KR20240001152A

KR20240001152A - 하전 입자 평가 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20240001152A
Application number: KR1020237036892A
Authority: KR
Inventors: 마르코 잔-자코 빌란트
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2024-01-03
Also published as: EP4084039A1; US20240071716A1; WO2022228943A1; TW202307899A; CN117223082A

Abstract

본 발명은 하전 입자 평가 시스템을 제공하고, 이는: 표면을 갖는 샘플을 유지하도록 구성되는 샘플 홀더; 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하도록 구성되는 하전 입자 광학 디바이스 -하전 입자 빔은 샘플 표면의 부분에 대응하는 시야를 갖고, 하전 입자 광학 디바이스는 샘플 홀더를 마주하는 대향 표면을 가짐- ; 및 광 빔이 샘플 표면의 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면으로부터 반사되도록 광 경로를 따라 광 빔을 지향시키도록 배치되는 투영 조립체를 포함한다.

Description

하전 입자 평가 시스템 및 방법

본 출원은 2021년 4월 29일에 출원된 EP 출원 21171331.8의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.

본 명세서에서 제공되는 실시예들은 일반적으로 하전 입자 평가 시스템 및 하전 입자 평가 시스템을 작동시키는 방법에 관한 것이다.

반도체 집적 회로(IC) 칩을 제조하는 경우, 예를 들어 광학 효과 및 부수적인 입자들의 결과로서 원하지 않은 패턴 결함들이 제작 공정들 동안 기판(즉, 웨이퍼) 또는 마스크 상에서 필연적으로 발생하여, 수율을 감소시킨다. 그러므로, 원하지 않은 패턴 결함들의 정도를 모니터링하는 것은 IC 칩들의 제조에서 중요한 프로세스이다. 더 일반적으로, 기판 또는 다른 대상물/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 그 제조 동안 및/또는 제조 후 중요 프로세스이다.

하전 입자 빔을 이용한 패턴 검사 툴들이, 예를 들어 패턴 결함들을 검출하기 위해 대상물들을 검사하는 데 사용되어 왔다. 이 툴들은 통상적으로 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 전자 현미경검사 기술들을 사용한다. SEM에서는, 비교적 높은 에너지의 전자들의 일차 전자 빔이 비교적 낮은 랜딩 에너지(landing energy)에서 샘플 상에 착지하기 위해 최종 감속 단계를 목표로 한다. 전자들의 빔은 샘플 상에 프로빙 스폿(probing spot)으로서 포커싱된다. 프로빙 스폿에서의 재료 구조체와 전자들의 빔으로부터의 랜딩 전자들 간의 상호작용은 표면으로부터 이차 전자, 후방산란된 전자 또는 오제 전자와 같은 전자들이 방출되도록 한다. 생성된 이차 전자들은 샘플의 재료 구조체로부터 방출될 수 있다. 일차 전자 빔을 샘플 표면에 걸쳐 프로빙 스폿으로서 스캔함으로써, 이차 전자들이 샘플의 표면 전체에 걸쳐 방출될 수 있다. 샘플 표면으로부터 방출된 이러한 이차 전자들을 수집함으로써, 패턴 검사 툴이 샘플의 표면의 재료 구조체의 특성들을 나타내는 이미지를 얻을 수 있다. 후방산란된 전자들 및 이차 전자들을 포함하는 전자 빔들의 세기는 샘플의 내부 및 외부 구조체들의 속성들에 기초하여 변동될 수 있으며, 이에 의해 샘플이 결함을 갖는지 여부를 나타낼 수 있다.

일차 전자 빔이 샘플을 스캔할 때, 큰 빔 전류로 인해 샘플에 전하가 축적될 수 있으며, 이는 이미지의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 샘플 상의 축적된 전하를 조절하기 위해, 고급 전하 제어기(Advanced Charge Controller: ACC) 모듈이 채택되어 광전도도, 광전 또는 열적 효과들과 같은 효과들로 인해 축적된 전하들을 제어하도록 샘플 상에 레이저 빔과 같은 광 빔을 조명할 수 있다. 샘플 상에 광 빔을 조명하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 패턴 검사 툴의 치수들은 광 빔이 샘플에 도달하는 것을 어렵게 할 수 있다.

본 발명의 목적은 ACC 모듈용 광 빔으로의 샘플의 조명을 지원하는 실시예들을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 하전 입자 평가 시스템이 제공되고, 이는: 표면을 갖는 샘플을 유지하도록 구성되는 샘플 홀더; 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하도록 구성되는 하전 입자 광학 디바이스 -하전 입자 빔은 샘플 표면의 부분에 대응하는 시야(field of view)를 갖고, 하전 입자 광학 디바이스는 샘플 홀더를 마주하는 대향 표면(facing surface)을 가짐- ; 및 광 빔이 샘플 표면의 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면으로부터 적어도 2 번 반사되도록 광 경로를 따라 광 빔을 지향시키도록 배치되는 투영 조립체를 포함한다.

본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 하전 입자 평가 시스템을 작동시키는 방법이 제공되고, 이는: 샘플 홀더에 샘플을 유지하는 단계; 하전 입자 광학 디바이스를 사용하여 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하는 단계 -하전 입자 빔은 샘플 표면의 부분에 대응하는 시야를 갖고, 하전 입자 광학 디바이스는 샘플을 마주하는 대향 표면을 가짐- ; 및 광 빔이 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면으로부터 적어도 2 번 반사되도록 투영 조립체를 사용하여 광 경로를 따라 광 빔을 지향시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 앞선 실시형태 및 다른 실시형태는 첨부된 도면들과 함께 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 전자 빔 검사 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 멀티-빔 하전 입자 평가 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 일 실시예에 따른 예시적인 멀티-빔 하전 입자 평가 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 매크로 시준기 및 매크로 스캔 디플렉터를 포함하는 예시적인 하전 입자 평가 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 멀티-빔 하전 입자 평가 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 도 5의 멀티-빔 하전 입자 평가 시스템의 일부의 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 일 실시예에 따른 하전 입자 평가 시스템의 대물 렌즈 어레이의 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7의 대물 렌즈 어레이의 변형예의 저면도이다.
도 9는 도 7의 대물 렌즈 어레이에 통합된 검출기의 확대된 개략적인 단면도이다.
도 10은 검출기의 검출기 요소의 저면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 예시적인 단일 빔 하전 입자 평가 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스와 샘플 사이에 들어오는 광 빔의 개략적인 다이어그램이다.
도 13은 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스와 샘플 사이에 들어오는 광 빔의 포커스 각도를 설명하는 다이어그램이다.
도 14는 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스와 샘플 사이에 들어오는 광 빔을 투영하는 투영 조립체의 개략적인 다이어그램이다.
도 15는 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스와 샘플 사이에 들어오는 광 빔의 개략적인 다이어그램이다.
개략적인 다이어그램들 및 도면들은 아래에서 설명되는 구성요소들을 나타낸다. 하지만, 도면들에 도시된 구성요소들은 비례척이 아니다.

이제 예시적인 실시예들을 상세히 언급할 것이며, 그 예시들은 첨부된 도면들에서 나타낸다. 다음 설명은, 달리 나타내지 않는 한 상이한 도면들에서의 동일한 번호들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 다음 설명에서 설명되는 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내지는 않는다. 대신에, 이들은 첨부된 청구항들에서 언급되는 바와 같은 본 발명에 관련된 실시형태들과 일치하는 장치들 및 방법들의 예시들에 불과하다.

디바이스들의 물리적 크기를 감소시키는 전자 디바이스들의 향상된 컴퓨팅 능력은 IC 칩에서 트랜지스터, 커패시터, 다이오드 등과 같은 회로 구성요소들의 패킹 밀도를 크게 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 더 작은 구조체들이 만들어질 수 있게 하는 증가된 분해능에 의해 가능해졌다. 예를 들어, 엄지손톱의 크기이고 2019년 또는 그 이전에 이용가능한 스마트 폰의 IC 칩은 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락의 1/1000 미만이다. 따라서, 반도체 IC 제조가 수백 개의 개별 단계들을 갖는 복잡하고 시간-소모적인 공정이라는 것은 놀라운 일이 아니다. 심지어 한 단계에서의 오차들이 최종 생산물의 기능에 극적으로 영향을 미칠 잠재력을 갖는다. 하나의 "치명적 결함(killer defect)"도 디바이스 실패를 야기할 수 있다. 제조 공정의 목표는 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다. 예를 들어, 50-단계 공정(여기서, 단계는 웨이퍼 상에 형성되는 층들의 수를 나타낼 수 있음)에 대해 75 % 수율을 얻기 위해, 각각의 개별적인 단계가 99.4 %보다 큰 수율을 가져야 한다. 각각의 개별적인 단계가 95 %의 수율을 갖는 경우, 전체 공정 수율은 7 %만큼 낮을 것이다.

IC 칩 제조 설비에서는 높은 공정 수율이 바람직하지만, 시간 당 처리되는 기판들의 수로 정의되는 높은 기판(즉, 웨이퍼) 스루풋을 유지하는 것도 필수적이다. 높은 공정 수율 및 높은 기판 스루풋은 결함의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 특히 결함들을 검토하기 위해 조작자 개입이 필요한 경우에 그러하다. 따라서, [스캐닝 전자 현미경('SEM')과 같은] 검사 툴들에 의한 마이크로 및 나노-스케일 결함들의 고스루풋 검출 및 식별이 높은 수율 및 낮은 비용을 유지하기 위해 필수적이다.

SEM은 스캐닝 디바이스 및 검출기 장치를 포함한다. 스캐닝 디바이스는 일차 전자들을 생성하는 전자 소스를 포함하는 조명 장치, 및 일차 전자들의 1 이상의 포커싱된 빔으로 기판과 같은 샘플을 스캔하는 투영 장치를 포함한다. 적어도 조명 장치 또는 조명 시스템, 및 투영 장치 또는 투영 시스템은 함께 전자 광학 시스템 또는 장치라고 칭해질 수 있다. 일차 전자들은 샘플과 상호작용하고, 이차 전자들을 생성한다. 검출 장치는 SEM이 샘플의 스캔된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔될 때 샘플로부터 이차 전자들을 포착한다. 고스루풋 검사를 위해, 검사 장치들 중 일부는 일차 전자들의 다수 포커싱된 빔들, 즉 멀티-빔을 사용한다. 멀티-빔의 구성 빔(component beam)들은 서브-빔들 또는 빔릿(beamlet)들로 지칭될 수 있다. 멀티-빔은 샘플의 상이한 부분들을 동시에 스캔할 수 있다. 그러므로, 멀티-빔 검사 장치는 단일-빔 검사 장치보다 훨씬 더 빠른 속도로 샘플을 검사할 수 있다.

알려진 멀티-빔 검사 장치의 구현이 아래에 설명되어 있다.

도면들은 개략적이다. 그러므로, 도면들에서의 구성요소들의 상대적인 치수들은 명확함을 위해 과장된다. 도면들의 다음 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소들 또는 개체들을 지칭하며, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 설명 및 도면들은 전자 광학 시스템에 관한 것이지만, 실시예들은 본 개시내용을 특정 하전 입자들로 제한하는 데 사용되지 않는다는 것을 이해한다. 그러므로, 본 명세서 전체에 걸친 전자들에 대한 언급은 더 일반적으로 하전 입자들에 대한 언급으로 간주될 수 있으며, 하전 입자들이 반드시 전자들인 것은 아니다.

이제 도 1을 참조하며, 이는 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)는 주 챔버(10), 로드 락 챔버(load lock chamber: 20), 하전 입자 평가 시스템(40)(이는 전자 빔 시스템 또는 툴이라고도 할 수 있음), EFEM(equipment front end module: 30) 및 제어기(50)를 포함한다. 하전 입자 평가 시스템(40)은 주 챔버(10) 내에 위치된다.

EFEM(30)은 제 1 로딩 포트(loading port: 30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 로딩 포트(30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)는 검사될 기판들[예를 들어, 반도체 기판들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 기판들] 또는 샘플들(이후, 기판, 웨이퍼 및 샘플은 집합적으로 "샘플"이라고 함)을 포함하는 기판 FOUP(front opening unified pod)들을 수용할 수 있다. EFEM(30) 내의 1 이상의 로봇 아암(robot arm)(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로 샘플들을 이송한다.

로드 락 챔버(20)는 샘플 주위의 가스를 제거하는 데 사용된다. 이는 주위 환경에서의 압력보다 낮은 국부적 가스 압력인 진공을 생성한다. 로드 락 챔버(20)는 로드 락 챔버(20) 내의 가스 입자들을 제거하는 로드 락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 로드 락 진공 펌프 시스템의 작동은 로드 락 챔버가 대기압 미만의 제 1 압력에 도달할 수 있게 한다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(20)로부터 주 챔버(10)로 샘플을 이송한다. 주 챔버(10)는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 주 챔버 진공 펌프 시스템은 샘플 주위에서의 압력이 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(10) 내의 가스 분자들을 제거한다. 제 2 압력에 도달한 후, 샘플은 하전 입자 평가 시스템(40)으로 이송되고 이에 의해 검사될 수 있다. 하전 입자 평가 시스템(40)은 전자 광학 시스템(41)을 포함한다. 전자 광학 시스템(41)은 샘플을 향해 적어도 하나의 전자 빔을 투영하도록 구성되는 전자 광학 디바이스를 포함한다. 전자 광학 디바이스는 전자 광학 시스템(41)의 빔 가장 하류 부분을 형성할 수 있다. 전자 광학 시스템(41)은 샘플을 향해 멀티-빔을 투영하도록 구성되는 멀티-빔 전자 광학 시스템(41)일 수 있다. 대안적으로, 전자 광학 시스템(41)은 샘플을 향해 단일 빔을 투영하도록 구성되는 단일 빔 전자 광학 시스템(41)일 수 있다.

제어기(50)는 하전 입자 평가 시스템(40)에 전자적으로 연결된다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 제어하도록 구성되는 (컴퓨터와 같은) 프로세서일 수 있다. 또한, 제어기(50)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성되는 처리 회로를 포함할 수 있다. 제어기(50)는 도 1에서 주 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(50)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해한다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 장치의 구성 요소들 중 하나에 위치될 수 있거나, 또는 이는 구성 요소들 중 적어도 2 개에 걸쳐 분포될 수 있다. 본 발명은 전자 빔 검사 툴을 하우징하는 주 챔버(10)의 예시들을 제공하지만, 본 발명의 실시형태들은 가장 넓은 의미에서 전자 빔 검사 툴을 하우징하는 챔버에 제한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 오히려, 앞선 원리들은 제 2 압력 하에서 작동하는 장치의 다른 구성들 및 다른 툴들에도 적용될 수 있다는 것을 이해한다.

이제 도 2를 참조하며, 이는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 일부인 멀티-빔 전자 광학 시스템(41)을 포함하는 예시적인 하전 입자 평가 시스템(40)을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 멀티-빔 전자 광학 시스템(41)은 전자 소스(201) 및 투영 장치(230)를 포함한다. 하전 입자 평가 시스템(40)은 전동 스테이지(motorized stage: 209) 및 샘플 홀더(207)를 더 포함한다. 전자 소스(201) 및 투영 장치(230)는 함께 전자 광학 시스템(41)이라고 칭해질 수 있다. 샘플 홀더(207)는 전동 스테이지(209)에 의해 지지되어 검사를 위한 샘플(208)(예를 들어, 기판 또는 마스크)을 유지한다. 멀티-빔 전자 광학 시스템(41)은 검출기(240)(예를 들어, 전자 검출 디바이스)를 더 포함한다.

전자 소스(201)는 캐소드(cathode: 도시되지 않음) 및 추출기 또는 애노드(anode: 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 작동 동안, 전자 소스(201)는 캐소드로부터 일차 전자들로서 전자들을 방출하도록 구성된다. 일차 전자들은 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출 또는 가속되어 일차 전자 빔(202)을 형성한다.

투영 장치(230)는 일차 전자 빔(202)을 복수의 서브-빔들(211, 212, 213)로 전환하고, 각각의 서브-빔을 샘플(208) 상으로 향하게 하도록 구성된다. 단순화를 위해 3 개의 서브-빔들이 예시되지만, 수십, 수백 또는 수천 개의 서브-빔들이 존재할 수 있다. 서브-빔들은 빔릿들로 지칭될 수 있다.

제어기(50)는 전자 소스(201), 검출기(240), 투영 장치(230), 및 전동 스테이지(209)와 같은, 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 다양한 부분들에 연결될 수 있다. 제어기(50)는 다양한 이미지 및 신호 처리 기능들을 수행할 수 있다. 또한, 제어기(50)는 하전 입자 멀티-빔 장치를 포함한 하전 입자 빔 검사 장치의 작동들을 통제하기 위해 다양한 제어 신호들을 생성할 수 있다.

투영 장치(230)는 검사를 위한 샘플(208) 상에 서브-빔들(211, 212, 및 213)을 포커싱하도록 구성될 수 있고, 샘플(208)의 표면에 3 개의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)을 형성할 수 있다. 투영 장치(230)는 샘플(208)의 표면의 섹션에서 개별 스캐닝 영역들에 걸쳐 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)을 스캔하기 위해 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213)을 편향하도록 구성될 수 있다. 샘플(208) 상의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)에 대한 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213)의 입사에 반응하여, 이차 전자들 및 후방산란 전자들을 포함하는 전자들이 샘플(208)로부터 생성된다. 이차 전자들은 전형적으로 50 eV 이하인 전자 에너지를 갖는다. 실제 이차 전자들은 5 eV 미만의 에너지를 가질 수 있지만, 일반적으로 50 eV 미만이 모두 이차 전자로 취급된다. 후방산란 전자들은 통상적으로 0 eV와 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖는다. 50 eV 미만의 에너지로 검출된 전자들이 일반적으로 이차 전자로서 취급되므로, 실제 후방산란 전자들의 부분이 이차 전자들로서 계산될 것이다.

검출기(240)는 이차 전자들 및/또는 후방산란 전자들과 같은 신호 입자들을 검출하고, 예를 들어 샘플(208)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 신호 처리 시스템(280)으로 전송되는 대응하는 신호들을 생성하도록 구성된다. 검출기(240)는 투영 장치(230)에 통합될 수 있다.

신호 처리 시스템(280)은 이미지를 형성하기 위해 검출기(240)로부터의 신호들을 처리하도록 구성되는 회로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 신호 처리 시스템(280)은 달리 이미지 처리 시스템으로 지칭될 수 있다. 신호 처리 시스템은 (도 2에 나타낸 바와 같이) 검출기(240)와 같은 멀티-빔 하전 입자 평가 시스템(40)의 구성요소에 통합될 수 있다. 하지만, 신호 처리 시스템(280)은 투영 장치(230) 또는 제어기(50)의 일부로서 검사 장치(100) 또는 멀티-빔 하전 입자 평가 시스템(40)의 여하한의 구성요소들에 통합될 수 있다. 신호 처리 시스템(280)은 이미지 획득기(image acquirer: 도시되지 않음) 및 저장 디바이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리 시스템은 프로세서, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말기, 개인용 컴퓨터, 여하한 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 제어기의 처리 기능의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 따라서, 이미지 획득기는 적어도 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 특히 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 신호 통신을 허용하는 검출기(240)에 통신 연결될 수 있다. 이미지 획득기는 검출기(240)로부터 신호를 수신할 수 있고, 신호에 포함된 데이터를 처리할 수 있으며, 이로부터 이미지를 구성할 수 있다. 이에 따라, 이미지 획득기는 샘플(208)의 이미지들을 획득할 수 있다. 또한, 이미지 획득기는 윤곽(contour)들의 생성, 획득된 이미지에 표시자 중첩 등과 같은 다양한 후-처리 기능들을 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정들을 수행하도록 구성될 수 있다. 저장소는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 저장소, RAM(random access memory), 다른 타입들의 컴퓨터 판독가능한 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장소는 이미지 획득기와 커플링될 수 있고, 후-처리 이미지들 및 원본 이미지들로서 스캔된 원시 이미지 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다.

신호 처리 시스템(280)은 검출된 이차 전자들의 분포를 얻기 위해 측정 회로(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기들)를 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 전자 분포 데이터는, 샘플 표면 상에 입사하는 일차 서브-빔들(211, 212, 및 213) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검사 중인 샘플 구조체들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조체들의 다양한 피처들을 드러내기 위해 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 이에 의해 샘플 내에 존재할 수 있는 여하한의 결함들을 드러내기 위해 사용될 수 있다.

제어기(50)는 샘플(208)의 검사 동안 샘플(208)을 이동시키도록 전동 스테이지(209)를 제어할 수 있다. 제어기(50)는 전동 스테이지(209)가 적어도 샘플 검사 동안, 바람직하게는 계속해서, 예를 들어 일정한 속도로 한 방향으로 샘플(208)을 이동시킬 수 있게 할 수 있다. 제어기(50)는 다양한 파라미터들에 따라 샘플(208)의 이동 속도가 변화하도록 전동 스테이지(209)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(50)는 스캐닝 프로세스의 검사 단계들의 특성에 따라 (그 방향을 포함하여) 스테이지 속도를 제어할 수 있다.

앞서 설명된 하전 입자 평가 시스템(40) 및 하전 입자 빔 검사 장치(100)와 같은 알려진 멀티-빔 시스템들은 US2020118784, US20200203116, US2019/0259570 및 US2019/0259564에 개시되어 있으며, 이들은 본 명세서에서 인용참조된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 하전 입자 평가 시스템(40)은 투영 조립체(60)를 포함한다. 투영 조립체(60)는 모듈일 수 있으며, ACC 모듈이라고 칭해질 수 있다. 투영 조립체(60)는 광 빔(62)이 전자 광학 시스템(41)과 샘플(208) 사이에 들어가도록 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다.

전자 빔이 샘플(208)을 스캔할 때, 큰 빔 전류로 인해 샘플(208)에 전하가 축적될 수 있으며, 이는 이미지의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 샘플 상의 축적된 전하를 조절하기 위해, 투영 조립체(60)가 채택되어 광전도도, 광전 또는 열적 효과들과 같은 효과들로 인해 축적된 전하들을 제어하도록 샘플(208) 상에 광 빔(62)을 조명할 수 있다. 투영 조립체(60)는 도 13 및 도 14를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

본 발명에서 사용될 수 있는 하전 입자 평가 시스템(40)의 구성요소들이 하전 입자 평가 시스템(40)의 개략적인 다이어그램인 도 3과 관련하여 아래에서 설명된다. 도 3의 하전 입자 평가 시스템(40)은 앞서 언급된 하전 입자 평가 시스템(40)(이는 장치 또는 툴이라고도 할 수 있음)에 대응할 수 있다.

전자 소스(201)는 집속 렌즈(231)들의 어레이(달리 집속 렌즈 어레이라고도 함)로 전극들을 향하게 한다. 전자 소스(201)는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터(high brightness thermal field emitter)이다. 수십, 수백 또는 수천 개의 집속 렌즈들(231)이 존재할 수 있다. 집속 렌즈들(231)은 멀티-전극 렌즈들을 포함할 수 있고, 특히 e-빔을 복수의 서브-빔들로 분할하고 각각의 서브-빔에 대한 렌즈를 제공하는 렌즈 어레이에 대해 본 명세서에서 인용참조되는 EP1602121A1에 기초한 구성을 가질 수 있다. 집속 렌즈들(231)의 어레이는 전극들로서 작용하는 적어도 2 개의 플레이트들의 형태를 취할 수 있으며, 각각의 플레이트의 어퍼처(aperture)는 서로 정렬되고 서브-빔의 위치에 대응한다. 플레이트들 중 적어도 2 개는 원하는 렌징 효과(lensing effect)를 달성하기 위해 작동 동안 상이한 전위들에서 유지된다.

일 구성에서, 집속 렌즈들(231)의 어레이는 하전 입자들이 각각의 렌즈에 들어가고 나갈 때 동일한 에너지를 갖는 3 개의 플레이트 어레이들로 형성되며, 이 구성은 아인젤 렌즈(Einzel lens)라고 칭해질 수 있다. 따라서, 아인젤 렌즈 자체 내(렌즈의 입구 전극과 출구 전극 사이)에서만 분산이 발생하여, 축외 색수차(off-axis chromatic aberrations)가 제한된다. 집속 렌즈들의 두께가 낮은 경우, 예를 들어 수 mm인 경우, 이러한 수차들은 작거나 무시할 수 있는 영향을 미친다.

어레이 내의 각각의 집속 렌즈(231)는 집속 렌즈 어레이의 빔 하류에서 각자의 중간 포커스에 포커싱되는 각자의 서브-빔(211, 212, 213)으로 전자들을 향하게 한다. 서브-빔들은 서로에 대해 발산한다. 일 실시예에서, 디플렉터들(235)이 중간 포커스들에 제공된다. 디플렉터들(235)은 서브-빔 경로들에서 대응하는 중간 포커스 지점들의 위치에, 또는 적어도 그 주위에 위치된다. 디플렉터들(235)은 연계된 서브-빔의 중간 이미지 평면에서 서브-빔 경로들에 또는 이에 근접하여 위치된다. 디플렉터들(235)은 각자의 서브-빔들(211, 212, 213)에서 작동하도록 구성된다. 디플렉터들(235)은 주 광선(빔 축이라고도 할 수 있음)이 샘플(208) 상에 실질적으로 수직으로(즉, 샘플의 공칭 표면에 대해 실질적으로 90°로) 입사될 것을 보장하기 위해 효과적인 양만큼 각자의 서브-빔(211, 212, 213)을 굽히도록 구성된다. 또한, 디플렉터들(235)은 시준기들 또는 시준기 디플렉터들로 지칭될 수 있다. 디플렉터들(235)은 사실상 서브-빔 경로들을 시준하므로, 디플렉터들 전에는 서로에 대한 서브-빔 경로들이 발산한다. 디플렉터들의 빔 하류에서, 서브-빔 경로들은 서로에 대해 실질적으로 평행하며, 즉 실질적으로 시준된다. 적절한 시준기들은, 멀티-빔 어레이에 대한 디플렉터들의 적용과 관련하여 본 명세서에서 인용참조되는 2020년 2월 7일에 출원된 EP 출원 20156253.5에 개시된 디플렉터들이다. 시준기는 디플렉터(235) 대신에, 또는 디플렉터(235)에 추가하여 (예를 들어, 도 4에 나타낸 바와 같은) 매크로 시준기(270)를 포함할 수 있다. 따라서, 도 4와 관련하여 아래에서 설명되는 매크로 시준기(270)에 도 3의 특징들이 제공될 수 있다. 이는 일반적으로 디플렉터(235)로서 시준기 어레이를 제공하는 것보다 덜 선호된다.

디플렉터들(235) 아래[즉, 빔 하류 또는 소스(201)로부터 더 멀리]에는 제어 렌즈 어레이(250)가 있다. 디플렉터들(235)을 통과한 서브-빔들(211, 212, 213)은 제어 렌즈 어레이(250)로 진입할 때 실질적으로 평행하다. 제어 렌즈들은 서브-빔들을 사전-포커싱(pre-focus)한다[예를 들어, 서브-빔들이 대물 렌즈 어레이(241)에 도달하기 전에 서브-빔들에 포커싱 동작을 적용함]. 사전-포커싱은 서브-빔들의 발산을 감소시키거나, 서브-빔들의 수렴 속도를 증가시킬 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)는 함께 작동하여 조합된 초점 거리를 제공한다. 중간 포커스가 없는 조합된 작동은 수차의 위험을 감소시킬 수 있다.

더 상세하게는, 랜딩 에너지를 결정하기 위해 제어 렌즈 어레이(250)를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만, 대물 렌즈 어레이(241)를 추가로 사용하여 랜딩 에너지를 제어하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 대물 렌즈에 대한 전위차는 상이한 랜딩 에너지가 선택될 때 변화된다. 대물 렌즈에 대한 전위차를 변화시킴으로써 랜딩 에너지를 부분적으로 변화시키는 것이 바람직한 상황의 일 예시는 서브-빔들의 포커스가 대물 렌즈들에 너무 가까워지는 것을 방지하는 것이다. 이러한 상황에서는, 대물 렌즈 어레이(241)의 구성요소들이 너무 얇아서 제조가 불가능할 위험이 있다. 이 위치에서의 검출기에 대해서도 마찬가지일 수 있다. 이 상황은, 예를 들어 랜딩 에너지가 낮아지는 경우에 발생할 수 있다. 이는 대물 렌즈의 초점 거리가 사용되는 랜딩 에너지에 따라 대략적으로 스케일링(scale)되기 때문이다. 대물 렌즈에 대한 전위차를 낮춰 대물 렌즈 내부의 전기장을 낮춤으로써, 대물 렌즈의 초점 거리는 다시 더 커져 대물 렌즈의 더 아래에 포커스 위치를 유도한다. 대물 렌즈만의 사용은 배율의 제어를 제한할 것임을 유의한다. 이러한 구성은 축소 및/또는 개방 각도(opening angle)를 제어할 수 없다. 또한, 대물 렌즈를 사용하여 랜딩 에너지를 제어하는 것은 대물 렌즈가 최적의 전계 강도에서 벗어나 작동할 것임을 의미할 수 있다. 이는 (전극들 사이의 간격과 같은) 대물 렌즈의 기계적 파라미터들이 예를 들어 대물 렌즈를 교환함으로써 조정될 수 있지 않는 한 그러하다.

제어 렌즈 어레이(250)는 복수의 제어 렌즈들을 포함한다. 각각의 제어 렌즈는 각자의 전위 소스들에 연결되는 적어도 2 개의 전극들(예를 들어, 2 또는 3 개의 전극들)을 포함한다. 제어 렌즈 어레이(250)는 각자의 전위 소스들에 연결되는 2 이상의(예를 들어, 3 개의) 플레이트 전극 어레이들을 포함할 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)와 연계된다(예를 들어, 두 어레이들은 서로 가깝게 위치되고, 및/또는 서로 기계적으로 연결되고, 및/또는 유닛으로서 함께 제어됨). 각각의 제어 렌즈는 각자의 대물 렌즈와 연계될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 위치된다.

제어 렌즈 어레이(250)는 각각의 서브-빔(211, 212, 213)을 위한 제어 렌즈를 포함한다. 제어 렌즈 어레이(250)의 기능은 빔의 축소와 관련하여 빔 개방 각도를 최적화하고, 및/또는 서브-빔들(211, 212, 213)을 샘플(208)로 향하게 하는 대물 렌즈 어레이(241)로 전달되는 빔 에너지를 제어하는 것이다. 대물 렌즈 어레이(241)는 전자 광학 시스템(41)의 베이스에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 선택사항이지만, 대물 렌즈 어레이의 빔 상류에서 서브-빔을 최적화하기 위해 선호된다.

쉽게 설명하기 위해, 여기서 렌즈 어레이들은 (도 3에 나타낸 바와 같이) 타원 형상들의 어레이들로 개략적으로 도시되어 있다. 각각의 타원 형상은 렌즈 어레이 내의 렌즈들 중 하나를 나타낸다. 타원 형상은 관행에 따라, 광학 렌즈들에서 흔히 채택되는 양면 볼록 형태에 비유하여 렌즈를 표현하는 데 사용된다. 하지만, 본 명세서에서 논의되는 것과 같은 하전 입자 구성들의 맥락에서, 렌즈 어레이들은 통상적으로 정전기적으로 작동할 것이므로, 양면 볼록 형상을 채택하는 여하한의 물리적 요소들을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 렌즈 어레이들은 대신에 어퍼처들을 갖는 다수 플레이트들을 포함할 수 있다.

선택적으로, 스캔 디플렉터들(260)의 어레이가 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈들(234)의 어레이 사이에 제공된다. 스캔 디플렉터들(260)의 어레이는 각각의 서브-빔(211, 212, 213)에 대한 스캔 디플렉터를 포함한다. 각각의 스캔 디플렉터는 각자의 서브-빔(211, 212, 213)을 한 방향 또는 두 방향으로 편향하여 샘플(208)에 걸쳐 서브-빔을 한 방향 또는 두 방향으로 스캔하도록 구성된다.

도 4는 대안적인 전자 광학 시스템(41)을 갖는 예시적인 하전 입자 평가 시스템(40)의 개략적인 다이어그램이다. 전자 광학 시스템(41)은 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 복수의 대물 렌즈들을 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 교환가능한 모듈일 수 있다. 간결함을 위해, 앞서 이미 설명된 대물 렌즈 어레이(241)의 특징들은 여기에서 반복되지 않을 수 있다.

전자 광학 디바이스(41)는 도 4의 시스템에서 전자들의 검출을 위해 사용될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 전자 광학 시스템(41)은 소스(201)를 포함한다. 소스(201)는 하전 입자(예컨대, 전자) 빔을 제공한다. 샘플(208)에 포커싱되는 멀티-빔은 소스(201)에 의해 제공되는 빔으로부터 파생된다. 예를 들어, 빔-제한 어퍼처들의 어레이를 정의하는 빔 리미터(beam limiter)를 사용하여 빔으로부터 서브-빔들(211, 212, 213)이 파생될 수 있다. 빔은 제어 렌즈 어레이(250)를 만나면 서브-빔들로 분리될 수 있다. 서브-빔들은 제어 렌즈 어레이(250)로 진입할 때 실질적으로 평행하다. 소스(201)는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터이다. 나타낸 예시에서, 시준기가 대물 렌즈 어레이 조립체의 빔 상류에 제공된다. 시준기는 매크로 시준기(270)를 포함할 수 있다. 매크로 시준기(270)는 빔이 멀티-빔으로 분할되기 전에 소스(201)로부터의 빔에 작용한다. 매크로 시준기(270)는 빔으로부터 파생된 서브-빔들 각각의 빔 축이 샘플(208) 상에 실질적으로 수직으로[즉, 샘플(208)의 공칭 표면에 대해 실질적으로 90°로] 입사될 것을 보장하도록 효과적인 양만큼 빔의 각 부분들을 굽힌다. 매크로 시준기(270)는 빔에 거시적 시준을 적용한다. 따라서, 매크로 시준기(270)는 빔의 상이한 개별 부분에 작용하도록 각각 구성되는 시준기 요소들의 어레이를 포함하기보다는 빔 전체에 작용할 수 있다. 매크로 시준기(270)는 자기 렌즈 또는 복수의 자기 렌즈 서브-유닛들(예컨대, 다극 구성을 형성하는 복수의 전자석들)을 포함하는 자기 렌즈 구성부를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 매크로 시준기는 적어도 부분적으로 정전기적으로 구현될 수 있다. 매크로 시준기는 정전 렌즈 또는 복수의 정전 렌즈 서브-유닛들을 포함하는 정전 렌즈 구성부를 포함할 수 있다. 매크로 시준기(270)는 자기 렌즈 및 정전 렌즈의 조합을 사용할 수 있다.

또 다른 구성(도시되지 않음)에서, 매크로 시준기는 상부 빔 리미터의 빔 하류에 제공되는 시준기 요소 어레이로 부분적으로 또는 전체적으로 대체될 수 있다. 각각의 시준기 요소는 각자의 서브-빔을 시준한다. 시준기 요소 어레이는 공간적으로 콤팩트(compact)하도록 MEMS 제조 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 시준기 요소 어레이는 소스(201)의 빔 하류의 빔 경로에서 제 1 편향 또는 포커싱 전자 광학 어레이 요소일 수 있다. 시준기 요소 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 상류에 있을 수 있다. 시준기 요소 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)와 동일한 모듈에 있을 수 있다.

도 4의 실시예에서, 매크로 스캔 디플렉터(265)가 제공되어 서브-빔들이 샘플(208)에 걸쳐 스캔되도록 한다. 매크로 스캔 디플렉터(265)는 서브-빔들이 샘플(208)에 걸쳐 스캔되도록 하기 위해 빔의 각 부분들을 편향한다. 일 실시예에서, 매크로 스캔 디플렉터(256)는 예를 들어 8 이상의 극(pole)들을 갖는 거시적 다극 디플렉터를 포함한다. 편향은 빔으로부터 파생되는 서브-빔들이 샘플(208)을 가로질러 한 방향으로(예를 들어, X 축과 같은 단일 축에 평행하게) 또는 두 방향으로(예를 들어, X 및 Y 축들과 같은 2 개의 평행하지 않은 축들에 대해) 스캔되도록 하는 것과 같다. 매크로 스캔 디플렉터(265)는 빔의 상이한 개별 부분에 작용하도록 각각 구성되는 디플렉터 요소들의 어레이를 포함하기보다는 빔 전체에 거시적으로 작용한다. 나타낸 실시예에서, 매크로 스캔 디플렉터(265)는 매크로 시준기(270)와 제어 렌즈 어레이(250) 사이에 제공된다.

또 다른 구성(도시되지 않음)에서, 매크로 스캔 디플렉터(265)는 스캔 디플렉터 어레이로 부분적으로 또는 전체적으로 대체될 수 있다. 스캔 디플렉터 어레이는 복수의 스캔 디플렉터들을 포함한다. 스캔 디플렉터 어레이는 MEMS 제조 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 각각의 스캔 디플렉터는 샘플(208)에 걸쳐 각자의 서브-빔을 스캔한다. 따라서, 스캔 디플렉터 어레이는 각각의 서브-빔에 대한 스캔 디플렉터를 포함할 수 있다. 각각의 스캔 디플렉터는 서브-빔을 한 방향으로(예를 들어, X 축과 같은 단일 축에 평행하게) 또는 두 방향으로(예를 들어, X 및 Y 축들과 같은 2 개의 평행하지 않은 축들에 대해) 편향할 수 있다. 편향은 서브-빔이 샘플(208)을 가로질러 한 방향 또는 두 방향으로(즉, 1-차원적으로 또는 2-차원적으로) 스캔되도록 하는 것과 같다. 스캔 디플렉터 어레이는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 있을 수 있다. 스캔 디플렉터 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 하류에 있을 수 있다. 단일 서브-빔이 스캔 디플렉터와 연계되는 것으로 언급되지만, 서브-빔들의 그룹들이 스캔 디플렉터와 연계될 수 있다. 일 실시예에서, 스캔 디플렉터 어레이를 구현하기 위해, 본 명세서에서 그 전문이 특히 스캔 디플렉터들에 관하여 인용참조되는 EP2425444에 설명된 스캐닝 디플렉터들이 사용될 수 있다. (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같이 MEMS 제조 기술을 사용하여 형성된) 스캔 디플렉터 어레이가 매크로 스캔 디플렉터보다 공간적으로 더 콤팩트할 수 있다. 스캔 디플렉터 어레이는 대물 렌즈 어레이(241)와 동일한 모듈에 있을 수 있다.

다른 실시예들에서, 매크로 스캔 디플렉터(265) 및 스캔 디플렉터 어레이가 모두 제공된다. 이러한 구성에서, 샘플 표면에 걸친 서브-빔들의 스캐닝은 매크로 스캔 디플렉터 및 스캔 디플렉터 어레이를 함께, 바람직하게는 동기화하여 제어함으로써 달성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 전자 광학 시스템(41)은 상부 빔 리미터(252)를 더 포함한다. 상부 빔 리미터(252)는 빔-제한 어퍼처들의 어레이를 정의한다. 상부 빔 리미터(252)는 상부 빔-제한 어퍼처 어레이 또는 빔-상류 빔-제한 어퍼처 어레이라고 칭해질 수 있다. 상부 빔 리미터(252)는 복수의 어퍼처들을 갖는 플레이트(플레이트와 같은 몸체일 수 있음)를 포함할 수 있다. 상부 빔 리미터(252)는 소스(201)에 의해 방출되는 하전 입자 빔으로부터 서브-빔들을 형성한다. 서브-빔들을 형성하는 데 기여하는 것들 이외의 빔의 부분들은 빔 하류에서 서브-빔들과 간섭하지 않도록 상부 빔 리미터(252)에 의해 차단(예를 들어, 흡수)될 수 있다. 상부 빔 리미터(252)는 서브-빔 정의 어퍼처 어레이라고 칭해질 수 있다.

일부 실시예들에서, 도 4에 예시된 바와 같이, 대물 렌즈 어레이 조립체[이는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함하는 유닛임]는 빔 성형 리미터(262)를 더 포함한다. 빔 성형 리미터(262)는 빔-제한 어퍼처들의 어레이를 정의한다. 빔 성형 리미터(262)는 하부 빔 리미터, 하부 빔-제한 어퍼처 어레이 또는 최종 빔-제한 어퍼처 어레이라고 칭해질 수 있다. 빔 성형 리미터(262)는 복수의 어퍼처들을 갖는 플레이트(플레이트와 같은 몸체일 수 있음)를 포함할 수 있다. 빔 성형 리미터(262)는 제어 렌즈 어레이(250)의 적어도 하나의 전극으로부터(선택적으로는 모든 전극들로부터) 빔 하류에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔 성형 리미터(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 적어도 하나의 전극으로부터(선택적으로는 모든 전극들로부터) 빔 하류에 있다.

일 구성에서, 빔 성형 리미터(262)는 대물 렌즈 어레이(241)의 전극과 구조적으로 통합된다. 바람직하게는, 빔 성형 리미터(262)는 낮은 정전기장 강도의 구역에 위치된다. 빔-제한 어퍼처들 각각이 대물 렌즈 어레이(241) 내의 대응하는 대물 렌즈와 정렬된다. 정렬은 대응하는 대물 렌즈로부터의 서브-빔의 일부가 빔-제한 어퍼처를 통과하고 샘플(208) 상에 부딪힐 수 있도록 이루어진다. 각각의 빔-제한 어퍼처는 빔 제한 효과를 가져, 빔 성형 리미터(262)에 입사되는 서브-빔의 선택된 부분만이 빔-제한 어퍼처를 통과하게 한다. 선택된 부분은 대물 렌즈 어레이 내의 각 어퍼처들의 중심부를 통과하는 각 서브-빔의 부분만이 샘플에 도달하도록 이루어질 수 있다. 중심부는 원형 단면을 가질 수 있고, 및/또는 서브-빔의 빔 축을 중심으로 할 수 있다.

본 명세서에 설명된 대물 렌즈 어레이 조립체들 중 어느 하나는 검출기(240)를 더 포함할 수 있다. 검출기는 샘플(208)로부터 방출된 전자들을 검출한다. 검출된 전자들은 샘플(208)로부터 방출된 이차 및/또는 후방산란 전자들을 포함하여, SEM에 의해 검출되는 여하한의 전자들을 포함할 수 있다. 검출기(240)의 예시적인 구성이 도 3에 도시되어 있으며, 도 7 내지 도 10을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.

도 5는 일 실시예에 따른 하전 입자 평가 시스템(40)을 개략적으로 도시한다. 앞서 설명된 것들과 동일한 특징들에는 동일한 참조 번호들이 주어진다. 간결함을 위해, 이러한 특징들은 도 5를 참조하여 상세히 설명되지 않는다. 예를 들어, 소스(201), 집속 렌즈들(231), 매크로 시준기(270), 대물 렌즈 어레이(241) 및 샘플(208)은 앞서 설명된 바와 같을 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)와 샘플(208) 사이에 있다. 검출기(240)는 샘플(208)을 마주할 수 있다. 대안적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 복수의 대물 렌즈들을 포함하는 대물 렌즈 어레이(241)가 검출기(240)와 샘플(208) 사이에 있다.

일 실시예에서, 디플렉터 어레이(95)가 검출기(240)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 있다. 일 실시예에서, 디플렉터 어레이(95)는 디플렉터 어레이가 빔 분리기로서 지칭될 수 있도록 빈 필터를 포함한다. 디플렉터 어레이(95)는 샘플(208)로부터의 이차 전자들로부터 샘플(208)로 투영되는 하전 입자들을 구분하기 위해 자기장을 제공하도록 구성된다.

일 실시예에서, 검출기(240)는 하전 입자의 에너지를 참조하여, 즉 밴드 갭(band gap)에 의존하여 신호 입자들을 검출하도록 구성된다. 이러한 검출기(240)는 간접 전류 검출기라 불릴 수 있다. 샘플(208)로부터 방출된 이차 전자들은 전극들 사이의 전계로부터 에너지를 얻는다. 이차 전자들은 검출기(240)에 도달하면 충분한 에너지를 갖는다.

도 6은 도 5에 나타낸 하전 입자 평가 시스템(40)의 일부를 클로즈업한 도면이다. 일 실시예에서, 검출기(240)는 전자-광자 컨버터 어레이(electron to photon converter array: 91)를 포함한다. 전자-광자 컨버터 어레이(91)는 복수의 형광 스트립(fluorescent strip: 92)들을 포함한다. 각각의 형광 스트립(92)은 전자-광자 컨버터 어레이(91)의 평면에 위치된다. 적어도 하나의 형광 스트립(92)이 샘플(208)을 향해 투영되는 2 개의 인접한 하전 입자 빔들 사이에 배치된다.

일 실시예에서, 형광 스트립들(92)은 실질적으로 수평 방향으로 연장된다. 대안적으로, 전자-광자 컨버터 어레이(91)는 투영되는 하전 입자 빔들을 위한 개구부(opening: 93)들을 갖는 형광 재료의 플레이트를 포함할 수 있다.

도 6에 파선으로 나타낸, 투영되는 하전 입자 빔들은 형광 스트립들(92) 사이의 개구부들(93)을 통하여 전자-광자 컨버터 어레이(91)의 평면을 통해 디플렉터 어레이(95)를 향해 투영된다.

일 실시예에서, 디플렉터 어레이(95)는 자기 디플렉터(96) 및 정전 디플렉터(97)를 포함한다. 정전 디플렉터(97)는 샘플(208)을 향해 전달되는 투영되는 하전 입자 빔들에 대한 자기 디플렉터(96)의 편향을 상쇄하도록 구성된다. 따라서, 투영되는 하전 입자 빔들은 수평면에서 약간 시프트될 수 있다. 디플렉터 어레이(95)의 빔 하류의 빔들은 디플렉터 어레이(95)의 빔 상류의 빔들과 실질적으로 평행하다.

일 실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)는 샘플(208)에서 생성된 이차 전자들을 디플렉터 어레이(95)를 향해 안내하기 위한 복수의 플레이트들을 포함한다. 투영되는 하전 입자 빔들에 대해 반대 방향으로 진행하는 이차 전자들에 대해, 정전 디플렉터(97)는 자기 디플렉터(96)의 편향을 상쇄하지 않는다. 대신에, 정전 디플렉터(97) 및 자기 디플렉터(96)에 의한 이차 전자들의 편향들이 합산된다. 따라서, 이차 전자들은 검출기(240)의 형광 스트립들(92) 상으로 이차 전자들을 전달하기 위해 광축에 대해 비스듬히 진행하도록 편향된다.

형광 스트립들(92)에서, 이차 전자들의 입사 시 광자들이 생성된다. 일 실시예에서, 광자들은 광자 이송 유닛을 통해 형광 스트립(92)으로부터 광 검출기(도시되지 않음)로 이송된다. 일 실시예에서, 광자 이송 유닛은 광섬유들(98)의 어레이를 포함한다. 각각의 광섬유(98)는, 형광 스트립(92)으로부터 광섬유(98)로 광자들을 커플링하기 위해 형광 스트립들(92) 중 하나에 부착되거나 인접하여 배치되는 단부, 및 광섬유(98)로부터 광 검출기 상으로 광자들을 투영하도록 배치되는 또 다른 단부를 포함한다.

여하한의 실시예의 대물 렌즈 어레이(241)는 어퍼처 어레이들이 정의되어 있는 적어도 2 개의 전극들을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 대물 렌즈 어레이는 복수의 홀들 또는 어퍼처들을 갖는 적어도 2 개의 전극들을 포함한다. 도 7은 각자의 어퍼처 어레이들(245, 246)을 갖는 예시적인 대물 렌즈 어레이(241)의 일부인 전극들(242, 243)을 나타낸다. 전극 내의 각 어퍼처의 위치는 또 다른 전극 내의 대응하는 어퍼처의 위치에 대응한다. 대응하는 어퍼처들은 사용 시 멀티-빔의 동일한 빔, 서브-빔 또는 빔 그룹에서 작동한다. 다시 말해서, 적어도 두 전극들의 대응하는 어퍼처들이 서브-빔 경로, 즉 서브-빔 경로들(220) 중 하나와 정렬되고 이를 따라 배치된다. 따라서, 전극들에는 각각 각자의 서브-빔(211, 212, 213)이 전파되는 어퍼처들이 제공된다.

대물 렌즈 어레이(241)는 도 7에 나타낸 바와 같이 2 개의 전극들, 또는 3 개의 전극들을 포함할 수 있거나, 더 많은 전극들(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 2 개의 전극들만을 갖는 대물 렌즈 어레이(241)는 더 많은 전극들을 갖는 대물 렌즈 어레이(241)보다 더 낮은 수차를 가질 수 있다. 3-전극 대물 렌즈는 전극들 사이에 더 큰 전위차들을 가져, 더 강한 렌즈를 가능하게 할 수 있다. 추가적인 전극들(즉, 2보다 많은 전극들)은, 예를 들어 입사 빔뿐만 아니라 이차 전자들을 포커싱하기 위해 전자 궤적들을 제어하는 추가적인 자유도를 제공한다. 아인젤 렌즈에 비해 두 전극 렌즈의 장점은 들어오는 빔의 에너지가 나가는 빔과 반드시 동일하지는 않다는 것이다. 유리하게는, 이러한 두 전극 렌즈 어레이의 전위차들은 이것이 가속 또는 감속 렌즈 어레이로서 기능할 수 있게 한다.

대물 렌즈 어레이(241)의 인접한 전극들은 서브-빔 경로들을 따라 서로 이격되어 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이 절연 구조체가 위치될 수 있는 인접한 전극들 사이의 거리는 대물 렌즈보다 크다.

바람직하게는, 대물 렌즈 어레이(241)에 제공된 전극들 각각은 플레이트이다. 전극은 달리 평평한 시트로서 설명될 수 있다. 바람직하게는, 전극들 각각은 평면이다. 다시 말해서, 전극들 각각은 바람직하게는 평면 형태의 얇고 평평한 플레이트로서 제공될 것이다. 물론, 전극들이 평면일 필요는 없다. 예를 들어, 전극은 높은 정전기장으로 인한 힘으로 인해 휘어질 수 있다. 평면 전극을 제공하는 것이 바람직한데, 이는 알려진 제조 방법들이 사용될 수 있으므로 전극들을 더 쉽게 제조할 수 있기 때문이다. 또한, 평면 전극들은 상이한 전극들 사이에서의 어퍼처들의 더 정확한 정렬을 제공할 수 있기 때문에 바람직할 수 있다.

대물 렌즈 어레이(241)는 하전 입자 빔을 10보다 큰, 바람직하게는 50 내지 100 이상의 범위의 계수로 축소시키도록 구성될 수 있다.

검출기(240)는 샘플(208)로부터 방출된 이차 및/또는 후방산란 하전 입자들을 검출하기 위해 제공된다. 검출기(240)는 대물 렌즈들(234)과 샘플(208) 사이에 위치된다. 검출기(240)는 달리 검출기 어레이 또는 센서 어레이로 지칭될 수 있으며, "검출기" 및 "센서"라는 용어들은 적용 전체에 걸쳐 교환가능하게 사용된다.

전자 광학 시스템(41)을 위한 전자 광학 디바이스가 제공될 수 있다. 전자 광학 디바이스는 샘플(208)을 향해 전자 빔을 투영하도록 구성된다. 전자 광학 디바이스는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함할 수 있다. 전자 광학 디바이스는 검출기(240)를 포함할 수 있다. 대물 렌즈들의 어레이[즉, 대물 렌즈 어레이(241)]는 검출기들의 어레이[즉, 검출기(240)] 및/또는 여하한의 빔들(즉, 서브-빔들)에 대응할 수 있다.

예시적인 검출기(240)가 아래에서 설명된다. 하지만, 검출기(240)에 대한 여하한의 언급은 적절하다면 단일 검출기(즉, 적어도 하나의 검출기) 또는 다수 검출기들일 수 있다. 검출기(240)는 검출기 요소들(405)(예를 들어, 캡처 전극과 같은 센서 요소들)을 포함할 수 있다. 검출기(240)는 여하한의 적절한 타입의 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 직접 전자 전하를 검출하기 위한 캡처 전극, 신틸레이터 또는 PIN 요소가 사용될 수 있다. 검출기(240)는 직접 전류 검출기 또는 간접 전류 검출기일 수 있다. 검출기(240)는 도 8, 도 9, 도 10과 관련하여 아래에서 설명되는 바와 같은 검출기일 수 있다.

검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)와 샘플(208) 사이에 위치될 수 있다. 검출기(240)는 샘플(208)에 근접하도록 구성된다. 검출기(240)는 샘플(208)에 매우 가까울 수 있다. 대안적으로, 검출기(240)와 샘플(208) 사이에는 더 큰 갭이 있을 수 있다. 검출기(240)는 샘플(208)을 마주하도록 디바이스 내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 검출기(240)는 전자 광학 시스템(41)의 다른 곳에 위치되어, 샘플(208)을 마주하는 전자 광학 디바이스(41)의 부분이 검출기 이외의 것이고, 따라서 검출기가 아니도록 할 수 있다.

전자 광학 디바이스는 전자 광학 시스템(41)의 빔 가장 하류 부분을 형성한다. 일 실시예에서, 전자 광학 디바이스와 샘플(208) 사이의 갭은 최대 약 1.5 mm이다. 도 11에 나타낸 타입의 단일 빔 시스템에 대해, 갭은 적어도 0.75 mm일 수 있다. 도 2 내지 도 5에 나타낸 타입의 멀티-빔 시스템에 대해, 바람직하게는 전자 광학 디바이스와 샘플(208) 사이의 거리 'L'(도 12에 도시됨)은 대략 50 ㎛ 이하이다. 거리(L)는 전자 광학 시스템(41)을 향하는 샘플(208)의 표면과 샘플(208)을 향하는 전자 광학 디바이스의 표면 사이의 거리로서 결정된다. 바람직하게는, 거리(L)는 대략 40 ㎛ 이하이다. 바람직하게는, 거리(L)는 대략 30 ㎛ 이하이다. 바람직하게는, 거리(L)는 대략 20 ㎛ 이하이다. 바람직하게는, 거리(L)는 10 ㎛ 이하이다.

도 8은 빔 어퍼처(406)를 각각 둘러싸는 복수의 검출기 요소들(405)이 제공되는 기판(404)을 포함하는 검출기(240)의 저면도이다. 빔 어퍼처들(406)은 기판(404)을 통해 에칭함으로써 형성될 수 있다. 도 8에 나타낸 구성에서, 빔 어퍼처들(406)은 육각 밀집 어레이로 도시되어 있다. 또한, 빔 어퍼처들(406)은 상이하게, 예를 들어 직사각형 어레이로 배치될 수 있다. 도 8의 육각형 배치의 빔 구성은 정사각형 빔 구성보다 더 조밀하게 밀집될 수 있다. 검출기 요소들(405)은 직사각형 어레이 또는 육각형 어레이로 배치될 수 있다.

도 9는 더 큰 스케일에서 검출기(240)의 일부의 단면을 도시한다. 검출기 요소들(405)은 검출기(240)의 맨 아래, 즉 샘플(208)에 가장 가까운 표면을 형성한다. 검출기 요소들(405)과 기판(404)의 주 몸체 사이에는 로직 층(logic layer: 407)이 제공될 수 있다. 신호 처리 시스템의 적어도 일부가 로직 층(407)에 통합될 수 있다.

배선 층(408)이 기판(404)의 후면 또는 내부에 제공되고, 기판-관통 비아(through-substrate vias: 409)에 의해 로직 층(407)에 연결된다. 기판-관통 비아들(409)의 수는 빔 어퍼처들(406)의 수와 동일할 필요는 없다. 특히 전극 신호들이 로직 층(407)에서 디지털화되는 경우, 데이터 버스를 제공하기 위해 적은 수의 기판-관통 비아들만이 필요할 수 있다. 배선 층(408)은 제어 라인들, 데이터 라인들 및 전력 라인들을 포함할 수 있다. 빔 어퍼처들(406)에도 불구하고, 필요한 모든 연결을 위한 충분한 공간이 있음을 유의할 것이다. 또한, 검출 모듈(402)은 바이폴라 또는 다른 제조 기술들을 사용하여 제작될 수도 있다. 인쇄 회로 기판 및/또는 다른 반도체 칩들이 검출기(240)의 후면에 제공될 수 있다.

앞서 설명된 통합된 검출기 어레이는, 이차 전자 포착이 다양한 랜딩 에너지들에 대해 최적화될 수 있기 때문에, 튜닝가능한 랜딩 에너지를 갖는 툴과 함께 사용될 때 특히 유리하다.

검출기(240)는 대물 렌즈 어레이(241)의 저부 전극에 CMOS 칩 검출기를 통합함으로써 구현될 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241) 또는 전자 광학 시스템(41)의 다른 구성요소로의 검출기(240)의 통합이 다수의 각 서브-빔들에 관하여 방출된 전자들의 검출을 허용한다. CMOS 칩은 바람직하게는 [샘플과 하전 입자 광학 디바이스 및/또는 전자 광학 시스템의 저부 사이의 짧은 거리(예를 들어, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하, 또는 10 ㎛)로 인해] 샘플을 향하도록 방위지정(orientate)된다. 일 실시예에서, 이차 하전 입자들을 포착하기 위한 검출기 요소들(405)이 CMOS 디바이스의 표면 금속층에 형성된다. 검출기 요소들(405)은 다른 층들에 형성될 수 있다. CMOS의 전력 및 제어 신호들은 실리콘-관통 비아(through-silicon via)들에 의해 CMOS에 연결될 수 있다. 견고성을 위해, 바람직하게는 홀들을 갖는 패시브 실리콘 기판이 높은 E-필드로부터 CMOS 칩을 차폐한다.

검출 효율을 최대화하기 위해, (어퍼처들을 제외한) 대물 렌즈 어레이(241)의 실질적으로 모든 영역이 검출기 요소들(405)에 의해 점유되도록 검출기 요소들(405)의 표면을 가능한 한 크게 만드는 것이 바람직하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각각의 검출기 요소(405)는 어레이 피치[즉, 대물 렌즈 어레이(241)의 전극들에 관하여 앞서 설명된 어퍼처 어레이 피치]와 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 그러므로, 각각의 검출기 요소의 직경은 약 600 ㎛ 미만일 수 있고, 바람직하게는 약 50 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 피치는 샘플(208)과 검출기(240) 사이의 의도된 거리(L)에 따라 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 검출기 요소(405)의 외형은 원이지만, 이는 검출 영역을 최대화하기 위해 정사각형으로 만들어질 수 있다. 또한, 기판-관통 비아(409)의 직경은 최소화될 수 있다. 전자 빔의 통상적인 크기는 5 내지 15 미크론 정도이다.

일 실시예에서, 단일 검출기 요소(405)가 각각의 빔 어퍼처(406)를 둘러싼다. 또 다른 실시예에서, 복수의 검출기 요소들(405)이 각각의 빔 어퍼처(406) 주위에 제공된다. 하나의 빔 어퍼처(406)를 둘러싸는 검출기 요소들(405)에 의해 포착되는 전자들은 단일 신호로 조합되거나, 또는 독립적인 신호들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 검출기 요소들(405)은 반경방향으로 분할될 수 있다. 검출기 요소들(405)은 복수의 동심 환형 또는 링들을 형성할 수 있다. 검출기 요소들(405)은 각도로 분할될 수 있다. 검출기 요소들(405)은 복수의 부채꼴 조각 또는 세그먼트들을 형성할 수 있다. 세그먼트들은 유사한 각도 크기 및/또는 유사한 면적으로 이루어질 수 있다. 전극 요소들은 반경방향 및 각도로, 또는 여하한의 다른 편리한 방식으로 분리될 수 있다.

하지만, 검출기 요소들(405)의 더 큰 표면이 더 큰 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)를 초래하므로, 대역폭이 더 낮다. 이러한 이유로, 검출기 요소들(405)의 외경을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 더 큰 검출기 요소(405)가 약간 더 큰 검출 효율만을 제공하지만, 상당히 더 큰 커패시턴스를 제공하는 경우이다. 원형(환형) 검출기 요소(405)가 수집 효율과 기생 커패시턴스 사이에서 좋은 절충안을 제공할 수 있다.

또한, 검출기 요소(405)의 더 큰 외경이 더 큰 크로스토크(이웃한 홀의 신호에 대한 감도)를 초래할 수도 있다. 이는 검출기 요소(405)의 외경을 더 작게 만드는 이유일 수도 있다. 특히 더 큰 검출기 요소(405)가 약간 더 큰 검출 효율만을 제공하지만, 상당히 더 큰 크로스토크를 제공하는 경우이다.

검출기 요소(405)에 의해 수집되는 하전 입자 전류는, 예를 들어 TIA와 같은 증폭기에 의해 증폭된다.

일 실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)는 그 자체로 또는 제어 렌즈 어레이 및/또는 검출기 어레이와 같은 다른 요소들과 조합하여 교환가능한 모듈이다. 교환가능한 모듈은 현장 교체가능할 수 있으며, 즉 모듈은 현장 엔지니어에 의해 새로운 모듈로 바뀔 수 있다. 일 실시예에서, 다수의 교환가능한 모듈들이 툴 내에 포함되며, 하전 입자 평가 시스템(40)을 열지 않고도 작동가능한 위치와 비-작동가능한 위치 사이에서 바뀔 수 있다.

일 실시예에서, 교환가능한 모듈은 전자 광학 구성요소를 포함하며, 구체적으로 구성요소의 위치설정을 위한 작동을 허용하는 스테이지 상에 있는 하전 입자 광학 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, 교환가능한 모듈은 스테이지를 포함한다. 일 구성에서, 스테이지 및 교환가능한 모듈은 툴(40)의 통합부일 수 있다. 일 구성에서, 교환가능한 모듈은 스테이지 및 이것이 지지하는 하전 입자 광학 디바이스와 같은 디바이스로 제한된다. 일 구성에서, 스테이지는 제거가능하다. 대안적인 디자인에서, 스테이지를 포함하는 교환가능한 모듈은 제거가능하다. 교환가능한 모듈을 위한 하전 입자 평가 시스템(40)의 부분은 격리가능하며, 즉 하전 입자 평가 시스템(40)의 부분은 교환가능한 모듈의 빔 상류 밸브 및 빔 하류 밸브에 의해 정의된다. 밸브들은 각각 밸브들의 빔 상류 및 빔 하류의 진공으로부터 밸브들 사이의 환경을 격리시키도록 작동될 수 있으며, 이는 교환가능한 모듈과 연계된 하전 입자 평가 시스템(40)의 부분의 빔 상류 및 빔 하류의 진공을 유지하면서 하전 입자 평가 시스템(40)으로부터 교환가능한 모듈이 제거될 수 있게 한다. 일 실시예에서, 교환가능한 모듈은 스테이지를 포함한다. 스테이지는 빔 경로에 대해 하전 입자 광학 디바이스와 같은 디바이스를 지지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 모듈은 1 이상의 액추에이터를 포함한다. 액추에이터들은 스테이지와 연계된다. 액추에이터들은 빔 경로에 대해 디바이스를 이동시키도록 구성된다. 이러한 작동은 디바이스 및 빔 경로를 서로에 대해 정렬하는 데 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 교환가능한 모듈은 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 모듈이다. MEMS는 미세제조 기술들을 사용하여 제조되는 소형화된 기계 및 전자기계 요소들이다. 일 실시예에서, 교환가능한 모듈은 하전 입자 평가 시스템(40) 내에서 교체가능하도록 구성된다. 일 실시예에서, 교환가능한 모듈은 현장 교체가능하도록 구성된다. 현장 교체가능한 것은 전자 광학 툴(40)이 위치되는 진공을 유지하면서 모듈이 제거되고 동일하거나 상이한 모듈로 교체될 수 있다는 것을 의미하도록 의도된다. 모듈이 제거되고 반환되거나 교체되기 위해 모듈에 대응하는 하전 입자 평가 시스템(40)의 섹션만이 열린다(vent).

제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)와 동일한 모듈에 있고, 즉 대물 렌즈 어레이 조립체 또는 대물 렌즈 구성부를 형성할 수 있거나, 또는 별개의 모듈 내에 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 서브-빔들에서 1 이상의 수차를 감소시키는 1 이상의 수차 보정기가 제공된다. 1 이상의 수차 보정기는 여하한의 실시예들에서, 예를 들어 하전 입자 광학 디바이스의 일부로서, 및/또는 광학 렌즈 어레이 조립체의 일부로서, 및/또는 평가 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 수차 보정기들의 서브세트 각각은 중간 포커스들 중 각 하나에, 또는 이에 바로 인접하여 (예를 들어, 중간 이미지 평면에 또는 이에 인접하여) 위치된다. 서브-빔들은 중간 평면과 같은 초점면 또는 그 근처에서 최소 단면적을 갖는다. 이는 다른 곳, 즉 중간 평면의 빔 상류 또는 빔 하류에서 이용가능한 것보다(또는 중간 이미지 평면을 갖지 않는 대안적인 구성들에서 이용가능한 것보다) 수차 보정기들을 위한 더 많은 공간을 제공한다.

일 실시예에서, 중간 포커스들(또는 중간 이미지 평면)에, 또는 이에 바로 인접하여 위치되는 수차 보정기들은 상이한 빔들에 대해 상이한 위치들에 있는 것으로 보이는 소스(201)를 보정하기 위한 디플렉터들을 포함한다. 보정기들은 각각의 서브-빔과 대응하는 대물 렌즈 사이의 양호한 정렬을 방해하는 소스로부터 발생하는 거시적 수차들을 보정하는 데 사용될 수 있다.

수차 보정기들은 적절한 칼럼 정렬을 방해하는 수차들을 보정할 수 있다. 또한, 이러한 수차들은 서브-빔들과 보정기들 사이의 오정렬을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 추가적으로 또는 대안적으로 수차 보정기들을 집속 렌즈들(231)에 또는 그 근처에 위치시키는 것이 바람직할 수 있다[예를 들어, 각각의 이러한 수차 보정기가 집속 렌즈들(231) 중 1 이상과 통합되거나, 또는 바로 인접함]. 이는 집속 렌즈들이 빔 어퍼처들과 수직으로 근접 또는 일치하기 때문에 집속 렌즈들에서 또는 그 근처에서 수차들이 아직 대응하는 서브-빔들의 시프트로 이어지지 않았을 것이므로 바람직하다. 하지만, 집속 렌즈들에 또는 그 근처에 보정기들을 위치시키는 것에 대한 문제는 더 하류의 위치들에 비해 이 위치에서 서브-빔들이 각각 상대적으로 큰 단면적들 및 상대적으로 작은 피치를 갖는다는 것이다. 수차 보정기들은 EP2702595A1에 개시된 바와 같은 CMOS 기반 개별 프로그램가능 디플렉터들 또는 EP2715768A2에 개시된 바와 같은 다극 디플렉터들의 어레이일 수 있으며, 이 두 문서의 빔릿 머니퓰레이터에 대한 설명들은 본 명세서에서 인용참조된다.

일부 실시예들에서, 수차 보정기들의 적어도 서브세트 각각은 대물 렌즈 어레이(241)와 통합되거나 바로 인접한다. 일 실시예에서, 이 수차 보정기들은: 필드 곡률; 포커스 오차; 및 비점수차 중 1 이상을 감소시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 1 이상의 스캐닝 디플렉터(도시되지 않음)가 샘플(208)에 걸쳐 서브-빔들(211, 212, 213)을 스캔하기 위해 대물 렌즈 어레이(241)와 통합되거나 바로 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 US 2010/0276606에 설명되어 있는 스캐닝 디플렉터들이 사용될 수 있다.

검출기에는 다수 부분들, 더 구체적으로는 다수 검출부들이 제공될 수 있다. 다수 부분들을 포함하는 검출기는 서브-빔들(211, 212, 213) 중 하나와 연계될 수 있다. 따라서, 하나의 검출기(240)의 다수 부분들은 일차 빔들[이는 달리 서브-빔들(211, 212, 213)로 지칭될 수 있음] 중 하나에 관하여 샘플(208)로부터 방출된 신호 입자들을 검출하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 다수 부분들을 포함하는 검출기는 대물 렌즈 조립체의 전극들 중 적어도 하나에서의 어퍼처들 중 하나와 연계될 수 있다. 더 구체적으로, 다수 부분들을 포함하는 검출기(405)는 이러한 검출기의 일 예시를 제공하는 도 10에 나타낸 바와 같이 단일 어퍼처(406) 주위에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 도 11의 단일 빔 시스템은 다수 부분들을 포함하는 이러한 검출기를 포함한다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 하전 입자 빔의 통과를 위해 어퍼처(406)가 정의되고 구성되는 검출기 요소(405)는 내측 검출부(405A) 및 외측 검출부(405B)를 포함한다. 내측 검출부(405A)는 검출기의 어퍼처(406)를 둘러싼다. 외측 검출부(405B)는 내측 검출부(405A)의 반경방향 바깥쪽에 있다. 검출기의 형상은 일반적으로 원형일 수 있다. 따라서, 내측 검출부 및 외측 검출부는 동심 링들일 수 있다.

본 발명은 여러 상이한 툴 아키텍처들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 하전 입자 평가 시스템(40)은 단일 빔 툴일 수 있거나, 또는 복수의 단일 빔 칼럼들을 포함할 수 있거나, 또는 복수의 멀티-빔 칼럼들을 포함할 수 있다. 칼럼들은 앞선 실시예들 또는 실시형태들 중 어느 하나에서 설명된 전자 광학 시스템(41)을 포함할 수 있다. 복수의 칼럼들(또는 멀티-칼럼 툴)로서, 디바이스들은 2 내지 100 이상의 칼럼들일 수 있는 어레이로 배치될 수 있다. 하전 입자 평가 시스템(40)은 도 3에 도시되고 이를 참조하여 설명된 바와 같은, 또는 도 4에 도시되고 이를 참조하여 설명된 바와 같은 실시예의 형태를 취할 수 있지만, 바람직하게는 정전기 스캔 디플렉터 어레이 및 정전기 시준기 어레이를 갖는다. 하전 입자 칼럼은 선택적으로 소스를 포함할 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 예시적인 단일 빔 하전 입자 평가 시스템(40)의 개략적인 다이어그램이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 하전 입자 평가 시스템(40)은 검사될 샘플(208)을 유지하기 위해 전동 스테이지(209)에 의해 지지되는 샘플 홀더(207)를 포함한다. 하전 입자 평가 시스템(40)은 전자 소스(201)를 포함한다. 하전 입자 평가 시스템(40)은 건 어퍼처(gun aperture: 122), 빔 제한 어퍼처(125), 집속 렌즈(126), 칼럼 어퍼처(135), 대물 렌즈 조립체(132), 및 전자 검출기(144)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 대물 렌즈 조립체(132)는 수정된 SORIL(swing objective retarding immersion lens)이며, 이는 극편(pole piece: 132a), 제어 전극(132b), 디플렉터(132c) 및 여자 코일(exciting coil: 132d)을 포함한다. 제어 전극(132b)은 전자 빔의 통과를 위한 어퍼처가 형성되어 있다. 제어 전극(132b)은 아래에서 더 상세히 설명되는 대향 표면(72)을 형성한다. 도 11에 나타낸 하전 입자 평가 시스템(40)은 단일 빔 시스템이지만, 일 실시예에서 멀티-빔 시스템이 제공된다. 이러한 멀티-빔 시스템은 대물 렌즈 조립체(132)와 같이 도 11에 나타낸 것과 동일한 특징들을 가질 수 있다. 이러한 멀티-빔 시스템은 신호 전자들을 검출하기 위한 이차 칼럼을 가질 수 있다.

이미징 프로세스에서, 소스(201)로부터 나오는 전자 빔이 건 어퍼처(122), 빔 제한 어퍼처(125), 집속 렌즈(126)를 통과하고, 수정된 SORIL 렌즈에 의해 프로브 스폿으로 포커싱된 후, 샘플(208)의 표면 상에 입사할 수 있다. 프로브 스폿은 디플렉터(132c) 또는 SORIL 렌즈 내의 다른 디플렉터들에 의해 샘플(208)의 표면을 가로질러 스캔될 수 있다. 샘플 표면으로부터 나오는 신호 전자들이 전자 검출기(144)에 의해 수집되어 샘플(208) 상의 관심 영역의 이미지를 형성할 수 있다.

전자 광학 시스템(41)의 집속 및 조명 광학기들은 전자기 쿼드러폴 전자 렌즈들을 포함하거나 이에 의해 보충될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 나타낸 바와 같이 전자 광학 시스템(41)은 제 1 쿼드러폴 렌즈(148) 및 제 2 쿼드러폴 렌즈(158)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 쿼드러폴 렌즈들은 전자 빔을 제어하기 위해 사용된다. 예를 들어, 제 1 쿼드러폴 렌즈(148)는 빔 전류를 조정하도록 제어될 수 있고, 제 2 쿼드러폴 렌즈(158)는 빔 스폿 크기 및 빔 형상을 조정하도록 제어될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 투영 조립체(60)는 샘플(208) 상에 레이저 빔과 같은 광 빔(62)을 조명하도록 ACC 모듈로서 기능한다. 전자 빔 결함 검사를 수행하면서 광 빔(62)으로 샘플(208)을 조명함으로써, 결함 콘트라스트가 상당히 개선된다.

광 빔(62)으로 샘플(208)의 관련 부분을 조명하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어, 전자 광학 디바이스(41) 및 샘플(208)의 치수들이 광 빔(62)으로 샘플(208)의 관련 부분에 도달하는 것을 어렵게 만들 수 있다. 예를 들어, 전자 광학 디바이스(41)와 샘플(208) 사이에는 매우 좁은 갭(70)만이 있을 수 있다. 일 실시예에서, 전자 광학 디바이스(41)와 샘플(208) 사이의 도 12에 나타낸 바와 같은 거리 'L'는 대략 1.5 mm 이하이고, 선택적으로는 대략 50 ㎛ 이하이다.

도 12는 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스(41)와 샘플(208) 사이에 들어오는 광 빔(62)의 개략적인 다이어그램이다. 일 실시예에서, 하전 입자 평가 시스템(40)은 샘플(208)을 유지하도록 구성되는 샘플 홀더(207)를 포함한다. 샘플(208)은 전자 광학 디바이스(41)를 향하는 표면을 갖는다. 전자 광학 디바이스(41)는 샘플(208)을 향해 전자 빔(211, 212, 213)을 투영하도록 구성된다. 전자 빔(211, 212, 213)은 샘플(208) 표면의 부분(71)에 대응하는 시야를 갖는다.

전자 광학 디바이스(41)는 샘플 홀더(207)를 향하는 대향 표면(72)을 갖는다. 대향 표면(72)은 샘플(208) 또는 샘플 홀더(207) 또는 적어도 샘플 위치, 예를 들어 샘플(208)을 위한 샘플 홀더 상의 위치를 향한다. 대향 표면(72)은 전자 광학 디바이스(41)의 빔 가장 하류 부분에 있다. 전자 광학 디바이스(41)의 빔 가장 하류 표면은 대향 표면(72)일 수 있다. 바람직하게는, 대향 표면(72)은 전자 광학 디바이스(41)에 대해 정적이다. 대향 표면은 샘플 위치, 즉 샘플 홀더, 예를 들어 샘플(208)에 근접할 수 있다. 대향 표면은 샘플 위치, 즉 샘플 홀더 및 이에 따라 존재하는 경우, 샘플(208)에 가장 근접한 전자 광학 디바이스(41)의 표면일 수 있다.

하전 입자 평가 시스템(40)은 투영 조립체(60)를 포함한다. 일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)이 샘플(208) 표면의 부분(71)에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면(72)으로부터 반사되도록 광 경로를 따라 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다.

본 발명의 일 실시예는 갭(70)이 약 50 ㎛ 이하와 같이 특히 좁은 경우에도 갭(70)을 통해 광 빔(62)의 커플링을 달성할 것으로 기대된다. 본 발명의 일 실시예는 조명이 부분(71)에 직접 입사할 필요 없이 기판(208) 표면의 부분(71)의 조명을 달성할 것으로 기대된다. 본 발명의 일 실시예는 투영 조립체(60)가 전자 광학 디바이스(41) 및 샘플(208)에 대해 배치되는 방식의 디자인 자유를 증가시킬 것으로 기대된다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 광 빔(62)은 적어도 전자 빔(211, 212, 213)의 시야에 대응하는 샘플(208) 표면의 부분(71)을 덮는다. 본 발명의 일 실시예는 전자 빔(211, 212, 213)에 대해 개선된 결함 콘트라스트를 달성할 것으로 기대된다. 이는 단일 빔 및 멀티-빔에 대해 가능하다.

도 13은 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스(41)와 샘플(208) 사이에 들어오는 광 빔(62)의 포커스 각도(α)를 설명하는 다이어그램이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 투영 시스템(60)은 광 소스(61)를 포함한다. 광 소스(61)는 광 빔(62)을 방출하도록 구성된다. 일 실시예에서, 광 소스(61)는 레이저 광 소스이다. 레이저 광은 코히런트(coherent) 광 빔(62)을 제공한다. 하지만, 대안적으로 다른 타입들의 광 소스가 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 광 소스(61)는 450 nm 내지 850 nm 범위의 파장을 갖는 광 빔(62)을 방출하도록 구성된다.

도 2 내지 도 5 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 투영 조립체(60)는 광학 시스템(63)을 포함한다. 일 실시예에서, 광학 시스템(63)은 광 빔(62)의 축에 수직이고 대향 표면(72)에 평행한 방향보다 대향 표면(72)에 수직인 방향으로 더 좁도록 광 빔(62)을 포커싱하도록 구성된다. (대향 표면은 실질적으로 평면일 수 있음을 유의한다. 대향 표면은 대향 표면이 향하는 샘플의 표면과 평행할 수 있다. 대향 표면은 샘플의 표면, 즉 대향 표면이 향하는 샘플(208)의 표면과 동일 평면일 수 있다.) 대향 표면(72)에 수직인 방향은 샘플(208)에 수직이며, 즉 도 13의 도면에서 상하 방향이다. 대향 표면(72)에 평행하고 광 빔(62)의 축에 수직인 방향은 도 13의 도면에서 다이어그램 안팎으로의 방향이다. 광 빔(62)의 축은 광 빔(62)이 투영되는 주 방향이고, 도 12에 점쇄선으로 도시되어 있다.

한 방향에서, 광 빔(62)은 상대적으로 넓을 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 광 빔은 한 방향에서 적어도 1 mm, 선택적으로 적어도 2 mm, 선택적으로 적어도 5 mm, 선택적으로 적어도 10 mm, 및 선택적으로 적어도 20 mm의 폭을 갖는다. 다른 방향에서, 광 빔(62)은 갭(70) 내로 포커싱된다. 광 빔(62)은 이 다른 방향에서 최대 500 ㎛, 선택적으로 최대 200 ㎛, 선택적으로 최대 100 ㎛, 및 선택적으로 최대 50 ㎛의 폭을 가질 수 있다. 광 빔(62)의 폭은 이것이 포커싱되기 때문에 길이에 따라 달라진다. 앞서 언급된 폭 측정들은 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 축을 따른 위치에 대한 것이다.

광 빔(62)을 갭(70)에 포커싱함으로써, 광 빔(62)의 더 큰 광 세기가 샘플(208)에 도달할 수 있다. 이는 샘플(208) 상의 결함들을 검출할 때 콘트라스트를 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 광 빔(62)은 한 방향에서 다른 방향보다 더 많이 포커싱되지 않는다. 이러한 구성은 투영 시스템(60)을 단순화한다. 하지만, 특히 좁은 갭(70)에 대해 광 빔(62)의 일부가 갭(70)에 도달하지 않을 수 있다. 광 빔(62)의 일부는 갭(70)에 들어가는 것이 막힐 수 있다. 결과로서, 더 많은 부분이 샘플 표면의 의도된 부분(71)에 도달하지 못한다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 광학 시스템(63)은 원통 렌즈(64)를 포함한다. 원통 렌즈(64)는 한 방향에서 직교 방향보다 더 많이 광 빔(62)을 포커싱하도록 구성된다. 원통 렌즈는 광 소스(61)에 대한 디자인 자유를 증가시킨다. 일 실시예에서, 광 소스(61)는 원형 단면을 갖는 광 빔(62)을 방출하도록 구성된다. 원통 렌즈(64)는 광 빔이 타원형 단면을 갖도록 광 빔(62)을 포커싱하도록 구성된다.

원통 렌즈(64)가 제공되는 것이 필수적인 것은 아니다. 대안적인 실시예에서, 한 방향에서 다른 방향보다 더 강하게 포커싱할 수 있는 또 다른 광학 구성요소가 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 광 소스는 예를 들어 타원형 또는 직사각형인 광 빔(62)을 방출하도록 구성된다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 광학 시스템(63)은 광 빔(62)이 예를 들어 갭의 입구 내에서 갭(70)에 맞도록 광 빔(62)을 포커싱하도록 구성된다. 광 빔(62)은 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 샘플(208)에 수직인 방향에서 갭(70)과 대략 동일한 치수를 갖는다. 실질적으로 모든 광 빔(62)이 갭(70)에 들어간다. 광 빔(62)의 이러한 포커싱은, 예를 들어 갭(70)에 들어가지 않는 낭비되는 광 빔(62)의 비율을 감소시킨다. 대안적인 실시예에서, 광 빔의 단면은 예를 들어 대향 표면에 직교인 방향에서 갭의 입구보다 크다. 이 구성에서는, 광 빔의 일부가 갭(70)에 맞지 않는다.

일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 곳에서 광 빔(62)이 대향 표면(72)에 수직인 방향으로 갭(70)의 대부분을 따라 연장되도록 갭(70)에 대해 배치된다. 갭(70)은 광 빔(62)이 갭(70) 높이의 대부분, 바람직하게는 전부를 채우도록 비교적 좁다. 예를 들어, 일 실시예에서 갭(70)은 약 50 ㎛이고, 광 빔(62)은 갭(70)의 25 ㎛보다 많이, 바람직하게는 50 ㎛ 전체에 걸쳐 연장된다. 일 실시예에서, 갭(70)은 약 20 ㎛이고, 광 빔(62)은 갭(70)의 10 ㎛보다 많이, 바람직하게는 20 ㎛ 전체에 걸쳐 연장된다. 하지만, 대안적인 실시예에서 갭(70)은 훨씬 더 크다. 예를 들어, 일 실시예에서 갭(70)은 적어도 0.75 mm, 선택적으로 적어도 1 mm, 및 선택적으로 약 1.5 mm이다. 광 빔(62)은 갭(70)의 대부분에 걸쳐 연장되지 않을 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 광 빔은 대향 표면(72)에 수직인 방향에서 갭(70)을 따라 최대 200 ㎛, 선택적으로 최대 100 ㎛, 및 선택적으로 최대 50 ㎛ 연장된다.

일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)의 축 각도(β)(도 12 참조)가 광 빔(62)의 포커스 각도(α)보다 크도록 구성된다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 축 각도(β)는 전자 광학 시스템(41)을 향하는 샘플 홀더(207)[또는 샘플(208)]의 표면과, 전자 광학 시스템과 샘플 홀더(207)[또는 샘플(208)] 사이의 진입점 바로 빔 상류의 광 빔(62)의 축 사이에 정의된다. 축 각도(β)는 샘플 홀더(207)에 대한 광 빔 경로의 스침각(grazing angle)이라고 칭해질 수 있다. (광 빔 경로의 입사각은 샘플 표면의 법선에 대해 정의된다.) 진입점의 더 상류에서, 광 빔(62)은 예를 들어 도 2 내지 도 5 및 도 11에 나타낸 바와 같이 접힐 수 있다. 하지만, 진입점의 바로 빔 상류에서 광 빔(62)은 광 빔의 축이 직선이 되도록 접히지 않는다. 축 각도(β)는 샘플(208)의 표면에 대한 광 빔(62) 축의 각도이다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 포커스 각도(α)는 광 빔(62)을 포커싱하는 광학 시스템(63)에 의해 야기되는 광 빔(62)의 테이퍼 각도(taper angle)로서 정의된다. 포커스 각도(α)는 광 빔(62)이 최대로 포커싱되는 평면, 즉 도 13에서 볼 때 다이어그램의 평면에서의 광 빔(62)의 포커싱과 관련된다. 대안적으로, 포커스 각도(α)는 광 빔(62)의 내부 개방 각도라고 칭해질 수 있다. 포커스 각도(α)는 광 빔(62)이 갭(70)에 얼마나 좁게 포커싱되는지와 관련된다. 포커스 각도(α)의 더 큰 값이 광 빔(62)의 더 적은 회절과 관련된다. 이는 광 빔(62)에 의해 형성되는 스폿의 크기에 영향을 준다. 회절 제한된 스폿의 크기는 광 빔의 광 파장에 비례한다. 회절 제한된 스폿의 크기는 포커스 각도(α)에 반비례한다.

도 14는 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스(41)와 샘플(208) 사이에 들어오는 광 빔(62)을 투영하는 투영 조립체(60)의 개략적인 다이어그램이다. 축 각도(β)가 포커스 각도(α)보다 크다고 함으로써, 광 빔(62)은 광 빔이 갭(70)에 들어가는 곳의 바로 빔 상류에서 아래를 향하는[즉, 샘플(208)을 향하는] 궤적을 가질 수 있다. 광 빔(62)은 갭(70)의 측면으로부터 갭(70)에 들어간다. 이는 투영 조립체(60)가 샘플(208)에 대해 위치될 수 있는 곳의 디자인 자유를 증가시킨다. 예를 들어, 투영 조립체(60)의 광학 시스템(63)의 최종 구성요소는 도 14에 나타낸 바와 같이 샘플(208) 위에 위치될 수 있다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 광학 시스템(63)은 거울과 같은 반사 표면들(65, 66)을 포함한다. 예를 들어, 2 개의 반사 표면들(65, 66)이 제공될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 광학 시스템(63)은 광 빔(62)을 반사하지 않는다. 광 빔(62)은 갭(70)으로 직선으로 지향될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 광학 시스템(63)은 1 개, 3 개 또는 3 개보다 많은 반사 표면을 포함할 수 있다. 반사 표면들의 수 및 구성은 투영 시스템(60)이 피팅되어야 하는 공간의 치수들에 따라 선택될 수 있다.

하지만, 축 각도(β)가 포커스 각도(α)보다 큰 것이 필수적인 것은 아니다. 대안적인 실시예에서, 투영 조립체(60)의 광학 시스템(63)의 최종 구성요소는 샘플(208)의 상부 표면의 레벨 아래에 위치된다. 대안적인 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔이 샘플(208)보다는 대향 표면(72)에 먼저 입사되도록 배치된다.

도 15는 일 실시예에 따른 전자 광학 디바이스(41)와 샘플(208) 사이에 들어오는 광 빔(62)의 개략적인 다이어그램이다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 대향 표면(72)은 샘플(208)을 향해 광 빔(62)을 반사시키기 위해, 예를 들어 지형적 구역으로서 표면 토포그래피(surface topography: 90)를 포함한다. 대향 표면(72)은 일반적으로 평면이다. 일 실시예에서, 지형적 구역으로부터 떨어진 대향 표면(72)은 대향 표면(72)의 적어도 50 %, 선택적으로 적어도 80 %, 및 선택적으로 적어도 90 %에 대해 최대 20°, 선택적으로 최대 10°, 선택적으로 최대 5°, 선택적으로 최대 2°, 및 선택적으로 최대 1°의 표면 각도를 갖는다. 표면 토포그래피(90)는 광 빔(62)이 반사하는 방향을 제어하기 위해 대향 표면의 평면에 대해 의도적으로 각도를 이루며, 즉 비-평면이다.

표면 토포그래피(90)를 제공함으로써, 샘플(208) 표면의 부분(71) 상의 광 빔(62)의 입사각을 제어하는 것이 가능하다. 이는 도 12 및 도 15의 비교로부터 알 수 있다. 도 12의 하전 입자 평가 시스템(40)에서는, 표면 토포그래피(90)가 제공되지 않는다. 결과로서, 부분(71) 상의 광 빔(62)의 입사각은 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 각도와 유사하다. 이는 특히 갭(70)이 좁은 경우에 매우 큰 각도일 수 있다. 즉, 샘플 홀더(207)[또는 샘플(208)]에 대한 광 빔(62) 경로의 스침각은 매우 얕으며, 예를 들어 샘플(208) 및/또는 대향 표면(72) 상의 광 빔의 입사 시 광 빔의 광 중 기껏해야 작은 부분이 흡수될 정도로 얕다. 대조적으로, 도 15의 하전 입자 평가 시스템(40)에서는, 표면 토포그래피(90)가 제공된다. 결과로서, 부분(71) 상의 광 빔(62)의 입사각은 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 각도와 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 15에 나타낸 바와 같이, 부분(71) 상의 광 빔(62)의 입사각은 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 각도보다 작을 수 있다. 즉, 스침각(β)은 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 각도보다 클 수 있다. 결과로서, 부분(71) 상의 광 빔(62)의 입사각은 광 빔(62)이 샘플(208)의 표면에 대해 갭(70)에 들어가는 각도가 얕아야 하는 경우에도 적절하게 높도록 제어될 수 있다.

부분(71)을 향한 입사각을 설정함으로써, 샘플(208)의 부분(71)으로의 광 빔(62)의 흡수가 증가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 부분(71)에서의 결함들의 검출 시 콘트라스트를 개선하기 위해 사용되는 광 빔(62)의 비율을 증가시킬 것으로 기대된다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 표면 토포그래피(90)는 샘플(208) 상의 광 빔(62)의 각도가 대략 직각이도록, 즉 광 빔(62)이 샘플(208)에 거의 수직이도록 배치된다. 광 빔(62)은 전자 빔(211, 212, 213)에 거의 평행할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 표면 토포그래피(90)는 샘플(208) 상의 광 빔(62)의 스침각이 비스듬하도록 배치된다.

일 실시예에서, 표면 토포그래피(90)는 샘플(208)의 표면에 대해 적어도 30°인 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 표면 토포그래피(90)는 샘플(208)의 표면에 대해 최대 60°인 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 표면 토포그래피(90)는 샘플(208)의 표면에 대해 대략 45°인 표면들을 포함한다. 일 실시예에서, 표면들은 인접한 지형적 구역의 적어도 90 %를 덮는다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 표면 토포그래피(90)는 광 빔(62)을 샘플(208) 표면의 부분(71)에 반사시키도록 각진 톱니형 요소들을 포함한다. 일 실시예에서, 톱니형 요소들은 샘플(208)의 표면에 대해 각진 표면들을 포함하며, 프로파일이 삼각형일 수 있다. 톱니형 요소들은 규칙적인 유사한 형상, 크기 또는 둘 모두일 수 있다. 일 구성에서, 표면 토포그래피(90)는 상이한 크기 및/또는 상이한 각도의 톱니형 요소들을 포함할 수 있다. 표면 토포그래피(90)는 반구형 또는 불규칙한 형상들일 수 있는 딤플(dimple)들과 같은 대안적인 형상들을 포함할 수 있다. 표면 토포그래피(90)는 바람직하게는 각각의 주름(corrugation)이 톱니형 요소와 같은 삼각형일 수 있거나 곡선일 수 있는 유사한 형상의 프로파일을 갖는 주름진 표면을 가질 수 있다. 주름 및/또는 톱니형 요소들은 대향 표면과 동일 평면에 있고 갭 내로의 광 빔 경로의 성분에 직교하는 것과 같이 상이한 방향으로 정렬될 수 있다.

일 실시예에서, 표면 토포그래피(90)는 광 빔(62)의 파장보다 작은 치수를 갖는 형상들, 즉 서브-파장 피처들을 포함한다. 일 실시예에서, 표면 토포그래피(90)는 미세구조체들을 포함한다. 일 실시예에서, 미세구조체들은 알루미늄 또는 은으로 형성된다. 미세구조체들은 리소그래피 및 에칭 기술들에 의해 제작될 수 있다.

하지만, 표면 토포그래피(90)가 제공되는 것이 필수적인 것은 아니다. 대안적인 실시예에서, 대향 표면은 도 12에 나타낸 바와 같이 평면이며, 예를 들어 대향 표면의 토포그래피는 평면이다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 투영 조립체(60)는 광 경로에 대해 빔 가장 하류에서 샘플 표면의 부분(71)에 입사되는 것의 빔 상류에서의 대향 표면(72)으로부터의 반사(82)가 부분(71)을 향하는 지형적 구역(73)에 있도록 투영 조립체(60)가 광 빔(62)을 지향시키도록 전자 광학 디바이스(41) 및 샘플 홀더(207)에 대해 위치된다. 지형적 구역(73)은 부분(71)을 향하는 대향 부분의 일부이다. 부분에 수직인 라인들이 지형적 구역(73)을 통과한다. 일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)이 지형적 구역(73)에서 반사되도록 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다.

일 실시예에서, 대향 표면(72)은 부분(71)을 향하는 지형적 구역을 포함한다. 지형적 구역은 부분(71) 바로 위에 있을 수 있다. 지형적 구역은 비스듬하게 입사하는 광 빔(62)을 부분(71)을 향해 반사하기 위한 표면 토포그래피(90)를 갖는다. 결과로서, 부분(71) 상의 광 빔(62)의 입사각은 작고, 실질적으로 0일 수 있다.

[부분(71) 상의 입사 전] 마지막 반사(82)가 대향 표면(72)이 부분(71)을 마주하는 곳이라고 함으로써, 부분 상의 입사각은 비교적 낮다(즉, 스침각은 비교적 높다). 본 발명의 일 실시예는 부분(71)에서 반사되고 결함들의 검출을 개선하는 데 기여하지 않는 광 빔(62)의 비율을 감소시킬 것으로 기대된다. 지형적 구역(73)이 대향 표면(72)이 부분(71)을 마주하는 곳이라고 함으로써, 표면 토포그래피(90)는 부분(71) 상으로 광 빔(62)을 지향시키는 데 도움이 된다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 표면 토포그래피(90)는 대향 표면(72)이 부분(71)을 마주하는 곳에 제공된다. 대안적인 실시예에서, 표면 토포그래피(90)는 대향 표면(72)이 부분(71)을 마주하는 곳으로부터 떨어져 제공될 수 있다. 이는 광 빔(62)이 갭(70)에 들어가는 방식의 디자인 자유를 증가시킬 수 있다. 하지만, 표면 토포그래피(90)가 부분(71)으로부터 멀어질수록, 부분(71)을 향한 광 빔 경로의 스침각은 더 얕아지고; 따라서, 부분으로 입사 시 광 빔의 더 낮은 비율이 흡수된다. 이는 부분(71)에서 반사되는 광 빔(62)의 비율을 증가시킬 수 있다.

일 실시예에서, 부분(71)을 마주하는 지형적 구역(73) 내에는 샘플(208)을 향한 전자 빔(211, 212, 213)의 통과를 위한 대향 표면(72) 내의 어퍼처가 정의된다. 지형적 구역(73)은 전자 빔(211, 212, 213)이 대향 표면(72)을 통과하는 곳과 관련된다. 어퍼처 주위의 대향 표면(72)의 표면이 지형적 구역(73)에 대응할 수 있다.

일 실시예에서, 대향 표면(72)은 산란 구역을 포함하고, 산란 구역의 표면 토포그래피(90)는 샘플(208)을 향해 광 빔(62)을 반사할 때 광 빔(62)을 산란시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 표면 토포그래피는 광 빔(62)을 반사시키는 것 외에도 광 빔(62)을 산란시키도록 구성된다. 그러므로, 표면 토포그래피(90)는 산란 구역을 형성한다. 예를 들어, 일 실시예에서 표면 토포그래피(90)는 거친 및/또는 텍스처 표면을 포함한다. 거친 및/또는 텍스처 표면은 광 빔(62)을 상이한 방향들로 반사하여 광 빔(62)을 산란시키는 표면 토포그래피들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 투영 시스템(60) 및 산란 구역은 산란 구역의 표면 토포그래피(90)가 광 빔(62)의 파장보다 큰 거칠기 값을 갖도록 구성된다.

일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 투영 조립체(60)가 산란 구역에서 반사되도록 광 빔(62)을 지향시키도록 전자 광학 디바이스(41) 및 샘플 홀더(207)에 대해 위치된다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 산란 구역은 샘플(208) 표면의 부분(71)을 마주한다. 이는 부분(71) 상의 광 빔(62)의 스침각을 너무 얕게 하지 않고 광 빔(62)의 산란을 허용한다. 일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)이 산란 구역에서 반사되도록 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다.

도 12 및 도 15에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 투영 조립체(60)는 광 빔(62)이 대향 표면(72)에서 반사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 샘플(208) 표면으로부터 반사되도록 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다. 예를 들어, 광 빔(62)의 초기 반사(81)는 샘플(208) 상에 있을 수 있다. 이는 광 빔(62)으로 하여금 갭(70)에 들어갈 때 일반적으로 하향 궤적을 갖게 한다. 이는 투영 조립체의 위치설정에 대한 디자인 자유를 증가시킬 수 있다. 대안적인 실시예에서, 광 빔(62)은 직접 예를 들어 대향 표면(72)에서의 마지막 반사(82)에 도달하도록 지향된다. 일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)의 광이 대향 표면(72)에서 반사되기 전에 샘플(208)의 표면에서 반사되도록 샘플(208) 상으로 직접 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다. 일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)의 광이 대향 표면(72)에서 반사되기 전에 샘플 홀더(207)의 표면에서 반사되도록 샘플 홀더(207) 상으로 직접 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다.

일 실시예에서, 투영 조립체(60)는 광 빔(62)이 샘플(208) 표면의 부분(71)에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면(72)으로부터 적어도 2 번(도시되지 않음) 반사되도록 광 빔(62)을 지향시키도록 배치된다. 더 많은 수의 반사를 제공함으로써, 광 빔(62)은 도면들에 나타낸 바와 같이 갭(70)이 수평 방향으로 길고 수직 방향으로 매우 좁은 경우에도 부분(71)에 도달할 수 있다. 이러한 구성에서, 부분(71)은 샘플과 대향 표면 사이의 갭의 치수에 비해 갭 안쪽으로 멀리 있을 수 있다. 이러한 갭은, 예를 들어 폭(빔 경로에 직교하는 단면 크기)에 비해 높이(샘플과 대향 표면 사이)가 상대적으로 작은 종횡비를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 전자 빔(211, 212, 213)의 경로를 가로지르는 방향에서의 갭(70)의 치수는 하전 입자 빔(211, 212, 213)의 경로에 평행한 방향에서의 갭의 치수의 적어도 10 배, 바람직하게는 적어도 100 배, 또는 더 바람직하게는 적어도 1000 배이다. 광 경로는 전자 광학 디바이스(41)의 치수들에 따라 선택될 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 하전 입자 평가 시스템(40)은 샘플(208)에 의해 방출된 신호 입자들을 검출하도록 구성되는 검출기(240)를 포함한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서 검출기(240)는 전자 광학 디바이스(41)의, 전자 빔(211, 212, 213)에 대해, 빔 가장 하류 표면을 형성한다. 일 실시예에서, 대향 표면(72)은 적어도 부분적으로 검출기(240)에 의해 포함된다. 또 다른 구성에서, 대향 표면(72)은 예를 들어 전자기 대물 렌즈 또는 정전기 대물 렌즈의 대물 렌즈 조립체(132)의 전극이다. 검출기(240)는 대물 렌즈 구성부와 연계될 수 있고, 심지어 그 일부를 포함할 수도 있다. 또 다른 구성에서, 검출기는 전자 광학 디바이스(41)를 포함하는 하전 입자 칼럼에 인접하거나 연결되는 이차 칼럼에 위치된다.

일 실시예에서, 대향 표면(72)은 전기 전도성 재료를 포함한다. 예를 들어, 재료는 알루미늄, 은 또는 구리와 같은 금속일 수 있다. 일 실시예에서, 마지막 반사(82)에서의 대향 표면(72) 상의 광 빔(62)의 입사각은 최대 20°, 선택적으로 최대 10°, 선택적으로 최대 5°, 선택적으로 최대 2°, 및 선택적으로 최대 1°이다. 입사각이 더 높을 때, 부분(71)에 반사되는 광 빔(62)의 비율은 더 낮다. 일 실시예에서, 대향 표면(72)은 반사율이 더 적은 재료 위에 적층된 [광 빔(62)에 대해] 반사율이 더 높은 재료를 포함한다. 예를 들어, 구리 위에 알루미늄 또는 은이 적층될 수 있다. 구리 표면 상의 이러한 반사 재료 층의 사용은 더 낮은 광 흡수 위험으로 더 넓은 범위의 파장들에 걸친 광 빔의 더 광범위한 광 소스들을 가능하게 한다. 반사율이 더 높은 재료는 광 빔의 더 높은 비율이 부분(71)에 반사되도록 대향 표면(72)을 형성한다. 이는 대향 표면(72) 상의 광 빔(62)의 입사각이 더 높을 때 특히 유리하다. 특히 갭(70)이 비교적 큰 경우에 더 높은 입사각이 가능하다.

일 실시예에서, 검출기(240)는 샘플(208)로부터의 신호 입자로부터 유도된 전류를 수용하도록 구성되는 검출기 요소(405)를 포함한다. 일 실시예에서, 검출기 요소(405)는 대향 표면(72)의 표면 요소를 제공한다. 일 실시예에서, 표면 요소의 표면 토포그래피(82)는 샘플(208)을 향해 광 빔(62)을 반사하도록 배치된다. 예를 들어, 톱니형 요소들 및/또는 거친 또는 구조화된 표면과 같은 미세구조체들이 검출기 요소(405) 상에 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 전자 광학 시스템(41)은 샘플(208)에 전자 빔(211, 212, 213)을 포커싱하도록 구성되는 대물 렌즈 조립체를 포함한다. 대향 표면(72)은 대물 렌즈 조립체의 표면일 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈 조립체는 대향 표면(72)을 형성하는 검출기(240)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 검출기(240)는 대물 렌즈 조립체의 다른 곳에 제공될 수 있거나, 대물 렌즈 조립체와 별도로 제공될 수 있다.

본 발명은 하전 입자 평가 시스템(40)을 작동시키는 방법으로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 상기 방법은 샘플 홀더(207)에 샘플(208)을 유지하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 전자 광학 디바이스(41)를 사용하여 샘플(208)을 향해 전자 빔(211, 212, 213)을 투영하는 단계를 포함한다. 전자 빔(211, 212, 213)은 샘플(208) 표면의 부분(71)에 대응하는 시야를 갖는다. 전자 광학 디바이스(41)는 샘플(208)과 마주하는 대향 표면(72)을 갖는다. 샘플 표면의 시야는 100 내지 40000 미크론, 바람직하게는 1 내지 30 mm의 범위, 바람직하게는 적어도 5 mm의 치수를 가질 수 있다. 시야는 이러한 치수 범위의 (바람직하게는 직교인) 상이한 방향들에서의 적어도 2 개의 치수들을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방법은 광 빔(62)이 부분(71)에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면(72)으로부터 반사되도록 투영 조립체(60)를 사용하여 광 경로를 따라 광 빔(62)을 지향시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 지향시키는 단계는 투영 조립체(60)를 제어함으로써 광 빔(62)을 제어하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제어기(50)는 투영 조립체(60)를 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 광 빔(62)은 검사 프로세스 동안 지속적으로 부분(71)을 조명한다.

소정 방식으로 하전 입자 빔을 조작하도록 제어가능한 구성요소들 또는 요소들의 시스템 또는 구성요소에 대한 언급은 설명된 방식으로 하전 입자 빔을 조작하기 위해 구성요소를 제어하도록 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛을 구성하는 것을 포함하며, 또한 선택적으로 다른 제어기 또는 디바이스(예를 들어, 전압 공급기 및/또는 전류 공급기)를 사용하여 이러한 방식으로 하전 입자 빔을 조작하도록 구성요소를 제어하는 것을 포함한다. 예를 들어, 전압 공급기는 1 이상의 구성요소에 전기적으로 연결되어, 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛의 제어 하에, 비-제한적 목록에서 제어 렌즈 어레이(250), 대물 렌즈 어레이(241), 집속 렌즈(231), 보정기, 시준기 요소 어레이 및 스캔 디플렉터 어레이(260)와 같은 구성요소들에 전위를 인가할 수 있다. 스테이지와 같은 작동가능한 구성요소는 구성요소의 작동을 제어하기 위해 1 이상의 제어기, 제어 시스템 또는 제어 유닛을 사용하여 작동시키고, 이에 따라 빔 경로와 같은 또 다른 구성요소에 대해 이동시키도록 제어가능할 수 있다.

본 명세서에 설명된 실시예들은 빔 또는 멀티-빔 경로를 따라 어레이들로 배치되는 일련의 어퍼처 어레이들 또는 전자 광학 요소들의 형태를 취할 수 있다. 이러한 전자 광학 요소들은 정전기적일 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 빔 제한 어퍼처 어레이로부터 샘플 전의 서브-빔 경로의 마지막 전자 광학 요소까지의 모든 전자 광학 요소들은 정전기적일 수 있고, 및/또는 어퍼처 어레이 또는 플레이트 어레이의 형태일 수 있다. 일부 구성들에서, 전자 광학 요소들 중 1 이상은 마이크로전자기계 시스템(MEMS)으로서(즉, MEMS 제조 기술들을 사용하여) 제조된다.

상부 및 하부, 상류 및 하류, 위 및 아래에 대한 언급은 샘플(208)에 충돌하는 전자 빔 또는 멀티-빔의 빔 상류 및 빔 하류 방향들(통상적으로 항상 수직은 아님)에 평행한 방향들을 지칭하는 것으로서 이해되어야 한다. 따라서, 빔 상류 및 빔 하류에 대한 언급은 현재 중력장과 관계없이 빔 경로에 관한 방향들을 지칭하도록 의도된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 평가 시스템은 샘플의 정성적 평가(예를 들어, 합격/불합격)를 수행하는 툴, 샘플의 정량적 측정(예를 들어, 피처의 크기)을 수행하는 툴, 또는 샘플 맵의 이미지를 생성하는 툴일 수 있다. 평가 시스템들의 예시들로는 검사 툴(예를 들어, 결함 식별용), 검토 툴(예를 들어, 결함 분류용) 및 메트롤로지 툴, 또는 검사 툴, 검토 툴 또는 메트롤로지 툴과 관련된 평가 기능들의 여하한의 조합을 수행할 수 있는 툴들(예를 들어, 메트로-검사 툴들)이 있다. 전자 광학 칼럼(40)은 검사 툴 또는 메트로-검사 툴, 또는 e-빔 리소그래피 툴의 일부와 같은 평가 시스템의 구성요소일 수 있다. 본 명세서에서 툴에 대한 여하한의 언급은 디바이스, 장치 또는 시스템을 포함하도록 의도되며, 툴은 같은 위치에 배치되거나 배치되지 않을 수 있는, 및 특히 예를 들어 데이터 처리 요소들을 위해 별도의 공간들에 배치될 수도 있는 다양한 구성요소들을 포함한다.

"서브-빔" 및 "빔릿"이라는 용어는 본 명세서에서 교환가능하게 사용되며, 둘 다 모(parent) 방사선 빔을 나누거나 분할함으로써 모 방사선 빔으로부터 파생되는 여하한의 방사선 빔을 포괄하는 것으로 이해된다. "머니퓰레이터"라는 용어는 렌즈 또는 디플렉터와 같이, 서브-빔 또는 빔릿의 경로에 영향을 미치는 여하한의 요소를 포괄하는 데 사용된다.

요소들이 빔 경로 또는 서브-빔 경로를 따라 정렬된다는 언급은 각각의 요소들이 빔 경로 또는 서브-빔 경로를 따라 위치됨을 의미하는 것으로 이해된다.

다음 항목들이 제공된다.

1 항: 하전 입자 평가 시스템으로서,

표면을 갖는 샘플을 유지하도록 구성되는 샘플 홀더; 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하도록 구성되는 하전 입자 광학 디바이스 -하전 입자 빔은 샘플 표면의 부분에 대응하는 시야를 갖고, 하전 입자 광학 디바이스는 샘플 홀더를 마주하는 대향 표면을 가짐- ; 및 광 빔이 샘플 표면의 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면으로부터 반사되도록 광 경로를 따라 광 빔을 지향시키도록 배치되는 투영 조립체를 포함하며,

바람직하게는 대향 표면은 샘플의 표면과 평행하도록, 예를 들어 샘플의 표면과 동일 평면에 있도록 구성되는 바와 같이 평면이고, 바람직하게는 대향 표면은 샘플 위치, 예를 들어 샘플용 샘플 홀더에 가장 근접한 전자 광학 디바이스의 표면이며, 바람직하게는 대향 표면은 전자 광학 디바이스의 빔 가장 하류 표면인 하전 입자 평가 시스템.

2 항: 1 항에 있어서, 샘플 표면의 부분에 입사할 때 광 빔은 적어도 하전 입자 빔의 시야에 대응하는 샘플 표면의 부분을 덮는 하전 입자 평가 시스템.

3 항: 1 항 또는 2 항에 있어서, 투영 조립체는 광 빔을 방출하도록 구성되는 광 소스를 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

4 항: 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 투영 조립체는 광 빔의 축에 수직이고 대향 표면에 평행한 방향보다 대향 표면에 수직인 방향으로 더 좁도록 광 빔을 포커싱하도록 구성되는 광학 시스템을 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

5 항: 4 항에 있어서, 광학 시스템은 원통 렌즈를 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

6 항: 4 항 또는 5 항에 있어서, 투영 조립체는 광 빔의 축 각도가 광 빔의 포커스 각도보다 크도록 구성되며, 축 각도는 하전 입자 광학 시스템을 향하는 샘플 홀더의 표면과, 하전 입자 광학 시스템과 샘플 홀더 사이의 진입점 바로 빔 상류의 광 빔의 축 사이에 정의되고, 포커스 각도는 광 빔을 포커싱하는 광학 시스템에 의해 야기되는 광 빔의 테이퍼 각도로서 정의되는 하전 입자 평가 시스템.

7 항: 1 항 내지 6 항 중 어느 하나에 있어서, 대향 표면은 샘플을 향해 광 빔을 반사시키기 위한 표면 토포그래피를 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

8 항: 7 항에 있어서, 표면 토포그래피는 광 빔을 샘플 표면의 부분에 반사시키도록 각진 톱니형 요소들을 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

9 항: 7 항 또는 8 항에 있어서, 투영 조립체는 광 경로에 대해 빔 가장 하류에서 샘플 표면의 부분에 입사되는 것의 빔 상류에서의 대향 표면으로부터의 반사가 부분을 향하는 지형적 구역에 있도록 투영 조립체가 광 빔을 지향시키도록 하전 입자 광학 디바이스 및 샘플 홀더에 대해 위치되는 하전 입자 평가 시스템.

10 항: 9 항에 있어서, 부분을 마주하는 지형적 구역 내에는 샘플을 향한 하전 입자 빔의 통과를 위한 대향 표면 내의 어퍼처가 정의되는 하전 입자 평가 시스템.

11 항: 7 항 내지 10 항 중 어느 하나에 있어서, 대향 표면은 산란 구역을 포함하고, 산란 구역의 표면 토포그래피는 샘플을 향해 광 빔을 반사할 때 광 빔을 산란시키도록 구성되는 하전 입자 평가 시스템.

12 항: 11 항에 있어서, 투영 조립체는 투영 조립체가 산란 구역에서 반사되도록 광 빔을 지향시키도록 하전 입자 광학 디바이스 및 샘플 홀더에 대해 위치되는 하전 입자 평가 시스템.

13 항: 11 항 또는 12 항에 있어서, 산란 구역은 적어도 샘플 표면의 부분을 마주하는 하전 입자 평가 시스템.

14 항: 11 항 내지 13 항 중 어느 하나에 있어서, 투영 시스템 및 산란 구역은 산란 구역의 표면 토포그래피가 광 빔의 파장보다 큰 거칠기 값을 갖도록 구성되는 하전 입자 평가 시스템.

15 항: 1 항 내지 14 항 중 어느 하나에 있어서, 투영 조립체는 광 빔이 대향 표면에서 반사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 샘플 표면으로부터 반사되도록 광 빔을 지향시키도록 배치되는 하전 입자 평가 시스템.

16 항: 1 항 내지 15 항 중 어느 하나에 있어서, 투영 조립체는 광 빔이 샘플 표면의 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면으로부터 적어도 2 번 반사되도록 광 빔을 지향시키도록 배치되는 하전 입자 평가 시스템.

17 항: 1 항 내지 16 항 중 어느 하나에 있어서, 투영 조립체는 대향 표면 상으로 직접 광 빔의 광을 지향시키도록 배치되는 하전 입자 평가 시스템.

18 항: 1 항 내지 17 항 중 어느 하나에 있어서, 샘플에 의해 방출된 신호 입자들을 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

19 항: 18 항에 있어서, 샘플 홀더를 향하는 표면은 적어도 부분적으로 검출기에 의해 포함되는 하전 입자 평가 시스템.

20 항: 18 항 또는 19 항에 있어서, 검출기는 샘플로부터의 신호 입자로부터 유도된 전류를 수용하도록 구성되는 검출기 요소를 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

21 항: 20 항에 있어서, 검출기 요소는 대향 표면의 표면 요소를 제공하고, 표면 요소의 표면 토포그래피는 샘플을 향해 광 빔을 반사하도록 배치되는 하전 입자 평가 시스템.

22 항: 1 항 내지 21 항 중 어느 하나에 있어서, 대향 표면과 샘플의 표면 사이에 갭이 정의되고, 바람직하게는 투영 조립체는 광 빔이 갭에 들어가는 곳에서 광 빔이 대향 표면에 수직인 방향으로 갭의 대부분을 따라 연장되도록 갭에 대해 배치되는 하전 입자 평가 시스템.

23 항: 1 항 내지 22 항 중 어느 하나에 있어서, 대향 표면과 샘플의 표면 사이에 갭이 정의되고, 바람직하게는 하전 입자 빔의 경로를 가로지르는 방향으로의 갭의 치수는 하전 입자 빔의 경로에 평행한 방향에서의 갭의 치수의 적어도 10 배, 바람직하게는 적어도 100 배, 또는 더 바람직하게는 적어도 1000 배인 하전 입자 평가 시스템.

24 항: 1 항 내지 23 항 중 어느 하나에 있어서, 하전 입자 광학 시스템은 샘플에 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성되는 대물 렌즈 조립체를 포함하고, 대향 표면은 대물 렌즈 조립체의 표면인 하전 입자 평가 시스템.

25 항: 1 항 내지 24 항 중 어느 하나에 있어서, 광 빔은 코히런트 광을 포함하고, 바람직하게는 광 소스는 광 빔이 레이저 빔이도록 레이저인 하전 입자 평가 시스템.

26 항: 하전 입자 평가 시스템으로서,

표면을 갖는 샘플을 유지하도록 구성되는 샘플 홀더; 및 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하도록 구성되는 하전 입자 광학 디바이스를 포함하며, 하전 입자 빔은 샘플 표면의 부분에 대응하는 시야를 갖고, 하전 입자 광학 디바이스는 샘플 홀더를 마주하는 대향 표면을 가지며, 대향 표면은 부분을 마주하는 지형적 구역을 포함하고, 지형적 구역은 비스듬하게 입사하는 광 빔을 부분을 향해 반사하기 위한 표면 토포그래피를 갖는 하전 입자 평가 시스템.

27 항: 하전 입자 평가 시스템을 작동시키는 방법으로서,

샘플 홀더에 샘플을 유지하는 단계; 하전 입자 광학 디바이스를 사용하여 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하는 단계 -하전 입자 빔은 샘플 표면의 부분에 대응하는 시야를 갖고, 하전 입자 광학 디바이스는 샘플을 마주하는 대향 표면을 가짐- ; 및 광 빔이 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 대향 표면으로부터 반사되도록 투영 조립체를 사용하여 광 경로를 따라 광 빔을 지향시키는 단계를 포함하며, 바람직하게는 광 빔이 대향 표면으로부터 적어도 2 번 반사되는 방법.

28 항: 27 항에 있어서, 지향시키는 단계는 투영 조립체를 제어함으로써 광 빔을 제어하는 단계를 포함하는 방법.

29 항: 하전 입자 평가 시스템으로서,

표면을 갖는 샘플을 유지하도록 구성되는 샘플 홀더; 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하도록 구성되는 하전 입자 광학 디바이스 -하전 입자 빔은 샘플 표면의 부분에 대응하는 시야를 갖고, 하전 입자 광학 디바이스는 샘플 홀더를 마주하는 대향 표면을 가짐- ; 및 광학 시스템과 샘플 홀더 사이에서 광 경로를 따라 샘플 표면의 부분에 입사하도록, 및 경로를 따라 광 빔이 대향 표면에서 반사되도록 광 빔을 지향시키도록 배치되는 투영 조립체를 포함하는 하전 입자 평가 시스템.

본 발명은 다양한 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 다른 실시예들이 본 명세서에 개시된 발명의 실행 및 사양을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 사양 및 예시들은 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 발명의 진정한 범위 및 기술사상은 다음 청구항들 및 본 명세서에 설명된 항목들에 의해 표시되는 것으로 의도된다.

앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들 및 본 명세서에 설명된 항목들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 바와 같이 변형예가 행해질 수 있음을 분명히 알 것이다.

Claims

하전 입자 평가 시스템으로서,
표면을 갖는 샘플을 유지하도록 구성되는 샘플 홀더;
상기 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하도록 구성되는 하전 입자 광학 디바이스 -상기 하전 입자 빔은 상기 샘플의 표면의 부분에 대응하는 시야(field of view)를 갖고, 상기 하전 입자 광학 디바이스는 상기 샘플 홀더를 마주하는 대향 표면(facing surface)을 가짐- ; 및
광 빔이 상기 샘플의 표면의 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 상기 대향 표면으로부터 적어도 2 번 반사되도록 광 경로를 따라 광 빔을 지향시키도록 배치되는 투영 조립체
를 포함하는,
하전 입자 평가 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 샘플의 표면의 부분에 입사할 때 상기 광 빔은 적어도 상기 하전 입자 빔의 시야에 대응하는 상기 샘플의 표면의 부분을 덮는,
하전 입자 평가 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 투영 조립체는 상기 광 빔을 방출하도록 구성되는 광 소스를 포함하는,
하전 입자 평가 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투영 조립체는, 상기 광 빔의 축에 수직이고 상기 대향 표면에 평행한 방향보다 상기 대향 표면에 수직인 방향으로 더 좁도록 상기 광 빔을 포커싱하도록 구성되는 광학 시스템을 포함하는,
하전 입자 평가 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 투영 조립체는 상기 광 빔의 축 각도가 상기 광 빔의 포커스 각도보다 크도록 구성되며, 상기 축 각도는 상기 하전 입자 광학 디바이스를 마주하는 상기 샘플 홀더의 표면과, 상기 하전 입자 광학 디바이스와 상기 샘플 홀더 사이의 진입점 바로 빔 상류의 상기 광 빔의 축 사이에 정의되고, 상기 포커스 각도는 상기 광 빔을 포커싱하는 상기 광학 시스템에 의해 야기되는 상기 광 빔의 테이퍼 각도(taper angle)로서 정의되는,
하전 입자 평가 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대향 표면은 상기 샘플을 향해 상기 광 빔을 반사하기 위한 표면 토포그래피(surface topography)를 포함하는,
하전 입자 평가 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 투영 조립체는, 상기 광 경로에 대해 빔 가장 하류에서 상기 샘플의 표면의 부분에 입사되는 것의 빔 상류에서의 상기 대향 표면으로부터의 반사가 상기 부분을 마주하는 지형적 구역(topographical region)에 있도록 상기 투영 조립체가 상기 광 빔을 지향시키도록 상기 하전 입자 광학 디바이스 및 상기 샘플 홀더에 대해 위치되는,
하전 입자 평가 시스템.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 대향 표면은 산란 구역을 포함하고, 상기 산란 구역의 표면 토포그래피는 상기 샘플을 향해 상기 광 빔을 반사할 때 상기 광 빔을 산란시키도록 구성되는,
하전 입자 평가 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 투영 조립체는, 상기 투영 조립체가 상기 산란 구역에서 반사되도록 상기 광 빔을 지향시키도록 상기 하전 입자 광학 디바이스 및 상기 샘플 홀더에 대해 위치되는,
하전 입자 평가 시스템.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 산란 구역은 적어도 상기 샘플의 표면의 부분을 마주하는,
하전 입자 평가 시스템.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투영 조립체는 상기 광 빔이 상기 대향 표면에서 반사되는 것의 상기 광 경로에 대한 빔 상류에서 상기 샘플의 표면으로부터 반사되도록 상기 광 빔을 지향시키도록 배치되는,
하전 입자 평가 시스템.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플에 의해 방출된 신호 입자들을 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하는,
하전 입자 평가 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 샘플 홀더를 마주하는 표면은 적어도 부분적으로 상기 검출기에 의해 포함되는,
하전 입자 평가 시스템.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 빔은 코히런트 광(coherent light)을 포함하고, 바람직하게는 광 소스는 상기 광 빔이 레이저 빔이도록 레이저인,
하전 입자 평가 시스템.
하전 입자 평가 시스템을 작동시키는 방법으로서,
샘플 홀더에 샘플을 유지하는 단계;
하전 입자 광학 디바이스를 사용하여 상기 샘플을 향해 하전 입자 빔을 투영하는 단계 -상기 하전 입자 빔은 상기 샘플의 표면의 부분에 대응하는 시야를 갖고, 상기 하전 입자 광학 디바이스는 상기 샘플을 마주하는 대향 표면을 가짐- ; 및
광 빔이 상기 부분에 입사되는 것의 광 경로에 대한 빔 상류에서 상기 대향 표면으로부터 적어도 2 번 반사되도록 투영 조립체를 사용하여 광 경로를 따라 광 빔을 지향시키는 단계
를 포함하는, 방법.