KR102329264B1 - 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치, 및 그 동작 방법 - Google Patents

디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치, 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따르면, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 디스플레이 제조를 위한 기판의 제1 부분의, 제1 해상도를 갖는 제1 이미지를 획득하기 위해, 하전 입자 빔을 이용하여 제1 사이즈를 갖는 제1 시야를 스캐닝하는 단계; 제1 이미지 내의 패턴을 결정하는 단계 ― 패턴은 제1 포지션을 가짐 ―; 기판의 제2 부분의 제2 이미지를 획득하기 위해, 하전 입자 빔을 이용하여 제2 시야를 스캐닝하는 단계 ― 제2 시야는, 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈를 갖고 그리고 제1 포지션에 대하여 제공된 제2 포지션을 갖고, 제2 이미지는 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 가짐 ―; 및 제2 이미지로부터, 기판 상에 제공되는 구조의 임계 치수를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치, 및 그 동작 방법
[0001] 본 개시내용은 기판을 검사하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본원에 설명되는 실시예들은, 디스플레이 제조를 위한 기판들, 이를테면, 대면적 기판들에 대한 자동화된 임계 치수(CD; critical dimension) 측정들을 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 실시예들은, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법, 및 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치, 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
[0002] 여러 애플리케이션들에서, 기판의 품질을 모니터링하기 위해 기판을 검사할 필요가 있다. 예컨대, 코팅 재료의 층들이 위에 증착된 유리 기판들이 디스플레이 시장을 위해 제조된다. 예컨대, 기판들의 프로세싱 동안(예컨대, 기판들의 코팅 동안) 결함들이 발생할 수 있기 때문에, 결함들을 리뷰(review)하기 위한 그리고 디스플레이들의 품질을 모니터링하기 위한 기판의 검사가 필요하다. 부가적으로, 임의의 패터닝 프로세스 단계에 의해 생성되는 구조들의 사이즈, 형상 및 상대적인 위치가 SEM 리뷰(예컨대, 임계 치수(CD)들의 측정)에 의해 모니터링 및 제어될 필요가 있다.
[0003] 디스플레이들은 종종, 기판 사이즈들이 계속 성장되고 있는 대면적 기판들 상에 제조된다. 추가로, TFT-디스플레이들과 같은 디스플레이들은 계속해서 개선되고 있다. 기판의 검사는 광학 시스템에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 예컨대, TFT-어레이의 구조들의 임계 치수(CD) 측정들은, 광학 검사로는 제공될 수 없는 해상도(resolution)를 요구한다. CD 측정은, 예컨대, 구조의 사이즈 또는 구조들 사이의 거리들을 대략 10 나노미터의 범위로 제공할 수 있다. 결과적인 치수는 원하는 치수와 비교될 수 있으며, 여기서, 치수는, 제조 프로세스의 특성들을 평가함에 있어 중요하게 고려될 수 있다.
[0004] CD 측정들은, 예컨대, 수동 프로세스에 의해 웨이퍼들이 검사되는 반도체 산업에서 제공될 수 있다. 예컨대, 광 현미경이 활용되어 웨이퍼 상의 관심 영역을 식별할 수 있다. 추가로, 관심 영역은 배율을 수동으로 증가시킴으로써 추가로 정의될 수 있으며, 주사 전자 현미경(scanning electron microscope)으로 수행될 수 있는 최종 CD 측정이 제공될 수 있다. 다른 예에 따르면, 웨이퍼의 고 해상도 이미지가 스캐닝(scan)될 수 있고, 웨이퍼의 고 해상도 이미지로부터 임계 치수가 추출될 수 있다.
[0005] 디스플레이 제조를 위한 기판들은 전형적으로, 예컨대, 1 m2 또는 그 초과의 면적을 갖는 유리 기판들이다. 그러한 큰 기판들에 대한 고 해상도 이미지는 그 자체로 매우 어려운 과제이며, 웨이퍼 산업에서의 대부분의 조사 결과물들은 적용가능하지 않다. 추가로, 위에서 예시적으로 설명된 CD 측정을 위한 옵션들은, 대면적 기판들에 대해서는, 예컨대, 결과적인 스루풋이 바람직하지 않기 때문에 적절하지 않다.
[0006] 따라서, 예컨대, 대면적 기판들 상의 디스플레이들의 품질에 대한 증가하는 요구들을 고려하면, 예컨대, 기판들을 더 작은 샘플들로 깨뜨리지 않으면서 검사 또는 CD 측정 후에 기판들의 제조 프로세스가 계속될 수 있게 하는, 대면적 기판들을 검사하기 위한 개선된 장치 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
[0007] 상기된 바를 고려하여, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치, 및 그 동작 방법이 제공된다. 본 개시내용의 추가적인 양상들, 이점들, 및 특징들은, 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백하다.
[0008] 일 실시예에 따르면, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 디스플레이 제조를 위한 기판의 제1 부분의, 제1 해상도를 갖는 제1 이미지를 획득하기 위해, 하전 입자 빔을 이용하여 제1 사이즈를 갖는 제1 시야(field of view)를 스캐닝하는 단계; 제1 이미지 내의 패턴을 결정하는 단계 ― 패턴은 제1 포지션을 가짐 ―; 기판의 제2 부분의 제2 이미지를 획득하기 위해, 하전 입자 빔을 이용하여 제2 시야를 스캐닝하는 단계 ― 제2 시야는, 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈를 갖고 그리고 제1 포지션에 대하여 제공된 제2 포지션을 갖고, 제2 이미지는 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 가짐 ―; 및 제2 이미지로부터, 기판 상에 제공되는 구조의 임계 치수를 결정하는 단계를 포함한다.
[0009] 추가적인 실시예에 따르면, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법이 제공된다. 방법은, (a) 제1 이미지를 획득하기 위해, 제1 타입의 구조를 갖는 제1 영역에서 기판의 제1 부분을 이미징하는 단계; (b) 제1 부분 내의 패턴을 결정하는 단계; (c) 제1 이미지보다 더 높은 해상도를 갖는 제2 이미지를 획득하기 위해, 제1 영역에서 기판의 제2 부분을 이미징하는 단계; (d) 제1 영역에서의 제1 타입의 구조의 임계 치수를 결정하는 단계; 및 대면적 기판 상의 복수의 영역들에서 (a) 단계 내지 (c) 단계를 반복하는 단계를 포함하며, 복수의 영역들은 대면적 기판 상에 적어도 1.2 m2에 걸쳐 분포된다.
[0010] 추가적인 실시예에 따르면, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치가 제공된다. 장치는, 진공 챔버; 진공 챔버에 배열되는 기판 지지부 ― 기판 지지부는, 제1 방향을 따르는 제1 수용 영역 치수를 갖는 적어도 1.2 m2의 기판 수용 영역을 제공함 ―; 제1 수용 영역 치수의 30 % 내지 70 %의, 제1 방향을 따르는 거리를 갖는, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경; 및 제어기를 포함하며, 제어기는, 프로세서, 및 명령들을 저장하는 메모리를 포함하고, 명령들은, 프로세서에 의해 실행되는 경우, 장치로 하여금 본 개시내용의 실시예들에 따른 방법을 수행하게 한다.
[0011] 추가적인 실시예에 따르면, 본 개시내용의 실시예들에 따른 장치를 동작시키는 방법이 제공된다. 방법은, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경의 대면적 기판에 대한 제1 좌표계를 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경의 대면적 기판에 대한 제2 좌표계와 매칭시키는 단계를 포함한다.
[0012] 당업자에 대한 완전한 그리고 실시를 가능하게 하는 개시내용이, 첨부된 도면들에 대한 참조를 포함하는 본 명세서의 나머지에서 더 상세하게 제시된다.
도 1은 본원에 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시한다.
도 2 및 도 3은 본원에 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 평면도들을 도시한다.
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 다른 장치의 측면도를 도시한다.
도 5는 자동화된 CD 측정을 위한 방법을 예시하기 위한, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판의 개략도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 자동화된 CD 측정의 예시적인 결과들을 도시한다.
도 7은 본원에 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시하며, 여기서, 장치는 진동들을 감소시키기 위한 컴포넌트들을 포함한다.
도 8a는 본원에 설명되는 실시예들에 따른 이미징 하전 입자 빔 현미경, 즉, 기판을 검사하기 위한 예시적인 장치의 측면도를 도시한다.
도 8b 및 도 8c는 본원에 설명되는 실시예들에 따른 이미징 하전 입자 빔 현미경에서 하전 입자 빔을 기울이는 것의 개략도들을 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 예컨대, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판에 대한 자동화된 CD 측정의 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 10a 내지 도 10d는 본원에 설명되는 실시예들에 따른, 진공 챔버에서의 이미징 하전 입자 빔들의 상이한 어레인지먼트(arrangement)들을 예시한다.
[0013] 이제, 다양한 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 예시적인 실시예들의 하나 이상의 예들이 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명으로 제공되고, 제한으로서 의도되지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들은, 또 다른 추가적인 실시예들을 산출하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 본 개시내용은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0014] 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 개별적인 실시예들에 관한 차이들만이 설명된다. 도면들에 도시된 구조들은 반드시 실척대로 도시되진 않으며, 그보다는, 실시예들의 더 우수한 이해를 제공한다.
[0015] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 본원에 설명되는 기판들은 대면적 기판들, 특히, 디스플레이 시장을 위한 대면적 기판들에 관한 것이다. 일부 실시예들에 따르면, 대면적 기판들 또는 개개의 기판 지지부들은 적어도 1 m2, 이를테면, 적어도 1.375 m2의 사이즈를 가질 수 있다. 사이즈는 약 1.375 m2(1100 mm × 1250 mm - Gen 5) 내지 약 9 m2, 더 구체적으로는 약 2 m2 내지 약 9 m2, 또는 심지어 최대 12 m2일 수 있다. 본원에 설명되는 실시예들에 따른 구조들, 장치들, 및 방법들이 제공되는 기판들 또는 기판 수용 영역들은 본원에 설명되는 바와 같은 대면적 기판들일 수 있다. 예를 들면, 대면적 기판 또는 캐리어는, 약 1.375 m2 기판들(1.1 m × 1.25 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.39 m2 기판들(1.95 m × 2.25 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m2 기판들(2.2 m × 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어 약 9 m2 기판들(2.88 m × 3130 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 한층 더 큰 세대(generation)들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다. GEN 5 기판이 디스플레이 제조자마다 사이즈에서 약간의 차이를 가질 수 있다 하더라도, 기판 사이즈 세대들이 고정된 산업 표준들을 제공한다는 것이 고려되어야만 한다. 테스팅을 위한 장치의 실시예들은, 예컨대, 여러 디스플레이 제조자들의 GEN 5 기판들이 지지부에 의해 지지가능할 수 있도록, GEN 5 기판 지지부 또는 GEN 5 기판 수용 영역을 가질 수 있다. 다른 기판 사이즈 세대들에 대해서도 마찬가지이다.
[0016] 대면적 기판들을 위한 EBR(electron beam review)은 비교적 신생 기술이며, 여기서, 전체 기판 또는 전체 기판에 걸쳐 분포된 영역들이, 예컨대, 제조될 디스플레이가 리뷰 프로세스 동안 또는 리뷰 프로세스를 위해 파괴되지 않도록 측정된다. 예컨대, 20 nm 또는 그 미만, 이를테면 10 nm 또는 그 미만의 해상도들은 달성하기가 매우 어려운 과제이며, 웨이퍼 이미징에서의 이전 조사 결과물들은 기판 사이즈들의 현저한 차이를 고려할 때 적절하지 않을 수 있다. 예컨대, 스테이지, 즉, 기판 테이블은, 전자 빔 아래에서 전체 기판의 임의적 영역에 포지셔닝(position)하기에 유익하게 적절할 수 있으며, 포지셔닝은 넓은 영역에 걸쳐 매우 정밀해야 한다. 대면적 기판들의 경우, 예컨대, 웨이퍼 이미징 장치들과 비교하여, 측정될 영역들이 더 크고, 다양한 영역들이 서로 더 멀리 떨어져 있을 수 있다. 따라서, 단순한 업스케일링(upscaling)은, 예컨대, 원하는 스루풋으로 인해 성공적일 수 없다. 더 추가로, 프로세스들 및 장치들은, 원하는 해상도 미만의 큰 치수들 상의 진동들을 감소시키기에 유익하게 적절하다. 더 추가로, 수동 또는 반-자동화된 프로세스들은 또한, 원하는 스루풋뿐만 아니라 대면적 기판의 영역에 걸쳐 분포된 포지션들을 측정하는 반복성을 고려할 때 적절하지 않을 수 있다.
[0017] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 디스플레이 제조를 위한 기판들에 대한 자동화된 CD 측정이 제공될 수 있다. 놀랍게도, 상이한 이미징 방식들의 조합을 이용한 CD 측정들의 경우, 대면적 기판들에 대해 정확도와 스루풋 간의 균형이 가능하다는 것을 알게 되었다. 일부 실시예들에 따르면, 기판 상의 기준 피쳐(feature)를 발견하기 위해 더 낮은 해상도 SEM 이미지가 요구된다. 기준 피쳐는, 측정될 구조에 측정 박스를 위치시키는 역할을 한다. 측정 박스는 측정될 구조를 포함하는 기판 부분에 대응하는데, 즉, 측정 박스는, 하전 입자 빔 이미징 프로세스에 대한 시야일 수 있다. 측정 박스 또는 측정 박스의 내측은 더 높은 해상도로 다시 스캐닝된다. CD 측정은 더 높은 해상도로 제공될 수 있다. 더 낮은 해상도 SEM 이미지는 더 높은 해상도 이미지와 비교하여 더 신속하게 획득될 수 있다. 더 낮은 해상도 SEM 이미지는, 측정될 구조 상에 측정 박스를 포지셔닝하기 위해 기준 피쳐를 발견하는 데 활용될 수 있다. 따라서, 택트 시간(tact time), 그리고 그에 따라, 예컨대 스루풋이 증가될 수 있는 한편, 완전한 자동화가 제공될 수 있고, 그리고 한편으로는, 고 해상도 CD 측정이 제공될 수 있다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 측정 박스들이 상당히 더 높은 해상도로 스캐닝된다.
[0018] 전체 기판 또는 전체 기판에 걸쳐 분포된 영역들을 프로세싱 또는 테스팅하는 것, 즉, 유리를 깨뜨리지 않으면서 프로세싱 또는 테스팅하는 것은, 현재의 디스플레이 제조 기술에서 생산 및 프로세싱되는 기판들의 큰 사이즈들의 관점에서 특히 어려운 과제이다. 기판들, 예컨대 대면적 기판들의 사이즈들이 끊임없이 증가하고 있기 때문에, 더 큰 진공 챔버들이 기판들을 프로세싱 또는 이미징하기 위해 활용된다. 그러나, 더 큰 진공 챔버들은 더 작은 챔버들과 비교하여 원치 않는 진동들에 더 민감하다. 진공 챔버의 진동 또는 진동들은, 예컨대, 기판들이 검사될 수 있는 해상도를 제한한다. 특히, 검사 시스템의 해상도 미만의 사이즈들을 갖는 임계 치수들은 보이지 않는 채로 유지될 것이고, 그에 따라, 측정될 수 없다.
[0019] 도 1은 본원에 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시한다. 장치(100)는 진공 챔버(120)를 포함한다. 장치(100)는 기판(160)이 위에 지지될 수 있는 기판 지지부(110)를 더 포함한다. 장치(100)는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)을 포함한다. 추가로, 장치는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)은 기판 지지부(110) 위에 배열된다.
[0020] 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 기판 지지부(110)는 x-방향(150)을 따라 연장된다. 도 1의 도면 평면에서, x-방향(150)은 좌-우 방향이다. 기판(160)이 기판 지지부(110) 상에 배치된다. 기판 지지부(110)는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)에 대하여 진공 챔버(120)에서 기판(160)을 변위시키기 위해 x-방향(150)을 따라 이동가능하다. 따라서, 기판(160)의 영역이 CD 측정을 위해 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 아래에, 또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 아래에 포지셔닝될 수 있다. 영역은, 기판 상의 코팅된 층에 또는 그 코팅된 층 상에 포함된, CD 측정을 위한 구조를 포함할 수 있다. 기판 지지부(110)는 또한, 아래에서 논의되는 바와 같이, 기판(160)이 y-방향(도시되지 않음)을 따라 이동될 수 있도록 y-방향을 따라 이동가능할 수 있다. 진공 챔버(120) 내에서 기판(160)을 홀딩(hold)하는 기판 지지부(110)를 적절하게 변위시킴으로써, 기판(160)의 전체 범위가 진공 챔버(120) 내부에서 측정될 수 있다.
[0021] 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)은 x-방향(150)을 따라 거리(135)만큼 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)으로부터 떨어져 있다. 도 1에 예시된 실시예에서, 거리(135)는, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)의 중심과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)의 중심 사이의 거리이다. 특히, 거리(135)는, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 의해 정의된 제1 광학 축(131)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)에 의해 정의된 제2 광학 축(141) 사이에서, x-방향(150)을 따르는 거리이다. 제1 광학 축(131) 및 제2 광학 축(141)은 z-방향(151)을 따라 연장된다. 제1 광학 축(131)은, 예컨대, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)의 대물 렌즈에 의해 정의될 수 있다. 유사하게, 제2 광학 축(141)은, 예컨대, 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)의 대물 렌즈에 의해 정의될 수 있다.
[0022] 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 진공 챔버(120)는 x-방향(150)을 따르는 내측 폭(121)을 갖는다. 내측 폭(121)은, 진공 챔버(120)의 좌측 벽(123)으로부터 진공 챔버(120)의 우측 벽(122)까지 x-방향을 따라 진공 챔버(120)를 횡단할 때 획득되는 거리일 수 있다. 개시내용의 양상은, 예컨대 x-방향(150)에 대한 장치(100)의 치수들과 관련된다. 실시예들에 따르면, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 사이의 x-방향(150)을 따르는 거리(135)는 적어도 30 cm, 이를테면 적어도 40 cm일 수 있다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 진공 챔버(120)의 내측 폭(121)은 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 사이의 거리(135)의 250 % 내지 450 %의 범위에 놓여 있을 수 있다. 추가적인 세부사항들, 양상들, 및 특징들이 도 2 및 도 3에 관하여 아래에 설명된다.
[0023] 따라서, 본원에서 설명되는 실시예들은, 서로로부터 떨어져 있는 2개의 이미징 하전 입자 빔 현미경들을 사용하여 진공 챔버에서 기판, 특히, 대면적 기판을 검사하기 위한 장치를 제공할 수 있다. 기판은 진공 챔버에서 전체적으로 프로세싱된다. 특히, 본원에 설명되는 실시예들은 기판을 깨뜨리거나 기판의 표면을 에칭하는 것을 요구하지 않는다. 따라서, 특히, 임계 치수 측정을 위한 고 해상도 이미지가 제공될 수 있다.
[0024] 본원에 설명되는 일부 실시예들에 의해 제공되는 바와 같이, 감소된 치수들을 갖는 진공 챔버를 갖는 것의 이점은, 진공 챔버의 하나 이상의 진동들이 감소될 수 있다는 것이고, 이는 진동의 레벨이 진공 챔버의 사이즈의 함수로써 증가되기 때문이다. 따라서, 기판의 진동 진폭이 또한 유리하게 감소될 수 있다.
[0025] 본원에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 대면적 기판을 검사하기 위한 장치는 제어기(180)를 더 포함할 수 있다. 제어기(180)는, 기판 지지부(110)에, 그리고 특히, 기판 지지부의 변위 유닛에 연결(참조 번호 182 참조)될 수 있다. 추가로, 제어기(180)는, 이미징 하전 입자 빔 현미경, 이를테면, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)의 스캐닝 편향기 어셈블리(scanning deflector assembly)(184)에 연결될 수 있다.
[0026] 제어기(180)는, 중앙 프로세싱 유닛(CPU), 메모리, 및 예컨대 지원 회로들을 포함한다. 대면적 기판을 검사하기 위한 장치의 제어를 가능하게 하기 위해, CPU는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위한, 산업 환경에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리는 CPU에 커플링된다. 메모리 또는 컴퓨터 판독가능 매체는, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의, 임의의 다른 형태의 디지털 저장소와 같은, 하나 이상의 용이하게 이용가능한 메모리 디바이스들일 수 있다. 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 지원 회로들이 CPU에 커플링될 수 있다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로 및 관련 서브시스템들 등을 포함한다. 프로세스 검사 명령들은 일반적으로, 레시피로서 전형적으로 알려져 있는 소프트웨어 루틴으로서 메모리에 저장된다. 소프트웨어 루틴은 또한, CPU에 의해 제어되는 하드웨어로부터 원격으로 로케이팅되는 제2 CPU(도시되지 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다. 소프트웨어 루틴은, CPU에 의해 실행될 때, 범용 컴퓨터를, 이미징 프로세스 동안 기판 지지부 포지셔닝 및 하전 입자 빔 스캐닝을 제어하기 위한 것과 같은 장치 동작을 제어하는 특수 목적 컴퓨터(제어기)로 변환시킨다. 본 개시내용의 방법 및/또는 프로세스가 소프트웨어 루틴으로서 구현되는 것으로 논의되지만, 본 개시내용에 개시된 방법 단계들 중 일부는 하드웨어에서 그리고 그 뿐만 아니라 소프트웨어 제어기에 의해 수행될 수 있다. 그러므로, 본 발명은, 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 바와 같은 소프트웨어로, 그리고 주문형 집적 회로 또는 다른 타입의 하드웨어 구현으로서 하드웨어로, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다.
[0027] 제어기는, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법을 실행 또는 수행할 수 있다. 일부 실시예들에 따른 방법은, 디스플레이 제조를 위한 기판의 제1 부분의, 제1 해상도를 갖는 제1 이미지를 획득하기 위해, 하전 입자 빔을 이용하여 제1 사이즈를 갖는 제1 시야를 스캐닝하는 단계; 제1 이미지 내의 패턴을 결정하는 단계 ― 패턴은 제1 포지션을 가짐 ―; 기판의 제2 부분의 제2 이미지를 획득하기 위해, 하전 입자 빔을 이용하여 제2 시야를 스캐닝하는 단계 ― 제2 시야는, 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈를 갖고 그리고 제1 포지션에 대하여 제공된 제2 포지션을 갖고, 제2 이미지는 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 가짐 ―; 및 제2 이미지로부터, 기판 상에 제공되는 구조의 임계 치수를 결정하는 단계를 포함한다.
[0028] 도 5는 그러한 방법의 예를 예시한다. 제어기(180)(도 1 참조)는, 이미징 하전 입자 빔 현미경 아래의 원하는 포지션으로 기판 지지부를 이동시키기 위해 신호들을 제공할 수 있다. 하전 입자 빔, 이를테면 전자 빔은, 제1 시야(590)에 걸쳐 스캐닝된다. 제1 시야를 스캐닝함으로써 획득된 제1 이미지는 패턴(592)을 포함한다. 제1 이미지는 제1 해상도를 갖고, 제1 해상도는 충분한 스루풋을 가능하게 하기에는 낮다. 그러나, 제1 해상도는, 패턴(592) 및 패턴의 제1 포지션(594)을 결정하는 것을 가능하게 하기에는 충분히 높다. 제2 시야(190)는, 도 5에서 화살표로 예시적으로 표시된 바와 같이, 제1 포지션(594)에 대한 포지션을 갖는다. 도 5에 도시된 제2 시야(190)는 하나 이상의 측정 박스들 중 하나로서 간주될 수 있으며, 이러한 측정 박스들은, 제1 해상도보다 높은 제2 해상도로 하전 입자 빔을 이용하여 스캐닝된다. 예컨대, 제2 시야의 사이즈는 제1 시야의 사이즈보다 작을 수 있다. 따라서, 제2 시야를 스캐닝함으로써 생성되는 이미지의 더 높은 해상도는 CD 측정의 스루풋에 부정적인 영향을 덜 미친다. 제2 시야(190), 즉, 측정 박스를 스캐닝하는 것은 제2 이미지를 초래한다. 제2 이미지는, 제1 이미지의 해상도보다 높은 해상도를 갖는다. 디스플레이 제조를 위한 기판 상의 구조의 임계 치수가 제2 이미지에 기반하여 결정될 수 있다.
[0029] 도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 다른 장치의 측면도를 도시한다. 장치(100)는 진공 챔버(120)를 포함한다. 장치(100)는 기판(160)이 위에 지지될 수 있는 기판 지지부(110)를 더 포함한다. 장치(100)는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)을 포함한다. 도 1과 대조적으로, 도 4는, 기판 지지부(110) 위에 제공되는 단일 이미징 하전 입자 빔 현미경을 도시한다. 이는, 감소된 이미징 능력, 예컨대, 감소된 해상도를 초래할 수 있긴 하지만, 결과적인 해상도는 일부 CD 측정들에 대해 충분할 수 있다. 도 1과 유사하게, 도 4에 도시된 장치는 제어기 및 편향 어셈블리를 포함할 수 있다. 제어기는, 기판 지지부에, 그리고 특히, 기판 지지부의 변위 유닛에 연결될 수 있다. 추가로, 제어기는, 이미징 하전 입자 빔 현미경의 편향 어셈블리에 연결될 수 있다.
[0030] 임계 치수 측정들은 전형적으로, 반도체 제조에서의 웨이퍼와 같은 또는 디스플레이 제조를 위한 대면적 유리 기판과 같은 기판의 다양한 영역들에 대해 제공된다. 따라서, 구조의 임계 치수는, 전체 기판 영역에 걸쳐 그리고 복수의 프로세싱된 기판들에 걸쳐 통계적으로 분석될 수 있다. 웨이퍼와 같은 작은 기판의 경우, 이는, 충분한 스루풋을 갖는, 반도체 산업에서 알려져 있는 방법들을 이용하여 이루어질 수 있다. 측정 능력들의 매칭은 반도체 산업에서 툴 대 툴(tool-to-tool)로 제공된다. 디스플레이 기판들의 EBR(electron beam review)의 경우, 하나의 검사 장치에 있는 2개의 이미징 하전 입자 빔 현미경(도 1 참조)이 서로에 대해 매칭될 수 있다. 이는, 상대적인 포지션들뿐만 아니라 측정 능력들에 관련된다. 단일 컬럼(column) 검사 장치(도 4 참조)는, 감소된 해상도를 수용하면서 하나의 시스템에서의 컬럼들의 매칭을 피할 수 있다. 다중 컬럼 검사 장치는 유익하게는 컬럼 매칭을 포함할 수 있고, 증가된 해상도를 갖는다.
[0031] 두 옵션들 모두는 본원에 설명된 개선된 CD 측정 프로세스들을 허용하며, 여기서, 충분한 정확도뿐만 아니라 충분한 스루풋이 대면적 기판들에 대해 제공된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 본원에 설명되는 바와 같은 CD 측정들은 대면적 기판의 다양한 영역들에서 제공될 수 있다. 예컨대, 5개의 영역들 내지 100개의 영역들이 기판에 걸쳐 분포될 수 있다. 예컨대, 영역들은 기판에 걸쳐 고르게 분포될 수 있다. 기판에 걸쳐 분포된 영역들은, 기판, 특히, 전체 기판에 걸친 임계 치수의 균일성 분석을 허용한다.
[0032] 본원에 사용되는 바와 같은 이미징 하전 입자 빔 현미경은 2 keV 또는 그 미만, 상세하게는 1 keV 또는 그 미만의 랜딩 에너지(landing energy)를 갖는 저 에너지 하전 입자 빔을 생성하도록 적응될 수 있다. 고 에너지 빔들과 비교하여, 저 에너지 빔들은, 임계 치수 측정들 동안, 디스플레이 백플레인 구조에 영향을 주지 않거나 그러한 구조를 악화시키지 않는다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 하전 입자 에너지, 예컨대 전자 에너지는, 입자 빔 소스와 기판 사이에서 5 keV 또는 그 초과, 이를테면 10 keV 또는 그 초과로 증가될 수 있다. 컬럼 내의 하전 입자들을 가속시키는 것은, 하전 입자들 사이의 상호작용을 감소시키고, 전기-광학 컴포넌트들의 수차(aberration)들을 감소시키고, 그에 따라, 이미징 스캐닝 하전 입자 빔 현미경의 해상도를 개선한다.
[0033] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예에 따르면, 본원에 사용되는 바와 같은 "기판"이라는 용어는, 예컨대 유리 기판 또는 유리 플레이트와 같은 비가요성(inflexible) 기판들, 및 웨브(web) 또는 포일(foil)과 같은 가요성 기판들 양자 모두를 포괄한다. 기판은 코팅된 기판일 수 있고, 여기서, 재료들의 하나 이상의 얇은 층들이, 예컨대, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스 또는 화학 기상 증착(CVD) 프로세스에 의해, 기판 상에 코팅 또는 증착된다. 디스플레이 제조를 위한 기판은 전형적으로, 절연 재료, 예컨대 유리를 포함한다. 따라서, 전형적인 반도체 웨이퍼 SEM들과 대조적으로, 대면적 기판을 검사하기 위한 장치는 기판을 바이어싱하는 것을 허용하지 않는다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 본원에 설명된 실시예들에 따르면, 기판은 접지된다. 기판은, 스캐닝 전자 빔 현미경의 랜딩 에너지 또는 다른 전기-광학 양상들에 영향을 주는 전위로 바이어싱될 수 없다. 이는, 대면적 기판들을 위한 EBR 시스템과 반도체 웨이퍼 SEM 검사 간의 차이들의 추가적인 예이다. 이는 추가로, 기판 지지부 상에서의 기판 핸들링(handling) 시에 ESD(electrostatic discharge)에 대한 문제들을 초래할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 검사 방식들은 디스플레이 제조를 위한 기판의 CD 측정에 용이하게 적용될 수 없다는 것을 알 수 있다.
[0034] 도 6a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 CD 측정의 예를 도시한다. 대면적 기판 및 이미징 하전 입자 빔 현미경은, 예컨대, CD 측정을 위한 하나 이상의 구조들이 로케이팅되는 기판의 영역으로, 예컨대, 기판 지지부(도 1 및 도 4의 110 참조)의 이동에 의해 서로에 대해 이동된다. 제1 (더 큰) 시야(FOV)(590)가 하전 입자 빔으로 스캐닝된다. 결과적인 이미지가 도 6a에 도시된다. 이미지는, 도 6a에서 박스(593)로 강조된 패턴(592)을 포함한다.
[0035] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 패턴은, 비아(via), 라인들, 트렌치(trench)들, 연결부들, 재료 경계들, 에칭된 층 구조들 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 피쳐들을 포함할 수 있다. 패턴(592)은, CD 측정을 위해 리뷰될 영역에서 미리 결정된 포지션을 갖는다. 패턴은, 위치(594)가 결정될 수 있게 하는 피쳐들의 사이즈 및/또는 양을 갖는다. 예컨대, 패턴 및 패턴 위치는 패턴 인지 기법들에 의해 결정될 수 있다. 패턴의 구조 및 패턴의 복수의 피쳐들에 기인하여, 제1 위치는 제1 FOV(590) 내에서 충분한 정밀도로 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 위치는 200 nm 또는 그보다 양호한 정밀도로 제공될 수 있다.
[0036] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제1 시야의 사이즈, 즉, 기판의 스캐닝되는 직사각형 부분의 치수는 50 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다. 예컨대, 512 픽셀의 픽셀 해상도를 고려하면, 제1 이미지의 해상도는 약 100 nm 내지 400 nm일 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 제1 위치는, 약 400 nm 또는 그보다 양호한, 이를테면, 100 nm 또는 그보다 양호한 정밀도로 제공될 수 있다. 측정 박스, 예컨대 제2 시야는, 패턴(592)의 포지션(594)에 대하여 결정된다. 측정 박스, 예컨대 제1 측정 박스는 더 높은 해상도로 측정될 수 있다. 예컨대, 60 nm 또는 그 미만, 이를테면, 20 nm 또는 그 미만, 예컨대, 10 nm 또는 그 미만의 해상도가 제공될 수 있다.
[0037] 도 6a에 도시된 예에서, 제2 시야(190)의 측정 박스의 길이는 약 25 ㎛이다. 예컨대, 10개 내지 20개의 스캔 라인들이 제2 시야(190)에 제공될 수 있는데, 이들은 예컨대, 더 양호한 신호 대 잡음 비를 갖는 평균화된(averaged) 스캔 라인을 계산하는 데 사용된다. 신호 전자들의 신호 강도의 대응하는 결과가 도 6b에 도시된다. 예컨대, 512 픽셀들의 픽셀 해상도를 고려하면, 약 50 nm의 해상도가 측정 박스, 즉, 제2 시야(190)에 제공될 수 있다.
[0038] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, CD 측정은, 측정 박스, 즉, 제2 시야에서 제공되며, 제2 시야는 제1 시야보다 작은 사이즈를 갖고, 그리고 제1 시야의 제1 이미지의 해상도와 비교하여 더 높은, 제2 시야의 제2 이미지의 해상도를 갖는다. 대응하는 CD 측정이 도 6b에 도시된다. 측정 박스를 따르는 신호 강도가 도시된다. 신호(680)는 제1 피크(681) 및 제2 피크(682)를 갖는다. 2개의 피크들의 거리가 임계 치수로서 측정될 수 있다. 더 추가적인 실시예들에 따르면, 제2 시야(190)의 각각의 스캔 라인의 신호들이 평균화될 수 있다.
[0039] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 제1 시야(190)의 도 6a에 도시된 바와 같은 라인은, 제1 이미지, 즉, 더 낮은 해상도의 이미지로 시각화될 수 있다. 따라서, 고 해상도로 측정되는 CD 측정은, 사용자의 측정 결과들의 개선된 활용을 위해 더 낮은 해상도의 이미지로 시각화될 수 있다. 예컨대, 더 큰 시야에서의 CD 측정 결과의 시각화를 포함하는 전체 프로세스가 완전히 자동화될 수 있다.
[0040] 도 6a는, 제2 측정 박스(690), 이를테면 제3 시야, 및 제3 측정 박스(691), 이를테면 제4 시야를 도시한다. 각각의 추가적인 측정 박스가 패턴(592)의 제1 포지션(594)에 대하여 포지셔닝될 수 있다. 따라서, 부가적인 고 해상도 CD 측정들이 제1 시야(590)에 기반하여 제공될 수 있다. 이는, 대면적 기판에 대한 CD 측정의 스루풋을 더 증가시킬 수 있다.
[0041] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 측정 박스는, 직사각형의 임의적 종횡비 및/또는 임의적 사이즈를 갖는, 기판의 직사각형 부분일 수 있다. 추가로, 직사각형들의 배향은 자유롭게 선택될 수 있다. 예컨대, 도 6a는, 2개의 가로로 길게 배향된 직사각형들 및 하나의 세로로 길게 배향된 직사각형을 도시한다.
[0042] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 측정 박스는 기판의 직사각형 부분일 수 있으며, 직사각형 부분은 길이 및 폭을 갖는다. 예컨대, 배향은, 직사각형 기판의 데카르트 좌표계에서의 임의적 각도일 수 있다. 도 6a는, 기판에 대해 0°의 각도를 갖는 것으로 간주될 수 있는 가로로 길게 배향된 직사각형들, 및 기판에 대해 90°의 각도를 갖는 것으로 간주될 수 있는 세로로 길게 배향된 직사각형을 도시한다. 0° 및 90°로부터 벗어난 다른 각도들이 또한 제공될 수 있다. 예컨대, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 직사각형의 길이는 임계 치수를 따라 확장되도록 배향될 수 있다. 직사각형의 폭은, 예컨대, 임계 치수가 측정되는 라인들의 수에 대응할 수 있다. 예컨대, 이러한 라인들의 수의 평균이 제공될 수 있다.
[0043] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 측정 박스의 길이는, CD 측정의 해상도를 조정하기 위해 선택될 수 있다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 제2 시야의 고 해상도는, 20 nm 또는 그 미만, 이를테면, 10 nm 또는 그 미만, 예컨대, 5 nm 또는 그 미만일 수 있다. 추가로, 부가적으로 또는 대안적으로, 고 해상도는 2 nm 또는 그 초과, 이를테면, 5 nm 또는 그 초과일 수 있다.
[0044] 본 개시내용에 따른 방법들은, 디스플레이 제조에서의 종래의 SEM 기반 CD 측정들과 비교하여 더 빠른 속도(스루풋을 증가시킴) 및 더 높은 정확도 레벨(더 높은 해상도)로 자동화된 임계 측정(ACD; automated critical measurement)을 수행할 수 있게 한다.
[0045] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 디스플레이 제조를 위한 대면적 디스플레이들에 대한 자동화된 임계 치수 측정들은 스캐닝 기법에 기반하여 반도체 웨이퍼 CD와 더 구별될 수 있다. 일반적으로, 아날로그 스캐닝 기법 및 디지털 스캐닝 기법이 구별될 수 있다. 아날로그 스캐닝 기법은, 미리 결정된 주파수로 스캐닝 편향기 어셈블리에 제공되는 아날로그 톱니파 신호(sawtooth signal)를 포함할 수 있다. 톱니파 신호는, 기판의 스캔 영역으로의 연속적인 또는 준-연속적인 기판 이동과 결합될 수 있다. 디지털 스캐닝 기법은 기판 상의 하전 입자 빔의 x-포지셔닝 및 y-포지셔닝을 위한 이산 값들을 제공하고, 스캐닝된 이미지의 개별 픽셀들은 좌표 값들에 의해, 즉, 디지털 방식으로 픽셀 단위로 어드레싱(address)된다. 스캐닝 속도 및 감소된 복잡도로 인해 반도체 웨이퍼 SEM 검사에 바람직한 것으로 간주될 수 있는 아날로그 스캐닝 기법("플라잉 스테이지(flying stage)")은, 대면적 기판들에 대한 CD 측정들에서는 유익하지 않다. 기판의 사이즈로 인해, 스캐닝될 영역들은, 디지털 방식으로, 즉, 원하는 빔 포지션 좌표들의 리스트를 제공함으로써 스캐닝된다. 바꿔 말하면, 제1 FOV, 즉, 더 큰 FOV; 및 제2 FOV, 즉, 더 작은 FOV 둘 모두가 디지털 스캐닝 기법, 즉, 디지털 스캐너로 스캐닝된다. 기판의 사이즈에 기인하여, 그러한 스캐닝 프로세스는 더 양호한 스루풋 및 정확도를 제공한다.
[0046] 도 2 및 도 3은 기판 지지부 상의 기판(160)을 도시한다. 기판 지지부는 기판 수용 영역을 제공한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판 수용 영역"이라는 용어는 기판을 수용하기 위해 이용가능한, 기판 지지부의 최대의 영역을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 기판 지지부는, 기판 수용 영역 내에 기판이 피팅(fit)되도록 하기 위해, 기판 수용 영역과 동일한 공간적 치수들을 갖는 기판을 수용하도록, 또는 기판 수용 영역과 비교하여 더 작은 하나 이상의 공간적 치수들을 갖는 기판을 수용하도록 적응될 수 있다. 도 2는, 기판 지지부(110)가 기판 수용 영역(210)을 제공하는 장치(100)의 실시예를 예시한다. 도 2에 예시된 예시적인 실시예에서, 기판 수용 영역(210)은 파선으로 표시된 바와 같이 직사각형이다. 따라서, 기판 수용 영역(210)은, 도 2에 도시된 직사각형 기판 수용 영역(210)과 동일한 길이 및 폭(또는 더 작은 길이 및 폭)을 갖는 직사각형 기판(도시되지 않음)을 수용하도록 적응될 수 있다. 일 예로서, 도 3은 기판 지지부(110) 상에 제공된 직사각형 기판(160)을 도시하며, 여기서, 도 3에 도시된 기판(160)의 사이즈는 도 2에 도시된 기판 수용 영역(210)의 사이즈와 실질적으로 동일하다. 특히, 도 3에 도시된 기판(160)의 길이 및 폭은 각각, 도 3에 도시된 기판 수용 영역(210)의 길이 및 폭과 실질적으로 동일하다. 다시 말해서, 부가적으로 또는 대안적으로, 기판은, 그 길이 및 폭이 각각 기판 수용 영역의 90 % 내지 100 %이다.
[0047] 기판 수용 영역은 제1 방향을 따르는 제1 수용 영역 치수를 갖는다. 본원에 설명되는 도면들에 대하여, 제1 방향은 x-방향(150)을 지칭할 수 있다. 제1 방향은 기판 지지부와 평행할 수 있다. 기판 지지부는 제1 방향을 따라 변위가능할 수 있다. 기판 수용 영역의 제1 수용 영역 치수는 제1 방향을 따르는 기판 수용 영역의 범위, 폭, 길이, 또는 직경을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제1 수용 영역 치수는 기판 지지부에 의해 수용될 수 있는, 제1 방향을 따르는 기판의 최대의 폭을 지칭할 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 장치를 참조하면, 제1 방향을 따르는 기판 수용 영역의 제1 수용 영역 치수는 x-방향(150)을 따르는 기판 수용 영역(210)의 폭(220)을 지칭할 수 있다. 폭(220)은, 기판 지지부(110)에 의해 수용될 수 있는, x-방향(150)을 따르는 기판의 최대의 폭에 대응할 수 있다. 일 예로서, 도 3에 도시된 기판(160)은 x-방향(150)을 따르는 기판 폭(810)을 갖고, 여기서, 기판 폭(810)은 도 2에 도시된 기판 수용 영역(210)의 폭(220)과 본질적으로 동일하다.
[0048] 예시적인 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경은 기판 수용 영역의 제1 수용 영역 치수의 30 % 내지 70 %의 범위에서의 제1 방향을 따르는 거리를 갖는다. 더 상세하게는, 제1 방향을 따르는 거리는 제1 수용 영역 치수의 40 % 내지 60 %의 범위에 놓여 있을 수 있고, 예컨대, 제1 수용 영역 치수의 약 50 %일 수 있다. 예컨대, 도 2에 예시된 실시예를 참조하면, 제1 방향을 따르는 거리는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 사이의 거리(135)를 지칭할 수 있다. 도 2에 예시된 예시적인 실시예에서, 거리(135)는 기판 수용 영역(210)의 폭(220)의 대략 50 %이다.
[0049] 기판 지지부는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 대하여 그리고/또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경에 대하여 진공 챔버에서 이동가능할 수 있다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 실시예들에 따르면, 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경은, 적어도 30 cm의 거리, 더 상세하게는, 적어도 40 cm의 거리, 이를테면, 제1 수용 영역 치수의 약 50 %만큼, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경으로부터 떨어져 있다. 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경 사이의 최소의 거리, 즉, 2개의 이미징 하전 입자 빔 현미경들을 여분(redundancy)을 위해 나란히, 예컨대 2개의 SEM들을 나란히 단순히 이중배치(duplicating)하는 것보다 더 큰 거리를 갖는 것의 이점은 장치에 의해 검사되는 기판이 이동하는 거리가 감소된다는 것이다. 이는 진공 챔버의 감소된 사이즈를 허용하고, 그에 따라, 진공 챔버의 진동들이 또한 유리하게 감소될 수 있다.
[0050] 디스플레이 제조를 위한 기판들의 사이즈 및 제조 프로세스들에 대한 결과적인 어려운 과제들로 인해, 임계 치수 측정들은 또한, 본 개시내용의 실시예들에 관하여 설명된 바와 같은 대면적 기판들에 적응된다. 예컨대, 디스플레이는 5백만 픽셀 또는 그 초과, 이를테면, 약 8백만 픽셀을 가질 수 있다. 큰 디스플레이들은 훨씬 더 많은 수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 각각의 픽셀마다, 적어도, 적색용 전극, 녹색용 전극, 및 청색용 전극(RGB)이 제공된다. 따라서, 제조 프로세스에 대해 중요하게 간주되는 치수들(임계 치수)을 포함할 수 있는 기판 상의 구조들은, 매우 큰 양으로 그리고 매우 큰 면적에 걸쳐 발생할 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은, 제1의 더 낮은 해상도로 제1 시야를 스캐닝하는 단계; 제1 시야 내의 패턴에 기반하여 제1 포지션을 결정하는 단계; 제2의 더 높은 해상도로, 제1 포지션에 대하여 포지셔닝된 제2 시야를 스캐닝하는 단계; 및 더 높은 해상도를 갖는 이미지에 기반하여 CD 측정을 제공하는 단계를 포함한다. CD 측정은, 제2 시야의 구조에서, 그리고 예컨대, 제1 시야의 구조에서 또한 제공되는데, 즉, 제2 시야는 제1 시야 내에 제공된다. 일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 CD 측정들이 구조에서 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 추가적인 CD 측정들을 위한 2개 이상의 구조들이 제1 시야에서 제공될 수 있다.
[0051] 디스플레이의 특성으로 인해, 매우 많은 수의 대응하는 구조들이 제공될 수 있다. 디스플레이 제조의 경우, 특히, 프로세싱될 넓은 면적을 고려하면, 대면적 기판의 모든 포지션들에서 구조가 신뢰가능하게 제조될 수 있는지 여부를 알아내는 것이 중요하다. 기판의 영역에 걸친 제조 프로세스들의 균일성은 종종, 제조 프로세스를 특성화할 때 고려된다. 따라서, 하나 이상의 타입들의 구조들이, 기판 상의 상이한 위치들에 대해, 예컨대 CD 측정에 의해 평가되어야 한다. 이러한 위치들은 기판의 전체 영역에 걸쳐 분포될 수 있는데, 예컨대, 기판에 걸쳐 고르게 분포될 수 있다. 상기된 바를 고려하여, 본원에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법이 제공될 수 있다. 방법은, (a) 제1 이미지를 획득하기 위해, 제1 타입의 구조를 갖는 제1 영역에서 기판의 제1 부분을 이미징하는 단계; (b) 제1 부분 내의 패턴을 결정하는 단계; (c) 제1 이미지보다 더 높은 해상도를 갖는 제2 이미지를 획득하기 위해, 제1 영역에서 기판의 제2 부분을 이미징하는 단계; (d) 제1 영역에서의 제1 타입의 구조의 임계 치수를 결정하는 단계; 및 대면적 기판 상의 복수의 영역들에서 (a) 단계 내지 (c) 단계를 반복하는 단계를 포함하며, 복수의 영역들은 대면적 기판 상에 적어도 1.2 m2에 걸쳐 분포된다.
[0052] 도 7은, 대면적 기판의 검사를 위한 장치의 다른 예를 도시한다. 예컨대, 도 7에 도시된 장치에서, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)은 z-방향(151)을 따라, 즉, x-방향(150) 및 y-방향(152)에 대해 수직으로 연장되고, 여기서, x-y 평면은 기판 지지부(110)와 평행하다. 대안적으로, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 및/또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경은 기판 지지부 및/또는 제1 방향에 대하여 기울어질 수 있다. 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 및/또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경은 제1 방향과 각도를 이루는 방향을 따라 연장될 수 있으며, 여기서, 그 각도는 90 도와 상이하다. 특히, 각도는 60 내지 90 도, 더 상세하게는 75 내지 90 도의 범위에 놓여 있을 수 있다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 이미징 하전 입자 빔 현미경 컬럼은 기판 지지부에 대해 수직으로 배열될 수 있고, 이미징 하전 입자 빔 현미경 옵틱(optic)들이, 예컨대 최대 20°의 각도만큼 하전 입자 빔을 기울이도록 구성될 수 있다. 기판의 표면 수직선에 대하여 하전 입자 빔을 기울이는 것은, 고 해상도, 즉, 10 nm 또는 그 미만의 해상도를 갖는 토포그래피(topography) 이미징 또는 심지어 3D 이미지들을 위해 활용될 수 있다. 하전 입자 빔을 기울이는 것의 추가적인 세부사항들이 도 8b 및 도 8c를 참조하여 이해될 수 있다.
[0053] 도 7은 본원에 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시한다. 장치는 변위 유닛(410)을 포함한다. 변위 유닛(410)은 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 아래에 그리고/또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 아래에 기판 지지부(110)를 포지셔닝하기 위해, 제1 방향을 따라, 예컨대 x-방향(150)을 따라 기판 지지부를 변위시키도록 적응된다. 변위 유닛(410)은 x-방향(150)을 따라 앞으로 및 뒤로, 즉, 도 7에서 우측을 향하여 그리고 좌측을 향하여 기판 지지부(110)를 이동시키도록 적응될 수 있다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 실시예들에 따르면, 본원에 설명되는 장치는, 예컨대 도 7에 도시된 변위 유닛(410)과 같은 변위 유닛을 더 포함한다. 변위 유닛은 제1 방향을 따라 기판 지지부를 변위시키도록 적응될 수 있다. 변위 유닛(410)은, 예컨대, 기판 지지부(110)가 위에 놓인 복수의 선형 액추에이터(actuator)들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 변위 유닛은, 예컨대, x-방향(150)을 따라 기판 지지부(110)를 가이딩하기 위한 자기 가이딩(magnetic guiding) 시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 개략적인 표현에서, 변위 유닛(410)은 진공 챔버(120)에 배열된다. 대안적으로, 변위 유닛(410)의 일부는, 특히, 장치(100)가 로드 록(load lock) 챔버에 커플링되거나 또는 인라인(inline) 장치인 경우에, 진공 챔버(120) 외부로 연장될 수 있다. 진공 챔버(120) 외부로 연장되는 변위 유닛(410)은 진공 챔버(120) 안팎으로 기판 지지부(110)를 운반하도록 적응될 수 있다. 예컨대, 변위 유닛(410)은 진공 챔버(120)의 우측 상에서 그리고 진공 챔버(120)의 좌측 상에서 진공 챔버(120) 외부로 연장될 수 있다. 따라서, 기판 지지부(110)는, 예컨대, 좌측으로부터 변위 유닛(410)에 의해 진공 챔버(120) 내로 이동될 수 있고, 우측으로 변위 유닛(410)에 의해 진공 챔버(120) 밖으로 이동될 수 있다.
[0054] 변위 유닛은 진공 챔버의 제1 단부 또는 벽에 근접한 포지션으로부터 진공 챔버의 제2 단부 또는 벽에 근접한 포지션으로 제1 방향을 따라 기판 지지부를 변위시키도록 적응될 수 있다. 변위 유닛은 제1 방향을 따르는 변위 범위를 가질 수 있으며, 여기서, 변위 유닛은 변위 범위 내의 임의적 타겟 좌표로 기판 지지부를 변위시키도록 적응될 수 있다.
[0055] 도 7에 도시된 장치는 y-방향(152)을 따라 진공 챔버(120)에서 기판 지지부(110)를 변위시키도록 적응되는 추가적인 변위 유닛(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 변위 유닛(410) 및 추가적인 변위 유닛은 x-y 평면에서 기판 지지부(110)를 이동시키도록 적응되는 공통 변위 시스템을 형성할 수 있다. 따라서, x-y 평면에서 기판을 홀딩하는 기판 지지부(110)를 적절하게 이동시킴으로써, 기판 지지부(110) 상에 배치된 기판의 임의의 영역이, 타겟 부분의 CD 측정을 위해, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 아래에 또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 아래에 포지셔닝될 수 있다. 기판 지지부는 추가적인 변위 유닛 상에 탑재될 수 있거나, 또는 변위 유닛과 추가적인 변위 유닛에 의해 형성되는 공통 변위 시스템 상에 탑재될 수 있다. 추가적인 변위 유닛은 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 대하여 그리고/또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경에 대하여 기판 지지부를 변위시키도록 적응될 수 있다. 추가적인 변위 유닛은 제1 방향을 따르는 변위 범위를 가질 수 있으며, 여기서, 변위 범위는, 기판 폭 또는 기판 수용 영역의 개개의 폭의 150 % 내지 180 %의 범위에 놓여 있을 수 있다. 진공 챔버는, 제1 방향을 따르는 제1 수용 영역 치수의 150 % 내지 180 %의, 제1 방향을 따르는 제1 내측 치수를 가질 수 있다.
[0056] 도 7에 도시된 장치(100)는 진공 챔버(120)에서 진공을 생성하도록 적응되는 진공 펌프(420)를 더 포함한다. 진공 펌프(420)는, 연결부(430), 예컨대 도관을 통해 진공 챔버(120)에 유체유동가능하게 커플링되며, 여기서, 연결부(430)는 진공 펌프(420)를 진공 챔버와 연결시킨다. 연결부(430)를 통해, 진공 펌프(420)는 진공 챔버를 진공배기(evacuate)시킬 수 있다. 따라서, 예컨대, 10-1 mbar 또는 그 미만의 압력이 진공 챔버에 제공될 수 있다. 동작 동안, 진공 펌프(420)는 진동할 수 있다. 진공 펌프(420) 및 진공 챔버(120)에 부착된 연결부(430)를 통해, 진공 펌프(420)의 기계적인 진동들이 진공 챔버(120)에 전달될 수 있다. 따라서, 원하지 않는 진동들이 진공 챔버(120), 및/또는 기판 지지부(110) 상에 포지셔닝된 기판(도시되지 않음)에 전달될 수 있다. 진공 펌프(420)의 진동을 약화시키기 위해, 장치(100), 더 상세하게는 연결부(430)에 진동 댐퍼(damper)(431)가 포함된다. 도시된 바와 같이, 진동 댐퍼(431)는, 제1 커플링(432)을 통해 진공 펌프(420)에 그리고 제2 커플링(433)을 통해 진공 챔버(120)에 커플링된다.
[0057] 도 7은 추가로, 진공 챔버(120)의 진동을 측정하도록 적응되는 진동 센서(450)를 도시한다. 예컨대, 진동 센서는 진공 챔버(120)의 진동들의 진폭들 및/또는 주파수들을 측정하도록 적응될 수 있다. 진동 센서(450)는 추가로, 하나 이상의 방향들에서 진동들을 측정하도록 적응될 수 있다. 진동 센서(450)는 광학 빔을 생성하도록 적응되는 광학 소스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 광학 빔은 진공 챔버(120) 상으로, 예컨대 진공 챔버(120)의 벽 상으로 지향될 수 있고, 여기서, 광학 빔의 적어도 일부가 진공 챔버로부터 반사될 수 있다. 진동 센서(450)는, 진공 챔버(120)로부터 반사된 후에 광학 빔을 검출하기 위한 검출기(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 진공 챔버(120)의 진동에 관한 정보가 진동 센서(450)에 의해 수집될 수 있다. 진동 센서는 간섭계(interferometer)일 수 있다.
[0058] 일부 실시예들에 따르면, 진동 센서는, 이미징 하전 입자 빔 현미경과 기판 지지부 사이의 상대적인 포지션에 영향을 미치는 진동들을 측정하도록 구성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 측정은 진공 챔버에서 생성되는 비교적 큰 진폭들을 고려하여 진공 챔버에서 실시될 수 있다. 더 추가적인 또는 부가적인 구현들에 따르면, 예컨대 간섭계 또는 피에조(piezo) 진동 센서와 같은 진동 센서가 이미징 하전 입자 빔 현미경의 상대적인 포지션(및 포지션 변동)을 측정하기 위해 기판 지지부에 탑재될 수 있거나, 또는 기판 지지부의 상대적인 포지션(및 포지션 변동)을 측정하기 위해 이미징 하전 입자 빔 현미경에 탑재될 수 있다.
[0059] 진공 챔버(120)의 진동들 및/또는 기판 지지부와 이미징 하전 입자 빔 현미경 사이의 상대적인 포지션에 관하여 진동 센서(450)에 의해 수집된 데이터는 제어 유닛(예컨대, 도 1의 제어기(180))에 전달될 수 있다. 진동 센서(450)에 의해 수집된 데이터를 사용하여, 제어 유닛은 장치(100)를 제어할 수 있다. 특히, 진동 센서(450)에 의해 수집된 데이터를 사용하여, 제어 유닛은, 예컨대, 진공 챔버 범위의 진동이 미리 결정된 제한을 초과하는 것을 진동 센서(450)가 표시하는 경우, 기판의 CD 측정을 일시적으로 중단시키기 위해, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130), 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140), 변위 유닛(410), 또는 장치(100)에 포함된 다른 컴포넌트들을 제어할 수 있다. 더 추가로, 부가적으로 또는 대안적으로, 상대적인 포지션의 측정은, 상대적인 포지션의 측정에 기인하는 적절한 정정 팩터(correction factor)로 이미지들을 정정하기 위해 사용될 수 있다.
[0060] 도 8a는, 이미징 하전 입자 빔 현미경, 즉, 본원에서 설명되는 바와 같은, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 및/또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경과 같은 하전 입자 빔 디바이스(500)를 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스(500)는, 예컨대 제1 챔버(21), 제2 챔버(22), 및 제3 챔버(23)를 제공하는 전자 빔 컬럼(20)을 포함한다. 건 챔버(gun chamber)로 또한 지칭될 수 있는 제1 챔버는, 방출기(31) 및 억제기(32)를 갖는 전자 빔 소스(30)를 포함한다.
[0061] 방출기(31)는 방출기에 전위를 제공하기 위한 전력 공급부(531)에 연결된다. 방출기에 제공되는 전위는, 전자 빔이, 예컨대 20 keV 또는 그 초과의 에너지로 가속되도록 할 수 있다. 따라서, 방출기는, 접지된 기판에 대해 1 keV의 랜딩 에너지를 제공하기 위해 -1 kV 전압들의 전위로 바이어싱될 수 있다. 상부 전극(562)은, 더 높은 에너지로 컬럼을 통해 전자들을 가이딩하기 위해 더 높은 전위로 제공된다.
[0062] 도 8a에 도시된 디바이스를 이용하여, 전자 빔(도시되지 않음)이 전자 빔 소스(30)에 의해 생성될 수 있다. 빔은, 빔을 정형(shape)하도록 치수설정된, 즉, 빔의 일부분을 차단하는 빔 제한 애퍼쳐(aperture)(550)에 대해 정렬될 수 있다. 그 후, 빔은, 신호 전자 빔으로부터, 즉, 신호 전자들로부터 1 차(primary) 전자 빔을 분리시키는 빔 분리기(580)를 통과할 수 있다. 1 차 전자 빔은 대물 렌즈에 의해 기판(160) 상에 포커싱될 수 있다. 기판(160)은 기판 지지부(110) 상의 기판 포지션 상에 포지셔닝된다. 기판(160) 상으로의 전자 빔의 충돌 시에, 신호 전자들, 예컨대 2 차 및/또는 후방산란된 전자들 또는 x-선들이 기판(160)으로부터 방출되고, 이는 검출기(598)에 의해 검출될 수 있다.
[0063] 도 8a에 예시된 예시적인 실시예에서, 집속 렌즈(520) 및 빔 정형 또는 빔 제한 애퍼쳐(550)가 제공된다. 2-스테이지 편향 시스템(540)이, 애퍼쳐에 대한 빔의 정렬을 위해, 빔 제한 애퍼쳐(550), 예컨대 빔 정형 애퍼쳐와 집속 렌즈 사이에 제공된다. 전자들은 추출기에 의해 또는 애노드에 의해 컬럼에서의 전압으로 가속될 수 있다. 추출기는, 예컨대, 집속 렌즈(520)의 상부 전극에 의해 또는 추가적인 전극(도시되지 않음)에 의해 제공될 수 있다.
[0064] 도 8a에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈는, 기판(160) 상에 1 차 전자 빔을 포커싱하는, 코일(62)을 갖고 극편(pole piece)들(64 및 63)을 갖는 자기 렌즈 컴포넌트(561)를 갖는다. 기판(160)은 기판 지지부(110) 상에 포지셔닝될 수 있다. 도 8a에 도시된 대물 렌즈는, 대물 렌즈의 자기 렌즈 컴포넌트(60)를 형성하는, 상부 극편(63), 하부 극편(64), 및 코일(62)을 포함한다. 추가로, 상부 전극(562) 및 하부 전극(530)은 대물 렌즈의 정전 렌즈 컴포넌트를 형성한다.
[0065] 추가로, 도 8a에 예시된 실시예에서, 스캐닝 편향기 어셈블리(570)가 제공된다. 스캐닝 편향기 어셈블리(570)(도 1의 스캐닝 편향기 어셈블리(184)를 또한 참조)는, 예컨대, 고 픽셀 레이트들을 위해 구성된, 자기, 그러나 바람직하게는, 정전 스캐닝 편향기 어셈블리일 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 스캐닝 편향기 어셈블리(570)는 단일 스테이지 어셈블리일 수 있다. 대안적으로, 2-스테이지 또는 심지어 3-스테이지 편향기 어셈블리가 또한 제공될 수 있다. 각각의 스테이지는 광학 축(2)을 따라 상이한 포지션에 제공된다.
[0066] 하부 전극(530)은 전압 공급부(도시되지 않음)에 연결된다. 도 8a에 예시된 실시예는 하부 극편(64) 아래에 하부 전극(530)을 도시한다. 대물 렌즈의 침지 렌즈(immersion lens) 컴포넌트, 즉, 지연 필드 렌즈 컴포넌트의 감속 전극인 하부 전극은 전형적으로, 2 keV 또는 그 미만, 예컨대 500 V 또는 1 keV의 기판 상의 하전 입자들의 랜딩 에너지를 제공하기 위한 전위에 있다.
[0067] 빔 분리기(580)는 1 차 및 신호 전자들을 분리시키도록 적응된다. 빔 분리기는, 신호 전자들이 광학 축(2)으로부터 멀어지게 편향되도록, 적어도 하나의 자기 편향기일 수 있고, 그리고/또는 빈 필터(Wien filter)일 수 있다. 이어서, 신호 전자들은 빔 벤더(beam bender)(591), 예컨대 반구형 빔 벤더, 및 렌즈(595)에 의해 검출기(598)로 가이딩된다. 필터(596)와 같은 추가적인 엘리먼트들이 제공될 수 있다. 또한 추가적인 변형들에 따르면, 검출기는, 시료(specimen)에서의 시작 각도에 따라 신호 전자들을 검출하도록 구성되는 세그먼트화된(segmented) 검출기일 수 있다.
[0068] 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경은, 예컨대 도 8a에 도시된 하전 입자 빔 디바이스(500)와 같은 이미징 하전 입자 빔 현미경 타입의 하전 입자 빔 디바이스들일 수 있다.
[0069] 도 8b 및 도 8c는 하전 입자 빔 디바이스(500)의 부분들의 추가적인 선택적 실시예들을 예시한다. 도 8a 및 도 8b에서, 미리 결정된 기울어진 빔 랜딩 각도 하에서 기판 상에 충돌하도록 1 차 하전 입자 빔을 기울이기 위한 선택들이 도시된다. 본원에 설명되는 실시예들에 따르면, 본원에 설명되는 바와 같은 이미징 하전 입자 빔 현미경은 하나 이상의 기울어진 빔들을 이용한 이미징을 위해 활용될 수 있다. 따라서, 3D 이미징, 스텝들의 이미징, 트렌치들, 홀들의 이미징, 및/또는 돌출부들의 이미징이 개선될 수 있다.
[0070] 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 임계 치수 측정들은 구조의 형상에 대해 제공될 수 있는데, 예컨대, 홀 또는 필러(pillar)는 완전하게 제조된 구조에 기반하여 원형 형상을 가질 수 있다. 실제로, 홀 또는 필러는 완전한 원형 형상을 갖는 것에서 벗어날 수 있지만, 약간 계란형(oval) 또는 타원형일 수 있다. 따라서, 형상들의 원형율(roundness) 또는 다른 비들이 본 개시내용의 실시예들에 따른 CD 측정을 이용하여 측정될 수 있다. 특히, 홀들, 개구들, 필러들, 또는 다른 3-차원 구조들의 경우, 기울어진 빔을 이용한 측정 또는 (예컨대, 후속하여) 2개의 상이하게 기울어진 빔들을 이용한 2개의 측정들이 유리할 수 있다. 따라서, 본원에 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, (예컨대, 도 8b 및 도 8c에 관하여) 본원에 설명되는 바와 같은 하전 입자 빔 기울임이 제공될 수 있다. 추가로, 기울어진 빔들을 이용한 이미징은, 구조들의 형상들의 종횡비들을 측정하는 데 활용될 수 있다. 종횡비들(이를테면, 원형 대 타원형인 구조)은 또한, 본 개시내용의 실시예들에 따른, 기울어지지 않은 빔들을 이용하여 측정될 수 있다. 그러나, 특히, 3-차원 구조들의 종횡비들은, 예컨대, 입체 이미지들 및/또는 기울어진 빔들로 유리하게 측정될 수 있다.
[0071] 도 8b에서, 하전 입자 빔 소스(도시되지 않음)는, 기판(160)의 표면 상에 빔을 포커싱하는 대물 렌즈(560)를 향하여 광학 축(2)을 따라 이동하도록 하전 입자 빔을 방출한다. 렌즈-전(pre-lens) 편향 유닛(510)은 광학 축(2)으로부터 빔을 편향시키는 2개의 편향 코일들을 포함할 수 있다. 2개의 스테이지들을 고려하여, 빔은, 하전 입자 빔 소스의 외관상 포지션(apparent position)과 일치하는 포인트로부터 외견상으로(seemingly) 벗어나도록(emerge) 편향될 수 있다. 렌즈-전 편향 유닛(510)은 하전 입자 소스와 대물 렌즈(560) 사이에 배열된다. 렌즈-내(in-lens) 편향 유닛(512)은, 개개의 필드들이 오버랩(overlap)되도록 대물 렌즈의 필드 내부에 제공될 수 있다. 렌즈-내 편향 유닛(512)은 2개의 편향 코일들을 포함하는 2-스테이지 유닛일 수 있다. 도 8b의 개략적인 스케치는 코일들 중 하나가 대물 렌즈(560)의 주 평면 위에 포지셔닝되고 하나의 코일은 그러한 주 평면 아래에 포지셔닝되는 어레인지먼트를 도시하지만, 다른 어레인지먼트, 특히, 대물 렌즈 및 렌즈-내 편향 유닛의 필드들 사이의 오버랩을 제공하는 어레인지먼트들이 또한 가능하다.
[0072] 렌즈-내 편향 유닛(512)은, 빔이 대물 렌즈의 중심, 즉, 광학 축에서의 포커싱 작용의 중심과 교차하도록 빔을 재지향시킬 수 있다. 재지향은, 빔이 광학 축(2)과 교차하지 않는 방향과 실질적으로 반대인 방향으로부터 하전 입자 빔이 기판의 표면을 타격하도록 이루어진다. 렌즈-내 편향 유닛(512) 및 대물 렌즈(560)의 조합된 작용은, 1 차 하전 입자 빔이 미리 결정된 기울어진 빔 랜딩 각도 하에서 샘플을 타격하도록, 1 차 하전 입자 빔을 광학 축으로 돌아가게 지향시킨다.
[0073] 도 8c에서, 하전 입자 빔 소스(도시되지 않음)는, 기판(160)의 표면 상에 빔을 포커싱하는 대물 렌즈(560)를 향하여 광학 축(2)을 따라 이동하도록 하전 입자 빔을 방출한다. 편향 유닛(510)은 광학 축으로부터 멀어지게 빔을 편향시키기 위해 2개의 편향기들을 포함한다. 2개의 스테이지들을 고려하여, 빔은, 하전 입자 빔 소스의 외관상 포지션과 일치하는 포인트로부터 외견상으로 벗어나도록 편향될 수 있다. 렌즈-전 편향 유닛(510)은 하전 입자 소스와 대물 렌즈(560) 사이에 배열될 수 있다. 렌즈-전 편향 유닛(510) 위에, 교차된 전기장 및 자기장을 생성하는 빈 필터(513)가 배치될 수 있다. 대물 렌즈(560)를 통한 하전 입자 빔의 축-외(off-axis) 경로는 제1 색 수차(chromatic aberration)를 발생시킨다. 빈 필터(513)의 에너지 분산 효과는 제1 색 수차와 동일한 종류의 제2 색 수차를 도입한다. 빈 필터의 전기장(E) 및 자기장(B)의 강도를 적절하게 선택하여, 제2 색 수차가 제1 색 수차와 동일한 크기를 갖지만 반대의 방향을 갖도록 조정될 수 있다. 사실상, 제2 색 수차는 기판 표면의 평면에서 제1 색 수차를 실질적으로 보상한다. 1 차 하전 입자 빔은 대물 렌즈의 포커싱 작용 및 대물 렌즈(560)를 통해 축-외로 이동하는 것에 의해 기울어진다.
[0074] 도 10a 내지 도 10d는 본원에 설명되는 실시예들에 따른, 진공 챔버에서의, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경을 포함하는 이미징 하전 입자 빔 현미경들의 상이한 어레인지먼트들의 예들을 도시한다. 도 10a에 도시된 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)의 어레인지먼트는 위에서 고려된 실시예들과 유사하다. 특히, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)은 x-방향(150)을 따라 배열된다. 표시된 바와 같이, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 둘 모두는 y-방향(152)에 대하여 동일한 y-좌표(710)에 배열된다.
[0075] 도 10b는, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)이 진공 챔버(120)에서 제1 y-좌표(720)에 배열되고 그리고 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경이 제1 y-좌표와 상이한 제2 y-좌표(721)에 배열되는 장치(100)를 도시한다. 도 10b에 예시된 실시예에서, x-방향(150)을 따른 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경 사이의 거리(135)는 제1 투영(projection) 축(722)과 제2 투영 축(723) 사이의 거리이다. 제1 투영 축(722)은 y-방향(152)을 따라 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)의 중심(724)을 통해 연장되고, 제2 투영 축(723)은 y-방향을 따라 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)의 중심(725)을 통해 연장된다. 수학적으로 말하자면, x-방향(150)을 따른 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 사이의 거리(135)는 2개의 포인트들(A 및 B) 사이의 거리이고, 여기서, A는 x-방향(150) 상으로의 중심(724)의 정투영(orthogonal projection)이고, B는 x-방향(150) 상으로의 중심(725)의 정투영이다.
[0076] 도 10c는 실시예를 예시하며, 그러한 실시예에 따라, 장치(100)는 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750)을 더 포함하고, 여기서, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130), 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140), 및 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750)은 x-방향(150)을 따라 배열된다. 표시된 바와 같이, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130), 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140), 및 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750)은 y-방향(152)에 대하여 동일한 y-좌표(730)에 배열된다. 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750)은 거리(761)만큼 x-방향(150)을 따라 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)으로부터 떨어져 있고, 거리(762)만큼 x-방향을 따라 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)으로부터 떨어져 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130), 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140), 및 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750)은 대칭적인 방식으로 선형으로 배열되며, 여기서, 거리(761)는 거리(762)와 동일하다. 2개의 이미징 하전 입자 빔 현미경들을 갖는 장치와 비교하여, 도 10c에 도시된 바와 같은 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750)의 포함은 기판에 대한 CD 측정을 위해 기판이 x-방향(150)을 따라 이동하게 될 거리의 추가적인 감소를 허용할 수 있다. 따라서, 도 10c에 도시된 진공 챔버(120)의 내측 폭(121)은, 예컨대 도 10a에 도시된 진공 챔버(120)와 같은, 2개의 이미징 하전 입자 빔 현미경들을 포함하는 진공 챔버와 비교하여 더 작다.
[0077] 도 10d는 실시예를 예시하고, 그러한 실시예에 따라, 장치(100)는 제4 이미징 하전 입자 빔 현미경(760)을 더 포함한다. 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130), 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140), 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750), 및 제4 이미징 하전 입자 빔 현미경(760)은 정사각형으로서 형상화된 어레이로서 대칭적으로 배열된다. 그 점에서, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)은 제1 y-좌표(741)에서 어레이의 제1 행으로서 배열된다. 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750) 및 제4 이미징 하전 입자 빔 현미경(760)은 제2 y-좌표(740)에서 어레이의 제2 행으로서 배열된다. 제3 이미징 하전 입자 빔 현미경(750)은 거리(781)만큼 y-방향(152)을 따라 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)으로부터 떨어져 있고, 거리(782)만큼 x-방향을 따라 제4 이미징 하전 입자 빔 현미경(760)으로부터 떨어져 있다. 제4 이미징 하전 입자 빔 현미경(760)은 추가로, y-방향을 따라 거리(783)만큼 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)으로부터 떨어져 있다. 거리(135), 거리(781), 거리(782), 및 거리(783)는 동일한 거리들이다. 2개의 이미징 하전 입자 빔 현미경들을 갖는 장치와 비교하면, 도 10d에 도시된 바와 같은 4개의 이미징 하전 입자 빔 현미경들의 어레인지먼트는 기판에 대한 CD 측정을 위해 y-방향(152)을 따라 기판이 이동하게 될 거리의 감소를 허용할 수 있다. 따라서, y-방향을 따르는 진공 챔버(120)의 치수(770)는, 예컨대 도 10a에 도시된 진공 챔버(120)와 같은, 2개의 이미징 하전 입자 빔 현미경들을 포함하는 진공 챔버와 비교하여 감소될 수 있다.
[0078] 전술한 내용들이 일부 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들이 그 기본 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법으로서,
    디스플레이 제조를 위한 상기 기판의 제1 부분의, 제1 해상도를 갖는 제1 이미지를 획득하기 위해, 하전 입자 빔을 이용하여 제1 사이즈를 갖는 제1 시야(field of view)를 스캐닝하는 단계;
    상기 제1 이미지 내의 패턴을 결정하는 단계 ― 상기 패턴은 제1 포지션을 가짐 ―;
    상기 기판의 제2 부분의 제2 이미지를 획득하기 위해, 상기 하전 입자 빔을 이용하여 제2 시야를 스캐닝하는 단계 ― 상기 제2 시야는, 상기 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈를 가지며 상기 제1 포지션과 관련되어 제공된 제2 포지션을 갖고, 상기 제2 이미지는 상기 제1 이미지 내에 있으며 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 가짐 ―; 및
    상기 제2 이미지로부터, 상기 기판 상에 제공된 구조의 임계 치수를 결정하는 단계
    를 포함하는, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공되는 상기 구조의 상기 임계 치수는 기판 상에서의 거리인, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 이미지에서의 상기 거리를 시각화하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 제3 부분의 제3 이미지를 획득하기 위해, 상기 하전 입자 빔을 이용하여 제3 시야를 스캐닝하는 단계 ― 상기 제3 시야는, 상기 제1 사이즈보다 작은 제3 사이즈를 가지며 상기 제1 포지션과 관련되어 제공된 제3 포지션을 갖고, 상기 제3 이미지는 상기 제1 해상도보다 높은 제3 해상도를 가짐 ―; 및
    상기 제3 이미지로부터, 상기 기판 상에 제공되는 추가적인 구조의 추가적인 임계 치수를 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 시야는 상기 제2 시야와 상이하고 그리고 상기 제3 포지션은 상기 제2 포지션과 상이한, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 포지션이 패턴 인식에 의해 계산되는 것 및 상기 제1 포지션이 상기 패턴의 복수의 피쳐(feature)들에 의해 결정되는 것 중 적어도 하나가 적용되는, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 시야는 디지털 스캐너를 이용하여 측정되는, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 해상도와 상기 제2 해상도 사이의 비는 2:1 내지 20:1인, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 적어도 5개의 영역들에 대해 상기 자동화된 임계 치수 측정을 반복하는 단계를 더 포함하며,
    상기 영역들은 적어도 1.2 m2에 걸쳐 분포되는, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동화된 임계 치수 측정을 위한 방법.
  11. 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법으로서,
    (a) 제1 이미지를 획득하기 위해, 제1 타입의 구조를 갖는 제1 영역 내 상기 기판의 제1 부분을 이미징하는 단계;
    (b) 상기 제1 부분 내의 패턴을 결정하는 단계 ― 상기 패턴은 제1 포지션을 가짐 ―;
    (c) 상기 제1 이미지보다 더 높은 해상도를 갖는 제2 이미지를 획득하기 위해, 상기 제1 포지션과 관련되어 제공된 제2 포지션에서 상기 제1 영역 내 상기 기판의 제2 부분을 이미징하는 단계 ― 상기 제2 이미지는 상기 제1 이미지 내에 있음 ―;
    (d) 상기 제2 이미지로부터, 상기 제1 영역에서의 상기 제1 타입의 구조의 임계 치수를 결정하는 단계; 및
    상기 대면적 기판 상의 복수의 영역들에서 상기 (a) 단계 내지 상기 (c) 단계를 반복하는 단계
    를 포함하며,
    상기 복수의 영역들은 상기 대면적 기판 상에 적어도 1.2 m2에 걸쳐 분포되는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 영역들에 대하여 상기 제1 타입의 구조의 임계 치수의 통계(statistics)를 계산하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법.
  13. 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치로서,
    진공 챔버;
    상기 진공 챔버에 배열되는 기판 지지부 ― 상기 기판 지지부는, 제1 방향을 따르는 제1 수용 영역 치수를 갖는 적어도 1.2 m2의 기판 수용 영역을 제공함 ―;
    상기 제1 수용 영역 치수의 30 % 내지 70 %의, 상기 제1 방향을 따르는 거리를 갖는, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경; 및
    제어기
    를 포함하며,
    상기 제어기는, 프로세서, 및 명령들을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 명령들은, 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 장치로 하여금 제1항 내지 제5항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는,
    디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 진공 챔버는, 상기 제1 방향을 따르는 상기 제1 수용 영역 치수의 150 % 내지 180 %의, 상기 제1 방향을 따르는 제1 내측 치수를 갖는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치.
  15. 제13항에 따른 장치를 동작시키는 방법으로서,
    상기 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경의 상기 대면적 기판에 대한 제1 좌표계를 상기 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경의 상기 대면적 기판에 대한 제2 좌표계와 매칭시키는 단계를 포함하는, 장치를 동작시키는 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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