KR100743306B1

KR100743306B1 - 2차 전자 분광법 및 시스템

Info

Publication number: KR100743306B1
Application number: KR1020017014520A
Authority: KR
Inventors: 도브 샤찰; 노암 도탄
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2007-07-26
Also published as: KR20020033446A; EP1179217A1; US6627886B1; WO2000070646A9; JP2003500634A; WO2000070646A1

Abstract

본 발명은 샘플 재료 구성의 신속한 묘사를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 이는 반도체 제조에 특히 유용하다. 재료 구성은 샘플로부터 방사하는 2차 전자를 분석함으로써 묘사될 수 있다. 일특징에 따르면, 전자 검출기는 샘플로부터 방사하는 2차 전자를 검출하는데 사용된다. 검출기는 2차 전자의 특정 협대역을 검출하기 위해 제어되며, 대역은 상이한 에너지로 SE를 검출하도록 제어된다. 두 가지모드, 즉 스폿 모드 및 2차 전자 분광 재료 영상법이 개시된다: 스폿 모드에서, SE의 스펙트럼이 샘플에 대한 단일 스폿으로 얻어지며, 이러한 특성은 스폿의 재료 구성의 정보를 얻기 위해 조사된다. SESMI 모드에서, 샘플 상의 영역의 SEM 영상이 얻어진다. 각 픽셀에서 SE 스펙트럼이 조사되며 특정 스펙트럼 그룹과 관련된다. 이어 영상은 SE 스펙트럼 그룹에 따라 코딩된다. 이 코딩은 바람직하게 컬러코딩이다.

Description

2차 전자 분광법 및 시스템{SECONDARY ELECTRON SPECTROSCOPY METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 주사 전자 현미경(SEM)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 관찰된 샘플의 재료 구성을 검출하기 위해 SE 분광법을 실행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

SEM은 나노미터급의 해상도를 가지고 마이크로 스케일 이하에 대한 매우 작은 성분을 영상화하는데 대단히 유용하다. 따라서, 다양한 SEM 시스템이 공학 및 계측학용 반도체 산업에 사용된다. 최근에, 반도체 회로에 대한 결함 연구에 SEM의 사용에 대한 관심이 집중된다. 관심있는 결함(즉, 킬러 결함(killer defects))의 크기가 설계 규정의 축소와 더불어 계속 축소되고 있기 때문에, SEM으로 얻어지는 영상 분야의 발전이 계속적으로 요구된다.

당업자에겐 공지된 바와 같이, SEM 영상은 1차 전자 빔(PE)을 샘플에 주사하고 샘플로부터 되돌아오는 전자를 검출하기 위해 검출기를 사용함으로써 얻어진다. 이러한 전자의 일부는 탄성적으로 반사되지만, 2차 전자(SE) 및 후방 산란 전자(BSE)와 같은 것도 비탄성 충돌의 결과로서 샘플로부터 방사된다. 1차 전자에 대한 방사된 전자 수의 비율은 기술 분야에서 "전자 수율(electron yield)"로 일컬어진다. 이러한 양은 샘플을 만드는 재료의 특성이다.

이하의 내용을 보다 용이하게 이해하기 위해, 1차 전자 빔의 충돌시 샘플로부터 방사하는 전자의 에너지 스펙트럼을 나타낸 도1 (L, Riemer, SPIE, Vol. TT12, Image Formation in Low-Voltage Scanning Electron Microscopy에서 참조됨)을 참조한다. 50eV까지의 에너지를 가진 방사 전자는 SE이고, 50eV 이상의 에너지를 갖는 방사된 전자는 BSE라는 것이 통상적으로 용인된다. 특히, SE의 에너지 분배는 제 1 빔에 의해 거의 영향을 받지 않는다.

기술 분야에서 공지되고, 전술한 점으로부터 이해될 수 있듯이, SEM 영상은 통상적으로 연구의 목적에 따라 SE 또는 BSE로부터 생성된다. 즉, 연구가 샘플 내에서 상이한 재료 사이의 구별을 위한 능력을 필요로 할 경우, BSE 검출기의 방사가 샘플의 재료 구성에 대단히 의존하기 때문에 BSE 검출기가 사용된다. 반면에, 샘플의 형상을 아는 것이 중요한 경우, SE 검출기의 방사가 샘플의 형상에 대단히 의존하기 때문에 SE 검출기가 사용된다.

반도체 산업 분야에서의 관심사는 재료의 선명한 콘트라스트를 얻는 것이다. 특히, 이론적 및 실험적 연구가 무거운 성분 사이의 구별을 위해 BSE를 사용할 수 있음을 보여주지만, BSE는 가벼운 성분에 대해선 이러한 성능이 부족하다. 따라서, 재료 구성에 대한 정보를 얻는 통상적인 방법은 x-ray 또는 오거(auger) 분광법이다. 그러나, 두 방법은 인-라인 제조 방식의 모니터링을 위해선 너무 느리다. 게다가, x-ray는 통상적으로 높은 PE 전위를 요구하는데 이는 샘플을 파괴하거나 품질 저하를 시킬 수 있다.

따라서, 더욱 유용한 방법, 특히, 유사하고 가벼운 성분이 조사할 샘플 내에 있는 경우 성분 사이를 구별하기 위해 요구된다. 이러한 구별은 특히 입자의 성분 및 반도체 웨이퍼 상의 결함을 식별하는데 유용하여, 결함의 원인을 알 수 있다. 다양한 작업이 샘플의 재료 성분에 대해 2차 전자의 스펙트럼을 상호 연관시키기 위해 시도되었다. 통상적으로, 절연체로부터의 SE 스펙트럼은 금속의 SE 스펙트럼에 비해 더 낮은 에너지에 위치되는 더 좁은 피크를 갖는다는 것이 관찰되었다. 이는 도 2에 도시되어 있으며, 여기서 피크 밀도인 N(E)은 SE 수율을 반영한다. 그러나, 지금까지 어떠한 시스템도 반도체 웨이퍼의 재료 구성 특히 입자 및 결함에 대해 분석 및 모니터링함에 있어서 반도체 제조 산업을 지원하는데 유용하지 않았다.

행해진 작업의 대부분은 조사된 샘플을 포함하는 성분을 완전히 식별하기 위해 완벽한 분광술을 달성하는 것을 목표로 한다. 이러한 작업은 기술 분석 및 다른 정밀한 연구에 적합할 수 있으며, 여기서 정밀도 및 완벽함은 분석 속도보다 중요하다. 그러나, 생산 라인의 인-라인 모니터링 같은 소정의 조건에서, 중요한 경우 분석 속도는 정밀하고 완벽하게 구성되어야 한다. 따라서, 특정한 적용을 위한 고속의 분석 결과를 제공하는 새로운 접근이 요구된다.

본 발명은 재료 특성에 대한 새로운 접근을 시도함으로써 전술한 관심사에 대한 해결 수단을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 특정 응용분야에 대해 사용될 수 있도록, 정밀도 및 완벽함이 특정 레벨에 맞게 맞춰질면서도 고속분석이 요구되는 경우에 특히 유용하다.

본 발명은 샘플 재료 성분의 신속한 특정화를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이며, 이는 특히 반도체 제조에 유용하다. 본 발명은 샘플로부터 2차 전자의 방사를 분석함으로써 재료 구성을 특정짓는다. 따라서, 본 발명은 높은 PE 전압을 필요로 하지 않는다는 점을 장점으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 전자 검출기는 샘플로부터 방사하는 2차 전자의 검출에 사용된다. 검출기는 2차 전자의 특정한 협대역을 검출하기 위해 사용되며, 대역은 상이한 에너지에서의 SE의 검출이 가능하도록 제어된다.

두 가지 모드가 개시되었다: 스폿 모드 및 2차 전자 분광 재료 영상법(SESMI)이다. 스폿 모드에서, SE 스펙드럼이 샘플 상의 단일 스폿으로부터 얻어지며, 이 특성은 스폿의 재료 구성에 대한 정보를 얻기 위해 조사된다. SESMI 모드에서, 샘플 영역에 대한 SEM 영상이 얻어진다. 각 픽셀에서의 SE 스펙트럼이 조사되며 특정 스펙트럼 그룹과 상호 연관된다. 이어 영상은 SE 스펙트럼 그룹에 따라 코딩된다. 코딩을 바람직하게 컬러 코딩이다.

SE 분광을 얻기 위한 다양한 시스템이 제공된다. 특히, 다양한 실시예에 따라, 낮춰진 전위가 샘플(예를 들어, 웨이퍼), (렌즈의 캡 또는 폴 피스 같은)전자 컬럼 엔드 피스 또는 검출기에 인가될 수 있다. 택일적으로, 예를 들어 바인 필터를 사용함으로써 편향 전위가 인가될 수 있다. 또다른 가능성은 샘플로부터 방사된 2차 전자의 스펙트럼을 기록하기 위해 예를 들어 실린더형 거울 분석기인 통상적인 스펙트로미터를 사용하는 것이다.

도 1은 샘플로부터 방사하는 전자의 에너지 스펙트럼을 나타낸 도면이다.

도 2는 절연체 및 금속 샘플로부터 SE의 방사를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예와 관련한 여러 구성요소를 나타내는 개략도이다.

도 4는 저속 또는 고속 SE에 대한 인력 및 척력의 영향을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 6은 샘플인 SE 스펙트럼으로부터 얻어진 에너지(Ee) 대 검출된 전자(Ne)의 수를 나타낸 도면이다.

도 7은 샘플인 또다른 SE 스펙트럼으로부터 얻어진 에너지(Ee) 대 검출된 전자(Ne)의 수를 나타낸 도면이다.

도 8은 패턴 코딩된 SESMI이 개략도이다.

본 발명은 재료 구성의 고속 특정화를 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이며, 이는 반도체 샘플에 보다 덜 해롭다. 더욱이, 본 발명의 시스템 및 방법은 현재의 주사 전자 현미경(SEM)으로 용이하게 실행될 수 있다. 게다가, 본 발명의 방법 및 시스템은 샘플의 영상을 얻기 위해 통상적으로 사용되는 PE의 에너지를 감소시키지 않고 적절한 분석을 제공할 수 있다.

본 발명의 방법 및 시스템이 독립형 장치로 실행될 수 있지만, Applied Materials of Snata Clara, CA의 SEMVision^TM 및 VeraSEM^TM같은 현재의 SEM 장치로 실행되는 것이 바람직하다. 간략히 말해, SEM 시스템은 여기서 논의되지 않을 것이며, 대신에 SEM의 다양한 특징을 설명하는 USP 4,896,036; 4,831,266; 4,714,833; 4,941,980; 5,311,288; 5,466,940 및 5,644,132가 참고 문헌으로 참조된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 검사된 샘플의 재료 구성을 묘사하기 위해 2차 전자에 의해 전달된 정보를 사용한다. 따라서, 본 발명의 제 1 단계는 방사된 2차 전자의 스펙트럼을 얻는 것이다. 스펙트럼은 소정의 수단으로 얻어질 수 있다; 그러나, 몇몇 실시예가 도 3을 참조하여 설명될 것이다.

도 3은 SEMVision^TM과 같은 SEM 시스템의 다양한 구성요소를 나타내는 반면, 본 발명을 이해하는데 관련이 없는 많은 구성요소는 생략되었다. 명백히, 도 3에 도시된 구성요소는 기술 분야에서 공지되었으며 상기 인용된 발명에 설명되었다. 웨이퍼(35)는 척(chuck)(30) 위에 고정되며, 물리적 및 전기적으로 접촉하므로 웨이퍼는 Vwf 전위를 갖는다. 전자 소스(31)로부터 방사된 전자는 제 1 빔(PE)내에 형성되어 Vacc로 가속된다. Vacc는 통상적으로 수 킬로 볼트이며, 이는 컬럼(미도시) 내에서 전자 광학 및 편향기에 의해 더욱 잘 포커싱 및 조정될 수 있다. 웨이퍼를 가격하기에 앞서, 1차 전자는 Vdec 에 의해 수백 볼트까지의, 통상적으로는 1000 볼트 이하의 에너지로 감속된다. 감속은 소자(33)로 예시된 대물렌즈(미도시)의 폴 피스 또는 전극에 대해 감소 전압을 인가시키는 것과 같이 기술분야의 공지 수단에 의해 행해질 수 있다.

통상적으로 SE 및 BSE가 웨이퍼로부터 방사된다; 그러나, 본 발명은 근본적으로 SE, 즉 50eV까지의 에너지를 갖는 전자에 관한 것이다. 전자 검출기(34)는 검출면 또는 그리드(36)에 인가된 검출 전압(Vcl)을 갖도록 도시된다. 명백하게, 다양한 실시예에서 이러한 전압은 생략될 수 있다. 이러한 검출기는 예를 들어, 에버하트-토니(Everhart-Thornley), 고체 상태, 다중 채널 플레이트(MCP) 또는 다른 적절한 전자 검출기일 수 있으며, 통상적으로 외부 검출기로 언급된다. 내부 검출기는 37로 도시되며, 환형 또는 소정의 적절한 형태를 가질 수 있다. 전압(Vid)은 내부 검출기의 검출면 또는 그리드에 인가되도록 도시되지만, 어떤 실시예에선 이러한 전압이 생략될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명을 실행하기 위한 시스템은 외부 검출기, 내부 검출기 또는 둘 모두를 가질 수 있다. 예를 들어, 전술한 SEMVision^TM은 하나의 내부 및 두 개의 외부 검출기를 갖는다.

지금까지 설명된 시스템은 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 적절한 레벨로 다양하게 인가된 전압을 세팅함으로써 웨이퍼 상에 특정 위치의 영상을 얻는데 사용된다. 그러나, 본 발명에 따른 SE 스펙트럼을 얻기 위해, 적어도 하나의 인가된 전압이 가변될 수 있어야 한다. 예를 들어, 가변 전압을 사용하여 SE 스펙트럼을 발생시키는 방법이 제공될 것이다. 제 1 실시예에 따라, Vacc 및 Vdec는 일정하게 유지되지만, (어떤 검출기가 사용되느냐에 따라) Vcl 및/또는 Vid는 시간에 대해 가변적이다. 이 실시예에 따르면, Vwf는 제거되거나 접지될 수 있다.

예로써, 가변 Vcl을 가진 SE의 검출이 설명될 것이다. 우선, 기술분야에서 공지되었듯이, 전압(Vdec)의 감속은 통상적으로 컬럼 내로 낮은 에너지의 SE(긴 점선 화살표(dashed arrows))를 흡인하는 영역을 발생시켜서, 내부 검출기(37)에 의한 검출을 가능하게 한다. 그러나, 보다 고속이며, 더 많은 에너지를 갖는 SE(짧은 점선 화살표(dotted arrows))는 이러한 영역에서 벗어날 수도 있으며 외부 검출기(34)에 의해 검출될 수 있다. 이러한 예에 남겨진 원칙은 검출기(34)에 의해 검출된 전자의 에너지가 Vcl을 변화시킴으로써 제어될 수 있다는 것이다. 즉, Vcl에 더욱 높은 흡인 전압(attracting voltage)이 설정될수록, 더 느린 전자까지도 Vdec 영역으로부터 방향전환되어 외부 검출기에 의해 검출될 수 있게 된다. 대조적으로, 낮은 에너지의 SE는 반발시키고 높은 에너지의 SE만을 검출하기 위해, Vcl에 대해 반발 전위(repelling potential)가 설정될 수 있다.

예를 들어, Vcl이 +100볼트로 설정되면, 매우 낮은 에너지(SE)의 대부분을 검출할 것이다; 그러나, -30볼트로 설정되면, 30eV 이하의 에너지를 갖는 모든 SE를 반발시킬 것이며, 30 내지 50eV 사이의 에너지를 갖는 SE만을 검출할 것이다. 이는 도 4에 예시되며, 여기서 검출기(44)에 흡인 전압(V_A)이 제공되어 저속의 SE를 끌어당긴다. 반면에, 검출기(46)에 반발 전압(V_B)이 제공되어, 상대적으로 저속의 SE를 반발시킨다. 따라서, 전압(Vcl)을 높이거나 낮추고, 각각의 설정에서의 영상을 샘플링함으로써, SE의 스펙트럼이 행해진다. 물론, 동일한 프로세스가 Vid에 관하여 행해질 수 있으며, 실제로 내부 및 외부 검출기와 동시에 행해질 수 있다.

Vwf 가 변화된 또다른 실시예(도 3)가 설명될 것이다. 이 경우, Vdec, Vcl 및 Vid는 일정하게 유지된다. 특히, Vwf에 흡인 전압을 인가할 경우, 저속 전자가 모여져서 실선 화살표로 나타낸 것처럼 웨이퍼로 돌아갈 것이다. 이는 외부 또는 내부 검출기에 의한 검출을 방해할 것이다. 대조적으로, Vwf에 반발 전압을 인가할 경우, SE의 방사가 강화되며 보다 저속의 SE가 두 검출기에 의해 검출될 것이다. 따라서, Vwf를 스텝핑함으써, 검출된 SE의 에너지를 제어할 수 있으며, 이로 인해 SE 스펙트럼을 구성한다. 이는 도 3에 도시된 바와 같이, 램프 발생기(RG) 및 고전압 증폭기(HVA)를 사용하여 행해진다.

그러나, Vwf를 변화시키는 것은 초점을 흐리게 하는 문제점을 일으킬 것이다. 특히, 영상을 목적으로 하기 위해선, 웨이퍼 상의 영상 포인트가 PE빔의 초점 내에 있도록 Vacc는 항상 조정된다. 그러나, 전자 광학에서 전위를 웨이퍼에 인가하는 것은 조명 광학에서 목적물을 이동하는 것과 유사하다. 따라서, 웨이퍼 상에서 관심있는 부분은 초점을 벗어날 것이다. 이러한 문제점을 피하기 위해, 본 발명의 실시예에 따라, Vwf와 동일한 전위가 Vacc에 인가된다. 따라서, 가속된 전압은 Vacc+Vwf가 된다. 결국 HVA의 신호는 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 및 Vacc에 인가된다.

SE 스펙트럼을 얻기 위한 또다른 실시예는 도 5에 도시된다. 도 5에서, Vacc, Vwf, Vdcl 및 Vdec2는 일정(두 감속 전압은 여기서 단지 감속 시스템의 추가의 예로서 도시된다)하게 유지된다. 그러나, 바인 필터와 같은 편향기(53)가 전자 컬럼에 제공된다. 이러한 특정 실시예에서, 편향기는 단지 위치에 대한 예로써 대물 렌즈(52) 위에 도시되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 편향 영역으로 인한 편향 전자의 양은 전자의 에너지에 의존한다. 특히, 전자가 더 저속일 경우, 더 많이 편향된다. 이는 가장 저속인 SE를 나타내는 짧은 점선 화살표(dotted arrows)에 의해 나타나며, 긴 점선 화살표(dashed arrows)는 가장 고속인 SE를 나타낸다. 소자(55a, 55b 및 55c)에 의해 예시된 바와 같이 다중 검출기 또는 하나의 위치 감지 검출기를 사용함으로써, SE 스펙트럼이 얻어질 수 있다.

SE 스펙트럼으로부터 재료 성분을 묘사하기 위한 두 모드가 설명될 것이다. 제 1 모드는 발명자에 의해 "스폿 모드"로 언급되며, 두 번째는 "2차 전자 분광 재료 영상법"으로 일컬어진다.

스폿 모드:

스폿 모드에서, 웨이퍼 상에 관심있는 부분이 통상적으로 발생된 SEM 영상으로부터 특정된다. 이어, SE 스펙트럼은 전술한 두 방법에 의해 스폿으로부터 얻어진다. 에너지(Ee) 대 검출된 전자(Ne)의 수에 대한 플롯이 스펙트럼으로부터 얻어진다. 예를 들어, 가변 Vwf를 사용할 경우, 검출기로부터의 비디오 신호의 편차는 Vwf에 대해 정해질 수 있다. 즉, 소정의 특정 Vwf에 대해, 비디오 신호의 세기는 Vwf 보다 큰 에너지를 갖는 검출된 전자의 수에 대응한다. 스펙트럼, 즉 특정 에너지에서 전자의 수를 얻기 위해, Vwf에 대한 Ne의 미분을 계산해야 한다. 이러한 단계는 실제 플롯으로 될 것을 요구하지 않으나, 관련된 데이터가 이러한 플롯에 대응하는 데이터 베이스에 정렬될 수 있다.

플롯 또는 데이터로부터, 다양한 디스크립터(descriptor)가 얻어진다. 이러한 디스크립터는 예를 들어 피크 위치, 피크 폭, 그래프(영역) 아래의 적분, 그래프의 모양(예를 들어, 편평함, 뾰족함, 만곡 등)등일 수 있다. 이어, 디스크립터 는 재료 구성을 묘사하기 위한 데이터 베이스와 비교된다.

이러한 시스템이 특징을 갖는 한가지 이유는 반도체 프로세싱에서 사용된 재료의 수가 유한하다는 것이다. 더욱이, 디스크립터의 특정 데이터 베이스는 각 프로세스 실행을 위해 쉽게 설계될 수 있다. 예를 들어, 만일 시스템이 특정 증착 프로세스를 모니터링 하기 위해 사용될 경우, 시스템은 티칭 모드(teaching mode)에서 사용될 수 있다. 즉, Si, SiO₂, SiN₂, Al, W, Ti등과 같이 프로세싱된 웨이퍼 상에 존재할 것으로 예상되는 다양한 기판의 재료가 우선 스캐닝되어 SE 스펙트럼이 얻어진다. 이러한 기판의 그래프가 도 6에 도시된다.

이어, 각 재료에 대한 디스크립터가 생성되며 룩업(look-up) 테이블처럼 라이브러리에 저장된다. 물론, 이러한 재료에 대한 통상의 라이브러리가 먼저 구축될 수 있으며 전체로서 사용되거나 프로세싱 라인의 포인트에서 나타날 것이라고 예상되는 적절한 재료를 선택함으로써 사용될 수 있다. 물론, 각 재료가 여러 번 스캐닝될 수 있으며 디스크립터가 다양한 결과를 단일의 디스크립터 세트로 상호 연관시키기 위해 (평균 또는 대표값 같이) 통계학적 방법을 사용함으로써 형성될 수 있다. 도 6에서 알 수 있듯이, Si의 두 그래프를 비교하면, 피크가 약 15eV이며, 반면에 W는 약 17eV임을 알 수 있다. 또한, W의 그래프 아래 면적은 두 Si 그래프의 아래 면적보다 크다. 게다가, 두 Si 그래프는 의미있는 디스크립터를 얻기 위해 충분히 반복해서 관찰된다. 스폿 모드로 얻어진 또다른 실시예의 SE 스펙트럼이 도 7에 도시된다.

따라서, 이러한 새로운 "스폿 모드"의 시도에 따라, 샘플을 포함하는 각 성분을 정확하게 식별하기 위해 오거(auger) 또는 x-ray 같은 스펙트럼을 구성하지 않고 샘플의 재료 구조에 대한 빠른 결정을 할 수 있다. 명확하게, 생산 라인을 모니터링할 경우, 어떤 성분이 프로세스의 각 단계에 위치하는지 미리 알기 때문에 성분에 대한 정확한 정보를 얻기 위한 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 스폿 모드를 사용함으로써, (입자 또는 결함 같은) 샘플에 대한 특성이 외부의 재료에 의해 만들어졌는지를 빠르게 결정할 수 있다. 이러한 정보는 결함이 예를 들어, 부적절한 에칭 세정 같은 결함있는 프로세싱에 의해 발생하는지 또는 예를 들어, 열악한 챔버 돔 또는 오염된 가스 라인 같은 프로세싱 장치에 의해 초래되었는지를 식별하기 위해 중요하다.

2차 전자 분광 재료 영상법(SESMI):

본 발명의 제 2 모드는 코딩에 의해 영상으로 재료 구성의 특징에 대해 빠르게 식별하게 한다. 실시예에서, 코딩은 회색 스케일의 영상코딩 보다는 컬러 코딩이며, 영상은 SE 분광에 따라 컬러 코딩된다. 이러한 모드에서, 샘플에 대한 관련된 영역의 영상이 얻어진다. SE 분광은 각 픽셀(또는 소정의 해상도에 의존하는 픽셀 그룹)과 관련하여 실행된다. 이어, 각 픽셀의 재료 구성이 SE 분광으로부터 결정된다. 단지 제한된 수의 재료가 샘플에 존재하는 것이 예상되므로, 이러한 재료는 확인되지 않은 카테고리에 대해 추가의 컬러를 가진 컬러로 할당된다. 이어, 이미지가 각 재료 구성에 따라 각 픽셀에 대한 적절한 컬러를 사용함으로써 형성된다.

이해하듯이, 각 픽셀에 대한 재료 구성은 전술한 스폿 모드 방법을 사용함으로써 얻어질 수 있다. SESMI를 얻기 위한 빠른 방법은 다음과 같다: 예를 들어 10인 N개의 이미지는 N개의 다른 Vwf 값을 사용함으로써 얻어진다. N개의 Vwf 각각에서 유래된 영상은 다음과 같이 계산된다.

Dim(Vwf)=Im(Vwf-1)-Im(Vwf+1)

새로운 영상이 형성되며, 여기서 각 픽셀의 값은 유도된 영상이 각 픽셀에서 최대인 Vwf로 선택된다. 각각의 최대 레벨이 컬러에 할당되어, 컬러 코딩된 영상이 얻어진다. 이러한 컬러 코딩된 영상은 샘플에 대한 외부 재료의 신속한 식별을 도울 수 있다.

코딩된 영상의 예는 도 8에 도시되며, 여기서 컬러보다는 패턴 코딩이 사용된다. 특히, 배경(800)은 패턴이 없지만, 라인(810)과는 다른 재료로 형성된 원(820)이 다른 패턴으로 묘사되는 동안 소정 재료의 라인(810)은 하나의 패턴을 갖는다. 두 결함(830 및 840)이 예시된다. 패턴 코딩을 사용할 경우, 결함(840)은 외부의 재료로 만들어진 반면, 결함(830)은 라인(810)과 동일한 재료로 만들어졌다는 것을 쉽게 알 수 있다.

전술한 변화는 라이브러리를 형성할 것이며, 여기서, 최대값의 그룹은 예를 들어 절연체 및 도체인 샘플에 대해 존재할 수도 있는 다양한 재료와 관련한다. 최대 영상이 얻어진 경우, 각 최대값은 라이브러리 내의 그룹 중 하나와 매칭하는 지의 여부를 결정하기 위해 라이브러리와 비교된다. 만약 매칭하는 경우, 재료와 이 재료에 할당된 컬러에 따라 코딩된 컬러가 동일시될 수 있다. 그렇지 않으면, 미확인된 컬러 코드로 코딩된다.

본 발명의 실시예 및 이의 몇몇 변화가 본 발명의 개시를 위해 설명되었다. 본 발명의 사상 내에서 본 발명은 변화될 수 있음을 알아야 한다.

Claims

SEM 영상에서 재료 구성 정보를 얻는 방법으로서,

(a) 1차 전자 빔을 샘플에 충돌시키는 단계;

(b) SE 스펙트럼을 얻기 위해 2차 전자 스펙트럼의 복수의 협대역에서 상기 샘플로부터 방사된 상기 2차 전자들을 개별적으로 검출하는 단계;

(c) 상기 SE 스펙트럼에 대응하는 복수의 디스크립터들을 계산하는 단계; 및

(d) 상기 샘플의 재료 구성을 결정하기 위해 상기 디스크립터를 재료 라이브러리와 관련시키는 단계; 를 포함하는,

재료 구성 정보를 얻는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (c)에 앞서서 SE 스펙트럼의 그래프를 형성하는 단계가 선행되는 것을 특징으로 하는,

재료 구성 정보를 얻는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 샘플 재료는 상기 샘플 SE 스펙트럼을, 가능한 모든 타입의 재료의 스펙트럼들이 저장된 데이터 베이스와 대응시킴으로써 식별되는 것을 특징으로 하는,

재료 구성 정보를 얻는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 디스크립터들은 적어도 피크 위치, 피크 폭, 그래프 아래의 적분값 및 그래프의 형태로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,

재료 구성 정보를 얻는 방법.
전자 컬럼;

Vacc로 가속된 1차 전자들을 제공하는 전자 소스;

대물 렌즈;

적어도 하나의 2차 전자 검출기;

샘플을 고정시키며, 전위가 Vck인 척;

램프 신호를 제공하는 램프 발생기; 및

상기 램프 신호를 수신하고, 상기 Vacc 및 Vck를 제어하기 위해 대응하는 전위를 제공하는 고전압 증폭기; 를 포함하는,

주사 전자 현미경.
전자 컬럼;

Vacc로 가속된 1차 전자들을 제공하는 전자 소스;

대물 렌즈;

2차 전자 편향기;

편향된 2차 전자들을 수신하고, 다양한 에너지 레벨들을 가진 상기 2차 전자들에 대응하는 복수의 신호를 제공하는 전자 센서; 및

상기 복수의 신호를 수신하고, 그로부터 2차 전자 스펙트럼을 형성하는 프로세서; 를 포함하는,

주사 전자 현미경.
SEM 영상에서 재료 정보를 얻는 방법으로서,

(a) 1차 전자 빔을 샘플에 충돌시키는 단계;

(b) 사전 설정된 SE 에너지에서 검출된 2차 전자들로부터 복수의 영상을 얻는 단계;

(c) 상기 복수의 영상에 대응하는 유도된 영상들을 형성하는 단계; 및

(d) 상기 유도된 영상들에서 대응하는 픽셀들과 관련한 디스크립터의 값과 관련한 각각의 픽셀을 갖는 단일 영상을 형성하는 단계; 를 포함하는,

재료 정보를 얻는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 디스크립터는 피크 위치, 피크 폭, 그래프 아래의 적분값, 그래프의 형태 및 상기 유도된 영상들로부터 형성된 스펙트럼 중 하나로부터 형성된 것을 특징으로 하는,

재료 정보를 얻는 방법.
제 7 항에 있어서,

(e) 상기 SE 에너지에 따라 상기 단일 영상을 코딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,

재료 정보를 얻는 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 코딩단계는 컬러들을 한정된 SE 에너지 레벨들에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

재료 정보를 얻는 방법.