KR20240055877A - 디포커싱된 빔 가이딩으로 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 방법, 컴퓨터 프로그램 제품 및 다중-빔 입자 현미경 - Google Patents
디포커싱된 빔 가이딩으로 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 방법, 컴퓨터 프로그램 제품 및 다중-빔 입자 현미경 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240055877A KR20240055877A KR1020247012552A KR20247012552A KR20240055877A KR 20240055877 A KR20240055877 A KR 20240055877A KR 1020247012552 A KR1020247012552 A KR 1020247012552A KR 20247012552 A KR20247012552 A KR 20247012552A KR 20240055877 A KR20240055877 A KR 20240055877A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- detection
- individual
- contrast
- particle
- individual particle
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 351
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 465
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 38
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 27
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 24
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 18
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 52
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 17
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 16
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 13
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 5
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004984 smart glass Substances 0.000 description 1
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2446—Position sensitive detectors
- H01J2237/24465—Sectored detectors, e.g. quadrants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24495—Signal processing, e.g. mixing of two or more signals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
- H01J2237/24578—Spatial variables, e.g. position, distance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24592—Inspection and quality control of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/28—Scanning microscopes
- H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/28—Scanning microscopes
- H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
- H01J2237/2814—Measurement of surface topography
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
본 발명은 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 방법을 개시하고, 이 작동 방법은, 다수의 하전된 제 1 개별 입자 빔으로 오브젝트를 조사하는 단계 - 여기서 각각의 제 1 개별 입자 빔은 스캐닝 방식으로 상기 오브젝트의 별도의 개별 필드 영역을 조사함 - ; 상기 제 1 개별 입자 빔에 의해 상기 오브젝트로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔을 집광하는 단계; 2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 출현하거나 방출하는 상기 제 2 개별 입자 빔이 상이한 검출 영역 상으로 투영되는 방식으로 상기 제 2 개별 입자 빔을 검출 유닛의 검출 영역 상으로 디포커싱 투영(defocused projecting)하는 단계 - 여기서 각각의 검출 영역에 복수의 검출 채널이 할당되고, 여기서 상기 검출 채널은 상기 오브젝트로부터 시작할 때 상기 제 2 개별 입자 빔의 각도 정보 및/또는 방향 정보를 각각 인코딩함 - ; 및 각각의 할당된 검출 채널을 가진 상기 검출 영역 각각으로부터의 신호에 의해 획득되었거나 획득되는 데이터에 기초하여 상기 개별 필드 영역 각각의 개별 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 디포커싱된 빔 가이딩으로 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 방법, 및 또한 관련 컴퓨터 프로그램 제품, 및 또한 다중-빔 입자 현미경에 관한 것이다.
반도체 부품과 같은 점점 더 작고 점점 더 복잡한 미세구조가 지속적으로 개발됨에 따라, 작은 치수의 미세구조를 생산하고 검사하기 위한 평면 생산 기술 및 검사 시스템을 개발하고 최적화할 필요가 있다. 예를 들면, 반도체 부품의 개발 및 생산에는 테스트 웨이퍼 설계의 모니터링이 필요하며, 평면 생산 기술에는 높은 처리량으로 안정적인 생산을 위한 공정 최적화가 필요하다. 더욱이 최근에는 리버스 엔지니어링을 위한 반도체 웨이퍼 분석과 고객별 개별 반도체 부품 구성에 대한 요구가 높아지고 있다. 따라서, 웨이퍼 상의 미세구조를 매우 정확하게 검사하기 위해 높은 처리량으로 사용될 수 있는 검사 수단이 필요하다.
반도체 부품 생산에 사용되는 전형적인 실리콘 웨이퍼는 최대 300mm의 직경을 갖는다. 각각의 웨이퍼는 최대 800㎟ 크기의 30 내지 60개의 반복 영역("다이")으로 나누어진다. 반도체 장치는 평면 집적 기술에 의해 웨이퍼 표면 상에 층으로 생성되는 복수의 반도체 구조를 포함한다. 반도체 웨이퍼는 전형적으로 생산 공정으로 인해 평면 표면을 갖는다. 이 경우 집적 반도체 구조의 구조 크기는 수 ㎛에서 5㎚의 임계 치수(CD)까지 확장되며, 여기서 구조 치수는 가까운 미래에 더욱 더 작아질 것이며; 미래에는 구조 크기 또는 임계 치수(CD)가 3㎚ 미만, 예를 들면 2㎚ 또는 심지어 1㎚ 미만이 될 것으로 예상된다. 앞서 언급한 작은 구조 크기의 경우, 매우 넓은 영역에서 임계 치수 크기의 결함이 신속하게 식별되어야 한다. 여러 적용에 대해, 검사 장비에 의해 제공되는 측정 정확도에 대한 사양 요구사항은, 예를 들면 2 자릿수 또는 1 자릿수만큼 더 높다. 예로서, 반도체 특성부의 폭은 1㎚ 미만, 예를 들면 0.3㎚ 또는 그 미만의 정확도로 측정되어야 하며, 반도체 구조의 상대적인 위치는 1㎚ 미만, 예를 들면 0.3㎚ 또는 그 미만의 중첩 정확도로 결정되어야 한다.
다중-빔 스캐닝 전자 현미경인 MSEM은 하전된 입자 시스템(하전된 입자 현미경, CPM) 분야에서 비교적 새로운 개발품이다. 예로서, 다중-빔 스캐닝 전자 현미경은 US 7 244 949 B2 및 US 2019/0355544 A1에 개시되어 있다. 다중-빔 전자 현미경 또는 MSEM의 경우, 샘플은 필드 또는 그리드로 배열된 복수의 개별 전자 빔으로 동시에 조사된다. 예로서, 4 내지 10,000개의 개별 전자 빔이 1차 방사선으로서 제공될 수 있으며, 각각의 개별 전자 빔은 인접한 개별 전자 빔으로부터 1 내지 200마이크로미터의 피치만큼 분리된다. 예로서, MSEM은 대략 100개의 분리된 개별 전자 빔("빔렛")을 가지며, 이는 예를 들면 육각형 그리드로 배열되고, 개별 전자 빔은 대략 10㎛의 피치만큼 분리된다. 복수의 하전된 개별 입자 빔(1차 빔)은 공통 오브젝티브 렌즈를 통해 검사될 샘플의 표면 상에 포커싱된다. 예로서, 샘플은 이동 가능한 스테이지에 장착되는 웨이퍼 홀더에 고정된 반도체 웨이퍼일 수 있다. 하전된 1차 개별 입자 빔으로 웨이퍼 표면을 조명하는 동안, 상호 작용 생성물, 예를 들면 2차 전자 또는 후방 산란 전자가 웨이퍼 표면으로부터 방출된다. 이들의 시작점은 각각의 경우에 복수의 1차 개별 입자 빔이 포커싱되는 샘플 상의 위치에 상응한다. 상호 작용 생성물의 양 및 에너지는 재료 조성 및 웨이퍼 표면의 지형에 따라 달라진다. 상호 작용 생성물은 복수의 2차 개별 입자 빔(2차 빔)을 형성하며, 이는 공통 오브젝티브 렌즈에 의해 집광되고 다중-빔 검사 시스템의 투영 이미징 시스템의 결과로서 검출 평면에 배열된 검출기 상에 입사된다. 검출기는 복수의 검출 영역을 포함하고, 이 검출 영역 각각은 복수의 검출 픽셀을 포함하며, 검출기는 2차 개별 입자 빔 각각에 대한 강도 분포를 포착한다. 이 과정에서 예를 들면 100㎛×100㎛의 이미지 필드가 획득된다.
선행 기술의 다중-빔 전자 현미경은 일련의 정전기적 및 자기적 요소를 포함한다. 정전기적 및 자기적 요소 중 적어도 일부는 포커스 위치 및 복수의 하전된 개별 입자 빔의 스티그메이션(stigmation)을 조정(adapt)하기 위해 설정 가능하다. 더욱이, 선행 기술의 하전된 입자를 갖는 다중-빔 시스템은 1차 또는 2차 하전된 개별 입자 빔의 적어도 하나의 크로스오버 평면을 포함한다. 더욱이, 선행 기술의 시스템은 설정을 더 쉽게 하기 위해 검출 시스템을 포함한다. 선행 기술의 다중-빔 입자 현미경은 샘플 표면의 이미지 필드를 획득하기 위해 복수의 1차 개별 빔을 사용하여 샘플 표면의 영역을 집합적으로 스캐닝하기 위한 적어도 하나의 빔 편향기("편향 스캐너")를 포함한다. 다중-빔 전자 현미경 및 이를 작동시키는 방법에 관한 추가 상세는 2020년 5월 28일에 출원된 독일특허출원번호 102020206739.2 및 관련 특허 패밀리 문서에 설명되어 있으며, 그 개시 내용은 이 특허 출원에 전체가 참조로 포함되어 있다.
다중-빔 전자 현미경 또는 보다 일반적으로 다중-빔 입자 현미경이 사용되는 검사 작업은 적용 또는 샘플에 따라 다양한 요구사항을 만족해야 한다. 예로서, 하나의 목적은 고속(예를 들면, 정상 작동 모드 또는 정상 검사 모드)에서 샘플의 개략 이미지를 획득하는 것일 수 있다. 그러나, 특히 관심 있는 샘플의 영역을 보다 면밀히 조사하는 것도 가능하다. 여기서 문제는 예를 들면 에지의 정확한 경로(지형적 콘트라스트 또는 에지 콘트라스트), 샘플의 재료 경계(재료 콘트라스트) 또는 샘플 상의 국부적 전하 축적(전하 콘트라스트)과 관련이 있다. 소위 콘트라스트 작동 모드에서, 콘트라스트 애퍼처는 2차 빔의 빔 크로스오버의 영역(크로스오버; 동공 평면)에 있어서 다중-빔 입자 현미경의 투영 경로 또는 2차 경로에 배열되며, 샘플로부터 시작하거나 방출하는 2차 입자가 그 시작 각도에 따라 또는 보다 일반적으로는 그 궤적에 따라 필터링될 수 있다. 상이한 콘트라스트 애퍼처를 선택 및/또는 조합함으로써 상이한 콘트라스트를 검사할 수 있다. 콘트라스트 애퍼처(들)를 통과한 후, 2차 입자 또는 2차 개별 입자 빔은 각각의 경우에 포커싱된 방식으로 검출기의 검출 영역에 충돌한다. 이와 관련한 추가 상세는 예를 들면 DE 2015 202 172 B4에 설명되어 있으며, 그 개시 내용은 본 특허 출원에 전체가 참조로 포함되어 있다.
선행 기술에 따르면, 상이한 콘트라스트 정보(에지 콘트라스트, 재료 콘트라스트, 전압 콘트라스트)를 획득하기 위해서는 상이한 설정으로 복수의 기록을 수행해야 한다. 에지 콘트라스트를 획득하기 위해 유리하거나 필요한 설정은 재료 콘트라스트 또는 전압 콘트라스트를 획득하기 위한 설정과는 상이하다. 더욱이, 일반적으로 콘트라스트 기록을 더욱 개선하는 것이 바람직하다.
2002년 튀빙겐 대학의 논문에서 Martin Kienle, Aufbau und Erprobung eines außeraxialen Vielkanalspektrometers fur Sekundarelektronen [Set and testing of an off-axis multi-channel spectrometer for secondary electrons]은 다중-채널 스펙트로미터의 조정 동안 광 가이드 상에서의 2차 입자의 디포커싱된 입사를 개시하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키기 위한 개선된 방법을 제안하는 것이다. 방법은 특히 콘트라스트 정보의 생성을 촉진 및/또는 개선하도록 의도된다. 또한, 원칙적으로 단일 스캔/단일 기록을 통해 상이한 콘트라스트 정보를 획득하는 것을 가능하게 하도록 하는 것이 의도이다.
목적은 독립 특허 청구항에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시형태는 종속 청구항으로부터 명백하다.
본 특허 출원은 2021년 9월 17일자의 독일특허출원번호 10 2021 124 099.9의 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 본 특허 출원에 전체가 참조로 포함되어 있다.
본 발명은, 특히 2차 입자 빔의 각도 스펙트럼이 지금까지 존재했던 콘트라스트 작동 모드에서는 사용되지 않은 콘트라스트 정보를 담고 있다는 고려사항에 기초한다. 대신에, 이 콘트라스트 정보는 검출기 상에의 2차 빔의 포커싱된 이미징 동안 손실된다. 반대로, 본 발명은 각도 스펙트럼으로부터의 이러한 정보의 사용을 허용한다. 보다 정확하게 말하자면, 본 발명은 각도 스펙트럼으로부터의 각도 정보뿐만 아니라 방향 정보도 사용할 수 있게 한다. 검출기 상에의 2차 입자 빔의 이미징이 포커싱이 아니라 디포커싱되는 방식으로 의도적으로 일어나는 경우 및 검출기(검출 영역) 상에서의 결과적으로 증가하는 입사 영역에 상이한 검출 채널이 할당되는 경우, 이 정보에 접근 가능해지며, 상기 검출 채널의 각각의 신호는 각도 정보 및/또는 방향 정보의 평가를 허용한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 후자는 다중-빔 입자 현미경을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은,
콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 단계를 포함하며, 이 작동 단계는:
다수의 하전된 제 1 개별 입자 빔으로 오브젝트를 조사하는 단계 - 여기서 각각의 제 1 개별 입자 빔은 스캐닝 방식으로 오브젝트의 분리된 개별 필드 영역을 조사함;
제 1 개별 입자 빔에 의해 오브젝트로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔을 집광하는 단계;
2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔이 상이한 검출 영역 상으로 투영되는 방식으로, 검출 유닛의 검출 영역 상으로 제 2 개별 입자 빔을 디포커싱 투영(defocused projecting)하는 단계 - 여기서 각각의 검출 영역에 복수의 검출 채널이 할당되고, 여기서 상기 검출 채널은 오브젝트로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔의 각도 정보 및/또는 방향 정보를 각각 인코딩함 - ; 및
각각의 할당된 검출 채널을 가진 상기 검출 영역 각각으로부터의 신호에 의해 획득되었거나 획득되는 데이터에 기초하여 개별 필드 영역 각각의 개별 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
제 1 하전된 개별 입자 빔은, 예를 들면 전자, 양전자, 뮤온 또는 이온 또는 다른 하전된 입자일 수 있다. 각각의 제 1 개별 입자 빔에 할당된 오브젝트의 개별 필드 영역은 스캐닝 방식으로(예를 들면, 라인별로 또는 컬럼별로) 스캔된다. 이 경우, 개별 필드 영역이 서로 인접하거나, 오브젝트 또는 이의 일부를 타일링 방식으로 덮는 것이 바람직하다. 개별 필드 영역은 실질적으로 서로 분리되어 있지만, 가장자리(marginal) 영역에서는 서로 중첩할 수도 있다. 이러한 방식으로, 가능한 한 완전하고 연속적인 오브젝트의 이미지를 획득하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 개별 필드 영역은 직사각형 또는 정사각형 방식으로 구현되는데, 이는 입자 방사선에 의해 스캐닝 공정에서 실현되는 것이 가장 쉽기 때문이다. 바람직하게는, 개별 필드 영역은 전체적으로 육각형 구조가 되도록 상이한 라인들이 포개어져(one above another) 직사각형으로서 배열된다. 육각형의 경우 입자 빔의 수가 3n(n-1)+1이면 유리하고, 여기서 n은 임의의 자연수이다. 개별 필드 영역들의 다른 배열, 예를 들면 정사각형 또는 직사각형 그리드가 마찬가지로 가능하다.
제 2 개별 입자 빔은 후방 산란 전자 또는 2차 전자일 수 있다. 이 경우, 분석 목적으로는 저에너지 2차 전자를 이미지 생성에 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 미러 이온/미러 전자가 제 2 개별 입자 빔, 즉 오브젝트의 바로 상류 또는 오브젝트에서 반전을 겪는 제 1 개별 입자 빔으로서 사용되는 것도 가능하다.
본 발명은 2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔이 상이한 검출 영역 상으로 투영되는 방식으로 검출 유닛의 검출 영역 상으로 제 2 개별 입자 빔의 디포커싱된 투영을 수행하는 것을 포함하며, 여기서 각각의 검출 영역에 복수의 검출 채널이 할당되고, 여기서 검출 채널은 오브젝트로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔의 각도 정보 및/또는 방향 정보를 각각 인코딩한다. 따라서, 제 2 개별 입자 빔을 검출 유닛의 검출 영역 상으로 디포커싱 투영하는 경우 역시, 정상 작동 모드/검사 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 것으로부터 이미 알려진 것처럼 제 2 개별 입자 빔들 사이의 크로스토크가 회피된다. 그러나, 디포커싱은 실제 입사 영역을 확대하여 제 2 개별 입자 빔당 검출 영역을 확대한다. 그 결과, 제 2 개별 입자 빔의 각도 스펙트럼에 존재하는 정보가 검출 동안 유지될 수 있다. 이 목적을 위해 중요한 것은 복수의 검출 채널의 제공인데, 이는 예를 들면 검출 영역당 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 이상의 검출 채널일 수 있다. 이들 검출 채널은 오브젝트로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔의 각도 정보 및/또는 방향 정보를 각각 인코딩하는 특성을 갖는다. 구체적으로, 제 2 개별 입자 빔은 시작 방향 및/또는 시작 각도에 따라 상이한 검출 채널 상에 입사된다. 공간적으로 분해된 검출이 일어난다. 예를 들면 제 2 개별 입자 빔의 입자의 입사가, 예를 들면 상단, 하단, 좌측 및 우측으로(4개의 섹터에 상응) 세분화되거나 또는 상단 좌측에서 비스듬히, 상단 우측에서 비스듬히 또는 하단 중앙으로(3개의 섹터) 세분화될 수 있도록 검출 채널이 배열되는 경우, 방향 민감성(direction-sensitive) 검출을 참조할 수 있다. 이 경우, 검출 채널은 검출 영역의 섹터화에 의해 형성될 수 있다. 이 맥락에서, 그러면 검출 채널이라는 용어는 검출 영역의 입사 표면과 관련된다. 그러나 - 맥락에 따라서는 - 검출 채널이라는 용어는 검출의 과정에서의 신호 평가도 포함할 수 있다. 구체적으로, 신호는 원칙적으로 각각의 검출 채널에 대해 별도로 생성된다. 따라서, 각각의 검출 영역에 대해, 상응하는 복수의 검출 채널로부터 복수의 신호가 생성된다. 오브젝트로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔에 대한 각도 정보는 방사상 민감성(radially sensitive) 검출 채널을 통해, 예를 들면 원형 또는 동심원의 링 형상으로 배열된 채널(예를 들면, 쉘형 구성)을 통해 획득될 수 있다. 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 검출 채널은 방향 정보와 각도 정보 모두를 인코딩될 수 있게 하고; 그 후, 이들은 방향 민감성이고 방사상 민감성이다. 이에 대한 예가 아래에 더욱 더 상세히 설명되어 있다.
본 발명에 따르면, 개별 필드 영역 각각의 개별 이미지의 생성은 각각의 할당된 검출 채널을 가진 검출 영역 각각으로부터의 신호에 의해 획득되었거나 획득되는 데이터에 기초하여 일어난다. 따라서, 개별 이미지의 생성은, 전체 검출 영역의 검출 채널들의 모든 신호의 단순한 추가에 의해 검출 영역 각각으로부터의 신호에 의해 전체적으로 영향을 받는 것이 아니라, 적절한 알고리즘에 따라 검출 영역당 검출 채널 각각으로부터의 신호를 사용함으로써 개별 이미지가 생성된다. 이 경우, 개별 이미지를 실질적으로 즉시 생성하는 것이 가능하지만, 데이터를 저장하고 나중에 그로부터 개별 이미지를 생성하는 것도 가능하다. 그 결과, 일단 존재하는 데이터 또는 신호에 기초하여 상이한 콘트라스트 모드에 대해 상이한 개별 이미지를 획득하는 것이 가능해진다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
각각의 검출 채널로부터의 신호에 대한 가중치를 규정하는 단계; 및
검출 채널로부터의 신호를 혼합하여, 가중치에 기초해서 할당된 검출 영역의 혼합 신호를 형성하는 단계를 더 포함한다.
따라서, 목적에 따라 각각의 검출 채널로부터의 신호에 가중치를 상이하게 부여함으로써 신호의 공간 분해능을 고려할 수 있다. 이에 따라 각도 정보 및/또는 방향 정보를 처리할 수 있다. 신호를 혼합하면, 예를 들면 상이한 검출 채널로부터의 신호를 타겟화된 방식으로 서로 가산하거나 감산할 수 있다. 평균값 또는 중앙값을 결정하는 것도 가능하며; 최대값 또는 최소값도 마찬가지로 결정될 수 있다. 따라서, 문제에 따라 검출 영역의 혼합 신호는 이의 검출 채널의 신호에 기초하여 구성된다. 신호를 혼합하는 기술은 원칙적으로 선행 기술로부터 알려져 있다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 예를 들면 US 10,192,716 B2 및 또한 US 10,186,399 B2에서 찾을 수 있다. 단일-빔 시스템에서의 2차 전자의 각도 의존적 검출에 관한 간단한 기본 원리는 Ludwig Reimer의 텍스트북, "Scanning Electron Microscopy", Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1985, 1998로부터도 이미 알려져 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
제 2 개별 입자 빔의 빔 크로스오버 영역에서 다중-빔 입자 현미경의 2차 경로에 배열되었거나 배열되는 콘트라스트 애퍼처를 선택하는 단계를 더 포함한다.
콘트라스트 애퍼처는 예를 들면 원형 애퍼처 또는 링 애퍼처, 명시야 애퍼처 또는 암시야 애퍼처일 수 있다. 단지 하나가 아니라 복수의 동일하거나 상이한 콘트라스트 애퍼처 - 이 애퍼처를 통해 제 2 개별 입자 빔이 연속하여 통과함 - 를 제공하는 것이 가능하다. 콘트라스트 애퍼처가 이미 제 2 개별 입자 빔의 빔 경로에 위치해 있을 수 있고, 이에 따라 편향되는 제 2 개별 입자 빔에 의해 선택이 이루어질 수 있다. 이는, 예를 들면 2차 경로에서 제 2 개별 입자 빔의 평행 오프셋을 통해 수행될 수 있다. 그러나, 콘트라스트 애퍼처가 빔 경로에만 도입되고, 예를 들면 원하는 위치로 이동하거나 회전하는 것도 가능하다. 콘트라스트 애퍼처를 선택하는 것은 특별히 선택된 콘트라스트 애퍼처(또는 콘트라스트 애퍼처)를 빔 경로 내로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 상이한 콘트라스트 애퍼처는, 예를 들면 이의 직경 및/또는 이의 환형 폭의 측면에서 상이할 수 있다. 임의의 경우 콘트라스트 애퍼처 또는 콘트라스트 스톱은 오브젝트 평면으로부터의 제 2 개별 입자 빔의 시작 각도에 따라 제 2 개별 입자 빔을 필터링하는 작업을 갖는다. 특정 시작 각도 범위로부터/특정 시작 각도 범위까지 진행되는 제 2 개별 입자 빔은 빔 크로스오버에서 제 2 개별 입자 빔의 광속(pencil)로부터 컷 아웃된다. 콘트라스트 애퍼처의 중요성 및 이의 가능한 구성에 관한 추가 상세는, 예를 들면 2020년 9월 9일에 출원된 독일특허출원번호 10 2020 123 567.4, 및 독일특허 DE 2015 202 172 B4로부터 알 수 있으며, 그 개시 내용은 각각의 경우 본 특허 출원에 전체가 참조로 포함되어 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
특히 선택된 콘트라스트 애퍼처에 기초하여, 검출 유닛 상에의 입사 시 제 2 개별 입자 빔의 디포커싱을 설정하는 단게를 더 포함한다. 그 결과, 선택된 디포커싱의 정도가 더 크거나 더 작을 수 있다. 제 2 개별 입자 빔의 각도 정보 및/또는 방향 정보는 보다 상세한 방식으로 검출될 수 있으며, 더 큰 디포커싱의 정도가 선택된다. 그러나 반대로, 검출 채널당 신호가 또한 약해지고, 동일한 수의 개별 입자 빔이 사용되는 경우 검출 유닛의 면적 요구사항이 증가한다. 검출 유닛의 정보 요구사항 및/또는 구성에 따라, 디포커싱이 이에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는 사용자에 의해 수동으로 행해질 수 있지만, 샘플/검사 목적과 관련하여 알려져 있거나 저장된 매개변수에 기초하여 디포커싱의 설정이 자동으로 행해질 수도 있다. 디포커싱 자체의 설정은 다중-빔 입자 빔 현미경의 2차 경로에서 투영 렌즈 시스템의 상응하는 제어를 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
검출 영역당 검출 채널의 수를 선택하는 단계를 더 포함한다.
이 경우 검출 채널의 수를 선택하는 것은, 설정된 디포커싱과 결합될 수 있지만 반드시 결합될 필요는 없다. 이것은 특히 검출 유닛의 물리적 실현에 따라 달라진다. 예를 들면, 검출 유닛이 다수의 검출 채널로부터 전체적으로 구성되는 것이 가능하다. 예를 들면, 정상 작동 모드에서, 검출 영역은 각각의 검출 채널에 할당되거나 각각의 검출 채널에 상응할 수 있다. 한편, 콘트라스트 작동 모드에서, 복수의 검출 채널이 조합되어 검출 영역을 형성한다. 이 경우, 이와 같은 검출 유닛은 물리적으로 변경되지 않고 검출 영역에 대한 검출 채널의 할당만 변경된다. 검출 영역당 검출 채널의 수를 선택하는 것은 본 발명에 따른 방법의 유연성을 증가시킨다. 검출 영역당 사용된 각도 및/또는 방향 민감성 검출 채널의 수가 많을수록, 이미징 동안 획득될 수 있는 각도 및/또는 방향 민감성 정보의 양이 많아진다. 하나의 극단적인 경우, 이용 가능한 모든 검출 채널을 조합하여 검출 영역을 형성할 수 있지만, 이미징은 단일 개별 입자 빔에만 기초하므로, 방법은 이에 따라 더 느려진다. 따라서 대부분의 실제 적용에 있어서, 모든 개별 입자 빔의 상당 부분, 예를 들면 이용 가능한 모든 개별 입자 빔의 약 1/3, 1/4 또는 1/5이 이미징에 사용되고, 디포커싱된 방식으로 검출기 상에 입사하게 된다. 또 다른 극단적인 경우, 이용 가능한 모든 개별 입자 빔이 이미징에 사용될 수 있고, 디포커싱된 방식으로 검출기 상에 입사된다. 그러나, 그러면 그에 상응하는 많은 수의 검출 채널을 계속 사용할 수 있어야 한다. 이 예시적인 실시형태는 특히 제 1 개별 입자 빔의 큰 피치 및/또는 작은 콘트라스트 애퍼처의 경우에 특히 유리할 수 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
선택된 콘트라스트 애퍼처 및/또는 설정된 디포커싱 및/또는 검출 영역당 선택된 검출 채널 수에 기초하여 검출 유닛 상에의 입사 시 제 2 개별 입자 빔의 피치를 설정하는 단계를 더 포함한다. 이 경우, 제 2 개별 입자 빔의 피치는 예를 들면 이용 가능한 검출 채널 중에서 가능한 한 적은 검출 채널이 사용되지 않은 채 유지되도록 설정할 수 있다. 결과적으로 검출 유닛의 전체 검출 영역이 가능한 한 최적으로 사용된다. 더욱이, 설정된 디포커싱에 기초하여 피치를 설정하면 상이한 제 2 개별 입자 빔이 상이한 검출 영역 상에 이미징된다. 예를 들면 검출 픽셀을 상호 연결함으로써 검출 채널이 생성되는 것이 아니라, 물리적으로 분리된 매우 작은 검출 유닛이면, 검출 채널의 수를 선택함으로써 피치 설정이 자동으로 수반된다. 따라서, 한편으로는 검출 채널의 수, 및 다른 한편으로는 피치의 크기라는 매개변수가 서로 엄격하게 독립적이지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔들 사이의 갭이 존재하거나 설정될 수 있고, 따라서 존재하는 검출 채널이 또한 사용되지 않은 채 유지될 수 있다.
더욱이, 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔과 검출 유닛의 전체 정렬은, 개별 입자 빔의 중간점이 검출 채널과 실질적으로 정확하게 정렬되거나, 그렇지 않으면 검출 채널의 입사 표면들 사이에서 실질적으로 대칭으로 중앙에 정렬되도록 수행될 수 있다. 이 마지막은 예를 들면 검출 영역당 3개의 검출 채널의 수가 주어졌을 때 유리하며, 여기서 3개의 검출 채널은 둥근 입사 표면들을 가질 수 있고, "삼각형" 방식으로 또는 가능한 한 서로 가깝게 배열될 수 있다. 다른 형상의 입사 표면들, 예를 들면 육각형의 입사 표면들도 가능하다.
디포커싱된 제 2 개별 빔의 전체 정렬은, 예를 들면 2차 경로 내의 다중-빔 편향기에 의해, 예를 들면 검출 유닛 상류의 소위 안티-스캔에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 제 2 개별 입자 빔의 원하는 전체 정렬이 달성될 때까지 제 2 개별 입자 빔이 검출 유닛 상에서 평행한 방식으로 변위되는 것이 가능하다.
피치 자체는 1차 경로 및/또는 2차 경로에서 확대 설정을 통해 설정될 수 있다. 또한 1차 경로에서 다수의 개별 입자 빔을 생성할 때 상이한 애퍼처 배열 또는 애퍼처 간격을 갖는 다중-애퍼처 플레이트를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
콘트라스트 작동 모드에서의 검출 유닛 상에 입사되는 개별 입자 빔의 수를 선택하는 단계; 및/또는
다른 모든 개별 입자 빔을 마스킹 아웃(masking out)하는 단계를 더 포함한다.
단일의 개별 입자 빔만이 검출 유닛 상에 입사되도록 의도하는 것이 가능하다. 다른 극단적인 경우, 모든 개별 입자 빔이 선택되지만, 상응하는 수의 검출 채널을 계속 이용할 수 있어야 한다. 그러나, 선호되는 것은 2개 이상의 개별 입자 빔, 예를 들면 모든 개별 입자 빔의 약 1/3, 1/4 또는 1/5이 검출 유닛 상에 입사하는 것이다. 디포커싱된 방식으로 검출기 상에 입사되는 개별 입자 빔의 수를 선택할 때 하나의 목표는 이론적으로 이용할 수 있는 가능한 한 많은 검출 채널이 신호 획득에도 사용되어야 한다는 것이다. 충분한 검출 채널이 이용 가능지 않거나 또는 검출 유닛의 필요한 영역이 충분히 크지 않으면, 나머지 또는 잉여 개별 입자 빔은 더 이상 검출 유닛 또는 검출 채널 상에 입사할 수 없다. 그러면 필요 이상의 개별 입자 빔을 타겟화된 방식으로 마스킹 아웃되도록 했기 때문에 이들에 유리할 수 있다. 이 경우, 마스킹 아웃은 1차 경로 및/또는 2차 경로에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 이는 예를 들면 다수의 개별 입자 빔의 생성 직후에 입자 광학 빔 경로에서 비교적 멀리 있는 1차 경로에서 이미 수행되어 있다. 예로서, 빔 선택기는 입자 광학 빔 경로에 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 디포커싱된 검출에 사용되지 않은 개별 입자 빔을 동시에 전달하고, 상기 빔을 통해 타겟화된 방식으로 샘플에 하전 효과를 일으키는 것도 가능하다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은,
제 2 개별 입자 빔의 주광선(chief ray)이 검출 채널과 실질적으로 정확하게 중앙에 정렬되는 방식으로 검출 유닛 상에의 입사 시 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔을 정렬하는 단계; 또는
제 2 개별 입자 빔의 주광선이 검출 채널의 입사 표면들 사이에서 실질적으로 대칭으로 중앙에 정렬되는 방식으로 검출 유닛 상에의 입사 시 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔을 정렬하는 단계를 더 포함한다.
검출 채널과의 중앙 정렬은 각도 정보를 획득하는 데 특히 적합한데, 그 이유는 이 정렬이 검출 채널의 쉘형 배열을 용이하게 하기 때문이다. 입사 표면들 사이의 대칭 중앙 정렬은 방향 정보를 획득하는 데 특히 유리하다. 그러나, 그 각각은 또한 방향 정보를 추가적으로 생성하거나 각도 정보를 추가적으로 생성하는 것도 배제하지 않는다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 후자는 콘트라스트 작동 모드에서,
검출 영역 및/또는 검출 채널로부터의 신호에 기초하여, 위색 코드(false color code)로 개별 이미지를 인코딩하는 단계를 더 포함한다.
예를 들면, 사용된 각도 정보 및/또는 방향 정보에 기초하여, 색 코딩(color coding)을 통해 상승 에지와 하강 에지를 구별하는 것이 가능하다. 예를 들면, 위쪽 에지와 아래쪽 에지 또는 좌측 에지와 우측 에지를 위색 코드로서 상이한 색으로 표현하는 것이 가능하다. 이는 획득된 이미지 데이터의 해석을 용이하게 한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
개별 이미지를 원근 표현 또는 3D 표현으로 표현하는 단계를 더 포함한다.
원근 표현은 2.5D 표현이라고도 하는 경우가 있다. 종래의 2D 디스플레이 수단에 의해, 원근 표현은 표현된 것에 대한 양호한 공간감(spatial impression)을 가능하게 한다. 3D 표현은, 예를 들면 스마트 안경 또는 증강 현실 또는 가상 현실 디스플레이와 같은 3D 디스플레이에 의해 달성될 수 있으며, 여기서 사용자는 자신의 시야를 이동하거나 변경할 수 있다. 홀로그램 표현도 가능하다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 콘트라스트 작동 모드에서,
방향 민감성 및/또는 방사상 민감성 검출 채널의 배열을 제공하는 단계를 더 포함한다. 각각의 검출 영역에 검출 채널의 이러한 배열이 제공될 수 있다. 그 결과, 검출 동안 오브젝트 평면 또는 오브젝트로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔의 방향 정보 및/또는 각도 정보를 획득하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은,
정상 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 단계를 더 포함하며, 이 작동 단계는:
다수의 하전된 제 1 개별 입자 빔으로 오브젝트를 조사하는 단계 - 여기서 각각의 제 1 개별 입자 빔은 스캐닝 방식으로 오브젝트의 별도의 개별 필드 영역을 조사함 - ;
제 1 개별 입자 빔에 의해 오브젝트로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔을 집광하는 단계;
2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔이 상이한 검출 영역 상으로 투영되는 방식으로 검출 유닛의 검출 영역 상으로 제 2 개별 입자 빔을 포커싱 투영(focused projecting)하는 단계 - 여기서 각각의 검출 영역에 정확히 하나의 검출 채널이 할당됨 - ; 및
각각의 할당된 검출 채널을 가진 검출 영역 각각으로부터의 신호에 의해 획득되거나 획득된 데이터에 기초하여 개별 필드 영역 각각의 개별 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
따라서, 정상 검사 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 것은, 원칙적으로 선행 기술로부터 이미 알려져 있는 바와 같은 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 것을 설명한다. 이 경우에 중요한 것은, 제 2 개별 입자 빔을 검출 유닛 상으로의 종래의 포커싱된 투영이다. 이 경우, 콘트라스트 작동 모드에서 사용된 검출 유닛은 정상 검사 모드에서도 사용되는 검출 유닛과 동일할 수 있다. 그러나, 검출 영역은 상이한 크기 및 위치를 가지며, 검출 채널에 대한 검출 영역의 상이한 할당이 일어나며; 정상 검사 모드에서 각각의 검출 영역은 단일의 검출 채널에만 할당된다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 다중-빔 입자 현미경을 콘트라스트 작동 모드에서 작동시키는 것과 정상 검사 모드에서 작동시키는 것 사이를 전환한다. 이 경우, 2개의 모드 사이를 엄격하게 교번(alternate)시키는 것이 가능하다. 그러나, 예를 들면 먼저 상대적으로 큰 샘플 영역이 정상 검사 모드에서 스캔되고, 이어서 콘트라스트 작동 모드에서 샘플의 복수의 부분 영역이 스캔되는 것도 가능하다. 그 결과, 특정 관심의 샘플 영역이 콘트라스트 작동 모드에서 다시 더 면밀히 검사될 수 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 관련 작동 매개변수를 갖는 다양한 콘트라스트 작동 모드는 다중-빔 입자 현미경의 제어기에 저장되고, 방법은,
콘트라스트 작동 모드를 선택하고 이 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 단계를 더 포함한다. 다양한 콘트라스트 작동 모드는 예를 들면 사용된 콘트라스트 애퍼처, 설정된 디포커싱, 검출기 상에 입사되거나 콘트라스트 작동 모드에서 이미징에 사용된 제 2 개별 입자 빔의 수, 검출 영역당 또는 제 2 개별 입자 빔당 검출 채널의 수, 개별 입자 빔의 빔 전류 강도, 랜딩 에너지(landing energy), 빔 피치, 샘플 재료 등이 상이할 수 있다. 그 후, 선택 가능한 콘트라스트 작동 모드는 또한 적용-관련 방식으로 다음의 모드: 에지 콘트라스트 작동 모드, 재료 콘트라스트 작동 모드, 전하 콘트라스트 작동 모드 및 또한 방향-에지 콘트라스트 작동 모드를 포함할 수 있다. 에지의 존재만 분석하는 종래의 에지 콘트라스트 작동 모드와 달리, 방향-에지 콘트라스트 작동 모드는 성질(상승 에지, 하강 에지, 좌측 측면, 우측 측면 등)과 관련하여 상이한 유형의 에지들을 구별하는 것을 가능하게 한다. 이는 각도 정보 외에, 방향 정보 및 이에 따른 콘트라스트 작동 모드에서의 제 2 개별 입자 빔의 방향 민감성 검출도 필요로 한다.
본 발명의 상술한 실시형태는 결과로서 어떠한 기술적 모순을 발생시키지 않는 한, 전체 또는 부분적으로 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 후자는 복수의 실시형태 변형에서 상술한 바와 같은 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 후자는 다중-빔 입자 현미경에 관한 것이겨, 이 다중-빔 입자 현미경은,
다수의 하전된 제 1 개별 입자 빔의 제 1 필드를 생성하도록 구성되는 다중-빔 입자 소스;
생성된 제 1 개별 입자 빔이, 제 2 필드를 형성하는 입사 위치에서 오브젝트에 충돌하도록, 상기 제 1 개별 입자 빔을 오브젝트 평면 상에 이미징하도록 구성된, 제 1 입자 광학 빔 경로를 갖는 제 1 입자 광학 유닛;
제 3 필드를 형성하는 다수의 검출 영역을 갖는 검출 시스템;
제 2 필드 내의 입사 위치로부터 방출하는 제 2 개별 입자 빔을, 검출 시스템의 검출 영역의 제 3 필드 상에 이미징하도록 구성된, 제 2 입자 광학 빔 경로를 갖는 제 2 입자 광학 유닛;
특히 제 1 및 제 2 개별 입자 빔 모두가 통과하는 자기 오브젝티브 렌즈(magnetic objective lens);
다중-빔 입자 소스와 오브젝티브 렌즈 사이의 제 1 입자 광학 빔 경로에 배열되고, 오브젝티브 렌즈와 검출 시스템 사이의 제 2 입자 광학 빔 경로에 배열되는 빔 스위치;
정상 작동 모드와 콘트라스트 작동 모드 사이에서 선택하도록 구성되는 모드 선택 장치; 및
제어기를 포함하며,
여기서 빔 스위치와 검출 시스템 사이의 제 2 입자 광학 빔 경로에 제 2 개별 입자 빔의 빔 크로스오버가 배열되고,
여기서 오브젝트 평면으로부터의 제 2 개별 입자 빔의 시작 각도에 따라 제 2 개별 입자 빔을 필터링하기 위한 콘트라스트 애퍼처가 빔 크로스오버의 영역에 배열되고,
여기서 제어기는, 제 2 개별 입자 빔이 실질적으로 검출 영역 상에 포커싱된 방식으로 입사되도록 정상 작동 모드에서 제 2 입자 광학 유닛을 제어하도록 구성되는데, 여기서 정상 작동 모드에서는 각각의 검출 영역이 신호 평가를 위해 정확히 하나의 검출 채널을 할당받고,
여기서 제어기는, 제 2 개별 입자 빔 중 적어도 하나 또는 일부 또는 전부가 디포싱된 방식으로 검출 영역 상에 입사되도록 콘트라스트 작동 모드에서 제 2 입자 광학 유닛을 제어하도록 구성되는데, 여기서 콘트라스트 작동 모드에서는 각각의 검출 영역이 신호 평가를 위해 복수의 검출 채널을 할당받고,
여기서 상기 복수의 검출 채널 각각은 제 2 개별 입자 빔의 각도 의존적 및/또는 방향 의존적 검출이 콘트라스트 작동 모드에서 이루어질 수 있도록 배열된다.
본 발명에 따른 다중-빔 입자 현미경은 특히 본 발명의 제 1 양태에 따른 본 발명에 따라 설명된 방법을 수행하는 데 적합하다. 이 경우, 다중-빔 입자 현미경을 설명하기 위해 사용되는 용어는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 용어에 상응한다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 검출 시스템은 하나 이상의 입자 검출기를 포함하거나, 검출 시스템은 하나 이상의 입자 검출기로 구성된다. 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 검출 시스템은 하나 이상의 입자 검출기 및 또한 그 하류에 배치된 복수의 광 검출기를 포함한다. 예로서, 검출 시스템은 복수의 검출 영역 및/또는 검출 채널을 갖는 신틸레이터 플레이트를 입자 검출기로서 포함할 수 있다. 이 경우, 상호 작용 생성물은 적절한 입자 광학 유닛에 의해, 예를 들면 투영 렌즈 시스템 및 집합적 스캔 편향기(소위 안티-스캔)를 통해 입자 검출기의 검출 영역/검출 채널 상으로 투영된다. 그 후, 입자 검출기에 의해 방출된 광 신호는 입자 검출기의 각각의 검출 영역 또는 검출 채널에 할당된 광 검출기에 적절한 방식으로 통과한다. 예를 들면, 입자 검출기의 검출 영역에 의해 방출된 광이, 상응하는 광 광학 유닛을 통해 광섬유에 결합되는 것이 가능하며, 상기 광섬유는 차례로 실제 광 검출기에 연결된다. 광 검출기는 예를 들면 포토멀티플라이어, 포토다이오드, 애벌란시 포토다이오드 또는 다른 유형의 적합한 광 검출기를 포함한다. 예를 들면, 검출 영역이, 이에 할당된 광섬유와 함께, 그리고 차례로 상기 광섬유에 할당된 광 검출기와 함께 검출 채널(신호 의미에서)을 형성하는 것이 가능하다. 대안적으로, 광 검출기가 광섬유를 포함하지 않는 것이 가능하다. 예를 들면, 광섬유 번들 대신에 광 민감성 검출기(예를 들면 포토멀티플라이어, 포토다이오드, 애벌란시 포토다이오드 등)의 어레이를 신호 진입 표면으로서 직접 제공하는 것이 가능하다. 이 경우, 말하자면 각각의 광섬유는 하나 이상의 광 검출기 픽셀에 의해 대체된다.
본 발명의 대안적인 실시형태에 따르면, 검출 시스템은 하나 이상의 입자 검출기로 구성된다. 즉, 검출 시스템은 하나 이상의 입자 검출기를 포함하지만 광 검출기를 포함하지 않는다. 그 후, 예를 들면 반도체의 공핍층에 주입됨으로써 광자를 통한 우회 없이도 2차 개별 입자 빔을 직접 검출하는 것이 가능하고, 이로써 그 후, 또 다시 전자 애벌란시가 개시될 수 있다. 그 후, 각각의 빔에 대해 적어도 하나의 독립적인 변환 유닛을 포함하는 상응하여 구조화된 반도체 검출기를 필요로 한다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 각각의 검출 채널은 정확히 하나의 광섬유를 포함하고, 상이한 검출 채널은 상이한 광섬유를 포함한다. 즉, 여기서 일대일 할당이 존재한다. 선행 기술은 또한, 예를 들면 광섬유의 섹터화 구성을 통해 상이한 신호를 개별적으로 전송하고 다중-채널인 광섬유를 개시하고 있는 것이 사실이다. 그러나, 여기서 상이한 채널의 원치 않는 혼합/모드 결합은 현재 여전히 문제가 되고 있지만; 예로서, 동일한 검출 영역에 할당될 검출 채널들 사이의 부분적 또는 점진적인 혼합은 허용 가능할 수 있다.
입자 검출기의 검출 영역을 특정 검출 채널 또는 광 검출기 및 구체적으로는 광섬유 번들의 신호 진입 표면에 할당함으로써 - 이미 상술한 바와 같이 - 신호 진입 표면의 기하학적 구성도 더욱 중요해진다. 광섬유가 서로 관련하여 배열되거나 패킹되는 방식이 중요하다. 양호한 분해능을 위해서는 그들 각각의 신호 진입 표면에 대해 가능한 한 서로 가깝게 광섬유를 패킹하는 것이 유리하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 각각의 검출 채널은 원형 또는 삼각형 또는 육각형인 신호 진입 표면을 갖는다. 삼각형의 경우는 바람직하게는 이등변 삼각형 또는 가장 바람직하게는 등변 삼각형을 포함한다. 신호 진입 표면은 입자 검출기 상의 입사 표면일 수 있거나 광섬유 상의 광자에 대한 입사 표면일 수 있다. 하나 이상의 입자 검출기 및 또한 그 하류에 배치된 복수의 광 검출기를 포함하는 검출 시스템의 경우, 각각의 채널은 선택적으로 2개의 신호 진입 표면을 갖고, 즉 어떤 경우에 있어서는 입자 검출을 위한 것이고, 다른 경우에 있어서는 나중에 광 검출을 위한 것이다. 적어도 하나의 신호 진입 표면에 대해, 원형 또는 삼각형의 기준이 이러한 실시형태 변형에 따라 충족되고; 바람직하게는 광 검출에 대해 충족된다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 검출 채널의 신호 진입 표면은 육각형으로 조밀 패킹된 배열을 갖고 및/또는 신호 진입 표면은 전체적으로 육각형으로서 배열된다. 이 육각형으로 조밀 패킹된 배열 및/또는 전체적으로 육각형으로서의 배열은 특히 검출 채널의 상술한 원형 또는 삼각형 또는 육각형 신호 진입 표면에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 검출 채널의 신호 진입 표면이 직사각형 또는 정사각형이고, 신호 진입 표면 전체가 직사각형 또는 정사각형이 되는 것도 가능하다. 다른 기하학적 형상도 고려할 수 있지만, 그러면 신호 평가 시의 복잡성이 증가한다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 정확히 3개 또는 정확히 4개 또는 정확히 6개의 검출 채널이 콘트라스트 작동 모드에서 검출 영역에 할당된다. 정확히 3개의 검출 채널의 경우, 각각의 검출 채널의 신호 진입 표면은 예를 들면 원형 또는 육각형일 수 있고, 3개의 검출 채널은 "삼각형"이며 서로에 대해 조밀 패킹된 배열을 갖는다. 이 배열은 각각의 검출 채널에 대한 방향 민감성 검출을 가능하게 한다. 정확히 4개의 검출 채널이 검출 영역에 할당되는 경우, 이는 예를 들면 전체적으로 정사각형으로 배열된 4개의 합동 직각 이등변 삼각형에 의해 실현될 수 있다. 따라서 삼각형의 모서리는 정사각형의 중심점에서 만난다. 이 실시형태에 있어서도, 방향 민감성은 4개의 섹터에 의해 용이하게 가능하다. 검출 영역이 정확히 6개의 검출 채널을 포함하면, 이들 6개의 검출 채널은 예를 들면 전체적으로 육각형으로 배열된 6개의 등변 삼각형에 의해 실현될 수 있다. 이 실시형태 변형은 또한 방향 감도를 보장한다. 그러나, 물론 다른 형태의 배열, 예를 들면 정확히 4개의 검출 채널을 선택하는 것도 가능하고, 이의 신호 진입 표면은 각각의 경우에 정사각형으로서 구현되고, 그러면 4개의 검출 채널도 마찬가지로 전체적으로 정사각형으로서 배열된다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 신호 진입 표면의 동심원의 쉘형 배열의 적어도 2개의 쉘이 콘트라스트 작동 모드에서 검출 영역에 할당된다. 신호 진입 표면의 이 동심원의 쉘형 배열은 바람직하게는 방향 민감성 정보를 획득하는 것 외에도 방사상 민감성 정보 또는 각도 정보를 획득하는 것을 가능하게 한다. 이 경우, 안쪽 쉘은 중심 각도 범위에 대한 정보를 포함하므로 검출기 상에의 빔의 입사가 상대적으로 가파르고; 제 2 쉘은 더 큰 각도 편차를 포함하므로 검출 표면 상에의 빔의 입사가 얕다. 정확히 2개의 쉘을 제공하는 것이 가능하지만, 2개 초과의 쉘을 제공하는 것도 가능하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 검출 채널의 신호 진입 표면의 배열은 육각형이고, 가장 안쪽 쉘이 정확히 1개, 정확히 7개 또는 정확히 19개의 검출 채널을 포함한다. 이 경우, 검출 채널의 개별 신호 진입 표면은 예를 들면 원형 또는 육각형이고, 가장 안쪽 쉘이, 예를 들면 하나의 중앙 검출 채널 및 그 주위에 환형 또는 육각형으로 배열되는 6개의 추가 검출 채널을 포함하거나, 또는 총 19개의 검출 채널의 경우는 12개의 추가 검출 채널이 설명된 1+6=7개의 검출 채널 주위에 다시 배열된다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 검출 채널의 신호 진입 표면의 배열은 육각형이고, 가장 안쪽 쉘이 정확히 6개 또는 정확히 24개의 검출 채널을 포함한다. 그러면, 신호 진입 표면은 예를 들면 등변 삼각형의 형태로 구현된다. 가장 안쪽 쉘로서의 정확히 6개의 검출 채널의 경우, 이들 6개의 삼각형 신호 진입 표면은 삼각형의 모서리에 의해 형성된 중심점을 주위에 6중(six-fold) 회전 대칭을 갖는다. 정확히 24개의 검출 채널의 경우, 설명된 6개의 육각형 유닛은 총 24개의 검출 채널을 가진 더 큰 육각형을 구성하는 데 사용된다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 검출 채널의 신호 진입 표면의 배열은 직사각형이고, 가장 안쪽 쉘이 정확히 1개, 정확히 9개 또는 정확히 16개의 검출 채널을 포함한다. 정확히 9개의 검출 채널의 경우, 예를 들면 9개의 직사각형 또는 정사각형이 서로에 대해 배열되어, 직사각형 또는 정사각형이 된다. 정확히 16개의 검출 채널의 경우, 추가의 7개의 검출 채널이 다시 9개의 직사각형 또는 9개의 정사각형 주위에 배열되어, 더 큰 직사각형 또는 정사각형이 된다.
검출 채널의 그룹이 서로 연결, 예를 들면 서로 레이저 용접되는 것도 가능하다. 이는 검출 채널들 사이의 2차 입자의 입사로부터 발생할 신호 손실을 최소화하는 데 기여한다. 연결 또는 특히 레이저 용접은, 특히 연결되거나 레이저 용접된 검출 채널이 각각 동일한 검출 영역에 할당되는 경우 가능하다. 그러면 연결의 결과로서 발생할 수 있는 검출 채널들 사이의 크로스토크가 줄어들거나 전혀 방해가 되지 않는다.
실제 적용에 유리한 추가의 기하학적 구성은 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명의 제 3 양태에 따른 설명된 실시형태는 결과로서 어떠한 기술적 모순을 발생시키지 않는 한, 전체 또는 부분적으로 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 제 1, 제 2 및/또는 제 3 양태에 따른 실시형태가, 결과로서 기술적 모순을 발생시키지 않는 한, 전체 또는 부분적으로 서로 조합되는 것도 가능하다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 잘 이해될 것이며, 도면에서:
도 1은 다중-빔 입자 현미경(MSEM)의 개략적인 도시를 나타낸다.
도 2a는 다중-빔 입자 현미경의 검출 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2b는 검출 시스템의 대안적인 실시형태 변형을 나타낸다.
도 3은 포커싱된 검출과 디포커싱된 검출의 경우 제 2 개별 입자 빔의 각도 분포의 영향을 개략적으로 비교한다.
도 4는 본 발명에 대한 일 적용예(에지 콘트라스트)를 도시한다.
도 5는 본 발명에 대한 일 적용예(전압 콘트라스트)를 도시한다.
도 6은 정상 검사 모드에서의 포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 콘트라스트 작동 모드에서의 디포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다.
도 8은 검출 영역당 3개의 검출 채널을 사용한 디포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 검출 영역당 7개의 검출 채널을 사용한 디포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다
도 10은 검출 영역과 검출 채널의 다양한 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 11은 검출 영역과 검출 채널의 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 12는 검출 영역과 검출 채널의 다양한 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 13은 검출 영역과 검출 채널의 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 14는 검출 영역과 검출 채널에 대한 추가의 실시형태 변형을 개략적으로 나타낸다.
도 15 는 본 발명에 따른 방법이 사용되는 예시적인 워크플로우를 나타낸다.
도 1은 다중-빔 입자 현미경(MSEM)의 개략적인 도시를 나타낸다.
도 2a는 다중-빔 입자 현미경의 검출 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2b는 검출 시스템의 대안적인 실시형태 변형을 나타낸다.
도 3은 포커싱된 검출과 디포커싱된 검출의 경우 제 2 개별 입자 빔의 각도 분포의 영향을 개략적으로 비교한다.
도 4는 본 발명에 대한 일 적용예(에지 콘트라스트)를 도시한다.
도 5는 본 발명에 대한 일 적용예(전압 콘트라스트)를 도시한다.
도 6은 정상 검사 모드에서의 포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다.
도 7은 콘트라스트 작동 모드에서의 디포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다.
도 8은 검출 영역당 3개의 검출 채널을 사용한 디포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 검출 영역당 7개의 검출 채널을 사용한 디포커싱된 2차 빔의 검출을 개략적으로 나타낸다
도 10은 검출 영역과 검출 채널의 다양한 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 11은 검출 영역과 검출 채널의 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 12는 검출 영역과 검출 채널의 다양한 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 13은 검출 영역과 검출 채널의 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
도 14는 검출 영역과 검출 채널에 대한 추가의 실시형태 변형을 개략적으로 나타낸다.
도 15 는 본 발명에 따른 방법이 사용되는 예시적인 워크플로우를 나타낸다.
도 1은 다수의 입자 빔을 사용하는 다중-빔 입자 현미경(1) 형태의 입자 빔 시스템(1)의 개략적인 도시이다. 입자 빔 시스템(1)은 오브젝트로부터 방출하고 이후에 검출되는 상호 작용 생성물, 예를 들면 2차 전자를 거기서 생성하기 위해, 검사될 오브젝트 상에 입사되는 다수의 입자 빔을 생성한다. 입자 빔 시스템(1)은, 복수의 위치(5)에서 오브젝트(7)의 표면 상에 입사되어 거기서 공간적으로 서로 분리된 스폿 또는 전자 빔 스폿을 생성하는 복수의 1차 입자 빔(3)을 사용하는 스캐닝 전자 현미경(SEM) 유형이다. 검사될 오브젝트(7)는 임의의 원하는 유형, 예를 들면 반도체 웨이퍼 또는 생물학적 샘플일 수 있고, 소형화된 요소 등의 배열을 포함한다. 오브젝트(7)의 표면은 오브젝티브 렌즈 시스템(100)의 오브젝티브 렌즈(102)의 제 1 평면(101)(오브젝트 평면)에 배열된다.
도 1의 확대된 상세(I1)는 제 1 평면(101)에 형성된 입사 위치(5)의 규칙적인 직사각형 필드(103)를 갖는 오브젝트 평면(101)의 평면도를 나타낸다. 도 1에서, 입사 위치의 수는 25개이며, 이는 5×5 필드(103)를 형성한다. 입사 위치의 수 25는 설명을 단순화하기 위해 선택된 수이다. 실제로, 빔의 수, 및 그에 따른 입사 위치의 수는, 예를 들면 20×30, 100×100 등과 같이 훨씬 더 크도록 선택될 수 있다.
도시된 실시형태에 있어서, 입사 위치(5)의 필드(103)는 인접한 입사 위치들 사이에 일정한 간격(P1)을 갖는 실질적으로 규칙적인 직사각형 필드이다. 간격(P1)의 예시적인 값은 1마이크로미터, 10마이크로미터 및 40마이크로미터이다. 그러나, 필드(103)가, 예를 들면 육각형 대칭과 같은 다른 대칭을 갖는 것도 가능하다.
제 1 평면(101)에 형상화된 빔 스폿의 직경은 작을 수 있다. 상기 직경의 예시적인 값은 1나노미터, 5나노미터, 10나노미터, 100나노미터 및 200나노미터이다. 빔 스폿(5)을 형상화하기 위한 입자 빔(3)의 포커싱은 오브젝티브 렌즈 시스템(100)에 의해 행해진다.
오브젝트 상에 입사하는 1차 입자는, 상호 작용 생성물, 예를 들면 2차 전자, 후방 산란 전자 또는 다른 이유로 이동의 반전을 경험하고 오브젝트(7)의 표면으로부터 또는 제 1 평면(101)으로부터 방출하는 1차 입자를 생성한다. 오브젝트(7)의 표면으로부터 방출하는 상호 작용 생성물은 오브젝티브 렌즈(102)에 의해 형상화되어 2차 입자 빔(9)을 형성한다. 입자 빔 시스템(1)은 복수의 2차 입자 빔(9)을 검출기 시스템(200)으로 가이딩하기 위한 입자 빔 경로(11)를 제공한다. 검출기 시스템(200)은 입자 다중-검출기(209)에서 2차 입자 빔(9)을 지향시키기 위한 투영 렌즈(205)를 갖는 입자 광학 유닛을 포함한다.
도 1의 상세(I2)는 2차 입자 빔(9)이 위치(213)에 입사되는 입자 다중-검출기(209)의 개별 검출 영역이 위치되어 있는 평면(211)의 평면도를 나타낸다. 입사 위치(213)는 서로 규칙적인 간격(P2)으로 필드(217)에 놓여 있다. 간격(P2)의 예시적인 값은 10마이크로미터, 100마이크로미터 및 200마이크로미터이다.
1차 입자 빔(3)은, 적어도 하나의 입자 소스(301)(예를 들면, 전자 소스), 적어도 하나의 시준 렌즈(303), 다중-애퍼처 배열체(305) 및 필드 렌즈(307)를 포함하는 빔 생성 장치(300)에서 생성된다. 입자 소스(301)는, 다중-애퍼처 배열체(305)를 조명하는 빔(311)을 형상화하기 위해 시준 렌즈(303)에 의해 시준되거나 적어도 실질적으로 시준되는 발산 입자 빔(309)을 생성한다.
도 1의 상세(I3)는 다중-애퍼처 배열체(305)의 평면도를 나타낸다. 다중-애퍼처 배열체(305)는 내부에 형성된 복수의 개구 또는 애퍼처(315)를 갖는 다중-애퍼처 플레이트(313)를 포함한다. 개구(315)의 중간점(317)은 오브젝트 평면(101)에서 빔 스폿(5)에 의해 형성된 필드(103) 상에 이미징되는 필드(319)에 배열된다. 애퍼처(315)의 중간점(317)들 사이의 간격(P3)은 5마이크로미터, 100마이크로미터 및 200마이크로미터의 예시적인 값을 가질 수 있다. 애퍼처(315)의 직경(D)은 애퍼처의 중간점들 간의 거리(P3)보다 작다. 직경(D)의 예시적인 값은 0.2×P3, 0.4×P3 및 0.8×P3이다.
조명 입자 빔(311)의 입자는 애퍼처(315)를 통과하고 입자 빔(3)을 형성한다. 플레이트(313) 상에 입사되는 조명 빔(311)의 입자는 후자에 의해 흡수되고 입자 빔(3)의 형성에 기여하지 않는다.
인가된 정전기장으로 인해, 다중-애퍼처 배열체(305)는 빔 초점(323)이 평면(325)에 형성되는 방식으로 입자 빔(3) 각각을 포커싱한다. 대안적으로, 빔 초점(323)은 가상일 수 있다. 빔 초점(323)의 직경은, 예를 들면 10나노미터, 100나노미터 및 1마이크로미터일 수 있다.
필드 렌즈(307) 및 오브젝티브 렌즈(102)는 빔 초점(323)이 형성되어 있는 평면(325)을 제 1 평면(101) 상에 이미징하기 위한 제 1 이미징 입자 광학 유닛을 제공하여 빔 스폿 또는 입사 위치(5)의 필드(103)가 거기서 발생한다. 오브젝트(7)의 표면이 제 1 평면에 배열되면, 빔 스폿은 오브젝트 표면 상에 상응하여 형성된다.
오브젝티브 렌즈(102) 및 투영 렌즈 배열체(205)는 제 1 평면(101)을 검출 평면(211) 상에 이미징하기 위한 제 2 이미징 입자 광학 유닛을 제공한다. 따라서, 오브젝티브 렌즈(102)는 제 1 및 제 2 입자 광학 유닛 모두의 일부인 렌즈인 반면, 필드 렌즈(307)는 제 1 입자 광학 유닛에만 속하고, 투영 렌즈(205)는 제 2 입자 광학 유닛에만 속한다.
빔 스위치(400)는 다중-애퍼처 배열체(305)와 오브젝티브 렌즈 시스템(100) 사이의 제 1 입자 광학 유닛의 빔 경로에 배열된다. 빔 스위치(400)는 오브젝티브 렌즈 시스템(100)과 검출기 시스템(200) 사이의 빔 경로에 있어서의 제 2 광학 유닛의 일부이기도 하다.
예를 들면, 입자 소스, 다중-애퍼처 플레이트 및 렌즈와 같은 이러한 다중-빔 입자 빔 시스템 및 거기에 사용된 구성요소에 관한 추가 정보는 국제특허출원 WO 2005/024881 A2, WO 2007/028595 A2, WO 2007/028596 A1, WO 2011/124352 A1 및 WO 2007/060017 A2 및 독일특허출원 DE 10 2013 016 113 A1 및 DE 10 2013 014 976 A1로부터 얻어질 수 있으며, 그 개시 내용은 본 출원에 전체가 참조로 포함되어 있다.
다중 입자 빔 시스템은, 다중 입자 빔 시스템의 개별 입자 광학 구성요소를 제어하고 다중-검출기(209) 또는 검출 유닛(209)을 사용하여 획득된 신호를 평가 및 분석하도록 구성된 컴퓨터 시스템(10)을 더 포함한다. 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(10)은 복수의 개별 컴퓨터 또는 구성요소로부터 구성될 수 있다.
도 1에 따른 도시에 있어서, 제 2 개별 입자 빔(9)은 포커싱된 방식으로 검출 평면(211) 상에 충돌한다. 이러한 도시 또는 이러한 종류의 작동은 정상 작동 모드 또는 정상 검사 모드에서 다중-빔 입자 현미경의 이미 알려진 작동에 상응한다. 본 발명에 따른 방법에 따라 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 동안, 이 방법은 콘트라스트 작동 모드에서 현미경을 작동시키는 단계를 포함하고, 검출 평면(211) 상에의 제 2 개별 입자 빔의 입사가 변화하고; 이 입사는 콘트라스트 작동 모드에서 디포커싱된 방식으로 일어난다. 이에 대해서는 아래에서 더욱 더 상세히 설명될 것이다.
도 2a는 예로서 검출기(209)의 실현을 설명하기 위한 개략적인 도시이고; 처음에 정상 작동 모드를 다시 한 번 참조한다. 이 경우, 검출기(209)는 입자 검출기로서 신틸레이터 플레이트(207)를 포함하고, 이 신틸레이터 플레이트 상으로 상호 작용 생성물, 예를 들면 2차 전자 빔이 전자 광학 유닛에 의해 지향된다. 상기 전자 광학 유닛은, 도 1로부터의 다중-빔 입자 현미경에 통합되는 경우, 예를 들면 빔 스위치(400)와 같은 검출기(209)를 향해 전자 빔(9)을 지향시키고, 예를 들면 렌즈(205)와 같은 신틸레이터 플레이트(207)의 표면 상에 전자 빔(9)을 포커싱하는 전자 빔(9)을 형상화하는 입자 광학 유닛의 전자 광학 구성요소, 즉 예를 들면 오브젝티브 렌즈(102)를 포함한다. 전자 빔(9)은 입사 위치(213)에서 신틸레이터 플레이트(207) 상에 입사된다. 전자 빔(9)이 신틸레이터 플레이트(207)의 표면 상에 포커싱되어 있는 경우이어도, 임의로 작지 않은 직경을 갖는 빔 스폿이 표면 상에 형성된다. 빔 스폿의 중간점은 서로 거리(P2)(도 1을 참조)를 두고 배열되는 입사 위치(213)로서 간주될 수 있다.
신틸레이터 플레이트(207)는 전자 빔(9)의 입사 전자에 의해 광자를 방출하도록 여기되는 신틸레이터 재료를 포함한다. 따라서 입사 위치(213) 각각은 광자의 소스를 형성한다. 도 2a는 도시된 5개의 전자 빔(9) 중 중앙 전자 빔의 입사 위치(213)로부터 방출되는 단 하나의 상응하는 빔 경로(221)를 도시하고 있다. 빔 경로(221)는 나타내어진 예에 있어서 제 1 렌즈(225), 미러(227), 제 2 렌즈(229) 및 제 3 렌즈(231)를 포함하는 광 광학 유닛(223)을 통과한 다음, 광 검출 시스템(237)의 수광 표면(235)(신호 진입 표면(235)) 상에 충돌한다. 수광 표면(235)은, 광자의 적어도 일부가 결합되어 광 검출기(241)로 가이딩되는 광섬유(239)의 단부면에 의해 형성된다. 광 검출기(241)는 예를 들면 포토멀티플라이어, 애벌란시 포토다이오드, 포토다이오드 또는 다른 유형의 적절한 광 검출기를 포함할 수 있다. 광 광학 유닛(223)은 수광 표면(235)이 배열되어 있는 영역(243)에 신틸레이터 플레이트(207)의 표면(208)을 광학적으로 이미징하도록 구성된다. 이러한 광학 이미징으로 인해, 입사 위치(213)의 광학 이미지가 영역(243)에서 생성된다. 영역(243)에서는, 광 검출 시스템(237)의 별도의 수광 표면(235)이 입사 위치(213) 각각에 대해 제공된다. 추가의 수광 표면(235)(신호 진입 표면(235)) 각각은 광 가이드(239)의 단부면에 의해 형성되어, 단부면에 결합된 광을 광 검출기(241)로 가이드한다. 광학 이미징으로 인해, 수광 표면(235)이 입사 위치(213)에 각각 할당되고, 여기서 각각의 수광 표면(235)으로 들어가는 광은 별도의 광 검출기(241)에 의해 검출된다. 광 검출기(241)는 신호 라인(245)을 통해 전기 신호를 출력한다. 상기 전기 신호는 입자 빔(9)의 강도를 나타낸다. 결과적으로, 광 검출기(241)의 수광 표면 상에 이미징되는 신틸레이터 플레이트(207)의 표면의 위치는 상이한 검출점 또는 검출 영역을 규정한다. 상술한 전자 광학 유닛으로 인해, 오브젝트의 2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 방출되는 상호 작용 생성물, 예를 들면 전자는 또한 신틸레이터 플레이트(207)의 상이한 검출 영역 상으로 투영된다. 본원에 설명된 예시적인 실시형태에 있어서, 광 검출기(241)는 광 광학 유닛(223)이 신틸레이터 플레이트(207)를 이미징하는 수광 표면(235)으로부터 떨어져서 배열되고, 수신된 광은 광섬유(239)를 통해 광 검출기(241)로 가이딩된다. 그러나, 광 검출기(241)는 광 광학 유닛이 신틸레이터 플레이트의 이미지를 생성하는 위치에 직접 배열되고, 따라서 광 검출기의 광 민감성 표면은 수광 표면을 형성한다.
이 경우, 도 2a는 검출기(209)의 일부 상세를 단지 개략적으로 설명한다. 이 시점에서, 오브젝트 또는 샘플에 걸친 1차 입자 빔의 스캐닝 이동에 의해 샘플의 다수의 점이 조사되거나 스캔된다는 점을 여전히 주목해야 한다. 이 경우, 각각의 1차 입자 빔(3)은 오브젝트의 개별 필드 영역에 걸쳐 전체적으로 또는 부분적으로 스윕(sweep)한다. 이 경우, 각각의 1차 입자 빔(3)은 오브젝트의 전용 개별 필드 영역을 할당받는다. 오브젝트(7)의 이들 개별 필드 영역으로부터, 상호 작용 생성물, 예를 들면 2차 전자가 차례로 오브젝트(7)로부터 방출된다. 그 후, 상호 작용 생성물은, 2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 방출하는 상호 작용 생성물이 신틸레이터 플레이트(207)의 상이한 검출 영역 상으로 투영되는 방식으로 입자 검출기의 검출 영역 또는 신틸레이터 플레이트(207) 상으로 투영된다. 광 신호는 상기 검출 영역 상에의 상호 작용 생성물, 예를 들면 2차 전자의 입사 시 신틸레이터 플레이트(207)의 각각의 검출 영역에 의해 방출되고, 여기서 각각의 검출 영역에 의해 방출된 광 신호는 각각의 검출 영역에 할당된 광 검출기(241)에 공급된다. 즉, 각각의 1차 입자 빔(3)은 신틸레이터(207) 상의 자체 검출 영역과 또한 자체 광 검출기(241)를 포함하며, 이들은 함께 정상 검사 모드에서 검출 채널을 형성한다.
콘트라스트 작동 모드에서, 제 2 개별 입자 빔(9)은 디포커싱된 방식으로 신틸레이터 플레이트(207) 상에 입사된다. 디포커싱의 결과로서 입자 빔(9)에 의해 충돌된 검출 영역이 증가하고; 입자 빔(9)에 할당된 검출 영역(215)은 크기가 커진다. 그러나, 수광 표면(235) 상의 출현하는 광자의 광학 이미징은 원칙적으로 변하지 않은 채 유지되어, 각각의 제 2 개별 빔(9)에 대해 광자(9)는 이제 복수의 수광 표면(235) 또는 연결된 광 검출기(241)를 갖는 광섬유로 통과한다. 즉, 복수의 검출 채널(235)은 개별 입자 빔에 대해 규정된 검출 영역(215)에 할당된다.
도 2b는 검출 시스템(209)의 대안적인 실시형태 변형을 나타낸다. 이 변형에서, 광섬유(239)는 제공되어 있지 않으며; 대신에, 광학 이미징 후, 신틸레이터 플레이트(207)로부터 방출하는 광자는 광 민감성 검출기(241)를 갖는 어레이, 예를 들면 포토멀티플라이어, 포토다이오드 또는 애벌란시 포토다이오드를 포함하는 어레이 상에 직접 충돌한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 것들 이외의 검출 아키텍처는 또한 본 발명에 따른 콘트라스트 작동 모드 및 정상 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경(1)을 본 발명에 따라 작동시키기 위한 방법을 수행하는 데 적합하다. 예를 들면, 광 검출기를 사용하는 일 없이 처리하고 2차 전자를 전류 신호로 직접 변환하는 DED("직접 전자 검출") 방법이 참조된다.
도 3은 포커싱된 검출 및 디포커싱된 검출의 경우에 제 2 개별 입자 빔(9)의 각도 분포의 효과를 개략적으로 비교한 것이다. 도 3은 두 가지 상이한 경우의 상황을 도시한다: 경우 a에서, 평평한 샘플(7)로부터 방출된 제 2 개별 입자 빔(9)이 검출된다고 가정된다. 제 2 개별 입자 빔(9)은 샘플로부터 등방성으로 시작한다. 경우 b에서, 제 2 개별 입자 빔(9) 또는 2차 빔이 구조화된 샘플(7)로부터 방출된다고 가정된다. 제 2 개별 입자 빔은 샘플로부터 이방성으로, 즉 이방성 방향 분포 및/또는 각도 분포로 시작한다. 도 3의 도시는 검출 동안의 두 가지 상이한 경우를 나타낸다.
경우 a에서, 검출 동안 2차 전자의 각도 분포는 검출 평면에 직각으로 배열된 축 A에 대해 대칭이다. I로 표시된 2차 전자 수율은 도 3a에서 Y-축 상에 플롯된다. 또한, 빔 콘(280)이 개략적으로 도시되어 있다. 검출 표면(207) 상에의 2차 빔의 포커싱된 입사는 도 3a의 그림 하단에 도시되어 있고, 디포커싱된 입사는 도면의 상단에 도시되어 있다. 검출 표면(207) 상의 포커싱된 입사의 경우, 제 2 개별 입자 빔의 각도 분포에 대한 추가 정보는 획득되지 않으며; 실제는 포커싱된 검출 동안 손실된다. 한편으로, 디포커싱된 경우에는 제 2 개별 입자 빔의 각도 분포가 존재하고, 검출 동안 검출기 또는 검출 표면(207) 상의 공간 분포에서 재현된다.
평평한 샘플의 경우, 2차 전자 수율은 축 A에 대해 등방성이고, 구조화된 샘플의 경우, 2차 전자 수율(l)은 이방성이며, 최대값은 나타내어진 예에 있어서 대칭 축 A의 좌측에 있다. 그러므로, 원칙적으로 2차 빔의 디포커싱된 검출은 오브젝트(7)로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔(9)의 각도 정보 및/또는 방향 정보를 획득하는 것을 가능하게 한다. 이는 광 검출기(241)를 사용하여 2차 빔(9) 또는 할당된 광자의 공간적으로 분해된 검출의 결과로서 접근 가능해진다.
도 4는 본 발명에 대한 일 적용예를 도시한다. 이 경우, 도 4의 a)는 구조화된 샘플(7)을 측면도로 나타내고, 융기부(7a) 및 함몰부(7b)가 상기 샘플에서 교대로 배열되어 있다. 융기부(7a)의 폭은 b로 표시된다. 이 폭(b)은 반도체 샘플의 검사 동안 결정되어야 하는 경우가 있다. 근본적인 과제는 소위 에지 콘트라스트(지형 콘트라스트)와 관련이 있다. 연관된 전자-광학적으로 획득된 이미지가 도 4의 b)에 나타내어져 있다: 이 기록 동안, 검출기(209) 상에의 2차 전자 빔의 이미징은 포커싱된 방식으로 수행된다. 그 결과, 도 4의 b)에 따른 이미지는 넓은 스트립(502)과 좁은 스트립(501)을 교대로 나타내고 있다. 그러나, 포커싱된 이미징 동안에는 넓은 스트립(502)이 융기부(7a)에 할당되는지 함몰부(7b)에 할당되는지를 구별하는 것이 불가능하다.
이와 비교하여, 다중-빔 입자 현미경(1)에 대해 본 발명에 따른 콘트라스트 작동 방법을 사용하는 경우, 상황은 달라진다: 도 4의 c)는 구조화된 샘플(7) 및 샘플(7)로부터의 2차 빔 또는 2차 개별 입자 빔(9)의 출현을 개략적으로 나타낸다. 2차 입자는 도 4의 c)에서 화살표로 도시된다. 샘플(7)의 좌측 에지(7c)에서의 상황이 먼저 고려될 것이다: 에지(7c)에서 샘플(7)로부터 시작하는 2차 전자(9)는 각도 분포를 갖는다. 좌측을 향하여 시작하는 2차 전자(9)는 샘플(7)에 의해 방해받지 않고 시작하는 경향이 있을 수 있고, 우측을 향하여 시작하거나 개시되는 2차 전자(9)는 샘플(7)의 융기부(7a)에 의해 음영화되거나 흡수되는 경향이 있다. 그러므로, 좌측 에지(7c)에서, 2차 전자(9)는 샘플로부터 좌측을 향하여 시작하는 더 많은 입자를 포함하는 경향이 있다. 반대 상황은 샘플(7)의 에지(7d)에서 발생한다: 여기서 2차 전자(9)는 또한 측면 플랭크(lateral flank)(7d)로부터 출현할 수 있고, 따라서 샘플(7)로부터 시작하는 2차 전자의 각도 스펙트럼은 좌측을 향하여 편향된 2차 입자(9)보다 우측을 향하여 편향된 2차 입자(9)를 더 많이 포함하는 경향이 있다.
이어서, 도 4의 d)는 2차 빔이, 디포커싱되고 공간적으로 분해된 방식으로 검출되는 전자 광학 기록을 나타낸다. 오브젝트(7)로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔(9)의 각도 정보 및/또는 방향 정보를 사용함으로써, 좁은 영역(503 및 504)이 기록에서 서로 구별될 수 있다: 어둡게 나타내어진 스트립(503)은 각각 도 4의 a)의 하강 에지에 상응하고, 밝은 스트립(504)은 각각 도 4의 a)의 상승 에지에 상응한다. 따라서 본 발명에 따른 방법의 사용은 샘플(7)을 스캔할 때, 선행 기술에 따라 지금까지 접근할 수 없었던 개선된 콘트라스트 정보, 또는 콘트라스트 정보를 획득하는 것을 가능하게 한다.
도 5는 본 발명에 대한 추가의 적용예, 특히 하전된 샘플을 검사하는 경우를 도시한다. 샘플(7) 상의 전하 축적의 검사는 소위 전압 콘트라스트를 결정하는 과정에서 일어난다. 후자는 소위 전기 응답 측정의 경우 특히 중요하다. 이는 일부 유형의 결함(저항 결함, 누출 결함)이 종래의 검사 방법(포커싱된 검출)으로 검출될 수 없기 때문이다. 이는 제 2 개별 입자 빔(9)의 디포커싱된 검출의 경우와 검출 영역당 복수의 공간적으로 분해된 검출 채널을 사용하는 경우에 상이하다. 구체적으로, 샘플로부터 시작하는 2차 전자 또는 2차 개별 입자 빔(9)의 각도 스펙트럼은 샘플 상에 전하가 축적되는 경우에 변화한다. 이것이 도 5에 도시된다: 도 5의 a)는 상이한 영역(505, 506 및 507)을 갖는 샘플(7)을 나타내고, 이들 중 어느 것도 하전되어 있지 않다. 이들 영역 또는 그 표면으로부터 상이한 2차 전자가 방출되며; 이 도시에서 상기 2차 전자는 각각의 경우에 수직으로 시작하고 상이한 에너지를 갖는다. 나타내어진 예에 있어서, 이들은 5eV, 3eV 및 1eV를 갖는 전자이며; 상이한 에너지는 도 5에서 화살표에 사용된 다양한 유형의 대시에 의해 인코딩된다. 다른 각도로 시작하는 2차 전자(도시되지 않음)도 마찬가지로 영향을 받으므로, 전하 차이에 따라 2차 전자의 비대칭적인 각도 분포가 발생한다.
도 5의 b)에서, 샘플 영역(505 및 507)은 음전하를 띠고 있으며, 이는 도시된 예에 있어서 -1V이다. 그 결과, 영역(505 및 506)과 영역(506 및 507) 사이에 전기장(E)이 생성된다. 샘플로부터 시작하는 2차 전자(9)는 상기 전기장(E)에 의해 방향적으로 편향되고, 음전하를 띤 샘플 영역(505 및 507)에서 오프셋이 추가적으로 발생한다(오프셋은 짧은 점선 화살표로 표시됨). 따라서 샘플(7)로부터 방출되는 2차 입자(9)의 각도 스펙트럼(위치 및/또는 방향 정보)은 샘플(7) 상의 전하 축적의 결과로서 변화한다. 디포커싱된 검출의 경우, 각도 스펙트럼으로부터의 이 정보는 위치 정보로 전송되고, 상응하는 다중-채널 측정 동안 측정 가능하거나 사용 가능하게 된다.
도 6은 원칙적으로 선행 기술로부터 알려진 정상 검사 모드에서의 포커싱된 2차 빔(9)의 검출을 개략적으로 나타낸다. 입자 소스(301)는 발산 입자 빔을 방출하는데, 이 빔은, 나타내어진 예에서 집광기 렌즈 시스템(303a, 303b)을 통과하고, 나타내어진 예에서 다중-빔 입자 생성기(305) 상에 시준된 방식으로 충돌하여 후자를 통과한다. 상기 생성기는 예를 들면 후속하는 카운터 전극을 가진 다중-애퍼처 플레이트를 포함할 수 있지만, 다른 실시형태 변형도 가능하다. 이론적으로, 물론 다중-빔 입자 소스(301)를 직접 사용하는 것도 가능하므로, 제 1 개별 입자 빔(3)이 다중-빔 입자 생성기(305)에 의해 별도로 형성될 필요가 없다.
추가의 입자 광학 빔 경로에 있어서, 도시된 예에서, 제 1 개별 입자 빔(3)은 필드 렌즈(307a, 307b 및 307c)를 갖는 필드 렌즈 시스템을 통과한다. 그 후, 빔 스위치(400) 및 또한 특정 자기 오브젝티브 렌즈(102)를 통과하고, 이어서 제 1 개별 입자 빔(3)이 오브젝트 평면(101)의 오브젝트(7) 상에 포커싱된 방식으로 입사된다. 제 1 개별 입자 빔(3)의 입사는 샘플 또는 오브젝트(7)로부터의 제 2 개별 입자 빔(9)의 출현을 촉발한다. 상기 제 2 개별 입자 빔은 마찬가지로 오브젝티브 렌즈(102) 및 빔 스위치(400)를 통과하고, 또한 도시된 예에서, 후속하여 투영 렌즈 시스템(205a, 205b, 205c)을 통과한다. 투영 렌즈 시스템(205)에서, 콘트라스트 애퍼처(222)는 제 2 개별 입자 빔(9)의 빔 크로스오버에 배열된다. 상기 콘트라스트 애퍼처(222)는, 예를 들면 원형 애퍼처 또는 링 애퍼처일 수 있다. 이는 명시야 애퍼처 또는 암시야 애퍼처일 수 있다. 콘트라스트 애퍼처는 오브젝트 평면(101)으로부터의 제 2 개별 입자 빔의 시작 각도에 따라 제 2 개별 입자 빔(9)을 필터링하는 작업을 갖는다 특정 시작 각도 범위로부터/특정 시작 각도 범위까지 진행하는 제 2 개별 입자 빔(9)은 빔 크로스오버에서 제 2 개별 입자 빔(9)의 광속으로부터 컷 아웃된다. 이는 도 6의 확대도에 나타내어진 원에 개략적으로 설명되어 있다. 도 6의 빔 경로 - 이미 설명한 바와 같음 - 는 개략적으로만 도시되어 있므로 매우 단순화된 방식으로 설명할 수밖에 없다. 도 6에 도시된 정상 검사 모드에서, 제 2 개별 입자 빔(9)은 검출 평면(207) 또는 신틸레이터(207) 상에 포커싱된 방식으로 입사된다. 신틸레이터(207)의 하류에 배치되는 것은, 도 6에서 검출 채널(1 내지 37)의 육각형 배열에 의해 개략적으로 도시되어 있는 광 검출기(237)이고, 이의 단면 또는 신호 진입 표면(235)은 여기서 원형으로 구성된다. 도 6에 도시된 이미징의 경우, 오브젝트 평면(101)이 신틸레이터(207) 또는 평면(Ef) 상에 포커싱된 방식으로 이미징되는 상황이다. 더욱이, 바람직하게는 이미징 동안 가능한 가장 높은 처리량을 달성하기 위해 모든 개별 입자 빔(3, 9)이 이미징에 사용되는 상황이다.
이어서, 도 7은 다중-빔 입자 현미경(1)의 발명에 따른 콘트라스트 작동 모드에서의 디포커싱된 2차 빔(9)의 검출을 개략적으로 나타낸다. 도 6 및 7은 서로 거의 동일하고; 따라서 이하에서는 도 6과 비교한 도 7의 차이점만 논의된다. 도 7의 2차 경로는, 예를 들면 투영 렌즈 시스템(205a, 205b, 205c)을 통해 설정되어, 제 2 개별 입자 빔(9)이 검출 표면 상에, 또는 도시된 예에서 신틸레이터(207) 상에 포커싱된 방식이 디포커싱된 방식으로 입사된다. 이 경우, 도 7은 단지 하나의 개별 입자 빔(9)의 사용에 의한 디포커싱을 예로서 나타내며; 실제로, 복수의 제 2 개별 입자 빔이 바람직하게 사용되고; 이와 관련한 더 추가의 설명이 아래에 주어진다. 제 2 개별 입자 빔(9)은 제 2 개별 입자 빔(9)들 사이의 (이론적) 크로스오버 점에서 콘트라스트 애퍼처(222)를 통과한다. 그 다음, 디포커싱된 개별 입자 빔(9)이 신틸레이터(207) 상에 입사되고; 투영 렌즈(들)(205b, 205c)의 상응하는 설정에 의해 검출 평면/신틸레이터(207)의 위치는 초점 평면(Ef)의 위치와 더 이상 같지 않다. 디포커싱의 결과로서, 검출기 상의 제 2 개별 입자 빔(9)의 입사 영역도 증가하고; 즉, 검출 영역(215)의 크기가 변화한다. 그러나, 물리적 검출기(207, 209)는 여전히 동일하며; 바람직하게는 공간적으로 고정된다. 따라서, 신틸레이터 플레이트(207)로부터 방출된 광자는 이제 광 검출기(237)의 복수의 검출 채널 상에 충돌한다. 도 7은 광 검출기(237)의 광섬유 번들의 신호 진입 표면/수광 표면(235) 상에 광자가 입사될 때의 조명 스폿(213)을 예로 나타낸다. 그러나, 물론 다른 검출 시스템을 사용하는 것도 가능하다. 도 7은 이러한 점에서 원리를 보여줄 뿐이다.
더욱이, 도 7에 따라, 콘트라스트 작동 모드에서 검출 유닛(207, 209)에 입사되는 제 2 개별 입자 빔(9)의 수를 선택하고, 나머지 모든 개별 입자 빔을 마스킹 아웃하는 것이 선호된다. 나타내어진 예에서, 이는 빔 선택기(510)에 의해 1차 경로에서 이미 행해져 있다. 후자는 선택적으로 단일의 개별 입자 빔, 2개, 3개 또는 다른 수의 개별 입자 빔(3)을 1차 경로에서 가능한 한 조기에 마스킹 아웃할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 2차 경로에서 하나 이상의 2차 개별 입자 빔(9)을 2차 경로로부터 마스킹 아웃하는 것도 가능하다.
적용에 따라, 특히 선택된 콘트라스트 애퍼처에 기초하여, 검출 유닛(209) 상에의 입사 시 제 2 개별 입자 빔(9)의 디포커싱을 설정하는 것이 가능하다. 복수의 콘트라스트 애퍼처를 연속하여 제공하는 것도 가능하다. 또한, 콘트라스트 애퍼처는 빔 경로로 이동될 수 있거나, 또는 상이한 스톱을 갖는 섹터화된 콘트라스트 애퍼처가 제공될 수 있으며, 이를 통해 제 2 개별 입자 빔이 선택적으로 통과할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 섹터화된 콘트라스트 애퍼처는, 예를 들면 회전 가능하게 장착될 수 있거나, 또는 특정 섹터를 통과하는 방식으로 그에 따라 제 2 개별 입자 빔의 경로를 변경하는 것이 가능하다.
더욱이, 검출 영역당 또는 2차 입자 빔(9)당 검출 채널의 수를 선택하거나 고정하는 것이 가능하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들면 선택된 콘트라스트 애퍼처(222) 및/또는 설정된 디포커싱 및/또는 검출 영역(215)당 선택된 검출 채널(235)의 수에 기초하여, 검출 유닛(207, 209) 상에의 입사 시 제 2 개별 입자 빔(9)의 피치를 설정하는 것이 가능하다. 더욱이, 다중-빔 입자 현미경을 일정상 검사 모드(포커싱된 검출)와 콘트라스트 작동 모드(디포커싱된 검출)에서 교대로 작동시키는 것이 가능하다. 관련 작동 매개변수를 갖는 상이한 콘트라스트 작동 모드가 다중-빔 입자 현미경(1)의 제어기(10)에 저장되고, 저장된 콘트라스트 작동 모드들 중 하나가 선택되고, 다중-빔 입자 현미경(1)이 이 선택된 콘트라스트 작동 모드에서 작동되는 것이 가능하다.
도 8은 검출 영역(215)당 3개의 검출 채널(235)에 의한 디포커싱된 2차 빔(9)의 검출을 개략적으로 나타낸다. 그림은 입자 검출기, 여기서는 신틸레이터 플레이트(207)로부터, 광섬유 번들(239)의 신호 진입 표면(235)을 갖는 광 검출기(237) 상으로의 투영을 나타낸다. 투영은 도 8에서 점선으로 표시된다. 광섬유(237)에 대한 검출 채널(235)의 할당은 숫자 1, 2, 3, 4로 표시된다. 숫자 1, 2, 3은 활성 검출 채널(235)을 나타내고, 숫자 4는 비활성 검출 채널(235)을 나타낸다. 예로서, 235a, 235b 및 235c는 빔 스폿(213)에 의해 덮인 3개의 검출 채널을 나타낸다. 도 8은 7개의 제 2 개별 입자 빔(9)의 검출을 전체적으로 보여준다. 추가적으로, 제 2 개별 입자 빔(9) 각각에 할당될 빔 스폿(213)이 서로 중첩되지 않는 것으로 나타난다. 결과로서 상이한 검출 영역(215)들 사이의 크로스토크가 회피된다. 검출기(207) 상에의 입사 시 제 2 개별 입자 빔(9)의 빔 피치는 그에 따라 설정된다. 원칙적으로 활성 검출 채널(1, 2, 3)들 사이의 공간에 비활성 검출 채널(4)을 사용하여, 가능한 크로스토크의 발생을 검출하는 것이 가능하다. 더욱이, 검출 채널(4)에서 발생할 수 있는 임의의 신호를 사용하여, 빔과 검출기의 정렬이 올바른지 여부를 확인하는 것이 가능하다. 나타내어진 예에서, 빔의 중심은 검출 채널(1, 2 및 3)들 사이의 중간 영역을 정확히 겨냥한다. 그 후, 신호가 채널(4)에서 추가로 검출되면, 빔과 검출기(209)의 정렬은 최적이 아니며 수정되어야 한다.
도 9는 검출 영역(215)당 7개의 검출 채널(235)에 의한 디포커싱된 2차 빔(9)의 검출을 개략적으로 나타낸다. 이 경우, 각각의 빔의 빔 스폿(213)은 광섬유(237)의 7개의 신호 진입 표면(235) 상에 입사된다. 나타내어진 예에서, 7개의 제 2 개별 입자 빔(9)이 차례로 검출에 사용된다. 검출 영역(215)의 육각형 패턴은 도시된 예에서 전체적으로 발생한다. 그 외에는, 도 8에 관한 설명이 참조된다.
도 10은 검출 영역(215) 및 검출 채널(235)의 다양한 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다. 이 경우, 도 10의 a), b) 및 c)는 검출 영역(215)을 나타내고, 이의 검출 채널(235)은 방향 민감성 방식으로 배열된다. 도 10의 a)의 예에 따르면, 검출 채널(235) 또는 신호 진입 표면(235)은 원형이고, 검출 영역(215)은 삼각형을 형성한다. 도 10의 b)에서, 검출 채널(235)은 이등변 삼각형으로서 구현되고, 검출 영역(215)은 4개의 섹터를 포함하며, 전체적으로 정사각형이 검출 영역(215)으로서 나타난다. 도 10의 c)는 6개의 섹터를 포함하는 육각형 검출 영역(215)을 나타내고, 각각의 채널(235)이 등변 삼각형(235)에 의해 형성된다.
도 10의 d) 및 도 10의 e)는 각각의 경우에 검출 채널(235)의 방사상 민감성 배열을 나타낸다. 도 10의 d)에서, 가장 안쪽 검출 채널(235a)은 원으로서 구현된다. 검출 채널(235b)의 환형(annulus)은 상기 원(235a) 주위에 동심원상으로 위치한다. 도 10의 e)에서, 추가의 환형 검출 채널(235c)은 다른 2개의 검출 채널(235a, 235b) 주위에 동심원상으로 위치한다. 검출 채널(235)의 방사상 민감성 배열에 의해 또는 그에 상응하여 구성된 검출 영역(215)에 의해, 오브젝트(7)로부터 시작할 때 제 2 개별 입자 빔(9)의 각도 정보를 인코딩하는 것이 가능하다.
도 10의 f) 및 도 10의 g)는 검출 채널(235)의 방향 민감성 및 방사상 민감성 배열 모두를 나타낸다, 도 10의 f)에서, 7개의 원형 검출 채널(235)은 조밀 패킹된 배열로 배치되어, 전체적으로 검출 채널(235)의 육각형 배열을 초래한다. 이들은 함께 검출 영역(215)을 형성할 수 있다. 도 10의 g)는 원칙적으로 추가의 쉘을 나타낸다: 여기서 검출 채널(235)로 구성된 추가의 쉘은 도 10의 f)로부터의 7개의 검출 채널(235) 둘레 바깥쪽에 배열된다. 검출 채널(235)을 상호 연결하여, 정확히 7개의 검출 채널을 갖는 가장 안쪽 쉘을 형성하고, 추가의 12개의 검출 채널을 갖는 추가의 쉘을 상호 연결하여, 검출 영역(215)을 형성하는 것이 가능하다. 그러나 다른 조합 또는 확장된 조합도 가능하다.
도 11은 검출 영역(215) 및 검출 채널(235)의 추가의 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다. 도시된 예에서, 개별 검출 채널(235)은 각각의 경우에 조합된 등변 삼각형에 의해 형성되어 육각형 검출 영역(215)을 형성한다. 육각형 검출 영역(215)은 차례로 육각형 전체 배열을 형성하는 방식으로 모두 합쳐질 수 있고; 도 11은 이와 관련한 상세만을 보여준다.
도 12는 검출 영역(215) 및 검출 채널(235)의 추가의 다양한 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다. 도 12a에 따른 예에서, 검출 채널(235)은 직사각형이다. 이 경우, 9개의 직사각형이 검출 영역(215a)을 형성한다. 후자는 검출 영역(215)의 쉘형 배열의 경우에 가장 안쪽 쉘로서 간주될 수 있다. 쉘(215b)로서의 정확히 16개의 추가의 검출 채널(235)이 상기 가장 안쪽 쉘(215a) 주위에 배열된다. 도 12b는 검출 채널(235)의 상이한 배열을 나타내고, 이들 역시 직사각형이다. 후자는 각각의 경우에 조합되어, 전체가 육각형으로 배열된 직사각형 검출 영역(215)을 형성한다. 도 12b는 예로서 19개의 검출 영역(215)을 나타내고, 이들 각각은 방사상 민감성 및 방향 민감성이다. 그러나, 다른 배열 및 조합도 가능하다.
도 13은 검출 영역(215)의 검출 채널(235)의 추가의 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다. 나타내어진 예에서, 개별 검출 채널(235)은 정사각형 또는 직사각형으로서 구현되고, 검출 영역(215) 전체가 육각형이다. 도 13의 상이한 음영은 검출 영역(215)의 가능한 쉘형 구성을 도시한다.
도 14는 검출 영역(215) 및 검출 채널(235)에 대한 추가의 실시형태 변형을 개략적으로 도시한다. 도 14의 a)는 각각의 경우에 검출 채널(235)을 형성하는, 라운드형 또는 물방울형의 신호 진입 표면을 갖는 다양한 광섬유(239)를 나타낸다. 나타내어진 예에서, 3개의 물방울형 검출 채널(235)은 각각의 경우에 연결점(236)에서, 여기서는 레이저 용접에 의해 서로 연결된다. 나타내어진 예에서, 콘트라스트 작동 모드에서의 동일한 검출 영역(215)에 할당되는 검출 채널(235) 또는 광섬유(239)만이 서로 연결된다. 그러므로, 연결된 검출 채널들 사이의 가능한 크로스토크가 검출 영역(215)의 전체 신호에 어떠한 영향도 거의 미치지 않는다. 그러나, 대안적으로는 결과로서 생긴 크로스토크가 허용 가능하다면, 모든 광섬유(239) 또는 검출 채널(235)이 서로 연결되거나 또는 적어도 심(seam)에서 함께 융합되는 것도 가능할 것이다.
도 14의 b)는 나타내어진 예에서 임의의 광섬유(239)를 포함하지 않는 광 민감성 검출기 유닛(241)을 갖는 어레이를 광 검출 시스템으로서 개략적으로 나타낸다. 대신에, 포토멀티플라이어, 포토다이오드 또는 애벌란시 포토다이오드 등을 포함하는 어레이가 포함될 수 있다. 개별 광 검출기 유닛(241)은 섹터화된다(여기서는 3개의 섹터 또는 채널). 광 검출기 유닛(241)들 사이의 데드 영역(dead regions)(238)은, 예를 들면 케이블링을 위한 공간을 제공한다.
도 14의 c)는 육각형 검출 채널(235)의 배열을 개략적으로 나타낸다. 후자는 원칙적으로 테셀레이션(tessellation)에 의해 갭 없이 함께 결합될 수 있다. 나타내어진 예에서, 3개의 검출 채널은 각각의 경우에 조합되어, 검출 영역(215)을 형성한다. 검출 영역(215)들 사이의 데드 영역(238)은 크로스토크를 감소시키는 역할을 한다.
도 10 내지 도 14에 도시된 모든 검출 영역(215) 및 검출 채널(235)에 대해, 많은 예들이 입자 검출기와 하류의 광 검출기의 조합에 의해 특히 잘 실현될 수 있다 하더라도, 이들이 입자 검출기 및/또는 광 검출기에 할당될 수 있다는 것은 사실이다. 설명된 실시형태 변형은 이러한 점에서 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다.
도 15는 본 발명에 따른 방법이 사용되는 워크플로우를 예로서 나타낸다. 제 1 방법 단계(S1)는, 하나의 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔만을 사용하거나, 또는 제 2 개별 입자 빔당 가능한 한 많은 검출 채널에 의한 수 개의 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔만을 사용하여 콘트라스트 작동 모드에서 샘플을 기록하는 것을 포함한다. 이러한 콘트라스트 작동 모드는 콘트라스트 검토 모드라고도 지칭될 수 있다. 이 기록에는 매우 많은 각도 정보 및/또는 방향 정보가 포함되어 있지만 비교적 시간이 많이 소요된다.
추가의 방법 단계(S2)에서, 상이한 유형의 콘트라스트 이미지가 그래픽 유저 인터페이스 상에 표현된다. 상기 콘트라스트 이미지는 모두 콘트라스트 검토 모드에서의 기록에 기초한다. 검출 채널(23)의 신호는 상이하게 평가되지만, 이에 따라 하나의 기록에 의해 상이한 콘트라스트 정보가 생성될 수 있게 한다.
추가의 단계(S3)에서, 예를 들면 입력에 의해, 다중-빔 입자 현미경의 사용자는 이어서 사용자에게 특정 관심의 하나의(또는 복수의) 표현(들)을 마킹할 수 있다. 따라서, 단계(S3)는 콘트라스트 표현을 선택하는 것을 포함한다.
추가의 방법 단계(S4)에서, 예를 들면 제어기에 저장된 알고리즘은, 선택된 콘트라스트가 가능한 한 빨리 및/또는 최선의 방법으로 생성될 수 있는 작동 매개변수를 산출한다. 따라서 콘트라스트 검사 작업은 단계(S4)에서 최적화된다.
단계(S5)는 최적화된 작동 매개변수로 샘플(7)을 기록하는 것을 포함한다. 결과적으로 다중-빔 입자 현미경(1)의 사용자를 최적으로 서포트할 수 있다.
1
다중-빔 입자 현미경
3 1차 입자 빔(개별 입자 빔)
5 빔 스폿, 입사 위치
7 오브젝트, 샘플
7a 융기부
7b 함몰부
7c 에지, 플랭크
7d 에지, 플랭크
8 샘플 스테이지
9 2차 입자 빔
10 컴퓨터 시스템, 제어기
11 2차 입자 빔 경로
13 1차 입자 빔 경로
100 오브젝티브 렌즈 시스템
101 오브젝트 평면
102 오브젝티브 렌즈
103 필드
110 애퍼처
200 검출기 시스템
205 투영 렌즈
207 신틸레이터 플레이트
208 조정 목적의 편향기
209 검출 시스템, 입자 다중-검출기
211 검출 평면
213 입사 위치, 2차 입자 또는 관련 광자 빔의 빔 스폿
215 검출 영역
217 필드
221 광학 빔 경로
222 콘트라스트 애퍼처
223 광 광학 유닛
225 렌즈
227 미러
229 렌즈
231 렌즈
235 수광 표면, 신호 진입 표면, 검출 채널
236 연결점
237 광 검출 시스템
238 데드 영역
239 광섬유, 광 가이드
241 광 검출기
243 신틸레이터 표면의 광학 이미징을 위한 영역
245 라인
280 빔 콘
300 빔 생성 장치
301 입자 소스
303 시준 렌즈 시스템
305 다중-애퍼처 배열체
306 마이크로 광학계
307 필드 렌즈 시스템
309 발산 입자 빔
310 다중-빔 생성기
311 조명 입자 빔
313 다중-애퍼처 플레이트
314 다중-필드 렌즈
315 다중-애퍼처 플레이트의 개구
317 개구의 중간점
319 필드
320 다중-스티그메이터
323 빔 초점
325 중간 이미지 평면
330 다중-초점 보정 수단
380 양전하의 축적
381 음전하의 축적
400 빔 스위치
501 좁은 스트립
502 넓은 스트립
503 하강 에지를 표현하기 위한 어두운 스트립
504 상승 에지를 표현하기 위한 밝은 스트립
505 샘플 영역
506 샘플 영역
507 샘플 영역
510 빔 선택기
A 축
EF 초점 평면
b 구조 폭
S1 가능한 한 가장 적은 수의 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔 및 제 2 개별 입자 빔당 가능한 한 많은 검출 채널을 이용한 샘플 기록
S2 상이한 콘트라스트 이미지 생성 및 표현
S3 원하는 콘트라스트 또는 콘트라스트 이미지 선택
S4 콘트라스트 검사 작업 최적화
S5 최적화된 작동 매개변수를 이용한 샘플 기록
3 1차 입자 빔(개별 입자 빔)
5 빔 스폿, 입사 위치
7 오브젝트, 샘플
7a 융기부
7b 함몰부
7c 에지, 플랭크
7d 에지, 플랭크
8 샘플 스테이지
9 2차 입자 빔
10 컴퓨터 시스템, 제어기
11 2차 입자 빔 경로
13 1차 입자 빔 경로
100 오브젝티브 렌즈 시스템
101 오브젝트 평면
102 오브젝티브 렌즈
103 필드
110 애퍼처
200 검출기 시스템
205 투영 렌즈
207 신틸레이터 플레이트
208 조정 목적의 편향기
209 검출 시스템, 입자 다중-검출기
211 검출 평면
213 입사 위치, 2차 입자 또는 관련 광자 빔의 빔 스폿
215 검출 영역
217 필드
221 광학 빔 경로
222 콘트라스트 애퍼처
223 광 광학 유닛
225 렌즈
227 미러
229 렌즈
231 렌즈
235 수광 표면, 신호 진입 표면, 검출 채널
236 연결점
237 광 검출 시스템
238 데드 영역
239 광섬유, 광 가이드
241 광 검출기
243 신틸레이터 표면의 광학 이미징을 위한 영역
245 라인
280 빔 콘
300 빔 생성 장치
301 입자 소스
303 시준 렌즈 시스템
305 다중-애퍼처 배열체
306 마이크로 광학계
307 필드 렌즈 시스템
309 발산 입자 빔
310 다중-빔 생성기
311 조명 입자 빔
313 다중-애퍼처 플레이트
314 다중-필드 렌즈
315 다중-애퍼처 플레이트의 개구
317 개구의 중간점
319 필드
320 다중-스티그메이터
323 빔 초점
325 중간 이미지 평면
330 다중-초점 보정 수단
380 양전하의 축적
381 음전하의 축적
400 빔 스위치
501 좁은 스트립
502 넓은 스트립
503 하강 에지를 표현하기 위한 어두운 스트립
504 상승 에지를 표현하기 위한 밝은 스트립
505 샘플 영역
506 샘플 영역
507 샘플 영역
510 빔 선택기
A 축
EF 초점 평면
b 구조 폭
S1 가능한 한 가장 적은 수의 디포커싱된 제 2 개별 입자 빔 및 제 2 개별 입자 빔당 가능한 한 많은 검출 채널을 이용한 샘플 기록
S2 상이한 콘트라스트 이미지 생성 및 표현
S3 원하는 콘트라스트 또는 콘트라스트 이미지 선택
S4 콘트라스트 검사 작업 최적화
S5 최적화된 작동 매개변수를 이용한 샘플 기록
Claims (28)
- 다중-빔 입자 현미경(1)을 작동시키는 방법으로서,
콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경(1)을 작동시키는 단계를 포함하며, 이 작동 단계는:
다수의 하전된 제 1 개별 입자 빔(3)으로 오브젝트(7)를 조사하는 단계 - 여기서 각각의 제 1 개별 입자 빔(3)은 스캐닝 방식으로 상기 오브젝트(7)의 별도의 개별 필드 영역을 조사함 - ;
상기 제 1 개별 입자 빔(3)에 의해 상기 오브젝트(7)로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔(9)을 집광하는 단계;
2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 출현하거나 방출하는 상기 제 2 개별 입자 빔(9)이 상이한 검출 영역(215) 상으로 투영되는 방식으로 상기 제 2 개별 입자 빔(9)을 검출 유닛(207, 209)의 검출 영역(215) 상으로 디포커싱 투영(defocused projecting)하는 단계 - 여기서 각각의 검출 영역(215)에 복수의 검출 채널(235)이 할당되고, 여기서 상기 검출 채널(235)은 상기 오브젝트(7)로부터 시작할 때 상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 각도 정보 및/또는 방향 정보를 각각 인코딩함 - ; 및
각각의 할당된 검출 채널(235)을 가진 상기 검출 영역(215) 각각으로부터의 신호에 의해 획득되었거나 획득되는 데이터에 기초하여 상기 개별 필드 영역 각각의 개별 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
각각의 검출 채널(235)로부터의 신호에 대한 가중치를 규정하는 단계; 및
상기 검출 채널(235)로부터의 신호를 혼합하여 상기 가중치에 기초해서 할당된 검출 영역(215)의 혼합 신호를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 빔 크로스오버 영역에서 상기 다중-빔 입자 현미경(1)의 2차 경로(11)에 배열되었거나 배열되는 콘트라스트 애퍼처(222)를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
특히 선택된 상기 콘트라스트 애퍼처(222)에 기초하여, 상기 검출 유닛(207, 209) 상에의 입사 시 상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 디포커싱을 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
검출 영역(215)당 검출 채널(235)의 수를 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
선택된 상기 콘트라스트 애퍼처(222) 및/또는 설정된 상기 디포커싱 및/또는 검출 영역(215)당 선택된 상기 검출 채널(215)의 수에 기초하여, 상기 검출 유닛(207, 209) 상에의 입사 시 상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 피치를 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서의 검출 유닛(207, 209) 상에 입사되는 개별 입자 빔(9)의 수를 선택하는 단계; 및/또는
다른 모든 개별 입자 빔(9)을 마스킹 아웃(masking out)하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 주광선(chief ray)이 검출 채널(235)과 실질적으로 정확하게 중앙에 정렬되는 방식으로 상기 검출 유닛(207, 209) 상에의 입사 시 디포커싱된 상기 제 2 개별 입자 빔(9)을 정렬하는 단계; 또는
상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 주광선이 검출 채널(235)의 입사 표면들 사이에서 실질적으로 대칭으로 중앙에 정렬되는 방식으로 상기 검출 유닛(207, 209) 상에의 입사 시 디포커싱된 상기 제 2 개별 입자 빔(9)을 정렬하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
상기 검출 영역(215) 및/또는 상기 검출 채널(235)로부터의 신호에 기초하여 위색 코드(false color code)로 상기 개별 이미지를 인코딩하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
상기 개별 이미지를 원근 표현 또는 3D 표현으로 표현하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘트라스트 작동 모드에서,
방향 민감성(direction-sensitive) 및/또는 방사상 민감성(radially sensitive)인 검출 채널(235)의 배열을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
정상 검사 모드에서 다중-빔 입자 현미경(1)을 작동시키는 단계를 더 포함하며, 이 작동 단계는:
다수의 하전된 제 1 개별 입자 빔(3)으로 오브젝트(7)를 조사하는 단계 - 여기서 각각의 제 1 개별 입자 빔은 스캐닝 방식으로 상기 오브젝트(7)의 별도의 개별 필드 영역을 조사함 - ;
상기 제 1 개별 입자 빔(3)에 의해 상기 오브젝트(7)로부터 출현하거나 방출하는 제 2 개별 입자 빔(9)을 집광하는 단계;
2개의 상이한 개별 필드 영역으로부터 출현하거나 방출하는 상기 제 2 개별 입자 빔(9)이 상이한 검출 영역(215) 상으로 투영되는 방식으로 상기 제 2 개별 입자 빔(9)을 검출 유닛(207, 209)의 검출 영역(215) 상으로 포커싱 투영(focused projecting)하는 단계 - 여기서 각각의 검출 영역(215)에 정확히 하나의 검출 채널(235)이 할당됨 - ; 및
각각의 할당된 검출 채널(235)을 가진 상기 검출 영역(215) 각각으로부터의 신호에 의해 획득되었거나 획득되는 데이터에 기초하여 개별 필드 영역 각각의 개별 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 방법은 상기 다중-빔 입자 현미경(1)을 콘트라스트 작동 모드에서 작동시키는 것과 정상 검사 모드에서 작동시키는 것 사이를 전환하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다중-빔 입자 현미경(1)의 제어기(10)에, 관련 작동 매개변수를 갖는 다양한 콘트라스트 작동 모드가 저장되고, 상기 방법은:
콘트라스트 작동 모드를 선택하고, 이 콘트라스트 작동 모드에서 상기 다중-빔 입자 현미경(1)을 작동시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 다중-빔 입자 현미경(1)으로서,
다수의 하전된 제 1 개별 입자 빔(3)의 제 1 필드(319)를 생성하도록 구성되는 다중-빔 입자 소스(305);
생성된 상기 제 1 개별 입자 빔(3)이, 제 2 필드(103)를 형성하는 입사 위치(5)에서 오브젝트(7)에 충돌하도록, 상기 제 1 개별 입자 빔(3)을 오브젝트 평면(101) 상에 이미징하도록 구성된, 제 1 입자 광학 빔 경로(13)를 갖는 제 1 입자 광학 유닛;
제 3 필드(217)를 형성하는 다수의 검출 영역(215)을 갖는 검출 시스템(207, 209);
상기 제 2 필드(103) 내의 입사 위치(5)로부터 방출하는 제 2 개별 입자 빔(9)을 상기 검출 시스템(207, 209)의 검출 영역(215)의 제 3 필드(217) 상에 이미징하도록 구성된, 제 2 입자 광학 빔 경로(11)를 갖는 제 2 입자 광학 유닛;
상기 제 1 개별 입자 빔(3) 및 상기 제 2 개별 입자 빔(9) 모두가 통과하는 자기 오브젝티브 렌즈(magnetic objective lens)(102);
상기 다중-빔 입자 소스(305)와 상기 오브젝티브 렌즈(102) 사이의 상기 제 1 입자 광학 빔 경로(13)에 배열되고, 상기 오브젝티브 렌즈(102)와 상기 검출 시스템(207, 209) 사이의 상기 제 2 입자 광학 빔 경로(11)에 배열되는 빔 스위치(400);
정상 작동 모드와 콘트라스트 작동 모드 사이에서 선택하도록 구성된 모드 선택 장치; 및
제어기(10)를 포함하며,
상기 빔 스위치(400)와 상기 검출 시스템(207, 209) 사이의 상기 제 2 입자 광학 빔 경로(11)에 상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 빔 크로스오버가 배열되고,
상기 오브젝트 평면(101)으로부터의 상기 제 2 개별 입자 빔(9)의 시작 각도에 따라 상기 제 2 개별 입자 빔(9)을 필터링하기 위한 콘트라스트 애퍼처(222)가 상기 빔 크로스오버의 영역에 배열되고,
상기 제어기(10)는, 상기 제 2 개별 입자 빔(9)이 포커싱된 방식으로 실질적으로 상기 검출 영역(215) 상에 입사되도록 상기 정상 작동 모드에서 상기 제 2 입자 광학 유닛을 제어하도록 구성되는데, 여기서 상기 정상 작동 모드에서는 각각의 검출 영역(215)이 신호 평가를 위해 정확히 하나의 검출 채널(235)을 할당받고,
상기 제어기(10)는, 상기 제 2 개별 입자 빔(9) 중 적어도 하나 또는 일부 또는 전부가 디포커싱된 방식으로 상기 검출 영역(215) 상에 입사되도록 상기 콘트라스트 작동 모드에서 상기 제 2 입자 광학 유닛을 제어하도록 구성되는데, 여기서 상기 콘트라스트 작동 모드에서는 각각의 검출 영역이 신호 평가를 위해 복수의 검출 채널을 할당받고,
상기 복수의 검출 채널(235) 각각은, 제 2 개별 입자 빔(9)의 각도 의존적 및/또는 방향 의존적 검출이 상기 콘트라스트 작동 모드에서 이루어질 수 있도록 배열되는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 16에 있어서,
상기 검출 시스템(207, 209)은 하나 이상의 입자 검출기를 포함하거나 하나 이상의 입자 검출기로 구성되는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
상기 검출 시스템(207, 209)은 하나 이상의 입자 검출기 및 또한 그 하류에 배치된 복수의 광 검출기를 포함하는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 18에 있어서,
상기 검출 채널(235) 각각은 정확히 하나의 광섬유(239)를 포함하고, 상이한 검출 채널(235)은 상이한 광섬유(239)를 포함하는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 19에 있어서,
복수의 검출 채널(235)이, 특히 레이저 용접에 의해 적어도 부분적으로 서로 연결되고, 연결된 상기 검출 채널(235)은 상기 콘트라스트 작동 모드에서 동일한 검출 영역(215)에 할당될 수 있는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 18에 있어서,
상기 검출 채널(235)은 광섬유를 포함하지 않고, 광 민감성 검출기의 어레이, 특히 포토멀티플라이어, 포토다이오드 또는 애벌란시 포토다이오드를 포함하는 어레이가 광 검출 시스템으로서 제공되는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 16 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 채널(235) 각각은, 원형 또는 삼각형 또는 육각형인 신호 진입 표면을 갖는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 22에 있어서,
상기 검출 채널(235)의 신호 진입 표면은 육각형으로 조밀 패킹된 배열을 갖고 그리고/또는 상기 신호 진입 표면은 전체적으로 육각형으로 배열되는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 16 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
3개 또는 4개 또는 6개의 검출 채널(235)이 상기 콘트라스트 작동 모드에서 검출 영역(215)에 할당되는, 다중-빔 입자 현미경(9). - 청구항 16 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
신호 진입 표면의 동심원상의 쉘형 배열의 적어도 2개의 쉘이 상기 콘트라스트 작동 모드에서 검출 영역(215)에 할당되는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 25에 있어서,
상기 검출 채널(235)의 신호 진입 표면의 배열은 육각형이고, 가장 안쪽 쉘이 정확히 1개, 정확히 7개 또는 정확히 19개의 검출 채널(235)을 포함하는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 25에 있어서,
상기 검출 채널(235)의 신호 진입 표면의 배열은 육각형이고, 가장 안쪽 쉘이 정확히 6개 또는 정확히 24개의 검출 채널(235)을 포함하는, 다중-빔 입자 현미경(1). - 청구항 25에 있어서,
상기 검출 채널(235)의 신호 진입 표면의 배열은 직사각형이고, 가장 안쪽 쉘이 정확히 1개 또는 정확히 9개 또는 정확히 16개의 검출 채널(235)을 포함하는, 다중-빔 입자 현미경(1).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021124099.9A DE102021124099B4 (de) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskops in einem Kontrast-Betriebsmodus mit defokussierter Strahlführung, Computerprogramprodukt und Vielstrahlteilchenmikroskop |
| DE102021124099.9 | 2021-09-17 | ||
| PCT/EP2022/025403 WO2023041191A1 (de) | 2021-09-17 | 2022-08-31 | Verfahren zum betreiben eines vielstrahl-teilchenmikroskops in einem kontrast-betriebsmodus mit defokussierter strahlführung, computerprogramprodukt und vielstrahlteilchenmikroskop |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240055877A true KR20240055877A (ko) | 2024-04-29 |
Family
ID=83191890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247012552A KR20240055877A (ko) | 2021-09-17 | 2022-08-31 | 디포커싱된 빔 가이딩으로 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 방법, 컴퓨터 프로그램 제품 및 다중-빔 입자 현미경 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240055877A (ko) |
| CN (1) | CN117957631A (ko) |
| DE (1) | DE102021124099B4 (ko) |
| NL (1) | NL2033047B1 (ko) |
| TW (1) | TW202326790A (ko) |
| WO (1) | WO2023041191A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240128051A1 (en) | 2022-10-14 | 2024-04-18 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Multi-beam charged particle beam system with anisotropic filtering for improved image contrast |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2575144B1 (en) | 2003-09-05 | 2017-07-12 | Carl Zeiss Microscopy GmbH | Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements |
| EP1941528B9 (en) | 2005-09-06 | 2011-09-28 | Carl Zeiss SMT GmbH | Particle-optical arrangement with particle-optical component |
| EP2267754B1 (en) | 2005-11-28 | 2012-11-21 | Carl Zeiss SMT GmbH | Particle-optical inspection system |
| JP5572428B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2014-08-13 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 検査装置および検査方法 |
| CN103069536B (zh) | 2010-04-09 | 2016-04-06 | 卡尔蔡司Smt有限责任公司 | 带电粒子探测系统和多小波束检查系统 |
| DE102013014976A1 (de) | 2013-09-09 | 2015-03-12 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Teilchenoptisches System |
| DE102013016113B4 (de) | 2013-09-26 | 2018-11-29 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Verfahren zum Detektieren von Elektronen, Elektronendetektor und Inspektionssystem |
| DE102015202172B4 (de) * | 2015-02-06 | 2017-01-19 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Teilchenstrahlsystem und Verfahren zur teilchenoptischen Untersuchung eines Objekts |
| US10192716B2 (en) | 2015-09-21 | 2019-01-29 | Kla-Tencor Corporation | Multi-beam dark field imaging |
| JP6581940B2 (ja) | 2016-04-15 | 2019-09-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡装置 |
| KR102468155B1 (ko) * | 2017-02-07 | 2022-11-17 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 하전 입자 검출 방법 및 장치 |
| WO2018172186A1 (en) | 2017-03-20 | 2018-09-27 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Charged particle beam system and method |
| DE102020123567A1 (de) | 2020-09-09 | 2022-03-10 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Vielzahl-Teilchenstrahl-System mit Kontrast-Korrektur-Linsen-System |
-
2021
- 2021-09-17 DE DE102021124099.9A patent/DE102021124099B4/de active Active
-
2022
- 2022-08-31 CN CN202280062793.2A patent/CN117957631A/zh active Pending
- 2022-08-31 WO PCT/EP2022/025403 patent/WO2023041191A1/de active Application Filing
- 2022-08-31 KR KR1020247012552A patent/KR20240055877A/ko unknown
- 2022-09-06 TW TW111133659A patent/TW202326790A/zh unknown
- 2022-09-15 NL NL2033047A patent/NL2033047B1/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102021124099B4 (de) | 2023-09-28 |
| WO2023041191A1 (de) | 2023-03-23 |
| NL2033047A (en) | 2023-03-24 |
| NL2033047B1 (en) | 2023-08-04 |
| DE102021124099A1 (de) | 2023-03-23 |
| CN117957631A (zh) | 2024-04-30 |
| TW202326790A (zh) | 2023-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11657999B2 (en) | Particle beam system and method for the particle-optical examination of an object | |
| US11521827B2 (en) | Method of imaging a 2D sample with a multi-beam particle microscope | |
| US11645740B2 (en) | Method for detector equalization during the imaging of objects with a multi-beam particle microscope | |
| EP2912442B1 (en) | Apparatus and method for inspecting a surface of a sample | |
| JP2017017031A (ja) | 適応２次荷電粒子光学系を用いて２次荷電粒子ビームを画像化するシステムおよび方法 | |
| KR20240055877A (ko) | 디포커싱된 빔 가이딩으로 콘트라스트 작동 모드에서 다중-빔 입자 현미경을 작동시키는 방법, 컴퓨터 프로그램 제품 및 다중-빔 입자 현미경 | |
| US20230170181A1 (en) | Multiple particle beam system with a mirror mode of operation, method for operating a multiple particle beam system with a mirror mode of operation and associated computer program product | |
| KR20240028483A (ko) | 빔 전류 제어가 향상된 다중 빔 입자 현미경 | |
| TW202414493A (zh) | 操作多束粒子顯微鏡的方法、電腦程式產品、與多束粒子顯微鏡 | |
| US20240128051A1 (en) | Multi-beam charged particle beam system with anisotropic filtering for improved image contrast | |
| TWI842995B (zh) | 用於多束帶電粒子束系統的偵測器系統與粒子束系統 |