KR20220132053A - 하전 입자 빔 검사를 위한 샘플 사전-충전 방법들 및 장치들 - Google Patents

하전 입자 빔 검사를 위한 샘플 사전-충전 방법들 및 장치들 Download PDF

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KR20220132053A
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슈에랑 후
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 명세서에서, 장치의 기본 빔축을 따라 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자들의 소스; 빔이 기본 빔축 주위에 집중되게 하도록 구성되는 집광 렌즈; 어퍼처; 제 1 다극 렌즈; 제 2 다극 렌즈를 포함하는 장치가 개시되며; 제 1 다극 렌즈는 집광 렌즈에 대해 하류에, 및 제 2 다극 렌즈에 대해 상류에 있고; 제 2 다극 렌즈는 제 1 다극 렌즈에 대해 하류에, 및 어퍼처에 대해 상류에 있다.

Description

하전 입자 빔 검사를 위한 샘플 사전-충전 방법들 및 장치들{SAMPLE PRE-CHARGING METHODS AND APPARATUSES FOR CHARGED PARTICLE BEAM INSPECTTION}
본 출원은 2017년 9월 29일에 출원된 미국 출원 62/566,153의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 집적 회로(IC)의 제조와 같은 디바이스 제조 공정에서 사용되는 웨이퍼 및 마스크와 같은 샘플들을 검사(예를 들어, 관찰, 측정, 및 이미징)하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
디바이스 제조 공정은 기판 상에 원하는 패턴을 적용시키는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 마스크 또는 레티클이라고 칭해지는 패터닝 디바이스가 원하는 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 하나 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징을 통해 수행된다. 단일 기판이 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 수 있다. 이 전사를 위해 리소그래피 장치가 사용될 수 있다. 리소그래피 장치의 한가지 타입은 스테퍼(stepper)라고 하며, 이때 각각의 타겟부는 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 조사(irradiate)된다. 리소그래피 장치의 또 다른 타입은 스캐너라고 하며, 이때 각각의 타겟부는 방사선 빔을 통해 주어진 방향으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행하게 또는 역-평행하게(anti-parallel) 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 조사된다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
디바이스 제조 공정(예를 들어, 노광, 레지스트-처리, 에칭, 현상, 베이킹 등)의 1 이상의 단계를 모니터링하기 위해, 디바이스 제조 공정 또는 그 안에서 사용되는 패터닝 디바이스에 의해 패터닝되는 기판과 같은 샘플이 검사될 수 있고, 이때 샘플의 1 이상의 파라미터가 측정될 수 있다. 1 이상의 파라미터는, 예를 들어 기판 또는 패터닝 디바이스 상의 패턴들의 에지들과 패턴들의 의도된 디자인의 대응하는 에지들 사이의 거리들인 에지 배치 오차(EPE)들을 포함할 수 있다. 또한, 검사는 패턴 결함들(예를 들어, 실패한 연결 또는 실패한 분리) 및 뜻하지 않은 입자들을 발견할 수 있다.
디바이스 제조 공정에서 사용되는 기판들 및 패터닝 디바이스들의 검사는 수율을 개선하는 데 도움을 줄 수 있다. 검사로부터 얻어지는 정보는 결함들을 식별하거나, 디바이스 제조 공정을 조정하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 장치의 기본 빔축(primary beam axis)을 따라 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자들의 소스; 빔이 기본 빔축 주위에 집중되게 하도록 구성되는 집광 렌즈; 어퍼처(aperture); 제 1 다극 렌즈(multi-pole lens); 제 2 다극 렌즈를 포함하는 장치가 개시되며; 제 1 다극 렌즈는 집광 렌즈에 대해 하류에, 및 제 2 다극 렌즈에 대해 상류에 있고; 제 2 다극 렌즈는 제 1 다극 렌즈에 대해 하류에, 및 어퍼처에 대해 상류에 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 샘플에 대해 빔을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 디플렉터(scanning deflector)를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 샘플 상에 빔을 포커스하도록 구성되는 대물 렌즈를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈를 더 포함하며; 제 3 다극 렌즈는 어퍼처에 대해 하류에 있고; 제 4 다극 렌즈는 제 3 다극 렌즈에 대해 하류에 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈는 정전 렌즈들이다.
일 실시예에 따르면, 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈는 각각 적어도 4 개의 극을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 극들은 각각 링의 섹션(section)의 단면 형상을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 극들은 각각 각기둥형 또는 원통형이다.
일 실시예에 따르면, 극들 각각은 갭 또는 유전체에 의해 그 이웃들로부터 분리된다.
일 실시예에 따르면, 극들은 상이한 전압들이 인가되도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 제 1 다극 렌즈는 제 1 방향으로 빔을 신장(stretch)시키고 제 2 방향으로 빔을 압축하도록 구성되고; 제 2 다극 렌즈는 제 2 방향으로 빔을 신장시키고 제 1 방향으로 빔을 압축하도록 구성된다.
본 명세서에서, 샘플을 사전-충전(pre-charge)하기에 적절한 제 1 구성으로 하전 입자들의 빔을 설정하는 단계; 제 1 구성에서 하전 입자들의 빔을 사용하여 샘플의 영역을 사전-충전하는 단계; 샘플을 이미징하기에 적절한 제 2 구성으로 하전 입자들의 빔을 설정하는 단계; 제 2 구성에서 하전 입자들의 빔을 사용하여 영역을 이미징하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다.
일 실시예에 따르면, 하전 입자들의 빔은: 장치의 기본 빔축을 따라 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자들의 소스; 빔이 기본 빔축 주위에 집중되게 하도록 구성되는 집광 렌즈; 어퍼처; 제 1 다극 렌즈; 제 2 다극 렌즈를 포함하는 장치에서 생성되며; 제 1 다극 렌즈는 집광 렌즈에 대해 하류에, 및 제 2 다극 렌즈에 대해 상류에 있고; 제 2 다극 렌즈는 제 1 다극 렌즈에 대해 하류에, 및 어퍼처에 대해 상류에 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈에 전원을 공급(energize)하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제 2 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈 중 적어도 하나의 전원을 차단(de-energize)하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈를 더 포함하며; 제 3 다극 렌즈는 어퍼처에 대해 하류에 있고; 제 4 다극 렌즈는 제 3 다극 렌즈에 대해 하류에 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈에 전원을 공급하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제 2 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈 중 적어도 하나의 전원을 차단하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서, 명령어들이 기록되어 있는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 개시되며, 명령어들은 컴퓨터에 의해 실행될 때 앞선 방법들 중 어느 하나를 구현한다.
도 1은 하전 입자 빔 검사를 수행할 수 있는 장치를 개략적으로 나타내는 도면;
도 2a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용될 수 있는 하전 입자 빔 검사를 수행할 수 있는 장치를 개략적으로 나타내는 도면;
도 2b는 2 개의 다극 렌즈들에 전원 공급된 도 2a의 장치를 개략적으로 나타내는 도면;
도 3은 도 2a 및 도 2b의 장치에서의 다극 렌즈의 일 예시로서 사중극 렌즈(quadrupole lens)의 단면을 개략적으로 나타내는 도면;
도 4는 어퍼처(왼쪽 패널) 및 샘플(오른쪽 패널)에서 도 2b의 장치에서의 빔의 단면 형상의 일 예시를 개략적으로 나타내는 도면;
도 5a는 도 2a 및 도 2b의 장치에서의 다극 렌즈의 일 예시로서 또 다른 사중극 렌즈의 개략적인 평면도;
도 5b는 도 5a의 사중극 렌즈의 개략적인 단면도;
도 6a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용되는 하전 입자 빔 검사를 개략적으로 나타내는 도면;
도 6b는 도 6a의 사전-충전을 위한 스폿 및 이미징을 위한 프로브 스폿(probe spot)의 교대 스캐닝(alternate scanning)에서, 프로브 스폿의 경로들을 나타내지 않은 스폿의 경로들을 나타내는 도면;
도 6c는 도 6a의 사전-충전을 위한 스폿 및 이미징을 위한 프로브 스폿의 교대 스캐닝에서, 스폿의 경로들을 나타내지 않은 프로브 스폿의 경로들을 나타내는 도면;
도 7a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용되는 하전 입자 빔 검사를 개략적으로 나타내는 도면;
도 7b는 도 7a의 사전-충전을 위한 스폿 및 이미징을 위한 프로브 스폿의 교대 스캐닝에서, 프로브 스폿의 경로들을 나타내지 않은 스폿의 경로들을 나타내는 도면;
도 7c는 도 7a의 사전-충전을 위한 스폿 및 이미징을 위한 프로브 스폿의 교대 스캐닝에서, 스폿의 경로들을 나타내지 않은 프로브 스폿의 경로들을 나타내는 도면;
도 8a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용되는 하전 입자 빔 검사를 개략적으로 나타내는 도면;
도 8b는 도 8a의 사전-충전을 위한 스폿 및 이미징을 위한 프로브 스폿의 교대 스캐닝에서, 프로브 스폿의 경로들을 나타내지 않은 스폿의 경로들을 나타내는 도면;
도 8c는 도 8a의 사전-충전을 위한 스폿 및 이미징을 위한 프로브 스폿의 교대 스캐닝에서, 스폿의 경로들을 나타내지 않은 프로브 스폿의 경로들을 나타내는 도면; 및
도 9는 일 실시예에 따른 하전 입자 빔 검사를 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
샘플(예를 들어, 기판 및 패터닝 디바이스)을 검사하기 위한 다양한 기술들이 존재한다. 검사 기술들 중 한 종류는, 광빔이 기판 또는 패터닝 디바이스로 지향되고 광빔 및 샘플의 상호작용(예를 들어, 산란, 반사, 회절)을 나타내는 신호가 기록되는 광학 검사이다. 또 다른 종류의 검사 기술은, 하전 입자들(예를 들어, 전자들)의 빔이 샘플로 지향되고 하전 입자들 및 샘플의 상호작용(예를 들어, 이차 방출 및 후방-산란 방출)을 나타내는 신호가 기록되는 하전 입자 빔 검사이다.
도 1은 하전 입자 빔 검사를 수행할 수 있는 장치(100)를 개략적으로 나타낸다. 장치(100)는 자유 공간에서 하전 입자들을 생성할 수 있는 소스(10), 빔 추출 전극(beam extraction electrode: 11), 집광 렌즈(12), 빔 블랭킹 디플렉터(beam blanking deflector: 13), 어퍼처(14), 스캐닝 디플렉터(15), 및 대물 렌즈(16)와 같은, 하전 입자들의 빔을 생성하고 제어하도록 구성되는 구성요소들을 포함할 수 있다. 장치(100)는 E×B 하전 입자 우회 디바이스(17), 신호 검출기(21)와 같은, 하전 입자들의 빔 및 샘플의 상호작용을 나타내는 신호를 검출하도록 구성되는 구성요소들을 포함할 수 있다. 또한, 장치(100)는 신호를 처리하거나 다른 구성요소들을 제어하도록 구성되는 프로세서와 같은 구성요소들을 포함할 수 있다.
검사 프로세스의 일 예시에서, 하전 입자 빔(18)이 스테이지(30) 상에 위치된 샘플(9)(예를 들어, 웨이퍼 또는 마스크)로 지향된다. 빔(18)과 샘플(9)의 상호작용을 나타내는 신호(20)가 E×B 하전 입자 우회 디바이스(17)에 의해 신호 검출기(21)로 안내된다. 프로세서는 스테이지(30)가 이동하게 하거나, 빔(18)이 스캐닝하게 할 수 있다.
하전 입자 빔 검사는 광학 검사에서 사용되는 광보다 하전 입자 빔 검사에서 사용되는 하전 입자들의 더 짧은 파장들로 인해 광학 검사보다 높은 분해능을 가질 수 있다. 디바이스 제조 공정이 발달함에 따라 기판 및 패터닝 디바이스 상의 패턴 치수들이 점점 작아지기 때문에, 하전 입자 빔 검사가 더 널리 사용되게 된다.
하전 입자 빔 검사에서는, 구역이 이미징되기 전에 전하들이 샘플의 구역에 적용되어, 구역에서 소정 특징들(예를 들어, 전압 대비 결함들)을 더 잘 드러낼 수 있다. 이미징에 앞서 전하들을 적용시키는 공정은 사전-충전이라고 할 수 있다. 사전-충전은 구역 내의 불균일한 전하 분포의 이미징에 대한 악영향을 감소시킬 수 있거나, 구역 내의 피처들 사이에서 전하들과의 상호작용의 불일치(disparity)를 이용함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
사전-충전은 적어도 2 개의 기술들: 플러딩(flooding) 및 사전-스캐닝에 의해 실현될 수 있다. 플러딩 기술에서, 별도의 전하들의 소스(때로는 "플러딩 건"이라고 함)가 사용되어, 구역을 충전하기 위해 비교적 많은 양의 전하들을 제공한다. 구역이 전하로 플러딩된 후, 구역을 이미징하기 위해 하전 입자 빔이 사용된다. 샘플은 플러딩 동안 이동할 수 있다. 플러딩은 몇 분 정도의 시간 동안 지속될 수 있다. 플러딩에서 이미징으로의 스위칭은 몇 초 걸릴 수 있다. 플러딩을 위한 비교적 긴 시간이 검사의 스루풋을 감소시킨다.
사전-스캐닝 기술에서, 하전 입자 빔은 사전-충전 및 이미징 모두에 사용된다. 사전-충전 및 이미징 모두에 동일한 하전 입자 빔을 사용하는 것이 사전-충전의 정밀한 제어를 허용한다. 사전-충전에 적절한 구성의 하전 입자 빔은 이미징에 적절한 상이한 구성의 동일한 빔이 구역을 가로질러 스캐닝되기 전에 상기 구역을 가로질러 스캐닝될 수 있다.
이 구성들 간의 스위칭은 비교적 빨라야 한다. 하지만, 이미징보다 사전-충전을 위해(예를 들어, 구리 배선에서 얇은 공극을 드러내기 위해) 훨씬 더 높은 빔 전류 밀도가 필요한 경우, 이 구성 사이에서 빠르게 스위칭하는 것이 어려울 수 있다. 빔의 전류는 어퍼처를 통한 빔의 전류 밀도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 기본적으로, 어퍼처 크기를 변화시키지 않으면, 더 높은 전류 밀도가 단위 시간당 어퍼처를 통해 더 많은 전하를 초래한다. 전류 밀도는 집광 렌즈[예를 들어, 도 1의 집광 렌즈(12)]의 강도를 증가시킴으로써, 또는 어퍼처 전에 여분의 정전 둥근 렌즈를 추가함으로써 증가될 수 있다.
집광 렌즈는 자기 렌즈일 수 있다. 자기 렌즈의 강도를 증가시키기 위해서는, 자기 렌즈 내의 자석의 여자 전류(excitation current)가 변화되어야 한다. 여자 전류를 변화시키는 것은 느리고, 여자 전류의 크기를 정밀하게 제어하는 것은 어려울 수 있다. 추가적으로, 여자 전류의 함수로서 자기 렌즈의 강도는 히스테리시스(hysteresis)를 갖는다.
집광 렌즈는 정전 둥근 렌즈일 수 있다. 정전 둥근 렌즈의 강도를 증가시키기 위해서는, 적용되는 전압이 증가되어야 한다. 사전-충전을 위한 구성과 이미징을 위한 구성 사이에서 스위칭하기 위해 높은 크기(예를 들어, > 1000 V)만큼 전압의 변화가 필요할 수 있지만, 이러한 변화는 느릴 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용될 수 있는 하전 입자 빔 검사를 수행할 수 있는 장치(2000)를 개략적으로 나타낸다. 상기 장치(2000)는 하전 입자들의 소스(2001), 집광 렌즈(2002) 및 어퍼처(2007)를 갖는다. 소스(2001)는 장치(2000)의 기본 빔축(2010)을 따라 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성된다. 집광 렌즈(2002)는 빔이 기본 빔축(2010) 주위에 집중되게 하도록 구성된다. 집광 렌즈(2002)의 세기를 증가시키는 것이 어퍼처(2007)를 통한 빔의 전류 밀도를 증가시킨다. 또한, 장치(2000)는 제 1 다극 렌즈(2003) 및 제 2 다극 렌즈(2004)를 갖는다. 제 1 다극 렌즈(2003)는 집광 렌즈(2002)에 대해 하류에, 및 제 2 다극 렌즈(2004)에 대해 상류에 있다. 제 2 다극 렌즈(2004)는 제 1 다극 렌즈(2003)에 대해 하류에, 및 어퍼처(2007)에 대해 상류에 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "구성요소 A가 구성요소 B에 대해 상류에 있다"라는 표현은 하전 입자들의 빔이 장치의 정상 작동에서 구성요소 B에 도달하기 전에 구성요소 A에 도달할 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "구성요소 B가 구성요소 A에 대해 하류에 있다"라는 표현은 하전 입자들의 빔이 장치의 정상 작동에서 구성요소 A에 도달한 후에 구성요소 B에 도달할 것을 의미한다. 장치(2000)는 샘플(2030)에 대해 빔을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 디플렉터(2008), 및 샘플(2030) 상에 빔을 포커스하도록 구성되는 대물 렌즈(2009)를 더 포함할 수 있다. 장치(2000)는 선택적으로 제 3 다극 렌즈(2005) 및 제 4 다극 렌즈(2006)를 더 포함할 수 있다. 제 3 다극 렌즈(2005)는 어퍼처(2007)에 대해 하류에 있다. 제 4 다극 렌즈(2006)는 제 3 다극 렌즈(2005)에 대해 하류에 있다. 도 2a에 나타낸 바와 같은 장치(2000)는 제 1 다극 렌즈(2003) 또는 제 2 다극 렌즈(2004)에 전원이 공급되어 있지 않다. 빔의 외측 윤곽(2041)은 빔의 작은 부분만이 어퍼처(2007)를 통과한다는 것을 나타낸다. 상기 부분은 외측 윤곽(2042)을 갖는다. 도 2b에 나타낸 바와 같은 장치(2000)는 전원 공급된 제 1 다극 렌즈(2003) 및 제 2 다극 렌즈(2004)를 가지며, 이는 빔의 훨씬 더 많은 부분이 어퍼처(2007)를 통과하게 한다. 빔은 외측 윤곽(2043)을 갖는다. 제 3 다극 렌즈(2005) 및 제 4 다극 렌즈(2006)는 사전-충전을 위한 구성 또는 이미징을 위한 구성으로 빔을 성형하는 데 사용될 수 있다.
상기 장치(2000) 내의 다극 렌즈들(2003 내지 2006)은 정전 렌즈일 수 있다. 일 실시예에서, 다극 렌즈들(2003 내지 2006) 각각은 적어도 4 개의 극을 갖는다. 예를 들어, 다극 렌즈들(2003 내지 2006)은 사중극 렌즈들일 수 있다. 도 3은 다극 렌즈들(2003 내지 2006)의 일 예시로서 사중극 렌즈의 단면을 개략적으로 나타낸다. 사중극 렌즈는 4 개의 극(3001 내지 3004)을 갖는다. 극들(3001 내지 3004)은 각각 링의 섹션의 단면 형상을 가질 수 있다. 극들(3001 내지 3004) 각각은 갭 또는 유전체에 의해 그 이웃들로부터 분리될 수 있다. 극들(3001 및 3003)은 서로 마주하여 배치되고; 극들(3002 및 3004)은 서로 마주하여 배치된다. 사용 동안, 극들(3001 및 3003)은 양의 전압이 인가되어 있고; 극들(3002 및 3004)은 음의 전압이 인가되어 있으며; 양의 전압 및 음의 전압은 동일한 절대 값을 갖는다. 하전 입자들이 음전하를 운반한다는 가정 하에(예를 들어, 하전 입자들은 전자들임), 빔은 극들(3001 및 3003)을 연결하는 라인을 따라 신장되고 극들(3002 및 3004)을 연결하는 라인을 따라 압축된다. 즉, 사중극 렌즈는 빔이 타원형 단면(3999)을 갖게 한다. 예를 들어, 제 1 다극 렌즈(2003)는 제 1 방향을 따라 빔을 신장시키고, 제 1 방향과 상이한(예를 들어, 이에 수직인) 제 2 방향을 따라 빔을 압축할 수 있으며; 제 2 다극 렌즈(2004)는 제 2 방향을 따라 빔을 신장시키고, 제 1 방향을 따라 빔을 압축할 수 있다.
도 4는 다극 렌즈들(2003 내지 2006)에 전원 공급될 때, 어퍼처(2007)(왼쪽 패널) 및 샘플(2030)(오른쪽 패널)에서 장치(2000)에서의 빔의 단면 형상의 일 예시를 개략적으로 나타낸다. 샘플(2030)에서의 빔은 단면에 걸쳐 균일한 전류 밀도 분포를 갖지 않을 수 있지만, 빔은 그럼에도 불구하고 빔 균일성이 사전-충전 목적에 매우 중요하지는 않기 때문에 사전-충전을 위해 사용될 수 있다.
도 5a는 다극 렌즈들(2003 내지 2006)의 일 예시로서 또 다른 사중극 렌즈의 평면도를 개략적으로 나타낸다. 도 5b는 도 5a의 사중극 렌즈의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 이 사중극 렌즈는 4 개의 각기둥형 또는 원통형 극들(5001 내지 5004)을 갖는다. 극들(5001 내지 5004) 각각은 갭 또는 유전체에 의해 그 이웃들로부터 분리될 수 있다. 극들(5001 및 5003)은 서로 마주하여 배치되고; 극들(5002 및 5004)은 서로 마주하여 배치된다. 사용 동안, 극들(5001 및 5003)은 양의 전압이 인가되어 있고; 극들(5002 및 5004)은 음의 전압이 인가되어 있으며; 양의 전압 및 음의 전압은 동일한 절대 값을 갖는다. 하전 입자들이 음전하를 운반한다는 가정 하에(예를 들어, 하전 입자들은 전자들임), 빔은 극들(5001 및 5003)을 연결하는 라인을 따라 신장되고 극들(5002 및 5004)을 연결하는 라인을 따라 압착된다.
도 6a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용되는 하전 입자 빔 검사를 개략적으로 나타낸다. 편의상, 샘플에 대해 움직임이 없는 기준 프레임("RF")에서 2 개의 방향(x 및 y)이 정의된다. x 및 y 방향들은 서로 수직이다. 이 실시예에서, 빔은 사전-충전에 적절한 구성에 있고 샘플 상에 스폿(6001)을 형성한다. 스폿(6001)은 D1의 직경을 갖는다. 스폿(6001)은 -y 방향으로 길이 L만큼 스캔되어 D1×L의 영역을 사전-충전한다. 스폿(6001)은 x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1-D2)/2]만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백(snap back)하며, 빔은 이미징에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 프로브 스폿(6002)을 형성하거나; 또는 빔은 이미징에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 프로브 스폿(6002)을 형성하며, 프로브 스폿(6002)은 x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1-D2)/2]만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백한다. D2는 프로브 스폿(6002)의 직경이다. 프로브 스폿(6002)이 D1×L의 영역을 가로질러 스캔되는 동안 프로브 스폿(6002)으로부터 빔과 샘플의 상호작용들을 나타내는 신호들이 기록된다. 예를 들어, 프로브 스폿(6002)은 -y 방향으로 L만큼 스캔될 수 있고, -x 방향으로 D2만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백한다. 프로브 스폿(6002)의 이 좌우 스캐닝(back-and-forth scanning)은 프로브 스폿(6002)이 D1×L의 영역 전체를 스캔할 때까지 반복될 수 있다. 프로브 스폿(6002)은 -x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1+D2)/2]만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백하며, 빔은 사전-충전에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 스폿(6001)을 형성하거나; 또는 빔은 사전-충전에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 스폿(6001)을 형성하며, 스폿(6001)은 -x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1+D2)/2]만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백한다. 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 이러한 교대 스캐닝은 샘플 상의 구역을 검사하기 위해 반복될 수 있다. 점선 화살표는 스폿(6001) 또는 프로브 스폿(6002)의 빠른 스냅을 나타낸다. 두꺼운 실선 화살표는 샘플의 일부 영역이 사전-충전되는 스폿(6001)의 경로를 나타낸다. 얇은 실선 화살표는 샘플의 일부 영역이 이미징되는 프로브 스폿(6002)의 경로를 나타낸다.
도 6b는 도 6a의 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 교대 스캐닝에서, 프로브 스폿(6002)의 경로들을 나타내지 않은 스폿(6001)의 경로들을 나타낸다. 도 6c는 도 6a의 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 교대 스캐닝에서, 스폿(6001)의 경로들을 나타내지 않은 프로브 스폿(6002)의 경로들을 나타낸다.
도 7a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용되는 하전 입자 빔 검사를 개략적으로 나타낸다. 편의상, 샘플에 대해 움직임이 없는 기준 프레임("RF")에서 2 개의 방향(x 및 y)이 정의된다. x 및 y 방향들은 서로 수직이다. 이 실시예에서, 빔은 사전-충전에 적절한 구성에 있고 샘플 상에 스폿(6001)을 형성한다. 스폿(6001)은 -y 방향으로 길이 L만큼 스캔되어 D1×L의 영역을 사전-충전한다. 스폿(6001)은 x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1-D2)/2]만큼 빠르게 스냅백하며, 빔은 이미징에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 프로브 스폿(6002)을 형성하거나; 또는 빔은 이미징에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 프로브 스폿(6002)을 형성하며, 프로브 스폿(6002)은 x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1-D2)/2]만큼 빠르게 스냅백한다. 프로브 스폿(6002)이 D1×L의 영역을 가로질러 스캔되는 동안 프로브 스폿(6002)으로부터 빔과 샘플의 상호작용들을 나타내는 신호들이 기록된다. 예를 들어, 프로브 스폿(6002)은 y 방향으로 L만큼 스캔될 수 있고, -x 방향으로 D2만큼 그리고 -y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백한다. 프로브 스폿(6002)의 이 좌우 스캐닝은 프로브 스폿(6002)이 D1×L의 영역 전체를 스캔할 때까지 반복될 수 있다. 프로브 스폿(6002)은 -x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1+D2)/2]만큼 빠르게 스냅백하며, 빔은 사전-충전에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 스폿(6001)을 형성하거나; 또는 빔은 사전-충전에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 스폿(6001)을 형성하며, 스폿(6001)은 -x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (D1+D2)/2]만큼 빠르게 스냅백한다. 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 이러한 교대 스캐닝은 샘플 상의 구역을 검사하기 위해 반복될 수 있다. 점선 화살표는 스폿(6001) 또는 프로브 스폿(6002)의 빠른 스냅을 나타낸다. 두꺼운 실선 화살표는 샘플의 일부 영역이 사전-충전되는 스폿(6001)의 경로를 나타낸다. 얇은 실선 화살표는 샘플의 일부 영역이 이미징되는 프로브 스폿(6002)의 경로를 나타낸다.
도 7b는 도 7a의 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 교대 스캐닝에서, 프로브 스폿(6002)의 경로들을 나타내지 않은 스폿(6001)의 경로들을 나타낸다. 도 7c는 도 7a의 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 교대 스캐닝에서, 스폿(6001)의 경로들을 나타내지 않은 프로브 스폿(6002)의 경로들을 나타낸다.
도 8a는 일 실시예에 따른, 하전 입자 빔이 사전-충전 및 이미징 모두에 사용되는 하전 입자 빔 검사를 개략적으로 나타낸다. 편의상, 샘플에 대해 움직임이 없는 기준 프레임("RF")에서 2 개의 방향(x 및 y)이 정의된다. x 및 y 방향들은 서로 수직이다. 이 실시예에서, 빔은 사전-충전에 적절한 구성에 있고 샘플 상에 스폿(6001)을 형성한다. 스폿(6001)은 -y 방향으로 길이 L만큼 스캔되어 D1×L의 영역을 사전-충전한다. 스폿(6001)은 x 방향으로 D1만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백한다. 스폿(6001)의 좌우 스캐닝은 nD1×L의 전체 구역이 스폿(6001)에 의해 사전-충전될 때까지 반복된다. 스폿(6001)은 x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (n-1)D1+(D1-D2)/2]만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백하며, 빔은 이미징에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 프로브 스폿(6002)을 형성하거나; 또는 빔은 이미징에 적절한 구성으로 변화되고 샘플 상에 프로브 스폿(6002)을 형성하며, 프로브 스폿(6002)은 x 방향으로 적절한 길이[예를 들어, (n-1)D1+(D1-D2)/2]만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백한다. 프로브 스폿(6002)이 nD1×L의 구역을 가로질러 스캔되는 동안 프로브 스폿(6002)으로부터 빔과 샘플의 상호작용들을 나타내는 신호들이 기록된다. 예를 들어, 프로브 스폿(6002)은 -y 방향으로 L만큼 스캔될 수 있고, -x 방향으로 D2만큼 그리고 y 방향으로 길이 L만큼 빠르게 스냅백한다. 프로브 스폿(6002)의 이 좌우 스캐닝은 프로브 스폿(6002)이 nD1×L의 구역 전체를 스캔할 때까지 반복될 수 있다. 점선 화살표는 스폿(6001) 또는 프로브 스폿(6002)의 빠른 스냅을 나타낸다. 두꺼운 실선 화살표는 샘플의 일부 영역이 사전-충전되는 스폿(6001)의 경로를 나타낸다. 얇은 실선 화살표는 샘플의 일부 영역이 이미징되는 프로브 스폿(6002)의 경로를 나타낸다.
도 8b는 도 8a의 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 교대 스캐닝에서, 프로브 스폿(6002)의 경로들을 나타내지 않은 스폿(6001)의 경로들을 나타낸다. 도 8c는 도 8a의 사전-충전을 위한 스폿(6001) 및 이미징을 위한 프로브 스폿(6002)의 교대 스캐닝에서, 스폿(6001)의 경로들을 나타내지 않은 프로브 스폿(6002)의 경로들을 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 하전 입자 빔 검사를 위한 방법의 흐름도를 개략적으로 나타낸다. 단계 9010에서, 하전 입자들의 빔이 샘플을 사전-충전하기에 적절한 구성으로 설정된다. 단계 9020에서, 샘플의 영역이 사전-충전하기에 적절한 구성에서 하전 입자들의 빔을 사용하여 사전-충전된다. 단계 9030에서, 하전 입자들의 동일한 빔이 샘플을 이미징하기에 적절한 구성으로 설정된다. 단계 9040에서, 샘플의 영역은 이미징하기에 적절한 구성에서 하전 입자들의 빔을 사용하여 이미징된다. 흐름은 단계 9010으로 되돌아갈 수 있다. 단계 9030이 단계 9020 직후에 수행될 필요는 없다. 앞서 설명된 장치(2000)를 사용하여 하전 입자들의 빔이 생성되는 일 예시에서, 사전-충전하기에 적절한 구성으로 빔을 설정하는 것은 제 1 다극 렌즈(2003) 및 제 2 다극 렌즈(2004), 및 선택적으로 존재한다면 제 3 다극 렌즈(2005) 및 제 4 다극 렌즈에 전원 공급하는 것을 포함할 수 있다. 이미징하기에 적절한 구성으로 빔을 설정하는 것은 제 1 다극 렌즈(2003) 및 제 2 다극 렌즈(2004) 중 적어도 하나, 및 선택적으로 존재한다면 제 3 다극 렌즈(2005) 및 제 4 다극 렌즈(2006) 중 적어도 하나의 전원을 차단하는 것을 포함할 수 있다.
실시예들은 다음 항목들을 이용하여 더 설명될 수 있다:
1. 장치의 기본 빔축을 따라 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자들의 소스;
빔이 기본 빔축 주위에 집중되게 하도록 구성되는 집광 렌즈;
어퍼처;
제 1 다극 렌즈;
제 2 다극 렌즈를 포함하고,
제 1 다극 렌즈는 집광 렌즈에 대해 하류에, 및 제 2 다극 렌즈에 대해 상류에 있으며,
제 2 다극 렌즈는 제 1 다극 렌즈에 대해 하류에, 및 어퍼처에 대해 상류에 있는 장치.
2. 1 항에 있어서, 샘플에 대해 빔을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 디플렉터를 더 포함하는 장치.
3. 1 항 또는 2 항에 있어서, 샘플 상에 빔을 포커스하도록 구성되는 대물 렌즈를 더 포함하는 장치.
4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈를 더 포함하고,
제 3 다극 렌즈는 어퍼처에 대해 하류에 있으며,
제 4 다극 렌즈는 제 3 다극 렌즈에 대해 하류에 있는 장치.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈는 정전 렌즈들인 장치.
6. 1 항 내지 5 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈는 각각 적어도 4 개의 극을 갖는 장치.
7. 6 항에 있어서, 극들은 각각 링의 섹션의 단면 형상을 갖는 장치.
8. 6 항에 있어서, 극들은 각각 각기둥형 또는 원통형인 장치.
9. 6 항에 있어서, 극들 각각은 갭 또는 유전체에 의해 그 이웃들로부터 분리되는 장치.
10. 6 항에 있어서, 극들은 상이한 전압들이 인가되도록 구성되는 장치.
11. 1 항 내지 10 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 다극 렌즈는 제 1 방향으로 빔을 신장시키고 제 2 방향으로 빔을 압축하도록 구성되고,
제 2 다극 렌즈는 제 2 방향으로 빔을 신장시키고 제 1 방향으로 빔을 압축하도록 구성되는 장치.
12. 샘플을 사전-충전하기에 적절한 제 1 구성으로 하전 입자들의 빔을 설정하는 단계;
제 1 구성에서 하전 입자들의 빔을 사용하여 샘플의 영역을 사전-충전하는 단계;
샘플을 이미징하기에 적절한 제 2 구성으로 하전 입자들의 빔을 설정하는 단계;
제 2 구성에서 하전 입자들의 빔을 사용하여 영역을 이미징하는 단계를 포함하는 방법.
13. 12 항에 있어서, 하전 입자들의 빔은:
장치의 기본 빔축을 따라 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자들의 소스;
빔이 기본 빔축 주위에 집중되게 하도록 구성되는 집광 렌즈;
어퍼처;
제 1 다극 렌즈;
제 2 다극 렌즈를 포함하는 장치에서 생성되고,
제 1 다극 렌즈는 집광 렌즈에 대해 하류에, 및 제 2 다극 렌즈에 대해 상류에 있으며,
제 2 다극 렌즈는 제 1 다극 렌즈에 대해 하류에, 및 어퍼처에 대해 상류에 있는 방법.
14. 13 항에 있어서, 제 1 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 방법.
15. 13 항에 있어서, 제 2 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 1 다극 렌즈 및 제 2 다극 렌즈 중 적어도 하나의 전원을 차단하는 단계를 포함하는 방법.
16. 13 항에 있어서, 상기 장치는 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈를 더 포함하고,
제 3 다극 렌즈는 어퍼처에 대해 하류에 있으며,
제 4 다극 렌즈는 제 3 다극 렌즈에 대해 하류에 있는 방법.
17. 16 항에 있어서, 제 1 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 방법.
18. 16 항에 있어서, 제 2 구성으로 빔을 설정하는 단계는 제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈 중 적어도 하나의 전원을 차단하는 단계를 포함하는 방법.
19. 명령어들이 기록되어 있는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서,
명령어들은 컴퓨터에 의해 실행될 때 12 항 내지 18 항 중 어느 하나의 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 제품.
본 명세서에 개시된 개념들은 유리 위의 크롬과 같은 패터닝 디바이스 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 샘플에 대한 검사에 사용될 수 있지만, 개시된 개념들은 여하한 타입의 샘플들, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 이외의 샘플들의 검사와 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 바와 같이 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 장치의 기본 빔축(primary beam axis)을 따라 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자들의 소스;
    상기 빔이 상기 기본 빔축 주위에 집중되게 하도록 구성되는 집광 렌즈;
    어퍼처(aperture);
    제 1 다극 렌즈(multi-pole lens); 및
    제 2 다극 렌즈
    를 포함하고,
    상기 제 1 다극 렌즈는 상기 집광 렌즈에 대해 하류에, 및 상기 제 2 다극 렌즈에 대해 상류에 있으며,
    상기 제 2 다극 렌즈는 상기 제 1 다극 렌즈에 대해 하류에, 및 상기 어퍼처에 대해 상류에 있으며,
    상기 제 1 다극 렌즈 및 상기 제 2 다극 렌즈는 샘플을 사전-충전(pre-charge)하기에 적절한 제 1 구성으로 하전 입자들의 빔을 설정하고, 상기 샘플을 이미징하기에 적절한 제 2 구성으로 상기 하전 입자들의 빔을 설정하도록 구성된, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    샘플에 대해 상기 빔을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 디플렉터(scanning deflector)를 더 포함하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    샘플 상에 상기 빔을 포커스하도록 구성되는 대물 렌즈를 더 포함하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 3 다극 렌즈 및 제 4 다극 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제 3 다극 렌즈는 상기 어퍼처에 대해 하류에 있으며,
    상기 제 4 다극 렌즈는 상기 제 3 다극 렌즈에 대해 하류에 있는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다극 렌즈 및 상기 제 2 다극 렌즈는 정전 렌즈들인 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다극 렌즈 및 상기 제 2 다극 렌즈는 각각 적어도 4 개의 극(pole)을 갖는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 극들은 각각 링의 섹션(section)의 단면 형상을 갖는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 극들은 각각 각기둥형 또는 원통형인 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 극들 각각은 갭 또는 유전체에 의해 그 이웃들로부터 분리되는 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 극들은 상이한 전압들이 인가되도록 구성되는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다극 렌즈는 제 1 방향으로 상기 빔을 신장(stretch)시키고 제 2 방향으로 상기 빔을 압축하도록 구성되고, 상기 제 2 다극 렌즈는 상기 제 2 방향으로 상기 빔을 신장시키고 상기 제 1 방향으로 상기 빔을 압축하도록 구성되는 장치.
  12. 방법으로서,
    샘플을 사전-충전(pre-charge)하기에 적절한 제 1 구성으로 하전 입자들의 빔을 설정하는 단계;
    상기 제 1 구성에서 상기 하전 입자들의 빔을 사용하여 상기 샘플의 영역을 사전-충전하는 단계;
    상기 샘플을 이미징하기에 적절한 제 2 구성으로 상기 하전 입자들의 빔을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 구성에서 상기 하전 입자들의 빔을 사용하여 상기 영역을 이미징하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하전 입자들의 빔은:
    장치의 기본 빔축을 따라 상기 하전 입자들의 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자들의 소스;
    상기 빔이 상기 기본 빔축 주위에 집중되게 하도록 구성되는 집광 렌즈;
    어퍼처;
    제 1 다극 렌즈; 및
    제 2 다극 렌즈를 포함하는 장치에서 생성되고,
    상기 제 1 다극 렌즈는 상기 집광 렌즈에 대해 하류에, 및 상기 제 2 다극 렌즈에 대해 상류에 배치시키고,
    상기 제 2 다극 렌즈는 상기 제 1 다극 렌즈에 대해 하류에, 및 상기 어퍼처에 대해 상류에 배치시키는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 구성으로 상기 빔을 설정하는 단계는 상기 제 1 다극 렌즈 및 상기 제 2 다극 렌즈에 전원을 공급(energize)하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 명령어들을 포함하고,
    상기 명령어들은 컴퓨터에 의해 실행될 때 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램.
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