KR101324598B1 - 주사탐침현미경을 사용한 샘플 스캐닝 방법 및 장치 - Google Patents

주사탐침현미경을 사용한 샘플 스캐닝 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

표면과 대응하는 데이타를 얻기 위해 적어도 하나의 스캔 변수에 따라 샘플의 표면을 스캐닝하는 단계, 및 표면의 전이를 실질적으로 자동으로 확인하는 단계를 포함하는 주사탐침현미경을 사용한 샘플 스캐닝 방법과 장치를 개시한다. 확인된 전이를 기초로, 샘플은 다시 스캔된다. 바람직하게, 결과적인 데이타는 전이를 다시 스캐닝함으로써 얻어진 데이타로 보정된다.
주사, 탐침, 현미경, 샘플, 스캐닝, 방법, 장치, 데이타, 스캔, 전이, 플랫, 측벽, 프로브, 제어, 연산, 검출, 신호, 액추에이터

Description

주사탐침현미경을 사용한 샘플 스캐닝 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF SCANNING A SAMPLE USING A SCANNING PROBE MICROSCOPE}
본 발명은 주사탐침현미경을 이용한 샘플 스캐닝 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샘플 내의 전이영역을 검출하고 전이영역을 다시 스캐닝하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
여러 탐침형 기기들은 샘플의 하나 또는 그 이상의 특성들에 관한 정보를 얻기 위하여 캔틸레버(cantilever)형 프로브(probe)와 샘플간의 상호작용을 모니터한다. (작업)처리 요구량의 증가에 따라, 증가된 데이타 취득 레이트가 요구되고, 따라서 신뢰있는 데이타를 얻기 위한 능력이 요구되고 있다.
원자현미경(AFM)과 같은 주사탐침현미경(SPMs)은 일반적으로 샘플의 하나 또는 그 이상의 속성들을 국부적으로 측정하기 위해 예리한 팁(tip)을 사용하는 장치이다. 보다 구체적으로 주사탐침현미경은 일반적으로 샘플 및 관련 프로브 조립체의 팁간의 상호작용을 모니터링함으로써 매우 작은 크기의 샘플 특징(feature)들의 표면들을 특징으로 한다. 팀과 샘플 간에 상대 스캐닝 운동을 제공함으로써, 표면 특성 테이타 및 다른 샘플-독립 데이타가 샘플의 특정 영역에 걸쳐 얻어질 수 있 고, 샘플의 대응하는 맵(map)이 발생될 수 있다.
원자현미경은 매우 인기있는 형태의 주사탐침현미경이다. 전형적인 원자현미경의 프로브는 하단에서 지지물에 고정된 매우 작은 캔틸레버를 포함하고 반대의 자유단에는 예리한 프로브 팁이 부착된다. 프로브 팁은 검사되는 샘플의 표면에 직접 또는 간헐적으로 거의 접촉하게 되고, 샘플과 프로브 팁의 상호작용에 따른 캔틸레버의 변형이 대게는 Hansma 등의 미국특허 제RE 34,489호에 개시된 광 레버 시스템(optical lever system), 또는 변형률 게이지, 정전용량 센서 등으로된 장치와 같은 어떤 다른 변형검출기 같은 초고감도 변형검출기로 측정된다. 원자현미경은 압전 스캐너, 광 레버 변형 검출기 및 매우 작은 캔틸레버를 사용함으로써 공기, 액체 또는 진공에 있는 광범위한 절연 또는 전도성 표면상에서 해상도 다운(down)을 원자수준으로 얻을 수 있다. 원자현미경들은 그 해상도와 다용성 때문에 반도체 제조에서 생물학적 연구에 이르는 많은 다양한 분야에서 중요한 장치이다.
바람직하게, 프로브는 샘플 지지물 및/또는 프로브상에 작용하는 고해상도 3축 스캐너를 사용하여 표면에 걸쳐 스캔된다. 기기는 따라서 토포그래피(topography) 또는 예를 들어 Hansma 등의 supra; Elings 등의 미국특허 제5,266,801호; 및 Elings 등의 미국특허 제5,412,980호에 개시된 어떤 다른 샘플들의 속성을 측정하면서 프로브와 샘플간의 상대운동을 생성할 수 있다.
일반적인 원자현미경 시스템이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 캔틸레버(15)를 갖는 프로브(14)를 포함하는 프로브장치(12)를 채택하는 원자현미경(10)은 이 경우 프로브의 공진 주파수 가까이에서 프로브(14)를 진동시키는 데 사용되 는 진동액추에이터 또는 구동장치(16)에 연결된다. 통상적으로 전기 신호는 AFM제어기(20)의 제어 아래에서 교류신호원(18)로부터 인가되어 액추에이터(16)가 바람직하게는 자유 진동폭 A0에서 진동하도록 프로브(14)를 구동시킨다. 프로브(14)는 일반적으로 제어기(20)에 의한 피드백을 통해 제어된 적절한 액추에이터 또는 스캐너(24)를 사용하여 샘플(22)로 향하거나 멀어지게 운동하도록 구동되어진다. 액추에이터(16)는 스캐너(24) 및 프로브(14)에 연결될 수 있거나, 자동 캔틸레버/프로브의 부품으로써 프로브(14)의 캔틸레버(15)에 일체로 형성될 수 있다. 또한 액추에이터(24)가 프로브(14)에 연결되게 도시되어 있더라도, 액추에이터(24)는 래스터(raster) 스캐닝과 같이 샘플(22)을 XYZ 액추에이터처럼, 즉 모든 Z 운동, 및 X-Y 스캐닝 운동, 3 대각방향으로 움직이게 채택될 수 있다. 또 다른 변경이 가능하다.
하나 또는 그 이상의 프로브들이 AFM에 로드될 수 있고 AFM은 로드된 여러 프로브들 중 하나를 선택하게 갖춰질 수 있다. 일반적으로, 상술한 것처럼, 프로브(14) 진동의 하나 또는 그 이상의 특성들의 변화를 검출하여 샘플 특성들이 모니터될 때 선택된 프로브(14)는 진동되고 샘플(22)과 상호작용하게 된다. 이런 면에서 변형검출장치(17)는 일반적으로 빔을 프로브(14)의 뒷측으로 안내하게 채택되고, 빔은 이후 4개의 4분(quadrant)광검출기와 같은 검출기(26)쪽으로 반사된다. 빔이 검출기(26)를 지나 변할 때, 적절한 신호들이 프로브(14)의 진동 변화를 결정하기 위해 신호들을 처리하는 제어기(20)로 전해진다. 통상적으로, 제어기(20)는 팁과 샘플 사이에 일정한 힘을 유지하고, 일반적으로 프로브(14) 진동의 설정점 특성을 유지하기 위해 제어신호들을 발생시킨다. 예를 들어 제어기(20)는 팁과 샘플 사이에 대게는 일정한 힘을 보장하기 위하여 설정점값, As에서 진동폭을 유지시키는 데 자주 사용되고 있다. 이와 달리 예를 들어, 설정점 위상 또는 주파수가 사용될 수 있다.
통상적으로 액추에이터(24)는 측정하는 프로브와 샘플 표면간의 상대운동을 발생시키는 데 사용되는 압전튜브(주로 여기서는 "압전튜브"로 언급됨) 또는 굴곡부(flexure)이다. 압전튜브는 전압이 튜브의 내외측에 배치된 전극들로 인가될 때 하나 또는 그 이상의 방향으로 움직이는 장치이다. 액추에이터들은 프로브, 샘플 또는 모두에 연결될 수 있다. 가장 일반적으로, 액추에이터 조립체는 프로브나 샘플을 수평 또는 XY 방향으로 구동시키는 XY 액추에이터 및 프로브나 샘플을 수직 또는 Z 방향으로 움직이게 하는 Z 액추에이터의 형태로 마련된다.
AFM은 접촉 모드 및 진동 굴곡 모드를 포함하는 여러가지 모드들로 작동되게 설계될 수 있다. "진동 굴곡 모드"에서 작동시, 캔틸레버는 일반적으로 고정단에 대해 진동한다. 작동의 한 굴곡 모드는 소위 태핑 모드(TappingModeTM)AFM 운전(operation)(TappingModeTM은 현 양수인의 상표임)이라 불린다. TappingModeTMAFM에서, 팁은 프로브의 캔틸레버의 공진주파수에서 또는 가까이에서 굴곡적으로 진동된다. 팁이 샘플 표면과 간헐적 또는 직접 접촉할 때, 진동폭은 팁/표면의 상호작용에 의해 결정된다. 일반적으로, 이 진동의 진폭, 위상 또는 주파수는 팁-샘플 상 호작용에 대하여 발생되는 피드백 신호들을 사용하여 스캐닝하는 동안 일정하게 유지된다. 이 피드백 신호들은 이후 수집되고, 저장되고 샘플을 특성화하기 위한 데이타로 사용된다.
계측 어플리케이션(application)들이 보다 큰 처리량을 요구하고, 서브 마이크로미터의 측정을 요구하는 광범위한 응용들에 SPM을 사용하고자 하는 바램이 지속적으로 증가하기에, SPM을 사용하여 테이타를 획득하려는 개선이 필요하게 되었다. 반도체 산업에서 웨이퍼 분석은 하나의 중요한 어플리케이션이다. 일반적으로, 칩 제조자들은 90㎚ 미만인 상호연결 라인, 컨택(contacts), 트렌치 등의 폭과 같은 임계 치수(CDs)를 가진 구조물(가령, 라인(lines), 비아(vias), 트렌치(trenches) 등)을 측정하고 싶어한다. 이런 면에서, "하단(bottom) CD" 계측은 특히 반도체 고객들에게 흥미롭다. 반도체 장치 제조자들은 흔히 프로세서와 같은 로직(logic) 요소들을 만들어내고, 그렇게 함으로써 게이트(gate) 구조물의 폭, 트랜지스터의 기본 요소 및 실리콘계 로직 요소들에 대한 기초(basis)를 측정하고 싶어한다. 반도체용 국제 기술 로드맵(International Technology Roadmap for Semiconductors; ITRS)는 케이트와 같은 세미(semi) 특징들의 하단 CD는 범위가 매년 증가하고 있는 몇 ㎚의 부정확도내에서 제어되어야 하는 매우 중요한 변수이거나, 합성 트랜지스터는 원하는 것처럼 작동하지 않을 것임을 분명히 하였다. 따라서 하단 CD의 측정력은 AFM이 많은 잠재 고객들에게 충분한 값을 갖고 있는지를 정확하게 밝힐 수 있다. 그 결과 CD-AFM이 개선될 필요가 있게 되었다.
구조물을 상당히 작은 크기에서 분석할 때, 대응하는 측정은 균일한 제어가 요구되고 큰 체적의 제조 환경을 수용할 수 있어야 한다. 이런 면에서, 작동시 전문 사용자의 직무를 최소화함으로써 특정 시간 프레임(frame)으로 이미지될 수 있는 다수의 샘플들을 크게 향상시키는 자동화 AFMs의 영역에서 발전이 있어 왔다. 자동화 웨이퍼 측정을 실행하기 위한 기기들은 변하나, 그러나 AFM은 예를 들어 고해상도 다(多)차원(예를 들어, 3차원) 이미징을 실행할 능력을 제공함으로써 유일한 해법을 제공한다. Veeco 제조사에서 제공하는 X 차원 자동화 AFM(Dimension X automated AFM)과 같은 어떤 기기들은 200㎚ 및 300㎚ 자동 플랫폼을 입증하여 왔다.
CD 모드로 알려진 이미징 반도체 샘플들에 구체적으로 적용 가능한 진동 모드 운전의 한 형태에 따르면, 임계 부트(boot) 형태의 팁이 개별 배치(batch)처리된 반도체 구조물들의 임계 치수들을 측정하는 데 적용된다. CD 모드에서는, 진동 모드에서 작동하는 AFM의 작동 변수들은 예를 들어 라인, 트렌치, 비아 등을 포함하는 다른 장치 특징들과 관련된 토포그래피에서 뚜렷한 전이(transition)를 수용하도록 수정되어진다. 명백하게, CD 모드는 기본적으로 서보 방향을 샘플 표면에 거의 직교하게 유지시키는 2차원 서보(뚜렷한 전이를 수용하는 X 서보 뿐만 아니라 TappingModeTMAFM과 같은 진동 모드에서 사용되는 표준 Z 서보)를 일반적으로 제공한다.
도 2는 플랫에서 측벽으로의(flat-to-sidewall) 전이영역 A와 B를 갖는 대표적인 라인(30)을 예시한다. 전이영역 A는 "X"로 표시된 방향으로 스캐닝될 때 상승 모서리, 예를 들어 위로 연장하는 측벽 전이를 보여주는 한편, 전이영역 B는 낙하 모서리와 대응한다. 흔히, 특징들은 추적(trace)/역추적(retrace) 스캐닝의 부분으로써 양 방향으로 스캔된다. 샘플 전이의 상승 및 낙하는 이들 스캔에 대해서는 반대로 된다. 여기에 참조된 전이들은 물질 형태와 같이 AFM으로 측정될 수 있는 다른 형태의 전이들과는 반대로 반도체 라인의 플랫에서 측벽으로의 전이와 같은 구조적인 전이들을 나타냄에 주의한다.
프로브 장치의 팁(40)의 개략적인 버젼(version)이 도 3a 내지 도 3e에 예시되어 있다. 팁(40)은 팁의 주축 "A"에 일반적으로 직교하게 연장되는 피트(feet)부(44,46)를 갖는 부트 형태의 말단(42)을 포함한다. 분명하게, CD 팁(40)과 같은 팁들은 일반적으로 반도체 웨이퍼로부터 일괄 제조되나, 그러한 특징을 이미징하는 데 적합한 어떤 팁이 사용되었을 수 있다. 또한 CD 모드로 작동하는 AFM은 여기서 CD-AFM으로 언급될 수 있다.
다시 도 3a 내지 도 3e는 프로브 장치의 베이스와 캔틸레버는 도시되지 않고 샘플(48)의 플랫(flat)에서 측벽으로의 전이를 스캐닝하는 프로브 장치의 팁만 도시되어 있다. 분명하게, CD 팁의 형태, 예를 들어 거의 "부트 형태"는 AFM이 샘플 표면의 전이를 감지할 수 있게 한다. 그러나 스캐너와 관련된 제한들을 포함하는 시스템의 역학 관계 때문에, 이 전이영역들에 관한 정보를 흔히 표준 CD 모드 AFM으로는 얻기는 곤란하다. 다시 말해서, AFM이 고속으로 작동할 때, 서보 스캐너의 대역폭이 전이벽과의 팁접촉을 나타내는 명령에 충분하게 반응하더라도, 스캐너의 관성은 시스템이 스캐닝을 정지하게 명령한 후에도 팁(40)이 샘플(48)의 측벽(54) 쪽으로 더 구동되게 한다. 도 3a 내지 도 3e는 이 제한들의 결과들이 어떻게 전이영역(50)에 있는 샘플(48)에 관한 정보를 편향 또는 분실시키는지를 두드러지게 보여준다.
도 3a를 처음으로 참조하면, 말단(42)을 가진 팁(40)이 샘플(48)의 플랫(flat)부(52)로 들어오고 스캔 라인을 따라 "X" 표시된 방향으로 스캔된다. 이 경우, 샘플(48)은 측벽(54)을 위로 연장하는 플랫에서 측벽으로의 전이(50)를 한정하는 반도체 라인을 포함하고 있다. 팁(40)이 플랫부(52)를 스캔할 때, CD-AFM은 샘플 표면을 신뢰있게 이미지한다. 그런 후 팁(40)이 도 3b에 도시된 바와 같이 측벽과 접촉할 때, 말단(42)이 측벽(54)과 접촉하는 것처럼 CD-AFM은 프로브 진동폭의 감소(예를 들어 진동 RMS폭은 거의 0이 됨)를 검출할 것이고, 제어기가 스캐너를 정지시키도록 전달되는 신호를 발생시키게 작동할 것이고, 이 경우, 진동의 설정점 폭을 다시 설정하려는 시도로 프로브를 당길 것이다. 이와 달리, 물론, 샘플은 특정 스캐너 정렬에 따라 이동되었을 수 있다. 이 경우, 일반적으로, 팁(40)은 꽂힐 것이고, 도 3c에 도시된 것처럼 이미지되는 특징으로부터 프로브가 멀리 당겨질 필요가 있음을 나타내는 신호가 피드백 루프(도 1의 25)에 주어질 것이다. 스캐너로의 피드백 루프 또는 서보 명령 신호가 스캐너에 정지를 지시하더라도, 스캐너는, 상술한 바와 같이, 팁을 측벽(54)쪽으로 계속해서 더 가져갈 것이고, 따라서 플랫에서 측벽으로의 전이를 추적하기 어려워진다. 스캐너는 이후 도 3c에서 화살표 표시된 "W" 로 도시된 것처럼 이미지되는 특징으로부터 팁을 후퇴시키려 한다. 어떤 점에서는, 일반적으로 측벽(54) 위로 10~20㎚되는 점에서, 팁(40)은 측벽(54) 으로부터 자유로워진다.
이런 CD 모드에서, 샘플 표면에 대해 팁을 진동시키는 제어변수들은 도 3d에 도시된 것처럼 샘플(48)의 측벽(54)을 스캔하도록 수정된다. 그렇게 하더라도, 그러나, 데이타는 시스템이 어떤 데이타도 취하지 않거나, 또는 이와 달리, 스캐너(팁(40))의 계속되는 움직임과 연관된 편향된 데이타를 기록하지 않고 측벽(50)에 대해 10~20㎚ 위로 팁(40)을 당기는 플랫에서 측벽으로의 전이영역에서 왜곡되어진다. 이 분실 또는 편향된 데이타는 AFM 데이타에 있는 인공물(artifact)이고 흔히 "노칭(notching)"으로 불린다. 이 노칭 현상이 도 3e에 예시되어져 있고, 도 3a 내지 도 3d에 예시된 종래의 CD 모드를 사용하여 발생된 개략적인 이미지(56)를 보여주고 있다. 분명하게, 도 3e에 도시된 노칭은 플랫에서 측벽으로의 전이를 완전히 대표하지는 않는다. 특히 이 정보는 반도체 제조업자들을 포함한 많은 고객들이 항상 구조물의 베이스로 내려가는(down) 라인 폭 거칠기(LWR)와 같은 샘플 변수들을 사정하려는 것처럼 그들에게 매우 중요하다.
반도체 장치(도 2의 30)의 라인과 같은, 큰 전이를 갖는 특징을 이미징할 때 CD 모드 운전의 보다 구체적인 예시가 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 특히 증명 운동(prove motion)이 여기에 기술되었으나, 그러나 스캐너 실행에 따라, 샘플 및/또는 팁이 움직일 수 있다. 도 4는 "O's"이 팁과 샘플간의 접촉을 나타내는, 예를 들어 진동의 RMS 진폭이 0으로 가는 샘플(60)상에서 종래의 CD AFM에 의해 취해진 데이타를 예시하고 있다. 전이영역(62)에서, 스캐너는 정지 지시를 받는 한편, 스캐너의 운동량은 계속해서 팁(도 4에 도시되지 않음)을 측벽(64)쪽으로 구동시킨 다. 팁은 측벽으로부터 멀리 서보되고, 프로브와 같은 데이타 점으로 기록될 수 있는 점(68)으로 이동하고, 구체적으로 팁은, 측벽(64)과 접촉하게 된다. 팁이 샘플로부터 분리되는 70으로 표시된 영역에서는, 특히 측벽에서, 스캐너가 프로브를 위로 당기고, 어떤 데이타도 일반적으로 AFM에 의해 기록되지 않는다. 가장 흔히 "O's"에 의해 발생된 데이타는 샘플 표면의 이미지를 발생할 때 수직 측벽을 다시 생성하기 위해 중간에 데이타를 삽입하는(interpolate) 데 사용된다. 이는 흔히 "노칭"이라고 불리는 인공물을 낳는다. 측벽이 이런 방식으로 이미지될 수 있고 데이타가 알맞고 정확하게 측벽(64)을 나타내도록 삽입될 수 있더라도, "N"으로 표시된 영역에서의 데이타 분실, 예를 들어 상술한 "노칭" 문제를 야기하는 편향되거나 또는 완전히 분실은 여전히 어떤 어플리케이션들에 대해서는 받아들여질 수 없다. 그 결과 CD 알고리즘을 사용하는 종래의 AFM 운전은, 특히 특징들의 전이점들을 이미징할 때 개선이 요구되었다.
이러한 노칭 문제를 해결하기 위해, 여러 기술들이 채택되어 왔다. 먼저 예를 들어 CD 모드로 AFM 계측을 실행할 때, 샘플의 급속한 고속 스캐닝과 정확한 트래킹(tracking)간에는 항상 트레이드오프(tradeoff)가 있고, 이는 액추에이터의 구조적인 대역폭 또는 밀폐형 대역폭에 의해 부분적으로 지시되어진다. 명령된 입력에 대한 응답이 일반적으로 즉각적이지 않기 때문에, 앞서 말했듯이, 스캐너의 운동량은 즉시 멈출 수 없다. 노칭 문제는 항상 문제점(issue)으로 남아 있다. 그러나 스캔 레이트가 감소하면, 노칭 효과는 줄어들 수 있다. 그러나 스캔 레이트를 줄임으로써, 다른 문제점이 발생한다. 첫째 저속 스캐닝은 열 조건 때문에 시스템이 스테이지 표류(stage drift)할 여지를 준다. 둘째 스캐닝이 느려지는 것은 단위 시간당 스캐닝하는 샘플이 적어짐을 의미한다. 따라서 빠른 AFM은 시스템이 이후 스테이즈 표류될 여지가 덜하다는 사실과 취득된 데이타를 절충할 수 있는 다른 유사한 조건들 때문에 보다 정확하고 정밀함을 제공할 뿐만 아니라 시간당 보다 많은 샘플들을 이미지할 수 있는 본래의 이점을 포함하고 있다. 마지막으로 많은 고객 어플리케이션들이 반도체 계측을 포함한 관련 계측이 측정당 수 달러로 측정되는 것을 요구하기 때문에, 저속 스캐닝은 어떤 고객들에 대해서는 받아드려질 수 없게 되고, 이 점에서, AFM은 반도체 구조물의 임계 치수(dimension)와 같은 샘플들의 특징들을 측정하기 위한 다른 공지의 공구들에 대한 실용적인 대체가 있을 수 없다.
매우 정확한 스테이지와 냉각된 환경을 사용하는 것과 같이 사용자가 느린 스캔 레이트로 AFM을 작동시킬 수 있는 몇가지 대책이 있다. 그러나 여기에는 항상 스캐너를 정지시키는 것과 연관된 몇가지 운동이 있을 것이고, 그리하여, 다시 노칭이 거의 항상 문제가 된다.
반도체 특징들 상에서 임계 치수를 측정하기 위한 스캐닝 프로브 현미경검사법에 대한 다른 대안들로 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM, 또한 스캐닝용 주사투과전자현미경(STEM))이 있다. SEM, 그리고 더우기나 TEM은 매우 정확한 기기들이다. 그러나 이 기술들은 매우 비싸고 종종 측정을 실행함에 앞서 필요한 샘플 준비 작업의 주어진 양이 사용을 어렵게 한다. 예를 들어 반도체 웨이퍼를 이미징할 때, SEM 및 TEM은 일반적으로 이미지하고자 하는 구조물을 보존하면서 웨이퍼를 특정 위치에서 절단할 필요가 있을 것이다. 이 준비 작업은 하루 또는 이틀이 걸릴 수 있고, 따라서 일반적으로 웨이퍼의 해당 배치를 계속해서 처리하는 실행 가능성을 분석하는 데 사용되는 한 희생 웨이퍼를 분석하는 반도체 제조공정이 느려질 것이다.
산란측정기법(scatterometry)은 반도체 제조 환경에서, 예를 들어 라인들 등의 기본 치수를 포함하는 샘플 특징들의 임계 치수를 측정하는 데 사용된다. 산란측정기는 매우 빠르고 여기서 심사숙고된 형태들의 샘플들을 SPM 보다 빨리 이미지할 수 있다. 그럼에도 노칭이 일반적으로 문제가 되지 않더라도, 예를 들어 AFM을 사용하는, 산란측정기는 그 자체에 한계를 포함하고 있다. 산란측정기는 산란측정기에 의해 얻어진 측정물과 비교되는 데이타의 라이브러리(library)를 짓기 위해 CD-AFM 또는 CD-SEM에 의해 취득된 데이타를 사용하는 간접 측정이다. CD-AFM, SEM 및 TEM과 같은 기술들은 따라서 샘플 특징들의 간접 측정을 제공하는 다른 공구들에 의해 사용되는 공구들이라는 점에서 때때로 표준계측시스템(RMS)으로 언급된다. 산란측정기는, 일반적으로, 타겟(target)쪽을 향하는 신호를 발생시키고, 타겟과 상호작용한 후 얼마나 많은 신호가 타겟으로부터 되돌아오는지를 감지함으로써 작동된다. 데이타를 예를 들어 CD-AFM에 의해 발생된 데이타 라이브러리와 비교함으로써, 타겟이 표현될 수 있다. 전체적으로 산란측정기의 이런 특징은 샘플들을 이미지할 수 있는 현저한 시간-소비와 힘든 교정을 의미한다. 샘플 특징들을 이미지하는 직접적인 방법이 따라서 바람직하다.
또한 산란측정기들은 평균 데이타만을 생성하고 따라서, 예를 들어 라인 폭을 읽는 참 RMS 또는 라인 폭의 표준 편차를 생성할 수 없다. CD 모드 AFM은, 반 면, AFM의 팁이 상호작용하는 것을 실시간으로 검출할 수 있는 적응 가능한 스캔이다. 산란측정기는 다른 샘플 속성들이 산란측정기에 의해 발생된 소스(source) 신호와 다르게 상호작용할 것이기 때문에 또한 샘플의 속성에 좌우된다.
요컨대 매우 정밀하고 매우 빠르게 샘플을 측정하는 기술은, 특히 반도체 제조 환경에서, 매우 높은 정확도와 반복도로, 반도체 특징들의 임계 치수와 같은 샘플 속성들을 직접 측정할 수 있는 계측공구를 필요로 하였다. 보다 구체적으로 고속으로 그리고 데이타에 있는 노칭과 같은 인공물의 야기 없이, 라인의 측벽과 같은 전이영역들을 이미징할 수 있는 CD-AFM이 요구되었다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 뚜렷한 전이가 높은 정확도로 검출되고, 결과적인 데이타에 생성되는 "노칭" 없이 특징을 이미지하기 위해 수정된 AFM 작동 변수들로 이후 즉시 다시 스캔되는 샘플들을 스캐닝하는 기술들을 제공함으로써 상술한 문제점들을 극복한다. 구체적으로 CD 팁이 라인의 측벽과 같은 샘플에 있는 전이영역을 만날 때, 데이타에 급격한 경사 변화가 발생하였는지를 결정하기 위해 취득된 데이타가 분석된다. 확인이 되면, 임계(threshold) 수준의 경사 변화를 갖는 영역은 실질적으로 전이영역의 모든 상세한 것들이 확실하게 검출되게 하기 위하여 스캐너를 샘플 표면으로부터 후퇴시키고 이후 샘플을 다시 스캔하도록 샘플 표면으로 내려가게 팁을 구동시킴으로써 다시 스캔된다. 그런후 전이영역을 정확하게 나타내도록 다시 스캔된 데이타를 사용하여 원래 스캔 데이타가 보정된다.
바람직한 실시예의 제1양태에 따르면, 프로브를 갖는 SPM을 지닌 샘플을 스캐닝하는 방법은 표면에 대응하는 데이타를 얻기 위하여 적어도 하나의 스캔 변수에 따라 샘플 표면을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 표면에 있는 전이를 실질적으로 자동으로 확인하는 단계와, 샘플의 영역을 확인된 전이에 대하여 다시 스캐닝하는 단계를 포함한다.
이 실시예의 다른 양태에 따르면, 이 방법은 다시 스캐닝하는 단계로부터 얻어진 데이타를 가지고 스캐닝 단계로부터의 데이타의 적어도 일부를 보정하는 단계를 포함한다. 보정 단계는 데이타의 적어도 일부를 교체하는 단계 및 노칭을 거의 제거하기 위해 데이타의 적어도 일부를 보강(augment)하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
이 실시예의 또 다른 양태에서, 전이는 샘플의 플랫에서 측벽으로의 전이와 대응하고 반도체 구조물에 의해 한정된다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 확인 단계는 스캐닝 단계 동안에 일어난다. 또한 영역은 전이와 대응할 수 있다.
이 실시예의 또 다른 양태에서, 확인 단계는 샘플 표면의 경사를 연산하는 단계를 포함한다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 경사는 스캐닝 단계 동안 연산된다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 확인 단계는 경사 변화를 결정하는 단계를 포함한다. 일반적으로는 데이타의 도함수(derivative)가 연산될 것이다.
이 실시예의 다른 양태에서, 재 스캐닝 단계는 적어도 하나의 스캔 변수를 변경하는 단계 및 선택된 양, 바람직하게는 약 10㎚ 미만으로 샘플을 벗어나게 팁을 측벽으로부터 후퇴시키는 단계를 포함한다.
이 바람직한 실시예의 또 다른 양태에서, 재 스캐닝 단계는 스캔 레이트를 줄임으로써 스캐닝 단계의 레이트를 포함한 적어도 하나의 스캔 변수를 변경하는 단계를 포함한다.
이 바람직한 실시예의 다른 양태에서, 전이는 측벽에 의해 한정되며, 재 스캐닝 단계는 프로브를 측벽으로부터 약 10㎚ 미만으로 후퇴시키는 단계를 포함한다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 스캔 변수는 CD 모드의 AFM 작동과 대응하며, 스캐닝 단계의 레이트 및 스캐닝의 적어도 한 방향 중 하나이다.
이 바람직한 실시예의 다른 양태에 따르면, 이 방법은 느린 어플리케이션에 대해서는 약 10분 미만, 빠른 어플리케이션에 대해서는 3분 미만으로 반도체 웨이퍼의 5개의 측정 사이트(site)를 스캔한다. 구체적으로 바람직한 실시예들은 사용자가 세계 기준상의 스캔 레이트를 줄이지 않고 그리고 불연속을 만났을 때 샘플을 정확하게 추적하는 SPM의 능력과 절충하지 않고 스캔 레이트를 매우 높게 할 수 있다.
바람직한 실시예의 제2양태에 따르면, 주사탐침현미경(SPM)은 SPM의 프로브와 샘플간의 상대운동을 제공하는 스캐너를 포함한다. SPM은 또한 프로브와 샘플간의 상호작용을 나타내는 제어신호를 발생하는 제어기 및 제어신호를 기초로 샘플의 전이영역을 확인하는 연산장치를 포함한다. 제어기는 전이영역을 다시 스캔하도록 제어신호를 스캐너로 보낸다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 전이영역은 제어신호들을 기초로 생성된 데이타를 사용하여 샘플 표면의 경사를 결정하고 경사 변화를 연산함으로써 확인된다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 연산장치는 샘플 표면 데이타를 증가시키거나 교체함으로써 전이영역을 다시 스캐닝할 때 생성된 재스캔 데이타를 사용하여 샘플 표면을 보정하는 데 채택된다.
바람직한 실시예의 다른 특징에 따르면, 프로브를 갖는 주사탐침현미경으로 샘플을 스캐닝하는 방법은 적어도 하나의 전이를 포함하는 표면에 대응하는 데이타를 얻기 위해 샘플 표면을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 오차 거리 안에서 샘플 표면을 나타내는 측정치를 오차 거리가 실질적으로 프로브의 팁의 형상에 의해서만 제한되는 전이로부터 얻는 단계를 포함한다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 샘플은 반도체 재료를 포함하고 전이는 플랫에서 측벽으로의 전이이다.
이 실시예의 또 다른 양태에 따르면, 측정치는 하단 CD 측정치, 중간 CD 측정치, 및 상단 CD 측정치를 포함하는 다수의 측정치들을 포함한다. 이 측정치들은 실질적으로 측정치들 간에 변하지 않는 반복성을 갖고 있다.
이 실시예의 다른 양태에서, 측정치들은 약 1㎚, 1σ 미만의 반복도, 보다 바람직하게는 약 5Å, 1σ 미만의 반복도를 갖고 있다.
본 발명의 이런 특징들과 다른 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 당업자에게 분명해질 것이다. 그러나 상세한 설명과 구체적인 예들은, 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내는 한편, 예시의 방법으로 주어진 것이지 이들로 제한되지는 않는다. 많은 변경 또는 수정예들이 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 만들어질 수 있고, 본 발명은 모든 그러한 수정예들을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 뚜렷한 전이가 높은 정확도로 검출되고, 결 과적인 데이타에 생성되는 "노칭" 없이 특징을 이미지하기 위해 수정된 AFM 작동 변수들로 이후 즉시 다시 스캔되는 샘플들을 스캐닝하는 기술들을 제공함으로써 상술한 문제점들을 극복한다.
본 발명에 따르면, 하단 임계 치수 및 라인 폭 거칠기 등과 같은 샘플 특징들에 관한 매우 신뢰있는 데이타를 얻으면서 웨이퍼들과 다른 샘플들을 고속으로 이미지할 수 있다.
또한 고속으로 그리고 데이타에 있는 노칭과 같은 인공물의 야기 없이, 라인의 측벽과 같은 전이영역들을 이미징할 수 있다.
바람직한 실시예는 샘플 특징들, 구체적으로 반도체 샘플의 특징의 플랫에서 측벽으로의 전이를 이미징할 때 만나게 되는 것과 같이 전이영역의 의해 특징되는 것들을 고속으로 이미징하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 플랫에서 측벽으로의 전이를 검출하고, 이를 확인함으로써, 영역의 전체 베이스를 포함하여 그 영역에 있는 샘플은 이후 전이를 정확하게 측정하기 위해 다시 스캔된다. 이 방법은 상술한 CD 모드 또는 유사한 모드로 원자현미경을 작동시키는 것과 연관된 제어방법과 연계하여 다루어질 수 있다. 분명하게 이 방법은 표준 CD 모드를 사용하여 샘플을 이미징할 때 일반적으로 데이타 분실이나 편향(예를 들어 노칭)을 야기할 수 있는 샘플의 영역들을 다시 스캐닝함으로써 스캐너의 구체적인 역학 관계와는 무관하게 작용한다.
도 5a 내지 도 5d로 돌아가면, 여기서 CD 전이 재-스캔 알고리즘(CD Transition Re-scan Algorithm; CDTRS) 실행으로 언급된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AFM의 고속 운전이 예시되어 있다. 분명히 도 5a는 팁(40)이 샘플 측벽에 다시 결합된(engage) 후 따라서 측벽의 10~20㎚ 수직 영역에 노칭을 야기시키는 공지의 CD 모드에서의 프로브의 종래 운동을 보여주는 도 3d와 직접적으로 대응한다. 그런 점에서, 앞서 논의된 것처럼, 프로브는 측벽을 CD 모드로 이미지하려는 시도를 한다. 그러나 측벽 위로 계속되는 것이 아닌 도 5a 내지 도 5d로부터 움직이는 바람직한 실시예의 경우에서는, 팁(40)이 측벽 표면(54)으로부터 선택된 양(도 5b에서 "P"로 표시됨)만큼 후퇴하고, 따라서 AFM이 샘플 특징의 전이영역 전체 표면을 정확하게 다시 스캔할 수 있다. 분명하게 팁의 스캐너 운동이 편의상 설명되었지만, 선택된 스캐너 형상에 따라 팁 및/또는 샘플의 운동이 채택될 수 있다.
이 개략적인 도면들에는 플랫에서 측벽으로의 전이(50)간의 완전한 오른쪽 각도가 도시되었지만, 일반적으로 베이스에서 내려가는 제조 라인에서, 가장 흔히는 일부 불완전함이 생길 것이다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 프로브는 전체 표면을 충분히 이미지하기 위해 거리 "P"만큼 후퇴된다. 바람직하게, 팁(40)은 20㎚ 미만, 보다 바람직하게는 약 5~10㎚ 후퇴되나, 그러나, 다시, 구체적인 후퇴량은 샘플과 사용자 선호에 의존하게 될 것이다.
도 5b에 도시한 것처럼 후퇴되면, 팁(40)은, 도 5c에 도시한 것처럼, 전이영역(50)을 다시 스캔하기 위해 샘플(48)의 플랫부(52)로 다시 도입된다. 이 재스캔은 전이영역(50)에 관한 데이타를 수집하기 위해 플랫부(52)를 스캐닝한 후 측벽(54)과 접촉하는 팁(40)을 예시하는 도 5d에 도시되어 있다. 아래에 보다 상세하게 논의되듯이, 스캔 변수들은 구체적으로 전이영역(50) 주위의 결과적인 데이타가 편향되거나 분실되는 기회를 최소화하기 위하여, 고속 스캔동안 스캔 레이트를 줄이는 것을 포함하여, 이 재-스캔에 맞게 최적화된다. 전이영역이 재-스캔되면, 팁은 측벽 스캐닝, 유사하게 도 5e에 예시된 것처럼 표준 CD 모드 운전에 맞게 실질적으로 최적화된 AFM 작용 변수들로 측벽을 이미지하기 위하여 측벽(54) 위로 이동된다.
도 6은 바람직한 실시예에 따른 제어 알고리즘(100)을 예시하고 있다. 바람직하게, 알고리즘(100)은 샘플 표면 데이타의 불연속성을 자동으로 검출하고, 표면이 이미지 데이타에 의해 정확하게 나타내어지는 것을 실질적으로 확실시 하도록 AFM을 제어한다. 알고리즘은 도 5a 내지 도 5e에 도시한 것처럼 왼쪽에서 오른쪽으로 스캐닝할 때, 예를 들어, 반도체 웨이퍼상에 제조된 라인의 선단의 전이영역을 스캐닝하는 것처럼 설명되었으나, 그러나, 바람직한 실시예는 모든 형태의 샘플들과 샘플 특성들, 반도체 또는 다른 것들을 스캐닝하는 데 응용 가능하다. 블럭(102)에서, AFM 제어기는 프로브의 팁을 샘플 표면으로 도입시키고 팁과 샘플 사이에 상대 스캔 운동을 제공(도 3a)함으로써 샘플의 스캔을 시작한다. 바람직하게, 프로브/샘플 상호작용의 제어는 고속 스캐닝에 맞게 최적화되는 한편, 알고리즘(100)은 진동 설정점(예를 들어, 진동의 폭, 위상 또는 주파수)이 블럭(104)에 유지되는지를 결정한다. 고속 스캐닝은, 이 문맥에서, 약 5개의 측정 사이트들을 갖는 각 웨이퍼로, 예를 들어, 시간당 10~20개의 웨이퍼들을 이미지하기 위해 SPM 선형 스캔 레이트 또는 약 100㎚/s ~ 수백 100㎚/s 사이의 레이트로 스캐닝하는 것을 나타낸다. 일반적으로 사용되는 샘플당 5개, 9개 및 21개의 측정(AFM 스캔으로 한정)을 지닌 샘플당 측정 개수에 대해 다른 표준들이 존재한다. 시간당 샘플들은 변할 수 있더라도, 시간당 측정은 근본적으로 일정하게 유지할 수 있다. 예를 들면 AFM은 흔히 샘플들의 지형적인(topographical) 이미지들을 200㎜ 및 300㎜ 웨이퍼들상의 시간당 약 125 측정에서 얻을 수 있다.
보다 일반적으로, 고속 스캐닝은 수용 가능한 오차를 가진 설정점(예를 들어 RMS폭)에서 프로브 진동을 유지시키면서 액추에이터 시스템이 샘플 표면을 따라 프로브를 이동시킬 수 있는 최대 레이트로 정의될 수 있다. 다시 말해서 샘플 표면을 추적하게 RMS폭을 제어함에 있어 AFM이 매우 효과적이다. 이런 면에서, 선형 스캔 레이트는 흔히 샘플, 예를 들어, 플랫, 측벽 또는 라인의 상단 중간부의 지형적인 특징들의 변화에 좌우된다.
설정점 진동이 유지되면, 제어가 블럭(102)으로 회귀할 때 데이타가 수집되고 기록되고 샘플의 스캐닝이 계속된다. 분명히, 적어도 하나의 샘플 속성을 나타내어, 예를 들어 지형적인 샘플 표면 데이타를 제공하는 설정점에서 프로브 진동을 유지시키는 데 사용되는 것이 제어신호이다. 설정점 진동이 유지되지 않는다면, 프로브와 샘플간의 상대 측면 운동은 적절한 신호를 스캐너로 보냄으로써 제어기에 의해 멈춰진다. CD 모드에 의해 채택된 2차원 서보는 블럭(106)에서, 일반적으로 약 10~15°의 각도, 보다 바람직하게는, 약 11~13°의 각도로 팁을 측벽 위로 멀리 당긴다(도 3c의 "W"를 보라). 팁이 측벽에서 위로 멀리 이동하여도(예를 들어 노칭 데이타 인공물의 크기를 가늠하여도) 설정점 진동이 여전히 실행될 수 없으면 측벽이 접촉될 수 있었던 지시가 제공된다. 팁이 측벽으로부터 자유로워진 후 측벽 위로 스캐닝을 시작하면, 알고리즘은 샘플의 플랫부상의 입자가 아닌 실제 측벽을 만났었음을 확실히하기 위해 10~20㎚ 추가로 스캔을 계속한다. 예를 들어, 제어기/알고리즘은 프로브 진동을 설정점 진폭으로 되돌리려고 시도하면서 팁은 샘플 표면에 고착되어 남을 수 있다.
가장 흔히 팁은, 예를 들어 팁이 샘플 측벽으로부터 떨어져 자유로워지면, CD 모드 AFM이 블럭(108)에서 측벽이 접촉되었음을 결정할 수 있기에 앞서 "Z"로 10~20㎚ 위로 이동되어야만 한다. 국부 경사를 모니터링함으로써, 시스템은 측벽이 만났었는지, 예를 들어 XZ 스캐너가 프로브를 특정 양만큼 수직으로 이동시키는지를 결정할 수 있다. 이 수직 거리는 소정의 변수로써 설정될 수 있고 사용자에 의해 선택되도록 설계될 수 있다. 바람직한 실시예들에서 숙고된 몇 어플리케이션들에 대해, 이 거리는 약 10~20㎚의 범위 안에 있다. 결국 국부 경사는 설정점에서 프로브 진동을 유지하기 위해 스캐너 스텝(step)방향과 서보 방향을 결정하게 작용하고, 이는 이번에는, AFM이 샘플을 이미지할 수 있는 레이트로 부딪힌다.
앞서 상세하게 설명되었듯이, 전이를 만날 때, 스캐닝 제어신호는 스캐닝을 정지하게 지시하나(즉 "X"에서 프로브 및/또는 샘플의 이동, 예를 들어 도 2를 보라), 그러나 스캐너 관성은 "X"에서 팁을 더 이동시켜서 "X"에서의 상대 팁/샘플 운동이 지속된다. 그 결과 10~20㎚, 이 경우 샘플 표면의 수직, 뻗침(stretch) 동안 데이타 점들이 취득되지 않는 것이 가능하다. 이와 달리, 그러나, 데이타는 팁 이 계속해서 샘플 안으로(into) 이동될 때 기록될 수 있고, 실제로는 반도체 구조물의 측벽의 "내측(inside)"인 데이타 점들이 생긴다. 팁이 측벽과 접촉한 후 스캐닝 방향으로 계속해서 이동할 때 Z 위치를 스캐너 위치의 함수로 기록하는 것은 "노칭"으로 알려진 상술한 현상을 발생시킨다(도 3e). 결국 데이타는 분실되거나 편향되고, 따라서 신뢰할 수 없다.
이 점에서, 10~20㎚의 오류가 있는 데이타를 갖기는 하지만, 표준 CD 모드 AFM은 측벽을 스캐닝하기에 최적화된 제어 변수들(예를 들어 스캔 방향, 서보 방향 등)을 가지고 측벽을 스캔하기 시작한다. CDTRS 알고리즘(100)은 이 제한(한계)을 극복하게 실행된다.
다시 도 6을 참조하면, 알고리즘(100)이 플랫에서 측벽으로의 전이가 블럭(108)에서 발생하지 않았고 제어가 블럭(104)으로 회귀하는 것을 결정하면, 고속 스캐닝이 설정점에서 프로브의 진동을 유지시킴으로써 계속해서 샘플을 이미지한다. 만약, 그러나, 플랫에서 측벽으로의 전이가 검출되면, 전이가 블럭(110)에서 확인되고 전이영역의 재-스캔이 블럭(112)에서 시작된다. 바람직한 실시예들이 플랫에서 측벽으로의 전이가 발생하였는지를 자동으로 확인하는 방법은 다음과 같다. 바람직하게, 취득된 데이타 점들의 이력(history)을 사용하여, 알고리즘(100)은, 예를 들어 현 스캔 위치를 바로 앞서가는 한 쌍의 데이타 점들 모니터링함으로써 샘플 표면의 경사를 모니터하기 위하여 연산장치를 사용한다. 이와 달리, 여기에 참조로 명백하게 포함되어 있는 미국 특허 제5,283,442호에 논의된 것처럼, 팁이 샘플 측벽과 접촉하게 되고 벗어나거나 또는 필터(filter)가 스캔 위치를 지났을 때, 시스템은 팁을 측면으로 떨게 할 수 있고 그 결과의 진폭 변조를 모니터할 수 있다. 연산장치는 도 1의 AFM의 컴퓨터/제어기(20)와 같은 컴퓨터일 수 있으나, 이 장치는 또한 디지털 신호 처리기(DSP), 마이크로제어기, 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array), 프로그램 가능 로직 장치(Programmable Logic Device) 또는 설명한 분석을 실행할 수 있는 임의의 다른 장치가 될 수 있다.
스캔 동안 수집된 데이타의 경사를 기초로, 알고리즘(100)은 이후 스캐닝 작동 동안 발생하는 경사 변화를 결정한다. 바람직한 실시예에서 플랫에서 측벽으로의 전이를 나타내기 위해 사용되는 것은 경사 변화, Δm이다. 약간의 경사 변동은 일반적이고 플랫에서 측벽으로의 전이를 나타내지 않는 한편, 예를 들어 "0" 경사(플랫 영역을 나타냄)에서 "1"의 경사(수직 영역을 나타냄)로의 전이는 전이영역이 만났었음을 나타낼 것이다. 또한 앞서 설명한 것처럼 팁이 샘플과 상호작용하는 만큼 흔히 그렇게 예를 들어 특정 위치에서 RMS 진폭이 빠르게 0으로 가면, 경사 분석은 실질적으로 참된 플랫에서 측벽으로의 전이만이 존재하는 것을 확실케 한다.
바람직하게, 경사 변화는 스캔 동안 수집된 데이타를 사용하여 연산되는 경사 정보의 편차를 계산함으로써 자동으로 결정된다. 이 경우, 앞서 설명하였듯이, 노칭이 발생할 때 유효 데이타 점들이 흔히 거의 동일 스캔에서의 "Z"에서 또는 "X" 위치에서 약 10~20㎚ 떨어지기 때문에, 경사 변화는 전통적인 CD 모드로 작용할 때 플랫에서 측벽으로의 전이에서 과감하다. 이와 달리, 전이는 데이타의 에러를 확인하고, 매우 적은 점들 또는 불충분한 데이타 밀도로 특징되는 영역을 확인 하고 표면 등의 불량 트래킹(tracking)을 확인함으로써 검출될 수 있다.
그런 점에서, 완료된 전이의 원래 스캔을 가지고(예를 들어 수집되고 노칭의 징후를 보이는 분실 또는 편향된 데이타를 가지고), 전이 재-스캔은 바람직하게는 블럭(112)에서 자동으로 시작된다. 이 재-스캔은 일반적으로 "X"에 있는 프로브의 위치를 서보하여 팁을 측벽으로부터 측면으로 멀리 당기고(도 5b에 도시된 것처럼) 이후 블럭(114)에서 샘플을 다시 결합함으로써 이루어진다. 바람직하게, 팁은 전이영역에서 분실될 수 있었던 모든 정보가 다시 스캔될 수 있음을 확실히 하기 위해 측벽으로부터 약 5~10㎚ 후퇴된다. CD 모드는 팁 위치가 Z방향 뿐만 아니라 측면 또는 X방향으로 서보되는 2차원 서보 운전을 포함할 수 있고, 따라서 측벽으로부터 팁의 적절한 11°~ 13°후퇴와 표면의 재 결합을 고려하는 것은 주목할 만하다. 샘플이 블럭(114)에 다시 결합된 후, 전이영역의 재-스캔은 블럭(116)에서 이루어진다. 그렇게 하기 위해, 제어 변수들이 측벽을 스캐닝하는 데 맞게 최적화된다. 예를 들어, 가능한 전이영역의 정보 분실이 거의 없도록 확실시 하기 위해 스캔이 실행되는 측면(X)레이트는 줄어든다. 스캔 및 서보 방향은 또한 수정될 수 있다. 서보 방향을 최적화함으로써, 서보 부분과 스캔 부분 동안의 스캐너 운동은 측벽을 위로 스캐닝하게끔 최적화된다. 그렇게 하는 것은 스캔 레이트를 측면(X)방향으로 늦추나, 그러나 측벽 스캔을 시작하자마자 비편향된 측벽 데이타를 포착할 수 있다. 이런 면에서, 서보 방향은 일반적으로 샘플 표면에 직교하고, 한편 스캔 방향은 일반적으로 샘플 표면에 평행하다. 플랫 영역을 스캐닝할 때, 팁이 샘플 표면을 가로지르는 것처럼 서보 방향은 주로 Z방향이다. 반면 측벽이 스캔될 때, 팁 위치는, 설정점 진동이 유지되도록 팁과 샘플간의 상호작용을 유지하려는 시도로, 진동하는 프로브를 X로 이동시킴으로써 측면으로 서보된다. 블럭(118)에서, 알고리즘(100)은 일반적으로 프로브가 자유로이 진동하는 것을 검출함으로써 측벽 스캔이 완전한지를 결정한다. 그렇지 않으면, 시스템은 블럭(116)에서 설정된 최적화된 측벽 스캐닝 제어 변수들을 사용하여 측벽을 계속해서 스캔한다. 만약, 반면에, 측벽이 스캔되었으면, 계속해서 샘플 표면을 빠르게 스캔하도록 제어는 블럭(102)으로 회귀된다.
AFM 운전 동안이나 또는 샘플이 스캔되었을 때, 수집된 데이타는 데이타의 임의의 노칭을 근본적으로 제거하기 위해 재-스캔 데이타를 사용하여 보정된다. 특히, 원래 스캔으로부터의 데이타는 바람직하게는 재-스캔 데이타로 보강되거나 또는 재-스캔 데이타로 교체된다. 도 6a는 이 운전(120)을 예시하고 있다. 알고리즘(100)의 일부가 될 수 있는 알고리즘은 블럭(122)에서 원래 데이타와 재-스캔(가능하다면)을 생성하기 위해 CDTRS를 실행하는 단계를 포함한다(알고리즘(100)의 블럭(102~118). 이후, 블럭(124)에서, 원래 데이타가 보정되고, 따라서 예를 들어 노칭으로 인한 부정확함이 실질적으로 제거된다.
표준 CD 모드 AFM 동안에 수집된 데이타와 바람직한 실시예, 즉 CDTRS의 측벽 스캔 알고리즘(100)간의 차이가 도 7과 도 8에 참고로 개략적으로 예시되어 있다. 처음 도 7을 참조하면, 수집된 데이타 점을 낳을 수 있는 팁/샘플 상호작용과 대응하는 플랫에서 측벽으로의 전이를 초기에 스캐닝하면서 일련의 원(158)은 실제 XZ 스캐너 운동을 나타낸다. 스캐닝이 "X"로 화살표 표시된 방향으로 왼쪽에서 오 른쪽으로 발생할 때, 샘플(150) 표면의 플랫부(154)와 대응하는 데이타 점들은 효과적으로 샘플의 그 부분을 이미지하기 위해 샘플 표면을 효과적으로 트랙(track)한다. 그런 후 샘플(150)의 대략 전이영역(156)에서(샘플의 측벽(154), 예를 들어 라인과 같은 반도체 특징), 팁(미도시)은 측벽(54)과 접촉하고, 예를 들어 진동의 RMS 진폭이 거의 0으로 갈 때 측벽에 고착될 수 있고, 어떤 경우든 진동의 설정점 진폭은 매우 작다. AFM의 제어기가 전이영역(156)에서 그리고 이후에 진동의 설정점 진폭을 다시 세우려고 시도할 때, 제어기는 화살표 표시된 "L"로 도시한 것처럼 위 아래로 오르고 내린다. 다시, 팁의 이 운동은 일반적으로 수직으로부터 약 13°이고, 이 경우 측벽(152)에 의해 한정된다. 팁을 측벽으로부터 자유롭게 하려는 시도로 제어기가 팁을 위 아래로 당길 때, 스캐너는 계속해서 "X" 표시된 방향으로 이동하고 데이타는 영역(162)에 도시된 것과 같이 획득될 수 있다. 이 데이타는 측벽(152)의 부정확한 이미지가 표준 CD 모드 AFM을 사용할 때 생기게 하는 노칭을 가져온다. 팁 그 자체가 측벽으로부터 자유로워지고 CD 모드 알고리즘이 앞서 논의한 것처럼, 샘플(150)의 제어 변수 측벽 스캐닝을 수정하는 것은 대략 점(164)에서이다. 그런후 영역(106)에 도시된 데이타 점을 얻기 위해 측벽 스캐닝은 알맞은 서보를 가지고 실행된다.
결국 SPM 계측기기들의 많은 사용자들이 용인할 수 없다고 찾은 것은 전이에서 편향된 데이타이다. 반면, 도 8에서, 노칭 문제는 근본적으로 제거된다. 이 경우, 데이타는 도 7과 연계하여 상술한 것처럼 수집되나, 그러나, 수집된 데이타의 대략 점(164)에서, 알고리즘(100)은, 상술한 것처럼, 경사 변화를 연산하고 측벽이 만났음을 결정함으로써 플랫에서 측벽으로의 전이를 확인한다. 이에 대해, 일련의 "X's"를 사용하여 예시된 데이타 점들에 의해 도시된 것처럼, 전이영역(156)을 다시 스캔하기 위해 알맞은 제어신호가 제어기에 의해 스캐너로 전달된다. 보다 구체적으로 팁은 측벽으로부터 R1방향(약간 위쪽 뒤편)으로 후퇴되고, 다시 X로 약 5~20㎚ 후퇴된 후, 팁을 샘플을 향해 아래로 선분 R2로 이동시킴으로써 팁은 다시 샘플 표면으로 도입된다. 그런후, 제어 변수들이 전이영역의 베이스를 포함하는 측벽을 스캐닝하기에 최적화된 R3로 표시된 방향으로 재-스캔이 시작된다. 알고리즘은 이후 팁이 R4방향으로 측벽을 점차적으로 오를 때 데이타를 수집하도록 계속해서 움직인다. 이런 식으로, 알고리즘(100)은 높은 대역폭, 예를 들어, 높은 SPM 스캔 레이트로 이미징되더라도, 노칭의 효과를 최소로 하기 위해 샘플(150)의 플랫부(154)로부터의 전이영역을 포함하는 전체 측벽을 정확하게 이미지하게 움직인다.
CD 모드와 상술한 바람직한 알고리즘으로 취득된 데이타가 도 9와 도 10에 각각 개략적으로 예시되어 있다. 도 9에서, 플롯(200)은 AFM 스캔의 추적(trace)부(202)(왼쪽에서 오른쪽으로 움직이고 수직 측벽을 만나는) 동안 분명하고, 노칭 현상은 영역(206)에서 발생한다. CD 모드를 사용하는 역추적(retrace) 플롯(204)은 팁이 반도체 라인의 모서리에서 벗어날 때 유사한 인공물을 생기게 한다. 명백히, 사실, 이는 라인의 취득된 데이타가 추적 플롯상의 베이스에서의 "노칭"과 유사하게 보다 큰 상단부를 묘사하게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 스캔이 팁이 "라인을 벗어남"을 일으키지 않는다면, 알고리즘은 이 결과를 검출하고 프로브/팁을 측벽 뒤로 가져오게 채택될 수 있다. 흔히, 라인의 상단에서 수십 ㎚의 데이타 분실이 있을 것이다. 수정된 CDTRS는 예를 들어 경사 데이타를 사용하여 이 분실한 "상단" 데이타를 제거하는 데 사용될 수 있었다. 도 10으로 돌아가면, 바람직한 실시예들의 CDTRS 알고리즘을 사용할 때, 플롯(210)의 추적(trace; 212)과 역추적(retrace; 214) 이미지들 모두가 반도체 라인의 플랫에서 측벽으로의 부분으로부터 샘플의 전이영역을 정확하게 트랙(track)한다. 결국, 바람직한 실시예들은 예를 들어 라인의 하단부를 포함하는 전이영역에서도, 반도체 특징의 임계 치수(CDs)를 정확하고 정밀하게 이미지할 수 있다. 그 결과, 반도체 제조자들과 같은 고객들은 하단 임계 치수 및 라인 폭 거칠기(LWR) 등과 같은 가장 관심있는 샘플 특징들에 관한 매우 신뢰있는 데이타를 얻으면서 웨이퍼들과 다른 샘플들을 고속으로 이미지할 수 있다.
노칭은 CDTRS를 사용할 때 근본적으로 제거되기 때문에, 근본적으로 라인의 하단 CD와 같은 작은 크기의 특징을 정확하게 이미징하기 위한 유일한 물리적 제한은 팁의 형상(geometry)이다. 이런 면에서, 그리고 앞서 설명하였듯이, CD 특징들을 이미지하기 위한 팁의 일반적인 형태는 부트(boot)형 팁이다. 주로 AFM 데이타가 팁의 치수 보다 작은 크기로 얻어지는 사실 때문에, 결과적인 AFM 데이타에 반사될 수 있고, 가장 흔히 반사되는 것은 이 "부트"형 팁이다. CDTRS를 사용하면, 정밀한 측정을 제한하는 것은 근본적으로 이 형상뿐이다.
다시 말해서, 팁의 형상에 대해서가 아니라면, CDTRS는, 실제 하단 전이점(도 4의 플랫에서 측벽으로의 전이점) 및 약 0의 전이에 대응하는 가장 가까운 결과적인 AFM 데이타점(도 4의 63) 사이의 거리로 한정되는, 오차 거리 "d"를 얻을 수 있다(도 4에 개략적으로 도시됨). 이는, 종래에 알고 있듯이, 팁 형상과 무관한 노칭 및/또는 다른 유사한 인공물들이 이들의 취득된 데이타에 반사된다는 사실에 비추어 공기 기술들에 반한다.
또한 바람직한 실시예들의 기술을 사용하여 얻어진 측정은 매우 반복적이다.특히, 현재의 CDTRS 재-스캔을 사용하는 하단 CD는, ITRS의 명령(mandate) 안에서, 1㎚, 1σ 미만, 그리고 보다 바람직하게는 5Å, 1σ 미만의 반복성을 갖고 있다. 또한 현재 기술의 가치있는 면은 이 반복성이 다른 형태의 샘플 측정치들, 예를 들어 반도체 라인의 하단 CD, 중간 CD 및 상단 CD(도 2의 하단 CD(32), 중간 CD(34) 및 상단 CD(36)를 보라)에서 거의 변하지 않는다는 것이다. 다시, 이는 주로 바람직한 실시예들을 사용할 때 노칭과 같은 인공물들이 최소화되기 때문이다.
본 발명을 실행하고자 발명자들에 의해 숙고된 최적의 양태가 위에 설명되었지만, 본 발명의 실행은 여기에 한정되지 않는다. 본 발명의 특징들의 다양한 추가, 수정 및 재배합이 근원적인 발명의 사상의 취지와 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있음이 명백하다.
본 발명의 바람직한 대표 실시예는 유사한 참조부호가 전체적으로 유사한 요소들을 나타내는 첨부한 도면에 예시되어 있다.
도 1은 CD-AFM과 같은 종래 AFM의 블럭도이다;
도 2는 반도체 웨이퍼상에 형성된 라인의 개략적인 정면도이다;
도 3a 내지 도 3e는 샘플 표면과 결합하고 샘플 표면을 스캐닝하는 CD 팁의 개략적인 측면도들로, 측벽에 의해 한정된 전이영역을 포함하고, 도 3e는 종래 방법으로 생성된 데이타를 예시한다;
도 4는 CD 모드로 샘플 표면을 이미징하는 개략도로, 측벽상에 생성된 데이타의 노칭을 보여주며, "종래기술"이라 알맞게 나타내었다;
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 팁의 운동을 나타내는 개략적인 측면도로, 검출시 전이영역이 다시 스캐닝되는 것을 포함하고 있다;
도 6은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 것처럼 이미지되는 샘플의 전이영역을 스캐닝하기 위한 알고리즘을 예시하는 흐름이다;
도 7은 표준 CD 모드 현미경검사 결과로 얻어진 "노칭"의 개략적인 측면도이다;
도 8은 표준 CD 모드로 작동하는 AFM에 의해 취득된 데이타상에 중첩된 바람직한 실시예의 알고리즘을 사용하여 얻어진 데이타의 개략적인 예시도이다;
도 9는 공지의 CD 모드를 사용하여 샘플의 전이영역을 추적 및 역추적하여 취득된 데이타의 플롯(plot)이다; 그리고
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예를 사용하여 샘플의 전이영역을 추적 및 역추적하여 취득된 데이타의 플롯(plot)이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
40 : 팁 48, 150 : 샘플
50, 156 : 전이영역 52, 154 : 플랫부
54 : 측벽
100 : 알고리즘

Claims (34)

  1. 프로브를 가진 주사탐침현미경(SPM)을 사용한 샘플 스캐닝 방법으로서,
    적어도 하나의 스캔 변수를 특징으로 하고 표면과 대응하는 데이타를 얻기 위해 샘플의 상기 표면을 스캐닝하는 단계와,
    Z 방향에서만 상기 프로브의 힘을 검출함으로써 상기 스캐닝 단계 동안에 스캔 라인을 따른 상기 표면의 전이를 자동으로 확인하는 단계와,
    상기 확인된 전이에 기초하여서 상기 스캔 라인을 따른 스캐닝 단계를 정지하는 단계와,
    상기 샘플 표면을 이미징하기 위해서 상기 스캔 라인을 따른 스캐닝 단계를 계속 진행하기 이전에, 상기 확인된 전이와 연관된 상기 스캔 라인을 따른 상기 샘플의 전체 영역을 재-스캐닝하는 단계와,
    상기 재-스캐닝하는 단계로부터 얻어진 데이타로 상기 스캐닝하는 단계로부터 얻어진 상기 데이타의 적어도 일부를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 보정하는 단계는 노칭을 제거하기 위하여 상기 데이타를 교체하는 단계 및 상기 데이타를 보강하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 일부는 상기 확인된 전이의 위치와 대응하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전이는 상기 샘플의 플랫에서 측벽으로의(flat-to-sidewall) 영역과 대응하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 확인하는 단계는 상기 데이타를 사용하여 상기 샘플 표면의 경사를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 경사는 상기 스캐닝하는 단계 동안 연산되는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 재-스캐닝하는 단계는 상기 적어도 하나의 스캔 변수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 전이는 측벽에 의해 한정되고, 상기 재-스캐닝하는 단계는 상기 프로브를 상기 측벽으로부터 선택된 양만큼 후퇴시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 선택된 양은 10㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스캔 변수는 상기 스캐닝하는 단계의 레이트 및 상기 스캐닝하는 단계의 방향 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 상기 방법은 적어도 100㎚/sec의 SPM 스캔 레이트로 반도체를 스캔하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  18. 주사 탐침 현미경(SPM)으로서,
    상기 SPM의 프로브와 샘플 사이에 상대 운동을 제공하는 스캐너━상기 프로브는 스캔 라인을 따른 전이에서 상기 샘플과 상호 작용함━를 포함하며,
    상기 주사 탐침 현미경은 Z 방향에서만 상기 프로브의 힘을 검출함으로써 상기 전이를 확인하며, 상기 전이가 확인되면, 상기 샘플 표면을 이미징하기 위해서 상기 스캔 라인을 따른 스캐닝 단계를 계속 진행하기 이전에, 상기 확인된 전이와 연관된 상기 스캔 라인을 따른 상기 샘플의 전체 영역을 재-스캐닝하며,
    상기 현미경은 제어기와 연산 장치를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 프로브와 상기 샘플 사이의 상호작용을 나타내는 제어신호들을 생성하며,
    상기 연산 장치는 상기 제어신호들을 기초하여서 생성된 샘플 표면 데이터의 경사를 결정함으로써 상기 전이를 확인하는,
    주사 탐침 현미경.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 프로브를 갖는 주사탐침현미경을 사용한 샘플 스캐닝 방법으로서,
    적어도 하나의 전이를 포함하는 표면에 대응하는 데이타를 얻기 위해 샘플의 상기 표면을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 전이로부터의 오차 거리 안에서 상기 샘플의 상기 표면을 나타내는 측정치를 얻는 단계를 포함하고,
    상기 오차 거리는 상기 프로브의 팁의 형상에 의해서만 제한되는 것을 특징으로 하는,
    샘플 스캐닝 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 오차 거리는 30㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 전이는 플랫에서 측벽으로의 전이인 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  26. 삭제
  27. 제23항에 있어서,
    상기 측정치는 하단 CD 측정치, 중간 CD 측정치, 및 상단 CD 측정치를 포함하는 다수의 측정치들을 포함하고,
    상기 다수의 측정치들은 상기 다수의 측정치들 사이에서 변하지 않는 반복성을 갖는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 측정치는 1㎚, 1σ 미만의 반복성을 갖는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  29. 프로브를 가진 주사탐침현미경(SPM)을 사용한 샘플 스캐닝 방법으로서,
    적어도 하나의 스캔 변수를 특징으로 하고 표면과 대응하는 데이타를 얻기 위해 샘플의 상기 표면을 스캐닝하는 단계와,
    Z 방향에서만 상기 프로브의 힘을 검출함으로써 상기 스캐닝 단계 동안에 스캔 라인을 따른 상기 표면의 전이를 자동으로 확인하는 단계와,
    상기 확인된 전이에 기초하여서 상기 스캔 라인을 따른 스캐닝 단계를 정지하는 단계와,
    상기 샘플 표면을 이미징하기 위해서 상기 스캔 라인을 따른 스캐닝 단계를 계속 진행하기 이전에, 상기 확인된 전이와 연관된 상기 스캔 라인을 따른 상기 샘플의 영역을 재-스캐닝하는 단계를 포함하며,
    상기 전이는 상기 샘플의 플랫에서 측벽으로의(flat-to-sidewall) 영역과 대응하는 것을 특징으로 하는 샘플 스캐닝 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 플랫에서 측벽으로의 영역은 반도체 구조물에 의해서 규정되는,
    샘플 스캐닝 방법.
  31. 프로브를 가진 주사탐침현미경(SPM)을 사용한 샘플 스캐닝 방법으로서,
    적어도 하나의 스캔 변수를 특징으로 하고 표면과 대응하는 데이타를 얻기 위해 샘플의 상기 표면을 스캐닝하는 단계와,
    Z 방향에서만 상기 프로브의 힘을 검출함으로써 상기 스캐닝 단계 동안에 스캔 라인을 따른 상기 표면의 전이를 자동으로 확인하는 단계와,
    상기 확인된 전이에 기초하여서 상기 스캔 라인을 따른 스캐닝 단계를 정지하는 단계와,
    상기 샘플 표면을 이미징하기 위해서 상기 스캔 라인을 따른 스캐닝 단계를 계속 진행하기 이전에, 상기 확인된 전이와 연관된 상기 스캔 라인을 따른 상기 샘플의 영역을 재-스캐닝하는 단계를 포함하며,
    상기 재-스캐닝하는 단계는 상기 적어도 하나의 스캔 변수를 변경하는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 스캔 변수는 스캔 레이트를 포함하며,
    상기 변경 단계는 상기 스캔 레이트를 저감시키는 단계를 포함하는,
    샘플 스캐닝 방법.
  32. 제 18 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 경사의 변화를 연산함으로써 상기 전이를 확인하는,
    주사 탐침 현미경.
  33. 제 18 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 전이를 재스캐닝하여서 생성된 재-스캐닝 데이터를 사용하여서 상기 샘플 표면 데이터를 보정하는,
    주사 탐침 현미경.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 샘플 표면 데이터를 보강하거나 대체하는,
    주사 탐침 현미경.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190135844A (ko) 2018-05-29 2019-12-09 한국과학기술원 가변온도 주사탐침 현미경

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008157720A (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Sii Nanotechnology Inc 走査型プローブ顕微鏡および走査方法
KR100869046B1 (ko) * 2007-02-09 2008-11-18 한국기계연구원 Ａｆｍ 프로브
US7917244B2 (en) * 2007-03-14 2011-03-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and system for reducing critical dimension side-to-side tilting error
US7891015B2 (en) 2007-07-31 2011-02-15 Bruker Nano, Inc. High-bandwidth actuator drive for scanning probe microscopy
KR101536788B1 (ko) * 2007-09-12 2015-07-14 브루커 나노, 인코퍼레이션. 자동 스캐닝 탐침 이미지화 방법 및 장치
JP6160266B2 (ja) * 2013-06-03 2017-07-12 富士通株式会社 走査型プローブ顕微鏡の制御プログラム、制御方法及び制御装置
WO2014210083A2 (en) 2013-06-24 2014-12-31 Dcg Systems, Inc. Probe-based data collection system with adaptive mode of probing controlled by local sample properties
US9057740B1 (en) * 2013-12-16 2015-06-16 Dcg Systems, Inc. Probe-based data collection system with adaptive mode of probing
US20150377958A1 (en) 2014-06-25 2015-12-31 Dcg Systems, Inc. Apparatus and method for nanoprobing of electronic devices
TWI582429B (zh) * 2015-01-09 2017-05-11 國立臺灣大學 原子力顯微鏡掃描方法
WO2018031174A2 (en) * 2016-07-12 2018-02-15 University Of Florida Research Foundation, Inc. Method for error correction in scanning probe microscopy
DE102016221319A1 (de) * 2016-10-28 2018-05-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Rastersondenmikroskop und Verfahren zum Erhöhen einer Abtastgeschwindigkeit eines Rastersondenmikroskops im Step-in Abtastmodus
KR101885455B1 (ko) * 2017-01-09 2018-08-06 세종대학교산학협력단 Afm을 이용한 3차원 스캔 방법
CN107656097B (zh) * 2017-10-31 2023-09-22 中国石油大学(华东) 一种便于afm测试涂层生长动力学模型的样品制备方法
US10679353B2 (en) 2017-11-07 2020-06-09 Seagate Technology Llc Automated detection of artifacts in scan image
KR102461639B1 (ko) 2017-12-06 2022-10-31 삼성전자주식회사 주사 탐침 검사기
KR102537699B1 (ko) * 2017-12-26 2023-05-26 삼성전자주식회사 반도체 장치의 검사 방법
CN110068707B (zh) * 2018-01-24 2021-08-10 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于二维反馈控制的afm三维测量方法
US10281268B1 (en) 2018-04-20 2019-05-07 Seagate Technology Llc Automated and accurate high-throughput slider-level flatness inspection
KR20240089305A (ko) * 2021-10-07 2024-06-20 인피니트시마 리미티드 프로브를 사용하여 샘플을 스캔하기 위한 방법 및 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020006032A (ko) * 1999-03-29 2002-01-18 나노디바이스, 인코포레이티드. 원자력 현미경용 액티브 프로브 및 그 이용방법
KR20020033185A (ko) * 1999-09-20 2002-05-04 추후제출 고대역폭 되튐없는 마이크로 액츄에이터
JP2006234507A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 走査型プローブ顕微鏡とその測定方法

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0363983B1 (en) * 1988-10-14 1994-09-14 Canon Kabushiki Kaisha Image reading apparatus
US4935634A (en) 1989-03-13 1990-06-19 The Regents Of The University Of California Atomic force microscope with optional replaceable fluid cell
US5266801A (en) 1989-06-05 1993-11-30 Digital Instruments, Inc. Jumping probe microscope
US5224376A (en) * 1989-12-08 1993-07-06 Digital Instruments, Inc. Atomic force microscope
US5331275A (en) * 1991-12-09 1994-07-19 Fujitsu Limited Probing device and system for testing an integrated circuit
JP2501282B2 (ja) * 1992-02-04 1996-05-29 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 原子間力走査顕微鏡を使用した表面プロフィル検査方法及びその装置
US5448399A (en) * 1992-03-13 1995-09-05 Park Scientific Instruments Optical system for scanning microscope
US5376790A (en) 1992-03-13 1994-12-27 Park Scientific Instruments Scanning probe microscope
US5412980A (en) 1992-08-07 1995-05-09 Digital Instruments, Inc. Tapping atomic force microscope
US5347854A (en) * 1992-09-22 1994-09-20 International Business Machines Corporation Two dimensional profiling with a contact force atomic force microscope
US5400647A (en) * 1992-11-12 1995-03-28 Digital Instruments, Inc. Methods of operating atomic force microscopes to measure friction
JP3118108B2 (ja) * 1992-12-22 2000-12-18 日立建機株式会社 走査型探針顕微鏡およびその測定方法
JPH06241716A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Hitachi Constr Mach Co Ltd 走査型トンネル顕微鏡のサーボ制御装置
US5948972A (en) * 1994-12-22 1999-09-07 Kla-Tencor Corporation Dual stage instrument for scanning a specimen
US5866806A (en) * 1996-10-11 1999-02-02 Kla-Tencor Corporation System for locating a feature of a surface
US5773824A (en) * 1997-04-23 1998-06-30 International Business Machines Corporation Method for improving measurement accuracy using active lateral scanning control of a probe
US5918274A (en) * 1997-06-02 1999-06-29 International Business Machines Corporation Detecting fields with a single-pass, dual-amplitude-mode scanning force microscope
US6138503A (en) * 1997-10-16 2000-10-31 Raymax Technology, Inc. Scanning probe microscope system including removable probe sensor assembly
US6000281A (en) * 1998-05-04 1999-12-14 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for measuring critical dimensions on a semiconductor surface
US6169281B1 (en) 1998-07-29 2001-01-02 International Business Machines Corporation Apparatus and method for determining side wall profiles using a scanning probe microscope having a probe dithered in lateral directions
US6489611B1 (en) * 1998-10-07 2002-12-03 Massachusetts Institute Of Technology Atomic force microscope for profiling high aspect ratio samples
JP3934854B2 (ja) * 2000-05-29 2007-06-20 株式会社日立製作所 走査電子顕微鏡
US6545273B1 (en) * 2000-10-24 2003-04-08 Advanced Micro Devices, Inc. Use of multiple tips on AFM to deconvolve tip effects
US7498564B2 (en) * 2001-02-06 2009-03-03 University Of Bristol Of Senate House Resonant scanning near-field optical microscope
US6862921B2 (en) * 2001-03-09 2005-03-08 Veeco Instruments Inc. Method and apparatus for manipulating a sample
US6816806B2 (en) * 2001-05-31 2004-11-09 Veeco Instruments Inc. Method of characterizing a semiconductor surface
JP2003014605A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Olympus Optical Co Ltd 走査型プローブ顕微鏡
JP3834495B2 (ja) * 2001-09-27 2006-10-18 株式会社東芝 微細パターン検査装置、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理装置、微細パターン検査方法、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US6980937B2 (en) * 2001-12-07 2005-12-27 International Business Machines Corporation Method and system for quantifying the step profile characteristics semiconductor features using surface analysis data
US6810354B1 (en) * 2002-05-06 2004-10-26 Veeco Instruments Inc. Image reconstruction method
US7143005B2 (en) * 2002-05-06 2006-11-28 Veeco Instruments Inc. Image reconstruction method
US6715346B2 (en) * 2002-08-13 2004-04-06 Infineon Technologies Ag Atomic force microscopy scanning methods
US6823713B2 (en) 2003-04-11 2004-11-30 Infineon Technologies Ag Scanning tip orientation adjustment method for atomic force microscopy
JP2005069972A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd 走査型プローブ顕微鏡の探針移動制御方法
EP1555676A3 (en) * 2004-01-14 2006-09-13 FEI Company Method of operating a probe microscope
JP4782990B2 (ja) * 2004-05-31 2011-09-28 株式会社ミツトヨ 表面倣い測定装置、表面倣い測定方法、表面倣い測定プログラムおよび記録媒体
JP4563117B2 (ja) * 2004-09-03 2010-10-13 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 顕微鏡システム及び顕微鏡システムの走査法ならびに顕微鏡システムの画像合成法
JP4502122B2 (ja) * 2004-11-26 2010-07-14 セイコーインスツル株式会社 走査型プローブ顕微鏡及び走査方法
US7423269B1 (en) * 2005-02-26 2008-09-09 Kla-Tencor Technologies Corporation Automated feature analysis with off-axis tilting
US7415868B2 (en) * 2005-03-21 2008-08-26 Multiprobe, Inc. Deconvolving tip artifacts using multiple scanning probes
US7429732B2 (en) * 2005-09-30 2008-09-30 Veeco Instruments Inc. Scanning probe microscopy method and apparatus utilizing sample pitch
JP4728144B2 (ja) * 2006-02-28 2011-07-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ 回路パターンの検査装置
KR101536788B1 (ko) * 2007-09-12 2015-07-14 브루커 나노, 인코퍼레이션. 자동 스캐닝 탐침 이미지화 방법 및 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020006032A (ko) * 1999-03-29 2002-01-18 나노디바이스, 인코포레이티드. 원자력 현미경용 액티브 프로브 및 그 이용방법
KR20020033185A (ko) * 1999-09-20 2002-05-04 추후제출 고대역폭 되튐없는 마이크로 액츄에이터
JP2006234507A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 走査型プローブ顕微鏡とその測定方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190135844A (ko) 2018-05-29 2019-12-09 한국과학기술원 가변온도 주사탐침 현미경

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