KR102865953B1

KR102865953B1 - 검사 장치

Info

Publication number: KR102865953B1
Application number: KR1020227028629A
Authority: KR
Inventors: 마르코 잔-자코 빌란트
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2025-09-30
Anticipated expiration: 2041-02-11
Also published as: WO2021165135A1; CN115298795A; JP2024105368A; TW202407739A; US20220392745A1; IL295627A; TW202139239A; JP7708923B2; JP7482238B2; TWI813948B; EP4107773A1; KR20220129603A; JP2023514498A

Abstract

하전 입자 평가 툴은 복수의 빔 컬럼을 포함한다. 각 빔 컬럼은 하전 입자를 방출하도록 구성된 하전 입자 빔 소스(201); 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 하전 입자(211, 212, 213)를 복수의 하전 입자 빔으로 형성하도록 구성되며, 복수의 하전 입자 빔을 각각의 중간 초점(233)에 집속시키도록 구성된 복수의 집광 렌즈(231); 중간 초점들의 하류에 배치되며, 각각은 복수의 하전 입자 빔 중 하나를 샘플 상으로 투영시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈(234); 및 복수의 하전 입자 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성된 수차 보정기(235)를 포함한다. 빔 컬럼들은 하전 입자 빔을 샘플의 인접한 구역들에 투영시키기 위하여 서로 인접하게 배열된다.

Description

검사 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 2월 21일에 출원된 EP 출원 20158863.9, 2020년 7월 6일에 출원된 EP 출원 20184162.4 및 2020년 11월 11일에 출원된 EP 출원 20206987.8의 우선권을 주장하며, 이들은 각각 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

본 명세서에 제공된 실시예는 전반적으로 하전 입자 평가 툴 및 검사 방법, 특히 하전 입자의 다수의 서브-빔을 이용하는 하전 입자 평가 툴 및 검사 방법에 관한 것이다.

반도체 집적 회로(IC) 칩을 제조할 때, 예를 들어 광학적 효과 및 부수적인 입자 등의 결과로서 원치 않는 패턴 결함이 제조 공정 중에 기판 (즉, 웨이퍼) 또는 마스크에 불가피하게 발생하며, 이에 의하여 수율을 감소시킨다. 따라서 원하지 않는 패턴 결함의 범위를 모니터링하는 것은 IC 칩의 제조에서 중요한 공정이다. 보다 일반적으로, 기판의 표면 또는 기타 대상물/재료의 검사 및/또는 측정은 그의 제조 중 및/또는 제조 후에 중요한 공정이다.

하전 입자 빔을 갖는 패턴 검사 툴은 대상물을 검사하기 위하여, 예를 들어 패턴 결함을 검출하기 위하여 사용되어 왔다. 이 툴은 전형적으로 주사 전자 현미경(SEM)과 같은 전자 현미경 기술을 이용한다. SEM에서, 비교적 낮은 랜딩 에너지(landing energy)에서 샘플에 랜딩(land)하기 위하여 비교적 높은 에너지에서의 전자의 일차 전자 빔은 최종 감속 단계를 목표로 한다. 전자의 빔은 샘플 상의 프로빙 스폿(probing spot)으로서 집속된다. 프로빙 스폿에서의 재료 구조체와 전자의 빔으로부터의 랜딩 전자 간의 상호 작용은 이차 전자, 후방 산란 전자 또는 오제 전자(Auger electron)와 같은 전자가 표면에서 방출되게 한다. 생성된 이차 전자는 샘플의 재료 구조체로부터 방출될 수 있다. 일차 전자 빔을 샘플 표면 위의 프로빙 스폿으로서 스캔함으로써 이차 전자가 샘플의 표면을 가로질러 방출될 수 있다. 샘플 표면으로부터의 이 방출된 이차 전자를 수집함으로써 패턴 검사 툴은 샘플의 표면의 재료 구조체의 특성을 나타내는 이미지를 획득할 수 있다.

일반적으로 하전 입자 검사 장치의 처리량 및 기타 특성을 개선할 필요가 있다.

본 명세서에 제공된 실시예는 하전 입자 빔 검사 장치를 개시한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 하전 입자 평가 툴이 제공되며, 하전 입자 평가 툴은 복수의 빔 컬럼을 포함하며, 각 빔 컬럼은 하전 입자를 방출하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 하전 입자를 복수의 하전 입자 빔으로 형성하도록 구성된 복수의 집광 렌즈; 및 복수의 하전 입자 빔 중 하나를 샘플 상으로 투영시키도록 각각 구성된 복수의 대물 렌즈를 포함하며;

여기서 빔 컬럼들은 하전 입자 빔들을 샘플의 인접한 구역들 상으로 투영시키도록 서로 인접하게 배열된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 검사 방법이 제공되며, 본 검사 방법은: 하전 입자 빔을 샘플을 향하여 방출하도록 복수의 빔 컬럼을 이용하는 것을 포함하되,

각 빔 컬럼은 하전 입자를 방출하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 하전 입자를 복수의 하전 입자 빔으로 형성하도록 구성된 복수의 집광 렌즈; 및 복수의 하전 입자 빔 중 하나를 샘플 상으로 투영시키도록 각각 구성된 복수의 대물 렌즈를 포함하며;

여기서 빔 컬럼들은 하전 입자 빔을 샘플의 인접한 구역들로 투영시키도록 서로 인접하게 배열된다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 샘플을 향하여 복수의 하전 입자 다중-빔을 투영시키기 위한 하전 입자 툴을 위한 하전 입자 다중-빔 컬럼 어레이가 제공되며, 본 하전 입자 다중-빔 컬럼 어레이는: 샘플의 상이한 구역들 상으로 각각의 다중-빔을 동시에 투영시키도록 구성된 복수의 하전 입자 다중-빔 컬럼; 및 다중-빔들의 복수의 서브-빔의 그룹의 각각에 그룹 초점 보정- 각 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 모든 서브-빔에 대해 동일함-을 적용시키도록 구성된 초점 보정기를 포함한다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 검사 방법이 제공되며, 본 검사 방법은:

복수의 하전 입자 다중-빔을 샘플을 향하여 투사시키기 위하여 다중-빔 컬럼 어레이를 이용하는 것; 및

다수의 빔의 복수의 서브-빔의 그룹의 각각에 그룹 초점 보정-각 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 모든 서브-빔에 대해 동일함-을 적용시키는 것을 포함한다.

본 발명의 위의 양태 및 다른 양태는 첨부된 도면과 함께 취해진 예시적인 실시예의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 다중-빔 장치를 도시하는 개략도이다.
도 3은 실시예에 따른 예시적인 다중-빔 장치의 개략도이다.
도 4는 실시예에 따른 또 다른 예시적인 다중-빔 장치의 개략도이다.
도 5는 랜딩 에너지 대 스폿 크기의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 대물 렌즈의 확대도이다.
도 7은 실시예에 따른 검사 장치의 대물 렌즈의 개략적인 횡단면도이다.
도 8은 도 7의 대물렌즈의 저면도이다.
도 9는 도 7의 대물렌즈의 변형예의 저면도이다.
도 10은 도 7의 대물 렌즈에 포함된 검출기의 확대된 개략적인 단면도이다.
도 11은 다수의 인접한 광학 컬럼을 갖는 검사 툴의 개략적인 측면도이다.
도 12는 직사각형 배열의 다수의 인접한 광학 컬럼을 갖는 검사 툴의 개략적인 평면도이다.
도 13은 육각형 배열의 다수의 인접한 광학 컬럼을 갖는 검사 도구의 개략적인 평면도이다.
도 14는 2개의 전극을 포함하는 대물 렌즈 어레이와 통합된 보정기 애퍼처 어레이의 개략적인 측단면도이다.
도 15는 3개의 전극을 포함하는 대물 렌즈 어레이와 통합된 보정기 애퍼처 어레이의 개략적인 측단면도이다.
도 16은 예시적인 보정기 애퍼처 어레이 내의 전극의 개략적인 평면도로서, 전극은 제1 방향으로 정렬된 비교적 넓은 세장형 전도성 스트립을 포함한다.
도 17은 다른 예시적인 보정기 애퍼처 어레이 내의 전극의 개략적인 평면도로서, 전극은 제2 방향으로 정렬된 비교적 넓은 세장형 전도성 스트립을 포함한다.
도 18은 다른 예시적인 보정기 애퍼처 어레이 내의 전극의 개략적인 평면도로서, 전극은 제1 방향으로 정렬된 비교적 좁은 세장형 전도성 스트립을 포함한다.
도 19는 다른 예시적인 보정기 애퍼처 어레이 내의 전극의 개략적인 평면도로서, 전극은 제2 방향으로 정렬된 비교적 좁은 세장형 전도성 스트립을 포함한다.
도 20은 다른 예시적인 보정기 애퍼처 어레이의 전극의 개략적인 평면도로서, 전극은 더 낮은 종횡비 및 모자이크식 전도성 요소들을 포함한다.

이제 예시적인 실시예에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 이의 예들이 첨부된 도면에 도시되어 있다. 다음 설명은 달리 표시되지 않는 한 다른 도면에서의 동일한 번호가 동일하거나 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조한다. 예시적인 실시예의 다음 설명에서 제시된 구현 형태는 본 발명과 일치하는 모든 구현 형태를 나타내지는 않는다. 대신, 이들은 첨부된 청구범위에 인용된 바와 같은 본 발명과 관련된 양태와 일치하는 장치 및 방법의 예일 뿐이다.

디바이스의 물리적 크기를 줄이는 전자 디바이스의 향상된 연산 능력은 IC 칩에서 트랜지스터, 커패시터, 다이오드 등과 같은 회로 구성 요소의 패킹 밀도를 크게 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 더 작은 구조체가 만들어지는 것을 가능하게 하는 증가된 분해능에 의하여 가능해졌다. 예를 들면, 엄지손톱의 크기이고 2019년 또는 그 이전부터 사용 가능한, 스마트폰의 IC 칩은 20억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수도 있으며, 각 트랜지스터의 크기는 사람의 머리카락의 1/1,000보다 작다. 따라서 반도체 IC 제조가 수백 개의 개별 단계를 갖는 복잡하고 시간 소모적인 공정이라는 것은 놀라운 것이 아니다. 심지어 하나의 단계에서의 오차도 최종 제품의 기능에 극적으로 영향을 끼칠 가능성을 갖고 있다. 단 하나의 "치명적인 결함(killer defect)"이 디바이스 고장을 야기할 수 있다. 제조 공정의 목표는 공정의 전체 수율을 향상시키는 것이다. 예를 들면, 50-단계 공정 (여기서 한 단계는 웨이퍼 상에 형성된 층의 개수를 나타낼 수 있다)에 대해 75%의 수율을 얻기 위해서는, 각 개별 단계는 99.4%보다 큰 수율을 가져야 한다. 각 개별 단계가 95%의 수율을 갖는다면, 전체 공정 수율은 7%만큼 낮을 것이다.

IC 칩 제조 설비에서는 높은 공정 수율이 바람직하지만, 시간당 처리되는 기판의 수로 규정되는 높은 기판 (즉, 웨이퍼) 처리량을 유지하는 것 또한 필수적이다. 높은 공정 수율과 높은 기판 처리량은 결함의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 결함을 검토하기 위해 작업자 개입이 요구된다면 특히 그렇다. 따라서 (주사 전자 현미경("SEM")과 같은) 검사 툴에 의한 마이크로 및 나노 크기의 결함의 높은 처리량 검출 및 식별은 높은 수율과 낮은 비용을 유지하기 위해 필수적이다.

SEM은 스캐닝 디바이스와 검출기 장치를 포함한다. 스캐닝 디바이스는 전자 소스를 포함하는 조명 장치 및 및 투영 시스템을 포함한다. 전자 소스는 일차 전자를 생성하기 위한 것이다. 투영 장치는 일차 전자의 하나 이상의 집속된 빔으로 기판과 같은 샘플을 스캔하기 위한 것이다. 적어도 조명 장치, 또는 조명 시스템, 및 투영 장치 또는 투영 시스템은 함께 전자-광학 시스템 또는 장치로 지칭될 수 있다. 일차 전자는 샘플과 상호 작용하며 이차 전자를 생성한다. 검출 장치는 SEM이 샘플의 스캔 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔됨에 따라 샘플로부터 이차 전자를 캡처한다. 고 처리량 검사를 위하여, 검사 장치들의 일부는 일차 전자의 다수의 집속 빔, 즉 다중-빔을 사용한다. 다중-빔의 성분 빔들은 서브-빔 또는 빔렛(beamlet)으로 지칭될 수 있다. 다중-빔은 샘플의 상이한 부분들을 동시에 스캔할 수 있다. 따라서 다중-빔 검사 장치는 단일-빔 검사 장치보다 훨씬 높은 속도로 샘플을 검사할 수 있다.

공지된 다중-빔 검사 장치의 구현 형태가 아래에 설명된다.

도면은 개략적이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 상대적 치수는 명확함을 위하여 과장된다. 도면의 다음 설명 내에서, 동일한 또는 유사한 참조 번호는 동일한 또는 유사한 구성 요소 또는 개체를 지칭하며, 개별 실시예에 대한 차이점만이 설명된다. 설명 및 도면이 전자 광학 장치에 관한 것이지만, 실시예는 본 발명을 특정 하전 입자로 제한하기 위해 사용되지 않는다는 점이 인식된다. 따라서, 본 명세서 전체에서 전자에 대한 언급은 보다 일반적으로 하전 입자에 대한 언급으로 간주될 수 있으며, 하전 입자는 반드시 전자일 필요는 없다.

이제 도 1에 대한 참조가 이루어지며, 도 1은 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 도시하는 개략도이다. 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)는 메인 챔버(10), 로드 록(load lock) 챔버(20), 전자 빔 툴(40), 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM)(30) 및 컨트롤러(50)를 포함하고 있다. 전자 빔 툴(40)은 메인 챔버(10) 내에 위치되어 있다.

EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)를 포함하고 있다. EFEM(30)은 부가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)는, 예를 들어 기판 전방 개방 통합 포드(substrate front opening unified pod)(FOUP)를 수용할 수 있다. FOUP는 기판 (예를 들어, 반도체 기판 또는 다른 재료(들)로 만들어진 기판) 또는 검사될 샘플 (기판, 웨이퍼 및 샘플은 이하 통칭적으로 "샘플"로 지칭된다)을 담고 있다. EFEM(30) 내의 하나 이상의 로봇 아암(보이지 않음)은 샘플을 로드 록 챔버(20)로 이송한다.

로드 록 챔버(20)는 샘플 주위의 가스를 제거하기 위해 사용된다. 이는 주변 환경의 압력보다 낮은 국부 가스 압력인 진공을 생성한다. 로드 록 챔버(20)는 로드 록 진공 펌프 시스템 (보이지 않음)에 연결될 수 있으며, 이 펌프 시스템은 로드 록 챔버(20) 내의 가스 입자를 제거한다. 로드 록 진공 펌프 시스템의 작동은 로드 록 챔버가 대기압보다 낮은 제1 압력에 도달하는 것을 가능하게 한다. 제1 압력에 도달한 후, 하나 이상의 로봇 아암(보이지 않음)은 샘플을 로드 록 챔버(20)에서 메인 챔버(10)로 이송한다. 메인 챔버(10)는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(보이지 않음)에 연결되어 있다. 메인 챔버 진공 펌프 시스템은 샘플 주위의 압력이 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(10) 내의 가스 입자를 제거한다. 제2 압력에 도달한 후, 샘플은 전자 빔 툴로 이송되며, 샘플은 전자 빔 툴에 의하여 검사될 수 있다. 전자 빔 툴(40)은 다중-빔 전자-광학 장치를 포함할 수 있다.

컨트롤러(50)는 전자 빔 툴(40)에 전자적으로 연결되어 있다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 제어하도록 구성된 (컴퓨터와 같은) 프로세서일 수 있다. 컨트롤러(50)는 또한 다양한 신호 및 이미지 처리 기능을 실행하도록 구성된 처리 회로를 포함할 수 있다. 도 1에서는 컨트롤러(50)가 메인 챔버(10), 로드 록 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조체의 외부에 있는 것으로 보여지고 있지만, 컨트롤러(50)는 이 구조체의 일부일 수 있다는 것이 인식된다. 컨트롤러(50)는 하전 입자 빔 검사 장치의 구성 요소들 중 하나에 위치될 수 있거나 구성 요소들 중 적어도 2개에 걸쳐 분포될 수 있다. 본 발명은 전자 빔 검사 툴을 수용하는 메인 챔버(10)의 예를 제공하지만, 그의 가장 넓은 의미에서 본 발명의 양태는 전자 빔 검사 툴을 수용하는 챔버에 제한되지 않는다는 점이 유의되어야 한다. 오히려, 전술한 원리는 또한 제2 압력 하에서 작동하는 다른 툴 및 장치의 다른 배열체에 적용될 수 있다는 것이 인식된다.

이제 도 2에 대한 참조가 이루어지며, 도 2는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 일부인 다중-빔 검사 툴을 포함하는 예시적인 전자 빔 툴(40)을 도시하는 개략도이다. 다중-빔 전자 빔 툴(40) (본 명세서에서는 장치(40)로도 지칭됨)는 전자 소스(201), 투영 장치(230), 전동 스테이지(209), 및 샘플 홀더(207)를 포함하고 있다. 전자 소스(201)와 투영 장치(230)는 함께 전자-광학 장치로 지칭될 수 있다. 샘플 홀더(207)는 검사를 위해 샘플(208) (예를 들어, 기판 또는 마스크)을 유지시키기 위하여 전동 스테이지(209)에 의해 지지된다. 다중-빔 전자 빔 툴(40)은 전자 검출 디바이스(240)를 더 포함할 수 있다.

전자 소스(201)는 캐소드(보이지 않음) 및 추출기 또는 애노드(보이지 않음)를 포함할 수 있다. 작동 동안, 전자 소스(201)는 캐소드로부터 일차 전자로서 전자를 방출하도록 구성된다. 일차 전자는 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출되거나 가속되어 일차 전자 빔(202)을 형성한다.

투영 장치(230)는 일차 전자 빔(202)을 복수의 서브-빔(211, 212, 213)으로 변환시키도록 그리고 각 서브-빔을 샘플(208) 상으로 지향시키도록 구성되어 있다. 단순함을 위하여 3개의 서브-빔이 도시되어 있지만, 수십, 수백 또는 수천 개의 서브-빔이 있을 수 있다. 서브-빔은 빔렛으로 지칭될 수 있다.

컨트롤러(50)는 전자 소스(201), 전자 검출 디바이스(240), 투영 장치(230), 및 전동 스테이지(209)와 같은, 도 1의 하전 입자 빔 검사 장치(100)의 다양한 부분에 연결될 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 이미지 및 신호 처리 기능을 수행할 수 있다. 컨트롤러(50)는 또한 하전 입자 다중-빔 장치를 포함하는 하전 입자 빔 검사 장치의 작동을 통제하기 위해 다양한 제어 신호를 생성할 수 있다.

투영 장치(230)는 검사를 위해 서브-빔(211, 212 및 213)을 샘플(208) 상으로 집속시키도록 구성될 수 있으며 3개의 프로브 스폿(221, 222 및 223)을 샘플(208)의 표면 상에 형성할 수 있다. 투영 장치(230)는 샘플(208)의 표면의 부분 내의 개별 스캐닝 영역에 걸쳐 프로브 스폿(221, 222 및 223)을 스캔하기 위해 일차 서브-빔(211, 212 및 213)을 편향시키도록 구성될 수 있다. 샘플(208) 상의 프로브 스폿(221, 222 및 223) 상의 일차 서브-빔(211, 212 및 213)의 입사에 응답하여, 이차 전자 및 후방 산란 전자를 포함하는 전자가 샘플(208)로부터 생성된다. 이차 전자 빔은 전형적으로 50eV 미만의 전자 에너지를 갖고 있다. 후방 산란 전자는 전형적으로 50eV와 일차 서브-빔(211, 212 및 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖고 있다.

전자 검출 디바이스(1240)는 이차 전자 및/또는 후방 산란 전자를 검출하도록 그리고 예를 들어 샘플(208)의 대응 스캔 영역의 이미지를 구성하기 위하여 컨트롤러 또는 신호 처리 시스템(보이지 않음)으로 전송되는 대응 신호를 생성하도록 구성되어 있다. 전자 검출 디바이스는 투영 장치에 통합될 수 있거나 투영 장치와 별개일 수 있으며, 이차 광학 컬럼은 이차 전자 및/또는 후방 산란 전자를 전자 검출 디바이스로 향하게 하도록 제공되어 있다.

컨트롤러(50)는 이미지 획득기 (보이지 않음)와 저장 디바이스 (보이지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 프로세서, 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 터미널, 개인용 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 컨트롤러의 처리 기능의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 따라서 이미지 획득기는 적어도 하나 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 장치(40)의 전자 검출 디바이스(240)에 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 신호를 수신할 수 있으며, 신호에 포함된 데이터를 처리할 수 있고 또한 그로부터 이미지를 구성할 수 있다. 따라서 이미지 획득기는 샘플(208)의 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 획득기는 또한 윤곽을 생성하는 것, 획득한 이미지 상에 표시자들을 중첩시키는 것 등과 같은 다양한 후처리 기능을 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 저장부는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 스토리지, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 기타 유형의 컴퓨터 판독 가능한 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장부는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며 원본 이미지로서 스캔된 미가공 이미지 데이터 그리고 후처리된 이미지를 저장하기 위하여 사용될 수 있다.

이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(240)로부터 수신된 이미징 신호를 기반으로 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 작동에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 저장부에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들의 각각은 샘플(208)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지는 일정 기간에 걸쳐 여러 번 샘플링된 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 다수의 이미지를 포함할 수 있다. 다수의 이미지는 저장부에 저장될 수 있다. 컨트롤러(50)는 샘플(208)의 동일한 위치의 다수의 이미지로 이미지 처리 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.

컨트롤러(50)는 측정 회로 (예를 들어, 아날로그-디지털 변환기)를 포함하여 검출된 이차 전자의 분포를 획득할 할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는 샘플 표면에 입사하는 일차 서브-빔(211, 212 및 213)들의 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여 사용되어 검사 중인 샘플 구조체의 이미지를 재구성할 수 있다. 재구성된 이미지는 샘플(208)의 내부 또는 외부 구조체의 다양한 피처를 드러내 보이기 위해 사용될 수 있다. 그에 의하여, 재구성된 이미지가 사용되어 샘플에 존재할 수 있는 임의의 결함을 드러낼 수 있다.

컨트롤러(50)는 전동 스테이지(209)를 제어하여 샘플(208)의 검사 동안 샘플(208)을 이동시킬 수 있다. 컨트롤러(50)는 전동 스테이지(209)가 적어도 샘플 검사 동안에 샘플(208)을 한 방향으로 바람직하게는 연속적으로, 예를 들어 일정한 속도로 이동시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 컨트롤러(50)는 다양한 매개변수에 따라 샘플(208)의 이동 속도를 변경시키도록 전동 스테이지(209)의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 스캐닝 공정의 검사 단계의 특성에 따라 스테이지 속도 (그의 방향 포함)를 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 검사 툴의 개략도이다. 전자 소스(201)는 전극을 투영 시스템(230)의 일부를 형성하는 집광 렌즈(231)의 어레이로 향하게 한다. 전자 소스는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에 양호한 절충안을 갖는 고휘도 열전계 방출기이다. 수십, 수백 또는 수천 개의 집광 렌즈(231)가 있을 수 있다. 집광 렌즈는 바람직하게는 아인젤 렌즈(Einzel lens)이고 또한 EP1602121A1에서 설명된 바와 같이 구성될 수 있으며, 이 특허 문헌은 특히 e-빔을 복수의 다수의 빔으로 분할하기 위한 렌즈 어레이-어레이는 각 빔렛에 대해 렌즈를 제공한다-의 개시를 참조하여 본 명세서에 포함된다. 렌즈 어레이는 적어도 2개의 플레이트의 형태를 취할 수 있다. 적어도 2개의 플레이트는 전극으로서 작용한다. 적어도 2개의 플레이트의 각각에는 서로 정렬되고 빔렛의 위치에 대응하는 애퍼처가 규정된다. 각 플레이트는 작동 중에 상이한 전위에서 유지되어 원하는 렌즈 효과를 이룬다. 렌즈 어레이는 적어도 2개의 플레이트 중 하나일 수 있는 빔 제한 애퍼처 어레이를 포함할 수 있다.

배열체에서 집광 렌즈 어레이는 렌즈의 입사부(entrance)와 출사부(exit)가 동일한 빔 에너지를 갖는 3개의 플레이트 어레이로 형성될 수 있으며, 이 플레이트 어레이는 아인젤(Einzel) 렌즈로 지칭될 수 있다. 이것은 분산이 아인젤 렌즈 내에서만 발생하기 때문에 축외 색수차가 제한되기 때문에 유익하다. 이러한 렌즈의 두께가 몇 ㎜ 정도인 경우 이 수차는 무시해도 될 정도이다.

어레이 내의 각 집광 렌즈는 각각의 중간 초점(233)에 집속된 각각의 서브-빔(211, 212, 213)으로 전자를 향하게 한다. 서브-빔들은 서로에 대해 분기한다. 중간 초점(233)의 하류(downbeam)는 복수의 대물 렌즈(234)이며, 대물 렌즈들의 각각은 각각의 서브-빔(211, 212, 213)을 샘플(208) 상으로 향하게 한다. 대물 렌즈(234)는 아인젤 렌즈일 수 있다. 적어도 집광 렌즈 및 대응하는 하류 대물 렌즈에 의해 빔에서 생성된 색수차들은 상호 상쇄될 수 있다.

샘플 상의 전자의 랜딩 에너지를 제어함으로써 초점 매개변수를 제어하고 다른 보정을 도입하는 것이 가능하다. 랜딩 에너지는 이차 전자의 방출 및 검출을 증가시키기 위해 선택될 수 있다. 대물 렌즈(234)를 제어하기 위해 제공되는 컨트롤러는 랜딩 에너지를 예정된 범위 내의 임의의 원하는 값으로 또는 복수의 예정된 값 중 원하는 값으로 제어하도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 랜딩 에너지는 1,000 eV 내지 4,000 eV 또는 심지어 5,000 eV 범위 내의 원하는 값으로 제어될 수 있다.

전자 검출 디바이스(240)는 대물 렌즈(234)와 샘플(208) 사이에 제공되어 샘플(208)로부터 방출된 이차 및/또는 후방 산란 전자를 검출한다. 전자 검출 시스템의 예시적인 구성이 아래에 설명된다.

도 3의 시스템에서, 빔렛(211, 212, 213)은 집광 렌즈(231)로부터 샘플(208)까지 직선 경로들을 따라 전파된다. 빔렛 경로들은 집광 렌즈(231)의 하류로 분기된다. 편향기(235)가 중간 초점(233)에 제공되는 것을 제외하고 도 3의 시스템과 동일한 변형 구성이 도 4에서 보여지고 있다. 편향기(235)는 대응하는 중간 초점(233) 또는 집속 지점 (즉, 집속의 지점)의 위치에서 또는 적어도 그 주위에서 빔렛 경로에 위치된다. 편향기는 연관된 빔렛의 중간 이미지 평면에서, 즉 그의 초점 또는 집속 지점에서 빔렛 경로에 위치된다. 편향기(235)는 각각의 빔렛(211, 212, 213)에서 작동하도록 구성되어 있다. 편향기(235)는 (빔 축으로도 지칭될 수도 있는) 주 광선이 샘플(208)에 실질적으로 수직적으로 (즉, 샘플의 공칭 표면에 대해 실질적으로 90°로) 입사되는 것을 보장하기에 효과적인 양만큼 각각의 빔렛(211, 212, 213)을 굴절시키도록 구성된다. 편향기(235)는 또한 시준기 또는 시준기 편향기로 지칭될 수 있다. 편향기 이전에 서로에 대하여 빔렛 경로들이 발산하고 있도록 편향기(235)는 사실상 빔렛의 경로를 시준한다. 편향기의 하류에서 빔렛 경로들은 서로에 대해 실질적으로 평행, 즉 실질적으로 시준된다. 따라서, 각 빔렛 경로는 집광 렌즈(231)의 어레이와 시준기(collimator), 예를 들어 편향기(235)의 어레이 사이에 직선으로 있을 수 있다. 각 빔렛 경로는 편향기(235)의 어레이와 대물 렌즈 어레이(234) 그리고 선택적으로 샘플(208) 사이에 직선으로 있을 수 있다. 적합한 시준기는, 다중-빔 어레이에 대한 편향기의 적용과 관련하여 원용에 의해 본 명세서에 포함된, 2020년 2월 7일에 출원된 EP 출원 20156253.5에 개시된 편향기이다.

빔렛 경로에서 생성된 임의의 축외 수차가 집광 렌즈(231)에서 또는 적어도 주로 집광 렌즈(231)에서 생성되기 때문에 전자의 랜딩 에너지는 도 4의 시스템에서 보다 쉽게 제어될 수 있다. 도 4에서 보여지는 시스템의 대물 렌즈(234)는 아인젤 렌즈일 필요는 없다. 이는 빔이 시준된다면 대물 렌즈에서 축외 수차가 발생하지 않을 것이기 때문이다. 축외 수차는 대물 렌즈(234)에서보다 집광 렌즈에서 더 잘 제어될 수 있다. 집광 렌즈(231)를 실질적으로 더 얇게 만듦으로써 축외 수차, 특히 색채 축외 수차(chromatic off-axis aberrations)에 대한 집광 렌즈의 기여가 최소화될 수 있다. 집광 렌즈(231)의 두께는 각각의 빔렛 경로에서 색수차의 다른 기여와 균형을 이루는 색채 축외 기여를 조정하도록 변경될 수 있다. 따라서 대물 렌즈(234)는 2개 이상의 전극을 가질 수 있다. 대물 렌즈에 들어갈 때의 빔 에너지는 대물 렌즈를 나가는 그의 에너지와 다를 수 있다.

도 6은 아인젤 렌즈와 같은, 3개 전극 배열체 내의 대물 렌즈의 어레이의 하나의 대물 렌즈(300)의 확대된 개략도이다. 대물 렌즈(300)는 10보다 큰, 바람직하게는 50 내지 100 또는 그 이상의 범위 내의 배만큼 전자 빔을 축소하도록 구성될 수 있다. 대물 렌즈는 중간 또는 제1 전극(301), 하부 또는 제2 전극(302) 및 상부 또는 제3 전극(303)을 포함하고 있다. 전압 소스(351, 352, 353)는 전위(V1, V2, V3)를 제1, 제2 및 제3 전극에 각각 인가하도록 구성되어 있다. 추가 전압 소스가 샘플에 연결되어, 접지될 수 있는 제4 전위를 인가한다. 전위는 샘플(208)에 대하여 규정될 수 있다. 바람직하게는, 실시예에서 제3 전극은 생략된다. 그러한 배열체는 도 4에 관하여 보여지고 도시되고 설명된 배열체에서 사용될 수 있는 2개 전극의 대물 렌즈이다. 제1, 제2 및 제3 전극 각각은 애퍼처를 구비하고 있으며, 각각의 서브-빔은 이 애퍼처를 통하여 전파된다. 제2 전위는 샘플의 전위와 유사할 수 있으며, 예를 들어 약 +50V 이상일 수 있다. 대안적으로, 제2 전위는 약 +500V 내지 약 +1,500V의 범위 내에 있을 수 있다.

제1 및/또는 제2 전위는 각 애퍼처마다 달라져 초점 보정에 영향을 미칠 수 있다.

대물 렌즈(300)에 감속 기능을 제공하여 랜딩 에너지가 결정될 수 있도록 하기 위하여, 최하위 전극과 샘플의 전위를 변화시키는 것이 바람직하다. 전자를 감속하기 위해, 하부 (제2) 전극은 중앙 전극보다 더 음(negative)으로 만들어진다. 가장 낮은 랜딩 에너지가 선택될 때 가장 높은 정전기장 강도가 발생한다. 제2 전극과 중간 전극 사이의 거리, 가장 낮은 랜딩 에너지 및 제2 전극과 중간 전극 사이의 최대 전위차는 결과적인 전계 강도가 허용 가능하도록 선택된다. 더 높은 랜딩 에너지에 대하여, 정전기장은 더 낮아진다 (동일한 길이에 대해 더 적은 감속).

전자 소스와 (집광 렌즈 바로 위의) 빔 제한 애퍼처 사이의 전자 광학계 구성이 동일한 것으로 유지되기 때문에 빔 전류는 랜딩 에너지의 변화에 따라 변화되지 않은 상태로 유지된다. 랜딩 에너지를 변화시키는 것은 분해능에 영향을 주어 이를 개선하거나 줄일 수 있다. 도 5는 2개의 경우에서의 랜딩 에너지 대 스폿 크기를 보여주는 그래프이다. 비어 있지 않은 원들을 갖는 파선은 랜딩 에너지만 변화시키는 효과를 나타내며, 즉, 집광 렌즈 전압은 동일하게 유지된다. 비어 있는 원들을 갖는 실선은 랜딩 에너지가 변화되고 집광 렌즈 전압 (배율 대 개방 각도 최적화)이 재최적화되는 경우의 효과를 나타낸다.

집광 렌즈 전압이 변화되면, 시준기는 모든 랜딩 에너지에 대해 정확한 중간 이미지 평면에 있지 않을 것이다. 따라서, 시준기에 의해 유발되는 비점수차를 보정하는 것이 바람직하다.

실시예에서, 이전 실시예에서 언급된 대물 렌즈는 어레이 대물 렌즈이다. 어레이의 각 요소는 다중-빔에서 상이한 빔 또는 한 그룹의 빔을 작동시키는 마이크로 렌즈이다. 정전 어레이 대물 렌즈는, 각각 복수의 구멍 또는 애퍼처를 갖는 적어도 2개의 플레이트를 갖는다. 플레이트의 각 구멍의 위치는 다른 플레이트의 대응 구멍의 위치에 대응한다. 대응 구멍들은 사용 중에 다중-빔의 동일한 빔 또는 한 그룹의 빔에서 작동한다. 어레이의 각 요소에 대한 렌즈 유형의 적절한 예는 2개 전극 감속 렌즈이다. 부가적인 전극이 제공될 수 있다. 대물 렌즈의 최하부 전극은 다중-빔 조작기 어레이에 통합된 CMOS 칩 검출기이다. 대물 렌즈로의 검출기 어레이의 통합은 이차 컬럼을 대체한다. (웨이퍼와 전자 광학 시스템의 최하부 간의 작은 거리 (예를 들어, 100㎛) 때문에) 검출기 어레이, 예를 들어 CMOS 칩은 바람직하게는 샘플을 향하도록 배향된다. 실시예에서, 이차 전자 신호를 캡처하기 위한 전극이 CMOS 디바이스의 최상부 금속층에 형성된다. 전극은 다른 층에 형성될 수 있다. CMOS의 파워 및 제어 신호는 실리콘-관통 비아에 의해 CMOS에 연결될 수 있다. 견고성을 위하여, 바람직하게는 최하부 전극은 2개의 요소: CMOS 칩 및 구멍을 갖는 패시브 Si 플레이트로 구성된다. 플레이트는 높은 전계로부터 CMOS를 차폐한다.

검출 효율을 최대화하기 위하여, 전극 표면을 가능한 크게 만드는 것이 바람직하며, 따라서 (애퍼처를 제외한) 어레이 대물 렌즈의 실질적으로 모든 영역은 전극들에 의해 점유되며 각 전극은 어레이 피치와 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 실시예에서, 전극의 외부 형상은 원형이지만, 검출 영역을 최대화하기 위해 이는 정사각형으로 만들어질 수 있다. 또한 기판 관통 구멍의 직경이 최소화될 수 있다. 전자 빔의 전형적인 크기는 5 내지 15미크론 정도이다.

실시예에서, 단일 전극은 각 애퍼처를 둘러싼다. 또 다른 실시예에서, 복수의 전극 요소는 각 애퍼처 주위에 제공된다. 하나의 애퍼처를 둘러싸는 전극 요소에 의해 캡처된 전자들은 단일 신호로 결합되거나 독립적인 신호를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 전극 요소들은 반경 방향으로 (즉, 복수의 동심 고리를 형성하기 위해), 각도적으로 (즉, 복수의 부채꼴 조각을 형성하기 위해), 반경 방향과 각도적으로, 또는 임의의 다른 편리한 방식으로 나누어질 수 있다.

그러나, 더 넓은 전극 표면은 더 큰 기생 커패시턴스로 이어지며, 따라서 대역폭이 낮아진다. 이러한 이유로 전극의 외부 직경을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 더 큰 전극이 약간 더 큰 검출 효율을 제공하지만 상당히 더 큰 커패시턴스를 제공하는 경우에 특히 그렇다. 원형(환형) 전극은 수집 효율과 기생 커패시턴스 간의 양호한 절충안을 제공할 수 있다.

전극의 더 큰 외부 직경은 또한 더 큰 크로스토크(crosstalk) (이웃하는 구멍의 신호에 대한 민감도)로 이어질 수 있다. 이는 또한 전극 외부 직경을 더 작게 만드는 이유일 수 있다. 특히 더 큰 전극이 약간 더 큰 검출 효율을 제공하지만 상당히 더 큰 크로스토크를 제공하는 경우에 특히 그렇다.

전극에 의하여 수집된 후방 산란 및/또는 이차 전자 전류는 트랜스 임피던스 증폭기(Trans Impedance Amplifier)에 의하여 증폭된다.

개략적인 횡단면으로 다중-빔 대물 렌즈(401)를 도시하는 도 7에 예시적인 실시예가 보여지고 있다. 대물 렌즈(401)의 출력 측, 즉 샘플(403)을 향하는 측에 검출기 모듈(402)이 제공된다. 도 8은 각각 빔 애퍼처(406)를 둘러싸는 복수의 캡처 전극(405)이 제공되는 기판(404)을 포함하는 검출기 모듈(402)의 저면도이다. 빔 애퍼처(406)는 기판(404)을 통한 에칭에 의해 형성될 수 있다. 도 8에서 보여지는 배열체에서, 빔 애퍼처(406)들은 직사각형 어레이로 보여진다. 빔 애퍼처(406)들은 또한 상이하게, 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같은 육각형 조밀 충전 어레이(close packed array)로 배열될 수 있다.

도 10은 검출기 모듈(402)의 일부를 횡단면으로 더 큰 스케일로 도시하고 있다. 캡처 전극(405)은 검출기 모듈(402)의 최하부, 즉 샘플에 가장 가까운 표면을 형성한다. 캡처 전극(405)과 실리콘 기판(404)의 본체 사이에 로직 층(407)이 제공된다. 로직 층(407)은 증폭기, 예를 들어 트랜스 임피던스 증폭기, 아날로그-디지털 변환기 및 판독 로직을 포함할 수 있다. 실시예에서, 캡처 전극(405) 당 하나의 증폭기와 하나의 아날로그-디지털 변환기가 있다. 로직 층(407)과 캡처 전극(405)은 CMOS 공정을 이용하여 제조될 수 있으며, 캡처 전극(405)은 최종 금속화 층을 형성한다.

배선 층(408)은 기판(404)의 후면에 제공되며 실리콘-관통 비아(409)에 의해 로직 층(407)에 연결되어 있다. 실리콘-관통 비아(409)의 수는 빔 애퍼처(406)의 수와 동일할 필요는 없다. 특히, 전극 신호가 로직 층(407)에서 디지털화된다면, 데이터 버스를 제공하기 위해 적은 수의 실리콘-관통 비아만이 필요할 수 있다. 배선 층(408)은 제어 라인, 데이터 라인 및 파워 라인을 포함할 수 있다. 빔 애퍼처(406)에도 불구하고 모든 필요한 연결을 위한 충분한 공간이 있다는 점이 주목될 것이다. 검출 모듈(402)은 또한 바이폴라 또는 다른 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 인쇄 회로 기판 및/또는 다른 반도체 칩이 검출기 모듈(402)의 후면에 제공될 수 있다.

위에서 설명된 통합 검출기 어레이는, 이차 전자 캡처가 랜딩 에너지의 범위에 대하여 최적화될 수 있음에 따라 조정 가능한 랜딩 에너지를 갖는 툴과 함께 사용될 때 특히 유리하다.

샘플이 평가 또는 검사될 수 있는 속도 (단위 시간당 면적)을 증가시키는 것이 바람직하다. 하전 입자 빔을 사용하는 툴에서, 소스 밝기와 총 방출 전류에 관한 제한 때문에 빔 세기를 증가시킴으로써 작동 속도를 증가시키는 것이 일반적으로 가능하지 않다. 빔 전류를 증가시키는 것은 또한 하전 입자들의 상호 반발로 인하여 확률적 영향을 증가시킬 수 있다.

도 11 내지 도 13에서 보여지는 바와 같이, 하전 입자 빔을 동일한 샘플 상으로 투영시키기 위하여 서로 인접한 복수의 다중-빔 컬럼(110-1 내지 110-n)을 포함하는 툴을 제공하는 것이 제안된다. 각 다중-빔 컬럼(110)은 위에서 설명된 바와 같은 투영 장치(230)를 포함한다. 용어 "다중-빔 컬럼"은 복수의 전자 빔을 샘플 상으로 동시에 지향시키는 빔 컬럼을 나타내기 위하여 본 명세서에서 사용된다. 그에 의하여 샘플의 증가된 영역이 한 번에 평가될 수 있다. 컬럼들 사이의 간격을 최소화하기 위해, 집광 렌즈 및/또는 대물 렌즈를 MEMS 또는 CMOS 디바이스로 형성하는 것이 바람직하다. 시준기가 존재한다면, 시준기 또한 MEMS 또는 CMOS 디바이스로서 형성되는 것이 바람직하다. 시준기는 편향기일 수 있으며 또한 시준기 편향기로 지칭될 수 있다. 다중-빔 컬럼(110-1 내지 110-n)은 도 12에 보여지는 바와 같이 직사각형 어레이로 또는 도 13에서 보여지는 바와 같이 육각형 어레이로 배열될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 다중-빔 컬럼(110)의 각 서브-빔은 샘플이 배치되는 대상물 평면의 각각의 개별적인 스캐닝 영역에 걸쳐 스캔될 수 있으며, 이 영역은 서브-빔 어드레서블(addressable) 영역으로 지칭될 수 있다. 다중-빔 컬럼(110)의 모든 서브-빔의 서브-빔 어드레서블 영역들은 일괄적으로 컬럼-어드레서블 영역으로 지칭될 수 있다. 서브-빔의 스캐닝 범위가 대물 렌즈들의 피치보다 작기 때문에 컬럼-어드레서블 영역은 인접하지 않는다. 샘플의 인접 구역은 대상물 평면을 통해 샘플을 기계적으로 스캔함으로써 스캔될 수 있다. 샘플의 기계적 스캔은 미앤더(meander) 또는 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 유형의 움직임일 수 있다.

컬럼-어드레서블 영역을 포함하는 인접 영역은 본 명세서에서 구역(region)으로 지칭된다. 구역은 원 또는 다각형일 수 있다. 구역은 컬럼-어드레서블 영역을 포함하는 가장 작은 이러한 형상이다. 인접한 다중-빔 컬럼(110)에 의해 어드레스된 구역은 대상물 평면에 배치될 때 샘플에 인접한다. 인접한 구역들은 반드시 접하지 않는다. 다중-빔 컬럼(110)은 샘플 전체에 대해 적어도 일부분을 덮도록 배열될 수 있다. 구역들은 전체 부분이 다중-빔 컬럼(110)에 의해 투영될 수 있도록 이격될 수 있다. 스테이지는 컬럼과 연관된 구역이 바람직하게는 중첩 없이 샘플의 전체 부분을 덮도록 다중-빔 컬럼(110)에 대해 이동할 수 있다. 다중-빔 컬럼(110)의 풋프린트 (즉, 대상물 평면 상으로의 다중-빔 컬럼(110)의 투영)는 다중-빔 컬럼(110)이 서브-빔을 투영시키는 구역보다 더 클 가능성이 높다.

실시예에서, 샘플의 임의의 비편평함을 설명하기 위하여, 샘플 상의 개별 빔 또는 빔의 그룹의 초점을 보정하기 위한 초점 보정기가 제공된다. 초점 보정기는 정전기식 및/또는 기계식일 수 있다. 초점 보정은 Z, Rx 및 Ry 방향으로의 보정들 중 임의의 것 또는 전체를 포함할 수 있다. 기계적 초점 보정기는 전체 컬럼 또는 단지 이의 일부를, 예를 들어 대물 렌즈 어레이를 기울이도록 및/또는 시프트시키도록 구성된 액추에이터를 포함할 수 있다. 초점 보정기는 아래에서 자세히 설명된다.

실시예에서, 대물 렌즈는 비점수차 보정기를 갖는다. 비점수차 보정기는 초점 보정기와 결합될 수 있다.

일부 실시예에서, 하전 입자 평가 툴은 서브-빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키는 하나 이상의 수차 보정기를 더 포함한다. 실시예에서, 수차 보정기들의 적어도 서브세트의 각각은 중간 초점들의 각각의 중간 초점 내에 위치되거나 이에 바로 인접 (예를 들어, 중간 이미지 평면(233, 235) 또는 집속 지점 내에 있거나 또는 이에 인접)한다. 서브-빔은 중간 평면과 같은 초점 평면 내에 또는 그 근처에서 가장 작은 단면적을 갖는다. 이는 다른 곳, 즉 중간 평면의 상류(upbeam) 또는 하류(downbeam)에서 이용 가능한 것보다 (또는 중간 이미지 평면을 갖지 않은 대안적인 배열체에서 이용 가능한 것보다) 수차 보정기를 위한 더 많은 공간을 제공한다.

실시예에서, 중간 초점들 (또는 중간 이미지 평면) 내에 위치된 또는 이에 바로 인접한 수차 보정기는 상이한 빔에 대해 상이한 위치에 있는 것처럼 보이는 소스(201)를 보정하기 위한 편향기를 포함한다. 보정기는 각 서브-빔과 대응 대물 렌즈 사이의 양호한 정렬을 막는, 소스로부터 생긴 거시적 수차(macroscopic aberration) 수차를 보정하기 위해 사용될 수 있다.

수차 보정기는 적절한 컬럼 정렬을 막는 수차를 보정할 수 있다. 이러한 수차는 또한 서브-빔과 보정기 사이의 오정렬로 이어질 수 있다. 이러한 이유로, 수차 보정기를 집광 렌즈(231)에 또는 그 근처에 부가적으로 또는 대안적으로 위치시키는 것이 바람직할 수 있다 (예를 들어, 각각의 이러한 수차 보정기는 집광 렌즈(231)들 중 하나 이상과 통합되거나 이에 직접 인접한다). 집광 렌즈(231)가 빔 애퍼처에 수직적으로 가깝거나 일치하기 때문에 집광 렌즈(231)에서 또는 그 근처에서 수차는 대응하는 서브-빔의 시프트를 아직 야기하지 않을 것이라는 점에서 이는 바람직하다. 그러나, 집광 렌즈(231)에 또는 그 근처에 있는 위치 설정 보정기의 문제는 서브-빔들 각각이 더 하류의 위치에 비해 이 위치에서 상대적으로 넓은 단면적 그리고 상대적으로 작은 피치를 갖는다는 것이다.

일부 실시예에서, 수차 보정기의 적어도 서브세트 각각은 대물 렌즈(234)들 중 하나 이상과 통합되거나 이에 바로 인접한다. 실시예에서, 이 수차 보정기는 필드 곡률(field curvature); 초점 오차; 및 비점수차 중 하나 이상을 감소시킨다. 부가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 스캐닝 편향기 (보이지 않음)는 샘플(208) 위의 서브-빔(211, 212, 214)을 스캔하기 위해 대물 렌즈(234)들 중 하나 이상과 통합되거나 이에 바로 인접할 수 있다. 실시예에서, 스캐닝 편향기는 EP2425444A1 (여기에서 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에, 그리고 특히 스캐닝 편향기로서 애퍼처 어레이의 사용의 개시에 대해 포함됨)에서 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

수차 보정기는 EP2702595A1에 개시된 바와 같은 CMOS 기반 개별 프로그램 가능한 편향기 또는 EP2715768A2에 개시된 바와 같은 다중극 편향기의 어레이일 수 있으며, 이 양 문헌 내의 빔렛 조작기에 대한 설명은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

실시예에서, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 수차 보정기, 예를 들어 대물 렌즈(234)와 연관된 수차 보정기(126)는 필드 곡률을 감소시키는 필드 곡률 보정기를 포함한다. 필드 곡률을 줄이는 것은 필드 곡률에 의하여 야기되는, 비점수차 그리고 초점 오차와 같은 오차를 줄인다. 보정이 없는 경우, 대물 렌즈(234) 상으로의 결과적인 경사 입사각으로 인하여 서브-빔(211, 212, 213)이 집광 렌즈(231)와 대물 렌즈(234) 사이의 직선 경로를 따라 전파되는 실시예에서 상당한 필드 곡률 수차 효과가 대물 렌즈(234)에서 발생할 것으로 예상된다. 필드 곡률 효과는 서브-빔(211, 212, 213)이 대물 렌즈(234)에 도달하기 전에 서브-빔(211, 212, 213)을 시준함으로써 감소 또는 제거될 수 있다. 그러나, 도 4에서 보여지는 실시예에서 관련된 바와 같이, 대물 렌즈(234)의 상류에서의 시준기의 제공은 복잡성을 추가할 것이다. 필드 곡률 보정기는 시준기를 피하는 것을 가능하게 하며, 그에 의하여 복잡성을 줄인다. 위에서 언급된 바와 같이, 대물 렌즈(234)의 상류에서의 시준기의 부재는 부가적으로, 대물 렌즈가 더 큰 피치로 제공되는 것을 허용함으로써 빔 전류가 증가되는 것을 허용할 수 있다.

실시예에서, 필드 곡률 보정기는 하나 이상의 대물 렌즈(234)와 통합되거나 이에 바로 인접한다. 실시예에서, 필드 곡률 보정기는 수동 보정기를 포함한다. 수동 보정기는, 예를 들어 대물 렌즈(118)의 애퍼처의 직경 및/또는 타원율을 변경함으로써 구현될 수 있다. 수동 보정기는, 예를 들어 특히 비점 수차를 보정하기 위해 애퍼처 패턴의 개시된 사용에 대해 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 EP2575143A1에 설명된 바와 같이 구현될 수 있다. 수동 보정기의 수동 특성은 이것이 제어 전압이 필요로 하지 않는다는 것을 의미하기 때문에 바람직하다. 수동 보정기가 대물 렌즈(118)의 애퍼처의 직경 및/또는 타원율을 변화시킴으로써 구현되는 실시예에서, 수동 보정기는 부가 렌즈 요소와 같은 임의의 부가적인 요소를 필요로 하지 않는 추가적인 바람직한 특징을 제공한다. 수동 보정기의 문제점은 이들이 고정되어 있으며 따라서 요구되는 보정이 사전에 신중하게 계산될 필요가 있다는 것이다. 부가적으로 또는 대안적으로, 실시예에서, 필드 곡률 보정기는 능동 보정기를 포함한다. 능동 보정기는 하전 입자를 제어 가능하게 보정하여 보정을 제공할 수 있다. 각 능동 보정기에 의해 적용된 보정은 능동 보정기의 하나 이상의 전극의 각각의 전위를 제어함으로써 제어될 수 있다. 실시예에서, 수동 보정기는 개략적인 보정을 적용시키며, 능동 보정기는 더 미세한 및/또는 조정 가능한 보정을 적용시킨다.

일부 실시예에서, 도 14 내지 도 20에서 예시된 바와 같이, 하전 입자 다중-빔 컬럼 어레이는 초점 보정기를 포함한다. 초점 보정기는 초점 보정을 각 개별 서브-빔에 적용시키도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 초점 보정기는 그룹 초점 보정을 다중-빔의 서브-빔의 복수의 그룹의 각각에 적용시킨다. 초점 보정은 Z, Rx 및 Ry 방향으로의 보정들 중 임의의 것 또는 전체를 포함할 수 있다. 각 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 모든 서브-빔에 대해 동일하다. 위에서 언급된 바와 같이, 그룹에 보정을 적용시키는 것은 라우팅(routing) 요구 사항을 줄일 수 있다. 일부 실시예에서, 초점 보정기는 상이한 보정을 상이한 다중-빔으로부터의 서브-빔에 적용시킨다. 따라서, 하나의 다중-빔 컬럼(110)으로부터의 다중-빔에 적용되는 초점 보정은 동일 어레이 내의 상이한 다중-빔 컬럼(110)으로부터의 다중-빔에 적용되는 초점 보정과 다를 수 있다. 초점 보정기는 따라서 상이한 다중-빔 컬럼(110)들 사이의 제조 또는 설치 차이 및/또는 상이한 다중-빔 컬럼(110)들 사이의 샘플(208)의 표면의 높이의 차이를 보정할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 초점 보정기는 동일한 다중-빔 내의 상이한 서브-빔에 상이한 보정을 적용시킬 수 있다. 따라서, 초점 보정기는 더 미세한 수준의 입도에서 초점 보정을 제공할 수 있으며, 이에 의해 예를 들어 다중-빔 컬럼(110) 내의 제조 변화 및/또는 샘플(208)의 표면의 높이의 비교적 짧은 거리(short-range) 변화를 보정한다.

일부 실시예에서, 초점 보정기는 기계식 액추에이터(630)를 포함하고 있다. 기계식 액추에이터(630)는 초점 조정 요소의 기계적 작동에 의해 적어도 부분적으로 그룹 초점 보정들의 하나 이상의 각각을 적용시킨다. 초점 조정 요소의 기계식 작동은 전체 다중-빔 컬럼(110) 또는 단지 그의 일부, 예를 들어, 대물 렌즈 어레이(118)의 기울어짐 및/또는 시프트를 적용시킬 수 있다. 예를 들어, 초점 조정 요소는 대물 렌즈 어레이(118)의 하나 이상의 전극을 포함할 수 있으며, 기계식 액추에이터(630)는 대물 렌즈 어레이(118)의 하나 이상의 (예를 들어, 모든) 전극을 (예를 들어, 샘플(208)의 표면을 향하여 또는 이로부터 떨어져) 이동시킴으로써 초점을 조정할 수 있다.

일부 실시예에서, 초점 보정기는 하나 이상의 전극의 각각에 인가된 전위를 적어도 부분적으로 변경함으로써 그룹 초점 보정들 중 하나 이상의 각각을 적용시킨다. 일부 실시예에서, 도 14 내지 도 20에서 예시된 바와 같이, 초점 보정기는 적어도 하나의 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)를 포함한다. 보정기 애퍼처 어레이(601)는 보정기 애퍼처(603)의 복수의 그룹을 규정한다 (각 그룹은 복수의 보정기 애퍼처(603)를 포함한다). 보정기 애퍼처 어레이(601)는 대물 렌즈 어레이(118)와 통합될 수 있으며 및/또는 이에 바로 인접할 수 있다. 예를 들어, 보정기 애퍼처 어레이(601)는 대물 렌즈 어레이(118)의 전극 (예를 들어, 애퍼처를 규정하는 몸체) 상에 형성될 수 있다.

도 14에서 보여진 예에서, 보정기 애퍼처 어레이(601)는 2개 전극 대물 렌즈 어레이(118)의 상류 전극(611) 상에 형성되어 있다. 도 14에서 보여진 예에서, 대물 렌즈 어레이(118)의 하류 전극(612) 상에 추가 보정기 애퍼처 어레이(602)가 형성되어 있다. 추가 보정기 애퍼처 어레이(602)는 보정기 애퍼처(605)의 추가의 복수의 그룹을 규정할 수 있다.

도 15에서 보여지는 예에서, 보정기 애퍼처 어레이(601)는 3개 전극 대물 렌즈 어레이(118)의 중앙 전극의 상류 표면 상에 형성된다 (또는 이를 형성한다). 도 15에서 보여지는 예에서, 보정기 애퍼처(605)의 추가적인 복수의 그룹을 규정하는 추가 보정기 애퍼처 어레이(602)가 중앙 전극의 하류 표면 상에 형성된다 (또는 이를 형성한다). 보정기 애퍼처 어레이(601)와 보정기 애퍼처 어레이(602) 간의 전위 차이는 2개 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)들 간의 구역에서의 임의의 상당한 렌즈 효과를 방지하기에 충분히 작을 수 있다. 3개 전극 대물 렌즈 어레이(118)는 아인젤 렌즈 어레이로 작동하도록 구성될 수 있다.

적어도 하나의 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)는 대물 렌즈 어레이 내의 임의의 전극의 임의의 표면 상에 형성될 수 있다 (또는 이를 형성할 수 있다). 대물 렌즈 어레이 내의 다른 전극보다 더 강한 렌즈 효과를 갖는 전극 상에 적어도 하나의 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)를 제공하는 것이 바람직하다. 이는 적어도 하나의 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)가 주어진 인가된 전위차에 대해 가장 강한 효과를 갖는 것을 허용한다. 도 15의 배열체에서, 중앙 전극은 전형적으로 상류 전극(651) 및 하류 전극(652)보다 더 강한 렌즈 효과를 가질 것이며, 따라서 2개의 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)는 중앙 전극과 연관된다.

각 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)는 각각의 전극 시스템(621, 622)을 포함하고 있다. 각 전극 시스템(621, 622)은 복수의 전극을 포함하고 있다. 각 전극은 보정기 애퍼처의 그룹들 중 다른 하나의 모든 애퍼처의 애퍼처 주변 표면에 공통 전위를 인가한다. 각 전극 시스템(621, 622)의 각 전극은 전극 시스템(621, 622)의 다른 전극과 전기적으로 분리되어 있다. 각 전극은 보정기 애퍼처(603, 605)의 그룹들 중 다른 하나에 있는 모든 애퍼처의 애퍼처 주변 표면들에 동시에 전기적으로 연결된다. 각 보정기 애퍼처(603, 605)는 대물 렌즈 어레이(118) 내의 각각의 대물 렌즈와 서브-빔 경로를 따라 정렬된다. 도 14 및 도 15의 예에서, 대물 렌즈 어레이(118) 내의 각 대물 렌즈는 각각의 서브-빔 경로를 따라 서로 정렬되는 전극들 내의 애퍼처들에 의하여 규정된다. 따라서 각 보정기 애퍼처(603, 605)는 각각의 서브-빔 경로를 따라 서로 정렬되는 상류 및 하류 전극의 애퍼처와 정렬될 수 있다.

실시예에서, 보정기 애퍼처(603, 605)들의 중 하나 이상의 그룹의 각각에서, 보정기 애퍼처(603, 605)가 정렬되는 대물 렌즈들은 모두 동일한 다중-빔 컬럼(110) 내에 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 일부 실시예에서, 보정기 애퍼처(603, 605)의 그룹 중 하나 이상의 각각에서, 보정기 애퍼처(603, 605)가 정렬되는 대물 렌즈의 적어도 서브세트는 상이한 다중-빔 컬럼(110)에 있다. 보정기 어퍼처 어레이(603) (및/또는 제공된 임의의 추가 어퍼처 어레이(605))는 초점 오차를 보정하기 위해 각각의 복수의 전극을 사용할 수 있다. 보정이 전극을 사용하여 적용되어 서브-빔이 통과하는 구역의 전기장을 제어한다.

각 보정기 애퍼처 어레이(601, 602) 내에서, 각 전극은 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)의 다른 애퍼처에 인가된 전위와 관계없이 복수의 보정기 애퍼처(603, 605)에 동시에 전위를 인가할 수 있다. 따라서 각 전극이 하나의 보정기 애퍼처에만 연결된 경우보다 적은 수의 전극이 필요하다. 더 적은 수의 전극을 갖는 것은 전극의 라우팅을 용이하게 하며, 그에 의하여 제조를 용이하게 하고 또한 선택적으로 전극 내의 보다 조밀한 패턴의 보정기 애퍼처를 가능하게 한다. 보정기 애퍼처(603, 605)의 그룹에 인가된 전위를 독립적으로 제어하는 것은 보정기 애퍼처가 일체형 금속 플레이트에 형성될 때와 같은, 모든 보정기 애퍼처들이 전기적으로 함께 연결된 경우보다 더 높은 수준의 제어를 제공한다. 따라서 제조의 용이함과 서브-빔 조작의 제어성의 개선된 균형이 제공된다.

일부 실시예에서, 전극 시스템(621, 622)은 각각 지지 구조체 상의 전도층 또는 구조체로서 제공된다. 전극 시스템(621, 622)은 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 전극 시스템(621, 622)은 실리콘 산화물의 절연층 상의 전도층 또는 구조체로서 제공될 수 있다. 전극 시스템(621, 622)은 금속화된 층 및/또는 실리콘 또는 도핑된 실리콘과 같은 전도성 반도체를 포함할 수 있다. 전극 시스템(621, 622)은 몰리브덴 또는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 도 16 내지 도 19에서 예시된 바와 같이, 전극 시스템(621, 622)들 중 하나 이상의 각각에서의 각 전극은 세장형 전도성 스트립(631, 632)을 포함하고 있다. 각 전극 시스템 내의 각각의 세장형 전도성 스트립(631, 632)은 예를 들어 일련의 평행 플레이트들로서 구현될 수 있다. 각각의 전극 시스템(621, 622)의 전도성 스트립(631, 632)들은 바람직하게는 서로 평행하며 및/또는 실질적으로 선형이다. 전도성 스트립(631, 632)에 대한 전기적 연결이 전도성 스트립(631, 632)의 종단에서 이루어질 수 있기 때문에 각각의 전극 시스템(621, 622)의 전도성 스트립(631, 632)에 전극을 배열하는 것은 라우팅(routing)을 더 쉽게 만든다. 일부 배열체에서, 전도성 스트립(631, 632)은, 도 16 내지 도 19에서 개략적으로 보여지는 바와 같이, 각각의 전극 시스템(621, 622)의 주변 에지로 연장되도록 배열된다. 전도성 스트립(631, 632)을 주변 에지로 연장한다는 것은 전도성 스트립(631, 632)에 대한 전기적 연결이 주변 에지에서 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 도면에서 보여지는 전극 시스템(621, 622)의 주변 에지는 개략적이다. 주변 표면의 형상 및 상대적 크기는 실제 배열체에서 다를 수 있다. 주변 표면은, 예를 들어 도면에서 보여지는 것보다 더 많은 보정기 애퍼처(603, 605)는 포함하도록 치수가 정해질 수 있다.

일부 실시예에서, 보정기 애퍼처(603, 605)들은 규칙적인 어레이로 배열되어 있다. 규칙적인 어레이는 반복 단위 셀을 갖는다. 규칙적인 어레이는, 예를 들어 정사각형 어레이, 직사각형 어레이, 또는 육각형 어레이를 포함할 수 있다. 보정기 애퍼처(603, 605)는 대안적으로 복수의 애퍼처(603, 605)를 포함하는 불규칙한 배열체로 배열될 수 있으며, 이는 불규칙한 어레이로 지칭될 수 있다. 규칙적인 어레이를 갖는 배열체에서, 전도성 스트립(631, 632)들은 서로 평행하게 그리고 어레이의 주축(principle axis)에 수직으로 만들어질 수 있다. 도 14 내지 도 20에서 보여진 예에서, 보정기 애퍼처(603, 605)는 정사각형 어레이로 배열된다. 규칙적인 어레이는 도면의 평면에서 수평인 하나의 주축과 도면의 평면에서 수직인 또 다른 주축을 가질 수 있다. 따라서, 도 16 및 도 24의 전도성 스트립(631, 632)들은 서로 평행하며 수평 주축에 수직이다. 도 17 및 도 19의 전도성 스트립(631, 632)들은 서로 평행하며 수직 주축에 수직이다.

전도성 스트립(631, 632)들은 각각 단축 및 장축을 가질 수 있다. 도 16 및 도 18의 예에서, 각 단축은 수평이고 각 장축은 수직이다. 도 17 및 도 19의 예에서, 각 단축은 수직이고 각 장축은 수평이다. 단축에 평행한 전도성 스트립(631, 632)들의 피치는 단축에 평행한 어레이의 피치보다 클 수 있다. 각 수직 전도성 스트립은 따라서 애퍼처(603, 605)의 다수의 컬럼을 포함할 수 있으며 및/또는 각 수평 스트립은 따라서 애퍼처(603, 605)의 다수의 열(row)을 포함할 수 있다. 이 접근 방식은 제어 가능성과 제조의 용이성 사이에 양호한 균형을 제공한다. 대안적으로, 단축에 평행한 전도성 스트립(631, 632)들의 피치는 단축에 평행한 어레이들의 피치와 동일할 수 있으며, 이는 전기장의 더 미세한 공간 제어를 제공한다.

실시예에서, 복수의 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)가 제공된다. 보정기 애퍼처 어레이(601, 602)들은 서브-빔 경로를 따라 서로 정렬될 수 있다. 실시예에서, 보정기 애퍼처 어레이들 중 하나(601)의 전극 시스템(621)의 전도성 스트립(631)은 보정기 애퍼처 어레이들 중 다른 하나(602)의 전극 시스템(621)의 전도성 스트립(632)과 평행하지 않으며, 예를 들어 이에 수직이다. 이 배열체는, 예를 들어 전도성 스트립(631, 632)들이 전극 시스템(621, 622)의 각각에서 서로 평행한 경우에 특히 바람직할 수 있다. 예를 들어, 보정기 애퍼처 어레이들 중 하나(601)의 전극 시스템(621)은 도 16 또는 도 18에서 보여지는 같은 전도성 스트립(631)을 포함할 수 있고 보정기 애퍼처 어레이들 중 다른 하나(602)의 전극 시스템(622)은 도 17 또는 도 19에서 보여지는 바와 같은 전도성 스트립(632)을 포함할 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 이 방식으로 상이한 전극 시스템(621, 622)에서 전도성 스트립(631, 632)들을 가로지르게 하는 것은 각각의 전도성 스트립(631, 632)에 대한 전기적 연결의 라우팅을 더 어렵게 하지 않으면서 각각의 보정기 애퍼처 어레이의 대응 애퍼처(603, 605)들 사이의 전위차의 광범위한 가능한 조합을 제공한다.

추가 배열체에서, 도 20에 예시된 바와 같이, 전극 시스템(621, 622)의 복수의 전극은 서로 모자이크식으로 구성되는(tessellate) 복수의 전도성 요소(633)를 포함하고 있다. 도시된 예에서, 전도성 요소(633)는 정사각형이다. 직사각형, 마름모꼴, 평행사변형 및 육각형 및/또는 모자이크식으로 만드는 형상의 반복적인 그룹과 같은 다른 모자이크식(tessellating) 형상을 사용할 수 있다. 이 접근 방식은 도 16 내지 도 19를 참조하여 위에서 논의된 바와 같은 전도성 스트립을 사용하는 배열체와 비교하여 하전 입자를 조작하기 위한 더 많은 자유도를 제공할 수 있지만, 개별 전극에 대한 전기 신호의 라우팅은 더 복잡할 수 있다.

실시예에서, 빔 컬럼은 직사각형 어레이로 배열된다.

실시예에서, 빔 컬럼들은 육각형 어레이로 배열된다.

실시예에서, 빔 컬럼의 개수는 9 내지 200의 범위 내에 있다.

실시예에서, 각 빔 컬럼 내의 집광 렌즈의 개수는 1,000 내지 100,000의 범위 내에, 바람직하게는 5,000 내지 25,000의 범위 내에 있다.

실시예에서, 각 빔 컬럼의 집광 렌즈는 50 내지 500㎛의 범위 내의, 바람직하게는 70 내지 150㎛의 범위 내의 피치를 갖는 각각의 어레이로 배열된다.

실시예에서, 집광 렌즈 및/또는 대물 렌즈는 MEMS 또는 CMOS 디바이스로서 형성된다.

실시예에서, 서브-빔 내의 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성된 하나 이상의 수차 보정기가 제공된다.

실시예에서, 수차 보정기들의 적어도 서브세트의 각각은 중간 초점들의 각각의 중간 초점 내에 위치되거나 이에 바로 인접한다.

실시예에서, 샘플 위의 서브-빔을 스캔하기 위한 하나 이상의 스캐닝 편향기가 제공된다.

실시예에서, 하나 이상의 스캐닝 편향기는 대물 렌즈들 중 하나 이상과 통합되거나 이에 바로 인접한다.

실시예에서, 평가 툴은 하나 이상의 시준기를 포함한다. 하나 이상의 시준기는 하나 이상의 시준기 편향기이다.

실시예에서, 하나 이상의 시준기 편향기는 서브-빔의 주 광선이 샘플에 실질적으로 수직적으로 입사되는 것을 보장하기에 효과적인 양만큼 각각의 빔렛을 굴절시키도록 구성된다.

실시예에서, 대물 렌즈에 통합된 검출기가 제공된다

본 발명의 실시예에 따른 평가 툴은 샘플의 정성적 평가 (예를 들어, 합격/불합격)를 수행하는, 샘플의 정량적 측정 (예를 들어, 피처의 크기)을 수행하는, 또는 샘플의 맵(map)의 이미지를 생성하는 툴일 수 있다. 평가 툴의 예는 검사 툴 및 계측 툴이다.

용어 "인접한(adjacent)"은 "접하는(abut)"을 의미하는 것을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 실시예는 빔 또는 다중-빔 경로를 따라 어레이로 배열된 일련의 애퍼처 어레이 또는 전자-광학 요소의 형태를 취할 수 있다. 이러한 전자-광학 요소는 정전기적일 수 있다. 실시예에서, 예를 들어 빔 제한 애퍼처 어레이로부터 샘플 이전의 서브-빔 경로 내의 마지막 전자-광학 요소까지의 모든 전자-광학 요소는 정전기적일 수 있으며 및/또는 애퍼처 어레이 또는 플레이트 어레이의 형태일 수 있다. 배열체에서, 전자-광학 요소들 중 하나 이상은 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system)(MEMS)로서 제조될 수 있다.

본 발명이 다양한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 다른 실시예는 본 명세서에 개시된 본 발명의 사양 및 실시를 고려하는 것으로부터 본 기술 분야의 숙련된 자에게 명백할 것이다. 사양 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구범위 및 조항에 의하여 나타난다는 점이 의도된다.

조항 1. 하전 입자 평가 툴은 복수의 빔 컬럼을 포함하며, 각 빔 컬럼은 하전 입자를 방출하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 하전 입자를 복수의 하전 입자 빔으로 형성하도록 구성된 복수의 집광 렌즈; 및 각각은 복수의 하전 입자 빔 중 하나를 샘플 상으로 투영시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈를 포함하며, 여기서 빔 컬럼들은 하전 입자 빔들을 샘플의 인접한 구역들 상으로 투영시키도록 서로 인접하게 배열된다. 집광 렌즈는 복수의 하전 입자 빔을 각각의 중간 초점에 집속시키도록 구성될 수 있다. 복수의 대물 렌즈는 중간 초점들의 하류가 되도록 구성될 수 있다. 수차 보정기는 복수의 하전 입자 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성될 수 있다. 수차 보정기는 비점수차 보정기, 초점 보정기 및/또는 필드 곡률 보정기를 포함할 수 있다.

조항 2: 조항 1에 따른 툴은 초점 보정기를 더 포함한다.

조항 3: 조항 1 또는 2에 따른 툴에서, 대물 렌즈는 비점수차 보정기를 갖거나 포함한다.

조항 4: 조항 1, 2 또는 3에 따른 툴에서, 빔 컬럼들은 직사각형 어레이로 배열된다.

조항 5: 조항 1, 2 또는 3에 따른 툴에서, 빔 컬럼들은 직사각형 어레이로 배열된다.

조항 6: 조항 1 내지 5 중 어느 한 조항에 따른 툴에서, 빔 컬럼의 개수는 9 내지 200의 범위 내에 있다.

조항 7: 조항 1 내지 6 중 어느 한 조항에 따른 툴에서, 각 빔 컬럼 내의 집광 렌즈의 개수는 1,000 내지 100,000의 범위 내에, 바람직하게는 5,000 내지 25,000의 범위 내에 있다.

조항 8: 조항 1 내지 7 중 어느 한 조항에 따른 툴에서, 각 빔 컬럼의 집광 렌즈는 50 내지 500㎛의 범위 내의, 바람직하게는 70 내지 150㎛의 범위 내의 피치를 갖는 각각의 어레이로 배열된다.

조항 9: 조항 1 내지 8 중 어느 한 조항에 따른 툴에서, 집광 렌즈 및/또는 대물 렌즈는 MEMS 또는 CMOS 디바이스로서 형성된다.

조항 10: 조항 1 내지 9 중 어느 한 조항에 따른 툴은 서브-빔 내의 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성된 하나 이상의 수차 보정기를 더 포함한다.

조항 11: 조항 9에 따른 툴에서, 상기 수차 보정기들의 적어도 서브세트의 각각은 중간 초점들의 각각의 중간 초점 내에 위치되거나 이에 바로 인접해 있다.

조항 12: 조항 1 내지 11 중 어느 한 조항에 따른 툴은 샘플 위의 상기 서브-빔을 스캔하기 위한 하나 이상의 스캐닝 편향기 -선택적으로 하나 이상의 스캐닝 편향기는 대물 렌즈들 중 하나 이상과 통합되거나 이에 바로 인접함-를 더 포함한다.

조항 13: 조항 1 내지 12 중 어느 한 조항에 따른 툴은 하나 이상의 시준기를 더 포함하며, 여기서 시준기들 중 하나는 하나 이상의 중간 초점의 각각의 중간 초점에 제공되고 바람직하게는 시준기는 하나 이상의 시준기 편향기이며, 선택적으로 하나 이상의 시준기 편향기는 서브-빔의 주 광선이 샘플에 실질적으로 수직적으로 입사하는 것을 보장하기에 효과적인 양만큼 각각의 빔렛을 굴절시키도록 구성된다.

조항 14: 조항 1 내지 13 중 어느 한 조항에 따른 툴은 대물 렌즈에 통합된 검출기-바람직하게는 검출기는 샘플을 향함-를 더 포함한다.

조항 15: 검사 방법은 하전 입자 빔을 샘플을 향하여 방출하도록 복수의 빔 컬럼을 이용하는 것을 포함하며, 각 빔 컬럼은 하전 입자를 방출하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 하전 입자를 복수의 하전 입자 빔으로 형성하도록 구성된 복수의 집광 렌즈; 및 각각은 복수의 하전 입자 빔 중 하나를 샘플 상으로 투영시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈를 포함하며, 여기서 빔 컬럼들은 하전 입자 빔들을 샘플의 인접한 구역들 상으로 투영시키도록 서로 인접하게 배열된다. 집광 렌즈는 복수의 하전 입자 빔을 각각의 중간 초점에 집속시키도록 구성될 수 있다. 복수의 대물 렌즈는 중간 초점들의 하류가 되도록 구성될 수 있다. 수차 보정기는 복수의 하전 입자 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성될 수 있다.

조항 16: 샘플을 향하여 복수의 하전 입자 다중-빔을 투영시키기 위한 하전 입자 툴을 위한 하전 입자 다중-빔 컬럼 어레이에 있어서, 하전 입자 다중-빔 컬럼 어레이는: 샘플의 상이한 구역들 상으로 각각의 다중-빔을 동시에 투영시키도록 구성된 복수의 하전 입자 다중-빔 컬럼; 및 다중-빔들의 복수의 서브-빔의 그룹의 각각에 그룹 초점 보정- 각 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 모든 서브-빔에 대해 동일함-을 적용시키도록 구성된 초점 보정기를 포함한다.

조항 17: 조항 16의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 초점 보정기는 상이한 보정들을 상이한 다중-빔들로부터의 서브-빔에 적용시키도록 구성된다.

조항 18: 조항 16 또는 17의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 초점 보정기는 상이한 보정들을 동일한 다중-빔 내의 상이한 서브-빔들에 적용시키도록 구성된다.

조항 19: 조항 16 내지 18 중 어느 한 조항의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 초점 보정기는 초점 조정 요소의 기계적 작동에 의해 적어도 부분적으로 그룹 초점 보정들의 하나 이상의 각각을 적용시키도록 구성된다.

조항 20: 조항 16 내지 19 중 어느 한 조항의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 초점 보정기는 하나 이상의 전극의 각각에 인가된 전하를 변경시킴으로써 적어도 부분적으로 그룹 초점 보정들의 하나 이상의 각각을 적용시키도록 구성된다.

조항 21: 조항 20의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 각 다중-빔 컬럼은 다중-빔 컬럼과 대물 렌즈 어레이와 연관된 소스에 의해 방출된 하전 입자의 빔으로부터 서브-빔을 형성하도록 구성된 서브-빔 규정 애퍼처 어레이를 포함하며, 각 대물 렌즈는 서브-빔을 샘플 상으로 투영시키도록 구성되고; 초점 보정기는 보정기 애퍼처의 복수 그룹이 규정된 보정기 애퍼처 어레이를 포함하며; 그리고 보정기 애퍼처 어레이는 대물 렌즈 어레이들 중 하나 이상과 통합되며 및/또는 이에 바로 인접한다.

조항 22: 조항 21의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 서브-빔 규정 애퍼처 어레이는 서브-빔의 경로를 따라 대물 렌즈 어레이에 인접한다.

조항 23: 조항 21 또는 22의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 보정기 애퍼처 어레이는 복수의 전극을 포함하는 전극 시스템을 포함하며, 각 전극은 다른 전극과 전기적으로 분리되고 보정기 애퍼처의 그룹들 중 다른 하나의 모든 애퍼처의 애퍼처 주변 표면들에 동시에 전기적으로 연결된다.

조항 24: 조항 21 내지 23 중 어느 한 조항의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 보정기 애퍼처 어레이는 복수의 전극을 포함하는 전극 시스템을 포함하며, 각 전극은 보정기 애퍼처의 그룹들 중 다른 하나의 모든 애퍼처의 애퍼처 주변 표면들에 공통 전위를 인가하도록 구성된다.

조항 25: 조항 21 내지 24 중 어느 한 조항의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 각 보정기 애퍼처는 서브-빔 경로를 따라서 각각의 대물 렌즈와 정렬된다.

조항 26: 조항 25의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 보정기 애퍼처의 그룹들 중 하나 이상의 각각에서, 보정기 애퍼처가 정렬된 대물 렌즈들은 모두 동일 다중-빔 컬럼에 있다.

조항 27: 조항 25 또는 26의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 보정기 애퍼처의 그룹들 중 하나 이상의 각각에서, 보정기 애퍼처가 정렬된 대물 렌즈들의 적어도 서브세트는 상이한 다중-빔 컬럼들에 있다.

조항 28: 조항 16 내지 27 중 어느 한 조항의 다중-빔 컬럼 어레이에서, 각 컬럼은 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 하전 입자로부터 복수의 하전 입자 빔을 형성하도록 구성된 복수의 집광 렌즈; 각각의 하나 이상의 중간 초점에 있는 시준기; 대물 렌즈와 연관된 비점수차 보정기; 서브-빔 내의 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성된 하나 이상의 수차 보정기 -바람직하게는 수차 보정기의 적어도 서브세트의 각각은 중간 초점들 중 각각의 중간 초점 내에 위치되거나 이에 바로 인접함-; 샘플 위의 서브-빔을 스캔하기 위한 하나 이상의 스캐닝 편향기 -선택적으로 하나 이상의 스캐닝 편향기는 대물 렌즈들 중 하나 이상과 통합되거나 이에 바로 인접함-; 및 바람직하게는 대물 렌즈에 통합된 검출기 중 적어도 하나를 더 포함한다.

조항 29: 검사 방법은:

복수의 하전 입자 다중-빔을 샘플을 향하여 투영시키기 위해 다중-빔 컬럼 모듈을 이용하는 것; 및

다중-빔들의 서브-빔들의 복수의 그룹의 각각에 그룹 초점 보정을 적용 -각 그룹 초점 보정은 각각의 그룹의 모든 서브-빔에 대해 동일함-하는 것을 포함한다.

조항 30: 조항 29의 방법에서, 그룹 초점 보정의 적용은 상이한 다중-빔으로부터의 서브-빔에 상이한 보정을 적용시키는 것을 포함한다.

조항 31: 조항 29 또는 30의 방법에서, 그룹 초점 보정의 적용은 동일한 다중-빔 내의 상이한 서브-빔에 상이한 보정을 적용시키는 것을 포함한다.

조항 32: 조항 29 내지 31 중 어느 한 조항의 방법에서, 그룹 초점 보정은 기계적으로 및/또는 정전기적으로 적용된다.

조항 33: 검사 방법은 복수의 하전 입자 다중-빔을 샘플을 향하여 투영시키기 위해 조항 1 내지 28 중 어느 한 조항의 다중-빔 컬럼 어레이를 이용하는 것 및 샘플에서 방출된 하전 입자를 검출하는 것을 포함한다.

Claims

하전 입자 평가 툴에 있어서,
복수의 빔 컬럼을 포함하며, 각 빔 컬럼은, 하전 입자를 방출하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 상기 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 상기 하전 입자를 복수의 하전 입자 빔으로 형성하도록 구성되며, 상기 복수의 하전 입자 빔을 각각의 중간 초점에 집속시키도록 구성된 복수의 집광 렌즈; 중간 초점들의 하류가 되도록 구성되며, 각각은 상기 복수의 하전 입자 빔 중 하나를 샘플 상으로 투영시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈; 및 상기 복수의 하전 입자 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성된 수차 보정기를 포함하고,
상기 빔 컬럼들은 상기 하전 입자 빔들을 상기 샘플의 인접한 구역들 상으로 투영시키도록 서로 인접하게 배열된 하전 입자 평가 툴.
제1항에 있어서, 상기 대물 렌즈에 통합된 검출기를 더 포함하는 툴.
제1항에 있어서, 상기 수차 보정기는 초점 보정기를 포함하는 툴.
제1항에 있어서, 상기 수차 보정기는 비점수차 보정기 및/또는 필드 곡률 보정기를 포함하는 툴.
제1항에 있어서, 상기 빔 컬럼들은 직사각형 어레이로 배열된 툴.
제1항에 있어서, 상기 빔 컬럼들은 육각형 어레이로 배열된 툴.
제1항에 있어서, 상기 빔 컬럼의 개수는 9 내지 200의 범위 내에 있는 툴.
제1항에 있어서, 각 빔 컬럼 내의 집광 렌즈의 개수는 1,000 내지 100,000의 범위 내에 있는 툴.
제1항에 있어서, 각 빔 컬럼의 상기 집광 렌즈는 50 내지 500㎛의 범위 내의 피치를 갖는 각각의 어레이로 배열된 툴.
제1항에 있어서, 상기 집광 렌즈 및/또는 대물 렌즈는 MEMS 또는 CMOS 디바이스로서 형성된 툴.
제1항에 있어서, 상기 수차 보정기들의 적어도 서브세트의 각각은 상기 중간 초점들의 각각의 중간 초점 내에 위치되거나 이에 바로 인접해 있는 툴.
제1항에 있어서, 상기 샘플 위의 상기 하전 입자 빔들을 스캔하기 위한 하나 이상의 스캐닝 편향기를 더 포함하는 툴.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 시준기를 더 포함하는 툴.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 시준기는 하나 이상의 시준기 편향기이며 상기 하나 이상의 시준기 편향기는 상기 하전 입자 빔들의 주 광선이 상기 샘플에 실질적으로 수직적으로 입사하는 것을 보장하기에 효과적인 양만큼 각각의 빔렛을 굴절시키도록 구성된 툴.
검사 방법에 있어서,
하전 입자 빔을 샘플을 향하여 방출하도록 복수의 빔 컬럼을 이용하는 것을 포함하되, 상기 각 빔 컬럼은, 하전 입자를 방출하도록 구성된 하전 입자 빔 소스; 상기 하전 입자 빔 소스로부터 방출된 하전 입자를 복수의 하전 입자 빔으로 형성하도록 구성되며, 상기 복수의 하전 입자 빔을 각각의 중간 초점에 집속시키도록 구성된 복수의 집광 렌즈; 각각의 중간 초점들의 하류가 되도록 각각 구성되며, 각각은 상기 복수의 하전 입자 빔 중 하나를 샘플 상으로 투영시키도록 구성된 복수의 대물 렌즈; 및 상기 복수의 하전 입자 빔에서 하나 이상의 수차를 감소시키도록 구성된 수차 보정기를 포함하며,
상기 빔 컬럼들은 상기 하전 입자 빔을 상기 샘플의 인접한 구역들로 투영시키도록 서로 인접하게 배열된 검사 방법.