KR100530656B1 - 기판 테스트 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 테스트 방법 및 장치에 관련된 것으로, 입자 비임이 기판상에 지향되고, 방출된 2차 입자는 검출기에 의해 검출된후 평가된다. 본 발명에 따르면 검출기의 위치에 따른 기판상의 방출된 2차 입자의 위치가 테스트동안 고려된다.

Description

기판 테스트 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TESTING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 테스트하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 입자 비임이 기판상에 지향되고 방출된 2차 입자가 검출기에 의해 검출되고 평가되는 기판 테스트 방법 및 장치에 관한 것이다.
피검될 기판(substrate to be test)은, 예를들어 중간 제조단계에서 검사되어야 하는 경우가 있는 복수의 마이크로 전자 또는 마이크로 기계 소자를 가진다. 이들 소자는 칼라 필터와 조립 이전의 박막 트랜지스터 또는 유리판상의 액정 표시 매트릭스와 같은 다른 활성 소자, IC를 설치하기 전의 멀티칩 모듈 기판의 연결 네트워크, 절단 및 본딩전의 웨이퍼상의 집적회로 트랜지스터, 반대전극과의 조립 및 진공 이전의 FED 디스플레이용 이미터 어레이의 연결부 및 전자 이미터, 특정 지지 기판상의 임의 유형의 센서를 포함한다.
이 소자들은 마스킹, 에칭, 증착을 포함하는 복수의 공정 단계로 제조되는 것이 일반적이다. 이 경우에 소립자, 잘못된 조정, 결함있는 공정 장비등으로 인하여 결함이 발생한다. 이러한 결함은 기판상의 각 소자의 성질을 파괴시킬 수 있다. 따라서, 추가 공정 이전에 각 소자의 기능을 테스트하고 해당 기판을 폐기하거나 수리하며, 또한 공정의 결점을 식별해서 제거하는 것이 바람직하다.
이러한 소자 테스트는 그 크기의 소형성 때문에 특정 요건의 장치 및 방법을 필요로 한다. 전기량 측정을 위한 기계적 접촉은 측정 포인트의 크기 때문에 갈수록 어려워지며 매우 높은 정밀도를 필요로 한다. 또한, 많은 경우에 접촉표면에 대한 관련된 손상 때문에 기계적 접촉이 허용되지 않는다. 유사한 제한이, 테스트 장치를 기계적으로 작동시켜 기계적 양과 같은 다른 양을 측정하는데에도 적용된다. 그러므로, 예를들어 전자 또는 이온 비임에 의한 무접촉 기능 테스트를 허용하는 장치 및 방법이 개발되었다. 따라서 집적회로의 불량 분석을 위한 전자비임 측정장치 및 방법이 알려져 있다.
공지된 장치에 있어서, 피검될 기판은 입자 비임의 편향에 의해 스캐닝된다. 그러나, 입자 비임의 편향 때문에 수제곱 센티미터의 기판만이 적용된다. 최근의 멀티칩 모듈 기판은 20×20㎝를 초과하는 크기를 가질 수 있다.
그러므로, 입자 비임을 써서 큰 표면적을 가진 기판을 테스트 할 수 있도록 하기 위해, 그 위에 기판이 마련되고 전자비임에 대해 수직인 평면으로 이동할 수 있는 이동 가능 테이블이 제공되었다. 이러한 방식에서는, 기판의 스캐닝 가능 영역이 충분한 크기로 확장될 수 있다. 그러나, 테이블의 이동은 입자 비임의 편향에 의한 기판의 스캐닝보다도 훨씬 더 많은 시간이 걸리는 단점이 있다. 그러므로 입자 비임의 편향에 의해 기판상의 스캐닝 및 평가될 영역을 확장시킬려고 하는 시도가 있었다.
그러나, 스캐닝 영역을 확장하면, 보다 큰 편향 각도에서 조차 아주 작은 직경에 입자 비임이 집중되어야 하는 문제가 발생된다. 이를 해결하기 위해, 동적 촛점 잡기 및 비점수차 교정(astigmatism correction)을 위한 소자가 제공되었다.
전자비임의 편향에 의해 보다 큰 면적의 기판을 스캐닝하는 동안에는, 특정 지점에서 방출된 2차 입자를 검출기로 유도하기가 어렵다. EP-B-0 370 276 에서는 검출 특성이 전체 스캐닝 영역에 걸쳐서 가급적 균일한, 특정의 검출 및 콜렉터 구성이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항, 제11항 및 제13항의 서문에 따른 방법 및 장치를 제공하기 위한 것으로서, 그 방법 및 장치에 의해 큰 표면적을 가진 기판 의 테스트가 더욱 개선된다. 본 발명에 따르면 이러한 목적은 청구범위 제1항, 제11항 및 제13항의 특징부에 의해 달성된다.
검출 각도가 끊임없이 증가함에 따라, 검출 위치에 따른 기판상의 방출된 2차 입자의 위치가 검출기에 도달하는 2차 입자의 갯수에 대한 영향을 증가시켜, 검출기 신호를 변경시킨다. 다시 말해, 검출기 위치에 따른 방출된 2차 입자의 위치에 따라서 검출기 신호는 크게 변한다.
그러므로 전체 영역에 걸쳐 균일한 신호 평가를 하기 위해서 검출기 위치에 따른 기판상의 방출된 2차 입자의 위치가 테스트동안 고려된다. 이 경우에 원칙적으로 두가지 변형이 있다:
1. 기판으로 부터 검출기로 2차 전자를 유도하고, 위치와 무관한 검출기 신호가 검출기에 설정되는 방식으로 제어되는 수단이 제공된다.
2. 방출된 2차 전자의 위치는 원하는 신호와 비교되어 평가될때까지 고려되지 않으며, 그 경우에 검출기 신호는 위치 종속의 원하는 신호(location-dependent desired signal)와 비교되거나 위치의 함수에 따라 보정된후 필요한 신호와 비교된다.
본 발명의 추가적인 실시예는 종속항의 주제이며, 이하의 설명과 도면을 차조하여 상세하게 설명된다.
도 1 에 도시된 장치는 입자 비임 소스(1), 특히 입자 비임(2)을 생성하기 위한 전자 비임 소스, 입자 비임의 촛점을 맞추는 광학 시스템(3), 편향 장치(4) 및 검출기(5)로 구성된다.
펄스형 입자 비임을 생성시키기 위해서 입자 비임 소스(1)는 비임 블랭킹 장치(1a)를 갖는다. 입자 비임을 보정하기 위해서, 특히 편향이 보다 큰 경우에, 촛점 보정 수단(6)과 비점수차 교정 수단(7)이 제공된다.
입자비임(2)은 피검될 기판(8)상에 지향되며, 2차 입자(9)가 방출되어, 그의 적어도 일부가 검출기(5)에 의해 검출된다. 검출기(5)에서 검출된 2차 입자(9)는 전기적 검출기 신호(10)로 변환되어 검출기 신호 평가 장치(11)에 공급되고, 그 평가 장치(11)는 검출기 신호(10)를 원하는 신호와 비교한다.
테스트 공정을 개선하기 위해서, 검출기(5)의 위치에 따른 기판(8)상의 방출된 2차 입자(9)의 위치가 테스트동안 고려된다. 이 경우에 원칙적으로 두가지 변형예가 고려되며, 그 변형예는 개별적으로 사용되거나, 바람직하게 서로 조합될 수 있다.
제 1 변형예에서는, 기판(8)으로 부터 검출기(5)로 2차 입자를 유도하는 제공 수단(12)을 포함하며, 이 수단은 제어 장치(13)에 의해 검출기 위치에 따른 방출된 2차 입자의 위치의 함수에 따라 제어된다.
이 방법의 기본적인 개념은, 기판(8)상의 두개의 상이한 위치(x1, x2)에서는 방출된 2차 입자의 갯수와 같은 다른 조건이 동일할지라도 상이한 검출기 신호가 생성된다는 것이다. 이것은, 방출된 입자들이 기판(8)상에서 상이한 방향으로 방출되며, 그에 따라 2차 입자를 검출기로 유도할 필요가 있다는 사실에 기초한다. 이러한 추출을 위해, 수제곱센티미터의 작은 스캐닝 영역에 대해 만족스러운 결과를 가져오는 전극이 제공된다. 그러나 편향이 큰 경우에는, 기판상의 피검체가 완전 동일한 방식으로 작용 할지라도, 아주 상이한 검출기 신호가 생성될 수 있으며 기판상의 이 위치에서는 더 이상 필요한 값에 도달하지 못하는 감소된 검출기 신호가 생성된다.
방출된 2차 전자를 유도하는 수단(12)은, 예를들어 방출된 2차 전자의 위치에 따라 상이한 전압으로 충전되는 복수의 판형 편향 전극으로 구성된다.
그러므로 입자 비임의 각 스캐닝 지점마다 대응하는 캘리브레이션을 행함으로서, 2차 입자 유도 수단(12)에 관련 전압이 인가되고, 그에 따라 균일한 검출기 신호가 전체 스캐닝 영역에 걸쳐서 획득될 수 있다.
그러므로 도 1 에 도시된 장치는 편향 장치(4)와 2차 입자 유도 수단(12)에 연결된 제어 장치(13)를 가진다. 이러한 방식에서는 2차 입자 유도 수단(2)의 동기화된 제어가 입자비임이 지향되는 위치의 함수에 따라 보장된다.
2차 입자 유도 수단(12)에 필요한 제어 신호는 각 기판 위치마다 저장되며, 바람직하기로는 캘리브레이션 작동시에 스캐닝 필드의 상이한 지점에 대해 실험적으로 결정된다. 이와 달리, 제어신호는 위치 종속 함수에 의해 신호 검출 직전에 계산될 수도 있다.
본 발명에 따른 제 2 변형예는 방출된 2차 입자의 위치에 따른 검출기 신호의 종속성이 검출기 신호의 평가때까지는 고려되지 않는다는 사실에 기초한다. 따라서 각 경우에서 결정된 검출기 신호를 각 위치 종속의 원하는 신호와 비교하는 것을 고려할 수 있다. 대안적으로, 위치 종속 검출기 신호를 위치 독립 검출기 신호로 보정하고 이후에 필요한 신호와 비교할 수도 있다.
방출된 2차 입자의 관련 위치에 대한 특정 정보를 검출기 신호(10)의 평가 장치(11)가 이용할 수 있도록 하기 위해서 장치(11)는 편향 장치(4)를 제어하는 제어장치(13)에 연결된다.
상술한 바람직한 두가지 변형예에서는, 2차 입자 유도 수단의 위치 종속 제어와 위치 종속 평가가 고려된다.
기판의 전체 유닛이 비임 편향에 의해 테스트될 만큼 큰 입자 비임의 스캐닝 면적이 선택될 경우에, 큰 표면적에 걸친 스캐닝을 위한 특정의 고안이 생성된다. 이러한 유닛은 유리판상에 추가 매트릭스들과 함께 배치되는 디스플레이 매트릭스로 구성된다. 또한 이러한 유닛은 복수의 인쇄 회로 기판으로 부터 필요에 따라 선별되기 이전에 생산되었던 인쇄 회로 기판으로 구성된다.
피검될 기판의 크기가 증가할수록, 비임 편향만을 사용한 스캐닝은 상술한 보정과 2차 전자 검출 수단에도 불구하고 더 이상 수행될 수 없다. 그러나 기판의 기계적 위치 변동과 비임 편향의 조합으로 테스트가 가능하다. 이러한 목적을 위해, 적어도 입자 비임에 수직인 평면에서 이동 가능한 테이블(14)상에 기판(8)을 유지시킨다. 입자 비임의 편향이 한 방향으로 이루어지고, 기판이 그의 수직 방향으로 기계적으로 이동한다면, 2차 입자 검출 특성이 최적화될 수 있다.
2차 전자의 유도와 신호 비교가 수행됨에 따라, 함수 또는 데이타가 시편에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 데이타 또는 함수와, 데이타 또는 함수가 속하는 특정의 테스트 유형을 저장하는 수단이 제공된다. 이러한 특징의 구현에 있어서, 각 경우에 테스트 개시 이전에 한 시편에 속하는 검출 파라메타가 시편 유형의 식별에 기초하여 자동으로 설정된다. 추가로, 가속전압, 비임 전류, 렌즈 전류, 비임 펄스 기간과 같은 추가적인 작동 파라메타가 저장될 수 있다.
비임의 위치 결정에 필요한 보정 소자(6, 7) 및 편향 장치(4)의 제어신호는, 예를들어 비임 위치 결정 직전에 테스트 지점 좌표를 보정된 제어신호로 재계산함으로써 생성될 수 있다. 이 경우에, 예를들어, 시스템 왜곡을 고려하는 시스템 지정적 보정이 적용된다. 테스트 지점 좌표는 비임 위치 결정 직전에 시편 데이타로 부터 계산될 수 있다. 따라서 테스트될 TFT 매트릭스에 대한 데이타베이스는 최초 좌표, 주기(피치) 및 라인 또는 칼럼의 수와 같은 데이타로 구성된다. 각 경우에 있어서 테스트 동안 대응하는 영상 지점 좌표가 비임 위치 결정 직전에 이들 데이타로 부터 계산된다.
대안적으로, 테스트 지점 좌표가 데이타 파일로 부터 판독될 수 있다. 이러한 고안은, 예를들어, 인쇄 회로 기판의 테스트 동안에 이용되는데, 그 이유는 처리될 접촉 지점이 규칙적인 순서로 배열되어 있지 않기 때문이다. 테스트 지점이 규칙적으로 배열되면, 인접한 테스트 지점간의 편향 각도가 최소가 되도록, 처리되는 지점의 순서가 계산될 수 있다. TFT 매트릭스를 테스트 하는 경우에, 이러한 작동 방법은 각 경우에 이미지 지점을 칼럼마다 또는 라인마다 미앤더 형태(meander form)로 스캐닝하는 단계로 구성된다. 즉, 각 경우에 반대 방향으로 인접한 칼럼 또는 라인을 스캐닝한다.
본 발명에 따르면, 검출기 위치에 따른 방출된 2차 입자의 위치가 고려되기 때문에 30㎝ 이상의 직경을 갖는 기판이 테스트될 수 있다.
도 1 은 입자 비임 소스, 광학 시스템, 편향 장치 및 검출기를 포함하는 본 발명의 장치를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 ... 입자 비임 소스 2 ... 입자 비임
3 ... 광학 시스템 4 ... 편향장치
5 ... 검출기 6 ... 촛점 보정 수단
7 ... 비점수차 교정수단 8 ... 기판
9 ... 2차 입자 10 ... 신호
11 ... 신호 평가 장치 12 ... 유도 수단
13 ... 제어 장치

Claims (18)

  1. 입자 비임(2)이 기판(8)상에 지향되고, 방출된 2차 입자(9)가 검출기(5)에 의해 검출되고 평가되는 기판 테스트 방법에 있어서,
    상기 검출기 위치에 따른 기판상의 방출된 2차 입자의 위치(x1, x2)가 테스트동안 고려되고,
    상기 기판(8)로 부터 상기 검출기(5)로 상기 2차 입자를 유도하는 수단(12)이 제공되고,
    상기 유도 수단은 복수의 판형 편향 전극으로 형성되고, 상기 검출기(5) 위치에 따른 방출된 2차 입자의 위치(x1, x2)의 함수에 따라 제어되며, 상기 검출기의 아래에 배치된것을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 입자를 유도하는 수단(12)은 상기 위치(x1, x2)와 무관한 검출기 신호(10)가 검출기(5)에 설정되는 방식으로 제어됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 비임(2)이 기판 스캐닝을 위해 편향됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기 위치에 따른 기판상의 방출된 2차 입자의 위치(x1, x2)가 테스트 및 평가동안 고려됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기(5)는 기판상의 특정 위치(x1, x2)에서 방출된 상기 2차 입자(9)에 기초하여 검출기 신호(10)를 생성하며, 상기 검출기 신호(10)는 원하는 신호와 비교되고, 상기 비교 동안에, 검출기(5) 위치에 따른 방출된 2차 입자(9)의 위치(x1, x2)가 고려됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    우선적인 캘리브레이션 수행후, 상기 2차 입자 유도 수단(12)의 제어값이 결정되고 저장됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 입자 유도 수단(12)의 제어값은 상기 검출 직전에 위치 종속 함수에 의해 계산됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  11. - 입자비임(2)을 생성하는 수단(1),
    - 상기 입자 비임에 의한 기판상의 방출된 2차 입자(9)를 검출하여 검출기 신호(10)를 생성하는 검출기(5),
    - 상기 2차 입자(9)를 검출기(5)로 유도하는 수단(12),
    - 상기 검출기 신호(10)를 평가하는 장치(11)를 포함하는 기판 테스트 장치에 있어서,
    상기 기판(8)상의 방출된 2차 입자를 유도하는 수단(12)은 복수개의 판형 전극으로 형성되고,
    위치와 무관한 검출기 신호가 생성되도록 상기 방출된 2차 입자의 위치의 함수에 따라 상기 2차 입자를 유도하는 수단(12)을 제어하는 제어 장치(13)가 제공되며,
    상기 기판상의 방출된 2차 입자를 상기 검출기로 유도하는 수단은 상기 검출기의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 테스트 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차 입자(9)의 유도 수단(12)은 편향 전극들로 형성됨을 특징으로 하는 기판 테스트 장치.
  13. - 입자 비임(2)을 생성하는 수단,
    - 기판(8)의 특정 위치상의 입자비임(2)을 편향시키는 수단(4),
    - 상기 입자비임에 의한 기판상의 방출된 2차입자를 검출하는 검출기(5),
    - 상기 검출기 신호를 평가하는 장치(11)를 포함하는 기판 테스트 장치에 있어서,
    상기 입자 비임 편향 수단(4) 및 상기 검출기 신호 평가 수단(11)에 연결된 제어장치(13)가 제공되며, 상기 검출기 신호 평가 수단(11)은 검출기 위치에 따른 방출된 2차 입자의 위치가 검출기 신호의 평가동안 고려되도록 제어될 수 있음을 특징으로 하는 대형 기판 테스트 장치.
  14. 제 11 항 또는 제13항에 있어서,
    상기 기판을 유지시키는 이동 가능한 테이블이 제공됨을 특징으로 하는 기판 테스트 장치.
  15. 입자 비임(2)이 기판(8)상에 지향되고, 방출된 2차 입자(9)가 검출기(5)에 의해 검출되고 평가되는 기판 테스트 방법에 있어서,
    상기 검출기 위치에 따른 기판상의 방출된 2차 입자의 위치(x1, x2)가 테스트 및 평가동안 고려됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 검출기(5)는 평가동안 원하는 신호와 비교되는 검출기 신호(10)를 생성함을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 기판의 스캐닝을 위해서 상기 입자 비임(2)이 편향되고, 상기 기판(8)이 이동가능한 테이블(14)상에 유지되며, 상기 편향은 상기 테이블의 이동과 동시에 이루어져 동기화됨을 특징으로 하는 기판 테스트 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출기(5)에 상기 2차 입자(9)를 유도하는 수단이 더 포함하고,
    상기 기판상의 방출된 2차 입자를 상기 검출기(5)에 유도하는 수단은, 다수의 판형 전극으로 형성되고, 상기 검출기의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 기판 테스트 장치.
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