KR20230008882A - 동적 제어를 사용하는 고처리량의 다중 빔 대전 입자 검사 시스템 - Google Patents

Abstract

고처리량, 고해상도 및 고신뢰성을 갖는 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 검사 시스템 및 이 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 동작시키는 방법이 제공된다. 방법 및 다중 빔 대전 입자 빔 검사 시스템은 다중 빔 대전 입자 빔 검사 시스템을 제어하기 위한 제어 신호 세트를 복수의 센서 데이터로부터 추출하고, 이에 의해 웨이퍼 검사 작업 동안 웨이퍼 스테이지의 이동을 포함하는 이미징 사양을 유지하도록 구성된다. 특히, 시스템은 시간 간격(Tr)이 이미지를 획득하기 위한 시간 간격(Ts1 및/또는 Ts2)과 중첩되도록 동작된다.

Description

동적 제어를 사용하는 고처리량의 다중 빔 대전 입자 검사 시스템

본 발명은 다중 빔 대전 입자 검사 시스템 및 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 동작시키는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 고처리량, 고해상도 및 고신뢰성의 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 빔 검사 시스템 및 관련 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 본 방법 및 다중 빔 대전 입자 빔 검사 시스템은 다중 빔 대전 입자 빔 검사 시스템을 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 제어 신호 세트를 추출하도록 구성된다.

반도체 디바이스와 같은 훨씬 더 작고 보다 정교한 마이크로 구조물이 지속적으로 발전하여 마이크로 구조물의 작은 치수를 제조하고 검사하기 위한 평면 제조 기술 및 검사 시스템을 추가로 개발하고 최적화하는 것이 필요하다. 반도체 디바이스를 개발하고 제조하려면 예를 들어 테스트 웨이퍼를 설계 검증하는 것이 필요하며, 평면 제조 기술은 신뢰성 있게 고처리량으로 제조하기 위해 공정 최적화를 수반한다. 또한, 최근에는 반도체 디바이스를 리버스 엔지니어링하고 개별적으로 맞춤 구성을 수행하기 위해 반도체 웨이퍼를 분석하는 것이 요구되고 있다. 따라서 높은 정확도로 웨이퍼 상의 마이크로 구조물을 조사하기 위한 고처리량 검사 도구가 필요하다.

반도체 디바이스를 제조하는 데 사용되는 일반적인 실리콘 웨이퍼의 직경은 최대 12인치(300mm)이다. 각각의 웨이퍼는 최대 약 800 제곱 밀리미터 크기의 30개 내지 60개의 반복 영역("다이스")으로 분할된다. 반도체는 평면 집적 기술에 의해 웨이퍼의 표면 상에 층으로 제조된 복수의 반도체 구조물을 포함한다. 관련된 제조 공정으로 인해 반도체 웨이퍼는 일반적으로 편평한 표면을 갖는다. 집적 반도체 구조물의 특징부 크기는 수 ㎛ 내지 5nm의 임계 치수(CD)까지 확장되며, 가까운 장래에 특징부 크기가 훨씬 줄어들어, 예를 들어, 특징부 크기 또는 임계 치수(CD)는 3nm 미만, 예를 들어, 2nm 또는 심지어 1nm 미만이 될 것이다. 위에서 언급된 작은 구조물 크기에서 임계 치수 크기의 결함은 짧은 시간에 매우 넓은 영역에서 식별되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 디바이스를 개발하는 동안 또는 제조하는 동안 또는 반도체 디바이스를 리버스 엔지니어링하기 위해 적어도 임계 치수의 해상도로 집적 반도체 특징부를 고처리량으로 조사할 수 있는 대전 입자 시스템 및 대전 입자 시스템을 동작시키는 방법을 제공하는 것이다. 또한 예를 들어 소위 공정 제어 모니터(PCM)를 위해 웨이퍼 상의 특정 위치 세트에 대해 또는 임계 영역에 대해서만 고해상도 이미지를 획득하는 것도 가능하다.

대전 입자 현미경(CPM) 분야의 최근 개발은 다중 빔 주사 전자 현미경인 MSEM이다. 다중 빔 대전 입자 빔 현미경은 예를 들어 US7244949, US20190355545 또는 US20190355544에 개시되어 있다. 다중 빔 전자 현미경 또는 MSEM과 같은 다중 빔 대전 입자 현미경에서, 샘플은 1차 복사선으로 예를 들어 4개 내지 최대 10000개의 전자 빔을 포함하는 전자 빔릿 어레이에 의해 조사되며, 여기서 각각의 전자 빔은 그 다음 인접 전자 빔으로부터 1 내지 200 마이크로미터의 거리만큼 분리되어 있다. 예를 들어, MSEM은 약 10㎛의 거리만큼 분리된 전자 빔릿을 사용하여 육각형 어레이로 배열된 약 100개의 분리된 전자 빔 또는 빔릿을 갖는다. 복수의 1차 대전 입자 빔릿은 조사되는 샘플의 표면, 예를 들어, 이동 가능 스테이지에 장착된 웨이퍼 척에 고정된 반도체 웨이퍼의 표면에 공통 대물 렌즈에 의해 집속된다. 1차 대전 입자 빔릿으로 웨이퍼 표면을 조명하는 동안, 상호 작용 생성물, 예를 들어, 2차 전자는 1차 대전 입자 빔릿의 초점 지점에 의해 형성된 복수의 교차점에서 유래하는 반면, 상호 작용 생성물의 양과 에너지는 웨이퍼 표면의 재료 조성 및 지형에 따라 다르다. 상호 작용 생성물은 복수의 2차 대전 입자 빔릿을 형성하고, 이는 공통 대물 렌즈에 의해 수집되어 다중 빔 검사 시스템의 투사 이미징 시스템에 의해 검출기 평면에 배열된 검출기로 안내된다. 검출기는 각각이 복수의 검출 픽셀을 포함하는 복수의 검출 영역을 포함하고, 복수의 2차 대전 입자 빔릿 각각에 대한 강도 분포를 검출하고, 예를 들어, 100㎛ x 100㎛의 이미지 패치가 획득된다.

선행 기술의 다중 빔 대전 입자 현미경은 일련의 정전기 요소와 자성 요소를 포함한다. 정전기 요소와 자성 요소 중 적어도 일부는 복수의 2차 대전 입자 빔의 초점 위치 및 무수차(stigmation)를 조정하도록 조정 가능하다. 예로서, US10535494는 2차 대전 입자 빔릿의 초점의 검출된 강도 분포가 미리 결정된 강도 분포에서 벗어나는 경우 대전 입자 현미경을 재조정할 것을 제안한다. 검출된 강도 분포가 미리 결정된 강도 분포에 따르는 경우 조정이 달성된다. 2차 대전 입자 빔릿의 강도 분포의 전역 변위 또는 변형을 통해 지형 효과, 샘플의 기하 형상 또는 틸트 또는 샘플의 대전 효과에 대한 결론을 도출할 수 있다. US9336982는 2차 대전 입자를 광으로 변환하기 위해 신틸레이터 판을 갖는 2차 대전 입자 검출기를 개시한다. 신틸레이터 판의 변환 효율의 손실을 줄이기 위해, 복수의 2차 대전 입자 빔릿과 신틸레이터 판의 초점 스폿의 상대적인 측방향 위치는 예를 들어 신틸레이터 판을 측방향으로 변위시키기 위한 액추에이터 또는 대전 입자 빔 편향기에 의해 변할 수 있다.

선행 기술의 다중 빔 대전 입자 현미경은 1차 또는 2차 대전 입자 빔릿의 적어도 하나의 크로스오버 평면(cross over plane)을 포함한다. 선행 기술의 다중 빔 대전 입자 현미경은 조정을 용이하게 하는 검출 시스템 및 방법을 포함한다.

일반적으로 대전 입자 현미경의 이미징 설정을 변경하는 것이 바람직하다. 다중 빔 대전 입자 현미경의 이미징 획득 설정을 제1 이미징 설정으로부터 다른 제2 이미징 설정으로 변경하는 방법은 US9799485에 설명되어 있다.

그러나, 웨이퍼 검사용 대전 입자 현미경에서는, 고신뢰성과 높은 반복성으로 이미징을 수행할 수 있도록 이미징 상태를 안정적으로 유지하는 것이 요구된다. 처리량은 스테이지의 속도 및 새로운 측정 부위에서의 재정렬, 및 획득 시간마다 측정 영역 자체와 같은 여러 파라미터에 따라 달라진다. 획득 시간마다 측정 영역은 체류 시간, 해상도 및 빔릿의 수에 의해 결정된다. 2개의 이미지 패치를 획득하는 사이에, 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지에 의해 그 다음 관심 지점으로 측방향으로 이동된다. 이미지 획득을 위해 그 다음 위치로 스테이지의 움직임 및 정밀 정렬은 다중 빔 검사 시스템의 처리량을 제한하는 요소 중 하나이다. 고처리량으로 이미지를 획득하는 동안, 원치 않는 스테이지 움직임이나 드리프트는 이미지 해상도를 저하시킬 수 있다. 고처리량으로 이미지를 획득하는 동안, 미리 결정된 1차 및 2차 대전 입자 빔 경로의 드리프트 및 편차는 이미지 품질과 측정 결과의 신뢰성에 부정적인 영향을 미친다. 예를 들어, 복수의 1차 대전 입자 빔릿은 평면 영역 세그먼트 내 래스터 구성으로부터 악화될 수 있고, 또는 다중 빔 대전 입자 검사 시스템의 해상도는 변할 수 있다.

단일 빔 전자 현미경은 일반적으로 전자 빔의 위치 정확도와 스테이지 움직임을 개선하기 위해 소위 빔 에러 함수(BEF)를 사용한다. BEF는 이를 위해 샘플을 빔 편향 시스템에 고정하는 스테이지로부터 유도된 (위치) 신호를 피드백한다. 최근의 예는 WO2020/136094 A2에 제시된다. 그러나 다중 빔 대전 입자 현미경은 더 복잡하여, 단일 빔 전자 현미경의 간단한 방법으로는 충분하지 않다. 예를 들어, 웨이퍼 스테이지에 대한 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 복수의 초점 지점의 회전은 종래 기술에 의해 보상될 수 없다. 또한, 다중 빔 대전 입자 현미경은 복수의 2차 전자 빔릿을 검출기에 이미징하기 위한 이미징 투사 시스템을 갖고 있고, 복수의 2차 전자의 정확한 이미징이 유지되어야 한다. 또한, 2차 빔 경로의 수차도 분리하여 고려해야 한다.

US9530613은 다중 빔 대전 입자 현미경의 초점을 제어하는 방법을 제시한다. 복수의 대전 입자 빔릿의 서브세트는 비점수차 형태로 형성되고, 초점 위치의 편차를 검출하기 위해 사용된다. 비점수차 형상의 빔릿의 각각의 타원형 형상으로부터 에러 신호가 생성되고, 샘플 스테이지의 수직 위치가 조정되거나 대전 입자 현미경의 하나 이상의 렌즈를 통한 전류가 변경된다. 이에 의해, 복수의 대전 입자 빔릿의 초점 스폿이 최적화된다. 방법은 주사 전자 현미경의 정상적인 동작과 병행하여 동작한다. 그러나, 방법은 초점 제어를 위한 피드백 루프만을 제공하고, 예측 제어를 제공하지 않을 뿐만 아니라, 스테이지 위치 센서의 센서 신호도 고려하지 않는다.

US20190355544 또는 US20190355545는 주사 동안 샘플이 대전된 것을 보상하기 위해 조정 가능한 투사 시스템을 가진 다중 빔 대전 입자 현미경을 개시한다. 따라서, 투사 시스템은 샘플로부터 검출기로의 2차 대전 입자 빔릿을 적절히 이미징하기 위해 고속 정전기 요소를 갖도록 구성된다. 두 참고문헌은 이미지 검출기를 사용하여 2차 빔릿의 이미징 품질을 분석하고, 2차 전자 빔 경로에 있는 샘플이 대전되는 것으로 인한 열화를 보상한다. 두 참고문헌은 샘플 표면으로부터 시작하는 2차 전자 빔릿을 사용하여 2차 전자 빔 경로를 제어하기 위한 방법 및 장치를 설명한다. 그러나, 본 발명의 문제는 기판 표면 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 스폿 위치와 스폿 형상을 악화시키는 원인이 되는 에러 소스가 1차 빔 경로에도 존재한다는 것이다. 또한, 에러의 추가 소스는 기판 테이블의 위치 에러 또는 움직임일 수 있으며, 이는 2차 빔 경로의 1차 열화 없이 물체의 획득된 디지털 이미지에서 수차를 초래한다. 이러한 추가 수차 및 에러는 예를 들어 열 드리프트로 인한 저속으로 변하는 드리프트와 같이 여러 시간 스케일에 따라 변할 수 있다. 또 다른 예는 예를 들어 음향 진동으로 인한 고속으로 변하는 동적 수차이다. 이러한 에러는 2차 빔 경로에 있는 수단만에 의해서는 보상될 수 없다. 본 발명의 과제는 고처리량과 고신뢰성으로 고정밀도와 고해상도의 이미지를 획득할 수 있게 하는 수단을 갖는 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 하나의 과제는 스테이지를 정밀 정렬하기 위한 시간은 단축되더라도 미리 정해진 위치 정확도로 미리 결정된 래스터 구성으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 측방향 위치 및 초점을 유지하기 위한 수단을 사용하는 고속 스테이지를 갖는 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 하나의 과제는 일련의 이미지 패치에 대해 고처리량과 고신뢰성으로 이미지를 획득하는 동안 고해상도와 높은 이미지 콘트라스트를 유지하는 수단을 갖는 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 하나의 과제는 웨이퍼를 제1 검사 부위로부터 제2 검사 부위로 이동시키는 스테이지를 갖는 고처리량과 고신뢰성을 갖는 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 하나의 과제는 미리 결정된 1차 및 2차 대전 입자 빔 경로의 드리프트뿐만 아니라 스테이지 움직임, 예를 들어, 기생 스테이지 움직임을 보상하는 수단을 갖는 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다.

스테이지의 가속, 감속 및 링다운을 포함한 스테이지 움직임은 다중 빔 검사 시스템의 처리량을 제한하는 요소 중 하나이다. 단시간에 스테이지를 가속 및 감속시키려면 일반적으로 복잡하고 고가의 스테이지가 필요하다. 본 발명의 과제는 기술적 복잡성이 감소하고 비용이 절감된 스테이지를 사용하여 고처리량과 고신뢰성으로 고정밀도와 고해상도의 이미지를 획득할 수 있는 수단을 갖는 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다.

일반적으로, 본 발명의 과제는 고신뢰성과 고처리량으로 고정밀도와 고해상도의 이미지를 획득할 수 있는 수단을 갖는 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예는 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안 에러 진폭의 변화를 보상하기 위한 보상기 세트를 포함하는 다중 빔 대전 입자 현미경에 의해 본 발명의 목적을 해결한다. 다중 빔 대전 입자 현미경은 복수의 센서 데이터를 제공하고 복수의 센서 데이터로부터 미리 정해진 정규화된 에러 벡터 세트의 실제 에러 진폭 세트를 추출하기 위해 복수의 검출기 또는 센서를 포함한다. 정규화된 에러 벡터를 유도함으로써 상이한 에러 소스의 기여를 분리시킬 수 있다. 상이한 에러 소스는 1차 대전 입자 빔 경로, 2차 전자 빔 경로, 및 스테이지의 위치에 있는 에러 소스를 포함한다. 다중 빔 대전 입자 현미경은 보상기 세트를 구동하기 위한 구동 신호를 유도하여 이미징 수차 세트에 대응하는 에러 진폭 세트를 보상하고 이에 의해 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 이미지 획득하는 동안 실제 에러 진폭을 미리 결정된 스레시홀드 미만으로 유지하는 제어 유닛을 포함한다. 상이한 에러 소스의 기여를 나타내는 정규화된 에러 벡터로부터 1차 대전 입자 빔 경로 내의 제1 보상기와, 2차 전자 빔 경로 내의 제2 보상기 중 적어도 하나를 포함하는 보상기 세트의 구동 신호가 유도된다. 추가 보상기는 획득된 디지털 이미지의 계산 이미지 후처리를 포함하거나 또는 웨이퍼 스테이지에 보상기를 포함할 수 있다.

일례에서, 다중 빔 대전 입자 현미경은 에러 진폭 세트의 적어도 하나의 에러 진폭의 변화를 예측하고 이에 따라 대응하는 구동 신호를 보상기 세트에 제공하도록 구성된다. 일례에서, 복수의 센서 데이터는 스테이지 위치 센서 또는 스테이지 가속도 센서로부터의 데이터를 포함한다. 일례에서, 보상기 세트는 다중 빔 대전 입자 현미경의 제1 및 제2 편향 시스템 또는 편향 주사기를 포함한다. 추가 예에서, 보상기 세트는 다중 빔 대전 입자 현미경의 검출 유닛에 제3 편향 시스템을 포함한다. 일례에서, 보상기 세트는 적어도 고속 정전 보상기 또는 다중 애퍼처 능동 어레이 요소를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 빔 대전 입자 검사 시스템에는 고처리량과 고신뢰성으로 고정밀도와 고해상도의 이미지를 획득할 수 있는 수단이 제공된다. 웨이퍼 스테이지 및 웨이퍼 스테이지 위치를 제어하는 수단이 제공되며, 여기서 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼와 같은 샘플을 유지하도록 구성되고, x-방향, y-방향 또는 z-방향 중 적어도 하나로 이동할 수 있다. 스테이지는 일반적으로 독립적으로 작동 또는 제어될 수 있는 복수의 모터 또는 액추에이터를 포함하는 스테이지 모션 제어기를 포함한다. 모터 또는 액추에이터는 압전 모터, 압전 액추에이터, 또는 초음파 압전 모터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 모터 또는 액추에이터는 스테이지의 측방향 및 수직 변위 또는 회전을 결정하도록 구성된 위치 감지 시스템을 더 포함한다. 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계, 용량성 센서, 공초점 센서 어레이, 격자 간섭계 또는 이들의 조합 중 임의의 것을 사용한다.

다중 빔 대전 입자 검사 시스템에는 웨이퍼 표면 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 지점의 측방 위치를 유지하기 위한 수단, 및 복수의 2차 전자 빔릿의 초점 지점의 측방 위치를 유지하기 위한 수단이 제공되고, 각각의 빔릿은 미리 결정된 래스터 구성으로 있고, 각각의 빔릿은 스레시홀드 세트 미만의 미리 정해진 위치 정확도로 있다. 이에 의해, 일례에서, 스테이지를 정밀 정렬하는 데 감소된 시간이 달성된다. 추가 예에서, 이미지를 획득하고 웨이퍼 스테이지를 이동하는 데 필요한 시간 간격을 중첩시킴으로써 처리량이 더욱 향상된다. 추가 수단은 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 주사 편향을 위한 제1 편향 유닛, 및 복수의 2차 전자 빔릿의 주사 편향을 위한 적어도 제2 편향 유닛을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 빔 대전 입자 검사 시스템에는 일련의 이미지 패치에 대해 고처리량과 고신뢰성의 이미지를 획득하는 동안 고해상도와 높은 이미지 콘트라스트를 유지하는 수단이 제공된다. 제1 및 제2 이미지를 획득하는 동안, 이미지 센서와 스테이지 위치 센서로부터 센서 데이터를 포함하는 복수의 센서 데이터가 생성된다. 다중 빔 대전 입자 검사 시스템은 복수의 센서 데이터로부터 제어 신호 세트를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 제어 신호 세트는 보상기 세트를 제어하기 위해 제어 모듈에 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 빔 대전 입자 검사 시스템에는 스테이지 움직임뿐만 아니라 미리 결정된 1차 및 2차 대전 입자 빔 경로의 드리프트를 보상하기 위한 수단이 제공된다.

일례에 따르면, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템은 스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플에 입사하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 편향시키기 위해 제1 신호를 인가하고; 샘플 상으로 편향된 1차 대전 입자 빔릿 위치로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 복수의 2차 전자 빔릿을 편향시키기 위해 제2 신호를 인가하도록 구성된 제어기 또는 제어 유닛을 포함한다. 제1 신호는 복수의 1차 대전 입자 빔릿이 X-축 또는 Y-축 중 적어도 하나에서 편향되는 방식에 영향을 미치는 전기 신호를 포함한다. 제어기는 샘플 상으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 주사하는 동안 제1 신호 또는 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하도록 추가로 구성된다. 제어기는 스테이지 모션 제어기에 연결되고, 복수의 모터 각각은 스테이지가 1차 대전 입자 빔의 광학 축에 실질적으로 수직이 되도록 스테이지의 틸트를 조정하도록 독립적으로 제어된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템은 사용 동안 제1 대전 입자 빔을 생성하도록 구성된 대전 입자 소스, 및 사용 동안 입사하는 제1 대전 입자 빔으로부터 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하도록 구성된 다중 빔 생성기를 포함하고, 여기서 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 각각의 개별 빔릿은 복수의 대전 입자 빔릿의 다른 모든 빔릿으로부터 공간적으로 분리된다. 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템은, 복수의 대전 입자 빔릿의 제1 개별 1차 빔릿이 물체 평면에 도달하는 제1 이미지 서비필드가 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 제2 개별 1차 빔릿이 물체 평면에 도달하는 제2 이미지 서브필드로부터 공간적으로 분리되는 방식으로 웨이퍼 표면이 제공되는 물체 평면에서 입사되는 1차 대전 입자 빔릿을 집속시키도록 구성된 대물 렌즈를 포함하는 물체 조사 유닛을 더 포함한다. 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템은 투사 시스템을 포함하는 검출 유닛, 및 복수의 개별 검출기를 포함하는 이미지 센서를 더 포함한다. 투사 시스템은 1차 대전 입자가 복수의 개별 검출기 중 제1 검출기 또는 제1 그룹의 검출기에 도달하는 것으로 인해 물체 평면의 제1 이미지 서브필드에서 웨이퍼를 떠나는 2차 전자를 이미징하고, 1차 대전 입자가 복수의 개별 검출기 중 제2 검출기 또는 제2 그룹의 검출기에 도달하는 것으로 인해 물체 평면의 제2 이미지 서브필드에서 웨이퍼를 떠나는 2차 전자를 이미징하도록 구성된다.

일 실시예에서 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템은 에러 진폭의 동적 변화에 대한 고속 보상을 제공하는 고속 보상기의 서브세트를 포함한다. 고속 보상기의 서브세트는 정전 렌즈, 정전 편향기, 정전 스티그메이터(electrostatic stigmator), 정전 마이크로 렌즈 어레이, 정전 스티그메이터 어레이, 또는 정전 편향기 어레이 중 적어도 하나를 포함한다. 정전기 편향기 및/또는 정전 스티그메이터와 같은 정전기 요소는 와전류가 없고 유도성이 없다는 이점을 제공하고, 에러 진폭의 동적 변화를 보상하기 위해 10㎲ 미만의 범위의 조정 시간을 제공한다.

동적 변화를 고속으로 보상하는 서브 구성요소는 1차 대전 입자 빔릿이 주사되는 주사 주파수와 유사한 조정 주파수를 제공할 수 있고, 즉 웨이퍼 표면 상의 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 것이 복수의 1차 대전 입자 빔릿으로 수행되는 동안 동적 변화를 고속으로 보상하는 것은 여러 번, 즉 한번 초과하여 수행될 수 있다. 일반적인 라인 주사 주파수는 1kHz 내지 5kHz 정도이고, 동적 보상 요소의 전기적 구동 신호의 주파수 대역폭은 0.1kHz와 10kHz 범위 내에 있고, 이에 따라 예를 들어 매 50번째 주사 라인마다 보상을 제공하거나 또는 매 하나의 주사 라인마다 10회의 보상을 제공한다.

일 실시예에서, 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템은 에러 진폭의 저속 변화 또는 드리프트의 보상을 제공하는 저속으로 작동하는 보상기의 서브세트를 포함한다. 저속으로 작동하는 보상기의 서브세트는 자성 렌즈, 자성 편향기, 자성 스티그메이터 또는 자성 빔 스플리터 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에서, 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경이 제공된다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경은 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기, 및 웨이퍼 표면으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿을 생성하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿과 함께 물체 평면에 배열된 웨이퍼 표면의 영역을 주사하기 위한 제1 편향 시스템을 포함하는 물체 조사 유닛을 포함한다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경은 복수의 2차 전자 빔릿을 이미지 센서 상으로 이미징하고 사용 동안 웨이퍼 표면의 제1 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템, 제2 편향 시스템 및 이미지 센서가 있는 검출 유닛을 더 포함한다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경은 제1 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 평면에 웨이퍼 표면을 위치시키고 유지하기 위해 스테이지 위치 센서가 있는 샘플 스테이지를 더 포함한다. 제1 편향 시스템은 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지에 의해 유지되는 동안 웨이퍼 표면 위의 미리 결정된 주사 경로를 따라 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 주사하고, 제2 편향 유닛은 복수의 2차 전자 빔릿의 이미지 지점을 검출 유닛의 이미지 센서에서 고정되고 일정하게 유지하기 위해 미리 결정된 주사 경로를 따라 복수의 2차 전자 빔릿을 주사한다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경은, 제어 유닛, 및 스테이지 위치 센서와 이미지 센서를 포함하는 복수의 검출기를 더 포함하고, 복수의 검출기는 사용 동안 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성되고, 센서 데이터는 샘플 스테이지의 위치 및 배향 데이터를 포함한다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경은 적어도 제1 및 제2 편향 시스템을 포함하는 보상기 세트를 더 포함한다. 제어 유닛은 제1 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 보상기 세트를 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 P개의 제어 신호(C_p) 세트를 생성하도록 구성된다. 보상기 세트는 대전 입자 다중 빔릿 생성기의 보상기와, 검출 유닛의 보상기 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 일례에서, 제어 유닛은 사용 동안 복수의 센서 데이터를 분석하고, 사용 동안 K개의 에러 벡터의 K개의 진폭(A_k) 세트를 계산하도록 구성된 센서 데이터 분석 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 제어 유닛은 사용 동안 이미지 센서로부터의 이미지 센서 데이터를 이미지 센서 데이터의 10% 미만, 바람직하게는 2% 미만을 나타내는 이미지 센서 데이터 분율(data fraction)로 줄이고, 이미지 센서 데이터 분율을 센서 데이터 분석 시스템에 제공하도록 구성된 이미지 데이터 획득 유닛을 더 포함한다. 일례에서, 이미지 센서 데이터 분율은 감소된 샘플링 속도에서 복수의 2차 전자 빔릿의 디지털 이미지 데이터를 포함한다. 일례에서, 이미지 센서 데이터 분율은 2차 전자 빔릿(9)의 감소된 세트의 디지털 이미지 데이터를 포함한다.

일례에서, 센서 데이터 분석 시스템은 에러 벡터의 진폭(A_k) 세트의 적어도 하나의 진폭(A_n)의 시간적 전개를 유도하거나 예측하도록 추가로 구성된다.

일례에서, 제어 유닛은 에러 벡터의 진폭(A_k) 세트로부터 제어 신호(C_p) 세트를 계산하기 위한 제어 동작 프로세서를 더 포함한다. 일례에서, 복수의 제어 신호 또는 제어 신호 세트 중 적어도 하나의 추출은 스테이지의 작동 출력의 예측 모델에 더 기초한다.

일례에서, 센서 데이터 분석 시스템은 복수의 센서 데이터로부터 길이(L)(L >= K)의 센서 데이터 벡터(DV)를 유도하도록 구성된다.

일례에서, 제어 유닛은 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 제1 및 제2 편향 유닛에 제공함으로써 샘플 스테이지의 위치 또는 배향의 변화를 보상하도록 구성된다. 샘플 스테이지의 위치 또는 배향 변경은 X-Y 축 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 회전과, 스테이지의 목표 위치와 회전 사이의 차이에 대응하는 스테이지의 측방향 변위에 의해 주어진다.

제어 유닛은 웨이퍼 표면의 측방향 변위와 동기화된 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 주사 스폿 위치의 추가 변위를 달성하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 물체 조사 유닛의 제1 보상기에 대한 구동 신호를 유도하도록 구성된다. 일례에서, 추가 변위는 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 래스터 구성의 회전을 포함한다. 제어 유닛은 투사 시스템에서 제2 보상기에 의해 변위된 웨이퍼 표면 상의 스폿 위치의 추가 변위를 보상하도록 추가로 구성되며, 여기서 투사 시스템의 제2 보상기는 물체 조사 유닛의 제1 보상기와 동기화되어 동작하여, 이에 의해 이미지 검출기 상의 복수의 2차 전자 빔릿의 스폿 위치를 일정하게 유지하도록 구성된다. 일례에서, 물체 조사 유닛의 제1 보상기는 제1 편향 시스템이고, 제어 유닛은 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 주사 스폿 위치의 추가 변위 또는 회전을 위한 제어 신호를 계산하고 제1 편향 시스템에 제공함으로써 샘플 스테이지의 변위 또는 회전을 보상하도록 구성된다. 일례에서, 제2 보상기 투사 시스템은 제2 편향 시스템이고, 제어 유닛은 제어 신호를 계산하고 제2 편향 시스템에 제공함으로써 변위된 웨이퍼 표면 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 주사 스폿 위치의 추가 변위 또는 회전을 보상하도록 구성된다. 이에 의해, 웨이퍼 스테이지의 변위 또는 움직임에 따라 변경된 주사 경로에 관계없이 2차 전자 빔릿의 스폿 위치가 이미지 센서에서 일정하게 유지된다.

일 실시예에서, 다중 빔 대전 입자 현미경의 대전 입자 다중 빔릿 생성기는 고속 보상기를 더 포함하고, 제어 유닛은 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 회전을 유도하기 위해 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 고속 보상기에 제공함으로써 샘플 스테이지의 회전을 보상하도록 구성된다. 일 실시예에서, 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛은 제2 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 이미지 획득하기 위해 웨이퍼 스테이지에 의해 웨이퍼 표면을 물체 평면에서 제2 이미지 패치의 제2 중심 위치로 이동시키기 위한 제3 제어 신호를 생성하도록 추가로 구성된다. 일 실시예에서, 제어 유닛은 제2 이미지 패치의 제2 중심 위치로 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 보상기 세트를 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 P개의 제어 신호(C_p)의 제2 세트를 계산하도록 추가로 구성된다. 일 실시예에서, 제어 유닛은 시간 간격(Tr) 동안 제2 이미지 패치에 대한 이미지 획득의 시작 시간을 계산하고 웨이퍼 스테이지의 감속 시간 간격(Td) 동안 제2 이미지 패치에 대한 이미지 획득을 시작하도록 추가로 구성되고, 여기서 제어 유닛은 시간 간격(Td) 동안 적어도 웨이퍼 스테이지의 예측된 오프셋 위치의 오프셋 신호를 제1 및 제2 편향 시스템에 제공하도록 추가로 구성된다.

일 실시예에서, 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법이 제공된다. 방법의 다중 빔 대전 입자 현미경은 이미지 센서와 스테이지 위치 센서를 포함하는 복수의 검출기, 및 적어도 제1 및 제2 편향 시스템을 포함하는 보상기 세트를 포함한다. 방법은,

a. 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선(line of sight)을 이용하여 웨이퍼의 웨이퍼 표면을 위치시키고 국부 웨이퍼 좌표계의 위치와 정렬하는 단계;

b. 웨이퍼 표면의 제1 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 이미지 획득을 수행하는 단계;

c. 이미지 획득 단계 동안, 복수의 검출기로부터 복수의 센서 데이터를 수집하는 단계;

d. 복수의 센서 데이터로부터 K개의 에러 진폭(A_k) 세트를 유도하는 단계;

e. 에러 진폭(A_k) 세트로부터 P개의 제어 신호(C_p) 세트를 유도하는 단계; 및

f. 이미지 획득 단계(b) 동안 제어 신호(C_p) 세트를 보상기 세트에 제공하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 웨이퍼를 검사하는 방법은 복수의 센서 데이터로부터 길이(L)(L >= K)의 센서 데이터 벡터(DV)를 유도하는 단계(g)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 웨이퍼를 검사하는 방법은 에러 벡터의 진폭(A_k) 세트의 적어도 하나의 진폭(A_n)의 시간적 전개를 유도하는 단계(h)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 웨이퍼를 검사하는 방법은 제어 신호(C_p)를 제1 및 제2 편향 유닛에 제공함으로써 샘플 스테이지의 위치 또는 배향의 변화를 보상하는 단계(i)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 웨이퍼를 검사하는 방법은 에러 진폭(A_k) 세트로부터 제어 신호(C_p)의 제2 세트를 유도하고, 웨이퍼의 웨이퍼 표면을 위치시키고 정렬하는 단계 a) 동안 제어 신호의 제2 세트를 제공하는 단계(j)를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 웨이퍼 검사 작업의 이미징 사양 요구 사항에 따라 고처리량과 고해상도를 갖는 대전 입자 현미경 및 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법이 제공되며, 여기서 일련의 이미지 패치가 일련의 이미지 획득 단계에서 이미징되고, 방법은 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계, 및 제2 시간 간격(Ts2) 동안 제2 이미지 패치에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계를 포함하고, 제1 및 제2 시간 간격(Ts1 또는 Ts2) 중 적어도 하나가 제3 시간 간격(Tr)과 중첩되도록 제1 이미지 패치의 제1 중심 위치로부터 제2 이미지 패치의 제2 중심 위치로 샘플 스테이지를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)을 더 포함한다. 제1 시간 간격(Ts1)의 시작부터 제2 시간 간격(Ts2)의 종료까지의 총 시간 간격은 3개의 시간 간격(Ts1, Tr 및 Ts2)의 합보다 짧아서, 고처리량으로 고속 웨이퍼 검사가 달성된다. 일례에서, 제2 이미지 패치에 대한 제2 이미지를 획득하는 것은 샘플 스테이지가 완전히 정지되었을 때, 제3 시간 간격(Tr)이 종료되기 전에 개시된다. 일례에서, 샘플을 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)은 제1 이미지 패치에 대한 이미지 획득이 완료될 때, 시간 간격(Ts1)이 종료되기 전에 개시된다. 방법의 일례에서, 샘플을 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)의 시작 시간의 계산은 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선으로부터 제1 이미지 패치의 제1 중심 위치의 위치 편차 또는 샘플 스테이지의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이 되도록 제1 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 제1 시간 간격(Ts1) 동안 수행된다. 방법의 일례에서, 제2 이미지를 획득하는 제2 시간 간격(Ts2)의 시작 시간의 계산은 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선으로부터 제2 이미지 패치의 제2 중심 위치의 위치 편차 또는 샘플 스테이지의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이 되도록 샘플 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 수행된다.

다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법의 일례에서, 방법은 추가 단계, 즉

- 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 일련의 샘플 스테이지 위치를 예측하는 단계;

- 예측된 샘플 스테이지 위치로부터 적어도 제1 및 제2 제어 신호를 계산하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 현미경의 1차 빔 경로의 제1 편향 시스템에 제1 제어 신호를 제공하고, 2차 빔 경로의 제2 편향 시스템에 제2 제어 신호를 제공하는 단계를 포함한다.

일례에서, 대전 입자 현미경은 제1 이미지 패치에 대한 제1 이미지를 획득하는 동안 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 샘플 스테이지가 이동하는 시작 시간을 계산하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 본 발명의 일례에서, 대전 입자 현미경은 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 샘플 스테이지가 이동하는 동안 제2 이미지 패치에 대한 제2 이미지를 획득하는 시작 시간을 계산하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다.

일 실시예에서, 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법이 설명되고, 준비 단계, 즉

- 이미지 품질 세트 및 이 이미지 품질 세트로부터의 편차를 설명하는 미리 결정된 정규화된 에러 벡터 세트를 형성하는 단계;

- 정규화된 에러 벡터 세트의 진폭에 대한 스레시홀드 세트를 결정하는 단계;

- 다중 빔 대전 입자 현미경의 보상기 세트를 선택하는 단계;

- 보상기 세트의 보상기 각각에 대한 적어도 구동 신호의 변화에 의해 선형 및/또는 비선형 섭동 모델에 따라 감도 매트릭스를 결정하는 단계;

- 정규화된 에러 벡터 세트 각각을 보상하기 위해 정규화된 구동 신호 세트를 유도하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛의 메모리에 정규화된 구동 신호 및 스레시홀드 세트를 저장하는 단계를 포함한다.

일례에서, 보상기 세트는 복수의 1차 대전 입자를 주사하고 편향시키기 위한 다중 빔 대전 입자 현미경의 제1 편향 유닛과, 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하는 동안 생성된 복수의 2차 전자를 주사하고 편향시키기 위한 제2 편향 유닛을 포함한다.

감도 매트릭스는 예를 들어 특이값 분해 또는 유사한 알고리즘에 의해 분석된다. 일례에서, 감도 매트릭스는 이미지 품질의 2개, 3개 또는 그 이상의 커널 또는 독립적인 서브세트로 분할하여 분해된다. 이에 의해, 계산의 복잡성이 감소되고, 비선형 효과 또는 고차 효과가 감소된다.

사용 동안, 예를 들어, 웨이퍼 검사 동안, 동작 방법은 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛의 메모리에 저장된 정규화된 에러 벡터, 정규화된 구동 신호 및 스레시홀드 세트를 사용하는 단계를 포함한다. 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은,

- 사용 동안 센서 데이터 벡터를 형성하는 다중 빔 대전 입자 현미경의 복수의 센서로부터 복수의 센서 데이터를 수신하는 단계;

- 센서 데이터 벡터를 제어 유닛의 메모리에 저장된 정규화된 에러 벡터 세트로 확장하고, 센서 데이터 벡터로부터 정규화된 에러 벡터의 실제 진폭 세트를 결정하는 단계;

- 실제 진폭 세트를 제어 유닛의 메모리에 저장된 스레시홀드 세트와 비교하는 단계; 및 비교 결과에 기초하여,

- 실제 진폭 세트로부터 제어 신호 세트를 유도하는 단계;

- 제어 신호 세트로부터 제어 유닛의 메모리에 저장된 정규화된 구동 신호 세트로부터 실제 구동 신호 세트를 유도하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 현미경의 보상기 세트에 실제 구동 신호 세트를 제공하여, 이에 의해 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작 동안 정규화된 에러 벡터 세트의 실제 진폭 세트를 스레시홀드 세트 미만으로 감소시키는 단계를 포함한다.

일례에서, 복수의 센서 데이터는 다중 빔 대전 입자 현미경으로 검사하는 동안 웨이퍼를 고정하기 위한 웨이퍼 스테이지의 실제 위치 및 실제 속도의 위치 또는 속도 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 센서 데이터 벡터로부터 정규화된 에러 벡터의 실제 진폭 세트는 다중 빔 대전 입자 현미경의 이미지 품질 세트의 실제 상태를 나타낸다. 미리 결정되고 저장된 스레시홀드와 비교함으로써 제어 신호 세트가 유도된다. 제어 신호로부터, 예를 들어, 미리 결정된 정규화된 구동 신호 세트와 제어 신호를 곱함으로써 실제 구동 신호 세트가 계산된다. 이미지 주사 동안 또는 적어도 하나의 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안, 실제 구동 신호 세트는 보상기 세트에 제공되어, 이에 의해 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작 동안 제어 유닛의 메모리에 저장된 미리 결정된 스레시홀드의 서브세트 미만으로 실제 진폭의 서브세트를 감소시킨다. 방법 단계는 각각의 이미지 패치에 대해 획득하는 동안 적어도 2회, 적어도 10회, 바람직하게는 매 주사 라인마다 반복한다.

일례에서, 방법은 웨이퍼를 검사하는 동안 예측 시간 간격에서 다중 빔 대전 입자 현미경의 예상 전개에 따라 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트의 전개 진폭 서브세트를 예측하는 단계를 더 포함한다. 방법은 사용 동안 실제 진폭 세트의 서브세트의 이력을 생성하기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경의 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트를 기록하는 단계를 더 포함할 수 있다. 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 웨이퍼 검사 동안 전개 진폭 세트로부터 예측 제어 신호 세트를 유도하고, 예측 제어 신호 세트로부터 예측 구동 신호 세트를 유도하는 단계, 및 웨이퍼 검사 동안 예측 구동 신호 세트를 보상기 세트에 시간 순차 방식으로 제공하여, 이에 의해 예측 시간 간격에서 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작 동안 실제 진폭 서브세트를 스레시홀드 세트 미만으로 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

예측 시간 간격에서 다중 빔 대전 입자 현미경의 예상 전개는 예측 모델 함수에 따라 결정되거나 또는 실제 진폭 세트의 이력에 대한 선형, 2차 또는 고차 외삽 중 하나에 따라 결정된다. 일례에서, 방법은 사용 동안 실제 진폭 세트의 서브세트의 이력을 생성하기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경의 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트를 기록하는 단계를 더 포함한다. 방법은 웨이퍼 검사 동안 전개 진폭 세트로부터 예측 제어 신호 세트를 유도하고, 예측 제어 신호 세트로부터 예측 구동 신호 세트를 유도하는 단계, 및 웨이퍼 검사 동안 예측 구동 신호 세트를 보상기 세트에 시간 순차 방식으로 제공하여, 이에 의해 예측 시간 간격에서 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작 동안 실제 진폭 서브세트를 스레시홀드의 서브세트 미만으로 감소시키는 단계를 더 포함한다. 실시예는 사용 동안 위에서 설명된 방법 단계를 적용하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 현미경을 포함한다.

실시예에서, 센서 데이터로부터 유도된 에러 진폭은 웨이퍼 검사 작업의 이미지 성능 사양, 예를 들어, 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선에 대한 웨이퍼 스테이지의 상대적 위치와 배향과, 다중 빔 대전 입자 현미경의 이미지 좌표계, 다중 빔 대전 입자 현미경의 배율 또는 피치, 텔레센트리시티 조건, 콘트라스트 조건, 복수의 대전 입자 빔릿의 절대 위치 정확도, 및 복수의 대전 입자 빔릿의 왜곡, 비점 수차 및 색수차와 같은 고차 수차 중 적어도 하나를 나타낸다.

일 실시예에서, 다중 빔 대전 입자 현미경 및 소프트웨어 코드가 개시된다. 다중 빔 대전 입자 현미경은 편향기를 포함하는 보상기 세트, 위에 설명된 방법 단계 중 임의의 방법에 따른 방법의 적용을 위해 구성된 제어 유닛 및 설치된 소프트웨어 코드를 포함한다.

일 실시예에서, 명령어 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 명령어는 다중 빔 대전 입자 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되어 장치로 하여금 방법을 수행하게 하고, 장치는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하기 위한 대전 입자 소스를 포함하고. 방법은,

- X-Y 축 중 적어도 하나에서 이동 가능한 스테이지의 측방향 변위를 결정하는 단계; 및

- 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플에 입사하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 편향시키기 위해 제1 신호를 인가하도록 제어기에 지시하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 개시된다. 일례에서, 명령어 세트는 샘플 스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿을 편향시키기 위해 제2 신호를 인가하도록 제어기에 명령하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 것을 포함한다.

보다 상세한 사항은 첨부된 도면을 참조하여 개시된다.

도 1은 일 실시예에 따른 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템을 도시한다.
도 2는 제1 및 제2 이미지 패치를 포함하는 제1 검사 부위와 제2 검사 부위를 도시한다.
도 3a는 국부 웨이퍼 좌표계에 대해 변위되고 회전된 이미지 좌표계를 도시한다.
도 3b는 국부 웨이퍼 좌표계에 대해 회전된 회전 이미지 패치를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따라 보상 전의 에러 진폭(a)과 보상 후의 에러 진폭(b)의 저속으로 변하는 드리프트 성분을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따라 보상 전의 에러 진폭(a)과 보상 후의 에러 진폭(b)의 고속으로 변하는 성분 또는 동적 변화를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제어 유닛(800)의 상세한 예시를 포함하는 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템의 블록도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템을 동작시키는 방법의 블록도를 도시한다.
도 8은 능동 다중 애퍼처 판을 도시한다.

후술하는 예시적인 실시예에서 기능과 구조가 유사한 구성요소는 가능한 유사하거나 동일한 참조 부호로 표시된다.

도 1의 개략도는 본 발명의 실시예에 따른 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 기본 특징부와 기능을 도시한다. 도면에 사용된 기호는 예시된 구성요소의 물리적 구성을 나타내는 것이 아니라 각각의 기능을 기호로 나타내도록 선택되었다는 점에 유의해야 한다. 도시된 시스템의 유형은 대물 렌즈(102)의 물체 평면(101)에 위치된 웨이퍼와 같은 물체(7)의 표면에 복수의 1차 대전 입자 빔 스폿(5)을 생성하기 위해 복수의 1차 전자 빔릿(3)을 사용하는 주사 전자 현미경(SEM)의 유형이다. 단순화를 위해, 단지 5개의 1차 대전 입자 빔릿(3) 및 5개의 1차 대전 입자 빔 스폿(5)만이 예시된다. 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 특징부와 기능은 전자 또는 다른 유형의 1차 대전 입자, 예를 들어, 이온 및 특히 헬륨 이온을 사용하여 구현될 수 있다.

현미경 시스템(1)은 물체 조사 유닛(100), 검출 유닛(200), 및 1차 대전 입자 빔 경로(13)로부터 2차 대전 입자 빔 경로(11)를 분리하기 위한 빔 스플리터 유닛(400)을 포함한다. 물체 조사 유닛(100)은 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)를 포함하고, 물체 평면(101)에서 1차 대전 입자 빔릿(3)을 집속시키도록 적응되고, 여기서 웨이퍼(7)의 표면(25)은 샘플 스테이지(500)에 의해 배치된다. 샘플 스테이지(500)는 스테이지 모션 제어기를 포함하고, 스테이지 모션 제어기는 제어 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성된 복수의 모터를 포함한다. 스테이지 모션 제어기는 제어 유닛(800)에 연결된다.

1차 빔릿 생성기(300)는 물체 조사 유닛(100)의 만곡 수차(field curvature)를 보상하기 위해 일반적으로 구형으로 만곡된 표면인 중간 이미지 평면(321)에 복수의 1차 대전 입자 빔릿 스폿(311)을 생성한다. 1차 빔릿 생성기(300)는 1차 대전 입자, 예를 들어, 전자의 소스(301)를 포함한다. 1차 대전 입자 소스(301)는 예를 들어, 발산하는 1차 대전 입자 빔(309)을 방출하고, 이 빔은 시준 렌즈(303.1 및 303.2)에 의해 시준되어 시준 빔을 형성한다. 시준 렌즈(303.1 및 303.2)는 일반적으로 하나 이상의 정전 렌즈 또는 자성 렌즈로 구성되거나, 정전 렌즈와 자성 렌즈의 조합으로 구성된다. 시준된 1차 대전 입자 빔은 1차 다중 빔릿 형성 유닛(305)에 입사된다. 다중 빔릿 형성 유닛(305)은 기본적으로 1차 대전 입자 빔(309)에 의해 조명되는 제1 다중 애퍼처 판(306.1)을 포함한다. 제1 다중 애퍼처 판(306.1)은 복수의 애퍼처를 통해 시준된 1차 대전 입자 빔(309)이 투과하는 것에 의해 생성된 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위해 래스터 구성의 복수의 애퍼처를 포함한다. 다중 빔릿 형성 유닛(305)은 빔(309)의 전자의 이동 방향에 대해 제1 다중 애퍼처 판(306.1)의 하류에 위치된 적어도 추가 다중 애퍼처 판(306.2)을 포함한다. 예를 들어, 제2 다중 애퍼처 판(306.2)은 마이크로 렌즈 어레이의 기능을 가지며, 바람직하게는 중간 이미지 평면(321)에서 복수의 1차 빔릿(3)의 초점 위치가 조정되도록 정해진 전위로 설정된다. 제3 능동 다중 애퍼처 판 배열(306.3)(도시되지 않음)은 복수의 빔릿 각각에 개별적으로 영향을 미치기 위해 복수의 애퍼처 각각에 대해 개별 정전기 요소를 포함한다. 능동 다중 애퍼처 판 배열(306.3)은 편향기 어레이, 마이크로 렌즈 어레이 또는 스티그메이터 어레이를 형성하기 위해 마이크로 렌즈용 원형 전극, 다극 전극 또는 일련의 다극 전극과 같은 정전기 요소가 있는 하나 이상의 다중 애퍼처 판으로 구성된다. 다중 빔릿 형성 유닛(305)은 인접한 제1 정전장 렌즈(307)를 갖도록 구성되고, 제2 필드 렌즈(308) 및 제2 다중 애퍼처 판(306.2)과 함께 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)은 중간 이미지 평면(321) 내에 또는 부근에 집속된다.

중간 이미지 평면(321) 내에 또는 부근에서, 빔 조향 다중 애퍼처 판(390)은 복수의 대전 입자 빔릿(3) 각각을 개별적으로 조작하기 위해 정전기 요소, 예를 들어, 편향기를 갖는 복수의 애퍼처를 갖도록 배열된다. 빔 조향 다중 애퍼처 판(390)의 애퍼처는 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 스폿이 설계 위치로부터 벗어난 경우에도 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)이 통과할 수 있게 하기 위해 더 큰 직경을 갖도록 구성된다.

중간 이미지 평면(321)을 통과하는 1차 대전 입자 빔릿(3)의 복수의 초점 지점은 필드 렌즈 그룹(103.1, 103.2)과 대물 렌즈(102)에 의해 이미지 평면(101)에서 이미징되고, 여기서 웨이퍼(7)의 조사된 표면은 샘플 스테이지(500) 상의 물체 장착부에 의해 위치된다. 물체 조사 시스템(100)은 복수의 대전 입자 빔릿(3)을 빔 전파 방향(여기서는 z 방향)에 수직인 방향으로 편향시킬 수 있는 편향 시스템(110)을 제1 빔 크로스오버(108)에 근접하여 더 포함한다. 편향 시스템(110)은 제어 유닛(800)에 연결된다. 대물 렌즈(102)와 편향 시스템(110)은 웨이퍼 표면(25)에 수직인 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 광학 축(105)에 그 중심이 위치된다. 이미지 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)은 그런 다음 편향 시스템(110)으로 래스터 주사된다. 이에 의해 래스터 구성으로 배열된 복수의 빔 스폿(5)을 형성하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)이 웨이퍼 표면(101) 위에 동시에 주사된다. 일례에서, 복수의 1차 대전 입자(3)의 초점 스폿(5)의 래스터 구성은 약 100개 이상의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 육각형 래스터이다. 1차 빔 스폿(5)은 약 6㎛ 내지 15㎛의 거리 및 5nm 미만, 예를 들어, 3nm, 2nm 또는 심지어 그 미만의 직경을 갖는다. 일례에서, 빔 스폿 크기는 약 1.5nm이고, 인접한 두 빔 스폿 사이의 거리는 8㎛이다. 복수의 1차 빔 스폿(5) 각각의 각 주사 위치에서, 복수의 2차 전자가 각각 생성되어 1차 빔 스폿(5)과 동일한 래스터 구성의 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 형성한다. 각각의 빔 스폿(5)에서 생성된 복수의 2차 대전 입자의 강도는 대응하는 스폿을 조명하는, 도달하는 1차 대전 입자 빔릿의 강도, 빔 스폿 아래 물체의 재료 조성 및 지형에 따라 다르다. 2차 대전 입자 빔릿(9)은 샘플 대전 유닛(503)에 의해 생성된 정전장에 의해 가속되고, 대물 렌즈(102)에 의해 수집되고, 빔 스플리터(400)에 의해 검출 유닛(200)으로 지향된다. 검출 유닛(200)은 2차 전자 빔릿(9)을 이미지 센서(207) 상에 이미징하여 거기에 복수의 2차 대전 입자 이미지 스폿(15)을 형성한다. 검출기는 복수의 검출기 픽셀 또는 개별 검출기를 포함한다. 복수의 2차 대전 입자 빔 스폿(15) 각각에 대해 강도는 개별적으로 검출되고, 웨이퍼 표면의 재료 조성은 고처리량으로 큰 이미지 패치에 대해 고해상도로 검출된다. 예를 들어, 8㎛의 피치를 갖고 10 x 10 빔릿의 래스터를 갖는 약 88㎛ x 88㎛의 이미지 패치가 예를 들어 2nm의 이미지 해상도로 편향 시스템(110)을 사용하여 하나의 이미지 주사로 생성된다. 이미지 패치는 100개의 빔릿에 의해 생성된 이미지 패치가 6.4 기가픽셀을 포함하도록 각각의 빔릿에 대해 이미지 라인당 8000개의 픽셀의 픽셀 수로, 예를 들어, 2nm의 빔 스폿 크기의 절반으로 샘플링된다. 이미지 데이터는 제어 유닛(800)에 의해 수집된다. 예를 들어 병렬 처리를 사용하는 이미지 데이터 수집 및 처리의 세부사항은, 독일 특허 출원 102019000470.1(전체 내용이 본 명세서에 포함됨) 및 위에서 언급된 미국 특허 US 9,536,702에 설명된다.

복수의 2차 전자 빔릿(9)은 제1 편향 시스템(110)을 통과하고, 제1 주사 시스템(110)에 의해 주사 편향되고, 검출 유닛(200)의 2차 빔 경로(11)를 따르도록 빔 스플리터 유닛(400)에 의해 안내된다. 복수의 2차 전자 빔릿(9)은 1차 대전 입자 빔릿(3)과 반대 방향으로 진행하고, 빔 스플리터 유닛(400)은 일반적으로 자기장 또는 자기장과 정전장의 조합에 의해 1차 빔 경로(13)로부터 2차 빔 경로(11)를 분리하도록 구성된다. 선택적으로, 추가 자성 보정 요소(420)는 1차 및 2차 빔 경로에 존재한다. 투사 시스템(205)은 투사 시스템 제어 유닛(820)에 연결된 적어도 제2 편향 시스템(222)을 더 포함한다. 제어 유닛(800)은 복수의 2차 전자 초점 스폿(15)의 위치가 이미지 센서(207)에 일정하게 유지되도록 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 복수의 초점 지점(15)의 위치의 잔여 차이를 보상하도록 구성된다.

검출 유닛(200)의 투사 시스템(205)은 애퍼처(214)가 위치되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 적어도 제2 크로스오버(212)를 포함한다. 일례에서, 애퍼처(214)는 투사 시스템 제어 유닛(820)에 연결된 검출기(도시되지 않음)를 더 포함한다. 투사 시스템 제어 유닛(820)은 추가 정전 또는 자성 렌즈(208, 209, 210)를 포함하는 투사 시스템(205)의 적어도 하나의 정전 렌즈(206)에 추가로 연결되고, 제3 편향 유닛(218)에 추가로 연결된다. 투사 시스템(205)은 복수의 2차 전자 빔릿(9) 각각에 개별적으로 영향을 미치기 위해 애퍼처와 전극을 갖는 적어도 제1 다중 애퍼처 보정기(220), 및 제어 유닛(800)에 연결된 선택적인 추가 능동 요소(216)를 더 포함한다.

이미지 센서(207)는 투사 렌즈(205)에 의해 이미지 센서(207)에 집속된 2차 전자 빔릿(9)의 래스터 배열과 호환되는 패턴으로 감지 영역 어레이에 의해 구성된다. 이를 통해 이미지 센서(207)에 입사하는 다른 2차 전자 빔릿(9)과 독립적으로 각각의 개별 2차 전자 빔릿(9)을 검출할 수 있다. 복수의 전기 신호가 생성되어 디지털 이미지 데이터로 변환되어 제어 유닛(800)으로 처리된다. 이미지 주사 동안, 제어 유닛(800)은 미리 결정된 시간 간격으로 복수의 2차 전자 빔릿(9)으로부터 복수의 적시에 분해된 강도 신호를 검출하기 위해 이미지 센서(207)를 트리거하도록 구성되고, 이미지 패치에 대한 디지털 이미지는 누적되어 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 모든 주사 위치로부터 함께 스티칭된다.

도 1에 도시된 이미지 센서(207)는 CMOS 또는 CCD 센서와 같은 전자 감지 검출기 어레이일 수 있다. 이러한 전자 감지 검출기 어레이는 신틸레이터 요소 또는 신틸레이터 요소의 어레이와 같은 전자-광자 변환 유닛을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지 센서(207)는 복수의 2차 전자 입자 이미지 스폿(15)의 초점 평면에 배열된 전자-광자 변환 유닛 또는 신틸레이터 판으로서 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 이미지 센서(207)는 복수의 광전자 증배관 또는 애벌랜치 포토다이오드(도시되지 않음)와 같은 전용 광자 검출 요소 상의 2차 대전 입자 이미지 스폿(15)에서 전자-광자 변환 유닛에 의해 생성된 광자를 이미징하고 안내하기 위한 중계 광학 시스템을 더 포함할 수 있다. 이러한 이미지 센서는 US 9,536,702(전체 내용이 본 명세서에 포함됨)에 개시되어 있다. 일례에서, 중계 광학 시스템은 광을 분할하고 제1 저속 광 검출기와 제2 고속 광 검출기로 안내하기 위한 빔 스플리터를 더 포함한다. 제2 고속 광 검출기는 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 주사 속도에 따라 복수의 2차 전자 빔릿의 이미지 신호를 분해할 만큼 충분히 고속인 예를 들어 애벌랜치 포토다이오드와 같은 포토다이오드 어레이에 의해 구성된다. 제1 저속 광 검출기는 초점 스폿(15) 또는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 모니터링하고, 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작을 제어하기 위해 고해상도 센서 데이터 신호를 제공하는 CMOS 또는 CCD 센서인 것이 바람직하다.

예로서 도시된 바와 같이, 1차 대전 입자 소스는 방출기 팁 및 추출 전극을 특징으로 하는 전자 소스(301)의 형태로 구현된다. 예를 들어 헬륨 이온과 같이 전자가 아닌 1차 대전 입자를 사용할 때, 1차 대전 입자 소스(301)의 구성은 도시된 것과 다를 수 있다. 1차 대전 입자 소스(301)와 능동 다중 애퍼처 판 배열(306.1, ..., 306.3) 및 빔 조향 다중 애퍼처 판(390)은 제어 유닛(800)에 연결된 1차 빔릿 제어 모듈(830)에 의해 제어된다.

복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 주사하여 이미지 패치를 획득하는 동안에는 스테이지(500)는 이동하지 않는 것이 바람직하고, 이미지 패치를 획득한 후에 스테이지(500)는 획득하고자 하는 그 다음 이미지 패치로 이동된다. 스테이지 움직임 및 스테이지 위치는 레이저 간섭계, 격자 간섭계, 공초점 마이크로 렌즈 어레이 등과 같은 이 기술 분야에 알려진 센서에 의해 모니터링 및 제어된다. 예를 들어, 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계, 용량성 센서, 공초점 센서 어레이, 격자 간섭계 또는 이들의 조합 중 임의의 것을 사용하여 스테이지의 측방향 및 수직 변위 및 회전을 결정한다. 본 발명의 일 실시예에서 아래에 도시될 바와 같이, 제1 이미지 패치로부터 그 다음 이미지 패치로 스테이지(500)의 움직임은 이미지 패치의 획득과 중첩되어 처리량이 증가된다.

이미지 패치를 획득하여 웨이퍼를 검사하는 방법의 일 실시예는 도 2에서 보다 상세히 설명된다. 웨이퍼는 웨이퍼 표면(25)이 제1 이미지 패치(17.1)의 중심(21.1)과 함께 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 평면에 있도록 위치된다. 이미지 패치(17.1, ..., k)의 미리 정해진 위치는 반도체 특징부를 검사하기 위한 웨이퍼의 검사 부위에 대응한다. 제1 검사 부위(33)와 제2 검사 부위(35)의 미리 정해진 위치는 표준 파일 형식의 검사 파일로부터 로드된다. 미리 정해진 제1 검사 부위(33)는 여러 이미지 패치, 예를 들어, 제1 이미지 패치(17.1)와 제2 이미지 패치(17.2)로 분할되고, 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)는 검사 작업의 제1 이미지 획득 단계를 위한 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템의 광학 축 하에 정렬된다. 제1 이미지 패치(21.1)의 제1 중심은 제1 이미지 패치(17.1)를 획득하기 위한 제1 국부 웨이퍼 좌표계의 원점으로서 선택된다. 웨이퍼 표면(25)이 정합(registered)되고 웨이퍼 좌표의 좌표계가 생성되도록 웨이퍼를 정렬하는 방법은 이 기술 분야에 잘 알려져 있다.

복수의 1차 빔릿은 각각의 이미지 패치에서 규칙적인 래스터 구성(41)으로 분포되고, 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 생성하기 위해 주사 메커니즘에 의해 주사된다. 이 예에서, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)은 제1 라인에 N개의 빔 스폿이 있는 n개의 1차 빔 스폿(5.11, 5.12 내지 5.1N) 및 M개의 라인에 빔 스폿(5.11) 내지 빔 스폿(5.MN)이 있는 직사각형 래스터 구성(41)으로 배열된다. 단순함을 위해 M=5 x N=5의 빔 스폿만이 도시되어 있지만, 빔 스폿 M x N의 수는 더 클 수 있으며, 복수의 빔 스폿(5.11 내지 5.MN)은 육각형 또는 원형 래스터와 같은 상이한 래스터 구성(41)을 가질 수 있다.

1차 대전 입자 빔릿 각각은 1차 대전 입자 빔릿의 예에서 도시된 바와 같이 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 주사 경로(27.11) 내지 주사 경로(27.MN)와 빔 스폿(5.11 내지 5.MN)으로 웨이퍼 표면(25) 위로 주사된다. 복수의 1차 대전 입자 각각의 주사는 예를 들어 주사 경로(27.11, ..., 27.MN)로 앞뒤로 이동하며 수행되고, 각각의 1차 대전 입자 빔릿의 각각의 초점 지점(5.11, ..., 5.MN)은 이 예에서 예를 들어 이미지 서브필드(31.mn)의 가장 왼쪽 이미지 지점인 이미지 라인의 시작 위치로부터 x 방향으로 주사 편향기(110)에 의해 이동된다. 그런 다음 1차 대전 입자 빔릿을 오른쪽 위치로 주사하여 각각의 초점 지점을 주사하고, 그런 다음 주사 편향기(110)는 각각의 해당 서브필드(31.11, ..., 31.MN)에서 그 다음 라인의 라인 시작 위치에 평행하게 복수의 대전 입자 빔릿 각각을 이동시킨다. 후속 주사 라인의 라인 시작 위치로 다시 이동하는 것은 플라이백(flyback)이라고 한다. 복수의 1차 대전 입자 빔릿은 병렬 주사 경로(27.11 내지 27.MN)를 따르고, 이에 의해 각각의 서브필드(31.11 내지 31.MN)의 복수의 주사 이미지는 병렬로 획득된다. 이미지 획득을 위해, 전술한 바와 같이, 복수의 2차 전자가 초점 지점(5.11 내지 5.MN)에서 방출되고, 복수의 2차 전자 빔릿(9)이 생성된다. 복수의 2차 전자 빔릿(9)은 대물 렌즈(102)에 의해 수집되고, 제1 편향 시스템(110)을 통과하고, 검출 유닛(200)으로 안내되고, 이미지 센서(207)에 의해 검출된다. 복수의 2차 전자 빔릿(9) 각각의 데이터의 순차 스트림은 복수의 2D 데이터세트에서 주사 경로(27.11, ..., 27.MN)와 동기적으로 변환되어, 각각의 서브필드의 디지털 이미지 데이터를 형성한다. 미리 선택된 주사 프로그램에 따르면, 복수의 1차 대전 입자 빔릿은 미리 결정된 주사 경로(27.11 내지 27.MN)를 따른다. 복수의 서브필드의 복수의 디지털 이미지는 최종적으로 이미지 스티칭 유닛에 의해 함께 스티칭되어 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 형성한다. 각각의 이미지 서브필드는 서브필드(31.mn)와 서브필드(31.m(n+1))의 중첩 영역(39)에 의해 도시된 바와 같이, 인접한 이미지 서브필드와 작은 중첩 영역을 갖도록 구성된다. 종래 기술의 복수의 1차 대전 입자 빔 스폿(5.11 내지 5.MN) 사이의 피치는 일반적으로 드리프트, 렌즈 왜곡 및 기타 수차로 인해 변한다. 따라서, 종래 기술의 중첩 영역(39)은 일반적으로 빔 스폿 위치의 변동에 관계없이 하나의 이미지 주사를 사용하여 전체 이미지 패치를 덮을 만큼 충분히 크도록 구성된다.

웨이퍼를 검사하는 방법의 일 실시예에서, 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템의 처리량은 중첩 영역(39)의 크기를 감소시킴으로써 증가된다. 따라서 각 이미지 패치의 크기가 증가하고, 처리량이 증가한다. 일례에서, 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 지점(5)의 빔 피치는 10㎛이다. 200nm의 각 중첩 영역(39)의 폭이 예를 들어 25%만큼 감소하면, 이미지 패치 크기는 약 1%만큼 증가하고 처리량은 약 1%만큼 증가한다. 중첩 영역의 폭이 65% 더 줄어들면 처리량이 2.5% 증가한다. 중첩 영역(39)의 감소는 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 피치를 제어함으로써 달성된다. 다중 빔 다극 편향 디바이스와 같은 도 1의 능동 다중 애퍼처 판(306.3)과 같은 보상기를 사용하여 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)에 의해 형성된 빔 스폿(5)의 위치는 고정밀도로 제어된다. 제어 동작을 위해, 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 검출하기 위한 검출 유닛(200)의 검출기, 예를 들어, 이미지 센서(207)는 복수의 빔 스폿(5)의 위치를 나타내는 센서 신호를 제공하도록 구성된다. 그런 다음 복수의 1차 빔 스폿(5)의 빔 위치의 편차가 보정되고, 중첩 영역이 감소된다. 대응하는 래스터 위치에서 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 1차 대전 입자 빔 스폿(5) 각각을 70nm 미만의 정확도로 정밀 제어함으로써 2%의 처리량 증가를 달성한다. 1차 대전 입자 빔 스폿 위치를 30nm 미만으로 더욱 정밀하게 제어함으로써 처리량이 3.5%를 초과하는 만큼 증가할 수 있다. 그 다음 단계에서, 제1 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 획득한 후, 웨이퍼는 센서 제어 하에 웨이퍼 스테이지에 의해 인접한 미리 정해진 중심 위치(21.2)로 이동되고, 새로운 국부 웨이퍼 좌표계는 중심이 미리 정해진 중심 위치(21.2)에 있도록 정해진다. 2개의 인접한 이미지 패치(17.1 및 17.2)가 중첩 영역(19)을 갖게 획득되도록 제2 이미지 패치(17.2)가 획득된다. 다시, 중첩 영역(19)의 크기는 전술한 바와 같이 중첩 영역(39)의 감소와 유사하게 감소되고 처리량이 증가된다. 2개의 이미지 패치(17.1 및 17.2)는 함께 스티칭되어 미리 정해진 웨이퍼 영역의 이미지를 형성한다. 제1 검사 부위(33)에 대한 디지털 이미지를 획득한 후에, 웨이퍼 스테이지는 예를 들어 미리 정해진 웨이퍼 영역에서 공정 제어 모니터(PCM)를 검사하기 위해 그 다음 제2 검사 부위(35)에 대한 이미지 획득을 위해 미리 정해진 중심 위치(21.k)로 웨이퍼를 이동시킨다. 주사 동작이 수행되고(도시되지 않음), 이미지 패치(17.k)가 획득된다. 이 단순화된 예에서 예시된 바와 같이, 이 방법으로 웨이퍼의 여러 검사 부위는 순서대로 검사된다.

다음으로, 웨이퍼 검사 작업의 요구 사항 또는 사양이 예시된다. 고처리량으로 웨이퍼를 검사하기 위해, 이미지 패치(17.1, ..., k)에 대한 이미지를 획득하고 이미지 패치(17.1, ..., k) 사이에 스테이지를 이동하는 것은 고속이어야 한다. 한편, 이미지 해상도, 이미지 정확도 및 반복성과 같은 엄격한 이미지 품질 사양을 유지해야 한다. 예를 들어, 이미지 해상도에 대한 요구 사항은 일반적으로 2nm 이하이며 반복성이 높다. 이미지 정확도는 이미지 충실도라고도 한다. 예를 들어, 특징부의 에지 위치, 일반적으로 특징부의 절대 위치 정확도는 높은 절대 정밀도로 결정되어야 한다. 예를 들어, 복수의 1차 대전 입자 빔릿 각각의 절대 측방향 위치 정확도는 10nm 미만이어야 하고, 복수의 1차 대전 입자 빔릿 각각의 절대 측방향 위치는 1nm 미만의 정확도로 알려져야 한다. 일반적으로, 위치 정확도에 대한 요구 사항은 해상도 요구 사항의 약 50% 이하이다. 다음으로, 높은 이미지 균일도가 얻어져야 한다. 이미지 균일성 에러는 dU = (Imax - Imin)/(Imax + Imin)으로 정의되고, 여기서 Imax와 Imin는 이미지 획득 시 동종 물체의 최대 및 최소 이미지 강도이다. 일반적으로, 이미지 균일성 에러(dU)는 5% 미만이어야 한다. 이미지 콘트라스트와 동적 범위는 검사받는 반도체 웨이퍼의 반도체 특징부와 재료 조성에 대한 정확한 표현을 얻을 수 있을 만큼 충분해야 한다. 일반적으로, 동적 범위는 6비트 또는 8비트보다 우수해야 하고, 이미지 콘트라스트는 80%보다 우수해야 한다.

높은 이미지 반복성으로 동일한 영역에 대한 이미지를 반복하여 획득할 때 제1 및 제2 반복된 디지털 이미지가 생성되고 제1 및 제2 반복된 디지털 이미지 간의 차이가 미리 결정된 스레시홀드 미만인 것으로 이해된다. 예를 들어, 제1 및 제2 반복된 디지털 이미지 간의 이미지 왜곡의 차이는 1nm 미만, 바람직하게는 0.5nm 미만이어야 하며, 이미지 콘트라스트 차이는 10% 미만이어야 한다. 이러한 방식으로 심지어 이미징 동작을 반복함으로써 유사한 이미지 결과를 얻을 수 있다. 이것은 예를 들어 다른 웨이퍼 다이에서 유사한 반도체 구조물에 대한 이미지를 획득하고 비교하거나 또는 얻어진 이미지를 CAD 데이터의 이미지 시뮬레이션 또는 데이터베이스 또는 참조 이미지로부터 얻어진 대표적인 이미지와 비교하는 데 중요하다.

웨이퍼 검사 작업의 요구 사항 또는 사양 중 하나는 처리량이다. 처리량은 여러 파라미터, 예를 들어, 샘플 스테이지의 속도, 스테이지를 가속 및 감속하는 데 필요한 시간, 및 각각의 새로운 측정 부위에서 스테이지를 정렬하는 데 필요한 반복 횟수뿐만 아니라 획득 시간마다 측정된 영역 자체에 따라 달라진다. 중첩 영역을 줄여서 이미지 패치 크기를 증가시켜 처리량을 높이는 일례는 위에 예시되어 있다. 획득 시간마다 측정된 영역은 체류 시간, 해상도 및 빔릿의 수에 의해 결정된다. 체류 시간의 일반적인 예는 20ns 내지 80ns이다. 따라서 고속 이미지 센서(207)에서의 픽셀 속도는 12Mhz 내지 50MHz의 범위에 있고, 매분 약 20개의 이미지 패치 또는 프레임이 얻어질 수 있다. 그러나, 2개의 이미지 패치를 획득하는 사이에 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지에 의해 그 다음 관심 지점으로 횡방향으로 이동된다. 일례에서, 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 웨이퍼를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr)은 약 1초이고, 프레임 속도는 분당 약 15개의 프레임으로 감소된다. 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 표준 스테이지를 사용하여 웨이퍼를 이동시키기 위한 일반적인 시간 간격(Tr)은 제2 이미지 패치에서 정밀 조정을 위한 시간 간격을 포함하여 1초를 초과하고 3초 정도 또는 심지어 그 이상, 예를 들어, 5초 정도일 수도 있다. 100개의 빔릿의 경우, 픽셀 크기가 0.5nm인 고해상도 모드에서 처리량의 일반적인 예는 약 0.045 sqmm/min(제곱 밀리미터/분)이며, 빔릿의 수가 더 많고 해상도가 낮을 경우(예를 들어, 10000개의 빔릿 및 25ns의 체류 시간), 7 sqmm/min 초과의 처리량이 가능하다. 스테이지의 가속과 감속을 포함한 스테이지 움직임은 다중 빔 검사 시스템의 처리량을 제한하는 요소 중 하나이다. 단시간에 스테이지의 더 빠른 가속과 감속은 일반적으로 복잡하고 값비싼 스테이지를 필요로 하거나 다중 빔 대전 입자 시스템에서 동적 진동을 유발한다. 본 발명의 실시예는 이미지 성능 사양을 예를 들어 위에서 설명된 바와 같은 요구 사항 내에 잘 유지하면서 웨이퍼 검사 작업을 고처리량으로 가능하게 한다.

일반적으로, 제어 없이 고속이고 고처리량으로 이미지를 획득하는 것은 잔류하는 원치 않는 스테이지 움직임을 포함한 동적 효과 및 드리프트로 인해 저하된다. 일반적으로, 이상적인 이미지 획득 조건에서 벗어나는 편차는 에러 함수로 설명된다. 복수의 이미지 스폿(5)을 웨이퍼(7)에 대해 회전시켜 변위시키는 에러 함수의 일례는 도 3a에 복수의 빔 스폿(5)의 원형 배열의 예로 도시되어 있다. 이미지 좌표(xi 및 yi)를 갖는 이미지 좌표계(51)는 빔 스폿(5)(3개가 표시)으로 1차 대전 입자 빔릿 세트를 주사함으로써 획득되는 이미지 패치의 중심에서 가상 좌표계에 의해 정의된다. 미리 정해진 중심 주사 위치에서 1차 대전 입자 빔릿 세트의 중심선은 가시선(53)과 이미지 좌표계의 z-축이 동일하도록 가시선(53)이라고 한다. 이상적인 상황에서 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템을 적절히 교정한 후에, 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 광학 축(105)과 가시선(53)은 동일하다. 실제 이미징 상황에서, 가시선(53)은 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 광학 축(105)에서 벗어난다. 편차는, 물체 조사 유닛(100)의 드리프트, 제1 주사 편향기(110)의 수차, 또는 1차 대전 입자 빔 경로(13)의 다른 정전기 및 자성 요소의 수차, 예를 들어, 다중 빔릿 생성기 능동 요소(330) 또는 빔 스플리터(400) 중 임의의 것의 수차로부터 발생한다. 실제 이미징 상황에서, 가시선(53)의 편차는 각각의 이미지 패치(17.1, ..., k)의 하나의 이미지 주사의 이미지 획득 시간을 포함하여 시간이 지남에 따라 변한다.

국부 웨이퍼 좌표계(551)는 국부 웨이퍼 좌표(xl 및 yl)를 사용하여 웨이퍼의 검사 부위에서 정의된다. 실제 이미징 상황에서, 국부 웨이퍼 좌표계(551)는 가시선(53)을 사용하여 이미지 좌표계(51)에서 벗어난다. 변위 벡터(55)는 예를 들어 웨이퍼 스테이지의 오정렬, 웨이퍼 스테이지의 드리프트, 또는 이미지 좌표계(51)의 드리프트 또는 이 둘 다로부터 발생한다. 실제 이미징 상황에서, 국부 웨이퍼 좌표계(551)의 편차는 하나의 이미지 주사의 이미지 획득 시간을 포함하여 시간이 지남에 따라 변한다. 변위 벡터(55)는 일반적으로 시간 종속 벡터(D(t) = [Dx, Dy, Dz](t))로 설명된다. 실제 이미징 상황에서, 변위 벡터(55)는 가시선(53)의 편차와 웨이퍼 스테이지(500)의 드리프트의 차이를 포함하고, 이 둘 모두는 각각의 이미지 패치(17.1, ..., k)의 하나의 이미지 주사의 이미지 획득하는 시간을 포함하여 시간이 지남에 따라 독립적으로 변한다.

이미지 좌표계(51)는 z-축 또는 가시선(53)을 중심으로 화살표(57)로 표시된 회전 각도(Rz)만큼 국부 웨이퍼 좌표계(551)에 대해 회전될 수 있고, 웨이퍼 표면(25)으로부터 이미지 패치(17)의 이미지는 좌표(xi', yi')를 갖는 회전된 이미지 좌표계(59)에서 획득된다. 회전 각도는 임의의 축에서 발생할 수 있고, 시간 종속적이어서 회전 각도 벡터(R(t) = [Rx, Ry, Rz](t))를 형성할 수 있다. z-축을 중심으로 회전함으로써, 모든 이미지 스폿(5)은 회전되지 않은 이미지 스폿(5)과 회전된 이미지 스폿(5') 사이의 변위 벡터(61)로 도시된, 이미지 스폿(5')(표시된 스폿)으로 회전된다. 이미지 회전에 의한 편차는 이미지 스폿(5)을 회전시키는 것에 의해 발생하거나 또는 수직 또는 z-축 또는 이 둘 다를 중심으로 스테이지를 회전시키는 것에 의해 발생한다.

도 3b는 도 2의 이미지 패치(17.1)의 일례에서 이미지 회전 상황을 도시한다. 도 2에서와 동일한 참조 번호가 사용되지만, 이미징 좌표계(51)는 웨이퍼 좌표계(551)에 대해 회전된다. 래스터 구성으로 배열된 복수의 초점 지점(5)은 회전되고, 이미지 패치(31)는 회전되며, 각각의 주사 경로(27)는 회전된다. 아래에서 보다 상세히 예시되는 본 발명의 일 실시예에서, 이미지 회전은 복수의 초점 지점(5)의 래스터 구성을 회전시키는 것에 의해 보상된다. 이것은 동적 주사를 회전시키는 것에 의해, 즉 단일 주사 경로를 변경하여 단일 주사 경로의 회전을 효과적으로 달성하는 것에 의해 이미지 회전을 보상할 수 있는 단일 빔 대전 입자 현미경과 다르다. 주사 회전의 효과는 2개의 1차 대전 입자 빔릿의 예에서 복수의 1차 대전 입자 빔릿에 대한 주사 회전 효과의 예로서 서브필드(37.1 및 37.2)에 예시되어 있다. 다중 빔 대전 입자 현미경의 주사 빔 편향기에 의한 주사 경로(27)의 회전은 가능하지만, 복수의 스폿(5)의 래스터 구성은 주사 편향기에 의해 회전될 수 없다. 복수의 스폿(5)의 래스터 구성의 동적 회전 변화를 포함하여 회전을 보상하기 위해, 본 발명의 일부 실시예에서 제공된 바와 같이 추가 수단이 필요하다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템은 이미지 획득 동안 센서 신호를 제공하는 여러 센서를 포함한다. 센서는 예를 들어 스테이지(500)의 스테이지 위치 센서, 애퍼처(214)와 같은 애퍼처에 배열된 센서, 또는 이미지 센서(207)이다. 제어 유닛(800)은 초점 위치 또는 이미지 평면 틸트의 변경을 포함하여 이미지 변위 벡터(D(t)), 이미지 회전(R(t))과 같은 센서 신호로부터 에러 함수를 추출하도록 구성된다. 일반적으로, 제어 유닛(800)은 센서 신호를 분석하고, 이 기술 분야에 알려진 방법에 의해, 예를 들어, 센서 데이터에 대해 에러 진폭을 갖는 미리 정해진 모델 에러 함수 세트를 맞추는 맞춤 동작에 의해, 센서 신호를 개별 모델 에러 함수 세트로 분해하도록 구성된다. 이러한 맞춤 동작은 예를 들어 최소제곱 맞춤 동작 또는 특이값 분해일 수 있고, 모델 에러 함수 세트의 각 모델 에러 함수의 복수의 에러 진폭이 계산된다. 에러 진폭을 계산하는 것에 의해, 복수의 1차 및 2차 대전 입자 빔릿(3 및 9) 및 스테이지(500)를 제어하기 위한 데이터 양은 예를 들어 6개의 에러 진폭으로 상당히 감소된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서, 배율 에러, 상이한 고차 왜곡 및 개별 필드 종속 이미지 수차 패턴과 같은 더 많은 수의 에러 진폭이 동일한 방식으로 고려된다. 정규화된 에러 진폭은 예를 들어 두 측방향으로 가시선의 변위, 측방향과 축방향으로 웨이퍼 스테이지의 변위, 웨이퍼 스테이지의 회전, 가시선의 회전, 배율 에러, 초점 에러, 비점수차 에러 또는 왜곡 에러를 설명할 수 있다. 제한된 에러 진폭 세트로 센서 신호를 분해함으로써 계산 속도와 보정 신호의 제어가 크게 향상된다.

실시예의 일례에서, 제어 유닛(800)은 시간에 따른 에러 진폭의 전개를 분석하도록 구성된다. 시간에 따른 에러 진폭의 변화 이력이 기록되고, 제어 유닛은 에러 진폭의 변화를 시간 종속 모델 함수로 전개하도록 구성된다. 제어 유닛(800)은 짧은 시간 기간 동안, 예를 들어, 주사 시간 간격(Ts)의 이미지 주사의 분율 동안 에러 진폭의 적어도 서브세트의 변화를 예측하도록 구성된다. 이미지 패치의 주사 시간 간격(Ts)은 체류 시간에 따라 1초 내지 5초이다. 일반적인 예에서, 이미지 패치(Ts)의 주사 시간 간격은 약 3초이다. 일례에서 일반적으로 드리프트라고 하는 예측된 에러 진폭의 변화의 저속 변화는 일반적으로 동적 변화라고 하는 에러 진폭의 예측된 전개의 고속 동적 변화와 분리된다. 일례에서, 제어 유닛(800)은 스테이지가 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 이동하는 시간 간격(Tr) 동안 에러 진폭의 적어도 서브세트의 변화를 예측하도록 구성된다. 스테이지가 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 이동하는 시간 간격(Tr)은 0.5초 내지 5초이다. 일례에서, 제어 유닛(800)은 스테이지가 고속 움직임으로부터 정지 위치로 감속하는 시간(Td) 동안 에러 진폭의 적어도 서브세트의 변화를 예측하도록 구성된다. 일반적으로, 제어 유닛(800)은 스테이지의 작동 출력의 예측 모델에 기초하여 복수의 제어 신호 중 적어도 하나의 제어 신호를 추출하도록 구성된다.

실시예의 일례에서, 에러 진폭의 저속 변화 부분, 드리프트, 및 동적 변화 부분 또는 동적 변화에 대해 에러 진폭의 전개가 개별적으로 외삽된다. 예를 들어, 드리프트 부분은 일반적으로 선형 거동 또는 점근적 거동을 나타낸다. 예를 들어, 열 효과는 일반적으로 점근적 거동을 통해 저속 드리프트로 이어진다. 에러 진폭의 시간 전개에 대한 사전 지식으로, 미리 결정된 점근적 거동을 갖는 모델 함수에 기초하여 드리프트의 전개가 유도되고, 제어 유닛(800)은 예측된 에러 진폭을 예상하여 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 저속으로 변하는 전개 또는 에러 진폭의 드리프트는 고속 전개와 분리되고, 예를 들어, 에러 진폭의 드리프트는 스테이지(500)를 제어하기 위해 직접 전달된다. 도 4 및 도 5는 시간에 따른 대표적인 에러 진폭의 변화를 도시한다. 도 4a는 시간(t)에 따른 에러 진폭 모델 함수(907)의 미리 정해진 점근적 거동을 갖는 드리프트 또는 저속으로 변하는 에러 진폭(Sn(t))의 일례를 도시한다. 이러한 거동은 열 드리프트 또는 정전기 또는 전자기 요소의 드리프트에 대해 일반적이지만 다른 효과도 시간이 지남에 따라 유사한 전개를 보인다. 드리프트의 다른 소스는 이미지 주사 동안 전도성 부분 또는 웨이퍼를 대전시키는 것으로 인해 유도된 가변 전기 변형력 또는 드리프트일 수 있다. 동작 동안, 제어 유닛(800)은 센서 데이터로부터 드리프트 에러 진폭(Sn(t))을 연속적으로 유도하도록 구성된다. 동작 시간은 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 이미지 주사의 제1 시간 간격(Ts1), 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr), 및 제2 이미지 패치(17.1)의 제2 이미지 주사의 제2 시간 간격(Ts2)(참조 번호는 도 2 참조)을 포함한다. 예를 들어, 제1 시간 간격(Ts1) 동안 실제 시간(Ta)에서 에러 진폭(Sn(t))의 시간적 구배(903)가 결정되거나 모델 함수(907)가 측정된 에러 진폭(Sn(t))에 근사된다. 에러 진폭 모델 함수(907) 또는 구배 벡터(903)를 사용하여, 에러 진폭(Sn(t))의 전개가 예측되고, 제2 시간 간격(Ts2) 동안 미래 시간(tc)에서 에러 진폭(Sn(t))의 드리프트 부분이 라인(901)으로 표시된 미리 결정된 스레시홀드(Sn_max)에 도달할 것으로 예측된다. 스레시홀드는 예를 들어 에러 벡터(Sn(t))와 관련된 이미지 품질 파라미터의 사양으로부터 미리 결정된다. 두 이미지 패치(17.1 및 17.2)의 두 후속 이미지 주사 사이의 시간 간격(Tr) 동안 제어 유닛(800)은 보상기의 제어 값을 이에 따라 변경하도록 구성되고, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 능동 요소를 조정함으로써 에러 진폭(Sn(t))의 드리프트 성분이 감소된다. 능동 요소는 예를 들어 자성 요소 또는 스테이지와 같이 저속으로 작동하는 보상기를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 가시선(53) 또는 이미지 좌표계(51)의 측방향 드리프트는 예를 들어 웨이퍼 스테이지(500)의 측방향 위치에 오프셋을 추가함으로써 보상되고, 초점 위치의 드리프트는 예를 들어 웨이퍼 스테이지(500)의 z-위치에 오프셋을 추가함으로써 보상된다. 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 이미징 배율의 드리프트는 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 피치를 변화시키고, 예를 들어, 대물 렌즈(102)의 전용 자성 렌즈 요소에 오프셋 전류를 추가함으로써 보상된다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 3에 기술된 바와 같이 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 회전 드리프트는 z-축을 중심으로 스테이지(500)의 대응하는 회전에 의해 보상되거나, 또는 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 회전의 보정은 예를 들어 대물 렌즈(102)의 제2 전용 자성 렌즈 요소에 오프셋 전류를 추가함으로써 생성된다. 결과는 도 4b에 도시되어 있다. 이 조정에 의해, 보정된 저속으로 변하는 드리프트 에러 진폭(Sn(t))은 에러 진폭 스레시홀드(Sn_max)를 훨씬 넘어 제어된다. 드리프트 부분은 시간에 따라 저속으로 변하기 때문에, 후속 이미지 주사 사이의 시간(Tr) 동안 적어도 부분적으로 에러 진폭(Sn(t))을 조정하고 보상할 수 있다. 따라서, 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법이 주어지고, 웨이퍼를 검사하는 방법은 다음 단계, 즉

- 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계,

- 시간 간격(Tr) 동안 제1 이미지 패치의 위치로부터 제2 이미지 패치로 웨이퍼 스테이지를 이동시키는 단계, 및

- 제2 시간 간격(Ts2) 동안 제2 이미지 패치에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계

를 포함하고, 이에 의해

- 제1 시간 간격(Ts1) 동안, 적어도 제1 에러 진폭이 복수의 센서 신호로부터 계산되고,

- 제1 시간 간격(Ts1) 동안, 제1 에러 진폭의 전개가 적어도 제1 시간 간격(Ts1), 이동 시간 간격(Tr) 및 제2 시간 간격(Ts2)에 걸쳐 예측되고,

- 적어도 이동 시간 간격(Tr) 동안 제어 신호는 제2 시간 간격(Ts2) 동안 에러 진폭의 예측된 전개를 미리 결정된 스레시홀드 미만으로 유지하기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛에 제공된다.

일례에서, 제1 에러 진폭의 전개의 예측은 예측 모델 또는 외삽에 따라 생성된다.

일례에서, 제어 신호는 시간 간격(Ts1 또는 Ts2)의 이미지 주사 동안에도 에러 진폭의 예측된 전개를 미리 결정된 스레시홀드 미만으로 유지하기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛에 제공된다. 예를 들어, 이미지 좌표계의 저속 드리프트가 예측되면, 이미지 좌표계의 드리프트는 Sn(t)가 이미지 획득 동안 스레시홀드(Sn_max) 미만으로 제어되도록 스테이지(500)의 저속 보상 움직임에 의해 보상될 수 있다.

도 5는 에러 진폭(Nn(t))의 동적 변화로 기술되는 이미징 편차의 고속 동적 변화를 도시한다. 이미징 편차의 이러한 동적 변화는 예를 들어, 내부 잡음 소스, 예를 들어, 진공 펌프 또는 다른 내부 잡음 소스, 예를 들어, 웨이퍼 스테이지의 고속 가속과 감속에 의해 유도된 진동에 의해 도입될 수 있다. 다른 잡음 소스는 외부 소스일 수 있다.

동적 변화(Nn(t))는 하나의 이미지 패치의 하나의 주사 시간 간격(Ts1 또는 Ts2)보다 작은 반 주기를 갖는 단순화된 주기적 거동을 보여준다. 본 발명의 일 실시예에서, 제어 유닛(800)은 에러 진폭(Nn(t))의 동적 변화를 유도하고, 고속으로 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 고속 능동 요소에 대한 제어 신호를 결정하도록 구성된다. 이러한 능동 요소는 예를 들어 고속으로 조정될 수 있는 정전 빔 편향 주사기 또는 정전 보정기이다. 주사 시간(Ts)으로 제1 이미지 패치에 대한 이미지 주사 동안, 제어되지 않은 에러 진폭(Nn(t))은 참조 번호(905)로 표시된 미리 결정된 에러 진폭 창(DNn)의 적어도 두 배(tc1 및 tc2)를 초과한다. 에러 진폭(Nn(t))에 대한 상한 및 하한 스레시홀드를 갖는 에러 진폭 창(905)은 에러 진폭(Nn(t))으로 표현되는 이미지 품질 파라미터에 대한 사양 요구 사항을 나타낸다. 제어 유닛(800)은, 도 5b에 도시된 보정된 동적 편차 또는 에러 진폭(Nn(t))이 미리 결정된 에러 진폭 창(905)의 상한 스레시홀드와 하한 스레시홀드 사이로 제어되도록 고속 능동 요소의 제어 유닛에 동적 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성된다. 제어 오퍼레이터(control operator)(800)는 고속 제어 루프, 예를 들어, 개방 제어 루프를 갖도록 구성되어, 약 0.3Hz의 이미지 주사 주파수 또는 프레임 속도(1/Ts)를 적어도 50배, 바람직하게는 적어도 100배, 또는 훨씬 더 바람직하게는 1000배만큼 초과하는 대역폭으로 조정 및 제어하는 것을 허용한다. 일례에서, 에러 벡터를 계산하고 이미징 수차를 보상하기 위해 제어 신호를 추출하는 것은 약 2.5kHz 이상의 제어 주파수로 각각의 라인 주사마다 적어도 한번 수행된다. 따라서 전기 제어 신호는 0.1kHz 내지 10kHz 이상의 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함한다.

제어 오퍼레이터(800)의 제어 루프의 주파수 응답에 따라, 도 5b에 도시된 보정된 에러 진폭(Nn(t))의 주파수는 도 5a에 도시된 보정되지 않은 에러 진폭(Nn(t))의 주파수와 다를 수 있음에 유의해야 한다.

일례에서, 제어 유닛(800)은 에러 진폭(Nn(t))의 동적 변화를 예측하도록 구성된다. 예를 들어, 에러 진폭(Nn(t))의 시간(Ta)에서 국부적 구배(909)를 유도하는 것에 의해, 제어 유닛(800)은 시간 간격(Ts1)의 이미지 주사 동안 동적 제어를 위해 고속 능동 요소에 대한 제어 신호를 유도하도록 구성된다.

웨이퍼 스테이지의 오정렬 또는 드리프트의 구동 에러 소스는 제1 이미지 패치(17.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)로 스테이지를 이동시키기 위해 제공된 시간 간격(Tr)이다. 특히, 웨이퍼 스테이지의 오정렬 또는 드리프트는 이동 속도로부터 스테이지를 제2 이미지 패치(17.2) 부근의 정지 위치까지 감속하는 데 필요한 시간(Td) 및 조정 반복 횟수에 따라 달라진다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 이미지 패치(17.1)와 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지 획득 단계들 사이의 시간 갭은 상당히 감소되고 처리량은 증가된다. 본 발명의 실시예에 의해, 대전 입자 현미경 및 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법이 제공되며, 일련의 이미지 패치는, 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계; 및 제2 시간 간격(Ts2) 동안 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계를 포함하고, 제1 및 제2 시간 간격(Ts1 또는 Ts2) 중 적어도 하나가 제3 시간 간격(Tr)과 중첩되도록 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)을 더 포함하는 일련의 이미지 획득 단계에서 이미징된다. 제1 시간 간격(Ts1)의 시작으로부터 제2 시간 간격(Ts2)의 종료까지의 총 시간 간격은 3개의 시간 간격(Ts1, Tr 및 Ts2)의 합보다 짧고, 처리량이 증가하고, 고속 검사 모드가 달성된다. 도 5a 및 도 5c는 고처리량으로 고속 검사 모드의 이 실시예를 도시한다. 도 5a의 제1 예에서, 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지 획득은 웨이퍼 스테이지(500)가 완전히 정지되기 전에 시작된다. 웨이퍼 스테이지가 종료 위치까지 감속되는 시간 간격(Td) 동안 이미지 획득이 시작되고, 이미지 획득의 시간 간격(Ts2)은 스테이지(500)의 감속 시간 간격(Td)과 중첩된다. 감속 시간 간격(Td)은 스테이지의 조정의 반복과, 완전히 스테이지를 정지시키는 데 필요한 시간을 포함한다. 고속 이동 후, 스테이지는 드리프트 또는 스윙(swing) 또는 진동할 수 있고, 스테이지가 감속하는 시간 간격(Td)은 제1 미리 결정된 스레시홀드 미만의 정확도와 제2 미리 결정된 스레시홀드 미만의 동적 위치 안정성으로 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선과 일치하는 위치까지 스테이지를 지연시키는 데 필요한 시간을 포함한다. 제어 유닛(800)은 시간(Td) 동안 웨이퍼 스테이지(500)의 예상되는 측방향 위치(Xl(t), Yl(t)) 및 이동 속도를 모니터링하거나 예측하도록 구성된다. 제어 유닛(800)은 가시선(53)의 가변 오프셋(Dx(t), Dy(t))에 의해 감속 시간(Td) 동안 웨이퍼 스테이지의 잔류 움직임을 보상하기 위해 대전 입자 현미경의 주사 편향 유닛에 대한 제어 신호를 유도한다. 제어 유닛(800)은 웨이퍼 스테이지의 예측된 이동 속도로부터 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지 획득의 시작 시간을 계산하도록 구성된다. 예를 들어, 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지를 획득하는 시간 간격(Ts2)의 시작 시간은 감속 시간 간격(Td) 동안 웨이퍼 스테이지의 잔류 움직임이 보상될 수 있도록 웨이퍼 스테이지의 예측 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만인 시간으로 결정된다. 제어 유닛(800)은 제2 이미지 패치(17.2)를 주사 이미징함으로써 이미지 획득을 시작하고, 제2 이미지를 획득하는 시간 간격(Ts2)과 중첩되는 감속 시간 간격(Td)의 적어도 일부 동안 웨이퍼 스테이지의 잔류 움직임을 보상하기 위해 편향 유닛에 오프셋 좌표의 시간적 기능을 제공하도록 구성된다. 그 결과, 제1 시간 간격(Ts1) 동안의 제1 이미지 주사와 제2 시간 간격(Ts2) 동안의 제2 이미지 주사 사이의 시간 간격(Tr')은 감소된다.

도 5c는 이 실시예의 제2 예를 보다 상세히 도시한다. 이 예에서, 제어 유닛(800)은 주사 편향기에 의한 웨이퍼 움직임의 보상이 대전 입자 현미경의 주사 편향기의 최대 범위 내에 있도록 제1 이미지 패치에 대한 제1 이미지를 획득하는 시간 간격(Ts1) 동안 웨이퍼 스테이지를 가속시키는 시작 시간(r1)을 유도하도록 구성된다. 이미지 획득 동안 및 웨이퍼 스테이지를 가속시키는 시간 간격(Tu)의 적어도 일부 동안, 제어 유닛(800)은 편향 유닛에 제어 신호를 제공하도록 구성되고, 에러 진폭(Nn(t)), 이 예에서, 전술한 바와 같은 좌표계의 측방향 위치 오프셋은, 제1 이미지 패치의 측방향 위치 오프셋에 대해 지정된 스레시홀드 범위(905.1) 내에 잘 있고, 이미지 획득은 제1 이미지를 획득하는 시간 간격(Ts1)의 종료 시간(t1)까지 웨이퍼가 이동하는 시작 시간(ri) 이후 계속된다. 시간 간격(Tr) 동안 웨이퍼가 이동하는 동안, 제어 유닛(800)은 주사 편향기에 의한 웨이퍼 움직임의 보상이 대전 입자 현미경의 주사 편향기의 최대 범위 내에 있고 좌표계의 측방향 위치 오프셋이 제2 이미지 패치의 측방향 위치 오프셋에 대해 지정된 스레시홀드 범위(905.2) 내에 잘 있도록 제2 이미지 패치에 대한 제2 이미지를 획득하는 제2 시간 간격(Ts2)의 시작 시간(t0')을 유도하도록 구성된다. 제2 이미지 획득은 웨이퍼 스테이지가 목표 위치에 근접하여 도달할 때 종료 시간(r2)과 함께 웨이퍼 이동 동안 시작 시간(t0')에서 시작된다. 그 결과, 제1 시간 간격(Ts1) 동안의 제1 이미지 주사와 제2 시간 간격(Ts2) 동안의 제2 이미지 주사 사이의 시간 간격(Tr')은 감소된다. 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr)의 종료 시간(rs)까지 제2 이미지 획득의 시작(t0')과 웨이퍼 스테이지의 감속 사이의 중첩 시간 간격은 일반적으로 제1 이미지 획득의 종료(t1)와 웨이퍼 스테이지의 이동 시간 간격(Tr)의 시간(ri)에서 시작하는 웨이퍼 스테이지의 가속 사이의 중첩 시간 간격보다 더 크다. 일례에서, 웨이퍼 스테이지의 감속 시간 간격(Td)은 각각의 검사 부위에서 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안 웨이퍼 스테이지의 정밀 정렬을 적어도 한번 반복하는 것을 포함하고, 이에 의해 웨이퍼 이동은 편향 유닛과 동기적으로 제어 유닛에 의해 제어되고, 웨이퍼 스테이지 이동 동안 웨이퍼 스테이지의 예측 및 모니터링된 위치는 웨이퍼 스테이지의 위치에 대응하는 편향 유닛에 제공된 오프셋 좌표의 함수 또는 시퀀스에 의해 보상된다. 웨이퍼 스테이지의 정밀 정렬을 반복하면 목표 위치로부터 더 큰 편차를 갖는 제1 위치로부터 제2 위치로 목표 위치로부터의 편차가 미리 결정된 스레시홀드 미만인 상태로 웨이퍼 스테이지 위치를 반복적으로 재조정할 수 있다. 일례에서, 스레시홀드는 2개의 인접한 이미지 패치들 사이의 중첩 영역이 감소함에 따라 결정되고, 예를 들어, 100nm 미만, 50nm 미만 또는 심지어 30nm 미만으로 결정된다. 이에 의해, 후속 이미지 획득 사이의 시간 간격을 줄이고 인접한 이미지 패치들 사이의 중첩 영역을 줄임으로써 처리량이 향상된다. 일례에서, 제1 이미지 패치와 제2 이미지 패치 사이의 후속 이미지 획득 사이의 시간 간격은 2배만큼 감소하고, 다중 빔 대전 입자 현미경의 처리량 또는 프레임 속도는 분당 약 10개의 프레임에서 약 14개의 프레임으로 증가된다. 추가 예에서, 제1 이미지 패치와 제2 이미지 패치 사이의 후속 이미지 획득 사이의 시간 간격은 3배만큼 감소되고, 다중 빔 대전 입자 현미경의 처리량 또는 프레임 속도는 분당 약 10개의 프레임에서 15개 초과의 프레임으로 증가되고, 본 실시예에 따른 웨이퍼 이동 동안 이미지 품질을 제어하는 방법을 사용하면 처리량은 50%를 초과하는 만큼 증가한다. 일반적으로, 제공된 방법을 사용하면 2개의 이격된 이미지 패치(17.1 및 17.2) 각각을 획득하는 데 필요한 시간 간격(Ts1 및 Ts2)과, 제1 검사 부위로부터 제2 검사 부위로 샘플을 이동시키는 데 필요한 시간(Tr)에 비해 더 짧은 시간 간격(TG)(TG < Ts1 + Ts2 + Tr) 동안 적어도 2개의 이격된 이미지 패치(17.1 및 17.2)에 대한 이미지를 획득할 수 있다.

에러 진폭을 드리프트 및 동적 변경으로 전개하거나 또는 분리하는 것은 예를 들어 고속 푸리에 분석 또는 이동 평균 계산 방법에 의해 달성된다. 이 기술 분야에 알려진 다른 방법도 가능하다. 일례에서, 에러 진폭 변화의 최대 구배에 대해 미리 결정된 스레시홀드가 적용되고, 최대 구배를 갖는 선형 드리프트와 최대 구배를 초과하는 에러 진폭 부분을 갖는 잔류 동적 변화로의 분해가 얻어진다. 최대 구배 미만의 에러 진폭의 선형 부분은 감산되고, 동적 변화는 선형 드리프트에 의해 감산된 에러 진폭의 전개에 의해 얻어진다. 에러 진폭의 최대 구배는 선형 드리프트를 보상하기 위한 보상기의 최대 속도에 따라 결정된다. 이러한 저속으로 작동하는 보상기는 예를 들어 다중 빔 대전 입자 현미경의 자성 요소일 수 있다. 다른 예에서, 에러 진폭의 최대 변화 주파수에 대해 미리 결정된 스레시홀드가 적용되고, 드리프트 부분은 에러 진폭의 전개의 저역 통과 필터링에 의해 결정된다. 일례에서 드리프트 부분과 동적 부분으로 분리하기 위해 체류 시간, 라인 주사 속도 및 프레임 속도를 고려한다. 예를 들어 50ns의 체류 시간에서 라인 주사 속도는 약 2.5kHz이다. 약 10kHz 이상의 주파수 범위에서 이미징 성능의 변화 또는 편차는 제어 유닛(800) 및 다중 빔 대전 입자 현미경의 고속 보상기에 의해 보상될 수 있다. 따라서 복수의 1차 대전 입자 빔릿으로 복수의 라인을 주사하는 동안 이미징 성능으로부터 고속이고 동적인 변화 또는 편차를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 약 3초의 시간 간격(Ts) 동안 이미지를 획득하는 동안, 동적 변화는 복수 회 보상되는 데, 예를 들어, 약 2.5kHz의 제어 주파수로 플라이백이 발생할 때마다 또는 심지어 2.5kHz를 초과하는 제어 주파수, 예를 들어, 5kHz 또는 10kHz 이상의 제어 주파수로 각각의 라인 주사 동안에도 보상된다. 초의 시간 간격에 대한 저속 드리프트는 예를 들어 약 0.5초 미만의 시간 간격(Tr') 동안 저속 보상기에 의해 2개의 연속 이미지 주사 사이의 시간 간격(Tr') 내에 보상된다. 다른 응답 시간을 갖는 보상기를 동기화하기 위해 예를 들어 지연 라인이 제어 유닛에 포함될 수 있다.

에러 진폭의 전개의 예측은 다항식 전개 및 외삽, 예를 들어, 선형 외삽을 사용한 근사에 따라 계산되지만 또한 2차 또는 고차 외삽법과 같은 다른 고차 외삽법도 가능하다. 더 높은 차수의 다항식 외삽의 일례는 룽게-쿠타(Runge-Kutta) 방법으로 제공된다. 이동하는 웨이퍼 스테이지와 같이 저속으로 변하는 보상기의 예에서, 에러 진폭, 예를 들어, 스테이지 위치의 전개의 예측은 웨이퍼 스테이지와 같이 저속으로 변하는 보상기의 교정된 성능을 제어하고 모니터링함으로써 달성된다. 에러 진폭의 전개의 예측은 또한 모델을 따를 수 있으며, 소위 모델 기반 예측기는 에러 진폭의 예상 전개의 모델 함수에 따라 예상 에러 진폭을 생성한다. 이러한 미리 결정된 모델 함수는 예를 들어 다중 빔 대전 입자 현미경의 대표적인 테스트 동작 또는 시뮬레이션에 의해 생성되고, 제어 유닛(800)의 메모리에 저장된다. 일례에서, 이러한 미리 결정된 모델 함수는 각각의 개별 다중 빔 대전 입자 현미경에 대해 개별적이다. 많은 예에서, 예측 모델에 따른 에러 거동의 추정은 주파수 분석, 저역 통과 필터링 및 다항식 근사를 포함한다.

에러 진폭을 드리프트 및 동적 변화로 분리하거나 사전 지식으로부터 모델 함수를 적용하는 것과 같은 전술한 전개 및 외삽 방법은 에러 진폭을 시간적으로 전개하는 것에 의해 설명되는 이미지 성능 파라미터의 다른 편차마다 다르게 선택될 수 있다. 일례에서, 제어 유닛(800)은 일련의 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안,

A) 복수의 센서 데이터를 형성하는 데이터 스트림을 에러 진폭 세트로 확장하는 단계,

E) 드리프트 제어 신호 세트와 동적 제어 신호 세트를 추출하는 단계,

F) 저속으로 작동하는 보상기에 드리프트 제어 신호 세트를 제공하는 단계, 및

G) 고속으로 작동하는 보상기에 동적 제어 신호 세트를 제공하는 단계

를 포함하는 일련의 동작 단계를 수행하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제어 유닛(800)은 시간적 전개를 에러 진폭 중 적어도 하나로 근사화하는 단계(B)를 포함하도록 추가로 구성된다. 일 실시예에서, 제어 유닛(800)은 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 저속으로 변하는 드리프트를 예측하는 단계(C)를 포함하도록 추가로 구성된다. 일 실시예에서, 제어 유닛(800)은 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 고속으로 변하는 동적 변화를 예측하는 단계(D)를 포함하도록 추가로 구성된다.

일례에서, 제어 유닛(800)의 구성은 일련의 이미지 패치 중 제1 이미지 패치에 대한 이미지 주사의 시간 간격(Ts1) 동안 동적 제어 신호 세트를 고속으로 작동하는 보상기에 제공하는 단계(G)를 수행하는 단계를 포함한다.

일례에서, 제어 유닛(800)의 구성은 일련의 이미지 패치 중 제1 이미지 패치의 제1 이미지 주사와 제2 이미지 패치의 제2 후속 이미지 주사 사이의 시간 간격(Tr) 동안 저속으로 작동하는 보상기에 드리프트 제어 신호 세트를 제공하는 단계(F)를 수행하는 단계를 포함한다. 시간 간격(Tr)은 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 사용하여 주사 이미징에 의해 얻어지는 제1 이미지 패치의 제1 중심 위치로부터 제2 후속 이미지 패치의 제2 중심 위치로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키는 데 필요한 시간 간격으로 정의된다. 일례에서, 제어 유닛(800)의 구성은 하나의 이미지 패치의 하나의 이미지 주사의 시간 간격(Ts) 동안 저속으로 작동하는 보상기에 드리프트 제어 파라미터 세트를 제공하는 단계(F)를 수행하는 단계를 포함한다.

일례에서, 제어 유닛(800)의 구성은 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr)과 중첩되는 적어도 하나의 중첩 시간 간격 동안 이미지 패치의 이미지 주사의 시간 간격(Ts1 또는 Ts2) 동안 단계(G)를 수행하는 단계를 포함한다. 일례에서, 적어도 하나의 중첩 시간 간격은 웨이퍼 스테이지의 가속을 위한 시간 간격(Tu)의 적어도 일부이거나, 또는 웨이퍼 스테이지의 감속을 위한 시간 간격(Td)의 적어도 일부이거나, 또는 이 두 시간 간격이다.

본 발명의 일 실시예는 웨이퍼 검사 작업을 수행하기 위한 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)을 동작시키는 방법, 및 이러한 웨이퍼 검사 작업을 위한 소프트웨어 제품이다. 웨이퍼 검사 작업을 수행하는 방법은 위에서 언급한 단계(A 내지 G)를 수행하기 위한 소프트웨어 코드를 포함한다. 방법은 아래 도 7에서 보다 상세히 추가로 설명된다.

본 발명의 일 실시예에서, 웨이퍼 검사용 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)은 이에 따라 드리프트, 동적 효과 및 잔류하는 원치 않는 스테이지 움직임을 보상하기 위한 여러 수단을 갖는다. 일례는 도 6에 도시되어 있다. 동일한 참조 부호는 이전 도면에서와 같이 사용되므로 이전 도면을 참조하면 된다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경(1)은 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300), 및 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 주사하기 위한 제1 편향 시스템(110)을 포함하는 물체 조사 유닛(100)을 포함한다. 복수의 2차 전자 빔릿(9)은 이미지 센서(207) 상으로 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미징하고, 사용 동안 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템(205)과 제2 편향 시스템(222)이 있는 검출 유닛(200)에 의해 이미징된다. 다중 빔 대전 입자 현미경(1)은 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 평면(101)에 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 유지하기 위해 스테이지 위치 센서(520)가 있는 샘플 스테이지(500)를 더 포함한다.

다중 빔 대전 입자 현미경(1)은 적어도 제1 및 제2 편향 시스템(110, 222)을 포함하는 보상기 세트, 및 자성 요소 또는 기계적 액추에이터와 같은 저속으로 작동하는 보상기를 포함한다. 일례에서, 저속으로 작동하는 보상기는 웨이퍼 스테이지(500)를 포함한다. 보상기 세트는 정전기 요소 또는 저질량의 기계적 액추에이터와 같은 고속으로 작동하는 보상기(132, 232, 332) 세트를 더 포함한다. 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)은, 스테이지 위치 센서(520)와 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기로 구성되고, 복수의 검출기는 사용 동안 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된다. 복수의 센서 데이터는 스테이지 위치 센서(520)에 의해 제공되는 샘플 스테이지(500)의 위치 및 배향 데이터를 포함한다.

다중 빔 대전 입자 현미경(1)은 제어 유닛(800)을 더 포함하고, 여기서 제어 유닛(800)은, 사용 동안 동작 제어를 달성하고, 일련의 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안 동작 위에서 언급한 사양을 유지하기 위해 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 보상기 세트를 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 P개의 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 생성하도록 구성된다.

스테이지(500)의 스테이지 이동 동안, 스테이지 이동은 스테이지 위치 센서(520)에 의해 모니터링된다. 스테이지 위치 센서(520)는 이 기술 분야에 알려져 있고, 레이저 간섭계, 격자 센서, 또는 공초점 렌즈 어레이 센서를 포함할 수 있다. 일련의 이미지 패치 중 하나의 이미지 패치의 이미지 주사의 시간 간격(Ts) 동안, 웨이퍼 스테이지(500)의 상대 위치는 바람직하게는 높은 안정성, 예를 들어, 1nm 미만, 바람직하게는 0.5nm 미만으로 제어된다. 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 후속 이미지 패치의 제1 및 제2 이미지 주사 사이에 스테이지(500)는 제어 유닛(800)에 의해 제1 검사 부위로부터 제2 검사 부위로 이동하도록 트리거된다. 제2 검사 부위에서 새로운 국부 웨이퍼 좌표계가 정의되고, 스테이지(500)는 스테이지 제어 모듈(880)에 의해 예측된 위치에 위치되도록 제어되고, 가시선에 대한 상대 위치는 높은 안정성으로 제어된다. 스테이지 위치 센서(520)는 1nm 미만, 바람직하게는 0.5nm 미만의 정확도로 6개의 자유도로 스테이지 위치 및 이동을 측정한다. 일례(도시되지 않음)에서, 스테이지 위치 센서(520)는 스테이지 위치 및 이동을 제어하기 위해 직접 피드백 루프를 위한 스테이지 제어 모듈(880)에 직접 연결된다. 그러나, 이러한 직접 피드백 루프와 고질량의 웨이퍼 스테이지의 제어는 일반적으로 느리고, 이미지 주사 동안 충분한 정확도를 제공하지 않는다. 피드백 루프는 원치 않는 스테이지 지터 또는 지연을 유발할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 스테이지 위치 센서(520)는 제어 유닛(800)의 센서 데이터 분석 시스템(818)에 연결된다.

일 실시예의 일례에 따르면, 제어 유닛(800)은 사용 동안 이미지 센서(207)로부터의 이미지 센서 데이터를 예를 들어 이미지 센서 데이터의 10% 미만을 나타내는 이미지 센서 데이터 분율로 줄이고, 이미지 센서 데이터 분율을 센서 데이터 분석 시스템(818)에 제공하도록 구성된 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함한다. 사용 동안, 전자 감지 이미지 센서(207)는 복수의 2차 전자 강도 값의 이미지 센서 데이터의 큰 이미지 데이터 스트림을 수신하고, 이미지 데이터를 제어 유닛(800)의 이미지 데이터 획득 유닛(810)에 공급한다. 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 이미지 동작을 모니터링하는 데 막대한 양의 이미지 데이터가 직접 사용되는 것은 아니다. 이미지 데이터 스트림의 작은 분율은 이미지 데이터 스트림에서 분기되고, 이미지 센서 데이터 분율은 센서 데이터 분석 시스템(818)으로 안내된다. 예를 들어, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 복수의 대전 입자 빔릿의 미리 정해진 주사 위치에서 생성된 2차 대전 입자 신호의 서브세트를 분기하도록 구성되거나, 또는 주사 대전 입자 빔(3)의 플라이백 동안 생성된 신호가 추출되어 센서 데이터 분석 시스템(818)으로 전달된다. 미리 정해진 주사 위치는 예를 들어 각각의 5번째 주사 라인과 같은 주사 라인의 서브세트의 라인 시작 위치이거나 또는 각각의 중심 위치일 수 있다. 일례에서, 1차 대전 입자 빔릿의 서브세트의 이미지 데이터, 예를 들어, 스폿 위치(5.11)(도 2 참조)에 있는 하나의 빔릿의 이미지 데이터만이 이미지 센서 데이터 분율을 생성하는 데 사용된다. US 9,530,613(전체 내용이 본 명세서에 포함됨)은 다중 빔 대전 입자 현미경을 제어하기 위한 센서 신호를 제공하기 위해 주변에 배열된 1차 대전 입자 빔릿의 전용 서브세트의 일례를 보여준다. US 9,536,702(전체 내용이 본 명세서에 포함됨)는 라이브 뷰 이미지를 생성하기 위해 복수의 서브필드 각각의 이미지 데이터의 전용 서브세트를 분기하는 일례를 보여준다. 라이브 뷰 이미지 데이터의 적어도 일부는 이미지 센서 데이터 분율로 적용될 수 있다. 대전 입자 빔릿의 미리 결정된 서브세트로부터 신호를 분기하거나, 대전 입자 빔릿의 미리 결정된 주사 위치에서 신호를 사용함으로써, 센서 데이터 분석 시스템(818)으로 전달된 이미지 센서 데이터 분율은 약 2% 미만, 1% 미만, 바람직하게는 0.5% 미만, 훨씬 더 바람직하게는 0.1% 미만 또는 심지어 0.01% 미만의 이미지 데이터 스트림의 작은 분율로 상당히 감소된다. 일 실시예에서, 이미지 센서(207)는 도 1과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 제1 저속 고해상도 이미지 센서 및 제2 고속 이미지 센서를 포함한다. 이 실시예에서, 이미지 센서 데이터 분율은 제1 저속 이미지 센서에 의해 제공되는 센서 데이터에 의해 형성되고, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 제1 저속 이미지 센서에 의해 제공된 센서 데이터를 센서 데이터 분석 시스템(818)에 제공하고, 제2 고속 이미지 센서의 센서 신호를 이미지 스티칭 유닛(812)에 제공하도록 구성된다.

스테이지 센서(520)로부터의 스테이지 위치 데이터와 이미지 센서 데이터 분율은 센서 데이터 분석 시스템(818)에서 결합된다. 센서 데이터 분석 시스템(818)은 이미지 센서(207)로부터의 이미지 센서 데이터 분율과 스테이지 센서(520)로부터의 위치 정보를 분석하고, 도 3의 예에서 설명된 바와 같이, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 실제 이미지 좌표계에 대한 웨이퍼 스테이지의 위치 정보를 추출한다.

다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 제어 유닛(800)은 복수의 센서 데이터로부터 길이(L)의 센서 데이터 벡터(DV)를 유도하고, 센서 데이터 벡터(DV)를 분석하고, 센서 데이터 벡터(DV)로부터 이미지 변위, 이미지 회전, 초점 위치 변경 및 이미지 평면 틸트와 같은 에러 함수를 추출하도록 구성된 센서 데이터 분석 시스템(818)을 포함한다. 센서 데이터 분석 시스템(818)은 사용 동안 K개의 에러 벡터의 K개의 진폭(A_k)(K ≤ L) 세트를 계산하도록 구성된다. 일반적으로, 센서 데이터 분석 시스템(818)은 복수의 센서 신호를 분석하고, 이 기술 분야에 알려진 방법에 의해, 예를 들어, 복수의 센서 신호에 정규화된 에러 함수 세트를 맞추는 맞춤 동작에 의해, 복수의 센서 신호를 정규화된 에러 함수 세트로 분해하도록 구성된다.

제어 유닛(800)은 에러 벡터의 진폭(A_k) 세트로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하기 위한 제어 동작 프로세서(840)를 더 포함한다. 이미지 지점(5)의 측방향 변위의 동적 변경의 예에서, 제어 동작 프로세서(840)는 에러 진폭의 동적 변경에 대한 보정 또는 제어 신호를 유도하도록 구성된다. 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하여 제1 및 제2 편향 유닛(110, 222)에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 위치 또는 배향의 변화를 보상하도록 구성된다. 이미지 센서(207)로부터의 센서 데이터는 스테이지 위치 센서(520)로부터의 정보와 동기화되어 결합된다. 가시선에 의해 정해진 이미지 좌표계와 검사 부위의 국부 웨이퍼 좌표계 사이의 상대 측방향 변위 벡터(55)는 센서 데이터 분석 시스템(818)에 의해 유도된다. 제어 동작 프로세서(840)는 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 제1 주사 편향기(110)의 동작을 제어하는 편향 제어 모듈(860)에 보정 또는 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 그 결과, 제1 정전 주사 편향기(110)는 측방향으로, 여기서 x-방향과 y-방향으로 웨이퍼 스테이지(500)의 원치 않는 동적 변화와 동기적으로 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 동작을 제어한다. 병행하여, 편향 제어 모듈(860)은 또한 이미지 센서(207) 상의 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 위치가 일정하게 유지되도록 제2 주사 편향기(222)의 동작을 제어한다. 이에 의해, 제어 유닛(800)은 제1 및 제2 편향기(110 및 222)에 의한 1차 및 2차 대전 입자 빔릿의 주사 동작을 보정하는 것에 의해 측방향으로 스테이지(500) 위치의 동적 변화를 보상하도록 구성되고, 높은 이미지 충실도와 높은 이미지 콘트라스트를 갖는 이미지를 획득하는 것은 웨이퍼 검사 작업의 요구 사항 또는 사양 내에서 잘 유지된다. 따라서 제어 유닛(800)은 가시선에 대한 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 사용 동안 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 추가 변위 또는 회전을 생성하기 위해 적어도 추가 전압 신호를 계산하고 1차 대전 입자 빔 경로(13)에 있는 빔 편향기(110)에 인가하도록 구성된다. 따라서 제어 유닛(800)은 조정된 주사 동안 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 빔 스폿(5)으로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 추가 변위 또는 회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 적어도 제2 추가 전압 신호를 계산하고 2차 전자 빔 경로(11)에 있는 빔 편향기(222)에 인가하도록 구성된다.

다음으로, 웨이퍼 스테이지(500)가 수직 또는 z-방향으로 드리프트되는 에러 함수의 일례가 예시된다. 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 보상기 세트는 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)의 보상기(332), 물체 조사 유닛(132)의 고속 보상기, 및 검출 유닛(200)의 보상기(230, 232) 중 적어도 하나를 포함한다. 다시, 이미지 센서 데이터 분율은 스테이지 위치 센서(520)로부터의 스테이지 위치 데이터와 함께 센서 데이터 분석 시스템(818)에 의해 분석된다. 센서 데이터 분석 시스템(818)은 이미지 센서(207)로부터의 이미지 센서 데이터 분율과 스테이지 센서(520)로부터의 위치 정보를 분석하고, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 가시선과 실제 주사 위치에 대한 웨이퍼의 위치 정보를 추출한다. 제어 동작 프로세서(840)는 복수의 1차 및 2차 대전 입자 빔릿(3 및 9)을 초점 제어하기 위한 제어 신호를 추출한다. 따라서 제어 유닛(800)의 제어 동작 프로세서(840)는 1차 빔 경로 제어 모듈(830)을 통해 다중 빔릿 생성기(300)의 적어도 하나의 고속 보상기(332)에 연결되고, 예를 들어, 1차 대전 입자 빔 경로(13)의 정전 집속 렌즈, 예를 들어, 정전장 렌즈(308)(도 1 참조), 또는 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 위치를 제어하는 물체 조사 유닛의 고속 보상기(132)에 연결된다. 제어 동작 프로세서(840)는 또한 이미지 센서(207) 상의 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 초점 위치가 일정하게 유지되도록 검출 유닛(200)의 적어도 하나의 고속 보상기(232), 예를 들어, 정전 집속 렌즈(206)(도 1 참조)를 제어하기 위해 투사 시스템 제어 모듈(820)에 연결된다. 이에 의해, 1차 빔 경로 제어 모듈(830) 및 투사 시스템 제어 모듈(820)은 수직 또는 z-방향으로 스테이지(500)의 스테이지 드리프트를 보상하고, 높은 콘트라스트 및 고해상도를 갖는 이미지 획득은 웨이퍼 검사 작업의 요구 사항 또는 사양 내에서 잘 유지된다.

일례에서, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 센서 데이터 분석 시스템(818)은 에러 벡터의 진폭(A_k) 세트의 적어도 하나의 진폭(A_n)의 시간적 전개를 예측하도록 구성된다. 일부 이미징 렌즈, 예를 들어, 대물 렌즈(102) 또는 빔 스플리터 요소(420)(도 1 참조)는 1차 및 2차 전자 빔릿(3 및 9)의 빔 경로에 대한 회전을 유도하는 자성 요소이다. 정적 이미지 회전 또는 이미지 회전의 드리프트는 예를 들어 물체 조사 유닛(100)의 자성 집속 요소에 의해 보상된다. 제어 유닛(800)은 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 이미지 획득하기 위해 웨이퍼 스테이지(500)에 의해 웨이퍼 표면(25)을 물체 평면(101)에 위치시키기 위한 제3 신호를 생성하도록 추가로 구성되고, 제어 유닛(800)은 제2 이미지 패치(17.2)의 위치로 웨이퍼 스테이지(500)를 위치시키는 동안 보상기 세트를 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 드리프트 제어 신호의 제2 세트를 제공하도록 추가로 구성된다. 일례에서, 제어 동작 프로세서(840)는 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 연결된다. 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 1차 대전 입자 빔릿(3) 세트의 회전의 드리프트 또는 저속으로 변하는 부분을 보정하기 위해, 물체 조사 유닛(100)의 적어도 하나의 저속 보상기(130), 또는 빔 스플리터(400)의 자성 요소(430)(도 1 참조)에 연결된다. 일례에서, 정적 이미지 회전은 이미지 센서(207)의 미리 정해진 회전에 의해 추가로 보상된다. 제어 동작 프로세서(840)는 2차 전자 빔 경로, 예를 들어, 자성 렌즈의 저속 보상기(230)를 제어하는 투사 시스템 제어 모듈(820)에 추가로 연결된다. 그러나, 자성 요소는 제한된 속도로 회전하는 것의 드리프트 부분을 보상할 수 있다.

일례에서, 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)는 고속 보상기(332)를 더 포함하고, 제어 유닛(800)은 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 회전을 유도하기 위해 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 고속 보상기(332)에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 회전을 보상하도록 구성된다. 예를 들어, 웨이퍼 스테이지 회전의 동적 변화는 웨이퍼 스테이지에 대한 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 미리 정해진 배향으로부터의 고속 변화 및 편차를 초래한다. 예에서, 회전의 동적 변화는 고속으로 보상된다. 제어 동작 프로세서(840)는 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 연결된다. 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 이 예에서 국부 웨이퍼 좌표계에 대한 1차 빔릿(3) 세트의 회전의 원치 않는 동적 변화를 보상하기 위해 1차 대전 입자 빔릿 각각을 개별적으로 고속으로 편향시키는 정전 편향기 어레이를 포함하는 다중 빔릿 생성기(300)의 고속 보상기(332), 예를 들어, 능동 다중 애퍼처 판(306.3)(도 1 참조)에 추가로 연결된다. 투사 시스템 제어 모듈(820)은 예를 들어 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 회전의 원하지 않는 동적 변화를 보상하기 위해 정전기 편향기의 어레이를 갖는 제2 다중 애퍼처 판을 포함하는 검출 유닛(200)의 고속 보상기(232)에 연결된다. 이에 의해, 일련의 이미지 피치 중 이미지 피치의 이미지 주사 동안 이미지 회전이 보상되고, 높은 이미지 충실도와 이미지 콘트라스트가 웨이퍼 검사 작업의 사양 내에 잘 유지된다.

일례에서, 스테이지 위치 센서(520)는 위치 및 회전 감지 센서, 예를 들어, x-축 및 y-축 각각에 대한 이중 간섭계를 포함한다.

일례에서, 웨이퍼 스테이지 회전의 보상은 도 5a 및 도 5c와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 수행된다. 이에 의해 처리량이 증가한다.

일 실시예에서, 제어 동작 프로세서(840)는 이미지 스티칭 유닛(812)에 더 연결된다. 이미지 스티칭 유닛(812)은 이미지 데이터 획득 유닛(810)으로부터 큰 이미지 데이터 스트림을 수신하고, 데이터 스트림을 시간 순차 디콘볼루션(deconvolution)하고 이미지 서브필드(27)를 이미지 스티칭하여 하나의 이미지 패치(17)(도 2 참조)를 얻는 것에 의해 이미지 데이터 스트림을 2D 이미지로 변환하는 것을 수행한다. 여러 이미지 패치, 예를 들어, 제1 및 제2 이미지 패치(17.1 및 17.2)는 함께 스티칭되어 웨이퍼 표면(25) 영역의 2D 이미지 표현이 얻어진다. 예를 들어 이미지 좌표계에 대해 웨이퍼(7)의 고속 회전 및 스테이지 지터에 의한 고속 이미지 회전을 보상하기 위해, 제어 동작 프로세서(840)는 주사 동안 복수의 이미지 스폿(5)의 잔류 회전을 추출하고, 이미지 스티칭 유닛(812)에 스폿(5)의 잔류 회전을 공급하도록 구성된다. 이미지 스티칭 유닛(812)은 높은 이미지 충실도로 하나의 이미지 패치의 데이터 스트림으로부터 2D 이미지를 획득하기 위해 알려진 디지털 이미지 처리 방법에 의해 스폿(5)의 잔류 회전을 보상하도록 구성된다. 최종 이미지는 최종적으로 압축되어 이미지 데이터 메모리(814)에 저장된다.

일례에서, 제어 유닛(800)의 제어 동작 프로세서(840)는 드리프트 및 동적 보상에 의한 이미지 회전을 병렬로 보상하도록 구성된다. 편향기 어레이로 구성된 다중 애퍼처 판에 의한 이미지 회전 보상은 제한된 범위에 있기 때문에, 저속으로 변하는 드리프트 오프셋은 자성 렌즈를 포함하는 드리프트 보상기(130, 230, 330)에 의해 지속적으로 변경될 수 있으며, 이에 의해 고속으로 변하는 동적 보상의 범위는 감소되고, 1차 대전 입자 빔 경로(13)와 2차 전자 빔 경로(11)에서 편향기 어레이로 구성된 다중 애퍼처 판에 의해 달성된다.

다음으로, 웨이퍼 표면에 대해 틸팅된 이미지 평면에 복수의 이미지 스폿(5)이 형성되는 에러 함수의 일례가 예시된다. 이 예에서, 제어 동작 프로세서(840)는 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 전달되는 이미지 틸트를 보정하기 위한 신호를 유도하도록 구성된다. 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 복수의 초점 스폿(5)의 틸팅된 초점 평면 표면을 효과적으로 달성하기 위해 1차 대전 입자 빔릿(3) 각각의 초점 위치를 변경하도록 구성된 예를 들어, 능동 다중 애퍼처 판(306)(도 1 참조)과 같은 다중 빔릿 생성기(300)의 고속 보상기(332)를 제어하도록 구성된다. 이에 의해, 각각의 1차 대전 입자 빔릿(3)은 웨이퍼 스테이지(500)가 틸팅되거나 그 틸트 각도가 변하더라도 웨이퍼 표면(25)에 초점이 맞춰진다. 제어 동작 프로세서(840)는 예를 들어 다중 애퍼처 보정기(220)를 포함하는 검출 유닛(200)의 고속 보상기(232)를 제어하는 투사 시스템 제어 모듈(820)에 더 연결된다. 검출 유닛(200)의 고속 보상기(232)는 빔 스폿(15)이 이미지 센서(207)에서 초점 위치에 일정하게 유지되도록 2차 전자 빔릿(9) 각각 또는 2차 전자 빔릿의 초점 위치를 보정한다. 이에 의해, 제어 동작 프로세서(840), 1차 빔 경로 제어 모듈(830) 및 투사 시스템 제어 모듈(820)은 이미지 틸트를 보상하도록 구성되고, 이미지 패치(17) 전체에 걸쳐 높은 콘트라스트 및 고해상도의 이미지를 획득하는 것이 유지된다.

본 발명의 일례에서 위의 예와 유사하게, 스테이지 위치 센서(520)와 제1 편향 시스템(110) 사이의 제어 유닛(800)에 직접 피드백 루프가 제공되고, 제어 유닛(800)은 스테이지 위치 센서(520)로부터 스테이지 위치 신호를 수신하고, 제1 편향 시스템(110)을 제어함으로써 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 및 웨이퍼 스테이지(500)의 목표 위치로부터의 편차를 보상하기 위해 적어도 제1 오프셋 신호를 제1 편향 시스템(110)에 제공하도록 구성된다. 제어 유닛(800)은 적어도 대응하는 제2 오프셋 신호를 제2 편향 시스템(222)에 제공하도록 추가로 구성된다. 이에 의해, 웨이퍼 스테이지의 위치 에러 또는 이동에 대한 고속 보상이 제공되고, 처리량은 웨이퍼 검사 작업의 요구 사양을 유지하면서 증가한다.

위에서 설명한 예는 개별적으로 발생할 뿐만 아니라 조합으로 발생한다. 전술한 장치 및 에러 보정 방법은 전술한 예로 한정되지 않는다. 제어 동작 프로세서(840)는 이미징 편차 세트의 에러 진폭 세트에 대해 위에서 설명된 바와 같이 직접 피드백 또는 예측 보정 또는 모델 기반 보정에 의해 병렬로 제어 신호를 유도하도록 구성된다. 일례에서, 투사 시스템 제어 모듈(820)은 또한 샘플 전압 공급원(503)에 연결되어 2차 대전 입자의 추출을 위한 추출 필드를 제어함으로써 2차 전자의 수집 효율 및 이에 의해 2차 전자 빔릿(9)의 강도 및 2차 전자의 운동 에너지를 제어한다. 운동 에너지는 이미지 콘트라스트와 같은 몇 가지 다른 속성을 담당한다. 일례에서, 투사 시스템 제어 모듈(820)은 제3 편향 시스템(218)과 같은 검출 유닛(200)의 추가 능동 요소(230, 232), 또는 다극 렌즈(216)(도 1 참조)와 같은 보정기에 연결된다. 일례에서, 2차 전자 빔 경로의 센서(238)는 추가 센서 신호를 애퍼처 요소 상의 센서와 같은 센서 데이터 분석 시스템(818)에 제공한다. 일례에서, 다극 센서는 2차 대전 입자 빔 경로(11)의 크로스오버(212)에 위치된 애퍼처 요소(214)의 둘레에 배열된다(도 1 참조). 다극 센서로부터 제공된 신호를 사용하여 2차 대전 입자 빔 경로(11)의 텔레센트리시티 조건이 측정된다. 다른 예에서, 빔 조향 다중 애퍼처 판(390)(도 1 참조)과 같은 능동 및 고속 요소는 예를 들어 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 텔레센트리시티 보정을 위해 대전 입자 현미경(1)에 포함된다. 빔 조향 다중 애퍼처 판(390)은 제어 동작 프로세서(840)에 의해 제어된 신호를 수신하는 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 연결된다. 일례에서, 물체 조사 유닛(100)에 포함된 센서(138)는 센서 데이터 분석 시스템(818), 예를 들어, 애퍼처 요소에 근접하거나 다중 애퍼처 판에 있는 센서에 추가 센서 신호를 제공한다. 일례에서, 코일 어레이가 포함되어 다양한 배향의 전자기 잡음을 측정한다. 일례에서, 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 소스(301)에 연결되고, 소스(301)에 의해 제공되는 소스 전력 또는 대전 입자 선량을 제어하도록 구성된다. 이에 의해, 이미지 패치 세트에 대한 일련의 이미지 주사 전체에 걸쳐 일정한 대전 입자 선량이 유지된다. 일례에서, 가속도계 또는 자이로스코프와 같은 진동 센서는 대전 입자 현미경의 요소, 예를 들어, 웨이퍼 스테이지(500)에 부착된다. 진동 센서는 진동을 측정하고, 센서 데이터 분석 시스템(818)에 신호를 제공한다. 예를 들어, 자성 렌즈의 온도 센서 또는 냉각 유체의 복귀 실행의 온도 센서와 같은 온도 센서는 시스템 요소의 상태와 일부 이미지 품질의 예상되는 드리프트 거동에 대한 지시자(indicator)를 제공한다. 모든 센서 신호는 예를 들어 웨이퍼 검사 작업의 대표적인 센서 데이터를 제공하기 위해 테스트 샘플에서 시뮬레이션된 검사 작업에서 교정될 수 있다. 대표적인 센서 데이터는 센서 데이터 벡터를 구성하고, 실제 웨이퍼 검사 작업의 센서 데이터 벡터로부터 정규화된 에러 벡터의 진폭을 추출하는 데 사용될 수 있다.

일반적으로, 제어 유닛(800)의 제어 동작 프로세서(840)는 예를 들어 스테이지(500)의 저속 드리프트와 같은 에러 기능의 저속으로 변하는 전개를 보상하기 위해 에러 진폭으로부터 보정 신호를 유도하도록 구성된다. 제어 동작 프로세서(840)는 에러 진폭의 동적 변화로부터 동적 변화의 고속 보상을 위한 보정 전략을 유도하고, 예를 들어, 스테이지(500)의 고속 진동과 같은 에러 진폭의 고속이거나 동적인 변화를 보상하기 위해 제어 신호를 1차 빔릿 제어 모듈(830), 투사 시스템 제어 모듈(820) 및 편향 제어 모듈(860)에 분배한다. 에러 진폭의 드리프트 및 동적 변화는 제어 유닛(800)의 센서 데이터 분석 시스템(818)에 의해 계산되고, 직접 유도되거나, 외삽에 기초하여 유도되거나, 모델 기반 제어에 기초하여 유도될 수 있다. 보정 전략은 조회 테이블을 따르거나, 에러 진폭이 대전 입자 현미경(1)의 다른 능동 요소에 의해 제공되는 미리 결정된 보정 함수로 선형 분해하는 것에 의해 분해된다. 따라서 제어 동작 프로세서(840)는 또한 대전 입자 현미경(1)의 능동 요소의 실제 상태 및 상태 변화를 모니터링한다. 일례에서, 제어 동작 프로세서(840)는 2차 전자 경로 능동 요소(230, 232), 1차 빔 경로 능동 요소(330, 332), 편향기 유닛(110 또는 222)과 같은 능동 요소에 제공된 제어 신호의 이력을 누적하고, 이에 의해 대전 입자 현미경(1)의 능동 요소의 실제 상태를 예측하도록 구성된다.

본 발명의 일 양태는 도 6과 함께 도 1에 도시된 바와 같이, 보상기를 구동하기 위한 구동 신호 및 에러 벡터를 유도하여 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하는 동안 이미지 품질 파라미터를 최적화하는 것이다. 양태는 1차 빔 경로에 예시되어 있으며, 유사한 고려 사항이 검출 유닛(200)의 요소와 유사하게 적용된다. 도 1 및 도 6에서, 대전 입자 소스(301), 제1 및 제2 시준 렌즈(303.1 및 303.2), 제1 및 제2 능동 다중 애퍼처 판 배열(306.1 및 306.2)(하나만 도시됨), 제1 필드 렌즈(308), 제2 필드 렌즈(307), 제3 필드 렌즈(103.1) 및 제4 필드 렌즈(103.2), 빔 조향 다중 애퍼처 판(390), 제1 및 제2 대물 렌즈(102.1 및 102.2)(하나만 도시됨), 및 샘플 전압 공급원(503) 및 스테이지(500)와 함께 대전 입자 현미경의 1차 빔 경로 요소의 일반적인 서브세트가 설명되어 있다. 제어 유닛(800)은 사용 동안 적어도 하나의 제어 신호, 예를 들어, 전압 또는 전류, 또는 이 둘 모두를 이러한 모든 요소에 제공하도록 구성된다. 다중 애퍼처 배열에는 복수의 전압, 예를 들어, 복수의 1차 대전 입자 빔릿 각각에 대한 적어도 개별 전압이 제공된다. 100개의 1차 대전 입자 빔릿을 사용하는 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템의 경우 사용 동안 약 50개의 상이한 구동 신호가 전역 요소에 적용되고, 약 200개 내지 800개의 상이한 전압이 다중 애퍼처 배열 각각에 인가되고, 개별 전압 또는 전류의 수는 1차 대전 입자 빔릿의 수의 대략 10배를 초과할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템의 동작에 앞서, 웨이퍼 검사 작업의 사양에 따라 이미지 품질 세트가 정해진다. 일부 사양은 위에 설명되어 있다. 이미지 품질의 세트는 이미지 품질 벡터를 형성하고, 이미징 품질의 편차의 양은 에러 벡터의 진폭에 대응한다. 편의를 위해, 에러 벡터 세트는 정규화된 에러 벡터 세트를 형성하도록 정규화된다. 1차 빔 경로의 요소 세트 각각에 적용된 구동 신호의 변화에 대한 이미징 품질 세트의 감도, 즉 변화량은 예를 들어 시뮬레이션 또는 교정 측정에 의해 결정된다. 예를 들어, 교정 측정에서 대표 센서 데이터 세트는 센서 또는 검출기 세트로 측정되고, 각각의 감도에 대한 센서 데이터 벡터가 생성된다. 1차 빔 경로의 요소의 감도의 감도 매트릭스가 형성된다. 감도 매트릭스는 웨이퍼 검사 작업과 관련된 이미징 품질 세트와 관련하여 다중 빔 대전 입자 현미경의 선형 섭동 모델을 형성하고, 일반적으로 직교하지 않는다. 감도 매트릭스는 예를 들어 특이값 분해 또는 유사한 알고리즘에 의해 분석되며, 각각의 이미지 품질에 대해, 구동 신호의 적어도 기본 세트는 이미지 품질의 편차 또는 수차를 보상함으로써 대응하는 에러 벡터의 진폭을 감소시키기 위한 보상기용 제어 신호로서 선택된다. 일례에서, 감도 매트릭스는 매트릭스를 이미지 품질 세트의 특정 서브세트에 대응하는 2개, 3개 또는 그 이상의 커널 또는 독립적인 감도 커널의 서브세트로 분할함으로써 분해된다. 이에 의해 계산의 복잡성이 감소되고, 비선형 효과 또는 고차 효과가 감소된다.

일례에서, 감도 매트릭스의 적어도 커널은 다중 빔 대전 입자 현미경의 온도에 따라 다르다. 예를 들어, 다중 빔 대전 입자 현미경의 컬럼 또는 컬럼 요소의 온도 변화는 초점 드리프트, 배율 드리프트 또는 무수차 드리프트를 초래한다. 다중 빔 대전 입자 현미경에 제공된 검출기는 온도 센서, 예를 들어, 냉각수 내에 있거나 또는 기계 부품, 다중 애퍼처 판에 부착되거나 또는 자성 요소 내에 있는 온도 센서를 포함한다. 이에 의해 복수의 대표 온도에서 감도 매트릭스의 각 커널의 직교화를 수행하고, 온도 신호에 따라 보상기에 대한 대응하는 구동 신호를 계산하기 위해 온도 보정된 감도 매트릭스를 사용하는 것이 가능하다. 실제 온도를 고려하여 온도 보정된 감도 매트릭스 및 대응하는 구동 신호를 적용하는 것은 특히 아래에 설명된 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템의 반복 교정 단계와 관련된다. 단순화된 예에서, 복수의 온도 센서가 감소되고, 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템의 동작 이력으로부터 예상 온도가 예측된다.

일례에서, 구동 신호의 제1 기본 세트는 예를 들어 다중 빔릿 생성기의 고속 보상기(332), 제1 편향 시스템(110), 물체 조사 유닛(100)의 고속 보상기(132)와 같은 정전 보상기 및 편향기를 포함하는 고속 보상기에 대해 선택되고, 구동 신호의 제2 기본 세트는 예를 들어 자성 요소를 포함하는 저속으로 작동하는 보상기, 예를 들어, 도 6의 물체 조사 유닛(130)의 저속 보상기에 대해 선택된다. 일례에서, 구동 신호의 각각의 기본 세트는 이에 의해 개별 요소의 제어 오퍼레이터의 수가 감소하고, 계산 시간이 감소하고, 이미지 품질 세트가 웨이퍼 검사 작업의 요구 사양 내에서 제어될 수 있도록 최소 수의 구동 신호로 최소화된다.

구동 신호의 각각의 기본 세트는 제어 유닛(800)의 메모리, 예를 들어, 1차 빔 경로 제어 모듈(830)의 메모리에 저장된다. 제어 동작 프로세서(840)는 에러 벡터의 진폭 세트로부터 제어 신호 세트를 유도한다. 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 예를 들어 제어 동작 프로세서(840)에 의해 계산된 제어 신호 세트와의 곱셈에 의해 구동 신호의 기본 세트로부터 구동 신호 세트를 유도한다. 2차 빔 경로 제어 모듈(820)은 예를 들어 제어 동작 프로세서(840)에 의해 계산된 제어 신호 세트와의 곱셈에 의해 구동 신호의 기본 세트로부터 구동 신호 세트를 유도한다.

따라서 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작을 준비하는 방법은 이미지 품질 세트를 형성하는 단계; 및 센서 데이터 벡터와 함께 이미지 품질 세트로부터의 편차를 설명하는 정규화된 에러 벡터 세트를 포함한다. 전술한 바와 같이 웨이퍼 검사 작업의 이미징 사양에 따라 정규화된 에러 벡터 세트의 진폭에 대한 스레시홀드 세트가 결정되고, 다중 빔 대전 입자 현미경의 보상기 세트를 미리 선택하는 것이 수행된다. 보상기 세트는 복수의 1차 대전 입자를 주사하고 편향시키기 위한 다중 빔 대전 입자 현미경의 제1 편향 유닛, 및 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하는 동안 생성된 복수의 2차 전자를 주사하고 편향시키는 제2 편향 유닛을 포함한다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작을 준비하는 방법은 보상기 세트의 보상기 각각에 대한 적어도 구동 신호의 변화에 의한 선형 및/또는 비선형 섭동 모델에 따른 감도 매트릭스를 결정하는 단계를 더 포함한다. 감도 매트릭스는 예를 들어 특이값 분해 또는 유사한 알고리즘에 의해 분석된다. 일례에서, 감도 매트릭스는 이미지 품질의 2개, 3개 또는 그 이상의 커널 또는 독립적인 서브세트로 분할하여 분해된다. 이에 의해, 계산의 복잡성이 감소하고, 비선형 효과 또는 고차 효과가 감소한다. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작을 준비하는 방법은 정규화된 에러 벡터 세트 각각을 보상하기 위한 정규화된 구동 신호 세트를 유도하는 단계를 더 포함한다. 정규화된 에러 벡터, 정규화된 구동 신호 및 스레시홀드 세트는 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛의 메모리에 저장되어 미리 결정된 에러 벡터 및 미리 결정된 구동 신호를 형성한다.

사용 동안, 예를 들어, 웨이퍼 검사 동안, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 센서 데이터 벡터를 형성하는 다중 빔 대전 입자 현미경의 복수의 센서로부터 복수의 센서 데이터를 수신하는 단계를 더 포함한다. 일례에서, 복수의 센서 데이터는 다중 빔 대전 입자 현미경으로 검사하는 동안 웨이퍼를 고정하기 위한 웨이퍼 스테이지의 실제 위치와 실제 속도의 위치 또는 속도 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 복수의 센서 데이터를 생성하기 위한 센서 세트는 미리 결정된 에러 벡터가 모호하지 않게 유도될 수 있도록 준비되고 구성되며, 사용 동안, 다중 빔 대전 입자 현미경의 이미지 품질 세트의 실제 상태를 나타내는 센서 데이터 벡터로부터 정규화된 에러 벡터의 실제 진폭 세트가 유도된다. 제어 신호 세트는 실제 진폭 세트로부터 유도되고, 실제 구동 신호 세트는 예를 들어 제어 신호와의 곱셈에 의해 미리 결정된 정규화된 구동 신호로부터 유도된다. 제어 유닛은 다중 빔 대전 입자 현미경의 보상기를 제어하고, 실제 진폭 세트가 스레시홀드 세트 아래로 유지되고 웨이퍼 검사 작업의 동작이 이미징 사양 내에서 잘 유지되도록 실제 구동 신호 세트를 보상기 세트에 제공한다. 도 7에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 방법이 보다 상세히 설명된다. 설명을 위해 도 1 내지 도 6과 동일한 참조 번호를 사용한다. 웨이퍼 검사를 위해, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)은 이미지 센서(207) 및 스테이지 위치 센서(520)를 포함하는 복수의 검출기 및 적어도 제1 및 제2 편향 시스템(110, 222))을 포함하는 보상기 세트를 포함한다. 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 제어 유닛(800)의 메모리에는 에러 벡터의 진폭에 대한 스레시홀드 및 적어도 정규화된 구동 신호 세트가 저장된다.

제1 단계(SR)에서, 웨이퍼 검사 작업은 예를 들어 오퍼레이터에 의해 정합되거나, 외부 동작 시스템에 의해 명령이 제공된다. 로드된 웨이퍼는 다중 빔 대전 입자 현미경 시스템(1)의 미리 정해진 전역 웨이퍼 좌표계에 정렬되고 정합된다. 웨이퍼 검사 작업은 일련의 검사 부위(예를 들어 도 2의 33, 35)를 포함한다. 일련의 검사 부위로부터, 적어도 제1 및 제2 검사 부위(33 및 35)의 복수의 웨이퍼 영역에 대한 일련의 이미지를 획득하는 작업이 생성된다. 적어도 하나의 검사 부위는 적어도 제1 및 제2 이미징 패치(17.1 및 17.2)를 포함할 수 있다. 측방향 치수(PX)의 이미징 패치 각각은 래스터 어레이로 구성된 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)에 의해 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로 이미징되며, 여기서 복수의 1차 대전 입자 빔릿(2) 각각은 측방향 치수(SX)의 서브필드(31) 각각에 걸쳐 주사된다. 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)에 의해 주사된 복수의 서브필드는 함께 스티칭되어 이미지 패치(17)를 형성한다. 서브필드의 측방향 치수(SX)는 일반적으로 10㎛ 이하이고, 하나의 이미지 패치(17)의 이미지 치수(PX)는 일반적으로 약 100㎛ 이상이다. 1차 빔릿(3)의 수는 일반적으로 10 x 10개의 빔릿 또는 훨씬 더 많은 개수의 빔릿, 예를 들어, 300개의 빔릿 또는 1000개의 빔릿이다. 바람직한 래스터 구성은 예를 들어 육각형 래스터, 직사각형 래스터, 빔릿이 적어도 원으로 배열된 원형 래스터이지만 다른 래스터 구성도 가능하다.

이미지 패치(17.1 및 17.2)의 제1 및 제2 패치 중심 위치(21.1 및 21.2)는 웨이퍼 표면 상의 검사 부위(33)의 위치 및 검사 작업의 영역을 포함하는 검사 작업의 목록으로부터 계산된다. 검사 부위의 영역의 측방향 치수가 이미지 패치를 초과하는 경우, 검사 부위의 영역은 적어도 제1 및 제2 패치 중심 위치(21.1, 21.2)를 갖는 적어도 2개의 이미지 패치(17.1, 17.2)로 분할된다. 제1 및 제2 중심 패치 위치(21.1, 21.2)는 웨이퍼 좌표로 변환되고, 전역 웨이퍼 좌표계에 대해 제1 및 제2 국부 웨이퍼 좌표계를 정의한다. 이에 의해, 대응하는 이미지 패치(17.1 및 17.2)를 획득하기 위한 복수의 국부 웨이퍼 좌표계의 목록이 생성된다.

복수의 부재가 제1 및 제2 부재에 의해 설명될 때마다, 복수는 2개 초과의 부재를 포함할 수 있고, 예를 들어, 검사 작업은 복수의 50개, 100개 또는 그 이상의 검사 부위를 포함할 수 있고, 각각의 검사 부위는 복수의 2개, 4개 또는 그 이상의 이미지 패치를 포함할 수 있는 것으로 이해된다.

단계(SI)에서 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템의 상태는 예를 들어 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 동작 이력 또는 초기화로부터 결정된다. 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)을 초기화하는 것은 대응하는 트리거 신호가 제공되는 경우 시스템을 교정하는 것을 포함할 수 있다. 복수의 대전 입자 빔릿(3) 중 선택된 빔릿은 시스템을 교정하는 데 사용될 수 있다. 웨이퍼 스테이지(500) 또는 제2 계측 스테이지 상의 전용 홀더에 부착된 적어도 하나의 참조 샘플은 시스템을 교정하는 데 그리고 대전 입자 현미경의 가시선(53) 및 웨이퍼 스테이지 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 상이한 위치에 있는 2개 이상의 참조 샘플이 배율, 왜곡 또는 비점수차와 같은 상이한 이미지 성능 기능을 교정하는 데 사용될 수 있다.

단계(S0)는 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선을 사용하여 웨이퍼의 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 국부 웨이퍼 좌표계(551)의 위치와 정렬하는 것을 포함한다. 웨이퍼는 다중 빔릿 대전 입자 현미경(1)의 광학 축 또는 가시선(53) 아래에 위치되고 그 다음 국부 웨이퍼 좌표계(551)와 정렬된다. 그 다음 국부 웨이퍼 좌표계(551)는 단계(SR)에서 생성된 국부 웨이퍼 좌표계의 목록으로부터 제1 또는 임의의 후속 국부 웨이퍼 좌표계(551)일 수 있다.

웨이퍼 스테이지(500)는 국부 웨이퍼 좌표계(551)가 대전 입자 현미경의 가시선(53)과 정렬되도록 웨이퍼를 이동시키도록 트리거된다. 웨이퍼 스테이지의 이동에 의해 각각의 국부 웨이퍼 좌표계를 정렬하는 것은 선택적으로 웨이퍼 표면에 형성되거나 보이는 패턴의 도움으로 수행된다. 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 z-축으로 가시선(53)을 사용하여 이미지 좌표계(51)와 국부 웨이퍼 좌표계(551) 사이의 차이 벡터가 스레시홀드 미만이면 조정이 중지된다. 차이 벡터(55)는 예를 들어 변위 및 회전 또는 틸트를 포함하는, 스테이지를 이동시키기 위한 6개의 자유도를 포함하는 벡터이다. 미세 조정을 위해, 차이 벡터는 측방향으로 50nm 미만 또는 심지어 그 이하이고, 가시선 방향 또는 초점 방향으로 100nm 미만일 수 있다. z-축에서 이미지 회전에 대한 스레시홀드는 일반적으로 0.5mrad이고, x-y 평면 이미지 좌표계와 관련하여 틸트에 대한 스레시홀드는 일반적으로 1mrad이다. 미세 조정은 적어도 검사 부위의 이미징 단계와 스테이지 이동의 여러 반복을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 웨이퍼 검사 작업의 고속 동작 모드가 선택되고, 정밀도 조정에 대한 요구 사항이 완화되고, 스레시홀드가 2배 또는 심지어 10배 또는 그 이상만큼 증가되고, 스레시홀드를 초과하는 잔류 차이 벡터는 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 보상기 세트에 의해 보상된다. 이를 위해, 복수의 오프셋 에러 벡터 진폭은 제어 유닛(800)에 의해 생성되고 아래 단계(S2)에 제공된다.

단계(S1)에서, 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 이미지 획득이 수행되고, 복수의 검출기로부터 복수의 센서 데이터가 수집된다. 일련의 검사 부위로부터 검사 작업이 수행된다. 단계(S1)는 적어도 다음을 포함한다:

- 단계(S1-1)에서, 제1 이미지 패치(17.1)를 주사 이미징함으로써 이미지 획득 공정이 시작된다. 각각의 이미지 패치(17)는 바람직하게는 단계(S0)에 따라 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)과 일치하게 조정된 스테이지(500)를 사용하여, 또는 전술한 바와 같이 저속으로 이동하는 스테이지를 사용하여 이미징된다.

- 단계(S1-2)에서, 단계(S1-1)와 병행하여, 복수의 센서 데이터가 복수의 검출기에 의해 생성된다. 복수의 검출기는 적어도 스테이지 위치 센서(520) 및 이미지 센서(207)를 포함한다. 일례에서, 복수의 검출기는 이미지 획득 동안 센서 데이터를 생성하는 센서(238 및 138)와 같은, 다중 빔릿 대전 입자 현미경의 다른 검출기를 추가로 포함한다. 복수의 센서 데이터는 또한 정전기 요소와 자성 요소에 인가되는 전류 또는 전압을 포함할 수 있다. 감지 데이터를 제공하는 센서의 다른 예는 예를 들어 온도 센서, 예를 들어, 냉각 유체 또는 자성 요소의 온도를 모니터링하는 온도 센서이다.

단계(S1-1)에서 이미징은 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)이 웨이퍼 표면(25)과 상호 작용하는 위치에서 생성된 복수의 2차 전자를 수집하는 것을 포함한다. 2차 전자로부터, 복수의 2차 전자 빔릿(9)이 형성된다. 복수의 2차 대전 입자 빔릿(9) 각각이 개별적으로 검출되고, 이에 의해 각각의 국부 웨이퍼 좌표계(551)에서 이미지 패치(17)의 디지털 이미지가 획득된다.

단계(S2) 동안, 복수의 센서 데이터는 센서 데이터 분석 시스템(818)에서 평가된다. 단계(S2)는 적어도 다음을 포함한다:

- 단계(S2-1)에서, 다른 센서로부터의 복수의 센서 데이터는 실제 시간(T_a)에서 길이(L)의 센서 데이터 벡터(DV(i))에 결합되어, 센서 데이터 벡터(DV(i))를 길이(L)의 K개의 미리 정해진 에러 벡터(E_k(i)) 세트로 확장시킨다. 미리 정해진 에러 벡터(E_k(i)) 세트는 위에서 설명된 바와 같이, 이미지 획득의 이미지 품질 파라미터 세트의 편차를 나타낸다. 미리 정해진 에러 벡터(E_k(i)) 세트의 K개의 에러 진폭(A_k) 세트는 다음과 같이 계산된다:

여기서 잔류 에러 벡터(ε)는 미리 결정된 스레시홀드 미만이다. 에러 진폭(A_K)을 계산하는 동안, 단계(S0)에서 생성된 오프셋 에러 벡터 진폭의 예측된 시간적 거동 또는 복수의 오프셋 에러 벡터 진폭이 고려된다. 일례에서, K는 국부 웨이퍼 좌표계와 가시선 사이의 차이의 6개의 자유도를 나타내는 6의 크기를 갖지만 일반적으로, K는 6보다 크고, 예를 들어, 에러 벡터 세트는 웨이퍼 스테이지 위치, 국부 웨이퍼 좌표계 및 가시선 간의 차이, 배율 변경, 아나모픽 왜곡 변화, 비점 수차, 만곡 수차, 3차 왜곡 및 색수차의 6개의 자유도를 포함하는 K = 14개의 에러 벡터를 포함한다. 일반적으로, K는 L에 비해 작다(즉, K < L). 센서 데이터 벡터(DV(i))를 형성하는 센서 데이터의 수(L)는 10 이상일 수 있지만, L은 바람직하게는 계산 속도를 증가시키기 위해 감소된 수(예를 들어 K < L < 4K)이다. 예를 들어, K = 14인 경우, L은 바람직하게는 50 미만이다. 복수의 센서 데이터를 감소된 길이의 L 및 K개의 에러 벡터 진폭의 에러 벡터로 감소시킴으로써, 데이터의 양이 줄어들고, 계산 시간이 늘어난다.

- 단계(S2-2)에서, 예측 시간 간격에서 다중 빔 대전 입자 현미경의 예상 전개에 따라 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트의 전개 진폭 서브세트가 예측된다. 적어도 n개의 에러 진폭(A_n)의 서브세트의 시간적 전개가 유도되고, 에러 진폭의 서브세트는 시간 종속 함수(A_n(t))로 고려된다. 실제 시간(T_a) 이후의 예측 시간 간격으로 에러 진폭(A_n)(t > T_a)의 시간적 전개를 유도하는 일례는 위에서 설명된 바와 같이 선형 또는 고차 외삽에 의한 에러 진폭(A_n)(t < T_a)의 이력으로부터 외삽하는 것이다. 따라서, 사용 동안 다중 빔 대전 입자 현미경의 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트는 실제 진폭 세트의 서브세트의 이력을 생성하기 위해 기록된다. 에러 진폭(A_n)(t > T_a)의 시간적 전개를 유도하는 다른 예는 미리 정해진 모델 함수(M_n(t)) 세트에 대한 에러 진폭(A_n(t))의 이력을 근사시키는 것이다.

- 단계(S2-3)에서, 에러 진폭(A_n(t))의 적어도 서브세트의 시간적 전개는 진폭(A_n(t) = S_n(t) + N_n(t))의 시간적 전개의 드리프트 부분(S_n(t))과 동적 변화(N_n(t))로 분리된다.

일례에서, 미리 정해진 에러 벡터는 1차 대전 입자 빔 경로에 도입된 이미지 수차를 포함한다. 1차 대전 입자 빔 경로의 수차는 배율 에러와 같은 왜곡, 키스톤과 같은 아나모픽 왜곡, 또는 3차 이상의 왜곡을 포함한다. 다른 수차는 예를 들어 만곡 수차, 비점 수차 또는 색수차이다.

일례에서, 미리 정해진 에러 벡터는 2차 전자 빔 경로(11)에 도입된 이미지 수차를 포함한다. 2차 전자 빔 경로(11)의 수차는 예를 들어 2차 전자의 수집 효율을 감소시키고, 예를 들어 감소된 이미지 콘트라스트 및 증가된 잡음을 유도한다.

일례에서, 센서 데이터 벡터(DV(i))에 복수의 센서 데이터를 결합하는 것은 여러 센서 데이터의 차이, 예를 들어, 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선의 위치 좌표와, 스테이지 위치 센서의 위치 및 배향 데이터 간의 차이를 계산하는 것을 포함한다.

일례에서, 필터는 선택된 에러 진폭의 특정 시그니처가 에러 진폭(A_n(t))의 시간적 전개로부터 감산되도록 에러 진폭(A_n(t))의 시간적 전개 중 적어도 하나에 적용된다. 이에 의해, 이미지 품질에 영향을 미치지 않는 에러 진폭(A_n(t))의 시간적 전개의 특정 시그니처가 감산되고 제어 동작의 양이 감소된다.

일례에서, 에러 벡터 세트는 보상기 세트의 작동을 제어하는 것에 의해 보상될 수 있도록 에러 벡터 세트는 다중 빔 대전 입자 현미경에서 이용 가능한 보상기 세트의 능력으로부터 유도된다. 일례에서, 가능한 에러 벡터 세트는 이미징 실험으로부터 유도되고, 다중 빔 대전 입자 현미경에는 에러 벡터 세트를 보상할 수 있는 보상기 세트가 제공된다.

일례에서, 에러 벡터 세트의 진폭 또는 진폭의 전개는 제어 유닛(800)의 메모리에 저장된 미리 결정된 스레시홀드 세트와 비교된다.

웨이퍼 검사 작업 동안, 예측 제어 신호 세트는 진폭의 전개로부터 결정되고, 예측 구동 신호 세트는 예측 제어 신호 세트로부터 결정되고, 예측 구동 신호 세트는 시간 순차 방식으로 보상기 세트에 제공되어, 예측 시간 간격 동안 실제 진폭 서브세트를 각각의 스레시홀드 미만으로 감소시킨다.

단계(S3)에서, P개의 제어 신호(C_p) 세트는 에러 진폭(A_k) 세트로부터 유도된다. 에러 함수(E_n)의 에러 진폭(A_n)의 시간적 전개를 포함하는, 에러 진폭(A_k)의 편차와 진폭이 분석되고, 미리 정해진 매핑 함수(MF)를 사용하여 제어 동작 프로세서(840)에 의해 P개의 제어 신호(C_p) 세트에 매핑된다:

MF: A_k -> C_p

K개의 에러 진폭 세트를 P개의 제어 신호 세트에 매핑하는 미리 정해진 매핑 함수(MF)를 통한 매핑은 예를 들어 조회 테이블, 행렬 반전, 또는 특이값 분해와 같은 수치적 맞춤 동작에 의해 달성된다.

일례에서, 에러 벡터의 다른 그룹은 다른 에러 벡터 범주에서 병렬로 처리된다. 예를 들어, 가시선에 의해 정해진 두 좌표계의 좌표계 드리프트와 국부 웨이퍼 좌표계는 좌표 에러 범주에서 별도로 처리된다. 고차 이미징 수차 또는 텔레센트리시티 수차(telecentricity aberration)는 각각의 에러 벡터 범주에서 처리된다. 이에 의해 에러 벡터 세트에 대한 제어 신호 세트가 병렬로 고속으로 계산된다.

단계(S3-1)에서, 편향 제어 신호 세트는 제어 신호(C_p) 세트로부터 유도된다.

단계(S3-2)에서, 1차 제어 신호 세트는 제어 신호(C_p) 세트로부터 유도된다. 1차 제어 신호는 1차 빔 경로의 보상기를 제어하여 디포커스(defocus), 이미지 평면 틸트, 만곡 수차, 배율, 비점 수차, 색수차, 텔레센트리시티 수차 또는 기타 고차 수차와 같은 이미징 수차를 보상하도록 선택된다.

단계(S3-3)에서, 2차 제어 신호 세트는 제어 신호(C_p) 세트로부터 유도된다.

단계(S3-4)에서, 이미지 처리 제어 신호의 세트는 제어 신호(C_p) 세트로부터 유도된다. 이미지 처리 제어 신호의 세트는 이미지 스티칭 동안 고려될 이미지 스티칭 성분(IS_p)의 서브세트를 포함한다.

선택적인 단계(S3-5)(도시되지 않음)에서, 스테이지 제어 신호의 세트는 제어 신호(C_p) 세트로부터 유도된다.

단계(S4)에서, 제어 신호(C_p) 세트는 투사 시스템 제어 모듈(820), 1차 빔 경로 제어 모듈(830), 편향 제어 모듈(860), 스테이지 제어 모듈(880) 및 이미지 스티칭 유닛(812)을 포함하는 제어 모듈 세트의 적어도 하나의 제어 모듈에 제공된다. 각각의 제어 모듈은 에러 벡터 또는 에러 벡터 세트에 의해 표현되는 이미징 수차를 보상하기 위해 보상기 세트의 적어도 하나의 보상기에 공급될 작동 값 또는 구동 신호 세트, 예를 들어, 일련의 전압 또는 전류를 제어 신호(C_p) 세트로부터 유도한다. 제어 신호 중 제1 서브세트는 이미지 획득 단계(S1) 동안 보상기 세트에 제공된다. 제어 신호의 제2 서브세트는 메모리에 저장되고, 그 다음 국부 웨이퍼 좌표계를 위치시키고 정렬하는 동안 적용을 위해 단계(S0)에 제공된다.

단계(S4-1)에서, 편향 제어 신호 세트가 편향 제어 모듈(860)에 제공된다. 이미지 수차를 나타내는 에러 벡터 세트를 보상하기 위해, 먼저 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 지점(5)의 측방향 위치가 보정되고, 이에 따라 초점 지점이 국부 웨이퍼 좌표계(551)에 의해 정해진 미리 정해진 측방향 위치 및 10nm 또는 심지어 그 미만의 측방향 위치 정확도로 미리 정해진 래스터 구성으로 웨이퍼 표면(25)에 형성된다. 미리 정해진 위치와 초점 지점(5)의 측방향 정렬은 제1 편향 유닛(110)에 의해 제어되어 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 편향시킨다. 이에 의해, 예를 들어, 샘플 스테이지(500)의 위치 또는 배향의 변화는 제어 신호(C_p)를 제1 및 제2 편향 유닛(110, 222)에 제공함으로써 보상된다.

따라서 편향 제어 신호 세트의 제어 신호(C_p)의 일례는 편향 제어 모듈(860)에 제공되는 1차 오프셋 신호이다. 편향 제어 모듈(860)은 정전 편향 주사기를 포함하는 제1 편향 유닛(110)에 대한 제1 오프셋 신호를 유도하고, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)은 오프셋 위치를 갖는 주사 경로(27)로 웨이퍼 표면(25) 위에 주사된다. 이에 의해, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)과 국부 웨이퍼 좌표계(551) 사이의 측방향 변위 벡터(55)가 보상되고, 가시선(53)의 보정은 미리 정해진 스레시홀드 미만 또는 예를 들어 10nm, 5nm 또는 심지어 2nm, 또는 심지어 1nm 미만만큼 국부 웨이퍼 좌표계(551)로부터 벗어나도록 달성된다.

또한, 제2 편향 유닛(222)에 제2 오프셋 신호를 제공함으로써, 2차 전자 빔릿(9)의 초점 지점(15)은 이미지 검출기(207)에서 일정한 위치에 유지되고, 높은 이미지 콘트라스트 및 이미지 충실도가 달성된다. 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 초점 지점(15)의 위치를 이미지 센서(207)에서 일정한 위치에 유지하기 위해, 복수의 2차 전자 빔릿(9)은 제1 편향 유닛(110) 및 제2 편향 유닛(222)을 통과한다. 오프셋 위치로 웨이퍼 표면(25) 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿(5)의 주사 경로(27)를 변경한 후, 제2 독립적인 편향 유닛(222)에는 편향 제어 신호 세트의 제2 오프셋 신호가 제공되고, 웨이퍼 표면(5) 상의 초점 지점(5)의 오프셋 위치는 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 초점 지점(15)이 이미지 센서(207)에서 일정하게 유지되도록 제2 편향 유닛(222)에 의해 보상된다.

오프셋 위치는 시간이 지남에 따라 변할 수 있고, 오프셋 제어 신호는 이미지 패치(17)의 이미지 주사 동안 변한다. 이에 의해, 예를 들어, 샘플 스테이지(500)의 측방향 드리프트 또는 지터가 보상된다.

단계(S4-2)에서, 1차 제어 신호 세트가 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 제공된다. 이미지 수차를 나타내는 에러 벡터 세트를 보상하기 위해, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 지점(5)의 길이 방향 위치는 보정되고, 이에 따라 초점 지점이 다중 빔 대전 입자 현미경의 피사계 심도 미만의 정확도로 웨이퍼 표면(25)에 형성된다. 다중 빔 주사 전자 현미경은 일반적으로 약 10nm 내지 100nm의 피사계심도를 가지며, 이미지 평면으로부터의 최대 초점 스폿 편차의 사양은 10nm 미만 또는 바람직하게는 5nm 미만이다. 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 지점(5)의 이미지 수차는 디포커스, 이미지 평면 틸트 및 만곡 수차를 포함한다.

예를 들어, 이미지 평면 틸트를 보정하기 위한 1차 제어 신호는 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 제공되고, 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 능동 다중 애퍼처 판 배열(306), 예를 들어, 다중 애퍼처 렌즈 어레이에 대한 초점 보정 전압 세트를 유도한다. 이에 의해, 각각의 개별 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 위치 각각은 개별적으로 변경되고, 예를 들어, 이미지 좌표계(51)에 대한 샘플 스테이지(500)의 틸트를 보상하기 위해 이미지 평면 틸트가 달성된다.

다른 예에서, 디포커스를 보정하기 위한 1차 제어 신호가 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 제공되고, 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 필드 렌즈(306)가 z-방향으로 이미지 평면 위치를 전체적으로 변경하기 위한 전압 변화를 유도한다. 이에 의해, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 초점 위치는 예를 들어 1차 빔릿(3)의 전파 방향인 z-방향으로의 샘플 스테이지(500)의 이동을 보상하기 위해 변경된다.

다른 예에서, 이미지 좌표계(51)와 국부 웨이퍼 좌표계(551) 사이의 회전을 보정하기 위한 1차 제어 신호가 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 제공되고, 1차 빔 경로 제어 모듈(830)은 능동 다중 애퍼처 판 배열(306), 예를 들어, 다중 애퍼처 편향기 어레이에 대한 편향 전압 세트를 유도한다. 이에 의해, 각각의 개별 1차 대전 입자 빔릿(3)은 개별적으로 편향되고, 이미지 좌표계(51)의 회전은 예를 들어 이미지 좌표계(51)에 대한 샘플 스테이지(500)의 회전을 보상하기 위해 달성된다.

따라서 1차 빔 경로의 다른 이미지 수차를 보정하기 위한 다른 제어 신호가 제공된다. 1차 빔 경로의 이미징 수차는 배율 변화, 비점 수차, 색수차와 같은 수차를 포함한다. 1차 제어 신호 세트는 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300) 및 물체 조사 유닛(100)의 보상기를 포함하는 1차 빔 경로의 보상기를 제어하기 위한 제어 신호를 포함한다.

단계(S4-3)에서, 2차 제어 신호 세트가 투사 시스템 제어 모듈(820)에 제공된다. 이미지 수차를 나타내는 에러 벡터 세트를 보상하기 위해, 2차 빔 경로 또는 검출 유닛의 이미징 수차가 보정된다.

예를 들어, 이미지 평면 틸트를 보정하기 위한 2차 제어 신호가 투사 시스템 제어 모듈(820)에 제공되고, 투사 시스템 제어 모듈(820)은 다중 애퍼처 보정기(220), 예를 들어, 다중 애퍼처 렌즈 어레이에 대한 초점 보정 전압 세트를 유도한다. 이에 의해, 각각의 개별 2차 전자 빔릿(9)의 초점 위치 각각은 개별적으로 변경되고, 이미지 평면 틸트는 예를 들어 이미지 좌표계(51)에 대한 샘플 스테이지(500)의 틸트를 보상하기 위해 달성되고, 이미지 검출기(207) 상으로 틸팅된 웨이퍼 표면(25)으로부터 2차 전자 빔릿(9)의 이미징이 유지된다.

다른 예에서, 디포커스를 보정하기 위한 2차 제어 신호가 투사 시스템 제어 모듈(820)에 제공되고, 투사 시스템 제어 모듈(820)은 정전 렌즈(206)가 이미지 평면 위치를 전체적으로 변경하기 위한 전압 변화를 유도한다. 이에 의해, 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 초점 위치는 예를 들어 z-방향, 1차 빔릿의 전파 방향으로의 샘플 스테이지(500)의 이동을 보상하도록 변경되고, 이미지 검출기(207) 상에 집속되지 않은 웨이퍼 표면(25)으로부터 2차 전자 빔릿(9)의 이미징이 유지된다.

다른 예에서, 이미지 좌표계(51)와 국부 웨이퍼 좌표계(551) 사이의 회전을 보정하기 위한 2차 제어 신호가 투사 시스템 제어 모듈(820)에 제공되고, 투사 시스템 제어 모듈(820)은 다중 애퍼처 보정기(220), 예를 들어, 다중 애퍼처 편향기 어레이에 대한 편향 전압 세트를 유도한다. 이에 의해, 각각의 개별 2차 전자 빔릿(9)은 개별적으로 편향되고, 이미지 좌표계(51)의 회전은 이미지 검출기 상에 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 일정한 미리 정해진 위치에서 이미징하도록 보상된다.

예는 1차 빔 경로(13)와 2차 전자 빔(13)에서 이미지 수차의 보상을 함께 도시한다. 예를 들어, 1차 빔 경로의 이미지 수차, 예를 들어, 비점 수차 또는 만곡 수차를 보정하기 위해 일부 1차 제어 신호가 1차 빔 경로 제어 모듈(830)에 제공되고, 이미지 수차는 1차 빔 경로(13)에서만 보상된다. 예를 들어 2차 빔 경로의 이미지 수차를 보정하기 위해 일부 2차 제어 신호가 투사 시스템 제어 모듈(820)에 제공되고, 이미지 수차는 2차 빔 경로(11)에서만 보상된다.

단계(S4-4)에서, 이미지 처리 제어 신호 세트가 이미지 스티칭 유닛(812)에 제공된다. 이미지 처리 제어 신호(IS_p) 세트는 이미지 스티칭 유닛(812)에 의해 수행되는 이미지 처리 및 이미지 스티칭 동작에 적용하기 위해 이미지 데이터 스트림과 함께 직접 적용되거나 함께 저장된다.

선택적인 단계(S4-5)(도시되지 않음)에서, 스테이지 제어 신호 세트가 스테이지 제어 모듈(880)에 제공된다. 일례에서, 샘플 스테이지(500)의 저속 드리프트는 단계(S2)에서 검출되고 스테이지 제어 신호에 의해 보상된다.

일례에서, 제어 신호(C_p) 세트의 적어도 서브세트는 드리프트 부분(S_n(t))과 동적 변화(N_n(t))에서 에러 진폭(A_n(t))의 적어도 서브세트의 시간적 전개의 분리에 따라 드리프트 제어 성분(CS_p)의 서브세트와 동적 제어 성분(CN_p)의 서브세트로 분할된다. 드리프트 제어 성분(CS_p)의 서브세트는 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템의 보상기 또는 능동 요소 세트에 제공된다. 일례에서 드리프트 제어 성분(CS_p)는 자성 요소를 포함하는 저속으로 변하는 능동 구성요소의 서브세트에 제공되고, 저속으로 변하는 능동 구성요소는 그 상태를 변경하도록 구동된다. 일례에서 드리프트 제어 성분(CS_p)은 정전 편향기, 정전 다극 보정기 또는 정전 다중 애퍼처 요소와 같은 고속으로 변하는 능동 요소에 제공된다. 일례에서 드리프트 제어 성분(CS_p)은 보상기의 두 서브세트에 제공된다. 동적 제어 성분(CN_p)의 서브세트는 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템의 고속으로 변하는 능동 요소에 제공되고, 고속으로 변하는 능동 구성요소는 대전 입자 빔릿에 대한 동작을 변경하도록 구동된다. 고속으로 변하는 능동 요소는 정전기 요소, 예를 들어, 정전기 편향기, 정전기 다극 보정기, 정전 렌즈 또는 정전 다중 애퍼처 요소이다.

일반적으로, 제어 신호(P)의 수는 에러 진폭(A_k)의 수(K)를 초과할 수 있다(P ≥ K). 각각의 제어 신호(C_p)는 시간에 따라 변할 수 있고, 제어 신호(C_p)의 적어도 일부는 이미지 패치(17)의 이미지 주사 동안 변한다. 이에 의해, 예를 들어, 샘플 스테이지(500)의 측방향 드리프트는 하나의 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안 보상된다. 일례에서, 적어도 하나의 제어 신호는 시간에 종속하고, 후속 시간 간격에서 에러 진폭의 예측된 전개를 나타내는 함수이다. 이에 의해, 예측된 이미징 편차를 보상하기 위한 연속적인 제어 동작이 달성된다.

단계(S5)에서, 드리프트 제어 성분(CS_p)과 동적 제어 성분(CN_p)의 서브세트를 포함하는 제어 신호(C_p) 세트는 다중 빔 대전 입자 현미경에 변화 이력을 기록하기 위해 모니터링되고 누적된다.

단계(S6)에서, 다중 빔 대전 입자 현미경의 실제 시스템 상태는 변화 이력에 기초하여 추정된다.

선택적 단계(S7)에서, 시간적 전개 모델 함수(Mn(t))는 다중 빔 대전 입자 현미경의 변경 이력 및 실제 시스템 상태에 맞게 조정되고, 단계(S2)에 제공된다.

단계(S8)에서, 다중 빔 대전 입자 현미경의 실제 시스템 상태를 분석하고 후속 이미지 주사 동안 시스템 상태의 전개를 예측한다. 시스템 상태의 예측이 에러 벡터의 전개가 보상될 수 없는 값에 도달했음을 나타내는 경우, 예를 들어, 보상을 위한 액추에이터의 범위는 후속 이미지 주사 동안 도달할 가능성이 높기 때문에 다중 빔 대전 입자 현미경의 액추에이터의 재교정과 재설정은 후속 이미지 주사 전에 트리거된다. 이 경우에, 트리거 신호가 단계(SI)에 제공된다. 시스템 상태의 예측이 그 다음 이미징 작업이 가능함을 나타내는 경우, 방법은 검사 작업 목록으로부터 그 다음 국부 웨이퍼 좌표계에서 후속 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하기 위해 단계(S0) 내지 단계(S7)에서 계속된다.

일례에서, 단계(S8)에서, 제어 신호의 드리프트 성분은 예를 들어 에러 진폭의 전개를 예측하는 것에 의해 계산되고, 단계(S0)에 제공된다. 단계(S0)에서, 드리프트 성분은 스테이지가 제1 이미지 패치로부터 그 다음 제2 이미지 패치 또는 그 다음 검사 부위로 이동되는 동안 보상기를 작동시키는 것에 의해 보상된다. 그러므로, 단계(S0)에서 제어 유닛(800)은 스테이지 제어 모듈(880)에 제어 신호를 제공하여 스테이지(500)를 제1 국부 웨이퍼 좌표계로부터 후속 국부 웨이퍼 좌표계로 이동시키고, 제어 신호의 드리프트 성분을 1차 빔 경로 제어 모듈(830), 투사 시스템 제어 모듈(820) 또는 편향 제어 모듈(860)을 포함하는 제어 모듈 중 적어도 하나에 추가로 제공한다.

본 설명으로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 동작 방법의 단계(S1 내지 S7)는 병렬로 실행되고, 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안 실시간으로 수행되며 서로 상호 작용한다. 당업자라면 전술한 방법의 변형 및 수정이 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 웨이퍼 검사 작업의 사양 요건을 유지하면서 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 위치 또는 물체 평면(101)의 변경이 가능하다. 물체 평면(101)의 변경 이유는 단계(S7) 또는 단계(S8)에서 모니터링되는 것과 같이 예를 들어 이미지 획득을 위한 이미징 설정의 미리 정해진 변경, 예를 들어, 배율 변경 또는 개구수 변경, 원하는 해상도의 변경 또는 1차 빔 경로(13) 또는 2차 빔 경로(11)에 배열된 요소의 드리프트일 수 있다. 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 자성 대물 렌즈(102)에 의한 초점 평면의 변화는 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 회전하는 효과를 나타낸다. 초점 평면 또는 물체 평면(101)이 변경되면, 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 래스터 구성은 도 3에 도시된 바와 같이, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 광학 축(105)에 대해 회전되고, 국부 웨이퍼 좌표계(551)에 대한 이미지 좌표계(51)의 회전이 생성된다. 웨이퍼 표면(25) 상에 배열된 반도체 구조물은 일반적으로 서로 직교하게 배열된 구조물이다. 도 3b에 도시된 바와 같이 반도체 구조물의 배열에 대해 1차 대전 입자 빔릿(3)의 이미지 좌표계 또는 주사 경로(27)의 회전으로, 고처리량 웨이퍼 검사 작업의 사양 요구 사항 중 적어도 일부는 달성할 수 없다. 또한, 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 텔레센트리시티(telecentricity), 또는 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 배율 또는 피치와 같은 다른 이미지 성능 파라미터가 변경된다. 복수의 1차 대전 입자 빔 스폿의 변화된 위치에서 방출되는 복수의 2차 전자는 조정된 대물렌즈(102)에 의해 수집되고, 이미지 성능 파라미터의 변화가 증가된다. 실시예에서, 이미지 평면 또는 초점 평면의 변화에 의해 유도된 이미지 성능 파라미터의 원치 않는 변경은 제어 유닛(800)에 의해 보상된다. 제어 유닛(800)은 제1 이미지 평면 위치로부터 제2 이미지 평면 위치로의 이미지 평면 위치 또는 초점 위치의 변화에 의해 유도된 에러 진폭을 보상하기 위해 제어 신호를 예측하도록 구성된다. 제어 유닛(800)은 제어 신호를 1차 빔 패치(13)와 2차 빔 경로(11)의 보상기에 제공하고, 웨이퍼 스테이지에 제공하도록 구성된다. 1차 빔 경로의 보상기는 예를 들어 제2 대물 렌즈(도 1에 도시되지 않음), 필드 렌즈(103.1 또는 103.2), 다중 애퍼처 편향기 어레이(306.3), 또는 중간 이미지 평면(321)에 근접하게 배열된 다중 애퍼처 편향기 어레이(390)를 포함한다. 2차 빔 경로의 보상기는 예를 들어 자성 렌즈, 스티그메이터 또는 다중 애퍼처 어레이 요소를 포함한다. 제1 위치로부터 제2 위치로 이미지 평면 또는 초점 위치의 변경이 트리거된 후, 제어 유닛(800)은 조합된 1차 및 2차 빔 경로의 보상기 또는 웨이퍼 스테이지를 포함하는 복수의 요소를 제어한다.

일례에서, 제어 유닛(800) 또는 다중 빔 대전 입자 현미경(1)은 이미지 좌표계(51)로부터 반도체 구조물의 배향의 편차 또는 주사 경로(27) 또는 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 방향을 설명하는 에러 벡터를 복수의 센서 데이터로부터 유도하도록 구성되고, 제어 신호 세트를 유도하고 제어 신호 세트를 제어 모듈에 제공하도록 추가로 구성된다. 제어 모듈은 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 회전, 복수의 2차 전자 빔릿의 회전, 및 샘플 스테이지(500)의 회전 중 적어도 하나에 영향을 미치도록 구성된다. 예를 들어, 제어 유닛(800)은 웨이퍼 스테이지(500) 또는 대물 렌즈(102)를 포함하는 저속으로 작동하는 보상기에 의해 회전을 야기하도록 위에서 설명된 방법 단계(0)에 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 유닛(800)은 1차 대전 입자 또는 2차 전자 빔 경로 또는 이 둘 다에 배열된 정전기 편향기 어레이와 같은 고속으로 작동하는 보상기에 회전을 야기하는 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성된다.

일 실시예에서, 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은, a) 이미지 품질 세트로부터의 편차를 기술하는 미리 결정된 정규화된 에러 벡터 세트를 메모리에 로딩하는 단계; b) 메모리에 미리 결정된 정규화된 에러 벡터 세트의 진폭에 대한 미리 결정된 스레시홀드 세트를 로딩하는 단계; 및 c) 메모리에서 정규화된 에러 벡터 세트 각각을 보상하기 위해 미리 결정된 정규화된 구동 신호 세트를 로딩하는 단계를 포함한다. 웨이퍼 검사 작업이 수행되는 동안, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 d) 센서 데이터 벡터를 형성하는 다중 빔 대전 입자 현미경의 복수의 센서로부터 복수의 센서 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 일례에서, 복수의 센서 데이터는 다중 빔 대전 입자 현미경으로 검사하는 동안 웨이퍼를 고정하기 위한 웨이퍼 스테이지의 실제 위치와 실제 속도의 위치 또는 속도 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 웨이퍼 검사 작업이 수행되는 동안, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 e) 다중 빔 대전 입자 현미경의 이미지 품질 세트의 실제 상태를 나타내는 센서 데이터 벡터로부터 미리 결정된 정규화 에러 벡터의 실제 진폭 세트를 결정하는 단계; f) 웨이퍼 검사 동안 실제 진폭 세트로부터 제어 신호 세트를 유도하고, 미리 결정된 정규화된 구동 신호 세트로부터 실제 구동 신호 세트를 유도하는 단계; 및 g) 웨이퍼 검사 동안 보상기 세트에 실제 구동 신호 세트를 제공하여, 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작 동안 단계 b)에서 결정된 스레시홀드 서브세트 미만으로 실제 진폭 서브세트를 감소시키는 단계를 더 포함한다. 일례에서, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 h) 웨이퍼 검사 동안 예측 시간 간격에서 다중 빔 대전 입자 현미경의 예상 전개에 따라 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트의 전개 진폭 서브세트를 예측하는 단계를 더 포함한다. 일례에서, 예측 시간 간격에서 다중 빔 대전 입자 현미경의 예상 전개는 예측 모델 함수 또는 실제 진폭 세트의 이력에 대한 선형, 2차 또는 고차 외삽 중 하나에 따라 결정된다. 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 i) 웨이퍼 검사 동안 전개 진폭 세트로부터 예측 제어 신호 세트를 유도하고, 예측 제어 신호 세트로부터 예측 구동 신호 세트를 유도하는 단계; j) 웨이퍼 검사 동안 예측 구동 신호 세트를 보상기 세트에 시간 순차 방식으로 제공하여, 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작 동안 실제 진폭 서브세트를 예측 시간 간격에서 스레시홀드 서브세트 미만으로 감소시키는 단계; 및 k) 웨이퍼 검사 동안 실제 진폭 세트의 서브세트의 이력을 생성하기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경의 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트를 기록하는 단계를 더 포함한다

다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 다중 빔 대전 입자 현미경의 보상기 세트를 선택하는 단계에 의해 동작 전에 준비된다. 일례에서, 보상기 세트는 복수의 1차 대전 입자를 주사 및 편향시키기 위한 다중 빔 대전 입자 현미경의 제1 편향 유닛, 및 다중 빔 대전 입자 현미경의 사용 동안 생성된 복수의 2차 전자를 주사 및 편향시키기 위한 제2 편향 유닛을 포함한다. 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법은 이미지 품질 세트로부터의 편차를 설명하는 미리 결정된 정규화된 에러 벡터 세트를 결정하는 단계, 및 보상기 세트의 보상기 각각에 대한 적어도 구동 신호의 변화에 의해 선형 섭동 모델에 따라 감도 매트릭스를 결정하는 단계, 및 미리 결정된 정규화된 에러 벡터의 세트 각각을 보상하기 위해 감도 매트릭스로부터 미리 결정된 정규화된 구동 신호의 세트를 결정하는 단계에 의해 동작 전에 추가로 준비된다.

도 6과 관련하여 설명된 다중 빔 대전 입자 현미경의 구성요소 및 도 7과 관련하여 설명된 방법 단계는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경의 구성 및 동작 방법을 설명하기 위한 간략화된 예인 것으로 이해된다. 방법 단계 또는 구성요소 중 적어도 일부는 결합될 수 있으며, 예를 들어, 제어 동작 프로세서(840) 및 센서 데이터 분석 시스템(818)은 하나의 유닛으로 결합될 수 있고, 또는 1차 빔 경로 제어 모듈(820)은 제어 동작 프로세서(840)에서 결합될 수 있다.

위에 설명된 실시예에서 사용된 보상기 중 적어도 하나는 다중 빔 능동 어레이 요소이다. 1차 대전 입자 빔 경로에 정전 마이크로 렌즈 어레이, 정전 스티그메이터 어레이 또는 정전 편향기 어레이를 사용하여 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 개별 1차 대전 입자 빔릿 각각이 개별적으로 영향을 받는다. 예로서, 이러한 다중 애퍼처 어레이(601)가 도 8에 도시되어 있다. 다중 애퍼처 어레이(601)는 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 래스터 구성, 이 예에서는 육각형 래스터 구성으로 배열된 복수의 애퍼처를 포함한다. 애퍼처 중 2개의 애퍼처는 참조 부호(685.1 및 685.2)로 표시되어 있다. 복수의 애퍼처 각각의 둘레에는, 복수의 전극(681.1, ..., 681.8)이 배열되고, 이 예에서 전극의 수는 8이지만, 1, 2, 4 또는 그 이상과 같은 다른 수도 가능하다. 전극은 서로에 대해 그리고 다중 애퍼처 어레이(601)의 캐리어에 대해 전기적으로 절연된다. 복수의 전극 각각은 전기 전도성 라인(607) 중 하나에 의해 제어 모듈에 연결된다. 각각의 전극(681)에 개별적이고 미리 결정된 전압을 인가함으로써, 각각의 애퍼처(685)을 통과하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿 각각에 대해 상이한 효과가 달성될 수 있다. 정전기 효과만이 사용되기 때문에, 애퍼처(685)를 투과하는 대전 입자 빔릿은 고속 및 고주파로 개별적으로 조정되거나 변경될 수 있다. 예를 들어, 효과는 편향, 초점 평면의 변경, 1차 대전 입자 빔릿의 비점수차 보정일 수 있다. 일례에서, 복수의, 예를 들어, 2개 또는 3개의 이러한 다중 애퍼처 판이 순차적으로 배열된다. 2차 전자빔 경로에 정전기 마이크로 렌즈 어레이, 정전기 스티그메이터 어레이 또는 정전기 편향기 어레이를 사용하여 복수의 2차 전자 빔릿의 개별 2차 전자 빔릿 각각은 아날로그 방식으로 개별적으로 영향을 받을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예가 보다 상세하게 설명된다. 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 현미경 및 이러한 현미경을 동작시키는 방법이 도 1을 참조하여 설명된다. 위의 설명에서 이해되는 바와 같이, 예를 들어, 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)과 복수의 2차 전자(9)는 공통 빔 경로에서 제1 편향 시스템(110)에 의해 공동으로 주사 편향되고, 복수의 2차 전자(9)는 검출 유닛(200)의 2차 빔 경로(11)에서 제2 편향 시스템(222)에 의해 추가로 주사 편향된다. 이에 의해, 이미지 센서(207)에서 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 초점 스폿(15)은 이미지 주사 동안 일정한 위치에 유지된다. 검출 유닛(200)은 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 필터링하는 애퍼처(214)를 포함한다. 따라서 애퍼처 필터(214)는 이미지 센서(207)에 제공된 2차 전자 빔릿의 지형 콘트라스트를 제어한다. 검출 유닛(200)의 편차로 인해, 예를 들어, 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 크로스오버(212)의 중심으로 이동하는 것으로 인해, 또는 제2 편향 시스템(222)의 편차로 인해, 이미지 콘트라스트가 변경된다. 실시예에 따르면, 지형 콘트라스트의 원치 않는 변화가 검출되고 보상된다. 따라서 검출 유닛(200)은 제3 편향 시스템(218)을 포함하고, 제1, 제2 및 제3 편향 유닛(110, 222 및 218)의 조합된 작용에 의해, 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 크로스오버(212)의 중심은 애퍼처 조리개(aperture stop)(214)의 애퍼처 조리개 위치와 일치하도록 유지되고, 2차 대전 입자 이미지 스폿(15)의 위치는 이미지 센서(207)에서 일정하게 유지된다. 이에 의해, 웨이퍼 검사 작업의 사양 요구 사항에 따른 웨이퍼 검사가 가능하게 된다. 일정한 이미지 콘트라스트는 복수의 2차 전자 빔릿 각각에 대해 주사 경로(27.11, ..., 27.MN)에 걸쳐 그리고 이미지 패치(17.1)의 다른 서브필드(31.11, ..., 31.MN) 내에 유지된다. 검출 유닛(200)의 투사 시스템(205)에서 제2 및 제3 편향 시스템(222 및 218)의 위치는 예로서 도 1에 도시되어 있고, 투사 시스템(205)에서 제2 및 제3 편향 시스템(222 및 218)의 다른 위치는 이미지 센서(207) 상의 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 초점 지점(15)의 일정한 위치뿐만 아니라 일정한 이미지 콘트라스트를 달성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제2 및 제3 편향 시스템(222 및 218) 모두가 애퍼처 필터(214) 앞에 배열될 수 있다. 제어 유닛(800)은 센서 데이터 벡터로부터 복수의 2차 전자 빔릿(9)에 대한 콘트라스트 변화를 나타내는 에러 벡터의 진폭을 유도하도록 구성되고, 제1 제어 신호를 유도하고 제1 제어 신호를 편향 제어 모듈(860)에 제공하도록 추가로 구성된다. 편향 제어 모듈(860)은 검출 유닛(200)의 2차 빔 경로(11)에 배열된 제2 및 제3 편향 시스템(222 및 218)을 포함하는 편향 시스템에 편향 구동 신호를 유도하도록 구성된다. 일례에서, 제어 모듈(800)은 제2 제어 신호를 유도하고, 제2 제어 신호를 투사 시스템 제어 모듈(820)에 제공하도록 추가로 구성된다. 투사 시스템 제어 모듈(820)은 투사 시스템(205)의 추가 고속 보상기(232), 예를 들어, 정전 렌즈 또는 다중 어레이 능동 요소(220)의 스티그메이터를 제어하기 위해 제2 구동 신호를 유도하도록 구성된다. 이에 의해, 이미지 콘트라스트는 처리량이 많은 웨이퍼 검사 작업의 성능 사양 내에 잘 유지된다. 추가 예에서, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 편향을 위한 제1 편향 시스템(110)은 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 제1 빔 크로스오버(108)에 근접하게 위치하는 것이 바람직하다. 그러나, 1차 빔 경로(13)의 편차로 인해, 제1 빔 크로스오버(108)의 위치가 그 설계 위치에서 벗어날 수 있고, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)에 대한 텔레센트리시티 에러가 도입된다. 제어 유닛(800)은 센서 데이터로부터 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 웨이퍼 표면(25)을 텔레센트릭 조명하는 것에서 편차를 나타내는 에러 벡터의 진폭을 유도하고, 편차로부터 제어 신호를 유도하고, 예를 들어, 중간 이미지 평면(321)에 근접한 다중 애퍼처 편향기(390)에 구동 신호를 제공하도록 구성된다. 이에 의해, 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 웨이퍼 표면을 텔레센트릭 조명하는 것이 유지된다. 텔레센트릭 조명이란 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3) 각각이 웨이퍼 표면(25)에 평행하고 웨이퍼 표면(25)에 거의 수직으로, 예를 들어, 표면 법선으로부터의 각도 편차가 25mrad 미만으로 도달하는 조명을 의미한다. 실시예에서, 센서 데이터 벡터로부터 유도된 실제 에러 진폭은 웨이퍼 검사 작업의 이미지 성능 사양을 나타내는 데, 예를 들어, 다중 빔 대전 입자 현미경 및 다중 빔 대전 입자 현미경의 이미지 좌표계의 가시선에 대한 웨이퍼 스테이지의 상대적인 위치 및 배향, 텔레센트리시티 조건, 콘트라스트 조건, 복수의 대전 입자 빔릿의 절대 위치 정확도, 다중 빔 대전 입자 현미경의 배율 또는 피치, 또는 다중 빔 대전 입자 현미경의 1차 대전 입자 빔릿의 개구수 중 적어도 하나를 나타낸다. 복수의 대전 입자 빔릿의 왜곡, 비점 수차 및 색수차와 같은 고차 수차와 같은 웨이퍼 검사 작업의 이미지 성능 사양의 다른 편차는 이미지 주사 동안에도 모니터링 및 보상될 수 있다. 비점수차를 나타내는 에러 벡터의 진폭은, 예를 들어, 이미지 센서의 데이터 분율로부터 유도되고, 정전 보상기에 의해 보상될 수 있다. 1차 대전 입자 빔릿의 색수차를 나타내는 에러 벡터의 진폭은 예를 들어 빔 스플리터 유닛(400)의 추가의 자성 렌즈(420) 및 전압 공급 유닛(503)에 의해 보상될 수 있다. 위에서 주어진 실시예 또는 예에 따른 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하면 웨이퍼 표면의 고속 주사가 가능하고, 반도체 디바이스를 개발하는 동안 또는 제조하는 동안 또는 리버스 엔지니어링을 위해 집적 반도체 특징부를 고처리량으로 조사하는 것이 적어도 수 nm 미만, 예를 들어, 2nm 미만의 임계 치수의 해상도가 제공된다.

복수의 1차 대전 입자 빔릿이 웨이퍼 표면에 걸쳐 평행하게 주사되고, 2차 대전 입자가 생성되어 예를 들어 100㎛ 내지 1000㎛ 직경의 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 형성한다. 제1 이미지 패치에 대한 제1 디지털 이미지를 획득한 후, 기판 또는 웨이퍼 스테이지는 그 다음 제2 이미지 패치 위치로 이동되고, 제2 이미지 패치에 대한 제2 디지털 이미지는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 다시 주사함으로써 획득된다. 동작 동안 및 각각의 이미지 획득 동안, 이미지 센서 및 스테이지 위치 센서를 포함하는 복수의 검출기에 의해 복수의 센서 데이터가 생성되고, 제어 신호 세트가 생성된다. 제어 신호는 제어 모듈에 제공하고, 제어 모듈은 복수의 1차 및 2차 대전 입자 빔릿을 주사하기 위한 편향 유닛, 정전 렌즈, 자성 렌즈, 스티그메이터 또는 능동 다중 애퍼처 어레이 또는 기타 보상기과 같은 능동 요소의 작용을 제어한다. 예를 들어, 제1 및 제2 디지털 이미지의 획득 사이 그리고 스테이지가 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 이동되는 동안, 적어도 이미징 수차의 서브세트는 예를 들어 자성 요소와 같은 저속 보상기에 의해 보상된다. 제1 또는 제2 이미지 패치에 대한 디지털 이미지를 이미지 획득하는 동안, 제어 신호의 서브세트가 편향 유닛을 포함하는 제어 모듈에 제공된다. 이에 의해, 예를 들어, 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선에 대한 웨이퍼 스테이지의 위치 에러 또는 드리프트가 이미지 주사 동안 보상된다. 이미징 성능 사양의 다른 수차 또는 편차가 센서 데이터로부터 결정 및 예측되고, 고속 액추에이터에 대한 개별 제어 신호가 생성되어 실시간으로 제공된다. 이에 의해, 다수의 이미지 서브필드 또는 패치를 함께 스티칭하여 높은 이미지 충실도 및 고정확도 및 5nm 또는 2nm 또는 1nm 해상도 미만의 고해상도를 갖는 디지털 이미지가 형성된다. 스테이지는 고속으로 그리고 예를 들어 반복적인 정밀 스테이지 정렬을 위한 감소된 시간으로 제1 및 제2 이미지 패치 간에 이동되거나 또는 그 다음 관심 위치, 예를 들어, 그 다음 PCM 또는 인접 이미지 필드로 이동된다.

본 설명으로부터 명백한 바와 같이, 예 및 실시예에 대한 조합 및 다양한 수정이 가능하고, 실시예 또는 예에 유사하게 적용될 수 있다. 1차 빔의 대전 입자는 예를 들어 전자일 수 있지만, 수소 이온과 같은 다른 대전 입자일 수도 있다. 2차 전자는 좁은 의미의 2차 전자를 포함하지만, 후방 산란 전자 또는 이 후방 산란 전자에 의해 생성되는 2차 산란 전자의 2차 전자와 같은 샘플과 1차 대전 입자 빔릿의 상호 작용에 의해 생성된 임의의 다른 2차 대전 입자를 포함한다. 다른 예에서, 2차 전자 대신 2차 이온이 수집될 수 있다.

일부 실시예는 다음의 조항 세트를 사용하여 추가로 설명될 수 있다. 그러나 본 발명은 임의의 조항 세트로 제한되지 않는다.

제1 조항 세트

조항 1: 고처리량과 고해상도로 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법으로서,

- 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계; 및

- 제2 시간 간격(Ts2) 동안 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계; 및

- 제1 및 제2 시간 간격(Ts1 또는 Ts2) 중 적어도 하나가 제3 시간 간격(Tr)과 중첩되도록 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 2: 조항 1에 있어서, 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계는 웨이퍼 스테이지(500)가 완전히 정지되었을 때, 제3 시간 간격(Tr)의 종료 전에 개시되는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 웨이퍼를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)은 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 이미지를 획득하는 것이 완료될 때 시간 간격(Ts1)의 종료 전에 개시되는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치의 위치 편차 또는 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 정해진 스레시홀드 미만이 되도록 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 이미지를 획득하는 제1 시간 간격(Ts1) 동안 웨이퍼를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)의 시작 시간을 계산하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)의 위치 편차 또는 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 정해진 스레시홀드 미만이 되도록 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 제2 이미지를 획득하는 제2 시간 간격(Ts2)의 시작 시간을 계산하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서,

- 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 일련의 웨이퍼 스테이지 위치를 예측하는 단계;

- 예측된 웨이퍼 스테이지 위치로부터 적어도 제1 및 제2 제어 신호를 계산하는 단계;

- 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 1차 빔 경로(13)의 제1 편향 시스템(110)에 제1 제어 신호를 제공하고, 2차 빔 경로(11)의 제2 편향 시스템(222)에 제2 제어 신호를 제공하는 단계

를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 7: 고처리량과 고해상도를 갖는 다중 빔 대전 입자 시스템(1)으로서,

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300);

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 스폿 위치(5)에서 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 주사하기 위해 제1 편향 시스템(110)을 포함하는 물체 조사 유닛(100);

- 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미지 센서(207) 상으로 이미징하고, 사용 동안 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)와 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템(205), 제2 편향 시스템(222) 및 이미지 센서(207)가 있는 검출 유닛(200);

- 스테이지 모션 제어기를 포함하는 샘플 스테이지(500)로서, 스테이지 모션 제어기는 독립적으로 제어되도록 구성된 복수의 모터를 포함하고, 샘플 스테이지는 제1 이미지 패치(17.1)와 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 평면(101)에 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 유지하도록 구성된, 샘플 스테이지;

- 사용 동안 샘플 스테이지(500)의 위치 데이터를 포함하는 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된, 스테이지 위치 센서(520)와 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기,

- 제어 유닛(800)으로서, 사용 동안 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하고, 제2 시간 간격(Ts2) 동안 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하는 것을 수행하도록 구성되고, 제1 및 제2 시간 간격(Ts1 또는 Ts2) 중 적어도 하나가 제3 시간 간격(Tr)과 중첩되도록 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 샘플 스테이지(500)를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr) 동안 샘플 스테이지(500)를 트리거하도록 구성된 제어 유닛(800)

을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 시스템(1).

조항 8: 조항 7에 있어서, 제어 유닛은 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치의 위치 편차 또는 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이 되도록 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 이미지를 획득하는 제1 시간 간격(Ts1) 동안 웨이퍼를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)의 시작 시간을 결정하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 시스템(1).

조항 9: 조항 7 또는 조항 8에 있어서, 제어 유닛은 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)의 위치 편차 또는 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이도록 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 제2 이미지를 획득하는 제2 시간 간격(Ts2)의 시작 시간을 결정하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 시스템(1).

조항 10: 조항 7 내지 조항 9 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛은 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 일련의 웨이퍼 스테이지 위치를 예측하고, 예측된 웨이퍼 스테이지 위치로부터 적어도 제1 및 제2 제어 신호를 계산하고, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 1차 빔 경로(13)의 제1 편향 시스템(110)에 제1 제어 신호를 제공하고, 2차 빔 경로(11)의 제2 편향 시스템(222)에 제2 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 시스템(1).

조항 11: 고처리량과 고해상도를 갖는 다중 빔 대전 입자 시스템(1)을 동작시키는 방법으로서,

- 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하고, 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하고, 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키는 것을 모두 시간 간격(TG) 내에 수행하는 단계를 포함하고,

- 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하는 것은 제1 시간 간격(Ts1) 동안이고,

- 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하는 것은 제2 시간 간격(Ts2) 동안이고, 및

- 제3 시간 간격(Tr) 동안 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키는 것은 제3 시간 간격(Tr) 동안이고;

시간 간격(TG)은 Ts1, Ts2 및 Tr의 합보다 더 작은(TG < Ts1 + Ts2 + Tr), 다중 빔 대전 입자 시스템(1)을 동작시키는 방법.

조항 12: 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로서,

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300);

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)에서 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 주사하기 위한 제1 편향 시스템(110)을 포함하는 물체 조사 유닛(100);

- 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미지 센서(207) 상으로 이미징하고, 사용 동안 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)와 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템(205), 제2 편향 시스템(222) 및 이미지 센서(207)가 있는 검출 유닛(200);

- 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 평면(101)에 웨이퍼 표면(25)을 위치시켜 유지하고, 제1 이미지 패치(17.1)로부터 제2 이미지 패치(17.2)로 웨이퍼 표면을 이동시키기 위해 스테이지 위치 센서(520)가 있는 샘플 스테이지(500);

- 사용 동안 샘플 스테이지(500)의 위치 데이터를 포함하는 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된, 스테이지 위치 센서(520)와 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기;

- 웨이퍼 표면(25) 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)를 변위시키거나 회전시키도록 구성된, 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기;

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)의 변위 또는 회전을 보상하고, 이미지 검출기(207) 상의 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 스폿 위치(15)를 일정하게 유지하도록 구성된, 투사 시스템(205)의 제2 보상기;

- 제1 이미지 패치(17.1) 또는 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기와 투사 시스템(205)의 제2 보상기를 동기적으로 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 생성하도록 구성된 제어 유닛(800)

를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 13: 조항 12에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 위치의 변화 또는 배향의 변화를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 14: 조항 12 또는 조항 13에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53) 위치의 변화를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 15: 조항 12 내지 조항 14 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 위치 변화 또는 배향 변화와, 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)의 위치의 변화의 차이를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 16: 조항 12 내지 조항 15 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 제1 이미지 패치(17.1) 또는 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 샘플 스테이지(500)의 이동 속도를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 17: 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법으로서,

- 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계;

- 시간 간격(Tr) 동안 제1 이미지 패치의 위치로부터 제2 이미지 패치로 웨이퍼 스테이지를 이동시키는 단계; 및

- 제2 시간 간격(Ts2) 동안 제2 이미지 패치에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계

를 포함하고; 이에 의해

- 제1 시간 간격(Ts1) 동안, 적어도 제1 에러 진폭이 복수의 센서 신호로부터 계산되고,

- 제1 시간 간격(Ts1) 동안, 제1 에러 진폭의 전개가 적어도 이동 시간 간격(Tr)과 제2 시간 간격(Ts2)에 걸쳐 예측되고,

- 적어도 이동 시간 간격(Tr) 동안 제어 신호는 제2 시간 간격(Ts2) 동안 에러 진폭의 예측된 전개를 미리 결정된 스레시홀드 미만으로 유지하기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛에 제공되는, 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 18: 조항 17에 있어서, 제1 에러 진폭의 전개의 예측은 예측 모델 또는 외삽에 따라 생성되는, 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 19: 조항 17 또는 조항 18에 있어서, 제1 에러 진폭은 가시선의 변위, 웨이퍼 스테이지의 변위, 웨이퍼 스테이지의 회전, 가시선의 회전, 배율 에러, 초점 에러, 비점수차 에러 또는 왜곡 에러 중 적어도 하나를 나타내는, 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 20: 조항 17 내지 조항 19 중 어느 하나에 있어서, 제어 신호는 웨이퍼 스테이지, 제1 편향 유닛, 제2 편향 유닛, 다중 빔릿 생성 유닛의 고속 보상기 또는 검출 유닛의 고속 보상기 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 제어하기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛에 제공되는, 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 21: 제어 유닛을 갖는 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법으로서, 방법은 제1 이미지 패치와 제2 후속 이미지 패치를 포함하는 일련의 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안 일련의 동작 단계, 즉

- 복수의 센서 데이터를 형성하는 데이터 스트림을 에러 진폭의 세트로 확장하는 단계,

- 드리프트 제어 신호 세트와 동적 제어 신호 세트를 추출하는 단계,

- 저속으로 작동하는 보상기에 드리프트 제어 신호 세트를 제공하는 단계,

- 고속으로 작동하는 보상기에 동적 제어 신호 세트를 제공하는 단계

를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.

조항 22: 조항 21에 있어서, 드리프트 제어 신호 세트와 동적 제어 신호 세트를 추출하는 단계는 제1 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 시간 간격(Ts1) 동안 수행되고; 드리프트 제어 신호 세트를 저속으로 작동하는 보상기에 제공하는 단계는 기판 스테이지를 사용하여 제1 이미지 패치로부터 제2 이미지 패치로 기판을 이동시키는 시간 간격(Tr) 동안 수행되는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.

조항 23: 조항 21 또는 조항 22에 있어서, 동적 제어 신호의 세트를 고속으로 작동하는 보상기에 제공하는 단계는 시간 간격(Ts1) 동안 수행되는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.

조항 24: 조항 22 또는 조항 23에 있어서, 동적 제어 신호 세트를 고속으로 작동하는 보상기에 제공하는 단계는 제2 이미지 패치에 대한 이미지 주사의 시간 간격(Ts2) 동안 추가로 수행되는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.

조항 25: 조항 21 내지 조항 24 중 어느 하나에 있어서, 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 시간적 전개를 예측하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.

조항 26: 조항 25에 있어서, 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 저속으로 변하는 드리프트를 예측하는 단계 및 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 고속으로 변하는 동적 변화를 예측하는 단계를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.

조항 27: 명령어 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 명령어는 장치로 하여금 방법을 수행하게 하기 위해 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하고, 장치는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하기 위한 대전 입자 소스를 포함하고, 방법은,

- X-Y 축 중 적어도 하나의 축에서 이동 가능한 스테이지의 측방향 변위를 결정하는 단계;

- 물체 조사 유닛의 가시선의 측방향 변위를 결정하는 단계; 및

- 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플에 입사하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 편향시키기 위해 제1 신호를 인가하도록 제어기에 지시하는 단계

를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.

제2 조항 세트

조항 1: 다중 빔 대전 입자 빔 시스템으로서,

- 샘플을 고정하도록 구성된 이동 가능 스테이지;

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 복수의 초점 스폿으로 샘플의 표면을 조명하도록 구성된 물체 조사 유닛;

- 대전 입자 소스로부터 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하도록 구성된 대전 입자 빔 생성기;

- 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 결정하도록 구성된 스테이지 센서;

- 물체 조사 유닛의 가시선의 측방향 변위를 결정하도록 구성된 이미지 센서; 및

- 적어도 추가 전압 신호를 생성하고 물체 조사 유닛의 제1 빔 편향기에 인가하도록 구성된 제어 유닛으로서, 제1 빔 편향기는 사용 동안 가시선의 측방향 변위와 스테이지의 측방향 변위 또는 회전 사이의 차이를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 추가 변위 또는 회전을 생성하도록 구성된, 제어 유닛

을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 2: 조항 1에 있어서, 제어 유닛은 샘플 표면 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 주사하는 동안 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 목표 위치 사이의 차이에 대응하는 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 계산하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 제어 유닛은 샘플 표면 상으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 주사하는 동안 가시선의 현재 위치와 가시선의 목표 위치 사이의 차이에 대응하는 가시선의 측방향 변위를 계산하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 4: 조항 2 또는 조항 3에 있어서, 제어 유닛과 제1 빔 편향기는 샘플 상으로 1차 대전 입자 빔릿을 주사하는 동안 적어도 하나의 구동 전압 신호를 동적으로 조정하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서, 주사 동안 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 빔 스폿 위치로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 추가 변위 또는 회전을 적어도 부분적으로 보상하도록 구성된 제2 빔 편향기를 2차 전자 빔 경로에 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛은 스테이지 모션 제어기를 더 포함하고, 스테이지 모션 제어기는 제어 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성된 복수의 모터를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 7: 조항 1 내지 조항 6 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛은 복수의 센서 신호에 기초하여 복수의 에러 벡터 진폭을 유도하고, 복수의 에러 벡터 진폭으로부터 복수의 제어 신호 중 적어도 하나를 추출하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 8: 다중 빔 대전 입자 빔 시스템에서 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법으로서,

- 대전 입자 소스로부터 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하는 단계;

- x-y 평면에서 이동 가능한 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 결정하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 시스템의 가시선을 결정하는 단계;

- 스테이지의 측방향 변위 또는 회전과 가시선의 위치로부터 변위 벡터를 결정하는 단계; 및

- 사용 동안 가시선의 위치에 대한 스테이지의 측방향 변위 또는 회전에 대응하는 변위 벡터를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 추가 변위 또는 회전을 생성하기 위해 1차 대전 입자 빔 경로의 빔 편향기에 적어도 추가 전압 신호를 인가하는 단계

를 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 9: 조항 8에 있어서, 스테이지의 측방향 변위 또는 회전은 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 목표 위치 사이의 차이에 대응하며, 회전 변위는 샘플 표면 상으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 주사하는 동안 변하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 10: 조항 8 또는 조항 9에 있어서, 샘플 상으로 1차 대전 입자 빔릿을 주사하는 동안 전압 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 11: 조항 8 내지 조항 10 중 어느 하나에 있어서,

- 주사 동안 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 빔 스폿 위치로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 추가 변위 또는 회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 2차 전자 빔 경로의 빔 편향기에 적어도 제2 추가 전압 신호를 인가하는 단계

를 더 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 12: 조항 8 내지 조항 11 중 어느 하나에 있어서, 스테이지 모션 제어기에 제어 신호를 인가하는 단계를 더 포함하고, 스테이지 모션 제어기는 제어 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성된 복수의 모터를 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 13: 조항 8 내지 조항 12 중 어느 하나에 있어서,

- 복수의 센서 신호에 기초하여 복수의 에러 벡터 진폭을 유도하는 단계; 및

- 복수의 에러 벡터 진폭으로부터 복수의 제어 신호 중 적어도 하나를 추출하는 단계

를 더 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

제3 조항 세트

조항 1: 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로서,

- 래스터 구성(41)으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하도록 구성된 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300);

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)에서 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 조사하도록 구성된 물체 조사 유닛(100);

- 이미지 센서(207) 상으로 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미징하도록 구성되고, 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하도록 구성된 투사 시스템(205)과 이미지 센서(207)가 있는 검출 유닛(200);

- 사용 동안 물체 조사 유닛(100)의 물체 평면(101)에 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 유지하도록 구성된 스테이지 위치 센서(520)가 있는 샘플 스테이지(500);

- 사용 동안 웨이퍼 표면(25) 상으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)를 추가로 변위시키거나 회전시키도록 구성된 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기(132, 110);

- 사용 동안 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)의 추가 변위 또는 회전을 보상하고, 이에 의해 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 스폿 위치(15)를 이미지 검출기(207) 상에 일정하게 유지하도록 구성된, 투사 시스템(205)의 제2 보상기(232, 222); 및

- 샘플 스테이지(500)를 이동시키는 것에 의해 유도된 웨이퍼 표면(25)의 변위를 적어도 제1 보상기(132, 110)와 제2 보상기(232, 222)를 사용하여 보상하도록 구성된 제어 유닛(800)

을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 2: 조항 1에 있어서, 제1 보상기(132, 110)는 정전 렌즈, 정전 편향기, 정전 스티그메이터, 정전 마이크로 렌즈 어레이, 정전 스티그메이터 어레이, 또는 정전 편향기 어레이 중 하나를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 제어 유닛(800)은 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기(132, 110)와 투사 시스템(205)의 제2 보상기(232)를 동기적으로 제어하기 위해 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 생성하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 사용 동안 웨이퍼 표면(25) 상으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)를 추가로 변위시키거나 회전시키도록 구성된 제3 보상기(330, 332)를 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)에 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 5: 조항 4에 있어서, 제어 유닛(800)은 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기(132, 110), 투사 시스템(205)의 제2 보상기(232, 222), 또는 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)의 제3 보상기(330, 332) 중 임의의 것을 동기적으로 제어하기 위해 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 생성하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서, 스테이지 위치 센서(520)와 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기를 더 포함하고, 복수의 검출기는 사용 동안 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 7: 조항 6에 있어서, 제어 유닛(800)은 웨이퍼 표면(25)의 변위와 동기화된 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)의 추가 변위를 달성하기 위해 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기(132, 110)에 대한 구동 신호를 복수의 센서 데이터로부터 유도하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)

조항 8: 조항 7에 있어서, 추가 변위는 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 래스터 구성(41)의 회전을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 9: 조항 6 내지 조항 8 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 투사 시스템(205)의 제2 보상기(232, 222)에 의해 변위된 웨이퍼 표면(25) 상의 스폿 위치(5)의 추가 변위를 보상하도록 구성되고, 투사 시스템(205)의 제2 보상기(232, 222)는 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기(132, 110)와 동기화되어 동작하고, 이에 의해 이미지 검출기(207) 상의 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 스폿 위치를 일정하게 유지하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 10: 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나에 있어서, 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기는 제1 편향 시스템(110)이고, 제어 유닛(800)은 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)의 추가 변위 또는 회전을 위한 제어 신호를 계산하고 제1 편향 시스템(110)에 제공함으로써 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)에 대한 샘플 스테이지(500)의 변위 또는 회전을 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 11: 조항 1 내지 조항 10 중 어느 하나에 있어서, 투사 시스템(205)의 제2 보상기는 제2 편향 시스템(222)이고, 제어 유닛(800)은 제어 신호를 계산하고 제2 편향 시스템(110)에 제공함으로써 변위된 웨이퍼 표면(25) 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)의 추가 변위 또는 회전을 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 12: 조항 1 내지 조항 11 중 어느 하나에 있어서, 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)의 추가 보상기, 검출 유닛(200)의 추가 보상기, 또는 물체 조사 유닛(100)의 추가 보상기 중 적어도 하나를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 13: 조항 1 내지 조항 12 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 사용 동안 복수의 센서 데이터를 분석하고, 사용 동안 K개의 에러 벡터의 K개의 진폭(Ak) 세트를 계산하도록 구성된 센서 데이터 분석 시스템(818)을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 14: 조항 13에 있어서, 제어 유닛(800)은 사용 동안 이미지 센서(207)로부터의 이미지 센서 데이터를 이미지 센서 데이터의 10% 미만, 바람직하게는 2% 미만을 나타내는 이미지 센서 데이터 분율로 감소시키고, 이미지 센서 데이터 분율을 센서 데이터 분석 시스템(818)에 제공하도록 구성된 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 15: 조항 14에 있어서, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 사용 동안 이미지 센서(207)로부터의 이미지 센서 데이터를 감소된 샘플링 속도에서 복수의 2차 전자 빔릿의 디지털 이미지 데이터를 포함하는 이미지 센서 데이터 분율로 감소시키도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)

조항 16: 조항 14에 있어서, 이미지 데이터 획득 유닛(810)은 사용 동안 이미지 센서(207)로부터의 이미지 센서 데이터를 2차 전자 빔릿(9)의 감소된 세트의 디지털 이미지 데이터를 포함하는 이미지 센서 데이터 분율로 감소시키도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 17: 조항 13 내지 조항 16 중 어느 하나에 있어서, 센서 데이터 분석 시스템(818)은 에러 벡터의 진폭(Ak) 세트 중 적어도 하나의 진폭(An)의 시간적 전개를 예측하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 18: 조항 13 내지 조항 17 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 에러 벡터의 진폭(Ak) 세트로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하기 위한 제어 동작 프로세서(840)를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 19: 조항 13 내지 조항 18 중 어느 하나에 있어서, 센서 데이터 분석 시스템(818)은 복수의 센서 데이터로부터 길이(L)(L >= K)의 센서 데이터 벡터(DV)를 유도하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 20: 조항 4 내지 조항 19 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 래스터 구성(41)의 회전을 유도하기 위해 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 제3 보상기(330, 332)에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 회전을 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 21: 조항 1 내지 조항 20 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 이미지 획득하기 위해 웨이퍼 스테이지(500)에 의해 물체 평면(101)에서 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치로 웨이퍼 표면(25)을 이동시키기 위한 제어 신호를 생성하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 22: 조항 21에 있어서, 제어 유닛(800)은 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 보상기 중 임의의 것을 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 P개의 제어 신호(C_p)의 제2 세트를 계산하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 23: 조항 21 내지 조항 22 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 시간 간격(Tr) 동안 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지 획득의 시작 시간을 계산하고, 웨이퍼 스테이지(500)의 감속 시간 간격(Td) 동안 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지 획득을 시작하도록 추가로 구성되고, 제어 유닛(800)은 시간 간격(Td) 동안 웨이퍼 스테이지(500)의 예측된 오프셋 위치의 적어도 하나의 오프셋 신호를 제1 및 제2 보상기에 제공하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

제4 조항 세트

조항 1: 다중 빔 대전 입자 빔 시스템으로서,

- 샘플을 고정하도록 구성되고, X-Y 및 Z 축 중 적어도 하나에서 이동 가능한 스테이지;

- 스테이지의 측방향 및 수직 변위 또는 회전을 결정하도록 구성된 위치 감지 시스템; 및

- 제어기

를 포함하고, 제어기는,

스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플에 입사하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 편향시키기 위해 제1 신호를 인가하고; 샘플 상으로 편향된 1차 대전 입자 빔릿 위치로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 복수의 2차 전자 빔릿을 편향시키기 위해 제2 신호를 인가하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 2: 조항 1에 있어서, 제1 신호는 복수의 1차 대전 입자 빔릿이 X-Y 축 중 적어도 하나에서 편향되는 방식에 영향을 미치는 전기 신호를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 3: 조항 2에 있어서, 전기 구동 신호는 0.1kHz 내지 10kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 측방향 변위는 X-Y 축 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 목표 위치 사이의 차이에 대응하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 샘플 상으로 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 주사하는 동안 제1 신호 또는 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서, 스테이지 모션 제어기를 더 포함하고, 스테이지 모션 제어기는 제3 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성된 복수의 모터를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 7: 조항 6에 있어서, 복수의 모터 각각은 스테이지가 1차 대전 입자 빔의 광학 축에 실질적으로 수직하도록 스테이지의 틸트를 조정하도록 독립적으로 제어되는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 8: 조항 6 또는 조항 7에 있어서, 복수의 모터는 압전 모터, 압전 액추에이터, 또는 초음파 압전 모터 중 적어도 하나를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 9: 조항 1 내지 조항 8 중 어느 하나에 있어서, 복수의 센서 신호에 기초하여 복수의 에러 벡터 진폭을 형성하도록 구성된 제1 구성요소; 및 복수의 에러 벡터 진폭으로부터 복수의 제어 신호 중 적어도 하나를 추출하도록 구성된 제2 구성요소를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 10: 조항 9에 있어서, 제1 구성요소는 다중 빔 대전 입자 빔 시스템의 가시선의 실제 위치와 스테이지의 측방향 변위에 기초하여 복수의 에러 벡터 진폭을 형성하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 11: 조항 9 또는 조항 10에 있어서, 복수의 제어 신호 중 적어도 하나의 제어 신호의 추출은 복수의 에러 벡터 진폭의 예측 모델에 기초하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 12: 조항 9 또는 조항 11 중 어느 하나에 있어서, 복수의 제어 신호 중 적어도 하나의 제어 신호의 추출은 스테이지의 작동 출력의 예측 모델에 추가로 기초하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 13: 조항 1 내지 조항 12 중 어느 하나에 있어서, 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계, 용량성 센서, 공초점 센서 어레이, 격자 간섭계 또는 이들의 조합 중 임의의 것을 사용하여 스테이지의 측방향 및 수직 변위 및 회전을 결정하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

제5 조항 세트

조항 1: 다중 빔 대전 입자 빔 시스템에서 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법으로서,

- 대전 입자 소스로부터 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하는 단계;

- 스테이지의 측방향 변위 및 회전을 결정하는 단계로서, 스테이지는 X-Y 및 Z 축 중 적어도 하나에서 이동 가능한, 결정하는 단계;

- 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플에 입사하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 편향시키기 위해 제1 신호를 인가하는 단계; 및

- 샘플 상으로 편향된 1차 대전 입자 빔릿 위치로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 복수의 2차 전자 빔릿을 편향시키기 위해 제2 신호를 인가하는 단계

를 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 2: 조항 1에 있어서, 제1 신호는 1차 대전 입자 빔이 X-Y 축 중 적어도 하나에서 편향되는 방식에 영향을 미치는 전기 신호를 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 측방향 변위는 X-Y 축 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 목표 위치 사이의 차이에 대응하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 샘플 상으로 복수의 1차 대전 입자 빔을 주사하는 동안 제1 신호 또는 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서,

- 스테이지 모션 제어기에 제3 신호를 인가하는 단계를 더 포함하고, 스테이지 모션 제어기는 제3 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성된 복수의 모터를 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서,

- 복수의 센서 신호에 기초하여 복수의 에러 벡터 진폭을 유도하는 단계; 및

- 복수의 에러 벡터 진폭으로부터 복수의 제어 신호 중 적어도 하나를 추출하는 단계

를 더 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 7: 조항 6에 있어서, 복수의 에러 벡터 진폭의 시간적 거동의 예측 모델에 기초하여 제어 신호 중 적어도 하나를 예측하는 단계를 더 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

조항 8: 조항 6 또는 조항 7에 있어서, 스테이지의 작동 출력의 예측 모델에 기초하여 복수의 제어 신호 중 적어도 하나를 예측하는 단계를 더 포함하는, 스테이지에 배치된 샘플을 조사하는 방법.

제6 조항 세트

조항 1: 이미지 센서(207)와 스테이지 위치 센서(520)를 포함하는 복수의 검출기, 및 적어도 제1 및 제2 편향 시스템(110, 222)을 포함하는 보상기 세트를 갖는 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법으로서,

- 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선을 사용하여 웨이퍼의 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 국부 웨이퍼 좌표계(551)와 정렬하는 단계,

- 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 이미지 획득을 수행하는 단계,

- 복수의 검출기로부터 복수의 센서 데이터를 수집하는 단계,

- 복수의 센서 데이터로부터 K개의 에러 진폭(Ak) 세트를 유도하는 단계,

- 에러 진폭(Ak) 세트로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 유도하는 단계, 및

- 이미지 획득 단계(b) 동안 제어 신호의 제1 세트를 보상기 세트에 제공하는 단계

를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 2: 조항 2에 있어서,

- 복수의 센서 데이터로부터 길이(L)(L >= K)의 센서 데이터 벡터(DV)를 유도하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서,

- 에러 벡터의 진폭(Ak) 세트의 적어도 하나의 진폭(An)의 시간적 전개를 유도하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서,

- 제어 신호(C_p)를 제1 및 제2 편향 유닛(110, 222)에 제공하여 샘플 스테이지(500)의 위치 또는 배향의 변화를 보상하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법.

조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서,

- 에러 진폭(Ak) 세트로부터 제어 신호(C_p)의 제2 세트를 유도하고, 웨이퍼의 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 정렬하는 단계 a) 동안 제어 신호의 제2 세트를 제공하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법.

제7 조항 세트

조항 1: 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법으로서,

- 이미지 품질 세트 및 이 이미지 품질 세트로부터의 편차를 기술하는 미리 결정된 정규화된 에러 벡터 세트를 형성하는 단계;

- 정규화된 에러 벡터 세트의 진폭에 대한 스레시홀드 세트를 결정하는 단계;

- 다중 빔 대전 입자 현미경의 보상기 세트를 선택하는 단계;

- 보상기 세트의 보상기 각각에 대한 적어도 구동 신호의 변화에 의해 선형 섭동 모델에 따라 감도 매트릭스를 결정하는 단계;

- 정규화된 에러 벡터 세트 각각을 보상하기 위해 정규화된 구동 신호 세트를 유도하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛의 메모리에 정규화된 구동 신호, 스레시홀드 세트 및 정규화된 에러 벡터를 저장하는 단계

를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 2: 조항 1에 있어서, 보상기 세트는 복수의 1차 대전 입자(3)를 주사하고 편향시키기 위해 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 제1 편향 유닛(110), 및 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 사용 동안 생성된 복수의 2차 전자 빔(9)을 주사하고 편향시키는 제2 편향 유닛(222)을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

제8 조항 세트

조항 1: 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법으로서,

- 사용 동안 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 복수의 센서로부터 복수의 센서 데이터를 수신하여 센서 데이터 벡터를 형성하는 단계;

- 센서 데이터 벡터를 제어 유닛의 메모리에 저장된 정규화된 에러 벡터 세트로 확장하고, 센서 데이터 벡터로부터 정규화된 에러 벡터의 실제 진폭 세트를 결정하는 단계;

- 실제 진폭 세트를 제어 유닛의 메모리에 저장된 스레시홀드 세트와 비교하는 단계;

- 실제 진폭 세트와 저장된 스레시홀드 세트의 비교에 기초하여, 실제 진폭 세트로부터 제어 신호 세트를 유도하는 단계;

- 제어 신호 세트로부터 제어 유닛의 메모리에 저장된 정규화된 구동 신호 세트로부터 실제 구동 신호 세트를 유도하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 보상기 세트에 실제 구동 신호 세트를 제공하는 단계로서, 이에 의해 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 동작 동안 정규화된 에러 벡터 세트의 실제 진폭 세트를 스레시홀드 세트 아래로 감소시키는, 단계

를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 2: 조항 1에 있어서, 복수의 센서 데이터는 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로 검사하는 동안 웨이퍼를 고정하거나 이동시키기 위한 웨이퍼 스테이지(500)의 실제 위치와 실제 속도의 위치 또는 속도 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 복수의 센서 데이터는 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로 검사하는 동안 웨이퍼 동안 가시선(52)의 실제 위치 중 적어도 하나를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 단계는 이미지 패치를 획득하는 동안 적어도 2회, 적어도 10회, 바람직하게는 매 주사 라인마다 반복되는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서, 웨이퍼 검사 동안 예측 시간 간격 동안 다중 빔 대전 입자 현미경의 예상 전개에 따라 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트의 전개 진폭 서브세트를 예측하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서, 실제 진폭 세트의 서브세트의 이력을 생성하기 위해 사용 동안 다중 빔 대전 입자 현미경의 실제 진폭 세트의 적어도 서브세트를 기록하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 7: 조항 1 내지 조항 6 중 어느 하나에 있어서, 웨이퍼 검사 동안 전개 진폭 세트로부터의 예측 제어 신호 세트 및 예측 제어 신호 세트로부터의 예측 구동 신호 세트를 유도하는 단계, 및 웨이퍼 검사 동안 예측 구동 신호 세트를 보상기 세트에 시간 순차 방식으로 제공하여 다중 빔 대전 입자 현미경의 동작 동안 예측 시간 간격 동안 실제 에러 진폭의 서브세트를 스레시홀드 세트 아래로 감소시키는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.

조항 8: 다중 빔 대전 입자 현미경으로서, 조항 1 내지 조항 7 중 어느 하나에 따른 임의의 방법을 적용하도록 구성된, 제어 유닛(800) 및 설치된 소프트웨어 코드를 갖는, 다중 빔 대전 입자 현미경.

제9 조항 세트

조항 1: 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법으로서,

- 다중 빔 대전 입자 빔 시스템의 스테이지에 배치된 샘플에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 조사하고 샘플의 표면에 복수의 초점 스폿을 형성하는 단계;

- 다중 빔 대전 입자 시스템의 적어도 제1 구성요소를 사용하여, 샘플에 대해 복수의 대전 입자 빔릿의 복수의 초점 스폿의 위치 및 회전을 조정하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 시스템의 제2 구성요소를 사용하여, 샘플에 대해 복수의 미리 결정된 1차 주사 빔 경로를 따라 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 스폿을 주사하는 단계; 및

- 제1, 제2 또는 제3 구성요소를 사용하여 샘플에 대해 미리 결정된 주사 빔 경로를 동적으로 조작하는 단계

를 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

조항 2: 조항 1에 있어서, 방법은 제2 구성요소를 사용하여 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 스폿을 주사하기 위해 제1 주사 전압에 적어도 제1 편향 전압을 추가하는 단계를 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서,

- 대전 입자 다중 빔릿 생성기를 사용하여 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하는 단계; 및

- 대전 입자 다중 빔릿 생성기의 구성요소를 사용하여 샘플에 대해 복수의 대전 입자 빔릿의 복수 초점 스폿의 위치 및 회전을 조정하거나 동적으로 조작하는 단계

를 더 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서,

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 복수의 초점 스폿에서 샘플의 표면으로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿을 생성 및 수집하는 단계;

- 다중 빔 대전 입자 시스템의 투사 시스템의 제4 구성요소를 사용하여, 복수의 2차 전자 빔릿의 초점 스폿이 이미지 센서에서 일정한 위치에 있도록 미리 결정된 2차 전자 빔 경로를 따라 복수의 2차 전자 빔릿을 주사하는 단계; 및

- 다중 빔 대전 입자 시스템의 투사 시스템의 제4 구성요소 또는 제5 구성요소를 사용하여 이미지 센서에 대해 미리 결정된 2차 전자 빔 경로를 동적으로 조작하는 단계

를 더 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

조항 5: 조항 4에 있어서, 방법은 제4 구성요소를 사용하여 복수의 2차 대전 입자 빔릿을 주사하기 위해 제2 주사 전압에 적어도 제2 편향 전압을 추가하는 단계를 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서,

- 스테이지의 현재 위치를 결정하는 단계; 및

- 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 목표 위치 사이의 차이로부터 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 결정하는 단계

를 더 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

조항 7: 조항 6에 있어서,

- 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 보상하기 위한 제1 편향 전압을 결정하는 단계; 및

- 샘플에 대해 미리 결정된 제1 주사 빔 경로를 동적으로 조작하기 위해 적어도 제1, 제2 또는 제3 구성요소에 제1 편향 전압을 제공하는 단계

를 더 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

조항 8: 조항 6 또는 조항 7에 있어서,

- 제2 편향 전압을 결정하는 단계;

- 이미지 센서에 대해 미리 결정된 2차 전자 빔 경로를 동적으로 조작하기 위해 제5 구성요소 중 적어도 제4 구성요소에 제2 편향 전압을 제공하는 단계

를 더 포함하는, 샘플 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 집속하는 방법.

제10 조항 세트

조항 1: 다중 빔 대전 입자 빔 시스템으로서,

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 복수의 초점 스폿으로 샘플의 표면을 조명하도록 구성된 물체 조사 유닛;

- 샘플에 대해 복수의 대전 입자 빔릿의 복수의 초점 스폿의 위치 및 회전을 조정하도록 구성된 물체 조사 유닛의 제1 구성요소; 및

- 샘플에 대해 복수의 미리 결정된 1차 주사 빔 경로를 따라 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 스폿을 주사하도록 구성된 물체 조사 유닛의 제2 구성요소; 및

- 샘플 위치에 대해 미리 결정된 주사 빔 경로를 동적으로 조작하도록 구성된 제3 구성요소

를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 2: 조항 2에 있어서, 제3 구성요소는 제1 구성요소인, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 3: 조항 2에 있어서, 제3 구성요소는 제2 구성요소인, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 4: 조항 3에 있어서, 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 스폿을 주사하도록 구성된 제2 구성요소에 제공된 제1 주사 전압에 미리 결정된 주사 빔 경로를 동적으로 조작하도록 구성된 적어도 제1 편향 전압을 추가하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 5: 조항 1 내지 조항 4 중 어느 하나에 있어서, 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하도록 구성된 대전 입자 다중 빔릿 생성기를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서, 사용 동안 제1 구성요소로 물체 조사 유닛의 가시선을 조정하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 7: 조항 1 내지 조항 6 중 어느 하나에 있어서,

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 복수의 초점 스폿에서 샘플의 표면으로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿을 수집하고 이미징하도록 구성된 투사 시스템;

- 복수의 2차 전자 빔릿의 복수의 초점 스폿을 검출하도록 구성된 이미지 센서;

- 복수의 2차 전자 빔릿의 초점 스폿이 이미지 센서의 일정한 위치에 있도록 미리 결정된 2차 전자 빔 경로를 따라 복수의 2차 전자 빔릿을 주사하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 시스템의 투사 시스템의 제4 구성요소;

- 이미지 센서에 대해 미리 결정된 2차 전자 빔 경로를 동적으로 조작하도록 구성된 다중 빔 대전 입자 시스템의 투사 시스템의 제5 구성요소

를 추가로 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 8: 조항 7에 있어서, 제5 구성요소는 제4 구성요소인, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 9: 조항 8에 있어서, 제어 유닛은 복수의 2차 대전 입자 빔릿을 주사하기 위해 제4 구성요소에 제공된 제2 주사 전압에 미리 결정된 2차 전자 빔 경로를 동적으로 조작하도록 구성된 적어도 제2 편향 전압을 추가하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 10: 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나에 있어서, 스테이지의 측방향 변위 또는 회전을 결정하도록 구성된 스테이지 센서를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 11: 조항 10에 있어서, 제어 유닛은 스테이지 센서에 의해 제공되는 측방향 변위 또는 회전으로부터 제1 및 제2 편향 전압을 유도하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

조항 12: 조항 1 내지 조항 11 중 어느 하나에 있어서, 제1 구성요소는 제2 구성요소의 상류에 위치된, 다중 빔 대전 입자 빔 시스템.

제11 조항 세트

조항 1: 다중 빔 대전 입자 빔 장치를 사용하여 웨이퍼 검사를 수행하는 방법으로서,

- 스테이지 상에 배치된 샘플에 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 조사하는 단계;

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 지점의 정적 조정을 수행하는 단계;

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 지점의 동적 조작을 수행하는 단계

를 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 2: 조항 1에 있어서,

- 다중 빔 대전 입자 빔 장치의 저속으로 변하는 변화를 결정하는 단계로서, 물체 조사 유닛의 저속으로 변하는 변화를 결정하고, 샘플을 유지하도록 구성된 스테이지의 드리프트를 검출하는 단계를 포함하는, 단계;

- 저속으로 변하는 변화를 보상하기 위해 제1 드리프트 보상 신호를 결정하는 단계; 및

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 지점의 정적 조정을 수행하기 위해 물체 조사 유닛의 적어도 하나의 구성요소에 제1 드리프트 보상 신호를 인가하는 단계

를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 3: 조항 2에 있어서, 물체 조사 유닛의 저속으로 변하는 변화를 결정하는 것은 물체 조사 유닛의 가시선의 저속으로 변하는 변화를 결정하는 것을 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서,

- 다중 빔 대전 입자 빔 장치의 동적 변화를 결정하는 단계로서, 물체 조사 유닛의 동적 변화를 결정하고, 샘플을 유지하도록 구성된 스테이지의 진동을 검출하는 단계를 포함하는, 단계;

- 동적 변동을 보상하기 위해 제1 동적 보상 신호를 결정하는 단계; 및

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 초점 지점의 동적 조작을 수행하기 위해 물체 조사 유닛의 적어도 하나의 구성요소에 제1 동적 보상 신호를 인가하는 단계

를 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 5: 조항 4에 있어서, 물체 조사 유닛의 동적 변화를 결정하는 것은 물체 조사 유닛의 가시선의 동적 변화를 결정하는 것을 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 6: 조항 2 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서,

- 저속으로 변하는 변화를 보상하기 위해 제2 드리프트 보상 신호를 결정하는 단계; 및

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 조정된 초점 지점으로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 정적 조정을 보상하기 위해 투사 유닛의 적어도 하나의 구성요소에 제2 드리프트 보상 신호를 인가하는 단계

를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 7: 조항 4 내지 조항 6 중 어느 하나에 있어서,

- 동적 변동을 보상하기 위해 제2 동적 보상 신호를 결정하는 단계; 및

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 동적으로 조작된 초점 지점으로부터 유래하는 복수의 2차 전자 빔릿의 동적 조작을 보상하기 위해 투사 유닛의 적어도 구성요소에 제2 동적 보상 신호를 인가하는 단계

를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 8: 조항 1 내지 조항 7 중 어느 하나에 있어서, 제1 및 제2 드리프트 보상 신호를 결정하는 것은 다중 빔 대전 입자 빔 장치의 시간적 거동의 예측 모델에 기초하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 9: 조항 8에 있어서, 제1 또는 제2 드리프트 보상 신호 및 제1 또는 제2 동적 보상 신호를 결정하는 것은 다중 빔 대전 입자 빔 장치의 시간적 거동의 주파수 분석에 기초하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 10: 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나에 있어서, 스테이지 위치 센서 및 이미지 센서로부터의 센서 신호를 포함하는 복수의 센서 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 11: 조항 10에 있어서, 제어 유닛을 사용하여, 수신된 복수의 센서 신호에 기초하여 드리프트 및 동적 보상 신호를 결정하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 12: 조항 1 내지 조항 11 중 어느 하나에 있어서,

- 제어 유닛의 프로세서를 사용하여 다중 빔 대전 입자 빔 장치의 시간적 거동의 예측 모델을 추정하는 단계; 및

- 예측 모델에 기초하여 제어 유닛을 사용하여 드리프트 및 동적 보상 신호를 결정하는 단계

를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 13: 조항 12에 있어서, 예측 모델을 추정하는 것은 주파수 분석, 저역 통과 필터링 및 다항식 근사를 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 14: 조항 12 또는 조항 13에 있어서, 적어도 지연 라인을 사용하여 드리프트 및 동적 보상 신호를 예측 모델과 동기화하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

조항 15: 조항 1 내지 조항 14 중 어느 하나에 있어서,

- 동적 보상 신호에 기초하여 빔 편향 신호를 생성하는 단계,

- 빔 편향 신호를 사용하여 빔 주사 신호를 수정하는 단계; 및

- 수정된 빔 주사 신호를 주사 빔 편향 유닛에 제공하는 단계

를 더 포함하는, 웨이퍼 검사를 수행하는 방법.

제12 조항 세트

조항 1: 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로서,

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300);

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 스폿 위치(5)에서 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 주사하기 위한 제1 편향 시스템(110)을 포함하는 물체 조사 유닛(100);

- 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미지 센서(207) 상으로 이미징하고, 사용 동안 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템(205), 제2 편향 시스템(222) 및 이미지 센서(207)가 있는 검출 유닛(200);

- 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 평면(101)에 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 유지하기 위해 스테이지 위치 센서(520)가 있는 샘플 스테이지(500);

- 사용 동안 샘플 스테이지(500)의 위치 데이터를 포함하는 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된, 스테이지 위치 센서(520)와 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기;

- 물체 조사 유닛(100)의 적어도 하나의 보상기 및 투사 시스템(205)의 보상기를 포함하는 보상기 세트; 및

- 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 보상기 세트를 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 생성하도록 구성된 제어 유닛(800)을 포함하고;

- 제어 유닛(800)은 샘플 스테이지(500)의 이동에 의해 유도된 웨이퍼 표면(25)의 변위를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 2: 조항 1에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)의 위치의 변화를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 위치의 변화 또는 배향의 변화와, 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)의 위치의 변화의 차이를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

제13 조항 세트

조항 1: 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로서,

a. 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300);

b. 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 주사하기 위한 제1 편향 시스템(110)을 포함하는 물체 조사 유닛(100);

c. 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미지 센서(207) 상으로 이미징하고, 사용 동안 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템(205), 제2 편향 시스템(222) 및 이미지 센서(207)가 있는 검출 유닛(200);

d. 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 평면(101)에 웨이퍼 표면(25)을 위치시켜 유지하기 위해 스테이지 위치 센서(520)가 있는 샘플 스테이지(500);

e. 제어 유닛(800);

f. 사용 동안 샘플 스테이지(500)의 위치 데이터를 포함하는 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된, 스테이지 위치 센서(520)와 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기, 및

g. 적어도 제1 및 제2 편향 시스템(110, 222)을 포함하는 보상기 세트를 포함하고,

제어 유닛(800)은 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 보상기 세트를 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 생성하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 2: 조항 1에 있어서, 보상기 세트는 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)의 보상기(330, 332)와, 검출 유닛(200)의 보상기(230, 232) 중 적어도 하나를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 제어 유닛(800)은 사용 동안 복수의 센서 데이터를 분석하고, 사용 동안 K개의 에러 벡터의 K개의 진폭(A_k) 세트를 계산하도록 구성된 센서 데이터 분석 시스템(818)을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 4: 조항 3에 있어서, 제어 유닛(800)은 이미지 데이터 획득 유닛(810)을 포함하고, 이미지 데이터 획득 유닛은, 사용 동안 이미지 센서(207)로부터의 이미지 센서 데이터를 이미지 센서 데이터의 10% 미만, 바람직하게는 2% 미만을 나타내는 이미지 센서 데이터 분율로 줄이고, 이미지 센서 데이터 분율을 센서 데이터 분석 시스템(818)에 제공하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 5: 조항 3 또는 조항 4에 있어서, 센서 데이터 분석 시스템(818)은 에러 벡터의 진폭(A_k) 세트 중 적어도 하나의 진폭(A_n)의 시간적 전개를 예측하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 6: 조항 3 내지 조항 5 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 에러 벡터의 진폭(A_k) 세트로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하기 위한 제어 동작 프로세서(840)를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 7: 조항 3 내지 조항 6 중 어느 하나에 있어서, 센서 데이터 분석 시스템(818)은 복수의 센서 데이터로부터 길이(L)(L > K)의 센서 데이터 벡터(DV)를 유도하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 8: 조항 1 내지 조항 7 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 제1 및 제2 편향 유닛(110, 222)에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 위치 변화 또는 배향 변화를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 9: 조항 1 내지 조항 8 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 제1 및 제2 편향 유닛(110, 222)에 제공함으로써 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)의 위치의 변화를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 10: 조항 1 내지 조항 9 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은, 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 제1 및 제2 편향 유닛(110, 222)에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 위치 변화 또는 배향 변화와, 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)의 위치 변화의 차이를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 11: 조항 1 내지 조항 10 중 어느 하나에 있어서, 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300)는 고속 보상기(330)를 더 포함하고, 제어 유닛(800)은 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 회전을 유도하기 위해 제어 신호(C_p)의 제1 세트의 제어 신호 중 적어도 하나를 계산하고 고속 보상기(330)에 제공함으로써 샘플 스테이지(500)의 회전을 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 12: 조항 1 내지 조항 11 중 어느 하나에 있어서, 제어 유닛(800)은 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 이미지 획득하기 위해 웨이퍼 스테이지(500)에 의해 물체 평면(101)에서 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치로 웨이퍼 표면(25)을 이동시키기 위한 제3 제어 신호를 생성하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 13: 조항 12에 있어서, 제어 유닛(800)은 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 보상기 세트를 제어하기 위해 복수의 센서 데이터로부터 P개의 제어 신호(C_p)의 제2 세트를 계산하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

조항 14: 조항 12 또는 조항 13에 있어서, 제어 유닛(800)은 시간 간격(Tr) 동안 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지 획득 시작 시간을 계산하고, 웨이퍼 스테이지(500)의 감속 시간 간격(Td) 동안 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 이미지 획득을 시작하도록 추가로 구성되고, 제어 유닛(800)은 시간 간격(Td) 동안 적어도 웨이퍼 스테이지(500)의 예측된 오프셋 위치의 오프셋 신호를 제1 및 제2 편향 시스템(110, 222)에 제공하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).

제14 조항 세트

조항 1: 다중 빔 대전 입자 현미경의 처리량을 개선하는 방법으로서,

- 빔 피치(d1)를 갖는 래스터 구성으로 샘플의 표면 상에 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 복수의 빔 스폿을 생성하는 단계;

- 미리 정해진 주사 경로를 따라 집합적으로 복수의 1차 대전 입자를 주사하는 단계; 및

- 복수의 1차 대전 입자 빔릿의 빔 피치(d1)를 제어하는 단계를 포함하고;

제어하는 단계는 빔 스폿 위치를 조작하기 위한 보상기를 사용하여 빔 피치(d1)의 변동을 보상함으로써 중첩 영역을 감소시키는 단계를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경의 처리량을 개선하는 방법.

조항 2: 조항 1에 있어서, 제어하는 단계는 100nm 미만, 70nm 미만, 또는 심지어 30nm 미만의 고정밀로 샘플 표면 상의 복수의 빔 스폿 위치를 동적으로 제어하기 위해, 다중 빔 다극 편향기 디바이스에 제어 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경의 처리량을 개선하는 방법.

조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 100nm 미만, 70nm 미만, 또는 심지어 30nm 미만의 높은 정확도로 이미지 센서를 사용하여 샘플 표면 상의 초점 스폿 위치를 감지하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경의 처리량을 개선하는 방법.

조항 4: 조항 1 내지 조항 3 중 어느 하나에 있어서, 빔 피치(d1)는 약 10㎛인, 다중 빔 대전 입자 현미경의 처리량을 개선하는 방법.

프로세서(예를 들어, 제어 유닛(800) 또는 센서 데이터 분석 시스템(818)의 프로세서)가 웨이퍼 검사, 웨이퍼 이미징, 스테이지 교정, 변위 에러 교정, 변위 에러 보상, 샘플과 관련된 전자기장의 조작, 이미지 데이터 획득 유닛(810)과 통신, 가속도 센서 활성화, 또는 알고리즘을 실행하여 샘플 스테이지(500)를 포함하는 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템(1)의 성능을 추정 또는 예측하고, 다중 빔릿 대전 입자 시스템의 동작 제어를 수행하기 위한 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다. 비일시적 매체의 일반적인 형태는 예를 들어 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 임의의 광학 데이터 저장 매체, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 프로그래밍 가능 판독 전용 메모리(PROM), 및 소거 가능 프로그래밍 가능 판독 전용 메모리(EPROM), FLASH-EPROM 또는 임의의 다른 플래시 메모리, 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM), 캐시, 레지스터, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지를 포함한다.

도면의 블록도는 본 발명의 다양한 예시적인 실시예에 따른 시스템, 방법, 및 컴퓨터 하드웨어 또는 소프트웨어 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능 및 동작을 도시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도의 각 블록은 지정된 논리 기능을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현예에서, 블록에 표시된 기능은 도면에 표시된 순서와 다르게 발생할 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 실질적으로 동시에 실행되거나 구현될 수 있고, 또는 관련된 기능에 따라 2개의 블록이 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 일부 블록은 생략될 수도 있다. 또한 블록도의 각 블록 및 블록의 조합은 지정된 기능 또는 동작을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현되거나 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 구현될 수 있는 것으로 이해된다.

본 발명의 실시예는 앞서 설명되고 첨부 도면에 도시된 특정 구성으로 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능한 것으로 이해된다. 본 발명은 조항 세트로 제한되지 않고, 다양한 수정 및 변경 또는 조항의 다른 조합이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 본 발명은 방법 또는 장치로 제한되지 않고, 설명 또는 조항 세트의 임의의 방법에 따라 동작하도록 구성된 임의의 장치 또는 임의의 장치의 요소 및 구성을 이용하는 임의의 방법을 포함하는 것으로 이해된다.

1: 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템
3: 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 형성하는 1차 대전 입자 빔릿
5: 1차 대전 입자 빔 초점 스폿
7: 물체 또는 웨이퍼
9: 복수의 2차 전자 빔릿을 형성하는 2차 전자 빔릿
11: 2차 전자 빔 경로
13: 1차 빔 경로
15: 2차 대전 입자 이미지 스폿 또는 초점 스폿
17: 이미지 패치, 예를 들어, 제1 또는 제2 이미지 패치(17.1, 17.2)
19: 중첩 영역
21: 이미지 패치 중심 위치
25: 웨이퍼 표면
27: 1차 대전 입자 빔릿의 주사 경로
29: 이미지 서브필드의 중심
31: 이미지 서브필드
33: 제1 검사 부위
35: 제2 검사 부위
37: 주사 회전 후 이미지 서브필드
39: 서브필드(31)의 중첩 영역
41: 래스터 구성
51: 이미지 좌표계
53: 다중 빔 대전 입자 현미경의 가시선
55: 변위 벡터
59: 회전 벡터 구성요소
61: 이미지 스폿의 개별 변위
100: 물체 조사 유닛
101: 물체 평면
102: 대물 렌즈
103.1, 103.2: 제1 및 제2 필드 렌즈
105: 다중 빔릿 대전 입자 현미경 시스템의 광학 축
108: 제1 빔 크로스오버
110: 제1 편향 시스템
130: 물체 조사 유닛의 저속 보상기
132: 물체 조사 유닛의 고속 보상기의 역학
138: 물체 조사 유닛 센서
200: 검출 유닛
205: 투사 시스템
206: 정전 렌즈
207: 이미지 센서
208: 이미징 렌즈
209: 이미징 렌즈
212: 제2 크로스오버
214: 애퍼처
216: 능동 요소
218: 제3 편향 시스템
220: 다중 애퍼처 보정기
222: 제2 편향 시스템
230: 2차 전자 빔 경로의 저속 보상기
232: 검출 유닛의 고속 보상기
238: 2차 전자 빔 경로 센서
300: 대전 입자 다중 빔릿 생성기
301: 대전 입자 소스
303: 시준 렌즈
305: 1차 다중 빔릿 형성 유닛
306: 능동 다중 애퍼처 판 배열
307: 제1 필드 렌즈
308: 제2 필드 렌즈
309: 발산 전자 빔
311: 1차 전자 빔릿의 초점 스폿
321: 중간 이미지 평면
330: 다중 빔릿 생성기의 저속 보상기
332: 다중 빔릿 생성기의 고속 보상기
390: 빔 조향 어레이 또는 편향기 어레이
400: 빔 스플리터 유닛
420: 자기 초점 렌즈
430: 빔 분할 유닛의 저속 보상기
500: 샘플 스테이지
503: 샘플 전압 공급원
520: 스테이지 위치 센서
551: 국부 웨이퍼 좌표계
601: 능동 다중 애퍼처 어레이
607: 전기 전도성 라인
681: 전극
685: 애퍼처 또는 애퍼처 어레이
800: 제어 유닛
810: 이미지 데이터 획득 유닛
812: 이미지 스티칭 유닛
814: 이미지 데이터 메모리
818: 센서 데이터 분석 시스템
820: 투사 시스템 제어 모듈
830: 1차 빔 경로 제어 모듈
840: 제어 동작 프로세서
860: 편향 제어 모듈
880: 스테이지 제어 모듈
901: 에러 진폭 스레시홀드
903: 에러 진폭 구배
905: 에러 진폭 스레시홀드 창
907: 에러 진폭 모델 함수
909: 에러 진폭 구배

Claims (27)

1. 고처리량과 고해상도로 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법으로서,
   - 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 이미지 획득 단계; 및
   - 제2 시간 간격(Ts2) 동안 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 이미지 획득 단계; 및
   - 제3 시간 간격(Tr) 동안 상기 제1 및 제2 시간 간격(Ts1 또는 Ts2) 중 적어도 하나가 제3 시간 간격(Tr)과 중첩되도록 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 상기 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키는 단계
   를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 이미지 획득 단계는 상기 웨이퍼 스테이지(500)가 완전히 정지되었을 때 상기 제3 시간 간격(Tr)의 종료 전에 개시되는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 웨이퍼를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)은 상기 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 이미지 획득이 완료될 때 상기 시간 간격(Ts1)의 종료 전에 개시되는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치의 위치 편차 또는 상기 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이 되도록 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 이미지 획득의 제1 시간 간격(Ts1) 동안 웨이퍼를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)의 시작 시간을 계산하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)의 위치 편차 또는 상기 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이 되도록 상기 웨이퍼 스테이지 이동의 시간 간격(Tr) 동안 상기 제2 이미지 획득의 제2 시간 간격(Ts2)의 시작 시간을 계산하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 웨이퍼 스테이지(500)의 이동의 시간 간격(Tr) 동안 일련의 웨이퍼 스테이지 위치를 예측하는 단계;
   - 예측된 웨이퍼 스테이지 위치로부터 적어도 제1 및 제2 제어 신호를 계산하는 단계; 및
   - 상기 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 1차 빔 경로(13)의 제1 편향 시스템(110)에 제1 제어 신호를 제공하고, 2차 빔 경로(11)의 제2 편향 시스템(222)에 제2 제어 신호를 제공하는 단계
   를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1)을 동작시키는 방법.
7. 고처리량과 고해상도를 갖는 다중 빔 대전 입자 시스템(1)으로서,
   - 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300);
   - 상기 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 스폿 위치(5)에서 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 상기 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 주사하기 위한 제1 편향 시스템(110)을 포함하는 물체 조사 유닛(100);
   - 상기 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미지 센서(207) 상으로 이미징하고, 사용 동안 상기 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)와 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템(205), 제2 편향 시스템(222) 및 이미지 센서(207)가 있는 검출 유닛(200);
   - 스테이지 모션 제어기를 포함하는 샘플 스테이지(500)로서, 상기 스테이지 모션 제어기는 독립적으로 제어되도록 구성된 복수의 모터를 포함하고, 상기 스테이지는 상기 제1 이미지 패치(17.1)와 상기 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 상기 물체 평면(101)에 상기 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 유지하도록 구성된, 상기 샘플 스테이지(500);
   - 사용 동안 상기 샘플 스테이지(500)의 위치 데이터를 포함하는 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된, 스테이지 위치 센서(520)와 상기 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기; 및
   - 사용 동안 제1 시간 간격(Ts1) 동안 상기 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하고, 제2 시간 간격(Ts2) 동안 상기 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 시간 간격(Ts1 또는 Ts2) 중 적어도 하나가 제3 시간 간격(Tr)과 중첩되도록 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 상기 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 상기 샘플 스테이지(500)를 이동시키기 위하여 제3 시간 간격(Tr) 동안 상기 샘플 스테이지(500)를 트리거하도록 구성된 제어 유닛(800)
   을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치의 위치 편차 또는 상기 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이 되도록 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 이미지를 획득하는 제1 시간 간격(Ts1) 동안 상기 웨이퍼를 이동시키기 위한 제3 시간 간격(Tr)의 시작 시간을 결정하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 시스템.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 가시선(53)으로부터 상기 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)의 위치 편차 또는 상기 웨이퍼 스테이지(500)의 이동 속도가 미리 결정된 스레시홀드 미만이 되도록 상기 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 상기 제2 이미지를 획득하는 제2 시간 간격(Ts2)의 시작 시간을 결정하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 시스템.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키기 위한 시간 간격(Tr) 동안 일련의 웨이퍼 스테이지 위치를 예측하고, 예측된 웨이퍼 스테이지 위치로부터 적어도 제1 및 제2 제어 신호를 계산하고, 상기 다중 빔 대전 입자 현미경(1)의 1차 빔 경로(13)의 제1 편향 시스템(110)에 제1 제어 신호를 제공하고, 2차 빔 경로(11)의 제2 편향 시스템(222)에 제2 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성된, 다중 빔 대전 입자 시스템.
11. 고처리량과 고해상도로 다중 빔 대전 입자 시스템(1)을 동작시키는 방법으로서,
    - 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하고, 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하고, 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 상기 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키는 것을 모두 시간 간격(TG) 내에 수행하는 단계를 포함하고,
    - 상기 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 제1 이미지를 획득하는 것은 제1 시간 간격(Ts1) 동안이고,
    - 상기 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 제2 이미지를 획득하는 것은 제2 시간 간격(Ts2) 동안이고,
    - 상기 제1 이미지 패치(17.1)의 제1 중심 위치(21.1)로부터 상기 제2 이미지 패치(17.2)의 제2 중심 위치(21.2)로 웨이퍼 스테이지(500)를 이동시키는 것은 제3 시간 간격(Tr) 동안이고;
    상기 시간 간격(TG)은 Ts1, Ts2 및 Tr의 합보다 더 작은(TG < Ts1 + Ts2 + Tr), 다중 빔 대전 입자 시스템을 동작시키는 방법.
12. 웨이퍼 검사용 다중 빔 대전 입자 현미경(1)으로서,
    - 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)을 생성하기 위한 대전 입자 다중 빔릿 생성기(300);
    - 상기 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)에서 웨이퍼 표면(25)으로부터 방출되는 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 생성하기 위해 상기 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)으로 물체 평면(101)에 배열된 웨이퍼 표면(25)을 주사하기 위해 제1 편향 시스템(110)을 포함하는 물체 조사 유닛(100);
    - 상기 복수의 2차 전자 빔릿(9)을 이미지 센서(207) 상으로 이미징하고, 사용 동안 상기 웨이퍼 표면(25)의 제1 이미지 패치(17.1)와 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하기 위해 투사 시스템(205), 제2 편향 시스템(222) 및 이미지 센서(207)가 있는 검출 유닛(200);
    - 상기 제1 이미지 패치(17.1)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 물체 평면(101)에 상기 웨이퍼 표면(25)을 위치시키고 유지하고, 상기 제1 이미지 패치(17.1)로부터 상기 제2 이미지 패치(17.2)로 상기 웨이퍼 표면을 이동시키기 위해 스테이지 위치 센서(520)가 있는 샘플 스테이지(500);
    - 사용 동안 상기 샘플 스테이지(500)의 위치 데이터를 포함하는 복수의 센서 데이터를 생성하도록 구성된, 상기 스테이지 위치 센서(520)와 상기 이미지 센서(207)를 포함하는 복수의 검출기;
    - 상기 웨이퍼 표면(25) 상의 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)를 변위시키거나 회전시키도록 구성된, 상기 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기;
    - 상기 복수의 1차 대전 입자 빔릿(3)의 주사 스폿 위치(5)의 변위 또는 회전을 보상하고, 상기 이미지 검출기(207) 상의 복수의 2차 전자 빔릿(9)의 스폿 위치(15)를 일정하게 유지하도록 구성된, 상기 투사 시스템(205)의 제2 보상기;
    - 상기 제1 이미지 패치(17.1) 또는 상기 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 상기 물체 조사 유닛(100)의 제1 보상기와, 상기 투사 시스템(205)의 제2 보상기를 동기적으로 제어하기 위해 상기 복수의 센서 데이터로부터 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 생성하도록 구성된 제어 유닛(800)
    을 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).
13. 제12항에 있어서, 상기 제어 유닛(800)은 상기 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 상기 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 상기 샘플 스테이지(500)의 위치의 변화 또는 배향의 변화를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제어 유닛(800)은 상기 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 상기 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 상기 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)의 위치의 변화를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(800)은 상기 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 상기 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 상기 샘플 스테이지(500)의 위치 변화 또는 배향 변화와, 상기 물체 조사 유닛(100)의 가시선(53)의 위치 변화의 차이를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(800)은 상기 제어 신호(C_p)의 제1 세트를 계산하고 상기 제1 및 제2 보상기에 제공함으로써 상기 제1 이미지 패치(17.1) 또는 상기 제2 이미지 패치(17.2)에 대한 디지털 이미지를 획득하는 동안 상기 샘플 스테이지(500)의 이동 속도를 보상하도록 구성된, 다중 빔 대전 입자 현미경(1).
17. 다중 빔 대전 입자 현미경을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법으로서,
    - 제1 시간 간격(Ts1) 동안 제1 이미지 패치에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계,
    - 시간 간격(Tr) 동안 상기 제1 이미지 패치의 위치로부터 제2 이미지 패치로 웨이퍼 스테이지를 이동시키는 단계, 및
    - 제2 시간 간격(Ts2) 동안 상기 제2 이미지 패치에 대한 제2 이미지를 획득하는 단계를 포함하고, 이에 의해
    - 상기 제1 시간 간격(Ts1) 동안, 복수의 센서 신호로부터 적어도 제1 에러 진폭을 계산하는 단계,
    - 상기 제1 시간 간격(Ts1) 동안, 적어도 이동 시간 간격(Tr)과 상기 제2 시간 간격(Ts2)에 걸쳐 제1 에러 진폭의 전개를 예측하는 단계, 및
    - 상기 제2 시간 간격(Ts2) 동안 에러 진폭의 예측된 전개가 미리 결정된 스레시홀드 미만으로 유지되도록 적어도 이동 시간 간격(Tr) 동안 상기 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛에 제어 신호가 제공하는 단계
    를 포함하는, 웨이퍼를 검사하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 에러 진폭의 전개 예측은 예측 모델 또는 외삽에 따라 생성되는, 웨이퍼를 검사하는 방법.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제1 에러 진폭은 가시선의 변위, 웨이퍼 스테이지의 변위, 웨이퍼 스테이지의 회전, 가시선의 회전, 배율 에러, 초점 에러, 비점수차 에러 또는 왜곡 에러 중 적어도 하나를 나타내는, 웨이퍼를 검사하는 방법.
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 신호는 웨이퍼 스테이지, 제1 편향 유닛, 제2 편향 유닛, 다중 빔릿 생성 유닛의 고속 보상기 또는 검출 유닛의 고속 보상기 중 적어도 하나를 포함하는 구성요소를 제어하기 위해 상기 다중 빔 대전 입자 현미경의 제어 유닛에 제공되는, 웨이퍼를 검사하는 방법.
21. 제어 유닛을 갖는 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법으로서,
    제1 이미지 패치 및 제2 후속 이미지 패치를 포함하는 일련의 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 동안 일련의 동작 단계, 즉
    - 복수의 센서 데이터를 형성하는 데이터 스트림을 에러 진폭의 세트로 확장하는 단계,
    - 드리프트 제어 신호 세트와 동적 제어 신호 세트를 추출하는 단계,
    - 저속으로 작동하는 보상기에 상기 드리프트 제어 신호 세트를 제공하는 단계, 및
    - 고속으로 작동하는 보상기에 상기 동적 제어 신호 세트를 제공하는 단계
    를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 드리프트 제어 신호 세트와 상기 동적 제어 신호 세트를 추출하는 단계는 상기 제1 이미지 패치에 대한 이미지를 획득하는 시간 간격(Ts1) 동안 수행되고; 저속으로 작동하는 보상기에 상기 드리프트 제어 신호 세트를 제공하는 단계는 상기 제1 이미지 패치로부터 상기 제2 이미지 패치로 기판 스테이지를 사용하여 기판을 이동시키는 시간 간격(Tr) 동안 수행되는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.
23. 제21항에 있어서, 고속으로 작동하는 보상기에 상기 동적 제어 신호 세트를 제공하는 단계는 상기 시간 간격(Ts1) 동안 수행되는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.
24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 고속으로 작동하는 보상기에 상기 동적 제어 신호 세트를 제공하는 단계는 상기 제2 이미지 패치에 대한 이미지를 주사하는 시간 간격(Ts2) 동안 추가로 수행되는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.
25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 시간적 전개를 예측하는 단계를 더 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 저속으로 변하는 드리프트를 예측하는 단계, 및 상기 에러 진폭 중 적어도 하나의 에러 진폭의 고속으로 변하는 동적 변화를 예측하는 단계를 포함하는, 다중 빔 대전 입자 현미경을 동작시키는 방법.
27. 명령어 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령어는 장치로 하여금 방법을 수행하게 하도록 상기 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하고, 상기 장치는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 생성하기 위한 대전 입자 소스를 포함하고, 상기 방법은,
    - X-Y 축 중 적어도 하나의 축에서 이동 가능한 스테이지의 측방향 변위를 결정하는 단계;
    - 물체 조사 유닛의 가시선의 측방향 변위를 결정하는 단계; 및
    - 상기 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플에 입사하는 복수의 1차 대전 입자 빔릿을 편향시키기 위해 제1 신호를 인가하도록 제어기에 지시하는 단계
    를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.

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