KR101810947B1 - 정전 척 및 그를 포함하는 전자 현미경 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전 척 및 그를 포함하는 전자 현미경을 개시한다. 정전 척은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 세라믹 플레이트와, 상기 세라믹 플레이트로부터 돌출되어 상기 세라믹 플레이트 상으로 제공되는 기판을 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적보다 작은 지지 면적으로 수납하는 기판 접촉 부들을 포함한다. 기판 접촉 부들은 다이아몬드 라이크 카본 패턴들을 포함할 수 있다.

Description

정전 척 및 그를 포함하는 전자 현미경{electrostatic chuck, secondary electron microscope}
본 발명은 기판 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 고정하는 정전 척 및 그를 포함하는 전자 현미경에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 복수의 단위 공정들을 통해 형성될 수 있다. 기판 검사 공정은 단위 공정들의 완료 때마다 수행될 수 있다. 주로, 기판 검사 공정은 전자 현미경에 의해 수행될 수 있다. 전자 현미경은 기판의 표면을 검사할 수 있다. 전자 현미경은 광학 현미경의 배율보다 높은 배율로 기판의 표면을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 과제는 기판을 접지할 수 있는 정전 척을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는 기판 파손 불량을 방지할 수 있는 전자 현미경을 제공하는 데 있다.
본 발명은 정전 척을 개시한다. 정전 척은, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 세라믹 플레이트; 및 상기 세라믹 플레이트로부터 돌출되어 상기 세라믹 플레이트 상으로 제공되는 기판을 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적보다 작은 지지 면적으로 수납하는 기판 접촉 부들을 포함한다. 여기서, 상기 기판 접촉 부들은 다이아몬드 라이크 카본 패턴들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 전자 현미경은 챔버; 상기 챔버 내의 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되고, 기판을 수납하는 정전 척; 상기 정전 척 상의 상기 기판에 전자 빔을 제공하는 전자 건; 및 상기 전자 빔에 의해 상기 기판으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 이차전자 검출기를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 정전 척은: 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 세라믹 플레이트; 상기 세라믹 플레이트로부터 돌출되어 상기 세라믹 플레이트 상으로 제공되는 기판을 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적보다 작은 지지 면적으로 수납하는 기판 접촉 부들을 포함할 수 있다. 상기 기판 접촉 부들은 다이아몬드 라이크 카본 패턴들을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 현미경은 접지 패턴들을 갖는 정전 척을 포함할 수 있다. 접지 패턴은 전자 빔에 의해 대전(charged)되는 기판을 접지할 수 있다. 접지된 기판은 디척 킹 동안에 정전기력 없이 정전 척으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 기판 파손 불량은 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 현미경을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 정전 척의 일 예를 보여주는 단면도와 사시도이다.
도 4는 척킹 힘에 따른 상부 면적과 접촉 면적의 비율과, 접촉 면적과 접지 면적의 비율을 보여주는 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 기술적 용어들은 일반적인 반도체 제조 장치의 용어들로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 현미경(100)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전자 현미경(100)은 챔버(10), 전자 빔 건(20), 이차 전자 검출기(30), 정전 척(40), 및 스테이지(60)을 포함할 수 있다. 기판(W)은 챔버(10) 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)은 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판(W)은 유전체를 포함할 수 있다. 전자 빔 건(20)은 기판(W)에 전자 빔(22)을 제공할 수 있다. 전자 빔(22)은 기판(W)의 상부 면으로부터 이차 전자(24)을 방출시킬 수 있다. 이차 전자 검출기(30)는 이차 전자(24)를 검출할 수 있다. 제어 부(미도시)는 이차 전자(24)의 검출 신호로부터 이미지 신호를 생성할 수 있다. 정전 척(40)은 기판(W)을 정전기력으로 고정할 수 있다. 스테이지(60)는 정전 척(40)과 기판(W)을 제 1 방향으로 이동시킬 수 있다. 제 1 방향은 도 1의 수평 방향일 수 있다. 스테이지(60)는 리프트 핀들(62)을 가질 수 있다. 리프트 핀들(62)은 정전 척(40)을 관통하여 기판(W)을 제 2 방향으로 이동시킬 수 있다. 제 2 방향은 도 1의 수직 방향일 수 있다. 기판(W)은 리프트 핀들(62)에 의해 정전 척(40) 상에 로딩/언로딩될 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 정전 척(40)의 일 예를 보여준다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 정전 척(40)은 베이스 플레이트(42), 세라믹 플레이트(44), 척 전극들(46), 및 기판 접촉 부들(50)를 포함할 수 있다.
베이스 플레이트(42)는 세라믹 플레이트(44)와 결합될 수 있다. 일 예에 따르면, 베이스 플레이트(42)는 금속 디스크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 플레이트(42)는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 베이스 플레이트(42) 내에 냉매 튜브, 전원 배선들이 배치될 수 있다.
세라믹 플레이트(44)는 베이스 플레이트(42) 상에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 세라믹 플레이트(44)는 디스크 모양을 가질 수 있다. 세라믹 플레이트(44)는 베이스 플레이트(42)와 기판(W)을 절연할 수 있다.
척 전극들(46)은 세라믹 플레이트(44) 내에 배치될 수 있다. 척 전극들(46)은 세라믹 플레이트(44) 내에 이격하여 배치될 수 있다. 척 전극들(46)의 각각은 서로 다른 위상의 전압을 제공 받을 수 있다. 예를 들어, 척 전극들(46)은 바이폴라 전극들을 포함할 수 있다. 척 전극들(46)은 외부로부터 직류 전압(DC)을 제공받아 기판(W)을 정전기력으로 세라믹 플레이트(44) 상에 고정할 수 있다. 직류 전압은 약 ±2500V일 수 있다.
기판 접촉 부들(50)은 세라믹 플레이트(44) 상에 배치될 수 있다. 기판 접촉 부들(50)은 기판(W)을 수납할 수 있다. 기판 접촉 부들(50)은 세라믹 플레이트(44)와 기판(W) 사이에 제공될 수 있다. 기판 접촉 부들(50)은 기판(W)을 세라믹 플레이트(44)의 상부 면(41)으로부터 이격시킬 수 있다. 기판 접촉 부들(50)의 각각은 약 10μm 정도의 높이를 가질 수 있다. 기판 접촉 부들(50)의 접촉 면(51)의 접촉 면적은 세라믹 플레이트(44)의 상부 면(41)의 상부 면적보다 작을 수 있다.
기판 접촉 부들(50)은 접촉 면(51)을 통해 기판(W)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 기판 접촉 부들(50)의 각각은 다이아몬드 라이크 카본(Diamond-Like Carbon: DLC) 패턴들을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 접촉 부들(50)은 기판(W)과 절연될 수 있다. 일 예에 따르면, 기판 접촉 부들(50)은 기판 지지 패턴들(52)과 기판 접지 패턴들(54)을 포함할 수 있다.
기판 지지 패턴들(52)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 일 예에 따르면, 기판 지지 패턴들(52)은 기판 접지 패턴들(54)의 접지 면(53)의 접지 면적보다 넓은 지지 면(55)의 지지 면적을 가질 수 있다. 기판 지지 패턴들(52)은 세라믹 플레이트(44)의 상에 규칙적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지 패턴들(52)은 동심원 모양으로 배열될 수 있다. 기판 지지 패턴들(52)은 원기둥 모양을 가질 수 있다.
기판 접지 패턴들(54)은 정전 척(40)의 척킹 동안에 기판(W)을 접지할 수 있다. 기판(W)이 전자 빔(22)에 의해 대전되기 때문에 기판(W)은 기판 접지 패턴들(54)을 통해 외부로 접지될 수 있다. 일 예에 따르면, 기판 접지 패턴들(54)은 접지 라인들(56)과 접지 점(58)을 포함할 수 있다. 접지 라인들(56)은 접지 점(58)보다 넓은 접지 면적으로 기판(W)을 접지할 수 있다. 예를 들어, 접지 라인들(56)은 원 라인들(57)과 십자 라인들(59)을 포함할 수 있다. 원 라인들(57)은 동심원들을 포함할 수 있다. 십자 라인들(59)은 원 라인들(57)과 교차할 수 있다. 접지 점(58)은 십자 라인들(59)과 원 라인들(57)이 교차되는 부분에 배치될 수 있다.
한편, 정전 척(40)의 척킹 힘은 기판 접촉 부들(50)의 접촉 면적과, 기판 접지 패턴들(54)의 접지 면적에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 기판 접촉 부들(50)의 접촉 면(51)의 접촉 면적이 증가하면, 정전 척(40)의 척킹 힘은 증가할 수 있다. 또한, 기판 접지 패턴들(54)의 접지 면(53)이 증가하면, 정전 척(40)의 척킹 힘은 감소할 수 있다.
도 4는 척킹 힘에 따른 상부 면적과 접촉 면적의 비율(70)과, 접촉 면적과 접지 면적의 비율(80)을 보여준다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 척킹 힘은 세라믹 플레이트(44)의 상부 면(41)의 상부 면적 대비 기판 접촉 부들(50)의 접촉 면(51)의 접촉 면적의 비율(70)과 비례하고, 상기 기판 접촉 부들(50)의 접촉 면(51)의 접촉 면적 대비 기판 접지 패턴들(54)의 접지 면(53)의 접지 면적의 비율(80)과, 반비례할 수 있다.
접촉 면적의 비율(70)이 증가하면, 정전 척(40)의 척킹 힘은 증가할 수 있다. 예를 들어, 접촉 면적의 비율(70)이 0에서 17%까지 증가할 때 척킹 힘은 약 13N 내지 32N으로 증가할 수 있다. 접촉 면적의 비율(70)이 17%이상으로 증가하더라도 척킹 힘은 약 32N으로 일정할 수 있다.
반대로, 접지 면적의 비율(80)이 증가하면, 정전 척(40)의 척킹 힘은 감소할 수 있다. 기판(W)은 스테이지(60)의 이동 시에 정전 척(40)으로부터 분리될 수 있다. 접지 면적의 비율(80)이 감소하면, 척킹 힘은 증가할 수 있다. 기판(W)은 디척킹 시 접지 불량으로 파손될 수 있다.
일 예에 따르면, 척킹 힘에 따른 접촉 면적의 비율(70)과 접지 면적의 비율(80)은 교차할 수 있다. 예를 들어, 접촉 면적의 비율(70)과 접지 면적의 비율(80)의 각각은 약 10%에서 서로 교차할 수 있다. 척킹 힘은 약 24.5N일 수 있다. 척킹 힘이 약 24.5N이하로 줄어들 경우, 기판(W)은 스테이지(60)의 이동 시 정전 척(40)으로부터 이탈될 수 있다.
기판 접촉 부들(50)은 기판(W)을 약 10% 이상의 접촉 면적의 비율(70)로 지지할 수 있다. 기판 접촉 부들(50)이 기판((W)을 약 10% 이하의 접촉 면적의 비율(70)로 지지할 경우, 기판(W)은 정전 척(40)으로부터 이탈될 수 있다.
접지 패턴들(54)은 기판(W)을 약 10%의 접지 면적의 비율(80)으로 접지할 수 있다. 접지 패턴들(54)이 10% 이하의 접지 면적의 비율(80)으로 접지할 경우, 기판(W)은 디척킹 시 접지 불량으로 파손될 수 있다. 접지 패턴들(54)이 10% 이상의 접지 면적의 비율(80)로 접지할 경우, 기판(W)은 정전 척(40)으로부터 이탈될 수 있다. 이와 달리, 접지 면적의 비율(80)은 약 5% 내지 15% 정도일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 접지된 기판(W)은 정전 척(40)의 디척 킹 동안에 정전력 없이 정전 척(40)으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 기판(W) 파손 불량은 방지될 수 있다. 리프트 핀들(62)은 기판(W)을 정전 척(40)으로부터 상승시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 세라믹 플레이트; 및
    상기 세라믹 플레이트로부터 돌출되어 상기 세라믹 플레이트 상으로 제공되는 기판을 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적보다 작은 지지 면적으로 수납하고, 다이아몬드 라이크 카본 패턴들을 구비한 기판 접촉 부들을 포함하되,
    상기 기판 접촉 부들은:
    상기 기판을 접촉 면적으로 지지하는 기판 지지 패턴들; 및
    상기 기판 지지 패턴들 사이에 배치되고, 상기 접촉 면적보다 작은 접지 면적으로 상기 기판을 접지하는 접지 패턴들을 포함하되,
    상기 접지 패턴들은 10%의 상기 접촉 면적 대비 상기 접지 면적의 비율로 상기 기판을 접지하는 정전 척.
  4. 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 세라믹 플레이트; 및
    상기 세라믹 플레이트로부터 돌출되어 상기 세라믹 플레이트 상으로 제공되는 기판을 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적보다 작은 지지 면적으로 수납하고, 다이아몬드 라이크 카본 패턴들을 구비한 기판 접촉 부들을 포함하되,
    상기 기판 접촉 부들은:
    상기 기판을 접촉 면적으로 지지하는 기판 지지 패턴들; 및
    상기 기판 지지 패턴들 사이에 배치되고, 상기 접촉 면적보다 작은 접지 면적으로 상기 기판을 접지하는 접지 패턴들을 포함하되,
    상기 기판 접촉 부들은 10% 이상의 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적 대비 상기 접촉 면적의 비율로 상기 기판을 지지하는 정전 척.
  5. 챔버;
    상기 챔버 내의 스테이지;
    상기 스테이지 상에 배치되고, 기판을 수납하는 정전 척;
    상기 정전 척 상의 상기 기판에 전자 빔을 제공하는 전자 건; 및
    상기 전자 빔에 의해 상기 기판으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 이차전자 검출기를 포함하되,
    상기 정전 척은:
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 세라믹 플레이트; 및
    상기 세라믹 플레이트로부터 돌출되어 상기 세라믹 플레이트 상으로 제공되는 기판을 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적보다 작은 지지 면적으로 수납하고, 다이아몬드 라이크 카본 패턴들을 구비한 기판 접촉 부들을 포함하되,
    상기 기판 접촉 부들은:
    상기 기판을 접촉 면적으로 지지하는 기판 지지 패턴들; 및
    상기 기판 지지 패턴들 사이에 배치되고, 상기 접촉 면적보다 작은 접지 면적으로 상기 기판을 접지하는 접지 패턴들을 포함하되,
    상기 접지 패턴들은 10%의 상기 접촉 면적 대비 상기 접지 면적의 비율로 상기 기판을 접지하는 전자 현미경.
  6. 챔버;
    상기 챔버 내의 스테이지;
    상기 스테이지 상에 배치되고, 기판을 수납하는 정전 척;
    상기 정전 척 상의 상기 기판에 전자 빔을 제공하는 전자 건; 및
    상기 전자 빔에 의해 상기 기판으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 이차전자 검출기를 포함하되,
    상기 정전 척은:
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 세라믹 플레이트; 및
    상기 세라믹 플레이트로부터 돌출되어 상기 세라믹 플레이트 상으로 제공되는 기판을 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적보다 작은 지지 면적으로 수납하고, 다이아몬드 라이크 카본 패턴들을 구비한 기판 접촉 부들을 포함하되,
    상기 기판 접촉 부들은:
    상기 기판을 접촉 면적으로 지지하는 기판 지지 패턴들; 및
    상기 기판 지지 패턴들 사이에 배치되고, 상기 접촉 면적보다 작은 접지 면적으로 상기 기판을 접지하는 접지 패턴들을 포함하되,
    상기 기판 접촉 부들은 10% 이상의 상기 세라믹 플레이트의 상부 면적 대비 상기 접촉 면적의 비율로 상기 기판을 지지하는 전자 현미경.
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