KR20230125213A - Sem 메트롤로지 툴을 위한 듀얼 포커스 솔루션 - Google Patents

Abstract

하전 입자 장치가 제공되며, 이는: 입자 빔 발생기, 광학기, 제 1 및 제 2 위치설정 디바이스 -둘 다 광축을 따라 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성됨- , 및 제 1 작동 모드와 제 2 작동 모드 사이에서 스위칭하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 상기 장치는 제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 입자 빔의 제 1 랜딩 에너지에서 입자 빔으로 기판을 조사하고, 제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 상이한 제 2 랜딩 에너지에서 기판을 조사하도록 구성된다. 제 2 위치설정 디바이스는 제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 입자 빔의 제 1 포커스 위치에 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키고, 제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 상이한 제 2 포커스 위치에 기판을 위치시키도록 구성된다.

Description

SEM 메트롤로지 툴을 위한 듀얼 포커스 솔루션

본 출원은 2020년 12월 30일에 출원된 US 출원 63/132,198 및 2021년 12월 2일에 출원된 US 출원 63/285,275의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.

본 기재내용은 반도체 디바이스와 같은 견본을 검사하도록 구성되는 전자 빔(e-빔) 검사 장치에 관한 것이다.

반도체 공정들에서는, 결함들이 불가피하게 발생된다. 이러한 결함들은 디바이스 성능에 영향을 줄 수 있으며, 심지어 실패하게 한다. 따라서, 디바이스 수율이 영향을 받아, 비용 상승을 유도할 수 있다. 반도체 공정 수율을 제어하기 위해, 결함 모니터링이 중요하다. 결함 모니터링에 유용한 한 가지 툴은 1 이상의 전자 빔을 사용하여 견본의 타겟부를 스캔하는 SEM(스캐닝 전자 현미경) 장치이다. SEM은 입자 빔 장치의 일 예시이다.

검사 장치의 일부로서 사용될 수 있고, 종래 기술의 SEM 장치와 관련된 1 이상의 문제를 적어도 부분적으로 해결하는 새로운 입자 빔 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

제 1 실시예에 따르면, 하전 입자 장치가 제공되고, 이는 기판 상에 조사(irradiate)될 입자 빔을 발생시키도록 구성되는 입자 빔 발생기; 입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 광학기; 제 1 이동 범위에 걸쳐 입자 빔 발생기의 광축을 따라 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되는 제 1 위치설정 디바이스; 광축을 따라 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되는 제 2 위치설정 디바이스; 및 상기 장치의 제 1 작동 모드와 제 2 작동 모드 사이에서 스위칭하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 상기 장치는 제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 입자 빔의 제 1 랜딩 에너지(landing energy)에서 입자 빔에 의해 기판을 조사하도록 구성된다. 상기 장치는 제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 입자 빔의 제 2 랜딩 에너지에서 입자 빔으로 기판을 조사하도록 더 구성된다. 제 2 랜딩 에너지는 제 1 랜딩 에너지와 상이하다. 제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 제 2 위치설정 디바이스는 입자 빔의 제 1 포커스 위치에 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성된다. 제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 제 2 위치설정 디바이스는 입자 빔의 제 2 포커스 위치에 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성된다. 제 2 포커스 위치는 제 1 포커스 위치로부터 소정 거리에 있다. 거리는 제 1 이동 범위보다 크다.

이제 첨부된 도면들을 참조하여, 예시의 방식으로 실시예들을 설명할 것이다:
도 1a 및 도 1b는 e-빔 검사 장치의 일 실시예인 e-빔 검사 장치의 개략적인 도면;
도 2a 및 도 2b는 하전 입자 장치의 실시예들에서 적용될 수 있는 전자 광학 시스템의 개략적인 도면;
도 3은 일 실시예에 따른 e-빔 검사 장치의 가능한 제어 아키텍처를 개략적으로 나타내는 도면;
도 4는 전자 빔의 다양한 랜딩 에너지들로 인해 포커스 높이 차이들을 갖는 e-빔 검사 장치를 개략적으로 나타내는 도면;
도 5는 제 1 실시예에 따른 e-빔 검사 장치의 개략적인 도면;
도 6은 제 2 실시예에 따른 e-빔 검사 장치의 개략적인 도면;
도 7은 제 3 실시예에 따른 e-빔 검사 장치의 개략적인 도면; 및
도 8은 제 4 실시예에 따른 e-빔 검사 장치의 개략적인 도면이다.

이제, 몇몇 예시적인 실시예들이 도시되는 첨부된 도면들을 참조하여, 다양한 예시적인 실시예들이 더 충분히 설명될 것이다. 도면들에서, 층들의 두께 및 구역들은 명확함을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 상세한 예시적인 실시예들이 개시된다. 하지만, 본 명세서에 개시된 특정한 구조적 및 기능적 세부사항들은 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 대표적인 것이다. 하지만, 이 실시예들은 많은 대안적인 형태들로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 설명되는 실시예들에만 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "웨이퍼"라는 용어는 일반적으로 반도체 또는 비-반도체 재료로 형성된 기판들을 지칭한다. 이러한 반도체 또는 비-반도체 재료의 예시들은 단결정질 실리콘, 갈륨 비소 및 인듐 인화물을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 기판들은 반도체 제작 시설에서 보편적으로 발견 및/또는 처리될 수 있다.

"기판"이라는 용어는 (위와 같은) 웨이퍼 또는 유리 또는 석영 기판일 수 있으며, "마스크"라고도 할 수 있는 레티클과 같은 패터닝 디바이스를 포함할 수도 있다.

본 명세서에서, "축방향(axial)"은 "장치, 칼럼(column) 또는 디바이스, 예컨대 렌즈의 광축 방향"을 의미하는 한편, "반경방향(radial)"은 "광축에 수직인 방향"을 의미한다. 일반적으로, 광축은 캐소드(cathode)에서 시작하고 견본에서 끝난다. 광축은 모든 도면들에서 항상 z-축을 지칭한다.

크로스오버(crossover)라는 용어는 전자 빔이 포커싱되는 지점을 지칭한다.

가상 소스(virtual source)라는 용어는, 캐소드로부터 방출된 전자 빔이 "가상" 소스로 다시 추적될 수 있음을 의미한다.

본 명세서에서의 실시예들에 따른 검사 장치는 하전 입자 소스, 특히 SEM, e-빔 검사 장치 또는 EBDW에 적용될 수 있는 e-빔 소스에 관한 것이다. 이 기술에서 e-빔 소스는 e-건(gun)(전자총) 또는 전자 빔 발생기라고도 칭해질 수 있다.

도면들과 관련하여, 도면들은 일정한 스케일로 도시되지 않음을 유의한다. 특히, 도면의 요소들 중 일부의 스케일은 요소들의 특성을 강조하기 위해 크게 과장될 수 있다. 또한, 도면들은 동일한 스케일로 도시되지 않음을 유의한다. 유사하게 구성될 수 있는 1보다 많은 도면에 나타낸 요소들은 동일한 참조 번호를 사용하여 나타내었다. 도면들의 다음 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소들 또는 개체들을 지칭하고, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다.

따라서, 예시적인 실시예들은 다양한 변형예들 및 대안적인 형태들이 가능하지만, 그 실시예들이 도면들에서 예시로서 도시되어 있으며 본 명세서에서 상세하게 설명될 것이다. 하지만, 예시적인 실시예들을 개시된 특정 형태들로 제한하려는 의도는 없으며, 반대로 예시적인 실시예들은 모든 변형예, 균등물, 및 대안적인 실시예들을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 전자 빔(e-빔) 검사(EBI) 장치(100)의 평면도 및 단면도를 개략적으로 도시한다. 나타낸 실시예는 인클로저(enclosure: 110), 검사될 대상물을 수용하고 검사된 대상물을 내보내기 위한 인터페이스로서 작용하는 한 쌍의 로드 포트(load port: 120)들을 포함한다. 나타낸 실시예는 EFEM(equipment front end module)이라 칭하는 대상물 전달 시스템(130)을 더 포함하고, 이는 로드 포트들로 및 로드 포트들로부터 대상물들을 처리 및/또는 수송하도록 구성된다. 나타낸 실시예에서, EFEM(130)은 EBI 장치(100)의 로드 포트들과 로드 락(load lock: 150) 사이에서 대상물들을 수송하도록 구성되는 핸들러 로봇(handler robot: 140)을 포함한다. 로드 락(150)은 인클로저(110) 외부 및 EFEM에서 발생하는 분위기 조건들과, EBI 장치(100)의 진공 챔버(160) -챔버라고도 함- 에서 발생하는 진공 조건들 사이의 인터페이스이다. 나타낸 실시예에서, 진공 챔버(160)는 검사될 대상물, 예를 들어 반도체 기판 또는 웨이퍼 상으로 e-빔을 투영하도록 구성되는 전자 광학기 시스템(170)을 포함한다. EBI 장치(100)는 전자 광학기 시스템(170)에 의해 발생되는 e-빔에 대해 대상물(190)을 변위시키도록 구성되는 위치설정 디바이스(180)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 위치설정 디바이스(180)는 적어도 부분적으로 진공 챔버(160) 내에 배치된다.

일 실시예에서, 위치설정 디바이스는 실질적으로 수평인 평면에서 대상물을 위치시키는 XY-스테이지, 및 수직 방향에서 대상물을 위치시키는 Z-스테이지와 같은 다수 위치설정기들의 캐스케이드 구성(cascaded arrangement)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 위치설정 디바이스는 비교적 긴 거리에 걸쳐 대상물의 개략적인 위치설정을 제공하도록 구성되는 개략 위치설정기(coarse positioner) 및 비교적 짧은 거리에 걸쳐 대상물의 미세한 위치설정을 제공하도록 구성되는 미세 위치설정기(fine positioner)의 조합을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 위치설정 디바이스(180)는 EBI 장치(100)에 의해 수행되는 검사 프로세스 동안 대상물을 유지하는 대상물 테이블을 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 대상물(190)은 정전기 클램프 또는 진공 클램프와 같은 클램프에 의해 대상물 테이블 상에 클램핑될 수 있다. 이러한 클램프가 대상물 테이블에 통합될 수 있다.

위치설정 디바이스(180)는 대상물 테이블을 위치시키는 제 1 위치설정기, 및 제 1 위치설정기와 대상물 테이블을 위치시키는 제 2 위치설정기를 포함할 수 있다.

도 2a는 본 명세서에서의 실시예들에 따른 e-빔 검사 장치(100) 또는 시스템에서 적용될 수 있는 전자 광학기 시스템(200)의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다. 전자 광학기 시스템(200)은 전자총(210)이라고 칭하는 e-빔 소스 및 이미징 시스템(240)을 포함한다.

전자총(210)은 전자 소스(212), 서프레서(suppressor: 214), 애노드(anode: 216), 어퍼처(aperture)들의 세트(218), 및 콘덴서(220)를 포함한다. 전자 소스(212)는 쇼트키 방출기(Schottky emitter)일 수 있다. 더 구체적으로, 전자 소스(212)는 예를 들어 세라믹 기판, 2 개의 전극, 텅스텐 필라멘트, 및 텅스텐 핀을 포함한다(세부사항은 도시되지 않음). 2 개의 전극들은 세라믹 기판에 평행하게 고정되고, 2 개의 전극들의 다른 측들은 텅스텐 필라멘트의 두 단부들에 각자 연결된다. 텅스텐 필라멘트는 약간 구부러져 텅스텐 핀을 배치하기 위한 팁(tip)을 형성한다. 다음으로, ZrO2가 텅스텐 핀의 표면에 코팅되고, 1300 ℃로 가열되어 용융되며, 텅스텐 핀을 덮지만 텅스텐 핀의 핀포인트(pinpoint)는 덮지 않는다. 용융된 ZrO2는 텅스텐의 일 함수를 낮추고, 방출된 전자의 에너지 장벽을 감소시키며, 이에 따라 전자 빔(202)이 더 효율적으로 방출된다. 그 후, 서프레서(214)에 음전기를 인가함으로써 전자 빔(202)이 억제된다. 따라서, 큰 확산 각도를 갖는 전자 빔은 일차 전자 빔(202)에 대해 억제되며, 이에 따라 전자 빔(202)의 밝기가 향상된다. 애노드(216)의 양전하로 인해, 전자 빔(202)이 추출된다. 전자 빔(202)에서의 전자들의 쿨롱의 강제력은 어퍼처 외부의 불필요한 전자들을 잘라냄으로써 전자 빔(202)의 폭을 제한하기 위해 상이한 어퍼처 크기들을 갖는 튜닝가능한 어퍼처(218)를 사용함으로써 제어될 수 있다. 전자 빔(202)을 모으기 위해, 콘덴서(220)가 전자 빔(202)에 적용되며, 이는 또한 배율을 제공한다. 도 2에 나타낸 콘덴서(220)는 예를 들어 전자 빔(202)을 모을 수 있는 정전 렌즈일 수 있다. 반면에, 콘덴서(220)는 자기 렌즈, 또는 정전 렌즈와 자기 렌즈의 조합일 수도 있다.

도 2b에 나타낸 바와 같은 이미징 시스템(240)의 실시예는 블랭커(blanker), 어퍼처들의 세트(242), 검출기(244), 4 개의 디플렉터 세트(250, 252, 254, 및 256), 한 쌍의 코일들(262), 요크(yoke: 260), 필터, 및 전극(270)을 포함한다. 전극(270)은 전자 빔(202)을 지연시키고 편향시키기 위해 사용되며, 정전 렌즈 기능을 더 갖는다. 또한, 코일(262) 및 요크(260)는 함께 자기 대물 렌즈를 구성한다. 또한, 이미징 시스템(240)의 이 구성요소들은 본 명세서의 나머지 부분에서 광학기 또는 전자 광학기라고 칭해질 수도 있다.

디플렉터들(250 및 256)은 전자 빔(202)을 큰 시야(field of view)로 스캔하기 위해 적용되고, 디플렉터들(252 및 254)은 전자 빔(202)을 작은 시야로 스캔하기 위해 사용된다. 모든 디플렉터들(250, 252, 254 및 256)은 전자 빔(202)의 스캐닝 방향을 제어하는 데 사용될 수 있다. 디플렉터들(250, 252, 254 및 256)은 정전기 디플렉터 또는 자기 디플렉터일 수 있다.

도 3은 EBI 장치(100)의 가능한 제어 아키텍처를 개략적으로 도시한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, EBI 장치는 로드 포트(120), 대상물 전달 시스템(130), 로드/락(150), 전자 광학기 시스템(170), 및 예를 들어 z-스테이지(302)와 xy 스테이지(305)를 포함한 위치설정 디바이스(180)를 포함한다. 나타낸 바와 같이, EBI 장치의 이 다양한 구성요소들에는 각자의 제어기들, 즉 대상물 전달 시스템(130)에 연결된 대상물 전달 시스템 제어기(310), 로드/락 제어기(315), 스테이지 제어기(330), [검출기(244)의 제어를 위한] 검출기 제어기(320), 전자 광학기(EO) 제어기(325)가 구비될 수 있다. 이 제어기들은, 예를 들어 통신 버스(345)를 통해, 예를 들어 시스템 제어기 컴퓨터(335) 및 이미지 처리 컴퓨터(340)에 통신 연결될 수 있다. 나타낸 실시예에서, 시스템 제어기 컴퓨터(335) 및 이미지 처리 컴퓨터(340)는 워크 스테이션(350)에 연결될 수 있다.

로드 포트(120)는 대상물 전달 시스템(130)에 대상물(190)(예를 들어, 웨이퍼)을 로딩하고, 대상물 전달 시스템 제어기(310)는 로드/락(150)에 대상물(190)을 전달하도록 대상물 전달 시스템(130)을 제어한다. 로드/락 제어기(315)는 챔버(160)에 대한 로드/락(150)을 제어하여, 검사될 대상물(190)이 클램프(도시되지 않음), 예를 들어 e-척이라고도 하는 정전기 클램프에 고정될 수 있도록 한다. 위치설정 디바이스, 예를 들어 z-스테이지(302) 및 xy-스테이지(305)는 스테이지 제어기(330)의 제어 하에 대상물(190)이 이동할 수 있게 한다. 일 실시예에서, z-스테이지(302)의 높이는 예를 들어 피에조 액추에이터와 같은 피에조 구성요소를 사용하여 조정될 수 있다. 전자 광학기 제어기(325)(도 3에서는 EO 제어기라고도 함)는 전자 광학기 시스템(170)의 모든 조건들을 제어할 수 있고, 검출기 제어기(320)는 전자 광학기 시스템[도 2의 검출기(244)]으로부터 전기 신호를 수신하여 이미지 신호로 변환할 수 있다. 시스템 제어기 컴퓨터(335)는 대응하는 제어기로 명령을 보내도록 작동가능하다. 이미지 신호들을 수신한 후, 이미지 처리 컴퓨터(340)는 이미지 신호들을 처리하여 결함들을 식별할 수 있다.

앞서 설명된 바와 같은 메트롤로지 디바이스들에서, 검사될 대상물은 스테이지를 사용하여 정확하게 위치된다. 검사될 대상물은 유리 또는 실리콘 기판, 또는 패터닝된 빔에 의해 구조체들이 노광된 웨이퍼 또는 리소그래피 장치에서 빔을 패터닝하기 위한 레티클(마스크 또는 패터닝 디바이스라고도 함)일 수 있다. 또한, 메트롤로지 디바이스들에 의해 검사될 대상물은 레티클일 수도 있다.

메트롤로지 디바이스들에서 기판을 위치시키는 스테이지는 유리 기판 스테이지, 실리콘 기판 스테이지, 웨이퍼 스테이지, 또는 레티클 스테이지일 수 있다. 스테이지는 적어도 하나의 위치설정 디바이스, 및 이러한 위치설정 디바이스에 의해 지지되고 이동되는 기판 지지체를 포함할 수 있다. 위치설정 디바이스는, 예를 들어 0.1 nm, 1 nm, 10 nm, 100 nm 또는 1000 nm 미만의 위치설정 오차로 기판 지지체의 위치를 제어하도록 구성될 수 있다.

EBI 장치(100)에서 생성되고 기판(300) 상에 조사되는 전자 빔은, EBI 장치 설정에 따라 상이한 랜딩 에너지들을 가질 수 있다. EBI 장치(100)에서의 랜딩 에너지가 결정 및/또는 변경될 수 있는 많은 상이한 방식들이 있다. 전자 빔의 랜딩 에너지들을 결정하는 한 가지 방식은 전자총(210)에 소정 입력 전압을 공급하고, 소정 에너지를 갖는 전자 빔을 생성하며, 전자 빔을 기판(300) 상에 조사한 후, 전자 빔과 전자 빔이 조사되는 표면, 예를 들어 기판 테이블 상에 유지된 기판(300) 사이의 전위차에 의해 전자 빔을 감속함으로써 이루어진다. 예를 들어, 전자 빔은 랜딩 에너지, 예를 들어 20 keV보다 높은 에너지, 예를 들어 25 keV에서 생성될 수 있다. 기판 테이블 및/또는 테이블에 의해 유지되는 기판(300) 주위의 공간은, 예를 들어 -1 kV 내지 -50 kV에서 음으로 하전될 수 있으며, 이는 전자 빔이 음전위에 의해 감속되게 한다. 결과로서, 전자 빔 내의 전자들은 20 kV의 필요한 랜딩 에너지로 기판(300)에 충돌하기 전에 약간의 에너지를 잃는다. 이후 단락에서 설명되는 바와 같이 동일한 전자 광학 시스템을 사용할 때, 상이한 랜딩 에너지를 갖는 전자 빔 내의 전자들은 통상적으로 상이한 높이에서 포커스되며, 이에 따라 상이한 포커스 위치들을 갖는다.

일부 알려진 EBI 장치에서, 전자 빔 내의 전자들의 랜딩 에너지는 실질적인 공칭 값으로 선택된다. 이러한 EBI 장치에서는, 전형적으로 EBI 장치(100)를 이용한 이미지 획득에 사용되는 포커스의 작은 변동을 갖는 EBI 장치에 대해 단일 공칭 포커스 위치가 존재한다. 이 알려진 장치에는, 통상적으로 두 가지 예시적인 타입들의 EBI 장치: 낮은 랜딩 에너지 전자 빔으로 이미지를 획득하도록 구성되는 낮은 랜딩 에너지 장치 및 높은 랜딩 에너지 전자 빔으로 이미지를 획득하도록 구성되는 높은 랜딩 에너지 장치가 있다.

낮은 랜딩 에너지 검사 장치는, 예를 들어 약 0.1 keV 내지 1 keV의 낮은 랜딩 에너지 전자 빔으로 기판(300)을 조사한다. 낮은 랜딩 에너지 검사 장치는 통상적으로, 예를 들어 1000 ㎚, 100 ㎚, 10 ㎚ 또는 1 ㎚와 같은 나노미터 급의 작은 피처들 및/또는 결함들을 검출하기 위한 고분해능 검사에 사용된다. 하지만, 기술이 진보함에 따라 가능한 분해능은 훨씬 더 작아질 수 있다.

높은 랜딩 에너지 검사 장치는, 예를 들어 약 20 keV 내지 30 keV의 높은 랜딩 에너지 전자 빔으로 기판(300)을 조사하도록 구성된다. 높은 랜딩 에너지 장치는 통상적으로 낮은 랜딩 에너지 장치보다 낮은 분해능에서 구조체들을 이미징 및/또는 측정할 수 있다. 하지만, 상대적으로 높은 랜딩 에너지를 사용하는 것이 전자로 하여금 적어도 부분적으로 기판(300)의 최상층을 통과하게 하며, 최상층 아래의 상이한 층들에서의 구조체들의 위치를 측정하고, 심지어 통상적으로 층들 사이의 오버레이 측정들로서 나타내는 서로 상이한 층들에서의 구조체들의 상대 위치를 측정할 수 있게 한다.

통상적으로, 유사한 광학기 시스템들이 장치에 사용될 때, 높은 랜딩 에너지 장치가 낮은 랜딩 에너지 장치보다 큰 포커스 거리를 필요로 한다. 예를 들어, 높은 랜딩 에너지 장치는 전자 광학기 시스템의 가장 낮은 광학 요소로부터 약 3 내지 5 mm의 포커스 거리를 필요로 할 수 있는 한편, 낮은 랜딩 에너지 장치는 통상적으로 유사한 전자 광학기 시스템에 대해, 예를 들어 약 100 um 내지 1 mm의 상당히 더 작은 포커스 거리를 갖는다.

단일 EBI 장치가 다양한 랜딩 에너지들, 예를 들어 앞서 설명된 바와 같은 높은 랜딩 에너지 및 낮은 랜딩 에너지에 대해 작동하도록 구성될 때, EBI 장치의 포커스 위치는 사용되는 전자 빔의 랜딩 에너지에 따라 변화한다. 따라서, EBI 장치는 상이한 랜딩 에너지 작동들(예를 들어, 높은 랜딩 에너지 작동 및 낮은 랜딩 에너지 작동) 사이의 포커스 위치 차이에 적응하도록 요구될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같은 상이한 랜딩 에너지 작동들 이외에, 예를 들어 나노미터 내지 마이크로미터의 범위 내의 작은 포커스 보정들이 전형적으로 EBI 장치(100)의 전자 광학기 시스템(170, 200)의 포커스 조정에 의해, 또는 기판(300)(예를 들어, 웨이퍼 또는 레티클)을 유지하는 EBI 장치(100)의 z 스테이지를 z 방향으로 이동시킴으로써 이루어질 수 있다. 하지만, 예를 들어 이 작동들 사이에서의 약 3 내지 5 mm의 포커스 위치들의 비교적 큰 차이는 작은 포커스 보정과 동일한 방식으로 보정되기에는 너무 크다.

EBI 장치(100) 내에서 포커스 조정들을 수행하는 한 가지 방식은 EBI 장치(100)의 전자 광학기 시스템(170, 200)의 렌즈들 중 1 이상, 예를 들어 대물 렌즈의 초점 길이를 조정함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 전자 광학기 시스템(170, 200)의 (전)자기 렌즈들 중 하나의 초점 길이를 변화시키도록 요구될 때, 통상적으로 (전)자기 렌즈를 통해 흐르는 전류의 진폭이 변화되어야 한다. 이 상이한 전류는 통상적으로 (전)자기 렌즈 내부의 전력 손실의 변화를 야기하며, 이는 통상적으로 (전)자기 렌즈에서 열 생성의 차이를 유도한다. 이 변화된 열 생성은 통상적으로 EBI 장치(100)의 정적 및 동적 방식으로 (전)자기 렌즈의 광학적 특성들에 영향을 미친다. 이러한 광학적 특성들의 변화를 제한하는 한 가지 방식은 렌즈 온도를 실질적으로 유지하도록 (전)자기 렌즈의 냉각을 조정하는 것일 수 있다. 하지만, 냉각을 조정하고 사용자가 EBI 장치(100)로 안정적인 사진을 획득하게 하는 새로운 평형에 도달하는 데는 통상적으로 상당한 시간이 걸리며, 그 동안 EBI 장치(100)는 유휴 상태일 수 있다.

도 4는 다양한 랜딩 에너지들에서 작동하도록 구성될 수 있는 EBI 장치(400)의 알려진 실시예를 개략적으로 나타낸다. EBI 장치(400)는 전자 광학기 시스템(410), 진공 챔버(420), 기판 스테이지(430), 및 베이스 플레이트(450) 상에 진공 챔버(420)를 지지하기 위한 에어마운트(airmount: 440)들을 포함한다. 기판 스테이지(430)는 기판(433)을 유지하기 위한 기판 테이블(도시되지 않음) 및 미세 z 기판 스테이지(432)를 포함한다. 기판 테이블은 미세 z 기판 스테이지(432) 상에 배치된다. 미세 z 기판 스테이지(432)는 전자 광학기 시스템(410)의 광축, 즉 z 방향을 따라 기판(433)을 위치시킨다. 미세 z 기판 스테이지(432)는 전자 빔의 포커스 거리 내에 기판을 위치시키도록 기판(433)의 z 위치를 조정한다. 기판 스테이지(430)는 기판 상의 상이한 위치들이 전자 빔에 의해 조사될 수 있도록 기판(433)을 수평 방향에서 위치시키기 위한 xy-기판 스테이지(434)를 더 포함할 수 있다. xy-기판 스테이지(434)는 약 수백 밀리미터, 예를 들어 약 300 mm, 450 mm 또는 그 이상의 동작 범위를 가질 수 있다. 미세 z 기판 스테이지(432)는 xy-기판 스테이지(434) 상에 배치될 수 있다. 기판 스테이지(430)는 진공 챔버(420) 내부에 배치된 지지 플레이트(436) 상에 지지될 수 있다.

일 실시예에서, 기판 스테이지(430)는 진공 챔버(420)의 내벽에 직접 지지될 수 있다(현재는 도시되지 않음). 에어마운트(440)들은 베이스 플레이트(450)로부터 기판(433)으로의 바닥 진동의 전달을 감소시키기 위한 방진 시스템으로서 작용한다. 실시예에서, 진공 챔버(420)는 적어도 부분적으로 전자 광학기 시스템(410)을 지지하며, 가능하게는 동일한 베이스 플레이트(450) 상에 지지될 수 있거나 상이한 베이스 상에 있을 수도 있는 다른 지지 플레이트(도시되지 않음)와 조합하여 지지한다. 작동 시, 전자 빔은 전자 광학기 시스템(410)에 의해 생성되고 진공 챔버(420)로 조사된다. 전자 빔은 기판(433) 상으로 향하게 된다. 조사된 전자 빔의 결과로서 기판(433)으로부터 나오는 이차 전자들은 기판의 이미지들을 얻기 위해 검출기(도시되지 않음)에 의해 검출된다.

도 4에서 설명된 바와 같은 EBI 장치를 이용한 전자 빔은 전자 빔의 랜딩 에너지에 따라 상이한 포커스 거리들에 포커싱된다. 앞서 설명된 바와 같이, 예를 들어 높은 랜딩 에너지를 갖는 전자 빔은 전자 광학기 시스템의 가장 낮은 광학 요소로부터 약 3 내지 5 mm에 포커싱될 수 있는 한편, 낮은 랜딩 에너지를 갖는 전자 빔은 가장 낮은 광학 요소로부터 약 100 um 내지 1 mm에 포커싱될 수 있다. 따라서, 전자 빔의 포커스 거리는 전자 빔의 랜딩 에너지에 따라 EBI 장치 내에서, 예를 들어 약 3 내지 5 mm 사이에서 달라질 수 있다.

앞서 설명된 알려진 디바이스들에서, 미세 z 기판 스테이지(432)는 1000 마이크로미터 이하의 동작 범위를 가질 수 있다. 따라서, 이러한 미세 z 기판 스테이지(432)는 기판이 높은 랜딩 에너지 및 낮은 랜딩 에너지 작동들 모두의 전자 빔의 포커스 내에 위치될 수 있도록 3 내지 5 mm에 걸쳐 기판을 위치시킬 수 없다.

그러므로, 전자 빔의 포커스 거리의 변화에 대처하기 위해서는, 전자 광학기 시스템(410)의 포커스가 조정될 필요가 있다. 하지만, 이러한 전자 광학기 시스템(410)의 포커스 거리의 변화는 전자 광학 시스템의 온도 변화를 야기하고, 전자 광학기 시스템이 안정화될 때까지 EBI 장치의 상당한 다운타임을 야기한다.

따라서, 전자 빔 검사 장치의 포커스 범위 내에 기판을 위치시키기 위해 비교적 큰 범위의 랜딩 에너지들을 갖는 전자 빔 검사 장치를 위한 솔루션을 제공하는 것이 이후 나타내는 실시예들의 목적이다. 이러한 것으로서, 단일 전자 빔 검사 장치가 긴 안정화 시간을 방지하면서 비교적 큰 범위의 랜딩 에너지들에서 효율적으로 사용될 수 있다.

이러한 유휴 시간을 피하기 위해, 이후 설명되는 실시예들에 따른 EBI 장치(100)는 전자 광학기 시스템(170, 200)의 광축(z-축으로도 더 나타냄)을 따라 비교적 긴 거리에 걸쳐 기판(300) 또는 챔버(420)를 위치시키기 위한 추가적인 z 위치설정 디바이스를 포함하여, 랜딩 에너지의 차이로 인한 포커스 위치의 차이를 적어도 부분적으로 보상한다. 이러한 추가적인 z 위치설정 디바이스는 사용자로 하여금 기판(300)을 전자 빔의 포커스 범위 내로 이동시키게 하고, 예를 들어 랜딩 에너지의 변동들 등으로 인한 포커스 범위의 변동들에 맞추게 한다.

실시예들의 제 1 실시형태에 따르면, 기판은 기판과 전자 광학기 시스템 사이의 상대 위치를 조정하기 위해 추가적인 z 위치설정 디바이스에 의해 이동된다. 앞서 이미 나타낸 바와 같이, 비교적 높은 랜딩 에너지 작동으로부터 비교적 낮은 랜딩 에너지 작동으로, 또는 그 반대로의 전자 빔 검사 장치의 작동 모드의 변화는 통상적으로 전자 빔 검사 장치의 포커스 거리의 z-방향(즉, SEM의 광축 방향)에서 약 3 내지 5 mm의 시프트를 유도한다. 이러한 포커스 거리의 약 3 내지 5 mm의 차이는 EBI 장치에서의 알려진 미세 z 기판 스테이지(432)보다 크다.

하전 전자 빔 검사 장치의 일 실시예에서, z 기판 스테이지는 도 5에 나타낸 바와 같이, 미세 z 스테이지 및 개략 z 기판 스테이지인 추가적인 z 위치설정 디바이스를 포함할 수 있다. 도 5의 EBI 장치는 달리 명시되지 않는 한, 대부분 도 4와 동일한 구성요소들을 포함하고 동일한 구성으로 배치된다. 미세 z 기판 스테이지(432)는, 예를 들어 100 nm, 10 nm, 1 nm, 0.1 nm 또는 그 이하와 같은 나노미터 급에서 더 높은 정확성으로 기판을 위치시키도록 구성될 수 있다. 개략 z 기판 스테이지(536)는, 예를 들어 1000 마이크로미터, 100 마이크로미터, 10 마이크로미터, 1 마이크로미터, 0.1 마이크로미터 또는 그 이하와 같은 마이크로미터 급에서 미세 스테이지보다 낮은 정확성으로 기판을 위치시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미세 z 기판 스테이지(432)는 약 1000 마이크로미터, 100 마이크로미터, 10 마이크로미터 또는 그 이하의 동작 범위를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 개략 z 기판 스테이지(536)는 약 수 밀리미터, 예를 들어 약 3 내지 5 mm 이상의 동작 범위를 갖도록 구성될 수 있다. 미세 z 기판 스테이지(432)는 예를 들어 하나의 랜딩 에너지에서 작동할 때 사용 시 미세 포커스 조정에 사용될 수 있고, 개략 z 기판 스테이지(536)는 예를 들어 높은 랜딩 에너지와 낮은 랜딩 에너지 작동들 사이에서 변할 때 포커스 조정을 위해 조정하는 데 사용될 수 있다.

예를 들어, 미세 z 기판 스테이지(432)는 개략 z 기판 스테이지(536) 상에 장착될 수 있고, 개략 z 기판 스테이지(536)는 xy-기판 스테이지(434) 상에 장착될 수 있다. 대안적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 미세 z 기판 스테이지(432) 및 선택적으로 xy 기판 스테이지(434)를 포함한 기존 기판 스테이지가 개략 z 기판 스테이지(536) 상에 배치될 수 있다.

개략 z 기판 스테이지(536)는 높은 랜딩 에너지 작동과 낮은 랜딩 에너지 작동 사이의 포커스 차이와 적어도 동일하거나 이보다 긴 z 동작 범위를 가져, 장치를 포커스 모드들 중 어느 하나에 가져온다. 필요한 경우, 예를 들어 적절한 가이딩(롤러 베어링, 슬라이딩 베어링, 리프 스프링 등)에 의해 기판(443)의 원치 않은 기울기를 피하기 위한 조치가 취해질 수 있다.

개략 z 기판 스테이지(536)는 상이한 메카니즘들: 캠-샤프트 메카니즘, 벨로우 액추에이터, 피에조 스택, 압전 핑거, 릴럭턴스 액추에이터, 스핀들, 볼-스크루 메카니즘 또는 레버 메카니즘에 의해 실현되는 리프팅 디바이스일 수 있다. 이 메카니즘들은 예시에 의해 주어지며, 실시예는 이러한 특정 메커니즘들에 제한되지 않는다. 이러한 리프팅 디바이스들은 기판(433), 미세 z 기판 스테이지(432) 및/또는 xy-기판 스테이지(434)를 복수의 고정 위치들에 위치시키도록 더 구성될 수 있다. 고정 위치들은 1보다 큰, 예를 들어 2, 3, 4 또는 그 이상의 제한된 수의 위치들일 수 있다.

실시예들의 제 2 실시형태에 따르면, 전자 광학기 시스템의 z 위치는 전자 빔이 기판 상에 포커싱되도록 전자 빔 검사 장치의 초점 또는 그 부근에 기판의 상대 위치를 조정하기 위해 추가적인 z 위치설정 디바이스에 의해 제어될 수 있다. 이러한 것으로서, 기판의 상대 위치의 변화는 예를 들어 높은 랜딩 에너지 작동 모드로부터 낮은 랜딩 에너지 작동 모드로, 또는 그 반대로 전자 빔 검사 장치의 작동 모드가 변화된 후, 초점 길이의 변화를 보상할 수 있다.

도 6은 실시예들의 제 2 실시형태에 따른 EBI 장치의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도 6의 EBI 장치는 달리 명시되지 않는 한, 대부분 도 4와 동일한 구성요소들을 포함하고 동일한 구성으로 배치된다. 이 실시예에서, 전자 광학기 시스템(410)은 작동 시 검사될 기판(433) 및 기판 스테이지(430)를 포함하는 진공 챔버(420)에 의해 적어도 부분적으로 지지될 수 있다. 사용 시, 전자 빔은 전자 광학기 시스템(410)에 의해 생성되고, 기판(433)으로 조사되도록 진공 챔버(420) 내로 안내된다. 이러한 구성에서, 진공 챔버(420)의 z 위치는 예를 들어 높은 랜딩 에너지 작동으로부터 낮은 랜딩 에너지 작동으로, 또는 그 반대로의 스위칭으로 인해 초점 길이가 변할 때, 전자 광학기 시스템(410)의 가장 낮은 광학 요소와 기판(433) 사이의 상대 거리를 조정하도록 제어될 수 있다. 이 실시예에서는, 기판(433) 및 미세 z 기판 스테이지(432)를 포함한 기판 스테이지(430)가 진공 챔버(420)에 의해 지지되지 않고, 진공 챔버(420)에 연결되지 않은 프레임이라고도 하는 별도의 중간 프레임(636)에 의해 지지될 것이 요구된다. 진공 챔버(420)가 z 방향으로 이동될 때, 전자 광학기 시스템(410)도 z 방향으로 이동하는 한편, 기판(433) 및 미세 z 기판 스테이지(432)의 z 위치는 변하지 않는다. 중간 프레임(636)은 연결 로드(connecting rod: 638)들에 의해 지지될 수 있다. 이러한 연결 로드(638)들은, 예를 들어 (진공 밀폐) 어퍼처(639)들을 통해 진공 챔버(420)로 연장될 수 있고, 베이스 플레이트(450)에 연결될 수 있다. 대안적으로, 중간 프레임(636)은 에어마운트(440)들을 통해 진공 챔버(420)를 지지하는 베이스 플레이트(450)에 연결되지 않은 별도의 베이스 플레이트(도시되지 않음) 상에 지지될 수 있다. 연결 로드(638)들을 위한 어퍼처(639)들은 시일(seal)들을 가져, 시일들을 통해 진공 챔버(420)로의 공기 누출이 방지되도록 할 수 있다.

추가적인 z 위치설정 디바이스는 도 6에 나타낸 바와 같이 진공 챔버 높이를 이동시키도록 배치되는 z 액추에이터(442), 예를 들어 벨로우 액추에이터를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 진공 챔버는 에어마운트들(440)에 의해 지지되고 작동되어, 에어마운트 높이를 조정함으로써 진공 챔버(420) 및 이에 따른 전자 광학기 시스템(410)의 z 위치가 조정될 수 있도록 한다[이 경우, 추가적인 z 위치설정 디바이스는 z 액추에이터(442) 대신에 또는 이에 추가하여 에어마운트들(440)을 포함함]. 따라서, 미세 포커스 조정은 진공 챔버(420) 내부의 미세 z 기판 스테이지(432)를 사용하여 수행될 수 있고, 예를 들어 랜딩 에너지의 변화로 인한 포커스 변화에 대한 개략 포커스 조정은 진공 챔버 z 위치를 제어함으로써 조정될 수 있다.

도 7은 실시예들의 제 3 실시형태에 따른 EBI 장치의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도 7의 EBI 장치는 달리 명시되지 않는 한, 대부분 도 4와 동일한 구성요소들을 포함하고 동일한 구성으로 배치된다. 이 실시예에서, 전자 광학기 시스템(410)은 작동 시 검사될 기판(433) 및 기판 스테이지(430)를 포함하는 진공 챔버(420)에 의해 적어도 부분적으로 지지될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판 스테이지는 지지 플레이트(도시되지 않음) 상에 지지되거나, 도 7에 나타낸 바와 같이 진공 챔버의 저부 내표면에 직접 지지될 수 있다. 사용 시, 전자 빔은 전자 광학기 시스템(410)에 의해 생성되고, 기판(433)으로 조사되도록 진공 챔버(420) 내로 안내된다. 이러한 구성에서, 전자 광학기 시스템(410)의 z 위치는 예를 들어 높은 랜딩 에너지 작동으로부터 낮은 랜딩 에너지 작동으로, 또는 그 반대로의 스위칭으로 인해 초점 길이가 변할 때, 전자 광학기 시스템(410)의 가장 낮은 광학 요소와 기판(433) 사이의 상대 거리를 조정하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(736)들이 진공 챔버(420)와 전자 광학기 시스템(410) 사이에 배치될 수 있다. 이 액추에이터들(736)은 전자 광학기 시스템(410)에 의해 생성된 전자 빔(들)을 차단/간섭하지 않도록 전자 광학기 시스템(410) 주위에 위치될 수 있다. 여러 개, 예를 들어 1, 2, 3, 4 개 또는 그 이상의 격리된 리프팅 요소들 또는 공통 리프팅 링이 전자 광학기 시스템(410)을 리프팅하는 데 사용될 수 있다. 그 후, 진공 챔버를 밀봉하기 위해 벨로우(bellow)가 필요하다. 기판 스테이지(434) 대신에 전자 광학기 시스템(410)을 리프팅하는 것의 장점은, EBI 장치(700)가 전자 광학기 시스템(410)의 가장 낮은 광학 요소와 기판(433) 사이의 상대 거리를 제어하는 기능이 없는 EBI 장치(400)로부터의 디자인에 대해 최소한의 수정을 필요로 한다는 것이다.

도 8은 실시예들의 제 4 실시형태에 따른 EBI 장치의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도 8의 EBI 장치는 달리 명시되지 않는 한, 대부분 도 7과 동일한 구성요소들을 포함하고 동일한 구성으로 배치된다. 이 실시예에서, 전자 광학기 시스템(410)의 가장 낮은 광학 요소와 기판(433) 사이의 상대 거리는 액추에이터(836)에 의해 제어될 수 있다. 이 실시예에서, 에어마운트(840)는 진공 챔버(420) 상에 장착될 수 있고, 액추에이터(836)들은 에어마운트(840)에 의해 지지되어 전자 광학기 시스템(410)을 z-방향으로 작동시킬 수 있다.

앞서 설명된 모든 실시형태들 및 실시예들에서, 비교적 높은 랜딩 에너지 작동과 비교적 낮은 랜딩 에너지 작동 사이의 포커스 거리의 변화는 광축을 따라 전자 광학기 시스템과 기판 사이의 상대 거리를 조정함으로써 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 공칭 랜딩 에너지들로의 EBI 장치의 상이한 작동들 사이에서의 스위칭을 위한 장치의 긴 유휴 시간을 피하면서 비교적 큰 범위의 랜딩 에너지들에 대해 단일 EBI 장치가 사용될 수 있다.

앞선 실시예들은 단일 빔 전자 빔 장치로의 비교적 큰 범위의 다양한 랜딩 에너지 작동들을 위한 EBI 장치의 포커스 거리 조정을 설명한다. 동일한 솔루션들은 멀티-빔 전자 빔 장치에도 적용가능할 수 있다. 멀티-빔 전자 빔 장치에 의해 생성되는 다수 전자 빔들에 대해 단일 공칭 랜딩 에너지가 선택되는 경우, 전자 빔들의 포커스 거리는 단일 빔 전자 빔 장치의 전자 빔과 유사한 방식으로 변한다. 그러므로, 앞서 설명된 실시예들과 동일한 솔루션이 멀티-빔 전자 빔 장치에도 적용가능할 수 있다.

앞선 실시예들은 전자 빔 장치에 대해 설명되지만, 유사한 솔루션들이 다른 하전 입자 빔 장치에 적용가능하다. 예를 들어, 이온 빔을 발생시키는 이온 빔 발생기, 이온 빔을 기판 상으로 투영하는 이온 빔 광학기 시스템을 포함하는 이온 빔 장치가 본 명세서에서 설명된 실시예들을 구현할 수 있다. 유사하게, 본 명세서의 실시예들은 일반적으로 입자 빔을 발생시키는 입자 빔 발생기 및 기판 상에 하전 입자 빔을 투영하는 광학기라고도 하는 입자 빔 광학기 시스템을 포함하는 하전 입자 빔 장치에 적용될 수 있다.

추가 실시예들이 다음 항목들에서 설명될 수 있다:

1. 하전 입자 장치로서,

기판 상에 조사될 입자 빔을 발생시키도록 구성되는 입자 빔 발생기;

입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 광학기;

제 1 이동 범위에 걸쳐 입자 빔 발생기의 광축을 따라 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되는 제 1 위치설정 디바이스;

광축을 따라 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되는 제 2 위치설정 디바이스; 및

상기 장치의 제 1 작동 모드와 제 2 작동 모드 사이에서 스위칭하도록 구성되는 제어기를 포함하며,

상기 장치는 제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 입자 빔의 제 1 랜딩 에너지에서 입자 빔에 의해 기판을 조사하도록 구성되고,

상기 장치는 제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 입자 빔의 제 2 랜딩 에너지에서 입자 빔으로 기판을 조사하도록 더 구성되며, 제 2 랜딩 에너지는 제 1 랜딩 에너지와 상이하고,

제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 제 2 위치설정 디바이스는 입자 빔의 제 1 포커스 위치에 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되며,

제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 제 2 위치설정 디바이스는 입자 빔의 제 2 포커스 위치에 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되고, 제 2 포커스 위치는 제 1 포커스 위치로부터 떨어진 거리에 있으며, 거리는 제 1 이동 범위보다 큰 하전 입자 장치.

2. 1 항에 있어서, 입자 빔 발생기를 적어도 부분적으로 지지하도록 구성되는 챔버를 더 포함하고, 기판은 챔버 내부에 배치되며,

제 2 위치설정 디바이스는 챔버 내부에 배치되고, 제 1 위치설정 디바이스를 이동시킴으로써 광축을 따라 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되는 하전 입자 장치.

3. 1 항 또는 2 항에 있어서, 제 1 위치설정 디바이스는 미세 위치설정 디바이스를 포함하고, 제 2 위치설정 디바이스는 개략 위치설정 디바이스를 포함하며, 미세 위치설정 디바이스는 개략 위치설정 디바이스보다 높은 정확성으로 기판을 위치시키도록 구성되는 하전 입자 장치.

4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 위치설정 디바이스는 캠-샤프트 메카니즘, 벨로우 액추에이터, 피에조 스택, 압전 핑거, 릴럭턴스 액추에이터, 스핀들, 볼-스크루 메카니즘, 및 레버 메카니즘 중 하나인 하전 입자 장치.

5. 1 항에 있어서, 입자 빔 발생기를 적어도 부분적으로 지지하도록 구성되는 챔버를 더 포함하고, 기판은 챔버 내부에 배치되며,

상기 장치는 제 1 위치설정 디바이스를 지지하도록 구성되는 프레임을 더 포함하고, 프레임은 챔버에 연결되지 않으며,

제 2 위치설정 디바이스는 챔버 외부에 배치되고, 챔버를 이동시킴으로써 광축을 따라 입자 빔 발생기에 대해 기판을 위치시키도록 구성되는 하전 입자 장치.

6. 5 항에 있어서, 제 2 위치설정 디바이스는 벨로우 액추에이터 또는 에어마운트를 포함하는 하전 입자 장치.

7. 1 항 내지 6 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 위치설정 디바이스는 기판을 복수의 고정 위치들 중 하나에 위치시키도록 구성되는 하전 입자 장치.

8. 7 항에 있어서, 복수의 고정 위치들은 제한된 수의 위치들을 포함하는 하전 입자 장치.

9. 8 항에 있어서, 제한된 수의 위치들은 1 개보다 많은 하전 입자 장치.

10. 9 항에 있어서, 제한된 수의 위치들은 2 개인 하전 입자 장치.

11. 1 항에 있어서, 제 2 위치설정 디바이스는 입자 빔 발생기를 이동시킴으로써 광축을 따라 기판에 대해 입자 빔 발생기를 위치시키도록 구성되는 하전 입자 장치.

12. 11 항에 있어서, 입자 빔 발생기를 적어도 부분적으로 지지하도록 구성되는 챔버를 더 포함하고, 기판은 챔버 내부에 배치되며, 제 2 위치설정 디바이스는 챔버 상에 배치되는 하전 입자 장치.

13. 12 항에 있어서, 제 2 위치설정 디바이스는 에어마운트를 통해 챔버 상에 배치되는 하전 입자 장치.

14. 1 항 내지 13 항 중 어느 하나에 있어서, 입자 빔은 전자 빔을 포함하고, 입자 빔 발생기는 전자 빔 발생기를 포함하며, 광학기는 전자 광학기 시스템을 포함하는 하전 입자 장치.

15. 1 항 내지 14 항 중 어느 하나에 있어서, 입자 빔은 이온 빔을 포함하고, 입자 빔 발생기는 이온 빔 발생기를 포함하며, 광학기는 이온 빔 광학기 시스템을 포함하는 하전 입자 장치.

16. 1 항 내지 14 항 중 어느 하나에 있어서, 입자 빔은 전자 빔 장치, 스캐닝 전자 현미경, 전자 빔 직접 기록기, 전자 빔 투영 리소그래피 장치, 전자 빔 검사 장치, 전자 빔 결함 검증 장치, 전자 빔 메트롤로지 장치, 리소그래피 장치, 또는 메트롤로지 장치를 포함하는 하전 입자 장치.

리소그래피 장치와 관련하여 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.

특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들에 대해 본 실시예들의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 응용할 수 있도록 실시예들의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교시 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 예시에 의한 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교시 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

구성요소들의 상대적인 배치를 설명하는 경우에 특정 방위(orientation)들이 주어졌다. 이러한 방위는 순전히 예시들로서 주어지며, 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다. 예를 들어, 위치설정 디바이스(180)의 xy-스테이지는 실질적으로 수평인 평면에서 대상물을 위치시키도록 작동가능한 것으로 설명되었다. 대안적으로, 위치설정 디바이스(180)의 xy-스테이지는 수직 평면 또는 비스듬한 평면에서 대상물을 위치시키도록 작동가능할 수 있다. 구성요소들의 방위들은 상기 구성요소들의 의도된 기능적 효과를 유지하면서 본 명세서에 설명된 방위들과 달라질 수 있다.

본 명세서에서는 검사 장치와 관련하여 본 발명의 실시예들에 대해 특히 언급되지만, 대상물 테이블은: 전자 빔 장치, 스캐닝 전자 현미경, 전자 빔 직접 기록기, 전자 빔 투영 리소그래피 장치, 전자 빔 검사 장치, 전자 빔 결함 검증 장치, 또는 전자 빔 메트롤로지 장치에서 사용하기에 적절할 수 있다.

본 실시예들의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (15)

1. 하전 입자 장치로서,
   기판 상에 조사(irradiate)될 입자 빔을 발생시키도록 구성되는 입자 빔 발생기;
   상기 입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 광학기;
   제 1 이동 범위에 걸쳐 상기 입자 빔 발생기의 광축을 따라 상기 입자 빔 발생기에 대해 상기 기판을 위치시키도록 구성되는 제 1 위치설정 디바이스;
   상기 광축을 따라 상기 입자 빔 발생기에 대해 상기 기판을 위치시키도록 구성되는 제 2 위치설정 디바이스; 및
   상기 장치의 제 1 작동 모드와 제 2 작동 모드 사이에서 스위칭하도록 구성되는 제어기
   를 포함하며,
   상기 장치는 상기 제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 상기 입자 빔의 제 1 랜딩 에너지(landing energy)에서 입자 빔으로 상기 기판을 조사하도록 구성되고,
   상기 장치는 상기 제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 상기 입자 빔의 제 2 랜딩 에너지에서 입자 빔으로 상기 기판을 조사하도록 더 구성되며, 상기 제 2 랜딩 에너지는 상기 제 1 랜딩 에너지와 상이하고,
   상기 제 1 작동 모드에서 작동하는 경우, 상기 제 2 위치설정 디바이스는 상기 입자 빔의 제 1 포커스 위치에 상기 입자 빔 발생기에 대해 상기 기판을 위치시키도록 구성되며,
   상기 제 2 작동 모드에서 작동하는 경우, 상기 제 2 위치설정 디바이스는 상기 입자 빔의 제 2 포커스 위치에 상기 입자 빔 발생기에 대해 상기 기판을 위치시키도록 구성되고, 상기 제 2 포커스 위치는 상기 제 1 포커스 위치로부터 떨어진 거리에 있으며, 상기 거리는 상기 제 1 이동 범위보다 큰,
   하전 입자 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 입자 빔 발생기를 적어도 부분적으로 지지하도록 구성되는 챔버를 더 포함하고, 상기 기판은 상기 챔버 내부에 배치되며,
   상기 제 2 위치설정 디바이스는 상기 챔버 내부에 배치되고, 상기 제 1 위치설정 디바이스를 이동시킴으로써 상기 광축을 따라 상기 입자 빔 발생기에 대해 상기 기판을 위치시키도록 구성되는,
   하전 입자 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 위치설정 디바이스는 미세(fine) 위치설정 디바이스를 포함하고, 상기 제 2 위치설정 디바이스는 개략(coarse) 위치설정 디바이스를 포함하며, 상기 미세 위치설정 디바이스는 상기 개략 위치설정 디바이스보다 높은 정확성으로 상기 기판을 위치시키도록 구성되는,
   하전 입자 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 위치설정 디바이스는 캠-샤프트 메카니즘, 벨로우 액추에이터(bellow actuator), 피에조 스택(piezo stack), 압전 핑거(piezoelectric finger), 릴럭턴스 액추에이터, 스핀들, 볼-스크루 메카니즘, 및 레버 메카니즘 중 하나인,
   하전 입자 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 입자 빔 발생기를 적어도 부분적으로 지지하도록 구성되는 챔버를 더 포함하고, 상기 기판은 상기 챔버 내부에 배치되며,
   상기 장치는 상기 제 1 위치설정 디바이스를 지지하도록 구성되는 프레임을 더 포함하고, 상기 프레임은 상기 챔버에 연결되지 않으며,
   상기 제 2 위치설정 디바이스는 상기 챔버 외부에 배치되고, 상기 챔버를 이동시킴으로써 상기 광축을 따라 상기 입자 빔 발생기에 대해 상기 기판을 위치시키도록 구성되는,
   하전 입자 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 위치설정 디바이스는 벨로우 액추에이터 또는 에어마운트(airmount)를 포함하는,
   하전 입자 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 위치설정 디바이스는 상기 기판을 복수의 고정 위치들 중 하나에 위치시키도록 구성되는,
   하전 입자 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 복수의 고정 위치들은 제한된 수의 위치들을 포함하는,
   하전 입자 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제한된 수의 위치들은 1 개보다 많은,
   하전 입자 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제한된 수의 위치들은 2 개인,
    하전 입자 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 위치설정 디바이스는 상기 입자 빔 발생기를 이동시킴으로써 상기 광축을 따라 상기 기판에 대해 상기 입자 빔 발생기를 위치시키도록 구성되는,
    하전 입자 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입자 빔 발생기를 적어도 부분적으로 지지하도록 구성되는 챔버를 더 포함하고, 상기 기판은 상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 제 2 위치설정 디바이스는 상기 챔버 상에 배치되거나 에어마운트를 통해 상기 챔버 상에 배치되는,
    하전 입자 장치.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 빔은 전자 빔을 포함하고, 상기 입자 빔 발생기는 전자 빔 발생기를 포함하며, 상기 광학기는 전자 광학기 시스템을 포함하는,
    하전 입자 장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 빔은 이온 빔을 포함하고, 상기 입자 빔 발생기는 이온 빔 발생기를 포함하며, 상기 광학기는 이온 빔 광학기 시스템을 포함하는,
    하전 입자 장치.
15. 제 1 항에 있어서,
    입자 빔은 전자 빔 장치, 스캐닝 전자 현미경, 전자 빔 직접 기록기(electron beam direct writer), 전자 빔 투영 리소그래피 장치, 전자 빔 검사 장치, 전자 빔 결함 검증 장치, 전자 빔 메트롤로지 장치, 리소그래피 장치, 또는 메트롤로지 장치를 포함하는,
    하전 입자 장치.

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