KR20230123969A - 1차 전자 빔을 샘플로 지향시키기 위한 전자 광학 컬럼 및 방법 - Google Patents

1차 전자 빔을 샘플로 지향시키기 위한 전자 광학 컬럼 및 방법 Download PDF

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맨스 요한 베르틸 오스터버그
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

1차 전자 빔을 1차 빔 경로를 따라 샘플 상으로 지향시키기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 일 구성에서, 빔 분리기가 1차 빔 경로를 따라 샘플로부터 방출되는 2차 전자 빔을 1차 빔 경로에서 벗어나게 전환시킨다. 분산 디바이스는 빔 분리기의 빔 상류에 위치한다. 분산 디바이스는, 빔 분리기에 의하여 1차 빔에서 유도된 분산을 보상한다. 하나 이상의 공통 전원 공급 장치가 빔 분리기 및 분산 디바이스 모드를 구동한다.

Description

1차 전자 빔을 샘플로 지향시키기 위한 전자 광학 컬럼 및 방법
본 출원은 2020년 12월 22일에 출원된 US 출원 63/129,330 및 2021년 4월 21일에 출원된 US 출원 63/177,563 및 2021년 5월 4일에 출원된 EP 출원 21171996.8에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각의 전문은 본 명세서에 인용에 의해 포함된다.
본 발명은 일반적으로 하전 입자 빔 장치 분야에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 전자 광학 컬럼, 및 단일 빔 또는 다중 빔 장치에서 빔 분리기의 분산을 보상하는 방법에 관한 것이다.
집적 회로(IC)의 제조 공정에서, 미완성 또는 완성된 회로 구성요소들은 이들이 디자인에 따라 제조되고 결함이 없을 것을 보장하기 위해 검사된다. 광학 현미경을 사용하는 검사 시스템은 일반적으로 수백 나노미터까지의 분해능을 가지며, 분해능은 빛의 파장에 의해 제한된다. IC 구성요소의 물리적 크기가 100 나노미터 미만까지, 심지어는 10 나노미터 미만까지 계속 감소함에 따라, 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템보다 더 높은 분해능을 갖는 검사 시스템을 필요로 한다.
1 나노미터 미만의 분해능을 가질 수 있는 주사 전자 현미경(SEM) 또는 투과 전자 현미경(TEM)과 같은 하전 입자(예: 전자) 빔 현미경은, 100 나노미터 미만의 피처 크기를 갖는 IC 구성요소를 검사하기 위한 실용적인 툴로서 사용된다. SEM을 사용하면, 단일 1차 전자 빔의 전자들 또는 복수의 1차 전자 빔의 전자들을 검사 중인 웨이퍼의 프로브 스폿(probe spots)에 집속할 수 있다. 1차 전자와 웨이퍼의 상호 작용에 따라 하나 이상의 2차 전자 빔이 생성될 수 있다. 2차 전자 빔은, 1차 전자와 웨이퍼의 상호 작용으로 인해 생성되는 후방 산란 전자, 2차 전자, 또는 오제(Auger) 전자를 포함할 수 있다. 하나 이상의 2차 전자 빔의 세기(intensity)는 웨이퍼의 내부 및/또는 외부 구조의 특성에 따라 달라질 수 있다.
2차 전자 빔의 세기는 검출 디바이스 또는 검출기를 사용하여 측정될 수 있다. 2차 전자 빔은 검출기 표면의 기 설정된 위치에 하나 이상의 빔 스폿(beam spot)을 형성할 수 있다. 검출기는 검출된 2차 전자 빔의 세기를 나타내는 전기 신호(예: 전류, 전압 등)를 생성할 수 있다. 전기 신호는 측정 회로(예: 아날로그-디지털 변환기)로 측정하여, 검출된 전자의 분포를 얻을 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는, 웨이퍼 표면에 입사하는 하나 이상의 1차 전자 빔의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여 사용되어, 검사 중인 웨이퍼 구조의 이미지를 재구성할 수 있다. 재구성된 이미지는 웨이퍼 내부 및/또는 외부 구조의 다양한 피처(features)를 드러내기 위해 사용될 수 있으며, 웨이퍼에 존재할 수 있는 임의의 결함을 드러내기 위해 사용될 수 있다.
단일 1차 빔과 단일 2차 빔을 포함하는 검사 시스템(단일 빔 장치)에서, 검출기는, 1차 빔이 통과할 수 있는 홀(hole)이 있는 경우, 장치의 광축(optical axis)을 따라 배치될 수 있다. 그러나 홀이 있으면 2차 빔의 검출 효율이 떨어지며, 경우에 따라서는 재구성된 이미지의 중앙에 검은 스폿이 생길 수 있다. 빔 분리기를 사용하면 1차 빔으로부터 2차 빔을 분리하고, 2차 빔을 축외(off-axis)에 배치된 검출기로 지향시킬 수 있다. 다수의 1차 빔 및 다수의 2차 빔을 포함하는 검사 시스템(다중 빔 장치)에서는, 빔 분리기가 다수의 1차 빔으로부터 다수의 2차 빔을 분리하고, 다수의 2차 빔을 축외에 배치된 검출기로 지향시키기 위해 사용될 수 있다.
빔 분리기는 적어도 하나의 자기 편향기(magnetic deflector)를 포함하며, 따라서 하나 이상의 1차 빔 및 하나 이상의 2차 빔 상에 분산(dispersion)을 발생시킨다. 분산은 1차 빔의 원형 프로브 스폿을 길쭉한(oblong) 모양으로 변형시킬 수 있다. 또한, 분산은 검출된 빔 스폿을 변형시켜, 재구성된 이미지의 해상도 저하를 야기할 수 있다.
일 양태에 따르면, 1차 전자 빔을 1차 빔 경로를 따라 샘플 상으로 지향시키도록 구성되는 전자 광학 컬럼이 제공되며, 상기 컬럼은: 1차 빔 경로를 따라 샘플로부터 방출되는 2차 전자 빔을 1차 빔 경로에서 벗어나게 전환시키도록 구성되는 빔 분리기; 빔 분리기의 빔 상류에 위치하며, 빔 분리기에 의하여 1차 빔에서 유도되는 분산을 보상하도록 구성되는 분산 디바이스; 및 빔 분리기 및 분산 디바이스 모두를 구동하도록 각각 구성되는 하나 이상의 공통 전원 공급 장치를 포함한다.
일 양태에 따르면, 1차 전자 빔을 1차 빔 경로를 따라 샘플 상으로 지향시키기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은: 빔 분리기를 사용하여, 1차 빔 경로를 따라 샘플로부터 방출되는 2차 전자 빔을 1차 빔 경로에서 벗어나게 전환시키는 단계; 빔 분리기의 빔 상류에 위치하는 분산 디바이스를 사용하여, 빔 분리기에 의하여 1차 빔에서 유도되는 분산을 보상하는 단계를 포함하며, 빔 분리기 및 분산 디바이스 모두를 구동하기 위하여 하나 이상의 공통 전원 공급 장치가 사용된다.
개시된 실시예의 추가적인 목적 및 장점은, 일부는 후술할 설명에서 제시될 것이며, 일부는 설명을 통해 명백해지거나 실시예를 실행함에 따라 습득될 것이다. 개시된 실시예의 목적 및 장점은, 청구범위에 제시된 요소 및 조합에 의해 구현되고 달성될 수 있다.
전술한 개괄적인 설명 및 후술할 상세한 설명은 단지 예시와 설명을 위한 것이며, 청구한 바와 같은 개시된 실시예를 제한하지 않음이 이해되어야 한다.
도 1은, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2a, 2b는, 본 발명의 실시예와 일치하는, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 도시하는 개략도이다.
도 3a, 도 3b, 도 3c는, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 분산 디바이스를 도시하는 개략도이다.
도 4a, 도 4b는, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 단일 빔 장치를 도시하는 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 단일 빔 장치를 도시하는 개략도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 다중 빔 장치를 도시하는 개략도이다.
도 7은, 본 개시의 실시예와 일치하는 예시적인 다중 빔 장치를 도시하는 개략도이다.
도 8은, 별도의 전압 소스에 의해 구동되는 빔 분리기 및 분산 디바이스를 포함하는 전자 광학 컬럼의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 9는, 전압 소스 중 하나에서 전압 변동(fluctuation)이 있을 때 도 8의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 10은, 전압 변동이 있는 공통 전압 소스에 의해 구동되는 빔 분리기 및 분산 디바이스를 포함하는 전자 광학 컬럼의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 11은, 각자의 코일을 사용하여 자기장을 생성하도록 구성되는 빔 분리기 및 분산 디바이스를 포함하는 전자 광학 컬럼의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 12는, 각자의 코일 및 전극을 사용하여 교차(crossed) 자기장 및 전기장을 생성하도록 구성되는 빔 분리기 및 분산 디바이스를 포함하는 전자 광학 컬럼의 일부를 도시하는 개략도이다.
도 13은, 각자의 코일 및 전극을 사용하여 교차 자기장 및 전기장을 생성하도록 구성되는 빔 분리기 및 분산 디바이스를 포함하며, 독립적인 전원 공급 장치에 의해 구동되는 조정 전극 및 코일을 더 포함하는 전자 광학 컬럼의 일부를 도시하는 개략도이다.
이제 예시적인 실시예에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 그 실시예의 예는 첨부된 도면에 도시된다. 아래의 설명은 상이한 도면에서의 동일한 번호가 달리 표시되지 않는 한 동일하거나 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조한다. 예시적인 실시예에 대해 아래의 설명에서 제시된 구현 형태는 본 발명과 일치하는 모든 구현 형태를 나타내는 것은 아니다. 대신, 그 구현 형태는 첨부된 청구범위에 인용된 바와 같은 본 발명 관련 양태와 일치하는 장치 및 방법의 예일 뿐이다.
본 발명은 단일 빔 또는 다중 빔 장치에서 빔 분리기의 분산을 보상(compensate)하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 빔 분리기는 하나 이상의 1차 빔 및 하나 이상의 2차 빔에서 분산을 발생시킨다. 본 발명의 실시예는, 빔 분리기에 의해 생성된 분산을 상쇄(cancel)하도록 설정된 빔 분산을 유도하게 구성되는, 정전 편향기(electrostatic deflector) 및 자기 편향기를 포함하는 분산 디바이스를 제공한다. 정전 편향기와 자기 편향기의 조합은, 빔 분리기에 의해 생성된 분산의 변경을 보상하기 위해 유도된 빔 분산이 변경될 때, (분산 디바이스로 인한) 편향 각도가 변경되지 않게 유지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 편향 각도는 0이 되도록 제어될 수 있으며 1차 빔 축은 분산 디바이스로 인해 변경되지 않는다. 일부 실시예에서, 분산 디바이스는, 빔 분리기 및 분산 디바이스에 의해 야기된 비점수차(astigmatism aberrations)가 1차 빔에 의해 형성된 프로브 스폿에 대하여 미치는 영향들 중 적어도 하나를 상쇄하기 위한 4중극장(quadrupole field)을 생성하도록 구성되는 다극 렌즈(예: 4극 렌즈)를 포함할 수 있다.
이제 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(100)을 도시하는 도 1에 대한 참조가 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, EBI 시스템(100)은 메인 챔버(101), 로드/록 챔버(load/lock chamber: 102), 전자 빔 툴(104), 및 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module, EFEM: 106)을 포함한다. 전자 빔 툴(104)은 메인 챔버(101) 내에 배치된다.
EFEM(106)은 제 1 로딩 포트(loading port)(106a) 및 제 2 로딩 포트(106b)를 포함한다. EFEM(106)은 추가적인 로딩 포트를 포함할 수 있다. 제 1 로딩 포트(106a)와 제 2 로딩 포트(106b)는, 검사될 웨이퍼(예: 반도체 웨이퍼 또는 다른 재료로 만들어진 웨이퍼) 또는 샘플(웨이퍼 및 샘플은 이하에서 "웨이퍼"로 통칭됨)을 담는 웨이퍼 전면 개방 통합 포드(front opening unified pods, FOUP)를 수용할 수 있다. EFEM(106) 내의 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 웨이퍼를 로드/록 챔버(102)로 이송할 수 있다.
로드/록 챔버(102)는, 로드/록 챔버(102) 내의 가스 입자를 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(102)에서 메인 챔버(101)로 이송할 수 있다. 메인 챔버(101)는, 메인 챔버(101) 내의 가스 입자를 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(104)에 의하여 검사된다.
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 전자 빔 툴(104)의 예시적인 구성요소를 도시하는 도 2a에 대한 참조가 이루어진다. 도 2a는, 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(condenser lens: 214), 전자 소스(206)로부터 방출되는 1차 전자 빔(210), 빔 제한 어퍼처(216), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 대물 렌즈(228), 샘플 스테이지(도 2a에 도시되지 않음), 2차 전자 빔(220), 및 전자 검출기(218)를 포함하는 전자 빔 툴(104A)[이하 장치(104A)라고도 지칭됨]을 도시한다. 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 빔 제한 어퍼처(216), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)는 장치(104A)의 광축(202)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(206)는 캐소드, 추출기 또는 애노드를 포함할 수 있으며, 여기서 1차 전자는 캐소드로부터 방출되고, 추출 또는 가속되어 높은 에너지(예: 8 내지 20keV), 높은 각도 세기(angular intensity)(예: 0.1 내지 1mA/sr), 및 (가상 또는 실제)크로스오버(208)를 갖는 1차 전자 빔(210)을 형성할 수 있다. 1차 전자 빔(210)은 크로스오버(208)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 건 어퍼처(212)는 1차 전자 빔(210)의 주변 전자를 차단하여 쿨롱 효과(Coulomb effect)를 감소시킬 수 있다. 쿨롱 효과는 프로브 스폿(236) 크기의 증가를 야기할 수 있다.
콘덴서 렌즈(214)는 1차 전자 빔(210)을 집속할 수 있고, 빔 제한 어퍼처(216)는 1차 전자 빔(210)의 크기를 제한할 수 있다. 빔 제한 어퍼처(216)의 하류(downstream)에 있는 1차 전자 빔(210)의 전류는, 콘덴서 렌즈(214)의 집속력(focusing power)을 조정하거나 빔 제한 어퍼처(216)의 방사상(radial) 크기를 변경함으로써 변화될 수 있다. 대물 렌즈(228)는, 1차 전자 빔(210)을 검사될 샘플(238) 상으로 집속할 수 있다. 1차 전자 빔(210)은 샘플(238)의 표면 상에 프로브 스폿(236)을 형성할 수 있다.
1차 전자 빔(210)이 프로브 스폿(236)에 입사하는 것에 대응하여, 2차 전자 빔(220)이 샘플(238)로부터 방출될 수 있다. 2차 전자 빔(220)은, 2차 전자(에너지≤50eV) 및 후방 산란 전자[1차 전자 빔(210)의 랜딩 에너지와 50eV 사이의 에너지]를 포함하는 에너지 분포를 갖는 전자들로 구성될 수 있다.
빔 분리기(222)는 정전 이중극장(electrostatic dipole field: E1) 및 자기 이중극장(magnetic dipole field: B1)을 생성하는 정전 편향기를 포함하는 빈 필터(Wien filter) 유형의 빔 분리기일 수 있다. 빈 필터 유형의 빔 분리기의 경우, 1차 전자 빔(210)의 전자에 정전 이중극장(E1)이 가하는 힘은 자기 이중극장(B1)이 전자에 가하는 힘과 크기가 같고 방향이 반대이다. 따라서 1차 전자 빔(210)은 편향 각도가 0인 채로 빔 분리기(222)를 직선으로 통과할 수 있다. 그러나, 빔 분리기(222)에 의해 생성되는 1차 전자 빔(210)의 총 분산은 0이 아니다. 빔 분리기(222)의 분산 평면(224)에 대하여, 도 2a는 공칭(nominal) 에너지 V0 및 에너지 확산 ΔV를 갖는 1차 전자 빔(210)이 에너지 V0-ΔV/2에 해당하는 빔 부분(230), 에너지 V0에 해당하는 빔 부분(232), 및 에너지 V0+ΔV/2에 해당하는 빔 부분(234)으로 분산된 것을 도시한다. 빔 분리기(222)가 2차 전자 빔(220)의 전자에 가하는 총 힘은 0이 아니다. 따라서 빔 분리기(222)는 2차 전자 빔(220)을 1차 전자 빔(210)으로부터 분리하고 2차 전자 빔(220)을 전자 검출기(218)로 지향시킬 수 있다. 전자 검출기(218)는 2차 전자 빔(220)을 검출하고 대응하는 신호를 생성할 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(226)은, 1차 전자 빔(210)을 편향시켜 샘플(238)의 표면 영역에 걸쳐 프로브 스폿(236)을 스캔할 수 있다. 전자 검출기(218)는 대응하는 2차 전자 빔(220)을 검출하고, 샘플(238)의 표면 영역의 이미지를 재구성하는 데 사용되는 대응하는 신호를 생성할 수 있다.
대물 렌즈(228)의 물체 평면(object plane: 204)은 콘덴서 렌즈(214)의 집속력 변경에 따라 시프트(shifted)될 수 있다. 1차 전자 빔(210)의 경우, 빔 분리기(222)의 분산 평면(224)과 대물 렌즈(228)의 물체 평면(204)이 일치하지 않으면, 빔 부분(230, 232, 및 234)이 분리된 상태로 유지되고 프로브 스폿(236)은 분산 방향으로 연장된다. 이로 인해, 샘플(238)의 재구성 이미지의 해상도가 저하될 수 있다.
이제 도 2b에 대한 참조가 이루어지며, 도 2b는, 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 전자 소스(206)로부터 방출되는 1차 전자 빔(210), 소스 변환 유닛(252), 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(254, 256, 및 258), 1차 투영 광학 시스템(260), 샘플 스테이지(도 2b에 도시되지 않음), 복수의 2차 전자 빔(276, 278, 및 280), 2차 광학 시스템(282), 및 전자 검출 디바이스(284)를 포함하는 전자 빔 툴(104B)[이하 장치(104B)로도 지칭됨]을 도시한다. 1차 투영 광학 시스템(260)은 대물 렌즈(228)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(284)는 검출 요소(286, 288, 및 290)를 포함할 수 있다. 빔 분리기(222) 및 편향 스캐닝 유닛(226)은 1차 투영 광학 시스템(260) 내부에 배치될 수 있다.
전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 소스 변환 유닛(252), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)는 장치(104B)의 1차 광축(250)과 정렬될 수 있다. 2차 광학 시스템(282) 및 전자 검출 디바이스(284)는 장치(104B)의 2차 광축(292)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(206)는 캐소드, 추출기 또는 애노드를 포함할 수 있으며, 1차 전자는 캐소드로부터 방출되고 추출 또는 가속되어 크로스오버(가상 또는 실제)(208)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(212)는 1차 전자 빔(210)의 주변 전자를 차단하여 쿨롱 효과를 감소시킬 수 있다. 건 어퍼처(212)는 쿨롱 어퍼처라고 지칭될 수 있으며, 어퍼처가 구획(defined)된 플레이트는 쿨롱 어퍼처 플레이트라고 지칭될 수 있다. 쿨롱 효과는 프로브 스폿(270, 272, 및 274) 크기의 증가를 야기할 수 있다.
소스 변환 유닛(252)은 이미지 형성 요소의 어레이(도 2b에 도시되지 않음) 및 빔 제한 어퍼처의 어레이(도 2b에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이미지 형성 요소 어레이는 마이크로 편향기 또는 마이크로 렌즈의 어레이를 포함할 수 있다. 이미지 형성 요소 어레이는, 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(254, 256, 및 258)으로 크로스오버(208)의 복수의 평행 이미지(가상 또는 실제)를 형성할 수 있다. 빔 제한 어퍼처 어레이는 복수의 빔릿(254, 256, 및 258)을 제한할 수 있다.
콘덴서 렌즈(214)는 1차 전자 빔(210)을 집속할 수 있다. 소스 변환 유닛(252)의 하류에 있는 빔릿(254, 256, 및 258)의 전류는, 콘덴서 렌즈(214)의 집속력을 조정하거나 빔 제한 어퍼처 어레이 내 대응하는 빔 제한 어퍼처들의 방사상 크기를 변경함으로써 변화될 수 있다. 대물 렌즈(228)는, 빔릿(254, 256, 및 258)을 검사될 샘플(238) 상으로 집속할 수 있고, 샘플(238)의 표면 상에 복수의 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 형성할 수 있다.
빔 분리기(222)는 정전 이중극장(E1) 및 자기 이중극장(B1)(둘 모두 도 2b에 도시되지 않음)을 생성하는 정전 편향기를 포함하는 빈 필터 유형의 빔 분리기일 수 있다. 적용 시에, 빔릿(254, 256, 및 258)의 전자에 정전 이중극장(E1)이 가하는 힘은 자기 이중극장(B1)이 전자에 가하는 힘과 크기가 같고 방향이 반대이다. 따라서 빔릿(254, 256, 및 258)은 편향 각도가 0인 채로 빔 분리기(222)를 직선으로 통과할 수 있다. 그러나, 빔 분리기(222)에 의해 생성되는 빔릿(254, 256, 및 258)의 총 분산은 0이 아니다. 빔 분리기(222)의 분산 평면(224)에 대하여, 도 2b는 공칭 에너지 V0 및 에너지 확산 ΔV를 갖는 빔릿(254)이 에너지 V0에 해당하는 빔릿 부분(262), 에너지 V0+ΔV/2에 해당하는 빔릿 부분(264), 및 에너지 V0-ΔV/2에 해당하는 빔릿 부분(266)으로 분산된 것을 도시한다. 빔 분리기(222)가 2차 전자 빔(276, 278, 및 280)의 전자에 가하는 총 힘은 0이 아니다. 따라서 빔 분리기(222)는 2차 전자 빔(276, 278, 및 280)을 빔릿(254, 256, 및 258)으로부터 분리하고 2차 전자 빔(276, 278, 및 280)을 2차 광학 시스템(282)으로 지향시킬 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(226)은, 빔릿(254, 256, 및 258)을 편향시켜 샘플(238)의 표면 영역에 걸쳐 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 스캔할 수 있다. 빔릿(254, 256, 및 258)이 프로브 스폿(270, 272, 및 274)에 입사하는 것에 대응하여, 2차 전자 빔(276, 278, 및 280)이 샘플(238)로부터 방출될 수 있다. 2차 전자 빔(276, 278, 및 280)은, 2차 전자(에너지≤50eV) 및 후방 산란 전자[빔릿(254, 256, 및 258)의 랜딩 에너지와 50eV 사이의 에너지]를 포함하는 에너지 분포를 갖는 전자들로 구성될 수 있다. 2차 광학 시스템(282)은 2차 전자 빔(276, 278, 및 280)을 전자 검출 디바이스(284)의 검출 요소(286, 288, 및 290)로 집속할 수 있다. 검출 요소(286, 288, 및 290)는 대응하는 2차 전자 빔(276, 278, 및 280)을 검출하고, 샘플(238)의 표면 영역의 이미지를 재구성하는 데 사용되는 대응하는 신호를 생성할 수 있다.
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 분산 디바이스를 도시하는 개략도인 도 3a에 대한 참조가 이루어진다. 도 3a는 정전 편향기 및 자기 편향기를 포함하는 분산 디바이스(310)를 도시한다. 정전 편향기는 정전 이중극장(E2)을 생성할 수 있고 자기 편향기는 자기 이중극장(B2)을 생성할 수 있는데, 여기서 E2 및 B2는, 서로에 대하여 그리고 광축(330)에 대하여 실질적으로 수직으로 중첩(superposed)된다. 광축(330)을 따라 전파되는 전자 빔(210)의 전자에 대하여, 정전 이중극장(E2)은 힘(Fe)을 가하고 자기 이중극장(B2)은 힘(Fm)을 가한다. 힘(Fe 및 Fm)은 실질적으로 서로 반대 방향으로 작용한다. 정전 이중극장(E2)과 자기 이중극장(B2)이 공칭 에너지 V0 및 공칭 속도 v0를 갖는 전자에 가하는 총 힘은 아래의 식을 사용하여 계산할 수 있다:
F(v0) = Fe + Fm = e (E2 - v0 × B2) (1)
에너지 V0+dV 및 속도 v0+dv를 갖는 전자의 경우, 정전 이중극장(E2) 및 자기 이중극장(B2)에 의해 가해지는 총 힘은 아래의 식을 사용하여 계산할 수 있다:
F(v0 + dv) = Fe + Fm = F(v0) - (e × dv × B2) (2)
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 분산 디바이스(311)를 도시하는 도 3b에 대한 참조가 이루어진다. 분산 디바이스(311)는, 분산 디바이스(310)와 유사하게, 대응되는 정전 이중극장(E2) 및 자기 이중극장(B2)을 생성할 수 있는 정전 편향기 및 자기 편향기를 포함한다. 정전 편향기 및 자기 편향기는, E2 및 B2가 서로에 대하여 그리고 광축(331)에 대하여 실질적으로 수직으로 중첩되도록 구성될 수 있다. 분산 디바이스(311)에서, 정전 이중극장(E2) 및 자기 이중극장(B2)은, E2 및 B2를 변경할 때 총 힘(Fe+Fm)이 실질적으로 0이도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 도 3b에 도시된 바와 같이 공칭 편향 각도는 0이다. 분산 평면(341)에서 분산 디바이스(311)에 의해 유도된 편향 분산은, 편향 각도를 0으로 유지하면서 E2 및 B2를 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 분산 디바이스(312)를 도시하는 도 3c에 대한 참조가 이루어진다. 분산 디바이스(312)는, 분산 디바이스(310 및 311)와 유사하게, 대응되는 정전 이중극장(E2) 및 자기 이중극장(B2)을 생성할 수 있는 정전 편향기 및 자기 편향기를 포함한다. 정전 편향기 및 자기 편향기는, E2 및 B2가 서로에 대하여 그리고 광축(332)에 대하여 실질적으로 수직으로 중첩되도록 구성될 수 있다. 분산 디바이스(312)에서, 정전 이중극장(E2) 및 자기 이중극장(B2)은, E2 및 B2를 변경할 때 총 힘(Fe+Fm)이 0이 아닌 상수이도록 제어될 수 있다. 이에 따라, 도 3c에 도시된 바와 같이 공칭 편향 각도 α는 0이 아니다. 분산 평면(342)에서 분산 디바이스(312)에 의해 유도된 편향 분산은, 편향 각도를 α로 유지하면서 E2 및 B2를 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
아래의 설명에서, "편향 분산" 및 "분산"이라는 용어는, 편향 각도의 에너지 의존성(energy dependence)에 의해 야기되는 전자 빔의 여하한의 확산을 지칭하기 위해 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 분산 디바이스(311 또는 312)에 의해 유도되는 분산은 고정 편향 각도(도 3b 및 도 3c의 예에서 0 또는 α와 같음)를 유지하면서 제어될 수 있다. 분산 디바이스(311 또는 312)가 빔 분리기(222)의 빔 상류(upbeam)에 위치할 경우, 빔 분리기(222)에서 유도된 분산을 보상하기 위해 분산 디바이스(311 또는 312)의 분산이 사용될 수 있다. 분산 디바이스(311 또는 312)의 분산은, 예를 들어, 빔 분리기(222)에서 유도된 분산과 크기가 같고 반대되도록 구성될 수 있다. 빔 분리기(222), 및 빔 분리기(222)의 빔 상류에서 대응하는 분산 디바이스(311 또는 312)를 갖는 실시예의 예시가 아래에서 도 4a, 4b, 5 내지 13을 참조하여 설명된다.
분산 보상은, 분산 디바이스(311, 312) 또는 빔 분리기(222)에 전력을 공급하는 데 사용되는 전압 또는 전류의 원치 않는 변동에 매우 민감하다는 것이 밝혀졌다. 도 8은 분산 디바이스(311)가 빔 분리기(222)의 빔 상류(upbeam)에 제공되는 예시적인 구성을 도시한다. 본 예에서, 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311)는 빈 필터이다. 빈 필터는 교차 전기장 및 자기장을 가하는 전자 광학 구성요소이다. 전기장 및 자기장은 각자의 전압 및 전류 소스에 의해 구동될 수 있지만, 설명의 편의를 위해 전압 소스만이 도시된다. 교차 전기장 및 자기장은, 필터를 통과하는 전자에 대하여 튜닝 가능한(tunable) 통과 속도(또는 통과 에너지)를 갖는 편향기를 제공하도록 구성될 수 있다. 선택된 공칭 속도를 갖는 전자의 경우 전기 및 자기력이 상쇄되고 전자는 필터에 의해 편향되지 않는다. 공칭 속도보다 낮거나 높은 속도를 가진 전자는 편향된다. 1차 전자와 2차 전자는 서로 다른 방향으로 빈 필터를 통과하므로 단일 빈 필터를 사용하여 1차 전자 빔과 2차 전자 빔을 분리할 수 있다. 따라서 1차 전자와 2차 전자는 빈 필터에 의해 가해진 자기장에 서로 다른 영향을 받는다. 예를 들어, 빈 필터가 1차 전자를 광축을 따라 샘플로 지향시키도록 구성된 경우, 빈 필터는 2차 전자를 광축으로부터 멀리 편향시킬 것이다. 단일 빈 필터는 빔 내 전자들의 속도에 내재된 확산으로 인하여 전자 빔에 분산을 일으킨다. 분산은 샘플(238)에서 전자 빔의 각도 확산(angular spread)으로 이어진다. 각도 확산은 전자 빔의 초점을 흐리게(blurred) 하여 유효 해상도를 감소시킨다. 분산 디바이스(311)로서 제 2 빈 필터를 제공하면 분산 효과를 보상할 수 있다. 도 8에 도시된 예에서, 제 2 빈 필터는, 빔 분리기(222)의 빈 필터에 의해 가해진 전기장 및 자기장과 반대 방향의 교차 전기장 및 자기장을 가하도록 구성된다. 이러한 빔 필터 더블릿(doublet)[빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311)에 의해 형성됨]의 조합된 작용은 도 8에 도시된다. 1차 빔은 분산 디바이스(311) 및 빔 분리기(222)를 모두 통과하여 샘플(238)에 충돌한다. 1차 빔의 일부(1040)는 두 빈 필터의 통과 에너지에 대응하는 공칭 빔 에너지를 갖는다. 따라서 1차 빔의 일부(1040)는 편향되지 않고 빈 필터들을 통과한다. 1차 빔의 일부(1041)는 상이한 빔 에너지를 갖는다. 1차 빔의 일부(1041)는 먼저 한 방향[분산 디바이스(311)에서 오른쪽]으로 편향된 다음, 반대 방향[빔 분리기(222)에서 왼쪽]으로 다시 편향된다. 이어서 두 부분(1040 및 1041) 모두는 샘플(238) 상의 동일한 위치에 집속된다. 각 빈 필터의 전극에 가해지는 공칭 전압 VA 및 VB(및/또는 각 빈 필터의 코일에 가해지는 공칭 전류)는, 분산 효과가 샘플(238)에서 상쇄되어 선명한 집속된 스폿을 제공하도록 선택된다. 실제로는, 빈 필터에 전원을 공급하는 데 사용되는 전압 및/또는 전류에 상당한 변동이 발생한다. 전압 VA에 대한 전형적인 변동 dV가 도 9에 도시된다. 변동 dV는, (도 8의 상황과 대조적으로) 1차 빔의 일부(1040)가 빔 분리기(222)에서 편향되게 한다. 이러한 편향은 초점을 의도된 초점 위치로부터 멀어지도록 시프트한다. 1차 빔의 일부(1041) 또한 편향되어 시프트된 초점 위치에 집속된다. 따라서, 변동 dV는 샘플(238)에서의 집속에 방해(disturb)를 일으킨다. 변동은, 전압 VB, 및 빈 필터 중 하나 또는 둘 모두에 가해지는 전류에서도 발생할 수 있다. 이러한 변동은 샘플(238)에서의 집속을 더욱 방해할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 앞서 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된 집속 방해는, 각각이 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312) 모두를 구동하는 하나 이상의 공통 전원 공급 장치(1002, 1004)를 제공함으로써 감소되거나 제거된다. 공통 전원 공급 장치는, 공통 전류 소스(1002) 및 공통 전압 소스(1004) 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 일 실례가 도 10에 도시된다[공통 전압 소스(1004)만이 도시됨]. 보다 상세한 예시적인 구성은 도 11 내지 13을 참조하여 설명된다. 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312)에 의해 가해지는 전기장 및/또는 자기장은 서로 반대 방향이므로, 공통 전원 공급 장치의 변동으로 인해 발생하는 이러한 장에서의 임의의 변동은 적어도 부분적으로 서로 보상될 것이다. 조정 가능한 전자 장치(예: 전압 및/또는 전류 분배기)가 샘플(238)에서 원치 않는 빔 변위를 제거하도록 전압 및/또는 전류 수준을 최적화하는 데 사용될 수 있다. 도 10의 실례에서, 공통 전압 소스(1004)는 공칭 전압 V를 제공하도록 구성되고, 변동 dV의 영향을 받는다. 도 9에 도시된 구성과는 대조적으로, 변동 dV는 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311) 모두에 적용된다. 따라서, 변동 dV는 분산 디바이스(311)에서 1차 빔의 일부(1040 및 1041)의 추가적인 편향을 발생시킨다. 추가적인 편향은, 빔 분리기(222)에서 작용하는 변동 dV에 의해 야기된 빔 분리기(222)에서의 빔 부분(1040 및 1041) 각각의 편향을 보상하여, 이에 따라 변동 dV로 인한 샘플(238)에서의 초점 위치 변위를 감소시키거나 제거한다. 도 9에 도시된 유형의 전형적인 일 구성에서, 보상되지 않은 전원 공급 변동은, SEM 이미지의 해상도와 비슷하거나 그보다 더 큰 규모의(예를 들어, 10nm 단위) 원치 않는 빔 변위를 야기할 수 있을 것으로 예상된다. 도 10의 보상 방식을 사용하면, 원치 않는 빔 변위를 일반적으로 SEM 이미지 해상도보다 훨씬 낮은 수준(예를 들어, 0.5nm 이하)으로 줄일 수 있다.
도 4a, 4b, 및 도 5 내지 7은 빔 분리기(222) 및 대응하는 분산 디바이스(311, 312)가 공통 전원 공급 장치에 의해 구동될 수 있는 예시적인 맥락들을 설명한다. 각 예에서, 공통 전류 소스(1002) 및 공통 전압 소스(1004)가 모두 도시된다. 각 예는 또한 공통 전류 소스(1002)만을 사용하거나 공통 전압 소스(1004)만을 사용하여 구현될 수도 있다. 공통 전원 공급 장치와 빔 분리기(222) 및 대응하는 분산 디바이스(311, 312)간의 연결부는 명확성을 위해 도 4a, 4b, 및 도 5 내지 7에 도시되지 않는다. 이러한 연결부에 대한 예시적인 구성은 도 11 내지 13에 도시된다.
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 단일 빔 장치(400)를 도시하는 도 4a에 대한 참조가 이루어진다. 단일 빔 장치(400)는, 도 3b의 분산 디바이스(311)를 더 포함하는 도 2a의 전자 빔 툴(104A)일 수 있다. 도 4a는, 대물 렌즈(228)의 물체 평면(204)이 대물 렌즈(228) 위에 있는 경우에 대한 분산 디바이스(311)의 작동을 도시한다. 도 4b는, 대물 렌즈(228)의 물체 평면(204)이 대물 렌즈(228) 아래에 있는 경우에 대한 분산 디바이스(311)의 작동을 도시한다. 이하에 설명되는 바와 같이, 개시된 실시예들은 대물 렌즈(228)의 작동 모드를 제한하지 않고 빔 분산을 보상할 수 있다.
단일 빔 장치(400)는, 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 전자 소스(206)로부터 방출되는 1차 전자 빔(210), 빔 제한 어퍼처(216), 분산 디바이스(311), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 대물 렌즈(228), 2차 전자 빔(220), 및 전자 검출기(218)를 포함할 수 있다. 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 빔 제한 어퍼처(216), 분산 디바이스(311), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)는 단일 빔 장치(400)의 광축(402)과 정렬될 수 있다.
도 3b를 참조하여 전술된 바와 같이, 분산 디바이스(311)와 연관된 공칭 분산 각도는 0이며, 1차 전자 빔(210)은 분산 디바이스(311)를 직선으로 통과할 수 있다. 분산 디바이스(311)는 E2 및 B2의 값에 기반하여 빔 분산을 유도할 수 있다. 1차 전자 빔(210)은 또한 빈 필터 유형의 빔 분리기(222)를 직선으로 통과할 수 있다. 빔 분리기(222) 또한 E1 및 B1의 값에 기반하여 빔 분산을 유도할 수 있다. 빔 분리기(222)에 의해 유도된 빔 분산은 주 분산(MDS)으로 칭할 수 있고, 분산 디바이스(311)에 의해 유도된 빔 분산을 보상 분산(CDS)으로 칭할 수 있다. 분산 디바이스(311)는 MDS와 반대 방향의 CDS를 생성하도록 구성 및 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 4a를 참조하면, 에너지가 공칭 에너지 V0보다 큰 전자는, 빔 분리기(222)에 의해 -x 방향으로 편향되고 분산 디바이스(311)에 의해 +x 방향으로 편향될 수 있다[빔 경로(430)에 해당함]. 에너지가 공칭 에너지 V0 미만인 전자는, 빔 분리기(222)에 의해 +x 방향으로, 분산 디바이스(311)에 의해 -x 방향으로 편향될 수 있다[빔 경로(434)에 해당함]. 분산 디바이스(311)에 의해 생성된 CDS의 크기(magnitude)는, 공칭 에너지 V0와 상이한 에너지를 갖는 전자[예: 빔 경로(430 및 434)에 대응하는 전자]가 물체 평면(204) 상에 가상으로 집속되도록 제어될 수 있다. 따라서, 대물 렌즈(228)는 1차 전자 빔(210)을 샘플(238) 상에 집속하여 프로브 스폿(236)을 형성한다.
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 단일 빔 장치(600)를 도시하는 도 5에 대한 참조가 이루어질 것이다. 단일 빔 장치(600)는, 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 전자 소스(206)로부터 방출되는 1차 전자 빔(210), 빔 제한 어퍼처(216), 분산 디바이스(312), 빔 분리기(510), 편향 스캐닝 유닛(226), 대물 렌즈(228), 2차 전자 빔(220), 및 전자 검출기(218)를 포함할 수 있다. 빔 분리기(510)는 자기 편향기를 포함하며, 따라서 연관된 편향 각도(642)는 0이 아닌 값을 갖는다. 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 빔 제한 어퍼처(216), 분산 디바이스(312), 빔 분리기(510), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)는 단일 빔 장치(600)의 광축(602)에 대하여 정렬될 수 있다.
도 3c를 참조하여 전술된 바와 같이, 분산 디바이스(312)와 연관된 공칭 분산 각도는 0이 아니며, 1차 전자 빔(210)은, 공칭 편향 각도(641) 및 연관된 빔 분산(CDS)을 갖고 분산 디바이스(312)를 통과할 수 있다. 단일 빔 장치(600)의 경우, 공칭 에너지 V0을 갖고 광축(602)을 따라 이동하는 1차 전자 빔(210)의 전자는, [분산 디바이스(312)의] 편향 면(342)에서 각도(641)만큼 편향될 수 있고, 입사각(641)으로 [빔 분리기(510)의] 편향 면(520)에서 입사될 수 있다. V0보다 큰 에너지를 갖고 광축(602)을 따라 이동하는 전자는, 각도(641)보다 작은 입사각으로 빔 분리기(510)에 입사할 수 있다. V0보다 작은 에너지를 갖고 광축(602)을 따라 이동하는 전자는, 각도(641)보다 큰 입사각으로 빔 분리기(510)에 입사할 수 있다.
빔 분리기(510)는, 공칭 편향 각도(642) 및 연관된 빔 분산(MDS)으로 1차 전자 빔(210)을 편향시킬 수 있다. 공칭 에너지 V0를 갖는 전자는 편향 면(520)에서 각도(642)만큼 편향될 수 있다. V0보다 큰 에너지를 갖는 전자는 각도(642)보다 작은 각도로 편향될 수 있다. V0보다 작은 에너지를 갖는 전자는 각도(642)보다 큰 각도로 편향될 수 있다.
분산 디바이스(312)에 의해 생성된 CDS는, 서로 다른 에너지를 갖는 전자에 대하여 CDS에 의해 생성된 입사각의 변화가 MDS에 의해 생성된 편향 각도의 변화를 보상할 수 있도록 제어될 수 있다. 따라서, 서로 다른 에너지를 갖는 전자가 물체 평면(204)에 가상으로 집속되도록 제어될 수 있다. 또한, 대물 렌즈(228)는 서로 다른 에너지를 갖는 전자들[빔 경로(630, 632, 및 634)에 대응]을 샘플(238)에 집속시켜 프로브 스폿(236)을 형성할 수 있다. 분산 디바이스(312)는 정전 편향기 및 자기 편향기를 포함하며, 따라서 편향 각도(641)를 일정하게 유지하면서 CDS를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, CDS는 물체 평면(204)의 위치 변화에 매칭되도록 변경될 수 있고, 대물 렌즈(228)의 작동 모드가 제한되지 않는다. 또한 분산 디바이스(312)는 각도(641)와 각도(642)를 서로 동일하게 유지하도록 제어될 수 있다. 따라서 광축(602)은 빔 분리기(510)의 광축과 평행하게 유지될 수 있다. 이는 단일 빔 장치(600)의 다양한 구성요소의 구성 및 정렬을 단순화할 수 있다.
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 다중 빔 장치(700)를 도시하는 도 6에 대한 참조가 이루어진다. 다중 빔 장치(700)는, 도 3b의 분산 디바이스(311)를 더 포함하는 도 2b의 전자 빔 툴(104A)일 수 있다.
다중 빔 장치(700)는, 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 전자 소스(206)로부터 방출되는 1차 전자 빔(210), 소스 변환 유닛(252), 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(254, 256, 및 258), 1차 투영 광학 시스템(260), 복수의 2차 전자 빔(730, 732, 및 734), 2차 광학 시스템(282), 및 전자 검출 디바이스(284)를 포함할 수 있다. 1차 투영 광학 시스템(260)은 대물 렌즈(228)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(284)는 검출 요소(286, 288, 및 290)를 포함할 수 있다. 분산 디바이스(311), 빔 분리기(222), 및 편향 스캐닝 유닛(226)은 1차 투영 광학 시스템(260) 내부에 배치될 수 있다.
전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 소스 변환 유닛(252), 분산 디바이스(311), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)는 장치(700)의 1차 광축(702)과 정렬될 수 있다. 2차 광학 시스템(282) 및 전자 검출 디바이스(284)는 장치(700)의 2차 광축(292)과 정렬될 수 있다.
도 3b를 참조하여 전술된 바와 같이, 분산 디바이스(311)와 연관된 공칭 분산 각도는 0이며, 빔릿(254, 256, 및 258)은 분산 디바이스(311)를 직선으로 통과할 수 있다. 분산 디바이스(311)는 빔릿(254, 256, 및 258)에 대한 CDS를 유도할 수 있다. 분산 디바이스(311)는 1차 투영 광학 시스템(260) 위에 배치될 수 있다.
빔릿(254, 256, 및 258)은 또한 빈 필터 유형의 빔 분리기(222)를 직선으로 통과할 수 있다. 빔 분리기(222)는 빔릿에 대한 MDS를 유도할 수 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하여 전술된 바와 같이, 분산 디바이스(311)는 MDS와 반대 방향의 CDS를 생성하도록 구성 및 제어될 수 있다. 분산 디바이스(311)에 의해 생성된 CDS의 크기는, 각 빔릿의 분산된 전자[예: 빔 경로(720 및 724)에 해당하는 전자]가 대물 렌즈(228)의 물체 평면에 가상으로 집속하도록 제어될 수 있다. 따라서, 대물 렌즈(228)는 빔릿(254, 256, 및 258)의 분산된 전자들을 샘플(238) 상으로 집속시켜 대응하는 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 형성한다.
이제, 본 발명의 실시예와 일치하는 예시적인 다중 빔 장치(900)를 도시하는 도 7에 대한 참조가 이루어진다. 다중 빔 장치(900)는, 전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 전자 소스(206)로부터 방출되는 1차 전자 빔(210), 소스 변환 유닛(252), 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔릿(254, 256, 및 258), 1차 투영 광학 시스템(260), 복수의 2차 전자 빔(930, 932, 및 934), 2차 광학 시스템(282), 및 전자 검출 디바이스(284)를 포함할 수 있다. 1차 투영 광학 시스템(260)은 대물 렌즈(228)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(284)는 검출 요소(286, 288, 및 290)를 포함할 수 있다. 분산 디바이스(312), 빔 분리기(510), 및 편향 스캐닝 유닛(226)은 1차 투영 광학 시스템(260) 내부에 배치될 수 있다.
전자 소스(206), 건 어퍼처(212), 콘덴서 렌즈(214), 소스 변환 유닛(252), 분산 디바이스(312), 빔 분리기(510), 편향 스캐닝 유닛(226), 및 대물 렌즈(228)는 장치(900)의 1차 광축(902)과 정렬될 수 있다. 2차 광학 시스템(282) 및 전자 검출 디바이스(284)는 장치(900)의 2차 광축(292)과 정렬될 수 있다.
도 3c를 참조하여 전술된 바와 같이, 분산 디바이스(312)와 연관된 공칭 분산 각도는 0이 아니며, 1차 전자 빔(210)은, 공칭 편향 각도(908) 및 연관된 빔 분산(CDS)을 갖고 분산 디바이스(312)를 통과할 수 있다. 공칭 에너지 V0를 갖고 광축(902)을 따라 이동하는 빔릿(254, 256, 및 258)의 전자는, 입사각(908)으로 빔 분리기(510)에 입사될 수 있다. V0보다 큰 에너지를 갖고 광축(902)을 따라 이동하는 전자는, 각도(908)보다 작은 입사각으로 빔 분리기(510)에 입사할 수 있다. V0보다 작은 에너지를 갖고 광축(902)을 따라 이동하는 전자는, 각도(908)보다 큰 입사각으로 빔 분리기(510)에 입사할 수 있다. 분산 디바이스(312)는 1차 투영 광학 시스템(260) 위에 배치될 수 있다.
빔 분리기(510)는, 각도(910)과 같은 공칭 편향 각도 및 연관된 빔 분산(MDS)으로 빔릿(254, 256, 및 258)을 편향시킬 수 있다. 공칭 에너지 V0를 갖는 전자는 각도(910)와 같은 각도만큼 편향될 수 있다. V0보다 큰 에너지를 갖는 전자는 각도(910)보다 작은 각도로 편향될 수 있다. V0보다 작은 에너지를 갖는 전자는 각도(910)보다 큰 각도로 편향될 수 있다.
분산 디바이스(312)에 의해 생성된 CDS는, 서로 다른 에너지를 갖는 전자에 대하여 CDS에 의해 생성된 입사각의 변화가 MDS에 의해 생성된 편향 각도의 변화를 보상할 수 있도록 제어될 수 있다. 따라서, 서로 다른 에너지를 갖는 전자가 대물 렌즈(228)의 물체 평면에 가상으로 집속되도록 제어될 수 있다. 또한, 대물 렌즈(228)는 서로 다른 에너지를 갖는 전자들[빔 경로(920, 922, 및 924)에 대응]을 샘플(238)에 집속시켜 대응하는 프로브 스폿(270, 272, 및 274)을 형성할 수 있다. 분산 디바이스(312)는 정전 편향기 및 자기 편향기를 포함하며, 따라서 편향 각도(908)를 일정하게 유지하면서 CDS를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, CDS는 물체 평면(204)의 위치 변화에 매칭되도록 변경될 수 있고, 대물 렌즈(228)의 작동 모드가 제한되지 않는다. 또한 분산 디바이스(312)는 각도(908)와 각도(910)를 서로 동일하게 유지하도록 제어될 수 있다. 따라서 광축(902)은 빔 분리기(510)의 광축(906)과 평행하게 유지될 수 있다. 이는 단일 빔 장치(900)의 다양한 구성요소의 구성 및 정렬을 단순화할 수 있다.
도 11 내지 13은, 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312)를 구동하기 위한 하나 이상의 공통 전원 공급 장치(1002, 1004)를 갖는 전자 광학 컬럼의 추가 예의 일부를 도시한다. 광학 컬럼은 1차 빔 경로(1045)를 따라 1차 전자 빔을 샘플(238) 상으로 지향시키도록 구성된다. 광학 컬럼은 빔 분리기(222)를 포함한다. 빔 분리기는, 도 2 내지 10을 참조하여 전술된 임의의 형태를 취할 수 있다. 빔 분리기(222)는, 1차 빔 경로(1045)를 따라 샘플(238)로부터 방출되는 2차 전자 빔(1060)을 1차 빔 경로(1045)에서 벗어나도록 전환(divert)시킨다. 도 11의 예에서, 1차 빔 경로(1045)로부터의 방향 전환은 지점(1070)에서 발생한다. 분산 디바이스(311, 312)는 빔 분리기(222)의 빔 상류에 제공된다. 분산 디바이스(311, 312)는 도 3 내지 10을 참조하여 전술된 임의의 형태를 취할 수 있다. 분산 디바이스(311, 312)는 빔 분리기(222)에 의해 유도된 1차 빔의 분산을 보상한다. 하나 이상의 공통 전원 공급 장치(1002, 1004)가 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312)를 모두 구동하기 위해 제공된다.
도 11에 예시된 바와 같이, 일부 구성에서 빔 분리기(222)는 빔 분리기 코일(1111)에 의해 생성되는 자기장을 사용하여 2차 전자의 빔(1060) 방향을 전환시킨다. 자기장은 컬럼의 광축에 수직일 수 있다. 도시된 예에서, 자기장은 페이지에 대하여 수직이다. 분산 디바이스(312)는, 분산 디바이스 코일(1110)에 의해 생성되는 자기장을 사용하여, 빔 분리기(222)에 의해 유도된[예를 들어, 빔 분리기 코일(1111)에 의해 유도된] 분산을 적어도 부분적으로 보상한다. 이러한 유형의 구성에서, 하나 이상의 공통 전원 공급 장치는, 빔 분리기 코일(1111) 및 분산 디바이스 코일(1110)을 모두 구동하는 공통 전류 소스(1002)를 포함할 수 있다. 전류가 코일을 통해 구동될 때, 코일은 대응하는 자기장을 생성한다. 빔 분리기 코일(1111) 및 분산 디바이스 코일(1110)이 각자의 자기 코어(magnetic core) 상에 형성될 수 있다. 빔 분리기 코일(1111)에 의해 생성된 자기장은 분산 디바이스 코일(1110)에 의해 생성된 자기장과 반대 방향으로 배향(oriented)된다. 일 실시예에서, 빔 분리기 코일(1111) 및 분산 디바이스 코일(1110)은, 연결부(1005)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이, 서로 직렬로 연결되며 공통 전류 소스(1002)에 연결된다. 빔 분리기 코일(1111) 및 분산 디바이스 코일(1110) 내 전류의 상대적인 크기를 조정하기 위해 전류 분배기 배열이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 빔 분리기 코일(1111) 및 분산 디바이스 코일(1110)내 자기적 여기(magnetic excitations)의 상대적 크기를 조정하기 위해 두 코일 중 하나 또는 두 코일 모두의 턴(turn) 수가 변경될 수 있다.
도 12 내지 13에 예시된 바와 같이, 일부 구성에서, 빔 분리기(222)는 빔 분리기 전극(1121)을 포함한다. 빔 분리기 전극(1121)은 빔 분리기(222) 내의 1차 전자에 전기장을 가한다. 전기장은, 빔 분리기 코일(1111)에 의해 생성된 자기장에 의하여 1차 전자에 가해지는 힘과 반대 방향의 힘을 1차 전자에 가하기 위한 것이다. 예를 들어 도 10을 참조하여 앞서 논의되고 도 13에 예시된 바와 같이, 일부 구성에서, 빔 분리기(222) 내 1차 빔의 선택된 공칭 에너지를 갖는 일 부분에 대하여 전기장이 가하는 힘은, 1차 빔의 동일한 일 부분에 대하여 자기장이 가하는 힘과 실질적으로 크기가 같다. 이러한 유형의 구성에서, 빔 분리기(222)는 빈 필터로 지칭될 수 있다. 1차 빔의 공칭 에너지를 갖는 일 부분은 빔 분리기(222)를 편향되지 않은 상태로 통과할 것이다. 도 12에 예시된 바와 같이, 다른 구성에서, 빔의 모든 부분에 대하여 전기장이 가하는 힘은 자기장이 가하는 힘과 그 크기가 다르다. 예를 들어, 자기장이 가하는 힘은 분산을 최소화하기 위해 전기장이 가하는 힘보다 두 배 더 강할 수 있다. 이러한 조건은, 교차 전기장 및 자기장 내에서 질량 m, 전하 q, 속도 v를 갖는 전자에 대하여 거리 l에 걸쳐 적용되는 편향 각도는 로서 주어지고, vB=2E일 때 이 되는 것에 기인한다. 이러한 상황에서 자기장 자체에 의해 부여되는 편향 각도 θB는 전기장 자체에 의해 부여되는 편향 각도 θE의 두 배이며 방향이 반대이므로, θB = -2θE가 된다. 샘플(238)로부터 방출된 2차 전자의 빔(1060)은 1차 빔과 반대 방향으로 이동하고, 빔 분리기(222)에서 자기장 및 전기장 모두에 의해 같은 방향으로 편향된다. 두 힘의 누적 효과로 인해, (2차 전자가 1차 전자보다 낮은 에너지를 가질 수 있으므로) -3θE 이상의 더 큰 편향이 발생한다. 도 3c를 참조하여 앞서 논의된 바와 같이, 전기장 및 자기장이 서로 상쇄되지 않도록 구성함에 따라 1차 빔에 0이 아닌 고정된 편향이 가해질 수 있다.
일부 실시예에서, 분산 디바이스는 분산 디바이스 전극(1120)을 포함한다. 분산 디바이스 전극(1120)은, 분산 디바이스(311, 312) 내의 1차 전자에 전기장을 가한다. 전기장은, 분산 디바이스 코일(1110)에 의해 생성된 자기장에 의하여 1차 전자에 가해지는 힘과 반대 방향의 힘을 1차 전자에 가하기 위한 것이다. 예를 들어 도 10을 참조하여 앞서 논의되고 도 13에 예시된 바와 같이, 일부 구성에서, 분산 디바이스(311) 내 1차 빔의 선택된 공칭 에너지를 갖는 일 부분에 대하여 전기장이 가하는 힘은, 1차 빔의 동일한 일 부분에 대하여 자기장이 가하는 힘과 실질적으로 크기가 같다. 이러한 유형의 구성에서, 분산 디바이스(311)는 빈 필터로 지칭될 수 있다. 1차 빔의 공칭 에너지를 갖는 일 부분은 분산 디바이스(311)를 편향되지 않은 상태로 통과할 것이다. 도 12에 예시된 바와 같이, 다른 구성에서, 빔의 모든 부분에 대하여 전기장이 가하는 힘은 자기장이 가하는 힘과 그 크기가 다르다. 예를 들어, 자기장이 가하는 힘은 전기장이 가하는 힘보다 두 배 더 강할 수 있다. 도 3c를 참조하여 앞서 논의된 바와 같이, 전기장 및 자기장이 서로 상쇄되지 않도록 구성함에 따라 1차 빔에 0이 아닌 고정된 편향이 가해질 수 있다.
도 12 내지 13에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 하나 이상의 공통 전원 공급 장치는, 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120) 모두를 구동하도록 구성되는 공통 전압 소스(1004)를 포함한다. 따라서, 공통 전압 소스(1004)는 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120) 모두에 걸쳐 전압(전위차)을 가할 수 있다. 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120)은, 도 12 및 도 13에 개략적으로 도시된 바와 같이 서로에 대해 병렬로 연결될 수 있다. 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120)은, 빔 분리기 전극(1121)에 걸친 전압이 분산 디바이스 전극(1120)에 걸친 전압과 반대의 극을 갖도록 연결될 수 있다. 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120) 내 전기장의 상대적 크기를 조정하기 위해 전압 분배기 배열이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120) 중 어느 하나 또는 둘 모두의 위치 및/또는 지오메트리가 변경되어, 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312)를 통과하는 전자에 대한 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120)의 상대적인 영향을 조정하도록 할 수 있다. 예를 들어, 빔 경로를 따라 전극을 더 길게 또는 더 짧게 만들어 전기장이 전자에 작용하는 기간을 변경하거나, 전극 사이의 간격을 변경하여 주어진 전압에 대한 전기장을 변화시킬 수 있다.
도 13에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311) 중 하나 또는 둘 모두는 조정 전극(1130, 1131)을 포함한다. 조정 전극(1130, 1131)은, 빔 분리기 전극(1121) 또는 분산 디바이스 전극(1120)에 의해 가해진 전기장에 대하여 수직 또는 빗각(oblique)을 이루는 전기장을 1차 전자에 가한다. 도 13의 예에서, 조정 전극(1130, 1131)은 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311) 모두에 제공된다. 조정 전극(1130, 1131)은 페이지의 평면에 평행하며, 따라서 페이지의 평면에 수직인 전기장을 발생시킨다. 이에 따라, 조정 전극(1130, 1131)에 의해 1차 전자에 가해지는 힘은, 빔 분리기 코일(1111), 분산 디바이스 코일(1110), 빔 분리기 전극(1121), 및 분산 디바이스 전극(1120)에 의해 가해지는 힘에 대하여 수직이다. 조정 전극(1130, 1131)은, 빔 분리기 코일(1111), 분산 디바이스 코일(1110), 빔 분리기 전극(1121), 및 분산 디바이스 전극(1120)에 의해 가해지는 힘에 수직인 방향으로 편향함으로써 1차 전자 빔의 미세 튜닝(fine tuning)을 위해 사용될 수 있다. 미세 튜닝을 수행하는 데 필요한 전기장은, 빔 분리기 전극(1121) 및 분산 디바이스 전극(1120)에서 가해지는 전기장보다 훨씬 작을 수 있다. 따라서, 조정 전극에 전력을 공급하는 데 사용되는 전원 공급 장치의 변동으로 인한 오차가 성능에 미칠 수 있는 부정적인 영향은 제한적이다. 이러한 유형의 실시예에서, 독립적인 전원 공급 장치(1005 및 1006)가 각각 조정 전극(1130, 1131)을 구동하도록 제공될 수 있다. 독립 전원 공급 장치(1005 및 1006)는 하나 이상의 공통 전원 공급 장치(1002, 1004)에 대하여 독립적이다.
일부 구성에서, 하나 이상의 조정 코일(1132)이 빔 분리기(222) 및/또는 분산 디바이스(311, 312)에 제공될 수 있다. 도 13의 예에서, 빔 분리기(222)는 한 쌍의 조정 코일(1132)을 포함한다. 다른 구성에서, 분산 디바이스(311, 312)가 하나 이상의 조정 코일을 포함할 수 있고, 또는, 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312) 각각이 하나 이상의 조정 코일을 포함할 수 있다. 조정 코일(1132)은, 빔 분리기 코일(1111) 또는 분산 디바이스 코일(1110)에 의해 가해진 자기장에 대하여 수직 또는 빗각을 이루는 자기장을 1차 전자에 가한다. 조정 코일(1132)은, 빔 분리기 코일(1111), 분산 디바이스 코일(1110), 빔 분리기 전극(1121), 및 분산 디바이스 전극(1120)에 의해 가해지는 힘에 수직인 방향으로 편향함으로써 1차 전자 빔의 미세 튜닝을 위해 사용될 수 있다. 미세 튜닝을 수행하는 데 필요한 자기장은, 빔 분리기 코일(1111) 및 분산 디바이스 코일(1110)에서 가해지는 자기장보다 훨씬 작을 수 있다. 따라서, 조정 코일에 전력을 공급하는 데 사용되는 전원 공급 장치의 변동으로 인한 오차가 성능에 미칠 수 있는 부정적인 영향은 제한적이다. 이러한 유형의 실시예에서, 독립적인 전원 공급 장치(1007)가 빔 분리기(222) 또는 분산 디바이스(312)에서 조정 코일 또는 조정 코일들(1132)을 구동하도록 제공될 수 있다. 독립 전원 공급 장치(1007)는 하나 이상의 공통 전원 공급 장치(1002, 1004)에 대하여 독립적이며, 존재하는 경우, 조정 전극(1130, 1131)을 구동하기 위한 전원 공급 장치(1005 및 1006)에 대하여 역시 독립적이다. 독립 전원 공급 장치(1005, 1006, 및 1007)와 조정 전극(1130, 1131) 및 조정 코일(1132) 사이의 연결부는 명확성을 위해 도 13에서 생략된다.
빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312)가 전자 광학적으로 직렬로 제공되는 다양한 구성이 앞서 설명되었다. 하나 이상의 1차 전자 빔은, 샘플(238)에 도달하기 전에 먼저 분산 디바이스(311, 312)를 통과한 다음 빔 분리기(222)를 통과한다. 분산 디바이스(311, 312)는, 빔 분리기(222)에 의해 1차 빔에서 유도되는 분산의 적어도 일부를 미리 보상한다. 분산 디바이스(311, 312)는 피드 포워드(feed-forward) 보정기(corrector) 또는 보상기이다. 보상은, 빔 분리기(222)가 빔(311, 312)에 대하여 동작하기 전에 빔에 도입된다. 효율적인 보상을 위해, 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312)가 1차 빔 경로를 따라 바로 연속되게 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 구성에서, 빔 분리기(222)와 분산 디바이스(311, 312) 사이에는 전자에 중대한 영향을 미치는 다른 구성요소가 존재하지 않는다. 빔 분리기(222)와 분산 디바이스(311, 312) 사이의 임의의 영역에는, 다른 전자 광학 요소, 장애물, 또는 필터와 같이 전자의 궤적 또는 에너지를 현저하게 변경할 수 있는 요소가 존재하지 않는다. 바람직하게는, 빔 분리기(222)와 분산 디바이스(311, 312) 사이에서, 1차 빔 내 전자들의 궤적은 서로 평행하다. 궤적은, 빔 분리기(222)와 분산 디바이스(311, 312) 사이에 중간 초점이 형성되지 않도록 한다. 이러한 전자 광학 디자인은, 빔 분리기(222) 및 분산 디바이스에 대해 비대칭적(asymmetric)인 것으로 설명될 수 있다. 빔 분리기(222)와 분산 디바이스(311, 312) 사이의 빔 경로는 연속적이며, 중간 초점과 같은 임의의 초점은, 1차 빔 경로 상에서 빔 분리기(222)와 분산 디바이스(311, 312)모두에 대하여 빔 상류 또는 빔 하류에 있다.
빔 분리기(222) 및 분산 디바이스(311, 312)는 서로에 대하여 실질적으로 대칭적일 수 있다. 예를 들어, 빔 분리기(222)가 가하는 전기장은 분산 디바이스(311, 312)가 가하는 전기장과 실질적으로 크기가 동일하고 방향이 반대일 수 있다. 빔 분리기(222)가 가하는 자기장은 분산 디바이스(311, 312)가 가하는 자기장과 실질적으로 크기가 동일하고 방향이 반대일 수 있다. 1차 빔 경로 상에서 전자가 빔 분리기(222)에 의해 영향을 받는 부분의 길이는, 1차 빔 경로 상에서 전자가 분산 디바이스(311, 312)에 의해 영향을 받는 부분의 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 빔 분리기(222)와 분산 디바이스(311, 312)는 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 이러한 방식으로 전기장 및/또는 자기장의 영향을 대칭적으로 만드는 것은 최적의 분산 보상을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 일부 비대칭이 존재하는 경우에도 효과적인 수준의 보상이 달성될 수 있음을 발견하였다. 효과적인 수준의 보상은, 빔 분리기에 의해 생성된 분산을 보정하되 완전히 제거하지는 않는 것을 포함할 수 있다. 이를 통해 공간 절약과 분산 보정 사이에서 바람직한 균형을 이룰 수 있다. 예를 들어, 일부 구성에서, 분산 디바이스(311, 312)가 배치될 영역의 공간을 절약할 수 있도록 분산 디바이스(311, 312)가 빔 분리기(222)보다 의도적으로 작게 만들어진다. 따라서, 분산 디바이스(311, 312)는, 빔 분리기 분산 디바이스(311)에 비하여 1차 빔 경로 상의 더 작은 부분에 걸쳐 전자에 영향을 미치도록 구성될 수 있고, 이에 따라 더 작게 만들어질 수 있다.
본 발명은, 앞서 설명되고 첨부된 도면에 도시된 내용과 정확하게 일치하는 구성에만 한정되지 않으며, 그 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 항들에 의해서만 한정되어야 한다. 아래와 같은 항들이 제공된다:
1 항: 1차 전자 빔을 1차 빔 경로를 따라 샘플 상으로 지향시키도록 구성되는 전자 광학 컬럼에 있어서: 1차 빔 경로를 따라 샘플로부터 방출되는 2차 전자 빔을 1차 빔 경로에서 벗어나게 전환시키도록 구성되는 빔 분리기; 빔 분리기의 빔 상류에 위치하며, 빔 분리기에 의하여 1차 빔에서 유도되는 분산을 보상하도록 구성되는 분산 디바이스; 및 빔 분리기 및 분산 디바이스 모두를 구동하도록 각각 구성되는 하나 이상의 공통 전원 공급 장치를 포함하는, 컬럼.
2 항: 제 1 항에 있어서, 빔 분리기는, 빔 분리기 코일에 의하여 생성되는 자기장을 사용하여 2차 전자 빔의 방향을 전환시키도록 구성되며; 분산 디바이스는, 분산 디바이스 코일에 의하여 생성되는 자기장을 사용하여 분산을 보상하도록 구성되는, 컬럼.
3 항: 제 2 항에 있어서, 하나 이상의 공통 전원 공급 장치는, 빔 분리기 코일 및 분산 디바이스 코일 모두를 구동하도록 구성되는 공통 전류 소스를 포함하는, 컬럼.
4 항: 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 빔 분리기 코일에 의하여 생성되는 자기장은 분산 디바이스 코일에 의하여 생성되는 자기장의 반대 방향으로 배향되는, 컬럼.
5 항: 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 분리기는, 빔 분리기 내의 1차 전자에 전기장을 가하도록 구성되는 빔 분리기 전극을 포함하며; 전기장은, 빔 분리기 코일에 의하여 생성되는 자기장이 1차 전자에 가하는 힘과 반대 방향의 힘을 1차 전자에 가하도록 구성되는, 컬럼.
6 항: 제 5 항에 있어서, 빔 분리기 내 1차 빔의 선택된 공칭 에너지를 갖는 일 부분에 대하여 전기장이 가하는 힘은, 1차 빔의 동일한 일 부분에 대하여 자기장이 가하는 힘과 실질적으로 크기가 같은, 컬럼.
7 항: 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 분산 디바이스는, 분산 디바이스 내의 1차 전자에 전기장을 가하도록 구성되는 분산 디바이스 전극을 포함하며; 전기장은, 분산 디바이스 코일에 의하여 생성되는 자기장이 1차 전자에 가하는 힘과 반대 방향의 힘을 1차 전자에 가하도록 구성되는, 컬럼.
8 항: 제 7 항에 있어서, 분산 디바이스 내 1차 빔의 선택된 공칭 에너지를 갖는 일 부분에 대하여 전기장이 가하는 힘은, 1차 빔의 동일한 일 부분에 대하여 자기장이 가하는 힘과 실질적으로 크기가 같은, 컬럼.
9 항: 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 하나 이상의 공통 전원 공급 장치는, 빔 분리기 전극 및 분산 디바이스 전극 모두를 구동하도록 구성되는 공통 전압 소스를 포함하는, 컬럼.
10항: 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 분리기 및 분산 디바이스 중 하나 또는 둘 모두는, 빔 분리기 전극 또는 분산 디바이스 전극에 의해 가해진 전기장에 대하여 수직 또는 빗각을 이루는 전기장을 1차 전자에 가하도록 구성되는 조정 전극을 포함하는, 컬럼.
11 항: 제 10 항에 있어서, 조정 전극을 구동하도록 구성되는 적어도 하나의 독립 전원 공급 장치를 더 포함하며, 독립 전원 공급 장치 각각은 하나 이상의 공통 전원 공급 장치에 대하여 독립적인, 컬럼.
12 항: 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 분산 디바이스는, 빔 분리기에 비하여 1차 빔 경로의 더 작은 부분에 걸쳐 전자에 영향을 미치도록 구성되는, 컬럼.
13 항: 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 분리기 및 분산 디바이스는 1차 빔 경로를 따라 바로 연속되게 위치하는, 컬럼.
14 항: 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 컬럼을 포함하는 하전 입자 평가 툴.
15 항: 1차 전자 빔을 1차 빔 경로를 따라 샘플 상으로 지향시키기 위한 방법에 있어서: 빔 분리기를 사용하여, 1차 빔 경로를 따라 샘플로부터 방출되는 2차 전자 빔을 1차 빔 경로에서 벗어나게 전환시키는 단계; 및 빔 분리기의 빔 상류에 위치하는 분산 디바이스를 사용하여, 빔 분리기에 의하여 1차 빔에서 유도되는 분산을 보상하는 단계를 포함하며, 빔 분리기 및 분산 디바이스 모두를 구동하기 위하여 하나 이상의 공통 전원 공급 장치가 사용되는, 방법.

Claims (15)

1차 전자 빔을 1차 빔 경로를 따라 샘플 상으로 지향시키도록 구성되는 전자 광학 컬럼에 있어서:
상기 1차 빔 경로를 따라 상기 샘플로부터 방출되는 2차 전자 빔을 상기 1차 빔 경로에서 벗어나게 전환(divert)시키도록 구성되는 빔 분리기;
상기 빔 분리기의 빔 상류(upbeam)에 위치하며, 상기 빔 분리기에 의하여 상기 1차 빔에서 유도되는 분산(dispersion)을 보상(compensate)하도록 구성되는 분산 디바이스; 및
상기 빔 분리기 및 상기 분산 디바이스 모두를 구동하도록 각각 구성되는 하나 이상의 공통 전원 공급 장치를 포함하는,
컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 빔 분리기는, 빔 분리기 코일에 의하여 생성되는 자기장을 사용하여 상기 2차 전자 빔의 방향을 전환시키도록 구성되며;
상기 분산 디바이스는, 분산 디바이스 코일에 의하여 생성되는 자기장을 사용하여 상기 분산을 보상하도록 구성되는,
컬럼.
제 2 항에 있어서,
상기 하나 이상의 공통 전원 공급 장치는, 상기 빔 분리기 코일 및 상기 분산 디바이스 코일 모두를 구동하도록 구성되는 공통 전류 소스를 포함하는,
컬럼.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 빔 분리기 코일에 의하여 생성되는 상기 자기장은 상기 분산 디바이스 코일에 의하여 생성되는 상기 자기장의 반대 방향으로 배향(oriented)되는,
컬럼.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 분리기는, 상기 빔 분리기 내의 1차 전자에 전기장을 가하도록 구성되는 빔 분리기 전극을 포함하며;
상기 전기장은, 상기 빔 분리기 코일에 의하여 생성되는 상기 자기장이 상기 1차 전자에 가하는 힘과 반대 방향의 힘을 상기 1차 전자에 가하도록 구성되는,
컬럼.
제 5 항에 있어서,
상기 빔 분리기 내 상기 1차 빔의 선택된 공칭(nominal) 에너지를 갖는 일 부분에 대하여 상기 전기장이 가하는 상기 힘은, 상기 1차 빔의 동일한 일 부분에 대하여 상기 자기장이 가하는 상기 힘과 실질적으로 크기가 같은,
컬럼.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 분산 디바이스는, 상기 분산 디바이스 내의 1차 전자에 전기장을 가하도록 구성되는 분산 디바이스 전극을 포함하며;
상기 전기장은, 상기 분산 디바이스 코일에 의하여 생성되는 상기 자기장이 상기 1차 전자에 가하는 힘과 반대 방향의 힘을 상기 1차 전자에 가하도록 구성되는,
컬럼.
제 7 항에 있어서,
상기 분산 디바이스 내 상기 1차 빔의 선택된 공칭 에너지를 갖는 일 부분에 대하여 상기 전기장이 가하는 상기 힘은, 상기 1차 빔의 동일한 일 부분에 대하여 상기 자기장이 가하는 상기 힘과 실질적으로 크기가 같은,
컬럼.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 하나 이상의 공통 전원 공급 장치는, 상기 빔 분리기 전극 및 상기 분산 디바이스 전극 모두를 구동하도록 구성되는 공통 전압 소스를 포함하는,
컬럼.
제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 분리기 및 상기 분산 디바이스 중 하나 또는 둘 모두는, 상기 빔 분리기 전극 또는 상기 분산 디바이스 전극에 의해 가해진 상기 전기장에 대하여 수직 또는 빗각(oblique)을 이루는 전기장을 1차 전자에 가하도록 구성되는 조정 전극을 포함하는,
컬럼.
제 10 항에 있어서,
상기 조정 전극을 구동하도록 구성되는 적어도 하나의 독립 전원 공급 장치를 더 포함하며,
상기 독립 전원 공급 장치 각각은 상기 하나 이상의 공통 전원 공급 장치에 대하여 독립적인,
컬럼.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분산 디바이스는, 상기 빔 분리기에 비하여 상기 1차 빔 경로의 더 작은 부분에 걸쳐 전자에 영향을 미치도록 구성되는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 분리기 및 상기 분산 디바이스는 상기 1차 빔 경로를 따라 바로 연속되게 위치하는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 컬럼을 포함하는 하전 입자 평가 툴.
1차 전자 빔을 1차 빔 경로를 따라 샘플 상으로 지향시키기 위한 방법에 있어서:
빔 분리기를 사용하여, 상기 1차 빔 경로를 따라 상기 샘플로부터 방출되는 2차 전자 빔을 상기 1차 빔 경로에서 벗어나게 전환시키는 단계; 및
상기 빔 분리기의 빔 상류에 위치하는 분산 디바이스를 사용하여, 상기 빔 분리기에 의하여 상기 1차 빔에서 유도되는 분산을 보상하는 단계를 포함하며,
상기 빔 분리기 및 상기 분산 디바이스 모두를 구동하기 위하여 하나 이상의 공통 전원 공급 장치가 사용되는,
방법.
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