KR100707542B1

KR100707542B1 - 마이크로구조 결함 검출방법 및 장치

Info

Publication number: KR100707542B1
Application number: KR1020000000394A
Authority: KR
Inventors: 로치우오에이웨인; 퍼레즈피에르
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2007-04-13
Also published as: KR20000053398A; JP5619959B2; JP5336683B2; DE10000361A1; TW460999B; FR2789516A1; JP2013243368A; FR2789516B1; US6232787B1; JP2000208579A

Abstract

본 발명은 마이크로구조의 검사에 관한 것으로, 본 발명에 의한 마이크로구조의 검사방법은 웨이퍼에 대전된 입자를 인가하여 접촉홀 또는 비아홀이 있는 영역에서 상기 웨이퍼를 음으로 대전시키는 단계와, 2차 입자를 검출하면서 상기 영역을 대전 입자 빔(charged-particle beam)으로 스캐닝하여 검출기 신호를 생성하는 단계와, 상기 검출기 신호로부터 접촉홀의 외관 치수를 결정하는 단계와, 상기 접촉홀의 외관 치수를 기준 정보와 비교하여 결함을 식별하는 단계를 구비한다. 상기 기준 정보는 통상의 전압-콘트라스트 이미지, 또는 상기 접촉홀의 예상 물리적 크기 및 상기 접촉홀 내부나 아래에 있는 물질의 예상 전기적 접속도(electrical connectivity)를 나타내는 설계 데이터일 수 있다. 전자 플러드(flood of electron)를 웨이퍼의 표면 쪽으로 향하게 함으로써, 또는 웨이퍼로 대전 입자 빔을 향하게 하면서 웨이퍼로 2차 전자를 되돌리기 위하여 에너지 필터의 전압을 제어함으로써 웨이퍼가 대전될 수 있다.

마이크로구조 결함 검출, 반도체 웨이퍼 결함 검출, 대전 입자 빔 시스템.

Description

마이크로구조 결함 검출방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING MICROSTRUCTURE DEFECT}

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 유용한 대전 입자 빔(charged-particle-beam) 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 유용한 대전 입자 빔 컬럼의 대물렌즈 종단의 부분 단면도.

도 3은 비교가능한 치수 및 다른 전기적 접속도의 웨이퍼 접촉홀들을 도시하는 종래의 전압-콘트라스트 이미지.

도 4는 높은 애스팩트비(high-aspect-ratio) 접촉홀의 예를 갖는 웨이퍼 부분의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른, 웨이퍼 영역의 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지.

도 6a, 6b 및 6c 는 음으로 대전된 인접 표면과 함께 각각 플로우팅하는 접촉홀, 대전된 접촉홀, 및 그라운드된 접촉홀을 둘러싸는 시뮬레이트된 전기장 등전위선을 보여주는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 방법의 주요 특징들을 보여주는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명

110 : 진공 챔버 150 : 분리 플랫폼

120 : 스캔-전자-현미경 컬럼 122 : 열전계방출(TFE) 전자 소스

130 : 플러드-빔 벤딩 전극 132 : 전자 검출기

142 : 제어 전자회로 202 : 컬럼 대물렌즈

204 : 2차 입자 검출기 206 : 에너지 필터 메쉬

본 발명은 마이크로구조(microstructures)의 검사에 관한 것으로, 특히 부분적으로 제조된 마이크로회로(microcircuits)내의 결함을 대전 입자 빔(charged-particle-beam) 시스템을 이용하여 검출하는 것에 관한 것이다.

부분적으로 제조된 마이크로회로와 같은 마이크로구조내의 결함을 검사하는데 다양한 기술들이 사용된다. 예를 들어, 광 검사 시스템은 마이크로회로의 이미지를 생성하여 이상(anomalies)을 검사한다. 그러나 그러한 이미지들은 매우 작은 피처(feature)들을 식별하기에 충분한 해상도를 제공하지 못하고, 전기적으로 중요하지 않은 결함들로부터 전기적으로 중요한 결함들이 충분히 구별되도록 하지 못하며, 표면 아래 결함(sub-surface defects)의 검출을 위한 충분한 깊이의 초점을 갖지 못한다. 대전 입자 빔(charged-particle-beam) 검사 시스템은 0.35 미크론 및 그 보다 더 작은 임계치수 기술(critical-dimension technology)로 제조된 마이크로회로를 검사하는 경우 광학 검사 시스템에 비해 장점이 있다. 대전 입자 빔 검사는 접촉홀, 게이트 및 폴리실리콘 라인(polysilicon lines) 등의 작은 피처(feature)들을 이미지화 하는데 충분한 해상도를 가지고 있으며, 전압 콘트라스트에 기초한 킬러 결함(killer defects)을 검출하는데 사용될 수 있다. 플로우팅 도체들(floating conductors)과 n 확산 영역들에 접속된 도체들은 접지된 도체들과 p 확산 영역에 접속된 도체들보다 더 높거나 또는 더 낮은 전압을 가져야 한다. 전압-콘트라스트 이미지에서, 후자는 전자보다 일반적으로 더 어둡게 나타난다. 전기적 결함이 전압-콘트라스트 이미지 내에서 예상되는 것보다 더 밝거나 더 어둡게 피처가 나타나도록 하면 전기적 결함은 식별될 수 있다.

그러나 접촉홀의 바닥이 그의 폭에 비해 상대적으로 깊은 접촉홀의 바닥과 같이, 높은 애스팩트비(high-aspect-ratio)를 가지는 마이크로구조에 대한 양호한 전압-콘트라스트 이미지를 얻는다는 것은 어려운 일이다. 전압-콘트라스트 이미지는 그라운드, n 확산 영역, p 확산 영역 및 게이트 영역과 접속된 구조들 사이에서 보통 명백한 콘트라스트 차이를 나타내는 반면, 높은 애스팩트비 구조들을 그렇지 않다. 대신, 높은 애스팩트비를 가지는 구조의 바닥은 그 구조의 측벽에 의한 2차 전자 및 그에 따른 측벽의 대전의 방해에 의해 낮은 콘트라스트를 나타낸다.

그러한 높은 애스팩트비 구조의 예로는 제조의 중간 단계에서의 웨이퍼의 접촉홀을 들 수 있다. 그라운드된 영역, n 확산 영역, p 확산 영역 및 게이트 영역 등의 구조를 준비한 다음, 이들을 유전체로 덮어씌우고, 다음의 금속층의 도체가 이들 영역과 전기적으로 접촉할 수 있도록 적절한 위치에서 그 유전체 내에 접촉홀을 형성한다. 이 접촉홀의 높은 애스팩트비로 인해, 높은 빔 전류를 사용하여 얻어진 전압-콘트라스트 이미지는 그 영역을 구분하기에는 불충분한 콘트라스트를 가지게 된다.

임계치수-측정 시스템(critical-dimension-measurement system)에서의 스캔-전자 현미경(scanning-electron microscopes : SEM)과 같은 대전 입자 시스템은 측벽의 대전을 막기 위해 접촉홀(contact-hole)에 대해 매우 낮은 빔 전류에서 동작할 수 있다. 그러나 이는 시스템의 처리량에 제한을 가하고, 그 결과 빔 전류는 관심 있는 상기 구조를 대전시키기에 불충분하므로 약화된 전압 콘트라스트가 나타나게 한다. 산탄잡음(shot noise)(전자 전하의 불연속적인 성질로 야기된 전류 요동)에 의해 이미지화도 느려진다.

미국 특허 제5,493,116호에는 2개의 신호 검출 서브시스템 - 하나는 서브-마이크로미터 구조에서의 최상부의 이미지화를 위해 최적화되고, 다른 하나는 바닥(base)의 이미지화를 위해 최적화됨 - 을 이용하여 접촉홀 등의 높은 애스팩트비 구조의 전자빔 이미지화를 구현하는 구성이 개시되어 있다. 검출 서브시스템에서 생성된 신호는 결합되어, 초점이 같은 광학 현미경으로 얻어지는 초점이 연장된 것 같은 이미지를 생성한다.

마이크로구조, 특히 제조시에 마이크로회로 부분이 실장되는 반도체 웨이퍼내의 결함을 검출하는데 향상된 방법 및 장치가 필요하다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 마이크로구조를 검사하는 방법은 상기 웨이퍼에 대전 입자를 인가하여 접촉홀 또는 비아홀 등의 피드스루홀(feedthrough holes)이 있는 영역에 대해 웨이퍼를 음으로 대전시키는 단계와, 2차 입자를 검출하면서 상기 음으로 대전된 영역을 대전 입자 빔으로 스캐닝하여 검출기 신호를 생성하는 단계와, 상기 검출기 신호로부터 하나의 피드스루홀(feedthrough hole)의 외관 치수를 결정하는 단계와, 상기 하나의 피드스루홀의 외관 치수와 기준 정보를 비교하여 결함을 식별하는 단계를 포함한다. 상기 기준 정보는 통상의 전압-콘트라스트 이미지이거나, 상기 접촉홀 또는 비아홀의 예상 물리적 크기 및 상기 접촉홀 또는 비아홀의 내부나 아래에 있는 물질의 예상 전기적 접속도(electrical connectivity)를 나타내는 설계 데이터일 수 있다. 플러드건(flood gun) 또는 1차 빔에서 나온 전자를 웨이퍼의 표면 쪽으로 향하게 하는 것, 상기 웨이퍼로 대전 입자 빔을 향하게 하면서 상기 웨이퍼로 2차 입자를 되돌리도록 에너지 필터의 전압을 설정하는 것을 동시에 또는 선택적으로 수행함으로써 웨이퍼가 대전될 수 있다.

본 발명에 따라 마이크로구조를 검사하는 다른 방법은, 마이크로구조를 대전시키는 단계와, 상기 마이크로구조의 한 피처(feature)에 대한 외관 치수의 정보를 얻기 위해 대전 입자 빔으로 상기 마이크로구조를 조사하는 단계와, 결함을 식별하기 위해 상기 외관 치수의 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 단계를 포함한다. 상기 마이크로구조를 조사하는 단계는 상기 표면 영역에서 발산되는 대전 입자를 검출하는 동안 상기 마이크로구조의 표면 영역을 대전 입자 빔으로 스캐닝하여 상기 표면 영역의 전압-콘트라스트 이미지를 생성하는 단계를 구비한다. 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 상기 외관 치수 정보를 비교하는 단계는 상기 피처의 외관 크기와 예상 크기를 비교하는 것, 상기 피처의 외관 크기를 상기 피처의 내부 또는 아래에 있는 물질의 예상 전기적 접속도와 일치하는지를 결정하는 것, 상기 피처의 외관 크기를 통상의 전압-콘트라스트 또는 SEM 이미지내의 상기 피처의 외관 크기와 비교하는 것을 동시에 또는 선택적으로 수행함으로써 이루어진다.

본 발명은 마이크로구조를 검사하는 장치, 반도체 웨이퍼를 검사하는 방법을 수행하기 위해 대전 입자 빔 시스템을 제어하는 명령을 포함하는 컴퓨터에서 판독가능한 매체, 및 마이크로구조를 검사하기 위해 대전 입자 빔 시스템을 제어하는 프로그램 코드가 내장된 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 특징 및 다른 특징들은 이후의 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위로부터 당 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게는 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 방식에 따른 마이크로구조의 검사를 수행하는데 유용한 대전 입자 빔 시스템의 개략적 다이어그램이다. 1997년 7월 15일자로 출원된 미국특허출원 제08/892,734호에 기재된 시스템도 본 발명의 실시에 적합하다. 도 1에서, 진공 챔버(110)에 샘플 플레이트상에 반도체 집적회로(IC) 웨이퍼(114)를 이송하는 x,y,θ웨이퍼 처리 스테이지(112)를 수용한다. 여러 웨이퍼를 운반하기 위한 웨이퍼카세트(116)와, 진공 및 대기중에서 동작하는 웨이퍼 처리 로봇(도시하지 않음)을 갖는 웨이퍼 로드록(118)이 있는 웨이퍼 처리 유닛이, 스테이지로부터 웨이퍼의 빠른 설치와 제거를 위해 스테이지(112) 상에 제공되어 있다. 이 시스템에는 미국 캘리포니아주 새너제이에 위치한 쉬럼버거 테크놀러지사(Schlumberger Technologies, Inc.)의 자동화 시험 장비부로부터 얻을 수 있는 IDS 10000 시스템과 같은 IC 전자빔-프로빙 시스템에서 사용되는 것과 유사한 스캔-전자-현미경 컬럼(120)을 포함한다. 이 컬럼(120)에는 통상적인 열전계방출(TFE) 전자소스(122)가 있는 전자총이 있다. 상기 전자총은 이온펌프(124)에 의해 직접 펌프된다. 이 전자총은, 가장 현대적인 스캔-전자 현미경(scanning-electron microscopes : SEMs)의 경우에서처럼, 컬럼(120)의 나머지에 비해 높은 진공을 가지고, 차동 펌핑 개구에 의해 컬럼(120)의 나머지와 떨어져 있다. 1차 빔 랜딩 에너지는, 예를 들어 700eV 내지 1.5keV 로 조정될 수 있다. 일 예에서의 빔 전류는 예를 들어 ∼500pA 에서 ∼10nA 또는 이상의 범위에서 콘덴서 렌즈 및 빔 제한 개구를 사용하여 조정될 수 있다. 컬럼(120)은, 아래 후술할 웨이퍼 척 바이어스 및 대전-제어 바이어스 전극과 결합되어, 국부 전하 제어 모듈(Local Charge Control Module : LCCM)을 형성한다.

컬럼(120)은 슐럼버거 IDS 5000 및 IDS 10000 전자빔 프로빙 시스템에서 사용되는 구조와 유사한 시야(FOV : Field Of View)가 큰 가변-축 계침 렌즈(VAIL : Variable-axis Immersion Lens)가 포함되는 장점이 있다. 상기 렌즈는 상기 표본을 최대 축방향 자기장의 위치에서 (+/-)로 유지되는 자기-이입(magnetic-immersion) 타입이다. 따라서, 렌즈 필드는 "자기 병(magnetic bottle)"과 같이 동작하고 강한 정전기 수집필드를 인가할 필요없이 2차 입자의 조준 및 효과적인 수집을 허용한다. 이와 같이 강한 정전기 필드는 표면 대전을 불안정하게 하여, 전압 콘트라스트를 향상시키기 위해 웨이퍼 바이어스, 추출 전압 및 에너지 필터를 상호 독립적으로 최적화하는 것을 불가능하게 한다. 상기 렌즈에는 사전 편향 코일과 편향 코일 모두가 장착되어 있어서, 예를 들어 0.25mm 내지 1.5mm 의 크고, 높은 해상도(예를 들면, 30nm 내지 100nm)의 시야를 얻는다.
대물렌즈 어셈블리는 "렌즈내(in-the-lens)" 플러드 건(128)과 플러드 빔 벤딩 전극(flood-beam bending electrode : 130)을 구비한다. 플러드 빔 벤딩 전극(130)은 견본 및 도체들을 미리 대전시키는 넓은 고전류 플러드 빔(borad, high-current flood beam)과, 도체 대전 상태를 검사하기 위한 빠른 (보통 10MHz 내지 100MHz) 이미지화 용도의 고해상도의 1차 이미징 빔(primary-imaging beam) 사이의 빠른 멀티플렉싱이 가능하도록 한다. 후술할 상기 웨이퍼 척 바이어스 및 대전-제어 바이어스 전극과 함께 플러드 건(128)은 GCCM(Global Charge Control Module)을 형성한다. 상기 LCCM 이 국부적인 대전을 위해 사용되는 반면 상기 GCCM 은 큰 영역 대전을 위해 사용된다.

1차 빔이 래스터-스캔 될 때, 2차 입자, 및 상기 시료의 표면에서 발생된 일반적으로 다른 2차 입자들은 검출되어 상기 재료의 이미지를 형성하기 위해 처리되는 검출기 신호를 생성한다. 이 2차 입자들은 상기 렌즈 필드에 의해 수집되고 상기 렌즈의 구멍을 통해 되돌아 오고, (자기장과 전기장이 교차하는) 위엔 필터(Wien filter)에 의해 1차 전자 빔과 분리된다. 그러면 2차 입자들은 에버하트-손레이(Evahart-Thornley) 검출기로도 알려져 있는 신틸레이터-포토멀티플라이어 튜브(scintillator-photomultiplier tube : PMT) 조합과 같은 전자 검출기(132)에 의해 검출된다. 다른 검출기 조합이 사용될 수도 있다. 상기 전자 검출기를 실드하기 위한 대비가 포함되어 있어서 상기 플러드 빔이 사용되는 경우 발생되는 강한 2차 입자 전류로부터의 손상 및 노화를 예방한다.

웨이퍼 처리 스테이지(112)에는, 소스(136)에 의해 개략적으로 표시된 바와 같이 바이어스 전압이 인가되는 웨이퍼 척(134)이 포함되어 있다. 바이어스 전압은 소스(140)에 의해 개략적으로 표시된 바와 같이 대전-제어 바이어스 전극(138)에도 인가된다. 웨이퍼 척(134) 및 대전-제어 바이어스 전극(138)에 인가된 바이어스 전압은 서로 독립적이며, 그들의 레벨은 제어 전자회로(142)에 의해 설정되어 이미지화되는 웨이퍼의 타입 및 검출될 결함의 타입에 따라 전압 콘트라스트를 최적화 한다. 웨이퍼의 표면은 원하는 대로 양 또는 음으로 대전시킬 수 있다. 웨이퍼의 바이어스 전압 역시 (이미징 해상도를 손상시키지 않고) 빔 펀치-스루(beam punch-through)로부터 다른 층으로의 전하 누설을 방지하기 위한 낮은 빔 랜딩 에너지(beam-landing energy)를 요구하는 실리사이드 층(salicide layers)과 같은 박막 내부의 일부 물질을 위한 원하는 능력으로 빔 랜딩 에너지를 독립적으로 변화시키는데 사용될 수도 있다.

렌즈(126)의 구멍에는 슐럼버거 IDS 5000 및 IDS 10000 전자빔 프로빙 시스템 내에서 사용되는 것과 같은 평면형 억제 필드 전자 에너지 스펙트로메터(planar retarding field electron energy spectrometer)가 장착되어 있다. 이 스펙트로메터에는 0eV 에서 15eV 까지의 특정 에너지 범위 내부에서 2차 입자들을 수집하여 특정 웨이퍼 타입을 위한 전압 콘트라스트를 최적화 시키는데 사용될 수 있는 에너지-필터-메쉬 전극(energy-filter-mesh electrode : 144)이 있다.

300mm 웨이퍼 등의 웨이퍼를 처리할 수 있는 고속 웨이퍼 스테이지(112)는 검사될 웨이퍼 전체를 액세스할 수 있다. 이 웨이퍼는 정전기형 웨이퍼 척(114)상에 지지된다. 일반적으로 상기 스테이지는 진공 환경에 호환가능해야하고, 원치않는 빔 편향을 최소화 하기 위한 비자기적이어야 하고, 클린-룸에 호환가능해야하며 이상적으로 정확해야 한다. 스테이지 정확도와 이미지-정렬 프로세싱 오버헤드사이에는 직접적인 절충이 있다. 스루풋을 위해서는 각각의 기계적인 이동 후에 0.3s 미만 등의 짧은 설정 시간이 바람직한데, 고속(~100mm/s)이고 정확한(0.1㎛ 이하의 레이저 간섭계 피드백) 스테이지 이동에서도 그러하다. 0.1㎛ 이하의 피드백 정확도를 보장하기 위해, 상기 스테이지와 컬럼 사이의 기계적인 경로는 상당히 견고해야 한다. 예를 들어, 진공 챔버(110)의 최상부(146)가 도량형 판으로서 사용되고 외부 H 프레임으로 재강화된 5" 두께의 알루미늄으로 제조된다. 컬럼(120) 및 정밀한 스테이지(112)는 상기 도량형 판상에 직접 장착되어 상대적인 움직임을 최소화 한다. 레이저 간섭계는, 설명하지 않겠지만, 상기 스테이지-모터 제어기로 정확한 위치 피드백을 제공한다. 상기 간섭계에 의해 검출되기도 하는 더 미묘한 위치 에러들은 제어 전자회로(142)의 제어하에 적은 빔 편향에 의해 보정된다.

진공 챔버(110)는 터보 펌프 및 오일-프리 백킹 펌프에 의해 직접 펌프되는데, 이들을 집합적으로 "148"로 도시하였다. 챔버는 개략적으로 "150"으로 도시한 능동 진동 분리 플랫폼상에 장착되어 환경적인 진동을 제거하고 고속 스테이지 가속 및 감속에 따른 움직임을 미리 제거한다. 진공 로드록 시스템(vacuum load-lock system : 118)은 웨이퍼 교체 시간을 최소화하여 주 진공 챔버(110)가 긴 시간 동안 높은 진공(예를 들어, 1E-6 Torr)에서 머물 수 있게 하고 탄화수소로부터 웨이퍼의 오염을 최소화한다.

웨이퍼의 완전한 자동적 로딩 및 언로딩을 위한 설비가 제공된다. 두 개의 웨이퍼 로봇(도시하지 않음)이 사용될 수 있다. 첫번째 로봇은 웨이퍼를 카세트(116)에서 로드록 챔버(118)로 옮긴다. 상기 로드록 챔버는 진공화 되고 두번째 진공 로봇이 상기 웨이퍼를 정밀 스테이지(112) 상에 갖다 놓는다. 로드록 챔버(118)는 여러 웨이퍼를 수용할 수 있어서 웨이퍼의 파이프라인 동작 및 병렬 로딩과 언로딩을 쉽게 한다. 웨이퍼 처리 서브시스템은 광학 웨이퍼 사전-정렬기가 포함되어 있어서 웨이퍼 스테이지(112)상의 웨이퍼 사전-정렬 정확도의 일부 최소 레벨을 보장하게 하는 장점이 있다.

CCD 비디오 카메라 및 (예를 들어, Cognex 또는 다른 벤더들로부터 상업적으로 사용가능한) 이미지-패턴 매칭 시스템이 있는 광학 현미경(152)이 포함되어 있는 광학 정렬 시스템이 상기 정밀 스테이지상에 웨이퍼의 정확한 정렬을 쉽게 하기위해 사용된다. 몇몇 반도체 처리 층을 위해서, 상기 웨이퍼와 다이 기준 마크(die fiducial marks)가 상기 전자빔 이미지내의 낮은 콘트라스트에서 나타나기도 하는데, 전자빔 이미지에 기초한 정렬을 안정적이지 못하게 한다. 상기 정렬 처리를 보다 견고하게 하기 위해 SiO₂, Si₃N₄ 등의 절연층을 통해 볼 수 있도록 광학 현미경을 사용할 수 있다. 이러한 접근은 KLA 8100 시스템 및 Schlumberger IVS 220 시스템 등의 정밀-치수 스캔-전자 현미경(critical-dimension scanning-electron microscopes : CD SEMs)에서 표준이다.

Mercury Computer Systems 등으로부터 상업적으로 사용가능한 멀티프로세서-어레이 이미지-프로세싱 컴퓨터(multiprocessor-array image-processing computer : 153)를 이미지 정렬 및 비교를 위해 사용한다. 예를 들어, 이미지-프로세싱 컴퓨터에는 비디오-신호 입출력 보드가 포함되어 있고, 32 어레이 300MHz PowerPC 프로세서, 4GByte 램, 그리고 기준 이미지 및 결함 데이터를 저장하기 위한 ∼200Gbyte 디스크 저장장치로 구성된다. 이미지-프로세싱 컴퓨터(152)는 메모리에 대한 셀-셀 비교, 랜덤 로직에 대한 다이-다이 또는 다이-기준 비교, 접촉 및 다른 층에 대한 이미지의 피처 기반 비교를 위한 이미지 프로세싱 알고리즘을 구현한다. 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다.

상기 시스템에는 디스플레이(156) 및 입출력 장치(도시하지 않음)가 있는 제어 컴퓨터(154)가 포함되어 있다. 제어 컴퓨터는 마이크로소프트 윈도우스 NT 운영체계로 구동되는 인텔 펜티엄급 프로세서가 있고, 키보드와 마우스 등의 사용자 인터페이스 장치가 있으며, 버스(158)를 통해 제어 전자회로(142) 및 이미지-프로세싱 컴퓨터(152)와 통신을 하기 위한 제어 소프트웨어가 있는 개인용 컴퓨터일 수 있다. 제어 전자회로(142)는 제어 컴퓨터(152)의 제어하에 동작하며, 설명된 상기 시스템 소자들 모두를 구동하기 위한 신호를 제공한다. 설명의 복잡함을 피하기 위해, 제어접속의 세부사항은 도 1에는 도시하지 않았다. 예를 들어, 제어 컴퓨터(154)에는, 사용에 간편한, 멀티-레벨 그래피컬 사용자 인터페이스 및 공장 또는 공정 개발 환경에서 고도로 숙련된 기술자들에 의한 사용은 물론이고, 자동화된 반도체 제조 환경에서 덜 숙련된 기술자들도 사용을 쉽게 할 수 있는 사전 정의된 저장된 결함 치료의 라이브러리가 있다. 시스템 제어, 이미지 프로세싱, 빔 셋업, 빔 정렬, 자동 초점 및 자동 정렬 수정 등이 제어 컴퓨터(154)의 소프트웨어 제어하에서 자동화된다.

GCCM 내의 플러드 건(flood gun : 128)이 표면 2차 전자 방출 특성의 두 개의 교차 에너지 사이의 전압에서 동작하는 경우, 외부 전기장이 없을 때 시료 표면은 항상 양으로 대전된다. 대전-제어 바이어스 전극(138)은 그리드가 될 수 있고 또는 하나 이상의 개구가 있는 판이 될 수 있다. 웨이퍼는 웨이퍼 척(114) 상에 놓이고 웨이퍼 척(114)과 전기적으로 접촉된다. 상기 웨이퍼는 웨이퍼의 표면에 수직인 전기장을 인가하여, 예를 들어 웨이퍼 척(114) 및 대전-제어 바이어스 전극(138)에 다른 전압을 인가함으로써, 대전된다. 전기장이 가해지는 동안, 조사된 웨이퍼 표면의 모든 전기적으로 플로우팅하는 부분은 웨이퍼의 기판에 대해 미리결정된 양 또는 음의 전압으로 대전된다. LCCM 은 플러드 건보다 더 초점이 맞추어진 빔이 있다는 것을 제외하고는 GCCM 과 비슷하다. 상기 초점이 맞추어진 빔은 상기 GCCM 보다 더 작은 영역 및 구조를 선택적으로 대전시키는데 사용될 수 있다.

제어된 방식으로 상기 샘플의 플로우팅 부분을 음으로 대전시키기 위한 대안적인 방안(scheme)은 상기 샘플에 대해 20V 와 같은 수 볼트를 가진 매우 낮은 전압 전자들을 플러딩(flooding) 하는 것이다. 극히 낮은 전압 빔으로 조사하는 경우에는, 매우 낮은 2차 입자 수율로 인해 표면은 음으로 대전된다. 상기 표면 전압이 유입되는 전자 플러드에 저항하기에 충분한 음이 되는 경우 대전은 평형이 된다. 극히 낮은 전압 전자들은 상기 건 내부에 초점이 맞추어져야 한다. 이 전자들은 상기 샘플 표면에 도달하기 전에 지체된다.

도 2는 슐럼버거 IDS 10000 시스템에서 변형된 컬럼(200)의 대물렌즈 끝의 부분적 단면도이다. 변형된 컬럼(200)에는 컬럼 대물렌즈(202), 2차 입자 검출기(204) 및 상기 2차 입자의 에너지가 검출기(204)에 도달하는지를 결정하는데 설정될 수 있는 전압원(도시하지 않음)과 접속된 에너지 필터 메쉬(206)(예를 들어, 도 1의 메쉬(144))가 포함되어 있다. 이 시스템에는 에인젤 렌즈(도시하지 않음)가 있는 플러드 건(208), 전압원(210)과 접속된 바이어스-전극 그리드(212), 샘플판(214) 및 웨이퍼(220)를 운반하는 고정밀 웨이퍼 스테이지(216)가 포함되어 있다. GCCM 이 동작하는 동안, 높은 2차 입자 전류가 검출기(204)를 막을 수 있다. 이를 예방하기 위해서, 그리드(232)(또는 개구판 또는 튜브)를 검출기(204)의 앞쪽에 위치시킬 수 있다. 플러딩(flooding) 동안 그리드(232)에 음의 전압을 인가하여 2차 입자가 검출기(204)로 유입되는 것을 막을 수 있다. 대안적으로, 큰 구멍이 있는 금속판(222)(플루딩 마스크로 부름)을 상기 대물렌즈(200)의 입구에 놓고 전압원(도시하지 않음)과 접속시킨다. 플러딩(flooding) 동안 금속판(222)에 음의 전압을 인가하여 2차 입자가 검출기(204)로 유입되는 것을 막을 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 시스템은 안전하고 규제된 방식으로 웨이퍼의 표면을 대전시킬 수 있다. 음의 전압-콘트라스트 모드에서 동작하는 경우, 웨이퍼로부터 2차 입자가 방출하는 것을 막는 방향으로 (웨이퍼로 2차 입자를 되돌리기 위해) 대전하는 동안 전기장이 생성된다. 예를 들어, 대전-제어 바이어스 전극(138)을 그라운딩 시키고 웨이퍼 척(114)에 양의 전압을 인가하거나, 또는 대전-제어 바이어스 전극(138)이 웨이퍼보다 더 음의 전압이 되도록 하는 전압차를 인가한다. 양의 전압-콘트라스트 모드로 동작하는 동안에는, 웨이퍼로부터 2차 입자 방출을 돕는 방향으로 (2차 입자를 웨이퍼에서 떨어뜨리는 방향으로) 대전하는 동안 전기장이 발생된다. 예를 들어, 대전-제어 바이어스 전극(138)을 그라운딩 시키고 웨이퍼 척(114)에 음의 전압을 인가하거나, 또는 대전-제어 바이어스 전극(138)이 웨이퍼보다 더 양의 전압이 되도록 하는 전압차를 인가한다. 양의 전압-콘트라스트 모드에서, 모든 2차 입자를 수용하기 위해 에너지-필터 메쉬(energy-filter mesh : 144(206))가 바이어스될 수 있다.

웨이퍼를 대전시킨 후, 정밀하게 초점을 맞춘 빔을 사용하여 상기 표면 전압을 조사한다. 일 구조의 대전 전압은 하부 회로와의 접속에 의해 영향을 받기 때문에, 상기 전압 콘트라스트 기술은 앞서 접촉홀 기술 또는 광학 현미경 기술로는 보이지 않는 결함을 찾아낼 수 있다. 일반적으로, 동일한 재료로 만들어진 두 구조의 콘트라스트를 비교하는 경우, 더 어두운 구조가 더 양의 전압을 가진다. 예를 들어, 양의 전압-콘트라스트 이미지에서는, 웨이퍼 내의 전기적으로 플로우팅하는 금속 라인이 낮은 전압의 현미경 아래의 그라운드된 금속 라인보다 더 어두운데 그 이유는, 대전이 진행하는 동안 상기 플로우팅하는 라인상의 전압이 더욱 양으로 되기 때문이다.

음의 전압 콘트라스트를 사용하여 충전-접촉 웨이퍼(a filled-contact wafer)를 검사하는 경우, 그라운드와 접속된 접촉은 플로우팅 게이트(floating gate)와 접속된 접촉보다 콘트라스트가 더 어둡게 나타나는데 그 이유는, 게이트에서의 전압이 음으로 될 수 있기 때문이다.

n 확산 영역 또는 그라운드와 접속된 접촉은 상기 확산 접합에서 순방향 바이어스가 설정되어 확산에서의 전압이 음으로 되는 것을 막기 때문에 비슷한 콘트라스트를 가진다. 상기 접촉과 확산 사이의 개방형 고장 또는 게이트에서의 쇼트(short) 고장은 이것이 콘트라스트를 예상 것과는 다르게 만들기 때문에 식별될 수 있다.

그러나 이 콘트라스트에 기초한 결함 검출 구조는 채워지지 않은(또는 충전되지 않은) 구멍과 같은 높은 애스팩트비의 마이크로구조의 바닥의 검사에 적용하기에는 어려움이 있다. 접촉홀과 같은 높은 애스팩트비의 마이크로구조는 상기 접촉홀 안의 2차 입자를 잡는 2차 입자 트랩과 같이 동작하여서, 상기 접촉홀의 바닥은 상기 마이크로구조의 상부 표면보다 더 낮은 콘트라스트로 나타난다. 그 결과, 모든 접촉홀들은, 그들의 하부 전기적 접속과는 상관없이 전압-콘트라스트 이미지 내에서 비슷한 콘트라스트(매우 어두운)를 가지게 된다. 예를 들어, 도 3은 앞서 설명한 양의 전압 콘트라스트 모드에서 동작(다른 종래 시스템의 정상적 동작과 같은)하는 것으로 설명된 시스템에서 전압-콘트라스트 이미지가 포착된다. 도 3의 이미지는 피처(305, 310, 315)을 나타내는 웨이퍼의 영역에 있는 것으로서, 이들 모두는 물리적으로 충분히 동일한 지름 및 깊이를 가진, 그러나 각각의 홀의 바닥에서의 다른 전기적 접속도 물질을 가지는 접촉홀을 나타내는 전압-콘트라스트이다. 도 3에 나타난 접촉홀에는 비록 하나의 접촉홀의 바닥에서의 재료가 n 확산 영역과 접속되고 다른 바닥에서의 재료가 게이트 영역과 접속되고, 그리고 세번째의 바닥에서의 재료가 p 확산 영역과 접속하고 있지만, 이들이 전기적 접속도로 구별되는 어떠한 특성을 나타내고 있지는 않다. 도 3과 같은 종래 전압-콘트라스트 이미지는, 웨이퍼 표면이 양으로 대전되고, 채워지지 않은 접촉홀의 바닥에서의 재료의 하부 전기적 접속도에 관한 정보를 제공하지 못했다.

그러나 접촉홀을 전기적 접속도에 따라 구별될 수 있게 하는 방식으로 본 발명에 따른 전압 콘트라스트 이미징을 수행하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 방법에서는, 전압-콘트라스트를 이미지화 하기 전에 웨이퍼를 음으로 대전시킨다. 이미징 파라미터를 적절히 조정함으로써, 대전된 구조의 결과 전기장이 전압-콘트라스트 이미지내의 높은 애스팩트비 피처가 나타나는 것에 변화를 야기하는데, 이것은 대전된 구조에 의해 유도된 전기장이 물리적 피처 치수 이상으로 확대되기 때문이다. 이러한 방식의 높은 애스팩트비 마이크로회로 구조를 검사하기 위한 시스템을 구성하는 것은 더 큰 스루풋을 위한 높은 빔 전류에서의 동작을 가능하게 한다.

도 4는 높은 애스팩트비 접촉홀의 예를 갖는 웨이퍼 부분(400)의 단면도이다. 기판(405)은 산화층(410)으로 덮여있다. 산화층(410)을 통해 접촉홀(415)로 폴리실리콘 게이트 접촉(420)이 노출된다. 산화층(410)을 통해 접촉홀(425)로 n 확산 영역(430)이 노출된다. 접촉홀(415, 425)은 충분히 동일한 지름 및 깊이를 가지고 있으나, 각각의 바닥는 다른 전기적 접속도를 가진 물질로 되어있다. 웨이퍼의 표면은 구조의 상부 표면 근처에서 점선으로 표시된 바와 같이 음으로 대전된다. 이 음으로 대전된 표면은 각각의 접촉홀 가장자리 주위에 전기장을 일으켜서 이것이 전압-콘트라스트 이미지내의 상기 접촉홀 출현에 영향을 미치게 된다. 각각의 접촉홀 가장자리에서의 상기 전압이 상기 접촉홀의 바닥에서의 전압에 의해서도 영향을 받기 때문에, 다른 전기적 접속도를 가지는 접촉홀은 전압-콘트라스트 이미지내에서 다른 크기를 가지고 나타나게 된다. 웨이퍼의 표면이 음으로 대전되는 경우에는, 상기 접촉홀(415)의 바닥에서의 폴리실리콘 게이트 접촉(420)도 음으로 대전되지만, 접촉홀(425)의 바닥에서의 n 확산 영역(430)은 거의 그라운드 전압으로 유지되는데 이는 (하부 pn 접합을 턴온시키는) n 확산 영역상의 순방향 바이어스 때문이다. 접촉홀(425)의 바닥에서 n 확산 영역(430)의 그라운드 주변 전압은 접촉홀(415) 가장자리에 대해 접촉홀(425)의 가장자리에서의 전압으로 내려간다. 접촉홀(425)의 가장자리에서의 더 낮은 전압은 접촉홀(425)이 개개의 접촉홀 가장자리에서의 다른 전기장으로 인해(이 전기장 효과에 대해서는 후술함) 전압-콘트라스트 이미지내의 접촉홀(415)보다 더 큰 크기를 가지도록 만든다.

예를 들어, 도 5는 피처(505, 510, 515)를 보여주는 웨이퍼 영역의 전압-콘트라스트 이미지인데, 이들 모두는 도 3에 도시된 동일한 접촉홀의 전압-콘트라스트를 나타내는 것이다. 도 5의 이미지는 웨이퍼 척을 통해 웨이퍼로 인가된 -5 볼트 및 그라운드 전압에서의 대전-제어 바이어스 전극으로, 음의 전압-콘트라스트 모드내의 시스템을 동작시킴으로써 포착된 것이다. 피처(505)는 지름이 가장 큰데, 대응하는 접촉홀의 바닥에서의 물질이 그라운드 또는 n 확산 영역과 전기적으로 접속된다. 피처(510)는 지름이 중간 크기로서, 대응하는 접촉홀의 바닥에서의 물질이 게이트 영역과 전기적으로 접속된다. 피처(515)는 가장 작은 지름을 가지고 있으며, 접촉홀의 바닥에서의 물질이 n 웰 영역 또는 p 확산 영역과 전기적으로 접속된다. 이 접촉홀들이 비록 동일한 물리적 치수이긴 하지만, 도 5의 전압-콘트라스트 이미지에서의 표현은 이것들을 상기 채워지지 않은 접촉홀의 바닥에서 상기 물질의 전기적 접속도에 의해 구별될 수 있게 하는 특성들을 나타낸다.

본원의 발명자들은, 그라운드 또는 n 확산 영역과 전기적으로 접속된 접촉들은 상기 음의 전압-콘트라스트내에서 가장 큰 크기를 가지며, 게이트와 전기적으로 접속된 접촉들은 상기 음의 전압-콘트라스트내에서 중간 크기를 가지며, 그리고 n 웰 또는 p 웰 확산 영역의 접촉들은 상기 음의 전압-콘트라스트 이미지내에서 가장 작은 크기를 가지는, 이 효과를 전압-콘트라스트-유도된 피처 확대(voltage-contrast-induced feature enlargement)라고 언급한다. 상기 구조의 표면을 음으로 대전시키는 적절한 파라미터를 사용함으로서, 전압-콘트라스트 이미지내의 외관 피처 크기는 전기적 접속도에 따라 달라진다. 동일한 물리적 크기를 가지는 구조 피처의 상기 전압-콘트라스트 이미지내의 외관 피처 크기는 접속 문제를 유발할 수 있는데, 접촉홀과 같은 피처의 외관 피처 크기를 상기 구조적 피처에 관한 다른 정보와 비교하는 경우, 이는 특히 사실이다. 그러한 다른 정보에는 예상 물리적 크기 및 접속도(웨이퍼 및 회로 디자인 데이터 등으로부터 얻을 수 있는) 그리고 상기 구조를 먼저 대전시키지 않고 취해진(도 3 참조) 전압-콘트라스트 이미지 내의 외관 피처 크기가 포함될 수 있다.

예를 들어, 도 3 및 도 5에 표시된 접촉홀은 접촉홀의 바닥에서 물질의 전기적 접속도를 고려하지 않은 도 3과 같은 종래의 전압-콘트라스트 이미지에서 동일한 현상에 관하여 얻게 되는 것으로 알려져 있다. 도 3의 종래 전압-콘트라스트 이미지로부터 접촉홀은 동일한 물리적 치수에 관한 것이라는 것을 추론할 수 있다. 그러나, 동일한 접촉홀들은 이미지화가 되기 전에 표면을 음으로 대전시키는 효과에 기인한 도 5의 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지내의 명백한 다른 크기를 가지는 것으로 알려져 있다. 각각의 접촉홀의 바닥에서의 물질의 전기적 접속도는 도 5의 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지내에 나타난 접촉홀의 외관 크기로부터 추론될 수 있다.

각각의 접촉홀의 예상 전기적 접속도는 웨이퍼의 디자인 데이터로부터 얻을 수 있어서, 상기 예상 접속도와 피처-확대된 전압-콘트라스트 이미지내의 피처의 상기 외관 크기와의 차이를 결함으로 식별할 수 있다. 게이트 영역에서의 쇼트-고장(short-fault), 그라운드 영역 또는 n 확산 영역과의 접촉에서의 오픈-고장(open-fault), 또는 n 웰 이나 p 확산 접촉 영역에서의 오픈-고장이나 쇼트-고장과 같은 전기적 고장로 인해 외관 크기가 예상 것과는 다른 경우에 결함은 쉽게 식별될 수 있다. 이러한 외관 크기 차이들은 상기 접촉홀의 바닥에서의 물질의 전기적 성능으로부터 나오는 것이기 때문에, 상기 차이들은 웨이퍼의 마무리된 IC 의 전기적 성능에 영향을 미칠 가능성이 높고 따라서 "킬러" 결함이라 표현된다. 접촉홀이 채워지기 전에, 웨이퍼 공정의 접촉홀 스테이지에서의 그러한 결함을 발견하는 것은 많은 경우에 있어서, 제조 수율을 낮추게 되는 웨이퍼상의 IC 의 일부 또는 모두의 재작업 및 연속 구조를 가져온다. 웨이퍼가 완성될 때까지 그러한 결함을 발견하지 못하게 되면 재작업이 더 이상 불가능하기 때문에 웨이퍼의 전체적 손실 또는 부분적 손실을 가져올 수 있다.

피처-확대 전압-콘트라스트 이미지(feature-enlarged voltage-contrast images)를 사용하여(종래 전압-콘트라스트 이미징과 같은 콘트라스트 레벨에 의하기 보다는) 외관 크기에 의해 높은 애스팩트비의 마이크로회로를 검사하는 것은 적어도 두 가지 큰 장점을 가지는데, 높은 스루풋과 간략화된 입자빔 칼럼 디자인이 그것이다. 상기 입자빔 칼럼은 종래의 전압 콘트라스트 이미징보다 피처-확대 전압-콘트라스트 이미징을 위해 더 높은 빔 전류에서 동작할 수 있기 때문에 스루풋은 증가한다. 접촉홀로부터 이미 복잡한 입자빔 칼럼 디자인으로 2차 입자를 추출하기 위해 특정 구성부분을 집적할 필요가 없기 때문에 칼럼 디자인이 단순해 진다.

종래의 전압-콘트라스트 이미지에서는, 이미지 콘트라스트는 표면 전압과 표면 구조 외형(물질 콘트라스트와 지형적 콘트라스트)의 콘볼루션(convolution)에 기인한다. 많은 경우에서, 전압 분포는 구조 외형과 매치된다. 그러나 전압 분포와 구조 외형은 항상 매치하지는 않는데, 왜냐하면 도체상의 전기장이 그 외형을 벗어날 수 있기 때문이다. 따라서, 전기적 결함 검출을 위해서는, 전압으로 인한 콘트라스트만이 하부의 전기적 접속에 의해 영향을 받기 때문에 외형에 기인한 콘트라스트상의 전압으로 인한 콘트라스트를 향상시키는 것이 좋다. 이것은 물리적 피처를 이미지화하기 위해 최적화된 종래의 접촉홀 전압-콘트라스트 도량법과 현미경법과는 다르다. 도 5의 음의 전압-콘트라스트 이미지내의 접촉홀은 각각의 접촉홀 가장자리 근처의 산화표면상의 전압이 각각의 접촉홀의 바닥에서의 물질상의 대전된 전압에 의해 영향을 받기 때문에 명백한 다른 치수를 가지며, 이것은 하부의 전기적 접속도에 의해 교대로 결정된다. 왼쪽의 접촉홀은 게이트 영역과 접속되어 있기 때문에 음으로 대전시킨다. 오른쪽의 접촉홀은 n 확산 영역과 기판사이의 순방향 바이어스로 인해 기판쪽으로 전하가 배출되기 때문에 그라운드 근처에서 남아있게 된다. 오른쪽의 접촉홀 가장자리 근처의 전압은 상기 접촉홀의 바닥에서의 대전된 물질에 의해 유도된 전기장이 접촉홀의 물리적 치수 밖으로 확대되기 때문에 더욱더 음으로 되고, 이것은 오른쪽 접촉홀의 가장자리가 왼쪽 접촉홀의 가장자리보다 더 밝은 콘트라스트를 가지도록 한다. 왼쪽 접촉홀 가장자리의 더 어두운 콘트라스트는, 도 5의 "505"로 도시된 바와 같은 접촉홀을 위한 더 큰 외관 치수가 나타나게 한다.

도 6a, 6b, 6c 의 도면을 통해 요점을 더 설명하도록 한다. 이 도면들은 각 도면의 왼쪽에 도시된 원통형 접촉홀을 가지고 접촉홀 주위의 전기장 등전위선의 계산된 시뮬레이션이다. 도 6a, 6b, 6c 의 그림에서, 전압과 전하는 음으로 되어있다. 도 6a 는 접촉홀의 벽이 전도성 접착/배리어 층으로 코우팅될 것으로 예상되는 대전되지 않은 플로우팅 접촉홀 주위의 전압을 보여주고 있다. 도 6a 에서, 표면은 -6×10^-5 C/m2 의 전하밀도로 디포지트(deposit) 되어있다. 도 6b 에서, 표면은 -6×10^-5 C/m2 의 전하밀도로 디포지트 되어있고 접촉홀에는 -1×10^-16 C/m2 의 전하가 있다. 도 6c 는 그라운드된 접촉홀 주위의 전압을 보여주고 있다. 도 6c 에서 표면은 -6×10^-5 C/m2 의 전하밀도로 디포지트 되어있고 접촉홀은 기판으로 그라운드 되어있다. 가장자리 근처의 전압이 도 6b의 대전된 플로우팅 접촉홀을 위해 가장 음으로 되어있고 도 6c 의 그라운드된 접촉홀을 위해서는 가장 덜 음으로 되어있음이 명백하다. 상기 가장자리 주변의 더 낮은 음의 전압은 전압-콘트라스트 이미지내에서 접촉홀 주변의 가장자리를 더 어둡게 하는데 기여한다. 전압-콘트라스트 이미지내의 접촉홀의 외관 크기는 상기 가장자리와 접촉홀의 결합된 전기장으로 인해 그 물리적 크기보다 더 크다. 도 6a, 6b, 6c 의 시뮬레이션은 접촉홀의 외관 크기가 하부의 전기 접속 및 접촉홀로 주입된 전하에 민감하다는 것을 보여주고 있다.

외관 피처 크기를 물리적 크기와 다르게 만드는 기술적 효과를 최대로 하기위해 대전 제어 파라미터를 조정("튜닝")하는 것이 바람직하다. 최적화를 튜닝하는 것을 두 개의 클래스로 나눌 수 있는데, (1) 대전시키기 및 (2) 이미지화하기 이다. 앞서 설명한 바와 같은 시스템에서는, 대전시키는 작업은 1차(이미징) 빔 또는 분리 플러드 빔에 의해 수행될 수 있다. 오직 하나의 이미징 빔만이 있는 전압-콘트라스트 시스템을 위해서는, 대전시키는 작업은 이미지화 작업 동안 이루어질 수 있다.

최대의 피처 확대 효과를 얻기 위해서는, 표면 대전 작업은 적절히 제어되어야 한다. 초과되는 표면 대전은 인식할 수 없는 결함을 가져올 수 있고, 반면에 불충분한 대전은 전기적으로 중요한 결함의 검출에 필요한 피처 확대를 제공하지 못한다. 앞서 설명한 바와 같이, 표면 대전은 웨이퍼 척과 대전 제어판에 인가된 전압, 대전/이미지 영역, 및 에너지 필터에 의해 제어될 수 있다. 1차 빔 및 플러드 빔 전압, 스캔 회전(웨이퍼에 대한 스캔 방향), 그리고 픽셀 드웰 시간(pixel dwell time) 등과 같은 알려진 다른 성분들도 고려될 수 있을 것이다.

이러한 파라미터를 위한 표면 대전(surface-charging) 메카니즘은

(1) 바이어스 전압 : 웨이퍼 척과 대전 판 사이의 전압을 사용하여 표면상의 등가 대전 전압을 제어한다. 상기 대전 판과 웨이퍼 척 사이의 바이어스 전압은 방출된 2차 입자들의 일부가 상기 표면이 충분히 음으로 대전되어 바이어스 필드의 영향을 오프셋할 때까지 표면으로 되돌아가는 것을 저지한다.

동일한 물리적 크기, 그러나 p 및 n 확산, 게이트, 분리 웰 등과의 다른 하부 전기적 접속을 가진 마이크로구조를 이미지화 하는 경우, 본 시스템은 양의 전압-콘트라스트 모드에서 동작하고, 음의 전압-콘트라스트 모드로 스위치 되고, 이들 구조의 외관 피처 크기사이의 차이가 최대가 될 때까지 상기 바이어스 전압(웨이퍼 척에 대한 대전 판)을 조정한다. 통상적인 시작 바이어스 전압은 -8 볼트이다. 튜닝 범위로는 0 내지 -15 볼트가 된다.

(2) 빔 전류밀도 : 회로가 그라운드와 저항을 가지고 접속되거나 표면 절연체와 그라운드사이의 누설 경로로 빠져나가는 상황에서, 전류밀도가 표면 대전 역할을 한다. 입력 전류(플러드 건 및 1차 빔에 의한 전류)가 상기 누설 전류(디바이스를 통한) 및 탈출 전자 전류(2차 입자 및 탄성적으로 확산된 1차 전자들)와 동일하게 되는 경우 최종적인 대전 전압에 도달된다. 전류 밀도가 더 높아지면 등가가 되는 최종 전압도 더 높아질 수 있다. 통상적인 시작 전류밀도는 제곱 미크론당 0.2 피코-암페어로서, 예를 들면 100 미크론×100 미크론 제곱당 2 나노-암페어이다. 가능한 튜닝 범위는 100 미크론×100 미크론 제곱당 0.5nA 내지 20nA 이다.

(3) 대전/플러드/이미징 영역 : 표면 전하는 상기 대전/이미지화 영역상의 대부분에 의존하게 되고, 특히 표면의 대부분이 절연성 물질로 덮이게 되는 경우 그러하다. 이러한 경우, 빔-조사된 영역 주변 영역내의 거부된 전하들은 상기 조사된 영역내의 2차 입자 방출을 방해하는 강하고 국부적인 필드를 생성할 수 있는데, 이것은 음으로의 대전을 가져온다. 대전 영역은 이 국부적 필드 강도를 교대로 최종 대전 전압에 영향을 미치게 변화시킬 수 있다. 상기 영역("시야 필드" 또는 "FOV" 로 부르기도 함)은 전류밀도가 일정하게 유지되는 동안 조정된다. 통상적인 시작 영역은 (200 미크론)×(200 미크론)이다. 가능한 튜닝 범위는 1mm×1mm 내지 (10 미크론)×(10 미크론)이다.

(4) 빔 에너지 : 빔-조사된 영역내에서 대전을 시키는 일은 입력 전하 플럭스(표면으로의 1차 빔 주입 및 되돌아간 2차 입자에 기인한)와 출력 전하 플럭스(2차 입자 방출 및 표면 누설) 사이의 차이에 의해 규제된다. 빔 에너지는 2차 입자 방출이 빔 에너지의 함수이기 때문에 대전에 영향을 미친다.

빔 전압은 500-1800 볼트의 가능성 있는 범위 내에서 대략 50볼트 간격으로 단계적으로 진행하고, 상기 피처 확대 효과가 결함 검출 목적에 적합할 경우, 즉 외관 피처 크기가 다른 하부 전기 접속도를 가지는 구조에 대해 분명히 다른 경우에 중지될 수 있다. 빔 전압이 변화하는 경우에는 디바이스 손상에 대해 주의를 하여야 한다. 만일 선택된 빔 전압이 너무 낮거나 너무 높으면(예를 들어, 2차 입자 수율 곡선에서 제1 교차점(E1)보다 높거나 제2 교차점(E2)보다 낮으며, 여기서 E1 및 E2 는 각각 물질에 의존적이며 표면 처리에 대해 극히 민감함), 표면은 음으로 대전되기도 하지만, 규제되지 않은 방식이 된다. 다른 경우에서, 표면은 디바이스를 손상시키기에 충분하게 대전될 수도 있다. 이것은 대전 제어 구조가 더 이상 표면 대전을 제어할 수 없는 경우 볼 수 있는데, 따라서 비용이 적게 들고 확장성 있는 테스트 웨이퍼를 사용하여 빔 전압을 튜닝하는 것이 바람직하다. 튜닝을 일반 웨이퍼상에서 수행해야 하는 경우에는, 먼저 발표된 문헌으로부터의 최상의 물질의 E1 및 E2 곡선을 검사해보고 그 발표된 E1 및 E2 의 값 사이의 빔 전압으로 동작시키는 것이 바람직하다.

(5) 스캔 회전 : 국부화된 필드(수 미크론의 관심 영역)는 2차 입자 탈출률에 영향을 미쳐 결국 대전에 영향을 미칠 수 있다. 강하게 국부화된 필드는 동일한 라인 스캔에 걸쳐 스캔된 주위 구조로부터 올 수 있는데, 이는 이들 구조가 쉽게 대전되기 때문이다. 스캔 회전을 변화시키는 것은 구조에서 근처의 "새롭게" 대전된 주변을 변화시켜서 그 구조 상의 대전 상태를 변화시킨다. 여하한 시작 각도, 예를 들어 빔이 켜진 경우의 방향을 사용할 수 있다. 튜닝 범위는 -180°내지 +180°일 수 있다. 이 범위는 모든 스캔 회전 방위를 트레이(tray)하여 최상의 각도가 사용되는 것을 보장하도록 한다. 실제에 있어서, 본 시스템은 라인과 접촉의 이미지화가, 이미지 방위가 필요하지 않은 경우에도 이 이미지 방위와 평행하게 되도록 처음에 설정될 수 있다.

(6) 픽셀 드웰 시간(pixel dwell time) : 앞서 언급한 바와 같이, 국부화된 필드는 새롭게 대전되는 주변 구조로 인해 표면을 대전시키는 역할을 한다. 이러한 주변 구조를 대전시키기 위한 전압은 픽셀 드웰 시간의 함수이다. 따라서 픽셀 드웰 시간을 변화시키는 것은 구조를 대전시키는데 영향을 미친다. 통상적인 시작 드웰 시간은 0.1μ초이고, 이 시간을 증가시키거나 감소시켜 상기 피처 확대 효과를 향상시킨다. 가능한 튜닝 범위는 0.01㎲ 내지 1㎲ 이다.

대전 파라미터를 설정한 다음, 상기 에너지 필터, 즉 이미징 파라미터를 튜닝하여 상기 피처 확대 효과를 더 최적화 할 수 있다. 필드 확대 효과는 대전 회로의 물리적 치수를 벗어나는 강한 필드에 의해 포착된 2차 입자로부터 나온다. 예를 들어, 대전된 접촉홀로부터의 필드는 상기 주변 근처의 2차 입자들이 상기 2차 입자 검출기에 도달하는 것을 저지할 수 있다. 이것은 접촉홀 주변의 콘트라스트를 어둡게 하는데 기여한다. 대신, 방출된 전자의 에너지를 떨어뜨린다. 에너지 필터의 튜닝에 의해, 필드내의 미묘한 변화가 이미지 콘트라스트에 반영된다.

본 발명에 다른 최적화 절차를 아래 표 1에 요약하였다. 이 절차는 피처 확대 효과의 최적화에 필요한 것으로 사용되기도 한다. 몇몇 예에서는 채택할 수 있는 결과를 아래 모든 절차를 사용하지 않고도 얻을 수 있다. 비록 이 절차가 아래 주어진 순서로 수행된 경우, 특히 여러번 반복을 통해 되풀이 된 경우 양호한 결과를 나타내긴 하였지만, 원하는 다른 순서로 수행하여 물리적 크기와는 다른 외관 크기 차이를 생성하여도 좋다. 따라서, 이 절차의 순서와 정밀한 조합, 및 이들 값의 범위들은 아래 설명으로 이루어지지만 이것으로 제한되는 것은 아니다.

A	대전 튜닝	절 차	값
	대전 제어판과 웨이퍼척 사이의 전압 오프셋	전압을 조정하여 피처 확대 효과를 최대로 함(물리적 크기는 동일하지만 하부접속도는 다른 회로사이의 피처 크기차이를 최대화)	보통: -8볼트 가능범위: 0볼트 내지 -15볼트
	대전/플러드/이미징전류밀도	전류를 조정하여 피처 확대 효과를 최대로 함	보통: 100㎛×100㎛ FOV 당 2nA 가능범위: 100㎛×100㎛ FOV당 0-20nA
	대전/플러드/이미징영역	영역을 조정하여 피처 확대 효과를 최대로 함	보통: 200㎛×200㎛ FOV 가능범위: 1mm ×1mm 내지 100㎛ ×100㎛ FOV
	빔 에너지	에너지를 조정하여 피처 확대 효과를 최대로 함	∼50볼트 단계내에서 조정 가능범위: 500볼트 내지 1800볼트(E1 과 E2사이 유지)
	대전/이미지 스캔 회전	스캔 회전 웨이퍼에 대한 스캔회전 각도를 조정하여 피처 확대 효과를 최대로 함	보통: 0도 가능범위: -90도 내지 +90도
	픽셀 드웰 시간	피처 확대 효과를 최대로 조정함	보통: 100ns 가능범위: 10ns 내지 1㎲
B	이미징 튜닝	절 차	값
B	에너지 필터	에너지를 조정하여 피처 확대 효과를 최대로 함	보통: 0볼트 가능범위: +5볼트 내지 -15볼트(웨이퍼척 볼트에 대해)

최적화 절차를 완료한 다음, 전압-콘트라스트-유도된 피처 확대 효과(voltage-contrast-induced feature enlargement effect)에 기초한 결함 검출을 위해 시스템을 준비시킨다. 채워지지 않은 접촉홀이 있는 처리중의 웨이퍼와 같은, 마이크로구조의 이미지들은 상기 최적화된 파라미터를 가지고 시스템을 동작시킴으로서 포착된다. 포착된 각각의 이미지를 기준과 비교한다. 예를 들어, 포착된 이미지내의 피처의 외관 크기가 상기 기준의 크기와 분명히 다른 경우에는 결함이 검출된다. 여러개의 비교 스킴이 가능하며, 표 2에 요약하였다.

셀 대 셀	통상적으로 메모리 셀에 대해 사용됨. (1) 메모리 어레이 내의 각 셀의 이미지를 완벽한(양호한 것으로 알려진) 기준셀과 비교, 또는 (2) 각 메모리셀의 이미지를 주변의 이미지와 비교함. 비교는 개개의 셀간에서 이루어질 수 있고, 또는 섹션별로 이루어질 수 있는데, 여기서 섹션은 2 또는 4 개의 대칭적으로 반사된 셀과 같은 일부 반복되는 구조이다.
다이 대 다이	이것은 KLA213X 와같은 광학 검사시스템 운용의 표준모드이다. 각 다이의 이미지를 스캐닝하는 동안 인접하는 주변의 이미지와 비교한다. 제 3 다이의 이미지를 사용하여 어느 다이가 실제 결함을 가지고 있는지 중재한다. 이 작업은 랜덤한 결함을 위해서는 좋지만 마스크의 강하게-루트된 섹션 내의 여분의 패턴과 같은 반복되는 결함을 찾을 수는 없다. 일반적으로(KLA의 SEMSPec 시스템이 아니어도) 임의 다이의 이미지는 다른 임의 다이의 이미지와 비교될 수 있고 어느 제 3 다이의 이미지가 조정을 위해 사용될 수 있다."다이 대 어느 다이" 비교는 이것이 특히 기대되는 결함 타입을 양호할 것 같은 다이에 대한 비교를 가진 웨이퍼의 특정 영역을 목표로 하기위해 사용될 수 있기 때문에 가치있다. 예를 들어, 중심 다이에 대한 에지 다이 비교는 웨이퍼의 에지 근방의 다이가 보다 결함이 있을 수 있고 웨이퍼의 중심 근처의 다이보다 수율이 더 떨어지기 때문에 바람직하다.
다이 대 골든다이	양호한 것으로 알려진("골든") 기준 다이의 이미지 데이터 또는 다른 데이터를 저장하고 검사되는 다이 이미지가 비교되는 기준으로 사용한다. 상기 이미지 데이터에 요구되는 저장 공간은, 비록 디스크 및 메모리 공간이 더 싸지고 전압-콘트라스트 이미지가 압축될 수 있긴 하지만, 크다(예를 들어, 수십 GByte). 골든 기준 다이에는 조정은 필요없다.
다이 대 데이터바닥	이것은 마스크 검사에서 사용된 기술과 비슷하다. "외관-피처-확대" 이미지가 사용될 때, 표시된 회로의 전기적 특성에 대한 여러층의 데이터바닥 및 지식은, 어느 피처들이 전기적으로 그라운드 되고, 음의 전하모드에서 어느 피처들이 전기적으로 플로우팅하게(floating), 즉 어느 p-n 접합이 음의 전압이나 전위에 의해 순방향 바이어스될 것으로 기대되는지를 결정하는데 사용된다.
블록 대 블록	근본적으로 한 다이의 하나 또는 그 이상의 서브섹션을 커버한다는 점을 제외하고는 다이 대 다이 비교와 동일하다. 예를 들어, 관심있는 결함의 특정 타입을 보다 발생시킬 것으로 기대되거나 또는 알려진 한 다이의 특정 부분의 이미지를 기준 다이의 이미지의 대응하는 부분과 비교한다. 제 3 다이의 이미지와의 중재가 적절히 사용된다. 이 접근은 전체 다이 대 다이 비교에 비해 처리 시간이 단축된다.

도 7은 본 발명에 따른 방법의 몇몇 주요 피처를 보여주는 흐름도이다. 단계(705)에서, 앞서 설명한 것과 같은 적절한 대전 파라미터를 사용하여 마이크로구조를 대전시킨다. 이것은 외관 피처 크기의 확대를 보장하기 위해 조정된 파라미터를 가지고, 도 1을 참고로 앞서 설명한 GCCM 또는 LCCM의 동작 등에 의해, 상기 마이크로구조의 표면에 대전 입자를 인가하는 것으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 마이크로회로의 하나 또는 그 이상의 접촉홀과 같은 높은 애스팩트비의 마이크로구조를 도 1을 참고로 앞서 설명한 바와 같은 적절한 전기장의 도움으로, 전자빔 또는 전자 플러드의 적용으로 음으로 대전시킨다.

단계(710)에서, 상기 대전된 마이크로구조에 대전 입자 빔으로 질문을 하여 상기 마이크로구조의 적어도 하나의 피처에 관한 정보를 얻는다. 예를 들어, 초점이 맞추어진 전자빔 또는 초점이 맞추어진 이온빔을 상기 마이크로구조에 인가하여 2차 입자를 검출하여 전압-콘트라스트 이미지를 발생하도록 한다. 대전된 높은 애스팩트비 피처 주위의 전기장은 외관 피처 크기들이 그 피처의 내부에 또는 아래에 있는 물질의 전기적 접속도에 의존하는 전압-콘트라스트 이미지를 가져온다. 예를 들어, 충분히 동일한 물리적 치수의 음으로 대전된 접촉홀 구조는, 바닥면이 그라운드 또는 n 확산 영역과 전기적으로 접속되어 있다면 상기 전압-콘트라스트 이미지내의 가장 큰 외관 크기를 가지게 될 것이고, 바닥면이 게이트 영역과 전기적으로 접속되어 있다면 중간정도의 외관 크기를 가지게 될 것이고, 그리고 바닥면이 n 웰 또는 p 웰 확산 영역과 전기적으로 접속되어 있다면 가장 작은 외관 크기를 가지게 될 것이다.

단계(715)에서, 상기 대전된 마이크로구조로부터 얻어진 정보를 마이크로구조에 관한 다른 정보와 비교하여 마이크로구조의 적어도 하나의 피처의 접속도를 결정한다. 예를 들어, 상기 질문에서 이미지화된 피처의 외관 크기(도 5와 같은)를, 동일한 마이크로구조 또는 양으로 대전된 기준 마이크로구조(도 3과 같은)로 얻은 전압-콘트라스트 이미지내의 동일한 피처의 외관 크기와 비교하고, 그 외관 크기 차이를 가지고 전기적 접속도를 추론한다. 대안적으로, 상기 질문에서 이미지화된 피처의 외관 크기(도 5와 같은)를 디자인된 피처 크기 및 예상 접속도를 나타내는 디자인 데이터와 비교한다. 만일 외관 피처 크기가 이 디자인 데이터와 일치하지 않는다면, 결함으로 추론할 수 있을 것이다.

높은 애스팩트비의 구조는 깊이 대 폭의 비가 통합된 것보다 더 큰 것으로 여겨진다. 현재의 기술을 사용하여 만들어진 마이크로회로와 같은 대전 입자 빔으로 검사되는 통상적인 마이크로구조를 위해서는, 상기 홀 깊이는 보통 1 미크론에서 약 0.18 미크론 까지의 범위이다. 그러나, 본 발명의 원리는 더 큰 또는 더 작은 애스팩트비를 가지는 또는 상기 범위를 벗어난 치수를 가지는 구조에 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 한 실시예가 반도체 웨이퍼의 채워지지 않은 접촉홀 검사를 위해 설명한 반면에, 본 발명에 따른 방법은 전기적 접속도가 웨이퍼내의 "비아(via)" 홀 과 같은 외관 피처 크기에 영향을 미치는 전기적 접속도의 다른 구조 및 채워진 접촉홀을 검사하는데 사용될 수 있다. 접촉홀이 기판(또는 기판의 확산 영역) 또는 게이트 영역과 접촉되도록 금속으로 채워지는 경향이 있는 반면에, "비아" 홀은 금속 1층의 대전 라인과 금속 2층의 대전 라인 사이에서와 같은 금속층 사이의 접촉을 위해 금속으로 채워지게 된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "피드스루(feedthrough)" 홀 이라는 단어는 절연층을 통해 전도성 물질로 채워지게 되는 접촉홀 또는 비아 홀 또는 다른 홀을 의미한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 도 1의 시스템은 제어 시스템(40)에 의해 제어되는데, 이것은 데이터 저장장치(44)가 있는 컴퓨터(44)에 의해 제어된다. 본 발명에 따른 방법은 어느 형태의 컴퓨터 프로그램 제품에 사용된 애플리케이션 코드(컴퓨터에서 판독가능한 명령)로 컴퓨터(42)를 실행시켜 수행될 수 있다. 어느 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독가능한 코드를 저장 또는 이동시키도록 구성된 매체로 구성되며, 컴퓨터 판독가능한 코드는 내장되어도 좋다. 컴퓨터 프로그램 제품의 예로서는, CD-ROM 디스크, ROM 카드, 플로피 디스크, 자기 테이프, 컴퓨터 하드 드라이브, 네트워크 서버, 및 캐리어 웨이브 등이 있다. 본 명세서에서 사용된 비교 함수들은 컴퓨터(42) 또는 원하는 다른 컴퓨터 시스템에서 수행될 수 있다.

앞서 설명한 시스템들은 단지 예를 위한 것이다. 본 발명에 따른 실시예는 어느 타입의 컴퓨터 시스템 또는 프로그래밍 또는 프로세싱 환경을 가지는 대전 입자 빔 시스템에서 구현되어도 좋다.

본 발명의 검사장치 및 방법에 따라 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지를 사용하면 높은 스루풋과 간략화된 입자빔 칼럼 디자인을 얻을 수 있어, 웨이퍼 기판 등의 마이크로구조의 제조과정 중 결함을 쉽게 발견할 수 있어 웨이퍼의 손실을 줄여 결과적으로 제조 수율을 높일 수 있다.

Claims

반도체 웨이퍼를 검사하는 방법에 있어서,

상기 웨이퍼에 대전(帶電) 입자를 인가하여 피드스루홀(feedthrough hole)이 있는 영역에 대해 상기 웨이퍼를 음으로 대전시키는 단계와,

2차 입자를 검출하면서 상기 음으로 대전된 영역을 대전 입자 빔으로 스캐닝하여 검출기 신호를 생성하는 단계와,

상기 검출기 신호로부터 적어도 하나의 피드스루홀의 외관 치수를 결정하는 단계와,

상기 적어도 하나의 피드스루홀의 외관 치수를 기준 정보와 비교하여 결함을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기준 정보는 전압-콘트라스트(voltage-contrast) 이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
제 1 항에 있어서,

상기 웨이퍼에 대전 입자를 인가하는 단계는, 전자의 플러드(flood)를 상기 웨이퍼의 표면으로 향하게 하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 반도체 웨이퍼 검사방법.
제 1 항에 있어서,

상기 웨이퍼에 대전 입자를 인가하는 단계는, 상기 웨이퍼에 대전 입자 빔을 향하게 하면서 2차 전자의 방향을 상기 웨이퍼로 되돌리기 위해 에너지 필터의 전압을 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
제 1 항에 있어서,

상기 웨이퍼에 대전 입자를 인가하는 단계는, 약 50볼트 이하의 에너지를 가지는 전자를 상기 웨이퍼에 조사하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
마이크로구조를 검사하는 방법에 있어서,

마이크로구조를 대전시키는 단계와,

상기 마이크로구조의 하나 이상의 피처(feature)에 대한 외관 치수의 정보를 얻기 위해 대전 입자 빔으로 상기 마이크로구조를 조사하는 단계와,

상기 외관 치수 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하여 결함을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 단계는, 상기 마이크로구조에 대전 입자를 인가하여 상기 하나 이상의 피처를 음으로 대전시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 단계는, 상기 마이크로구조의 표면에 전자의 플러드(flood of electrons)를 인가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 단계는, 대전 입자 빔으로 상기 마이크로구조를 조사하는 동안 2차 전자의 방향을 상기 마이크로구조로 되돌리기 위해 에너지 필터의 전압을 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 단계는, 대략 50볼트 이하의 에너지를 가지는 전자를 상기 마이크로구조에 조사하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 조사하는 단계는, 상기 외관 치수의 정보가 결정될 수 있는 상기 마이크로구조의 표면 영역의 전압-콘트라스트 이미지를 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 조사하는 단계는, 상기 마이크로구조의 표면 영역의 전압-콘트라스트 이미지를 만들기 위해 상기 표면 영역에서 발산되는 대전 입자를 검출하는 동안 상기 마이크로구조의 표면 영역을 대전 입자 빔으로 스캐닝하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 외관 치수의 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 단계는, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기를 예상 크기와 비교하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 외관 치수의 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 단계는, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기가 상기 적어도 하나의 피처 내부 또는 아래에 있는 물질의 예상 전기적 접속도(electrical connectivity)와 일치하는지 여부를 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 외관 치수의 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 단계는, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기와 통상의 전압-콘트라스트 이미지 내의 상기 피처의 크기를 비교하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 마이크로구조의 통상의 전압-콘트라스트 이미지를 얻는 단계를 추가로 구비하고,

상기 마이크로구조를 조사하는 단계는 상기 마이크로구조의 표면 영역의 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지를 생성하는 단계를 구비하고,

상기 마이크로구조에 관한 기준 정보를 상기 외관 치수의 정보와 비교하는 단계는 상기 통상의 전압-콘트라스트 이미지 내의 상기 하나 이상의 피처의 외관 크기를 상기 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지 내의 상기 하나 이상의 피처의 크기와 비교하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사방법.
마이크로구조를 검사하는 장치에 있어서,

마이크로구조를 대전시키는 대전 수단과,

상기 마이크로구조의 적어도 하나의 피처에 관한 외관 치수의 정보를 얻기 위해 대전 입자 빔으로 상기 마이크로구조를 조사하는 수단과,

결함을 식별하기 위해 상기 외관 치수 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 대전 수단은, 대전 입자를 상기 마이크로구조에 인가하여 상기 적어도 하나의 피처를 음으로 대전시키는 대전 입자 소스를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 대전 수단은, 상기 마이크로구조의 표면에 전자의 플러드를 인가하는 전자 플러드 건을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 대전 수단은 대전 입자 빔 소스와 에너지 필터를 구비하며, 상기 대전 입자 빔 소스가 대전 입자 빔으로 상기 마이크로구조를 조사하는 동안 상기 에너지 필터는 2차 전자의 방향을 상기 마이크로구조로 되돌리는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 대전 수단은, 약 50 볼트 이하의 에너지를 가지는 전자를 상기 마이크로구조로 조사하는 전자 소스를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 조사 수단은, 상기 마이크로구조의 표면 영역의 전압-콘트라스트 이미지를 생성하는 대전 입자 빔 소스 및 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 조사 수단은, 상기 마이크로구조의 표면 영역에 대해 대전 입자 빔으로 스캐닝하는 대전 입자 빔 소스와, 상기 표면 영역에서 발산하는 대전 입자를 검출하여 상기 표면 영역의 전압-콘트라스트 이미지를 생성하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 비교수단은, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기를 예상 크기와 비교하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 비교수단은, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기가 상기 적어도 하나의 피처의 내부 또는 아래에 있는 물질의 예상 전기적 접속도(electrical connectivity)와 일치하는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 비교수단은, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기를 통상의 전압-콘트라스트 이미지 내의 상기 피처의 크기와 비교하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 17 항에 있어서,

상기 조사 수단은, 상기 마이크로구조의 통상의 전압-콘트라스트 이미지를 생성하고, 상기 마이크로구조의 표면 영역의 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지를 추가로 생성하며,

상기 비교수단은 상기 통상의 전압-콘트라스트 이미지 내의 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기를 상기 피처-확대 전압-콘트라스트 이미지 내의 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기와 비교하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
마이크로구조를 검사하는 장치에 있어서,

마이크로구조를 대전시키는 수단과,

대전 입자 빔으로 상기 마이크로구조를 조사하여 상기 마이크로구조의 적어도 하나의 피처에 대한 외관 치수의 정보를 얻는 수단과,

상기 외관 치수의 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하여 결함을 식별하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 수단은, 상기 마이크로구조에 대전 입자를 인가하여 상기 적어도 하나의 피처를 음으로 대전시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 수단은, 상기 마이크로구조의 표면에 전자의 플러드를 인가하는 플러드 건을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 수단은, 상기 마이크로구조에 대전 입자 빔을 인가하는 대전 입자 소스와, 상기 대전 입자 빔이 상기 마이크로구조에 인가되는 동안 2차 전자의 방향을 상기 마이크로구조로 되돌리도록 대전된 에너지 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 대전시키는 수단은, 대략 50 볼트 이하의 에너지를 가지는 전자로 상기 마이크로구조를 조사하는 소스를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 마이크로구조를 조사하는 수단은, 상기 마이크로구조의 표면 영역을 대전 입자 빔으로 스캐닝하는 대전 입자 빔 소스와, 상기 외관 치수의 정보가 결정될 수 있는 전압-콘트라스트 신호를 생성하는 2차 입자 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 외관 치수 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 수단은, 상기 적어도 하나의 특징의 외관 크기를 예상 크기와 비교하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 외관 치수 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 수단은, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기가 상기 적어도 하나의 피처의 내부 또는 아래에 있는 물질의 예상 전기적 접속도와 일치하는지 여부를 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
제 28 항에 있어서,

상기 외관 치수 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하는 수단은, 상기 적어도 하나의 피처의 외관 크기를 통상의 전압-콘트라스트 이미지 내의 상기 피처의 크기와 비교하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조의 검사장치.
반도체 웨이퍼를 검사하는 방법을 수행하도록 대전 입자 빔 시스템을 제어하는 명령이 포함되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 있어서, 상기 명령은

대전 입자를 상기 웨이퍼에 인가하여 피드스루홀이 있는 영역에 대해 상기 웨이퍼를 음으로 대전시키는 단계와,

2차 입자를 검출하면서 대전 입자 빔으로 상기 영역을 스캐닝하여 검출기 신호를 생성하는 단계와,

상기 검출기 신호로부터 적어도 하나의 피드스루홀의 외관 치수를 결정하는 단계와,

상기 적어도 하나의 피드스루홀의 외관 치수와 기준 정보를 비교하여 결함을 식별하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
대전 입자 빔 시스템을 제어하기 위한 프로그램 코드가 내장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서,

상기 프로그램 코드는

상기 대전 입자 빔 시스템이 마이크로구조를 대전시키도록 하는 기능과

상기 대전 입자 빔 시스템이 상기 마이크로구조를 대전 입자 빔으로 조사하도록 하여 상기 마이크로구조의 적어도 하나의 피처에 대한 외관 치수의 정보를 얻도록 하는 기능과,

상기 대전 입자 빔 시스템이 상기 외관 치수 정보를 상기 마이크로구조에 관한 기준 정보와 비교하여 결함을 식별하도록 하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 기록매체.