KR20230156157A

KR20230156157A - 하전 입자 빔들을 포커싱하는 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR20230156157A
Application number: KR1020237037309A
Authority: KR
Inventors: 잉 루오; 중화 동; 슈에후이 인; 롱 디; 니안페이 뎅; 웨이 팡; 링링 푸; 루오총 페이; 보항 주; 유 리우
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2023-11-13
Also published as: WO2020136094A2; TW202247222A; KR20210096201A; US20220068590A1; TW202032611A; CN113614872A; KR102597427B1; IL283996A; JP7221393B2; JP2022514830A; TWI765201B; JP2023065369A; WO2020136094A3

Abstract

하전 입자 빔으로 샘플을 조사하는 시스템들 및 방법들이 개시된다. 하전 입자 빔 시스템은 샘플을 보유하도록 구성되는 스테이지를 포함할 수도 있고 X-Y-Z 축들의 적어도 하나에서 이동 가능하다. 하전 입자 빔 시스템은 스테이지의 측방향 변위 및 수직 변위를 결정하기 위한 위치 감지 시스템과, 샘플 상에 입사되는 일차 하전 입자 빔을 편향시켜 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제1 신호를 인가하도록, 그리고 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하여 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제2 신호를 인가하도록 구성되는 빔 편향 제어기를 더 포함할 수도 있다. 제1 및 제2 신호들은 각각 10 kHz 내지 50 kHz 및 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 고 대역폭을 갖는 전기 신호를 포함할 수도 있다.

Description

하전 입자 빔들을 포커싱하는 시스템들 및 방법들{Systems and methods for focusing charged-particle beams}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2018년 12월 28일자로 출원된 미국 출원 제62/786,131호와 2019년 12월 6일자로 출원된 미국 출원 제62/944,958호를 우선권 주장하고, 이들은 참조로 그 전체가 본 개시에 포함된다.

기술 분야

본 개시의 설명은 하전 입자 빔 시스템들의 분야에 관한 것이고, 더 상세하게는 하전 입자 빔들을 포커싱하고 진동을 동적으로 보상하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

집적 회로들(integrated circuits)(IC들)의 제조 공정들에서, 미완성된 또는 완성된 회로 컴포넌트들은 그것들이 설계에 따라 그리고 결함들 없이 제조되는 것을 보장하도록 검사된다. 광학 현미경들 또는 하전된 입자(예컨대, 전자) 빔 현미경들, 이를테면 주사형 전자 현미경(scanning electron microscope)(SEM)을 이용하는 검사 시스템들이 채용될 수 있다. IC 컴포넌트들의 물리적 사이즈들이 계속 축소됨에 따라, 결함 검출에서의 정확도 및 수율이 점점 더 중요해지고 있다. 그러나, 검사 도구들의 이미징 해상도 및 스루풋은 IC 컴포넌트들의 지속적으로 감소하는 피처 사이즈와 보조를 맞추기 위해 노력한다. 이러한 검사 도구들의 정확도, 해상도 및 스루풋은 스테이지 모션 및 제어 메커니즘들에서 원하는 정밀도의 부족에 의해 제한될 수도 있다.

따라서, 관련 기술 시스템들은, 예를 들어, 반도체 제조 공정들에서 하전 입자 빔 검사 시스템들을 위한 고정밀도 스테이지 모션 제어 메커니즘들에서 한계에 직면한다. 게다가 해당 기술분야에서의 개선들이 요구된다.

본 개시의 실시예들은 하전 입자 빔 시스템에 대한 고정밀도 3차원 스테이지 제어를 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 본 개시의 하나의 양태에서, 하전 입자 빔 시스템이 개시된다. 하전 입자 빔 시스템은 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 X-Y 및 Z 축들의 적어도 하나에서 이동 가능 스테이지를 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템은 스테이지의 측방향 변위 및 수직 변위를 결정하기 위한 위치 감지 시스템과, 샘플 상에 입사되는 일차 하전 입자 빔을 편향시켜 스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제1 신호를 인가하도록, 그리고 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하여 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제2 신호를 인가하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수도 있다. 측방향 변위는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당할 수도 있다. 제1 신호는 일차 하전 입자 빔이 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 편향되는 방법에 영향을 미치는 전기 신호를 포함할 수도 있고, 그 전기 신호는 10 kHz 내지 50 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제어기는 추가로 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 제1 신호 또는 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하도록 구성될 수도 있다. 스테이지의 수직 변위는 Z축에서의 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당할 수도 있고, 그 수직 변위는 X 축 또는 Y 축 중 적어도 하나에 대한 각회전(angular rotation)을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 가변할 수도 있다. 제2 신호는 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔이 Z축에서 포커싱되는 방법에 영향을 미치는, 스테이지에 인가되는 전압 신호를 포함할 수도 있고, 그 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템은 스테이지 모션 제어기를 포함할 수도 있고, 스테이지 모션 제어기는 제3 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성되는 복수의 모터들을 포함한다. 복수의 모터들 중 각각의 모터는 스테이지의 레벨링을 조정하기 위해 독립적으로 제어될 수도 있어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직이다. 일부 실시예들에서, 스테이지의 레벨링을 조정하는 것은 스테이지의 작동 출력의 기하학적 모델에 기초할 수도 있다. 제3 신호는 복수의 제어 신호들을 포함할 수도 있으며, 복수의 제어 신호들 중 각각의 제어 신호는 복수의 모터들 중 적어도 하나에 대응한다. 일부 실시예들에서, 복수의 모터들은 압전 모터, 압전 액추에이터, 또는 초음파 피에조 모터 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템은 복수의 제어 신호들에 기초하여 임베디드 제어 신호를 형성하도록 구성되는 제1 컴포넌트와, 임베디드 제어 신호로부터 복수의 제어 신호들 중의 적어도 하나의 제어 신호를 추출하도록 구성되는 제2 컴포넌트를 더 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템의 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계 및 높이 센서의 조합을 사용하여 스테이지의 측방향 변위 및 수직 변위를 결정하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 간섭계는 스테이지의 측방향 변위를 결정하도록 구성될 수도 있고, 높이 센서는 스테이지의 수직 변위를 결정하도록 구성될 수도 있다.

본 개시의 다른 양태에서, 하전 입자 빔 시스템이 개시된다. 하전 입자 시스템은 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 적어도 Z 축에서 이동 가능한 스테이지를 포함할 수도 있고 하다. 하전 입자 빔 시스템은 스테이지의 수직 변위를 결정하도록 구성되는 위치 감지 시스템과, 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔이 Z축에서 포커싱되는 방법에 영향을 미치는 전압 신호를 스테이지에 인가하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수도 있다. 스테이지의 수직 변위는 Z축에서의 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당할 수도 있고, 그 수직 변위는 X 축 또는 Y 축 중 적어도 하나에 대한 각회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 가변할 수도 있다. 제어기는 추가로 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 전압 신호를 동적으로 조정하도록 구성될 수도 있다.

본 개시의 다른 양태에서, 하전 입자 빔 시스템에서 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 방법이 개시된다. 그 방법은 하전 입자 소스로부터 일차 하전 입자 빔을 생성하는 단계, 스테이지 - 스테이지는 -Y 축 및 Z 축 중 적어도 하나에서 이동 가능함 - 의 측방향 변위를 결정하는 단계, 스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상에 입사된 일차 하전 입자 빔을 검출하기 위한 제1 신호를 인가하는 단계, 및 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위한 제2 신호를 인가하는 단계를 포함할 수도 있다. 측방향 변위는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당할 수도 있다. 스테이지의 수직 변위는 Z축에서의 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당할 수도 있고, 그 수직 변위는 X 축 또는 Y 축 중 적어도 하나에 대한 각회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 가변할 수도 있다. 제어기는 추가로 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 제1 신호 또는 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하도록 구성될 수도 있다. 제1 신호는 일차 하전 입자 빔이 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 편향되는 방법에 영향을 미치는 전기 신호를 포함할 수도 있고, 그 전기 신호는 10 kHz 내지 50 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함할 수도 있다. 제2 신호는 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔이 Z축에서 포커싱되는 방법에 영향을 미치는, 스테이지에 인가되는 전압 신호를 포함할 수도 있다. 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템에서 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 방법은 스테이지 모션 제어기에 제3 신호를 인가하는 것을 더 포함할 수도 있으며, 스테이지 모션 제어기는 제3 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성되는 복수의 모터들을 포함한다. 그 방법은 복수의 모터들 중 각각의 모터를 더 포함할 수도 있으며, 각각의 모터는 스테이지의 레벨링을 조정하도록 독립적으로 제어되어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직이다. 일부 실시예들에서, 스테이지의 레벨링을 조정하는 것은 스테이지의 작동 출력의 기하학적 모델에 기초할 수도 있다. 제3 신호는 복수의 제어 신호들을 포함할 수도 있으며, 복수의 제어 신호들 중 각각의 제어 신호는 복수의 모터들 중 적어도 하나에 대응한다. 일부 실시예들에서, 복수의 모터들은 압전 모터, 압전 액추에이터, 또는 초음파 피에조 모터 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제3 신호를 인가하는 것은 제어 모듈의 제1 컴포넌트에 의해 임베디드 제어 신호를 형성하기 위해 복수의 제어 신호들을 임베딩하는 것과, 제어 모듈의 제2 컴포넌트에 의해 임베디드 제어 신호로부터 복수의 제어 신호들 중 적어도 하나의 제어 신호를 추출하는 것을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템의 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계 및 높이 센서의 조합을 사용하여 스테이지의 측방향 변위 및 수직 변위를 결정하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 간섭계는 스테이지의 측방향 변위를 결정하도록 구성될 수도 있고, 높이 센서는 스테이지의 수직 변위를 결정하도록 구성될 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 하전 입자 빔 시스템에서 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 방법이, 하전 입자 소스로부터 일차 하전 입자 빔을 생성하는 단계, 스테이지 - 스테이지는 Z축에서 이동 가능함 - 의 수직 변위를 결정하는 단계 , 및 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하여 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 전압 신호를 인가하는 단계를 포함할 수도 있다. 그 방법은 스테이지 - 스테이지는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 이동 가능함 - 의 측방향 변위를 결정하는 단계와, 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상에 입사되는 포커싱된 하전 입자 빔을 편항시키기 위한 빔 편향 신호를 인가하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템에서 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 방법은 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 전압 신호 또는 빔 편향 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 방법은 스테이지 모션 제어기에 제어 신호를 인가하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 스테이지 모션 제어기는 제어 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성되는 복수의 모터들을 포함한다. 복수의 모터들 중 각각의 모터는 스테이지의 레벨링을 조정하기 위해 독립적으로 제어될 수도 있어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직이다.

일부 실시예들에서, 제어 신호를 인가하는 단계는 제어 모듈의 제1 컴포넌트에 의해 임베디드 제어 신호를 형성하기 위해 복수의 제어 신호들을 임베딩하는 단계와, 제어 모듈의 제2 컴포넌트에 의해 임베디드 제어 신호로부터 복수의 제어 신호들 중 적어도 하나의 제어 신호를 추출하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 하전 입자 빔 장치가 방법을 수행하게 하도록 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다. 그 방법은 스테이지 - 스테이지는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 이동 가능함 - 의 측방향 변위를 결정하는 단계와, 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상에 입사되는 일차 하전 입자 빔을 편향시키기 위한 제1 신호를 인가할 것을 제어기에 지시하는 단계를 포함할 수도 있다. 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는, 장치로 하여금, 스테이지의 레벨링을 조정하도록 구성되는 스테이지 모션 제어기에 제3 신호를 인가하여서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축이 실질적으로 수직이 되는 것을 더 수행하게 할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 방법이 개시된다. 그 방법은 하전 입자 빔으로 하전 입자 빔 시스템의 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 단계, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트를 사용하여 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계, 및 제2 컴포넌트를 사용하여 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계를 포함할 수도 있으며, 제2 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치된다. 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계는 Z축에서 스테이지의 위치를 조정하는 단계를 더 포함할 수도 있고, Z축에서 스테이지의 위치를 조정하는 단계는, 높이 센서를 사용하여, Z축에서의 샘플의 위치를 결정하는 단계와, 스테이지 모션 제어기를 사용하여, 샘플의 결정된 위치에 기초하여 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수도 있다. 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트는 샘플에 대해 하전 입자 빔의 초점 깊이를 조정하도록 구성될 수도 있다. 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 상류에 위치될 수도 있다. 제1 컴포넌트는 하전 입자 소스, 하전 입자 소스의 애노드, 또는 집광렌즈를 포함할 수도 있고, 제1 및 제2 컴포넌트들은 상이할 수도 있다. 전자기장을 조작하는 단계는 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호를 조정하는 단계를 포함할 수도 있다. 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트는 대물렌즈의 제어 전극, 샘플, 또는 스테이지 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 전자기장을 조작하는 단계는 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 것 또는 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계를 포함할 수도 있다. 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계는 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정할 수도 있다. 전기 신호를 조정하는 단계는 대물렌즈의 제어 전극에 대한 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계; 및 스테이지에 대한 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계를 포함할 수도 있다. 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계는 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정할 수 있고, 스테이지에 대한 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계는 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정할 수도 있다. 전기 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정될 수도 있다. 전자기장을 조작하는 것은 하전 입자 빔의 특성에 영향을 미치도록 구성되는 자기장을 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 특성은 하전 입자 빔의 경로, 방향, 속도, 또는 가속도 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있을 수도 있다. 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 전압 신호를 포함할 수도 있고, 전기 신호의 제2 성분은 -150 V 내지 +150 V 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 방법이 개시된다. 그 방법은, 하전 입자 빔으로 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 단계, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계, 및 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정함으로써, 샘플 상의 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 하전 입자 빔 시스템이 개시된다. 하전 입자 빔 시스템은 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 X-Y 축들 또는 Z축 중 적어도 하나에서 이동 가능한 스테이지와, 회로부를 갖는 제어기를 포함할 수도 있다. 제어기는, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하고, 제2 컴포넌트 - 제2 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치됨 - 를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하도록 구성될 수도 있다. 제1 초점의 로케이션의 조정은 Z축에서 스테이지의 위치의 조정을 포함할 수도 있다. 시스템은 Z축에서의 샘플의 위치를 결정하도록 구성되는 위치 감지 시스템을 더 포함할 수도 있다. 위치 감지 시스템은 레이저 다이오드-센서 어셈블리를 포함하는 높이 센서를 포함할 수도 있다. 제어기는 위치 감지 시스템에 의해 결정된 샘플의 위치에 기초하여 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하도록 구성될 수도 있다. 높이 센서는 Z축에서 샘플의 위치를 결정하도록 구성될 수도 있고, 제어기는 샘플 상에 하전 입자 빔의 제1 초점을 형성하기 위해 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하도록 구성될 수도 있다. 제1 컴포넌트는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점 깊이를 조정하도록 구성될 수도 있고 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 상류에 위치될 수도 있다. 제1 컴포넌트는 하전 입자 소스, 하전 입자 소스의 애노드, 또는 집광렌즈를 포함할 수도 있고, 하전 입자 시스템의 제1 및 제2 컴포넌트들은 상이할 수도 있다. 전자기장의 조작은 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호의 조정을 포함할 수도 있다. 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트는 대물렌즈의 제어 전극, 샘플, 또는 스테이지 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호의 조정은 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정할 수도 있다. 전기 신호의 조정은 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정과, 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정을 포함할 수도 있다. 제어기는 추가로, 하전 입자 빔의 특성에 영향을 미치도록 구성되는 자기장을 조정함으로써 전자기장을 조작하도록 구성될 수도 있다. 하전 입자 빔의 특성은 하전 입자 빔의 경로, 방향, 속도, 또는 가속도 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정은 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정할 수 있고, 스테이지에 대한 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 것은 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정할 수도 있다. 전기 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전기 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정될 수도 있다. 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 전압 신호를 포함할 수도 있고, 전기 신호의 제2 성분은 -150 V 내지 +150 V 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 장치로 하여금 방법을 수행하게 하는 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다. 그 방법은, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계; 및 제2 컴포넌트 - 제2 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치됨 - 를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계를 포함할 수도 있다. 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는, 높이 센서를 사용하여, Z축에서의 샘플의 위치를 결정하는 것; 및 스테이지 모션 제어기를 사용하여, 샘플 상에 하전 입자 빔의 제1 초점을 형성하기 위해 샘플의 결정된 위치에 기초하여 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하는 것을 장치가 추가로 수행하게 할 수도 있다. 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하기 위해 전기 신호의 제1 성분을 조정하고, 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하기 위해 스테이지에 대해 전기 신호의 제2 성분을 조정함으로써 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 것을 장치로 하여금 더 수행하게 할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 하전 입자 빔 장치에서 샘플의 3D 이미지를 생성하는 방법이 개시된다. 그 방법은 하전 입자 빔으로 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 단계, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계, 전자기장의 조작에 기초하여 하전 입자 빔의 일차 광축에 실질적으로 수직인 복수의 초점면들을 형성하는 단계, 샘플의 복수의 초점면들로부터 복수의 이미지 프레임들 - 복수의 이미지 프레임들 중의 이미지 프레임은 복수의 초점면들 중 대응하는 초점면에 연관됨 - 을 생성하는 단계, 및 복수의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보로부터 샘플의 3D 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수도 있다. 전자기장을 조작하는 단계는 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계 또는 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계는 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정할 수도 있다. 랜딩 에너지를 조정하는 것은 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하기 위한 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 것과, 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하기 위해 스테이지에 대한 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 전기 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정될 수도 있다. 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 전압 신호를 포함할 수도 있고, 전기 신호의 제2 성분은 -150 V 내지 +150 V 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있다.

그 방법은 샘플의 상단 표면과 일치하는 복수의 초점면들 중의 제1 초점면과, 제1 초점면 아래의 거리에서 복수의 초점면들 중의 제2 초점면을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 제1 초점면과 제2 초점면 사이의 거리는 이미지화되고 있는 피처, 또는 샘플의 재료에 기초하여 동적으로 조정될 수도 있다. 그 방법은 샘플의 복수의 초점면들 중의 각각의 초점면에서 복수의 이미지 프레임들을 생성하는 단계를 포함할 수도 있다. 3D 이미지를 생성하는 단계는 복원 알고리즘을 사용하여 복수의 이미지 프레임들을 복원하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 하전 입자 빔 시스템이 개시된다. 하전 입자 빔 시스템은 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 X-Y 축들 또는 Z축 중 적어도 하나에서 이동 가능한 스테이지와, 회로부를 갖는 제어기를 포함할 수도 있다. 제어기는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하며, 전자기장의 조작에 기초하여 하전 입자 빔의 일차 광축에 실질적으로 수직인 복수의 초점면들을 형성하며, 복수의 초점면들로부터 복수의 이미지 프레임들 - 복수의 이미지 프레임들 중의 이미지 프레임이 복수의 초점면들 중의 대응하는 초점면에 연관됨 - 을 생성하고, 복수의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보로부터 샘플의 3D 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있다.

전자기장의 조작은 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정 또는 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정을 포함할 수도 있다. 전기 신호의 제2 성분의 조정은 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지의 조정을 포함할 수도 있다. 랜딩 에너지의 조정은 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하기 위한 전기 신호의 제1 성분의 인가; 및 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하기 위한 스테이지에 대한 전기 신호의 제2 성분의 인가를 포함할 수도 있다. 전압 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정될 수도 있다. 전압 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 전압 신호를 포함할 수도 있고, 전압 신호의 제2 성분은 -150 V 내지 +150 V 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있다.

일부 실시예들에서, 복수의 초점면들은 샘플의 상단 표면과 일치하는 제1 초점면과 제1 초점면 아래의 거리에서 형성되는 제2 초점면을 포함한다. 제1 초점면과 제2 초점면 사이의 거리는 이미지화되고 있는 피처, 또는 샘플의 재료에 기초하여 동적으로 조정된다. 제어기는 샘플의 복수의 초점면들 중의 각각의 초점면에서 복수의 이미지 프레임들을 생성하고 복원 알고리즘을 사용하여 복수의 이미지 프레임들을 복원함으로써 샘플의 3D 이미지를 생성하도록 구성될 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 장치로 하여금 방법을 수행하게 하는 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다. 그 방법은 하전 입자 빔으로 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 단계, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계, 전자기장의 조작에 기초하여 하전 입자 빔의 일차 광축에 실질적으로 수직인 복수의 초점면들을 형성하는 단계, 샘플의 복수의 초점면들로부터 복수의 이미지 프레임들 - 복수의 이미지 프레임들 중의 이미지 프레임은 복수의 초점면들 중 대응하는 초점면에 연관됨 - 을 생성하는 단계, 및 복수의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보로부터 샘플의 3D 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 샘플의 상단 표면과 일치하는 복수의 초점면들 중의 제1 초점면을 형성하는 것과, 제1 초점면 아래의 미리 결정된 거리에서 복수의 초점면들 중의 제2 초점면을 형성하는 것을 장치가 추가로 수행하게 할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 하전 입자 빔 장치의 진동을 결정하는 방법이 개시된다. 그 방법은 하전 입자 빔을 샘플을 향해 진행시키도록 구성되는 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 검출하는 단계와, 샘플을 보유하도록 구성되는 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동을 검출하는 단계, 및 전기 광학 컴포넌트에, 하전 입자 빔 장치의 결정된 진동에 기초하여 제1 진동 및 제2 진동을 보상하기 위한 진동 보상 신호를 인가하는 단계를 포함할 수도 있다. 그 방법은 하나 이상의 축들을 기준으로 샘플의 위치를 조정하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 샘플의 위치를 조정하는 것은 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 야기한다. 제1 진동을 검출하는 단계는 제1 센서의 사용에 의해 하나 이상의 축들에 대한 전기 광학 컴포넌트의 진동을 검출하는 단계를 포함할 수도 있고, 제1 센서는 전기 광학 컴포넌트에 기계적으로 커플링되는 가속도 센서를 포함한다.

가속도 센서는 압전 센서, 용량성 가속도계, MEMS(micro electromechanical systems) 기반 가속도계, 또는 피에조저항 가속도계를 포함할 수도 있고, 제1 센서는 검출된 제1 진동의 주파수에 기초하여 전압 신호를 생성하도록 구성된다. 제2 진동을 검출하는 단계는 제2 센서의 사용에 의해 병진축 및 회전축에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하는 단계를 포함할 수도 있고, 제2 센서는 검출된 제2 진동의 주파수에 기초하여 변위 신호를 생성하도록 구성되는 복수의 위치 센서들을 포함한다. 복수의 위치 센서들의 제1 위치 센서가 병진축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성될 수도 있고, 복수의 위치 센서들 중의 제2 위치 센서가 회전축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성될 수도 있다. 그 방법은, 제1 제어기에 의해, 전압 신호 및 변위 신호를 수신하는 단계와, 제1 제어기를 사용하여, 수신된 전압 신호 및 변위 신호에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 진동 보상 신호를 결정하는 단계는 제1 진동 및 제2 진동에 연관된 정보에 기초하여 복수의 진동 모드들을 식별하는 단계; 식별된 복수의 진동 모드들에 기초하여 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 추정하는 단계; 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 추정된 진동에 기초하여 복수의 축들에서 진동을 결정하는 단계; 및 복수의 축들에서 결정된 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 단계를 포함할 수도 있다. 진동 보상 신호는 제1 진동 및 제2 진동의 측정 시간을 기기준으로 미래 시간에 대한 예측된 진동의 추정에 기초하여 진동을 보상하도록 결정될 수도 있다.

복수의 진동 모드들을 식별하는 단계는 전압 신호를 대응하는 거리 신호로 변환하는 단계를 포함할 수도 있다. 복수의 진동 모드들을 식별하는 단계는 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동과 전기 기계적 컴포넌트의 하우징의 진동을 디커플링하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 추정하는 단계는 시뮬레이션 모델을 사용하는 단계를 포함할 수도 있고, 시뮬레이션 모델은 3차원 유한 요소 분석 모델(three-dimensional finite element analysis model)(3D-FEM), 유한 차동 분석 모델(finite difference analysis model)(FDM), 또는 수학적 분석 모델을 포함할 수도 있다. 그 방법은 제2 제어기에 의해 결정된 진동 보상 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 그 방법은, 제2 제어기에 의해, 빔 스캔 신호를 수신하는 단계; 및 제2 제어기에 의해, 수신된 빔 스캔 신호 및 수신된 진동 보상 신호에 기초하여 수정된 빔 스캔 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 그 방법은, 신호 검출기에 의해, 수정된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있고, 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 인가되고, 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔의 특성을 조정하는데 사용된다. 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 연관된 빔 편향 제어기에 인가될 수도 있고 하전 입자 빔의 특성은 빔 스캔 속력, 빔 스캔 주파수, 빔 스캔 지속기간, 또는 빔 스캔 범위를 포함한다. 복수의 위치 센서들은 전기 기계적 컴포넌트의 하우징의 표면 상에 배치될 수도 있고, 전기 광학 컴포넌트는 하전 입자 컬럼을 포함할 수도 있고, 전기 기계적 컴포넌트는 샘플을 보유하도록 구성되는 스테이지를 포함하고 X축, Y축, 또는 Z축 중 하나 이상으로 이동 가능하다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 하전 입자 빔 시스템이 개시된다. 하전 입자 빔 시스템은 하전 입자 빔 시스템의 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 검출하도록 구성되는 제1 센서; 하전 입자 빔 시스템의 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동을 검출하도록 구성되는 제2 센서; 및 전기 광학 컴포넌트에 인가되는 검출된 제1 및 제2 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 생성하는 회로부를 포함하는 제1 제어기를 포함할 수도 있다. 전기 광학 컴포넌트는 하전 입자 컬럼을 포함할 수도 있고 하전 입자 빔을 샘플을 향해 진행시키도록 구성된다. 전기 기계적 컴포넌트는 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 X축, Y축, 또는 Z축 중 하나 이상에서 이동 가능한 스테이지를 포함할 수도 있다. 샘플의 위치의 조정은 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 야기할 수도 있다.

그 시스템은 하전 입자 빔 장치의 전기 기계적 컴포넌트를 하우징하도록 구성되는 하우징을 더 포함할 수도 있다. 전기 기계적 컴포넌트는 스테이지를 이동시키는 것이 하우징의 진동을 야기하도록 하우징에 기계적으로 커플링될 수도 있다. 전기 광학 컴포넌트는 하우징의 진동이 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 야기하도록 하우징에 기계적으로 커플링될 수도 있다. 제1 센서는 추가로 하나 이상의 축들에 대해 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 검출하도록 구성될 수도 있다. 제1 센서는 전기 광학 컴포넌트에 기계적으로 커플링되는 가속도 센서를 포함한다. 가속도 센서는 압전 센서, 용량성 가속도계, 마이크로 전기기계식 시스템들(MEMS) 기반 가속도계, 또는 피에조저항 가속도계를 포함할 수도 있다. 제1 센서는 검출된 제1 진동의 주파수에 기초하여 전압 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 제2 센서는 병진축 및 회전축에서 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동을 검출하도록 구성될 수도 있다. 제2 센서는 검출된 제2 진동의 주파수에 기초하여 변위 신호를 생성하도록 구성되는 복수의 위치 센서들을 포함할 수도 있다. 복수의 위치 센서들 중 제1 위치 센서가 병진축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성될 수도 있고, 복수의 위치 센서들 중 제2 위치 센서가 회전축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성될 수도 있고, 제1 및 제2 위치 센서들은 전기 기계적 컴포넌트의 하우징의 표면 상에 배치될 수도 있다. 제1 제어기는 추가로 전압 신호와 변위 신호를 수신하고 전압 신호 및 변위 신호에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하도록 구성될 수도 있고, 제1 제어기는 제1 진동 및 제2 진동에 연관된 정보에 기초하여 복수의 진동 모드들을 식별하며; 식별된 복수의 진동 모드들에 기초하여 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 추정하며; 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 추정된 진동에 기초하여 복수의 축들에서 진동을 결정하고; 복수의 축들에서 결정된 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 회로부를 포함한다.

복수의 진동 모드들의 식별은 전압 신호의 대응하는 거리 신호로의 변환을 포함할 수도 있다. 복수의 진동 모드들의 식별은 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동과 전기 기계적 컴포넌트의 하우징의 진동의 디커플링을 더 포함할 수도 있다. 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동의 추정은 시뮬레이션 모델의 사용을 포함할 수도 있고, 시뮬레이션 모델은 3차원 유한 요소 분석 모델(3D-FEM), 유한 차동 분석 모델(FDM), 또는 수학적 분석 모델을 포함할 수도 있다. 시스템은 결정된 진동 보상 신호를 수신하는 회로부를 포함하는 제2 제어기를 더 포함할 수도 있다. 제2 제어기는 빔 스캔 신호을 수신하고 수신된 빔 스캔 신호 및 진동 보상 신호에 기초하여 수정된 빔 스캔 신호를 생성하는 회로부를 포함할 수도 있다. 시스템은 수정된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호를 생성하도록 구성되는 신호 생성기를 더 포함할 수도 있다. 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 인가될 수도 있고, 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔의 특성을 조정하도록 구성될 수도 있다. 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 연관된 빔 편향 제어기에 인가될 수도 있다. 하전 입자 빔의 특성은 빔 스캔 속력, 빔 스캔 주파수, 빔 스캔 지속기간, 또는 빔 스캔 범위를 포함할 수도 있다. 진동 보상 신호는 제1 진동 및 제2 진동의 측정 시간을 기기준으로 미래 시간에 대한 예측된 진동의 추정에 기초하여 진동을 보상하도록 결정될 수도 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 장치로 하여금 하전 입자 빔 장치의 진동을 결정하는 방법을 수행하게 하는 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다. 그 방법은 하전 입자 빔을 샘플을 향해 진행시키도록 구성되는 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 검출하는 단계와, 샘플을 보유하도록 구성되는 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동을 검출하는 단계, 및 전기 광학 컴포넌트에, 하전 입자 빔 장치의 결정된 진동에 기초하여 제1 진동 및 제2 진동을 보상하기 위한 진동 보상 신호를 인가하는 단계를 포함할 수도 있다.

장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하나 이상의 축들을 기준으로 샘플의 위치를 조정하는 것을 장치가 추가로 수행하게 할 수도 있으며, 샘플의 위치를 조정하는 것은 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 야기한다. 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 전압 신호 및 변위 신호에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 것을 장치가 추가로 수행하게 할 수도 있다. 진동 보상 신호의 결정 단계는 제1 진동 및 제2 진동에 연관된 정보에 기초하여 복수의 진동 모드들을 식별하는 단계; 식별된 복수의 진동 모드들에 기초하여 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 추정하는 단계; 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 추정된 진동에 기초하여 복수의 축들에서 진동을 결정하는 단계; 및 복수의 축들에서 결정된 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 단계를 포함할 수도 있다. 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는, 제어기에 의해, 빔 스캔 신호를 수신하는 것; 수신된 빔 스캔 신호 및 진동 보상 신호에 기초하여 수정된 빔 스캔 신호를 생성하는 것; 신호 생성기에 의해, 수정된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호 - 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 인가되고 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔의 특성을 조정하도록 구성됨 - 를 생성하는 것; 및 전기 광학 컴포넌트에 연관된 빔 편향 제어기에 빔 편향 신호를 인가하는 것을 장치가 추가로 수행하게 할 수도 있다.

도 1은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 전자 빔 검사(electron beam inspection)(EBI) 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 이미징 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 하전 입자 빔 시스템의 개략적인 예시도이다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 하전 입자 빔 시스템의 개략적인 예시도이다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 샘플에 조사하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 샘플에 조사하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 샘플에 조사하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 하전 입자 빔 시스템의 개략적인 예시도이다.
도 9a는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9b는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 전자빔 검사 도구를 포함하는 하전 입자 빔 시스템의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 샘플 상의 피처의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면들을 예시한다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 다수의 초점면들에서 캡처된 이미지 프레임들로부터 복원되는 3D 이미지를 생성하는 프로세스 단계들의 개략적인 예시도이다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 도 8의 하전 입자 빔 시스템에서 샘플의 3D 이미지를 생성하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템에서 샘플 스테이지의 병진축 및 회전축을 예시하는 개략도이다.
도 15는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 전자빔 검사 도구를 포함하는 하전 입자 빔 시스템의 예시적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 16은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 진동 추정 및 보상 신호를 결정하기 위한 예시적인 알고리즘의 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 17은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 도 15의 하전 입자 빔 시스템에서 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.

이제 예시적인 실시형태들에 대해 상세히 언급될 것인데, 그 예들은 첨부 도면들에서 도시된다. 다음의 설명은 상이한 도면들에서의 상이한 번호들이 그렇지 않다고 표현되지 않는 한 동일하거나 또는 유사한 엘리먼트들을 나타내는 첨부 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 다음의 설명에서 언급되는 구현예들은 본 개시에 일치하는 모든 구현예들을 나타내지는 않는다. 대신, 그것들은 첨부의 청구항들에서 한정된 바와 같은 주제에 관련된 양태들에 일치하는 장치들 및 방법들의 예들일 뿐이다. 예를 들어, 일부 실시예들이 전자 빔들을 이용하는 맥락에서 설명되지만, 본 개시는 그렇게 제한되지 않는다. 다른 유형들의 하전된 입자 빔들이 유사하게 적용될 수도 있다. 더욱이, 광학적 이미징, 포토 검출, X-선 검출 등과 같은 다른 이미징 시스템들이 사용될 수도 있다.

전자 디바이스들의 향상된 컴퓨팅 파워는, 그 디바이스들의 물리적 사이즈를 감소시키면서도, IC 칩 상의 트랜지스터들, 커패시터들, 다이오드들 등과 같은 회로 컴포넌트들의 패킹 밀도를 상당히 증가시킴으로써 완수될 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰에서, IC 칩(이는 썸네일의 사이즈임)이 각각의 트랜지스터의 사이즈가 인간 머리카락의 1/1000 미만인 2십억 개를 넘는 트랜지스터들을 포함할 수도 있다. 놀랄 것 없이, 반도체 IC 제조는 수백 개의 개별 단계들을 갖는 복잡한 공정이다. 심지어 한 단계에서의 에러들이 최종 제품의 기능에 극적으로 영향을 미칠 잠재력을 갖는다. 심지어 하나의 "킬러 결함"이 디바이스 고장을 야기할 수 있다. 제조 공정의 목표는 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다. 예를 들어, 50 단계 공정이 75% 수율을 얻기 위해서는, 각 개별 단계가 99.4%보다 높은 수율을 가져야만 하고, 개별 단계 수율이 95%이면, 전체 공정 수율은 7%로 떨어진다.

기하구조들이 축소되고 IC 칩 산업이 3차원(3D) 아키텍처들(이를테면, NAND 게이트, FinFET(Fin field-effect transistor), 및 어드밴스드 DRAM(dynamic random-access memory))로 이동함에 따라, 결함들을 찾은 것은 조금 더 어렵게 되고 각각의 하위 노드에서 비용이 많이 든다. 높은 공정 수율이 IC 칩 제조 설비에서 바람직하지만, 시간당 가공된 웨이퍼 수로서 정의되는 웨이퍼 스루풋을 높게 유지하는 것이 또한 필수적이다. 높은 공정 수율들과, 높은 웨이퍼 스루풋은, 특히 결함들이 디바이스의 전체 성능 및 공정 수율에 영향을 미칠 때, 결함들의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 높은 스루풋을 유지하는 마이크로 및 나노 사이즈 결함들의 검출 및 식별은 높은 수율들 및 낮은 비용에 필수적이다. 결함들을 검출하고 식별하는 것에 더하여, SEM 검사 도구가 웨이퍼 상의 미세한 구조들의 원소 분석과 조합하여 고해상도 이미지들을 제공함으로써 결함의 원인을 식별하는데 또한 사용될 수 있다.

고해상도 SEM 이미징을 통해 일상적인 인라인(in-line) 검사를 위해 결함들을 식별하든 또는 이미지화하든, 특히 검사 피처들 또는 결함들의 치수들이 수십 나노미터 이하이면, 정밀한 스테이지 모션 제어가 중요하다는 것이 이해되어야 한다. 높은 스루풋, 고해상도 검사 환경에서, 측정 에러들을 야기할 수 있는 그리고 검사 도구의 이미징 및 결함 검출 능력들, 이를테면, 기기(instrument) 유지보수, 센서 교정, 표본(specimen) 틸트, 제조 허용오차들, 기계가공 에러들 등에 영향을 미칠 수 있는 다양한 요인들이 있을 수도 있다. 실제로, VLSI(very large scale integrated) 회로들의 제조는 특정된 허용오차 한계 내의 다양한 층들의 정밀한 오버레이를 요구하고 그래서 샘플 스테이지의 정렬 및 정밀한 포지셔닝이 극히 중요하다. 일부 경우들에서, 현대 집적 회로를 생산하는데 필요한 전체 오버레이 허용오차는 40 nm 미만일 수도 있다. 예를 들어, 200 mm 웨이퍼를 이러한 허용오차들로 정렬하는 것은 50 km 빙산을 1 cm의 정확도로 도킹하는 것과 동등할 수도 있다.

일부 경우들에서, 스테이지가 상이한 여섯 개 운동 축들, 즉, 세 개의 병진축들 및 세 개의 회전축들에서 이동하여, 여섯 개 축들의 각각에서 모션 에러들의 가능성을 도입할 수 있다. 스테이지의 선형 움직임에 의해 야기되는 X축 및 Y축에서의 피치 효과들은, 아베(Abb) 에러를 생성하여, 측정 축의 평면과 스테이지의 모션 축 사이에 오프셋을 초래할 수도 있다. 추가적으로, 스테이지의 현존 글로벌 및 로컬 Z-레벨링 기법들은 충분하거나 실현 가능하지 않을 수도 있는데, 부분적으로는 축소 기하구조들 때문이며, 또한 전체 검사 스루풋에 대한 영향 때문이다. 본 개시에서의 제안된 고정밀도 3차원 스테이지 제어 시스템의 일부 실시예들은 높은 제어 대역폭 신호들 및 독립적으로 제어 가능한 압전 액추에이터들을 Z-레벨링을 위해 사용함으로써 스테이지 포지셔닝 및 모션 제어 정확도를 상당히 개선시킬 수도 있다.

하전 입자 빔(예컨대, 전자빔)을 포커싱하고 따라서 이미징 해상도를 개선하는 여러 방식들 중 하나는 압전 변환기들을 통해 스테이지의 높이를 조정하는 것과 같은 광학 기계적 수단을 사용하는 것이다. 그러나, 광학 기계적 기법들을 사용하는 포커싱 능력들은 그로부터 이루어진 디바이스들의 나노제작 및 검사의 일부 애플리케이션들에 대해, 예를 들어, 정밀한 모션 제어에서의 한계들 및 연관된 에러들로 인해, 또는 실시간 3D 이미징을 가능화하거나 또는 타겟 스루풋을 성취하기 위해 스테이지를 충분히 빠르게 이동시킬 필요로 인해, 부적절할 수도 있다. 에러 원인들의 예들은 진동들, 온도 경사도들, 오교정들 등을 비제한적으로 포함한다. 그러므로, 시스템이 이러한 문제들을 해결하면서도 전자빔의 초점을 더욱 미세 튜닝하는 것을 가능하게 함으로써 현존 포커싱 능력들을 향상시키는 것이 바람직할 수도 있다.

IC 칩 상의 디바이스들의 밀도가 증가함에 따라, 디바이스 아키텍처들은 고급 피처들을 위한 수직으로 스태킹된 컴포넌트들 및 다수의 층들을 포함한다. 이러한 디바이스들의 검사는 피처의 상단 표면, 하단 표면, 및 중간 층들이 유용한 정보를 추출하면서도 동시에 이미지화될 수도 있도록 더 큰 초점 깊이를 요구할 수도 있다. 예를 들어, 금속 접촉 홀의 중요 치수들을 측정하는 것 또는 매립된 결함 입자를 검출하는 것은, 무엇보다도, 결함들을 분석하고, 정확한 이미징 및 측정들로부터 획득된 정보에 기초하여 공정 조건들을 개발하는데 유용할 수도 있다. 현존 기법들을 사용하여 3D NAND 플래시 디바이스들과 같은 스태킹된 구조들을 검사하는 것은, 예를 들어, 제한된 또는 부정확한 정보 중 어느 하나를 제공할 수도 있으며, 그것들의 양쪽 모두는 생산되는 디바이스들의 스루풋 및 품질에 부정적으로 영향을 미칠 수도 있다. 그러므로, 이를테면 스테이지 또는 렌즈에 연관된 전압을 조정하여 전자기장에서의 변화를 유발하며, 이는 그 뒤에 하전된 입자 빔의 초점 깊이에서의 변화를 유발함으로써, 현존 검사 도구들이 실시간 3D 이미징 능력들을 갖는 것을 가능하게 하며, 따라서 고 이미징 해상도를 유지하면서도 이미징 범위를 개선하는 것이 바람직할 수도 있다.

단일 빔 및 멀티 빔 검사 시스템들에서의 고 스루풋 웨이퍼 검사는 샘플을 매우 짧은 거리들, 예컨대, 수 나노미터 정도, 고정밀도 및 고속으로 이동시키는 능력에 의해 용이하게 될 수도 있다. 일부 애플리케이션들에서, 스테이지 또는 SEM 컬럼의 움직임에 연관된 진동들은, 무엇보다도, 이미지 해상도 또는 검사 스루풋을 제한할 수도 있다. 현존 시스템들이 진동 유발 에러들을 보상하기 위해 진동 보상 방법들을 채용할 수도 있지만, 이러한 보상 방법들은, 이를테면 부적절한 진동들의 검출, 부정확한 보상, 측정 지연들, 진동들을 실시간으로 정확하게 정정하는 것에 대한 무능력 등으로 인해, 충분히 정확하지 않을 수도 있다.

기존의 하전 입자 빔 검사 시스템들에서, 위치 감지 시스템들은 스테이지의 진동을 결정하고 또는 축을 따라 샘플을 위치시키는데 사용된다. 위치 센서들은 스테이지의 진동들이 챔버로 전달될 수도 있도록 스테이지와 기계적으로 커플링되는 챔버의 벽 상에 배치된다. 위치 센서들이 챔버를 기준으로 스테이지의 진동들을 정확하게 결정할 수도 있지만, 챔버, 위치 센서들, 또는 챔버에 연관된 빔 컬럼의 진동들은 검출되지 않거나 또는 불충분한 정확도로 검출될 수도 있거나, 또는 진동의 소스들은 구별 불가능할 수도 있다. 덧붙여서, 사용되는 위치 센서들은 일부 병진축 또는 회전축에서 진동 모드들을 검출하지 못하여, 부족 보상되거나 또는 과잉 보상된 진동 보상 신호들을 초래할 수도 있다. 그러므로, 이미징 해상도의 손실을 최소화하기 위해 진동 유발 에러들을 정확하게 검출, 식별, 격리 및 보상하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 진동을 검출하고 z차원에서 진동의 성분을 격리하는 것이 바람직할 수도 있다. 검출된 z-진동 성분은 분석될 수 있고 진동이 감지되었던 때를 기준으로 미래의 시간의 z-진동이 예측될 수 있다. 스테이지 또는 렌즈에 연관된 전압이 전자기장에서의 변화를 유발하도록 조정될 수도 있으며, 이는 결국 진동이 예측되는 당시에 예측된 진동을 보상하기 위해 하전된 입자 빔의 초점 깊이에서의 변화를 유발하며, 결과적으로 정확도 이미지를 개선시킨다.

본 개시의 하나의 양태에서, 하전 입자 빔 시스템은 표본 스테이지(이를테면 도 2의 스테이지(201)) 상에 배치된 웨이퍼(이를테면 도 2의 웨이퍼(203))를 관찰하는데 사용될 수도 있다. 위치 감지 시스템(도 3의 높이 센서(340) 및 레이저 간섭계(350)를 포함함)이 스테이지의 측방향 변위 및 수직 변위를 결정할 수도 있다. 측방향 변위를 결정하는 것에 응답하여, 빔 제어 모듈(이를테면 도 3의 빔 제어 모듈(365))이 제1 고 제어 대역폭 신호를 빔 편향기(이를테면 도 3의 편향기 어레이(320))에 인가하여 하전 입자 빔에 실질적으로 수직인 평면을 따라 웨이퍼 상에 입사되는 일차 하전 입자 빔을 편향시킬 수도 있다. 그리고 수직 변위를 결정하는 것에 응답하여, 빔 제어 모듈은 제2 고 제어 대역폭 신호를 스테이지에 인가하여 하전 입자 빔에 실질적으로 평행한 평면을 따라 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템은 제3 신호를 스테이지 모션 제어기(도 3의 Z축 모션 제어기들(372_1, 372_2, 및 372_3)을 포함함)에 인가하는 스테이지 제어 모듈(이를테면 도 3의 스테이지 제어 모듈(362))을 더 포함할 수도 있다. Z축 모션 제어기들의 각각은 스테이지의 Z-레벨링을 조정하기 위해 독립적으로 제어될 수도 있어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔(314)의 광축에 실질적으로 수직이다.

본 개시의 다른 양태에서, 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 방법이 개시된다. 그 방법은 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 상류에 위치된 제1 컴포넌트(예컨대, 하전 입자 소스의 애노드)를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계를 포함할 수도 있다. 제1 초점의 로케이션은 Z축에서 스테이지의 위치를 조정함으로써 또한 조정될 수도 있다. 그 방법은 샘플의 또는 그 샘플에 연관된 전자기장을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 제1 초점을 조정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 전자기장은 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치된 제2 컴포넌트(예컨대, 대물렌즈의 제어 전극, 스테이지, 또는 웨이퍼)를 사용하여 조정될 수도 있다. 제2 컴포넌트를 조정하는 단계는 제1 초점을 거칠게 포커싱하기 위해 대물렌즈의 제어 전극에 전기 신호의 제1 성분을 그리고 제1 초점을 미세 포커싱하기 위해 스테이지에 전기 신호의 제2 성분을 인가하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시의 다른 양태에서, 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 방법이 개시된다. 그 방법은 하전 입자 빔 시스템의 진동을 결정하는 단계와 하전 입자 빔 시스템의 결정된 진동들을 보상하기 위해 빔 컬럼에 진동 보상 신호를 인가하는 단계를 포함한다. 그 방법은 빔 컬럼 상에 장착된 가속도 센서를 사용하여 빔 컬럼(전기 광학 컴포넌트)의 진동을 검출하는 단계와, 하전 입자 빔 시스템의 하우징 챔버 상에 장착된 위치 센서를 사용하여 스테이지(전기 기계적 컴포넌트)의 진동을 검출하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 그 방법은 병진축 및 회전축의 각각에서 빔 컬럼 및 스테이지의 진동 모드들을 식별하는 단계, 식별된 진동 모드들에 기초하여 빔 컬럼 및 스테이지의 진동을 추정하는 단계, 및 추정된 진동들에 기초하여 빔 컬럼 및 스테이지의 진동을 예측하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 그 방법은 예측된 진동 및 빔 스캔 신호에 기초하여 보상된 빔 스캔 신호를 생성하는 단계와 하전 입자 시스템의 빔 컬럼에 인가될 진동 보상 신호를 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 개시의 실시예들에 따라, X, Y, 및 Z 축들이 데카르트 좌표들이다. 하전 입자 빔 장치의 일차 광축이 Z축을 따르고 있고 하전 입자 소스로부터의 일차 하전 입자 빔은 Z축을 따라 이동한다.

도면들에서의 컴포넌트들의 상대적 치수들은 명료함을 위해 과장될 수도 있다. 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 컴포넌트들 또는 엔티티들을 지칭하고, 개개의 실시예들에 관한 차이들만이 설명된다.

본 개시에서 사용되는 바와 같이, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, "또는"이란 용어는 실현 불가능한 경우를 제외한, 가능한 모든 조합들을 포괄한다. 예를 들어, 데이터베이스가 A 또는 B를 포함할 수도 있는 것으로 명시되면, 달리 또는 실현 불가능한 것으로 구체적으로 명시되지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 A 및 B를 포함할 수도 있다. 제2 예로서, 데이터베이스가 A, B, 또는 C를 포함할 수도 있는 것으로 명시되면, 달리 또는 실현 불가능한 것으로 구체적으로 명시되지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A 및 B, 또는 A 및 C, 또는 B 및 C, 또는 A 및 B 및 C를 포함할 수도 있다.

이제 도 1을 참조하면, 이 도면은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(100)을 도시한다. EBI 시스템(100)은 이미징을 위해 사용될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, EBI 시스템(100)은 메인 챔버(101), 로드/락 챔버(102), 전자 빔 도구(104), 및 장비 프런트 엔드 모듈(equipment front end module)(EFEM)(106)을 포함한다. 전자 빔 도구(104)는 메인 챔버(101) 내에 위치된다. EFEM(106)은 제1 로딩 포트(106a)와 제2 로딩 포트(106b)를 포함한다. EFEM(106)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수도 있다. 제1 로딩 포트(106a)와 제2 로딩 포트(106b)는 검사될 웨이퍼들(예컨대, 반도체 웨이퍼들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 웨이퍼들) 또는 샘플들(웨이퍼들 및 샘플들은 교환적으로 사용될 수도 있음)을 포함하는 웨이퍼 전면 개방 통합 포드들(front opening unified pods)(FOUP들)을 수용할 수도 있다. 복수의 웨이퍼들을 포함하는 로트가 배치(batch)로서 가공을 위해 로딩될 수도 있다.

EFEM(106)에서의 하나 이상의 로봇 팔들(도시되지 않음)이 웨이퍼들을 로드/락 챔버(102)로 운반할 수도 있다. 로드/락 챔버(102)는 로드/락 챔버(102) 내의 가스 분자들 제거하여 대기압 미만의 제1 압력에 도달하게 하는 로드/락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제1 압력에 도달한 후, 하나 이상의 로봇 팔들(도시되지 않음)은 웨이퍼를 로드/락 챔버(102)로부터 메인 챔버(101)로 운반할 수도 있다. 메인 챔버(101)는 제1 압력 미만의 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(101)의 가스 분자들을 제거하는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 도구(104)에 의한 검사를 받는다. 전자 빔 도구(104)는 단일 빔 시스템 또는 멀티 빔 시스템일 수도 있다.

제어기(109)는 전자 빔 도구(104)에 전자적으로 연결된다. 제어기(109)는 EBI 시스템(100)의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수도 있다. 제어기(109)가 메인 챔버(101), 로드/락 챔버(102), 및 EFEM(106)을 포함하는 구조 외부에 있는 것으로서 도 1에 도시되지만, 제어기(109)는 그 구조의 일부일 수도 있다는 것이 이해된다.

도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 이미징 시스템(200)을 도시한다. 도 2의 전자 빔 도구(104)는 EBI 시스템(100)에서의 사용을 위해 구성될 수도 있다. 전자 빔 도구(104)는 단일 빔 장치 또는 멀티 빔 장치일 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 빔 도구(104)는 전동 샘플 스테이지(201)와, 검사될 웨이퍼(203)를 유지하기 위해 전동 스테이지(201)에 의해 지원되는 웨이퍼 홀더(202)를 포함할 수도 있다. 전자 빔 도구(104)는 대물렌즈 어셈블리(204), 전자 검출기(206)(이는 전자 센서 표면들(206a 및 206b)을 포함함), 대물렌즈 어퍼처(208), 집광렌즈(210), 빔 제한 어퍼처(212), 건(gun) 어퍼처(214), 애노드(216), 및 캐소드(218)를 더 포함한다. 대물렌즈 어셈블리(204)는, 일부 실시예들에서, 변형된 SORIL(swing objective retarding immersion lens)을 포함할 수도 있으며, 이 SORIL은 폴 피스(204a), 제어 전극(204b), 편향기(204c), 및 여자 코일(204d)을 포함한다. 전자 빔 도구(104)는 웨이퍼(203) 상의 재료들을 특징화하기 위해 에너지 분산형 X-선 분광계(energy dispersive X-ray spectrometer)(EDS) 검출기(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수도 있다.

일차 하전 입자 빔(220), 예를 들어, 전자빔이 애노드(216)와 캐소드(218) 사이에 전압을 인가함으로써 캐소드(218)로부터 방출될 수도 있다. 일차 전자 빔(220)은 건 어퍼처(214) 및 빔 제한 어퍼처(212)를 통과하며, 그것들 둘 다는 빔 제한 어퍼처(212) 아래에 존재하는 집광렌즈(210)에 들어가는 전자 빔의 사이즈를 결정할 수도 있다. 집광렌즈(210)는 대물렌즈 어셈블리(204)에 들어가기 전에 일차 전자빔의 사이즈를 설정하기 위해 일차 하전 입자 빔(220)이 대물렌즈 어퍼처(208)에 들어가기 전에 그 빔을 포커싱한다. 편향기(204c)는 일차 전자 빔(220)을 편향시켜 웨이퍼(203) 상을 빔이 스캔하는 것을 용이하게 한다. 예를 들어, 스캐닝 프로세스에서, 편향기(204c)는 웨이퍼(203)의 상이한 부분들에 대한 이미지 복원을 위한 데이터를 제공하기 위해 상이한 시점들에 웨이퍼(203)의 상단 표면의 상이한 로케이션들 상으로 일차 전자 빔(220)을 순차적으로 편향시키도록 제어될 수도 있다. 더구나, 편향기(204c)는 특정 로케이션에서, 웨이퍼 구조의 스테레오 이미지 복원을 위한 데이터를 제공하기 위해, 상이한 시점들에 해당 로케이션에서 웨이퍼(203)의 상이한 면들 상으로 일차 전자 빔(220)을 편향시키도록 또한 제어될 수도 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 애노드(216)와 캐소드(218)는 다수의 일차 전자 빔들(220)을 생성하도록 구성될 수도 있고, 전자 빔 도구(104)는 웨이퍼(203)의 상이한 부분들에 대한 이미지 복원을 위한 데이터를 제공하기 위해, 동일한 시간에 웨이퍼의 상이한 부분들/면들에 다수의 일차 전자 빔들(220)을 투사하는 복수의 편향기들(204c)을 포함할 수도 있다.

여기 코일(204d)과 폴 피스(204a)는 폴 피스(204a)의 하나의 단부에서 시작하고 폴 피스(204a)의 다른 단부에서 종단되는 자기장을 생성한다. 일차 전자 빔(220)에 의해 스캔되는 웨이퍼(203)의 일부가 자기장에 잠길 수도 있고 전기적으로 충전될 수도 있으며, 이는, 결국, 전기장을 생성한다. 그 전기장은 일차 전자 빔(220)이 웨이퍼(203)와 충돌하기 전에 웨이퍼(203)의 표면 근처에서 일차 전자 빔에 영향을 미치는 에너지를 감소시킨다. 폴 피스(204a)로부터 전기적으로 격리되는 제어 전극(204b)은, 웨이퍼(203) 상의 전기장을 제어하여 웨이퍼(203)의 마이크로 아킹을 방지하고 적절한 빔 초점을 보장한다.

이차 전자 빔(222)이 일차 전자 빔(220)을 수신 시 웨이퍼(203)의 일부로부터 방출될 수도 있다. 이차 전자 빔(222)은 전자 검출기(206)의 센서 표면들(206a 및 206b) 상에 빔 스폿을 형성할 수도 있다. 전자 검출기(206)는 빔 스폿의 세기를 나타내는 신호(예컨대, 전압, 전류 등)를 생성하고, 그 신호를 이미지 프로세싱 시스템(250)에 제공할 수도 있다. 이차 전자 빔(222)의 세기와, 결과적인 빔 스폿은, 웨이퍼(203)의 외부 또는 내부 구조에 따라 가변할 수도 있다. 더구나, 위에서 논의된 바와 같이, 일차 전자 빔(220)은 상이한 세기들의 이차 전자 빔들(222)(및 결과적인 빔 스폿)을 생성하기 위해, 웨이퍼의 상단 표면의 상이한 로케이션들 또는 특정 로케이션에서의 웨이퍼의 상이한 면들 상으로 투영될 수도 있다. 그러므로, 빔 스폿들의 세기들과 웨이퍼(203)의 로케이션들을 매핑함으로써, 프로세싱 시스템은 웨이퍼(203)의 내부 또는 외부 구조들을 반영하는 이미지를 복원할 수도 있다.

이미징 시스템(200)은 스테이지(201) 상의 웨이퍼(203)를 검사하는데 사용될 수도 있고, 위에서 논의된 바와 같이, 전자 빔 도구(104)를 포함한다. 이미징 시스템(200)은 이미지 취득기(260), 저장소(270), 및 제어기(109)를 포함하는 이미지 프로세싱 시스템(250)을 또한 포함할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이미지 취득기(260)는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말들, 개인용 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스들 등, 또는 그것들의 조합을 포함할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 도전체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 그것들의 조합과 같은 매체를 통해 전자 빔 도구(104)의 검출기(206)와 연결될 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 검출기(206)로부터 신호를 수신할 수도 있고 이미지를 구성할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 따라서 웨이퍼(203)의 이미지들을 취득할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 다양한 포스트 프로세싱 기능들, 이를테면 윤곽들을 생성하는 것, 취득된 이미지 상에 지시자들을 중첩시키는 것 등을 또한 수행할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 취득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트의 조정들 등을 수행하도록 구성될 수도 있다. 저장소(270)는 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(RAM), 다른 유형들의 컴퓨터 판독가능 메모리 등과 같은 저장 매체일 수도 있다. 저장소(270)는 이미지 취득기(260)와 커플링될 수도 있고 데이터를 원래의 이미지들로서의 스캐닝된 원시 이미지와, 포스트 프로세싱된 이미지들을 저장하는데 사용될 수도 있다. 이미지 취득기(260)와 저장소(270)는 제어기(109)에 연결될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득기(260), 저장소(270), 및 제어기(109)는 하나의 제어 유닛으로서 함께 통합될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 이미지 취득기(260)는 검출기(206)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지들을 취득할 수도 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수도 있다. 취득된 이미지는 복수의 이미징 영역들을 포함하는 단일 이미지일 수도 있다. 단일 이미지는 저장소(270)에 저장될 수도 있다. 단일 이미지는 복수의 영역들로 나누어질 수도 있는 원래의 이미지일 수도 있다. 그 영역들의 각각은 웨이퍼(203)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수도 있다.

이제 도 3을 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는 예시적인 하전 입자 빔 시스템이다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(300)은 하전 입자 빔 컬럼(310), 광축(312)을 갖는 일차 하전 입자 빔(314), 집광렌즈(315)(도 2의 집광렌즈(210)와 유사함), 일차 하전 입자 빔(314)이 스테이지(201) 상에 배치된 웨이퍼(203)에 조사하는 편향된 하전 입자 빔(330)을 편향 및 형성되게 하는 편향기 어레이(320), 높이 센서(340), 레이저 간섭계(350), 스테이지 제어 모듈(362)과 빔 제어 모듈(365) 및 빔 편향 제어기(367)를 포함하는 시스템 제어 모듈(360), 그리고 z축 모션 제어기들(372) 및 X-Y 축들 모션 제어기(374)를 포함하는 스테이지 모션 제어기(370)를 포함한다. 대안적으로, 하전 입자 빔 시스템(300)은 도 2의 이미징 시스템(200) 또는 도 1의 EBI 시스템(100)의 일부일 수도 있다. 본 개시의 맥락에서 하전 입자와 전자가 교환적으로 사용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 하전 입자 빔(들)을 기술하는 청구된 장치 또는 방법들의 엘리먼트들은, 적절하게, 전자빔(들)과 교환적으로 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(300)은 전자빔 시스템 또는 전자빔 검사 시스템을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(300)은 하전 입자 빔 컬럼(310)을 포함할 수도 있으며, 하전 입자 빔 컬럼은 도 2에 도시된 바와 같은 캐소드(218), 애노드(216), 건 어퍼처(214), 빔 제한 어퍼처(212)를 하우징할 수도 있다. 일차 하전 입자 빔(314)이 애노드(216)와 캐소드(218) 사이에 전압을 인가함으로써 캐소드(218)로부터 방출될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 일차 하전 입자 빔(314)은 건 어퍼처(214) 및 빔 제한 어퍼처(212)를 통과하는 전자빔일 수도 있으며, 그것들 양쪽 모두는 빔 제한 어퍼처(212) 아래에 존재하는 집광렌즈(210)(도 3의 집광렌즈(315)와 유사함)에 들어오는 하전 입자 빔의 사이즈를 결정할 수도 있다. 편향기 어레이(320)는 웨이퍼(203) 상의 빔 스캐닝을 용이하게 하기 위해 일차 하전 입자 빔(314)을 편향시킬 수도 있다.

편향기 어레이(320)는 광축(312)에서부터 일차 하전 입자 빔(314)을 편향시키는 단일 편향기, 다수의 편향기들, 또는 편향기들의 어레이를 포함할 수도 있다. 빔 편향은 조사 또는 검사 동안 웨이퍼(203)를 가로질러 일차 하전 입자 빔(314)을 스캔하도록 구성될 수도 있다. 일차 하전 입자 빔(314)이 광축(312)으로부터 편향됨에 따라, 추가적인 수차는 도입되어, 패턴 왜곡을 초래할 수도 있다. 일차 하전 입자 빔(314)을 편향시키는 것은 정전기적으로 또는 자기적으로 중 어느 하나로 행해질 수도 있다. 자기적 편향기는 정전 편향기보다 긴 편향 범위를 허용하지만, 그것의 주파수 응답은 자기 코일들의 인덕턴스 및 자기장에 의해 도입된 와전류로 인해 제한될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(300)은 소스 변환 유닛(도 3에 도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 소스 변환 유닛은 이미지 형성 엘리먼트 어레이(도 3에 도시되지 않음), 수차 보상기 어레이, 및 빔 제한 어퍼처 어레이(이를테면, 도 2의 빔 제한 어퍼처(212)를 포함함)를 포함할 수도 있다. 이미지 형성 엘리먼트 어레이는 일차 전자빔(314)의 복수의 빔릿들의 복수의 병렬 이미지들(가상 또는 실제)을 형성하기 위해 복수의 마이크로 편향기들 또는 마이크로 렌즈들을 포함할 수도 있다. 빔 제한 어퍼처 어레이는 복수의 빔릿들을 제한할 수도 있다. 소스 변환 유닛(120)은 임의의 수의 빔릿들을 처리하도록 구성될 수도 있다.

집광렌즈(315)은 일차 하전 입자 빔(314)을 포커싱하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 집광렌즈(315)는 추가로, 집광렌즈(315)의 포커싱 파워를 가변함으로써 소스 변환 유닛의 하류에서 일차 하전 입자 빔(314)의 일차 빔릿들의 전류들을 조정하도록 구성될 수도 있다. 대안적으로, 전류들은 개별 일차 빔릿들에 대응하는 빔 제한 어퍼처 어레이 내의 빔 제한 어퍼처(212)의 방사상 사이즈들을 변경함으로써 변화될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(300)은 일차 투사 광학 시스템(도 3에 도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 일차 투사 광학 시스템은 대물렌즈 어셈블리(204), 빔 분리기 및 편향 스캐닝 유닛(이를테면, 도 3에 도시된 편향기 어레이(320))을 포함할 수도 있다. 빔 분리기는, 예를 들어, 정전기 쌍극자 장(E1)과 자기 쌍극자 장(B1)(이것들 둘 다는 도 3에서 도시되지 않음)을 생성하는 정전 편향기를 포함하는 빈 필터(Wien filter)일 수도 있다. 작동 시, 빔 분리기는 일차 하전 입자 빔(314)의 개별 하전 입자들에 정전기 쌍극자 장(E1)에 의해 정전기력을 발휘하도록 구성될 수도 있다. 정전기력은 개별 전자들에 빔 분리기의 자기 쌍극자 장(B1)에 의해 발휘되는 자기력과는 크기는 동일하지만 방향이 반대이다. 일차 하전 입자 빔(314)은 그러므로 적어도 실질적으로 0의 편향 각들을 갖는 빔 분리기를 통해 적어도 실질적으로 직선으로 통과할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 편향 스캐닝 유닛은, 작동 시, 일차 하전 입자 빔(314)을 편향하도록 구성되어, 편향된 하전 입자 빔(330)이 웨이퍼(203) 상의 개별 스캐닝 영역들을 가로질러 프로브 스폿들을 스캔하게 한다.

실제로, 웨이퍼(203)는 하전 입자 빔 시스템(300) 또는 EBI 시스템(100)에서 높은 배율로 관찰될 수도 있고, 스테이지(201)는 웨이퍼(203)를 안정적으로 지원할 수도 있고, 수평 X-Y 축들, 수직 Z축, 스테이지 틸트, 또는 스테이지 회전을 따라 원활하게 이동한다. X축 및 Y축에서의 움직임들이 시야(field of view)(FOV)의 선택을 위해 사용될 수도 있지만, Z축에서의 움직임은 이미지 해상도, 초점 깊이 등의 변화를 위해 요구될 수도 있다. 스테이지(201)는, 예를 들어, 편심(eucentric) 스테이지일 수도 있다. 편심 스테이지에서, 관찰 영역과 웨이퍼의 표면 상의 초점은 웨이퍼(203)를 틸팅하는 동안 시프트되지 않는다.

일부 실시예들에서, 위치 감지 시스템(도 3에 도시되지 않음)이 스테이지(201)의 변위를 결정하는데 사용될 수도 있다. 위치 감지 시스템은 높이 센서(340)와 레이저 간섭계(350)를 포함할 수도 있다. 위치 감지 시스템은 하나를 초과하는 높이 센서(340)와 하나를 초과하는 레이저 간섭계(350), 및 다른 적합한 컴포넌트들, 예를 들어, 신호 증폭기들, 대역 통과 필터들, 데이터 저장 유닛들, 데이터 프로세싱 유닛들 등을 포함할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 높이 센서(340)는 스테이지(201)의 경도 변위를 결정하는데 사용될 수도 있다. 스테이지(201)의 수직 변위는, 본 개시에서 지칭되는 바와 같이, Z축에서 스테이지(201)의 타겟 로케이션과 실제 로케이션 사이의 차이에 해당할 수도 있다. 광학적 높이 센서들은, 이를테면, 도 3에 도시된 높이 센서(340)는, 1차원 위치 감지 검출기(one-dimensional Position Sensitive Detector)(1-D PSD), 또는 포토다이오드들의 선형 어레이 등을 포함하는 레이저 다이오드-센서 어셈블리를 포함할 수도 있다. 높이 센서(340)는 스테이지 위치를 더 조정하기 위해 높이 센서(340)의 출력이 분석되고 사용되도록 시스템 제어 모듈(360)(나중에 상세히 설명됨)과 통신할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 높이 센서(340)로부터의 출력 데이터는 샘플의 표면에 튜닝 가능 전기장을 생성하도록 스테이지에 전압을 인가함으로써, 또는 대물렌즈 어셈블리(204)에 인가되는 전류를 조정함으로써, 또는 스테이지 및 대물렌즈 어셈블리(204)에 전압을 인가함으로써 빔 포커스를 수정하는데 사용될 수도 있다. 입사 빔을 포커싱하는 다른 적합한 수단이 채용될 수도 있다는 것이 이해된다. 하나 이상의 광학적 높이 센서들, 이를테면 높이 센서(340)는 원하는 높이 감지의 복잡도 및 정확도에 기초하여 채용될 수도 있다. 다른 높이 감지 기법들이, 적절하게, 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지(201)의 수직 변위는 표준 표본들의 높이 측정 또는 높이 감지에 기초하여 장비 교정에 대해 일상적으로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼(203) 상에 배치된 표준 패턴 피처들, 이를테면 금속 라인들, 포토레지스트 층들, 반사 필름들 등을 포함하는 웨이퍼(203)는 장비, 센서들, 모터들, 또는 스테이지를 교정하는데 사용될 수도 있다.

웨이퍼 팹과 같은 생산 설비에서의 웨이퍼들의 높은 스루풋 검사는 스톱 앤드 고(stop-and-go) 모션의 반복 패턴들을 빠르고 정확하게 이동시키기 위해 스테이지(201)를 요구할 수도 있다. 스톱 앤드 고 모션은 수 미크론 또는 나노미터 정도의 거리를 이동하기 위한 스테이지(201)의 높은 가속도, 감속도, 및 정착(settling)의 다수의 사이클들을 포함할 수도 있다. 고속 및 높은 가속도로 스테이지(201)를 이동시키는 것은 시스템 역학으로 인한 진동을 발생시킬 수도 있으며, 이는 결국 시스템 내에 동적 공진을 야기할 수 있으며, 예를 들어, 진동파들은 보강 간섭하여 하전 입자 빔 시스템(300)의 전체에 걸쳐 더 높은 진폭의 진동을 야기할 수도 있다. 스테이지(201)를 이동시키는 것에 의해 야기된 진동들은 하나를 초과하는 축들에서 병진 에러 또는 변위 에러를 야기할 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼(203) 상의 다이를 검사하는 동안, X-Y 축들에서 이동하는 스테이지(201)는 다른 가동 또는 비가동 컴포넌트들과 동적 공진을 야기하여 Z축에서 스테이지 진동을 야기할 수도 있다. 스테이지(201)의 정확한 포지셔닝은 예를 들어, 레이저들을 사용하는 광학적 높이 센서들과 같은 정확한 위치 측정 기법들을 요구할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 레이저 간섭계(350)는 X-Y 축들에서 병진 변위를 측정하는데 그리고 X-Y 축들에서 스테이지(201)의 정밀한 포지셔닝을 위해 사용될 수도 있다. 레이저 간섭계 변위 측정 기법은 반도체 디바이스들을 제작하기 위한 포토리소그래피 공정에서 채용된 스테퍼와 같은 장비의 움직임을 제어하기 위한 그리고 X-Y 스테이지들을 제어하기 위한 고 정확도 변위 측정 수단으로서 종종 사용된다.

일부 실시예들에서, 레이저 간섭계(350)는, 예를 들어, 호모다인 레이저 간섭계 또는 헤테로다인 레이저 간섭계일 수도 있다. 호모다인 레이저 간섭계는 단일 주파수 레이저 소스를 사용하는 반면, 헤테로다인 레이저 간섭계는 두 개의 가까운 주파수들을 갖는 레이저 소스를 사용한다. 레이저 소스는 633 nm의 파장에서 레이저 광을 방출하는 He-Ne 가스 레이저를 포함할 수도 있다. 단일 또는 다수의 파장 또는 주파수 방출들을 갖는 다른 레이저 소스들이 또한 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나를 초과하는 레이저 간섭계들이 사용될 수도 있다. 호모다인 및 헤테로다인 조합의 레이저 간섭계가 시스템 내에서 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 레이저 간섭계(350)는 스테이지(201)의 측방향 변위를 결정하는데 사용될 수도 있다. 본 개시에서 언급되는 바와 같은 측방향 변위는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 스테이지(201)의 타겟 로케이션과 실제 로케이션 사이의 차이에 해당할 수도 있다. 실제로, 하나를 초과하는 레이저 간섭계들(이를테면 도 3에 도시된 레이저 간섭계(350))은 측방향 변위를 결정하기 위해 시스템 내에 채용될 수도 있다. 일차 하전 입자 빔(314)의 편향이 작은 영역에 걸쳐 제한되기 때문에, 정밀한 기계적 스테이지 포지셔닝은 다수의 편향 필드들을 노출하고 그것들을 함께 연결함으로써 큰 피처들을 패터닝하기 위해 빔 편향과 결합될 필요가 있을 수도 있다. 이는 두 개의 레이저 간섭계들(이를테면, 레이저 간섭계(350))를 사용하여 X축 및 Y축에서 스테이지 위치를 측정함으로써 완수될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 두 개의 분리 레이저 빔들은 각각의 방향에서 기준 거울과 스테이지에 부착된 거울로 진행될 수도 있으며, 그러면 간섭계들은 임의의 스테이지 위치 에러들을 검출하고 정정하기 위해 스테이지 거울의 위치를 기준 거울의 위치와 비교할 수도 있다. 예를 들어, X축을 위한 하나의 레이저 간섭계와, Y축을 위한 제2 레이저 간섭계이다. 일부 실시예들에서, 하나를 초과하는 레이저 간섭계들은 단일 축, 이를테면, X축 또는 Y축을 위해 사용될 수도 있다. 다른 적합한 기법들 역시 채용될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 하전 입자 빔 시스템(300)은 시스템 제어 모듈(360)을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 모듈(360)은 스테이지 제어 모듈(362)과 빔 제어 모듈(365)을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 모듈(360)은 높이 센서(340), 레이저 간섭계(350), 및 스테이지 모션 제어기(370)와 통신하도록 구성될 수도 있다. 시스템 제어 모듈(360)은 높이 센서(340)로부터 신호들을 수신하고 수신된 신호들을 스테이지(201)의 결정된 수직 변위에 기초하여 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 시스템 제어 모듈(360)은 추가로 레이저 간섭계(350)로부터 신호들을 수신하고 수신된 신호들을 스테이지(201)의 결정된 측방향 변위에 기초하여 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 시스템 제어 모듈(360)은 스테이지(201)의 결정된 측방향 및 수직 변위에 기초하여 사용자 입력을 수신하기 위한 사용자 인터페이스(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 사용자 인터페이스는, 예를 들어, 시각적 터치 스크린, 사용자 컨트롤들을 갖는 스크린, 시청각 인터페이스 등일 수도 있다.

일부 실시예들에서, 시스템 제어 모듈(360)은 스테이지 제어 모듈(362)과 빔 제어 모듈(365)을 포함할 수도 있다. 스테이지 제어 모듈(362)은, 예를 들어, 스테이지 포지셔닝 및 모션 제어를 위한 개별 회로들을 포함하는 회로 보드일 수도 있다. 또한 회로 보드 상에 장착된 것은 시퀀서 회로들, 타이머 회로들, 신호 프로세싱 회로들 등을 포함하는 다른 컴포넌트들일 수도 있다.

일부 실시예들에서, 시스템 제어 모듈(360)의 스테이지 제어 모듈(362)은 신호 프로세싱 회로를 포함할 수도 있다. 스테이지 제어 모듈(362)의 신호 프로세싱 회로는 높이 센서(340) 또는 레이저 간섭계(350)로부터 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지 제어 모듈(362)은 레이저 간섭계(350)로부터 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다. 신호 프로세싱 회로는 수신된 신호에 기초하여 스테이지(201)의 수직 변위 정도 또는 스테이지(201)의 측방향 변위 정도를 결정할 수도 있다. 수신된 신호는, 예를 들어, 광학적 신호 전기 신호, 또는 그것들의 조합일 수도 있다.

일부 실시예들에서, 시스템 제어 모듈(360)은 본 개시에서 제어기라고 또한 지칭되는 빔 편향 제어기(367)를 포함하는 빔 제어 모듈(365)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 빔 편향 제어기(367)는 스테이지(201)의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플(예컨대, 웨이퍼(203)) 상에 입사된 일차 하전 입자 빔(314)을 편향시키기 위해 제1 신호를 인가하도록 구성될 수도 있다. 빔 편향 제어기(367)는 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 웨이퍼(203) 상에 입사된 편향된 하전 입자 빔(330)의 초점을 조정하기 위해 제2 신호를 인가하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 빔 편향 제어기(367)는 웨이퍼(203) 상의 일차 하전 입자 빔(314)의 스캐닝 동안 제1 신호 및/또는 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하도록 구성될 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 신호를 동적으로 조정하는 것은 샘플이 스캐닝되거나 또는 검사되는 동안 신호를 지속적으로 및 반복적으로 조정하는 것을 의미할 수도 있다. 예를 들어, 스테이지(201)의 위치는 빔 편향 제어기(367)와 같은 제어기에 지속적으로 모니터링, 측정, 기록 및 전달될 수도 있다. 측방향 변위, 수직 변위, 및/또는 피치 및 롤 에러 정보를 포함하는 업데이트된 위치 정보를 수신 시, 빔 편향 제어기(367)는 수신된 정보에 기초하여 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 신호들을 조정할 수도 있다. 웨이퍼 스캐닝이 계속됨에 따라, 스테이지 위치 및 변위 정보는 신호들을 조정하기 위해 빔 편향 제어기에 의해 지속적으로 수집, 교환, 및 사용될 수도 있다.

빔 편향 제어기(367)는, 예를 들어, 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative)(P-I-D) 제어기, 비례-적분(proportional-integral)(P-I) 제어기, 비례 제어기(P) 등을 포함하는 제어 루프 피드백 기구일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 간섭계(350)는 웨이퍼(203) 상에 입사한 일차 하전 입자 빔(314)을 검출하도록 구성되는 빔 제어 모듈(365) 또는 빔 편향 제어기(367)와 직접 통신할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 레이저 간섭계(350)는 스테이지 제어 모듈(362) 또는 빔 제어 모듈(365)(도 3에 예시되지 않음)과 통신할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 간섭계(350)는 스테이지 제어 모듈(362)을 통해 빔 제어 모듈(365)과 통신할 수도 있다. 예를 들어, 레이저 간섭계(350)는 스테이지 제어 모듈(362)의 신호 프로세싱 회로(도시되지 않음)와 통신하고 빔 제어 모듈(365)이 스테이지(201)의 결정된 측방향 변위 또는 위치에 대응하는 입사 빔을 편향시키기 위한 신호를 생성할 수도 있다. 적어도 부분적으로는 X-Y 축들에서 스테이지의 측방향 변위를 보상하는 것은, 본 개시에서 언급된 바와 같은 X-Y 동적 보상일 수도 있다. 도 3은 스테이지(201)의 위치 또는 측방향 변위를 결정하도록 구성되는 하나의 레이저 간섭계(350)를 예시하지만, 하나를 초과하는 간섭계들이, 적절하게, 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 빔 제어 모듈(365)에 의해 편향기 어레이(320)에 인가되는 전기 신호는 10 kHz 내지 50 KHz 범위의 제어 대역폭을 갖는 신호를 포함할 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 제어 시스템의 대역폭(ωB)은 폐쇄-루프 주파수 응답의 크기가 주파수 도메인에서 3 dB를 초과하는 주파수 범위가 되도록 정의될 수도 있다.

이미지 해상도는 샘플 또는 웨이퍼(203)의 위치에 직접 의존한다. 스테이지 위치의 반복성 및 안정성은 해상도 외에도 이미지들의 품질에 중요할 수도 있다. 스캔 동안의 스테이지(201) 또는 웨이퍼(203)의 움직임 또는 소규모 진동은 이미지 품질에 상당히 영향을 미치고 검사 도구의 결함 검출 능력들에 악영향을 미칠 수 있다. 일단 타겟 위치에 도달되면 샘플의 드리프트가 발생하지 않으면 이미지들의 왜곡은 회피될 수도 있다. 스테이지들, 예를 들어, 스테이지(201)를 포지셔닝하는 것은 수 나노미터/초(nm/s)의 속도에서 원활하게 이동하기 위해 요구될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지 모션 제어기(370)는 X, Y, 또는 Z 축들에서 스테이지(201)의 모션을 제어할 수도 있다. 스테이지 모션 제어기(370)는 Z축에서 스테이지(201)를 이동시키는 Z축 모션 제어기들(372)과, X축 및 Y 축 중 적어도 하나에서 스테이지(201)를 이동시키는 X-Y 축들 모션 제어기(374)를 포함할 수도 있다. 스테이지 모션 제어기(370)는, 예를 들어, 피에조 스테핑 드라이브들 및 액추에이터들, 초음파 피에조 모터들, 피에조 전기 모터들, 피에조 전기 액추에이터들 등을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지 모션 제어기(370)는 스테이지(201)의 결정된 수직 또는 측방향 변위에 기초하여 스테이지 제어 모듈(362)와 통신하고 그로부터 신호를 수신할 수도 있다. Z축 모션 제어기들(372)은 도 3에 예시된 바와 같이, 하나를 초과하는 피에조 드라이브들 또는 피에조 액추에이터들을 더 포함할 수도 있다. X-Y 축들 모션 제어기(374)는 하나를 초과하는 피에조 드라이브들 또는 피에조 액추에이터들 역시 포함할 수도 있다.

이미지 해상도 및 콘트라스트를 개선하기 위해, 사용자들은 웨이퍼(203) 상의 입사 빔의 빔 에너지를 감소 또는 증가시키기 위해 빔 수정 전압을 인가할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(201)는 높은 바이어스 전압에서 보유될 수도 있어서, 하전 입자 빔 컬럼(310)을 떠나는 하전 입자는 웨이퍼(203) 또는 스테이지(201)에 도달하기 전에 감속된다. 예를 들어, 이차 전자현미경에서, 고 전압(컬럼에 인가되는 전압을 가속시킴)이 -5 kV이고 스테이지 바이어스가 -4 kV이면, 전자들은 컬럼에서 5 keV의 에너지로 먼저 가속된 다음, 컬럼을 떠나간 후, 4 keV에 의해 감속되어서, 유효 고전압은 빔 감속 없이 -1 kV이다. 일부 실시예들에서, 스테이지(201)는 높은 바이어스 전압에서 보유될 수도 있어서, 하전 입자 빔 컬럼(310)을 떠나는 하전 입자는 웨이퍼(203) 또는 스테이지(201)에 도달하기 전에 가속된다. 스테이지 바이어스를 인가하는 것은 Z 축에서 입사 하전 입자 빔의 빔 에너지 및 초점을 수정하는데 사용될 수도 있다. 입사 빔 하전 입자 빔은 일차 하전 입자 빔(314) 또는 편향된 하전 입자 빔(330)을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지 모션 제어기(370)를 통해 스테이지(201)에 인가되는 전압 신호는, 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이 교류(alternating current)(AC) 전압 신호일 수도 있다. 인가된 전압 신호는 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 스테이지(201)의 결정된 수직 변위에 기초할 수도 있다. Z축에서 적어도 부분적으로 스테이지의 수직 변위를 보상하는 것은, Z 동적 보상으로서 본 개시에서 지칭될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz, 60 kHz 내지 180 kHz, 70 kHz 내지 160 kHz, 80 kHz 내지 140 kHz, 90 kHz 내지 120 kHz, 100 kHz 내지 110 kHz 범위, 또는 임의의 적합한 범위들의 제어 대역폭을 갖는 신호를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(201)에 인가되는 전압 신호에 대한 바람직한 제어 대역폭은 100 kHz일 수도 있다.

실제로, X-Y-Z 축들 중 임의의 것에서의 가동 스테이지(201)는 피치 효과를 도입할 수도 있다. 특히, X 및 Y 축들에서의 피치 효과들은 고려되지 않으면, 부정확한 스테이지 포지셔닝을 초래할 수도 있는 아베 에러를 생성할 수도 있다. 본 개시에서 언급된 바와 같이, X축에서의 스테이지(201)의 피치 효과는 Y축에 대한 스테이지(201)의 각회전 또는 틸팅으로서 정의될 수도 있고, Y축에서의 스테이지(201)의 피치 효과는 X축에 대한 스테이지(201)의 각회전 또는 틸팅으로서 정의될 수도 있다. X축에 대한 각회전은 롤이라고 지칭되는 것이 이해된다. 스테이지(201) 상에 배치된 웨이퍼(203)의 스캐닝 동안, X-Y 축들에서의 피치 효과 보상은 측방향 변위 (X-Y 축들) 및 수직 변위(Z축)의 보상을 동시에 그리고 지속적으로 요구할 수도 있다. 수직 변위는 웨이퍼(203) 상의 입사 빔의 초점을 조정함으로써 또는 Z축에서 스테이지(201)의 위치를 조정함으로써 중 어느 하나에 의해 보상될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 측정된 x-y 좌표들은 X 및 Y 축들에서 피치 효과들로부터의 결정된 아베 에러에 기초하여 정정될 수도 있다. 스테이지(201)의 정정된 x-y 좌표들은 피치 효과들로 인한 변위를 포함할 수도 있다. 빔 편향 제어기(367), 빔 제어 모듈(365), 및 스테이지 제어 모듈(362)은 업데이트된 스테이지 위치 정보를 수신하기 위해 하나 이상의 레이저 간섭계들과 통신할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 레이저 간섭계(이를테면 도 3의 레이저 간섭계(350))는 X-Y 축들에서 피치 효과들을 설명하도록 요구되는 보상을 측정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 하전 입자 빔 시스템(300)은 세 개의 레이저 간섭계들 중 각각이 미리 정의된 기능을 서비스하는 세 개의 레이저 간섭계들을 포함할 수도 있다. 제1 레이저 간섭계는 X축에서 측방향 변위를 결정하는데 사용될 수도 있으며, 제2 레이저 간섭계는 Y축에서 측방향 변위를 결정하는데 사용될 수도 있고, 제3 레이저 간섭계는 X-Y 축들에서 피치 효과들을 결정하는데 사용될 수도 있다. 필요에 따라, 세 개를 초과하는 레이저 간섭계들이 사용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 4에 예시된 바와 같이, Z축 모션 제어기들(372)은, 예를 들어, 액추에이터들(372_1, 372_2, 및 372_3)과 같은 세 개의 Z축 모션 제어기들을 포함할 수도 있으며, 각각의 Z축 모션 제어기는 스테이지 제어 모듈(362)과 개별적으로 통신하도록 구성된다. 필요에 따라, 더 많은 z-모션 제어기들이 채용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 300 mm 웨이퍼를 보유하는 스테이지(201)는 200 mm 웨이퍼를 보유하는 스테이지에 비해 더 많은 z-모션 제어기들을 이용할 수도 있거나, 또는 인라인 하전 입자 빔 검사 도구의 스테이지(201)는 오프라인 도구에 비해 더 많은 z-모션 제어기들을 이용할 수도 있다. z-모션 제어기들, 이를테면 액추에이터들(372_1, 372_2, 및 372_3) 중 각각의 것의 개별 제어는 스테이지(201)의 Z-레벨링을 지원할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지(201)의 정밀한 포지셔닝은 스테이지(201)와, 따라서 스테이지(201) 상에 배치된 웨이퍼(203)가 하전 입자 빔 시스템(300)의 광축(312)에 수직이 되도록 하는 스테이지의 정밀한 레벨링을 포함할 수도 있다. 스테이지(201)의 레벨링은 높이 센서(340)에 의해 지속적으로 모니터링될 수도 있다. 높이 센서(340)로부터 수신된 신호에 기초하여 스테이지(201)가 평면이 아니라는 결정 시, 스테이지 제어 모듈은 스테이지 레벨링을 수정하기 위해 하나 이상의 z-모션 제어기들(이를테면 액추에이터 372_1)을 이동하도록 구성되는 신호를 생성할 수도 있다. 복수의 높이 센서들은 Z축에서 레벨링, 수직 변위, 및 스테이지 위치를 모니터링하도록 채용될 수도 있다. 스테이지 제어 모듈(362)은 복수의 높이 센서들의 각각으로부터 신호들을 수신하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지 제어 모듈(362)은 신호를 프로세싱하고 출력 신호를 생성하기 전에, 예를 들어, 신호 컨버터(415)와 같이, 광학적 신호들을 전기 신호들로 변환하도록 구성되는 하나 이상의 컴포넌트들을 포함하는 신호 프로세싱 회로(410)를 더 포함한다. 신호 프로세싱 회로(410)은, 예를 들어, 프로세서, 마이크로프로세서, 제어 회로, 주문형 집적회로(application specific integrated circuit)(ASIC), 집적 회로, 컴퓨팅 디바이스, 컴퓨터, 제어기 등일 수도 있다. 다른 적합한 디바이스들 및 모듈들이 역시 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 신호 프로세싱 회로(410)는 높이 센서(340)로부터의 복수의 신호들을 단일 신호에 임베디드하도록 구성되는 신호 집성 회로(412)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호 집성 회로(412)는 신호 컨버터(415)로부터 하나 이상의 신호들을 수신하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호 집성 회로(412)는 다중입력, 단일출력 스위치로서 구성되는 멀티플렉서 회로를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 신호 집성 회로(412)는 웨이퍼(203) 상에서 특정 스폿에 걸친 스테이지 높이를 지시하는 높이 센서(340)로부터 다수의 입력 신호들을 수신할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호 집성 회로(412)는 복수의 높이 센서들의 각각으로부터 다수의 신호들을 수신하고 스테이지(201)가 레벨링되는지의 여부를 결정하기 위해 수신된 신호들을 프로세싱할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 높이 센서(340)로부터의 다수의 신호들은 스테이지(201)의 수직 변위 또는 스테이지(201)의 위치를 결정하는데 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 신호 집성 회로(412)는 코드 분할 멀티플렉서들, 주파수 분할 멀티플렉서들, 시분할 멀티플렉서들, 파장 분할 멀티플렉서들, 또는 통계적 멀티플렉서들 등을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 멀티플렉서 회로들은, 예를 들어, 2-대-1 멀티플렉서, 4-대-1 멀티플렉서, 8-대-1 멀티플렉서, 또는 16-대-1 멀티플렉서 등을 포함할 수도 있다. 다른 신호 프로세싱 회로 유형들 및 구성들은 역시 채용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지 모션 제어기(370)는 신호 분리 회로(414)를 포함할 수도 있다. 신호 분리 회로는, 예를 들어, 단일입력, 다중출력 스위치로서 구성되는 디멀티플렉서 회로일 수도 있다. 신호 분리 회로(414)는 신호 집성 회로(412)로부터 단일 출력 신호를 수신하고 하나 이상의 Z축 모션 제어기들(372) 또는 X-Y 축들 모션 제어기(374)를 작동시키기 위해 다수의 출력 신호들을 생성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 스테이지(201)에 인가되는 전압 신호에 대한 제어 대역폭이 100 kHz일 때, 전압 신호는 세 개의 Z축 모션 제어기들의 각각 마다에 하나씩 임베디드되는 별도의 세 개의 신호들을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지 모션 제어기(370)는 신호 집성 회로(412)로부터 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다. 스테이지 모션 제어기(370)는 결정된 측방향 또는 수직 변위 및 요구된 보상에 기초하여 수신된 신호를 프로세싱할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 신호 분리 회로(414)의 다수의 출력 신호들 중 각각의 출력 신호는 Z축 모션 제어기를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 각각의 출력 신호는 Z축 모션 제어기들 중 각각의 Z축 모션 제어기에 연관된다. 일부 실시예들에서, 두 개의 출력 신호들은 하나의 Z축 모션 제어기를 제어하도록 결합될 수도 있다. 대안적으로, 신호 분리 회로(414)로부터의 하나의 출력 신호는 두 개의 Z축 모션 제어기들을 제어할 수도 있다. Z축 모션 제어기들에 연관된 출력 신호들의 다수의 조합들이 가능할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 신호 분리 회로(414)로부터의 출력 신호는 레이저 간섭계(350)를 통해 스테이지(201)의 결정된 측방향 변위에 기초하여 X-Y 축들 모션 제어기(374)를 제어할 수도 있다. 스테이지 모션 제어기(370)는 신호들을 라우팅하며, 신호들을 타이밍하며, 신호들을 필터링하는 등을 위한 다른 회로들 및 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 신호 집성 회로(412)와 신호 분리 회로(414)는 예를 들어, AND, OR, NAND, NOR, 또는 그 조합들과 같은 기능적 로직 게이트들을 포함할 수도 있다. 조합 로직 게이트들은 시스템 제어 모듈(360) 또는 스테이지 모션 제어기(370) 중 하나 이상과 인터페이싱할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지(201)의 Z축 레벨링은 작동 출력 계산의 기하학적 모델 정보로, 수직 액추에이터들, 예컨대, 피에조 모터들의 높이를 제어함으로써 실현될 수도 있다. 기하학적 모델들은 스테이지의 기계적 모델들, 스테이지의 CAD(computer-aided drawings), 스테이지 치수들의 시뮬레이션들 및 스테이지 움직임의 작동 등을 포함할 수도 있다.

도 5는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 하전 입자 빔으로 샘플에 조사하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 샘플을 관찰하는 방법은 도 3의 하전 입자 빔 시스템(300), 도 8의 하전 입자 빔 시스템(800)(나중에 논의됨), 또는 도 1의 EBI 시스템(100)에 의해 수행될 수도 있다. 하전된 입자 빔 시스템은 웨이퍼(예컨대, 도 2 및 도 3의 웨이퍼(203)) 또는 웨이퍼 상의 관심 영역을 관찰, 이미지화, 및 검사하도록 제어될 수도 있다는 것이 이해된다. 이미지화는 웨이퍼, 웨이퍼 상의 패턴, 또는 웨이퍼 자체 중 적어도 부분을 이미지화하기 위해 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 포함할 수도 있다. 웨이퍼를 검사하는 것은 웨이퍼, 웨이퍼 상의 패턴, 또는 웨이퍼 자체 중 적어도 부분을 검사하기 위해 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 포함할 수도 있다.

단계 510에서, 일차 하전 입자 빔(예컨대, 도 2의 일차 하전 입자 빔(220))이 하전 입자 소스로부터 생성된다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔이 대략 동일한 운동 에너지 및 방향을 갖는 전기적으로 하전된 입자들의 공간적으로 국부화된 그룹을 지칭할 수도 있다. 전기적으로 하전된 입자들은 전자들, 양성자들, 또는 이온들을 포함할 수도 있다. 하전 입자 소스는, 예를 들어, 텅스텐 또는 란타늄 헥사보라이드(LaB6) 캐소드들로부터의 전자들의 열이온 방출, 또는 텅스텐/지르코늄 산화물(ZrO2)로부터의 전자들의 전기장 유도 방출 등일 수도 있다. 하전 입자 빔들은 하전 입자들을 샘플을 향해 몰아가기 위해 높은 가속도 전기장으로 인한 높은 운동 에너지를 갖는 하전 입자들을 포함할 수도 있다. 하전 입자들의 운동 에너지는0.2~40 keV 이상의 범위에 있을 수도 있다. 일부 실시예들에서, 일차 하전 입자 빔은 웨이퍼 또는 스테이지(예컨대, 도 2 및 도 3의 스테이지(201))를 향해 빔을 이동시키는 광축(예컨대, 광축(312))을 가질 수도 있다.

단계 520에서, 스테이지의 측방향 변위는 결정될 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같은 측방향 변위는 X-Y 축들에서 스테이지의 현재 위치와 타겟 위치 사이의 차이를 지칭할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템에서, 스테이지의 측방향 변위를 야기하는 다수의 요인들이 있을 수도 있다. 예를 들어, 기계적 진동들, 표유 전자계들(stray fields)로부터의 전자기 방해, 렌즈 가열로 인한 온도 변동들, 스테이지 틸트로 인한 에러들 등이다.

일부 실시예들에서, 스테이지의 측방향 변위는 정밀한 광학적 위치 감지 기법들을 사용하여 결정될 수도 있다. 레이저 간섭계(예컨대, 도 3의 레이저 간섭계(350))는 X-Y 축들에서 스테이지의 측방향 변위를 결정하는데 사용될 수도 있다. 하나 이상의 레이저 간섭계들은 빔 제어 모듈(예컨대, 도 3의 빔 제어 모듈(365))와 직접적으로, 또는 스테이지 제어 모듈(예컨대, 도 3의 스테이지 제어 모듈(362))을 통해 빔 제어 모듈과 간접적으로 통신할 수도 있다. 하나 이상의 레이저 간섭계들은 레이저 간섭계들의 광검출기에 의해 검출된 신호들에 기초하여 스테이지의 측방향 변위를 결정하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 빔 제어 모듈, 스테이지, 및 레이저 간섭계들은 닫힌 피드백 제어 루프를 형성할 수도 있다.

단계 530에서, 스테이지의 측방향 변위를 결정할 시, 빔 제어 모듈의 빔 편향 제어기는 일차 빔 편향기(예컨대, 도 3의 편향기 어레이(320))에 신호를 인가할 수도 있다. 인가된 신호는 스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해, 일차 하전 입자 빔으로 하여금 X축 또는 Y축, 또는 둘 다에서 편향하게 할 수도 있다. 인가된 신호는 10 kHz 내지 50 KHz 범위의 대역폭을 갖는 전기 신호를 포함할 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 인가된 신호의 대역폭은 30 kHz일 수도 있다.

도 6은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 하전 입자 빔으로 샘플에 조사하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 샘플을 관찰하는 방법은 도 3의 하전 입자 빔 시스템(300) 또는 도 1의 EBI 시스템(100)에 의해 수행될 수도 있다.

단계 510에 유사한 단계 610에서, 일차 하전 입자 빔(예컨대, 도 2의 일차 하전 입자 빔(220))이 하전 입자 소스로부터 생성된다. 일차 하전 입자 빔은, 예를 들어, 전자 소스로부터 생성된 전자빔일 수도 있다. 전자 소스는 텅스텐 필라멘트 또는 LaB6 캐소드로부터의 전자들의 열이온 방출, 또는 텅스텐/ZrO2 냉-캐소드로부터 전자들의 필드 방출을 비제한적으로 포함할 수도 있다.

단계 620에서, 스테이지(예컨대, 도 2 및 도 3의 스테이지(201))의 수직 변위가 결정될 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같은 수직 변위는, Z축에서 스테이지의 현재 위치와 타겟 위치 사이의 차이를 지칭할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템에서, 스테이지의 수직 변위를 야기하는 다수의 요인들이 있을 수도 있다. 예를 들어, 기계적 진동들, 표유 전자계들로부터의 전자기 방해, 스테이지 움직임 교정 에러들, 피에조 모터 교정 에러들 등이 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지의 수직 변위는 광학적 높이 센서들(예컨대, 도 3의 높이 센서(340))을 사용하는 정밀한 광학적 위치 감지 기법들을 사용하여 결정될 수도 있다. 높이 센서들은, 미리 정의된 방출 파장을 갖는 레이저 광으로 스테이지, 또는 스테이지 상에 배치된 웨이퍼(예컨대, 도 2 및 도 3의 웨이퍼(203))에 조사하는 레이저 소스와, 반사된 레이저를 검출하도록 구성되는 레이저 검출기를 포함하는 레이저 다이오드 어셈블리를 포함할 수도 있다. 높이 센서들은 스테이지 제어 모듈(예컨대, 도 3의 스테이지 제어 모듈(362)), 빔 제어 모듈(도 3의 빔 제어 모듈(365)), 또는 둘 다와 통신할 수도 있다.

단계 630에서, 결정 시 스테이지의 수직 변위, 빔 편향 제어기(예컨대, 도 3의 빔 편향 제어기(367))는 스테이지를 Z축을 따라 이동시킴으로써 Z축에서 일차 하전 입자 빔의 초점면의 위치를 조정하기 위해 스테이지에 신호를 인가할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지의 수직 움직임은, 적어도 부분적으로는, 예를 들어, 압전 모터, 압전 액추에이터, 또는 초음파 피에조 모터, 또는 그 조합들과 같은 액추에이터들을 사용하여 수행될 수도 있다. 인가된 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 대역폭을 갖는 전압 신호를 포함할 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 인가된 신호의 대역폭은 100 kHz일 수도 있다.

일부 실시예들에서, 인가된 신호는 신호의 극성에 기초하여 일차 하전 입자 빔을 스테이지를 향해 감속 또는 가속하게 함으로써, 웨이퍼 상에 입사하는 일차 하전 입자 빔의 초점을 수정할 수도 있다.

도 7은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 하전 입자 빔으로 샘플에 조사하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 샘플을 관찰하는 방법은 도 3의 하전 입자 빔 시스템(300) 또는 도 1의 EBI 시스템(100)에 의해 수행될 수도 있다. 하전된 입자 빔 장치는 웨이퍼(예컨대, 도 2의 웨이퍼(203)) 또는 웨이퍼 상의 관심 영역을 관찰, 이미지화, 및 검사하도록 제어될 수도 있다는 것이 이해된다. 이미지화는 웨이퍼, 웨이퍼 상의 패턴, 또는 웨이퍼 자체 중 적어도 부분을 이미지화하기 위해 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 포함할 수도 있다. 웨이퍼를 검사하는 것은 웨이퍼, 웨이퍼 상의 패턴, 또는 웨이퍼 자체 중 적어도 부분을 검사하기 위해 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 포함할 수도 있다. 웨이퍼를 관찰하는 것은 무엇보다도, 패턴들의 재현성 또는 반복성과 같은 특정한 특성들에 대해 웨이퍼 또는 웨이퍼 상의 관심 영역을 모니터링하는 것을 포함할 수도 있다.

단계 510 및 610에 유사한 단계 710에서, 일차 하전 입자 빔(예컨대, 도 2의 일차 하전 입자 빔(220))이 하전 입자 소스로부터 생성된다. 일차 하전 입자 빔은, 예를 들어, 전자 소스로부터 생성된 전자빔일 수도 있다. 전자 소스는 텅스텐 필라멘트 또는 LaB6 캐소드로부터의 전자들의 열이온 방출, 또는 텅스텐/ZrO2 냉-캐소드로부터 전자들의 필드 방출을 비제한적으로 포함할 수도 있다.

단계 720에서, 높이 센서들(예컨대, 도 3의 높이 센서(340))과 레이저 간섭계들(도 3의 레이저 간섭계(350))를 포함하는 위치 감지 시스템이 스테이지(예컨대, 도 2 및 도 3의 스테이지(201))의 측방향 변위 및 수직 변위를 결정하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광학적 높이 센서들은 수직 변위를 결정하는데 사용될 수도 있고 하나 이상의 레이저 간섭계들은 스테이지의 측방향 변위를 결정하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(201) 상에 배치된 웨이퍼(203)의 스캐닝 동안, X-Y 축들에서의 피치 효과 보상은 측방향 변위 (X-Y 축들) 및 수직 변위(Z축)의 보상을 동시에 그리고 지속적으로 요구할 수도 있다. 수직 변위는 웨이퍼(203) 상의 입사 빔의 초점을 조정함으로써 또는 Z축에서 스테이지(201)의 위치를 조정함으로써 중 어느 하나에 의해 보상될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 측정된 x-y 좌표들은 X 및 Y 축들에서 피치 효과들로부터의 결정된 아베 에러에 기초하여 정정될 수도 있다. 스테이지(201)의 정정된 x-y 좌표들은 피치 효과들로 인한 변위를 포함할 수도 있다. 빔 편향 제어기(367), 빔 제어 모듈(365), 및 스테이지 제어 모듈(362)은 업데이트된 스테이지 위치 정보를 수신하기 위해 하나 이상의 레이저 간섭계들과 통신할 수도 있다. X 및 Y 축들에서 피치 효과들을 보상하는 것은 측정된 x-y 위치 좌표들로부터 측방향 빔 정정을 결정하는 것과, 스캐닝 동안, 수직 변위를 보상하기 위해 웨이퍼 상에 입사되는 일차 하전 입자 빔의 초점을 지속적으로 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 높이 센서들과 레이저 간섭계들은 X-Y-Z 축들 중의 하나에서 스테이지 포지셔닝, 스테이지 교정, 스테이지를 이동하도록 구성되는 모터들 및 드라이브들의 교정을 결정하는데 사용될 수도 있다.

단계 730에서, 스테이지의 측방향 변위를 결정한 후, 빔 편향 제어기(예컨대, 도 3의 빔 편향 제어기(367))가 일차 빔 편향기(예컨대, 도 3의 편향기 어레이(320))에 일차 하전 입자 빔이 X축 또는 Y축 중 적어도 하나에서 편향시키게 하는 제1 신호를 인가할 수도 있다. 인가된 신호는 10 kHz 내지 50 KHz 범위의 높은 제어 대역폭을 갖는 전기 신호를 포함할 수도 있다. 편향된 하전 입자 빔(예컨대, 도 3의 편향된 하전 입자 빔(330))은 스테이지의 결정된 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상할 수도 있다.

단계 740에서, 스테이지의 수직 변위를 결정한 후, 빔 편향 제어기는 Z축에서 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위한 제2 신호를 스테이지에 인가할 수도 있다. 인가된 제2 신호 하전 입자 빔을 스테이지를 향해 감속 또는 가속하도록 구성되는 전압 신호를 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 감속 또는 가속 전압은 스테이지의 수직 변위에 대응할 수도 있고, Z축에서 입사 하전 입자 빔의 초점을 수정함으로써 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상할 수도 있다. 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 높은 제어 대역폭을 갖는 신호를 포함할 수도 있다.

단계 750에서, 하나 이상의 높이 센서들로부터 수신된 신호들에 기초하여 Z축에서 스테이지 포지셔닝과 스테이지 레벨을 결정할 시, 스테이지 제어 모듈(예컨대, 도 3의 스테이지 제어 모듈(362))은 스테이지 모션 제어기(예컨대, 도 3의 스테이지 모션 제어기(370))에 신호를 인가할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호는 스테이지가 일차 하전 입자 빔에 실질적으로 수직이도록 스테이지의 Z-레벨을 조정하기 위해 z-모션 제어기들(예컨대, 도 3의 액추에이터들(372_1, 372_2 및 372_3))을 독립적으로 제어하기 위한 하나 이상의 신호들을 포함할 수도 있다.

반도체 칩 상의 접촉 홀들, 비아들, 또는 인터커넥트들과 같은 3차원(3D) 구조들의 검사 및 이미지화는 샘플의 위치를 기준으로 검침 하전 입자들(예컨대, 전자빔 검사 도구에서의 전자들)의 초점 깊이를 조정함으로써, 이를테면 무엇보다도, 샘플 상의 전자들의 랜딩 에너지를 조절하여 초점 깊이에서의 변화를 야기함으로써 수행될 수도 있다. 일차 전자빔의 초점 깊이 또는 초점면을 조정하는 여러 방식들 중 하나의 방식은, 무엇보다도, 자성 대물렌즈의 코일들을 통해 전류를 조정함으로써 대물렌즈에 연관된 자기장을 조정하는 것을 포함한다. 초점 깊이에서의 변화를 야기하기 위해 자기장을 조정하는 것은, 무엇보다도, 전류 변화와 결과적인 자기장 조정 사이의 응답 시간에 관련된 지연들을 유발하여, 프로세스를 느리게 렌더링하고 이에 의해 검사 스루풋에 부정적으로 영향을 미칠 수도 있다.

초점 깊이 또는 초점면을 조정하기 위해 여러 방식들의 다른 방식은, 무엇보다도, 이를테면 애노드(예컨대, 애노드(216))의 전압을 조정함으로써 전자빔의 전자들의 랜딩 에너지를 조정하는 것이다. 애노드 전압의 조정은 샘플의 표면에 입사되는 전자들의 속도 또는 에너지를 조정하여, 따라서, 무엇보다도, 초점 깊이를 조정할 수도 있다. 그러나, 초점 깊이가 조정될 수도 있지만, 조정된 일차 전자빔은 빔이 샘플을 향해 하류로 이동함에 따라 전자들이 경험하는 전자기장에서의 변화로 인해 하나 이상의 축들을 기준으로 회전될 수도 있다. 일차 전자빔의 회전은, 무엇보다도, 그로부터 형성되는 이미지들이 회전되게 하여, 검사 스루풋에 부정적으로 영향을 미칠 수도 있다. 그러므로, 이를테면 일차 전자빔의 랜딩 에너지를 조정하여 초점면에서 원하는 변화를 야기함으로써, 원하는 검사 스루풋을 유지하면서도 입사 일차 전자들의 초점면을 조정하는 방법을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.

이제 도 8을 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는 예시적인 하전 입자 빔 시스템(800)을 도시한다. 하전 입자 빔 시스템(800)은 일차 광축(801)을 따라 하전 입자 빔(예컨대, 전자빔)을 생성하도록 구성되는 캐소드(802)(도 2의 캐소드(218)와 유사함)를 포함하는 하전 입자 소스, 소스 공급 유닛(805), 집광렌즈(810)(도 3의 집광렌즈(315)와 유사함), 전자 검출기(815)(도 2의 전자 검출기(206)와 유사함), 대물렌즈 어셈블리(820)(도 2의 대물렌즈(204)와 유사함), 스테이지(860) 상에 배치된 웨이퍼(850)의 위치를 결정하도록 구성되는 높이 센서(840)를 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(800)은 스테이지(860) 및 대물렌즈 어셈블리(820)에 인가되는 전기 신호들을 제어하도록 구성되는 제어 유닛(830)을 더 포함할 수도 있다. 대안적으로, 하전 입자 빔 시스템(800)(이를테면 전자빔 시스템)은 도 2의 이미징 시스템(200) 또는 도 1의 EBI 시스템(100)의 일부일 수도 있다. 명시적으로 설명되지 않았지만, 하전 입자 빔 시스템(800)은 빔 포커싱, 빔 편향, 전자 검출, 빔 전류 제한 등을 비제한적으로 포함하는 기능들을 수행하는 다른 표준 또는 비표준 컴포넌트들을 포함할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(800)은, 무엇보다도, 전자빔을 생성하고 웨이퍼(850) 상에 포커싱하도록 구성될 수도 있다. 전자빔을 포커싱하는 것은 전자빔이 웨이퍼(850)의 원하는 평면에 포커싱되도록 웨이퍼(850)의 높이를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 웨이퍼(850)가 스테이지(860) 상에 배치되기 때문에, 스테이지(860)의 높이를 조정하는 것은 웨이퍼(850)의 높이의 조정을 초래할 것이라는 것이 이해되어야 한다. 웨이퍼(850) 상에 전자빔을 포커싱하는 여러 방식들 중의 하나는 광학적 및 기계적 기법들의 조합을 사용하는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 스테이지(860) 또는 웨이퍼(850)의 높이를 결정하기 위한 광학적 높이 센서와 같은 광학적 컴포넌트들과 결정된 높이에 기초하여 스테이지(860)를 기계적으로 이동시키도록 구성되는 압전 변환기들과 같은 기계적 컴포넌트들을 사용한다. 그러나, 전자빔을 포커싱하기 위해 순수하게 광학 기계적 기법들을 사용하면 수직으로 스태킹된 구조들을 포함하는 3D NAND 플래시 디바이스들의 검사와 같은 일부 애플리케이션들에 대한 부정확한 결정들을 초래할 수도 있다. 이러한 경우들에서, 본 개시에서 논의되는 전기적 기법들을 사용하여 전자빔의 초점을 더 미세 튜닝하는 것, 예컨대, 이미징 해상도를 향상시키는 것이 바람직할 수도 있다.

소스 공급 유닛(805)은 하전 입자 빔을 생성하기 위해 하전 입자 소스에 전력을 공급하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 소스 공급 유닛(805)은 하전 입자 빔이 하전 입자 소스로부터 방출될 수도 있도록 애노드(예시되지 않음)(예컨대, 도 2의 애노드(216))와 캐소드(802) 사이에 전기장을 생성하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 소스는 캐소드를 큰 전기장 경사도에 배치함으로써 하전 입자들, 이를테면 전자들이 필드 방출 건으로부터 방출되는 필드 방출 소스를 포함할 수도 있다. 필드 방출 소스는 두 개 이상의 애노드 플레이트들을 적절하게 이용할 수도 있다. 제1 애노드 플레이트는 필드 이미터로부터의 하전 입자들의 추출 또는 방출을 야기하도록 구성될 수도 있고, 제2 애노드 플레이트는 웨이퍼(850)를 향해 추출된 하전 입자들의 가속도를 야기하도록 구성될 수도 있다. 소스 공급 유닛(805)은 추출 및 가속 전압들을 결정하고 공급하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 소스 공급 유닛(805)은 빔 제어 모듈, 이를테면 도 3의 빔 제어 모듈(365), 또는 시스템 제어 모듈, 이를테면 도 3의 시스템 제어 모듈(360)의 통합 부분일 수도 있거나, 또는 시스템 제어 모듈과 커플링될 수도 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 하전 입자 빔 시스템(800)은 도 3의 집광렌즈(315)와 유사한 집광렌즈(810)를 포함할 수도 있고, 집광렌즈(315)와는 유사한 또는 실질적으로 유사한 기능들을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 집광렌즈(810)는 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 일차 하전 입자 빔의 일차 빔릿들의 전류들은 집광렌즈(810)의 포커싱 파워를 가변함으로써 조정될 수도 있다.

하전 입자 빔 시스템(800)의 전자 검출기(815)는 도 2의 전자 검출기(206)와 유사하고 전자 검출기(206)와 유사한 또는 실질적으로 유사한 기능들을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 전자 검출기(815)는 일차 전자빔의 전자들과의 상호작용 시 웨이퍼(850)로부터 방출된 이차 전자들을 검출하고, 검출된 이차 전자들의 세기에 연관된 신호를 생성할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(800)의 대물렌즈 어셈블리(820)는 도 2의 대물렌즈(204)와 유사하거나 또는 실질적으로 유사할 수도 있다. 대물렌즈 어셈블리(820)는, 무엇보다도, 웨이퍼(850)에 연관된 전기장을 제어하도록 구성되는 도 2의 제어 전극(204b)와 유사한 제어 전극(824)을 포함할 수도 있다. 대물렌즈 어셈블리(820)는 웨이퍼(850)를 향해 진행되는 일차 전자빔의 초점을 조정하도록 구성되는 빔 포커싱 컴포넌트와, 일차 전자빔이 노출될 수도 있는 전기장을 조정하도록 구성되는 필드 변조 컴포넌트를 비제한적으로 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 필드 변조 컴포넌트는 제어 전극(824)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제어 전극(824)의 전기 여기는 발생된 전기장을 조정하기 위해 전압, 또는 전류를 변화시킴으로써 조정될 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(800)은 스테이지(860) 및 대물렌즈 어셈블리(820)에 인가되는 전압을 제어하도록 구성되는 제어 유닛(830)을 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제어 유닛(830)은 대물렌즈 어셈블리(820)의 제어 전극(824)에 전압을 인가하도록 구성될 수도 있다.

본 개시의 맥락에서, 전자빔의 초점을 조정하기 위한 광학 기계적 기법들은 무엇보다도, 압전 변환기들, 피에조 드라이브들, 레이저들, 간섭계들, 포토다이오드들을 비제한적으로 포함하는 전기기계식 및 광학적 디바이스들의 조합을 사용하여 스테이지(860)의 높이를 조정하는 것을 말한다. 본 개시의 맥락에서, 전자빔의 초점을 조정하는 전기적 기법들은 스테이지(860), 또는 웨이퍼(850), 또는 대물렌즈 어셈블리(820)의 제어 전극(예컨대, 도 8의 824)에 전기 신호를 인가함으로써 전자빔에 연관된 전자기장을 조작하는 것을 말한다.

위에서 논의된 바와 같이, SEM과 같은 전자빔 검사 도구들에서, 순수하게 광학 기계적 기법들에 의해 성취된 전자빔의 초점에서의 정밀도는, 무엇보다도, IC 칩에서의 수직으로 스태킹된 구조들과 같이 일부 애플리케이션들에 부적합할 수도 있다. 무엇보다도, 적어도 부정확한 스테이지 모션 제어, 또는 기계적 진동의 결과로서 전자빔의 초점에서 에러 및 변동성을 도입할 가능성으로 인해 기계적 기법들의 사용을 제한하는 것이 바람직할 수도 있다. 한편, 전기적 기법들은, 샘플 상의 전기장 또는 자기장을 수정함으로써 샘플 상에 입사되는 전자빔의 초점면의 더 정밀한 조정을 제공할 수도 있고, 초점면을 조정하기 위한 더 빠른 방법을 제공할 수도 있다.

이제 도 9a를 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템(800)을 사용하여 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도를 보여준다. 샘플을 포커싱하는 방법은 도 3의 하전 입자 빔 시스템(300), 도 8의 하전 입자 빔 시스템(800), 또는 도 1의 EBI 시스템(100)에 의해 수행될 수도 있다. 하전된 입자 빔 장치는 웨이퍼(예컨대, 도 8의 웨이퍼(850)) 또는 웨이퍼 상의 관심 영역을 관찰, 이미지화, 및 검사하도록 제어될 수도 있다는 것이 이해된다. 이미지화는 웨이퍼, 웨이퍼 상의 패턴, 또는 웨이퍼 자체 중 적어도 부분을 이미지화하기 위해 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 포함할 수도 있다. 웨이퍼를 검사하는 것은 웨이퍼, 웨이퍼 상의 패턴, 또는 웨이퍼 자체 중 적어도 부분을 검사하기 위해 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 포함할 수도 있다. 웨이퍼를 관찰하는 것은 패턴들의 재현성 또는 반복성을 위해 웨이퍼 또는 웨이퍼 상의 관심 영역을 모니터링하는 것을 포함할 수도 있다.

단계 510, 610, 및 710과 유사한 단계 910A에서, 일차 하전 입자 빔(예컨대, 도 2의 일차 하전 입자 빔(220))이 하전 입자 소스로부터 생성된다. 스테이지(예컨대, 도 8의 스테이지(860)) 상에 배치된 샘플은 일차 하전 입자 빔으로 조사된다. 일부 실시예들에서, 샘플의 적어도 부분이 일차 하전 입자 빔의 적어도 부분으로 조사될 수도 있다. 일차 하전 입자 빔은, 예를 들어, 전자 소스로부터 생성된 전자빔일 수도 있다. 전자 소스는 텅스텐 필라멘트 또는 LaB6 캐소드로부터의 전자들의 열이온 방출, 또는 텅스텐/ZrO2 냉-캐소드로부터 전자들의 필드 방출을 포함하지만 그것으로 제한되지 않을 수도 있다.

샘플은 스테이지 상에 직접 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플은 스테이지 상에 배치되고 고정되는 샘플 홀더와 같은 어댑터 상에 배치될 수도 있다. 샘플, 샘플 홀더, 및 스테이지의 기하학적 중심은 서로 그리고 일차 광축(예컨대, 도 8의 일차 광축(801))과 정렬될 수도 있다. 샘플, 샘플 홀더, 및 스테이지는 일차 광축에 법선이거나 또는 실질적으로 법선인 평면들에 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 또는 스테이지는 일차 하전 입자 빔이 90°보다 작거나 또는 큰 각도로 샘플 상에 입사되도록 축에서 벗어나게 기울어질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 및 스테이지는 X축, Y축, 또는 Z축 중 임의의 것에서의 스테이지의 변위가 대응하여 샘플의 변위를 초래하도록 기계적으로 커플링될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 홀더 및 스테이지는 그것들 사이에 옴 접촉 또는 중요하지 않은 전압 전위 경사도가 있을 수도 있도록 전기적으로 커플링될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 및 샘플 홀더는 그것들 사이에 옴 접촉 또는 중요하지 않은 전압 전위 경사도가 있을 수도 있도록 전기적으로 커플링될 수도 있다.

단계 920A에서, 하전 입자 빔의 초기 초점의 로케이션이 제1 컴포넌트를 사용하여 샘플에 대해 조정된다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 초기 초점이 하전 입자 빔의 초점의 근사 지점 또는 근사 평면을 지칭한다. 일부 실시예들에서, 초기 초점의 로케이션을 조정하는 것은 광학적 높이 센서들(예컨대, 도 8의 높이 센서(840))을 포함하는 더 정밀한 광학적 위치 감지 기법들을 사용하여 Z축에서 스테이지의 초기 위치를 결정하는 것과, 스테이지의 결정된 초기 위치 및 일차 하전 입자 빔의 원하는 초점면에 기초하여, 일차 하전 입자 빔의 초기 초점이 샘플의 표면에 실질적으로 가깝게 또는 그 표면에 형성되도록 스테이지의 위치를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플의 상단 표면에 초기 초점을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 높이 센서는, 미리 정의된 방출 파장을 갖는 레이저 광으로 스테이지, 또는 스테이지 상에 배치된 샘플(예컨대, 도 8의 웨이퍼(850))에 조사하는 레이저 소스와, 샘플의 표면에서 반사된 레이저를 검출하도록 구성되는 레이저 검출기를 포함하는 레이저 다이오드 어셈블리를 포함할 수도 있다. 높이 센서들은 스테이지 제어 모듈(예컨대, 도 3의 스테이지 제어 모듈(362)), 빔 제어 모듈(예컨대, 도 3의 빔 제어 모듈(365)), 또는 둘 다와 통신할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지 제어 모듈과 빔 제어 모듈은 스테이지의 높이를 조정하여 샘플 상에 일차 하전 입자 빔을 포커싱하기 위해 서로 통신할 수도 있다.

단계 930A에서, 단계 920A에서 샘플 상에 초기 초점을 형성한 후, 일차 하전 입자 빔의 초점은 제2 컴포넌트를 사용하여 샘플에 연관된 전자기장을 조작함으로써 추가로 조정될 수도 있다. 제2 컴포넌트는, 무엇보다도, 대물렌즈의 제어 전극(예컨대, 도 8의 제어 전극(824)), 스테이지, 또는 샘플을 비제한적으로 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제2 컴포넌트는 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치될 수도 있다. 샘플에 연관된 전자기장은 샘플에 영향을 미치는 전기장 및 자기장을 포함할 수도 있다. 전자기장을 조작하는 것은 샘플 상에 최종 초점을 형성하기 위해 하전 입자 빔의 초기 초점을 추가로 조정하는 것을 허용할 수도 있다. 전자기장은, 예를 들어, 대물렌즈 어셈블리(예컨대, 도 8의 대물렌즈 어셈블리(820))의 제어 전극(예컨대, 도 8의 제어 전극(824))에 인가되는 전기 신호를 조정하거나, 스테이지에 대한 전기 신호를 조정하거나, 또는 하전 입자 빔의 특성들에 영향을 미치도록 구성되는 자기장을 조정함으로써 조작될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전자기장을 조작하는 것은 대물렌즈 어셈블리의 제어 전극에 인가되는 전기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 초기 초점은 제어 전극의 전기 여기(예컨대, 전압)를 조정함으로써 Z축을 따라 조정될 수도 있다. 초기 높이 조정 또는 하전 입자 빔의 초기 초점은 광학적 측정결과들에 기초하여 스테이지의 높이를 조정함으로써 단계 920A에서 성취된다. 초기 초점이 형성된 후, 제어 전극의 전기 여기는 하전 입자 빔의 경로 또는 에너지를 조정하도록 변경됨으로써, 초점을 조정할 수도 있다. 예를 들어, 제어 전극에 인가되는 전압 신호를 변경하는 것은 하전 입자 빔이 경험하는 전기장을 조작하고, 그러므로 샘플 표면에서 하전 입자 빔의 초점의 조정을 가능하게 할 수도 있다. 본 개시에서 설명되는 바와 같은 광학 기계적 및 전기적 기법들의 조합은 사용자가 높은 이미징 품질 및 고해상도를 획득하는 것을 가능하게 할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전자기장을 조작하는 것은 스테이지에 인가되는 전기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 초기 초점은 스테이지에 인가되는 전압 신호를 조정함으로써 Z축을 따라 조정될 수도 있다. 스테이지에 인가되는 전압 신호는 샘플 표면에서 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정할 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 하전 입자들이 샘플에 영향을 미칠 때 하전 입자들의 에너지로서 정의될 수도 있고 가속 전압과 스테이지/샘플 바이어스 전압 사이의 차이일 수도 있다. 입사 일차 하전 입자 빔의 초점을 조정함으로써 이미지 해상도 및 콘트라스트를 개선하기 위해, 사용자들은 샘플 상의 입사 하전 입자 빔의 빔 에너지를 감소 또는 증가시키기 위해 스테이지에 빔 에너지 수정 전압을 인가할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전자기장을 조작하는 것은 하전된 입자들이 샘플 상에 입사되기 전에 감속되거나(더 낮은 랜딩 에너지) 또는 가속되도록(더 높은 랜딩 에너지) 샘플 또는 웨이퍼에 인가되는 전기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, SEM에서, 고 전압(컬럼에서 인가되는 가속 전압)이 12 kV(예컨대, 도 2의 캐소드(218) 및 애노드(216)의 전압들을 각각 -12kV 및 접지로 설정함으로써 생성됨)이고 스테이지/샘플 바이어스 전압이 -9 kV(접지 기준임)이면, 전자들은 컬럼에서 12 keV의 에너지로 먼저 가속된 다음, 컬럼을 떠난 후, 9 kV 전기장에 의해 감속되어서, 하전 입자 빔의 하전 입자들의 랜딩 에너지는 3 keV이다. 샘플 상에 입사되는 하전 입자들을 가속 또는 감속하는 것은 샘플 안으로의 침투 깊이를 변경할 수도 있고 빔의 초점 깊이를 변경할 수도 있다. 낮은 랜딩 에너지, 예를 들어, 1 keV 미만에서, 하전 입자 빔은 샘플의 상단 표면과 주로 상호작용할 수도 있다. 높은 랜딩 에너지, 예를 들어, 1 keV 내지 6 keV에서, 침투 깊이는 더 크며, 따라서 샘플의 벌크로부터 정보를 제공할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 250 eV 내지 6 keV 범위에 있다. 낮은 랜딩 에너지가 벌크 분석을 피할 수도 있지만, 이차 하전 입자들의 신호 강도는 낮고, 따라서 샘플을 분석하는 능력에 부정적으로 영향을 줄 수도 있다. 한편, 높은 랜딩 에너지는 벌크 및 서브표면 정보를 추출하는데 바람직할 수도 있지만, 샘플을 하전시키며, 따라서 샘플을 분석하는 능력에 부정적으로 영향을 줄 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 샘플, 임의의 요건들, 및 수반되는 애플리케이션에 기초하여 500 eV 내지 3 keV 범위에 있다.

하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는 것은 스테이지에 하나 이상의 전기 신호들을 인가하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전기 신호는 전압 신호의 제1 성분 또는 전압 신호의 제2 성분을 포함할 수도 있다. 전압 신호의 제1 성분은 하전 입자 빔의 가속도에 영향을 주기 위해 스테이지 또는 샘플에 인가되는 전압일 수도 있다. 일부 애플리케이션들의 경우, 샘플 상의 초기 초점에서의 하전 입자 빔의 초점은 적절하지 않을 수도 있고, 그러므로, 하전 입자 빔은, 예를 들어, 더 나은 해상도 또는 콘트라스트를 성취하기 위해 추가로 포커싱 또는 조정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호의 제1 성분은 샘플 표면에서의 하전 입자 빔의 초기 초점을 거칠게 조정하도록 구성될 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 초기 초점의 거친 조정은 Z축을 따르는 초점의 조정들을 지칭할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다.

전압 신호의 제2 성분은 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정함으로써 형성되는 초기 초점을 미세 조정하기 위해 스테이지 또는 샘플에 인가되는 전압일 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 초기 초점의 미세 조정은 예리한 초점을 성취하기 위한 Z축을 따르는 초점의 조정들을 의미할 수도 있다. 전압 신호의 제2 성분은 더 예리한 초점을 가능하게 하기 위해 X축, Y축, 또는 Z축을 따르는 미소한 위치 조정들을 허용하는 입사 하전 입자 빔을 편향시킬 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호의 제2 성분은 -150 V 내지 +150 V 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다. 전압 신호들의 인가된 제1 또는 제2 성분들은 애플리케이션, 샘플, 및 도구 컨디션들을 비제한적으로 포함하는 인자들에 기초하여 본 개시에서 언급되는 범위보다 높거나 또는 낮을 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔 표면의 랜딩 에너지는 단일 전기 신호를 인가함으로써 전자기장을 조작하도록 조정될 수도 있다. 단일 전기 신호는 전압 신호들의 제1 및 제2 성분들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 초점의 거친 조정을 위한 전압 신호의 제1 성분이 -9 KV이고 초점의 미세 조정을 위한 전압 신호의 제2 성분이 -100 V이면, 단일 전기 신호는 -9.1 KV의 전압 신호를 포함할 것이다. 대안적으로, 초점의 거친 조정을 위한 전압 신호의 제1 성분이 -9 KV이고 초점의 미세 조정을 위한 전압 신호의 제2 성분이 +100 V이면, 단일 전기 신호는 -8.9 KV의 전압 신호를 포함할 것이다.

일부 실시예들에서, 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 것은 샘플에 연관된 자기장을 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전기 신호들을 인가함으로써 전기장을 조정하는 것은 자기장의 조정을 초래할 수도 있다. 전기 또는 자기 컴포넌트들을 통한 자기장의 조정은 하전 입자 빔의 특성들에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 전자기 렌즈의 코일들을 통과하는 전류는 하전 입자 빔을 수렴시키는데 사용될 수도 있는 자극 편(pole piece)들의 보어에서 자기장을 생성한다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔의 특성들은 하전 입자 빔의 경로, 방향, 속도, 또는 가속도를 비제한적으로 포함할 수도 있다.

이제 도 9b를 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템(800)을 사용하여 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 예시적인 방법을 도시한다. 샘플을 포커싱하는 방법은 도 3의 하전 입자 빔 시스템(300), 도 8의 하전 입자 빔 시스템(800), 또는 도 1의 EBI 시스템(100)에 의해 수행될 수도 있다.

단계 510, 610, 710, 및 910A와 유사한 단계 910B에서, 일차 하전 입자 빔(예컨대, 도 2의 일차 하전 입자 빔(220))이 하전 입자 소스로부터 생성된다. 스테이지(예컨대, 도 8의 스테이지(860)) 상에 배치된 샘플은 일차 하전 입자 빔으로 조사된다. 일부 실시예들에서, 샘플의 적어도 부분이 일차 하전 입자 빔의 적어도 부분으로 조사될 수도 있다. 일차 하전 입자 빔은, 예를 들어, 전자 소스로부터 생성된 전자빔일 수도 있다. 전자 소스는 텅스텐 필라멘트 또는 LaB6 캐소드로부터의 전자들의 열이온 방출, 또는 텅스텐/ZrO2 냉-캐소드로부터 전자들의 필드 방출을 비제한적으로 포함할 수도 있다.

샘플은 스테이지 상에 직접 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플은 스테이지 상에 배치되고 고정되는 샘플 홀더와 같은 어댑터 상에 배치될 수도 있다. 샘플, 샘플 홀더, 및 스테이지의 기하학적 중심은 서로 그리고 일차 광축(예컨대, 도 8의 일차 광축(801))과 정렬될 수도 있다. 샘플, 샘플 홀더, 및 스테이지는 일차 광축에 법선이거나 또는 실질적으로 법선인 평면들에 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 또는 스테이지는 일차 하전 입자 빔이 90°보다 작거나 또는 큰 각도로 샘플 상에 입사되도록 축에서 벗어나게 기울어질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 및 스테이지는 X축, Y축, 또는 Z축 중 임의의 것에서의 스테이지의 변위가 대응하여 샘플의 변위를 초래하도록 기계적으로 커플링될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 홀더 및 스테이지는 그것들 사이에 옴 접촉 또는 중요하지 않은 전압 전위 경사도가 있을 수도 있도록 전기적으로 커플링될 수도 있다.

단계 920A와 유사한 단계 920B에서, 하전 입자 빔의 초기 초점의 로케이션이 제1 컴포넌트를 사용하여 샘플에 대해 조정된다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 초기 초점이 하전 입자 빔의 초점의 근사 지점 또는 근사 평면을 지칭한다. 일부 실시예들에서, 초기 초점의 로케이션을 조정하는 것은 광학적 높이 센서들(예컨대, 도 8의 높이 센서(840))을 포함하는 더 정밀한 광학적 위치 감지 기법들을 사용하여 Z축에서 스테이지의 초기 위치를 결정하는 것과, 스테이지의 결정된 초기 위치 및 일차 하전 입자 빔의 원하는 초점면에 기초하여, 일차 하전 입자 빔의 초기 초점이 샘플의 표면에 실질적으로 가깝게 또는 그 표면에 형성되도록 스테이지의 위치를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플의 상단 표면에 초기 초점을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 높이 센서들은, 미리 정의된 방출 파장을 갖는 레이저 광으로 스테이지, 또는 스테이지 상에 배치된 샘플(예컨대, 도 8의 웨이퍼(850))에 조사하는 레이저 소스와, 샘플의 표면에서 반사된 레이저를 검출하도록 구성되는 레이저 검출기를 포함하는 레이저 다이오드 어셈블리를 포함할 수도 있다. 높이 센서들은 스테이지 제어 모듈(예컨대, 도 3의 스테이지 제어 모듈(362)), 빔 제어 모듈(도 3의 빔 제어 모듈(365)), 또는 둘 다와 통신할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지 제어 모듈과 빔 제어 모듈은 스테이지의 높이를 조정하여 샘플 상에 일차 하전 입자 빔을 포커싱하기 위해 서로 통신할 수도 있다.

단계 930B에서, 단계 920B에서 샘플 상에 초기 초점을 형성한 후, 전자기장은, 예를 들어, 대물렌즈(예컨대, 도 8의 대물렌즈 어셈블리들(820) 또는 도 2의 204)의 제어 전극(예컨대, 도 8의 제어 전극들(824) 또는 도 2의 204b)에 인가되는 전기 신호를 조정하여, 최종 초점을 형성함으로써 조작될 수도 있다. 하전 입자 빔의 초기 초점은 제어 전극의 전기 여기를 조정함으로써 Z축을 따라 최종 초점을 형성하도록 조정될 수도 있다. 초기 높이 조정 또는 하전 입자 빔의 초기 초점은 광학적 측정결과들에 기초하여 스테이지의 높이를 조정함으로써 단계 920B에서 성취된다. 초기 초점이 형성된 후, 제어 전극의 전기 여기는 하전 입자 빔의 경로 또는 에너지를 조정하도록 변경됨으로써, 초점을 조정할 수도 있다. 예를 들어, 제어 전극에 인가되는 전압 신호를 변경하는 것은 하전 입자 빔이 경험하는 전기장을 조작하고, 그러므로 샘플 표면에서 하전 입자 빔의 초점의 조정을 가능하게 할 수도 있다. 본 개시에서 설명되는 바와 같은 광학 기계적 및 전기적 기법들의 조합은 사용자가 높은 이미징 해상도를 획득하는 것을 가능하게 할 수도 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 수직으로 스태킹된 컴포넌트들을 포함하는 디바이스 아키텍처들을 갖는 IC 칩들의 검사 동안 직면하는 도전과제들 중 하나는 부적절한 이미징 범위 및 해상도이다. 예를 들어, 4~5 μm의 깊은 금속 접촉 홀의 깊이를 측정하는 것, 또는 구조의 베이스에서 매립된 결함 입자를 검출하는 것은, 무엇보다도, 이미징으로부터 추출된 정보 및 정확한 측정결과들에 기초하여 결함들을 분석하고 프로세스 조건들을 발전시키는데 유용할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템, 이를테면 SEM의 큰 범위의 초점 심도(depth-of-focus)(DOF)가 깊은 피처의 상단 표면, 하단 표면, 및 중간 층들이 높은 이미징 해상도를 유지하면서도 동시에 그리고 실시간으로 이미지화될 수도 있도록 더 큰 이미징 범위를 가능하게 할 수도 있다.

수직으로 스태킹된 구조들, 예컨대, 3D NAND 플래시 디바이스들을 검사하기 위해 현존 기법들을 사용하면, 제한된 정보 또는 부정확한 정보 중 어느 하나를 제공할 수도 있으며, 그러한 정보들의 양쪽 모두는 생산되는 디바이스들의 스루풋 및 품질에 부정적으로 영향을 미칠 수도 있다. 그러므로, 현존 검사 도구들이 실시간 3D 이미징 능력들을 갖는 것을 가능하게 하며, 따라서 높은 이미징 해상도를 유지하면서도 이미징 범위를 개선하는 것이 바람직할 수도 있다. 전자기장을 조작함으로써 Z축을 따라 하전 입자 빔의 초점들을 조정하는 능력은 샘플 내의 관심 영역, 피처, 또는 샘플의 다수의 평면들을 실시간으로 이미지화함으로써, 정확한 3D 형태를 획득하는 것을 가능하게 하는데 사용될 수도 있다.

이제 도 10을 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 전자빔 검사 도구(1004)를 포함하는 하전 입자 빔 시스템(1000)을 예시하는 개략도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 하전 입자 빔 시스템(1000)은 도 1의 전자 빔 도구(104) 와 유사한 전자빔 검사 도구(1004), 전자 빔 검사 도구(1004)에 전기적으로 또는 전자적으로 연결되는 제어기(1009), 및 데이터 프로세서를 포함하는 이미지 취득 시스템(1060)을 포함할 수도 있다. 이미지 취득 시스템(1060)이 제어기(1009) 외부에 도시되지만, 제어기(1009)의 일부일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(1000)은 다수의 동작 모드들을 지원하기 위한 메커니즘을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 하전 입자 빔 시스템(1000)은, 샘플 또는 관심 영역의 고해상도 평면 이미지들을 획득하기 위해 2D 이미징 모드, 또는 3D 형상을 갖는 구조들 및 피처들을 포함하는 샘플의 고해상도 형태학적 이미지들을 획득하기 위해 3D 이미징 모드에서 동작하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(1000)은 무엇보다도, 원하는 분석, 분석되고 있는 샘플, 또는 애플리케이션에 기초하여 검사 스캔 내의 모드들 사이에서 스위칭하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 하전 입자 빔 시스템(1000)은 통상적으로 3D 이미징 모드보다 높은 스루풋을 제공하는 2D 이미징 모드에서 관심 영역의 검사를 먼저 수행한 다음, 예를 들어, 검출된 결함의 고해상도 스캔을 수행하기 위해 3D 이미징 모드로 스위칭할 수도 있다. 이는 두 개의 도구들이 필요 없게 하며, 따라서 검사 프로세스의 전체 스루풋을 개선할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(1000)은 사용자에 의해 이전에 결정된 관심 영역의 고해상도 스캔을 획득하기 위해 3D 이미징 모드에서만 검사 스캔을 수행할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제어기(1009)는 전자빔 검사 도구(1004)의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터 또는 프로세서를 포함할 수도 있다. 제어기(1009)는 전자 빔 검사 도구(1004)에 전자적으로 연결될 수도 있고, 다양한 신호 및 이미지 프로세싱 기능들을 실행하고 하전 입자 빔 시스템(1000)의 동작들을 통제하기 위한 다양한 제어 신호들을 생성하도록 구성되는 프로세싱 회로부를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(1009)는 사용자 입력에 기초하여 동작 모드들 사이를 스위칭하도록 구성될 수도 있다. 동작 모드들을 스위칭하는 것은 하드웨어 컴포넌트들을 활성화하는 것, 소프트웨어 프로그램들을 실행하는 것 등을 비제한적으로 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전자빔 검사 도구(1004)를 3D 이미징 모드로 전환하는 것은, 스테이지에 인가된 전압 신호를 조정하는 것, 대물렌즈(예컨대, 도 8의 대물렌즈 어셈블리(820))의 제어 전극(예컨대, 도 8의 제어 전극(824))에 인가된 전압 신호를 조정하는 것, 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위해 X축, Y축, 또는 Z축으로 스테이지를 이동시키는 것, 초점들에서 샘플의 이미지들을 취득하도록 이미지 취득 시스템(1060)에게 지시하며, 이미지 정보를 프로세싱하기 위해 알고리즘들을 실행하는 것 등을 포함할 수도 있다. 이미지 취득 시스템(1060)이 제어기(1009) 외부에서 도시되지만, 제어기(1009)의 일부일 수도 있다.

이미지 취득 시스템(1060)은 도 2의 이미지 취득기(260)와 실질적으로 유사하고 유사한 기능들을 수행할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득 시스템(1060)은 이미지들 또는 이미지 프레임들을 취측하도록 구성될 수도 있고, 이미징 또는 포스트-프로세싱에 관련된 기능들을 수행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서들(도시되지 않음), 취득된 이미지 프레임들, 포스트 프로세싱 정보, 분석 결과들 등을 저장하도록 구성되는 하나 이상의 저장 유닛들(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 이미지 취득 시스템(1060)은 제어기(1009)와 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 원하는 초점이 획득되었다고 결정할 시, 제어기(1009)는 이미지 취득 시스템(1060)이 해당 초점에서 하나 이상의 이미지 프레임들을 취득하게 할 수도 있다. 이미지 취득 시스템(1060)은 제어기(1009)를 통해 또는 사용자에 의해 동작될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득 시스템(1060)은 소프트웨어, 알고리즘, 또는 명령 세트와 같은 컴퓨터에 의해 구현되는 프로그램을 통해 원격으로 동작될 수도 있다.

앞서 논의된 바와 같이, 광학 기계적 기법들을 사용하여 취득된 초점은 일부 애플리케이션들에서 고해상도 및 큰 범위의 이미징에 적당하지 않고, 그러므로, 더 정밀하고 더 큰 초점 깊이가 소망될 수도 있다. 더 큰 초점 깊이는 피처들의 상단 및 하단 표면들이 동시에 그리고 명확하게 이미지화될 수도 있도록 깊은 3D 피처들의 고해상도 이미징을 허용할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(1000)의 3D 이미징 동작 모드를 사용하여 샘플의 표면에 하전 입자 빔을 포커싱하는 예시적인 방법이 본 개시에서 논의된다. 포커싱하는 방법의 단계들의 숫자 및 순서는 예시적이고 예시 목적만을 위한 것이라는 것이 이해되어야 한다. 단계들은 필요한 대로 추가, 삭제, 편집, 재순서화, 및 생략될 수도 있다. 3D 이미징 동작 모드는 다수의 초점면들에서 하전 입자 빔을 포커싱하는 것을 가능하게 하기 위해 광학 기계적 및 전기적 기법들의 조합을 사용하는 것을 포함하며, 따라서 사용자가 3D 특징 전부를 명확하게 이미지화하는 것을 허용한다.

3D 이미징 모드에서, 하전 입자 빔 시스템(1000)은 하전 입자 빔의 초점이 스테이지(860) 상에 배치된 웨이퍼(850)의 원하는 초점면과 일치하거나 또는 실질적으로 일치하도록 광학 기계적 기법들을 사용하여 스테이지(예컨대, 도 8의 스테이지(860))의 초기 높이 조정을 수행하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(860)의 초기 높이 조정은 2D 이미징 모드에서 수행될 수도 있고, 일단 스테이지의 높이(860)가 광학적 높이 센서들 및 압전 모터들을 사용하여 2D 이미징 모드에서 조정되면, 하전 입자 빔 시스템(1000)은 3D 이미징 모드에서 동작하도록 스위칭될 수도 있다.

일단 초기 높이 조정이 성취되면, 제어기(예컨대, 도 10의 제어기(1009))는 전자빔 검사 도구(1004)가 샘플에 연관된 전자기장을 조작함으로써 하전 입자 빔의 초기 초점을 조정하게 할 수도 있다. 전자기장은 Z축을 따라 하전 입자 빔의 초점면을 조정하도록 조작되어, 하전 입자 빔이 샘플의 다수의 초점면들에서 포커싱되는 것을 허용하고, 그러므로, 더 정확한 3D 형태 정보를 제공할 수도 있다. 샘플에 연관된 전자기장은 샘플 상의 하전된 입자들의 랜딩 에너지를 조정하거나, 대물렌즈의 제어 전극의 전기 여기를 조정하거나, 또는 스테이지 바이어스 전압을 조정함으로써 조작될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 랜딩 에너지를 조정함으로써 전자기장을 조작하는 것은 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 초기 초점을 거칠게 조정하기 위해 전압 신호의 제1 성분을 인가하는 것과, 샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 초기 초점을 미세 조정하기 위해 스테이지에 전압 신호의 제2 성분을 인가하는 것을 포함할 수도 있다. 전압 신호의 제1 성분은 Z축을 따라 미리 결정된 거리만큼 초점면을 시프트시키기 위해 원하는 높이 조정에 기초하여 결정될 수도 있다. 랜딩 에너지는 하전된 입자들을 샘플을 향해 가속하기 위해 인가되는 가속 전압과 스테이지에 인가되는 전압 신호의 제1 성분에 기초하여 가변될 수도 있다. 전압 신호의 제2 성분은 Z축을 따라 초점을 추가로 미세 튜닝하기 위해 인가될 수도 있다. 전압 신호는, 예를 들어, 대물렌즈의 제어 전극(예컨대, 도 8의 제어 전극(824)), 스테이지(예컨대, 도 8의 스테이지(860)), 또는 시스템의 전자기장에 영향을 주도록 구성되는 다른 광학 기계적 컴포넌트들에 인가될 수도 있다.

하전 입자 빔이 전기적 기법들을 사용하여 포커싱된 후, 제어기(1009)는 피처 또는 구조의 하나 이상의 이미지 프레임들을 취득할 것을 이미지 취득 시스템(1060)에 지시할 수도 있다. 취득된 이미지 프레임들은 사용자에 의한 분석을 위해 저장되고 액세스될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 저장된 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보는, 예를 들어, 복원 알고리즘을 사용하여 구조의 3D 이미지를 복원하는데 사용될 수도 있다.

이제 도 11a 내지 도 11f를 참조하면, 이것들은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 샘플 상의 피처의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면들을 예시한다. 도 11a, 도 11c, 및 도 11e는 금속 접촉 홀과 같은 피처의 단면 예시도들에서 각각 상단, 중간, 및 하단 초점면들을 나타내고, 도 11b, 도 11d, 및 도 11f는 대응하는 초점면들의 SEM 이미지들을 나타낸다. 인터커넥트들, 금속 패드들, 포토레지스트 프로파일들 등을 비제한적으로 포함하는 다른 피처들 역시 이미지화될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

샘플(예컨대, 도 8의 웨이퍼(850)) 상의 예시적인 피처(1110)가, 예를 들어, 3D NAND 플래시 메모리 디바이스에서 금속 접촉 홀을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 피처(1110)는 원뿔형, 실린더형, 삼각형, 또는 직사각형 형상, 및 원형 또는 타원형 단면을 가질 수도 있다. 도 11a의 단면 예시도에서 도시된 바와 같이, 예를 들어, 피처(1110)는 높이 h1, 상단 평면(1115)을 따르는 상단 직경(d1), 중간 평면(예컨대, 도 11c의 중간 평면(1135))을 따르는 중간 직경(d3), 및 베이스 평면(예컨대, 도 11e의 베이스 평면(1155))을 따르는 베이스 직경(d5)을 갖는 원뿔형 금속 접촉 홀을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 높이(h1), 상단 직경(d1), 및 베이스 직경(d5)은 피처(1110)의 임계 치수들을 포함할 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 피처 또는 디바이스의 임계 치수들은 디바이스의 전기적 성능에 영향을 줄 수 있는 치수들을 의미할 수도 있는데, 그 치수들이 기생 커패시턴스 및 저항에 기여할 수도 있기 때문이다. 당해 기술분야의 통상의 기술자들은 임계 치수들이 제조에서 디바이스 성능 및 수율을 최적화하기 위해 조정될 수도 있는 치수들이라는 것을 이해할 것이다.

도 11b는 위에서 논의된 광학 기계적 및 전기적 기법들의 조합을 사용하는 포커싱 방법에 의해 이미지화되는, 피처(1110)의 어레이의 이미지 프레임(1150)(예컨대, SEM 이미지)을 도시한다. 도 11b에서의 하전 입자 빔의 초점면은 피처(1110)의 상단 평면(1115)과 일치하도록 조정된다. 어레이의 개별 피처들(1110)이 높이(h1)를 포함하는 상이한 치수들을 가질 수도 있고, 하전 입자 빔의 초점면이 어레이의 다른 피처들의 상단 평면과 일치하지 않을 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 경우에, 제어기(1009)는 조사되고 있는 피처(1110) 및 그것의 치수들에 기초하여 하전 입자 빔의 초점면을 조정하도록 구성될 수도 있다.

이제 도 11c 및 도 11d를 참조하면, 이들은 각각 중간 평면(1135) 및 대응하는 이미지 프레임(1152)을 갖는 피처(1110)의 개략적인 예시도이다. 중간 평면(1135)이 상단 평면(1115)과 베이스 평면 (예컨대, 도 11e의 베이스 평면(1155))의 중앙에 있는 것으로 도시되지만, Z축에 수직인, 상단 평면(1115)과 베이스 평면(1155) 사이의 임의의 평면일 수도 있다. 도 11a 내지 도 11f가 세 개의 평면들 및 대응하는 이미지 프레임들을 도시하지만, 임의의 수의 평면들이, 적절하게 필요에 따라, 이미지화될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 이미지 프레임들은 피처(1110)의 평면을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 이미지 취득 시스템(1060)은 필요에 따라 평면의 하나를 초과하는 이미지 프레임들을 취득할 수도 있다.

도 11e 및 도 11f는 각각 베이스 평면(1155) 및 대응하는 이미지 프레임(1154)을 갖는 피처(1110)의 개략적인 예시도를 도시한다. 일 예로서, 피처(1110)는 자신의 높이(h1)를 따라 직경이 가늘어지는 원뿔 형상을 갖는 것으로 도시된다. 이러한 경우에, 도 11a, 도 11c, 및 도 11e에 도시된 바와 같이, 피처(1110)의 상단 평면의 직경(예컨대, d1)은 중간 직경(d3)보다 클 수도 있고, 중간 직경(d3)은 피처(1110)의 베이스 직경(d5)보다 클 수도 있다(d1>d3>d5). 각각 도 11b, 도 11d, 및 도 11f의 이미지 프레임들(1150, 1152, 및 1154)에서, 파선들에 의해 강조된 어두운 원형 영역은 피처(1110)의 정초점(in-focus) 평면의 평면도를 묘사한다. 파선들 내의 어두운 영역을 둘러싸는 확산된 밝은 영역은 샘플의 아웃 포커스(out-of-focus) 층들을 나타낸다. 정초점 평면을 강조하는 파선들은 시각적 도움을 제공하고 예시 목적만을 위한 것임이 이해된다.

이제 도 12를 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 다수의 초점면들에서 캡처된 이미지 프레임들로부터 복원되는 3D 이미지를 생성하는 프로세스(1200)의 개략적인 예시도이다. 피처(1210)는, 예를 들어, 상단 직경(d1)이 베이스 직경(d5)보다 크도록 높이(h1)를 따라 직경이 가늘어지는 원뿔형 금속 접촉 홀을 포함할 수도 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상단 평면(1215)은 해당 상면도(1217)에서 도시된 바와 같은 상단 직경(d1)을 갖는 피처(1210)의 상단 표면을 나타낸다. 중간 평면들(1225, 1235, 및 1245)은 해당 상면도들(1227, 1237, 및 1247)에 도시된 바와 같이, 각각 직경 d2, d3, 및 d4를 갖는 피처(1210)의 중간 평면들을 나타낸다. 베이스 평면(1255)은 해당 상면도(1257)에서 도시된 바와 같은 베이스 직경(d5)을 갖는 피처(1210)의 하단 표면을 나타낸다. 이미지 프레임들(1220, 1230, 1240, 1250, 및 1260)은 피처(1210)의 3D 이미지(1270)를 생성하도록 복원될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 3D 이미징 모드에서, 하전 입자 빔은 하전 입자 빔의 초점면이 피처(1210)의 상단 평면(1215)과 일치할 수도 있도록 피처(1210)의 상단 표면 상에 포커싱될 수도 있다. 상단 평면(1215)과 일치하는 초점면은 제1 초점면이라고 또한 지칭될 수도 있다. 이미지 취득 시스템(1060)은 피처(1210)의 상단 표면의 제1 이미지 프레임(1220)을 취득하도록 구성될 수도 있다. 하전 입자 빔은 스테이지의 높이(860)를 먼저 조종하여 광학 기계적 수단에 의해 샘플 상에 하전 입자 빔의 초기 초점을 형성한 다음, 하전 입자들의 랜딩 에너지를 조정하는 것, 제어 전극의 전기 여기를 조정하는 것, 또는 스테이지 바이어스 전압을 조정하는 것을 비제한적으로 포함하는 전기적 수단에 의해 초기 초점을 조정함으로써 포커싱될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득 시스템(1060)은 초점면에서 하나를 초과하는 이미지 프레임들을 취득할 수도 있다. 취득된 이미지 프레임들은 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 다른 유형들의 컴퓨터 판독가능 메모리 등과 같은 저장 매체(예컨대, 도 2의 저장소(270))에 저장될 수도 있다. 저장 매체는 이미지 취득 시스템(1060)과 커플링될 수도 있고 데이터를 원래의 이미지들로서의 스캐닝된 원시 이미지와, 포스트 프로세싱된 이미지들을 저장하는데 사용될 수도 있다. 초점면, 취득 조건들, 도구 파라미터들 등에 연관된 정보는 저장 매체에 또한 저장될 수도 있다.

하전 입자 빔의 초점은 그 다음에 제1 초점면 아래의 거리에 위치된 제2 초점면에 포커싱하도록 조정될 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, 제1 초점면 "아래"는 샘플 안으로의 더 깊은 로케이션을 의미한다. 제1 초점면과 제2 초점면 사이의 거리는 애플리케이션 또는 요건에 기초하여 사용자에 의해 미리 결정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 그 거리는 이미지화되고 있는 피처, 또는 샘플의 재료에 기초하여 동적으로 조정될 수도 있다. 이미지 취득 시스템(1060)은 더 깊은 중간 평면(1225)에서 피처(1210)의 제2 이미지 프레임(1230)을 취득하도록 구성될 수도 있다. 하전 입자 빔의 초점면은 전기장 또는 자기장, 또는 둘 다를 조작함으로써 샘플 안으로 더 깊게 시프트될 수도 있다. 예를 들어, 하전된 입자의 랜딩 에너지는 샘플의 상단 표면 아래의 초점면을 형성하도록 조정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 초점면들의 위치는 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전압을 조정함으로써 시프트될 수도 있다. 제어 전극에 인가되는 전압을 조정하는 것은 샘플에 연관된 전자기장을 조작하고 샘플 상에 입사되는 하전 입자들의 경로에 영향을 미칠 수도 있다. 예를 들어, 하전된 입자들은 인가된 전압 신호 및 전기 여기에 기초하여 가속화, 감속화, 편향, 필터, 또는 포커싱될 수도 있다. 이미지 취득 시스템(1060)은 중간 평면(1235)에서 제3 이미지 프레임(1240), 중간 평면(1245)에서 제4 이미지 프레임(1250), 및 베이스 평면(1255)에서 제5 이미지 프레임(1260)을 취득하도록 구성될 수도 있다. 도 12가 3D 이미지를 복원하는데 사용되는 다섯 개 이미징 평면들을 예시하지만, 이미지화되고 있는 피처(예컨대, 피처(1210))의 깊이의 커버리지를 허용하는 임의의 수의 이미징 평면들은 피처를 정확히 복원하는데 사용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 이미지 프레임들(1220, 1230, 1240, 1250, 및 1260)은 피처(1210)의 3D 이미지(1270)를 생성하기 위해 복원될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 두 개의 이미지 프레임들 및 연관된 초점면 정보는, 예를 들어, 피처(1210)의 3D 이미지(1270)를 생성하며, 임계 치수 정보를 추출하며, 오버레이 시프트를 결정하는 등을 하는데 사용될 수도 있다. 이미지 프레임들은 컴퓨터에 의해 구현되는 3D 재구성 알고리즘, 소프트웨어 프로그램, 이미지 프로세싱 프로그램 등을 사용하여 복원될 수도 있다.

이제 도 13을 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템에서 샘플의 3D 이미지를 생성하는 예시적인 방법을 보여주는 흐름도를 도시한다. 샘플의 3D 이미지를 생성하는 방법은 도 1의 하전 EBI 시스템(100), 도 2의 이미징 시스템(200), 각각 도 3, 도 8, 및 도 10의 하전 입자 빔 시스템들(300, 800, 또는 1000)에 의해 수행될 수도 있다.

단계 510, 610, 710, 및 910A와 유사한 단계 1310에서, 일차 하전 입자 빔(예컨대, 도 2의 일차 하전 입자 빔(220))이 하전 입자 소스로부터 생성된다. 스테이지(예컨대, 도 8의 스테이지(860)) 상에 배치된 샘플은 일차 하전 입자 빔으로 조사된다. 일부 실시예들에서, 샘플의 적어도 부분이 일차 하전 입자 빔의 적어도 부분으로 조사될 수도 있다. 일차 하전 입자 빔은, 예를 들어, 전자 소스로부터 생성된 전자빔일 수도 있다. 전자 소스는 텅스텐 필라멘트 또는 LaB6 캐소드로부터의 전자들의 열이온 방출, 또는 텅스텐/ZrO2 냉-캐소드로부터 전자들의 필드 방출을 포함하지만 그것으로 제한되지 않을 수도 있다.

단계 1320에서, 일차 하전 입자 빔의 초점이 샘플에 연관된 전자기장을 조작함으로써 추가로 조정될 수도 있다. 초점을 조정하기 전에, Z축에서의 스테이지의 위치가 샘플의 표면에서 또는 실질적으로 그 표면에서 일차 하전 입자 빔의 초기 초점을 형성하는데 조정된다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 초기 초점이 하전 입자 빔의 초점의 근사 지점 또는 근사 평면을 지칭한다. 일부 실시예들에서, 스테이지의 위치를 조정하는 것은 광학적 높이 센서들(예컨대, 도 8의 높이 센서(840))을 포함하는 더 정밀한 광학적 위치 감지 기법들을 사용하여 Z축에서 스테이지의 초기 위치를 결정하는 것과, 스테이지의 결정된 초기 위치 및 일차 하전 입자 빔의 원하는 초점면에 기초하여, 일차 하전 입자 빔의 초기 초점이 샘플의 표면에 실질적으로 가깝게 또는 그 표면에 형성되도록 스테이지의 위치를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플의 상단 표면에 초기 초점을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다.

샘플에 연관된 전자기장은 샘플에 영향을 미치는 전기장 및 자기장을 포함할 수도 있다. 전자기장을 조작하는 것은 샘플 상에 최종 초점을 형성하기 위해 하전 입자 빔의 초기 초점을 추가로 조정하는 것을 허용할 수도 있다. 전자기장은, 예를 들어, 대물렌즈 어셈블리(예컨대, 도 8의 대물렌즈 어셈블리(820))의 제어 전극(예컨대, 도 8의 제어 전극(824))에 인가되는 전기 신호를 조정하거나, 스테이지에 대한 전기 신호를 조정하거나, 또는 하전 입자 빔의 특성들에 영향을 미치도록 구성되는 자기장을 조정함으로써 조작될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전자기장을 조작하는 것은 대물렌즈 어셈블리의 제어 전극에 인가되는 전기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 초기 초점은 제어 전극의 전기 여기를 조정함으로써 Z축을 따라 조정될 수도 있다. 초기 높이 조정 또는 하전 입자 빔의 초기 초점은 광학적 측정결과들에 기초하여 스테이지의 높이를 조정함으로써 성취된다. 초기 초점이 형성된 후, 제어 전극의 전기 여기는 하전 입자 빔의 경로 또는 에너지를 조정하도록 변경됨으로써, 초점을 조정할 수도 있다. 예를 들어, 제어 전극에 인가되는 전압 신호를 변경하는 것은 하전 입자 빔이 경험하는 전기장을 조작하고, 그러므로 샘플 표면에서 하전 입자 빔의 초점의 조정을 가능하게 할 수도 있다. 본 개시에서 설명되는 바와 같은 광학 기계적 및 전기적 기법들의 조합은 사용자가 높은 이미징 해상도를 획득하는 것을 가능하게 할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 전자기장을 조작하는 것은 스테이지에 인가되는 전기 신호를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔의 초기 초점은 스테이지에 인가되는 전압 신호를 조정함으로써 Z축을 따라 조정될 수도 있다. 스테이지에 인가되는 전압 신호는 샘플 표면에서 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정할 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 하전 입자들이 샘플에 영향을 미칠 때 하전 입자들의 에너지로서 정의될 수도 있고 가속 전압과 스테이지/샘플 바이어스 전압 사이의 차이이다. 입사 일차 하전 입자 빔의 초점을 조정함으로써 이미지 해상도 및 콘트라스트를 개선하기 위해, 사용자들은 샘플 상의 입사 하전 입자 빔의 빔 에너지를 감소 또는 증가시키기 위해 스테이지에 빔 에너지 수정 전압을 인가할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 하전된 입자들이 샘플에 입사되기 전에 감속되거나(낮은 랜딩 에너지) 또는 가속되도록(더 높은 랜딩 에너지) 전압이 스테이지 또는 샘플에 인가될 수도 있다. 예를 들어, SEM에서, 고 전압(컬럼에서 인가된 가속 전압)이 12 kV이고 스테이지/샘플 바이어스 전압이 -9 kV이면, 전자들은 12 keV의 에너지로 컬럼에서 먼저 가속된 다음, 컬럼을 떠난 후, 9 keV에 의해 감속되어서, 입사 하전 입자 빔의 유효 고전압은 3 kV이고, 하전 입자 빔의 하전 입자들의 랜딩 에너지는 3 keV이다. 샘플 상에 입사되는 하전 입자들을 가속 또는 감속하는 것은 샘플 안으로의 침투 깊이를 변경시킬 수도 있다. 낮은 랜딩 에너지, 예를 들어, 1 keV 미만에서, 하전 입자 빔은 샘플의 상단 표면과 주로 상호작용할 수도 있다. 높은 랜딩 에너지, 예를 들어, 1 keV 내지 6 keV에서, 침투 깊이는 더 크며, 따라서 샘플의 벌크로부터 정보를 제공할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 250 eV 내지 6 keV 범위에 있다. 낮은 랜딩 에너지가 벌크 분석을 피할 수도 있지만, 이차 하전 입자들의 신호 강도는 낮고, 따라서 샘플을 분석하는 능력에 부정적으로 영향을 줄 수도 있다. 한편, 높은 랜딩 에너지는 벌크 및 서브표면 정보를 추출하는데 바람직할 수도 있지만, 샘플의 하전을 야기하며, 따라서 샘플을 분석하는 능력에 부정적으로 영향을 줄 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 샘플, 요건들, 및 애플리케이션에 기초하여 500 eV 내지 3 keV 범위에 있다.

하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는 것은 스테이지에 하나 이상의 전기 신호들을 인가하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전기 신호는 전기 신호의 제1 및 제2 성분들을 포함할 수도 있다. 전기 신호의 제1 성분은 하전 입자 빔의 가속도에 영향을 주기 위해 그러므로 Z축에서 스테이지의 위치를 조정함으로써 형성된 초기 초점을 조정하기 위해 스테이지 또는 샘플에 인가되는 전압을 포함할 수도 있다. 일부 애플리케이션들의 경우, 샘플 상의 초기 초점에서의 하전 입자 빔의 초점은 적절하지 않을 수도 있고, 그러므로, 하전 입자 빔은, 예를 들어, 더 나은 해상도 및 콘트라스트를 성취하기 위해 추가로 포커싱 또는 조정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호의 제1 성분은 샘플 표면에서의 하전 입자 빔의 초기 초점을 거칠게 조정하도록 구성될 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 초기 초점의 거친 조정은 Z축을 따르는 초점의 조정들을 지칭할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제1 전압 신호는 5 KV 내지 10 KV 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다.

전기 신호의 제2 성분은 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정함으로써 형성되는 초기 초점을 미세 조정하기 위해 스테이지 또는 샘플에 인가되는 전압일 수도 있다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 초기 초점의 미세 조정은 예리한 초점을 성취하기 위한 Z축을 따르는 초점의 조정들을 의미할 수도 있다. 전압 신호의 제2 성분은 더 예리한 초점을 가능하게 하기 위해 X축, Y축, 또는 Z축을 따르는 미소한 위치 조정들을 허용하는 입사 하전 입자 빔을 편향시킬 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전압 신호의 제2 성분은 -150 V 내지 +150 V 범위의 전압 신호를 포함할 수도 있다. 전압 신호들의 인가된 제1 및 제2 성분들은 애플리케이션, 샘플, 및 도구 컨디션들을 비제한적으로 포함하는 인자들에 기초하여 본 개시에서 언급되는 범위보다 높거나 또는 낮을 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔 표면의 랜딩 에너지는 전기 신호를 인가함으로써 전자기장을 조작하도록 조정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전기 신호는 하나의 소스에 의해 인가될 수도 있다. 전기 신호는 하나 이상의 컴포넌트들을 갖는 전압 신호를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 초점의 거친 조정을 위한 전압 신호의 제1 성분이 -9 KV이고 초점의 미세 조정을 위한 전압 신호의 제2 성분이 -100 V이면, 전기 신호는 -9.1 KV의 전압 신호를 포함할 것이다. 대안적으로, 초점의 거친 조정을 위한 전압 신호의 제1 성분이 -9 KV이고 초점의 미세 조정을 위한 전압 신호의 제2 성분이 +100 V이면, 전기 신호는 -8.9 KV의 전압 신호를 포함할 것이다. 일부 실시예들에서, 전압 신호의 제1 성분 및 제2 성분은 각각 거친 조정 신호 및 미세 조정 신호를 포함할 수도 있고, 전기 신호는 전압 신호의 제1 및 제2 성분들의 수치적 합일 수도 있다. 전기 신호는 적절하게 둘 이상의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 것은 샘플에 연관된 자기장을 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전기 신호들을 인가함으로써 전기장을 조정하는 것은 자기장의 조정을 초래할 수도 있다. 전기 또는 자기 컴포넌트들을 통한 자기장의 조정은 하전 입자 빔의 특성들에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 전자기 렌즈의 코일들을 통과하는 전류는 하전 입자 빔을 수렴시키는데 사용될 수도 있는 자극 편들의 보어에서 자기장을 생성한다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔의 특성들은 하전 입자 빔의 경로, 방향, 속도, 또는 가속도를 비제한적으로 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 자석들을 사용하여 자기장을 조정하는 것은 자기장의 조정을 초래할 수도 있다. 임의의 유형의 자석들이 적절하게 자기장을 조정하는데 사용될 수도 있다.

단계 1330에서, 복수의 초점면들이 전자기장의 조작에 기초하여 형성될 수도 있다. 3D 이미징 모드에서, 하전 입자 빔은 하전 입자 빔의 초점면이 피처의 상단 평면(예컨대, 도 12의 상단 평면(1215))과 일치할 수도 있도록 피처(예컨대, 도 12의 피처(1210))의 상단 표면에 포커싱될 수도 있다. 상단 평면 일치하는 초점면은 제1 초점면이라고 또한 지칭될 수도 있다. 이미지 취득 시스템(예컨대, 도 10의 이미지 취득 시스템(1060))은 피처의 상단 표면의 제1 이미지 프레임(예컨대, 도 12의 제1 이미지 프레임(1220))을 취득하도록 구성될 수도 있다. 하전 입자 빔은 스테이지의 높이를 조종하여 광학 기계적 수단에 의해 샘플 상에 하전 입자 빔의 초기 초점을 형성하는 것, 하전 입자들의 랜딩 에너지를 조정하는 것, 제어 전극의 전기 여기를 조정하는 것, 또는 스테이지 바이어스 전압을 조정하는 것을 비제한적으로 포함하는 전기적 수단에 의해 초기 초점을 조정함으로써 포커싱될 수도 있다.

하전 입자 빔의 초점은 그 다음에 제1 초점면 아래의 거리에 위치된 제2 초점면(예컨대, 도 12의 중간 평면(1225))에 포커싱하도록 조정될 수도 있다. 제1 초점면과 제2 초점면 사이의 거리는 애플리케이션 또는 요건에 기초하여 사용자에 의해 미리 결정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 그 거리는 이미지화되고 있는 피처, 또는 샘플의 재료에 기초하여 동적으로 조정될 수도 있다. 이미지 취득 시스템은 더 깊은 중간 평면(예컨대, 도 12의 중간 평면(1225))에서 피처의 제2 이미지 프레임을 취득하도록 구성될 수도 있다. 하전 입자 빔의 초점면은 전기장 또는 자기장, 또는 둘 다를 조작함으로써 샘플 안으로 더 깊게 시프트될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 초점면들의 위치는 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전압을 조정함으로써 시프트될 수도 있다. 제어 전극에 인가되는 전압을 조정하는 것은 샘플에 연관된 전자기장을 조작하고 샘플 상에 입사되는 하전 입자들의 경로에 영향을 미칠 수도 있다. 예를 들어, 하전된 입자들은 인가된 전압 신호 및 전기 여기에 기초하여 가속화, 감속화, 편향, 필터, 또는 포커싱될 수도 있다. 복수의 초점면들(예컨대, 도 12의 중간 평면들(1225, 1235, 1245, 및 1255))이 따라서 전자기장의 조작에 기초하여 형성될 수도 있다. 중간 초점면들의 수는 적절하게 조정될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

단계 1340에서, 이미지 취득 시스템은 초점면에서 하나를 초과하는 이미지 프레임을 생성할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득 시스템은 초점면에 대응하는 하나의 이미지 프레임을 생성할 수도 있다. 이미지 취득 시스템은 제어기(예컨대, 도 10의 제어기(1009))와 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 원하는 초점이 획득되는 것으로 결정한 후, 제어기는 이미지 취득 시스템이 해당 초점에서 하나 이상의 이미지 프레임들을 취득하게 할 수도 있다. 이미지 취득 시스템은 제어기를 통해 또는 사용자에 의해 동작될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득 시스템은 소프트웨어, 알고리즘, 또는 명령 세트와 같은 컴퓨터에 의해 구현되는 프로그램을 통해 원격으로 동작될 수도 있다. 취득된 이미지 프레임들은 저장 매체에 저장될 수도 있고 스캔된 원시 이미지 데이터를 원래의 이미지들, 및 포스트 프로세싱된 이미지들로서 저장하는데 사용될 수도 있다. 초점면, 취득 조건들, 도구 파라미터들 등에 연관된 정보는 저장 매체에 또한 저장될 수도 있다.

단계 1350에서, 이미지 취득 시스템에 의해 취득된 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보는 3D 이미지(예컨대, 도 12의 3D 이미지(1270))를 생성하도록 복원될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 두 개의 이미지 프레임들 및 연관된 초점면 정보는, 예를 들어, 피처의 3D 이미지를 생성하며, 임계 치수 정보를 추출하며, 오버레이 시프트를 결정하는 등을 하는데 사용될 수도 있다. 이미지 프레임들은 컴퓨터에 의해 구현되는 3D 재구성 알고리즘, 소프트웨어 프로그램, 이미지 프로세싱 프로그램 등을 사용하여 복원될 수도 있다.

웨이퍼 팹과 같은 생산 설비에서의 웨이퍼들의 높은 스루풋 검사는 스톱 앤드 고 모션의 반복 패턴들을 빠르고 정확하게 이동시키기 위해 SEM 장치의 스테이지를 요구할 수도 있다. 스톱 앤드 고 모션은 수 미크론 또는 나노미터 정도로 변위되도록 스테이지의 높은 가속도, 높은 감속도, 및 갑작스러운 정지들의 다수의 사이클들을 포함할 수도 있다. 고속 및 높은 가속도로 스테이지를 이동시키는 것은 시스템 역학으로 인한 진동을 발생시킬 수도 있으며, 이는 결국 시스템 내에 동적 공진을 야기할 수 있으며, 예를 들어, 진동파들은 보강 간섭하여 하전 입자 빔 시스템의 전체에 걸쳐 더 높은 진폭의 진동을 야기할 수도 있다. 스테이지를 이동시키는 것에 의해 야기된 진동들은 하나를 초과하는 축들에서 병진 에러 또는 변위 에러를 야기할 수도 있다. 예를 들어, 검사하는 동안 X-Y 축들 상에서 이동하는 스테이지 상에 배치된 웨이퍼 상의 다이는 다른 가동 또는 비가동 컴포넌트들과 동적 공진을 야기하여 Z축에서 스테이지 진동을 야기할 수도 있다.

직면하는 여러 도전과제들 중의 하나는, 무엇보다도, 진동 및 부적절한 진동 보상으로 인한 검사 분해능의 손실을 포함한다. 현존 하전 입자 빔 시스템들에서, 스테이지는 하우징 챔버에 기계적으로 커플링되고, 그러므로, 가동 스테이지에 의해 야기된 진동들은 하우징 챔버 및 그것에 부착된 컴포넌트들의 진동을 야기할 수도 있다. 예를 들어, 스테이지의 진동들은, 무엇보다도, 하우징 챔버, 하우징 챔버의 표면에 부착된 위치 센서들, 하우징 챔버에 부착된 하전 입자 빔 컬럼의 진동들을 야기할 수도 있다. 위치 센서들이 스테이지 진동 또는 그 스테이지 상에 배치된 웨이퍼의 진동을 결정하기 위해 채용될 수도 있지만, 하전 입자 빔 컬럼과, 위치 센서들 그것들 자체의 진동들은 검출되지 않거나 또는 부적절하게 검출되어, 빔 제어기에 인가되는 부정확한 빔 편향 신호들을 야기함으로써, 검사 분해능의 손실과, 검사 스루풋의 감소를 초래할 수도 있다.

게다가, SEM과 같은 현존 검사 시스템들에서, 스테이지로부터의 위치 센서 측정들은 진동을 보상하기 위한 빔 편향기들로의 작동 신호의 인가와 비동기적이고, 결과적으로 진동의 부정확한 보상과, 검사 분해능의 손실을 초래할 수도 있다. 타이밍에서의 부정합에 대한 이유들 중 하나는 진동 보상 신호를 생성하기 위한 진동 신호들의 디지털 신호 프로세싱에 의해 야기된 지연들 때문이다. 추가적으로, 현재 채용된 진동 검출 및 정정 기법들은 틸트, 비틀림, 회전 등과 같은 스테이지의 다양한 진동 모드들 간을 적절히 구별하도록 구성되지 않을 수도 있고 그러므로, 진동은 부족 보상, 과잉 보상, 또는 비보상될 수도 있다. 그러므로, 진동 모드들을 적절하게 식별하고 그 식별에 기초하여 진동을 보상하고, 진동을 동적으로 예측하여 컴퓨테이션 및 측정 지연들을 정확하게 보상하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.

이제 도 14를 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템에서 스테이지(1450)(예컨대, 이는 스테이지(201)일 수도 있음)의 병진축 및 회전축을 예시하는 개략도이다. 일부 실시예들에서, 스테이지(1450)는 웨이퍼 스테이지, 웨이퍼 척, 샘플 홀더, 또는 교정 유닛을 포함할 수도 있다. 이미지화될 웨이퍼 또는 디바이스를 비제한적으로 포함하는 샘플이 스테이지(1450) 상에 배치될 수도 있다. 샘플은, 예를 들어, 진공 지원 고정 메커니즘을 통해 스테이지(1450) 상에 고정될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 척(도시되지 않음)이 스테이지(1450) 상에 고정될 수도 있고, 샘플이 웨이퍼 척 상에 배치될 수도 있다. 이러한 구성에서, 웨이퍼 척은 스테이지(1450)에 기계적으로 커플링될 수도 있고 샘플은, 무엇보다도, 기계적 커플링, 진공 지원 수단, 또는 그것들의 조합을 사용하여 웨이퍼 척 상에 고정될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지(1450)는 여섯 개의 자유도들을 갖는 조정 가능한 스테이지를 포함할 수도 있다. 스테이지(1450)는 도 14에 나타낸 바와 같이, X축, Y축, 또는 Z축과 같은 하나 이상의 선형 병진축에서, 또는 Rx축, Ry축, 또는 Rz축과 같은 하나 이상의 회전축에서 이동하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(1450)는 Z축이 일차 광축(예컨대, 도 8의 일차 광축(801))에 실질적으로 평행하고 X축 및 Y축이 일차 광축에 실질적으로 수직이도록 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(1450)는, 무엇보다도, 일차 하전 입자 빔과 샘플 사이의 상호작용 체적, 검사될 샘플의 영역들, 원하는 분석을 비제한적으로 포함하여 조정하기 위해 회전 축들 중 하나 이상을 따라 틸팅될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 가동 스테이지(1450)는 임의의 병진 또는 회전 축에 대해 진동을 야기할 수도 있다. 예를 들어, X-Y 평면을 따르는 가동 스테이지(1450)는 롤 축(Rx축), 또는 피치 축(Ry축), 또는 요(yaw) 축(Rz축), 또는 그것들의 조합에 대한 스테이지(1450)의 진동을 야기할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(1450)의 진동은 움직임에 대한 여섯 개 자유도들을 가질 수도 있고 진동은 하나 이상의 축들에 대해 회전, 흔들림(rocking), 틸팅, 시프팅 등과 같은 하나 이상의 진동 모드들을 포함할 수도 있다. 빔이 샘플 상에 입사하는 X/Y 로케이션, 또는 빔의 초점 깊이와 같은 입사 일차 하전 입자 빔의 특성들을 조정하도록 구성된 빔 편향 신호를 통해 진동을 통해 진동을 보상하기 위해 스테이지(1450)의 진동 모드들을 검출, 격리, 및 식별하는 것이 바람직할 수도 있다. 도 14가 예시적인 스테이지(1450)에 대해 야기되는 움직임 및 진동의 병진축 및 회전축을 예시하지만, 하우징 챔버, SEM 컬럼, 위치 센서들 등은 또한 병진축 및 회전축 중 하나 이상에 대해 진동할 수도 있다.

이제 도 15를 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는 하전 입자 빔 시스템(1500)을 도시한다. 하전 입자 빔 시스템(1500)은 하우징 챔버(1510), 하우징 챔버(1510) 상에 배치된 위치 센서들(1522 및 1524), 가속도 센서(들)(1526), 하전 입자 빔 컬럼(1530)(또한 본 개시에서는 SEM 컬럼이라고 지칭됨), 및 스테이지(1560)(이는 도 2 내지 도 4의 스테이지(201)일 수도 있음)의 웨이퍼 척(1562) 상에 배치된 샘플(1550)을 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(1500)은 하전 입자 빔 시스템(1500)의 하나 이상의 컴포넌트들의 진동을 보상하기 위해 진동 신호들을 수신하고 진동 보상 신호들을 생성하도록 구성되는 제어 모듈(1570)을 더 포함할 수도 있다. 제어 모듈(1570)은 위치 센서들(1522 및 1524), 가속도 센서(1526)로부터 수신된 신호들을 프로세싱하도록 구성되는 프로세서(1574)를 포함하는 신호 프로세서(1572), 빔 스캔 신호(1575)를 수신하도록 구성되는 디지털 이미지 제어기(1576), 및 SEM 컬럼(1530)에 인가될 빔 편향 신호(1580)를 생성하도록 구성되는 액추에이터(1578)를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 하전 입자 빔 시스템(1500)(이를테면 전자빔 시스템)은 도 2의 이미징 시스템(200) 또는 도 1의 EBI 시스템(100)의 일부일 수도 있다. 명시적으로 설명되지 않았지만, 하전 입자 빔 시스템(1500)은 빔 포커싱, 빔 편향, 전자 검출, 빔 전류 제한 등을 비제한적으로 포함하는 기능들을 수행하는 다른 표준 또는 비표준 컴포넌트들을 포함할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 설명된 컴포넌트들은 적절하게 논의된 것보다 더 많거나 또는 더 적은 기능들을 수행할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 15에 예시된 바와 같이, 하전 입자 빔 시스템(1500)은, 무엇보다도, 스테이지(1560), 웨이퍼 척(1562), 샘플(1550), 위치 센서들(1522 및 1524), 하전 입자 빔 컬럼(1530)의 부분을 비제한적으로 포함하는 컴포넌트들을 하우징하도록 구성되는 하우징 챔버(1510)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하우징 챔버(1510)는 도 1의 챔버(101)와 실질적으로 유사할 수도 있고 그것과 실질적으로 유사한 기능들을 수행할 수도 있다. 하전 입자 빔 컬럼(1530)의 부분이 하우징 챔버(1510) 내에 하우징된 것으로서 예시되지만, 하전 입자 빔 컬럼(1530)은 그 전부가 하우징 챔버(1510) 내에 하우징될 수도 있다는 것이 이해된다.

일부 실시예들에서, 하우징 챔버(1510)는 하전 입자 빔 컬럼(1530)의 전기 기계적 컴포넌트를 하우징하도록 구성될 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, 하전 입자 빔 컬럼(1530)의 전기 기계적 컴포넌트는 스테이지(1560), 웨이퍼 척(1562), 샘플(1550), 스테이지 모션 제어 모터들, 드라이브들 등을 비제한적으로 포함할 수도 있다. 하우징 챔버(1510)는 하전 입자 빔 시스템(1500)에 의해 획득된 이미지들의 전체 성능 및 검사 분해능의 진동들에 대한 영향을 최소화하기 위해 진동 방지 플랫폼, 또는 진동 감쇠 플랫폼(예시되지 않음) 상에 배치될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 스테이지(1560)는 (도 14의 스테이지(1450)에 대해 설명된 것과 같이) X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, 또는 Rz축 중 하나 이상으로 이동하도록 구성될 수도 있다. 스테이지(1560)는 그것 상에 배치되고 고정되는 웨이퍼 척(1562)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(1560)는 X축 및 Y축에서 이동하도록 구성될 수도 있고, 웨이퍼 척(1562)은 Z축에서 이동하도록 구성될 수도 있다. 샘플(1550)은 기계적 클램핑, 또는 진공 지원, 또는 다른 적합한 비접촉 클램핑 메커니즘들을 사용하여 웨이퍼 척(1562) 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 척(1562)은 검사를 위해 하나 이상의 축들에서 이동되고 있는 동안 샘플(1550)을 보유하고 고정하도록 구성되는 진공 샘플 홀더를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 척(1562)은, 무엇보다도, 입사 일차 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하기 위해 전기적으로 하전되도록 구성될 수도 있다. 샘플(1550)은 하나 이상의 축들에서 자신의 위치를 조정할 수 있는 스테이지(1560) 상에 직접 배치되며, 따라서 웨이퍼 척(1562)의 사용을 제거할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 스테이지(1560)는 스테이지(1560)의 진동이 하우징 챔버(1510)의 진동 역시 야기할 수도 있도록 하우징 챔버(1510)에 기계적으로 커플링될 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, 기계적으로 커플링되는 것은 하우징 챔버(1510)의 부분에 (예컨대, 다수의 중간 컴포넌트들을 통해) 물리적으로 부착된다는 것 또는 그것에 물리적으로 접촉한다는 것을 의미한다. 스테이지(1560)는 열 용접, 스폿 용접, 리벳팅, 솔더링, 접착(gluing) 등을 비제한적으로 포함하는 기법들을 사용하여 하우징 챔버(1510)에 기계적으로 커플링될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 커플링 메커니즘은 하우징 챔버(1510) 내의 진공 압력에 대한 메커니즘의 영향에 따라 달라질 수도 있다. 예를 들어, 일부 금속 접착제들은 가스를 배출하여, 하우징 챔버(1510)에서의 가상 누설을 야기할 수도 있고, 그러므로 하전 입자 빔 시스템(1500)의 전체 검사 분해능에 부정적으로 영향을 미칠 수도 있다.

하전 입자 빔 시스템(1500)은 하전 입자 빔(예컨대, 전자빔)을 생성하고 샘플(1550) 상에 포커싱하도록 구성되는 하전 입자 빔 컬럼(1530)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, SEM 컬럼(1530)은 전기 광학 컴포넌트라고 지칭될 수도 있다. 전기 광학 컴포넌트는, 예를 들어, 하전 입자들을 생성하도록 구성되는 하전 입자 소스와, 생성된 하전 입자 빔을 샘플(1550) 상에 포커싱하도록 구성되는 복수의 렌즈들(광학적 및 전자기) 및 어퍼처들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, SEM 컬럼(1530)은 하우징 챔버(1510)의 진동들이 SEM 컬럼(1530)의 진동을 야기할 수도 있도록 하우징 챔버(1510)의 부분에 기계적으로 커플링될 수도 있다.

하전 입자 빔 시스템(1500)은 스테이지(1560)의 변위를 결정하도록 구성되는 위치 센서들(1522 및 1524)을 포함할 수도 있다. 위치 센서들(1522 및 1524)은 레이저 간섭계를 포함할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(1500)의 위치 감지 시스템은 하나를 초과하는 위치 센서들과, 다른 적합한 컴포넌트들, 예를 들어, 무엇보다도, 신호 증폭기들, 대역-통과 필터들, 데이터 저장 유닛들, 데이터 프로세싱 유닛들을 포함할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 위치 센서들(1522 및 1524)은, 무엇보다도, 1차원 위치 감지 검출기(1-D PSD), 또는 포토다이오드들의 선형 어레이를 포함하는 레이저 다이오드-센서 어셈블리를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 위치 센서들(1522 및 1524)은 스테이지(1560)의 측방향 변위를 결정하도록 구성될 수도 있다. 스테이지(1560)의 측방향 변위는, 본 개시에서 지칭되는 바와 같이, X축 또는 Y축에서 스테이지(1560)의 타겟 로케이션과 실제 로케이션 사이의 차이에 해당할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 위치 센서들(1522 및 1524)은 스테이지(1560)의 진동 모드들을 검출하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 위치 센서(1522)는 X축에서의 뒤틀림, 틸트, 회전과 같은 진동 모드들을 검출하도록 구성될 수도 있고, 위치 센서(1524)는 Y축에서의 뒤틀림, 틸트, 회전과 같은 진동 모드들을 검출하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 두 개를 초과하는 위치 센서들이 채용될 수도 있다. 예를 들어, X축을 따르는 진동을 검출하는 제1 위치 센서, Y축을 따르는 진동을 검출하는 제2 위치 센서, Rx축에 대한 진동을 검출하는 제3 센서, 및 Ry축을 대한 진동을 검출하는 제4 센서이다. 레이저 간섭계들과 같은 더 적은 또는 더 많은 위치 센서들은 원하는 감지의 복잡도 및 정확도, 애플리케이션, 샘플 등에 기초하여 채용될 수도 있다. 다른 위치 감지 및 진동 검출 기법들이 적절하게 사용될 수도 있다.

예시적인 위치 센서들(1522 및 1524)은 위치 센서들(1522 및 1524)의 출력이 진동을 보상하기 위해 빔 특성들을 추가로 조정하기 위해 분석되고 사용되도록 제어 모듈(1570)(나중에 상세히 설명됨)과 통신하도록 구성될 수도 있다. 위치 센서들(1522 및 1524)은 추가로 변위 신호를 포함하는 출력 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 위치 센서들(1522 및 1524)로부터의 출력 데이터는 빔 편향 신호를 하전 입자 빔 시스템(1500)에 인가함으로써 빔 포커스, 빔 에너지, 빔 스캔 속력, 빔 스캔 주파수, 빔 스캔 지속기간, 또는 빔 스캔 범위를 수정하는데 사용될 수도 있다. 입사 빔을 포커싱하는 다른 적합한 수단이 채용될 수도 있다는 것이 이해된다.

일부 실시예들에서, 하나 이상의 위치 센서들(1522 및 1524)은 하우징 챔버(1510)의 표면에 배치될 수도 있다. 레이저 간섭계들을 위치 센서들(1522 및 1524)로서 포함하는 구성에서, 레이저 간섭계의 광학적 검출기 표면이 스테이지(1560) 또는 샘플(1550)의 변위 또는 진동을 나타내는 광학적 신호들을 수신하도록 위치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 위치 센서들(1522 및 1524)은, 적절하게, 하우징 챔버(1510)에 기계적으로 커플링될 수도 있거나 또는 하우징 챔버(1510) 상에 장착될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 위치 센서들(1522 및 1524)은 스테이지(1560) 또는 샘플(1550)의 위치를 X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, Rz축 중 하나 이상에서 조정할 뿐만 아니라 그 진동을 X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, Rz축 중 하나 이상에서 검출하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 위치 센서들(1522 및 1524)은, 예를 들어, 호모다인 레이저 간섭계 또는 헤테로다인 레이저 간섭계를 포함할 수도 있다. 호모다인 레이저 간섭계는 단일 주파수 레이저 소스를 사용하는 반면, 헤테로다인 레이저 간섭계는 두 개의 가까운 주파수들을 갖는 레이저 소스를 사용한다. 레이저 소스는 633 nm의 파장에서 레이저 광을 방출하는 He-Ne 가스 레이저를 포함할 수도 있다. 단일 또는 다수의 파장 또는 주파수 방출들을 갖는 다른 레이저 소스들이 적절하게 또한 사용될 수도 있다는 것이 이해된다.

일 예로서, 레이저 간섭계들을 사용하는 스테이지 포지셔닝 또는 진동 검출은 각각의 방향에서 기준 거울 및 스테이지에 부착된 거울로 진행하는 두 개의 분리 레이저 빔들을 포함할 수도 있다. 간섭계들은 임의의 스테이지 위치 에러들을 검출하고 정정하기 위해 스테이지 거울의 위치를 기준 거울의 위치와 비교할 수도 있다. 예를 들어, X축을 위한 하나의 레이저 간섭계와, Y축을 위한 제2 레이저 간섭계이다. 일부 실시예들에서, 하나를 초과하는 레이저 간섭계들은 단일 축, 이를테면, X축 또는 Y축을 위해 사용될 수도 있다. 다른 적합한 기법들 역시 채용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 추가적인 레이저 간섭계들은 Rx축 및 Ry축에서의 진동 검출을 위해 채용될 수도 있다.

SEM과 같은 하전 입자 빔 시스템들이 직면하는 여러 도전과제들 중의 하나는, 무엇보다도, 검출되지 않은 진동들과 검출된 진동들의 부적절한 보상으로 인한 검사 분해능의 손실을 포함한다. 예를 들어, 현존 검사 시스템들에서, 스테이지(1560)의 진동은 하우징 챔버(1510)의 진동을 야기할 수도 있으며, 이는 결국 SEM 컬럼(1530)의 진동을 야기할 수도 있다. SEM 컬럼(1530)의 이들 진동들은 검출되지 않은 채로 남아 있고, 그러므로 보상되지 않을 수도 있다. 그러므로, SEM 컬럼(1530)의 진동들을 검출, 결정 및 보상하는 방법 또는 시스템이 바람직할 수도 있다.

하전 입자 빔 시스템(1500)은 SEM 컬럼(1530)의 진동을 결정하도록 구성되는 가속도 센서(1526)를 포함할 수도 있다. 가속도 센서(1526)는 SEM 컬럼(1530)의 진동, 또는 운동 가속도를 측정하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 가속도 센서(1526)는 압전 가속도계, 용량성 가속도계, 마이크로 전기기계식 시스템들(MEMS) 기반 가속도계, 또는 피에조저항 가속도계를 포함할 수도 있다. 진동들을 측정하도록 구성되는 압전 가속도계들에서, 진동 또는 모션에서의 변화(가속도)에 의해 야기된 힘은 그 질량이 압전 재료를 "압착(squeeze)"하게 하며, 이는 발휘되는 힘에 비례하는 전기 전하를 생성한다. 전하가 힘에 비례하고, 질량이 상수이기 때문에, 전하는 또한 가속도에 비례한다.

일부 실시예들에서, 가속도 센서(1526)는 고 임피던스 전하 출력 가속도계를 포함할 수도 있다. 이 유형의 가속도계에서, 압전 결정은 측정 메커니즘에 직접 연결되는 전기 전하를 생성한다. 일부 실시예들에서, 가속도 센서(1526)는 낮은 임피던스 출력 가속도계를 포함할 수도 있다. 낮은 임피던스 가속도계는 전하 가속도계와 해당 전하를 저 임피던스 전압 신호로 변환하는 트랜지스터들을 포함하는 마이크로회로를 갖는다. 낮은 임피던스 가속도계는 가속도계의 주파수 응답 또는 민감도에 기초하여 전압 신호를 생성할 수도 있다. 다른 적합한 유형들의 가속도계들은 적절하게 역시 채용될 수도 있다는 것이 이해된다.

일부 실시예들에서, 가속도 센서(1526)는 SEM 컬럼(1530)의 진동을 검출할 뿐만 아니라 틸팅, 회전, 뒤틀림, 시프팅 등을 비제한적으로 포함하는 진동 모드들을 검출하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템(1500)은 SEM 컬럼(1530) 상에 장착된 하나를 초과하는 가속도 센서들(1526)을 포함할 수도 있다. 가속도 센서(1526)에 의해 생성된 출력 신호는 전압 신호와 같은 전기 신호를 포함할 수도 있다. 가속도계는 검출된 진동에 응답하여 그리고 검출된 진동의 주파수에 기초하여 전압 신호를 생성할 수도 있다.

하전 입자 빔 시스템(1500)은 하전 입자 빔 시스템(1500)의 진동 신호들을 프로세싱하고 진동 보상 신호를 SEM 컬럼(1530)에 인가하여 진동을 보상하도록 구성되는 제어 모듈(1570)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제어 모듈(1570)은 신호 제어기(1572), 빔 스캔 신호(1575)를 수신하도록 구성되는 이미지 제어기(1576), 및 SEM 컬럼(1530)에 인가될 빔 편향 신호(1580)를 생성하도록 구성되는 액추에이터(1578)를 포함할 수도 있다.

진동 검출 및 보상을 위한 현존 기법들에서, 위치 센서들에 의해 생성된 진동 신호들은 진동 보상 신호를 형성하기 위해 빔 스캔 신호에 직접 추가될 수도 있다. 이 접근법에서의 여러 문제들 중의 하나는 검사 분해능의 손실을 초래하는 진동의 부적절한 보상을 포함할 수도 있는데, 진동 보상 신호가 모든 병진축 및 회전축에서의 진동 모드들을 감안하지 못할 수도 있기 때문이다. 추가적으로, 진동 신호가 빔 스캔 신호에 직접 추가되기 때문에, 진동을 측정하는 것과 진동 보상을 인가하는 것 사이의 지연은 고려되지 않아, 제어기가 부족 보상 또는 과잉 보상 진동 보상 신호들을 생성하게 할 수도 있다. 그러므로, 식별된 진동 모드들에 기초하여 진동 보상을 결정하고 컴퓨테이션 지연을 보상하고 샘플링 지연들을 제어하기 위해 진동을 추정하는 방법을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제어 모듈(1570)은 위치 센서들(1522 및 1524)과, 가속도 센서(1526)로부터의 진동 검출에 연관된 신호들을 수신하도록 구성될 수도 있다. 제어 모듈(1570)은 위치 센서들(1522 및 1524)로부터 신호들을 수신하도록 구성되는 신호 프로세서(1572)와, 가속도 센서(1526)를 포함할 수도 있고, 또한 스테이지(1560) 및 SEM 컬럼(1530)의 진동 모드들을 식별하기 위해 수신된 신호들을 이용하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호 프로세서(1572)는 현장 프로그래밍가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA) 기반 제어기를 포함할 수도 있고 위치 센서들(1522 및 1524)와, 가속도 센서(1526)로부터의 진동 신호들을 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호 프로세서(1572)는 디지털 진동 추정 제어기(Digital Vibration Estimation Controller)(DVEC)라고 또한 지칭될 수도 있고, 위치 센서들(1522 및 1524)과, 가속도 센서(1526)로부터의 입력 진동 신호들에 기초하여 진동의 모드들을 식별하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 신호 프로세서(1572)는, 예를 들어, 프로세서(1574)에 의해 실행되는 동적 진동 추정 알고리즘(도 16을 참조하여 나중에 상세히 논의됨)을 사용하여 위치 센서들(1522 및 1524) 및 가속도 센서(1526)로부터의 신호들에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하도록 구성될 수도 있다. 신호 프로세서(1572)는 프로세서(1574) 또는 신호 프로세서(1572)를 지원하기 위해, 무엇보다도, 데이터 저장 유닛, 메모리, 타이밍 제어 회로를 비제한적으로 포함하는 다른 관련 컴포넌트들(예시되지 않음)을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 신호 프로세서(1572)는, 예를 들어, 프로세서(1574)에 의해 실행되는 동적 진동 추정 알고리즘을 사용하여 위치 센서들(1522 및 1524)와, 가속도 센서(1526)로부터의 신호들에 기초하여 예측된 진동 신호를 결정하도록 구성될 수도 있다. 예측된 진동 신호는 빔 스캔 신호(1575)와 조합하여 디지털 이미지 제어기(1576)에 인가될 수도 있다. 빔 스캔 신호(1575)는 디지털 이미지 제어기(1576)에 직접 인가될 수도 있거나 또는 제어 모듈(1570)을 통해 디지털 이미지 제어기(1576)에 인가될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 빔 스캔 신호(1575)는, 무엇보다도, 사용자, 호스팅 또는 빔 제어 모듈(예컨대, 도 3의 빔 제어 모듈(365))에 의해 생성될 수도 있다. 디지털 이미지 제어기(1576)는 빔 스캔 신호(1575) 및 신호 프로세서(1572)로부터의 예측된 진동 신호에 기초하여 보상된 빔 스캔 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 바람직하지 않지만, 신호 프로세서(1572)는 호스트로부터 빔 스캔 신호(1575)를 수신할 뿐만 아니라 위치 센서들(1522 및 1524), 및 가속도 센서(1526)로부터의 신호들에 기초하여 예측된 진동 신호를 결정하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제어 모듈(1570)은 디지털 이미지 제어기(1576)로부터 보상된 빔 스캔 신호를 수신하고 수신된 보상된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호(1580)를 생성하도록 구성되는 액추에이터(1578)를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 액추에이터(1578)는 디지털 신호 프로세싱 기법들을 사용하여 전기 파형을 생성하도록 구성되는 디지털 파 생성기를 포함할 수도 있다. 빔 편향 신호(1580)는 SEM 컬럼(1530)에 인가될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 빔 편향 신호(1580)는 빔 편향 제어기(예컨대, 도 3의 빔 편향 제어기(367)) 또는 빔 제어 모듈(예컨대, 도 3의 빔 제어 모듈(365))을 통해 SEM 컬럼(1530)에 인가될 수도 있다. 빔 편향 신호(1580)는, 예를 들어 검출된 진동에 기초하여 일차 하전 입자 빔의 특성을 조정함으로써, 하전 입자 빔 시스템(1500)의 진동을 보상하도록 구성될 수도 있다. 신호 프로세서(1572), 디지털 이미지 제어기(1576), 및 액추에이터(1578)가 제어 모듈(1570)의 컴포넌트들로서 예시되지만, 이들 컴포넌트들 중 하나 이상이 하전 입자 빔 시스템(1500)의 독립실행형 엘리먼트들로서 사용될 수도 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 제어 모듈(1570)은 신호 프로세서(1572)와 디지털 이미지 제어기(1576)를 포함할 수도 있는 한편, 액추에이터(1578)는 독립적으로 동작될 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(1500)은 제어 모듈(1570)을 포함하지 않을 수도 있지만, 대신 신호 프로세서(1572), 디지털 이미지 제어기(1576), 및 액추에이터(1578)를 개별 부품들로서 포함한다는 것이 또한 이해된다.

이제 도 16을 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 진동 추정 및 보상 신호를 결정하기 위한 예시적인 알고리즘(1600)의 단계들을 도시한다. 알고리즘(1600)의 하나 이상의 단계들은, 예를 들어, 프로세서(1574)에 의해 실행될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 알고리즘(1600)은 실시간으로 실행될 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, "실시간"은 밀리초, 또는 마이크로초 정도의 매우 짧은 시간 기간 내의 이벤트들의 발생을 지칭할 수도 있다. 다르게 말하면, 무시해도 될 정도의 지연이 사이에 있는 이벤트들의 발생이다. 예를 들어, 본 개시의 맥락에서, 단계 1610은 위치 센서들(1522 및 1524), 및 가속도 센서(1526)에 의한 진동의 측정 직후 가상적으로 수행될 수도 있다.

알고리즘(1600)의 단계 1610에서, 위치 센서들(1522 및 1524)과, 가속도 센서(1526)로부터의 진동 측정 신호들은 각각 스테이지(1560) 및 SEM 컬럼(1530)의 진동 모드들을 식별하는데 이용될 수도 있다. 신호 프로세서(1572)(DVEC)는 진동 모드 식별을 수행하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 진동 모드들의 식별은 위치 센서들(1522 및 1524)과, 가속도 센서(1526)로부터의 신호들의 호환성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 가속도 센서(1526)로부터의 진동 측정 신호는 전압 신호를 포함할 수도 있는 반면, 위치 센서들(1522 및 1524)로부터의 진동 측정 신호는 거리 또는 변위 신호를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 신호 프로세서(1572)는 스테이지(1560) 및 SEM 컬럼(1530)으로부터의 진동 모드들의 식별을 위한 입력 신호들이 양립하도록 가속도 센서(1526)로부터의 전압 신호를 대응 변위 신호로 변환하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 진동 모드들의 식별은 호환되는 진동 측정 신호들에 기초하여, 스테이지(1560) 및 SEM 컬럼(1530)에 대한 여섯 개 자유도들로부터 진동 측정들의 진동 모드 식별 매트릭스를 형성하는 것을 더 포함할 수도 있다. 진동 모드 식별 매트릭스는 각각의 방향(X, Y, Z, Rx, Ry, 및 Rz)에서 진동들의 측정을 포함할 수도 있다. 이 단계에서, SEM 컬럼(1530)의 진동 모드들은 스테이지(1560)를 기준으로 식별될 수도 있다.

단계 1610에서의 진동 모드 식별은 가속도 센서(1526)로부터의 진동 측정을 사용하여, 스테이지(1560)의 진동들로부터 위치 센서들(1522 및 1524)의 진동들을 디커플링하는 것을 더 포함할 수도 있다. 위치 센서들(1522 및 1524)이 하우징 챔버(1510) 상에 장착되거나 또는 그것에 기계적으로 커플링될 수도 있기 때문에, 하우징 챔버(1510)의 진동은 위치 센서들(1522 및 1524)의 진동을 초래할 수도 있다. 위치 센서들(1522 및 1524)에 의해 획득된 진동 측정은 스테이지(1560)의 진동 외에도 위치 센서들(1522 및 1524)의 진동 및 진동 모드들을 포함할 수도 있다. 그러므로, 위치 센서들(1522 및 1524)의 진동으로부터 스테이지(1560)의 진동을 디커플링하고 분리하는 것이 바람직할 수도 있다.

진동 모드 식별 매트릭스에 기초하여, SEM 컬럼(1530) 및 스테이지(1560)의 진동 모드들이 결정될 수도 있고, 대응하는 출력 신호들이 생성될 수도 있다.

단계 1620에서, 단계 1610으로부터의 식별된 진동 모드들은 시뮬레이션 모델 또는 수학적 모델을 사용하여, SEM 컬럼(1530) 및 스테이지(1560)의 진동을 추정하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 3차원 유한 요소 분석 모델(3D-FEM)이 X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, 및 Rz 축 중 임의의 것 또는 모두를 따라 SEM 컬럼(1530) 및 스테이지(1560)의 진동들을 추정하는데 사용될 수도 있다.

단계 1630에서, SEM 컬럼(1530) 및 스테이지(1560)의 진동들은 단계 1620으로부터의 추정된 진동들에 기초하여 예측될 수도 있다. 디지털 신호 프로세싱 기법들에서 직면하는 여러 문제들 중 하나는 "1 샘플 지연"이라고 또한 지칭되는 컴퓨테이션 및 측정 지연을 포함한다. 신호 프로세싱 지연들의 부정적인 영향을 완화하기 위해, 진동들을 보상하도록 "예측된" 진동 신호를 결정하고 인가하는 것이 바람직할 수도 있다.

이 맥락에서, 1 샘플 지연이 진동의 측정과 작동 신호 또는 빔 편향 신호(1580)의 인가 사이의 지연이라고 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 진동 측정은 제1 타임스탬프에서 수행될 수도 있고 측정된 진동을 보상하기 위한 정정 신호 또는 빔 편향 신호는 제2 타임스탬프에서 수행될 수도 있으며, 제1 타임스탬프와 제2 타임스탬프 사이의 시간 차이는 측정된 진동 신호를 프로세싱하고 진동 보상 신호를 생성하는데 요구되는 시간량이다. 시간 지연 때문에, 측정된 진동과 인가된 보상 신호는 비동기적이며, 그래서 부정확한 진동 보상을 초래한다.

디지털 신호 프로세싱 지연을 보상하기 위해, 진동은 제2 타임스탬프에서 SEM 컬럼(1530) 및 스테이지(1560)의 추정된 진동들에 기초하여 예측되거나 또는 예보될 수도 있어서, 진동 측정 및 보상 신호의 인가는 동기화될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 알고리즘(1600)의 단계들은 X축, Y축, 또는 Rz축 중 하나 이상에서 SEM 컬럼(1530) 및 스테이지(1560)의 진동들을 예측하도록 수행될 수도 있다. Z축, Rx축, 또는 Ry축에서 진동을 보상하기 위한 여러 방식들 중의 하나의 방식은, 무엇보다도, 랜딩 에너지를 조정함으로써 입사 일차 하전 입자 빔의 초점 깊이를 조정하는 것을 포함할 수도 있다.

이제 도 17을 참조하면, 이는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 하전 입자 빔 시스템에서 샘플 상에 하전 입자 빔(예컨대, 전자빔)을 포커싱하는 예시적인 방법(1700)을 보여주는 흐름도를 도시한다. 샘플 상에 전자빔을 포커싱하는 방법은 도 1의 하전 입자 EBI 시스템(100), 도 2의 이미징 시스템(200), 또는 하전 입자 빔 시스템(1500)에 의해 수행될 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템(1500)은 샘플(예컨대, 도 15의 샘플(1550)) 또는 샘플 상의 관심 영역을 관찰, 이미지화, 및 검사하도록 제어될 수도 있다는 것이 이해된다. 이미지화 하는 것은 샘플, 샘플 상의 패턴, 또는 샘플 자체 중 적어도 부분을 이미지화하기 위해 샘플을 스캐닝하는 것을 포함할 수도 있다. 샘플을 검사하는 것은 샘플, 샘플 상의 패턴, 또는 샘플 자체 중 적어도 부분을 검사하기 위해 샘플을 스캔하는 것을 포함할 수도 있다. 샘플을 관찰하는 것은 패턴들의 재현성 및 반복성을 위해 샘플 또는 샘플 상의 관심 영역을 모니터링하는 것을 포함할 수도 있다.

일차 하전 입자 빔(예컨대, 도 2의 일차 하전 입자 빔(220))이 하전 입자 소스로부터 생성된다. 스테이지(예컨대, 도 2 내지 도 4의 스테이지(201), 도 15의 스테이지(1560)) 상에 배치된 샘플은 일차 하전 입자 빔으로 조사된다. 일부 실시예들에서, 샘플의 적어도 부분이 일차 하전 입자 빔의 적어도 부분으로 조사될 수도 있다. 일차 하전 입자 빔은, 예를 들어, 전자 소스로부터 생성된 전자빔일 수도 있다. 전자 소스는 텅스텐 필라멘트 또는 LaB6 캐소드로부터의 전자들의 열이온 방출, 또는 텅스텐/ZrO2 냉-캐소드로부터 전자들의 필드 방출을 포함하지만 그것으로 제한되지 않을 수도 있다.

샘플은 스테이지 상에 직접 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플은 스테이지 상에 배치되고 고정되는 샘플 홀더(예컨대, 도 15의 웨이퍼 척(1562))와 같은 어댑터 상에 배치될 수도 있다. 샘플, 샘플 홀더, 및 스테이지의 기하학적 중심은 서로 그리고 일차 광축(예컨대, 도 8의 일차 광축(801))과 정렬될 수도 있다. 샘플, 샘플 홀더, 및 스테이지는 일차 광축에 법선이거나 또는 실질적으로 법선인 평면들에 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 또는 스테이지는 일차 하전 입자 빔이 90°보다 작거나 또는 큰 각도로 샘플 상에 입사되도록 축에서 벗어나게 기울어질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 및 스테이지는 X축, Y축, 또는 Z축 중 임의의 것에서의 스테이지의 변위가 대응하여 샘플의 변위를 초래하도록 기계적으로 커플링될 수도 있다.

스테이지는 스테이지의 진동이 하우징 챔버의 진동 역시 야기할 수도 있도록 하우징 챔버(예컨대, 도 15의 하우징 챔버(1510))에 기계적으로 커플링될 수도 있다. 스테이지는 열 용접, 스폿 용접, 리벳팅, 솔더링, 접착 등을 비제한적으로 포함하는 기법들을 사용하여 하우징 챔버에 기계적으로 커플링될 수도 있다. 하우징 챔버는 하전 입자 빔 컬럼의 전기 기계적 컴포넌트를 하우징하도록 구성될 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, 하전 입자 빔 컬럼의 전기 기계적 컴포넌트는 스테이지, 웨이퍼 척, 샘플, 스테이지 모션 제어 모터들, 드라이브들 등을 비제한적으로 포함하는 부분들 또는 엘리먼트들을 지칭할 수도 있다. 하우징 챔버는 획득된 이미지들의 전체 성능 및 검사 분해능에 대한 진동들의 영향을 최소화하기 위해 진동 방지 플랫폼, 또는 진동 감쇠 플랫폼 상에 배치될 수도 있다. 일부 실시예들에서, SEM 컬럼(예컨대, 도 15의 하전 입자 빔 컬럼(1530))은 전기 광학 컴포넌트라고 지칭될 수도 있다. 전기 광학 컴포넌트는, 예를 들어, 하전 입자들을 생성하도록 구성되는 하전 입자 소스와, 생성된 하전 입자 빔을 샘플 상에 포커싱하도록 구성되는 복수의 렌즈들(광학적 및 전자기) 및 어퍼처들을 포함할 수도 있다. SEM 컬럼은 하우징 챔버의 진동들이 SEM 컬럼의 진동을 야기할 수도 있도록 하우징 챔버의 부분에 기계적으로 커플링될 수도 있다.

단계 1710에서, 가속도 센서(예컨대, 도 15의 가속도 센서(1526))가 하전 입자 빔 시스템의 전기 광학 컴포넌트의 진동을 검출하는데 사용될 수도 있다. 전기 광학 컴포넌트는 SEM 컬럼을 포함할 수도 있다. 가속도 센서는 SEM 컬럼의 진동, 또는 운동 가속도를 측정하도록 구성될 수도 있다. 가속도 센서는 압전 가속도, 용량성 가속도계, 마이크로 전기기계식 시스템들(MEMS) 기반 가속도계, 또는 피에조저항 가속도계를 포함할 수도 있다. 진동들을 측정하도록 구성되는 압전 가속도계들에서, 진동 또는 모션에서의 변화(가속도)에 의해 야기된 힘은 발휘되는 힘에 비례하는 전기 전하를 생성한다. 전하가 힘에 비례하고, 질량이 상수이기 때문에, 전하는 또한 가속도에 비례한다. 가속도 센서는 검출된 진동에 응답하여 그리고 검출된 진동의 주파수에 기초하여 전압 신호를 생성하도록 구성되는 고 임피던스 전하 출력 가속도계 또는 저 임피던스 출력 가속도계를 포함할 수도 있다. 가속도 센서는 SEM 컬럼의 진동을 검출할 뿐만 아니라 틸팅, 회전, 뒤틀림, 시프팅 등을 비제한적으로 포함하는 진동 모드들을 검출할 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템은 SEM 컬럼 상에 장착된 하나를 초과하는 가속도 센서들을 포함할 수도 있다. 가속도 센서에 의해 생성된 출력 신호는 전압 신호와 같은 전기 신호를 포함할 수도 있다.

단계 1720에서, 위치 센서(예컨대, 도 15의 위치 센서(1522))가 하전 입자 빔 시스템의 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하는데 사용될 수도 있다. 하전 입자 빔 시스템의 전기 기계적 컴포넌트는 스테이지, 웨이퍼 척, 샘플, 스테이지 모션 제어 모터들, 드라이브들 등을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 위치 센서들은 X축 또는 Y축에서 스테이지의 진동 및 진동 모드들을 검출하기 위해 채용될 수도 있다. 위치 센서(들)는, 무엇보다도, 1차원 위치 감지 검출기(1-D PSD), 또는 포토다이오드들의 선형 어레이를 포함하는 레이저 다이오드-센서 어셈블리를 포함할 수도 있다. 위치 센서들은 스테이지의 측방향 변위를 결정하도록 그리고 병진 X축 또는 Y축 및 회전 Rx축 및 Ry축에서 비틀림(torsion), 틸트, 회전, 시프트와 같은 스테이지의 진동 모드들을 검출하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, X축을 따르는 진동을 검출하는 제1 위치 센서, Y축을 따르는 진동을 검출하는 제2 위치 센서, Rx축에 대한 진동을 검출하는 제3 센서, 및 Ry축을 대한 진동을 검출하는 제4 센서이다. 위치 센서(들)는 위치 센서(들)의 출력 신호가 진동을 보상하기 위해 분석되고 빔 특성들을 추가로 조정하는데 사용될 수도 있도록 제어 모듈(예컨대, 도 15의 제어 모듈(1570))과 통신할 수도 있다. 출력 신호는 변위 신호를 포함할 수도 있다.

위치 센서(들)는 하우징 챔버의 표면에 배치되거나 또는 하우징 챔버 상에 장착될 수도 있다. 위치 센서들은 레이저 간섭계들을 포함할 수도 있다. 위치 센서(들)는 하우징 챔버의 진동이 위치 센서들의 진동을 야기하도록 하우징 챔버에 기계적으로 커플링될 수도 있다. 위치 센서들은 X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, Rz축 중 하나 이상에서 스테이지 또는 샘플의 위치를 조정하도록 뿐만 아니라 X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, Rz축 중 하나 이상에서 진동을 검출하도록 구성될 수도 있다. 위치 센서(들)는, 예를 들어, 호모다인 레이저 간섭계 또는 헤테로다인 레이저 간섭계를 포함할 수도 있다. 호모다인 레이저 간섭계는 단일 주파수 레이저 소스를 사용하는 반면, 헤테로다인 레이저 간섭계는 두 개의 가까운 주파수들을 갖는 레이저 소스를 사용한다. 레이저 소스는 633 nm의 파장에서 레이저 광을 방출하는 He-Ne 가스 레이저를 포함할 수도 있다. 단일 또는 다수의 파장 또는 주파수 방출들을 갖는 다른 레이저 소스들이 적절하게 또한 사용될 수도 있다는 것이 이해된다. 위치 센서(들)는 검출된 진동의 주파수 또는 진동 모드의 유형에 기초하여 변위 신호 또는 거리 신호를 생성할 수도 있다.

단계 1730에서, 진동 보상 신호가 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동들을 보상하기 위해 SEM 컬럼에 인가될 수도 있다. 진동 보상 신호는 동적 진동 추정 제어기(DVEC)라고 본 개시에서 또한 지칭되는 제어기(예컨대, 도 15의 신호 프로세서(1572))에 의해 생성될 수도 있다. 제어기는 위치 센서(들) 및 가속도 센서로부터의 진동 검출에 연관된 신호들을 수신하며, 수신된 신호들을 프로세싱하고, 프로세싱된 진동 신호들에 기초하여 진동 보상 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. DVEC는 현장 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 기반 제어기를 포함할 수도 있고 위치 센서(들) 및 가속도 센서(들)로부터의 진동 신호들을 프로세싱하도록 구성될 수도 있다.

DVEC는 동적 진동 추정 알고리즘을 사용하여 위치 센서(들) 및 가속도 센서(들)로부터의 신호들에 기초하여 진동 보상 신호를 예측하거나 또는 계산하도록 구성될 수도 있다. 알고리즘은 위치 센서(들) 및 가속도 센서(들)로부터의 진동 측정들에 기초하여 X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, Rz축의 각각에서 SEM 컬럼 및 스테이지의 진동 모드들을 식별하는 단계, 식별된 진동 모드들에 기초하여 SEM 컬럼 및 스테이지의 진동들을 추정하는 단계, 및 SEM 컬럼에 인가될 여섯 개 자유도들에서 진동을 예측하고 계산하는 단계를 포함할 수도 있다.

그 알고리즘은 실시간으로 구현되고 DVEC에 의해 실행될 수도 있다. 진동 모드 식별 단계에서, 위치 센서(들) 및 가속도 센서(들)로부터의 진동 측정 신호들은 각각 스테이지 및 SEM 컬럼의 진동 모드들을 식별하는데 이용될 수도 있다. DVEC는 진동 모드 식별을 수행할 수도 있다. 진동 모드들의 식별은 위치 센서(들) 및 가속도 센서(들)로부터의 신호들의 호환성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 가속도 센서로부터의 진동 측정 신호는 전압 신호를 포함할 수도 있는 반면, 위치 센서들로부터의 진동 측정 신호는 거리 또는 변위 신호를 포함할 수도 있다. DVEC는 스테이지 및 SEM 컬럼으로부터의 진동 모드들의 식별을 위한 입력 신호들이 양립하도록 가속도 센서로부터의 전압 신호를 대응하는 변위 신호로 변환할 수도 있다.

진동 모드들의 식별은 호환된 진동 측정 신호들에 기초하여, 스테이지 및 SEM 컬럼에 대한 여섯 개 자유도들로부터의 진동 측정들의 진동 모드 식별 매트릭스를 형성하는 것을 더 포함할 수도 있다. 진동 모드 식별 매트릭스는 각각의 방향(X, Y, Z, Rx, Ry, 및 Rz)에서 진동들의 측정을 포함할 수도 있다. 이 단계에서, SEM 컬럼의 진동 모드들은 스테이지를 기준으로 식별될 수도 있다.

진동 모드 식별은 가속도 센서(들)로부터의 진동 측정을 사용하여, 스테이지의 진동들로부터 위치 센서(들)의 진동들을 디커플링하는 것을 더 포함할 수도 있다. 위치 센서들이 하우징 챔버 상에 장착되거나 또는 하우징 챔버에 기계적으로 커플링되기 때문에, 하우징 챔버의 진동은 위치 센서들의 진동을 초래할 수도 있다. 위치 센서들에 의해 획득된 진동 측정은 스테이지의 진동 외에도 위치 센서들의 진동 및 진동 모드들을 포함할 수도 있다. 그러므로, 스테이지의 진동은 위치 센서(들)의 진동으로부터 디커플링되고 분리된다. 진동 모드 식별 매트릭스에 기초하여, SEM 컬럼 및 스테이지의 진동 모드들은 결정될 수도 있고, 대응하는 출력 신호들은 생성될 수도 있다.

식별된 진동 모드들은 시뮬레이션 모델 또는 수학적 모델을 사용하여, SEM 컬럼 및 스테이지의 진동을 추정하는데 사용될 수도 있다. 3차원 유한 요소 분석 모델(3D-FEM)이 X축, Y축, Z축, Rx축, Ry축, 및 Rz 축을 따라 SEM 컬럼 및 스테이지의 진동들을 추정하는데 사용될 수도 있다. 다른 시뮬레이션 모델들이 적절하게 사용될 수도 있다는 것이 이해된다.

SEM 컬럼 및 스테이지의 진동들은 추정된 진동들에 기초하여 예측될 수도 있다. 디지털 신호 프로세싱 기법들에서 직면하는 여러 문제들 중 하나는 "1 샘플 지연"이라고 또한 지칭되는 컴퓨테이션 및 측정 지연을 포함한다. 신호 프로세싱 지연들의 부정적인 영향을 완화하기 위해, 진동들을 보상하도록 "예측된" 진동 신호를 결정하고 인가하는 것이 바람직할 수도 있다.

이 맥락에서, 1 샘플 지연이 진동의 측정과 작동 신호 또는 빔 편향 신호의 인가 사이의 지연이라고 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 진동 측정은 제1 타임스탬프에서 수행될 수도 있고 측정된 진동을 보상하기 위한 정정 신호 또는 빔 편향 신호는 제2 타임스탬프에서 수행될 수도 있으며, 제1 타임스탬프와 제2 타임스탬프 사이의 시간 차이는 측정된 진동 신호를 프로세싱하고 진동 보상 신호를 생성하는데 요구되는 시간량이다. 시간 지연 때문에, 측정된 진동과 인가된 보상 신호는 비동기적이며, 그래서 부정확한 진동 보상을 초래한다. 디지털 신호 프로세싱 지연을 보상하기 위해, 진동은 제2 타임스탬프에서 SEM 컬럼 및 스테이지의 추정된 진동들에 기초하여 예측되거나 또는 예보될 수도 있어서, 진동 측정 및 보상 신호의 인가는 동기화될 수도 있다.

예측된 진동 신호는 이미지 제어기(예컨대, 도 15의 디지털 이미지 제어기(1576))에 빔 스캔 신호(예컨대, 도 15의 빔 스캔 신호(1575))와 조합하여 인가될 수도 있다. 빔 스캔 신호는 디지털 이미지 제어기에 직접 인가될 수도 있거나 또는 제어 모듈을 통해 디지털 이미지 제어기에 인가될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 빔 스캔 신호는 사용자, 호스팅 또는 빔 제어 모듈(예컨대, 도 3의 빔 제어 모듈(365))에 의해 생성될 수도 있다. 이미지 제어기는 신호 프로세서 또는 제어기로부터의 예측된 진동 신호와 빔 스캔 신호에 기초하여 보상된 빔 스캔 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다.

액추에이터(예컨대, 도 15의 액추에이터(1578))가 이미지 제어기로부터 보상된 빔 스캔 신호를 수신하고 수신된 보상된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호(예컨대, 도 15의 빔 편향 신호(1580))를 생성하도록 구성될 수도 있다. 액추에이터는 디지털 신호 프로세싱 기법들을 사용하여 전기 파형을 생성하도록 구성되는 디지털 파 생성기를 포함할 수도 있다. 빔 편향 신호는 빔 특성을 조정하고 진동을 보상하기 위해 SEM 컬럼에 인가될 수도 있다. 빔 편향 신호는 빔 편향 제어기(예컨대, 도 3의 빔 편향 제어기(367)) 또는 빔 제어 모듈을 통해 SEM 컬럼에 인가될 수도 있다. 빔 편향 신호는, 예를 들어, 검출된 진동에 기초하여 일차 하전 입자 빔의 특성을 조정함으로써 하전 입자 빔 시스템의 진동을 보상하도록 구성될 수도 있다. 신호 프로세서, 디지털 이미지 제어기, 및 액추에이터가 제어 모듈의 컴포넌트들로서 예시되지만, 이들 컴포넌트들의 하나 이상은 하전 입자 빔 시스템의 독립실행형 엘리먼트들로서 사용될 수도 있다는 것이 이해된다.

실시예들은 다음의 항들을 사용하여 추가로 설명될 수도 있다:

1. 샘플을 보유하도록 구성되고 X-Y 축 및 Z 축 중 적어도 하나에서 이동 가능한 스테이지;

스테이지의 측방향 및 수직 변위를 결정하도록 구성되는 위치 감지 시스템; 및

제어기;를 포함하며,

제어기는,

샘플 상에 입사되는 일차 하전 입자 빔을 편향시켜 스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제1 신호를 인가하며; 그리고

샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하여 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제2 신호를 인가하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

2. 제1항에 있어서, 제1 신호는 일차 하전 입자 빔이 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 편향되는 방법에 영향을 미치는 전기 신호를 포함하는, 시스템.

3. 제2항에 있어서, 전기 신호는 10 kHz 내지 50 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 시스템.

4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 측방향 변위는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당하는, 시스템.

5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 추가로, 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 제1 신호 또는 상기 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하도록 구성되는, 시스템.

6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 신호는 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔이 상기 Z축에서 포커싱되는 방법에 영향을 미치는, 상기 스테이지에 인가되는 전압 신호를 포함하는, 시스템.

7. 제6항에 있어서, 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 시스템.

8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 수직 변위는 Z축에서의 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당하고, 수직 변위는 X 축 또는 Y 축 중 적어도 하나에 대한 각회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 가변되는, 시스템.

9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지 모션 제어기를 더 포함하며, 스테이지 모션 제어기는 제3 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성되는 복수의 모터들을 더 포함하는, 시스템.

10. 제9항에 있어서, 복수의 모터들 중 각각의 모터는 스테이지의 레벨링을 조정하도록 독립적으로 제어되어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직인, 시스템.

11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 제3 신호는 복수의 제어 신호들을 포함하며, 복수의 제어 신호들 중 각각의 제어 신호는 복수의 모터들 중 적어도 하나에 대응하는, 시스템.

12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 모터들은 압전 모터, 압전 액추에이터, 또는 초음파 피에조모터 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.

13. 제11항에 있어서, 복수의 제어 신호들에 기초하여 임베디드 제어 신호를 형성하도록 구성되는 제1 컴포넌트; 및

상기 임베디드 제어 신호로부터 상기 복수의 제어 신호들 중 적어도 하나의 제어 신호를 추출하도록 구성되는 제2 컴포넌트를 더 포함하는, 시스템.

14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지의 레벨링을 조정하는 것은 스테이지의 작동 출력의 기하학적 모델에 기초하는, 시스템.

15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계 및 높이 센서의 조합을 사용하여 스테이지의 측방향 및 수직 변위를 결정하는, 시스템.

16. 제15항에 있어서, 레이저 간섭계는 스테이지의 적어도 측방향 변위를 결정하도록 구성되는, 시스템.

17. 제15항에 있어서, 높이 센서는 적어도 스테이지의 수직 변위를 결정하도록 구성되는, 시스템.

18. 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 적어도 Z 축에서 이동 가능한 스테이지;

스테이지의 수직 변위를 결정하도록 구성되는 위치 감지 시스템; 및

샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔이 Z축에서 포커싱되는 방법에 영향을 미치는 전압 신호를 스테이지에 인가하도록 구성되는 제어기;를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

19. 제18항에 있어서, 수직 변위는 상기 Z축에서의 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당하고, 수직 변위는 X 축 또는 Y 축 중 적어도 하나에 대한 각회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 가변되는, 하전 입자 빔 시스템.

20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 제어기는 추가로 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 전압 신호를 동적으로 조정하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지 모션 제어기를 더 포함하며, 스테이지 모션 제어기는 제에 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성되는 복수의 모터들을 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

23. 제22항에 있어서, 복수의 모터들 중 각각의 모터는 스테이지의 레벨링을 조정하도록 독립적으로 제어되어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직인, 하전 입자 빔 시스템.

24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 제어 신호는 복수의 제어 신호들을 포함하며, 복수의 제어 신호들 중 각각의 제어 신호는 복수의 모터들 중 적어도 하나에 대응하는, 하전 입자 빔 시스템.

25. 제24항에 있어서, 복수의 제어 신호들에 기초하여 임베디드 제어 신호를 형성하도록 구성되는 제1 컴포넌트; 및

상기 임베디드 제어 신호로부터 상기 복수의 제어 신호들 중 적어도 하나의 제어 신호를 추출하도록 구성되는 제2 컴포넌트를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

26. 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 포지셔닝 시스템은 스테이지의 수직 변위를 결정하기 위한 높이 센서를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

27. 하전 입자 빔 시스템에서 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 방법으로서,

하전 입자 소스로부터 일차 하전 입자 빔을 생성하는 단계;

스테이지 - 스테이지는 X-Y 축 및 Z 축 중 적어도 하나에서 이동 가능함 - 의 측방향 변위 및 수직 변위를 결정하는 단계;

샘플 상에 입사되는 일차 하전 입자 빔을 편향시켜 스테이지의 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제1 신호를 인가하는 단계; 및

샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하여 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 스테이지에 제2 신호를 인가하는 단계;를 포함하는, 방법.

28. 제27항에 있어서, 제1 신호는 일차 하전 입자 빔이 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 편향되는 방법에 영향을 미치는 전기 신호를 포함하는, 방법.

29. 제28항에 있어서, 전기 신호는 10 kHz 내지 50 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 방법.

30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 측방향 변위는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당하는, 방법.

31. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 수직 변위는 Z축에서의 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당하고, 수직 변위는 X 축 또는 Y 축 중 적어도 하나에 대한 각회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 가변되는, 방법.

32. 제27항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 제1 신호 또는 제2 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

33. 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 신호는 샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔이 Z축에서 포커싱되는 방법에 영향을 미치는, 상기 스테이지에 인가되는 전압 신호를 포함하는, 시스템.

34. 제33항에 있어서, 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 방법.

35. 제27항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지 모션 제어기에 제3 신호를 인가하는 단계를 더 포함하며, 스테이지 모션 제어기는 제3 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성되는 복수의 모터들을 포함하는, 방법.

36. 제35항에 있어서, 복수의 모터들 중 각각의 모터는 스테이지의 레벨링을 조정하도록 독립적으로 제어되어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직인, 방법.

37. 제35항 또는 제36항에 있어서, 제3 신호는 복수의 제어 신호들을 포함하며, 복수의 제어 신호들 중 각각의 제어 신호는 복수의 모터들 중 적어도 하나에 대응하는, 방법.

38. 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 신호를 인가하는 단계는,

임베디드 제어 신호를 형성하기 위해 복수의 제어 신호들을 임베딩하는 단계; 및

임베디드 제어 신호로부터 복수의 제어 신호들 중 적어도 하나를 추출하는 단계를 포함하는, 방법.

39. 제36항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지의 레벨링을 조정하는 것은 스테이지의 작동 출력의 기하학적 모델에 기초하는, 방법.

40. 제27항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지의 측방향 및 수직 변위는 위치 감지 시스템에 의해 결정되는, 방법.

41. 제40항에 있어서, 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계 및 높이 센서의 조합을 사용하여 스테이지의 측방향 및 수직 변위를 결정하는, 방법.

42. 제41항에 있어서, 레이저 간섭계는 스테이지의 측방향 변위를 결정하도록 구성되는, 방법.

43. 제41항에 있어서, 높이 센서는 스테이지의 수직 변위를 결정하도록 구성되는, 방법.

44. 하전 입자 빔 시스템에서 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 방법으로서,

하전 입자 소스로부터 일차 하전 입자 빔을 생성하는 단계;

스테이지 - 스테이지는 Z축에서 이동 가능함 - 의 수직 변위를 결정하는 단계; 및

샘플 상에 입사되는 편향된 하전 입자 빔의 초점을 조정하여 스테이지의 수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 스테이지에 전압 신호를 인가하는 단계;를 포함하는, 방법.

45. 제44항에 있어서, 수직 변위는 Z축에서의 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당하고, 수직 변위는 X 축 또는 Y 축 중 적어도 하나에 대한 각회전을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 가변되는, 방법.

46. 제44항 또는 제45항에 있어서, 스테이지 - 스테이지는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 이동 가능함 - 의 측방향 변위를 결정하는 단계; 및

측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상에 입사되는 포커싱된 하전 입자 빔을 편향하기 위한 빔 편향 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.

47. 제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 상의 일차 하전 입자 빔의 스캐닝 동안 전압 신호 또는 빔 편향 신호 중 적어도 하나를 동적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

48. 제44항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 전압 신호는 50 kHz 내지 200 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 방법.

49. 제46항에 있어서, 빔 편향 신호는 포커싱된 하전 입자 빔이 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 편향되는 방법에 영향을 미치는 전기 신호를 포함하는, 방법.

50. 제49항에 있어서, 전기 신호는 10 kHz 내지 50 kHz 범위의 대역폭을 갖는 신호를 포함하는, 방법.

51. 제46항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 측방향 변위는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 스테이지의 현재 위치와 스테이지의 타겟 위치 사이의 차이에 해당하는, 방법.

52. 제44항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지 모션 제어기에 제어 신호를 인가하는 단계를 더 포함하며, 스테이지 모션 제어기는 제어 신호에 의해 독립적으로 제어되도록 구성되는 복수의 모터들을 포함하는, 방법.

53. 제52항에 있어서, 복수의 모터들 중 각각의 모터는 스테이지의 레벨링을 조정하도록 독립적으로 제어되어서, 스테이지는 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직인, 방법.

54. 제52항 또는 제53항에 있어서, 제어 신호는 복수의 제어 신호들을 포함하며, 복수의 제어 신호들 중 각각의 제어 신호는 복수의 모터들 중 적어도 하나에 대응하는, 방법.

55. 제52항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 모터들은 압전 모터, 압전 액추에이터, 또는 초음파 피에조모터 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.

56. 제52항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 신호를 인가하는 단계는,

57. 제53항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지의 레벨링을 조정하는 것은 스테이지의 작동 출력의 기하학적 모델에 기초하는, 방법.

58. 제46항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이지의 측방향 및 수직 변위는 위치 감지 시스템에 의해 결정되는, 방법.

59. 제58항에 있어서, 위치 감지 시스템은 레이저 간섭계 및 높이 센서의 조합을 사용하여 스테이지의 측방향 및 수직 변위를 결정하는, 방법.

60. 제59항에 있어서, 레이저 간섭계는 스테이지의 측방향 변위를 결정하도록 구성되는, 방법.

61. 제59항에 있어서, 높이 센서는 스테이지의 수직 변위를 결정하도록 구성되는, 방법.

62. 장치가 방법을 수행하게 하는 상기 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,

장치는 일차 하전 입자 빔을 생성하는 하전 입자 소스를 포함하고 상기 방법은,

스테이지의 측방향 변위를 결정하는 단계로서, 상기 스테이지는 X-Y 축들 중 적어도 하나에서 이동 가능한, 상기 결정하는 단계; 및

샘플 상에 입사된 일차 하전 입자 빔을 편향시켜 상기 측방향 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위한 제1 신호를 인가하도록 제어기에 지시하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

63. 제62항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금,

수직 변위를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 샘플 상에 입사된 일차 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위한 제2 신호를 인가할 것을 제어기에게 지시하는 단계를 추가로 수행하게 하는, 매체.

64. 제62항 또는 제63항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금, 추가로,

스테이지가 일차 하전 입자 빔의 광축에 실질적으로 수직이 되도록, 스테이지의 레벨링을 조정하도록 구성되는 스테이지 모션 제어기에 제3 신호를 인가하는 단계를 수행하게 하는, 매체.

65. 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 방법으로서,

하전 입자 빔으로 하전 입자 빔 시스템의 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 단계;

하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계; 및

제2 컴포넌트 - 제2 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치됨 - 를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계를 포함하는, 방법.

66. 제65항에 있어서, 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계는 Z축에서 스테이지의 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.

67. 제66항에 있어서, Z축에서 스테이지의 위치를 조정하는 단계는,

높이 센서를 사용하여, Z축에서 샘플의 위치를 결정하는 단계; 및

스테이지 모션 제어기를 사용하여, 샘플의 결정된 위치에 기초하여 Z축에서 스테이지의 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.

68. 제65항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 컴포넌트는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점 깊이를 조정하도록 구성되는, 방법.

69. 제65항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 상류에 위치되는, 방법.

70. 제69항에 있어서, 제1 컴포넌트는 하전 입자 소스, 하전 입자 소스의 애노드, 또는 집광렌즈를 포함하고, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트와는 상이한, 방법.

71. 제65항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 전자기장을 조작하는 단계는 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.

72. 제65항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트는 대물렌즈의 제어 전극, 샘플, 또는 스테이지 중 하나 이상을 포함하는, 방법.

73. 제71항 또는 제72항에 있어서, 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호를 조정하는 단계는 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는, 방법.

74. 제72항 또는 제73항에 있어서, 전기 신호를 조정하는 단계는,

대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계; 및

스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.

75. 제74항에 있어서, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하고, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하는, 방법.

76. 제74항 또는 제75항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정되는, 방법.

77. 제74항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하고, 전기 신호의 제2 성분은 0 V 내지 150 V 범위의 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하는, 방법.

78. 제65항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서, 전자기장을 조작하는 단계는 하전 입자 빔의 특성에 영향을 미치도록 구성되는 전기장을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

79. 제65항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 전자기장을 조작하는 단계는 하전 입자 빔의 특성에 영향을 미치도록 구성되는 자기장을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

80. 제78항 또는 제79항에 있어서, 하전 입자 빔의 특성은 하전 입자 빔의 경로, 방향, 속도, 또는 가속도 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.

81. 제73항 내지 제80항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있는, 방법.

82. 샘플 상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 방법으로서,

대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정함으로써, 샘플 상의 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계를 포함하는, 방법.

83. 제82항에 있어서, 제1 초점의 로케이션을 조정하는 단계는 Z축에서 스테이지의 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.

84. 제83항에 있어서, Z축에서 스테이지의 위치를 조정하는 단계는,

85. 제82항 내지 제84항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 컴포넌트는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점 깊이를 조정하도록 구성되는, 방법.

86. 제82항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 성분은 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 상류에 위치되고, 제1 컴포넌트는 하전 입자 소스, 하전 입자 소스의 애노드, 또는 집광렌즈를 포함하는, 방법.

87. 제82항 내지 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 전극은 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트를 포함하고, 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치되는, 방법.

88. 제87항에 있어서, 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호를 조정하는 단계는 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는, 방법.

89. 제88항에 있어서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있는, 방법.

90. 제87항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트는 대물렌즈의 제어 전극, 샘플, 또는 스테이지 중 하나 이상을 포함하는, 방법.

91. 제87항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트와는 상이한, 방법.

92. 제82항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 전자기장을 조작하는 단계는 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

93. 제88항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정되는, 방법.

94. 제92항 또는 제93항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하고, 전기 신호의 제2 성분은 0 V 내지 150 V 범위의 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하는, 방법.

95. 제92항 내지 제94항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계는 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하고, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하는, 방법.

96. 제82항 내지 제95항 중 어느 한 항에 있어서, 전자기장을 조작하는 단계는 하전 입자 빔의 특성에 영향을 미치도록 구성되는 자기장을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

97. 제96항에 있어서, 하전 입자 빔의 특성은 하전 입자 빔의 경로, 방향, 속도, 또는 가속도 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.

98. 샘플을 보유하도록 구성되고 X-Y 축들 및 Z 축 중 적어도 하나를 따라 이동 가능한 스테이지; 및

회로부를 갖는 제어기;를 포함하며,

상기 제어기는,

하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하며; 그리고

제2 컴포넌트 - 제2 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치됨 - 를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하도록

구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

99. 제98항에 있어서, 제1 초점의 로케이션의 조정은 Z축에서 스테이지의 위치의 조정을 포함하는, 시스템.

100. 제98항 또는 제99항에 있어서, Z축에서의 샘플의 위치를 결정하도록 구성되는 위치 감지 시스템을 더 포함하며, 위치 감지 시스템은 레이저 다이오드-센서 어셈블리를 포함하는 높이 센서를 포함하는, 시스템.

101. 제100항에 있어서, 제어기는 위치 감지 시스템에 의해 결정된 샘플의 위치에 기초하여 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하도록 구성되는, 시스템.

102. 제100항 또는 제101항에 있어서, 높이 센서는 Z축에서 샘플의 위치를 결정하도록 구성되고, 제어기는 샘플 상에 하전 입자 빔의 제1 초점을 형성하기 위해 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하도록 구성되는, 시스템.

103. 제98항 내지 제102항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 컴포넌트는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점 깊이를 조정하도록 구성되는, 시스템.

104. 제98항 내지 제103항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 상류에 위치되는, 시스템.

105. 제104항에 있어서, 제1 컴포넌트는 하전 입자 소스, 하전 입자 소스의 애노드, 또는 집광렌즈를 포함하고, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트와는 상이한, 시스템.

106. 제98항 내지 제105항 중 어느 한 항에 있어서, 전자기장의 조작은 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호의 조정을 포함하는, 방법.

107. 제98항 내지 제106항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트는 대물렌즈의 제어 전극, 샘플, 또는 스테이지 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.

108. 제106항 또는 제107항에 있어서, 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호의 조정은 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는, 시스템.

109. 제107항 또는 제108항에 있어서, 전기 신호의 조정은,

대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정; 및

스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정을 포함하는, 시스템.

110. 제109항에 있어서, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정은 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하고, 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정은 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하는, 시스템.

111. 제98항 내지 제110항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 추가로, 하전 입자 빔의 특성에 영향을 미치도록 구성되는 자기장을 조정함으로써 전자기장을 조작하도록 구성되는, 시스템.

112. 제111항에 있어서, 하전 입자 빔의 특성은 하전 입자 빔의 경로, 방향, 속도, 또는 가속도 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.

113. 제110항 또는 제112항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 가속 전압 및 하전 입자 빔의 랜딩 에너지에 기초하여 결정되는, 시스템.

114. 제110항 내지 제113항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하고, 전기 신호의 제2 성분은 0 V 내지 150 V 범위의 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하는, 시스템.

115. 제109항 내지 제114항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있는, 시스템.

116. 장치가 방법을 수행하게 하는 상기 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,

장치는 하전 입자 빔을 생성하는 하전 입자 소스를 포함하고 상기 방법은,

제2 컴포넌트 - 제2 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치됨 - 를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

117. 제116항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금, 추가로,

스테이지 모션 제어기를 사용하여, 샘플 상에 하전 입자 빔의 초기 초점을 형성하기 위해 샘플의 결정된 위치에 기초하여 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하는 단계를 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

118. 제116항 또는 제117항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트가,

샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하기 위해 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계; 및

샘플의 표면에서 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하기 위해 스테이지에 대한 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계에 의해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 것을 장치가 추가로 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

119. 하전 입자 빔 장치에서 샘플의 3D 이미지를 생성하는 방법으로서,

하전 입자 빔으로 스테이지 상에 배치된 샘플에 조사하는 단계;

샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계;

전자기장의 조작에 기초하여 하전 입자 빔의 일차 광축에 실질적으로 수직인 복수의 초점면들을 형성하는 단계;

샘플의 복수의 초점면들로부터 복수의 이미지 프레임들 - 복수의 이미지 프레임들 중의 이미지 프레임이 복수의 초점면들 중 대응하는 초점면과 연관됨 - 을 생성하는 단계; 및

복수의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보로부터 샘플의 3D 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.

120. 제119항에 있어서, 전자기장을 조작하는 단계는 하전 입자 빔 장치의 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.

121. 제120항에 있어서, 전자기장을 조작하는 단계는 하전 입자 빔 장치의 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

122. 제121항에 있어서, 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계는 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는, 방법.

123. 제121항 또는 제122항에 있어서, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분을 조정하는 단계는 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하고, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제2 성분을 조정하는 단계는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하는, 방법.

124. 제121항 내지 제123항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하고, 전기 신호의 제2 성분은 0 V 내지 150 V 범위의 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하는, 방법.

125. 제122항 내지 제124항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있는, 방법.

126. 제119항 내지 제125항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플의 상단 표면과 일치하는 복수의 초점면들 중의 제1 초점면을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

127. 제126항에 있어서, 제1 초점면 아래의 거리에서 복수의 초점면들 중 제2 초점면을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

128. 제127항에 있어서, 제1 초점면과 제2 초점면 사이의 거리는 이미지화되고 있는 피처, 또는 샘플의 재료에 기초하여 동적으로 조정되는, 방법.

129. 제119항 내지 제128항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플의 복수의 초점면들 중 각각의 초점면에서 복수의 이미지 프레임들을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

130. 제119항 내지 제129항 중 어느 한 항에 있어서, 3D 이미지를 생성하는 단계는 복원 알고리즘을 사용하여 복수의 이미지 프레임들을 복원하는 단계를 포함하는, 방법.

131. 샘플을 보유하도록 구성되고 X-Y 축들 및 Z 축 중 적어도 하나를 따라 이동 가능한 스테이지; 및

회로부를 갖는 제어기;를 포함하며,

상기 회로부는,

샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하며;

전자기장의 조작에 기초하여 하전 입자 빔의 일차 광축에 실질적으로 수직인 복수의 초점면들을 형성하며;

복수의 초점면들로부터 복수의 이미지 프레임들 - 복수의 이미지 프레임들 중의 이미지 프레임은 복수의 초점면들 중 대응하는 초점면과 연관됨 - 을 생성하며; 그리고

복수의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보로부터 샘플의 3D 이미지를 생성하도록

구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

132. 제131항에 있어서, 전자기장의 조작은 하전 입자 빔 시스템의 대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

133. 제132항에 있어서, 전자기장의 조작은 하전 입자 빔 시스템의 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정을 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

134. 제133항에 있어서, 전기 신호의 제2 성분의 조정은 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는, 하전 입자 빔 시스템.

135. 제133항 또는 제134항에 있어서, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정은 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하고, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정은 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하는, 하전 입자 빔 시스템.

136. 제133항 내지 제135항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 신호의 제1 성분은 5 KV 내지 10 KV 범위에서 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하고, 전기 신호의 제2 성분은 0 V 내지 150 V 범위의 절대 값을 갖는 전압 신호를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

137. 제134항 내지 제136항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔의 랜딩 에너지는 500 eV 내지 3 keV 범위에 있는, 하전 입자 빔 시스템.

138. 제131항 내지 제137항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 초점면들은 샘플의 상단 표면과 일치하는 제1 초점면을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

139. 제138항에 있어서, 복수의 초점면들은 제1 초점면 아래의 거리에서 형성되는 제2 초점면을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

140. 제139항에 있어서, 제1 초점면과 제2 초점면 사이의 거리는 이미지화되고 있는 피처, 또는 샘플의 재료에 기초하여 동적으로 조정되는, 하전 입자 빔 시스템.

141. 제131항 내지 제140항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 추가로 샘플의 복수의 초점면들 중 각각의 초점면에서 복수의 이미지 프레임들을 생성하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

142. 제131항 내지 제141항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 추가로 복원 알고리즘을 사용하여 복수의 이미지 프레임들을 복원함으로써 샘플의 3D 이미지를 생성하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

143. 장치가 방법을 수행하게 하는 상기 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,

전자기장의 조작에 기초하여 하전 입자 빔의 프라이머리 광축에 실질적으로 수직인 복수의 초점면들을 형성하는 단계;

복수의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보로부터 샘플의 3D 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

144. 제143항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금, 추가로,

샘플의 상단 표면과 일치하는 복수의 초점면들 중의 제1 초점면을 형성하는 단계; 및

제1 초점면 아래의 미리 결정된 거리에서 복수의 초점면들 중 제2 초점면을 형성하는 단계를 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

145. 하전 입자 빔 장치의 진동을 결정하는 방법으로서,

하전 입자 빔을 샘플을 향해 진행시키도록 구성되는 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 검출하는 단계; 및

샘플을 보유하도록 구성되는 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동을 검출하는 단계; 및

전기 광학 컴포넌트에, 하전 입자 빔 장치의 결정된 진동에 기초하여 제1 진동 및 제2 진동을 보상하기 위한 진동 보상 신호를 인가하는 단계;를 포함하는, 방법.

146. 제145항에 있어서, 하나 이상의 축들을 기준으로 샘플의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하며, 샘플의 위치를 조정하는 단계는 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 야기하는, 방법.

147. 제145항 또는 제146항에 있어서, 제1 진동을 검출하는 단계는 제1 센서의 사용에 의해 하나 이상의 축들에 대해 전기 광학 컴포넌트의 진동을 검출하는 단계를 포함하는, 방법.

148. 제147항에 있어서, 제1 센서는 전기 광학 컴포넌트에 기계적으로 커플링되는 가속도 센서를 포함하는, 방법.

149. 제148항에 있어서, 가속도 센서는 압전 센서, 용량성 가속도계, 마이크로 전기기계식 시스템들(MEMS) 기반 가속도계, 또는 피에조저항 가속도계를 포함하는, 방법.

150. 제147항 내지 제149항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 센서는 검출된 제1 진동의 주파수에 기초하여 전압 신호를 생성하도록 구성되는, 방법.

151. 제150항에 있어서, 제2 진동을 검출하는 단계는 제2 센서의 사용에 의해 병진축 및 회전축에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하는 단계를 포함하는, 방법.

152. 제151항에 있어서, 제2 센서는 검출된 제2 진동의 주파수에 기초하여 변위 신호를 생성하도록 구성되는 복수의 위치 센서들을 포함하는, 방법.

153. 제152항에 있어서, 복수의 위치 센서들의 제1 위치 센서가 병진축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성되고, 복수의 위치 센서들 중의 제2 위치 센서가 회전축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성되는, 방법.

154. 제152항 또는 제153항에 있어서,

제1 제어기에 의해, 전압 신호와 변위 신호를 수신하는 단계; 및

제1 제어기를 사용하여, 수신된 전압 신호와 변위 신호에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

155. 제154항에 있어서, 진동 보상 신호를 결정하는 단계는,

제1 진동 및 제2 진동에 연관된 정보에 기초하여 복수의 진동 모드들을 식별하는 단계;

식별된 복수의 진동 모드들에 기초하여 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 추정하는 단계;

전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 추정된 진동에 기초하여 복수의 축들에서 진동을 결정하는 단계; 및

복수의 축들에서 결정된 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

156. 제145항 내지 제155항 중 어느 한 항에 있어서, 진동 보상 신호는 제1 진동 및 제2 진동의 측정 시간을 기준으로 미래 시간에 대한 예측된 진동의 추정에 기초하여 진동을 보상하도록 결정되는, 방법.

157. 제155항 또는 제156항에 있어서, 복수의 진동 모드들을 식별하는 단계는 전압 신호를 대응하는 거리 신호를 변환하는 단계를 포함하는, 방법.

158. 제155항 내지 제157항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 진동 모드들을 식별하는 단계는 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동과 전기 기계적 컴포넌트의 하우징의 진동을 디커플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.

159. 제155항 내지 제158항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 추정하는 단계는 시뮬레이션 모델을 사용하는 것을 포함하는, 방법.

160. 제159항에 있어서, 시뮬레이션 모델은 3차원 유한 요소 분석 모델(3D-FEM), 유한 차동 분석 모델(FDM), 또는 수학적 분석 모델을 포함하는, 방법.

161. 제154항 내지 제160항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 제어기에 의해 결정된 진동 보상 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.

162. 제161항에 있어서,

제2 제어기에 의해, 빔 스캔 신호를 수신하는 단계; 및

제2 제어기에 의해, 수신된 빔 스캔 신호 및 수신된 진동 보상 신호에 기초하여 수정된 빔 스캔 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

163. 제162항에 있어서, 신호 생성기에 의해, 수정된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

164. 제163항에 있어서, 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 인가되고, 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔의 특성을 조정하는데 사용되는, 방법.

165. 제163항 또는 제164항에 있어서, 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 연관된 빔 편향 제어기에 인가되는, 방법.

166. 제164항 또는 제165항에 있어서, 하전 입자 빔의 특성은 빔 스캔 속력, 빔 스캔 주파수, 빔 스캔 지속기간, 또는 빔 스캔 범위를 포함하는, 방법.

167. 제158항 내지 제166항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 위치 센서들은 전기-기계적 컴포넌트의 하우징의 표면 상에 배치되는, 방법.

168. 제145항 내지 제167항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 광학 컴포넌트는 하전 입자 컬럼을 포함하고, 전기 기계적 컴포넌트는 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 X축, Y축, 또는 Z축 중 하나 이상에서 이동 가능한 스테이지를 포함하는, 방법.

169. 하전 입자 빔 시스템의 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 검출하도록 구성되는 제1 센서;

하전 입자 빔 시스템의 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동을 검출하도록 구성되는 제2 센서; 및

전기 광학 컴포넌트에 인가되는 검출된 제1 진동 및 제2 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 생성하기 위한 회로부를 포함하는 제1 제어기;를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

170. 제169항에 있어서, 전기 광학 컴포넌트는 하전 입자 컬럼을 포함하고 하전 입자 빔을 샘플을 향해 진행시키도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

171. 제170항에 있어서, 전기 기계적 컴포넌트는 샘플을 보유하도록 구성되는 그리고 X축, Y축, 또는 Z축 중 하나 이상에서 이동 가능한 스테이지를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

172. 제170항 또는 제171항에 있어서, 샘플의 위치의 조정은 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 야기하는, 하전 입자 빔 시스템.

173. 제169항 내지 제172항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔 장치의 전기 기계적 컴포넌트를 하우징하도록 구성되는 하우징을 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

174. 제173항에 있어서, 전기 기계적 컴포넌트는 스테이지를 이동시키는 것이 하우징의 진동을 야기하도록 하우징에 기계적으로 커플링되는, 하전 입자 빔 시스템.

175. 제173항 또는 제174항에 있어서, 전기 광학 컴포넌트는 하우징의 진동이 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 야기하도록 하우징에 기계적으로 커플링되는, 하전 입자 빔 시스템.

176. 제169항 내지 제175항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 센서는 추가로 하나 이상의 축들에 대해 전기 광학 컴포넌트의 제1 진동을 검출하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

177. 제169항 내지 제176항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 센서는 전기 광학 컴포넌트에 기계적으로 커플링되는 가속도 센서를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

178. 제177항에 있어서, 가속도 센서는 압전 센서, 용량성 가속도계, 마이크로 전기기계식 시스템들(MEMS) 기반 가속도계, 또는 피에조저항 가속도계를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

179. 제169항 내지 제178항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 센서는 검출된 제1 진동의 주파수에 기초하여 전압 신호를 생성하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

180. 제179항에 있어서, 제2 센서는 병진축 및 회전축에서 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동을 검출하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

181. 제179항 또는 제180항에 있어서, 제2 센서는 검출된 제2 진동의 주파수에 기초하여 변위 신호를 생성하도록 구성되는 복수의 위치 센서들을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

182. 제181항에 있어서, 복수의 위치 센서들의 제1 위치 센서가 병진축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성되고, 복수의 위치 센서들 중의 제2 위치 센서가 회전축들에서 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 검출하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

183. 제182항에 있어서, 제1 및 제2 위치 센서들은 전기 기계적 컴포넌트의 하우징의 표면에 배치되는, 하전 입자 빔 시스템.

184. 제181항 내지 제183항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 제어기는 추가로,

전압 신호와 변위 신호를 수신하며; 그리고

전압 신호 및 변위 신호에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하도록

구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

185. 제169항 내지 제184항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 제어기는 회로부를 포함하며, 상기 회로부는,

제1 진동 및 제2 진동에 연관된 정보에 기초하여 복수의 진동 모드들을 식별하며;

식별된 복수의 진동 모드들에 기초하여 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 추정하며;

전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 추정된 진동에 기초하여 복수의 축들에서 진동을 결정하며; 그리고

복수의 축들에서 결정된 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는, 하전 입자 빔 시스템.

186. 제169항 내지 제185항 중 어느 한 항에 있어서, 진동 보상 신호는 제1 진동 및 제2 진동의 측정 시간을 기준으로 미래 시간에 대한 예측된 진동의 추정에 기초하여 진동을 보상하도록 결정되는, 하전 입자 빔 시스템.

187. 제185항 또는 제186항에 있어서, 복수의 진동 모드들의 식별은 전압 신호의 대응하는 거리 신호로의 변환을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

188. 제185항 내지 제187항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 진동 모드들의 식별은 전기 기계적 컴포넌트의 제2 진동과 전기 기계적 컴포넌트의 하우징의 진동의 디커플링을 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

189. 제184항 내지 제188항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동의 추정은 시뮬레이션 모델을 사용하는 것을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

190. 제189항에 있어서, 시뮬레이션 모델은 3차원 유한 요소 분석 모델(3D-FEM), 유한 차동 분석 모델(FDM), 또는 수학적 분석 모델을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

191. 제184항 내지 제190항 중 어느 한 항에 있어서, 결정된 진동 보상 신호를 수신하는 회로부를 포함하는 제2 제어기를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

192. 제191항에 있어서, 제2 제어기는 회로부를 포함하며, 상기 회로부는,

빔 스캔 신호를 수신하며; 그리고

수신된 빔 스캔 신호와 진동 보상 신호에 기초하여 수정된 빔 스캔 신호를 생성하는, 하전 입자 빔 시스템.

193. 제192항에 있어서, 수정된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호를 생성하도록 구성되는 신호 생성기를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

194. 제193항에 있어서, 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 인가되고, 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔의 특성을 조정하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.

195. 제193항 또는 제194항에 있어서, 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 연관된 빔 편향 제어기에 인가되는, 하전 입자 빔 시스템.

196. 제194항 또는 제195항에 있어서, 하전 입자 빔의 특성은 빔 스캔 속력, 빔 스캔 주파수, 빔 스캔 지속기간, 또는 빔 스캔 범위를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.

197. 장치로 하여금 하전 입자 빔 장치의 진동을 결정하는 방법을 수행하게 하는 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 방법은,

전기 광학 컴포넌트에, 하전 입자 빔 장치의 결정된 진동에 기초하여 제1 진동 및 제2 진동을 보상하기 위한 진동 보상 신호를 인가하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

198. 제197항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하나 이상의 축들을 기준으로 샘플의 위치를 조정하는 것을 장치가 추가로 수행하게 하며, 샘플의 위치를 조정하는 것은 전기 광학 컴포넌트 및 전기 기계적 컴포넌트의 진동을 야기하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

199. 제197항 또는 제198항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금 전압 신호 및 변위 신호에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 단계를 추가로 수행하게 하며, 상기 결정하는 단계는,

복수의 축들에서 결정된 진동에 기초하여 진동 보상 신호를 결정하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

200. 제197항 내지 제199항 중 어느 한 항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트가 장치로 하여금, 추가로,

제어기에 의해, 빔 스캔 신호를 수신하는 단계;

수신된 빔 스캔 신호 및 진동 보상 신호에 기초하여 수정된 빔 스캔 신호를 생성하는 단계;

신호 생성기에 의해, 수정된 빔 스캔 신호에 기초하여 빔 편향 신호 - 빔 편향 신호는 전기 광학 컴포넌트에 인가되고 샘플 상에 입사되는 하전 입자 빔의 특성을 조정하도록 구성됨 - 를 생성하는 단계; 및

전기 광학 컴포넌트에 연관된 빔 편향 제어기에 빔 편향 신호를 인가하는 단계를 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

프로세서(예를 들어, 제어기(109)의 프로세서, 프로세서(430))가 웨이퍼 검사, 웨이퍼 이미징, 스테이지 교정들, 변위 에러 교정, 변위 에러 보상을 수행하게 하며, 샘플에 연관된 전자기장을 조작하게 하며, 이미지 취득 시스템과 통신하게 하며, 가속도 센서를 활성화하게 하며, 레이저 간섭계들을 활성화하게 하며, DVEC를 작동하게 하며, SEM 컬럼 및 스테이지의 진동들, 하전된 입자 빔 장치, 또는 다른 이미징 디바이스의 의 동작들 등을 추정하기 위한 알고리즘을 실행하게 하는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 제공될 수도 있다. 공통 형태들의 비일시적 매체는, 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 고체 상태 드라이브, 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(Compact Disc Read Only Memory)(CD-ROM), 임의의 다른 광학적 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 임의의 물리적 매체, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 프로그램가능 판독 전용 메모리 (PROM), and 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(Erasable Programmable Read Only Memory)(EPROM), 플래시-EPROM 또는 임의의 다른 플래시 메모리, 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM), 캐시, 레지스터, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 동일한 것들의 네트워크형 버전들을 포함한다.

도면들의 블록도들은 본 개시의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 시스템들, 방법들, 및 컴퓨터 하드웨어 또는 소프트웨어 제품들의 가능한 구현예들의 아키텍처, 기능, 및 동작을 예시한다. 이에 관하여, 흐름도 또는 블록도에서의 각각의 블록은 특정된 논리적 기능들을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령들을 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드의 부분을 표현할 수도 있다. 일부 대체 구현예들에서, 블록에 나타낸 기능들은 도면들에 언급된 순서와 달리 발생할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 연속하여 도시되는 두 개의 블록들은 실질적으로 동시에 실현되거나 구현될 수도 있거나, 또는 두 개의 블록들은 때때로 연관된 기능에 의존하여 역 순으로 실행될 수도 있다. 일부 블록들은 또한 생략될 수도 있다. 블록도들의 각각의 블록, 블록들의 조합은, 특정된 기능들 또는 액트들을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템들에 의해, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령들의 조합들에 의해 구현될 수도 있다.

본 개시의 실시예들은 위에서 설명되고 첨부 도면들에서 예시된 바로 그 구성으로 제한되지 않는다는 것과, 다양한 수정들 및 변경들이 그 범위로부터 벗어나는 일 없이 이루어질 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims

하전 입자 빔 시스템으로서,
샘플을 보유하도록 구성되고 X-Y 축들 및 Z 축 중 적어도 하나를 따라 이동 가능한 스테이지; 및
회로부를 갖는 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는,
하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점의 로케이션을 조정하며; 그리고
제2 컴포넌트 - 제2 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 하류에 위치됨 - 를 사용하여, 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 조정함으로써 제2 초점을 형성하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하도록
구성되는, 하전 입자 빔 시스템.
제1항에 있어서, 제1 초점의 로케이션의 조정은 Z축에서 스테이지의 위치의 조정을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
제1항에 있어서, Z축에서의 샘플의 위치를 결정하도록 구성되는 위치 감지 시스템을 더 포함하며, 위치 감지 시스템은 레이저 다이오드-센서 어셈블리를 포함하는 높이 센서를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
제3항에 있어서, 제어기는 위치 감지 시스템에 의해 결정된 샘플의 위치에 기초하여 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.
제3항에 있어서, 높이 센서는 Z축에서 샘플의 위치를 결정하도록 구성되고, 제어기는 샘플 상에 하전 입자 빔의 제1 초점을 형성하기 위해 Z축에서의 스테이지의 위치를 조정하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.
제1항에 있어서, 제1 컴포넌트는 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점 깊이를 조정하도록 구성되는, 하전 입자 빔 시스템.
제1항에 있어서, 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 대물렌즈의 포커싱 컴포넌트의 상류에 위치되는, 하전 입자 빔 시스템.
제7항에 있어서, 제1 컴포넌트는 하전 입자 소스, 하전 입자 소스의 애노드, 또는 집광렌즈를 포함하고, 하전 입자 시스템의 제1 컴포넌트는 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트와는 상이한, 하전 입자 빔 시스템.
제1항에 있어서, 전자기장의 조작은 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호의 조정을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
제1항에 있어서, 하전 입자 시스템의 제2 컴포넌트는 대물렌즈의 제어 전극, 샘플, 또는 스테이지 중 하나 이상을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
제9항에 있어서, 제2 컴포넌트에 인가되는 전기 신호의 조정은 샘플 상의 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는, 하전 입자 빔 시스템.
제9항에 있어서, 전기 신호의 조정은,
대물렌즈의 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정; 및
스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
제12항에 있어서, 제어 전극에 인가되는 전기 신호의 제1 성분의 조정은 하전 입자 빔의 제1 초점을 거칠게 조정하고, 스테이지에 인가되는 전기 신호의 제2 성분의 조정은 샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 제1 초점을 미세 조정하는, 하전 입자 빔 시스템.
장치가 방법을 수행하게 하는 상기 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
장치는 하전 입자 빔을 생성하는 하전 입자 소스를 포함하고 상기 방법은,
샘플을 기준으로 하전 입자 빔의 초점을 조정하기 위해 샘플에 연관된 전자기장을 조작하는 단계;
전자기장의 조작에 기초하여 하전 입자 빔의 프라이머리 광축에 실질적으로 수직인 복수의 초점면들을 형성하는 단계;
샘플의 복수의 초점면들로부터 복수의 이미지 프레임들 - 복수의 이미지 프레임들 중의 이미지 프레임이 복수의 초점면들 중 대응하는 초점면과 연관됨 - 을 생성하는 단계; 및
복수의 이미지 프레임들 및 대응하는 초점면 정보로부터 샘플의 3D 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제14항에 있어서, 장치의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 명령 세트는 장치로 하여금, 추가로,
샘플의 상단 표면과 일치하는 복수의 초점면들 중의 제1 초점면을 형성하는 단계; 및
제1 초점면 아래의 미리 결정된 거리에서 복수의 초점면들 중 제2 초점면을 형성하는 단계를 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.