KR20230157977A - 플러드 컬럼 및 하전 입자 장치 - Google Patents

Abstract

평가 컬럼을 사용하여 플러딩된(flooded) 샘플을 평가하기 전 상기 샘플을 하전 입자로 플러딩하기 위해 상기 샘플을 향한 빔 경로를 따라 하전 입자 플러딩 빔(flooding beam)을 투영하기 위한 플러드 컬럼(flood column)이 개시되며, 플러드 컬럼은: 빔 경로를 따라 배열된 앵커 본체(anchor body); 플러드 컬럼의 다운빔(down-beam) 부분에 배열된 렌즈 배열체; 및 앵커 본체와 상기 렌즈 배열체 사이에 배열된 렌즈 지지체(lens support)를 포함하고, 렌즈 지지체는 렌즈 배열체와 앵커 본체를 서로에 대해 상대적으로 위치시키도록 구성되며, 렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하고, 렌즈 지지체는 다운빔 부분의 빔 경로 중 적어도 일부의 직접적인 가시선(direct line of sight)에 위치한다.

Description

플러드 컬럼 및 하전 입자 장치

본 출원은 2021년 3월 18일에 출원된 EP 출원 21163522.2의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

본 발명은 다운빔(down-beam) 렌즈 배열체를 포함하는 플러드 컬럼 및 상기 플러드 컬럼을 포함하는 하전 입자 장치에 관한 것이다.

반도체 집적회로(integrated circuit: IC) 칩들을 제조할 때, 제조 프로세스들 중에 기판(즉, 웨이퍼) 또는 마스크 상에는 예를 들면, 광학적 효과들 및 우발적인 입자들의 결과로서 바람직하지 않은 패턴 결함들이 불가피하게 발생하여, 수율을 저하시킨다. 따라서 바람직하지 않은 패턴 결함들의 정도를 모니터링하는 것은 IC 칩들의 제조에 있어서 중요한 프로세스이다. 보다 일반적으로, 기판 또는 다른 물체/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 그 제조 중 및/또는 제조 후의 중요한 프로세스이다.

물체들을 검사하기 위해, 예를 들면 패턴 결함들을 검출하기 위해 하전 입자 빔에 의한 패턴 검사 툴들이 사용되고 있다 (참고: 검사, 측정 또는 평가 툴과 같은 '툴'이라는 용어는 기기, 시스템 또는 장치로 해석되도록 의도되었다). 이들 툴은 전형적으로 주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM)과 같은 전자 현미경 기법들을 이용한다. SEM에서는, 상대적으로 높은 에너지의 전자들의 1차 전자 빔이 상대적으로 낮은 랜딩 에너지(landing energy)로 샘플에 랜딩하기 위해 최종 감속 단계로 타겟으로 지향된다. 전자 빔은 샘플 상에 프로빙 스팟(probing spot)으로서 집속된다. 프로빙 스팟에서의 재료 구조와 전자 빔으로부터의 랜딩 전자들 사이의 상호 작용은 2차 전자들, 후방 산란 전자들, 또는 오제 전자들(Auger electrons)과 같은 전자들을 표면으로부터 방출시킨다. 발생된 2차 전자들은 샘플의 재료 구조로부터 방출될 수 있다. 1차 전자 빔을 샘플 표면 위로 프로빙 스팟으로서 스캔함으로써, 2차 전자들이 샘플 표면을 가로질러 방출될 수 있다. 샘플 표면으로부터 이들 방출된 2차 전자를 수집함으로써, 패턴 검사 툴은 샘플 표면의 재료 구조의 특성을 나타내는 이미지를 얻을 수 있다.

비교적 짧은 시간 내에 기판 또는 다른 샘플의 표면의 넓은 영역을 예를 들어 샘플을 향한 빔(즉, 전류)으로 하전 입자로 플러딩(flood)하기 위해, 전용 플러드 컬럼이 SEM과 함께 사용될 수 있다. 플러드 컬럼들은 그래서 웨이퍼 표면을 사전에 대전시키고 SEM에 의한 후속 검사를 위한 대전 조건들을 설정하는 데 유용한 툴들이다. 전용 플러드 컬럼은 전압 콘트라스트 결함 신호를 증강시켜서, 결함 검출 감도 및/또는 SEM의 스루풋을 증가시킬 수 있다. 하전 입자 플러딩 중에, 플러드 컬럼은 사전 정의된 영역을 신속하게 대전시키기 위해 비교적 대량의 하전 입자들을 제공하는 데 사용된다. 그 후, 사전에 대전된 영역 내의 영역을 스캔하여 그 영역의 이미징을 달성하기 위해 전자 빔 검사 시스템의 1차 전자 소스가 적용된다.

본 발명의 실시예는 어퍼처 본체 및 어퍼처 본체의 다운빔인 렌즈 배열체의 상대적 위치에 관한 것이다. 실시예의 어퍼처 본체 및 렌즈 배열은 플러드 컬럼에 사용하기 위한 것일 수 있다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 평가 컬럼을 사용하여 플러딩된(flooded) 샘플을 평가하기 전 샘플을 하전 입자로 플러딩하기 위해 샘플을 향한 빔 경로를 따라 하전 입자 플러딩 빔(flooding beam)을 투영하기 위한 플러드 컬럼(flood column)이 제공되며, 플러드 컬럼은: 플러드 컬럼 하우징; 빔 경로를 따라 배열된 앵커 본체(anchor body); 플러드 컬럼의 다운빔(down-beam) 부분에 배열된 렌즈 배열체; 및 앵커 본체와 렌즈 배열체 사이에 배열된 렌즈 지지체(lens support)를 포함하고, 렌즈 지지체는 렌즈 배열체와 앵커 본체를 서로에 대해 상대적으로 위치시키고 플러드 컬럼 하우징과 렌즈 배열체 사이에서 연장되도록 구성되며, 렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하고, 렌즈 지지체는 다운빔 부분의 빔 경로 중 적어도 일부의 직접적인 가시선(direct line of sight)에 위치한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 하전 입자 평가 툴이 제공되며, 하전 입자 평가 툴은: 샘플을 지지하도록 구성된 스테이지; 샘플을 평가하기 위한 하전 입자 시스템(하전 입자 시스템은 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하고 샘플로부터 방사되는 하전 입자를 검출하도록 구성됨); 및 샘플을 플러딩하기 위해 샘플을 향해 하전 입자 플러딩 빔을 투영하도록 구성된, 본 발명의 제1 양태에 따른 플러드 컬럼(1차 하전 입자 빔의 빔 경로는 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 빔 경로와 이격되어 있음)을 포함한다.

본 발명의 특정 실시예들을 예시로서 명시한 첨부 도면들과 연계하여 취해진 이하의 설명으로부터 본 발명의 이점들이 분명해질 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 양태들은 첨부 도면들과 연계하여 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 하전 입자 빔 검사 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치의 일부를 형성할 수 있는 하전 입자 툴을 개략적으로 도시한다.
도 3b는 저밀도 모드에서 작동되는 플러드 컬럼을 개략적으로 도시한다.
도 4는 실시예에 따른 플러드 컬럼의 구성요소를 개략적으로 도시한다.
도 5a는 실시예에 따른 어퍼처 본체의 다운빔인 플러드 컬럼의 구성 요소 중 일부를 개략적으로 도시한다.
도 5b는 실시예에 따른 어퍼처 본체의 다운빔인 플러드 컬럼의 구성 요소 중 일부를 개략적으로 도시한다.
도 6a는 일 실시예에 따른 플러드 컬럼의 구성 요소, 즉 어퍼처 본체의 다운빔을 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 6b는 일 실시예에 따른 플러드 컬럼의 구성 요소, 즉 어퍼처 본체의 다운빔을 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 6c는 일 실시예에 따른 플러드 컬럼의 구성 요소, 즉 어퍼처 본체의 다운빔을 통한 단면을 개략적으로 도시한다.

이제 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 그 예들이 첨부 도면들에 도시되어 있다. 이하의 설명은 달리 명시되지 않는 한 상이한 도면들에서 동일한 숫자들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 이하의 설명에 기재된 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내는 것은 아니다. 오히려, 이들은 첨부된 청구범위에 기술되어 있는 본 발명과 관련된 양태들에 따른 장치들 및 방법들의 예들일 뿐이다.

IC 칩 상의 트랜지스터들, 커패시터들, 다이오드들 등과 같은 회로 컴포넌트들의 패킹 밀도를 크게 높임으로써 디바이스들의 물리적 크기를 축소하는 전자 디바이스들의 향상된 컴퓨팅 파워가 달성될 수 있다. 이는 더욱 더 작은 구조들을 제작할 수 있게 하는 분해능의 향상에 의해 가능해졌다. 예를 들어, 엄지손톱 크기이며 2019년 이전에 이용 가능한 스마트폰 IC 칩은 20억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수 있는데, 각 트랜지스터의 크기는 인간의 머리카락의 1/1000 미만이다. 그래서, 반도체 IC의 제조가 수백 개의 개별 단계를 갖는 복잡하고 시간 소모적인 프로세스라는 것은 놀라운 일이 아니다. 단 한 단계에서의 에러들도 최종 제품의 기능에 극적인 영향을 미칠 가능성이 있다. 단 하나의 "킬러 결함(killer defect)"도 디바이스의 고장을 일으킬 수 있다. 제조 프로세스의 목표는 프로세스의 전체 수율을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 50 단계의 프로세스(단계는 웨이퍼 상에 형성되는 층들의 개수를 나타낼 수 있음)에서 75%의 수율을 얻으려면, 각 개별 단계는 99.4%를 넘는 수율을 가져야 한다. 개별 단계가 95%의 수율을 가지면, 전체 프로세스의 수율은 7%까지 낮아지게 된다.

IC 칩 제조 시설에서는 높은 프로세스 수율이 바람직하지만, 시간당 처리되는 기판의 개수로 정의되는 높은 기판(즉, 웨이퍼) 스루풋을 유지하는 것도 필수적이다. 높은 프로세스 수율과 높은 기판 스루풋은 결함의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 특히 결함들을 검토하기 위해 운영자의 개입이 필요한 경우에 그렇다. 그래서, (주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: 'SEM')과 같은) 검사 툴들에 의한 마이크로 및 나노 스케일 결함들의 높은 스루풋의 검출 및 식별은 높은 수율과 저비용을 유지하는 데 필수적이다.

SEM은 스캐닝 디바이스와 검출기 장치를 포함한다. 스캐닝 디바이스는 1차 전자들을 생성하기 위한 전자 소스를 포함하는 조명 시스템과, 1차 전자들의 하나 이상의 집속된 빔으로 기판과 같은 샘플을 스캐닝하기 위한 투영 시스템을 포함한다. 1차 전자들은 샘플과 상호 작용하여 2차 전자들을 발생시킨다. SEM이 샘플의 스캔된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔됨에 따라 검출 시스템은 샘플로부터 2차 전자들을 캡처한다. 높은 스루풋의 검사를 위해, 검사 장치들 중 일부는 1차 전자들의 복수의 집속 빔, 즉 멀티빔을 사용한다. 멀티빔의 컴포넌트 빔들은 서브빔(sub-beams) 또는 빔릿(beamlets)으로 지칭될 수 있다. 멀티빔은 샘플의 상이한 부분들을 동시에 스캔할 수 있다. 따라서 멀티빔 검사 장치는 단일 빔 검사 장치보다 훨씬 빠른 속도로 샘플을 검사할 수 있다.

도면들은 개략적이다. 따라서 도면들에서 컴포넌트들의 상대적 치수들은 명확성을 위해 과장되어 있다. 이하의 도면들의 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 컴포넌트들 또는 개체들을 지칭하며, 개별 실시예들과 관련하여 차이점들만이 설명된다. 설명 및 도면들은 전자 광학 장치에 대한 것이지만, 실시예들이 본 발명을 특정 하전 입자들로 한정하는 데 사용되지는 않는다는 것이 이해된다. 따라서, 본 문서 전체에 걸쳐서 전자들에 대한 언급들은 보다 일반적으로는 하전 입자들에 대한 언급들로 여겨질 수 있으며, 하전 입자들은 반드시 전자들일 필요는 없다.

이제 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 도시하는 개략도인 도 1이 참조된다. 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)는 메인 챔버(10), 로드 록(load lock) 챔버(20), 하전 입자 툴(40), 장비 프론트 엔드 모듈(equipment front end module: EFEM)(30), 및 컨트롤러(50)를 포함한다. 하전 입자 툴(40)은 메인 챔버(10) 내에 위치된다. 하전 입자 툴(40)은 전자 빔 툴(40)일 수 있다. 하전 입자 툴(40)은 단일 빔 툴 또는 멀티빔 툴일 수 있다.

EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가 로딩 포트(들)를 포함할 수도 있다. 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)는 예를 들어, 기판들(예를 들면, 반도체 기판들 또는 다른 재료(들)로 제작된 기판들) 또는 검사 대상 샘플들(이하에서는 기판들, 웨이퍼들, 및 샘플들이 총칭적으로 "샘플들"로 지칭됨)을 포함하는 기판 FOUP(front opening unified pod: 전면 개방 통합 포드)를 수용일 수 있다. EFEM(30)의 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 샘플들을 로드 록 챔버(20)로 운반한다.

로드 록 챔버(20)는 샘플 주변의 가스를 제거하는 데 사용된다. 이는 주변 환경의 압력보다 낮은 국소 가스 압력인 진공을 발생시킨다. 로드 록 챔버(20)는 로드 록 챔버(20) 내의 가스 입자들을 제거하는 로드 록 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 로드 록 진공 펌프 시스템의 작동은 로드 록 챔버가 대기압보다 낮은 제1 압력에 도달하게 할 수 있다. 제1 압력에 도달하고 난 후에, 하나 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 샘플을 로드 록 챔버(20)로부터 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 메인 챔버 진공 펌프 시스템은 샘플 주변의 압력이 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(10) 내의 가스 입자들을 제거한다. 제2 압력에 도달하고 난 후, 샘플은 전자 빔 툴(이에 의해 샘플은 하전 입자 플러딩 및/또는 검사를 받을 수 있게 됨)로 운반된다.

컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 툴(40)에 전자식으로 연결된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 제어하도록 구성된 (컴퓨터와 같은) 프로세서일 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성된 처리 회로도 포함할 수 있다. 컨트롤러(50)는 메인 챔버(10), 로드 록 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도 1에 도시되어 있으나, 컨트롤러(50)는 이 구조의 일부일 수도 있다는 것이 이해된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 컴포넌트 요소들 중 하나에 위치될 수 있거나 컴포넌트 요소들 중 적어도 2개에 걸쳐 분산될 수 있다.

이제 예시적인 하전 입자 툴(40)를 도시하는 개략도인 도 2가 참조된다. 하전 입자 툴(40)은 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 일부를 형성할 수 있다. 하전 입자 툴(40)은 하전 입자 검사 툴(200)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하전 입자 검사 툴(200)은 멀티빔 검사 툴(200)일 수 있다. 혹은, 하전 입자 검사 툴(200)은 단일 빔 검사 툴일 수도 있다. 하전 입자 검사 툴(200)은 전자 소스(201), 건 어퍼처 플레이트(gun aperture plate)(271), 집광 렌즈(210), 선택적으로 소스 변환 유닛(220), 1차 투영 시스템(230), 전동 스테이지(209), 및 샘플 홀더(207)를 포함한다. 전자 소스(201), 건 어퍼처 플레이트(271), 집광 렌즈(210), 및 선택적으로 소스 변환 유닛(220)은 하전 입자 검사 툴(200)에 의해 구성되는 조명 시스템의 컴포넌트들이다. 샘플 홀더(207)는 예를 들면, 검사 또는 하전 입자 플러딩을 위해 샘플(208)(예를 들면, 기판 또는 마스크)을 유지 및 선택적으로 위치시키기 위해 전동 스테이지(209)에 의해 지지된다. 하전 입자 검사 툴(200)은 2차 투영 시스템(250) 및 연관된 전자 검출 디바이스(240)(이들은 함께 검출 컬럼 또는 검출 시스템을 형성할 수 있음)를 더 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(240)는 복수의 검출 소자(241, 242, 및 243)를 포함할 수 있다. 1차 투영 시스템(230)은 대물 렌즈(231) 및 선택적으로 소스 변환 유닛(220)(조명 시스템의 일부가 아닌 경우)을 포함할 수 있다. 1차 투영 시스템과 조명 시스템은 함께 1차 컬럼 또는 1차 전자 광학 시스템으로 지칭될 수 있다. 빔 분리기(beam separator)(233)와 편향 스캐닝 유닛(deflection scanning unit)(232)이 1차 투영 시스템(230) 내부에 위치될 수 있다.

1차 빔을 발생시키는 데 사용되는 예를 들어, 1차 컬럼의 컴포넌트들은 하전 입자 검사 툴(200)의 1차 전자 광축과 정렬될 수 있다. 이들 컴포넌트는 전자 소스(201), 건 어퍼처 플레이트(271), 집광 렌즈(210), 소스 변환 유닛(220), 빔 분리기(233), 편향 스캐닝 유닛(232), 및 1차 투영 장치(230)를 포함할 수 있다. 1차 컬럼의 컴포넌트들, 또는 사실상 1차 컬럼은 멀티빔일 수 있는 1차 빔을 샘플의 검사를 위해 샘플 쪽으로 발생시킨다. 2차 투영 시스템(250) 및 그 연관된 전자 검출 디바이스(240)는 하전 입자 검사 툴(200)의 2차 전자 광축(251)과 정렬될 수 있다.

1차 전자 광축(204)은 조명 시스템인 하전 입자 검사 툴(200)의 부분의 전자 광축에 의해 구성된다. 2차 전자 광축(251)은 검출 시스템(또는 검출 컬럼)인 하전 입자 검사 툴(200)의 부분의 전자 광축이다. 1차 전자 광축(204)은 본 명세서에서 1차 광축(참조를 용이하게 하기 위해) 또는 하전 입자 광축으로도 지칭될 수 있다. 2차 전자 광축(251)은 본 명세서에서 2차 광축 또는 2차 하전 입자 광축으로도 지칭될 수 있다.

전자 소스(201)는 캐소드(도시되지 않음) 및 추출기 또는 애노드(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 작동 중에, 전자 소스(201)는 캐소드로부터 1차 전자들로서 전자들을 방출하도록 구성된다. 1차 전자들은 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출되고 가속되어 1차 빔 크로스오버(가상 또는 실제)(203)를 형성하는 1차 전자 빔(202)을 형성한다. 1차 전자 빔(202)은 1차 빔 크로스오버(203)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 구성에서, 전자 소스(201)는, 예를 들면 20 keV 초과, 바람직하게는 30 keV, 40 keV, 또는 50 keV 초과의 고전압 및/또는 고에너지에서 작동할 수 있다. 전자 소스로부터의 전자들은, 예를 들면 샘플 홀더(207) 상의 예를 들면 샘플(208)에 비해 높은 랜딩 에너지를 갖는다.

이 구성에서, 1차 전자 빔은 샘플에 도달할 시점에는, 및 바람직하게는 투영 시스템에 도달하기 전에 멀티빔이 된다. 이러한 멀티빔은 다수의 다양한 방식으로 1차 전자 빔으로부터 발생될 수 있다. 예를 들어, 멀티빔은 크로스오버 앞에 위치된 멀티빔 어레이, 소스 변환 유닛(220)에 위치된 멀티빔 어레이, 또는 이들 위치 사이의 임의의 지점에 위치된 멀티빔 어레이에 의해 발생될 수 있다. 멀티빔 어레이는 빔 경로를 가로질러 어레이로 배치된 복수의 전자 빔 조작 요소를 포함할 수 있다. 각 조작 요소는 서브빔을 발생시키도록 1차 전자 빔에 영향을 줄 수 있다. 이처럼 멀티빔 어레이는 입사 1차 빔 경로와 상호 작용하여 멀티빔 어레이의 다운빔(down-beam)의 멀티빔 경로를 생성한다.

건 어퍼처 플레이트(271)는 작동 시 쿨롱 효과를 저감하기 위해 1차 전자 빔(202)의 주변 전자들을 차단하도록 구성된다. 쿨롱 효과는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 프로빙 스팟들(221, 222, 및 223) 각각의 크기를 확대하며, 그에 따라 검사 분해능을 저하시킬 수 있다. 건 어퍼처 플레이트(271)는 쿨롱 어퍼처 어레이로도 지칭될 수 있다.

집광 렌즈(210)는 1차 전자 빔(202)을 집속하도록 구성된다. 집광 렌즈(210)는 1차 전자 빔(202)을 평행 빔이 되어 소스 변환 유닛(220)에 수직으로 입사하게 집속하도록 설계될 수 있다. 집광 렌즈(210)는 그 제1 주 평면의 위치가 이동 가능하도록 구성될 수 있는 가동식 집광 렌즈일 수 있다. 가동식 집광 렌즈는 자성이 되도록 구성될 수 있다. 집광 렌즈(210)는 회전 방지 집광 렌즈일 수 있고 및/또는 이동 가능할 수도 있다. 집광 렌즈(210)는 렌즈 주 평면의 위치가 이동 가능하도록 작동될 수 있는 복수의 고정 렌즈를 포함할 수 있다.

소스 변환 유닛(220)은 이미지 형성 소자 어레이, 수차 보상기 어레이, 빔 제한 어퍼처 어레이, 및 프리벤딩 마이크로 편향기(pre-bending micro-deflector) 어레이를 포함할 수 있다. 프리벤딩 마이크로 편향기 어레이는 1차 전자 빔(202)의 복수의 1차 서브빔(211, 212, 213)을 편향시켜 빔 제한 어퍼처 어레이, 이미지 형성 소자 어레이, 및 수차 보상기 어레이에 수직으로 진입하게 할 수 있다. 이 구성에서, 이미지 형성 소자 어레이는 멀티빔 경로의 복수의 서브빔, 즉 1차 서브빔(211, 212, 및 213)을 발생시키기 위해 멀티빔 어레이로서 기능할 수 있다. 이미지 형성 어레이는 1차 전자 빔(202)의 복수의 1차 서브빔(211, 212, 및 213)에 영향을 주고 1차 빔 크로스오버(203)의 복수의 평행 이미지(가상 또는 실제) - 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 각각에 하나씩 - 를 형성하기 위해 마이크로 편향기들 또는 마이크로렌즈들(또는 양자의 조합)과 같은 복수의 전자 빔 조작기를 포함할 수 있다. 수차 보상기 어레이는 필드 곡률 보상기 어레이(도시되지 않음) 및 비점수차 보상기 어레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 필드 곡률 보상기 어레이는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 필드 곡률 수차들을 보상하기 위해 복수의 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 비점수차 보상기 어레이는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 비점수차들을 보상하기 위해 복수의 마이크로 스티그메이터(micro-stigmator) 또는 다극 전극을 포함할 수 있다. 빔 제한 어퍼처 어레이는 개별 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 직경들을 제한하도록 구성될 수 있다. 도 2는 예로서 3개의 1차 서브빔(211, 212, 및 213)을 도시하고 있는데, 소스 변환 유닛(220)은 임의의 개수의 1차 서브빔을 형성하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 컨트롤러(50)는 소스 변환 유닛(220), 전자 검출 디바이스(240), 1차 투영 시스템(230), 또는 전동 스테이지(209)와 같은 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 다양한 부분에 연결될 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 컨트롤러(50)는 다양한 이미지 및 신호 처리 기능들을 수행할 수 있다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 멀티빔 장치를 포함하여 하전 입자 빔 검사 장치의 작동을 관제하기 위해 다양한 제어 신호들도 발생시킬 수 있다.

집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력(focusing power)을 변화시킴으로써 소스 변환 유닛(220)의 다운빔의 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 전류를 조정하도록 또한 구성될 수 있다. 대체로서 또는 추가적으로, 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 전류들은 개별 1차 서브빔들에 대응하는 빔 제한 어퍼처 어레이 내의 빔 제한 어퍼처들의 방사상 크기들을 변경함으로써 변경될 수도 있다. 전류는 빔 제한 어퍼처들의 방사상 크기들과 집광 렌즈(210)의 집속력 양자 모두를 변경함으로써 변경될 수도 있다. 집광 렌즈가 이동 가능하며 자성인 경우, 축외 서브빔들(212, 213)은 회전 각도들로 소스 변환 유닛(220)을 조명하는 결과를 이룰 수 있다. 회전 각도들은 가동식 집광 렌즈의 집속력 또는 제1 주 평면의 위치에 따라 변한다. 회전 방지 집광 렌즈인 집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력이 변화되는 동안에도 회전 각도를 불변으로 유지하도록 구성될 수 있다. 가동식이기도 한 이러한 집광 렌즈(210)는 집광 렌즈(210)의 집속력과 그 제1 주 평면의 위치가 변할 때 회전 각도들이 변하지 않게 할 수 있다.

대물 렌즈(231)는 검사를 위한 샘플(208) 상에 서브빔들(211, 212, 및 213)을 집속시키도록 구성될 수 있으며, 샘플(208)의 표면 상에 3개의 프로빙 스팟(221, 222, 및 223)을 형성할 수 있다.

빔 분리기(233)는 예를 들면, 정전 쌍극자장(electrostatic dipole field)과 자기 쌍극자장(magnetic dipole field)(도 2에는 도시되지 않음)을 발생시키는 정전 편향기를 포함하는 빈 필터(Wien filter)일 수 있다. 작동 중에, 빔 분리기(233)는 정전 쌍극자장에 의해 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 개별 전자들에 정전력을 가하도록 구성될 수 있다. 정전력은 빔 분리기(233)의 자기 쌍극자장에 의해 개별 전자들에 가해지는 자력과 크기는 같지만 방향은 반대이다. 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)은 따라서 적어도 실질적으로 0도의 편향각으로 빔 분리기(233)를 적어도 실질적으로 직선으로 통과할 수 있다.

편향 스캐닝 유닛(232)은 작동 중에 샘플(208) 표면의 섹션 내의 개별 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로빙 스팟들(221, 222, 및 223)을 스캔하기 위해 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)을 편향시키도록 구성된다. 샘플(208) 상에의 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 또는 프로빙 스팟들(221, 222, 및 223)의 입사에 응답하여, 2차 전자들과 후방 산란 전자들을 포함하는 전자들이 샘플(208)로부터 발생된다. 2차 전자들은 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 및 263)으로 전파된다. 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)은 전형적으로 (전자 에너지 ≤ 50 eV를 갖는) 2차 전자들을 가지며 (50 eV와 1차 서브빔들(211, 212, 및 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖는) 후방 산란 전자들 중 적어도 일부를 또한 가질 수 있다. 빔 분리기(233)는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)의 경로를 2차 투영 시스템(250) 쪽으로 편향시키도록 배치된다. 2차 투영 시스템(250)은 후속적으로 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)의 경로를 전자 검출 디바이스(240)의 복수의 검출 구역(241, 242, 및 243)에 집속시킨다. 검출 구역들은 대응하는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 검출하도록 배치된 개별 검출 소자들(241, 242, 및 243)일 수 있다. 검출 구역들은 예를 들면, 샘플(208)의 대응하는 스캔된 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 컨트롤러(50) 또는 신호 처리 시스템(도시되지 않음)으로 송신되는 대응하는 신호들을 발생시킨다.

검출 소자들(241, 242, 및 243)은 대응하는 2차 전자 빔들(261, 262, 및 263)을 검출할 수 있다. 검출 소자들(241, 242, 및 243)에의 2차 전자 빔들의 입사 시에, 이들 소자는 대응하는 강도 신호 출력들(도시되지 않음)을 발생시킬 수 있다. 출력들은 이미지 처리 시스템(예를 들면, 컨트롤러(50))으로 지향될 수 있다. 각 검출 소자(241, 242, 및 243)는 하나 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 검출 소자의 강도 신호 출력은 검출 소자 내의 모든 픽셀들에 의해 발생된 신호들의 합일 수 있다.

컨트롤러(50)는 이미지 획득기(도시되지 않음) 및 스토리지 디바이스(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 프로세서, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 터미널, 퍼스널 컴퓨터(PC), 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스들 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 컨트롤러의 처리 기능의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 그래서, 이미지 획득기는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 스토리지 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오 등, 또는 이들의 조합과 같은, 신호 통신을 가능케 하는 장치(40)의 전자 검출 디바이스(240)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 신호를 수신하고, 신호에 포함된 데이터를 처리하여, 그로부터 이미지를 구성할 수 있다. 이미지 획득기는 그래서 샘플(208)의 이미지들을 획득할 수 있다. 이미지 획득기는 윤곽들의 생성, 획득된 이미지 상에의 표시자들의 중첩 등과 같은 다양한 후처리 기능들도 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 스토리지는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, RAM(Random Access Memory), 다른 유형의 컴퓨터 가독 메모리 등과 같은 스토리지 매체일 수 있다. 스토리지는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며, 스캔된 미가공 이미지 데이터(raw image data)를 원본 이미지들로 및 후처리 이미지들을 저장하는 데 사용될 수 있다.

이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들 각각은 샘플(208)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지들은 어느 기간에 걸쳐 복수 회 샘플링된 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 복수의 이미지를 포함할 수 있다. 복수의 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 복수의 이미지로 이미지 처리 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(50)는 검출된 2차 전자들의 분포를 획득하기 위한 측정 회로(예를 들면, 아날로그-디지털 변환기)를 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 중에 수집된 전자 분포 데이터는, 샘플 표면에 입사하는 1차 서브빔들(211, 212, 및 213) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 함께, 검사 중인 샘플 구조들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조들의 다양한 피처들을 드러내는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 그에 따라 샘플에 존재할 수 있는 임의의 결함들을 드러내는 데 사용될 수 있다.

컨트롤러(50)는 샘플(208)의 검사 중에 샘플(208)을 이동시키기 위해 전동 스테이지(209)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(50)는 전동 스테이지(209)가 적어도 샘플 검사 중에, 예를 들면 일정한 속도로 바람직하게는 연속적으로 샘플(208)을 소정 방향으로 이동시키도록 할 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 파라미터들에 따라 샘플(208)의 이동 속도를 변경하도록 전동 스테이지(209)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 스캐닝 프로세스의 검사 단계들의 특성에 따라 스테이지 속도(그 방향을 포함함)를 제어할 수 있다.

도 2는 하전 입자 검사 툴(200)이 3개의 1차 전자 서브빔을 사용하는 것을 도시하고 있으나, 하전 입자 검사 툴(200)은 2개 이상의 1차 전자 서브빔을 사용할 수도 있다는 것이 이해된다. 본 발명은 하전 입자 검사 툴(200)에 사용되는 1차 전자 빔의 개수를 제한하지 않는다. 하전 입자 검사 툴(200)은 단일의 하전 입자 빔을 사용하는 단일 빔 검사 툴(200)일 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하전 입자 빔 툴(40)은 플러드 컬럼(flood column)(300) 또는 플러드 건을 더 포함할 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 샘플(208)의 표면을 사전에 대전시키고 대전 조건들을 설정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러드 컬럼은 하전 입자 검사 장치(200)에 의한 검사 전에 샘플(208)의 표면을 사전에 대전시킬 수 있다. 이는 전압 콘트라스트 결함 신호를 증강시켜 하전 입자 검사 장치(200)의 결함 검출 감도 및/또는 스루풋을 증가시킬 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 사전 정의된 영역을 대전시키기 위해 비교적 대량의 하전 입자를 공급하는 데 사용될 수 있다. 그 후, 하전 입자 검사 장치(200)는 샘플(208)의 사전 대전된 영역을 스캔하여 그 영역의 이미징을 달성할 수 있다. 전동 스테이지(209)는 플러드 컬럼(300)에 의한 하전 입자 플러딩을 위한 위치로부터 하전 입자 검사 장치(200)에 의한 검사를 위한 위치로 샘플(208)을 이동시킬 수 있다. 달리 말하면, 전동 스테이지(209)는 샘플(208)을 하전 입자 플러딩을 위한 위치로 이동시키는 데 사용될 수 있다. 이후 플러드 컬럼(300)은 샘플(208)을 하전 입자로 플러딩할 수 있다. 다음으로, 전동 스테이지(209)는 샘플(208)을 검사를 위한 위치로 이동시킬 수 있고, 이후 하전 입자 검사 장치(200)는 샘플(208)을 검사하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 플러드 컬럼(300)에 의한 하전 입자 플러딩을 위한 위치는 하전 입자 검사 장치(200)에 의한 검사를 위한 위치와 일치할 수도 있으며, 그래서 샘플(208)과 전동 스테이지(209)는 하전 입자 플러딩 후 및 검사 전에 실질적으로 제자리에 유지될 수 있다.

플러드 컬럼(300)은 제너레이터 시스템 내에 있을 수 있는 하전 입자 소스(301), 집광 렌즈(320), 블랭커 전극(330), 대물 렌즈(340), 및 어퍼처 본체(350)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 또한 스캐닝 요소(도시되지 않음) 및 필드 렌즈(도시되지 않음)와 같은 하전 입자 빔(302)의 조작을 위한 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들은 실질적으로 축(304)을 따라 배치될 수 있다. 축(304)은 플러드 컬럼(300)의 전자 광축일 수 있다. 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들은 컨트롤러(50)에 의해 제어될 수 있다. 혹은, 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들을 제어하기 위해 전용 컨트롤러가 사용될 수 있거나, 플러드 컬럼(300)의 컴포넌트들은 복수의 개개 컨트롤러에 의해 제어될 수도 있다. 플러드 컬럼(300)은 하전 입자 검사 장치(200)에 기계적으로 결합될 수 있다. 즉, 플러드 컬럼은 하전 입자 검사 장치(200)의 1차 컬럼에 연결되거나 결합된다. 바람직하게는, 플러드 컬럼은 플러드 컬럼(300)과 1차 컬럼 사이의 경계면(350)에서 1차 컬럼에 연결된다.

하전 입자 소스(301)는 전자 소스일 수 있다. 하전 입자 소스(301)는 하전 입자 방출 전극(예를 들면, 캐소드)과 가속 전극(예를 들면, 애노드)을 포함할 수 있다. 하전 입자들은 가속 전극에 의해 하전 입자 방출 전극으로부터 추출 및 가속되어 하전 입자 빔(302)을 형성한다. 하전 입자 빔(302)은 빔 경로(302)를 따라 전파될 수 있다. 빔 경로(302)는 예를 들어, 하전 입자 빔(302)이 축(304)으로부터 편향되지 않는 상황들에서는 축(304)을 포함할 수 있다. 구성에서, 전자 소스(301)는, 예를 들면 20 keV 초과, 바람직하게는 30 keV, 40 keV, 또는 50 keV 초과의 고전압에서 작동한다. 전자 소스(301)로부터의 전자들은, 예를 들면 샘플 홀더(207) 상의 예를 들면 샘플(208)에 비해 높은 랜딩 에너지를 가질 수 있다. 그러나, 실시예에는 전자가 높은 랜딩 에너지를 갖지 않는 예시도 포함된다. 예를 들어, 소스에서 방출된 전자는 30keV의 높은 빔 에너지로 가속될 수 있다. 그런 다음, 전자는 샘플(208)에 충돌하기 전에 0.3keV ~ 3keV 범위의 에너지로 감속될 수 있다. 바람직하게는, 플러드 컬럼의 전자 소스(301)는 1차 컬럼의 전자 소스(201)와 동일하거나 적어도 실질적으로 동일한 작동 전압에서 작동한다. 플러드 컬럼(300)의 전자 소스(301)로부터의 전자들은 바람직하게는 검사 툴(200)의 전자 소스(201)에 의해 방출되는 전자들과 동일하거나 적어도 실질적으로 유사한 랜딩 에너지를 갖는다.

플러드 컬럼과 1차 컬럼 양자 모두의 소스들(201, 301)이 실질적으로 동일한 작동 전압에 있는 것이 바람직하다. 이는 샘플(208), 및 그에 따라 바람직하게는 기판 지지체 및 바람직하게는 가동식 스테이지(209)가 검사 및/또는 측정과 플러딩을 위해 동일한 작동 전압으로 설정되기 때문이다. 즉, 이들은 검사 중에는 1차 컬럼의 소스로 및 플러딩 중에는 플러드 컬럼의 소스로 바이어스될 수 있다. 1차 소스와 스테이지 사이의 상대 전위는 높다. 상업적으로 이용 가능한 것들과 같은 플러드 컬럼들은 검사 툴(200)의 고전압보다 훨씬 낮은 작동 전압을 갖는다. 이러한 스테이지는 플러드 컬럼 또는 1차 컬럼의 작동 소스에 대해 스테이지들이 바이어스되므로 플러딩 중에 고전압으로 유지될 수 없다. 따라서 스테이지의 바이어싱은 다음에 작동하는 소스에 맞게 변경되어야 한다. 상업적으로 이용 가능한 플러드 컬럼의 경우, 소스는 그라운드 전위에 가까운 전위로 설정될 수 있다.

스테이지는 플러딩 위치와 검사/측정 위치(예를 들면, 평가 위치) 사이에서 이동될 수 있다. 샘플이 플러드 컬럼의 빔 경로에 있을 때의 플러딩 위치와 샘플이 1차 컬럼의 빔 경로에 있을 때의 검사 위치 사이에서 이동식 스테이지(209)를 이동시키는 데는 시간이 걸린다. 그러나 전형적인 상용 플러드 컬럼과 고전압 검사 툴의 경우 검사 설정과 플러딩 설정 사이에서 스테이지 전위를 조정하는 데 걸리는 시간은 플러딩 위치와 검사 위치 사이의 이동보다 더 오래 걸릴 수 있다. 전압의 변화는 길게는 몇 분이 걸릴 수 있다. 따라서, 플러드 컬럼이 1차 컬럼과 적어도 유사한 작동 전압을 갖게 하는 것은 상당한 스루풋의 개선이 있는데; 이는 검사 위치와 별개로 자체의 플러딩 위치를 갖는 별도의 플러드 컬럼을 구비한 검사 또는 측정 툴의 경우에도 마찬가지이다. 다른 또는 대체의 이점은 플러딩과 검사 및/또는 측정 사이의 시간을 단축함으로써, 플러딩 효과가 유지되어 검사/측정 전에 사라질 위험이, 방지되지 않을 경우, 저감된다는 것이다. 1차 하전 입자 빔의 경로는 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 경로와 이격될 수 있다. 바람직하게는, 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 영향이 감소되거나 방지될 수도 있다.

집광 렌즈(320)는 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 위치되는데, 즉 집광 렌즈(320)는 하전 입자 소스(301)에 대해 다운빔 방향으로 위치된다. 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)을 집속(focusing)하거나 디포커싱(defocusing)할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)을 시준하는(collimate) 데 사용될 수 있다. 하지만, 집광 렌즈(320)는 발산 빔 또는 수렴 빔을 생성하도록 하전 입자 빔(302)을 제어하는 데에도 사용될 수 있다.

어퍼처 본체(350)는 집광 렌즈(320)의 다운빔에 위치될 수 있다. 어퍼처 본체(350)는 축(304)을 따라 전파되는 하전 입자 빔의 일부 또는 전부가 아닌 일부만을 통과시킬 수 있다. 어퍼처 본체(350)는 도 2에 묘사된 바와 같이 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한할 수 있다. 어퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 어떠한 부분의 통과도 방지하도록 하전 입자 빔(302)을 선택적으로 블랭킹하는 데에도 사용될 수 있다. 어퍼처 본체(350)는 개구를 획정할 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)가 개구의 측방향 크기(또는 직경)보다 크면, 하전 입자 빔(302)의 일부만이 개구를 통과하게 된다. 어퍼처 본체(350)는 그래서 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한하여, 빔 제한 어퍼처로서 기능할 수 있다. 어퍼처 본체(350)의 다운빔의 빔의 단면은 어퍼처 본체(350)의 개구의 단면과 기하학적으로 유사하거나(발산 또는 수렴 빔의 경우) 기하학적으로 동일할 수 있다(시준 빔의 경우). 개구는 실질적으로 원형일 수 있다. 개구는 100 ㎛ 내지 10 mm, 바람직하게는 200 ㎛ 내지 5 mm, 더욱 바람직하게는 500 ㎛ 내지 2 mm 범위의 측방향 크기(또는 직경)를 가질 수 있다.

블랭킹 전극(330)은 집광 렌즈(320)의 다운빔 및 어퍼처 본체(350)의 업빔에 위치될 수 있다. 블랭킹 전극(330)은 하전 입자 빔(302)을 선택적으로 편향시킬 수 있는데, 예를 들면 하전 입자 빔(302)을 축(304)으로부터 멀어지게 편향시킬 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 어떠한 부분도 어퍼처 본체(350)에 의해 획정된 개구를 통과하는 것을 방지하도록 블랭킹 전극(330)은 하전 입자 빔(302)을, 예를 들면 개구를 포함하지 않는 어퍼처 본체(350)의 부분 상으로 어퍼처 본체(350)의 개구로부터 멀어지게 편향시킬 수 있다. 블랭킹 전극(330)은 빔이 어퍼처 본체(350)의 개구를 통과하지 않도록 빔을 블랭킹할 수 있다. 하지만, 블랭킹 전극(330)과 어퍼처 본체(350)의 조합이 하전 입자 빔(302)을 선택적으로 블랭킹하는 데, 즉 어퍼처 본체(350)의 개구를 통한 하전 입자 빔(302)의 적어도 일부의 통과를 선택적으로 방지하는 데 사용될 수도 있다. 즉, 블랭킹 전극(330)과 어퍼처 본체(350)의 조합은 개구를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 선택적으로 제어할 수 있다.

대물 렌즈(340)는 어퍼처 본체(350)의 다운빔에 위치된다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)을 집속하거나 디포커싱할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(320)는 발산 빔을 생성하도록 하전 입자 빔(302)을 제어하는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라 샘플(208) 상의 스팟 크기를 증대시키고 하전 입자들로 플러딩되는 샘플(208) 상의 표면의 면적을 증대시킬 수 있다. 하지만, 몇몇 상황에서는, 대물 렌즈(340)는 수렴 빔을 생성하도록 하전 입자(302)를 제어하는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라 하전 입자 빔(302)을 샘플(208) 상에 집속시킬 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈의 다운빔에 위치된 필드 렌즈(370)가 필드 렌즈와 샘플(208) 사이의 전기장의 강도를 설정하는 데 사용될 수 있다. 이 전기장은 하전 입자들이 샘플(208) 쪽으로 이동할 때 하전 입자에 영향을 미치며, 그에 따라 하전 입자 플러딩 중에 샘플(208)의 대전 속도 및 대전 레벨(즉, 하전 입자 플러딩 후의 전기 접지에 대한 샘플(208)의 최대 전압)에 영향을 미친다.

플러드 컬럼(300)은 고밀도 모드(도 3a에 개략적으로 도시됨) 및 저밀도 모드(도 3b에 개략적으로 도시됨)와 같은 다양한 작동 모드에서 선택적으로 작동될 수 있다. 도 3a 및 3b에 도시된 플러드 컬럼(300)은 하전 입자 소스(301), 집광 렌즈(320), 블랭킹 전극(330), 어퍼처 본체(350), 대물 렌즈(340), 스캐닝 전극(360) 및 필드 렌즈(370)를 포함할 수 있다. 하전 입자 소스(301)는 하전 입자 방출 전극(301a)(예를 들면, 캐소드)과 가속 전극(301b)(예를 들면, 애노드)을 포함한다. 플러드 컬럼은 소스 렌즈(310)를 추가로 포함할 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 고밀도 작동 모드와 저밀도 작동 모드 사이에서 전환할 수 있다. 혹은, 플러드 컬럼(300)은 고밀도 모드와 저밀도 모드 중 어느 하나에서와 같이, 하나의 작동 모드에서만 작동될 수도 있다. 컨트롤러(50)는 플러드 컬럼(300)을 고밀도 모드와 저밀도 모드로 선택적으로 작동시키도록 플러드 컬럼(300)의 작동 모드를 제어할 수 있다. 사용자는 플러드 컬럼(300) 또는 컨트롤러(50)에 작동 모드들 중 하나에서 선택적으로 작동하도록 지시할 수 있다. 혹은, 컨트롤러(50)는 예를 들면, 사전 설정된 프로그램 또는 작동 순서에 기초하여 플러드 컬럼(300)의 작동 모드를 자동으로 제어할 수 있다.

고밀도 모드는 샘플(208)의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 것이다. 고밀도 모드에서는, 본 명세서에서 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)로도 지칭되는, 샘플(208)에 입사하는 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)가 상대적으로 작다. 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 특히 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)에 비해 상대적으로 작다. 그래서, 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도는 특히 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도와 비교하여 상대적으로 높다. 고밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 0 내지 1000 ㎛의 범위, 바람직하게는 5 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 하지만, 스팟 크기는 용도에 따라 달라진다. 전형적인 용도의 요건은 25 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위인데, 이는 실시예의 바람직한 작동 범위이다. 다음으로 빔 스팟은 용도에 따른 작동 중에 작동 범위로부터 선택될 수 있다. 500 ㎛를 넘으면 필요한 전류 밀도를 달성하기 어렵기 때문에 작동 범위의 상한이 선택된다. 이용 가능한 광학계에 의하면, 범위의 하한은 5 ㎛ 초과, 예를 들면 10 ㎛, 25 ㎛, 또는 50 ㎛일 수 있다.

저밀도 모드는 샘플(208)의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 것이다. 저밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 특히 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)에 비해 상대적으로 크다. 그래서, 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도는 특히 고밀도 모드에서의 빔 스팟의 전하 밀도와 비교하여 상대적으로 낮다. 저밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 500 ㎛ 초과, 바람직하게는 1 mm 초과, 더욱 바람직하게는 3 mm 초과, 특히 바람직하게는 5 mm 초과, 예를 들면 약 8 mm일 수 있다. 저밀도 모드에서의 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 500 ㎛ 내지 50 mm, 바람직하게는 1 mm 내지 20 mm, 더욱 바람직하게는 3 mm 내지 15 mm, 특히 바람직하게는 5 mm 내지 12 mm의 범위일 수 있다.

도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 플러드 컬럼(300)은 소스 렌즈(310)를 포함할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 하전 입자 소스(301)의 다운빔에, 예를 들면 바로 다운빔에, 특히 하전 입자 소스(301)의 가속 전극(예를 들면, 애노드)의 다운빔에 배치되거나 위치된다. 소스 렌즈(310)는 집광 렌즈(320)의 업빔에, 예를 들면 집광 렌즈(320)의 바로 업빔에 배치되거나 위치된다. 소스 렌즈(310)는 특히 소스 렌즈(310)의 다운빔 및 집광 렌즈(320)의 업빔의 하전 입자 빔(302)의 초점 또는 빔 각도(α)를 조정함으로써 하전 입자 빔(302)을 조작할 수 있다. (본 명세서에서의 빔 각도들에 대한 모든 언급은 빔 단면에 걸친 최대각 변위라는 점에 유의해야 한다. 빔 각도의 다른 정의는 도 3a와 도 3b에서 점선들로 나타낸 전자 광축에 대한 빔의 최대각 변위일 수 있다. 이 축에 대한 빔 각도의 다른 정의는 본 명세서에서 제공되는 해당 빔 각도의 절반이다.) 소스 렌즈(310)는 바람직하게는 집광 렌즈(320)의 업빔에 발산 하전 입자 빔(302)을 생성하도록 하전 입자 빔(302)을 조작한다. 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 소스 렌즈(310)는 집광 렌즈(320)의 업빔에 위치된 크로스오버 지점(C1)에 하전 입자 빔을 집속시킬 수 있으며, 그에 따라 집광 렌즈(320)의 업빔에[및 크로스오버 지점(C1)의 다운빔에] 발산 하전 입자 빔(302)을 생성할 수 있다. 몇몇 구성에서, 이는 하전 입자 빔(320)을 디포커싱하는 것과 비교하여 보다 넓은 빔 발산(즉, 보다 큰 빔 각도(α))을 가능케 할 수 있다. 혹은, 소스 렌즈(310)는 하전 입자 빔(302)을 디포커싱하고, 그에 따라 집광 렌즈(320)(도시되지 않음)의 업빔에 발산 하전 입자 빔(302)을 생성할 수 있다. 디포커싱에 의해, 소스 렌즈는 소스 렌즈(310)의 업빔의 가상 크로스오버 지점에 대해 빔 경로를 발산시킨다. 그래서 발산 빔의 빔 각도(α)는 가상 크로스오버 지점에 대해 결정된다. 이하의 기재에서의 빔 각도(α)에 대한 언급은 소스 렌즈(310)의 업빔에서 크로스오버 및 가상 크로스오버(virtual cross-over)를 갖는 양자의 구현 모두를 언급하는 것으로 이해해야 한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 고밀도 모드에서, 소스 렌즈(310)는 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)(또는 포커스/디포커스의 양), 그래서 (가상 크로스오버의 경우) 소스 렌즈(310)의 다운빔에서 또는 크로스오버 지점(C1)의 다운빔에서 하전 입자 빔(302)의 발산의 크기를 가변적으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 소스 렌즈(310)가 하전 입자 빔(302)을 크로스오버 지점(C1)에 집속시킬 때, 소스 렌즈(310)는 크로스오버 지점(C1)의 위치를 축(304)을 따라 가변적으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 그래서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 변경하는 데 사용될 수 있다. 소스 렌즈(310)는 빔 각도(α)를 범위 내의 복수의 (사전 결정된) 값으로 설정하는 데 사용될 수 있다. 혹은, 소스 렌즈(310)는 사전 결정된 연속 범위 내에서 빔 각도(α)를 변경하는 데 사용될 수 있다. 소스 렌즈(310)는 예를 들면, 범위 내에서 빔 각도(α)를 적어도 0° 내지 5°, 바람직하게는 적어도 0° 내지 10° 변경할 수 있다. 이는 집광 렌즈(320)의 다운빔 및 어퍼처 본체(350)의 업빔에서 하전 입자 빔(302)의(예를 들면, 도 3a에 묘사된 시준된 하전 입자 빔(302, 302')의) 측방향 크기를 조정할 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 조정함으로써 어퍼처 본체(350)를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 가변적으로 설정할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 예를 들면, 어퍼처 본체를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 범위 내에서 적어도 100 % 내지 50 %, 바람직하게는 적어도 100 % 내지 25 %, 더욱 바람직하게는 적어도 100 % 내지 10 %, 특히 바람직하게는 적어도 100 % 내지 5 % 변화시킬 수 있다.

예를 들어, 도 3a는 소스 렌즈(310)가 빔 각도를 α 또는 α'으로 선택적으로 설정하고, 그에 따라 크로스오버 지점(C1 및 C1')을 각각 생성할 수 있음을 도시한다. 도 3a에 묘사된 바와 같이, 이는 어퍼처 본체(350)의 업빔에서 어퍼처 본체(350)의 업빔의 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(이 빔 각도는 - 예를 들면, 시준된 하전 입자 빔(302)을 생성하기 위해 전자 광축에 대해 0°로 - 집광 렌즈(320)에 의해 설정될 수 있음)와는 독립적으로 하전 입자 빔(302, 302')의 측방향 크기를 변경한다. 소스 렌즈(310)를 사용하여 빔 각도(α, α')를 가변적으로 설정하는 것은 그래서 어퍼처 본체(350)를 통과하는 하전 입자 빔(302, 302')의 비율을 효과적으로 가변적으로 설정한다. 도 3a를 참조하면, 소스 렌즈(310)가 상대적으로 큰 빔 각도(α)를 설정하면, 어퍼처(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기는 상대적으로 크며, 그래서 하전 입자 빔(302)의 상대적으로 작은 비율이 어퍼처 본체(350)를 통과하게 된다. 역으로, 소스 렌즈(310)가 상대적으로 작은 빔 각도(α')를 설정하면, 어퍼처(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302')의 측방향 크기는 상대적으로 작으며, 그래서 하전 입자 빔(302')의 상대적으로 큰 비율이 어퍼처 본체(350)를 통과하게 된다.

대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들면 저밀도 모드에서, 소스 렌즈(310)는 소스 렌즈(310)의 다운빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)(또는 포커스/디포커스의 양)를 설정하거나 고정 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 이는 예를 들면, 도 3b에 도시되어 있다. 소스 렌즈(310)가 하전 입자 빔(302)을 크로스오버 지점(C1)에 집속시킬 때, 소스 렌즈(310)는 크로스오버 지점(C1)(가상이며 소스 렌즈(310)의 업빔일 수 있음)의 위치를 축(304)을 따라 설정하거나 고정 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 이는 어퍼처 본체(350)를 통과하는 하전 입자 빔(302)의 비율을 고정 설정할 수 있다. 소스 렌즈(310)는, 예를 들면 빔 각도(α)를 고밀도 모드에서 사용되는 최대 빔 각도로 설정할 수 있다. 소스 렌즈(310)는 집광 렌즈(320)에서 하전 입자 빔의 측방향 크기를 최대화하도록 빔 각도(α)를 설정할 수 있다. 이는 어퍼처 본체(350)의 다운빔에서 최대 발산 빔을 생성할 수 있는데, 이는 궁극적으로 샘플(208)에서 최대 스팟 크기를 달성할 수 있다. 예를 들어, 소스 렌즈(310)는 1 내지 20, 바람직하게는 2 내지 15, 더욱 바람직하게는 5 내지 10의 범위에서 하전 입자 빔(302)의 배율(소스 렌즈(310)로부터 집광 렌즈(320)까지)을 달성할 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 고밀도 모드의 경우, 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)을 시준하거나 실질적으로 시준하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 집광 렌즈(320)의 다운빔(302) 및 어퍼처 본체(350)의 업빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도를 0°로, 또는 실질적으로 0°로, 예를 들면 축(304)의 방향에 대해 0° 내지 5° 범위의 값으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 어퍼처 본체(350)의 업빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도를 고정 설정하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 그래서 소스 렌즈(310)가 어퍼처 본체(350)의 (바로) 업빔에서 하전 입자 빔(302)의 빔 각도에 미칠 수 있는 어떠한 영향도 상쇄할 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 예를 들면 저밀도 모드에서, 집광 렌즈(350)는 어퍼처 본체(305)의 업빔에서 발산 하전 입자 빔(302)을 생성하도록 제어 가능할 수 있다. 집광 렌즈(320)는 예를 들면, 하전 입자 빔(302)을 집광 렌즈(320)의 다운빔 및 어퍼처 본체(350)의 업빔의 크로스오버 지점(C2)에 집속시키도록 제어 가능하며, 그래서 하전 입자 빔(302)은 어퍼처 본체의 업빔과 어퍼처 본체의 다운빔에서 발산할 수 있다. 이는 어퍼처 본체(350)의 다운빔에서 하전 입자 빔(302)이 시준되는 상황과 비교하여, 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 도 3b와 도 3a의 비교를 참조하라. 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 증대된 측방향 크기는 대물 렌즈가 샘플(208)에서 빔 스팟을 더욱 증대시키거나 극대화할 수 있게 한다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)을 집속시킬 수 있다. 하전 입자 빔의 하전 입자들에 대한 대물 렌즈(340)의 집속 효과는 축(304)에 더 가까운 하전 입자 빔(302) 내의 하전 입자들보다 축(304)으로부터 더 멀리 변위된(그에 따라 대물 렌즈(340)의 전극들에 더 가까운) 하전 입자들에서 더 크다. 그래서, 대물 렌즈(340)의 집속 효과는 축(304)으로부터 더 멀리 하전 입자들의 보다 큰 변위를 달성한다. 집광 렌즈(320)는 하전 입자 빔(302)의 소정 비율이 예를 들면, 하전 입자 빔(302)의 60 % 미만, 바람직하게는 50 % 미만, 더욱 선택적으로는 40 % 미만이 어퍼처 본체(350)를 통과하도록 빔 각도(β) 또는 크로스오버 지점(C2)의 위치를 설정할 수 있다. 몇몇 적용의 경우, 어퍼처를 통과하는 비율은 낮게는 20 % 또는 심지어는 10 %일 수도 있다. 어퍼처 본체(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302) 내의 하전 입자들의 분포는 하전 입자 빔(302)의 중심에서보다 하전 입자 빔(302)의 에지들에서 덜 균일할 수 있다. 어퍼처 본체(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302) 내의 하전 입자들의 분포는 예를 들면, 가우스 분포일 수 있다. 이러한 하전 입자 빔(302)을 어퍼처 본체(350)를 통과시키는 것은 하전 입자 빔(302)의 에지들을 제거하도록 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한할 수 있다. 그래서, 하전 입자 빔(302)의 중심만이 어퍼처 본체(350)를 통과할 수 있다. 이는 어퍼처 본체(350)의 업빔에서의 하전 입자 빔(302)과 비교하여 어퍼처 본체(350)의 다운빔에서의 하전 입자 빔(302)의 균일성의 개선으로 이어질 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 보다 작은 비율만을 어퍼처 본체(350)를 통과시키는 것은 샘플(208)에 도달하는 전류도 제한할 수 있는데, 이는 몇몇 적용에서는 유익할 수 있다.

어퍼처 본체(350)는 바람직하게는 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된다. 어퍼처 본체(350)는 집광 렌즈의 업빔 및 소스 렌즈(310)의 다운빔에 배치될 수 있다. 어퍼처 본체(350)를 집광 렌즈의 다운빔에 구비하는 것은, 이 구성에서는 빔과 그 빔 스팟의 보다 우수한 제어가 달성될 수 있기 때문에 바람직할 수 있다. 어퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 적어도 일부를 통과시키기 위한 것이다. 어퍼처 본체(350)는 예를 들면, 도 3a의 고밀도 모드와 도 3b의 저밀도 모드 양자 모두에서 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한할 수 있다. 몇몇 상황에서는, 어퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기를 제한하지 않고, 하전 입자 빔(302) 전부가 어퍼처 본체(302)를 통과할 수 있다. 하전 입자 빔(302)이 어퍼처 본체(350)의 업빔에서 발산할 때, 어퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 빔 각도에 영향을 미칠 수 있으며, 도 3b로부터 분명하듯이, 어퍼처 본체(350)의 업빔에서의 빔 각도(β)가 어퍼처 본체(350)의 다운빔에서의 빔 각도(β')보다 크게 된다.

선택적으로, 블랭킹 전극(330)은 어퍼처 본체(350)의 업빔에 배치된다. 블랭킹 전극(330)은 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치될 수 있다. 하전 입자 빔(302)의 어떠한 부분도 예를 들면, 샘플(208) 쪽으로 어퍼처 본체(350)를 통과하는 것을 방지하도록 블랭킹 전극(300)은 하전 입자 빔(302)을 축(304)으로부터 멀어지게 편향시킬 수 있다.

대물 렌즈(340)는 어퍼처 본체(350)의 다운빔에 배치된다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)의 초점을 조정하도록 제어 가능하다. 하전 입자 빔(302)의 초점을 조정하기 위해 대물 렌즈(340)를 사용함으로써 샘플(208) 상에의 하전 입자 빔(302)의 입사에 의해 형성되는 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)가 조정된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 예를 들면 고밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)가 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)보다 작도록 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)의 초점을 조정하도록 제어 가능할 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들면 저밀도 모드에서, 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)가 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)보다 크도록 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)을 조작하도록 제어 가능할 수 있다. 이는 예를 들면, 도 3b에 도시되어 있다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)의 초점을 샘플(208)의 업빔의 크로스오버 지점(C3)으로 조정하도록 제어 가능하며, 그래서 빔 스팟의 측방향 크기(또는 직경)는 대물 렌즈(340)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기(또는 직경)보다 크게 될 수 있다. 바람직하게는, 크로스오버 지점(C3)은 플러드 컬럼(300)의 최종 요소의 업빔에, 예를 들면 플러드 컬럼(300)의 필드 렌즈(370)의 업빔에 위치된다. 크로스오버 지점(C3)을 생성하면 크로스오버 지점(C3)이 생성되지 않는 상황과 비교하여 샘플(208)에서의 빔 스팟의 측방향 크기를 증대시킬 수 있다. 이는 크로스오버 지점(C3)이 대물 렌즈(340)의 바로 다운빔에서 발산하는 하전 입자 빔(208)의 (가상) 초점보다 플러드 컬럼(300)의 최종 요소에 더 가깝게 위치될 수 있기 때문에 달성될 수 있다. 그래서, 1 mm 초과, 예를 들면 최대 20 mm, 및 심지어는 50 mm의 빔 스팟이 달성될 수 있다.

크로스오버 지점(C3)은 i) 축(304)을 따라서 크로스오버 지점(C3)과 샘플(208)의 표면 사이의 거리 d'과 ii) 축(304)을 따라서 대물 렌즈(340)의 중심과 크로스오버 지점(C3) 사이의 거리 d의 비 d'/d가 1 초과, 바람직하게는 1.2 초과, 더욱 바람직하게는 1.5 초과, 특히 바람직하게는 2 초과가 되도록 위치될 수 있다. 비 d'/d는 1 내지 10, 바람직하게는 1.2 내지 6, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 4, 특히 바람직하게는 2 내지 3의 범위일 수 있다. 즉, 대물 렌즈(340)에 의한 하전 입자 빔(302)의 배율(대물 렌즈(340)로부터 샘플(208)의 표면까지)은 1 내지 10, 바람직하게는 1.2 내지 6, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 4, 특히 바람직하게는 2 내지 3의 범위일 수 있다.

선택적으로, 플러드 컬럼(300)은 스캐닝 전극들(360), 예를 들면 한 쌍의 스캐닝 전극(360)을 포함할 수 있다[스캐닝 편향기(360) 또는 스캐닝 요소(360)로 지칭될 수 있음]. 스캐닝 전극들(360)은 어퍼처 본체(350)의 다운빔에 배치 또는 위치될 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(340)의 업빔에 배치 또는 위치될 수 있다. 혹은, 스캐닝 전극들(360)은 대물 렌즈(340)의 다운빔에, 예를 들면 대물 렌즈(340)와 필드 렌즈(370)의 사이에, 또는 필드 렌즈(370)의 다운빔에 배치될 수 있다.

스캐닝 전극들(360), 바람직하게는 한 쌍의 스캐닝 전극(360)(즉, 스캐닝 편향기)은 예를 들면 고밀도 모드에서 샘플(208)을 가로질러 하전 입자 빔(302)을 스캔하도록 제어 가능할 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 하전 입자 빔(302)을, 예를 들면 1차원으로(도 3a에서는 위에서 아래로) 가변적으로 편향시키도록 제어 가능할 수 있다. 선택적으로, 샘플(208)을 가로질러 하전 입자 빔(302)을 스캔하도록 축(304)의 주위에서 각도적으로 변위된 하전 입자 빔(302)을 가변적으로 편향시키기 위해 추가의 스캐닝 전극들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 바람직하게는 하전 입자 빔(302)이 직교하는 2차원으로 스캔되도록 각 쌍은 샘플 표면 위로 상이한 방향을 따라 하전 입자 빔(302)을 스캔할 수 있다. 샘플(208)을 스캔하기 위해 스캐닝 전극들을 사용하여 하전 입자 빔(302)을 편향시키는 것이 정지된(즉, 스캔되지 않은) 하전 입자 빔(302)에 대해 샘플(208)을 이동시키는 것보다 빠를 수 있다. 스캐닝에 의해 달성되는 고속화는 전동 스테이지(209) 및 샘플(208)과 비교하여 하전 입자들의 보다 작은 관성에 기인할 수 있다. 특히 (도 3a의 고밀도 모드에서와 같이) 샘플(208) 상의 빔 스팟이 상대적으로 작은 상황들에서는, 그에 따라 샘플(208)(또는 적어도 플러딩이 필요한 샘플(208)의 부분)의 보다 빠른 하전 입자 플러딩을 달성하기 위해 스캐닝 전극들(360)을 사용하는 것이 유용할 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들면 저밀도 모드에서, 스캐닝 전극들(360)은 하전 입자 빔(302)을 조작하지 않도록 제어 가능할 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 하전 입자 빔(302)을 편향시키지 않도록 하전 입자 빔(302)의 빔 경로를 유지 또는 보존하도록 제어 가능할 수 있다. 스캐닝 전극들(360)은 예를 들면, 플러드 컬럼(300)의 저밀도 작동 모드에서 이러한 방식으로 제어 가능할 수 있다. (도 3b의 저밀도 모드에서와 같이) 샘플(208) 상의 빔 스팟이 상대적으로 큰 상황들에서, 스캐닝 전극들(360)의 사용은 샘플(208) 상의 빔 스팟의 가능한 최대 크기를 축소시킬 수 있다. 이는 하전 입자 빔(302)을 편향시키는 것은 하전 입자 빔(208)과 플러드 컬럼의 최종 요소 사이에 간극을 필요로 할 수 있기 때문이다. 스캐닝 전극들(360)의 사용은 그래서, 예를 들면 도 3b의 저밀도 모드에서 샘플(208) 상의 빔 스팟의 측방향 크기를 최대화하는 데 역효과를 낼 수 있다.

샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 플러드 컬럼(300)이 제공될 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스(301)를 포함한다. 플러드 컬럼(300)은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 소스 렌즈(301)를 더 포함한다. 플러드 컬럼(300)은 소스 렌즈(301)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 더 포함한다. 플러드 컬럼(300)은 소스 렌즈(310)의 다운빔에, 바람직하게는 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된 어퍼처 본체(330)를 더 포함한다. 어퍼처 본체(350)는 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키기 위한 것이다. 플러드 컬럼(300)은 컨트롤러(50)를 더 포함한다. 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플(208)의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼(300)을 선택적으로 작동시킨다. 소스 렌즈(301)는 하전 입자 빔(302)을 집광 렌즈(320)의 업빔의 크로스오버 지점(C1)에 집속시키고 크로스오버 지점(C1)의 위치를 빔 경로를 따라 가변적으로 설정하도록 제어 가능할 수 있다.

플러드 컬럼(300)을 사용한 샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 제공될 수 있다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하는 단계를 포함한다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 소스 렌즈(310)를 사용하여 방출된 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 가변적으로 설정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 소스 렌즈(310)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 빔 각도를 조정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된 어퍼처 본체(350)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키는 단계를 더 포함한다.

플러드 컬럼(300)을 사용한 샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 또한 제공될 수 있다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하는 단계를 포함한다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 조정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된 어퍼처 본체(350)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 샘플(208)의 상대적으로 작은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 고밀도 모드와 샘플(208)의 상대적으로 넓은 영역의 하전 입자 플러딩을 위한 저밀도 모드로 플러드 컬럼(300)을 선택적으로 작동시키는 단계를 더 포함한다.

플러드 컬럼(300)을 사용한 샘플(208)의 하전 입자 플러딩을 위한 방법이 또한 제공될 수 있다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)를 사용하여 빔 경로를 따라 하전 입자 빔(302)을 방출하는 단계를 포함한다. 본 방법은 하전 입자 소스(301)의 다운빔에 배치된 집광 렌즈(320)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 빔 각도(α)를 조정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 집광 렌즈(320)의 다운빔에 배치된 어퍼처 본체(350)를 사용하여 하전 입자 빔(302)의 일부를 통과시키는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 샘플(208)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기가 대물 렌즈(240)에서의 하전 입자 빔(302)의 측방향 크기보다 크도록, 대물 렌즈(340)를 사용하여 하전 입자 빔(302)을 샘플(208)의 업빔의 크로스오버 지점(C3)에 집속시키는 단계를 더 포함한다.

전술된 바와 같이, 플러드 컬럼(300)은 어퍼처 본체(350)의 다운빔에 대물 렌즈(340)를 포함할 수 있다. 플러드 컬럼(300)은 또한 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된 바와 같이 스캐닝 요소(360) 또는 스캐닝 편향기(360) 및 필드 렌즈(370)와 같은 하전 입자 빔(302)의 조작을 위한 추가 구성 요소를 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 대물 렌즈(340)는 어퍼처 본체(350)의 다운빔에 위치한다. 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)에 초점을 맞추거나 초점을 흐리게 할 수 있다. 앞서 도 3a 및 3b를 참조하여 설명한 바와 같이, 집광 렌즈(320) 및 대물 렌즈(340)는 하전 입자 빔(302)을 제어하여 샘플(208)의 스팟 크기를 변경하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈(340)의 다운빔에 배치된 필드 렌즈(370)는 전술된 바와 같이 필드 렌즈와 샘플(208) 사이의 전기장의 세기를 설정하는 데 사용될 수 있다. 필드 렌즈(370)는 샘플에 의해 생성되고 샘플로부터 방출되는 2차 전자를 억제 및/또는 추출할 수 있다. 이 전기장은 샘플(208)로 향하는 하전 입자에 영향을 미쳐, 하전 입자 플러딩 동안 샘플(208)의 대전 속도 및 대전 레벨[즉, 하전 입자 플러딩 후 전기 접지에 대한 샘플(208)의 최대 전압 측면에서]에 영향을 미친다.

도 4는 어퍼처 본체(350) 및 실시예에 따라 어퍼처 본체(350)의 다운빔이 될 수 있는 플러드 컬럼(300) 구성요소를 개략적으로 도시한다. 다운빔 구성 요소는 스캐닝 편향기(501), 접지면(503), 대물 렌즈(504) 및 최종 렌즈 배열체(505)를 포함할 수 있다. 플러딩 작동 동안, 하전 입자의 플러딩 빔은 빔 경로(304)를 따라 다운빔 구성요소를 통해 샘플(208)로 이동한다. 빔 경로(304)는 축(304)과 동일할 수 있다.

스캐닝 편향기(501)는 어퍼처 본체(350)와 접지면(503) 사이의 빔 경로(304)에 배치될 수 있다. 스캐닝 편향기(501)는 플러딩 빔의 경로를 변경 및 제어하도록 배치될 수 있다. 스캐닝 편향기(501)는 공지된 기술에 따라, 플러딩 빔을 편향시키기 위한 전기장을 생성하기 위한 전극을 포함할 수 있다. 스캐닝 편향기(501)는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 전술한 스캐닝 전극(360)과 동일할 수 있다. 스캐닝 편향기(501)는 빔 경로(304) 주위에 배치될 수 있는 전극을 가질 수 있다. 전극들은 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 편향기의 전극들은 독립적으로 제어되거나 함께 제어될 수 있다. 편향기 전극은 전압 공급 또는 공통 전압 공급에 독립적으로 연결될 수 있다.

접지면(503)은 어퍼처 본체(350)와 대물 렌즈(504) 사이의 빔 경로에 위치한다. 접지면(503)은 플러딩 빔이 통과할 수 있도록 중앙 어퍼처를 갖는 환형 금속 디스크일 수 있다. 접지면(503)은 국부적인 접지 전위에 있을 수 있으며, 이는 0V일 수 있다. 접지면(503)의 효과는 스캐닝 편향기(501)에 의해 생성된 전기장으로부터 접지면(503)으로부터의 다운빔 영역을 실질적으로 차폐하는 것일 수 있다. 접지면(503)이 사용되지 않는 경우, 스캐닝 편향기(501)에 의해 생성된 전기장은 스캐닝 편향기(501)와 대물 렌즈(504) 사이의 영역으로 확장될 수 있다. 이로 인해 이 영역의 전기장이 회전 비대칭(rotationally asymmetric)(즉, 대칭이 아님)이 될 수 있다. 그 결과, 플러딩 작동 중에 샘플(208)의 플러딩 빔 스팟이 회전 비대칭이 될 수 있다. 이러한 플러딩 빔 스팟의 변형은 플러딩 빔 스팟을 저하시킬 수 있다. 이러한 변형은 플러딩 빔 스팟에 의한 플러딩 과정 및/또는 플러딩 성능을 저하시킬 수 있다. 특히, 비대칭은 빔 내 전류 밀도의 균일성을 저하시킬 수 있다.

실시예에서, 접지면(503) 및 스캐닝 편향기(501)는 사실상 플러딩 빔을 조작하기 위한 동일한 구성 요소의 일부일 수 있다. 즉, 접지면(503)은 사실상 편향기의 다운빔 표면일 수 있다. 따라서 접지면(503)의 존재는 스캐닝 편향기(501)의 작동을 보완할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 플러드 컬럼의 구성 요소 중 적어도 일부는 하우징(506)에 의해 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(506)은 어퍼처 본체(350)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하우징(506)은 또한 스캐닝 편향기(501)를 포함한다. 바람직하게는, 하우징(506)은 또한 접지면(503)을 포함한다. 하우징(506)의 다운빔 단부는 접지면(503)에 위치할 수 있다. 접지면(503)은 하우징(506)의 일부일 수 있다. 플러드 컬럼 내의 부피 및/또는 위치 제한으로 인해, 하우징(506)이 접지면(503)의 다운빔을 연장하는 것은 비실용적이며 심지어 불가능할 수도 있다. 이는 예를 들어, 주 컬럼에 대한 플러드 컬럼의 위치 때문일 수 있다. 특히, 이는 예를 들어, 전자-광학 설계의 일부 및 그 요소의 주 챔버의 인터페이스에 대한 주 챔버의 벽에 대한 위치, 예를 들어, 전자-광학 설계의 일부 및 그 요소의 위치 때문일 수 있다. 즉, 하우징(506)이 플러드 컬럼의 전자-광학 경로[예를 들어, 접지면(503)]에서 특정 위치의 다운빔을 연장하는 경우, 하전 입자 장치의 다른 구성요소에 대한 구성 및/또는 성능 타협이 이루어져야 할 수 있다. 따라서, 그러한 실시예에서, 하우징(506)은 접지면(503)의 업빔만을 연장할 수 있고, 즉 접지면(503)의 다운빔은 연장하지 않을 수 있다. 하우징(506)의 효과는 하우징(506)에 의해 구성되는 빔 경로(304)의 일부를 차폐하는 것일 수 있다. 따라서, 하우징(506)이 플러드 컬럼의 하전 입자 빔 경로의 특정 위치[예를 들어, 접지면(503)]까지 아래로 연장되고 더 이상 연장되지 않을 때, 접지면(503)과 같은 특정 위치의 업빔인 빔 경로(304)의 전부가 하우징(506)에 의해 차폐될 수 있다. 하우징(506)은 다운빔 단부를 가질 수 있다. 제한된 부피를 고려하여, 메인 챔버의 벽에 대응할 수 있는 하우징의 접지면(503) 및/또는 다운빔 단부와 같은 플러드 컬럼 내 빔 경로의 특정 위치에 차폐를 제공할 때, 차폐는 유리할 수 있다. 차폐는 메인 챔버 외부의 플러드 컬럼의 차폐로 제한되며, 메인 챔버 내부로 확장되지 않는다. 따라서, 하우징의 다운빔 단부는 메인 챔버의 벽에 대응할 수 있다. 하우징은 메인 챔버의 벽에서 종단되는 챔버 벽을 가질 수 있다. 앵커 본체는 하우징(506)의 다운빔 단부에 위치할 수 있다.

차폐를 제공하기 위해, 하우징(506) 벽은 높은 투과성을 갖는 합금으로 구성될 수 있다. 하우징(506) 벽은 뮤-금속(mu-metal)으로 구성될 수 있다. 하우징(506) 벽은 빔을 차폐하기에 적합한 두께를 갖도록 구성될 수 있다. 하우징(506) 벽은 뮤 금속 합금, 또는 뮤 금속보다 낮은 투과성을 가지지만 충분한 차폐를 제공하는 합금을 포함할 수 있다. 이러한 합금은 뮤 금속보다 저렴할 수 있다. 뮤-금속이 사용되는 경우보다 하우징(506) 벽의 두께가 더 커서, 효과적인 차폐가 여전히 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 차폐는 챔버 벽 내부 및 챔버 벽으로부터 떨어져 있는 차폐 벽에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 제한된 부피를 고려할 때, 이러한 배열은 불가능하지는 않더라도 비실용적일 수 있다. 따라서 챔버 벽이 차폐 역할을 하는 것이 유리하다.

대물 렌즈(504)는 플러딩 빔의 감속에 기여하도록 구성될 수 있다. 빔 경로(304)의 방향에서, 대물 렌즈(504)는 높은 종횡비를 가질 수 있다. 대물 렌즈(504)는 정전식 렌즈, 즉 E-필드 렌즈일 수 있다. 대물 렌즈(504)의 전극은 모놀리식 티타늄(monolithic titanium)을 포함할 수 있다. 높은 종횡비를 갖는 경우, 대물 렌즈(504)는 빔 경로(304)를 따라 연장될 수 있다. 따라서 대물 렌즈(504)는 빔 경로(304)를 따라 연장되는 부분에 정전식 차폐를 유리하게 제공한다. 본 문서 전체에서 정전식 렌즈에 대한 언급은 보다 일반적으로 정전식 렌즈 기능에 기여하는 구조물을 지칭할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 렌징(lensing) 기능은 둘 이상의 렌즈 본체 사이에 생성된 전기장으로 인해 발생할 수 있으며, 따라서 그 작동 전위에서 작동하는 하나 이상의 렌즈로 구성된다. 이에 대해서는 보다 상세히 후술한다.

최종 렌즈 배열체(505)는 샘플(208)에 인접할 수 있다. 최종 렌즈 배열체(505)는 정전식 렌즈, 즉 E-필드 렌즈일 수 있다. 최종 렌즈 배열체(505)의 전극은 모놀리식 티타늄으로 구성될 수 있다.

대물 렌즈(504) 및 최종 렌즈 배열체(505)는 각각 앞서 설명한 대물 렌즈(340) 및 필드 렌즈일 수 있다. 빔 경로(304)의 방향에서, 대물 렌즈(504)는 최종 렌즈 배열체(505)의 업빔일 수 있다. 대물 렌즈(504)는 최종 렌즈 배열체(505)로부터 분리될 수 있다.

대물 렌즈(504) 및 최종 렌즈 배열체(505)는 함께 렌즈 배열체(504, 505)로 지칭될 수 있다. 렌즈 배열체(504, 505)는 렌즈 배열체(504, 505)의 앵커 본체로부터 다운빔을 연장하는 하나 이상의 렌즈 지지체(502, 507)에 의해 제 위치에 고정된다. 앵커 본체는 렌즈 지지체(502, 507)를 직접 지지하거나 고정하는 요소 또는 요소의 배열일 수 있다. 앵커 본체의 유일한 기능은 렌즈 지지체(502, 507)를 고정하는 것일 수 있다. 또는, 앵커 본체는 렌즈 지지체(502, 507)를 고정하는 것 이외에 다른 기능을 가질 수도 있다. 따라서, 앵커 본체는 하우징(506) 내에 구성될 수 있다. 앵커 본체는 어퍼처 본체(350) 및 접지면(503)과 같이 하우징(506)이 구성하는 임의의 구성 요소일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 특히, 하나 이상의 렌즈 지지체(502, 507)는 하우징(506)의 일부일 수 있는 어퍼처 본체(350) 또는 접지면(503)으로부터 다운빔을 연장할 수 있다. 따라서, 렌즈 배열체(504, 505)는 예를 들어, 앵커 본체를 통해 연결된 하나 이상의 렌즈 지지체(502, 507)에 의해 하우징(506)에 매달려 있다. 즉, 앵커 본체는 렌즈 지지체(502, 507)를 하우징(506)에 연결할 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 하우징(506)으로부터 대물 렌즈(504)로 연장되는 제1 부분(502)을 포함할 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 또한 대물 렌즈(504)로부터 최종 렌즈 배열체(505)까지 연장되는 제2 부분(507)을 포함할 수 있다. 각 렌즈 지지체의 제1 부분(502)은 대물 렌즈(504)와 하우징(506) 사이의 분리를 정의할 수 있다. 각 렌즈 지지체의 제2 부분(507)은 최종 렌즈 배열체(505)과 대물 렌즈(504) 사이의 분리를 정의할 수 있다. 따라서 하나 이상의 렌즈 지지체(502, 507)는 대물 렌즈(504)와 최종 렌즈 배열체(505)를 서로에 대해 상대적으로, 및 하우징(506)에 대해 상대적으로 위치시키도록 구성된다.

하나 이상의 렌즈 지지체(502, 507)는 렌즈 배열체(504, 505)를 빔 경로(304)를 따라 그 위치에 고정하는 데 필요하다. 실시예에 따른 각 렌즈 지지체(502, 507)는 하우징(506)으로부터 빔 경로(304)를 따라 연장된다. 실시예에 따른 하나 이상의 렌즈 지지체(502, 507)를 사용하는 것이 렌즈 배열체(504, 505)를 지지하기 위한 다른 기술보다 바람직할 수 있다. 특히, 전술된 바와 같이, 플러드 컬럼 내의 부피 제한은 하우징(506)이 접지면(503)으로부터 다운빔을 연장하는 것을 방해할 수 있다. 즉, 하우징(506)이 접지면(503)으로부터 렌즈 배열체(504, 505)로 다운빔을 연장하는 경우, 하우징(506)이 차지하는 부피는 장치 내의 다른 구성 요소에 상당한 설계 및/또는 성능 타협을 강요할 수 있다. 부피 및 위치 제한뿐만 아니라 이동 요구 사항으로 인해, 렌즈 배열체(504, 505)의 다른 유형의 지지 구조체[예: 빔 경로(304)에 직교하는 지지 구조체]를 사용하지 못할 수도 있다.

실시예에 따른 하나 이상의 렌즈 지지체(502, 507)는 플러드 컬럼의 작동에 대한 간섭이 최소화되도록 구성될 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)의 다른 부분은 접지면(503), 대물 렌즈(504) 및 최종 렌즈 배열체(505)와 접촉할 수 있다. 접지면(503), 대물 렌즈(504) 및 최종 렌즈 배열체(505) 각각 사이에는 큰 전위차가 있을 수 있다. 동일한 렌즈 지지체(502, 507)가 상이한 작동 전압에서 구성요소와 접촉하기 위해, 실시예들에 따른 각 렌즈 지지체(502, 507)는 전기 절연체일 수 있다. 따라서 접지면(503), 대물 렌즈(504) 및 최종 렌즈 배열체(505)의 상이한 전압에서의 작동은 각 렌즈 지지체(502, 507)와의 물리적 접촉에 의해 실질적으로 영향을 받지 않을 것이다.

파워, 플러딩 스팟 크기, 샘플에서 플러딩 빔의 스팟 위치 등과 같은 플러딩 빔의 특성이 중요하다. 플러딩 빔의 특성을 제어할 수 있는 정확도 또한 중요하다. 각 렌즈 지지체(502, 507)가 전기 절연체라는 것의 문제점은, 시간이 지남에 따라 렌즈 지지체(502, 507)의 표면에 전하가 축적될 수 있다는 것이다. 플러딩 빔 경로(304) 근처의 표면에 축적된 전하로 인한 전기장은 잠재적으로 플러딩 빔 경로(304)에 영향을 미칠 수 있다. 이는 성능 사양에 대한 플러딩 빔의 다른 파라미터 및/또는 설정을 달성할 수 있는 능력과 같은 플러딩 빔의 작동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 실시예들은 예를 들어, 샘플의 플러딩 표준을 달성하기 위해 충분한 정확도로 플러딩 빔을 제어할 수 있는 기술을 포함한다. 특히, 실시예에 따른 각 렌즈 지지체(502, 507)는 그 표면에 축적된 전하가 플러딩 빔 경로(304)에 거의 또는 실질적으로 영향을 미치지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 각 렌즈 지지체(502, 507)는 상대적으로 좁은 세장형 구조일 수 있다. 이는 플러딩 빔 경로(304) 부근에서 대전될 수 있는 렌즈 지지체(502, 507) 표면의 양을 감소시킨다.

적어도 도 4에 도시된 바와 같이, 각 렌즈 지지체(502, 507)의 일부는 플러딩 빔 경로(304)의 적어도 일부의 직접적인 가시선에 있을 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)의 표면이 플러딩 빔 경로(304)의 적어도 일부의 직접적인 가시선에 있는 정도를 줄이기 위해, 대물 렌즈(504)의 일부가 최종 렌즈 배열체(505)로부터 떨어진 방향으로 빔 경로(304)를 따라 연장되도록 구성될 수 있다. 이는 접지면(503)일 수 있는 하우징(506)의 다운빔 단부와 대물 렌즈(504)의 업빔 단부 사이의 분리를 감소시킨다. 이러한 효과는 또한 렌즈 지지체(502, 507)의 표면과 직접적인 가시선에 있는 플러딩 빔 경로(304)의 길이를 줄이는 데에도 도움이 된다. 따라서, 플러딩 빔 상에 있는 각 렌즈 지지체(502, 507) 표면의 대전 범위가 감소된다. 대물 렌즈(504) 및 최종 렌즈 배열체(505)는 접지면(503)과 샘플(208) 사이의 플러딩 빔 경로(304)의 길이 방향 범위의 50% 내지 90% 사이를 둘러싸도록 구성될 수 있다.

각 렌즈 지지체(502, 507) 및 렌즈 배열체(504, 505)는 사용 시, 렌즈 지지체(502, 507) 표면의 대전이 경로, 초점 및/또는 수차 측면에서 플러딩 빔에 실질적인 영향을 미치지 않도록 기하학적으로 형성되고 플러딩 빔 경로(304) 및 서로에 대하여 배치될 수 있다.

실시예들은 단일 렌즈 지지체(502, 507)의 사용을 포함한다. 그러나, 실시예들은 복수의 렌즈 지지체(502, 507)를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 렌즈 배열체(504, 505)를 하우징(506)에 보다 안전하게 부착할 수 있기 때문이다. 렌즈 지지체(502, 507)의 수는 2개, 3개 또는 그 이상일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 렌즈 지지체(502, 507)는 상이한 구조를 가질 수 있다. 도 4의 좌측에 있는 렌즈 지지체(502, 507)는 원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있으며, 예를 들어 솔리드(solid) 원통형일 수 있다. 도 4의 우측의 렌즈 지지체(502, 507)는 중공형 구조일 수 있으며, 예를 들어 튜브일 수 있다. 우측의 렌즈 지지체(502, 507)의 외부 둘레는 원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 좌측의 렌즈 지지체(502, 507)는 우측의 렌즈 지지체(502, 507)보다 외형 치수, 즉 외경 또는 폭이 더 작다. 좌측의 렌즈 지지체(502, 507)의 장점은 우측의 렌즈 지지체(502, 507)보다 전하 축적을 위한 외부 표면이 더 작다는 것이다. 우측의 렌즈 지지체(502, 507)의 장점은 좌측의 렌즈 지지체(502, 507)보다 더욱 견고한 구조라는 것이다. 우측의 렌즈 지지체(502, 507)의 또 다른 장점은 관형 구조의 중앙 채널이 렌즈 배열체(504, 505)에 전원 공급을 제공하는 전선/케이블의 통로로 사용될 수 있어, 케이블로부터 플러딩 빔 경로를 효과적으로 차폐할 수 있다는 것이다. 상이한 구조를 갖는 렌즈 지지체(502, 507)를 사용하면, 임의의 부피 및/또는 위치 제한을 감안하여 렌즈 지지체(502, 507)를 제공하는 방법에 대한 옵션이 증가한다.

도 5a는 일 실시예에 따른 렌즈 지지체(502, 507)의 대안적인 구현을 도시한다. 렌즈 지지체(502, 507)는 두 개의 렌즈 지지체(502, 507)를 포함한다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 서로 동일할 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 렌즈 지지체(502, 507)와 동일할 수 있다. 즉, 각 렌즈 지지체(502, 507)는 원형 또는 직사각형 단면을 갖는 세장형 구조일 수 있으며, 예를 들어 솔리드 원통형일 수 있다. 유리하게, 지지체의 표면에 대한 전하 축적의 영향은 유사하므로, 플러딩 빔 경로에 대한 영향은 실질적으로 동일하다. 또한, 두 개의 세장형 구조물이 있는 경우 빔 경로에 노출된 구조물의 표면적이 최소화되지는 않더라도 감소한다.

도 5b는 실시예에 따른 렌즈 지지체(502, 507)의 또 다른 대안적 구현을 도시한다. 렌즈 지지체(502, 507)는 두 개의 렌즈 지지체(502, 507)를 포함한다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 서로 동일할 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 렌즈 지지체(502, 507)와 동일할 수 있다. 즉, 각 렌즈 지지체(502, 507)는 세장형 구조일 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 튜브와 같은 중공형 구조 또는 솔리드 구조일 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)의 외부 둘레는 원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 유리하게도, 지지체의 표면에 대한 전하 축적의 영향은 유사하므로, 플러딩 빔 경로에 대한 영향은 실질적으로 동일하다. 지지 구조체 중 하나 이상이 중공형 튜브인 경우, 케이블을 배치하는 데 더 많은 옵션이 존재한다.

도 6a는 실시예에서 대물 렌즈(504)를 통과하는 평면도 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 6a는 도 4에 도시된 실시예에서 대물 렌즈(504)를 통과하는 단면도일 수 있다. 대물 렌즈(504)는 플러딩 빔(304)이 대물 렌즈(504)를 통과할 수 있는 어퍼처(701)를 포함한다. 어퍼처(701)는 회전 대칭적일 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 좌측의 렌즈 지지체(502, 507)의 외부 둘레는 단면이 실질적으로 정사각형일 수 있다. 우측의 렌즈 지지체(502, 507)의 외부 둘레는 단면이 실질적으로 원형일 수 있다. 따라서 렌즈 지지체(502, 507)의 구현은 비대칭이다. 렌즈 지지체(502, 507)의 비대칭 구현을 사용하면, 부피 및/또는 위치 제한이 주어질 때 렌즈 배열체(504, 505)를 지지할 수 있는 방법에 더 많은 유연성이 제공된다. 각 렌즈 지지체(502, 507)의 대전이 플러딩 빔에 영향을 미치는 상이한 정도는 어퍼처 본체(350)의 다운빔 구성 요소에 의해 무시할 수 있거나 보상될 수 있다.

도 6b는 다른 실시예에서 대물 렌즈(504)를 관통하는 평면도 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 6b는 도 5b에 도시된 실시예에서 대물 렌즈(504)를 통과하는 단면도일 수 있다. 대물 렌즈(504)는 플러딩 빔(304)이 대물 렌즈(504)를 통과할 수 있는 어퍼처(701)를 포함한다. 어퍼처(701)는 회전 대칭적일 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 렌즈 지지체(502, 507)의 외부 둘레는 둘 모두 실질적으로 원형의 단면을 가질 수 있다. 도 6b의 렌즈 지지체(502, 507)는 도 6a의 렌즈 지지체(502, 507)보다 더 큰 직경/폭을 가질 수 있다. 따라서, 도 6b의 렌즈 지지체(502, 507)는 도 6a의 렌즈 지지체(502, 507)보다 구조적으로 더 견고할 수 있다. 그러나, 도 6a의 렌즈 지지체(502, 507)는 플러딩 빔에 영향을 주는 더 큰 대전 가능한 표면을 가질 수 있다. 도 6b의 렌즈 지지체(502, 507)의 구현은 대칭적이다. 렌즈 지지체(502, 507)의 대칭적 구현을 사용하면 각 렌즈 지지체(502, 507)의 대전이 플러딩 빔에 거의 동일한 정도로 영향을 미치도록 보장된다. 따라서, 플러딩 빔에 대한 대전의 영향은 무시할 수 있고/있거나 어퍼처 본체(350)의 다운빔 구성 요소에 의해 보상될 수 있다. 서로 실질적으로 동일한 렌즈 지지체(502, 507)를 사용하는 것도 구조적 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 렌즈 지지체(502, 507)의 강도 및 안정성이 동일하면 진동 교란(vibrational disturbances)에 대한 렌즈 배열체(504, 505)의 응답이 향상될 수 있다.

도 6c는 다른 실시예에서 대물 렌즈(504)를 통과하는 평면도 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 대물 렌즈(504)는 플러딩 빔(304)이 대물 렌즈(504)를 통과할 수 있는 어퍼처(701)를 포함한다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 3개의 렌즈 지지체(502, 507)가 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)의 외부 둘레는 단면이 실질적으로 정사각형일 수 있다. 또는, 각 렌즈 지지체(502, 507)의 외부 둘레는 각 렌즈 지지체(502, 507)의 구조적 안정성 및 강도를 증가시키기 위해 단면에서 실질적으로 직사각형일 수 있다. 모든 지지체는 튜브형일 수 있다. 모든 렌즈 지지체(502, 507)는 실질적으로 동일할 수 있다. 또는, 다른 렌즈 지지체(502, 507)가 사용될 수 있다. 두 개 이상의 렌즈 지지체(502, 507)를 사용하는 것의 장점은 렌즈 배열체(504, 505)가 보다 강력하고 안정적인 지지체를 제공받는 것을 포함할 수 있다는 것이다. 단점은, 렌즈 지지체(502, 507)가 더 많은 부피를 차지하고 대전 가능한 표면의 양이 증가하는 것을 포함할 수 있다.

따라서, 실시예들은 렌즈 지지체(502, 507)의 다수의 상이한 배열을 포함한다. 특히, 실시예들은 빔 경로(304)의 대향하는 측면에 배치된 2개의 렌즈 지지체(502, 507)를 포함한다. 대안적으로, 실시예들은 빔 경로(304) 주위에 배치된 3개 이상의 렌즈 지지체(502, 507)를 포함한다. 3개 이상의 렌즈 지지체(502, 507)는 빔 경로(304)를 중심으로 등거리 각도로(angularly equidistant) 배열될 수 있다. 복수의 렌즈 지지체(502, 507)를 갖는 실시예에서, 렌즈 지지체(502, 507)는 빔 경로(304)로부터 실질적으로 등거리에 방사상으로 배치될 수 있다. 렌즈 지지체(502, 507)의 회전 대칭 배열은 렌즈 지지체(502, 507)의 대전에 의해 플러딩 빔의 대칭성이 영향을 받는 정도를 감소시킬 수 있다. 각 렌즈 지지체(502, 507)는 빔 경로(304)에 가장 근접한 방사형 표면 부분을 가질 수 있고, 렌즈 지지체(502, 507)의 방사형 표면 부분은 빔 경로(304)로부터 실질적으로 등거리로 방사상 배치될 수 있다. 복수의 렌즈 지지체(502, 507)를 갖는 실시예에서, 렌즈 지지체(502, 507)의 단면적은 유사할 수 있다. 따라서, 각 렌즈 지지체(502, 507)는 실질적으로 동일한 치수, 즉 직경, 폭 및/또는 길이를 가질 수 있다.

실시예들은 어퍼처 본체(350)로부터의 다운빔 구성 요소의 다수의 상이한 구성을 포함한다. 예를 들어, 접지면(503)과 대물 렌즈(504)의 가장 업빔 부분 사이의 빔 경로(304)를 따른 이격은 2mm 내지 30mm, 바람직하게는 6mm 내지 12mm 범위 내에 있을 수 있다. 접지면(503)과 대물 렌즈(504)의 가장 다운빔 부분 사이의 빔 경로(304)를 따른 이격은 20mm 내지 50mm 범위, 바람직하게는 30mm 내지 40mm 범위일 수 있다. 접지면(503)과 최종 렌즈 배열체(505)의 가장 업빔 부분 사이의 빔 경로(304)를 따른 이격은 30mm 내지 60mm 범위일 수 있고, 바람직하게는 25mm 내지 50mm 범위일 수 있다. 대물 렌즈(504)와 최종 렌즈 배열체(505) 사이의 빔 경로(304)를 따른 이격은 1mm 내지 10mm 범위, 바람직하게는 2mm 내지 8mm 범위일 수 있다.

플러드 컬럼이 사용 중일 때, 접지면(503)과 대물 렌즈(504) 사이의 전위차는 20kV ~ 50kV, 바람직하게는 25kV ~ 30kV 범위에 있을 수 있다. 대물 렌즈(504)와 최종 렌즈 배열체(505) 사이의 전위차는 0V~10kV 범위, 바람직하게는 3kV~6kV 범위일 수 있다. 최종 렌즈 배열체(505)과 샘플(208) 사이의 전위차는 -5㎸ ~ 10㎸, 바람직하게는 -2㎸ ~ 5㎸ 범위에 있다.

본 발명자들은 다운빔 구성 요소를 갖는 플러드 컬럼과 이러한 수치 범위를 사용하는 설계가 유리한 성능을 갖는 플러드 컬럼을 제공한다는 것을 발견했다. 일부 성능 특성은 본 명세서에 기술된 바와 같다.

실시예는 상술한 기술에 대한 다수의 수정 및 변형을 포함한다.

특히, 어퍼처 본체(350)는 플러딩 빔을 블랭킹(blank) 및/또는 성형(shape)하도록 구성되는 임의의 어퍼처 본체(350)일 수 있다. 따라서, 어퍼처 본체(350)는, 예를 들어, 2020년 3월 1일에 출원된 PCT/EP2021/054983에 개시되고 설명된 바와 같이, 도 3a 및 도 3b에 도시된 어퍼처 본체(350)와 다른 디자인을 가질 수 있으며, 어퍼처 본체 디자인 및 구성과 관련된 설명이 본 명세서에 참조로서 포함된다.

어퍼처 본체(350)의 하나의 다운빔 구성 요소로서 접지면(503)을 사용하는 것은 선택 사항이다. 따라서, 실시예들은 접지면(503)이 없는 것을 포함한다. 이러한 실시예에서, 하우징(506)의 다운빔 단부는 어퍼처 본체(350) 또는 스캐닝 편향기(501)에 위치할 수 있다.

본 문서 전체에서 렌즈가 참조된다. 이는 전극과 같은 렌즈 구조체 및/또는 렌즈 구조체에 의해 생성된 필드에 의해 야기되는 렌즈 효과를 지칭할 수 있다. 특히, 전압 공급은 빔 경로(304)에서 인접 구성 요소와 상이할 수 있는 구성 요소에 전위 또는 전위차를 공급하기 위해 구성 요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 렌즈는 전압 공급 장치에 의해 전위가 인가될 수 있다. 인가된 전위는 렌즈의 표면과 빔 경로(304) 사이의 전위차로서 인가될 수 있다. 렌즈의 표면은 일반적으로 빔 경로(304)에 직교할 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 표면에 인가되는 전위는 렌즈의 표면과 빔 경로(304)에 일반적으로 직교할 수 있는 빔 경로(304) 내의 인접 구성 요소의 표면 사이에서 작용할 수 있다. 인접 구성 요소는 전기적으로 연결되며, 인접 구성 요소의 표면에 전위가 인가되도록 인접 구성 요소에 전위를 인가하는 전압 공급 장치에 연결될 수 있다. 컨트롤러는 렌즈 및 인접 구성 요소의 전압 공급 장치에 연결되어 작동을 제어하고 따라서 빔 경로(304)를 따라 빔을 제어할 수 있다.

실시예들은 평가 컬럼을 사용하여 플러딩 샘플(208)을 평가하기 전에 샘플(208)을 하전 입자로 플러딩시키기 위해 빔 경로(304)를 따라 샘플(208)을 향해 하전 입자 플러딩 빔을 투영하기 위한 플러드 컬럼을 포함할 수 있다. 플러드 컬럼은 어퍼처 본체(350), 전자기 차폐, 렌즈 배열체(504, 505) 및 렌즈 지지체(502, 507)를 포함한다. 어퍼처 본체는 빔 경로(304)에 배치되며 하전 입자 플러딩 빔을 블랭킹하거나 성형하도록 구성된다. 전자기 차폐는 빔 경로(304)의 적어도 일부를 차폐하도록 구성된다. 렌즈 배열체(504, 505)는 어퍼처 본체(350)의 빔 경로(304)의 다운빔에 배치된다. 렌즈 지지체(502, 507)는 어퍼처 본체(350)와 렌즈 배열체(504, 505) 사이에 배치되고, 어퍼처 본체(350)에 대하여 렌즈 배열체(504, 505)를 지지하도록 구성된다. 렌즈 지지체(502, 507)는 절연체를 포함할 수 있다. 차폐는 단부를 포함할 수 있으며, 차폐는 빔 경로(304)를 따라 단부까지 연장되고, 단부는 어퍼처 본체(350)와 렌즈 배열체(504, 505)의 적어도 일부 사이에 위치할 수 있다. 차폐의 단부는 렌즈 배열체(504, 505)의 업빔일 수 있고, 바람직하게는 단부는 어퍼처 본체(350)의 다운빔이며, 바람직하게는 단부는 어퍼처의 다운빔 표면보다 더욱 하류가 아닌 것이 바람직하다. 차폐는 플러드 컬럼의 챔버 벽에 포함될 수 있으며, 바람직하게는 챔버 벽은 뮤-금속 또는 전자기 차폐가 가능한 합금을 포함한다.

실시예는, 예를 들어, 스테이지, 하전 입자 시스템 및 플러드 컬럼을 포함하는 하전 입자 평가 시스템(예: 툴)을 더 포함할 수 있다. 스테이지(208)는 샘플(208)을 지지하도록 구성된다. 샘플(208)을 평가하기 위한 하전 입자 시스템에서, 하전 입자 평가 시스템은 샘플(208)을 향해 하전 입자 빔을 투영하고 샘플(208)로부터 방출되는 하전 입자를 검출하도록 구성된다. 실시예들에 따른 플러드 컬럼은 샘플(208)을 플러딩시키기 위해 샘플(208)을 향해 하전 입자 플러딩 빔을 투영하도록 구성된다. 플러드 컬럼은 하전 입자 시스템에 의해 플러딩 샘플(208)을 평가하기 전 샘플(208)을 플러딩시키기 위해 샘플(208)에 하전 입자 플러딩 빔을 투영하도록 구성될 수 있다.

하전 입자 평가 툴의 주 컬럼은 도 2와 관련하여 설명 및 도시된 바와 같을 수 있다. 다른 실시예에서, 전자-광학 컬럼(40)은 하전 입자 경로 상의 대안적인 및/또는 추가적인 구성요소들, 예를 들어 렌즈 및 기타 구성요소들을 포함할 수 있으며, 그 중 일부는 앞서 도 1 및 도 2와 관련하여 설명한 바와 같다. 특히, 실시예들은 소스로부터 하전 입자 빔을 복수의 서브 빔으로 분할하는 전자-광학 컬럼(40)을 포함한다. 복수의 각각의 대물 렌즈는 서브 빔을 샘플에 투영할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 집광 렌즈는 대물 렌즈로부터의 업빔에 제공된다. 집광 렌즈는 각각의 서브 빔을 대물 렌즈 업빔의 중간 초점에 집속한다. 일부 실시예에서, 시준기는 대물 렌즈로부터의 업빔에 제공된다. 초점 오류 및/또는 수차를 줄이기 위해 보정기가 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 보정기는 대물 렌즈에 통합되거나 대물 렌즈에 직접 인접하여 배치된다. 집광 렌즈가 제공되는 경우, 이러한 보정기는 추가적으로 또는 대안적으로 집광 렌즈에 통합되거나, 집광 렌즈에 직접 인접하거나, 중간 초점에 통합되거나, 중간 초점에 직접 인접하여 배치될 수 있다. 검출기는 샘플에 의해 방출된 하전 입자를 검출하기 위해 제공된다. 검출기는 대물 렌즈에 통합될 수 있다. 검출기는 사용 중인 샘플을 향하도록 대물 렌즈의 바닥면에 위치할 수 있다. 집광 렌즈, 대물 렌즈 및/또는 검출기는 MEMS 또는 CMOS 장치로 형성될 수 있다.

실시예들은 샘플(208)을 향한 경로를 따라 하전 입자 플러딩 빔을 투영하기 위한 플러드 컬럼을 더 포함하며, 플러드 컬럼은 어퍼처 본체(350), 최종 렌즈 배열체(505) 및 절연 지지체로 구성된다. 어퍼처 본체(350)는 하전 입자 플러딩 빔을 블랭킹하고 성형하기 위한 것이다. 최종 렌즈 배열체(505)는 샘플(208)에 인접하다. 절연 지지체는 어퍼처 본체(350)와 최종 렌즈 배열체(505)의 표면 사이에 있으며, 샘플(208)을 향하는 표면이다. 지지체 및 렌즈 배열체(504, 505)는 빔 경로(304) 및 서로에 대해 기하학적으로 형성되고 배치되어 지지체 표면의 대전이 예를 들어 경로, 초점 및 수차 측면에서 플러딩 빔에 최소한의 영향을 미치도록 한다.

일 실시예의 플러드 컬럼은 하전 입자 소스, 소스 렌즈, 집광 렌즈 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 하전 입자 소스는 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된다. 소스 렌즈는 하전 입자 소스의 다운빔에 배치된다. 집광 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔에 배치되며, 어퍼처 본체는 집광 렌즈의 다운빔에 배열되고 하전 입자 빔의 일부를 통과하도록 구성된다. 컨트롤러는 샘플의 비교적 작은 영역에 하전 입자를 플러딩하기 위한 고밀도 모드와 샘플의 비교적 넓은 영역에 하전 입자를 플러딩하기 위한 저밀도 모드에서 선택적으로 플러드 컬럼을 작동하도록 구성된다.

실시예들은 어퍼처 본체(350)에서 상당한 전력 손실이 있을 수 있는 고에너지 플러딩 빔으로 작동하기에 특히 적합하다. 실시예들은 플러드 컬럼의 전자 소스(301)가 고전압에서 작동하는 것을 포함하며, 예를 들어 20keV 이상, 바람직하게는 30keV 이상, 40 keV 또는 50 keV 이상이다. 전자 소스(301)로부터의 전자는 예를 들어 샘플 홀더(207) 상의 샘플(208)에 대해 높은 랜딩 에너지를 갖는다. 플러드 컬럼의 전자 소스(301)는 1차 컬럼의 전자 소스(201)와 동일하거나 적어도 실질적으로 동일한 작동 전압에서 작동하는 것이 바람직하다. 플러드 컬럼(300)의 전자 소스(301)로부터의 전자는 검사 툴(200)의 전자 소스(201)에 의해 방출된 전자와 동일하거나 적어도 실질적으로 유사한 랜딩 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 플러드 컬럼과 1차 컬럼의 소스(201, 301)는 실질적으로 동일한 작동 전압을 갖는 것이 바람직하다. 이는 샘플(208), 따라서 바람직하게는 기판 지지체 및 바람직하게는 이동 가능한 스테이지(209)가 검사 및/또는 측정 및 플러딩을 위해 동일한 작동 전압으로 설정되기 때문이다. 즉, 검사 중에는 주 컬럼의 소스로, 플러딩 중에는 플러드 컬럼의 소스로 편향될 수 있다. 1차 소스와 스테이지 사이의 상대 전위는 고전압으로 설정된다. 상업적으로 이용 가능한 것과 같은 플러드 컬럼은 검사 툴(200)의 고전압보다 작동 전압이 상당히 낮다. 이러한 스테이지가 플러드 컬럼이든 1차 컬럼이든 작동 소스에 대해 편향되어 있기 때문에, 플러딩 중에 고전압으로 유지될 수 없다. 따라서 스테이지의 편향은 다음 작동 소스에 맞게 변경되어야 한다. 시중에서 판매되는 플러드 컬럼의 경우 소스를 접지 전위에 가까운 전위로 설정할 수 있다.

스테이지는 플러딩 위치와 검사/측정 위치 사이에서 이동될 수 있다. 샘플(208)이 플러드 컬럼의 빔 경로(304)에 있을 때의 플러드 위치와 샘플(208)이 주 컬럼의 빔 경로(304)에 있을 때의 검사 위치 사이에서 이동식 스테이지(209)를 이동시키기 위해서는 시간이 걸린다. 그러나, 일반적인 상업용 플러드 컬럼 및 고전압 검사 툴의 검사 및 플러딩 설정 사이에서 스테이지 전위를 조정하는 데 걸리는 시간은 플러딩 위치와 검사 위치 사이의 이동보다 더 오래 걸릴 수 있다. 전압 변화는 몇 분 정도 걸릴 수 있다. 따라서 1차 컬럼과 최소한 유사한 작동 전압을 갖는 플러드 컬럼을 사용하면 처리량이 크게 향상되며, 이는 검사 위치와 별도로 자체 플러드 위치가 있는 별도의 플러드 컬럼이 있는 검사 또는 측정 툴의 경우에도 마찬가지이다. 또 다른 장점은, 플러딩 후 검사 및/또는 측정 사이의 시간을 줄임으로써 플러딩 효과가 유지되고 검사/측정 전에 플러딩 효과가 사라질 위험이 줄어든다는 것이다. 1차 하전 입자 빔의 경로는 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 경로와 간격을 둘 수 있다. 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 영향을 줄이거나 방지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 평가 툴은 샘플(208)의 정성적 평가(예를 들어, 통과/실패)를 하는 툴, 샘플(208)의 정량적 측정(예를 들어, 피처의 크기)과 같은 측정을 하는 툴 또는 샘플(208)의 맵 이미지를 생성하는 툴일 수 있다. 평가 툴의 예로는 검사 툴(예를 들어, 결함 식별을 위한), 검토 툴(예를 들어, 결함 분류를 위한) 및 메트롤로지 툴이 있다.

요소의 하전 입자 빔(302) 업빔 또는 다운빔의 참조는 해당 소자의 바로 업빔 또는 바로 다운빔을 포함한다. 제1 요소의 업빔 및 제2 요소의 다운빔에 대한 참조는 바로 업빔 또는 바로 다운빔을 의미할 수 있지만, 적절한 경우, 제1 요소와 제2 요소 사이에 다른 요소가 제공되는 실시예도 포함할 수 있다.

하전 입자 빔(302)을 특정 방식으로 조작하기 위해 제어 가능한 구성요소에 대한 참조는, 이러한 방식으로 구성요소를 조작하도록 구성요소를 제어하는 컨트롤러(50)뿐만 아니라, 이러한 방식으로 구성요소를 조작하도록 구성요소를 제어하는 다른 컨트롤러 또는 장치(예를 들어, 전압 공급 장치)를 포함한다. 예를 들어, 컨트롤러는 구성 요소, 구성 요소의 선택 또는 플러드 컬럼의 모든 정전식 구성 요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 전압 공급은 빔 경로(304)에서 인접 구성 요소와 다를 수 있는 구성 요소에 전위 또는 전위차를 공급하기 위해 구성 요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 렌즈는 전압 공급 장치에 의해 인가되는 전위를 가질 수 있다. 전위는 렌즈의 표면과 빔 경로(304) 사이에 인가될 수 있다. 렌즈의 표면은 일반적으로 빔 경로(304)에 직교할 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 표면에 인가되는 전위는 렌즈의 표면과 빔 경로(304)에 일반적으로 직교할 수 있는 빔 경로(304) 내의 인접 구성 요소의 표면 사이에서 작용할 수 있다. 인접 구성 요소는 전기적으로 연결되고 인접 구성 요소의 표면에 전위가 인가되도록 인접 구성 요소에 전위를 인가하는 전압 공급 장치에 연결될 수 있다. 컨트롤러는 렌즈 및 인접 구성 요소의 전압 공급 장치에 연결되어 작동을 제어하고 따라서 빔 경로(304)를 따라 빔을 제어할 수 있다. 플러드 컬럼의 구성요소는 스캐닝 편향기(501)와 같은 편향기를 포함한다는 점에 유의한다. 이러한 편향기는 빔 경로(304) 주위에 배치될 수 있는 전극을 가질 수 있다. 전극들은 각각 전기적으로 연결된다. 편향기의 전극은 독립적으로 제어되거나 함께 제어될 수 있다. 편향기 전극은 전압 공급 또는 공통 전압 공급에 독립적으로 연결될 수 있다.

크로스오버 지점(cross-over point)에 대한 언급은 하전 입자 빔(302)을 (도 3a와 도 3b의 크로스오버 지점들(C1, C2, 및 C3)과 같은) 크로스오버 지점에 집속시킴으로써 달성되는 실제 크로스오버 지점을 포함한다. 적절한 경우, 크로스오버 지점에 대한 언급은 하전 입자 빔(302)을 발산시키는 요소의 업빔에 위치된 가상 크로스오버 지점도 포함할 수 있다. 가상 크로스오버 지점은 그 지점으로부터 하전 입자 빔(302)이 발산하는 것으로 보이는 지점이다.

본 명세서에서 빔 각도들에 대한 모든 언급은 빔 단면에 걸친 최대각 변위이다. 빔 각도의 다른 정의는 도 3a와 도 3b에 점선으로 나타낸 전자 광축에 대한 빔의 최대각 변위일 수 있다. 축에 대한 빔 각도의 다른 정의는 본 명세서에 제공된 그 빔 각도의 절반이 된다.

실시예는 다음 번호가 매겨진 조항을 포함한다.

1. 평가 컬럼을 사용하여 플러딩된(flooded) 샘플을 평가하기 전 상기 샘플을 하전 입자로 플러딩하기 위해 샘플을 향한 빔 경로를 따라 하전 입자 플러딩 빔(flooding beam)을 투영하기 위한 플러드 컬럼(flood column)으로서, 플러드 컬럼은:

빔 경로를 따라 배열된 앵커 본체(anchor body);

플러드 컬럼의 다운빔(down-beam) 부분에 배열된 렌즈 배열체; 및

앵커 본체와 렌즈 배열체 사이에 배열된 렌즈 지지체(lens support)를 포함하고,

렌즈 지지체는 렌즈 배열체와 앵커 본체를 서로에 대해 상대적으로 위치시키도록 구성되며,

렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하고,

렌즈 지지체는 다운빔 부분의 빔 경로 중 적어도 일부의 직접적인 가시선(direct line of sight)에 위치하는, 플러드 컬럼.

대안적으로 또는 추가적으로, 제 1 항은:

평가 컬럼을 사용하여 플러딩된(flooded) 샘플을 평가하기 전 샘플을 하전 입자로 플러딩하기 위해 샘플을 향한 빔 경로를 따라 하전 입자 플러딩 빔(flooding beam)을 투영하기 위한 플러드 컬럼(flood column)으로서, 플러드 컬럼은:

빔 경로에 배치되고 하전 입자 플러딩 빔을 블랭킹 및/또는 성형하도록 구성된 어퍼처 본체; 빔 경로의 적어도 일부를 차폐하도록 구성된 전자기 차폐; 어퍼처 본체의 빔 경로 다운빔에 배치된 렌즈 배열체; 및 어퍼처 본체와 렌즈 배열체 사이에 배치되고 어퍼처 본체에 대한 렌즈 배열체의 위치를 지지하도록 구성된 렌즈 지지체를 포함하고, 렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하며, 차폐는 어퍼처 본체와 렌즈 배열체의 적어도 일부 사이에 위치하는 다운빔 단부를 포함하고, 차폐는 빔 경로를 따라 다운빔 단부까지 연장되도록 구성되는, 플러드 컬럼.

2. 제 1 항에 있어서, 렌즈 배열체는 샘플에 인접하게 배열되는 최종 렌즈 배열체를 포함하는, 플러드 컬럼.

3. 제 2 항에 있어서, 최종 렌즈 배열체는 정전식 렌즈(electrostatic lens)인, 플러드 컬럼.

4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 렌즈 배열체는 대물 렌즈를 더 포함하고, 빔 경로의 방향에서, 대물 렌즈는 최종 렌즈 배열체로부터 분리되며, 대물 렌즈는 최종 렌즈 배열체의 업빔에 배열되는, 플러드 컬럼.

5. 제 4 항에 있어서, 대물 렌즈는 플러딩 빔(flooding beam)의 감속에 기여하도록 구성되는, 플러드 컬럼.

6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 대물 렌즈는 빔 경로의 방향에서 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는, 플러드 컬럼.

7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 대물 렌즈의 일부가 빔 경로를 따라 최종 렌즈 배열체로부터 멀어지는 방향으로 연장되어, 빔 경로의 적어도 일부의 직접적인 가시선에 있는 렌즈 지지체의 범위를 축소시키도록 구성되는, 플러드 컬럼.

8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 대물 렌즈는 정전식 렌즈인, 플러드 컬럼.

9. 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 대물 렌즈와 최종 렌즈 배열체는 렌즈 지지체의 적어도 일부에 의해 서로에 대하여 고정되는, 플러드 컬럼.

10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 앵커 본체는 빔 경로에 배열되고 하전 입자 플러딩 빔을 블랭킹(blank) 및/또는 성형(shape)하도록 구성된 어퍼처 본체를 포함하는, 플러드 컬럼.

11. 제 10 항에 있어서, 렌즈 지지체는 어퍼처 본체에 의해 지지되는, 플러드 컬럼.

12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 어퍼처 본체와 렌즈 배열체 사이의 빔 경로에 배열된 스캐닝 편향기를 더 포함하는, 플러드 컬럼.

13. 제 12 항에 있어서, 플러딩 빔의 빔 경로를 위한 어퍼처가 한정되는 접지면을 더 포함하고,

접지면의 어퍼처는 스캐닝 편향기와 렌즈 배열체 사이의 빔 경로에 위치하는, 플러드 컬럼.

14. 제 11 항에 있어서, 접지면은 스캐닝 편향기의 전기장으로부터 접지면으로부터의 다운빔인 영역을 실질적으로 차폐하도록 구성되는, 플러드 컬럼.

15. 제 12 항에 있어서, 빔 경로의 일부가 차폐되고, 차폐되는 빔 경로의 일부는 어퍼처 본체의 업빔 및 선택적으로 접지면의 업빔인, 플러드 컬럼.

16. 제 15 항에 있어서, 빔 경로의 차폐의 다운빔 단부가 플러드 컬럼의 다운빔 부분을 획정하는, 플러드 컬럼.

17, 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 플러드 컬럼 하우징을 더 포함하며, 렌즈 지지체는 플러드 컬럼 하우징과 렌즈 배열체 사이에서 연장되고, 바람직하게는 하우징으로부터 하나의 렌즈 지지체(또는 하나 이상의 렌즈 지지체)에 의해 렌즈 배열체가 매달려 있고, 바람직하게는 렌즈 지지체는 앵커 본체에 의해 하우징에 연결되며, 바람직하게는 렌즈 지지체는 예를 들어 하전 입자 평가 툴의 메인 챔버의 벽으로부터 연장되는, 플러드 컬럼.

18. 제 17 항에 있어서, 플러드 컬럼 하우징은 어퍼처 본체 및, 선택적으로, 접지면 및/또는 스캐닝 편향기를 포함하는, 플러드 컬럼.

19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 플러드 컬럼 하우징은 다운빔 단부를 포함하고, 플러드 컬럼 하우징은 다운빔 단부까지의 빔 경로의 일부를 차폐하도록 배치되며, 바람직하게는 하우징의 다운빔 단부는 예를 들어 하전 입자 평가 툴의 메인 챔버의 벽에 대응하는 빔 단부를 포함하는, 플러드 컬럼.

20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 플러드 컬럼 하우징의 벽은 높은 투과성을 갖는 합금으로 구성되고 빔을 차폐하기 위한 벽 두께를 갖는, 플러드 컬럼.

21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈 배열체 및 어퍼처 본체를 배치하도록 구성된 복수의 렌즈 지지체가 존재하고, 각 렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하는, 플러드 컬럼.

22. 제 21 항에 있어서, 빔 경로의 대향하는 측면에 두 개의 렌즈 지지체가 배열되는, 플러드 컬럼.

23. 제 21 항에 있어서, 3개 이상의 렌즈 지지체가 빔 경로 주위에 배치되고, 선택적으로 빔 경로를 중심으로 등거리 각도로 배치되는, 플러드 컬럼.

24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈 지지체는 빔 경로로부터 방사상으로 등거리에 위치하는, 플러드 컬럼.

25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 렌즈 지지체는 빔 경로에 가장 근접한 방사상 표면 부분을 가지며, 렌즈 지지체의 방사상 표면 부분은 빔 경로로부터 등거리에 방사형으로 위치하는, 플러드 컬럼.

26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 렌즈 지지체는 관형 구조체인, 플러드 컬럼.

27. 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈 지지체는 각각의 단면을 가지며, 모든 단면들은 유사한, 플러드 컬럼.

28. 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 렌즈 지지체는 실질적으로 동일한 직경, 폭 및/또는 길이를 갖는, 플러드 컬럼.

29. 제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 평면도에서 렌즈 배열체 중 하나의 최대 폭은 다른 렌즈 배열체 중 하나의 최대 폭과 상이한, 플러드 컬럼.

30. 제 13 항에 있어서, 제 4 항에 종속되는 경우, 접지면과 대물 렌즈의 가장 업빔 부분 사이의 빔 경로를 따른 이격은 2mm 내지 30mm, 바람직하게는 6mm 내지 12mm 범위 내에 있는, 플러드 컬럼.

31. 제 13 항에 있어서, 제 4 항에 종속되는 경우, 접지면과 대물 렌즈의 가장 다운빔 부분 사이의 빔 경로를 따른 이격은 20mm 내지 50mm 범위, 바람직하게는 30mm 내지 40mm 범위 내에 있는, 플러드 컬럼.

32. 제 13 항에 있어서, 제 2 항에 종속되는 경우, 접지면과 최종 렌즈 배열체의 가장 업빔 부분 사이의 빔 경로를 따른 이격은 30mm 내지 60mm 범위, 바람직하게는 25mm 내지 50mm 범위에 있는, 플러드 컬럼.

33. 제 4 항 또는 제 4 항에 종속되는 임의의 항에 있어서, 대물 렌즈와 최종 렌즈 배열체 사이의 빔 경로를 따른 이격은 1mm 내지 10mm 범위, 바람직하게는 2mm 내지 8mm 범위에 있는, 플러드 컬럼.

34. 제 13 항 또는 제 13 항에 종속되는 임의의 항에 있어서, 접지면과 샘플 사이의 빔 경로의 길이 방향 범위의 50% 내지 90%가 렌즈 배열체에 의해 둘러싸여 있는, 플러드 컬럼.

35. 제 13 항에 있어서, 제 4 항에 종속되는 경우, 사용 시 접지면과 대물 렌즈 사이의 전위차가 20kV 내지 50kV, 바람직하게는 25kV 내지 30kV 범위 내에 있는, 플러드 컬럼.

36. 제 4 항 또는 제 4 항에 종속되는 임의의 항에 있어서, 사용 시 대물 렌즈와 최종 렌즈 배열체 사이의 전위차가 0V 내지 10kV 범위, 바람직하게는 3kV 내지 6kV 범위 내에 있는, 플러드 컬럼. 플러드 컬럼.

37. 제 2 항 또는 제 2 항에 종속되는 임의의 항에 있어서, 사용 시 최종 렌즈 배열체와 샘플 사이의 전위차가 -5kV 내지 10kV, 바람직하게는 -2kV 내지 5kV 범위 내에 있는, 플러드 컬럼.

38. 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 렌즈 지지체와 렌즈 배열체는 빔 경로 및 서로에 대해 기하학적으로 형성되고 배치되어 사용 시 렌즈 지지체 표면의 대전이 경로, 초점 및/또는 수차 측면에서 플러딩 빔에 실질적인 영향을 미치지 않도록 하는, 플러드 컬럼.

39. 제 1 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈 배열체의 전극은 모놀리식 티타늄으로 구성된, 플러드 컬럼.

40. 평가 컬럼을 사용하여 플러딩된(flooded) 샘플을 평가하기 전 샘플을 하전 입자로 플러딩하기 위해 샘플을 향한 빔 경로를 따라 하전 입자 플러딩 빔(flooding beam)을 투영하기 위한 플러드 컬럼(flood column)으로서, 플러드 컬럼은:

빔 경로에 배치되고 하전 입자 플러딩 빔을 블랭킹 및/또는 성형하도록 구성된 어퍼처 본체; 빔 경로의 적어도 일부를 차폐하도록 구성된 전자기 차폐; 어퍼처 본체의 빔 경로 다운빔에 배치된 렌즈 배열체; 및 어퍼처 본체와 렌즈 배열체 사이에 배치되고 어퍼처 본체에 대한 렌즈 배열체의 위치를 지지하도록 구성된 렌즈 지지체를 포함하고, 렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하며, 차폐는 어퍼처 본체와 렌즈 배열체의 적어도 일부 사이에 위치하는 다운빔 단부를 포함하고, 차폐는 빔 경로를 따라 다운빔 단부까지 연장되도록 구성되는, 플러드 컬럼.

41. 제 40 항에 있어서, 차폐의 다운빔 단부는 렌즈 배열체의 업빔인, 플러드 컬럼.

42. 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서, 다운빔 단부는 어퍼처 본체의 다운빔 표면의 다운빔인, 플러드 컬럼.

43. 제 40 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝 편향기 및 선택적으로 어퍼처 본체와 렌즈 배열체 사이에 배치된 접지면을 더 포함하고, 차폐의 다운빔 단부가 스캐닝 편향기 또는 선택적으로 접지면으로 연장되는, 플러드 컬럼.

44. 제 40 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서, 차폐막은 플러드 컬럼의 챔버 벽에 포함되고, 챔버 벽은 전자기 차폐가 가능한 합금을 포함하고, 바람직하게는 플러드 컬럼의 챔버 벽은 다운빔 단부를 갖고, 바람직하게는 하우징의 다운빔 단부는 예를 들어 하전 입자 평가 툴의 메인 챔버의 벽에 대응하는, 플러드 컬럼.

45. 제 40 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 앵커 본체는 빔 경로에 배치되고 하전 입자 플러딩 빔을 블랭킹 및/또는 성형하도록 구성된 어퍼처 본체이거나, 어퍼처 본체는 빔 경로를 따라 배치된 앵커 본체에 포함되거나 앵커 본체여서 렌즈 지지체가 앵커 본체와 렌즈 배열체 사이에 배치되고 렌즈 지지체가 렌즈 배열체와 앵커 본체를 서로 상대적으로 위치시키도록 구성되는, 플러드 컬럼.

46. 제 10 항 내지 제 39 항 및 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 소스는 빔 경로를 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되고, 소스 렌즈는 하전 입자 소스의 다운빔에 배치되고, 집광 렌즈는 소스 렌즈의 다운빔에 배치되며, 어퍼처 본체는 집광 렌즈의 다운빔에 배열되고 하전 입자 빔의 일부를 통과하도록 구성되고, 컨트롤러는 샘플의 비교적 작은 영역에 하전 입자를 플러딩하기 위한 고밀도 모드와 샘플의 비교적 넓은 영역에 하전 입자를 플러딩하기 위한 저밀도 모드에서 선택적으로 플러드 컬럼을 작동하도록 구성되는, 플러드 컬럼.

47. 하전 입자 평가 툴로서,

샘플을 지지하도록 구성된 스테이지;

샘플을 평가하기 위한 하전 입자 시스템 - 하전 입자 시스템은 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하고 샘플로부터 방사되는 하전 입자를 검출하도록 구성됨 -; 및

샘플을 플러딩하기 위해 샘플을 향해 하전 입자 플러딩 빔을 투영하도록 구성된, 제 1 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 따른 플러드 컬럼을 포함하는, 하전 입자 평가 툴.

48. 제 47 항에 있어서, 플러드 컬럼은 하전 입자 시스템에 의한 샘플의 평가 이전에 샘플을 플러딩하기 위해 하전 입자 플러딩 빔을 샘플에 투영하도록 구성되는, 하전 입자 평가 툴.

49. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서, 하전 입자 시스템은 1차 하전 입자 빔을 샘플의 표면으로 지향시키기 위한 1차 컬럼을 포함하고, 1차 하전 입자 빔에 의해 샘플의 표면에서 방출되는 하전 입자를 검출하는 검출 컬럼을 포함하는, 하전 입자 평가 툴.

50. 제 47 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서, 1차 컬럼은 플러딩 컬럼의 하전 입자 빔과 유사한 랜딩 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 1차 하전 입자 소스를 포함하는, 하전 입자 평가 툴.

51. 제 47 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플을 지지하도록 구성된 샘플 지지체 - 샘플 지지체는 샘플이 플러드 컬럼의 하전 입자 소스의 빔 경로에 있도록 구성될 때와 제1 하전 입자 빔의 빔 경로에 있을 때 동일한 전압으로 설정되도록 구성됨 - 를 더 포함하는, 하전 입자 평가 툴.

52. 제 47 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플이 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 빔 경로에 있을 때의 플러드 위치와 샘플이 1차 하전 입자 빔의 빔 경로에 있을 때의 검사 위치 사이에서 샘플 지지체를 이동시키도록 구성된 이동 스테이지를 더 포함하며, 바람직하게는 플러드 위치와 검사 위치는 이격되어 있는, 하전 입자 평가 툴.

53. 제 47 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 하전 입자 빔의 빔 경로는 플러드 컬럼의 하전 입자 빔의 빔 경로와 이격된 간격을 가지는, 하전 입자 평가 툴.

54. 제 47 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서, 메인 챔버의 메인 벽, 및 하우징을 포함하는 플러드 컬럼을 더 포함하며, 바람직하게는 챔버 벽의 다운빔 단부일 수 있는 다운빔 단부를 포함하고, 바람직하게는 메인 챔버의 벽에 대응하는 하우징의 다운빔 단부를 포함하는, 하전 입자 평가 툴.

본 발명은 다양한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 다른 실시예는 본 명세서 및 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예를 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 진정한 범위와 사상은 다음의 청구범위에 의해 표시될 것이다. 본 명세서 전체에서 검사에 대한 언급은 측정, 즉 메트롤로지 적용예를 의미할 수도 있다.

상기 설명은 예시적인 것이지 제한하려는 목적이 아니다. 따라서, 당업자에게는 아래에 기재된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 설명된 대로 수정이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (15)

1. 평가 컬럼을 사용하여 플러딩된(flooded) 샘플을 평가하기 전 상기 샘플을 하전 입자로 플러딩하기 위해 상기 샘플을 향한 빔 경로를 따라 하전 입자 플러딩 빔(flooding beam)을 투영하기 위한 플러드 컬럼(flood column)으로서, 상기 플러드 컬럼은:
   플러드 컬럼 하우징;
   상기 빔 경로를 따라 배열된 앵커 본체(anchor body);
   상기 플러드 컬럼의 다운빔(down-beam) 부분에 배열된 렌즈 배열체; 및
   상기 앵커 본체와 상기 렌즈 배열체 사이에 배열된 렌즈 지지체(lens support)를 포함하고,
   상기 렌즈 지지체는 상기 렌즈 배열체와 상기 앵커 본체를 서로에 대해 상대적으로 위치시키고 상기 플러드 컬럼 하우징과 상기 렌즈 배열체 사이에서 연장되도록 구성되며,
   상기 렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하고,
   상기 렌즈 지지체는 상기 다운빔 부분의 상기 빔 경로 중 적어도 일부의 직접적인 가시선(direct line of sight)에 위치하는, 플러드 컬럼.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 렌즈 배열체는 상기 샘플에 인접하게 배열되는 최종 렌즈 배열체를 포함하는, 플러드 컬럼.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 최종 렌즈 배열체는 정전식 렌즈(electrostatic lens)인, 플러드 컬럼.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 렌즈 배열체는 대물 렌즈를 더 포함하고,
   빔 경로의 방향에서, 상기 대물 렌즈는 상기 최종 렌즈 배열체로부터 분리되며,
   상기 대물 렌즈는 상기 최종 렌즈 배열체의 업빔에 배열되는, 플러드 컬럼.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 대물 렌즈는 플러딩 빔(flooding beam)의 감속에 기여하도록 구성되는, 플러드 컬럼.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 대물 렌즈는 상기 빔 경로의 방향에서 높은 종횡비(aspect ratio)를 가지는, 플러드 컬럼.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 대물 렌즈의 일부가 상기 빔 경로를 따라 상기 최종 렌즈 배열체로부터 멀어지는 방향으로 연장되어, 상기 빔 경로의 적어도 일부의 직접적인 가시선에 있는 상기 렌즈 지지체의 범위를 축소시키도록 구성되는, 플러드 컬럼.
8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 대물 렌즈와 상기 최종 렌즈 배열체는 상기 렌즈 지지체의 적어도 일부에 의해 서로에 대하여 고정되는, 플러드 컬럼.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 앵커 본체는 상기 빔 경로에 배열되고 상기 하전 입자 플러딩 빔을 블랭킹(blank) 및/또는 성형(shape)하도록 구성된 어퍼처 본체를 포함하는, 플러드 컬럼.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 렌즈 지지체는 상기 어퍼처 본체에 의해 지지되는, 플러드 컬럼.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 어퍼처 본체와 상기 렌즈 배열체 사이의 상기 빔 경로에 배열된 스캐닝 편향기를 더 포함하는, 플러드 컬럼.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플러딩 빔의 상기 빔 경로를 위한 어퍼처가 한정되는 접지면을 더 포함하고,
    상기 접지면의 상기 어퍼처는 상기 스캐닝 편향기와 상기 렌즈 배열체 사이의 상기 빔 경로에 위치하는, 플러드 컬럼.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈 배열체와 상기 어퍼처 본체의 위치를 설정하도록 구성된 복수의 렌즈 지지체가 존재하며, 각 렌즈 지지체는 전기 절연체를 포함하는, 플러드 컬럼.
14. 제 13 항에 있어서,
    각 렌즈 지지체는 상기 빔 경로에 가장 근접한 방사형 표면 부분을 갖고,
    상기 렌즈 지지체의 상기 방사형 표면 부분은 상기 빔 경로로부터 방사상 등거리에 위치하는, 플러드 컬럼.
15. 하전 입자 평가 툴로서,
    샘플을 지지하도록 구성된 스테이지;
    상기 샘플을 평가하기 위한 하전 입자 시스템 - 상기 하전 입자 시스템은 상기 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하고 상기 샘플로부터 방사되는 하전 입자를 검출하도록 구성됨 -; 및
    상기 샘플을 플러딩하기 위해 상기 샘플을 향해 하전 입자 플러딩 빔을 투영하도록 구성된, 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 플러드 컬럼 - 1차 하전 입자 빔의 상기 빔 경로는 상기 플러드 컬럼의 상기 하전 입자 빔의 상기 빔 경로와 이격되어 있음 - 을 포함하는, 하전 입자 평가 툴.

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