KR102356527B1 - 샘플을 검사하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

제2 층(12) 위에 배열된 제1 층(11)을 갖는 멀티레벨 구조(15)를 포함하는 샘플(10)을 검사하는 방법이 설명된다. 방법은, 진공 챔버에 샘플을 배열하는 단계; 샘플(10) 상으로 일차 전자 빔(20)을 지향시켜서, 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 제1 층(11)에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들(21)이 형성되게 하고, 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 제2 층(12)에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들(22)이 형성되게 하는 단계; 및 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두에 관한 공간 정보를 획득하기 위해, 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)을 포함하는 신호 전자들을 검출하는 단계를 포함한다. 추가로, 멀티레벨 구조(15)를 포함하는 샘플(10)을 검사하기 위한 하나 이상의 전자 현미경을 포함하는 장치가 설명된다.

Description

샘플을 검사하기 위한 방법 및 장치
[0001] 본 개시내용은 멀티레벨(multilevel) 구조를 갖는 샘플, 특히, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들은, 특히 샘플의 결함들의 이미징, 리뷰(review), 및 검사 중 적어도 하나를 위해, 제1 층이 제2 층 위에 적어도 부분적으로 배열되어 있는 멀티레벨 구조를 갖는 샘플들을 검사하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
[0002] 다수의 애플리케이션들에서, 기판, 예컨대 유리 기판 상에 얇은 층들이 증착된다. 통상적으로, 기판들은 코팅 장치의 진공 챔버들에서 코팅된다. 일부 애플리케이션들의 경우, 기판들은 기상 증착 기법을 사용하여 진공 챔버에서 코팅된다. 지난 몇 년 동안, 전자 디바이스들, 그리고 특히 광-전자 디바이스들은 가격이 상당히 감소되었다. 추가로, 디스플레이들에서의 픽셀 밀도가 증가되었다. TFT 디스플레이들의 경우, 고밀도 TFT 집적이 유익하다. 디바이스 내의 박막 트랜지스터들(TFTs)의 수가 증가됨에도 불구하고, 수율이 증가되어야 하고, 제조 비용들이 더 감소되어야 한다.
[0003] 전형적으로, 기판, 이를테면 유리 기판 상에 복수의 층들이 증착되어, 기판 상에 전자 또는 광전자 디바이스들, 이를테면 TFT들의 어레이가 형성된다. 멀티레벨 구조, 이를테면 복수의 TFT들이 상부에 형성되어 있는 기판은 또한, 본원에서 "샘플"로서 지칭된다.
[0004] TFT-디스플레이들 및 다른 멀티레벨 구조들의 제조에 있어서, 샘플의 품질, 특히, 증착된 멀티레벨 구조의 품질을 모니터링하기 위해, 증착된 층들을 검사하는 것이 유익할 수 있다.
[0005] 예컨대, 기판의 검사는 광학 시스템에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 식별될 결함들의 사이즈 및 멀티레벨 구조의 피처(feature)들 중 일부의 치수가 광학 해상도 미만일 수 있고, 그에 따라, 결함들 중 일부는 광학 시스템에 해상되는 것이 가능하지 않게 될 수 있다. 하전 입자 빔 디바이스들, 이를테면 전자 현미경들을 사용하여, 샘플들의 작은 부분들의 검사가 또한 수행되었다. 그러나, 전형적으로, 샘플의 표면만이 종래의 전자 현미경으로 검사될 수 있다.
[0006] 따라서, 대면적 기판들 상의 디스플레이들의 품질 증가에 대한 요구들이 증가되는 것을 고려할 때, 멀티레벨 구조들을 갖는 샘플들을 신속하게 그리고 신뢰성 있게 검사하기 위한 개선된 방법이 필요하다.
[0007] 실시예들에 따르면, 멀티레벨 구조를 갖는 샘플을 검사하는 방법 뿐만 아니라 멀티레벨 구조를 갖는 샘플을 검사하기 위한 장치가 제공된다. 본 개시내용의 추가적인 양상들, 이익들, 및 특징들은 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0008] 일 실시예에 따르면, 제2 층 위에 배열된 제1 층을 갖는 멀티레벨 구조를 갖는 샘플을 검사하는 방법이 제공된다. 방법은, 진공 챔버에 샘플을 배열하는 단계; 샘플 상으로 일차 전자 빔을 지향시켜서, 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 제1 층에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들이 형성되게 하고, 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 제2 층에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들이 형성되게 하는 단계; 및 제1 층과 제2 층 둘 모두에 관한 공간 정보를 획득하기 위해, 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들을 검출하는 단계를 포함한다.
[0009] 일부 실시예들에서, 검출된 신호 전자들에 기초하여, 제1 층과 제2 층 둘 모두에 관한 공간 정보를 제공하는 이미지가 생성된다.
[0010] 다른 실시예에 따르면, 제2 층 위에 배열된 제1 층을 갖는 멀티레벨 구조를 갖는 샘플을 검사하기 위한 장치가 제공된다. 장치는, 진공 챔버; 진공 챔버에 배열된 샘플 지지부 ― 샘플 지지부는 샘플을 지지하도록 구성됨 ―; 및 샘플 쪽으로 일차 전자 빔을 지향시켜서, 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 제1 층에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들이 형성되게 하고, 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 제2 층에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들이 형성되게 하도록 구성된 전자 현미경을 포함한다. 전자 현미경은 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들을 검출하도록 구성된 검출기 디바이스, 및 제1 층과 제2 층 둘 모두에 관한 정보를 제공하는 이미지를 생성하도록 구성된 신호 프로세싱 디바이스를 포함한다.
[0011] 추가적인 양상에 따르면, 제2 층 위에 배열된 제1 층을 갖는 멀티레벨 구조를 갖는 샘플을 검사하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 진공 챔버; 진공 챔버에 배열된 샘플 지지부 ― 샘플 지지부는 샘플을 지지하도록 구성됨 ―; 및 샘플의 복수의 영역들의 동시 검사를 위한 복수의 전자 현미경들을 포함한다. 각각의 전자 현미경은, 샘플 쪽으로 일차 전자 빔을 지향시켜서, 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 제1 층에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들이 형성되게 하고, 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 제2 층에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들이 형성되게 하도록 구성된다. 전자 현미경들은 각각, 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들을 검출하도록 구성된 검출기 디바이스를 포함한다. 추가로, 제1 층과 제2 층 둘 모두에 관한 정보를 포함하는 이미지를 생성하도록 구성된 신호 프로세싱 디바이스가 제공된다.
[0012] 당업자에 대한 완전하고 실시가능하게 하는 개시내용이 첨부 도면들에 대한 참조를 포함하는 본 명세서의 나머지에서 설명된다.
[0013] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플을 검사하기 위한 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0014] 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플을 검사하기 위한 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0015] 도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플을 검사하기 위한 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0016] 도 4a는 본원에서 설명되는 방법에 따라 생성된 샘플의 이미지를 도시한다.
[0017] 도 4b는 종래의 방법에 따라 생성된 샘플의 이미지를 도시한다.
[0018] 도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플을 검사하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0019] 이제, 다양한 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이고, 그 다양한 예시적인 실시예들의 하나 이상의 예들이 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명으로서 제공되고, 제한으로 의도되지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 부분으로서 예시 또는 설명되는 특징들은 더 추가적인 실시예를 산출하기 위해 다른 실시예들과 함께 또는 다른 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 본 개시내용이 그러한 변형들 및 변화들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0020] 도면들의 아래의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 도면들에 도시된 구조들은 반드시 실척으로 도시된 것이 아니라, 그 보다는 실시예들의 더 양호한 이해를 제공한다.
[0021] 본원에서 사용되는 바와 같은 "샘플"이라는 용어는 멀티레벨 구조가 상부에 형성되어 있는 기판들을 포괄한다. 기판들은 비가요성 기판들(예컨대, 유리 기판 또는 유리 플레이트), 또는 가요성 기판들(이를테면, 웹 또는 포일)일 수 있다. 샘플은 코팅된 기판일 수 있으며, 여기서, 예컨대 물리 기상 증착(PVD) 프로세스 또는 화학 기상 증착(CVD) 프로세스에 의해, 재료들의 하나 이상의 얇은 층들이 기판 상에 코팅 또는 증착된다. 특히, 샘플은 복수의 전자 또는 광전자 디바이스들이 상부에 형성되어 있는, 디스플레이 제조를 위한 기판일 수 있다. 기판 상에 형성된 전자 또는 광전자 디바이스들은 전형적으로, 얇은 층들의 스택을 포함하는 박막 디바이스들이다. 예컨대, 샘플은 박막 트랜지스터(TFT)들의 어레이가 상부에 형성되어 있는 기판, 예컨대 박막 트랜지스터 기반 기판일 수 있다.
[0022] 본원에서 설명되는 실시예들은 샘플의 검사에 관한 것이며, 여기서, 샘플은 기판 상에 형성될 수 있는 멀티레벨 구조를 포함한다. 멀티레벨 구조는 전자 또는 광전자 디바이스들, 이를테면 트랜지스터들, 특히 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 기판은 대면적 기판, 특히 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판일 수 있다.
[0023] 일부 실시예들에 따르면, 대면적 기판들은 적어도 1 m2의 사이즈를 가질 수 있다. 사이즈는 약 1.375 m2(1100 mm x 1250 mm - GEN 5) 내지 약 9 m2, 더 구체적으로는 약 2 m2 내지 약 9 m2, 또는 심지어 최대 12 m2일 수 있다. 예컨대, 대면적 기판은, 약 1.375 m2 기판들(1.1 m x 1.25 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.39 m2 기판들(1.95 m x 2.25 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m2 기판들(2.2 m x 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어, 약 9 m2 기판들(2.88 m x 3.13 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 한층 더 큰 세대들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.
[0024] 플랫 패널들, 디스플레이들, OLED 디바이스들, 이를테면 OLED 스크린들, TFT 기반 기판들, 및 상부에 형성된 복수의 전자 또는 광전자 디바이스들을 포함하는 다른 샘플들의 생산에서, 규칙적인 프로세스 제어가 유익할 수 있다. 프로세스 제어는 특정 임계 치수들의 규칙적인 모니터링, 이미징, 및/또는 검사 뿐만 아니라 결함 리뷰를 포함할 수 있다. 치수들은 멀티레벨 구조의 최상부 층 아래에 놓여 있는 피처들에 관련될 수 있다. 특히, 패시베이션 층 아래에 놓여 있는 피처들을 검사하는 것이 유익할 수 있다.
[0025] 그러나, 깊은 층들 또는 매립 층들의 피처들의 검사는 어려울 수 있는데, 이는 대부분의 검사 기법들이 샘플의 최상부 표면의 검사에 집중하기 때문이다. 예컨대, 매립 층들의 검사를 위한 이차 전자(SE)들의 사용은 가능하지 않을 수 있는데, 이는 이차 전자 신호가 전형적으로, 샘플의 최상부 표면으로부터 단지 수 nm의 샘플 깊이로부터 발생되고, 그에 따라, 이 깊이 아래에 놓여 있는 피처들을 이미징하는 것이 가능하지 않기 때문이다. 특히, 샘플의 검사를 위해 이차 전자들을 활용하는 전자 현미경들은 전형적으로, 수 nm의 깊이 이내보다 적어도 부분적으로 더 깊이 놓여 있는 피처들의 검사를 위해 사용가능하지 않다.
[0026] 본원에서 사용되는 바와 같은 "이차 전자(SE)"들은, 일차 하전 입자 빔, 이를테면 일차 전자 빔에 의해 타격될 때 샘플에 의해 생성 및 방출되는 저 에너지(< 50 eV) 전자들로서 이해될 수 있다. 이차 전자들은 샘플 표면의 기하형상 및 공간 특성들에 관한 정보를 제공할 수 있고, 그에 따라, 스캐닝 전자 현미경(SEM)의 이차 전자 신호는 샘플 표면의 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이차 전자들은 전형적으로, 샘플 표면의 수 nm 이내로부터 방출되고, 이차 전자들의 대부분은 수 eV 내지 약 10 eV, 특히 50 eV 미만의 범위의 에너지를 갖는다. 이차 전자들은 일차 전자가 샘플 재료의 "자유"(느슨하게 구속된) 전자에 에너지를 전달할 때 생성된다. 다수의 자유 전자들을 갖는 금속 층들은 전형적으로, 대량의 SE들을 방출한다.
[0027] 본원에서 사용되는 바와 같은 "후방산란 전자(BSE)"들은 샘플 상의 충돌 시에 샘플의 원자들에 의해 산란 또는 반사된 전자들로서 이해될 수 있다. 특히, 일차 전자 빔의 일차 전자들이 샘플 상에 충돌할 수 있고, 그리고 샘플의 원자들에 의해 탄성적으로 또는 비탄성적으로 후방산란될 수 있다. 전형적으로, 후방산란 전자들의 에너지는, 일차 전자들의 에너지에 따라, 1 keV 초과, 예컨대 수 keV 내지 10 keV 이상의 범위이다. 탄성 산란 프로세스의 경우, 후방산란 전자들의 에너지는 본질적으로, 인입 일차 전자들의 에너지에 대응할 수 있다.
[0028] 후방산란 전자들의 높은 전자 에너지로 인해, 후방산란 전자들은 샘플의 더 깊은 층들로부터 벗어나는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 기판의 더 깊은 층들 또는 매립 층들, 예컨대, 샘플 표면 아래로 수십 나노미터 내지 수백 나노미터 또는 심지어 그 이상에 위치된 층들에 관한 공간 정보를 획득하기 위해, 후방산란 전자들이 활용될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 샘플의 이미지는 후방산란 전자 신호에 기초하여 생성되고, 그에 따라, 이미지는 샘플의 최상부 층에 관한 정보 뿐만 아니라 더 깊은 층들에 관한 정보도 제공할 수 있다.
[0029] 중원소들은 경원소들보다 더 강하게 전자들을 후방산란시킨다. 따라서, 중원소들을 포함하는 샘플 영역들은 경원소들을 포함하는 샘플 영역들보다 이미지에서 더 밝게 나타난다. 이러한 이유로 인해, 후방산란 전자들은 상이한 화학 조성들을 포함하는 샘플의 영역들을 검출 및 구별하기 위해 사용될 수 있다.
[0030] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 후방산란 전자들은, 적어도 부분적으로 서로 포개져 배열된, 상이한 화학 조성들의 층들을 검사하기 위해 활용된다. 특히, 후방산란 전자들은, 제1 층 및 제2 층을 갖는 멀티레벨 구조에 대한 통찰(insight)을 획득하기 위해 활용되며, 여기서, 제1 층은 제2 층 위에 배열된다. 후방산란 전자들을 검출하도록 구성된 전자 현미경을 활용하여, 멀티레벨 구조들을 갖는 샘플들을 검사 및 이미징하기 위한 특히 간단하고 시간-절약적인 방법이 설명된다.
[0031] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플(10)을 검사하기 위한 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 샘플(10)은 제2 층(12) 위에 배열된 제1 층(11)을 갖는 멀티레벨 구조(15)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 멀티레벨 구조(15)는, 적어도 부분적으로 서로 포개져 배열될 수 있는 3개, 4개, 5개, 또는 그 이상의 층들을 가질 수 있다. 예컨대, 멀티레벨 구조(15)는 기판, 예컨대 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판 상에 증착된 전자 디바이스들, 이를테면 박막 트랜지스터들의 어레이일 수 있다.
[0032] 실시예들에 따른 방법은 진공 챔버(도 1에 도시되지 않음)에 샘플(10)을 배열하는 단계, 및 일차 전자 빔(20)이 샘플(10) 상에 충돌하도록 일차 전자 빔(20)을 샘플(10) 쪽으로 지향시키는 단계를 포함한다. 예컨대, 일차 전자 빔(20)은 대물 렌즈에 의해 샘플 상에 포커싱될 수 있다. 일차 전자 빔(20)이 샘플(10) 상으로 지향되고, 그에 따라, 일차 전자 빔(20)의 제1 일차 전자들이 제1 층(11)에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들(21)이 형성되고, 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 제2 층(12)에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들(22)이 형성된다. 전형적으로, 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)은, 예컨대 30° 이하의 작은 반사 각도로, 일차 전자 빔(20)의 인입 방향과 본질적으로 대향하는 역 방향으로 샘플로부터 반사된다.
[0033] 이어서, 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)을 포함하는 신호 전자들은 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두에 관한 공간 정보를 획득하기 위해 검출기 디바이스(130)에 의해 검출된다. 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)은 검출기 디바이스에 의해 동시에, 즉, 단일-스테이지 입수 프로세스로 검출될 수 있다. 특히, 검출기 신호는 신호 프로세싱 디바이스(160)에 의해 프로세싱될 수 있으며, 그 신호 프로세싱 디바이스(160)는 검출기 신호에 기초하여 샘플(10)의 적어도 하나의 영역의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 신호 프로세싱 디바이스(160)는 검출기 신호에 기초하여, 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두의 결함들을 식별하고, 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두의 거리들 및 치수들을 측정하고, 그리고/또는 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두의 피처들, 이를테면 에지들을 검사하도록 구성될 수 있다.
[0034] 검출기 디바이스(130)에 의해 검출된 신호 전자들은 제1 층(11)에 의해 반사된 제1 후방산란 전자들(21)과 제2 층(12)에 의해 반사된 제2 후방산란 전자들(22) 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예들에서, 검출기 디바이스(130)에 의해 검출된 신호 전자들은 하나 이상의 추가적인 층들로부터 산란된 더 추가적인 후방산란 전자들을 포함할 수 있다. 따라서, 검출기 신호는 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두에 관한 공간 정보를 제공하고, 그에 따라, 검출기 신호에 기초하여, 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두가 검사될 수 있다.
[0035] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 일차 전자 빔(20)의 파라미터들은 샘플(10)로부터 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)이 방출되도록 선택된다. 특히, 일차 전자 빔의 전자 에너지는 일차 전자 빔(20)의 적어도 일부 일차 전자들이 제2 층(12)까지 샘플(10)을 관통하도록 선택된다. 예컨대, 샘플 상에 충돌하는 일차 전자 빔(20)의 랜딩 에너지는 일차 전자들의 적어도 일부가 적어도 제1 층(11)을 관통하여 제2 층(12)에 의해 후방산란되도록 세팅될 수 있다. 특히, 샘플 상의 일차 전자 빔(20)의 랜딩 에너지는 5 keV 이상, 구체적으로는 10 keV 이상, 더 구체적으로는 30 keV 이상, 또는 심지어 50 keV 이상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 상의 일차 전자 빔(20)의 랜딩 에너지는 5 keV 미만, 예컨대 1 keV 내지 5 keV, 이를테면 약 3 keV일 수 있다. 랜딩 에너지는 검사될 층 스택의 특성들, 예컨대 층들의 수 및 두께에 따라 선택될 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, 일차 전자 빔(20)의 초점의 치수 및 샘플의 포지션은, 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)이 샘플(10)에 의해 방출되어 높은 효율로 검출기 디바이스(130)에 의해 검출되게 하면서, 동시에 적절한 공간 해상도를 제공하도록 세팅될 수 있다. 더 추가로, 일차 전자 빔의 휘도는 적절하게 선택될 수 있다.
[0037] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 서로 포개져 배열된 멀티레벨 구조의 2개 이상의 층들에서의 공간적 통찰을 획득하기 위해, 단일-스테이지 입수 프로세스가 활용된다. 다시 말하면, 2개 이상의 층들을 포함하는 층 스택을 검사하기 위해, 하나의 일차 전자 빔의 충돌 시에 샘플에 의해 동시에 산란되는 신호 전자들이 활용된다. 본원에서 설명되는 방법에 따르면, 제1 층에 의해 산란된 제1 일차 빔의 전자들을 검출함으로써 제1 층에 관한 정보를 먼저 수집한 후에, 제2 층에 의해 산란된 제2 일차 빔의 전자들을 검출함으로써 제2 층에 관한 정보를 수집할 필요는 없을 수 있다(여기서, 그 후에, 후속하여 수집된 정보는 하나의 이미지로 프로세싱될 수 있음). 오히려, 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두에 관한 정보는 하나의 일차 빔의 충돌 시 동시에 수집된다. 특히, 샘플의 이미지는 단일 입수 스테이지에서 입수된 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 제2 층의 하부 피처들의 기하형상 및 토폴로지에 관한 정보가 임의의 분광 방법, 이를테면 EDS(energy dispersive spectroscopy) 없이 획득될 수 있다. 오히려, 제1 층과 제2 층 사이의 재료 콘트라스트(contrast)가, 전자 신호에 기초하여 생성된 이미지로부터 직접적으로 가시적이게 될 수 있다.
[0038] 본원에서 설명되는 방법은, 디스플레이 제조를 위한 기판들 상에 형성되는 멀티레벨 구조들이 전형적으로, 제1 층(11) 및 제2 층(12)의 복수의 공간 피처들, 이를테면, 에지들, 스텝들, 홀들, 개구들, 리세스들, 오버랩들, 및/또는 언더컷들을 포함한다는 발견에 기초하며, 여기서, 제1 층(11)과 제2 층(12) 사이의 오버레이는 국부적으로 변화된다. 추가로, 제1 층(11) 및 제2 층(12)은, 상이한 원자 번호들을 갖고 상이한 후방산란 능력들을 갖는 상이한 재료들을 포함한다. 따라서, 제1 층(11)과 제2 층(12) 사이의 오버레이가 변화된 구역들은 검출기 신호 및 그 검출기 신호로부터 생성된 이미지에서 각각 특정 휘도 변화의 구역들로서 나타날 것이다.
[0039] 제1 예에서, 개구가 특정 위치에서 제2 층에 형성될 수 있지만 제1 층에는 형성되지 않을 수 있다. 제2 층은 높은 전자 후방산란 능력을 갖는 무거운 재료로 제조될 수 있다. 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들에 기초하여 생성된 이미지에서, 제2 층 내의 개구는, 개구의 치수가 측정될 수 있도록, 휘도가 감소된 구역으로서 나타날 수 있다.
[0040] 제2 예에서, 이상적으로, 제1 층(11) 및 제2 층(12)은 제1 층과 제2 층 둘 모두의 단부를 형성하는 대응하는 에지를 가져야 한다. 그러나, 실제 샘플에서, 제2 층이 제1 층 전에 끝나게 되도록, 언더컷이 있을 수 있다. 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들에 기초하여 생성된 이미지에서, 상기 에지 영역은 적어도 3개의 상이한 휘도의 구역들로서 나타날 수 있으며, 이는 언더컷의 폭의 측정을 가능하게 할 수 있다. 특히, 제1 층과 제2 층이 서로 포개져 배열된 영역은, 생성된 이미지에서, 제1 층만이 존재하는 영역의 휘도와 상이한 휘도를 가질 수 있다.
[0041] 멀티레벨 구조의 이상적인 기하형상 및 토폴로지는 이전에 알려져 있을 수 있다. 따라서, 검출기 신호에 기초하여 생성된 이미지에서의 기하형상과 이상적인 기하형상을 비교함으로써, 단일-스테이지 입수 프로세스에서 수집된 정보에 기초하여, 제1 층 및 제2 층의 피처들의 결함 리뷰, 계측, 및 검사가 가능하게 된다.
[0042] 본원에서 설명되는 일부 실시예들에 따르면, 샘플(10)의 영역은 일차 전자 빔(20)에 의해 단 한 번만 스캐닝되고, 그리고 상기 스캔 동안 검출된 신호 전자들에 기초하여, 상기 영역의 이미지가 생성된다. 생성된 이미지는 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두에 관한 공간 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 생성된 이미지의 피처들은, 샘플의 결함들을 식별하기 위해, 이상적인 토폴로지의 대응하는 피처들과 비교될 수 있다.
[0043] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 방법은 검출된 신호 전자들에 기초하여 멀티레벨 구조(15)의 이미지를 생성하는 단계를 포함하며, 여기서, 이미지는 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두에 관한 공간 정보를 포함한다. 샘플에 걸쳐 일차 전자 빔(20)을 스캐닝하기 위해 스캐닝 편향기 어레인지먼트가 제공될 수 있다.
[0044] 대안적으로 또는 부가적으로, 방법은 제1 층(11) 및 제2 층(12)을 검사하는 단계, 특히, 제1 층(11)과 제2 층(12) 중 적어도 하나 또는 둘 모두의 에지의 품질을 검사하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 층(11) 및 제2 층(12)은, 예컨대, 매립 층들의 특정 피처들의 치수들의 자동 측정, 또는 다층 구조의 이상적인 토폴로지의 치수들과 측정된 치수들의 자동 비교에 의해, 자동적으로 검사될 수 있다.
[0045] 대안적으로 또는 부가적으로, 방법은 제1 층(11)과 제2 층(12) 중 적어도 하나 또는 둘 모두의 결함들을 리뷰, 분석, 및/또는 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
[0046] 대안적으로 또는 부가적으로, 방법은 제1 층(11)과 제2 층(12) 중 적어도 하나 또는 둘 모두의 치수들 또는 거리들을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 멀티레벨 구조의 깊은 층들 또는 매립 층들의 피처들의 치수들이 측정될 수 있다.
[0047] 대안적으로 또는 부가적으로, 방법은, 예컨대, 제1 층 및 제2 층의 에지 품질을 검사하는 것을 포함하는 오버레이 계측을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
[0048] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 멀티레벨 구조(15)는 적어도 부분적으로 서로 포개져 배열된 3개, 4개, 5개, 또는 그 이상의 층들을 갖는다. 예컨대, 멀티레벨 구조(15)는 3개 이상의 층들을 각각 포함하는 박막 전자 디바이스들의 어레이를 포함할 수 있다. 3개 이상의 층들은 상이한 원자 번호들, 즉 상이한 Z 번호들을 갖는 상이한 재료들로 적어도 부분적으로 제조될 수 있다.
[0049] 예컨대, 3개 이상의 층들 중 하나 이상의 층들은 금속 층, 예컨대 구리 층 또는 은 층일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 3개 이상의 층들 중 적어도 하나의 층은 투명 전도성 산화물 층(TCO 층), 예컨대 ITO 층일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 3개 이상의 층들 중 적어도 하나의 층은 유전체 층, 예컨대 절연성 유전체 층일 수 있다. 예컨대, 유전체 층은 멀티레벨 구조의 2개의 전도성 층들 사이에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반도체 층이 제공될 수 있다.
[0050] 일부 실시예들에서, 특히 단일-스테이지 입수 프로세스에서, 3개 이상의 층들 각각에 관한 공간 정보를 획득하기 위해, 일차 전자 빔(20)의 각각의 일차 전자들이 멀티레벨 구조(15)의 3개 이상의 층들 각각에 의해 산란되고, 검출기 디바이스(130)에 의해 검출된다.
[0051] 예컨대, 일부 실시예들에서, 제1 층(11)에 의해 후방산란된 제1 후방산란 전자들(21), 제2 층(12)에 의해 후방산란된 제2 후방산란 전자들(22), 제2 층 아래에 적어도 부분적으로 배열된 제3 층에 의해 후방산란된 제3 후방산란 전자들, 그리고 선택적으로는, 제3 층 아래에 적어도 부분적으로 배열된 제4 또는 추가적인 층에 의해 후방산란된 제4 또는 추가적인 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들에 기초하여, 이미지가 생성될 수 있다. 상기 제1, 제2, 제3, 및 추가적인 후방산란 전자들은 샘플 상에 충돌하는 하나의 단일 일차 전자 빔의 산란된 부분들에 대응할 수 있다. 따라서, 멀티레벨 구조의 복수의 층들에 관한 공간 정보를 포함하는 이미지는, 예컨대 샘플을 단 한 번만 스캐닝함으로써, 단일-스테이지 입수 프로세스에서 검출기 신호에 기초하여 형성될 수 있다.
[0052] 일부 실시예들에서, 검사된 샘플은 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판(13)을 포함할 수 있으며, 여기서, 멀티레벨 구조(15)는, 예컨대 하나 이상의 증착 기법들에 의해, 샘플 상에 형성된다. 기판은 1 m2 이상, 구체적으로는 5 m2 이상의 사이즈를 가질 수 있다. 따라서, 본원에서 설명되는 방법이 수행되는 진공 챔버는, 1 m2 이상, 구체적으로는 5 m2 이상의 사이즈를 갖는 대면적 기판(13)을 지지하도록 구성된 기판 지지부를 포함할 수 있다. 특히, 진공 챔버는 후방산란 전자들을 검출함으로써 이미징될 완전한 샘플을 유지 및 검사하기에 충분히 클 수 있다.
[0053] 멀티레벨 구조(15)는 복수의 멀티레벨 전자 또는 광전자 디바이스들, 이를테면 트랜지스터들, 특히 TFT들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플은, 유리 패널, 디스플레이 패널, LCD 스크린, TFT 스크린, 및 OLED 디스플레이 중 적어도 하나일 수 있거나 또는 이들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[0054] 장치(100)는 제조 동안, 예컨대 기판 상의 멀티레벨 구조의 형성 후의 샘플들의 인-라인 검사를 위해 구성된 전자 현미경을 포함하는 인-라인 검사 장치일 수 있다. 예컨대, 전자 현미경(200)은 기판 상에 하나 이상의 층들을 증착하도록 구성된 진공 시스템에, 예컨대, 증착 챔버로부터 하류에 배열될 수 있는 검사 챔버에 배열될 수 있다.
[0055] 전자 현미경은, 샘플을 스캐닝하고 검출기 신호에 기초하여 샘플의 적어도 하나의 영역의 이미지를 생성하도록 구성된 스캐닝 전자 현미경(SEM)일 수 있다.
[0056] 일부 실시예들에서, 멀티레벨 구조(15)는 비선형 또는 곡선형 에지들을 갖는 멀티레벨 피처들을 포함할 수 있으며, 여기서, 비선형 또는 곡선형 에지들이 이미징 또는 검사된다. 예컨대, 본원에서 설명되는 방법은, 최상부 층 아래에 배열될 수 있는 매립 층들의 곡선형 피처들, 불규칙적인 피처들, 둥근 피처들, 및 다른 비선형 피처들을 이미징 및 검사하는 데 적합할 수 있다.
[0057] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 멀티레벨 구조(15)는 패시베이션 층을 포함할 수 있다. 패시베이션 층은 하나 이상의 매립 층들 위에 배열된 상부 층일 수 있다. 예컨대, 패시베이션 층은 보호 층 또는 차폐 층일 수 있다. 패시베이션 층 아래에 적어도 제2 층(12)(또는 제1 및 제2 층들 둘 모두)이 배열될 수 있다. 따라서, 패시베이션 층 아래에 배열된 층들의 공간 특성들에 대한 통찰이 획득될 수 있다. 특히, 제1 층(11)과 제2 층(12) 중 적어도 하나는, TFT-기반 디스플레이 패널, 또는 TFT-기반 디스플레이 패널의 제조에 사용되는 기판의 어레이, 배면(backplane), 또는 전면(front-plane) 중 어느 하나 상에 배열될 수 있다. 예컨대, OLED 디스플레이의 경우, 어레이(배면)와 전면 중 적어도 하나는 본원에서 설명되는 방법에 따라 검사될 수 있다.
[0058] 제1 층(11)은 제1 전자 후방산란 능력을 갖는 제1 원자 번호를 갖는 제1 재료를 포함할 수 있으며, 제2 층(12)은 제2 전자 후방산란 능력을 갖는 제2 원자 번호를 갖는 제2 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 재료의 Z-번호와 제2 재료의 Z-번호는 10 초과, 구체적으로는 20 초과만큼 상이할 수 있다.
[0059] 방법은 검출된 신호 전자들에 기초하여 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서, 제1 층과 제2 층 중 적어도 하나의 홀들, 개구들, 스텝들, 리세스들, 오버랩들, 및/또는 언더컷들은 각각, 이미지에서 특정 휘도의 구역들로서 나타난다.
[0060] 일부 실시예들에서, 제1 층(11)은 제1 원자 번호를 갖는 제1 재료를 포함할 수 있다. 제1 원자 번호와 상이한 제2 원자 번호를 갖는 제2 재료로 제조된 재료 잔류물들이 제1 층 아래에 배열될 수 있다. 그러한 재료 잔류물들은, 완전히 제거되지 않은 마스크 층의 잔여물들, 이전에 적용된 에칭 프로세스에서 완전히 에칭되지 않은 층의 잔여물들, 증착 프로세스 후에 또는 그 동안에 하부 층에 부착되었을 수 있는 입자들, 또는 샘플에 악영향을 미칠 수 있는 다른 잔류물들을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 그러한 재료 잔류물들은, 예컨대, 생성된 이미지를 검사함으로써 식별될 수 있다.
[0061] 일차 전자 빔(20)은 10 keV 이상, 구체적으로는 30 keV 이상의 평균 전자 에너지를 가질 수 있다. 특히, 일차 전자 빔(20)은 10 keV 내지 15 keV의 전자 에너지를 가질 수 있다. 샘플 상의 일차 전자 빔(20)의 랜딩 에너지는 10 keV 이상, 구체적으로는 30 keV 이상일 수 있다. 특히, 랜딩 에너지는 10 keV 내지 15 keV일 수 있다.
[0062] 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 일차 전자 빔(20)이 샘플(10) 상에 포커싱된다. 일차 전자 빔(20)은 빔 소스에 의해 생성될 수 있고, 빔 경로를 따라 배열된 전자 광학 엘리먼트들에 의해 성형될 수 있으며, 대물 렌즈(도 1에 도시되지 않음)에 의해 포커싱될 수 있다. 빔 소스는 일차 전자 빔이 5 keV 이상, 구체적으로는 10 keV 이상, 및/또는 50 keV 이하의 전자 에너지를 갖도록 동작될 수 있다. 빔 경로를 따라 배열된 전자 광학 엘리먼트들은 일차 전자 빔이 5 keV 이상, 구체적으로는 10 keV 이상의 높은 전자 에너지로 샘플 상에 충돌하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔 소스는 일차 전자 빔이 5keV 미만, 예컨대 1 keV 내지 5 keV의 전자 에너지를 갖도록 동작될 수 있다. 추가로, 일부 실시예들에서, 일차 전자 빔은 최대 5 keV의 전자 에너지로 샘플 상에 충돌할 수 있다.
[0063] 일차 전자 빔(20)이 샘플(10)을 타격할 때, 샘플 표면 근처에서 생성된 이차 전자들(25) 및 샘플의 다양한 층들로부터 후방산란된 후방산란 전자들을 포함하는 복수의 전자들이 샘플로부터 방출된다. 전형적으로, 이차 전자 신호는 후방산란 전자 신호보다 실질적으로 더 강하다. 그러나, 고-에너지 일차 전자들은 증가된 확률로 샘플로부터 후방산란될 수 있다. 더 구체적으로, 샘플로부터 방출되는 후방산란 전자들과 이차 전자들 사이의 비율은 일차 전자 빔의 에너지가 증가됨에 따라 높아질 수 있다.
[0064] 본원에서 설명되는 일부 실시예들에 따르면, 검출기 디바이스(130)에 의해 검출될 신호 전자들을 필터링하기 위해, 필터 디바이스가 샘플(10)과 검출기 디바이스(130) 사이에 배열될 수 있다. 특히, 저-에너지 전자들, 예컨대 이차 전자들(25)은 필터 디바이스에 의해 억제될 수 있고, 후방산란 전자들을 포함하는 더 높은-에너지 전자들만이 검출기 디바이스(130) 쪽으로 진행하는 것이 가능하게 될 수 있다.
[0065] 특히, 에너지 임계치 미만의 전자 에너지를 갖는, 샘플(10)로부터 방출된 전자들은 필터 디바이스에 의해 억제될 수 있으며, 그 필터 디바이스는 샘플(10)과 검출기 디바이스(130) 사이에 배열된 음으로 바이어싱된 필터 전극(154)으로서 구성될 수 있다.
[0066] 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 필터 전극(154)은 샘플(10) 위에 제공될 수 있고, 그리고 샘플에 의해 방출되는 전자들 상에 척력을 가하도록 구성될 수 있다. 저-에너지 전자들, 이를테면 이차 전자들(25)은 필터 전극(154)에 의해 다시 샘플(10) 쪽으로 편향될 수 있는 반면에, 에너지 임계치를 초과하는 에너지를 갖는 후방산란 전자들은 필터 전극(154)을 지나서 검출기 디바이스(130) 쪽으로 전파할 수 있다. 필터 전극(154)은 홀을 갖는 플레이트 전극 또는 필터 격자로서 구성될 수 있다.
[0067] 필터 전극(154)은 예컨대 50 V 이상의 음의 전위 크기로 세팅될 수 있고, 그에 따라, 50 eV 초과의 전자 에너지를 갖는 전자들만이 검출기 디바이스(130) 쪽으로 전파할 수 있다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)은 필터 전극(154)을 지나서 검출기 디바이스(130) 쪽으로 전파할 수 있는 반면에, 이차 전자들(25)은 다시 샘플(10) 쪽으로 편향된다.
[0068] 필터 전극(154)은, 멀티레벨 구조(15)의 특정 깊이 범위로부터 반사되는 후방산란 전자들을 필터링하는 데 적절할 수 있는 조정가능한 가변 전위로 세팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 필터 전극들이 제공될 수 있다.
[0069] 이차 전자 검출 모드에서, 필터 전극(154)은, 이차 전자들(25), 이를테면 50 eV 미만의 전자 에너지를 갖는 전자들이 검출기 디바이스 쪽으로 통과하는 것을 가능하게 할 수 있는 전위로 세팅될 수 있다. 예컨대, 이차 전자 검출 모드에서, 필터 전극(154)은 접지 전위 또는 양의 전위로 세팅될 수 있다. 이차 전자들은 검출기 디바이스(130), 또는 이차 전자들을 검출하도록 구성된 추가적인 검출기 디바이스에 의해 검출될 수 있다. 이차 전자 검출 모드에서, 샘플의 표면의 토폴로지가 상세히 검사될 수 있다. 따라서, 이차 전자들은 선택적으로 수집 또는 억제될 수 있다.
[0070] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 본원에서 설명되는 방법은, 렌즈-내 검출기(136)를 이용하여, 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 렌즈-내 검출기(136)는 일차 전자 빔(20)의 광축 주위에 적어도 부분적으로 배열된 검출기 디바이스로서 이해될 수 있다. 렌즈-내 검출기(136)는 일차 전자 빔(20)이 렌즈-내 검출기(136)를 통해 전파하기 위한 검출기 개구(137)를 포함할 수 있다. 렌즈-내 검출기의 하나 이상의 검출기 세그먼트들은 광축 주위에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 예컨대, 렌즈-내 검출기는 환상 형상을 가질 수 있고, 그리고 광축 주위에서 부분적으로 또는 전체적으로 연장될 수 있다. 샘플로부터 예컨대 1° 내지 30°의 작은 반사 각도들로 후방산란된 전자들은 렌즈-내 검출기(136)에 의해 검출될 수 있다.
[0071] 렌즈-내 검출기(136)는 일차 전자 빔(20)이 렌즈-내 검출기(136)를 통해 전파할 수 있게 하기 위한 중앙 개구를 포함할 수 있다. 추가로, 렌즈-내 검출기(136)는 빔 조사점에서의 적어도 수 도의 방위각에 대응(subtend)할 수 있다. 검출기 디바이스가 일차 전자 빔의 충돌점에서의 충분히 큰 방위각에 대응하게 하는 기하형상을 사용하는 것은, 또한 아래에 놓인 층들을 신속하게 이미징하기에 충분히 강한 후방산란 전자 신호의 검출을 가능하게 한다.
[0072] 추가적인 실시예들에서, 다른 또는 부가적인 타입들의 검출기 디바이스들이 제공될 수 있다.
[0073] 검출기 디바이스(130)의 검출기 신호는, 예컨대, 샘플의 적어도 하나의 영역의 이미지를 생성하기 위해, 또는 결함 식별 또는 임계 치수화(critical dimensioning)를 수행하기 위해, 검출기 신호를 프로세싱하도록 구성된 신호 프로세싱 디바이스(160)로 포워딩될 수 있다.
[0074] 본원에서 설명되는 방법들은 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판들의 인-라인 이미징을 가능하게 하며, 여기서, 다수의 층들에 걸쳐 있을 수 있는(수 nm 내지 10 nm 이상, 수십 nm, 또는 심지어 수백 nm) 매립 피처들이 검사될 수 있다. 그러한 피처들은 전형적으로, 표면의 수 나노미터 내에서 생성되는 이차 전자들을 검출하여 검사되는 것이 가능하지 않다.
[0075] 일부 실시예들에서, 장치(100)의 진공 챔버는 진공 조건들 하에서, 예컨대, 동일한 진공 시스템에서의 다층 구조의 제조로부터 하류에서, 전체 샘플을 배열 및 검사하기에 충분히 클 수 있다. BSE들의 검출은 대기압 미만 조건들 하에서 더 신속하고 더 신뢰성 있게 수행될 수 있는데, 이는 BSE들이 대기압 하에서 공기 분자들에 의해 산란되어 검출기 디바이스에 도달하지 않을 수 있기 때문이다. 예컨대, 본원에서 설명되는 방법은 1 mbar 미만, 구체적으로는 0.1 mbar 미만의 배경 압력(background pressure)에서 수행될 수 있다. 전자 현미경의 컬럼 내의 압력은 한층 더 낮을 수 있다.
[0076] 본원에서 설명되는 바와 같은 샘플(10)의 이미징은 멀티레벨 구조의 복수의 층들의 재료들의 원자 번호에 기초한 원소 콘트라스트를 가능하게 한다. 디스플레이 디바이스의 층 스택의 상이한 재료들 사이의 구별이 가능하다. 상기 상이한 재료들은 유사한 이차 전자 방출 계수들을 가질 수 있지만, 각각의 재료들의 원자 번호들의 큰 차이들로 인해 광범위하게 변화되는 BSE 방출 계수들을 가질 수 있다.
[0077] 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플(10)을 검사하기 위한 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 장치는 본원에서 설명되는 방법들에 따라 동작되도록 구성되고, 도 1에 도시된 장치와 유사할 수 있으며, 그에 따라, 여기서 반복되지 않는 위의 설명들이 참조될 수 있다.
[0078] 장치(100)는 진공 챔버(101)를 포함하며, 여기서, 샘플(10)을 지지하도록 구성된 샘플 지지부(150)가 진공 챔버(101)에 배열된다. 샘플 지지부(150)는, 구체적으로는 1 m2 이상, 구체적으로는 5 m2 이상, 더 구체적으로는 10 m2 이상의 사이즈를 갖는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 지지하도록 구성될 수 있다.
[0079] 장치(100)는 전자 현미경(200)을 더 포함하며, 그 전자 현미경(200)은 샘플(10) 쪽으로 일차 전자 빔(20)을 지향시켜서, 일차 전자 빔(20)의 제1 일차 전자들이 샘플의 제1 층에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들이 형성되게 하고, 제2 일차 전자들이 샘플의 제2 층에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들이 형성되게 하도록 구성된다.
[0080] 샘플 지지부(150)는 x-방향을 따라 연장될 수 있다. 샘플 지지부(150)는 진공 챔버(101)에서 전자 현미경(200)에 대하여 샘플(10)을 변위시키기 위해 x-방향을 따라 이동가능할 수 있다. 따라서, 샘플(10)의 영역이 검사를 위해 전자 현미경(200) 아래에 포지셔닝될 수 있다. 영역은, 예컨대, 샘플 상의 층에 포함된 그레인(grain) 또는 결함을 갖는 검사될 멀티레벨 구조, 예컨대 다층 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 샘플 지지부(150)는 선택적으로 y-방향을 따라 또한 이동가능할 수 있고, 그에 따라, 샘플(10)은 x-방향에 수직일 수 있는 y-방향을 따라 이동될 수 있다. 진공 챔버(101) 내에서 샘플(10)을 홀딩하는 샘플 지지부(150)를 적절하게 변위시킴으로써, 샘플(10)의 전체 범위가 진공 챔버(101) 내부에서 검사될 수 있다.
[0081] 전자 현미경(200)은 일차 전자 빔(20)을 생성하도록 구성된 전자 소스(112)를 포함할 수 있다. 전자 소스(112)는, 최대 5 keV, 5 keV 이상, 구체적으로는 10 keV 이상, 더 구체적으로는 15 keV 이상의 전자 에너지를 갖는 일차 전자 빔을 생성하도록 구성된 전자 건일 수 있다. 억제기, 추출기, 및/또는 애노드와 같은 추가적인 빔 성형 디바이스들이 건 챔버(110) 내에 제공될 수 있다. 빔은 빔 제한 애퍼처(aperture)에 정렬될 수 있으며, 그 빔 제한 애퍼처는 빔을 성형하도록 치수가 설정될 수 있고, 즉 빔의 일부를 차단한다. 전자 빔 소스는 TFE 방출기를 포함할 수 있다. 건 챔버(110)는 10-8 mbar 내지 10-10 mbar의 압력으로 진공배기될 수 있다.
[0082] 전자 현미경(200)은 컬럼(120)을 더 포함할 수 있으며, 여기서, 일차 전자 빔(20)은 광축을 따라 컬럼(120)을 통해 전파한다. 전자 광학 엘리먼트들(126)이 광축을 따라 컬럼(120)에 배열될 수 있으며, 여기서, 전자 광학 엘리먼트들(126)은 일차 전자 빔(20)을 시준, 성형, 편향, 및/또는 교정하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 집속 렌즈가 컬럼(120)에 제공될 수 있다. 집속 렌즈는 자극편 및 코일(124)을 포함할 수 있다. 추가적인 전자 광학 엘리먼트들은, 스티그메이터(stigmator), 색 수차 및/또는 구면 수차를 위한 교정 엘리먼트들, 및 대물 렌즈(140)의 광축에 일차 전자 빔을 정렬시키기 위한 정렬 편향기들로 구성된 그룹으로부터 선택되어 제공될 수 있다.
[0083] 최대 5 keV, 또는 5 keV 이상, 구체적으로는 10 keV 이상, 더 구체적으로는 15 keV 이상의 랜딩 에너지로 샘플(10) 상에 일차 전자 빔(20)을 포커싱하기 위해 대물 렌즈(140)가 제공될 수 있다.
[0084] 도 2에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(140)는 자기 렌즈 컴포넌트를 가질 수 있으며, 그 자기 렌즈 컴포넌트는 자극편들(142 및 146)을 갖고 코일(144)을 갖는다. 선택적으로, 상부 전극(152)이 대물 렌즈(140)의 정전 렌즈 컴포넌트를 형성할 수 있다.
[0085] 추가로, 스캐닝 편향기 조립체(170)가 제공될 수 있다. 스캐닝 편향기 조립체(170)는, 예컨대, 자기식이면서 정전식인 스캐닝 편향기 조립체일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스캐닝 편향기 조립체(170)는 단일 스테이지 조립체일 수 있다. 대안적으로, 2-스테이지 또는 심지어 3-스테이지 편향기 조립체가 스캐닝을 위해 제공될 수 있다. 각각의 스테이지는 광축을 따라 상이한 포지션에 제공된다.
[0086] 전자 현미경(200)은 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들을 검출하도록 구성된 검출기 디바이스(130)를 더 포함한다. 검출기 신호는 신호 프로세싱 디바이스(160)에 공급될 수 있으며, 그 신호 프로세싱 디바이스(160)는 검출기 신호에 기초하여 제1 층과 제2 층 둘 모두에 관한 공간 정보를 포함하는 이미지를 생성하도록 구성된다.
[0087] 전자 현미경(200)은 샘플 지지부(150)와 검출기 디바이스(130) 사이에, 예컨대 샘플 지지부(150) 위로 짧은 거리에 배열된 필터 전극(154)을 더 포함할 수 있다. 필터 전극(154)은 저-에너지 전자들, 특히 이차 전자들을 억제하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 필터 전극(154)은, 예컨대 50 eV의 임계치 에너지 미만의 전자 에너지를 갖는, 샘플(10)로부터 방출된 전자들을 억제할 수 있다. 추가로, 필터 전극(154)은 에너지 임계치를 초과하는 전자 에너지를 갖는 신호 전자들이 검출기 디바이스(130) 쪽으로 통과할 수 있게 하도록 구성될 수 있다.
[0088] 특히, 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들이 필터 전극(154)을 지나서 검출기 디바이스(130) 쪽으로 전파할 수 있다. 일부 실시예들에서, 필터 전극(154)은 음의 전위로 세팅되도록 구성되며, 여기서, 예컨대, 음의 전위는 이차 전자들을 억제하고 후방산란 전자들은 통과할 수 있게 하기 위해 50 V 초과일 수 있다.
[0089] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 검출기 디바이스는 일차 전자 빔(20)을 위한 개구를 갖는 렌즈-내 검출기(136)를 포함할 수 있다. 렌즈-내 검출기(136)는 50 eV 이상의 에너지를 갖는 신호 전자들을 검출하도록 적응될 수 있다. 특히, 렌즈-내 검출기(136)는 1 keV 이상의 에너지를 갖는 후방산란 전자들을 검출하도록 적응될 수 있다.
[0090] 도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플(10)을 검사하기 위한 장치(300)의 개략적인 단면도이다. 장치(300)는 진공 챔버(101), 및 샘플(10)을 지지하기 위해 진공 챔버(101)에 배열된 샘플 지지부(150)를 포함한다. 진공 챔버(101)는 도 2에 도시된 진공 챔버와 유사할 수 있으며, 그에 따라, 위의 설명들이 참조될 수 있다.
[0091] 추가로, 장치(300)는 샘플(10)의 복수의 영역들의 동시 검사를 위해 복수의 전자 현미경들(310)을 포함한다. 2개의 전자 현미경들(310), 즉, 제1 전자 현미경(312) 및 제2 전자 현미경(314)이 도 3에 예시적으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 3개 이상의 전자 현미경들이 샘플(10)의 각각의 영역들을 검사하기 위해 제공될 수 있다. 전자 현미경들은 도 2의 전자 현미경(200)과 유사할 수 있으며, 그에 따라, 여기서 반복되지 않는 위의 설명들이 참조될 수 있다.
[0092] 특히, 복수의 전자 현미경들(310) 중 각각의 전자 현미경은 샘플(10) 쪽으로 일차 전자 빔을 지향시켜서, 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 제1 후방산란 전자들로서 제1 층에 의해 후방산란되게 하고, 제2 일차 전자들이 제2 후방산란 전자들로서 제2 층에 의해 후방산란되게 하도록 구성될 수 있다. 전자 현미경들은 각각의 검출기 디바이스를 포함할 수 있으며, 그 각각의 검출기 디바이스는 각각의 제1 후방산란 전자들 및 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들을 검출하도록 구성된다.
[0093] 제1 층과 제2 층 둘 모두에 관한 정보를 포함하는 이미지를 생성하기 위해, 신호 프로세싱 디바이스가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 전자 현미경은 각각의 신호 프로세싱 디바이스를 포함한다. 다른 실시예들에서, 복수의 전자 현미경들(310)의 검출기 신호들은 공통 신호 프로세싱 디바이스에 공급될 수 있으며, 그 공통 신호 프로세싱 디바이스는 복수의 전자 현미경들(310)에 의해 이미징된 샘플의 복수의 영역들의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 이미지는 샘플(10)의 제1 층과 제2 층 둘 모두에 관한 공간 정보를 제공한다.
[0094] 제1 전자 현미경(312)은 제2 전자 현미경(314)으로부터 x-방향을 따라 거리(335)만큼 이격될 수 있다. 도 3에 예시된 실시예에서, 거리(335)는 제1 전자 현미경(312)의 제1 광축과 제2 전자 현미경(314)의 제2 광축 사이의 거리이다. 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 진공 챔버(101)는 x-방향을 따라 내측 폭(321)을 갖는다. 실시예들에 따르면, 제1 전자 현미경(312)과 제2 전자 현미경(314) 사이의 x-방향을 따르는 거리(335)는 적어도 30 cm, 이를테면 적어도 40 cm일 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 진공 챔버(101)의 내측 폭(321)은 제1 전자 현미경(312)과 제2 전자 현미경(314) 사이의 거리(335)의 250% 내지 450%의 범위에 있을 수 있다.
[0095] 따라서, 본원에서 설명되는 실시예들은, 서로 이격된 2개 이상의 전자 현미경들을 사용하여 진공 챔버(101)에서 샘플(특히 대면적 기판을 포함함)을 검사하기 위한 장치를 제공한다. 2개 이상의 전자 현미경들에 의해 샘플이 병렬로 검사될 수 있기 때문에, 단일 전자 현미경을 갖는 실시예들과 비교하여 증가된 처리량이 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 전자 현미경(312)에 의해 샘플 상의 제1 결함이 검사될 수 있고, 제2 전자 현미경에 의해 샘플의 제2 결함이 검사될 수 있으며, 여기서, 제1 결함 및 제2 결함의 검사는 병렬로 수행된다.
[0096] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 전자 현미경은 스캐닝 전자 현미경(SEM)일 수 있으며, 여기서, 측정 조건들에 따라, 예컨대 1 nm 내지 20 nm의 매우 높은 해상도를 갖는 이미지가 제공된다.
[0097] 일부 구현들에 따르면, 샘플을 검사하기 위한 장치는 인-라인 장치일 수 있으며, 즉, 장치(가능하게는 이미징을 위해 진공 챔버에 샘플을 로딩 및 언로딩하기 위한 로드 락을 포함함)는 추가적인 제조, 테스트, 또는 프로세싱 디바이스들과 인라인으로 제공될 수 있다. 특히 장치가 인라인 장치인 경우, 진공 챔버는 다른 챔버에 진공 챔버를 연결할 수 있는 하나 이상의 밸브들을 포함할 수 있다. 샘플이 진공 챔버 내로 가이딩된 후에, 하나 이상의 밸브들이 폐쇄될 수 있다. 따라서, 진공 챔버 내의 분위기는, 예컨대 하나 이상의 진공 펌프들을 이용하여, 기술적 진공을 생성함으로써 제어될 수 있다.
[0098] 도 4a는 본원에서 설명되는 방법에 따라 생성된 샘플(10)의 이미지를 도시한다. 도 4b는 종래의 방법에 따라 생성된 동일한 샘플의 이미지를 도시한다.
[0099] 샘플(10)은 복수의 층들을 갖는 멀티레벨 구조(15)를 포함하며, 그 복수의 층들은 적어도 부분적으로 서로 포개져 배열된다. 층들은 상이한 원자 번호들을 갖는 재료들을 포함할 수 있고, 그에 따라, 전자들을 후방산란시키기 위한 층들의 능력들은 상이할 수 있다. 예컨대, 멀티레벨 구조(15)는 제1 재료를 포함하는 제1 층(401)을 포함할 수 있으며, 그 제1 층(401)은 멀티레벨 구조(15)의 최상부 층일 수 있다. 멀티레벨 구조는 제2 재료를 포함하는 제2 층(402), 제3 재료를 포함하는 제3 층(403), 및 제4 재료를 포함하는 제4 층(404)을 더 포함할 수 있으며, 이 층들은 제1 층(401) 아래에 배열된다.
[00100] 일부 실시예들에서, 멀티레벨 구조(15)는 기판 상에 증착된 전자 디바이스를 구성할 수 있다. 적어도 하나의 층은 전도성 경로들 또는 비아를 제공하는 금속 층일 수 있고, 적어도 하나의 층은 전극, 예컨대 게이트 구역, 소스 구역 또는 드레인 구역을 제공하는 전도성 층일 수 있고, 적어도 하나의 층은 유전체 층일 수 있고, 적어도 하나의 층은 패시베이션 층일 수 있고, 그리고/또는 적어도 하나의 층은 반도체 층일 수 있다.
[00101] 미리 세팅된 빔 특성들을 갖는 일차 전자 빔이 샘플(10) 상에 충돌할 때, 일차 전자 빔의 제1 전자들이 제1 층(401)에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들이 형성되고, 동시에, 일차 전자 빔의 제2 전자들이 제2 층(402)에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들이 형성되고, 일차 전자 빔의 제3 전자들이 제3 층(403)에 의해 후방산란되어 제3 후방산란 전자들이 형성되며, 일차 전자 빔의 제4 전자들이 제4 층(404)으로부터 후방산란되어 제4 후방산란 전자들이 형성된다. 도 4a에 도시된 이미지는 상기 후방산란 신호 전자들에 기초하여 생성될 수 있다.
[00102] 도 4a로부터 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 검출된 후방산란 신호 전자들로부터, 제1 층에서 제4 층까지의 각각의 층에 관한 공간 정보가 획득될 수 있다. 특히, 오버레이 계측을 수행하기 위해 층들의 에지 구역들이 검사될 수 있고, 매립 층들의 치수들이 측정될 수 있고, 상부 층 아래에 은폐될 수 있는 재료 잔류물들이 식별될 수 있고, 그리고/또는 매립 층들의 결함들이 리뷰 또는 분석될 수 있다.
[00103] 도 4b는 이차 전자(SE)들의 지배적인 검출 및 프로세싱을 포함하는 종래의 방법들에 따라 생성된 이미지의 비교 예이다. 도 4b에 명확하게 도시된 바와 같이, 생성된 이미지로부터 본질적으로 제1 층(401)만이 가시적이게 되고, 그에 따라, 샘플(10)의 매립 층들 중 어느 것도 검사하는 것이 가능하지 않게 된다. 게다가, 재료들의 타입에 관한 정보, 그리고 특히, 조사되는 샘플 내의 원자들의 원자 번호에 관한 정보는 도 4b의 비교 예에서 식별되는 것이 가능하지 않다.
[00104] 도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플을 검사하는 방법을 예시하는 흐름도이다. 샘플은 제2 층(12) 위에 배열된 제1 층(11)을 포함하는, 적어도 부분적으로 서로 포개져 배열된 피처들의 스택을 갖는 멀티레벨 구조를 포함한다.
[00105] 박스(510)에서, 샘플(10)은 대기압 미만 압력 하에서 진공 챔버에 배열된다. 예컨대, 샘플은, 전자 현미경의 일차 전자 빔이 기판의 영역 쪽으로 지향될 수 있도록, 진공 챔버에서 샘플 지지부 상에 배열된다.
[00106] 박스(520)에서, 일차 전자 빔(20)이 샘플 상으로 지향되고, 그에 따라, 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 제1 층(11)에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들(21)이 형성되고, 동시에, 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 제2 층(12)에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들(22)이 형성된다.
[00107] 박스(530)에서, 특히 단일-스테이지 입수 프로세스에서, 제1 층(11)과 제2 층(12) 둘 모두에 관한 공간 정보를 획득하기 위해, 샘플로부터 방출되고 제1 후방산란 전자들(21) 및 제2 후방산란 전자들(22)을 포함하는 신호 전자들이 검출기 디바이스에 의해 검출된다. 신호 전자들이 검출기 디바이스에 의해 검출되고 있는 동안, 샘플의 영역이 스캐닝될 수 있다.
[00108] 선택적인 박스(540)에서, 검출기 신호에 기초하여, 신호 프로세싱 디바이스에 의해, 샘플의 적어도 하나의 영역의 이미지가 생성된다. 이미지는 제1 층과 제2 층 둘 모두, 그리고 선택적으로는 멀티레벨 구조의 추가적인 층들에 관한 공간 정보를 제공한다.
[00109] 일부 실시예들에서, 다층 구조의 치수들의 검사 및 결함 리뷰 또는 측정이 후속될 수 있다. 특히, 오버레이 계측이 실시될 수 있다.
[00110] 전술한 바가 일부 실시예들에 관한 것이지만, 다른 및 추가적인 실시예들이 본원의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본원의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 제2 층(12) 위에 배열된 제1 층(11)을 갖는 멀티레벨(multilevel) 구조(15)를 갖는 샘플(10)을 검사하는 방법으로서 ― 상기 샘플(10)은, 적어도 1 m2의 사이즈를 갖는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 포함함 ―,
    진공 챔버에 상기 샘플을 배열하는 단계;
    상기 샘플(10) 상으로 일차 전자 빔(20)을 지향시켜서, 상기 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 상기 제1 층(11)에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들(21)이 형성되게 하고, 상기 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 상기 제2 층(12)에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들(22)이 형성되게 하는 단계;
    상기 제1 층(11)과 상기 제2 층(12) 둘 모두에 관한 공간 정보를 획득하기 위해, 상기 제1 후방산란 전자들(21) 및 상기 제2 후방산란 전자들(22)을 포함하는 신호 전자들을 동시에 검출하는 단계;
    검출된 상기 신호 전자들에 기초하여 상기 멀티레벨 구조(15)의 이미지를 생성하는 단계; 및
    오버레이 계측을 수행하는 단계 ― 상기 멀티레벨 구조(15)의 이전에 알려진 이상적인 토폴로지가, 상기 멀티레벨 구조(15)의 이미지와 비교됨 ―
    를 포함하고,
    상기 제1 층(11)은 제1 전자 후방산란 능력을 갖는, 제1 원자 번호를 갖는 제1 재료를 포함하고, 상기 제2 층(12)은 제2 전자 후방산란 능력을 갖는, 제2 원자 번호를 갖는 제2 재료를 포함하며,
    상기 제1 층(11)과 상기 제2 층(12) 사이의 오버레이가 변화된 구역들은 상기 이미지에서 특정 휘도 변화의 구역들로서 나타나는,
    샘플을 검사하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 층(11)과 상기 제2 층(12) 중 적어도 하나의 결함들을 리뷰(review), 분석, 또는 식별하는 단계; 및
    상기 제1 층(11)과 상기 제2 층(12) 중 적어도 하나의 치수들 또는 거리들을 측정하는 단계
    중 적어도 하나를 더 포함하는,
    샘플을 검사하는 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 멀티레벨 구조(15)는 적어도 부분적으로 서로 포개져 배열된 3개 이상의 층들을 가지며,
    상기 일차 전자 빔(20)의 각각의 일차 전자들은 상기 3개 이상의 층들 각각에 의해 산란되고, 후속하여, 상기 3개 이상의 층들 각각에 관한 공간 정보를 획득하기 위해 검출되는,
    샘플을 검사하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티레벨 구조(15)는 복수의 멀티레벨 전자 또는 광전자 디바이스들 중 적어도 하나; 및
    비선형 또는 곡선형 에지들을 갖는 멀티레벨 피처(feature)들
    을 포함하며,
    상기 비선형 또는 곡선형 에지들이 이미징 또는 검사되는,
    샘플을 검사하는 방법.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티레벨 구조(15)는 패시베이션 층을 포함하며,
    상기 제1 층(11)과 상기 제2 층(12) 중 적어도 하나는 상기 패시베이션 층 아래에 배열되는,
    샘플을 검사하는 방법.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층과 상기 제2 층 중 적어도 하나의 홀들, 개구들, 스텝(step)들, 리세스(recess)들, 오버랩(overlap)들, 및 언더컷(undercut)들 중 적어도 하나는 각각, 이미지에서 특정 휘도의 구역들로서 나타나는,
    샘플을 검사하는 방법.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일차 전자 빔(20)은 5 keV 이상의 랜딩 에너지(landing energy)로 상기 샘플 상에 충돌하는,
    샘플을 검사하는 방법.
  9. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층 아래에 배열된, 상기 제2 원자 번호를 갖는 상기 제2 재료를 포함하는 재료 잔류물들이 식별되는,
    샘플을 검사하는 방법.
  10. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일차 전자 빔(20)으로 단 한 번만 상기 샘플(10)의 영역을 스캐닝하고, 상기 스캐닝 동안 검출된 신호 전자들에 기초하여 상기 영역의 이미지를 생성하는 단계를 포함하는,
    샘플을 검사하는 방법.
  11. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에너지 임계치 미만의 전자 에너지를 갖는, 상기 샘플(10)로부터 방출된 전자들을 억제하는 단계를 더 포함하는,
    샘플을 검사하는 방법.
  12. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    검출기 개구(137)를 포함하는 렌즈-내 검출기(136)를 이용하여 상기 제1 후방산란 전자들(21) 및 상기 제2 후방산란 전자들(22)을 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 검출기 개구(137)는 상기 렌즈-내 검출기(136)를 통과하게 상기 일차 전자 빔(20)을 가이딩하는,
    샘플을 검사하는 방법.
  13. 제2 층 위에 배열된 제1 층을 갖는 멀티레벨 구조를 갖는 샘플(10)을 검사하기 위한 장치(100)로서 ― 상기 샘플은, 적어도 1 m2의 사이즈를 갖는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 포함함 ―,
    진공 챔버(101);
    상기 진공 챔버에 배열된 샘플 지지부(150) ― 상기 샘플 지지부는 상기 샘플을 지지하도록 구성됨 ―; 및
    상기 샘플 쪽으로 일차 전자 빔(20)을 지향시켜서, 상기 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 상기 제1 층에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들이 형성되게 하고, 상기 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 상기 제2 층에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들이 형성되게 하도록 구성된 전자 현미경(200)
    을 포함하며,
    상기 전자 현미경(200)은 상기 제1 후방산란 전자들 및 상기 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들을 동시에 검출하도록 구성된 검출기 디바이스(130), 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 둘 모두에 관한 정보를 포함하는 이미지를 생성하도록 구성되고 그리고 오버레이 계측 ― 상기 멀티레벨 구조의 이전에 알려진 이상적인 토폴로지가, 검출된 상기 신호 전자들에 기초하여 생성된 상기 멀티레벨 구조의 이미지와 비교됨 ―을 수행하도록 구성된 신호 프로세싱 디바이스(160)를 포함하고,
    상기 제1 층은 제1 전자 후방산란 능력을 갖는, 제1 원자 번호를 갖는 제1 재료를 포함하고, 상기 제2 층은 제2 전자 후방산란 능력을 갖는, 제2 원자 번호를 갖는 제2 재료를 포함하며,
    상기 제1 층과 상기 제2 층 사이의 오버레이가 변화된 구역들은 상기 이미지에서 특정 휘도 변화의 구역들로서 나타나는,
    샘플을 검사하기 위한 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 샘플 지지부(150)와 상기 검출기 디바이스(130) 사이에 필터 전극(154)을 더 포함하며,
    상기 필터 전극(154)은 이차 전자들을 억제하기 위해 50 V 초과의 음의 전위로 세팅되도록 구성되는,
    샘플을 검사하기 위한 장치.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 전자 현미경(200)은,
    상기 일차 전자 빔을 생성하도록 구성된 전자 소스(112); 및
    10 keV 이상의 랜딩 에너지로 상기 샘플(10) 상에 상기 일차 전자 빔(20)을 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈(140)
    를 더 포함하는,
    샘플을 검사하기 위한 장치.
  16. 제2 층 위에 배열된 제1 층을 갖는 멀티레벨 구조를 갖는 샘플(10)을 검사하기 위한 장치(300)로서 ― 상기 샘플은, 적어도 1 m2의 사이즈를 갖는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 포함함 ―,
    진공 챔버(101);
    상기 진공 챔버에 배열된 샘플 지지부(150) ― 상기 샘플 지지부는 상기 샘플을 지지하도록 구성됨 ―; 및
    상기 샘플의 복수의 영역들의 동시 검사를 위한 복수의 전자 현미경들(310)
    을 포함하며,
    각각의 전자 현미경은 상기 샘플 쪽으로 일차 전자 빔을 지향시켜서, 상기 일차 전자 빔의 제1 일차 전자들이 상기 제1 층에 의해 후방산란되어 제1 후방산란 전자들이 형성되게 하고, 상기 일차 전자 빔의 제2 일차 전자들이 상기 제2 층에 의해 후방산란되어 제2 후방산란 전자들이 형성되게 하도록 구성되고, 그리고 상기 제1 후방산란 전자들 및 상기 제2 후방산란 전자들을 포함하는 신호 전자들을 동시에 검출하도록 구성된 검출기 디바이스(130)를 포함하고,
    상기 장치는, 상기 제1 층과 상기 제2 층 둘 모두에 관한 정보를 포함하는 이미지를 생성하도록 구성되고 그리고 오버레이 계측 ― 상기 멀티레벨 구조의 이전에 알려진 이상적인 토폴로지가, 검출된 상기 신호 전자들에 기초하여 생성된 상기 멀티레벨 구조의 이미지와 비교됨 ―을 수행하도록 구성된 신호 프로세싱 디바이스(160)를 더 포함하고,
    상기 제1 층은 제1 전자 후방산란 능력을 갖는, 제1 원자 번호를 갖는 제1 재료를 포함하고, 상기 제2 층은 제2 전자 후방산란 능력을 갖는, 제2 원자 번호를 갖는 제2 재료를 포함하며,
    상기 제1 층과 상기 제2 층 사이의 오버레이가 변화된 구역들은 상기 이미지에서 특정 휘도 변화의 구역들로서 나타나는,
    샘플을 검사하기 위한 장치.
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