KR102641280B1 - 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법, 및 기판 상의 전자 디바이스를 검사하고 절단하기 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법 및 장치가 설명된다. 이 방법은, 기판을 지지하는 단계 ― 기판의 주 표면은 X-Y 평면에 있음 ―; 제1 각도에서 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 집속 이온 빔 칼럼으로 노치를 절단하는 단계; 제1 각도와는 다른 제2 각도에서 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경을 이용하여, 노치에 인접한 하나 이상의 구조들의 제1 치수 및 제2 치수 중 적어도 하나를 측정하는 단계 ― 제1 치수와 제2 치수는 X-Y 평면에 있고 일정한 스케일로 측정됨 ―; 및 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경을 이용하여, X-Y 평면에 대해 경사진 방향으로 일정한 스케일로 하나 이상의 구조들의 제3 치수를 측정하는 단계를 포함한다.
Description
[0001] 본 개시내용은 기판을 검사하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 예를 들어, 대면적 기판들 상의 전자 디바이스들을 분석하기 위한 집속 이온 빔 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 디스플레이 제조를 위한 기판들, 이를테면 대면적 기판들에 대한 자동 임계 치수(CD: critical dimension) 측정들을 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 실시예들은 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 자동 임계 치수 측정을 위한 방법, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하는 방법, 그리고 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판을 검사하기 위한 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
[0002] TFT들, 광전지(PV: photovoltaic) 디바이스들 또는 태양 전지들과 같은 전자 디바이스들 및 다른 전자 디바이스들은 다년간 대면적 기판들, 이를테면 디스플레이 유리 패널들 및 얇은 가요성 매체들 상에 제조되었다. 기판들은 유리, 중합체들, 또는 전자 디바이스 형성에 적합한 다른 재료로 만들어질 수 있다. 더 큰 크기의 최종 제품을 생산하고 그리고/또는 디바이스(예컨대, 픽셀, TFT, 광전지 또는 태양 전지 등)당 제작 비용들을 줄이기 위해 1제곱미터보다 훨씬 큰, 이를테면 2제곱미터 이상의 표면적을 갖는 기판들 상에 전자 디바이스들을 제조하는 것과 관련하여 지속적인 노력이 있다.
[0003] 결함 있는 것으로 결정된 이산 디바이스, 이를테면 TFT를 분석할 필요가 종종 있다. 예를 들어, 개별 픽셀을 스위칭하는 트랜지스터에 결함이 있을 수 있으며, 이는 해당 픽셀이 항상 온 또는 항상 오프가 되게 한다.
[0004] 집속 이온 빔(FIB: focused ion beam) 시스템들은 반도체 산업, 재료 과학에서 그리고 점점 생물학 분야에서 분석 기술로 이용되어 왔다. 반도체 산업에서, FIB 시스템들은 웨이퍼 상의 다이의 일부(예컨대, "샘플")의 사이트별 분석을 위해 이온들의 빔을 사용한다.
[0005] 또한, 많은 애플리케이션들에서는, 기판의 품질을 모니터링하기 위해 기판이 검사된다. 예를 들어, 디스플레이 시장의 경우에는 코팅 재료 층들이 증착되는 유리 기판들이 제조된다. 결함들은 예컨대, 기판들의 프로세싱 중에, 예컨대 기판들의 코팅 중에 발생할 수 있기 때문에, 결함들을 검토하기 위한 그리고 디스플레이들의 품질을 모니터링하기 위한 기판의 검사가 필요하다. 추가로, 임의의 패터닝 프로세스 단계에 의해 생성된 구조들의 크기, 모양 및 상대적 위치가 SEM 검토, 예를 들어 임계 치수(CD)들의 측정에 의해 모니터링 및 제어될 필요가 있다.
[0006] 디스플레이들은 흔히, 계속해서 성장하는 기판 크기들을 가진 대면적 기판들 상에 제조된다. 또한, TFT 디스플레이들과 같은 디스플레이들은 지속적으로 개선되고 있다. 기판의 검사는 광학 시스템에 의해 실행될 수 있다. 그러나 예를 들어, TFT 어레이의 구조들의 임계 치수(CD) 측정들은 광학 검사로는 제공될 수 없는 분해능을 필요로 한다. CD 측정은 예를 들어, 약 10나노미터 범위로 구조의 크기 또는 구조들 간의 거리들을 제공할 수 있다. 결과적인 치수는 원하는 치수와 비교될 수 있으며, 여기서 치수는 제조 프로세스의 특성들을 평가하는 데 중요한 것으로 간주될 수 있다.
[0007] 디스플레이 제조를 위한 기판들은 통상적으로, 예를 들어 1㎡ 이상의 면적을 갖는 유리 기판들이다. 이러한 대형 기판들 상의 고해상도 이미지들은 그 자체로 매우 까다롭고, 웨이퍼 산업으로부터의 대부분의 조사 결과(finding)들이 적용 가능하지 않다. 또한, 예를 들어, 결과적인 스루풋이 바람직하지 않을 것이므로, 위에서 예시적으로 설명된 CD 측정을 위한 옵션들은 대면적 기판들에는 적합하지 않다.
[0008] 이에 따라, 예컨대 대면적 기판들 상의 디스플레이들의 품질에 대한 요구들이 증가함에 따라, 예를 들어 대면적 기판들을 검사하기 위한 개선된 장치 및 방법, 특히 FIB 기술들이 대면적 기판들에 이용될 수 있는, 보다 특히 임계 치수 측정들에 이용될 방법 및 장치에 대한 필요성이 있다.
[0009] 위의 내용을 고려하여, 디스플레이 제조를 위한 기판에 대한 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 추가 양상들, 이점들 및 특징들은 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0010] 일 양상에 따르면, 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판을 지지하는 단계 ― 기판의 주 표면은 X-Y 평면에 있음 ―; 제1 각도에서 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 집속 이온 빔 칼럼(column)으로 노치(notch)를 절단하는 단계; 제1 각도와는 다른 제2 각도에서 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경을 이용하여, 노치에 인접한 하나 이상의 구조들의 제1 치수 및 제2 치수 중 적어도 하나를 측정하는 단계 ― 제1 치수와 제2 치수는 X-Y 평면에 있고 일정한 스케일로(to scale) 측정됨 ―; 및 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경을 이용하여, X-Y 평면에 대해 경사진 방향으로 일정한 스케일로 하나 이상의 구조들의 제3 치수를 측정하는 단계를 포함한다.
[0011] 다른 양상에 따르면, 기판을 검사하고 기판 상의 전자 디바이스를 절단하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 진공 챔버, 진공 챔버 내에 배열되며 상부에 전자 디바이스를 가진 기판을 지지하도록 구성된 스테이지, 스테이지 위의 집속 이온 빔 칼럼 ― 집속 이온 빔 칼럼은 기판의 주 표면의 평면에 대해 제1 각도로 경사진 빔 경로를 가짐 ―, 및 집속 이온 빔 칼럼에 인접하며, 기판의 주 표면의 평면에 대해 제2 각도로 경사진 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경을 포함하며, 제2 각도는 제1 각도와 다르고, 제2 각도는 광학적 왜곡을 감소시키도록 구성되며, 제1 각도는 전자 디바이스의 3개의 치수들을 따라 일정한 스케일로 임계 치수 측정을 가능하게 하도록 구성된다.
[0012] 다른 양상에 따르면, 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 이미지를 얻기 위해 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스로, 기판 상에 제공된 하나 이상의 구조들을 이미징하는 단계 ― 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스의 이미징 평면은 기판의 주 표면에 평행하며 이미지는 기판에 생성된 노치를 포함함 ―, 및 이미지에서 3차원 좌표계의 3개의 서로 다른 방향들을 따라 일정한 스케일로 임계 치수들을 측정하는 단계를 포함한다.
[0013] 본 개시내용의 상기 열거된 특징이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들만을 예시하는 것이며 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 완전하고 가능한 개시내용이 첨부 도면들에 대한 참조를 포함하여 본 명세서의 나머지에서 보다 구체적으로 제시된다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시한다.
도 2는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 계측 시스템 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 집속 이온 빔 칼럼(FIB 칼럼)을 갖는 계측 시스템에서 샘플을 검사하는 통상적인 어레인지먼트의 측면도를 도시한다.
도 4a는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 집속 이온 빔 칼럼을 갖는 계측 시스템에서 샘플을 검사하는 어레인지먼트의 측면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a에 대응하는 시스템을 검사하기 위한 장치의 이미지를 도시한다.
도 5는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따라 기판을 검사하기 위한 그리고 FIB 칼럼을 갖는 장치의 측면도를 도시하며, 이 장치는 진동들을 감소시키기 위한 컴포넌트들을 포함한다.
도 6은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 이미징 하전 입자 빔 현미경, 즉 기판을 검사하기 위한 예시적인 장치의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 예컨대 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판에 대한 자동 CD 측정 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시한다.
도 2는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 계측 시스템 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 집속 이온 빔 칼럼(FIB 칼럼)을 갖는 계측 시스템에서 샘플을 검사하는 통상적인 어레인지먼트의 측면도를 도시한다.
도 4a는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 집속 이온 빔 칼럼을 갖는 계측 시스템에서 샘플을 검사하는 어레인지먼트의 측면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a에 대응하는 시스템을 검사하기 위한 장치의 이미지를 도시한다.
도 5는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따라 기판을 검사하기 위한 그리고 FIB 칼럼을 갖는 장치의 측면도를 도시하며, 이 장치는 진동들을 감소시키기 위한 컴포넌트들을 포함한다.
도 6은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 이미징 하전 입자 빔 현미경, 즉 기판을 검사하기 위한 예시적인 장치의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 실시예들에 따른, 예컨대 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판에 대한 자동 CD 측정 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0014] 이제 다양한 예시적인 실시예들에 대한 상세한 참조가 이루어질 것이며, 이러한 실시예들의 하나 이상의 예들이 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명으로 제공되며 제한으로 여겨지는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명되는 특징들은 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용되어 또 추가 실시예들을 야기할 수 있다. 의도는 본 개시내용이 그러한 수정들 및 변형들을 포함한다는 것이다.
[0015] 도면들의 다음 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 개개의 실시예들에 관한 차이점들만이 설명된다. 도면들에 도시된 구조들은 반드시 실측대로 도시되는 것이 아니라 오히려 실시예들의 더 나은 이해를 제공하도록 도시된다.
[0016] 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 본 명세서에서 설명되는 기판들은 대면적 기판들, 특히 디스플레이 시장에 대한 대면적 기판들에 관한 것이다. 일부 실시예들에 따르면, 대면적 기판들 또는 각각의 기판 지지부는 적어도 1㎡, 이를테면 적어도 1.375㎡의 크기를 가질 수 있다. 크기는 약 1.375㎡(1100㎜ × 1250㎜ ― Gen 5) 내지 약 9㎡, 보다 구체적으로 약 2㎡ 내지 약 9㎡, 또는 심지어 최대 12㎡일 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 구조들, 장치들 및 방법들이 제공되는 기판들 또는 기판 수용 영역들은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 대면적 기판들일 수 있다. 예컨대, 대면적 기판 또는 캐리어는 약 1.375㎡ 기판들(1.1m × 1.25m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.39㎡ 기판들(1.95m × 2.25m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7㎡ 기판들(2.2m × 2.5m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어 약 9㎡ 기판들(2.88m × 3130m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. 훨씬 더 큰 세대들, 이를테면 GEN 11 및 GEN 12 그리고 대응하는 기판 면적들도 유사하게 구현될 수 있다. GEN 5 기판이 디스플레이 제조업체마다 크기에 약간 편차가 있을 수 있지만, 기판 크기 세대들이 고정된 산업 표준들을 제공한다는 점이 고려되어야 한다. 테스트를 위한 장치의 실시예들은 예를 들어, GEN 5 기판 지지부 또는 GEN 5 기판 수용 영역을 가질 수 있어, 많은 디스플레이 제조업체들의 GEN 5 기판들이 지지부에 의해 지지 가능할 수 있다. 다른 기판 크기 세대들에도 동일하게 적용된다.
[0017] 게다가, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 개시내용에서 설명되는 이점들 중 하나 이상이 웨이퍼들, 예를 들어 실리콘 웨이퍼들이 기판들로서 이용되는 반도체 산업에도 또한 적용 가능할 수 있음을 인식할 것이다. 이에 따라, 본 개시내용의 실시예들은 기판들 및 반도체 웨이퍼 프로세싱과 같이 웨이퍼들을 취급하는 애플리케이션 분야들에 제공될 수 있다.
[0018] 전체 기판 또는 전체 기판에 걸쳐 분산된 영역들이 측정되는 대면적 기판들에 대한 EBR(electron beam review)은 비교적 신생 기술이다. 예를 들어, 20㎚ 이하, 이를테면 10㎚ 이하의 분해능들은 달성하기가 매우 까다롭고, 기판 크기들의 상당한 차이를 고려하면 웨이퍼 이미징의 이전 조사 결과들은 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 원하는 스루풋으로 인해 단순한 업스케일링은 성공적일 수 없다. 또 추가로, 프로세스들 및 장치들은 원하는 분해능 미만의 큰 치수들에 대해 진동들을 감소시키는 데 유리하게 적합하다. 또 추가로, 수동 또는 반자동 프로세스들은 또한, 원하는 스루풋뿐만 아니라 대면적 기판의 영역에 걸쳐 분포된 측정 포지션들의 반복성을 고려하면 적합하지 않을 수 있다.
[0019] 전체 기판 또는 전체 기판에 걸쳐 분포된 영역들을, 즉 유리를 깨지 않고 프로세싱 또는 테스트하는 것은, 현재 디스플레이 제조 기술에서 생산 및 프로세싱되는 기판들의 큰 크기들을 고려하면 특히 까다롭다. 기판들, 예컨대 대면적 기판들의 크기들이 지속적으로 증가하고 있기 때문에, 기판들을 프로세싱 또는 이미징하는 데 더 큰 진공 챔버들이 이용된다. 그러나 더 큰 진공 챔버들은 더 작은 챔버들에 비해 원치 않는 진동들에 더 민감하다. 진공 챔버의 진동 또는 진동들은 예를 들어, 기판들이 검사될 수 있는 분해능을 제한한다. 특히, 검사 시스템의 분해능보다 작은 크기들을 가진 임계 치수들은 보이지 않게 유지될 것이며, 따라서 측정될 수 없다.
[0020] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판을 지지하는 단계 ― 기판의 주 표면은 X-Y 평면에 있음 ―, 및 제1 각도에서 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 집속 이온 빔 칼럼으로 노치를 절단하는 단계를 포함한다. 노치에 있는 하나 이상의 구조들의 제1 치수 및 제2 치수 중 적어도 하나가 제1 각도와는 다른 제2 각도에서 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 의해 측정되며, 제1 치수와 제2 치수는 X-Y 평면에 있고 일정한 스케일로 측정된다. 하나 이상의 구조들의 제3 치수가 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 의해 일정한 스케일로 측정된다. 하나 이상의 구조들의 제3 치수는 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 의해, X-Y 평면에 대해 경사진 방향으로 일정한 스케일로 측정될 수 있다. 예를 들어, 제3 방향은 Z 방향일 수 있다. X, Y 및 Z가 3차원 좌표계를 정의할 수 있다.
[0021] 일정한 스케일로 3개의 치수들, 예를 들어 데카르트 좌표계(X, Y, Z)에 따라 치수들을 측정하는 것은 감소된 또는 0의 스케일링 오차를 야기할 수 있다. 보정 계산 오차가 방지될 수 있다. 또 추가로, 추가로 또는 대안으로, 하나의 이미지에서 모든 치수들이 측정되기 때문에, 검사 시스템의 스루풋이 증가될 수 있고 그리고/또는 이미지 하전 또는 이미지 탄화가 감소될 수 있다. 이에 따라, 특히 X, Y 및 Z 사이의 관계에 대해 더 높은 정밀도의 임계 치수 측정이 제공될 수 있다. 예를 들어, 이미지는 FIB에 의해 절단된 노치를 포함하는 영역의 이미지일 수 있다.
[0022] 도 1은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시한다. 이 장치(100)는 진공 챔버(120)를 포함한다. 이 장치(100)는 기판(160)이 지지될 수 있는 기판 지지부(110)를 더 포함한다. 이 장치(100)는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)을 포함한다. 또한, 이 장치는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 예에서, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)은 기판 지지부(110) 위에 배열된다.
[0023] 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 기판 지지부(110)는 x 방향(150)을 따라 연장된다. 도 1의 도면 평면에서, x 방향(150)은 좌우 방향이다. 기판(160)이 기판 지지부(110) 상에 배치된다. 기판 지지부(110)는 진공 챔버(120) 내에서 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)에 대해 기판(160)을 변위시키도록 x 방향(150)을 따라 이동 가능하다. 이에 따라, 기판(160)의 영역은 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 코팅된 층 상에 포함된, CD 측정을 위한 구조를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 집속 이온 빔 칼럼(예를 들어, 도 2 및 도 5 참조)이 제공된다. 기판 상의 코팅된 층, 예를 들어 기판 상에 제공된 TFT와 같은 전자 디바이스에 노치가 생성될 수 있다. 기판 지지부(110)는 또한, 아래에서 논의되는 바와 같이, 기판(160)이 (도시되지 않은) y 방향을 따라 이동될 수 있도록 y 방향을 따라 이동 가능할 수 있다. 진공 챔버(120) 내에서 기판(160)을 유지하는 기판 지지부(110)를 적절하게 변위시킴으로써, 진공 챔버(120) 내부에서 기판(160)의 전체 범위가 측정될 수 있다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 특히 대면적 기판들의 경우, 기판을 지지하기 위한 스테이지는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로의 이동과 X-Y 평면에서의 회전으로 제한될 수 있다.
[0024] 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)은 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)으로부터 예컨대, x 방향(150)을 따라 거리(135)만큼 이격된다. 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 간의 거리이다. 특히, 거리(135)는 x 방향(150)을 따라, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 의해 정의된 제1 광축(131)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)에 의해 정의된 제2 광축(141) 간의 거리이다. 제1 광축(131) 및 제2 광축(141)은 z 방향(151)을 따라 연장된다. 제1 광축(131)은 예를 들어, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)의 대물 렌즈에 의해 정의될 수 있다. 유사하게, 제2 광축(141)은 예를 들어, 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)의 대물 렌즈에 의해 정의될 수 있다.
[0025] 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 진공 챔버(120)는 x 방향(150)을 따라 내부 폭(121)을 갖는다. 내부 폭(121)은 x 방향을 따라 진공 챔버(120)의 좌측 벽(123)에서 진공 챔버(120)의 우측 벽(122)으로 진공 챔버(120)를 가로지를 때 획득되는 거리일 수 있다. 본 개시내용의 선택적인 양상은, 특히 대면적 기판 상에서 SEM 이미지가 획득되는 실시예들에 대해, 예컨대 x 방향(150)에 대한 장치(100)의 치수들에 관한 것이다. 실시예들에 따르면, x 방향(150)을 따라 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 간의 거리(135)는 적어도 30㎝, 이를테면 적어도 40㎝일 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 추가 실시예들에 따르면, 진공 챔버(120)의 내부 폭(121)은 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140) 간의 거리(135)의 250% 내지 450% 범위에 있을 수 있다. 이에 따라, 임계 치수 측정을 위한 고해상도 이미지가 제공될 수 있다.
[0026] 본 명세서에서 설명되는 일부 실시예들에 의해 제공되는 바와 같이, 감소된 치수들을 가진 진공 챔버를 갖는 이점은, 진공 챔버의 크기의 함수로써 진동 레벨이 증가하기 때문에, 진공 챔버의 하나 이상의 진동들이 감소될 수 있다는 점이다. 이에 따라, 기판의 진동 진폭도 역시 유리하게 감소될 수 있다.
[0027] 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 대면적 기판을 검사하기 위한 장치는 제어기(180)를 더 포함할 수 있다. 제어기(180)는 기판 지지부(110), 특히 기판 지지부의 변위 유닛에 연결될 수 있다(참조 번호(182) 참조). 또한, 제어기(180)는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130) 및 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)과 같은 이미징 하전 입자 빔 현미경의 스캐닝 편향기 어셈블리(184)에 연결될 수 있다.
[0028] 제어기(180)는 CPU(central processing unit), 메모리 및 예를 들어, 지원 회로들을 포함한다. 대면적 기판을 검사하기 위한 장치의 제어를 가능하게 하기 위해, CPU는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 환경에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리는 CPU에 결합된다. 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 매체는 하나 이상의 쉽게 입수할 수 있는 메모리 디바이스들, 이를테면 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격인 임의의 다른 형태의 디지털 저장소일 수 있다. 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 지원 회로들이 CPU에 결합될 수 있다. 이러한 회로들은 캐시, 전원 공급 장치들, 클록 회로들, 입력/출력 회로 및 관련된 서브시스템들 등을 포함한다. 검사 프로세스 명령들 및/또는 기판 상에 제공된 전자 디바이스에서 노치를 생성하기 위한 명령들은 통상적으로 레시피로 알려진 소프트웨어 루틴으로서 일반적으로 메모리에 저장된다. 소프트웨어 루틴은 또한, CPU에 의해 제어되고 있는 하드웨어로부터 원격 위치된 (도시되지 않은) 제2 CPU에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 CPU에 의해 실행될 때, 특히 이미징 프로세스 동안 기판 지지부 포지셔닝 및 하전 입자 빔 스캐닝을 제어하기 위한 것과 같은 장치 동작을 제어하는 특수 목적 컴퓨터(제어기)로 범용 컴퓨터를 변환한다. 본 개시내용의 방법 및/또는 프로세스는 소프트웨어 루틴으로서 구현되는 것으로 논의되었지만, 본 명세서에서 개시되는 방법 단계들 중 일부는 소프트웨어 제어기에 의해서는 물론, 하드웨어에서도 수행될 수 있다. 이에 따라, 실시예들은 컴퓨터 시스템 상에서 실행될 때 소프트웨어로, 그리고 주문형 집적 회로 또는 다른 타입의 하드웨어 구현으로서 하드웨어로, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 제어기는 본 개시내용의 실시예들에 따라 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법을 실행 또는 수행할 수 있다.
[0029] 본 명세서에서 사용되는 이미징 하전 입자 빔 현미경은, 2keV 이하의, 특히 1keV 이하의 랜딩(landing) 에너지를 갖는 저 에너지 하전 입자 빔을 생성하도록 구성될 수 있다. 고 에너지 빔들과 비교하면, 저 에너지 빔들은 임계 치수 측정들 중에 디스플레이 백플레인(backplane) 구조에 영향을 주거나 그러한 구조를 악화시키지 않는다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 추가 실시예들에 따르면, 입자 빔 소스와 기판 사이에서 하전 입자 에너지, 예를 들어 전자 에너지는 5keV 이상, 이를테면 10keV 이상으로 증가될 수 있다. 칼럼 내에서 하전 입자들을 가속화하는 것은 하전 입자들 간의 상호 작용을 감소시키고, 전기 광학 컴포넌트들의 수차들을 감소시키며, 따라서 이미징 스캐닝 하전 입자 빔 현미경의 분해능을 향상시킨다.
[0030] 도 2는 계측 시스템(200)의 개략적인 단면도이다. 계측 시스템(200)은 도 1에서 설명된 스테이지 또는 기판 지지부(110)를 내부에 갖는 진공 챔버(205)를 포함한다. 스테이지 또는 기판 지지부(110)는 (도시되지 않은) 전자 디바이스를 상부에 갖는 대면적 기판을 지지한다. 진공 챔버(205)는 진공 챔버(205)에서 음압을 유지하는 진공 펌프(210)와 유체 결합된다. FIB 칼럼(145)과 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)은 진공 챔버(205) 내에서 스테이지, 즉 기판 지지부(110) 위에 적어도 부분적으로 포지셔닝된다. 계측 시스템(200)은 또한 2차 전자 검출기(215)를 포함한다. 2차 전자 검출기(215)는 FIB 칼럼(145)을 사용하여 전자 디바이스를 절단하는 동안 이미징을 위해 이용된다.
[0031] 도 3에 도시된 예와 관련하여 설명되는 FIB 칼럼을 갖는 종래의 LAB SEM들과는 달리, 본 개시내용의 실시예들은 하나 이상의 측정 하전 입자 빔 현미경들을 제공하며, 이들은 기판의 주 표면에 실질적으로 수직인 광축으로 배향된다. 또한, 집속 이온 빔(FIB) 칼럼은 약 45°인 제1 각도로 배향된다.
[0032] 도 3에 예시적으로 도시된 FIB 칼럼을 갖는 종래의 LAB SEM들의 경우, 통상적으로 샘플 또는 기판(160)은 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)에 대해 기울어진다. 기판은 임의의 각도로 기울어질 수 있다. 예를 들어, 집속 이온 빔으로 절단된 노치의 표면들이 집속 이온 빔의 중심 주위에서 360°로 매끄럽기 때문에, 기판의 주 표면에 수직인 FIB 칼럼(참조 번호(345) 참조)을 갖는 것이 유리하다. 하전 입자 빔(330)은 통상적으로 현미경으로 검사될 노치의 표면(307)에 수직인 광축을 따라(스캐닝 편향에 관계없이) 안내된다. 이에 따라, 구조(305)의 치수(306)가 측정될 수 있다. 그러나 구조(305)의 층의 두께를 얻기 위해서는, 예를 들어 30°일 수 있는 FIB 절단 각도를 고려하여 보정이 적용된다. 또한, 임의의 기판 경사를 고려하여, SEM 관찰 각도에 기반한 보정이 또한 요구될 수 있다.
[0033] 또 추가로, 기판(160)의 기울어짐은 구조(301)의 측정된 치수(302)와 구조(303)의 측정된 치수(304)의 왜곡, 즉 광학적 왜곡을 야기하는데, 이는 구조들이 현미경의 이미지 평면(335)에 있지 않기 때문이다. 이에 따라, FIB 칼럼을 갖는 통상의 LAB SEM들은 보정 계산을 필요하며, 이는 각도들로 인해 증가된 측정 오차를 야기한다. 이미지 깊이 원근으로 인한 왜곡은 수정하기 더 어렵다.
[0034] 도 4a는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법 및 기판을 검사하기 위한 장치의 실시예들을 예시한다. 기판(160)은 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)의 광축에 실질적으로 수직이다. 또한, 화살표(445)로 표시된 집속 이온 빔 칼럼의 절단 각도는 대략 45°이다. 예를 들어, 절단 각도는 약 42° 내지 약 48°일 수 있다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 집속 이온 빔 칼럼이 스테이지 위에 제공될 수 있다. 집속 이온 빔 칼럼은 기판의 주 표면의 평면에 대해 제1 각도로 경사진 빔 경로를 가지며, 여기서 이 각도는 예를 들어, 약 42° 내지 약 48°일 수 있다.
[0035] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 하나의 단일 SEM 이미지에서 어떠한 스케일링 오차도 없이 X 차원, Y 차원 및 Z 차원으로 측정하는 것이 가능하다. 이에 따라, 스케일링 오차가 감소 또는 방지될 수 있고, 보정 계산 오차들이 발생하지 않으며, 스루풋이 증가될 수 있고, 그리고/또는 일반적으로 특히 X, Y, Z 사이의 임계 치수화에 대한 개선된 정밀도가 제공될 수 있다. 통상적으로, 기판의 주 표면에 대해 FIB의 절단 각도에 의해 제공되는 제1 각도 및 기판의 주 표면에 대해 광축에 의해 제공되는 제2 각도는 고정된다.
[0036] 하나 이상의 구조들을 갖는 전자 디바이스의 이미징 하전 입자 빔 현미경의 예시적인 이미지를 도시하는 도 4b를 참조하면, 임계 치수 "d"는 45°의 절단 각도로 인해 일정한 스케일로 그려진다. 또한, 임계 치수 "e" 및 임계 치수 "f"는 현미경의 하향식 이미지로 인해 일정한 스케일로 그려진다.
[0037] 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 추가 실시예들에 따르면, 예를 들어 임계 치수 "e"는 구조의 미리 결정된 치수 또는 원하는 치수, 즉 전자 디바이스의 제조 중에 의도된 치수와 비교될 수 있다. 임계 치수 측정을 위한 방법은 원하는 치수를 결정할 수 있다. 측정된 치수 "e"는 원하는 치수 "e"로 보상되어, 보정 계수가 될 수 있다. 측정된 치수 "d"는 보상 계수로 보정 및/또는 교정될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기판의 주 표면을 따라 측정된 제1 치수와 주 표면에 수직인 치수를 따라 측정된 제3 치수 간의 관계가 평가될 수 있다.
[0038] 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 임계 치수 측정을 위한 방법은 하나의 이미지를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 이미지는 하나 이상의 프레임들에 의해 제공될 수 있다. (X 방향으로의) 제1 치수, (Y 방향으로의) 제2 치수 및 (z 방향으로의) 제3 치수가 하나의 이미지로부터 측정되고 일정한 스케일로 측정된다. 예를 들어, 제3 치수는 제2 치수에서 제1 치수에 의해 정의된 평면(예컨대, X-Y 평면)에 수직이거나 그 평면에 대해 0°와는 다른 각도를 갖는다.
[0039] 또 추가 실시예들에 따르면, 임계 치수는 신호 전자들의 강도 신호에 의해 측정될 수 있다.
[0040] 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 이미지를 얻기 위해 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스로, 기판 상에 제공된 하나 이상의 구조들을 이미징하는 단계 ― 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스의 이미징 평면은 기판의 주 표면에 평행하며 이미지는 기판에 생성된 노치를 포함함 ―, 및 이미지에서 3차원 좌표계의 3개의 서로 다른 방향들을 따라 일정한 스케일로 임계 치수들을 측정하는 단계를 포함한다. 3개의 서로 다른 방향들은 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향을 포함할 수 있으며, 제1 방향과 제2 방향은 기판의 주 표면에 평행한 평면, 예를 들어 X-Y 평면을 정의하고 제3 방향은 평면에 대해 경사지는데, 특히 평면에 대략 수직이다. 제3 방향은 예를 들어, 데카르트 좌표계의 z 방향일 수 있다.
[0041] 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 측정된 임계 치수들은 일정한 스케일로 측정되고, 노치에 인접한 하나 이상의 구조들의 제1 치수 및 제2 치수 중 적어도 하나의 치수 및 제3 치수를 포함하며, 제3 치수는 층 두께이다. 층 두께는 도 4a에 도시된 구조(405)의 두께일 수 있다. 층 두께뿐만 아니라 기판의 주 표면에 평행한 임계 치수들이 일정한 스케일로 측정될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 이미지의 초점 깊이는 5㎛ 초과 그리고/또는 30㎛ 미만일 수 있다.
[0042] 도 5는 대면적 기판의 검사를 위한 장치의 다른 예를 도시한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 장치에서, 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경(130)과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경(140)은 z 방향을 따라, 즉 x 방향 및 y 방향에 수직으로 연장되고, 여기서 x-y 평면은 기판 지지부(110)에 평행하다. FIB 칼럼(145)은 광축의 각도와 비교하여 다른, 기판의 주 표면에 대한 각도로 제공될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 기판의 주 표면 또는 기판 지지부(기판 지지부의 평면, X-Y 평면)에 대한 FIB 칼럼의 각도는 42° 내지 48°일 수 있다.
[0043] 도 5는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판을 검사하기 위한 장치의 측면도를 도시한다. 이 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 구성된다. 변위 유닛(410)은 x 방향(150)을 따라 앞뒤로, 즉 도 5에서 우측을 향해 그리고 좌측을 향해 기판 지지부(110)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 본 명세서에서 설명되는 장치는 예컨대, 도 5에 도시된 변위 유닛(410)과 같은 변위 유닛을 더 포함한다. 변위 유닛은 제1 방향을 따라 기판 지지부를 변위시키도록 구성될 수 있다. 변위 유닛(410)은 예컨대, 기판 지지부(110)가 안착되는 (도시되지 않은) 복수의 선형 액추에이터들을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 변위 유닛은 예컨대, x 방향(150)을 따라 기판 지지부(110)를 안내하기 위한 (도시되지 않은) 자기 안내 시스템을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 개략적인 표현에서, 변위 유닛(410)은 진공 챔버(120)에 배열된다.
[0044] 변위 유닛은 진공 챔버의 제1 단부 또는 벽에 인접한 포지션에서 진공 챔버의 제2 단부 또는 벽에 인접한 포지션으로 제1 방향을 따라 기판 지지부를 변위시키도록 구성될 수 있다. 변위 유닛은 제1 방향을 따라 변위 범위를 가질 수 있고, 변위 유닛은 변위 범위 내의 임의의 타깃 좌표로 기판 지지부를 변위시키도록 구성될 수 있다.
[0045] 도 5에 도시된 장치는 진공 챔버(120) 내에서 y 방향(152)을 따라 기판 지지부(110)를 변위시키도록 구성된 (도시되지 않은) 추가 변위 유닛을 더 포함할 수 있다. 변위 유닛(410) 및 추가 변위 유닛은 X-Y 평면에서 기판 지지부(110)를 이동시키도록 구성된 공통 변위 시스템을 형성할 수 있다. 이에 따라, X-Y 평면에서 기판을 유지하는 기판 지지부(110)를 적절하게 이동시킴으로써, 기판 지지부(110) 상에 배치된 기판의 임의의 영역이 타깃 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 추가 변위 유닛 상에 또는 변위 유닛과 추가 변위 유닛에 의해 형성된 공통 변위 시스템 상에 장착될 수 있다. 추가 변위 유닛은 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경에 대해 그리고/또는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경에 대해 기판 지지부를 변위시키도록 구성될 수 있다. 추가 변위 유닛은 제1 방향을 따라 변위 범위를 가질 수 있으며, 변위 범위는 기판 폭 또는 기판 수용 영역의 각각의 폭의 150% 내지 180% 범위에 있을 수 있다. 진공 챔버는 제1 방향을 따라 제1 수용 영역 치수의 150% 내지 180%의 제1 내부 치수를 제1 방향을 따라 가질 수 있다.
[0046] 도 5에 도시된 장치(100)는 진공 챔버(120)에 진공을 생성하도록 구성된 진공 펌프(420)를 더 포함한다. 진공 펌프(420)는 연결부(430), 예를 들어 도관을 통해 진공 챔버(120)에 유체 결합되며, 여기서 연결부(430)는 진공 펌프(420)를 진공 챔버와 연결한다. 연결부(430)를 통해, 진공 펌프(420)가 진공 챔버를 진공배기(evacuate)할 수 있다. 이에 따라, 예컨대 10-1 mbar 이하의 압력이 진공 챔버에 제공될 수 있다. 동작 중에, 진공 펌프(420)가 진동할 수 있다. 진공 펌프(420)와 진공 챔버(120)에 부착되는 연결부(430)를 통해, 진공 펌프(420)의 기계적 진동들이 진공 챔버(120)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 원하지 않는 진동들이 진공 챔버(120)로 그리고/또는 기판 지지부(110) 상에 포지셔닝된 (도시되지 않은) 기판으로 전달될 수 있다. 진공 펌프(420)의 진동을 감쇠시키기 위해, 진동 댐퍼(431)가 장치(100)에, 보다 구체적으로는 연결부(430)에 포함된다. 도시된 바와 같이, 진동 댐퍼(431)는 제1 결합부(432)를 통해 진공 펌프(420)에 그리고 제2 결합부(433)를 통해 진공 챔버(120)에 결합된다.
[0047] 도 5는 진공 챔버(120)의 진동을 측정하도록 구성된 진동 센서(450)를 추가로 도시한다. 예를 들어, 진동 센서는 진공 챔버(120)의 진동들의 진폭들 및/또는 주파수들을 측정하도록 구성될 수 있다. 진동 센서(450)는 하나 이상의 방향들로 진동들을 측정하도록 추가로 구성될 수 있다. 진동 센서(450)는 광 빔을 생성하도록 구성된 (도시되지 않은) 광원을 포함할 수 있다. 광 빔은 진공 챔버(120)로, 예를 들어 진공 챔버(120)의 벽으로 지향될 수 있으며, 여기서 광 빔의 적어도 일부는 진공 챔버로부터 반사될 수 있다. 진동 센서(450)는 진공 챔버(120)로부터 반사된 이후의 광 빔을 검출하기 위한 (도시되지 않은) 검출기를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 진동 센서(450)에 의해 진공 챔버(120)의 진동에 관한 정보가 수집될 수 있다. 진동 센서는 간섭계일 수 있다.
[0048] 일부 실시예들에 따르면, 진동 센서는 이미징 하전 입자 빔 현미경과 기판 지지부 사이의 상대적 포지션에 영향을 주는 진동들을 측정하도록 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이 측정은 진공 챔버에서 생성된 비교적 큰 진폭들을 고려하여 진공 챔버에서 수행될 수 있다. 또 추가의 또는 부가적인 구현들에 따르면, 진동 센서, 예컨대 간섭계 또는 피에조(piezo) 진동 센서는 이미징 하전 입자 빔 현미경의 상대적 포지션(및 포지션 변화)을 측정하기 위해 기판 지지부에 장착될 수 있거나 기판 지지부의 상대적 포지션(및 포지션 변화)을 측정하기 위한 이미징 하전 입자 빔 현미경에 장착될 수 있다.
[0049] 진공 챔버(120)의 진동들 및/또는 기판 지지부와 이미징 하전 입자 빔 현미경 간의 상대적 포지션에 관해 진동 센서(450)에 의해 수집된 데이터가 제어 유닛(예컨대, 도 1의 제어기(180))으로 송신될 수 있다. 제어 유닛은 진동 센서(450)에 의해 수집된 데이터를 사용하여 장치(100)를 제어할 수 있다. 특히, 진동 센서(450)에 의해 수집된 데이터를 사용하여, 제어 유닛은 예컨대, 진동 센서(450)가 진공 챔버 범위의 진동이 미리 결정된 한계를 초과함을 표시한다면 기판의 CD 측정을 일시적으로 중지하도록 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 나아가 추가로 또는 대안으로, 상대적 포지션의 측정은 상대적 포지션의 측정으로부터 발생하는 적절한 보정 계수로 이미지들을 보정하는 데 사용될 수 있다.
[0050] 도 6은 이미징 하전 입자 빔 현미경, 즉 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 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 칼럼(20)을 포함한다. 건(gun) 챔버로도 또한 지칭될 수 있는 제1 챔버는 방출기(31) 및 억제기(32)를 갖는 전자 빔 소스(30)를 포함한다.
[0051] 방출기(31)는 방출기에 전위를 제공하기 위한 전원(531)에 연결된다. 방출기에 제공되는 전위는 전자 빔이 예컨대, 20keV 이상의 에너지로 가속되게 하는 그러한 전위일 수 있다. 이에 따라, 방출기는 접지된 기판에 1keV의 랜딩 에너지를 제공하도록 -1㎸ 전압들의 전위로 바이어스될 수 있다. 더 높은 에너지로 칼럼을 통해 전자들을 안내하기 위해 상부 전극(562)에 더 높은 전위가 제공된다.
[0052] 도 6에 도시된 디바이스에서는, (도시되지 않은) 전자 빔이 전자 빔 소스(30)에 의해 생성될 수 있다. 빔은 빔을 성형하도록 치수가 정해지는, 즉 빔의 일부를 차단하는 빔 제한 조리개(550)에 정렬될 수 있다. 그 후, 빔은 빔 분리기(580)를 통과할 수 있으며, 빔 분리기(580)는 1차 전자 빔을 신호 전자 빔으로부터, 즉 신호 전자들로부터 분리한다. 1차 전자 빔은 대물 렌즈에 의해 기판(160)에 집속될 수 있다. 기판(160)은 기판 지지부(110) 상의 기판 포지션에 포지셔닝된다. 기판(160)에 대한 전자 빔의 충돌 시, 신호 전자들, 예를 들어 2차 및/또는 후방 산란 전자들 또는 x 선들이 기판(160)으로부터 방출되며, 이는 검출기(598)에 의해 검출될 수 있다.
[0053] 도 6에 예시된 예시적인 실시예에서, 집광 렌즈(520) 및 빔 성형 또는 빔 제한 조리개(550)가 제공된다. 빔을 조리개에 정렬하기 위해 집광 렌즈와 빔 제한 조리개(550), 예컨대 빔 성형 조리개 사이에 2-스테이지 편향 시스템(540)이 제공된다. 전자들은 추출기에 의해 또는 애노드에 의해 칼럼의 전압으로 가속될 수 있다. 추출기는 예를 들어, 집광 렌즈(520)의 상부 전극에 의해 또는 (도시되지 않은) 추가 전극에 의해 제공될 수 있다.
[0054] 도 6에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈는, 극편(pole piece)들(64, 63)을 갖고 코일(62)을 갖는 자기 렌즈 컴포넌트(561)를 갖는데, 이는 기판(160) 상에 1차 전자 빔을 집속시킨다. 기판(160)은 기판 지지부(110) 상에 포지셔닝될 수 있다. 도 6에 도시된 대물 렌즈는 대물 렌즈의 자기 렌즈 컴포넌트(60)를 형성하는 상부 극편(63), 하부 극편(64) 및 코일(62)을 포함한다. 또한, 상부 전극(562) 및 하부 전극(530)은 대물 렌즈의 정전 렌즈 컴포넌트를 형성한다.
[0055] 또한, 도 6에 예시된 실시예에서는, 스캐닝 편향기 어셈블리(570)가 제공된다. 스캐닝 편향기 어셈블리(570)(또한 도 1의 스캐닝 편향기 어셈블리(184) 참조)는 예를 들어, 자기, 그러나 바람직하게는 정전 스캐닝 편향기 어셈블리일 수 있으며, 이는 높은 픽셀 레이트들을 위해 구성된다. 스캐닝 편향기 어셈블리(570)는 도 6에 도시된 바와 같이 단일 스테이지 어셈블리일 수 있다. 대안으로, 또한 2-스테이지 또는 심지어 3-스테이지 편향기 어셈블리가 제공될 수 있다. 각각의 스테이지는 광축(2)을 따라 서로 다른 포지션에 제공된다.
[0056] 하부 전극(530)은 (도시되지 않은) 전압 공급부에 연결된다. 도 6에 예시된 실시예는 하부 극편(64) 아래에 하부 전극(530)을 도시한다. 대물 렌즈의 액침 렌즈(immersion lens) 컴포넌트의 감속 전극인 하부 전극; 즉, 지연 필드 렌즈 컴포넌트는 통상적으로 기판에 2keV 이하, 예컨대 500V 또는 1keV의 하전 입자들의 랜딩 에너지를 제공할 전위에 있다.
[0057] 빔 분리기(580)는 1차 및 신호 전자들을 분리하도록 구성된다. 빔 분리기는 Wien 필터일 수 있고 그리고/또는 적어도 하나의 자기 편향기일 수 있어, 신호 전자들이 광축(2)으로부터 멀리 편향된다. 그 다음, 신호 전자들은 빔 벤더(bender)(591), 예컨대 반구형 빔 벤더 및 렌즈(595)에 의해 검출기(598)로 안내된다. 필터(596)와 같은 추가 엘리먼트들이 제공될 수 있다. 또 추가 수정들에 따르면, 검출기는 표본의 시작 각도에 따라 신호 전자들을 검출하도록 구성된 세그먼트형 검출기일 수 있다.
[0058] 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경과 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경은 예컨대, 도 6에 도시된 하전 입자 빔 디바이스(500)와 같은 이미징 하전 입자 빔 현미경 타입의 하전 입자 빔 디바이스들일 수 있다.
[0059] 도 7은 기판을 검사하는 방법 또는 기판, 특히 대면적 기판에 대한 CD 측정 방법을 예시한다. 노치가 제1 각도에서 집속 이온 빔으로 절단된다(박스(702) 참조). 제1 각도는 약 45°일 수 있다. 하나 이상의 이미징 하전 입자 빔 현미경들이 다른 제2 각도에서, X-Y 평면, 즉 기판 스테이지에 평행한 또는 기판의 주 표면에 평행한 평면에서 일정한 스케일로 측정한다(박스(704) 참조). 제2 각도는 약 90°일 수 있다. 제2 각도는 또한 짧은 작동 거리를 가지면서 하전 입자 빔 현미경 아래에 대면적 기판의 다양한 포지션들을 포지셔닝할 수 있도록 유리하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 작동 거리는 1㎜ 미만, 이를테면 700㎛ 이하일 수 있다. 또한, 박스(706)로 표시된 바와 같이, 일정한 스케일의 치수의 측정이 Z 방향으로 제공된다. 예를 들어, 하나의 이미지로부터 예컨대, 3차원 좌표계의 3개의 서로 다른 방향들에서의 3개의 차원들이 측정될 수 있다.
[0060] 본 개시내용의 실시예들은 다음과 같은 여러 이점들 중 적어도 하나를 갖는다: 임계 치수 측정들이 스케일링 오차 없이, 특히 3차원 좌표계의 X, Y 및 Z와 같은 3개의 서로 다른 방향들로 제공될 수 있다. 보정 계산 오차가 감소 또는 방지될 수 있다. 하나의 이미지로부터 서로 다른 3개의 방향들로의 CD 측정들이 제공될 수 있다. 스루풋이 증가될 수 있고 하전 및/또는 탄화가 감소될 수 있다. 이에 따라, 특히 3차원 좌표계의 서로 다른 방향들, 예컨대 X, Y 및 Z에 대해 높은 정밀도의 CD 측정들이 제공될 수 있다. 또 추가로, 대면적 기판에 대해 높은 분해능, 예컨대 10㎚ 미만으로 CD 측정들이 제공될 수 있다. 대면적 기판들에 대한 EBR에 대한 분해능 제한들이 감소되어 더 높은 분해능을 가능하게 할 수 있다. 특히, 대면적 기판들의 경우, 3차원 좌표계의 서로 다른 방향들로 CD 측정이 제공될 수 있다.
[0061] 전술한 내용은 일부 실시예들에 관한 것이지만, 그 실시예들의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (21)
- 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법으로서,
상기 기판을 지지하는 단계 ― 상기 기판의 주 표면은 X-Y 평면에 있음 ―;
제1 각도에서 상기 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 집속 이온 빔 칼럼(focused ion beam column)으로 노치(notch)를 절단하는 단계 ― 상기 제1 각도는 42° 내지 48°임 ―;
제2 각도에서 상기 기판의 주 표면의 평면에 대해 경사진 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경을 이용하여, 상기 노치에 인접한 하나 이상의 구조들의 제1 치수 및 제2 치수 중 적어도 하나를 측정하는 단계 ― 상기 제2 각도는 89° 내지 91°이고, 상기 제1 치수와 상기 제2 치수는 상기 X-Y 평면에 있고, 상기 제1 치수 및 상기 제2 치수 중 적어도 하나는 일정한 스케일로(to scale) 측정됨 ―; 및
상기 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경을 이용하여, 상기 노치에 노출된 하나 이상의 구조들의 제3 치수를 일정한 스케일로 측정하는 단계 ― 상기 제3 치수는 상기 X-Y 평면에 대해 경사진 방향에 있음 ―를 포함하고,
상기 제3 치수를 일정한 스케일로 측정하는 단계는 상기 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경의 이미징 평면에서 측정된 상기 노치에 노출된 하나 이상의 구조들의 치수를 상기 제3 치수로 결정하는 단계를 포함하는,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 치수 또는 상기 제2 치수는 상기 X-Y 평면에서의 상기 기판 상에서의 거리들인,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
이미지를 얻기 위해 상기 노치를 포함하는 상기 기판의 영역을 이미징하는 단계를 더 포함하며,
상기 제1 치수 및 상기 제2 치수 중 적어도 하나를 측정하는 단계는 상기 이미지에 기초하고,
상기 제3 치수를 측정하는 단계는 상기 이미지에 기초하는,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 제5 항에 있어서,
상기 제1 치수, 상기 제2 치수 및 상기 제3 치수 중 적어도 하나를 측정하는 것은, 상기 이미지의 강도 신호에 의해 측정되는 임계 치수 측정들인,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
일정한 스케일로 측정되는 상기 제1 치수 또는 상기 제2 치수 중 원하는 치수를 결정하는 단계, 및
상기 원하는 치수에 기초하여 일정한 스케일로 측정되는 상기 제3 치수를 보정하는 단계를 더 포함하는,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는 고정되는,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 기판을 지지하기 위한 스테이지는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향에서의 이동과 상기 X-Y 평면에서의 회전으로 제한되는,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법으로서,
이미지를 얻기 위해 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스로, 상기 기판 상에 제공된 하나 이상의 구조들을 이미징하는 단계 ― 상기 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스의 이미징 평면은 상기 기판의 주 표면에 평행하며 상기 이미지는 42° 내지 48°의 제1 각도에서 상기 기판에 생성된 노치를 포함함 ―;
3차원 좌표계의 3개의 서로 다른 방향들을 따라 일정한 스케일로 상기 이미지에서 임계 치수들을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 임계치수들 중 제3 치수를 일정한 스케일로 측정하는 단계는 상기 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스의 이미징 평면에서 측정된 상기 노치에 노출된 하나 이상의 구조들의 치수를 상기 제3 치수로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 제3 치수는 상기 기판의 주 표면에 대해 경사진 방향에 있는,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 삭제
- 삭제
- 제10 항에 있어서,
상기 임계 치수들은 상기 노치에 인접한 하나 이상의 구조들의 제1 치수 및 제2 치수 중 적어도 하나의 치수 및 상기 제3 치수를 포함하며,
상기 제3 치수는 층 두께인,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 제10 항 또는 제13 항에 있어서,
상기 이미지의 초점 깊이는 5㎛ 초과 및 30㎛ 미만 중 적어도 하나인,
기판에 대한 임계 치수 측정을 위한 방법. - 기판을 검사하고 상기 기판 상의 전자 디바이스를 절단하기 위한 장치로서,
진공 챔버;
상기 진공 챔버 내에 배열되며 상부에 전자 디바이스를 가진 상기 기판을 지지하도록 구성된 스테이지;
상기 스테이지 위의 집속 이온 빔 칼럼 ― 상기 집속 이온 빔 칼럼은 상기 기판의 주 표면의 평면에 대해 제1 각도로 경사진 빔 경로를 가지고, 상기 제1 각도는 42° 내지 48°임 ―;
상기 집속 이온 빔 칼럼에 인접하며, 상기 기판의 주 표면의 평면에 대해 제2 각도로 경사진 광축을 갖는 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경 ― 상기 제2 각도는 상기 제1 각도와 다르고, 상기 제2 각도는 89° 내지 91°임―; 및
프로세서, 및 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 장치로 하여금 제1 항 또는 제2 항에 따른 방법을 수행하게 하는 명령들을 저장하는 메모리를 포함하는 제어기을 포함하는,
기판을 검사하고 상기 기판 상의 전자 디바이스를 절단하기 위한 장치. - 삭제
- 삭제
- 제15 항에 있어서,
상기 스테이지는 기판 수용 영역을 제공하고,
상기 장치는:
상기 제1 이미징 하전 입자 빔 현미경으로부터 상기 기판 수용 영역의 크기의 30% 내지 70% 및 적어도 30㎝ 중 적어도 하나의 거리를 갖는 제2 이미징 하전 입자 빔 현미경을 더 포함하는,
기판을 검사하고 상기 기판 상의 전자 디바이스를 절단하기 위한 장치. - 삭제
- 제18 항에 있어서,
상기 진공 챔버는 상기 기판 수용 영역의 150% 내지 180%의 내부 치수를 갖는,
기판을 검사하고 상기 기판 상의 전자 디바이스를 절단하기 위한 장치. - 삭제
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