KR100889351B1 - Ｔｄｉ 검출 디바이스, 피드-스루 장비 및 이들 디바이스를 이용하는 전자빔 장치 - Google Patents

Ｔｄｉ 검출 디바이스, 피드-스루 장비 및 이들 디바이스를 이용하는 전자빔 장치 Download PDF

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Abstract

전자빔장치는 TDI센서(64) 및 피드스루장치(50)를 포함한다. 피드스루장치는 상이한 환경을 분리시키는 플랜지(51)에 부착된 핀(52) 및 상기 핀(52)과 쌍을 이루는 또 다른 핀(53)을 상호접속시키는 소켓컨택트954)를 가지고, 상기 핀(52), 또 다른 핀(53) 및 소켓컨택트(54)가 함께 접속블럭을 구성하고, 소켓컨택트(54)는 탄성부재(61)를 가진다. 따라서, 다수의 접속블럭이 제공되더라도, 센서내의 고장을 방지할 수 있도록 접속력이 낮은 수준으로 유지될 수 있다. 핀(53)은 TDI센서(64)와 접속되고, 상기 센서내의 픽셀어레이는, 이미지투영 광학시스템의 광학특성을 토대로 적응가능하게 구성되어 있다. 상기 센서는 다수의 통합스테이지를 가지며, 이는 시야내의 최대 수용가능한 일그러짐을 보다 크게 설정할 수 있도록 이미지투영 광학시스템의 시야를 가능한 한 작게 감소시킬 수 있다. 또한, 통합스테이지의 개수는, TDI센서의 데이터속도가 감소되지 않고, 핀의 개수가 가능한 한 많이 증가하지 않도록 결정된다. 라인 카운트의 수는 통합스테이지의 수와 거의 동일한 것이 바람직하다.

Description

ＴＤＩ 검출 디바이스, 피드-스루 장비 및 이들 디바이스를 이용하는 전자빔 장치 {A TDI DETECTING DEVICE, A FEED-THROUGH EQUIPMENT AND ELECTRON BEAM APPARATUS USING THESE DEVICES}
본 발명은 이미지투영광학시스템에 의한 투영에 의해 형성된 전자 이미지를 검출하는데 사용되는 TDI 검출 디바이스와, 복수의 콘택트핀(contact pin)을 구비하고 상이한 가스압 및/또는 상이한 가스 종류를 갖는 상태에서, 예컨대 진공환경과 대기환경을 구별하여 이용하는 상태에서 고주파응답특성을 실현하는 기능을 하는 피드-스루장치 및 상기 피드-스루장치가 갖춰진 상기 TDI 검출 디바이스를 이용하는 전자빔 장치에 관한 것이며, 또한 상기 전자빔 장치를 사용하는 반도체 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
도 12는 종래 기술에 따른 이미지 투영 타입의 전자빔 장치를 보여주는데, 1차 전자빔은 샘플의 표면상에 방사되고, 상기 샘플의 표면으로부터 방출된 2차 전자빔은 멀티-채널 플레이트(MCP)상으로 이미지-투영(image-project)되어, 배가된(multiplied) 전자에 의하여 형광스크린을 조명시킴으로써, 2차 전자 이미지 신호가 복수의 검출 요소에 의하여 얻어질 수 있도록 한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 참조번호 90은 대기환경측에 배치된 TDI 카메라를 가리키며, 참조번호 91은 진공상태의 챔버내에 배치된 MCP/FOP 조립체를 가리킨다. 상기 조립체(91)에는, 이미지 투영 타입의 전자빔 장치를 위한 적절한 검출요소인 TDI(Time Delay and Integration) 센서(92)가 갖춰져 있다. 상기 진공측에 배치된 TDI 센서(92)는, 플랜지(93)에 장착된 피드-스루장치를 통하여 대기측에 배치된 TDI 카메라(90)와 전기적으로 접속된다.
도 13 및 도 14는 플랜지(93)에 장착된 피드-스루장치(94)를 보여준다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 피드-스루장치(94)는 TDI 카메라(90)측에 배치되어 플랜지(93)에 부착된 복수의 핀(96), TDI 센서(92)측에 배치된 복수의 핀(95) 및 상기 핀(96)과 핀(95)을 연결시키는 복수의 소켓(97)으로 주로 이루어진다. 상기 핀(95)과 소켓(97)의 교합(mating) 및 상기 핀(96)과 소켓(97)의 교합은, 진공측에 배치된 TDI 센서(92)와 대기측에 배치된 TDI 카메라(90) 사이의 전기적인 접속을 형성할 수 있다.
도 13 및 도 14에 도시된 종래 기술 피드-스루장치(94)에서, 만일 접속용 핀의 개수가 그다지 많지 않다면, 상기 핀을 소켓과 교합시키는 데에는 작은 접속력(저항력)으로도 충분하지만, 접속에 사용되는 핀의 개수가 많다면, 큰 접속력이 필요할 것이고, 이는 피드-스루장치에 의하여 접속되는 반도체 센서가 이러한 큰 접속력에 의하여 파손될 수도 있는 문제를 야기한다. 예를 들어, 1개의 핀 결합에 필요한 힘이 1kg이고, 접속에 사용되는 핀이 100개라고 가정하면, 총 100kg의 힘이 완전한 접속에 필요할 수 있으며, 만약 어떠한 강제된 결합이 적용되는 경우에는 간혹 반도체 센서 등의 파손을 초래할 수도 있다.
이와는 대조적으로, 접속에 사용되는 핀의 개수가 적으면, 상당히 작은 접속력으로 인하여 반도체 디바이스의 파손은 발생하지 않더라도, 확장된 표면을 갖는 웨이퍼의 검사시에, 상기 적은 개수의 접속용 핀으로 인하여 검사에 필요한 시간이 보다 늘어나며, 고도로 정확하고 신뢰할만한 검사가 효율적인 방식으로 수행될 수 없다는 또 다른 문제점을 가진다.
예시적인 TDI 센서(92)의 경우, 채택된 명세는, 예컨대 픽셀 크기 16㎛, 수평분해능 2048픽셀, 통합(integration) 스테이지의 수 512, 탭의 수(TDI 센서의 신호 단자의 수) 32, 라인속도(line rate) 250kHz 및 데이터속도 25MHz X 32(탭) = 800MHz를 포함한다. 이러한 구성에서, 종방향으로 배치된 CCD 이미징 디바이스의 2048 픽셀을 각각 포함하는 복수의 라인 이미징(line imaging) 디바이스는 횡방향으로 512 라인으로 배치되어 직사각형 형상을 형성한다.
상기 TDI 센서는, 그 횡방향이 샘플상의 스캐닝방향에 대응하는 Y방향과 평행하게 배치되는 한편, 그 종방향은 X방향에 평행하게 배치되도록 방위된다. 즉, 스테이지는 TDI 센서의 횡방향을 따라 연속적으로 샘플을 이송한다. 이 때, 그 이미지가 TDI 센서내의 라인 이미징 디바이스들 중의 하나에 의하여 픽업된, 2048 픽셀로 커버된 샘플상의 선형 영역은, 뒤따르는 인접한 이미지 센서들에 대하여 픽업되는 그 이미지에 대한 스캐닝방향을 따라 순차적으로 되기 쉽다. 스테이지 이동이 라인 이미징 디바이스로부터 신호 출력과 동기화되도록 제어되면, 512개(piece)의 라인 이미징 디바이스로부터 출력 신호들을 순차적으로 지연시켜, 하나의 TDI 센서를 통해 얻어지는 총 512개의 시간 지연된 신호가, 2048 픽셀로 커버된 샘플상의 하나의 선형 영역을 나타내는 이미지 데이터에 대응하여야 한다. 그런 다음, 하나의 TDI 센서는 512개의 시간 지연된 신호를 더한 후, 그 결과를 출력한다. 이러한 덧셈 연산은 각각의 라인 이미징 디바이스내의 노이즈 성분들을 오프셋(offset)시켜, 이미지 데이터 신호의 S/N 비를 현저하게 개선시킬 수 있다. 또한, 512개의 라인 이미징 디바이스로부터의 출력신호에 대한 지연 시간이 시프트되었다면, 이와 유사하게, 512개의 시간 지연된 신호들은 또한 샘플상의 또 다른 인접한 선형 영역에 대하여도 얻어질 수 있다. 하나의 TDI 센서는 가산되어, 각각의 선형 영역의 상기 신호들을 순차방식으로 출력하며, 최종적으로, 검사될 샘플상의 전체 영역을 나타내는 이미지 신호가 얻어질 수 있다.
상기 예시의 TDI 센서에서, 유효 면적은 32.768 x 8.192mm로 정의되며, 이는 상기 TDI 센서가 결함검사장치에 사용될 때, 이미지 투영 위치에서의 시야가 센서 유효 면적의 대각선 길이인 33.776mm라는 것을 의미한다. 이로 인해, 이미지투영광학시스템은, 이러한 이미지투영위치에서의 전체 시야에 걸쳐 소정 값 미만이 되게 수차를 제어하도록 설계되어야만 한다. 이러한 명세를 만족하는 렌즈 배럴(barrel)의 길이는 1m 정도일 수 있다. 이에 따라, 소정 규모의 진동방지(anti-vibration) 시스템이 요구되고, 이는 장치의 크기에 대한 어떠한 제약을 줄 수 있다. 배타적으로 정전기장만을 이용하는 광학시스템에 상사(similitude)의 법칙이 적용될 수 있으므로, 만일 시야가 보다 좁게 설계될 수 있다면, 렌즈 배럴의 길이도 그것에 비례하여 보다 짧게 될 수 있다.
또한, 투영된 맵(map)의 일그러짐(distortion)이 보다 크다면, TDI 센서의 통합(integration)의 에지 영역에서의 이미지와 중앙 영역에서의 이미지들간의 이미지 불일치(mismatch)도 더 커질 수 있으며, 이러한 통합 효과는 초점을 벗어난 이미지로 나타날 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 설계 명세는 일그러짐을, 예컨대 전체 시야에 걸쳐, 1/10 픽셀에 등가인 1.6㎛ 급으로 줄이는 것이 요구되며, 이러한 요건은 보다 복잡한 광학 메커니즘을 유발시켜 훨씬 더 긴 렌즈 배럴을 야기한다. 시야의 크기에 세제곱으로 비례하여 일그러짐이 증가된다는 사실로부터, 시야가 작아질수록 일그러짐도 작아지므로, 통합에 있어서의 에지영역과 중앙영역간의 이미지들의 불일치도 작아지고, 또한 보다 작은 시야는 보다 큰 일그러짐을 허용하므로, 이에 따라 광학 메커니즘이 단순화될 수 있고, 렌즈 배럴도 보다 짧게 될 수 있다.
본 발명은 상술된 종래 기술과 관련된 문제들의 관점에서 고안되었으며, 본 발명의 목적은, 이미지투영광학시스템의 광학기기에 고유한 일그러짐으로 인한 영향이 가능한 한 제거될 수 있으며, 이와 동시에 소정량의 데이터 전송을 보장하고, 패키지의 핀의 개수를 최적화하며, 메커니즘을 단순화하고, 렌즈 배럴의 길이를 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 TDI 검출 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 결합될 핀의 개수가 증가하더라도 접속력을 작게 제어할 수 있는 피드-스루장치를 제공하여, 상기 피드-스루장치를 통하여 접속된 TDI 센서와 같은 디바이스의 어떠한 파손도 방지하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 신호 전송을 고속 및 고주파로 할 수 있고, 여러 개의 반도체 센서 또는 고주파로 작동하는 CCD 및/또는 TDI의 효율적인 작동을 가능하게 하는 피드-스루장치를 제공함으로써, 결함 등의 검사를 높은 신뢰성 뿐만 아니라 높은 스루풋으로 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상술된 상기 TDI 검출 디바이스 및 상기 피드-스루장치를 이용하는 전자빔 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 디바이스 제품의 수율을 개선하고, 불량품이 배송되는 것을 방지하는 반도체 디바이스 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 TDI 검출 디바이스는, 이미지투영광학시스템에 의한 투영을 통하여 형성된 전자 이미지를 검출하는 TDI 센서를 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 TDI센서의 라인의 개수 및 통합스테이지의 개수는 단위시간당 이미지신호 전송량 및 누적성 픽셀신호량(accumulative pixel signal volume)이 각각 사전설정된 양으로 유지되고, 상기 전자이미지의 허용가능한 일그러짐이 보다 크게 설정될 수 있도록 결정된다.
즉, 본 발명에 따른 TDI 검출 디바이스의 특징은, 픽셀들의 어레이가 이미지투영광학시스템의 광학 특성에 기초하여 적절하게 구성되는 상기 예시적인 극히 간단한 수단을 이용함으로써, 상기 이미지투영광학시스템의 광학기기에 고유한 일그러짐으로 인한 영향이 가능한 한 제거될 수 있는 한편, 소정량의 데이터 전송이 보장되고, 메커니즘은 단순화되며, 렌즈 배럴의 길이를 짧게 하는 데에 있다는 것을 들 수 있다.
적절하게 구성된 TDI 센서의 픽셀 어레이의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 TDI 센서는, 상기 이미지투영 광학시스템의 시야가 보다 작게 설정될 수 있도록 상기 TDI센서의 통합 스테이지의 개수가 결정되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에서, 일그러짐이 확대(magnify)될 수 있는 이미지투영시스템의 시야의 주변영역의 영향을 제거하기 위하여, 통합 스테이지의 수가 적절하게 조정될 수 있다.
또한, 상기 TDI 센서의 통합 스테이지의 개수는, 상기 TDI센서의 패키기내의 핀의 개수가 증가하지 않도록 결정되는 것이 바람직하다.
상술된 방식으로 적절하게 구성된 픽셀 어레이를 구비한 TDI 센서의 예시로서의 바람직한 실시예에서는, 라인의 수가 통합 스테이지의 수와 거의 같아야 한다.
대안적인 실시예에서, 상술된 TDI 검출 디바이스는, 그것에 접속된 어떠한 주변 디바이스 없이, 배타적으로 TDI 센서들로만 이루어진 패키지내에 구성된 상태로 제공될 수 있다.
또 다른 대안적인 실시예에서, 상기 TDI 검출 디바이스는 상기 TDI 센서로부터의 검출신호를 처리하는 이미지처리수단과, 상기 TDI 센서와 상기 이미지처리수단을 각각 상이한 환경으로 분리시키도록 배치된 플랜지 및 상기 TDI 센서와 이미지처리수단을 작동가능하게 상호접속하여 상기 플랜지를 통한 그들 사이의 신호 전송을 허용하는 피드-스루 수단을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 플랜지는 압력 또는 그 내부에 포함된 가스의 종류가 상이한 환경들을 서로 분리하는데 사용된다. 예를 들어, 전자빔 장치의 내부가 진공으로 유지되는 상태하에, TDI 센서가 진공측에 배치되는 한편, 이미지처리수단은 대기측에 배치되고, 디바이스 양자 모두가 피드-스루 수단에 의하여 작동가능하게 상호접속됨으로써, 그들 사이의 신호 전송을 허용한다면, 전자빔이 공기로부터 어떠한 영향도 받지 않을 수 있는 상태하에, 2차 전자 이미지가 적절하게 얻어질 수 있다.
특별히 바람직한 실시예에서, 상기 피드-스루 수단은, TDI 센서에 접속된 제1핀과 한 쌍을 이루는 이미지처리수단에 접속된 제2핀과, 상기 제1핀을 상기 제2핀과 접속시키는 소켓 수단을 포함하며, 상기 소켓 수단에는 제1핀과 제2핀간의 접속력에 대하여 탄성력을 제공하는 탄성 수단이 갖춰져 있다. 바람직하게는, 복수의 상기 제1핀, 상기 제2핀 및 상기 소켓 각각이 제공되어, 상기 피드-스루 수단은 복수의 접속 위치(site)를 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 피드-스루 수단에서는, 제1핀과 제2핀의 상호접속시에 탄성 수단에 의하여 탄성력이 제공되므로, 종래 기술의 핀과 소켓간의 교합작업(mating operation)시에 발생되는 접속력의 다만 1/5 내지 1/10 정도의 작은 접속력 만으로도 그들을 연결시킬 수 있다.
이에 따라, 접속부의 수는 증가하더라도, 전체로서는 접속력이 줄어들 수 있으므로, 접속시에 TDI 센서의 파손이 확실히 방지된다. 또한, 그 내부에 제공되는 접속부의 수가 증가함에 따라, 고속 및 고주파에서의 신호 전송이 가능해질 수 있고, 이에 따라 보다 높은 주파수 작동을 통하여 보다 높은 데이터 속도를 제공하는 상기 TDI 센서가 실현될 수 있다.
적절하게 구성된 픽셀 어레이를 구비하고, 상술된 탄성 수단을 갖는 피드-스 루 수단을 통하여 이미지처리수단에 접속되는 상기 TDI 센서는, 전자빔 장치에 통합될 수 있다는 이점이 있다. 본 발명에 따른 전자빔 장치는, 1차 전자빔을 생성하는 전자소스와, 1차 전자빔을 샘플상의 이미지로 포커싱하는 조명광학시스템과, 상기 샘플로부터 방출된 2차 전자를 이미지 투영시키는 이미지투영광학시스템 및 이미지-투영된 2차 전자 이미지를 검출하도록 배치되는 상술된 TDI 검출 디바이스를 포함하여 이루어진다.
본 출원의 청구항 및 명세서에 언급된 "2차 전자(들)"이란 용어는, 1차 전자의 입사 에너지로 인하여 샘플 자체로부터 방출된 2차 전자 및 상기 샘플에서 후방 산란(back scatter)되는 1차 전자로부터 생성된 후방산란전자를 포함할 수 있다.
이러한 전자빔 장치에서는, 통합된 TDI 센서의 픽셀 어레이가 이미지투영시스템의 광학 특성에 기초하여 적절하게 구성되므로, 이미지투영광학시스템의 유효 시야가 작게 설계될 수 있고, 이에 따라 전자빔 장치내의 렌즈 배럴이 작게 만들어질 수 있다. 또한, 광학 설계에 있어서 허용가능한 일그러짐이 보다 커지거나 및/또는 구면수차 이외의 기하학 수차 뿐만 아니라 축방향 색수차 이외의 색수차의 감소가 예상될 수 있으므로, 광학 메커니즘이 단순화될 수 있다. 또한, 데이터 속도 등이 개선된 TDI 검출 디바이스가 전자빔 장치에 통합될 수 있으므로, 샘플의 표면상의 구조의 평가(evaluation)와 같은 작업들, 확대된 시계(enlarged view)를 통한 관찰, 재료의 평가 및 전기적 연속성(electrical continuity)의 검사가 보다 효율적으로 수행될 수 있다.
따라서, 상술된 전자빔 장치는, 처리 과정 중에 또는 하나 이상의 웨이퍼 처 리공정이 종료된 후에, 샘플 또는 웨이퍼를 평가하는데 사용될 수 있다. 이에 따라, 표면 검사가 고려되는 한, 0.1㎛ 내지 5㎛ 보다 작거나 같은 최소 선폭을 갖는 고밀도 패턴의 어떠한 결점도 높은 정확도와 높은 신뢰성 뿐만 아니라 높은 스루풋으로 검출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 상술된 피드-스루 수단이 독립적인 장비로 제공될 수 있다. 즉, 이러한 피드-스루장치는, 하나의 장비에 접속가능한 핀과 분할(partition) 수단에 의하여 상기 하나의 장비의 것으로부터 상이한 환경으로 분할된 다른 장비에 접속가능한 다른 핀을 상호접속시키는, 탄성 부재를 구비한 소켓 콘택트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 바람직하게는, 상기 피드-스루장치가 복수의 상기 핀, 상기 다른 핀 및 상기 소켓 콘택트를 각각 포함하여, 복수의 접속 위치를 형성하도록 할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 압력 또는 그 내부에 포함된 가스 종류가 상이한 환경들을 서로 분리하는데 상기 분할 수단이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 피드-스루장치의 상기 한 핀은, TDI 뿐만 아니라 MCP, FOP, CCD와 같은 여타의 장비로 대표되는 상기 하나의 장비와 접속될 수 있다. 또한, 상기 다른 핀은 상기 분할 수단에 접속될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 하나의 장비에 접속가능한 하나의 핀과 상기 하나의 장비의 것으로부터 상이한 환경으로 분리되는 다른 장비에 접속가능한 다른 핀을 상호접속시키는 소켓 콘택트가 독립된 장비로서 제공될 수 있다. 이러한 소켓 콘택트는 탄성 부재를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 TDI센서내의 픽셀어레이의 적응구성(adaptive configuration)을 나타내는 개략적인 다이어그램;
도 2는 본 발명에 따른 피드스루장치(feed-through device)의 실시예를 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 피드스루장치에 적용할 수 있는 소켓컨택트의 예를 나타내는 단면도 및 측면도;
도 4는 본 발명에 따른 피드스루장치에 적용할 수 있는 소켓컨택트의 또 다른 예를 나타내는 단면도 및 측면도;
도 5는 표면검사장치의 챔버내에, 상기 실시예에 적용될 수 있고 진공측에 배치되는 디바이스의 설치과정을 예시하는 개략적인 사시도;
도 6은 상기 실시예에 적용할 수 있는 접속블록의 장착과정을 예시하는 개략적인 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 피드스루장치에 적용할 수 있는 소켓컨택트의 또 다른 예를 나타내는 부분적인 단면도;
도 8은 본 발명에 따른 피드스루장치에 적용할 수 있는 소켓컨택트의 또 다른 예를 나타내는 부분적인 단면도;
도 9는 본 발명에 따른 피드스루장치를 이용하는 이미지투영식 전자빔검사장치의 개략적인 다이어그램;
도 10은 반도체디바이스 제조방법의 예를 예시하는 흐름도;
도 11은 반도체디바이스 제조방법에서 리소그래피공정을 예시하는 흐름도;
도 12는 종래기술에 따른 표면검사장치를 예시하는 개략적인 다이어그램;
도 13은 종래기술에 따른 피드스루장치의 소켓과 핀을 예시하는 단면도;
도 14는 상기의 종래기술에 따른 피드스루장치의 소켓과 핀의 장착과정을 예시하는 개략적인 단면도이다.
이제, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예가 설명된다.
TDI센서
TDI센서의 통합스테이지의 최적개수를 결정하기 위한 실시예가 이하에 설명된다. 표1은 시야(field of view) 즉, 센서의 유효면적의 대각선길이 및 상이한 수평분해능 및 보유된 그 픽셀의 총 개수가 기존의 TDI센서의 개수와 거의 동일한, 상이한 개수의 통합스테이지에 대한 TDI센서의 전체 시야에 걸쳐 최대로 허용가능한 일그러짐을 나타낸다.
Figure 112003043075185-pct00001
표1로부터, 1024의 통합스테이지 개수를 갖는 TDI센서에서 시야가 최소화되며, 최대 허용가능한 일그러짐은 통합스테이지의 개수가 커질수록 더 커진다는 것을 알 수 있다.
도 1은 최대 허용가능한 일그러짐을 결정하는 방법을 예시한다. 가는 라인으로 표시되는 격자는 TDI센서의 픽셀어레이를 나타낸다. 이미지투영광학시스템에 의하여 TDI센서의 수용평면(acceptance plane)상에 투영된 이미지는, 일그러짐이 없다면, TDI센서의 픽셀어레이에 대응하는 이미지를 나타내야만 하지만, 일그러짐이 있기 때문에, 굵은 라인으로 도시되는 격자로 맵이 투영될 수 있다. 일그러짐의 크기는, 시야의 중심으로부터의 거리의 세제곱에 비례하기 때문에, 이미지의 코너에서 발생되는 최대 일그러짐과 함께 보다 큰 일그러짐이 이미지의 중심부에서보다 이미지의 둘레부에서 관찰될 수 있을 것이다. 따라서, 최대 허용가능한 일그러짐이 бmax, 이미지의 중심부와 이미지의 코너 사이의 거리가 rmax로 표시된다고 가정할 때, 이미지의 중심으로부터 거리(r)에 있는 위치에서 측정된 일그러짐(δ)은 다음의 수학식으로 표현될 수 있다: δ=(бmax/rmax)r3.
이러한 일그러진 이미지가 TDI센서의 수용평면상에 투영되는 경우에는, TDI센서의 픽셀로 들어가야만 하는 것 이외의 이미지데이터의 일부가 범위를 벗어날 수 있다. 이러한 이미지가 통합스테이지의 개수만큼 통합방향으로 축적되면, 그 라인픽셀내에 저하된 콘트라스트나 포커싱되지 않은 이미지를 발생시킬 수 있다. 이 크기를 양적으로 결정하기 위하여, 유효면적비율이 평가(evaluation)에 도입된다. 유효면적비율은, 일그러짐으로 인해 약간의 오프셋을 가지고 투영된 이미지데이터를 가진 TDI센서의 각각의 픽셀의 오버래핑된 면적(해칭에 의하여 형성된 면적)을 픽셀면적으로 나눈 것으로 정의된다. 실제로는, 오프셋을 가지고 투영된 이 미지데이터가 그 형상이 일그러져서 나타날 수도 있더라도, 상기 효과는 본 접근법(approach)에서 고려되지 않아야 하며, 포인트불일치(point mismatch)만 고려되어야 한다. 상술된 바와 같이, 위치불일치의 크기는 δ로 표시되기 때문에, 위치불일치의 방향은 해당하는 픽셀의 위치와 이미지의 중심을 연결하는 라인에 의하여 정해진 방향에 따라 결정되고, 이에 따라, 이미지의 중심으로부터 픽셀위치까지의 수평거리를 rx로 나타내고, 통합스테이지의 방향을 따르는 거리를 ry로 나타내고, 위치불일치의 수평성분을 бx로 나타내고, 통합스테이지의 방향을 따르는 위치불일치의 성분을 бy라 나타낸다고 가정하면, 이하의 관계가 성립될 수 있다.
бx = δrx/r, бy = δry/r
따라서, 유효면적비율(Rs)은 다음의 수학식으로 표현된다.
Figure 112003043075185-pct00002
여기서 "a"는 픽셀크기이다.
라인픽셀내의 이미지의 콘트라스트 또는 디포커스의 레벨은 ∑Rs/n의 값을 토대로 구해질 수 있으며, 이는 평균을 내기 위하여 각각의 픽셀내의 유효면적비율(Rs)의 통합의 값을 통합방향(n)에서의 통합스테이지의 수로 나눈것으로 정의된다.
본 접근법에서는, 상기 표1의 값들은 ∑Rs/n=0.9(즉, 10%의 평균면적불일치) 의 수학식을 만족시키는 бmax를 결정하는데 사용된다. 상기 과정에서, TDI센서의 픽셀어레이는 광학특성을 고려하여 최적화되었으며, 최적화된 후에도, 검사 스루풋이 기존의 것만큼 높게 보장될 수 있는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위하여, 단위시간당의 데이터전송량이 동일하게 설정되어야 한다.
기존의 TDI센서는, 1/250kHz = 4㎲의 시간주기 동안에 2048개의 이미지신호를 전송할 수 있다. 그러나, 어떠한 노이즈도 발생시키지 않으면서 하나의 신호터미널로부터 신호를 적절하게 받아내는 데이터속도는 현재 25MHz정도이다. 이를 토대로, 현재 2048개의 이미지신호들이 각각의 32개의 신호터미널의 일부 전하에 의하여 전송된다. 즉, 이것은 4㎲동안, 신호터미널들의 각각의 하나로부터 2048/32=64개의 이미지신호를 받아들이는데 충분하다. 4㎲ x 25MHz = 100으로부터, 64개의 이미지신호가 확실히 취해질 수 있음이 명백하다. 실제로, 데이터전송을 위하여 통합방향으로 CCD에 축적된 전하를 전송하기 위해, 데이터속도로 변환되는 대략 20개의 오버클락된(overclocked) 픽셀카운트에 대한, 64개의 이미지신호를 위한 시간 뿐만 아니라 여분의 시간을 보장할 필요가 있다. 따라서, 상기의 데이터속도를 나타내는 64+20=84<100가 여전히 충분한 것으로 생각된다.
상술된 바와 같이, 최적의 픽셀어레이를 갖는 TDI센서는 보다 많은 개수의 통합스테이지를 갖는 경향이 있는 반면, 수평방향의 픽셀의 수는 감소되는 경향이 있다. 따라서, 한 사이클의 라인속도에 전송될 수 있는 이미지신호의 개수가 감소된다. 즉, 단위시간당 이미지신호전송량이 감소되기를 바라지 않는다면, 라인속도 가 증가되어야만 한다. 하나의 신호터미널에서의 전송용량을 나타내는 데이터속도의 상한은 변경될 수 없기 때문에, 한 사이클의 라인속도에서 하나의 신호터미널로부터 얻을 수 있는 데이터량은 감소될 것이다. 한 사이클의 라인속도 동안에 전송될 이미지신호의 총량도 감소되지만, 신호터미널당 감소된 데이터전송량을 보상하기 위하여, 신호터미널의 개수가 증가되어야 하고, 이는 TDI센서내의 핀의 개수의 증가 및/또는 패키지면적의 확장을 가져오게 된다.
표2는 필요한 라인속도, 한계데이터전송량(limit data transmission volume), 신호터미널의 개수 및 상이한 픽셀어레이를 갖는 TDI센서내의 신호터미널당 사이클에 대한 데이터전송량을 나타낸다. 한계데이터전송량은 25MHz를 라인속도로 나누어 결정되고, 신호터미널당 사이클에 대한 데이터전송량은 수평분해능을 신호터미널의 개수로 나누어 결정된 다음, 오버클락된 픽셀의 개수 = 20에 더해진다. 신호터미널의 개수는, 신호터미널당 사이클에 대한 데이터전송량이 한계데이터전송량을 초과하지 않도록 결정된다. 표2로부터, 수평분해능이 1024미만으로 떨어지면, 신호터미널의 개수가 급속하게 감소한다는 것을 알 수 있다. 기존의 TDI센서내에 설치된 핀의 개수는 대략 200개이다. 핀의 개수는 단순히 신호터미널의 개수에 비례하여 증가되어야 하지만, 그렇게 가정하면, TDI센서는 768의 수평분해능에 대하여 500개의 핀이 필요하고, 512의 수평분해능에 대하여서는 1000개의 핀이 필요하게 되는 것은 결코 정확한 사실은 아니다. 특히, 렌즈배럴내의 진공분위기에 사용되는 TDI센서의 경우에는, 대기환경으로 신호를 취하는데 사용되는 피드스루장치에 대한 비용이 매우 증가할 수 있기 때문에 이러한 핀의 개수의 증가가 바람직하지 않다.
Figure 112003043075185-pct00003
광학특성 및 그것의 신호터미널의 개수를 고려하여 TDI센서내의 픽셀어레이를 최적화시키기 위한 실험의 결과값으로부터, 1024의 수평분해능 x 1024의 통합스테이지의 개수로 정해지는 픽셀어레이를 갖는 TDI센서는, 신호터미널의 개수의 낮은 증가 및 최소 시야로 인해, 이미지투영광학시스템을 이용하는 전자빔결함검사장치의 검출디바이스로서 가장 적합하다는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 TDI센서는 기존의 센서에서보다 2/3의 시야를 갖기 때문에, 상사법칙에 따라, 렌즈배럴은 기존의 배럴에 비해 대략 2/3으로 크기가 감소될 것으로 기대된다. 또한, 감소된 시야와 관련하여, 구면수차 이외의 지오메트릭수차(geometric aberration) 및 축선 색수차 이외의 색수차가 감소될 수 있다.
피드스루장비
이제, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 피드스루의 바람직한 실시예가 설명된다. 도 2를 참조하면, 참조부호(50)가 일반적으로 피드스루장치를 나타낸다. 상기 피드스루장치(50)는 상기한 환경들을 분리하는 플랜지(51)에 장착된 하나의 핀(52)과 상기 하나의 핀(52)과 한 쌍을 이루는 나머지 핀(53)을 상호접속시키기 위한 소켓컨택트(54)를 주구성요소로 포함한다. 예시된 플랜지(51)는 대기환경(도 2에 도시된 하부영역) 및 진공환경(도 2에 도시된 상부영역)을 분리한다.
플랜지(51)는 금속플랜지로 만들어진 외측피스(55) 및 유리나 세라믹과 같은 절연재료로 만들어진 내측피스(54)로 이루어진다. 내측피스(56)는 용접공정에 의하여 외측피스(55)에 부착되어, 단일 몸체를 형성한다. 1이상의 스루홀(57)이 내측피스(56)에 형성되고, 이를 통하여 핀(52)이 은합금 납땜 등등에 의하여 단단하게 고정된다. 상기 절연재료와 거의 동일한 열팽창계수를 갖는 Kovar과 같은 금속이 핀(52)을 만드는 재료로 사용될 수 있다. 핀(52)의 하단부는 대기측에 배치된 TDI카메라와 같은 디바이스(58)에 접속된다. 한편, 핀(52)의 최상단부는 소켓컨택트(54)의 하단부측의 커플링홀(62)에 끼워 맞춰진다.
소켓컨택트(54)에는, 코일스프링(61) 즉, 그것의 각 끝단에 부착되는 시트들(59, 60)을 구비한 탄성부재가 작동가능하게 배치되어, 소켓컨택트(54)의 축선방향(도면에서 상하방향)으로 이동할 수 있다. 코일스프링(61)의 하단부측에 배치된 시트(60)는 핀(52)의 최상단부와 접촉하도록 되어 있다.
하단부측에 배치된 커플링홀(62)보다 보어(bore)직경이 작은 커플링홀(63)은 소켓컨택트(54)의 최상단부에 형성되고, 이를 통하여 핀(52)과 쌍을 이루는 나머지 핀(53)이 삽입된다. 상기 절연재료와 거의 동일한 열팽창계수를 갖는 Kovar와 같은 금속이 핀(53)을 만드는 재료로 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 핀(53)의 하단부는 코일스프링(61)의 최상단부측에 배치된 시트(59)와 접촉하도록 되어 있 다. 또한, 핀(53)의 최상단부는 진공측에 배치된 TDI센서와 같은 디바이스(64)에 접속된다. 상기 디바이스(64)가, 적응가능하게 구성되어 있는 도 1에 도시된 픽셀어레이로 갖춰진 TDI센서인 것이 바람직하다고 하더라도, 디바이스(64)는 여타의 반도체디바이스일 수 있다.
핀(62)이 시트(60)와 접촉하게 되고, 핀(53)이 시트(59)와 접촉하게 되는 구성에 있어서, 대기측에 배치된 TDI카메라와 같은 디바이스(58)와 진공측에 배치된 TDI센서와 같은 디바이스(64) 사이에서 전기접속이 이루어질 수 있다. 또한, 핀(52), 핀(53) 및 코일(61)의 각 끝단에 시트(59, 60)가 부착되어 있는 코일스프링(61)을 구비하고 있는 소켓컨택트(54)가 함께 피드스루장치(50)의 접속블럭을 구성하고, 복수의 접속블럭은 장비내에 배치될 수 있다. 도 2는 그 안에 2개의 접속블럭이 배치되어 있는 피드스루장치(50)를 나타낸다.
이제, 피드스루장치(50)의 접속블럭에 대한 결합과정이 설명된다. 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 플랜지(51)에 단단하게 고정된 핀(52)의 최상단부는 소켓컨택트(54)의 하단부측의 커플링홀(62)에 끼워 맞춰진다. 이러한 끼워맞춤에 의하여 핀(52)의 최상단부는 소켓컨택트(54)내부의 코일스프링(61)의 하단부측에 배치된 시트(60)와 접촉하게 된다. 이어서, 핀(53)의 하단부가 소켓컨택트(54)의 상단부측의 커플링홀(63)안으로 삽입되어, 코일스프링(61)의 최상단부측에 배치된 시트(59)에 대하여 압축된다. 코일스프링(61)이 소켓컨택트(54)의 축선방향(도 2의 상하방향)으로 수축된 상태가 되면, 코일스프링(61)은 시트(59, 60)를 통하여 상기 축선방향을 따라 핀(52 및 53)을 바깥쪽으로 밀어낸다(바이어싱한다).
이것은, 그 각 끝단에 시트(59, 60)가 부착되어 있는 코일스프링(61)을 통하여 핀(52 및 53)을 전기적으로 상호접속시킬 수 있어, 대기측에 배치된 TDI카메라와 같은 디바이스(58) 및 진공측에 배치된 TDI센서와 같은 디바이스(64)가 전기적으로 상호접속된다.
또한, 도 5는, 진공측에 배치된 TDI센서와 같은 디바이스(64)가 표면검사장치의 챔버내에 설치되는 경우에 대한 설치과정을 나타낸다. 상술된 바와 같이, 우선 플랜지(51)의 내측피스(56)에 단단하게 고정된 핀(52)의 최상단부가 소켓컨택트(54)의 하단부측의 커프링홀(62)에 끼워 맞춰진다. 상기 끼워맞춤에 의하여, 핀(52)의 최상단부는 소켓컨택트(54)내의 코일스프링(61)의 하단부측에 배치된 시트(60)와 접촉된다.
그런 다음, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, TDI센서와 같은 디바이스(64)에 접속된 복수의 핀(53)의 각각의 하단부는 소켓컨택트(54)의 각각의 최상단부측의 커플링홀(63)안으로 삽입되어, 도 2에 도시된 바와 같이 코일스프링(61)의 최상단부측에 배치된 시트(59)에 대하여 가압된다. 코일스프링(61)은 소켓컨택트(54)의 축선방향(도 2의 상하방향)에서 축소된 상태가 되어, 시트(59 및 60)을 통하여 상기 축선방향을 따라 핀(52 및 53)을 바깥쪽으로 (강제로)밀어낸다. 이것은, 그 각 끝단에 시트(59, 60)가 부착되어 있는 코일스프링(61)을 통하여 핀(52 및 53)을 전기적으로 상호접속시킬 수 있어, 대기측에 배치된 TDI카메라와 같은 디바이스(58) 및 진공측에 배치된 TDI센서와 같은 디바이스(64)가 전기적으로 상호접속된다.
또한, TDI센서와 같은 디바이스(64)에 접속된 복수의 핀(53)의 각 하단부는 소켓컨택트(54)의 각 최상단부측에 배치된 커플링홀(63)안으로 삽입되기 때문에, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, TDI센서와 같은 디바이스(64)가 소켓컨택트(54)상에 연속하여 장착된다. 디바이스(64)의 외측프레임에는, 스크루(68)를 이용하여 플랜지(51)의 내측피스(56)에 고정되는 리테이닝부재(67)가 제공되어, 디바이스(64)가 플랜지(51)상에 견고하게 장착되도록 보장한다. 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 이번에는 그 위에 디바이스(64)가 장착되어 있는 플랜지(51)가 챔버(69)상에 장착되어, 디바이스(64)가 장착되는 면이 진공측을 향하도록 방향이 잡힌다.
상기 실시예에 따르면, TDI센서와 같은 디바이스(64)에 접속된 핀(53)을 소켓컨택트(54)의 커플링홀(63)로 삽입시킴으로써, 핀(53)과 소켓컨택트(54)간의 접속 즉, 이에 따른 핀(53)과 핀(52)간의 접속이 성립되어, 코일스프링(61)의 미는힘(바이어스힘)에 대향하여 시트(59)에 대하여 가압되므로 접속시에, 종래기술의 소켓과 핀의 교합(mating)에 가해지는 접속력의 대략 1/5 내지 1/10정도로 작은 접속력만이 필요하다.
예를 들어, TDI를 포함하는 반도체센서가 진공측에 배치된 디바이스(64)로 채택되고, 상기 센서에 500MHz이상의 높은 데이터전송속도를 위하여 200개의 핀이 제공되면, 종래기술에서는 대략 200kg의 접속력이 필요했으므로, 가압접속으로 인하여 때때로 TDI와 같은 디바이스가 파손되었지만, 대조적으로 상기 실시예에 따르면, 매우 작은 접속력으로 접속이 용이하게 성립될 수 있으므로, 상기와 같은 파손을 방지할 수 있다.
접속력이 작기 때문에, 특히 다수의 핀 즉, 다수의 상기 접속블럭이 배치되 는 경우에 본 발명의 피드스루접속시스템이 상당히 효과적이다. 또한, 다수의 상기 컨택트블럭을 제공하면, 보다 높은 속도와 보다 높은 주파수로 신호전송을 할 수 있으므로, 높은 주파수에서 작동하는 다수의 반도체센서나 CCD 및/또는 TDI의 효과적인 발동작용(actuation)을 실현할 수 있고, 이에 따라 샘플표면상의 구조의 평가, 확대된 시계를 통한 관측, 재료의 평가 및 전기적인 연속성(continuity)에 대한 검사와 같은 상기 작업을 보다 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 표면에 대한 검사에 관한 한, 0.1 내지 5㎛이하의 최소선폭을 갖는 고밀도패턴내의 결함이 고도의 정확성 및 높은 신뢰성을 가지고 또한 높은 스루풋으로 검출될 수 있다.
상기 실시예에서는, 대기환경(도 2의 하부영역) 및 진공환경(도 2의 상부영역)을 서로 분리하기 위하여 플랜지(51)가 사용되었지만, 본 발명은 상기 구성으로 제한되지 않고, 플랜지(51)는 상이한 압력을 갖는 여하한의 환경들 또는 상이한 가스종류를 포함하고 있는 여하한의 환경들을 분리하는데 사용될 수 있다. 또한, 플랜지(51)에 대하여, 그 대기측에 배치된 디바이스로서 디바이스(58)가 배열되고, 그 진공측에 배치된 디바이스(64)로서 TDI가 배열되었지만, 본 발명은 이것으로 제한되지 않으며, MCP, FOP 또는 CCD와 같은 디바이스들이 플랜지(51)에 접속될 수 있다.
대안적으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내경이 0.5mm이고, 벽두께가 0.2mm이고, 길이가 15mm이며 또한, 핀(52)이 삽입되는 부분 즉, 커플링홀(62)이 형성되는 한 끝단부에 슬릿(70)이 형성되어, 소켓컨택트(54)의 축선방향을 따라 연장하도록 소켓컨택트(54)가 디자인될 수 있다. 이러한 슬릿(70)을 제공하면, 핀(52)이 소켓컨택트(54)의 커플링홀(62)로 용이하게 끼워 맞춰질 수 있다.
또한, 소켓컨택트(54)가 진공환경과 같은 상이한 압력의 환경에 놓여지는 경우에는, 도 4에 참조번호(71)로 표시되는 1이상의 통기공(71)이 소켓컨택트(54)의 측면에 형성되어, 진공배기가 이 통기공(71)을 통하여 소켓컨택트(54)의 내부로 제공될 수 있도록 하여, 둘레의 가스압력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 관점에서, 통기공(71)이 제공되지 않는다면, 소켓컨택트(54)내의 가스가 소켓컨택트(54)의 대향단부내에 배치된 커플링홀(62, 63)로부터 서서히 배출될 수 있어, 둘레의 진공압력에 대한 제약을 가하는 부정적인 효과를 가져올 수 있다. 또한, 압력환경에 민감한 MCP 또는 CCD와 같은 센서가 사용되는 경우에는, 때때로, 센서의 작동수명이 저하될 수 있다.
상술된 실시예에서는, 코일스프링이 탄성부재로 사용되었지만, 나선형 밴드와 같은 여하한의 요소가 탄성부재로 사용될 수 있다. 도 7은 나선형 밴드가 탄성부재로 사용되는 예를 나타낸다. 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 소켓컨택트(74)는 상부소켓(75) 및 하부소켓(76)으로 이루어진 통합유닛으로 구성된다. 핀(53)이 삽입되는 커플링홀(77)은 상부소켓(75)의 최상단부에 형성되고, 통기공(71)은 그 측면에 형성된다. 유사하게, 핀(52)이 끼워 맞춰지는 커플링홀(78)은 하부소켓(76)의 하단부에 형성되고, 통기공(71)은 그것의 측면에 형성된다. 상기 소켓의 하단부는 하부소켓의 최상단부에 단단하게 부착되어, 소켓컨택트(74)를 구성한다.
상부소켓(75)내에는, 나선형 밴드(79)가 탄성부재로 제공된다. 나선형 밴드(79)는 상부링(80), 하부링(81) 및 한 다발의 나선형 탄성와이어(82)를 포함하 여 이루어진다. 나선형 와이어다발(82)은 상부링(80)을 하부링(81)과 연결시키는 역할을 한다. 나선형 와이어다발(82)의 각각의 와이어구성요소는 상부링(80)과 하부링(81) 사이에서 나선형으로 연장한다. 상기 나선형밴드(79)는, 하부링(81)이 상부소켓(75)의 하단부의 내부 저면에 부착되어 있는 상부소켓(75)내에 수용된다. 상부링(80)은, 핀(53)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 구성되어 있다.
이제, 커플링과정이 설명된다. 먼저, 핀(52)의 상단부가 하부소켓(76)의 커플링홀(78)로 삽입된다. 그런 다음, 핀(53)의 하단부가 상부소켓(75)의 커플링홀(77)을 통과하여 나선형밴드(79)의 상부링(80)을 통과하여 삽입된 다음에, 그것에 의하여 가해지는 내향 탄성력에 대항하여 나선형 와이어다발(82)로 밀려 들어간다. 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 핀(53)이 상부링(80)을 통해 삽입되어, 나선형 와이어다발(82)로 밀려 들어감에 따라, 상부링(80)이 하부링(81)에 대하여 회전되어, 나선형 와이어다발(82)이, 상기 다발(82)의 중심부가 바깥쪽으로 확장하도록 가압된 상태로 된다. 이 상태에서, 나선형 와이어다발(82)은 핀(53)을 안쪽으로 가압하기 위하여 핀(53)의 주위에 자체의 탄성력을 가한다. 이것은 나선형밴드(79)를 통해 핀(52)과 핀(53) 사이의 전기접속 및 상부소켓(75)과 하부소켓(76) 사이의 전기접속을 이룰 수 있다. 상술된 바와 같이, 핀(53)이 그 중심부에서 상부소켓(75)으로 삽입됨에 따라, 삽입에 순응하기 위하여 한 링이 나머지 링에 대하여 회전되기 때문에, 삽입저항이 감소될 수 있고, 커플링작업이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 실시예에서는, 나선형 와이어다발(82)의 내향탄성력 에 대항하여 나선형 와이어다발(82)로 핀(53)을 밀어내어, 핀(53)과 소켓컨택트(74)간의 전기접속 및 이에 따른 핀(53)과 핀(52)간의 전기접속이 성립되기 때문에, 본 접속시에는 종래기술의 소켓내의 핀의 교합에 가해지는 접속력의 대략 1/5 내지 1/10정도로 작은 접속력만이 필요하다. 또한, 핀 둘레의 와이어권선(wire winding)의 조건하에서 상기 접속이 성립되기 때문에, 접속시의 인피던스가 감소될 수 있어, 신호의 높은 주파수(예를 들어, 150MHz이상)응답이 달성될 수 있다.
나선형 밴드식의 접속력은 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에 비해 작기 때문에, 상기 접속시스템은 특히 예를 들어, 100개이상의 다수의 핀 즉, 다수의 상기 접속블럭이 배치되는 경우에 매우 효과적이다. 또한, 다수의 상기 컨택트블럭을 제공하면, 보다 높은 속도와 보다 높은 주파수로 신호전송을 할 수 있으므로, 높은 주파수에서 작동하는 다수의 반도체센서나 CCD 및/또는 TDI의 효과적인 발동작용을 실현할 수 있고, 이에 따라 샘플표면상의 구조체의 평가, 확대된 시야를 통한 관측, 재료의 평가 및 전기적인 연속성에 대한 검사와 같은 상기 작업을 보다 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 표면에 대한 검사에 관한 한, 0.1 내지 5㎛이하의 최소선폭을 갖는 고밀도패턴내의 결함이 고도의 정확성 및 높은 신뢰성을 가지고 또한 높은 스루풋으로 검출될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예에서는, 나선형밴드(79)가 탄성부재로 사용되고, 대안적으로는, 도 8에 도시된 바와 같이 나선형밴드(79) 대신에 그물형밴드(83)가 탄성부재로 사용될 수도 있다. 그물형밴드(83)는 상부링(80), 하부링(81) 및 탄성그물(84)을 포함한다. 상기 그물(84)은 상부링(80)을 하부링(81)과 연결시키는 기능을 한다. 결합과정에서, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 먼저 핀(52)의 최상단부가 하부소켓(76)의 커플링홀(78)에 끼워 맞춰진다. 그런 다음, 핀(53)의 하단부가 상부소켓(75)의 커플링홀(77)을 통과하여 그물형밴드(83)의 상부링(80)을 통과하여 나아가고, 그것에 의해 발생되는 내향탄성력에 대항하여 그물(84)안으로 밀려 들어간다. 핀(53)이 상부링(80)을 통해 삽입되고 그물(84)안으로 밀릴 때, 그물(84)은 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 그 중심부가 바깥쪽으로 확장되도록 떠밀리는 반면, 상부링(80)이 하부링(81)쪽으로 이동되는 상태가 된다. 이러한 상태에서, 그물(84)는 핀을 안쪽으로 밀기 위하여 핀(53)의 주위에 자체탄성력을 가한다. 이것은, 그물형밴드(83)를 통한 핀(52)과 핀(53) 사이의 전기접속 및 이에 따른 상부소켓(75)과 하부소켓(76)간의 전기접속을 성립시킬 수 있다. 상술된 바와 같이, 핀(53)이 상부소켓(75)의 중심부로 삽입될 때, 하나의 링이 나머지 링에 가까워지는 방향으로 이동되어 상기 삽입이 수용되기 때문에, 삽입저항이 감소될 수 있고 결합이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 대안적으로, 나선형 와이어 보다도 오히려 상기 실시예와 상이한 복수의 대각선으로 당겨진 와이어가 사용될 수 있다. 이 경우에, 핀이 삽입될 때, 삽입부에 인접한 와이어가 핀을 휘감고 적절하게 연장한다. 이러한 방식으로, 핀과의 컨택트 수가 증가되어, 신호의 높은 주파수특성 및 컨택트에서 높은 전류의 전송특성을 향상시킬 수 있다.
상술된 바와 같이, 그물(84)의 내향탄성력에 대항하여 그물(84)안으로 핀(53)을 밀어넣어, 핀(53)과 소켓컨택트(74) 사이의 전기접속 및 이에 따른 핀(53)과 핀(52) 사이의 전기접속이 성립될 수 있기 때문에, 본 접속시에는 종래기술의 소켓내의 핀의 교합에 가해지는 접속력의 대략 1/5 내지 1/10정도로 작은 접속력만이 필요하다. 또한, 접속시의 인피던스가 감소되므로, 신호의 높은 주파수(예를 들어, 150MHz이상)응답이 달성될 수 있다.
그물형 밴드식의 접속력은 도 2, 도 5, 도 6 및/또는 도 7에 도시된 실시예에 비해 작기 때문에, 상기 접속시스템은 특히 예를 들어, 100개이상의 다수의 핀 즉, 다수의 상기 접속블럭이 배치되는 경우에 매우 효과적이다. 또한, 다수의 상기 컨택트블럭을 제공하면, 보다 높은 속도와 보다 높은 주파수로 신호전송을 할 수 있으므로, 높은 주파수에서 작동하는 다수의 반도체센서나 CCD 및/또는 TDI의 효과적인 발동작용을 실현할 수 있고, 이에 따라 샘플표면상의 구조체의 평가, 확대된 시계를 통한 관측, 재료의 평가 및 전기적인 연속성에 대한 검사와 같은 상기 작업을 보다 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 표면에 대한 검사에 관한 한, 0.1 내지 5㎛이하의 최소선폭을 갖는 고밀도패턴내의 결함이 고도의 정확성 및 높은 신뢰성을 가지고 또한 높은 스루풋으로 검출될 수 있다.
전자빔장치
이제, 피드스루장치를 이용하는 이미지투영식의 전자빔장치가 설명된다. 도 1을 참조하여 설명된 TDI센서와 같은 센서, EBCCD, 전자를 검출하고 신호를 출력하는 CCD 또는 광을 검출하고 신호를 출력하는 여타의 센서가 진공측에 배치되는 디바이스(도 2에 참조번호(64)로 표시되는 디바이스)로 사용될 수 있음을 유의하여야 한다. 또한, 검사될 물체는 실리콘웨이퍼 및 웨이퍼의 표면상에 반도체회로를 제 조하기 위한 공정중의 패턴구조체일 수 있다. 먼지, 연속성불량(bad continuity), 불량패턴 또는 결핍(lack)과 같은 결함이 있는지의 여부를 결정하거나 또는 분류형식(type for sorting)을 결정하기 위한 검사를 수행하기 위하여 전자빔과 같은 빔이 방사된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전자건(1)으로부터 방출되는 전자빔(2)은 성형어퍼처(도시되지 않음)에 의하여 직사각형형상으로 형성되고, 적절하게 성형되도록 2단의 축소렌즈(3, 4)에 의하여 축소되어, E x B필터(5)의 편향중심표면(deflection center surface)에 1.25mm2의 이미지로 포커싱된다. 적절하게 성형된 빔은 E x B필터(5)에 의하여 샘플(10)에 대하여 수직이 되도록 편향되고, 정전렌즈(8, 9)에 의하여 1/5로 축소된 다음에 샘플(10)상으로 조사된다. 샘플(10)상의 패턴을 나타내는 데이터에 대응하는 세기를 가지고 샘플(10)로부터 방출되는 2차전자(11)는 정전렌즈(9, 8, 12 및 13)에 의하여 확대된 후, 검출기(14)(도 2에 참조번호(64)로 표시되는 디바이스)로 입사된다. 검출기(14)는 입사된 2차전자(11)의 세기에 대응하는 이미지신호를 생성하고, 이것은 샘플(10)상의 여하한의 결함을 검출하기 위하여 기준이미지와 비교된다.
정전렌즈(9)와 정전렌즈(8)가 함께 대칭타블렛 렌즈유닛(symmetric tablet lens unit)을 형성하는 한편, 정전렌즈(12)와 정전렌즈(13)도 함께 또 다른 대칭타블렛 렌즈유닛을 형성하여, 이들 정전렌즈(9, 8, 12 및 13)는 한 세트의 일그러짐이 없는 렌즈(distortionless lens)를 형성한다. 그러나, 예를 들어 전극상에 어 떠한 먼지가 있다면, 약간의 일그러짐이 발생할 수 있으므로, 일그러짐을 측정하기 위하여 규칙적인 간격으로 샘플(11)의 표면상에 기준패턴이 설정되어, 상기 일그러짐을 보상할 수 있는 파라미터가 산출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편 샘플(11)이, 그 위에 선택적으로 형성된 산화물막 또는 질화물막을 포함하고 있는 웨이퍼인 경우에는, 광학시스템에 의하여 발생된 일그러짐에 대한 보상만으로 충분하지 않고, 이미지데이터가 얻어진 후에 패턴에지로부터 대표적인 포인트가 선택되고, 상기 포인트의 실제 데이터가 상기 일그러짐을 보상하도록 기준이미지의 해당데이터와 비교될 필요가 있다. 그런 다음, 상기 보상 후의 비교를 토대로, 결함이 검출되어야 한다.
또한, 복수의 동일한 다이를 포함하고 있는 웨이퍼에 대하여, 상술된 기준이미지를 이용할 필요없이, 각각의 다이에 대하여 검출된 이미지들간의 비교를 통하여 결함부분이 검출될 수 있다. 예를 들어, 하나의 다이에 대하여 첫번째 검출된 이미지가 다른 다이에 대하여 두번째 검출된 이미지와 유사하지 않고, 또 다른 다이에 대하여 세번째 검출된 이미지가 첫번째 검출된 이미지와 같거다 유사하다면, 두번째 검출된 다이의 이미지가 결함을 가지는 것으로 판정할 수 있다. 비교일치(comparative matching)에 대한 보다 상세한 알고리즘이 사용되면, 두번째 다이의 이미지내에 형성된 결함부분이 또한 검출될 수 있다.
반도체디바이스 제조방법
이제, 도 10 및 도 11을 참조하여, 상기 실시예에 예시된 바와 같은 피드스루장치가 갖춰져 있는 이미지투영식의 전자빔장치를 이용하는 반도체디바이스의 제 조방법의 실시예가 설명된다.
도 10은 반도체디바이스 제조방법의 예를 나타내는 흐름도이다. 상기 예시의 제조공정은 이하의 메인공정을 포함한다.
(1) 웨이퍼를 제조하는 웨이퍼제조공정(또는 웨이퍼를 준비하는 웨이퍼준비공정; 단계(100)).
(2) 노광에 사용되는 마스크를 제작하는 마스크제조공정(또는 마스크준비공정; 단계(101)).
(3) 웨이퍼에 필요한 처리를 수행하는 웨이퍼처리공정(단계(102)).
(4) 칩들이 작동하도록 하기 위하여 웨이퍼상에 형성된 칩들을 하나씩 커팅하는 칩어셈블공정(chip assembling process)(단계(103)).
(5) 어셈블된 칩을 검사하는 칩검사공정(단계(104)).
상기의 각각의 공정들은 몇개의 서브공정을 더 포함하고 있음을 이해할 것이다.
상기 메인공정들 중에, 반도체디바이스의 성능에 중요한 영향을 미치는 기본적인 공정은 (3)의 웨이퍼처리공정이다. 이 공정에서, 디자인된 회로패턴이 웨이퍼상에 하나씩 스택되어, 메모리 및 MPU로서 작용하는 다수의 칩을 형성한다. 상기 웨이퍼처리공정은 이하의 서브공정을 포함한다.
(A) (CVD공정 또는 스퍼터링을 이용하여)절연층으로 사용되는 유전성 박막 및/또는 배선(wiring)섹션이나 전극섹션 등등으로 형성되는 금속박막을 형성하는 박막증착공정.
(B) 형성된 박막 및/또는 웨이퍼기판을 산화시키는 산화공정.
(C) 박막층 및/또는 웨이퍼기판을 선택적으로 처리하기 위하여 마스크(레티클)를 이용하여 레지스트의 패턴을 형성하는 리소그래피공정.
(D) (예를 들어, 건식에칭기술을 이용하여)레지스트의 패턴에 따라 박막층 및/또는 웨이퍼기판을 처리하는 에칭공정.
(E) 이온/불순물주입 및 확산공정.
(F) 레지스트 스트립(stripping)공정.
(G) 처리된 웨이퍼를 검사하는 검사공정.
웨이퍼처리공정은, 디자인된 대로 동작할 수 있는 디바이스를 제조할 수 있도록 웨이퍼내에 포함된 층의 개수에 따라 필요한 만큼 반복적으로 수행되어야 한다는 것을 유의하여야 한다.
도 11은 상기 웨이퍼처리공정의 핵심공정에 포함되는 리소그래피공정을 나타낸다. 상기 리소그래피공정은 후술되는 각각의 공정을 포함하여 이루어진다.
(a) 선행스테이지에서, 그 위에 회로패턴이 형성되어 있는 웨이퍼를 레지스트로 코팅하는 레지스트코팅공정(단계(200)).
(b) 레지스트를 노광시키는 노광공정(단계(201)).
(c) 레지스트의 패턴을 얻기 위하여 노광된 레지스트를 현상하는 현상공정(단계(202)).
(d) 현상된 패턴을 안정화시키는 어닐링공정(단계(203)).
상술된 반도체디바이스 제조공정, 웨이퍼처리공정 및 리소그래피공정 모두는 잘 알려져 있으므로, 추가적인 설명이 필요하지 않을 것이다.
본 발명에 따른 결함검사방법 및 결함검사장치가 상술된 웨이퍼검사공정(G)에 적용되면, 미세한 패턴을 갖는 반도체디바이스도 높은 스루풋을 가지고 평가될 수 있으며, 100%검사가 가능하게 하고, 따라서 제품의 수율을 향상시킬 수 있으며, 결함이 있는 제품이 납품(delivered)되는 것을 방지할 수 있다.


Claims (24)

  1. 이미지투영 광학시스템에 의한 투영에 의해 형성된 전자이미지를 검출하는 TDI센서를 구비하고 있는 TDI검출디바이스에 있어서,
    단위시간당 이미지신호 전송량 및 누적성 픽셀신호량(accumulative pixel signal volume)이 각각 사전설정된 양으로 유지되고;
    상기 전자이미지의 허용 가능한 일그러짐이 증가될 수 있도록 상기 TDI센서의 라인의 개수 및 통합스테이지의 개수가 결정되는 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 TDI센서의 통합스테이지의 개수는, 상기 이미지투영 광학시스템의 시야가 감소될 수 있도록 결정되는 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 TDI센서의 통합스테이지의 개수는, 상기 TDI센서의 패키지 내의 핀의 개수가 증가하지 않도록 결정되는 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 TDI센서의 라인의 개수는 그 통합스테이지의 개수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 TDI 검출 디바이스는 오로지 상기 TDI센서만으로 이루어지는 패키지로 구성되는 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 TDI센서로부터의 검출신호를 처리하는 이미지처리수단;
    상기 TDI센서와 상기 이미지처리수단을 압력 또는 그 안에 포함되는 가스종류의 차이에 따라 개별적인 환경으로 분리시키도록 배치된 플랜지; 및
    상기 플랜지를 통해 상호간의 신호전송을 할 수 있도록 상기 TDI센서와 상기 이미지처리수단을 작동가능하게 상호접속시키는 피드스루수단(feed-through mean)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    제1핀은 상기 TDI센서로부터 연장하고 제2핀은 상기 이미지처리수단으로부터 연장하고,
    상기 피드스루수단은,
    그 안에 핀들이 삽입되어 상기 제1핀과 상기 제2핀을 상호접속시키는 소켓수단을 포함하여 이루어지고,
    상기 소켓수단에는, 그 안에 삽입되는 상기 제1핀과 상기 제2핀 사이의 접속력에 대항하여 탄성력을 제공하는 탄성수단이 갖추어져 있는 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 TDI 검출 디바이스는, 복수의 상기 제1핀, 상기 제2핀 및 상기 소켓수단을 각각 포함하여 이루어지고, 상기 피드스루수단은 복수의 접속부(connecting site)를 형성하는 것을 특징으로 하는 TDI검출디바이스.
  9. 삭제
  10. 전자빔장치에 있어서,
    1차전자빔을 생성하는 전자소스(electron source);
    상기 1차전자빔을 샘플상의 이미지로 포커싱하기 위한 조명광학시스템;
    상기 샘플로부터 방출되는 2차전자를 이미지투영시키는 이미지투영 광학시스템; 및
    이미지투영된(image-projected) 2차전자이미지를 검출하도록 배치되는 제7항에 정의된 바와 같은 TDI검출디바이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔장치.
  11. 반도체디바이스 제조방법에 있어서,
    제10항에 정의된 바와 같은 전자빔장치는, 웨이퍼처리공정 중에 있거나 또는 1이상의 공정이 완료된 후에 상기 샘플 또는 웨이퍼를 평가하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체디바이스 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 그 내부에 핀들이 삽입되어, 제1핀과 제2핀을 상호접속시키는 소켓컨택트를 통하여 2개의 장비를 상호접속시키는 피드스루장치에 있어서,
    상기 제1핀은 하나의 장비로부터 연장하고, 상기 제2핀은 분할수단에 의하여 압력 또는 그 안에 포함되는 가스종류가 상기 하나의 장비와 상이한 환경으로 분리되는 또 다른 장비로부터 연장하며,
    상기 소켓컨택트는, 그 안에 삽입되는 상기 제1핀과 상기 제2핀 사이의 접속력에 대항하여 탄성력을 제공하는 탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피드스루장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 2개의 장비에는 복수의 제1 및 제2핀이 각각 제공되고, 상기 피드스루장치는 복수의 접속부를 형성하도록 복수의 상기 소켓컨택트를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피드스루장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 하나의 장비는 MCP, FOP, CCD 또는 TDI 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 피드스루장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 소켓컨택트는 상기 하나의 장비가 배치되는 환경에 놓여지는 것을 특징으로 하는 피드스루장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 하나의 장비는 진공환경에 배치되고, 상기 또 다른 장비는 대기환경에 배치되는 것을 특징으로 하는 피드스루장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 소켓컨택트에는 1이상의 통기공(vent hole)이 제공되는 것을 특징으로 하는 피드스루장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제2핀은 상기 분할수단에 고정되는 것을 특징으로 하는 피드스루장치.
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