KR20070069810A

KR20070069810A - 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템

Info

Publication number: KR20070069810A
Application number: KR1020050132301A
Authority: KR
Inventors: 김선주
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-03

Abstract

본 발명은 반도체 불량분석중 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 스테이지(40)상에는 시편(50)이 놓여진 상태에서 그 상부에다 광센서(10), SEM 건(20)및 FIB 건(30)이 설치되도록 구비하여; FIB 내부에서 절연막 속에 감추어진 결함의 위치를 찾기 위해 FIB 장비 내부에 상기 광센서(10)를 부착하고, 이 광센서(10)를 사용하기 위해 시편(50)이 부착되어 있는 상기 스테이지(40)는 상기 광센서(10)와 수직이 되도록 틸트한 것을 그 특징으로 한다.

FIB, 반도체 불량분석, 집속 이온비임장치, 결함위치 인식시스템

Description

집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템{DEFECT LOCATION RECOGNITION SYSTEM USING FIB}

도 1 은 종래 집속 이온비임장비를 사용하여 결함을 찾아내는 방법을 설명하는 도면,

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템의 구성도,

도 3 내지 도 6 은 본 발명의 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템을 설명하기 위한 도면들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 광센서

20 : SEM 건

30 : FIB 건

40 : 스테이지

50 : 시편

본 발명은 반도체 불량분석중 집속 이온비임(Focused Ion Beam ; FIB) 장비를 이용한 결함 위치 인식시스템에 관한 것이다.

반도체장치의 제조과정에서 반도체소자의 수율 증가를 위해서는 설계 및 공정기술의 개발뿐만 아니라 오염입자 등을 포함한 결함제어도 필수적이라 할 수 있다. 이러한 결함제어는 웨이퍼 검사와 연관되어 구조 또는 성분 분석을 실시하는 것이 보편적이며, 이들의 성분 분석을 통하여 결함의 발생 단계 및 원인을 추정함으로서 결함감소를 위한 노력을 계속하고 있다.

최근에는 FIB-SIMS(Focused Ion Beam - Secondary Ion mass spectroscopy), FIB-EDX(Focused Ion Beam - Energy Dispersive X-ray microanalysis) 등과 같이 결함의 구조와 성분을 동시에 분석해 낼 수 있는 장치가 구성되는 추세이며 실시간 분석을 위하여 제조공정 라인으로 도입되고 있는 실정이다. 종래의 집속이온빔장치에 의한 분석과정을 살펴보면 다음과 같다.

집속이온비임 장치는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope ; SEM)으로 관찰하기 위해 전자 비임을 방사하는 전자빔칼럼과, 결함부위만 식각되거나 증착되어 토폴로지가 형성되도록 하기 위해 갈륨(Ga)이온을 방사하는 이온칼럼으로 구성되어 웨이퍼상에서 결함이 발생된 부분에 토폴로지를 형성하여 주사전자현미경으로 관찰할 수 있도록 한다.

결함이 발생된 부위에 토폴로지를 형성하기 위해 결함발생 부위의 성분에 따라 금속의 증착, 금속의 식각, 산화막 증착, 산화막 식각을 위해 Pt, I, TEOS, XeF2 등의 물질을 Ga이온과 함께 결함부위에 집속시켜 방사하게 된다. 이렇게 하여 요홈이 형성된 부위에 전자빔칼럼을 통해 전자 비임을 조사함으로 반사되는 2차전자상을 CRT로 관찰하게 된다. 그리고 이후 실시간으로 성분분석을 수행하게 된다.

도 1 은 집속 이온비임장비를 사용하여 결함을 찾아내는 도면이다. 반도체 불량 분석중 FIB 장비를 사용하여 결함을 수직으로 밀링(Milling)하여 결함을 분석하는 경우가 있다. 하지만, FIB 장비는 조사된 이온 비임이 시편의 표면을 자극하여 방출된 이차전자를 검출하여 시편의 이미지를 얻는 방식이기 때문에, 도면과 같이 절연막 속에 감추어진 결함은 찾아내지 못하여 FIB 장비에서 도면과 같은 결함을 밀링하고자 할 때에는 결함위의 절연막을 모두 제거하는데 이 과정에서 결함이 손상되는 경우도 있다.

다른 방법으로는 결함 근처의 절연막에 레이저나 다른 방법으로 손상을 입혀 분석자가 FIB 장비의 이온 비임으로도 결함의 위치를 찾아갈 수 있게 할 수 있지만, 조심하지 않으면 결함에 물리적 손상을 입힐 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 절연막 속에 감추어진 결함의 위치를 FIB 장비로 정확히 밀링하기 위하여 상기 FIB 장비내부에 광센서(Optic Sensor)를 부착하여 결함의 위치를 찾아낼 수 있는 집속 이온비임장 비를 이용한 결함 위치 인식시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스테이지(40)상에는 시편(50)이 놓여진 상태에서 그 상부에다 광센서(10), SEM 건(20) 및 FIB 건(30)이 설치되도록 구비하여; FIB 내부에서 절연막 속에 감추어진 결함의 위치를 찾기 위해 FIB 장비 내부에 상기 광센서(10)를 부착하고, 이 광센서(10)를 사용하기 위해 시편(50)이 부착되어 있는 상기 스테이지(40)는 상기 광센서(10)와 수직이 되도록 틸트한 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 집속 이온비임 장비를 이용한 결함 위치 인식시스템을 도시해 놓은 도면이다. 본 발명은 절연막 속에 감추어진 결함의 위치를 FIB 장비로 정확히 밀링하기 위하여 FIB 장비 내부에 광센서(10)를 부착하여 결함의 위치를 찾아내는 방법인 것이다.

즉, 스테이지(40)상에는 시편(50)이 놓여진 상태에서 좌측에서 우측으로 광센서(10), SEM 건(20) 및 FIB 건(30) 순으로 설치되어 있다. FIB 내부에서 절연막 속에 감추어진 결함의 위치를 찾기 위해 도면과 같이 FIB 장비 내부에 광센서(10)를 부착한다. 이 광센서(10)를 사용하기 위해 시편(50)이 부착되어 있는 스테이지(40)는 상기 광센서(10)와 수직이 되도록 틸트(Tilt)한다. 광(Optic)은 특별한 광 선일 필요는 없으며 가시광선으로도 충분하다.

상기 광센서(10)와 시편(50)이 수직이 되면, 먼저 시편(50)의 전체 크기를 측정하기 위해 특정 기준점(Origin Point)에서 시편(50)의 X, Y 거리를 측정하고,각 X, Y 를 얼마로 분할할 것인지를 결정하여 분할한다. 많이 분할하면 결함의 위치를 찾는 정확성은 높아진다. 그 후 특정 기준점에서 결함까지의 거리를 측정하면 분할된 매트릭스(Matrix)에서 시편(50)까지의 거리가 X,Y 거리로 자동 계산되고, 이 값을 저장하거나 기억한다.

도 3 내지 도 6 은 본 발명의 집속 이온비임 장비를 이용한 결함 위치 인식시스템을 설명하기 위한 도면들이다.

도 3 은 이러한 과정을 간략화한 것이다. 특정 기준점에서 결함까지의 거리를 측정하는 것이 가능한 것은, 도 4 에 도시된 바와 같이 이온 비임은 절연막을 통과하지 못하지만, 옵틱(가시광선)은 절연막을 통과하고 결함에 반사되어 돌아오기 때문이다.

특정 기준점은 이온 비임에서도 알 수 있게 절연막이 없는 부분으로 정한다.이 과정이 완료되면 시편(50)이 부착되어 있는 스테이지(40)를 FIB 건(30)과 수직인 상태로 틸트한다. 그리고, 이온 비임을 통해서 얻어지는 이미지로 기준점으로 이동한 후 메뉴 창에서 도 5 에 도시된 바와 같이 결함의 위치를 찾아갈 수 있는 메뉴를 실행시켜 광센서(10)로 측정한 결함의 X,Y 거리를 수동으로 입력하거나 저장되어 있는 값을 로드한 후 스타트 버튼을 누르면 결함이 있는 위치로 이동하여 도 6 에 도시된 바와 같이 세미 밀링(Semi Milling)으로 결함포인트를 마킹한다

상기 세미밀링을 실시하는 이유는, 측정된 오차를 줄이기 위해 밀링 전에 다시 확인이 가능하게 하기 위함이며, 상기 밀링 전에 추가 작업 필요시 결함의 위치를 다시 불러오지 않고 쉽게 알 수 있게 하기 위함이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 절연막을 제거하지 않고 결함의 위치를 찾아갈 수 있어 절연막 제거에 따른 결함의 손상을 줄 일 수 있다. 본 발명은 결함의 위치를 표시하기 위해 분석자가 절연막에 임으로 손상을 가하는 번거로운 작업을 하지 않아도 되며, 따라서 결함을 보호할 수 있다.

본 발명은 절연막이 여러 층으로 구성되어 있을 때 각 절연막을 제거하기 위한 시간을 단축할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은, FIB 장비에서 결함 밀링(Defect Milling)시 결합의 위치를 옵틱(Optic)으로 찾는 방법이고, FIB 장비내에 광센서 부착을 포함한 것이다.

본 발명은 시편의 전체사이즈에서 X,Y 분할 방식으로 특정포인트에서 결함까지의 거리를 측정하는 방법을 사용하는 것이고, 분할하는 횟수에 제한이 없는 것을 포함한 것이며. 결함의 위치까지 이동한 후 세미 밀링을 실시하는 것을 포함한 것이다.

본 발명의 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 절연막을 제거하지 않고 결함의 위치를 찾아갈 수 있어 절연막 제거에 따른 결함의 손상을 줄 일 수 있고, 결함의 위치를 표시하기 위해 분석자가 절연막에 임으로 손상을 주는 번거로운 작업을 하지 않아도 되며, 따라서 결함을 보호할 수 있으며, 절연막이 여러 층으로 구성되어 있을 때 각 절연막을 제거하기 위한 시간을 단축할 수 있다.

Claims

스테이지(40)상에는 시편(50)이 놓여진 상태에서 그 상부에다 광센서(10), SEM 건(20)및 FIB 건(30)이 설치되고, 상기 광센서(10)의 사용시 시편(50)이 부착되어 있는 상기 스테이지(40)가 틸트되어 상기 광센서(10)와 수직이 되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 시편(50)의 전체 크기를 측정하기 위해 특정 기준점에서 시편(50)의 X, Y 거리를 측정하고, 각 X, Y 를 얼마로 분할할 것인지를 결정하여 분할한 것을 특징으로 하는 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 분할하는 횟수에 제한이 없는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 이온 비임을 통해서 얻어지는 이미지로 기준점으로 이동한 다음 메뉴 창에서 결함의 위치를 찾아갈 수 있는 메뉴를 실행시켜, 광센서(10)로 측정한 결함의 X,Y 거리를 수동으로 입력하거나 저장되어 있는 값을 로드한 후 스타트버튼을 누르면 결함이 있는 위치로 이동하여 세미 밀링으로 결함포인트를 마킹하는 것을 특징으로 하는 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템.
제 4 항에 있어서.

상기 세미밀링은 측정된 오차를 줄이기 위해 밀링 전에 다시 확인이 가능하게 한 것을 특징으로 하는 집속 이온비임장비를 이용한 결함 위치 인식시스템.