KR20230162633A - 낮은 크로스토크를 갖는 다수 하전-입자 빔 장치 - Google Patents
낮은 크로스토크를 갖는 다수 하전-입자 빔 장치 Download PDFInfo
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Abstract
멀티-빔 장치에서 이차 하전-입자 검출기의 검출 요소들 사이의 크로스토크를 감소시킴으로써 이미징 분해능을 향상시키는 시스템들 및 방법들이 개시된다. 멀티-빔 장치는 광축에 실질적으로 수직인 표면을 갖는 빔-제한 어퍼처 플레이트를 포함하는 전기 광학 시스템을 포함할 수 있으며, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처 및 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처를 포함하고, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다. 제 1 어퍼처는 제 1 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 세트의 일부일 수 있고, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 2 어퍼처 세트의 일부일 수 있다.
Description
본 출원은 2021년 3월 30일에 출원된 미국 출원 63/168,239의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 멀티-빔 장치, 특히 크로스토크를 감소시키도록 구성되는 다수 어퍼처 어레이(aperture array)들과 통합된 어퍼처 플레이트를 사용하여 향상된 이미징 신호 충실도를 갖는 멀티-빔 하전 입자 현미경을 개시한다.
집적 회로(IC)들의 제조 공정들에서, 미완성 또는 완성된 회로 구성요소들은 이들이 디자인에 따라 제조되고 결함이 없을 것을 보장하기 위해 검사된다. 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 하전 입자(예를 들어, 전자) 빔 현미경 또는 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템들이 채택될 수 있다. IC 구성요소들의 물리적 크기가 계속해서 축소됨에 따라, 결함 검출의 정확성 및 수율이 더 중요해진다. 스루풋을 증가시키기 위해 다수 전자 빔들이 사용될 수 있지만, 하전-입자 검출기들에 의해 수신되는 이미징 신호들의 충실도의 제한은 신뢰성 있는 결함 검출 및 분석을 위해 요구되는 이미징 분해능을 제한하여 검사 툴들을 원하는 목적에 부적당하게 만들 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 다수 하전-입자 빔 장치의 전기 광학 시스템이 개시된다. 전기 광학 시스템은 광축에 실질적으로 수직인 표면을 갖는 빔-제한 어퍼처 플레이트(beam-limit aperture plate)를 포함할 수 있다. 빔-제한 어퍼처 플레이트는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처, 및 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처를 포함한다. 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 다수 하전-입자 빔 장치가 개시된다. 다수 하전-입자 빔 장치는 샘플로부터 하전-입자 검출기 상으로 복수의 이차 하전-입자 빔들을 투영하기 위한 전기 광학 시스템을 포함한다. 전기 광학 시스템은 광축에 실질적으로 수직인 표면을 갖는 빔-제한 어퍼처 플레이트를 포함한다. 빔-제한 어퍼처 플레이트는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처, 및 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처를 포함한다. 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다. 하전-입자 검출기는 복수의 검출 요소들을 포함하며, 복수의 검출 요소들의 각 검출 요소는 복수의 이차 하전-입자 빔들의 대응하는 빔과 연계된다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 샘플의 이미지들을 형성하기 위해 이차 이미징 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제어하도록 수행되는 방법이 개시된다. 상기 방법은 샘플로부터 생성된 복수의 이차 하전-입자 빔들과 연계된 크로스오버 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 복수의 어퍼처들 중 하나가 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬하게 하기 위해, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 크로스오버 평면에 위치시키도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직으로 위치되는 표면을 갖는다. 빔-제한 어퍼처 플레이트는 복수의 어퍼처들 중 제 1 어퍼처를 포함하며, 제 1 어퍼처는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있다. 또한, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 복수의 어퍼처들 중 제 2 어퍼처를 포함하며, 제 2 어퍼처는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있고, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다. 상기 방법은 결정된 위치에 따라, 크로스오버 평면을 형성하도록 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되도록 복수의 어퍼처들 중 하나를 위치시키기 위해, 광축에 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 전기 광학 시스템이 샘플의 이미지들을 형성하도록 전기 광학 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제어하는 방법을 수행하게 하기 위해 전기 광학 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능한 매체가 개시된다. 상기 방법은 샘플로부터 생성된 복수의 이차 하전-입자 빔들과 연계된 크로스오버 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 복수의 어퍼처들 중 하나가 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬하게 하기 위해, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 크로스오버 평면에 위치시키도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직으로 위치되는 표면을 갖는다. 빔-제한 어퍼처 플레이트는 복수의 어퍼처들 중 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처를 포함하며, 제 1 어퍼처는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있고, 제 2 어퍼처는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있으며, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다. 상기 방법은 결정된 위치에 따라, 크로스오버 평면을 형성하도록 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되도록 복수의 어퍼처들 중 하나를 위치시키기 위해, 광축에 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예들의 다른 장점들은 삽화 및 예시의 방식으로 본 발명의 소정 실시예들을 설명하는 첨부된 도면들과 함께 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 멀티-빔 장치에서의 이차 이미징 시스템의 예시적인 구성을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 3의 이차 이미징 시스템의 어퍼처 어레이 상의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 멀티-빔 장치에서의 이차 이미징 시스템의 예시적인 구성을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템에서 사용하기 위한 교체가능한 이차 빔-제한 어퍼처 어레이들을 탈착식으로 수용하기 위한 복수의 슬롯들을 포함하는 예시적인 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 템플릿을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 샘플의 이미지들을 형성하도록 도 5의 이차 이미징 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제어하는 예시적인 방법을 나타내는 프로세스 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 멀티-빔 장치에서의 이차 이미징 시스템의 예시적인 구성을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 3의 이차 이미징 시스템의 어퍼처 어레이 상의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 멀티-빔 장치에서의 이차 이미징 시스템의 예시적인 구성을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 내의 어퍼처 어레이들의 어퍼처들의 예시적인 배열을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 5의 이차 이미징 시스템에서 사용하기 위한 교체가능한 이차 빔-제한 어퍼처 어레이들을 탈착식으로 수용하기 위한 복수의 슬롯들을 포함하는 예시적인 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 템플릿을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 샘플의 이미지들을 형성하도록 도 5의 이차 이미징 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제어하는 예시적인 방법을 나타내는 프로세스 흐름도이다.
이제 예시적인 실시예들을 상세히 언급할 것이며, 그 예시들은 첨부된 도면들에서 나타낸다. 다음 설명은, 달리 나타내지 않는 한 상이한 도면들에서의 동일한 번호들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 다음 기재내용에서 설명되는 구현들은 모든 구현들을 나타내지는 않는다. 대신에, 이들은 첨부된 청구항들에서 언급되는 바와 같은 개시된 실시예들에 관련된 실시형태들과 일치하는 장치들 및 방법들의 예시들에 불과하다. 예를 들어, 일부 실시예들이 전자 빔들을 이용하는 것과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 다른 타입들의 하전-입자 빔들이 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 광학 이미징, 광 검출, x-선 검출 등과 같은 다른 이미징 시스템들이 사용될 수 있다.
전자 디바이스들은 기판이라고 하는 실리콘의 한 부분(piece)에 형성되는 회로들로 구성된다. 많은 회로들이 실리콘의 동일한 부분에 함께 형성될 수 있으며, 집적 회로 또는 IC라고 한다. 이러한 회로들의 크기는 더 많은 회로들이 기판 상에 피팅(fit)될 수 있도록 극적으로 감소하였다. 예를 들어, 스마트 폰의 IC 칩은 엄지손톱만큼 작을 수 있고, 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락 크기의 1/1000 미만이다.
이러한 극히 작은 IC를 만드는 것은 복잡하고, 시간-소모적이며, 비용이 많이 드는 공정이고, 흔히 수백 개의 개별 단계들을 수반한다. 심지어 한 단계에서의 오차들도 완성된 IC에서 결함을 유도하여 이를 쓸모없게 만들 잠재력이 있다. 따라서, 제조 공정의 한 가지 목표는 이러한 결함들을 회피하여 공정에서 만들어진 기능 IC들의 수를 최대화하는 것, 즉 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다.
수율을 개선하는 한 가지 구성요소는 칩 제조 공정을 모니터링하여 이것이 충분한 수의 기능적 집적 회로들을 생성할 것을 보장하는 것이다. 공정을 모니터링하는 한 가지 방식은 그 형성의 다양한 스테이지들에서 칩 회로 구조체들을 검사하는 것이다. 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 사용하여 검사가 수행될 수 있다. SEM은 이러한 극히 작은 구조체들을 이미징하는 데 사용되어, 실제로 구조체들의 "사진"을 찍을 수 있다. 이미지는 구조체가 적절하게 형성되었는지, 및 그것이 적절한 위치에 형성되었는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 구조체에 결함이 있는 경우, 공정은 결함이 다시 발생할 가능성이 적도록 조정될 수 있다.
멀티-빔 SEM과 같은 다수 하전-입자 빔 이미징 시스템이 웨이퍼 검사 스루풋을 증가시키는 데 유용할 수 있지만, 멀티-빔 SEM의 이미징 분해능은 이차 전자 검출 시스템에 의해 수신되고 검출되는 이미징 신호들의 품질에 의해 제한될 수 있다. 샘플 표면 상의 일차 빔릿들의 상호작용에 의해 생성되는 전자 빔과 같은 이차 하전-입자 빔은 큰 에너지 확산(예를 들어, ~50 eV 이상) 및 샘플 표면의 법선에 대해 큰 방출 각도 범위(예를 들어, ~90°)를 갖는 이차 전자들을 포함할 수 있다. 종래의 멀티-빔 SEM들에서, 이차 전자 빔은 이차 전자 검출기의 다수 검출 요소들에 입사할 수 있다. 다시 말해서, 다수 검출 요소들 각각이 대응하는 이차 전자 빔 및 인접한 다른 빔들로부터 이차 전자들을 수신할 수 있다. 결과적으로, 하나의 검출 요소의 이미징 신호는 대응하는 이차 전자 빔으로부터 발생하는 주 성분 및 인접한 전자 빔들로부터 발생하는 크로스토크 성분을 포함할 수 있다. 크로스토크 성분은 무엇보다도 이미징 신호의 충실도를 저하시킬 수 있다. 그러므로, 이미징 분해능을 향상시키기 위해 다수 검출 요소들 사이의 크로스토크를 최소화하는 것이 바람직하다.
크로스토크의 발생을 완화하기 위해, 어퍼처 메카니즘이 이차 이미징 시스템에서 채택되어 주변 이차 전자들을 차단할 수 있다. 주변 전자들을 차단하기 위해, 이차 전자들의 크로스오버 지점에서, 이차 전자 빔 반경(R)이 그 최소값에 있는 높이에 어퍼처 홀을 갖는 것이 바람직하다. 하지만, 이차 전자 빔 반경은 일차 빔릿들의 에너지들, 대물 렌즈의 여기(excitations), 또는 이차 전자들이 어퍼처에 이르는 높이에 따라 변화할 수 있다. 결과로서, 이차 전자 빔 반경은 (예를 들어, 이차 광축에 평행한 z 축을 따라) 상이한 높이들에서 최소값들을 가질 수 있다. 하지만, 이차 이미징 시스템의 광축(z 방향)에 대해 x 또는 y 축에서만 이동할 수 있는 평탄한 어퍼처가 이러한 요건을 수용할 수 없으므로, 이차 전자 검출기에서 검출되는 크로스토크 성분에 의해 이미지 품질이 떨어지게 된다. 어퍼처 플레이트가 z 방향으로 이동할 수 있게 하는 기계에 필요한 비용 및 추가 공간 없이, 어퍼처 홀을 z 방향으로 이동시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 멀티-빔 장치는 샘플로부터 하전-입자 검출기 상으로 복수의 이차 전자들을 투영하기 위한 전기 광학 시스템을 포함할 수 있다. 전기 광학 시스템은, x 또는 y 방향으로 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시킴으로써 어퍼처 홀들이 원하는 높이들에서 일차 빔릿들의 에너지들, 대물 렌즈 여기 등과 같은 상이한 조건들로 인한 이차 전자 빔 반경의 변동들을 수용하는 것으로 보일 수 있도록, 상이한 높이들에 배치되는 다수 어퍼처 세트(예를 들어, 어퍼처 어레이들)를 포함하는 빔-제한 어퍼처 플레이트를 포함할 수 있다. 이러한 것으로서, z 축에서 상이한 높이들에 배치되는 다수 빔-제한 어퍼처 어레이들을 포함하는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 적용은 검출 요소들 간의 크로스토크를 완화하고 이미징 분해능을 향상시킬 수 있다.
도면들에서, 구성요소들의 상대적인 치수들은 명확함을 위해 과장될 수 있다. 도면들의 다음 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소들 또는 개체들을 지칭하며, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행불가능한 경우를 제외하고 모든 가능한 조합들을 포함한다. 예를 들어, 구성요소가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 구성요소는 A, 또는 B, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예시로서, 구성요소가 A, B 또는 C를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 구성요소는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
이제 도 1을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(100)을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 하전 입자 빔 검사 시스템(100)은 주 챔버(10), 로드 락 챔버(load-lock chamber: 20), 전자 빔 툴(40), 및 EFEM(equipment front end module: 30)을 포함한다. 전자 빔 툴(40)은 주 챔버(10) 내에 위치된다. 설명 및 도면들은 전자 빔에 관한 것이지만, 실시예들이 본 발명을 특정 하전 입자들로 제한하는 데 사용되지는 않는다는 것을 이해한다.
EFEM(30)은 제 1 로딩 포트(loading port: 30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제 1 로딩 포트(30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)는 검사될 웨이퍼들[예를 들어, 반도체 웨이퍼들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 웨이퍼들] 또는 샘플들(이후, 웨이퍼 및 샘플은 집합적으로 "웨이퍼"라고 함)을 포함하는 웨이퍼 FOUP(front opening unified pod)들을 수용한다. EFEM(30) 내의 1 이상의 로봇 아암(robot arm)(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로 웨이퍼들을 이송한다.
로드 락 챔버(20)는 대기압 미만의 제 1 압력에 도달하도록 로드 락 챔버(20) 내의 가스 분자들을 제거하는 로드/락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로부터 주 챔버(10)로 웨이퍼를 이송한다. 주 챔버(10)는 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(10) 내의 가스 분자들을 제거하는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(40)에 의해 검사를 거친다. 일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(40)은 단일-빔 검사 툴을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 빔 툴(40)은 멀티-빔 검사 툴을 포함할 수 있다.
제어기(50)가 전자 빔 툴(40)에 전자적으로 연결될 수 있고, 다른 구성요소들에도 전자적으로 연결될 수 있다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수 있다. 또한, 제어기(50)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성되는 처리 회로를 포함할 수 있다. 제어기(50)는 도 1에서 주 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(50)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해한다.
본 발명은 전자 빔 검사 시스템을 하우징하는 주 챔버(10)의 예시들을 제공하지만, 본 발명의 실시형태들은 가장 넓은 의미에서 전자 빔 검사 시스템을 하우징하는 챔버에 제한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 오히려, 앞선 원리들은 다른 챔버들에도 적용될 수 있다는 것을 이해한다.
이제 도 2를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴(40)을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 전자 빔 툴(40)[본 명세서에서 장치(40)라고도 함]은 전자 소스(101), 건 어퍼처(gun aperture: 103)를 갖는 건 어퍼처 플레이트(171), 사전-빔릿 형성 메카니즘(pre-beamlet forming mechanism: 172), 집속 렌즈(110), 소스 전환 유닛(120), 일차 투영 광학 시스템(130), 샘플 스테이지(도 2에 도시되지 않음), 이차 이미징 시스템(150), 및 전자 검출 디바이스(140)를 포함한다. 일차 투영 광학 시스템(130)은 대물 렌즈(131)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(140)는 복수의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)을 포함할 수 있다. 빔 분리기(160) 및 편향 스캐닝 유닛(132)이 일차 투영 광학 시스템(130) 내부에 배치될 수 있다. 적절하다면, 장치(40)의 다른 일반적으로 알려진 구성요소들이 추가/생략될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
전자 소스(101), 건 어퍼처 플레이트(171), 집속 렌즈(110), 소스 전환 유닛(120), 빔 분리기(160), 편향 스캐닝 유닛(132), 및 일차 투영 광학 시스템(130)은 장치(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다. 이차 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)는 장치(40)의 이차 광축(150_1)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(101)는 캐소드(cathode), 추출기 또는 애노드(anode)를 포함할 수 있으며, 일차 전자들이 캐소드로부터 방출되고, 추출 또는 가속되어 크로스오버(가상 또는 실제)(101s)를 형성하는 일차 전자 빔(102)을 형성할 수 있다. 일차 전자 빔(102)은 크로스오버(101s)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다.
소스 전환 유닛(120)은 이미지-형성 요소 어레이(도 2에 도시되지 않음), 수차 보상기 어레이(도시되지 않음), 빔-제한 어퍼처 어레이(도시되지 않음), 및 사전-굽힘 마이크로-디플렉터 어레이(pre-bending micro-deflector array: 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이는, 일차 전자 빔(102)의 복수의 빔릿들을 갖는 크로스오버(101s)의 복수의 평행 이미지들(가상 또는 실제)을 형성하기 위해 복수의 마이크로-디플렉터들 또는 마이크로-렌즈들을 포함할 수 있다. 도 2는 일 예시로서 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 나타내며, 소스 전환 유닛(120)은 여하한 수의 빔릿들을 처리할 수 있다는 것을 이해한다.
일부 실시예들에서, 소스 전환 유닛(120)에는 빔-제한 어퍼처 어레이 및 이미지-형성 요소 어레이(둘 다 도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 빔-제한 어퍼처들을 포함할 수 있다. 여하한 수의 어퍼처들이 적절하게 사용될 수 있다는 것을 이해한다. 빔-제한 어퍼처들은 일차 전자 빔(102)의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 크기들을 제한하도록 구성될 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이는 일차 광축(100_1)을 향해 각도들을 변동시킴으로써 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하도록 구성되는 이미지-형성 디플렉터들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 광축(100_1)으로부터 더 멀리 떨어진 디플렉터들이 빔릿들을 더 큰 정도로 편향할 수 있다. 또한, 이미지-형성 요소 어레이는 다수 층들(도시되지 않음)을 포함할 수 있고, 디플렉터들은 별개의 층들에 제공될 수 있다. 디플렉터들은 서로 독립적으로 개별 제어되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터는 샘플(1)의 표면 상에 형성되는 프로브 스폿들(예를 들어, 102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치를 조정하도록 제어될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 프로브 스폿들의 피치는 샘플(1)의 표면 상에서 바로 인접한 두 프로브 스폿들 간의 거리로서 정의될 수 있다.
이미지-형성 요소 어레이의 중심에 위치된 디플렉터가 전자 빔 툴(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 중심 디플렉터는 빔릿(102_1)의 궤적을 직선으로 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중심 디플렉터는 생략될 수 있다. 하지만, 일부 실시예들에서, 일차 전자 소스(101)가 소스 전환 유닛(120)의 중심과 반드시 정렬되지는 않을 수 있다. 또한, 도 2는 빔릿(102_1)이 일차 광축(100_1) 상에 있는 장치(40)의 측면도를 나타내지만, 빔릿(102_1)은 상이한 측면에서 볼 때 일차 광축(100_1)에서 벗어날 수 있다는 것을 이해한다. 즉, 일부 실시예들에서, 모든 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 오프-액시스(off-axis)일 수 있다. 오프-액시스 성분은 일차 광축(100_1)에 대해 오프셋될 수 있다.
편향된 빔릿들의 편향 각도들은 1 이상의 기준에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들은 일차 광축(100_1)으로부터 멀리(도시되지 않음) 또는 반경방향 바깥쪽으로 오프-액시스 빔릿들을 편향할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들은 일차 광축(100_1)을 향해 또는 반경방향 안쪽으로 오프-액시스 빔릿들을 편향하도록 구성될 수 있다. 빔릿들의 편향 각도들은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플(1)에 수직으로 착지하도록 설정될 수 있다. 대물 렌즈(131)와 같은 렌즈들로 인한 이미지들의 축외 수차(off-axis aberration)들은 렌즈들을 통과하는 빔릿들의 경로들을 조정함으로써 감소될 수 있다. 그러므로, 오프-액시스 빔릿들(102_2 및 102_3)의 편향 각도들은 프로브 스폿들(102_2S 및 102_3S)이 작은 수차들을 갖도록 설정될 수 있다. 빔릿들은 오프-액시스 프로브 스폿들(102_2S 및 102_3S)의 수차들을 감소시키기 위해 대물 렌즈(131)의 전면 초점을 통과하거나 근접하도록 편향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플(1)에 수직으로 착지하게 만드는 한편, 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)이 작은 수차들을 갖도록 설정될 수 있다.
집속 렌즈(110)는 일차 전자 빔(102)을 포커싱하도록 구성된다. 소스 전환 유닛(120)의 하류에 있는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류들이 집속 렌즈(110)의 포커싱 파워를 조정함으로써 또는 빔-제한 어퍼처 어레이 내의 대응하는 빔-제한 어퍼처들의 반경방향 크기들을 변화시킴으로써 변동될 수 있다. 전류들은 집속 렌즈(110)의 포커싱 파워 및 빔-제한 어퍼처들의 반경방향 크기들을 둘 다 변경함으로써 변화될 수 있다. 집속 렌즈(110)는 제 1 주 평면의 위치가 이동가능하도록 구성될 수 있는 조정가능한 집속 렌즈일 수 있다. 조정가능한 집속 렌즈는 자기적이도록 구성될 수 있고, 이는 오프-액시스 빔릿들(102_2 및 102_3)이 회전 각도들로 소스 전환 유닛(120)을 조명하게 할 수 있다. 회전 각도들은 조정가능한 집속 렌즈의 제 1 주 평면의 위치 또는 포커싱 파워에 따라 변화할 수 있다. 따라서, 집속 렌즈(110)는 회전-방지 집속 렌즈일 수 있고, 이는 집속 렌즈(110)의 포커싱 파워가 변화되는 동안 회전 각도들을 변화되지 않게 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 집속 렌즈(110)는 조정가능한 회전-방지 집속 렌즈일 수 있고, 여기서 회전 각도들은 집속 렌즈(110)의 제 1 주 평면의 위치 및 포커싱 파워가 변동될 때 변화하지 않는다.
전자 빔 툴(40)은 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 소스(101)는 일차 전자들을 방출하고 일차 전자 빔(102)을 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 건 어퍼처 플레이트(171)는 쿨롱 효과(Coulomb effect)를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 차단하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 쿨롱 효과를 더 감소시키기 위해 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 더 차단한다. 일차 전자 빔(102)은 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)을 통과한 후, 3 개의 일차 전자 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)(또는 다른 여하한 수의 빔릿들)로 트리밍(trim)될 수 있다. 전자 소스(101), 건 어퍼처 플레이트(171), 사전-빔릿 형성 메카니즘(172), 및 집속 렌즈(110)는 전자 빔 툴(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다.
사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 쿨롱 어퍼처 어레이를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 온-액시스(on-axis) 어퍼처라고도 하는 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)의 중심 어퍼처 및 소스 전환 유닛(120)의 중심 디플렉터가 전자 빔 툴(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다. 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)에는 복수의 사전-트리밍 어퍼처들(예를 들어, 쿨롱 어퍼처 어레이)이 제공될 수 있다. 도 2에서, 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 일차 전자 빔(102)이 3 개의 사전-트리밍 어퍼처들을 통과할 때 생성되고, 일차 전자 빔(102)의 나머지 부분의 대부분이 차단된다. 즉, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2 및 102_3)을 형성하지 않는 일차 전자 빔(102)으로부터의 전자들의 대다수 또는 대부분을 트리밍할 수 있다. 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 궁극적으로 일차 전자 빔(102)이 소스 전환 유닛(120)에 들어가기 전에 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)을 형성하는 데 사용되지 않을 전자들을 차단할 수 있다. 일부 실시예들에서, 건 어퍼처 플레이트(171)가 전자 소스(101) 가까이에 제공되어 초기 스테이지에서 전자들을 차단할 수 있는 한편, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)도 복수의 빔릿들 주위에서 전자들을 더 차단하기 위해 제공될 수 있다. 도 2는 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)의 3 개의 어퍼처들을 보여주지만, 적절하다면 여하한 수의 어퍼처들이 존재할 수 있다는 것을 이해한다.
일부 실시예들에서, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 집속 렌즈(110) 아래에 배치될 수 있다. 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)을 전자 소스(101)에 더 가깝게 배치하는 것이 쿨롱 효과를 보다 효과적으로 감소시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 건 어퍼처 플레이트(171)는 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)이 여전히 제조가능하면서 소스(101)에 충분히 가깝게 위치될 수 있는 경우에 생략될 수 있다.
대물 렌즈(131)는 검사를 위해 샘플(1) 상에 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱하도록 구성될 수 있고, 샘플(1)의 표면 상에 3 개의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성할 수 있다. 건 어퍼처 플레이트(171)는 쿨롱 상호작용 효과들을 감소시키기 위해 사용되지 않는 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 차단할 수 있다. 쿨롱 상호작용 효과들은 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S) 각각의 크기를 확대하고, 이에 따라 검사 분해능을 악화시킬 수 있다.
빔 분리기(160)는 다이폴 자기장(magnetic dipole field: B1) 및 다이폴 정전기장(electrostatic dipole field: E1)(둘 다 도 2에 도시되지 않음)을 발생시키는 정전 디플렉터를 포함하는 빈 필터(Wien filter) 타입의 빔 분리기일 수 있다. 이들이 적용되는 경우, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전자에 다이폴 정전기장(E1)에 의해 가해진 힘은 다이폴 자기장(B1)에 의해 전자에 가해진 힘과 크기가 같고, 방향은 반대이다. 그러므로, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 0(zero) 편향 각도들로 직선으로 빔 분리기(160)를 통과할 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(132)은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하여 샘플(1)의 표면의 섹션 내의 3 개의 작은 스캔 영역들에 걸쳐 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 스캐닝할 수 있다. 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에서의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 입사에 응답하여, 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)이 샘플(1)로부터 방출될 수 있다. 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se) 각각은 이차 전자들(에너지 ≤ 50 eV) 및 후방산란된 전자들[빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 랜딩 에너지와 50 eV 사이의 에너지]을 포함하는 에너지들의 분포를 갖는 전자들을 포함할 수 있다. 빔 분리기(160)는 이차 이미징 시스템(150)으로 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 향하게 할 수 있다. 이차 이미징 시스템(150)은 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 전자 검출 디바이스(140)의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3) 상에 포커싱할 수 있다. 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)은 대응하는 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 검출하고, 샘플(1)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성하는 데 사용되는 대응하는 신호들을 생성할 수 있다.
도 2에서, 3 개의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에 의해 각각 생성되는 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 102_3se)은 일차 광축(100_1)을 따라 전자 소스(101)를 향해 위로 이동하고, 연속하여 대물 렌즈(131) 및 편향 스캐닝 유닛(132)을 통과한다. 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se 및 102_3se)은 (빈 필터와 같은) 빔 분리기(160)에 의해 전향되어 이차 광축(150_1)을 따라 이차 이미징 시스템(150)에 진입한다. 이차 이미징 시스템(150)은 3 개의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)을 포함하는 전자 검출 디바이스(140) 상에 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)을 포커싱한다. 그러므로, 전자 검출 디바이스(140)는 3 개의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)에 의해 각각 스캐닝된 3 개의 스캔 구역들의 이미지들을 동시에 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 검출 디바이스(140) 및 이차 이미징 시스템(150)은 하나의 검출 유닛(도시되지 않음)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 대물 렌즈(131), 편향 스캐닝 유닛(132), 빔 분리기(160), 이차 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)와 같은(이에 제한되지는 않음) 이차 전자 빔들의 경로들 상의 전자 광학기 요소들은 하나의 검출 시스템을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(50)는 이미지 획득기(image acquirer: 도시되지 않음) 및 저장소(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말기, 개인용 컴퓨터, 여하한 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 특히 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 장치(40)의 전자 검출 디바이스(140)에 통신 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(140)로부터 신호를 수신할 수 있고, 이미지를 구성할 수 있다. 이에 따라, 이미지 획득기는 샘플(1)의 이미지들을 획득할 수 있다. 또한, 이미지 획득기는 윤곽들의 생성, 획득된 이미지 상의 표시자 중첩 등과 같은 다양한 후-처리 기능들을 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저장소는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 저장소, RAM(random access memory), 다른 타입들의 컴퓨터 판독가능한 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장소는 이미지 획득기와 커플링될 수 있고, 원본 이미지들로서 스캐닝된 원시 이미지 데이터, 및 후-처리된 이미지들을 저장하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(140)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 1 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역들을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 저장소에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역들로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들 각각은 샘플(1)의 피처(feature)를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지들은 시간 시퀀스에 걸쳐 여러 번 샘플링되는 샘플(1)의 단일 이미징 영역의 다수 이미지들을 포함할 수 있다. 다수 이미지들은 저장소에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 샘플(1)의 동일한 위치의 다수 이미지들로 이미지 처리 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(50)는 검출된 이차 전자들의 분포를 얻기 위해 측정 회로들(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기들)을 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 전자 분포 데이터는, 웨이퍼 표면 상에 입사하는 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검사 중인 웨이퍼 구조체들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(1)의 내부 또는 외부 구조체들의 다양한 피처들을 드러내기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 웨이퍼 내에 존재할 수 있는 여하한의 결함들을 드러내기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(50)는 검사 동안 샘플(1)을 이동시키도록 전동 스테이지(motorized stage: 도시되지 않음)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 전동 스테이지가 일정한 속도로 계속해서 한 방향으로 샘플(1)을 이동시킬 수 있게 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기(50)는 전동 스테이지가 스캐닝 프로세스의 단계들에 따라 시간에 걸쳐 샘플(1)의 이동 속도를 변화시킬 수 있게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)의 이미지들에 기초하여 일차 투영 광학 시스템(130) 또는 이차 이미징 시스템(150)의 구성을 조정할 수 있다.
도 2는 전자 빔 툴(40)이 3 개의 일차 전자 빔들을 사용하는 것을 나타내지만, 전자 빔 툴(40)은 2 이상의 일차 전자 빔들을 사용할 수 있다는 것을 이해한다. 본 발명은 장치(40)에서 사용되는 일차 전자 빔들의 수를 제한하지 않는다.
이제 도 3을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 장치에서의 이차 이미징 시스템의 예시적인 구성의 개략적인 다이어그램이다. 이차 이미징 시스템(150)은 하전-입자 빔 검사 시스템[예를 들어, 도 1의 전자 빔 검사 시스템(100)]의 일부일 수 있다는 것을 이해한다.
일부 실시예들에서, 이차 이미징 시스템(150)은 도 3에 예시된 바와 같이 전체 검출 시스템과 함께 도시되고 설명될 것이다. 도 3을 참조하면, 3 개의 프로브 스폿들에 대한 3 개의 이차 전자 빔들만이 도시되지만, 여하한 수의 이차 전자 빔들이 존재할 수 있다. 전체 검출 시스템 내에서, 샘플(1)로부터 시작하여, 제 1 부분은 일차 광축(100_1)을 따르고 제 2 부분은 이차 광축(150_1)을 따른다. 단지 설명을 위해 및 실제 구성과 유사하지 않은 베어링에 대해, 제 1 부분은 전체 검출 시스템이 하나의 직선 광축을 따라 보여질 수 있도록 이차 광축(150_1)을 따르도록 회전된다.
일부 실시예들에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 이차 이미징 시스템(150)은 줌 렌즈(151), 투영 렌즈(152), 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155), 및 스캐닝-방지 편향 유닛(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 이들은 모두 이차 광축(150_1)과 정렬된다. 전자 검출 디바이스(140)의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)은 이차 광축(150_1)에 수직인 검출 평면(SP3) 상에 배치될 수 있다. 줌 렌즈(151), 투영 렌즈(152) 및 대물 렌즈(131)는 함께 검출 평면(SP3) 상으로 샘플(1)의 표면을 투영하며, 즉 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)을 포커싱하여, 편향 스캐닝 유닛(132)이 오프일 때 검출 요소들(140_1, 140_2 및 140_3)에 각각 이차 전자 스폿들을 형성한다.
일부 실시예들에서, 줌 렌즈(151)는 2 개의 정전 렌즈(151_11 및 151_12)를 포함할 수 있다. 줌 렌즈(151)의 이미지 평면은 도 3에 나타낸 바와 같이 전사 평면(transfer plane: SP2)에 있을 수 있다. 투영 렌즈(152)는 하나의 정전 렌즈 및 하나의 자기 렌즈(둘 다 도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 그 이미지 평면은 검출 평면(SP3)에 있을 수 있다. 샘플(1)의 표면으로부터 전사 평면(SP2)까지의 제 1 이미징 배율(M1)은 대물 렌즈(131) 및 줌 렌즈(151)에 의해 실현될 수 있는 반면, 전사 평면(SP2)으로부터 검출 평면(SP3)까지의 제 2 이미징 배율(M2)은 투영 렌즈(152)에 의해 실현될 수 있으며, 샘플(1)의 표면으로부터 검출 평면(SP3)까지의 총 이미징 배율(M)은 M1 및 M2에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 전체 이미징 배율(M)은 M1*M2에 기초할 수 있다.
일부 실시예들에서, 줌 렌즈(151)는 줌 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 2 개의 정전 렌즈들(151_11 및 151_12)의 포커싱 파워를 조정함으로써, 제 1 이미징 배율(M1)은 총 이미징 배율(M)의 원하는 값을 달성하도록 변동될 수 있다. 투영 렌즈(152)는 회전-방지 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 자기 렌즈의 자기장 및 정전 렌즈의 포커싱 파워를 조정함으로써, 검출 평면(SP3) 상의 총 이미지 회전 및 제 2 이미징 배율(M2)은 동일하게 유지될 수 있다. 스캐닝-방지 편향 유닛(도시되지 않음)은 스캐닝-방지 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 편향 스캐닝 유닛(132)으로 이차 전자 빔들을 동기적으로 편향함으로써, 검출 평면(SP3) 상의 3 개의 이차 전자 스폿들의 변위들이 실질적으로 상쇄될 수 있다. 결과적으로, 복수의 프로브 스폿들과 복수의 검출 요소들 사이의 대응 관계는 항상 유지될 수 있다. 편향 스캐닝 유닛(132)에 의해 생성되는 이차 전자 빔들의 편향으로부터 오는 줌 렌즈(151) 및 투영 렌즈(152)의 추가적인 수차를 감소시키기 위해, 스캐닝-방지 편향 유닛은 줌 렌즈(151) 전에 더 잘 배치되고, 이에 따라 이차 전자 빔들은 편향 스캐닝 유닛(132)이 오프인 것처럼 줌 렌즈(151) 및 투영 렌즈(152)를 통과할 것이다. 하지만, 이 경우에 줌 렌즈(151)는 빔 분리기(160)로부터 멀리 떨어져 배치될 수 있고, 결과적으로 큰 초기 수차를 생성할 수 있다.
당업계에 일반적으로 알려진 바와 같이, 이차 전자들의 방출은 람베르트 법칙을 따르며 큰 에너지 확산을 갖는다. 이차 전자의 에너지는 최대 50 eV일 수 있지만, 대부분은 무엇보다도 샘플 재료에 따라 약 5 eV의 에너지를 갖는다. 샘플 상에 착지할 때 빔릿(102_1)의 에너지와 같은 일차 전자 빔릿들의 랜딩 에너지는 0.1 keV 내지 5 keV의 범위에 있을 수 있다. 랜딩 에너지는 일차 전자 소스(101)의 바이어스(bias) 또는 샘플(1)의 바이어스 중 하나 또는 둘 모두를 변동시킴으로써 조정될 수 있다. 그러므로, 대물 렌즈(131)의 여기가 3 개의 빔릿들에 대응하는 포커싱 파워를 제공하도록 조정될 수 있다. 또한, 감소된 수차를 위해, 대물 렌즈(131)는 빔릿들을 회전시키고 랜딩 에너지에 영향을 미치도록 구성되는 자기 또는 전자기 복합 렌즈일 수 있다. 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)에 의해 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3) 상에 형성되는 이차 전자 스폿들의 크기, 위치 또는 배율이 변동할 수 있기 때문에, 이차 전자 스폿들은 대응하는 검출 요소에 인접한 검출 요소에 부분적으로 들어갈 수 있다. 인접한 검출 요소들에 의해 검출된 이차 전자들은 이미지 오버랩들을 발생시켜, 예를 들어 이미지 분해능의 저하를 야기할 수 있다. 하나의 검출 요소로부터의 이미지 신호는 샘플(1)의 하나보다 많은 스캔 구역으로부터의 정보를 포함하여, 크로스토크로 인한 분해능의 손실을 유도할 수 있다.
EBI 시스템(100)과 같은 멀티-빔 SEM들에서의 크로스토크는, 예를 들어 102_1se와 같은 이차 전자 빔의 주변 이차 전자들을 차단(또는 트리밍)하기 위해 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)를 사용함으로써 완화될 수 있다. 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)는 복수의 어퍼처들을 포함할 수 있다. 도 3은 2 개의 어퍼처들(155_1 및 155_2)만을 나타내지만, 적절하다면 여하한 수의 어퍼처들이 사용될 수 있다. 예를 들어, (이후 설명되는) 도 4에 나타낸 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)는 6 개의 어퍼처들(155_1, 155_2, 155_3, 155_4, 155_5, 및 155_6)을 포함한다.
일반적으로, 이차 빔-제한 어퍼처(155)의 어퍼처[예를 들어, 도 3의 어퍼처(155_1)]의 크기가 증가하는 경우, 이차 전자 검출기의 전체 수집 효율은 증가할 수 있다. 하지만, 검출기의 각 검출 요소의 수집 효율들의 차이도 증가할 수 있고, 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3) 간의 크로스토크도 증가할 수 있다. 전자 검출 디바이스(140)의 전체 수집 효율의 증가는 스루풋을 증가시키지만, 각각의 검출 요소(140_1, 140_2, 및 140_3)의 수집 효율들의 차이는 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)에 의해 형성되는 이미지들의 그레이 레벨들을 더 상이하게 할 수 있다. 1 이상의 추가적인 공정들이 수행되어, 그레이 레벨들의 차이로 인한 검사 오차들을 제거할 수 있으며, 이에 의해 검사 스루풋이 감소하고 MBI 장치의 분해능이 악화될 수 있다. 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se) 사이의 크로스토크가 증가하는 경우, 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)에 의해 형성되는 이미지들은 저하될 수 있다. 즉, 큰 크로스토크가 MBI 장치의 검사 분해능을 악화시킨다.
일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)의 어퍼처들 각각은 균일하거나 불균일한 크기, 형상, 또는 단면을 가질 수 있다. 어퍼처의 반경방향 크기가 작을수록, 일반적으로 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)의 이미징 신호들의 크로스토크 및 수집 효율들이 낮을 것이다. 그러므로, 어퍼처들의 반경방향 크기는 적용예 또는 원하는 결과에 의존할 수 있다.
대물 렌즈(131)가 비-자기 침지 모드(non-magnetic immersion mode)에서 기능하는 일부 실시예들에서, 나오는 이차 전자들의 각속도는 샘플 표면에서 0일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 오프-액시스 이차 전자 빔들(102_2se 및 102_3se)의 주 광선들은 대물 렌즈(131)를 빠져 나간 후에도 여전히 자오선(meridional)일 수 있고, 이차 이미징 시스템(150)의 이차 광축(150_1)을 가로지를 수 있다. 또한, 주 광선들은 이차 이미징 시스템(150)의 동일한 평면(수차들이 고려되지 않는 경우)에서 이차 광축(150_1)을 가로지를 수 있다. 이러한 것으로서, 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)은 공통 교차 영역에서 오버랩되도록 구성될 수 있고, 이에 따라 비교적 뚜렷한(sharp) 이차 빔 크로스오버를 형성할 수 있다. 이차 빔 크로스오버 또는 공통 교차 영역이 위치되는 평면은 교차 평면 또는 이차 빔 크로스오버 평면이라고 칭해진다.
도 3은 하나의 교차 평면 상의 완전히 오버랩된 이차 빔들(102_1se 내지 102_3se)에 의해 형성된 예시적인 비교적 뚜렷한 이차 빔 크로스오버 평면을 나타내지만, 이차 전자 빔들 중 1 이상이 교차 평면에서 다른 것들로부터 오프셋될 수 있고 이차 빔 크로스오버는 그렇게 뚜렷하지 않아 이차 광축(150_1)을 따라 이차 빔 크로스오버 평면들의 범위를 형성할 수 있다는 것을 이해한다. 이차 빔 크로스오버 평면의 위치는 무엇보다도 일차 빔릿들의 랜딩 에너지들 또는 대물 렌즈(131)의 여기에 의존할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)는 이차 빔 크로스오버 평면 상에 위치될 수 있거나, 또는 다시 말해서, 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)의 평면은 이차 빔 크로스오버 평면과 일치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)의 평면은 이차 빔 크로스오버 평면의 위치들의 이동 범위 내에 있을 수 있다. 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)는 전자 검출 디바이스(140)를 향하는 주변 이차 전자들을 차단하기 위해 원하는 어퍼처 또는 어퍼처 크기가 사용될 수 있도록 이차 빔 크로스오버 평면을 따라 이동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)는 이차 빔 크로스오버 평면의 위치들의 범위 내에서 최적 위치에 배치될 수 있다.
이제 도 4를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155) 상의 어퍼처들의 예시적인 배열의 개략적인 다이어그램이다. 도 4에서 빔-제한 어퍼처 어레이(155)는 다양한 크기들의 6 개의 어퍼처들을 포함하지만, 여하한 수의 어퍼처들이 사용될 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 단면(102se)은 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)에 입사하는 오버랩된 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 단면을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)은 뚜렷한 이차 빔 크로스오버를 형성하기 위해 동일한 교차 평면에서 오버랩되지 않고, 대신에 교차 평면들의 범위를 형성하도록 이차 광축(150_1)을 따라 오프셋될 수 있다. 이러한 경우, 오버랩된 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 단면(102se)이 뚜렷하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 크로스토크의 발생을 최소화하기 위해, 155_2 및 155_3과 같은 2 개의 인접한 어퍼처들 사이의 거리는 오버랩된 이차 전자 빔(102se)의 반경(R)과 두 어퍼처들 중 더 큰 것의 반경의 합보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155)는 동일한 크기의 적어도 2 개의 어퍼처들을 포함할 수 있고, 이러한 경우, 155_2 및 155_3과 같은 2 개의 인접한 어퍼처들 사이의 거리는 오버랩된 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 단면(102se)의 반경(R)과 두 어퍼처들 중 어느 하나의 반경의 합보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서, 오버랩된 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 단면(102se)의 반경(R)은 일차 빔릿들의 랜딩 에너지들 또는 대물 렌즈(131)의 여기에 의존할 수 있다. 그러므로, [도 4의 단면(102se)에 의해 나타낸] 오버랩된 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 광범위한 반경들을 수용하기 위해, 2 개의 인접한 어퍼처들 사이의 거리는 반경 R의 가장 큰 값에 기초하여 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 단면(102se)은 소정 높이, 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같은 어퍼처 어레이(155)의 높이에서의 일차 빔릿들(102_1 내지 102_3)에 의해 생성된 이차 전자들을 포함한다. 주변 전자들을 차단하기 위해, R이 그 최소값에 있는 높이, 즉 이차 전자들이 크로스오버를 갖는 높이에 어퍼처 홀을 배치하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, 단면(102se)의 반경(R)은 일차 빔릿들의 에너지, 대물 렌즈(131)의 여기, 또는 이차 전자들이 어퍼처에 이르는 높이에 따라 변화한다. 결과로서, 단면(102se)의 반경(R)은 광축(150_1)(또는 z 축)을 따라 상이한 높이들에서 최소값들을 가질 수 있다. x-y 평면에서 어퍼처 어레이를 이동시키면서 높이의 변화를 수용하는 것이 바람직하다.
이제 도 5를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 장치의 전자 빔 툴(500)에서의 이차 이미징 시스템(150)의 예시적인 구성을 나타낸다. 도 3의 전자 빔 툴(40)의 이차 이미징 시스템(150)과 비교하여, 전자 빔 툴(500)의 이차 이미징 시스템(150)은, x-y 평면에서 이동시킴으로써 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)가 z 축을 따라 상이한 높이들에 어퍼처 홀들을 제공하여 z 축을 따라 대응하는 높이들에서 102se의 최소 반경(R)을 수용할 수 있도록, 상이한 높이들에 배치되는 다수 어퍼처 어레이들, 예를 들어 155-1 및 155-2를 포함하는 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상이한 이차 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 주변 전자들을 효과적으로 차단하기 위해, 어퍼처들은 102_1se 내지 102_3se의 크로스오버가 위치되는 평면에 놓일 수 있다. 102_1se 내지 102_3se의 크로스오버는 일차 빔릿들의 에너지 또는 대물 렌즈(131)의 여기의 변화에 응답하여 상이한 높이들에서 z-축을 따라 이동할 수 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 z 축을 따라 상이한 높이들에 배치되는 다수 어퍼처 어레이들(또는 다수 어퍼처 세트들)(155-1 및 155-2)을 포함한다. 각각의 어퍼처 어레이는, 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 축방향 전자들을 허용하면서 상이한 높이들에서 주변 전자들을 차단하도록 구성되는 어퍼처 어레이(155-1) 상의 어퍼처들(155-1_1 및 155-1_2) 및 어퍼처 어레이(155-2) 상의 어퍼처들(155-2_1 및 155-2_2)과 같은 1 이상의 어퍼처(또는 어퍼처 홀)를 포함한다. 일부 실시예들에서, x 축 또는 y 축을 따라 함께 다수 어퍼처 어레이들(155-1 및 155-2)과 통합된 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 이동시킴으로써, z 축[이차 광축(150_1)]을 따라 적절한 높이에 있는 적어도 하나의 어퍼처 홀이 주변 이차 전자 빔들로부터의 크로스토크를 완화하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 x 축 또는 y 축을 따라서만 이동하고, z 축을 따라서는 이동하지 않는다. 결과로서, 시스템의 개선된 정확성 및 감소된 비용으로 더 단순한 구조를 제공하기 위해 전자 빔 툴(500)의 칼럼에 더 적은 수의 모터가 필요하다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 x 축, y 축을 따라 선형, 원형, 직사각형 또는 다른 다각형 패턴으로 이동할 수 있거나, x-y 평면에서 여하한의 다른 규칙적인 또는 불규칙한 경로를 따라 이동할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 어퍼처 어레이(155-1) 상의 어퍼처(155-1_1)가 오프-액시스 이차 전자 빔들(102_2se 및 102_3se)의 주변 전자들의 대부분을 차단하도록 이차 광축(150_1)과 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 빔릿들의 랜딩 에너지 또는 대물 렌즈(131)의 여기의 변화들이 단면(102se)의 최소 반경(R)의 크기 또는 높이의 변화를 야기하는 경우, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 x-y 평면에서 이동되어 다른 이차 전자 빔들에서 발생하는 크로스토크를 차단하면서 또 다른 적절한 어퍼처 홀을 이차 광축과 정렬할 수 있다. 예를 들어, z 축에서의 이동 없이 x-y 평면에서 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 이동시킴으로써, 매칭하는 높이에 위치된 적절한 어퍼처 홀, 예를 들어 어퍼처(155-2_1)이 이차 광축(150_1)과 정렬되어 단면(102se)의 크기 또는 높이의 변화를 수용하고, 오프-액시스 이차 전자 빔들(102_2se 및 102_3se)의 주변 전자들을 차단할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 다수 어퍼처 어레이들은 소정 거리만큼 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 주변 이차 전자들이 빠져나와 이차 빔-제한 어퍼처 어레이의 다른 어퍼처들을 조명할 가능성을 감소시키기 위해, 가능한 한 많은 어퍼처 어레이들을 갖고 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 제한없는 이동을 허용하도록 다수 어퍼처 어레이들 사이의 거리를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 일부 실시예들에서, x 축 또는 y 축을 따른 어퍼처 어레이들 사이의 치수들, 또는 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)에 포함된 어퍼처 어레이들의 총 수는 전자 빔 툴(500)의 칼럼의 치수들에 기초하여 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP) 내의 어퍼처 어레이들의 배열은 무엇보다도 기계적 디자인 고려사항, 이용가능한 공간, 제조성(manufacturability), 및 비용 효율에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 기술들을 사용하여, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 인접한 어퍼처 어레이들 사이에 1 mm 내지 3 mm의 거리를 신뢰성 있고 재현가능하게 달성하는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다른 적절한 거리들이 공간 가용성, 디자인 제한, 비용 효율, 재료, 및 의도된 적용을 포함 -이에 제한되지는 않음- 하는 인자들에 기초하여 선택될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 z 축을 따라 배치되는 여하한의 적절한 수의 어퍼처 어레이들(155-1, 155-2 … 155-n)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가장 낮은 어퍼처 어레이와 가장 높은 어퍼처 어레이 사이의 거리는 5 mm 내지 20 mm의 범위에 있다. 예를 들어, 가장 낮은 어퍼처 어레이와 가장 높은 어퍼처 어레이 사이의 바람직한 거리는 약 10 mm이다. 일부 실시예들에서, 가장 낮은 어퍼처 어레이와 가장 높은 어퍼처 어레이 사이의 거리의 범위는 일차 전자 빔릿들의 랜딩 에너지의 범위와 관련된다. 예를 들어, 랜딩 에너지가 약 0.5 keV 내지 약 3 keV의 범위에 있는 경우, 크로스오버 위치는 z 축을 따라 약 7 mm의 범위 내에서 이동할 수 있다. 또 다른 예시에서, 랜딩 에너지가 약 0.3 keV 내지 약 3 keV의 범위에 있는 경우, 크로스오버 위치는 z 축을 따라 약 10 mm의 범위에서 이동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 공간 가용성, 디자인 제한, 비용 효율, 재료, 및 의도된 적용 등과 같은 1 이상의 다른 인자가 또한 일차 전자 빔릿들의 랜딩 에너지와 조합하여, 또는 이에 추가하여 고려될 수 있다. 일부 실시예들에서, z 축을 따라 배치되는 인접한 어퍼처 어레이들 사이의 거리는 약 0.5 mm 내지 약 3 mm의 범위에 있다. 예를 들어, 인접한 어퍼처 어레이들 사이의 바람직한 거리는 약 2 mm이다. 일부 실시예들에서, 다수 어퍼처 어레이들은 x 축, y 축 또는 여하한의 다른 적절한 패턴(예를 들어, 나선형 패턴)을 따라 가장 낮은 높이(예를 들어, 155-1)에서 가장 높은 높이(예를 들어, 155-n)까지 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)에 엇갈리게 배치(stagger)될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)에 포함된 어퍼처 어레이들의 수를 선택하거나, 인접한 어퍼처 어레이들 사이의 거리를 디자인하거나, 또는 어퍼처 어레이들의 엇갈린 배열을 디자인하는 것은 [예를 들어, 전자 빔 검사 시스템(100)의 대물 렌즈(131)의 여기 또는 일차 빔릿들의 에너지의 가능한 범위에 따라] 이차 전자들이 크로스오버를 가질 수 있는 가능한 위치들 또는 높이들을 고려할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같은 일부 실시예들에서, 이차 전자 빔들, 예를 들어 102_1se, 102_2se 및 102_3se 사이의 크로스토크는 소정 높이의 적절한 어퍼처 어레이 상의 어퍼처 홀[예를 들어, 어퍼처 어레이(155-1) 상의 어퍼처 홀(155-1_1)]에 의해 완화(예를 들어, 차단 또는 트리밍)될 수 있는 한편, 1 이상의 다른 어퍼처 어레이(예를 들어, 155-2)는 이차 전자 빔들과 간섭하지 않고 이를 통과시킬 수 있다. 나타내지 않은 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 상이한 높이들에 있는 상이한 어퍼처 어레이들 상의 어퍼처 홀들은 x-y 평면 내에서 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 이동시킴으로써 다수 어퍼처 어레이들이 다수 높이들에서 동시에 이차 전자 빔들 사이의 크로스토크를 완화하는 데 사용될 수 있도록 배치될 수 있다.
이제 도 6a 내지 도 6d를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 5에 나타낸 전자 빔 툴(500)의 이차 이미징 시스템(150) 내의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 어퍼처 어레이들의 다양한 예시적인 배열들을 나타내는 개략적인 다이어그램들이다. 어퍼처들의 크기 또는 형상, 어퍼처 어레이들(155-1, 155-2 …)의 크기 또는 형상, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 크기 또는 형상은 단지 예시를 위한 것이며, 일정한 비율로 그려진 것이 아님을 이해한다.
도 6a 및 도 6b는 축, 예를 들어 y 축을 따라 정렬되는 한편, 상이한 축, 예를 들어 z 축을 따라 상이한 높이들에 배치되는 복수의 어퍼처 어레이들(155-1, 155-2, …)을 포함하는 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 평면도 및 측면도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 평면도에서 볼 때, 복수의 어퍼처 세트들, 예를 들어 복수의 어퍼처 어레이들은 x 축, 대각선, 또는 다른 적절한 1-차원 패턴을 따라 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 평면도에서 볼 때, 복수의 어퍼처 세트들은 x-y 평면에서 직사각형, 원형, 정사각형, 타원형, 나선형 등과 같은 2-차원 패턴으로 배치되는 한편, z 축을 따라 상이한 높이들에 위치된다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 (예를 들어, z 축에 실질적으로 평행한) 광축(150_1)에 실질적으로 수직인 표면, 예를 들어 도 6b의 표면(157)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 광축(150_1)을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 표면, 예를 들어 도 6b의 표면(157)에 대해 제 1 거리에 제 1 어퍼처 어레이(155-1) 상의 제 1 어퍼처, 예를 들어 어퍼처(155-1_1)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 광축(150_1)을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 표면, 예를 들어 도 6b의 표면(157)에 대해 제 2 거리에 제 2 어퍼처 어레이(155-2) 상의 제 2 어퍼처, 예를 들어 어퍼처(155-2_1)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 거리는 제 2 거리와 상이하다. 이러한 것으로서, 제 1 어퍼처는 제 2 어퍼처와 상이한 높이에 위치된다. 2 개의 어퍼처들만이 도시되어 있지만, 여하한 수의 어퍼처들이 사용될 수 있다. 도 6c 및 도 6d는 원형 형상들이고 다양한 배열들로 정렬된 어퍼처 어레이들(155-1, 155-2, …)을 포함하는 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)들의 평면도들을 예시한다. 일 예시에서, 다수 어퍼처 어레이들(155-1, 155-2, 155-3, …)은 도 6c에 나타낸 바와 같이 x 축 또는 y 축을 따라 정렬된다. 또 다른 예시에서, 다수 어퍼처 어레이들(155-1, 155-2, 155-3, 155-4, …)은 도 6d에 나타낸 바와 같이 원형 패턴으로 정렬된다. 나타내지는 않지만, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 또한 상이한 형상들 또는 크기들로 어퍼처 어레이들을 가질 수 있다. 예를 들어, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트는 정사각형, 직사각형 및 원형 어퍼처 어레이들의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 예시에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트는 각각의 어퍼처 어레이들 상에 상이한 수의 어퍼처 홀들을 포함하는 상이한 크기들을 갖는 어퍼처 어레이들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 구성들 중 어느 하나에 포함되는 어퍼처 어레이들의 수는 이차 이미징 시스템(150)에서 이용가능한 물리적 공간에 기초하는 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 허용가능한 치수들에 의해 제한될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 x 축 또는 y 축과 같은 단일 축, 또는 x 축과 y 축 모두를 따라 이동하거나, 소정 방향(예를 들어, 도 6d에서 시계 방향 또는 반시계 방향)을 따라 회전하여, (예를 들어, 이차 빔 크로스오버 평면의 위치에 매칭하기 위해) 오버랩된 이차 전자 빔이 통과할 수 있는 적절한 어퍼처 어레이에 포함된 어퍼처 홀의 원하는 크기 또는 형상, 또는 z 축을 따라 원하는 위치(예를 들어, 높이)를 선택하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 z 축을 따라 이동하지 않을 수 있다. 본 명세서에 나타낸 바와 같이, x 축 및 y 축은 이차 광축(150_1)에 수직일 수 있고, z 축은 이차 광축(150_1)에 평행할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 광축(150_1)을 따른 이차 빔 크로스오버 평면의 위치는 적어도 일차 빔릿들의 랜딩 에너지들 및 대물 렌즈(131)의 여기를 포함 -이에 제한되지는 않음- 하는 인자들에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 빔릿들의 랜딩 에너지들의 범위에 대한 이차 빔 크로스오버 평면의 대응하는 위치들은 시뮬레이션들 및 데이터 모델링 알고리즘들에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔 크로스오버 평면의 위치는 제어기(50)에 의해 결정될 수 있으며, 제어 신호들이 제어기(50)에 의해 생성되고 모터들을 제어하기 위해 전자 빔 툴(500)로 전송되어 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 위치를 이동시키고 조정할 수 있다.
일차 빔릿들의 랜딩 에너지들에 기초하여, 이차 전자 빔들은 이차 광축(150_1)에 수직인 상이한 평면들에서 오버랩될 수 있고, 이에 따라 랜딩 에너지들의 대응하는 범위에 대한 (예를 들어, z 축을 따른) 이차 빔 크로스오버 평면 위치들의 범위를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 크로스오버 평면 위치들은 랜딩 에너지들의 시뮬레이션에 기초하여 결정될 수 있으며, 이에 따라 이차 빔 크로스오버 평면 위치들의 범위는 시스템에서 사용되는 랜딩 에너지들의 범위에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 사용자 또는 시스템은 알고리즘과 같은 시뮬레이션에 기초하여, 일차 빔릿들의 랜딩 에너지들의 주어진 값에 대한 이차 빔 크로스오버 평면의 좌표를 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하전-입자 빔 검사 시스템[예를 들어, 도 1의 전자 빔 검사 시스템(100)]은 적절한 어퍼처 어레이 상의 어퍼처 홀을 선택하기 위해, 이차 빔 크로스오버 평면의 결정된 위치에 따라 (예를 들어, x 또는 y 축을 따라) 이동하도록 구성되는 이동가능한 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이동가능한 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 이동시킴으로써, 적절한 어퍼처 홀들을 갖는 1 이상의 어퍼처 어레이가 이차 광축(150_1)(또는 z 축)을 따라 크로스오버 위치들의 범위 내에 배치되어 주변 전자들을 효과적으로 차단하고 크로스토크의 가능성을 감소시킬 수 있다.
이제 도 7a 및 도 7b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 장치의 전자 빔 툴(500)의 이차 이미징 시스템(150)의 예시적인 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 평면도 및 측면도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 이차 광축(150_1)에 수직인 축(예를 들어, y 축 또는 x 축)을 따라, 및 이차 광축에 평행한 또 다른 축(예를 들어, z 축)을 따라 상이한 높이들에 배치되는 복수의 어퍼처 어레이들, 예를 들어 155-1 및 155-2를 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 어퍼처 어레이는 여하한의 적절한 패턴으로 배치되는 상이한 크기들을 갖는 복수의 어퍼처 홀들을 포함한다. 나타내지는 않지만, 어퍼처 홀들은 동일한 어퍼처 어레이 내에서 균일한 크기를 가질 수 있다.
이차 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 주변 전자들을 차단하기 위해, 어퍼처 홀들은 102_1se 내지 102_3se의 크로스오버가 위치되는 평면에 배치된다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에 논의된 바와 같이, 이차 빔들(102_1se 내지 102_3se)의 전자들의 크로스오버는 일차 빔릿들의 에너지 및 대물 렌즈(131)의 여기가 변화할 때 z 축을 따라 이동할 수 있다. 따라서, x 축 또는 y 축을 따라 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP) 상의 어퍼처 어레이들(155-1 및 155-2)을 함께 이동시킴으로써, z 축을 따라 제 3 방향으로 부분들을 이동시키지 않고도, 적절한 어퍼처 어레이의 어퍼처 홀이 바람직한 높이(예를 들어, z 값)에 나타날 수 있다. 즉, x 축 또는 y 축을 따라 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 이동시킴으로써, 이차 전자들은 상이한 z 값들에서 적절한 어퍼처 어레이, 예를 들어 155-1 또는 155-2에 크로스오버를 가질 수 있다. 나타내지 않은 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 어퍼처 어레이들 또는 각 어레이 상의 어퍼처 홀들은 크기, 형상, 단면 및 피치가 균일할 수 있다.
이제 도 8a 및 도 8b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 장치의 전자 빔 툴(500)의 이차 이미징 시스템(150)의 예시적인 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 평면도 및 측면도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 x 축 또는 y 축을 따라, 및 z 축을 따라 상이한 높이들에 배치되고 원형인 복수의 어퍼처 어레이들, 예를 들어 155-3 및 155-4를 포함한다. 일부 실시예들에서, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 어퍼처 어레이 상의 어퍼처 홀들은 상이한 크기들을 갖는 원형 형상이고, 원형 패턴으로 분포되어 있다. x 축 또는 y 축을 따라 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 이동시킴으로써, 이차 전자들은 상이한 z 값들에서 적절한 어퍼처 어레이, 예를 들어 155-3 또는 155-4에 크로스오버를 가질 수 있다.
이제 도 9a 및 도 9b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 장치의 전자 빔 툴(500)의 이차 이미징 시스템(150)의 예시적인 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)의 평면도 및 측면도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 x 축 또는 y 축을 따라, 및 z 축을 따라 상이한 높이들에 배치되는 원형과 같은 여하한의 적절한 형상인 여하한의 적절한 수의 어퍼처 어레이들, 예를 들어 155-5, 155-6, 155-7, … 155-i를 포함한다. x 축 또는 y 축을 따라 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)를 이동시킴으로써, 이차 전자들은 상이한 z 값들에서 적절한 어퍼처 어레이, 예를 들어 155-5, 155-6 또는 155-7에 크로스오버를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP) 상의 어퍼처 어레이는 x 축 및 y 축을 따른 직사각형 매트릭스(예를 들어, 도 7a, 도 9a) 또는 원형 패턴(예를 들어, 도 8a)과 같은 여하한의 적절한 패턴으로 배치되는 여하한의 적절한 수의 어퍼처 홀들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP) 상의 어퍼처 어레이는 상이한 크기들의 어퍼처 홀들을 포함할 수 있다(예를 들어, 도 7a, 도 8a, 도 9a). 일부 실시예들에서, 어퍼처 어레이는 유사한 크기의 적어도 2 개의 어퍼처 홀들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 어퍼처 홀들은 소정 방향, 예를 들어 x 축 또는 y 축을 따라 감소하는 크기들로 어퍼처 어레이에 배치될 수 있다. 또한, 어퍼처 홀들은 더 컴팩트한 구조 내에 더 많은 어퍼처 홀들을 피팅하기 위한 대안적인 패턴으로 분포되는 크기들로 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)는 오버랩된 이차 전자 빔이 통과하게 하는 적절한 크기 및 적절한 높이의 어퍼처 홀을 선택하기 위해 x 축 및 y 축 모두를 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 도 7a, 도 8a 및 도 9a는 직사각형 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트[예를 들어, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)]를 나타내지만, 원형, 삼각형, 타원형 등을 포함 -이에 제한되지는 않음- 하는 다른 형상들이 사용될 수 있다. 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트의 크기 및 형상은 이용가능한 물리적 공간, 기계적 디자인 고려사항, 비용 효율 등에 기초하여 결정될 수 있다는 것을 이해한다.
이제 도 10을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-빔 장치의 전자 빔 툴(500)의 이차 이미징 시스템(150)에서 각각 사용되는 적절한 교체가능한 이차 빔-제한 어퍼처 어레이들("교체가능한 어퍼처 어레이"라고도 함), 예를 들어 165-1, 165-2 …을 탈착식으로 수용하기 위한 복수의 슬롯들을 포함하는 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 템플릿(165)을 예시한다. 일부 실시예들에서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 템플릿(165)은 여하한의 적절한 패턴으로 x-y 방향을 따라 분포되는 여하한의 적절한 수의 슬롯들을 포함할 수 있다. 도 6b, 도 7b, 도 8b 및 도 9b와 유사하게, 복수의 슬롯들은 이차 빔 크로스오버 평면의 변화를 수용하도록 상이한 높이들에서 어퍼처 홀들을 포함하는 어퍼처 어레이들을 삽입하기 위해 z 축을 따라 상이한 높이들에 배치된다. 일부 실시예들에서, 복수의 슬롯들은 상이한 크기들 또는 형상들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 슬롯들은 균일한 크기 또는 형상을 갖는다.
일부 실시예들에서, 교체가능한 어퍼처 어레이(165-1)는 x 축 및 y 축을 따라 직사각형 매트릭스에 배치되는 복수의 어퍼처 홀들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 교체가능한 어퍼처 어레이(165-1)는 상이한 크기들의 어퍼처들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 교체가능한 어퍼처 어레이(165-1)는 유사한 크기의 적어도 2 개의 어퍼처들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 교체가능한 어퍼처 어레이(165-2)는 중심 어퍼처 홀 및 중심 어퍼처 주위에 방사상으로 배치된 6 개의 중심을 벗어난 어퍼처들을 포함하는 복수의 어퍼처 홀들, 예를 들어 7 개의 어퍼처 홀들을 포함한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 중심을 벗어난 어퍼처들은 가상 원(파선)을 따라 위치되어, 중심 어퍼처의 중심과 중심을 벗어난 어퍼처들 각각의 중심 사이의 이격 거리가 균일하도록 할 수 있다. 다시 말해서, 중심 어퍼처의 중심과 중심을 벗어난 어퍼처들 각각의 중심 사이의 이격 거리는 원의 반경과 유사하거나 실질적으로 유사할 수 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 교체가능한 어퍼처 어레이(165-2)는 상이한 크기들의 어퍼처들을 포함할 수 있다. 중심 어퍼처는 중심을 벗어난 어퍼처들과 비교하여 크기가 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 중심을 벗어난 어퍼처들 각각은 상이한 크기들로 이루어질 수 있으며, 가상 원의 둘레를 따라 크기가 무작위로 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 교체가능한 어퍼처 어레이, 예를 들어 165-1, 165-2의 2 이상의 어퍼처 홀들은 크기가 유사하거나 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예들에서, 적절한 교체가능한 어퍼처 어레이들을 삽입한 후, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(165)는 x 축 또는 y 축, 또는 x 축과 y 축 모두를 따라 이동하여, 오버랩된 이차 전자 빔이 통과할 수 있는 적절한 높이(z 값)에서 적절한 크기를 갖는 어퍼처 홀을 선택하도록 구성될 수 있다. 교체가능한 어퍼처 어레이(165) 내의 어퍼처들의 원형 배열의 여러 장점들 중 하나는, 다양한 어퍼처 크기들이 x 축 또는 y 축에서의 제한된 이동으로 접근될 수 있다는 것이다.
일부 실시예들에서, 도 10에 나타낸 바와 같은 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 템플릿(165)의 디자인은 사용자의 요구나 시스템 요건에 더 잘 맞도록 사용자로 하여금 1 이상의 교체가능한 어퍼처 어레이, 예를 들어 165-1, 165-2 …를 선택하고 탈착식으로 삽입하게 함으로써 유연하고, 맞춤가능하며, 조정가능한 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 어퍼처 어레이들 또는 어퍼처 홀들은 장기간 사용 후, 예를 들어 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 또는 어레이에 입사하는 이차 전자들에 의해 생성되는 입자, 잔해 및 가스로 인해 오염될 수 있다. 오염은 어퍼처의 유효 크기 또는 형상을 변화시켜, 전자 검출 디바이스(140)의 검출 요소들(예를 들어, 도 3의 140_1, 140_2, 및 140_3)의 수집 효율에 영향을 미치고, 이에 따라 이미지들의 전체 스루풋 및 분해능에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트의 어퍼처 어레이들 상의 어퍼처들의 크기 및 형상은 사용 기간, 재료, 검사 파라미터 등에 기초하여 시간이 지남에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 이차 전자들에 대한 노출이 어퍼처의 에지들 상에 오염 및 잔해 형성을 야기할 수 있고, 따라서 이차 전자들이 통과할 수 있는 어퍼처의 유효 크기 및 형상을 감소시킬 수 있다.
도 10에 나타낸 일부 실시예들에서, 사용자는 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 템플릿(165)에서 열화되거나 손상된 어퍼처 어레이를 새로운 것으로 교체할 수 있다. 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 템플릿(165)에서 교환할 수 있는 교체가능한 어퍼처 어레이들을 갖거나, 하나의 어퍼처 어레이 상에 유사한 크기들의 2 이상의 어퍼처들을 갖는 장점들 중 하나는 유지보수로 인한 툴 정지 시간의 감소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 어퍼처 어레이가 손상되거나 어퍼처들 중 하나가 오염된 경우, 교체가능한 어퍼처 어레이 또는 유사한 크기의 제 2 어퍼처가 사용되어, 중단되지 않는 툴 사용을 허용하고, 결과적으로 웨이퍼 검사의 전체 스루풋을 개선할 수 있다.
이제 도 11을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 샘플의 이미지들을 형성하도록 도 5의 이차 이미징 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트[예를 들어, 도 5, 도 6a 내지 도 6d, 도 7a 및 도 7b, 도 8a 및 도 8b, 도 9a 및 도 9b의 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP), 또는 도 10의 어퍼처 어레이들이 삽입되는 빔-제한 어퍼처 플레이트(165)]를 제어하는 예시적인 방법(1100)을 나타내는 프로세스 흐름도를 예시한다. 일부 실시예들에서, 방법(1100)은 이차 이미징 시스템[예를 들어, 도 5의 이차 이미징 시스템(150)], 이차 이미징 시스템에 커플링된 제어기[예를 들어, 도 1의 EBI 시스템(100)의 제어기(50)], 또는 이차 이미징 시스템에 통신 연결된 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어기(50)는 방법(1100)의 1 이상의 단계를 구현하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어기(50)는 하전 입자 소스를 활성화하여 하전-입자 빔들을 생성하도록 하전 입자 빔 장치의 모듈에 지시할 수 있으며, 이때 샘플과의 상호작용이 이차 하전-입자 빔들을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직으로 위치되도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 1 축[예를 들어, z 축, 또는 이차 광축(150_1)과 같은 광축]을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처[예를 들어, 어퍼처 어레이(155-1)의 어퍼처(155-1_1)], 및 광축을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처[예를 들어, 어퍼처 어레이(155-2)의 어퍼처(155-2_1)]를 포함한다. 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다. 일부 실시예들에서, 제 1 및 제 2 어퍼처들은 동일한 직경을 갖는다.
단계 1110에서, 복수의 이차 전자 빔들(예를 들어, 도 5의 102_1se, 102_2se, 102_3se)과 연계된 크로스오버 평면의 위치가 결정될 수 있다. 본 명세서에 논의된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 이차 빔 크로스오버 평면의 위치는 무엇보다도 일차 빔릿들의 랜딩 에너지 또는 대물 렌즈(131)의 여기에 의존할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 빔릿들(예를 들어, 도 2의 102_1, 102_2 및 102_3)과 샘플의 프로브 스폿들(예를 들어, 도 2의 102_1S, 102_2S 및 102_3S)의 상호작용 시, 샘플[예를 들어, 샘플(1)]로부터 다수 이차 전자 빔들(예를 들어, 도 5의 102_1se, 102_2se, 102_3se)이 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 생성되는 이차 전자 빔들의 수는 샘플에 입사하는 일차 빔릿들의 수와 동일할 수 있다. 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se 및 102_3se)은 빈 필터와 같은 빔 분리기[예를 들어, 도 2의 빔 분리기(160)]에 의해 전향되어, 그 이차 광축(150_1)을 따라 이차 이미징 시스템(150)에 들어갈 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)은 이들이 이차 광축을 따라 공통 교차 영역에서 오버랩되어 (예를 들어, 비교적 뚜렷한 이차 빔 크로스오버와 같은) 이차 빔 크로스오버를 형성하도록 지향될 수 있다. 이차 빔 크로스오버 또는 공통 교차 영역이 위치되는 평면은 교차 평면 또는 이차 빔 크로스오버 평면이라고 칭해진다. 복수의 어퍼처 어레이들(예를 들어, 155-1, 155-2 … 155-n, 도 5)을 포함하는 빔-제한 어퍼처 플레이트[예를 들어, 도 5의 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트(155AP)]는 이차 빔 크로스오버 평면 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 어퍼처 어레이들(예를 들어, 다수 어퍼처 세트들)은 이차 광축에 수직으로, 및 크로스오버 평면에 또는 그 위치들의 범위 내에 배치될 수 있다.
단계 1120에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 크로스오버 평면에 위치시켜 복수의 어퍼처들 중 하나가 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되게 하도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 위치가 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축[예를 들어, 축(150_1)]에 실질적으로 수직으로 위치되는 표면[예를 들어, 표면(157)]을 갖는다. 빔-제한 어퍼처 플레이트는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처(예를 들어, 155-1_1), 및 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처(예를 들어, 155-2_1)를 포함한다. 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하다. 일부 실시예들에서, 복수의 이차 하전-입자 빔들과 연계된 크로스오버 평면의 위치 변화는 샘플 상의 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지의 변화 또는 대물 렌즈[예를 들어, 대물 렌즈(131)]의 여기에 기초하여 결정될 수 있다.
단계 1130에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 (단계 1120으로부터) 결정된 위치에 따라, 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되도록 복수의 어퍼처들 중 하나를 위치시키기 위해 (예를 들어, z 축에 평행한) 광축과 상이한 제 2 축(예를 들어, x 축, y 축, 또는 x-y 평면에서의 방향)을 따라 이동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 1 거리(예를 들어, 광축을 따른 제 1 높이)에서 크로스오버 평면을 형성하는 이차 하전-입자 빔들과 정렬되는 제 1 어퍼처로부터, 제 2 거리(예를 들어, 광축을 따른 제 1 높이와 상이한 제 2 높이)에서 크로스오버 평면을 형성하는 이차 하전-입자 빔들과 정렬되는 제 2 어퍼처로 스위칭하기 위해 제 2 축을 따라 이동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 2 축(예를 들어, x 축 또는 y 축)을 따라, 또는 광축(예를 들어, z 축)에 실질적으로 수직인 평면(예를 들어, x-y 평면)에서 이동된다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축을 따라 이동가능하지 않다. 예를 들어, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 z 축(예를 들어, 이차 광축에 실질적으로 평행한 방향)을 따라 이동가능하지 않거나, 이동될 수 없다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 x 축 또는 y 축을 따라 선형으로, 또는 x-y 평면에서 여하한의 적절한 패턴으로 이동된다. 예를 들어, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 x-y 평면에서 회전 운동으로 이동될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이차 전자 빔들은 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트를 사용하여, 예를 들어 제 1 방향을 따라[예를 들어, z 축 또는 이차 광축(150_1)을 따라] 제 1 위치에 배치되는 [도 5의 어퍼처 어레이(155-1)의 어퍼처(155-1_1)와 같은] 1 이상의 어퍼처를 포함하는 제 1 어퍼처 어레이를 통해 트리밍될 수 있다. 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 어레이는 이차 빔 크로스오버 평면의 위치들에 또는 그 이동 범위 내에 배치될 수 있다. 제 1 어퍼처 어레이는 하전-입자 검출 요소들[예를 들어, 도 5의 전자 검출 디바이스(140)]을 향해 지향되는 주변 이차 전자들을 차단하는 데 사용될 수 있는 적절한 크기 또는 위치를 갖는 1 이상의 어퍼처를 포함할 수 있다. 이차 빔 크로스오버 평면의 위치는 무엇보다도 일차 빔릿들의 랜딩 에너지 또는 대물 렌즈[예를 들어, 도 2의 대물 렌즈(131)]의 여기에 의존할 수 있다. 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 어레이는 이차 빔 크로스오버 평면 이동 범위 내에서 최적 위치에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시킨 후, 이차 전자 빔들은 빔-제한 어퍼처 플레이트를 사용하여, 예를 들어 제 1 방향을 따라[예를 들어, z 축 또는 이차 광축(150_1)을 따라] 제 2 위치에 배치되는 [도 5의 어퍼처 어레이(155-2)의 어퍼처(155-2_1)와 같은] 1 이상의 어퍼처를 포함하는 제 2 어퍼처 어레이를 통해 더 트리밍될 수 있다. 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 2 어퍼처 어레이는 이차 빔 크로스오버 평면의 위치들에 또는 그 이동 범위 내에 배치될 수 있다. 제 2 어퍼처 어레이의 제 2 위치는 제 1 방향, 예를 들어 z 축을 따라 제 1 어퍼처 어레이의 제 1 위치와 상이하다. 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트는 x-y 평면을 따라 이동되어, 제 2 어퍼처 어레이에 포함된 원하는 어퍼처 또는 어퍼처 크기가 하전-입자 검출 요소들[예를 들어, 도 5의 전자 검출 디바이스(140)]을 향해 지향되는 주변 이차 전자들을 차단하는 데 사용될 수 있도록 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 빔 크로스오버 평면의 위치 변화는 무엇보다도 일차 빔릿들의 랜딩 에너지의 변화 또는 대물 렌즈[예를 들어, 도 2의 대물 렌즈(131)]의 여기에 의해 야기될 수 있다. 따라서, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트는 업데이트된 위치에 배치될 수 있으며, 제 2 어퍼처 어레이는 이러한 변화에 응답하여 업데이트된 이차 빔 크로스오버 평면 내에 배치된다. 필요에 따라, 이차 빔-제한 어퍼처 플레이트 상의 어퍼처 어레이들의 수 및 그 배열들의 다른 조합들이 사용될 수 있다는 것을 이해한다.
일부 실시예들에서, 제어기(50)(도 1)는 샘플 상의 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지 또는 대물 렌즈의 여기에 기초하여 복수의 이차 하전-입자 빔들과 연계된 크로스오버 평면의 위치를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 적어도 하나의 어퍼처를 크로스오버 평면 내의 결정된 위치에 배치하게 하는 명령어들을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지의 변화에 의해 야기된 제 1 방향(예를 들어, z 축)을 따른 크로스오버 평면의 위치 변화에 따라, 크로스오버 평면과 제 1 위치에 있는 1 이상의 어퍼처의 제 1 세트[예를 들어, 어퍼처 어레이(155-1)]를 정렬하는 것에서, 업데이트된 크로스오버 평면과 제 2 위치에 있는 1 이상의 어퍼처의 제 2 세트[예를 들어, 어퍼처 어레이(155-2)]를 정렬하는 것으로 스위칭하도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 명령어들을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 크로스오버 평면의 위치 변화에 응답하여 적어도 하나의 어퍼처를 정렬하도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키기 위한 권장사항이 생성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 1 방향(예를 들어, z 축)에 실질적으로 수직인 평면(예를 들어, x-y 평면) 내에서 이동가능하다. 일부 실시예들에서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 1 방향(예를 들어, z 축)을 따라 이동가능하지 않다.
일부 실시예들에서, 트리밍된 이차 전자 빔들은 전자 검출 디바이스의 검출 요소들(예를 들어, 도 5의 140_1, 140_2, 및 140_3)을 향해 투영되어, 샘플의 프로빙된 구역(probed region)들의 이미지들을 생성할 수 있다.
제어기[예를 들어, 도 1의 제어기(50)]의 프로세서가 이미지 검사, 이미지 획득, 집속 렌즈 조정, 하전-입자 소스 활성화, 빔 편향, 빔-제한 어퍼처 어레이[예를 들어, 이차 빔-제한 어퍼처 어레이(155AP)]의 위치설정 및 이동 등을 수행하기 위한 명령어들을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체가 제공될 수 있다. 비-일시적 매체의 보편적인 형태들은, 예를 들어 플로피 디스크, 플렉시블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프, 또는 여하한의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), 여하한의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 여하한의 물리적 매체, RAM(Random Access Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 및 EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), FLASH-EPROM 또는 여하한의 다른 플래시 메모리, NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory), 캐시, 레지스터, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이의 네트워크 버전(networked version)들을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 앞서 설명되고 첨부된 도면들에 예시된 정확한 구성에 제한되지 않으며, 그 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정들 및 변경들이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 다양한 실시예들과 관련하여 설명되었으며, 본 발명의 다른 실시예들이 본 명세서에 개시된 발명의 실행 및 사양을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 사양 및 예시들은 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 발명의 진정한 범위 및 기술사상은 다음 청구항들에 의해 표시되는 것으로 의도된다.
본 실시예들은 다음 항목들을 사용하여 더 설명될 수 있다:
1. 전기 광학 시스템으로서,
광축에 실질적으로 수직인 표면을 갖는 빔-제한 어퍼처 플레이트를 포함하며, 빔-제한 어퍼처 플레이트는:
빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처; 및
빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처를 포함하고, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이한 전기 광학 시스템.
2. 1 항에 있어서, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 세트의 일부인 전기 광학 시스템.
3. 1 항 또는 2 항에 있어서, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 2 어퍼처 세트의 일부인 전기 광학 시스템.
4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 검출 요소들을 포함하는 하전-입자 검출기를 더 포함하고, 복수의 검출 요소들의 각 검출 요소는 복수의 이차 하전-입자 빔들의 대응하는 빔과 연계되는 전기 광학 시스템.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 거리는 10 mm 이하인 전기 광학 시스템.
6. 1 항 내지 5 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 이차 하전-입자 빔들은 복수의 일차 하전-입자 빔들과 샘플 사이의 상호작용에 응답하여 샘플로부터 생성되는 이차 전자들 또는 후방산란된 전자들 중 적어도 하나를 포함하는 전기 광학 시스템.
7. 2 항에 있어서, 제 1 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 전기 광학 시스템.
8. 7 항에 있어서, 제 1 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 전기 광학 시스템.
9. 3 항에 있어서, 제 2 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 전기 광학 시스템.
10. 9 항에 있어서, 제 2 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 전기 광학 시스템.
11. 1 항 내지 10 항 중 어느 하나에 있어서, 광축은 전기 광학 시스템의 이차 광축인 전기 광학 시스템.
12. 1 항 내지 11 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처는 광축에 수직인 제 2 축을 따라 제 2 어퍼처로부터 멀리 배치되는 전기 광학 시스템.
13. 4 항 내지 12 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 이차 하전-입자 빔들은 오버랩되어 전기 광학 시스템의 광축에 수직인 크로스오버 평면 상의 크로스오버 영역을 생성하는 전기 광학 시스템.
14. 1 항 내지 13 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 광축에 수직인 크로스오버 평면의 위치들에 또는 그 범위 내에 위치되는 전기 광학 시스템.
15. 14 항에 있어서, 크로스오버 평면의 위치들의 범위는 샘플 상의 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지 또는 대물 렌즈의 여기에 기초하여 결정되는 전기 광학 시스템.
16. 1 항 내지 15 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 수직인 제 2 축을 따라 이동가능한 전기 광학 시스템.
17. 1 항 내지 16 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축을 따라 이동가능하지 않은 전기 광학 시스템.
18. 1 항 내지 16 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 제 1 어퍼처를, 및 제 2 위치에 제 2 어퍼처를 위치시키기 위해 광축에 수직인 제 2 축을 따라 이동하도록 구성되며, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에서 제 1 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되고, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에서 제 2 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되며, 제 1 및 제 2 크로스오버 평면들은 광축에 실질적으로 수직인 전기 광학 시스템.
19. 1 항 내지 18 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 상이한 크기들을 갖는 전기 광학 시스템.
20. 다수 하전-입자 빔 장치로서,
샘플로부터 하전-입자 검출기 상으로 복수의 이차 하전-입자 빔들을 투영하기 위한 전기 광학 시스템을 포함하며, 전기 광학 시스템은 광축에 실질적으로 수직인 표면을 갖는 빔-제한 어퍼처 플레이트를 포함하고, 빔-제한 어퍼처 플레이트는:
빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처; 및
빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처를 포함하며, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이하고,
하전-입자 검출기는 복수의 검출 요소들을 포함하며, 복수의 검출 요소들의 각 검출 요소는 복수의 이차 하전-입자 빔들의 대응하는 빔과 연계되는 다수 하전-입자 빔 장치.
21. 20 항에 있어서, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 세트의 일부인 다수 하전-입자 빔 장치.
22. 20 항 또는 21 항에 있어서, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 2 어퍼처 세트의 일부인 다수 하전-입자 빔 장치.
23. 20 항 내지 22 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 거리는 10 mm 이하인 다수 하전-입자 빔 장치.
24. 20 항 내지 23 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 이차 하전-입자 빔들은 복수의 일차 하전-입자 빔들과 샘플 사이의 상호작용에 응답하여 샘플로부터 생성되는 이차 전자들 또는 후방산란된 전자들 중 적어도 하나를 포함하는 다수 하전-입자 빔 장치.
25. 21 항 내지 24 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 다수 하전-입자 빔 장치.
26. 21 항 내지 25 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 다수 하전-입자 빔 장치.
27. 22 항 내지 26 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 다수 하전-입자 빔 장치.
28. 22 항 내지 27 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 다수 하전-입자 빔 장치.
29. 20 항 내지 28 항 중 어느 하나에 있어서, 광축은 전기 광학 시스템의 이차 광축인 다수 하전-입자 빔 장치.
30. 20 항 내지 29 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처는 광축에 수직인 제 2 축을 따라 제 2 어퍼처로부터 멀리 배치되는 다수 하전-입자 빔 장치.
31. 20 항 내지 30 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 이차 하전-입자 빔들은 오버랩되어 전기 광학 시스템의 광축에 수직인 크로스오버 평면 상의 크로스오버 영역을 생성하는 다수 하전-입자 빔 장치.
32. 20 항 내지 31 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 광축에 수직인 크로스오버 평면의 위치들에 또는 그 범위 내에 위치되는 다수 하전-입자 빔 장치.
33. 32 항에 있어서, 크로스오버 평면의 위치들의 범위는 샘플 상의 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지 또는 대물 렌즈의 여기에 기초하여 결정되는 다수 하전-입자 빔 장치.
34. 20 항 내지 33 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 수직인 제 2 축을 따라 이동가능한 다수 하전-입자 빔 장치.
35. 20 항 내지 34 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축을 따라 이동가능하지 않은 다수 하전-입자 빔 장치.
36. 20 항 내지 33 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 제 1 어퍼처를, 및 제 2 위치에 제 2 어퍼처를 위치시키기 위해 광축에 수직인 제 2 축을 따라 이동하도록 구성되며, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에서 제 1 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되고, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에서 제 2 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되며, 제 1 및 제 2 크로스오버 평면들은 광축에 실질적으로 수직인 다수 하전-입자 빔 장치.
37. 20 항 내지 36 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 상이한 크기들을 갖는 다수 하전-입자 빔 장치.
38. 샘플의 이미지들을 형성하도록 이차 이미징 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제어하는 방법으로서,
샘플로부터 생성된 복수의 이차 하전-입자 빔들과 연계된 크로스오버 평면의 위치를 결정하는 단계;
복수의 어퍼처들 중 하나가 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬하게 하기 위해, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 크로스오버 평면에 위치시키도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 위치를 결정하는 단계 -빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직으로 위치되는 표면을 가지며, 빔-제한 어퍼처 플레이트는:
빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 복수의 어퍼처들의 제 1 어퍼처; 및
빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 복수의 어퍼처들의 제 2 어퍼처를 포함하고, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이함- ; 및
결정된 위치에 따라, 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되도록 복수의 어퍼처들 중 하나를 위치시키기 위해, 광축에 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
39. 38 항에 있어서,
샘플 상의 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지의 변화 또는 대물 렌즈의 여기에 기초하여 크로스오버 평면의 위치 변화를 결정하는 단계; 및
제 1 위치에 제 1 어퍼처를, 및 제 2 위치에 제 2 어퍼처를 위치시키기 위해 제 2 축을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 단계를 더 포함하며, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에서 제 1 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되고, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에서 제 2 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되며, 제 1 및 제 2 크로스오버 평면들은 광축에 실질적으로 수직인 방법.
40. 38 항 또는 39 항에 있어서, 결정된 위치에서 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 정렬하도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키기 위한 권장사항을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
41. 38 항 내지 40 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 이동가능한 방법.
42. 38 항 내지 41 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축을 따라 이동가능하지 않은 방법.
43. 38 항 내지 42 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직인 평면을 따라, 및 회전 운동으로 이동되는 방법.
44. 38 항 내지 43 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 및 제 2 어퍼처들은 동일한 직경을 갖는 방법.
45. 38 항 내지 43 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 상이한 크기들을 갖는 방법.
46. 38 항 내지 45 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 세트의 일부인 방법.
47. 38 항 내지 46 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 2 어퍼처 세트의 일부인 방법.
48. 38 항 내지 47 항 중 어느 하나에 있어서, 이차 이미징 시스템은 복수의 검출 요소들을 포함하는 하전-입자 검출기를 포함하고, 복수의 검출 요소들의 각 검출 요소는 복수의 이차 하전-입자 빔들의 대응하는 빔과 연계되는 방법.
49. 38 항 내지 48 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 거리는 10 mm 이하인 방법.
50. 38 항 내지 49 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 이차 하전-입자 빔들은 복수의 일차 하전-입자 빔들과 샘플 사이의 상호작용에 응답하여 샘플로부터 생성되는 이차 전자들 또는 후방산란된 전자들 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
51. 38 항 내지 50 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 방법.
52. 38 항 내지 51 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 방법.
53. 38 항 내지 52 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 방법.
54. 38 항 내지 52 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 방법.
55. 36 항 내지 52 항 중 어느 하나에 있어서, 광축은 전기 광학 시스템의 이차 광축인 방법.
56. 38 항 내지 55 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 광축에 수직인 크로스오버 평면의 위치들에 또는 그 범위 내에 위치되는 방법.
57. 전기 광학 시스템이 샘플의 이미지들을 형성하도록 전기 광학 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제어하는 방법을 수행하게 하기 위해 전기 광학 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
상기 방법은:
샘플로부터 생성된 복수의 이차 하전-입자 빔들과 연계된 크로스오버 평면의 위치를 결정하는 단계;
복수의 어퍼처들 중 하나가 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬하게 하기 위해, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 크로스오버 평면에 위치시키도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 위치를 결정하는 단계 -빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직으로 위치되는 표면을 가지며, 빔-제한 어퍼처 플레이트는:
복수의 어퍼처들의 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처를 포함하고, 제 1 어퍼처는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있고 제 2 어퍼처는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있으며, 제 2 거리는 제 1 거리와 상이함- ; 및
결정된 위치에 따라, 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되도록 복수의 어퍼처들 중 하나를 위치시키기 위해, 광축에 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 단계를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
58. 57 항에 있어서, 전기 광학 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 전기 광학 시스템이:
샘플 상의 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지의 변화 또는 대물 렌즈의 여기에 기초하여 크로스오버 평면의 위치 변화를 결정하는 단계; 및
제 1 위치에 제 1 어퍼처를, 및 제 2 위치에 제 2 어퍼처를 위치시키기 위해 제 2 축을 따라 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 단계를 더 수행하게 하며, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에서 제 1 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되고, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에서 제 2 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되며, 제 1 및 제 2 크로스오버 평면들은 광축에 실질적으로 수직인 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
59. 57 항 또는 58 항에 있어서, 전기 광학 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 전기 광학 시스템이:
결정된 위치에서 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 정렬하도록 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키기 위한 권장사항을 제공하는 단계를 더 수행하게 하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
60. 57 항 내지 59 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 이동가능한 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
61. 57 항 내지 60 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축을 따라 이동가능하지 않은 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
62. 57 항 내지 61 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직인 평면을 따라, 및 회전 운동으로 이동되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
63. 57 항 내지 62 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 및 제 2 어퍼처들은 동일한 직경을 갖는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
64. 57 항 내지 62 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 상이한 크기들을 갖는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
65. 57 항 내지 64 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처는 제 1 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 세트의 일부인 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
66. 57 항 내지 65 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처는 제 2 거리에 있는 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 2 어퍼처 세트의 일부인 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
67. 57 항 내지 66 항 중 어느 하나에 있어서, 이차 이미징 시스템은 복수의 검출 요소들을 포함하는 하전-입자 검출기를 포함하고, 복수의 검출 요소들의 각 검출 요소는 복수의 이차 하전-입자 빔들의 대응하는 빔과 연계되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
68. 57 항 내지 67 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 거리는 10 mm 이하인 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
69. 57 항 내지 68 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 이차 하전-입자 빔들은 복수의 일차 하전-입자 빔들과 샘플 사이의 상호작용에 응답하여 샘플로부터 생성되는 이차 전자들 또는 후방산란된 전자들 중 적어도 하나를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
70. 57 항 내지 69 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
71. 57 항 내지 70 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
72. 57 항 내지 71 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 어퍼처 세트의 적어도 2 개의 어퍼처들은 상이한 크기들을 갖는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
73. 57 항 내지 72 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
74. 57 항 내지 73 항 중 어느 하나에 있어서, 광축은 전기 광학 시스템의 이차 광축인 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
75. 57 항 내지 74 항 중 어느 하나에 있어서, 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 광축에 수직인 크로스오버 평면의 위치들에 또는 그 범위 내에 위치되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 바와 같이 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다. 예를 들어, 하전 입자 검사 시스템은 본 발명의 실시예들에 따른 하전 입자 빔 시스템의 일 예시일 수 있다.
Claims (15)
- 다수 하전-입자 빔 장치로서,
샘플로부터 하전-입자 검출기 상으로 복수의 이차 하전-입자 빔들을 투영하기 위한 전기 광학 시스템
을 포함하며, 상기 전기 광학 시스템은 광축에 실질적으로 수직인 표면을 갖는 빔-제한 어퍼처 플레이트(beam-limit aperture plate)를 포함하고, 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트는:
상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있는 제 1 어퍼처; 및
상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있는 제 2 어퍼처를 포함하며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리와 상이하고,
상기 하전-입자 검출기는 복수의 검출 요소들을 포함하며, 상기 복수의 검출 요소들의 각 검출 요소는 복수의 이차 하전-입자 빔들의 대응하는 빔과 연계되는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 거리에 있는 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 세트의 일부인,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 어퍼처는 상기 제 2 거리에 있는 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 2 어퍼처 세트의 일부인,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리 사이의 거리는 10 mm 이하인,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 어퍼처 세트 및 상기 제 2 어퍼처 세트 중 적어도 하나의 세트는 상이한 크기들의 복수의 어퍼처들을 포함하는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 어퍼처 세트 및 상기 제 2 어퍼처 세트 중 적어도 하나의 세트의 복수의 어퍼처들은 선형, 직사각형, 원형, 또는 나선형 패턴으로 배치되는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광축은 상기 전기 광학 시스템의 이차 광축인,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 어퍼처는 상기 광축에 수직인 제 2 축을 따라 상기 제 2 어퍼처로부터 멀리 배치되는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 이차 하전-입자 빔들은 오버랩되어 상기 전기 광학 시스템의 광축에 수직인 크로스오버 평면(crossover plane) 상의 크로스오버 영역을 생성하는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처는 상기 광축에 수직인 크로스오버 평면의 위치들에 또는 그 범위 내에 위치되는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 크로스오버 평면의 위치들의 범위는 상기 샘플 상의 복수의 일차 하전-입자 빔들의 랜딩 에너지(landing energy) 또는 대물 렌즈의 여기(excitation)에 기초하여 결정되는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 빔-제한 어퍼처 플레이트는 제 1 위치에 상기 제 1 어퍼처를, 및 제 2 위치에 상기 제 2 어퍼처를 위치시키기 위해 상기 광축에 수직인 제 2 축을 따라 이동하도록 구성되며, 상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 거리에서 제 1 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되고, 상기 제 2 어퍼처는 상기 제 2 거리에서 제 2 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되며, 상기 제 1 및 제 2 크로스오버 평면들은 상기 광축에 실질적으로 수직인,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 빔-제한 어퍼처 플레이트는 상기 광축을 따라 이동가능하지 않은,
다수 하전-입자 빔 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 어퍼처 및 상기 제 2 어퍼처는 상이한 크기들을 갖는,
다수 하전-입자 빔 장치. - 전기 광학 시스템이 샘플의 이미지들을 형성하도록 상기 전기 광학 시스템의 빔-제한 어퍼처 플레이트를 제어하는 방법을 수행하게 하기 위해 전기 광학 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
상기 방법은:
상기 샘플로부터 생성된 복수의 이차 하전-입자 빔들과 연계된 크로스오버 평면의 위치를 결정하는 단계;
상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 상기 크로스오버 평면에 위치시켜 상기 복수의 어퍼처들 중 하나가 상기 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되게 하도록 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 위치를 결정하는 단계 -상기 빔-제한 어퍼처 플레이트는 광축에 실질적으로 수직으로 위치되는 표면을 갖고, 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트는:
상기 복수의 어퍼처들의 제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처를 포함하며, 상기 제 1 어퍼처는 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 1 거리에 있고, 상기 제 2 어퍼처는 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트의 표면에 대해 제 2 거리에 있으며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리와 상이함- ; 및
결정된 위치에 따라, 상기 크로스오버 평면을 형성하기 위해 오버랩되는 복수의 이차 하전-입자 빔들과 정렬되도록 상기 복수의 어퍼처들 중 하나를 위치시키기 위해, 상기 광축에 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 상기 빔-제한 어퍼처 플레이트를 이동시키는 단계
를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
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