KR101038139B1 - 웨이퍼의 전압 콘트라스트를 강화시키는 장치 및 방법 - Google Patents

웨이퍼의 전압 콘트라스트를 강화시키는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 시스템은, (a) 적어도 하나의 포커싱된 하전된 입자 빔 및 적어도 하나의 디포커싱된 하전된 입자 빔을 발생시키도록 작동되는 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 작용 컴포넌트; 및 (b) 웨이퍼로부터 산란된 하전된 입자들을 수집하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기를 포함하며, 시스템은 웨이퍼의 제1 영역의 하전을 달성하도록 디포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 제1 영역을 스캐닝하고, 스캐닝 패턴 및 포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하고, 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하도록 구성되고, 스캐닝 패턴은 한 세트의 스캔 라인들을 포함하고, 세트의 각각의 스캔 라인은 스캔 라인이 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전에 의하여 영향을 받도록 유지되면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝된다. 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 방법은, 웨이퍼의 제1 영역의 하전에 영향을 미치도록 디포커싱된(de-focused) 하전된 입자 빔에 의하여 웨이퍼의 제1 영역을 스캐닝하는 단계; 및 제1 영역의 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝 패턴을 사용하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하는 단계를 포함하며, 스캐닝 패턴은 한 세트의 스캔 라인들을 포함하고, 세트의 각각의 스캔 라인은 스캔 라인이 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전에 의하여 영향을 받도록 유지되면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝된다.

Description

웨이퍼의 전압 콘트라스트를 강화시키는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENHANCING VOLTAGE CONTRAST OF A WAFER}
본 발명은 회로 제조 동안에 반도체 웨이퍼들을 검사하고 테스트하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 전압-콘트라스트(voltage-contrast) 모드에서 웨이퍼들을 테스트하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
집적 회로들은 다중 층들을 포함하는 매우 복잡한 디바이스들이다. 각각의 층은 도전성 물질, 절연 물질 및/또는 반도전성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 다양한 물질들은 패턴으로, 통상적으로 집적 회로의 기대되는 기능성에 따라 배열된다. 패턴들은 또한 집적 회로들의 제조 프로세스를 반영한다.
도전성 층들은 통상적으로 도전성 물질들로 만들어진 컨덕터들을 포함하며, 컨덕터들은 다양한 산화물들과 같은 절연 물질들에 의해 분리된다. 유전체층들은 인터레이싱된(interlaced) 방식으로 도전성 층들 사이에 위치된다. 뚜렷한 도전성 층들의 컨덕터들은 유전체층들 내에 위치된 도전성 물질들(상호접속부들 또는 비아로 명명된)에 의해 서로 및/또는 기판에 접속될 수 있다. 기판은 반도전성 물질을 포함할 수 있으며, 기판의 적어도 일부분은 가상 접지에 접속된다.
다양한 검사들 및 고장 분석 기술들이 제조 프로세스과 결합하거나(또한 "인 라인(in line)" 검사 기술들로 명명된) 결합하지 않고(또한 "오프 라인" 검사 기술들로 명명된) 연속적인 제조 스테이지들 사이에서 제조 스테이지들 동안에 집적 회로들을 검사하기 위하여 발달되어 왔다. 하전된 입자 빔 검사 툴들 및 리뷰 툴들 뿐 아니라 캘리포니아의 산타 클라라의 어플라이드 머티리얼스사의 Compluss™, SETMVision™ 및 Insite™과 같은 다양한 광학이 본 기술 분야에 공지된다.
제조 고장은 집적 회로들의 전기적 특성들에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 고장들 중 일부는 집적 회로들의 다양한 엘리먼트들 사이에 원치 않는 단선으로 초래된다. 언더-에칭된(under-etched) 비아 또는 컨덕터는 도전성 서브-표면 구조물에 접속되는 대신 유동(flaoting)할 수 있다.
그러한 고장은 결함성 구조물과 비결함성 구조물 사이에 하전 차로 인하여 검출될 수 있다. 전압 콘트라스트 분석을 용이하게 하기 위하여, 결함성 구조물과 그것의 주변 사이에 하전 차가 존재해야만 한다.
통상적으로 서브-표면 구조물은 웨이퍼의 기판에 전기적으로 접속되거나, 그렇지 않으면 외부 전압 소스 또는 접지에 접속된다. 따라서, 구조물 주변의 하전은 상대적으로 용이하게 제어될 수 있다.
효율적인 전압 콘트라스트 측정을 수행하기 위하여, 불완전한 구조물과 그렇지 않은 구조물들의 전위 사이에 실질적인 차이를 전개시킬 필요가 있다. 특히, 에너지 필터링을 통한 신호 분리를 가능하게 하기 위하여, 불완전한 구조물과 그렇지 않은 구조물을 포함하는 물질들의 2차 전자들의 공칭(nominal) 에너지 폭보다 큰 전위 차를 전개시킬 필요가 있다.
전압 콘트라스트 측정들을 수행하기 위한 다양한 기술들이 공지된다. 제1 기술은 플루딩 건(flooding gun)을 사용하는 단계를 포함한다. 샘플은 미리 형성된 영역 쪽으로 상대적으로 많은 양의 전자들을 지향시키는 플루딩 건 쪽으로 이동될 수 있어, 상기 영역을 하전시킨다. 영역을 그 후 상기 영역의 이미지를 제공하기 위하여 빔을 스캐닝함으로써 스캐닝된다. 다른 기술은 샘플에 바이어스 전압을 제공하는 단계를 수반한다. 이러한 기술들의 결합들이 또한 공지된다. 두 개 기술들의 결합의 일실시예가 "Apparatus and method of controlling surface charge and focus"라는 제목의 McCord 등에 의한 미국 특허 제6,828,571호에 개시된다. McCord는 또한 기울어진 모니터 빔으로 샘플을 조명하는 단계를 수반하는 자동-포커스 방법을 개시한다.
몇몇 검사 디바이스들 및 방법들이 원하는 해상도를 획득하기 위하여 필요한 것과 같은 작은 스팟-크기로 포커싱되는 전자 빔에 의하여 샘플을 스캐닝한다. 스팟의 직경은 통상적으로 원하는 해상도의 두배 미만일 필요가 있다. 본 기술 분야의 반도체 웨이퍼들에 대하여, 이것은 통상적으로 스팟 크기가 500nm 미만인 요구조건을 부가한다.
통상적으로 전기 빔은 샘플이 수평 축을 따라 기계적으로 이동되는 동안 스캔 축을 따라 스캐닝된다. 따라서, 동일한 영역의 반복적 노출이 상대적으로 방지된다.
통상적으로 집광 렌즈, 스캔 코일들, 및 대물 렌즈를 포함하는 진공 열을 통 해 타겟에서 전자 빔을 지향시키는 전자 총; 검출기 및 타겟으로부터 방사된 전자들을 수용하는 관련 증폭기, 및 모니터를 포함하는 다양한 타입의 스캐닝 전자 현미경들이 공지된다.
Wikipedia에 따른 "8중극(octupole)"은 통상적으로 "대향 사인들의 전하 분포를 가지며 적은 거리만큼 서로로부터 분리되는 두 개의 전기 및 자기 4중극(quadrupole)들" 및/또는 "통상적으로 4중극 시스템들의 수차(aberration)들을 보정하는데 사용되는 교류 극성들을 갖는 원형 패턴으로 배열된 8개 전극들 또는 자기 극들로 구성되는 전자들의 빔들 또는 다른 하전된 입자들을 제어하기 위한 임의의 디바이스"로 참조된다.
SemVision/G2는 다른 방법들 중에서도 '델타-하전' 기술을 이용하는 상업적으로 이용가능한 시스템이다.
본 명세서에 언급된 모든 간행물들 및 특허 문서들의 내용들 및 참조된 간행물들 및 특허 문서들은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
본 발명의 일실시예는 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 방법을 제공하기 위한 것으로서, 상기 방법은, 웨이퍼의 제1 영역의 하전에 영향을 미치도록 디포커싱된(de-focused) 하전된 입자 빔에 의하여 웨이퍼의 상기 제1 영역을 스캐닝하는 단계; 및 제1 영역의 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝 패턴을 사용하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하는 단계를 포함하며, 스캐닝 패턴은 한 세트의 스캔 라인들을 포함하고, 세트의 각각의 스캔 라인은 스캔 라인이 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전에 의하여 영향을 받도록 유지되면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝된다. 대안적으로, 또는 부가하여, 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 적어도 하나의 포커싱된 하전된 입자 빔 및 적어도 하나의 디포커싱된 하전된 입자 빔을 발생시키도록 작동되는 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 작용 컴포넌트; 및 웨이퍼로부터 산란된 하전된 입자들을 수집하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기를 포함하고, 상기 시스템은 (i) 웨이퍼의 제1 영역의 하전에 영향을 미치도록 디포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 제1 영역을 스캐닝하고, 스캐닝 패턴 및 포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하고, 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하도록 구성되고, 시스템은 제1 영역이 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 영향을 받게 유지되면서 적어도 상기 부분을 스캐닝한다.
본 발명의 특정 실시예에 따라, 통상적으로 획득된 하전 균일성 및 하전의 레벨을 증가시키기 위하여 빔을 디포커싱하는 단계를 포함하는 웨이퍼 표면상에 작동 중의(on-the-fly) 사전-하전 프로세스를 수행하는데 스캔의 플라이-백(fly-back)/리트레이스(retrace) 부분이 사용된다.
따라서, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, (a) 제1 스캐닝된 영역을 구성하는 실질적으로 포커싱된 빔을 유지시키면서 적어도 하나의 스캔 라인을 따라 하전된 입자 빔을 스캐닝하는 단계; (b) 제1 스캐닝된 영역을 포함하는 적어도 하나의 영역의 하전을 제어하도록 실질적으로 디포커싱된 빔을 유지시키면서 적어도 하나의 스캔 라인을 따라 하전된 입자 빔을 스캐닝하는 단계; 및 (c) 웨이퍼의 미리 한정된 섹션이 스캐닝될 때까지 스캐닝 단계들을 반복하는 단계를 포함한다. 순서가 정확히 상기와 같은 필요는 없는데, 예를 들어, 디포커싱된 전하 제어 단계가 포커싱된 단계에 우선할 수 있도록 단계(a) 및 (b)가 바꿔질 수 있다.
또한, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, (a) 하전된 입자 빔 소스; (b) 이에 제한되지는 않으나 렌즈 엘리먼트, 빔 에너지 또는 원통형 전극을 할 수 있은 포커싱 엘리먼트; (c) 웨이퍼로부터 산란된 하전된 입자들을 수집하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기; 및 (d) (ⅰ) 하전된 입자 빔이 실질적으로 포커싱된 빔을 유지시키면서 적어도 하나의 스캔 라인을 따라 스캐닝하고, 검출기가 제1 스캐닝된 부분으로부터 산란된 하전된 입자 빔을 수집하는 것을 허용하도록 하전된 입자 빔을 제어하고; (ⅱ) 제1 스캐닝된 부분들을 포함하는 적어도 한 영역의 하전을 제어하도록 실질적으로 디포커싱된 빔을 유지시키면서 적어도 하나의 다른 스캔 라인을 따라 하전된 입자 빔이 스캐닝하도록 하전된 입자 빔을 제어하며; (ⅲ) 웨이퍼의 미리 형성된 섹션이 스캐닝될 때까지 (ⅰ) 및 (ⅱ)를 반복하는 것을 결정하도록 구성되는 제어 시스템을 포함한다((ⅰ) 및 (ⅱ)의 순서는 바뀔 수 있다).
또한, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 샘플의 제1 영역의 하전에 영향을 미치도록 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 샘플의 제1 영역을 스캐닝하는 단계, 및 제1 영역의 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝 패턴을 사용하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하는 단계를 포함하고, 스캐닝 패턴은 적어도 하나의 한 세트의 스캔 라인들을 포함하고, 세트의 각각의 스캔 라인은 스캔 라인이 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전에 의하여 영향을 받도록 유지되면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝된다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟(spot) 크기는 실질적으로 상기 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기보다 크다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝하며, 포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인이 포커싱된 스캔 라인과 평행한 포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인들을 따라 스캐닝하고, 포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인이 포커싱된 스캔 라인을 가로지르는 포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝한다.
부가적으로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인들을 따라 스캐닝하고, 포커싱된 하전된 입자 빔은 제1 방향에 실질적으로 대향하는 제2 방향으로 포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 다수의 디포커싱된 스캔 라인들을 따라 스캐닝하고, 포커싱된 하전된 입자 빔은 다수의 포커싱된 스캔 라인들이 다수의 디포커싱된 스캔 라인들 중 인접한 것들 사이에 위치되는 다수의 포커싱된 스캔 라인들을 따라 스캐닝한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 제1 스캐닝 단계는 웨이퍼의 부근에 정전계 디포커싱을 도입하는 단계를 포함한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 제1 스캐닝 단계는 웨이퍼로부터 떨어진 위치에서 디포커싱 정전계를 도입하는 단계를 포함한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 제1 스캐닝 단계는 기간(period) 중 소수의(a few) 스캔 라인들 미만인 디포커싱 기간 동안에 하전된 입자 빔을 디포커싱하는 단계를 포함한다.
부가적으로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 제2 스캐닝은 기간이 소수의 스캔 라인들 미만인 포커싱 기간 동안에 하전된 입자 빔을 포커싱하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 적어도 하나의 포커싱된 하전된 입자 빔 및 적어도 하나의 디포커싱된 하전된 입자 빔을 발생시키도록 작동되는 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 작용 컴포넌트; 및 웨이퍼로부터 산란된 하전된 입자들을 수집하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기를 포함하며, 시스템은 웨이퍼의 제1 영역의 하전을 달성하도록 디포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 제1 영역을 스캐닝하고, 스캐닝 패턴 및 포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하고, 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하도록 구성되고, 스캐닝 패턴은 한 세트의 스캔 라인들을 포함하고, 세트의 각각의 스캔 라인은 스캔 라인이 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전에 의하여 영향을 받도록 유지되면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝된다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기는 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기보다 실질적으로 크다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝하며, 포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인이 포커싱된 스캔 라인과 평행한 포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝하고, 포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인이 포커싱된 스캔 라인들을 가로지르는 포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 제1 방향으로 디포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝하며, 포커싱된 하전된 입자 빔은 제1 방향에 실질적으로 대향하는 제2 방향으로 포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝한다.
부가적으로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 다수의 디포커싱된 스캔 라인들을 따라 스캐닝하고, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 다수의 포커싱된 스캔 라인들이 디포커싱된 스캔 라인들 중 인접한 것들 사이에 산재되는 다수의 포커싱된 스캔 라인들을 따라 스캐닝한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 작용 컴포넌트는 웨이퍼의 부근에서 정전계 디포커싱을 도입함으로써 하전된 입자 빔을 디포커싱하도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 작용 컴포넌트는 웨이퍼로부터 떨어진 정전계 디포커싱을 도입함으로써 하전된 입자 빔을 디포커싱하도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 상대적으로 포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 스캔 라인들의 시간적(temporal) 시퀀스를 형성하도록 스캔 라인마다 상기 웨이퍼를 스캐닝하는 단계; 및 상기 입자 빔으로 시간적 시퀀스에서 각각의 개별적인 스캔 라인의 스캐닝 이전에, 그리고 상기 입자 빔을 이용한 상기 시간적 시퀀스에서 상기 개별적인 스캔 라인 바로 이전의 스캔 라인의 스캐닝에 뒤이어, 상대적으로 디포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 상기 개별적인 스캔 라인을 포함하는 영역을 사전 하전하는 단계를 포함한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 스캐닝 단계가 전자 현미경(SEM)을 스캐닝함으로써 수행된다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 스캔 라인들 각각은 균일한 폭을 갖고, 빔은 스캔 라인들의 균일한 폭을 형성하는 폭을 갖는다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 웨이퍼상의 스캔 라인들의 정렬은 스캔 라인들의 물리적 시퀀스를 형성하며, 스캔 라인들의 시간적 시퀀스는 스캔 라인들의 물리적 시퀀스와 다르다.
부가적으로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 사전 하전 단계는 디포커싱된 하전된 입자 빔을 제공하도록 포커싱된 하전된 입자 빔을 디포커싱하는 단계를 포함한다.
추가로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 세트의 스캔 라인들은 이전에 스캐닝된 스캔 라인들이 그 후에 스캐닝된 스캔 라인들에서 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전을 변경하는 것을 방지하도록 이격된다.
또한, 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 샘플의 제1 영역의 하전에 영향을 미치도록 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 샘플의 제1 영역을 스캐닝하는 단계; 및 제1 영역의 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하면서 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하는 단계를 포함하며, 적어도 일부분은 제1 영역이 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전에 의해 영향을 받도록 남겨지면서 스캐닝된다.
본 발명의 특정 실시예들의 특정 장점들은 다음과 같다: 즉, 종래 시스템들과 대비하여, 전하는 일반적으로 사전-하전 단계 및 실제 포커싱된 스캔 단계 사이의 시간 경과로 인하여 소멸되지 않는다는 것, 및/또는 스캔 단계가 스캔 단계의 인접한 통과(pass)들 사이에 간섭을 완전히 또는 매우 실질적으로 제거하도록 한번에 하나씩의 통과로 수행된다는 것이다.
프로세싱을 위한 종래의 개인용 컴퓨터 프로세서, 워크스테이션, 또는 범용 또는 전용으로 구성된 다른 프로그램가능한 디바이스 또는 컴퓨터 또는 전자 컴퓨팅 디바이스; 디스플레이를 위한 디스플레이 스크린 및/또는 프린터 및/또는 스피커; 광학 디스크들, CDROM들, 자기-광학 디스크들 또는 다른 디스크들; 저장을 위한 RAM들, ROM들, EPROM들, EEPROM들, 자기 또는 광학 또는 다른 카드들, 및 수용을 위한 키보드 또는 마우스를 포함하는 임의의 적절한 프로세서, 디스플레이 및 입력 수단이 본 발명의 내용의 일부 또는 모두에 따른 컴퓨터 프로그램들을 포함하는 정보를 프로세싱, 디스플레이, 저장 및 수용하는데 사용될 수 있다. 상기 사용된 "프로세스"라는 용어는 예를 들어, 레지스터들 및/또는 컴퓨터의 메모리들 내에서 발생하거나 존재할 수 있은 물리적, 예를 들어, 전자적 현상들로서 나타나는 데이터의 임의의 타입의 계산 또는 처리 또는 변형을 포함하도록 의도된다.
본 발명의 특정 실시예들에 따라, 본 발명의 장치는 기기에 의해 실행될 때, 본 명세서에 개시되고 도시된 몇몇 또는 모든 장치들, 방법들, 특정들 및 기능성들 을 이행하는 명령어들의 프로그램을 포함하거나 다른 방식으로 저장하는 기기 판독가능 메모리를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 본 발명의 특정 실시예들에 따라 본 발명의 장치는 이의의 종래의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있은 상기와 같은 프로그램, 및 선택적으로 본 발명의 내용들에 따라 구성되거나 활성화될 수 있은 범용 컴퓨터와 같은(그러나 이에 제한되지는 않음) 프로그램을 실행하기 위한 기기를 포함할 수 있다.
텍스트 또는 도면들에 나타나는 임의의 상표명은 그것의 소유자의 소유물이며, 단지 본 명세서에서 본 발명이 실시예가 실행될 수 있은 방법의 일실시예를 설명 또는 개시하기 위하여 나타난다.
본 발명을 이해하고, 그것이 실제로 실행될 수 있은 방법을 알기 위하여, 이제 특정 실시예들이 첨부된 도면들을 참조로 하여 개시될 것이나, 그것은 본 발명을 제한하기 위함이 아니다.
하기의 설명은 스캐닝 전자 현미경들(SEM들), 특히 단계 및 반복 타입 SEM들과 같은 하전된 입자 현미경들에 관한 것이고, 웨이퍼는 통상적으로 웨이퍼의 영역(SEM의 뷰(view)의 필드에 의해 형성된 영역)을 스캐닝하는 반복적 단계 및 다른 영역의 스캐닝을 용이하게 하기 위하여 웨이퍼와 SEM 사이의 상대적인 운동을 기계적으로 도입하는 단계에 의해 스캐닝된다. 이러한 상대적인 운동은 예를 들어, 렌즈, 변류기 및 이와 유사한 다른 것들과 같은 다양한 정전 및/또는 자기 엘리먼트들에 의해 도입된 정전계 및/또는 자계에 의해 실행될 수 있다. 다른 하전된 입자들 및 심지어 광자들이 전압 콘트라스트를 검출하기 위하여 이용될 수 있다는 것을 유념하라. 본 발명이 또한 SEM과 웨이퍼 사이에 실질적으로 일정한 운동을 도입함으로써 실행될 수 있다는 것을 유념하라. 상대적인 운동은 선형 또는 심지어 회전성 및/또는 그 둘의 혼합일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라, 디포커싱은 또한 빔 전류를 변화시키는 빔 제한 개구(14)를 변경함으로써 달성된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 콘트라스트 분석이 가능한 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 도시한다. 도 1의 SEM은 전자 총(22), 애노드(24), 및 1차 전자 빔(40)을 발생시키도록 작동가능한 고전압 전력 공급부(26)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따라, 하전된 입자 빔(40)은 전압 콘트라스트 분석 동안에 반복적으로 포커싱 및 디포커싱된다. 디포커싱은 하전된 입자 빔(40)의 에너지를 변경하는 단계를 수반한다. 또한, 자계가 정전 엘리먼트들에 의하여 발생된 것에 대하여 느린 변화 속도에 의하여 특징화됨에도 불구하고, 자계는 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라, 도 1의 SEM은 예를 들어, 도 8a-9c를 참조로 하여 하기에서 상세히 설명되는 바와 같이 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 변경 컴포넌트를 포함한다. 이러한 컴포넌트는 상대적으로 빠른 방식으로 하전된 입자 빔의 포커스를 변경할 수 있다. 그러한 컴포넌트를 전자 총(22)과 웨이퍼(100) 사이에 위치될 수 있다.
전형적으로, 정전계는 상대적으로 빠르게 변경될 수 있고, 따라서, 빠른 디포커싱(및 포커싱) 영향들은 전극(30) 및 애노드(24)과 같은 다양한 전극들로, 그리고 심지어 예를 들어, 도 8a-9c를 참조로 하여 하기에서 상세히 설명되는 바와 같은 전자 총(22)에 공급되는 전압을 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 전극(30)은 웨이퍼(100) 근처에 위치되며, 다른 전극들의 웨이퍼(100)로부터 떨어져 위치되면서 웨이퍼(100) 근처의 정전계에 영향을 미칠 수 있다.
도 1의 SEM은 통상적으로 1차 전자 빔(40)이 통과할 수 있은 개구(13)를 갖는 검출기(14), 웨이퍼(100) 위에 1차 전자 빔을 포커싱할 수 있은 대물 렌즈(12), 제어기(60) 및 스테이지(50)를 더 포함한다. 대물 렌즈(12)는 통상적으로 대물 렌즈(12)로부터 누출되는 정전계 및 자계를 도입하는 정전 렌즈 및 대물 렌즈를 포함한다.
도 1의 SEM은 설명을 간략화를 위하여 도 1에 미도시된 부가적인 제어 및 전압 공급 유닛들 뿐 아니라 웨이퍼를 스캐닝하도록 1차 전자 빔을 편향시키는 편향 유닛들과 같은 부가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
도 1의 SEM에서, 1차 전자 빔(40)은 검사된 웨이퍼(100) 위에 대물 렌즈(12)에 의해 포커싱될 검출기(14) 내의 개구(13)를 통해 지향된다. 1차 전자 빔은 웨이퍼(100)와 상호작용하고, 2차 전자들, 후방-산란된(back-scattered) 전자들과 같은 다양한 타입의 전자들의 결과, Auger 전자들 및/또는 X-레이 양자들이 반사되거나 산란된다. 2차 전자들은 용이하게 수집될 수 있다. 대부분의 SEM들은 예를 들어, 도시된 바와 같은 검출기(140)에 의하여 주로 이러한 2차 전자들을 검출한다. 검출기(14)는 예를 들어, 일반적으로 수집된 2차 전자들의 진폭 및 웨이퍼(100)와 관련한 1차 전자 빔(40)의 위치에 응답하여 스캐닝된 웨이퍼의 이미지를 발생시킬 수 있은 제어기(60)에 접속된다.
제어기(60)는 또한 통상적으로 전극과 같은 도 1의 SEM의 다른 부분들과 웨이퍼(100) 사이에 도입된 기계적 운동을 제어하기 위하여 스테이지(50)에 접속된다. 제어기(60)는 통상적으로 고전압 전력 공급기(26), 전극 전압 공급 유닛(32), 편향 유닛들(미도시), 및 그것과 유사한 다른 것들을 포함하는 도 1의 SEM의 다양한 컴포넌트들을 제어한다. 통상적으로 편향 유닛들은 X-스캔 신호 및 Y-스캔 신호에 의하여 제어된다. 제어기(60)는 다수의 소프트웨어 및 하드웨어 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 단일 디바이스 또는 다수의 디바이스들을 포함할 수 있다는 것을 유념하라.
통상적으로, 스테이지(50)는 전기 빔이 X-축을 따라 편향되는 동안 Y-축을 따라 웨이퍼(100)를 이동시킨다. 이렇게 하는 것이 반드시 필수적이지는 않으며, 제1 축을 따르는 기계적 운동을 도입하는 단계, 및 제1 축에 수직하지 않은 제2 축을 따라 저자 빔을 편향시키는 단계를 포함하는 다른 조합물들이 적용될 수 있다. 또한, 연속적 스캔들의 방향은 서로 동일하거나 대향될 수 있다. 도 1의 SEM은 부가적인 검출기들, 에너지 필터들 및 이와 유사한 다른 것들을 포함할 수 있으나, 설명을 간략성을 위해 미도시되었다.
도 1이 전하를 제어하기 위한 단일 전극(30)을 도시하나, 이것은 필수적인 것은 아니며, 다수의 부분들로 분할되는 전극 뿐 아니라 다수의 전극들이 웨이퍼(100)의 하전을 제어하기 위하여 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 콘트라스트 분석이 가능한 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 도시한다. 도 2 및 어떤 다른 곳에 도시된 본 발명의 실시예들의 컴포넌트들 중 일부는 선택적이다. 도 2의 장치는 조명 광학 및 검사 광학을 포함한다. 조명 광학은 하전된 입자 빔을 발생시켜 샘플 쪽으로 지향시킨다. 하전된 입자 빔의 초점은 조명 광학들의 다양한 컴포넌트들에 의하여 변경될 수 있다.
"광학"이라는 용어는 대물 렌즈들, 자기 코일들, 극-부분(pole-piece)들, 정전 렌즈들, 개구들, 스캐너들 및 이와 유사한 다른 것들과 같은 컴포넌트들을 포함한다. 이러한 컴포넌트들은 하전된 입자 빔의 다양한 특성들에 영향을 미친다. 광학들은 전력 공급부, 전류 공급 소스들, 이러한 컴포넌트들 및 이와 유사한 다른 것들을 제어하는 컴포넌트들을 더 포함할 수 있다. 조명 경로는 하전된 입자 빔 소스(111)를 포함한다. 소스(111)는 종래의 것일 수 있으며, 통상적으로 전자 총, 필라멘트, 억제자(sppressor), 추출자 및 서로 상호 작동가능한 연관을 갖는 애노드를 포함할 수 있다.
하전된 입자 빔 소스(111)는 예를 들어, 도시된 바와 같이, 상부 8중극(112), 개구 정렬 코일들(113), 빔 한정 개구(114), 블랭커(115), 차동 진공 개구(116), 코일들의 상부 그룹(117), 블랭킹 개구(!19), 본 명세서에 개시된 바와 같은 디포커싱을 위해 사용될 수 있은 코일들의 하부 그룹(120), 본 명세서에 개시된 바와 같은 디포커싱을 위해 사용될 수 있은 하부 8중극(121), 및 자기 대물 렌즈(112)와 작동가능하게 연관된다. 하전된 입자 빔은 또한 패러데이 컵(Faraday cup)(118)으로 돌려질 수 있다.
검사 경로는 통상적으로 자기 대물 렌즈(122), 하부 8중극(121), 코일들의 하부 그룹(120), 빔 벤딩(bending) 전극들(124), 정전 4중극(126), 정전 포커스 렌즈(128), 접지된 개구(130), 정전 필터(132), 및 검출기(134)를 포함한다. 다양한 컴포넌트들이 종래와 같이 고전압 모듈로부터 고전압 공급을 수신한다. 다양한 컴포넌트들 및 특별히 자기 컴포넌트들은 전류 공급 모듈로부터 전류를 수신한다.
하전된 입자 빔은 통상적으로 상부 및 하부 8중극들(112 및 121)과 함께 코일들의 상부 및 하부 그룹(117 및 120)과 같은 조명 경로의 다양한 컴포넌트들에 의하여 포커싱되고 디포커싱될 수 있다. 미세한 초점은 통상적으로 8중극들에 의해 달성된다.
통상적으로, 검사 시스템은 또한 스테이지, 이미지 프로세서들, 진공 챔버, 광학 컴포넌트들, 주 기기 인터페이스 및 이와 유사한 다른 것들을 포함한다. 하전된 입자 빔은 진공을 통해 전파된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1-2의 SEM들과 같은 SEM에 의해 제공될 수 있은 제1 스캔 패턴을 도시한다. 웨이퍼(100)는 1차 전자 빔(40)이 X-축을 따라 편향될 수 있은 반면 Y-축을 따라 병진(translate)될 수 있다. 도 3은 또한 디포커싱된 빔(40)에 의하여 형성된 큰 스팟(spot)들(202) 및 포커싱된 빔(30)에 의해 형성된 작은 스팟들(201)을 도시한다. 이러한 각각의 스팟들은 그들이 개별적으로 조명하는 웨이퍼의 부분과 상호작용한다.
스캔 패턴(200)은 디포커싱된 스캔 라인(212)을 따라 예를 들어, 좌측에서 우측으로 디포커싱된 하전된 입자 빔을 스캐닝함으로써 시작된다. 디포커싱된 스캔 라인(212)은 웨이퍼(100)의 Y-축(215)(say) 병진으로 인하여 X-축(214)에 관한여 작은 네거티브 각도로 배향된다. 이러한 위상 동안에, 모든 큰 스팟들(202)의 결합된 영역들을 포함하는 제1 영역은 하전된다.
디포커싱된 빔이 그것의 스캔을 끝내면, 빔(40)은 짧은 포커싱 기간 동안에 포커싱된다. 이러한 포커싱 기간 동안에 빔(40)은 예를 들어, 우측에서 좌측으로 웨이퍼를 스캐닝할 수 있으나, 또한 블랭킹되지 않는다. 설명의 간략화를 위하여, 포커싱 기간 동안의 빔의 경로는 미도시된다.
포커싱 기간의 끝에, 포커싱된 빔은 포커싱된 스캔 라인(211)을 따라 스캐닝한다. 도 3은 디포커싱된 스캔 라인(212)과 평행한 포커싱된 스캔 라인(211)을 도시하나, 반드시 그래야만 할 필요는 없다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 도 1-2의 SEM들과 같은 SEM에 의해 제공될 수 있은 다른 스캔 패턴들이 이제 개시된다.
도 4의 스캔 패턴에서, 포커싱된 스캔 라인(211)은 디포커싱된 스캔 라인과 평행하지만, 대향 방향으로 배향된다; 포커싱된 스캔 라인이 우측을 가리키고(say), 디포커싱된 스캔 라인이 좌측을 가리킨다면.
도 5의 스캔 패턴에서, 5개의 포커싱된 스캔 라인들(211)이 인접한 디포커싱된 스캔 라인들(212) 사이에 산재된다.
도 6의 스캔 패턴에서, 포커싱된 스캔-라인(211)이 디포커싱된 스캔 라인(212)에 대해 가로지른다. 이러한 배향은 Y축에 따른 전기적 스캐닝, 스캔 속도 의 변경, Y축 기계적 이동의 변경 및 이와 유사한 다른 단계들을 포함하는 다양한 방식으로 달성될 수 있다.
통상적으로, 하전 제어 스캔 라인들은 스캔 및 이미지 라인들에 관하여 균일한 하전 제어를 달성하기 위하여 필요에 따라 회전되거나 이동될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라, 듀티 사이클(하전 제어 기간과 이미지 획득 기간 사이의 비율)은 하전을 제어하는 수단에 따라 변경될 수 있다.
변경은 예를 들어, 전압 콘트라스트 분석 동안에 획득된 이미지들, 이전에 획득된 이미지들, 스캐닝된 영역의 하전 특성, 및 이와 유사한 다른 것들에 응답적일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라, 디포커싱의 양은 하전을 제어하는 수단에 따라 제어될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 디포커싱이 네거티브 사전-하전 또는 포지티브 사전-하전을 수행하기 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 도 8-9c를 참조로 하여 도시된 바와 같이, 전극(70)에 공급된 전압이 웨이퍼(100)를 하전(또는 방전)시키기 위해서 뿐만 아니라 빔(40)의 포커스에서 빠른 변화를 유도하도록 변조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 포커싱 및 디포커싱이 전극(70)과 상이한 컴포넌트들 사용하는 단계, 및 웨이퍼(100)를 하전 또는 방전시키도록 전극(70)에 공급된 전압을 독립적으로 제어하는 단계 뿐 아니라, 빔(40)을 디포커싱하는 단계를 모두 수행함으로써 달성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 전극(70)에 공급된 전위가 다른 기간에 발생하는 반면 빔(40)의 포커싱의 변화들이 제1 기간 동안에 발생할 수 있다. 예를 들어, 빔(40)은 증가된 하전을 발생시키도록 디포커싱되고, 그 후, 전극(70)은 이전이 유도된 하전을 방전시키는 공급 전압을 수신할 수 있다.
도 7a-7c는 모든 본 발명의 특정 실시예들에 따라, 예를 들어, 도 1 또는 2의 장치를 사용하여 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하는 방법들의 간략화된 흐름도이다.
도 7a의 방법에서, 하전된 입자 빔이 디포커싱된다. 통상적으로, 단계(310)는 웨이퍼의 부근에 디포커싱 정전계를 도입하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 단계(310)는 웨이퍼로부터 떨어진 위치에서 디포커싱 정전계를 도입하는 단계를 포함한다. 통상적으로, 단계(310)는 짧은 디포커싱 기간 동안에 발생한다.
단계(310)는 도 3-6의 스캔 패턴들 중 임의의 것을 사용하여 제1 영역의 하전에 영향을 미치도록 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 샘플의 제1 영역을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 단계(320)는 하전된 입자 빔을 포커싱하는 단계(330)를 수반한다. 통상적으로 단계(330)는 웨이퍼의 부근에서 포커싱 정전계를 도입하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 단계(330)는 웨이퍼로부터 떨어진 위치에서 포커싱 정전계를 도입하는 단계를 포함한다. 통상적으로 단계(330)는 짧은 포커싱 기간 동안에 발생한다.
단계(330)는 제1 영역의 적어도 일부분으로부터 산란된 전자들을 검출하면서, 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 제1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하는 단계(340)를 수반한다. 단계(340)는 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입된 하전에 의하여 제1 영역이 영향을 받도록 유지되면서 실행된다. 통상적으로, 단계(340)는 단계(320)가 완료된 이후 바로 실행된다. 단계(340)는 미리 결정된 기준이 충족될 때까지 단계(310)를 수반한다. 이러한 기준은 미리 결정된 영역이 스캐닝되는 경우, 결함이 검출되는 경우 등에 충족될 수 있다.
통상적으로, 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기는 실질적으로 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기보다 크다. 스팟 크기들 사이의 비율은 요구되는 하전량, 하전 기간의 길이, 및 시스템의 디포커싱 및 포커싱 속도와 정확성에 응답적일 수 있다.
전형적으로, 디포커싱된 하전된 입자 빔은 디포커싱된 스캔 라인을 따라 스캐닝하고, 포커싱된 하전된 입자 빔은 포커싱 스캔 라인을 따라 스캐닝한다. 본 발명이 일실시예에 따라, 디포커싱된 스캔 라인이 도 3-5에서와 같이 포커싱 스캔 라인에 평행하다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 디포커싱된 스캔 라인이 도 6에 도시된 바와 같이 포커싱된 스캔 라인을 가로지른다. 본 발명의 추가의 실시예에 따라, 디포커싱된 스캔 라인은 실질적으로 포커싱된 스캔 라인에 대향된다.
전형적으로, 다수의 포커싱된 스캔 라인들은 인접한 디포커싱된 스캔 라인들 사이에 산재된다.
본 명세서에 도시되고 개시된 바와 같이 본 발명을 실행하는 것은 통상적으로 포커싱된 빔을 신속하게 디포커싱하는 단계, 또는 디포커싱된 빔을 신속하게 포커싱하는 단계를 수반한다. 포커스의 변화는 단지 마이크로초 정도의 크기를, 바 람직하게는 심지어 마이크로초 미만 정도의 크기를 요구해야만 하는 것이 바람직하다. 이것을 달성하는 바람직한 방법이 도 8a-9c를 참조로 하여 본 명세서에 개시된다.
함께 취해지는 도 8a-8d는 열(column)로 포커싱 전극을 사용하는 전자 빔의 신속한 포커싱 및 디포커싱을 달성하는데 유용한 신호 도표를 형성한다. 도 8a는 도 1의 스캔 코일들(16), 또는 도 2의 하부 8중극(121)에 인가되는 바와 같이 빔(40)을 스캐닝 및 리트레이싱(retrace)하는데 사용될 수 있은 스캔 램프를 도시한다. 도 8b는 포커스 변화를 야기하기 위하여 도 1의 전극(31)에 인가될 수 있은 전압 변화를 도시한다. 도 8c는 천이 동안에 웨이퍼의 노출을 방지하기 위하여 도 2의 블랭커(115)에 인가된 선택적 블랭크 신호를 보여준다. 도 8d는 도 1의 전극 전력 공급부(32)에 제어기(60)에 의해 전송된 제어 신호를 보여준다. 리트레이스(T3 내지 T6) 동안에, 전극 제어 신호가 빔을 디포커싱하기 위하여 토글링(toggle)된다.
함께 취해지는 도 9a-9c는 4중 극 또는 8중 극과 같은 정전 스캔 편향기 어레이를 사용하여 전자 빔의 신속한 포커싱 및 디포커싱을 달성하는 데 유용한 신호 도면을 형성한다. 도 9a는 빔을 스캐닝하고 리트레이싱하도록 도 2의 스캔 제어기(158)에 의하여 편향기(121)의 특정 극에 인가된 공칭 전압을 도시한다. 도 9b는 원하는 레벨의 디포커싱을 제공하기 위하여 빔의 포커스 및/또는 비점수차(astigmatism) 상태를 변화시키는데 사용되는 중첩된(superimposed) 전압을 보여준다. 도 9c는 포커싱된 스캔 및 디포커싱된 리트레이스를 제공하기 위하여 스캔 제어기(158)에 의해 편향기(121)의 극에 인가된 네트(net) 전압을 보여준다.
일반적으로, 현미경에서 임의의 엘리먼트가 스캔 라인 속도에 적합한 속도로 포커스를 변화시킬 수 있은 한 포커스를 발진시키는데 사용될 수 있다. 이것은 통상적으로 자기 엘리먼트들이 자기 이력 현상 또는 인덕턴스로 인하여 빠르게 변화할 수 없기 때문에, 정전 엘리먼트들에 대한 선택을 제한한다. 본 명세서에서, 빔을 디포커싱하기 위한 두 개의 비제한적 방법들이 각각 도 8a-8d, 및 9a-9c를 참조로 하여 개시된다.
제1 방법에서, 도 1의 정전 엘리먼트(30)가 사용된다. 이러한 엘리먼트의 일반적 목적은 웨이퍼 부근의 전계의 크기 및 극성, 도 1의 엘리먼트(100)를 제어하는 것이다. 이러한 전극은 때때로 하전 제어 플레이트, 인접 전극, 또는 베넬트(wehnelt)로서 참조된다. 포커스를 변경하기 위하여, 전극 전력 공급부(32)는 두 개의 전압 상태들, 즉, 빔이 포커싱된 제1 상태와 디포커싱된 상태를 제공하는 제2 상태 사이에서 스위칭된다. 1000V의 스위칭 범위는 통상적으로 불충분하지만, 특별히 요구되는 전압 변화가 사용되고 있는 전자 광학 시스템의 세부 사항들에 좌우되도록 전극들의 특정 기하학적 구조에 좌우된다. 예를 들어, 전극의 구경 크기가 약 3mm이고, 웨이퍼와 전극 사이의 거리가 약 1mm라면, 전압 변화는 100 내지 500 볼트의 범위일 수 있다.
일반적으로, 적어도 하나의 미크론의 공간적 범위까지 스팟을 디포커싱하는 것이 바람직하다. 제어기(60)는 도 8a-8d에 도시된 바와 같이 시퀀스가 발생하도록 전압 스위칭과 라인 스캔을 시간적으로 제어하는데 사용된다.
일반적으로, 도 8a-8d는 도 4에 도시된 예시적인 스캔 타입을 위한 제어 신호들 및 전압의 적절한 시간적 시퀀스를 보여준다. 도 3, 5 및 6의 스캔 타입들과 같은 본 발명의 범위 내에 포함되는 다른 스캔 타입들에 대한 적절한 시간적 시퀀스들은 필요한 변경을 가한 유사한 것일 수 있다. 아이들 기간(510), 스캔 및 이미지 기간, 통상적으로 디포커싱이 발생하기에 충분한 길이인 디포커스 기간(530), 및 아이들 기간(540)을 포함하는 타임-라인이 보여진다. 통상적으로 간략한 제1 및 제2 블랭킹 기간들(550 및 560)이 기간들(520 및 530) 사이와 기간들(530 및 540) 사이에 각각 발생한다.
도 8c는 만약 그것이 이용가능하다면, 전극 전압(도 8b)이 스위칭되고 있을 때 빔 스팟이 웨이퍼(100)를 조명하는 것을 방지하기 위하여 열의 빔 블랭킹 엘리먼트를 사용하는 옵션을 보여준다. 이러한 방법은 스팟이 디포커싱되도록 허용하며, 동시에, 스위칭 전력 공급부의 극성에 따라 더욱 포지티브이거나 네거티브이도록 만들어지는, 웨이퍼 표면에서의 전극 필드가 변경되도록 허용한다.
또한 도 4에 도시된 예시적인 스캔 타입에 적절한 제2 방법에서, 도 2의 정전 8중극(21)이 포커스를 공진시키는데 사용된다. 8중극(21)은 빔 스팟의 스캐닝, 포커싱 및 비점수차 조정을 허용하도록 설계된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 4중극, 12중극, 또는 다른 극 구성이 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 웨이퍼 표면에서의 전계는 변화되지 않는다.
이러한 실시예에서, 8중극의 각각의 극의 개별적 전압들을 결정하는 전자 공학은 스캔, 포커스 및 비점수차 상태들이 8중극의 전체에 인가되는 것을 허용하도록 설계된다. 즉, 각각의 극 전압은 개별적으로 제어될 수 있다. 포커스 상태를 변화시키는 단계는 8개 극들 각각의 스캔 램프상에 등가 전압을 중첩하는(superimpose) 단계를 포함한다. 도 9a-9c는 8중극의 극들 중 하나에 인가될 수 있은 전압을 그래프로 도시한다. 8중극 전체의 포커스 상태 또는 비점수차 상태는 빔 스팟을 디포커싱하기 위하여 변화될 수 있다. 도 9a는 빔 스팟을 스캐닝하는 목적으로 극에 인가된 시간적 전압을 보여준다. 도 9b는 중첩된 디포커싱 전압을 보여준다. 도 9c는 극에 인가될 수 있은 실제 시간적 전압인 두 개 전압들의 합산을 보여준다. 포커스를 변화시키기 위하여 사용된 중첩 전압은 도 2의 SEM에 대하여 약 20-50 V일 수 있다.
100개 스캔 라인들의 직경을 갖는 디포커싱된 스팟에 대하여(포커싱된 스팟의 직경의 100배), 하기와 같은 순서의 작동이 수반될 수 있다:
N개 포커싱된 라인들의 영역을 커버하는 디포커싱된 스캔(N은 본 실시예에서 100임).
다음의 시퀀스에서 디포커싱된 영역을 포함하는 포커싱된 스캔 라인들; 1, n+1, 2n+1, ... < N, 여기서 n은 라인 an+1의 하전이 라인(a+1)n+1의 하전에 부정적으로 영향을 미치지 않는 수이다.
N개 라인들의 영역을 커버하는 디포커싱된 스캔은 단계(a)의 디포커싱된 스캔 라인으로부터 1 포커스 라인만큼 증분되는데, 즉, 예를 들어, 라인들(1-100)이 단계(a)에서 디포커싱된 모드로 스캐닝되었다면, 라인들(2-101)은 단계(c)에서 디포커싱된 모드로 스캐닝될 수 있다.
b에서처럼 포커싱된 스캔 라인들은 다음의 시퀀스들을 갖는다; 2, n+2, 2n+2, ... <N+1.
예를 들어, 특정 애플리케이션들에서, n은 10일 수 있으며, a는 1과 10 사이의 정수일 수 있다. 스테이지는 매 시퀀스마다 1 스캔 라인 높이만큼 웨이퍼를 후방으로 이동시킬 수 있어, 웨이퍼에 대하여 스캔 시퀀스의 위치를 1 스캔 라인만큼 전방으로 이동시킨다. 디포커싱된 빔은 100 라인들만큼 더 큰 영역을 커버한다. 다음의 동작들이 수행될 수 있다:
반복 1: 위치 1에서의 디포커싱된 빔을 이용한 라인 스캔. 포커싱된 라인들의 다음의 시퀀스들을 스캐닝: 디포커싱된 스캔의 영역 내에 1, 11, 21, ... 91.
반복 2: 위치2에서의 디포커싱된 빔을 이용한 라인 스캔. 이것은 위치 1로부터 전방으로 2 포커싱된 라인의 증분임. 포커싱된 라인들의 다음의 시퀀스를 스캐닝: 2, 12, 22, ... 92.
전체 슬라이스(통상적으로 적어도 무수한 라인들)이 스캐닝될 때까지 반복들(3, 4, ...)을 계속한다. 이어지는 반복들에서, 라인들은 재스캐닝될 수 있다. 예를 들어, 11번째 반복에서, 라인들(11, 21, 31, ... 101)이 스캐닝될 수 있으나, 마지막 라인(101)만은 제1 반복에서 스캐닝되었다. 한번 이상 수집되는 스캔 라인들은 최종 이미지로 변환될 때, 즉, 이미지 제어기에서, 최종 이미지에서 사용되는 단일 값을 획득하기 위하여, 그들 사이에서 평균화될 수 있다.
포커싱된 라인 획득듸 순서는 변경될 수 있으며, 시퀀스의 특질 또한 변경될 수 있다. 예를 들어; 단계(b)에서, n=10이고, 단계(b)에서 시퀀스가 1, 31, 21, 41 등이라면, 시퀀스는 상기 개시된 다음과 같은 것의 순열일 수 있다: 1, 3n+1, 2n+1, 4n+1, ... 등.
본 발명은 종래의 툴들, 방법론들, 및 컴포넌트들을 이용함으로써 실행될 수있다. 따라서, 그러한 툴들, 컴포넌트들 및 방법론의 세부 사항들이 본 명세서에서 상세히 설명되지 않는다. 이전의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 전기 광학적으로 활성화된 테스트 구조물들 및 물질들의 형태와 같은 다수의 특정 세부 사항들이 설명되었다. 그러나, 상세히 설명된 세부 사항들에 의지하지 않고 본 발명이 실행될 수 있다는 것을 인지해야만 한다.
본 발명의 단지 예시적인 실시예들 및 그것의 융통성 있는 몇몇 실시예들이 본 명세서에 도시되고 설명된다. 본 발명이 다양한 다른 결합 및 환경들에서 사용될 수 있으며, 명세서에서 표현된 바와 같은 본 발명의 개념의 범위 내에서 변화 및 변경될 수 있음을 이해할 수 있다.
프로그램들 및 데이터를 포함하는 본 발명의 소프트웨어 컴포넌트들은 필요하다면, CD-ROM들, EPROM들 및 EEPROM들을 포함하는 ROM(read only memory) 형태로 실행될 수 있으며, 또는 다양한 종류의 디스크들, 다양한 종류의 카드들 및 RAM들과 같은(이에 제한되는 것은 아님) 임의의 다른 적절한 컴퓨터-판독가능 매체에 저장될 수 있다는 것을 알 수 있다. 소프트웨어로서 본 명세서에 개시된 컴포넌트들은 대안적으로 필요에 따라 종래의 기술들을 사용하는 하드웨어에서 전체적으로 또는 부분적으로 실행될 수 있다.
개별적인 실시예들에 개시된 본 발명의 특징들은 또한 단일 실시예에서 결합 하여 제공될 수 있다. 대조적으로, 단일 실시예로서 짧게 개시된 본 발명의 특징들은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 결합물로 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명이 일실시예에 따른 전압 콘트라스트 측정의 간략화된 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압 콘트라스트 측정 시스템의 간략화된 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스캔 패턴을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캔 패턴을 도시한다.
도 5는 본 발명의 추가의 일실시예에 따른 스캔 패턴을 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 추가의 실시예에 따른 스캔 패턴을 도시한다.
도 7a-7c는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 도 1-도2의 시스템들의 작동의 방법들을 위한 간략화된 흐름도이다.
함께 도시되는 도 8a-8d는 열(column)로 포커싱 전극을 사용하는 전자 빔의 신속한 포커싱 및 디포커싱을 달성하는데 유용한 신호 도형을 형성한다.
함께 도시되는 도 9a-9c는 4중극 또는 8중극과 같은 정전 스캔 변류기를 사용하는 전자 빔의 신속한 포커싱 및 디포커싱을 달성하는데 유용한 신호 도형을 형성한다.

Claims (12)

  1. 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법으로서,
    상기 웨이퍼의 제 1 영역의 하전(charging)에 영향을 미치도록 디포커싱된(de-focused) 스캔 라인을 따라 디포커싱된 하전된(charged) 입자 빔에 의하여 상기 웨이퍼의 상기 제 1 영역을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 제 1 영역의 적어도 일부분으로부터 산란되는 전자들을 검출하면서, 포커싱된 스캔 라인을 따라 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 상기 제 1 영역의 상기 적어도 일부분을 스캐닝하는 단계
    를 포함하며, 상기 디포커싱된 스캔 라인 및 상기 포커싱된 스캔 라인은 서로 분리되고, 상기 제 1 영역은 상기 포커싱된 스캔 라인이 상기 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입되는 하전에 의하여 영향을 받도록 유지되면서 상기 포커싱된 스캔 라인을 따라 상기 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝되는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟(spot) 크기는 상기 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기보다 더 큰,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디포커싱된 스캔 라인은 상기 포커싱된 스캔 라인에 평행하거나, 상기 포커싱된 스캔 라인을 가로지르거나, 상기 포커싱된 스캔 라인 중 인접한 스캔 라인들 사이에 산재(intersperse)되거나, 또는 상기 포커싱된 스캔 라인의 방향에 대향하는 방향으로 스캐닝되는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝하는 단계는, 상기 웨이퍼 부근에 디포커싱 정전계를 도입하는 단계, 상기 웨이퍼로부터 떨어진 위치에서 디포커싱 정전계를 도입하는 단계, 또는 지속기간(duration)이 다수의 스캔 라인들 미만인 디포커싱 기간(period) 동안에 하전된 입자 빔을 디포커싱하는 단계 중 하나를 포함하는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝하는 단계는, 지속기간이 다수의 스캔 라인들 미만인 포커싱 기간 동안에 상기 디포커싱된 하전된 입자 빔을 포커싱하는 단계를 포함하는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    다수의 포커싱된 스캔 라인들은 상기 포커싱된 스캔 라인들 중 하나가 상기 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 도입되는 하전을 변경하는 것을 방지하기 위해 이격되는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
  7. 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 시스템으로서,
    적어도 하나의 포커싱된 하전된 입자 빔 및 적어도 하나의 디포커싱된 하전된 입자 빔을 발생시키도록 작동하는 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 작용 컴포넌트; 및
    상기 웨이퍼로부터 산란되는 하전된 입자들을 수집하도록 구성되는 적어도 하나의 검출기
    를 포함하며, 상기 시스템은, (i) 상기 웨이퍼의 제 1 영역의 하전에 영향을 미치도록 디포커싱된 스캔 라인을 따라 상기 디포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 상기 웨이퍼의 상기 제 1 영역을 스캐닝하도록 구성되고, (ⅱ) 상기 포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 포커싱된 스캔 라인을 따라 상기 제 1 영역의 적어도 일부분을 스캐닝하고, 상기 적어도 일부분으로부터 산란되는 전자들을 검출하도록 구성되며, 상기 제 1 영역은 상기 포커싱된 스캔 라인이 상기 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의해 도입된 하전에 의하여 영향을 받도록 유지되면서 상기 포커싱된 스캔 라인을 따라 상기 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 스캐닝되고, 상기 디포커싱된 스캔 라인 및 상기 포커싱된 스캔 라인은 서로 분리되는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기는 상기 포커싱된 하전된 입자 빔에 의하여 형성된 스팟 크기보다 더 큰,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 디포커싱된 스캔 라인은, 상기 포커싱된 스캔 라인에 평행하거나, 상기 포커싱된 스캔 라인을 가로지르거나, 상기 포커싱된 스캔 라인 중 인접한 스캔 라인들 사이에 산재되거나, 또는 상기 포커싱된 스캔 라인들이 스캐닝되는 방향에 대향하는 방향으로 스캐닝되는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하전된 입자 빔 포커스 작용 컴포넌트는 상기 웨이퍼의 부근에 디포커싱 정전계를 도입함으로써 하전된 입자 빔을 디포커싱하도록 구성되는,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 시스템.
  11. 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법으로서,
    상대적으로 포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 스캔 라인들의 시간적(temporal) 시퀀스를 규정(define)하기 위해, 스캔 라인마다 상기 웨이퍼를 스캐닝하는 단계; 및
    상기 입자 빔으로 상기 시간적 시퀀스에서 각각의 개별적인 스캔 라인의 스캐닝 이전에, 그리고 상기 시간적 시퀀스에서 개별적인 포커싱된 스캔 라인 직전에 포커싱된 스캔 라인의 스캐닝에 후속하여, 상기 포커싱된 스캔 라인과 분리된 디포커싱된 스캔 라인을 따라 상대적으로 디포커싱된 하전된 입자 빔을 사용하여 상기 개별적인 스캔 라인을 포함하는 영역을 사전-하전하는(pre-charging) 단계
    를 포함하는 반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 상의 상기 스캔 라인들의 배열은 상기 스캔 라인들의 물리적 시퀀스를 규정하며, 상기 스캔 라인들의 상기 시간적 시퀀스는 상기 스캔 라인들의 상기 물리적 시퀀스와 다른,
    반도체 웨이퍼를 전기적으로 테스트하기 위한 방법.
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