KR20240060853A - 하전 입자 장치 및 방법 - Google Patents
하전 입자 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240060853A KR20240060853A KR1020247013869A KR20247013869A KR20240060853A KR 20240060853 A KR20240060853 A KR 20240060853A KR 1020247013869 A KR1020247013869 A KR 1020247013869A KR 20247013869 A KR20247013869 A KR 20247013869A KR 20240060853 A KR20240060853 A KR 20240060853A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- array
- charged particle
- sample
- tube
- sub
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 258
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 100
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 236
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 75
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 37
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 36
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 32
- 238000003491 array Methods 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 230000006870 function Effects 0.000 description 21
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 7
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000012552 review Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000015067 sauces Nutrition 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
-
- 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
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1472—Deflecting along given lines
- H01J37/1474—Scanning means
-
- 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
- H01J2237/02—Details
- H01J2237/026—Shields
- H01J2237/0268—Liner tubes
-
- 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
- H01J2237/04—Means for controlling the discharge
- H01J2237/045—Diaphragms
- H01J2237/0451—Diaphragms with fixed aperture
- H01J2237/0453—Diaphragms with fixed aperture multiple apertures
-
- 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
- H01J2237/04—Means for controlling the discharge
- H01J2237/047—Changing particle velocity
- H01J2237/0473—Changing particle velocity accelerating
- H01J2237/04735—Changing particle velocity accelerating with electrostatic means
-
- 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
- H01J2237/04—Means for controlling the discharge
- H01J2237/047—Changing particle velocity
- H01J2237/0475—Changing particle velocity decelerating
- H01J2237/04756—Changing particle velocity decelerating with electrostatic means
-
- 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
- H01J2237/04—Means for controlling the discharge
- H01J2237/049—Focusing means
- H01J2237/0492—Lens systems
- H01J2237/04926—Lens systems combined
-
- 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
- H01J2237/153—Correcting image defects, e.g. stigmators
- H01J2237/1534—Aberrations
-
- 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
-
- 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
- H01J2237/2801—Details
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 장치가 제공되며, 상기 하전 입자 장치는: 샘플을 향해 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 멀티 빔 경로를 따라 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 샘플을 향해 투영하도록 구성된 하전 입자 광학 장치(하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔은 하전 입자 빔으로부터 파생됨); 접지 전위와의 제1 전위차에서 작동하도록 구성된, 멀티 빔 경로를 둘러싸는 튜브; 및 접지 전위와의 제2 전위차에서 샘플을 지지하도록 구성된 지지체(제1 전위차와 제2 전위차에는 차이가 존재하여 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 가속시킴)를 포함하고, 제1 전위차는 제2 전위차보다 크다.
Description
본 출원은 2021년 9월 27일에 출원된 EP 출원 21199203.7의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 명세서에 제공된 실시예는 일반적으로 하전 입자 장치, 및 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하는 방법에 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. 더욱 일반적으로, 기판 또는 다른 대상물/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 제조 동안 및/또는 제조 후 중요 프로세스이다.
하전 입자 빔을 이용한 패턴 검사 툴들이, 예를 들어 패턴 결함들을 검출하기 위해 대상물들을 검사하는 데 사용되어 왔다. 이 툴들은 통상적으로 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 전자 현미경 검사 기술들을 사용한다. SEM에서는, 비교적 높은 에너지의 전자들의 1차 전자 빔이 비교적 낮은 랜딩 에너지(landing energy)에서 샘플 상에 랜딩하기 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 2차 전자, 후방 산란된 전자 또는 오제 전자와 같은 전자들이 방출되도록 한다. 생성된 2차 전자들은 샘플의 재료 구조체로부터 방출될 수 있다. 1차 전자 빔을 샘플 표면에 걸쳐 프로빙 스폿으로서 스캔함으로써, 2차 전자들이 샘플의 표면 전체에 걸쳐 방출될 수 있다. 패턴 검사 툴은 샘플 표면에서 방출된 2차 전자를 수집함으로써 샘플 표면의 물질 구조 특성을 나타내는 이미지를 얻을 수 있다. 후방 산란된 전자 및 2차 전자를 구성하는 전자 빔의 강도는 샘플의 내부 및 외부 구조의 특성에 따라 달라질 수 있으며, 따라서 샘플에 결함이 있는지 여부를 나타낼 수 있다.
비교적 높은 에너지를 가진 전자 빔은 소스 캐소드로부터 방출될 수 있다. 최종 감속 단계는 샘플을 소스 캐소드의 전압에 가까운 고전압으로 바이어스함으로써 달성될 수 있다. 샘플 홀더는 샘플을 바이어스하도록 높은 전압으로 유지될 수 있다. 이로 인해 이동식 스테이지의 디자인이 복잡해질 수 있다. 또한, 방전으로 인해 샘플과 툴의 구성요소가 손상될 위험이 있으며, 이에 대한 위험은 홀더 및 샘플과 홀더를 이동하는 스테이지와 같이 상대적으로 움직이는 구성요소 사이에서 더 클 수 있다.
본 발명의 목적은 이동식 스테이지의 복잡성을 줄이고 샘플 손상 위험을 줄이면서 낮은 랜딩 에너지로 샘플에 랜딩하는 하전 입자 빔을 지지하는 실시예를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 장치가 제공되며, 하전 입자 장치는: 샘플을 향해 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 멀티 빔 경로를 따라 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 샘플을 향해 투영하도록 구성된 하전 입자 광학 장치(하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔은 하전 입자 빔으로부터 파생됨); 접지 전위와의 제1 전위차에서 작동하도록 구성되는, 멀티 빔 경로를 둘러싸는 튜브; 및 접지 전위와의 제2 전위차에서 샘플을 지지하도록 구성된 지지체(제1 전위차와 제2 전위차에는 차이가 존재하여 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 가속시킴)를 포함하고, 제1 전위차는 제2 전위차보다 크다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 투영하는 방법이 제공되며, 상기 방법은: 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 광학 장치를 사용하여 하전 입자 빔으로부터 유도된 하전 입자 멀티 빔의 샘플 서브 빔을 향해 멀티 빔 경로를 따라 투영하는 단계; 멀티 빔 경로를 둘러싸는 튜브를 사용하여 샘플을 향해 하전 입자 빔을 가속시키는 단계(튜브는 접지 전위와의 제1 전위차에서 작동함); 및 샘플을 접지 전위와의 제2 전위차로 유지하는 단계를 포함하며, 제1 전위차는 제2 전위차보다 크다.
본 발명의 앞선 실시형태 및 다른 실시형태들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 전자 빔 검사 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 전자 멀티 빔 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 예시적인 멀티 빔 전자 장치의 개략도이다.
도 4은 매크로 시준기(macro collimator) 및 매크로 스캔 편향기를 포함하는 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 멀티 빔 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 도 5에 도시된 멀티 빔 전자 장치의 일부의 개략적인 다이어그램이다.
도 7는 일 실시예에 따른 전자 장치의 대물 렌즈 어레이의 개략적인 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 렌즈 어레이와 대물 렌즈 어레이의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 7 또는 도 8의 대물 렌즈의 수정예의 저면도이다.
도 10은 도 7 또는 도 8의 대물 렌즈 어레이에 통합된 검출기의 확대된 개략적인 단면도이다.
도 11은 검출기의 검출기 요소의 저면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 13은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 14는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 15는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 16은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
개략적인 다이어그램들 및 도면들은 아래에서 설명되는 구성요소들을 나타낸다. 그러나, 도면들에 도시된 구성요소들은 비례척이 아니다.
도 1은 예시적인 전자 빔 검사 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 전자 멀티 빔 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 예시적인 멀티 빔 전자 장치의 개략도이다.
도 4은 매크로 시준기(macro collimator) 및 매크로 스캔 편향기를 포함하는 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 멀티 빔 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 도 5에 도시된 멀티 빔 전자 장치의 일부의 개략적인 다이어그램이다.
도 7는 일 실시예에 따른 전자 장치의 대물 렌즈 어레이의 개략적인 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 렌즈 어레이와 대물 렌즈 어레이의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 7 또는 도 8의 대물 렌즈의 수정예의 저면도이다.
도 10은 도 7 또는 도 8의 대물 렌즈 어레이에 통합된 검출기의 확대된 개략적인 단면도이다.
도 11은 검출기의 검출기 요소의 저면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 13은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 14는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 15는 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 16은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램이다.
개략적인 다이어그램들 및 도면들은 아래에서 설명되는 구성요소들을 나타낸다. 그러나, 도면들에 도시된 구성요소들은 비례척이 아니다.
이제 첨부된 도면에 설명되어 있는 예시적인 실시예에 대해 상세히 참조한다. 다음의 설명은 첨부된 도면을 참조하며, 상이한 도면들에서 동일한 참조 번호는 달리 표시되지 않는 한 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 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. 분해능이 향상되어, 더 작은 구조체들이 만들어질 수 있게 되었다. 예를 들어, 엄지손톱의 크기이고 2019년 또는 그 이전에 이용 가능한 스마트 폰의 IC 칩은 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 모발의 1/1000 미만이다. 따라서, 반도체 IC 제조가 수백 개의 개별 단계들을 갖는 복잡하고 시간 소모적인 공정이라는 것은 놀라운 일이 아니다. 한 단계에서의 오차라도 최종 제품의 기능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 하나의 "치명적 결함(killer defect)"도 디바이스 고장을 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. 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 작업자 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 1차 전자들을 생성하는 전자 소스를 포함하는 조명 장치, 및 1차 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. 1차 전자들은 샘플과 상호작용하고, 2차 전자와 같은 신호 전자들을 생성한다. 검출 장치는 SEM이 샘플의 스캔된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔될 때 샘플로부터 신호 전자들을 포착한다. 고스루풋 검사를 위해, 검사 장치들 중 일부는 1차 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.
도면들의 다음 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소들 또는 개체들을 지칭하며, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 설명 및 도면들은 전자 광학 시스템에 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. 예를 들어, 전자 장치에 대한 언급은 하전 입자 장치에 대한 언급으로 보다 일반적으로 간주될 수 있다.
이제 도 1을 참조하며, 이는 예시적인 전자 빔 검사 장치(100)를 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 도 1의 전자 빔 검사 장치(100)는 메인 챔버(10), 로드 록 챔버(20), 전자 장치(40)(전자 평가 장치 또는 전자 빔 시스템 또는 툴이라고도 함), 장비 프론트엔드 모듈(EFEM)(30) 및 제어기(50)를 포함한다. 전자 장치(40)는 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 샘플(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 로드록 챔버(20)로 샘플들을 이송한다.
로드록 챔버(20)는 샘플 주위의 가스를 제거하는 데 사용된다. 이는 주위 환경에서의 압력보다 낮은 국부적 가스 압력인 진공을 생성한다. 로드록 챔버(20)는 로드록 챔버(20) 내의 가스 입자들을 제거하는 로드록 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 로드록 진공 펌프 시스템의 작동은 로드록 챔버가 대기압 미만의 제 1 압력에 도달할 수 있게 한다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드록 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 장치(40)로 이송되고 이에 의해 검사될 수 있다. 전자 장치(40)는 전자 광학 소자(41)를 포함한다. 전자 광학 소자(41)는 샘플(208)을 향해 적어도 하나의 전자 빔을 투영하도록 구성된 전자 광학 컬럼 및/또는 적어도 하나의 전자 빔을 샘플(208)에 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈 모듈일 수 있다. 전자 광학 소자는 또한 샘플(208)로부터 방출된 전자를 검출하도록 구성된 검출기 모듈 및/또는 적어도 하나의 전자 빔의 전자 광학 파라미터를 조정하도록 구성된 제어 렌즈 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 광학 컬럼은 대물 렌즈 모듈, 검출기 모듈 및 선택적으로 제어 렌즈 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전자 광학 소자는 전자 광학 컬럼에 포함될 수 있는 대물 렌즈 어셈블리를 포함한다. 대물 렌즈 어셈블리는 검출기 어레이 및 선택적으로 제어 렌즈 어레이와 같은 하나 이상의 다른 전자 광학 구성요소와 연관된(예를 들어 통합된) 대물 렌즈 어레이를 포함한다. 전자 광학 소자(41)는 샘플(208)을 향해 투영되는 멀티 빔을 위한 멀티 빔 전자 광학 소자(41)일 수 있다.
제어기(50)는 전자 장치(40)의 전자 광학 소자(41)의 전자 광학 구성요소들과 전기적으로 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), 로드록 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(50)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 제어기(50)는 전자 빔 검사 장치의 구성요소들 중 하나에 위치될 수 있거나, 또는 이는 구성요소들 중 적어도 2 개에 걸쳐 분포될 수 있다. 제어기는 전자 광학 소자(41)의 일부로 간주될 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 전자 빔 검사 장치(100)의 일부인 멀티 빔 전자 광학 소자(41)를 포함하는 예시적인 전자 장치(40)를 설명하는 개략도이다. 전자 장치(40)는 전자 소스(201)와 투영 장치(230)를 포함한다. 전자 장치(40)는 전동 스테이지(209) 및 지지체(207)(샘플 홀더로도 지칭될 수 있음)를 더 포함한다. 투영 장치(230)는 전자 광학 소자(41)로 지칭될 수도 있다. 지지체(207)는 전동 스테이지(209)에 의해 지지되어 검사를 위한 샘플(208)(예를 들어, 기판 또는 마스크)을 홀딩한다. 전자 광학 소자(41)는 검출기(240)(예를 들어 전자 검출 디바이스)를 더 포함할 수 있다.
전자 소스(201)는 캐소드(121)(도 2에는 도시되지 않았으나, 도 12-16에는 도시됨) 및 추출기 또는 애노드(122)(도 2에는 도시되지 않았으나, 도 12-16에는 도시됨)을 포함할 수 있다. 작동 동안, 전자 소스(201)는 캐소드(121)로부터 1차 전자들로서 전자들을 방출하도록 구성된다. 1차 전자들은 추출기 및/또는 애노드(122)에 의해 추출 또는 가속되어 1차 전자 빔(202)을 형성한다.
투영 장치(230)는 1차 전자 빔(202)을 복수의 서브 빔(211, 212, 213)으로 전환하고, 각각의 서브 빔을 샘플(208) 상으로 지향시키도록 구성된다. 단순화를 위해 3 개의 서브 빔들이 예시되지만, 수십, 수백 또는 수천 개의 서브 빔들이 존재할 수 있다. 서브 빔들은 빔릿들로 지칭될 수 있다.
제어기(50)는 전자 소스(201), 검출기(240), 투영 장치(230), 및 전동 스테이지(209)와 같은, 도 1의 전자 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 멀티 빔 전자 장치(40)를 포함하는 전자 빔 검사 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 다양한 제어 신호를 생성할 수도 있다.
투영 장치(230)는 검사를 위한 샘플(208) 상에 서브 빔(211, 212, 및 213)을 집속하도록 구성될 수 있고, 샘플(208)의 표면에 3 개의 프로브 스폿(221, 222, 및 223)을 형성할 수 있다. 투영 장치(230)는 샘플(208)의 표면의 섹션에서 개별 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로브 스폿(221, 222, 및 223)을 스캔하기 위해 1차 서브 빔(211, 212, 및 213)을 편향하도록 구성될 수 있다. 샘플(208) 상의 프로브 스폿(221, 222, 및 223)에 대한 1차 서브 빔(211, 212, 및 213)의 입사에 반응하여, 2차 전자들 및 후방 산란 전자들, 예를 들어 신호 전자들을 포함하는 전자들이 샘플(208)로부터 생성된다. 2차 전자들은 전형적으로 50 eV 이하인 전자 에너지를 갖는다. 실제 2차 전자들은 5 eV 미만의 에너지를 가질 수 있지만, 일반적으로 50 eV 미만이 모두 2차 전자로 취급된다. 후방 산란 전자들은 통상적으로 0 eV와 일차 서브 빔(211, 212, 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖는다. 50 eV 미만의 에너지로 검출된 전자들이 일반적으로 2차 전자로서 취급되므로, 실제 후방 산란 전자들의 부분이 2차 전자들로서 계산된다.
검출기(240)는 2차 전자들 및/또는 후방 산란 전자들과 같은 신호 전자들을 검출하고, 예를 들어 샘플(208)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 신호 처리 시스템(280)으로 전송되는 대응하는 신호들을 생성하도록 구성된다. 검출기(240)는 투영 장치(230)에 통합될 수 있다.
신호 처리 시스템(280)은 이미지를 형성하기 위해 검출기(240)로부터의 신호들을 처리하도록 구성되는 회로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 신호 처리 시스템(280)은 달리 이미지 처리 시스템으로 지칭될 수 있다. 신호 처리 시스템은 (도 2에 나타낸 바와 같이) 검출기(240)와 같은 멀티 빔 전자 장치(40)의 구성요소에 통합될 수 있다. 하지만, 신호 처리 시스템(280)은 투영 장치(230) 또는 제어기(50)의 일부로서 전자 빔 검사 장치(100) 또는 멀티 빔 전자 장치(40)의 여하한의 구성요소들에 통합될 수 있다. 신호 처리 시스템(280)은 이미지 획득기(image acquirer)(도시되지 않음) 및 저장 디바이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리 시스템은 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 검출기(240)에 통신 연결될 수 있다. 이미지 획득기는 검출기(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. 이미지 획득 장치는 또한 윤곽을 생성하고, 획득된 이미지에 표시기를 중첩하는 등의 다양한 후처리 기능을 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 판독 가능한 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장 매체는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며, 스캔된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지 및 후처리된 이미지로 저장하는 데 사용될 수 있다.
신호 처리 시스템(280)은 검출된 신호 입자들의 분포를 얻기 위해 측정 회로(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기들)를 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 전자 분포 데이터는, 샘플 표면 상에 입사하는 1차 서브 빔(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 속도가 변화하도록 전동 스테이지(209)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(50)는 스캐닝 프로세스의 검사 단계들의 특성에 따라 (그 방향을 포함하여) 스테이지 속도를 제어할 수 있다.
앞서 설명된 전자 장치(40) 및 전자 빔 검사 장치(100)와 같은 알려진 멀티 빔 시스템들은 US2020118784, US20200203116, US 2019/0259570 및 US2019/0259564에 개시되어 있으며, 이들은 본 명세서에서 인용참조된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 장치(40)는 투영 어셈블리(60)를 포함한다. 투영 어셈블리(60)는 광 빔(62)이 전자 광학 소자(41)와 샘플(208) 사이에 입사하도록 광 빔(62)을 지향시키게끔 배열된다. 투영 어셈블리(60)는 광전도성, 광전 효과 또는 열 효과와 같은 효과로 인해 축적된 전하를 제어하기 위해 샘플(208)에 광 빔(62)을 조명하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 투영 시스템(60)은 광원(61)을 포함한다. 광원(61)은 광 빔(62)을 방출하도록 구성된다. 일 실시예에서, 광원(61)은 레이저 광원이다. 일 실시예에서, 투영 어셈블리(60)는 표면에 평행한 방향보다 샘플(208)의 표면에 수직인 방향으로 더 좁아지도록 광 빔(62)을 집속시키게끔 구성된 광학 시스템(63)을 포함한다. 일 실시예에서, 광학 시스템(63)은 광 빔(62)을 직교 방향보다 일 방향으로 더 집속키시도록 구성된 원통형 렌즈(64)를 포함한다. 일 실시예에서, 광학 시스템(63)은 거울과 같은 반사 표면(65, 66)을 포함한다. 예를 들어, 두 개의 반사 표면(65, 66)이 제공될 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 평가 툴(40)의 구성요소들이 평가 툴(40)의 개략적인 다이어그램인 도 3과 관련하여 아래에서 설명된다. 도 3의 전자 장치(40)는 본 명세서에서 앞서 언급되거나 이후에 언급되는 전자 장치(40)(시스템 또는 툴이라고도 지칭될 수 있음)에 대응할 수 있다.
전자 소스(201)는 집속 렌즈(231)들의 어레이(집속 렌즈 어레이라고도 함)로 전자들을 지향시킨다. 전자 소스(201)는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터(high brightness thermal field emitter)이다. 수십, 수백 또는 수천 개의 집속 렌즈(231)가 존재할 수 있다. 집속 렌즈(231)는 멀티-전극 렌즈들을 포함할 수 있고, 특히 전자, 예를 들어 빔 소스로부터의 전자를 복수의 서브 빔들로 분할하고 각각의 서브 빔에 대한 렌즈를 제공하는 렌즈 어레이에 대해 본 명세서에서 인용참조되는 EP1602121A1에 기초한 구성을 가질 수 있다. 집속 렌즈 어레이의 각 집속 렌즈는 서브 빔에서 작동하기 위한 것일 수 있다. 집속 렌즈(231)의 어레이는 전극으로서 작용하는 적어도 2 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.
일 구성에서, 집속 렌즈(231)의 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 색수차가 제한된다. 집속 렌즈들의 두께가 얇은 경우, 예를 들어 수 mm인 경우, 이러한 수차들은 작거나 무시할 수 있는 영향을 미친다.
어레이 내의 각각의 집속 렌즈(231)는 집속 렌즈 어레이의 빔 하류에서 각자의 중간 포커스에 포커싱되는 각자의 서브 빔(211, 212, 213)으로 전자들을 향하게 한다. 서브 빔들은 서로에 대해 발산한다. 일 실시예에서, 편향기(235)가 중간 포커스에 제공된다. 편향기(235)는 서브 빔 경로들에서 대응하는 중간 포커스(233) 또는 초점(즉, 포커스 지점들)의 위치에, 또는 적어도 그 주위에 위치된다. 편향기(235)는 연계된 서브 빔의 중간 이미지 평면에서 서브 빔 경로들에 또는 이에 근접하여 위치된다. 편향기(235)는 각자의 서브 빔(211, 212, 213)에서 작동하도록 구성된다. 편향기(235)는 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 서브 빔(211, 212, 213)을 굽히도록 구성된다. 편향기(235)는 시준기들 또는 시준기 편향기들로 지칭될 수 있다. 편향기(235)는 사실상 서브 빔 경로들을 시준하므로, 편향기들 전에는 서로에 대한 서브 빔 경로들이 발산한다. 편향기들의 빔 하류에서, 서브 빔 경로들은 서로에 대해 실질적으로 평행하며, 즉 실질적으로 시준된다. 적절한 시준기들은, 멀티 빔 어레이에 대한 편향기들의 적용과 관련하여 본 명세서에서 인용참조되는 2020년 2월 7일에 출원된 EP 출원 20156253.5에 개시된 편향기들이다. 시준기는 디플렉터(235) 대신에, 또는 디플렉터(235)에 추가하여 매크로 시준기(270)를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 4에 도시됨). 따라서, 도 4과 관련하여 아래에서 설명되는 매크로 시준기(270)에 도 3 또는 도 4의 피처들이 제공될 수 있다. 이는 일반적으로 편향기(235)로서 시준기 어레이를 제공하는 것보다 덜 선호된다.
편향기(235) 아래[즉, 빔 하류 또는 소스(201)로부터 더 멀리]에는 제어 렌즈 어레이(250)가 있다. 편향기(235)를 통과한 서브 빔(211, 212, 213)은 제어 렌즈 어레이(250)로 진입할 때 실질적으로 평행하다. 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(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)는 함께 작동하여 조합된 초점 거리를 제공한다. 중간 포커스가 없는 조합된 작동은 수차의 위험을 감소시킬 수 있다.
더 상세하게는, 랜딩 에너지를 결정하기 위해 제어 렌즈 어레이(250)를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 대물 렌즈 어레이(241)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 렌즈들에 너무 가까워지는 것을 방지하는 것이다. 이러한 상황에서는, 대물 렌즈 어레이(241)의 구성요소들이 너무 얇아서 제조가 불가능할 위험이 있다. 이 위치에서의 검출기에 대해서도 마찬가지일 수 있다. 이 상황은, 예를 들어 랜딩 에너지가 낮아지는 경우에 발생할 수 있다. 이는 대물 렌즈의 초점 거리가 사용되는 랜딩 에너지에 따라 대략적으로 스케일링(scale)되기 때문이다. 대물 렌즈에 대한 전위차를 낮춰 대물 렌즈 내부의 전기장을 낮춤으로써, 대물 렌즈의 초점 거리는 다시 더 커져 대물 렌즈의 더 아래에 포커스 위치를 유도한다. 대물 렌즈만의 사용은 배율의 제어를 제한할 것임을 유의한다. 이러한 구성은 축소 및/또는 개방 각도(opening angle)를 제어할 수 없다. 또한, 대물 렌즈를 사용하여 랜딩 에너지를 제어하는 것은 대물 렌즈가 최적의 전계 강도에서 벗어나 작동할 것임을 의미할 수 있다. 이는 (전극들 사이의 간격과 같은) 대물 렌즈의 기계적 파라미터들이 예를 들어 대물 렌즈를 교환함으로써 조정될 수 있지 않는 한 그러하다.
제어 렌즈 어레이(250)는 복수의 제어 렌즈들을 포함한다. 각각의 제어 렌즈는 각자의 전위 소스들에 연결되는 적어도 하나, 바람직하게는 2 개의 전극(예를 들어, 2 또는 3 개의 전극들)을 포함한다. 제어 렌즈 어레이(250)는 각자의 전위 소스들에 연결되는 하나 이상의(예를 들어, 3 개의) 플레이트 전극 어레이들을 포함할 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). 각각의 제어 렌즈는 각자의 대물 렌즈와 연계될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 위치된다.
제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극에 추가되는 하나 이상의 전극으로 간주될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 서브 빔을 제어하기 위한 추가적인 자유도를 제공한다. 제어 렌즈 어레이(250)에 포함된 전극의 개수가 많을수록 자유도가 더 커진다. 예를 들어, 이러한 추가적인 전극은 대물 렌즈 어레이(241)의 필드 강도와 무관하게 랜딩 에너지 및/또는 배율 제어를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 일부 디자인에서는 제어 렌즈가 대물 렌즈의 일부가 될 수 있다. 따라서, 이러한 전극에 대한 언급은 제어 렌즈와 같은 별도의 렌즈라기보다는 대물 렌즈의 일부일 수 있다. 그러한 배열에서 제어 렌즈에 대한 언급은 대물 렌즈의 기능적으로 등가인 전극에 대한 언급일 수 있다.
제어 렌즈 어레이(250)는 각각의 서브 빔(211, 212, 213)을 위한 제어 렌즈를 포함한다. 제어 렌즈 어레이(250)의 기능은 빔의 축소와 관련하여 빔 개방 각도를 최적화하고, 및/또는 대물 렌즈(234)[각각이 각자의 서브 빔(211, 212, 213)을 샘플(208)로 향하게 함]로 전달되는 빔 에너지를 제어하는 것이다. 제어 렌즈에 의해 대물 렌즈로 전달되는 개방 각도[또는 반확대(demagnification)] 및 빔 에너지는 제어 렌즈가 제어하기 위해 사용될 수 있는 서브 빔의 2가지 자유도로 간주될 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)는 전자 광학 시스템(41)의 베이스에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 선택사항이지만, 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에서 서브 빔을 최적화하기 위해 선호된다.
쉽게 설명하기 위해, 여기서 렌즈 어레이들은 (도 3에 도시된 바와 같이) 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 정전식으로 작동할 것이므로, 양면 볼록 형상을 채택하는 여하한의 물리적 요소들을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 렌즈 어레이들은 대신에 어퍼처들을 갖는 다수 플레이트들을 포함할 수 있다.
선택적으로, 스캔 편향기(260)의 어레이가 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈(234)의 어레이 사이에 제공된다. 스캔 편향기(260)의 어레이는 각각의 서브 빔(211, 212, 213)에 대한 스캔 편향기를 포함한다. 각각의 스캔 편향기는 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.
도 4는 매크로 시준기(macro collimator)(270) 및 매크로 스캔 편향기(265)를 포함하는 예시적인 전자 장치(40)의 개략적인 다이어그램이다. 전자 소스(201)는 전극을 매크로 시준기(270) 쪽으로 향하게 한다. 전자 소스(201)는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터(high brightness thermal field emitter)이다.
서브 빔은 예를 들어 빔 제한 어퍼처의 어레이를 획정하는 서브 빔 형성 어레이(252)(빔 제한 어퍼처 어레이라고도 알려짐)를 사용하여 빔으로부터 파생될 수 있다. 빔은 후술하는 제어 렌즈 어레이(250)를 만나면 서브 빔으로 분리될 수 있다. 서브 빔(211, 212, 213)은 제어 렌즈 어레이(250)로 진입할 때 실질적으로 평행하다.
매크로 시준기(270)는 빔이 멀티 빔으로 분할되기 전에 소스(201)로부터의 빔에 작용한다. 매크로 시준기(270)는 빔으로부터 유도된 각 서브 빔의 빔 축이 샘플(208)에 실질적으로 수직으로[즉, 샘플(208)의 공칭 표면에 대해 실질적으로 90°로] 입사되도록 빔의 각 부분을 효과적인 양만큼 구부린다. 따라서, 각 서브 빔의 경로는 적어도 샘플(208)의 표면에 직교하도록 의도된다. 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 유닛(예컨대, 다극 구성을 형성하는 복수의 전자석들)을 포함하는 자기 렌즈 구성부를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 매크로 시준기는 적어도 부분적으로 정전식으로 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 정전식 렌즈의 조합을 사용할 수 있다.
또 다른 구성(도시되지 않음)에서, 매크로 시준기(270)는 빔 형성 어레이의 빔 하류에 제공되는 시준기 요소 어레이로 부분적으로 또는 전체적으로 대체될 수 있다. 각각의 시준기 요소는 각자의 서브 빔을 시준한다. 시준기 요소 어레이는 공간적으로 콤팩트(compact)하도록 MEMS 제조 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 시준기 요소 어레이는 소스(201)의 빔 하류의 빔 경로에서 제 1 편향 또는 포커싱 전자 광학 어레이 요소일 수 있다. 시준기 요소 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 있을 수 있다. 시준기 요소 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)와 동일한 모듈에 있을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 광학 소자(41)는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 복수의 대물 렌즈들을 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 교환 가능한 모듈일 수 있다. 교환 가능한 모듈은 검출기 어레이 및/또는 제어 렌즈 어레이와 같은 다른 전자 광학 소자를 가질 수 있다.
매크로 시준기(270) 아래[즉, 빔 하류 또는 소스(201)로부터 더 멀리]에는 제어 렌즈 어레이(250)가 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 서브 빔이 대물 렌즈 어레이에 도달하기 전에 서브 빔에 초점을 맞추도록 구성된다. 사전 포커싱은 서브 빔들의 발산을 감소시키거나, 서브 빔들의 수렴 속도를 증가시킬 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)는 함께 작동하여 조합된 초점 거리를 제공한다. 중간 포커스가 없는 조합된 작동은 수차의 위험을 감소시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 렌즈 어레이(250)의 제어 렌즈는 서브 빔의 개방 각도를 제어하고/제어하거나 서브 빔의 반확대(즉, 배율)를 제어하고/제어하거나 랜딩 에너지를 제어하도록 구성된다.
제어 렌즈 어레이(250)는 도 3과 관련하여 전술된 바와 같을 수 있다.
도 4의 실시예에서, 매크로 스캔 편향기(265)가 제공되어 서브 빔들이 샘플(208)에 걸쳐 스캔되도록 한다. 상이한 서브 빔들은 서브 빔 생성의 상류인 멀티 빔 경로(또는 하전 입자의 경로)를 가로지르는 빔의 상이한 부분에 해당한다. 하전 입자 빔(또는 1차 빔)은 서브 빔 생성의 상류 하전 입자 경로를 따라 존재할 수 있다. 매크로 스캔 편향기(265)는 빔의 각각의 부분을 편향시킨다. 빔의 일부가 편향되면 대응하는 부분의 서브 빔이 샘플(208) 상에 스캔된다. 일 실시예에서, 매크로 스캔 편향기(256)는 예를 들어 8 이상의 극(pole)들을 갖는 거시적 다극 편향기를 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. 매크로 스캔 편향기(265)는 빔의 상이한 개별 부분에 작용하도록 각각 구성되는 편향기 요소들의 어레이를 포함하기보다는 빔 전체에 거시적으로 작용한다. 나타낸 실시예에서, 매크로 스캔 편향기(265)는 매크로 시준기(270)와 제어 렌즈 어레이(250) 사이에 제공된다.
또 다른 구성(도시되지 않음)에서, 매크로 스캔 편향기(265)는 스캔 편향기 어레이로 부분적으로 또는 전체적으로 대체될 수 있다. 스캔 편향기 어레이는 복수의 스캔 편항기들을 포함한다. 스캔 편향기 어레이는 MEMS 제조 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 각각의 스캔 편향기는 샘플(208)에 걸쳐 각각의 서브 빔을 스캔한다. 따라서, 스캔 편향기 어레이는 각각의 서브 빔에 대한 스캔 편향기를 포함할 수 있다. 각각의 스캔 편향기는 서브 빔을 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) 편향할 수 있다. 편향은 서브 빔이 샘플(208)을 가로질러 한 방향 또는 두 방향으로(즉, 1차원적으로 또는 2차원적으로) 스캔되도록 하는 것과 같다. 스캔 편향기 어레이는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 있을 수 있다. 스캔 편향기 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 하류에 있을 수 있다. 단일 서브 빔이 스캔 편향기와 연계되는 것으로 언급되지만, 서브 빔들의 그룹들이 스캔 편향기와 연계될 수 있다. 일 실시예에서, 스캔 편향기 어레이를 구현하기 위해, 본 명세서에서 그 전문이 특히 스캔 편향기들에 관하여 인용참조되는 EP2425444에 설명된 스캐닝 편향기들이 사용될 수 있다. (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같이 MEMS 제조 기술을 사용하여 형성된) 스캔 편향기 어레이가 매크로 스캔 편향기보다 공간적으로 더 콤팩트할 수 있다. 스캔 편향기 어레이는 대물 렌즈 어레이(241)와 동일한 모듈에 있을 수 있다.
다른 실시예들에서, 매크로 스캔 편향기(265) 및 스캔 편향기 어레이가 모두 제공된다. 이러한 구성에서, 샘플 표면에 걸친 서브 빔들의 스캐닝은 매크로 스캔 편향기 및 스캔 편향기 어레이를 함께, 바람직하게는 동기화하여 제어함으로써 달성될 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 광학 소자(41)는 서브 빔 형성 어레이(252)를 더 포함한다. 서브 빔 형성 어레이(252)는 빔 제한 어퍼처의 어레이를 정의한다. 서브 빔 형성 어레이(252)는 상부 빔 제한 어퍼처 어레이 또는 빔 상류 빔 제한 어퍼처 어레이로 지칭될 수 있다. 서브 빔 형성 어레이(252)는 복수의 어퍼처를 갖는 플레이트(플레이트형 본체일 수 있음)를 포함할 수 있다. 서브 빔 형성 어레이(252)는 소스(201)에 의해 방출된 전자 빔으로부터 서브 빔을 형성한다. 서브 빔 형성에 기여하는 부분 이외의 빔 부분은 서브 빔 형성 어레이(252)에 의해 차단(예를 들어 흡수)되어 서브 빔 하류와 간섭되지 않을 수 있다. 서브 빔 형성 어레이(252)는 서브 빔 획정 어퍼처 어레이 또는 상부 빔 리미터로 지칭될 수 있다. 서브 빔 형성 어레이(252)의 어퍼처는 적어도 10μm, 선택적으로는 적어도 20μm, 선택적으로는 적어도 50μm, 선택적으로는 적어도 100μm, 선택적으로는 120μm의 직경을 가질 수 있다. 어퍼처는 빔 어퍼처(406)의 어퍼처와 동일할 수 있는 피치를 갖는다.
일부 실시예에서, 도 4에 예시된 바와 같이, 전자 광학 소자(41)는 대물 렌즈 어레이 어셈블리[대물 렌즈 어레이(241)를 포함하는 유닛]이고 빔 성형 어퍼처 어레이(262)를 포함한다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 빔 제한 어퍼처의 어레이를 정의한다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 하부 빔 리미터, 하부 빔 제한 어퍼처 어레이 또는 최종 빔 제한 어퍼처 어레이로 지칭될 수 있다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 상부 빔 리미터(252)에 의해 정의된 빔을 성형할 수 있다. 2개의 성형 어퍼처 어레이의 사용은 단지 상부 빔 리미터(252)의 사용이 빔에 수차를 도입할 위험이 있는 상황에서 유익하다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 샘플(208)에 더 가깝다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)의 사용은 그러한 수차를 제거하지는 않더라도 감소시키는 데 유리하게 도움이 된다. 이러한 빔 성형 어퍼처 어레이(262)의 성능은 샘플(208)에 근접할수록 향상될 수 있다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 복수의 어퍼처를 갖는 플레이트(플레이트형 본체일 수 있음)를 포함할 수 있다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 제어 렌즈 어레이(250)의 적어도 하나의 전극(선택적으로 모든 전극으로부터)으로부터 빔 하류에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 적어도 하나의 전극(선택적으로 모든 전극으로부터)으로부터 빔 하류에 위치한다.
배열에 있어서, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극과 구조적으로 통합된다. 바람직하게는, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 낮은 정전기장 강도의 영역에 위치된다. 각각의 빔 제한 어퍼처는 대물 렌즈 어레이(241)의 대응하는 대물 렌즈와 정렬된다. 대응하는 대물 렌즈의 서브 빔 일부가 빔 제한 어퍼처를 통과하여 샘플(208)에 충돌할 수 있도록 정렬된다. 각각의 빔 제한 어퍼처는 빔 제한 효과를 갖고, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)에 입사하는 서브 빔의 선택된 부분만이 빔 제한 어퍼처를 통과하도록 허용한다. 선택된 부분은 대물 렌즈 어레이의 각 어퍼처의 중앙부를 통과한 서브 빔의 일부만이 샘플에 도달하도록 될 수 있다. 중앙 부분은 원형 단면을 가질 수 있고/있거나 서브 빔의 빔 축을 중심으로 할 수 있다.
본 명세서에 기술된 임의의 전자 장치(40)는 검출기(240)를 더 포함할 수 있다. 검출기(240)는 샘플(208)로부터 방출된 전자를 검출한다. 검출된 전자는 신호 전자의 유형일 수 있는 샘플(208)로부터 방출된 2차 및/또는 후방 산란 전자를 포함하여 SEM에 의해 검출된 전자 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 검출기(240)의 예시적인 구성이 도 7에 도시되어 있으며, 도 8 내지 10을 참조하여 아래에서 더 자세히 설명된다.
도 5은 일 실시예에 따른 전자 장치(40)를 개략적으로 도시한다. 전술된 바와 동일한 피처들에는 동일한 참조 번호들이 주어진다. 간결성을 위해 이러한 기능은 도 5를 참조하여 자세히 설명되지 않는다. 예를 들어, 소스(201), 매크로 시준기(270), 대물 렌즈 어레이(241) 및 샘플(208)은 전술한 바와 같을 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(40)는 집속 렌즈(231)의 어레이, 또는 적어도 빔 제한 어퍼처 어레이를 포함한다. (장치에서 매크로 시준기는 집광 렌즈 어레이의 빔 상류에 위치하거나 적어도 빔 제한 어레이에 위치할 수 있다.) 집속 렌즈 어레이(231)(또는 적어도 빔 제한 어퍼처 어레이)는 소스(201)로부터의 입사 빔으로부터 복수의 서브 빔을 생성한다. [231이 렌즈 기능이 없는 빔 제한 어퍼처 어레이인 경우 렌즈 기능은 매크로 콘덴서(270)에 의해 수행될 수 있다.] 수십, 수백 또는 수천 개의 집속 렌즈(231)가 존재할 수 있다. 집속 렌즈(231)는 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(231)의 어레이는 전극들로서 작용하는 적어도 2 개의 플레이트들의 형태를 취할 수 있으며, 각각의 플레이트의 어퍼처는 서로 정렬되고 서브 빔의 위치에 대응한다. 플레이트들 중 적어도 2 개는 원하는 렌징 효과를 달성하기 위해 작동 동안 상이한 전위들에서 유지된다.
일 구성에서, 집속 렌즈(231)의 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 색수차가 제한된다. 집속 렌즈들의 두께가 얇은 경우, 예를 들어 수 mm인 경우, 이러한 수차들은 작거나 무시할 수 있는 영향을 미친다. 일 실시예에서, 대물 렌즈는 전극으로 기능할 수 있는 4개 이상의 플레이트를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)와 샘플(208) 사이에 있다. 검출기(240)는 샘플(208)을 향할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 대안적으로, 복수의 대물 렌즈들을 포함하는 실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)는 검출기(240)와 샘플(208) 사이에 있다.
일 실시예에서, 편향기 어레이(95)는 검출기(240)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 있다. 일 실시예에서, 편향기 어레이(95)는 편향기 어레이가 빔 분리기로서 지칭될 수 있도록 빈(Wien) 필터를 포함한다. 편향기 어레이(95)는 샘플(208)에 투영된 전자를 샘플(208)의 2차 전자와 같은 단일 입자로부터 분리하기 위한 자기장을 제공하도록 구성된다.
일 실시예에서, 검출기(240)는 전자의 에너지를 참조하여, 즉 밴드 갭에 따라 신호 입자를 검출하도록 구성된다. 이러한 검출기(240)는 간접 전류 검출기라고 불릴 수 있다. 샘플(208)에서 방출된 신호 전자는 전극 사이의 전기장으로부터 에너지를 얻는다. 신호 입자는 검출기(240)에 도달하면 충분한 에너지를 갖는다.
도 6은 도 5에 도시된 전자 장치(40)의 일부를 클로즈업한 것이다. 일 실시예에서, 검출기(240)는 전자-광자 변환기 어레이(91)를 포함한다. 전자-광자 변환기 어레이(91)는 복수의 형광 스트립(92)과 같은 신틸레이터 소자를 포함한다. 각 형광 스트립(92)은 전자-광자 변환기 어레이(91)의 평면에 위치한다. 적어도 하나의 형광 스트립(92)은 샘플(208)을 향해 투영된 두 개의 인접한 전자 빔 사이에 배열된다.
일 실시예에서, 형광 스트립(92)은 실질적으로 수평 방향(또는 서브 빔의 경로에 직교)으로 연장된다. 대안적으로, 전자-광자 변환기 어레이(91)는 투영된 전자 빔을 위한 개구부(93)를 갖는 형광 물질의 플레이트를 포함할 수 있다.
도 6에서 점선으로 표시된 투영된 전자 빔은 형광 스트립(92) 사이의 개구부(93)를 통해 전자-광자 변환기 어레이(91)의 평면을 통과하여 편향기 어레이(95)를 향해 투영된다.
일 실시예에서, 편향기 어레이(95)는 자기 편향기(96) 및 정전식 편향기(97)를 포함한다. 정전식 편향기(97)는 샘플(208)을 향해 전송되는 투영된 전자 빔에 대한 자기 편향기(96)의 편향에 대응하도록 구성된다. 따라서, 투영된 전자 빔은 수평면에서 작은 정도로 이동될 수 있다. 편향기 어레이(95)의 빔 하류의 빔은 편향기 어레이(95)의 빔 상류의 빔과 실질적으로 평행하다.
일 실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)는 편향기 어레이(95)를 향해 샘플(208)에서 생성된 신호 전자를 가이딩하기 위한 복수의 플레이트를 포함한다. 투영된 전자 빔에 대해 반대 방향으로 이동하는 신호 전자의 경우, 정전식 편향기(97)는 자기 편향기(96)의 편향에 대응하지 않는다. 대신, 정전식 편향기(97)와 자기 편향기(96)에 의한 신호 전자의 편향이 합산된다. 따라서, 신호 전자는 검출기(240)의 형광 스트립(92) 상으로 2차 전자를 전달하기 위해 광축에 대해 특정 각도로 이동하도록 편향된다.
2차 전자와 같은 신호 전자가 입사하면, 형광 스트립(92)에서 광자가 생성된다. 실시예에서, 광자는 광자 수송 유닛을 통해 형광 스트립(92)으로부터 광 검출기(미도시)로 수송된다. 실시예에서, 광자 수송 유닛은 광섬유(98)의 어레이를 포함한다. 각 광섬유(98)는 형광 스트립(92) 중 하나에 인접하거나 부착되어 형광 스트립(92)으로부터 광섬유(98)로 광자를 결합하기 위해 배열되는 일 단부 및 광섬유(98)로부터 광자를 광 검출기로 투영하기 위해 배열되는 타 단부를 포함한다.
대물 렌즈 어레이(241)는 어퍼처 어레이들이 정의되어 있는 적어도 2 개의 전극들을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 대물 렌즈 어레이는 복수의 홀들 또는 어퍼처들을 갖는 적어도 2 개의 전극들을 포함한다. 도 7 및 도 6은 각자의 어퍼처 어레이(245, 246)를 갖는 예시적인 대물 렌즈 어레이(241)의 일부인 전극(242, 243)을 나타낸다. 전극 내의 각 어퍼처의 위치는 또 다른 전극 내의 대응하는 어퍼처의 위치에 대응한다. 대응하는 어퍼처들은 사용 시 멀티 빔의 동일한 빔, 서브 빔 또는 빔 그룹에서 작동한다. 다시 말해서, 적어도 두 전극들의 대응하는 어퍼처들이 서브 빔 경로, 즉 서브 빔 경로(220) 중 하나와 정렬되고 이를 따라 배치된다. 따라서, 전극들에는 각각 각자의 서브 빔(211, 212, 213)이 전파되는 어퍼처들이 제공된다.
대물 렌즈 어레이(241)는 도 7 및 도 6에 나타낸 바와 같이 2개 또는 3개의 전극들을 포함할 수 있거나, 더 많은 전극(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 2 개의 전극들만을 갖는 대물 렌즈 어레이(241)는 더 많은 전극들을 갖는 대물 렌즈 어레이(241)보다 더 낮은 수차를 가질 수 있다. 3-전극 대물 렌즈는 전극들 사이에 더 큰 전위차들을 가져, 렌즈를 더 강하게 할 수 있다. 추가적인 전극(즉, 2보다 많은 전극들)은, 예를 들어 입사 빔뿐만 아니라 2차 전자들을 포커싱하기 위해 전자 궤적들을 제어하는 추가적인 자유도를 제공한다. 이러한 추가적인 전극들은 제어 렌즈 어레이(250)를 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 아인젤 렌즈에 비해 두 전극 렌즈의 장점은 들어오는 빔의 에너지가 나가는 빔과 반드시 동일하지는 않다는 것이다. 유리하게는, 이러한 두 전극 렌즈 어레이의 전위차들은 이것이 가속 또는 감속 렌즈 어레이로서 기능할 수 있게 한다.
대물 렌즈 어레이(241)의 인접한 전극들은 서브 빔 경로들을 따라 서로 이격되어 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이 절연 구조체가 위치될 수 있는 인접한 전극들 사이의 거리는 대물 렌즈보다 크다.
바람직하게는, 대물 렌즈 어레이(241)에 제공된 전극들 각각은 플레이트이다. 전극은 달리 평평한 시트로서 설명될 수 있다. 바람직하게는, 전극들 각각은 평면이다. 다시 말해서, 전극들 각각은 바람직하게는 평면 형태의 얇고 평평한 플레이트로서 제공될 것이다. 물론, 전극들이 평면일 필요는 없다. 예를 들어, 전극은 높은 정전기장으로 인한 힘으로 인해 휘어질 수 있다. 평면 전극을 제공하는 것이 바람직한데, 이는 알려진 제조 방법들이 사용될 수 있으므로 전극들을 더 쉽게 제조할 수 있기 때문이다. 또한, 평면 전극들은 상이한 전극들 사이에서의 어퍼처들의 더 정확한 정렬을 제공할 수 있기 때문에 바람직할 수 있다.
대물 렌즈 어레이(241)는 전자 빔을 10 초과의, 바람직하게는 50 내지 100 이상의 범위의 계수로 축소시키도록 구성될 수 있다.
검출기(240)는 샘플(208)로부터 방출된 신호 전자, 예를 들어 2차 및/또는 후방 산란 전자들을 검출하기 위해 제공된다. 검출기(240)는 대물 렌즈(234)과 샘플(208) 사이에 위치된다. 검출기(240)는 달리 검출기 어레이 또는 센서 어레이로 지칭될 수 있으며, "검출기" 및 "센서"라는 용어들은 적용 전체에 걸쳐 교환가능하게 사용된다.
실시예에서 전자 광학 소자(41)는 샘플(208)을 향해 전자 빔을 투영하도록 구성된다. 전자 광학 소자(41)는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함할 수 있다. 전자 광학 소자(41)는 검출기(240)를 포함할 수 있다. 대물 렌즈들의 어레이[즉, 대물 렌즈 어레이(241)]는 검출기들의 어레이[즉, 검출기(240)] 및/또는 여하한의 빔, 예를 들어 서브 빔들과 대응할 수 있다. 도 9와 관련하여 설명되는 바와 같이, 검출기(240)는 검출기 요소의 어레이일 수 있으며, 그 각각은 대물 렌즈 어레이(241)의 플레이트의 어퍼처와 연관될 수 있다.
도 8은 예를 들어 도 4의 전자 광학 소자(41)의 일부를 단면으로 본 개략도이다. 도 8은 대물 렌즈 어레이(241) 및 제어 렌즈 어레이(250)의 확대도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)와 연관되어 있다. 빔 성형 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 하류에 위치할 수 있다. 예를 들어, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극, 바람직하게는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 하류 전극(243)에 부착되는 플레이트를 포함할 수 있다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)의 플레이트는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극, 바람직하게는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 하류 전극(243)과 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)로부터 이격될 수도 있다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극(242, 243) 중 임의의 것과 별도의 구성요소로서 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 하류에 위치한다. 대안적인 실시예에서, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 더욱 빔 상류에 위치하며, 예를 들어 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류 전극(242)과 연결되거나 일체로 형성될 수 있다. 실시예에서 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 대물 렌즈 어레이(241)와 제어 렌즈 어레이(250) 사이에 위치된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)와 연관되어 있다. 전술한 바와 같이, 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극(242, 243) 외에 추가적인 전극을 제공하는 것으로 간주될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)의 추가적인 전극들은 서브 빔들의 전자 광학 파라미터들을 제어하기 위한 추가 자유도를 허용한다. 일 실시예에서, 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)의 각 대물 렌즈들의 추가적인 기능을 가능하게 하는 대물 렌즈 어레이(241)의 추가적인 전극들인 것으로 간주될 수 있다. 일 구성에서, 이러한 전극들은 대물 렌즈 어레이(241)의 대물 렌즈들에 추가적인 기능을 제공하는 대물 렌즈 어레이의 일부로 간주될 수 있다. 이러한 구성에서, 제어 렌즈는 대물 렌즈의 일부로만 언급되는 경우에도 대응하는 대물 렌즈의 일부인 것으로 간주된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 실시예에서 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241)는 공통 전극을 공유한다. 도 8에 도시된 배열에서, 제어 렌즈 어레이(250)는 3개의 전극(253, 254, 255)을 포함한다. 일 실시예에서, 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 하류 전극(255)과 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류 전극(242)은 공통 전극을 형성한다. 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 하류 전극(255)과 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류 전극(242)에는 동일한 도전판이 사용될 수 있다. 공통 전극 배열을 통해 특히 컴팩트한 대물 렌즈 어셈블리를 구성할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 하류 전극(255)은 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류 전극(242)으로부터 이격되어 있다. 제어 렌즈 어레이(250)의 전극은 대물 렌즈 어레이(241)의 전극과 분리될 수 있다.
도 8에 도시된 배열에서, 제어 렌즈 어레이(250)는 3개의 전극(253, 254, 255)을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 제어 렌즈 어레이(250)는 예를 들어 하나의 전극 또는 두 개의 전극을 포함할 수 있다. 제어 렌즈의 각각의 추가적인 플레이트 또는 전극은 제어 렌즈 어레이(250)가 추가적인 자유도를 갖도록 할 수 있다.
실시예에서, 제어기(50)는 입사하는 서브 빔의 초점을 조정하기 위해 제어 렌즈 어레이(250)의 중간 전극(254) 및 빔 하류 전극(255)에 인가되는 전압을 제어하도록 구성된다.
실시예에서, 제어기(50)는 감속 렌즈로서 작동하도록 대물 렌즈 어레이(241)의 대물 렌즈를 제어하도록 구성된다. 제어기(50)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극(242, 243)에 인가되는 전압을 제어하여 대물 렌즈가 샘플(208)을 향해 투영되는 서브 빔의 전자를 감속시킬 수 있다. 제어기(50)는 전자 광학 소자(41)를 사용하는 동안 전극(242, 243)에 인가되는 전압을 조절하도록 구성된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 광학 소자(41)는 서브 빔 형성 어레이(252)를 포함한다. 서브 빔 형성 어레이(252)는 전자 빔을 서브 빔을 포함하는 전자의 멀티 빔으로 분할하도록 구성된다. 따라서, 서브 빔 형성 어레이(252)는 예를 들어 전자 소스(201)로부터의 전자 빔으로부터 전자의 멀티 빔의 서브 빔을 생성한다. 대안적인 실시예에서, 서브 빔 형성 어레이(252)는 전자 광학 소자(41)와 별도로 제공된다. 전자 광학 소자(41)와 서브 빔 형성 어레이(252)는 전자 장치(40)에서 함께 결합될 수 있다.
도 8에 도시된 배열에서, 서브 빔 형성 어레이(252)는 제어 렌즈 어레이(250)와 연관되어 있다. 예를 들어, 서브 빔 형성 어레이(252)는 제어 렌즈 어레이(250)의 상류 전극(253)과 연관될 수 있다. 실시예에서 서브 빔 형성 어레이(252)는 제어 렌즈 어레이(250)의 최상류 전극(252)을 제공한다. 예를 들어, 서브 빔 형성 어레이(252)는 빔 상류 전극(253)에 연결되거나 이와 일체로 형성된 플레이트를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 서브 빔 형성 어레이(252)는 제어 렌즈 어레이(250)의 전극(253, 254, 255)과 물리적으로 분리된 구성요소로서 제공된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 서브 빔 형성 어레이(252)는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 위치한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 광학 소자(41)는 검출기(240)를 포함한다. 검출기(240)는 샘플(208)로부터 방출된 신호 입자를 검출하도록 구성된 빔 경로를 따른 위치에 복수의 검출기 요소(405)를 포함하는 검출기 어레이로서 형성될 수 있다. 실시예에서 검출기 요소(405)는 전자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔과 연관된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 실시예에서 검출기(240)의 적어도 일부는 제어 렌즈 어레이(250)와 샘플(208) 사이에 있다. 즉, 검출기(240)는 샘플(208)을 향한 1차 빔 경로를 따라 상이한 위치에 각각 위치하는 적어도 두 개의 어레이를 포함할 수 있다. 따라서, 그러한 검출기(240)의 검출기 어레이는 예를 들어 상이한 검출기 어레이로서 전자 광학 컬럼의 상이한 위치에 분포될 수 있다. 실시예에서, 모든 검출기 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)와 샘플(208) 사이에 있으며, 즉, 검출기(240)의 검출기 어레이가 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 위치하지 않는다. 실시예에서, 검출기(240)의 일부는 제어 렌즈 어레이(250)와 샘플(208) 사이에 있고 검출기(240)의 일부는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 위치한다. 예를 들어, 도 6은 검출기(240)가 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 위치하는 검출기 어레이[샘플(208)을 향한 1차 빔 또는 서브 빔의 방향, 즉 샘플(208)을 향해 투영된 전자의 방향과 관련하여]를 갖는 예를 도시한다. 실시예에서, 모든 검출기(240)는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 위치한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 실시예에서 검출기(240)의 적어도 일부[예를 들어 검출기(240)의 검출기 어레이]는 빔 성형 어퍼처 어레이(262)와 샘플(208) 사이에 있다. 예를 들어, 실시예에서 도 8에 도시된 바와 같이 검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)와 연관되어 있다. 검출기(240)는 하나의 검출기 어레이의 형태를 취할 수 있다. 다른 배열에서, 검출기(240)는 하나 이상의 검출기 어레이를 가질 수 있다. 검출기 어레이 중 적어도 하나는 도 8에 도시된 검출기 어레이의 빔 상류에 위치하며, 즉, 사용 중인 샘플을 직접 향한다. 사용 중인 샘플에 가장 가까운 장치(41) 표면의 빔 상류에 위치한 이러한 검출기 어레이(예를 들어, 추가적인 검출기 어레이)는 도 8에 도시되어 있지 않다. 언급된 바와 같이, 검출기(240)는 샘플(208)의 빔 상류에 위치하는 전자 광학 소자(41)의 최종 표면을 형성할 수 있다. 검출기(240)는 샘플(208)을 향하며, 즉, 검출기 어레이의 검출기 요소가 샘플(208)을 향할 수 있다. 검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 하류 전극(243) 및/또는 빔 성형 어퍼처 어레이(262)에 대해 고정된 플레이트에 의해 지지될 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(50)는 전자 장치(40)가 샘플(208)에 의해 방출된 신호 입자를 검출하도록 작동하게끔 제어하도록 구성된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 빔 성형 어레이(262)의 어퍼처는 제어 렌즈 어레이(250)의 각각의 어퍼처보다 치수적으로 더 작다. 치수적으로 더 작은 어퍼처를 갖는 빔 성형 어레이(262)는 빔 성형 어레이(262)가 서브 빔 형성 어레이(252)에 의해 생성된 빔을 하류로 성형하는 것을 가능하게 한다. 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 샘플(208)을 향해 투영되는 서브 빔의 전자 전류에 대한 제한 계수를 제공한다. 검사 동안(즉, 검사 모드), 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 바람직하게는 샘플(208)에 근접하여 서브 빔을 성형(예를 들어 제한)하도록 구성된다.
예시적인 검출기(240)가 아래에 설명된다. 그러나, 검출기(240)에 대한 임의의 참조는 단일 검출기(즉, 적어도 하나의 검출기) 또는 예를 들어 멀티 빔 경로(또는 예를 들어 멀티 빔의 경로)를 따라 위치된 다수의 검출기일 수 있다. 검출기(240)는 검출기 요소(405)(예를 들어, 캡처 전극과 같은 센서 요소)를 포함할 수 있다. 검출기(240)는 여하한의 적절한 타입의 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 전하를 직접 검출하기 위한 캡처 전극, 신틸레이터 또는 PIN 요소가 사용될 수 있다. 검출기(240)는 직류 검출기일 수도 있고 간접 전류 검출기일 수도 있다. 검출기(240)는 도 9 내지 11과 관련하여 아래에 설명된 검출기일 수 있다.
검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)와 샘플(208) 사이에 위치할 수 있다. 검출기(240)는 샘플(208)에 근접하도록 구성된다. 검출기(240)는 샘플(208)에 매우 근접할 수 있다. 대안적으로, 검출기(240)와 샘플(208) 사이에 더 큰 간격이 있을 수 있다. 검출기(240)는 샘플(208)을 향하도록 소자 내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 검출기(240)는 샘플(208)을 향하는 전자 광학 소자의 일부가 검출기가 아니도록, 따라서 검출기 이외의 전자 광학 소자(41)의 다른 곳에 위치할 수 있다. 예를 들어, 검출기(240)는 적어도 대물 렌즈 어레이(241)의 전극과 관련된 부분을 가질 수 있다.
도 2 내지 5에 도시된 유형의 멀티 빔 시스템의 경우, 전자 광학 컬럼과 샘플(208) 사이의 거리는 바람직하게는 약 50μm 이하이다. 거리는 전자 광학 컬럼을 향하는 샘플(208)의 표면과 샘플(208)을 향하는 전자 광학 컬럼의 표면으로부터의 거리로 결정된다.
도 9은 빔 어퍼처(406)를 각각 둘러싸는 복수의 검출기 요소(405)가 제공되는 기판(404)을 포함하는 검출기(240)의 저면도이다. 빔 어퍼처(406)는 기판(404)을 통해 에칭함으로써 형성될 수 있다. 도 9에 도시된 구성에서, 빔 어퍼처(406)는 육각형으로 밀집된 어레이로 되어 있다. 빔 어퍼처(406)는 예를 들어 직사각형 어레이와 같이 다르게 배열될 수도 있다. 도 9의 육각형 배치의 빔 구성은 정사각형 빔 구성보다 더 조밀하게 밀집될 수 있다. 검출기 요소(405)는 직사각형 어레이 또는 육각형 어레이로 배열될 수 있다(참고: 빔 배열은 멀티 빔 배열로 지칭될 수 있음). 이러한 배열을 멀티 빔의 그리드(Grid)라고 할 수 있다.
일 실시예에서, 빔 어퍼처(406)는 적어도 20μm, 선택적으로 적어도 50μm, 선택적으로 적어도 100μm, 선택적으로 적어도 200μm 및 선택적으로 210μm의 피치(P)를 갖는다. 더 큰 피치는 빔 어퍼처(406)의 직경(d)이 더 커질 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 빔 어퍼처(406)는 최대 1000μm, 선택적으로 최대 500μm, 선택적으로 최대 250μm의 피치(P)를 갖는다. 빔 어퍼처(406)의 피치는 샘플(208)을 향해 투영되는 서브 빔의 멀티 빔(또는 전자의 멀티 빔)의 서브 빔의 피치를 정의한다. 일 실시예에서, 전자의 멀티 빔의 서브 빔은 적어도 50μm, 선택적으로는 적어도 100μm, 선택적으로는 적어도 200μm, 선택적으로는 210μm의 피치를 갖는다. 일 실시예에서, 빔 어퍼처(406)는 피치(P)보다 작은 직경(d)를 갖는다. 일 실시예에서, 빔 어퍼처(406)는 적어도 10μm, 선택적으로 적어도 20μm인 직경(d)를 갖는다. 일 실시예에서, 빔 어퍼처(406)는 최대 100μm, 선택적으로 최대 50μm, 선택적으로 최대 30μm인 직경(d)를 갖는다. 더 작은 직경(d)은 더 작은 결함을 검출할 수 있도록 분해능을 향상시킨다.
도 10는 더 큰 스케일에서 검출기(240)의 일부의 단면을 도시한다. 검출기 요소(405)는 검출기(240)의 최하부 표면, 즉 샘플(208)에 가장 가까운 표면을 형성한다. 검출기 요소(405)와 기판(404)의 주 몸체 사이에는 로직 층(logic layer)(407)이 제공될 수 있다. 신호 처리 시스템의 적어도 일부가 로직 층(407)에 통합될 수 있다.
배선 층(408)이 기판(404)의 후면 또는 내부에 제공되고, 기판-관통 비아(through-substrate vias)(409)에 의해 로직 층(407)에 연결된다. 기판-관통 비아(409)의 수는 빔 어퍼처(406)의 수와 동일할 필요는 없다. 특히 전극 신호들이 로직 층(407)에서 디지털화되는 경우, 데이터 버스를 제공하기 위해 적은 수의 기판-관통 비아들만이 필요할 수 있다. 배선 층(408)은 제어 라인들, 데이터 라인들 및 전력 라인들을 포함할 수 있다. 빔 어퍼처(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(240)의 후면에 제공될 수 있다.
앞서 설명된 통합된 검출기 어레이는, 신호 전자, 예를 들어 2차 전자 포착이 다양한 랜딩 에너지들에 대해 최적화될 수 있기 때문에, 튜닝가능한 랜딩 에너지를 갖는 툴과 함께 사용될 때 특히 유리하다.
검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)의 저부 전극에 CMOS 칩 검출기를 통합함으로써 구현될 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241) 또는 전자 광학 소자(41)의 다른 구성요소에 검출기(240)를 통합하면 다수의 각각의 서브 빔과 관련하여 방출되는 전자를 검출할 수 있다. 샘플과 전자 광학 컬럼의 바닥 사이의 거리(예를 들어, 50μm 이하)가 작기 때문에, CMOS 칩은 샘플을 향하도록 배향하는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 신호 입자를 포착하기 위한 검출기 요소(405)가 CMOS 디바이스의 표면 금속층에 형성된다. 검출기 요소(405)는 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 홀들을 갖는 패시브 실리콘 기판이 높은 E-필드로부터 CMOS 칩을 차폐한다.
검출 효율을 최대화하기 위해, (어퍼처들을 제외한) 대물 렌즈 어레이(241)의 실질적으로 모든 영역이 검출기 요소(405)에 의해 점유되도록 검출기 요소(405)의 표면을 가능한 한 크게 만드는 것이 바람직하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각각의 검출기 요소(405)는 어레이 피치[즉, 대물 렌즈 어레이(241)의 전극들에 관하여 앞서 설명된 어퍼처 어레이 피치]와 실질적으로 동일한 직경을 갖고, 바람직하게는 검출기 요소를 분리하는 전기적 절연 물질이 사용된다. 그러므로, 각각의 검출기 요소의 직경은 약 600 ㎛ 미만일 수 있고, 바람직하게는 약 50 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 전술된 바와 같이, 피치는 샘플(208)과 검출기(240) 사이의 의도된 거리(L)에 따라 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 검출기 요소(405)의 외형은 원이지만, 이는 검출 영역을 최대화하기 위해 정사각형으로 만들어질 수 있다. 또한, 기판-관통 비아(409)의 직경은 최소화될 수 있다. 전자 빔의 통상적인 크기는 5 내지 15 미크론 정도이다.
일 실시예에서, 단일 검출기 요소(405)가 각각의 빔 어퍼처(406)를 둘러싼다. 또 다른 실시예에서, 복수의 검출기 요소(405)가 각각의 빔 어퍼처(406) 주위에 제공된다. 하나의 빔 어퍼처(406)를 둘러싸는 검출기 요소(405)에 의해 포착되는 전자들은 단일 신호로 조합되거나, 또는 독립적인 신호들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 검출기 요소(405)는 방사상으로 분할될 수 있다. 검출기 요소(405)는 복수의 동심 환형 또는 링들을 형성할 수 있다. 검출기 요소(405)는 각도로 분할될 수 있다. 검출기 요소(405)는 복수의 부채꼴 조각 또는 세그먼트들을 형성할 수 있다. 세그먼트들은 유사한 각도 크기 및/또는 유사한 면적으로 이루어질 수 있다. 전극 요소들은 방사상 및 각도로, 또는 여하한의 다른 편리한 방식으로 분리될 수 있다.
하지만, 검출기 요소(405)의 더 큰 표면이 더 큰 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)를 초래하므로, 대역폭이 더 낮다. 이러한 이유로, 검출기 요소(405)의 외경을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 더 큰 검출기 요소(405)가 약간 더 큰 검출 효율만을 제공하지만, 상당히 더 큰 커패시턴스를 제공하는 경우이다. 원형(환형) 검출기 요소(405)가 수집 효율과 기생 커패시턴스 사이에서 좋은 절충안을 제공할 수 있다.
또한, 검출기 요소(405)의 더 큰 외경이 더 큰 크로스토크(이웃한 홀의 신호에 대한 감도)를 초래할 수도 있다. 이는 검출기 요소(405)의 외경을 더 작게 만드는 이유일 수도 있다. 특히 더 큰 검출기 요소(405)가 약간 더 큰 검출 효율만을 제공하지만, 상당히 더 큰 크로스토크를 제공하는 경우이다.
검출기 요소(405)에 의해 수집되는 전자 전류는, 예를 들어 TIA와 같은 증폭기에 의해 증폭된다.
검출기에는 다수의 부분들, 및 더 구체적으로는 다수의 검출부들이 제공될 수 있다. 다수의 부분들을 포함하는 검출기는 서브 빔(211, 212, 213) 중 하나와 연계될 수 있다. 따라서, 하나의 검출기(240)의 다수 부분들이 1차 빔[서브 빔(211, 212, 213)으로 지칭될 수도 있음] 중 하나와 관련하여 샘플(208)로부터 방출된 신호 입자들을 검출하도록 구성될 수 있다. 즉, 다수의 부분들을 포함한 검출기는 대물 렌즈 어셈블리의 전극들 중 적어도 하나에서의 어퍼처들 중 하나와 연계될 수 있다. 더 구체적으로, 다수 부분들을 포함한 검출기(405)는 이러한 검출기의 예시들을 제공하는 도 11에 도시된 바와 같이 단일 어퍼처(406) 주위에 배치될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 전자 빔의 통과를 위해 어퍼처(406)가 정의되고 구성되는 검출기 요소(405)는 내측 검출부(405A) 및 외측 검출부(405B)를 포함한다. 내측 검출부(405A)는 검출기의 어퍼처(406)를 둘러싼다. 외측 검출부(405B)는 내측 검출부(405A)의 방사상 외측에 위치한다. 검출기의 형상은 일반적으로 원형일 수 있다. 따라서, 내측 검출부 및 외측 검출부는 동심 링들일 수 있다. 따라서, 각 부분은 동심원 고리이다.
실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)는 자체적으로 또는 제어 렌즈 어레이(250) 및/또는 검출기(240) 및/또는 빔 성형 어퍼처 어레이(262) 및/또는 서브 빔 형성 어레이(252)와 같은 다른 요소와 결합하여 교환 가능한 모듈이다. 일 배열에서, 전자 광학 소자(41) 전체가 교환 가능할 수 있다. 교환 가능한 모듈은 현장 교체 가능할 수 있으며, 즉 모듈은 현장 엔지니어에 의해 새로운 모듈로 바뀔 수 있다. 일 실시예에서, 다수의 교환 가능한 모듈들이 툴 내에 포함되며, 전자 장치(40)를 열지 않고도 작동 가능한 위치와 작동 가능하지 않은 위치 사이에서 교환 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 전자 광학 소자를 포함하며, 구체적으로 구성요소의 위치설정을 위한 작동을 허용하는 스테이지 상에 있는 하전 입자 광학 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 스테이지를 포함한다. 일 구성에서, 스테이지 및 교환 가능한 모듈은 툴(40)의 통합부일 수 있다. 일 구성에서, 교환 가능한 모듈은 스테이지 및 스테이지에 의해 지지되는 전자 광학 소자와 같은 디바이스로 제한된다. 일 구성에서, 스테이지는 제거 가능하다. 대안적인 디자인에서, 스테이지를 포함하는 교환 가능한 모듈은 제거 가능하다. 교환 가능한 모듈을 위한 전자 장치(40)의 부분은 분리 가능하며, 즉 전자 장치(40)의 부분은 교환 가능한 모듈의 빔 상류 밸브 및 빔 하류 밸브에 의해 정의된다. 밸브들은 각각 밸브들의 빔 상류 및 빔 하류의 진공으로부터 밸브들 사이의 환경을 격리시키도록 작동될 수 있으며, 이는 교환 가능한 모듈과 연계된 전자 장치(40)의 부분의 빔 상류 및 빔 하류의 진공을 유지하면서 전자 장치(40)로부터 교환 가능한 모듈이 제거될 수 있게 한다. 일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 스테이지를 포함한다. 스테이지는 빔 경로에 대해 전자 광학 소자와 같은 디바이스를 지지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 모듈은 하나 이상의 액추에이터를 포함한다. 액추에이터들은 스테이지와 연계된다. 액추에이터들은 빔 경로에 대해 디바이스를 이동시키도록 구성된다. 이러한 작동은 디바이스 및 빔 경로를 서로에 대해 정렬하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 서브 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키는 하나 이상의 수차 보정기가 제공된다. 하나1 이상의 수차 보정기는 여하한의 실시예들에서, 예를 들어 전자 광학 소자의 일부로서, 및/또는 광학 렌즈 어레이 어셈블리의 일부로서, 및/또는 평가 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 수차 보정기들의 서브세트 각각은 중간 포커스들 중 각 하나에, 또는 이에 바로 인접하여 (예를 들어, 중간 이미지 평면에 또는 이에 인접하여) 위치된다. 서브 빔들은 중간 평면과 같은 초점면 또는 그 근처에서 최소 단면적을 갖는다. 이는 다른 곳, 즉 중간 평면의 빔 상류 또는 빔 하류에서 이용 가능한 것보다(또는 중간 이미지 평면을 갖지 않는 대안적인 구성들에서 이용 가능한 것보다) 수차 보정기들을 위한 더 많은 공간을 제공한다.
일 실시예에서, 중간 포커스(또는 중간 이미지 평면)에, 또는 이에 바로 인접하여 위치되는 수차 보정기들은 상이한 빔들에 대해 상이한 위치들에 있는 것으로 보이는 소스(201)를 보정하기 위한 편향기들을 포함한다. 보정기들은 각각의 서브 빔과 대응하는 대물 렌즈 사이의 양호한 정렬을 방해하는 소스로부터 발생하는 거시적 수차들을 보정하는 데 사용될 수 있다.
수차 보정기들은 적절한 컬럼 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(231)에 또는 그 근처에 위치시키는 것이 바람직할 수 있다[예를 들어, 각각의 이러한 수차 보정기가 집속 렌즈(231) 중 1 이상과 통합되거나, 또는 바로 인접함]. 이는 집속 렌즈들이 빔 어퍼처들과 수직으로 근접 또는 일치하기 때문에 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 보정기는 EP2702595A1에 개시된 CMOS 기반의 개별 프로그래밍 가능 편향기 또는 EP2715768A2에 개시된 다중극 편향기의 어레이일 수 있으며, 이에 대한 두 문서의 빔릿 조작기의 설명은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
일부 실시예들에서, 수차 보정기들의 적어도 서브세트 각각은 대물 렌즈 어레이(241) 중 하나 이상과 통합되거나 바로 인접한다. 일 실시예에서, 이 수차 보정기들은 필드 곡률; 포커스 오차; 및 비점수차 중하나 이상을 감소시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 스캐닝 편향기(도시되지 않음)가 샘플(208)에 걸쳐 서브 빔(211, 212, 213)을 스캐닝하기 위해 대물 렌즈 어레이(241)와 통합되거나 바로 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 US 2010/0276606에 설명되어 있는 스캐닝 편향기들이 사용될 수 있다.
도 12은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치(40)의 개략적인 다이어그램이다. 전자 장치(40)는 전자 멀티 빔 경로를 따라 샘플(208)을 향해 전자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된다. 멀티 빔 경로, 즉 멀티 빔의 하전 입자가 따르는 경로, 예를 들어, 소스에서 샘플로 연장되는 것으로 간주될 수 있는 하전 입자 경로는, 소스(201)에서 방출된 1차 전자 빔의 경로에 대응하는 1차 멀티 빔 경로(또는 1차 빔 경로, 1차 빔의 경로, 하전 입자 빔의 경로 또는 하전 입자 빔 경로) 및 바람직하게는 샘플(208)로의 전자의 멀티 빔[또는 서브 빔(211, 212, 213)]의 경로를 포함할 수 있다. 특히 멀티 빔의 경로는 1차 전자 빔으로부터 파생된 서브 빔의 경로에 대응하는 전자 서브 빔 경로를 포함할 수 있다. 즉, 소스에서 샘플까지의 하전 입자의 경로는 하전 입자 빔(또는 1차 빔)의 경로와 멀티 빔(또는 복수의 서브 빔)의 멀티 빔 경로를 포함한다.
전술된 전자 장치(40)의 피처는 반복을 피하기 위해 이하에서 다시 설명하지 않는다. 일 실시예에서, 전자 장치(40)는 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 소스(201), 매크로 시준기(270), 매크로 편향기(265), 서브 빔 형성 어레이(252), 제어 렌즈 어레이(250), 대물 렌즈 어레이(241) 및 빔 성형 어퍼처 어레이(262)를 포함한다. 매크로 시준기(270), 매크로 편향기(265), 서브 빔 형성 어레이(252), 제어 렌즈 어레이(250), 대물 렌즈 어레이(241) 및 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 전자 광학 소자(41)에 포함될 수 있다. 서브 빔 형성 어레이(252), 제어 렌즈 어레이(250), 대물 렌즈 어레이(241) 및 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 예를 들어 도 8을 참조하여 전술한 바와 같이 전자 광학 소자(41)에 함께 통합될 수 있다. 멀티 빔(또는 복수의 서브 빔)의 경로는 서브 빔 형성 어레이(252)의 빔 하류에 위치할 수 있다. 1차 빔 경로는 서브 빔 형성 어레이(252)의 빔 상류에 위치할 수 있다. 전자 장치(40)는 예를 들어 전자 광학 소자(41)에 검출기(240)를 구비할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 장치(40)는 튜브(70)(라이너 튜브 또는 부스터 튜브라고도 불릴 수 있음)를 포함한다. 일 실시예에서, 튜브(70)는 멀티 빔 경로(바람직하게는 소스로부터 샘플까지의 하전 입자 경로의 하전 입자 빔 경로로 지칭될 수 있음)를 둘러싸도록 배열된다. 튜브(70)는 예를 들어 전자 장치(40)의 1차 축을 따라, 즉 전자 빔의 방향으로 볼 때 멀티 빔 경로(또는 하전 입자 경로 또는 1차 빔 경로)를 둘러싼다. 일 실시예에서, 튜브(70)는 멀티 빔 경로의 일부(또는 1차 빔 경로와 같은 하전 입자 경로의 일부), 즉 멀티 빔 경로의 길이에 따른 멀티 빔 경로의 일부(예를 들어, 하전 입자 경로의 1차 빔 경로 부분)만 둘러싸도록 구성된다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 튜브(70)는 소스(201)로부터 서브 빔 형성 어레이(252)(하전 입자 경로로 지칭될 수 있음) 바로 위까지 멀티 빔 경로의 일부를 둘러싼다. 도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 튜브(70)는 멀티 빔 경로의 상이한(예를 들어, 대체 가능한) 부분, 예를 들어, 길이(예를 들어, 멀티 빔 경로의 상이한 부분, 또는 하전 입자 경로를 따라 상이한 길이를 가질 수 있는 1차 빔 경로의 일부 또는 다른 부분으로 지칭될 수 있음)를 둘러쌀 수 있다. 하전 입자 경로의 다른 부분은 도 12를 참조하여 도시되고 설명된 실시예와는 달리 하전 입자 장치의 다른 부분 사이에 연장될 수 있다.
실시예에서 튜브(70)는 접지로부터의 제1 전위차(또는 라이너 전위차)에서 작동하도록 구성된다. 튜브(70)는 튜브(70)를 제1 전위차로 설정하기 위해 전위 소스에 연결될 수 있다. 튜브(70)는 제어기(50)와 전기적으로 연결될 수 있다. 실시예에서 튜브(70)는 샘플(208)을 향해 전자 빔을 가속하도록 구성된다. 실시예에서, 제어기(50)는 제1 전위차를 제어하도록 구성된다. 제1 전위차는 샘플(208)을 향한 전자 빔의 가속도를 제어하도록 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(40)의 다양한 요소의 전위가 제어된다. 이러한 제어 요소 각각은 전위 소스에 연결되거나 연결 가능하다. 제어기(50)(또는 다른 제어기)는 각 요소에 인가되는 전위를 제어하도록 구성된다.
튜브(70)는 고전압일 수 있다. 예를 들어, 제1 전위차는 100V 이상, 선택적으로 200V 이상, 선택적으로 500V 이상, 선택적으로 1kV 이상, 선택적으로 2kV 이상, 선택적으로 5kV 이상, 선택적으로 10kV 이상, 선택적으로 20kV 이상, 선택적으로 30kV 이상, 선택적으로 60kV 이상일 수 있다. 예를 들어, 전자와 같이 하전된 입자가 음전하를 띠는 경우 튜브(70)는 높은 양(positive)의 전압에 있을 수 있다. 대안적으로, 하전 입자가 양으로 대전될 때, 튜브(70)는 높은 음(negative)의 전압에 있을 수 있다. 튜브(70)는 전자 빔의 전자가 높은 에너지로 전자 장치(40)를 통해[즉, 소스(201)에서 샘플(208)로] 이동하도록 구성된다.
일 실시예에서 전자 장치(40)는 예를 들어 도 2를 참조하여 전술된 바와 같은 지지체(207)를 포함한다. 일 실시예에서, 지지체(207)는 접지와의 제2 전위차(또는 샘플 전위차)에서 샘플(208)을 지지하도록 구성된다. 제2 전위차는 제1 전위차와 상이하다. 실시예에서, 제1 전위차와 제2 전위차는 샘플(208)을 향해 멀티 빔의 전자를 가속시키기 위한 차이를 갖는다. 실시예에서, 제어기(50)는 제1 전위차 및 제2 전위차를 제어하도록 구성된다. 제1 전위차와 제2 전위차는 샘플(208)을 향한 전자 빔의 가속도를 제어하도록 제어될 수 있다. 따라서, 샘플 전위차와 라이너 전위차는 상이하며, 샘플과 라이너 전위차 사이의 차이는 샘플(208)을 향한 전자의 멀티 빔을 가속할 수 있다.
실시예에서, 제1 전위차는 제2 전위차보다 크다. 즉, 접지로부터의 라이너 전위차가 접지로부터의 샘플 전위차보다 크다. 제2 전위차는 제1 전위차의 절반 미만일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전위차는 실질적으로 0이다. 샘플(208)은 접지 전위로 유지될 수 있다. 대안적으로, 샘플(208)은 예를 들어, 접지 전위(근접 전위라고 지칭될 수 있는)에 근접한 저전압에 있을 수 있다. 샘플의 전위와 관련하여, 접지 전위는 샘플이 근접 전위에 있는 것을 지칭하는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 제2 전위차는 최대 100V, 선택적으로 최대 50V, 선택적으로 최대 20V, 선택적으로 최대 10V 및 선택적으로 최대 5V일 수 있다.
본 발명의 실시예는 샘플(208) 및 샘플(208)에 매우 근접하게 위치된 검출기(240)를 포함할 수 있는 전자 광학 소자(41)와 같은 전자 장치(40)의 피처를 손상시킬 위험을 감소시킬 것으로 예상된다. 샘플(208)의 더 낮은 전압은 샘플(208)의 직접적인 환경에서 또는 샘플(208) 주변 환경에서 전기적 파손이 발생할 가능성을 감소시킨다. 이는 샘플(208)이 손상될 가능성을 줄일 수 있다. 검출기(240)(민감한 전자 요소를 구비할 수 있음)와 같은 전자 광학 소자(41)의 구성요소에 대한 손상 위험이 감소될 수 있다.
일 실시예에서 전자 장치(40)는 예를 들어 도 2를 참조하여 전술된 바와 같은 전동 스테이지(209)를 포함한다. 전자 장치(40), 특히 검출기(240)와 같이 샘플(208)에 근접한 피처에 대한 스테이지(209) 및 예를 들어 스테이지(209) 상의 샘플(208)의 이동은 적어도 이들의 환경에서 전기 방전으로 인해 손상될 위험이 있을 수 있다. 이러한 방전 위험은 상대적 이동 동안 스테이지(209)와 전자 장치(40)의 요소 위치의 변화에 따라 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예는 전동 스테이지(209)의 설계를 단순화할 것으로 예상된다. 더 낮은 전압에서 샘플(208)을 제공함으로써, 전동 스테이지(209)는 유사하게 낮은 전압, 예를 들어 접지 전압에 있을 수 있다. 전동 스테이지(209)에 대한 전기적 연결의 설계는 단순화될 수 있다. 특히 전동 스테이지(209)가 더 낮은 전압에 있기 때문에 전동 스테이지와 접지 구성요소 사이의 전기적 파손 가능성이 감소된다. 따라서, 스테이지(209) 및 스테이지(209)에 가까운 전자 광학 소자(41)의 요소들에 의해 지지되는 샘플(208)에 대한 손상 위험이 감소되는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 고전압 환경을 위해 특별히 설계된 연결의 필요성이 줄어든다.
위에서 설명되고 도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 소스(201)는 캐소드(121) 및 애노드(122)(추출기 또는 추출기 전극이라고도 불릴 수 있음)를 포함한다. 캐소드(121) 및 애노드(122)는 전위차를 가지고 동작하도록 구성된다. 캐소드(121)는 예를 들어 하전 입자 경로를 따라 전자 빔을 방출하도록 구성된다. 애노드(122)는 샘플(208)을 향해 전자 빔을 가속하도록 구성된다. 이러한 소스 배열은 단순화된 배열임에 유의해야 한다. 소스(201)가 본원에서 애노드(122)로 지칭되는 최하류 소스 전극을 갖는 한, 소스(201)는 다른 배열 및 다른 전극을 가질 수 있다.
일 실시예에서 전자 빔은 높은 에너지로 추출된다. 특히, 캐소드(121)로부터의 전자 빔은 소스에서[예를 들어, 애노드(122)에 의해] 가속될 수 있고, 이에 따라 예를 들어 하전 입자 경로를 따라 고에너지 전자 빔으로서 전자 소스(201)로부터 추출될 수 있다. 전자 장치(40)는 전자 빔의 전자가 높은 에너지로 전자 장치(40)를 통과하도록 구성된다. 본 발명의 실시예는 샘플(208)의 검사 분해능을 유지할 것으로 예상된다. 낮은 에너지로만 전자 빔을 추출하는 대안적인 가능성이 알려져 있다. 이는 전자 빔이 전자 장치(40)를 통해 샘플(208)을 향한 멀티 빔 경로(또는 하전 입자 경로)를 따라 낮은 에너지에 있다는 것을 의미한다. 이는 색수차(chromatic aberration)와 전자간 상호 작용의 영향을 증가시켜 분해능을 낮출 수 있다. 본 발명의 실시예는 그러한 대안적인 구성에 비해 더 낮은 색수차 및/또는 더 높은 분해능을 달성할 것으로 예상된다.
일 실시예에서 캐소드(121)는 튜브(70)보다 낮은 전압에서 작동하도록 구성된다. 따라서, 캐소드(121)는 애노드 전위차보다 낮은 전압에서 작동하도록 구성된다.. 예를 들어, 캐소드(121)는 접지로부터 최대 15kV, 선택적으로 최대 10kV, 선택적으로 최대 5kV, 선택적으로 최대 2kV 및 선택적으로 최대 1kV의 전위차에 있을 수 있다. 캐소드(121)는 음의 전압에서 작동하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서 샘플(208)과 캐소드(121) 사이의 전위차는 샘플(208)과 튜브(70) 사이의 전위차보다 작다. 캐소드(121), 튜브(70) 및 샘플(208)의 전위(예를 들어, 샘플 전위차, 캐소드 전위차 및 라이너 전위차)는 전자 빔의 전자가 샘플(208)에 도달하기 전에 감속되도록 제어된다. 전자 장치(40)는 전자가 예를 들어 약 1keV 정도의 낮은 랜딩 에너지로 샘플(208)에 도달하도록[즉, 샘플(208)에 입사하도록] 구성된다.
일 실시예에서, 튜브(70)와 캐소드(121) 사이의 전위차는 적어도 1kV, 선택적으로 적어도 2kV, 선택적으로 적어도 5kV, 선택적으로 적어도 10kV, 선택적으로 적어도 20kV, 선택적으로 적어도 30kV, 선택적으로 적어도 60kV이다. . 따라서 튜브(70)는 전자 빔의 전자가 전자 장치(40)를 통해, 즉 높은 에너지로 이동하도록 구성된다. 이는 색수차와 전자간 상호 작용을 줄여 분해능을 향상시키는 데 도움이 된다.
일 실시예에서 튜브(70)는 애노드(122)와 동일한 전위에 있다. 대안적으로, 애노드(122)와 튜브(70) 사이에는 0이 아닌 전위차가 있을 수 있다. 튜브(70)와 애노드(122) 사이의 전위차는 최대 100V, 선택적으로 최대 50V, 선택적으로 최대 20V, 선택적으로 최대 10V 및 선택적으로 최대 5V일 수 있다. 튜브(70)의 빔 상류 최단부는 애노드(122)에 가장 가까운 위치에 있는 튜브(70)의 부분이다. 튜브(70)의 빔 상류 최단부는 튜브(70)의 종단부(termination)(71)로 지칭될 수 있다. 튜브(70)는 전기장이 작거나 전기장이 없는 영역에서 빔 상류 최단부 또는 종단부(71)에서 종단될 수 있다. 이는 그러한 전기장에 의해 야기될 수 있는 전자 빔에 대한 렌즈 효과를 감소시키거나 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 튜브(70)는 애노드(122)에 전기적으로 연결된다. 튜브(70)를 애노드(122)에 전기적으로 연결함으로써, 소스(201)와 튜브(70) 사이에 전기장이 형성되지 않는다. 튜브(70)의 빔 상류에 대한 원치 않는 렌즈 효과가 방지된다. 본 발명의 실시예는 전자 장치(40)의 부품 수가 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 튜브(70)는 애노드(122)와 함께 형성될 수 있다. 튜브(70)와 애노드(122)는 일체형일 수 있다. 이는 전자 장치(40)의 구조를 단순화할 수 있다.
대안적으로, 튜브(70)는 소스(201)로부터 분리될 수 있다. 튜브(70)는 애노드(122)로부터 축 방향을 따라 이격될 수 있다. 애노드(122)와 튜브(70)가 동일한 전위에 있을 때, 튜브(70)와 애노드(122) 사이에는 전기장이 형성되지 않는다. 또는, 튜브(70)와 애노드(122) 사이에 전위차가 있는 경우, 튜브(70)와 애노드(122) 사이에 전기장이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 애노드(122)와 튜브(70) 사이의 축 방향의 간격은 최대 1mm이다. 간격이 작다면, 튜브(70)와 애노드(122) 사이에 형성된 임의의 전기장은 특히 작은 영역으로 제한된다. 바람직하게는, 작은 영역은 전자의 멀티 빔의 멀티 빔 경로(하전 입자 경로)로부터 멀리 떨어져 있으며, 즉, 제거되고, 멀티 빔의 경로(즉, 서브 빔의 경로)에서 멀리 떨어져 있다. 이는 전자 빔에 대한 전기장의 바람직하지 않은 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 광학 소자(41)의 적어도 일부는 튜브(70)의 빔 하류 최단부의 하류 또는 튜브(70)의 단부(72)에 위치한다. 튜브(70)의 빔 하류 최단부(72)의 하류의 전자 광학 소자(41)의 부분 또는 부분들은 빔 하류 장치(42)(또는 전자 광학 어셈블리)를 형성한다. 도 12에 도시된 배열에서, 서브 빔 형성 어레이(252), 제어 렌즈 어레이(250), 대물 렌즈 어레이(241) 및 빔 성형 어퍼처 어레이(262)는 튜브(70)의 단부(72)의 빔 하류에 위치한다. 빔 하류 장치(42)는 서브 빔 형성 어레이(252), 제어 렌즈 어레이(250), 대물 렌즈 어레이(241) 및 빔 성형 어퍼처 어레이(262)를 포함한다. 튜브(70)와 샘플(208) 사이에는 큰 전위차가 있을 수 있다. 빔 하류 장치(42)는 튜브(70)와 샘플(208) 사이에 있다. 일 실시예에서 빔 하류 장치(42)는 전자 빔을 감속시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 단부(72)[즉, 튜브(70)의 빔 하류 최단부]와 빔 하류 장치(42)의 최상류 정전식 구성요소 사이의 전위차는 라이너 전위차보다 작다(예를 들어, 제1 전위차). 예를 들어, 도 12에 도시된 배열에서, 빔 하류 장치(42)의 최상류 구성요소는 서브 빔 형성 어레이(252)이다. 본 명세서에서 나중에 설명되는 대안적인 배열이 존재한다. 일반적으로, 실시예에서 빔 하류 장치(42)의 최상류 구성요소는 전자의 멀티 빔의 서브 빔 경로에 대한 어퍼처 배열이 정의된 빔 상류 플레이트 또는 연관된 플레이트일 수 있다. 빔 상류 플레이트(또는 연관된 플레이트)는 튜브(70)의 단부(72)와 연관될 수 있다.
일 실시예에서, 튜브(70)의 단부(72)와 빔 하류 장치(42)의 빔 상류 플레이트 사이의 전위차는 라이너 전위차(즉, 제1 전위차)보다 작다. 튜브(70)의 단부(72)와 빔 하류 장치(42)의 최상류 정전식 구성요소 사이의 전위차는 최대 100V, 선택적으로 최대 50V, 선택적으로 최대 20V, 선택적으로 최대 10V, 선택적으로 최대 5V 및 선택적으로 실질적으로 0이 될 수 있다. 일 실시예에서, 빔 하류 장치(42)의 최상류 정전식 구성요소는 튜브(70)의 단부(72)와 동일한 전위에 있다.
본 발명의 실시예는 전자 빔에 바람직하지 않은 렌즈 효과를 과도하게 도입하지 않고 전자 빔이 전자 장치(40)를 통과하도록 의도된다. 튜브(70)의 단부(72)는 전기장이 작거나 없는 영역에 있을 수 있다. 이는 튜브(70), 예를 들어 단부(72)와 빔 하류 장치(42) 사이의 전기장, 예를 들어 단부(72)와 빔 상류 플레이트 사이의 전기장에 의해 발생할 수 있는 전자 빔의 렌즈 효과를 줄이거나 피하는 데 도움이 될 수 있다. (빔 하류 장치(42)는 튜브(70)와 샘플(208) 사이에 위치한다는 점에 유의해야 한다.)
도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 빔 하류 장치(42)는 복수의 플레이트를 포함하며, 그 각각은 멀티 빔에서 전자의 서브 빔의 경로를 위한 어퍼처의 어레이로 정의된다. 복수의 플레이트는 빔 상류 플레이트(또는 연관된 플레이트)를 포함한다. 예를 들어, 빔 하류 장치는 서브 빔 형성 어레이(252), 제어 렌즈 어레이(250)의 전극, 대물 렌즈 어레이(241)의 전극 및 빔 성형 어퍼처 어레이(262)를 형성하는 플레이트를 포함할 수 있다. 실시예에서 플레이트의 어퍼처는 서로 정렬된다. 일 실시예에서, 플레이트 중 적어도 하나의 어퍼처는 슬릿을 형성한다. 슬릿은 전자 멀티 빔의 서브 빔 경로 배열에서 서브 빔 라인과 정렬될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 튜브(70), 특히 단부(72)는 빔 하류 장치(42)로부터 이격되어 있다. 단부(72)와 빔 하류 장치(42) 사이의 분리는 전자 광학 소자(41)의 일부 또는 전부를 교체하는 것을 더 쉽게 만들 수 있다. 예를 들어, 튜브(70)의 단부(72)는 서브 빔 형성 어레이(252)로부터 떨어져 있다. 일 실시예에서, 단부(72)에서 바로 빔 하류[샘플(208)을 향한 빔 경로를 따라]에 위치하는 전자 광학 소자(41)의 구성요소 사이의 간격은 최대 1mm이다. 튜브(70)의 빔 하류 단부와 빔 하류 장치(42) 사이의 전기장은, 바람직하게는 장치를 통과하는 하전 입자의 빔 경로로부터 멀리 떨어진 작은 거리[즉, 튜브(70)에서 바로 빔 하류에 위치하는 갭의 길이]로 제한될 수 있다. 이러한 배열은 단부(72)와 전자 광학 소자(41) 사이의 전기장의 영향을 감소시키거나 심지어 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 튜브(70)는 튜브(70)의 빔 하류에 위치하는 전자 광학 소자(41), 예를 들어 단부(72)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 튜브(70)는 연관된 플레이트, 예를 들어 서브 빔 형성 어레이(252)에 구조적으로 연결될 수 있다. 튜브(70)는 연관된 플레이트와 일체형일 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 매크로 시준기(270)는 자기 구성요소(자기 요소, 자기 부품 또는 자기 부분으로도 지칭될 수 있음)를 포함한다. 예를 들어 멀티 전자 빔 경로에서의 작동과 같은 자기 구성요소는 튜브(70)에 의해 영향을 받지 않는다. 매크로 시준기(270)는 튜브(70) 외부에 위치할 수 있다. 튜브(70)는 예를 들어 전자의 멀티 빔, 예를 들어 튜브(70)의 단부(72)의 빔 하류 경로인 하전 입자의 경로에 대해 매크로 시준기(270)의 방사상 내측에 위치된다. 본 발명의 실시예에서는 전자 장치(40)의 폭을 유지(예를 들어, 과도하게 늘리지 않음)할 것으로 예상된다. 대안적으로, 튜브(70)는 매크로 시준기(270)의 방사상 외측에 위치될 수도 있지만, 이러한 배열은 전체 자기 렌즈가 진공 상태에 있어야 하고 튜브(70)의 전위로 설정되어야 하기 때문에 덜 선호된다. 발명자들은 그러한 배열이 불필요한 공학적 복잡성을 도입할 가능성이 있다는 점에 주목한다. 따라서, 매크로 시준기(270)의 방사상 내측에 튜브(70)가 위치하는 것이 바람직하다.
대안적인 실시예에서 매크로 시준기(270)는 정전식 구성요소를 포함한다. 이러한 정전식 구성요소는 튜브(70)에 의해 영향을 받을 수 있는데, 예를 들어 전자의 멀티 빔의 경로에 대해 튜브(70) 외부의 정전기장을 차폐하는 것과 같다. 일 실시예에서 매크로 시준기(270)의 정전식 구성요소는 튜브(70) 내에 위치된다. 매크로 시준기(270)는 방해받지 않고 전자 빔에 작용하도록 구성되는데, 예를 들어 매크로 시준기(270)에 의해 생성된 정전기장은 튜브(70)에 의해 차폐된다.
정전식 시준기 어레이가 전자 광학 소자(41)에 통합되어 제공되는 대안적인 실시예가 존재한다는 점에 유의해야 한다. 시준기 어레이(미도시)는 빔 형성 어레이(252) 및/또는 제어 렌즈 어레이(250)와 연관될 수 있다. 배열에서 어레이의 정전식 시준기는 멀티 빔의 서브 빔의 경로와 연관된다.
일 실시예에서 튜브(70)는 적어도 하나의 섹션을 포함하며, 각 섹션은 멀티 빔 경로를 따라 상이한 위치를 따라 연장되고 멀티 빔 경로를 둘러싼다. 즉, 각 섹션은 하전 입자 경로를 따라 하전 입자 경로를 둘러싸는 상이한 위치, 예를 들어 1차 빔 경로와 멀티 빔 경로 중 하나의 적어도 일부를 따라 연장될 수 있다. 일 실시예에서 매크로 시준기(270)는 튜브(70)의 적어도 하나의 섹션에 인접해 있다. 예를 들어, 매크로 시준기(270)는 튜브(70)의 섹션과 전자 광학 소자(41)의 인접한 구성요소 사이에 위치될 수 있다. 일 실시예에서 매크로 시준기(270)는 튜브(70)의 인접한 섹션들 사이에 있다. 튜브(70)의 인접한 섹션들은 예를 들어 소스와 샘플 사이에서 유사하거나 공통인 방향으로 연장될 수 있다. 상이한 섹션은 소스에서 샘플까지의 하전 입자 경로 및/또는 소스에서 샘플까지의 하전 입자 경로의 기하학적 축을 따라 및 그 주위로 실질적으로 연장될 수 있다.
일 실시예에서 전자 장치(40)는 매크로 스캔 편향기(265)를 포함한다. 매크로 스캔 편향기(265)는 예를 들어 하전 입자 경로를 따라 전자 빔의 각각의 부분을 편향시키도록 구성된다. 빔의 다른 부분들은 예를 들어 하전 입자 경로의 하류를 따라 더욱 빔 하류에 위치하는 것과 같은 상이한 서브 빔들에 해당한다. 따라서, 매크로 스캔 편향기(265)에 의한 부분의 편향은 멀티 빔에서 전자의 각각의 서브 빔의 편향을 야기하여, 예를 들어 샘플(208) 위에서 스캔되게 한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 실시예에서 매크로 스캔 편향기(265)는 튜브(70)의 단부(72)의 빔 상류에 위치한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 실시예에서 매크로 스캔 편향기(265)는 자기 편향기(자기 구성요소, 자기 요소, 자기 부품 또는 자기 부분으로도 지칭될 수 있음)를 포함한다. 자기 편향기, 또는 적어도 자기 편향기에 의해 생성된 자기장은 튜브(70)에 의해 영향을 받지 않는다. 즉, 자기 편향기에 의해 생성된 자기장이 빔의 경로를 따라 전자에 작용한다. 매크로 스캔 편향기(265)는 튜브(70) 외부에 위치할 수 있다. 튜브(70)는 매크로 스캔 편향기(265)의 방사상 내측에 위치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 전자 장치(40)의 폭을 유지(예를 들어, 과도하게 늘리지 않음)할 것으로 예상된다. 대안적으로, 튜브(70)는 매크로 스캔 편향기(265)의 방사상 외측에 위치될 수도 있지만, 이러한 배열은 전체 자기 스캔 편향기가 진공 상태에 있어야 하고 튜브(70)의 전위로 설정되어야 하기 때문에 덜 선호된다. 발명자들은 그러한 배열이 불필요한 공학적 복잡성을 도입할 가능성이 있다는 점에 주목한다. 따라서, 자기 스캔 편향기(265)의 방사상 내측에 튜브(70)가 위치하는 것이 바람직하다.
대안적인 실시예에서, 편향기들의 어레이를 포함하는 스캔 편향기가 매크로 스캔 편향기 대신에 제공될 수 있다. 이러한 편향기 어레이는 도 3에 도시된 바와 같이 스캔 편향기(260) 어레이로서 전자 광학 소자(41) 내에 제공된다. 이러한 스캔 편향기 어레이는 예를 들어 어레이의 편향기가 멀티 빔의 각 빔과 연관되는 대물 렌즈 어레이와 연관될 수 있다.
일 실시예에서, 전자 광학 소자(41)의 최하류 구성요소와 접지 사이의 전위차는 예를 들어 접지 전위에 대한 제1 전위차(즉, 라이너 전위차)보다 작다. 튜브(70)의 빔 하류 전자 광학 소자(41)의 구성요소는 전자 빔을 감속시키도록 구성된다. 전자 광학 소자(41)의 최하류 구성요소, 즉 사용 시 샘플(208)을 향하는 구성요소는 샘플(208)의 전위에 가깝거나 접지에 가까운 전위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 최하류 구성요소는 빔 하류 장치(42)의 플레이트이다. 예를 들어, 최하류 구성요소는 검출기(240)의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전자 광학 소자(41)는 전자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔을 샘플(208)에 집속시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈를 포함하는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 튜브(70)의 빔 하류에 위치한다. 빔 하류 장치(42)는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 빔 하류 장치(42)는 대물 렌즈 어셈블리로 지칭될 수 있다.
튜브(70)의 단부(72)는 전기장이 작거나 전혀 없는 영역에 있다. 바람직하게는, 생성된 임의의 전기장은 소스로부터의 빔 내의 전자의 경로로부터 떨어져 있으며, 예를 들어 방사상으로 멀리 떨어져 있다. 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플(208)에 집속시킨다. 서브 빔을 샘플(208)에 집속시키는 전기장을 형성하기 위해 튜브(70)가 사용되기 위해서는 서브 빔에 수차의 도입을 피하는 것이 필요하지 않으며, 오히려 바람직하다.
도 13은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치(40)의 개략적인 다이어그램이다. 전자 장치(40)는 멀티 빔 경로(또는 하전 입자 경로)를 따라 샘플(208)을 향해 전자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된다. 소스에서 샘플까지의 하전 입자 경로는 하전 입자 빔의 1차 빔 경로와 멀티 빔(즉, 전자의 서브 빔)의 경로를 포함할 수 있다. 도 12를 참조하여 전술된 전자 장치(40)의 피처는 반복을 피하기 위해 이하에서 다시 설명하지 않는다. 이하에는 도 12에 도시된 배열과 일반적으로 차이점만이 존재하는 피처들이 설명된다.
일 실시예에서, 매크로 스캔 편향기(265)는 정전식 구성요소, 바람직하게는 매크로 정전식 구성요소를 포함한다. 본 배열에서, 빔 경로의 위치에서의 빔은 매크로 스캔 편향기(265)에 의한 작동에 적합한 단일 전자 빔이다. 이러한 정전식 구성요소의 성능은 튜브(70)에 의해 영향을 받을 수 있는데, 그 이유는 예를 들어 튜브(70)가 정전식 구성요소에 의해 생성된 전기장의 일부 또는 전부를 차폐할 가능성이 있기 때문이다. 일 실시예에서 튜브(70)는 적어도 하나의 섹션을 포함하며, 각 섹션은 1차 빔 경로 및/또는 멀티 빔 경로(또는 멀티 빔 경로 및 멀티 빔 경로를 둘러싸는)의 경로를 둘러싸는 하전 입자 경로를 따라 상이한 위치를 따라 연장된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 튜브(70)는 멀티 빔 경로를 따라 상이한 위치, 특히 1차 빔 경로의 상이한 위치 또는 부분을 따라 연장되는 복수의 섹션(70a, 70b)을 포함한다. 각각의 섹션(70a, 70b)은 예를 들어 1차 빔 경로 또는 하전 입자 경로와 같은 멀티 빔 경로와 같은 하전 입자 경로를 둘러싼다. 튜브(70)의 각 섹션(70a, 70b)은 상단에 종단부(71)를 갖고 하단에 단부(72)를 갖는다. 튜브(70)의 상이한 섹션들은 예를 들어 소스와 샘플 사이에서 유사하거나 공통인 방향으로 연장될 수 있다. 상이한 섹션들은 소스에서 샘플까지의 하전 입자의 경로 및/또는 공통 축 방향, 예를 들어 소스에서 샘플까지의 하전 입자 경로의 기하학적 축을 따라 그리고 그 주위로 실질적으로 연장될 수 있다.
예를 들어, 도 13에 도시된 배열에서 튜브(70)는 2개의 섹션(70a, 70b), 즉 빔 상류 섹션(70a)과 빔 하류 섹션(70b)을 포함한다. 빔 상류 섹션(70a)은 빔 상류 섹션(70a)의 종단부(71)로부터 연장된다. 빔 상류 섹션(70a)의 종단부(71)는 소스(201)로부터 또는 소스(201)의 바로 빔 하류로부터 나올 수 있다. 빔 하류 섹션(70b)은 빔 하류 섹션(70b)의 단부(72)까지 연장된다. 빔 하류 섹션의 단부는 연관된 플레이트, 예를 들어 서브 빔 형성 어레이(252)에 있거나 그에 가깝거나 연관된 플레이트의 바로 빔 상류에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 튜브(70)의 섹션 수는 도 13에 도시된 바와 같이 2개 이상, 예를 들어 3개, 4개 또는 4개 이상이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 섹션(70a, 70b)은 그들 사이, 예를 들어 인접한 섹션의 종단부(71)와 단부(72) 사이에 축 방향으로 이격되도록 위치된다. 대안적으로, 튜브(70)의 하나 이상의 인접한 섹션 쌍은 중첩될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 광학 소자(41)는 튜브(70)의 인접한 섹션(70a, 70b) 사이에 위치된 적어도 하나의 정전식 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 도 13에 도시된 배열에서, 매크로 스캔 편향기(265)는 정전식 구성요소를 포함하고 튜브(70)의 인접한 섹션(70a, 70b) 사이에 위치된다. 즉, 정전식 구성요소는 인접 섹션(70a, 70b)의 종단부(71)와 단부(72) 사이에 위치한다. 매크로 스캔 편향기(265)를 둘러싸기 위해 튜브(70)의 직경을 늘릴 필요는 없다. 본 발명의 실시예에서는 전자 장치(40)의 폭을 유지할 것으로 예상된다. 2개보다 많은 섹션의 배열에서, 상이한 섹션의 인접한 종단부(71)와 단부(72) 사이에 전자 장치(40)의 정전식 전자 광학 구성요소가 있을 수 있다.
튜브(70)의 인접한 섹션(70a, 70b) 사이에 위치하는 정전식 구성요소는 튜브(70)에 의해 방해받지 않고 전자 빔에 작용할 수 있으며, 이는 튜브 차폐가 없거나 적어도 구성요소에 의해 생성된 정전기장을 방해하지 않는다. 일 실시예에서, 정전식 구성요소는 정전식 구성요소가 위치하는 튜브(70)의 섹션(70a, 70b) 중 적어도 하나와 동일한 전위에 있다. 일 실시예에서, 정전식 구성요소는 예를 들어 도 13에 도시된 바와 같이 정전식 구성요소가 위치하는 튜브(70)의 섹션(70a, 70b) 모두와 동일한 전위에 있다. 이는 정전식 구성요소 근처에 형성되는 원치 않는 전기장을 줄이거나 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 바람직하게는 이는 전자 빔에 대한 원치 않는 수차 또는 왜곡을 줄이거나 방지하는 데 도움이 된다. 다른 실시예에서, 정전식 구성요소와 튜브(70)의 인접한 섹션(70a, 70b), 즉 정전식 구성요소가 위치하는 갭의 양쪽에 있는 종단부(71) 사이에는 상대적으로 작은 전위차(예를 들어, 수백 볼트 이하, 예를 들어 1kV 이하, 바람직하게는 100V 이하)가 있을 수 있다.
일 실시예에서, 정전식 구성요소는 각 섹션(70a, 70b)으로부터 축 방향으로 1mm 이하만큼 이격되어 있다. 임의의 원하지 않는 전기장은 바람직하게는 전자 빔의 경로로부터 방사상으로 멀리 떨어져 있는 작은 축 거리로 제한될 수 있어서, 전자 빔에 대한 임의의 생성된 전기장의 영향을 방지하지는 않더라도 감소시키게 된다.
대안적인 실시예에서, 매크로 스캔 편향기(265)의 정전식 구성요소는 튜브(70) 내에 위치된다. 매크로 스캔 편향기(265)는 튜브(70)에 의해 방해받지 않고 전자 빔에 작용하도록 구성되며, 즉, 정전식 매크로 스캔 편향기(265)에 의해 생성된 필드는 튜브(70)에 의해 차단되거나 방해되지 않고 전자 빔에 작용할 수 있다. 그러나, 이 실시예는 튜브(70)의 차폐부 내에 전기 연결이 필요하기 때문에 덜 선호될 수 있다.
변형에서, 매크로 스캔 편향기(265)는 자기 및 정전식 구성요소를 가질 수 있다. 실시예에서, 배열은 튜브(70) 내의 정전식 구성요소를 포함하여 도 12를 참조하여 설명된 바와 같은 형태를 취할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 배열은 빔 상류 섹션(70a)과 빔 하류 섹션(70b) 사이의 정전식 구성요소를 둘러싸거나 실질적으로 둘러싸는 자기 구성요소를 갖는 도 13을 참조하여 설명되고 도시된 바와 같은 형태를 취한다.
도 14은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치(40)의 개략적인 다이어그램이다. 전자 장치(40)는 예를 들어 소스(121)에서 샘플(208)까지의 하전 입자 경로의 일부로서 샘플(208)을 향해 멀티 빔 경로를 따라 전자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된다. 하전 입자 경로는 하전 입자 빔 경로와 멀티 빔의 경로를 포함할 수 있다. 전술된 전자 장치(40)의 피처는 반복을 피하기 위해 이하에서 다시 설명하지 않는다. 일 실시예에서, 전자 장치(40)는 도 3, 5 및 6을 통해 설명된 실시예와 같이 소스(201), 집속 렌즈 어레이(231), 편향기 어레이(235), 제어 렌즈 어레이(250), 스캔 편향기 어레이(260) 및 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 도 4, 12 및 13을 참조하여 도시되고 설명된 배열로부터 이들 실시예의 특징은 전자의 서브 빔(즉, 전자의 멀티 빔)이 튜브 단부의 빔 상류, 즉, 튜브(70)의 빔 하류 최단부 섹션(70n)의 빔 상류에서 생성된다는 것이다.
이러한 구성에 있어서, 제어 렌즈 어레이(250), 스캔 편향기 어레이(260), 대물 렌즈 어레이(241) 및 검출기(240)는 전자 광학 소자(41)에 포함될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250), 스캔 편향기 어레이(260) 및 대물 렌즈 어레이(241) 및 선택적으로 편향기 어레이(235)는 함께 통합될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 튜브(70)는 빔 상류 섹션(70a), 중간 섹션(70c) 및 빔 하류 섹션(70b)으로 지칭될 수 있는 적어도 3개의 섹션(70a, 70b, 70c)을 포함한다. 섹션들에는 도 13을 참조하여 전술된 피처들이 위치할 수 있다. 도 13에 도시된 빔 상류 섹션(70a) 및 빔 하류 섹션(70b)에 추가하여, 도 14에 도시된 배열은 중간 섹션(70c)을 포함한다. 도 14에 도시된 배열은 하전 입자 경로의 1차 빔 경로를 따라 및 그 주위에 빔 상류 섹션(70a)을 가진다는 점에 유의한다. 빔 하류 섹션(70b)과 중간 섹션(70c)은 각각 멀티 빔의 경로의 다른 부분을 따르고 그 주위를 둘러싼다. 빔 하류 섹션(70b)은 멀티 빔의 실질적으로 시준된 서브 빔과 연관되어 있다. 중간 섹션(70c)은 예를 들어 소스로부터 샘플(208)까지 하전 입자의 방향으로 멀티 빔의 서브 빔을 발산시키는 것과 연관되어 있다. 서브 빔은 빔 상류 섹션(70a)과 중간 섹션(70c) 사이의 하전 입자 빔으로부터 생성될 수 있다.
도 13과 관련하여 전술된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 광학 소자(41)는 튜브(70)의 인접한 섹션(70a, 70b, 70c) 사이에 위치된 적어도 하나의 정전식 구성요소를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 실시예에서 튜브(70)의 인접한 섹션(70a, 70c) 사이에 위치된 적어도 하나의 정전식 구성요소는 집속 렌즈(231)의 어레이를 포함한다. 집속 렌즈는 멀티 빔의 전자 중 각각의 서브 빔의 전자를 각각의 중간 초점으로 지향시키도록 구성된다. 중간 초점은 예를 들어 본 명세서에서 나중에 설명되는 바와 같이 편향기 어레이(235)와 연관될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 집속 렌즈는 전자의 서브 빔 경로를 따라 상이한 플레이트의 다수의 대응하는 어퍼처에 대응한다.
일 실시예에서, 멀티 빔의 전자 서브 빔은 튜브(70)의 빔 하류 최단부의 빔 상류에 형성된다. 예를 들어, 서브 빔은 집속 렌즈(231)의 어레이에서 생성될 수 있으며, 바람직하게는 집속 렌즈 어레이의 플레이트와 분리되거나 집속 렌즈 어레이(231)의 최상류 플레이트, 즉 집속 렌즈 어레이에 일체화되는 서브 빔 형성 어레이에서 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 집속 렌즈 어레이(231)의 전극 중 적어도 하나는 집속 렌즈 어레이(231)가 위치하는 튜브(70)의 섹션(70a, 70c) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 전위에 있다. 즉, 집속 렌즈 어레이의 최상류 전극 또는 최하류 전극인 집속 렌즈 어레이의 전극 또는 플레이트는 튜브(70)의 인접한 부분(70a, 70c)과 동일한 전위일 수 있다. 전술한 바와 같이, 실시예에서 집속 렌즈(231)의 어레이는 3개의 플레이트 어레이(231a, 231b, 231c)로 형성되며, 여기서 전위차는 각각의 집속 렌즈를 떠날 때와 마찬가지로 서브 빔의 전자가 각각의 집속 렌즈에 입사할 때 동일한 에너지를 갖도록 제어된다. 이러한 렌즈 배열은 아인젤 렌즈(Einzel lens)라고 불릴 수 있다. 실시예에서 최상류 플레이트 어레이(231a)는 튜브(70)의 빔 상류 섹션(70a)의 단부(72)와 실질적으로 동일한 전위에 있다. 변형에서, 최상류 플레이트 어레이(231a)와 튜브(70)의 빔 상류 섹션(70a) 사이에는 작은(예를 들어, 100V 이하) 전위차가 있을 수 있다. 일 실시예에서, 최하류 플레이트 어레이(231c)는 튜브(70)의 중간 섹션(70c)과 실질적으로 동일한 전위에 있다. 변형에서, 최하류 플레이트 어레이(231c)와 튜브(70)의 중간 섹션(70c) 사이에는 작은(예를 들어, 100V 이하) 전위차가 있을 수 있다. 본 발명의 실시예는 튜브(70)의 섹션(70a, 70b, 70c)의 종단부(71) 및 단부(72)에서 임의의 원치 않는 전기장, 예를 들어 전자의 빔 및 서브 빔의 경로에 구체적으로 작동하거나 작용하는 전기장을 최소화할 것으로 예상된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 실시예에서 튜브(70)의 인접 섹션(70b, 70c) 사이에 위치된 적어도 하나의 정전식 구성요소는 편향기(235)의 어레이를 포함한다. 일 실시예에서, 편향기는 서브 빔이 샘플(208)에 대해, 예를 들어 샘플(208) 상에서 스캔되도록 하기 위해 멀티 빔 내 전자의 각각의 서브 빔을 편향시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 편향기는 전자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔을 추가적으로 또는 대안적으로 시준하도록 구성된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 편향기는 중간 초점을 포함하는 중간 초점면에 또는 그 근처에 위치된다.
일 실시예에서 편향기(235)의 어레이는 편향기(235)의 어레이가 위치되는 튜브(70)의 인접 섹션(70b, 70c) 중 적어도 하나, 선택적으로 둘 모두와 실질적으로 동일한 전위에 있다. 일 실시예에서 편향기(235)의 어레이는 튜브(70)의 중간 섹션(70c)과 실질적으로 동일한 전위에 있다. 변형예에서, 편향기(235)의 어레이와 튜브(70)의 중간 섹션(70c) 사이에는 작은(예를 들어, 100V 이하) 전위차가 있을 수 있다. 일 실시예에서 편향기(235)의 어레이는 튜브(70)의 최하류 섹션(70b)과 실질적으로 동일한 전위에 있다. 변형예에서, 편향기(235)의 어레이와 튜브(70)의 최하류 섹션(70c) 사이에는 작은(예를 들어, 100V 이하) 전위차가 있을 수 있다. 본 발명의 실시예는 튜브(70)의 섹션(70a, 70b, 70c)의 종단부(71) 및 단부(72)에서 임의의 원치 않는 전기장, 예를 들어 전자의 빔 및 서브 빔의 경로에 구체적으로 작동하거나 작용하는 전기장을 최소화할 것으로 예상된다.
일 실시예에서, 편향기(235)의 어레이는 정전식 구성요소를 포함한다. 튜브(70)의 섹션(70b, 70c) 사이에 편향기(235) 어레이를 제공함으로써, 편향기(235) 어레이의 작동은 튜브(70)에 의해 방해받지 않는다. 편향기 어레이(235)는 편향기 어레이(235)가 편향기 어레이(235)에 의해 생성된 정전기장을 튜브(70)가 차폐하지 않도록 튜브(70)에 대해 위치되어 편향기가 멀티 빔에서 전자의 서브 빔 상에서 작동할 수 있다.
도 15은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치(40)의 개략적인 다이어그램이다. 전자 장치(40)는 멀티 빔 경로를 따라 샘플(208)을 향해 전자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된다. 예를 들어, 소스(121)에서 샘플(208)까지의 하전 입자 경로의 일부로 사용된다. 하전 입자 경로는 하전 입자 빔 경로 및 멀티 빔 경로를 포함할 수 있다. 도 14를 참조하여 위에서 설명한 전자 장치(40)의 피처들, 예를 들어 도 14를 참조하여 명시적으로 설명되고 도 14의 설명이 참조하는 다른 실시예에서 설명되는 피처들은, 반복을 피하기 위해 이하에서 다시 설명하지 않는다. 즉, 이하의 설명은 도 14를 참조하여 도시하고 설명한 배열과의 차이점만을 언급한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 장치(40)는 매크로 스캔 편향기(236)를 포함한다. 매크로 스캔 편향기(236)는 예를 들어 전극의 서브 빔을 샘플 표면 위로 스캔하고 서브 빔의 중간 초점 또는 그 근처에 위치시키는 서브 빔의 시준을 위한 편향기 어레이(235)의 기능을 대체하기 위한 것이다.
일 배열에서, 매크로 스캔 편향기(236)는 서브 빔이 샘플(208)의 표면에 대해, 예를 들어 샘플(208) 위에서 스캔되게끔 서브 빔을 편향시키도록 구성된다. 매크로 스캔 편향기(236)는 튜브(70)의 빔 하류에 위치할 수 있다. 대안적으로, 매크로 스캔 편향기(236)는 튜브(70)의 빔 하류 최단부의 빔 상류에 위치할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 매크로 스캔 편향기(236)는 자기 구성요소(자기 요소, 자기 부품 또는 자기 부분으로도 지칭될 수 있음)를 포함한다. 매크로 스캔 편향기(236)의 자기 구성요소는 바람직하게는 튜브(70) 외부에 위치한다. 튜브(70)는 예를 들어 전자 장치(40)의 1차 축을 따라 볼 때 멀티 빔의 경로에 대해 매크로 스캔 편향기(236)의 방사상 내측에 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 빔 하류 장치(42)의 최상류 정전식 구성요소는 튜브(70)의 단부(72) 또는 빔 하류 섹션(70b)과 상이한 전위에 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 배열에서, 튜브(70)의 바로 빔 하류에 위치한 정전식 구성요소는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류 전극(253)일 수 있다. 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b)은 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류 전극(253)에 대한 전위차에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(50)를 통해 전위차를 제공함으로써, 전자 광학 소자(41)의 최상류 정전식 구성요소와 튜브(70)의 단부(72) 사이에 전기장이 생성된다. 전기장은 멀티 빔에서 전자의 서브 빔을 시준하도록 구성된다. 전기장은 전자의 멀티 빔에 작용하도록 구성된 하프 렌즈(237)로서, 예를 들어 시준 정전 렌즈로서, 즉 서브 빔을 시준함으로써 기능할 수 있다.
도 15에 도시되고 또한 도 14와 관련하여 설명된 바와 같이, 실시예에서, 집속 렌즈(231)의 배열은 서브 빔의 중간 초점이 튜브(70)의 단부(72)와 샘플(208) 사이에 위치하게끔 서브 빔을 시준하도록 구성된다. 중간 초점은 튜브(70)와 제어 렌즈 어레이(250) 사이에 있을 수 있다. 중간 초점의 평면은 튜브(70)의 단부와 정전식 장치(41)의 상부 플레이트 사이의 간격에 대응할 수 있다. 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b)의 단부(72)는 하프 렌즈(237)가 중간 초점에서 또는 그 근처에서 서브 빔에 작용하도록 구성될 수 있다. 중간 초점의 평면은 서브 빔의 경로를 따른 자기 매크로 스캔 편향기(236)의 위치에 대응할 수 있다.
도 14에 도시된 배열에서, 편향기(235)의 어레이는 스캐닝 및 시준 기능을 모두 수행하도록 구성될 수 있다. 도 15에 도시된 배열에서, 매크로 스캔 편향기(236)는 스캐닝 기능을 수행할 수 있다. 튜브(70)의 바로 빔 하류에 위치한 전기장에 의해 형성된 하프 렌즈(237)는 시준 기능을 수행할 수 있다. 그러한 배열에서는 편향기(235)의 배열을 제공하는 것이 불필요할 수 있다.
일 실시예에서, 집속 렌즈 어레이(231)의 전극 중 적어도 하나는 집속 렌즈 어레이(231)가 위치하는 튜브(70)의 섹션(70a, 70b) 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 전위에 있다. 전술된 바와 같이, 일 실시예에서, 집속 렌즈(231)의 어레이는 전자들이 각각의 렌즈에 들어가고 나갈 때 동일한 에너지를 갖는 3 개의 플레이트 어레이(231a, 231b, 231c)로 형성되며, 이 구성은 아인젤 렌즈(Einzel lens)라고 칭해질 수 있다. 실시예에서, 상류의 플레이트 어레이(231a)는 튜브(70)의 빔 상류 섹션(70a)과 실질적으로 동일한 전위에 있다. 변형에서, 상류의 플레이트 어레이(231a)와 튜브(70)의 빔 상류 섹션(70a) 사이에는 작은(예를 들어, 100V 이하) 전위차가 있을 수 있다. 일 실시예에서, 하류의 플레이트 어레이(231c)는 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b)과 실질적으로 동일한 전위에 있다. 변형에서, 하류의 플레이트 어레이(231c)와 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b) 사이에는 작은(예를 들어, 100V 이하) 전위차가 있을 수 있다. 본 발명의 실시예는 집속 렌즈 어레이(231)에 인접한 빔 상류 섹션(70a)의 단부(72)와 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b)의 종단부(71)에서 원치 않는 전기장을 최소화할 것으로 예상된다. 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b)의 단부(72)는 예를 들어 빔 하류 섹션(70b) 종단부의 빔 하류 장치(42)와 관련하여 하프 렌즈(237)를 형성하도록 단부(72)에 인접한 전기장을 제공하도록 제어된다.
일 실시예에서, 튜브(70)의 바로 빔 하류에 위치하는 전자 광학 소자(41)의 정전식 구성요소는 튜브(70)의 애노드(122) 및/또는 빔 상류 섹션(70a)과 유사한(또는 동일한) 전위를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b)과 튜브(70)의 바로 빔 하류에 위치하는 전자 광학 소자(41)의 정전식 구성요소 사이의 전위차가 제어될 수 있다. 튜브(70)의 빔 상류 섹션(70a)과 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b) 사이에는 전위차가 존재할 수 있다. 전위차는 적어도 1kV, 선택적으로는 적어도 2kV, 선택적으로는 적어도 5kV일 수 있다. 전위차는 최대 10kV, 선택적으로 최대 5kV일 수 있다. 빔 상류 플레이트 어레이(231a)와 빔 하류 플레이트 어레이(231c) 사이에는 전위차가 존재할 수 있다. 전위차는 적어도 1kV, 선택적으로는 적어도 2kV, 선택적으로는 적어도 5kV일 수 있다. 전위차는 최대 10kV, 선택적으로 최대 5kV일 수 있다. 전자는 집속 렌즈 어레이(231)의 각 렌즈에 들어가고 나갈 때 약간 다른 에너지를 가질 수 있다. 집속 렌즈 어레이(231)는 실질적으로 아인젤 렌즈 어레이로서 기능한다.
도 16은 일 실시예에 따른 예시적인 전자 장치(40)의 개략적인 다이어그램이다. 전자 장치(40)는 멀티 빔 경로를 따라 샘플(208)을 향해 전자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된다. 예를 들어, 소스(121)에서 샘플(208)까지의 하전 입자 경로의 일부로 사용된다. 하전 입자 경로는 하전 입자 빔 경로 및 멀티 빔 경로를 포함할 수 있으며, 도 14를 직접 참조하여 상술한 전자 장치(40)의 피처들은 전술된 실시예 및 도면을 참조하여 반복을 피하기 위해 이하에서는 다시 설명하지 않는다. 이하에 설명되는 피처들은 일반적으로 도 14에 도시된 배열과 상이하다. 빔 하류 섹션(70b)은 멀티 빔이 발산할 때와 시준할 때 멀티 빔의 서브 빔을 따르고 그 주위를 둘러싼다는 점에 유의한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 장치(40)는 매크로 시준기(238)를 포함한다. 매크로 시준기(238)는 자기 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 매크로 시준기(238)는 적어도 한 쌍의 자기 코일을 포함할 수 있다. 자기 코일은 전자의 서브 빔이 매크로 시준기(238)를 통해 투사될 때 전자의 서브 빔이 각도 방향을 유지하도록 배열될 수 있다. 즉, 매크로 시준기는 예를 들어 빔 배열의 그리드에 대해 그리드 대칭 각도 회전 속성(즉, 제로 회전 또는 비회전 속성)을 갖는 자기 렌즈 배열일 수 있다. 따라서, 회전 위치는 그리드의 회전 대칭 각도에 상대적일 수 있으며, 예를 들어 정사각형 그리드의 경우 90도, 육각형 그리드의 경우 60도일 수 있다. 빔 배열의 회전(또는 적어도 회전 대칭 각도에 대한 순 그리드 회전)은 매크로 시준기의 하류 및 빔 상류에 위치하는 그리드의 회전 위치가 일치하도록 제어되어야 한다. 매크로 시준기는 두 개의 회전적으로 반대인 자기 렌즈, 또는 두 개 이상의 회전적으로 상쇄하는 자기 렌즈를 효과적으로 포함할 수 있다. 서브 빔의 경로에 대한 각 자기 렌즈의 회전 효과는 다른 렌즈의 회전 효과를, 예를 들어, 전체적인(net) 효과에 대해 실질적으로 제거하도록 서로 상쇄된다. 따라서 렌즈 배열, 또는 렌즈 배열의 적어도 일부는 회전 방지 특성을 갖는다. 매크로 시준기(238)는 튜브(70) 외부에 위치할 수 있다. 튜브(70)는 매크로 시준기(238)의 방사상 내측에 위치될 수 있다. 튜브 내에 자기 시준 렌즈를 갖는 것이 가능하더라도 이러한 배열은 공학적 문제를 야기한다. 렌즈 배열이 빔 배열에 제로 각도 회전을 적용할 수 있는 것으로 예상되지만, 렌즈 배열은 잔여각 또는 그리드 대칭 각도를 빔 배열의 경로에 적용할 수도 있다. 따라서, 렌즈 배열은 그리드, 즉 빔 배열의 회전 대칭 각도에 대해 잔여각 변위를 적용한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 전자 광학 소자(41)는 매크로 스캔 편향기(236)를 포함한다. 매크로 스캔 편향기(236)는 도 15를 참조하여 위에서 설명한 바와 같을 수 있다.
도 14에 도시된 배열에서, 편향기(235)의 어레이는 스캐닝 및 시준 기능을 모두 수행하도록 구성될 수 있다. 도 16에 도시된 배열에서, 매크로 스캔 편향기(236)는 스캐닝 기능을 수행할 수 있다. 매크로 시준기(238)는 시준 기능을 수행할 수 있다. 편향기(235)의 배열을 제공하는 것이 필요하지 않을 수도 있다. 튜브(70)의 빔 하류 섹션(70b)은 집속 렌즈 어레이(231)와 빔 하류 장치(42) 사이에서 연장될 수 있다. 이러한 배열에서 튜브(70)에는 두 개의 섹션, 즉 빔 상류 섹션(70a) 및 빔 하류 섹션(70b)이 존재할 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 튜브(70)의 단부(72) 또는 종단부(71) 또는 튜브(70)의 섹션(70a, 70b, 70c)과 관련된 필드에 의해 생성되는 서브 빔의 하나 이상의 수차를 감소시키는 하나 이상의 수차 보정기가 제공된다. 일 실시예에서 빔 하류 장치(42)는 하나 이상의 수차 보정기를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 수차 보정기가 튜브(70)의 빔 하류 최단부의 빔 상류에 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 수차 보정기는 도 14 내지 16에 도시된 집속 렌즈 어레이(231)와 연관될 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 수차 보정기는 도 13 및 14에 도시된 편향기 어레이와 연관될 수 있다. 각각의 수차 보정기는 정전식 구성요소 및/또는 자기 구성요소를 포함할 수 있다. 정전식 구성요소는 튜브(70)의 하류[예를 들어, 빔 하류 장치(42)에 포함됨], 튜브(70) 내부 또는 튜브(70)의 인접한 섹션 사이에 있을 수 있다. 자기 구성요소는 튜브(70)의 하류[예를 들어, 빔 하류 장치(42)에 포함됨], 바람직하게는 튜브(70)의 외부 또는 튜브(70)의 인접한 섹션 사이에 있을 수 있다.
본 발명은 여러 상이한 툴 아키텍처들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(40)는 멀티 빔의 복수의 전자 광학 컬럼을 포함할 수 있다. 전자 광학 컬럼은 전술된 실시예 또는 양태 중 임의의 것에서 설명된 전자 광학 소자(41)를 포함할 수 있다. 복수의 전자 광학 컬럼(또는 멀티-컬럼 툴)으로서, 디바이스들은 2 내지 100 이상의 전자 광학 컬럼들일 수 있는 어레이로 배치될 수 있다. 전자 장치(40)는 도 4에 대해 설명되고 도시된 바와 같은, 또는 도 5에 대해 설명되고 도시된 바와 같은 실시예의 형태를 취할 수 있다. 전자 광학 컬럼은 선택적으로 소스를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(40)는 도면들, 예를 들어 적어도 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 복수의 전자 광학 장치들을 멀티 컬럼 장치로서 포함한다. 이러한 멀티 컬럼 장치는 직사각형 또는 육각형 패턴과 같은 어레이로 배열된 복수의 전자 광학 컬럼을 포함할 수 있다. 멀티 컬럼 장치의 각 컬럼은 본 명세서의 도 3을 참조하여 개시된 배열의 피처 및 기능을 특징으로 할 수 있다. 대안적으로, 멀티 컬럼 장치는, 예를 들어 규칙적인 패턴을 갖는 배열로 배열되고, 도 4에 도시되고 참조하여 설명된 전자 광학 소자(41)의 피처 및 기능을 구성하는 복수의 컬럼을 포함할 수 있으며, 이는 다음과 같은 차이점을 제외하고는, 도 4에 도시되고 참조하여 설명된 전자 광학 소자(41)와 동일한 특징을 갖는다. 이러한 차이점은 예를 들어 대물 렌즈 어레이 어셈블리에 통합된 시준 편향기와 같은 시준기 어레이를 갖는 것을 포함하며, 예를 들어 서브 빔 형성 어레이(252)의 어퍼처의 바로 빔 하류에 위치하는 것이 바람직하다. 각각의 시준 편향기는 멀티 빔의 각 서브 빔에 할당된다. 차이점은 예를 들어 대물 렌즈 어레이(241)와 연관된 대물 렌즈 어레이 어셈블리에 통합된 스캔 편향기의 어레이를 포함할 수 있다. 스캔 편향기 어레이와 시준기 어레이를 갖는 것은 그러한 장치가 자기 대신 정전식이기 때문에 유익하다. 자기 장치를 갖는 전자 광학 컬럼 아키텍쳐는 멀티 컬럼 배열의 주변 기둥과 자기 장치의 간섭으로 인해 가능하더라도 멀티 컬럼 배열에 통합하기 어렵다.
일 실시예에서는 샘플(208)을 향해 전자의 멀티 빔을 투영하는 방법이 제공된다.
실시예에서, 방법은 전자 빔을 방출하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 방법은 전자 광학 소자(41)를 사용하여 전자 빔으로부터 유도된 전자의 멀티 빔의 서브 빔을 샘플(208)을 향해 투영하는 단계를 포함한다. 전자의 멀티 빔은 샘플(208)의 결함을 검출하기 위한 것일 수 있다.
실시예에서, 상기 방법은 멀티 빔 경로를 둘러싸는 튜브(70)를 사용하여 샘플(208)을 향해 전자 빔을 가속시키는 단계를 포함하며, 이는 하전 입자 경로의 적어도 일부로 지칭될 수 있고 1차 빔 경로 및/또는 멀티 빔의 경로일 수 있다. 튜브는 접지와의 제1 전위차에서 작동한다.
실시예에서, 방법은 샘플(208)을 접지로부터의 제2 전위차로 유지하는 단계를 포함한다. 제1 전위차는 제2 전위차보다 크다. 제2 전위차는 실질적으로 0일 수 있다.
소정 방식으로 전자 빔을 조작하기 위해 제어 가능한 구성요소들 또는 요소들의 구성요소 또는 시스템에 대한 언급은, 설명된 방식으로 전자 빔을 조작하기 위해 구성요소를 제어하는 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛을 구성하는 것을 포함하며, 선택적으로 이 방식으로 전자 빔을 조작하기 위해 구성요소를 제어하는 다른 제어기들 또는 디바이스(예를 들어, 전압 공급기 및/또는 전류 공급기)을 사용하는 것도 포함한다. 예를 들어, 전압 공급기가 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛의 제어 하에, 비-제한된 목록에서 제어 렌즈 어레이(250), 대물 렌즈 어레이(241), 집속 렌즈(231), 보정기, 시준기 요소 어레이 및 스캔 편향기 어레이(235, 265)를 포함하는 1 이상의 구성요소에 전기적으로 연결되어, 구성요소들에 전위들을 적용할 수 있다. 스테이지와 같은 작동 가능한 구성요소는 하나 이상의 제어기, 제어 시스템 또는 제어 장치를 사용해 구성요소의 작동을 제어하여 빔 경로와 같은 다른 구성요소에 대해 상대적으로 움직이도록 제어할 수 있다.
본원에 설명된 실시예는 빔 또는 멀티 빔 경로를 따라 어레이로 배열된 일련의 어퍼처 어레이 또는 전자 광학 요소의 형태를 취할 수 있으며, 이는 소스와 샘플 사이의 하전 입자 경로를 따르는 것, 예를 들어 1차 빔 및/또는 복수의 서브 빔과 같은 멀티 빔의 경로를 따르는 것이다. 이러한 전자-광학 요소들은 정전식일 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 빔 제한 어퍼처 어레이로부터 샘플 이전의 서브 빔 경로에서의 마지막 전자 광학 요소에 이르는 모든 전자 광학 요소들은 정전식일 수 있고, 및/또는 어퍼처 어레이 또는 플레이트 어레이의 형태일 수 있다.
일부 구성들에서, 전자 광학 요소들 중 1 이상은 MEMS(microelectromechanical system)으로서 (즉, MEMS 제조 기술들을 사용하여) 제조된다. MEMS는 미세제조 기술들을 사용하여 제조되는 소형화된 기계 및 전자기계 요소들이다. 예를 들어, 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 MEMS 모듈이다.
일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 장치(40) 내에서 교체가능하도록 구성된다. 일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 현장 교체 가능하도록 구성된다. 현장 교체 가능한 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 전자 장치(40)의 섹션만이 열린다(vent). 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)와 동일한 모듈에 있고, 즉 대물 렌즈 어레이 어셈블리 또는 대물 렌즈 구성부를 형성할 수 있거나, 또는 별개의 모듈 내에 있을 수 있다.
상부와 하부, 상류와 하류, 위와 아래에 대한 언급들은 샘플(208)에 부딪히는 빔 또는 전자의 멀티 빔의 빔-상류 및 빔-하류 방향(통상적으로 항상 수직인 것은 아님)에 평행한 방향들을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 빔 상류 및 빔 하류에 대한 언급들은 현재 중력장과 무관하게 빔 경로에 관한 방향들을 지칭하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 샘플의 정성적 평가(예컨대, 합격/불합격)를 수행하는 툴, 샘플의 정량적 측정(예컨대, 피처의 크기)을 수행하는 툴 또는 샘플의 맵 이미지를 생성하는 툴일 수 있다. 평가 시스템의 예시들은 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 툴(예를 들어, 메트로-검사 툴)이다. 전자 광학 컬럼은 검사 툴 또는 메트로-검사 툴과 같은 평가 시스템의 구성요소, 또는 e-빔 리소그래피 툴의 일부일 수 있다. 본 명세서에서 툴에 대한 어떠한 언급은 디바이스, 장치 또는 시스템을 포함하는 것으로 의도되며, 툴은 함께 위치될 수도 있고 위치되지 않을 수도 있는, 그리고 특히 예를 들어 데이터 처리 요소들에 대해, 분리된 공간들에 위치될 수도 있는 다양한 구성요소들을 포함한다.
"서브 빔" 및 "빔릿"이라는 용어들은 본 명세서에서 교환 가능하게 사용되며, 둘 다 모(parent) 방사선 빔을 나누거나 분할함으로써 모 방사선 빔으로부터 파생되는 여하한의 방사선 빔을 포함하는 것으로 이해된다. "조작기"라는 용어는 렌즈 또는 편향기와 같이 서브 빔 또는 빔릿의 경로에 영향을 미치는 여하한의 요소를 포괄하는 데 사용된다.
빔 경로 또는 서브 빔 경로를 따라 정렬되는 요소들에 대한 언급은 각 요소들이 빔 경로 또는 서브 빔 경로를 따라 위치됨을 의미하는 것으로 이해된다.
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 사상은 다음 청구항들 및 항목들에 의해 표시되는 것으로 의도된다.
1 항: 멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 장치로서, 하전 입자 장치는: 샘플을 향해 하전 입자 빔(또는 1차 빔 경로)을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스(바람직하게는 소스에서 샘플을 향한 하전 입자 경로의 일부를 포함하는 1차 빔 경로); 멀티 빔 경로(바람직하게는 샘플을 향한 하전 입자 경로의 일부를 포함)를 따라 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 샘플을 향해 투영하도록 구성된 하전 입자 광학 장치[하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔(바람직하게는 샘플을 향한 하전 입자의 경로의 일부를 포함)은 하전 입자 빔으로부터 파생됨]; 접지 전위(또는 바람직하게는 적어도 접지 전위에 근접하는 근접 전위)와의 제1 전위차에서 작동하도록 구성되는, 멀티 빔 경로를 둘러싸는 튜브; 및 접지 전위와의 제2 전위차에서 샘플을 지지하도록 구성된 지지체(제1 전위차와 제2 전위차에는 차이가 존재하여 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 가속시킴)를 포함하고, 제1 전위차는 제2 전위차보다 큰, 하전 입자 장치. 샘플을 향한 하전 입자의 경로는 멀티 빔의 경로를 포함할 수 있다. 샘플을 향한 하전 입자의 경로는 1차 빔(또는 하전 입자 빔)의 경로를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 1차 빔은 멀티 빔 경로의 빔 상류에 위치한다. 튜브는 샘플을 향한 하전 입자 경로의 일부를 따라 연장되어 이를 둘러쌀 수 있다. 튜브는 단일 빔의 경로 및/또는 멀티 빔 경로를 따라 연장되어 이를 둘러쌀 수 있다. 하전 입자 빔 경로의 상이한 부분(예를 들어 멀티 빔의 경로와 1차 빔의 경로)은 튜브의 상이한 또는 별도의 섹션과 연관될 수 있다.
2 항: 샘플을 향해 멀티 빔 경로를 따라 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 장치로서, 하전 입자 장치는: 하전 입자 경로를 따라 샘플을 향해 하전 입자 빔(또는 1차 빔)을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스 [하전 입자 경로가 1차 빔 경로(또는 하전 입자 빔의 경로)를 포함함]를 포함하고, 하전 입자 광학 장치는 샘플을 향해 멀티 빔 경로를 따라 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 투영하도록 구성되고, 하전 입자 경로, 하전 입자 빔으로부터 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔이 파생되며, 바람직하게는 하전 입자의 멀티 빔이 1차 빔 경로의 멀티 빔 경로 하류의 일부를 따라 존재하고; 접지 전위와의 제1 전위차에서 작동하도록 구성되며, 하전 입자 경로의 적어도 일부(예: 1차 빔 경로)를 둘러싸는 튜브; 및 접지 전위와의 제2 전위차에서 샘플을 지지하도록 구성된 지지체(제1 전위차와 제2 전위차에는 차이가 존재하여 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 가속시킴)를 포함하고, 제1 전위차는 제2 전위차보다 큰, 하전 입자 장치.
3 항: 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 튜브는 적어도 하나의 섹션을 포함하며, 각 섹션은 하전 입자 경로, 예를 들어 멀티 빔 경로를 따라 서로 다른 위치를 따라 연장되고, 예를 들어 멀티 빔 경로의 적어도 일부를 둘러싸는 것이 바람직하며, 튜브는 하전 입자 빔의 경로를 따라 연장되는 적어도 하나의 섹션을 포함하고, 바람직하게는 공통 방향으로 연장되는 다른 섹션을 포함하며, 공통 방향은 실질적으로 소스로부터 샘플로의 하전 입자의 경로 및/또는 소스로부터 샘플로의 하전 입자의 경로 기하학적 축을 포함하는 것이 바람직한, 하전 입자 장치.
4 항: 제 3 항에 있어서, 하전 입자 광학 장치의 적어도 일부가 튜브의 빔 하류 최단부의 하류 또는 튜브의 적어도 일부의 빔 하류에 위치하고, 튜브의 빔 하류 최단부의 하류 또는 튜브의 적어도 일부의 빔 하류에 위치하며, 멀티 빔 경로는 튜브의 빔 하류 최단부의 단부 또는 튜브의 적어도 일부의 빔 하류에 위치하고, 바람직하게는 하전 입자 광학 장치의 적어도 일부의 하류, 바람직하게는 빔 하류 장치의 일부, 바람직하게는 빔 하류 장치의 최상류 부분에 위치하는, 하전 입자 장치.
5 항: 제 3 항에 있어서, 튜브의 빔 하류 최단부와 빔 하류 장치의 최상류 정전식 구성요소 사이의 전위차는 바람직하게는 접지 전위에 대해 제1 전위차보다 작은, 하전 입자 장치.
6 항: 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 빔 하류 장치의 최상류 정전식 구성요소는 튜브의 빔 하류 최단부와 동일한, 바람직하게는 제1 전위차보다 작은 전위에 있는, 하전 입자 장치.
7 항: 제 5 항에 있어서, 빔 하류 장치의 최상류 정전식 구성요소가 튜브의 빔 하류 최단부와 상이한 전위에 있고, 빔 하류 장치의 최상류 정전식 구성요소과 튜브의 빔 하류 단부 사이의 전기장이 하전 입자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔을 시준하는, 하전 입자 장치.
8 항: 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 하류 장치는 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔 경로를 위한 어퍼처의 어레이가 획정되는 빔 상류 플레이트(up-beam plate)(즉, 장치의 최상류 정전식 구성요소)를 포함하는, 하전 입자 장치.
9 항: 제 8 항에 있어서, 빔 하류 장치는 복수의 플레이트를 포함하고, 복수의 플레이트에는 각각 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔 경로를 위한 어퍼처의 어레이가 획정되며, 복수의 플레이트는 빔 상류 플레이트를 포함하는, 하전 입자 장치.
10 항: 제 9 항에 있어서, 빔 상류 플레이트는 서브 빔 형성 어레이이고, 어퍼처는 하전 입자 소스로부터의 하전 입자 빔으로부터 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 형성하도록 구성되는, 하전 입자 장치.
11 항: 제 10 항에 있어서, 복수의 플레이트는 빔 성형 어퍼처 어레이를 포함하고, 빔 성형 어퍼처 어레이에는 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 성형하기 위한 빔 성형 어퍼처의 어레이가 획정되며, 빔 성형 어퍼처 어레이는 빔 상류 플레이트의 빔 하류에 위치하는, 하전 입자 장치.
12 항: 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 하류 장치는 하전 입자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔을 샘플에 집속시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈를 포함하는 대물 렌즈 어레이를 포함하는, 하전 입자 장치.
13 항: 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 하류 장치는 검출기를 포함하는, 하전 입자 장치.
14 항: 제 13 항에 있어서, 검출기는 빔 하류 장치의 플레이트들 중 하나 이상에 포함된 검출기 어레이를 포함하는, 하전 입자 장치.
15 항: 제 14 항에 있어서, 검출기 어레이는 하전 입자들의 멀티 빔의 각각의 서브 빔과 연관된 검출기 요소를 포함하는, 하전 입자 장치.
16 항: 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 검출기 어레이의 적어도 일부는 샘플에 근접해 있는, 하전 입자 장치.
17 항: 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 검출기의 어레이의 적어도 일부는 빔 하류 장치의 최하류 플레이트에 포함되는, 하전 입자 장치.
18 항: 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 검출기 어레이의 적어도 일부는 샘플을 향하는, 하전 입자 장치.
19 항: 제 3 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 광학 장치는 하전 입자 빔의 각 부분을 편향시켜 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔이 샘플을 스캐닝하도록 구성되는 스캔 편향기를 포함하는, 하전 입자 장치.
20 항: 제 19 항에 있어서, 스캔 편향기는 매크로 스캔 편향기를 포함하는, 하전 입자 장치.
21 항: 제 20 항에 있어서, 매크로 스캔 편향기는 매크로 자기 편향기를 포함하는, 하전 입자 장치.
22 항: 제 21 항에 있어서, 자기 편향기는 튜브 외부에 위치하는, 하전 입자 장치.
23 항: 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캔 편향기는 정전식 편향기를 포함하는, 하전 입자 장치.
24 항: 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캔 편향기는 서브 빔이 샘플 상에서 스캔되게 하기 위해 하전 입자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔을 편향시키도록 구성된 편향기의 어레이를 포함하는, 하전 입자 장치.
25 항: 제 24 항에 있어서, 편향기는 하전 입자들의 멀티 빔의 각각의 서브 빔들을 시준하도록 더 구성되는, 하전 입자 장치.
26 항: 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캔 편향기의 적어도 일부는 튜브 내부에 위치하는, 하전 입자 장치.
27 항: 제 19 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캔 편향기의 적어도 일부는 튜브의 인접한 섹션들 사이에 위치하는, 하전 입자 장치.
28 항: 제 3 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 광학 장치는 튜브의 인접한 섹션들 사이에 위치하는 적어도 하나의 정전식 구성요소를 포함하는, 하전 입자 장치.
29 항: 제 28 항에 있어서, 정전식 구성요소는 정전식 구성요소가 위치하는 튜브의 섹션들 중 적어도 하나와 실질적으로 동일한 전위에 있는, 하전 입자 장치.
30 항: 제 29 항에 있어서, 정전식 구성요소는 멀티 빔의 경로를 따라 복수의 플레이트를 포함하고, 각 플레이트에는 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔의 경로를 위한 어퍼처의 어레이가 획정되며, 빔 상류 플레이트 및 빔 하류 플레이트 중 적어도 하나는 튜브의 인접한 섹션과 동일한 전위에 있는, 하전 입자 장치.
31 항: 제 30 항에 있어서, 빔 상류 플레이트는 서브 빔 형성 어레이이고, 어퍼처는 하전 입자 소스로부터의 하전 입자 빔으로부터 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 형성하도록 구성되는, 하전 입자 장치.
32 항: 제 28 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 튜브의 인접한 섹션 사이에 위치한 적어도 하나의 정전식 구성요소는 하전 입자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔의 하전 입자를 각각의 중간 초점으로 지향시키도록 구성된 집속 렌즈의 어레이를 포함하는, 하전 입자 장치.
33 항: 제 32 항에 있어서, 서브 빔들을 시준하도록 구성된 시준기를 더 포함하는, 하전 입자 장치.
34 항: 제 33 항에 있어서, 시준기는 중간 초점의 평면에 또는 그 주위에 위치하는, 하전 입자 장치.
35 항: 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 튜브의 인접 섹션들 사이에 위치되는 적어도 하나의 정전식 구성요소는 시준기의 적어도 일부를 포함하는, 하전 입자 장치.
36 항: 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 시준기는 하전 입자들의 멀티 빔의 각각의 서브 빔들을 시준하도록 구성된 매크로 시준기를 포함하는, 하전 입자 장치.
37 항: 제 36 항에 있어서, 매크로 시준기는 자기 구성요소를 포함하는, 하전 입자 장치.
38 항: 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서, 매크로 시준기는 튜브 외부에 위치하는, 하전 입자 장치.
39 항: 제 36 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 매크로 시준기는 정전식 구성요소를 포함하는, 하전 입자 장치.
40 항: 제 36 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 매크로 시준기는 중간 초점을 포함하는 중간 초점면에 또는 그 근처에 위치하는, 하전 입자 장치.
41 항: 제 1 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 광학 장치의 최하류에 있는 구성요소와 접지 전위 사이의 전위차는 제1 전위차보다 작은, 하전 입자 장치.
42 항: 제 42 항에 있어서, 최하류에 있는 구성요소는 제2 전위차에 근접한 전위를 갖는, 하전 입자 장치.
43 항: 제 1 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 소스는 캐소드 및 애노드(캐소드 및 애노드는 상기 캐소드와 상기 애노드 사이의 전위차로 작동하여 상기 하전 입자 빔을 방출하도록 구성됨)를 포함하고, 튜브는 애노드와 동일한 전위에 있는, 하전 입자 장치.
44 항: 제 43 항에 있어서, 튜브는 애노드에 전기적으로 연결되는, 하전 입자 장치.
45 항: 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전위차는 실질적으로 0인, 하전 입자 장치.
46 항: 제 1 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플은 접지 전위에 있는, 하전 입자 장치.
47 항: 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 투영하는 방법으로서, 상기 방법은: 하전 입자 빔을 방출하는 단계; 하전 입자 광학 장치를 사용하여 하전 입자 빔으로부터 유도된 하전 입자 멀티 빔의 샘플 서브 빔을 향해 멀티 빔 경로를 따라 투영하는 단계; 멀티 빔 경로를 둘러싸는 튜브를 사용하여 샘플을 향해 하전 입자 빔을 가속시키는 단계(튜브는 접지 전위와의 제1 전위차에서 작동함); 및 샘플을 접지 전위와의 제2 전위차로 유지하는 단계를 포함하며, 제1 전위차는 제2 전위차보다 크고, 상기 방법은, 바람직하게는 1차 빔으로부터 멀티 빔의 서브 빔을 생성하는 단계를 포함하며, 하전 입자의 경로는 하전 입자 빔과 멀티 빔 경로를 포함하고, 1차 빔 경로는, 바람직하게는 하전 입자 빔으로부터 서브 빔 생성의 빔 상류에 위치하는, 방법.
위의 설명은 예시를 위한 것이지 제한하려는 것이 아니다. 따라서 당업자에게는 아래에 기재된 청구범위를 벗어나지 않고 설명된 바와 같이 수정이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.
Claims (15)
- 멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 장치로서, 상기 하전 입자 장치는:
샘플을 향해 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스;
멀티 빔 경로를 따라 하전 입자의 멀티 빔의 서브 빔을 상기 샘플을 향해 투영하도록 구성된 하전 입자 광학 장치 - 상기 하전 입자의 멀티 빔의 상기 서브 빔은 상기 하전 입자 빔으로부터 파생됨 - ;
접지 전위와의 제1 전위차에서 작동하도록 구성된, 상기 멀티 빔 경로를 둘러싸는 튜브; 및
상기 접지 전위와의 제2 전위차에서 상기 샘플을 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 제1 전위차와 상기 제2 전위차에는 차이가 존재하여 상기 하전 입자의 멀티 빔을 상기 샘플을 향해 가속시킴 - 를 포함하고,
상기 제1 전위차는 상기 제2 전위차보다 큰, 하전 입자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 튜브는 적어도 하나의 섹션을 포함하며, 각 섹션은 상기 멀티 빔 경로를 따라 상이한 위치들을 따라서 연장되고 상기 멀티 빔 경로를 둘러싸는, 하전 입자 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 하전 입자 광학 장치의 적어도 일부는 상기 튜브의 빔 하류 최단부의 하류에 위치하고, 상기 튜브의 상기 빔 하류 최단부의 하류에 위치하는 상기 하전 입자 광학 장치는 빔 하류 장치(down-beam device)인, 하전 입자 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 튜브의 상기 빔 하류 최단부와 상기 빔 하류 장치의 최상류 정전식 구성요소 사이의 전위차는 상기 제1 전위차보다 작은, 하전 입자 장치. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 빔 하류 장치의 상기 최상류 정전식 구성요소는 상기 튜브의 상기 빔 하류 최단부와 동일한 전위에 있는, 하전 입자 장치. - 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 하류 장치는 상기 하전 입자의 멀티 빔의 상기 서브 빔 경로를 위한 어퍼처의 어레이가 획정되는 빔 상류 플레이트(up-beam plate)(즉, 상기 장치의 상기 최상류 정전식 구성요소)를 포함하는, 하전 입자 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 빔 하류 장치는 복수의 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 플레이트 각각에는 상기 하전 입자의 멀티 빔의 상기 서브 빔 경로를 위한 어퍼처의 어레이가 획정되며, 상기 복수의 플레이트는 상기 빔 상류 플레이트를 포함하는, 하전 입자 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 빔 상류 플레이트는 서브 빔 형성 어레이이고, 상기 어퍼처는 상기 하전 입자 소스로부터의 상기 하전 입자 빔으로부터 상기 하전 입자의 멀티 빔의 상기 서브 빔을 형성하도록 구성되는, 하전 입자 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 플레이트는 빔 성형 어퍼처 어레이를 포함하고, 상기 빔 성형 어퍼처 어레이에는 상기 하전 입자의 멀티 빔의 상기 서브 빔을 성형하기 위한 빔 성형 어퍼처의 어레이가 획정되며, 상기 빔 성형 어퍼처 어레이는 상기 빔 상류 플레이트의 하류에 위치하는, 하전 입자 장치. - 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 하류 장치는 상기 하전 입자의 멀티 빔의 각각의 서브 빔을 상기 샘플에 집속시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈를 포함하는 대물 렌즈 어레이를 포함하는, 하전 입자 장치. - 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 하류 장치는 검출기를 포함하고, 상기 검출기의 어레이의 적어도 일부는 상기 빔 하류 장치의 최하류 플레이트 내에 포함되는, 하전 입자 장치. - 제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전 입자 광학 장치는 상기 하전 입자 빔의 각각의 부분을 편향시켜 상기 하전 입자의 멀티 빔의 상기 서브 빔이 상기 샘플을 스캔하도록 구성되는 스캔 편향기를 포함하는, 하전 입자 장치. - 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전 입자 광학 장치는 상기 튜브의 인접한 섹션들 사이에 위치하는 적어도 하나의 정전식 구성요소를 포함하는, 하전 입자 장치. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전 입자 광학 장치의 최하류 구성요소와 상기 접지 전위 사이의 전위차는 상기 제1 전위차보다 작은, 하전 입자 장치. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하전 입자 소스는 캐소드 및 애노드 - 상기 캐소드 및 상기 애노드는 상기 캐소드와 상기 애노드 사이의 전위차로 작동하여 상기 하전 입자 빔을 방출하도록 구성됨 - 를 포함하고, 상기 튜브는 상기 애노드와 동일한 전위에 있으며, 상기 샘플은 상기 접지 전위에 있는, 하전 입자 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP21199203.7A EP4156227A1 (en) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | Charged particle apparatus and method |
| EP21199203.7 | 2021-09-27 | ||
| PCT/EP2022/074525 WO2023046440A1 (en) | 2021-09-27 | 2022-09-02 | Charged particle apparatus and method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240060853A true KR20240060853A (ko) | 2024-05-08 |
Family
ID=77998767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247013869A KR20240060853A (ko) | 2021-09-27 | 2022-09-02 | 하전 입자 장치 및 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240242921A1 (ko) |
| EP (2) | EP4156227A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024536793A (ko) |
| KR (1) | KR20240060853A (ko) |
| CN (1) | CN118476003A (ko) |
| IL (1) | IL311571A (ko) |
| TW (1) | TWI846063B (ko) |
| WO (1) | WO2023046440A1 (ko) |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2934707B2 (ja) * | 1989-06-19 | 1999-08-16 | 株式会社ニコン | 走査電子顕微鏡 |
| JP2919170B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1999-07-12 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
| EP2503587A3 (en) | 2003-03-10 | 2017-08-23 | Mapper Lithography Ip B.V. | Apparatus for generating a plurality of beamlets |
| KR101605865B1 (ko) * | 2008-04-15 | 2016-03-24 | 마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이. | 투사 렌즈 배열체 |
| TWI497557B (zh) | 2009-04-29 | 2015-08-21 | Mapper Lithography Ip Bv | 包含靜電偏轉器的帶電粒子光學系統 |
| NL1036912C2 (en) | 2009-04-29 | 2010-11-01 | Mapper Lithography Ip Bv | Charged particle optical system comprising an electrostatic deflector. |
| NL2007604C2 (en) | 2011-10-14 | 2013-05-01 | Mapper Lithography Ip Bv | Charged particle system comprising a manipulator device for manipulation of one or more charged particle beams. |
| NL2006868C2 (en) | 2011-05-30 | 2012-12-03 | Mapper Lithography Ip Bv | Charged particle multi-beamlet apparatus. |
| JP5836838B2 (ja) * | 2012-02-27 | 2015-12-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| US9275817B2 (en) * | 2012-04-09 | 2016-03-01 | Frederick Wight Martin | Particle-beam column corrected for both chromatic and spherical aberration |
| US10056228B2 (en) * | 2014-07-29 | 2018-08-21 | Applied Materials Israel Ltd. | Charged particle beam specimen inspection system and method for operation thereof |
| US10395887B1 (en) | 2018-02-20 | 2019-08-27 | Technische Universiteit Delft | Apparatus and method for inspecting a surface of a sample, using a multi-beam charged particle column |
| US10504687B2 (en) | 2018-02-20 | 2019-12-10 | Technische Universiteit Delft | Signal separator for a multi-beam charged particle inspection apparatus |
| JP6987233B2 (ja) * | 2018-05-22 | 2021-12-22 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置及びその軸調整方法 |
| US10748739B2 (en) | 2018-10-12 | 2020-08-18 | Kla-Tencor Corporation | Deflection array apparatus for multi-electron beam system |
| US10978270B2 (en) | 2018-12-19 | 2021-04-13 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device, interchangeable multi-aperture arrangement for a charged particle beam device, and method for operating a charged particle beam device |
| US20200303156A1 (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Beam splitter for a charged particle device |
| US20200373115A1 (en) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | Fei Company | Multi-beam scanning electron microscope |
| DE102019004124B4 (de) * | 2019-06-13 | 2024-03-21 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Teilchenstrahl-System zur azimutalen Ablenkung von Einzel-Teilchenstrahlen sowie seine Verwendung und Verfahren zur Azimut-Korrektur bei einem Teilchenstrahl-System |
| JP7308581B2 (ja) * | 2019-10-18 | 2023-07-14 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 荷電粒子ビーム装置、複合荷電粒子ビーム装置、及び荷電粒子ビーム装置の制御方法 |
| EP3869535A1 (en) * | 2020-02-21 | 2021-08-25 | ASML Netherlands B.V. | Charged particle assessment tool, inspection method |
-
2021
- 2021-09-27 EP EP21199203.7A patent/EP4156227A1/en not_active Withdrawn
-
2022
- 2022-09-02 KR KR1020247013869A patent/KR20240060853A/ko unknown
- 2022-09-02 CN CN202280078644.5A patent/CN118476003A/zh active Pending
- 2022-09-02 WO PCT/EP2022/074525 patent/WO2023046440A1/en active Application Filing
- 2022-09-02 EP EP22772953.0A patent/EP4409617A1/en active Pending
- 2022-09-02 IL IL311571A patent/IL311571A/en unknown
- 2022-09-02 JP JP2024517178A patent/JP2024536793A/ja active Pending
- 2022-09-22 TW TW111135838A patent/TWI846063B/zh active
-
2024
- 2024-03-27 US US18/618,957 patent/US20240242921A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI846063B (zh) | 2024-06-21 |
| IL311571A (en) | 2024-05-01 |
| TW202328812A (zh) | 2023-07-16 |
| WO2023046440A1 (en) | 2023-03-30 |
| EP4156227A1 (en) | 2023-03-29 |
| EP4409617A1 (en) | 2024-08-07 |
| JP2024536793A (ja) | 2024-10-08 |
| US20240242921A1 (en) | 2024-07-18 |
| CN118476003A (zh) | 2024-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3852127A1 (en) | Charged particle assessment tool, inspection method | |
| US20230326715A1 (en) | Charged particle system, method of processing a sample using a multi-beam of charged particles | |
| WO2022058252A1 (en) | Objective lens array assembly, electron-optical system, electron-optical system array, method of focusing, objective lens arrangement | |
| US20240029995A1 (en) | Electron-optical system and method of operating an electron-optical system | |
| US20230230795A1 (en) | Charged particle assessment tool, inspection method | |
| EP3971939A1 (en) | Charged particle assessment tool, inspection method | |
| KR20230098813A (ko) | 대물 렌즈 어레이 조립체, 전자-광학 시스템, 전자-광학 시스템 어레이, 포커싱 방법 | |
| KR20240060853A (ko) | 하전 입자 장치 및 방법 | |
| EP4250332A1 (en) | Charged particle apparatus and method | |
| EP4086933A1 (en) | Charged particle system, method of processing a sample using a multi-beam of charged particles | |
| US20240145208A1 (en) | Charged particle apparatus and method | |
| US20240136147A1 (en) | Charged particle-optical device, charged particle apparatus and method | |
| EP4439621A1 (en) | Shield arrangement for electron-optical module | |
| EP4095881A1 (en) | Charged particle device | |
| EP3975222A1 (en) | Charged particle assessment tool, inspection method | |
| CN118901117A (zh) | 带电粒子装置和方法 | |
| CN117813669A (zh) | 带电粒子装置及方法 | |
| CN117730392A (zh) | 补偿电极畸变的影响的方法、评估系统 |