KR100562701B1 - 전자 소스 및 이를 이용한 구멍의 오픈 불량 검사 장치와방법 - Google Patents

전자 소스 및 이를 이용한 구멍의 오픈 불량 검사 장치와방법 Download PDF

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Abstract

구멍의 오픈 불량 검사 장치는 다수의 구멍들이 형성된 검사 대상체가 안치되는 애노우드 전극을 포함한다. 전자를 방출하는 캐소우드 전극이 애노우드 전극 상부에 배치된다. 캐소우드 전극으로부터 방출된 전자를 미세한 간격으로 배열된 직진성의 전자빔으로 전환시키는 다발형 나노튜브가 캐소우드 전극의 하부에 검사 대상체의 정면을 향해서 배치된다. 전류계가 각 구멍들로부터 검사 대상체의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정한다. 미세한 직경을 가지면서 미세 간격으로 배열된 구멍들에 전자빔이 균일하게 조사될 수가 있게 되므로, 검사 대상체의 전면에 대해서 구멍의 오픈 불량 검사를 실시할 수가 있게 된다.

Description

전자 소스 및 이를 이용한 구멍의 오픈 불량 검사 장치와 방법{ELECTRON SOURCE, APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING NON-OPENING OF A HOLE USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 검사 장치에 적용되는 카본 나노튜브를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
110 : 애노우드 전극 120 : 캐소우드 전극
130 : 전원 140 : 다발형 나노튜브
150 : 전류계
본 발명은 전자 소스 및 이를 이용한 구멍의 불량 검사 장치와 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 소자의 콘택홀이나 비아홀과 같은 미세한 직경을 갖는 구멍으로 전자를 조사하는 전자 소스와, 이러한 전자 소스를 이용해서 구멍의 오픈 불량을 검사하는 장치와 방법에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 소자도 비약적으로 발전하고 있다. 반도체 소자는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 소자의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다.
반도체 소자가 고집적화됨에 따라 미세 패턴의 형성이 요구되고 있으며, 각 패턴들의 폭 뿐만 아니라 패턴들 간의 간격도 현저하게 감소하고 있다. 또한, 각 배선들을 연결하기 위한 콘택의 사이즈가 감소되고, 이에 따라 콘택의 어스팩트비는 증가되고 있다.
상기와 같은 경향을 갖는 콘택은 다음과 같은 공정을 통해 형성된다. 반도체 기판 상에 제공된 도전 영역 상에 절연막을 형성한다. 절연막 상에 포토레지스트막을 형성한 후, 포토레지스트막을 패터닝하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 절연막을 식각함으로써, 절연막에 도전 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 콘택홀 내부를 금속 물질로 매립하여, 콘택 플러그를 형성한다.
전술된 바와 같이, 콘택의 사이즈가 매우 감소됨에 따라, 콘택홀의 직경도 더불어 감소된다. 이로 인하여, 콘택홀이 완전하게 오픈되지 못하는 경우가 자주 발생된다. 콘택홀의 오픈 불량이 발생된다는 것은, 콘택홀 내에 절연막이 국부적으로 잔류함으로써 도전 영역이 콘택홀을 통해 노출될 수 없다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 콘택홀에 금속 플러그를 형성하게 되면, 금속 플러그가 도전 영역과 전기적으로 연결되지 않는 단선 현상이 초래된다. 상기된 단선 현상을 사전에 방지하기 위해, 금속 플러그를 콘택홀 내에 형성하기 전에, 콘택홀의 오픈 불량을 검사하는 공정이 필수적으로 수행된다.
콘택홀의 오픈 불량을 검사하는 방법에는 주로 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope:SEM)이 사용된다. SEM의 전자총으로부터 콘택홀 내로 전자빔을 조사하여, 콘택홀 내면으로부터 방출된 이차전자들을 이용해서 콘택홀의 영상 이미지를 획득한다. 콘택홀의 영상 이미지를 분석하여, 콘택홀의 오픈 불량을 판별하게 된다.
그러나, 상기된 종래의 콘택홀의 오픈 불량 검사 방법은 반도체 기판에 형성된 다수개의 다이들이 갖는 수많은 콘택홀에 대해서 개별적으로 실시되어야 한다. 따라서, 검사 시간이 너무 많이 소요되는 관계로 반도체 기판의 전면(全面)에 대해서 상기된 종래의 검사 방법을 적용하기는 곤란하다. 또한, 영상 이미지의 분석은 검사자의 판단에 전적으로 의존하기 때문에, 검사 결과에 대한 신뢰도가 낮다는 문제도 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 최근에는 누설 전류를 이용한 방법이 제시되었다. 상기 방법은 SEM의 전자총으로부터 콘택홀로 전자빔을 조사한 후, 방출되지 않고 반도체 기판의 배면으로 흐르는 누설 전류를 분석하여, 콘택홀의 오픈 불량을 검사하는 방식이다. 콘택홀 내에 잔류하는 절연막이 존재하게 되면, 이러한 콘택홀을 통해서 반도체 기판의 배면으로 누설되는 전류는 절연막이 존재하지 않는 콘택홀을 통해서 반도체 기판의 배면으로 누설되는 전류와 다른 특성을 나타내게 된다. 이러한 누설 전류의 특성 차이를 분석하여, 콘택홀의 오픈 불량을 검사할 수가 있게 된다.
그러나, 상기된 누설 전류 이용 방법도 SEM을 이용하기 때문에 반도체 기판의 전체 다이에 적용하기에는 곤란한 문제가 있다. 즉, 전자빔 조사 영역을 수십 ㎛ 이상으로 확대할 경우, SEM의 전자총으로부터 조사되는 전자빔의 피치는 반도체 기판 상에 형성된 미세 콘택홀의 직경, 대략 100nm 보다 길어서, 미세한 간격으로 배열된 모든 콘택홀 내로 전자빔을 조사할 수가 없다. 결국, 종래에는 반도체 기판의 전면에 대해서 콘택홀의 오픈 불량 검사를 실시하기가 실질적으로 불가능하다는 문제가 있다.
반도체 기판 전면에 대해서 콘택홀의 불량을 검사하기 위해, 전계 방출(field emission) 효과를 이용한 검사 방법이 제시되어 있다. 상기 방법은 넓은 면적을 갖는 금속판으로부터 전자를 방출시켜서, 방출된 전자를 반도체 기판의 전면으로 조사하는 방식이다. 반도체 기판의 배면을 통해 누설되는 전류의 특성을 분석하여, 콘택홀의 불량 여부를 판별하는 방식은 전과 동일하다.
그러나, 넓은 면적의 금속판에 높은 전기장이 인가되면, 금속판에서 아크 방전이나 파괴가 발생된다. 따라서, 전자는 반도체 기판을 향해 직진성을 갖지 못하여, 반도체 기판의 전면 상으로 균일하게 조사되지 않는다. 반도체 기판 상으로 균일하게 제공되지 못하는 전자에 의해서 발생되는 누설 전류의 분석 결과는 신뢰성이 낮다. 결국, 상기 방법도 반도체 기판의 전면에 대한 콘택홀의 불량 검사에는 적용하기가 실질적으로 곤란하다.
본 발명의 제 1 목적은 전자를 직진성으로 유도할 수 있는 전자 소스를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 미세한 직경을 가지면서 미세한 간격을 두고 배치된 구멍들 내로 전자빔을 정확하게 조사할 수 있는 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 검사 대상체의 전면에 대해서 검사 대상체에 형성된 구멍의 오픈 불량 검사를 실시할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 소스는 대향 배치된 애노우드 전극과 캐소우드 전극을 포함한다. 전원이 애노우드 전극과 캐소우드 전극으로 전류를 공급하여, 캐소우드 전극으로부터 전자를 방출시킨다. 전자에 직진성을 부여하는 다발형 나노튜브가 캐소우드 전극과 애노우드 전극 사이에 배치된다.
본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치는 구멍들이 형성된 검사 대상체를 향해서 전자를 방출하는 전자 소스를 포함한다. 전자 소스는 전자에 검사 대상체를 향하는 직진성과 미세 간격을 부여하는 다발형 나노튜브를 갖는다. 전류계가 검사 대상체의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정한다.
본 발명의 제 3 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법에 따르면, 전극으로부터 전자를 방출시킨다. 전자를 다발형 나노튜브(rope nanotube) 내로 통과시켜서, 미세한 간격을 갖는 직진성의 전자빔을 형성한다. 직진성의 전자빔을 다수개의 구멍들이 형성된 검사 대상체의 정면(front side)으로 조사한다. 각 구멍들로부터 검사 대상체의 배면(back side)을 통해 누설되는 전류를 측정하여, 구멍의 오픈 불량을 판별한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전자빔을 다발형 나노튜브 내로 통과시킴으 로써, 전자빔에 미세한 간격과 직진성이 부여된다. 따라서, 미세한 직경을 가지면서 미세 간격으로 배열된 구멍들에 전자빔이 균일하게 조사될 수가 있게 되므로, 검사 대상체의 전면에 대해서 구멍의 오픈 불량 검사를 실시할 수가 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 검사 장치에 적용된 카본 나노튜브를 나타낸 사진이며, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조로, 본 실시예 1에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치(100)는 애노우드 전극(110)과 캐소우드 전극(120)으로 이루어져 전자를 방출하는 전자 소스를 포함한다. 미세한 직경을 가지면서 미세한 간격으로 배열된 다수의 구멍들이 형성된 검사 대상체가 애노우드 전극(110) 상에 안치된다. 본 실시예에서는, 검사 대상체로는 반도체 기판(W)이 사용되고, 구멍은 콘택홀 또는 비아홀이다.
캐소우드 전극(120)은 애노우드 전극(110)의 상부에 배치된다. 전류계(150)가 애노우드 전극(110) 상에 안치된 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정한다.
전원(130)이 애노우드 전극(110)과 캐소우드 전극(120)으로 전류를 공급하여, 애노우드 전극(110)과 캐소우드 전극(120) 사이에 전기장이 형성된다. 즉, 애 노우드 전극(110)과 캐소우드 전극(120) 사이에 전계 방출 효과(field emission effect)가 발생된다. 따라서, 캐소우드 전극(120)으로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자는 양극으로 대전된 애노우드 전극(110)으로 향해 이동하게 된다.
다발형 나노튜브(140)가 캐소우드 전극(120)의 하부에 배치된다. 특히, 다발형 나노튜브(140)는 캐소우드 전극(120)의 밑면에 부착되는 것이 바람직하다. 다발형 나노튜브(140)는 캐소우드 전극(120)으로부터 방출된 전자들에게 연직 하방을 향하도록 직진성을 부여한다. 또한, 다발형 나노튜브(140)는 전자들을 미세한 간격으로 배열시키는 역할도 한다.
이러한 기능을 하는 다발형 나노뷰트(140)는 카본 나노뷰트(Carbon NanoTube:CNT)를 포함한다. CNT를 촬영한 사진이 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조로, CNT는 미세한 직경을 갖는 긴 튜브들이 다발형으로 밀집된 구조를 갖는다. CNT에서, 하나의 탄소 원자는 3개의 다른 탄소 원자와 sp2 결합하여, 육각형의 벌집 구조를 형성한다. 하나의 탄소 튜브의 직경은 대략 수 nm 정도로 매우 미세하다. 따라서, 캐소우드 전극(120)으로부터 방출된 전자가 CNT의 각 튜브들을 통과하게 되면, 전자는 우선 반도체 기판(W)을 향해서 직진성을 부여받게 되고, 또한 튜브들의 간격에 대응하는 미세한 간격으로 배열되어진다.
한편, 캐소우드 전극(120)으로부터 애노우드 전극(110) 방향을 따라 흐르는 전계 방출 전류는 하기 수학식 1로 결정된다.
Figure 112005071320417-pat00011
상기 수학식에서, I는 방출전류(A:emission current)이고, V는 캐소우드 전극(120)과 애노우드 전극(110)에 인가된 전압(V/μm:applied voltage)이며, φ는 CNT나 금속과 같은 전자방출부재의 N일함수(eV:work function)이고, β는 전자방출부재의 전계 강화계수(field enhancement factor)이다.
여기서, 전자방출부재가 금속인 경우, 금속의 인가전압이 104 V/μm로 매우 크고, 또한 넓은 면적의 금속으로부터 균일하게 전자를 방출시키기가 매우 어렵다. 금속에 인가되는 전기장이 클 경우, 넓은 면적의 금속에서는 아크 방전이나 파괴(breakdown)가 발생된다. 이러한 이유 때문에, 금속의 전계 방출은 팁 부분에서만 일어날 수 있다.
반면에, CNT는 금속팁과 비슷한 4.5 eV 정도의 일함수를 갖지만, 전계 강화계수가 1,000 이상이기 때문에, 인가전압이 10 V/μm 미만으로 매우 낮다는 장점을 갖고 있다.
상기와 같은 장점을 갖는 CNT는 전기 방전법(arc-discharging method), 레이저 기상 증착법(laser vapor deposition), 플라즈마 화학기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition), 열적 화학기상 증착법(thermal chemical vapor deposition) 및 기상 합성법(vapor phase growth) 등과 같은 방법들로 제조될 수 있다.
전기 방전법은 두 그래파이트 전극 사이에 직류 전원을 인가하여 방전을 일으키는 방식이다. 음극의 그래파이트 전극으로부터 방전에 의해 발생된 다량의 전 자는 양극의 그래파이트 전극(graphite electrode)에 충돌하게 된다. 그래파이트 전극으로부터 탄소 클러스트(carbon clusters)들이 떨어져 나온다. 탄소 클러스트들은 낮은 온도로 냉각된 음극의 그래파이트 전극의 표면에서 계속 응축하여 성장됨으로써, CNT가 제조된다.
레이저 기상 증착법은 오븐 내에 배치된 그래파이트 타겟에 레이저를 조사하는 방식이다. 그래파이트 타겟에 레이저를 조사하여, 그래파이트 타겟을 기화시킨다. 그래파이트 타겟에서 기화된 탄소 클러스트들은 저온으로 냉각된 구리 콜렉터(Cu collector)에서 계속 응축하여 성장됨으로써, CNT가 제조된다.
플라즈마 화학기상 증착법은 양 전극에 고주파 전원을 인가하여, 반응로 내에 글로우 방전을 발생시키는 방식이다. 반응 기체로는 C2H4, CH4, CO 가스를 사용하고, 촉매금속으로는 Si, SiO2, 글래스 기판 상에 증착된 Fe, Ni, Co 등을 사용한다. 기판 상에 증착된 촉매금속을 식각하여, 나노 크기의 미세한 촉매금속 파티클을 형성한다. 반응가스를 반응로 내로 공급하면서 양 전극에 고주파 전원을 인가하면 글로우 방전이 발생되고, 이에 따라 촉매금속 파티클 상에 CNT가 성장하게 된다.
열적 화학기상 증착법을 통해서는 고순도의 CNT를 제조할 수가 있다. 기판 상에 촉매금속으로서 Fe, Ni, Co 중의 하나를 증착한다. 기판을 HF 용액으로 습식 식각한다. 기판을 석영 보트에 수납시킨 후, 석영 보트를 CVD 챔버 내로 반입시킨다. 촉매금속을 고온 하에서 NH3 가스로 식각하여, 나노 크기의 촉매금속 파티클을 형성한다.
기상 합성법은 기판을 사용하지 않고 반응 가스와 촉매금속을 직접적으로 이용하여 기상에서 CNT를 합성하는 방식이다. 제 1 온도 하에서 촉매금속을 기화시켜, 미세 크기의 촉매금속 파티클을 형성한다. 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 촉매금속 파티클을 가열하면, 고온에 의해 분해된 탄소 원자가 촉매금속 파티클 상에 흡착된 후 확산된다.
상기된 방법들로 제조되는 CNT는 1 내지 10 nm의 직경을 갖는 튜브들이 다발형으로 배열되어, 전체적으로 수십 ㎜ 정도의 크기를 가질 수가 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 실시예 1의 검사 장치를 이용해서 구멍의 오픈 불량을 검사하는 방법을 도 3을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 3을 참조로, 단계 ST11에서, 전원(130)으로부터 캐소우드 전극(120)과 애노우드 전극(110)에 전류를 공급하면, 대향 배치된 캐소우드 전극(120)과 애노우드 전극(110) 사이에 강한 전기장이 형성된다. 음극으로 대전된 캐소우드 전극(120)으로부터 전자들이 방출된다.
단계 ST12에서, 전자들은 다발형 나노튜브(140)의 각 나노튜브 내를 따라 통과하면서, 애노우드 전극(110) 상에 안치된 반도체 기판(W)을 향하는 직진성의 전자빔으로 형성된다. 또한, 직진성의 전자빔은 나노뷰트의 간격과 대응하는 미세한 간격을 갖게 된다.
단계 ST13에서, 다발형 나노튜브(140)를 통과한 직진성의 전자빔은 반도체 기판(W)의 정면으로 조사된다. 여기서, 직진성의 전자빔은 매우 미세한 간격으로 균일하게 매우 넓은 범위에 걸쳐서 반도체 기판(W)의 정면으로 조사될 수가 있다. 따라서, 전자빔의 조사 영역은 반도체 기판(W) 상에 국부적으로 제한되지 않고, 반도체 기판(W)의 전면과 대응하게 된다. 결국, 반도체 기판(W) 상에 형성된 전체 다이들이 갖는 콘택홀이나 비아홀의 오픈 불량 여부를 전부 검사하는 것이 가능해진다.
단계 ST14에서, 반도체 기판(W)의 콘택홀이나 비아홀로 조사된 전자빔은 이차전자로 방출되기도 하고 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류로 작용되기도 한다. 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 전류계(150)가 측정한다. 콘택홀이나 비아홀이 완전하게 식각되어 콘택홀이나 비아홀 내부에 절연막이 잔존하지 않는다면, 반도체 기판(W)의 전체 영역에 대해서 전류계(150)에서 측정되는 누설 전류는 일정하게 나타날 것이다. 반면에, 콘택홀이나 비아홀이 완전하게 식각되지 않고 콘택홀이나 비아홀 내부에 절연막이 잔존한다면, 잔존하는 절연막으로 인해서 측정된 누설 전류가 상기 경우와는 다르게 나타날 것이다. 이러한 누설 전류의 차이를 분석하여, 해당 위치의 콘택홀 또는 비아홀의 오픈 불량 여부를 판별할 수 있게 된다.
실시예 2
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조로, 본 실시예 2에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치(200)는 애노우드 전극(210)과 캐소우드 전극(220)으로 이루어져 전자를 방출하는 전자 소스를 포함한다. 다수의 콘택홀이나 비아홀이 형성된 반도체 기판(W)이 애노우드 전극(210) 상에 안치된다. 전류계(250)가 애노우드 전극(210) 상에 안치된 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정한다. 전원(230)이 애노우드 전극(210)과 캐소우드 전극(220) 사이에 연결된다. 다발형 나노튜브(240)가 캐소우드 전극(220)의 밑면에 부착된다.
한편, 본 실시예 2에 따른 검사 장치(200)는 캐소우드 전극(220)으로부터 방출된 전자들에 직진성을 더욱 부여하기 위해서, 제 1 및 제 2 전자석(electromagnet:260,270)을 더 포함한다. 제 1 전자석(260)은 애노우드 전극(210)의 하부에 배치되어, 전류가 공급되면 N극으로 대전된다. 제 2 전자석(270)은 캐소우드 전극(220)의 상부에 배치되어, 전류가 공급되면 S극으로 대전된다.
제 1 및 제 2 전자석(260,270) 사이에는 강한 자기장이 형성된다. 따라서, 캐소우드 전극(220)으로부터 방출된 전자는 다발형 나노튜브(240)에 의해 직진성을 부여받음과 아울러 제 1 및 제 2 전자석(260,270)에 의한 자기장에 의해서도 직진성을 제공받게 된다. 그러므로, 전자는 애노우드 전극(210) 상에 안치된 반도체 기판(W)의 정면을 향해서 실시예 1보다 더욱 수직하게 조사될 수가 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 실시예 2의 검사 장치를 이용해서 구멍의 오픈 불량을 검사하는 방법을 도 5를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조로, 단계 ST21에서, 우선 제 1 및 제 2 전자석(260,270)에 전류를 공급하여, 제 1 전자석(260)을 N극으로 자화시키고, 제 2 전자석(270)을 S극으로 자화시킨다.
단계 ST22에서, 전원(230)으로부터 캐소우드 전극(220)과 애노우드 전극(210)에 전류를 공급하여, 캐소우드 전극(220)으로부터 전자들을 방출시킨다.
단계 ST23에서, 전자들은 다발형 나노튜브(240)의 각 나노튜브 내를 따라 통과하면서, 애노우드 전극(210) 상에 안치된 반도체 기판(W)을 향하는 직진성의 전자빔으로 형성된다. 여기서, 전자빔은 제 1 및 제 2 전자석(260,270)에 의한 자기장의 영향을 받아서, 기울어짐이 거의 없이 반도체 기판(W)의 정면과 수직을 이루게 된다. 또한, 직진성의 전자빔은 나노뷰트의 간격과 대응하는 미세한 간격을 갖게 된다.
단계 ST24에서, 다발형 나노튜브(240)를 통과하여 자기장으로 유도된 직진성의 전자빔은 반도체 기판(W)의 정면으로 조사된다.
단계 ST25에서, 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 전류계(250)가 측정한다. 측정된 누설 전류를 분석하여, 반도체 기판(W)의 해당 위치의 콘택홀 또는 비아홀의 오픈 불량 여부를 판별한다.
실시예 3
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조로, 본 실시예 3에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치(300)는 애노우드 전극(310)과 캐소우드 전극(320)으로 이루어져 전자를 방출하는 전자 소스를 포함한다. 스테이지(380)가 애노우드 전극(310)의 하부에 배치된다. 다수의 콘 택홀이나 비아홀이 형성된 반도체 기판(W)이 스테이지(380) 상에 안치된다. 캐소우드 전극(320)으로부터 방출된 전자는 애노우드 전극(310)을 통과하여 반도체 기판(W)으로 조사되어야 한다. 따라서, 애노우드 전극(310)은 전자를 통과시키는 다수의 통공(311)들을 갖는다. 통공(311)을 통과하는 전자들은 반도체 기판(W)을 향하는 직진성을 더욱 부여받게 된다.
전류계(350)가 스테이지(380) 상에 안치된 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정한다. 전원(330)이 애노우드 전극(310)과 캐소우드 전극(320) 사이에 연결된다. 다발형 나노튜브(340)가 캐소우드 전극(320)의 밑면에 부착된다. 다발형 나노튜브(340)의 튜브들이 갖는 축방향은 애노우드 전극(310)의 통공(311)의 축방향과 실질적으로 일치한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 실시예 3의 검사 장치를 이용해서 구멍의 오픈 불량을 검사하는 방법을 도 7을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조로, 단계 ST31에서, 전원(330)으로부터 캐소우드 전극(320)과 애노우드 전극(310)에 전류를 공급하여, 캐소우드 전극(320)으로부터 전자들을 방출시킨다.
단계 ST32에서, 전자들은 다발형 나노튜브(340)의 각 나노튜브 내를 따라 통과하면서, 직진성의 전자빔으로 형성된다.
단계 ST33에서, 다발형 나노튜브(340)를 통과한 직진성의 전자빔은 애노우드 전극(310)의 통공(311)들을 통과하게 된다.
단계 ST34에서, 애노우드 전극(310)의 통공(311)을 통과한 전자빔은 반도체 기판(W)의 정면으로 조사된다.
단계 ST35에서, 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 전류계(350)가 측정한다. 측정된 누설 전류를 분석하여, 반도체 기판(W)의 해당 위치의 콘택홀 또는 비아홀의 오픈 불량 여부를 판별한다.
실시예 4
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치를 나타낸 정면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조로, 본 실시예 4에 따른 구멍의 오픈 불량 검사 장치(400)는 애노우드 전극(410)과 캐소우드 전극(420)으로 이루어져 전자를 방출하는 전자 소스를 포함한다. 스테이지(480)가 애노우드 전극(410)의 하부에 배치된다. 다수의 콘택홀이나 비아홀이 형성된 반도체 기판(W)이 스테이지(480) 상에 안치된다. 캐소우드 전극(420)으로부터 방출된 전자는 애노우드 전극(410)을 통과하여 반도체 기판(W)으로 조사되어야 한다. 따라서, 애노우드 전극(410)은 전자를 통과시키는 다수의 통공(411)들을 갖는다.
한편, 본 실시예 4에 따른 검사 장치(400)는 제 1 및 제 2 전자석(460,470)을 더 포함한다. 제 1 전자석(460)은 스테이지(480)의 하부에 배치되어, 전류가 공급되면 N극으로 대전된다. 제 2 전자석(470)은 캐소우드 전극(420)의 상부에 배치되어, 전류가 공급되면 S극으로 대전된다.
전류계(450)가 스테이지(480) 상에 안치된 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정한다. 전원(430)이 애노우드 전극(410)과 캐소우드 전극(420) 사이에 연결된다. 다발형 나노튜브(440)가 캐소우드 전극(420)의 밑면에 부착된다. 다발형 나노튜브(440)의 튜브들이 갖는 축방향은 애노우드 전극(410)의 통공(411)의 축방향과 실질적으로 일치한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 실시예 4의 검사 장치를 이용해서 구멍의 오픈 불량을 검사하는 방법을 도 9를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 8 및 도 9를 참조로, 단계 ST41에서, 제 1 및 제 2 전자석(460,470)에 전류를 공급하여, 제 1 전자석(460)을 N극으로 자화시키고, 제 2 전자석(470)을 S극으로 자화시킨다.
단계 ST42에서, 전원(430)으로부터 캐소우드 전극(420)과 애노우드 전극(410)에 전류를 공급하여, 캐소우드 전극(420)으로부터 전자들을 방출시킨다.
단계 ST43에서, 전자들은 다발형 나노튜브(440)의 각 나노튜브 내를 따라 통과하면서, 직진성의 전자빔으로 형성된다.
단계 ST44에서, 다발형 나노튜브(440)를 통과한 직진성의 전자빔은 애노우드 전극(410)의 통공(411)들을 통과한 후, 단계 ST45에서, 반도체 기판(W)의 정면으로 조사된다. 여기서, 전자빔은 제 1 및 제 2 전자석(460,470)에 의한 자기장의 영향을 받아서, 기울어짐이 거의 없이 반도체 기판(W)의 정면과 수직을 이루게 된다.
단계 ST46에서, 반도체 기판(W)의 배면을 통해 누설되는 전류를 전류계(350)가 측정한다. 측정된 누설 전류를 분석하여, 반도체 기판(W)의 해당 위치의 콘택홀 또는 비아홀의 오픈 불량 여부를 판별한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 캐소우드 전극으로부터 방출된 전자가 다발형 나노튜브를 통과하게 됨으로써, 전자에 미세한 간격과 직진성이 부여된다.
따라서, 다발형 나노튜브를 통과하여 직진성을 부여받은 전자빔이 반도체 기판의 콘택홀이나 비아홀로 균일하면서 정확하게 조사될 수가 있게 된다. 결과적으로, 반도체 기판의 전면에 대해서, 콘택홀이나 비아홀과 같은 구멍의 오픈 불량 검사를 실시할 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. 애노우드 전극;
    상기 애노우드 전극과 대향 배치된 캐소우드 전극;
    상기 캐소우드 전극으로부터 전자가 방출되도록, 상기 캐소우드 전극과 애노우드 전극으로 전류를 공급하는 전원; 및
    상기 캐소우드 전극과 애노우드 전극 사이에 배치되어, 상기 전자에 직진성을 부여하는 다발형 나노튜브를 포함하는 전자 소스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 애노우드 전극과 캐소우드 전극 사이에 자기장을 형성시키는 제 1 및 제 2 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다발형 나노튜브는 상기 애노우드를 향하는 상기 캐소우드 전극의 대향면에 부착된 것을 특징으로 하는 전자 소스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다발형 나노튜브는 카본 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소스.
  5. 구멍들이 형성된 검사 대상체를 향해서 전자를 방출하고, 상기 전자에 상기 검사 대상체를 향하는 직진성과 미세 간격을 부여하는 다발형 나노튜브를 갖는 전 자 소스; 및
    상기 검사 대상체의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정하는 전류계를 포함하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다발형 나노튜브는 카본 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 검사 대상체는 반도체 기판을 포함하고, 상기 구멍은 상기 반도체 기판 상에 형성된 콘택홀 또는 비아홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 소스는
    상기 다발형 나노튜브의 하부에 배치되고, 상기 검사 대상체가 안치되는 애노우드 전극;
    상기 다발형 나노튜브의 상부에 배치되어, 상기 검사 대상체를 향해 전자를 방출하는 캐소우드 전극; 및
    상기 캐소우드 전극과 애노우드 전극으로 전류를 공급하는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 애노우드 전극과 캐소우드 전극 사이에 자기장을 형 성시키는 제 1 및 제 2 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 다발형 나노튜브는 상기 캐소우드 전극의 밑면에 맞대어진 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 검사 대상체가 안치되는 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 전자 소스는
    상기 다발형 나노튜브와 스테이지 사이에 배치되고, 상기 전자를 통과시키는 통공들을 갖는 애노우드 전극;
    상기 다발형 나노튜브의 상부에 배치되어, 상기 검사 대상체를 향해 전자를 방출하는 캐소우드 전극; 및
    상기 캐소우드 전극과 애노우드 전극으로 전류를 공급하는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 애노우드 전극과 캐소우드 전극 사이에 자기장을 형성시키는 제 1 및 제 2 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 다발형 나노튜브는 상기 캐소우드 전극의 밑면에 맞대어진 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  15. 콘택홀 또는 비아홀이 형성된 반도체 기판이 안치되는 애노우드 전극;
    상기 애노우드 전극의 상부에 배치된 캐소우드 전극;
    상기 캐소우드 전극으로부터 상기 반도체 기판의 정면으로 전자가 방출되도록, 상기 캐소우드 전극과 애노우드 전극에 전류를 공급하는 전원;
    상기 캐소우드 전극의 밑면에 부착되어, 상기 전자에 상기 반도체 기판을 향하는 직진성과 미세 간격을 부여하는 카본 나노튜브; 및
    상기 콘택홀 또는 비아홀로부터 상기 반도체 기판의 배면으로 누설되는 전류를 측정하는 전류계를 포함하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 애노우드 전극과 캐소우드 전극 사이에 자기장을 형성시키는 제 1 및 제 2 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  17. 콘택홀 또는 비아홀이 형성된 반도체 기판이 안치되는 스테이지;
    상기 스테이지 상부에 배치되고, 전자를 통과시키는 통공들을 갖는 애노우드 전극;
    상기 애노우드 전극의 상부에 배치된 캐소우드 전극;
    상기 캐소우드 전극으로부터 상기 반도체 기판의 정면으로 상기 전자가 방출되도록, 상기 캐소우드 전극과 애노우드 전극에 전류를 공급하는 전원;
    상기 캐소우드 전극의 밑면에 부착되어, 상기 전자에 상기 반도체 기판을 향하는 직진성과 미세 간격을 부여하는 카본 나노튜브; 및
    상기 콘택홀 또는 비아홀로부터 상기 반도체 기판의 배면으로 누설되는 전류를 측정하는 전류계를 포함하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 애노우드 전극과 캐소우드 전극 사이에 자기장을 형성시키는 제 1 및 제 2 전자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 장치.
  19. 전극에 전류를 인가하여, 상기 전극으로부터 전자를 방출시키는 단계;
    상기 전자를 다발형 나노튜브 내부를 통해서 다수의 구멍을 갖는 검사 대상체의 정면으로 조사시키는 단계; 및
    상기 구멍으로부터 상기 검사 대상체의 배면을 통해 누설되는 전류를 측정하는 단계를 포함하는 구멍의 오픈 불량 검사 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 전극과 검사 대상체 사이에 자기장을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 다발형 나노튜브는 카본 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 검사 대상체는 반도체 기판을 포함하고, 상기 구멍은 상기 반도체 기판 상에 형성된 콘택홀 또는 비아홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 구멍의 오픈 불량 검사 방법.
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