KR20230119030A - 1차 하전 입자 빔 전류 측정 - Google Patents
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Abstract
하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 모듈(100)이 제공되고, 전류 측정 모듈(100)은, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142) 상에서의 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)을 검출하도록 구성된 검출 유닛(160)을 포함한다.
Description
본 개시내용은 일반적으로, 전류 측정 모듈 및 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하전 입자 빔 디바이스, 예컨대, 주사 전자 현미경의 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 모듈, 및 하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법에 관한 것이다.
하전 입자 빔 장치들은, 제조 동안의 반도체 디바이스들의 검사, 리소그래피를 위한 노출 시스템들, 검출 디바이스들 및 시험 시스템들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 복수의 산업 분야들에서 많은 기능들을 갖는다. 따라서, 마이크로미터 및 나노미터 규모 내의 시편들을 구조화 및 검사하는 것에 대한 요구가 높다.
하전 입자 빔들은, 그의 짧은 파장들로 인해, 예를 들어, 광자 빔들과 비교하여 우수한 공간 해상도를 제공한다. 이에 따라, 마이크로미터 및 나노미터 규모의 프로세스 제어, 검사 또는 구조화는 종종, 하전 입자 빔 디바이스들, 예컨대, 전자 현미경들 또는 전자 빔 패턴 생성기들에서 생성되고 집속되는 하전 입자 빔들, 예를 들어, 전자 빔들을 이용하여 행해진다.
하전 입자 빔 디바이스들, 특히, 정확한 측정들을 위한 시스템들, 예컨대, 칩 산업에서의 CD 측정 시스템들, 물질 분석에서의 EDX 등은 정의된 빔 전류에 대한 요구를 갖는다. 정량적 측정들은 유익하게, 안정적인 빔 전류를 갖는다. 표준 시스템들은 정기적으로 빔 전류를 측정하기 위해 전위계에 연결된 패러데이 컵(Faraday cup)을 사용한다.
이에 따라, 주기적인 유지보수 동안, 예를 들어, 매일, 빔 전류가 측정되고 미리 결정된 값으로 재조정된다. 이러한 프로세스는 시간 소모적이고, 하전 입자 빔 디바이스의 작동이 장시간 동안 중단되어서는 안 되거나 빔 전류 측정이 더 빈번하게 수행되어야 하는 경우에는 이상적이지 않다. 특히, 냉전계 이미터들의 경우, 전류 잡음, 전류 점프들 및 전류 드리프트들이, 비교적 짧은 시간 스케일로 발생할 수 있다.
이에 따라, 전류 측정 디바이스들 및 방법들을 개선하는 과제가 있다.
상기 내용을 고려하여, 하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 모듈 및 하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법이 제공된다.
양상에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 모듈이 제공된다. 전류 측정 모듈은, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하도록 구성된 검출 유닛을 포함한다.
추가의 양상에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법이 제공된다. 방법은, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하는 단계를 포함한다.
상기 실시예들과 조합될 수 있는 추가의 장점들, 특징들, 양상들 및 세부사항들은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 도면들로부터 명백하다.
실시예들은 또한, 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 각각의 설명된 방법 단계를 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이러한 방법 단계들은 하드웨어 구성요소들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 그 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 뿐만 아니라, 실시예들은 또한, 설명된 장치가 작동되는 방법들에 관한 것이다. 이는, 장치의 각각의 기능을 수행하거나 장치의 각각의 부분을 제조하기 위한 방법 단계들을 포함한다.
본 발명의 위에서 언급된 및 다른 더 상세한 양상들 중 일부가 이하의 설명에서 설명될 것이고, 도면들을 참조하여 부분적으로 예시될 것이다. 도면들에서:
도 1은 본원에 설명된 실시예들에 따른 전류 측정 모듈을 예시하는 개략도이고;
도 2는 본원에 설명된 실시예들에 따른 전류 측정 모듈 및 하전 입자 빔 디바이스를 예시하는 개략도이고;
도 3은 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스를 예시하는 개략도이고;
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법을 예시하는 개략도이고;
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법을 예시하는 개략도이다.
도 1은 본원에 설명된 실시예들에 따른 전류 측정 모듈을 예시하는 개략도이고;
도 2는 본원에 설명된 실시예들에 따른 전류 측정 모듈 및 하전 입자 빔 디바이스를 예시하는 개략도이고;
도 3은 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스를 예시하는 개략도이고;
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법을 예시하는 개략도이고;
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법을 예시하는 개략도이다.
다양한 실시예에 대한 참조가 이제부터 상세히 이루어질 것이고, 그의 하나 이상의 예가 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명으로서 제공되며, 제한을 의미하지 않는다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 예시 또는 설명된 특징들은, 더 추가의 실시예를 생성하기 위해, 임의의 다른 실시예에서 또는 임의의 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다. 본 개시내용이 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것이 의도된다. 도면들에 대한 이하의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들 또는 유사한 구성요소들을 지칭한다.
본 출원의 범위를 제한하지 않고, 하전 입자 빔 디바이스 또는 그의 구성요소들은, 이하에서, 예시적으로 전자 빔 디바이스 또는 그의 구성요소들로 지칭될 수 있다. 전자 빔은 특히, 검사 또는 리소그래피에 활용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은, 시편 이미지를 획득하거나 시편을 패터닝하기 위해 하전 입자들 및/또는 다른 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 다른 공급원들을 사용하는 장치들 및 구성요소들에 대해 여전히 적용될 수 있다.
실시예의 구성요소들이 도 1을 참조하여 설명된다. 도 1은 전류 측정 모듈(100)을 도시한다. 도 1에 도시된 실시예에 따르면, 전류 측정 모듈(100)은, 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142) 상에서의 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)을 검출하도록 구성된 검출 유닛(160)을 포함한다.
실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)은, 1차 하전 입자 빔(123)이 블랭킹되어야 하는 시간 동안, 1차 하전 입자 빔(123)이 일시적으로 중단되어야 하는 시간 동안, 그리고/또는 예를 들어, 프레임들 또는 라인들 사이의 주사 동안, 빔 덤프(140)로 지향된다.
유익하게, 1차 하전 입자 빔의 전류는 전용 유지보수 시간을 요구하지 않고 결정되거나 모니터링될 수 있다. 유익하게, 해결책들, 예컨대, 진공 및 팁 처리에 의해 궁극적으로 해결하기 어려운, 하전 입자 빔 공급원의 탐침 전류 잡음, 점프, 및/또는 드리프트들이 효과적으로 해결될 수 있다.
도 2는 본원에 설명된 실시예들에 따른 전류 측정 모듈(100) 및 하전 입자 빔 디바이스(200)를 도시한다. 도 2에서, 도 1의 요소들에 대응하는 요소들은 동일한 참조 부호를 가지며, 도 1의 설명은 도 2에 또한 적용가능하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
도 2에 도시된 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스(200)가 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)을 방출하도록 구성된 하전 입자 공급원(221)이 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 하전 입자 공급원(221)은 냉전계 이미터, 예를 들어, 전자 빔을 방출하도록 구성된 냉전계 이미터일 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에 따르면, 빔 안내 모듈(232)이 제공된다. 실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은 1차 하전 입자 빔(123)을 빔 덤프(140)로 편향시키도록 구성된다. 예를 들어, 빔 안내 모듈(232)은 편향기 유닛일 수 있다.
이에 따라, 1차 하전 입자 빔(123)이 블랭킹되어야 하는 시간 동안, 1차 하전 입자 빔(123)이 빔 덤프(140) 내로 신속하게 편향될 수 있다. 이에 따라, 빔 덤프의 전도성 표면(142) 상에서의 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌 시에, 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)이 방출되고 검출 유닛(160)에 의해 검출된다.
유익하게, 전류 측정 모드로의 전환이 매우 빠르다. 전류 측정이 훨씬 더 빈번하게 수행될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에 따르면, 전류 측정 모듈(100)은 신틸레이션 요소(scintillation element)(264), 광 가이드(266), 및 광검출기(268)를 포함한다. 실시예들에 따르면, 신틸레이션 요소(264)는 빔 덤프(140) 내에 배열된다. 실시예들에 따르면, 광 가이드(266)는 광자들을 1차 하전 입자 빔(123)으로부터 멀리 안내하도록 구성된다.
실시예들에 따르면, 신틸레이션 요소(264)는 빔 덤프(140)에 배열될 수 있다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)의 크기는 1차 하전 입자 빔(123)의 전류와 직접 연관될 수 있다. 유익하게, 측정의 정확도가 개선된다. 예를 들어, 신틸레이션 요소(264)를 빔 덤프(140) 내에 배열함으로써, 측정은 1차 하전 입자 빔(123)의 전류와 직접 연관된다.
도 3은 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스를 도시한다. 도 3에서, 도 1 및 도 2의 요소들에 대응하는 요소들은 동일한 참조 부호를 가지며, 도 1 및 도 2의 설명들은 도 3에 또한 적용가능하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
실시예들에 따르면, 신틸레이션 요소(264)는 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142)의 함몰부(recess)(144)에 배열될 수 있다. 유익하게, 공간, 예컨대, 1차 하전 입자 빔에 근접한 공간이 효율적으로 사용된다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 전류 측정 모듈은 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 신틸레이션 요소(264) 및 광 가이드(266)를 사용함으로써, 전류 측정 모듈(100)은 빔 덤프(140)가 고전압에 있을 때에도 전기적으로 절연될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스(200)가 제공될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스는: 하전 입자 공급원(221), 집속 렌즈(310), 빔 안내 모듈(232), 빔 덤프(140), 검출 유닛(160), 대물 렌즈(392), 시편 지지부(284), 및 2차 하전 입자 신호 검출기(394) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)은 2차 하전 입자 신호(도시되지 않음)를 생성하기 위해 시편(282)에 충돌할 수 있다. 2차 하전 입자 신호 검출기(394)는 2차 하전 입자 신호를 검출하기 위해 사용되고/거나 구성될 수 있다.
실시예들에 따르면, 빔 덤프(140)는 함몰부(144)를 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 함몰부(144)는 검출 유닛(160)의 부분, 예를 들어, 신틸레이션 요소(264)의 부분을 수용하도록 구성될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 검출 유닛(160)(의 신틸레이션 요소(264))은 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142) 상에서의 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)을 검출하기 위해 빔 덤프(140)의 함몰부(144)에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 유익하게, 검출 유닛(160)(의 신틸레이션 요소(264))의 배열은 (전도성 표면(142)으로부터) 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)의 최적의 검출을 위해 구성된다.
도 4는 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법을 도시한다. 실시예들에 따르면, 방법은, 작동(400)에 예시된 바와 같이, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하는 단계를 포함한다.
실시예들에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들은, 작동(400)에 예시된 바와 같이, 1차 하전 입자 빔이 블랭킹되어야 하는 기간 동안 그리고/또는 1차 하전 입자 빔이 시편 위치 이외의 위치 상에 충돌해야 하는 시간 동안 검출된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 1차 빔의 전류의 측정은 1차 하전 입자 빔이 블랭킹되거나 덤핑되어야 할 시간 동안 수행된다. 예를 들어, 작동(400)에 예시된 바와 같이, 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 하전을 검출함으로써, 1차 하전 입자 빔의 전류는 전용 유지보수 시간을 요구하지 않고 결정되고/거나 모니터링될 수 있다. 유익하게, 그레이 레벨 매칭 및 정밀도에 영향을 미치고 진공 및 팁 처리와 같은 해결책들에 의해 해결될 수 없는 냉전계 방출의 기본적인 단점들, 예컨대, 탐침 전류 잡음, 점프, 및 드리프트들이 효과적으로 해결될 수 있다. 유익하게, 탐침 전류 변동들은, 예를 들어, 블랭킹 시간들 동안 그리고/또는 프레임들 또는 라인들 사이에서, 예를 들어, 탐침 전류 판독을 그레이 레벨 보정을 위한 피드백으로서 사용함으로써, 온라인으로 모니터링될 수 있다.
도 5는 다수의 실시예들을 포함하는 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법을 도시한다.
도 5에 도시된 실시예에 따르면, 방법은, 작동(550)에 예시된 바와 같이, 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 크기에 기초하여 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 값을 결정하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 작동(560)에 예시된 바와 같이, 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에 기초하여 조정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 2차 하전 입자 신호의 그레이 레벨의 조정이, 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 결정된 값에 기초하여 이루어질 수 있다.
다음으로, 실시예들의 장치의 개별 양상들이 더 상세하게 설명된다. 이러한 양상들 각각은 선택적이고, 달리 명시되지 않는 한, 본원에 개시된 임의의 실시예 또는 다른 양상과 조합될 수 있다.
전류 측정 모듈
실시예들에 따르면, 전류 측정 모듈은 검출 유닛(160)을 포함한다. 1차 하전 입자 빔(123)을 제공하는 하전 입자 빔 디바이스는 시편 위치(280), 예를 들어, 시편 지지부(284)의 부근에 패러데이 컵을 포함할 수 있다. 그러한 패러데이 컵은 전형적으로, 작업 영역, 예를 들어 측정 영역 또는 1차 하전 입자 빔(123)의 경로 안팎으로 이동되어야 한다.
실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔의 빔 전류 측정은 시편(282)의 변화 동안, 빔이 블랭킹되는 기간(예를 들어, 0 ms 내지 3 s) 동안, 및/또는 약 5 s 미만의 작은 비-이미징 기간들(예를 들어, 시편(282)의 변화) 동안 수행된다.
빔 덤프
실시예들에 따르면, 빔 덤프(140)가 제공된다. 실시예들에 따르면, 빔 덤프(140)는 전도성 표면(142)을 포함한다. 실시예들에 따르면, 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127)은 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142) 상에서의 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌 시에 방출된다.
실시예들에 따르면, 빔 덤프(140)는 하전 입자 빔 디바이스(200)의 것이다. 실시예들에 따르면, 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142)은 1차 하전 입자 빔에 의해 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142)에 대해 45 도 미만, 30 도 미만 또는 15 도 미만의 각도로 충돌되도록 배열된다. 유익하게, 1차 빔의, 2차 하전 입자들, 예를 들어, 후방산란된 전자들로의 변환 효율이 개선될 수 있다. 대안적으로, 빔의 편향이 다소 작으므로, 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142)은 1차 하전 입자 빔에 의해 하전 입자 빔 디바이스(200)의 축(225)에 대해 45 도 미만, 30 도 미만 또는 15 도 미만의 각도로 충돌되도록 배열될 수 있다.
검출 유닛
실시예들에 따르면, 검출 유닛(160)이 제공된다. 실시예들에 따르면, 검출 유닛(160)은 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127)을 검출하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 검출 유닛(160)은 신틸레이터, 예를 들어, 신틸레이션 요소(264), 광 가이드(266), 및 광검출기(268)를 포함한다. 예에서, 광검출기(268)는 광전자 증배관 튜브(photomultiplier tube)이다.
실시예들에 따르면, 검출 유닛(160)은 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127)에 의해 충돌되도록 구성된다. 예를 들어, 검출 유닛(160)의 신틸레이션 요소(264)는 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142) 상에서의 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127)에 의해 충돌되도록 배열된다.
실시예들에 따르면, 검출 유닛(160)의 신틸레이션 요소(264)는 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127)을 광자들로 변환하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 신틸레이션 요소(264)는 빔 덤프(140) 내에 배열된다. 실시예들에 따르면, 신틸레이션 요소(264)는 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127)의 전파 방향에 (실질적으로) 수직인 각도로 배열된다.
유익하게, 1차 하전 입자 빔(123)의 전류의 측정을 위해 빔 덤프(140) 내에 1차 하전 입자 빔(123)을 수신함으로써, 하전 입자들의 원치 않는 산란, 생성 등이 적합하게 억제될 수 있다. 예에서, 빔 덤프(140)로부터 누설되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 양은 1% 미만이다.
실시예들에 따르면, 광 가이드(266)는 신틸레이션 요소(264)에 의해 생성된 광자들을 광검출기(268)로 안내하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 광 가이드(266)는 제1 단부 부분에서 신틸레이션 요소(264)에 부착된다. 실시예들에 따르면, 광 가이드(266)는 제2 단부 부분에서 광검출기(268)에 부착된다.
예에서, 광 가이드(266)는 빔 덤프(140)로부터 광자들을 안내하도록 구성된다. 예에서, 광 가이드(266)는 광자들을 빔 덤프로부터 멀리 안내하도록 구성된다. 예에서, 광 가이드(266)는 광자들을 하전 입자 빔 디바이스(200)의 축(225)으로부터 멀리 안내하도록 구성된다.
예에서, 광 가이드(266)는 광자들을 1차 하전 입자 빔(123)으로부터 멀리 안내하도록 구성된다. 예에서, 광 가이드(266)는 광자들을 광전자 증배관 튜브로 안내하도록 구성된다.
'멀리(away)'라는 용어는, 기준에 대해 수직이고 기준로부터 먼 성분이 지배적인 성분인 방향으로서 이해될 수 있다. 예에서, 기준은 1차 하전 입자 빔(123) 또는 하전 입자 빔 디바이스(200)의 축(225)이다.
실시예들에 따르면, 광검출기(268)는 광전자 증배관 튜브 또는 광다이오드이다. 실시예들에 따르면, 광검출기(268)는 광자들을 전기 신호로 변환하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 전기 신호의 크기는: 광자들, 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127), 및/또는 1차 하전 입자 빔(123) 중 적어도 하나의 크기를 나타낸다(예를 들어, 그에 상관되거나 비례한다).
실시예들에 따르면, 검출 유닛(160), 예를 들어, 광검출기(268)는 전류 결정 유닛(272)과 통신하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 검출 유닛(160), 예를 들어, 광검출기(268)는 전류 결정 유닛(272)에 신호를 제공하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 신호는 광검출기(268)에 의해 생성된 전기 신호이거나 광검출기(268)에 의해 생성된 전기 신호에 기초한다. 실시예들에 따르면, 신호는 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)의 크기를 나타낸다.
유익하게, 예를 들어, 1차 하전 입자 빔이 시편 상으로 안내되는 이미징 모드와, 1차 하전 입자 빔(123)을 덤핑하고/거나 2차 및/또는 후방산란된 입자들(127)을 검출하기 위해 1차 하전 입자 빔이 빔 덤프(140)로 지향되는 모드 사이의 전환이 매우 빠르게 수행될 수 있다. 유익하게, 1차 하전 입자 빔(123)의 전류는 더 자주 검증되고/거나 조정될 수 있다.
(신틸레이터 대신) PIN 다이오드 검출기(도시되지 않음)가 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 실시예들에 따르면, PIN 다이오드 검출기는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)을 (전기) 신호로 (직접) 변환하도록 구성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 신호는 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)의 크기를 나타낸다.
신틸레이터는 빔 덤프가 고전압 상에 플로팅될 때 특히 유익하다는 것이 이해될 수 있다. 그러나, 신틸레이터 대신 PIN 다이오드 검출기가 또한 사용될 수 있다.
전류 결정 유닛
실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)이 제공될 수 있다. 실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)은 검출 유닛(160), 예를 들어, 광검출기(268)와 통신할 수 있다. 실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)은 검출 유닛(160), 예를 들어, 광검출기(268)로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)은 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)의 크기를 나타내는 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)은 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)의 크기를 나타내는 신호를 검출 유닛(160), 예를 들어 광검출기(268)로부터 수신하도록 구성될 수 있다.
유익하게, 본원에 설명된 실시예들은, 많은 하전 입자 빔 응용들, 특히, 일반적으로 정량적 측정들, CD 측정들 및 EDX 측정들의 전류 안정성을 개선하는 데에 채용될 수 있다. 많은 응용들은 하전 입자 빔 전류의 1% 이하의 정확도를 요구한다. 따라서, 빔 전류의 빈번한 검증 및/또는 적응이 유익하다.
본원에 설명된 실시예들은 빠르고 빈번한 빔 전류 측정을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 따르면, 빔 전류 측정 및 대응하는 재교정은 수십 초 정도로 작은 간격으로(예를 들어, 매 30 내지 100 초마다), 또는 심지어 수 초의 간격으로(예를 들어, 매 3 내지 10 초마다), 또는 심지어 1 초의 몇 분의 1 간격으로(예를 들어, 30 내지 100 밀리초) 수행될 수 있다.
실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 나타내는 값은 1차 하전 입자 빔(123)의 전류의 변동 또는 점프를 보상하는 데 사용될 수 있다. 유익하게, 냉전계 이미터(CFE)의 플래싱 프로세스 동안 또는 CFE 표면 상의 원자 흡착으로 인해 도입될 수 있는 빔 전류의 점프 또는 변동이 보상된다. 실시예들에 따르면, 보상은 추출기 전압, 억제기 전압, 애노드 전압, 이미터 팁 전압 및/또는 다른 방법들을 조정함으로써 수행될 수 있다.
실시예들에 따르면, 전류 결정 메모리(274)가 제공될 수 있다. 실시예들에 따르면, 전류 결정 메모리(274)는 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 나타내는 값의 교정을 위한 데이터를 저장하도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)은 전류 결정 메모리(274)와 통신할 수 있다. 실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)은 전류 결정 메모리(274)를 포함할 수 있다.
패러데이 컵 전위계
실시예들에 따르면, 검출 유닛(160)의 교정이 제공될 수 있다. 실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)은 전위계와 통신할 수 있다. 실시예들에 따르면, 전위계는 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 전위계는 패러데이 컵에 연결될 수 있다. 실시예들에 따르면, 패러데이 컵은 1차 하전 입자 빔(123)에 의해 충돌가능하도록 구성될 수 있다.
실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)에 의해 결정된 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 나타내는 값의 교정을 수행하기 위해, 전류 결정 유닛(272)은 패러데이 컵-전위계 배열과 통신할 수 있다. 실시예들에 따르면, 패러데이 컵-전위계 배열은 하전 입자 빔 디바이스(200)에 제공될 수 있다.
실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)에 의해 결정된 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 나타내는 값은, (패러데이 컵에 연결된) 전위계에 의해 획득된 1차 하전 입자 빔(123)의 전류의 값과 비교될 수 있다. 전류 결정 유닛(272)에 의해 결정된 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 나타내는 값은, (패러데이 컵에 연결된) 전위계에 의해 결정된 1차 하전 입자 빔(123)의 전류의 값으로 교정될 수 있다.
실시예들에 따르면, 상이한 빔 전류들이 교정 동안 생성될 수 있고, 그에 의해, 전류 결정 유닛(272)에 의해 결정된 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 나타내는 값의 함수로서 1차 하전 입자 빔(123)의 전류에 대한 교정 곡선(예를 들어, 선형 교정 곡선)이 실현될 수 있다.
실시예들에 따르면, 전류 결정 유닛(272)에 의해 결정된 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 나타내는 값의 교정은, 1차 하전 입자 빔의 전류의 측정의 드리프트를 피하기 위해, 정기적인 간격 또는 비정기적인 간격으로, 예를 들어, 24 시간의 정기적인 간격들로, 정기적인 간격들, 예컨대, 정기적인 스케줄링된 유지보수로, 비정기적인 간격들, 예컨대, 유지보수 동안, 또는 다른 시간 간격들로 수행될 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스
실시예들에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스(200)가 제공된다. 실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)을 방출하기 위한 하전 입자 공급원(221)이 제공된다. 실시예들에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스(200)는 축(225)을 갖는다. 실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)은 축(225)을 따라 안내된다.
실시예들에 따르면, 하전 입자 공급원(221)은 냉전계 방출 유형, 예를 들어, 냉전계 이미터이다. 예에서, 1차 하전 입자 빔(123)은 냉전계 이미터(CFE)에 의해 방출된다. 1차 하전 입자 빔의 전류의 변동들(방출 잡음)은 이미터의 표면을 오염시키는 잔류 가스들로 인한 것일 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 유익하게, 플래싱(세정) 프로세스 후에 그리고/또는 이미터의 표면의 오염(예를 들어, 이미터 표면 상에서의 원자들/분자들의 흡착)으로 인해 최대 10%의, 1차 빔 전류의 상향 또는 하향 점프를 경험할 수 있는 1차 하전 입자 빔의 전류가 정기적으로 측정되고 보상될 수 있다.
실시예들에 따르면, 하전 입자 공급원(221)은 열전계 이미터 유형, 예를 들어, 열전계 이미터이다. 예에서, 1차 하전 입자 빔(123)은 열전계 이미터(thermal field emitter)(TFE)에 의해 방출된다. 이에 따라, 열전계 이미터의 전류 변동들은 전형적으로, 냉전계 이미터의 전류 변동들보다 작지만, 본원에 설명된 실시예들은 또한, 열전계 이미터들에 대해 유익하다.
실시예들에 따르면, 하전 입자 공급원(221)은 냉전계 방출 유형 또는 열전계 이미터 유형이거나, 냉전계 이미터 또는 열전계 이미터이다.
실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)은 시편 위치(280)를 향해 안내된다. 실시예들에 따르면, 예를 들어, 시편 위치(280)에 시편(282)을 지지하기 위한 시편 지지부(284)가 제공된다. 실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)은 대물 렌즈에 의해 시편(282) 상에 집속된다.
실시예들에 따르면, 시편(282) 상에서의 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌은 2차 및/또는 후방산란된 신호를 초래한다. 실시예들에 따르면, 2차 및/또는 후방산란된 신호는 센서 유닛을 향해 안내된다. 실시예들에 따르면, 센서 유닛은 2차 및/또는 후방산란된 신호의 충돌 시에 신호를 생성하고, 이는 하전 입자 빔 디바이스(200)의 정상 작동 동안 이미지 생성에 사용된다.
빔 안내 모듈
실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)이 제공된다. 실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은 1차 하전 입자 빔(123)을 적어도 빔 덤프(140)로 편향시키도록 구성된다. 예를 들어, 빔 안내 모듈(232)은 1차 하전 입자 빔(123)을 빔 덤프(140) 내로 편향시키도록 구성된다.
예에서, 빔 안내 모듈(232)은 1차 하전 입자 빔(123)을 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142) 상에 충돌하게 편향시키도록 구성된다. 유익하게, 1차 하전 입자 빔(123)의 전류가 측정될 수 있다.
실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은 1차 하전 입자 빔(123)을 시편 위치(280)로 편향시키도록 구성된다. 실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은 1차 하전 입자 빔(123)을 빔 덤프(140) 및 시편 위치(280)로 개별적으로 편향시키도록 구성된다.
실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은 하전 입자 공급원(221)과 검출 유닛(160) 사이에 배열된다. 실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은, 예를 들어, 이미징 작동 동안 1차 하전 입자 빔(123)의 침투를 위한 개구부를 갖는 전극 요소를 포함한다. 실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은 적어도 하나의 정전, 자기 또는 조합된 정전-자기 편향 유닛을 포함한다.
실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)은 전극 요소를 바이어싱하도록 구성된 전압 공급 유닛을 포함한다. 실시예들에 따르면, 빔 안내 모듈(232)의 전극 요소는 1차 하전 입자 빔(123)을 빔 덤프(140)(의 전도성 표면(142))로 편향시키도록 구성된다.
실시예들에 따르면, 1차 빔 전류를 측정하기 위해 1차 하전 입자 빔을 빔 덤프(140)로 안내하는 빔 안내 모듈(232)에 대한 제어 값들을 저장하기 위해 저장 요소(234)가 제공된다. 실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔(123)을 안내할 수 있는 빔 안내 모듈(232)에 대한 추가의 제어 값들이 저장 요소(234)에 저장될 수 있다. 전형적으로, 제어 값들은 안내(예를 들어, 편향)에 대응하는 전압들 및/또는 전류들일 수 있다.
1차 하전 입자 빔의 전류 측정
실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법은, 작동(400)에 예시된 바와 같이, 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하는 단계를 포함한다. 실시예들에 따르면, 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들은 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출된다.
실시예들에 따르면, 방법은, 작동(510)에 예시된 바와 같이, 1차 하전 입자 빔을 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면으로 편향시키는 단계를 포함한다. 실시예들에 따르면, 1차 하전 입자 빔은, 작동(510)에 예시된 바와 같이, 빔 덤프의 전도성 표면에 대해 45 도 미만, 30 도 미만, 또는 15 도 미만의 각도로 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면으로 편향된다. 유익하게, 1차 하전 입자 빔의 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들로의 변환 효율은 본원의 실시예들에서 설명된 각도들에서 개선된다. 빔 덤프의 전도성 표면에 대한 1차 하전 입자 빔의 각도는 입사각으로서 이해될 수 있다.
예에서, 작동(400)에 예시된 바와 같이, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하는 것은, 작동(520)에 예시된 바와 같이, 방출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 광자들로 변환하는 것, 작동(530)에 예시된 바와 같이, 방출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들로부터 변환된 광자들을 1차 하전 입자 빔으로부터 멀리 안내하는 것, 및 작동(540)에 예시된 바와 같이, 방출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들로부터 유도된 광자들을 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 크기를 나타내는 값을 갖는 전기 신호로 변환하는 것 중 하나 이상을 포함한다.
빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하는 것은 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 크기를 측정하기 위한 다른 유형들의 센서들의 사용을 포함할 수 있다는 점이 이해될 수 있다.
실시예들에 따르면, 방법은, 작동(550)에 예시된 바와 같이, 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 크기(를 나타내는 전기 신호)에 기초하여 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 값을 결정하는 단계를 포함한다.
실시예들에 따르면, 방법은, 작동(560)에 예시된 바와 같이, 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에 기초하여 조정을 행하는 단계를 포함한다.
예에서, 작동(560)에 예시된 바와 같이, 조정을 행하는 것은: (a) 2차 하전 입자 신호의 그레이 레벨을 조정하는 것, (b) 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에서의 변화에 반대되는 방향으로 2차 하전 입자 신호의 그레이 레벨을 변화시키는 것, (c) 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에서의 변화에 비례하여 2차 하전 입자 신호의 그레이 레벨을 변화시키는 것, (d) 1차 하전 입자 빔의 전류를 조정하는 것, 및 (e) 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 값에 기초하여 조정하는 것 - 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 값은 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에 기초하여 결정됨 - 을 포함하는 그룹의 하나 이상을 포함한다.
예에서, 작동(560)에 예시된 바와 같이, 조정을 행하는 것(예를 들어, 1차 하전 입자 빔의 전류를 조정하는 것)은 추출기 전압, 억제기 전압, 애노드 전압 및 이미터 팁 전압을 조정하는 것 중 적어도 하나를 포함한다.
예에서, 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들은, 작동(400)에 예시된 바와 같이, 1차 하전 입자 빔이 블랭킹되어야 하는 기간 동안 그리고/또는 1차 하전 입자 빔이 시편 위치 이외의 위치 상에 충돌해야 하는 시간 동안 검출된다.
본원에 설명된 실시예들에 따른 임의의 하나 또는 임의의 복수의 작동들은 적절하게, 도 5에 도시된 바와 같은 순서로 또는 상이한 순서로 조합될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
실시예들은 또한, 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 각각의 설명된 방법 단계를 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이러한 방법 단계들은 하드웨어 구성요소들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 그 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다.
뿐만 아니라, 실시예들은 또한, 설명된 장치가 작동되는 방법들에 관한 것이다. 이는, 장치의 각각의 기능을 수행하거나 장치의 각각의 부분을 제조하기 위한 방법 단계들을 포함한다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그의 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔(123)의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 모듈(100)로서,
상기 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142) 상에서의 상기 1차 하전 입자 빔(123)의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)을 검출하도록 구성된 검출 유닛(160)
을 포함하는, 전류 측정 모듈(100). - 제1항에 있어서,
상기 검출 유닛(160)은 상기 빔 덤프(140) 내에 배열되는 신틸레이션 요소(264)를 포함하는, 전류 측정 모듈(100). - 제2항에 있어서,
상기 검출 유닛(160)은, 상기 신틸레이션 요소(264)에 의해 생성되는 광자들을 광검출기(268)로 안내하도록 구성되는 광 가이드(266)를 포함하는, 전류 측정 모듈(100). - 제3항에 있어서,
상기 광 가이드(266)는 상기 광자들을 상기 1차 하전 입자 빔(123)으로부터 멀리 안내하도록 구성되는, 전류 측정 모듈(100). - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 유닛(160)은, 전류 결정 유닛(272)과 통신하고 상기 전류 결정 유닛(272)에 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 신호는 상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)에 기초하고, 상기 신호는 상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들(127)의 크기 및 상기 1차 하전 입자 빔(123)의 전류의 크기 중 적어도 하나를 나타내는, 전류 측정 모듈(100). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142)은 상기 1차 하전 입자 빔(142)에 의해 상기 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142)에 대해 45 도 미만 또는 30 도 미만의 각도로 충돌되도록 배열되는, 전류 측정 모듈(100). - 하전 입자 빔 디바이스(200)로서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 상기 전류 측정 모듈(100); 및
상기 1차 하전 입자 빔(123)을 상기 빔 덤프(140) 및 시편 위치(280)로 개별적으로 편향시키도록 구성된 빔 안내 모듈(232)
을 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스(200). - 하전 입자 빔 디바이스의 1차 하전 입자 빔의 전류를 측정하는 방법으로서,
상기 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 상기 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하는 단계(400)
를 포함하는, 방법. - 제8항에 있어서,
상기 1차 하전 입자 빔을 상기 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면으로 편향시키는 단계(510)를 더 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 1차 하전 입자 빔은 상기 빔 덤프(140)의 전도성 표면(142)에 대해 45 도 미만 또는 30 도 미만의 각도로 상기 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면으로 편향되는(510), 방법. - 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 상기 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 검출하는 단계(400)는 다음:
상기 방출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들을 광자들로 변환하는 단계(520),
상기 방출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들로부터 변환된 광자들을 상기 1차 하전 입자 빔으로부터 멀리 안내하는 단계(530), 및
상기 방출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들로부터 유도된 광자들을 상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 크기를 나타내는 값을 갖는 전기 신호로 변환하는 단계(540)
중 적어도 하나를 포함하는, 방법. - 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 크기에 기초하여 상기 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 값을 결정하는 단계(550)를 더 포함하는, 방법. - 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에 기초하여 조정을 행하는 단계(560)를 더 포함하는, 방법. - 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정을 행하는 단계(560)는 다음:
2차 하전 입자 신호의 그레이 레벨을 조정하는 단계,
상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에서의 변화에 반대되는 방향으로 2차 하전 입자 신호의 그레이 레벨을 변화시키는 단계,
상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들의 변화에 비례하여 2차 하전 입자 신호의 그레이 레벨을 변화시키는 단계,
상기 1차 하전 입자 빔의 전류를 조정하는 단계, 및
상기 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 값에 기초하여 조정하는 단계 - 상기 1차 하전 입자 빔의 전류를 나타내는 값은 상기 검출된 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에 기초하여 결정됨 -
중 적어도 하나를 포함하는, 방법. - 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전 입자 빔 디바이스의 빔 덤프의 전도성 표면 상에서의 상기 1차 하전 입자 빔의 충돌 시에 방출되는 상기 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들은, 상기 1차 하전 입자 빔이 블랭킹되어야 하는 기간 동안 그리고/또는 상기 1차 하전 입자 빔이 시편 위치 이외의 위치 상에 충돌해야 하는 시간 동안 검출되는(400), 방법.
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