KR20240074791A - 향상된 고 랜딩 에너지 후방 산란 하전 입자 이미지 분해능을 위한 에너지 대역 통과 필터링 - Google Patents

Abstract

일부 실시예는 매몰 구조체의 이미지를 형성하는 방법 또는 장치와 관련되며, 방법은: 소스로부터 1차 하전 입자를 방출하는 단계; 샘플로부터 복수의 2차 하전 입자를 수신하는 단계; 및 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

향상된 고 랜딩 에너지 후방 산란 하전 입자 이미지 분해능을 위한 에너지 대역 통과 필터링

[관련 출원에 대한 상호 참조]

본 출원은 2021년 10월 12일에 출원된 미국 특허출원 63/254,838에 대한 우선권을 주장하며, 그 전문은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.

[기술분야]

본 명세서의 설명은 검출기 및 검출 방법에 관한 것이며, 특히 하전 입자 검출에 적용될 수 있는 검출기 및 검출 방법에 관한 것이다.

검출기는 물리적으로 관측 가능한 현상을 감지하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자현미경과 같은 하전 입자 빔 툴은, 샘플로부터 투사된 하전 입자를 수신하고 검출 신호를 출력하는 검출기를 포함할 수 있다. 검출 신호는 검사 중인 샘플 구조체들의 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있으며, 예를 들어 샘플 내의 결함을 드러내는 데 사용될 수 있다. 많은 수의 조밀하게 배치되고 소형화된 집적 회로(IC) 구성요소들을 포함할 수 있는 반도체 디바이스의 제조에서, 샘플 내 결함의 검출은 점점 더 중요해지고 있다. 검사 시스템은 이러한 목적을 위한 전용 툴로서 제공될 수 있다.

반도체 디바이스가 계속 소형화됨에 따라, 검출기를 포함한 검사 시스템에 대한 요구 성능은 계속해서 높아질 것이다. 예를 들어, 메모리 디바이스에 사용될 수 있는 수직 구조체들의 증가하는 종횡비와 더불어 디자인 룰(design rules)의 계속되는 축소로 DRAM 및 논리 디바이스에서 보다 엄격한 오버레이 성능이 요구됨으로 인해, 고(high) 랜딩 에너지(LE) 기능(예: 30keV 이상)을 갖춘 전자 빔(E-빔) 시스템이 큰 관심을 끌었다. 고 LE 시스템은, 1차 전자(PE)의 강력한 침투(penetration) 능력과, 후방 산란 전자(BSE)들이 샘플 재료로부터 빠져나와 검출기에 도달할 수 있게 하는 큰 BSE 운동량(momentum)으로 인해, 트렌치/홀 저면 검사, 매몰(buried) 결함/공극(void) 감지 및 오버레이/투시(see-through) 메트롤로지 등과 같은 용도에서 큰 잠재력을 보인다. 그러나 이러한 시스템에서 PE의 큰 에너지량은 샘플 내의 훨씬 더 큰 상호작용 부피(interaction volume)로 이어져 이미지 품질의 저하를 야기할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 하전 입자 빔에 기반한 검출 시스템 및 방법을 제공한다. 일부 실시예에서, 샘플 검출을 수행하도록 구성된 하전 입자 빔 시스템이 제공될 수 있다. 검출 방법은, 샘플로부터 방출되는 하전 입자들을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 매몰 구조체의 이미지를 형성하는 방법은: 소스로부터 1차 하전 입자를 방출하는 단계; 샘플로부터 복수의 2차 하전 입자를 수신하는 단계; 및 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.

전술한 개괄적인 설명 및 후술할 상세한 설명은 단지 예시와 설명을 위한 것이며, 청구될 수 있는 개시된 실시예들을 제한하지 않음이 이해되어야 한다.

본 발명의 전술된 양태 및 다른 양태들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 다이어그램으로 나타낸다.
도 2a 및 2b는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 전자 빔 툴의 하나의 예일 수 있는 하전 입자 빔 장치를 도시하는 다이어그램이다.
도 3은, 본 발명의 실시예와 일치하는, 웨이퍼 검사에 사용될 수 있는 기판을 다이어그램으로 나타낸다.
도 4는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 샘플로부터 방출된 2차 입자의 수집(collection)을 다이어그램으로 나타낸다.
도 5는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 검출기의 일부를 구성할 수 있는 감지 요소를 도시한다.
도 6은, 본 발명의 실시예와 일치하는, 시간에 따른 검출 신호 강도를 나타내는 그래프이다.
도 7a는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 낮은 랜딩 에너지를 가진 BSE 검출을 도시한다.
도 7b는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 높은 랜딩 에너지를 가진 BSE 검출을 도시한다.
도 8은, 본 발명의 실시예와 일치하는, 샘플의 x-방향에서의 거리에 따른 BSE 수율을 나타내는 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는, 침투 깊이와 하전 입자 에너지 사이의 관계를 도시하며, 본 발명의 실시예와 일치하는 오버레이 측정치를 판정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 10a 내지 10e는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 제 1 랜딩 에너지에 대한 BSE 검출을 도시한다.
도 11a 내지 11e는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 제 2 랜딩 에너지에 대한 BSE 검출을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는, 본 발명의 실시예와 일치하는, BSE 방출 에너지, BSE 수집 수율 및 1차 전자 랜딩 에너지 간의 대응 관계들을 도시한다.
도 13은, 본 발명의 일부 실시예와 일치하는, 오버레이 측정치를 판정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 14는, 본 발명의 일부 실시예와 일치하는, 오버레이 측정치를 판정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.

이제 예시적인 실시예에 대한 상세한 참조가 이루어지며, 실시예의 예들은 도면에 도시되어 있다. 아래의 설명은 첨부된 도면을 참조하며, 상이한 도면에서의 동일한 번호들은 달리 표시되지 않는 한 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 예시적인 실시예에 대해 아래의 설명에서 제시된 구현 형태는 본 발명과 일치하는 모든 구현 형태를 나타내는 것은 아니다. 대신에, 이들 구현 형태는 첨부된 청구항들에서 언급될 수 있는 주제에 관련된 양태들과 일치하는 장치, 시스템 및 방법의 예시들에 불과하다.

전자 디바이스는, 기판이라고 하는 실리콘 조각 상에 형성되는 회로들로 구성된다. 많은 회로들이 동일한 실리콘 조각에 함께 형성될 수 있으며, 이를 집적 회로 또는 IC라고 일컫는다. 기술이 발달함에 따라 이러한 회로들의 크기는 더 많은 회로들이 기판 상에 피팅(fit)될 수 있도록 극적으로 감소하였다. 예를 들어, 스마트폰의 IC 칩은 손톱 크기만큼 작지만 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락 굵기의 1/1,000 미만이다.

이러한 극히 작은 IC를 만드는 것은 복잡하고, 시간 소모적이며, 비용이 많이 드는 공정이고, 흔히 수백 개의 개별 단계들을 수반한다. 단 한 단계에서 오류가 발생해도 완성된 IC에서 결함을 유도하여 이를 쓸모없게 만들 잠재력이 있다. 따라서, 제조 공정의 한 가지 목표는 이러한 결함을 피하여 공정에서 만들어진 기능 IC의 수를 최대화하는 것, 즉 공정의 전체 수율을 향상시키는 것이다.

수율을 향상시키는 한 가지 요소는, 칩 제조 공정을 모니터링하여 충분한 수의 기능 집적 회로들을 생산하도록 보장하는 것이다. 공정을 모니터링하는 한 가지 방식은 다양한 형성 단계에서 칩 회로 구조체들을 검사하는 것이다. 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 검사가 수행될 수 있다. SEM은 이러한 극히 작은 구조체들을 이미징하는 데 사용되어, 실질적으로 구조체들의 "사진"을 촬영할 수 있다. 이미지는 구조체가 적절하게 형성되었는지, 그리고 적절한 위치에 형성되었는지를 판정하는 데 사용될 수 있다. 구조체에 결함이 있는 경우 공정은 결함이 다시 발생할 가능성이 적도록 조정될 수 있다. 스루풋(예컨대, 시간당 처리되는 샘플 수)을 향상하기 위해서는 가능한 한 빠르게 검사를 수행하는 것이 바람직하다.

SEM 이미지는, 1차 전자 빔이 예를 들어 래스터(rastor) 패턴으로 샘플의 표면을 가로질러 스캔할 때 빔에 의해 조사(irradiated)되는 위치들에 대응하는 픽셀들로 이루어질 수 있다. 통상적으로 픽셀의 분해능(예: 이미지를 이루는 개별 픽셀들의 수)이 높을수록 이미지 품질이 높아진다. 픽셀이 많을수록 이미지의 디테일은 더 세밀해진다. IC 내 관심 구조체(structures of interest)들이 점점 작아짐에 따라, 구조체들을 정확하게 관측하기 위해 보다 높은 분해능의 SEM 이미지를 생성하는 것이 더욱 중요해질 수 있다. 그러나 높은 랜딩 에너지(LE)를 가진 1차 전자 빔을 사용하면 분해능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

일부 응용 분야의 경우 SEM 시스템에서 높은 랜딩 에너지를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. SEM의 전자 소스는 높은 LE를 갖는 1차 전자 빔을 생성할 수 있으며 이 빔은 샘플 상에 투영된다. 고 에너지 전자는 샘플의 재료 깊숙이 침투할 수 있으며 샘플에 대한 추가적인 정보를 드러낼 수 있기 때문에 이미징에 유용할 수 있다. 고 LE SEM 시스템은, 트렌치나 홀의 저면 검사, 결함이나 공극과 같은 매몰 피처들의 검출, 그리고 오버레이 메트롤로지(예: 적층 구조체들의 정렬 분석)를 수행할 수 있도록 하거나 그 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나, 1차 전자 빔 내 전자의 에너지가 더 높다는 것은 전자가 샘플에 충돌할 때 비교적 큰 부피의 샘플 재료와 상호작용할 수 있음을 의미한다(즉, "상호작용 부피"). 고 에너지 전자는 보다 깊이 침투할 수 있지만, 샘플의 재료를 빠져나가기 전에 다른 임의의 방향으로 산란될 수도 있다. 픽셀들이 2차원 맵을 형성하는 데 사용될 수 있고 전자들이 좌우 방향(side-to-side directions)으로 분산될 수 있기 때문에, 이러한 산란은 이미징 분해능에 문제를 일으킬 수 있다.

전술한 바와 같이, SEM 이미지는 픽셀들로 구성될 수 있다. SEM의 1차 빔이 샘플을 가로질러 스캔할 때, 2차 전자(SE) 및 후방 산란 전자(BSE)와 같은 2차 입자들이 검출기에 의해 검출될 수 있으며, 그로부터 수집된 정보가 이미지 내 각각의 픽셀을 형성하는 데 사용될 수 있다. 그러나, LE가 높을수록 샘플 내의 상호작용 부피는 증가할 수 있다. 상호작용 부피의 증가는 측방향 영역(lateral regions)(예: 픽셀로 구성된 이미지를 정의하는 2차원 평면의 측면에 있는 영역들)을 아우를 수 있다. 검출된 전자로부터의 정보를 기반으로 픽셀들이 형성될 수도 있지만, 이웃하는 픽셀들로부터의 정보가 오버랩(overlap)될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 픽셀에 대응하는 검출된 전자들이, 이웃 픽셀들에서 확인되는 편이 더 적절했을 구조체들에 관한 정보를 포함하게 될 수 있다. 이러한 효과로 인해 SEM 이미지의 분해능이 저하될 수 있고, 생성된 이미지가 흐려질(blurry) 수 있다.

본 발명의 일부 실시예는, 전자와 같은 하전 입자들을 그 에너지에 기반하여 검출하기 위한 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. 검출기에 도달하는 2차 하전 입자의 에너지와 입자의 샘플 내 침투 깊이 사이에 상관관계가 있을 수 있다. 에너지와 깊이 사이의 관계를 이용하여 샘플의 특정 영역에 대응하는 전자들을 필터링하거나 분리(isolate)할 수 있다. 형성된 이미지의 분해능을 향상시키기 위해 특정한 영역들을 타겟으로 삼을 수 있다. 예를 들어, 상호작용 부피 내의 넥(neck) 영역은 상대적으로 좁은 너비를 가질 수 있다. 이에 비해, 상호작용 부피 내의 벌브(bulb) 영역은 인접한 픽셀들과 오버랩될 수 있는 비교적 넓은 너비를 가질 수 있다. 넥 영역으로부터 나온 전자들이 이미지 내 하나의 픽셀을 형성하는 데 사용될 수 있으며 이미지는 향상된 분해능을 가질 수 있다. 대역 통과 필터링(band-pass filtering)과 유사한 기술이 사용될 수 있다.

본 발명의 목적 및 장점은, 본 명세서에서 논의되는 실시예들에 제시된 요소 및 조합에 의해 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 반드시 이러한 예시적인 목적이나 장점을 달성해야만 하는 것은 아니며, 일부 실시는 언급된 목적이나 장점 중 어느 것도 달성하지 않을 수도 있다.

본 발명의 범위를 제한하지 않고, 일부 실시예는 전자빔("e-빔")을 활용하는 시스템에서 시스템 및 방법을 제공하는 맥락에서 설명될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다른 유형의 하전 입자 빔도 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 웨이퍼 검사 또는 오버레이 측정을 위한 시스템 및 방법은, 광학 이미징, 광자 검출, x-선 검출, 이온 검출 등과 같은 다른 이미징 시스템에서 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "또는"이라는 용어는 특별히 달리 명시되지 않는 한, 실현 불가능한 경우를 제외하고 가능한 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, 구성요소가 A 또는 B를 포함한다고 명시된 경우, 특별히 달리 명시되지 않거나 실현 불가능한 경우를 제외하고, 구성요소는 A 또는 B를 포함하거나 A와 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예로서, 구성요소가 A, B, 또는 C를 포함한다고 명시된 경우, 특별히 달리 명시되거나 실현 불가능한 경우를 제외하고, 구성요소는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B 및 C를 포함할 수 있다. "적어도 하나"와 같은 표현은 반드시 뒤에 오는 목록 전체를 수식하는 것은 아니며 목록의 각각의 구성요소를 반드시 수식하는 것도 아니므로, "A, B 및 C 중 적어도 하나"는 A 하나만을 포함하거나, B 하나만을 포함하거나, C 하나만을 포함하거나, A, B 및 C의 여하한의 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. "A 및 B 중 하나" 또는 "A및 B 중 어느 하나"라는 문구는 A 하나 또는 B 하나를 포함하는 것으로 가장 폭넓게 해석되어야 한다.

이제, 본 발명의 실시예와 일치하는, 웨이퍼 검사에 사용될 수 있는 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(10)을 도시하는 도 1에 대한 참조가 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, EBI 시스템(10)은 메인 챔버(11), 로드/록 챔버(load/lock chamber: 20), 전자 빔 툴(100)[예: 주사전자현미경(SEM)] 및 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module, EFEM: 30)을 포함한다. 전자 빔 툴(100)은 메인 챔버(11) 내에 배치되며 이미징에 사용될 수 있다. EFEM(30)은 제 1 로딩 포트(loading port)(30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가적인 로딩 포트들을 포함할 수 있다. 제 1 로딩 포트(30a)와 제 2 로딩 포트(30b)는, 검사될 웨이퍼(예: 반도체 웨이퍼 또는 다른 재료로 만들어진 웨이퍼) 또는 샘플(웨이퍼 및 샘플은 본 명세서에서 "웨이퍼"로 통칭될 수 있음)을 담는 웨이퍼 전면 개방 통합 포드(front opening unified pods, FOUP)를 수용한다.

EFEM(30) 내의 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 웨이퍼를 로드/록 챔버(20)로 이송할 수 있다. 로드/록 챔버(20)는, 로드/록 챔버(20) 내의 가스 분자들을 제거하여 대기압보다 낮은 제 1 압력에 도달하도록 하는 로드/록 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 1 압력에 도달한 후, 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 웨이퍼를 로드/록 챔버(20)에서 메인 챔버(11)로 이송할 수 있다. 메인 챔버(11)는, 메인 챔버(11) 내의 가스 분자들을 제거하여 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력에 도달하도록 하는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(100)에 의하여 검사된다. 전자 빔 툴(100)은 단일 빔 시스템이거나 다중 빔 시스템일 수 있다. 제어기(109)가 전자 빔 툴(100)에 전자적으로 연결되며, 또한 다른 구성요소에도 전자적으로 연결될 수 있다. 제어기(109)는 EBI 시스템(10)의 다양한 제어를 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수 있다. 도 1에서 제어기(109)는 메인 챔버(11), 로드/록 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조체 외부에 있는 것으로 도시되어 있지만, 제어기(109)는 구조체의 일부일 수도 있다는 점이 이해된다.

EBI 시스템(10)에 의해 형성되거나 EBI 시스템에 포함될 수 있는 하전 입자 빔 현미경은, 예를 들어 나노미터 스케일의 분해능을 가질 수 있으며, 웨이퍼 상의 IC 구성요소를 검사하기 위한 실용적인 툴 역할을 할 수 있다. 전자 빔 시스템을 사용하면, 1차 전자 빔의 전자들을 검사 중인 샘플(예: 웨이퍼) 상의 프로브 스폿(probe spots)에 포커싱할 수 있다. 1차 전자와 웨이퍼의 상호 작용에 따라 2차 입자 빔들이 형성될 수 있다. 2차 입자 빔은, 1차 전자와 웨이퍼의 상호 작용으로 인해 생성되는 후방 산란 전자(BSE), 2차 전자(SE), 또는 오제(Auger) 전자 등을 포함할 수 있다. 2차 입자 빔들의 특성(예: 강도)은 웨이퍼의 내부 또는 외부 구조나 재료의 특성에 따라 달라질 수 있으며, 따라서 웨이퍼가 결함을 포함하는지 여부를 나타낼 수 있다.

2차 입자 빔들의 강도 또는 다른 파라미터는 검출기를 사용하여 측정될 수 있다. 2차 입자 빔들은 검출기 표면 상에 빔 스폿(beam spots)을 형성할 수 있다. 검출기는 검출된 2차 입자 빔들의 강도를 나타내는 전기 신호(예: 전류, 전하, 전압 등)를 생성할 수 있다. 전기 신호는, 추가적인 구성요소(예: 아날로그-디지털 변환기)를 포함할 수 있는 측정 회로로 측정하여, 검출된 전자의 분포를 얻을 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는, 웨이퍼 표면에 입사하는 1차 전자 빔의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여 사용되어, 검사 중인 웨이퍼 구조 또는 재료의 이미지를 재구성할 수 있다. 재구성된 이미지는 웨이퍼 내부 또는 외부 구조나 재료의 다양한 피처(features)를 드러내기 위해 사용될 수 있으며, 웨이퍼에 존재할 수 있는 결함들을 드러내기 위해 사용될 수 있다. 검출기는 에너지 분별(energy-discriminating) 검출기를 포함할 수 있다. 검출기는, 개별 전자 도달 이벤트(arrival events)를 계수(count)하고 특징짓도록 구성될 수 있다. 검출기의 예들은 미국 특허출원 공개공보 2019/0378682호에서 주어지며, 그 전문이 참조에 의해 통합된다.

도 2a는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 전자 빔 툴(100)의 하나의 예일 수 있는 하전 입자 빔 장치를 도시한다. 도 2a는 웨이퍼 상의 다수의 위치를 동시에 스캔하기 위해 1차 전자 빔으로부터 형성된 복수의 빔릿(beamlets)을 사용하는 장치를 도시한다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 전자 빔 툴(100A)은 전자 소스(202), 건 어퍼처(204), 콘덴서 렌즈(206), 전자 소스(202)로부터 방출되는 1차 전자 빔(210), 소스 변환 유닛(212), 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(214, 216, 및 218), 1차 투영 광학 시스템(220), 웨이퍼 스테이지(도 2a에는 도시되지 않음), 다수의 2차 전자 빔(236, 238, 및 240), 2차 광학 시스템(242), 및 전자 검출 디바이스(244)를 포함할 수 있다. 전자 소스(202)는 1차 전자 빔(210)의 전자와 같은 1차 입자들을 생성할 수 있다. 제어기, 이미지 처리 시스템 등이 전자 검출 디바이스(244)에 커플링(coupled)될 수 있다. 1차 투영 광학 시스템(220)은, 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226) 및 대물 렌즈(228)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(244)는 검출 하위 영역(246, 248, 250)을 포함할 수 있다.

전자 소스(202), 건 어퍼처(204), 콘덴서 렌즈(206), 소스 변환 유닛(212), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226) 및 대물 렌즈(228)는 장치(100A)의 1차 광축(260)과 정렬될 수 있다. 2차 광학 시스템(242) 및 전자 검출 디바이스(244)는 장치(100A)의 2차 광축(252)과 정렬될 수 있다.

전자 소스(202)는 캐소드, 추출기, 또는 애노드를 포함할 수 있으며, 캐소드에서 1차 전자를 방출하고 추출 또는 가속하여 크로스오버(208)(가상 또는 실제)를 갖는 1차 전자 빔(210)을 형성할 수 있다. 1차 전자 빔(210)은 크로스오버(208)에서 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 건 어퍼처(204)는 1차 전자 빔(210)의 주변 전자(peripheral electrons)를 차단하여 프로브 스폿(270, 272, 및 274)의 크기를 줄일 수 있다.

소스 변환 유닛(212)은 이미지 형성 요소의 어레이(도 2a에는 도시되지 않음) 및 빔 제한 어퍼처의 어레이(도 2a에는 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 소스 변환 유닛(212)의 예는 미국 특허 9,691,586호, 미국 특허출원 공개공보 2017/0025243호, 및 국제 출원 PCT/EP2017/084429호에서 찾을 수 있으며, 이들 모두는 그 전문이 참조에 의해 통합된다. 이미지 형성 요소의 어레이는 마이크로 편향기 또는 마이크로 렌즈의 어레이를 포함할 수 있다. 이미지 형성 요소의 어레이는 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(214, 216, 및 218)으로 크로스오버(208)의 복수의 평행 이미지(가상 또는 실제)를 형성할 수 있다. 빔 제한 어퍼처의 어레이는 복수의 빔릿(214, 216, 및 218)을 제한할 수 있다.

콘덴서 렌즈(206)는 1차 전자 빔(210)을 포커싱할 수 있다. 소스 변환 유닛(212) 하류(downstream)의 빔릿(214, 216, 및 218)의 전류는, 콘덴서 렌즈(206)의 포커싱 파워를 조정함으로써 또는 빔 제한 어퍼처 어레이 내의 대응하는 빔 제한 어퍼처의 반경방향 크기를 변경함으로써 변경될 수 있다. 콘덴서 렌즈(206)는 조정 가능한 콘덴서 렌즈일 수 있으며, 그 제 1 주 평면(principal plane)의 위치가 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 조정 가능한 콘덴서 렌즈는 자성을 갖도록 구성될 수 있으며, 이로 인해 축외(off-axis) 빔릿(216, 218)이 빔릿 제한 어퍼처들 상에 회전 각도를 가진 상태로 랜딩할 수 있다. 회전 각도는 조정 가능한 콘덴서 렌즈의 포커싱 파워 및 제 1 주 평면의 위치에 따라 변경된다. 일부 실시예에서, 조정 가능한 콘덴서 렌즈는, 이동 가능한 제 1 주 평면을 갖는 회전 방지 렌즈를 포함하는 조정 가능한 회전 방지 콘덴서 렌즈일 수 있다. 조정 가능한 콘덴서 렌즈의 예는 미국 특허출원 공개공보 2017/0025241호에 더 설명되며, 그 전문이 참조에 의해 통합된다.

대물 렌즈(228)는 검사를 위해 빔릿(214, 216, 및 218)을 웨이퍼(230)에 포커싱할 수 있고, 웨이퍼(230)의 표면에 복수의 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 형성할 수 있다. 웨이퍼(230)로부터 방출된 2차 전자 빔릿(236, 238, 및 240)이 형성되어 빔 분리기(222)를 향해 다시 이동할 수 있다.

빔 분리기(222)는 정전 이중극장(dipole field) 및 자기 이중극장을 생성하는 빈 필터(Wien filter) 유형의 빔 분리기일 수 있다. 일부 실시예에서, 정전 및 자기 이중극장이 가해지면, 빔릿(214, 216, 및 218)의 전자에 정전 이중극장이 가하는 힘은 전자에 자기 이중극장이 가하는 힘과 크기가 동일하고 방향이 반대일 수 있다. 따라서 빔릿(214, 216, 및 218)은 편향 각도가 0인 채로 빔 분리기(222)를 직선으로 통과할 수 있다. 그러나, 빔 분리기(222)에 의해 생성된 빔릿(214, 216, 및 218)의 총 분산은 0이 아닐 수도 있다. 빔 분리기(222)는 빔릿(214, 216, 및 218)으로부터 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 분리할 수 있고 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 2차 광학 시스템(242)을 향해 지향시킬 수 있다.

편향 스캐닝 유닛(226)은 빔릿(214, 216, 및 218)을 편향시켜 웨이퍼(230) 표면상의 소정의 영역에 걸쳐 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 스캔할 수 있다. 프로브 스폿(270, 272, 및 274)에서 빔릿(214, 216, 및 218)이 입사되는 것에 응답하여, 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)이 웨이퍼(230)로부터 방출될 수 있다. 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)은, 2차 전자 및 후방 산란 전자를 포함하여, 에너지 분포를 갖는 전자들을 포함할 수 있다. 2차 광학 시스템(242)은 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 전자 검출 디바이스(244)의 검출 하위 영역(246, 248, 및 250) 상으로 포커싱할 수 있다. 검출 하위 영역(246, 248, 및 250)은 대응하는 2차 전자 빔(236, 238, 및 240)을 검출하고 웨이퍼(230) 표면의 이미지를 재구성하는 데 사용되는 대응하는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 검출 하위 영역(246, 248, 및 250)들은 개별 검출기 패키지, 개별 감지 요소, 또는 어레이 검출기의 개별 영역을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 검출 하위 영역은 하나의 감지 요소를 포함할 수 있다.

이제 도 2b를 참조하여 하전 입자 빔 장치의 또 다른 예가 논의된다. 전자 빔 툴(100B)[본 명세서에서는 장치(100B)라고도 칭함]은 전자 빔 툴(100)의 예일 수 있으며 도 2a에 도시된 전자 빔 툴(100A)과 유사할 수 있다. 그러나, 장치(100A)와 달리, 장치(100B)는 하나의 1차 전자 빔만을 사용하여 한 번에 웨이퍼 상의 하나의 위치를 스캔하는 단일 빔 툴일 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 장치(100B)는 전동식(motorized) 스테이지(134)에 의해 지지되어 검사 대상인 웨이퍼(150)를 유지(hold)하는 웨이퍼 홀더(136)를 포함한다. 전자 빔 툴(100B)은 전자 방출기를 포함하며, 전자 방출기는 캐소드(103), 애노드(121) 및 건 어퍼처(122)를 포함할 수 있다. 전자 빔 툴(100B)은 빔 제한 어퍼처(125), 콘덴서 렌즈(126), 컬럼 어퍼처(column aperture : 135), 대물 렌즈 조립체(132) 및 검출기(144)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 대물 렌즈 조립체(132)는 변형된 SORIL 렌즈일 수 있으며, 이 SORIL 렌즈는 극편(pole piece : 132a), 제어 전극(132b), 편향기(deflector : 132c) 및 여자 코일(132d)을 포함한다. 검출 또는 이미징 프로세스에서, 캐소드(103)의 팁(tip)에서 발산되는 전자 빔(161)은 애노드(121) 전압에 의해 가속되어 건 어퍼처(122), 빔 제한 어퍼처(125), 콘덴서 렌즈(126)를 통과하고, 변형된 SORIL 렌즈에 의해 프로브 스폿(170)으로 포커싱되어 웨이퍼(150)의 표면에 충돌할 수 있다. 프로브 스폿(170)은, 편향기(132c) 또는 SORIL 렌즈의 다른 편향기와 같은 편향기에 의해, 웨이퍼(150)의 표면을 가로질러 스캔될 수 있다. 웨이퍼 표면으로부터 발산되는 2차 전자 또는 산란된 1차 전자와 같은 2차 입자 또는 산란 입자가 검출기(144)에 의해 수집됨에 따라 빔의 강도를 측정하고 웨이퍼(150) 상의 관심 영역의 이미지를 재구성할 수 있다.

이미지 획득기(120), 저장소(130), 및 제어기(109)를 포함하는 이미지 처리 시스템(199)이 또한 제공될 수 있다. 이미지 획득기(120)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기(120)는, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말기, 개인용 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등을 포함하거나 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기(120)는, 도전체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 전자 빔 툴(100B)의 검출기(144)와 연결될 수 있다. 이미지 획득기(120)는 검출기(144)로부터 신호를 수신할 수 있고 이미지를 구성할 수 있다. 이미지 획득기(120)는 따라서 웨이퍼(150)의 이미지들을 획득할 수 있다. 이미지 획득기(120)는 또한, 다양한 후처리 기능, 이를테면 이미지를 평균화(averaging)하는 것, 윤곽을 생성하는 것, 획득된 이미지 상에 지시자(indicators)들을 중첩시키는 것 등을 수행할 수 있다. 이미지 획득기(120)는 획득된 이미지의 밝기 및 콘트라스트(contrast) 등의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 저장소(130)는, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 클라우드 저장소, 기타 유형의 컴퓨터 판독 가능 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장소(130)는 이미지 획득기(120)와 커플링될 수 있으며, 스캐닝된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지로 저장하거나 후처리된 이미지를 저장하는 데 사용될 수 있다. 이미지 획득기(120) 및 저장소(130)는 제어기(109)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득기(120), 저장소(130), 및 제어기(109)는 하나의 전자 제어 유닛으로서 함께 통합될 수 있다.

일부 실시예에서, 이미지 획득기(120)는 검출기(144)로부터 수신된 이미징 신호에 기반하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는, 웨이퍼(150)의 다양한 피처를 포함할 수 있는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 저장소(130)에 저장될 수 있다. 이미징은 이미징 프레임들을 기반으로 수행될 수 있다.

전자 빔 툴의 콘덴서 및 조명 광학기는, 전자기 사중극 전자 렌즈(electromagnetic quadrupole electron lenses)를 포함하거나 그에 의해 보조될 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전자 빔 툴(100B)은 제 1 사중극 렌즈(148) 및 제 2 사중극 렌즈(158)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 사중극 렌즈는 전자 빔을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 사중극 렌즈(148)는 빔 전류를 조정하도록 제어될 수 있고, 제 2 사중극 렌즈(158)는 빔 스폿 크기 및 빔 형상을 조정하도록 제어될 수 있다.

도 2b는, 웨이퍼(150)와 상호작용함으로써 2차 전자를 생성하도록 구성된 단일 1차 빔을 사용할 수 있는 하전 입자 빔 장치를 도시한다. 검출기(144)는 도 2b에 도시된 실시예에서와 같이 광축(105)을 따라 배치될 수 있다. 1차 전자 빔은 광축(105)을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 따라서, 검출기(144)는 그 중심에 홀을 포함하여 1차 전자 빔이 홀을 통과해 웨이퍼(150)에 도달하도록 할 수 있다. 도 2b는 중심에 개구부를 갖는 검출기(144)의 예를 도시한다. 그러나 일부 실시예에서는 1차 전자 빔이 따라 이동하는 광축에 대하여 축외로 배치된 검출기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 앞서 논의된 도 2a에 도시된 실시예에서와 같이, 빔 분리기(222)가 제공되어 2차 전자 빔들을 축외로 배치된 검출기를 향해 지향시킬 수 있다. 빔 분리기(222)는 도 2a에 도시된 바와 같이 2차 전자 빔 방향을 전자 검출 디바이스(244)를 향해 각도 α만큼 전환시키도록 구성될 수 있다.

하전 입자 빔 시스템의 검출기는 하나 이상의 감지 요소를 포함할 수 있다. 검출기는 단일 요소(single-element) 검출기를 포함하거나 다수의 감지 요소를 갖는 어레이를 포함할 수 있다. 감지 요소는 다양한 방식으로 하전 입자를 검출하도록 구성될 수 있다. 감지 요소는 하전 입자 계수용으로 구성될 수 있다. 하전 입자 계수에 유용할 수 있는 검출기 감지 요소들은 미국 특허출원 공개공보 2019/0378682호에서 논의되며, 그 전문이 참조에 의해 통합된다. 일부 실시예에서, 감지 요소는 신호 레벨(signal level) 강도 검출용으로 구성될 수 있다.

감지 요소는, 입사 에너지를 측정 가능한 신호로 변환할 수 있는 다이오드 또는 다이오드와 유사한 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기의 감지 요소는 PIN 다이오드를 포함할 수 있다. 본 개시 내용 전체에 걸쳐, 예컨대 특정 도면에서 감지 요소는 다이오드로 표현될 수 있지만, 감지 요소 또는 다른 구성요소는 다이오드, 저항기, 커패시터 등과 같은 전기 요소의 이상적인 회로 거동에서 벗어날 수 있다.

도 3은, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 기판(300)을 도시한다. 기판(300)은 오버레이 측정을 수행하는 데 유용한 타겟일 수 있다.

칩 상의 구조체들의 상대적 변위(displacements)를 측정하는 것은 반도체 산업에서 통상적인 작업이다. 전자 회로는 다수의 서로 다른 층(layers)들에 의해 웨이퍼 상에 구축될 수 있으며 층들은 칩의 올바른 작동을 보장하기 위해 서로 매우 정확하게 적층(stacked)되어야 한다. 전용 웨이퍼 오버레이 메트롤로지 시스템으로 층 배치를 모니터링할 수 있다. 이러한 시스템은, 두 기능 층에 모두 포함된 지정 타겟(dedicated targets)을 비교함으로써 웨이퍼 상의 두 기능 층 간의 상대적 변위(예: "오버레이 오차")를 측정할 수 있다. 리소그래피 공정에서, 층들을 정렬하고 패터닝된 피처들을 정확하게 형성하기 위한 피드백 또는 피드포워드 제어가 수행될 수 있도록 타겟 또는 기타 구조체의 파라미터를 모니터링할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 오버레이 타겟의 일부 구조체는 웨이퍼 내에, 예를 들어 절연체 필름 아래에 매몰될 수 있다. 기판(300)은 제 1 층에 형성된 제 1 격자(310) 및 제 2 층에 형성된 제 2 격자(320)를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가적인 층들에 추가 격자 또는 다른 구조체가 제공될 수도 있다.

관심 피처들은 샘플 내에서 다양한 깊이로 매몰되어 있을 수 있다. 다양한 유형의 피처들을 검출하는 데 다양한 유형의 신호 전자가 유용할 수 있다. 예를 들어, 1차 빔이 샘플에 조사되고, 샘플의 조사된 영역으로부터 2차 전자(SE) 및 후방 산란 전자(BSE)를 포함하는 신호 전자들이 방출될 수 있다. BSE는 샘플에서 상대적으로 더 깊은 깊이까지 침투할 수 있으며 상대적으로 더 높은 에너지를 가짐에 따라 샘플 재료를 빠져나가 검출기에 도달할 수 있다. 따라서 BSE는 매몰된 구조체를 탐지하는 데 유용할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 빔(331)이 기판(300)을 조사할 수 있고, BSE(332)가 검출기로 향할 수 있다. BSE(332)는 제 1 격자(310) 또는 제 2 격자(320)에 대한 정보를 나타낼 수 있다.

오버레이 측정치를 판정하는 것은 샘플의 서로 다른 층들로부터 신호를 검출하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플의 서로 다른 층들로부터의 신호 분리는, (i) 에너지 감응적(energy-sensitive) 검출, 또는 (ii) 상이한 랜딩 에너지(LE)를 가진 빔들을 사용한 이미징에 의해 달성될 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 2차 입자들의 수집을 도시하는 도 4에 대한 참조가 이루어진다. 하전 입자 빔 시스템(400)은 웨이퍼(401)를 검사하도록 구성될 수 있다. 시스템(400)은, 하전 입자 빔 소스(410), 빔 분리기(420), 대물부(430), 제 1 검출기(440), 제 2 검출기(450) 및 제 3 검출기(460)를 포함한다. 대물부(430)는 대물 렌즈를 포함할 수 있다. 제 1 검출기(440)는 저면 후방 산란 전자 검출기(bottom backscattered electron detector, BBD)를 포함할 수 있다. 제 2 검출기(450)는 SE 검출기를 포함할 수 있다. 제 3 검출기(460)는 BSE 검출기를 포함할 수 있다. 제 2 검출기(450) 또는 제 3 검출기(460)는 에너지 필터(470)를 포함할 수 있다. 에너지 필터(470)는 전원에 의해 동력을 공급받을 수 있고, 전자를 끌어당기도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 에너지 필터(470)에 전압이 가해짐에 따라 임계값(threshold)보다 낮은 에너지를 갖는 전자는 에너지 필터(470)로 끌어당겨질 수 있고, 임계값 이상의 에너지를 갖는 전자들만이 통과하여 제 3 검출기(460)에 도달할 수 있다. 에너지 필터(470)는 고역 통과 필터(high pass filter)로서 작용할 수 있다. 일부 실시예에서, 저역 통과 필터(low pass filter) 또는 다른 유형의 필터를 구현하기 위한 하드웨어가 제공될 수도 있다. 예를 들어, 전자는 분산 디바이스에 의해 편향되어, 특정 에너지의 전자들이 검출기로 향하도록 할 수 있다.

빔 분리기(420)는 빈 필터를 포함할 수 있다. 빔 분리기(420)는, 빔 소스(410)에 의해 생성된 1차 빔으로부터의 전자들은 편향되지 않고 직선으로 통과하는 한편 웨이퍼(490)로부터 빔 분리기(420)로 이동하는 신호 전자들은 그 파라미터에 따라 서로 다르게 편향되게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 에너지를 갖는 SE들은 제 2 검출기(450)로 지향되는 한편 상대적으로 높은 에너지를 갖는 BSE들은 제 3 검출기(460)로 지향될 수 있다. 에너지 필터(470)는 관심 전자에 대한 추가적인 선별을 가능하게 할 수 있다. 에너지 필터(470)를 사용하여, 특정 에너지의 BSE가 제 3 검출기(460)에 의해 검출될 수 있다.

제 1 검출기(440)는, 제 2 검출기(450) 또는 제 3 검출기(460)에 추가하여, 또는 그 대안으로 제공될 수 있다. 제 1 검출기(440)는 대물부(430)와 웨이퍼(401) 사이에 배열될 수 있다. 제 1 검출기(440)는 웨이퍼(401)로부터 방출되는 신호 전자를 실질적으로 모두 수집하도록 구성될 수 있다. 제 1 검출기(440)는 전자의 에너지에 기반하여 전자를 분별하도록 구성될 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예와 일치하는, 검출기의 일부를 구성할 수 있는 감지 요소를 도시하는 도 5에 대한 참조가 이루어진다. 도 5에 도시된 바와 같이, 감지 요소(311)는 p형 층(321), 진성(intrinsic) 층(322) 및 n형 층(323)의 반도체 구조를 포함할 수 있다. 감지 요소(311)는 애노드 및 캐소드와 같은 2개의 단자를 포함할 수 있다. 감지 요소(311)는 역바이어스(reverse biased)될 수 있고, 공핍 영역(330)이 형성되어 p형 층(321)의 길이의 일부, 실질적으로 진성 층(322)의 전체 길이, 그리고 n형 층(323)의 길이의 일부에 걸쳐 존재할 수 있다. 공핍 영역(330)에서 전하 캐리어는 제거될 수 있고, 공핍 영역(330)에서 생성된 새로운 전하 캐리어는 그 전하에 따라 스위핑될(swept away)수 있다. 예를 들어, 유입(incoming) 하전 입자가 센서 표면(301)에 도달하면 전자-정공 쌍이 생성될 수 있고, 정공(351)은 p형 층(321) 쪽으로 끌어당겨지는 한편 전자(352)는 n형 층(323) 쪽으로 끌어당겨질 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 표면(301)에 보호층이 제공될 수 있다. 유입 전자에 의해 여기된 전자-정공 쌍의 수는 유입 전자의 운동 에너지에 비례할 수 있다. 유입 전자의 운동 에너지는, 해당 전자의 샘플로부터의 방출 운동 에너지에 기반할 수 있다.

BSE 빔은 상대적으로 낮은 전류 밀도를 가진 상태로 검출기에 투사될 수 있다. 예를 들어, BSE는, 샘플 상의 1차 빔의 스폿 크기에 비해 상대적으로 넓은 면적에서 1차 빔이 조사된 샘플로부터 방출될 수 있다. 검출기는 복수의 감지 요소를 포함하는 어레이 검출기일 수 있다. 따라서, 검출기 내 임의의 하나의 감지 요소에서의 평균 전자 도달율(arrival rate)은 상대적으로 낮을 수 있고, 이에 따라 개별 전자 도달 이벤트가 쉽게 분별될 수 있다. 검출기의 감지 요소에 도달하는 유입 전자는, 감지 요소에서의 유입 전자 도달 이벤트에 반응하여 생성된 많은 전자-정공 쌍의 흐름으로 인해 전류 펄스를 생성할 수 있다. 전류 펄스의 강도는 유입 전자의 방출 운동 에너지에 대응할 수 있다. 검출기는 유입되는 전류 펄스를 분별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 임계값에 기반하여 BSE의 에너지 분석을 수행하기 위한 회로가 제공될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 감지 요소 및 회로는 시간에 기반하여 검출 신호를 출력할 수 있다. 도 6은, 가로축의 시간에 대하여 세로축에 검출 신호 강도를 임의 단위로 나타내는 그래프이다. 감지 요소에서의 하전 입자 도달 이벤트는 T₁, T₂, 및 T₃ 시점(time points)에 발생할 수 있다. 검출기는 하전 입자 도달 이벤트를 검출하도록 구성된 감지 요소 및 회로를 가질 수 있다. 예를 들어, 감지 요소는, 입사 하전 입자가 감지 요소에 도달하는 것에 반응하여 신호 펄스를 생성하도록 구성될 수 있으며, 이는 감지 요소에서의 전자-정공 쌍의 생성으로 인해 이루어질 수 있고, 회로에 공급될 수 있다. 회로는, 하전 입자가 감지 요소에 도달했다고 판정되면 하전 입자 도달 이벤트를 기록할 수 있다. 회로는 또한 하전 입자 도달 이벤트와 연관된 에너지 레벨을 측정할 수 있다.

비교 실시예에서, 에너지 필터가 주 검출기와 함께 사용되어 BSE 신호를 압도(overwhelm)할 수 있는 SE 신호를 억제하거나, BSE 검출을 위한 전용 BBD가 특별히 적용되어 전체적으로 보다 강한 BSE 신호가 생성되도록 할 수 있다. BBD는 샘플 바로 위에 배치될 수 있기 때문에 패키징(packaging)의 제약으로 인해 에너지 필터를 BBD의 전방에 설치하지 못할 수 있다. 두 경우의 비교 실시예 모두에서, 검출 방법은 더 이상의 에너지 분별 없이 가능한 한 많은 BSE를 수집하려고 시도한다. 이와 대조적으로, 본 발명의 일부 실시예는, 예를 들어 회로를 사용해 다수의 임계값을 적용한 에너지 분석 처리를 수행하거나 다수의 에너지 필터를 사용하여 에너지 필터링을 가능하게 하는 방식으로 추가적인 에너지 분별을 이용할 수 있다.

사용되는 검출 기술에 관계없이, 높은 랜딩 에너지(LE)를 이용하는 SEM 이미징은, 하전 입자 소스에 의해 생성된 1차 빔에서 비롯된 1차 전자(PE)들의 강한 에너지로 인해 저(low) LE 이미징에 비해 상호작용 부피가 훨씬 더 크다는 근본적인 한계를 가진다. 각각의 픽셀로부터 수집된 정보는, 반드시 관심 결함(defect of interest, DOI)과 같이 타겟으로 삼을 수 있는 특정한 관심 피처로부터만 얻은 것은 아닐 수도 있으며, 오히려 상기 정보는 인근 구조체(예를 들어 DOI가 아닌 구조체)로부터의 신호도 필연적으로 포함할 것이다. 따라서, 비교예의 이미징 방법을 사용하면 분해능이 좋지 않은 이미지를 얻을 수 있다. 이러한 한계가 도 7a 및 도 7b에 반영되어 있다.

도 7a는, 낮은 랜딩 에너지를 가진 BSE 검출을 도시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 기판(700)은 복수의 매몰 피처(710)를 포함할 수 있다. 피처(710) 중 하나 이상은 DOI일 수 있다. 피처(710)는 텅스텐(W) 주입부(implants)를 포함할 수 있다. 피처(710)는 실리콘을 포함할 수 있는 기판(700)의 벌크(bulk) 재료로 둘러싸일 수 있다. 1차 전자 빔의 1차 전자(PE)들이 기판(700)에 조사되고 상호작용 영역(720)이 형성될 수 있다. PE의 낮은 랜딩 에너지로 인해, 상호작용 영역(720)의 침투 깊이는 얕을 수 있다. 상호작용 영역(720)은 피처(710)에 도달하지 못할 수 있으며, 이에 따라 피처(710)로부터 방출되는 신호 전자가 없을 수도 있다.

도 7b는, 높은 랜딩 에너지를 가진 BSE 검출을 도시한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, PE는 상대적으로 높은 랜딩 에너지를 가질 수 있으며 상대적으로 큰 상호작용 영역(725)이 형성될 수 있다. 상호작용 영역(725)은 물방울 형상을 가질 수 있다. 상호작용 영역(725)의 물방울 형상은, 상단부의 상대적으로 좁은 넥 부분 및 하단부의 상대적으로 넓은 벌브 부분을 포함할 수 있다. 상호작용 영역(725)은, 특정 관심 피처 외에도 더 많은 피처들을 포함하는 큰 부피를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(700)으로부터 방출되는 전자는, 피처(710)들 중 중앙의 피처로부터 나온 적은 전자를 일부 포함하고 기판(700)의 벌크 재료로부터 나온 많은 전자를 일부 포함할 수 있다. 경우에 따라, 상호작용 영역(725)은 인접한 피처(710)들을 포함할 정도로 클 수도 있다.

SEM 시스템에서 1차 전자 빔은 샘플 표면을 가로질러 스캔할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, PE는 x 방향을 따라 서로 다른 위치들에서 기판(700) 상으로 투사될 수 있다. 1차 전자 빔은 기판(700) 표면을 가로질러 양의 x 방향으로 점진적으로 이동할 수 있다. 1차 전자 빔이 스캔됨에 따라 기판(700) 내 대응하는 상호작용 영역도 함께 이동할 수 있다. 임의의 주어진 지점에서, 부피가 큰 상호작용 영역의 벌브 부분은 기판(700) 표면 상의 조사된 영역(빔 스폿)보다 더 넓을 수 있다. 이러한 지점에서 검출된 신호 전자는 빔 스폿 바로 아래에 있는 것이 아닌 구조체의 정보를 포함할 수 있다. 따라서 이미징 분해능이 좋지 않을 수 있다. 예를 들어, 1차 빔이 기판(700)을 가로질러 스캔할 때 피처(710)의 리딩 에지(leading edge)를 탐지하는 것이 중요할 수 있다. 그러나 상호작용 영역(725)이 피처(710) 이외의 피처들을 아우르는 큰 벌브 영역을 포함한다면, 피처(710)들 중에서 피처가 시작되는 부분을 선명한 에지로 탐지하는 것이 어려울 수 있다.

도 8은, 샘플의 x-방향에서의 거리에 따른 BSE 수율을 나타내는 그래프이다. 도 8의 그래프는 도 7b에서와 같이 높은 LE를 갖는 1차 빔을 통한 검출 결과에 해당할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 검사 영역에서 피처(710)의 존재 또는 부재를 나타낼 수 있는 그래프의 피크(peak)와 골(trough) 사이의 콘트라스트가 상대적으로 낮을 수 있다. 피크들의 상대적으로 낮은 콘트라스트는, 피처(710)(예: 텅스텐)로부터 나온 신호 전자들과 검사 샘플의 벌크 재료(예: 실리콘)로부터 나온 신호 전자들 간의 큰 오버랩으로 인한 결과일 수 있다. 즉, 매몰된 텅스텐 위의 위치(예: DOI)들과 실리콘으로만 이루어진 위치(예: DOI가 아닌 위치)들 사이의 콘트라스트가 좋지 않을 수 있다.

고 LE 하전 입자에 의해 생성된 상호작용 영역의 물방울 형상의 큰 벌브 영역은 매몰 구조체의 검사를 복잡하게 만들 수 있다. 일부 응용분야에서 통상적으로 탐색하는 피처들은 수십 나노미터 정도의 크기일 수 있다. 예를 들어, 피처의 x-y 치수는 대략 50 nm, 30 nm이거나 그보다 작을 수 있다. 한편, 검사되는 샘플의 피처들의 깊이는 수백 나노미터 정도일 수 있다. 예를 들어, 샘플 표면으로부터 z 방향으로 아래에 있는 피처들의 깊이는 100 nm, 200 nm이거나 그보다 클 수 있다. 이러한 피처들을 검출할 수 있을 정도로 샘플 안으로 깊게 침투하기에 충분한 에너지를 갖는 하전 입자의 랜딩 에너지는 큰 벌브 영역의 형성을 초래할 수 있다. 예를 들어, 샘플 표면 안으로 적어도 100 nm만큼 침투하기 위해서는, 상호작용 부피의 벌브 영역의 너비가 30 내지 50 nm보다 커질 수 있다. 따라서, 관측하고자 하는 피처들의 형상에 맞도록 빔 에너지를 정확하게 조작하는 것이 어려울 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예와 일치하는, 침투 깊이와 하전 입자 에너지 사이의 관계를 도시하는 도 9a 및 도 9b에 대한 참조가 이루어진다. 샘플에 투사된 전자와 같은 하전 입자는 샘플의 재료와 상호작용할 수 있다. 일부 유형의 전자는 샘플을 구성하는 재료의 원자들과 충돌할 수 있으며, 검출기를 향해 다시 방출될 수 있다. 비탄성 충돌(inelastic collisions)을 겪는 전자는 충돌할 때마다 에너지를 잃을 수 있다. 전자의 샘플을 관통하는 침투는, 전자가 경험하는 충돌 횟수 및 전자가 보유하는 에너지의 양과 상관관계가 있을 수 있다. 따라서, 전자의 침투 깊이와 전자의 에너지를 관련짓는 관계를 찾을 수 있다. 보다 높은 에너지를 가진 상태로 검출기에 도달하는 전자는 샘플 안으로 보다 얕게 침투한 전자일 수 있다. 반면, 보다 낮은 에너지를 가진 상태로 검출기에 도달하는 전자는 샘플 깊숙이 침투한 전자일 수 있다.

도 9a는, 전자의 에너지와 샘플의 상호작용 부피 내에서의 전자의 침투 깊이 사이의 관계를 다이어그램으로 나타낸 것이다. 전자는 후방 산란 전자(BSE)일 수 있다. BSE의 에너지는, 샘플로부터 방출될 때의 BSE의 방출 에너지일 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 보다 높은 에너지의 BSE(예를 들어, 검출기에 도달할 때 보다 높은 에너지를 가진 BSE)는 샘플 안으로 보다 얕게 침투했을 수 있다. 이러한 BSE는 상호작용 부피 내 재료의 매우 작은 부분과만 상호작용했을 수 있으며, 따라서 다른 외부(extraneous) 부분에 대한 정보는 포함하지 않는다. 보다 높은 에너지의 BSE는 표면 근처 영역 및 상호작용 부피의 넥 영역에 대응할 수 있다. 중간 에너지의 BSE는 상호작용 부피의 벌브 영역의 중간 부분 근처까지 침투했을 수 있다. 보다 낮은 에너지의 BSE는 상호작용 부피의 벌브 영역의 하단부까지 침투했을 수 있다. 중간 및 낮은 에너지의 BSE는 상호작용 부피의 더 많은 부분과 상호작용했을 수 있으며, 따라서 DOI 외부의 재료에 의해 오염(tainted)되었을 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 BSE의 영향을 제거하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일부 실시예에서, 궤적 깊이와 BSE 에너지 사이에 강한 상관관계가 있음이 조사를 통해 밝혀졌다. 즉, 보다 높거나 낮은 에너지를 가진 BSE 신호는, 각각 샘플 재료 내부의 상대적으로 더 얕거나 더 깊은 위치에서 유래된다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같이, BSE 에너지와 침투 깊이 사이에는 상관관계가 있을 수 있다. 도 9b는, 다양한 LE 값에 대한 전자의 (샘플로부터의) 방출 에너지에 따른, 벌크 실리콘과 같은 샘플 안으로의 전자의 침투 깊이를 나타낼 수 있다. 2개의 데이터 시리즈, 즉 제 1 랜딩 에너지(LE1)로 시작하는 전자 및 제 2 랜딩 에너지(LE2)로 시작하는 전자가 도 9b에 표시될 수 있다. 제 2 랜딩 에너지(LE2)는 제 1 랜딩 에너지(LE1)보다 클 수 있다. BSE 에너지-깊이 관계를 상호작용 부피에 대한 이해와 조합함으로써, BSE 에너지 대역 통과 필터링 전략이 제공될 수 있다. 에너지 대역 통과 필터링을 통해 DOI 정보를 전달하지 않는 BSE를 사용자가 필터링할 수 있으며 검출 분해능이 향상될 수 있다.

더불어, 에너지 대역 통과 필터링의 튜닝을 사용하여 피처의 타겟 깊이와 매칭(match)되도록 검출 결과를 더 정교화(refine)할 수 있다. 관측할 피처의 타겟 깊이에 대응하여, 검출기에 도달하는 전자의 에너지 범위가 결정될 수 있다. 에너지 필터링을 사용하여 해당 에너지 범위 내의 전자에서만 정보를 얻을 수 있다. 정보는 타겟 깊이에 있는 피처를 나타낼 수 있다. 따라서 관련 없는 정보가 필터링될 수 있다.

일부 실시예에서, 타겟 피처는 샘플에 임베딩(embedded)되어 있을 수 있다. 도 10a는, 텅스텐 피처가 매몰되어 있는 기판에 가해진 1차 전자 빔을 도시한다. 타겟 피처를 검출하기 위해서는 특정 에너지 범위의 후방 산란 전자(BSE)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. BSE의 에너지 범위는 상호작용 부피 내의 좁은 넥 영역에 대응하도록 선택될 수 있다. 에너지 범위는, 타겟 피처의 정보는 포착하고 다른 피처들의 정보는 무시하도록 튜닝될 수 있다.

예를 들어, 유한한(finite) 크기 및 깊이를 가진 텅스텐 타겟이 벌크 실리콘 샘플 안에 추가된 경우, 텅스텐 타겟으로부터 유래된 추가 BSE 신호는 대부분 좁은 에너지 범위 내에서 발견된다는 점을 알 수 있다. 도 10a 내지 10c에 도시된 바와 같이, 특정 BSE 에너지 범위에서 검출된 전자들의 스파이크(spike)가 확인될 수 있다. 도 10b 및 도 10c는, 샘플에 텅스텐이 존재하는지 여부에 따라 BSE의 에너지 분포가 크게 달라진다는 것을 보여준다. 에너지-깊이 관계에 기반하면, 차이가 명료하게 나타나는 특정한 BSE 에너지 범위는 텅스텐 타겟의 깊이에 대응할 수 있다. 에너지 필터링을 사용함에 따라, 타겟 피처의 깊이와 일치하는 지정된 유효 깊이(effective depth)로부터의 BSE 신호들을 선택하는 한편 다른 깊이로부터의 신호들은 무시할 수 있다. 다른 깊이로부터의 신호들은 샘플의 벌크 재료에만 대응할 수 있다. 도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 샘플에서 방출되는 전자 에너지의 소정의 범위(R1)가 유효 검출 범위(effective detection range)로서 구성될 수 있다. 범위 R1은 제 1 에너지 레벨(예: 하한치)부터 제 2 에너지 레벨(예: 상한치)까지일 수 있다. 제 1 에너지 레벨은 타겟 피처의 상단부에 대응할 수 있고, 제 2 에너지 레벨은 타겟 피처의 하단부에 대응할 수 있다. 범위 R1 내의 에너지를 가진 채 검출된 전자는 샘플의 특정 깊이 범위 내의 깊이에서 나온 것으로 판정될 수 있다.

도 10d는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 샘플 표면을 따라 x-방향에서의 거리에 따른 BSE 수율을 나타내는 그래프를 도시한다. 도 10d의 그래프는 상대적으로 높은 LE를 갖는 1차 빔을 통한 검출 결과에 해당할 수 있으며, 이에 따라 도 10a에서와 같이 샘플 내에서 벌브 형상의 상호작용 부피가 형성될 수 있다. BSE 수율은 수집된 모든 전자의 수율(즉, 에너지 필터링이 이루어지지 않은 경우)일 수 있다. 도 10d에 도시된 바와 같이, 검사 영역에서 피처의 존재 또는 부재를 나타낼 수 있는 그래프의 피크와 골 사이의 콘트라스트가 상대적으로 낮을 수 있다. 피크들의 상대적으로 낮은 콘트라스트는, 타겟 피처로부터 나온 신호 전자들과 검사 샘플의 벌크 재료로부터 나온 신호 전자들 간의 큰 오버랩으로 인한 결과일 수 있다.

도 10e는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 샘플 표면을 따라 x-방향에서의 거리에 따른, 에너지 필터링이 적용된 BSE 수율을 나타내는 그래프를 도시한다. 도 10e의 그래프는 도 10a와 동일한 1차 빔을 통한 검출 결과에 해당할 수 있다. 그러나, 에너지 필터링을 사용하여 지정된 에너지 범위 밖의 전자들을 필터링할 수 있다. 지정된 에너지 범위는 도 10b 및 도 10c를 참조하여 앞서 논의된 범위 R1을 포함할 수 있다. 도 10e에 도시된 바와 같이, 도 10d와 비교할 때 피크와 골 사이의 콘트라스트가 상대적으로 더 높아질 수 있다. 에너지 필터링을 사용하면 검출 결과를 관심 영역의 특정 깊이로 좁힐 수 있다.

에너지 필터링을 수행하여 특정 부피에 대응하는 전자로부터의 신호를 분석할 수 있다. 검출기는 모든 에너지의 전자를 수용하도록 구성될 수 있다. 그러나, 검출기는 에너지 필터링을 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 검출기는, 감지 요소에서 전자 도달 이벤트에 의해 생성된 신호 펄스를 하나 이상의 임계값과 비교하고 해당 전자 도달 이벤트와 연관된 특정 에너지를 판정하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 전자 도달 이벤트의 일반 정보(예: 정보를 특정 스캔 위치와 연관시키는 데 사용될 수 있는 시간 스탬프) 및 전자 도달 이벤트의 특정 정보(예: 에너지 레벨)를 사용하여 높은 정밀도의 검출 정보를 제공할 수 있다. 타겟 피처와 타겟이 아닌 피처 간의 높은 콘트라스트가 달성될 수 있다. 에너지 필터링은 하전 입자 이미징 분해능을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 검출기에는 에너지 필터링을 수행하도록 구성된 에너지 필터가 구비될 수 있다. 에너지 필터는 샘플과 검출기 사이에 제공될 수 있다. 에너지 필터는 하나 이상의 스테이지(stages)를 포함할 수 있다. 각각의 스테이지는 기 설정된 에너지보다 높거나 낮은 전자들을 필터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전압이 가해지는 메쉬(mesh) 또는 스크린(screen)을 포함하는 고역 통과 필터가 제공될 수 있다. 기 설정된 에너지 또는 그보다 높은 에너지를 갖는 전자는 메쉬를 통과하기에 충분한 에너지를 가지는 한편, 더 낮은 에너지의 전자는 메쉬에 끌어당겨져 고정화(immobilized)될 수 있다. 각각의 스테이지는 하나의 임계값처럼 기능하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 분산 디바이스가 전자들을 그 에너지에 따라 다르게 편향시키는 데 사용될 수 있다.

또한, 일부 실시예에서, 에너지 필터링의 효과는 사용된 1차 빔 LE와도 관련될 수 있다. LE가 특정 수치보다 낮을 경우, 선택된 깊이에서의 상호작용 부피의 단면(예: "유효 스폿 크기")은 타겟 피처에 비해 너무 클 수 있다. 예를 들어, 유효 스폿 크기가 매몰된 텅스텐 물체보다 클 수 있으며, 수집된 전자는 주변 실리콘으로부터 비롯된 신호를 나타낼 수 있다. 이러한 효과를 완화하기 위해 더 높은 LE가 사용될 수 있다. 더 높은 LE가 사용됨에 따라, 관심 영역에서 상호작용 볼륨의 더 좁은 "넥" 부분을 갖는 상호작용 볼륨을 형성할 수 있다. 이는 LE가 더 높은 전자가 더 긴 평균 자유 경로(mean-free-path)를 가지기 때문일 수 있다. 더 깊게 침투하여 벌크 재료 안으로 이동하는 전자의 비율은 더 높을 수 있지만, 관심 피처가 위치한 넥 영역이 더 작아질 수 있고, 검출 정밀도가 향상될 수 있다.

도 11a는 도 10a와 유사하게 텅스텐 피처가 매몰되어 있는 기판에 가해진 1차 전자 빔을 도시한다. 그러나, 도 10a에 사용된 빔보다 더 높은 LE의 빔이 도 11a에서 사용될 수 있다. 더 큰 상호작용 부피가 생성될 수 있고, 도 10a와 같은 낮은 LE의 경우에 비해 전자의 평균 침투 깊이도 더 커질 수 있다. 그러나, 도 11a에 도시된 바와 같이, 타겟 피처가 발견되는 영역(예를 들어, W가 매몰되어 있는 곳)에서 유효 스폿 크기는 더 작아질 수 있다. 따라서, 이 깊이에 대응하는 것으로 선택된 신호 전자의 대부분 또는 실질적으로 전부가 타겟 피처로부터 나온 것일 수 있다.

도 11b 및 도 11c는, 샘플에서 방출되는 전자 에너지의 소정의 범위(R2)가 유효 검출 범위로서 구성될 수 있다는 것을 보여준다. 범위 R2는 도 10b 및 도 10c를 참조하여 앞서 논의된 범위 R1보다 높은 에너지 레벨일 수 있다. 범위 R2는 제 1 에너지 레벨(예: 하한치)부터 제 2 에너지 레벨(예: 상한치)까지일 수 있다. 제 1 에너지 레벨은 타겟 피처의 상단부에 대응할 수 있고, 제 2 에너지 레벨은 타겟 피처의 하단부에 대응할 수 있다. 범위 R2 내의 에너지를 가진 채 검출된 전자는 샘플의 특정 깊이 범위 내의 깊이에서 나온 것으로 판정될 수 있다.

도 11d는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 샘플 표면을 따라 x-방향에서의 거리에 따른 총 BSE 수율을 나타내는 그래프를 도시한다. 도 11d의 그래프는 상대적으로 높은 LE를 갖는 1차 빔을 통한 검출 결과에 해당할 수 있으며, 이에 따라 도 11a에서와 같이 샘플 내에서 벌브 형상의 상호작용 부피가 형성될 수 있다. BSE 수율은 수집된 모든 전자의 수율(즉, 에너지 필터링이 이루어지지 않은 경우)일 수 있다. 도 11d에 도시된 바와 같이, 피크와 골 사이의 콘트라스트는 도 10d와 같은 낮은 랜딩 에너지의 경우에 비해 더 커질 수 있지만, 여전히 개선의 여지가 있을 수 있다. 에너지 필터링을 수행하여 타겟 피처의 타겟 깊이를 선택함으로써 추가적인 콘트라스트를 얻을 수 있다. 에너지 필터링은, 타겟 피처로부터 나온 신호 전자들과 검사 샘플의 벌크 재료로부터 나온 신호 전자들 간의 오버랩의 영향을 줄이거나 없앨 수 있다.

도 11e는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 샘플 표면을 따라 x-방향에서의 거리에 따른, 에너지 필터링이 적용된 BSE 수율을 나타내는 그래프를 도시한다. 도 11e의 그래프는 도 11a와 동일한 1차 빔을 통한 검출 결과에 해당할 수 있다. 그러나, 에너지 필터링을 사용하여 지정된 에너지 범위 밖의 전자들을 필터링할 수 있다. 지정된 에너지 범위는 도 11b 및 도 11c를 참조하여 앞서 논의된 범위 R2를 포함할 수 있다. 도 11e에 도시된 바와 같이, 도 11d와 비교할 때 피크와 골 사이의 콘트라스트가 상대적으로 더 높아질 수 있다.

따라서, BSE 에너지 필터링으로 LE를 조정함으로써 사용자는 원하는 유효 깊이 및 유효 스폿 크기를 가진 BSE 신호를 선택할 수 있는 능력을 얻게 된다. 일부 실시예에서, 검출 방법은 DOI가 아닌 정보를 대부분 제거하고 이미징 분해능을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 서로 다른 LE에 대하여 최적화된 BSE 에너지 범위를 결정하기 위한 프로세스 흐름이 제공될 수 있다. 임의의 주어진 LE에서, 작업자는 다양한 에너지 범위를 통한 에너지 필터링을 적용하고, 매몰 DOI와 같은 타겟 피처가 있는 위치 및 없는 위치에서 결과 BSE 수율을 확인할 수 있다. 도 12a는, 특정 LE에 대하여, 검출된 전자 에너지에 따른 총 BSE 수율을 나타내는 그래프를 도시한다. 도 12a의 x축은 검출된 BSE의 에너지를 임의 단위로 나타낸 것일 수 있다. 첫 번째 데이터 시리즈는, 매몰 DOI가 없는(예를 들어, 벌크 실리콘만 있는) 샘플 영역에 대한 검출 결과를 나타낼 수 있다. 두 번째 데이터 시리즈는, 매몰 DOI가 있는(예를 들어, 매몰된 W가 있는) 샘플 영역에 대한 검출 결과를 나타낼 수 있다. 이어서 수율의 차이(Δ수율)가 판정될 수 있다. Δ수율이 가장 높은 영역들은 에너지 필터링을 적용하기에 최적인 범위를 나타낼 수 있다.

다양한 LE에 대하여 수율의 차이가 측정될 수 있으며 에너지 범위의 상관관계를 찾을 수 있다. 도 12b는, 다양한 LE에 대하여(LE1 부터 LE5까지 점점 증가), x축 상의 검출된 BSE의 에너지에 따른 BSE 수율의 차이를 나타내는 플롯을 도시한다. 이러한 결과를 바탕으로, 필터링에 사용될 최적의 에너지 범위는 Δ수율이 가장 높아지는 범위로 결정될 수 있다. 한편, 각자의 최적화된 에너지 범위가 필터링된 서로 다른 LE를 비교해 보면, 보다 높은 LE를 사용하는 것은 더 작은 "유효 스폿 크기"를 제공함에 따라 더 나은 분해능을 제공할 수 있지만, 에너지 필터링 후에 남은 BSE 수율도 더 낮아질 수 있다. 낮은 수율은 이미지 신호가 약하다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 최적화 방법은 이미징 신호 강도에 대한 요구사항을 고려할 수 있다. 최적화 방법은, 최적화된 LE를 선택할 때 분해능 요구사항과 신호 강도 요구사항 간의 균형을 맞출 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예와 일치하는, 하전 입자 빔 이미징을 위한 이미징 조건을 결정하는 방법을 도시하는 도 13에 대한 참조가 이루어진다. 하전 입자 빔 이미징은 SEM 이미징을 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 방법(1000)은 이미징을 시작하는 단계(S101)에서 시작할 수 있다. S101 단계는, 하전 입자 빔 장치의 하전 입자 빔 소스를 사용하여 하전 입자 빔을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 하전 입자 빔은 전자의 1차 빔일 수 있다. 일부 실시예에서, 하전 입자 빔은 복수의 전자 빔릿을 포함할 수 있다.

방법(1000)은 하전 입자 빔 장치의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2b를 참조하여 앞서 논의한 바와 같은 제어기(109)가 방법(1000)을 수행하기 위해 사용될 수 있다.

방법(1000)은 이미징 조건을 초기화하는 단계(S102)를 포함할 수 있다. 이미징 조건은 1차 빔의 1차 전자(PE)의 랜딩 에너지(LE)를 포함할 수 있다. S102 단계는, 이전에 사용된 LE를 메모리로부터 로드하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 작업자가 바람직한 시작 LE를 지정할 수 있다.

방법(1000)은 샘플 상의 관심 영역을 스캔하는 단계(S103)를 포함할 수 있다. S103 단계는, 하전 입자 빔 장치의 편향기를 사용하여 샘플의 표면을 따라 1차 빔을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. 1차 빔이 샘플을 가로질러 스캔하는 동안 2차 하전 입자가 검출기에서 검출될 수 있다. 2차 하전 입자는 2차 전자(SE) 또는 후방 산란 전자(BSE)를 포함할 수 있다. 검출기는 에너지를 분별하지 않고 2차 하전 입자를 검출할 수 있다. 검출기는 샘플로부터 방출되는 BSE를 수집하도록 구성될 수 있다.

샘플 상의 관심 영역은 DOI가 있는 영역 및 DOI가 없는 영역을 포함할 수 있다. S103 단계는, 샘플의 매몰 타겟 피처를 갖는 부분 및 매몰 타겟 피처를 갖지 않는 부분을 스캔하는 단계를 포함할 수 있다. 서로 다른 이미징된 영역들에서 2차 하전 입자 수율의 차이가 판정될 수 있다. 예를 들어, Δ수율은 앞서 도 12a를 참조하여 논의된 대로 판정될 수 있다. 또한, 타겟 피처가 있는 영역과 그렇지 않은 영역 간의 수집된 BSE 수의 차이는 도 10b 및 도 10c, 그리고 도 11b 및 도 11c에 따라 확인할 수 있다.

방법(1000)은 최적 에너지 범위를 결정하는 단계(S104)를 포함할 수 있다. 최적 에너지 범위는, 도 12a를 참조하여 앞서 논의된 바와 같이, Δ수율이 가장 높은 것으로 판정되는 수집된 2차 하전 입자의 방출 에너지 범위를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 최적 에너지 범위는, 도 10b, 도 10c, 도 11b 및 도 11c를 참조하여 앞서 논의된 바와 같이, R1 또는 R2로서 확인될 수 있다.

방법(1000)은 최적 랜딩 에너지(LE)를 결정하는 단계(S105)를 포함할 수 있다. 최적의 LE는 분해능 및 신호 강도의 요구사항에 기반하여 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(1000)은 서로 다른 LE들에 걸쳐 반복되도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 마지막으로 사용한 LE에 대응하는 Δ수율이 기 설정된 값보다 높은 것으로 확인되거나 판정된 Δ수율들 사이에서 가장 높은 것으로 확인될 경우 상기 마지막으로 사용된 LE를 최적 LE로 선택하도록 결정할 수 있다.

방법(1000)은 LE를 계속 테스트할 것인지를 결정하는 단계(S106)를 포함할 수 있다. 방법(1000)은, 테스트를 위한 기 설정된 범위의 서로 다른 LE들에 걸쳐 반복되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(1000)은 원하는 이미징 특성 또는 검사할 샘플에 기반하여 다양한 LE를 테스트하도록 구성될 수 있다. 방법(1000)은 서로 다른 LE들을 완전하게(exhaustively) 테스트할 수도 있고, 테스트된 복수의 LE들 중에서 최상의 LE를 결정할 수 있다.

S106단계에서 LE를 계속 테스트하기로 결정되면, 방법(1000)은 LE를 증가시키는(increment) 단계(S107)로 계속될 수 있다. LE는 특정 수치만큼 증가될 수 있고, 방법(1000)은 샘플을 스캔하는 단계(S103)로 되돌아갈 수 있다.

S106단계에서 LE 테스트를 종료하기로 결정되면, 방법(1000)은 S108단계로 계속될 수 있고, 방법은 종료될 수 있다.

이제, 본 방법의 실시예와 일치하는, 매몰 구조체의 이미지를 형성하는 방법을 도시하는 도 14에 대한 참조가 이루어진다. 이미지는 하전 입자 빔 이미징에 기반할 수 있다. 방법은 하전 입자 빔 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 방법(2000)은 하전 입자 빔 장치의 하전 입자 빔 소스를 사용하여 하전 입자 빔을 생성하는 단계(S210)로 시작될 수 있다. 하전 입자 빔은 전자의 1차 빔일 수 있다. 일부 실시예에서, 하전 입자 빔은 복수의 전자 빔릿을 포함할 수 있다. S210 단계는, 소스로부터 전자를 방출하는 단계를 포함할 수 있다.

방법(2000)은 샘플로부터 복수의 2차 하전 입자를 수신하는 단계(S220)를 포함할 수 있다. S220단계는, 1차 빔이 샘플 상으로 입사되는 것에 반응하여 샘플로부터 방출되는 2차 하전 입자를 하전 입자 빔 장치의 검출기에 의해 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 2차 하전 입자는 후방 산란 전자(BSE)를 포함할 수 있다. BSE는, 1차 빔의 전자들이 샘플과 상호작용하는 것에 반응하여 샘플로부터 방출될 수 있다.

방법(2000)은, 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하는 단계(S230)를 포함할 수 있다. S230 단계는, 기 설정된 에너지 범위 내의 에너지를 갖는 BSE에 기반하여 이미지를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 전자는 검출기 상에서 무차별적으로 수신될 수 있으며, 일부 전자만이 이미지를 형성하는 데 사용될 수 있다. 타겟 피처 깊이에 대응하는 전자들이 이미지를 형성하는 데 사용될 수 있다. 전자는 소정의 유효 스폿 크기 및 유효 깊이와 연관될 수 있다.

S230 단계는 에너지 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. S230 단계는, 검출기에 의해 검출될 수 있는 모든 전자들 중에서 일부 전자를 필터링으로 걸러내거나 무시하는 단계를 포함할 수 있다. 검출기는 포함된 회로를 사용하여 에너지 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하전 입자 빔 장치의 컴퓨터 하드웨어의 프로세서 또는 다른 구성요소가 에너지 필터링을 수행하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, S230 단계는 검출기의 집적 회로를 사용하여 에너지 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 검출기는 수집된 전자의 에너지를 하나 이상의 임계값과 비교하도록 구성될 수 있고, 원하는 에너지 범위 내에 있는 것으로 판정된 신호들만을 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, S230 단계는, 예를 들어 검출기 전방에 배열되어 일부 전자를 포획하거나 방향을 전환시키는 한편 다른 전자는 통과시켜 검출기에 도달하게 하도록 구성된 디바이스와 같은 에너지 필터를 사용하여 에너지 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 에너지 범위는, 수신된 BSE의 에너지 레벨과 BSE를 형성하는 1차 전자들의 침투 깊이 사이의 상관관계에 기반하여 결정될 수 있다.

일부 실시예에서, 에너지 범위는, 임계값보다 낮은 침투 깊이를 갖는 전자들만이 이미지를 형성하는 데 사용되게 하도록 결정될 수 있다.

일부 실시예에서, 방법(2000)은, 예를 들어 방법(1000)에 의하여 최적의 이미징 조건을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(1000)이 수행되어 최적의 LE 및 최적의 에너지 범위가 결정되고, 최적의 LE 및 에너지 범위는 방법(2000)에 따라 이미지를 형성하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예와 일치하는 다른 방법들은, 캘리브레이션(calibration) 방법, 에너지-깊이 관계 판정 방법, 1차 전자의 침투 깊이와 후방 산란 전자의 방출 에너지 사이의 대응 비율(correspondence ratio) 측정 방법, 에너지-깊이 관계를 판정하거나 이미지를 형성하기 위한 기판 모델링 방법, 오버레이 측정 수행 방법, 에너지 필터링을 위한 최적 범위 결정 방법, 하전 입자 빔 디바이스를 사용한 기판 대전 방법 및 매몰 피처를 갖는 타겟 제조 방법 등을 포함한다.

본 발명의 일부 실시예에서, 시스템 및 방법은 매몰 피처(예컨대, 결함)의 검출 또는 투시 오버레이의 측정을 위한 분해능을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, DOI의 크기/깊이 및 사용된 LE에 따라, DOI/비-DOI 콘트라스트의 개선은 50% ~ 200%의 범위로 달성될 수 있다.

제어기(예: 하전 입자 빔 장치를 제어하도록 구성된 중앙 처리 장치 또는 전자 제어 유닛)의 프로세서가 도 13 또는 도 14의 예시적인 흐름도에 따른 방법 또는 본 발명의 실시예와 일치하는 다른 방법들을 수행하기 위한 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다. 예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 명령어들은, 방법(1000 또는 2000)을 부분적으로 또는 전체적으로 수행하기 위해 제어기의 회로에 의해 실행될 수 있다. 비일시적 매체의 통상적인 형태는, 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프, 또는 기타 여하한의 자기 데이터 저장 매체, 콤팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM), 기타 여하한의 광학 데이터 저장 매체, 홀(hole)들의 패턴을 갖는 물리적 매체, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리(PROM), 및 삭제 및 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리(EPROM), FLASH-EPROM 또는 기타 여하한의 플래시 메모리, 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM), 캐시, 레지스터, 기타 여하한의 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이들의 네트워크된 버전들을 포함한다.

도면의 블록도들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예에 따른 시스템, 방법, 컴퓨터 하드웨어 또는 소프트웨어 제품의 가능한 구현예들에 대한 아키텍처, 기능, 및 동작을 예시할 수 있다. 이와 관련하여, 개략도 내 각각의 블록은, 전자 회로와 같은 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있는 특정한 산술적 또는 논리적 연산 처리를 나타낼 수 있다. 블록들은 또한 특정한 논리적 기능을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현예에서, 블록에 표시된 기능은 도면들에 표시된 순서와는 다른 순서로 수행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 두 개의 블록은 실질적으로 동시에 실행되거나 구현될 수 있으며, 또는, 관련된 기능에 따라서는 두 개의 블록이 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 일부 블록은 생략될 수도 있다. 블록 다이어그램의 각각의 블록 및 블록들의 조합은, 특정한 기능이나 동작을 수행하는 특수한 목적의 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현되거나, 또는 특수한 목적의 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 구현될 수 있다는 점이 또한 이해되어야 한다.

실시예는 다음 항들을 사용하여 추가로 설명될 수 있다.

1. 매몰 구조체의 이미지를 형성하는 방법으로서: 소스로부터 1차 하전 입자를 방출하는 단계; 샘플로부터 복수의 2차 하전 입자를 수신하는 단계; 및 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.

2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 수신된 2차 하전 입자의 에너지 레벨과 상기 1차 하전 입자의 상기 샘플로의 침투 깊이 사이의 상관관계에 기반하여 결정되는, 방법.

3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 제 1 임계값보다 낮은 침투 깊이를 갖는 2차 하전 입자만이 상기 이미지를 형성하는 데 사용되게 하도록 결정되는, 방법.

4. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 하전 입자는 전자인, 방법.

5. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 하전 입자는 후방 산란 전자인, 방법.

6. 제 1 항에 있어서, 에너지 필터링을 수행하는 단계를 더 포함하며, 상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.

7. 제 6 항에 있어서, 상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 무시하는 단계를 포함하는, 방법.

8. 제 6 항에 있어서, 에너지 필터를 사용하여, 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 2차 하전 입자를 방향 전환하거나 고정화하는 단계를 더 포함하는, 방법.

9. 제 1 항에 있어서, 상기 매몰 구조체의 깊이에 기반하여 상기 1차 하전 입자의 랜딩 에너지를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

10. 제 9 항에 있어서, 상기 랜딩 에너지는, 상기 1차 하전 입자에 의해 형성된 상호작용 영역의 유효 깊이 및 유효 스폿 크기가 상기 매몰 구조체와 매칭되게 하도록 조정되는, 방법.

11. 하전 입자 빔 이미징에 대한 이미징 조건을 결정하는 방법으로서: 샘플의 영역을 가로질러 1차 하전 입자 빔을 스캔하는 단계 - 상기 영역은 매몰 구조체를 포함하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함함 - ; 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분으로부터 방출된 2차 하전 입자의 파라미터의 차이를 판정하는 단계; 및 상기 파라미터가 최적화되는 제 1 범위를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

12. 제 11 항에 있어서, 상기 파라미터는 수율을 포함하는, 방법.

13. 제 11 항에 있어서, 상기 2차 하전 입자는, 상기 1차 하전 입자 빔과 상기 영역의 상호작용으로 인해 상기 샘플로부터 방출된 후방 산란 전자를 포함하는, 방법.

14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 상기 파라미터가 최대값을 갖는 에너지 범위를 포함하는, 방법.

15. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 제 1 에너지 레벨과 제 2 에너지 레벨 사이인, 방법.

16. 제 11 항에 있어서, 상기 1차 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는 단계; 및 상기 조정된 랜딩 에너지에서 상기 파라미터가 최적화되는 제 2 범위를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

17. 제 16 항에 있어서, 상기 랜딩 에너지는, 신호 강도 및 분해능에 대한 요구사항에 기반하여 결정되는, 방법.

18. 제 17 항에 있어서, 상기 요구사항은 사용자에 의해 규정되는, 방법.

19. 하전 입자 빔 시스템으로서: 하전 입자 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 2차 하전 입자를 수집하도록 구성된 검출기; 및 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.

20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 수신된 2차 하전 입자의 에너지 레벨과 상기 1차 하전 입자의 상기 샘플로의 침투 깊이 사이의 상관관계에 기반하여 결정되는, 시스템.

21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 제 1 임계값보다 낮은 침투 깊이를 갖는 2차 하전 입자만이 상기 이미지를 형성하는 데 사용되게 하도록 결정되는, 시스템.

22. 제 19 항에 있어서, 상기 1차 하전 입자는 전자인, 시스템.

23. 제 19 항에 있어서, 상기 2차 하전 입자는 후방 산란 전자인, 시스템.

24. 제 19 항에 있어서, 상기 제어기는 에너지 필터링을 수행하도록 더 구성되며, 상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 사용하는 단계를 포함하는, 시스템.

25. 제 24 항에 있어서, 상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 무시하는 단계를 포함하는, 시스템.

26. 제 24 항에 있어서, 에너지 필터를 더 포함하며, 상기 제어기는, 상기 에너지 필터를 사용하여, 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 2차 하전 입자를 방향 전환하거나 고정화하도록 더 구성되는, 시스템.

27. 제 19 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 샘플 내의 매몰 구조체의 깊이에 기반하여 상기 1차 하전 입자의 랜딩 에너지를 조정하도록 더 구성되는, 시스템.

28. 제 27 항에 있어서, 상기 랜딩 에너지는, 상기 1차 하전 입자에 의해 형성된 상호작용 영역의 유효 깊이 및 유효 스폿 크기가 상기 매몰 구조체와 매칭되게 하도록 조정되는, 시스템.

29. 하전 입자 빔 시스템으로서: 하전 입자 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 2차 하전 입자를 수집하도록 구성된 검출기; 및 하전 입자 빔 이미징에 대한 이미징 조건을 결정하는 방법을 수행하도록 구성된 제어기를 포함하며, 상기 방법은: 샘플의 영역을 가로질러 1차 하전 입자 빔을 스캔하는 단계 - 상기 영역은 매몰 구조체를 포함하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함함 - ; 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분으로부터 방출된 2차 하전 입자의 파라미터의 차이를 판정하는 단계; 및 상기 파라미터가 최적화되는 제 1 범위를 결정하는 단계를 포함하는, 시스템.

30. 제 29 항에 있어서, 상기 파라미터는 수율을 포함하는, 시스템.

31. 제 29 항에 있어서, 상기 2차 하전 입자는, 상기 1차 하전 입자 빔과 상기 영역의 상호작용으로 인해 상기 샘플로부터 방출된 후방 산란 전자를 포함하는, 시스템.

32. 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 상기 파라미터가 최대값을 갖는 에너지 범위를 포함하는, 시스템.

33. 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 제 1 에너지 레벨과 제 2 에너지 레벨 사이인, 시스템.

34. 제 29 항에 있어서, 상기 방법은: 상기 1차 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하는 단계; 및 상기 조정된 랜딩 에너지에서 상기 파라미터가 최적화되는 제 2 범위를 결정하는 단계를 더 포함하는, 시스템.

35. 제 34 항에 있어서, 상기 랜딩 에너지는, 신호 강도 및 분해능에 대한 요구사항에 기반하여 결정되는, 시스템.

36. 제 35 항에 있어서, 상기 요구사항은 사용자에 의해 규정되는, 시스템.

37. 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령어 세트는 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하여 상기 하전 입자 빔 장치로 하여금 방법을 수행하게 하며, 상기 방법은: 소스로부터 1차 하전 입자를 방출하는 단계; 샘플로부터 복수의 2차 하전 입자를 수신하는 단계; 및 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하는 단계를 포함하는, 매체.

38. 제 37 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 수신된 2차 하전 입자의 에너지 레벨과 상기 1차 하전 입자의 상기 샘플로의 침투 깊이 사이의 상관관계에 기반하여 결정되는, 매체.

39. 제 38 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 제 1 임계값보다 낮은 침투 깊이를 갖는 2차 하전 입자만이 상기 이미지를 형성하는 데 사용되게 하도록 결정되는, 매체.

40. 제 37 항에 있어서, 상기 1차 하전 입자는 전자인, 매체.

41. 제 37 항에 있어서, 상기 2차 하전 입자는 후방 산란 전자인, 매체.

42. 제 37 항에 있어서, 상기 명령어 세트는, 상기 하전 입자 빔 장치로 하여금 에너지 필터링을 수행하게 하도록 실행 가능하며, 상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 사용하는 단계를 포함하는, 매체.

43. 제 42 항에 있어서, 상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 무시하는 단계를 포함하는, 매체.

44. 제 42 항에 있어서, 상기 명령어 세트는, 상기 하전 입자 빔 장치로 하여금 에너지 필터를 사용하여 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 2차 하전 입자를 방향 전환하거나 고정화하게 하도록 실행 가능한, 매체.

45. 제 37 항에 있어서, 상기 명령어 세트는, 상기 하전 입자 빔 장치로 하여금, 매몰 구조체의 깊이에 기반하여 상기 1차 하전 입자의 랜딩 에너지를 조정하게 하도록 실행 가능한, 매체.

46. 제 45 항에 있어서, 상기 랜딩 에너지는, 상기 1차 하전 입자에 의해 형성된 상호작용 영역의 유효 깊이 및 유효 스폿 크기가 상기 매몰 구조체와 매칭되게 하도록 조정되는, 매체.

47. 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령어 세트는 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하여 상기 하전 입자 빔 장치로 하여금 방법을 수행하게 하며, 상기 방법은: 샘플의 영역을 가로질러 1차 하전 입자 빔을 스캔하는 단계 - 상기 영역은 매몰 구조체를 포함하는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함함 - ; 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분으로부터 방출된 2차 하전 입자의 파라미터의 차이를 판정하는 단계; 및 상기 파라미터가 최적화되는 제 1 범위를 결정하는 단계를 포함하는, 매체.

48. 제 47 항에 있어서, 상기 파라미터는 수율을 포함하는, 매체.

49. 제 47 항에 있어서, 상기 2차 하전 입자는, 상기 1차 하전 입자 빔과 상기 영역의 상호작용으로 인해 상기 샘플로부터 방출된 후방 산란 전자를 포함하는, 매체.

50. 제 47 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 상기 파라미터가 최대값을 갖는 에너지 범위를 포함하는, 매체.

51. 제 47 항에 있어서, 상기 제 1 범위는, 제 1 에너지 레벨과 제 2 에너지 레벨 사이인, 매체.

52. 제 47 항에 있어서, 상기 명령어 세트는, 상기 하전 입자 빔 장치로 하여금, 상기 1차 하전 입자 빔의 랜딩 에너지를 조정하고; 상기 조정된 랜딩 에너지에서 상기 파라미터가 최적화되는 제 2 범위를 결정하게 하도록 실행 가능한, 매체.

53. 제 52 항에 있어서, 상기 랜딩 에너지는, 신호 강도 및 분해능에 대한 요구사항에 기반하여 결정되는, 매체.

54. 제 53 항에 있어서, 상기 요구사항은 사용자에 의해 규정되는, 매체.

본 발명의 실시예들은 이상에서 설명되고 첨부된 도면에 도시된 것 그대로의 구성에만 한정되지 않으며, 그 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 점이 이해될 것이다.

Claims (15)

1. 하전 입자 빔 시스템으로서:
   하전 입자 빔을 샘플 상으로 투영하도록 구성된 하전 입자 빔 소스;
   2차 하전 입자를 수집하도록 구성된 검출기; 및
   제 1 범위 내의 에너지를 갖는 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하도록 구성된 제어기를 포함하는,
   시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 범위는, 수신된 2차 하전 입자의 에너지 레벨과 상기 1차 하전 입자의 상기 샘플로의 침투 깊이 사이의 상관관계에 기반하여 결정되는,
   시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 범위는, 제 1 임계값보다 낮은 침투 깊이를 갖는 2차 하전 입자만이 상기 이미지를 형성하는 데 사용되게 하도록 결정되는,
   시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 1차 하전 입자는 전자인,
   시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 2차 하전 입자는 후방 산란 전자인,
   시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어기는 에너지 필터링을 수행하도록 더 구성되며,
   상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 내의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 사용하는 단계를 포함하는,
   시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 에너지 필터링은, 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 상기 2차 하전 입자로부터의 신호를 무시하는 단계를 포함하는,
   시스템.
8. 제 6 항에 있어서,
   에너지 필터를 더 포함하며,
   상기 제어기는, 상기 에너지 필터를 사용하여, 상기 제 1 범위 밖의 에너지를 갖는 2차 하전 입자를 방향 전환하거나 고정화(immobilize)하도록 더 구성되는,
   시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어기는, 상기 샘플 내의 매몰 구조체의 깊이에 기반하여 상기 1차 하전 입자의 랜딩 에너지를 조정하도록 더 구성되는,
   시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 랜딩 에너지는, 상기 1차 하전 입자에 의해 형성된 상호작용 영역의 유효 깊이 및 유효 스폿 크기가 상기 매몰 구조체와 매칭되게 하도록 조정되는,
    시스템.
11. 명령어 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령어 세트는 하전 입자 빔 장치의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하여 상기 하전 입자 빔 장치로 하여금 방법을 수행하게 하며, 상기 방법은:
    소스로부터 1차 하전 입자를 방출하는 단계;
    샘플로부터 복수의 2차 하전 입자를 수신하는 단계; 및
    제 1 범위 내의 에너지를 갖는 수신된 2차 하전 입자에 기반하여 이미지를 형성하는 단계를 포함하는,
    매체.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 범위는, 수신된 2차 하전 입자의 에너지 레벨과 상기 1차 하전 입자의 상기 샘플로의 침투 깊이 사이의 상관관계에 기반하여 결정되는,
    매체.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 범위는, 제 1 임계값보다 낮은 침투 깊이를 갖는 2차 하전 입자만이 상기 이미지를 형성하는 데 사용되게 하도록 결정되는,
    매체.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 1차 하전 입자는 전자인,
    매체.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차 하전 입자는 후방 산란 전자인,
    매체.

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