KR20240007649A - 평가 시스템, 평가 방법 - Google Patents

Abstract

평가 시스템들 및 방법들이 개시된다. 일 구성에서, 하전 입자들이 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들로 지향된다. 복수의 제어 전극들이 제어 렌즈 어레이를 정의한다. 제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성된다. 복수의 대물 전극들이 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키는 대물 렌즈 어레이를 정의한다. 대물 렌즈들은 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬된다. 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 선택가능한 랜딩 에너지들이 구현된다. 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 대응하는 전위들을 선택하도록 구성된다.

Description

평가 시스템, 평가 방법

본 출원은 2021년 5월 12일에 출원된 EP 출원 21173657.4 및 2021년 5월 20일에 출원된 EP 출원 21175090.6의 우선권을 주장하며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.

본 명세서에서 제공되는 실시예들은, 예를 들어 샘플로부터 방출되는 신호 전자들을 검출함으로써 샘플을 평가하기 위해 하전 입자들, 특히 전자들을 사용하는 평가 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

반도체 집적 회로(IC) 칩을 제조하는 경우, 예를 들어 광학 효과 및 부수적인 입자들의 결과로서 원하지 않은 패턴 결함들이 제작 공정들 동안 기판(즉, 웨이퍼) 또는 마스크 상에서 필연적으로 발생하여, 수율을 감소시킨다. 그러므로, 원하지 않은 패턴 결함들의 정도를 모니터링하는 것은 IC 칩들의 제조에서 중요한 프로세스이다. 더 일반적으로, 기판 또는 다른 대상물/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 그 제조 동안 및/또는 제조 후 중요 프로세스이다.

하전 입자 빔을 이용한 패턴 검사 툴들이, 예를 들어 패턴 결함들을 검출하기 위해, 샘플이라고 칭해질 수 있는 대상물들을 검사하는 데 사용되어 왔다. 이 툴들은 통상적으로 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 전자 현미경검사 기술들을 사용한다. SEM에서는, 비교적 높은 에너지의 전자들의 일차 전자 빔이 비교적 낮은 랜딩 에너지(landing energy)에서 샘플 상에 착지하기 위해 최종 감속 단계를 목표로 한다. 전자들의 빔은 샘플 상에 프로빙 스폿(probing spot)으로서 포커싱된다. 프로빙 스폿에서의 재료 구조체와 전자들의 빔으로부터의 랜딩 전자들 간의 상호작용은 표면으로부터 이차 전자, 후방산란된 전자 또는 오제 전자와 같은 신호 전자들이 방출되도록 한다. 신호 전자들은 샘플의 재료 구조체로부터 방출될 수 있다. 일차 전자 빔을 샘플 표면에 걸쳐 프로빙 스폿으로서 스캔함으로써, 신호 전자들이 샘플의 표면 전체에 걸쳐 방출될 수 있다. 샘플 표면으로부터 방출된 이러한 신호 전자들을 수집함으로써, 패턴 검사 툴이 샘플의 표면의 재료 구조체의 특성들을 나타내는 이미지를 얻을 수 있다.

일반적으로, 평가 시스템들 및 방법들에서의 하전 입자 빔들의 제어를 개선할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 평가 시스템들 및 방법들에서의 하전 입자 빔들의 제어를 개선하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하도록 구성되는 제어기를 포함하며, 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 대응하는 전위들을 선택하도록 구성된다.

본 발명의 앞선 실시형태 및 다른 실시형태는 첨부된 도면들과 함께 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 멀티-빔 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 집속 렌즈 어레이를 포함하는 예시적인 전자 광학 칼럼의 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 예시적인 구성에 대한 랜딩 에너지 대 분해능의 그래프이다.
도 5는 제어 렌즈 및 대물 렌즈의 확대된 다이어그램이다.
도 6은 예시적인 구성의 대물 렌즈 어레이의 부분의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 대물 렌즈 어레이의 부분의 저면도이다.
도 8은 도 6의 대물 렌즈 어레이의 부분의 수정된 버전의 저면도이다.
도 9는 도 6의 대물 렌즈에 통합된 검출기의 확대된 개략적인 단면도이다.
도 10은 매크로 시준기(macro collimator) 및 매크로 스캔 디플렉터를 포함하는 예시적인 전자 광학 칼럼의 개략적인 다이어그램이다.
도 11은 평가 시스템의 대물 렌즈 어레이 및 제어 렌즈 어레이의 부분들의 개략적인 단면도이다.
도 12는 2 개의 상이한 랜딩 에너지들에 대한 최소화된 분해능의 곡선들을 나타내는 빔 전류 대 분해능의 그래프이다.
도 13은 시스템의 8 개의 상이한 물리적 구성들 각각에 대해 고정된 이미지 평면으로 최소화된 분해능에서 랜딩 에너지가 2.5 keV로부터 1 keV까지 계단식인 곡선들을 추가로 나타내는 도 12의 그래프이다.
도 14는 0.5 keV의 랜딩 에너지로 내려가도록 확장된 도 13의 그래프이다.
도 15는 이미지 평면이 이동가능한 경우와 비교하여, 이미지 평면이 고정되는 경우에 대한 랜딩 에너지의 함수로서 분해능 성능을 나타내는 그래프이다.
도 16은 고정된 이미지 평면 위치에서의 계단식 랜딩 에너지의 곡선이 시스템의 물리적 구성들 중 하나에 대해, 및 축소를 제어함으로써 달성된 빔 전류의 변동을 나타내는 추가 곡선들로 도시되어 있는 도 13의 그래프이다.

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 설명에서 설명되는 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내지는 않는다. 대신에, 이들은 첨부된 청구항들에서 언급되는 바와 같은 본 발명에 관련된 실시형태들과 일치하는 장치들 및 방법들의 예시들에 불과하다.

디바이스들의 물리적 크기를 감소시키는 전자 디바이스들의 향상된 컴퓨팅 능력은 IC 칩에서 트랜지스터, 커패시터, 다이오드 등과 같은 회로 구성요소들의 패킹 밀도를 크게 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 더 작은 구조체들이 만들어질 수 있게 하는 증가된 분해능에 의해 가능해졌다. 예를 들어, 엄지손톱의 크기이고 2019년 또는 그 이전에 이용가능한 스마트 폰의 IC 칩은 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락의 1/1000 미만이다. 따라서, 반도체 IC 제조가 수백 개의 개별 단계들을 갖는 복잡하고 시간-소모적인 공정이라는 것은 놀라운 일이 아니다. 심지어 한 단계에서의 오차들이 최종 생산물의 기능에 극적으로 영향을 미칠 잠재력을 갖는다. 하나의 "치명적 결함(killer defect)"도 디바이스 실패를 야기할 수 있다. 제조 공정의 목표는 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다. 예를 들어, 50-단계 공정(여기서, 단계는 웨이퍼 상에 형성되는 층들의 수를 나타낼 수 있음)에 대해 75 % 수율을 얻기 위해, 각각의 개별적인 단계가 99.4 %보다 큰 수율을 가져야 한다. 각각의 개별적인 단계가 95 %의 수율을 갖는 경우, 전체 공정 수율은 7 %만큼 낮을 것이다.

IC 칩 제조 설비에서는 높은 공정 수율이 바람직하지만, 시간 당 처리되는 기판들의 수로 정의되는 높은 기판(즉, 웨이퍼) 스루풋을 유지하는 것도 필수적이다. 높은 공정 수율 및 높은 기판 스루풋은 결함의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 특히 결함들을 검토하기 위해 조작자 개입이 필요한 경우에 그러하다. 따라서, [스캐닝 전자 현미경('SEM')과 같은] 검사 툴들에 의한 마이크로 및 나노-스케일 결함들의 고스루풋 검출 및 식별이 높은 수율 및 낮은 비용을 유지하기 위해 필수적이다.

SEM은 스캐닝 디바이스 및 검출기 장치를 포함한다. 스캐닝 디바이스는 일차 전자들을 생성하는 전자 소스를 포함하는 조명 장치, 및 일차 전자들의 1 이상의 포커싱된 빔으로 기판과 같은 샘플을 스캔하는 투영 장치를 포함한다. 적어도 조명 장치 또는 조명 시스템, 및 투영 장치 또는 투영 시스템은 함께 전자 광학 시스템 또는 장치라고 칭해질 수 있다. 일차 전자들은 샘플과 상호작용하고, 이차 전자들을 생성한다. 검출 장치는 SEM이 샘플의 스캔된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔될 때 샘플로부터 이차 전자들을 포착한다. 고스루풋 검사를 위해, 검사 장치들 중 일부는 일차 전자들의 다수 포커싱된 빔들, 즉 멀티-빔을 사용한다. 멀티-빔의 구성 빔(component beam)들은 서브-빔들 또는 빔릿(beamlet)들로 지칭될 수 있다. 멀티-빔은 샘플의 상이한 부분들을 동시에 스캔할 수 있다. 그러므로, 멀티-빔 검사 장치는 단일-빔 검사 장치보다 훨씬 더 빠른 속도로 샘플을 검사할 수 있다.

알려진 멀티-빔 검사 장치의 구현이 아래에 설명되어 있다.

도면들은 개략적이다. 그러므로, 도면들에서의 구성요소들의 상대적인 치수들은 명확함을 위해 과장된다. 도면들의 다음 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소들 또는 개체들을 지칭하며, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 설명 및 도면들은 전자 광학 장치에 관한 것이지만, 실시예들은 본 개시내용을 특정 하전 입자들로 제한하는 데 사용되지 않는다는 것을 이해한다. 그러므로, 본 명세서 전체에 걸친 전자들에 대한 언급은 더 일반적으로 하전 입자들에 대한 언급으로 간주될 수 있으며, 하전 입자들이 반드시 전자들인 것은 아니다.

이제 도 1을 참조하며, 이는 하전 입자 빔 평가 시스템 또는 단순히 평가 시스템이라고도 할 수 있는 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)는 주 챔버(10), 로드 락 챔버(load lock chamber: 20), 전자 빔 툴(40), EFEM(equipment front end module: 30) 및 제어기(50)를 포함한다. 전자 빔 툴(40)은 주 챔버(10) 내에 위치된다.

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. 예를 들어, 제 1 로딩 포트(30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)는 검사될 기판들[예를 들어, 반도체 기판들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 기판들] 또는 샘플들(이후, 기판, 웨이퍼 및 샘플은 집합적으로 "샘플"이라고 함)을 포함하는 기판 FOUP(front opening unified pod)들을 수용할 수 있다. EFEM(30) 내의 1 이상의 로봇 아암(robot arm)(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로 샘플들을 이송한다.

로드 락 챔버(20)는 샘플 주위의 가스를 제거하는 데 사용된다. 이는 주위 환경에서의 압력보다 낮은 국부적 가스 압력인 진공을 생성한다. 로드 락 챔버(20)는 로드 락 챔버(20) 내의 가스 입자들을 제거하는 로드 락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 로드 락 진공 펌프 시스템의 작동은 로드 락 챔버가 대기압 미만의 제 1 압력에 도달할 수 있게 한다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로부터 주 챔버(10)로 샘플을 이송한다. 주 챔버(10)는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 주 챔버 진공 펌프 시스템은 샘플 주위에서의 압력이 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(10) 내의 가스 분자들을 제거한다. 제 2 압력에 도달한 후, 샘플은 전자 빔 툴로 이송되고 이에 의해 검사될 수 있다. 전자 빔 툴(40)은 멀티-빔 전자 광학 장치를 포함할 수 있다.

제어기(50)는 전자 빔 툴(40)에 전자적으로 연결된다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 제어하도록 구성되는 (컴퓨터와 같은) 프로세서일 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. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 장치의 구성 요소들 중 하나에 위치될 수 있거나, 또는 이는 구성 요소들 중 적어도 2 개에 걸쳐 분포될 수 있다. 본 발명은 전자 빔 검사 툴을 하우징하는 주 챔버(10)의 예시들을 제공하지만, 본 발명의 실시형태들은 가장 넓은 의미에서 전자 빔 검사 툴을 하우징하는 챔버에 제한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 오히려, 앞선 원리들은 제 2 압력 하에서 작동하는 장치의 다른 구성들 및 다른 툴들에도 적용될 수 있다는 것을 이해한다.

이제 도 2를 참조하며, 이는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 일부인 멀티-빔 검사 툴을 포함하는 예시적인 전자 빔 툴(40)을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 멀티-빔 전자 빔 툴(40)[본 명세서에서 장치(40)라고도 함]은 전자 소스(201), 투영 장치(230), 전동 스테이지(motorized stage: 209), 및 샘플 홀더(207)를 포함한다. 전자 소스(201) 및 투영 장치(230)는 함께 조명 장치라고 칭해질 수 있다. 샘플 홀더(207)는 전동 스테이지(209)에 의해 지지되어 검사를 위한 샘플(208)(예를 들어, 기판 또는 마스크)을 유지한다. 멀티-빔 전자 빔 툴(40)은 전자 검출 디바이스(240)를 더 포함한다.

전자 소스(201)는 캐소드(cathode: 도시되지 않음) 및 추출기 또는 애노드(anode: 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 작동 동안, 전자 소스(201)는 캐소드로부터 일차 전자들로서 전자들을 방출하도록 구성된다. 일차 전자들은 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출 또는 가속되어 일차 전자 빔(202)을 형성한다.

투영 장치(230)는 일차 전자 빔(202)을 복수의 서브-빔들(211, 212, 213)로 전환하고, 각각의 서브-빔을 샘플(208) 상으로 향하게 하도록 구성된다. 단순화를 위해 3 개의 서브-빔들이 예시되지만, 수십, 수백, 수천, 수만, 또는 심지어 수십만 개(또는 그 이상)의 서브-빔들이 존재할 수 있다. 서브-빔들은 빔릿들로 지칭될 수 있다.

제어기(50)는 전자 소스(201), 전자 검출 디바이스(240), 투영 장치(230), 및 전동 스테이지(209)와 같은, 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 다양한 부분들에 연결될 수 있다. 제어기(50)는 다양한 이미지 및 신호 처리 기능들을 수행할 수 있다. 또한, 제어기(50)는 하전 입자 멀티-빔 장치를 포함한 하전 입자 빔 검사 장치의 작동들을 통제하기 위해 다양한 제어 신호들을 생성할 수 있다.

투영 장치(230)는 검사를 위한 샘플(208) 상에 서브-빔들(211, 212, 및 213)을 포커싱하도록 구성될 수 있고, 샘플(208)의 표면에 3 개의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)을 형성할 수 있다. 투영 장치(230)는 샘플(208)의 표면의 섹션에서 개별 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)을 스캔하기 위해 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213)을 편향하도록 구성될 수 있다. 샘플(208) 상의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)에 대한 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213)의 입사에 응답하여, 신호 입자들로 지칭될 수 있는 이차 전자들 및 후방산란 전자들을 포함하는 전자들이 샘플(208)로부터 생성된다. 이차 전자들은 전형적으로 50 eV 이하인 전자 에너지를 갖고, 후방산란 전자들은 전형적으로 50 eV와 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖는다.

전자 검출 디바이스(240)는 이차 전자들 및/또는 후방산란 전자들을 검출하고, 예를 들어 샘플(208)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 제어기(50) 또는 신호 처리 시스템(도시되지 않음)으로 전송되는 대응하는 신호들을 생성하도록 구성된다. 전자 검출 디바이스는 투영 장치에 통합될 수 있거나, 또는 이로부터 분리되고, 이차 광학 칼럼이 제공되어 이차 전자들 및/또는 후방산란 전자들을 전자 검출 디바이스로 향하게 할 수 있다.

제어기(50)는 이미지 획득기(image acquirer: 도시되지 않음) 및 저장 디바이스(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 프로세서, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말기, 개인용 컴퓨터, 여하한 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 제어기의 처리 기능의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 따라서, 이미지 획득기는 적어도 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 특히 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 신호 통신을 허용하는 장치(40)의 전자 검출 디바이스(240)에 통신 연결될 수 있다. 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 신호를 수신할 수 있고, 신호에 포함된 데이터를 처리할 수 있으며, 이로부터 이미지를 구성할 수 있다. 이에 따라, 이미지 획득기는 샘플(208)의 이미지들을 획득할 수 있다. 또한, 이미지 획득기는 윤곽(contour)들의 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. 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, 후-처리 이미지들 및 원본 이미지들로서 스캔된 원시 이미지 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다.

이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)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(208)의 피처(feature)를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지들은 시간 주기에 걸쳐 여러 번 샘플링되는 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 다수 이미지들을 포함할 수 있다. 다수 이미지들은 저장소에 저장될 수 있다. 제어기(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 다수 이미지들로 이미지 처리 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.

제어기(50)는 검출된 이차 전자들의 분포를 얻기 위해 측정 회로(예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터들)를 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 전자 분포 데이터는, 샘플 표면 상에 입사하는 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검사 중인 샘플 구조체들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조체들의 다양한 피처들을 드러내기 위해 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 이에 의해 샘플 내에 존재할 수 있는 여하한의 결함들을 드러내기 위해 사용될 수 있다.

제어기(50)는 샘플(208)의 검사 동안 샘플(208)을 이동시키도록 전동 스테이지(209)를 제어할 수 있다. 제어기(50)는 전동 스테이지(209)가 적어도 샘플 검사 동안, 바람직하게는 계속해서, 예를 들어 일정한 속도로 한 방향으로 샘플(208)을 이동시킬 수 있게 할 수 있다. 제어기(50)는 다양한 파라미터들에 따라 샘플(208)의 이동 속도를 변화시키도록 전동 스테이지(209)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 예를 들어 적어도 스테이지의 조합된 스테핑 및 스캐닝 전략에 관하여 본 명세서에서 인용참조되는 2021년 5월 3일에 출원된 EPA 21171877.0에 개시된 바와 같이 스캐닝 프로세스의 검사 단계들 및/또는 스캔들의 특성에 따라 (그 방향을 포함하여) 스테이지 속도를 제어할 수 있다.

도 3은 평가 시스템에서 사용되는 예시적인 전자 광학 칼럼의 개략적인 다이어그램이다. 쉽게 설명하기 위해, 여기서 렌즈 어레이들은 타원 형상들의 어레이들로 개략적으로 도시되어 있다. 각각의 타원 형상은 렌즈 어레이 내의 렌즈들 중 하나를 나타낸다. 타원 형상은 관행에 따라, 광학 렌즈들에서 흔히 채택되는 양면 볼록 형태에 비유하여 렌즈를 표현하는 데 사용된다. 하지만, 본 명세서에서 논의되는 것과 같은 하전 입자 구성들의 맥락에서, 렌즈 어레이들은 통상적으로 정전기적으로 작동할 것이므로, 양면 볼록 형상을 채택하는 여하한의 물리적 요소들을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 렌즈 어레이들은 대신에 어퍼처(aperture)들을 갖는 다수 플레이트들을 포함할 수 있다. 어퍼처들을 갖는 각각의 플레이트는 전극이라고 칭해질 수 있다. 전극들은 멀티-빔의 서브-빔들의 서브-빔 경로들을 따라 직렬로 제공될 수 있다.

전자 소스(201)는 투영 시스템(230)의 일부를 형성하는 집속 렌즈(231)들의 어레이로 전자들을 향하게 한다. 전자 소스는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터(high brightness thermal field emitter)이다. 수십, 수백 또는 수천 개의 집속 렌즈들(231)이 존재할 수 있다. 집속 렌즈들(231)은 멀티-전극 렌즈들을 포함할 수 있고, 특히 e-빔을 복수의 서브-빔들로 분할하고 각각의 서브-빔에 대한 렌즈를 제공하는 렌즈 어레이에 대해 본 명세서에서 인용참조되는 EP1602121A1에 기초한 구성을 가질 수 있다. 집속 렌즈 어레이는 전극들로서 작용하는 적어도 2 개, 바람직하게는 3 개의 플레이트들의 형태를 취할 수 있으며, 각각의 플레이트의 어퍼처는 서로 정렬되고 서브-빔의 위치에 대응한다. 플레이트들 중 적어도 2 개는 원하는 렌징 효과(lensing effect)를 달성하기 위해 작동 동안 상이한 전위들에서 유지된다. 집속 렌즈 어레이의 플레이트들 사이에는, 예를 들어 세라믹 또는 유리와 같은 절연 재료로 만들어진 전기 절연 플레이트들이 있으며, 서브-빔들을 위한 1 이상의 어퍼처를 갖는다. 대안적인 구성에서, 플레이트들 중 1 이상은 자신의 전극을 각각 갖는 어퍼처들을 특징으로 할 수 있으며, 각각은 그 주변을 둘러싸는 전극들의 어레이를 갖거나 공통 전극을 갖는 어퍼처들의 그룹들로 배치될 수 있다.

일 구성에서, 집속 렌즈 어레이는 하전 입자들이 각각의 렌즈에 들어가고 나갈 때 동일한 에너지를 갖는 3 개의 플레이트 어레이들로 형성되며, 이 구성은 아인젤 렌즈(Einzel lens)라고 칭해질 수 있다. 따라서, 아인젤 렌즈 자체 내(렌즈의 입구 전극과 출구 전극 사이)에서만 분산이 발생하여, 축외 색수차(off-axis chromatic aberrations)가 제한된다. 집속 렌즈들의 두께가 낮은 경우, 예를 들어 수 mm인 경우, 이러한 수차들은 작거나 무시할 수 있는 영향을 미친다.

어레이 내의 각각의 집속 렌즈는 각자의 중간 포커스(233)에 포커싱되는 각자의 서브-빔(211, 212, 213)으로 전자들을 향하게 한다. 시준기 또는 시준기들의 어레이가 각자의 중간 포커스(233)에서 작동하도록 위치될 수 있다. 시준기들은 중간 포커스들(233)에 제공되는 디플렉터들(235)의 형태를 취할 수 있다. 디플렉터들(235)은 주 광선(빔 축이라고도 할 수 있음)이 샘플(208) 상에 실질적으로 수직으로(즉, 샘플의 공칭 표면에 대해 실질적으로 90°로) 입사될 것을 보장하기 위해 효과적인 양만큼 각자의 빔릿(211, 212, 213)을 굽히도록 구성된다.

디플렉터들(235) 아래[즉, 빔 하류 또는 소스(201)로부터 더 멀리]에는 각각의 서브-빔(211, 212, 213)에 대한 제어 렌즈(251)를 포함하는 제어 렌즈 어레이(250)가 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 각자의 전위 소스들에 연결되는 2 이상의, 바람직하게는 적어도 3 개의 플레이트 전극 어레이들을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 절연 플레이트들이 예를 들어 전극들 사이에서 전극들과 접촉하고 있다. 플레이트 전극 어레이들 각각은 제어 전극이라고 칭해질 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)의 기능은 빔의 축소와 관련하여 빔 개방 각도(beam opening angle)를 최적화하고, 및/또는 서브-빔들(211, 212, 213)을 샘플(208)로 향하게 하는 대물 렌즈들(234)로 전달되는 빔 에너지를 제어하는 것이다.

선택적으로, 스캔 디플렉터들(260)의 어레이가 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈들(234)의 어레이(대물 렌즈 어레이) 사이에 제공된다. 스캔 디플렉터들(260)의 어레이는 각각의 서브-빔(211, 212, 213)에 대한 스캔 디플렉터(261)를 포함한다. 각각의 스캔 디플렉터는 각자의 서브-빔(211, 212, 213)을 한 방향 또는 두 방향으로 편향하여 샘플(208)에 걸쳐 서브-빔을 한 방향 또는 두 방향으로 스캔하도록 구성된다.

검출기의 검출기 모듈(402)이 대물 렌즈들(234)과 샘플(208) 사이에 또는 그 안에 제공되어, 샘플(208)로부터 방출된 신호 전자들/입자들을 검출한다. 이러한 검출기 모듈(402)의 예시적인 구성이 아래에서 설명된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 검출기는 대물 렌즈 어레이 또는 심지어 제어 렌즈 어레이의 일차 빔 경로를 따라 빔 상류에 검출기 요소들을 가질 수 있다는 것을 유의한다.

도 3의 시스템은 제어 렌즈들 및 대물 렌즈들의 전극들에 적용되는 전위들을 변동시킴으로써 샘플 상의 전자들의 랜딩 에너지를 제어하도록 구성된다. 제어 렌즈들 및 대물 렌즈들은 함께 동작하며, 대물 렌즈 조립체라고 칭해질 수 있다. 랜딩 에너지는 평가되고 있는 샘플의 성질에 따라 이차 전자들의 방출 및 검출을 증가시키도록 선택될 수 있다. 제어기는 랜딩 에너지를 사전설정된 범위 내의 여하한의 원하는 값 또는 복수의 사전설정된 값들 중 원하는 값으로 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 랜딩 에너지는 사전설정된 범위, 예를 들어 1000 eV 내지 5000 eV에서 원하는 값으로 제어될 수 있다. 도 4는 빔 개방 각도/축소가 변화하는 랜딩 에너지에 대해 다시 최적화된다고 가정하여, 랜딩 에너지의 함수로서 분해능을 도시하는 그래프이다. 알 수 있는 바와 같이, 평가 툴의 분해능은 최소값 LE_min에 이르기까지 랜딩 에너지의 변화에 따라 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 분해능이 LE_min 아래에서는 악화되는데, 이는 대물 렌즈들 및/또는 검출기와 샘플 사이의 최소 간격을 유지하기 위해 대물 렌즈들의 렌즈 강도 및 대물 렌즈들 내의 전기장을 감소시켜야 하기 때문이다. 또한, 아래에서 더 논의되는 바와 같은 교환가능한 모듈들이 랜딩 에너지를 변동시키거나 제어하기 위해 채택될 수 있다.

본 명세서에서, 도 4의 그래프의 수평 또는 x 축을 따라 도시되는 '분해능'은 샘플에서 서브-빔의 분해가능한 최소 치수(예를 들어, 크기)라는 것을 유의하여야 한다. (예를 들어, x 축을 따른) 분해능은 거리 단위, 예를 들어 나노미터 단위의 값들을 갖는다. 통상적으로, 빔 형상은 가우시안에 가깝다. 가우시안 프로파일을 갖는 이러한 빔의 크기 또는 분해능의 흔히 사용되는 정의는 전류의 50 퍼센트(50 %)를 포함하는 빔 직경이다(이는 2-차원 FW50이라고 할 수 있음). 흔히 사용되는 또 다른 정의는 빔이 에지 위로 스캔될 때 세기 레벨의 제 1 사분위수와 제 3 사분위수 또는 세기 레벨의 25 퍼센트(25 %)와 75 퍼센트(75 %) 사이의 거리이다(이는 1-차원 FW50이라고 할 수 있음). 이 정의들은 거리 단위로 표현된다. 가우시안 빔 형상을 가정하면, 이들은 스케일링 계수를 곱함으로써 서로 바뀔 수 있다. 이 측정들은 신호 입자들이 검출은 커녕 생성되기도 전에, 일차 빔에서 수행된다는 것을 유의하여야 한다. 그러므로, 본 명세서에 개시된 바와 같은 분해능에 대한 언급은 이미지 분해능 및 이에 따른 픽셀 크기와 관련이 없다. 의심의 여지를 없애기 위해, 본 명세서에서 사용되는 일련의 용어들에서, 분해능은 빔의 분해능; 샘플의 표면에서의 빔의 분해가능한 최소 치수를 정의한다.

바람직하게는, 랜딩 에너지는 주로 제어 렌즈들을 빠져나가는 전자들의 에너지를 제어함으로써 변동된다. 대물 렌즈들 내의 전위차들은 바람직하게는 이 변동 동안 일정하게 유지되어 대물 렌즈들 내의 전기장이 가능한 한 높게 유지되도록 한다. 추가적으로, 제어 렌즈에 적용되는 전위들은 빔 개방 각도 및 축소를 최적화하는 데 사용될 수 있다. 또한, 제어 렌즈는 랜딩 에너지의 변화들을 고려하여 포커스 위치를 보정하도록 기능할 수 있기 때문에 리포커스 렌즈(refocus lens)라고 칭해질 수도 있다. 바람직하게는, 각각의 제어 렌즈는 아래에서 더 논의되는 바와 같이 2 개의 독립적인 제어 변수들을 제공하기 위해 3 개의 전극들을 포함한다. 예를 들어, 전극들 중 하나는 축소를 제어하는 데 사용될 수 있는 한편, 상이한 전극은 랜딩 에너지를 독립적으로 제어하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 각각의 제어 렌즈는 2 개의 전극들만을 가질 수 있다. 2 개의 전극들만이 있는 경우, 대조적으로, 전극들 중 하나가 축소 및 랜딩 에너지를 모두 제어하여야 할 수 있다.

도 5는 대물 렌즈 어레이의 하나의 대물 렌즈(300)와 제어 렌즈 어레이(250)의 하나의 제어 렌즈(600)의 확대된 개략적인 도면이다. 대물 렌즈(300)는 전자 빔을 10보다 큰, 바람직하게는 50 내지 100 이상의 범위의 계수로 축소시키도록 구성될 수 있다. 대물 렌즈는 중간 또는 제 1 전극(301), 하부 또는 제 2 전극(302), 및 상부 또는 제 3 전극(303)을 포함한다. 전압 소스들(V1, V2, V3)이 각각 제 1, 제 2 및 제 3 전극들에 전위들을 적용하도록 구성된다. 추가 전압 소스(V4)가 샘플에 연결되어, 접지될 수 있는 제 4 전위를 적용한다. 전위들은 샘플(208)에 대해 정의될 수 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 전극들에는 각각 각자의 서브-빔이 전파되는 어퍼처가 제공된다. 제 2 전위는 샘플의 전위와 유사할 수 있으며, 예를 들어 샘플보다 50 V 내지 200 V 더 양인 범위에 있다. 대안적으로, 제 2 전위는 샘플에 비해 약 +500 V 내지 약 +1,500 V인 범위에 있을 수 있다. 검출기 모듈(402)이 광학 칼럼에서 가장 낮은 전극보다 높은 경우에 더 높은 전위가 유용하다. 제 1 전위 및/또는 제 2 전위는 포커스 보정들을 위해 어퍼처 또는 어퍼처들의 그룹마다 변동될 수 있다.

바람직하게는, 일 실시예에서 제 3 전극이 생략된다. 2 개의 전극들만을 갖는 대물 렌즈는 더 많은 전극들을 갖는 대물 렌즈보다 더 낮은 수차를 가질 수 있다. 3-전극 대물 렌즈는 전극들 사이에 더 큰 전위차들을 가져, 더 강한 렌즈를 가능하게 할 수 있다. 추가적인 전극들(즉, 2보다 많은 전극들)은, 예를 들어 입사 빔뿐만 아니라 이차 전자들을 포커싱하기 위해 전자 궤적들을 제어하는 추가적인 자유도를 제공한다.

앞서 언급된 바와 같이, 랜딩 에너지를 결정하기 위해 제어 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 대물 렌즈(300)를 추가로 사용하여 랜딩 에너지를 제어하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 대물 렌즈에 대한 전위차는 상이한 랜딩 에너지가 선택될 때 변화된다. 대물 렌즈에 대한 전위차를 변화시킴으로써 랜딩 에너지를 부분적으로 변화시키는 것이 바람직한 상황의 일 예시는 서브-빔들의 포커스가 대물 렌즈에 너무 가까워지는 것을 방지하는 것이다. 이 상황은, 예를 들어 랜딩 에너지가 낮아지는 경우에 발생할 수 있다. 이는 대물 렌즈의 초점 거리가 선택되는 랜딩 에너지에 따라 대략적으로 스케일링되기 때문이다. 대물 렌즈에 대한 전위차를 낮춰 대물 렌즈 내부의 전기장을 낮춤으로써, 대물 렌즈의 초점 거리는 다시 더 커져 대물 렌즈보다 더 아래의 포커스 위치를 유도한다.

도시된 구성에서, 제어 렌즈(600)는 전위 소스들(V5 내지 V7)에 연결되는 3 개의 전극들(601 내지 603)을 포함한다. 전극들(601 내지 603)은 수 밀리미터(예를 들어, 3 mm) 이격될 수 있다. 제어 렌즈와 대물 렌즈 사이의 간격[즉, 하부 전극(602)과 대물 렌즈의 상부 전극 사이의 갭]은 넓은 범위, 예를 들어 2 mm 내지 200 mm 이상으로부터 선택될 수 있다. 작은 간격이 정렬을 더 쉽게 하는 반면, 더 큰 간격은 더 약한 렌즈가 사용되게 하여 수차를 감소시킨다. 바람직하게는, 제어 렌즈(600)의 최상위 전극(603)의 전위(V5)는 제어 렌즈의 빔 상류에 있는 다음 전자 광학 요소[예를 들어, 디플렉터들(235)]의 전위와 동일하게 유지된다. 하부 전극(602)에 적용되는 전위(V7)는 빔 에너지를 결정하기 위해 변동될 수 있다. 중간 전극(601)에 적용되는 전위(V6)는 제어 렌즈(600)의 렌즈 강도를 결정하고, 이에 따라 빔의 개방 각도 및 축소를 제어하기 위해 변동될 수 있다. 바람직하게는, 제어 렌즈의 하부 전극(602)과 대물 렌즈의 최상위 전극 및 샘플은 실질적으로 동일한 전위를 갖는다. 하나의 디자인에서, 대물 렌즈의 상부 전극(V3)은 생략된다. 이 경우, 바람직하게는 제어 렌즈의 하부 전극(602) 및 대물 렌즈의 전극(301)이 실질적으로 동일한 전위를 갖는다. 랜딩 에너지가 변화될 필요가 없거나 다른 수단에 의해 변화되는 경우에도, 제어 렌즈는 빔 개방 각도를 제어하는 데 사용될 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 서브-빔의 포커스의 위치는 각 제어 렌즈 및 각 대물 렌즈의 작용들의 조합에 의해 결정된다.

일 예시에서, 1.5 kV 내지 2.5 kV 범위의 랜딩 에너지를 얻기 위해, 아래 표 1에 나타낸 바와 같이 전위들 V1, V2, V4, V5, V6 및 V7이 설정될 수 있다. 이 표의 전위들은 빔 소스(201)의 캐소드에 대한 전극 전위와 동등한 keV 단위의 빔 에너지 값들로서 주어진다. 전자 광학 시스템을 디자인함에 있어서, 시스템에서 어느 지점이 접지 전위로 설정될지에 대해 상당한 디자인 자유가 있으며, 시스템의 작동은 절대 전위들보다는 전위차들에 의해 결정됨을 이해할 것이다.

V1, V3 및 V7에서의 빔 에너지는 동일함을 알 것이다. 실시예들에서, 이 지점들에서의 빔 에너지는 10 keV 내지 50 keV일 수 있다. 더 낮은 전위가 선택되는 경우, 특히 대물 렌즈에서 전극 간격이 감소되어 전기장의 감소를 제한할 수 있다.

집속 렌즈보다는 제어 렌즈가 전자 빔의 개방 각도/축소 보정에 사용되는 경우, 시준기는 중간 포커스에 유지되므로 시준기의 비점수차 보정이 필요하지 않다. 또한, 대물 렌즈에서 최적의 전계 강도를 유지하면서 랜딩 에너지는 광범위한 에너지들에 걸쳐 변동될 수 있다. 이는 대물 렌즈의 수차를 최소화한다. 또한, 집속 렌즈(사용되는 경우)의 강도는 일정하게 유지되어, 중간 초점면에 있지 않은 시준기 또는 집속 렌즈를 통한 전자 경로의 변화로 인한 추가적인 수차들의 여하한의 도입을 피한다.

일부 실시예들에서, 하전 입자 평가 툴은 서브-빔들에서 1 이상의 수차를 감소시키는 1 이상의 수차 보정기를 더 포함한다. 일 실시예에서, 수차 보정기들의 적어도 서브세트 각각은 중간 포커스들 중 각 하나에 또는 바로 인접하여(예를 들어, 중간 이미지 평면 내에 또는 인접하여) 위치된다. 서브-빔들은 중간 평면과 같은 초점면 내에서 또는 그 근처에서 최소 단면적을 갖는다. 이는 다른 곳, 즉 중간 평면의 빔 상류 또는 빔 하류에서 이용가능한 것보다(또는 중간 이미지 평면을 갖지 않는 대안적인 구성들에서 이용가능한 것보다) 수차 보정기들을 위한 더 많은 공간을 제공한다.

일 실시예에서, 중간 포커스들(또는 중간 이미지 평면)에 또는 바로 인접하여 위치되는 수차 보정기들은 상이한 빔들에 대해 상이한 위치들에 있는 것으로 보이는 소스(201)를 보정하기 위한 디플렉터들을 포함한다. 보정기들은 각각의 서브-빔과 대응하는 대물 렌즈 사이의 양호한 정렬을 방해하는 소스로부터 발생하는 거시적 수차들을 보정하는 데 사용될 수 있다.

수차 보정기들은 적절한 칼럼 정렬을 방해하는 수차들을 보정할 수 있다. 또한, 이러한 수차들은 서브-빔들과 보정기들 사이의 오정렬을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 추가적으로 또는 대안적으로 수차 보정기들을 집속 렌즈 어레이(231)의 집속 렌즈들에 또는 그 근처에 위치시키는 것이 바람직할 수 있다[예를 들어, 각각의 이러한 수차 보정기는 집속 렌즈들(231) 중 1 이상과 통합되거나, 또는 바로 인접함]. 이는 집속 렌즈들이 빔 어퍼처들과 수직으로 근접 또는 일치하기 때문에 집속 렌즈 어레이(231)의 집속 렌즈들에서 또는 그 근처에서 수차들이 아직 대응하는 서브-빔들의 시프트로 이어지지 않았을 것이므로 바람직하다. 하지만, 집속 렌즈들에 또는 그 근처에 보정기들을 위치시키는 것에 대한 문제는 더 하류의 위치들에 비해 이 위치에서 서브-빔들이 각각 상대적으로 큰 단면적들 및 상대적으로 작은 피치를 갖는다는 것이다. 수차 보정기들은 EP2702595A1에 개시된 바와 같은 CMOS 기반 개별 프로그램가능 디플렉터들 또는 EP2715768A2에 개시된 바와 같은 다극 디플렉터들의 어레이일 수 있으며, 이 두 문서의 빔릿 머니퓰레이터에 대한 설명들은 본 명세서에서 인용참조된다.

일부 실시예들에서, 수차 보정기들의 적어도 서브세트 각각은 대물 렌즈들(234) 중 1 이상과 통합되거나 바로 인접한다. 일 실시예에서, 이 수차 보정기들은: 필드 곡률; 포커스 오차; 및 비점수차 중 1 이상을 감소시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 1 이상의 스캐닝 디플렉터(도시되지 않음)가 샘플(208)에 걸쳐 서브-빔들(211, 212, 213)을 스캔하기 위해 대물 렌즈들(234) 중 1 이상과 통합되거나 바로 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 US 2010/0276606에 설명되어 있는 스캐닝 디플렉터들이 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 대물 렌즈 어레이 조립체는 대물 렌즈 어레이(241)의 적어도 하나의 전극의 빔 하류에 검출기 모듈(402)을 갖는 검출기를 포함한다. 검출기 모듈(402)은 검출기 어레이의 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 검출기의 적어도 일부가 대물 렌즈 어레이(241)에 인접 및/또는 통합된다. 예를 들어, 검출기 모듈(402)은 대물 렌즈 어레이(241)의 저부 전극에 CMOS 칩 검출기를 통합함으로써 구현될 수 있다. 대물 렌즈 어레이로의 검출기 모듈(402)의 통합이 이차 칼럼을 대체한다. CMOS 칩은 바람직하게는 [웨이퍼와 전자 광학 시스템의 저부 사이의 짧은 거리(예를 들어, 100 ㎛)로 인해] 샘플을 향하도록 방위지정(orientate)된다. 일 실시예에서, 이차 전자 신호들을 포착하기 위한 전극들이 CMOS 디바이스의 최상부 금속층에 형성된다. 전극들은 다른 층들에 형성될 수 있다. CMOS의 전력 및 제어 신호들은 실리콘-관통 비아(through-silicon via)들에 의해 CMOS에 연결될 수 있다. 견고성을 위해, 바람직하게는 저부 전극은 2 개의 요소들: CMOS 칩 및 홀들을 갖는 패시브 Si 플레이트로 구성된다. 플레이트는 높은 E-필드로부터 CMOS를 차폐한다.

검출 효율을 최대화하기 위해, (어퍼처들을 제외한) 대물 렌즈 어레이의 실질적으로 모든 영역이 전극들에 의해 점유되고 각각의 전극이 어레이 피치와 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 전극 표면을 가능한 한 크게 만드는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 전극의 외형은 원이지만, 이는 검출 영역을 최대화하기 위해 정사각형으로 만들어질 수 있다. 또한, 기판-관통홀의 직경은 최소화될 수 있다. 전자 빔의 통상적인 크기는 5 내지 15 미크론 정도이다.

일 실시예에서, 단일 전극이 각각의 어퍼처를 둘러싼다. 또 다른 실시예에서, 복수의 전극 요소들이 각각의 어퍼처 주위에 제공된다. 하나의 어퍼처를 둘러싸는 전극 요소들에 의해 포착되는 전자들은 단일 신호로 조합되거나, 또는 독립적인 신호들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 전극 요소들은 반경방향으로(즉, 복수의 동심 환형들을 형성하도록), 각도로(즉, 복수의 부채꼴 조각들을 형성하도록), 반경방향 및 각도로, 또는 여하한의 다른 편리한 방식으로 분할될 수 있다.

하지만, 더 큰 전극 표면이 더 큰 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)를 초래하므로, 대역폭이 더 낮다. 이러한 이유로, 전극의 외경을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 더 큰 전극이 약간 더 큰 검출 효율만을 제공하지만, 상당히 더 큰 커패시턴스를 제공하는 경우이다. 원형(환형) 전극이 수집 효율과 기생 커패시턴스 사이에서 좋은 절충안을 제공할 수 있다.

또한, 전극의 더 큰 외경이 더 큰 크로스토크(이웃한 홀의 신호에 대한 감도)를 초래할 수도 있다. 이는 전극 외경을 더 작게 만드는 이유일 수도 있다. 특히 더 큰 전극이 약간 더 큰 검출 효율만을 제공하지만, 상당히 더 큰 크로스토크를 제공하는 경우이다.

전극에 의해 수집되는 후방산란 및/또는 이차 전자 전류는 트랜스 임피던스 증폭기에 의해 증폭된다.

대물 렌즈 어레이에 통합된 검출기의 예시적인 실시예가 도 6에 도시되어 있으며, 이는 멀티빔 대물 렌즈(401)의 일부를 개략적인 단면도로 나타낸다. 이 실시예에서, 검출기는 바람직하게는 검출기 요소들의 어레이(즉, 바람직하게는 2-차원 표면에 걸친 패턴 또는 구성의 복수의 검출기 요소들)로서 복수의 검출기 요소들(405)(예를 들어, 캡처 전극들과 같은 센서 요소들)(예를 들어, 어레이)을 포함하는 검출기 모듈(402)을 포함한다. 이 실시예에서, 검출기 모듈(402)은 대물 렌즈 어레이의 출력 측에 제공된다. 출력 측은 대물 렌즈(401)의 출력 측이다. 도 7은 빔 어퍼처(406)를 각각 둘러싸는 복수의 캡처 전극들(405)이 제공되는 기판(404)을 포함하는 검출기 모듈(402)의 저면도이다. 빔 어퍼처들(406)은 기판(404)을 통해 에칭함으로써 형성될 수 있다. 도 7에 나타낸 구성에서, 빔 어퍼처들(406)은 직사각형 어레이로 도시되어 있다. 또한, 빔 어퍼처들(406)은 상이하게, 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 육각 밀집 어레이로 배치될 수 있다.

도 9는 더 큰 스케일에서 검출기 모듈(402)의 일부의 단면을 도시한다. 캡처 전극들(405)은 검출기 모듈(402)의 맨 아래, 즉 샘플에 가장 가까운 표면을 형성한다. 캡처 전극들(405)과 실리콘 기판(404)의 주 몸체 사이에는 로직 층(logic layer: 407)가 제공된다. 로직 층(407)은 증폭기, 예를 들어 트랜스 임피던스 증폭기, 아날로그-디지털 컨버터, 및 판독 로직을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 캡처 전극(405)마다 하나의 증폭기 및 하나의 아날로그-디지털 컨버터가 있다. 이 요소들을 특징으로 하는 회로가 어퍼처와 연계되는 셀이라고 하는 단위 영역에 포함될 수 있다. 검출기 모듈(402)은 각각 어퍼처와 연계된 수 개의 셀들을 가질 수 있다; 바람직하게는 셀들은 유사한 형상을 갖는다. 로직 층(407) 및 캡처 전극들(405)은 CMOS 공정을 사용하여 제조될 수 있으며, 캡처 전극들(405)은 최종 금속화 층을 형성한다.

배선 층(408)이 기판(404)의 후면 또는 내부에 제공되고, 실리콘-관통 비아(409)에 의해 로직 층(407)에 연결된다. 실리콘-관통 비아들(409)의 수는 빔 어퍼처들(406)의 수와 동일할 필요는 없다. 특히 전극 신호들이 로직 층(407)에서 디지털화되는 경우, 데이터 버스를 제공하기 위해 적은 수의 실리콘-관통 비아들만이 필요할 수 있다. 배선 층(408)은 제어 라인들, 데이터 라인들 및 전력 라인들을 포함할 수 있다. 빔 어퍼처들(406)에도 불구하고, 필요한 모든 연결을 위한 충분한 공간이 있음을 유의할 것이다. 검출기 모듈(402)은 바이폴라 또는 다른 제조 기술들을 사용하여 제작될 수도 있다. 인쇄 회로 기판 및/또는 다른 반도체 칩들이 검출기 모듈(402)의 후면에 제공될 수 있다.

앞서 설명된 통합된 검출기 모듈(402)은, 이차 전자 포착이 다양한 랜딩 에너지들에 대해 최적화될 수 있기 때문에, 튜닝가능한 랜딩 에너지를 갖는 툴과 함께 사용될 때 특히 유리하다. 또한, 어레이 형태의 검출기 모듈이 최저 전극 어레이뿐만 아니라 다른 전극 어레이들에도 통합될 수 있다. 대물 렌즈에 통합된 검출기 모듈의 더 자세한 사항 및 대안적인 구성들은 EP 출원 20184160.8호에서 찾아볼 수 있으며, 이 문서는 본 명세서에서 인용참조된다.

도 10은 평가 시스템에서 사용되는 또 다른 예시적인 전자 광학 칼럼의 개략적인 다이어그램이다. 칼럼은 대물 렌즈 어레이 조립체를 포함한다. 대물 렌즈 어레이 조립체는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 복수의 대물 렌즈들을 포함한다. 각각의 대물 렌즈는 각자의 전위 소스들에 연결되는 적어도 2 개의 전극들(예를 들어, 2 또는 3 개의 전극들)을 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 각자의 전위 소스들에 연결되는 2 이상의(예를 들어, 3 개의) 플레이트 전극 어레이들을 포함할 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)의 플레이트 전극 어레이들은 대물 전극들로 지칭될 수 있다. 플레이트 전극 어레이들에 의해 형성된 각각의 대물 렌즈는 멀티-빔에서 상이한 서브-빔 또는 서브-빔 그룹에서 작동하는 마이크로-렌즈일 수 있다. 각각의 플레이트는 (홀이라고도 할 수 있는) 복수의 어퍼처들을 정의한다. 플레이트 내의 각 어퍼처의 위치는 다른 플레이트(또는 플레이트들) 내의 대응하는 어퍼처(또는 대응하는 홀)의 위치에 대응한다. 대응하는 어퍼처들은 대물 렌즈들을 정의하고, 이에 따라 대응하는 홀들의 각 세트는 사용 시 멀티-빔의 동일한 서브-빔 또는 서브-빔 그룹에서 작동한다. 각각의 대물 렌즈는 샘플(208) 상으로 멀티-빔의 각자의 서브-빔을 투영한다. 또한, 대물 렌즈 어레이(234)의 설명을 참조한다.

일부 실시예들에서, 대물 렌즈 어레이(241) 내의 어퍼처들은 멀티-빔에서의 축외 수차들을 보상하도록 구성된다. 예를 들어, 대물 전극들 중 1 이상의 어퍼처들은 축외 수차들을 보상하도록 성형, 크기조정 및/또는 위치될 수 있다. 어퍼처들은, 예를 들어 필드 곡률을 보상하기 위한 상이한 영역들의 범위, 비점수차를 보상하기 위한 상이한 타원율들의 범위, 및/또는 텔레센트리시티 오차(telecentricity error)에 의해 야기되는 왜곡을 보상하기 위한 공칭 그리드 위치들로부터의 상이한 변위들의 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 축외 수차 보정에 관하여 본 명세서에서 인용참조되는 2021년 3월 31일에 출원된 EPA 21166214.3을 참조한다.

대물 렌즈 어레이 조립체는 제어 렌즈 어레이(250)를 더 포함한다. 제어 렌즈 어레이(250)는 복수의 제어 렌즈들을 포함한다. 각각의 제어 렌즈는 각자의 전위 소스들에 연결되는 적어도 2 개의 전극들(예를 들어, 2 또는 3 개의 전극들)을 포함한다. 제어 렌즈 어레이(250)는 각자의 전위 소스들에 연결되는 2 이상의(예를 들어, 3 개의) 플레이트 전극 어레이들을 포함할 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)의 플레이트 전극 어레이들은 제어 전극들로 지칭될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)와 연계된다(예를 들어, 두 어레이들은 서로 가깝게 위치되고, 및/또는 서로 기계적으로 연결되고, 및/또는 유닛으로서 함께 제어됨). 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 위치된다. 제어 렌즈들은 서브-빔들을 사전-포커싱(pre-focus)한다[예를 들어, 서브-빔들이 대물 렌즈 어레이(241)에 도달하기 전에 서브-빔들에 포커싱 동작을 적용함]. 사전-포커싱은 서브-빔들의 발산을 감소시키거나, 서브-빔들의 수렴 속도를 증가시킬 수 있다. 제어 렌즈 어레이 및 대물 렌즈 어레이는 함께 작동하여 조합된 초점 거리를 제공한다. 중간 포커스가 없는 조합된 작동은 수차의 위험을 감소시킬 수 있다.

일 실시예에서, 대물 렌즈 어레이 조립체를 포함하는 전자 광학 시스템은 제어 렌즈들의 초점 거리가 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이의 간격보다 크도록 [예를 들어, 제어 렌즈 어레이(250)의 전극들에 적용되는 전위들을 제어함으로써] 대물 렌즈 어레이 조립체를 제어하도록 구성된다. 따라서, 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241)는 비교적 서로 가깝게 위치될 수 있으며, 제어 렌즈 어레이(250)로부터의 포커싱 동작은 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 중간 포커스를 형성하기에 너무 약하다. 다른 실시예들에서, 대물 렌즈 어레이 조립체는 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 중간 포커스를 형성하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 제어 렌즈 어레이는 그 자체로 또는 대물 렌즈 어레이 및/또는 검출기 모듈과 같은 다른 요소들과 조합하여 교환가능한 모듈이다. 교환가능한 모듈은 현장 교체가능할 수 있으며, 즉 모듈은 현장 엔지니어에 의해 새로운 모듈로 바뀔 수 있다. 현장 교체가능한 것은 전자-광학 툴(40)이 위치되는 진공을 유지하면서 모듈이 제거되고 동일하거나 상이한 모듈로 교체될 수 있다는 것을 의미하도록 의도된다. 모듈이 제거되고 반환되거나 교체되기 위해 모듈에 대응하는 칼럼의 섹션만이 열린다(vent).

제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)와 동일한 모듈에 있고, 즉 대물 렌즈 어레이 조립체 또는 대물 렌즈 구성부를 형성할 수 있거나, 또는 별개의 모듈 내에 있을 수 있다.

전력 소스가 제공되어, 제어 렌즈 어레이(250)의 제어 렌즈들 및 대물 렌즈 어레이(241)의 대물 렌즈들의 전극들에 각자의 전위들을 적용할 수 있다.

대물 렌즈 어레이(241)에 추가하여 제어 렌즈 어레이(250)의 제공은 서브-빔들의 속성들을 제어하기 위한 추가적인 자유도를 제공한다. 추가적인 자유는 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)가 비교적 가깝게 제공되는 경우에도 제공되어, 예를 들어 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 중간 포커스가 형성되지 않도록 한다. 제어 렌즈 어레이(250)는 빔의 축소와 관련하여 빔 개방 각도를 최적화하고, 및/또는 대물 렌즈 어레이(241)로 전달되는 빔 에너지를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 제어 렌즈는 2 또는 3 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 2 개의 전극들이 있는 경우, 축소 및 랜딩 에너지는 함께 제어된다. 3 개 이상의 전극들이 있는 경우, 축소 및 랜딩 에너지는 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 제어 렌즈들은 (예를 들어, 제어 렌즈들 및 대물 렌즈들의 전극들에 적절한 각 전위들을 적용하기 위해 전력 소스를 사용하여) 각자의 서브-빔들의 축소 및/또는 빔 개방 각도를 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 최적화는 대물 렌즈들의 수에 과도하게 부정적인 영향을 미치고 대물 렌즈들의 수차를 과도하게 악화시키지 않으면서(예를 들어, 대물 렌즈들의 강도를 증가시키지 않고) 달성될 수 있다.

도 10의 실시예에서, 전자 광학 시스템은 소스(201)를 포함한다. 소스(201)는 하전 입자(예컨대, 전자) 빔을 제공한다. 샘플(208)에 포커싱되는 멀티-빔은 소스(201)에 의해 제공되는 빔으로부터 파생된다. 예를 들어, 빔-제한 어퍼처들의 어레이를 정의하는 빔 리미터(beam limiter)를 사용하여 빔으로부터 서브-빔들이 파생될 수 있다. 소스(201)는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터이다. 나타낸 예시에서, 시준기가 대물 렌즈 어레이 조립체의 빔 상류에 제공된다. 시준기는 매크로 시준기(270)를 포함할 수 있다. 매크로 시준기(270)는 빔이 멀티-빔으로 분할되기 전에 소스(201)로부터의 빔에 작용한다. 매크로 시준기(270)는 빔으로부터 파생된 서브-빔들 각각의 빔 축이 샘플(208) 상에 실질적으로 수직으로[즉, 샘플(208)의 공칭 표면에 대해 실질적으로 90°로] 입사될 것을 보장하도록 효과적인 양만큼 빔의 각 부분들을 굽힌다. 매크로 시준기(270)는 빔에 거시적 시준을 적용한다. 따라서, 매크로 시준기(270)는 빔의 상이한 개별 부분에 작용하도록 각각 구성되는 시준기 요소들의 어레이를 포함하기보다는 빔 전체에 작용할 수 있다. 매크로 시준기(270)는 자기 렌즈 또는 복수의 자기 렌즈 서브-유닛들(예컨대, 다극 구성을 형성하는 복수의 전자석들)을 포함하는 자기 렌즈 구성부를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 매크로 시준기는 적어도 부분적으로 정전기적으로 구현될 수 있다. 매크로 시준기는 정전 렌즈 또는 복수의 정전 렌즈 서브-유닛들을 포함하는 정전 렌즈 구성부를 포함할 수 있다. 매크로 시준기(270)는 자기 렌즈 및 정전 렌즈의 조합을 사용할 수 있다.

도 10의 실시예에서, 매크로 스캔 디플렉터(265)가 제공되어 서브-빔들이 샘플(208)에 걸쳐 스캔되도록 한다. 매크로 스캔 디플렉터(265)는 서브-빔들이 샘플(208)에 걸쳐 스캔되도록 하기 위해 빔의 각 부분들을 편향한다. 일 실시예에서, 매크로 스캔 디플렉터(256)는 예를 들어 8 이상의 극(pole)들을 갖는 거시적 다극 디플렉터를 포함한다. 편향은 빔으로부터 파생되는 서브-빔들이 샘플(208)을 가로질러 한 방향으로(예를 들어, X 축과 같은 단일 축에 평행하게) 또는 두 방향으로(예를 들어, X 및 Y 축들과 같은 2 개의 평행하지 않은 축들에 대해) 스캔되도록 하는 것과 같다. 일부 구성들에서, 서브-빔들의 스캐닝은 샘플(208)의 이동과 조화를 이룬다. 예를 들어, 샘플(208)을 Y 축에 평행하게 이동시키면서 서브-빔들을 X 축에 평행하게 스캔하는 조합은 샘플의 상이한 스테핑된 위치들에서 반복되어 샘플(208) 상의 다수의 평행한 긴 스트립들을 처리할 수 있다. 그 후, 샘플(208)의 더 큰 이동이 샘플(208) 상의 새로운 처리 위치로 도약하는 데 사용될 수 있다. 이러한 이동의 일 예시는 2021년 5월 3일에 제출된 EPA 21171877.0에 설명되어 있으며, 이는 스테이지 이동을 통한 빔 스캐닝의 제어에 관하여 본 명세서에서 인용참조된다. 매크로 스캔 디플렉터(265)는 빔의 상이한 개별 부분에 작용하도록 각각 구성되는 디플렉터 요소들의 어레이를 포함하기보다는 빔 전체에 거시적으로 작용한다. 나타낸 실시예에서, 매크로 스캔 디플렉터(265)는 매크로 시준기(270)와 제어 렌즈 어레이(250) 사이에 제공된다.

본 명세서에 설명된 대물 렌즈 어레이 조립체들 중 어느 하나는 [예를 들어, 검출기 모듈(402)을 포함하는] 검출기를 더 포함할 수 있다. 검출기는 샘플(208)로부터 방출된 하전 입자들을 검출한다. 검출된 하전 입자들은 샘플(208)로부터 방출된 이차 및/또는 후방산란 전자들을 포함하여, SEM에 의해 검출되는 여하한의 하전 입자들을 포함할 수 있다. 검출기 모듈(402)의 예시적인 구성은 도 6 내지 도 9를 참조하여 앞서 설명되어 있다.

도 10의 실시예에 대한 변형예에서, 대물 렌즈 어레이 조립체는 스캔 디플렉터 어레이를 포함할 수 있다. 스캔 디플렉터 어레이는 복수의 스캔 디플렉터들을 포함한다. 각각의 스캔 디플렉터는 샘플(208)에 걸쳐 각자의 서브-빔을 스캔한다. 따라서, 스캔 디플렉터 어레이는 각각의 서브-빔에 대한 스캔 디플렉터를 포함할 수 있다. 편향은 서브-빔이 샘플(208)을 가로질러 한 방향 또는 두 방향으로(즉, 1-차원적으로 또는 2-차원적으로) 스캔되도록 하는 것과 같다. 일 실시예에서, 스캔 디플렉터 어레이를 구현하기 위해, 본 명세서에서 그 전문이 특히 스캔 디플렉터들에 관하여 인용참조되는 EP2425444에 설명된 스캐닝 디플렉터들이 사용될 수 있다. 스캔 디플렉터 어레이는 대물 렌즈 어레이(241)와 제어 렌즈 어레이(250) 사이에 위치된다. 스캔 디플렉터 어레이는 매크로 스캔 디플렉터(265) 대신에 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 매크로 스캔 디플렉터(265) 및 스캔 디플렉터 어레이가 모두 제공되고, 동기화하여 작동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 10에 예시된 바와 같이, 제어 렌즈 어레이(250)는 소스(201)의 빔 하류에 있는 빔 경로에서 제 1 편향 또는 렌징 전자 광학 어레이 요소이다.

매크로 시준기(270) 대신에 시준기 요소 어레이가 제공될 수 있다. 나타내지는 않지만, 도 3의 실시예에 이러한 변형을 적용하여 매크로 스캔 디플렉터 및 시준기 요소 어레이를 갖는 실시예를 제공하는 것도 가능하다. 각각의 시준기 요소는 각자의 서브-빔을 시준한다. 시준기 요소 어레이는 매크로 시준기(270)보다 공간적으로 더 콤팩트할 수 있다. 그러므로, 시준기 요소 어레이 및 스캔 디플렉터 어레이(260)를 함께 제공하는 것이 공간 절약을 제공할 수 있다. 이러한 공간 절약은 대물 렌즈 어레이 조립체를 포함하는 복수의 전자 광학 시스템들이 전자 광학 시스템 어레이로 제공되는 경우에 바람직하다. 이러한 실시예에서, 매크로 집속 렌즈 또는 집속 렌즈 어레이가 존재하지 않을 수 있다. 이 시나리오에서, 제어 렌즈는 이에 따라 랜딩 에너지의 변화들에 대해 빔 개방 각도 및 축소를 최적화할 가능성을 제공한다.

일 실시예에서, 전자 광학 시스템 어레이가 제공된다. 어레이는 복수의 본 명세서에 설명된 여하한의 전자 광학 시스템들을 포함할 수 있다. 전자 광학 시스템들 각각은 동일한 샘플의 상이한 구역들 상에 각자의 멀티-빔들을 동시에 포커싱한다. 각각의 전자 광학 시스템은 상이한 각 소스(201)로부터의 하전 입자 빔으로부터 서브-빔들을 형성할 수 있다. 각각의 각 소스(201)는 복수의 소스들(201)에서 하나의 소스일 수 있다. 복수의 소스들(201)의 적어도 서브세트가 소스 어레이로서 제공될 수 있다. 소스 어레이는 공통 기판 상에 제공된 복수의 소스들(201)을 포함할 수 있다. 동일한 샘플의 상이한 구역들 상으로의 복수의 멀티-빔들의 동시 포커싱은 샘플(208)의 증가된 영역이 동시에 처리(예컨대, 평가)되게 한다. 어레이 내의 전자 광학 시스템들은 샘플(208)의 인접한 구역들 상으로 각자의 멀티-빔들을 투영하도록 서로 인접하여 배치될 수 있다. 여하한 수의 전자 광학 시스템들이 어레이에서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 전자 광학 시스템들의 수는 9 내지 200 개의 범위 내에 있다. 일 실시예에서, 전자 광학 시스템들은 직사각형 어레이 또는 육각형 어레이로 배치된다. 다른 실시예들에서, 전자 광학 시스템들은 불규칙한 어레이, 또는 직사각형 또는 육각형 이외의 지오메트리를 갖는 규칙적인 어레이로 제공된다. 어레이 내의 각각의 전자 광학 시스템은 단일 전자 광학 시스템을 참조할 때, 본 명세서에 설명된 여하한의 방식들로 구성될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 스캔 디플렉터 어레이(260) 및 시준기 요소 어레이(271)는 이들의 공간적 콤팩트함(compactness)으로 인해 전자 광학 시스템 어레이에 통합하기에 특히 적합하며, 이는 서로 가까운 전자 광학 시스템들의 위치설정을 용이하게 한다.

도 11은 대물 렌즈 어레이 조립체의 또 다른 예시의 일부를 도시한다. 대물 렌즈 어레이 조립체는 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 이 대물 렌즈 어레이 조립체는 도 10의 구성에서 사용될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 적어도 3 개의 전극들을 포함할 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)는 적어도 2 개의 전극들을 포함할 수 있다. 이 예시에서, 대물 렌즈 어레이 조립체는 빔 성형 리미터(beam shaping limiter: 242)를 더 포함한다. 빔 성형 리미터(242)는 빔-제한 어퍼처들의 어레이를 정의한다. 빔 성형 리미터(242)는 빔 성형-제한 어퍼처 어레이 또는 최종 빔-제한 어퍼처 어레이라고 칭해질 수 있다. 빔 성형 리미터(242)는 복수의 어퍼처들을 갖는 플레이트(플레이트와 같은 몸체일 수 있음)를 포함할 수 있다. 빔 성형 리미터(242)는 제어 렌즈 어레이(250)의 적어도 하나의 전극으로부터(선택적으로는 모든 전극들로부터) 빔 하류에 있다. 일부 실시예들에서, 빔 성형 리미터(242)는 대물 렌즈 어레이(241)의 적어도 하나의 전극으로부터(선택적으로는 모든 전극들로부터) 빔 하류에 있다. 또 다른 실시예에서, 이는 어레이, 예를 들어 대물 렌즈 어레이(241)의 맨 아래 어레이일 수 있다.

일 구성에서, 빔 성형 리미터(242)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극과 구조적으로 통합된다. 각각의 빔-제한 어퍼처가 빔 제한 효과를 가져, 빔 성형 리미터(242)에 입사되는 서브-빔의 선택된 부분만이 빔-제한 어퍼처(124)를 통과하게 한다. 선택된 부분은 대물 렌즈 어레이 내의 각 어퍼처들의 중심부를 통과하는 각 서브-빔의 부분만이 샘플(208)에 도달하도록 이루어질 수 있다.

일부 실시예들에서, 전자 광학 시스템은 상부 빔 리미터(252)를 더 포함한다. 상부 빔 리미터(252)는 빔-제한 어퍼처들의 어레이를 정의하거나, 예를 들어 소스(201)로부터의 소스 빔으로부터 빔들의 어레이를 생성한다. 상부 빔 리미터(252)는 복수의 어퍼처들을 갖는 플레이트(플레이트와 같은 몸체일 수 있음)를 포함할 수 있다. 상부 빔 리미터(252)는 소스(201)에 의해 방출되는 하전 입자 빔으로부터 서브-빔들을 형성한다. 서브-빔들을 형성하는 데 기여하는 것들 이외의 빔의 부분들은 빔 하류에서 서브-빔들과 간섭하지 않도록 상부 빔 리미터(252)에 의해 차단(예를 들어, 흡수)될 수 있다.

상부 빔 리미터(252)는 대물 렌즈 어레이 조립체의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상부 빔 리미터(252)는 제어 렌즈 어레이(250)에 인접 및/또는 통합될 수 있다[예를 들어, 소스(201)에 가장 가까운 제어 렌즈 어레이(250)의 전극에 인접 및/또는 통합, 또는 전극으로도 통합될 수 있음]. 일 실시예에서, 상부 빔 리미터(252)는 빔 성형 리미터(242)의 빔-제한 어퍼처들보다 더 큰(예를 들어, 더 큰 단면적을 갖는) 빔-제한 어퍼처들을 정의한다. 따라서, 빔 성형 리미터(242)의 빔-제한 어퍼처들은 대물 렌즈 어레이(241) 및/또는 제어 렌즈 어레이(250)에 정의된 대응하는 어퍼처들보다 작은 치수로 이루어질 수 있다.

빔 성형 리미터(242)는 바람직하게는 빔-제한 효과를 갖도록[즉, 빔 성형 리미터(242)에 입사되는 각각의 서브-빔의 부분을 제거하도록] 구성된다. 예를 들어, 빔 성형 리미터(242)는 대물 렌즈 어레이(241)의 대물 렌즈를 빠져나가는 각각의 서브-빔이 각자의 대물 렌즈의 중심을 통과할 것을 보장하도록 구성될 수 있다. 또한, 빔 성형 리미터(242)는 스캐닝이 서브-빔들에서 작동하는 길이를 감소시킨다. 거리는 빔 성형 리미터(242)로부터 샘플 표면까지의 빔 경로의 길이로 감소된다.

빔 성형 리미터(242)는 대물 렌즈 어레이(241)의 저부 전극과 통합하여 형성될 수 있다. 일반적으로, 가장 강한 렌징 효과를 갖는 각각의 대물 렌즈의 전극에 인접하여 빔 성형 리미터(242)를 위치시키는 것이 바람직하다. 일 구성에서, 검출기의 검출기 모듈(402)의 빔 상류에 빔 성형 리미터(242)를 제공하는 것이 바람직하다. 검출기 모듈(402)의 빔 상류에 빔 성형 리미터(242)를 제공하는 것은, 빔 성형 리미터(242)가 샘플(208)로부터 방출되는 하전 입자들을 막아 이들이 검출기 모듈(402)에 도달하지 못하게 하지 않을 것을 보장한다. 따라서, 빔 성형 리미터(242)는 빔-상류 방향에서 검출기 모듈(402)에 바로 인접하여 제공될 수 있다.

특히 도 3 내지 도 5를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241) 내에서 최적 필드를 유지하면서 원하는 범위에 걸쳐 샘플(208) 상의 서브-빔들의 랜딩 에너지들을 변동시키는 데 사용될 수 있다. 대물 렌즈 내에서 최적 필드를 유지하는 것은 수차를 최소화하고, 분해능을 개선(최소화)한다. 즉, 여기서 개선된 분해능은 샘플에서 서브-빔의 분해가능한 최소 치수(크기)의 감소이다. 또한, 제어 렌즈 어레이(250)는 빔 개방 각도 및 축소를 최적화하는 데 사용될 수 있다. 랜딩 에너지를 변동시키면서 대물 렌즈 어레이(241) 내에서 최적 필드를 유지한 결과는, 이미지 평면의 위치가 변화한다는 것이다. 이미지 평면의 위치의 변화는, 샘플(208) 상의 서브-빔들의 올바른 포커스를 유지하기 위해 샘플(208)이 변위되어야 함을 의미한다. 샘플(208)의 변위는, 샘플(208)로부터 방출된 신호 전자들을 검출하는 검출기 모듈(402)이 예를 들어 샘플(208)과 검출기 모듈(402) 사이의 일정한 거리를 유지하기 위해 변위되어야 할 것을 요구한다. 이 요건들은 추가적인 기계적 및/또는 작동적 복잡성을 더할 수 있다.

샘플(208) 또는 검출기 모듈(402)의 변위를 필요로 하지 않고, 및 대물 렌즈 어레이 조립체의 교체를 필요로 하지 않고 랜딩 에너지들이 제어되게 하는 구성들이 아래에서 설명된다. 또한, 샘플(208)에 충돌하는 서브-빔들의 속성들을 제어하기 위한 추가적인 자유도를 제공하는 구성들이 설명된다.

샘플(208)을 향해 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키는 평가 시스템이 제공된다. 평가 시스템은 샘플(208)에 대한 정보를 얻기 위해 [예를 들어, 검출기 모듈(402)을 사용하여] 샘플(208)로부터 방출된 신호 전자들을 검출한다. 서브-빔들은 멀티-빔으로 배열된다(이는 멀티-빔 어레이라고도 할 수 있음). 시스템은 제어 렌즈 어레이(250)를 포함한다. 제어 렌즈 어레이(250)는 (앞서 설명된) 도 3, 도 5 및 도 10, 및 (앞서 설명되고 특히 아래에서 더 설명되는) 도 11을 참조하여 설명되는 여하한의 형태들을 취할 수 있다. 시스템은 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 (앞서 설명된) 도 3, 도 5 내지 도 10, 및 (아래에서 설명되는) 도 11을 참조하여 설명되는 여하한의 형태들을 취할 수 있다.

도 11은 예시적인 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)의 일부의 개략적인 측단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제어 렌즈 어레이(250)는 복수의 제어 전극들(501 내지 503)에 의해 정의될 수 있다. 각각의 제어 전극(501 내지 503)은 각각의 서브-빔 경로(510)에 대한 어퍼처를 갖는(어퍼처들의 어레이를 형성함) 플레이트-형 요소를 포함할 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)는 복수의 대물 전극들(503 및 504)에 의해 정의될 수 있다. 각각의 대물 전극(503 및 504)은 각각의 서브-빔 경로(510)에 대한 어퍼처를 갖는(어퍼처들의 어레이를 형성함) 플레이트-형 요소를 포함할 수 있다. 제어 전극들(501 내지 503) 및 대물 전극들(503 및 504)은 렌즈 전극들로 칭해질 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)의 조합은 적어도 4 개의 이러한 렌즈 전극들을 포함할 수 있다. 렌즈 전극들은 멀티-빔의 서브-빔 경로들(510)에 직교로, 및/또는 이를 따라 직렬로 배치될 수 있다.

5 개의 예시적인 서브-빔 경로들(510)이 도 11에 도시되어 있다. 제어 전극들(501 내지 503)은 서브-빔 경로들(510)을 따라 직렬로 배치되고, 서브-빔 경로들(510)과 정렬된 각자의 어퍼처들을 정의하여 제어 렌즈들을 정의한다. 따라서, 각각의 제어 렌즈는 각자의 서브-빔의 서브-빔 경로(510)와 정렬되고, 서브-빔에서 작동한다(예를 들어, 이를 정전기적으로 조작함). 각각의 제어 전극(501 내지 503)은 서브-빔들의 일부 또는 서브-빔들 전체에서 작동할 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)의 각 대물 렌즈는 각자의 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로(510)와 정렬될 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)는 샘플(208) 상으로 서브-빔들을 지향시킨다.

상기 구성은 플레이트들인 4 이상의 렌즈 전극들로서 설명될 수 있다. 플레이트들에는 대응하는 빔 어레이의 다수 빔들과 정렬되는 어퍼처들이, 예를 들어 어퍼처 어레이들로서 정의되어 있다. 전극들은 2 이상의 전극들로 그룹화되어, 예를 들어 제어 전극 그룹 및 대물 전극 그룹을 제공할 수 있다. 일 구성에서, 대물 전극 그룹은 적어도 3 개의 전극들을 갖고, 제어 전극 그룹은 적어도 2 개의 전극들을 갖는다.

도 11의 예시에서, 샘플(208)로부터 가장 멀리 있는 대물 전극(503)[대물 렌즈 어레이(241)의 가장 빔 상류의 전극이라고 칭해질 수 있음] 및 샘플(208)에 가장 가까운 제어 전극(503)[제어 렌즈 어레이(250)의 가장 빔 하류의 전극이라고 칭해질 수 있음]은 공통 전극에 의해 제공된다. 따라서, 대물 전극 그룹의 가장 빔 상류의 전극은 제어 전극 그룹의 부재(member)이기도 한 공통 전극이다. (빔 상류 표면으로서 설명될 수 있는) 샘플(208)로부터 멀리 향하는 공통 전극(503)의 표면은 제어 렌즈 어레이에 기능을 제공하므로, 제어 렌즈 어레이의 일부를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. (빔 하류 표면이라고 칭해질 수 있는) 샘플(208)을 향하는 공통 전극(503)의 표면은 대물 렌즈 어레이(241)에 기능을 제공하므로, 대물 렌즈 어레이(241)의 일부를 포함하는 것으로 간주될 수 있다.

공통 전극의 제공은 제어 렌즈 어레이(250)가 대물 렌즈 어레이(241)에 가깝게 위치되는 것이 바람직한 경우에 유리하다. 이는 스캔 디플렉터들의 어레이(260)가 사용되지 않는, 예를 들어 대신에 매크로 스캔 디플렉터(265)가 사용되는 구성들의 경우에 가능성이 더 높다. 이는 스캔 디플렉터들의 어레이(260)가 사용되는 경우, 예를 들어 스캔 디플렉터(260)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이의 거리를 가능한 한 짧게 만들기 위해, 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 스캔 디플렉터들의 어레이(260)를 위치시키는 것이 바람직하기 때문이다. 매크로 스캔 디플렉터(265)를 갖는 구성이 도 10에 예시되어 있다. 하지만, 여전히 집속 렌즈 어레이를 갖지 않고 스캔 디플렉터들의 어레이를 갖는 도 10의 구성에 대한 변형예들이 가능하다는 것을 유의한다. 이러한 구성에서는, 제어 렌즈 어레이와 대물 렌즈 어레이 사이에 스캔 디플렉터들의 어레이를 위치시키는 것이 바람직할 수도 있다. 대안적으로, 스캔 디플렉터들의 어레이는 제어 렌즈 어레이와 빔-제한 어퍼처들의 어레이 사이와 같이, 제어 렌즈 어레이의 빔 상류 또는 제어 렌즈 어레이의 내부와 같은 다른 곳에 위치될 수 있다.

제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)를 포함하는 평가 시스템은 아래에서 설명되는 바와 같은 다양한 기능들을 수행하도록 구성된다. 이 기능들은 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)를 제어함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 평가 시스템은 (도 3 및 도 10에 개략적으로 도시된 바와 같은) 제어기(500)를 포함할 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 제어기(500)는 필요한 기능을 제공하기 위해 사용되는 요소들(예를 들어, CPU, RAM 등)의 여하한의 적절한 조합으로 컴퓨터-구현될 수 있다. 도 5를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 제어 전극들 및 대물 전극들은 전위 소스들에 전극들을 연결함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 제어기(500)는 상이한 렌즈 전극들에 전위들을 적용하는 전위 소스들을 포함 및/또는 제어할 수 있다.

본 명세서에서, 평가 시스템(또는 간단히 시스템)이 기능을 수행하도록 구성된다는 여하한의 언급은 제어기(500)가 (예를 들어, 전위 소스와 같은 장치에 필요한 제어 신호들을 제공하도록 적절하게 프로그램됨으로써) 기능을 수행하도록 구성되는 경우를 포괄하도록 의도된다.

일부 구성들에서, 시스템은 [예를 들어, 제어기(500)를 통해] 멀티-빔의 서브-빔에 대해(선택적으로는 모든 서브-빔들에 대해) 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하도록 구성된다. 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들은 (예를 들어, 각자의 전위 소스들을 통해) 제어 전극들(501 내지 503) 및 대물 전극들(503 및 504)에 대응하는 전위들을 적용함으로써 구현된다. 각각의 선택가능한 랜딩 에너지에 대해 상이한 전위들이 적용될 수 있다. 따라서, 시스템은 상이한 대응하는 시간들에 서브-빔에 대해 상이한 랜딩 에너지들이 선택되게 한다. 선택가능한 랜딩 에너지들은 1 이상의 연속적인 랜딩 에너지 범위를 포함할 수 있다. 이 경우, 시스템은 1 이상의 연속 범위 내에서 여하한의 랜딩 에너지를 선택할 수 있을 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 선택가능한 랜딩 에너지들은 복수의 사전설정된 이산 랜딩 에너지들을 포함할 수 있다. 선택은 사용자에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 시스템은 (예를 들어, 컴퓨터 시스템의 사용자 인터페이스를 통해 또는 입력 데이터 스트림으로서) 사용자 입력을 수신하고, 수신된 사용자 입력에 적어도 부분적으로(즉, 전체적으로 또는 부분적으로) 기초하여 선택가능한 랜딩 에너지를 선택할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 시스템은 적어도 부분적으로(즉, 전체적으로 또는 부분적으로) 자동으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 미리 정의된 프로그램에 적어도 부분적으로 기초하여, 또는 예를 들어 어플리케이션이나 모델에 의해 결정된 1 이상의 입력 파라미터에 응답하여 랜딩 에너지들을 선택할 수 있다. 입력 파라미터들은, 예를 들어 시스템에 의해 수행된 측정들을 나타낼 수 있다.

랜딩 에너지의 선택은 특정 검사 시나리오에 의존할 수 있다. 예를 들어, 랜딩 에너지는 이차 전자 수율 및 대비(이는 피처와 배경 간의 수율 차이로서 정의될 수 있음)를 최적화하도록 선택될 수 있다. 이를 달성하는 랜딩 에너지는 검사되는 재료의 함수일 것이다. 또한, 관심 결함의 성질이 중요한 역할을 할 수 있다. 물리적 결함들에 관심이 있는 경우, 재료 속성들은 이차 전자 수율을 결정할 것이다. 전압 대비 결함들에 관심이 있는 경우, 대전 거동(charging behavior) 및 이에 따른 이차 전자 수율은 회로가 전하를 소진(drain)할 수 있는지 여부에 의존할 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 랜딩 에너지는 (이차 전자 수율뿐 아니라 왜곡에 영향을 주는) 대전을 제어하도록 선택될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 랜딩 에너지는 원하는 전자 광학 성능을 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 더 낮은 랜딩 에너지를 선택함으로써 야기되는 분해능의 저하가 이차 전자 수율의 개선과 맞바꾸어질 수 있다.

시스템은 [예를 들어, 제어기(500)를 통해] 제어 전극들(501 내지 503) 및 대물 전극들(503 및 504) 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 상이한 랜딩 에너지들에 대해 대응하는 전위들을 선택하도록 구성된다. 따라서, 모든 전극들 사이, 및 전극들 각각과 시스템의 이미지 평면 사이의 간격들은 어느 선택가능한 랜딩 에너지가 구현되는지와 상관없이 동일하게 유지된다. 그러므로, 사용자는 전극들(501 내지 504), 샘플(208), 또는 검출기 모듈(402) 중 어느 것의 위치들도 조정할 필요 없이 상이한 랜딩 에너지들을 선택할 수 있다.

일부 구성들에서, 시스템은 [예를 들어, 제어기(500)를 통해] 선택가능한 랜딩 에너지들의 적어도 일부에 대해 샘플(208)로부터 가장 멀리 있는 제어 전극(501)(및 랜딩 에너지가 선택되고 있는 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 제어 렌즈의 일부)에 동일한 전위를 적용하도록 구성된다. 제어 전극(501)에 적용되는 전위는, 예를 들어 소스 모듈에 의해 전달되는 빔 에너지에 의해 결정될 수 있다. 소스 모듈은 서브-빔들이 파생되는 하전 입자 빔을 제공한다. 제어 전극(501)은, 예를 들어 10 keV 내지 50 keV의 빔 에너지에 대응하는 전위에 고정될 수 있다.

일부 구성들에서, 시스템은 [예를 들어, 제어기(500)를 통해] 선택가능한 랜딩 에너지들의 적어도 일부 각각에 대해 샘플(208)로부터 가장 멀리 있는 대물 전극(503)(및 랜딩 에너지가 선택되고 있는 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 대물 렌즈의 일부)에 상이한 전위를 적용하도록 구성된다. 각각의 전위는, 예를 들어 대물 전극(503)과 시스템의 이미지 평면 사이에 동일한 거리를 제공하도록 선택될 수 있다. 대물 전극(503)에 적용되는 전위는 대물 렌즈 어레이(241)에서의 전기장의 전계 강도, 및 이에 따른 각 대물 렌즈의 초점 거리를 결정한다. 그러므로, 대물 전극(503)에 적용되는 전위를 제어함으로써 이미지 평면의 위치를 제어하는 것이 가능하다.

일부 구성들에서, 시스템은 [예를 들어, 제어기(500)를 통해] 적어도 샘플에 가장 가까운 대물 전극(504)(및 랜딩 에너지가 선택되고 있는 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 대물 렌즈의 일부)에 적용되는 전위를 제어함으로써 랜딩 에너지를 제어하도록(즉, 이용가능한 선택가능한 랜딩 에너지들의 범위로부터 원하는 랜딩 에너지를 선택하도록) 구성된다. 예를 들어, 대물 전극(504)은 원하는 랜딩 에너지 + 사전설정된 오프셋과 동일한 빔 에너지에 대응하는 전위로 설정될 수 있다. 사전설정된 오프셋은 예를 들어 -50 eV 내지 300 eV의 범위일 수 있다. 오프셋은 샘플 표면의 전기장 강도를 설정하는 데 사용된다. 전기장 강도는, 특히 전압 대비 사용 사례들에서 이차 전자 대비를 결정하는 역할을 한다. 이차 전자들이 검출되는 경우, 오프셋 전압은 통상적으로 적당한 검출 효율을 보장하기 위해 약 50 V 이상일 수 있지만, 검출기와 샘플 사이의 거리가 충분히 작은 경우에는 더 낮은 오프셋 전압들이 적당할 수 있다. 예를 들어, 후방산란 신호에 관심이 있는 경우, 이차 전자들을 밀어내려는 경우에는 음전압이 사용된다.

일부 구성들에서, 시스템은 [예를 들어, 제어기(500)를 통해] 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 분해능을 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이(250)를 제어하도록 구성된다. 이는 적어도 부분적으로, (전자 소스로부터 샘플까지의) 시스템의 축소를 시스템의 각 축소(angular demagnification)로 나눈 값을 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하게 유지하기 위해 각각의 선택가능한 랜딩 에너지에서 제어 렌즈 어레이(250)를 조정함으로써 달성될 수 있다. 이는, 예를 들어 제어 렌즈 어레이(250)의 중간, 바람직하게는 중앙 제어 전극(502)[예를 들어, 제어 렌즈 어레이(250)가 3 개의 제어 전극들(501 내지 503)에 의해 정의되는 경우; 중간 전극은 홀수의 전극들을 갖는 렌즈 어레이의 중앙 제어 전극만일 수 있음을 유의]에 적용되는 전위를 제어함으로써 달성될 수 있다. 중간, 바람직하게는 중앙 제어 전극(502)에 적용되는 전위를 제어하는 것이 축소를 제어한다. 축소를 각 축소로 나눈 값을 상이한 랜딩 에너지들에 대해 동일하게 유지하는 것은 축외 수차들이 일정하게 유지될 것을 보장한다. 그러므로, 축외 수차들에 대한 하드코딩된 보정들이 유효한 상태로 유지되어, 상이한 랜딩 에너지들에 대해 (보정 후) 순 수차들이 낮게 유지된다. 이는, 바람직하지 않게 다운 시간 및/또는 불편함을 도입할 수 있는 각자의 대물 전극들 또는 대물 렌즈 어레이(241)의 교환을 필요로 하지 않고 달성된다.

도 12는, 예를 들어 매크로 집속 렌즈를 특징으로 하는 도 10에 도시된 바와 같이, 집속 렌즈 어레이 없이 전자 광학 칼럼을 사용하는 시스템에 대해 샘플(208)에서의 서브-빔 분해능에 대한 서브-빔들의 빔 전류의 예측된 변동을 나타내는 그래프이다. 분해능(즉, 앞서 설명된 바와 같이, 샘플에서의 서브-빔의 분해가능한 최소 치수)은 거리 단위, 예를 들어 나노미터를 갖는다. 이 코멘트는 다른 도면들, 예를 들어 도 13, 도 14 및 도 16에 대해 언급되는 분해능(또는 샘플 상의 빔의 분해가능한 최소 크기)과 관련되는 다른 표현들에 관한 것이다. 곡선들, 즉 도 12의 그래프에서의 곡선들은 정전기장 및 정전기장을 통한 전자들을 추적하는 광선을 시뮬레이션함으로써 얻어진다. 곡선 521은 2.5 keV의 랜딩 에너지에 대응한다. 곡선 522는 1 keV의 랜딩 에너지에 대응한다. 각각의 곡선에 대해, 곡선 상의 각각의 구별되는 지점은 (예를 들어, 하드코딩된 축외 보상들을 포함하여) 빔 전류 및 분해능의 각 조합에 대해 최적화되는 전자 광학 칼럼의 구별되는 물리적 구성을 나타낸다. 일반적으로, 총 전류는 우수한 스루풋을 달성하도록 높은 것이 바람직하고, 분해능은 우수한 공간 분해능으로 측정들을 제공하도록 최소화되는 것이 바람직하다. 그래프는 두 양들 사이에서 균형이 이루어져야 함을 나타낸다: 빔 전류를 증가시키는 것이 분해능을 증가시키고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 또한, 분해능에 대한 빔 전류의 곡선은 상이한 랜딩 에너지들에 대해 상이하다.

도 13은 칼럼의 8 개의 상이한 물리적 구성들에서의 상이한 랜딩 에너지들의 선택을 나타내는 8 개의 예시적인 곡선들[빈 사각형들을 갖는 실선 곡선들(523)]을 나타내는 그래프이다. 곡선들(523) 중 각 하나로 표시되는 각각의 구성에 대해, 곡선 521에 대응하는 2.5 keV의 랜딩 에너지와 곡선 522에 대응하는 1 keV의 랜딩 에너지 사이에서 250 eV의 간격으로 복수의 상이한 랜딩 에너지들이 선택된다. 각각의 선택된 랜딩 에너지에서, 시스템은 제어 렌즈 어레이(250)의 축소를 변화시킴으로써 분해능을 최소화하도록 제어 렌즈 어레이(250)를 제어한다. 이는, 예를 들어 하드코딩된 축외 수차 보상들이 유효한 상태로 유지될 것을 보장하기 위해 시스템의 축소를 시스템의 각 축소로 나눈 값을 일정하게 유지함으로써, 및/또는 전기장에 의해 야기되는 요소들(예를 들어, 전극들)의 왜곡으로 인한 필드 곡률의 변화들과 같은 다른 효과들을 보상하기 위해 제어 렌즈 어레이의 축소를 변동시킴으로써 달성될 수 있다. 각각의 경우, 제어 전극들 및 대물 전극들에 적용되는 전위들도 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 이미지 평면 사이에 동일한 공간 관계를 유지하도록 선택되었다. 따라서, 각각의 곡선(523)은 상이한 랜딩 에너지들의 범위 및 대응하는 빔 전류들 및 이용가능해지는 최소화된 분해능을 나타낸다. 도 14는 0.5 keV의 랜딩 에너지(곡선 528)로의 기능의 확장을 나타내는 그래프이다.

도 15는 도 3에 도시된 것과 같은 집속 렌즈 어레이를 갖는 구성의 두 가지 사용 사례에 대한 랜딩 에너지의 함수로서 분해능 성능을 비교하는 그래프이다. 이러한 타입의 구성들에서, 서브-빔들을 생성하는 빔-제한 어퍼처는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 있고, 이는 (도 10과 같이 집속 렌즈 어레이가 없는 구성들에 대한 상황과 대조적으로) 빔 전류가 제어 렌즈 어레이(250)에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 이유로, 데이터는 빔 전류의 함수로서 플롯 구성되지 않는다. 첫 번째 사용 사례는 앞서 설명된 구성들에 따라, 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 랜딩 에너지들의 범위(곡선 531)에 걸쳐 동일하게 유지되는 경우이다. 곡선(531)은, 더 높은 랜딩 에너지들에 대해 정전기장이 실행가능한 레벨들보다 더 높게 증가되어야 하기 때문에, 랜딩 에너지들의 범위의 더 낮은 부분에 대해서만 존재한다. 두 번째 사용 사례는 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이 최적의 분해능(곡선 532)을 허용하기 위해 (샘플 및 검출기 모듈의 대응하는 이동과 함께) 이미지 평면이 이동하도록 허용되는 경우이다. (최적의 분해능은 샘플에서의 서브-빔의 분해가능한 최소 치수이며; 예를 들어, 최소화된 분해능은 샘플에서의 서브-빔의 최소화된 분해된 치수임을 유의한다.) 곡선들(531 및 532)은 갈라지는 것으로 보이며, 곡선 531이 더 낮은 분해능 성능을 나타낸다. 하지만, 성능의 차이는 그리 크지 않은 한편, 시스템의 복잡성은 크게 단순화된다. (분해능 성능은 샘플에서의 서브-빔의 분해가능한 치수 또는 크기와 관련되며; 따라서, 개선된 성능이 샘플에서의 서브-빔의 더 작은 분해된 치수를 달성할 수 있도록 한다는 것을 유의한다. 더 낮은 분해능 성능은 샘플에서의 서브-빔의 더 큰 분해된 치수와 관련된다.)

일부 구성들에서, 도 13 및 도 14에 예시된 상황과 대조적으로, 분해능은 고의적으로 최소화되지 않는다. 이 제한의 제거는 각각의 선택가능한 랜딩 빔 에너지에 대해 상이한 빔 전류들의 범위가 선택되게 한다. 따라서, 도 13 또는 도 14에서의 곡선들(523) 중 하나에 대응하는 빔 전류를 갖는 것에 제한되는 대신에, 빔 전류는 다른 값들을 취할 수 있다. 더 큰(덜 최적인) 분해능을 대가로 더 높은 빔 전류들이 선택될 수 있다. 빔 전류가 이러한 방식으로 변동되게 함으로써, 시스템은 이에 따라 선택가능한 랜딩 빔 에너지들 중 1 이상의 각각에 대해 서브-빔의 복수의 선택가능한 빔 전류들을 제공한다. 따라서, 더 큰 분해능에서 작동하는 대신에, 빔 전류는 선택된 랜딩 빔 에너지에서 선택가능한 빔 전류들의 범위로부터 선택될 수 있다.

도 16은 빔 전류가 앞서 설명된 방식으로 어떻게 변동될 수 있는지를 나타내는 4 개의 예시적인 곡선들[실선 곡선들(524 내지 527)]을 나타내는 그래프이다. 각각의 곡선(524 내지 527)은 상이한 랜딩 에너지(524 = 2.5 keV, 525 = 2.0 keV, 526 = 1.5 keV, 527 = 1 keV)에 대응하지만, 동일한 물리적 구성(동일한 어퍼처 직경 및 하드코딩된 축외 보정들) 및 동일한 이미지 평면을 갖는다. 각각의 곡선(524 내지 527)은 90 도 회전된 포물선과 같은 형태를 갖는다. 곡선 527에는, 포물선의 상부 및 하부 브랜치들이 모두 도시되어 있다. 곡선들 524 내지 526에는, 명확함을 위해 상부 브랜치(즉, 분해능이 증가함에 따라 빔 전류가 증가하는 브랜치)만이 도시되어 있지만, 두 브랜치들이 모두 존재한다. 시스템은 제어 렌즈 어레이(250)의 대응하는 축소를 선택함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성될 수 있다. 각각의 축소는 상이한 빔 전류에 대응한다. 도 16의 예시에서, 곡선들(524 내지 527) 각각의 상이한 지점들은 상이한 축소들에 대응한다. 축소는 분해능을 최적화하기 위해 각각의 곡선(524 내지 527)에 대해 조정될 수 있다. (주어진 랜딩 에너지에 대해) 최적화된 분해능을 갖는 분해능/전류 값은 도 14에 나타낸 곡선(523) 상의 지점이다. 대안적으로, 축소는 더 큰 빔 전류를 달성하면서 분해능이 저하되게 하도록 조정될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 제어 렌즈 어레이(250)가 3 개의 제어 전극들(501 내지 503)을 포함하는 경우, 3 개의 제어 전극들(501 내지 503) 중 중앙 전극(502)에 대응하는 전위를 적용함으로써 각각의 축소가 선택될 수 있다. 따라서, 시스템은 3 개의 제어 전극들(501 내지 503) 중 중앙 전극(502)에 대응하는 전위를 적용함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성될 수 있다.

앞서 설명된 여하한의 시스템들을 포함하는 하전 입자 평가 시스템들은 서브-빔들 중 1 이상(또는 모두)을 선택적으로 끌 수 있는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어 샘플(208)의 교환 중, 정렬 절차 중, 또는 샘플(208)의 긴 이동 중에 바람직할 수 있다. 예를 들어, 하전 입자 소스를 스위칭 오프함으로써, 예를 들어 애노드 전위를 소스의 캐소드 전위와 같게 함으로써, 또는 소스의 온도를 낮춤으로써 서브-빔들을 끄는 것은 바람직하지 않다. 이러한 조치는 소스 팁 형상이 추출 필드 및 온도 모두의 함수인 경우에 소스 불안정을 초래할 수 있다. 대안적인 접근법은 서브-빔들이 소스의 빔 하류에서 어퍼처를 통과하지 않도록 이들을 편향하는 것이다. 그 후, 어퍼처를 정의하는 구조체는 서브-빔들을 차단하고 블랭커로서 작용한다. 일부 구성들에서, 편향된 서브-빔들은 블랭킹 기능을 제공하는 구조체에서 국부적인 표면 전위 변화들(이는 노광 핑거프린트들로 지칭될 수 있음)을 야기할 수 있다. 국부적인 표면 전위 변화들은 충분히 클 수 있고(예를 들어, 1 V 정도), 시스템을 다시 켤 때 서브-빔들이 영향을 받을 만큼 어퍼처들에 충분히 가까울 수 있다.

이상, 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241) 모두를 갖는 전자 광학 칼럼들을 갖는 시스템들이 설명되었다. 제어 렌즈 어레이(250)는 이러한 시스템들에서, 전체 축소를 수정하고 랜딩 에너지의 변경을 지원하기 위한 추가적인 자유도를 제공하는 데 사용될 수 있다. 이러한 제어 렌즈 어레이들(241)은 통상적으로 최대 허용 정전기장 강도들의 한계에서 작동되지 않으며, 이는 제어 렌즈 어레이들(241)이 차단 모드를 제공하도록 작동되게 할 수 있다.

따라서, 샘플(208)을 향해 멀티-빔으로 배열된 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공될 수 있다. 평가 시스템은, 예를 들어 도 3 내지 도 11을 참조하여 앞서 설명된 구성 중 어느 하나에 따른 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)를 제공하기 위해 빔 경로를 따라 배치되는 일련의 렌즈 전극들을 포함할 수 있다. 일 구성에서, 시스템은 [예를 들어, 제어기(500)를 통해] 제어 렌즈 어레이(250)의 제어 렌즈 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하도록 구성된다. 차단 전위는 샘플(208)을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 샘플(208)로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같다. (참고: 렌즈 어레이의 렌즈들 중 하나 또는 일부를 선택하기 위해, 렌즈 전극들 중 적어도 하나는 전극들 중 하나가 어레이 내의 렌즈들 중 1 이상에서 작동할 수 있는 플레이트 상의 복수의 전극들임.) 차단 전위는 차단 전위가 적용되는 각각의 제어 렌즈에 대응하는 서브-빔을 스위칭 오프한다. 또한, 이 기능은 블랭킹이라고도 할 수 있다. 차단 전위가 모든 제어 렌즈들(즉, 전체 제어 렌즈 어레이)에 적용되는 경우, 모든 멀티-빔이 스위칭 오프될 수 있다. 이 접근법은 서브-빔들이 다시 켜질 때, 서브-빔들이 전파될 어퍼처들 근처의 구조체로 편향되지 않기 때문에, 노광 핑거프린트 영향들의 더 낮거나 무시할 수 있는 위험 수준으로 서브-빔들로 하여금 빠르고 쉽게 스위칭 오프되게 한다.

제어 렌즈 어레이(250)가 각각의 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 3 개의 제어 전극들(501 내지 503)을 포함하는 구성들에서, 시스템은 3 개의 제어 전극들(501 내지 503) 중 적어도 중앙 전극(502)에 차단 전위를 적용할 수 있다. 샘플(208)로부터 더 멀리 있는 제어 전극(501)은, 이 전극에 적용되는 전위가 소스 모듈에 의해 전달되는 빔 에너지에 의해 결정될 수 있기 때문에 덜 적절할 수 있다. 샘플(208)에 더 가까운 제어 전극(503)은, 이것이 대물 렌즈 어레이와 공유될 수 있으므로 최대 전계 강도에 있을 수 있거나, 또는 대안적으로 이것이 대물 렌즈 어레이 및 대물 렌즈 그룹의 가장 빔 상류의 렌즈 전극과 동일한 전위를 공유하기 때문에 덜 적절할 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)가 각각의 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 2 개의 제어 전극들을 포함하는 구성들에서, 시스템은 샘플(208)에 가장 가까운 제어 전극에 차단 전위를 적용할 수 있다.

차단 기능은 전자들이 샘플로부터 반사되도록 하고, 이 전자들 중 일부는 소스를 향해 빔-제한 어퍼처들의 어레이를 다시 통과할 수 있다. 하지만, 소스로부터 소스로 다시 반사되는 전자들의 비율은, 예를 들어 양방향에서의 빔-제한 어퍼처들의 필터링 효과로 인해 비교적 낮을 것이며, 소스에 미치는 여하한의 영향은 무시할 수 있을 것으로 예상된다.

입자 트랩을 포함하거나 사용하는 실시예들과 관련하여 상부 및 하부, 상류 및 하류, 위 및 아래 등에 대한 언급은 샘플(208)에 충돌하는 전자 빔 또는 멀티-빔의 빔 상류 및 빔 하류 방향들(통상적으로 항상 수직은 아님)에 평행한 방향들을 지칭하는 것으로서 이해되어야 한다. 따라서, 빔 상류 및 빔 하류에 대한 언급은 현재 중력장과 관계없이 빔 경로에 관한 방향들을 지칭하도록 의도된다.

본 명세서에 설명된 실시예들은 빔 또는 멀티-빔 경로를 따라 어레이들로 배치되는 일련의 어퍼처 어레이들 또는 전자 광학 요소들의 형태를 취할 수 있다. 이러한 전자 광학 요소들은 정전기적일 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 빔 제한 어퍼처 어레이로부터 샘플 전의 서브-빔 경로의 마지막 전자 광학 요소까지의 모든 전자 광학 요소들은 정전기적일 수 있고, 및/또는 어퍼처 어레이 또는 플레이트 어레이의 형태일 수 있다. 일부 구성들에서, 전자 광학 요소들 중 1 이상은 마이크로전자기계 시스템(MEMS)으로서(즉, MEMS 제조 기술들을 사용하여) 제조된다. 전자 광학 요소들은 자기 요소들 및 정전기 요소들을 가질 수 있다. 예를 들어, 복합 어레이 렌즈는 자기 렌즈 내의 상부 및 하부 극판(pole plate)들로 멀티-빔 경로를 둘러싸고 멀티-빔 경로를 따라 배치되는 매크로 자기 렌즈를 특징으로 할 수 있다. 극판들에는 멀티-빔의 빔 경로들을 위한 어퍼처들의 어레이가 있을 수 있다. 전극들은 복합 렌즈 어레이의 전자기장을 제어하고 최적화하기 위해 극판들 위, 아래 또는 사이에 존재할 수 있다.

서로에 대해 상이한 전위들로 설정될 수 있는 전극들이 제공되는 경우, 이러한 전극들은 서로 전기적으로 절연될 것임을 이해할 것이다. 전극들이 서로 기계적으로 연결되는 경우, 전기 절연 커넥터들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 전극들이 예를 들어 대물 렌즈 어레이 또는 제어 렌즈 어레이를 형성하기 위해 어퍼처 어레이를 각각 정의하는 일련의 전도성 플레이트들로서 제공되는 경우, 전도성 플레이트들 사이에 전기 절연 플레이트들이 제공될 수 있다. 절연 플레이트들은 전도성 플레이트들에 연결되어 절연 커넥터로서 작용할 수 있다. 전도성 플레이트들은 절연 플레이트들에 의해 서브-빔 경로들을 따라 서로 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 평가 툴 또는 평가 시스템은 샘플의 정성적 평가(예를 들어, 합격/불합격)를 수행하는 장치, 샘플의 정량적 측정(예를 들어, 피처의 크기)을 수행하는 장치, 또는 샘플 맵의 이미지를 생성하는 장치일 수 있다. 평가 툴들 또는 시스템들의 예시들로는 검사 툴(예를 들어, 결함 식별용), 검토 툴(예를 들어, 결함 분류용) 및 메트롤로지 툴, 또는 검사 툴, 검토 툴 또는 메트롤로지 툴과 관련된 평가 기능들의 여하한의 조합을 수행할 수 있는 툴들(예를 들어, 메트로-검사 툴들)이 있다.

소정 방식으로 하전 입자 빔을 조작하도록 제어가능한 구성요소들 또는 요소들의 시스템 또는 구성요소에 대한 언급은 설명된 방식으로 하전 입자 빔을 조작하기 위해 구성요소를 제어하도록 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛을 구성하는 것을 포함하며, 또한 선택적으로 다른 제어기 또는 디바이스(예를 들어, 전압 공급기)를 사용하여 이러한 방식으로 하전 입자 빔을 조작하도록 구성요소를 제어하는 것을 포함한다. 예를 들어, 전압 공급기는 1 이상의 구성요소에 전기적으로 연결되어, 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛의 제어 하에, 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)의 전극들과 같은 구성요소들에 전위를 적용할 수 있다. 스테이지와 같은 작동가능한 구성요소는 구성요소의 작동을 제어하기 위해 1 이상의 제어기, 제어 시스템 또는 제어 유닛을 사용하여 작동하고, 이에 따라 빔 경로와 같은 또 다른 구성요소에 대해 이동하도록 제어가능할 수 있다.

제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛에 의해 제공되는 기능은 컴퓨터-구현될 수 있다. 예를 들어 CPU, RAM, SSD, 마더보드, 네트워크 연결, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 필요한 컴퓨팅 작업들이 수행되게 하는 당업계에 알려진 다른 요소들을 포함하는 요소들의 여하한의 적절한 조합이 사용되어 필요한 기능을 제공할 수 있다. 필요한 컴퓨팅 작업들은 1 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해 정의될 수 있다. 1 이상의 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독가능한 명령어들을 저장하는 매체, 선택적으로는 비-일시적(non-transitory) 매체의 형태로 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 명령어들이 컴퓨터에 의해 판독될 때, 컴퓨터는 필요한 방법 단계들을 수행한다. 컴퓨터는 독립형 유닛 또는 네트워크를 통해 서로 연결되는 복수의 상이한 컴퓨터들을 갖는 분산 컴퓨팅 시스템으로 이루어질 수 있다.

"서브-빔" 및 "빔릿"이라는 용어는 본 명세서에서 교환가능하게 사용되며, 둘 다 모(parent) 방사선 빔을 나누거나 분할함으로써 모 방사선 빔으로부터 파생되는 여하한의 방사선 빔을 포괄하는 것으로 이해된다. "머니퓰레이터"라는 용어는 렌즈 또는 디플렉터와 같이, 서브-빔 또는 빔릿의 경로에 영향을 미치는 여하한의 요소를 포괄하는 데 사용된다. 요소들이 빔 경로 또는 서브-빔 경로를 따라 정렬된다는 언급은 각각의 요소들이 빔 경로 또는 서브-빔 경로를 따라 위치됨을 의미하는 것으로 이해된다. 광학기에 대한 언급은 전자 광학기를 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어기를 포함하며, 제어기는 서브-빔의 복수의 선택가능한 빔 전류들을 제공하고, 제어 렌즈 어레이의 대응하는 축소를 선택함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성되며; 및/또는 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하고, 선택된 랜딩 에너지들의 구현 시 샘플 상의 서브-빔의 대응하는 최소화된 분해능들을 선택하기 위해 제어 전극들에 전위들을 적용하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어 렌즈들 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하도록 구성되는 제어기를 포함하며, 차단 전위는 사용 시 샘플을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 샘플로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어기를 포함하며, 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이에 고정된 공간 관계를 유지하도록 구성되고, ⅰ) 제어 렌즈 어레이는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어가능하도록 구성되며, ⅱ) 제어기는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 구성되고, 및/또는 ⅲ) 제어기는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 선택된 전위들을 제어 전극들 및 대물 전극들에 적용하도록 구성된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며, 상기 방법은: 멀티-빔의 서브-빔에 대해 상이한 시간들에 복수의 상이한 랜딩 에너지들을 선택하는 단계 -각각의 랜딩 에너지는 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 선택됨- 를 포함하고, 대응하는 전위들은 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 상이한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 선택된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키는 평가 시스템을 사용하는 방법이 제공되고, 상기 시스템은: 서브-빔들의 멀티-빔에서 작동하기 위한 제어 전극들 및 이미지 평면 상에 서브-빔들을 포커싱하는 대물 전극들을 포함하며, 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면은 고정된 공간 관계를 갖고, 상기 방법은: 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하는 단계 -구현은 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용하는 단계를 포함함- ; 및 고정된 공간 관계가 주어지면 대응하는 전위들을 선택하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며, 상기 방법은: 멀티-빔의 서브-빔에 대해 상이한 시간들에 복수의 상이한 빔 전류들을 선택하는 단계 -각각의 빔 전류는 제어 렌즈 어레이의 대응하는 축소를 선택함으로써 구현됨- ; 및/또는 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하는 단계를 포함하고, 제어 전극들에 대한 전위들은 샘플 상의 서브-빔의 분해능을 최소화하도록 선택된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며, 상기 방법은: 제어 렌즈들 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하는 단계를 포함하고, 차단 전위는 샘플을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 샘플로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며, 상기 방법은 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 고정된 공간 관계를 유지하면서: 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하도록 제어 렌즈 어레이를 제어하는 단계; 및/또는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하도록 제어 렌즈 어레이를 제어하기 위해 선택된 전위들을 제어 전극들 및 대물 전극들에 적용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 멀티-빔의 서브-빔 경로들에 직교로, 및/또는 이를 따라 직렬로 배치되고 서브-빔 경로들을 따라 서브-빔들에서 작동하도록 구성되는 적어도 4 개의 렌즈 전극들; 렌즈 전극들 중 적어도 2 개를 포함하는 제어 렌즈 어레이 -이는 제어 렌즈 어레이의 다른 모든 렌즈 전극들의 빔 하류에 가장 빔 하류의 전극을 포함함- ; 및 렌즈 전극들 중 적어도 2 개를 포함하는 대물 렌즈 어레이 -이는 대물 렌즈 어레이의 가장 빔 상류의 전극으로서 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극을 포함함- 를 포함하며, 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극은 빔 상류 표면 및 빔 하류 표면을 포함하고, 빔 하류 표면은 대물 렌즈 어레이의 일부를 포함하고 빔 상류 표면은 제어 렌즈 어레이의 일부를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 멀티-빔의 서브-빔 경로들에 직교로, 및/또는 이를 따라 직렬로 배치되고 서브-빔 경로들을 따라 서브-빔들에서 작동하도록 구성되는 적어도 3 개, 바람직하게는 적어도 4 개의 렌즈 전극들을 포함하며, 더 빔 상류의 전극들 중 적어도 2 개는 제어 렌즈 어레이를 제공하고, 이에 의해 제어 렌즈 어레이를 제공하는 복수의 제어 전극들을 제공할 수 있으며, 더 빔 하류의 전극들 중 적어도 2 개는 대물 렌즈 어레이를 제공하고, 이에 의해 대물 렌즈 어레이를 제공하는 복수의 대물 전극들을 제공할 수 있으며, 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극은 대물 렌즈 어레이의 가장 빔 상류의 전극과 동일하여, 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극의 빔 상류 표면은 제어 렌즈 어레이의 일부를 포함하고 상기 전극의 빔 하류 표면은 대물 렌즈 어레이의 일부를 포함하도록 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템이 제공되고, 상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- 을 포함하며, 상기 시스템은 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하도록 구성되고, 상기 시스템은 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 대응하는 전위들을 선택하도록 구성된다.

다수의 항목들이 제공된다:

1 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하도록 구성되는 제어기를 포함하며, 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 대응하는 전위들을 선택하도록 구성되고, 바람직하게는 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들에 전위들을 적용하도록 구성되며, 바람직하게는 적용된 전위들은 선택적으로 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 이미지 평면 사이의 동일한 공간 관계를 유지하도록 선택되고, 바람직하게는 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들은 (예를 들어, 각자의 전위 소스들을 통해) 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 제어기에 의해 구현되며, 각각의 선택가능한 랜딩 에너지에 대해 상이한 전위들이 적용될 수 있는 평가 시스템.

2 항: 1 항에 있어서, 사용자 입력을 수신하도록 구성되고, 제어기는 수신된 사용자 입력에 적어도 부분적으로 기초하여 선택가능한 랜딩 에너지들을 선택하도록 구성되는 평가 시스템.

3 항: 1 항 또는 2 항에 있어서, 제어기는 미리 정의된 프로그램 또는 1 이상의 입력 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 선택가능한 랜딩 에너지들을 선택하도록 구성되는 평가 시스템.

4 항: 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들은 적어도 하나의 연속적인 랜딩 에너지 범위 또는 복수의 사전설정된 이산 랜딩 에너지들을 포함하는 평가 시스템.

5 항: 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 선택가능한 랜딩 에너지들의 적어도 일부에 대해, 샘플로부터 가장 멀리 있도록 구성되고 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 제어 렌즈의 일부인 제어 전극에 동일한 전위를 적용하도록 구성되는 평가 시스템.

6 항: 1 항 내지 5 항 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 선택가능한 랜딩 에너지들의 적어도 일부 각각에 대해, 샘플로부터 가장 멀리 있도록 구성되고 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 대물 렌즈의 일부인 대물 전극에 상이한 전위를 적용하도록 구성되며, 각각의 전위는 상기 대물 전극과 시스템의 이미지 평면 사이에 동일한 거리를 제공하도록 선택되는 평가 시스템.

7 항: 1 항 내지 6 항 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 적어도 샘플에 가장 가깝도록 구성되고 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 대물 렌즈의 일부인 대물 전극에 적용되는 전위를 제어함으로써 각각의 선택가능한 랜딩 빔 에너지를 선택하도록 구성되는 평가 시스템.

8 항: 1 항 내지 7 항 중 어느 하나에 있어서, 제어기는: 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해, 예를 들어 샘플 상의 서브-빔의 분해능을 최소화하거나; 또는 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 샘플 상의 서브-빔의 분해된 또는 분해가능한 치수를 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 구성되는 평가 시스템.

9 항: 1 항 내지 7 항 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 복수의 선택가능한 랜딩 빔 에너지들 각각에 대해, 또는 선택가능한 랜딩 빔 에너지들 중 하나에 대해 서브-빔의 복수의 선택가능한 빔 전류들을 제공하도록 구성되는 평가 시스템.

10 항: 9 항에 있어서, 제어기는 제어 렌즈 어레이의 대응하는 축소를 선택함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성되는 평가 시스템.

11 항: 9 항에 있어서, 각각의 선택가능한 빔 전류에 대해, 제어기는 시스템의 대응하는 축소를 선택하기 위해 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬된 제어 렌즈를 제어하도록 구성되는 평가 시스템.

12 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어기를 포함하며, 제어기는 서브-빔의 복수의 선택가능한 빔 전류들을 제공하고, 제어 렌즈 어레이의 대응하는 축소를 선택함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성되며; 및/또는 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하고, 선택된 랜딩 에너지들의 구현 시 샘플 상의 서브-빔의 대응하는 최소화된 분해능들을 선택하기 위해 제어 전극들에 전위들을 적용하도록 구성되는 평가 시스템.

13 항: 9 항 내지 12 항 중 어느 하나에 있어서, 제어 렌즈 어레이는 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬된 3 개의 제어 전극들을 포함하고; 제어기는 3 개의 제어 전극들 중 중앙 전극에 대응하는 전위를 적용함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성되는 평가 시스템.

14 항: 1 항 내지 13 항 중 어느 하나에 있어서, 샘플로부터 가장 멀리 있도록 구성되고 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 대물 렌즈의 일부인 대물 전극 및 샘플에 가장 가깝도록 구성되고 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 제어 렌즈의 일부인 제어 전극은 공통 전극에 의해 제공되는 평가 시스템.

15 항: 1 항 내지 14 항 중 어느 하나에 있어서, 제어기는 제어 렌즈들 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하도록 구성되고, 차단 전위는 사용 시 샘플을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 샘플로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같은 평가 시스템.

16 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어 렌즈들 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하도록 구성되는 제어기를 포함하며, 차단 전위는 사용 시 샘플을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 샘플로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같은 평가 시스템.

17 항: 15 항 또는 16 항에 있어서, 제어 렌즈 어레이는 각각의 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬된 3 개의 제어 전극들을 포함하고; 시스템은 3 개의 제어 전극들 중 적어도 중앙 제어 전극에 차단 전위를 적용함으로써 차단 모드를 적용하도록 구성되는 평가 시스템.

18 항: 15 항 또는 16 항에 있어서, 제어 렌즈 어레이는 각각의 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬된 2 개의 제어 전극들을 포함하고; 시스템은 샘플에 가장 가깝도록 구성되는 제어 전극에 차단 전위를 적용함으로써 차단 모드를 적용하도록 구성되는 평가 시스템.

19 항: 1 항 내지 18 항 중 어느 하나에 있어서, 제어 전극들은 서브-빔 경로들을 따라 직렬로 배치되고 서브-빔 경로들과 정렬되는 각 어퍼처들을 정의하여 제어 렌즈들을 정의하는 평가 시스템.

20 항: 19 항에 있어서, 각각의 제어 전극은 멀티-빔의 모든 서브-빔들에서 작동하도록 구성되는 평가 시스템.

21 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어기를 포함하며, 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이에 고정된 공간 관계를 유지하도록 구성되고, ⅰ) 제어 렌즈 어레이는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어가능하도록 구성되며, ⅱ) 제어기는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 구성되고, 및/또는 ⅲ) 제어기는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 선택된 전위들을 제어 전극들 및 대물 전극들에 적용하도록 구성되는 평가 시스템.

22 항: 21 항에 있어서, 제어기는 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하도록 구성되고, 제어기는 분해능의 최소화가 제어 렌즈 어레이의 축소를 제어함으로써 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 수행되도록 구성되는 평가 시스템.

23 항: 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며,

상기 방법은: 멀티-빔의 서브-빔에 대해 상이한 시간들에 복수의 상이한 랜딩 에너지들을 선택하는 단계 -각각의 랜딩 에너지는 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 선택됨- 를 포함하고, 대응하는 전위들은 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 상이한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 선택되는 방법.

24 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키는 평가 시스템을 사용하는 방법으로서,

상기 시스템은: 서브-빔들의 멀티-빔에서 작동하기 위한 제어 전극들 및 이미지 평면 상에 서브-빔들을 포커싱하는 대물 전극들을 포함하며, 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면은 고정된 공간 관계를 갖고,

상기 방법은: 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하는 단계 -구현은 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용하는 단계를 포함함- ; 및 고정된 공간 관계가 주어지면 대응하는 전위들을 선택하는 단계를 포함하는 방법.

25 항: 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며,

상기 방법은: 멀티-빔의 서브-빔에 대해 상이한 시간들에 복수의 상이한 빔 전류들을 선택하는 단계 -각각의 빔 전류는 제어 렌즈 어레이의 대응하는 축소를 선택함으로써 구현됨- ; 및/또는 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하는 단계를 포함하고, 제어 전극들에 대한 전위들은 샘플 상의 서브-빔의 분해능을 최소화하도록 선택되는 방법.

26 항: 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며,

상기 방법은: 제어 렌즈들 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하는 단계를 포함하고, 차단 전위는 샘플을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 샘플로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같은 방법.

27 항: 시스템을 사용하여 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시킴으로써 샘플을 평가하는 방법으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -각각의 대물 렌즈는 제어 렌즈 어레이의 각 제어 렌즈로부터의 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- 을 포함하며,

상기 방법은 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 고정된 공간 관계를 유지하면서: 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하도록 제어 렌즈 어레이를 제어하는 단계; 및/또는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하도록 제어 렌즈 어레이를 제어하기 위해 선택된 전위들을 제어 전극들 및 대물 전극들에 적용하는 단계를 포함하는 방법.

28 항: 23 항 내지 27 항 중 어느 하나에 있어서, 샘플로부터 방출되는 신호 전자들을 검출하는 단계를 더 포함하는 방법.

29 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 멀티-빔의 서브-빔 경로들에 직교로, 및/또는 이를 따라 직렬로 배치되고 서브-빔 경로들을 따라 서브-빔들에서 작동하도록 구성되는 적어도 4 개의 렌즈 전극들; 렌즈 전극들 중 적어도 2 개를 포함하는 제어 렌즈 어레이 -이는 제어 렌즈 어레이의 다른 모든 렌즈 전극들의 빔 하류에 가장 빔 하류의 전극을 포함함- ; 및 렌즈 전극들 중 적어도 2 개를 포함하는 대물 렌즈 어레이 -이는 대물 렌즈 어레이의 가장 빔 상류의 전극으로서 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극을 포함함- 를 포함하며, 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극은 빔 상류 표면 및 빔 하류 표면을 포함하고, 빔 하류 표면은 대물 렌즈 어레이의 일부를 포함하고 빔 상류 표면은 제어 렌즈 어레이의 일부를 포함하는 평가 시스템.

30 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 멀티-빔의 서브-빔 경로들에 직교로, 및/또는 이를 따라 직렬로 배치되고 서브-빔 경로들을 따라 서브-빔들에서 작동하도록 구성되는 적어도 3 개, 바람직하게는 적어도 4 개의 렌즈 전극들을 포함하며, 더 빔 상류의 전극들 중 적어도 2 개는 제어 렌즈 어레이를 제공하고, 이에 의해 제어 렌즈 어레이를 제공하는 복수의 제어 전극들을 제공할 수 있으며, 더 빔 하류의 전극들 중 적어도 2 개는 대물 렌즈 어레이를 제공하고, 이에 의해 대물 렌즈 어레이를 제공하는 복수의 대물 전극들을 제공할 수 있으며, 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극은 대물 렌즈 어레이의 가장 빔 상류의 전극과 동일하여, 제어 렌즈 어레이의 가장 빔 하류의 전극의 빔 상류 표면은 제어 렌즈 어레이의 일부를 포함하고 상기 전극의 빔 하류 표면은 대물 렌즈 어레이의 일부를 포함하도록 하는 평가 시스템.

31 항: 29 항 또는 30 항에 있어서, 제어 렌즈 어레이 및 대물 렌즈 어레이를 제어하기 위해 선택된 전위들을 제어 전극들 및 대물 전극들에 적용하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는 평가 시스템.

32 항: 31 항에 있어서, 제어기는 시스템이 23 항 내지 28 항 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하도록 구성되는 평가 시스템.

33 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- 을 포함하며, 상기 시스템은 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하도록 구성되고, 상기 시스템은 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 대응하는 전위들을 선택하도록 구성되는 평가 시스템.

34 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- 을 포함하며, 상기 시스템은 서브-빔의 복수의 선택가능한 빔 전류들을 제공하고, 제어 렌즈 어레이의 대응하는 축소를 선택함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성되며; 및/또는 상기 시스템은 제어 전극들 및 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하고, 선택된 랜딩 에너지들의 구현 시 샘플 상의 서브-빔의 대응하는 최소화된 분해능들을 선택하기 위해 제어 전극들에 전위들을 적용하도록 구성되는 평가 시스템.

35 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- 을 포함하며, 상기 시스템은 제어 렌즈들 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하도록 구성되고, 차단 전위는 사용 시 샘플을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 샘플로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같은 평가 시스템.

36 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 및 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- 을 포함하며, 상기 시스템은 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면 사이의 고정된 공간 관계를 유지하도록 구성되고, ⅰ) 제어 렌즈 어레이는 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어가능하도록 구성되며, ⅱ) 시스템은 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 구성되고, 및/또는 ⅲ) 시스템은 샘플에서 멀티-빔의 분해능을 최소화하기 위해 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 선택된 전위들을 제어 전극들 및 대물 전극들에 적용하도록 구성되는 평가 시스템.

37 항: 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,

상기 시스템은: 제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ; 샘플 상으로 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극들 -대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및 제어기를 포함하며, 제어기는 대물 전극들 및 제어 전극들에 선택된 전위들을 적용함으로써 각 서브-빔의 빔 에너지를 제어하도록 구성되어, ⅰ) 축소의 제어가 각각의 서브-빔의 총 전류에 대한 분해능을 변동시키도록 제어 전극들 및/또는 대물 전극들을 제어하고; ⅱ) 바람직하게는 랜딩 에너지를 변동시키면서, 샘플에서 멀티-빔의 각 서브-빔의 분해능을 최소화하도록 제어 전극들 및/또는 대물 전극들의 축소를 제어하고; 및/또는 ⅲ) 바람직하게는 랜딩 에너지를 변동시키면서, 시스템의 이미지 평면에서 각 서브-빔의 포커스를 유지하도록 선택된 전위들을 제어 전극들 및/또는 대물 전극들에 적용하며, 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면은 고정된 공간 관계를 갖는 평가 시스템.

38 항: 37 항에 있어서, 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 시스템의 이미지 평면은 고정된 공간 관계를 갖는 평가 시스템.

39 항: 37 항 또는 38 항에 있어서, 제어기는 고정된 공간 관계를 유지하도록 확인되는 평가 시스템.

본 발명은 다양한 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 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.

Claims (15)

1. 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키도록 구성되는 평가 시스템으로서,
   제어 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 제어 전극들 -상기 제어 렌즈 어레이 내의 각각의 제어 렌즈는 상기 멀티-빔의 각 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되고, 상기 각 서브-빔에서 작동하도록 구성됨- ;
   샘플 상으로 상기 서브-빔들을 지향시키도록 구성되는 대물 렌즈 어레이를 정의하는 복수의 대물 전극(objective electrode)들 -상기 대물 렌즈 어레이 내의 각각의 대물 렌즈는 각 제어 렌즈와 정렬된 서브-빔 경로와 정렬됨- ; 및
   상기 제어 전극들 및 상기 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용함으로써 상기 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지(landing energy)들을 구현하도록 구성되는 제어기
   를 포함하며,
   상기 제어기는 상기 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 상기 시스템의 이미지 평면 사이의 공간 관계가 상기 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 동일하도록 상기 대응하는 전위들을 선택하도록 구성되는, 평가 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   사용자 입력을 수신하도록 구성되고, 상기 제어기는 수신된 사용자 입력에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 선택가능한 랜딩 에너지들을 선택하도록 구성되는, 평가 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제어기는 미리 정의된 프로그램 또는 1 이상의 입력 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 선택가능한 랜딩 에너지들을 선택하도록 구성되는, 평가 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들은 적어도 하나의 연속적인 랜딩 에너지 범위 또는 복수의 사전설정된 이산 랜딩 에너지들을 포함하는, 평가 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 선택가능한 랜딩 에너지들의 적어도 일부에 대해, 상기 샘플로부터 가장 멀리 있도록 구성되고 상기 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 상기 제어 렌즈의 일부인 상기 제어 전극에 동일한 전위를 적용하도록 구성되는, 평가 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 선택가능한 랜딩 에너지들의 적어도 일부 각각에 대해, 상기 샘플로부터 가장 멀리 있도록 구성되고 상기 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 상기 대물 렌즈의 일부인 상기 대물 전극에 상이한 전위를 적용하도록 구성되며, 각각의 전위는 상기 대물 전극과 상기 시스템의 이미지 평면 사이에 동일한 거리를 제공하도록 선택되는, 평가 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기는 적어도 상기 샘플에 가장 가깝도록 구성되고 상기 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 상기 대물 렌즈의 일부인 상기 대물 전극에 적용되는 전위를 제어함으로써 각각의 선택가능한 랜딩 에너지를 선택하도록 구성되는, 평가 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해 상기 샘플 상의 서브-빔의 분해능을 최소화하기 위해 상기 제어 렌즈 어레이를 제어하도록 구성되는, 평가 시스템.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들 각각에 대해, 또는 상기 선택가능한 랜딩 에너지들 중 하나에 대해 상기 서브-빔의 복수의 선택가능한 빔 전류들을 제공하도록 구성되는, 평가 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제어 렌즈 어레이의 대응하는 축소를 선택함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성되는, 평가 시스템.
11. 제 9 항에 있어서,
    각각의 선택가능한 빔 전류에 대해, 상기 제어기는 상기 시스템의 대응하는 축소를 선택하기 위해 상기 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 상기 제어 렌즈를 제어하도록 구성되는, 평가 시스템.
12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 렌즈 어레이는 상기 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬된 3 개의 제어 전극들을 포함하고,
    상기 제어기는 상기 3 개의 제어 전극들 중 중앙 전극에 대응하는 전위를 적용함으로써 각각의 선택가능한 빔 전류를 구현하도록 구성되는, 평가 시스템.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플로부터 가장 멀리 있도록 구성되고 상기 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 상기 대물 렌즈의 일부인 상기 대물 전극, 및 상기 샘플에 가장 가깝도록 구성되고 상기 서브-빔의 서브-빔 경로와 정렬되는 적어도 상기 제어 렌즈의 일부인 상기 제어 전극은 공통 전극에 의해 제공되는, 평가 시스템.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제어 렌즈들 중 1 이상 내에서의 차단 전위의 적용에 의해 차단 모드를 적용하도록 구성되고, 상기 차단 전위는 사용 시 상기 샘플을 향해 1 이상의 제어 렌즈에 들어가는 하전 입자들이 상기 샘플로부터 정전기적으로 반사되게 하는 것과 같은, 평가 시스템.
15. 샘플을 향해 멀티-빔으로 배열되는 서브-빔들의 하전 입자들을 지향시키는 평가 시스템을 사용하는 방법으로서,
    상기 시스템은 서브-빔들의 멀티-빔에서 작동하는 제어 전극들 및 이미지 평면 상에 상기 서브-빔들을 포커싱하는 대물 전극들을 포함하며, 상기 제어 전극들 및 대물 전극들 모두와 상기 시스템의 이미지 평면은 고정된 공간 관계를 갖고,
    상기 방법은:
    상기 멀티-빔의 서브-빔에 대해 복수의 선택가능한 랜딩 에너지들을 구현하는 단계 -상기 구현하는 단계는 상기 제어 전극들 및 상기 대물 전극들에 대응하는 전위들을 적용하는 단계를 포함함- ; 및
    상기 고정된 공간 관계가 주어지면 상기 대응하는 전위들을 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.