KR20240027718A - 하전 입자 평가 시스템 및 하전 입자 평가 시스템에서 샘플을 정렬하는 방법 - Google Patents

Abstract

하전 입자 평가 시스템에서 샘플을 정렬하는 방법이 개시된다. 상기 시스템은 샘플을 지지하기 위한 지지체를 포함하고, 멀티 빔 경로를 따라 멀티 빔의 하전 입자를 샘플을 향해 투영하도록 구성되며, 멀티 빔은 빔릿의 배열을 포함하고, 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 반응하여 샘플에서 방출되는 신호 입자를 검출하도록 구성된다. 상기 방법은 하전 입자의 멀티 빔의 시야가 정렬 피처를 포함하도록 멀티 빔 경로를 따라 하전 입자의 멀티 빔을 샘플의 정렬 피처를 향해 지향시키는 단계; 샘플에서 방출되는 신호 입자를 검출하는 단계; 신호 입자의 검출을 기반으로 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하는 단계; 및 데이터 세트를 사용하여 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

하전 입자 평가 시스템 및 하전 입자 평가 시스템에서 샘플을 정렬하는 방법

본 출원은 2021년 6월 29일에 출원된 EP 출원 21182521.1의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

본 명세서에 제공된 실시예는 일반적으로 하전 입자 평가 시스템 및 하전 입자 평가 시스템에서 샘플을 정렬하는 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. 더욱 일반적으로, 기판 또는 다른 대상물/재료의 표면의 검사 및/또는 측정은 제조 동안 및/또는 제조 후 중요 프로세스이다.

하전 입자 빔을 이용한 패턴 검사 툴들과 같은 평가 툴들이, 예를 들어 패턴 결함들을 검출하기 위해 대상물들을 검사하는 데 사용되어 왔다. 이러한 툴들 중 일부는 통상적으로 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 전자 현미경 검사 기술들을 사용한다. SEM에서는, 비교적 높은 에너지의 전자들의 1차 전자 빔이 비교적 낮은 랜딩 에너지(landing energy)에서 샘플 상에 랜딩하기 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 2차 전자, 후방 산란된 전자 또는 오제 전자와 같은 전자들이 방출되도록 한다. 생성된 2차 전자들은 샘플의 재료 구조체로부터 방출될 수 있다. 1차 전자 빔을 샘플 표면에 걸쳐 프로빙 스폿으로서 스캔함으로써, 2차 전자들이 샘플의 표면 전체에 걸쳐 방출될 수 있다. 패턴 검사 툴은 샘플 표면에서 방출된 2차 전자를 수집함으로써 샘플 표면의 물질 구조 특성을 나타내는 이미지를 얻을 수 있다.

샘플 검사와 같은 평가를 수행하기 위해 샘플은 적어도 하나의 전자 빔 경로에 대해 정렬된다. 샘플 정렬은 두 단계로 구성된다. 제1 단계인 전역 정렬 또는 대략적인 정렬에서는 샘플 배치 정확도가 검증되는 하나 이상의 전자 빔 경로에 대해 샘플을 정렬한다. (멀티 빔의 각 빔릿은 경로를 가질 수 있으며, 멀티 빔 자체는 멀티 빔의 빔릿이 샘플에 초점을 맞출 때 샘플 표면에 대해 원하는 공간 관계를 갖는 경로를 갖는 것으로 간주될 수 있음.) 샘플 지지체에서 샘플의 위치 지정은 500마이크로미터 이하의 정확도로 달성된다. 전역 정렬에서는 샘플 지지체 상의 샘플 위치를 더 정확하게 결정할 수 있다(예: 약 100나노미터). 제2 단계인 미세 정렬 또는 국부적 정렬에서는 샘플 표면의 피처가 하나 이상의 전자 빔 경로에 대해 정렬된다. 미세 정렬은 예를 들어 약 1나노미터의 정확도로 달성될 수 있다. 미세 정렬이 완료되면 하나 이상의 전자 빔 경로에 대한 샘플의 상대적 위치를 충분히 정확하게 알 수 있으므로, 샘플 검사와 같은 평가를 시작할 수 있다.

전자 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬이 결정된다. SEM에서 샘플의 전역 정렬은 광학 센서나 광학 현미경을 사용하여 수행할 수 있다. 이러한 접근 방식을 사용하면 광학 센서/현미경이 SEM에 최대한 가깝게 배치된다. 따라서, 광학 센서/현미경은 검사 툴에서 제한된 공간을 차지한다. 샘플 스루풋과 정렬 정확도에 영향을 미치는 SEM과 광학 센서/현미경 사이의 위치 캘리브레이션이 필요하다. 이러한 캘리브레이션의 정확도는 시간이 지남에 따라 달라질 수 있다. SEM에 대한 샘플의 전역 정렬을 빠르고 정확하며 비용 효율적으로 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 하전 입자 평가 시스템의 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬 결정을 개선하는 실시예를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 샘플을 지지하기 위한 지지체를 포함하는 하전 입자 평가 시스템에서 샘플을 정렬하는 방법이 제공되며, 상기 평가 시스템은 멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 멀티 빔(상기 멀티 빔은 빔릿의 배열을 포함함)의 하전 입자를 투영하도록 구성되고, 상기 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 반응하여 상기 샘플로부터 방출되는 신호 입자를 검출하도록 구성되며, 상기 방법은: 상기 하전 입자의 상기 멀티 빔의 시야(field of view)가 정렬 피처(alignment feature)를 포함하도록 상기 멀티 빔 경로를 따라 상기 샘플의 상기 정렬 피처를 향해 상기 하전 입자의 상기 멀티 빔을 지향시키는 단계; 상기 샘플로부터 방출된 상기 신호 입자를 검출하는 단계; 상기 신호 입자의 검출에 기반하여 상기 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하는 단계; 및 상기 데이터 세트를 사용하여 상기 멀티 빔 경로에 대한 상기 샘플의 전역 정렬을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 정렬 피처를 포함하는 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 평가 시스템이 제공되며, 상기 멀티 빔은 멀티 빔 경로를 따라 지향되는 빔릿의 배열을 포함하고, 상기 시스템은: 샘플을 지지하기 위한 지지체; 및 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하기 위한 광학 시스템을 포함하고, 상기 광학 시스템은: 빔릿의 배열에서 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 지향시키도록 구성된 대물 렌즈 어레이 및 대물 렌즈 어레이와 연결되고 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 반응하여 샘플로부터 방출되는 신호 입자를 검출하도록 구성된 검출기 어레이; 정렬 피처를 포함하는 시야에서 정렬 피처를 향해 하전 입자의 멀티 빔을 지향시키도록 광학 시스템을 제어하게끔 구성된 제어 시스템; 및 신호 입자의 검출에 기반하여 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하고 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트에서 적어도 하나의 전자-광학 열에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하도록 구성된 처리 시스템을 포함한다.

본 발명의 이점들 본 발명의 특정 실시예를 예시 및 실시예를 통해 설명하는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 앞선 실시형태 및 다른 실시형태는 첨부된 도면들과 함께 취해진 예시적인 실시예들의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 장치의 일부인 예시적인 멀티 빔 장치를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 일 실시예에 따른 예시적인 멀티 빔 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 매크로 시준기(macro collimator) 및 매크로 스캔 편향기를 포함하는 예시적인 전자-광학 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 일 실시예에 따른 예시적인 멀티 빔 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 도 5에 도시된 멀티 빔 장치의 일부의 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 일 실시예에 따른 예시적인 멀티 빔 장치의 개략적인 다이어그램이다.
도 8은 전역 정렬 방법의 개요를 도시하는 흐름도이다.
도 9a는 샘플 테두리에 있는 노치의 개략도이고, 도 9b는 노치를 포함하는 멀티 빔의 시야를 나타낸 개략도이다.
도 10a는 확장된 1차 정렬 마크의 개략도이고, 도 10b는 한 쌍의 스크라이브 레인 1차 정렬 마크의 개략도이다.
도 11은 샘플 상에서 서브 빔을 스캔하기 위한 립-앤-스캔(leap and scan) 접근 방식을 개략적으로 도시한다.

이제 첨부된 도면에 예시적인 실시예가 설명되어 있는 예시적인 실시예에 대해 상세히 참조한다. 다음의 설명은 첨부된 도면을 참조하며, 상이한 도면들에서 동일한 참조 번호는 달리 표시되지 않는 한 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 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. 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 작업자 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 1차 전자들을 생성하는 전자 소스를 포함하는 조명 장치, 및 1차 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. 1차 전자들은 샘플과 상호작용하고, 2차 전자들을 생성한다. 검출 장치는 SEM이 샘플의 스캔된 영역의 이미지를 생성할 수 있도록 샘플이 스캔될 때 샘플로부터 2차 전자들을 포착한다. 고스루풋 검사를 위해, 검사 장치들 중 일부는 1차 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 높은 스루풋 또는 적은 시간으로 샘플을 검사할 수 있다. 개별 빔의 스캐닝 속도가 단일 빔보다 느리더라도, 멀티 빔(즉, 단일 스캐닝 장치로 간주됨)의 순 스캐닝 속도는 더 빠르다.

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 장치에 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 록 챔버(load lock chamber)(20), 전자 빔 툴(40), EFEM(equipment front end module)(30) 및 제어기(50)를 포함한다. 전자 빔 툴(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 포트를 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 록 챔버(20)로 샘플들을 이송한다.

로드 록 챔버(20)는 샘플 주위의 가스를 제거하는 데 사용된다. 이는 주위 환경에서의 압력보다 낮은 국부적 가스 압력인 진공을 생성한다. 로드 록 챔버(20)는 로드 록 챔버(20) 내의 가스 입자들을 제거하는 로드 록 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 로드 록 진공 펌프 시스템의 작동은 로드 록 챔버가 대기압 미만의 제 1 압력에 도달할 수 있게 한다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드 록 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 전자 빔 툴로 이송되고 이에 의해 검사될 수 있다. 위치 지정 아암 같은 로봇 아암은 샘플을 샘플 홀더에 놓을 수 있다. 전자 빔 툴(40)은 멀티 빔 전자-광학 장치를 포함할 수 있다.

제어기(50)가 전자 빔 툴(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 록 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(50)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 장치의 구성요소들 중 하나에 위치될 수 있거나, 또는 이는 구성요소들 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 검사 툴을 포함하는 예시적인 전자 빔 툴(40)을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 멀티 빔 전자 빔 툴(40)[본 명세서에서 장치(40)라고도 함]은 전자 소스(201), 투영 장치(230), 전동 스테이지(motorized stage)(209), 및 샘플 홀더(207)(샘플 지지를 위함)를 포함한다. 전자 소스(201) 및 투영 장치(230)는 함께 조명 장치라고 칭해질 수 있다. 샘플 홀더(207)는 전동 스테이지(209)에 의해 지지되어 검사를 위한 샘플(208)(예를 들어, 기판 또는 마스크)을 홀딩한다. 멀티 빔 전자 빔 툴(40)은 검출기 어레이(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 1차 전자들로서 전자들을 방출하도록 구성된다. 1차 전자들은 추출기 및/또는 애노드에 의해 추출 또는 가속되어 1차 전자 빔(202)을 형성한다.

투영 장치(230)는 1차 전자 빔(202)을 복수의 서브 빔들(211, 212, 213)로 전환하고, 각각의 서브 빔을 샘플(208) 상으로 지향시키도록 구성된다. 단순화를 위해 3 개의 서브 빔들이 예시되지만, 수십, 수백, 수천 또는 수만 개의 서브 빔들이 존재할 수 있다. 서브 빔들은 빔릿들로 지칭될 수 있다. 이러한 다수의 서브 빔은 특히 수백 개의 서브 빔 이상의 멀티 빔 배열의 경우 서브 빔의 멀티 빔 배열이 샘플에 대해 넓은 시야를 갖도록 할 수 있다.

제어기(50)는 전자 소스(201), 검출기 어레이(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 1차 서브 빔들(211, 212, 및 213)을 편향하도록 구성될 수 있다. 샘플(208) 상의 프로브 스폿들(221, 222, 및 223)에 대한 1차 서브 빔들(211, 212, 및 213)의 입사에 반응하여, 2차 전자들 및 후방 산란 전자들을 포함하는 전자들이 샘플(208)로부터 생성된다. 2차 전자는 일반적으로 50eV 이하의 전자 에너지를 가지며, 후방 산란 전자는 일반적으로 50eV와 1차 서브 빔(211, 212, 213)의 랜딩 에너지 사이의 전자 에너지를 갖는다.

검출기 어레이(240)는 2차 전자들 및/또는 후방 산란 전자들을 검출하고, 예를 들어 샘플(208)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성하기 위해 신호 처리 시스템(280)으로 전송되는 대응하는 신호들을 생성하도록 구성된다. 검출기 어레이(240)는 투영 장치(230)에 통합될 수 있다. 또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 검출기 어레이(240)는 투영 장치(230)와 분리될 수 있고, 2차 전자 및/또는 후방 산란 전자를 전자 검출 장치로 지향시키는 2차 광학 컬럼이 제공될 수 있다.

신호 처리 시스템(280)은 이미지를 형성하기 위해 검출기 어레이(240)로부터의 신호들을 처리하도록 구성되는 회로를 포함할 수 있다. 신호 처리 시스템(280)은 도 2에 도시된 바와 같이, 투영 장치(230)와 분리되어 있을 수도 있고, 또는 투영 장치(230)에 통합되어 있을 수도 있다. 신호 처리 시스템(280)은 검출기 어레이(240)와 같은 컬럼의 구성요소에 통합될 수 있다. 대안적으로, 신호 처리 시스템(280)은 제어기(50)에 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 어레이(240)에 통신 연결될 수 있다. 이미지 획득기는 검출기 어레이(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. 이미지 획득 장치는 또한 윤곽을 생성하고, 획득된 이미지에 표시기를 중첩하는 등의 다양한 후처리 기능을 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. 저장 매체는 이미지 획득기와 결합될 수 있으며, 스캔된 원시 이미지 데이터를 원본 이미지 및 후처리된 이미지로 저장하는 데 사용될 수 있다.

이미지 획득기는 검출 어레이(240)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지는 스토리지에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 영역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 각각의 영역은 샘플(208)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 각각의 이미징 영역은 각각의 서브 빔(211-213)으로부터 발생하는 2차 전자에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 시간 주기에 걸쳐 여러 번 샘플링된 샘플(208)의 단일 이미징 영역의 복수의 이미지를 포함할 수 있다. 복수의 이미지들은 스토리지에 저장될 수 있다. 이미지 처리 시스템은 샘플(208)의 동일한 위치의 복수의 이미지들을 이용하여 이미지 처리 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.

신호 처리 시스템은 검출된 2차 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 1차 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.

평가 툴은 샘플의 정성적 평가(예컨대, 합격/불합격)를 수행하는 툴, 샘플의 정량적 측정(예컨대, 피처의 크기)을 수행하는 툴 또는 샘플의 맵 이미지를 생성하는 툴일 수 있다. 평가 툴의 예시들은 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 툴)이다. 전자 빔 툴(40)은 검사 툴 또는 메트로-검사 툴과 같은 평가 시스템의 구성요소, 또는 e-빔 리소그래피 툴의 일부일 수 있다. 본 명세서에서 툴에 대한 어떠한 언급은 디바이스, 장치 또는 시스템을 포함하는 것으로 의도되며, 툴은 함께 위치될 수도 있고 위치되지 않을 수도 있는, 그리고 특히 예를 들어 데이터 처리 요소들에 대해, 분리된 공간들에 위치될 수도 있는 다양한 구성요소들을 포함한다.

도 3은 전자 빔 툴(40)을 포함하는 평가 툴의 개략도이다. 전자 소스(201)는 투영 시스템(230)의 일부를 형성하는 집속 렌즈(231) 어레이를 향해 전자를 지향시킨다. 전자 소스(201)는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터(high brightness thermal field emitter)이다. 수십, 수백, 수천 또는 수만 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. 전압 소스는 각각의 전극에 전위를 인가하도록 구성된다. 전위를 인가하기 위해 추가적인 전압 소스가 샘플(208)에 연결될 수 있다. 전위는 샘플(208) 및/또는 소스(201)와 관련하여 정의될 수 있다.

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 색수차가 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 각자의 중간 포커스에 포커싱되는 각자의 서브 빔(211, 212, 213)으로 전자들을 지향시킨다. 서브 빔들은 서로에 대해 발산한다. 서브 빔 경로들은 집속 렌즈들(231)의 빔 하류에서 발산한다. 일 실시예에서, 편향기들(235)이 중간 포커스에 제공된다. 편향기들(235)은 빔릿 경로들에서 대응하는 중간 포커스들(233) 또는 초점들(즉, 포커스 지점들)의 위치에, 또는 적어도 그 주위에 위치된다. 편향기들은 연계된 서브 빔의 중간 이미지 평면에서 빔릿 경로들에 또는 이에 근접하여 위치된다. 편향기들(235)은 각자의 서브 빔들(211, 212, 213)에서 작동하도록 구성된다. 편향기들(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 빔릿(211, 212, 213)을 굽히도록 구성된다. 또한, 편향기들(235)은 시준기들 또는 시준기 편향기들로 지칭될 수 있다. 편향기들(235)은 사실상 빔릿 경로들을 시준하므로, 편향기들 전에는 서로에 대한 빔릿 경로들이 발산한다. 편향기들의 빔 하류에서, 빔릿 경로들은 서로에 대해 실질적으로 평행하며, 즉 실질적으로 시준된다. 적절한 시준기들은, 멀티 빔 어레이에 대한 편향기들의 적용과 관련하여 본 명세서에서 인용참조되는 2020년 2월 7일에 출원된 EP 출원 20156253.5에 개시된 편향기들이다.

편향기(235) 아래(즉, 소스(201)의 빔 하류 또는 이로부터 더욱 먼 곳)에는 각각의 서브 빔(211, 212, 213)에 대한 제어 렌즈를 포함하는 제어 렌즈 어레이(250)가 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 각자의 전위 소스들에 연결되는 3개의 플레이트 전극 어레이들을 포함할 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)의 기능은 빔의 축소와 관련하여 빔 개방 각도를 최적화하고, 및/또는 대물 렌즈들(234)(각각은 각자의 서브 빔(211, 212, 213)을 샘플(208)로 지향시킴)로 전달되는 빔 에너지를 제어하는 것이다.

쉽게 설명하기 위해, 여기서 렌즈 어레이들은 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 편향기들(260)의 어레이가 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈들(234)의 어레이 사이에 제공된다. 스캔 편향기들(260)의 어레이는 각각의 서브 빔(211, 212, 213)에 대한 스캔 편향기를 포함한다. 각각의 스캔 편향기는 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.

검출기 어레이(240)는 샘플(208)로부터 방출된 2차 및/또는 후방 산란 전자들을 검출하기 위해 제공된다. 일 실시예에서, 검출기 어레이(240)는 대물 렌즈들(234)과 샘플(208) 사이에 위치된다. 그러나, 검출기 어레이(240)의 다른 위치, 예를 들어 대물 렌즈 어레이(예를 들어 2020년 7월 6일 출원된 EP 출원 20184160.8 참조, 적어도 렌즈 내 검출기로서 본 명세서에 참조로 통합됨), 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈 위, 및 도 7에 도시된 바와 같이 1차 컬럼과 분리된 2차 컬럼과 같은 위치도 가능하다. 검출기 어레이(240)의 예시적인 구성이 본 명세서에 설명되어 있다.

대물 렌즈 어레이(241)는 전자 빔을 10 초과의, 바람직하게는 50 내지 100 이상의 범위의 계수로 축소시키도록 구성될 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)는 중간 전극, 하부 전극 및 상부 전극을 포함할 수 있다. 각각의 전극에는 각각의 서브 빔이 전파되는 각각의 서브 빔에 대응하는 어퍼처가 제공된다. 하부 전극의 전위는 샘플(208)의 전위와 유사할 수 있다. 따라서, 3개의 전극을 사용하는 대물 렌즈 어레이는 아인젤(Einzel) 렌즈의 어레이일 수 있다. 대물 렌즈 어레이는 감속 렌즈를 특징으로 할 수 있으며, 이는 2차 신호 입자를 감지하는 데 적합할 수 있다. 대물 렌즈 어레이의 또 다른 배열은 후방 산란 신호 입자의 검출에 적합할 수 있는 가속 렌즈를 가질 수 있다. 전극 중 하나는 생략될 수 있다. 대물 렌즈 어레이의 2 전극 배열에서, 대물 렌즈 어레이는 하부 전극과 상부 전극을 포함한다. 2 개의 전극들만을 갖는 대물 렌즈 어레이(240)는 더 많은 전극들을 갖는 대물 렌즈 어레이(240)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 2차 전자들을 포커싱하기 위해 전자 궤적들을 제어하는 추가적인 자유도를 제공한다. . 유리하게는, 이러한 두 전극 렌즈 어레이의 전위차들은 이것이 가속 또는 감속 렌즈 어레이로서 기능할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)의 각각의 요소는 멀티-빔에서 상이한 빔릿 또는 빔릿 그룹을 작동시키는 마이크로-렌즈일 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241)는 각각 복수의 홀 또는 어퍼처를 갖는 적어도 2개의 플레이트를 포함한다. 플레이트의 각 홀의 위치는 다른 플레이트의 해당 홀의 위치와 일치한다. 해당 홀은 멀티 빔의 동일한 빔릿 또는 빔릿 그룹에서 사용 중에 작동한다. 어레이의 각 요소에 대한 렌즈 유형의 적절한 예는 두 개의 전극 감속 렌즈이다.

일부 실시예에서, 대물 렌즈 어레이 어셈블리의 검출기 어레이(240)는 대물 렌즈 어레이(241)의 적어도 하나의 전극의 빔 하류에 위치한다. 실시예에서, 검출기(예를 들어 검출기 모듈)의 적어도 일부는 대물 렌즈 어레이(241)에 인접하고/인접하거나 통합되어 있다. 예를 들어, 검출기 어레이는 대물 렌즈 어레이의 저부 전극에 CMOS 칩 검출기를 통합함으로써 구현될 수 있다. 대물 렌즈 어레이(241) 또는 1차 컬럼의 다른 구성요소에 검출기 어레이를 통합하면 2차 컬럼이 대체된다. 웨이퍼와 전자 광학 시스템의 바닥 사이의 거리(예: 200μm 이하, 100μm 이하 또는 50μm 이하)가 작기 때문에, CMOS 칩은 샘플을 향하도록 배향하는 것이 바람직하다.

실시예에서, 검출기 어레이(240)는 빔 어퍼처를 각각 둘러싸는 복수의 검출기 요소를 제공하는 기판(404)을 포함한다. 각 검출기 요소는 멀티 빔 배열의 서브 빔에 해당한다. 각각의 검출기 요소는 예를 들어 각각의 빔 어퍼처 주위에 섹터 및/또는 동심원 고리를 특징으로 하는 패턴으로 배열된 하위 부분을 포함할 수 있다. 빔 어퍼처 및 검출기 요소는 직사각형 배열, 육각형 배열, 또는 임의의 적합한 패턴 및 변형일 수 있는 멀티 빔 배열에 대응하는 어레이로 배열된다. 검출기 요소는 빔 하류로 배향되는 표면을 포함할 수 있다. 검출기 요소(405)는 검출기 어레이(240)의 맨 아래, 즉 샘플(208)에 가장 가까운 표면을 형성할 수 있다. 검출기 요소와 기판 본체 사이에 로직 레이어가 제공되며, 이미지 처리 시스템의 적어도 일부가 로직 레이어(407)에 통합될 수 있다. 이미지 처리 시스템의 통합된 부분은 이미지 처리 시스템의 기능 중 적어도 일부를 수행할 수 있다. 로직 레이어는 이미지 처리 시스템의 적어도 일부를 구현하는 회로(60)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 로직 레이어는 예를 들어 TIA(Trans Impedance Amplifier), 디지털 변환기 아날로그 및 판독 로직과 같은 증폭기를 포함할 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. 배선 층(408)은 제어 라인, 데이터 라인 및 전력 라인을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판 및/또는 다른 반도체 칩들이 검출기 어레이(240)의 적어도 일부, 예를 들어 후면에 제공될 수 있다. 검출기 어레이(240)의 요소들은 최종 금속화 층을 형성하는 검출기 요소들(405)과 함께 CMOS 프로세스를 사용하여 제조될 수 있다. 대물 렌즈에 통합된 검출기 모듈의 자세한 내용과 대안적인 배열은 EP 출원20184160.8에서 확인할 수 있으며, 이는 적어도 대물 렌즈 어레이와 같은 전자 광학 구성요소에 통합된 검출기 어레이 및 요소에 대해 본 명세서에 참조로서 포함된다.

일부 실시예에서, 하전 입자 평가 툴은 서브 빔의 하나 이상의 수차를 감소시키는 하나 이상의 수차 보정기를 더 포함한다. 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 편향기들을 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 보정기는 EP2702595A1에 개시된 CMOS 기반의 개별 프로그래밍 가능 편향기 또는 EP2715768A2에 개시된 다중극 편향기의 어레이일 수 있으며, 이에 대한 두 문서의 빔릿 조작기의 설명은 참조로서 본 명세서에 통합된다.

일부 실시예들에서, 수차 보정기들의 적어도 서브세트 각각은 대물 렌즈들(234) 중 하나 이상과 통합되거나 바로 인접한다. 일 실시예에서, 이 수차 보정기들은 필드 곡률; 포커스 오차; 및 비점수차 중 1 이상을 감소시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 1 이상의 스캐닝 편향기(도시되지 않음)가 샘플(208)에 걸쳐 서브 빔들(211, 212, 213)을 스캐닝하기 위해 대물 렌즈들(234) 중 1 이상과 통합되거나 바로 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 US 2010/0276606에 설명되어 있는 스캐닝 편향기들이 사용될 수 있다.

대물 렌즈 어레이 어셈블리는 제어 렌즈 어레이(250)를 더 포함할 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)는 복수의 제어 렌즈들을 포함한다. 각각의 제어 렌즈는 각자의 전위 소스들에 연결되는 적어도 2 개의 전극들(예를 들어, 2개, 3개 또는 그 이상의 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). 제어 렌즈 어레이(250)는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 위치된다. 제어 렌즈는 서브 빔을 사전 포커싱한다. [예를 들어, 서브 빔이 대물 렌즈 어레이(241)에 도달하기 전에 서브 빔에 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.

일 실시예에서, 대물 렌즈 어레이 어셈블리를 포함하는 전자 광학 시스템은 대물 렌즈 어셈블리를 제어하도록[예를 들어, 제어 렌즈 어레이(250)의 전극에 적용되는 전위를 제어함으로써] 제어 렌즈의 초점 거리가 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이의 이격보다 크도록 구성된다. 따라서 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241)는 상대적으로 서로 가깝게 배치될 수 있으며, 제어 렌즈 어레이(250)의 초점 작용이 너무 약하여 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 중간 초점을 형성할 수 없다. 다른 실시예에서, 대물 렌즈 어레이 어셈블리는 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 중간 포커스를 형성하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 제어 렌즈 어레이는 그 자체로 또는 대물 렌즈 어레이 및/또는 검출기 어레이와 같은 다른 요소들과 조합하여 교환 가능한 모듈이다. 교환 가능한 모듈은 전자-광학 툴(40) 내에서 교체 가능하도록 구성된다. 일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 현장 교체 가능하도록 구성된다. 현장 교체 가능한 것은 전자-광학 툴(40)이 위치되는 진공을 유지하면서 모듈이 제거되고 동일하거나 상이한 모듈로 교체될 수 있다는 것을 의미하도록 의도된다. 일 실시예에서, 다수의 교환 가능한 모듈들이 툴 내에 포함되며, 툴을 열지 않고도 작동가능한 위치와 비-작동가능한 위치 사이에서 바뀔 수 있다.

교환 가능한 모듈을 위한 전자 광학 툴(40)의 부분은 격리 가능하며, 즉 전자 광학 툴(40)의 부분은 교환 가능한 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 교환 가능한 모듈과 연계된 컬럼의 부분의 빔 상류 및 빔 하류의 진공을 유지하면서 전자 광학 툴(40)으로부터 교환 가능한 모듈이 제거될 수 있게 한다.

일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 구성요소의 위치 지정을 위한 작동을 허용하는 스테이지에 있는 전자-광학 구성요소를 포함한다. 일 실시예에서, 교환 가능한 모듈은 스테이지를 포함한다. 일 구성에서, 스테이지 및 교환 가능한 모듈은 전자 광학 툴(40)의 통합부일 수 있다. 일 구성에서, 교환 가능한 모듈은 스테이지 및 이에 지지되는 전자 광학 장치로 제한된다. 일 구성에서, 스테이지는 제거 가능하다. 대안적인 디자인에서, 스테이지를 포함하는 교환 가능한 모듈은 제거 가능하다. 스테이지는 빔 경로에 대해 전자 광학 장치를 지지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 모듈은 1 이상의 액추에이터를 포함한다. 액추에이터들은 스테이지와 연계된다. 액추에이터들은 빔 경로에 대해 전자 광학 장치를 이동시키도록 구성된다. 이러한 작동은 전자 광학 장치 및 빔 경로를 서로에 대해 정렬하는 데 사용될 수 있다.

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

제어 렌즈 어레이(250)의 제어 렌즈와 대물 렌즈 어레이(241)의 대물 렌즈의 전극에 각각 전위를 인가하기 위한 전원이 제공될 수 있다.

대물 렌즈 어레이(241)에 추가하여 제어 렌즈 어레이(250)의 제공은 서브 빔들의 속성들을 제어하기 위한 추가적인 자유도를 제공한다. 추가적인 자유는 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)가 비교적 가깝게 제공되는 경우에도 제공되어, 예를 들어 제어 렌즈 어레이(250)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 중간 포커스가 형성되지 않도록 한다. 제어 렌즈 어레이(250)는 빔의 축소와 관련하여 빔 개방 각도를 최적화하고, 및/또는 대물 렌즈 어레이(241)로 전달되는 빔 에너지를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 제어 렌즈는 2 또는 3 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 2 개의 전극들이 있는 경우, 축소 및 랜딩 에너지는 함께 제어된다. 3 개 이상의 전극들이 있는 경우, 축소 및 랜딩 에너지는 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 제어 렌즈들은 (예를 들어, 제어 렌즈들 및 대물 렌즈들의 전극들에 적절한 각 전위들을 적용하기 위해 전력 소스를 사용하여) 각자의 서브 빔들의 축소 및/또는 빔 개방 각도를 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 최적화는 대물 렌즈들의 수에 과도하게 부정적인 영향을 미치지 않고 대물 렌즈들의 수차를 과도하게 악화시키지 않으면서(예를 들어, 대물 렌즈들의 강도를 증가시키지 않고) 달성될 수 있다.

도 4는 대물 렌즈 어레이 어셈블리를 갖는 예시적인 전자 광학 시스템(41)의 개략도이다. 대물 렌즈 어레이 어셈블리는 대물 렌즈 어레이(241)를 포함한다. 대물 렌즈 어레이(241)는 복수의 대물 렌즈들을 포함한다. 간결성을 위해, 전자 광학 시스템(41) 및 대물 렌즈 어레이(241)의 피처들은, 예를 들어 도 3과 관련하여 설명되고 도 3에 도시된 전자 광학 시스템(40)과 관련하여 이미 위에서 설명한 바와 같으며, 반복되지 않을 수 있다.

도 4의 실시예에서, 전자-광학 시스템은 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 리미터를 사용하여 빔으로부터 서브 빔들이 파생될 수 있다. 소스(201)는 바람직하게는 밝기와 총 방출 전류 사이에서 우수하게 절충한 고휘도 열전계 이미터이다. 나타낸 예시에서, 시준기가 대물 렌즈 어레이 어셈블리의 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 유도된 각 서브 빔의 빔 축이 샘플(208)에 실질적으로 수직으로[즉, 샘플(208)의 공칭 표면에 대해 실질적으로 90°로] 입사되도록 빔의 각 부분을 효과적인 양만큼 구부린다. 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 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.

도 4의 실시예에서, 매크로 스캔 편향기(265)가 제공되어 서브 빔들이 샘플(208)에 걸쳐 스캔되도록 한다. 매크로 스캔 편향기(265)는 서브 빔들이 샘플(208)에 걸쳐 스캔되도록 하기 위해 빔의 각 부분들을 편향한다. 일 실시예에서, 매크로 스캔 편향기(256)는 예를 들어 8 이상의 극(pole)들을 갖는 거시적 다극 편향기를 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 편향기(265)는 모든 빔에 대해 거시적으로 작용한다. 매크로 스캔 편향기(265)는 매크로 시준기(270)와 제어 렌즈 어레이(250) 사이에 제공된다. 다른 배열에서는 스캔 편향기 어레이가 대물 렌즈 어레이와 연관되어 있다. 스캔 편향기 어레이는 대물 렌즈 어레이(241)의 빔 상류에 있을 수 있다. 스캔 편향기 어레이는 제어 렌즈 어레이(250)의 빔 하류에 있을 수 있다. 각 스캔 편향기는 멀티 빔 배열의 연관된 서브 빔에서 작동한다.

본 명세서에 설명된 대물 렌즈 어레이 어셈블리 중 임의의 것은 검출기 어레이(240)를 더 포함할 수 있다. 검출기 어레이(240)는 샘플(208)로부터 방출된 하전 입자들을 검출한다. 검출된 하전 입자는 샘플(208)에서 방출된 2차 및/또는 후방 산란 전자를 포함하여 SEM에 의해 검출된 임의의 하전 입자를 포함할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 전자 빔 툴(40)을 개략적으로 도시한다. 전술된 바와 동일한 피처들에는 동일한 참조 번호들이 주어진다. 간결성을 위해, 이러한 피처는 도 5를 참조하여 자세히 설명되지 않는다. 예를 들어, 소스(201), 집속 렌즈(231), 매크로 시준기(270), 대물 렌즈 어레이(241) 및 샘플(208)은 전술한 바와 같을 수 있다.

일 실시예에서, 검출기 어레이(240)는 대물 렌즈 어레이(241)와 샘플(208) 사이에 있다. 검출기 어레이(240)는 샘플(208)을 향할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 복수의 대물 렌즈들을 포함하는 실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)는 검출기 어레이(240)와 샘플(208) 사이에 있다.

일 실시예에서, 편향기 어레이(95)는 검출기 어레이(240)와 대물 렌즈 어레이(241) 사이에 있다. 일 실시예에서, 편향기 어레이(95)는 편향기 어레이가 빔 분리기로서 지칭될 수 있도록 빈(Wien) 필터를 포함한다. 편향기 어레이(95)는 샘플(208)에 투영된 하전 입자를 샘플(208)의 2차 전자로부터 분리하기 위한 자기장을 제공하도록 구성된다. 빈 필터는 어레이 형태일 수 있으므로, 빈 필터는 멀티 빔 배열에 걸쳐 빔릿의 하나 이상의 라인에서 개별적으로 작동한다. 즉, 일 실시예에서 빈 필터는 멀티 빔 배열의 모든 빔릿의 경로 주위에 어퍼처를 갖는 매크로-빈 필터일 수 있다. 다른 배열에서, 빈 필터는 2개 이상의 어퍼처를 가질 수 있으며, 각 어퍼처는 멀티 빔 배열의 빔릿 경로의 하나 이상의 라인을 둘러싼다.

일 실시예에서, 검출기 어레이(240)는 하전 입자의 에너지를 참조하여, 즉 밴드 갭에 따라 하전 입자를 검출하도록 구성된다. 이러한 검출기는 간접 전류 검출기라고 불릴 수 있다. 샘플(208)에서 방출된 2차 전자는 전극 사이의 전기장으로부터 에너지를 얻는다. 2차 전극은 검출기 어레이(240)에 도달하면 충분한 에너지를 갖는다.

도 6은 도 5에 도시된 전자 빔 툴(40)의 일부를 클로즈업한 것이다. 실시예에서 검출기 어레이(240)는 전자-광자 변환기 어레이(91)를 포함한다. 전자-광자 변환기 어레이(91)는 복수의 형광 스트립(92)을 포함한다. 각 형광 스트립(92)은 전자-광자 변환기 어레이(91)의 평면에 위치한다. 적어도 하나의 형광 스트립(92)은 샘플(208)을 향해 투영된 두 개의 인접한 하전 입자 빔 사이에 배열된다.

실시예에서, 형광 스트립(92)은 실질적으로 수평 방향으로 연장된다. 대안적으로, 전자-광자 변환기 어레이(91)는 투영된 하전 입자 빔을 위한 개구부(93)를 갖는 형광 물질의 플레이트를 포함할 수 있다.

도 6에서 점선으로 표시된 투영된 하전 입자 빔은 형광 스트립(92) 사이의 개구부(93)를 통해 전자-광자 변환기 어레이(91)의 평면을 통과하여 편향기 어레이(95)를 향해 투영된다.

일 실시예에서, 편향기 어레이(95), 예를 들어 빈 필터는 자기 편향기(96) 및 정전 편향기(97)를 포함한다. 자기 편향기(96) 및 정전 편향기(97) 각각에는 복수의 어퍼처가 있고, 각각의 어퍼처는 멀티 빔 배열을 가로지르는 빔릿 경로의 적어도 한 라인의 경로를 둘러싼다. 정전 편향기(97)는 샘플(208)을 향해 전송되는 투영된 하전 입자 빔에 대한 자기 편향기(96)의 편향에 대응하도록 구성된다. 따라서, 투영된 하전 입자 빔은 수평면에서 작은 정도로 이동될 수 있다. 편향기 어레이(95)의 빔 하류의 빔은 편향기 어레이(95)의 빔 상류의 빔과 실질적으로 평행하다.

일 실시예에서, 대물 렌즈 어레이(241)는 편향기 어레이(95)를 향해 샘플(208)에서 생성된 2차 전자를 가이딩하기 위한 복수의 플레이트를 포함한다. 투영된 하전 입자 빔에 대해 반대 방향으로 이동하는 2차 전자의 경우, 정전 편향기(97)는 자기 편향기(96)의 편향에 대응하지 않는다. 대신, 정전 편향기(97)와 자기 편향기(96)에 의한 2차 전자의 편향이 합산된다. 따라서, 2차 전자는 검출기 어레이(240)의 형광 스트립(92) 상으로 2차 전자를 전달하기 위해 광축에 대해 특정 각도로 이동하도록 편향된다. 따라서 정전기 및 자기 편향기 어레이는 하전 입자의 빔 경로가 한 방향, 예를 들어 샘플을 향한 기본 방향으로 실질적으로 방해받지 않도록 빈 필터 역할을 한다. 하전 입자의 빔 경로는 전자-광학 축으로부터 샘플로부터 멀어지는 다른 방향, 예를 들어 신호 입자의 방향으로 실질적으로 편향된다. 편향된 신호 입자는 검출기 어레이, 예를 들어 형광 스트립(92)에 의해 검출될 수 있다.

2차 전자가 입사하면, 형광 스트립(92)에서 광자가 생성된다. 실시예에서, 광자는 광자 수송 유닛을 통해 형광 스트립(92)으로부터 광 검출기(미도시)로 수송된다. 실시예에서, 광자 수송 유닛은 광섬유(98)의 어레이를 포함한다. 각 광섬유(98)는 형광 스트립(92) 중 하나에 인접하거나 부착되어 형광 스트립(92)으로부터 광섬유(98)로 광자를 결합하기 위해 배열되는 일 단부 및 광섬유(98)로부터 광자를 광 검출기로 투영하기 위해 배열되는 타 단부를 포함한다.

도 7는 일 실시예에 따른 전자 빔 툴(40)을 개략적으로 도시한다. 전술한 바와 같이, 일 실시예에서 검출기 어레이(240)는 전자 빔 툴(40)의 1차 전자-광 축과 정렬된다. 또는, 검출기 어레이(240)는 도 7에 도시된 바와 같이 다른 축에 정렬될 수 있다.

전술된 바와 동일한 피처들에는 동일한 참조 번호들이 주어진다. 간결성을 위해 이러한 기능은 도 7를 참조하여 자세히 설명되지 않는다. 예를 들어, 소스(201), 1차 전자 빔(202), 서브 빔(211, 212 및 213), 투영 장치(230), 집속 렌즈(231), 프로브 스폿(221, 222, 223), 제어기(50), 샘플(208), 샘플 홀더(207), 전동 스테이지(209) 및 검출기 배열(240)은 상술한 바와 같을 수 있다.

전자 소스(201), 건 어퍼처 플레이트(271), 집속 렌즈(210) 및 소스 변환 유닛(220)은 전자 빔 툴(40)에 의해 구성되는 조명 장치의 구성요소이다. 작동 중인 건 어퍼처 플레이트(271)는 쿨롱 효과를 감소시키기 위해 1차 전자 빔(202)의 주변 전자를 차단하도록 구성된다. 건 어퍼처 플레이트(271)는 쿨롱 어퍼처 어레이(Coulomb Aperture Array)로 지칭될 수 있다. 쿨롱 효과는 1차 서브 빔(211, 212, 213)의 프로브 스팟(221, 222, 223) 각각의 크기를 확대하여 검사 분해능을 저하시킬 수 있다. 건 어퍼처 플레이트(271)도 소스 변환 유닛(220) 이전에 1차 서브 빔(미도시)을 생성하기 위한 다수의 개구부를 포함할 수 있으며, 쿨롱 어퍼처 어레이라고도 할 수 있다.

집속 렌즈(210)는 1차 전자 빔(202)에 초점을 맞추도록(시준을 위해) 구성된다. 소스 변환 유닛(220)의 일 실시예에서, 소스 변환 유닛(220)은 이미지 형성 소자 어레이, 수차 보상기 어레이, 빔 제한 어퍼처 어레이 및 프리벤딩(pre-bending) 마이크로 편향기 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리벤딩 마이크로 편향기 어레이는 선택적일 수 있으며, 집속 렌즈가 쿨롱 어퍼처 어레이로부터 예를 들어 빔 제한 어퍼처 어레이, 이미지 형성 소자 어레이 및/또는 수차 보정기 어레이로 발생하는 서브 빔의 실질적으로 직각인 입사도를 보장하지 않는 실시예에 존재할 수 있다.

전자 빔 툴(40)은 검출기 어레이(240)와 연관된 2차 투영 장치(255)를 포함할 수 있다. 1차 투영 장치(230)는 자성일 수 있고 대물 렌즈로서 기능할 수 있는 집속 렌즈(231)의 어레이를 포함할 수 있다. 빔 분리기(233) 및 편향 스캐닝 장치(232)는 1차 투영 시스템(230) 내부에 위치할 수 있다. 빔 분리기(233)는 빈 필터를 포함할 수 있다. 검출기 어레이(240)는 복수의 검출기 요소(405)를 포함할 수 있다.

1차 빔을 생성하는 데 사용되는 구성요소는 전자 빔 툴(40)의 1차 전자-광학 축(204)과 정렬될 수 있다. 이들 구성요소는 전자 소스(201), 건 어퍼처 플레이트(271), 집속 렌즈(210), 소스 변환 유닛(220), 빔 분리기(233), 편향 스캐닝 유닛(232) 및 1차 투영 장치(230)를 포함할 수 있다. 2차 투영 장치(255) 및 연관된 검출기 어레이(240)는 전자 빔 툴(40)의 2차 전자-광학 축(251)과 정렬될 수 있다.

본 실시예에서, 2차 전자는 3개의 2차 전자 빔(261, 262, 263)으로 전파된다. 이어서 2차 투영 장치(255)는 2차 전자 빔(261, 262, 263)의 경로를 검출기 어레이(240)의 복수의 검출기 요소(405) 상으로 포커싱한다.

검출기 요소(405)는 2차 전자 빔(261, 262, 263)을 검출할 수 있다. 검출기 요소(405)에 의한 2차 전자 빔의 입사 시, 요소는 대응하는 강도 신호 출력(도시되지 않음)을 생성할 수 있다. 실시예에서, 검출기 요소는 캡처 전극(capture electrodes)일 수 있다. 출력은 이미지 처리 시스템으로 전달될 수 있다.

본 명세서에 기술된 임의의 시스템을 포함하는 하전 입자 평가 시스템이 서브 빔 중 하나 이상(또는 전부)을 선택적으로 차단할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 이는 예를 들어 샘플(208) 교환 중, 정렬 절차 중 또는 샘플(208)의 장기간 이동 중에 바람직할 수 있다. 예를 들어 캐소드 전위를 소스의 애노드 전위와 동일하게 만들거나 소스의 온도를 낮추는 등의 방법으로 하전 입자 소스를 차단해 서브 빔을 차단하는 것은 바람직하지 않다. 이러한 조치는 소스 팁 형상이 추출 필드와 온도의 함수인 소스 불안정성을 초래할 수 있으며, 작동 조건으로 복귀한 후 소스의 작동이 안정화될 때까지 기다리는 불필요한 다운타임을 초래할 수 있다.

대안적인 또는 추가적인 접근 방식은 빔이 샘플에 도달하기 전에 멈추도록 서브 빔을 편향시키는 것이다(즉, 빔은 소스의 빔 하류 어퍼처를 통과하지 않도록 편향됨). 어퍼처를 획정하는 구조체는 예를 들어 빔을 빔 정지부로 편향시켜 빔을 정지시켜 블랭커(blanker) 역할을 함으로써 서브 빔을 차단한다. 편향된 서브 빔은 빔 정지부와 같은 블랭킹 기능을 제공하는 구조에서 국부적인 표면 전위 변화(노광 핑거프린트라고도 함)를 유발할 수 있다. 국부적인 표면 전위 변화는 충분히 클 수 있고(예: 1V 정도), 사용과 시간을 통해 축적되어 샘플로 지향되는 서브 빔에 수차 및 왜곡을 일으킬 수 있을 정도로 어퍼처에 충분히 가까울 수 있다(즉, 멈추지 않음). 또한, 이러한 수차는 시스템을 다시 켤 때 빔 경로에 영향을 미칠 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 서브 빔은 제어 렌즈 어레이와 같은 멀티 빔 배열에 걸친 렌즈 어레이의 하나 이상의 렌즈 전극에 대한 차단 전위의 적용[예를 들어, 제어기(50)를 통해]에 의해 블랭킹될 수 있다. 차단 전위는 샘플(208)을 향해 하나 이상의 제어 렌즈에 입사하는 하전 입자가 샘플(208)로부터 정전기적으로 반사되도록 하는 것과 같다. (참고: 렌즈 어레이의 렌즈 중 하나 또는 일부를 선택하기 위해 렌즈 전극 중 적어도 하나는 플레이트상의 복수의 전극이며, 전극 중 하나는 어레이의 하나 이상의 렌즈에서 작동할 수 있음). 차단 전위는 차단 전위가 적용되는 각 제어 렌즈에 해당하는 서브 빔을 차단한다. 모든 제어 렌즈(즉, 전체 제어 렌즈 어레이)에 차단 전위가 적용되면 모든 멀티 빔이 차단되거나 블랭킹될 수 있다. 이러한 접근 방식을 사용해 노광 핑거프린트 영향의 위험을 낮추거나 무시할 수 있는 수준으로 서브 빔을 빠르고 쉽게 차단할 수 있다. 이는 서브 빔이 다시 켜질 때 서브 빔이 전파되는 어퍼처 근처의 구조로 편향되지 않아 빔에 수차가 발생할 위험이 있기 때문이다. 이러한 차단 전위를 사용함으로써 추가 수차 소스 없이 빔 중 하나 이상을 차단할 수 있다.

제어 렌즈 어레이(250)가 각 서브 빔의 서브 빔 경로와 정렬된 3개 이상의 제어 전극(501-503)을 포함하는 배열에서, 시스템은 3개의 제어 전극(501-503) 중 적어도 중간 전극(502)에 차단 전위를 적용할 수 있다. 샘플(208)로부터 더 멀리 떨어진 제어 전극(501)은 이 전극에 인가되는 전위가 소스 모듈에 의해 전달되는 빔 에너지에 의해 결정될 수 있기 때문에 덜 적합할 수 있다. 제어 렌즈 어레이(250)가 각 서브 빔의 서브 빔 경로와 정렬된 2개의 제어 전극을 포함하는 배열에서, 시스템은 샘플(208)에 가장 가까운 제어 전극에 차단 전위를 인가할 수 있다. 제어 전극은 각각 대물 렌즈 어레이의 각 렌즈에 추가적인 자유도를 제공하는 것으로 간주될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서 전극을 제어 렌즈로 지칭하는 대신, 배열에서 대물 렌즈 어레이는 렌즈 효과를 제공하는 샘플에 가장 가까운 다중 전극 외에 추가적인 자유도를 제공하는 하나 이상의 추가 전극을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈 어레이를 포함하는 배열은 대물 렌즈 어레이를 제공하는 전극의 빔 상류에 3개의 추가 전극을 가질 수 있다.

차단 기능으로 인해 전자가 샘플에서 반사되어 전자 중 일부가 소스를 향해 빔 제한 어퍼처 어레이를 통과할 수 있다. 그러나, 소스에서 소스로 다시 반사되는 전자의 비율은 예를 들어 양방향의 빔 제한 어퍼처의 필터링 효과로 인해 상대적으로 낮으며, 소스에 미치는 영향은 무시할 수 있을 것으로 예상된다.

샘플 표면의 검사 및/또는 측정을 위해 하전 입자 평가 시스템이 제공될 수도 있다. 샘플에는 대향하는 두 개의 주 표면(즉, 상단 전면 및 후면)과 테두리가 있을 수 있다. 하전 입자 평가 시스템은 위에서 설명되고 도 1에 도시된 바와 같이 하전 입자 빔 검사 장치(100)를 포함할 수 있다. 샘플은 스테이지에 포함될 수 있는 샘플 지지체와 같은 지지체 위에 지지된다. 샘플의 주 표면은 지지체 위에 놓일 수 있다. 샘플은 예를 들어 위치 설정 아암을 사용하여 하나 이상의 핀, 예를 들어 위치 설정 아암의 도움으로 지지체(예: 샘플 지지체) 위에 위치할 수 있다. 샘플은 샘플의 주 표면 중 하나를 작동시키는 정전 클램프와 같은 클램프를 통해 샘플의 위치에 유지될 수 있다. 샘플의 테두리에는 하나 이상의 노치(notch)가 있을 수 있다. 각 노치는 샘플 배치를 돕기 위해 예를 들어 위치 설정 아암의 해당 핀과 맞물릴 수 있다. 샘플의 관심 영역을 검사하기 전에 하전 입자 평가 시스템의 멀티 빔 경로에 대한 샘플 정렬이 결정된다. 정렬은 전역 정렬과 국부적 정렬(또는 미세 정렬)의 두 단계로 수행되는 경우가 많다.

위치 설정 아암은 예를 들어 노치와 맞물리는 하나 이상의 핀을 사용하여 샘플의 측면 또는 테두리의 노치와 맞물린다. 이러한 노치의 치수는 예를 들어 200mm 샘플 또는 300mm 샘플의 SEMI 표준과 같은 산업 표준에 의해 정의될 수 있다. 샘플은 전역 정렬을 위한 멀티 빔 배열의 경로를 기준으로 샘플 지지체에 알려진 정확도로 위치될 수 있다. 이는 멀티 빔 배열의 경로 위치와 시야가 샘플 지지체를 기준으로 알려져 있기 때문이다. 샘플을 샘플 지지체에 배치할 때, 아암은 핀을 위치시키고, 샘플의 노치를 알려진 위치의 샘플 지지체에 배치한다. 멀티 빔 배열의 시야는 적어도 노치(또는 노치와 유사한 크기의 다른 피처)만큼 큰 치수를 갖는 영역이므로, 샘플 지지체에 샘플을 배치하면(노치 및 핀을 사용하여) 멀티 빔 배열의 시야 내에 배치될 수 있는 샘플 지지체의 알려진 위치에 노치가 배치된다. 따라서, 노치는 전역 정렬을 가능하게 하기 위해 알려진 정확도로 샘플 지지체에 배치된다. 노치와 상이한 피처가 전역 정렬에 사용되는 경우, 노치에 대한 이 피처의 위치는 샘플 표면의 기존 맵에서 알 수 있다. 샘플 표면의 맵은 샘플 표면의 피처의 레이아웃, 예를 들어 적어도 샘플 표면과 노치의 다른 피처를 나타낸다. 이 웨이퍼 맵은 전역 정렬에 사용되는 다양한 피처에 대해 샘플 표면의 노치 위치 지정 정확도를 고려할 때 충분한 정확도를 갖는다.

전역 정렬(또는 대략적인 정렬)의 목적은 샘플이 하전 입자의 멀티 빔 경로에 대해 정렬되도록 하는 것이다(예: 미세 정렬에 충분할 정도로). 전역 정렬의 목적에는 예를 들어 하전 입자의 멀티 빔 경로에 대한 샘플 배치의 정확성을 확인하고 결정하는 것이 포함될 수 있으므로, 미세 정렬이 수행될 만큼 충분히 정확하게 배치된다. 미세 정렬은 샘플이 멀티 빔 배열의 모든 빔은 아니더라도 하나 이상의 빔에 대해 정렬되어 최소한의 부분을 평가하여, 예를 들어 샘플의 타겟부의 미세 정렬을 결정할 수 있도록 보다 정확하게 수행된다. 전역 정렬에서 샘플의 정렬 위치는 최소 3 자유도에서 하전 입자의 멀티 빔 경로에 대해 결정된다. 일 실시예에서, 3 자유도는 하전 입자의 멀티 빔 경로에 직교하는 평면의 직교 축(예를 들어, 웨이퍼 평면의 X 및 Y 축에서의 위치 변위) 및 하전 입자의 멀티 빔 경로를 중심으로 실질적으로 회전하는 회전 축(예를 들어, 주 평면 또는 주 표면에 직교하는 축에 대한 웨이퍼의 회전 변위인 Rz)이다.

전역 정렬 단계에서는 샘플의 테두리 및/또는 주요 표면 중 하나 이상에 있는 정렬 피처를 사용하여 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정한다. 샘플의 전역 정렬의 위치 변위는 바람직하게는 멀티 빔 경로에 대해 100nm 이내 또는 적어도 100nm 내지 1000nm의 범위 내에서 결정된다. 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하기 위해 샘플의 적어도 3개의 서로 다른 위치에 배치된 정렬 피처를 사용하는 것이 바람직하다. 기존 배열에서는, 전역 정렬을 위해 광학 센서 또는 광학 현미경이 사용되었다. 시야가 넓은 하전 입자의 멀티 빔 배열을 사용하는 전역 정렬을 사용하면 광학 센서나 광학 현미경을 사용할 필요가 없다. 이러한 멀티 빔 배열은 바람직하게는 적어도 1mm, 더 바람직하게는 적어도 2mm, 더욱 더 바람직하게는 적어도 3mm, 예를 들어 적어도 4mm인 샘플의 시야를 갖는다. 광학 센서나 광학 현미경은 비슷한 시야각을 갖는다. 따라서 샘플 테두리의 일반적인 노치는 멀티 빔 배열이나 광학 센서(또는 현미경)의 시야에 있을 수 있다. 동일한 멀티 빔 경로가 검사 프로세스에 사용되므로, 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬은 샘플 검사를 수행하는 데 유용한다. 또한 샘플의 전역 정렬이 허용 범위를 벗어난 것으로 판단될 수 있다(예: 샘플이 지지체에 제대로 장착되지 않아 검사를 수행하기 전에 위치를 변경해야 하는 경우).

하전 입자 평가 시스템은 샘플을 지지하기 위한 지지체로 구성된다. 지지체는 작동 스테이지(209)에 포함될 수 있다. 평가 시스템은 멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 멀티 빔의 하전 입자를 투영하도록 구성된다. 멀티 빔은 서로에 대해 배열된 복수의 빔릿을 포함한다. 하전 입자 평가 시스템은 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 응답하여 샘플로부터 방출된 신호 입자를 검출하도록 구성된다. 하전 입자 평가 시스템은 전역 정렬 방법을 수행하는 데 사용될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 전역 정렬 방법은 복수의 단계로 구성된다. 이들 단계는 단계(S10), 단계(S20), 단계(S30) 및 단계(S40)를 포함할 수 있다. 단계(S10)는 하전 입자 평가 시스템의 일반적인 작동과 관련된다. 하전 입자 평가 시스템의 일반적인 작동에는 예를 들어 하전 입자 멀티 빔을 샘플로 지향시키는 것이 포함된다. 하전 입자 시스템의 일반적인 작동에서 하전 입자의 멀티 빔은 멀티 빔 경로를 따라 샘플의 정렬 피처를 향해 지향된다. 하전 입자의 멀티 빔의 시야는 정렬 피처를 포함한다. 멀티 빔을 지향시키는 것은 예를 들어 샘플을 이동시키기 위해 하전 입자 멀티 빔의 경로에 대해 이동하도록 지지체를 제어하는 것을 포함한다. 지지체는 이동식 스테이지(208)를 포함한다. 지지체를 제어하는 것은 지지체와 지지되는 샘플을 움직이는 것을 포함할 수 있다. 지지체의 이러한 움직임은 정렬 피처를 이동시켜 멀티 빔 경로에 있게 할 수 있다. 따라서, 정렬 피처는 멀티 빔이 스캔되고 샘플 표면 위에서 스캔되도록 멀티 빔 경로의 시야를 통해 이동할 수 있다.

본 방법의 단계(S20)에서는 샘플에서 방출된 신호 입자가 검출된다. 신호 입자의 검출 시, 검출 신호로 지칭될 수 있는 전기 신호일 수 있는 신호가 생성된다. 단계(S20)는 '검출 단계'로 간주될 수 있다. 검출 단계(S20)는 선택적으로 검출된 신호 입자로부터 신호를 생성하는 것을 포함한다.

단계(S30)에서는 신호 입자의 검출에 기반하여 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트가 생성된다. 데이터 세트를 생성하는 것은 검출된 신호 입자로부터 생성된 신호를 처리하는 것을 포함할 수 있다. 데이터 세트는 이미지로 렌더링될 수 있다. 데이터 세트는 정렬 피처의 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 정렬 피처의 이미지는 샘플의 전역 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있다. 이미지는 2차원 이미지일 수 있다.

단계(S40)에서 샘플의 전역 정렬이 결정된다. 샘플의 전역 정렬은 하전 입자 멀티 빔의 경로를 기준으로 한다. 전역 정렬은 데이터 세트를 사용하여 결정된다. 결정 단계(S40)는 멀티 빔의 시야 내 샘플의 토포그래피를 결정하는 것을 선택적으로 포함한다. 예를 들어, 시야에서 샘플 표면의 토포그래피를 결정하는 것은 신호의 강도를 기반으로 할 수 있다.

멀티 빔 배열의 각 빔릿은 검출된 신호 입자로부터 생성된 대응 신호와 연관될 수 있다. 각 빔릿에 응답하여 생성된 신호는 예를 들어 픽셀로 표시된다. 복수의 픽셀은 예를 들어 정렬 피처를 포함하는 샘플의 일부 이미지를 형성하는 데 사용될 수 있다. 신호의 강도는 샘플 표면의 토포그래피에 해당할 수 있다. 신호의 강도는 대응하는 빔릿이 지지체(즉, 샘플 지지체)와 같이 샘플로부터 떨어진 위치로 향할 때보다 대응하는 빔릿이 샘플을 향할 때 더 높을 수 있다. 노치와 같은 테두리의 피처(즉, 테두리 피처)를 이용한 전체적인 정렬은 특정 신호의 강도 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 신호는 샘플로 지향되는 빔릿과 샘플에 인접한 지지체로 지향되는 빔릿에 대응하는 신호 사이에 있을 수 있다. 결과적으로, 샘플 테두리의 피처를 쉽게 식별하고 전역 정렬에 사용할 수 있다. 유사하게, 신호의 강도는 정렬 피처의 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지의 특정 영역이나 픽셀의 상대적 명암과 같은 상대적 명암은 해당 신호의 강도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 멀티 빔의 시야에서 낮은 강도의 신호에 해당하는 영역은 이미지에서 더 어두운 음영으로 표시되고, 높은 강도의 신호에 해당하는 영역은 더 밝은 음영으로 표시된다. 상대적 콘트라스트를 참조하여 신호 강도를 표시하는 것은 선택의 문제이므로 다른 실시예에서는 더 낮은 강도의 영역이 더 높은 강도의 영역보다 더 밝은 콘트라스트를 나타낼 수 있다.

생성된 이미지의 피처를 식별 및/또는 인식하기 위해 기존의 패턴 매칭, 이미지 인식 기술 등이 사용될 수 있다. 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬은 바람직하게는 1000nm 이내, 더 바람직하게는 100nm 이내로 결정된다.

하전 입자 평가 시스템은 샘플(208)을 향해 멀티 빔(본 명세서에서는 하전 입자의 멀티 빔이라고도 함)을 투영하기 위한 하전 입자 광학 시스템을 포함한다. 샘플은 이동식 스테이지(209)일 수 있는 지지체 상에 지지된다. 하전 입자 평가 시스템은 제어 시스템과 처리 시스템을 더 포함한다.

하전 입자 광학 시스템은 도 2의 투영 장치(230) 및/또는 도 3 내지 도 7의 대응하는 투영 장치를 포함할 수 있다. 하전 입자 광학 시스템은 대물 렌즈 어레이로 구성된다. 대물 렌즈 어레이는 빔릿 배열의 하전 입자 멀티 빔을 샘플로 지향시키도록 구성된다. 대물 렌즈 어레이는 샘플에 가깝거나 근접할 수도 있다. 하전 입자 광학 시스템은 검출기 어레이를 포함할 수 있다. 검출기 어레이의 각 검출기는 멀티 빔의 빔릿과 연관될 수 있다. 검출기 어레이는 대물 렌즈 어레이와 연관되어 있다. 각각의 검출기는 대물 렌즈 어레이의 대응하는 대물 렌즈와 연관될 수 있다. 검출기 어레이는 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 응답하여 샘플로부터 방출된 신호 입자를 검출하도록 구성된다. 대물 렌즈 어레이는 도 3의 대물 렌즈(234), 도 4 내지 도 6의 대물 렌즈 어레이(241), 또는 도 7의 집속 렌즈(231)에 대응할 수 있다. 검출기 어레이는 도 2 내지 도 7의 검출기 어레이(240)에 대응할 수 있다.

제어 시스템은 하전 입자의 멀티 빔을 정렬 피처 쪽으로 지향시키기 위해 하전 입자 광학 시스템을 제어하도록 구성된다. 멀티 빔은 정렬 피처를 포함하는 시야를 가질 수 있다. 제어 시스템은 멀티 빔의 복수의 빔릿이 정렬 피처를 향해 동시에 지향되도록 하전 입자 광학 시스템을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 도 1, 2 및 7의 제어기(50)를 포함할 수 있다. 따라서, 제어 시스템은 평가 시스템(100)에 통합될 수 있고, 별도로 배치될 수 있거나, 평가 시스템에 통합된 요소와 별도로 배치된 다른 요소를 가질 수 있다.

처리 시스템은 신호 입자의 검출에 기초하여 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하도록 구성된다. 처리 시스템은 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트로부터 하전 입자 멀티 빔의 경로에 대해 샘플의 전역 정렬을 결정하도록 추가로 구성된다. 처리 시스템은 도 2와 관련하여 위에서 설명한 바와 같은 처리 시스템(280)일 수 있다. 따라서, 처리 시스템은 투영 장치(230)에 통합될 수 있고/있거나 별도로 배치될 수 있다.

정렬 피처는 샘플 테두리의 일부를 포함할 수 있다. 정렬 피처는 샘플 테두리에 획정된 피처일 수도 있다. 피처는 샘플의 양쪽 주 표면의 둘레를 포함할 수 있으며, 예를 들어 테두리 내 또는 테두리 상의 피처 위치에 있을 수 있다. 피처는 샘플의 기하학적 형상이나 특성, 예를 들어 적어도 테두리의 일부일 수 있다. 예를 들어, 도 9a에 도시된 것처럼 정렬 피처는 샘플 테두리의 노치로 구성될 수 있다. 노치는 샘플의 주 표면 중 하나의 둘레의 오목부일 수 있다. 정렬 피처는 예를 들어 노치를 정의하지 않는 샘플 테두리의 일부일 수 있다. 샘플 피처의 기하학적 형상, 예를 들어 샘플 테두리의 형상을 사용하여 샘플의 전체적인 정렬을 결정할 수 있다. 예를 들어, 샘플의 모양과 크기가 비슷한 경우, 주 표면의 직경(예: 최대 200마이크로미터)과 같은 샘플 간 치수 변화로 인해 샘플 지지체의 좌표계에 대한 에지/테두리 위치가 모두 달라질 수 있다. 또 다른 예로, 샘플의 형상과 크기가 비슷한 경우, 패턴 위치의 샘플 간 변화가 있다. 특히, 샘플의 테두리를 기준으로 샘플의 주 표면에 있는 패턴의 위치는 변화할 수 있다(예를 들어, 최대 200 마이크로미터).

정렬 피처는 샘플의 주 표면의 피처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정렬 피처는 샘플의 주 표면에 정렬 마크를 포함할 수 있다. 각각의 정렬 마크는 샘플의 주 표면을 따르는 방향으로 예를 들어 10 내지 50 마이크로미터의 길이를 가질 수 있다. 정렬 마크는 도 10a에 도시된 것처럼 확장된 기본 마크(XPA)일 수 있다. 이러한 정렬 마크는 XPA 마크(11)의 라인의 직교 배열로 인해 X, Y 좌표의 정렬이 결정될 수 있다. 도 10a의 XPA 마크(11)는 정사각형 모양으로 배열된 네 개의 라인 그룹(Y 방향으로 배열된 두 개의 라인 그룹과 X 방향으로 배열된 두 개의 라인 그룹)을 포함하여 각각 X 및 Y 방향으로 전역 정렬을 달성한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어 도 10b와 같이 샘플 표면 또는 샘플 내부에 다른 유형의 정렬 마크[예: 스크라이브-레인 기본 마크(SPM)]가 사용될 수 있다. SPM은 정렬 프로세스에 사용될 수 있는 다이(dies) 사이의 스크라이브 레인 내 마크이다. SPM 마크(12)는 한 쌍의 마크(13, 14)를 포함한다. 한 쌍의 마크는 X 방향으로 배열된 라인 그룹(13)과 Y 방향으로 배열된 라인 그룹(14)을 포함한다. 마크는 예를 들어 서로 다른 스크라이브 라인 및/또는 샘플의 다이 또는 필드 주위에서 서로 이격되어 있을 수 있다. 한 쌍의 마크(13, 14)는 각각 X 및 Y 방향으로 전역 정렬을 달성하는 데 사용될 수 있다. 샘플의 패턴/피처의 크기와 상대적 위치가 알려진 경우, 샘플의 주 표면에 있는 알려진 패턴이나 특징을 정렬 표시 대신 사용할 수 있다. 이러한 정렬 마크를 사용하면 노치와 같은 기판 에지나 테두리의 기하학적 피처를 사용하는 것보다 더 큰 정확도를 제공할 수 있다. 이러한 마크는 하전 입자 멀티 빔 배열의 제한된 수의 빔, 예를 들어 단일 빔에 의해 사용될 수 있다. 샘플 간 치수 변화(예: 직경 최대 200미크론)를 고려하여, 샘플 지지체의 좌표계를 기준으로 정렬 표시 위치에 위치 변화가 있을 수 있다.

샘플의 테두리 또는 테두리의 기하학적 정렬 피처는 일반적으로 샘플의 주 표면의 피처보다 크며, 정렬 마크와 같이 주 표면의 둘레에서 떨어져 있을 수 있다. 이는 더 많은 빔릿 및/또는 멀티 빔의 더 넓은 시야가 전역 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있음을 의미한다. 따라서, 더 큰 크기의 정렬 피처는 보다 정확한 전역 정렬을 제공할 수 있다. 정렬 마크와 같은 샘플 주 표면의 정렬 피처는 충분히 정확하지는 않더라도 전역 정렬을 더욱 정확하게 결정하는 데 사용될 수 있다.

멀티 빔에는 시야가 있다. 멀티 빔의 시야는 멀티 빔의 빔릿(803)의 결합된 시야이다. 일반적인 작업에서 샘플 부분의 멀티 빔 시야는 일반적으로 샘플의 정렬 피처 크기보다 더 큰 크기로 지정된다. 예를 들어, 도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 샘플(208)의 테두리에 있는 노치(801)의 정렬 피처는 멀티 빔의 시야 내에 포함된다. 따라서 멀티 빔의 시야는 노치(804)의 폭보다 큰 샘플의 치수(802)를 갖는다.

따라서 정렬 피처는 멀티 빔의 시야 내에서 전체적으로 스캔된다. 이는 단계(S10)에서 전술한 바와 같다. 멀티 빔은 멀티 빔의 시야가 정렬 피처를 포함하도록 멀티 빔 경로를 따라 지향된다. 이러한 단계의 결과는 도 9a와 9b에 도시되어 있으며, 본 명세서의 다른 부분에도 설명되어 있다. 샘플 상의 멀티 빔의 시야는 바람직하게는 적어도 1mm, 더 바람직하게는 적어도 2mm, 더욱 더 바람직하게는 적어도 3mm, 예를 들어 적어도 4mm이다.

멀티 빔의 시야는 멀티 빔이 샘플을 향할 때 샘플의 적어도 하나의 정렬 피처를 포함할 만큼 충분히 넓다. 즉, 샘플의 정렬 피처가 멀티 빔의 시야 내에 피팅된다.

멀티 빔의 시야는 멀티 빔이 샘플을 향할 때 샘플의 2개 이상, 예를 들어 3개의 피처를 동시에 포함할 수 있다. 이러한 배열은 서로 다른 정렬 피처 사이의 변위가 증가함에 따라 정확도가 향상된다. 따라서, 이러한 배열은 시야가 더 넓은 멀티 빔 배열에 더 유리하다. 이 배열을 사용하면 멀티 빔이 개별적으로 각 정렬 피처에 차례로 지향될 필요가 없기 때문에, 샘플의 전역 정렬을 빠르게 결정할 수 있다. 그러나, 멀티 빔의 시야에 3개 이상의 정렬 피처가 있어야 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 회전을 위한 일반적인 정확한 정렬은 대략 10~50mm 범위(예: 30mm)의 정렬 마크를 사용한다. 이 범위의 최대값보다 작은 시야(예: 10mm)의 경우 마크를 별도로 스캔하는 것이 바람직하다. 따라서, 시야 내에서 마크들을 더 가깝게 사용하면 정확도에 영향을 줄 수 있다. 이러한 정렬 피처는 노치, 예를 들어 노치의 실질적으로 전체 또는 노치의 절반 이상과 같은 노치의 적어도 일부, 그리고 시야에 피팅될 수 있는 샘플 표면의 정렬 피처(예를 들어, 샘플 둘레 근처의 스크라이브 레인의 정렬 마크)를 포함할 수 있다.

전역 정렬을 결정하는 데 사용되는 데이터 세트는 하전 입자 평가 시스템이 투영하도록 구성되는 모든 빔릿과 연관된 신호 입자에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다. 대안적으로, 멀티 빔 배열의 빔릿 선택의 결합된 시야가 정렬 피처를 포함할 수 있다면, 빔릿 선택으로부터의 데이터 세트는 전역 정렬을 결정하는 데 충분할 수 있다. 전술된 바와 같이, 멀티 빔 배열은 약 10개에서 수만 개 또는 그 이상의 빔릿을 포함할 수 있다. 적어도 100개의 빔릿의 멀티 빔 배열에서, 선택된 빔릿은 적어도 50 내지 100개의 빔릿을 포함할 수 있고, 바람직하게는 적어도 60개의 빔릿을 포함한다. 선택된 빔릿은 서로 인접할 수 있으며, 멀티 빔 배열의 일부를 획정할 수 있다. 대안적으로, 선택된 빔릿은 멀티 빔 배열 전체에 걸쳐, 바람직하게는 멀티 빔 배열의 규칙적인 패턴으로 배치되거나 분포될 수 있다.

전역 정렬을 준비할 때 멀티 빔의 빔릿이 선택된다. 예를 들어, 단계(S10)에서 멀티 빔을 지향시키는 것은 멀티 빔의 빔 배열로부터 빔릿을 선택하는 것을 포함한다. 제어 시스템은 빔 배열로부터 빔릿을 선택하기 위해 하전 입자 광학 시스템을 제어하도록 구성될 수 있다. 빔릿의 선택은 선택된 빔릿 이외의 멀티 빔 배열의 빔릿을 블랭킹하는 것을 포함할 수 있다. 블랭킹은 빔을 빔 정지부로 전환시키거나, 제어 렌즈를 제어하여 빔을 반사하여 블랭킹하도록 차단 전위가 인가되게끔 편향기를 작동시키는 것을 포함할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 검출기 요소는 빔릿을 선택하거나 선택된 빔릿과 연관된 검출기 요소를 선택하도록 선택될 수 있다. 멀티 빔 배열의 모든 빔릿이 작동된다. 그러나, 선택된 검출기 요소만이 빔릿과 샘플의 상호 작용에 응답하여 신호 전자를 검출하도록 작동한다. 따라서 단계(S10)는 샘플로부터 방출된 신호 입자를 검출하기 위해 검출기 어레이의 검출기 요소를 선택하는 것을 포함하는 검출을 특징으로 할 수 있다. 즉, 선택된 검출기 요소는 선택된 빔릿과 연관된 요소이다. 선택된 검출기 요소의 선택은 선택된 검출기 요소를 선택적으로 활성화할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 선택된 빔릿과 연관된 검출기 신호가 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 모든 빔릿은 샘플에 충돌한다. 대응하는 모든 검출기 요소는 빔릿에 응답하여 샘플에서 방출된 신호 전자를 검출한다. 검출 신호의 선택은 생성된 모든 검출기 신호로부터 선택될 수 있다. 검출 신호의 선택은 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있는 이미지를 결정하기 위해 처리될 수 있다. 따라서, 단계(S30)의 생성은 데이터 세트를 생성하기 위한 검출(즉, 검출 단계)로부터 검출기 신호를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 일 배열에서 제어 시스템은 검출 신호를 선택(예를 들어 수용, 처리 또는 수신)하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 검출기와 데이터 신호가 데이터 세트로 저장되는 메모리 사이에서 선택된 검출 신호를 선택하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제어 시스템은 검출기 요소의 선택을 선택적으로 활성화하도록 구성될 수 있다. 선택된 검출기 신호는 선택된 검출기 요소에 대응할 수 있다. 검출기 요소의 선택은 빔릿의 선택에 대응할 수 있다. 선택된 검출기 신호는 선택된 빔릿에 대응할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 데이터는 선택된 빔릿에 대응하는 데이터 세트로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 모든 검출기 요소는 멀티 빔 배열의 대응하는 빔릿의 충돌 시 생성된 신호 입자의 검출에 대응하는 검출 신호를 생성한다. 이러한 실시예에서, 빔릿이 선택되더라도 멀티 빔 배열의 모든 빔릿에 대한 데이터 세트가 생성되고, 예를 들어 메모리에 수신되어 저장된다. 전역 정렬을 결정하기 위해 데이터 세트에서 데이터가 선택된다. 배열에서, 단계(S40)에서의 결정은 검출기 어레이의 선택된 검출기 요소 및/또는 멀티 빔의 선택된 빔릿의 검출에 대응하는 데이터 세트로부터 데이터를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 처리 시스템은 검출기 요소의 선택으로부터 데이터를 선택적으로 처리하도록 구성될 수 있다. 검출기 요소의 선택은 빔릿의 선택에 대응할 수 있다. 그러나, 수신된 데이터 세트의 데이터는 멀티 빔 배열의 모든 빔릿이 아니더라도 다른 것에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다.

따라서, 빔릿의 선택과 연관된 신호 입자에 대응하는 데이터를 포함하는 축소된 데이터 세트로부터 샘플의 전역 정렬을 결정하는 것이 가능하다. 이는 선택된 빔랏만을 샘플로 지향시키거나, 검출기 어레이에서 선택된 검출기 요소만을 검출하거나, 검출기 요소에 의해 생성된 검출 신호만을 선택하거나, 선택된 빔릿과 관련된 신호 입자의 데이터를 기반으로 데이터 세트를 생성함으로써 수행할 수 있다. 결과적으로, 데이터 처리가 효율적으로 수행될 수 있다. 데이터 선택은 평가 시스템에 존재하는 데이터 경로 아키텍처의 요구에 맞게 조정될 수 있다.

시야가 넓은 하전 입자의 멀티 빔 배열을 사용하는 전역 정렬을 사용하면 광학 센서나 광학 현미경을 사용할 필요가 없다. (기존 방식에서는 광학 센서나 광학 현미경이 사용되었는데, 이는 알려진 멀티 빔 배열의 평가 툴에서 사용할 수 있는 빔의 수가 제한되어 있고, 제한된 수의 빔이 제공하는 시야가 좁았기 때문이다. 이처럼 제한된 시야에서 이러한 멀티 빔 배열을 사용하는 경우, 전역 정렬은 광학 측정보다 훨씬 오래 걸린다.) 이는 본 발명을 구현하는 멀티 빔 하전 입자 장치가 광학 센서 또는 광학 현미경과 같은 광학 검출 장치를 특징으로 하지 않는다는 것을 의미한다. 멀티 빔 하전 입자 장치의 제품 비용은 광학 검출 장치가 없기 때문에 감소될 수 있다. 광학 검출 장치가 차지하는 공간은 다른 피처들을 위해 사용될 수 있다. 광학 검출 장치가 하전 입자 장치의 최적 성능을 가리고, 방해하거나, 기타 방식으로 방해할 위험이 방지된다. 멀티 빔 경로와 광학 검출 장치 사이의 위치를 교정할 필요가 더 이상 필요하지 않으므로, 스루풋이 향상된다. 정확도 변동 및 드리프트 위험의 원인이 제거된다. 본 발명은 광학 센서 또는 현미경의 사양과 중복되거나 초과하거나 충분히 동등한 시야와 같은 사양을 갖는 하전 입자-광학 시스템을 제공한다. 따라서, 전역 정렬을 위해 광학 센서나 현미경을 사용할 필요가 없다. 따라서, 본 발명은 멀티 빔의 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 보다 빠르고 정확하며 비용 효율적으로 수행할 수 있게 한다.

예를 들어, 100nm에서 1마이크로미터 이내의 전역 정렬을 달성한 후 경로(종종 멀티 빔)와 샘플 사이의 미세 정렬을 달성하기 위한 미세 정렬 프로세스가 수행된다. 이러한 미세 정렬은 향후 나노미터 이내가 될 것으로 예상된다. 샘플의 필드 또는 다이 내의 정렬 피처를 사용하여, 미세 정렬 또는 국부적 정렬이 달성될 수 있다. 멀티 빔에 대한 샘플의 미세 정렬은 전역 정렬을 이용하여 적어도 광학계를 제어함으로써 결정될 수 있다. 미세 정렬은 전역 정렬에 따라 달라진다. 예를 들어, 샘플 표면상의 피처의 위치에 대한 샘플 레이아웃은 전역 정렬을 사용하여 보정될 수 있으므로, 샘플 레이아웃상의 피처의 대략적인 위치가 샘플 지지체에 의해 지지되는 샘플 표면에서 결정될 수 있고, 샘플 지지체에 대한 샘플 표면상의 그러한 피처의 대략적인 위치에 대한 지식이 있으면, 멀티 빔 배열의 하나 또는 빔에 대한 샘플의 미세 정렬이 결정될 수 있다.

멀티 빔 경로를 따라 샘플의 미세한 정렬 피처를 향해 하전 입자의 멀티 빔을 지향시키고 이에 응답하여 샘플에서 방출된 신호 입자를 검출함으로써 검출 신호가 생성될 수 있다. 검출 신호는 미세 정렬 피처에 대응하는 데이터 세트를 포함한다. 하전 입자의 멀티 빔의 시야는 미세 정렬 피처를 포함한다. 따라서, 생성된 데이터 세트는 미세 정렬 피처를 나타내는 미세 정렬 데이터 세트이다. 미세 정렬 데이터 세트는 신호 입자의 검출을 기반으로 한다. 미세 정렬 데이터 세트는 바람직하게는 전역 정렬에 의존하는 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 미세 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있다. 미세 정렬의 이러한 프로세스는 예를 들어 기판의 노치 부분과 같은 피처와 관련하여 US10901391에 개시되어 있으며, 그 전문은 미세 정렬에 관해 본 명세서에 참조로 포함된다. 그러나, US10901391의 미세 정렬의 개시는 광자 및 광학 센서 또는 현미경에 의한 전역 광학 정렬을 따르지 않고, 기판의 노치 또는 적어도 실질적으로 노치 또는 노치의 절반과 같은 노치의 적어도 일부, 예를 들어 샘플의 반경에 직교하는 치수와 같은 노치의 더 큰 표면 부분을 스캔하는 하전 입자의 멀티 빔을 사용하는 대신에, 광자 및 광학 센서 또는 현미경에 의한 전역 광학 정렬을 따른다.

미세 정렬에 사용되는 피처(또는 샘플 표면)는 전역 정렬에 사용되는 것과 동일한 표면 부분 또는 피처(또는 패턴과 같은 피처의 어레이)의 일부이거나 샘플 표면의 다른 피처일 수 있다. 미세 정렬을 위한 샘플 표면의 다양한 피처의 대략적인 위치는 미리 결정되며, 예를 들어, 상이한 피처는 샘플 레이아웃이나 샘플과 함께 제공되는 맵에 포함될 수 있다. 일반적으로, 이러한 상이한 피처는 예를 들어 검사 또는 측정과 같이 처리할 피처의 동일한 레이어에 노광되는 등으로 존재한다. 미세 정렬 데이터 세트는 이미지를 나타낼 수 있으며, 예를 들어 바람직하게는 프로세서에 의해 이미지로 렌더링될 수 있다. 이미지는 2차원 이미지일 수 있다.

미세 정렬 중, 예를 들어 미세 정렬 피처를 포함하는 샘플 표면의 하나 이상의 부분으로 멀티 빔의 시야를 좁힘으로써 멀티 빔의 빔(예: 단일 빔)이 미세 정렬 결정을 위해 선택될 수 있음에 유의해야 한다. 언급된 바와 같이 미세 정렬 피처는 동일한 층에, 바람직하게는 검사와 같은 평가와 같은 처리를 위해 샘플의 일부에 근접하게 존재한다. 예를 들어, 단일 빔은 블랭킹에 의해 멀티 빔 배열에서 선택될 수 있다. 샘플 평면의 좌표축, 예를 들어 x 및 y 축에서 미세 정렬(예: 미세 정렬 보정)이 결정될 수 있으므로, 단일 빔에 대한 정렬을 위한 미세 정렬에는 하나의 빔을 사용하는 것으로 충분할 수 있다. 그러나, 원하는 만큼 많은 빔과 피처를 사용할 수 있다. 미세 정렬 피처의 위치는 샘플과 함께 제공된 맵과 같은 샘플 레이아웃을 사용하여 결정될 수 있으며, 샘플에서 미세 정렬 피처의 상대적 위치(예: 노치 및/또는 전역 정렬에 사용되는 다른 피처와 같은 전역 정렬 피처에 대한 상대적 위치)를 결정한다.

미세 정렬을 위해 멀티 빔 배열에서 빔을 선택할 때, 멀티 빔의 시야각은 미세 정렬에 필요한 시야각의 하나 이상의 부분으로 선택될 수 있다. 하전 입자는 샘플 표면의 미세 정렬 피처의 위치에 대응하는 멀티 빔 배열(예: 그리드)의 일부에 대응하도록 선택될 수 있으며, 선택되지 않은 하전 입자 빔은 공백으로 처리될 수 있다. 따라서, 미세 정렬 피처가 서로 떨어져 있으면 멀티 빔 배열의 일부에 있는 빔만 샘플 표면을 스캔한다. 미세 정렬을 위한 하전 입자 빔의 이러한 선택은 전술된 전역 정렬과 유사한 방식으로 전자-광학적으로 선택될 수 있다.

멀티 빔의 시야에서 샘플 표면의 일부에 해당하는 데이터 세트를 얻기 위해 빔릿과 샘플 표면이 서로에 대해 스캔된다. 단계(S10)에서, 검출은 예를 들어 정렬 피처의 적어도 일부에 대해 멀티 빔을 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 멀티 빔은 정렬 피처를 포함하는 샘플 표면의 일부에 걸쳐 스캔된다. 정렬 피처에 대한 멀티 빔의 스캐닝은 시야 내에 있을 수 있다. 따라서, 결과 데이터 세트에는 샘플 표면의 토포그래피에 대한 추가 정보가 포함된다.

지지체는 이동식 스테이지(209)일 수 있다. 정렬 피처 상에서 멀티 빔을 스캐닝하는 것은 멀티 빔 경로에 대해 샘플을 이동시키기 위해 지지체를 이동함으로써 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 제어 시스템은 멀티 빔 배열의 빔릿이 정렬 피처를 스캔하도록 하전 입자 광학 시스템에 대해 샘플을 이동시키게끔 지지체를 제어하도록 구성될 수 있다.

정렬 피처 상에서 멀티 빔을 스캐닝하는 것은 멀티 빔이 정렬 피처 상에서 스캔되도록 멀티 빔을 정전기적으로 편향시키는 것을 포함할 수 있다.

하전 입자 멀티 빔의 경로를 기준으로 샘플을 이동시키는 스테이지 이동 또는 경로의 정전기적 편향을 사용하여 정렬 피처를 통해 멀티 빔을 스캔할 수 있고, 또는 스테이지 이동과 정전기 편향의 조합으로 스캔을 수행할 수 있다.

정렬 피처에 대한 멀티 빔 스캐닝은 빔릿 피치 이상의 거리에 걸쳐 이루어진다. 빔릿 피치는 샘플 표면의 멀티 빔 배열, 예를 들어 샘플 표면의 멀티 빔 배열의 시야 내에서 각 빔릿에 의해 만들어진 스폿의 피치로 정의될 수 있다. 샘플 표면에서 각 빔릿에는 유사한 크기와 형상의 피치 영역이 할당된다. 각각의 빔릿은 해당 피치 영역의 중심일 수 있는 피치 영역에서 유사한 기준 위치를 가질 수 있다. 기준 위치는 그리드 위치(grid position)로 지칭될 수 있다. 그리드 위치의 배열은 멀티 빔 배열의 기하학적 구조(예: 직선, 육각형 또는 마름모꼴)를 정의할 수 있다. 빔릿 피치는 인접한 빔릿의 피치 영역 내의 유사한 위치 사이 또는 인접한 피치 영역의 유사한 위치 사이의 최단 거리인 것으로 간주될 수 있다. 피치는 멀티 빔 배열의 기하학적 구조의 동일한 다른 축들 사이에서 다를 수 있다. 따라서, 빔릿 피치는 예를 들어 스캐닝 중에 인접한 빔릿이 샘플과 교차하는 지점 사이의 최단 거리이다.

정렬 피처 상으로 멀티 빔을 스캐닝할 때, 멀티 빔 배열은 샘플 표면 평면의 치수보다 크거나 같은 거리에 걸쳐 스캐닝될 수 있다. 실시예에서, 치수는 선택된 빔릿의 시야에 대응한다. 스캐닝은 멀티 빔의 빔릿에 할당된 시야보다 크거나 같은 거리에 걸쳐 이루어질 수 있다. 배열에서, 그러한 빔릿에 할당된 시야는 샘플에 대해 50 내지 500μm, 예를 들어 50 내지 300μm, 예를 들어 50 내지 100μm, 더 바람직하게는 60 내지 70μm의 범위에 있다. 따라서, 빔릿의 스캐닝 거리는 더 크며, 예를 들어 20 내지 550 μm, 20 내지 120 μm, 더욱 바람직하게는 50 내지 90 μm이다.

배열에서, 스캐닝은 두 개의 서로 다른 직교 스캔 방향의 조합일 수 있다. 일 방향으로, 빔릿은 정전기적으로 스캔될 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈 어레이와 연결되거나 통합된 샘플에 가까운 스캔 편향기를 사용하면, 정전기 스캔 편향은 1미크론 정도, 예를 들어 최대 5, 3 또는 1미크론이다. 정전기 스캔 방향과 직교하는 다른 방향에서 지지체는 빔릿 경로를 기준으로 스캔한다. 지지체와 빔릿의 상대적 스캐닝은 빔릿에 할당된 시야 이상의 거리에 걸쳐 이루어진다.

배열에서 스캔 편향기는 샘플에서 더 멀리 위치할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 배열에서는 스캔 편향이 더욱 커질 수 있다. 스캔 편향기가 샘플 표면에서 충분히 멀리 떨어져 있는 경우, 정전 스캔 범위는 해당 빔릿에 할당된 최대 시야를 초과하기에 충분할 수 있다.

샘플을 스캔하는 데 사용할 수 있는 스캔 방법의 예는 도 11의 개략도를 참조하여 도시되어 있다. 이 방법을 립-앤-스캔 이라고도 한다. 이러한 스캐닝 방법 및 배열은 2021년 5월 3일 출원된 EP 출원 21171877.0에 설명되어 있으며, 이는 립-앤-스캔이라고 하는 방법을 포함하는 스캐닝 방법으로서 본 명세서에 참조로 포함된다. 그리드 위치(702)는 하전 입자 평가 시스템에 의해 샘플(208)로 지향되는 멀티 빔의 예시적인 기하학적 구조를 묘사한다. 그리드 위치(702)는 멀티 빔에서의 빔릿의 위치를 나타낸다. 그리드 위치(702)의 피치는 멀티 빔의 빔릿 샘플 표면의 피치와 동일하다. 각각의 빔릿은 빔릿에 대응하는 피치 영역(704)에 걸쳐 서로 다른 방향(예를 들어 X 및 Y 방향)으로 정전기적으로 스캔된다. 2개의 예시적인 피치 영역(704)이 표시되어 있다. 주 스캔 영역은 704A로 표시되어 있다. 빔릿 피치 불균일성을 허용하기 위해 경계 영역(704B)이 추가로 제공될 수 있다.

X 방향을 따른 스캔 라인을 개략적으로 나타내기 위해 가장 왼쪽 예시적인 피치 영역(704)에 점선(703)이 도시되어 있다. 스캔 라인은 각 스캔 라인 사이에 Y 방향으로 계단을 두고 하나씩 순차적으로 처리될 수 있다. X와 Y에 대한 참조는 단순히 스캐닝이 서로에 대해 각도를 이루고 서로 직교할 수 있는 두 개의 서로 다른 방향에서 발생한다는 것을 보여주기 위한 것이다. 즉, 일 실시예에서, 도시된 바와 같은 스캔 라인은 두 개의 서로 다른 직교 스캔 방향의 조합이며, 예를 들어 정전기 스캔이 1미크론 정도이고 빔릿에 대한 샘플의 기계적 스캔이 빔릿에 할당된 시야보다 크거나 동일한 거리에 걸쳐 있는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 정전기 스캔은 빔릿에 대한 샘플의 기계적 스캔이다. 순차적인 스캔 라인은 서로를 따를 수 있으며, 즉 구불구불하게 이어지거나, 모든 스캔 라인이 피치 영역의 측면에서 시작될 수 있다. 스캐닝 프로세스는 각 빔릿이 모든 피치 영역(704)을 처리할 때까지 계속된다. 피치 영역(704)은 각각의 빔릿에 의해 병렬로 처리된다. 즉, 빔릿은 각각의 피치 영역(704)을 동시에 스캔한다.

빔릿이 피치 영역(704)의 처리를 완료하면 샘플이 다른 위치로 이동된다[상대적으로 긴 거리가 관련되어 있기 때문에 립(leap)으로 볼 수 있음]. 이후, 샘플의 새로운 위치에서 피치 영역(704)을 처리하기 위해 프로세스(예를 들어 스캐닝)가 반복된다. 립은 샘플 표면의 다른 부분이 멀티 빔의 풋프린트에 대응하도록 샘플을 이동시킬 수 있다.

새로운 위치는 넓은 연속 영역을 스캔하기 위해 샘플의 이전 위치에서 스캔한 영역에 인접한 샘플의 영역 또는 부분을 스캔하게 하는 것과 같은 것일 수 있다(즉, 영역이 인접할 수 있음). 샘플 표면의 이러한 연속 영역을 스캔 영역이라고 할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 새로운 위치는 샘플의 이전 위치에서 스캔된 영역과 분리된 샘플 상의 영역의 스캐닝을 유발하는 위치일 수 있다. 두 영역은 서로 이격되어 있을 수 있다. 이러한 이격된 영역을 처리하는 것은 이격된 샘플 표면 부분에 적어도 두 개가 있을 수 있는 다중 정렬 피처와 정렬할 때 전역 정렬 중에 사용될 수 있다.

각각의 새로운 위치에서, 각 피치 영역의 스캔(예: X에서 빔릿을 스캔하고 Y에서 빔릿을 스텝핑)은 멀티 빔의 빔릿 피치와 실질적으로 동일한 거리에 걸쳐 빔릿을 정전기적으로 편향시키는 작업(예: X에서 스캔하고 Y에서 스텝핑)을 수반한다.

멀티 빔 배열의 빔릿은 적어도 2개 축의 그리드로 배열된다는 점에 유의해야 한다. 처리를 위해 검출 신호 등을 선택할 때, 해당 선택된 검출기 요소와 빔릿은 그리드에 패턴을 형성할 수 있다. 선택된 빔릿은 하나 이상의 축에서 동일한 간격으로 이격되어 있을 수 있다.

하전 입자 평가 시스템은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 단일 소스(201)를 포함할 수도 있고, 샘플을 향해 투영하기 위한 하전 입자를 생성하기 위한 복수의 소스를 포함할 수도 있다. 각 소스는 단일 빔릿에 대응하거나 도 2, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 서브 빔(211-213)과 같은 복수의 빔릿에 대응할 수 있다. 각 소스는 도 2 내지 도 5의 전자 빔 툴(40)과 같은 단일 하전 입자 컬럼에 대응할 수도 있고, 복수의 하전 입자 컬럼에 대응할 수도 있다.

하전 입자 평가 시스템이 복수의 소스를 포함하는 경우, 각 소스는 하전 입자 빔을 방출한다. 빔릿의 멀티 빔은 소스에 의해 방출된 각각의 하전 입자 빔으로부터 생성된다. 복수의 소스와 연관된 멀티 빔의 집합을 멀티-멀티 빔이라 칭할 수 있다. 따라서, 하전 입자 평가 시스템의 작동 방법은 복수의 소스로부터 하전 입자 빔을 방출하고, 각각의 소스로부터 각각의 빔으로부터 예를 들어 샘플을 향한 멀티 빔 경로를 따라 각각의 멀티 빔의 빔릿을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 전역 정렬 방법은 하전 입자 평가 시스템의 작동 방법을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 하전 입자 평가 시스템은 적어도 제1 및 제2 하전 입자-광학 컬럼(또는 제1 및 제2 컬럼)을 포함한다. 제1 및 제2 컬럼은 예를 들어 제1 구성요소 멀티 빔 및 제2 구성요소 멀티 빔으로서 멀티 빔 배열의 적어도 제1 부분 및 제2 부분에 대응한다. 제1 및 제2 컬럼은 각각의 제1 및 제2 구성요소 멀티 빔에 대한 각각의 제1 및 제2 멀티 빔 경로를 가질 수 있다. 제1 멀티 빔 경로는 제2 멀티 빔 경로에 대해 캘리브레이션될 수 있다. 이러한 구성에서, 하전 입자 광학 시스템은 멀티 빔 시스템의 제1 부분과 제2 부분을 포함할 수 있다. 하전 입자 광학 시스템의 제1 부분은 제1 하전 입자 광학 컬럼에 대응할 수 있고, 하전 입자 광학 시스템의 제2 부분은 제2 하전 입자 광학 시스템에 대응할 수 있다. 멀티 빔 배열의 제1 및 제2 부분은 예를 들어 샘플을 향해 지향되는 경우에 대응하는 제1 및 제2 하전 입자 광학 컬럼에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. (샘플에서 멀티 빔 배열의 제1 및 제2 부분의 위치 지정은 스테이지를 제어하여 제어될 수 있음). 멀티 빔 배열의 제1 부분 및 제2 부분은 예시적이며, 멀티 빔 배열은 예를 들어 9, 100, 400 등과 같은 임의의 크기 또는 모양의 직선 배열 또는 예를 들어 36, 361, 2166 등과 같은 임의의 크기 또는 모양의 육각형 배열에서 임의의 크기 또는 모양의 원하는 만큼의 구성요소, 즉 하전 입자 광학 시스템 또는 기둥을 포함할 수 있다. 예를 들어, 멀티 빔 배열은 3개의 부분, 즉 3개의 하전 입자 광학 시스템 또는 컬럼을 포함할 수 있다. 각 부품에 대한 정렬 피처가 있을 수도 있고 부품을 선택할 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 부분 각각은 대응하는 정렬 피처, 예를 들어 제1 및 제2 정렬 피처를 갖는다.

선택적으로, 멀티-멀티 빔의 지향에서, 제1 컬럼은 멀티 빔 배열의 제1 부분을 제1 구성요소 멀티 빔으로서 제1 정렬 피처를 향해 투영하고, 제2 컬럼은 멀티 빔 배열의 제2 부분을 제2 구성요소 멀티 빔으로서 제2 정렬 피처를 향해 투영한다. 제1 및 제2 구성요소 멀티 빔은 제1 정렬 피처 및 제2 정렬 피처를 향해 동시에 각각 투영될 수 있다.

제어 시스템은 제1 정렬 피처를 둘러싸는 시야에서 정렬 피처를 향해 제1 구성요소 멀티 빔을 지향시키게끔 제1 컬럼을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 제2 정렬 피처를 둘러싸는 시야에서 제2 정렬 피처를 향해 제2 구성요소 멀티 빔을 지향시키게끔 제2 컬럼을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은 각각의 제1 및 제2 구성요소 멀티 빔을 샘플을 향해 동시에 투영하게끔 제1 및 제2 컬럼을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 제1 및 제2 정렬 피처에 대한 두 개의 데이터 세트가 동시에 얻어질 수 있다. 이 두 데이터 세트의 동시 획득은 제1 및 제2 정렬 피처가 하나의 멀티 빔 배열의 시야에서 얻기에는 너무 멀리 떨어져 있는 샘플 표면의 일부에 있는 경우(예: 다중 하전 입자 컬럼 평가 툴의 일부인 경우) 바람직할 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 복수의 정렬 피처를 동시에 얻을 수 있다. 데이터 세트는 샘플의 전역 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 여러 정렬 피처를 동시에 스캔하는 기능은 정렬 속도를 증가시켜 샘플의 전역 정렬 과정에서 샘플 스루풋을 증가시킬 수 있다. 이는 적시에 비용 효율적인 샘플 검사를 제공하는 데 유리할 수 있다.

전역 정렬 방법에서, 도 8의 단계 S10 내지 S40는 제2 정렬 피처에서 수행될 수 있다. 제2 정렬 피처는 정렬 마크 또는 샘플 표면 일부의 형상 등의 기하학적 특성과 같은 전술된 샘플의 테두리 또는 주 표면 피처일 수 있다. 제2 정렬 피처는 제1 정렬 피처와 샘플 상 다른 위치에 배치된다.

멀티 빔 배열을 지향시키는 것은 제2 정렬 피처를 향해 제2 구성요소 멀티 빔을 지향시키는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 멀티 빔 배열의 지향은 제1 구성요소 멀티 빔을 제2 정렬 피처 쪽으로 지향시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 제어에는 제1 및/또는 제2 컬럼에 대해 샘플을 위치시키도록 스테이지를 제어하는 것이 포함될 수 있다. 제어 시스템은 제2 정렬 피처를 둘러싸는 시야에서 제2 정렬 피처를 향해 멀티 빔 배열을 지향시키게끔 제1 컬럼을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소 멀티 빔은 제1 구성요소 멀티 빔의 시야가 제2 정렬 피처를 둘러싸게끔 이동하도록 제어된다.

신호 입자의 검출에 기반하여 제2 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트가 생성될 수 있다. 처리 시스템은 신호 입자의 검출에 기반하여 제2 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하도록 구성될 수 있다. 처리 시스템은 제2 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트 및/또는 제1 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트로부터 각각의 멀티 빔 구성요소의 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하도록 더 구성될 수 있다. 따라서, 각각의 멀티 빔 구성요소의 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬은 제1 정렬 피처 및/또는 제2 피처에 대해 수집된 데이터 세트에 기반하여 결정될 수 있다. 제1 및 제2 컬럼, 그리고 제1 멀티 빔 경로와 제2 멀티 빔 경로가 서로에 대해 캘리브레이션되므로, 전역 정렬이 결정될 수 있다.

입자 트랩을 포함하거나 사용하는 실시예와 관련하여, 상부와 하부, 상류와 하류, 위와 아래 등에 대한 언급들은 샘플(208)에 부딪히는 전자 빔 또는 멀티-빔의 빔-상류 및 빔-하류 방향들(통상적으로 항상 수직인 것은 아님)에 평행한 방향들을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 빔 상류 및 빔 하류에 대한 언급들은 현재 중력장과 무관하게 빔 경로에 관한 방향들을 지칭하기 위한 것이다.

본 명세서에 설명된 실시예들은 일련의 어퍼처 어레이들, 또는 빔 또는 멀티 빔 경로를 따라 어레이들로 배치된 전자-광학 요소들의 형태를 취할 수 있다. 이러한 전자-광학 요소들은 정전기적일 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 빔 제한 어퍼처 어레이로부터 샘플 이전의 서브 빔 경로에서의 마지막 전자-광학 요소에 이르는 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 MEMS(microelectromechanical system)으로서 (즉, MEMS 제조 기술들을 사용하여) 제조된다. 전자 광학 요소는 자기 요소와 정전 요소를 가질 수 있다. 예를 들어, 복합 어레이 렌즈는 자기 렌즈 내의 상부 및 하부 폴 플레이트로 멀티 빔 경로를 둘러싸고 멀티 빔 경로를 따라 배열된 매크로 자기 렌즈를 특징으로 할 수 있다. 폴 플레이트에는 멀티 빔의 빔릿 경로를 위한 어퍼처 어레이가 있을 수 있다. 전극은 복합 렌즈 어레이의 전자기장을 제어하고 최적화하기 위해 폴 플레이트 위, 아래 또는 폴 플레이트 사이에 존재할 수 있다.

서로에 대해 서로 다른 전위로 설정될 수 있는 전극 또는 다른 요소가 제공되는 경우, 그러한 전극/요소는 서로 전기적으로 절연될 것이라는 것이 이해될 것다. 전극/요소가 서로 기계적으로 연결되어 있는 경우 전기 절연 커넥터가 제공될 수 있다. 예를 들어, 전극/요소가 예를 들어 대물 렌즈 어레이 또는 제어 렌즈 어레이를 형성하기 위해 어퍼처 어레이를 각각 정의하는 일련의 전도성 플레이트로서 제공되는 경우, 전기 절연 플레이트가 전도성 플레이트 사이에 제공될 수 있다. 절연 플레이트는 전도성 플레이트에 연결되어 절연 커넥터 역할을 할 수 있다. 전도성 플레이트는 절연 플레이트에 의해 서브 빔 경로를 따라 서로 분리될 수 있다.

소정의 방식으로 하전 입자 빔을 조작하기 위해 제어가능한 구성요소들 또는 요소들의 구성요소 또는 시스템에 대한 언급은, 설명된 방식으로 하전 입자 빔을 조작하기 위해 구성요소를 제어하는 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛을 구성하는 것을 포함하며, 선택적으로 이 방식으로 하전 입자 빔을 조작하기 위해 구성요소를 제어하는 다른 제어기들 또는 디바이스들(예를 들어, 전압 공급기)을 사용하는 것도 포함한다. 예를 들어, 전압 공급 장치는 제어기 또는 제어 시스템 또는 제어 유닛의 제어 하에 제어 렌즈 어레이(250) 및 대물 렌즈 어레이(241)의 전극과 같은 구성 요소에 전위를 인가하기 위해 하나 이상의 구성 요소에 전기적으로 연결될 수 있다. 스테이지와 같은 작동가능한 구성요소가 구성요소의 작동을 제어하기 위해 1 이상의 제어기, 제어 시스템 또는 제어 유닛을 사용하여 작동하고, 이에 따라 빔 경로와 같은 또 다른 구성요소에 대해 이동하도록 제어가능할 수 있다.

"서브 빔" 및 "빔릿"이라는 용어들은 본 명세서에서 교환가능하게 사용되며, 둘 다 모(parent) 방사선 빔을 나누거나 분할함으로써 모 방사선 빔으로부터 파생되는 여하한의 방사선 빔을 포함하는 것으로 이해된다. "조작기"라는 용어는 렌즈 또는 편향기와 같이 서브 빔 또는 빔릿의 경로에 영향을 미치는 여하한의 요소를 포괄하는 데 사용된다. 빔 경로 또는 서브 빔 경로를 따라 정렬되는 요소들에 대한 언급은 각 요소들이 빔 경로 또는 서브 빔 경로를 따라 위치됨을 의미하는 것으로 이해된다. 광학기에 대한 언급은 전자-광학기를 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 실시예는 다음의 번호가 매겨진 조항에 설명되어 있다:

1 항: 샘플을 지지하기 위한 지지체를 포함하는 하전 입자 평가 시스템에서 샘플을 정렬하는 방법으로서, 상기 평가 시스템은 멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 멀티 빔 - 상기 멀티 빔은 빔릿의 배열을 포함함 - 의 하전 입자를 투영하도록 구성되고, 상기 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 반응하여 상기 샘플로부터 방출되는 신호 입자를 검출하도록 구성되며, 상기 방법은: 상기 하전 입자의 상기 멀티 빔의 시야(field of view)가 정렬 피처(alignment feature)를 포함하도록 상기 멀티 빔 경로를 따라 상기 샘플의 상기 정렬 피처를 향해 상기 하전 입자의 상기 멀티 빔을 지향시키는 단계; 상기 샘플로부터 방출된 상기 신호 입자를 검출하는 단계; 상기 신호 입자의 검출에 기반하여 상기 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하는 단계; 및 상기 데이터 세트를 사용하여 상기 멀티 빔 경로에 대한 상기 샘플의 전역 정렬을 결정하는 단계 - 데이터 세트는 바람직하게는 예를 들어 렌더링 가능한 2차원 이미지와 같은 이미지로 표현됨 - 를 포함하는, 방법.

2 항: 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 빔릿은 상기 정렬 피처를 향해 동시에 지향되는, 방법.

3 항: 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 멀티 빔 배열의 선택된 빔릿의 결합된 시야는 정렬 피처를 포함하는, 방법.

4 항: 제 3 항에 있어서, 상기 선택은 적어도 50 내지 100개의 빔릿, 바람직하게는 적어도 60개의 빔릿을 포함하는, 방법.

5 항: 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 멀티 빔을 지향시키는 단계는, 상기 멀티 빔 배열로부터 상기 선택된 빔릿 - 서로 인접한 상기 선택된 빔릿은 상기 멀티 빔 배열의 일부를 획정하거나, 상기 멀티 빔 배열 전체에 걸쳐 배치되는 상기 선택된 빔릿은 바람직하게는 상기 멀티 빔 배열에서 규칙적인 패턴으로 배치됨 - 을 선택하는 것을 포함하는, 방법.

6 항: 제 5 항에 있어서, 상기 선택은 선택된 빔릿에 포함되지 않은 멀티 빔 배열의 빔릿을 블랭킹(blanking)하는 것을 포함하거나, 상기 멀티 빔 배열은 상기 선택된 빔릿 및 선택되지 않은 빔릿을 포함하고, 상기 선택은 상기 선택되지 않은 빔릿을 블랭킹하는 것을 포함하는, 방법.

7 항: 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 위의 하전 입자 멀티 빔의 시야는 3mm 이상인, 방법.

8 항: 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티 빔을 지향시키는 단계는 상기 정렬 피처에 걸쳐 상기 하전 입자의 멀티 빔을 스캐닝하는 것을 포함하는, 방법.

9 항: 제 8 항에 있어서, 정렬 피처 상으로 멀티 빔을 스캐닝하는 것은, 지지체를 이동시켜 멀티 빔 경로에 대해 샘플을 이동시키는 것 및/또는 하전 입자의 멀티 빔이 정렬 피처 상을 스캐닝하도록 멀티 빔을 정전기적으로 편향시키는 것을 포함하는, 방법.

10 항: 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 정렬 피처에 걸쳐 상기 하전 입자의 멀티 빔을 스캐닝하는 것은 상기 빔릿의 피치 이상의 거리에 걸쳐 수행되는, 방법.

11 항: 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정렬 피처 상에 대한 하전 입자의 멀티 빔 스캐닝은 빔 배열의 일부 및/또는 멀티 빔의 빔릿에 할당된 시야의 샘플 표면의 평면상의 치수 이상의 거리에 걸쳐 이루어지며, 상기 거리는 바람직하게는 50 내지 200 마이크로미터, 예를 들어 50 내지 100 마이크로미터, 더 바람직하게는 60 내지 70 마이크로미터의 범위 내에 있는, 방법.

12 항: 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정렬 피처에 걸쳐 상기 하전 입자의 멀티 빔을 스캐닝하는 것은 상기 시야 내에서 수행되는, 방법.

13 항: 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플의 정렬 피처를 향해 멀티 빔 경로를 따라 하전 입자의 멀티 빔을 지향시키는 단계는, 정렬 피처가 하전 입자의 멀티 빔 경로에 있도록 지지체의 이동 및/또는 위치 지정을 제어하는 것을 포함하는, 방법.

14 항: 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 평가 시스템은 복수의 소스를 포함하고, 상기 방법은 복수의 소스로부터 하전 입자 빔을 방출하는 단계 및 복수의 소스의 하전 입자 빔으로부터 멀티 빔 경로를 따라 빔릿의 멀티 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.

15 항: 제 14 항에 있어서, 복수의 소스는 하전 입자 컬럼을 포함하고, 바람직하게는 하전 입자 평가 시스템은 멀티 빔 배열의 적어도 제1 및 제2 부분에 대응하는 적어도 제1 및 제2 전자-광학 컬럼을 포함하는, 방법.

16 항: 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 멀티 빔 배열은 적어도 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 멀티 빔의 지향에 있어서, 제1 부분과 제2 부분은 독립적으로 지향되는, 방법.

17 항: 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 멀티 빔을 지향시키는 단계는, 멀티 빔의 시야 내의 추가적인 정렬 피처를 향해 멀티 빔을 지향시키는 것; 신호 입자 검출을 기반으로 추가적인 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하는 것; 및 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하는 것을 포함하며, 추가적인 정렬 피처는 상기 정렬 피처와 샘플 상 상이한 위치에 있으며, 바람직하게는 데이터 세트는 2차원 이미지와 같은 이미지로 표현 가능하고, 예를 들어 렌더링 가능한, 방법.

18 항: 제 17 항에 있어서, 멀티-멀티 빔 또는 멀티 빔 배열의 지향에 있어서, 멀티 빔 배열의 제1 부분은 하전 입자를 정렬 피처를 향해 투영하고, 멀티 빔 배열의 제2 부분은 하전 입자를 추가적인 정렬 피처를 향해 투영하는, 방법.

19 항: 제 18 항에 있어서, 멀티 빔 배열의 제1 및 제2 부분은 정렬 피처 및 추가적인 정렬 피처를 향해 동시에 하전 입자를 투영하는, 방법.

20 항: 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 검출을 위해 검출기 어레이의 검출기 요소를 선택하는 것을 포함하는, 방법.

21 항: 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생성하는 단계는 데이터 세트를 생성하기 위해 상기 검출하는 단계로부터 검출기 신호를 선택하는 것을 포함하는, 방법.

22 항: 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 검출기 어레이의 선택된 검출기 요소의 검출에 대응하는 상기 데이터 세트로부터 데이터를 선택하는 것을 포함하는, 방법.

23 항: 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 신호의 강도에 기초하여 상기 멀티 빔의 시야 내 상기 샘플 표면의 토포그래피(topography)를 결정하는 것을 포함하는, 방법.

24 항: 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 정렬 피처는 샘플의 테두리 상에 또는 테두리 내에 획정된 피처를 포함하는, 방법.

25 항: 제 24 항에 있어서, 정렬 피처는 샘플 테두리의 노치를 포함하는, 방법.

26 항: 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 정렬 피처는 샘플의 주 표면의 피처를 포함하는, 방법.

27 항: 제 26 항에 있어서, 정렬 피처는 정렬 마크를 포함하는, 방법.

28 항: 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 정렬 피처는 샘플의 시야보다 작은 치수를 갖는, 방법.

29 항: 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬 위치는 100nm 이내로 결정되는, 방법.

30 항: 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 빔릿의 배열과 관련하여 샘플의 미세 정렬을 결정하는 단계, 예를 들어 적어도 광학 시스템을 제어하여, 예를 들어 전역 정렬을 사용하여 미세 정렬을 결정하는 단계는; 바람직하게는, 하전 입자의 멀티 빔의 시야가 미세 정렬 피처를 포함하도록 멀티 빔 경로를 따라 샘플의 미세 정렬 피처를 향해 빔릿의 배열을 지향시키는 것; 바람직하게는, 상기 샘플로부터 방출된 상기 신호 입자를 검출하는 것; 바람직하게는, 전역 정렬에 따라 달라지는 멀티 빔 경로에 대해 샘플의 미세 정렬을 결정하기 위해 신호 입자의 검출에 기초하여 정렬 피처를 나타내는 미세 정렬 데이터 세트를 생성하는 것을 포함하는, 방법.

31 항: 정렬 피처를 포함하는 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 평가 시스템으로서, 상기 멀티 빔은 멀티 빔 경로를 따라 지향되는 빔릿의 배열을 포함하고, 상기 시스템은: 샘플을 지지하기 위한 지지체; 및 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하기 위한 광학 시스템을 포함하고, 상기 광학 시스템은: 빔릿의 배열에서 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 지향시키도록 구성된 대물 렌즈 어레이 및 대물 렌즈 어레이와 연결되고 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 반응하여 샘플로부터 방출되는 신호 입자를 검출하도록 구성된 검출기 어레이; 정렬 피처를 포함하는 시야에서 정렬 피처를 향해 하전 입자의 멀티 빔을 지향시키도록 광학 시스템을 제어하게끔 구성된 제어 시스템; 및 신호 입자의 검출에 기반하여 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하고 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트로부터 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하도록 구성된 처리 시스템을 포함하며, 바람직하게는 제어 시스템은 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 미세 정렬을 위해 전역 정렬을 사용하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

32 항: 제 31 항에 있어서, 데이터 세트는 정렬 피처의 이미지이고, 바람직하게는 이미지는 2차원 이미지인, 하전 입자 평가 시스템.

33 항: 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서, 광학 시스템은 하나 이상의 광학 컬럼을 포함하고, 각각의 컬럼은 멀티 빔 배열의 하나 이상의 빔릿, 선택적으로 멀티 빔 배열의 모든 빔릿을 포함할 수 있는, 하전 입자 평가 시스템.

34 항: 제 31 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 소스를 더 포함하며, 각 소스는 하나 이상의 빔릿 및 하나 이상의 컬럼에 대응하는, 하전 입자 평가 시스템.

35 항: 제 31 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 시스템은 멀티 빔의 복수의 빔릿이 정렬 피처를 향해 동시에 지향되도록 광학 시스템을 제어하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

36 항: 제 31 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티 빔 배열의 선택된 빔릿의 결합된 시야는 정렬 피처를 포함하는, 방법.

37 항: 제 36 항에 있어서, 상기 선택은 적어도 50 내지 100개의 빔릿, 바람직하게는 적어도 60개의 빔릿을 포함하는, 방법.

38 항: 제 31 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 시스템은 멀티 빔의 빔 배열로부터 빔릿을 선택하여 정렬 피처를 향해 지향시키게끔 광학 시스템을 제어하도록 구성되고, 서로 인접한 선택된 빔릿은 빔 배열의 일부를 정의하거나 선택된 빔릿은 바람직하게는 멀티 빔 배열에서 규칙적인 패턴으로 멀티 빔 배열 전체에 배치되는, 하전 입자 평가 시스템.

39 항: 제 38 항에 있어서, 광학 시스템은 선택된 빔릿에 포함되지 않은 멀티 빔 배열의 빔릿을 블랭킹하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

40 항: 제 31 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 위의 하전 입자 멀티 빔의 시야는 3mm 이상인, 방법.

41 항: 제 31 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 시스템은 하전 입자의 멀티 빔이 정렬 피처를 스캔하게끔 광학 시스템 및/또는 지지체의 이동을 제어하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

42 항: 제 41 항에 있어서, 제어 시스템은 광학 시스템에 대해 샘플을 이동시키고/이동시키거나 멀티 빔이 정렬 피처 상으로 스캔되도록 멀티 빔 배열에 정전 편향을 가하게끔 지지체를 제어하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

43 항: 제 41 항 또는 제 42 항에 있어서, 제어 시스템은 하전 입자의 멀티 빔이 빔릿 피치 이상인 거리에 대해 정렬 피처 상으로 스캔하게끔 광학 시스템 및/또는 지지체를 제어하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

44 항: 제 41 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 시스템은 광학 시스템 및/또는 지지체를 제어하여 정렬 피처 상에 대한 하전 입자의 멀티 빔 스캐닝이 빔 배열의 일부 및/또는 멀티 빔의 빔릿에 할당된 시야의 샘플 표면의 평면상의 치수 이상의 거리에 걸쳐 이루어지도록 하고, 상기 거리는 바람직하게는 50 내지 200 마이크로미터, 예를 들어 50 내지 100 마이크로미터, 더 바람직하게는 60 내지 70 마이크로미터의 범위 내에 있는, 하전 입자 평가 시스템.

45 항: 제 41 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 시스템은 하전 입자의 멀티 빔이 시야 내에 있는 정렬 피처 상으로 스캔되게끔 광학 시스템 및/또는 지지체를 제어하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

46 항: 제 31 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 시스템은 하전 입자의 멀티 빔이 추가적인 정렬 피처를 포함하는 시야의 추가적인 정렬 피처를 향해 지향되게끔 광학 시스템을 제어하도록 구성되고, 추가적인 정렬 피처는 정렬 피처와 샘플 상 다른 위치에 배열되며, 처리 시스템은 신호 입자의 검출을 기반으로 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하고 추가적인 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트에서 멀티 빔 경로에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하도록 구성되고, 데이터 세트는 바람직하게는 예를 들어 렌더링 가능한 2차원 이미지와 같은 이미지로 표현되는, 하전 입자 평가 시스템.

47 항: 제 31 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 멀티 빔 배열의 제1 부분에 대응하는 제1 부분 및 상기 멀티 빔 배열의 제2 부분에 대응하는 제2 부분을 포함하고, 상기 제어 시스템은, 상기 정렬 피처를 포함하는 시야에서 상기 정렬 피처를 향해 하전 입자의 멀티 빔을 지향시키도록 상기 제1 부분을 제어하며, 상기 추가적인 정렬 피처를 포함하는 시야에서 상기 추가적인 정렬 피처를 향해 상기 하전 입자의 멀티 빔을 지향시키도록 상기 제2 부분을 제어하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

48 항: 제 47 항에 있어서, 제어 시스템은 하전 입자의 멀티 빔을 정렬 피처 및 추가적인 정렬 피처를 향해 동시에 투영하게끔 멀티 빔 배열의 제1 및 제2 부분을 제어하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

49 항: 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서, 광학 시스템의 제1 부분은 제1 전자-광학 컬럼에 대응하고 시스템의 제2 부분은 제2 광학 시스템에 대응하는, 하전 입자 평가 시스템.

50 항: 제 31 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 시스템은 하전 입자 빔 경로에 대해 샘플의 전역 정렬 위치를 100nm 이내로 결정하도록 구성되는, 하전 입자 평가 시스템.

51 항: 정렬 피처를 포함하는 샘플을 향해 하전 입자의 멀티 빔을 투영하도록 구성된 하전 입자 평가 시스템으로서, 상기 멀티 빔은 멀티 빔 경로를 따라 지향되는 빔릿의 배열을 포함하고, 상기 시스템은: 샘플을 지지하는 지지체 및 샘플을 향해 멀티 빔의 하전 입자를 투영하기 위한 광학 시스템을 포함하며, 상기 광학 시스템은: 빔릿의 배열에서 하전 입자의 멀티 빔을 샘플을 향해 지향시키도록 구성된 대물 렌즈 어레이 및 대물 렌즈 어레이와 연결되고 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 반응하여 샘플로부터 방출되는 신호 입자를 검출하도록 구성된 검출기 어레이를 포함하고, 상기 하전 입자 평가 시스템은, 정렬 피처를 포함하는 시야에서 하전 입자의 멀티 빔을 정렬 피처를 향해 지향시키게끔 광학 시스템을 제어하도록 구성되고, 신호 입자의 검출에 기반하여 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하고 데이터 세트로부터 정렬 피처의 이미지에 기반하여 적어도 하나의 전자-광학 컬럼에 대한 샘플의 전역 정렬을 결정하며, 데이터 세트는 바람직하게는 예를 들어 렌더링 가능한 2차원 이미지와 같은 이미지로 표현되고, 바람직하게는 제어 시스템은 적어도 광학 시스템을 제어하여 전역 정렬에 따라 달라지는 멀티 빔 경로에 대해 샘플의 미세 정렬을 결정하도록 구성되는, 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 항목들에 의해 표시되는 것으로 의도된다.

위의 설명은 예시를 위한 것이지 제한하려는 것이 아니다. 따라서 당업자에게는 아래에 기재된 청구범위를 벗어나지 않고 설명된 바와 같이 수정이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (15)

1. 샘플을 지지하기 위한 지지체를 포함하는 하전 입자 평가 시스템에서 샘플을 정렬하는 방법으로서, 상기 평가 시스템은 멀티 빔 경로를 따라 샘플을 향해 멀티 빔 - 상기 멀티 빔은 빔릿의 배열을 포함함 - 의 하전 입자를 투영하도록 구성되고, 상기 멀티 빔의 대응하는 빔릿에 반응하여 상기 샘플로부터 방출되는 신호 입자를 검출하도록 구성되며, 상기 방법은:
   상기 하전 입자의 상기 멀티 빔의 시야(field of view)가 정렬 피처(alignment feature)를 포함하도록 상기 멀티 빔 경로를 따라 상기 샘플의 상기 정렬 피처를 향해 상기 하전 입자의 상기 멀티 빔을 지향시키는 단계;
   상기 샘플로부터 방출된 상기 신호 입자를 검출하는 단계;
   상기 신호 입자의 검출에 기반하여 상기 정렬 피처를 나타내는 데이터 세트를 생성하는 단계; 및
   상기 데이터 세트를 사용하여 상기 멀티 빔 경로에 대한 상기 샘플의 전역 정렬을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔릿은 상기 정렬 피처를 향해 동시에 지향되는, 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 멀티 빔 배열의 선택된 빔릿의 결합된 시야는 상기 정렬 피처를 포함하고, 바람직하게는 상기 선택된 빔릿은 적어도 50개 내지 100개의 빔릿을 포함하는, 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 멀티 빔을 지향시키는 단계는, 상기 멀티 빔 배열로부터 상기 선택된 빔릿 - 서로 인접한 상기 선택된 빔릿은 상기 멀티 빔 배열의 일부를 획정하거나, 상기 선택된 빔릿은 바람직하게는 상기 멀티 빔 배열에서 규칙적인 패턴으로 상기 멀티 빔 배열 전체에 걸쳐 배치됨 - 을 선택하는 것을 포함하는, 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 멀티 빔 배열은 상기 선택된 빔릿 및 선택되지 않은 빔릿을 포함하고, 상기 선택은 상기 선택되지 않은 빔릿을 블랭킹(blanking)하는 것을 포함하는, 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 멀티 빔을 지향시키는 단계는 상기 정렬 피처에 걸쳐 상기 하전 입자의 멀티 빔을 스캐닝하는 것을 포함하는, 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 정렬 피처에 걸쳐 상기 하전 입자의 멀티 빔을 스캐닝하는 것은 상기 빔릿의 피치 이상의 거리에 걸쳐 수행되는, 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 정렬 피처에 걸쳐 상기 하전 입자의 멀티 빔을 스캐닝하는 것은, 빔 배열의 일부 및/또는 상기 멀티 빔의 빔릿에 할당된 시야의 샘플 표면 평면의 치수 이상의 거리에 걸쳐 수행되는, 방법.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 정렬 피처에 걸쳐 상기 하전 입자의 멀티 빔을 스캐닝하는 것은 상기 시야 내에서 수행되는, 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는 검출을 위해 검출기 어레이의 검출기 요소를 선택하는 것을 포함하는, 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 상기 데이터 세트를 생성하기 위해 상기 검출하는 단계로부터 검출기 신호를 선택하는 것을 포함하는, 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 검출기 어레이의 선택된 검출기 요소의 검출에 대응하는 상기 데이터 세트로부터 데이터를 선택하는 것을 포함하는, 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 신호의 강도에 기반하여 상기 멀티 빔의 시야 내 상기 샘플 표면의 토포그래피(topography)를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬 피처는 상기 샘플의 테두리 상에 또는 테두리 내에 획정된 피처 및/또는 상기 샘플의 주 표면의 피처를 포함하는, 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전역 정렬을 사용하여 상기 멀티 빔에 대한 상기 샘플의 미세 정렬을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.