는 단계, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림 각각으로부터 적어도 2개의 디지털 이미지 데이터 값을 처리하여 디지털 이미지 데이터 값의 합, 평균 디지털 이미지 데이터 값, 또는 차를 형성하는 단계, 및 합, 평균 디지털 이미지 데이터 값, 또는 디지털 이미지 데이터 값의 차를 포함하는 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림을 미리 규정된 메모리 위치에서 공통 액세스 메모리(1816)에 기록하는 단계를 포함한다. 도 19의 예에서, 복수의 이미지 서브필드(31) 각각 내의 각 픽셀 위치(55) 는 연장된 체류 시간을 갖는 1차 하전 입자 빔렛에 의해 조명된다. 예를 들어, 샘플링 클럭 주파수가 100Hz인 경우 데이터 샘플링 주파수는 10ms의 샘플링 속도에 해당하다. 예를 들어 체류 시간이 20ms인 위의 예에서 체류 시간은 샘플링 클럭 주파수(760)의 역수와 비교하여 두 배가 되었다. 일반적으로 체류 시간은 G에 클럭 속도의 역을 곱한 값에 해당할 수 있으며 G는 G = 2, 3, 4 또는 그 이상인 정수이다. 도 19의 예에서, 스캔 프로그램(762)은 스캐닝 패턴, 예를 들어 스캐닝 패턴(712, 714, 716.1, 716.2 또는 716.3)을 포함하고, 스캔 패턴(712, 714, 716.1, 716.2 또는 716.3) 중 적어도 하나를 사용하여 복수의 이미지 서브필드(31) 각각 내에서 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3) 각각을 갖는 각 픽셀 위치(55)의 반복된 스캐닝 조명을 더 포함한다. 이 방법으로, 오브젝트의 표면적에서 수집된 디지털 이미지 데이터에 대한 신호 대 잡음비(SNR)를 증가시키는 것이 가능하다. 아래에 설명된 스캔 프로그램(716)의 제3 예(도 14 참조)로, 또한, 각 서브필드(31.mn) 내에서 여러 스캔 패턴(716.1 내지 716.3) 중 하나의 선택된 스캔 패턴, 예를 들어 스캔 패턴(716.3)에 대해서만 누적 체류 시간의 증가를 적용하는 것이 가능하다. 이에 의해, 예를 들어 더 높은 SNR을 갖는 선택된 영역의 이미지와 조합하여 오브젝트의 표면 영역의 개요 이미지를 달성하는 것이 가능하다.
도 13a는 스캔 프로그램(714)의 제2 예를 도시한다. 이 예에서, 각각의 스캔 경로는 하나의 이미지 서브필드(31.mn)에 대해 예시된 바와 같이 미앤더 형상의 경로를 따른다. 해당 신호의 예는 도 13b에 나와 있다. 스캔 프로그램(714)의 제2 예는 제1 스캔 프로그램(712)보다 빠르며 플라이백 동안 빔 편향기(350)에 의한 빔 덤프(130)로의 빔 편향을 필요로 하지 않는다. 시간 t6에서, 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 의한 새로운 이미지 데이터 획득은 종료 위치에서 시작 위치로의 라인 스캐닝에 대응하는 Up의 램프 다운 단계 동안 시작된다. 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 제공되는 트리거 신호(TL)는 제2 값, 예를 들어 로우 트리거 신호로 설정되고, 픽셀 어드레싱 유닛(1826)은 역 스캐닝 방향을 고려하여 픽셀 어드레스를 역순으로 제공한다. 시간 간격 Ai 후, 예를 들어 S = 8000 수집된 픽셀에 있어서, 트리거(TL)는 이미지 획득을 중지하기 위해 0으로 설정된다. 시간(Ci) 동안, 스캐닝 프로세스는 복귀되고 J개의 이미지 서브필드 각각에서 J개의 다음 스캐닝 라인에서 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛의 편향을 위해 Uq를 다음 편향 전압으로 전환함으로써 다음 스캐닝 라인으로 단계화된다. 시간 t7에서 다음 스캔 라인의 시작 위치에 도달하고 양의 p-방향으로 라인 끝으로 스캔하기 위한 스캔 전압 램프 Up이 시작된다. 트리거(TL)는 이 예에서 높은 값인 제1 트리거 신호 레벨로 스위칭되고, 픽셀 어드레싱 유닛(1826)은 양의 p-좌표에서 스캐닝 방향을 고려하기 위해 선형 순서로 픽셀 어드레스를 제공한다.
도 14는 이미지 서브필드(31.mn)의 예에서 스캔 프로그램(716)의 제3 예를 도시한다. 스캔 프로그램(716)의 제3 예는 각 이미지 서브필드에 여러 스캔 패턴, 예를 들어 제1 스캔 패턴(716.1), 제2 스캔 패턴(716.2) 및 제3 스캔 패턴(716.3)을 포함한다. 스캔 패턴(716.1 내지 716.3)은 서로 분리되어 배열된다. 스캔 패턴(716.3)은 p-q 좌표계에 대해 회전된다. 스캔 패턴(716.1 내지 716.3)의 분리는 샘플의 하전 효과를 최소화하거나 완화하도록 배열될 수 있다. 스캔 패턴(716.3)의 회전은 상이한 스캐닝 방향에서 관심 구조를 측정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 구조는 일반적으로 수평(H) 또는 수직(V) 방향으로 배열된다. 이러한 시나리오에서는 H-V 방향에서 벗어나는 방향으로 추가 스캔이 유리할 수 있다. 이 예에서, 이미지 스티칭 유닛(812)은 스킵될 수 있고 이미지 데이터는 라인 폭 측정, 라인 에지 거칠기 측정 등과 같은 이미지 데이터 프로세서 및 출력 유닛(814)에서의 이미지 데이터 처리에만 사용된다.
상술한 장치 및 방법으로, 스캐닝 패턴(716.1 내지 716.3)을 갖는 스캔 프로그램의 제3 예와 같은 복잡한 스캔 프로그램이 달성된다. 제1 단계에서, 스캔 프로그램은 제어 유닛(800)에 의해 설명된다. 제2 단계에서, 스캔 프로그램은 위에서 설명된 바와 같이 라인 또는 포인트 명령으로 스캔 명령 처리 단계(724)에서 스캔 생성기 모듈(932)에 의해 분할된다. 라인 또는 포인트 명령은 정점 후처리 단계(726)에 의해 처리되고 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730)를 수행하기 위해 증폭기 모듈(936.1 내지 936.n)에 제공된다. 복수의 구동 전압(972)은 예를 들어 집합적 다중 빔 래스터 스캐너(110 및 222)의 전극에 제공된다. 동기화된 데이터 수집 및 픽셀 데이터를 단위 픽셀 좌표에 대응하는 메모리 어드레스 값으로 병렬 액세스 메모리(1816)에 기록하기 위해 추가 트리거 신호가 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 제공된다.
스캔 프로그램의 다른 예는 연속적으로 분리된 스캔 라인으로 이미지 서브필드를 스캔하는 인터레이스드(interlaced) 스캐닝 기술을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 스캔 패턴에서 모든 제3 라인(예: 라인 1 - 4 - 7)은 제1 또는 제2 스캔 프로그램과 유사한 스캔 패턴으로 스캔되고 제2 스캔 패턴에서는 다음 세트의 각각의 제3 라인, 예를 들어 라인 2 - 5 - 8 및 그 다음은 제1 또는 제2 스캔 프로그램과 유사한 스캔 패턴으로 스캔된다. 다른 예에서, 스캔 프로그램은 예를 들어 이미지 서브필드당 제1 512 × 512픽셀의 제1 래스터 스캐닝 패턴 및 제1 래스터 스캔 패턴의 제1 512 × 512 픽셀 사이에 배열된 제2 512 × 512 픽셀의 제2 래스터 스캔 패턴으로 시작하는 해상도를 높이는 래스터 스캔 전략을 따른다. 작업은 예를 들어 각 이미지 하위 필드에 대해 8000 × 8000 픽셀의 해상도에 도달할 때까지, 각 이미지 서브필드에 대한 제1 및 제2 복수 픽셀 사이에 배열된 1024 × 1024 픽셀의 제3 래스터 스캔 패턴에 의해 계속되고, 추가 래스터 스캔 패턴은 필요한 이미지 획득이 될 때까지 예를 들어 2048 × 2048 픽셀이 추가된다.
스캔 프로그램의 다른 예에서, 스캔 프로그램은 예를 들어 스캐닝 패턴(716.3)과 유사한 각 이미지 서브필드에 대한 미리 결정된 위치에 작은 제1 스캐닝 패턴을 포함한다. 스캔 프로그램은 예를 들어 제2 스캔 프로그램(714)과 유사한 제2 스캐닝 패턴을 포함한다. 제2 스캐닝 패턴의 수행 동안, 제2 스캐닝 패턴은 적어도 한 번 중단되고, 제1 스캐닝 패턴은 예를 들어 두 번째 또는 세 번째 반복되며, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 드리프트가 모니터링된다. 반복된 스캐닝 작업 및 제1 스캐닝 패턴의 이미지 획득 결과에 따라 능동 코렉터에 의한 드리프트 보상이 트리거되거나 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 교정 또는 조정이 트리거될 수 있다. 능동 드리프트 제어를 제공하기 위한 방법 및 솔루션은 예를 들어 2020년 5월 28일에 출원된 독일 특허 출원 102020206739.2에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참조로 포함된다.
서브필드에 비해 더 작은 영역의 스캔 패턴을 적어도 포함하는 스캔 프로그램의 또 다른 이점은 특수 검사 작업, 예를 들어 계측 작업을 수행하기 위해 웨이퍼 표면의 표면 세그먼트만 검사해야 하는 경우, 또는 다이 대 다이 비교 또는 다이 대 데이터베이스 비교로 자주 알려진 작업에서 주어진다. 이러한 검사 작업에서, 웨이퍼 표면의 세그먼트만이 검사되고, 예를 들어 서로 비교되거나, 예를 들어 이상적인 웨이퍼 표면의 CAD 데이터에서 파생된 데이터와 비교된다. 따라서 본 발명에 따른 스캐닝 및 이미지 획득 방법은 웨이퍼 검사 작업의 처리량을 증가시킨다.
도 15는 스캔 프로그램(762)의 다른 예를 설명한다. 일 예에서, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 6각형 래스터 구성으로 배열되고, 이미지 서브필드(29)의 중심은 육각형 배열로 분포된다. 도 15는 십자형으로 표시된 1차 하전 입자 빔렛(3)의 10개의 중심(29.ij)의 예를 도시한다(빔렛은 도시되지 않음). 종래 기술에서, 대응하는 이미지 서브필드(31)는 도 3에 도시된 바와 같이 직사각형 이미지 서브필드로 구성된다. 그러나, 이미지 데이터 획득 유닛(810) 및 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)을 사용하고 본 발명의 실시예에 따르면, 육각형 패턴(27h)으로 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 래스터 스캐닝하는 것도 가능하다. 육각형 패턴(27h)에 따른 육각형 스캔 프로그램(762)에서, p 방향의 스캐닝 라인의 길이는 가변적이며 q-좌표에 따라 다른 라인의 스캐닝 동안 변경된다. 따라서, 육각형 스캐닝 패턴(27h)에 따라 래스터 스캐닝된 대응하는 이미지 서브필드(31.ij)는 육각형 형상을 갖는다(그 중 2개만이 스캐닝선(27h) 없이 도시됨). 이에 의해, 도 3에 따른 직사각형 스캐닝 패턴과 비교하여, 각각의 1차 하전 입자(3)의 스캐닝 편향의 최대값은 약 10%만큼 감소되고 3차의 스캐닝 유도 왜곡은 적어도 20%만큼, 예를 들어 25% 내지 30% 감소된다.
따라서, 일 실시예에 따른 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은:
- 육각형 래스터 구성으로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 생성하기 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)를 갖는 샘플의 검사 사이트를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820) - 복수의 J개의 이미지 서브필드(31) 각각은 육각 형상을 가짐 - 을 포함한다.
도 16은 도 15에 따른 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 육각형 래스터 구성을 갖는 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 동작의 예를 설명한다. 복수의 이미지 서브필드(31)의 7개의 중심 좌표(29.ij)만이 십자가로 도시된다. 각각의 중심 좌표(29.ij)는 집합 다중 빔 편향기(110)가 오프 상태에 있을 때 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3) 중 하나의 초점(5)을 나타낸다. 도 16a에서, 도 15의 구성이 도시되고, 중심 좌표의 배열은 xy 좌표에 평행한 열 및 선으로 배열된다. 미리 규정된 스캔 프로그램에 따라 스캐닝 패턴(27h)에 의해 래스터 스캐닝된 하나의 육각형 서브필드(31.ij)의 직경은 D1의 직경을 갖는다. 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 동작 동안, 예를 들어 동작 거리 또는 이미지 평면의 조정으로 인해 래스터 구성 또는 1차 하전 입자 빔렛(3)의 회전(37)은 자기 침지 렌즈로 구성될 수 있는 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건의 변경으로 인해 발생할 수 있다. 변경되지 않은 스캔 프로그램(27h)을 사용한 기존의 스캐닝 작업에서 스캐닝 라인의 방향은 동일한 회전 각도(37)만큼 회전되고 스캐닝 작업은 샘플 테이블(500) 및 샘플 표면(25)의 좌표 시스템과 일치하는 xy 좌표 시스템에 평행하거나 수직이 아니다. 스캐닝 패턴(27h)을 사용하여 스캐닝하기 위한 수정되지 않은 스캔 프로그램을 사용한 스캐닝 작업은 예를 들어 x축에 대해 각도 37만큼 회전된 p축을 따라 스캐닝 라인을 생성한다. 이러한 상황에서 다중 빔 하전 입자 현미경(1)을 이용한 스캐닝 이미징의 이미징 결과는 초점 위치의 동작 거리에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 상기 실시예에 따른 이미지 데이터 획득 유닛(810) 및 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)에 의해, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은 중심 좌표(29.ij)와 p-q-좌표 시스템을 갖는 래스터 구성이 각도(37)만큼 회전된 경우에도 예를 들어 x-방향에 평행한 스캐닝 방향을 유지하도록 구성된다. 래스터 구성의 회전(37)에 따라 스캔 패턴(27h)을 갖는 제1 스캔 프로그램은 제2 스캔 프로그램(27h2)으로 변경되며, 이는 직경(D2)을 갖고 x-방향에 평행한 스캐닝 라인을 갖는 약간 더 큰 이미지 서브필드(31)에 대응하는 약간 더 큰 영역을 커버할 수 있다. 제1 스캔 프로그램(27h)과 제2 스캔 프로그램(27h2) 사이의 적어도 스캐닝 라인의 길이 또는 스캐닝 라인의 수의 변경으로, 복수의 J 이미지 서브필드(31)의 크기가 변경되고 이미지 패치는 중첩 영역(39)의 약간의 증가를 희생시키면서 복수의 이미지 서브필드로 덮인다. 또한, 스캔 명령 처리 단계(724) 동안, 스캔 프로그램(762)은 스캔 좌표계 p 및 q의 회전을 보상하기 위해 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스의 회전을 포함한다.
스캔 프로그램이나 스캐닝 패턴의 변경은 육각형 래스터 구성에 국한되지 않고 도 3과 같이 1차원 래스터 구성, 원형 래스터 구성 또는 직사각형 래스터 구성에도 적용할 수 있다.
실시예에 따른 이미지 데이터 획득 유닛(810) 및 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)으로, 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은 스캐닝 라인의 임의의 스캐닝 방향, 예를 들어 x-방향에 평행, y-방향에 평행 또는 임의의 각도에서 방향에 평행한 이미지 스캐닝을 위해 구성되며, 이에 의해 적응된 사이즈의 복수의 이미지 서브필드로 이미지 패치의 전체 커버리지를 유지하는 단계를 포함한다. 예를 들어, xy 좌표계는 웨이퍼와 같은 샘플의 방향을 나타내며, 스캐닝 라인의 방향은 웨이퍼의 구조 방향으로 지향된다. 그러한 구조는 예를 들어 수평 및 수직 라인 또는 에지를 포함할 수 있고(소위 HV-구조), 일부 예에서는 선 또는 에지에 수직인 미리 규정된 일정한 각도로 라인 또는 에지를 래스터 스캐닝하는 것이 바람직하다.. 따라서, 실시예에 따른 다중 빔 하전 입자 현미경(1)은:
- 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200),
- 오브젝티브 렌즈(102),
- 복수의 J개의 1차 하전 빔렛(3)의 스캐닝을 제어하기 위한 그리고 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)에 배열된 복수의 스캐닝 라인을 갖는 샘플의 표면의 이미지 패치의 획득을 제어하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 이미징 제어 모듈(820)은 샘플의 방향에 대해 복수의 스캐닝 라인의 방향을 변경하고, 이미지 패치를 덮기 위한 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)의 크기를 변경하기 위해 적어도 스캐닝 라인의 길이 또는 스캐닝 라인의 수를 변경하도록 구성된다. 일 예에서, 복수의 스캐닝 라인의 방향의 변경은 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건의 변경에 의한 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 구성의 회전에 따른다.
도면 전체에 걸쳐, 스캔 프로그램(762)은 소수의 스캐닝 라인만을 예시함으로써 단순화되어 예시된다. 이미지 픽셀의 수는 예를 들어 8000 × 8000 또는 그 이상이 될 수 있으며, 이러한 예에서 8000개의 스캐닝 라인을 포함하는 것으로 이해된다.
설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 실시예 및 실시예에 대한 조합 및 다양한 수정이 가능하고 실시예 또는 실시예와 유사하게 적용될 수 있다. 1차 빔의 하전 입자는 예를 들어 전자일 수 있지만 He-Ion과 같은 다른 하전 입자일 수도 있다. 2차 전자는 좁은 의미의 2차 전자를 포함하지만, 후방 산란 전자에 의해 생성되는 후방 산란 전자 또는 2차의 2차(secondary) 전자와 같은 샘플과 1차 하전 입자 빔렛의 상호 작용에 의해 생성된 다른 2차 하전 입자도 포함한다. 다른 예에서, 2차 이온은 2차 전자 대신 수집될 수 있다.
본 발명은 다음 조항으로 설명된다.
조항 1: 다중 빔 하전 입자 스캐닝 전자 현미경(1)의 교정(calibration) 방법으로서,
- 교정 샘플의 표면(25)에 대해 제1 구동 신호(V1(p,q))로 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)에 의해 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 래스터 스캐닝함으로써 교정 측정을 수행하는 제1 단계,
- 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3) 각각에 대한 스캐닝 유도 왜곡 패턴을 유도하는 것을 포함하는, 교정 측정으로부터 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴을 유도하는 제2 단계,
- 복수의 스캐닝 유도 서브필드 왜곡 패턴을 분석하여 보정 신호 C(p,q)를 도출하는 제3 단계,
- 제1 구동 신호 V1(p,q)를 보정 신호 C(p,q)로 수정하고, 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)를 구동하기 위한 수정된 구동 신호 V2(p,q)를 도출하는 제4 단계를 포함하고,
- 이로써, 최대 스캐닝 유도 왜곡이 감소되는, 방법.
조항 2: 조항 1에 따른 방법에서, 제3 단계의 분석은:
- 통계적 방법에 의해 복수의 스캐닝 유도 왜곡 패턴의 기준 왜곡 패턴을 유도하는 단계 - 통계적 방법은 평균, 가중 평균 또는 중앙값의 계산 중 임의의 것을 포함함 -; 및
- 기준 왜곡 패턴으로부터 보정 신호 C(p,q)를 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 빔렛(3) 각각의 최대 스캐닝 유도 서브필드 왜곡이 미리 결정된 스레스홀드 아래로 최소화될 때까지, 제1 단계 내지 제4 단계가 반복되는, 방법.
조항 4: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 복수의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 최대 스캐닝 유도 서브필드 왜곡의 대부분은 미리 결정된 스레스홀드 아래로 감소되고, 소수의 개별 1차 하전 입자 빔렛의 최대 스캐닝 유도 서브필드 왜곡은 입자 빔렛이 미리 결정된 스레스홀드를 초과하는, 방법.
조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 한 조항에 있어서, 보정 신호 C(p,q)는 선택된 스캔 프로그램에 따른 스캐닝 유도 왜곡의 전치 보상을 위해 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110)의 제어 유닛의 메모리에 저장되는, 방법.
조항 6: 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 집합 스캐닝(collective scanning)을 제어하기 위한, 그리고 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터를 획득하기 위한 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)으로서,
- 복수의 스캔 프로그램을 제공하고 선택된 스캔 프로그램(762)을 선택하는 구성 단계(710);
- 상기 선택된 스캔 프로그램(762)이 수신되고, 상기 선택된 스캔 프로그램(762)으로부터, 전치 보상 디지털 스캔 명령(766) 및 선택 제어 신호(744)의 적어도 제1 시퀀스가 생성되는, 일반(generic) 스캐닝 처리 단계(720);
- 구동 전압(774)의 적어도 제1 증폭 시퀀스가 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 적어도 제1 시퀀스로부터 생성되고, 구동 전압(744)의 적어도 제1 증폭 시퀀스가 집합 편향 단계(742)에 제공되는 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730) - 상기 집합 편향 단계(742)는 샘플(7)의 표면(25) 상의 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 집합 편향을 위한 것임 - ;
- 이미지 센서 유닛(207)에서 아날로그 데이터 수집 단계(748) 동안 수집된 변동 전압(786)의 J개의 스트림을 변환 및 선택하여 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림을 형성하는 이미지 데이터 획득 단계(750) - 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터를 형성하기 위해 복수의 J개의 메모리 위치에서 적어도 하나의 병렬 액세스 메모리에 기록되어, 선택 및 기록이 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720)에서 생성되고 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720)에 의해 제공되는 선택 제어 신호(744)에 의해 제어되는, 이미지 데이터 획득 단계(750)를 포함하는, 방법.
조항 7: 조항 6에 있어서, 병렬 판독 및 이미지 처리 단계(758)를 더 포함하고, 상기 이미지 처리 단계 동안, 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터가 공통 액세스 메모리로부터 판독되고 이미지 처리가 수행되는, 방법.
조항 8: 조항 7에 있어서, 상기 이미지 처리 단계는, 이미지 필터링, 이미지 등록, 스레스홀드 연산(threshold operation), 오브젝트 감지, 이미지 오브젝트의 치수 측정, 왜곡 보정, 대비 증강(contrast enhancement), 디콘볼루션 연산 또는 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터의 각각에 적용되는 이미지 상관 중 하나를 포함하는, 방법.
조항 9: 조항 7에 있어서, 상기 이미지 처리 단계는 상기 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터로부터 단일 디지털 이미지 파일을 형성하기 위한 스티칭(stitching) 연산을 더 포함하는, 방법.
조항 10: 조항 6 내지 조항 9 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안, 단위 스캔 명령(unit scan command)(764)의 적어도 제1 시퀀스가 정규화된 서브필드 좌표(u,v)에서 생성되며, 상기 단위 스캔 명령(764)의 제1 시퀀스는 회전, 스케일 변경 또는 미리 결정된 교정 함수 C(p,q)의 고려 중 하나를 포함하는 연산의 적용에 의해 이미지 서브필드 좌표(p,q)에서 전치 보상 디지털 스캔 명령(766) 시퀀스로 변환되는, 방법.
조항 11: 조항 10에 있어서, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안 생성된 상기 선택 제어 신호(744)는 상기 단위 스캔 명령(764)의 제1 시퀀스를 포함하고, 이미지 데이터 획득 단계(750) 동안, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 상기 단위 스캔 명령(764)의 제1 시퀀스에 대응하는 복수의 J개의 메모리 위치에서 공통 액세스 메모리에 기록되는, 방법.
조항 12: 조항 6 내지 조항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 스캐닝 동기화 제어 단계(718)를 더 포함하고, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안, 동기화 제어 명령(768)이 상기 스캐닝 동기화 제어 단계(718)와 통신되는, 방법.
조항 13: 조항 6 내지 조항 12 중 어느 한 조항에 있어서, 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 사용 중에 스테이지 또는 상기 스테이지 상에 장착된 샘플의 좌표계의 배향에 대해 회전 각도만큼 회전되는 래스터 구성으로 구성되며, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안, 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스는 상기 래스터 구성의 회전을 보상하도록 조정되는, 방법.
조항 14: 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 집합 스캐닝하기 위한 적어도 제1 집합 래스터 스캐너(110); 및
- 상기 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN) 중 하나에 각각 대응하는 복수의 J개의 2차 전자 빔렛(9)을 감지하기 위한 감지기(207)를 포함하는 감지 시스템(200); 및
- 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고, 상기 이미지 제어 모듈(820)은:
- 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결되고, 그리고, 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 스캐닝 동작을 사용 중에 제어하도록 구성되는 스캔 제어 유닛(930),
- 상기 스캔 제어 유닛(930) 및 상기 감지기(207)에 연결되고, 상기 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제공되는 클럭 신호와 동기화된 감지기(207)로부터 복수의 S개의 이미지 데이터를 사용 중에 획득 및 선택하도록 구성되며, 상기 복수의 S개의 이미지 데이터를 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 대응하는 메모리 위치에서 병렬 액세스 메모리(1816) 내에 기록하도록 구성되고, S<=J인, 적어도 하나의 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 15: 조항 14에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 사용 중에 클럭 신호를 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 제공하도록 구성된 클럭 신호 생성기(938)를 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 16: 조항 15에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 동작과 동기화된 동작을 위해 구성된 적어도 추가 시스템(960)에 또한 연결되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 17: 조항 16에 있어서, 적어도 추가 시스템(960)은 사용 중에 상기 복수의 J개의 1차 하전 입자를 빔 덤프(130)로 집합 편향시키도록 구성된 집합 편향기(350)인, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 18: 조항 14 내지 조항 16 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 감지 시스템(200)에서, 제2 집합 래스터 스캐너(222)를 더 포함하고, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 또한 연결되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 19: 조항 13에 있어서, 상기 이미징 제어 모듈(820)은 상기 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 전압을 공급하도록 구성되고, 그리고 사용 중에 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110) 또는 상기 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 구동 전압을 공급하도록 구성된 전압 공급기(925)를 더 포함하는 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 20: 조항 14 내지 조항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은,
- 상기 클럭 유닛(938)에 연결된 스캔 생성기 모듈(932); 및
- 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결된 제1 증폭기 모듈(936.1); 및
- 상기 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 연결된 제2 증폭기 모듈(936.2)을 포함하고;
- 상기 스캔 생성기 모듈(932)은 사용 중에 전치 보상 디지털 스캔 명령의 시퀀스를 생성하여 상기 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)에 제공하도록 구성되고; 그리고
- 상기 제1 증폭기 모듈(936.1)은 사용 중에 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제1 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성되고;
- 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)은 사용 중에 상기 제2 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제2 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 21: 조항 14 내지 조항 20 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 스캔 생성기 모듈(932)은 이미지 획득 모듈(810)에 또한 연결되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 22: 조항 14 내지 조항 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 편향에 사용 중에 동기화된 동작을 위해 구성된 시스템(960.3)에 연결된 적어도 추가 증폭기 모듈(936.3)을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 23: 조항 14 내지 조항 22 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 이미지 데이터 획득 유닛(810) 또는 이미지 데이터 획득 유닛(810)의 각각은,
- 상기 이미지 센서(207)에 연결되고 사용 중에 복수의 S개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로 변환하도록 구성된 복수의 AD 변환기를 포함하는 ADC 모듈(1808); 및
- 상기 ADC 모듈(1808) 및 상기 스캔 제어 유닛(930)에 연결되고, 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로부터 그리고 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 상기 스캔 제어 유닛(930)에 의해 사용 중에 제공된 선택 제어 신호(744)로부터 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을 사용 중에 선택하도록 구성된 획득 제어 유닛(1812); 및
- 상기 획득 제어 유닛(1812), 상기 스캔 제어 유닛(930), 및 상기 병렬 액세스 메모리(1816)에 연결된 이미지 데이터 분류기(1820)를 포함하고,
상기 이미지 데이터 분류기(1820)는, 사용 중에, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을, 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캔 위치에 대응하는 복수의 메모리 어드레스에서 상기 병렬 액세스 메모리(1816) 내에 기록하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 24: 조항 23에 있어서, 상기 ADC 모듈(1808)은 클럭 유닛(938)에 연결되고 사용 중에 클럭 유닛(938)으로부터 클럭 신호를 수신하고, 사용 중에 복수의 S개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로 변환하기 위한 복수의 AD 변환기의 동작을 동기화하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 25: 조항 24에 있어서, 상기 클럭 유닛(938)은 상기 제어 유닛(800)과 연결되어 상기 제어 유닛(800)으로부터 제어 신호를 수신하고, 사용 중에 상기 클럭 유닛(938)의 클럭 주파수를 변경하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 26: 조항 14 내지 조항 25 중 어느 한 조항에 있어서, 이미징 제어 모듈(820)은 복수의 L개의 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포 함하고, L은 L=8, 10 또는 그 이상인, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 27: 조항 26에 있어서, 수 S는 S=6, 8, 10 또는 12에 의해 주어지는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 28: 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 선택된 스캔 프로그램(762)으로 샘플의 검사 사이트(inspection site)를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 상기 스캔 제어 유닛(930)은 일반 스캔 생성기 모듈(932), 및 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 적어도 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 집합 래스터 스캐너(220)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 제2 증폭기 모듈(936.2)을 포함하고,
상기 스캔 제어 유닛(930)은 선택된 스캔 프로그램(762)에 사용 중에 동기화된 동작을 위해 제3 또는 추가 동작 유닛(960.3 또는 960.n)의 제어를 위해 제3 또는 추가 증폭기 모듈(936.3 또는 936.n)을 선택적으로 포함하도록 되어 있는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 29: 조항 28에 있어서, 상기 일반 스캔 생성기 모듈(932)은 상기 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 체계적 스캐닝 유도 수차의 전치 보상을 위해 사용 중에 구성된 정점 후처리 유닛을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 30: 조항 28에 있어서, 각각의 증폭기 모듈은 정점 후처리 유닛, 디지털-아날로그 변환기 및 증폭기를 포함하여, 각 증폭기 모듈에서, 동기화된 동작을 위해 동작 유닛(960.i)과 관련하여 상기 증폭기 모듈의 동작의 비선형성이 각각의 동작 유닛(960.i)에 대하여 개별적으로 전치 보상되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 31: 조항 30에 있어서, 상기 동작 유닛(960.i)은 상기 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110) 또는 상기 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너(222)인, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 32: 조항 1 내지 조항 13 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 33: 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 육각형 래스터 구성으로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 생성하기 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)를 갖는 샘플의 검사 사이트를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820) - 복수의 J개의 이미지 서브필드(31) 각각은 육각 형상을 가짐 - 을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 34: 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200),
- 오브젝티브 렌즈(102),
- 복수의 J개의 1차 하전 빔렛(3)의 스캐닝을 제어하기 위한 그리고 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)에 배열된 복수의 스캐닝 라인을 갖는 샘플의 표면의 이미지 패치의 획득을 제어하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 상기 이미징 제어 모듈(820)은 상기 샘플의 배향에 관하여 상기 복수의 스캐닝 라인의 배향을 변경하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 35: 조항 34에 있어서, 상기 이미징 제어 모듈(820)은 적어도 스캐닝 라인의 길이 또는 스캐닝 라인의 수를 변경하여 상기 이미지 패치를 커버하기 위한 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)의 사이즈를 변경하도록 또한 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 36: 조항 34 또는 조항 35에 있어서, 상기 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건을 제어하는 제어 유닛(800)을 더 포함하고, 상기 복수의 스캐닝 라인의 배향의 변화는 상기 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건의 변화에 의해 유도된 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 구성의 회전에 따르는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
조항 37: 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 집합 스캐닝(collective scanning)을 제어하기 위한, 그리고 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터를 획득하기 위한 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)으로서,
- 선택된 스캔 프로그램(762)을 선택하는 단계;
- 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따른 샘플(7)의 표면(25) 상의 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 집합 편향하는 단계;
- 변동 전압(786)의 J개의 스트림을 획득하는 단계,
- 클록 레이트(760)로 변동 전압(786)의 J개의 스트림을 변환하여 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림을 형성하는 단계,
- 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림 각각으로부터 적어도 2개의 디지털 이미지 데이터 값을 처리하여 디지털 이미지 데이터 값의 합, 평균 디지털 이미지 데이터 값, 또는 차를 형성하는 단계,
- 합, 평균 디지털 이미지 데이터 값, 또는 디지털 이미지 데이터 값의 차를 포함하는 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림을 미리 규정된 메모리 위치에서 공통 액세스 메모리(1816)에 기록하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 38: 조항 37에 있어서,
- 선택된 스캔 프로그램(762)으로부터 전치 보상 디지털 스캔 명령(766) 및 선택 제어 신호(744)의 적어도 제1 시퀀스를 생성하는 단계;
- 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 적어도 제1 시퀀스로부터 구동 전압의 적어도 제1 증폭된 시퀀스(774)를 생성하는 단계;
- 구동 전압(774)의 적어도 제1 증폭된 시퀀스를 집합 편향 단계(742)에 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
조항 39: 조항 37 또는 조항 38에 있어서, 스캔 프로그램(762)은 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림을 형성하도록 변동 전압(786)의 J개의 스트림을 변환하는 단계에서 적용된 클록 속도(760)의 역의 G배에 대응하는 체류 시간을 갖는 복수의 이미지 서브필드(31) 각각 내의 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3) 각각으로 픽셀 위치(55)의 스캐닝 조명을 포함하며, G = 2, 3, 4 또는 그 이상의 정수인, 방법.
조항 40: 조항 37 또는 조항 39에 있어서, 스캔 프로그램(762)은 스캔 패턴(712, 714, 716.1, 716.2 또는 716.3)을 포함하고, 복수의 이미지 서브필드(31)의 각각 내에서 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 각각에 의한, 각각의 스캔 패턴(712, 714, 716.1, 716.2 또는 716.3) 중 적어도 하나를 갖는 각 픽셀 위치(55)의 반복된 스캐닝 조명을 더 포함한다.
1 다중 빔렛 하전 입자 현미경 및 검사 시스템
3 복수의 1차 하전 입자 빔렛을 형성하는 1차 하전 입자 빔렛 또는 빔렛들
5 1차 하전 입자 빔 또는 초점 스폿
7 오브젝트, 예를 들어 웨이퍼
9 복수의 2차 전자 빔렛을 형성하는 2차 전자 빔렛
11 2차 전자빔 경로
13 1차 하전 입자 빔 경로
15 2차 하전 입자 이미지 스팟
17 이미지 패치
19 이미지 패치 중첩 영역
21 이미지 패치의 중앙 위치
25 웨이퍼 표면
27 1차 빔렛의 스캔 경로
29 이미지 서브필드의 중앙
31 이미지 서브필드 또는 이미지 서브필드들
33 제1 검사 사이트
35 제2 검사 사이트
37 래스터 구성의 회전
39 서브필드(31)의 중첩 영역
53 픽셀 라인
55 픽셀 또는 조명 스폿 위치
61, 61.mn 하나의 서브필드(31), 예를 들어 서브필드(31.mn)에 할당된 어드레스 영역
63 어드레스 위치
65 어드레스 라인
67 픽셀 할당
69 라인 할당
71 임시 메모리 재배치
73 처리 작업
75 임시 메모리 어드레스
100 오브젝트 조사 유닛
101 오브젝트 또는 이미지 또는 초점 평면
102 오브젝티브 렌즈
103 필드 렌즈 그룹
105 다중 빔렛 하전 입자 현미경 시스템의 광학 축
108 제1 빔 크로스 오버
109 크로스 오버 플랜
110 집합 다중 빔 래스터 스캐너
130 빔 덤프
153 디플렉터 전극
157 오프 축 또는 필드 빔렛
189 횡단 빔렛의 인터섹션 볼륨
200 감지 유닛
205 투영 시스템
206 정전 렌즈
207 이미지 센서
208 이미징 렌즈
209 이미징 렌즈
210 이미징 렌즈
212 제2 크로스 오버
214 어퍼쳐 필터
216 활성 소자
218 제3 편향 시스템
220 다중 어퍼쳐 코렉터
222 제2 편향 시스템
300 하전 입자 다중 빔렛 발생기
301 하전 입자 소스
303 시준 렌즈
305 1차 다중 빔렛 형성 유닛
306 활성 다중 어퍼쳐 플레이트
307 제1 필드 렌즈
308 제2 필드 렌즈
309 전자 빔
311 1차 전자 빔렛 스폿
321 중간 이미지 표면
350 제1 디플렉터
351 제2 디플렉터
390 빔 스티어링 다중 어퍼쳐 플레이트
400 빔 스플리터 유닛
420 자기 소자
500 샘플 스테이지
503 샘플 전압 공급
601 스캐닝 왜곡 보상기 어레이
602 텔레센트리시티 수차의 스캐닝 보상기 어레이
641 전압 결합기
707 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법
710 구성 단계
712 스캔 프로그램의 제1 예
714 스캔 프로그램의 제2 예
716 스캔 프로그램의 제3 예
718 스캐닝 동기화 제어 단계
720 일반 스캐닝 처리 단계
722 수신 단계
724 스캔 명령 처리 단계
726 정점 후처리 단계
730 특정 스캐닝 편향 제어 단계
732 변환 단계
734 정점 후처리 단계
736 DA 변환 단계
738 오프셋 전압 필터 단계
740 증폭 단계
742 집합 편향 단계
744 선택 제어 신호
748 아날로그 데이터 수집 단계
750 이미지 데이터 획득 단계
752 AD 변환 단계
754 디지털 이미지 데이터 선택
756 디지털 이미지 데이터 어드레싱 및 기록 단계
758 병렬 판독 및 이미지 처리 단계
760 클럭 신호
762 스캔 프로그램
764 단위 스캔 명령의 시퀀스
766 전치 보상 디지털 스캔 명령의 시퀀스
768 동기화 제어 명령
770 디지털 드라이브 신호
772 비선형 전압 신호
774 구동 전압의 증폭 시퀀스
776 디지털 보정된 드라이브 신호의 시퀀스
778 디지털 오프셋의 세트
780 오프셋 전압(들)
782 필터링된 오프셋 전압(들)
784 이미지 데이터의 스트림
786 변동 전압의 스트림
788 디지털 센서 데이터의 스트림
790 디지털 이미지 데이터 값의 스트림
792 복수의 이미지 픽셀 데이터
800 제어 유닛
804 스캔 프로그램 선택 모듈
806 비휘발성 메모리
810 이미지 데이터 획득 유닛
812 이미지 스티칭 유닛
814 이미지 데이터 프로세서 및 출력
820 이미징 제어 모듈
830 1차 빔 경로 제어 모듈
925 전원 공급 유닛
930 스캔 제어 유닛
932 스캔 생성기 모듈
934 GPIO
936 증폭기 모듈
938 클록
940 변환 및 정점 후처리 유닛
942 메모리 및 제어 유닛
944 오프셋 DAC
946 스캐닝 DAC
948 고전압 증폭기
950 보조 스캔 시스템
960 스캐닝 동기화 시스템
972 고전압 연결
974 디지털 데이터 연결선
1808 ADC 모듈
1810 리코더
1812 ACQ
1814 테스트 패턴
1816 프레임 그래버 메모리 뱅크
1820 이미지 데이터 분류기
1822 픽셀 평균기(pixel averager)
1824 라인 평균기
1826 픽셀 어드레싱 및 메모리 할당 단위
3 복수의 1차 하전 입자 빔렛을 형성하는 1차 하전 입자 빔렛 또는 빔렛들
5 1차 하전 입자 빔 또는 초점 스폿
7 오브젝트, 예를 들어 웨이퍼
9 복수의 2차 전자 빔렛을 형성하는 2차 전자 빔렛
11 2차 전자빔 경로
13 1차 하전 입자 빔 경로
15 2차 하전 입자 이미지 스팟
17 이미지 패치
19 이미지 패치 중첩 영역
21 이미지 패치의 중앙 위치
25 웨이퍼 표면
27 1차 빔렛의 스캔 경로
29 이미지 서브필드의 중앙
31 이미지 서브필드 또는 이미지 서브필드들
33 제1 검사 사이트
35 제2 검사 사이트
37 래스터 구성의 회전
39 서브필드(31)의 중첩 영역
53 픽셀 라인
55 픽셀 또는 조명 스폿 위치
61, 61.mn 하나의 서브필드(31), 예를 들어 서브필드(31.mn)에 할당된 어드레스 영역
63 어드레스 위치
65 어드레스 라인
67 픽셀 할당
69 라인 할당
71 임시 메모리 재배치
73 처리 작업
75 임시 메모리 어드레스
100 오브젝트 조사 유닛
101 오브젝트 또는 이미지 또는 초점 평면
102 오브젝티브 렌즈
103 필드 렌즈 그룹
105 다중 빔렛 하전 입자 현미경 시스템의 광학 축
108 제1 빔 크로스 오버
109 크로스 오버 플랜
110 집합 다중 빔 래스터 스캐너
130 빔 덤프
153 디플렉터 전극
157 오프 축 또는 필드 빔렛
189 횡단 빔렛의 인터섹션 볼륨
200 감지 유닛
205 투영 시스템
206 정전 렌즈
207 이미지 센서
208 이미징 렌즈
209 이미징 렌즈
210 이미징 렌즈
212 제2 크로스 오버
214 어퍼쳐 필터
216 활성 소자
218 제3 편향 시스템
220 다중 어퍼쳐 코렉터
222 제2 편향 시스템
300 하전 입자 다중 빔렛 발생기
301 하전 입자 소스
303 시준 렌즈
305 1차 다중 빔렛 형성 유닛
306 활성 다중 어퍼쳐 플레이트
307 제1 필드 렌즈
308 제2 필드 렌즈
309 전자 빔
311 1차 전자 빔렛 스폿
321 중간 이미지 표면
350 제1 디플렉터
351 제2 디플렉터
390 빔 스티어링 다중 어퍼쳐 플레이트
400 빔 스플리터 유닛
420 자기 소자
500 샘플 스테이지
503 샘플 전압 공급
601 스캐닝 왜곡 보상기 어레이
602 텔레센트리시티 수차의 스캐닝 보상기 어레이
641 전압 결합기
707 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법
710 구성 단계
712 스캔 프로그램의 제1 예
714 스캔 프로그램의 제2 예
716 스캔 프로그램의 제3 예
718 스캐닝 동기화 제어 단계
720 일반 스캐닝 처리 단계
722 수신 단계
724 스캔 명령 처리 단계
726 정점 후처리 단계
730 특정 스캐닝 편향 제어 단계
732 변환 단계
734 정점 후처리 단계
736 DA 변환 단계
738 오프셋 전압 필터 단계
740 증폭 단계
742 집합 편향 단계
744 선택 제어 신호
748 아날로그 데이터 수집 단계
750 이미지 데이터 획득 단계
752 AD 변환 단계
754 디지털 이미지 데이터 선택
756 디지털 이미지 데이터 어드레싱 및 기록 단계
758 병렬 판독 및 이미지 처리 단계
760 클럭 신호
762 스캔 프로그램
764 단위 스캔 명령의 시퀀스
766 전치 보상 디지털 스캔 명령의 시퀀스
768 동기화 제어 명령
770 디지털 드라이브 신호
772 비선형 전압 신호
774 구동 전압의 증폭 시퀀스
776 디지털 보정된 드라이브 신호의 시퀀스
778 디지털 오프셋의 세트
780 오프셋 전압(들)
782 필터링된 오프셋 전압(들)
784 이미지 데이터의 스트림
786 변동 전압의 스트림
788 디지털 센서 데이터의 스트림
790 디지털 이미지 데이터 값의 스트림
792 복수의 이미지 픽셀 데이터
800 제어 유닛
804 스캔 프로그램 선택 모듈
806 비휘발성 메모리
810 이미지 데이터 획득 유닛
812 이미지 스티칭 유닛
814 이미지 데이터 프로세서 및 출력
820 이미징 제어 모듈
830 1차 빔 경로 제어 모듈
925 전원 공급 유닛
930 스캔 제어 유닛
932 스캔 생성기 모듈
934 GPIO
936 증폭기 모듈
938 클록
940 변환 및 정점 후처리 유닛
942 메모리 및 제어 유닛
944 오프셋 DAC
946 스캐닝 DAC
948 고전압 증폭기
950 보조 스캔 시스템
960 스캐닝 동기화 시스템
972 고전압 연결
974 디지털 데이터 연결선
1808 ADC 모듈
1810 리코더
1812 ACQ
1814 테스트 패턴
1816 프레임 그래버 메모리 뱅크
1820 이미지 데이터 분류기
1822 픽셀 평균기(pixel averager)
1824 라인 평균기
1826 픽셀 어드레싱 및 메모리 할당 단위
Claims (29)
- 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 집합 스캐닝(collective scanning)을 제어하기 위한, 그리고 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터를 획득하기 위한 다중 빔 스캐닝 및 이미지 획득 방법(707)으로서,
- 복수의 스캔 프로그램을 제공하고 선택된 스캔 프로그램(762)을 선택하는 구성 단계(710);
- 상기 선택된 스캔 프로그램(762)이 수신되고, 상기 선택된 스캔 프로그램(762)으로부터, 전치 보상 디지털 스캔 명령(766) 및 선택 제어 신호(744)의 적어도 제1 시퀀스가 생성되는, 일반(generic) 스캐닝 처리 단계(720);
- 구동 전압(774)의 적어도 제1 증폭 시퀀스가 전치 보상 디지털 스캔 명령(766)의 적어도 제1 시퀀스로부터 생성되고, 구동 전압(744)의 적어도 제1 증폭 시퀀스가 집합 편향 단계(742)에 제공되는 특정 스캐닝 편향 제어 단계(730) - 상기 집합 편향 단계(742)는 샘플(7)의 표면(25) 상의 복수의 J개의 이미지 서브필드에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 집합 편향을 위한 것임 - ;
- 이미지 센서 유닛(207)에서 아날로그 데이터 수집 단계(748) 동안 수집된 변동 전압(786)의 J개의 스트림을 변환 및 선택하여 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림을 형성하는 이미지 데이터 획득 단계(750) - 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터를 형성하기 위해 복수의 J개의 메모리 위치(61)에서 적어도 하나의 병렬 액세스 메모리(1816)에 기록되어, 선택 및 기록이 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720)에서 생성되고 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720)에 의해 제공되는 선택 제어 신호(744)에 의해 제어되는, 이미지 데이터 획득 단계(750)를 포함하는, 방법. - 청구항 1에 있어서, 병렬 판독 및 이미지 처리 단계(758)를 더 포함하고, 상기 이미지 처리 단계 동안, 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터가 공통 액세스 메모리로부터 판독되고 이미지 처리가 수행되는, 방법.
- 청구항 2에 있어서, 상기 이미지 처리 단계는, 이미지 필터링, 이미지 등록, 스레스홀드 연산(threshold operation), 오브젝트 감지, 이미지 오브젝트의 치수 측정, 왜곡 보정, 대비 증강(contrast enhancement), 디콘볼루션 연산 또는 복수의 J개의 이미지 서브필드에 대응하는 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터의 각각에 적용되는 이미지 상관 중 하나를 포함하는, 방법.
- 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 이미지 처리 단계는 상기 복수의 J개의 디지털 이미지 데이터로부터 단일 디지털 이미지 파일을 형성하기 위한 스티칭(stitching) 연산을 더 포함하는, 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안, 단위 스캔 명령(unit scan command)(764)의 적어도 제1 시퀀스가 정규화된 서브필드 좌표(u,v)에서 생성되며, 상기 단위 스캔 명령(764)의 제1 시퀀스는 회전, 스케일 변경 또는 미리 결정된 교정 함수 C(p,q)의 고려 중 하나를 포함하는 연산의 적용에 의해 이미지 서브필드 좌표(p,q)에서 전치 보상 디지털 스캔 명령(766) 시퀀스로 변환되는, 방법.
- 청구항 5에 있어서, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안 생성된 상기 선택 제어 신호(744)는 상기 단위 스캔 명령(764)의 제1 시퀀스를 포함하고, 이미지 데이터 획득 단계(750) 동안, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 J개의 스트림은 상기 단위 스캔 명령(764)의 제1 시퀀스에 대응하는 복수의 J개의 메모리 위치에서 공통 액세스 메모리에 기록되는, 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 스캐닝 동기화 제어 단계(718)를 더 포함하고, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안, 동기화 제어 명령(768)이 상기 스캐닝 동기화 제어 단계(718)와 통신되는, 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)은 사용 중에 스테이지 또는 상기 스테이지 상에 장착된 샘플의 좌표계의 배향에 대해 회전 각도만큼 회전되는 래스터 구성으로 구성되며, 상기 일반 스캐닝 처리 단계(720) 동안, 단위 스캔 명령(764)의 시퀀스는 상기 래스터 구성의 회전을 보상하도록 조정되는, 방법.
- 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN)에 걸친 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 집합 스캐닝하기 위한 적어도 제1 집합 래스터 스캐너(110); 및
- 상기 J개의 이미지 서브필드(31.11 내지 31.MN) 중 하나에 각각 대응하는 복수의 J개의 2차 전자 빔렛(9)을 감지하기 위한 감지기(207)를 포함하는 감지 시스템(200); 및
- 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고, 상기 이미지 제어 모듈(820)은:
- 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결되고, 그리고, 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 스캐닝 동작을 사용 중에 제어하도록 구성되는 스캔 제어 유닛(930),
- 상기 스캔 제어 유닛(930) 및 상기 감지기(207)에 연결되고, 상기 스캔 제어 유닛(930)에 의해 제공되는 클럭 신호와 동기화된 감지기(207)로부터 복수의 S개의 이미지 데이터를 사용 중에 획득 및 선택하도록 구성되며, 상기 복수의 S개의 이미지 데이터를 제1 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 대응하는 메모리 위치에서 병렬 액세스 메모리(1816) 내에 기록하도록 구성되고, S<=J인, 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1). - 청구항 9에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 사용 중에 클럭 신호를 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 제공하도록 구성된 클럭 신호 생성기(938)를 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 10에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 동작과 동기화된 동작을 위해 구성된 적어도 추가 시스템(960)에 또한 연결되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 11에 있어서, 적어도 추가 시스템(960)은 사용 중에 상기 복수의 J개의 1차 하전 입자를 빔 덤프(130)로 집합 편향시키도록 구성된 집합 편향기(350)인, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지 시스템(200)에서, 제2 집합 래스터 스캐너(222)를 더 포함하고, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 또한 연결되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 13에 있어서, 상기 이미징 제어 모듈(820)은 상기 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)에 전압을 공급하도록 구성되고, 그리고 사용 중에 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110) 또는 상기 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 구동 전압을 공급하도록 구성된 전압 공급기(925)를 더 포함하는 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 9 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은,
- 상기 클럭 유닛(938)에 연결된 스캔 생성기 모듈(932); 및
- 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)에 연결된 제1 증폭기 모듈(936.1); 및
- 상기 제2 집합 래스터 스캐너(222)에 연결된 제2 증폭기 모듈(936.2)을 더 포함하고;
- 상기 스캔 생성기 모듈(932)은 사용 중에 전치 보상 디지털 스캔 명령의 시퀀스를 생성하여 상기 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)에 제공하도록 구성되고; 그리고
- 상기 제1 증폭기 모듈(936.1)은 사용 중에 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제1 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성되고;
- 상기 제2 증폭기 모듈(936.2)은 사용 중에 상기 제2 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 구동 전압의 적어도 제2 증폭 시퀀스를 생성하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1). - 청구항 9 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캔 생성기 모듈(932)은 이미지 획득 모듈(810)에 또한 연결되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 9 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캔 제어 유닛(930)은 래스터 스캐닝 편향에 사용 중에 동기화된 동작을 위해 구성된 시스템(960.3)에 연결된 적어도 추가 증폭기 모듈(936.3)을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 9 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 데이터 획득 유닛(810)은,
- 상기 이미지 센서(207)에 연결되고 사용 중에 복수의 S개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로 변환하도록 구성된 복수의 AD 변환기를 포함하는 ADC 모듈(1808); 및
- 상기 ADC 모듈(1808) 및 상기 스캔 제어 유닛(930)에 연결되고, 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로부터 그리고 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 상기 스캔 제어 유닛(930)에 의해 사용 중에 제공된 선택 제어 신호(744)로부터 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을 사용 중에 선택하도록 구성된 획득 제어 유닛(1812); 및
- 상기 획득 제어 유닛(1812), 상기 스캔 제어 유닛(930), 및 상기 병렬 액세스 메모리(1816)에 연결된 이미지 데이터 분류기(1820)를 포함하고,
상기 이미지 데이터 분류기(1820)는, 사용 중에, 디지털 이미지 데이터 값(790)의 복수의 S개의 스트림을, 상기 선택된 스캔 프로그램(762)에 따라 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 스캔 위치에 대응하는 복수의 메모리 어드레스에서 상기 병렬 액세스 메모리(1816) 내에 기록하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1). - 청구항 18에 있어서, 상기 ADC 모듈(1808)은 클럭 유닛(938)에 연결되고 사용 중에 클럭 유닛(938)으로부터 클럭 신호를 수신하고, 사용 중에 복수의 S개의 변동 전압(786)을 디지털 센서 데이터(788)의 복수의 S개의 스트림으로 변환하기 위한 복수의 AD 변환기의 동작을 동기화하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 19에 있어서, 상기 클럭 유닛(938)은 상기 제어 유닛(800)과 연결되어 상기 제어 유닛(800)으로부터 제어 신호를 수신하고, 사용 중에 상기 클럭 유닛(938)의 클럭 주파수를 변경하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 복수의 1차 하전 입자 빔렛의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 선택된 스캔 프로그램(762)으로 샘플의 검사 사이트(inspection site)를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 상기 스캔 제어 유닛(930)은 일반 스캔 생성기 모듈(932), 및 상기 제1 집합 래스터 스캐너(110)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 적어도 제1 증폭기 모듈(936.1) 및 상기 제2 집합 래스터 스캐너(220)의 전극에 적어도 고전압 시퀀스를 제공하기 위한 제2 증폭기 모듈(936.2)을 포함하고,
상기 스캔 제어 유닛(930)은 선택된 스캔 프로그램(762)에 사용 중에 동기화된 동작을 위해 제3 또는 추가 동작 유닛(960.3 또는 960.n)의 제어를 위해 제3 또는 추가 증폭기 모듈(936.3 또는 936.n)을 선택적으로 포함하도록 되어 있는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1). - 청구항 21에 있어서, 상기 일반 스캔 생성기 모듈(932)은 상기 다중 빔 하전 입자 현미경(1)의 체계적 스캐닝 유도 수차의 전치 보상을 위해 사용 중에 구성된 정점 후처리 유닛을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 22에 있어서, 각각의 증폭기 모듈은 정점 후처리 유닛, 디지털-아날로그 변환기 및 증폭기를 포함하여, 각 증폭기 모듈에서, 동기화된 동작을 위해 동작 유닛(960.i)과 관련하여 상기 증폭기 모듈의 동작의 비선형성이 각각의 동작 유닛(960.i)에 대하여 개별적으로 전치 보상되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 23에 있어서, 상기 동작 유닛(960.i)은 상기 제1 집합 다중 빔 래스터 스캐너(110) 또는 상기 제2 집합 다중 빔 래스터 스캐너(222)인, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 육각형 래스터 구성으로 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)을 생성하기 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200), 및
- 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)를 갖는 샘플의 검사 사이트를 스캐닝 및 이미징하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820) - 복수의 J개의 이미지 서브필드(31) 각각은 육각 형상을 가짐 - 을 포함하는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1). - 다중 빔 하전 입자 현미경(1)으로서,
- 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 생성을 위한 다중 빔 생성기(300),
- 제1 집합 래스터 스캐너(110) 및 제2 집합 래스터 스캐너(222), 및
- 감지기(207)를 포함하는 감지 유닛(200),
- 오브젝티브 렌즈(102),
- 복수의 J개의 1차 하전 빔렛(3)의 스캐닝을 제어하기 위한 그리고 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)에 배열된 복수의 스캐닝 라인을 갖는 샘플의 표면의 이미지 패치의 획득을 제어하기 위한, 스캔 제어 유닛(930) 및 적어도 이미지 획득 유닛(810)을 포함하는 이미징 제어 모듈(820)을 포함하고,
- 상기 이미징 제어 모듈(820)은 상기 샘플의 배향에 관하여 상기 복수의 스캐닝 라인의 배향을 변경하도록 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1). - 청구항 27에 있어서, 상기 이미징 제어 모듈(820)은 적어도 스캐닝 라인의 길이 또는 스캐닝 라인의 수를 변경하여 상기 이미지 패치를 커버하기 위한 복수의 J개의 이미지 서브필드(31)의 사이즈를 변경하도록 또한 구성되는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
- 청구항 27 또는 청구항 28에 있어서, 상기 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건을 제어하는 제어 유닛(800)을 더 포함하고, 상기 복수의 스캐닝 라인의 배향의 변화는 상기 오브젝티브 렌즈(102)의 동작 조건의 변화에 의해 유도된 복수의 J개의 1차 하전 입자 빔렛(3)의 래스터 구성의 회전에 따르는, 다중 빔 하전 입자 현미경(1).
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020102779.6A DE102020102779B4 (de) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Verfahren zum Betreiben eines Teilchenstrahlgeräts |
| DE102020102779.6 | 2020-02-04 | ||
| DE102020213952 | 2020-11-06 | ||
| DE102020213952.0 | 2020-11-06 | ||
| PCT/EP2021/052293 WO2021156198A1 (en) | 2020-02-04 | 2021-02-01 | Multi-beam digital scan and image acquisition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220131328A true KR20220131328A (ko) | 2022-09-27 |
Family
ID=74553800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227029809A KR20220131328A (ko) | 2020-02-04 | 2021-02-01 | 다중 빔 디지털 스캐닝 및 이미지 획득 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220351936A1 (ko) |
| EP (1) | EP4100986A1 (ko) |
| JP (1) | JP7406642B2 (ko) |
| KR (1) | KR20220131328A (ko) |
| CN (1) | CN115053320A (ko) |
| TW (2) | TW202247230A (ko) |
| WO (1) | WO2021156198A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021200799B3 (de) | 2021-01-29 | 2022-03-31 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Verfahren mit verbesserter Fokuseinstellung unter Berücksichtigung eines Bildebenenkipps in einem Vielzahl-Teilchenstrahlmikroskop |
| DE102021116969B3 (de) | 2021-07-01 | 2022-09-22 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Verfahren zur bereichsweisen Probeninspektion mittels eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes, Computerprogrammprodukt und Vielstrahl-Teilchenmikroskop zur Halbleiterprobeninspektion |
| US20230206489A1 (en) * | 2021-12-23 | 2023-06-29 | Fei Company | Method and system for determining beam position |
| WO2023147941A1 (en) | 2022-02-03 | 2023-08-10 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Method for determining a distortion-corrected position of a feature in an image imaged with a multi-beam charged particle microscope, corresponding computer program product and multi-beam charged particle microscope |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4794444B2 (ja) | 2003-09-05 | 2011-10-19 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 粒子光学システム及び装置、並びに、かかるシステム及び装置用の粒子光学部品 |
| CN100340095C (zh) * | 2004-06-10 | 2007-09-26 | 虹光精密工业（苏州）有限公司 | 扫描仪及其扫描方法 |
| US9633819B2 (en) | 2011-05-13 | 2017-04-25 | Fibics Incorporated | Microscopy imaging method and system |
| US8995746B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-03-31 | KLA—Tencor Corporation | Image synchronization of scanning wafer inspection system |
| WO2015045498A1 (ja) | 2013-09-26 | 2015-04-02 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| DE102014008105B4 (de) | 2014-05-30 | 2021-11-11 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Mehrstrahl-Teilchenmikroskop |
| KR20180049099A (ko) * | 2015-09-23 | 2018-05-10 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 다중 빔 주사 전자 현미경 검사 시스템에서의 초점 조정을 위한 방법 및 시스템 |
| US10325753B2 (en) * | 2015-09-23 | 2019-06-18 | Kla Tencor Corporation | Method and system for focus adjustment of a multi-beam scanning electron microscopy system |
| JP2017151159A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 検査装置及び検査方法 |
| US10163733B2 (en) | 2016-05-31 | 2018-12-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method of extracting defects |
| JP7108618B2 (ja) | 2017-03-20 | 2022-07-28 | カール ツァイス マルチセム ゲーエムベーハー | 荷電粒子ビームシステムおよび方法 |
| DE102018007455B4 (de) | 2018-09-21 | 2020-07-09 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Verfahren zum Detektorabgleich bei der Abbildung von Objekten mittels eines Mehrstrahl-Teilchenmikroskops, System sowie Computerprogrammprodukt |
-
2021
- 2021-02-01 KR KR1020227029809A patent/KR20220131328A/ko unknown
- 2021-02-01 JP JP2022547294A patent/JP7406642B2/ja active Active
- 2021-02-01 EP EP21703394.3A patent/EP4100986A1/en active Pending
- 2021-02-01 WO PCT/EP2021/052293 patent/WO2021156198A1/en unknown
- 2021-02-01 CN CN202180012557.5A patent/CN115053320A/zh active Pending
- 2021-02-02 TW TW111131259A patent/TW202247230A/zh unknown
- 2021-02-02 TW TW110103844A patent/TWI778512B/zh active
-
2022
- 2022-07-19 US US17/813,518 patent/US20220351936A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7406642B2 (ja) | 2023-12-27 |
| EP4100986A1 (en) | 2022-12-14 |
| CN115053320A (zh) | 2022-09-13 |
| TWI778512B (zh) | 2022-09-21 |
| TW202137274A (zh) | 2021-10-01 |
| US20220351936A1 (en) | 2022-11-03 |
| JP2023513505A (ja) | 2023-03-31 |
| TW202247230A (zh) | 2022-12-01 |
| WO2021156198A1 (en) | 2021-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7406642B2 (ja) | マルチビームデジタル走査及び画像取得 | |
| KR102217582B1 (ko) | 멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 광학계의 위치 결정 방법 | |
| KR102191812B1 (ko) | 멀티 전자 빔 조사 장치, 멀티 전자 빔 검사 장치 및 멀티 전자 빔 조사 방법 | |
| US6903353B2 (en) | Charged particle beam exposure apparatus, device manufacturing method, and charged particle beam applied apparatus | |
| JP4738723B2 (ja) | マルチ荷電粒子線描画装置、荷電粒子線の電流の測定方法及びデバイス製造方法 | |
| KR101829797B1 (ko) | 멀티 하전 입자빔상의 회전각 측정 방법, 멀티 하전 입자빔상의 회전각 조정 방법 및 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 | |
| US20190355546A1 (en) | Multiple electron beam image acquisition apparatus and multiple electron beam image acquisition method | |
| KR20200036768A (ko) | 멀티 전자 빔 화상 취득 장치 및 멀티 전자 빔 화상 취득 방법 | |
| KR101932957B1 (ko) | 멀티 하전 입자빔 조사 장치, 멀티 하전 입자빔의 조사 방법 및 멀티 하전 입자빔의 조정 방법 | |
| KR20200063982A (ko) | 전자 빔 화상 취득 장치 및 전자 빔 화상 취득 방법 | |
| KR102371265B1 (ko) | 멀티 전자 빔 조사 장치 | |
| JP2017151159A (ja) | 検査装置及び検査方法 | |
| US20240096587A1 (en) | Distortion optimized multi-beam scanning system | |
| JP2021048114A (ja) | 走査型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡の２次電子検出方法 | |
| WO2022239646A1 (ja) | マルチ電子ビーム画像取得装置及びマルチ電子ビーム画像取得方法 | |
| CN116670799A (zh) | 带电粒子评估工具、检查方法和图像 | |
| US11694868B2 (en) | Multi-beam image acquisition apparatus and multi-beam image acquisition method | |
| TW202301399A (zh) | 失真最佳化的多射束掃描系統 | |
| KR20230040897A (ko) | 멀티 전자 빔 검사 장치, 다극자 어레이의 제어 방법, 및 멀티 전자 빔 검사 방법 | |
| CN117981038A (en) | Multi-electron beam image acquisition device and multi-electron beam image acquisition method | |
| CN117396996A (zh) | 多束显微镜与利用配合检查区调整的设定来操作多束显微镜的方法 |