KR20220143942A - 플러드 컬럼, 하전 입자 툴, 및 샘플의 하전 입자 플러딩 방법 - Google Patents

플러드 컬럼, 하전 입자 툴, 및 샘플의 하전 입자 플러딩 방법 Download PDF

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KR20220143942A
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저건 반 소에스트
건 사라 마리 베르글룬드
로버트 웡 조에크 메우 황 포렌 청
디에고 마르티네즈 네그레테 가스쿠에
라우라 디누 구르틀러
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

샘플에 하전 입자 멀티빔을 투사하는 하전 입자 장치로서, 상기 장치는 샘플 쪽으로 1차 빔을 발생시키도록 구성된 1차 컬럼과, 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼을 포함한다. 플러드 컬럼은 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스(301); 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈(310); 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320); 및 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체(350) - 애퍼처 본체는 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 - 를 포함하며, 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어 가능하다.

Description

플러드 컬럼, 하전 입자 툴, 및 샘플의 하전 입자 플러딩 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 3월 24일자로 제출된 EP 출원 20165312.8 및 2021년 3월 1일자로 제출된 EP 출원 21159851.1의 우선권을 주장하는데, 상기 출원 각각은 그 전체가 참조로 본 명세서에 편입되어 있다.
기술분야
본 발명은 플러드 컬럼(flood column), 플러드 컬럼을 포함하는 하전 입자 장치, 및 샘플의 하전 입자 플러딩 방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로(integrated circuit: IC) 칩들을 제조할 때, 제조 프로세스들 중에 기판(즉, 웨이퍼) 또는 마스크 상에는 예를 들면, 광학적 효과들 및 우발적인 입자들의 결과로서 바람직하지 않은 패턴 결함들이 불가피하게 발생하여, 수율을 저하시킨다. 따라서 바람직하지 않은 패턴 결함들의 정도를 모니터링하는 것은 IC 칩들의 제조에 있어서 중요한 프로세스이다. 보다 일반적으로, 기판 또는 다른 물체/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 그 제조 중 및/또는 제조 후의 중요한 프로세스이다.
물체들을 검사하기 위해, 예를 들면 패턴 결함들을 검출하기 위해 하전 입자 빔에 의한 패턴 검사 툴들이 사용되고 있다. 이들 툴은 전형적으로 주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM)과 같은 전자 현미경 기법들을 이용한다. SEM에서는, 상대적으로 높은 에너지의 전자들의 1차 전자 빔이 상대적으로 낮은 랜딩 에너지(landing energy)로 샘플에 랜딩하기 위해 최종 감속 단계로 타겟으로 지향된다. 전자 빔은 샘플 상에 프로빙 스팟(probing spot)으로서 집속된다. 프로빙 스팟에서의 재료 구조와 전자 빔으로부터의 랜딩 전자들 사이의 상호 작용은 2차 전자들, 후방 산란 전자들, 또는 오제 전자들(Auger electrons)과 같은 전자들을 표면으로부터 방출시킨다. 발생된 2차 전자들은 샘플의 재료 구조로부터 방출될 수 있다. 1차 전자 빔을 샘플 표면 위로 프로빙 스팟으로서 스캔함으로써, 2차 전자들이 샘플 표면을 가로질러 방출될 수 있다. 샘플 표면으로부터 이들 방출된 2차 전자를 수집함으로써, 패턴 검사 툴은 샘플 표면의 재료 구조의 특성을 나타내는 이미지를 얻을 수 있다.
상대적으로 짧은 시간에 기판 또는 다른 샘플의 표면의 넓은 영역을 하전 입자들로 플러딩(flooding)하기 위해, 예를 들면 고밀도 전류와 같은 대전류를 샘플에 지향시키기 위해 SEM과 연계하여 전용 플러드 컬럼들(flood columns)이 사용될 수 있다. 플러드 컬럼들은 그래서 웨이퍼 표면을 사전에 대전시키고 SEM에 의한 후속 검사를 위한 대전 조건들을 설정하는 데 유용한 툴들이다. 전용 플러드 컬럼은 전압 콘트라스트 결함 신호를 증강시켜서, 결함 검출 감도 및/또는 SEM의 스루풋을 증가시킬 수 있다. 하전 입자 플러딩 중에, 플러드 컬럼은 사전 정의된 영역을 신속하게 대전시키기 위해 비교적 대량의 하전 입자들을 예를 들면, 전류로서 제공하는 데 사용된다. 그 후, 사전에 대전된 영역 내의 영역을 스캔하여 그 영역의 이미징을 달성하기 위해 전자 빔 검사 시스템의 1차 전자 소스가 적용된다.
본 발명의 실시예들은 플러드 컬럼 및 플러드 컬럼을 포함하는 하전 입자 장치에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼이 제공되며, 상기 플러드 컬럼은: 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈; 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈; 및 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체 - 애퍼처 본체는 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 - 를 포함하며, 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어 가능하다.
본 발명에 따르면, 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼이 제공되며, 상기 플러드 컬럼은: 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈; 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈; 소스 렌즈 및 선택적으로는 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체 - 애퍼처 본체는 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 -; 및 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.
본 발명에 따르면, 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼이 제공되며, 상기 플러드 컬럼은: 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 집광 렌즈; 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체 - 애퍼처 본체는 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 -; 및 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 대물 렌즈를 포함하며, 대물 렌즈는 샘플에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔의 초점을 샘플의 업빔의 크로스오버 지점으로 조정하도록 제어 가능하다.
본 발명에 따르면, 하전 입자 멀티빔을 샘플에 투사하기 위한 하전 입자 툴이 제공되며, 상기 하전 입자 툴은 본 발명에 의해 제공되는 플러드 컬럼들의 플러드 컬럼을 포함한다.
본 발명에 따르면, 플러드 컬럼을 사용한 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은: 하전 입자 소스를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈를 사용하여 방출된 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하는 단계; 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계; 및 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체를 사용하여 하전 입자 빔의 일부를 통과시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 플러드 컬럼을 사용한 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은: 하전 입자 소스를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계; 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체를 사용하여 하전 입자 빔의 일부를 통과시키는 단계; 및 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 플러드 컬럼을 사용한 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은: 하전 입자 소스를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계; 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체를 사용하여 하전 입자 빔의 일부를 통과시키는 단계; 및 샘플에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 대물 렌즈를 사용하여 샘플의 업빔의 크로스오버 지점에 하전 입자 빔을 집속시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 특정 실시예들을 예시 및 예로서 명시한 첨부 도면들과 연계하여 취해진 이하의 설명으로부터 본 발명의 이점들이 분명해질 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 양태들은 첨부 도면들과 연계하여 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 하전 입자 빔 검사 장치를 개략적으로 묘사한다.
도 2는 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치의 일부를 형성할 수 있는 하전 입자 툴을 개략적으로 묘사한다.
도 3a는 예를 들면, 고밀도 작동 모드에서 플러드 컬럼의 실시예를 개략적으로 묘사한다.
도 3b는 예를 들면, 저밀도 작동 모드에서 플러드 컬럼의 실시예를 개략적으로 묘사한다.
이제 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 그 예들이 첨부 도면들에 도시되어 있다. 이하의 설명은 달리 명시되지 않는 한 상이한 도면들에서 동일한 숫자들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 이하의 설명에 기재된 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내는 것은 아니다. 오히려, 이들은 첨부된 청구범위에 기술되어 있는 본 발명과 관련된 양태들에 따른 장치들 및 방법들의 예들일 뿐이다.
IC 칩 상의 트랜지스터들, 커패시터들, 다이오드들 등과 같은 회로 컴포넌트들의 패킹 밀도를 크게 높임으로써 디바이스들의 물리적 크기를 축소하는 전자 디바이스들의 향상된 컴퓨팅 파워가 달성될 수 있다. 이는 더욱 더 작은 구조들을 제작할 수 있게 하는 분해능의 향상에 의해 가능해졌다. 예를 들어, 엄지손톱 크기이며 2019년 이전에 이용 가능한 스마트폰 IC 칩은 20억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수 있는데, 각 트랜지스터의 크기는 인간의 머리카락의 1/1000 미만이다. 그래서, 반도체 IC의 제조가 수백 개의 개별 단계를 갖는 복잡하고 시간 소모적인 프로세스라는 것은 놀라운 일이 아니다. 단 한 단계에서의 에러들도 최종 제품의 기능에 극적인 영향을 미칠 가능성이 있다. 단 하나의 "킬러 결함(killer defect)"도 디바이스의 고장을 일으킬 수 있다. 제조 프로세스의 목표는 프로세스의 전체 수율을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 50 단계의 프로세스(단계는 웨이퍼 상에 형성되는 층들의 개수를 나타낼 수 있음)에서 75%의 수율을 얻으려면, 각 개별 단계는 99.4%를 넘는 수율을 가져야 한다. 개별 단계가 95%의 수율을 가지면, 전체 프로세스의 수율은 7%까지 낮아지게 된다.
IC 칩 제조 시설에서는 높은 프로세스 수율이 바람직하지만, 시간당 처리되는 기판의 개수로 정의되는 높은 기판(즉, 웨이퍼) 스루풋을 유지하는 것도 필수적이다. 높은 프로세스 수율과 높은 기판 스루풋은 결함의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 특히 결함들을 검토하기 위해 운영자의 개입이 필요한 경우에 그렇다. 그래서, (주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: 'SEM')과 같은) 검사 툴들에 의한 마이크로 및 나노 스케일 결함들의 높은 스루풋의 검출 및 식별은 높은 수율과 저비용을 유지하는 데 필수적이다.
SEM은 스캐닝 디바이스와 검출기 장치를 포함한다. 스캐닝 디바이스는 1차 전자들을 생성하기 위한 전자 소스를 포함하는 조명 시스템과, 1차 전자들의 하나 이상의 집속된 빔으로 기판과 같은 샘플을 스캐닝하기 위한 투영 시스템을 포함한다. 1차 전자들은 샘플과 상호 작용하여 2차 전자들을 발생시킨다. SEM이 샘플의 스캔된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔됨에 따라 검출 시스템은 샘플로부터 2차 전자들을 캡처한다. 높은 스루풋의 검사를 위해, 검사 장치들 중 일부는 1차 전자들의 복수의 집속 빔, 즉 멀티빔을 사용한다. 멀티빔의 컴포넌트 빔들은 서브빔(sub-beams) 또는 빔릿(beamlets)으로 지칭될 수 있다. 멀티빔은 샘플의 상이한 부분들을 동시에 스캔할 수 있다. 따라서 멀티빔 검사 장치는 단일 빔 검사 장치보다 훨씬 빠른 속도로 샘플을 검사할 수 있다.
도면들은 개략적이다. 따라서 도면들에서 컴포넌트들의 상대적 치수들은 명확성을 위해 과장되어 있다. 이하의 도면들의 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 컴포넌트들 또는 개체들을 지칭하며, 개별 실시예들과 관련하여 차이점들만이 설명된다. 설명 및 도면들은 전자 광학 장치에 대한 것이지만, 실시예들이 본 발명을 특정 하전 입자들로 한정하는 데 사용되지는 않는다는 것이 이해된다. 따라서, 본 문서 전체에 걸쳐서 전자들에 대한 언급들은 보다 일반적으로는 하전 입자들에 대한 언급들로 여겨질 수 있으며, 하전 입자들은 반드시 전자들일 필요는 없다.
이제 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 도시하는 개략도인 도 1이 참조된다. 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)는 메인 챔버(10), 로드 락(load lock) 챔버(20), 하전 입자 툴(40), 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module: EFEM)(30), 및 컨트롤러(50)를 포함한다. 하전 입자 툴(40)은 메인 챔버(10) 내에 위치된다. 하전 입자 툴(40)은 전자 빔 툴(40)일 수 있다. 하전 입자 툴(40)은 단일 빔 툴 또는 멀티빔 툴일 수 있다.
EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가 로딩 포트(들)를 포함할 수도 있다. 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)는 예를 들어, 기판들(예를 들면, 반도체 기판들 또는 다른 재료(들)로 제작된 기판들) 또는 검사 대상 샘플들(이하에서는 기판들, 웨이퍼들, 및 샘플들이 총칭적으로 "샘플들"로 지칭됨)을 포함하는 기판 FOUP(front opening unified pod: 전면 개방 통합 포드)를 수용일 수 있다. EFEM(30)의 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 샘플들을 로드 락 챔버(20)로 운반한다.
로드 락 챔버(20)는 샘플 주변의 가스를 제거하는 데 사용된다. 이는 주변 환경의 압력보다 낮은 국소 가스 압력인 진공을 발생시킨다. 로드 락 챔버(20)는 로드 락 챔버(20) 내의 가스 입자들을 제거하는 로드 락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 로드 락 진공 펌프 시스템의 작동은 로드 락 챔버가 대기압보다 낮은 제1 압력에 도달하게 할 수 있다. 제1 압력에 도달하고 난 후에, 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 샘플을 로드 락 챔버(20)로부터 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 메인 챔버 진공 펌프 시스템은 샘플 주변의 압력이 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(10) 내의 가스 입자들을 제거한다. 제2 압력에 도달하고 난 후, 샘플은 전자 빔 툴 - 이에 의해 샘플은 하전 입자 플러딩 및/또는 검사를 받을 수 있게 됨 - 로 운반된다.
컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 툴(40)에 전자식으로 연결된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 제어하도록 구성된 (컴퓨터와 같은) 프로세서일 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성된 처리 회로도 포함할 수 있다. 컨트롤러(50)는 메인 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도 1에 도시되어 있으나, 컨트롤러(50)는 이 구조의 일부일 수도 있다는 것이 이해된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 컴포넌트 요소들 중 하나에 위치될 수 있거나 컴포넌트 요소들 중 적어도 2개에 걸쳐 분산될 수 있다.
이제 예시적인 하전 입자 툴(40)를 도시하는 개략도인 도 2가 참조된다. 하전 입자 툴(40)은 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 일부를 형성할 수 있다. 하전 입자 툴(40)은 하전 입자 검사 툴(200)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하전 입자 검사 툴(200)은 멀티빔 검사 툴(200)일 수 있다. 혹은, 하전 입자 검사 툴(200)은 단일 빔 검사 툴일 수도 있다. 하전 입자 검사 툴(200)은 전자 소스(201), 건 애퍼처 플레이트(gun aperture plate)(271), 집광 렌즈(210), 선택적으로 소스 변환 유닛(220), 1차 투영 시스템(230), 전동 스테이지(209), 및 샘플 홀더(207)를 포함한다. 전자 소스(201), 건 애퍼처 플레이트(271), 집광 렌즈(210), 및 선택적으로 소스 변환 유닛(220)은 하전 입자 검사 툴(200)에 의해 구성되는 조명 시스템의 컴포넌트들이다. 샘플 홀더(207)는 예를 들면, 검사 또는 하전 입자 플러딩을 위해 샘플(208)(예를 들면, 기판 또는 마스크)을 유지 및 선택적으로 위치시키기 위해 전동 스테이지(209)에 의해 지지된다. 하전 입자 검사 툴(200)은 2차 투영 시스템(250) 및 연관된 전자 검출 디바이스(240)(이들은 함께 검출 컬럼 또는 검출 시스템을 형성할 수 있음)를 더 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(240)는 복수의 검출 소자(241, 242, 및 243)를 포함할 수 있다. 1차 투영 시스템(230)은 대물 렌즈(231) 및 선택적으로 소스 변환 유닛(220)(조명 시스템의 일부가 아닌 경우)을 포함할 수 있다. 1차 투영 시스템과 조명 시스템은 함께 1차 컬럼 또는 1차 전자 광학 시스템으로 지칭될 수 있다. 빔 분리기(beam separator)(233)와 편향 스캐닝 유닛(deflection scanning unit)(232)이 1차 투영 시스템(230) 내부에 위치될 수 있다.
1차 빔을 발생시키는 데 사용되는 예를 들어, 1차 컬럼의 컴포넌트들은 하전 입자 검사 툴(200)의 1차 전자 광축과 정렬될 수 있다. 이들 컴포넌트는 전자 소스(201), 건 애퍼처 플레이트(271), 집광 렌즈(210), 소스 변환 유닛(220), 빔 분리기(233), 편향 스캐닝 유닛(232), 및 1차 투영 장치(230)를 포함할 수 있다. 1차 컬럼의 컴포넌트들(또는 사실은 1차 컬럼)은 멀티빔일 수 있는 1차 빔을 샘플의 검사를 위해 샘플 쪽으로 발생시킨다. 2차 투영 시스템(250) 및 그 연관된 전자 검출 디바이스(240)는 하전 입자 검사 툴(200)의 2차 전자 광축(251)과 정렬될 수 있다.
1차 전자 광축(204)은 조명 시스템인 하전 입자 검사 툴(200)의 부분의 전자 광축에 의해 구성된다. 2차 전자 광축(251)은 검출 시스템(또는 검출 컬럼)인 하전 입자 검사 툴(200)의 부분의 전자 광축이다. 1차 전자 광축(204)은 본 명세서에서 1차 광축(참조를 용이하게 하기 위해) 또는 하전 입자 광축으로도 지칭될 수 있다. 2차 전자 광축(251)은 본 명세서에서 2차 광축 또는 2차 하전 입자 광축으로도 지칭될 수 있다.
전자 소스(201)는 캐소드(도시되지 않음) 및 추출기 또는 애노드(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 작동 중에, 전자 소스(201)는 캐소드로부터 1차 전자들로서 전자들을 방출하도록 구성된다. 1차 전자들은 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출되거나 가속되어 1차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(203)를 형성하는 1차 전자 빔(202)을 형성한다. 1차 전자 빔(202)은 1차 빔 크로스오버(203)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 구성에서, 전자 소스(201)는, 예를 들면 20 keV 초과, 바람직하게는 30 keV, 40 keV, 또는 50 keV 초과의 고전압에서 작동한다. 전자 소스로부터의 전자들은, 예를 들면 샘플 홀더(207) 상의 예를 들면 샘플(208)에 비해 높은 랜딩 에너지를 갖는다.
이 구성에서, 1차 전자 빔은 샘플에 도달할 시점에는, 및 바람직하게는 투영 시스템에 도달하기 전에 멀티빔이 된다. 이러한 멀티빔은 다수의 다양한 방식으로 1차 전자 빔으로부터 발생될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔은 크로스오버 앞에 위치된 멀티빔 어레이, 소스 변환 유닛(220)에 위치된 멀티빔 어레이, 또는 이들 위치 사이의 임의의 지점에 위치된 멀티빔 어레이에 의해 발생될 수 있다. 멀티빔 어레이는 빔 경로를 가로질러 어레이로 배치된 복수의 전자 빔 조작 요소를 포함할 수 있다. 각 조작 요소는 서브빔을 발생시키도록 1차 전자 빔에 영향을 줄 수 있다. 그래서 멀티빔 어레이는 입사 1차 빔 경로와 상호 작용하여 멀티빔 어레이의 다운빔(down-beam)의 멀티빔 경로를 생성한다.
건 애퍼처 플레이트(271)는 작동 시 쿨롱 효과를 저감하기 위해 1차 전자 빔(202)의 주변 전자들을 차단하도록 구성된다. 쿨롱 효과는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 프로브 스팟들(221, 222, 및 223) 각각의 크기를 확대하며, 그에 따라 검사 분해능을 저하시킬 수 있다. 건 애퍼처 플레이트(271)는 쿨롱 애퍼처 어레이로도 지칭될 수 있다.
집광 렌즈(210)는 1차 전자 빔(202)을 집속하도록 구성된다. 집광 렌즈(210)는 1차 전자 빔(202)을 평행 빔이 되어 소스 변환 유닛(220)에 수직으로 입사하게 집속하도록 설계될 수 있다. 집광 렌즈(210)는 그 제1 주 평면의 위치가 이동 가능하도록 구성될 수 있는 가동식 집광 렌즈일 수 있다. 가동식 집광 렌즈는 자성이 되도록 구성될 수 있다. 집광 렌즈(210)는 회전 방지 집광 렌즈일 수 있고 및/또는 이동 가능할 수도 있다.
소스 변환 유닛(220)은 이미지 형성 소자 어레이, 수차 보상기 어레이, 빔 제한 애퍼처 어레이, 및 프리벤딩 마이크로 디플렉터(pre-bending micro-deflector) 어레이를 포함할 수 있다. 프리벤딩 마이크로 디플렉터 어레이는 1차 전자 빔(202)의 복수의 1차 서브빔(211, 212, 213)을 편향시켜 빔 제한 애퍼처 어레이, 이미지 형성 소자 어레이, 및 수차 보상기 어레이에 수직으로 진입하게 할 수 있다. 이 구성에서, 이미지 형성 소자 어레이는 멀티빔 경로의 복수의 서브빔, 즉 1차 서브빔(211, 212, 및 213)을 발생시키기 위해 멀티빔 어레이로서 기능할 수 있다. 이미지 형성 어레이는 1차 전자 빔(202)의 복수의 1차 서브빔(211, 212, 및 213)에 영향을 주고 1차 빔 크로스오버(203)의 복수의 평행 이미지(가상 또는 실제) - 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 각각에 하나씩 - 를 형성하기 위해 마이크로 디플렉터들 또는 마이크로렌즈들(또는 양자의 조합)과 같은 복수의 전자 빔 매니퓰레이터를 포함할 수 있다. 수차 보상기 어레이는 필드 곡률 보상기 어레이(도시되지 않음) 및 비점수차 보상기 어레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기 어레이는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 필드 곡률 수차들을 보상하기 위해 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 비점수차 보상기 어레이는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 비점수차들을 보상하기 위해 복수의 마이크로 스티그메이터(micro-stigmator) 또는 다극 전극을 포함할 수 있다. 빔 제한 애퍼처 어레이는 개별 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 직경들을 제한하도록 구성될 수 있다. 도 2는 예로서 3개의 1차 서브빔(211, 212, 및 213)을 도시하고 있는데, 소스 변환 유닛(220)은 임의의 개수의 1차 서브빔을 형성하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 컨트롤러(50)는 소스 변환 유닛(220), 전자 검출 디바이스(240), 1차 투영 시스템(230), 또는 전동 스테이지(209)와 같은 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 다양한 부분에 연결될 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 컨트롤러(50)는 다양한 이미지 및 신호 처리 기능들을 수행할 수 있다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 멀티빔 장치를 포함하여 하전 입자 빔 검사 장치의 작동을 관제하기 위해 다양한 제어 신호들도 발생시킬 수 있다.
집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력(focusing power)을 변화시킴으로써 소스 변환 유닛(220)의 다운빔의 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 전류를 조정하도록 또한 구성될 수 있다. 대체로서 또는 추가적으로, 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 전류들은 개별 1차 서브빔들에 대응하는 빔 제한 애퍼처 어레이 내의 빔 제한 애퍼처들의 반경방향 크기들을 변경함으로써 변경될 수도 있다. 전류는 빔 제한 애퍼처들의 반경방향 크기들과 집광 렌즈(210)의 집속력 양자 모두를 변경함으로써 변경될 수도 있다. 집광 렌즈가 이동 가능하며 자성인 경우, 축외 서브빔들(212, 213)은 회전 각도들로 소스 변환 유닛(220)을 조명하는 결과를 이룰 수 있다. 회전 각도들은 가동식 집광 렌즈의 집속력 또는 제1 주 평면의 위치에 따라 변한다. 회전 방지 집광 렌즈인 집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력이 변화되는 동안에도 회전 각도를 불변으로 유지하도록 구성될 수 있다. 가동식이기도 한 이러한 집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력과 그 제1 주 평면의 위치가 변할 때 회전 각도들이 변하지 않게 할 수 있다.
대물 렌즈(231)는 검사를 위한 샘플(208) 상에 서브빔들(211, 212, 및 213)을 집속시키도록 구성될 수 있으며, 샘플(208)의 표면 상에 3개의 프로브 스팟(221, 222, 및 223)을 형성할 수 있다.
빔 분리기(233)는 예를 들면, 정전 쌍극자장(electrostatic dipole field)과 자기 쌍극자장(magnetic dipole field)(도 2에는 도시되지 않음)을 발생시키는 정전 디플렉터를 포함하는 빈 필터(Wien filter)일 수 있다. 작동 중에, 빔 분리기(233)는 정전 쌍극자장에 의해 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 개별 전자들에 정전력을 가하도록 구성될 수 있다. 정전력은 빔 분리기(233)의 자기 쌍극자장에 의해 개별 전자들에 가해지는 자력과 크기는 같지만 방향은 반대이다. 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)은 따라서 적어도 실질적으로 0도의 편향각으로 빔 분리기(233)를 적어도 실질적으로 직선으로 통과할 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(232)은 작동 중에 샘플(208) 표면의 섹션 내의 개별 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로브 스팟들(221, 222, 및 223)을 스캔하기 위해 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)을 편향시키도록 구성된다. 샘플(208) 상에의 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 또는 프로브 스팟들(221, 222, 및 223)의 입사에 응답하여, 2차 전자들과 후방 산란 전자들을 포함하는 전자들이 샘플(208)로부터 발생된다. 2차 전자들은 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 및 263)으로 전파된다. 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)은 전형적으로 (전자 에너지 ≤ 50 eV를 갖는) 2차 전자들을 가지며 (50 eV와 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖는) 후방 산란 전자들 중 적어도 일부를 또한 가질 수 있다. 빔 분리기(233)는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)의 경로를 2차 투영 시스템(250) 쪽으로 편향시키도록 배치된다. 2차 투영 시스템(250)은 후속적으로 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)의 경로를 전자 검출 디바이스(240)의 복수의 검출 구역(241, 242, 및 243)에 집속시킨다. 검출 구역들은 대응하는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 검출하도록 배치된 개별 검출 소자들(241, 242, 및 243)일 수 있다. 검출 구역들은 예를 들면, 샘플(208)의 대응하는 스캔된 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 컨트롤러(50) 또는 신호 처리 시스템(도시되지 않음)으로 송신되는 대응하는 신호들을 발생시킨다.
검출 소자들(241, 242, 및 243)은 대응하는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 검출할 수 있다. 검출 소자들(241, 242, 및 243)에의 2차 전자 빔들의 입사 시에, 이들 소자는 대응하는 강도 신호 출력들(도시되지 않음)을 발생시킬 수 있다. 출력들은 이미지 처리 시스템(예를 들면, 컨트롤러(50))으로 지향될 수 있다. 각 검출 소자(241, 242, 및 243)는 하나 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 검출 소자의 강도 신호 출력은 검출 소자 내의 모든 픽셀들에 의해 발생된 신호들의 합일 수 있다.
컨트롤러(50)는 이미지 획득기(도시되지 않음) 및 스토리지 디바이스(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 프로세서, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 터미널, 퍼스널 컴퓨터(PC), 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스들 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 컨트롤러의 처리 기능의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 그래서, 이미지 획득기는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 스토리지 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오 등, 또는 이들의 조합과 같은, 신호 통신을 가능케 하는 장치(40)의 전자 검출 디바이스(240)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 신호를 수신하고, 신호에 포함된 데이터를 처리하여, 그로부터 이미지를 구성할 수 있다. 이미지 획득기는 그래서 샘플(208)의 이미지들을 획득할 수 있다. 이미지 획득기는 윤곽들의 생성, 획득된 이미지 상에의 표시자들의 중첩 등과 같은 다양한 후처리 기능들도 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 스토리지는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, RAM(Random Access Memory), 다른 유형의 컴퓨터 가독 메모리 등과 같은 스토리지 매체일 수 있다. 스토리지는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며, 스캔된 미가공 이미지 데이터(raw image data)를 원본 이미지들로 및 후처리 이미지들을 저장하는 데 사용될 수 있다.
이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들 각각은 샘플(208)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지들은 어느 기간에 걸쳐 복수 회 샘플링된 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 복수의 이미지를 포함할 수 있다. 복수의 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 복수의 이미지로 이미지 처리 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(50)는 검출된 2차 전자들의 분포를 획득하기 위한 측정 회로(예를 들면, 아날로그-디지털 변환기)를 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 중에 수집된 전자 분포 데이터는, 샘플 표면에 입사하는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 함께, 검사 중인 샘플 구조들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조들의 다양한 피처들을 드러내는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 그에 따라 샘플에 존재할 수 있는 임의의 결함들을 드러내는 데 사용될 수 있다.
컨트롤러(50)는 샘플(208)의 검사 중에 샘플(208)을 이동시키기 위해 전동 스테이지(209)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(50)는 전동 스테이지(209)가 적어도 샘플 검사 중에, 예를 들면 일정한 속도로 바람직하게는 연속적으로 샘플(208)을 소정 방향으로 이동시키도록 할 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 파라미터들에 따라 샘플(208)의 이동 속도를 변경하도록 전동 스테이지(209)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 스캐닝 프로세스의 검사 단계들의 특성에 따라 스테이지 속도(그 방향을 포함함)를 제어할 수 있다.
도 2는 하전 입자 검사 툴(200)이 3개의 1차 전자 서브빔을 사용하는 것을 도시하고 있으나, 하전 입자 검사 툴(200)은 2개 이상의 1차 전자 서브빔을 사용할 수도 있다는 것이 이해된다. 본 발명은 하전 입자 검사 툴(200)에 사용되는 1차 전자 빔의 개수를 제한하지 않는다. 하전 입자 검사 툴(200)은 단일의 하전 입자 빔을 사용하는 단일 빔 검사 툴(200)일 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하전 입자 빔 툴(40)은 플러드 컬럼(flood column)(300) 또는 플러드 건을 더 포함할 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 샘플(208)의 표면을 사전에 대전시키고 대전 조건들을 설정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러드 컬럼은 하전 입자 검사 장치(200)에 의한 검사 전에 샘플(208)의 표면을 사전에 대전시킬 수 있다. 이는 전압 콘트라스트 결함 신호를 증강시켜 하전 입자 검사 장치(200)의 결함 검출 감도 및/또는 스루풋을 증가시킬 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 사전 정의된 영역을 대전시키기 위해 비교적 대량의 하전 입자를 공급하는 데 사용될 수 있다. 그 후, 하전 입자 검사 장치(200)는 샘플(208)의 사전 대전된 영역을 스캔하여 그 영역의 이미징을 달성할 수 있다. 전동 스테이지(209)는 플러드 컬럼(300)에 의한 하전 입자 플러딩을 위한 위치로부터 하전 입자 검사 장치(200)에 의한 검사를 위한 위치로 샘플(208)을 이동시킬 수 있다. 달리 말하면, 전동 스테이지(209)는 샘플(208)을 하전 입자 플러딩을 위한 위치로 이동시키는 데 사용될 수 있고, 그리고 나서 플러드 컬럼(300)은 샘플(208)을 하전 입자로 플러딩할 수 있다. 다음으로, 전동 스테이지(209)는 샘플(208)을 검사를 위한 위치로 이동시킬 수 있다. 다음으로, 하전 입자 검사 장치(200)는 샘플(208)을 검사하는데 사용될 수 있다. 혹은, 플러드 컬럼(300)에 의한 하전 입자 플러딩을 위한 위치는 하전 입자 검사 장치(200)에 의한 검사를 위한 위치와 일치할 수도 있으며, 그래서 샘플(208)과 전동 스테이지(209)는 하전 입자 플러딩 후 및 검사 전에 실질적으로 제자리에 유지될 수 있다.
플러드 컬럼(300)은 제너레이터 시스템 내에 있을 수 있는 하전 입자 소스(301), 집광 렌즈(320), 블랭커 전극(330), 대물 렌즈(340), 및 애퍼처 본체(350)를 포함할 수 있다. 구성에서 플러드 컬럼은 적어도 하전 입자 소스(301), 집광 렌즈(320), 블랭커 전극(330), 대물 렌즈(340), 및 애퍼처 본체(350)를 포함한다. 플러드 컬럼(300)은 또한 스캐닝 요소(도시되지 않음) 및 필드 렌즈(도시되지 않음)와 같은 하전 입자 빔(302)의 조작을 위한 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들은 실질적으로 축(304)을 따라 배치될 수 있다. 축(304)은 플러드 컬럼(300)의 전자 광축일 수 있다. 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들은 컨트롤러(50)에 의해 제어될 수 있다. 혹은, 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들을 제어하기 위해 전용 컨트롤러가 사용될 수 있거나, 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들은 복수의 개개 컨트롤러에 의해 제어될 수도 있다. 플러드 컬럼(300)은 하전 입자 검사 장치(200)에 기계적으로 결합될 수 있다. 즉, 플러드 컬럼, 특히 플러드 컬럼은 하전 입자 검사 장치(200)의 1차 칼럼에 결합된다. 바람직하게는, 플러드 컬럼은 플러드 컬럼(300)과 1차 컬럼 사이의 인터페이스(350)에서 1차 컬럼에 결합된다.
하전 입자 소스(301)는 전자 소스일 수 있다. 하전 입자 소스(301)는 하전 입자 방출 전극(예를 들면, 캐소드)과 가속 전극(예를 들면, 애노드)을 포함할 수 있다. 하전 입자들은 가속 전극에 의해 하전 입자 방출 전극으로부터 추출 또는 가속되어 하전 입자 빔(302)을 형성한다. 하전 입자 빔(302)은 빔 경로(302)를 따라 전파될 수 있다. 빔 경로(302)는 예를 들어, 하전 입자 빔(302)이 축(304)으로부터 편향되지 않는 상황들에서는 축(304)을 포함할 수 있다. 구성에서, 전자 소스(301)는, 예를 들면 20 keV 초과, 바람직하게는 30 keV, 40 keV, 또는 50 keV 초과의 고전압에서 작동한다. 전자 소스(301)로부터의 전자들은, 예를 들면 샘플 홀더(207) 상의 예를 들면 샘플(208)에 비해 높은 랜딩 에너지를 갖는다. 바람직하게는, 플러드 컬럼의 전자 소스(301)는 1차 컬럼의 전자 소스(201)와 동일하거나 적어도 실질적으로 동일한 작동 전압에서 작동한다. 플러드 컬럼(300)의 전자 소스(301)로부터의 전자들은 바람직하게는 검사 툴(200)의 전자 소스(201)에 의해 방출되는 전자들과 동일하거나 적어도 실질적으로 유사한 랜딩 에너지를 갖는다.
플러드 컬럼과 1차 컬럼 양자 모두의 소스들(201, 301)이 실질적으로 동일한 작동 전압에 있는 것이 바람직하다. 이는 샘플(2208), 및 그에 따라 바람직하게는 기판 지지체 및 바람직하게는 가동식 스테이지(209)가 검사 및/또는 측정과 플러딩을 위해 동일한 작동 전압으로 설정되기 때문이다. 즉, 이들은 검사 중에는 1차 컬럼의 소스로 및 플러딩 중에는 플러드 컬럼의 소스로 바이어스될 수 있다. 1차 소스와 스테이지 사이의 상대 전위는 높다. 상업적으로 이용 가능한 것들과 같은 플러드 컬럼들은 검사 툴(200)의 고전압보다 훨씬 낮은 작동 전압을 갖는다. 이러한 스테이지는 플러드 컬럼 또는 1차 컬럼의 작동 소스에 대해 스테이지들이 바이어스되므로 플러딩 중에 고전압으로 유지될 수 없다. 따라서 스테이지의 바이어싱은 다음에 작동하는 소스에 맞게 변경되어야 한다. 상업적으로 이용 가능한 플러드 컬럼의 경우, 소스는 그라운드 전위에 가까운 전위로 설정될 수 있다.
스테이지는 플러딩 위치와 검사/측정 위치(예를 들면, 평가 위치) 사이에서 이동될 수 있다. 샘플이 플러드 컬럼의 빔 경로에 있을 때의 플러딩 위치와 샘플이 1차 컬럼의 빔 경로에 있을 때의 검사 위치 사이에서 가동식 스테이지(209)를 이동시키는 데는 시간이 걸린다. 그러나 전형적인 상용 플러드 컬럼과 고전압 검사 툴의 경우 검사 설정과 플러딩 설정 사이에서 스테이지 전위를 조정하는 데 걸리는 시간은 플러딩 위치와 검사 위치 사이의 이동보다 더 오래 걸릴 수 있다. 전압의 변화는 길게는 몇 분이 걸릴 수 있다. 따라서, 플러드 컬럼이 1차 컬럼과 적어도 유사한 작동 전압을 갖게 하는 것은 상당한 스루풋의 개선이 있는데; 이는 검사 위치와 별개로 자체의 플러딩 위치를 갖는 별도의 플러드 컬럼을 구비한 검사 또는 측정 툴의 경우에도 마찬가지이다. 다른 또는 대체의 이점은 플러딩과 검사 및/또는 측정 사이의 시간을 단축함으로써, 플러딩 효과가 유지되어 검사/측정 전에 사라질 위험이, 방지되지 않을 경우, 저감된다는 것이다.
집광 렌즈(320)는 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 위치되는데, 즉 집광 렌즈(320)는 하전 입자 소스(301)에 대해 다운빔 방향으로 위치된다. 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)을 집속(focusing)하거나 디포커싱(defocusing)할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)을 시준하는(collimate) 데 사용될 수 있다. 하지만, 집광 렌즈(320)는 발산 빔 또는 수렴 빔을 생성하도록 하전 입자 빔(302)을 제어하는 데에도 사용될 수 있다.
애퍼처 본체(350)는 집광 렌즈(320)의 다운빔에 위치될 수 있다. 애퍼처 본체(350)는 축(304)을 따라 전파되는 하전 입자 빔의 일부 또는 전부가 아닌 일부만을 통과시킬 수 있다. 애퍼처 본체(350)는 도 2에 묘사된 바와 같이 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한할 수 있다. 애퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 어떠한 부분의 통과도 방지하도록 하전 입자 빔(302)을 선택적으로 블랭킹하는 데에도 사용될 수 있다. 애퍼처 본체(350)는 개구를 획정할 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)가 개구의 측방향 크기(또는 직경)보다 크면, 하전 입자 빔(302)의 일부만이 개구를 통과하게 된다. 애퍼처 본체(350)는 그래서 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한하여, 빔 제한 애퍼처로서 기능할 수 있다. 애퍼처 본체(350)의 다운빔의 빔의 단면은 애퍼처 본체(350)의 개구의 단면과 기하학적으로 유사하거나(발산 또는 수렴 빔의 경우) 기하학적으로 동일할 수 있다(시준 빔의 경우). 개구는 실질적으로 원형일 수 있다. 개구는 100 ㎛ 내지 10 mm, 바람직하게는 200 ㎛ 내지 5 mm, 더욱 바람직하게는 500 ㎛ 내지 2 mm 범위의 측방향 크기(또는 직경)를 가질 수 있다.
블랭킹 전극(330)은 집광 렌즈(320)의 다운빔 및 애퍼처 본체(350)의 업빔에 위치될 수 있다. 블랭킹 전극(330)은 하전 입자 빔(302)을 선택적으로 편향시킬 수 있는데, 예를 들면 하전 입자 빔(302)을 축(304)으로부터 멀어지게 편향시킬 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 어떠한 부분도 애퍼처 본체(350)에 의해 획정된 개구를 통과하는 것을 방지하도록 블랭킹 전극(330)은 하전 입자 빔(302)을, 예를 들면 개구를 포함하지 않는 애퍼처 본체(350)의 부분 상으로 애퍼처 본체(350)의 개구로부터 멀어지게 편향시킬 수 있다. 블랭킹 전극(330)은 빔이 애퍼처 본체(350)의 개구를 통과하지 않도록 빔을 블랭킹할 수 있다. 하지만, 블랭킹 전극(330)과 애퍼처 본체(350)의 조합이 하전 입자 빔(302)을 선택적으로 블랭킹하는 데, 즉 애퍼처 본체(350)의 개구를 통한 하전 입자 빔(302)의 적어도 일부의 통과를 선택적으로 방지하는 데 사용될 수도 있다. 즉, 블랭킹 전극(330)과 애퍼처 본체(350)의 조합은 개구를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 선택적으로 제어할 수 있다.
대물 렌즈(340)는 애퍼처 본체(350)의 다운빔에 위치된다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)을 집속하거나 디포커싱할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(320)는 발산 빔을 생성하도록 하전 입자 빔(302)을 제어하는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라 샘플(208) 상의 스팟 크기를 증대시키고 하전 입자들로 플러딩되는 샘플(208) 상의 표면의 면적을 증대시킬 수 있다. 하지만, 몇몇 상황에서는, 대물 렌즈(340)는 수렴 빔을 생성하도록 하전 입자(302)를 제어하는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라 하전 입자 빔(302)을 샘플(208) 상에 집속시킬 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈의 다운빔에 위치된 필드 렌즈(도 2에는 도시되지 않음)가 필드 렌즈와 샘플(208) 사이의 전기장의 강도를 설정하는 데 사용될 수 있다. 이 전기장은 하전 입자들이 샘플(208) 쪽으로 이동할 때 하전 입자에 영향을 미치며, 그에 따라 하전 입자 플러딩 중에 샘플(208)의 대전 속도 및 대전 레벨(즉, 하전 입자 플러딩 후의 전기 접지에 대한 샘플(208)의 최대 전압)에 영향을 미친다.
도 3a와 도 3b는 도 2의 플러드 컬럼(300)과 같은 플러드 컬럼(300)의 실시예를 개략적으로 묘사한다. 플러드 컬럼(300)은 하전 입자 소스(301), 집광 렌즈(320), 블랭킹 전극(330), 애퍼처 본체(350), 대물 렌즈(340), 및 필드 렌즈(370)를 포함할 수 있다. 하전 입자 소스(301)는 하전 입자 방출 전극(301a)(예를 들면, 캐소드)과 가속 전극(301b)(예를 들면, 애노드)을 포함한다. 플러드 컬럼은 소스 렌즈(310)를 추가로 포함할 수 있다. 선택적으로, 플러드 컬럼(300)은 스캐닝 전극들(360)을 포함할 수 있다.
플러드 컬럼(300)은 (도 3a에 개략적으로 묘사된) 고밀도 모드 및 (도 3b에 개략적으로 묘사된) 저밀도 모드와 같은 상이한 작동 모드들에서 선택적으로 작동될 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 고밀도 작동 모드와 저밀도 작동 모드 사이에서 전환할 수 있다. 혹은, 플러드 컬럼(300)은 고밀도 모드와 저밀도 모드 중 어느 하나에서와 같이, 하나의 작동 모드에서만 작동될 수도 있다. 컨트롤러(50)는 플러드 컬럼(300)을 고밀도 모드와 저밀도 모드로 선택적으로 작동시키도록 플러드 컬럼(300)의 작동 모드를 제어할 수 있다. 사용자는 플러드 컬럼(300) 또는 컨트롤러(50)에 작동 모드들 중 하나에서 선택적으로 작동하도록 지시할 수 있다. 혹은, 컨트롤러(50)는 예를 들면, 사전 설정된 프로그램 또는 작동 순서에 기초하여 플러드 컬럼(300)의 작동 모드를 자동으로 제어할 수 있다.
고밀도 모드는 샘플(208)의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 것이다. 고밀도 모드에서는, 본 명세서에서 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)로도 지칭되는, 샘플(208)에 입사하는 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)가 상대적으로 작다. 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 특히 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)에 비해 상대적으로 작다. 그래서, 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도는 특히 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도와 비교하여 상대적으로 높다. 고밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 0 내지 1000 ㎛의 범위, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 하지만, 스팟 크기는 용도에 따라 달라진다. 전형적인 용도의 요건은 25 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위인데, 이는 실시예의 바람직한 작동 범위이다. 다음으로 빔 스팟은 용도에 따른 작동 중에 작동 범위로부터 선택될 수 있다. 500 ㎛를 넘으면 필요한 전류 밀도를 달성하기 어렵기 때문에 작동 범위의 상한이 선택된다. 이용 가능한 광학계에 의하면, 범위의 하한은 5 ㎛ 초과, 예를 들면 10 ㎛, 25 ㎛, 또는 50 ㎛일 수 있다.
저밀도 모드는 샘플(208)의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 것이다. 저밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 특히 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)에 비해 상대적으로 크다. 그래서, 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도는 특히 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도와 비교하여 상대적으로 낮다. 저밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 500 ㎛ 초과, 바람직하게는 1 mm 초과, 더욱 바람직하게는 3 mm 초과, 특히 바람직하게는 5 mm 초과, 예를 들면 약 8 mm일 수 있다. 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 500 ㎛ 내지 50 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 20 mm, 더욱 바람직하게는 3 mm 내지 15 mm, 특히 바람직하게는 5 mm 내지 12 mm의 범위일 수 있다.
도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 플러드 컬럼(300)은 소스 렌즈(310)를 포함할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 하전 입자 소스(301)의 다운빔에, 예를 들면 바로 다운빔에, 특히 하전 입자 소스(301)의 가속 전극(예를 들면, 애노드)의 다운빔에 배치되거나 위치된다. 소스 렌즈(310)는 집광 렌즈(320)의 업빔에, 예를 들면 집광 렌즈(320)의 바로 업빔에 배치되거나 위치된다. 소스 렌즈(310)는 특히 소스 렌즈(310)의 다운빔 및 집광 렌즈(320)의 업빔의 하전 입자 빔(302)의 초점 또는 빔 각도(α)를 조정함으로써 하전 입자 빔(302)을 조작할 수 있다. (본 명세서에서의 빔 각도들에 대한 모든 언급은 빔 단면에 걸친 최대각 변위라는 점에 유의하자. 빔 각도의 다른 정의는 도 3a와 도 3b에서 점선들로 나타낸 전자 광축에 대한 빔의 최대각 변위일 수 있다. 이 축에 대한 빔 각도의 다른 정의는 본 명세서에서 제공되는 해당 빔 각도의 절반이다.) 소스 렌즈(310)는 바람직하게는 집광 렌즈(320)의 업빔에 발산 하전 입자 빔(302)을 생성하도록 하전 입자 빔(302)을 조작한다. 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 소스 렌즈(310)는 집광 렌즈(320)의 업빔에 위치된 크로스오버 지점(C1)에 하전 입자 빔을 집속시킬 수 있으며, 그에 따라 집광 렌즈(320)의 업빔에(및 크로스오버 지점(C1)의 다운빔에) 발산 하전 입자 빔(302)을 생성할 수 있다. 몇몇 구성에서, 이는 하전 입자 빔(320)을 디포커싱하는 것과 비교하여 보다 넓은 빔 발산(즉, 보다 큰 빔 각도(α))을 가능케 할 수 있다. 혹은, 소스 렌즈(310)는 하전 입자 빔(302)을 디포커싱하고, 그에 따라 집광 렌즈(320)(도시되지 않음)의 업빔에 발산 하전 입자 빔(302)을 생성할 수 있다. 디포커싱에 의해, 소스 렌즈는 소스 렌즈(310)의 업빔의 가상 크로스오버 지점에 대해 빔 경로를 발산시킨다. 그래서 발산 빔의 빔 각도(α)는 가상 크로스오버 지점에 대해 결정된다. 이하의 기재에서의 빔 각도(α)에 대한 언급은 소스 렌즈(310)의 업빔에서 크로스오버 및 가상 크로스오버(virtual cross-over)를 갖는 양자의 실시예들 모두를 언급하는 것으로 이해해야 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 고밀도 모드에서, 소스 렌즈(310)는 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)(또는 포커스/디포커스의 양), 그래서 (가상 크로스오버의 경우) 소스 렌즈(310)의 다운빔에서 또는 크로스오버 지점(C1)의 다운빔에서 하전 입자 빔(302)의 발산의 크기를 가변적으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 소스 렌즈(310)가 하전 입자 빔(302)을 크로스오버 지점(C1)에 집속시킬 때, 소스 렌즈(310)는 크로스오버 지점(C1)의 위치를 축(304)을 따라 가변적으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 그래서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 변경하는 데 사용될 수 있다. 소스 렌즈(310)는 빔 각도(α)를 범위 내의 복수의 (사전 결정된) 값으로 설정하는 데 사용될 수 있다. 혹은, 소스 렌즈(310)는 사전 결정된 연속 범위 내에서 빔 각도(α)를 변경하는 데 사용될 수 있다. 소스 렌즈(310)는 예를 들면, 범위 내에서 빔 각도(α)를 적어도 0° 내지 5°, 바람직하게는 적어도 0° 내지 10° 변경할 수 있다. 이는 집광 렌즈(320)의 다운빔 및 애퍼처 본체(350)의 업빔에서 하전 입자 빔(302)의(예를 들면, 도 3a에 묘사된 시준된 하전 입자 빔(302, 302')의) 측방향 크기를 조정할 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 조정함으로써 애퍼처 본체(350)를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 가변적으로 설정할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 예를 들면, 애퍼처 본체를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 범위 내에서 적어도 100 % 내지 50 %, 바람직하게는 적어도 100 % 내지 25 %, 더욱 바람직하게는 적어도 100 % 내지 10 %, 특히 바람직하게는 적어도 100 % 내지 5 % 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3a는 소스 렌즈(310)가 빔 각도를 α 또는 α'으로 선택적으로 설정하고, 그에 따라 크로스오버 지점 C1 및 C1'을 각각 생성할 수 있음을 도시한다. 도 3a에 묘사된 바와 같이, 이는 애퍼처 본체(350)의 업빔에서 애퍼처 본체(350)의 업빔의 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(이 빔 각도는 - 예를 들면, 시준된 하전 입자 빔(302)을 생성하기 위해 전자 광축에 대해 0°로 - 집광 렌즈(320)에 의해 설정될 수 있음)와는 독립적으로 하전 입자 빔(302, 302')의 측방향 크기를 변경한다. 소스 렌즈(310)를 사용하여 빔 각도(α, α')를 가변적으로 설정하는 것은 그래서 애퍼처 본체(350)를 통과하는 하전 입자 빔(302, 302')의 비율을 효과적으로 가변적으로 설정한다. 도 3a를 참조하면, 소스 렌즈(310)가 상대적으로 큰 빔 각도(α)를 설정하면, 애퍼처(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기는 상대적으로 크며, 그래서 하전 입자 빔(302)의 상대적으로 작은 비율이 애퍼처 본체(350)를 통과하게 된다. 역으로, 소스 렌즈(310)가 상대적으로 작은 빔 각도(α')를 설정하면, 애퍼처(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302')의 측방향 크기는 상대적으로 작으며, 그래서 하전 입자 빔(302')의 상대적으로 큰 비율이 애퍼처 본체(350)를 통과하게 된다.
대체로서 또는 추가적으로, 예를 들면 저밀도 모드에서, 소스 렌즈(310)는 소스 렌즈(310)의 다운빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)(또는 포커스/디포커스의 양)를 설정하거나 고정 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 이는 예를 들면, 도 3b에 도시되어 있다. 소스 렌즈(310)가 하전 입자 빔(302)을 크로스오버 지점(C1)에 집속시킬 때, 소스 렌즈(310)는 크로스오버 지점(C1)(가상이며 소스 렌즈(310)의 업빔일 수 있음)의 위치를 축(304)을 따라 설정하거나 고정 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 이는 애퍼처 본체(350)를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 고정 설정할 수 있다. 소스 렌즈(310)는, 예를 들면 빔 각도(α)를 고밀도 모드에서 사용되는 최대 빔 각도로 설정할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 집광 렌즈(320)에서 하전 입자 빔의 측방향 크기를 최대화하도록 빔 각도(α)를 설정할 수 있다. 이는 애퍼처 본체(350)의 다운빔에서 최대 발산 빔을 생성할 수 있는데, 이는 궁극적으로 샘플(208)에서 최대 스팟 크기를 달성할 수 있다. 예를 들어, 소스 렌즈(310)는 1 내지 20, 바람직하게는 2 내지 15, 더욱 바람직하게는 5 내지 10의 범위에서 하전 입자 빔(302)의 배율(소스 렌즈(310)로부터 집광 렌즈(320)까지)을 달성할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 고밀도 모드의 경우, 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)을 시준하거나 실질적으로 시준하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 집광 렌즈(320)의 다운빔(302) 및 애퍼처 본체(350)의 업빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도를 0°로, 또는 실질적으로 0°로, 예를 들면 축(304)의 방향에 대해 0° 내지 5° 범위의 값으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 애퍼처 본체(350)의 업빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도를 고정 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 그래서 소스 렌즈(310)가 애퍼처 본체(350)의 (바로) 업빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도에 미칠 수 있는 어떠한 영향도 상쇄할 수 있다.
대체로서 또는 추가적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 예를 들면 저밀도 모드에서, 집광 렌즈(350)는 애퍼처 본체(305)의 업빔에서 발산 하전 입자 빔(302)을 생성하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 예를 들면, 하전 입자 빔(302)을 집광 렌즈(320)의 다운빔 및 애퍼처 본체(350)의 업빔의 크로스오버 지점(C2)에 집속시키도록 제어 가능하며, 그래서 하전 입자 빔(302)은 애퍼처 본체의 업빔과 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산할 수 있다. 이는 애퍼처 본체(350)의 다운빔에서 하전 입자 빔(302)이 시준되는 상황과 비교하여, 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 도 3b와 도 3a의 비교를 참조하라. 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 증대된 측방향 크기는 대물 렌즈가 샘플(208)에서 빔 스팟을 더욱 증대시키거나 극대화할 수 있게 한다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)을 집속시킬 수 있다. 하전 입자 빔의 하전 입자들에 대한 대물 렌즈(340)의 집속 효과는 축(304)에 더 가까운 하전 입자 빔(302) 내의 하전 입자들보다 축(304)으로부터 더 멀리 변위된(그에 따라 대물 렌즈(340)의 전극들에 더 가까운) 하전 입자들에서 더 크다. 그래서, 대물 렌즈(340)의 집속 효과는 축(304)으로부터 더 멀리 하전 입자들의 보다 큰 변위를 달성한다. 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)의 소정 비율이 예를 들면, 하전 입자 빔(302)의 60 % 미만, 바람직하게는 50 % 미만, 더욱 선택적으로는 40 % 미만이 애퍼처 본체(350)를 통과하도록 빔 각도(β) 또는 크로스오버 지점(C2)의 위치를 설정할 수 있다. 몇몇 적용의 경우, 애퍼처를 통과하는 비율은 낮게는 20 % 또는 심지어는 10 %일 수도 있다. 애퍼처 본체(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302) 내의 하전 입자들의 분포는 하전 입자 빔(302)의 중심에서보다 하전 입자 빔(302)의 에지들에서 덜 균일할 수 있다. 애퍼처 본체(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302) 내의 하전 입자들의 분포는 예를 들면, 가우스 분포일 수 있다. 이러한 하전 입자 빔(302)을 애퍼처 본체(350)를 통과시키는 것은 하전 입자 빔(302)의 에지들을 제거하도록 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한할 수 있다. 그래서, 하전 입자 빔(302)의 중심만이 애퍼처 본체(350)를 통과할 수 있다. 이는 애퍼처 본체(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302)과 비교하여 애퍼처 본체(350)의 다운빔에서의 하전 입자 빔(302)의 균일성의 개선으로 이어질 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 보다 작은 비율만을 애퍼처 본체(350)를 통과시키는 것은 샘플(208)에 도달하는 전류도 제한할 수 있는데, 이는 몇몇 적용에서는 유익할 수 있다.
애퍼처 본체(350)는 바람직하게는 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 애퍼처 본체(350)는 집광 렌즈의 업빔 및 소스 렌즈(310)의 다운빔에 배치될 수 있다. 애퍼처 본체(350)를 집광 렌즈의 다운빔에 구비하는 것은, 이 구성에서는 빔과 그 빔 스팟의 보다 우수한 제어가 달성될 수 있기 때문에 바람직할 수 있다. 애퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 적어도 일부를 통과시키기 위한 것이다. 애퍼처 본체(350)는 예를 들면, 도 3a의 고밀도 모드와 도 3b의 저밀도 모드 양자 모두에서 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한할 수 있다. 몇몇 상황에서는, 애퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한하지 않고, 하전 입자 빔(302) 전부가 애퍼처 본체(302)를 통과할 수 있다. 하전 입자 빔(302)이 애퍼처 본체(350)의 업빔에서 발산할 때, 애퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 빔 각도에 영향을 미칠 수 있으며, 도 3b로부터 분명하듯이, 애퍼처 본체(350)의 업빔에서의 빔 각도(β)가 애퍼처 본체(350)의 다운빔에서의 빔 각도(β')보다 크게 된다.
선택적으로, 블랭킹 전극(330)은 애퍼처 본체(350)의 업빔에 배치된다. 블랭킹 전극(330)은 집광 렌즈(330)의 다운빔에 배치될 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 어떠한 부분도 예를 들면, 샘플(208) 쪽으로 애퍼처 본체(350)를 통과하는 것을 방지하도록 블랭킹 전극(300)은 하전 입자 빔(302)을 축(304)으로부터 멀어지게 편향시킬 수 있다.
대물 렌즈(340)는 애퍼처 본체(350)의 다운빔에 배치된다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)의 초점을 조정하도록 제어 가능하다. 하전 입자 빔(302)의 초점을 조정하기 위해 대물 렌즈(340)를 사용함으로써 샘플(208) 상에의 하전 입자 빔(302)의 입사에 의해 형성되는 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)가 조정된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 고밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)가 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)보다 작도록 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)의 초점을 조정하도록 제어 가능할 수 있다.
대체로서 또는 추가적으로, 예를 들면 저밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)가 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)보다 크도록 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)을 조작하도록 제어 가능할 수 있다. 이는 예를 들면, 도 3b에 도시되어 있다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)의 초점을 샘플(208)의 업빔의 크로스오버 지점(C3)으로 조정하도록 제어 가능하며, 그래서 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)보다 크게 될 수 있다. 바람직하게는, 크로스오버 지점(C3)은 플러드 컬럼(300)의 최종 요소의 업빔에, 예를 들면 플러드 컬럼(300)의 필드 렌즈(370)의 업빔에 위치된다. 크로스오버 지점(C3)을 생성하면 크로스오버 지점(C3)이 생성되지 않는 상황과 비교하여 샘플(208)에서의 빔 스팟의 측방향 크기를 증대시킬 수 있다. 이는 크로스오버 지점(C3)이 대물 렌즈(340)의 바로 다운빔에서 발산하는 하전 입자 빔(208)의 (가상) 초점보다 플러드 컬럼(300)의 최종 요소에 더 가깝게 위치될 수 있기 때문에 달성될 수 있다. 그래서, 1 mm 초과, 예를 들면 최대 20 mm, 및 심지어는 50 mm의 빔 스팟이 달성될 수 있다.
크로스오버 지점(C3)은 i) 축(304)을 따라서 크로스오버 지점(C3)과 샘플(208)의 표면 사이의 거리 d'과 ii) 축(304)을 따라서 대물 렌즈(340)의 중심과 크로스오버 지점(C3) 사이의 거리 d의 비 d'/d가 1 초과, 바람직하게는 1.2 초과, 더욱 바람직하게는 1.5 초과, 특히 바람직하게는 2 초과가 되도록 위치될 수 있다. 비 d'/d는 1 내지 10, 바람직하게는 1.2 내지 6, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 4, 특히 바람직하게는 2 내지 3의 범위일 수 있다. 즉, 대물 렌즈(340)에 의한 하전 입자 빔(302)의 배율(대물 렌즈(340)로부터 샘플(208)의 표면까지)은 1 내지 10, 바람직하게는 1.2 내지 6, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 4, 특히 바람직하게는 2 내지 3의 범위일 수 있다.
선택적으로, 플러드 컬럼(300)은 스캐닝 전극들(360), 예를 들면 한 쌍의 스캐닝 전극(360)을 포함할 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 애퍼처 본체(350)의 다운빔에 배치 또는 위치될 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(340)의 업빔에 배치 또는 위치될 수 있다. 혹은, 스캐닝 전극들(360)은 대물 렌즈(340)의 다운빔에, 예를 들면 대물 렌즈(340)와 필드 렌즈(370)의 사이에, 또는 필드 렌즈(370)의 다운빔에 배치될 수 있다.
스캐닝 전극들(360), 바람직하게는 한 쌍의 스캐닝 전극(360)은 예를 들면 고밀도 모드에서 샘플(208)을 가로질러 하전 입자 빔(302)을 스캔하도록 제어 가능할 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 하전 입자 빔(302)을, 예를 들면 1차원으로(도 3a에서는 위에서 아래로) 가변적으로 편향시키도록 제어 가능할 수 있다. 선택적으로, 샘플(208)을 가로질러 하전 입자 빔(302)을 스캔하도록 축(304)의 주위에서 각도적으로 변위된 하전 입자 빔(302)을 가변적으로 편향시키기 위해 추가의 스캐닝 전극들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 바람직하게는 하전 입자 빔(302)이 직교하는 2차원으로 스캔되도록 각 쌍은 샘플 표면 위로 상이한 방향을 따라 하전 입자 빔(302)을 스캔할 수 있다. 샘플(208)을 스캔하기 위해 스캐닝 전극들을 사용하여 하전 입자 빔(302)을 편향시키는 것이 정지된(즉, 스캔되지 않은) 하전 입자 빔(302)에 대해 샘플(208)을 이동시키는 것보다 빠를 수 있다. 스캐닝에 의해 달성되는 고속화는 전동 스테이지(209) 및 샘플(208)과 비교하여 하전 입자들의 보다 작은 관성에 기인할 수 있다. 특히 (도 3a의 고밀도 모드에서와 같이) 샘플(208) 상의 빔 스팟이 상대적으로 작은 상황들에서는, 그에 따라 샘플(208)(또는 적어도 플러딩이 필요한 샘플(208)의 부분)의 보다 빠른 하전 입자 플러딩을 달성하기 위해 스캐닝 전극들(360)을 사용하는 것이 유용할 수 있다.
대체로서 또는 추가적으로, 예를 들면 저밀도 모드에서, 스캐닝 전극들(360)은 하전 입자 빔(302)을 조작하지 않도록 제어 가능할 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 하전 입자 빔(302)을 편향시키지 않도록 하전 입자 빔(302)의 빔 경로를 유지 또는 보존하도록 제어 가능할 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 예를 들면, 플러드 컬럼(300)의 저밀도 작동 모드에서 이러한 방식으로 제어 가능할 수 있다. (도 3b의 저밀도 모드에서와 같이) 샘플(208) 상의 빔 스팟이 상대적으로 큰 상황들에서, 스캐닝 전극들(360)의 사용은 샘플(208) 상의 빔 스팟의 가능한 최대 크기를 축소시킬 수 있다. 이는 하전 입자 빔(302)을 편향시키는 것은 하전 입자 빔(208)과 플러드 컬럼의 최종 요소 사이에 간극을 필요로 할 수 있기 때문이다. 스캐닝 전극들(360)의 사용은 그래서, 예를 들면 도 3b의 저밀도 모드에서 샘플(208) 상의 빔 스팟의 측방향 크기를 최대화하는 데 역효과를 낼 수 있다.
실시예에서는, 샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼(300)이 제공된다. 플러드 컬럼(300)은 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스(301)를 포함한다. 플러드 컬럼(300)은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 소스 렌즈(301)를 더 포함한다. 플러드 컬럼(300)은 소스 렌즈(301)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 더 포함한다. 플러드 컬럼(300)은 소스 렌즈(310)의 다운빔에, 바람직하게는 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체(330)를 더 포함한다. 애퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키기 위한 것이다. 플러드 컬럼(300)은 컨트롤러(50)를 더 포함한다. 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플(208)의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼(300)을 선택적으로 작동시킨다. 소스 렌즈(301)는 하전 입자 빔(302)을 집광 렌즈(320)의 업빔의 크로스오버 지점(C1)에 집속시키고 크로스오버 지점(C1)의 위치를 빔 경로를 따라 가변적으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다.
실시예에서는, 플러드 컬럼(300)을 사용한 샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하는 단계를 포함한다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 소스 렌즈(310)를 사용하여 방출된 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 가변적으로 설정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 소스 렌즈(310)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 빔 각도를 조정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체(350)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키는 단계를 더 포함한다.
실시예에서는, 플러드 컬럼(300)을 사용한 샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 또한 제공된다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하는 단계를 포함한다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 조정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 집광 렌즈(310)의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체(350)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 샘플(208)의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플(208)의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼(300)을 선택적으로 작동시키는 단계를 더 포함한다.
실시예에서는, 플러드 컬럼(300)을 사용한 샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 또한 제공된다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하는 단계를 포함한다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 조정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체(350)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 샘플(208)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기가 대물 렌즈(240)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기보다 크도록, 대물 렌즈(340)를 사용하여 하전 입자 빔(302)을 샘플(208)의 업빔의 크로스오버 지점(C3)에 집속시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 평가 툴은 샘플의 정성적 평가(예를 들면, 합격/불합격)를 하는 툴, 샘플의 정량적 측정(예를 들면, 피처의 크기)과 같은 측정을 하는 툴, 또는 샘플의 맵의 이미지를 생성하는 툴일 수 있다. 평가 툴들의 예들로는 (예를 들면, 결함 식별을 위한) 검사 툴들, (예를 들면, 결함 분류를 위한) 검토 툴들, 및 계측 툴들이 있다.
본 발명이 다양한 실시예들과 연계하여 설명되었으나, 여기에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시를 고려함으로써 본 발명의 다른 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 분명해질 것이다. 본 명세서와 예들은 예시로서만 간주되며, 본 발명의 진정한 범위와 정신은 다음의 청구범위에 의해 명시됨이 의도된다. 본 명세서 전체에 걸쳐 검사에 대한 언급은 측정, 즉 계측 적용들에 대한 언급도 의도하고 있다. 어떤 요소의 업빔 또는 다운빔의 하전 입자 빔(302)의 언급은 해당 요소의 바로 업빔 또는 바로 다운빔을 포함한다. 제2 요소의 업빔 및 다운빔에 있는 제1 요소에 대한 언급은 바로 업빔 또는 바로 다운빔을 의미할 수 있으나, 적절한 경우에는 제1 요소와 제2 요소의 사이에 다른 요소들이 제공되는 실시예들도 포함할 수 있다.
특정 방식으로 하전 입자 빔(302)을 조작하도록 제어 가능한 컴포넌트에 대한 언급은 이러한 방식으로 컴포넌트를 조작하도록 컴포넌트를 제어하는 컨트롤러(50)뿐만 아니라 이러한 방식으로 컴포넌트를 조작하도록 컴포넌트를 제어하는 다른 컨트롤러들 또는 디바이스들(예를 들면, 전압 공급장치)도 포함한다. 예를 들어, 컨트롤러는 플러드 컬럼의 컴포넌트, 컴포넌트들의 선정물, 또는 모든 정전 컴포넌트들에 전기적으로 연결될 수 있다. 빔 경로에서 인접한 컴포넌트와는 다를 수 있는 컴포넌트에 전위를 공급하기 위해 이 컴포넌트에는 전압 공급장치가 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 렌즈는 전압 공급기에 의해 인가되는 전위를 가질 수 있다. 인가되는 전위는 렌즈의 표면과 빔 경로 사이에 인가될 수 있다. 렌즈의 표면은 빔 경로에 대체로 직교할 수 있다. 렌즈의 표면에 인가되는 전위는 예를 들어, 렌즈의 표면과 빔 경로에 대체로 직교할 수 있는 빔 경로 내의 인접한 컴포넌트의 표면 사이에서 작용할 수 있다. 인접한 컴포넌트는 전기적으로 연결되며, 인접한 컴포넌트의 표면에 전위가 인가되도록 인접한 컴포넌트에 전위를 인가하는 전압 공급장치에 연결될 수 있다. 컨트롤러는 렌즈 및 인접한 컴포넌트의 전압 공급장치에 연결되어 그 작동을 제어하고 그에 따라 빔을 빔 경로를 따라 제어할 수 있다. 플러드 컬럼의 컴포넌트들은 스캐닝 디플렉터와 같은 디플렉터를 포함한다는 것에 유의하자. 이러한 디플렉터는 빔 경로 주위에 배치될 수 있는 전극들을 가질 수 있다. 전극들은 각각 전기적으로 연결된다. 디플렉터의 전극들은 독립적으로 제어되거나 함께 제어될 수 있다. 디플렉터 전극들은 전압 공급장치 또는 공통의 전압 공급장치에 독립적으로 연결될 수 있다.
크로스오버 지점(cross-over point)에 대한 언급은 하전 입자 빔(302)을 (도 3a와 도 3b의 크로스오버 지점들(C1, C2, 및 C3)과 같은) 크로스오버 지점에 집속시킴으로써 달성되는 실제 크로스오버 지점을 포함한다. 적절한 경우, 크로스오버 지점에 대한 언급은 하전 입자 빔(302)을 발산시키는 요소의 업빔에 위치된 가상 크로스오버 지점도 포함할 수 있다. 가상 크로스오버 지점은 그 지점으로부터 하전 입자 빔(302)이 발산하는 것으로 보이는 지점이다.
본 명세서에서 빔 각도들에 대한 모든 언급은 빔 단면에 걸친 최대각 변위이다. 빔 각도의 다른 정의는 도 3a와 도 3b에 점선으로 나타낸 전자 광축에 대한 빔의 최대각 변위일 수 있다. 축에 대한 빔 각도의 다른 정의는 본 명세서에 제공된 그 빔 각도의 절반이 된다.
이하의 조항들에 의해 실시예들이 제공된다:
조항 1: 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼은: 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈; 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈; 및 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체 - 애퍼처 본체는 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 - 를 포함하며, 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어 가능하다.
조항 2: 조항 1의 플러드 컬럼에서, 집광 렌즈는 하전 입자 빔을 시준하도록 제어 가능하고, 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하도록 제어 가능하다.
조항 3: 조항 1 또는 조항 2의 플러드 컬럼에서, 집광 렌즈는 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록 하전 입자 빔을 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키도록 제어 가능하다.
조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나의 조항의 플러드 컬럼은, 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 대물 렌즈를 더 포함하고, 바람직하게는 대물 렌즈는 하전 입자 빔의 초점을 조정하고, 그에 따라 샘플 상에의 하전 입자 빔의 입사에 의해 형성되는 빔 스팟의 측방향 크기를 조정하도록 제어 가능하다.
조항 5: 조항 4의 플러드 컬럼에서, 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 하전 입자 빔의 초점을 조정하도록 제어 가능하다.
조항 6: 조항 4 또는 조항 5의 플러드 컬럼에서, 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔을 조작하도록 제어 가능하다.
조항 7: 조항 4 내지 조항 6 중 어느 하나의 조항의 플러드 컬럼에서, 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔의 초점을 샘플의 업빔의 크로스오버 지점으로 조정하도록 제어 가능하다.
조항 8: 임의의 이전 조항의 플러드 컬럼은, 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 한 쌍의 스캐닝 전극을 더 포함한다.
조항 9: 조항 8의 플러드 컬럼에서, 한 쌍의 스캐닝 전극은 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하도록 제어 가능하다.
조항 10: 제8 항 또는 제9 항의 플러드 컬럼에서, 한 쌍의 스캐닝 전극은 하전 입자 빔을 조작하지 않도록 제어 가능하다.
조항 11: 임의의 이전 조항의 플러드 컬럼은, 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키도록 구성된 컨트롤러를 더 포함한다.
조항 12: 조항 11의 플러드 컬럼에서, 고밀도 모드에서: 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어 가능하고, 및/또는 집광 렌즈는 하전 입자 빔을 시준하도록 제어 가능하며, 및 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하도록 제어 가능하며; 및/또는 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 하전 입자 빔의 초점을 조정하도록 제어 가능하고; 및/또는 한 쌍의 스캐닝 전극은 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하도록 제어 가능하다.
조항 13: 조항 11 또는 조항 12의 플러드 컬럼에서, 저밀도 모드에서: 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 설정하도록 제어 가능하고; 및/또는 집광 렌즈는 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록, 하전 입자 빔을 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키도록 제어 가능하며; 및/또는 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔을 조작하도록 제어 가능하고; 및/또는 한 쌍의 스캐닝 전극은 하전 입자 빔을 조작하지 않도록 제어 가능하며; 및/또는 소스 렌즈는 하전 입자 빔이 집광 렌즈의 업빔에서 발산하도록 제어 가능하다.
조항 14: 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼은: 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈; 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈; 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체 - 애퍼처 본체는 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 -; 및 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.
조항 15: 조항 14의 플러드 컬럼에서, 고밀도 모드에서: 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어 가능하고, 및/또는 집광 렌즈는 하전 입자 빔을 시준하도록 제어 가능하며, 및 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하도록 제어 가능하며; 및/또는 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 하전 입자 빔의 초점을 조정하도록 제어 가능하고; 및/또는 한 쌍의 스캐닝 전극은 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하도록 제어 가능하다.
조항 16: 조항 14 또는 조항 15의 플러드 컬럼에서, 저밀도 모드에서: 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 설정하도록 제어 가능하고; 및/또는 집광 렌즈는 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록, 하전 입자 빔을 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키도록 제어 가능하며; 및/또는 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔을 조작하도록 제어 가능하고; 및/또는 한 쌍의 스캐닝 전극은 하전 입자 빔을 조작하지 않도록 제어 가능하며; 및/또는 소스 렌즈는 하전 입자 빔이 집광 렌즈의 업빔에서 발산하도록 제어 가능하다.
조항 17: 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼은: 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 집광 렌즈; 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체 - 애퍼처 본체는 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 -; 및 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 대물 렌즈를 포함하며, 대물 렌즈는 샘플에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔의 초점을 샘플의 업빔의 크로스오버 지점으로 조정하도록 제어 가능하다.
조항 18: 조항 17의 플러드 컬럼은, 하전 입자 소스의 다운빔 및 집광 렌즈의 업빔에 배치된 소스 렌즈를 더 포함하고, 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어 가능하다.
조항 19: 조항 17 또는 조항 18의 플러드 컬럼에서, 집광 렌즈는 하전 입자 빔을 시준하도록 제어 가능하고, 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하도록 제어 가능하다.
조항 20: 조항 17 내지 조항 19 중 어느 하나의 조항의 플러드 컬럼에서, 집광 렌즈는 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록 하전 입자 빔을 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키도록 제어 가능하다.
조항 21: 조항 17 내지 조항 20 중 어느 하나의 조항의 플러드 컬럼에서, 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 하전 입자 빔의 초점을 조정하도록 제어 가능하다.
조항 22: 조항 17 내지 조항 21 중 어느 하나의 조항의 플러드 컬럼은, 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 한 쌍의 스캐닝 전극을 더 포함한다.
조항 23: 조항 22의 플러드 컬럼에서, 한 쌍의 스캐닝 전극은 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하도록 제어 가능하다.
조항 24: 조항 22 또는 조항 23의 플러드 컬럼에서, 한 쌍의 스캐닝 전극은 하전 입자 빔을 조작하지 않도록 제어 가능하다.
조항 25: 조항 17 내지 조항 24 중 어느 하나의 조항의 플러드 컬럼은, 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키도록 구성된 컨트롤러를 더 포함한다.
조항 26: 조항 25의 플러드 컬럼에서, 고밀도 모드에서: 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어 가능하고, 및/또는 집광 렌즈는 하전 입자 빔을 시준하도록 제어 가능하며, 및 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하도록 제어 가능하며; 및/또는 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 하전 입자 빔의 초점을 조정하도록 제어 가능하고; 및/또는 한 쌍의 스캐닝 전극은 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하도록 제어 가능하다.
조항 27: 조항 25 또는 조항 26의 플러드 컬럼에서, 저밀도 모드에서: 소스 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 설정하도록 제어 가능하고; 및/또는 집광 렌즈는 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록, 하전 입자 빔을 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키도록 제어 가능하며; 및/또는 대물 렌즈는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔을 조작하도록 제어 가능하고; 및/또는 한 쌍의 스캐닝 전극은 하전 입자 빔을 조작하지 않도록 제어 가능하며; 및/또는 소스 렌즈는 하전 입자 빔이 집광 렌즈의 업빔에서 발산하도록 제어 가능하다.
조항 28: 하전 입자 멀티빔을 샘플에 투사하기 위한 하전 입자 툴은, 임의의 이전 조항의 플러드 컬럼을 포함한다.
조항 29: 조항 28의 하전 입자 툴은, 샘플의 평가를 위해 샘플 쪽으로 1차 빔을 발생시키도록 구성된 1차 컬럼을 더 포함한다.
조항 30: 조항 29의 하전 입자 툴에서, 1차 컬럼은 플러드 컬럼의 하전 입자 빔과 유사한 랜딩 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 1차 하전 입자 소스를 포함한다.
조항 31: 조항 30의 하전 입자 툴은, 샘플을 지지하도록 구성된 샘플 지지체를 더 포함하고, 샘플 지지체는 샘플이 플러드 컬럼의 하전 입자 소스의 빔 경로에 있도록 구성될 때와 1차 하전 입자 빔의 빔 경로의 경로에 있도록 구성될 때 동일한 전압으로 설정되도록 구성된다.
조항 32: 조항 31의 하전 입자 툴은, 샘플이 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 빔 경로에 있을 때의 플러딩 위치와 샘플이 1차 하전 입자 빔의 빔 경로에 있을 때의 평가 위치 사이에서 샘플 지지체를 이동시키도록 구성된 가동식 스테이지를 더 포함하고, 바람직하게는 플러딩 위치와 검사 위치는 떨어져 있으며, 및/또는 바람직하게는 1차 하전 입자 빔의 빔 경로는 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 빔 경로로부터 떨어져 있다.
조항 33: 플러드 컬럼을 사용한 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 방법은: 하전 입자 소스를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈를 사용하여 방출된 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하는 단계; 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계; 및 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체를 사용하여 하전 입자 빔의 일부를 통과시키는 단계를 포함한다.
조항 34: 조항 33의 방법에서, 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계는 하전 입자 빔을 시준하는 단계를 포함하고; 소스 렌즈의 다운빔의 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하는 단계는 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정한다.
조항 35: 조항 33 또는 조항 34의 방법은, 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록 하전 입자 빔을 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키는 단계를 더 포함한다.
조항 36: 조항 33 내지 조항 35 중 어느 하나의 조항의 방법은, 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 초점을 조정하고, 그에 따라 샘플 상에의 하전 입자 빔의 입사에 의해 형성되는 빔 스팟의 측방향 크기를 조정하는 단계를 더 포함한다.
조항 37: 조항 36의 방법에서, 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 초점을 조정하는 단계는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 하전 입자 빔의 초점을 조정하는 단계를 포함한다.
조항 38: 조항 36 또는 조항 37의 방법에서, 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 초점을 조정하는 단계는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔을 조작하는 단계를 포함한다.
조항 39: 조항 36 내지 조항 38 중 어느 하나의 조항의 방법에서, 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 초점을 조정하는 단계는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 하전 입자 빔을 샘플의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키는 단계를 포함한다.
조항 40: 조항 33 내지 조항 39 중 어느 하나의 조항의 방법은, 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 한 쌍의 스캐닝 전극을 사용하여 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하는 단계를 더 포함한다.
조항 41: 조항 33 내지 조항 40 중 어느 하나의 조항의 방법은, 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키는 단계를 더 포함한다.
조항 42: 조항 41의 방법에서, 고밀도 모드로 플러드 컬럼을 작동시키는 단계는: 소스 렌즈를 사용하여 방출되는 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하는 단계, 및/또는 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔을 시준하는 단계, 및 소스 렌즈를 사용하여 방출되는 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하는 단계; 및/또는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 초점을 조정하는 단계; 및/또는 스캐닝 전극들을 사용하여 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하는 단계를 포함한다.
조항 43: 조항 41 또는 조항 42의 방법에서, 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 작동시키는 단계는: 바람직하게는 하전 입자 빔이 집광 렌즈의 업빔에서 발산하도록 소스 렌즈를 사용하여 방출되는 하전 입자 빔의 빔 각도를 설정하는 단계; 및/또는 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록 집광 렌즈를 사용하여 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 하전 입자 빔을 집속시키는 단계; 및/또는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔을 조작하는 단계를 포함한다.
조항 44: 플러드 컬럼을 사용한 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 방법은: 하전 입자 소스를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계; 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체를 사용하여 하전 입자 빔의 일부를 통과시키는 단계; 및 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키는 단계를 포함한다.
조항 45: 조항 44의 방법에서, 고밀도 모드로 플러드 컬럼을 작동시키는 단계는: 소스 렌즈를 사용하여 방출되는 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하는 단계, 및/또는 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔을 시준하는 단계, 및 소스 렌즈를 사용하여 방출되는 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하는 단계; 및/또는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 초점을 조정하는 단계; 및/또는 스캐닝 전극들을 사용하여 샘플을 가로질러 하전 입자 빔을 스캔하는 단계를 포함한다.
조항 46: 조항 44 또는 조항 45의 방법에서, 저밀도 모드로 플러드 컬럼을 작동시키는 단계는: 바람직하게는 하전 입자 빔이 집광 렌즈의 업빔에서 발산하도록 소스 렌즈를 사용하여 방출되는 하전 입자 빔의 빔 각도를 설정하는 단계; 및/또는 하전 입자 빔이 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록 집광 렌즈를 사용하여 집광 렌즈의 다운빔 및 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 하전 입자 빔을 집속시키는 단계; 및/또는 빔 스팟의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 대물 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔을 조작하는 단계를 포함한다.
조항 47: 플러드 컬럼을 사용한 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 방법은: 하전 입자 소스를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 집광 렌즈를 사용하여 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계; 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체를 사용하여 하전 입자 빔의 일부를 통과시키는 단계; 및 샘플에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기가 대물 렌즈에서의 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 대물 렌즈를 사용하여 샘플의 업빔의 크로스오버 지점에 하전 입자 빔을 집속시키는 단계를 포함한다.
위의 설명은 예시를 위한 것으로 한정하고자 함이 아니다. 그래서, 아래에 기술된 청구범위의 범위로부터 일탈함이 없이 설명된 바와 같이 수정이 이루어질 수 있음이 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 명확할 것이다.

Claims (15)

  1. 샘플에 하전 입자 멀티빔을 투사하는 하전 입자 장치로서,
    상기 하전 입자 장치는 샘플의 평가를 위해 상기 샘플 쪽으로 1차 빔을 발생시키도록 구성된 1차 컬럼; 및 샘플의 하전 입자 플러딩(charged particle flooding)을 위한 플러드 컬럼을 포함하고,
    상기 플러드 컬럼은:
    빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스;
    상기 하전 입자 소스의 다운빔(down-beam)에 배치된 소스 렌즈;
    상기 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈; 및
    상기 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체(aperture body) - 상기 애퍼처 본체는 상기 하전 입자 빔의 일부를 통과시키기 위한 것임 -:
    를 포함하며,
    상기 소스 렌즈는 상기 소스 렌즈의 다운빔의 상기 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼의 집광 렌즈는 상기 하전 입자 빔을 시준(collimate)하도록 제어 가능하고,
    상기 소스 렌즈는 상기 소스 렌즈의 다운빔의 상기 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 상기 집광 렌즈의 다운빔 및 상기 애퍼처 본체의 업빔(up-beam)의 상기 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기(lateral extent)를 조정하도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼의 집광 렌즈는, 상기 하전 입자 빔이 상기 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록 상기 하전 입자 빔을 상기 집광 렌즈의 다운빔 및 상기 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점(cross-over point)에 집속시키도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼은 상기 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 대물 렌즈를 더 포함하고, 바람직하게는 상기 대물 렌즈는 상기 하전 입자 빔의 초점을 조정하고, 그에 따라 상기 샘플 상에의 상기 하전 입자 빔의 입사에 의해 형성되는 빔 스팟의 측방향 크기를 조정하도록 제어 가능한,
    하전 입자 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼의 대물 렌즈는 상기 빔 스팟의 측방향 크기가 상기 대물 렌즈에서의 상기 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 상기 하전 입자 빔의 초점을 조정하도록 제어 가능한,
    하전 입자 장치.
  6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼의 대물 렌즈는 상기 빔 스팟의 측방향 크기가 상기 대물 렌즈에서의 상기 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 상기 하전 입자 빔을 조작하도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  7. 제4 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼의 대물 렌즈는 상기 빔 스팟의 측방향 크기가 상기 대물 렌즈에서의 상기 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 상기 하전 입자 빔의 초점을 상기 샘플의 업빔의 크로스오버 지점으로 조정하도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼은 상기 애퍼처 본체의 다운빔에 배치된 한 쌍의 스캐닝 전극을 더 포함하는,
    하전 입자 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스캐닝 전극은 상기 샘플을 가로질러 상기 하전 입자 빔을 스캔하도록 제어 가능한,
    하전 입자 장치.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스캐닝 전극은 상기 하전 입자 빔을 조작하지 않도록 제어 가능한,
    하전 입자 장치.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러드 컬럼은 상기 샘플의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 상기 샘플의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 상기 플러드 컬럼을 선택적으로 작동시키도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는,
    하전 입자 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 고밀도 모드에서:
    상기 소스 렌즈는 상기 소스 렌즈의 다운빔의 상기 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하도록 제어되도록 구성되고, 및/또는
    상기 집광 렌즈는 상기 하전 입자 빔을 시준하도록 제어되도록 구성되며, 및
    상기 소스 렌즈는 상기 소스 렌즈의 다운빔의 상기 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하고, 그에 따라 상기 집광 렌즈의 다운빔 및 상기 애퍼처 본체의 업빔의 상기 시준된 하전 입자 빔의 측방향 크기를 조정하도록 제어되도록 구성되며; 및/또는
    상기 한 쌍의 스캐닝 전극은 상기 샘플을 가로질러 상기 하전 입자 빔을 스캔하도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 상기 빔 스팟의 측방향 크기가 상기 대물 렌즈에서의 상기 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 작도록 상기 하전 입자 빔의 초점을 조정하도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  14. 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저밀도 모드에서:
    상기 소스 렌즈는 상기 소스 렌즈의 다운빔의 상기 하전 입자 빔의 빔 각도를 설정하도록 제어되도록 구성되고; 및/또는
    상기 집광 렌즈는 상기 하전 입자 빔이 상기 애퍼처 본체의 다운빔에서 발산하도록, 상기 하전 입자 빔을 상기 집광 렌즈의 다운빔 및 상기 애퍼처 본체의 업빔의 크로스오버 지점에 집속시키도록 제어되도록 구성되며; 및/또는
    상기 대물 렌즈는 상기 빔 스팟의 측방향 크기가 상기 대물 렌즈에서의 상기 하전 입자 빔의 측방향 크기보다 크도록 상기 하전 입자 빔을 조작하도록 제어되도록 구성되고; 및/또는
    상기 한 쌍의 스캐닝 전극은 상기 하전 입자 빔을 조작하지 않도록 제어되도록 구성되며; 및/또는
    상기 소스 렌즈는 상기 하전 입자 빔이 상기 집광 렌즈의 업빔에서 발산하도록 제어되도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
  15. 하전 입자 장치에 포함된 플러드 컬럼을 사용한 샘플의 하전 입자 플러딩을 위한 방법으로서,
    하전 입자 소스를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하는 단계;
    상기 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된 소스 렌즈를 사용하여 상기 방출된 하전 입자 빔의 빔 각도를 가변적으로 설정하는 단계;
    상기 소스 렌즈의 다운빔에 배치된 집광 렌즈를 사용하여 상기 하전 입자 빔의 빔 각도를 조정하는 단계; 및
    상기 집광 렌즈의 다운빔에 배치된 애퍼처 본체를 사용하여 상기 하전 입자 빔의 일부를 통과시키는 단계:
    를 포함하는, 방법.
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