KR20230002778A - 샘플을 검사하는 방법 및 다중-전자 빔 검사 시스템 - Google Patents

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Abstract

다중-전자 빔 검사 시스템(100)을 이용하여 샘플을 검사하기 위한 방법이 설명된다. 방법은, X-Y-평면으로 연장되는 이동가능 스테이지(110) 상에 샘플을 배치하는 단계; 샘플을 향해 전파되는 복수의 전자 빔들(105)을 생성하는 단계; 2-차원 어레이로 있는 복수의 프로브 포지션들(106)에서 샘플 상에 복수의 전자 빔들을 포커싱하는 단계; 복수의 전자 빔들을 정지 상태로 유지하면서 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시킴으로써, 샘플 표면을 스캐닝하는 단계; 및 샘플을 검사하기 위해 이동가능 스테이지의 이동 동안 샘플로부터 방출된 신호 전자들을 검출하는 단계를 포함한다. 추가로, 위의 방법에 따라 샘플을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100)이 설명된다.

Description

샘플을 검사하는 방법 및 다중-전자 빔 검사 시스템
[0001] 본 개시내용은 하전 입자 빔들을 이용하여 샘플을 검사하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들은 복수의 전자 빔들을 병렬로 이용한 샘플의 검사에 관한 것이다. 특히, 실시예들은, 예컨대 반도체 웨이퍼들 또는 다른 기판들을 검사하기 위한, 다중-전자 빔 검사 시스템을 이용하여 샘플을 검사하는 방법들 및 고분해능을 이용한 샘플들의 고속 검사를 위한 다중-전자 빔 검사 시스템들에 관한 것이다.
[0002] 하전 입자 빔 디바이스들, 특히 전자 현미경들은, 복수의 산업 분야들에서, 제조 동안의 반도체 디바이스들의 임계 치수화, 반도체 디바이스들의 결함 검토, 반도체 디바이스들의 검사 및 이미징, 리소그래피용 노출 시스템들, 검출 디바이스들 및 시험 시스템들, 이를테면 전자 빔 검사 시스템들을 포함(그러나, 이에 제한되지 않음)하는 많은 기능들을 갖는다. 따라서, 마이크로미터 및 나노미터 스케일 내에서 샘플들을 구조화, 시험 및 검사하는 것에 대한 요구가 높다.
[0003] 마이크로미터 및 나노미터 스케일의 프로세스 제어, 검사 또는 구조화는 흔히, 하전 입자 빔 디바이스들, 이를테면 전자 현미경들에서 생성 및 포커싱되는 하전 입자 빔들, 특히 전자 빔들을 이용하여 수행된다. 하전 입자 빔들은 짧은 파장들로 인해 예컨대 광자 빔들과 비교하여 우수한 공간 분해능을 제공한다.
[0004] 많은 애플리케이션들에서, 샘플의 품질을 모니터링하기 위해 샘플이 검사된다. 예컨대, 전자 디바이스들 및/또는 코팅 재료의 층들이 상부에 증착되는 웨이퍼들 또는 유리 기판들은 디스플레이 시장을 위해 또는 전자 칩들 또는 통합 다이 패키지들을 생산하기 위해 제조된다. 샘플들의 프로세싱 동안, 예컨대 코팅 동안 결함들이 발생할 수 있기 때문에, 결함들을 검토하고 품질을 모니터링하기 위한 샘플들의 검사가 유익할 수 있다. 부가적으로, 임의의 패터닝 프로세스에 의해 생성되는 구조들의 크기, 형상 및 상대적 위치가 모니터링 및 제어될 필요가 있다.
[0005] 예컨대 스캐닝 전자 현미경을 이용하여 나노미터 범위 내의 고분해능으로 샘플들을 검사하는 것은 시간 소모적이다. 샘플 스루풋을 증가시키기 위해서, 샘플의 선택된 영역들, 예컨대, 평균적으로 다른 영역들보다 더 많은 결함들을 포함하는 영역들만이 검사될 수 있다. 대안적으로, 스루풋을 증가시키기 위해 샘플들의 무작위 하위 부분들만이 검사될 수 있다.
[0006] 스루풋을 증가시키기 위한 다른 접근법은, 동시에 여러 전자 빔들을 이용한 샘플의 병렬 검사(parallel inspection)이다. 예컨대, 다중-전자 빔 검사 시스템은 더 높은 속도로, 그러나 통상적으로는 감소된 분해능으로 샘플을 검사하기 위한 여러 검사 열(column)들을 포함할 수 있다.
[0007] 샘플들은 통상적으로, 스캔 디플렉터들을 이용하여 샘플 표면에 걸쳐 SEM(scanning electron microscope) 시스템의 하나 이상의 전자 빔들을 스캐닝하고 이후에 SEM의 시야에 샘플의 다른 부분을 포지셔닝하기 위해 샘플을 이동시킴으로써 검사된다. 그러나, 스캔 디플렉터들을 갖는 SEM들은 복잡하고 크고 값비싼 디바이스들이다.
[0008] 위의 내용을 고려하여, 웨이퍼들 또는 대면적 기판들과 같은 샘플들을 고분해능으로 신속하고 신뢰성 있게 검사하기 위한 전자 빔 검사 방법들 및 시스템들을 제공하는 것은 매우 유익할 것이다.
[0009] 위의 내용을 고려하여, 다중-전자 빔 검사 시스템을 이용하여 샘플을 검사하는 방법 및 다중-전자 빔 검사 시스템들이 제공된다. 본 개시내용의 추가적인 양상들, 장점들 및 특징들은 상세한 설명, 및 첨부된 도면들로부터 자명하다.
[0010] 일 양상에 따르면, 샘플을 검사하는 방법이 제공된다. 방법은, X-Y-평면으로 연장되는 이동가능 스테이지(movable stage) 상에 샘플을 배치하는 단계; 샘플을 향해 전파되는 복수의 전자 빔들을 생성하는 단계; 2-차원 어레이로 배열된 복수의 프로브(probe) 포지션들에서 샘플 상에 복수의 전자 빔들을 포커싱하는 단계; 복수의 전자 빔들을 정지 상태로 유지하면서 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시킴으로써, 샘플을 스캐닝하는 단계; 및 샘플을 검사하기 위해 스캐닝하는 단계 동안 샘플로부터 방출된 신호 전자들을 검출하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 전자 빔들은 샘플을 향해 본질적으로 서로 평행하게 전파될 수 있다.
[0011] 다른 양상에 따르면, 다중-전자 빔 검사 시스템이 제공된다. 다중-전자 빔 검사 시스템은 본원에서 설명되는 샘플 검사 방법들을 수행하도록 구성된다. 특히, 다중-전자 빔 검사 시스템은, 샘플을 자신의 상부에 배치하기 위한, X-Y-평면으로 연장되는 이동가능 스테이지, 및 복수의 전자 빔들을 생성하기 위한, 그리고 2-차원 어레이로 배열된 복수의 프로브 포지션들에서 샘플 상에 복수의 전자 빔들을 포커싱하도록 구성된 복수의 검사 열들을 포함할 수 있다. 복수의 검사 열들은, 각각, 빔 방출기, 포커싱 렌즈, 및 신호 전자들을 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 다중-전자 빔 검사 시스템은, 복수의 전자 빔들을 정지 상태로 유지하면서 샘플의 검사 동안 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키도록 구성된 스테이지 제어기를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 검사 열들은, 복수의 전자 빔들이 샘플을 향해 본질적으로 서로 평행하게 전파되게, 복수의 전자 빔들을 생성하도록 구성될 수 있다.
[0012] 복수의 검사 열들은, 이동가능 스테이지가 샘플을 스캐닝하기 위해 스캐닝 패턴으로 이동되는 동안 정적 전자 빔들을 제공하도록 구성된, 스캔 디플렉터들이 없는 정적 전자 빔 마이크로 열(static electron beam microcolumn)들일 수 있다.
[0013] 다른 양상에 따르면, 다중-전자 빔 검사 시스템이 제공된다. 시스템은, X-방향 및 Y-방향의 2-차원 어레이로 배열되고, 샘플을 자신의 상부에 배치하기 위한 이동가능 스테이지를 향해 마주보는, 스캔 디플렉터들이 없는 복수의 검사 열들, 및 X-Y-평면에서 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키도록 구성된 스테이지 제어기를 포함한다.
[0014] 실시예들은 또한, 개시되는 방법들을 수행하기 위한 조립체들에 관한 것이며, 각각의 설명되는 방법 양상을 수행하기 위한 조립체 부분들을 포함한다. 이들 방법 양상들은 하드웨어 컴포넌트들을 통해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그램된 컴퓨터를 통해, 이 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 더욱이, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명되는 조립체들을 동작시키기 위한 방법들 및 설명되는 시스템들을 제조하는 방법들에 관한 것이다. 설명되는 조립체를 동작시키기 위한 방법들은 조립체의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 양상들을 포함한다.
[0015] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 더욱 상세한 설명이 실시예들을 참조함으로써 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들이 예시적인 실시예들만을 예시하므로 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 한다. 당업자에게 완전하고 가능한 개시내용이 첨부된 도면들에 대한 참조를 포함하는 본 명세서의 나머지에서 더욱 상세히 제시되며, 도면들에서:
도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 다중-전자 빔 검사 시스템의 개략적인 단면도이고;
도 2a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 다중-전자 빔 검사 시스템의 개략적인 평면도이고;
도 2b는 본원에서 설명되는 검사 방법을 예시하기 위한 검사될 샘플을 도시하고;
도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 다중-전자 빔 검사 시스템의 검사 열의 개략적인 단면도를 도시하고; 그리고
도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 다중-전자 빔 검사 시스템을 이용하여 샘플을 검사하는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0016] 이제, 다양한 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 이러한 다양한 예시적인 실시예들의 하나 이상의 예들이 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명을 통해 제공되며, 제한으로서 여겨지지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들이 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용되어, 또 추가적인 실시예들이 산출될 수 있다. 본 개시내용이 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0017] 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 도면들에 도시된 구조들은 반드시 실척대로 묘사되는 것이 아니라, 오히려 실시예들의 더 우수한 이해를 제공한다.
[0018] 본원에서 설명되는 실시예들은 복수의 전자 빔들을 병렬로 이용하여 샘플을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템들에 관한 것이다. 다중-전자 빔 검사 시스템들에서, 복수의 1차 전자 빔들 또는 빔렛들이 생성되어 검사될 샘플 상에 포커싱된다. 1차 전자 빔들이 샘플 표면을 가격(hit)할 때, 샘플로부터 신호 전자들이 방출된다. 신호 전자들은 샘플에 관한 공간 정보를 획득하기 위한 하나 이상의 검출기들을 이용하여 검출된다. 샘플은 이미징되거나 또는 다른 방식으로 검사될 수 있다.
[0019] 신호 전자 검출은, 2차 전자(SE; secondary electron)들, 즉 1차 전자(PE; primary electron)들에 의해 가격되고 있을 때 샘플에서 생성되는 신호 전자들의 검출, 및/또는 후방산란 전자(BSE; backscattered electron)들, 즉 다양한 산란 각도들로 샘플로부터 후방산란되는 1차 전자들의 검출을 포함할 수 있다. 2차 전자들이 통상적으로 수 eV에서 최대 수십 eV의 에너지 범위의 저-에너지 전자들일 수 있는 반면, 후방산란 전자들은 수 keV, 예컨대 1 keV 내지 30 keV 또는 그 초과의 입자 에너지들을 가질 수 있다.
[0020] 통상적인 다중-전자 빔 검사 시스템들에서는, 개개의 검사 열들에 배열된 스캔 디플렉터들을 이용하여, 1차 전자 빔들이 샘플 표면에 걸쳐 스캐닝된다. 그러나, 복수의 스캐닝 전자 현미경들을 갖는 다중-전자 빔 검사 시스템은 통상적으로 복잡하고 값비싸며, 개별적인 스캐닝 전자 현미경들은 공간 소모적이다. 이러한 이유로, 그러한 시스템들은 통상적으로, 제한된 수의 검사 열들만을 포함하며, 이는 결국 검사 속도의 증가를 제한한다.
[0021] 현대의 전자 빔 검사 시스템들에서, 샘플들, 예컨대 반도체 웨이퍼들을 매우 빠르고 정확하게 그리고 고분해능으로 검사하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 이들 목적들은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 다중-전자 빔 검사 시스템을 이용하여 달성될 수 있다.
[0022] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100)(이하, "시스템(100)"으로 지칭됨)의 개략적인 단면도를 도시한다. 시스템(100)은, 샘플(10)을 자신의 상부에 배치하기 위한 이동가능 스테이지(110), 및 복수의 검사 열들(130)을 포함한다. 이동가능 스테이지(110)의 샘플 지지 표면은 X-Y-평면으로 연장된다. 이에 따라서, 평편한 샘플, 예컨대 웨이퍼 또는 유리 기판이 이동가능 스테이지(110) 상에 배치되면, 샘플(10)의 주 표면(main surface)은 X-Y-평면으로 연장되고, 복수의 검사 열들(130)은 샘플을 향해 마주본다. 이동가능 스테이지(110)는 X-Y-평면에서 2 개의 횡방향들, 예컨대, X-방향(도 1에서 수평 방향으로서 예시적으로 예시됨) 및 X-방향에 수직(perpendicular)인 Y-방향(도 1의 지면(paper plane)에 수직인 방향으로서 예시적으로 예시됨)으로 이동가능하다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이동가능 스테이지(110)는 샘플이 축을 중심으로 회전될 수 있도록(θ-이동) 회전가능할 수 있다.
[0023] 이동가능 스테이지(110)는 부가적으로, 예컨대 샘플 표면을 복수의 검사 열들(130)의 초점 평면에 배치하기 위해서 또는 시스템의 작동 거리를 적응시키기 위해서, Z-방향으로, 즉 복수의 검사 열들(130)을 향해 그리고 복수의 검사 열들(130)로부터 멀어지게 또한 이동가능할 수 있다.
[0024] 복수의 검사 열들(130)은 복수의 전자 빔들(105)을 생성하도록 구성된다. 도 1에 개략적으로 묘사된 바와 같이, 복수의 전자 빔들(105)은, 이동가능 스테이지(110) 상에 배치된 샘플(10)을 향해 본질적으로 서로 평행하게 전파된다. 복수의 검사 열들(130) 각각은 광학 축(138)을 정의하며, 이 광학 축(138)을 따라, 복수의 전자 빔들의 개개의 전자 빔이 샘플(10)을 향해 전파된다. 시스템(100)은 복수의 프로브 포지션들(106)에서 샘플 상에 복수의 전자 빔들을 포커싱하도록 구성되며, 프로브 포지션(106)은 2-차원 어레이로 배열된다.
[0025] 도 1의 단면도에서, X-방향으로 서로 나란히 배열된 프로브 포지션들만이 도시된다. 그러나, 샘플 상에 복수의 프로브 포지션들(106)에 의해 형성되는 2-차원 어레이는, 도 2a에 개략적으로 묘사된 바와 같이, X-Y-평면에서 2 개의 횡방향들로 연장된다는 것이 이해되어야 한다.
[0026] 특히, 복수의 검사 열들(130)은, 시스템을 평면도로 도시하는 도 2a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 2 개의 횡방향들로 연장되는 2-차원 어레이로 배열될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "2-차원 어레이"는, 검사 열들이, 광학 축(138)에 수직인 단면 평면들에서, 하나의 단일 라인을 따라 서로 나란히 배열될 뿐만 아니라("1-차원 어레이"), 2 개 이상의 인접 라인들을 따라서도 또는 검사 열들의 다른 2-차원 패턴으로도 서로 나란히 배열되는, 검사 열들의 어레이로서 이해될 수 있다. 이에 따라서, 복수의 검사 열들(130)에서 생성된 전자 빔들이 샘플에 충돌하는 복수의 프로브 포지션들(106)은 X-Y-평면에서 샘플 표면 상에 빔 스폿들의 2-차원 패턴을 형성한다(도 2a 참조).
[0027] 도 1로 다시 돌아가면, 복수의 검사 열들(130)의 각각의 검사 열은 전자 빔을 제공하기 위한 빔 방출기(131), 프로브 포지션에서 샘플 상에 전자 빔을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈(132), 및 전자 빔이 샘플 상에 충돌할 때 샘플에 의해 방출된 신호 전자들을 검출하기 위한 검출기(133)를 포함할 수 있다.
[0028] 통상적인 실시예들에서, 복수의 검사 열들(130)은 샘플 검사 동안 샘플 표면에 걸쳐 전자 빔들을 스캐닝하기 위한 어떠한 스캔 디플렉터들도 포함하지 않는다. 그러므로, 본원에서 설명되는 검사 열들(130)은 또한, 종래에 사용된 스캐닝 전자 빔 열들과 상이한 "정적 전자 빔 마이크로 열들"로 지칭될 수 있다. 정적 전자 빔 마이크로 열은 정지 전자 빔을 이용한 샘플 검사, 즉 스캔 디플렉터를 이용한 빔 스캐닝이 없는 샘플 검사, 즉 정적 전자 빔에 대해 스캐닝 패턴으로 샘플을 이동시킴으로써 이루어지는 샘플 검사를 위해 구성된 전자 빔 검사 열로서 이해될 수 있다.
[0029] 시스템(100)은, 복수의 전자 빔들을 정지 상태로 유지하면서 샘플의 검사 동안 이동가능 스테이지(110)를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키도록 구성된 스테이지 제어기(180)를 더 포함한다. 이에 따라서, 샘플(10)은, 정적 전자 빔들에 대해 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동가능 스테이지(110)를 배타적으로(exclusively) 이동시킴으로써 검사된다. 스테이지 이동은 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 샘플 표면에 걸쳐 정지 전자 빔들의 스캐닝을 유발한다. 전자 빔들은 샘플의 전체 검사 동안 정적 상태로 유지될 수 있다.
[0030] 그 결과, 복수의 검사 열들(130)은 매우 작고 비교적 저렴하게 구축될 수 있다. 많은 수의 검사 열들(130)이 어레이, 예컨대 10 개 이상의 검사 열들, 특히 50 개 이상의 검사 열들, 더욱 특히 100 개 이상의 검사 열들, 또는 심지어 150 개 이상의 검사 열들로 제공될 수 있다. 검사 열들의 수는 검사될 샘플의 크기에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 300 mm의 직경을 갖는 웨이퍼들을 검사하도록 구성된 시스템은 100 개 이상 내지 200 개 이하의 검사 열들을 포함할 수 있다. 450 mm의 직경을 갖는 웨이퍼들을 검사하도록 구성된 시스템은 훨씬 더 많은 검사 열들을 포함할 수 있다.
[0031] 일부 실시예들에서, 각각의 검사 열은 빔 방출기(131), 포커싱 렌즈(132), 및 선택적으로 빔 정정기(도 3에 도시됨), 예컨대 스티그메이터(stigmator)를 포함한다. 일부 구현들에서, 1차 전자 빔들에 영향을 미치기 위한 추가적인 빔 영향 엘리먼트들은 검사 열들에 제공되지 않는다. 다른 실시예들에서, 빔 디플렉터 유닛(도시되지 않음)이 선택적으로, 전자 빔의 튜닝 및/또는 정렬 목적들을 위해 검사 열들에 제공될 수 있다. 그러나, 검사 열들은 통상적으로, 샘플을 검사하기 위해 샘플에 걸쳐 전자 빔을 스캐닝하기 위한 스캔 디플렉터를 포함하지 않는다.
[0032] 일부 실시예들에서, 포커싱 렌즈는 정전 렌즈, 예컨대 정전 다중극 렌즈, 이를테면 8중극 렌즈(octupole lens)일 수 있다. 정전 렌즈들은 작고 구현하기 쉬워서, 많은 검사 열들이 가까운 거리들로 서로 나란히 제공될 수 있다.
[0033] 빔 방출기는 전자 소스, 예컨대 저온 필드 방출기, 열이온 방출기, 쇼트키-타입(Schottky-type) 방출기, 또는 전자 빔을 제공하도록 구성된 다른 방출기를 포함할 수 있다. 예컨대, 빔 방출기는 전자들을 방출하기 위한 팁, 및 추출 전극을 포함할 수 있다.
[0034] 복수의 검사 열들은 샘플로부터 릴리즈된 신호 전자들을 검출하기 위한 검출기들을 포함한다. 검출기(133)는 SE(secondary electron)들 및 BSE(backscattered electron)들 중 임의의 것을 검출하도록 구성될 수 있고, 그리고/또는 신틸레이터(scintillator), PIN 다이오드, 멀티채널 플레이트 및 에버하드-쏜리(Everhard-Thornley) 검출기 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 검사 열에는, 개개의 전자 빔에 의해 생성된 후방산란 전자들 및/또는 2차 전자들을 검출하기 위한 개개의 검출기가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출기는, 검사 열들의 광학 축(138)을 둘러싸고 개구를 갖는 검출기 표면을 가지며, 이 개구를 통해 1차 전자 빔이 전파된다. 이동가능 스테이지(110)와 검출기(133) 사이의 거리는 일부 실시예들에서 1 mm 이상 내지 1 cm 이하일 수 있다.
[0035] 복수의 검사 열들(130)의 각각의 검사 열은, 검사 열들 각각의 내부 공간이 배출(evacuate)될 수 있도록, 개개의 진공 챔버(본원에서 "현미경 챔버(102)"로 또한 지칭됨)를 포함할 수 있다. 현미경 챔버(102)는 개개의 검사 열의 빔-광학 엘리먼트들, 특히 빔 방출기(131) 및 포커싱 렌즈(132)를 하우징할 수 있다. 현미경 챔버(102)의 내부는 검사 열의 동작 동안 초고진공(ultra-high vacuum)으로, 예컨대 1×10-8 mbar 이하의 압력으로 펌핑 다운(pump down)될 수 있다. 대안적으로, 복수의 검사 열들(130) 중 2 개 이상의 검사 열들, 특히 검사 열들 전부는, 여러 빔 방출기들 및 포커싱 렌즈들을 하우징하는 단일 현미경 챔버(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 단일 현미경 챔버를 배출시킴으로써, 여러 검사 열들의 내부가 배출될 수 있고, 검사 동안 초고 진공이 제공될 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, 샘플을 자신의 상부에 포지셔닝하기 위한 이동가능 스테이지(110)는 샘플 챔버(101)에 제공될 수 있다. 샘플 챔버(101)는 시스템의 동작 동안 고진공으로, 예컨대 1×10-2 mbar 이하의 압력으로 펌핑 다운될 수 있다. 하나 이상의 현미경 챔버들(102)은, 복수의 검사 열들(130)의 개개의 전단부(front end)들이 이동가능 스테이지(110)를 향해 지향되도록, 샘플 챔버(101) 내로 돌출될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 시스템의 "작동 거리(WD)"는 검사 동안의 현미경 챔버들(102)(또는 가장 낮은 기계적 열 표면)의 전단부들과 샘플(10) 사이의 거리로서 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 샘플 검사는 1 mm 이상 내지 5 mm 이하의 작동 거리에서 수행될 수 있다.
[0037] 복수의 검사 열들(130)은 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하, 또는 심지어 5 nm 이하의 분해능으로 샘플을 검사하도록 구성될 수 있다. 특히, 복수의 검사 열들(130)은, 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하의 직경들을 갖는 전자 빔 프로브들이 복수의 프로브 포지션들(106)에서 샘플 표면 상에 제공되게, 복수의 전자 빔들을 포커싱하도록 구성될 수 있다.
[0038] 일부 구현들에서, 복수의 검사 열들(130)은 검사 열들의 2-차원 어레이로 배열되고, 2-차원 어레이는 2 개의 횡방향들로 연장되는 A × B 검사 열들의 어레이를 포함하며, 여기서, A 및 B는 5 이상, 특히 10 이상의 정수(integer)들이다. 예컨대, 10×10 검사 열들이 서로 나란히 있는 조밀 패킹 어레이(closely packed array)로 제공될 수 있다. 특히, 도 2a에 개략적으로 묘사된 바와 같이, 평면도에서 이동가능 스테이지의 본질적으로 온전한(whole) 표면이 검사 열들로 "커버"될 수 있다. 어레이의 인접 검사 열들의 광학 축들은 서로 근접하게, 예컨대 5 cm 이하의 거리들(135)로 배열될 수 있다.
[0039] 샘플(10)은 다음의 방식으로 도 1의 다중-전자 빔 검사 시스템(100)을 이용하여 검사될 수 있다:
[0040] 먼저, 샘플(10)이 이동가능 스테이지(110) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 샘플(10)은 검사될 반도체 웨이퍼와 같은 웨이퍼일 수 있다. 다른 실시예들에서, 샘플(10)은 2 개 이상의 상호연결된 다이들을 포함하는 다이 패키지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 샘플은 어드밴스드 패키징에 의해 연결될 수 있는 2 개 이상의 패키징된 다이들 사이의 상호연결부를 포함할 수 있다. 또 추가적인 실시예들에서, 샘플(10)은 기판, 예컨대 검사될 하나 이상의 층들이 상부에 증착되어 있는 대면적 유리 기판, 예컨대 디스플레이 제조용 기판일 수 있다. 대면적 기판은 1 m² 이상의 표면적을 가질 수 있다. 샘플 표면은 이동가능 스테이지(110)에 의해 정의된 X-Y-평면으로 연장될 수 있다.
[0041] 샘플(10)을 향해 본질적으로 서로 평행하게 전파되는 복수의 전자 빔들(105)이 생성된다. 복수의 전자 빔들(105)은 복수의 프로브 포지션들(106)에서 샘플 상에 포커싱되며, 복수의 프로브 포지션들(106)은 X-Y-평면에서 2-차원 어레이로 배열된다.
[0042] 이동가능 스테이지(110)는 샘플을 스캐닝하기 위해 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동되는 한편, 복수의 전자 빔들은 정적 상태로 유지된다. 샘플을 검사하기 위한 스테이지 스캐닝 동안, 샘플로부터 방출된 신호 전자들이 검출된다.
[0043] 이동가능 스테이지(110)는 스테이지 제어기(180)에 의해 제어될 수 있으며, 여기서, 스테이지 제어기는 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하, 또는 심지어 5 nm 이하의 정확도로 스테이지 포지션을 결정하도록, 그리고 이에 따라서, 특히 X-방향으로 그리고/또는 Y-방향으로 스테이지 포지션을 결정하도록 구성된 간섭계(즉, 그리고 X/Y-간섭계)의 보조로, 스테이지를 포지셔닝하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이동가능 스테이지는, 높은 정확도로, 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동될 수 있다. 일부 구현들에서, 스테이지는 간섭계-제어될 수 있다. 특히 X-방향 및 Y-방향에서, 10 nm 이하, 특히 5 nm 이하의 정확도로 스테이지 포지션을 모니터링하기 위한 레이저 간섭계가 특히 제공될 수 있다. 현재 스테이지 포지션은, 복수의 검사 열들의 하나의 검출기(133)의 또는 검출기들 전부의 신호들을 수신 및 평가하는 검사 제어기에 포워딩될 수 있다. 샘플의 이미지를 생성하고 그리고/또는 고분해능으로 샘플 결함들을 검출하기 위해, 2차 전자 신호 대 스테이지 제어기(180)에 의해 결정된 바와 같은 이동가능 스테이지의 현재 좌표들이 기록될 수 있다. 검출기들 전부의 신호들을 하나의 검사 제어기에 송신함으로써, 온전한 샘플의 이미지가, 원하는 경우, 개별적인 검출기 신호들로 구성될 수 있다.
[0044] 이에 따라서, 검사 시스템에 의해 제공되는 결과적인 이미지 분해능은 1차 빔 분해능(스폿 크기)(Upe)(여기서, 통상적으로 20 nm 이하의 스폿 크기) 및 간섭계에 의한 스테이지 포지션 정확도 판독(여기서, 통상적으로 10 nm 이하) 둘 모두에 기반하여서, 10 nm 이하의 이미지 분해능을 야기한다.
[0045] 복수의 전자 빔들(105)이 샘플 상에 20 nm 이하(또는 10 nm 이하)의 프로브 직경들을 갖는 빔 프로브들을 제공하고, 스테이지 포지션이 10 nm 이하(또는 5 nm 이하)의 정확도로 모니터링되어 검사 제어기에 송신되는 경우, 10 nm 이하(또는 5 nm 이하)의 분해능으로 샘플을 검사하는 것이 가능하다. 훨씬 더 우수한 분해능들이 가능하다.
[0046] 일부 실시예들에서, 복수의 10 개 이상의 전자 빔들, 특히 50 개 이상의 전자 빔들, 또는 심지어 100 개 이상의 전자 빔들이 생성되어 샘플 상에 포커싱된다. 이에 따라서, 검사 속도는 1-빔 검사 시스템(one-beam inspection system)과 비교할 때 50 또는 100 배만큼 증가될 수 있고, 동시에, nm-스케일 내에서의, 샘플 표면의 고분해능 검사가 가능하다. 예를 제공하기 위해: 1-빔 검사 시스템에서, 10 nm의 분해능을 이용한 1 ㎠의 표면적의 검사는 통상적으로 수 시간이 걸릴 수 있어서, 수백 ㎠의 표면적의 검사(예컨대, 통상적인 웨이퍼의 검사)는 실제로 불가능하다. 100 개 이상의 전자 빔들을 병렬로 사용하는, 본원에서 설명되는 시스템을 사용하여, 합리적인 시간 스케일로, 예컨대 수 시간의 스캐닝으로 전체 웨이퍼 표면들(예컨대, 수백 ㎠)을 검사하는 것이 가능해진다.
[0047] 도 2a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 다중-전자 빔 검사 시스템(100)의 개략적인 평면도이다. 시스템(100)은 2-차원 어레이로 배열된 복수의 검사 열들(130)을 포함하며, 어레이는 이동가능 스테이지(110) 위에서 X-방향 및 Y-방향으로 연장되며, 샘플(10)이 X-Y-평면에서 이동가능 스테이지(110) 상에 배치된다. 샘플은 둥근 웨이퍼로서 예시적으로 예시된다.
[0048] 도 2b는 본원에서 설명되는 방법에 따라 사용되는 스캐닝 패턴을 설명하기 위해, 복수의 열들(130)이 없는, 도 2a의 샘플(10)의 평면도를 도시한다.
[0049] 복수의 검사 열들(130), 예컨대 검사 열(140)은 도 2a의 평면도에서 원들로서 개략적으로 예시된다. 검사 열들은 도 1의 시스템(100)의 복수의 검사 열들(130)에 따라 구성될 수 있고, 이에 따라, 여기서 반복되지는 않는 위의 설명들이 참조될 수 있다.
[0050] 복수의 검사 열들(130)에 의해 정의된 2-차원 어레이는 "라인들" 및 "열들"로 배열될 수 있다. 어레이의 라인들 중 적어도 일부는 5 개, 10 개 또는 그 초과의 검사 열들을 포함할 수 있고, 어레이의 열들 중 적어도 일부는 5 개, 10 개 또는 그 초과의 검사 열들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 2-차원 어레이는 라인들 및 열들로 배열된 A × B 검사 열들의 (서브-)어레이를 포함할 수 있으며, A 및 B는 5, 10 또는 그 초과의 정수들이다. 2-차원 어레이의 10×10 (서브-)어레이는 파선(201)에 의해 도 2a에 예시된다.
[0051] 일부 실시예들에서, 복수의 검사 열들(130) 중 인접 검사 열들은 서로 나란히 근접한 거리들로 배열된다. 특히, 복수의 검사 열들(130) 중 2 개의 인접 열들의 광학 축들은, 각각, 5 cm 이하, 특히 3 cm 이하, 더욱 특히 약 2 cm의 거리들로 서로 이격될 수 있다. 도 2a에 개략적으로 묘사된 바와 같이, 어레이의 행(row)들에서 2 개의 인접 검사 열들 사이의 거리들(135)은, 각각, 5 cm 이하일 수 있고, 그리고/또는 어레이의 열들에서 2 개의 인접 검사 열들 사이의 거리들(135)은, 각각, 5 cm 이하일 수 있다(거리들(135)은 검사 열들의 광학 축들 사이에서 측정됨). 이에 따라서, 조밀 패킹 검사 열들의 어레이가 제공된다. 일부 구현들에서, 본질적으로, 이동가능 스테이지(110)의 전체 샘플 지지 표면은 검사 열들로 커버될 수 있으며, 각각의 검사 열은 X-Y-방향들로 연장되는 단면 평면에서 5 cm의 최대 치수를 갖는다.
[0052] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 검사 열들(130)은 작은 정적 전자 빔 마이크로 열들이다. 마이크로 열은 광학 축에 수직인 평면에서 5 cm 이하, 특히 3 cm 이하의 최대 치수를 가질 수 있다. 조밀 패킹 어레이로 매우 많은 작은 마이크로 열들을 제공하는 것은 샘플의 검사 속도의 상당한 증가를 가능하게 한다.
[0053] 검사 동안, 복수의 정적 전자 빔들은 X-Y-평면에 평행한 단면 평면들에서 2-차원 빔 어레이를 형성한다. 마찬가지로, 복수의 프로브 포지션들(106)은 샘플 상에 2-차원 어레이로 배열된다. 제1 방향(예컨대, X-방향)으로 서로 인접하게 배열된 전자 빔들 및/또는 제1 방향을 횡단하는 제2 방향(예컨대, Y-방향)으로 서로 인접하게 배열된 전자 빔들은, 각각, 5 cm 이하, 특히 3 cm 이하, 더욱 특히 약 2 cm의 거리들(135)로 서로 이격될 수 있다.
[0054] 이제 도 2b를 참조하면, 각각의 검사 열은 고분해능으로 개개의 하위 영역을 검사하기 위해 샘플(10)의 개개의 하위 영역 위에 배열될 수 있다. 샘플(10)은, 본질적으로 대응하는 형상의 복수의 하위 영역들(142)(예컨대, 직사각형 또는 이차(quadratic) 하위 영역들)을 포함할 수 있고, 복수의 하위 영역들(142) 각각에서, 복수의 하위 영역들(142) 중 연관된 전자 빔이 개개의 프로브 포지션에 포커싱될 수 있다. 복수의 하위 영역들(142)의 표면적의 90% 이상이 특히 20 nm 이하의 분해능으로 검사될 때까지 복수의 전자 빔들에 의해 복수의 하위 영역들(142)이 동시에 검사되도록, 스캐닝은 이동가능 스테이지(110)를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 특히, 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시킴으로써 정적 전자 빔들을 이용하여 고분해능(예컨대, 20 nm 또는 10 nm 또는 그 미만)으로 복수의 하위 영역들의 본질적으로 온전한 표면적이 검사될 수 있다.
[0055] 일부 구현들에서, 샘플의 10 개, 50 개, 100 개 또는 그 초과의 하위 영역들이 고분해능으로 복수의 정적 전자 빔들을 이용하여 병렬로 검사된다.
[0056] 복수의 하위 영역들(141)은, 본질적으로 직사각형 형상일 수 있고, 그리고/또는 3 ㎠ 이상 내지 10 ㎠ 이하, 특히 약 4 ㎠의 개개의 표면적을 가질 수 있다. 구체적으로, 하위 영역들은 1.5 cm 내지 3 cm의 폭 및 1.5 cm 내지 3 cm의 길이를 갖는 직사각형들, 예컨대 약 2 cm의 폭 및 약 2 cm의 길이, 즉 약 4㎠의 표면적를 갖는 직사각형들일 수 있다. 선택적으로, 샘플의 에지 구역을 포함하는 추가적인 하위 영역들은 잘려진 직사각형들의 형상을 가질 수 있다. 직사각형들은 스테이지 이동을 통해 정적 전자 빔들을 이용하여 동기식으로 검사될 수 있다.
[0057] 복수의 하위 영역들은, 이동가능 스테이지를 래스터-스캐닝 패턴(raster-scanning pattern)으로 이동시킴으로써 래스터-스캐닝될 수 있다. 래스터-스캐닝 패턴의 라인 길이는 본질적으로, 복수의 하위 영역들(141)의 폭에 대응할 수 있다. 이동가능 스테이지를 래스터-스캐닝 패턴으로 이동시키는 것은, 본질적으로 전체 하위 영역 표면이 고분해능으로 검사될 때까지, 정적 전자 빔들로 하여금 하위 영역들 위로 이동하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스캐닝 패턴은, 교번 방식으로, X-방향에서의 스캔 라인들의 스테이지 이동들 및 Y-방향에서의 개개의 다음 라인으로의 Y-시프트들을 포함할 수 있다. 도 2b의 확대된 하위 영역(141)에 대해 개략적으로 묘사된 바와 같이, 시간을 절약하기 위해서, 검사는 X-방향으로의 전진(forward) 및 후진(back) 이동 둘 모두 동안 이루어질 수 있는데, 즉 X-방향으로의 이동가능 스테이지의 후진 및 전진 이동들 동안 라인들이 교번적으로 스캐닝될 수 있다.
[0058] 일부 구현들에서, 샘플의 표면적의 90% 이상, 특히 샘플의 본질적으로 전체 표면이 고분해능으로, 특히 10 nm 이하의 분해능으로 복수의 전자 빔들을 이용하여 검사된다. 예컨대, 샘플은 400 ㎠ 이상의 표면적을 갖는 웨이퍼일 수 있고, 상기 표면적의 360 ㎠ 이상, 또는 온전한 표면적이 정적 전자 빔들을 이용하여 상기 고분해능으로 검사될 수 있다. 구체적으로, 100 개 이상의 전자 빔들의 각각의 전자 빔은 3 ㎠ 이상 내지 10 ㎠ 이하의 표면적을 갖는, 샘플의 하위 영역을 검사할 수 있다.
[0059] 예: 복수의 검사 열들(130)은 100 MHz의 주파수를 갖는 SE(secondary electron) 신호들을 판독하도록 구성될 수 있다. 하나의 검사 열(140)을 이용하여 검사될, 샘플의 하위 영역(141)은 2 cm × 2 cm 직사각형일 수 있다. 10 nm의 분해능을 획득하기 위해, 2 cm 스캔 라인을 따라 스테이지 이동 동안 2e-6 개의 2차 전자 신호들이 판독될 필요가 있고, 총 2e-6 개의 라인들이 스캐닝되어야 한다. 100 MHz의 검사 주파수를 고려하면, 10 nm의 분해능을 갖는 하나의 스캔 라인의 검사는 20 msec가 걸리고, 총 2e-6 개의 라인들의 검사는 약 11 시간이 걸린다. 이에 따라서, 400 ㎠의 표면적을 갖는 샘플이, 1-빔 시스템에서의 11×100 시간(1.5 개월)과 비교할 때, 11 시간 이하로, 10 nm의 분해능으로, 100 개 이상의 검사 열들을 포함하는, 본원에서 설명되는 바와 같은 시스템을 이용하여 검사될 수 있다.
[0060] 도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 다중-전자 빔 검사 시스템(100)의 검사 열(140)의 개략적인 단면도를 도시한다. 복수의 그러한 검사 열들은, 도 1에 묘사된 바와 같이, 가까운 거리들로 서로 인접하게 배열될 수 있다.
[0061] 검사 열(140)은 이전에 설명된 바와 같은 정적 전자 빔 마이크로 열일 수 있다. 검사 열(140)은 샘플(10) 상에 정적 전자 빔을 지향시키도록 구성될 수 있다. 검사 열(140)은 샘플(10)을 향해 검사 열의 광학 축(138)을 따라 전파되는 전자 빔을 생성하기 위한 빔 방출기(131)를 포함한다. 검사 열(140)은, 배출될 수 있는 현미경 챔버(102) 내에 배열된, 포커싱 렌즈(132), 및 선택적으로 빔 정정기(134), 예컨대 스티그메이터를 더 포함한다. 포커싱 렌즈(132)는, 프로브 포지션(106)에서 샘플(10) 상에 전자 빔을 포커싱하도록 구성된다.
[0062] 추가로, 검사 열(140)은 신호 전자들(107)을 검출하기 위한 검출기(133)를 포함한다. 검출기(133)의 신호는 예컨대 10 nm 이하 범위의 높은 정확도로 스테이지 제어기(180)로부터 이동가능 스테이지의 현재 스테이지 포지션을 수신하는 검사 제어기(137)에 포워딩될 수 있다. 미리 결정된 스캐닝 패턴으로의 이동가능 스테이지의 이동 동안 전자 신호 대 스테이지 포지션을 기록함으로써, 샘플의 고분해능 이미지가 생성될 수 있고 그리고/또는 샘플이 높은 정확도로 검사될 수 있다. 샘플 결함들이 신뢰성 있게 검출될 수 있다.
[0063] 검사 열(140)은 검사 목적들을 위해 샘플에 걸쳐 전자 빔을 스캐닝하기 위한 어떠한 스캔 디플렉터도 포함하지 않을 수 있다. 선택적으로, 정렬 또는 튜닝 목적들을 위한 빔 디플렉터(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
[0064] 전자 빔은, 서브-10-nm 분해능(sub-10-nm resolution)을 갖는 검사가 가능하도록, 프로브 포지션(106)에서 20 nm 이하의 프로브 직경을 가질 수 있다.
[0065] 이에 따라서, 그럼에도 불구하고 샘플 표면들의 고분해능 검사에 적절한, 비교적 간단하고 작은 검사 열(140)이 제공된다. 이에 따라서, 매우 많은 검사 열들이 검사 열들의 2-차원 어레이에서 서로 가까이 배열될 수 있고, 이는 많은 전자 빔들을 이용한 병렬 검사로 인해 증가된 검사 속도를 가능하게 한다.
[0066] 도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 다중-전자 빔 검사 시스템을 이용하여 샘플을 검사하는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0067] 박스(510)에서, 샘플의 주 표면이 본질적으로 X-Y-평면으로 연장되도록, 샘플이 이동가능 스테이지 상에 배치된다. 샘플은 반도체 웨이퍼, 다이 패키지, 또는 코팅된 기판 중 임의의 것일 수 있다.
[0068] 박스(520)에서, 샘플을 향해 본질적으로 서로 평행하게 전파되는 복수의 전자 빔들이 생성된다. 복수의 전자 빔들은 복수의 프로브 포지션들에서 샘플 상에 포커싱된다.
[0069] 박스(530)에서, 복수의 전자 빔들을 정지 상태로 유지하면서 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시킴으로써, 샘플이 스캐닝된다. 이동가능 스테이지는, 예컨대 이동가능 스테이지를 래스터-스캐닝 패턴으로 이동시킴으로써 복수의 전자 빔들 각각이 샘플의 미리 결정된 하위 영역을 고분해능으로 검사하도록 이동될 수 있다. 이동가능 스테이지의 스캐닝 패턴은, 정확히 동일한 방식으로, 개개의 하위 영역에 대한 복수의 전자 빔들의 동기식 이동을 유발한다. 복수의 스캔 디플렉터들의 동기식 제어는 요구되지 않는다. 그 이유는, 전자 빔들 전부가 이동불가능하게 유지되고, 상대적 이동은 배타적으로 스테이지 이동으로 인한 것이기 때문이다. 신호 포착 정확도가 개선될 수 있고, 신호 평가의 복잡성이 감소될 수 있다. 이는, 검사 속도가 더 증가될 수 있게 한다.
[0070] 박스(530)에서, 샘플로부터 방출된 신호 전자들이 이동가능 스테이지의 스캐닝 이동 동안 복수의 검사 열들의 개개의 검출기들에 의해 검출된다. 검출기 신호들은, 현재 스테이지 포지션에 따라 신호를 기록 및/또는 평가하는 검사 제어기에 송신될 수 있다. 샘플의 고분해능 이미지가 생성될 수 있고 그리고/또는 샘플이 높은 정확도로 검사될 수 있다.
[0071] 박스(530)에서의 스캐닝 및 검출은 샘플의 많은 부분, 예컨대 샘플 표면의 50% 이상, 특히 샘플 표면의 90% 이상, 또는 심지어 본질적으로 온전한 샘플 표면이 고분해능으로 검사될 때까지 계속될 수 있다. 선택적으로, 복수의 검사 열들의 측정들을 결합함으로써, 온전한 샘플의 이미지가 생성될 수 있다.
[0072] 본원에서 설명되는 방법들 및 시스템들은 유익하며, 다음의 장점들을 제공한다: 매우 많은 검사 열들로부터의 병렬 신호 포착으로 인해 검사 속도가 증가된다. 샘플은, 스테이지 좌표들의 정확도에 의해 결정되는, 즉 스테이지 제어기의 간섭계 분해능에 의해 제한되는 고분해능으로 검사될 수 있다. 검출기 및 검사 열 설계가 스캐닝 전자 빔 열들에 대한 것보다 더 간단하고 더 효율적이기 때문에, 더 우수하고 더 강한 신호가 획득된다.
[0073] 위의 내용을 요약하면, 본 개시내용은 구체적으로 다음의 실시예들을 제공한다:
[0074] 실시예 1: 다중-전자 빔 검사 시스템을 이용하여 샘플을 검사하는 방법은, X-Y-평면으로 연장되는 이동가능 스테이지 상에 샘플을 배치하는 단계; 샘플을 향해 본질적으로 서로 평행하게 전파되는 복수의 전자 빔들을 생성하는 단계; 2-차원 어레이로 배열된 복수의 프로브 포지션들(106)에서 샘플 상에 복수의 전자 빔들을 포커싱하는 단계; 복수의 전자 빔들을 정지 상태로 유지하면서 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시킴으로써, 샘플을 스캐닝하는 단계; 및 샘플을 검사하기 위해 이동가능 스테이지의 이동 동안 샘플로부터 방출된 신호 전자들을 검출하는 단계를 포함한다.
[0075] 실시예 2: 실시예 1의 방법에 있어서, 복수의 전자 빔들은 10 개 이상의 전자 빔들, 특히 50 개 이상의 전자 빔들, 더욱 특히 100 개 이상의 전자 빔들을 포함한다.
[0076] 실시예 3: 실시예 1 또는 실시예 2의 방법에 있어서, 복수의 전자 빔들은, X-Y-평면에 평행한 단면 평면들에서, 제1 방향(X)으로 서로 인접하게 배열된 전자 빔들 및/또는 제1 방향을 횡단하는 제2 방향(Y)으로 서로 인접하게 배열된 전자 빔들이, 각각, 5 cm 이하, 특히 3 cm 이하의 거리들로 서로 이격되는 2-차원 빔 어레이를 형성한다. 특히, 인접 전자 빔들 사이의 거리들은 1 cm 내지 3 cm, 예컨대 약 2 cm이다.
[0077] 실시예 4: 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 한 실시예의 방법에 있어서, 샘플은 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하의 분해능으로 검사되고, 그리고/또는 복수의 전자 빔들은 복수의 프로브 포지션들에서 40 nm 이하, 특히 20 nm 이하, 더욱 특히 10 nm 이하, 또는 심지어 5 nm 이하의 프로브 직경들을 갖는다.
[0078] 실시예 5: 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 한 실시예의 방법에 있어서, 복수의 전자 빔들을 이용하여 샘플의 표면적의 90% 이상이 검사되는데, 특히 복수의 전자 빔들을 이용하여 전체 샘플 표면이 검사된다. 스테이지가 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 복수의 전자 빔들에 대해 이동되는 전체 검사 동안, 복수의 전자 빔들은 정지 상태로 유지될 수 있다. 구체적으로, 전자 빔들은 스캔 디플렉터를 이용하여 스캐닝되지 않는다. 검사 분해능은 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하일 수 있다.
[0079] 실시예 6: 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 한 실시예의 방법에 있어서, 샘플은, 본질적으로 동일한 형상의 복수의 하위 영역들을 포함하며, 복수의 하위 영역들 각각에서, 복수의 전자 빔들 중 연관된 전자 빔이 프로브 포지션에 포커싱된다. 스캐닝하는 단계는, 복수의 하위 영역들의 표면적의 90% 이상이 검사될 때까지, 구체적으로 복수의 하위 영역들의 본질적으로 전체 표면적이 검사될 때까지 복수의 전자 빔들을 이용하여 복수의 하위 영역들이 동시에 검사되도록, 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키는 단계를 포함한다.
[0080] 실시예 7: 실시예 6의 방법에 있어서, 복수의 하위 영역들은 본질적으로 직사각형 형상이고, 그리고 이동가능 스테이지는, 복수의 하위 영역들의 본질적으로 전체 표면적이 특히 20 nm 이하의 분해능으로 검사될 때까지, 미리 결정된 스캐닝 패턴으로, 예컨대 래스터-스캔 패턴으로 이동된다. 예컨대, 스캐닝 패턴은, 교번 방식으로, X-방향에서의 스캔 라인들의 스테이지 이동들 및 Y-방향에서의 Y-시프트들을 포함할 수 있다.
[0081] 실시예 8: 실시예 6 또는 실시예 7의 방법에 있어서, 복수의 하위 영역들 중의 하위 영역들은 3 ㎠ 이상 내지 10 ㎠ 이하, 특히 4 ㎠ 이상 내지 6 ㎠ 이하의 개개의 표면적을 갖는다. 특히, 하위 영역들은 약 2 cm × 2 cm의 직사각형들일 수 있다.
[0082] 실시예 9: 실시예 1 내지 실시예 8 중 어느 한 실시예의 방법에 있어서, 복수의 전자 빔들은 100 개 이상의 전자 빔들을 포함하고, 샘플은 400 ㎠ 이상의 표면적을 갖고, 그리고 미리 결정된 스캔 패턴으로의 이동가능 스테이지의 이동은, 복수의 전자 빔들 각각으로 하여금, 20 nm 이하의 검사 분해능을 제공하면서, 샘플의 하위 영역의 3 ㎠ 이상 내지 10 ㎠ 이하의 표면적 위로 이동하게 한다.
[0083] 실시예 10: 실시예 1 내지 실시예 9 중 어느 한 실시예의 방법에 있어서, 이동가능 스테이지는 간섭계-제어식이며, 스테이지 제어기는 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하, 또는 심지어 5 nm 이하의 분해능으로 스테이지 포지션을 결정하도록 구성된다.
[0084] 실시예 11: 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 청구항의 방법에 있어서, 샘플은 2 개 이상의 연결된 다이들을 포함하는 다이 패키지 및 웨이퍼 중 적어도 하나이다.
[0085] 실시예 12: 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 청구항의 방법에 있어서, 샘플은 2 mm 이상 내지 5 mm 이하의 작동 거리(WD)로 검사된다.
[0086] 실시예 13: 특히 위의 방법들 중 임의의 방법에 따라 샘플을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템으로서, 샘플을 자신의 상부에 배치하기 위한, X-Y-평면으로 연장되는 이동가능 스테이지, 및 본질적으로 서로 평행하게 전파되는 복수의 전자 빔들을 생성하기 위한, 그리고 2-차원 어레이로 배열된 복수의 프로브 포지션들에서 샘플 상에 복수의 전자 빔들을 포커싱하도록 구성된 복수의 검사 열들을 포함한다. 복수의 검사 열들은, 각각, 빔 방출기, 포커싱 렌즈, 및 신호 전자들을 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 다중-전자 빔 검사 시스템은, 복수의 전자 빔들을 정지 상태로 유지하면서 샘플 검사 동안 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키도록 구성된 스테이지 제어기를 더 포함한다.
[0087] 실시예 14: 실시예 13의 시스템에 있어서, 복수의 검사 열들은 어떠한 스캔 디플렉터들도 포함하지 않는다. 포커싱 렌즈는 예컨대 정전 8중극(electrostatic octupole)을 포함하는 정전 렌즈일 수 있다.
[0088] 실시예 15: 실시예 13 또는 실시예 14의 시스템에 있어서, 복수의 검사 열들은, 각각, 빔 정정기, 특히 스티그메이터(stigmator)를 더 포함한다.
[0089] 실시예 16: 실시예 13 내지 실시예 15 중 어느 한 실시예의 시스템에 있어서, 복수의 검사 열들은 10 nm 이하의 검사 분해능을 획득하기 위해 샘플 상에 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하의 프로브 직경들을 갖는 빔 프로브들을 제공하도록 구성된다.
[0090] 실시예 17: 실시예 13 내지 실시예 16 중 어느 한 실시예의 시스템에 있어서, 복수의 검사 열들은 X-방향 및 Y-방향의 A × B 열들의 조밀 패킹 어레이(closely packed array)로 배열되고, A 및 B는 5 이상, 특히 10 이상의 개개의 정수(integer)들이다.
[0091] 실시예 18: 다중-전자 빔 검사 시스템으로서, X-방향 및 Y-방향의 2-차원 어레이로 배열되고, 샘플을 자신의 상부에 배치하기 위한 이동가능 스테이지를 향해 마주보는 복수의 검사 열들, 및 X-Y-평면에서 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키도록 구성된 스테이지 제어기를 포함한다. 복수의 검사 열들은 스캔 디플렉터들이 없는 정적 전자 빔 마이크로 열(static electron beam microcolumn)들이다.
[0092] 실시예 19: 실시예 18의 시스템에 있어서, 복수의 검사 열들은 20 nm 이하, 특히 10 nm 이하의 분해능을 갖는 병렬 샘플 검사(parallel sample inspection)를 위해 구성된다.
[0093] 실시예 20: 실시예 18 또는 실시예 19의 시스템에 있어서, 2-차원 어레이는 X-방향 및 Y-방향의 A × B 열들의 어레이를 포함하고, A 및 B는 5 이상, 특히 10 이상의 개개의 정수들이다. 어레이의 2 개의 인접 열들의 광학 축들은, 각각, 5 cm 이하, 특히 3 cm 이하의 거리들로 서로 이격될 수 있다.
[0094] 전술된 내용이 일부 실시예들에 관한 것이지만, 그 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서, 다른 그리고 추가적인 실시예들이 고안될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (17)

  1. 샘플(10)을 검사하는 방법으로서,
    X-Y-평면으로 연장되는 이동가능 스테이지(movable stage)(110) 상에 상기 샘플을 배치하는 단계;
    상기 샘플(10)을 향해 전파되는 복수의 전자 빔들(105)을 생성하는 단계;
    2-차원 어레이로 배열된 복수의 프로브(probe) 포지션들(106)에서 상기 샘플 상에 상기 복수의 전자 빔들을 포커싱하는 단계;
    상기 복수의 전자 빔들(105)을 정지 상태로 유지하면서 상기 이동가능 스테이지(110)를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시킴으로써, 상기 샘플을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 샘플을 검사하기 위해 상기 스캐닝하는 단계 동안 상기 샘플로부터 방출된 신호 전자들(107)을 검출하는 단계
    를 포함하는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 전자 빔들(105)은 10 개 이상의 전자 빔들, 특히 100 개 이상의 전자 빔들을 포함하는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 전자 빔들(105)은, 상기 X-Y-평면에 평행한 단면 평면들에서, 제1 방향(X)으로 서로 인접하게 배열된 전자 빔들 및/또는 상기 제1 방향을 횡단하는 제2 방향(Y)으로 서로 인접하게 배열된 전자 빔들이, 각각, 5 cm 이하의 거리들(135)로 서로 이격되는 2-차원 빔 어레이를 형성하는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플(10)은 20 nm 이하의 분해능(resolution), 특히 10 nm 이하의 분해능으로 검사되는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전자 빔들(105)을 이용하여 상기 샘플의 표면적의 90% 이상, 특히 본질적으로 전체 표면적이 검사되는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플(10)은, 본질적으로 대응하는 형상의 복수의 하위 영역들(142)을 포함하며, 상기 복수의 하위 영역들(142) 각각에서, 상기 복수의 전자 빔들 중 연관된 전자 빔이 프로브 포지션에 포커싱되며,
    상기 스캐닝하는 단계는, 상기 복수의 하위 영역들(142)의 표면적의 90% 이상이 검사될 때까지 상기 복수의 전자 빔들에 의해 상기 복수의 하위 영역들(142)이 동시에 검사되도록, 상기 이동가능 스테이지(110)를 상기 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키는 단계를 포함하는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 하위 영역들은 본질적으로 직사각형 형상이고 그리고/또는 3 ㎠ 이상 내지 10 ㎠ 이하의 개개의 표면적을 갖는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전자 빔들은 100 개 이상의 전자 빔들을 포함하고,
    상기 샘플은 400 ㎠ 이상의 표면적을 갖고, 그리고
    상기 복수의 전자 빔들은 20 nm 이하의 분해능으로 3 ㎠ 이상 내지 10 ㎠ 이하의 표면적을 갖는, 상기 샘플의 개개의 하위 영역을 검사하는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동가능 스테이지(110)는 간섭계-제어식(interferometer-controlled)이며, 스테이지 제어기(180)는 10 nm 이하의 정확도로 스테이지 포지션을 결정하도록 구성되는,
    샘플(10)을 검사하는 방법.
  10. 샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100)으로서,
    상기 샘플을 자신의 상부에 배치하기 위한, X-Y-평면으로 연장되는 이동가능 스테이지(110);
    복수의 전자 빔들(105)을 생성하기 위한, 그리고 2-차원 어레이로 배열된 복수의 프로브 포지션들(106)에서 상기 샘플 상에 상기 복수의 전자 빔들을 포커싱하도록 구성된 복수의 검사 열(column)들(130) ―상기 검사 열들(130)은, 각각,
    빔 방출기(131);
    포커싱 렌즈(132); 및
    신호 전자들(107)을 검출하기 위한 검출기(133)를 포함함―; 및
    상기 복수의 전자 빔들(105)을 정지 상태로 유지하면서 상기 샘플의 검사 동안 상기 이동가능 스테이지(110)를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키도록 구성된 스테이지 제어기(180)
    를 포함하는,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 검사 열들(130)은 스캔 디플렉터(scan deflector)들을 포함하지 않는,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
  12. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 검사 열들(130)은 빔 정정기(134), 특히 스티그메이터(stigmator)를 더 포함하는,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
  13. 제10 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 검사 열들(130)은 상기 샘플 상에 20 nm 이하의 프로브 직경들을 갖는 빔 프로브들을 제공하도록 구성되는,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
  14. 제10 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 검사 열들(130)은 X-방향 및 Y-방향으로 연장되는 A × B 검사 열들의 조밀 패킹 어레이(closely packed array)를 포함하고, A 및 B는 5 이상의 정수(integer)들인,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
  15. 샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100)으로서,
    X-방향 및 Y-방향으로 연장되는 2-차원 어레이로 배열되고, 상기 샘플을 자신의 상부에 배치하기 위한 이동가능 스테이지(110)를 향해 마주보는, 스캔 디플렉터들이 없는 복수의 검사 열들(130); 및
    X-Y-평면에서 상기 이동가능 스테이지를 미리 결정된 스캐닝 패턴으로 이동시키도록 구성된 스테이지 제어기(180)
    를 포함하는,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 검사 열들(135)은 20 nm 이하의 분해능으로 샘플을 검사하기 위해 구성되는,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
  17. 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 2-차원 어레이는 A × B 검사 열들의 어레이를 포함하고, A 및 B는 5 이상의 정수들이며, 상기 어레이의 2 개의 인접 열들의 광학 축들은, 각각, 3 cm 이하의 거리들(135)로 서로 이격되는,
    샘플(10)을 검사하기 위한 다중-전자 빔 검사 시스템(100).
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