KR20220137971A - 신호 전자 검출을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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웨이밍 렌
용신 왕
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

전자 빔 장치를 이용하여 샘플을 관찰하는 시스템 및 방법이 개시된다. 전자 빔 장치는 일차 광학 축(404)을 따라 일차 전자 빔을 생성하도록 구성된 전자 소스; 및 일차 광학 축과 실질적으로 평행하며 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 전자(412)의 제1 부분을 검출하도록 구성된 제1 검출 층(412)을 갖는 제1 전자 검출기(420)를 포함한다. 본 방법은 복수의 신호 전자를 생성하는 것, 및 일차 전자 빔의 일차 광학 축에 실질적으로 평행한 제1 전자 검출기를 사용하여 신호 전자를 검출하는 것을 포함할 수 있다. 제2 전자 검출기(407)의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직일 수 있다. 정전 요소 또는 자기 요소는 제1 전자 검출기를 정전 요소 또는 자기 요소의 내면에 배치함으로써 후방 산란 전자를 검출하도록 구성될 수 있다.

Description

신호 전자 검출을 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 3월 11일에 출원된 미국 출원 제62/988,282호의 우선권을 주장하며, 이는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
본 명세서에 제공된 실시예는 하전 입자 빔 장치, 보다 구체적으로 전자 현미경에서 신호 전자 수집 효율을 향상시키기 위한 시스템 및 방법을 개시한다.
집적 회로(IC)의 제조 공정에서, 완성되지 않은 또는 완성된 회로 구성 요소들은 검사되어 이들이 설계에 따라 제조되고 또한 결함이 없는지를 보장한다. 주사 전자 현미경(SEM)과 같은, 광학 현미경 또는 하전 입자 (예를 들어, 전자) 빔 현미경을 사용하는 검사 시스템이 사용될 수 있다. IC 구성 요소의 물리적 크기가 계속 줄어듦에 따라, 결함 검출 및 검사의 정확도와 수율이 더욱 중요해진다. 이차 전자와 후방 산란 전자의 수집을 개별적으로 최대화하기 위해 다수의 전자 검출기를 사용할 수 있지만, 대물 렌즈 조립체의 수차와 신호 전자의 바람직하지 않은 차폐는 전체 이미징 분해능과 검출 효율성을 제한할 수 있어 검사 툴을 원하는 목적에 적합하지 않게 만든다.
본 발명의 한 양태는, 일차 광학 축을 따라 일차 전자 빔을 생성하도록 구성된 전자 소스; 및 일차 광학 축과 실질적으로 평행하며 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 제1 검출 층을 갖는 제1 전자 검출기를 포함하는 전자 빔 장치에 관한 것이다. 본 장치는 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하도록 구성된 제2 전자 검출기를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전자 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다. 본 장치는, 일차 전자 빔을 샘플 상에 집속시키도록, 복수의 신호 전자의 제1 부분을 제1 전자 검출기의 제1 검출 층 상에 집속시키도록, 그리고 복수의 신호 전자의 제2 부분을 제2 전자 검출기의 제2 검출 층 상에 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함할 수 있다. 제1 전자 검출기는 샘플과 제2 전자 검출기 사이에 배치되는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있다. 제1 전자 검출기는 샘플과 제2 전자 검출기 사이에 배치될 수 있으며, 일차 광학 축을 따라 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전자 검출기는 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있다. 정전 요소 또는 자기 요소의 내부 표면은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함할 수 있으며, 자기 요소는 빔 분리기를 포함할 수 있다. 빔 편향기의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함할 수 있으며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 빔 부스터는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 부스터의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함할 수 있다. 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 빔 분리기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있다. 제1 전자 검출기는 일체형 전자 검출기 또는 분할형 전자 검출기를 포함할 수 있으며, 여기서 분할형 전자 검출기는 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 제1 전자 검출기는 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자의 검출을 용이하게 하도록 구성된 복수의 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있으며, 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함할 수 있다. 복수의 신호 전자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함할 수 있으며, 여기서 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다. 복수의 신호 전자는 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자(auger electrons)를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 양태는 일차 광학 축을 따라 일차 하전 입자 빔을 생성하도록 구성된 하전 입자 소스, 및 일차 광학 축과 실질적으로 평행하며 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 제1 검출 층을 갖는 제1 하전 입자 검출기를 포함하는 하전 입자 빔 장치에 관한 것이다. 본 장치는 복수의 신호 하전 입자의 제2 부분을 검출하도록 구성된 제2 하전 입자 검출기를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제2 신호 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다. 본 장치는, 일차 하전 입자 빔을 샘플에 집속시키도록, 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분을 제1 하전 입자 검출기의 제1 검출 층 상에 집속시키도록, 그리고 복수의 신호 하전 입자의 제2 부분을 제2 하전 입자 검출기의 제2 검출 층 상에 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함할 수 있다. 제1 하전 입자 검출기는 샘플과 제2 하전 입자 검출기 사이에 배치된 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있다. 제1 하전 입자 검출기는 샘플과 제2 하전 입자 검출기 사이에 배치될 수 있으며 일차 광학 축을 따라 배치될 수 있다. 제1 및 제2 하전 입자 검출기는 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 하전 입자를 검출하도록 구성될 수 있다. 정전 요소 또는 자기 요소의 내부 표면은 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함할 수 있으며, 자기 요소는 빔 분리기를 포함할 수 있다. 빔 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함할 수 있으며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 빔 부스터는 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 부스터의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함할 수 있다. 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 빔 분리기는 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있다. 제1 하전 입자 검출기는 일체형 전자 검출기 또는 분할형 전자 검출기를 포함할 수 있으며, 여기서 분할형 전자 검출기는 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다. 제1 전자 검출기는 복수의 신호 하전 입자 중 한 신호 하전 입자의 특성을 기반으로 복수의 신호 하전 입자의 검출을 용이하게 하도록 구성된 복수의 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있으며, 여기서 신호 하전 입자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함할 수 있다. 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함할 수 있으며, 여기서 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다. 복수의 신호 하전 입자는 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 요소를 포함하는 전자 빔 장치에 관한 것이다. 본 요소의 내부 표면 상에 배치되며 샘플과의 일차 전자 빔의 상호작용 후에 생성된 복수의 신호 전자의 일부분을 검출하도록 제1 검출 층을 갖는 제1 전자 검출기; 및 제1 전자 검출기의 내부 표면의 일부분 상에 증착되며 샘플 상의 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성된 도전층을 포함하며, 여기서 제1 전자 검출기는 다이오드, 신틸레이터, 방사선 검출기, 고체-상태 검출기, 또는 p-i-n 접합 다이오드를 포함할 수 있고, 도전층은 금속 필름, 반도체 필름 또는 전극을 포함한다. 본 장치는 일차 전자 빔을 편향시키기 위해 도전층에 전압 신호를 인가하도록, 그리고 검출되는 복수의 신호 전자에 응답하여 제1 전자 검출기에 의해 생성된 검출 신호를 수신하도록 구성된 회로를 갖는 컨트롤러를 더 포함할 수 있으며, 여기서 검출 신호는 전기 신호, 광학 신호, 기계적 신호, 또는 이들의 조합을 포함한다. 인가된 전압 신호는 X-축, Y-축, 또는 둘 모두를 따라 일차 전자 빔을 스캔하도록 구성된 스캔 편향 전압을 포함할 수 있다. 회로는 검출 신호와 연관된 데이터를 전자 빔 장치의 프로세서로 전달하도록 추가로 구성된 판독 회로를 포함할 수 있다. 제1 전자 검출기는 분할형 전자 검출기의 복수의 세그먼트를 포함할 수 있으며, 복수의 세그먼트는 일차 전자 빔의 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 원주 방향으로, 반경 방향으로, 또는 방위각적으로 배열될 수 있다. 회로는 분할형 전자 검출기의 세그먼트의 도전층에 스캔 편향 전압을 개별적으로 인가하도록 그리고 대응하는 검출 신호를 수신하도록 추가로 구성될 수 있다. 본 장치는 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하도록 구성된 제2 검출 층을 갖는 제2 전자 검출기를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다. 본 장치는 일차 전자 빔을 샘플에 집속시키도록, 복수의 신호 전자의 제1 부분을 제1 전자 검출기의 제1 검출 층 상에 집속시키도록, 그리고 복수의 신호 전자의 제2 부분을 제2 전자 검출기의 제2 검출 층 상에 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함할 수 있다. 요소는 샘플과 제2 전자 검출기 사이에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 전자 검출기는 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있으며, 여기서 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다. 복수의 신호 전자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함할 수 있으며, 여기서 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다. 복수의 신호 전자는 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자를 포함할 수 있다. 요소는 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있다. 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함할 수 있으며, 자기 요소는 빔 분리기를 포함할 수 있다. 빔 편향기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 스캐닝 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다. 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함하며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 빔 부스터는 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 부스터의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다. 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 빔 분리기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 전자 빔 장치의 요소에 관한 것이다. 본 요소는 일차 광학 축과 실질적으로 평행하며 샘플과의 일차 전자 빔의 상호작용 후에 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 제1 검출 층을 갖는 제1 전자 검출기; 및 제1 전자 검출기의 제1 검출 층의 일부분 상에 배치되며 샘플 상에 입사된 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성된 도전층을 포함할 수 있다. 제1 하전 입자 검출기는 다이오드, 신틸레이터, 방사선 검출기, 고체-상태 검출기, 또는 p-i-n 접합 다이오드를 포함할 수 있다. 도전층은 금속 필름, 도핑된 반도체 필름 또는 전극을 포함할 수 있다. 요소는 컨트롤러와 전기적 통신 상태에 있을 수 있으며, 여기서 도전층은 일차 전자 빔의 편향을 가능하게 하기 위해 컨트롤러부터 전압 신호가 인가되며; 그리고 복수의 신호 전자의 검출에 응답하여 제1 전자 검출기에 의하여 검출 신호가 생성된다. 검출 신호는 전기 신호, 광학 신호, 기계적 신호, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 인가된 전압 신호는 X-축, Y-축, 또는 둘 모두를 따라 일차 전자 빔을 스캔하도록 구성된 스캔 편향 전압을 포함할 수 있다. 제1 전자 검출기는 분할형 전자 검출기의 복수의 세그먼트를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 세그먼트는 일차 전자 빔의 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 원주 방향으로, 반경 방향으로, 또는 방위각적으로 배열될 수 있다. 컨트롤러는 분할형 전자 검출기의 세그먼트의 도전층에 스캔 편향 전압을 개별적으로 인가하도록 추가로 구성될 수 있다. 제1 전자 검출기는 요소의 내부 표면 상에 배치될 수 있다. 요소는 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있다. 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함할 수 있으며, 자기 요소는 빔 분리기를 포함할 수 있다. 정전 요소는 빔 편향기를 포함할 수 있으며, 여기서 빔 편향기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다. 빔 편향기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 스캐닝 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다. 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함할 수 있으며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 빔 부스터는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있으며, 여기서 빔 부스터의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다. 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다. 빔 분리기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 샘플을 관찰하기 위하여 전자 빔 장치에 의하여 수행되는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 일차 전자 빔과의 상호작용 후에 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 복수의 신호 전자를 생성하는 것; 및 일차 전자 빔의 일차 광학 축과 실질적으로 평행한 제1 검출 층을 포함하는 제1 전자 검출기를 사용하여 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 제2 전자 검출기를 사용하여 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하는 것을 더 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전자 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다. 제1 전자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있다. 이 방법에서, 제1 전자 검출기는 일차 광학 축을 따라 샘플과 제2 전자 검출기 사이에 배치될 수 있다. 본 방법은 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자를 검출하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 신호 전자의 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함할 수 있다. 복수의 신호 전자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함할 수 있으며, 여기서 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다. 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함할 수 있으며, 자기 요소는 빔 분리기를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 정전 요소의 내부 표면을 또는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 스캐닝 편향기의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함할 수 있다. 빔 스캐닝 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함할 수 있다. 빔 스캐닝 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 편향기의 극의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 부스터의 내부 표면을 구성하는 것, 또는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 분리기의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 전자 빔 장치의 요소를 구성하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 요소의 내부 표면 상에 제1 전자 검출기 -제1 전자 검출기는 샘플과의 일차 전자 빔의 상호작용 후에 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성됨-를 배치하는 것; 및 전자 검출기의 내부 표면의 일부분 상에 도전층 -도전층은 샘플 상의 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성됨- 을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 세그먼트를 포함하는 분할형 전자 검출기를 배치하는 것을 더 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 세그먼트는 일차 전자 빔의 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 원주 방향으로, 반경 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된다. 제1 전자 검출기를 배치하는 것은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS), 제조, 반도체 제조, 또는 기계적 결합을 포함하는 기술을 사용하여 제1 전자 검출기를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 도전층을 증착하는 것은 접합, 접착, 솔더링, 물리적 기상 증착, 또는 화학적 기상 증착을 포함하는 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 도전층은 금속 필름, 반도체 필름 또는 전극을 포함할 수 있다. 본 방법은, 일차 전자 빔의 편향을 가능하게 하기 위하여 도전층에 전압 신호를 인가하도록; 그리고 검출되는 복수의 신호 전자에 응답하여 전자 검출기에 의하여 생성된 검출 신호를 수신하도록 구성된 컨트롤러와 요소를 전기적으로 연결하는 것을 더 포함할 수 있다. 전압 신호를 인가하는 것은 X-축, Y-축 또는 양 축 모두를 따라 일차 전자 빔을 스캔하도록 구성된 스캔 편향 전압 신호를 인가하는 것을 포함할 수 있다. 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하는 것은 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 할 수 있으며, 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다. 본 방법은 제1 전자 검출기의 제1 검출 층이 일차 광학 축과 실질적으로 평행하게 배치되도록 제1 전자 검출기를 배치하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 전자 빔 장치가 샘플을 관찰하는 방법을 수행하게 하도록 전자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것으로서, 본 방법은 일차 전자 빔과의 상호작용 후에 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 복수의 신호 전자를 생성하는 것; 및 일차 전자 빔의 일차 광학 축과 실질적으로 평행한 제1 검출 층을 포함하는 제1 전자 검출기를 사용하여 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 명령어 세트는 전자 빔 장치가 제2 전자 검출기-제2 전자 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직임-를 이용하여 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하는 것 및 복수의 신호 전자의 하나의 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자를 검출하는 것을 더 수행하도록 할 수 있으며, 특성은 일차 광학 축과 관련하여 신호 전자의 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다.
본 발명의 실시예의 다른 이점은 본 발명의 특정 실시예가 예시 및 예로서 제시되는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예와 일치하는, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 도시하는 개략도이다.
도 3a는 하전 입자 검출기를 포함하는 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(300A)의 개략도이다.
도 3b 및 도 3c는 각각 하전 입자 검출기 및 에너지 필터를 포함하는 하전 입자 빔 장치의 예시적인 구성(300B 및 300C)을 도시하는 개략도이다.
도 3d는 복수의 하전 입자 검출기를 포함하는 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(300D)을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 검출기를 포함하는 하전 입자 빔 장치의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 일치하는, 정전 요소를 포함하는 하전 입자 빔 장치의 예시적인 구성을 도시내는 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 빔 장치의 빔 부스터 튜브의 일부분의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예와 일치하는, 분할형 하전 입자 검출기의 개략도이다.
도 7b 내지 도 7d는 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 검출기의 검출 층의 예시적인 구성을 예시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 검출 장치의 예시적인 구성의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 검출 장치의 예시적인 구성의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예와 일치하는, 도 4의 하전 입자 빔 장치를 사용하여 샘플의 이미지를 형성하는 예시적인 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예와 일치하는, 전자 빔 장치의 정전 요소를 구성하는 예시적인 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
이제, 예시적인 실시예에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 이 실시예의 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 다음 설명은, 달리 표현되지 않는 한 다른 도면에서의 동일한 번호가 동일하거나 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조한다. 예시적인 실시예의 다음 설명에서 제시된 구현 형태는 모든 구현 형태를 나타내지는 않는다. 대신, 이는 첨부된 청구범위에서 인용된 바와 같은 개시된 실시예와 관련된 양태와 일치하는 장치 및 방법의 예일 뿐이다. 예를 들어, 일부 실시예가 전자 빔을 이용하는 맥락에서 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 유형의 하전 입자 빔도 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 광학 이미징, 광 검출(photo detection), X-선 검출 등과 같은 다른 이미징 시스템이 사용될 수 있다.
전자 디바이스는 기판으로 불리는 실리콘 부재 상에 형성된 회로로 구성된다. 많은 회로가 동일한 실리콘 부재 상에 함께 형성될 수 있으며 집적 회로 또는 IC로 불린다. 더 많은 회로가 기판 상에 설치될 수 있도록 회로의 크기가 크게 줄어들고 있다. 예를 들어, 스마트폰의 IC 칩은 엄지손톱만큼 작을 수 있으며, 20억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수 있고, 각 트랜지스터의 크기는 사람의 머리카락의 1/1,000보다 작다.
이 극히 작은 IC를 만드는 것은 복잡하며, 시간-소모적이고, 비용이 많이 드는 공정이며, 흔히 수백 개의 개별 단계를 수반한다. 심지어 한 단계에서의 오차는 완성된 IC에서 결함을 초래하여 이를 쓸모없게 만들 가능성이 있다. 따라서, 제조 공정의 한 가지 목표는 이러한 결함들을 회피하여 공정에서 만들어진 기능적인 IC의 수를 최대화하는 것, 즉 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다.
수율을 개선하는 하나의 요소는 칩 제조 공정을 모니터링하여 이것이 충분한 수의 기능적 집적 회로를 생산하고 있는 것을 보장하는 것이다. 공정을 모니터링하는 한 가지 방법은 그의 다양한 형성 단계에서 칩 회로 구조체를 검사하는 것이다. 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 검사가 수행될 수 있다. SEM은 이 극히 작은 구조체들을 이미징하기 위해 사용되어, 사실상 웨이퍼의 구조체의 "사진(picture)"을 찍을 수 있다. 이미지는 구조체가 적절하게 형성되어 있는지 그리고 또한 이것이 적절한 위치에 형성되었는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 구조체에 결함이 있는 경우, 공정은 조정될 수 있으며, 따라서 결함이 다시 발생할 가능성이 적다.
SEM을 사용한 고밀도 IC 칩의 검사의 정확성과 신뢰성은, 무엇보다도 시스템의 이미징 분해능에 좌우될 수 있다. 높은 이미징 분해능을 획득하고 유지하는 여러 방법 중 하나는 이차 전자(SE) 및 후방 산란 전자(BSE)와 같은 신호 전자의 수집 효율을 최대화하는 것이다. 일차 전자가 샘플의 표면을 타격할 때, 이는 무엇보다도 랜딩 에너지, 샘플 재료, 스폿 크기를 기반으로 하여 샘플의 체적과 상호작용하며 복수의 신호 전자를 생성한다. 전자 빔과 샘플 사이의 비탄성 상호작용으로부터 생기는 SE는 더 낮은 에너지를 가지며, 샘플의 표면 또는 표면 근처 구역에서 발생한다. 원자와의 전자 빔의 전자의 탄성 충돌로 인해 발생하는 BSE는 더 높은 에너지를 가지며 흔히 상호작용 체적부 내의 더 깊은 영역에서 발생하며, 따라서 재료의 조성 및 분포와 연관된 정보를 제공한다. 따라서 기본 결함의 고분해능 이미지를 얻기 위하여 후방 산란 전자의 최대 검출이 바람직할 수 있다.
SE와 BSE 수집 효율은 가능한 한 많은 전자를 수집하도록 유리하게 배치된 하나보다 많은 검출기를 사용하여 향상될 수 있다. 그러나 몇 가지 문제 중 하나는 중간 방출 각도를 가진 BSE의 효율적인 검출을 포함할 수 있다. 이는 15° 내지 65°의 범위 내의 방출 각도를 갖는 후방 산란 전자가 생성된 총 BSE의 약 75%를 구성하기 때문에 바람직할 수 있다.
일반적인 SEM에서, BSE의 수집 효율을 향상시키는 여러 방법 중 하나는 광범위한 방출 각도를 갖는 BSE를 캡처하기 위해 전자 검출기의 위치를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 작은 방출각과 큰 방출각을 갖는 BSE의 수집 효율은 향상될 수 있지만, 중간 방출각을 갖는 BSE의 수집 효율은 낮게 유지된다. 대안적으로, 전자 검출기의 개구의 크기가 감소되어 중간 방출각을 갖는 BSE를 검출할 가능성을 높일 수 있지만, 이는 대물 렌즈의 수차를 증가시킬 수 있고 따라서 이미징 분해능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 높은 이미징 분해능을 유지하면서, 수집 효율성을 향상시키는 기술을 사용하여 중간 방출 각도를 가진 BSE를 검출하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는 샘플의 이미지를 형성하는 하전 입자 빔 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 장치는 중간 방출 각도를 갖는 BSE의 실질적으로 전부 또는 대부분이 검출될 수 있도록 일차 광학 축과 실질적으로 평행한 전자 검출 층을 갖는 전자 검출기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 무엇보다도 편향 스캐닝 유닛의 편향기, 빔 부스터 또는 빔 분리기와 같은 정전 요소는 하전 입자 검출기를 정전 요소의 내부 표면 상에 배치함으로써 그리고 일차 입사 빔을 편향시키기 위해 얇은 전도층을 샘플 상에 증착시킴으로써 BSE를 검출하도록 구성될 수 있다. 하전 입자 검출기의 검출 층은 중간 방출 각도를 갖는 실질적으로 모든 BSE가 검출될 수 있도록 일차 광학 축과 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다.
도면에서의 구성 요소들의 상대적 치수는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 도면의 다음 설명 내에서, 동일 또는 유사한 참조 번호는 동일 또는 유사한 구성 요소 또는 개체를 나타내며, 개별 실시예에 대한 차이점만이 설명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 용어 "또는"은 실행 불가능한 경우를 제외하고 모든 가능한 조합을 포함한다. 예를 들어, 구성 요소가 A 또는 B를 포함할 수 있다는 점이 명시되어 있다면, 달리 구체적으로 명시되지 않거나 실행 불가능하지 않는 한, 구성 요소는 A 또는 B, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 제2 예로서, 구성 요소가 A, B 또는 C를 포함할 수 있다는 점이 명시되어 있다면, 달리 구체적으로 명시되지 않거나 실행 불가능하지 않는 한, 구성 요소는 A 또는 B 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
이제 도 1에 대한 참조가 이루어지며, 도 1은 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(100)을 도시하고 있다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 하전 입자 빔 검사 시스템(100)은 메인 챔버(10), 로드-록(load-lock) 챔버(20), 전자 빔 툴(40) 및 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM)(30)을 포함하고 있다. 전자 빔 툴(40)은 메인 챔버(10) 내에 위치되어 있다. 설명 및 도면이 전자 빔에 관한 것이지만, 실시예는 본 발명을 특정 하전 입자로 제한하기 위해 사용되지 않는다는 것이 인식된다.
EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)를 포함하고 있다. EFEM(30)은 부가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)는 검사될 기판 (예를 들어, 반도체 기판 또는 다른 재료(들)로 만들어진 기판) 또는 샘플 (웨이퍼와 샘플은 이하 통칭적으로 "샘플"로 지칭된다)을 담고 있는 기판 전방 개방 통합 포드(substrate front opening unified pod)(FOUP)를 수용할 수 있다. EFEM(30) 내의 하나 이상의 로봇 아암(보이지 않음)은 웨이퍼를 로드-록 챔버(20)로 운반한다.
로드-록 챔버(20)는 로드/록 진공 펌프 시스템(보이지 않음)에 연결되어 있으며, 이 진공 펌프 시스템은 로드-록 챔버(20) 내의 기체 분자를 제거하여 대기압보다 낮은 제1 압력에 도달한다. 제1 압력에 도달한 후, 하나 이상의 로봇 아암(보이지 않음)이 웨이퍼를 로드-록 챔버(20)에서 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(보이지 않음)에 연결되며, 이 진공 펌프 시스템은 메인 챔버(10) 내의 가스 분자를 제거하여 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 도달한다. 제2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(40)에 의하여 검사를 받는다. 일부 실시예에서, 전자 빔 툴(40)은 단일-빔 검사 툴을 포함할 수 있다.
컨트롤러(50)는 전자 빔 툴(40)에 전자적으로 연결될 수 있으며, 다른 구성 요소에도 전자적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어를 실행하도록 구성된 컴퓨터일 수 있다. 컨트롤러(50)는 또한 다양한 신호 및 이미지 처리 기능을 실행하도록 구성된 처리 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러(50)가 도 1에서는 메인 챔버(10), 로드-록 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조체의 외부에 있는 것으로 보여지고 있지만, 컨트롤러(50)는 구조체의 일부일 수 있다는 점이 인식된다.
본 발명은 전자 빔 검사 시스템을 수용하는 메인 챔버(10)의 예를 제공하지만, 가장 넓은 의미에서 본 발명의 양태는 전자 빔 검사 시스템을 수용하는 챔버에 제한되지 않는다는 점이 주목되어야 한다. 오히려, 앞서 설명된 원리가 다른 챔버에도 적용될 수 있다는 점이 인식된다.
이제 도 2에 대한 참조가 이루어지며, 도 2는 본 발명의 실시예와 일치하는, 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부일 수 있는 전자 빔 툴(40)의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다. 전자 빔 툴(40) (본 명세서에서 장치(40)로도 지칭됨)는 전자 방출기를 포함할 수 있으며, 이 전자 방출기는 캐소드(203), 애노드(220), 및 건 애퍼처(222)를 포함할 수 있다. 전자 빔 툴(40)은 쿨롱 애퍼처 어레이(224), 집광 렌즈(226), 빔-제한 애퍼처 어레이(235), 대물 렌즈 조립체(232), 및 전자 검출기(244)를 더 포함할 수 있다. 전자 빔 툴(40)은 전동식 스테이지(234)에 의해 지지되는 샘플 홀더(236)를 더 포함하여 검사될 샘플(250)을 유지시킬 수 있다. 필요에 따라 다른 관련 구성 요소가 추가되거나 생략될 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 전자 방출기는 캐소드(203), 추출기 애노드(220)를 포함할 수 있으며, 여기서 일차 전자는 캐소드로부터 방출되고 그리고 추출 또는 가속되어 (가상의 또는 실제) 일차 빔 크로스오버(202)를 형성하는 일차 전자 빔(204)을 형성할 수 있다. 일차 전자 빔(204)은 일차 빔 크로스오버(202)로부터 방출된 것으로 가시화될 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 방출기, 집광 렌즈(226), 대물 렌즈 조립체(232), 빔-제한 애퍼처 어레이(235), 및 전자 검출기(244)는 장치(40)의 일차 광학 축(201)과 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 검출기(244)는 이차 광학 축(보이지 않음)을 따라 일차 광축(201)에서 떨어져 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 대물 렌즈 조립체(232)는 변형된 스윙 대물 지연 침지 렌즈(swing objective retarding immersion lens)(SORIL)를 포함할 수 있으며, 이는 극편(pole piece)(232a), 제어 전극(232b), 편향기(232c)(또는 하나보다 많은 편향기) 및 여기 코일(232d)을 포함한다. 일반적인 이미징 공정에서, 캐소드(203)의 팁(tip)에서 나오는 일차 전자 빔(204)은 애노드(220)에 인가된 가속 전압에 의해 가속된다. 일차 전자 빔(204)의 일부분은 건 애퍼처(gun aperture)(222) 및 쿨롱(Coulomb) 애퍼처 어레이(224)의 애퍼처를 통과하며, 또한 빔-제한 애퍼처 어레이(235)의 애퍼처를 완전히 또는 부분적으로 통과하기 위하여 콘덴서 렌즈(226)에 의해 집속된다. 빔-제한 애퍼처 어레이(235)의 애퍼처를 통과하는 전자는 집속되어 변형된 SORIL 렌즈에 의하여 샘플(250)의 표면 상에 프로브 스폿을 형성할 수 있으며, 또한 편향되어 편향기(232c)에 의해 샘플(250)의 표면을 스캔할 수 있다. 샘플 표면에서 나오는 이차 전자는 전자 검출기(244)에 의해 수집되어 관심 대상 스캔 영역의 이미지를 형성할 수 있다.
대물 렌즈 조립체(232)에서, 여기 코일(232d) 및 극편(232a)은 자극(232a)의 한 종단에서 시작하여 극편(232a)의 다른 종단에서 끝나는 자기장을 생성할 수 있다. 일차 전자 빔(204)에 의해 스캔되고 있는 샘플(250)의 일부는 자기장에 잠길 수 있고 전기적으로 충전될 수 있으며, 이는 결과적으로 전기장을 생성한다. 전기장은 일차 전자 빔(204)을 샘플(250)의 표면 근처에 그리고 표면에 충돌시키는 에너지를 감소시킬 수 있다. 극편(232a)과 전기적으로 절연된 제어 전극(232b)은 샘플(250) 위의 그리고 샘플 상의 전기장을 제어하여 대물 렌즈 조립체(232)의 수차를 감소시키고 그리고 높은 검출 효율을 위해 신호 전자 빔의 집속 상황을 제어한다. 편향기(232c)는 일차 전자 빔(204)을 편향시켜 웨이퍼 상에서의 빔 스캐닝을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 공정에서, 편향기(232c)는 제어되어 샘플(250)의 상이한 부분에 대한 이미지 재구성을 위한 데이터를 제공하기 위해, 상이한 시점에서 샘플(250)의 최상부 표면의 상이한 위치로 일차 전자 빔(204)을 편향시킬 수 있다.
일차 전자 빔(204)을 수신할 때 후방 산란 전자(BSE) 및 이차 전자(SE)는 샘플(250)의 일부로부터 방출될 수 있다. 빔 분리기 (보이지 않음)는 후방 산란 및 이차 전자를 포함하는 이차 또는 산란 전자 빔(들)을 전자 검출기(244)의 센서 표면으로 지향시킬 수 있다. 검출된 이차 전자 빔은 대응하는 이차 전자 빔 스폿을 전자 검출기(244)의 센서 표면 상에 형성할 수 있다. 전자 검출기(244)는 수신된 이차 전자 빔 스폿의 세기를 나타내는 신호 (예를 들어, 전압, 전류)를 생성하고 그 신호를 컨트롤러(50)와 같은 처리 시스템에 제공할 수 있다. 이차 또는 후방 산란 전자 빔의 세기 및 결과적인 빔 스폿은 샘플(250)의 외부 또는 내부 구조체에 따라 달라질 수 있다. 더욱이, 위에서 논의된 바와 같이, 일차 전자 빔(204)은 샘플(250)의 최상부 표면의 상이한 위치들로 편향되어 상이한 세기의 이차 또는 산란 전자 빔 (및 결과적인 빔 스폿)을 생성할 수 있다. 따라서, 이차 전자 빔 스폿의 세기를 샘플(250) 상의 일차 전자 빔(204)의 위치와 매핑함으로써, 처리 시스템은 샘플(250)의 내부 또는 외부 구조체를 반영하는 샘플(250)의 이미지를 재구성할 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 이미지 획득기 (보이지 않음)와 저장부 (보이지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 터미널, 개인 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등, 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 무엇보다도 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통하여 장치(40)의 전자 검출기(244)에 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득기는 전자 검출기(244)로부터 신호를 수신할 수 있으며, 이미지를 구성할 수 있다. 따라서 이미지 획득기는 샘플(250)의 구역의 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 획득기는 또한 윤곽을 생성하는 것, 획득한 이미지 상에 표시자들을 중첩시키는 것 등과 같은 다양한 후처리 기능을 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지의 휘도 및 콘트라스트 등의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 저장부는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능한 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 스토리지는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며 스캔된 미가공 이미지 데이터를 원본 이미지로서, 그리고 후처리 이미지를 저장하기 위하여 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 측정 회로 (예를 들어, 아날로그-디지털 변환기)를 포함하여 검출된 이차 전자의 분포를 획득할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는, 샘플 (예를 들어, 웨이퍼) 표면에 입사하는 일차 빔(204)의 대응 스캔 경로 데이터와 함께 검사 중인 웨이퍼 구조체의 이미지를 재구성하기 위해 사용될 수 있다. 재구성된 이미지는 샘플(250)의 내부 또는 외부 구조체의 다양한 피처(feature)를 나타내기 위해 사용될 수 있으며, 그에 의하여 (웨이퍼와 같은) 샘플(250)에 존재할 수 있는 임의의 결함을 나타내기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(50)는 전동 스테이지(234)를 제어하여 검사 동안 샘플(250)을 이동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러는 전동 스테이지(234)가 샘플(250)을 일정한 속도로 연속적으로 한 방향으로 이동시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(50)는 전동 스테이지(234)가 스캐닝 공정의 단계에 의존하여 시간에 따라 샘플(250)의 이동 속도를 변경하는 것을 가능하게 할 수 있다.
이제 도 3a에 대한 참조가 이루어지며, 도 3a은 하전 입자 검출기를 포함하는 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(300A)의 개략도를 도시한다. 일부 일반적인 SEM에서, 본 장치(40)의 구성(300A)은 캐소드로부터 일차 전자를 방출하도록 구성되고 일차 광학 축(304)을 따라 일차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(303)에서 나오는 일차 전자 빔(302)을 형성하도록 추출되는 전자 소스(301)를 포함할 수 있다. 장치(40)는 집광 렌즈(305), 빔-제한 애퍼처 어레이(306), 인-렌즈 전자 검출기(307), 스캐닝 편향 유닛(309), 및 대물 렌즈 조립체(310)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 인-렌즈 전자 검출기는 SEM의 전기 광학 컬럼 내부에 위치된 하전 입자 검출기 (예를 들어, 전자 검출기)를 나타내며 일차 광학 축 (예를 들어, 일차 광학 축(304))을 중심으로 회전 대칭적으로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 또한 렌즈를 통한, 침지 렌즈 검출기, 상부 검출기, 또는 이차 전자 검출기로 지칭될 수 있다. 관련 있는 구성 요소가 적절하게 추가되거나 생략되거나 재정렬될 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
현재 존재하는 SEM에서, 도 3a에서 보여지는 바와 같이, 일차 전자 빔(302)은 전자 소스(301)로부터 방출될 수 있으며 애노드에 의해 더 높은 에너지로 가속될 수 있다. 건 애퍼처는 일차 전자 빔(302)의 전류를 원하는 값으로 제한할 수 있다. 일차 전자 빔(302)은 집광 렌즈(305)와 대물 렌즈 조립체(310)에 의해 집속되어 샘플(308)의 표면 상에 작은 프로브 스폿을 형성할 수 있다. 집광 렌즈(305)의 집속력 및 빔-제한 애퍼처 어레이(306)의 개구 크기는 원하는 프로브 전류를 얻고 프로브 스폿 크기를 가능한 한 작게 만들기 위해 선택될 수 있다. 넓은 범위의 프로브 전류에 걸쳐 작은 스폿 크기를 얻기 위해, 빔-제한 애퍼처 어레이(306)는 다양한 크기를 갖는 다수의 애퍼처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔-제한 애퍼처 어레이(306)의 애퍼처(306-1)는 원하는 프로브 전류 또는 프로브 스폿 크기를 기반으로, 일차 전자 빔(302)의 최외곽 전자를 차단함으로써 일차 전자 빔렛(302-1)을 생성하도록 구성될 수 있다. 스캐닝 편향 유닛(309)의 하나 이상의 편향기는 일차 전자 빔(302)을 편향시키도록 구성되어 샘플(308)의 표면 상의 원하는 영역을 스캔할 수 있다. 도 3a에서 보여지는 바와 같이, 샘플(308)과의 일차 전자 빔렛(302-1)의 상호작용은 SE 및 BSE를 생성할 수 있다. 이차 전자는 낮은 방출 에너지를 갖는 신호 전자로 식별될 수 있으며, 후방 산란 전자는 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자로 식별될 수 있다. 낮은 방출 에너지 때문에, 대물 렌즈 조립체(310)는 SE를 (전자 경로(311-1 또는 311-2)를 따르는 것과 같이) 강하게 집속하여 인-렌즈 검출기(307)의 검출 층에 대부분 랜딩시킬 수 있다. 그의 높은 방출 에너지 때문에, 대물 렌즈 조립체(310)는 BSE를 약하게 집속할 수 있다. 따라서, 작은 방출 각도를 갖는 BSE는 전자 경로(312-1 및 312-2)를 따라 이동할 수 있으며 인-렌즈 전자 검출기(307)에 의해 또한 검출될 수 있다. 일부 경우에, 큰 방출 각도를 갖는 BSE, 예를 들어 312-3은 부가적인 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기를 사용하여 검출될 수 있거나 검출되지 않은 상태로 남아 있을 수 있어 분해능의 손실 또는 샘플을 검사하기 위해 필요한 정보의 부족을 야기한다.
무엇보다도 포토리소그래피, 금속 증착, 건식 에칭 또는 습식 에칭 중 매립된 입자와 같은, 반도체 제조 공정에서의 일부 결함의 검출 및 검사는 샘플 표면 피처의 검사뿐만 아니라 샘플 표면 아래의 피처의 조성 분석의 이점을 얻을 수 있다. 이러한 시나리오에서, 사용자는 이차 전자 검출기 및 후방 산란 전자 검출기로부터 획득된 정보를 활용하여 무엇보다도 결함(들)을 식별하고, 결함(들)의 조성을 분석하고, 획득된 정보를 기반으로 공정 매개변수를 조정할 수 있다.
본 기술 분야에서 일반적으로 알려진 바와 같이, SE 및 BSE의 방출은 람베르트(Lambert)의 법칙을 따르며 큰 에너지 확산을 갖는다. SE 및 BSE는 샘플의 상이한 깊이로부터의 샘플(308)과의 일차 전자 빔(302)의 상호작용 시에 생성되며 상이한 방출 에너지를 갖는다. 예를 들어, 이차 전자는 표면에서 발생하며 50 eV 미만의 방출 에너지를 가질 수 있다. SE는 표면 피처 또는 표면 기하학적 구조에 관한 정보를 제공하는 데 유용할 수 있다. 반면에, BSE는 일차 전자 빔(302)의 입사 전자의 탄성 산란 이벤트에 의해 생성될 수 있으며, SE와 비교할 때 50 eV에서 입사 전자의 대략적인 랜딩 에너지까지의 범위 내의 더 높은 방출 에너지를 가질 수 있고, 또한 검사되고 있는 재료의 구성 정보를 제공한다. 생성된 후방 산란 전자의 수는 무엇보다도 샘플 내의 재료의 원자 번호, 일차 전자 빔의 랜딩 에너지를 포함하는, 그러나 이에 국한되지 않는 요인에 좌우된다.
무엇보다도 방출 에너지 또는 방출 각도의 차이를 기반으로, SE와 BSE는 별개의 전자 검출기, 분할형 전자 검출기, 에너지 필터 등을 사용하여 별도로 검출될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에서 보여지는 바와 같이, 인-렌즈 전자 검출기(307)는 2-차원 또는 3-차원 배열체로 배열된 다수의 세그먼트를 포함하는 분할형 검출기 (도 7a를 참조하여 나중에 논의됨)로서 구성될 수 있다. 일부 경우에, 인-렌즈 전자 검출기(307)의 세그먼트들은 일차 광학 축(304) 주위에서 반경 방향으로, 원주 방향으로 또는 방위각적으로 배열될 수 있다.
본 구성(300A)은 일차 전자 빔의 일부분(302-1)이 빔-제한 애퍼처 어레이(306)의 축상(on-axis) 개구(306-1)를 통과할 수 있도록 일차 전자 빔(302)을 집속하도록 구성된 집광 렌즈(305)를 포함할 수 있다. 집광 렌즈(305)는 도 2의 집광 렌즈(226)와 실질적으로 유사할 수 있으며 유사한 기능을 수행할 수 있다. 집광 렌즈(305)는 무엇보다도 정전, 자기 또는 복합 전자기 렌즈를 포함할 수 있다. 집광 렌즈(305)는 도 2에 도시된 컨트롤러(50)와 같은 컨트롤러와 전기적으로 또는 통신적으로 결합될 수 있다. 컨트롤러(50)는 전기적 여기 신호를 집광 렌즈(305)에 인가하여 무엇보다도 작동 모드, 적용, 원하는 분석, 검사되고 있는 샘플 재료를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 인자를 기반으로 집광 렌즈(305)의 집속력을 조정할 수 있다.
본 구성(300A)은 샘플(308)의 표면 상의 일차 전자 빔(302) 또는 일차 전자 빔렛(302-1)을 동적으로 편향시키도록 구성된 스캐닝 편향 유닛(309)을 더 포함할 수 있다. 일차 전자 빔렛(302-1)의 동적 편향은 원하는 영역 또는 원하는 관심 대상 구역이, 예를 들어 래스터(raster) 스캔 패턴으로 스캔되게 하여 샘플 검사를 위한 SE 및 BSE를 생성할 수 있다. 스캐닝 편향 유닛(309)은 X-축 또는 Y-축에서 일차 전자 빔(302)을 편향시키도록 구성된 하나 이상의 편향기 (예를 들어, 나중에 논의되는, 도 3b의 편향기(309-1 또는 309-2))를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, X-축 및 Y-축은 데카르트 좌표를 형성하며, 일차 전자 빔(302)은 Z-축 또는 일차 광학 축(304)을 따라 전파된다. X-축은 도면의 폭을 따라 연장되는 수평 축 또는 길이 방향 축을 나타내며, Y-축은 도면의 평면 안팎으로 연장되는 수직 축을 나타낸다.
전자는 음(negatively)의 하전 입자이며 높은 에너지와 빠른 속도로 전자 컬럼을 통해 이동한다. 전자를 편향시키는 한 가지 방법은, 무엇보다도 전자를, 예를 들어 2개의 상이한 전위에서 유지되는 한 쌍의 플레이트에 의해 생성된 전기장을 통과시키고 전류를 편향 코일을 통과시키는 것이다. 편향기를 가로질러 전기장을 변화시키는 것은, 무엇보다도 전자 에너지, 인가된 전기장, 편향기의 치수를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 인자를 기반으로 일차 전자 빔(302) 내의 전자의 편향각을 변화시킬 수 있다. 일부 경우에, 스캐닝 편향 유닛(309)은 하나보다 많은 편향기를 포함할 수 있다. 스캐닝 편향 유닛(309)의 하나 이상의 편향기는 대물 렌즈 조립체(310) 내에 위치될 수 있다.
본 구성(300A)은 일차 전자 빔(302) 또는 일차 전자 빔렛(302-1)을 샘플(308)의 표면 상에 집속하도록 구성된 대물 렌즈 조립체(310)를 더 포함할 수 있다. 대물 렌즈 조립체(310)는 낮은 방출 에너지를 갖는 신호 전자 (예를 들어, 이차 전자)를 신호 전자 검출기 (예를 들어, 도 3a의 인-렌즈 전자 검출기(307))의 검출 층 상에 집속시키도록 추가로 구성될 수 있다. 대물 렌즈 조립체(310)는 도 2의 대물 렌즈 조립체(232)와 실질적으로 유사할 수 있거나 실질적으로 유사한 기능을 수행할 수 있다.
이제 도 3b에 대한 참조가 이루어지며, 도 3b는 하전 입자 검출기와 에너지 필터를 포함하는 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(300B)의 개략도를 도시하고 있다. 도 3b에서 보여지는 바와 같이, 본 구성(300B)은 자기 대물 렌즈 조립체(310)와 편향기(309-1 및 309-2)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 대물 렌즈 조립체(310)는 자기 렌즈(310M) 및 제어 전극(313)에 의하여 형성된 정전 렌즈를 포함하는 복합 전자기 렌즈; 대물 렌즈 조립체(310)의 내부 극편 (예를 들어, 도 2의 극편(232a)); 및 샘플(308)을 포함할 수 있다.
방출 에너지를 기반으로 SE 및 BSE와 같은 신호 전자들을 별도로 검출하는 여러 방법 중 하나는 샘플(308)의 프로브 스폿에서 생성된 신호 전자를 에너지 필터를 통과시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 전극(313)은 샘플(308)과 인-렌즈 전자 검출기(307) 사이에 있는 에너지 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 전극(313)은 샘플(308)과 대물 렌즈 조립체(310)의 자기 렌즈(310M) 사이에 배치될 수 있다. 제어 전극(313)은 샘플과 관련하여 바이어스되어 임계 방출 에너지를 갖는 신호 전자에 대한 전위 장벽을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제어 전극(313)은 음으로 하전된 신호 전자 (예를 들어, 경로(311) 내의 이차 전자)가 샘플(308)로 다시 편향되도록 샘플(308)과 관련하여 음으로 바이어스될 수 있다. 그 결과, 제어 전극(313)에 의해 형성된 에너지 장벽을 극복하기에 충분히 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전극 (예를 들어, 경로(312) 내의 후방 산란 전자)만이 인-렌즈 전자 검출기(307)를 향하여 전파된다. 일부 시스템에서, 인-렌즈 전자 검출기(307)는 이차 전자 검출기 또는 후방 산란 전자 검출기로서 구성될 수 있다. 도면 부호 311 및 312는 각각 이차 전자 및 후방 산란 전자의 경로를 나타낸다는 점이 인식된다.
이제 도 3c에 대한 참조가 이루어지며, 도 3c는 하전 입자 검출기와 에너지 필터를 포함하는 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(300C)의 개략도이다. 도 3b의 구성(300B)과 비교하여, 본 구성(300C)은 인-렌즈 전자 검출기(307) 근처에 배치된 에너지 필터를 포함하고 있다. 도 3c에 도시된 바와 같은 에너지 필터는, 예를 들어 낮은 방출 에너지를 갖는 신호 전자 (예를 들어, 경로(311) 내의 이차 전자)를 샘플(308) 또는 대물 렌즈 조립체(310)를 향하여 다시 편향시키도록, 그리고 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자 (예를 들어, 경로(312) 내의 후방 산란 전자)가 인-렌즈 전자 검출기(307)의 검출 층에 입사되는 것을 허용하도록 구성된 메시 유형 전극(314)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 메시 유형 전극(314)은 무엇보다도 금속, 합금, 반도체, 복합재를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 도전성 재료 제조된 메시형 구조체를 포함할 수 있다. 메시 유형 전극(314)은 대물 렌즈 조립체(310)와 인-렌즈 전자 검출기(307) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 메시 유형 전극(314)은 대물 렌즈 조립체(310)보다 인-렌즈 전자 검출기(307)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
이제 도 3d에 대한 참조가 이루어지며, 도 3d는 복수의 하전 입자 검출기를 포함하는 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(300D)의 개략도를 도시하고 있다. 도 3a 내지 도 3c와 비교해 볼 때, 도 3d의 구성(300D)은 높은 방출 에너지 및 높은 방출 극각(polar angle)을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성된 후방 산란 전자 검출기(315)를 포함하고 있다. 본 발명의 맥락에서, 방출 극각은 샘플(308)에 실질적으로 수직인 일차 광학 축 (예를 들어, 도 3a 내지 도 3d의 일차 광학 축(304))과 관련하여 측정된다. 예를 들어, 경로(311-1 및 311-2) 내의 이차 전자의 방출 극각은 작으며, 경로(312-1, 312-2 및 312-3) 내의 후방 산란 전자의 방출 극각은 이차 전자의 방출 극각과 비교하여 더 크다. 후방 산란 전자 검출기(315)는 대물 렌즈 조립체(310)와 샘플(308) 사이에 배치될 수 있고, 인-렌즈 전자 검출기(307)는 대물 렌즈 조립체(310)와 집광 렌즈 (보이지 않으며, 예를 들어 도 3a의 집광 렌즈(305)) 사이에 배치될 수 있어, 후방 산란 전자뿐만 아니라 이차 전자의 검출을 허용한다.
(단일 빔 SEM과 같은) 단일 하전 입자 빔 장치에서, (도 3a 내지 도 3d를 참조하여 논의된 바와 같이) 무엇보다도 에너지 필터, 추가 전자 검출기, 기존 전자 검출기의 위치 및 크기 조정 등을 사용함으로써 BSE에 대한 수집 효율이 향상될 수 있다. 그러나, BSE 수집 효율의 향상은 사용자가 마이크로 또는 나노 결함을 검사하는 것을 허용하도록 높은 분해능 이미지를 획득하기에 충분하지 않을 수 있다.
예로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈 조립체 (예를 들어, 도 3a의 대물 렌즈 조립체(310)) 위에 전자 검출기를 배치하는 것은 작은 방출 극각을 갖는, 경로(312-1 및 312-2) 내의 BSE로서 식별되는 BSE의 일부만을 수집할 수 있다. 경로(312-3) 내의 BSE와 같은, 더 큰 방출 극각을 갖는 BSE는 손실되고 검출되지 않은 상태로 남아 있을 수 있어, 열악한 BSE 수집 효율을 야기한다.
전자 검출기를 대물 렌즈 위에 배치하는 것에 대한 대안으로서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 전자 검출기는 또한 대물 렌즈 아래에 배치되어 큰 방출 극각을 갖는 BSE를 캡처할 수 있다. BSE 수집 효율성을 개선하는 데는 유용하지만, 이러한 배열체는 BSE 수집 효율성을 최대화하기에는 여전히 적합하지 않을 수 있다. SE 및 BSE는 수율이 cos(θ)에 비례하도록 램버시안(Lambertian) 방출 분포를 가지며, 여기서 θ는 샘플 표면 수선(surface normal)에 대한 방출 극각이다. 방출의 코사인 각 분포 때문에, 중간 방출 극각을 갖는 신호 전자의 수와 비교하여 작은 그리고 큰 방출 극각을 갖는 신호 전자의 수는 더 적다. 중간 방출각을 갖는 신호 전자는 대물 렌즈 조립체 아래의 전자 검출기의 개구의 크기를 줄임으로써 수집될 수 있지만, 이는 대물 렌즈의 수차에 부정적인 영향을 줄 수 있으며, 그에 의하여 이미지의 분해능에 영향을 미친다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 것과 같은 다른 구성에서, 제어 전극은 에너지 필터로서 구현되어 SE를 BSE와 분리할 수 있으며, 따라서 개별적인 수집 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, (도 3b에 도시된 바와 같이) 음으로 바이어스된 에너지 필터를 샘플에 더 가깝게 배치하는 것은 대물 렌즈 조립체의 수차를 증가시킬 수 있으며, 이에 의하여 이미징 분해능에 악영향을 미친다. 대안으로서, 에너지 필터는 인-렌즈 전자 검출기 (예를 들어, 도 3c에 도시된 메시형 전극(314))에 더 가깝게 배치되어 대물 렌즈의 조립체의 수차에 대한 에너지 필터에 적용된 바이어스의 영향을 최소화할 수 있다. 그러나 이러한 구성에서, 일차 전자 빔에 대한 에너지 필터의 영향을 피하기 위하여, 일반적으로 차폐 메시 (보이지 않음)가 에너지 필터의 입구 (여기서 신호 전자가 들어간다)에 사용된다. 신호 전자의 일부는 차폐 메시에 의해 차단 또는 산란될 수 있으며 에너지 필터에 들어가지 않을 수 있다. 따라서 수집 효율은 감소된다. 따라서 일부 구성에서, 인-렌즈 검출기 및 에너지 필터는 일차 광학 축에서 떨어져 배치되며, 빔 분리기는 에너지 필터를 향하는, 들어오는 신호 전자를 편향시키기 위해 사용될 수 있다. 빔 분리기는 입사 일차 전자 빔에 바람직하지 않은 수차를 추가할 수 있으며, 그에 의하여 이미징 분해능에 부정적인 영향을 미친다.
이제 도 4에 대한 참조가 이루어지며, 도 4는 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 검출기를 포함하는 도 1의 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(400)을 도시하고 있다. 본 구성(400)의 하전 입자 빔 장치(40) (본 명세서에서 장치(40)로도 지칭됨)는 (도 3a 내지 도 3d의 인-렌즈 전자 검출기(307)와 유사한) 인-렌즈 전자 검출기(407)를 포함할 수 있으며, 일차 전자 빔(보이지 않음)은 일차 광학 축(404)을 따라 전파되고 (도 3a 내지 도 3d의 대물 렌즈 조립체(310)와 유사한) 대물 렌즈 조립체(410)를 사용하여 샘플(408) 상에 집속된다. 인-렌즈 전자 검출기(407)에 더하여, 하전 입자 빔 장치(40)는 일차 전자 빔(402)(도시되지 않음)의 입사 전자와의 상호작용시 샘플(408) 상의 프로브 스폿으로부터 생성되는 BSE (경로(412-1 및 412-2) 내의 BSE)와 같은, 높은 방출 에너지 및 중간 방출 극각을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성된 전자 검출 층(421)을 갖는 신호 전자 검출기(420)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 신호 전자 검출기(420)는 신호 전자 검출기(420)의 전자 검출 층(421)이 샘플(408)의 평면에 대해 실질적으로 수직일 수 있도록 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 전자 검출기(420)는 신호 전자 검출기(420)의 전자 검출 층(421)이 일차 광학 축(404)과 실질적으로 평행일 수 있도록 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 검출 층(421)은 신호 전자 검출기(420)의 내부 표면을 포함하거나 내부 표면 상에 배치될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 내부 표면은 일차 광학 축에 근위인 표면 또는 입사 일차, 이차 또는 후방 산란 전자에 직접 노출된 표면을 나타낸다.
일부 실시예에서, 신호 전자 검출기(420)는 수직 이차 전자 검출기, 수직 후방 산란 전자 검출기, 또는 샘플(408)로부터 생성된 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성된 장치(40)의 수직 정전 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도시되지는 않았지만, 무엇보다도 설계 및 공간 가용성, 원하는 이미징 분해능, 원하는 BSE 수집 효율을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 인자를 기반으로 하나보다 많은 수직 신호 전자 검출기(420)가 사용될 수 있다. 이러한 구성에서, 방출 극각의 범위를 갖는 신호 전자는 별도로 검출될 수 있다.
일부 실시예에서, 신호 전자 검출기(들)(420)는 신호 전자의 특성을 기반으로 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성될 수 있다. 특성은, 무엇보다도 방출 에너지, 방출 극각, 방출 방위각을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 수직 신호 전자 검출기(들)(420)는 일차 광학 축(404)에 대해 15° 내지 65° 범위 내의 중간 방출 극각 및 (50eV보다 큰) 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 사용된 신호 전자 검출기(들)(420)의 개수를 기반으로, 신호 전자 검출기들은 예정된 범위의 방출 극각을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성되기 위하여 배치될 수 있다. 예로서, (도시되지 않은) 신호 전자 검출기(420-1)는 15° 내지 40°의 범위 내의 방출 극각 및 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성될 수 있으며, (도시되지 않은) 또 다른 신호 전자 검출기(420-2)는 40° 내지 65°의 범위 내의 방출 극각 및 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성될 수 있다. 신호 전자 검출기(420)의 수, 위치 및 유형은 적절하게 그리고 필요에 따라 조정될 수 있다는 점이 인식된다.
일부 실시예에서, 신호 전자 검출기(420)는 대물 렌즈 조립체(410)와 인-렌즈 전자 검출기(407) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 전자 검출기(420)는 샘플(408)과 인-렌즈 전자 검출기(407) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나보다 많은 신호 전자 검출기(420)가 샘플(408)과 인-렌즈 전자 검출기(407) 사이에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 신호 전자 검출기(420)는 일체형(monolithic) 전자 검출기, 또는 분할형(segmented) 전자 검출기를 포함할 수 있다. 일체형 전자 검출기에서, 전자 검출 층(421)은 하전 입자 민감성 재료의 비분할형 층을 포함할 수 있다. 분할형 전자 검출기에서, 전자 검출 층(421)은 분할형 전자 검출기의 세그먼트를 형성하는, 하전 입자 민감성 재료의 불연속 층을 포함할 수 있다. 분할형 전자 검출기의 세그먼트는 일차 광학 축(404) 주위에 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 배열체로 배열될 수 있다. 분할형 전자 검출기의 세그먼트들은 일차 광학 축(404) 주위에 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로 또는 방위각적으로 배열될 수 있다. 하전 입자 민감성 재료는 무엇보다도 전리 방사선, 전자, X-선, 광자와 같은 하전 입자에 민감할 수 있다.
이제 도 5에 대한 참조가 이루어지며, 도 5는 본 발명의 실시예와 일치하는, 정전 요소를 포함하는 도 1의 하전 입자 빔 장치(40)의 예시적인 구성(500)을 도시하고 있다. 구성 400과 비교하여, 구성 500에서의 하전 입자 빔 장치(40) (본 명세서에서는 장치(40)로도 지칭됨)는 일차 전자 빔(502)(도시되지 않음)의 입사 전자와의 상호작용시 샘플(508) 상의 프로브 스폿으로부터 생성되는 BSE (경로(512-1 및 512-2) 내의 BSE)와 같은, 높은 방출 에너지 및 중간 방출 극각을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성된 전자 검출 층(521)을 갖는 정전 또는 자기 요소(520)를 포함할 수 있다. 필요에 따라 장치(40)는 하나 이상의 정전 또는 자기 요소(520)를 포함할 수 있다는 점이 인식된다.
일부 실시예에서, 정전 또는 자기 요소(520)는 무엇보다도 스캐닝 편향 유닛 (예를 들어, 도 3a 및 도 3b의 스캐닝 편향 유닛(309)), 빔 부스터, 또는 빔 분리기를 포함할 수 있다. 정전 또는 자기 요소(520)는 일차 광학 축(504)을 따라 샘플(508)과 인-렌즈 전자 검출기(507) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 정전 요소(520), 대물 렌즈 조립체(510), 및 인-렌즈 전자 검출기(507)는 일차 광학 축(504)과 정렬될 수 있고 이 축에 회전 대칭일 수 있다.
일부 실시예에서, 정전 또는 자기 요소(520)는 정전 또는 자기 요소(520)의 전자 검출 층(521)이 샘플(508)의 평면에 대해 실질적으로 수직일 수 있도록 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 정전 또는 자기 요소(520)는 정전 또는 자기 요소(520)의 전자 검출 층(521)이 일차 광학 축(504)과 실질적으로 평행일 수 있도록 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 검출 층(521)은 정전 또는 자기 요소(520)의 내부 표면을 포함할 수 있거나 이 내부 표면 상에 배치될 수 있으며, 또는 정전 또는 자기 요소(520)의 내부 표면의 일부분 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 정전 또는 자기 요소(들)(520)는 신호 전자의 특성을 기반으로 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성될 수 있다. 특성은 무엇보다도 방출 에너지, 방출 극각, 방출 방위각을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 수직 정전 또는 자기 요소(들)(520)는 일차 광학 축(504)에 대해 15° 내지 65°의 범위 내의 중간 방출 극각 및 (50eV 보다 큰) 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 정전 또는 자기 요소(들)(520)는 높은 방출 에너지 및 중간 방출 극각(polar angle)을 갖는 BSE를 검출하도록 구성된 스캐닝 편향 유닛(309)의 하나 이상의 편향기 (예를 들어, 도 3b의 편향기(309-1 및 309-2))를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 편향기는 BSE의 검출 및 일차 전자 빔 (예를 들어, 도 3a의 일차 전자 빔(302))의 편향을 수행할 수 있다. 정전 또는 자기 요소(520)의 전자 검출 층(521)은 하전 입자 민감 표면으로서 구성된 하나 이상의 편향기의 내부 표면을 포함할 수 있다. 정전 또는 자기 요소(520) 또는 정전 또는 자기 요소(들)(520)의 내부 표면을 구성하는 세부 사항은 도 8 및 도 9를 참조하여 나중에 논의된다.
일부 실시예에서, 편향기 또는 편향 스캐닝 유닛의 원주 방향으로 세그먼트화될 수 있어 편향기의 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 BSE를 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 편향기의 다중극 구조체의 각 극은 BSE를 검출하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 정전 또는 자기 요소(520)는 빈 필터(Wien filter)와 같은 빔 분리기를 포함할 수 있다. 빔 분리기의 내부 표면은 BSE를 검출하도록 구성될 수 있다. 필요에 따라 샘플(508)과 인-렌즈 전자 검출기(507) 사이에 배치된 임의의 정전 또는 자기 요소는 BSE를 검출하도록 구성될 수 있다는 점이 인식된다.
이제 도 6a 및 도 6b에 대한 참조가 이루어지며, 이 도면들은 본 발명의 실시예와 일치하는 빔 부스터의 일부의 예시적인 구성의 개략도를 도시하고 있다. 도 6a에서 보여지는 바와 같이, 도 1의 장치(40)는 SEM의 전기-광학 칼럼 아래로 전파되고 샘플(608)을 타격하기 직전에 원하는 에너지로 둔화되는 일차 전자의 에너지를 유지하도록 구성된 빔 부스터(620)를 포함할 수 있다. 기존의 SEM에서, 일차 전자는 전기-광학 컬럼을 통과하기 위해 몇 keV로 가속될 수 있음에 따라, 쿨롱 효과(Coulomb effect) 전자 상호 작용)는 전자를 샘플 표면 위 또는 아래에 집속되도록 유도할 수 있어 스폿 크기 및 이미징 분해능의 손실을 증가시킨다. 빔 부스터(620)를 (도 6a의 자기 대물 렌즈(610M)와 같은) 전기-광학 컬럼보다 높은 전위로 바이어스시킴으로써, 예를 들어 샘플(608)의 표면 상의 스폿 크기를 줄임으로써 쿨롱 효과를 줄이는 것이 가능할 수 있다. 또한, 스폿 크기를 유지하면서 샘플(608)에 대한 물리적 손상을 최소화하기 위해 입사 일차 전자의 에너지를 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 부스터(620)의 내부 표면(621)은 일차 전자 빔(602)(도시되지 않음)의 입사 전자와 상호작용할 때 샘플(608)의 프로브 스폿으로부터 생성되는 BSE (예를 들어, 경로(612-1 및 612-2) 내의 BSE)와 같은, 높은 방출 에너지 및 중간 방출 극각을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있다.
도 6a는 자기 대물 렌즈(610M) 내부의 빔 부스터(620)의 일부분의 내부 표면(621) (전자 검출 층(621)으로도 지칭됨) 상에 배치된 하전 입자 감응 재료의 비-세그먼트화된 층을 도시하고 있다. 일부 실시예에서, 빔 부스터(620)의 내부 표면(621)은 높은 방출 에너지 및 중간 방출 각도를 갖는 모든 BSE를 실질적으로 검출하도록 길이가 연장되어 BSE 수집 효율을 최대화할 수 있으며, 그에 의하여 이미징 분해능을 개선한다.
도 6b는 자기 대물 렌즈(610M) 내부의 빔 부스터(620)의 일부분의 내부 표면 상에 배치된 하전 입자 감응 재료의 불연속 층을 도시하고 있다. 내부 표면의 불연속적 커버리지(coverage)는 경로(612-1, 612-2 및 612-3)에서 BSE를 검출하도록 각각 구성된 복수의 세그먼트(621-1, 621-2 및, 621-3)를 형성할 수 있다. 빔 부스터(620)의 세그먼트화된 내부 표면(621)은 방출 극각 및 방출 에너지의 범위를 갖는 BSE를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 도 6b가 일차 광학 축(604)을 따른 세그먼트(621-1, 621-2 및 621-3)의 선형 배열체를 도시하고 있지만, 적절하다면 다른 배열체가 가능할 수 있다는 점이 인식된다.
이제 도 7a에 대한 참조가 이루어지며, 도 7a는 본 발명의 실시예와 일치하는, 분할형 전자 검출기(720)의 개략도를 도시하고 있다. 분할형 전자 검출기(720)는 일차 전자 빔 (예를 들어, 도 3a의 일차 전자 빔(302))의 통과를 허용하도록 구성된 개구(730) 및 복수의 세그먼트(720-1 내지 720-5)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 분할형 전자 검출기(720)는 샘플 (예를 들어, 도 3a의 샘플(308))과 인-렌즈 전자 검출기 (예를 들어, 도 3a의 인-렌즈 전자 검출기(307)) 또는 대물 렌즈 조립체 (도 3a의 대물 렌즈 조립체(310) 사이에 배치된 후방 산란 전자 검출기 (예를 들어, 도 3d의 후방 산란 전자 검출기(315))일 수 있거나, 인-렌즈 전자 검출기일 수 있거나, 수직 전자 검출기일 수 있다. 일부 실시예에서, 분할형 전자 검출기(720)는 원형, 타원형 또는 다각형 횡단면을 갖는 원통형일 수 있다. 도 7a가 원통형의 분할형 전자 검출기의 원형 횡단면을 도시하고지만, 적절하게 다른 횡단면 및 형상이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 분할형 전자 검출기(720)의 하나 이상의 세그먼트는 2D 배열체로 일차 광학 축 (예를 들어, 도 3a의 일차 광학 축(304))을 따라 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 세그먼트(720-1 내지 720-5)는, 무엇보다도 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 기반으로 전자를 검출하도록 구성될 수 있다.
이제 도 7b 내지 도 7d에 대한 참조가 이루어지며, 도 7b 내지 도 7d는 본 발명의 실시예와 일치하는, 전자 검출기와 같은 하전 입자 검출기의 하전 입자 검출 층의 예시적인 구성을 도시하고 있다. 도 7b는, 예를 들어 일체형 전자 검출기에 사용되는 바와 같은 비분할형 전자 검출 층(721)을 도시하고 있다. 전자 검출 층(721)은 정전 또는 자기 요소 (예를 들어, 도 5의 정전 또는 자기 요소(520))의 내부 표면 상에 배치된 하전 입자 민감성 재료의 층을 포함할 수 있다. 하전 입자 민감성 재료는 무엇보다도 전리 방사선, 전자, X-선, 광자를 포함하는, 그러나 이에 제한되지는 않는 하전 입자를 검출하도록 구성될 수 있다. 전자 검출 층(721)은 일차 광학 축 (예를 들어, 도 3a의 일차 광학 축(304)) 주위에 선형으로, 반경 방향으로, 원주방향으로, 또는 방위각적으로 배열될 수 있다. 전자 검출 층(721)은 일차 광학 축과 실질적으로 평행하거나 샘플 표면에 대해 실질적으로 수직하도록 배치될 수 있다.
도 7c 및 도 7d는, 예를 들어 분할형 전자 검출기에 사용되는 바와 같은 세그먼트화된 검출 층을 도시하고 있다. 도 7c가 4개의 세그먼트(721-1C, 721-2C, 721-3C 및 721-4C)를 도시하고 있지만, 적절하게는 임의의 개수의 세그먼트가 사용될 수 있다는 점이 인식된다. 세그먼트(721-1C 내지 721-4C)들은 일차 광학 축 주위에 선형으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로 방위각적으로 등으로 배열될 수 있다. 도 7d에서 보여지는 바와 같이, 세그먼트(721-ID, 721-2D 및 721-3D)는 일차 광학 축을 따라 3D 배열체로 선형으로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 세그먼트(721-ID, 721-2D 및 721-3D)는 방출 에너지 및 방출 극각의 범위를 갖는 BSE를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 세그먼트(721-ID, 721-2D 및 721-3D)는 일차 광학 축과 실질적으로 평행할 수 있거나 샘플 표면에 실질적으로 수직일 수 있다.
SEM에서 BSE 수집 효율을 증가시키는 여러 방법 중 하나는, 무엇보다도 높은 방출 에너지 및 중간 방출 극각을 갖는 BSE를 검출하도록 정전 또는 자기 요소 (예를 들어, 도 5의 정전 요소(520))를 구성하는 것을 포함하며, 이들은 그렇지 않으면 검출되지 않은 상태로 남을 수 있다. 정전 또는 자기 요소(520)는, 무엇보다도 스캐닝 편향 유닛(309)의 하나 이상의 편향기, 빔 부스터(620)의 하나 이상의 부분, 빔 분리기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 샘플과 인-렌즈 전자 검출기 (예를 들어, 도 3a의 인-렌즈 전자 검출기(307)) 사이에 배치된 임의의 정전 또는 자기 요소는 BSE 검출기로서 구성될 수 있다는 점이 인식된다.
이제 도 8에 대한 참조가 이루어지며, 도 8은 본 발명의 실시예와 일치하는 하전 입자 검출 장치(800)의 예시적인 평면 구성을 도시하고 있다. 하전 입자 검출 장치(800)는 기판(801), 지지 구조체(802), 하전 입자 검출기(803), 전도층(804), 편향 스캐닝 전극(810_Y1, 810_Y2, 810_X1 및 810_X2), 판독 회로(815), 스캔 신호 와이어(816), 이미지 신호 와이어(817), 연결부(818)를 통해 판독 회로(815)에 파워를 공급하는 파워 소스(820), 및 파워 버스(840)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 하전 입자 검출 장치(800)는 지지 구조체(802)를 수용하도록 구성된 기판(801)을 포함할 수 있다. 기판(801)은, 무엇보다도 세라믹, 유전체, 글라스를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 전기 절연 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(801)은 지지 구조체(802)를 수용하도록 구성되고 전기 회로를 지지하는 회로 기판을 포함할 수 있다.
하전 입자 검출 장치(800)는 BSE 검출기로서 구성된 지지 구조체(802)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 구조체(802)는 무엇보다도 편향기, 편향 스캐닝 유닛, 빔 부스터의 일부분, 빔 분리기와 같은, 하전 입자 빔 장치의 정전 요소 또는 자기 요소를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 편향기 (예를 들어, 도 3b의 편향기(309-1 또는 309-2))는 샘플 상의 일차 입사 전자 빔을 편향시키도록 또는 높은 방출 에너지 및 중간 방출 극각을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있다. 지지 구조체(802)가 원형 횡단면을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 지지 구조체(802)는 적절하게 육각형, 직사각형, 타원형 등의 횡단면을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다는 점이 인식된다.
하전 입자 검출 장치(800)는 지지 구조(802)의 내부 표면 상에 배치된 하전 입자 검출기(803)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하전 입자 검출기(803)를 지지 구조체(802) 상에 배치하는 것은 하전 입자 검출기(803) 및 그의 기능을 기반으로, 무엇보다도 증착, 결합, 제조, 부착을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 하전 입자 검출기(803)는 지지 구조체(802)의 내부 표면 상에 원주 방향으로 배치되어 일차 전자 또는 신호 전자에 대한 노출을 최대화할 수 있다.
일부 실시예에서, 하전 입자 검출기(803)는 무엇보다도 다이오드, 신틸레이터(scintillator), 방사선 검출기, 고체-상태 검출기, p-i-n 접합 다이오드, 또는 p-i-n 검출기를 포함할 수 있다. 하전 입자 검출기(803)는 무엇보다도 전리 방사선, 전자, X-선, 광자를 포함하는, 그러나 이에 제한되지는 않는 하전 입자를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하전 입자 검출기(803)는 일체형 검출기 또는 분할형 검출기를 포함할 수 있다. 도 8은 하전 입자 검출기(803)의 4개의 세그먼트를 도시하고 있지만, 필요에 따라 임의의 수의 세그먼트가 사용될 수 있다는 점이 인식된다.
하전 입자 검출 장치(800)는 샘플 상의 일차 전자 빔의 일차 전자를 편향시키도록 구성된 전도층(804)을 더 포함할 수 있다. 전도층(804)은 하전 입자 검출기(803)의 내부 표면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도층(804)은 하전 입자 검출기(803)의 내부 표면의 일부분 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도층(804)은 무엇보다도 증착, 결합, 제조, 부착을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 기술에 의하여 하전 입자 검출기(803)의 하나 이상의 세그먼트 상에 배치될 수 있다. 전도층(804)은 무엇보다도 전기 전도체, 금속, 반도체, 도핑된 반도체, 전극을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 재료로 만들어진 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전도층(804)은 무엇보다도 금, 플래티늄, 팔라듐, 은, 구리, 알루미늄과 같은 금속의 얇은 필름을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 구조체(802), 하전 입자 검출기(803), 또는 전도층(804)은 일차 광학 축 (보이지 않으며, 예를 들어 도 3a의 일차 광학 축(304))과 회전적으로 대칭일 수 있다.
예로서, 하전 입자 검출 장치(800)는 편향기(309-1 또는 309-2)와 같은 정전 요소를 지지하는 지지 구조체(802), 높은 방출 에너지와 중간 방출 극각을 갖는 BSE를 포함하는 신호 전자를 검출하도록 구성되며 편향기(309-1 또는 309-2)의 내부 표면 상에 형성된 하전 입자 검출기(803), 또는 하전 입자 검출기(803)의 내부 표면 상에 배치된 전도층(804)을 포함할 수 있다. 이러한 구성은 편향기 및 검출기로서의 기능을 하면서 BSE 수집 효율을 또한 향상시킬 수 있으며, 이에 의하여 이미징 콘트라스트 및 신호-대-노이즈 비(SNR)를 향상시킨다. 지지 구조체(802)는 시스템 구성 요소에 기계적 지지를 제공하도록 구성될 수 있으며 전기적으로 연결되도록 구성되지 않을 수 있다.
하전 입자 검출 장치(800)는 제어 회로를 더 포함하여 편향기 및 검출기로서의 하전 입자 검출 장치(800)의 작동을 제어할 수 있다. 제어 회로는, 무엇보다도 절연된 파워 소스, 제너레이터, 부하, 피더(feeder)와 같은 구성 요소에 파워를 분배하고 관리하도록 구성된 파워 버스(840)를 포함할 수 있다. 제어 회로는 다른 구성 요소들 중에서, 판독 회로(815), 하전 입자 검출기(803)를 포함하는 다른 시스템 구성 요소에 파워를 공급하도록 구성된 하나 이상의 파워 소스(들)(820)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 플로팅 전압은 편향 스캐닝 전극(810_Y1, 810_Y2, 810_X1 또는 810_X2)에 인가될 수 있다. 일부 실시예에서, 적어도 2개의 편향 스캐닝 전극의 플로팅 전압들의 절대값은 상이할 수 있다. 인가된 플로팅 전압은 편향 스캐닝 전극의 동작 전압일 수 있다. 편향 스캐닝 전극(810_Y1, 810_Y2, 810_X1 또는 810_X2)의 각각은 편향 전압을 전도층(804)에 인가하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 파워 소스(820)는 스캔 편향 전압 또는 빔 부스터 전압에 플로팅된 구성 요소 또는 기능 블록에 파워를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 편향기-검출기 조합에서 편향 전압은 편향 스캐닝 전극 및 편향 스캐닝 드라이버 (보이지 않음) 중 하나를 통해 대응하는 전도층(804)에 인가될 수 있으며, 빔 부스터-검출기 조합에서는 부스터 전압은 빔 부스터 드라이버 (보이지 않음)를 통해 전도층(804)에 인가될 수 있다. 전도층(804)에 인가된 부스터 전압은, 예를 들어 정적 전압을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스캔 편향 전압 신호는 편향 스캐닝 전극(810_Y1, 810Y_2, 810X_1 또는 810X_2) 및 스캔 신호 와이어(816)를 통해, 하전 입자 검출기(803)의 세그먼트의 내부 표면 상에 배치된 전도층(804)에 인가될 수 있다. 스캔 편향 전압 신호는 X-축 또는 Y-축에서 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스캔 편향 전압 신호는 필요에 따라 일차 전자 빔을 +X, -X, +Y 또는 -Y 방향으로 편향시키기 위해 인가될 수 있다.
하전 입자 검출 장치(800)의 제어 회로는 하전 입자 검출기(803)의 세그먼트로부터의 검출 신호를 수신하고 검출 신호와 연관된 데이터를 처리하도록 구성된 하나 이상의 판독 회로(들)(815)를 더 포함할 수 있다. 연관된 데이터는, 무엇보다도 이미징 데이터, 툴 매개변수, 검출 매개변수를 포함할 수 있다. 검출 신호는, 예를 들어 이미지 신호 와이어(817)를 사용하여 하전 입자 검출기(803)의 세그먼트로부터 판독 회로(815)로 전송될 수 있다. 일부 실시예에서, 판독 회로(815)는 하전 입자 검출기(803)로부터의 검출 신호와 연관된 정보를 하전 입자 검출 장치(800)의 프로세서로 전달하도록 추가로 구성될 수 있다. 프로세서는, 무엇보다도 컴퓨터, 서버, 컴퓨터 구현 프로세서를 포함할 수 있다. 검출 신호와 연관된 정보는, 무엇보다도 광섬유 신호, 데이터 링크, 광대역 변환기를 사용하여 또는 무선으로 프로세서와 통신할 수 있다.
일부 실시예에서, 판독 회로(815)는 연결부(818)를 통해 대응하는 파워 소스(820)에 의해 파워를 공급받을 수 있다. 하나 이상의 파워 소스(들)(820)는 파워 버스(840)로부터 파워를 받아들이도록, 그리고 무엇보다도 판독 회로(들)(815)와 하전 입자 검출기(803)를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 회로 구성 요소에 파워를 공급하도록 구성될 수 있다.
이제 도 9에 대한 참조가 이루어지며, 도 9는 본 발명의 실시예와 일치하는 하전 입자 검출 장치(900)의 평면도를 도시하고 있다. 하전 입자 검출 장치(900)는 기판(901), 지지 구조체(902), 하전 입자 검출기(903), 전도층(904), 편향 스캐닝 전극(910_Y1, 910_Y2, 910_X1 및 910_X2), 판독 회로(915), 스캔 신호 배선(916), 이미지 신호 와이어(917) 및 파워 버스(940)를 포함할 수 있다. 하전 입자 검출 장치(900)의 다른 일반적으로 공지된 구성 요소가 적절하게 추가, 생략 또는 수정될 수 있다는 점이 인식될 수 있다. 기판(901), 지지 구조체(902), 편향 스캐닝 전극(910_Y1, 910_Y2, 910_X1 및 910_X2), 및 파워 버스(940)는 기판(801), 지지 구조체(802), 편향 스캐닝 전극(810_Y1, 810_Y2, 810_X1 및 810_X2) 및 파워 버스(840)와 실질적으로 유사할 수 있으며 이들과 실질적으로 유사한 기능을 수행할 수 있다는 점 또한 인식된다.
일부 실시예에서, 하전 입자 검출기(903)는 신틸레이터를 포함할 수 있다. 하전 입자 검출 장치(900)는 광학 경로(935)를 따라 신틸레이터에 의해 방출된 광자를 검출하도록 구성된 광검출기(930)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하전 입자 검출기(903)는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, Everhart-Thomley 검출기 등을 포함할 수 있다.
하전 입자 검출 장치(900)는 일차 전자 빔의 일차 전자를 샘플 상에서 편향시키도록 구성된 전도층(904)을 더 포함할 수 있다. 전도층(904)은 하전 입자 검출기(903)의 내부 표면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도층(904)은 하전 입자 검출기(903)의 내부 표면의 일부분 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도층(904)은 무엇보다도 증착, 결합, 제조, 부착을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 기술에 의하여 하전 입자 검출기(903)의 하나 이상의 세그먼트 상에 배치될 수 있다. 전도층(904)은 무엇보다도 전기 전도체, 금속, 반도체, 도핑된 반도체, 전극을 포함하지만 이에 제한되지 않는 재료로 만들어진 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전도층(904)은 다른 전도성 재료 중에서 금, 플래티늄, 팔라듐, 은, 구리, 알루미늄과 같은 금속의 얇은 필름을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 구조체(902), 하전 입자 검출기(903), 또는 전도층(904)은 일차 광학 축 (도시되지 않지만, 예를 들어, 도 3a의 일차 광학 축(304))과 회전 대칭일 수 있다.
예로서, 하전 입자 검출 장치(900)는 편향기(309-1 또는 309-2)와 같은 정전 요소를 포함하는 지지 구조체(902), 높은 방출 에너지와 중간 방출 극각을 갖는 BSE를 포함하는 신호 전자를 검출하도록 구성되며 편향기(309-1 또는 309-2)의 내부 표면 상에 형성된 하전 입자 검출기(903), 및 하전 입자 검출기(903)의 내부 표면 상에 배치된 전도층(904)을 포함할 수 있다. 샘플의 프로브 스폿에서 생성된 신호 전자는 하전 입자 검출기(903) (예를 들어, 신틸레이터)로 향할 수 있다. 신틸레이터의 전기적 바이어스는 (SE 및 BSE 포함하는) 신호 전자를 끌어들일 수 있다. 신틸레이터는 신호 전자를 광자로 변환하도록 구성될 수 있다. 생성된 광자는 광학 경로(935)를 따라 광검출기(930)로 향할 수 있다. 이러한 구성은 편향기 및 검출기로서의 기능을 하면서 BSE 수집 효율을 또한 향상시킬 수 있으며, 이에 의하여 이미징 콘트라스트 및 SNR을 향상시킨다.
하전 입자 검출 장치(900)는 제어 회로를 더 포함하여 편향기 및 검출기로서의 하전 입자 검출 장치(900)의 작동을 제어할 수 있다. 제어 회로는 판독 회로(915)와 같은 구성 요소에 파워를 분배하고 관리하도록 구성된 파워 버스(940)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 파워 버스(940)는 스캔 편향 전압 또는 빔 부스터 전압에 플로팅된 구성 요소 또는 기능 블록에 파워를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 편향기-검출기 조합에서 편향 전압은 편향 스캐닝 전극 및 편향 스캐닝 드라이버 (보이지 않음) 중 하나를 통해 대응하는 전도층(904)에 인가될 수 있으며, 빔 부스터-검출기 조합에서는 부스터 전압은 빔 부스터 드라이버 (보이지 않음)를 통해 전도층(904)에 인가될 수 있다. 전도층(904)에 인가된 부스터 전압은, 예를 들어 정적 전압을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스캔 편향 전압 신호는 편향 스캐닝 전극(910_Y1, 910_Y2, 910_X1 및 910_X2) 및 스캔 신호 와이어(916) 중 하나를 통하여 하전 입자 검출기(903)의 세그먼트의 내부 표면 상에 배치된 전도층(904)에 인가될 수 있다. 스캔 편향 전압 신호는 X-축 또는 Y-축에서 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스캔 편향 전압 신호는 필요에 따라 일차 전자 빔을 +X, -X, +Y 또는 -Y 방향으로 편향시키기 위해 인가될 수 있다.
하전 입자 검출 장치(900)의 제어 회로는 하전 입자 검출기(903)의 세그먼트로부터 검출 신호를 수신하고 검출 신호와 연관된 데이터를 처리하도록 구성된 하나 이상의 판독 회로(들)(915)를 더 포함할 수 있다. 연관된 데이터는, 무엇보다도 이미징 데이터, 툴 매개변수, 검출 매개변수를 포함할 수 있다. 검출 신호는, 예를 들어 이미지 신호 와이어(917)를 사용하여 광검출기(930)로부터 판독 회로(915)로 전송될 수 있다. 일부 실시예에서, 판독 회로(915)는 광검출기(930)로부터의 검출 신호와 연관된 정보를 하전 입자 검출 장치(900)의 프로세서로 전달하도록 추가로 구성될 수 있다. 프로세서는, 무엇보다도 컴퓨터, 서버, 컴퓨터 구현 프로세서를 포함할 수 있다. 검출 신호와 연관된 정보는, 무엇보다도 광섬유 신호, 데이터 링크, 광대역 변환기를 사용하여 또는 무선으로 프로세서와 통신할 수 있다.
이제 도 10에 대한 참조가 이루어지며, 도 10은 본 발명의 실시예와 일치하는, 도 4의 하전 입자 빔 장치(40)를 사용하여 샘플의 이미지를 형성하는 예시적인 방법(1000)을 나타내는 공정 흐름도를 도시하고 있다. 본 방법(1000)은 예를 들어 도 1에서 보여지는 바와 같은, EBI 시스템(100)의 컨트롤러(50)에 의해 수행될 수 있다. 컨트롤러(50)는 본 방법(1000)의 단계들 중 하나 또는 양 단계를 수행하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(50)는 하전 입자 소스를 작동시킬 수 있고, 광학 시스템을 작동시킬 수 있으며, 다른 기능을 수행할 수 있다.
단계 1010에서, 하전 입자 소스가 작동되어 하전 입자 빔 (예를 들어, 도 2의 일차 전자 빔(204))을 생성할 수 있다. 전자 소스는 컨트롤러 (예를 들어, 도 1의 컨트롤러(50))에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 전자 소스는 일차 전자를 방출하도록 제어되어 일차 광학 축 (예를 들어, 도 2의 일차 광학 축(201))을 따라 전자 빔을 형성할 수 있다. 전자 소스는, 예를 들어 소프트웨어, 애플리케이션, 또는 컨트롤러의 프로세서에 대한 명령 세트를 사용함으로써 원격으로 작동되어 제어 회로를 통해 전자 소스에 파워를 공급할 수 있다.
일차 전자 빔은 대물 렌즈 조립체 (예를 들어, 도 3a의 대물 렌즈 조립체(310))를 사용하여 샘플 상에 집속될 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐닝 편향 유닛 (예를 들어, 도 3a의 스캐닝 편향 유닛(309))은 샘플 (예를 들어, 도 3a의 샘플(308))의 표면 상의 일차 전자 빔을 동적으로 편향시키도록 구성될 수 있다. 일차 전자 빔의 동적 편향은 원하는 영역 또는 원하는 관심 대상 구역이 예를 들어 래스터(raster) 스캔 패턴으로 스캔되도록 하여 샘플 검사를 위한 SE 및 BSE를 생성할 수 있다. 스캐닝 편향 유닛은 X-축 또는 Y-축에서 일차 전자 빔(302)을 편향시키도록 구성된 하나 이상의 편향기(예를 들어, 도 3b의 편향기(309-1 또는 309-2))를 포함할 수 있다.
샘플과의 상호작용 시의 집속된 일차 전자 빔은 무엇보다도 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자(auger electrons)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 신호 전자를 생성할 수 있다.
단계 1020에서, 높은 방출 에너지 및 중간 방출 극각을 갖는 신호 전자들의 일부분은 일차 광학 축과 실질적으로 평행한 전자 검출 층을 포함하는 신호 전자 검출기를 사용하여 검출될 수 있다. 신호 전자 검출기 (예를 들어, 도 4의 신호 전자 검출기(420))는 전자 검출 층 (예를 들어, 도 4의 전자 검출 층(421))이 샘플의 평면에 대해 실질적으로 수직일 수 있도록 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 전자 검출기는 전자 검출 층이 일차 광학 축과 실질적으로 평행일 수 있도록 배치될 수 있다. 전자 검출 층은 신호 전자 검출기의 내부 표면을 포함할 수 있거나 이 내부 표면 상에 배치될 수 있다.
신호 전자 검출기는 신호 전자의 특성을 기반으로 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성될 수 있다. 특성은, 무엇보다도 방출 에너지, 방출 극각, 방출 방위각을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 수직 신호 전자 검출기는 일차 광학 축에 대해 15° 내지 65°의 범위 내의 중간 방출 극각 및 (50ev보다 큰) 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 사용된 신호 전자 검출기의 개수를 기반으로, 신호 전자 검출기들은 예정된 범위의 방출 극각을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성되기 위하여 배치될 수 있다. 예로서, 신호 전자 검출기는 15° 내지 40°의 범위 내의 방출 극각 및 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성될 수 있으며, 또 다른 신호 전자 검출기는 40° 내지 65°의 범위 내의 방출 극각 및 높은 방출 에너지를 갖는 신호 전자의 일부분을 검출하도록 구성될 수 있다. 신호 전자 검출기의 수, 위치 및 유형은 적절하게 조정될 수 있다는 점이 인식된다. 본 명세서에서 설명된 방출 극각 범위는 예시적이며 다른 범위가 사용될 수 있다는 점이 또한 인식된다.
신호 전자 검출기는 대물 렌즈 조립체와 인-렌즈 전자 검출기 (예를 들어, 도 4의 인-렌즈 전자 검출기(407)) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 전자 검출기는 샘플과 인-렌즈 전자 검출기 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나보다 많은 신호 전자 검출기가 샘플과 인-렌즈 전자 검출기 사이에 배치될 수 있다. 신호 전자 검출기는 일체형 전자 검출기, 또는 분할형 전자 검출기를 포함할 수 있다. 일체형 전자 검출기에서, 전자 검출 층은 하전 입자 민감 재료의 비-세그먼트화된 층을 포함할 수 있다. 분할형 전자 검출기에서, 전자 검출 층은 분할형 전자 검출기의 세그먼트를 형성하는, 하전 입자 민감성 물질의 불연속 층을 포함할 수 있다. 분할형 전자 검출기의 세그먼트들은 일차 광학 축을 중심으로 2차원(2D) 배열체 또는 3차원(3D) 배열체로 배열될 수 있다. 분할형 전자 검출기의 세그먼트들은 일차 광학 축을 중심으로 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로 또는 방위각적으로 배열될 수 있다. 하전 입자 민감 재료는 무엇보다도 이온화 방사선, 전자, X-선, 광자와 같은 하전 입자에 민감할 수 있다.
이제 도 11에 대한 참조가 이루어지며, 도 11은 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 빔 장치의 정전 요소를 구성하는 예시적인 방법(1100)을 나타내는 공정 흐름도를 도시하고 있다.
하전 입자 소스 (예를 들어, 도 2의 전자 소스(201))가 작동되어 하전 입자 빔 (예를 들어, 도 2의 일차 전자 빔(202))을 생성할 수 있다. 전자 소스는 컨트롤러 (예를 들어, 도 1의 컨트롤러(50))에 의해 작동될 수 있다. 예를 들어, 전자 소스는 일차 전자를 방출하도록 제어되어 일차 광학 축 (예를 들어, 도 2의 일차 광학 축(204))을 따라 전자 빔을 형성할 수 있다. 전자 소스는, 예를 들어 소프트웨어, 애플리케이션, 또는 컨트롤러의 프로세서에 대한 명령 세트를 사용함으로써 원격으로 작동되어 제어 회로를 통해 전자 소스에 파워를 공급할 수 있다.
일차 전자 빔은 대물 렌즈 조립체 (예를 들어, 도 3a의 대물 렌즈 조립체(310))를 사용하여 샘플 상에 집속될 수 있다. 일부 실시예에서, 스캐닝 편향 유닛 (예를 들어, 도 3a의 스캐닝 편향 유닛(309))은 샘플 (예를 들어, 도 3a의 샘플(308))의 표면 상의 일차 전자 빔을 동적으로 편향시키도록 구성될 수 있다. 일차 전자 빔의 동적 편향은 원하는 영역 또는 원하는 관심 대상 구역이 예를 들어 래스터(raster) 스캔 패턴으로 반복적으로 스캔되도록 하여 샘플 검사를 위한 SE 및 BSE를 생성할 수 있다. 스캐닝 편향 유닛은 X-축 또는 Y-축에서 일차 전자 빔(302)을 편향시키도록 구성된 하나 이상의 편향기 (예를 들어, 도 3b의 편향기(309-1 또는 309-2))를 포함할 수 있다. 샘플과 상호작용 시 집속된 일차 전자 빔은 무엇보다도 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않은 신호 전자를 생성할 수 있다.
본 장치의 정전 구성 요소는, 일차 전자 빔의 입사 전자와의 상호작용 시 샘플 (예를 들어, 도 5의 샘플(508)) 상의 프로브 스폿으로부터 생성되는 BSE와 같은, 높은 방출 에너지와 중간 방출 극각을 갖는 신호 전자를 검출하도록 구성될 수 있다. 정전 요소 (예를 들어, 도 5의 정전 요소(520))는 무엇보다도 스캐닝 편향 유닛 (예를 들어, 도 3a 및 도 3b의 스캐닝 편향 유닛(309)), 빔 부스터, 또는 빔 분리기를 포함할 수 있다. 정전 요소는 샘플과 인-렌즈 전자 검출기 (예를 들어, 도 5의 인-렌즈 전자 검출기(507)) 사이에 일차 광학 축을 따라 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 정전 요소, 대물 렌즈 조립체, 및 인-렌즈 전자 검출기는 일차 광학 축과 정렬될 수 있고 이와 회전적으로 대칭일 수 있다.
BSE를 검출하도록 정전 요소를 구성하는 것은, 도 11에서 보여지는 바와 같이 단계 1110 및 1120을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 단계 1110에서, 정전 요소의 내부 표면 상에 하전 입자 검출기 (예를 들어, 도 9의 하전 입자 검출기(903))가 배치될 수 있다. 하전 입자 검출기는 샘플과의 일차 전자 빔의 상호작용 시 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성될 수 있다. 하전 입자 검출기는 하전 입자 검출 층(예를 들어, 도 5의 전자 검출 층(521))이 일차 광학 축과 실질적으로 평행하게 또는 샘플에 대해 실질적으로 수직으로 위치될 수 있도록 배치될 수 있다.
하전 입자 검출기는 정전 요소의 내부 표면에 원주 방향으로 배치되어 일차 전자 또는 신호 전자에 대한 노출을 최대화할 수 있다. 하전 입자 검출기는 무엇보다도 다이오드, 신틸레이터, 방사선 검출기, 고체-상태 검출기, p-i-n 접합 다이오드, 또는 p-i-n 검출기를 포함할 수 있다. 하전 입자 검출기는 무엇보다도 전리 방사선, 전자, X-선, 광자를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 하전 입자를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하전 입자 검출기는 일체형 검출기 또는 분할형 검출기를 포함할 수 있다.
단계 1120에서, 도전층 (예를 들어, 도 9의 전도층(904))이 하전 입자 검출기의 내부 표면의 일부분 상에 증착될 수 있다. 전도층은 일차 전자 빔의 일차 전자를 샘플 상에서 편향시키도록 구성될 수 있다. 전도층은 무엇보다도 증착, 결합, 제조, 부착을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 기술에 의하여 하전 입자 검출기의 내부 표면의 일부분 상에 배치될 수 있다. 정전 요소는 무엇보다도 빔 부스터, 빔 편향기, 편향 스캐닝 유닛, 빔 분리기일 수 있다.
본 발명의 양태는 다음의 번호가 부여된 조항에 제시된다:
1. 전자 빔 장치는,
일차 광학 축을 따라 일차 전자 빔을 생성하도록 구성된 전자 소스; 및
일차 광학 축과 실질적으로 평행하며 일차 전자 빔에 의하여 샘플 상에 형성된 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 제1 검출 층을 갖는 제1 전자 검출기를 포함한다.
2. 조항 1의 장치는 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하도록 구성된 제2 전자 검출기를 더 포함하며, 제2 전자 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다.
3. 조항 2의 장치는,
일차 전자 빔을 샘플 상에 집속시키도록;
복수의 신호 전자의 제1 부분을 제1 전자 검출기의 제1 검출 층 상에 집속시키도록; 그리고
복수의 신호 전자의 제2 부분을 제2 전자 검출기의 제2 검출 층 상에 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함한다.
4. 조항 2 및 3 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 전자 검출기는 샘플과 제2 전자 검출기 사이에 배치되며 일차 광학 축을 따라 배치된다.
5. 조항 2 내지 4 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 및 제2 전자 검출기는 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 전자를 검출하도록 구성된다.
6. 조항 2 내지 5 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 전자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 정전 요소 또는 자기 요소를 포함한다.
7. 조항 6의 장치에서, 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함하며, 자기 요소는 빔 편향기 또는 빔 분리기를 포함한다.
8. 조항 6 및 7 중 어느 한 조항의 장치에서, 정전 요소 또는 자기 요소는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
9. 조항 7 및 8 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 편향기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
10. 조항 9의 장치에서, 빔 편향기의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
11. 조항 10의 장치에서, 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
12. 조항 7 내지 11 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함하며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된다.
13. 조항 7 내지 12 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 부스터는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
14. 조항 13의 장치에서, 빔 부스터의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
15. 조항 14의 장치에서, 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다..
16. 조항 7 내지 15 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 분리기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
17. 조항 1 내지 16 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 전자 검출기는 일체형 전자 검출기 또는 분할형 전자 검출기를 포함한다.
18. 조항 17의 장치에서, 분할형 전자 검출기는 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
19. 조항 1 내지 18 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 전자 검출기는 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자를 검출하도록 구성된 복수의 정전 요소를 포함한다.
20. 조항 19의 장치에서, 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 신호 전자의 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다.
21. 조항 20의 장치에서, 복수의 신호 전자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함하며, 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다.
22. 조항 1 내지 21 중 어느 한 조항의 장치에서, 복수의 신호 전자는 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자를 포함한다.
23. 전자 빔 장치는 요소를 포함하며, 요소는
요소의 내부 표면 상에 배치되며 샘플과의 일차 전자 빔의 상호작용 후에 생성된 복수의 신호 전자의 일부분을 검출하도록 제1 검출 층을 갖는 제1 전자 검출기; 및
제1 전자 검출기의 내부 표면의 일부분 상에 증착되며 샘플 상의 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성된 도전층을 포함한다.
24. 조항 23의 장치에서, 제1 전자 검출기는 다이오드, 신틸레이터, 방사선 검출기, 고체-상태 검출기, 또는 p-i-n 접합 다이오드를 포함한다.
25. 조항 23과 24 중 어느 한 조항의 장치에서, 도전층은 금속 필름, 반도체 필름 또는 전극을 포함한다.
26. 조항 23 내지 25 중 어느 한 조항의 장치는 컨트롤러를 더 포함하며, 컨트롤러는
일차 전자 빔을 편향시키기 위해 도전층에 전압 신호를 인가하도록; 그리고
검출되는 복수의 신호 전자에 응답하여 제1 전자 검출기에 의해 생성된 검출 신호를 수신하도록 구성된 회로를 갖는다.
27. 조항 26의 장치에서, 검출 신호는 전기 신호, 광학 신호, 기계적 신호, 또는 이들의 조합을 포함한다.
28. 조항 26 및 27 중 어느 한 조항의 장치에서, 인가된 전압 신호는 X-축, Y-축, 또는 둘 모두를 따라 일차 전자 빔을 스캔하도록 구성된 스캔 편향 전압을 포함한다.
29. 조항 26 내지 28 중 어느 한 조항의 장치에서, 회로는 검출 신호와 연관된 데이터를 전자 빔 장치의 프로세서로 전달하도록 구성된 판독 회로를 포함한다.
30. 조항 23 내지 29 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 전자 검출기는 분할형 전자 검출기의 복수의 세그먼트를 포함하며, 복수의 세그먼트는 일차 전자 빔의 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 원주 방향으로, 반경 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된다.
31. 조항 30의 장치에서, 회로는 분할형 전자 검출기의 세그먼트의 도전층에 스캔 편향 전압을 개별적으로 인가하도록 그리고 대응하는 검출 신호를 수신하도록 추가로 구성된다.
32. 조항 23 내지 31 중 어느 한 조항의 장치는 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하도록 구성된 제2 검출 층을 갖는 제2 전자 검출기를 더 포함하며, 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다.
33. 조항 32의 장치는
일차 전자 빔을 샘플에 집속시키도록;
복수의 신호 전자의 제1 부분을 제1 전자 검출기의 제1 검출 층 상에 집속시키도록; 그리고
복수의 신호 전자의 제2 부분을 제2 전자 검출기의 제2 검출 층 상에 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함한다.
34. 조항 32 및 33 중 어느 한 조항의 장치에서, 요소는 샘플과 제2 전자 검출기 사이에 배치된다.
35. 조항 32 내지 34 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 및 제2 전자 검출기는 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자를 검출하도록 구성된다.
36. 조항 35의 장치에서, 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다.
37. 조항 36의 장치에서, 복수의 신호 전자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함하며, 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다.
38. 조항 23 내지 37 중 어느 한 조항의 장치에서, 요소는 정전 요소 또는 자기 요소를 포함한다.
39. 조항 38의 장치에서, 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함하며, 자기 요소는 빔 편향기 또는 빔 분리기를 포함한다.
40. 조항 39의 장치에서, 빔 편향기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
41. 조항 40의 장치에서, 빔 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
42. 조항 41의 장치에서, 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
43. 조항 39 내지 42 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함하며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된다.
44. 조항 39 내지 43 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 부스터는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
45. 조항 44의 장치에서, 빔 부스터의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
46. 조항 45의 장치에서, 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
47. 조항 39 내지 46 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 분리기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
48. 조항 23 내지 47 중 어느 한 조항의 장치에서, 복수의 신호 전자는 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자를 포함한다.
49. 전자 빔 장치의 요소는,
전자 빔 장치에 설치될 때 일차 광학 축과 실질적으로 평행하도록 구성되며 샘플과의 일차 전자 빔의 상호작용 후에 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 검출 층을 갖는 전자 검출기; 및
전자 검출기의 검출 층의 일부분 상에 배치되며 샘플 상에 입사된 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성된 도전층을 포함한다.
50. 조항 49의 요소에서, 전자 검출기는 다이오드, 신틸레이터, 방사선 검출기, 고체-상태 검출기, 또는 p-i-n 접합 다이오드를 포함한다.
51. 조항 49 및 50 중 어느 한 조항의 요소에서, 도전층은 금속 필름, 도핑된 반도체 필름 또는 전극을 포함한다.
52. 조항 49 내지 51 중 어느 한 조항의 요소에서, 컨트롤러와 전기적 통신 상태에서,
도전층은 일차 전자 빔의 편향을 가능하게 하기 위해 컨트롤러부터 전압 신호가 인가되며; 그리고
하전 입자 검출기는 복수의 신호 전자의 검출에 응답하여 검출 신호를 생성한다.
53. 조항 52의 요소에서, 검출 신호는 전기 신호, 광학 신호, 기계적 신호, 또는 이들의 조합을 포함한다.
54. 조항 52 및 53 중 어느 한 조항의 요소에서, 인가된 전압 신호는 X-축, Y-축, 또는 둘 모두를 따라 일차 전자 빔을 스캔하도록 구성된 스캔 편향 전압을 포함한다.
55. 조항 49 내지 54 중 어느 한 조항의 요소에서, 전자 검출기는 분할형 전자 검출기의 복수의 세그먼트를 포함하며, 복수의 세그먼트는 일차 전자 빔의 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 원주 방향으로, 반경 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된다.
56. 조항 49 내지 55 중 어느 한 조항의 요소에서, 전자 검출기는 요소의 내부 표면 상에 배치된다.
57. 조항 49 내지 56 중 어느 한 조항의 요소는 빔 편향기를 더 포함하며, 빔 편향기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다. ,
58. 조항 57의 요소에서, 빔 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
59. 조항 58의 요소에서, 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
60. 조항 57 내지 59 중 어느 한 조항의 요소에서, 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함하며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된다.
61. 조항 49 내지 60 중 어느 한 조항의 요소는 빔 부스터를 더 포함하며, 빔 부스터는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
62. 조항 61의 요소에서, 빔 부스터의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
63. 조항 62의 요소에서, 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
64. 조항 49 내지 63 중 어느 한 조항의 요소는 빔 분리기를 더 포함하며, 빔 분리기는 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
65. 조항 49 내지 64 중 어느 한 조항의 요소에서, 복수의 신호 전자는 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자를 포함한다.
66. 샘플을 관찰하기 위하여 전자 빔 장치에 의하여 수행되는 방법은,
일차 전자 빔과의 상호작용 후에 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 복수의 신호 전자를 생성하는 것; 및
일차 전자 빔의 일차 광학 축과 실질적으로 평행한 제1 검출 층을 포함하는 제1 전자 검출기를 사용하여 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하는 것을 포함한다.
67. 조항 66의 방법은 제2 전자 검출기를 사용하여 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하는 것을 더 포함하며, 제2 전자 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다.
68. 조항 66 내지 67 중 어느 한 조항의 방법에서, 제1 전자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 정전 요소 또는 자기 요소를 포함한다.
69. 조항 67과 68 중 어느 한 조항의 방법에서, 제1 전자 검출기는 샘플과 제2 전자 검출기 사이에 배치되며, 일차 광학 축을 따라 배치된다.
70. 조항 66 내지 69 중 어느 한 조항의 방법은 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자를 검출하는 것을 포함한다.
71. 조항 70의 방법에서, 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 신호 전자의 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다.
72. 조항 71의 방법에서, 복수의 신호 전자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함하며, 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다.
73. 조항 68 내지 72 중 어느 한 조항의 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 정전 요소의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함한다.
74. 조항 68 내지 73 중 어느 한 조항의 방법에서, 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함하며, 자기 요소는 빔 편향기 또는 빔 분리기를 포함한다.
75. 조항 74의 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 편향기의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함한다.
76. 조항 75의 방법에서, 빔 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
77. 조항 76의 방법에서, 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
78. 조항 74 내지 77 중 어느 한 조항의 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 편향기의 극의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함한다.
79. 조항 74 내지 78 중 어느 한 조항의 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 부스터의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함한다.
80. 조항 74 내지 79 중 어느 한 조항의 방법은 복수의 신호 전자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 빔 분리기의 내부 표면을 구성하는 것을 더 포함한다.
81. 전자 빔 장치의 요소를 구성하는 방법은,
요소의 내부 표면 상에 제1 검출 층을 갖는 제1 전자 검출기 -제1 전자 검출기는 샘플과의 일차 전자 빔의 상호작용 후에 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성됨-를 배치하는 것; 및
전자 검출기의 내부 표면의 일부분 상에 도전층 -도전층은 샘플 상의 일차 전자 빔을 편향시키도록 구성됨- 을 증착하는 것을 포함한다.
82. 조항 81의 방법에서, 전자 검출기는 다이오드, 신틸레이터, 방사선 검출기, 솔리드-스테이트 검출기 또는 p-i-n 접합 다이오드를 포함한다.
83. 조항 81 및 82 중 어느 한 조항의 방법은 복수의 세그먼트를 포함하는 분할형 전자 검출기를 배치하는 것을 더 포함하며, 복수의 세그먼트는 일차 전자 빔의 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 원주 방향으로, 반경 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된다.
84. 조항 81 내지 83 중 어느 한 조항의 방법에서, 제1 전자 검출기를 배치하는 것은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS), 제조, 반도체 제조, 또는 기계적 결합을 포함하는 기술을 사용하여 제1 전자 검출기를 형성하는 것을 포함한다.
85. 조항 81 내지 84 중 어느 한 조항의 방법에서, 도전층을 증착하는 것은 접합, 접착, 솔더링, 물리적 기상 증착, 또는 화학적 기상 증착을 포함하는 기술을 사용하여 수행된다.
86. 조항 81 내지 85 중 어느 한 조항의 방법에서, 도전층은 금속 필름, 반도체 필름 또는 전극이다.
87. 조항 81 내지 86 중 어느 한 조항의 방법은,
일차 전자 빔의 편향을 가능하게 하기 위하여 도전층에 전압 신호를 인가하도록; 그리고
제1 전자 검출기에 의해 검출되는 복수의 신호 전자에 응답하여 제1 전자 검출기로부터 검출 신호를 수신하도록 구성된 컨트롤러와 요소를 전기적으로 연결하는 것을 더 포함한다.
88. 조항 87의 방법에서, 전압 신호를 인가하는 것은 X-축, Y-축 또는 양 축 모두를 따라 일차 전자 빔을 스캔하도록 구성된 스캔 편향 전압 신호를 인가하는 것을 포함한다.
89. 조항 81 내지 88 중 어느 한 조항의 방법에서, 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하는 것은 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 하며, 신호 전자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다.
90. 조항 81 내지 89 중 어느 한 조항의 방법은 전자 검출기의 제1 검출 층이 일차 광학 축과 실질적으로 평행하게 배치되도록 제1 전자 검출기를 배치하는 것을 더 포함한다.
91. 조항 81 내지 90 중 어느 한 조항의 방법에서, 요소는 정전 요소 또는 자기 요소를 포함한다.
92. 조항 91의 방법에서, 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함하며, 자기 요소는 빔 편향기 또는 빔 분리기를 포함한다.
93. 전자 빔 장치가 샘플을 관찰하는 방법을 수행하게 하도록 전자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은,
일차 전자 빔과의 상호작용 후에 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 복수의 신호 전자를 생성하는 것; 및
일차 전자 빔의 일차 광학 축과 실질적으로 평행한 제1 검출 층을 포함하는 제1 전자 검출기를 사용하여 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하는 것을 포함한다.
94. 조항 93의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에서, 전자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트는 전자 빔 장치가 제2 전자 검출기를 사용하여 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하는 것을 추가로 수행하게 하며, 제2 전자 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다.
95. 조항 93 및 94 중 어느 한 조항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에서, 전자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어 세트는 전자 빔 장치가 복수의 신호 전자 중 한 신호 전자의 특성을 기반으로 복수의 신호 전자를 검출하는 것을 더 수행하게 하며, 특성은 일차 광학 축과 관련하여 신호 전자의 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다.
96. 하전 입자 빔 장치는,
일차 광학 축을 따라 일차 하전 입자 빔을 생성하도록 구성된 하전 입자 소스; 및
일차 광학 축과 실질적으로 평행하며 일차 하전 입자 빔에 의하여 샘플 상에 형성된 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 제1 검출 층을 갖는 제1 하전 입자 검출기를 포함한다.
97. 조항 96의 장치는 복수의 신호 하전 입자의 제2 부분을 검출하도록 구성된 제2 하전 입자 검출기를 더 포함하며, 제2 하전 입자 검출기의 제2 검출 층은 일차 광학 축에 실질적으로 수직이다.
98. 조항 97의 장치는,
일차 하전 입자 빔을 샘플에 집속시키도록;
복수의 신호 하전 입자의 제1 부분을 제1 하전 입자 검출기의 제1 검출 층 상에 집속시키도록; 그리고
복수의 신호 하전 입자의 제2 부분을 제2 하전 입자 검출기의 제2 검출 층 상에 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함한다.
99. 조항 97 및 98 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 하전 입자 검출기는 샘플과 제2 하전 입자 검출기 사이에 배치되며 일차 광학 축을 따라 배치된다.
100. 조항 97 내지 99 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 및 제2 하전 입자 검출기는 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 하전 입자를 검출하도록 구성된다.
101. 조항 97 내지 100 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 하전 입자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 정전 요소 또는 자기 요소를 포함한다.
102. 조항 101의 장치에서, 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함하며, 자기 요소는 빔 편향기 또는 빔 분리기를 포함한다.
103. 조항 101 및 102 중 어느 한 조항의 장치에서, 정전 요소 또는 자기 요소는 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
104. 조항 102 및 103 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 편향기는 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
105. 조항 104의 장치에서, 빔 편향기의 내부 표면은 연속적인 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
106. 조항 105의 장치에서, 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
107. 조항 102 내지 106 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함하며, 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된다.
108. 조항 102 내지 107 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 부스터는 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
109. 조항 108의 장치에서, 빔 부스터의 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함한다.
110. 조항 109의 장치에서, 빔 부스터의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
111. 조항 102 내지 110 중 어느 한 조항의 장치에서, 빔 분리기는 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함한다.
112. 조항 95 내지 111 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 전자 검출기는 일체형 전자 검출기 또는 분할형 전자 검출기를 포함한다.
113. 조항 112의 장치에서, 분할형 전자 검출기는 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함한다.
114. 조항 95 내지 113 중 어느 한 조항의 장치에서, 제1 하전 입자 검출기는 복수의 신호 하전 입자 중 한 신호 하전 입자의 특성을 기반으로 복수의 신호 하전 입자를 검출하도록 구성된 복수의 정전 요소를 포함한다.
115. 조항 114의 장치에서, 신호 하전 입자의 특성은 일차 광학 축과 관련하여 신호 하전 입자의 방출 에너지, 방출 극각 또는 방출 방위각을 포함한다.
116. 조항 115의 장치에서, 복수의 신호 하전 입자의 제1 부분은 후방 산란 전자를 포함하며, 후방 산란 전자의 방출 극각은 15° 내지 65°의 범위 내에 있다.
117. 조항 95 내지 116 중 어느 한 조항의 장치에서, 복수의 신호 하전 입자는 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자를 포함한다.
이미지 검사, 이미지 획득, 하전 입자 소스 작동, 스티그메이터(stigmator)의 전기적 여기 조정, 전자의 랜딩 에너지 조정, 대물 렌즈 여기 조정, 이차 전자 검출기 위치 및 배향 조정, 스테이지 움직임 제어, 빔 분리기 여기, 빔 편향기에 스캔 편향 전압 인가, 전자 검출기로부터의 신호 정보와 연관된 데이터 수신 및 처리, 정전 요소 구성, 신호 전자 검출, 등을 수행하기 위해 컨트롤러 (예를 들어, 도 1의 컨트롤러(50))의 프로세서에 대한 명령을 저장하는 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 매체가 제공될 수 있다. 비일시적 매체의 일반적인 형태는, 예를 들어 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 솔리드-스테이트 드라이브, 자기 테이프 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, 콤팩트 디스크 독출 전용 메모리(CD-ROM), 임의의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀(holes)의 패턴을 갖는 임의의 물리적 매체, 랜덤 액서스 메모리(RAM), 프로그램 가능한 독출 전용 메모리(PROM) 및 소거 가능한 프로그램 가능한 독출 전용 메모리(EPROM), 플래쉬-EPROM 또는 임의의 다른 플래시 메모리, 비휘발성 랜덤 액서스 메모리(NVRAM), 캐시, 레지스터, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 그리고 이들의 네트워크 버전을 포함한다.
본 발명의 실시예는 위에서 설명되고 첨부된 도면에 도시된 정확한 구성에 제한되지 않는다는 점 그리고 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 점이 인식될 것이다. 본 발명이 다양한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 다른 실시예는 본 명세서에 개시된 본 발명의 사양 및 실시를 고려함으로써 본 기술 분야의 숙련된 자에게 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구범위에 의해 표시된다는 것이 의도된다.
위의 설명은 예시를 위한 것이며 제한하는 것은 아니다. 따라서, 아래에 제시된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 기술된 바와 같이 수정이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술 분야의 숙련된 자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 전자 빔 장치에 있어서,
    일차 광학 축을 따라 일차 전자 빔을 생성하도록 구성된 전자 소스; 및
    상기 일차 광학 축과 실질적으로 평행하며 상기 일차 전자 빔에 의하여 샘플 상에 형성된 프로브 스폿으로부터 생성된 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하도록 구성된 제1 검출 층을 갖는 제1 전자 검출기를 포함하는 전자 빔 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 신호 전자의 제2 부분을 검출하도록 구성된 제2 전자 검출기를 더 포함하며, 상기 제2 전자 검출기의 제2 검출 층은 상기 일차 광학 축에 실질적으로 수직인 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일차 전자 빔을 상기 샘플 상에 집속시키도록;
    상기 복수의 신호 전자의 상기 제1 부분을 상기 제1 전자 검출기의 상기 제1 검출 층 상에 집속시키도록; 그리고
    상기 복수의 신호 전자의 상기 제2 부분을 상기 제2 전자 검출기의 상기 제2 검출 층 상에 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 더 포함하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 전자 검출기는 상기 샘플과 상기 제2 전자 검출기 사이에 배치되며 일차 광학 축을 따라 배치된 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전자 검출기는 상기 샘플 상의 상기 프로브 스폿으로부터 생성된 상기 복수의 신호 전자를 검출하도록 구성된 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 전자 검출기는 이차 전자 검출기, 후방 산란 전자 검출기, 정전 요소 또는 자기 요소를 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 정전 요소는 빔 편향기 또는 빔 부스터를 포함하며, 상기 자기 요소는 빔 편향기 또는 빔 분리기를 포함하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 정전 요소 또는 상기 자기 요소는 상기 복수의 신호 전자의 상기 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함하는 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 빔 편향기는 상기 복수의 신호 전자의 상기 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 빔 편향기의 상기 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 빔 편향기의 세그먼트화된 검출 층은 일차 광학 축을 따라 선형적으로, 반경 방향으로, 원주 방향으로, 또는 방위각적으로 배열된 복수의 검출기 세그먼트를 포함하는 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 빔 편향기는 다중극 구조체를 포함하며, 상기 다중극 구조체의 극의 내부 표면은 상기 복수의 신호 전자의 상기 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 빔 부스터는 상기 복수의 신호 전자의 상기 제1 부분의 검출을 용이하게 하도록 구성된 내부 표면을 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 빔 부스터의 상기 내부 표면은 연속 검출 층 또는 세그먼트화된 검출 층을 포함하는 장치.
  15. 샘플을 관찰하기 위하여 전자 빔 장치에 의하여 수행되는 방법에 있어서,
    일차 전자 빔과의 상호작용 후에 상기 샘플 상의 프로브 스폿으로부터 복수의 신호 전자를 생성하는 것; 및
    상기 일차 전자 빔의 일차 광학 축과 실질적으로 평행한 제1 검출 층을 포함하는 제1 전자 검출기를 사용하여 상기 복수의 신호 전자의 제1 부분을 검출하는 것을 포함하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0736321B2 (ja) * 1985-06-14 1995-04-19 イーツエーテー、インテグレイテツド、サーキツト、テスチング、ゲゼルシヤフト、フユア、ハルプライタープリユーフテヒニク、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング 定量的電位測定用スペクトロメ−タ−対物レンズ装置
JP2000299078A (ja) * 1999-04-13 2000-10-24 Topcon Corp 走査型電子顕微鏡
JP2002324510A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Jeol Ltd 走査電子顕微鏡
JP2005004995A (ja) * 2003-06-09 2005-01-06 Hitachi High-Technologies Corp 走査形電子顕微鏡
JP4092280B2 (ja) * 2003-10-23 2008-05-28 株式会社東芝 荷電ビーム装置および荷電粒子検出方法
JP4790393B2 (ja) * 2005-11-30 2011-10-12 日本電子株式会社 電子検出器及びそれを備えたビーム装置
JP5102580B2 (ja) 2007-10-18 2012-12-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線応用装置
JP2013033671A (ja) * 2011-08-03 2013-02-14 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP5860642B2 (ja) * 2011-09-07 2016-02-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
US8618480B2 (en) * 2012-03-23 2013-12-31 Hermes Microvision Inc. Charged particle beam apparatus
EP2827136B1 (en) * 2013-07-19 2020-02-26 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Switchable multi perspective detector, optics therefore and method of operating thereof
WO2018173242A1 (ja) * 2017-03-24 2018-09-27 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
EP3477390A1 (en) * 2017-10-25 2019-05-01 ASML Netherlands B.V. Inspection tool, lithographic apparatus, electron beam source and an inspection method
US10483080B1 (en) * 2018-07-17 2019-11-19 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam device, multi-beam blanker for a charged particle beam device, and method for operating a charged particle beam device

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