KR20230018523A - 다중 소스 시스템을 갖는 입자 빔 시스템 및 다중 빔 입자 현미경 - Google Patents

다중 소스 시스템을 갖는 입자 빔 시스템 및 다중 빔 입자 현미경 Download PDF

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디르크 자이들러
한스 프리츠
인고 뮐러
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칼 짜이스 멀티셈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 다중 소스 시스템을 갖는 입자 빔 시스템을 개시한다. 다중 소스 시스템은 입자 다중 소스로서 전자 이미터 어레이를 포함합니다. 이 다중 소스 시스템에서 다양한 이미터의 불균일 방출 특성은 수정되거나 MEMS 기술을 통해 생성할 수 있는 입자 광학 구성 요소를 통해 후속 입자 광학 이미징을 위해 미리 수정된다. 다중 소스 시스템에서 개별 입자 빔의 빔 전류를 조정할 수 있다.

Description

다중 소스 시스템을 갖는 입자 빔 시스템 및 다중 빔 입자 현미경
본 발명은 다수의 입자 빔으로 작동하는 입자 빔 시스템에 관한 것이다.
단일 빔 입자 현미경과 마찬가지로 다중 빔 입자 현미경은 미세한 규모로 물체를 분석하는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 물체의 표면을 나타내는 물체의 이미지는 이러한 입자 현미경을 사용하여 기록할 수 있다. 이러한 방식으로 예를 들어 표면의 구조를 분석할 수 있다. 단일 빔 입자 현미경에서는 예를 들어 전자, 양전자, 뮤온 또는 이온과 같은 하전 입자의 단일 입자 빔이 물체를 분석하는 데 사용되는 반면, 다중 빔 입자 현미경에서는 복수의 입자 빔이 이 목적으로 사용된다. 다발이라고도 하는 복수의 입자 빔은 물체의 표면을 동시에 향하게 되고, 그 결과 동일한 기간 내에 단일 빔 입자 현미경과 비교할 때 물체 표면의 훨씬 더 넓은 영역을 샘플링하고 분석할 수 있다.
WO 2005/024 881 A2는 전자 빔 다발을 병렬로 사용하여 검사할 물체를 스캔하기 위해 다수의 전자 빔으로 작동하는 전자 현미경 시스템 형태의 다중 입자 빔 시스템을 개시하고 있다. 전자 빔 다발은 다수의 개구부를 갖는 다중 개구판으로 지향되는 전자 소스에 의해 생성된 전자 빔에 의해 생성된다. 전자 빔의 전자 중 일부는 다중 개구판에 충돌하여 거기에서 흡수되고, 빔의 다른 부분은 다중 개구판의 개구부를 통과하므로 전자 빔은 각각의 개구부의 빔 경로 하류에서 정형되고, 상기 전자 빔의 단면은 개구부의 단면에 의해 정의된다. 또한, 다중 개구판의 빔 경로 상류 및/또는 하류에 제공되는 적절하게 선택된 전계는 다중 개구판의 각 개구부가 개구부를 통과하는 전자 빔에 대한 렌즈 역할을 하는 효과를 가지며, 따라서 전자 빔은 다중 개구판에서 멀리 떨어져 위치된 평면에 포커싱된다. 전자 빔의 초점이 형성되는 평면은 하류 광학 유닛에 의해 검사될 물체의 표면에 이미지화되어, 개별 전자 빔은 1차 빔으로서 포커싱되는 방식으로 물체에 충돌한다. 거기에서 그들은 후방 산란 전자 또는 2차 전자와 같은 상호 작용 제품을 생성하며, 이는 물체에서 방출되며 2차 빔을 형성하도록 정형되고 추가 광학 유닛에 의해 검출기로 향한다. 거기서 각각의 2차 빔은 별도의 검출기 요소에 충돌하므로 상기 검출기 요소에 의해 검출된 전자 강도는 대응하는 1차 빔이 물체에 충돌하는 위치에서의 물체에 관한 정보를 제공한다. 1차 빔 다발은 주사 전자 현미경에 통상적인 방식으로 물체의 전자 현미경 사진을 생성하기 위해 물체의 표면에 걸쳐 체계적으로 스캔된다.
설명된 다중 입자 빔 시스템에서, 고해상도 및 높은 처리량은 실제로 만족스럽고 성공적인 사용과 매우 관련이 있다. 이러한 맥락에서 특히 입자 빔의 강도를 설정하는 것이 필요하다.
US 2017/0025241 A1은 입자 빔 내의 전류 밀도가 가변적인 다중 빔 입자 빔 시스템을 개시한다. 구체적으로, 1차 전자 빔으로부터 다중빔이 형성되기도 전에 여기에서 방사조도(irradiance)가 설정된다. 방사조도를 설정하기 위해 US 2017/0025241 A1에 따라 이중 콜리메이터가 사용되며, 상기 이중 콜리메이터는 빔 방향으로 전자 소스의 바로 하류에 배치된다. 이중 콜리메이터의 렌즈 여기를 변경함으로써, 이중 콜리메이터 하류의 다중 개구판의 구멍을 통과하는 전자의 전류 밀도를 변경할 수 있다.
그러나, 상술한 다중빔 입자빔 시스템은 사용되는 입자빔의 수가 더 많아지면 한계에 도달하게 된다. 개별 빔에 대해서도 충분한 빔 전류를 얻으려면 입자 소스에서 가능한 한 많은 입자를 사용해야 한다. 그러나 이 경우 입자 소스의 방출 특성이 더 중요해지며, 더 정확하게는 사용된 전체 방출 각도에 대한 방출 특성의 균일성이 더 중요해진다. 상대적으로 큰 방출 각도를 사용할 때, 예를 들면 열 전계 방출(TFE) 소스와 같은 입자 소스의 방출 특성은 더 이상 전체적으로 균일하지 않다. 따라서, 대응하는 입자 빔 시스템의 다중 개구판에서의 방사조도는 더 이상 전체적으로 균일하지 않으며 서로 다른 개별 빔의 전류 밀도에서 상대적으로 큰 변화가 있다. 그러나 다중 입자 검사 시스템의 경우 다양한 개별 빔 사이의 전류 강도에 일반적으로 몇 퍼센트 미만의 작은 변화만 있는 것이 시스템 요구 사항이므로, 다중 이미지 필드의 전체 개별 이미지 필드는 픽셀당 동일한 수의 입자 또는 전자로 스캔된다. 예를 들어, 이것은 거의 동일한 휘도를 갖는 개별 이미지를 얻기 위한 전제 조건이다.
따라서 방출 각도가 크면서 동시에 개별 빔 당 전류에 대한 상당한 요구가 있는 입자 소스를 사용하는 것은 다양한 방출 특성으로 인해 다중 빔 입자 빔 시스템으로 작동하는 검사 시스템의 경우 문제가 있다.
다중 소스를 사용하여 작동하는 다중 빔 입자 빔 시스템도 이미 있다. 이 접근법은 또한 다중 빔 입자 빔 시스템에 사용할 수 있는 개별 입자 빔의 수를 증가시킨다. 원칙적으로 광음극 및 저온 FEA(cold field emitter array)는 다중 소스로 알려져 있다. 그러나 광음극을 사용하는 단점은 발광특성이 불안정하고 수명이 짧으며 휘도가 낮다는 점이다. 대조적으로, 저온 필드 이미터 어레이는 비교적 높은 휘도와 작은 가상 소스 크기를 가지고 있다. 이들은 또한 마이크로구조 기술에서 통상적인 방법, 예를 들어 리소그래피 방법과 후속 에칭 및/또는 증착 방법의 조합(MEMS 기술; 마이크로전자기계 시스템 기술)에 의해 생성될 수 있다. 그러나 냉전계 이미터 어레이의 방출 특성은 여전히 균일하지 않으며 특히 방출 특성의 관점에서, 그들 전체 전류의 관점에서 및 그들의 가상 소스 직경의 관점에서 재현 가능한 특성 및 사양을 가진 방출을 위한 개별 팁을 생산하기가 어렵다.
US 2014/0057212 A1은 다수의 개별 입자 빔으로 작동하는 리소그래피 시스템을 개시한다. 다중 소스가 아니라 단일 소스로 구성된다.
US 2016/0111251 A1은 마찬가지로 다중 소스가 아닌 단일 소스로 작동하는 다중 빔 전자 현미경을 개시한다. 또한 필드 곡률 보정을 위한 다양한 옵션이 개시된다.
DE 10 2014 008 083 A1은 단일 소스를 갖는 입자 빔 시스템을 개시한다. 빔 정형을 위한 다중 개구판의 다양한 배열이 개시되며, 특히 다중 극 필드를 정형하기 위한 필드 생성기가 개시된다.
US 2012/0295203 A1은 단일 소스로 작동하는 리소그래피 시스템을 개시한다. 크로스 오버의 상대적 위치를 설정하는 데 사용되는 연속적인 개별 렌즈가 있는 2단계 시스템은 소스에 가까운 영역에 개시된다.
US 2014/0042334 A1은 단일 소스를 갖는 리소그래피 시스템을 개시한다.
US 8,618,496 B2는 개별 입자 빔을 조작하기 위한 다양한 필드 생성기를 개시한다. 다중 소스 시스템은 개시되지 않는다.
WO 2007/028595 A2는 단일 소스를 갖는 입자 빔 시스템을 개시한다. 다양한 다중 개구판 배열이 개시되며, 또한 곡면을 가지고 이에 따라 서로 거리가 다양한 판이 사용된다.
US 2013/0344700 A1은 단일 소스로 작동하는 추가적인 리소그래피 시스템을 개시한다.
US 8,384,051 B2는 단일 소스로 작동하는 추가적인 리소그래피 시스템을 개시한다. 인용 문헌은 탐지와 관련된 질문에 중점을 둔다.
WO 2005/024881 A2에는 단일 소스로 작동하는 다중 입자 빔 시스템이 개시되어 있다. 다중 개구판의 배열이 개시되고 이미지 전계 효과 보정의 측면이 논의된다.
결과적으로 본 발명의 목적은 다수의 개별 빔으로 작동하는 입자 빔 시스템을 제공하는 것이며, 상기 입자 빔 시스템은 많은 수의 개별 빔과 동시에 각각의 개별 빔에 대한 높은 빔 전류가 사용되더라도 개별 빔의 뛰어난 빔 균일성을 보장한다. 특히 입자 빔 시스템은 다중 빔 검사 시스템에도 적합해야 한다.
본 발명의 다른 목적은 입자 빔 시스템에서 처리량을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 빔 입자 빔 시스템을 위한 다중 소스의 유용성을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 입자 빔 시스템의 이미징 수차를 가능한 최대로 줄이는 것이다.
목적은 특허 청구 범위의 독립항에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 특허 청구 범위의 종속항으로부터 명백하다.
본 특허 출원은 출원 번호 10 2020 115 183.7로 독일 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로 본 특허 출원에 포함된다.
여기에서, 본 발명은 다음 고려 사항에 기초한다: 다중 소스로 인한 개별 입자 빔의 빔 전류 밀도의 불균일성이 실제 입자 광학 이미징이 발생하기 전에 보상되거나 제거되는 경우, 고해상도 및 높은 처리량을 갖는 입자 빔 시스템을 위한 냉전계 방출에 의해 전자를 생성하는 기존 입자 다중 소스를 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 초기에 다중 소스에 가까운 개별 입자 빔을 대략적으로 정형하는 것이 제안되며, 여기서 MEMS 기술은 공정에 사용되는 렌즈, 디플렉터, 스티그메이터 등의 생산에 사용될 수 있다. 개별 입자 빔이 고해상도 입자-광학 이미징을 위해 형성되는 실제 최종 빔 정형은 나중에 입자 빔 시스템 내에서만 구현된다. 다중 소스 근처에서 개별 입자 빔의 에너지는 여전히 상대적으로 낮고 개별 입자 빔은 상대적으로 낮은 전압 또는 전류를 사용하여 영향을 받거나 편향될 수 있다. 결과적으로, 낮은 전압 또는 전류는 MEMS 장치의 저위험 설계를 위한 좋은 전제 조건이며, 그 위에 위치한 전도체 트랙의 절연에 대해 비교적 높은 요구 사항이 적용된다.
더욱이, 개별 입자 빔의 이러한 2단계 정형의 결과로서, 그 소스에 가까운 다중 소스에 의해 원래 방출된 개별 입자 빔을 미리 얇게 하는 것(pre-thin)이 이미 가능하며; 이는 고해상도 측면에서 불리한 쿨롱 효과를 감소시킨다.
구체적으로, 제1 측면에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 입자 빔 시스템에 관한 것이다:
다음을 포함하는 다중 소스 시스템
- 전계 방출, 특히 냉전계 방출에 의해 다수의 대전된 개별 입자 빔을 생성하도록 설정된 입자 다중 소스, 특히 전자 이미터 어레이;
- 개별 입자 빔이 적어도 부분적으로 통과하는 다수의 제1 개구부를 갖는 제1 다중 개구판;
- 개별적으로 조정 가능한 다수의 입자 렌즈를 포함하고, 제1 다중 개구판을 통과하는 개별 입자 빔이 또한 제1 다중 렌즈 어레이도 통과하도록 제1 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치되는 제1 다중 렌즈 어레이;
- 제1 다중 렌즈 어레이를 통과하는 개별 입자 빔이 또한 제2 다중 개구판도 통과하도록 제1 다중 렌즈 어레이의 빔 경로 하류에 배치되는 다수의 제2 개구부를 갖는 제2 다중 개구판;
- 개별 입자 빔이 빔 전류 제한 다중 개구판에 부분적으로 입사하고 거기에 흡수되고 빔 전류 제한 다중 개구판 내의 개구부를 부분적으로 통과하도록 제2 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치되는, 다수의 빔 전류 제한 개구부를 갖는 빔 전류 제한 다중 개구판; 및
- 개별적으로 조정 가능한 여기를 제1 다중 렌즈 어레이의 입자 렌즈에 공급하여 각각의 개별 입자 빔에 대한 관련 입자 렌즈의 포커싱을 개별적으로 설정하도록 설정되는 컨트롤러.
따라서 이 경우 다중 소스 시스템의 입자 다중 소스는 전자를 생성하거나 전자 빔을 방출한다. 입자 다중 소스는 이 경우 개별 이미터 또는 팁이 규칙적인 패턴으로 배치되는 전자 이미터 어레이로 구현될 수 있다. 예를 들어, 바둑판 모양이나 육각형 패턴으로 배치할 수 있다. 예로서, 그러한 전자 이미터 어레이는 MEMS 기술을 사용하여 제조될 수 있으며, 여기서 예를 들어 리소그래피 방법은 후속 에칭 및/또는 증착 방법과 결합된다. 예로서, 금속 이미터, 실리콘계 이미터 및/또는 탄소 나노튜브계 이미터는 전자 이미터 어레이의 이미터에 적합하다. 입자 다중 소스는 다양한 실제 입자 소스로 구성되며; 특히 다양한 팁을 가질 수 있다.
다중 소스 시스템에서, 입자 다중 소스의 빔 경로 하류에서 제1 다중 개구판, 제1 다중 렌즈 어레이 및 제2 다중 개구판이 이 순서로 배치된다. 여기에서, 본 특허 출원의 관점에서, 한편으로는 다중 개구판과 다른 한편으로는 다중 렌즈 어레이 사이 전체에 구별이 이루어진다. 다중 개구판은 다양한 개구부가 있는 판이다. 여기서 이 다중 개구판 전체에 전압을 인가할 수 있다. 그럴 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 어쨌든 다중 개구판의 모든 개구부는 균일하고 전체적으로 동일한 전위를 갖는다. 대조적으로, 이 특허 출원과 관련하여 다중 렌즈 어레이는 다중 개구판과 비교할 때 더 복잡한 구성 요소로서: 본 특허 출원과 관련하여 다중 렌즈 어레이는 실질적으로 평행하게 배치된 다수의 렌즈로 구성되며, 이들은 다중 렌즈 어레이의 개별 렌즈가 서로 다른 굴절력을 가질 수 있고 이러한 굴절력은 각각의 렌즈에 대해 개별적 기준으로 서로 독립적으로 변경될 수 있다.
다중 렌즈 어레이는 유리한 실시예 변형에 따라 다음을 포함한다:
- 다수의 개구부를 갖는 렌즈 다중 개구판; 및
- 각각의 개구부를 통과하는 개별 입자 빔에 개별적으로 영향을 미치기 위해 렌즈 다중 개구판의 다수의 개구부 주위에 배치되는 다수의 전극.
예로서, 전극은 링 전극일 수 있고; 그러나 다른 실시예 변형도 가능하다. 예로서, 예를 들어 4극 또는 8극과 같이 방위각으로 분할된 전극의 경우에 모든 전극에 동일한 전압을 인가하는 것이 가능하다. 또한, 빔 방향에 수직인 평면에서 렌즈 다중 개구판의 각 개구부를 둘러싸는 코일에 의해 포커싱 효과를 가져올 수 있다. 편향 코일의 경우, 이는 DE 10 2014 008 083 B4에 설명되어 있다.
바람직하게는, 제1 다중 개구판, 제2 다중 개구판 및 제1 다중 렌즈 어레이의 개구부는 각각 원형이고, 전체적으로 개별 개구부는 육각형 구조로 배치되며; 그러나 다른 배열 옵션도 가능하다. 제1 다중 개구판, 제2 다중 개구판 및 제1 다중 렌즈 어레이의 개구부의 수를 개별 입자 빔의 수 또는 입자 다중 소스의 이미터 또는 팁의 수와 일치시키는 것이 가능하다. 이 경우, 형성된 개별 입자 빔의 개수가
Figure pct00001
이고, 여기서 n은 육각형 배열의 경우 임의의 자연수인 것이 유리하다. 그러나 대안적으로 하나의 이미터로부터 복수의 개별 입자 빔이 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 이것은 더 많은 개구부, 정확하게는 이미터 당 m 개구부를 갖는 제1 다중 개구판 덕분에 달성될 수 있다. 그러나, 이 경우에도 제1 다중 개구판, 제2 다중 개구판 및 제1 다중 렌즈 어레이의 개구부의 수가 각각의 경우에 서로 동일하다는 것이 유리하다. 또한, 개구부는 개별 입자 빔의 빔 경로에서 서로 위에 중심을 두고 배치되어야 한다. 여기서, 제1 다중 개구판의 개구부의 직경은 제1 다중 렌즈 어레이 및 제2 다중 개구판의 개구부의 직경보다 작은 것이 유리하다. 제1 다중 렌즈 어레이 및 제2 다중 개구판의 경우와 달리, 개별 입자 빔은 적어도 부분적으로 제1 다중 개구판을 통과한다, 즉, 제1 다중 개구판은 이미터에 의해 방출되는 전자를 차단할 수도 있다.
제1 다중 개구판, 제1 다중 렌즈 어레이 및 제2 다중 개구판의 일련의 개구부가 개별 렌즈를 형성한다. 이 경우, 제로일 수도 있는 본질적으로 동일한 제1 전압(U1)이 제1 다중 개구판과 제2 다중 개구판에 인가된다. 반면, 제1 다중 렌즈 어레이에서의 개별적으로 조정 가능한 전압(U2+Vi)은 제1 전압(U1)과 실질적으로 다르다. 이 경우, Vi 표기는 조정 가능한 전압이 U2 값을 중심으로 변화함을 의미한다 즉, U2는 평균값 또는 기준값이다.
개별적으로 조정 가능한 입자 렌즈의 여기(excitation)에 따라, 제1 다중 개구판, 제1 다중 렌즈 어레이 및 제2 다중 개구판의 개구부의 순서는 서로 다른 초점 효과를 갖는다. 따라서 개별 렌즈를 통과한 후 개별 입자 빔은 서로 다른 발산을 가지며 드리프트 경로를 따라 짧은 이동을 따라 다른 정도로 확장된다. 이후에 다른 범위로 확장된 이러한 개별 입자 빔은 다수의 빔 전류 제한 개구부와 함께 빔 전류 제한 다중 개구판에 입사된다. 개별 입자 빔의 일부 입자는 빔 전류 제한 다중 개구판에 충돌하여 거기에서 흡수되고 이들 중 일부는 빔 전류 제한 다중 개구판의 개구부를 통과한다. 이를 통해 다중 소스 시스템 내의 각 개별 입자 빔에 대해 빔 전류 강도를 개별적으로 설정할 수 있다. 따라서 특히 이 조정 프로세스를 통해 개별 소스 또는 팁의 서로 다른 방출 특성 또는 전류 강도를 보상하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로 전자 이미터 어레이 기반의 기존 입자 다중 소스는 결과적으로 고해상도 입자 빔 시스템에도 사용할 수 있게 된다. 실제 입자-광학 이미징을 위한 개별 입자 빔의 최종 빔 정형은 나중에 입자 빔 시스템에서만 구현된다. 바람직하게는, 다음 관계는 빔 전류 제한 다중 개구판이 통과된 직후 빔 전류의 산술 평균으로부터의 개별 빔 전류의 편차(δ)에 적용된다: δ ≤ 5%, 바람직하게는 δ ≤ 2% 및 가장 바람직하게는 δ ≤ 1%.
제1 다중 렌즈 어레이의 입자 렌즈에 개별적으로 조정 가능한 여기를 제공하여 각 개별 입자 빔에 대한 관련 입자 렌즈의 포커싱을 개별적으로 조정하도록 설정된 컨트롤러는 전체 입자 빔 시스템에 대한 컨트롤러와 동일할 수 있다. 그러나 반드시 그럴 필요는 없다. 조정 가능한 여기는 특히 전압 및/또는 전류이다.
빔 전류 제한 다중 개구판의 개구부는 바람직하게는 제1 다중 개구판, 제1 다중 렌즈 어레이 및 제2 다중 개구판의 개구에 대해 중앙에 정렬되는 것이 바람직하다. 빔 전류 제한 개구부의 직경은 제2 다중 개구판 및 제1 다중 렌즈 어레이의 개구부의 직경보다 작다.
제2 다중 개구판과 빔 전류 제한 다중 개구판은 또한 기능적으로 결합되거나 서로 결합될 수 있다. 따라서, 제2 다중 개구판 및 빔 전류 제한 다중 개구판은 반드시 2개의 분리된 구성 부품일 필요는 없다. 그러나 구조적 분리에는 전자 광학적 이점이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 입자 빔 시스템은 다중 소스 시스템의 빔 경로 하류에 배치되고 이에 의해 개별 입자 빔에 후속 입자 광학 이미징을 위한 형상이 제공되는 최종 빔 정형 시스템을 더 포함한다. 이 경우 "최종 빔 정형"이라는 용어는 실제로 관련된 입자 광학 이미징에 궁극적으로 사용되는 개별 입자 빔이 최종 빔 정형 시스템에 의해 형성됨을 나타낸다. 균일한 개별 입자 빔 전류 밀도, 회전, 텔레센트리시티(telecentricity), 비점수차(제거될) 등과 같은 매개변수는 최종 빔 정형 범위 내에서 후속 입자 광학 이미징을 위해 고려되거나 설정된다. 수행된 설정으로 인해 고해상도 및 높은 처리량의 입자 광학 이미징이 가능하다. 최종 빔 정형 시스템의 개별 구조적 구성 부분은 본 특허 출원의 범위 내에서 아래에서 더 자세히 논의될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 다중 개구판은 추출기 전극으로 구현되고; 및/또는 제2 다중 개구판은 카운터 전극으로서 구현되고; 및/또는 (최종) 빔 전류 제한 다중 개구판은 애노드로 구현된다. 이 실시예 변형은 어떠한 경우에도 전계 방출에 의해 다수의 대전된 개별 입자 빔을 생성하는 기존의 입자 다중 소스가 다공판(perforated plates) 형태의 다양한 전극을 갖는다는 사실에 기초한다. 이 경우 추출 전극과 카운터 전극에 동일한 전압을 인가할 수 있다. 추출기 전극 및/또는 카운터 전극에 인가된 것과 동일한 전압 또는 상이한 전압이 마찬가지로 애노드에 인가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다음 관계는 입자 다중 소스와 빔 전류 제한 다중 개구판 사이의 거리 A에 적용된다: 0.1 mm ≤ A ≤ 30 mm, 바람직하게는 0.1 mm ≤ A ≤ 20 mm, 가장 바람직하게는 0.1mm ≤ A ≤ 10mm이다. 따라서 빔 전류 제한 다중 개구판은 입자 다중 소스에 매우 가깝게 배치된다. 이 경우 거리 A는 입자 이미터의 끝에서 입자 다중 소스를 향하는 빔 전류 제한 다중 개구판 표면까지 측정된다. 따라서, 입자 빔 시스템의 광축(Z) 방향으로 다중 소스 시스템의 두께는 30mm 미만, 바람직하게는 20mm 미만, 가장 바람직하게는 10mm 미만이다. 이 경우 다중 소스 시스템은 다중 소스 시스템의 전체 두께 또는 전체 범위에 기여하는 추가 구성 부품을 가질 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 다중 소스 시스템은 서프레서 전극(suppressor electrode)을 더 포함한다. 전압은 입자 다중 소스의 소스 영역 밖으로 전자를 가압하는 방식으로 이 전극에 적용된다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 다중 소스 시스템은 제2 다중 렌즈 어레이를 포함하고, 여기서 제2 다중 렌즈 어레이는 다수의 개별적으로 조정 가능하고 포커싱하는 입자 렌즈를 포함하고 빔 전류 제한 다중 개구판을 통과하는 개별 입자 빔의 입자가 실질적으로 제2 다중 렌즈 어레이도 통과하는 방식으로 빔 전류 제한 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치된다. 또한, 컨트롤러는 제2 다중 렌즈 어레이의 입자 렌즈에 개별적으로 조정 가능한 여기를 제공하도록 설정되어 각각의 개별 입자 빔에 대한 관련 입자 렌즈의 포커싱을 개별적으로 설정한다. 특히, 제1 및 제2 다중 렌즈 어레이는 동일한 디자인을 가질 수 있어 입자 빔 시스템의 제조를 단순화한다. 그러나 제1 다중 렌즈 어레이와 제2 다중 렌즈 어레이도 서로 다른 구성을 가질 수 있다. 또한, 제1 다중 렌즈 어레이에 대해 이미 설명된 것은 제2 다중 렌즈 어레이에도 적용된다. 개별적으로 조정 가능한 여기의 결과로, 제2 다중 렌즈 어레이는 각각의 개별 입자 빔에 대한 초점 거리를 개별적으로 설정할 수 있다. 제1 다중 렌즈 어레이를 통과할 때 개별 입자 빔에 대한 렌즈 여기가 다르기 때문에 개별 입자 빔의 초점 거리가 약간 변경되었다. 이러한 편차는 이제 제2 다중 렌즈 어레이를 제공하여 수정할 수 있다. 제2 다중 렌즈 어레이의 도움으로 후속 입자 광학 이미징을 위해 필드 곡률 보정을 수행하는 것도 가능하다. 후속 입자-광학 이미징으로 인해 발생하는 후속 필드 곡률이 알려지면 제2 다중 렌즈 어레이의 입자 렌즈의 적절한 여기로 보상될 수 있기 때문이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 다중 소스 시스템은 개별 입자 빔이 통과하고 빔 전류 제한 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치되는 제1 다중 편향기 어레이를 더 포함한다. 여기에서 컨트롤러는 개별적으로 조정 가능한 여기를 제1 다중 편향기 어레이에 공급하여 개별 입자 빔을 개별적으로 편향시키도록 추가로 설정된다. 이 경우, 다중 편향기 어레이는 예를 들어 개별 입자 빔에 대한 방향 보정 역할을 한다. 예를 들어, 제조 공차로 인해 정렬되지 않은 다중 개구판의 개구부로 인해 발생할 수 있는 현재 빔 이동(beam migration)이 보상될 수 있다. 다중 편향기 어레이의 구조는 원칙적으로 알려져 있다(예를 들어, DE 10 2014 008 083 B9 참조); 이는 바람직하게는 다중 편향기 어레이의 개구부에서 정전 편향 필드와 관련된다. 이 경우, 예를 들어 방위각 방향으로 세분되고 적절한 방향 보정을 위해 쌍으로 구동될 수 있는 전극이 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다중 소스 시스템은 개별 입자 빔이 통과하는 다중 스티그메이터 어레이를 더 포함한다. 이 경우, 컨트롤러는 다중 스티그메이터 어레이에 조정 가능한 여기를 제공하도록 추가로 설정된다. 다중-스티그메이터 어레이의 스티그메이터는 상기 스티그메이터의 여기에 의존하고 개별 입자 빔이 검사될 물체에 입사하는 위치 및 각도를 변경하는 데 사용될 수 있는 다중 극 필드를 제공한다. 그러나 개별 입자 빔당 비점수차에 영향을 미치는 것도 가능하다. 입자 광학 이미징의 이미징 수차를 수정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다중 소스 시스템은 MEMS 기술에 의해 적어도 부분적으로 제조된다. 다중 소스 시스템의 모든 구성 요소가 MEMS 기술을 통해 제조되었을 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 입자 다중 소스는 다음의 이미터 유형 중 적어도 하나를 갖는다: 금속 이미터, 실리콘계 이미터, 탄소 나노튜브계 이미터.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 입자 빔 시스템은 자기장 생성 수단을 더 포함하며, 이는 입자 다중 소스가 자기장에 배치되는 방식으로 배치된다. 특히 이 경우 다중 소스의 팁이 위치한 이미터 평면은 자기장 내에 배치된다. 따라서 하전 입자 또는 전자는 자기장 내에서 입자 빔 시스템으로 시작한다; 말하자면 그들은 자기장 안에서 생성된다. 이미터 평면에 대한 자기장의 목표 배열은 정의된 시작 각도 분포를 전자에 인가하는 것을 가능하게 한다. 따라서 이미터 평면에 투영된 시작 속도 벡터는 특정 방향을 가지며, 특히 각각 적용된 자기장에 직교한다. 이 실시예 변형은 물체 평면 또는 샘플에서 착지 각도(landing angles)를 교정할 수 있는 기회를 제공하기 때문에 유리하다. 원칙적으로 물체 평면에서 발생하는 수차는 이미지측 초점 거리에 비례한다. 더 작은 수차를 초래하는 대물 렌즈의 짧은 초점 거리를 얻기 위해, 자기 침지(magnetic immersion) 작업을 수행할 수 있다. 그러나 이로 인해 물체 평면이 여전히 자기장 내에 위치하게 된다. 물체 평면 또는 물체에 입사하는 개별 입자 빔은 그것 때문에 라머 회전(Larmor rotation)을 경험하며, 후자는 예를 들어 반경(R) 또는 광축(Z)으로부터의 거리에 비례한다. 따라서 개별 입자 빔은 광축(Z)에 대한 각운동량을 갖는다. 이 각운동량은 적절하게 형성된 자기장의 제공에 의해 소스에서 보상될 수 있다. 이것은 물체 평면에서 개별 입자 빔의 텔레센트릭 랜딩을 용이하게 한다. 이것은 특히 폭 대 깊이의 비율이 약 1:100 이상이 될 수 있는 소위 HAR 구조(높은 종횡비 구조)를 검사할 때 필요하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 자기장 생성 수단에 의해 생성된 자기장은 다중 소스로부터의 하전 입자의 방출 방향에 대해 수직 성분 및/또는 평행 성분을 갖는다. 이 경우, 수직 성분은 자기장 내 전자에 대한 편향 또는 일반화된 각운동량의 영향을 보장한다.
다른 바람직한 실시예 변형에 따르면, 자기장 생성 수단은 입자 소스로부터 상기 하전 입자의 출현에 뒤따르는 자기장에 의해 야기되는 하전 입자의 시작 각도 분포가 입자 빔 시스템의 광축에 대한 각각의 입자 소스의 방사상 거리에 의존하는 방식으로 구현된다. 이는 광축 Z로부터의 입사점의 거리(r)에 비례하는 물체 평면 내에서 발생하는 라머 회전의 보정을 특히 유리하게 용이하게 한다.
이 경우 자기장 발생 수단은 일체형 또는 여러 부분으로 구성된 실시예를 가질 수 있다. 예로서, 이들은 코일이 적절한 방식으로 배치된 극편(pole pieces)을 포함할 수 있다. 이 경우, 빔 경로로부터 떨어진 입자 빔 시스템의 측면, 예를 들어 입자 다중 소스 위 또는 전체 다중 소스 시스템 위에 자기장 생성 수단을 배치하는 것이 유리하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 입자 빔 시스템은:
- 빔 경로의 방향으로 다중 소스 시스템의 하류 및 최종 빔 정형 시스템의 상류에 배치되는 집광 렌즈(condenser lens) 시스템;
- 빔 경로 방향으로 최종 빔 정형 시스템의 하류에 배치되는 필드 렌즈 시스템; 및
- 빔 경로 방향으로 필드 렌즈 시스템의 하류에 배치되는 대물 렌즈 시스템을 포함하되,
여기서 상기 최종 빔 정형 시스템과 상기 필드 렌즈 시스템 사이에 중간 이미지 평면이 형성된다.
최종 빔 정형 시스템은 이미 위에서 설명한 대로 다중 소스 시스템의 하류인 빔 경로에 배치되며, 후속 입자 광학 이미징을 위해 개별 입자 빔을 정형하는 역할을 한다. 이 경우 최종 빔 정형 시스템에 의한 개별 입자 빔의 정형은 개별 입자 빔의 비교적 높은 에너지에서 따라서 높은 정밀도로 수행된다. 이 정밀도는 물체 평면에 대한 중간 이미지 평면의 후속 입자 광학 이미징의 품질에도 결정적이다. 이 경우 다중 소스의 이미지들은 중간 이미지 평면에 위치되며; 따라서 이들은 중간 이미지 평면에서 물체 평면으로의 후속 이미징을 위한 가상 입자 소스로 간주될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 최종 빔 정형 시스템은:
- 개별 입자 빔이 부분적으로 최종 다중 개구판에 입사하고 거기에 흡수되고 부분적으로 최종 다중 개구판의 개구부를 통과하는 방식으로 배치되는 다수의 개구부를 갖는 최종 다중 개구판, 및
- 다수의 조정 가능한 입자 렌즈를 포함하고 최종 다중 개구판을 통과하는 개별 입자 빔이 실질적으로 또한 제3 다중 렌즈 어레이를 통과하는 방식으로 최종 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치되는 제3 다중 렌즈 어레이를 포함하되,
여기서 컨트롤러는 또한 제3 다중 렌즈 어레이의 입자 렌즈에 조정 가능한 여기를 제공하도록 설정된다.
이 경우, 제3 다중 렌즈 어레이의 모든 렌즈가 동일한 여기를 경험할 수 있다; 그러나 다중 렌즈 어레이의 렌즈가 개별적으로 다르게 여기되는 것도 가능하다. 입자 광학 이미징에 적합하거나 이에 예정된 개별 입자 빔의 구성 요소만이 최종 다중 개구판을 통과한다. 따라서 개별 입자 빔은 최종 다중 개구판에 의해 기하학적으로 정형된다. 대조적으로, 개별 입자 빔은 제3 다중 렌즈 어레이에 의해 포커싱되고 특히 중간 이미지 평면에 이미지화된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 최종 빔 정형 시스템은 대안적으로:
개별 입자 빔이 부분적으로 최종 다중 개구판에 입사하고 거기에 흡수되고 부분적으로 최종 다중 개구판의 개구부를 통과하는 방식으로 배치되는 다수의 개구부를 갖는 최종 다중 개구판;
최종 다중 개구판을 통과하는 개별 입자 빔이 다중 렌즈판도 통과하는 방식으로 최종 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치되는 다수의 개구부를 갖는 다중 렌즈판; 및
단일 개구부를 갖고 다중 렌즈판을 통과하는 개별 입자 빔이 또한 적어도 제1 개구판의 개구부를 통과하는 방식으로 다중 렌즈판의 빔 경로 하류에 배치되는 적어도 하나의 제1 개구판을 포함하되;
여기서 컨트롤러는 조정 가능한 여기를 적어도 하나의 제1 개구판에 공급하도록 추가로 설정된다. 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 개구판도 제공될 수 있으며, 그런 다음 이들은 각각 컨트롤러에 의해 조정 가능한 여기를 제공받을 수 있다. 바람직하게는, 이 경우 입자 빔 시스템은 최종 다중 개구판의 빔 경로의 바로 상류에 배치되는 제2 다중 편향기 어레이를 추가로 포함하고, 여기서 컨트롤러는 추가로 제2 다중 편향기 어레이에 개별적으로 조정 가능한 여기를 공급하도록 설정되어, 개별 입자 빔을 개별적으로 편향시킨다.
이 실시예 변형의 도움으로 중간 이미지 평면에서 개별 입자 빔들 사이의 피치에 영향을 주는 것이 가능하다. 구체적으로, 다중 렌즈판 하류의 전역 정전 전극(들)의 설계는 중간 이미지 평면에서 네거티브 필드 곡률을 생성하는 것을 가능하게 한다. 이 네거티브 필드 곡률의 크기는 중간 이미지 평면에서 물체 평면으로의 입자 광학 이미징 동안 후속적으로 발생하는 (포지티브) 필드 곡률을 정확히 보상하는 방식으로 선택될 수 있다. 따라서 이 경우 더 이상 필드 곡률 보정이 필요하지 않다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 집광 렌즈 시스템은 하나 이상의 전역 집광 렌즈, 특히 정전기 또는 자기 이중 집광기를 포함한다. 그러나 집광 렌즈 시스템이 개별 입자 빔이 통과하는 다수의 개구부를 갖는 집광 렌즈 어레이를 포함하는 것도 가능하다. 따라서, 집광 렌즈 시스템에 대한 선택은 전역 렌즈 시스템과 마이크로 렌즈 시스템 사이에서 이루어진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 대물 렌즈 시스템은 전역 자기 대물 렌즈를 포함한다. 여기서 사실은 모든 개별 입자 빔이 자기 대물 렌즈의 동일한(큰) 개구부를 통과한다는 것이다. 그러나 대안적으로 대물 렌즈 시스템이 개별 입자 빔이 대물 렌즈 어레이의 개구부를 통과하는 방식으로 빔 경로에 배치되는 다수의 개구부를 갖는 대물 렌즈 어레이를 포함하는 것도 가능하다. 이 경우 사실은 대물 렌즈 어레이가 실질적으로 아인젤-렌즈 어레이(Einzel-lens array)를 나타낸다는 것이다. 다른 실시예 변형도 가능하다. 그러나 마이크로 렌즈 어레이의 일례인 대물 렌즈 어레이는 MEMS 기술을 사용하여 차례로 생산할 수 있는 것은 어떠한 경우에도 사실이다. 이전 필드 렌즈 시스템은 개별 입자 빔에 초점을 맞추는 효과가 있다. 이는 개별 입자 빔이 대물 렌즈 시스템 방향으로 크로스 오버(cross over)를 형성함을 의미한다. 유리하게는, 이 크로스 오버는 대물 렌즈의 상류에 위치한다. 이제 전역 자기 대물 렌즈가 아닌 대물 렌즈 어레이를 사용하는 경우, 입자 광학 빔 경로에서는 필요한 개별 입자 빔의 크로스 오버도 생략할 수 있다. 이는 쿨롱 효과로 인해 이점이 있다. 이 경우 대물 렌즈 어레이는 다른 상황이라면 존재하는 개별 입자 빔의 크로스 오버 바로 상류에 배치된다; 그러나 이것은 결과적으로 대물 렌즈 어레이의 구멍 피치가 중간 이미지 평면의 개별 입자 빔의 피치보다 상당히 작다는 것을 의미한다. 결과적으로, 바람직하게는 필드 렌즈 시스템과 물체 평면 사이에 개별 입자 빔의 크로스 오버가 제공되지 않는다. 특히, 대물 렌즈 시스템의 영역에서 크로스 오버가 제공되지 않는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 복수의 변형 실시예에서 전술한 바와 같은 입자 빔 시스템을 갖는 다중 빔 입자 현미경에 관한 것이다. 이 경우, 다중 빔 입자 현미경은 1차 입자 빔을 2차 입자 빔으로부터 분리하기 위해 그 자체로 알려진 방식으로 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 더욱이, 그것은 그 자체로 공지된 방식으로 검출 유닛을 포함할 수 있으며, 검출 유닛은 2차 전자 빔의 공간적으로 분해된 검출을 용이하게 한다.
본 발명의 제1 및 제2 양태에 대해 전술한 실시예는 기술적 모순이 발생하지 않는 한 서로 부분적으로 또는 완전히 결합될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 훨씬 더 잘 이해될 것이다. 도면에서:
도 1은 다중 빔 입자 현미경의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 소스 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3은 다중 소스 시스템 및 추가 시스템 구성요소를 포함하는 입자 빔 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 다중 소스 시스템, 대물 렌즈 어레이 및 추가 시스템 구성요소를 포함하는 입자 빔 시스템의 개략도를 도시한다.
도 5는 개별 입자 빔의 방향을 수정하기 위한 입자 빔 시스템을 도시한다.
도 6은 제1 예에 따른 입자 다중 소스 위의 자기장 생성 수단을 도시한다.
도 7은 제2 예에 따른 입자 다중 소스를 갖는 자기장 생성 수단 레벨을 도시한다.
도 8은 제3 예에 따른 입자 다중 소스 위의 자기장 발생 수단을 도시한다.
도 1은 다수의 입자 빔을 사용하는 다중 빔 입자 현미경(1) 형태의 입자 빔 시스템(1)의 개략도이다. 입자 빔 시스템(1)은 상호 작용 생성물, 예를 들어 물체로부터 방출되고 후속적으로 검출되는 2차 전자를 거기에 생성하기 위해 조사될 물체에 충돌하는 다수의 입자 빔을 생성한다. 입자 빔 시스템(1)은 주사 전자 현미경(SEM) 유형으로, 복수의 위치(5)에서 물체(7)의 표면에 입사하여 거기에 복수의 전자 빔 스폿 또는 서로 공간적으로 분리된 스폿들을 생성하는 복수의 1차 입자 빔(3)을 사용한다. 검사될 물체(7)는 임의의 원하는 유형, 예를 들어 반도체 웨이퍼 또는 생물학적 샘플일 수 있고, 소형화된 요소 등의 배열을 포함한다. 물체(7)의 표면은 대물 렌즈 시스템(100)의 대물 렌즈(102)의 제1 평면(101)(물체 평면)에 배치된다.
도 1의 확대된 발췌 부분 I1은 제1 평면(101)에 형성된 입사 위치(5)의 규칙적인 직사각형 필드(103)를 갖는 물체 평면(101)의 평면도를 도시한다. 도 1에서, 입사 위치의 수는 25개이며, 이는 5×5 필드(103)를 형성한다. 입사 위치의 숫자 25는 간략한 설명을 위해 선택된 숫자이다. 실제로, 빔의 수, 따라서 입사 위치의 수는 예를 들어 20 x 30, 100 x 100 등과 같이 훨씬 더 크게 선택될 수 있다.
도시된 실시예에서, 입사 위치(5)의 필드(103)는 인접한 입사 위치들 사이에서 일정한 피치(P1)를 갖는 실질적으로 규칙적인 직사각형 필드이다. 피치(P1)의 예시적인 값은 1 마이크로미터, 10 마이크로미터 및 40 마이크로미터이다. 그러나 필드(103)가 예를 들어 육각형 대칭과 같은 다른 대칭을 갖는 것도 가능하다.
제1 평면(101)에 형성된 빔 스폿의 직경은 작을 수 있다. 상기 직경의 예시적인 값은 1나노미터, 5나노미터, 10나노미터, 100나노미터 및 200나노미터이다. 빔 스폿(5)을 정형하기 위한 입자 빔(3)의 포커싱은 대물 렌즈 시스템(100)에 의해 수행된다.
물체에 충돌하는 1차 입자는 상호 작용 생성물, 예를 들어 2차 전자, 후방 산란 전자 또는 다른 이유로 움직임의 역전을 경험한 1차 입자를 생성하며, 이는 물체(7)의 표면 또는 제1 평면(101)으로부터 방출된다. 물체(7)의 표면으로부터 방출되는 상호 작용 생성물은 2차 입자 빔(9)을 형성하도록 대물 렌즈(102)에 의해 정형된다. 입자 빔 시스템(1)은 다수의 2차 입자 빔(9)을 검출기 시스템(200)으로 안내하기 위한 입자 빔 경로(11)를 제공한다. 검출기 시스템(200)은 입자 다중 검출기(209)에서 2차 입자 빔(9)을 지향시키기 위한 투사 렌즈(205)를 갖는 입자-광학 유닛을 포함한다.
도 1에서의 발췌 부분 I2는 2차 입자 빔(9)이 위치(213)에 입사하는 입자 다중 검출기(209)의 개별 검출 영역이 위치하는 평면(211)의 평면도를 나타낸다. 입사 위치(213)는 서로에 대해 규칙적인 피치(P2)를 갖는 필드(217)에 놓여 있다. 피치(P2)의 예시적인 값은 10 마이크로미터, 100 마이크로미터 및 200 마이크로미터이다.
1차 입자 빔(3)은 적어도 하나의 입자 소스(301)(예를 들어, 전자 소스), 적어도 하나의 콜리메이션 렌즈(303), 다중 개구 배열(305) 및 필드 렌즈(307) 또는 다수의 필드 렌즈로 구성된 렌즈 시스템을 포함하는 빔 생성 장치(300)에서 생성된다. 입자 소스(301)는 다중 개구 배열(305)를 조명하는 빔(311)을 정형하기 위해 적어도 하나의 시준 렌즈(303)에 의해 시준되거나 적어도 실질적으로 시준되는 적어도 하나의 발산 입자 빔(309)을 생성한다.
도 1의 발췌 부분 I3은 다중-개구 배열(305)의 평면도를 도시한다. 다중-개구 배열(305)은 내부에 형성된 복수의 개구부 또는 개구(315)를 갖는 다중 개구판(313)을 포함한다. 개구부(315)의 중간점(317)은 대물 평면(101)에서 빔 스폿(5)에 의해 형성된 필드(103) 상에 이미징되는 필드(319)에 배치된다. 개구(315)의 중간점(317) 사이의 피치(P3)는 5마이크로미터, 100마이크로미터 및 200마이크로미터의 예시적인 값을 가질 수 있다. 개구(315)의 직경(D)은 개구의 중간점 사이의 피치(P3) 보다 작다. 직경 D의 예시적인 값은 0.2×P3, 0.4×P3 및 0.8×P3 이다.
조명 입자 빔(311)의 입자는 개구(315)를 통과하고 입자 빔(3)을 형성한다. 판(313)에 충돌하는 조명 빔(311)의 입자는 판에 의해 흡수되고 입자 빔(3)의 형성에 기여하지 않는다.
인가된 정전기장으로 인해, 다중 개구 배열(305)은 빔 초점(323)이 평면(325)에 형성되는 방식으로 각각의 입자 빔(3)에 초점을 맞춘다. 대안적으로, 빔 초점(323)은 가상일 수 있다. 빔 초점(323)의 직경은 예를 들어 10나노미터, 100나노미터 및 1마이크로미터일 수 있다.
필드 렌즈(307)와 대물 렌즈(102)는 입사 위치(5) 또는 빔 스폿의 필드(103)가 발생하도록 빔 초점(323)이 형성된 평면(325)을 제1 평면(101)에 이미징시키기 위한 제1 이미징 입자-광학부를 제공한다. 물체(7)의 표면이 제1 평면에 배치된다면, 빔 스폿은 그에 따라 물체 표면에 형성된다.
대물 렌즈(102) 및 투사 렌즈 배열(205)은 제1 평면(101)을 검출 평면(211) 상에 이미징하기 위한 제2 이미징 입자 광학 유닛을 제공한다. 따라서 대물 렌즈(102)는 제1 및 제2 입자 광학 유닛 모두의 일부인 렌즈이고, 필드 렌즈(307)는 제1 입자 광학 유닛에만 속하고 투사 렌즈(205)는 제2 입자 광학 유닛에만 속한다.
빔 스위치(400)는 다중 개구 배열(305)과 대물 렌즈 시스템(100) 사이의 제1 입자-광학 유닛의 빔 경로에 배치된다. 빔 스위치(400)는 또한 대물 렌즈 시스템(100)과 검출기 시스템(200) 사이의 빔 경로에서 제2 광학 유닛의 일부이다.
예를 들어 입자 소스, 다중 개구판 및 렌즈와 같은 다중 빔 입자 빔 시스템 및 여기에 사용되는 구성 요소에 관한 추가 정보는 국제 특허 출원 WO 2005/024881 A2, WO 2007/028595 A2, WO 2007/028596 A1, WO 2011/124352 A1 및 WO 2007/060017 A2 및 독일 특허 출원 DE 10 2013 016 113 A1 및 DE 10 2013 014 976 A1에서 얻을 수 있고, 이들의 전체 범위는 본 출원에서 참조로서 포함된다.
다중 입자 빔 시스템은 다중 입자 빔 시스템의 개별 입자-광학 구성요소를 제어하고 다중 검출기(209)에 의해 획득된 신호를 평가 및 분석하기 위해 구성된 컴퓨터 시스템(10)을 더 포함한다. 이 경우, 컴퓨터 시스템(10)은 다수의 개별 컴퓨터 또는 구성요소로 구성될 수 있다. 그것은 또한 본 발명에 따른 컨트롤러를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 소스 시스템(500)의 개략도를 도시한다. 이 경우, 다중 소스 시스템(500)은 도시된 예에서 입자 소스(501, 502, 503 및 504)로 예시된 입자 다중 소스를 포함한다. 입자 다중 소스는 MEMS 기술을 사용하여 제조된 전자 이미터 어레이 이다. 방출된 하전 입자는 예를 들어 전계 방출에 의해 생성된 전자이다. 그들은 개별 입자 빔(3)을 형성한다. 개별 입자 빔(3)은 개별 소스(501, 502, 503 및 504)의 휘도가 서로로부터 벗어날 수 있기 때문에 다중 소스 시스템(500)에서 사전-정형(pre-shaped)된다. 구체적으로, 개별 입자 빔(3)의 빔 전류 강도는 다중 소스 시스템(500)에 의해 설정된다. 추가(거친 또는 예비) 빔 정형이 가능하거나 개략적으로 도시되어 있다.
구체적으로, 전자는 소스(501, 502, 503, 504)의 팁을 떠나고, 팁(511, 512, 513, 514)은 "V"의 팁으로 표시된다.
방출에 의어, 개별 입자 빔(3)은 여기에 도시된 예에서는 전압(U1)이 인가된 제1 다중 개구판(521)을 통과한다. 이 경우, 제1 다중개구판(521)은 인출 전극의 역할을 한다. 여기서, 제1 다중 개구판(521)의 개구는 제1 개구판(521)이 방출된 개별 입자 빔의 일부를 차단하는 방식으로 선택된다.
제1 다중 렌즈 어레이(523)는 제1 다중 개구판(521)의 빔 경로 하류에 배치된다. 이것은 개별적으로 조정 가능한 다수의 입자 렌즈를 가지며, 이는 도 2에서 편평한 실린더로 표시된다. 예를 들어, 이들은 링 전극일 수 있다. 도시된 예에서, 제1 다중 렌즈 어레이(523)에는 U2 + Vi 전압이 인가된다. 이 경우, 제1 다중 렌즈 어레이(523)의 입자 렌즈는 컨트롤러(10)를 통해 제어될 수 있다. 컨트롤러(10)는 개별적으로 조정 가능한 여기를 입자 렌즈에 공급하도록 설정되어, 각각의 개별 입자 빔(3)에 대한 관련 입자 렌즈의 초점을 개별적으로 조정한다. 제2 다중 개구판(522)은 제1 다중 렌즈 어레이(523)의 빔 경로 하류에 배치된다. 실질적으로 전압(U1)이 도시된 예에서 차례대로 인가된다. 결과적으로, 제1 다중 개구판(521), 제1 다중 렌즈 어레이(523) 및 제2 다중 개구판(522)은 개별 입자빔(3)에 대한 일련의 아인젤 렌즈를 형성한다.
개별 입자 빔 상의 초점 효과는 선택한 전압(Vi)의 크기에 따라 다르다. 그들은 다르게 포커싱되거나 다른 범위로 확장된다. 이것은 빔 경로에서 제2 다중 개구판(522)의 하류에 배치되는 빔 전류 제한 다중 개구판(524)을 고려할 때 명백하다. 빔 전류 제한 다중 개구판(524)의 개구부는 제2 다중 개구판(522) 및 제1 다중 렌즈 어레이(523)의 개구보다 직경 면에서 더 작다. 일반적으로 모든 판 또는 어레이는 이러한 방식으로 배치된다. 개구부가 서로 위에 중심을 두는 방식으로 위치된다. 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 제2 다중 개구판(522) 및 빔 전류 제한 다중 개구판(524)은 또한 기능적으로 서로 결합되거나 합쳐질 수 있다.
도시된 예에서, 관련 렌즈가 강하게 여기되거나 개별 입자 빔(3)이 강하게 포커싱되는 방식으로 전압(V1)이 선택된다. 이 과정에서 전압은 빔 전류 제한 다중 개구판(524)를 거의 완전히 통과한다. 대조적으로, 제1 다중 렌즈 어레이(523)의 제2 및 제4 렌즈는 덜 강하게 여기되고 이를 통과하는 개별 입자 빔(3)은 더 크게 확장된다. 그 결과, 연관된 개별 입자 빔(3)의 더 큰 비율이 빔 전류 제한 다중 개구판(524)에 의해 차단된다. 제1 다중 렌즈 어레이(523)에서의 제3 렌즈는 가장 적게 변형되고 관련 개별 입자 빔(3)은 가능한 최대한 확장된다. 따라서, 이 경우 개별 입자 빔(3)의 대부분은 빔 전류 제한 다중 개구판(524)에서 차단된다. 제1 다중 렌즈 어레이(523)의 렌즈에서의 전압은 이제 개별 입자 빔(3)의 빔 전류 강도가 빔 전류 제한 다중 개구판(524)을 통과한 후에 거의 동일하도록 표적화된 방식으로 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 소스(501, 502, 503 및 504)의 상이한 휘도 레벨이 보정될 수 있거나 또는 후속 입자-광학 이미징을 위해 미리 보정될 수 있다. 바람직하게는, 빔 전류 제한 다중 개구판(524)이 통과된 직후 빔 전류의 산술 평균으로부터의 개별 빔 전류의 편차(δ)에 다음 관계가 적용된다: δ ≤ 5%, 바람직하게는 δ ≤ 2% 및 가장 바람직하게는 δ ≤ 1%이다.
빔 전류 제한 다중 개구판(524) 아래의 빔 경로에 다중 편향기 어레이(525)가 제공된다. 이 다중 편향기 어레이는 마찬가지로 컨트롤러(10)에 의해 여기될 수 있다. 여기서, 어레이(525)의 각 개구에 대해 표적화된 및 개별 방식으로 전압(U2)을 인가할 수 있다. 개별 입자 빔(3)의 방향은 인가된 전압 및 편향기의 전기장의 방향에 기초하여 보정될 수 있다. 이는 빔(3)이 광축 Z(여기에는 도시되지 않음)에 정확히 평행하지 않은 방식으로 빔 전류 제한 다중 개구판(524)에 입사하는 경우에 특히 중요하다. 이는 판의 순서가 정확히 정렬되지 않은 경우에 해당될 수 있으며; 판을 서로에 대해 정렬하는 경우의 정확도는 실제로는 제한될 수 있으며, 예를 들면 빔 축을 틸팅되도록 한다. 다중-편향기 어레이(525)의 편향기의 교정 기능은 소스(504)로부터 발생하는 가장 오른쪽에 있는 개별 입자 빔(3)에 대한 예시적인 방식으로 예시된다: 이 경우에, 개별 입자 빔(3)은 상당히 왼쪽으로 편향된다.
또한, 다중 소스 시스템(500)은 도시된 예에서 다중 스티그메이터 어레이(526)를 포함한다.
다중 소스 시스템(500)의 모든 구성 요소는 도시된 예에서 컨트롤러(10)에 의해 제어될 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(10)는 다중빔 입자 현미경(1)의 전체 컨트롤러와 동일할 수 있다. 그러나, 별도의 컨트롤러(10)가 될 수도 있다.
여기서, 다중 소스 시스템(500)의 치수는 광축 Z 방향으로 비교적 작다(도시되지 않음): 예시된 예에서, 광축 Z의 방향으로의 전체 범위는 20mm 미만일 수 있다.
도 3은 다중 소스 시스템(500) 및 추가 시스템 구성요소를 포함하는 입자 빔 시스템(1)의 개략도를 도시한다. 빔 경로는 훨씬 단순화된 방식으로 표시된다. 구체적으로, 도 3은 이미 존재하는 입자 빔 시스템(1)에 본 발명에 따른 다중 소스 시스템(500)의 통합을 도시한다. 다수의 개별 입자 빔(3)은 다중 소스 시스템(500)에 의해 생성되고, 개별 입자 빔(3)은 사전 정형을 거친다. 특히, 소스(501, 502, 503)의 상이한 휘도 레벨은 프로세스에서 보상된다. 집광 렌즈 시스템(CL 1..N)은 다중 소스 시스템(500)의 빔 경로 하류에 배치된다. 특히, 이것은 다중 집광 렌즈 시스템일 수 있다. 그러나 전역 집광 렌즈(CL 1..N)을 집광 렌즈 어레이로 교체하는 것도 가능하다.
최종 빔 정형 시스템(600)은 집광 렌즈 시스템(CL 1..N)의 빔 경로 하류에 배치된다. 후자는 단지 개략적이고 훨씬 단순화된 방식으로만 표시된다. 이는 최종 다중 개구판을 포함한다. 그러나, 예를 들어 제3 다중 렌즈 어레이 또는 스티그메이터 어레이와 같은 추가 입자-광학 구성요소를 여전히 포함할 수도 있다. 중요한 것은 최종 빔 정형 시스템(600)에 의해 고품질의 이미징을 허용하는 개별 입자 빔(3)에 대한 최종 빔 정형이 구현된다는 것이다. 이 경우, 개별 입자 빔은 최종 다중 개구판에 의해 잘려지고, 중앙에 배치된 개별 입자 빔 구성 부품만이 최종 다중 개구판을 통과한다. 이는 빔 정형 동안 다중 소스 시스템(500)에서 발생했거나 추가 빔 경로에서 아직 발생하지 않은 수차의 추가 빔 경로에서의 제거 또는 보상을 허용한다. 최종 빔 정형 시스템(600)을 통과한 후, 개별 입자 빔(3)은 중간 이미지 평면(325)으로 포커싱된다. 이를 고려하여, 도 3의 예시는 적절한 수준의 선명도를 보장하기 위해 마찬가지로 매우 단순화되었다. 중간 이미지 평면(325)으로 포커싱된 개별 입자 빔(3)은 후속 입자-광학 이미징에 의해 물체 평면(101)으로 이미징된다. 이를 위해, 그들은 처음에 필드 렌즈 시스템(FL 1..N)을 통과하며, 이를 통해 개별 입자 빔(3)이 포커싱된다. 개별 입자 빔(3)은 전역 대물 렌즈(102), 이 경우 전역 자기 대물 렌즈(102)에 의해 포커싱되기 전에 크로스 오버(401)에서 교차하고, 입사 위치(5)에서 물체 평면(101)의 샘플(7) 상에 이미징된다. 2차 전자 빔(9)은 입사 위치(5)로부터 방출되고 이들은 빔 스위치(400)에 의해 1차 빔(3)으로부터 분리된다. 입자 다중 검출기(209)를 갖는 검출 시스템(200)은 단순함을 이유로 도 3에 도시되지 않았다.
요약하면, 도 3은 본 발명에 따른 다중 소스 시스템(500)과 전역 렌즈 요소를 갖는 최종 빔 정형 시스템(600)의 조합을 도시한다.
도 4는 다중 소스 시스템(500) 및 추가 시스템 구성요소를 포함하는 입자 빔 시스템(1)의 추가 개략도를 도시한다. 빔 경로는 훨씬 단순화된 방식으로 표시된다. 도면에서 동일한 참조 기호는 동일한 요소를 표시한다. 도 3과 도 4의 차이점만 아래에서 자세히 설명한다. 도 3과 달리, 도 4는 대물 렌즈 어레이(102a)를 포함한다. 후자는 개략적으로 도시되어 있으며 예를 들어 아인젤 렌즈 어레이를 통해 실현될 수 있다. 도 3과 달리, 입자 빔 시스템(1)은 크로스 오버(401)를 갖지 않는다. 대물 렌즈 어레이(102a)는 입자의 빔 경로에서 너무 높게 또는 너무 일찍 배치되어 대물 렌즈 어레이(102a)가 (이론상) 크로스 오버(401)의 상류에 배치된다. 크로스 오버(401)를 생략하는 편이 쿨롱 효과를 억제하는 점에서 유리하다. 따라서, 전반적으로, 도 4는 전역 렌즈 요소(집광 렌즈 시스템(CL 1..N) 및 필드 렌즈 시스템(FL 1..N)) 및 대물 렌즈 어레이(102a)의 형태로 존재하는 추가적인 마이크로 렌즈 시스템을 둘다 갖는 본 발명에 따른 다중 소스 시스템(500)과 최종 빔 정형 시스템(600)의 조합을 도시한다. 여기서, 대물 렌즈 어레이(102a)는 서로 다른 구성을 가질 수 있다. 예로서, 그것은 전압이 특히 컨트롤러(10)에 의해 적절한 방식으로 인가되는 복수의 순차적으로 배치된 다중 개구판을 포함할 수 있다. 추가로 또는 이에 대안적으로, 대물 렌즈 어레이(102a)는 추가 다중 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 변형 실시예에서, 빔 스위치(400) 대신에 대물 렌즈 어레이(102a)의 영역에 세그먼트화된 검출기를 갖는 검출 유닛을 검출 유닛으로의 투영 경로(이 둘은 도시 되지 않음)와 조합하여 제공하는 것도 가능하다.
도 5는 개략적이고 매우 단순화된 방식으로 개별 입자 빔(3)의 방향을 수정하기 위한 입자 빔 시스템(1)을 도시한다. 소스(501, 502, 503 및 504)를 갖는 다중 소스 시스템(500)은 최종 빔 정형 시스템(600)과 함께 도시되어 있다. 최종 빔 정형 시스템(600)은 개별 입자 빔(3a, 3b, 3c 및 3d)이 통과하는 최종 다중 렌즈판(601)을 포함한다. 최종 다중 개구판(여기에는 도시되지 않음)은 다중 렌즈판(601) 위에 배치된다. 또한, 최종 빔 정형 시스템(600)은 개구판(620, 630 및 640)를 포함하며, 예를 들어 전역 전기장을 그것에 인가하는 것이 가능하다. 그 결과, 정전기장은 최종 빔 정형 시스템(600)의 영역에서 표적화된 방식으로 형성될 수 있다. 대안으로서, 이를 위해 자기장을 사용하는 것도 가능하다.
구체적으로, 전자기장은 최종 다중 개구판에 가까운 추출 필드에도 영향을 미친다: 전극(620, 630, 640)에 대한 전압의 인가에 따라, 다중 렌즈판(601)의 렌즈 필드, 따라서 개별 빔에 대한 포커싱 효과는 상이한 강도를 가질 수 있다. 특히, 전극(620-640)에서의 적절한 전압은 외부 영역(3a, 3d)의 렌즈 필드가 내부 영역(3b, 3c)에서 보다 개별 입자 빔에 대해 더 약한 포커싱 효과를 갖도록 하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 존재할 수 있는 필드 곡률을 보상하는 것이 가능하며, 이미지 필드에서의 그 초점 분포는 반대 프로파일을 가진다. 그러나, 전극(620-640)에서의 필드 분포는 또한 이 경우에 중간 이미지에 대해 크기 감소 방식으로 작용한다; 즉, 중간 이미지 평면에서 빔들 사이의 빔 피치가 작아진다. 다중 소스 시스템(500)과 최종 빔 정형 시스템(600) 사이에 배치된 다중 편향기 어레이(610)는 중간 이미지(여기에는 도시되지 않음)에서 개별 입자 빔(3a, 3b, 3c, 3d)의 빔 피치를 보정하는 데 기여한다. 도시된 예에서, 개별 입자 빔(3a 및 3b)은 각각 왼쪽으로 편향되는 반면 개별 입자 빔(3c 및 3d)은 다중 편향기 어레이(610)에서 편향기의 적절한 제어에 의해 오른쪽으로 편향된다. 이 실시예 변형 의 도움으로, 중간 이미지 평면에서 개별 입자 빔들(3) 사이의 피치에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 중간 이미지 평면에서 네거티브 필드 곡률을 생성하는 것이 가능하다. 이 네거티브 필드 곡률의 크기는 중간 이미지 평면에서 물체 평면으로의 입자 광학 이미징 동안 후속적으로 발생하는 (포지티브) 필드 곡률을 정확히 보상하는 방식으로 선택될 수 있다. 따라서 이 경우 필드 곡률 보정이 더 이상 필요하지 않다.
입자 다중 소스 영역에서 자기장을 생성하면 일반화된 각운동량이 방출된 입자 또는 전자에 표적화된 방식으로 인가될 수 있으며, 상기 일반화된 각운동량은 입자 빔 시스템을 통과한 후 물체 평면(101)에서 개별 입자 빔의 텔레센트릭 입사에 전반적으로 기여한다. 대물 렌즈의 영역의 자기 침지에 의한 라머 회전을 보상할 수 있다. 이와 관련하여 도 6 내지 도 8은 몇 가지 예를 보여준다.
도 6a는 발산 자기장을 발생시키는 자기장 발생 수단(700)을 나타낸다. 이를 위해, 다수의 코일 권선(702)이 광축(Z)에 대해 회전 대칭 실시예를 갖는 폴 슈(701)에 제공된다. 자기장(B)은 참조 부호(703)에 따라 배향된다. 다중 소스 시스템(500)의 이미터 평면에 투영되면, 자기장 B는 광축 Z에 수직인 성분을 갖는다. 이 반경 방향에 직각에서, 방출된 전자는 대응하는 시작 각도 분포를 경험한다. 이미터 평면에 투영된 시작 속도 벡터는 화살표를 사용하여 도 6b에 개략적으로 설명되어 있다.
도 7a는 균일한 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성 수단을 나타낸다. 이 자기장은 방출된 전자의 시작 방향에 대해 실질적으로 직교 성분을 갖지 않는다. 따라서 해당 시작 각도 분포는 규칙적이거나 존재하지 않는다(도 7b 참조).
도 8a는 자기장에서 전용 시작 각도 분포를 방출된 전자에 인가하기 위해 자기장을 정형하는 추가 예를 보여준다. 2개의 동심 폴 슈(701, 701a)가 도시되어 있다; 이들은 각각 다수의 코일 권선(702 및 702a)을 각각 포함한다. 자기장 라인의 방향은 703으로 표시된다. 그들은 두 개의 극 포트(pole pots)(701, 701a) 사이에서 반대 방향으로 배향된다. 따라서 이것은 또한 방출된 전자에 대해 반대 방향으로 진행되는 시작 각도 분포를 산출한다(도 8b 참조).
매우 일반적인 용어로, 특정 방식으로 인가된 자기장의 제공은 다중 소스로부터 방출하는 동안 표적화된 방식으로 전자의 시작 각도 분포에 영향을 주어 물체(7)에 대한 입사시 입자 빔 시스템(1)의 텔레센트릭 조건을 후속적으로 보장할 수 있게 한다. 이는 특히 HAR 구조의 양호한 검사를 용이하게 한다.
1 다중 빔 입자 현미경
3 1차 입자 빔(개별 입자 빔)
5 빔 스폿, 입사 위치
7 물체
9 2차 입자 빔
10 컴퓨터 시스템, 컨트롤러
100 대물 렌즈계
101 물체 평면
102 대물 렌즈
102a 대물 렌즈 어레이
103 필드
200 검출기 시스템
205 투사 렌즈
209 입자 다중 검출기
211: 검출 평면
213 입사 위치
217 필드
300 빔 생성 장치
301 입자 소스
303 집광 렌즈 시스템
305 다중 개구 배열
313 다중 개구판
315 다중 개구판의 개구부
317 개구부의 중간점
319 필드
307 필드 렌즈 시스템
309 발산 입자 빔
311 조명 입자 빔
323: 빔 초점
325 중간 이미지 평면
400 빔 스위치
401 크로스 오버
500 다중 소스 시스템
501 제1 입자 소스
502 제2 입자 소스
503 제3 입자 소스
504 제4 입자 소스
511 제1 팁
512 제2 팁
513 제3 팁
514 제4 팁
520 서프레서 전극
521 제1 다중 개구판, 추출기
522 제2 다중 개구판, 대향 전극
523 제1 다중 렌즈 어레이
524 빔 전류 제한 다중 개구판
525 다중 편향기 어레이
526 다중 스티그메이터 어레이
600 최종 빔 정형 시스템
601 다중 렌즈판
602 제3 다중 렌즈 어레이
610 다중 편향기 어레이
620 개구판
630 개구판
640 개구판
650 전기장 선
700 자기장 발생 수단
701 폴 슈
702 코일
703 자기장
Z 광축

Claims (25)

  1. 입자 빔 시스템(1)으로서:
    전계 방출에 의해 다수의 대전된 개별 입자 빔(3)을 생성하도록 설정된 입자 다중 소스(501, 502, 503, 504), 특히 전자 이미터 어레이;
    개별 입자 빔(3)이 적어도 부분적으로 통과하는 다수의 제1 개구부를 갖는 제1 다중 개구판(521);
    개별적으로 조정 가능한 다수의 입자 렌즈를 포함하고, 제1 다중 개구판(521)을 통과하는 개별 입자 빔(3)이 또한 제1 다중 렌즈 어레이(523)도 통과하도록 제1 다중 개구판(521)의 빔 경로 하류에 배치되는 제1 다중 렌즈 어레이(523);
    제1 다중 렌즈 어레이(523)를 통과하는 개별 입자 빔(3)이 또한 제2 다중 개구판(522)도 통과하도록 제1 다중 렌즈 어레이(523)의 빔 경로 하류에 배치되는 다수의 제2 개구부를 갖는 제2 다중 개구판(522); 및
    개별 입자 빔(3)이 빔 전류 제한 다중 개구판(524)에 부분적으로 입사하고 거기에 흡수되고 빔 전류 제한 다중 개구판(524) 내의 개구부를 부분적으로 통과하도록 제2 다중 개구판(522)의 빔 경로 하류에 배치되는, 다수의 빔 전류 제한 개구부를 갖는 빔 전류 제한 다중 개구판(524)
    을 포함하는 다중 소스 시스템(500); 및
    개별적으로 조정 가능한 전압을 제1 다중 렌즈 어레이(523)의 입자 렌즈에 공급하여 각각의 개별 입자 빔(3)에 대한 관련 입자 렌즈의 포커싱을 개별적으로 조정하도록 설정되는 컨트롤러(10)를 포함하는 입자 빔 시스템(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    다중 소스 시스템(500)의 빔 경로 하류에 배치되는 최종 빔 정형 시스템(600)을 더 포함하고, 최종 빔 정형 시스템(600)에 의해 개별 입자 빔(3)에 후속 광학 이미징을 위한 최종 형상이 제공되는, 입자 빔 시스템(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    제1 다중 개구판(521)은 추출기 전극으로 구현되고; 및/또는
    제2 다중 개구판(522)은 카운터 전극으로 구현되고; 및/또는
    빔 전류 제한 다중 개구판(524)은 애노드로 구현되는, 입자 빔 시스템(1).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 다중 개구판(521)과 제2 다중 개구판(522)에는 동일한 제1 전압(U1)이 인가되며,
    제1 다중 렌즈 어레이(523)에서의 개별적으로 조정 가능한 전압(U2 + Vi)은 상기 제1 전압(U1)과 상이한, 입자 빔 시스템(1).
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    입자 다중 소스(501, 502, 503, 504)와 빔 전류 제한 다중 개구판(524) 사이의 거리(A)에 이하: 0.1 mm ≤ A ≤ 30 mm, 특히 0.1 mm ≤ A ≤ 20mm 및/또는 0.15mm ≤ A ≤ 10mm가 적용되는, 입자 빔 시스템(1).
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    빔 전류 제한 다중 개구판(524)을 통과한 직후 빔 전류의 산술 평균으로부터 개별 빔 전류의 편차(δ)에 이하의 관계: δ ≤ 5%, 특히 δ ≤ 2% 및/또는 δ ≤ 1%가 적용되는, 입자 빔 시스템(1).
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 소스 시스템(500)은 서프레서 전극(520)을 더 포함하는, 입자 빔 시스템(1).
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 소스 시스템(500)은 제2 다중 렌즈 어레이를 포함하고, 여기서 제2 다중 렌즈 어레이는 다수의 개별적으로 조정 가능하고 포커싱하는 입자 렌즈를 포함하고 또한 빔 전류 제한 다중 개구판(524)을 통과하는 개별 입자 빔(3)의 입자가 실질적으로 제2 다중 렌즈 어레이도 통과하는 방식으로 빔 전류 제한 다중 개구판(524)의 빔 경로 하류에 배치되며; 그리고
    컨트롤러(10)는 또한 제2 다중 렌즈 어레이의 입자 렌즈에 개별적으로 조정 가능한 전압을 공급하여 각각의 개별 입자 빔에 대한 관련 입자 렌즈의 포커싱을 개별적으로 설정하도록 설정되는, 입자 빔 시스템(1).
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 소스 시스템(500)은 개별 입자 빔(3)이 통과하고 빔 전류 제한 다중 개구판(524)의 빔 경로 하류에 배치되는 제1 다중 편향기 어레이(610)를 더 포함하고; 그리고
    컨트롤러(10)는 또한 개별적으로 조정 가능한 여기를 제1 다중 편향기 어레이(610)에 공급하여 개별 입자 빔(3)을 개별적으로 편향시키도록 설정되는, 입자 빔 시스템(1).
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 소스 시스템(500)은 개별 입자 빔이 통과하는 다중 스티그메이터 어레이를 더 포함하고,
    컨트롤러(10)는 또한 조정 가능한 여기를 다중 스티그메이터 어레이에 공급하도록 설정되는, 입자 빔 시스템(1).
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 소스 시스템(500)은 MEMS 기술에 의해 적어도 부분적으로 제조되는, 입자 빔 시스템(1).
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    입자 다중 소스(500)는 금속 이미터, 실리콘계 이미터, 탄소 나노튜브계 이미터 중 적어도 하나의 이미터 유형을 갖는, 입자 빔 시스템(1).
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    입자 다중 소스(501, 502, 503, 504)가 자기장(703)에 배치되는 방식으로 배치되는 자기장 생성 수단(700)을 더 포함하는, 입자 빔 시스템(1).
  14. 청구항 13에 있어서,
    자기장 생성 수단(700)에 의해 생성된 자기장(703)은 다중 소스(501, 502, 503, 504)로부터의 하전 입자의 방출 방향에 대해 수직인 성분 및/또는 평행인 성분을 갖는, 입자 빔 시스템(1).
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    자기장 생성 수단(700)은 입자 소스(501, 502, 503, 504)로부터 상기 하전 입자의 출현에 뒤따르는 자기장(703)에 의해 야기되는 하전 입자의 시작 각도 분포가 각각의 입자 소스(501, 502, 503, 504)와 입자 빔 시스템(1)의 광축 사이의 방사상 거리에 의존하는 방식으로 구현되는, 입자 빔 시스템(1).
  16. 청구항 2 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    빔 경로 방향으로 다중 소스 시스템(500)의 하류 및 최종 빔 정형 시스템(600)의 상류에 배치되는 집광 렌즈 시스템(CL 1..N);
    빔 경로 방향으로 최종 빔 정형 시스템(600)의 하류에 배치되는 필드 렌즈 시스템(FL 1..N); 및
    빔 경로 방향으로 필드 렌즈 시스템(FL 1..N)의 하류에 배치되는 대물 렌즈 시스템(102, 102a)을 더 포함하되,
    최종 빔 정형 시스템(600)과 필드 렌즈 시스템(FL 1..N) 사이에 중간 이미지 평면(325)이 형성되는, 입자 빔 시스템(1).
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 최종 빔 정형 시스템(600)은:
    개별 입자 빔(3)이 최종 다중 개구판에 부분적으로 입사하고 거기에 흡수되고 최종 다중 개구판의 개구부를 부분적으로 통과하도록 배치되는 다수의 개구부를 갖는 최종 다중 개구판; 및
    다수의 조정 가능한 입자 렌즈를 포함하고 최종 다중 개구판을 통과하는 개별 입자 빔(3)이 실질적으로 제2 다중 렌즈 어레이도 통과하도록 최종 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치되는 제2 다중 렌즈 어레이
    를 포함하는, 입자 빔 시스템(1).
  18. 청구항 2 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    최종 빔 정형 시스템(600)은:
    개별 입자 빔이 최종 다중 개구판에 부분적으로 입사하고 거기에서 흡수되고 최종 다중 개구판의 개구부를 부분적으로 통과하는 방식으로 배치되는 다수의 개구부를 갖는 최종 다중 개구판;
    최종 다중 개구판을 통과하는 개별 입자 빔(3)이 또한 다중 렌즈판(601)도 통과하는 방식으로 최종 다중 개구판의 빔 경로 하류에 배치되는 다수의 개구부를 갖는 다중 렌즈판(601); 및
    단일 개구부를 가지며 다중 렌즈판(601)를 통과하는 개별 입자 빔(3)이 또한 적어도 제1 개구판(620, 630, 640)의 개구부도 통과하는 방식으로 다중 렌즈판(601)의 빔 경로 하류에 배치되는 적어도 하나의 제1 개구판(620, 630, 640)을 포함하되; 또한
    여기서 상기 컨트롤러는 또한 조정 가능한 여기를 적어도 하나의 제1 개구판(620, 630, 640)에 공급하도록 설정되는, 입자 빔 시스템(1).
  19. 청구항 18에 있어서,
    최종 다중 개구판의 빔 경로 바로 상류에 배치되는 제2 다중 편향기 어레이(610)를 더 포함하되; 또한
    여기서 상기 컨트롤러는 또한 개별적으로 조정 가능한 여기를 제2 다중 편향기 어레이(620)에 공급하여 개별 입자 빔(3)을 개별적으로 편향시키도록 설정되는, 입자 빔 시스템(1).
  20. 청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    집광 렌즈 시스템(CL 1..N)은 하나 이상의 전역 집광 렌즈, 특히 정전기 또는 자기 이중 집광기를 포함하는, 입자 빔 시스템(1).
  21. 청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    집광 렌즈 시스템(CL 1..N)은 개별 입자 빔(3)이 통과하는 다수의 개구부를 갖는 집광 렌즈 어레이를 포함하는, 입자 빔 시스템(1).
  22. 청구항 16 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    대물 렌즈 시스템(102)은 전역 자기 대물 렌즈(102)를 포함하는, 입자 빔 시스템(1).
  23. 청구항 16 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    대물 렌즈 시스템(102)은 개별 입자 빔(3)이 대물 렌즈 어레이(102a)의 개구부를 통과하는 방식으로 빔 경로에 배치되는 다수의 개구부를 갖는 대물 렌즈 어레이(102a)를 포함하는, 입자 빔 시스템(1).
  24. 청구항 23에 있어서,
    필드 렌즈 시스템(FL 1..N)과 물체 평면(101) 사이에 개별 입자 빔(3)의 크로스 오버(cross over)가 제공되지 않는, 입자 빔 시스템(1).
  25. 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 기재된 입자 빔 시스템(1)을 포함하는 다중 빔 입자 현미경(1).
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