KR20230021128A

KR20230021128A - 하전 입자 다중 빔 칼럼, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이, 검사 방법

Info

Publication number: KR20230021128A
Application number: KR1020237000738A
Authority: KR
Inventors: 마르코 잔-자코 빌란트
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2023-02-13
Also published as: EP4176460A1; CN115769332A; EP3937205A1; US20230238215A1; WO2022008286A1

Abstract

본 개시는 하전 입자 다중 빔 칼럼 및 다중 빔 칼럼 어레이에 관한 것이다. 하나의 배열에서, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성한다. 콜리메이터 어레이는 서브 빔을 시준한다. 대물 렌즈 어레이는 시준된 서브 빔을 샘플 상으로 투영한다. 검출기는 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출한다. 각각의 콜리메이터는 대물 렌즈 중 하나에 바로 인접한다. 검출기는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 평면에서 제공된다.

Description

하전 입자 다중 빔 칼럼, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이, 검사 방법

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2020년 7월 6일자로 출원된 그리고 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합되는 EP 출원 제20184161.6호의 우선권을 주장한다.

분야

본원에서 제공되는 실시형태는 일반적으로 하전 입자 도구 및 검사 방법에서의 사용을 위한 하전 입자 다중 빔 칼럼(charged-particle multi-beam column)에 관한 것이다.

반도체 집적 회로(integrated circuit; IC) 칩을 제조할 때, 예를 들면, 광학적 효과 및 부수적인 입자의 결과로서, 제조 프로세스 동안 기판(즉, 웨이퍼) 또는 마스크 상에서 소망되지 않는 패턴 결함이 필연적으로 발생하고, 그에 의해, 수율을 감소시킨다. 따라서, 소망되지 않는 패턴 결함의 범위를 모니터링하는 것은 IC 칩 제조에서 중요한 프로세스이다. 더 일반적으로, 기판, 또는 다른 오브젝트/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 그것의 제조 동안 및/또는 이후에 중요한 프로세스이다.

하전 입자 빔을 갖는 패턴 검사 도구는, 오브젝트를 검사하기 위해, 예를 들면, 패턴 결함을 검출하기 위해 사용되었다. 이들 도구는 통상적으로 주사 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM)과 같은 전자 현미경 검사 기술을 사용한다. SEM에서, 상대적으로 높은 에너지의 전자의 1차 전자 빔(primary electron beam)은, 상대적으로 낮은 랜딩 에너지에서 샘플에 랜딩하기 위해, 최종 감속 단계를 가지고 겨냥된다. 전자의 빔은 샘플 상의 프로빙 스팟으로서 집속된다. 프로빙 스팟의 재료 구조물과 전자 빔으로부터의 랜딩 전자 사이의 상호 작용은, 2차(secondary) 전자, 후방 산란 전자, 또는 오제(Auger) 전자와 같은 전자로 하여금 표면으로부터 방출되게 한다. 생성되는 2차 전자는 샘플의 재료 구조물로부터 방출될 수도 있다. 1차 전자 빔을 샘플 표면 위에서 프로빙 스팟으로서 스캐닝하는 것에 의해, 샘플의 표면 전역에서 2차 전자가 방출될 수 있다. 샘플 표면으로부터의 이들 방출된 2차 전자를 수집하는 것에 의해, 샘플의 표면의 재료 구조물의 특성을 나타내는 이미지를 획득하는 것이 가능하다.

하전 입자 도구 및 검사 방법의 복잡도를 감소시키고 및/또는 스루풋 및 다른 특성을 개선하기 위한 일반적인 요구가 있다.

본 발명의 목적은 하전 입자 도구 및 관련된 방법의 복잡도를 감소시키고 및/또는 스루풋 및/또는 다른 특성을 개선하는 것이다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼이 제공되는데, 하전 입자 다중 빔 칼럼은: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는(down-beam) 콜리메이터 어레이 ― 각각의 콜리메이터는 서브 빔을 시준하도록(collimate) 구성됨 ― ; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 시준된 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성됨 ― ; 및 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성되는 검출기 ― 각각의 콜리메이터는 대물 렌즈 중 하나에 바로 인접함 ― 를 포함하고; 그리고 검출기는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 평면에서 제공된다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼이 제공되는데, 하전 입자 다중 빔 칼럼은 다음의 것을 포함한다: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성되고, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접함 ― ; 및 대물 렌즈 어레이의 빔 하류의 빔 하류 어퍼쳐 어레이 ― 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐 각각은 대물 렌즈 어레이에서의 대응하는 대물 렌즈와 정렬되고 대물 렌즈로부터 빔 하류 어퍼쳐 어레이 상으로 입사하는 서브 빔의 선택된 부분만이 어퍼쳐를 통과하는 것을 허용하도록 구성됨 ― .

본 발명의 한 양태에 따르면, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼이 제공되는데, 하전 입자 다중 빔 칼럼은 다음의 것을 포함한다: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성되고, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접함 ― ; 및 대물 렌즈 어레이의 빔 하류의 빔 하류 어퍼쳐 어레이 ― 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐 각각은 대물 렌즈 어레이에서 대응하는 대물 렌즈를 구비하고, 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이 및/또는 대물 렌즈 어레이에서 정의되는 대응하는 어퍼쳐보다 더 작은 단면 면적을 가짐 ― .

본 발명의 한 양태에 따르면, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼이 제공되는데, 하전 입자 다중 빔 칼럼은: 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성됨 ― ; 및 대물 렌즈 어레이에 인접한 및/또는 통합되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이 ― 서브 빔 정의 어레이의 어퍼쳐 및 대물 렌즈 어레이의 어퍼쳐는 서브 빔의 대응하는 경로를 따라 있음 ― 을 포함하되, 여기서: 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔 정의 어레이의 각각의 어퍼쳐에 입사하는 서브 빔의 선택된 부분만이 상기 어퍼쳐를 통과하는 것을 허용하도록 구성되고; 및/또는 여기서: 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐는 대물 렌즈 어레이에서 정의되는 대응하는 어퍼쳐보다 더 작은 단면 면적을 갖는다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼이 제공되는데, 하전 입자 다중 빔 칼럼은 다음의 것을 포함한다: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성되고, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접함 ― ; 및 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성되는 검출기 ― 검출기는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 그리고 대물 렌즈 어레이로부터 빔 상류에 있는 평면에서 제공됨 ― .

본 발명의 한 양태에 따르면, 샘플을 향해 복수의 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이가 제공되는데, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이는 다음의 것을 포함한다: 각각의 다중 빔을 샘플의 상이한 구역(region) 상으로 동시에 투영하도록 구성되는 복수의 하전 입자 다중 빔 칼럼; 및 다중 빔의 서브 빔의 복수의 그룹 각각에 그룹 초점 보정 ― 각각의 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 서브 빔 모두에 대해 동일함 ― 을 적용하도록 구성되는 초점 보정기(focus corrector).

본 발명의 한 양태에 따르면, 검사 방법이 제공되는데, 다음의 것을 포함한다: 다중 빔 칼럼 어레이를 사용하여 샘플을 향해 복수의 하전 입자 다중 빔을 투영하는 것; 및 다중 빔의 서브 빔의 복수의 그룹 각각에 그룹 초점 보정 ― 각각의 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 서브 빔 모두에 대해 동일함 ― 을 적용하는 것.

본 개시의 상기 및 다른 양태는 첨부하는 도면과 연계하여 취해지는 예시적인 실시형태의 설명으로부터 더욱 명백해질 것인데, 첨부하는 도면에서:
도 1은 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치를 예시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 하전 입자 빔 도구를 예시하는 개략도이다.
도 3은 콜리메이터 어레이를 포함하는 하전 입자 다중 빔 칼럼의 개략도이다.
도 4는 콜리메이터 어레이가 없는 하전 입자 다중 빔 칼럼의 개략도이다.
도 5는 도 3의 다중 빔 칼럼을 포함하는 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이의 개략도이다.
도 6은 도 4의 다중 빔 칼럼을 포함하는 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이의 개략도이다.
도 7은 직사각형 다중 빔 칼럼 어레이의 개략적인 평면도(plan view)이다.
도 8은 육각형 다중 빔 칼럼 어레이의 개략적인 평면도이다.
도 9는 빔 하류 어퍼쳐 어레이를 갖는 다중 빔 칼럼에서 감속 대물 렌즈를 형성하는 전극의 부분의 개략적인 측단면도(side sectional view)이다.
도 10은 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐를 도시하는 도 9의 평면 A-A에 대한 개략적인 확대된 상부 단면도(top sectional view)이다.
도 11은 3 전극 대물 렌즈 어레이와 통합되는 전자 검출 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 12는 2 전극 대물 렌즈 어레이와 통합되는 전자 검출 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 13은 도 11 또는 도 12에서 묘사되는 타입의 검출기 모듈의 저면도(bottom view)이다.
도 14는 빔 어퍼쳐가 조밀 육방 어레이(hexagonal close packed array)로 있는 대안적 검출기 모듈의 저면도이다.
도 15는 검출기 모듈의 일부를 단면에서 묘사한다.
도 16은 이론적 트랜스 임피던스 증폭기의 개략도이다.
도 17은 열 노이즈의 영향을 나타내는 트랜스 임피던스 증폭기의 개략도이다.
도 18은 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이의 빔 하류 표면에 위치되는 전자 검출 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 19는 도 18의 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이의 빔 하류 표면의 단면도(end view)이다.
도 20은 두 개의 전극을 포함하는 대물 렌즈 어레이와 통합되는 보정기 어퍼쳐 어레이의 개략적인 측단면도이다.
도 21은 세 개의 전극을 포함하는 대물 렌즈 어레이와 통합되는 보정기 어퍼쳐 어레이의 개략적인 측단면도이다.
도 22는 예시적인 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극의 개략적인 상면도(top view)인데, 전극은 제1 방향으로 정렬되는 상대적으로 넓은 세장형 전도성 스트립(elongate conductive strip)을 포함한다.
도 23은 또 다른 예시적인 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극의 개략적인 상면도인데, 전극은 제2 방향으로 정렬되는 상대적으로 넓은 세장형 전도성 스트립을 포함한다.
도 24는 또 다른 예시적인 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극의 개략적인 상면도인데, 전극은 제1 방향으로 정렬되는 상대적으로 좁은 세장형 전도성 스트립을 포함한다.
도 25는 또 다른 예시적인 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극의 개략적인 상면도인데, 전극은 제2 방향으로 정렬되는 상대적으로 좁은 세장형 전도성 스트립을 포함한다.
도 26은 또 다른 예시적인 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극의 개략적인 상면도인데, 전극은 더 낮은 종횡비의 바둑판 무늬의(tessellating) 전도성 엘리먼트를 포함한다.

이제, 예시적인 실시형태에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것인데, 그 예는 첨부하는 도면에서 예시된다. 다음의 설명은 첨부의 도면을 참조하는데, 첨부의 도면에서, 달리 표현되지 않는 한, 상이한 도면에서의 동일한 번호는 동일한 또는 유사한 엘리먼트를 나타낸다. 예시적인 실시형태의 다음의 설명에서 기술되는 구현예는, 본 발명과 부합하는 모든 구현예를 나타내는 것은 아니다. 대신, 그들은 첨부된 청구범위에서 기재되는 본 발명에 관련되는 양태와 부합하는 장치 및 방법의 예에 불과하다.

디바이스의 물리적 사이즈를 감소시키는 전자 디바이스의 향상된 컴퓨팅 파워는 IC 칩 상의 트랜지스터, 커패시터, 다이오드, 등등과 같은 회로 컴포넌트의 패킹 밀도를 상당히 증가시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 이것은 더욱더 작은 구조물이 만들어지는 것을 가능하게 하는 증가된 분해능에 의해 가능하게 되었다. 예를 들면, 엄지손톱의 사이즈이며 2019년에, 또는 그 이전에 이용 가능한 스마트폰의 IC 칩은 20억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수도 있는데, 각각의 트랜지스터의 사이즈는 사람 머리카락의 1/1000보다 더 작다. 따라서, 반도체 IC 제조가 수백 개의 개개의 단계를 갖는 복잡하고 시간 소모적인 프로세스이다는 것은 놀라운 일이 아니다. 심지어 하나의 단계에서의 에러도 최종 제품의 기능에 극적으로 영향을 끼칠 잠재성을 갖는다. 단지 하나의 "킬러 결함(killer defect)"이 디바이스 고장을 야기할 수 있다. 제조 프로세스의 목표는 프로세스의 전체 수율을 향상시키는 것이다. 예를 들면, 50 단계 프로세스(여기서 단계는 웨이퍼 상에서 형성되는 층의 수를 나타낼 수 있음)에 대해 75 % 수율을 획득하기 위해서, 각각의 개개의 단계는 99.4 %보다 더 큰 수율을 가져야만 한다. 개개의 단계가 95 %의 수율을 갖는 경우, 전체 프로세스 수율은 7 %만큼 낮다.

IC 칩 제조 시설에서 높은 프로세스 수율이 바람직하지만, 시간당 프로세싱되는 기판의 수로서 정의되는 기판(즉, 웨이퍼) 스루풋을 높게 유지하는 것도 또한 필수적이다. 높은 프로세스 수율 및 높은 기판 스루풋은 결함의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 이것은 결함을 재검토하기 위해 오퍼레이터 개입이 필요로 되는 경우 특히 그렇다. 따라서, 검사 도구(예컨대, 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; 'SEM'))에 의한 마이크로 및 나노 스케일의 결함의 높은 스루풋 검출 및 식별은 높은 수율 및 낮은 비용을 유지하는 데 필수적이다.

SEM은 스캐닝 디바이스 및 검출기 장치를 포함한다. 스캐닝 디바이스는, 1차 전자를 생성하기 위한 전자 소스를 포함하는 조명 장치, 및 1차 전자의 하나 이상의 집속된 빔을 사용하여 기판과 같은 샘플을 스캐닝하기 위한 투영 장치를 포함한다. 정리하면, 적어도 조명 장치, 또는 조명 시스템, 및 투영 장치, 또는 투영 시스템은 함께 전자 광학(electron-optical) 시스템 또는 장치로서 함께 지칭될 수도 있다. 1차 전자는 샘플과 상호 작용하여 2차 전자를 생성한다. 검출 장치는, SEM이 샘플의 스캐닝된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캐닝될 때 샘플로부터 2차 전자를 포획한다(capture). 높은 스루풋 검사를 위해, 검사 장치 중 일부는 1차 전자의 다수의 집속된 빔, 즉 다중 빔을 사용한다. 다중 빔의 성분 빔(component beam)은 서브 빔 또는 빔릿(beamlet)으로 지칭될 수도 있다. 다중 빔은 샘플의 상이한 부분을 동시에 스캐닝할 수 있다. 따라서, 다중 빔 검사 장치는 단일 빔 검사 장치보다 훨씬 더 높은 속도에서 샘플을 검사할 수 있다.

다음의 도면은 개략적이다. 따라서 도면에서 컴포넌트의 상대적인 치수는 명확성을 위해 과장될 수도 있다. 도면의 다음의 설명 내에서, 동일한 또는 유사한 참조 번호는, 동일한 또는 유사한 컴포넌트 또는 엔티티를 가리키며, 개개의 실시형태와 관련한 차이점만이 설명된다. 설명 및 도면이 전자 광학 장치에 관한 것이지만, 실시형태는 본 개시를 특정한 하전 입자로 제한하기 위해 사용되지는 않는다는 것이 인식된다. 따라서, 본 문서 전체에 걸친 전자에 대한 언급은 하전 입자에 대한 일반적인 언급으로서 간주될 수도 있는데, 하전 입자는 반드시 전자인 것은 아니다.

이제, 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 예시하는 개략도인 도 1에 대한 참조가 이루어진다. 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)는 메인 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 하전 입자 빔 도구(40)(이것은 전자가 하전 입자로서 사용되는 경우 전자 빔 도구로 또한 지칭될 수도 있음),기기 프론트 엔드 모듈(equipment front end module; EFEM)(30) 및 컨트롤러(50)를 포함한다. 하전 입자 빔 도구(40)는 메인 챔버(10) 내에 위치된다.

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

로드 락 챔버(20)는 샘플 주위의 가스를 제거하기 위해 사용된다. 이것은 주변 환경의 압력보다 더 낮은 국소적 가스 압력인 진공을 생성한다. 로드 락 챔버(20)는 로드 락 챔버(20) 내의 가스 입자를 제거하는 로드 락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다. 로드 락 진공 펌프 시스템의 동작은 로드 락 챔버가 대기압 아래의 제1 압력에 도달하는 것을 가능하게 한다. 제1 압력에 도달한 이후, 하나 이상의 로봇 암(도시되지 않음)은 샘플을 로드 락 챔버(20)로부터 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 메인 챔버 진공 펌프 시스템은, 샘플 주위의 압력이 제1 압력보다 더 낮은 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(10) 내의 가스 입자를 제거한다. 제2 압력에 도달한 이후, 샘플은 하전 입자 빔 도구(40)로 운반되는데, 샘플은 하전 입자 빔 도구(40)에 의해 검사를 받을 수도 있다. 하전 입자 빔 도구(40)는 다중 빔 전자 광학 장치를 포함할 수도 있다.

컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 도구(40)에 전자적으로 연결된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 제어하도록 구성되는 프로세서(예컨대 컴퓨터)일 수도 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 신호 및 이미지 프로세싱 기능을 실행하도록 구성되는 프로세싱 회로부(circuitry)를 또한 포함할 수도 있다. 컨트롤러(50)가 메인 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조물의 외부에 있는 것으로 도 1에서 도시되어 있지만, 컨트롤러(50)는 구조물의 일부일 수도 있다는 것이 인식된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 컴포넌트 엘리먼트 중 하나에 위치될 수도 있거나 또는 그것은 컴포넌트 엘리먼트 중 적어도 두 개에 걸쳐 분산될 수 있다. 본 개시는 전자 빔 검사 도구를 수용하는 메인 챔버(10)의 예를 제공하지만, 본 개시의 양태는, 그들의 가장 넓은 의미에서, 전자 빔 검사 도구를 수용하는 챔버로 제한되지는 않는다는 것을 유의해야 한다. 오히려, 전술한 원리는 제2 압력 하에서 동작하는 장치의 다른 배열 및 다른 도구에도 또한 적용될 수도 있다는 것이 인식된다.

이제, 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 일부인 예시적인 하전 입자 빔 도구(40)를 예시하는 개략도인 도 2에 대한 참조가 이루어진다. 하전 입자 빔 도구(40)(본원에서 장치(40)로서 또한 지칭됨)는 하전 입자 소스(201)(예를 들면, 전자 소스), 투영 장치(230), 전동식 스테이지(motorized stage; 209), 및 샘플 홀더(207)를 포함할 수도 있다. 하전 입자 소스(201) 및 투영 장치(230)는 함께 전자 광학 장치로서 지칭될 수도 있다. 샘플 홀더(207)는 검사를 위해 샘플(208)(예를 들면, 기판 또는 마스크)을 유지하기 위해 전동식 스테이지(209)에 의해 지지된다. 하전 입자 빔 도구(40)는 전자 검출 디바이스(240)를 더 포함할 수도 있다.

하전 입자 소스(201)는 캐소드(도시되지 않음) 및 추출기 또는 애노드(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 하전 입자 소스(201)는 캐소드로부터 전자를 1차 전자로서 방출하도록 구성될 수도 있다. 1차 전자는 1차 전자를 포함하는 하전 입자 빔(202)을 형성하기 위해 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출되거나 또는 가속된다.

투영 장치(230)는 하전 입자 빔(202)을 복수의 서브 빔(211, 212, 및 213)으로 변환하도록 그리고 각각의 서브 빔을 샘플(208) 상으로 지향시키도록 구성된다. 간략화를 위해 세 개의 서브 빔이 예시되지만, 수십, 수백 또는 수천 개의 서브 빔이 있을 수도 있다. 서브 빔은 빔릿으로 지칭될 수도 있다.

컨트롤러(50)는 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 다양한 부분, 예컨대 하전 입자 소스(201), 전자 검출 디바이스(240), 투영 장치(230), 및 전동식 스테이지(209)에 연결될 수도 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 이미지 및 신호 프로세싱 기능을 수행할 수도 있다. 컨트롤러(50)는, 하전 입자 빔 도구(40)를 비롯하여, 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 동작을 제어하기 위해 다양한 제어 신호를 또한 생성할 수도 있다.

투영 장치(230)는 검사를 위해 서브 빔(211, 212, 및 213)을 샘플(208) 상으로 집속하도록 구성될 수도 있고 샘플(208)의 표면 상에 세 개의 프로브 스팟(221, 222, 및 223)을 형성할 수도 있다. 투영 장치(230)는 샘플(208)의 표면의 섹션에서 개개의 스캐닝 영역에 걸쳐 프로브 스팟(221, 222, 및 223)을 스캐닝하기 위해 1차 서브 빔(211, 212, 및 213)을 편향시키도록 구성될 수도 있다. 샘플(208) 상의 프로브 스팟(221, 222, 및 223) 상의 1차 서브 빔(211, 212, 및 213)의 입사에 응답하여, 2차 전자 및 후방 산란 전자를 포함할 수도 있는 전자가 샘플(208)로부터 생성될 수도 있다. 2차 전자는 50 eV 이하의 전자 에너지를 통상적으로 가진다. 후방 산란 전자는 50 eV와 1차 서브 빔(211, 212, 및 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 통상적으로 갖는다.

전자 검출 디바이스(240)는 2차 전자 및/또는 후방 산란 전자를 검출하도록 그리고 컨트롤러(50) 또는 신호 프로세싱 시스템(도시되지 않음)으로 전송되는 대응 신호를 생성하도록, 예를 들면, 샘플(208)의 대응하는 스캔된 영역의 이미지를 구성하도록 구성될 수도 있다. 전자 검출 디바이스(240)는 투영 장치(230)에 통합될 수도 있거나 또는 그로부터 분리될 수도 있는데, 2차 광학 칼럼은 2차 전자 및/또는 후방 산란 전자를 전자 검출 디바이스(240)로 지향시키기 위해 제공된다.

컨트롤러(50)는 이미지 획득기(도시되지 않음) 및 스토리지 디바이스(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 프로세싱 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 컨트롤러(50)는 프로세서, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 터미널, 퍼스널 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스, 및 등등, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 이미지 획득기는 컨트롤러의 프로세싱 기능의 적어도 일부를 포함할 수도 있다. 따라서 이미지 획득기는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수도 있다. 이미지 획득기는, 다른 것들 중에서도, 전기 도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오(wireless radio), 또는 이들의 조합과 같은, 신호 통신을 허용하는 하전 입자 빔 도구(40)의 전자 검출 디바이스(240)에 통신 가능하게 커플링될 수도 있다. 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 신호를 수신할 수도 있고, 신호에 포함되는 데이터를 프로세싱할 수도 있으며 그로부터 이미지를 구성할 수도 있다. 따라서, 이미지 획득기는 샘플(208)의 이미지를 획득할 수도 있다. 이미지 획득기는 다양한 사후 프로세싱(post-processing) 기능, 예컨대 윤곽을 생성하는 것, 획득된 이미지 상에서 표시자(indicator)를 중첩시키는 것, 및 등등을 또한 수행할 수도 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지의 밝기 및 대비, 등등의 조정을 수행하도록 구성될 수도 있다. 스토리지는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 다른 타입의 컴퓨터 판독 가능 메모리, 및 등등과 같은 저장 매체일 수도 있다. 스토리지는 이미지 획득기와 커플링될 수도 있고 스캐닝된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지, 및 사후 프로세싱된 이미지로서 저장하기 위해 사용될 수도 있다.

이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 수신되는 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수도 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수도 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일의 이미지일 수도 있다. 단일의 이미지는 스토리지에 저장될 수도 있다. 단일의 이미지는 복수의 구역으로 분할될 수도 있는 원본 이미지일 수도 있다. 구역 각각은 샘플(208)의 피쳐를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수도 있다. 획득된 이미지는 시간 기간에 걸쳐 다수 회 샘플링되는 샘플(208)의 단일의 이미징 영역의 다수의 이미지를 포함할 수도 있다. 다수의 이미지가 스토리지에 저장될 수도 있다. 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 다수의 이미지를 사용하여 이미지 프로세싱 단계를 수행하도록 구성될 수도 있다.

컨트롤러(50)는 검출된 하전 입자(예를 들면, 2차 전자)의 분포를 획득하기 위해 측정 회로부(예를 들면, 아날로그 대 디지털 컨버터)를 포함할 수도 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 하전 입자(예를 들면, 전자) 분포 데이터는, 검사 중인 샘플 구조물의 이미지를 재구성하기 위해, 샘플 표면에 입사하는 각각의 1차 서브 빔(211, 212, 및 213) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여 사용될 수 있다. 재구성된 이미지는 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조물의 다양한 피쳐를 드러내기 위해 사용될 수 있다. 그에 의해, 재구성된 이미지는 샘플에서 존재할 수도 있는 임의의 결함을 드러내기 위해 사용될 수 있다.

컨트롤러(50)는 샘플(208)의 검사 동안 샘플(208)을 이동시키도록 전동식 스테이지(209)를 제어할 수도 있다. 컨트롤러(50)는 전동식 스테이지(209)가 샘플(208)을, 적어도 샘플 검사 동안, 한 방향으로, 바람직하게는 연속적으로, 예를 들면, 일정한 속도로 이동시키는 것을 가능하게 할 수도 있다. 컨트롤러(50)는, 다양한 파라미터에 의존하여 샘플(208)의 이동의 속도를 변경하도록, 전동식 스테이지(209)의 이동을 제어할 수도 있다. 예를 들면, 컨트롤러(50)는 스캐닝 프로세스의 검사 단계의 특성에 따라 스테이지 속도(그것의 방향을 포함함)를 제어할 수도 있다.

도 3은 실시형태에 따른 하전 입자 다중 빔 칼럼(110)을 묘사한다. 하전 입자 다중 빔 칼럼(110)은, 샘플(208)을 향해 하전 입자 다중 빔(예를 들면, 1차 빔으로부터 유도되는 복수의 서브 빔을 포함함)을 투영하는 하전 입자 도구의 일부로서 제공될 수도 있다. 하전 입자 도구는 도 2를 참조하여 상기에서 논의되는 하전 입자 빔 도구(40)의 피쳐 중 임의의 것을 포함할 수도 있다. 다중 빔 칼럼(110)은 하전 입자 빔 소스(201)로부터 하전 입자의 빔을 수신한다. 소스(201)는 하전 입자(112)를 방출한다. 몇몇 실시형태에서, 하전 입자는 전자를 포함하거나 또는 전자로 구성된다. 소스(201)는 도 2를 참조하여 상기에서 설명되는 방식 중 임의의 방식으로, 예를 들면, 단일 소스로 구성될 수도 있다. 따라서, 소스(201)는 캐소드(도시되지 않음) 및 추출기 또는 애노드(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 소스(201)는 밝기와 전체 방출 전류 사이의 바람직한 균형을 갖는 고휘도 열 필드 방출기(high brightness thermal field emitter)를 포함할 수도 있다. 배열에서, 복수의 소스가 있을 수도 있다. 소스(210)는 복수의 소스 중 하나의 소스일 수도 있다. 복수의 소스는 소스의 어레이를 형성할 수도 있고 소스 어레이로서 지칭될 수도 있다. 소스 어레이에서, 소스는 공통 기판 상에서 제공될 수도 있다.

다중 빔 칼럼(110)은 어퍼쳐 어레이(152)(예를 들면, 복수의 어퍼쳐를 갖는 플레이트와 같은 본체(plate-like body)를 포함함)를 정의하는 서브 빔을 포함한다. 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)는 소스(201)에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성한다. 다중 빔 칼럼(110)은 콜리메이터 어레이(150)를 더 포함한다. 콜리메이터 어레이(150)는 복수의 콜리메이터를 포함한다. 세 개의 콜리메이터가 도 3에서 도시되어 있다. 콜리메이터 어레이(150)는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)로부터 빔 하류에 있다. 콜리메이터 각각은 서브 빔을 시준하도록 구성된다. 콜리메이터 어레이(150)는 방출된 하전 입자(112)로부터 시준된 서브 빔을 형성한다.

서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)는 콜리메이터 어레이(150)에 바로 인접할 수도 있고 및/또는 콜리메이터 어레이(150)와 통합될 수도 있다. 콜리메이터 어레이(150)의 콜리메이터 각각은 편향기일 수도 있고 콜리메이터 편향기로서 지칭될 수도 있다.

다중 빔 어레이(110)는 복수의 대물 렌즈를 포함하는 대물 렌즈 어레이(118)를 더 포함한다. 세 개의 대물 렌즈가 도 3에서 도시되어 있다. 하전 입자의 경로는 도 3에서 파선에 의해 개략적으로 묘사되며, 서브 빔이 대물 렌즈 상으로, 그 후, 샘플(208) 상으로 실질적으로 수직으로 입사하도록 콜리메이터가 하전 입자를 편향시킨다는 것이 개략적으로 확인될 수 있다. 대물 렌즈 어레이(118)의 대물 렌즈는 공통 평면에 있을 수도 있다. 각각의 대물 렌즈는 시준된 서브 빔을 샘플(208) 상으로 투영한다. 소스(201)로부터 각각의 대물 렌즈까지의 거리는 소망되는 축소를 제공하도록 선택된다. 서브 빔의 시준은 대물 렌즈에서의 상면 만곡(field curvature) 효과를 감소시킬 수도 있고, 그에 의해, 비점수차 및 초점 에러와 같은 상면 만곡에 의해 야기되는 에러를 감소시킬 수도 있다. 콜리메이터 어레이(150)는 본 실시형태에서 집광 렌즈의 어레이를 기준으로 중간 이미지 평면에서 제공되지 않는다. 이것은 색수차를 증가시킬 수 있고 그에 의해 샘플(208) 상에서의 조명된 스팟의 최소 사이즈를 증가시킬 수 있다. 그러나, 각각의 단일의 소스(201)에 의해 조명되는 영역은, 색수차에 기인한 조명된 스팟의 최소 사이즈로의 임의의 증가가 허용될 수도 있도록 상대적으로 작을 수도 있다.

대물 렌즈 어레이는 본원에서 타원 형상의 어레이에 의해 개략적으로 묘사된다. 각각의 타원 형상은 대물 렌즈 어레이의 대물 렌즈 중 하나를 나타낸다. 타원 형상은, 광학 렌즈에서 자주 채택되는 양면 볼록 형태와 유사하게, 렌즈를 나타내기 위한 관례에 따라 사용된다. 그러나, 본원에서 논의되는 것들과 같은 하전 입자 배열의 맥락에서, 대물 렌즈 어레이는 통상적으로 정전기적으로 동작할 것이고 따라서 양면 볼록 형상을 채택하는 어떠한 물리적 엘리먼트도 필요로 하지 않을 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 대물 렌즈 어레이는, 예를 들면, 각각이 복수의 구멍 또는 어퍼쳐를 갖는 적어도 두 개의 플레이트를 포함할 수도 있다. 플레이트에서의 각각의 구멍의 포지션은 다른 플레이트에서의 대응하는 구멍의 포지션에 대응한다. 대응하는 구멍은, 사용시, 다중 빔에서 동일한 빔 또는 서브 빔에 대해 동작한다.

다중 빔 칼럼(110)은 검출기(170)를 더 포함한다. 검출기(170)는 샘플(208)로부터 방출되는 하전 입자(예를 들면, 2차 전자 및/또는 후방 산란 전자)를 검출한다. 검출기(170)는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)로부터 빔 하류에 있는 평면에서 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 도 3에서 예시화되는 바와 같이, 검출기(170)는 다중 빔 칼럼(110)의 가장 빔 하류 표면(down-beam-most surface)에서 위치된다(예를 들면, 사용시 샘플(208)과 대향함). 다른 실시형태에서, 도 18 및 도 19에서 예시화되고 하기에서 논의되는 바와 같이, 검출기는 대물 렌즈 어레이(118)로부터의 빔 상류의 또는 대물 렌즈 어레이(118)의 적어도 하나의 전극의 빔 상류에 있는 평면에서 위치된다. 논의되는 예에서, 검출기(170)는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)의 빔 하류 표면에서 위치된다.

한 실시형태에서, 검출기(170)는, 예를 들면, CMOS 칩 검출기를 포함하고, 대물 렌즈 어레이(118)의 대물 렌즈 중 하나 이상의 대물 렌즈의 저부(bottom) 전극과 통합된다. 검출기(170)는 전자 검출 디바이스(240)에 대한 상기에서 설명되는 방식 중 임의의 방식으로 구성될 수도 있다. 검출기(170)는, 예를 들면, 다중 빔 칼럼(110)에 의해 스캐닝되는 샘플(208)의 영역의 이미지를 구성하기 위해 또는 다른 사후 프로세싱을 수행하기 위해, 예를 들면, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기에서 설명되는 바와 같이 신호 프로세싱 시스템 또는 컨트롤러(50)로 전송되는 신호를 생성할 수도 있다.

도시되는 실시형태에서, 콜리메이터 어레이(150)의 각각의 콜리메이터는 예를 들면 적어도 작은 거리만큼 이격되는, 바람직하게는 인접하는, 예를 들면, 바로 인접하는 대물 렌즈 어레이(118)의 대물 렌즈 중 하나의 빔 상류에 있다. 콜리메이터는 대물 렌즈와 직접 접촉할 수도 있거나 또는 대물 렌즈로부터 작은 거리만큼 떨어져 이격될 수도 있다(그 사이에 임의의 다른 엘리먼트가 제공되거나 또는 제공되지 않음). 대물 렌즈에 바로 인접하거나, 또는 적어도 밀접하게 가까운 것에 의해, 콜리메이터 및 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)(이것은 소스(201)로부터의 빔 경로를 따르는 제1 어레이 엘리먼트일 수도 있음)는, 콜리메이터 어레이가 더 빔 상류에, 예를 들면, 집광 렌즈 어레이와 관련되는 중간 이미지 평면에서 제공되는 대안적인 배열에서 보다 샘플(208)에 훨씬 더 가까울 수 있다. 따라서, 콜리메이터 어레이(150) 및 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)는 소스(201)보다 대물 렌즈 및/또는 샘플(208)에 더 가깝다. 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)와 대물 렌즈 사이의 거리는 바람직하게는 소스(201)로부터 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)까지의 거리보다 훨씬 더 작고, 바람직하게는 약 10 배 더 작다.

이러한 방식으로 샘플(208)에 가깝게 콜리메이터 어레이(150)를 제공하는 것은 콜리메이터 어레이(150)의 빔 상류의 하전 입자 광학기기에 대한 요건을 단순화한다. 서브 빔이 콜리메이터 및/또는 대물 렌즈에 양호한 정렬을 가지고 진입하는 것을 보정기가 보장할 필요성은 (서브 빔이 콜리메이터 및/또는 대물 렌즈의 바로 빔 상류에서 형성되고, 따라서, 본질적으로(intrinsically) 잘 정렬되기 때문에) 예를 들면 덜 엄격하다.

몇몇 실시형태에서, 도 3에서 예시화되는 바와 같이, 다중 빔 칼럼(110)은, 하전 입자가, 어떠한 렌즈 어레이 또는 편향기 어레이도 통과하지 않고, 소스(201)로부터 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)로 전파하도록 구성된다. 렌즈 어레이는 단일의 평면에 있는 복수의 렌즈일 수도 있다. 편향기 어레이는 단일의 평면에 있는 복수의 편향기일 수도 있다. 따라서, 콜리메이터 어레이의 빔 상류 구역은 어떠한 렌즈 어레이 또는 편향기 어레이도 없다. 콜리메이터 어레이(150)의 빔 상류에(예를 들면, 소스(201)와 콜리메이터 어레이(150) 사이에) 렌즈 어레이 또는 편향기 어레이가 존재하지 않는다. 콜리메이터 어레이(150)는 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 조명 시스템, 바람직하게는 소스(201)의 빔 하류의 빔 경로에서 첫 번째 전자 광학 어레이 엘리먼트이다. 콜리메이터 어레이(150)의 빔 상류에서 임의의 렌즈 또는 편향기 어레이 엘리먼트를 방지하는 것은, 소스(201)로부터의 더 적은 비율의 하전 입자가 대물 렌즈를 통해 안내되지만 그러나 대물 렌즈의 빔 상류의 하전 입자 광학기기에 대한, 그리고 그러한 광학기기에서 결함을 보정할 보정기에 대한 요건은 감소된다는 것을 의미할 수도 있다. 예를 들면, 몇몇 대안적인 배열은 두 개의 렌즈 어레이(대물 렌즈 어레이에 더하여 집광 렌즈 어레이)를 제공하는 것에 의해 소스 전류 활용을 최대화하려고 시도한다. 이러한 방식의 두 개의 렌즈 어레이의 제공은 소스 개방 각도에 걸친 가상 소스 포지션 균일성의 포지션에 대한 엄격한 요건을 초래하거나, 또는 각각의 서브 빔이 빔 하류로 자신의 대응하는 대물 렌즈의 중심을 통과하는 것을 보장하기 위해 서브 빔마다 보정 광학기기를 필요로 한다. 본 개시의 실시형태의 설계 철학은, 소스(201)로부터 샘플(208)까지의 빔 경로에서의 첫 번째 어레이 엘리먼트(예를 들면, 상기에서 논의되는 특정한 예에서의 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152) 또는 콜리메이터 어레이(150)와 같은, 대응하는 복수의 서브 빔을 생성하도록 및/또는 그 복수의 서브 빔과 상호 작용하도록 구성되는 단일의 평면에서의 복수의 어퍼쳐, 렌즈 또는 편향기)로부터 소스(201)로부터의 빔 경로에서의 마지막 엘리먼트(예를 들면, 대물 렌즈 또는 검출기(170)의 저부 전극)까지의 빔 경로를 최소화하는 것이다. 본원에서 설명되는 아키텍쳐는 이 빔 경로가 상당히 감소되는 것을 허용한다. 몇몇 배열에서, 빔 경로는 약 10 mm 미만까지, 바람직하게는 약 5 mm 미만까지, 바람직하게는 약 2 mm 미만까지 감소될 수 있다. 빔 경로를 감소시키는 것은 소스 개방 각도에 대한 가상 소스 포지션에 대한 엄격한 요건을 감소시키거나 또는 제거한다. 소스 전류 활용은 두 개의 렌즈 어레이를 사용하는 대안적인 배열보다 더 낮을 수도 있지만, 그러나 이것은, 하기에서 설명되는 바와 같이, 다중 빔 칼럼 어레이(복수의 다중 빔 칼럼(110)을 포함함)를 제공하는 것에 의해 보상될 수 있다.

도 4는 콜리메이터 어레이(150)가 생략된 도 3의 실시형태에 대한 변형예를 묘사한다. 도 4의 실시형태는 도 3의 실시형태에 대해 상기에서 설명되는 방식 중 임의의 방식으로 달리 구성될 수도 있다. 콜리메이터 어레이(150)를 생략하는 것은 전체 배열을 단순화하고 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)가 대물 렌즈 어레이에 더 가깝게 배치되는 것 및/또는 대물 렌즈 어레이와 통합되는 것을 허용할 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 스루풋은 다수의 소스(201)를 사용하는 것에 의해 증가된다. 몇몇 실시형태에서, 도 5 내지 도 8에서 예시화되는 바와 같이, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이가 제공된다. 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이는 본원에서 설명되는 다중 빔 칼럼(110)의 실시형태 중 복수의 임의의 실시형태를 포함할 수도 있다. 각각의 다중 빔 칼럼(110)은 상이한 각각의 소스(201)에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성한다. 각기 각각의 소스(201)는 복수의 소스(201) 중 하나의 소스일 수도 있다. 복수의 소스(201)의 적어도 서브세트는 소스 어레이로서 제공될 수도 있다. 소스 어레이는 공통 기판 상에 제공되는 복수의 소스(201)를 포함할 수도 있다. 다중 빔 칼럼(110)은 동일한 샘플(208)의 상이한 구역 상으로 서브 빔을 동시에 투영하도록 배열된다. 그에 의해, 샘플(208)의 증가된 영역이 동시에 프로세싱(예를 들면, 평가)될 수 있다. 빔 칼럼(110) 사이의 작은 간격을 달성하기 위해, 각각의 다중 빔 칼럼(110)의 대물 렌즈 어레이(118) 및/또는 콜리메이터 어레이(150)는 마이크로전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS)을 제조하기 위해 사용되는 기술을 사용하여 또는 CMOS 기술을 사용하는 것에 의해 제조될 수 있다. 다중 빔 칼럼(110)은 하전 입자 서브 빔을 샘플(208)의 인접한 구역 상으로 투영하도록 서로 인접하게 배열될 수도 있다. 원칙적으로 임의의 수의 다중 빔 칼럼(110)이 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 다중 빔 칼럼(110)의 개수는 9 개에서부터 200 개까지의 범위 내에 있다. 한 실시형태에서, 다중 빔 칼럼(110)은, 도 7에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이, 직사각형 어레이로 배열된다. 한 실시형태에서, 다중 빔 칼럼(110)은, 도 8에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이, 육각형 어레이로 배열된다. 다른 실시형태에서, 다중 빔 칼럼(110)은 불규칙한 어레이 또는 직사각형 또는 육각형 이외의 기하학적 형상을 갖는 규칙적인 어레이로 제공된다. 다중 빔 칼럼 어레이의 각각의 다중 빔 칼럼(110)은, 단일의 다중 빔 칼럼(110)을 언급할 때, 본원에서 설명되는 방식 중 임의의 방식으로 구성될 수도 있다.

다중 빔 칼럼(110)의 각각의 서브 빔은 샘플(208)이 배치되는 오브젝트 평면의 각각의 개개의 스캐닝 영역에 걸쳐 스캐닝될 수 있다. 즉, 샘플 표면은 각각의 서브 빔의 빔 스팟에 노출된다. 각각의 빔 스팟에 의해 노출되는 샘플 표면은 서브 빔 주소 지정 가능 영역(sub-beam addressable area)으로서 지칭될 수도 있다. 다중 빔 칼럼(110)의 모든 서브 빔의 서브 빔 주소 지정 가능 영역은 일괄적으로 칼럼 주소 지정 가능 영역으로 지칭될 수 있다. 칼럼 주소 지정 가능 영역은 서브 빔의 스캐닝 범위가 대물 렌즈(118)의 피치보다 더 작기 때문에 연속하지 않을 수도 있다. 샘플(208)의 연속 구역은 오브젝트 평면에서 샘플(208)을 기계적으로 스캐닝하는 것에 의해 스캐닝될 수 있다. 샘플(208)의 기계적 스캔은 사행(meander) 또는 스텝 앤드 스캔(step-and-scan) 타입 움직임일 수 있다.

칼럼 주소 지정 가능 영역을 둘러싸는 연속 영역은 본원에서 구역으로 지칭된다. 구역은 원 또는 다각형일 수 있다. 구역은 칼럼 주소 지정 가능 영역을 포괄하는 가장 작은 그러한 형상이다. 인접한 빔 칼럼(110)에 의해 주소 지정되는 구역은 오브젝트 평면에 배치될 때 샘플(208)에 인접한다. 인접 구역은 반드시 접할 필요는 없다. 빔 칼럼(110)은 샘플(208)의 적어도 일부 내지 전체를 커버하도록 배열될 수도 있다. 구역은 빔 칼럼(110)에 의해 전체 부분이 투영될 수 있도록 이격될 수도 있다. 스테이지는 빔 칼럼(110)과 관련되는 구역이 중첩 없이 샘플(208)의 전체 부분을 커버하도록 빔 칼럼(110)을 기준으로 이동할 수도 있다. 빔 칼럼(110)의 풋프린트(즉, 오브젝트 평면 상으로의 빔 칼럼(110)의 투영)는 빔 칼럼(110)이 서브 빔을 투영하는 구역보다 통상적으로 더 크다.

본원에서 설명되는 실시형태 중 임의의 실시형태에서, 도 3 내지 도 6의 실시형태에서 예시화되는 바와 같이, 다중 빔 칼럼(110)은 샘플(208) 상으로 입사하는 서브 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성되는 하나 이상의 수차 보정기(126)를 포함할 수도 있다. 수차 보정기(126)의 적어도 서브세트 각각은, 예를 들면 대물 렌즈 어레이(118) 내의 대물 렌즈 중 하나 이상의 대물 렌즈 또는, 존재하는 경우, 콜리메이터 어레이(150) 내의 콜리메이터 중 하나 이상의 콜리메이터와 통합되는, 또는 이들에 바로 인접하는 대물 렌즈 어레이(118) 내의 대물 렌즈 중 하나 이상의 대물 렌즈의 빔 상류에 있을 수도 있다. 수차 보정기(126)는 다음의 것 중 하나 이상을 서브 빔에 적용하도록 구성될 수도 있다: 초점 보정, 상면 만곡 보정, 비점수차 보정. 보정은 개개의 서브 빔에 적용될 수도 있거나(예를 들면, 각각의 서브 빔이 상이한 보정을 잠재적으로 수신함) 또는 서브 빔의 그룹에 적용될 수도 있다(예를 들면, 각각의 그룹 내의 서브 빔 모두가 적어도 하나의 타입의 보정에 대해 동일한 보정을 받음). 그룹의 적어도 일부 각각은 모두 동일한 다중 빔 칼럼(110) 내에 있는 서브 빔으로 구성될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 그룹 중 적어도 일부 각각은 다중 빔 칼럼 어레이의 상이한 다중 빔 칼럼(110) 내에 있는 서브 빔을 포함할 수도 있다. 그룹 단위로 보정을 적용하는 것은 수차 보정기(126)에 대한 라우팅 요건을 감소시킨다. 수차 보정기(126)는 참조에 의해, 특히 서브 빔에 보정을 적용하기 위한 어퍼쳐 어셈블리 및 빔 매니퓰레이터 유닛(beam manipulator unit)의 개시에 대한 참조에 의해, 본원에 통합되는 유럽 특허 출원 번호 20168281.2에서 설명되는 바와 같이 구현될 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 도 20 내지 도 26에서 예시화되는 바와 같이, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이는 초점 보정기를 포함한다. 초점 보정기는 각각의 개개의 서브 빔에 초점 보정을 적용하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 초점 보정기는 다중 빔의 서브 빔의 복수의 그룹 각각에 그룹 초점 보정을 적용한다. 초점 보정은 Z, Rx 및 Ry 방향에서의 보정 중 임의의 것 또는 모두를 포함할 수 있다. 각각의 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 서브 빔 모두에 대해 동일하다. 상기에서 언급되는 바와 같이, 그룹 단위로 보정을 적용하는 것은 라우팅 요건을 감소시킬 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 초점 보정기는 상이한 다중 빔으로부터의 서브 빔에 상이한 보정을 적용한다. 따라서, 하나의 다중 빔 칼럼(110)으로부터의 다중 빔에 적용되는 초점 보정은 동일한 어레이의 상이한 다중 빔 칼럼(110)으로부터의 다중 빔에 적용되는 초점 보정과는 상이할 수도 있다. 따라서 초점 보정기는 상이한 다중 빔 칼럼(110) 사이의 제조 또는 설치 차이 및/또는 상이한 다중 빔 칼럼(110) 사이의 샘플(208)의 표면의 높이에서의 차이를 보정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 초점 보정기는 동일한 다중 빔 내의 상이한 서브 빔에 상이한 보정을 적용할 수도 있다. 따라서, 초점 보정기는 더 미세한 레벨의 세분성에서 초점 보정을 제공할 수 있을 수도 있고, 그에 의해, 예를 들면, 다중 빔 칼럼(110) 내의 제조 변동 및/또는 샘플(208)의 표면의 높이에서의 상대적으로 짧은 범위 변동을 보정할 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 초점 보정기는 기계적 액추에이터(630)를 포함한다. 기계적 액추에이터(630)는 적어도 부분적으로 초점 조정 엘리먼트의 기계적 작동에 의해 그룹 초점 보정 중 하나 이상의 그룹 초점 보정 각각을 적용한다. 초점 조정 엘리먼트의 기계적 작동은 전체 다중 빔 칼럼(110) 또는 그 일부, 예를 들면, 대물 렌즈 어레이(118)의 기울기 및/또는 시프트를 적용할 수도 있다. 예를 들면, 초점 조정 엘리먼트는 대물 렌즈 어레이(118)의 하나 이상의 전극을 포함할 수도 있고 기계적 액추에이터(630)는 대물 렌즈 어레이(118)의 하나 이상의(예를 들면, 모든) 전극을 (예를 들면, 샘플(208)의 표면을 향해 또는 그로부터 멀어지게) 이동시키는 것에 의해 초점을 조정할 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 초점 보정기는 적어도 부분적으로 하나 이상의 전극 각각에 인가되는 전위를 변경하는 것에 의해 그룹 초점 보정 중 하나 이상의 그룹 초점 보정 각각을 적용한다. 몇몇 실시형태에서, 도 20 내지 도 26에서 예시화되는 바와 같이, 초점 보정기는 적어도 하나의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)를 포함한다. 보정기 어퍼쳐 어레이(601)는 보정기 어퍼쳐(603)의 복수의 그룹(각각의 그룹은 복수의 보정기 어퍼쳐(603)를 포함함)을 정의한다. 보정기 어퍼쳐 어레이(601)는 대물 렌즈 어레이(118)와 통합되고, 및/또는 그것에 바로 인접할 수도 있다. 예를 들면, 보정 어퍼쳐 어레이(601)는 대물 렌즈 어레이(118)의 전극(예를 들면, 어퍼쳐를 정의하는 본체) 상에서 형성될 수도 있다.

도 20에서 도시되는 예에서, 보정기 어퍼쳐 어레이(601)는 2 전극 대물 렌즈 어레이(118)의 빔 상류 전극(611) 상에서 형성된다. 도 20에서 도시되는 예에서, 대물 렌즈 어레이(118)의 빔 하류 전극(612) 상에서 또 다른 보정기 어퍼쳐 어레이(602)가 형성된다. 또 다른 보정기 어퍼쳐 어레이(602)는 보정기 어퍼쳐(605)의 또 다른 복수의 그룹을 정의할 수도 있다.

도 21에서 도시되는 예에서, 보정기 어퍼쳐 어레이(601)는 3 전극 대물 렌즈 어레이(118)의 중앙 전극의 빔 상류 표면 상에서 형성된다(또는 그것을 형성한다). 도 21에서 도시되는 예에서, 보정기 어퍼쳐(605)의 또 다른 복수의 그룹을 정의하는 또 다른 보정기 어퍼쳐 어레이(602)가 중앙 전극의 빔 하류 표면 상에서 형성된다(또는 그것을 형성한다). 보정기 어퍼쳐 어레이(601)와 보정기 어퍼쳐 어레이(602) 사이의 전위 차이는 두 개의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602) 사이의 구역에서 임의의 상당한 렌즈 효과(lensing effect)를 방지하기에 충분히 작을 수 있다. 3 전극 대물 렌즈 어레이(118)는 Einzel(아인젤) 렌즈 어레이로서 동작하도록 구성될 수도 있다.

적어도 하나의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)는 대물 렌즈 어레이에서 임의의 전극의 임의의 표면 상에서 형성될 수도 있다(또는 그것을 형성할 수도 있다). 대물 렌즈 어레이에서 다른 전극보다 더 강한 렌즈 효과를 갖는 전극 상에서 적어도 하나의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)를 제공하는 것이 바람직하다. 이것은 적어도 하나의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)가 주어진 인가된 전위 차이에 대해 가장 강한 효과를 갖는 것을 허용한다. 도 21의 배열에서, 중앙 전극은 빔 상류 전극(651) 및 빔 하류 전극(652)보다 더 강한 렌즈 효과를 통상적으로 가질 것이고, 따라서, 두 개의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)는 중앙 전극과 관련된다.

각각의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)는 각각의 전극 시스템(621, 622)을 포함한다. 각각의 전극 시스템(621, 622)은 복수의 전극을 포함한다. 각각의 전극은 보정기 어퍼쳐의 그룹 중 상이한 그룹 내의 모든 어퍼쳐의 어퍼쳐 주위 표면에 공통 전위를 인가한다. 각각의 전극 시스템(621, 622) 내의 각각의 전극은 전극 시스템(621, 622) 내의 각각의 다른 전극으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 각각의 전극은 보정기 어퍼쳐(603, 605)의 그룹 중 상이한 그룹 내의 모든 어퍼쳐의 어퍼쳐 주위 표면에 동시에 전기적으로 연결된다. 각각의 보정기 어퍼쳐(603, 605)는 대물 렌즈 어레이(118) 내의 각각의 대물 렌즈와 함께 서브 빔 경로를 따라 정렬된다. 도 20 및 도 21의 예에서, 대물 렌즈 어레이(118) 내의 각각의 대물 렌즈는 각각의 서브 빔 경로를 따라 서로 정렬되는 전극의 어퍼쳐에 의해 정의된다. 따라서, 각각의 보정기 어퍼쳐(603, 605)는 각각의 서브 빔 경로를 따라 서로 정렬되는 빔 상류 및 빔 하류 전극의 어퍼쳐와 함께 정렬될 수도 있다.

한 실시형태에서, 보정기 어퍼쳐(603, 605)의 그룹 중 하나 이상의 그룹 각각에서, 보정기 어퍼쳐(603, 605)가 함께 정렬되는 대물 렌즈는 모두 동일한 다중 빔 칼럼(110) 내에 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 몇몇 실시형태에서, 보정기 어퍼쳐(603, 605)의 그룹 중 하나 이상의 그룹 각각에서, 보정기 어퍼쳐(603, 605)가 함께 정렬되는 대물 렌즈의 적어도 서브세트는 상이한 다중 빔 칼럼(110) 내에 있다. 보정기 어퍼쳐 어레이(603)(및/또는 제공되는 임의의 또 다른 어퍼쳐 어레이(605))는 초점 에러를 보정하기 위해 자신의 각각의 복수의 전극을 사용할 수도 있다. 보정은 전극을 사용하여 서브 빔이 통과하는 구역의 전기장을 제어하는 것에 의해 적용된다.

각각의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602) 내에서, 각각의 전극은, 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602) 내의 다른 어퍼쳐에 인가되는 전위와는 독립적으로, 복수의 보정기 어퍼쳐(603, 605)에 전위를 동시에 인가할 수 있다. 따라서, 각각의 전극이 하나의 보정기 어퍼쳐에만 연결된 경우에 필요로 될 것보다 더 적은 수의 전극이 필요로 된다. 더 적은 수의 전극을 갖는 것은 전극의 라우팅을 용이하게 하고, 그에 의해, 제조를 용이하게 하고 옵션 사항으로(optionally) 전극에서 더 조밀한 패턴의 보정기 어퍼쳐를 가능하게 한다. 보정기 어퍼쳐(603, 605)의 그룹에 인가되는 전위를 독립적으로 제어하는 것은, 보정기 어퍼쳐 모두가 함께 전기적으로 함께 연결되는 경우, 예컨대 보정기 어퍼쳐가 일체형 금속 플레이트에서 형성되는 경우보다 더 높은 레벨의 제어를 제공한다. 따라서, 제조의 용이성과 서브 빔 조작의 제어 가능성의 개선된 균형이 제공된다.

몇몇 실시형태에서, 전극 시스템(621, 622) 각각은 지지 구조물 상의 전도성 층 또는 구조물로서 제공된다. 전극 시스템(621, 622)은 실리콘 온 인슐레이터(silicon-on-insulator) 프로세스를 사용하여 형성될 수도 있다. 전극 시스템(621, 622)은 실리콘 산화물의 절연 층 상의 전도성 층 또는 구조물로서 제공될 수도 있다. 전극 시스템(621, 622)은 금속화된 층 및/또는 실리콘 또는 도핑된 실리콘과 같은 전도성 반도체를 포함할 수도 있다. 전극 시스템(621, 622)은 금속, 예컨대 몰리브덴 또는 알루미늄을 포함할 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 도 22 내지 도 25에서 예시화되는 바와 같이, 전극 시스템(621, 622) 중 하나 이상의 전극 시스템 각각에서의 각각의 전극은 세장형 전도성 스트립(631, 632)을 포함한다. 각각의 전극 시스템에서의 각각의 세장형 전도성 스트립(631, 632)은, 예를 들면, 일련의 평행 플레이트로서 구현될 수도 있다. 각각의 전극 시스템(621, 622)의 전도성 스트립(631, 632)은 바람직하게는 서로 평행하고 및/또는 실질적으로 선형적이다. 각각의 전극 시스템(621, 622)의 전도성 스트립(631, 632)에서 전극을 배열하는 것은 라우팅을 더 쉽게 만드는데, 그 이유는 전도성 스트립(631, 632)에 대한 전기적 연결이 전도성 스트립(631, 632)의 단부에서 이루어질 수 있기 때문이다. 몇몇 배열에서, 전도성 스트립(631, 632)은, 도 22 내지 도 25에서 개략적으로 도시되는 바와 같이, 각각의 전극 시스템(621, 622)의 주변 에지로 연장되도록 배열된다. 전도성 스트립(631, 632)을 주변 에지로 연장하는 것은, 전도성 스트립(631, 632)에 대한 전기적 연결이 주변 에지에서 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 도면에서 도시되는 전극 시스템(621, 622)의 주변 에지는 개략적이다. 주변 표면의 형상 및 상대적인 사이즈는 실제 배열에서 상이할 수도 있다. 주변 표면은, 예를 들면, 도면에서 도시되는 것보다 아주 더 많은 보정기 어퍼쳐(603, 605)를 포함하도록 치수가 정해질 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 보정기 어퍼쳐(603, 605)는 규칙적인 어레이로 배열된다. 규칙적인 배열은 반복되는 단위 셀을 갖는다. 규칙적인 어레이는, 예를 들면, 정사각형 어레이, 직사각형 어레이, 또는 육각형 어레이를 포함할 수도 있다. 보정기 어퍼쳐(603, 605)는, 불규칙한 어레이로서 지칭될 수도 있는 복수의 어퍼쳐(603, 605)를 포함하는 불규칙한 배열로 대안적으로 배열될 수도 있다. 규칙적인 어레이를 갖는 배열에서, 전도성 스트립(631, 632)은 서로 평행하게 만들어질 수도 있고 어레이의 주축(principle axis)에 대해 수직으로 만들어질 수도 있다. 도 22 내지 도 26에서 도시되는 예에서, 보정기 어퍼쳐(603, 605)는 정사각형 어레이로 배열된다. 규칙적인 어레이는 페이지의 평면에서 수평인 하나의 주축과 페이지 평면에서 수직인 다른 주축을 가질 수도 있다. 따라서, 도 22 및 도 24의 전도성 스트립(631, 632)은 서로 평행하고 수평의 주축에 대해 수직이다. 도 23 및 도 25의 전도성 스트립(631, 632)은 서로 평행하고 수직의 주축에 대해 수직이다.

전도성 스트립(631, 632) 각각은 단축 및 장축을 가질 수도 있다. 도 22 및 도 24의 예에서, 각각의 단축은 수평이고 각각의 장축은 수직이다. 도 23 및 도 25의 예에서, 각각의 단축은 수직이고 각각의 장축은 수평이다. 단축에 평행한 전도성 스트립(631, 632)의 피치는 단축에 평행한 어레이의 피치보다 더 클 수도 있다. 따라서, 각각의 수직의 전도성 스트립은 어퍼쳐(603, 605)의 다수의 칼럼을 포함할 수도 있고 및/또는 따라서, 각각의 수평 스트립은 어퍼쳐(603, 605)의 다중 로우(row)를 포함할 수도 있다. 이 접근법은 제어 가능성과 제조의 용이성 사이에서 양호한 균형을 제공한다. 대안적으로, 단축에 평행한 전도성 스트립(631, 632)의 피치는 단축에 평행한 어레이의 피치와 동일할 수도 있는데, 이것은 전기장의 더 미세한 공간 제어를 제공한다.

한 실시형태에서, 복수의 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)가 제공된다. 보정기 어퍼쳐 어레이(601, 602)는 서브 빔 경로를 따라 서로 정렬될 수도 있다. 한 실시형태에서, 보정기 어퍼쳐 어레이(601) 중 하나의 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극 시스템(621)에서의 전도성 스트립(631)은, 예를 들면, 보정기 어퍼쳐 어레이(602) 중 상이한 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극 시스템(621)에서의 전도성 스트립(632)과 평행하지 않다, 예를 들면, 수직이다. 이러한 배열은, 예를 들면, 전도성 스트립(631, 632)이 전극 시스템(621, 622) 각각에서 서로 평행한 경우에 특히 바람직할 수도 있다. 예를 들면, 보정기 어퍼쳐 어레이(601) 중 하나의 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극 시스템(621)은, 도 22 또는 24에서 도시되는 바와 같이, 전도성 스트립(631)을 포함할 수도 있고, 보정기 어퍼쳐 어레이(602) 중 상이한 보정기 어퍼쳐 어레이의 전극 시스템(622)은, 도 23 또는 25에서 도시되는 바와 같이, 전도성 스트립(632)을 포함할 수도 있거나 또는 그 반대의 경우도 가능하다. 이러한 방식으로 상이한 전극 시스템(621, 622)의 전도성 스트립(631, 632)을 가로지르는 것은, 각각의 전도성 스트립(631, 632)에 대한 전기적 연결의 라우팅을 더 어렵게 만들지 않고도 각각의 보정기 어퍼쳐 어레이의 대응하는 어퍼쳐(603, 605) 사이에서 전위 차이의 광범위한 가능한 조합을 제공한다.

추가적인 배열에서, 도 26에서 예시화되는 바와 같이, 전극 시스템(621, 622)의 복수의 전극은 서로 바둑판 무늬로 만들어지는(tessellate) 복수의 전도성 엘리먼트(633)를 포함한다. 도시되는 예에서, 전도성 엘리먼트(633)는 정사각형이다. 직사각형, 장사방형, 평행 사변형, 및 육각형 및/또는 바둑판 무늬로 만들어지는 형상의 반복적인 그룹과 같은 다른 바둑판 무늬의 형상이 사용될 수도 있다. 이 접근법은, 도 22 내지 도 25를 참조하여 상기에서 논의되는 바와 같이 전도성 스트립을 사용하는 배열과 비교하여 하전 입자를 조작하기 위한 더 많은 자유도를 제공할 수도 있지만, 그러나 개개의 전극으로의 전기 신호의 라우팅은 더 복잡할 수도 있다.

몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 스캐닝 편향기(도시되지 않음)가 샘플(208) 위에서 서브 빔(211, 212, 214)을 스캐닝하기 위한 대물 렌즈 중 하나 이상의 대물 렌즈와 통합될 수도 있거나, 또는 그 하나 이상의 대물 렌즈에 바로 인접할 수도 있다. 한 실시형태에서, 스캐닝 편향기는 EP2425444A1(특히 스캐닝 편향기로서의 어퍼쳐 어레이의 사용의 개시에 대한 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합됨)에서 설명되는 바와 같이 사용될 수도 있다.

수차 보정기(126)는 EP2702595A1에서 개시되는 바와 같은 CMOS 기반의 개개의 프로그래밍 가능한 편향기 또는 EP2715768A2에서 개시되는 바와 같은 다중극 편향기(multipole deflector)의 어레이일 수도 있는데, 이들 문서 중, 문서 둘 모두에서의 빔릿 매니퓰레이터의 설명이 참조에 의해 본원에 통합된다.

한 실시형태에서, 수차 보정기(126)는 상면 만곡을 감소시키도록 구성되는 상면 만곡 보정기를 포함한다. 한 실시형태에서, 상면 만곡 보정기는 대물 렌즈 중 하나 이상의 대물 렌즈와 통합되거나, 또는 그들에 인접하거나, 또는 심지어 그들에 바로 인접한다. 실시형태에서, 상면 만곡 보정기는 패시브 보정기(passive corrector)를 포함한다. 패시브 보정기는, 예를 들면, 대물 렌즈의 어퍼쳐의 직경 및/또는 타원율(ellipticity)을 변경하는 것에 의해 구현될 수 있다. 패시브 보정기는, 예를 들면, 특히 비점수차를 보정하기 위한 어퍼쳐 패턴의 개시된 사용에 대한 참조에 의해 본원에 통합되는 EP2575143A1에서 설명되는 바와 같이 구현될 수도 있다. 패시브 보정기의 패시브 성질은, 제어 전압이 필요로 되지 않는다는 것을 의미하기 때문에, 바람직하다. 패시브 보정기가 대물 렌즈의 어퍼쳐의 직경 및/또는 타원율을 변경하는 것에 의해 구현되는 실시형태에서, 패시브 보정기는 추가적인 렌즈 엘리먼트와 같은 어떠한 추가적인 엘리먼트도 필요로 하지 않는 또 다른 바람직한 피쳐를 제공한다. 패시브 보정기에서의 도전 과제는, 그들이 고정되어 있고, 따라서, 필요한 보정이 미리 신중하게 계산될 필요가 있다는 것이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 실시형태에서, 상면 만곡 보정기는 액티브 보정기(active corrector)를 포함한다. 액티브 보정기는 보정을 제공하기 위해 하전 입자를 제어 가능하게 보정할 수도 있다. 각각의 액티브 보정기에 의해 적용되는 보정은 액티브 보정기의 하나 이상의 전극 각각의 전위를 제어하는 것에 의해 제어될 수도 있다. 한 실시형태에서, 패시브 보정기는 대략적인 보정을 적용하고 액티브 보정기는 미세하고 및/또는 튜닝 가능한 보정을 적용한다.

대물 렌즈 어레이(118) 및 검출기(170)의 또 다른 실시형태가 도 9 및 도 10에서 묘사되어 있다. 대물 렌즈 어레이(118) 및 검출기(170)의 이러한 구성은 본원에서 논의되는 다중 빔 칼럼(110) 및/또는 다중 빔 칼럼 어레이 중 임의의 것과 조합하여 사용될 수 있다. 도시되는 배열에서, 대물 렌즈 어레이(118)는 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)을 포함한다. 제2 전극(122)은 제1 전극(121)과 샘플(208) 사이에 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 각각 대응하는 복수의 대물 렌즈(118)를 정의하는 복수의 렌즈 어퍼쳐를 갖는 전도성 본체(conductive body)를 포함할 수도 있다. 각각의 대물 렌즈(118)는 한 쌍의 정렬된 렌즈 어퍼쳐에 의해 정의될 수도 있는데, 렌즈 어퍼쳐 중 하나는 제1 전극(121)에 의해 형성되고 렌즈 어퍼쳐 중 하나는 제2 전극(122)에 의해 형성된다. 렌즈 어퍼쳐는 원형 또는 비원형일 수도 있다.

각각의 대물 렌즈(118)는 10보다 더 큰, 바람직하게는 50 내지 100 또는 그 이상의 범위 내에 있는 배율만큼 서브 빔을 축소하도록 구성될 수 있다. 전력 소스(160)는 제1 전극(121)에 제1 전위를 인가한다. 전력 소스(160)는 제2 전극(122)에 제2 전위를 인가한다. 한 실시형태에서, 제1 및 제2 전위는, 대물 렌즈 어레이(118)를 통과하는 서브 빔이 감속되어 소망되는 랜딩 에너지를 가지고 샘플(208)에 입사하도록 하는 그러한 것이다. 제2 전위는 샘플의 전위와 유사할 수 있는데, 예를 들면, 약 50 V 이상의 포지티브이다. 대안적으로, 제2 전위는 약 +500 V로부터 약 +1,500 V까지의 범위 내에 있을 수 있다. 제1 및/또는 제2 전위는 초점 보정을 실행하기 위해 어퍼쳐마다 변경될 수 있다.

대물 렌즈 어레이(118)에 감속 기능을 제공하고, 그 결과, 랜딩 에너지가 결정될 수 있도록 하기 위해서는, 제2 전극과 샘플(208)의 전위를 변경하는 것이 바람직하다. 전자를 감속시키기 위해, 제2 전극은 제1 전극보다 더욱 네거티브로 만들어진다. 가장 높은 정전기장 강도는 가장 낮은 랜딩 에너지가 선택될 때 발생한다. 제2 전극과 제1 전극 사이의 거리, 가장 낮은 랜딩 에너지 및 제2 전극과 제1 전극 사이의 최대 전위 차이는, 결과적으로 나타나는 필드 강도가 수용 가능하도록 선택된다. 더 높은 랜딩 에너지의 경우, 정전기장은 더 낮아지게 된다(동일한 길이에 걸쳐 더 적은 감속).

소스(201)와 대물 렌즈 어레이(118) 사이의 하전 입자(예를 들면, 전자) 광학기기 구성이 동일하게 유지되기 때문에, 빔 전류는 랜딩 에너지의 변화에 따라 변하지 않고 유지된다. 랜딩 에너지를 변경하는 것은, 분해능을 개선하도록 또는 감소시키도록, 분해능에 영향을 끼칠 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 도 9 및 도 10에서 예시화되는 바와 같이, 다중 빔 칼럼(110)은 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)를 더 포함한다. 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)에서, 대물 렌즈 어레이(118)로부터 빔 하류에서 복수의 어퍼쳐(124)가 정의된다. 따라서, 빔 하류 어퍼쳐 본체(123)는 대물 렌즈 어레이(118)의 빔 하류에 있을 수도 있다. 어퍼쳐(124) 각각은 대응하는 대물 렌즈(118)와 정렬된다. 따라서, 빔 하류 어퍼쳐 어레이(124)의 어퍼쳐(124) 각각은 대물 렌즈 어레이(118)에서 대응하는 대물 렌즈를 갖는다. 정렬은, 대물 렌즈(118)로부터의 서브 빔의 일부가 어퍼쳐(124)를 통과하여 샘플(208) 상으로 충돌할 수 있도록 하는 그러한 것이다. 더구나, 각각의 어퍼쳐(124)는 대물 렌즈로부터 빔 하류 어퍼쳐 어레이 상으로 입사하는 서브 빔의 선택된 부분(예를 들면, 중앙 부분)만이 어퍼쳐(124)를 통과하는 것을 허용하도록 구성된다. 어퍼쳐(124)는, 예를 들면, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152) 내의 대응하는 어퍼쳐의 단면 면적 또는 대물 렌즈 어레이(118) 상으로 입사하는 대응하는 서브 빔의 단면 면적보다 더 작은 단면 면적을 가질 수도 있다. 따라서, 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152) 및/또는 대물 렌즈 어레이(118)에서 정의되는 대응하는 어퍼쳐보다 더 작은 치수(즉, 더 작은 영역 및/또는 더 작은 직경 및/또는 더 작은 다른 특성 치수)를 가질 수도 있다.

도 9 및 도 10에서 예시화되는 바와 같이, 검출기(170)의 빔 상류에 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)를 제공하는 것이 바람직하다. 검출기(170)의 빔 상류에 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)를 제공하는 것은, 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)가 샘플(208)로부터 방출되는 하전 입자를 방해하지 않을 것이고 그들이 검출기(170)에 도달하는 것을 방지할 것이다는 것을 보장한다.

따라서, 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)는, 대물 렌즈 어레이(118)의 대물 렌즈를 빠져나가는 각각의 서브 빔이 각각의 렌즈의 중심을 통과하는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 이것은, 대물 렌즈 상으로 입사하는 서브 빔이 대물 렌즈와 잘 정렬되는 것을 보장하기 위한 복잡한 정렬 프로시져를 필요로 하지 않으면서 달성될 수 있다. 또한, 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)의 효과는 칼럼 정렬 액션, 소스 불안정성 또는 기계적 불안정성에 의해 방해받지 않을 것이다.

몇몇 실시형태에서, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152) 내의 어퍼쳐의 직경 대 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123) 내의 대응하는 어퍼쳐(124)의 직경의 비율은 3 이상, 옵션 사항으로는 5 이상, 옵션 사항으로 7.5 이상, 옵션 사항으로 10 이상이다. 하나의 특정한 배열에서, 예를 들면, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152) 내의 어퍼쳐는 약 50 미크론의 직경을 가지며 빔 하류 어퍼쳐 본체(123) 내의 대응하는 어퍼쳐(124)는 약 10 미크론의 직경을 갖는다. 다른 배열에서, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152) 내의 어퍼쳐는 약 100 미크론의 직경을 가지며 빔 하류 어퍼쳐 본체(123) 내의 대응하는 어퍼쳐(124)는 약 10 미크론의 직경을 갖는다. 대물 렌즈(118)의 중심을 통과한 빔의 일부만이 어퍼쳐(124)에 의해 선택되는 것이 바람직하다. 각각의 대물 렌즈는 전극(121 및 122) 사이의 정전기장에 의해 형성된다. 몇몇 실시형태에서, 각각의 대물 렌즈는 두 개의 기본 렌즈(각각은 초점 거리 = 4*beamEnergy/Efield을 가짐)로 구성된다: 하나는 전극(121)의 저부에 있고 하나는 전극(122)의 상단에 있다. 지배적인 렌즈는 전극(122)의 상단에 있는 것일 수도 있다(전극(121)에 가까운 30 kV와 비교하여 빔 에너지가 그곳에서 예를 들면, 2.5 kV로 작을 수도 있기 때문임, 이것은 렌즈를 다른 것보다 대략 1 2배 더 강하게 만들 것임). 전극(122)의 상단에 있는 어퍼쳐의 중심을 통과하는 빔의 일부가 어퍼쳐(124)를 통과하는 것이 바람직하다. 전극(122)의 상단과 어퍼쳐(124) 사이의 거리(z)가 매우 작기 때문에(예를 들면, 통상적으로 100 내지 150 미크론), 심지어 빔의 상대적으로 큰 각도에 대해서도, 빔의 정확한 부분이 선택된다.

도 9 및 도 10을 참조하여 상기에서 설명되는 바와 같이 동작하도록 구성되는 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)를 포함하는 배열은, (예를 들면, 예를 들면 도 3을 참조하여 상기에서 논의되는 바와 같이) 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)로부터 빔 하류에서 콜리메이터 어레이(150)를 갖는 다중 빔 칼럼(110)에서 및/또는 (예를 들면, 예를 들면 도 4를 참조하여 상기에서 논의되는 바와 같이) 그러한 콜리메이터 어레이(150)가 없는 다중 빔 칼럼(110)에서 사용될 수도 있다.

도 9 및 도 10의 특정한 예에서, 빔 하류 어퍼쳐 본체(123)는 대물 렌즈 어레이(118)의 저부 전극과는 별개로 형성되는 엘리먼트로서 도시되어 있다. 다른 실시형태에서, 빔 하류 어퍼쳐 본체(123)는 (예를 들면, 기판의 반대쪽 상에서 렌즈 어퍼쳐 및 빔 차단 어퍼쳐로서 기능하기에 적절한 공동을 에칭하기 위해 리소그래피를 수행하는 것에 의해) 대물 렌즈 어레이(118)의 저부 전극과 일체로 형성될 수도 있다.

한 실시형태에서, 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123) 내의 어퍼쳐(124)는, 대응하는 대물 렌즈 어레이(118)의 저부 전극에 있는 대응하는 렌즈 어퍼쳐의 적어도 일부로부터, 렌즈 어퍼쳐의 직경과 동일한 또는 더 큰, 바람직하게는 렌즈 어퍼쳐의 직경보다 적어도 1.5 배 더 큰, 바람직하게는 렌즈 어퍼쳐의 직경보다 적어도 2 배 더 큰 간격만큼 빔 하류쪽으로 거리를 두고 제공된다.

가장 강한 렌즈 효과를 갖는 각각의 대물 렌즈의 전극에 인접하게 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)를 배치하는 것이 일반적으로 바람직하다. 도 9 및 도 10의 예에서, 저부 전극(122)은 가장 강한 렌즈 효과를 가질 것이고 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)는 이 전극에 인접하게 배치된다. 대물 렌즈 어레이(118)가 도 21에서 묘사되는 바와 같은 Einzel 렌즈 구성에서와 같이 두 개보다 더 많은 전극을 포함하는 경우, 가장 강한 렌즈 효과를 갖는 전극은 통상적으로 중간 전극일 것이다. 이 경우, 중간 전극에 인접하게 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)를 배치하는 것이 바람직할 것이다. 또한 일반적으로 전기장이 작은 구역에서, 바람직하게는 실질적으로 전기장이 없는 구역에서 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)를 배치하는 것이 바람직하다. 이것은 빔 하류 어퍼쳐 어레이(123)의 존재에 의한 소망되는 렌즈 효과의 방해를 방지하거나 또는 최소화한다.

도 11 내지 도 17은 샘플(208)에 의해 방출되는 하전 입자를 검출하기 위한 검출기가 어떻게 구성될 수 있는지에 대한 또 다른 세부 사항을 제공하며, 구체적으로는 하전 입자가 전자인 예시적인 시나리오를 참조한다. 하기에서 논의되는 배열 중 임의의 것은 본원에서 논의되는 다중 빔 칼럼(110) 및/또는 다중 빔 칼럼 어레이의 실시형태 중 임의의 것에서 대물 렌즈 어레이(118) 및/또는 검출기(170)를 구현하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들면, 검출기(170)는 하기에서 참조되는 검출기 모듈(402 및/또는 502)과 동일한 방식으로 구성될 수도 있다.

도 11 내지 도 15에서 예시화되는 바와 같이, 대물 렌즈는 저부 전극이 CMOS 칩 검출기 어레이와 통합되는 다중 전극 렌즈를 포함할 수도 있다. 다중 전극 렌즈는, 도 11에서 예시화되는 바와 같이, 세 개의 전극, 도 12에서 예시화되는 바와 같이, 두 개의 전극, 또는 상이한 수의 전극을 포함할 수도 있다. 대물 렌즈로의 검출기 어레이의 통합은 2차 전자 및 후방 산란 전자를 검출하기 위한 2차 칼럼에 대한 필요성을 대체한다. CMOS 칩은 (웨이퍼와 전자 광학 시스템의 저부 사이의 작은 거리(예를 들면, 100 ㎛) 때문에) 샘플과 대향하도록 배향되는 것이 바람직하다. 한 실시형태에서, 2차 전자 신호를 포획하기 위한 포획 전극(capture electrode)이 제공된다. 포획 전극은, 예를 들면, CMOS 디바이스의 금속 층에서 형성될 수 있다. 포획 전극은 대물 렌즈의 저부 층을 형성할 수도 있다. 포획 전극은 CMOS 칩에서 저부 표면을 형성할 수도 있다. CMOS 칩은 CMOS 칩 검출기일 수도 있다. CMOS 칩은 대물 렌즈 어셈블리의 샘플 대향 표면(sample facing surface)에 통합될 수도 있다. 포획 전극은 2차 전자를 검출하기 위한 센서 유닛 또는 검출기의 예이다. 포획 전극은 다른 층에서 형성될 수 있다. CMOS의 전력 및 제어 신호는 실리콘 관통 비아(through-silicon via)에 의해 CMOS에 연결될 수도 있다. 강건성(robustness)을 위해, 바람직하게는 저부 전극은 두 개의 엘리먼트로 구성된다: CMOS 칩 및 구멍을 갖는 패시브 Si 플레이트. 플레이트는 높은 전기장으로부터 CMOS를 차폐한다.

대물 렌즈(대물 렌즈 어레이)의 저부 또는 샘플 대향 표면과 관련되는 센서 유닛(검출기)은, 전자가 전자 광학 시스템의 전자 광학 엘리먼트와 조우하고 그에 의해 조작되게 되기 이전에 2차 및/또는 후방 산란 전자가 검출될 수도 있기 때문에, 유리하다. 유리하게는, 전자를 방출하는 그러한 샘플의 검출에 걸리는 시간은 감소될 수도 있고, 바람직하게는 최소화될 수도 있다.

검출 효율성을 최대화하기 위해서는, 전극 표면을 가능한 한 크게 만드는 것이 바람직한데, 그 결과, (어퍼쳐를 제외한) 어레이 대물 렌즈의 실질적으로 모든 영역이 전극에 의해 점유되고 각각의 전극은 어레이 피치와 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 한 실시형태에서, 전극의 외부 형상은 원형이지만, 그러나, 이것은 검출 영역을 최대화하기 위해 정사각형으로 만들어질 수 있다. 또한 기판 관통 구멍의 직경은 최소화될 수 있다. 전자 빔의 통상적인 사이즈는 대략 5 내지 15 미크론이다.

한 실시형태에서, 단일의 전극이 각각의 어퍼쳐를 둘러싼다. 다른 실시형태에서, 복수의 전극 엘리먼트가 각각의 어퍼쳐 주위에 제공된다. 전극 엘리먼트는 센서 엘리먼트 또는 검출기의 예이다. 하나의 어퍼쳐를 둘러싸는 전극 엘리먼트에 의해 포획되는 전자는 단일의 신호로 결합될 수도 있거나 또는 독립적인 신호를 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 전극 엘리먼트는 반경 방향으로 분할될 수도 있거나(즉, 복수의 동심 환형(annulus)을 형성함), 각을 이루어 분할될 수도 있거나(즉, 복수의 부채꼴 부분을 형성함), 반경 방향으로 분할되는 것 및 각을 이루어 분할되는 것 둘 모두일 수도 있거나, 또는 임의의 다른 편리한 방식으로 분할될 수도 있다.

더 큰 전극 표면은 더 큰 기생 커패시턴스, 따라서, 더 낮은 대역폭으로 이어진다. 이러한 이유 때문에, 전극의 외경을 제한하는 것이 바람직할 수도 있다. 특히, 더 큰 전극이 약간 더 큰 검출 효율성을 제공하지만, 그러나 훨씬 더 큰 커패시턴스를 제공하는 경우에 바람직할 수도 있다. 전극은 원형, 예를 들면, 환형일 수도 있다. 원형(환형) 전극은 수집 효율성과 기생 커패시턴스 사이에서 양호한 절충안을 제공할 수도 있다.

전극의 더 큰 외경은 더 큰 크로스토크(이웃하는 구멍의 신호에 대한 민감도)로 또한 이어질 수도 있다. 이것은 또한, 특히 더 큰 전극이 약간 더 큰 검출 효율성을 제공하지만, 그러나 훨씬 더 큰 크로스토크를 제공하는 경우에, 전극 외경을 더 작게 만들기 위한 이유일 수 있다.

전극에 의해 수집되는 후방 산란 및/또는 2차 전자 전류가 증폭된다. 증폭기의 목적은 센서 유닛에 의해 수신되는 또는 수집되는 전류, 따라서 후방 산란 전자 및/또는 2차 전자의 수의 충분히 민감한 측정을 가능하게 하는 것이다. 전류는 직접적으로 또는 전류가 흐르는 저항기에 걸친 관련된 전위 차이를 통해 측정될 수 있다. 전극에 의해 수집되는 후방 산란 및/또는 2차 전자 전류를 증폭하기 위해 여러 타입의 증폭기 설계, 예를 들면, 트랜스 임피던스 증폭기(TIA)가 사용될 수도 있다. 그러한 트랜스 임피던스 증폭기에서, TIA의 전압 출력은 측정된 전류가 곱해진 TIA 저항(TIA resistance; R_TIA)과 동일하다.

R_TIA가 더 클수록, 증폭은 더 커진다. 그러나, 대역폭은, TIA 입구 측 상의 커패시턴스 합이 곱해진 R_TIA와 동일한 RC 시간에 의해 결정된다.

유한한 RC 시간은 더 큰 전자 광학기기 스팟사이즈와 유사한 효과를 가지며, 따라서 그것은 편향 방향에서 블러 기여를 효과적으로 제공한다. 검출기의 블러 기여 예산 및 편향 속도가 주어지면, 허용되는 RC 시간이 결정된다. 이 RC 시간 및 입구 커패시턴스가 주어지면, R_TIA가 결정될 수 있다.

후방 산란 및/또는 2차 전자 전류 및 R_TIA에 기초하여, 신호 전압이 결정된다.

검출기의 노이즈 기여는 후방 산란 및/또는 2차 전자 전류의 샷 노이즈(shot noise)에 비교되어야 한다. 1차 전자 빔의 샷 노이즈만 고려하면, 샷 노이즈에 기인하는 전류 노이즈/sqrt(Hz)는, 하기에서 일반적으로 설명되는 바와 같이, 통상적으로 ~1nV/sqrt(Hz)의 최첨단 CMOS 증폭기의 전압 노이즈보다 훨씬 더 크다. 하기에서 설명되는 대략적인 계산은 제안된 전극이 노이즈 관점에서 실현 가능하다는 것을 설명한다.

상기의 계산은 다음과 같이 설명될 수 있다. 결함을 검출하는 데 필요한 1차 전자의 수는 5000 개이고(수학식 1), 빔 전류는 1 nA이고(수학식 2), 결함의 직경은 4 nm이고(수학식 3), 그리고 결함당 픽셀의 수는 4 개이다(수학식 4)는 것이 가정된다. 0.5 nm 증폭기의 유한한 RC 시간에 기인하는 블러가 수용 가능하다는 것을 가정한다(수학식 5). 예를 들면, 3이 포획 전극 아래에 있는 절연체의 유전 상수이고, 100 ㎛가 포획 전극의 직경이고 1 ㎛가 포획 전극 아래의 절연체의 두께인 수학식 6에서 나타내어지는 바와 같이, 검출기의 커패시턴스는 배열의 기하학적 형상으로부터 계산될 수 있다. 내재하는(intrinsic) 샷 노이즈는 수학식 7에서와 같이 계산된다. 하나의 결함을 이미지화하기 위한 시간은 수학식 8에서와 같이 계산되는데, 여기서 Q_e는 전자 전하이다. 결함을 검출하기 위한 스캔의 길이는 수학식 9에서 계산되고 스캐닝 속도는 수학식 10에서 계산된다. 달성될 RC 시간은 수학식 11에서 계산되고, 따라서, 검출기의 저항은 수학식 12에서 계산되고 결과적으로 나타나는 전압 노이즈는 수학식 13에서 계산된다. 수학식 14는 이전 수학식을 단일의 수학식으로 결합하여 종속성을 나타낸다. CMOS 증폭기에서 달성될 수 있는 통상적인 전압 노이즈 레벨은 대략 1nV/sqrt(Hz)이다 ― 이것은 CMOS 증폭기의 통상적인 노이즈 레벨이다. 따라서, 노이즈가, CMOS 증폭기에 의해 추가되는 전압 노이즈에 의해서가 아니라, 기본 샷 노이즈에 의해 지배된다는 것이 타당하다. 이것 때문에, 제안된 전극은 노이즈 관점에서 실현 가능하다는 것이 타당하다. 즉, 통상적인 CMOS 증폭기 노이즈는 샷 노이즈에 비해 작은 노이즈 레벨을 가질 정도로 충분히 양호하다. (비록 샷 노이즈에 비해 크더라도, 배열은 여전히 작동할 수 있지만, 그러나 대역폭 또는 스루풋(즉, 속도)의 관점에서 효율성은 감소될 수 있다.)

도 16은 전압 출력(V_out)이 단순히 측정된 전류(I_in) 및 피드백 저항(R_f)의 곱인 이론적 TIA의 개략도이다. 그러나, 실제 TIA는 노이즈를 가지며, 특히 도 17에서 묘사되는 바와 같이 입력에서 샷 노이즈(i_sn)를 그리고 피드백 저항기에서 열 노이즈(i_n)를 갖는다. 대부분의 경우, 열 노이즈가 우세하다. 출력의 전압 노이즈(v_n)는 다음에 의해 주어진다:

여기서 k_b는 Boltzmann(볼쯔만) 상수이다. 따라서, TIA 입구에서의 전류 노이즈는 다음과 같다:

반면 샷 노이즈는 다음에 의해 주어진다:

따라서, 피드백 저항이 증가되면, 열 노이즈는 입력 전류(즉, 후방 산란 및/또는 2차 전자 전류)의 샷 노이즈에 비해 더 낮아지게 된다.

각각의 결함을 검출하는 데 필요한 전자의 수가 10,000 개로 증가되고; 2 nm의 블러 예산이 설정되고; 그리고 전극 직경이 50 ㎛로 감소된다는 것을 가정하는 것에 의해 샷 노이즈의 영향을 고려하면, 본 접근법은 여전히 실용적으로 유지된다는 것이 확인될 수 있다. 그 경우, 전극의 커패시턴스는 약 3.6×10⁷ Ω의 저항을 필요로 하는 약 0.011 pF가 되고, 샷 노이즈보다 약 20 % 더 큰 열 노이즈의 레벨을 초래한다. 따라서, 제안된 검출기의 여러 가지 상이한 배치가 실현 가능하다. 전극의 커패시턴스는, 약 1 내지 약 5 ㎛범위 내에 있을 수도 있는 인접한 유전체 층의 두께를 변경하는 것에 의해 또한 제어될 수 있다.

다중 빔 대물 렌즈(401)(이것은 대물 렌즈 어레이로서 지칭될 수도 있음)를 개략적인 단면에서 예시하는 도 11 및 도 12에서 예시적인 실시형태가 도시된다. 샘플(208)과 대향하는 측인 대물 렌즈(401)의 출력측 상에서, 검출기 모듈(402)이 제공된다. 도 13은, 빔 어퍼쳐(406)를 각각 둘러싸는 복수의 포획 전극(405)이 제공되는 기판(404)을 포함하는 검출기 모듈(402)의 저면도이다. 빔 어퍼쳐(406)는 1차 전자 빔 중 어느 것도 차단하지 않을 만큼 충분히 크다. 포획 전극(405)은 후방 산란 또는 2차 전극을 수신하고 이 경우에서는 전류인 검출 신호를 생성하는 센서 유닛 또는 검출기의 예로서 간주될 수 있다. 빔 어퍼쳐(406)는 기판(404)을 통한 에칭에 의해 형성될 수도 있다. 도 13에서 도시되는 배열에서, 빔 어퍼쳐(406)는 직사각형 어레이로 도시되어 있다. 빔 어퍼쳐(406)는 또한, 예를 들면, 도 14에서 묘사되는 바와 같이, 조밀 육방 어레이로 상이하게 배열될 수 있다.

도 15는 단면에서 검출기 모듈(402)의 일부를 더 큰 스케일에서 묘사한다. 포획 전극(405)은 검출기 모듈(402)의 최저부, 즉, 샘플에 가장 가까운 표면을 형성한다. 포획 전극(405)과 실리콘 기판(404)의 메인 본체 사이에는 로직 층(407)이 제공된다. 로직 층(407)은 증폭기, 예를 들면, 트랜스 임피던스 증폭기, 아날로그 대 디지털 컨버터, 및 판독 로직을 포함할 수도 있다. 한 실시형태에서, 포획 전극(405)당 하나의 증폭기 및 하나의 아날로그 대 디지털 컨버터가 있다. 로직 층(407) 및 포획 전극(405)은 최종 금속화 층(metallization layer)을 형성하는 포획 전극(405)과 함께 CMOS 프로세스를 사용하여 제조될 수 있다.

배선 층(408)은 기판(404)의 후면 상에서 제공되고 실리콘 관통 비아(409)에 의해 로직 층(407)에 연결된다. 실리콘 관통 비아(409)의 수는 빔 어퍼쳐(406)의 수와 동일할 필요는 없다. 특히, 전극 신호가 로직 층(407)에서 디지털화되는 경우, 데이터 버스를 제공하기 위해서는 단지 적은 수의 실리콘 관통 비아만이 필요로 될 수도 있다. 배선 층(408)은 제어 라인, 데이터 라인 및 전력 라인을 포함할 수 있다. 빔 어퍼쳐(406)에도 불구하고 필요한 모든 연결을 위한 충분한 공간이 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 검출 모듈(402)은 바이폴라 또는 다른 제조 기술을 사용하여 또한 제조될 수 있다. 인쇄 회로 보드 및/또는 다른 반도체 칩이 검출기 모듈(402)의 후면 상에서 제공될 수도 있다.

도 18 및 도 19는, 샘플(208)로부터 방출되는 하전 입자를 검출하기 위한 검출기(이 예에서는 전자 검출 디바이스(240))가 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)의 빔 하류 표면에 위치되는 대안적인 실시형태를 예시화한다.

도 16에서 도시되는 바와 같이, 전자 검출 디바이스(240)는, 이 예에서, 각각의 빔 어퍼쳐(504)를 둘러싸는 복수의 센서 유닛(503)을 제공받는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)를 포함한다. 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이(152)는 대물 렌즈(501)의 감속 어레이(대물 렌즈 어레이로서 지칭될 수도 있음)의 상부 전극(샘플(208)로부터 더 멀리 있음) 상에 장착된다. 센서 유닛(503)은 샘플(208)을 향한다. 센서 유닛은 상부 전극의 빔 상류 대향 표면과 빔 하류 대향 표면 사이에서 위치되는 감지 표면과 함께 배치될 수도 있다. 센서 유닛(503)은 샘플(208)로부터 가장 멀리 있는 대물 렌즈(501)의 전극에 통합될 수도 있거나 또는 그 전극과 관련될 수도 있다. 이것은, 대물 렌즈 어레이의 하부 전극에 통합되거나, 또는 그와 관련되는 도 11 및 도 12의 검출기 모듈(402)과는 대조적이다. 도 16은 2 전극 대물 렌즈를 묘사하지만 그러나 임의의 다른 형태의 대물 렌즈, 예를 들면, 3 전극 렌즈가 또한 사용될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.

전자 검출 디바이스(240)는, 이 예에서, 소스로부터 가장 멀리 있는 대물 렌즈 어레이의 전극으로부터 멀리(즉, 대물 렌즈 어레이의 빔 하류 전극으로부터 멀리) 배치된다. 도시되는 예에서, 전자 검출 디바이스는 대물 렌즈(501)의 어레이의 상부 전극과 통합되거나 또는 그와 관련된다. 동작 동안 센서 유닛(503)을 지지하는 기판은 상부 전극과 동일한 전위 차이에서 유지될 수도 있다. 이 포지션에서, 대물 렌즈(501)의 어레이의 전극은 전자 검출 디바이스(240)보다 샘플에 더 가깝거나, 또는 전자 검출 디바이스(240)의 빔 하류에 있다. 따라서, 샘플(208)에 의해 방출되는 2차 전자는, 예를 들면, 수 kV(아마도 약 28.5 kV)로 가속된다. 결과적으로, 센서 유닛(503)은, 예를 들면, PIN 검출기 또는 신틸레이터를 포함할 수 있다. 이것은, PIN 검출기 및 신틸레이터가 신호의 큰 초기 증폭을 가지기 때문에 어떠한 유의미한 추가적인 노이즈 소스가 존재하지 않는다는 이점을 갖는다. 이 배열의 다른 이점은, 예를 들면, 전력 및 신호 연결을 만들기 위해 또는 사용 중에 서비스하기 위해 전자 검출 디바이스(240)에 액세스하는 것이 더 쉽다는 것이다. 포획 전극을 갖는 센서 유닛이 이 위치에서 대신 사용될 수 있지만, 그러나, 이것은 더 불량한 성능을 초래할 수 있다.

PIN 검출기는 역 바이어스(reverse-biased) PIN 다이오드를 포함하고 p 도핑 구역 및 n 도핑 구역 사이에 끼이는(sandwiched) 진성의 (매우 약하게 도핑된) 반도체 구역을 가지고 있다. 진성 반도체 구역에 입사하는 2차 전자는 전자-정공 쌍을 생성하고 전류가 흐르는 것을 허용하여, 검출 신호를 생성한다.

신틸레이터는 전자가 입사할 때 광을 방출하는 재료를 포함한다. 카메라 또는 다른 이미징 디바이스로 신틸레이터를 이미지화하는 것에 의해 검출 신호가 생성된다.

센서 유닛(503) 상의 2차 전극을 정확하게 이미지화하기 위해, 대물 렌즈 어레이의 마지막 전극과 샘플(208) 사이에 상대적으로 큰 전위 차이를 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 대물 렌즈 어레이의 상부 전극은 약 30 kV에 있을 수도 있고, 하부 전극은 약 3.5 kV에 있을 수도 있고, 그리고 샘플(208)은 약 2.5 kV에 있을 수도 있다. 하부 전극과 샘플(208) 사이의 큰 전위 차이는 1차 빔에 대한 대물 렌즈의 수차를 증가시킬 수도 있지만 그러나 적절한 트레이드오프가 선택될 수 있다.

실시형태의 정확한 치수는, 사례 기반으로, 결정될 수도 있다. 빔 어퍼쳐(504)의 직경은 약 5에서부터 20 ㎛까지의 범위 내에 있을 수도 있고, 예를 들면, 약 10 ㎛일 수도 있다. 전극에서 슬릿의 폭은 50에서부터 200 ㎛까지의 범위 내에 있을 수도 있고, 예를 들면, 약 100 ㎛일 수도 있다. 빔 어퍼쳐 및 전극 슬릿의 피치는 100에서부터 200 ㎛까지의 범위 내에 있을 수도 있고, 예를 들면, 약 150 ㎛일 수도 있다. 상부 전극과 하부 전극 사이의 갭은 약 1에서부터 1.5 mm까지의 범위 내에 있을 수도 있고, 예를 들면, 약 1.2 mm일 수도 있다. 하부 전극의 깊이는 약 0.3에서부터 내지 0.6 mm까지의 범위 내에 있을 수도 있고, 예를 들면, 약 0.48 mm일 수도 있다. 하부 전극과 샘플(208) 사이의 작업 거리는 약 0.2 내지 0.5 mm까지의 범위 내에 있을 수도 있고, 예를 들면, 약 0.37 mm일 수도 있다. 바람직하게는 하부 전극과 샘플(208) 사이의 전기장 강도는 샘플(208)에 대한 손상을 방지하거나 또는 감소시키기 위해 약 2.7 kV/mm 이하이다. 상부 전극과 하부 전극 사이의 갭에서의 필드는 더 클 수 있고, 예를 들면, 20 kV/mm를 넘을 수 있다.

센서 유닛과 관련되는 빔 어퍼쳐(504)는 샘플로부터 방출되는 전자를 포획하는 데 이용 가능한 센서 유닛의 표면을 증가시키기 위해 대물 렌즈 어레이의 어퍼쳐보다 더 작은 직경을 갖는다. 그러나, 빔 어퍼쳐 직경은, 그들이 서브 빔의 통과를 허용하도록 선택된다; 즉, 빔 어퍼쳐(504)는 빔을 제한하지는 않는다. 빔 어퍼쳐(504)는 그들의 단면을 성형하지 않고도 서브 빔의 통과를 허용하도록 설계된다. 동일한 원리가 도 11 및 도 12를 참조하여 상기에서 설명되는 실시형태의 센서 유닛(402)과 관련되는 빔 어퍼쳐(406)에도 적용된다.

한 실시형태에서, 단일의 센서 유닛(예를 들면, PIN 검출기)이 각각의 어퍼쳐를 둘러싼다. 다른 실시형태에서, 복수의 센서 엘리먼트(예를 들면, 더 작은 PIN 검출기)가 각각의 어퍼쳐 주위에서 제공된다. 하나의 어퍼쳐를 둘러싸는 센서 엘리먼트에 의해 포획되는 전자로부터 생성되는 신호는 단일의 신호로 결합될 수도 있거나 또는 독립적인 신호를 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 센서 엘리먼트는 반경 방향으로 분할될 수도 있거나(즉, 복수의 동심 환형(annulus)을 형성함), 각을 이루어 분할될 수도 있거나(즉, 복수의 부채꼴 부분을 형성함), 반경 방향으로 분할되는 것 및 각을 이루어 분할되는 것 둘 모두일 수도 있거나, 또는 임의의 다른 편리한 방식으로 분할될 수도 있다.

본 개시의 실시형태는 방법의 형태로 제공될 수도 있는데, 이것은 상기에서 설명되는 배열 중 임의의 것, 또는 다른 배열을 사용할 수도 있다.

하나의 클래스의 실시형태에서, 검사 방법이 제공된다. 검사 방법은, 예를 들면, 결함을 검출할 수도 있고, 결함을 분류할 수도 있고 및/또는 계측 태스크를 수행할 수도 있다. 몇몇 애플리케이션에서, 검사 방법은 메트로 검사 방법으로 지칭될 수도 있다. 검사 방법은, 하전 입자 다중 빔 칼럼 및/또는 다중 빔 칼럼 어레이 중 임의의 것을 사용하여 샘플을 향해 다중 빔을 투영하는 것 및 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하는 것을 비롯하여, 상기에서 논의되는 하전 입자 평가 도구의 컴포넌트 중 임의의 것 또는 모두를 사용하여 구현될 수도 있다. 검사 방법은 다중 빔 칼럼 어레이를 사용하여 샘플을 향해 복수의 하전 입자 다중 빔을 투영하는 것을 포함할 수도 있다. 방법은 다중 빔의 서브 빔의 복수의 그룹 각각에 그룹 초점 보정을 적용하는 것을 더 포함할 수도 있는데, 각각의 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 서브 빔 모두에 대해 동일하다. 그룹 초점 보정을 적용하는 것은 상이한 다중 빔으로부터의 서브 빔에 상이한 보정을 적용하는 것을 포함할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 그룹 초점 보정을 적용하는 것은 동일한 다중 빔 내의 상이한 서브 빔에 상이한 보정을 적용하는 것을 포함할 수도 있다. 그룹 보정은 기계적으로 및/또는 정전기적으로 적용될 수도 있다.

본원에서 논의되는 하전 입자 도구 중 임의의 것은 평가 도구일 수도 있다. 본 개시의 실시형태에 따른 평가 도구는, 샘플에 대한 정성적 평가(예를 들면, 합격/불합격)를 행하는 도구, 샘플의 정량적 측정(예를 들면, 피쳐의 사이즈)을 행하는 또는 샘플의 맵의 이미지를 생성하는 도구 일 수도 있다. 평가 도구의 예는 (예를 들면, 결함을 식별하기 위한) 검사 도구, (예를 들면, 결함을 분류하기 위한) 재검토 도구 및 계측 도구, 또는 검사 도구, 재검토 도구, 또는 계측 도구와 관련되는 평가 기능성의 임의의 조합을 수행할 수 있는 도구(예를 들면, 메트로 검사 도구)이다.

용어 "서브 빔" 및 "빔릿"은 본원에서 상호 교환 가능하게 사용되며, 둘 모두는 모(parent) 방사선 빔을 나누는 또는 분할하는 것에 의해 모 방사선 빔으로부터 유도되는 임의의 방사선 빔을 포괄하는 것으로 이해된다. 용어 "매니퓰레이터"는 렌즈 또는 편향기와 같은, 서브 빔 또는 빔릿의 경로에 영향을 끼치는 임의의 엘리먼트를 포괄하기 위해 사용된다.

빔 경로 또는 서브 빔 경로를 따라 정렬되는 엘리먼트에 대한 언급은 각각의 엘리먼트가 빔 경로 또는 서브 빔 경로를 따라 배치된다는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명이 다양한 실시형태와 관련하여 설명되었지만, 본원에서 개시되는 본 발명의 명세서 및 실시의 고려로부터 기술 분야의 숙련된 자에게 본 발명의 다른 실시형태가 명백할 것이다. 본 명세서 및 예는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다는 것이 의도되는데, 본 발명의 진정한 범위 및 취지는 다음의 청구범위 및 조항에 의해 나타내어진다.

조항 1: 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼으로서, 하전 입자 다중 빔 칼럼은: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 콜리메이터 어레이 ― 각각의 콜리메이터는 서브 빔을 시준하도록 구성됨 ― ; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 시준된 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성됨 ― ; 및 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하고, 각각의 콜리메이터는 대물 렌즈 중 하나에, 바로 인접하지 않는 경우에도, 인접하고; 그리고 검출기는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 평면에서 제공된다.

조항 2: 조항 1의 다중 빔 칼럼으로서, 콜리메이터 어레이의 빔 상류에서 어떠한 렌즈 어레이도 또는 편향기 어레이도 존재하지 않도록 구성된다.

조항 3: 조항 1항 또는 2의 다중 빔 칼럼으로서, 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 조명 시스템, 바람직하게는 소스의 빔 하류의 빔 경로에서 콜리메이터 어레이가 첫 번째 전자 광학 어레이 엘리먼트이도록 구성된다.

조항 4: 임의의 전술한 조항의 다중 빔 칼럼으로서, 대물 렌즈 어레이의 빔 하류에서 복수의 어퍼쳐가 정의되는 빔 하류 어퍼쳐 어레이를 더 포함하되, 어퍼쳐 각각은 대물 렌즈 어레이의 대응하는 대물 렌즈와 정렬되고 대물 렌즈로부터 빔 하류 어퍼쳐 어레이 상으로 입사되는 시준된 서브 빔의 선택된 부분만이 어퍼쳐를 통과하는 것을 허용하도록 구성된다.

조항 5: 조항 1 내지 3 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼으로서, 복수의 어퍼쳐가 정의되는 빔 하류 어퍼쳐 어레이를 더 포함하되, 각각의 어퍼쳐는 서브 빔 경로를 따라 제공되며, 빔 하류 어퍼쳐 어레이는: 대물 렌즈 어레이의 빔 하류에 있고; 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐보다 더 작은 단면 면적의 어퍼쳐를 갖는다.

조항 6: 임의의 전술한 조항의 다중 빔 칼럼으로서, 여기서: 대물 렌즈 어레이의 각각의 대물 렌즈는 제1 전극 및 제1 전극과 샘플 사이에 있는 제2 전극을 포함하고; 다중 빔 칼럼은 제1 및 제2 전극에 제1 및 제2 전위를 각각 인가하도록 구성되되, 제1 및 제2 전위는, 대물 렌즈를 통과하는 서브 빔이 감속되어 소망되는 랜딩 에너지를 가지고 샘플에 입사하도록 하는 그러한 것이다.

조항 7: 임의의 전술한 조항의 다중 빔 칼럼으로서, 서브 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성되는 하나 이상의 수차 보정기를 더 포함한다.

조항 8: 조항 7의 다중 빔 칼럼으로서, 수차 보정기의 적어도 서브세트 각각은 대물 렌즈 어레이 내의 대물 렌즈 중 하나 이상의 대물 렌즈 또는 콜리메이터 어레이 내의 콜리메이터 중 하나 이상의 콜리메이터와 통합되거나, 또는 이들에 바로 인접한다.

조항 9: 조항 7 또는 8의 다중 빔 칼럼으로서, 수차 보정기는 서브 빔에 다음의 것 중 하나 이상을 적용하도록 구성된다: 초점 보정, 상면 만곡 보정, 비점수차 보정.

조항 10: 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼으로서, 하전 입자 다중 빔 칼럼은 다음의 것을 포함한다: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성되고, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접함 ― ; 및 대물 렌즈 어레이의 빔 하류의 빔 하류 어퍼쳐 어레이 ― 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐 각각은 대물 렌즈 어레이에서의 대응하는 대물 렌즈와 정렬되고 대물 렌즈로부터 빔 하류 어퍼쳐 어레이 상으로 입사하는 서브 빔의 선택된 부분만이 어퍼쳐를 통과하는 것을 허용하도록 구성됨 ― .

조항 11: 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼으로서, 하전 입자 다중 빔 칼럼은 다음의 것을 포함한다: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성되고, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접함 ― ; 및 대물 렌즈 어레이의 빔 하류의 빔 하류 어퍼쳐 어레이 ― 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐 각각은 대물 렌즈 어레이에서 대응하는 대물 렌즈를 구비하고, 빔 하류 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이 및/또는 대물 렌즈 어레이에서 정의되는 대응하는 어퍼쳐보다 더 작은 단면 면적을 가짐 ― .

조항 12: 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼으로서, 하전 입자 다중 빔 칼럼은: 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성됨 ― ; 및 대물 렌즈 어레이에 인접한 및/또는 통합되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이 ― 서브 빔 정의 어레이의 어퍼쳐 및 대물 렌즈 어레이의 어퍼쳐는 서브 빔의 대응하는 경로를 따라 있음 ― 을 포함하되, 여기서: 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔 정의 어레이의 각각의 어퍼쳐에 입사하는 서브 빔의 선택된 부분만이 상기 어퍼쳐를 통과하는 것을 허용하도록 구성되고; 및/또는 여기서: 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이의 어퍼쳐는 대물 렌즈 어레이에서 정의되는 대응하는 어퍼쳐보다 더 작은 단면 면적을 갖는다.

조항 13: 조항 10-12 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼으로서, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에서 콜리메이터 어레이를 더 포함하되, 콜리메이터는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이와 대물 렌즈 어레이 사이에서 각각의 서브 빔을 시준하도록 구성된다.

조항 14: 조항 10-13 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼으로서, 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성되는 검출기를 더 포함한다.

조항 15: 조항 1-9 및 14 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼으로서, 검출기는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 평면에서 제공된다.

조항 16: 조항 15의 다중 빔 칼럼으로서, 검출기는 다중 빔 칼럼의 가장 빔 하류 표면에서 위치된다.

조항 17: 조항 15의 다중 빔 칼럼으로서, 검출기는 대물 렌즈 어레이의 적어도 하나의 전극으로부터 빔 상류에 있는 평면에서 위치된다.

조항 18: 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼으로서, 하전 입자 다중 빔 칼럼은 다음의 것을 포함한다: 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성되고, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접함 ― ; 및 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성되는 검출기 ― 검출기는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 그리고 대물 렌즈 어레이로부터 빔 상류에 있는 평면에서 제공됨 ― .

조항 19: 조항 17 또는 18의 다중 빔 칼럼으로서, 검출기는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이의 빔 하류 표면에서 위치된다.

조항 20: 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이로서, 임의의 전술한 조항의 복수의 다중 빔 칼럼을 포함하고, 여기서: 각각의 다중 빔 칼럼은 복수의 소스 중 상이한 각각의 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되고; 다중 빔 칼럼은 동일한 샘플의 상이한 구역 상으로 서브 빔을 동시에 투영하도록 배열된다.

조항 21: 조항 20의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 복수의 소스를 포함한다.

조항 22: 조항 21의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 복수의 소스의 적어도 서브세트는 소스 어레이로서 제공되되, 소스 어레이는 공통 기판 상에서 제공되는 복수의 소스를 포함한다.

조항 23: 샘플을 향해 복수의 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이로서, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이는 다음의 것을 포함한다: 각각의 다중 빔을 샘플의 상이한 구역 상으로 동시에 투영하도록 구성되는 복수의 하전 입자 다중 빔 칼럼; 및 다중 빔의 서브 빔의 복수의 그룹 각각에 그룹 초점 보정 ― 각각의 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 서브 빔 모두에 대해 동일함 ― 을 적용하도록 구성되는 초점 보정기.

조항 24: 조항 23의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 초점 보정기는 상이한 다중 빔으로부터의 서브 빔에 상이한 보정을 적용하도록 구성된다.

조항 25: 조항 23 또는 24의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 초점 보정기는 동일한 다중 빔 내의 상이한 서브 빔에 상이한 보정을 적용하도록 구성된다.

조항 26: 조항 23-25 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 초점 보정기는 적어도 부분적으로 초점 조정 엘리먼트의 기계적 작동에 의해 그룹 초점 보정 중 하나 이상의 그룹 초점 보정 각각을 적용하도록 구성된다.

조항 27: 조항 23-26 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 초점 보정기는 적어도 부분적으로 하나 이상의 전극 각각에 인가되는 전위를 변경하는 것에 의해 그룹 초점 보정 중 하나 이상의 그룹 초점 보정 각각을 적용하도록 구성된다.

조항 28: 조항 27의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 각각의 다중 빔 칼럼은: 다중 빔 칼럼과 관련되는 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이; 및 대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성됨 ― 을 포함하고, 초점 보정기는 보정기 어퍼쳐의 복수의 그룹이 정의되는 보정기 어퍼쳐 어레이를 포함하고; 그리고 보정기 어퍼쳐 어레이는 대물 렌즈 어레이 중 하나 이상의 대물 렌즈 어레이와 통합되고, 및/또는 그것에 바로 인접한다.

조항 29: 조항 28의 다중 빔 칼럼으로서, 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이는 서브 빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접한다.

조항 30: 조항 28 또는 29의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 보정기 어퍼쳐 어레이는 복수의 전극을 포함하는 전극 시스템을 포함하되, 각각의 전극은 각각의 다른 전극으로부터 전기적으로 절연되고 보정기 어퍼쳐의 그룹 중 상이한 그룹 내의 모든 어퍼쳐의 어퍼쳐 주위 표면에 동시에 전기적으로 연결된다.

조항 31: 조항 28-30 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 보정기 어퍼쳐 어레이는 복수의 전극을 포함하는 전극 시스템을 포함하되, 각각의 전극은 보정기 어퍼쳐의 그룹 중 상이한 그룹 내의 모든 어퍼쳐의 어퍼쳐 주위 표면에 공통 전위를 인가하도록 구성된다.

조항 32: 조항 28-31 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 각각의 보정기 어퍼쳐는 각각의 대물 렌즈와 함께 서브 빔 경로를 따라 정렬된다.

조항 33: 조항 32의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 보정기 어퍼쳐의 그룹 중 하나 이상의 그룹 각각에서, 보정기 어퍼쳐가 정렬되는 대물 렌즈는 모두 동일한 다중 빔 칼럼 내에 있다.

조항 34: 조항 32 또는 33의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 하나 이상의 보정기 어퍼쳐 그룹 각각에서, 보정기 어퍼쳐가 정렬되는 대물 렌즈의 적어도 서브세트는 상이한 다중 빔 칼럼 내에 있다.

조항 35: 조항 20-34 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 각각의 다중 빔 칼럼은 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에서 콜리메이터 어레이를 더 포함하되, 각각의 콜리메이터는 서브 빔을 시준하도록 구성된다.

조항 36: 조항 20-35 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성되는 검출기를 더 포함한다.

조항 37: 조항 20-36 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이로서, 다중 빔 칼럼의 수는 9에서부터 200까지의 범위 내에 있다.

조항 38: 검사 방법으로서, 조항 1 내지 19 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼을 사용하여 하전 입자 다중 빔을 샘플을 향해 투영하는 것 및 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하는 것을 포함한다.

조항 39: 검사 방법으로서, 조항 20 내지 37 중 임의의 것의 다중 빔 칼럼 어레이를 사용하여 샘플을 향해 복수의 하전 입자 다중 빔을 투영하는 것 및 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하는 것을 포함한다.

조항 40: 검사 방법으로서, 다중 빔 칼럼 어레이를 사용하여 샘플을 향해 다수의 하전 입자 다중 빔을 투영하는 것; 및 다중 빔의 서브 빔의 복수의 그룹 각각에 그룹 초점 보정을 적용하는 것을 포함하되, 각각의 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 서브 빔 모두에 대해 동일하다.

조항 41: 조항 40의 방법으로서, 그룹 초점 보정을 적용하는 것은 상이한 다중 빔으로부터의 서브 빔에 상이한 보정을 적용하는 것을 포함한다.

조항 42: 조항 40 또는 41의 방법으로서, 그룹 초점 보정을 적용하는 것은 동일한 다중 빔 내의 상이한 서브 빔에 상이한 보정을 적용하는 것을 포함한다.

조항 43: 조항 40-42 중 임의의 것의 방법으로서, 그룹 초점 보정은 기계적으로 및/또는 정전기적으로 적용된다.

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

Claims

샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼(charged-particle multi-beam column)으로서,
소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 서브 빔을 형성하도록 구성되는 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이;
상기 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는(down-beam) 콜리메이터 어레이 ― 각각의 콜리메이터는 서브 빔을 시준하도록(collimate) 구성됨 ― ;
대물 렌즈 어레이 ― 각각의 대물 렌즈는 시준된 서브 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성됨 ― ; 및
상기 샘플로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하되,
각각의 콜리메이터는 상기 대물 렌즈 중 하나에 바로 인접하고; 그리고
상기 검출기는 상기 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이로부터 빔 하류에 있는 평면에서 제공되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항에 있어서,
상기 검출기는 상기 다중 빔 칼럼의 가장 빔 하류 표면(down-beam-most surface)에서 위치되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항에 있어서,
상기 검출기는 상기 대물 렌즈 어레이의 적어도 하나의 전극으로부터 빔 상류에 있는 평면에서 위치되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콜리메이터 어레이의 빔 상류에서 어떠한 렌즈 어레이도 또는 편향기 어레이도 존재하지 않도록 구성되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콜리메이터 어레이는 상기 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이에 통합되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 조명 시스템, 바람직하게는 상기 소스의 빔 하류의 빔 경로에서 상기 콜리메이터 어레이가 첫 번째 전자 광학 어레이 엘리먼트이도록 구성되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대물 렌즈 어레이의 빔 하류에서 복수의 어퍼쳐가 정의되는 빔 하류 어퍼쳐 어레이를 더 포함하되, 상기 어퍼쳐 각각은 상기 대물 렌즈 어레이의 대응하는 대물 렌즈와 정렬되고 상기 대물 렌즈로부터 상기 빔 하류 어퍼쳐 어레이 상으로 입사되는 상기 시준된 서브 빔의 선택된 부분만이 상기 어퍼쳐를 통과하는 것을 허용하도록 구성되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항 내지 제6항 중 임의의 항에 있어서,
복수의 어퍼쳐가 정의되는 빔 하류 어퍼쳐 어레이를 더 포함하되, 각각의 어퍼쳐는 서브 빔 경로를 따라 제공되며, 상기 빔 하류 어퍼쳐 어레이는:
상기 대물 렌즈 어레이의 빔 하류에 있고; 그리고
상기 서브 빔 정의 어퍼쳐 어레이의 상기 어퍼쳐보다 더 작은 단면 면적의 어퍼쳐를 갖는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 제1 전극 및 상기 제1 전극과 상기 샘플 사이에 있는 제2 전극을 포함하고; 그리고
상기 다중 빔 칼럼은 상기 제1 및 제2 전극에 제1 및 제2 전위를 각각 인가하도록 구성되되, 상기 제1 및 제2 전위는, 상기 대물 렌즈를 통과하는 서브 빔이 감속되어 소망되는 랜딩 에너지를 가지고 상기 샘플에 입사하도록 하는 그러한 것인, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 서브 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성되는 하나 이상의 수차 보정기를 더 포함하는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제10항에 있어서,
상기 수차 보정기의 적어도 서브세트 각각은 상기 대물 렌즈 어레이 내의 상기 대물 렌즈 중 하나 이상의 대물 렌즈 또는 상기 콜리메이터 어레이 내의 상기 콜리메이터 중 하나 이상의 콜리메이터와 통합되거나, 또는 이들에 바로 인접하는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 수차 보정기는 상기 서브 빔에 다음의 것: 초점 보정, 상면 만곡 보정(field curvature correction), 비점수차 보정 중 하나 이상을 적용하도록 구성되는, 샘플을 향해 하전 입자 다중 빔을 투영하기 위한 하전 입자 도구용 하전 입자 다중 빔 칼럼.
하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이로서,
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 복수의 상기 다중 빔 칼럼을 포함하되:
각각의 다중 빔 칼럼은 복수의 소스 중 상이한 각각의 소스에 의해 방출되는 하전 입자의 빔으로부터 상기 서브 빔을 형성하도록 구성되고; 그리고
상기 다중 빔 칼럼은 상기 서브 빔을 동일한 샘플의 상이한 구역 상으로 동시에 투영하도록 배열되는, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이.
제13항에 있어서,
상기 복수의 소스를 포함하되, 상기 복수의 소스의 적어도 서브세트는 소스 어레이로서 제공되고, 상기 소스 어레이는 공통 기판 상에서 제공되는 복수의 소스를 포함하는, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 검출기는 후방 산란 또는 2차 전극을 수용하도록 그리고 검출 신호를 생성하도록 구성되는 전극을 포함하는, 하전 입자 다중 빔 칼럼 어레이.