KR102632983B1 - 시간 의존적 결함 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

개선된 하전 입자 빔 검사 장치와, 더 상세하게는, 얇은 디바이스 구조 결함을 검출하기 위한 입자 빔 검사 장치가 개시된다. 개선된 하전 입자 빔 검사 장치는 시간 시퀀스에 걸쳐 검사 하의 웨이퍼의 로케이션에 하전된 입자들을 진행시키는 하전 입자 빔 소스를 포함할 수도 있다. 개선된 하전 입자 빔 장치는 시간 시퀀스에 걸쳐 상이한 시간들에 웨이퍼의 영역의 다수의 이미지들을 샘플링하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수도 있다. 다수의 이미지들은 얇은 디바이스 구조 결함을 식별하기 위해 전압 콘트라스트 차이 또는 변화들을 검출하도록 비교될 수도 있다.

Description

시간 의존적 결함 검사 장치
관련 출원들에 대한 교차참조
본 출원은 2018년 8월 28일자로 출원된 미국 출원 제62/723,995호를 우선권 주장하고 그 전체는 참조로 본 명세서에 포함된다.
분야
본 개시에서 제공되는 실시예들은 입자 빔 검사 장치를 개시하고, 더 상세하게는, 개선된 검출 유닛을 포함하는 입자 빔 검사 장치를 개시한다.
반도체 집적 회로(integrated circuit)(IC) 칩들을 제조할 때, 패턴 결함들 또는 비초대(uninvited) 입자들(잔여물들)이 제작 공정들 동안 웨이퍼 또는 마스크 상에 불가피하게 나타남으로써, 수율을 감소시킨다. 예를 들어, 비초대 입자들은 IC 칩들의 더 진보된 성능 요건들을 충족시키도록 채택되는 더 작은 임계 피처 치수들을 갖는 패턴들에 문제가 될 수도 있다.
하전된 입자 빔을 갖는 패턴 검사 도구들이 결함들 또는 비초대 입자들을 검출하는데 사용되었다. 이들 도구들은 주사형 전자 현미경(scanning electron microscope)(SEM)을 통상적으로 채용한다. SEM에서, 비교적 높은 에너지를 갖는 일차 전자들의 빔이 상대적으로 낮은 랜딩 에너지에서 샘플 상에 랜딩하기 위해 감속되고 그 샘플 상에 프로브 스폿을 형성하기 위해 포커싱된다. 일차 전자들의 이 포커싱된 프로브 스폿으로 인해, 그 표면에서부터 이차 전자들이 생성될 것이다. 이차 전자들은 웨이퍼와의 일차 전자들의 상호작용들로 발생하는 후방산란된 전자들, 이차 전자들, 또는 오거(Auger) 전자들을 포함할 수도 있다. 샘플 표면 위에서 프로브 스폿을 스캔하고 이차 전자들을 수집함으로써, 패턴 검사 도구들은 샘플 표면의 이미지를 획득할 수도 있다.
본 개시에서 제공되는 실시예들은 웨이퍼를 검사하기 위한 하전 입자 빔 시스템을, 더 상세하게는, 개선된 검출 유닛을 포함하는 입자 빔 시스템을 개시한다.
일부 실시예들에서, 웨이퍼를 검사하기 위한 하전 입자 빔 시스템은 하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 하나 이상의 영역들로 하전된 입자들을 진행시키는 회로부(circuitry)를 포함하는 하전 입자 빔 소스를 포함한다. 하전 입자 빔 시스템은 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하는 회로부를 포함하는 제어기를 더 포함한다. 제어기는 또한 웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 제1 이미지 세트를 프로세싱하는 회로부를 포함한다.
일부 실시예들에서, 웨이퍼를 검사하는 방법이 제공된다. 그 방법은 하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 하나 이상의 영역들 상으로 하전된 입자들을 진행시키는 하전 입자 빔 소스를 갖는 하전 입자 빔 시스템을 사용한다. 그 방법은 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 제1 이미지 세트를 프로세싱하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 제공된다. 그 명령들은 하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 하나 이상의 영역들 상으로 하전된 입자들을 진행시키는 하전 입자 빔 소스를 갖는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금, 방법을 수행하게 한다. 그 방법은 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 제1 이미지 세트를 프로세싱하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 이점들은 본 발명의 특정한 실시예들을 예시 및 예로 하여 언급되는, 첨부 도면들과 연계하여 취해지는 다음의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
본 개시의 전술한 및 다른 양태들은 첨부 도면들과 연계하여 취해지는 예시적인 실시예들의 설명으로부터 더 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 전자 빔 도구를 도시하는 개략도이다.
도 3은 일차 전자들의 랜딩 에너지를 기준으로 이차 전자들의 수율을 보여주는 예시적인 그래프이다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 웨이퍼의 전압-콘트라스트 응답을 도시하는 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 실시예들에 일치하는, 시간 시퀀스에 걸친 예시적인 전압 콘트라스트 이미지들의 예시도들이다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 전압 콘트라스트 이미지들의 예시적인 프로세싱의 예시도이다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 시간 의존적 결함을 검출하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
이제 예시적인 실시형태들에 대해 상세히 언급될 것인데, 그 예들은 첨부 도면들에서 도시된다. 다음의 설명은 상이한 도면들에서의 상이한 번호들이 그렇지 않다고 표현되지 않는 한 동일하거나 또는 유사한 엘리먼트들을 나타내는 첨부 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 다음의 설명에서 언급되는 구현예들은 본 발명에 일치하는 모든 구현예들을 나타내지는 않는다. 대신, 그것들은 첨부의 청구항들에서 한정된 바와 같은 본 발명에 관련된 양태들에 일치하는 장치들 및 방법들의 예들일 뿐이다.
전자 디바이스들의 향상된 컴퓨팅 파워는, 그 디바이스들의 물리적 사이즈를 감소시키면서도, IC 칩 상의 트랜지스터들, 커패시터들, 다이오드들 등과 같은 회로 컴포넌트들의 패킹 밀도를 상당히 증가시킴으로써 완수될 수 있다. 예를 들어, 썸네일 사이즈인 스마트 폰의 IC 칩이, 각각의 트랜지스터의 사이즈가 인간 머리카락의 1/1000 미만인 2십억 개를 넘는 트랜지스터들을 포함할 수도 있다. 따라서, 반도체 IC 제조는 수백 개의 개별 단계들을 갖는 복잡하고 시간이 많이 걸리는 공정이라는 것은 놀라운 일이 아니다. 심지어 한 단계에서의 오류들이 최종 제품의 기능에 극적으로 영향을 미칠 잠재력을 갖는다. 심지어 하나의 "킬러 결함"이 디바이스 고장을 야기할 수 있다. 제조 공정의 목표는 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다. 예를 들어, 50 단계 공정이 75% 수율을 얻기 위해서는, 각 개별 단계가 99.4%보다 높은 수율을 가져야만 하고, 개별 단계 수율이 95%이면, 전체 공정 수율은 7%로 떨어진다.
높은 공정 수율이 IC 칩 제조 설비에서 바람직하지만, 시간 당 가공된 웨이퍼 수로서 정의되는 웨이퍼 스루풋을 높게 유지하는 것이 또한 필수적이다. 높은 공정 수율 및 높은 웨이퍼 스루풋은, 특히 오퍼레이터 개입이 결함들을 검토하기 위해 요구되면, 결함들의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 검사 도구들(이를테면 SEM)에 의한 마이크로 및 나노 사이즈 결함들의 높은 스루풋 검출 및 식별은 높은 수율들 및 낮은 비용을 유지하는데 필수적이다.
SEM이 포커싱된 전자 빔으로 웨이퍼의 표면을 스캔한다. 전자들은 웨이퍼와 상호작용하고 이차 전자들을 생성한다. 웨이퍼를 전자 빔으로 스캔하고 이차 전자들을 검출기로 캡처함으로써, SEM이 검사되고 있는 웨이퍼의 영역 아래의 내부 디바이스 구조를 보여주는 웨이퍼의 이미지를 생성한다.
기존의 SEM 검사 도구가 웨이퍼의 영역의 단일 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 어떠한 결함도 없는 대응하는 디바이스 구조들을 나타내는 참조 이미지와 비교한다. 이미지들의 비교로부터 검출된 차이가 검사 하의 웨이퍼의 영역에서의 결함을 나타낼 수도 있다.
그러나, 예컨대, 임의의 시점에 단일 이미지만을 캡처하는 이러한 기존의 검사 기법은, 얇은 디바이스 구조에서 결함을 식별하는데 유용하지 않을 수도 있는데, 결함 있는 얇은 구조의 전기적 특성들이 시간이 지남에 따라 변화하기 때문이다. 예를 들어, 결함이 검사 하의 웨이퍼에 실제로 존재하더라도, 이러한 얇은 구조의 시간 의존적 행동으로 인해, 때때로 단일의 획득된 이미지는 올바른 순간에 캡처되고 참조 이미지로부터의 차이를 나타내지만, 다른 때에는 획득된 이미지가 어떤 차이를 조금이라도 보여주는데 실패할 수도 있다. 그러므로, 기존의 SEM 검사 도구가 얇은 디바이스 구조에서 결함을 확실하게 식별할 수 없다.
본 개시의 하나의 양태는 위에서 설명된 시간 의존적 행동을 디스플레이하는 얇은 디바이스 결함을 확실하게 검출할 수 있는 개선된 검사 도구를 포함한다. 예를 들어, 개선된 검사 도구는 시간 시퀀스에 걸쳐 웨이퍼의 동일한 영역으로부터 다수의 이미지들을 획득할 수도 있다. 동일한 로케이션의 다수의 이미지들을 (상이한 시간들에 샘플링된 그들 이미지들과) 비교함으로써, 개선된 검사 도구는 웨이퍼의 영역 내의 얇은 디바이스 결함에 의해 야기되는 임의의 전기적 특성 변화를 검출할 수 있다.
도면들에서의 컴포넌트들의 상대적 치수들은 명료함을 위해 과장될 수도 있다. 도면들의 다음의 설명 내에서 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 컴포넌트들 또는 엔티티들을 지칭하고, 개개의 실시예들에 관한 차이들만이 설명된다. 본 개시에서 사용되는 바와 같이, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, "또는"이란 용어는 실현 불가능한 경우를 제외한, 가능한 모든 조합들을 포괄한다. 예를 들어, 데이터베이스가 A 또는 B를 포함할 수 있는 것으로 명시되면, 달리 또는 실현 불가능한 것으로 구체적으로 명시되지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 A 및 B를 포함할 수 있다. 제2 예로서, 데이터베이스가 A 또는 B를 포함할 수 있는 것으로 명시되면, 달리 또는 실현 불가능한 것으로 구체적으로 명시되지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A 및 B, 또는 A 및 C, 또는 B 및 C, 또는 A 및 B 및 C를 포함할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 이 도면은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)을 도시하는 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하전 입자 빔 검사 시스템(100)은 메인 챔버(10), 로드 락(load lock) 챔버(20), 전자 빔 도구(40), 및 장비 프런트 엔드 모듈(equipment front end module)(EFEM)(30)을 포함한다. 전자 빔 도구(40)는 메인 챔버(10) 내에 위치된다. 설명 및 도면들이 전자 빔을 위한 것이지만, 실시예들은 본 개시를 특정 하전된 입자들로 제한하는데 사용되지 않는다는 것이 이해된다.
EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수도 있다. 제1 로딩 포트(30a)와 제2 로딩 포트(30b)는, 예를 들어, 검사될 웨이퍼들(예컨대, 반도체 웨이퍼들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 웨이퍼들) 또는 샘플들(웨이퍼들 및 샘플들은 이하 "웨이퍼들"이라 총칭됨)을 포함하는 웨이퍼 전면 개방 통합 포드들(front opening unified pods)(FOUP들)을 수용할 수도 있다. EFEM(30)에서의 하나 이상의 로봇 팔들(도시되지 않음)이 웨이퍼들을 로드 락 챔버(20)로 운반한다.
로드 락 챔버(20)는 대기압 미만의 제1 압력에 도달하도록 로드 락 챔버(20)의 가스 분자들을 제거하는 로드 락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다. 제1 압력에 도달한 후, 하나 이상의 로봇 팔들(도시되지 않음)은 웨이퍼를 로드 락 챔버(20)로부터 메인 챔버(10)로 운반한다. 메인 챔버(10)는 제1 압력 미만의 제2 압력에 도달하도록 메인 챔버(10)의 가스 분자들을 제거하는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 도구(40)에 의한 검사를 받는다. 일부 실시예들에서, 전자 빔 도구(40)는 단일 빔 전자 검사 도구를 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 전자 빔 도구(40)는 멀티 빔 전자 검사 도구를 포함할 수도 있다.
제어기(50)는 전자 빔 도구(40)에 전자적으로 연결된다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수도 있다. 제어기(50)가 메인 챔버(10), 로드 락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조 외부에 있는 것으로서 도 1에 도시되지만, 제어기(50)는 그 구조의 일부일 수도 있다는 것이 이해된다. 본 개시가 전자 빔 검사 도구를 하우징하는 메인 챔버(10)의 예들을 제공하지만, 가장 넓은 의미에서의 본 개시의 양태들은 전자 빔 검사 도구를 하우징하는 챔버로 제한되지 않는다는 것에 주의해야 한다. 오히려, 전술한 원리들은 제2 압력 하에 동작하는 다른 도구들에 또한 적용될 수도 있다는 것이 이해된다.
이제 도 2를 참조하면, 이 도면은 본 개시의 실시예들에 일치하는 전자 빔 도구(40) 및 이미지 프로세싱 시스템(250)을 포함하는 예시적인 이미징 시스템(200)을 도시하는 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전자 빔 도구(40)는 전동 스테이지(201)와, 검사될 웨이퍼(203)를 유지하기 위해 전동 스테이지(201)에 의해 지원되는 웨이퍼 홀더(202)를 포함할 수도 있다. 전자 빔 도구(40)는 복합 대물 렌즈(204), 전자 검출기(206)(이는 전자 센서 표면들을 포함함), 대물렌즈 조리개(208), 집광 렌즈(210), 빔 제한 조리개(212), 건(gun) 조리개(214), 애노드(216), 및 캐소드(218)를 더 포함할 수도 있으며, 그것들 중 하나 이상은 전자 빔 도구(40)의 광축(217)과 정렬될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 검출기(206)는 축(217)에서 벗어나게 정렬될 수도 있다.
복합 대물 렌즈(204)는, 일부 실시예들에서, 변형된 SORIL(swing objective retarding immersion lens)을 포함할 수도 있으며, 이 SORIL은 폴 피스(204a), 제어 전극(204b), 편향기 또는 편향기 세트(204c), 및 여자 코일(204d)을 포함할 수도 있다. 전자 빔 도구(40)는 웨이퍼 상의 재료들을 특징화하기 위해 에너지 분산형 X-선 분광계(energy dispersive X-ray spectrometer)(EDS) 검출기(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수도 있다.
일차 전자 빔(220)이 애노드(216)와 캐소드(218) 사이에 전압을 인가함으로써 캐소드(218)로부터 방출될 수도 있다. 일차 전자 빔(220)은 건 조리개(214) 및 빔 제한 조리개(212)를 통과할 수도 있으며, 그것들 둘 다는 빔 제한 조리개(212) 아래에 존재하는 집광 렌즈(210)에 들어가는 전자 빔의 흐름을 결정할 수도 있다. 집광 렌즈(210)는 복합 대물 렌즈(204)에 들어가기 전의 전자 빔의 흐름을 설정하기 위해 빔이 대물렌즈 조리개(208)에 들어가기 전에 일차 전자 빔(220)을 집광시킬 수도 있다.
복합 대물 렌즈(204)는 검사를 위해 웨이퍼(203) 상으로 일차 전자 빔(220)을 집광시킬 수도 있고 웨이퍼(203)의 표면 상에 프로브 스폿(222)을 형성할 수 있다. 편향기(들)(204c)는 웨이퍼(203) 위의 프로브 스폿(222)을 스캔하기 위해 일차 전자 빔(220)을 편향시킬 수도 있다. 예를 들어, 스캐닝 프로세스에서, 편향기(들)(204c)는 웨이퍼(203)의 상이한 부분들에 대한 이미지 복원을 위한 데이터를 제공하기 위해 상이한 시점들에 웨이퍼(203)의 상단 표면의 상이한 로케이션들 상으로 일차 전자 빔(220)을 순차적으로 편향시키도록 제어될 수도 있다. 더구나, 일부 실시예들에서, 편향기(204c)는 특정 로케이션에서, 웨이퍼 구조의 스테레오 이미지 복원을 위한 데이터를 제공하기 위해, 상이한 시점들에 해당 로케이션에서 웨이퍼(203)의 상이한 면들 상으로 일차 전자 빔(220)을 편향시키도록 또한 제어될 수도 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 애노드(216) 및 캐소드(218)는 다수의 일차 전자 빔들(220)을 생성하도록 구성될 수도 있고, 전자 빔 도구(40)는 동일한 시간에 웨이퍼(203)의 상이한 부분들/면들에 다수의 일차 전자 빔들(220)을 투영하기 위한 복수의 편향기들(204c)을 포함할 수도 있다.
전류가 여자 코일(204d)에 인가될 때, 축 대칭(즉, 광축(217) 주위의 대칭) 자기장이 웨이퍼 표면 영역에서 생성될 수도 있다. 일차 전자 빔(220)에 의해 스캔되고 있는 웨이퍼(203)의 일부가 자기장에 잠길 수도 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 전압들이 웨이퍼 표면 근처에 축 대칭 지연 전기장을 생성하기 위해, 웨이퍼(203), 폴 피스(204a), 및 제어 전극(204b) 상에 인가될 수도 있다. 전기장은 빔의 전자들이 웨이퍼(203)와 충돌하기 전에 웨이퍼의 표면 근처에서 일차 전자 빔(220)에 영향을 미치는 에너지를 감소시킬 수도 있다. 폴 피스(204a)와는 전기적으로 분리되는 제어 전극(204b)은 웨이퍼 상의 축 대칭 전기장을 제어하여 웨이퍼의 마이크로 아칭을 방지하고 축 대칭 자기장을 함께 이용하여 웨이퍼 표면에서 적절한 빔 초점을 보장할 수도 있다.
이차 전자 빔(230)이 일차 전자 빔(220)을 수신 시 웨이퍼(203)의 일부로부터 방출될 수도 있다. 이차 전자 빔(230)은 일차 전자들의 웨이퍼(203)와의 상호작용들로부터 발생하는 후방산란된 전자들, 이차 전자들, 또는 오거(Auger) 전자들을 포함할 수도 있다. 이차 전자 빔(230)은 전자 검출기(206)의 센서 표면들에 의해 수신될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전자 검출기(206)는 이차 전자 빔(230)의 세기를 나타내는 신호(예컨대, 전압, 전류 등)를 생성할 수도 있고, 전자 검출기(206)와 통신하는 이미지 프로세싱 시스템(250)에 신호를 제공할 수도 있다. 이차 전자 빔(230)의 세기는 웨이퍼(203)의 외부 또는 내부 구조에 따라 가변할 수도 있고, 따라서 웨이퍼(203)가 결함들을 포함하는지의 여부를 나타낼 수도 있다. 더구나, 위에서 논의된 바와 같이, 일차 전자 빔(220)은 상이한 세기들의 이차 전자 빔들(230)을 생성하기 위해, 웨이퍼(203)의 상단 표면의 상이한 로케이션들, 또는 특정 로케이션에서의 웨이퍼(203)의 상이한 면들 상으로 투영될 수도 있다. 그러므로, 이차 전자 빔(230)의 세기와 웨이퍼(203)의 영역들을 매핑함으로써, 이미지 프로세싱 시스템(250)은 웨이퍼(203)의 내부 또는 외부 구조들의 특성들을 반영하는 이미지를 복원할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 이미징 시스템(200)은 이미지 취득기(260), 저장소(270), 및 제어기(50)를 포함하는 이미지 프로세싱 시스템(250)을 또한 포함할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 이미지 취득기(260)는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말들, 개인용 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스들 등, 또는 그것들의 조합을 포함할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 도전체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 그것들의 조합과 같은 매체를 통해 전자 빔 도구(40)의 검출기(206)에 통신적으로 커플링될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득기(260)는 검출기(206)로부터 신호를 수신할 수도 있고 이미지를 구성할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 따라서 웨이퍼(203)의 이미지들을 취득할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 다양한 사후 프로세싱 기능들, 이를테면 윤곽들을 생성하는 것, 취득된 이미지 상에 지시자들을 중첩시키는 것 등을 또한 수행할 수도 있다. 이미지 취득기(260)는 취득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트의 조정들 등을 수행하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 저장소(270)는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 저장소, 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(RAM), 다른 유형들의 컴퓨터 판독가능 메모리 등과 같은 저장 매체일 수도 있다. 저장소(270)는 이미지 취득기(260)와 커플링될 수도 있고 원래의 이미지들로서의 스캐닝된 원시 이미지 데이터와, 사후 프로세싱된 이미지들을 저장하는데 사용될 수도 있다. 이미지 취득기(260)와 저장소(270)는 제어기(50)에 연결될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 취득기(260), 저장소(270), 및 제어기(50)는 하나의 제어 유닛으로서 함께 통합될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 이미지 취득기(260)는 검출기(206)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 샘플의 하나 이상의 이미지들을 취득할 수도 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수도 있다. 취득된 이미지는 복수의 이미징 영역들을 포함하는 단일 이미지일 수도 있다. 단일 이미지는 저장소(270)에 저장될 수도 있다. 단일 이미지는 복수의 영역들로 나누어질 수도 있는 원래의 이미지일 수도 있다. 그 영역들의 각각은 웨이퍼(203)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수도 있다. 취득된 이미지들은 시간 시퀀스에 걸쳐 여러 번 샘플링된 웨이퍼(203)의 단일 이미징 영역의 다수의 이미지들을 포함할 수도 있다. 다수의 이미지들은 저장소(270)에 저장될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 프로세싱 시스템(250)은 웨이퍼(203)의 동일한 로케이션의 다수의 이미지들로 이미지 프로세싱 단계들을 수행하도록 구성될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 이미지 프로세싱 시스템(250)은 검출된 이차 전자들의 분포를 획득하기 위한 측정 회로부들(예컨대, 아날로그-디지털 변환기들)을 포함할 수도 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는, 웨이퍼 표면 상에 입사하는 일차 전자 빔(220)의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검사 하의 웨이퍼 구조들의 이미지들을 복원하는데 사용될 수 있다. 복원된 이미지들은 웨이퍼(203)의 내부 또는 외부 구조들의 다양한 피처들을 드러내는데 사용될 수 있고, 그래서 웨이퍼에 존재할 수도 있는 임의의 결함들을 드러내는데 사용될 수 있다.
더구나, 전자 빔 도구(40)가 단일 일차 전자 빔을 사용하는 것을 도 2가 보여주지만, 전자 빔 도구(40)는 또한 다수의 일차 전자 빔들을 사용하는 멀티 빔 검사 도구일 수도 있다는 것이 이해된다. 본 개시는 전자 빔 도구(40)에서 사용되는 일차 전자 빔들의 수를 제한하지 않는다.
이제 도 3을 참조하면, 이 도면은 일차 전자들의 랜딩 에너지를 기준으로 이차 전자들의 수율을 보여주는 예시적인 그래프이다. 그 그래프는 일차 전자 빔(이를테면 도 2의 일차 전자 빔(220))의 랜딩 에너지와 이차 전자 빔들(이를테면 도 2의 이차 전자 빔들(230))의 수율의 관계를 예시한다. 그 수율은 얼마나 많은 이차 전자들이 일차 전자들의 충돌에 응답하여 생성되는지를 나타낸다. 예를 들어, 1.0보다 높은 수율은 웨이퍼 상에 랜더링된 일차 전자들의 수량보다 더 많은 수량의 이차 전자들이 생성될 수도 있다는 것을 나타낸다. 마찬가지로, 1.0보다 낮은 수율은 더 적은 수량의 이차 전자들이 일차 전자들의 충돌에 응답하여 생성될 수도 있다는 것을 나타낸다.
도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 일차 전자들의 랜딩 에너지가 E1 내지 E2의 범위 내에 있을 때, 표면 상에 랜더링한 것보다 더 많은 전자들이 웨이퍼의 표면을 떠날 수도 있고, 그러므로 웨이퍼의 표면에서 양 전위가 발생한다. 일부 실시예들에서, 결함 검사는 전술한 랜딩 에너지 범위에서 수행될 수도 있으며, 이는 "포지티브 모드"라고 불린다. 도 4에 관해 더 상세히 설명되는 바와 같이, 더 많은 양의 표면 전위를 갖는 디바이스 구조가 더 어두운 전압 콘트라스트 이미지를 생성할 수도 있는데, 검출기(이를테면 도 2의 검출기(206))가 더 적은 수량의 이차 전자들을 수용할 수도 있기 때문이다.
랜딩 에너지가 E1보다 낮거나 또는 E2보다 높을 때, 더 적은 수량의 전자들이 그 표면을 떠남으로써, 음의 전위가 그 표면에서 발생할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 결함 검사가 이 랜딩 에너지 범위에서 수행될 수도 있으며, 이는"네거티브 모드"라고 불린다. 더 많은 음의 표면 전위를 갖는 디바이스 구조가 웨이퍼의 더 밝은 전압 콘트라스트 이미지를 생성할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 일차 전자 빔들의 랜딩 에너지는 전자총과 웨이퍼 사이의 전체 바이어스에 의해 제어될 수도 있다.
이제 도 4를 참조하면, 이 도면은 본 개시의 실시예들에 일치하는 웨이퍼의 디바이스 구조의 전압 콘트라스트 응답을 도시하는 개략도이다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 상의 물리적 및 전기적 결함들은 하전 입자 검사 시스템의 전압 콘트라스트 방법을 사용하여 검출될 수 있다. 전압 콘트라스트 이미지들을 사용하여 결함을 검출하기 위해, 하전된 입자들이 검사를 수행하기 전에 검사될 영역 상으로 인가되는 통상적으로 사전 충전(pre-charging)이라 불리는 프로세스가 채용된다. 사전 충전은 예를 들어 미국 특허 제8,748,815호 및 제8,759,762호에서 논의된 바와 같이 전압 콘트라스트 유형 결함 신호들을 향상시키는데 유용할 수도 있으며, 이들 특허들은 그 전부가 참조로 본 명세서에 포함된다.
예를 들어, 전자 빔 도구들은 일차 전자 빔들에 의한 조명에 대한 웨이퍼의 전압 콘트라스트 응답에 기초하여 웨이퍼(이를테면 도 2의 웨이퍼(203))의 내부 또는 외부 구조들에서 결함들을 검출하는데 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼는 기판(410)의 상단에 전개되는 테스트 디바이스(420)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 디바이스(420)는 절연 재료(450)에 의해 분리되는 다수의 디바이스 구조들(430 및 440)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 디바이스 구조(430)는 기판(410)에 연결된다. 그 반면, 디바이스 구조(440)는 디바이스 구조(440)와 기판(410) 사이의 얇은 절연체 구조(470)(예컨대, 얇은 산화물)를 생성하는 절연 재료(450)에 의해 분리된다.
전자 빔 도구(이를테면 도 2의 전자 빔 도구(40))가 일차 전자들(이를테면 도 2의 일차 전자 빔(220))로 테스트 디바이스(420)의 표면을 스캔할 때, 이차 전자들(이를테면 도 2의 이차 전자 빔(230))이 그 표면으로부터 생성될 수도 있다. 도 2에서 앞서 설명된 바와 같이, 일차 전자들의 랜딩 에너지가 E1 내지 E2의 범위 내에 있을 때(그래서 수율이 1.0보다 높을 때), 웨이퍼 표면 상에 랜더링한 것보다 더 많은 전자들이 그 웨이퍼의 표면을 떠남으로써, 웨이퍼의 표면에 양 전위를 발생시킬 수도 있다.
도 4는 양의 전위들이 웨이퍼의 표면에 구축될 수도 있는 방법을 예시한다. 예를 들어, 전자 빔이 (예컨대, 사전 충전 스테이지 동안) 테스트 디바이스(420)를 스캔한 후, 디바이스 구조(440)가 기판의 전기 접지에 연결되어 있지 않기 때문에 디바이스 구조(440)는 더 많은 양 전하들을 유지함으로써, 디바이스 구조(440)의 표면에서 양의 전위를 발생시킬 수도 있다. 그 반면, 동일한 랜딩 에너지를 갖는 (따라서, 동일한 수율을 초래하는) 일차 전자들이 인가되었지만, 디바이스 구조(430)는 양전하들을 더 적게 유지할 수도 있는데, 축적된 양전하들이 기판(410)과의 연결을 통해 공급되는 여분의 전자들에 의해 중화될 수도 있기 때문이다.
이미지 프로세싱 시스템(이를테면 도 2의 이미지 프로세싱 시스템(250))이 해당 디바이스 구조들(430 및 440)의 전압 콘트라스트 이미지들(435 및 445)을 각각 생성할 수도 있다. 예를 들어, 디바이스 구조(430)는 접지에 단락되고 사전 충전 스테이지 동안 축적된 양전하들을 유지하지 않을 수도 있다. 이와 같이, 일차 전자 빔들이 검사 스테이지 동안 웨이퍼의 표면 상에 랜딩할 때, 디바이스 구조(430)는 더 많은 이차 전자들을 반발함으로써, 전압-콘트라스트 이미지 상에 더 밝은 영역이 발생되게 할 수도 있다. 그 반면, 디바이스 구조(440)는 기판 또는 임의의 다른 접지들에 연결되지 않고, 그러므로 사전 충전 스테이지 동안 축적된 양 전하들을 유지할 수도 있으며, 이는 디바이스 구조(440)가 검사 스테이지 동안 더 적은 이차 전지들을 반발하게 함으로써, 전압-콘트라스트 이미지 상에 더 어두운 영역이 발생되게 할 수도 있다.
기존의 결함 검사 도구가 전자들을 사용하여 사전 충전 스테이지 동안 웨이퍼의 표면에 전위를 구축한다. 사전 충전 후, 검사 도구는 웨이퍼 내에서 다수의 다이들의 이미지들을 획득한다. 모든 다이들이 동일한 디바이스 구조들을 포함할 수도 있기 때문에, 결함들은 다수의 다이들로부터 이들 이미지들의 전압 콘트라스트 차이들을 비교함으로써 검출될 수 있다. 예를 들어, 이미지들 중 하나의 이미지의 전압 콘트라스트 레벨이 다른 이미지들보다 더 낮거나 또는 더 높으면, 해당 다이는 다이의 영역에 결함을 갖는 것으로 결정될 수 있다. 기존의 검사 기법은 사전 충전 스테이지 동안 구축된 표면 전위가 검사 스테이지 내내 도구의 검출 레벨 위로 유지될 것이라고 가정한다.
그러나, 반도체 프로세스 기술 노드가 (예컨대, 10 nm, 7 nm, 이하로) 축소됨에 따라, 구축된 표면 전위 레벨은 전기 절연파괴 또는 터널링의 영향으로 인해 검사 스테이지 동안 변화함으로써, 얇은 디바이스 결함들을 검출하는데 실패하는 결과를 초래할 수도 있다. 충분히 높은 전압이 얇은 절연체 구조(예컨대, 얇은 산화물), 이를테면 절연체 구조(470)에 인가될 때, 누설 전류는 얇은 절연체 구조를 통해 흐를 수 있고 얇은 절연체 구조는 절연체로서 충분히 기능하지 못할 수도 있다. 이는 회로 기능에 영향을 미치고 결함을 초래할 수도 있다. 유사한 누설 전류 효과는 텅스텐(W) 플러그와 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor)(FET)의 소스 또는 드레인 영역 사이의 고 저항 금속 층, 예를 들어 코발트 실리사이드(예컨대, CoSi, CoSi2, Co2Si, Co3Si 등) 층을 통해 또한 발생할 수도 있다.
절연체 구조(470)는 이러한 절연파괴 효과에 민감한 얇은 결함을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 제조 오류 때문에, 디바이스 구조들(430 및 440) 둘 다가 기판(410)과 접촉하고 동일하게 기능하도록 설계되더라도 절연체 구조(470)에는 디바이스 구조(440)에서 결함이 생성되었을 수도 있다. 결함 에칭 공정이 얇은 산화물을 남겨서 전기적으로 연결되었어야 했던 두 개의 구조들(예컨대, 디바이스 구조(440) 및 기판(410)) 사이에 원치 않는 전기적 막힘(blockage)(예컨대, 개회로(open circuit))을 초래할 수도 있다.
이러한 경우, 절연체 구조(470)가 충분히 두꺼우면(예컨대, 10 nm보다 더 두꺼우면), 디바이스 구조(440)에 축적된 양전하들은 절연체 구조(470)를 통해 누설되지 않을 것이며, 그러므로 기존의 결함 검사 도구가 검사 스테이지 동안 하나의 샘플 이미지를 취하고 그 이미지를 참조 이미지와 비교함으로써 결함을 검출할 수도 있다. 그 결과, 435와 445 사이의 전압 콘트라스트 차이는 검출되고, 이에 의해 디바이스 구조(440)에서 결함(예컨대, 절연체 구조(470))을 나타낼 수도 있다.
그러나, 절연체 구조(470)가 더 얇게(예컨대, 10 nm보다 더 얇게) 됨에 따라, 디바이스 구조(440)에서의 구축된 양의 표면 전위 레벨이 위에서 설명된 누설 전류로 인해 시간이 지남에 따라 감소할 수도 있을 더 높은 가능성이 있다. 디바이스 구조(440)가 양전하를 손실함에 따라, 전압 콘트라스트 레벨은 더 어두운 것(예컨대, 이미지(445))에서 더 밝은 것(예컨대, 이미지(446))으로 시간이 지남에 따라 또한 변화할 수도 있고, 결과적으로 검사 도구는 아무것도 검출하지 못할 수도 있는데, 전압 콘트라스트 레벨이 검출기의 임계값보다 더 낮기 때문이다(예컨대, 이미지(447)). 그 결과, 검사 스테이지가 시작되고 검사 도구가 전압 콘트라스트 이미지들을 샘플링하는 것을 시작할 때까지, 얇은 절연체 구조(470)를 통과하는 누설 전류로 인해 디바이스 구조(440)에서 축적된 양의 전위는 모두 사라짐으로써, 디바이스 구조(430 및 440) 사이의 표면 전위에서 차이가 없을 수도 있다. 이러한 경우, 기존의 결함 검사 도구는, 양전하들 모두가 사라진 후에 검사 도구가 이미지를 샘플링하면, 얇은 디바이스 결함을 확실하게 검출하는데 실패할 수도 있다. 예를 들어, 검사 도구는 전압 콘트라스트 이미지(435)(디바이스 구조(430)로부터임)와 전압 콘트라스트 이미지(447)(디바이스 구조(440)로부터임) 사이의 어떤 차이를 검출하는데 실패할 수도 있다.
그러므로, 위에서 설명된 구축된 표면 전위의 시간 의존적 변화에 민감한 얇은 디바이스 결함들을 검출하기 위해, 검사 도구가 표면 전위를 점차적으로 증가시키면서 하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 다수의 이미지들을 샘플링할 수도 있어서, 시간 의존적 변화는 다수의 이미지들의 시퀀스에 의해 캡처될 수도 있다. 추가로, 일부 실시예들에서, 검사 도구는 낮은 에너지의 일차 전자들을 사용하여 사전 충전 스테이지 동안 이러한 절연파괴 효과를 유발하는 일 없이 웨이퍼를 점차적으로 충전시킬 수도 있다. 다른 실시예들에서, 검사 도구는 사전 충전이 진행되는 동안 전압 콘트라스트 이미지들을 샘플링하고 생성할 수도 있어서, 과도 전압 콘트라스트 변화가 사전 충전 스테이지 동안에도 캡처될 수 있다.
앞서의 설명은 해당 피처들이 밝게 나타나는 결과를 초래하는 단락 조건들의 존재와, 해당 피처들이 어둡게 나타나는 결과를 초래하는 개회로 조건들의 존재를 설명하였다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 밝고 어두운 외관이 테스트 구조들의 실제 가공 또는 전자 빔 도구의 셋팅에 의존하여 변화하고 심지어 역전될 수도 있다는 것이 이해된다.
이제 도 5a를 참조하면, 이 도면은 본 개시의 실시예들에 일치하는 시간 시퀀스에 걸친 예시적인 전압 콘트라스트 이미지들의 예시도이다. 일부 실시예들에서, 결함 검사 프로세스가 사전 충전 스테이지(501)와 검사 스테이지(503)를 포함할 수도 있다. 사전 충전 스테이지(501) 동안, 이미징 시스템(이를테면 도 2의 이미징 시스템(200))이 전자들을 사용하여 웨이퍼의 표면에 전위를 축적한다. 위에서 설명된 바와 같이, 얇은 디바이스 결함을 검출하기 위해, 이미징 시스템은 사전 충전이 진행중인 동안 절연파괴 또는 터널링을 유발하는 일 없이 낮은 에너지 전자들을 사용하여 표면 전위를 점차적으로 축적할 수도 있다. 검사 스테이지(503) 동안, 일부 실시예들에서, 이미징 시스템은 시간 시퀀스에 걸쳐 웨이퍼(이를테면 도 2의 웨이퍼(203))의 로케이션 영역의 다수의 이미지들을 샘플링할 수도 있다. 동일한 로케이션의 상이한 시간들로부터의 다수의 전압 콘트라스트 이미지들을 비교함으로써, 시스템은 시간이 지남에 따라 표면 전위의 변화를 검출할 수도 있으며, 이러한 변화는 얇은 디바이스 결함으로 인한 디바이스 절연파괴 또는 터널링 효과를 나타낸다.
예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 사전 충전 스테이지(501)의 시작부분에서, 표면 전위는, 전압 콘트라스트 이미지들(510 및 512)에서 보인 바와 같이, 임의의 검출가능 전압 콘트라스트 영역들을 보여줄만큼 충분히 높지 않을 수도 있다. 사전 충전 스테이지의 말미에, 암 전압 콘트라스트(dark voltage contrast)(DVC) 영역들(560a, 562a, 및 564a)이 (예컨대, 시간 Tpre3에) 나타나기 시작할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 사전 충전 스테이지(501) 동안, 전자 빔 도구(이를테면 도 2의 전자 빔 도구(40))가, 위에서 설명된 바와 같이, 사전 충전 스테이지 동안(예컨대, 전압 콘트라스트 이미지들의 샘플링이 시작되기 전에) 디바이스 절연파괴를 피하기 위해 기존의 시스템보다 낮은 에너지를 갖는 일차 전자들을 사용할 수도 있다.
다른 실시예들에서, 전자 빔 도구는 사전 충전 스테이지(501)를 건너 뛰고 얇은 디바이스 구조 결함을 검출하기 위해 검사 스테이지(503)로 검사 프로세스를 시작할 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 전자 빔 도구는 검사 프로세스가 개시되자 마자 이미지들의 샘플링을 시작할 수도 있다. 웨이퍼의 표면에서는 전위의 사전 충전이 없기 때문에, 이미지 생성을 위한 일차 빔 스캐닝이 이미지들을 지속적으로 샘플링하면서 웨이퍼의 표면에 전하들을 점차적으로 축적하는데 사용될 수도 있다.
사전 충전이 완료된 후, 전자 빔 도구는 시간 시퀀스에 걸쳐 웨이퍼의 영역으로부터 이미지들의 샘플링을 여러 번 시작할 수도 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 다수의 이미지들(530, 532, 534, 536, 및 538)이 검사 스테이지 동안 시간(T1, T2, T3, T4, 및 T5)에 각각 샘플링된다.
시간 T1에, 이미지(530)는 3 개의 DVC 영역들(560a, 562a, 및 564a)이 존재함을 보여준다. DVC 영역들(560b, 562b, 및 564b)은 세 개의 디바이스 구조들(이를테면 도 4의 디바이스 구조(440))에서 축적된 표면 전위를 나타낼 수도 있다. 시간 T2 및 T3에, 이미지(532 및 534)는 DVC 영역들(560b, 562b, 및 564b)이 다시 검출됨을 보여주며, 이는 축적된 양전하들이 디바이스 구조에 남아 있고 시간(T1)으로부터 변화되지 않았음을 나타낼 수도 있다.
시간 T4에, 이미지(536)는 DVC 영역(562b)이 사라지지만 DVC 영역들(560b 및 564b)이 여전히 존재함을 보여준다. 이는 DVC 영역(562b)에 대한 해당 디바이스 구조가 누설 전류로 인해 축적된 양전하들을 손실함으로써, 표면 전위가 검출 불가능 레벨로 떨어짐(예컨대, 절연파괴 현상)을 초래할 수도 있다는 것을 나타낼 수도 있다. 높은 전압이 얇은 구조(예컨대, 도 4의 절연체 구조(470))에 인가될 때, 그 구조가 절연성 재료로 만들어지더라도 누설 전류는 얇은 구조를 통해 흐를 수도 있다. 누설 전류의 비율(rate)은 디바이스 구조다 더 얇을 때 더 높다. 예를 들어, 디바이스 절연파괴는 디바이스 구조의 두께가, 예컨대, 10 nm 미만이면 더 빈번하게 발생할 수도 있다. 그러므로, DVC 영역(562b)에 대한 해당 디바이스 구조에서의 양 전하 축적은 얇은 디바이스 구조 결함을 통한 디바이스 절연파괴 때문에 중화되었을 수도 있다.
일부 실시예들에서, 얇은 디바이스 구조 결함이 표면 전위에 대한 이 일시적 효과를 검출함으로써 식별될 수도 있다. 예를 들어, 전자 빔 도구가 동일한 로케이션의 다수의 이미지들, 예컨대, 이미지들(530, 532, 534, 536, 및 538)을 비교하고, 시간 시퀀스에 걸쳐 DVC 영역들의 변화들을 검출하여 얇은 디바이스 구조 결함을 식별할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동일한 로케이션의 상이한 시간들로부터의 다수의 전압 콘트라스트 이미지들을 비교함으로써, 시스템은 시간이 지남에 따라 표면 전위의 변화를 검출할 수도 있으며, 이러한 변화는 얇은 디바이스 결함으로 인한 디바이스 절연파괴를 나타낸다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전압 콘트라스트 이미지들(시간 T3에 샘플링된 534 및 시간 T4에 샘플링된 536)은 DVC 영역(562b)이 시간 T3와 시간 T4 사이에 사라졌음을 보여주고, 이에 의해 해당 디바이스 구조가 얇은 디바이스 구조 결함을 포함할 수도 있다는 것을 나타낼 수도 있다.
도 5a가 다섯 개 이미지들을 갖는 일 예를 도시하지만, 둘 이상의 이미지들이 얇은 디바이스 구조 결함을 검출하는데 사용될 수도 있다는 것이 이해된다. 더욱이, 도 5a 및 도 5b에 도시된 이미지들이 암 전압 콘트라스트를 사용하여 검출 메커니즘을 예시하지만, 전자 빔 도구가 네거티브 모드에서 동작할 때 명 전압 콘트라스트(bright voltage contrast)가 또한 사용될 수도 있다는 것이 이해된다.
일부 실시예들에서, 샘플링 시간들(T1, T2, T3, T4, 및 T5) 사이의 시간 간격이 전압 콘트라스트 이미지들에 대한 일시적 효과의 상이한 타이밍을 캡처하도록 조정될 수도 있다. 타이밍은 사전 충전 페이즈 동안 공급된 전류의 양에 또는 얇은 디바이스 구조 결함의 특성들, 이를테면 그 구조의 두께, 절연파괴로 인해 그 구조를 통과하는 전자 이동 속도 등에 따라 달라질 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전자 빔 도구가 포지티브 모드(예컨대, E1 < 랜딩 에너지 < E2)에서 동작하기 때문에 양의 표면 전위가 구축될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 전자 빔 도구가 네거티브 모드(예컨대, 랜딩 에너지 < E1 또는 랜딩 에너지 > E2)에서 동작하기 때문에 음의 전위가 구축될 수도 있다.
이제 도 6을 참조하면, 이 도면은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 전압 콘트라스트 이미지들의 예시적인 프로세싱의 예시도이다. 일부 실시예들에서, 검사 도구(이를테면 도 2의 이미징 시스템(200))가 전압 콘트라스트 이미지 세트를 다른 전압 콘트라스트 이미지 세트와 비교할 수도 있다. 예를 들어, 검사 도구는 제1 전압 콘트라스트 이미지 세트(610)와 제2 전압 콘트라스트 이미지 세트(640)를 생성한 다음, 각각의 세트로부터의 대응하는 이미지들을 하나씩(예컨대, 612 대 642, 614 대 644, 616 대 646, 618 대 648) 비교하여 얇은 디바이스 구조에서 절연파괴에 의해 야기된 시간 의존적 결함을 검출할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전압 콘트라스트 이미지 세트들(610 및 640) 둘 다는, 웨이퍼의 동일한 로케이션에서부터 두 개의 상이한 시간 시퀀스들에 걸쳐 샘플링될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 제1 전압 콘트라스트 이미지 세트(610)는 웨이퍼의 제1 로케이션에서부터 샘플링될 수도 있는 한편 제2 전압 콘트라스트 이미지 세트(640)는 웨이퍼의 제2 로케이션에서부터 샘플링되며, 여기서 웨이퍼의 제1 로케이션 및 제2 로케이션은 동일한 디바이스 구조들을 포함할 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전압 콘트라스트 이미지 세트(610)는 DVC 영역(621)이 일시적으로 (이미지(616) 상에서처럼) 사라지고 (이미지(618)상에서처럼) 다시 나타날 수도 있다. 사라짐은 얇은 디바이스 구조를 통과하는 누설 전류에 의해 야기되는 절연파괴로 인할 수도 있다. 절연파괴 후, 검사를 위한 일차 입자 빔들의 후속 스캔들 때문에 양의 표면 전위가 다시 구축될 수도 있음으로써, 결과적으로 DVC 영역(621)은 이미지(618) 상에서 보인 바와 같이 다시 나타날 수도 있다. 검사 도구는 전압 콘트라스트 이미지(616)를 전압-콘트라스트 이미지(646)와 비교함으로써 DVC 영역(621)의 일시적인 변화들을 검출할 수도 있다. 이미지 세트들(610 및 640) 둘 다가 (동일한 로케이션에서 또는 동일한 디바이스 구조들을 갖는 상이한 로케이션들에서) 동일한 디바이스 구조들을 나타내기 때문에, 이미지들(616 및 646) 사이의 차이는 웨이퍼의 로케이션에서 얇은 디바이스 결함을 나타낼 수도 있다.
이제 도 7을 참조하면, 이 도면은 본 개시의 실시예들에 일치하는, 시간 의존적 결함을 검출하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 그 방법은 이미징 시스템(이를테면 도 2의 이미징 시스템(200))에 의해 수행될 수도 있다.
단계 710에서, 전자 빔 도구(이를테면 도 2의 전자 빔 도구(40))가 웨이퍼의 표면에 전위를 구축하기 위해 검사 하의 웨이퍼를 사전 충전한다. 전자 빔 도구가 웨이퍼의 표면을 일차 전자들(이를테면 도 2의 일차 전자 빔(220))로 스캔할 때, 이차 전자들(이를테면 도 2의 이차 전자 빔들(230))은 그 표면에서부터 발생될 수도 있다. 도 2에서 앞서 설명된 바와 같이, 일차 전자들의 랜딩 에너지가 E1 내지 E2의 범위 내에 있을 때(그래서 수율이 1.0보다 높을 때), 웨이퍼 표면 상에 랜더링한 것보다 더 많은 전자들이 그 웨이퍼의 표면을 떠남으로써, 웨이퍼의 표면에 양 전위를 발생시킬 수도 있다.
절연체 구조(이를테면 도 4의 절연체 구조(470))가 충분히 두꺼우면(예컨대, 10 nm보다 더 두꺼우면), 디바이스 구조(이를테면 도 4의 디바이스 구조(440))에 축적된 양전하들은 절연체 구조를 통해 누설되지 않을 것이며, 그러므로 기존의 결함 검사 도구는 검사 스테이지 동안 하나의 샘플 이미지를 촬상하여 결함을 검출할 수도 있다. 그 결과, 결함 구조와 결함 없는 구조 사이의 전압 콘트라스트 차이는 검출될 수도 있다.
그러나, 디바이스 구조가 더 얇아짐(예컨대, 10 nm보다 더 얇아짐)에 따라, 구축된 표면 전위 레벨이 전기 절연파괴 또는 터널링 효과로 인해 검사 스테이지 동안 변화할 수도 있을 가능성이 높을 수도 있다. 그 결과, 검사 스테이지가 시작되고 검사 도구가 전압 콘트라스트 이미지들의 샘플링을 시작할 때까지, 디바이스 구조에서 구축된 양의 전위는 절연파괴 또는 다른 박막 관련 메커니즘으로 인해 얇은 절연체 구조를 통해 모두 사라짐으로써, 결함 디바이스 구조와 결함 없는 디바이스 구조 사이의 표면 전위에서 차이가 없게 되거나, 또는 차이가 검출 임계값보다 낮게 될 수도 있다. 결과적으로, 기존의 결함 검사 도구는 얇은 디바이스 결함을 검출하는데 실패할 수도 있다. 그러므로, 이미징 시스템은 사전 충전 스테이지 동안 표면 전위의 손실을 초래하는 절연파괴를 야기하는 것을 피하기 위해 낮은 에너지 일차 전자들을 사용하여 웨이퍼를 점차적으로 충전시킬 수도 있다.
단계 720에서, 웨이퍼가 사전 충전된 후, 전자 빔 도구는 상이한 시간들(예컨대, 도 5a의 샘플링 시간들(T1, T2, T3, T4, 및 T5))에 웨이퍼의 동일한 로케이션 영역으로부터 다수의 전압 콘트라스트 이미지들(예컨대, 도 5a의 이미지들(530, 532, 534, 536, 및 538))을 샘플링한다. 표면 전위의 시간 의존적 변화를 검출하기 위해, 일부 실시예들에서, 검사 도구는 표면 전위를 점차적으로 증가시키면서 시간 시퀀스에 걸쳐 웨이퍼의 동일한 로케이션 영역으로부터 이미지들을 여러 번 샘플링할 수도 있다.
단계 730에서, 이미지 프로세싱 시스템(이를테면 도 2의 이미지 프로세싱 시스템(250))이 다수의 전압 콘트라스트 이미지들을 프로세싱하고 다수의 이미지들 사이의 암 전압 콘트라스트(DVC) 차이를 검출하여 얇은 디바이스 구조에서 결함을 식별한다. 일부 실시예들에서, 동일한 로케이션의 상이한 시간들로부터의 다수의 전압 콘트라스트 이미지들을 비교함으로써, 시스템은 시간이 지남에 따라 표면 전위의 변화를 검출할 수도 있으며, 이러한 변화는 얇은 디바이스 결함으로 인한 디바이스 절연파괴를 나타낸다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전압 콘트라스트 이미지들(시간 T3에 샘플링된 534 및 시간 T4에 샘플링된 536)은 DVC 영역(562b)이 시간 T3와 시간 T4 사이에 사라졌음을 보여주고, 이에 의해 해당 디바이스 구조가 얇은 디바이스 구조 결함을 포함할 수도 있다는 것을 나타낼 수도 있다. 일부 실시예들에서, 명 전압 콘트라스트 차이가 검출될 수도 있다.
실시예들은 다음의 항들을 사용하여 추가로 설명될 수도 있다:
1. 웨이퍼를 검사하기 위한 하전 입자 빔 시스템으로서,
하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 하나 이상의 영역들로 하전된 입자들을 진행시키는 회로부를 포함하는 하전 입자 빔 소스; 및
회로부를 포함하는 제어기를 포함하며,
제어기의 회로부는,
하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하며; 그리고
웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 제1 이미지 세트를 프로세싱하는, 하전 입자 빔 시스템.
2. 제1항에 있어서, 제어기는 회로부를 포함하며, 그 회로부는,
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지 및 제2 이미지를 샘플링하며 ― 제1 이미지는 제1 시간 시퀀스의 제1 시간에 샘플링되고 제2 이미지는 제1 시간 시퀀스의 제2 시간에 샘플링됨 ―; 및
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는, 하전 입자 빔 시스템.
3. 제1항에 있어서, 제어기는 회로부를 포함하며, 그 회로부는,
하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제2 이미지 세트를 생성하며;
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하며; 그리고
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는, 하전 입자 빔 시스템.
4. 제1항에 있어서, 제어기는 회로부를 포함하며, 그 회로부는,
하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제2 영역의 제2 이미지 세트를 생성하며 ― 제1 영역과 제2 영역은 동일한 디바이스 구조들을 포함함 ―;
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하며; 그리고
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역 또는 제2 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는, 하전 입자 빔 시스템.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 제1 이미지와 제2 이미지는 제1 시간 시퀀스 및 제2 시간 시퀀스의 대응하는 시간들에 샘플링되는, 하전 입자 빔 시스템.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 이미지와 제2 이미지는 전압 콘트라스트 레벨들을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
7. 제6항에 있어서, 제어기는 얇은 디바이스 구조에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지의 전압 콘트라스트 레벨들과 제2 이미지의 전압 콘트라스트 레벨들 사이의 차이를 검출하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔 소스는 회로부를 포함하며, 그 회로부는,
하나 이상의 시간 시퀀스들의 제1 부분 동안 웨이퍼의 하나 이상의 영역들을 사전 스캔하며; 그리고
하나 이상의 시간 시퀀스들의 제2 부분 동안 웨이퍼의 하나 이상의 영역들을 검사하는, 하전 입자 빔 시스템.
9. 제8항에 있어서, 하전 입자 빔 소스는 하나 이상의 시간 시퀀스들의 제1 부분 동안 사전 스캔을 수행하면서 웨이퍼의 하나 이상의 영역들에서 하나 이상의 표면 전위들을 구축하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
10. 제9항에 있어서, 하전 입자 빔 소스는 디바이스 절연파괴가 발생하기까지 사전 스캔을 수행하는, 하전 입자 빔 시스템.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 제1 이미지 세트에서의 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
12. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 제2 이미지 세트에서의 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 결함은 영역에서 얇은 디바이스 구조에서의 전기 누설에 연관된 전기적 결함을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
14. 제13항에 있어서, 얇은 디바이스 구조는 에칭 공정 후에 남아 있는 얇은 산화물을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기에 통신적으로 커플링되어, 웨이퍼의 하나 이상의 영역들에 영향을 미치는 하전된 입자들에 연관된 이차 하전된 입자들의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성되는, 검출기를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
16. 제15항에 있어서, 제어기는 검출기에 의해 생성된 검출 데이터에 기초하여 해당 전압 콘트라스트 이미지들을 구성하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
17. 하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 하나 이상의 영역들 상으로 하전된 입자들을 진행시키는 하전 입자 빔 소스를 갖는 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 웨이퍼를 검사하는 방법으로서,
하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하는 단계; 및
웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 제1 이미지 세트를 프로세싱하는 단계
를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
18. 제17항에 있어서, 제1 이미지 세트로부터 제1 이미지 및 제2 이미지를 샘플링하는 단계 ― 제1 이미지는 제1 시간 시퀀스의 제1 시간에 샘플링되고 제2 이미지는 제1 시간 시퀀스의 제2 시간에 샘플링됨 ―; 및
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
19. 제17항에 있어서, 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제2 이미지 세트를 생성하는 단계;
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하는 단계; 및
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
20. 제17항에 있어서, 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제2 영역의 제2 이미지 세트를 생성하는 단계 ― 제1 영역과 제2 영역은 동일한 디바이스 구조들을 포함함 ―;
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하는 단계; 및
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역 또는 제2 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 제1 이미지와 제2 이미지는 제1 시간 시퀀스 및 제2 시간 시퀀스의 대응하는 시간들에 샘플링되는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 이미지와 제2 이미지는 전압 콘트라스트 레벨들을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
23. 제22항에 있어서, 얇은 디바이스 구조에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지의 전압 콘트라스트 레벨들과 제2 이미지의 전압 콘트라스트 레벨들 사이의 차이를 검출하는 단계를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 이미지 세트에서의 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 단계를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
25. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 이미지 세트에서의 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 단계를 더 포함하는, 하전 입자 빔 시스템을 사용한 웨이퍼 검사 방법.
26. 하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 상기 웨이퍼의 하나 이상의 영역들 상으로 하전된 입자들을 진행시키는 하전 입자 빔 소스를 갖는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금, 방법을 수행하게 하는, 상기 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
상기 방법은:
하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하는 단계; 및
웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 제1 이미지 세트를 프로세싱하는 단계
를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
27. 제26항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금 추가로,
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지 및 제2 이미지를 샘플링하는 단계 ― 제1 이미지는 제1 시간 시퀀스의 제1 시간에 샘플링되고 제2 이미지는 제1 시간 시퀀스의 제2 시간에 샘플링됨 ―; 및
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 수행하게 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
28. 제26항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금 추가로,
하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제2 이미지 세트를 생성하는 단계;
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하는 단계; 및
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 수행하게 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
29. 제26항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금 추가로,
하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 하나 이상의 영역들 중 제2 영역의 제2 이미지 세트를 생성하는 단계 ― 제1 영역과 제2 영역은 동일한 디바이스 구조들을 포함함 ―;
제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하는 단계; 및
웨이퍼의 하나 이상의 영역들 중 제1 영역 또는 제2 영역에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 수행하게 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금, 상기 방법을 수행하게 하고, 제1 이미지와 제2 이미지는 제1 시간 시퀀스 및 제2 시간 시퀀스의 대응하는 시간들에 샘플링되는, 컴퓨터 판독가능 매체.
31. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금, 상기 방법을 수행하게 하고, 제1 이미지와 제2 이미지는 전압 콘트라스트 레벨들을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
32. 제31항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금 추가로,
얇은 디바이스 구조에서 결함을 식별하기 위해 제1 이미지의 전압 콘트라스트 레벨들과 제2 이미지의 전압 콘트라스트 레벨들 사이의 차이를 검출하는 단계를 수행하게 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
33. 제26항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금 추가로,
제1 이미지 세트에서 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 단계를 수행하게 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
34. 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금 추가로,
제2 이미지 세트에서 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 단계를 수행하게 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
이미지 프로세싱 시스템은 소프트웨어를 사용하여 위에서 설명된 기능을 제어할 수도 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 이미지 프로세싱 시스템은 검출기(이를테면 도 2의 검출기(206))로부터 신호를 수신하고 웨이퍼의 이미지들을 복원할 수도 있다. 더욱이, 이미지 프로세싱 시스템은 이미지 프로세싱 알고리즘을 수행하여 복원된 이미지들의 밝기 또는 콘트라스트를 조절할 수도 있다. 이미지 프로세싱 시스템은 샘플링된 이미지들 사이의 시간 간격을 조정하는 제어 기능을 또한 수행할 수도 있다. 소프트웨어는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수도 있다. 공통 형태들의 비일시적 매체는, 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 고체 상태 드라이브, 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학적 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, 클라우드 저장소, 플래시-EPROM 또는 임의의 다른 플래시 메모리, NVRAM, 캐시, 레지스터, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 동일한 것들의 네트워크형 버전들을 포함한다.
개시된 실시예들이 바람직한 실시예들에 관하여 설명되었지만, 다른 수정들 및 변형들이 이후에 청구된 바와 같은 본 발명의 주제의 사상 및 범위로부터 벗어나는 일 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 웨이퍼를 검사하기 위한 하전 입자 빔 시스템으로서,
    하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 하나 이상의 영역들로 하전된 입자들을 진행시키는 회로부를 포함하는 하전 입자 빔 소스; 및
    회로부를 포함하는 제어기를 포함하며,
    상기 제어기의 상기 회로부는,
    상기 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 상기 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하고;
    상기 웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 상기 제1 이미지 세트를 프로세싱하며; 그리고
    상기 제1 이미지 세트에서의 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는,
    하전 입자 빔 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 회로부를 포함하며, 상기 회로부는,
    상기 제1 이미지 세트로부터 제1 이미지 및 제2 이미지를 샘플링하며 ― 상기 제1 이미지는 상기 제1 시간 시퀀스의 제1 시간에 샘플링되고 상기 제2 이미지는 상기 제1 시간 시퀀스의 제2 시간에 샘플링됨 ―; 및
    상기 웨이퍼의 상기 하나 이상의 영역들 중 상기 제1 영역에서 상기 결함을 식별하기 위해 상기 제1 이미지를 상기 제2 이미지와 비교하는, 하전 입자 빔 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 회로부를 포함하며, 상기 회로부는,
    상기 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 상기 하나 이상의 영역들 중 상기 제1 영역의 제2 이미지 세트를 생성하며;
    상기 제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 상기 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하며; 그리고
    상기 웨이퍼의 상기 하나 이상의 영역들 중 상기 제1 영역에서 상기 결함을 식별하기 위해 상기 제1 이미지를 상기 제2 이미지와 비교하는, 하전 입자 빔 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 회로부를 포함하며, 상기 회로부는,
    상기 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제2 시간 시퀀스 동안 상기 하나 이상의 영역들 중 제2 영역의 제2 이미지 세트를 생성하며 ― 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 동일한 디바이스 구조들을 포함함 ―;
    상기 제1 이미지 세트로부터 제1 이미지를 그리고 상기 제2 이미지 세트로부터 제2 이미지를 샘플링하며; 그리고
    상기 웨이퍼의 상기 하나 이상의 영역들 중 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역에서 상기 결함을 식별하기 위해 상기 제1 이미지를 상기 제2 이미지와 비교하는, 하전 입자 빔 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지는 상기 제1 시간 시퀀스 및 상기 제2 시간 시퀀스의 대응하는 시간들에 샘플링되는, 하전 입자 빔 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지는 전압 콘트라스트 레벨들을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어기는 상기 얇은 디바이스 구조에서 결함을 식별하기 위해 상기 제1 이미지의 상기 전압 콘트라스트 레벨들과 상기 제2 이미지의 상기 전압 콘트라스트 레벨들 사이의 차이를 검출하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하전 입자 빔 소스는 회로부를 포함하며, 상기 회로부는,
    상기 하나 이상의 시간 시퀀스들의 제1 부분 동안 상기 웨이퍼의 상기 하나 이상의 영역들을 사전 스캔하며; 그리고
    상기 하나 이상의 시간 시퀀스들의 제2 부분 동안 상기 웨이퍼의 상기 하나 이상의 영역들을 검사하는, 하전 입자 빔 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하전 입자 빔 소스는 상기 하나 이상의 시간 시퀀스들의 상기 제1 부분 동안 상기 사전 스캔을 수행하면서 상기 웨이퍼의 상기 하나 이상의 영역들에서 하나 이상의 표면 전위들을 구축하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하전 입자 빔 소스는 디바이스 절연파괴가 발생하기까지 상기 사전 스캔을 수행하는, 하전 입자 빔 시스템.
  11. 삭제
  12. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제2 이미지 세트에서의 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 회로부를 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 결함은 상기 영역에서 상기 얇은 디바이스 구조에서의 전기 누설에 연관된 전기적 결함을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 얇은 디바이스 구조는 에칭 공정 후에 남아 있는 얇은 산화물을 포함하는, 하전 입자 빔 시스템.
  15. 하나 이상의 시간 시퀀스들에 걸쳐 웨이퍼의 하나 이상의 영역들 상으로 하전된 입자들을 진행시키는 하전 입자 빔 소스를 갖는 하전 입자 빔 시스템으로 하여금, 방법을 수행하게 하는, 상기 하전 입자 빔 시스템의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 방법은,
    상기 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트에서의 각각의 이미지의 생성 사이의 시간 간격을 조정하는 단계;
    상기 하나 이상의 시간 시퀀스들 중 제1 시간 시퀀스 동안 상기 하나 이상의 영역들 중 제1 영역의 제1 이미지 세트를 생성하는 단계; 및
    상기 웨이퍼의 얇은 디바이스 구조에서 결함을 검출하기 위해 상기 제1 이미지 세트를 프로세싱하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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