KR20220142476A - 다중 하전 입자 빔 검사에서의 레벨링 센서 - Google Patents

Abstract

하전 입자 빔 검사 시스템에서 샘플 높이를 조정하기 위한 개선된 레벨링 센서 및 방법이 개시된다. 개선된 레벨링 센서는 샘플 상으로 제1 패턴을 투영하도록 구성되는 광원 및 제1 패턴이 샘플 상에 투영된 이후 투영된 패턴의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 검출기를 포함한다. 제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함할 수 있다.

Description

다중 하전 입자 빔 검사에서의 레벨링 센서

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2020년 3월 13일자로 출원된, 그리고 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합되는 미국 출원 제62/989,488호의 우선권을 주장한다.

기술 분야

본원에서 제공되는 실시형태는 레벨링 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다중 하전 입자 빔 검사에서 레벨링 센서의 위상 출력 투영 패턴(phase out projection pattern)에 관한 것이다.

집적 회로(integrated circuit; IC)의 제조 프로세스에서, 미완성 또는 완성된 회로 컴포넌트는, 그들이 설계에 따라 제조되고 결함이 없다는 것을 보장하기 위해 검사된다. 광학 현미경 또는 하전 입자(예를 들면, 전자) 빔 현미경, 예컨대 주사 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM)을 활용하는 검사 시스템이 활용될 수 있다. IC 컴포넌트의 물리적 사이즈가 계속 축소됨에 따라, 결함 검출의 정확도 및 수율이 더욱 중요하게 된다.

그러나, 검사 도구의 이미징 분해능 및 스루풋은 IC 컴포넌트의 계속 감소하는 피쳐 사이즈와 보조를 맞추려고 노력한다. 그러한 검사 도구의 정확도, 분해능, 및 스루풋은 웨이퍼 변위를 검출함에 있어서 정확도의 부족에 의해 제한될 수도 있다.

본원에서 제공되는 실시형태는 입자 빔 검사 장치, 더욱 상세하게는, 복수의 하전 입자 빔을 사용하는 검사 장치를 개시한다.

몇몇 실시형태에서, 하전 입자 빔 검사 시스템은 샘플을 유지하도록 구성되는 스테이지 및 샘플의 수직 변위를 결정하도록 구성되는 레벨링 센서를 포함한다. 레벨링 센서는 샘플 상으로 제1 패턴을 투영하도록 구성되는 광원 및 제1 패턴이 샘플 상에 투영된 이후 투영된 패턴의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 검출기를 포함한다. 제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 레벨링 센서를 포함하는 하전 입자 빔 검사 시스템에서 샘플 높이를 조정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 샘플 상의 투영된 패턴 - 투영된 패턴은 레벨링 센서의 광원에 의해 샘플 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 형성됨 - 의 광 강도 이미지를 생성하는 것, 광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관(cross-correlation)을 행하는 것, 및 교차 상관에 기초하여 샘플의 수직 변위를 결정하는 것을 포함한다. 제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 컴퓨팅 디바이스로 하여금, 레벨링 센서를 포함하는 하전 입자 빔 검사 시스템에서 샘플 높이를 조정하기 위한 방법을 수행하게 하도록 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 개시된다. 방법은 샘플 상의 투영된 패턴 - 투영된 패턴은 레벨링 센서의 광원에 의해 샘플 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 형성됨 - 의 광 강도 이미지를 생성하는 것, 광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관을 행하는 것, 및 교차 상관에 기초하여 샘플의 수직 변위를 결정하는 것을 포함한다. 제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 레벨링 센서는 샘플 상으로 제1 패턴을 투영하도록 구성되는 광원 및 제1 패턴이 샘플 상에 투영된 이후 투영된 패턴의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 검출기를 포함한다. 제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함할 수 있다.

본 개시의 실시형태의 다른 이점은 첨부하는 도면과 연계하여 취해지는 다음의 설명으로부터 명백해질 것인데, 다음의 설명에서는, 본 발명의 소정의 실시형태가, 예시 및 예로서, 기술된다.

도 1은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 예시적인 전자 빔 검사(electron beam inspection; EBI) 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 2는, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 도 1의 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 도구를 예시하는 개략도이다.
도 3a는, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 예시적인 레벨링 센서를 포함하는 예시적인 검사 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 3b는, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 웨이퍼 높이에 따른 레벨링 센서의 동작을 예시하는 개략도이다.
도 4는, 레벨링 센서에서의 광학 패턴, 대응하는 측정된 이미지, 및 측정된 이미지와 기준 이미지 사이의 상관 그래프의 예이다.
도 5a 내지 도 5e 각각은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 레벨링 센서에서의 광학 패턴, 대응하는 측정된 이미지, 및 측정된 이미지와 기준 이미지 사이의 상관 그래프의 예이다.
도 6은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 국소적 위상 출력 피쳐(local phase out feature)를 포함하는 광학 패턴의 예를 예시한다.
도 7은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 이차원 위상 출력 피쳐를 포함하는 광학 패턴의 예를 예시한다.
도 8은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 웨이퍼 높이를 조정하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 프로세스 플로우차트이다.

이제, 예시적인 실시형태에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것인데, 그 예는 첨부하는 도면에서 예시된다. 다음의 설명은 첨부의 도면을 참조하는데, 첨부의 도면에서, 달리 표현되지 않는 한, 상이한 도면에서의 동일한 번호는 동일한 또는 유사한 엘리먼트를 나타낸다. 예시적인 실시형태의 다음의 설명에서 기술되는 구현예는 모든 구현예를 나타내는 것은 아니다. 대신, 그들은 첨부된 청구범위에서 기재되는 바와 같은 개시된 실시형태에 관련되는 양태와 부합하는 장치 및 방법의 예에 불과하다. 예를 들면, 비록 몇몇 실시형태가 전자 빔을 활용하는 맥락에서 설명되지만, 본 개시는 그렇게 제한되지는 않는다. 다른 타입의 하전 입자 빔이 유사하게 적용될 수도 있다. 더구나, 광학 이미징, 광 검출(photo detection), x 선 검출, 등등과 같은 다른 이미징 시스템이 사용될 수도 있다.

전자 디바이스는 기판으로 지칭되는 실리콘의 단편(piece) 상에서 형성되는 회로로 구성된다. 많은 회로가 동일한 단편의 실리콘 상에서 함께 형성될 수도 있으며 집적 회로 또는 IC로 칭해진다. 이들 회로의 사이즈는, 더욱 많은 그들이 기판 상에서 적합될 수 있도록, 크게 감소되었다. 예를 들면, 스마트폰의 IC 칩은 섬네일만큼 작을 수 있지만, 여전히 20억 개 이상의 트랜지스터를 포함할 수도 있는데, 각각의 트랜지스터의 사이즈는 인간 머리카락 사이즈의 1/1000 미만이다.

이들 극도로 작은 IC를 만드는 것은 복잡하고, 시간 소모적이며, 값비싼 프로세스인데, 종종 수백 개의 개개의 단계를 수반한다. 심지어 하나의 단계에서의 에러도 완성된 IC를 쓸모없게 만드는 완성된 IC에서의 결함으로 귀결될 잠재성을 갖는다. 따라서, 제조 프로세스의 한 가지 목표는 그러한 결함을 방지하여 프로세스에서 제조되는 기능 IC의 수를 최대화하는 것, 즉 프로세스의 전체 수율을 향상시키는 것이다.

수율을 향상시키는 하나의 컴포넌트는, 칩 제조 프로세스가 충분한 수의 기능적 집적 회로를 생산하고 있다는 보장하기 위해, 칩 제조 프로세스를 모니터링하는 것이다. 프로세스를 모니터링하는 한 가지 방식은 칩 회로 구조물의 형성의 다양한 스테이지에서 그들을 검사하는 것이다. 검사는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM)을 사용하여 실행될 수 있다. 이들 극도로 작은 구조물을 이미지화하여, 사실상, 구조물의 "사진"을 찍기 위해, SEM이 사용될 수 있다. 이미지는, 구조물이 제대로 형성되었는지 및 또한 그것이 적절한 위치에서 형성되었는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 구조물이 결함이 있는 경우, 그러면, 프로세스는 결함이 재발할 가능성이 더 적도록 조정될 수 있다.

전자 빔 검사 시스템에서, 레벨링 센서(또는 Z 센서)는, 검사 샘플을 목표 높이에서 유지하기 위해 그리고 검사 샘플을 1차 전자 빔(예를 들면, 도 2의 102)의 초점에서 유지하기 위해, 검사 샘플의 높이 변동을 검출한다. IC 컴포넌트의 물리적 사이즈가 감소되고 빔 초점과 샘플 높이 사이의 약간의 변위(예를 들면, 수십 나노미터)를 통해 검사 이미지(예를 들면, SEM 이미지)의 품질이 상당히 저하될 수 있기 때문에, 샘플의 높이 변위의 고도로 민감한 검출이 요구된다.

본 개시의 실시형태는, 가변 주기, 국소적 위상 출력 피쳐, 등등과 같은 불규칙성을 포함하는 위상 출력 광학 패턴을 사용하는 것에 의해 샘플의 높이 변위를 높은 정확도로 검출하기 위한 기술을 제공한다. 레벨링 센서에서의 위상 출력 광학 패턴은 노이즈에 대한 내성을 향상시킬 수 있고, 따라서, 샘플의 수직 변위를 높은 정확도 및 효율성으로 검출하는 것을 가능하게 한다.

도면에서 컴포넌트의 상대적인 치수는 명확성을 위해 과장될 수도 있다. 도면의 다음의 설명 내에서, 동일한 또는 유사한 참조 번호는, 동일한 또는 유사한 컴포넌트 또는 엔티티를 가리키며, 개개의 실시형태와 관련한 차이점만이 설명된다. 본원에 사용될 때, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 용어 "또는"은, 실행 불가능한 경우를 제외한, 모든 가능한 조합을 포괄한다. 예를 들면, 한 컴포넌트가 A 또는 B를 포함할 수도 있다는 것이 언급되는 경우, 그러면, 달리 구체적으로 언급되지 않거나 또는 실현 불가능하지 않는 한, 그 컴포넌트는 A, 또는 B, 또는 A 및 B를 포함할 수도 있다. 제2 예로서, 한 컴포넌트가 A, B, 또는 C를 포함할 수도 있다는 것이 언급되는 경우, 그러면, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 또는 실현 불가능하지 않는 한, 그 컴포넌트는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A 및 B, 또는 A 및 C, 또는 B 및 C, 또는 A 및 B 및 C를 포함할 수도 있다.

이제, 본 개시의 실시형태와 부합하는 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(100)을 예시하는 도 1에 대한 참조가 이루어진다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 하전 입자 빔 검사 시스템(100)은 메인 챔버(10), 로드-락 챔버(load-lock chamber; 20), 전자 빔 도구(40), 및 기기 프론트 엔드 모듈(equipment front end module; EFEM)(30)을 포함한다. 전자 빔 도구(40)은 메인 챔버(10) 내에 위치된다. 설명 및 도면이 전자 빔에 관한 것이지만, 실시형태는 본 개시를 특정한 하전 입자로 제한하기 위해 사용되지는 않는다는 것이 인식된다.

EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수도 있다. 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)는, 웨이퍼(예를 들면, 반도체 웨이퍼 또는 다른 재료(들)로 만들어지는 웨이퍼) 또는 검사될 샘플(웨이퍼 및 샘플은 이하 집합적으로 "웨이퍼"로 지칭됨)을 포함하는 웨이퍼 전방 개방 통합 포드(wafer front opening unified pod; FOUP)를 수용한다. EFEM(30)에서의 하나 이상의 로봇 암(도시되지 않음)은 웨이퍼를 로드-락 챔버(20)로 운반한다.

로드-락 챔버(20)는, 대기압 아래의 제1 압력에 도달하도록 로드-락 챔버(20) 내의 기체 분자를 제거하는 로드-락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제1 압력에 도달한 이후, 하나 이상의 로봇 암(도시되지 않음)은 웨이퍼를 로드-락 챔버(20)로부터 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는, 제1 압력 아래의 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(10) 내의 가스 분자를 제거하는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제2 압력에 도달한 이후, 웨이퍼는 전자 빔 도구(40)에 의한 검사를 받게 된다. 몇몇 실시형태에서, 전자 빔 도구(40)는 단일 빔 검사 도구를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 전자 빔 도구(40)는 다중 빔 검사 도구를 포함할 수도 있다.

컨트롤러(50)는 전자 빔 도구(40)에 전자적으로 연결될 수도 있고, 다른 컴포넌트에도 역시 전자적으로 연결될 수도 있다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어를 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수도 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 신호 및 이미지 프로세싱 기능을 실행하도록 구성되는 프로세싱 회로부를 또한 포함할 수도 있다. 컨트롤러(50)가 메인 챔버(10), 로드-락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조물의 외부에 있는 것으로 도 1에서 도시되어 있지만, 컨트롤러(50)는 구조물의 일부일 수 있다는 것이 인식된다.

본 개시는 전자 빔 검사 시스템을 수용하는 메인 챔버(10)의 예를 제공하지만, 본 개시의 양태는, 그들의 가장 넓은 의미에서, 전자 빔 검사 시스템을 수용하는 챔버로 제한되지는 않는다는 것을 유의해야 한다. 오히려, 전술한 원리가 다른 챔버에도 역시 적용될 수도 있다는 것이 인식된다.

이제, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 도구(40)를 예시하는 개략도를 예시하는 도 2에 대한 참조가 이루어진다. 전자 빔 도구(40)(본원에서 장치(40)로서 또한 지칭됨)는 전자 소스(101), 건 어퍼쳐(gun aperture; 103)를 갖는 건 어퍼쳐 플레이트(gun aperture plate; 171), 사전 빔릿 형성 메커니즘(172), 집광 렌즈(condenser lens; 110), 소스 변환 유닛(120), 1차 투영 광학 시스템(130), 샘플 스테이지(도 2에서 도시되지 않음), 2차 이미징 시스템(150), 및 전자 검출 디바이스(140)를 포함한다. 1차 투영 광학 시스템(130)은 대물 렌즈(131)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(140)는 복수의 검출 엘리먼트(140_1, 140_2, 및 140_3)를 포함할 수 있다. 빔 분리기(160) 및 편향 스캐닝 유닛(132)은 1차 투영 광학 시스템(130) 내부에 배치될 수 있다. 장치(40)의 다른 일반적으로 공지되어 있는 컴포넌트는 적절하게 추가/생략될 수도 있다는 것이 인식될 수도 있다.

전자 소스(101), 건 어퍼쳐 플레이트(171), 집광 렌즈(110), 소스 변환 유닛(120), 빔 분리기(160), 편향 스캐닝 유닛(132), 및 1차 투영 광학 시스템(130)은 장치(100)의 1차 광학 축(100_1)과 정렬될 수 있다. 2차 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)는 장치(40)의 2차 광학 축(150_1)과 정렬될 수 있다.

전자 소스(101)는 캐소드, 추출기 또는 애노드를 포함할 수 있는데, 여기서 1차 전자는 캐소드로부터 방출될 수 있고 추출되거나 또는 가속되어 교차점(crossover)(가상 또는 실제)(101s)을 형성하는 1차 전자 빔(102)을 형성할 수 있다. 1차 전자 빔(102)은 교차점(101s)으로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다.

소스 변환 유닛(120)은 이미지 형성 엘리먼트 어레이(도 2에 도시되지 않음), 수차 보상 어레이(도시되지 않음), 빔 제한 어퍼쳐 어레이(도시되지 않음), 및 사전 굴곡 마이크로 편향기 어레이(pre-bending micro-deflector array)(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 이미지 형성 엘리먼트 어레이는 1차 전자 빔(102)의 복수의 빔릿과 함께 교차점(101s)의 복수의 평행 이미지(가상 또는 실제)를 형성하기 위해, 복수의 마이크로 편향기 또는 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 도 2는 예로서 세 개의 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)을 도시하고, 소스 변환 유닛(120)은 임의의 수의 빔릿을 핸들링할 수 있다는 것이 인식된다.

몇몇 실시형태에서, 소스 변환 유닛(120)은 빔 제한 어퍼쳐 어레이 및 이미지 형성 엘리먼트 어레이(둘 모두는 도시되지 않음)를 제공받을 수도 있다. 빔 제한 어퍼쳐 어레이는 빔 제한 어퍼쳐를 포함할 수도 있다. 임의의 수의 어퍼쳐가 적절히 사용될 수도 있다는 것이 인식된다. 빔 제한 어퍼쳐는 1차 전자 빔(102)의 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)의 사이즈를 제한하도록 구성될 수도 있다. 이미지 형성 엘리먼트 어레이는 1차 광학 축(100_1)을 향하는 각도를 변경하는 것에 의해 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향시키도록 구성되는 이미지 형성 편향기(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 1차 광학 축(100_1)으로부터 더 멀리 떨어진 편향기는 빔릿을 더 큰 정도로 편향시킬 수도 있다. 더구나, 이미지 형성 엘리먼트 어레이는 다수의 층(예시되지 않음)을 포함할 수도 있고, 편향기는 별개의 층에서 제공될 수도 있다. 편향기는 서로 독립적으로 개별적으로 제어되도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 편향기는 샘플 1의 표면 상에 형성되는 프로브 스팟(예를 들면, 102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치를 조정하도록 제어될 수도 있다. 본원에서 언급되는 바와 같이, 프로브 스팟의 피치는 샘플 1의 표면 상의 두 개의 바로 인접한 프로브 스팟 사이의 거리로서 정의될 수도 있다.

이미지 형성 엘리먼트 어레이의 중앙에 위치된 편향기는 전자 빔 도구(40)의 1차 광학 축(100_1)과 정렬될 수도 있다. 따라서, 몇몇 실시형태에서, 중앙 편향기는 빔릿(102_1)의 궤적을 직선이 되게 유지하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 중앙 편향기는 생략될 수도 있다. 그러나, 몇몇 실시형태에서, 1차 전자 소스(101)는 소스 변환 유닛(120)의 중심과 반드시 정렬되지 않을 수도 있다. 더구나, 빔릿(102_1)이 1차 광학 축(100_1) 상에 있는 장치(40)의 측면도를 도 2가 도시하지만, 빔릿(102_1)은 상이한 측에서 볼 때 1차 광학 축(100_1)에서 벗어날 수도 있다는 것이 인식된다. 즉, 몇몇 실시형태에서, 모든 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)은 축외에 있을 수도 있다. 축외 성분은 1차 광학 축(100_1)을 기준으로 오프셋될 수도 있다.

편향된 빔릿의 편향 각도는 하나 이상의 기준에 기초하여 설정될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 편향기는 축외 빔릿을 1차 광학 축(100_1)으로부터 멀어지게 또는 반경 방향 바깥쪽으로 편향시킬 수도 있다(예시되지 않음). 몇몇 실시형태에서, 편향기는 축외 빔릿을 1차 광학 축(100_1)을 향하여 또는 반경 방향 안쪽으로 편향시키도록 구성될 수도 있다. 빔릿의 편향 각도는, 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플 1 상에 수직으로 랜딩하도록(land) 설정될 수도 있다. 대물 렌즈(131)와 같은 렌즈에 기인하는 이미지의 축외 수차는 렌즈를 통과하는 빔릿의 경로를 조정하는 것에 의해 감소될 수도 있다. 따라서, 축외 빔릿(102_2 및 102_3)의 편향 각도는, 프로브 스팟(102_2S 및 102_3S)이 작은 수차를 가지도록 설정될 수도 있다. 축외 프로브 스팟(102_2S 및 102_3S)의 수차를 감소시키기 위해, 빔릿은 대물 렌즈(131)의 전방 초점 포인트를 통과하도록 또는 그것에 근접하도록 편향될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 프로브 스팟(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)이 작은 수차를 갖는 동안 편향기는 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플 1 상에 수직으로 랜딩하도록 설정될 수도 있다.

집광 렌즈(110)는 1차 전자 빔(102)을 집속하도록 구성된다. 소스 변환 유닛(120)의 하류에서의 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류는 집광 렌즈(110)의 집속력을 조정하는 것에 의해 또는 빔 제한 어퍼쳐의 어레이 내의 대응하는 빔 제한 어퍼쳐의 반경 방향 사이즈를 변경하는 것에 의해 변경될 수 있다. 전류는, 빔 제한 어퍼쳐의 반경 사이즈를 변경하는 것 및 집광 렌즈(110)의 집속력을 변경하는 것 둘 모두에 의해 변경될 수도 있다. 집광 렌즈(110)는, 자신의 제1 주 평면의 포지션이 이동 가능하도록 구성될 수도 있는 조정 가능한 집광 렌즈일 수도 있다. 조정 가능한 집광 렌즈는 자성이 있도록 구성될 수도 있는데, 이것은 회전 각도를 가지고 소스 변환 유닛(120)을 조명하는 축외 빔릿(102_2 및 102_3)으로 귀결될 수도 있다. 회전 각도는 조정 가능한 집광 렌즈의 제1 주 평면의 포지션 또는 집속력에 따라 변경될 수도 있다. 따라서, 집광 렌즈(110)는 집광 렌즈(110)의 집속력이 변하는 동안 회전 각도를 변경되지 않게 유지하도록 구성될 수도 있는 회전 대항 집광 렌즈(anti-rotation condenser lens)일 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 집광 렌즈(110)는, 집속력 및 집광 렌즈(110)의 제1 주 평면의 포지션이 변경될 때 회전 각도가 변하지 않는 조정 가능한 회전 대항 집광 렌즈일 수도 있다.

전자 빔 도구(40)는 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전자 소스(101)는 1차 전자를 방출하도록 그리고 1차 전자 빔(102)을 형성하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 건 어퍼쳐 플레이트(171)는 쿨롱(Coulomb) 효과를 감소시키기 위해 1차 전자 빔(102)의 주변 전자를 차단하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)은 쿨롱 효과를 추가로 감소시키기 위해 1차 전자 빔(102)의 주변 전자를 추가로 차단한다. 1차 전자 빔(102)은 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)을 통과한 이후 세 개의 1차 전자 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)(또는 임의의 다른 수의 빔릿)으로 트리밍될 수도 있다. 전자 소스(101), 건 어퍼쳐 플레이트(171), 사전 빔릿 형성 메커니즘(172), 및 집광 렌즈(110)는 전자 빔 도구(40)의 1차 광학 축(100_1)과 정렬될 수도 있다.

사전 빔릿 형성 메커니즘(172)은 쿨롱 어퍼쳐 어레이를 포함할 수도 있다. 소스 변환 유닛(120)의 중심 편향기 및 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)의, 본원에서 축상 어퍼쳐(on-axis aperture)로서 또한 지칭되는 중심 어퍼쳐는 전자 빔 도구(40)의 1차 광학 축(100_1)과 정렬될 수도 있다. 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)은 복수의 사전 트리밍 어퍼쳐(예를 들면, 쿨롱 어퍼쳐 어레이)를 제공받을 수도 있다. 도 2에서, 세 개의 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)은, 1차 전자 빔(102)이 세 개의 사전 트리밍 어퍼쳐를 통과할 때 생성되고, 1차 전자 빔(102)의 나머지 부분 중 많은 것은 차단된다. 즉, 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)은 세 개의 빔릿(102_1, 102_2 및 102_3)을 형성하지 않는 1차 전자 빔(102)으로부터의 전자 중 많은 것 또는 대부분을 트리밍할 수도 있다. 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)은 1차 전자 빔(102)이 소스 변환 유닛(120)에 진입하기 이전에 프로브 스팟(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성하기 위해 궁극적으로 사용되지 않을 전자를 차단할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 건 어퍼쳐 플레이트(171)는 초기 스테이지에서 전자를 차단하기 위해 전자 소스(101)에 가깝게 제공될 수도 있고, 한편, 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)은 복수의 빔릿 주위에서 전자를 추가로 차단하기 위해 또한 제공될 수도 있다. 도 2가 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)의 세 개의 어퍼쳐를 보여주지만, 적절히, 임의의 개수의 어퍼쳐가 있을 수도 있다는 것이 인식된다.

몇몇 실시형태에서, 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)은 집광 렌즈(110) 아래에 배치될 수도 있다. 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)을 전자 소스(101)에 더 가깝게 배치하는 것은 쿨롱 효과를 더욱 효과적으로 감소시킬 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 사전 빔릿 형성 메커니즘(172)이, 여전히 제조 가능하면서, 소스(101)에 충분히 가깝게 위치될 수 있는 경우, 건 어퍼쳐 플레이트(171)는 생략될 수도 있다.

대물 렌즈(131)는 검사를 위해 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)을 샘플 1 상으로 집속하도록 구성될 수도 있고 샘플 1의 표면 상에 세 개의 프로브 스팟(102_1s, 102_2s, 및 102_3s)을 형성할 수 있다. 건 어퍼쳐 플레이트(171)는 쿨롱 상호 작용 효과를 감소시키기 위해 미사용 중인 1차 전자 빔(102)의 주변 전자를 차단할 수 있다. 쿨롱 상호 작용 효과는 프로브 스팟(102_1s, 102_2s, 및 102_3s) 각각의 사이즈를 확대할 수 있고, 따라서, 검사 분해능을 저하시킬 수 있다.

빔 분리기(160)는 정전기 쌍극자 필드(E1) 및 자기 쌍극자 필드(B1)(이들 둘 모두는 도 2에서 도시되지 않음)를 생성하는 정전 편향기를 포함하는 빈(Wien) 필터 타입의 빔 분리기일 수도 있다. 그들이 인가되는 경우, 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전자에 대해 정전기 쌍극자 필드(E1)에 의해 가해지는 힘은 자기 쌍극자 필드(B1)에 의해 전자에 대해 가해지는 힘과 크기에서 동일하고 방향에서 반대이다. 따라서, 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)은 제로 편향 각도를 갖는 빔 분리기(160)를 똑바로 통과할 수 있다.

샘플 1의 표면의 섹션에서 세 개의 작은 스캔된 영역에 걸쳐 프로브 스팟(102_1s, 102_2s, 및 102_3s)을 스캔하기 위해, 편향 스캐닝 유닛(132)은 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향시킬 수 있다. 프로브 스팟(102_1s, 102_2s, 및 102_3s)에서의 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)의 입사에 응답하여, 세 개의 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)이 샘플 1로부터 방출될 수도 있다. 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se) 각각은 2차 전자(에너지 ≤ 50 eV) 및 후방 산란 전자를 포함하는 에너지(50 eV와 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3)의 랜딩 에너지 사이의 에너지)의 분포를 갖는 전자를 포함할 수 있다. 빔 분리기(160)는 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 2차 이미징 시스템(150)을 향해 지향시킬 수 있다. 2차 이미징 시스템(150)은 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 전자 검출 디바이스(140)의 검출 엘리먼트(140_1, 140_2, 및 140_3)에 집속할 수 있다. 검출 엘리먼트(140_1, 140_2, 및 140_3)는 대응하는 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 검출할 수 있고 샘플 1의 대응하는 스캔 영역의 이미지를 구성하기 위해 사용되는 대응 신호를 생성할 수 있다.

도 2에서, 세 개의 프로브 스팟(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에 의해 각각 생성되는 세 개의 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)은 1차 광학 축(100_1)을 따라 전자 소스(101)를 향해 상방으로 이동하고, 대물 렌즈 유닛(131) 및 편향 스캐닝 유닛(132)을 연속적으로 통과한다. 세 개의 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)은 빔 분리기(160)(예컨대 빈 필터(Wien Filter))에 의해 방향 전환되어, 그들의 2차 광학 축(150_1)을 따라 2차 이미징 시스템(150)에 진입한다. 2차 이미징 시스템(150)은 세 개의 2차 전자 빔(102_1se~102_3se)을, 세 개의 검출 엘리먼트(140_1, 140_2, 및 140_3)를 포함하는 전자 검출 디바이스(140) 상으로 집속시킨다. 따라서, 전자 검출 디바이스(140)는, 세 개의 프로브 스팟(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에 의해 각각 스캐닝되는 세 개의 스캔된 영역의 이미지를 동시에 생성할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전자 검출 디바이스(140) 및 2차 이미징 시스템(150)은 하나의 검출 유닛(도시되지 않음)을 형성한다. 몇몇 실시형태에서, 대물 렌즈(131), 편향 스캐닝 유닛(132), 빔 분리기(160), 2차 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 2차 전자 빔의 경로 상의 전자 광학 엘리먼트는 하나의 검출 시스템을 형성할 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(50)는 이미지 획득기(도시되지 않음) 및 스토리지(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 프로세싱 시스템을 포함할 수도 있다. 이미지 획득기는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이미지 획득기는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말, 퍼스널 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스, 및 등등, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 이미지 획득기는, 다른 것들 중에서도, 전기적 도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스(Bluetooth), 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 장치(40)의 전자 검출 디바이스(140)에 통신 가능하게 커플링될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(140)로부터 신호를 수신할 수도 있고 이미지를 구성할 수도 있다. 따라서, 이미지 획득기는 샘플 1의 이미지를 획득할 수도 있다. 이미지 획득기는 다양한 사후 프로세싱(post-processing) 기능, 예컨대 윤곽을 생성하는 것, 획득된 이미지 상에서 표시자(indicator)를 중첩시키는 것, 및 등등을 또한 수행할 수도 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지의 밝기 및 대비, 등등의 조정을 수행하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 스토리지는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 다른 타입의 컴퓨터 판독 가능 메모리, 및 등등과 같은 저장 매체일 수도 있다. 스토리지는 이미지 획득기와 커플링될 수도 있고 스캐닝된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지, 및 사후 프로세싱된 이미지로서 저장하기 위해 사용될 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(140)로부터 수신되는 하나 이상의 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수도 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수도 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일의 이미지일 수도 있거나 또는 다수의 이미지를 수반할 수도 있다. 단일의 이미지는 스토리지에 저장될 수도 있다. 단일의 이미지는 복수의 영역으로 분할될 수도 있는 원본 이미지일 수도 있다. 영역 각각은 샘플(1)의 피쳐를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수도 있다. 획득된 이미지는 시간 시퀀스에 걸쳐 다수 회 샘플링되는 샘플 1의 단일의 이미징 영역의 다수의 이미지를 포함할 수도 있거나 또는 샘플 1의 상이한 이미징 영역의 다수의 이미지를 포함할 수도 있다. 다수의 이미지가 스토리지에 저장될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(50)는 샘플 1의 동일한 위치의 다수의 이미지를 사용하여 이미지 프로세싱 단계를 수행하도록 구성될 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(50)는 검출된 2차 전자의 분포를 획득하기 위해 측정 회로부(예를 들면, 아날로그 대 디지털 컨버터)를 포함할 수도 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 전자 분포 데이터는, 웨이퍼 표면에 입사하는 1차 빔릿(102_1, 102_2, 및 102_3) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검사 하에 있는 웨이퍼 구조물의 이미지를 재구성하기 위해 사용될 수 있다. 재구성된 이미지는 샘플 1의 내부 또는 외부 구조물의 다양한 피쳐를 드러내기 위해 사용될 수 있으며, 그에 의해, 웨이퍼에서 존재할 수도 있는 임의의 결함을 드러내기 위해 사용될 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(50)는 검사 동안 샘플 1을 이동시키도록 전동식 스테이지(도시되지 않음)를 제어할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(50)는 전동식 스테이지가 샘플 1을 한 방향에서 일정한 속도로 연속적으로 이동시키는 것을 가능하게 할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 컨트롤러(50)는 전동식 스테이지가 스캐닝 프로세스의 단계에 따라 시간이 지남에 따라 샘플 1의 이동의 속도를 변경하는 것을 가능하게 할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 컨트롤러(50)는 2차 전자 빔(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)의 이미지에 기초하여 1차 투영 광학 시스템(130) 또는 2차 이미징 시스템(150)의 구성을 조정할 수도 있다.

전자 빔 도구(40)가 세 개의 1차 전자 빔을 사용하는 것을 도 2가 도시하지만, 전자 빔 도구(40)는 두 개 이상의 수의 1차 전자 빔을 사용할 수도 있다는 것이 인식된다. 본 개시는 장치(40)에서 사용되는 1차 전자 빔의 수를 제한하지는 않는다.

이제, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 예시적인 레벨링 센서를 포함하는 검사 시스템(300)을 예시하는 도 3a에 대한 참조가 이루어진다. 도 3a에서 도시되는 바와 같이, 검사 시스템(300)은 전자 빔 도구(310), 검사될 샘플(예를 들면, 웨이퍼(321))이 상부에 배치되는 스테이지(320), 및 레벨링 센서(330)를 포함한다. 전자 빔 도구(310)는 웨이퍼(321) 상의 관심 영역(ROI) 상으로 1차 전자 빔(312)을 방출할 수도 있고 웨이퍼(321)로부터 방출되는 2차 전자를 수집하여 웨이퍼(321) 상의 ROI의 이미지를 형성할 수도 있다. 검사 시스템(300)은 도 1의 EBI 시스템(100)의 일부일 수도 있거나 또는 전자 빔 도구(310)는 도 2의 전자 빔 도구(40)일 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, 하전된 입자 및 전자는 상호 교환 가능하게 사용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 유사하게, 하전 입자 빔(들)을 설명하는 청구된 장치 또는 방법의 엘리먼트는, 적절히, 전자 빔(들)과 상호 교환 가능하게 사용될 수도 있다.

실제로, 웨이퍼(321)는 검사 시스템(300)에서 고배율로 관찰될 수도 있고, 한편 스테이지(320)는 웨이퍼(321)를 안정적으로 지지하고 예를 들면, 수평 X-Y 축, 수직 Z 축, 스테이지 경사, 또는 스테이지 회전을 따라 부드럽게 이동한다. X 및 Y 축에서의 움직임은 시야(field of view; FOV)의 선택을 위해 사용될 수도 있지만, Z 축에서의 움직임은 이미지 해상도, 초점 심도, 등등을 변경하는 데 필요할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 스테이지(320)의 수직 변위는, 표준 시료의 높이 측정 또는 높이 감지에 기초하여, 기기 캘리브레이션을 위해 일상적으로 결정될 수도 있다. 예를 들면, 금속 라인, 포토레지스트 층, 웨이퍼 상에 퇴적되는 반사 필름, 등등과 같은 표준 패턴의 피쳐를 포함하는 웨이퍼는, 기기, 센서, 모터, 또는 스테이지를 캘리브레이팅하기 위해 사용될 수도 있다. 웨이퍼(321)가 패턴화된 피쳐를 포함하고 따라서 웨이퍼(321)의 높이가, 웨이퍼(321)를 검사하는 동안, 이미지 해상도를 위해 조정될 수 있기 때문에, 웨이퍼(321)의 표면은 일반적으로 불균일하다.

몇몇 실시형태에서, 레벨링 센서(330)는 웨이퍼(321)의 수직 변위를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 웨이퍼(321)의 수직 변위는, 본원에서 언급되는 바와 같이, Z 축에서 웨이퍼(321)의 목표 위치와 실제 위치 사이의 차이에 대응할 수도 있다. 레벨링 센서(330)는, 레벨링 센서(330)의 출력이 분석되고 웨이퍼 높이를 추가로 조정하기 위해 사용되도록, 높이 컨트롤러(340)(나중에 상세하게 설명됨)와 통신할 수도 있다. 소망되는 높이 감지의 복잡도 및 정확도에 기초하여, 레벨링 센서(330)와 같은 하나 이상의 광학 높이 센서가 활용될 수도 있다.

본 개시의 실시형태에 따르면, 레벨링 센서(330)는, 웨이퍼(321) 상으로 선택적 광 통과 오브젝트(333)를 통해 1차 광 빔(332)을 투영하는 광원(331), 및 웨이퍼(321)로부터 2차 광 빔(335)의 이미지를 캡쳐하는 검출기(336)를 포함할 수 있다. 선택적 광 통과 오브젝트(333)를 통과하는 1차 광 빔(332)에 의해 형성되는 투영 패턴은 웨이퍼(321) 상으로 투영된다. 2차 광 빔(335)은 웨이퍼(321)의 표면으로부터 산란되는 광 빔, 웨이퍼(321)의 표면으로부터 회절되는 광 빔, 또는 웨이퍼(321)의 표면으로부터 산란되는 광 빔 및 웨이퍼(321)의 표면으로부터 회절되는 광 빔의 조합을 포함할 수도 있다. 2차 광 빔(335)의 이미지는 웨이퍼(321) 상의 투영 패턴에 대응할 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 레벨링 센서(330)는 광원(331)과 웨이퍼(321) 사이에서 제1 광학 시스템(334)을 그리고 웨이퍼(321)와 검출기(336) 사이에서 제2 광학 시스템(337)을 더 포함할 수도 있다. 제1 광학 시스템(334)은 1차 광 빔(332)을 웨이퍼(321) 상으로 집속하도록 구성되는 하나 이상의 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 제2 광학 시스템(337)은 2차 광 빔(335)을 검출기(336) 상으로 집속하도록 구성되는 하나 이상의 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 검출기(360)는, 2차 광 빔(335)의 이미지를 형성하기 위해 2차 광 빔(335)을 검출하는 전하 결합 소자(Charge-Coupled Device; CCD) 카메라 또는 상보형 금속 산화물 반도체(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor; CMOS) 센서일 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 레벨링 센서(330)는, 관심 영역(예를 들면, 1차 전자 빔(312)의 프로브 스팟)에 대한 고해상도 검사 이미지가 획득될 수 있도록 1차 전자 빔(312)이 집속되는 포지션에서 웨이퍼(321)의 높이 변위를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

이제, 웨이퍼 높이에 따른 레벨링 센서(330)의 동작을 예시하는 도 3b에 대한 참조가 이루어진다. 도 3b에서, 1차 전자 빔(312)의 광학 축은 참조번호 312_1를 갖는 수직 점선(dotted line)으로서 나타내어지고 1차 전자 빔(312)의 프로브 스팟(예를 들면, 102_1S, 102_2S, 또는 102_3S)은 X 축에서 x = 0에 위치되는 것으로 나타내어진다. 도 3b에서 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(321)가 Z 축에서 목표 높이(321_T)에서 배치되는 경우, 웨이퍼(321) 상에 투영되는 투영 패턴의 중심은 웨이퍼(321) 상의 1차 전자 빔(312)의 프로브 스팟(즉, x = 0)과 매치한다. 웨이퍼(321)가 목표 높이(321_T)보다 더 높은 포지션(321_H)에서 배치되는 경우, 투영된 패턴의 중심은 1차 전자 빔(312)의 목표 프로브 스팟(즉, 목표 프로브 스팟은 x = 0에 있음)과 매치하지 않는다. 대신, 투영된 패턴의 중심은 포지션 x < 0에 배치될 수도 있다. 본 개시의 한 실시형태에 따르면, 검출기(336)에 의해 획득되는 이미지에 기초하여, 투영된 패턴의 중심이 오른쪽으로, 즉 x = 0로 이동하여, 목표 1차 빔(312)의 초점과 매치하도록 웨이퍼(321)의 높이가 낮추어질 필요가 있다는 것이 결정될 수 있다. 웨이퍼(321)가 목표 높이(321_T)보다 더 낮은 포지션(321_L)에 배치되는 경우, 투영된 패턴의 중심은 1차 전자 빔(312)의 목표 프로브 스팟(즉, 목표 프로브 스팟은 x = 0에 있음)과 매치하지 않는다. 대신, 투영된 패턴의 중심은 포지션 x > 0에 배치될 수도 있다. 본 개시의 한 실시형태에 따르면, 검출기(336)에 의해 획득되는 이미지에 기초하여, 투영된 패턴의 중심이 왼쪽으로, 즉 x = 0로 이동하여, 목표 1차 빔(312)의 초점과 매치하도록 웨이퍼(321)의 높이가 상승될 필요가 있다는 것이 결정될 수 있다.

도 3a를 다시 참조하면, 레벨링 센서(330)는, 웨이퍼 높이를 추가로 조정하기 위해 레벨링 센서(330)의 출력이 분석되어 사용되도록 높이 컨트롤러(340)와 통신할 수도 있다. 높이 컨트롤러(340)는 하전 입자 빔 검사 시스템(예를 들면, 도 1의 전자 빔 검사 시스템(100) 또는 도 3a의 검사 시스템(300))의 일부일 수도 있거나 또는 이들로부터 분리될 수도 있다는 것이 인식된다. 몇몇 실시형태에서, 높이 컨트롤러(340)는 컨트롤러(50)의 일부일 수도 있고 이미지 획득기, 측정 회로부, 또는 스토리지, 또는 등등을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 높이 컨트롤러(340)는 이미지 프로세싱 시스템을 포함할 수도 있고 이미지 획득기, 스토리지, 또는 등등을 포함할 수도 있다. 다양한 실시형태에서 높이 컨트롤러(340)는 레벨링 센서(330)의 일부일 수도 있거나 또는 이들로부터 분리될 수도 있다는 것이 또한 인식된다.

도 3a에서 도시되는 바와 같이, 높이 컨트롤러(340)는, 본 개시의 실시형태에 따른 신호 프로세서(341) 및 분석기(342)를 포함할 수도 있다. 신호 프로세서(341)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 신호 프로세서(341)는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말, 퍼스널 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스, 및 등등, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 신호 프로세서(341)는, 다른 것들 중에서도, 전기적 도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 검출기(336)에 통신 가능하게 커플링될 수도 있다. 신호 프로세서(341)는 검출기(336)로부터 신호를 수신하도록 그리고 검출기(336)로부터의 신호에 기초하여 광 강도 이미지를 구성하도록 구성될 수도 있다. 신호 프로세서(341)는, 레벨링 센서(320)에서의 광학 패턴 및 신호 프로세서(341)에 의해 생성되는 대응하는 측정된 이미지의 예를 예시하는 도 4를 참조하여 추가로 설명될 것이다.

선택적 광 통과 오브젝트(333)가 도 4에서 도시되는 바와 같은 투영 패턴(400A)을 갖는 경우, 웨이퍼(321) 상의 투영 패턴(400A)의 투영된 패턴의 광 강도 패턴(400B)은 신호 프로세서(341)에 의해 생성될 수 있다. 도 4에서 도시되는 패턴(400A)은 선택적 광 통과 오브젝트(333)의 전체 패턴의 일부일 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 선택적 광 통과 오브젝트(333)는, 웨이퍼(321) 상으로 투영될 때 웨이퍼(321)의 X 축과 정렬되는 X 축에 평행하게 배열되는 (도 4에서 도시되는 바와 같은) 복수의 차광 바(blocking bar; 411)를 포함할 수도 있다. 1차 광 빔(322)은 복수의 차광 바(411) 중 인접한 두 개의 차광 바(411)에 의해 형성되는 슬릿(412)을 통과할 수 있다. 이 예에서, 선택적 광 통과 오브젝트(333)의 패턴(400A)은 X 축에서 규칙적으로 이격된 스트라이프 패턴을 가지며, 따라서, 웨이퍼(321) 상의 투영 패턴(400A)의 투영된 패턴으로부터 측정되는 광 강도 패턴(400B)은 규칙성을 가질 수 있고 X 축에서 주기적일 수 있다.

검사 시스템(300)의 물리적 또는 광학적 제약에 기인하여, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴은 왜곡될 수 있다. 예를 들면, 1차 광 빔(332)은 전자 빔 도구(310)과 웨이퍼(321) 사이의 작은 갭(예를 들면, 도 3a에서의 높이("g"))을 통해 웨이퍼(321) 상으로 투영될 수도 있다. 따라서, 1차 광 빔(332)의 입사각(예를 들면, 도 3a에서 "θ")이 제한될 수도 있고, 1차 광 빔(332)의 광 원추 각도(light cone angle)가 또한 제한될 수도 있다. 그에 의해, 1차 광 빔(332)에 의해 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴은 흐려질(blurred) 수도 있는데, 예를 들면, 펄스의 에지가 평활화되는 것으로 귀결될 수 있다. 그에 의해, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴으로부터 측정되는 광 강도 패턴(400B)은, 하기와 같이, 정사각형과 같은 형상을 갖는 대신, 주기적인 코사인 함수로서 대략적으로 표현될 수 있다:

여기서,

및 λ는 투영 패턴(400A)의 주기인데, 이것은 반복하는 패턴의 단위 사이클에 대응하는 (예를 들면, X 축에서의) 길이로서 결정될 수 있다. 예를 들면, 광 강도 패턴(400B)에서, 패턴의 하나의 사이클은 X 축에서 길이 5에 대응하고, 따라서, λ는 상수 5로서 설정될 수 있다.

다시 도 3a를 참조하면, 분석기(342)는, 웨이퍼(321)가 목표 높이에 배치되는지의 여부 또는 웨이퍼(321)가 목표 높이로부터 변위되는지의 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 분석기(342)는 웨이퍼(321)의 수직 변위의 정도를 결정하도록 추가로 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 분석기(342)는 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 측정된 데이터를 기준 데이터와 교차 상관시키도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 분석기(342)는 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지를 사전 결정된 기준 광 강도 이미지와 교차 상관시키도록 구성될 수 있다. 본 개시의 한 실시형태에 따르면, 기준 광 강도 이미지는, 목표 웨이퍼(321)를 검사하기 위해 현재 사용되고 있는 투영 패턴과 동일한 투영 패턴을 사용하는 것에 의해 획득되는 광 강도 이미지일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기준 광 강도 이미지는 공칭 기준 웨이퍼 상으로 투영 패턴을 투영하는 것에 의해, 그 다음, 공칭 기준 웨이퍼 상의 투영 패턴의 투영된 패턴을 측정하는 것에 의해 획득될 수 있다. 여기서, 기준 웨이퍼는 편평한 표면을 가질 수 있고 기준 광 강도 이미지를 촬상할 때 목표 위치에(예를 들면, 목표 높이에) 배치될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기준 광 강도 이미지는 목표 웨이퍼(321)를 검사하기 이전에 촬상될 수 있고 검사 시스템(300) 내부 또는 외부에 위치될 수 있는 스토리지(도시되지 않음)에 저장될 수 있다. 분석기(342)는 스토리지에 저장되는 기준 광 강도 이미지에 액세스할 수 있거나 또는 요구시 스토리지로부터 기준 광 강도 이미지를 수신할 수 있다.

광 강도 패턴(400B)을 나타내는 수학식 1에 기초하여, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지와 사전 결정된 기준 광 강도 이미지 사이의 교차 상관 함수는 하기와 같이 표현될 수 있다:

여기서, τ는 X 축에서의 광 강도 패턴(400B)의 패턴 시프트를 나타내고, -α에서부터 α까지의 범위는 적분 구간을 나타낸다. 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지와 사전 결정된 기준 광 강도 이미지는 수학식 2에서 동일한 함수 f(x)를 가지며, 따라서, 수학식 2는 자기 교차 상관(self-cross correlation)을 나타낸다는 것이 이해된다는 것을 유의한다. k가 상수 값이기 때문에, 수학식 2는 하기의 수학식 3으로서 표현될 수 있다:

수학식 3에서 나타내어지는 바와 같이, X 축에서 패턴이 주기적이고 무한한 경우 피크의 진폭 값(

)은 변하지 않는다. 따라서, 웨이퍼(321) 상에 투영될 때의 패턴 시프트를 이론적인 교차 상관으로부터 찾는 것은 어렵다. 예를 들면, 투영 패턴이 X 축에서 하나의 사이클(예를 들면, λ)만큼 시프트하는 경우, 주기성 때문에 투영 패턴이 시프트되었는지 또는 아닌지의 여부를 결정하는 것은 어렵다.

실제로, 선택적 광 통과 오브젝트(333)는 제한된 영역을 가지며, 따라서, 투영 패턴은 X 축에서 소정의 범위 내에서 경계가 정해진다. 몇몇 실시형태에서, 선택적 광 통과 오브젝트(333)는, 웨이퍼 높이가 관심 영역에서 적절하게 조정될 수 있도록, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴이 관심 영역(예를 들면, 1차 전자 빔(312)의 프로브 스팟)을 커버하는 것을 가능하게 하는 사이즈를 가질 수도 있다. 예를 들면, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 영역은 관심 영역과 동일하거나 또는 더 클 수 있다. 다시 도 4를 참조하면, 도 4의 교차 상관 그래프(400C)는 기준 광 강도 이미지와의 광 강도 이미지(400B)의 교차 상관의 결과 데이터를 나타낸다. 여기서, 기준 광 강도 이미지는, 목표 높이에 배치되는 공칭 기준 웨이퍼 상에 투영 패턴(400A)을 투영하는 것에 의해, 그리고 웨이퍼 상의 투영된 패턴의 광 강도를 측정하는 것에 의해 획득될 수 있다. 이 예에서, 웨이퍼(321)가 목표 높이(예를 들면, 도 3b의 321_T)에 배치될 때 광 강도 이미지(400B)가 또한 촬상되고, 따라서, 광 강도 이미지(400B) 및 기준 광 강도 이미지의 패턴이 X 축을 따라 매치할 수 있다는 것이 또한 가정된다. 도 4에서 도시되는 바와 같이, 교차 상관 그래프(400C)에서 피크 값은 x = -100에서부터 x = 0까지 점차적으로 증가되고, 그 다음, X 축에서의 제한된 투영 패턴 때문에, x = 0에서부터 x = 100까지 점진적으로 감소된다. 도 4의 교차 상관 그래프(400C)에 기초하여, 광 강도 이미지(400B) 및 기준 강도 이미지의 패턴이 포지션 x = 0에서 가장 잘 매치하고 그 외에는 미스매치한다는 것이 결정될 수 있는데, 이것은, 결국에는, 투영이 패턴(400A)은 시프트되지 않았고 투영 패턴(400A)의 중심이 1차 전자 빔(312)의 초점(즉, x = 0)에 놓여 있다는 결론으로 이어질 수도 있다.

이 경우, 웨이퍼(321)의 높이 조정은 필요하지 않다. 따라서, 경계가 정해진 투영 패턴을 사용할 때 광 강도 이미지와 기준 광 강도 이미지 사이의 교차 상관 그래프는 투영 패턴의 시프트를 결정함에 있어서 더 나은 정확도를 제공할 수 있다.

그러나, 심지어 작은 노이즈 도입도 교차 상관 그래프(예를 들면, 도 4의 400C)의 피크 값으로 하여금 교란되게 할 수 있는데, 그 이유는, 인접한 피크 사이의 차이가 교차 상관 그래프에서 실질적으로 상이하지 않기 때문이다. 특히, 가장 큰 피크 값과 인접한 피크 값 사이의 차이는 노이즈로 인해 구별 가능하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 검출기(예를 들면, 도 3a의 검출기(366)) 노이즈, 광 강도 변동, 등등은 교차 상관에 기초하여 웨이퍼(321) 상의 투영 패턴의 중심(C)을 찾는 것을 어렵게 만들 수 있다. 또한, 웨이퍼(321)의 제조 프로세스는 웨이퍼(321)의 표면에 걸쳐 불균일한 반사 계수를 야기할 수 있다. 작은 노이즈 또는 왜곡으로 인해, 투영 패턴의 중심(C)에서의 피크 값은 다른 곳의 피크 값보다 더 작을 수도 있는데, 이것은 수직 변위의 잘못된 검출로 이어진다.

투영 패턴의 시프트를 검출함에 있어서 노이즈 또는 왜곡에 대한 저항을 향상시키기 위해, 본 개시의 실시형태는, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 중심(C)에서 교차 상관 그래프에서 독특한 피크 값을 제공할 수 있는 투영 패턴을 사용하는 레벨링 센서(320)를 제공할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 투영 패턴은 소정의 방향(예를 들면, X 축)을 따라 주기적이지 않은 위상 출력 패턴을 가질 수 있다. 소정의 방향을 따라 그 주기가 변하는 투영 패턴을 사용하는 것에 의해, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 측정된 이미지 및 기준 이미지는 웨이퍼(321) 상의 투영 패턴의 중심(C)을 제외하면 잘 매치할 수 없다. 위상 출력 패턴을 사용하는 경우, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴으로부터 측정되는 광 강도 이미지는 대략적으로 하기와 표현될 수 있다:

수학식 4에서, 코사인 함수 f(x)의 주기는 함수 g(x)에 따라 변한다.

본 개시의 실시형태에 따르면, 선택적 광 통과 오브젝트(333)는 수학식 4에 적합될 수 있는 다양한 투영 패턴을 가질 수 있다. 위상 출력 투영 패턴의 예는 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 설명될 것인데, 각각은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 레벨링 센서(320)에서의 광학 패턴, 대응하는 측정된 이미지, 및 상관 그래프의 예이다. 도 5a 내지 도 5e에서, 투영 패턴(501A 내지 501E)은 복수의 차광 바(511)를 가지며, 인접한 두 개의 차광 바(511) 사이의 갭(즉, 슬릿(512)의 폭)은 X 축에 걸쳐 균일하지 않다.

도 5a는, X 축에서 인접한 차광 바(511) 사이의 갭이 하기와 같이 표현되도록 복수의 차광 바(511)가 배열되는 투영 패턴(501A)을 예시한다:

여기서, k1, k2는 상수이고, "a"는 패턴의 주기가 변하는 X 축 상에서의 값이다. 몇몇 실시형태에서, 파라미터(k1, k2, 및 "a")는 레벨링 센서(320)의 설계, 실시형태의 요건, 등등에 따라 결정될 수 있다. 도 5a에서, 중앙 영역에서 인접한 두 개의 차광 바(511) 사이의 거리는 다른 곳에서 인접한 두 개의 차광 바(511) 사이의 거리보다 더 크다. 이 예에서, k1은 k2보다 더 크고, "a"는 중앙 영역에 가장 가까운 차광 바가 배치되는 X 축 상에서의 값을 가질 수 있다. 도 5a의 광 강도 이미지(502A)는, 측정된 패턴이 X 축을 따라 불규칙한 주기, 즉, 중앙 영역에서 큰 주기를 그리고 다른 곳에서 더 작은 주기를 갖는 것을 또한 도시한다. 광 강도 이미지(502A)와 기준 광 강도 이미지 사이의 도 5a의 교차 상관 그래프(503A)에서 도시되는 바와 같이, 교차 상관 그래프(503A)의 피크 값은 X 축을 따라 실질적으로 변화한다. 즉, x = 0(여기서, 투영된 패턴의 중심(C)이 투영 패턴(501A)에 대응함)에서의 피크 값은 x ≠ 0에서의 다른 피크 값보다 훨씬 더 큰데, 그 이유는, 웨이퍼(321) 상으로 투영된 패턴의 광 강도 이미지(502A) 및 기준 이미지가 투영 패턴(501A)의 불규칙한 주기에 기인하여 투영된 패턴의 중심(C)을 제외하면 잘 매치할 수 없기 때문이다.

도 5b는, X 축에서 인접한 차광 바(511) 사이의 갭이 하기와 같이 표현되도록 복수의 차광 바(511)가 배열되는 투영 패턴(501B)을 예시한다:

여기서, k1 및 k2는 상수이고, "a" 및 "b"는 패턴의 주기가 변하는 X 축 상에서의 값이며, a > b이다. 몇몇 실시형태에서, 파라미터(k1, k2, "a" 및 "b")는 레벨링 센서(320)의 설계, 실시형태의 요건, 등등에 따라 결정될 수 있다. 도 5b에서, "a"와 "b" 사이의 인접한 두 개의 차광 바(511) 사이의 거리는 다른 곳의 인접한 두 개의 차광 바(511) 사이의 거리와는 상이하다. 이 예에서, k2는 k1보다 더 크다. 도 5b의 광 강도 이미지(502B)는, 측정된 패턴이 X 축을 따라 불규칙한 주기, 즉

에서 더 작은 주기를 그리고 다른 곳에서는 더 큰 주기를 또한 갖는다는 것을 도시한다. 광 강도 이미지(502B)와 기준 광 강도 이미지 사이의 도 5b의 교차 상관 그래프(503B)에서 도시되는 바와 같이, 상관 그래프(503B)의 피크 값은 X 축을 따라 변화한다. 여기서, x = 0(여기서, 투영된 패턴의 중심(C)이 투영 패턴(501B)에 대응함)에서의 피크 값은 x ≠ 0에서의 다른 피크 값보다 훨씬 더 큰데, 그 이유는, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지(502B) 및 기준 광 강도 이미지가 투영 패턴(501B)의 불규칙한 주기에 기인하여 투영된 패턴의 중심(C)을 제외하면 잘 매치할 수 없기 때문이다.

도 5c는, X 축에서 인접한 차광 바(511) 사이의 갭이 하기와 같이 표현되도록 복수의 차광 바(511)가 배열되는 투영 패턴(501C)을 예시한다:

여기서, C₁ 및 C₀은 상수이다. 몇몇 실시형태에서, 파라미터(C₁ 및 C₀)는 레벨링 센서(320)의 설계, 실시형태의 요건, 등등에 따라 결정될 수 있다. 도 5c에서, 인접한 두 개의 차광 바(511) 사이의 거리는 투영 패턴(501C)의 중심(C)으로부터의 거리가 증가됨에 따라 증가된다. 즉, 인접한 두 개의 차광 바 사이의 거리는 투영 패턴(501C)의 중심으로부터의 거리에 반비례한다. 도 5c의 광 강도 이미지(502C)는, 측정된 패턴이 X 축을 따라 불규칙한 주기를 또한 갖는다는 것, 즉, 중심(C)으로부터의 거리가 증가됨에 따라 주기가 증가된다는 것을 도시한다. 광 강도 이미지(502C)와 기준 광 강도 이미지 사이의 도 5c의 교차 상관 그래프(503C)에서 도시되는 바와 같이, 상관 그래프(503C)의 피크 값은 X 축을 따라 변화한다. 여기서, x = 0(여기서, 투영된 패턴의 중심(C)이 투영 패턴(501C)에 대응함)에서의 피크 값은 x ≠ 0에서의 다른 피크 값보다 훨씬 더 큰데, 그 이유는, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지(502C) 및 기준 광 강도 이미지가 투영 패턴(501C)의 불규칙한 주기에 기인하여 투영된 패턴의 중심(C)을 제외하면 잘 매치할 수 없기 때문이다.

도 5d는, X 축에서 인접한 차광 바(511) 사이의 갭이 하기와 같이 표현되도록 복수의 차광 바(511)가 배열되는 투영 패턴(501D)을 예시한다:

여기서, C₂, C₁, 및 C₀은 상수이다. 몇몇 실시형태에서, 파라미터(C₂, C₁, 및 C₀)는 레벨링 센서(320)의 설계, 실시형태의 요건, 등등에 따라 결정될 수 있다. 도 5d에서, 인접한 두 개의 차광 바 사이의 거리는 투영 패턴(501D)의 중심(C)으로부터의 거리가 증가됨에 따라 증가된다. 여기서, 인접한 두 개의 차광 바 사이의 거리는 투영 패턴(501D)의 중심으로부터의 거리의 제곱에 반비례한다. 도 5d의 광 강도 이미지(502D)는, 측정된 패턴이 X 축을 따라 불규칙한 주기를 또한 갖는다는 것, 즉, 중심(C)으로부터의 거리가 증가됨에 따라 주기가 증가된다는 것을 도시한다. 광 강도 이미지(502D)와 기준 광 강도 이미지 사이의 도 5d의 교차 상관 그래프(503D)에서 도시되는 바와 같이, 상관 그래프(503D)의 피크 값은 X 축을 따라 변화한다. 여기서, x = 0(여기서, 투영된 패턴의 중심(C)이 투영 패턴(501D)에 대응함)에서의 피크 값은 x ≠ 0에서의 다른 피크 값보다 훨씬 더 큰데, 그 이유는, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지(502D) 및 기준 광 강도 이미지가 투영 패턴(501D)의 불규칙한 주기에 기인하여 투영된 패턴의 중심(C)을 제외하면 잘 매치할 수 없기 때문이다.

도 5e는, X 축에서 인접한 차광 바(511) 사이의 갭이 하기와 같이 표현되도록 복수의 차광 바(511)가 배열되는 투영 패턴(501E)을 예시한다:

여기서, "d" 및 σ는 상수이다. 몇몇 실시형태에서, 파라미터("d" 및 σ)는 레벨링 센서(320)의 설계, 실시형태의 요건, 등등에 따라 결정될 수 있다. 도 5e에서, 인접한 두 개의 차광 바(511) 사이의 거리는 x = 0으로부터의 거리가 증가됨에 따라 증가된다. 여기서, 인접한 두 개의 차광 바 사이의 거리는

에 반비례한다. 도 5e의 광 강도 이미지(502E)는, 측정된 패턴이 또한 X 축을 따라 불규칙한 주기를 또한 갖는다는 것, 즉, 중심(C)으로부터의 거리가 증가됨에 따라 주기가 증가된다는 것을 도시한다. 광 강도 이미지(502E)와 기준 광 강도 이미지 사이의 도 5e의 교차 상관 그래프(503E)에서 도시되는 바와 같이, 상관 그래프(503E)의 피크 값은 X 축을 따라 변화한다. 여기서, x = 0(여기서, 투영된 패턴의 중심(C)이 투영 패턴(501E)에 대응함)에서의 피크 값은 x ≠ 0에서의 다른 피크 값보다 훨씬 더 큰데, 그 이유는, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지(502E) 및 기준 광 강도 이미지가 투영 패턴(501E)의 불규칙한 주기에 기인하여 투영된 패턴의 중심(C)을 제외하면 잘 매치할 수 없기 때문이다.

위상 출력 투영 패턴(501A 내지 501E)을 사용할 때, 교차 상관 그래프(503A 내지 503E)에서의 인접한 피크 사이의 차이는 규칙적인 투영 패턴(예를 들면, 도 4의 400A)을 사용하는 교차 상관 그래프(예를 들면, 도 4의 400C)보다 더 커지고 따라서 검사 시스템(300)은 웨이퍼 표면 변동, 검출기 노이즈, 광 강도 변동, 등등에 기인하여 노이즈 또는 왜곡에 대해 더 나은 내성을 가질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 위상 출력 투영 패턴은, 결과적으로 나타나는 교차 상관 그래프의 가장 큰 피크 값 및 두 번째로 가장 큰 피크 값(또는 가장 큰 피크에 인접하는 피크 값)이 임계 비율과 동일한 또는 임계 비율보다 더 큰 비율을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 수학식(예를 들면, 수학식 5 내지 9) 또는 파라미터(예를 들면, k1, k2, "a", "b", C₂, C₁, C₀, "d" 또는 σ)는, 가장 큰 피크 값 대 두 번째로 가장 큰 피크 값(또는 가장 큰 피크에 인접하는 피크 값)의 비율이 임계 비율과 동일하거나 또는 임계 비율보다 더 크도록 설정될 수 있다. 임계 비율은 실시형태의 요건, 소망되는 정확도의 레벨, 등등에 따라 설정될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 위상 출력 투영 패턴은, 웨이퍼 반사율 측정치, 다양한 패턴 설계를 사용한 실험 결과, 등등에 부분적으로 기초하여 가장 큰 피크 값과 두 번째로 가장 큰 피크 값 사이의 목표 비율을 가지도록 설계될 수 있다.

도 3a를 다시 참조하면, 분석기(342)는 위상 출력 투영 패턴에 대응하는 측정된 광 강도 이미지와 기준 광 강도 이미지 사이의 교차 상관 결과에 기초하여 웨이퍼(321)의 수직 변위를 결정할 수 있다. 투영된 패턴의 중심이 포지션 x = 0(예를 들면, 1차 전자 빔의 초점)과 매치하지 않는 경우, 교차 상관 그래프는 x ≠ 0에서 가장 큰 피크 값을 가질 것이다. 몇몇 실시형태에서, 분석기(342)는 시프트에 기초하여 웨이퍼(321)의 수직 변위를 결정할 수 있다. 예를 들면, 교차 상관 그래프의 최대 피크 값이 x = 5에 놓이는 경우, 분석기(342)는 투영 패턴의 중심(C)을 포지션 x = 0으로 이동시키기 위해 웨이퍼(321)가 들어올려져야 한다는 것을 결정할 수 있다. 교차 상관 그래프의 가장 큰 피크 값이 x = -5에 놓이는 경우, 분석기(342)는, 투영 패턴의 중심(C)을 포지션 x = 0으로 이동시키기 위해 웨이퍼(321)가 낮춰져야 한다는 것을 결정할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 분석기(342)는 교차 상관 그래프의 최대 피크 값의 시프트 양에 기초하여 웨이퍼(321)의 수직 변위를 결정할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 웨이퍼의 수직 변위와 투영된 패턴의 시프트 양 사이의 관계는 실험, 측정, 테스트, 등등에 기초하여 사전 확립될 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 높이 컨트롤러(340)는 결정된 수직 변위에 따라 웨이퍼(321)의 높이를 조정하도록 구성되는 스테이지 모션 컨트롤러(343)를 더 포함할 수 있다. 스테이지 모션 컨트롤러(343)는 분석기(342)에 의해 결정되는 수직 변위에 기초하여 웨이퍼(321)를 이동시키도록 스테이지(320)를 제어할 수도 있다.

본 개시의 실시형태가 선택적 광 통과 오브젝트(333)의 위상 출력 투영 패턴으로서 하나의 방향(예를 들면, X 축)에서 가변 주기를 갖는 투영 패턴과 관련하여 설명되었지만, 본 개시는, 레벨링 센서(320)를 위해 다른 타입의 위상 출력 투영 패턴이 사용되는 경우에도 또한 적용 가능하다는 것을 유의해야 한다. 도 6 및 도 7을 참조하여, 다른 타입의 위상 출력 투영 패턴이 설명될 것이다.

도 6은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 국소적 위상 출력 피쳐를 포함하는 광학 패턴의 예를 예시한다. 본 개시의 몇몇 실시형태에 따르면, 노이즈에 대한 내성을 향상시키기 위해 그리고 웨이퍼(321)의 수직 변위를 검출하는 정확도를 향상시키기 위해, 국소화된 피쳐가 추가될 수 있다. 국소화된 피쳐는, 투영된 패턴의 중심 이외의 웨이퍼의 높이 변위의 검출을 또한 가능하게 한다. 투영 패턴(600A 내지 600D)에서 도시되는 바와 같이, 국소화된 피쳐(613A, 613B, 613C, 또는 613D)는 규칙적인 주기를 갖는 투영 패턴에 추가될 수 있다.

본 개시의 몇몇 실시형태에 따르면, 국소화된 피쳐는 투영 패턴의 주기성을 깨뜨리는 패턴을 가질 수 있다. 예를 들면, 투영 패턴(600A)에서, 인접한 두 개의 차광 바(611)에 의해 형성되는 규칙적으로 이격된 슬릿(612)을 갖는 투영 패턴(600A)에 상이한 형상의 규칙적인 슬릿(612)을 갖는 원형 형상의 개구(613A)가 추가된다. 투영 패턴(600B)에서, X 축으로 연장되지만 규칙적으로 이격된 슬릿(612)이 Y 축으로 연장되는 슬릿(613B)이, 인접한 두 개의 차광 바(611)에 의해 형성되는 규칙적으로 이격된 슬릿(612)을 갖는 투영 패턴(600B)에 추가된다. 투영 패턴(600C)에서, X 축으로 연장되지만 규칙적으로 이격된 슬릿(612)이 Y 축으로 연장되며 규칙적으로 이격된 슬릿(612)보다 더 넓은 폭을 갖는 슬릿(613C)이 투영 패턴(600C)에 추가된다. 투영 패턴(600D)에서, 슬릿(613B)과 유사한 슬릿(613D)이 투영 패턴(600D)에 추가된다.

본 개시의 몇몇 실시형태에 따르면, 프로젝션 패턴의 주기성을 깨뜨리기 위해 국소화된 피쳐가 추가될 수 있다. 예를 들면, 규칙적으로 이격된 슬릿(612)을 갖는 투영 패턴(600A)이 X 축을 따라 일정한 주기를 가지지만, X 축에서의 규칙성을 깨뜨리기 위한 투영 패턴(600A)의 포지션에서 원형 형상의 개구(613A)가 추가된다. 즉, 원형 형상의 개구(613A)는 X 방향에서 규칙적으로 배치되지 않는다. 유사하게, X 방향에서의 규칙성을 깨뜨리기 위한 투영 패턴(600B 내지 600D)의 포지션에서 슬릿(613B, 613C, 및 613D)이 추가된다.

몇몇 실시형태에서, 비주기적인 투영 패턴의 불규칙성을 향상시키는 것은, 빔 초점 이외의 포지션에서 높이를 동시에 측정하는 것이 유리한 경우 또는 투영된 패턴 또는 측정된 광 강도 이미지의 일부가 왜곡되는 경우 도움이 될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 국소화된 피쳐를 추가하는 것은 빔 초점 또는 투영 패턴의 중심 이외의 포지션에서 웨이퍼(321)의 수직 변위를 검출하는 것을 가능하게 한다. 본 개시의 몇몇 실시형태에 따르면, 비주기적인 투영 패턴의 불규칙성을 향상시키기 위해 국소화된 피쳐가 추가될 수 있다. 예를 들면, 투영 패턴(600E 및 600F)은 X 축에서 가변 주기(즉, 중심으로부터의 거리가 증가됨에 따라 X 축을 따라 증가하는 주기)를 가지며, X 방향에서의 규칙성을 깨뜨리기 위한 포지션에서, X 축으로 연장되지만 그러나 슬릿(612)이 Y 축에서 연장되는 슬릿(613E 및 613F)이 추가된다.

도 7은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 이차원 위상 출력 피쳐를 포함하는 광학 패턴의 예를 예시한다. 도 7의 투영 패턴(700A)은 차광 바(711)에 의해 형성되는 슬릿(712)에 의해 X 축에서 제1 가변 주기를 가지며, 슬릿(712)의 갭은 X 축을 따라 변한다(예를 들면, 투영 패턴(700A)의 중심으로부터의 거리가 증가됨에 따라 증가됨). 도 7의 투영 패턴(700A)도 차광 바(713)에 의해 형성되는 슬릿(714)에 의해 Y 축에서 제2 가변 주기를 또한 가지며, 슬릿(714)의 갭은 Y 축을 따라 변한다(예를 들면, 투영 패턴(700A)의 중심으로부터의 거리가 증가됨에 따라 증가됨). 투영 패턴(700B)은 차광 링(light blocking ring; 715)에 의해 형성되는 슬릿(716)에 의해 이차원(예를 들면, X 축 및 Y 축)에서 가변 주기를 가지며, 슬릿(716)의 갭이 반경 방향에서 변한다. 투영 패턴의 불규칙성을 이차원으로 확장시키는 것에 의해, 투영 패턴의 중심에서 웨이퍼의 수직 변위를 검출함에 있어서의 정확도가 향상될 수 있다.

본 개시의 실시형태가 소정의 축(예를 들면, X 축 및 Y 축)에서 가변 주기를 갖는 투영 패턴과 관련하여 설명되었지만, 본 개시는 투영 패턴이 임의의 두 방향에서 가변 주기를 갖는 경우 적용 가능하다는 것을 유의해야 한다. 주기가 너무 많이 변하는 경우, 투영 패턴의 제한된 사이즈, 제한된 관심 영역, 등등에 기인하여 수직 변위를 검출하는 감도가 저하될 수도 있기 때문에, 위상 출력 투영 패턴을 설계할 때 불규칙성의 레벨이 고려되어야 한다는 것이 또한 인식된다. 또한, 투영된 패턴의 흐릿함(blurriness)이 개구수에 의존할 수 있기 때문에, 위상 출력 투영 패턴을 설계할 때 검사 시스템의 개구수(예를 들면, 도 3a의 "g")가 또한 고려될 수 있다는 것이 또한 인식되어야 한다.

도 8은, 본 개시의 실시형태와 부합하는, 웨이퍼 높이를 조정하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 프로세스 플로우차트이다. 예시 목적을 위해, 웨이퍼 높이를 조정하기 위한 방법이 도 3a를 참조하여 설명될 것이다.

단계 S810에서, 광 강도 이미지가 생성될 수 있다. 단계 S810은, 다른 것들 중에서도, 예를 들면, 신호 프로세서(341)에 의해 수행될 수 있다. 본 개시의 실시형태에 따르면, 검출기(336)로부터의 신호는 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴을 측정하기 위해 획득될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지가 생성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 웨이퍼(321)로부터의 투영된 패턴은 선택적 광 통과 오브젝트(333)의 투영 패턴에 대응할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시형태에 따르면, 선택적 광 통과 오브젝트(333)의 투영 패턴은 불규칙성을 가질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 투영 패턴은 (예를 들면, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 예시되는 바와 같이) 일차원에서 가변 주기를 가질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 투영 패턴은 (예를 들면, 도 6을 참조하여 예시되는 바와 같이) 국소화된 위상 출력 피쳐를 가질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 투영 패턴은 (예를 들면, 도 7을 참조하여 예시되는 바와 같이) 이차원에서 가변 주기를 가질 수 있다.

단계 S820에서, 광 강도 이미지와 기준 광 강도 이미지 사이의 교차 상관이 수행된다. 단계 S820은, 다른 것들 중에서도, 예를 들면, 분석기(342)에 의해 수행될 수 있다. 본 개시의 실시형태에 따르면, 사전 결정된 기준 광 강도 이미지와의 웨이퍼(321) 상의 투영된 패턴의 광 강도 이미지의 교차 상관이 수행될 수 있다. 본 개시의 한 실시형태에 따르면, 기준 광 강도 이미지는, 목표 웨이퍼(321)를 검사하기 위해 현재 사용되고 있는 투영 패턴과 동일한 투영 패턴을 갖는 선택적 광 통과 오브젝트(331)에 기초하여 투영된 패턴으로부터 측정되는 광 강도 이미지일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기준 광 강도 이미지는 공칭 기준 웨이퍼 상으로 투영 패턴을 투영하는 것에 의해 획득될 수 있다. 여기서, 기준 웨이퍼는 편평한 표면을 가질 수 있고 기준 광 강도 이미지를 촬상할 때 목표 위치(예를 들면, 목표 높이)에 배치될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기준 광 강도 이미지는 목표 웨이퍼(321)를 검사하기 이전에 촬상될 수 있고 검사 시스템(300) 내부 또는 외부에 위치될 수 있는 스토리지(도시되지 않음)에 저장될 수 있다. 스토리지에 저장되는 기준 광 강도 이미지는 요구시 스토리지로부터 액세스 또는 수신될 수 있다.

단계 S830에서, 스테이지의 수직 변위가 결정된다. 단계 S830은, 다른 것들 중에서도, 예를 들면, 분석기(342)에 의해 수행될 수 있다. 본 개시의 실시형태에 따르면, 웨이퍼(321)의 수직 변위는, 위상 출력 투영 패턴에 대응하는 측정된 광 강도 이미지와 기준 광 강도 이미지 사이의 교차 상관 결과에 기초하여 결정될 수 있다. 투영된 패턴의 중심이 포지션 x = 0(예를 들면, 1차 전자 빔의 초점)과 매치하지 않는 경우, 교차 상관 그래프는 x ≠ 0에서 가장 큰 피크 값을 가질 것이다. 몇몇 실시형태에서, 웨이퍼(321)의 수직 변위는 시프트에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 교차 상관 그래프의 최대 피크 값이 x = 5에 놓이는 경우, 투영 패턴의 중심(C)을 포지션 x = 0으로 이동시키기 위해 웨이퍼(321)는 들어올려져야 한다는 것이 결정될 수 있다. 교차 상관 그래프의 가장 큰 피크 값이 x = -5에 놓이는 경우, 투영 패턴의 중심(C)을 포지션 x = 0으로 이동시키기 위해 웨이퍼(321)는 낮춰져야 한다는 것이 결정될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 웨이퍼(321)의 수직 변위는 교차 상관 그래프의 최대 피크 값의 시프트 양에 기초하여 결정될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 웨이퍼의 수직 변위와 투영 패턴의 시프트 양 사이의 관계는 실험, 측정, 테스트, 등등에 기초하여 사전 확립될 수 있다.

단계 S840에서, 웨이퍼 높이가 조정된다. 단계 S840은, 다른 것들 중에서도, 예를 들면, 스테이지 모션 컨트롤러(343)에 의해 수행될 수 있다. 본 개시의 실시형태에 따르면, 결정된 수직 변위에 따라 웨이퍼(321)의 높이가 조정될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 스테이지(320)는 단계 S830에서 결정되는 수직 변위에 기초하여 웨이퍼(321)를 이동시키도록 제어될 수 있다.

본 개시의 양태는 다음의 번호가 매겨진 조항에서 설명된다:

1. 하전 입자 빔 검사 시스템으로서,

샘플을 유지하도록 구성되는 스테이지; 및

샘플의 수직 변위를 결정하도록 구성되며:

샘플 상으로 제1 패턴을 투영하도록 구성되는 광원; 및

제1 패턴이 샘플 상에 투영된 이후 투영된 패턴의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 검출기를 포함하는 레벨링 센서를 포함하되,

제1 패턴은 샘플의 상기 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함한다.

2. 조항 1의 시스템으로서, 레벨링 센서는 광원과 샘플 사이에서 선택적 광 통과 오브젝트를 더 포함하되, 선택적 광 통과 오브젝트는 제1 패턴을 갖는다.

3. 조항 1 또는 2의 시스템으로서, 레벨링 센서는 다음의 것을 하도록 구성되는 회로부를 구비하는 컨트롤러를 더 포함한다:

투영된 패턴의 광 강도 이미지를 생성하는 것;

광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관을 행하는 것; 및

교차 상관에 기초하여 샘플의 수직 변위를 결정하는 것.

4. 조항 3의 시스템으로서, 결정된 수직 변위에 따라 샘플의 높이를 조정하도록 구성되는 회로부를 구비하는 스테이지 모션 컨트롤러를 더 포함한다.

5. 조항 3 또는 4의 시스템으로서, 기준 이미지는 기준 샘플의 표면 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 획득된다.

6. 조항 3-5 중 어느 하나의 시스템으로서, 교차 상관은, 사전 결정된 임계치와 동일한 또는 그 보다 더 큰, 교차 상관의 가장 큰 피크 값 대 두 번째로 가장 큰 피크 값의 비율을 갖는다.

7. 조항 1 내지 6 중 어느 하나의 시스템으로서, 불규칙성은 제1 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

8. 조항 1 내지 6 중 어느 하나의 시스템으로서, 불규칙성은 국소화된 피쳐를 포함한다.

9. 조항 1 내지 6 중 어느 하나의 시스템으로서, 불규칙성은 제1 축 및 제1 축과 교차하는 제2 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

10. 레벨링 센서를 포함하는 하전 입자 빔 검사 시스템에서 샘플 높이를 조정하기 위한 방법으로서, 방법은:

샘플 상의 투영된 패턴 - 투영된 패턴은 레벨링 센서의 광원에 의해 샘플 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 형성됨 - 의 광 강도 이미지를 생성하는 것;

광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관을 행하는 것; 및

교차 상관에 기초하여 샘플의 수직 변위를 결정하는 것을 포함하되,

제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함한다.

11. 조항 10의 방법으로서, 결정된 수직 변위에 따라 샘플의 높이를 조정하는 것을 더 포함한다.

12. 조항 10 또는 11의 방법으로서, 기준 샘플의 표면 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 기준 이미지를 획득하는 것을 더 포함한다.

13. 조항 10-12 중 어느 하나의 방법으로서, 교차 상관은, 사전 결정된 임계치와 동일한 또는 그 보다 더 큰, 교차 상관의 가장 큰 피크 값 대 두 번째로 가장 큰 피크 값의 비율을 갖는다.

14. 조항 10-13 중 어느 하나의 방법으로서, 불규칙성은 제1 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

15. 조항 10-13 중 어느 하나의 방법으로서, 불규칙성은 국소화된 피쳐를 포함한다.

16. 조항 10-13 중 어느 하나의 방법으로서, 불규칙성은 제1 축 및 제1 축과 교차하는 제2 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

17. 레벨링 센서를 포함하는 하전 입자 빔 검사 시스템에서 샘플 높이를 조정하기 위한 방법을 컴퓨팅 디바이스로 하여금 수행하게 하도록 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 방법은:

샘플 상의 투영된 패턴 - 투영된 패턴은 레벨링 센서의 광원에 의해 샘플 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 형성됨 - 의 광 강도 이미지를 생성하는 것;

광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관을 행하는 것; 및

교차 상관에 기초하여 샘플의 수직 변위를 결정하는 것을 포함하되,

제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함한다.

18. 조항 17의 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금 다음의 것을 추가로 수행하게 한다:

결정된 수직 변위에 따라 샘플의 높이를 조정하는 것.

19. 조항 17 또는 18의 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금 다음의 것을 추가로 수행하게 한다:

기준 샘플의 표면 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 기준 이미지를 획득하는 것.

20. 조항 17-19 중 어느 하나의 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 교차 상관은, 사전 결정된 임계치와 동일한 또는 그 보다 더 큰, 교차 상관의 가장 큰 피크 값 대 두 번째로 가장 큰 피크 값의 비율을 갖는다.

21. 조항 17-20 중 임의의 하나의 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 불규칙성은 제1 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

22. 조항 17-20 중 임의의 하나의 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 불규칙성은 국소화된 피쳐를 포함한다.

23. 조항 17-20 중 임의의 하나의 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 불규칙성은 제1 축 및 제1 축과 교차하는 제2 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

24. 레벨링 센서로서,

샘플 상으로 제1 패턴을 투영하도록 구성되는 광원; 및

제1 패턴이 샘플 상에 투영된 이후 투영된 패턴의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 검출기를 포함하되,

제1 패턴은 샘플의 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함한다.

25. 조항 24의 레벨링 센서로서, 광원과 샘플 사이에서 선택적 광 통과 오브젝트를 더 포함하되, 선택적 광 통과 오브젝트는 제1 패턴을 갖는다.

26. 조항 24 또는 25의 레벨링 센서로서, 다음의 것을 하도록 구성되는 회로부를 구비하는 컨트롤러를 더 포함한다:

투영된 패턴의 광 강도 이미지를 생성하는 것;

광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관을 행하는 것; 및

교차 상관에 기초하여 샘플의 수직 변위를 결정하는 것.

27. 조항 26의 레벨링 센서로서, 결정된 수직 변위에 따라 샘플의 높이를 조정하도록 구성되는 회로부를 구비하는 스테이지 모션 컨트롤러를 더 포함한다.

28. 조항 26 또는 27의 레벨링 센서로서, 기준 이미지는 기준 샘플의 표면 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 획득된다.

29. 조항 26-28 중 어느 하나의 레벨링 센서로서, 교차 상관은, 사전 결정된 임계치와 동일한 또는 그 보다 더 큰, 교차 상관의 가장 큰 피크 값 대 두 번째로 가장 큰 피크 값의 비율을 갖는다.

30. 조항 24-29 중 어느 하나의 레벨링 센서로서, 불규칙성은 제1 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

31. 조항 24-29 중 어느 하나의 레벨링 센서로서, 불규칙성은 국소화된 피쳐를 포함한다.

32. 조항 24-29 중 어느 하나의 레벨링 센서로서, 불규칙성은 제1 축 및 제1 축과 교차하는 제2 축을 따르는 가변 주기를 포함한다.

컨트롤러(예를 들면, 도 1의 컨트롤러(50))의 프로세서가, 다른 것들 중에서도, 이미지 검사, 이미지 획득, 스테이지 위치 결정(stage positioning), 빔 집속, 전기장 조정, 빔 벤딩(beam bending), 집광 렌즈 조정, 하전 입자 소스 활성화, 빔 편향, 및 방법(900 및 1000)을 실행하기 위한 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수도 있다. 비일시적 매체의 일반적인 형태는, 예를 들면, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, 컴팩트 디스크 리드 온리 메모리(Compact Disc Read Only Memory; CD-ROM), 임의의 다른 광학 데이터 저장 매체, 구멍의 패턴을 갖는 임의의 물리적 매체, 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory; RAM), 프로그래머블 리드 온리 메모리(Programmable Read Only Memory; PROM), 및 소거 가능 프로그래머블 리드 온리 메모리(Erasable Programmable Read Only Memory; EPROM), FLASH-EPROM 또는 임의의 다른 플래시 메모리, 불휘발성 랜덤 액세스 메모리(Non-Volatile Random Access Memory; NVRAM), 캐시, 레지스터, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이들의 네트워크화된 버전을 포함한다.

본 개시의 실시형태는 상기에서 설명되고 첨부하는 도면에서 예시되는 정확한 구성으로 제한되지는 않으며, 그 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 본 개시가 다양한 실시형태와 관련하여 설명되었지만, 본원에서 개시되는 본 발명의 명세서 및 실시의 고려로부터 기술 분야의 숙련된 자에게 본 발명의 다른 실시형태가 명백할 것이다. 본 명세서 및 예는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다는 것이 의도되는데, 본 발명의 진정한 범위 및 취지는 다음의 청구범위에 의해 나타내어진다.

상기의 설명은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 따라서, 하기에서 설명되는 청구범위의 범위로부터 벗어나지 않으면서 설명되는 바와 같이 수정이 이루어질 수도 있다는 것이 기술 분야에서 숙련된 자에게는 명백할 것이다.

Claims (15)

1. 하전 입자 빔 검사 시스템으로서,
   샘플을 유지하도록 구성되는 스테이지; 및
   상기 샘플의 수직 변위를 결정하도록 구성되며:
   상기 샘플 상으로 제1 패턴을 투영하도록 구성되는 광원; 및
   상기 제1 패턴이 상기 샘플 상에 투영된 이후 투영된 패턴의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 검출기를 포함하는 레벨링 센서를 포함하되,
   상기 제1 패턴은 상기 샘플의 상기 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함하는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 레벨링 센서는 상기 광원과 상기 샘플 사이에서 선택적 광 통과 오브젝트를 더 포함하되, 상기 선택적 광 통과 오브젝트는 상기 제1 패턴을 갖는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 레벨링 센서는:
   상기 투영된 패턴의 광 강도 이미지를 생성하도록;
   상기 광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관을 행하도록; 그리고
   상기 교차 상관에 기초하여 상기 샘플의 상기 수직 변위를 결정하도록
   구성되는 회로부를 구비하는 컨트롤러를 더 포함하는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 결정된 수직 변위에 따라 상기 샘플의 높이를 조정하도록 구성되는 회로부를 구비하는 스테이지 모션 컨트롤러를 더 포함하는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
5. 제3항에 있어서,
   상기 기준 이미지는 기준 샘플의 표면 상에 상기 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 획득되는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
6. 제3항에 있어서,
   상기 교차 상관은, 사전 결정된 임계치와 동일한 또는 그 보다 더 큰, 상기 교차 상관의 가장 큰 피크 값 대 두 번째로 가장 큰 피크 값의 비율을 갖는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 불규칙성은 제1 축을 따르는 가변 주기를 포함하는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 불규칙성은 국소화된 피쳐를 포함하는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 불규칙성은 제1 축 및 상기 제1 축과 교차하는 제2 축을 따르는 가변 주기를 포함하는, 하전 입자 빔 검사 시스템.
10. 레벨링 센서를 포함하는 하전 입자 빔 검사 시스템에서 샘플 높이를 조정하기 위한 방법을 컴퓨팅 디바이스로 하여금 수행하게 하도록 상기 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    상기 방법은:
    샘플 상의 투영된 패턴 - 상기 투영된 패턴은 상기 레벨링 센서의 광원에 의해 상기 샘플 상에 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 형성됨 - 의 광 강도 이미지를 생성하는 단계;
    상기 광 강도 이미지와 기준 이미지 사이의 교차 상관을 행하는 단계; 및
    상기 교차 상관에 기초하여 상기 샘플의 수직 변위를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 패턴은 상기 샘플의 상기 수직 변위의 결정을 가능하게 하는 불규칙성을 포함하는, 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
11. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 상기 명령어의 세트는 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
    상기 결정된 수직 변위에 따라 상기 샘플의 높이를 조정하는 것을 추가로 수행하게 하는, 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
12. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 상기 명령어의 세트는 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
    기준 샘플의 표면 상에 상기 제1 패턴을 투영하는 것에 의해 상기 기준 이미지를 획득하는 것을 추가로 수행하게 하는, 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
13. 제10항에 있어서,
    상기 교차 상관은, 사전 결정된 임계치와 동일한 또는 그 보다 더 큰, 상기 교차 상관의 가장 큰 피크 값 대 두 번째로 가장 큰 피크 값의 비율을 갖는, 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
14. 제10항에 있어서,
    상기 불규칙성은 제1 축을 따르는 가변 주기를 포함하는, 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
15. 제10항에 있어서,
    상기 불규칙성은 국소화된 피쳐를 포함하는, 명령어의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.

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