KR20120012777A

KR20120012777A - 집적회로 디바이스 구조의 나노프로빙

Info

Publication number: KR20120012777A
Application number: KR1020117015967A
Authority: KR
Inventors: 마크 엘리엇 마스터즈; 폴 데이비스 벨; 데이비드 스튜어트 패트릭
Original assignee: 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2012-02-10
Also published as: US8536526B2; JP5474087B2; JP2012514190A; WO2010076136A1; US20100163727A1

Abstract

집적회로의 디바이스 구조(82)를 나노프로브하는 방법은 1차 대전된 입자 빔(25)을 디바이스 구조의 제1 영역을 가로질러 스캔하는 단계 - 상기 제1 영역 가까이에 적어도 하나의 프로브(24a, 26a, 28a, 30a)로써, 그리고 상기 디바이스 구조의 제2 영역(91)은 상기 1차 대전된 입자 빔으로부터 마스크됨 - 를 포함한다. 상기 방법은 2차 전자 이미지(94)를 형성하기 위해 상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출된 2차 전자들(35)을 수집하는 단계를 더 포함한다. 상기 2차 전자 이미지는 이미지화된 부분들로서 상기 제2 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브 그리고 이미지화되지 않은 부분으로서 상기 제2 영역을 포함한다. 이와는 다르게, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 더 빠른 스캔 레이트로 상기 대전된 입자 빔에 의해 스캔될 수 있다. 그리하여, 상기 제2 영역도 또한 상기 2차 전자 이미지의 이미지화된 부분이 되도록 한다.

Description

집적회로 디바이스 구조의 나노프로빙{NANOPROBING AN INTEGRATED CIRCUIT DEVICE STRUCTURE}

본 발명은 일반적으로는 집적회로 제조와 관련되고, 구체적으로는 집적회로의 디바이스 구조들을 전기적으로 프로브(probe)하기 위해 나노프로버(nanoprober)를 동작시키는 방법들과 관련된다.

SEM 나노프로버로 알려진 전문화된 전자 빔 기기들은 스캐닝 전자 마이크로스코프(scanning electronic microscope, SEM) 및 SEM 진공 챔버 내에 배치된 프로브들의 세트로 구성된다. SEM으로부터의 2차 전자 이미지들은 프로브들을 전기적으로 테스트될 집적회로의 디바이스 구조에 대해 상대적으로 포지션하기 위해 사용된다. 프로브들은 디바이스 구조를 전기적으로 특징짓기 위해 사용된다. 나노프로빙(이하, '나노프로브(nanoprobe)로도 일컬어짐)은 스레쉬홀드 전압(V_t), 오프 상태 누설 전류(I_off), 포화 전류(saturation current)(I_sat), 및 전류/전압(I/V) 곡선 측정에 의한 접합 특성과 같은 기본적인 트랜지스터 파라미터들을 직접 측정할 수 있다. 다른 어플리케이션들 사이에서도, 이들 전기적 측정들은 결함있는 디바이스 구조들의 근본 원인 고장 분석(root cause failure analysis)을 수행함에 있어서 유용할 수 있다.

상기 프로브들을 랜딩(land)하고 그런 다음 전기적 측정들이 실행되는 동안 이후의 프로브 동작을 모니터하기 위해, 프로브들 및 디바이스 컨택들은 SEM에 실시간으로 이미지화(image)된다. 테스트받는 디바이스 구조에 데포지트(deposit)된 전자 도즈(electron dose), 또는 단위 면적당 전자들의 총 전하는, 빔 전류, 노출 시간, 및 배율(magnification)을 통해 스캔된 표면적에 비례한다. 전자 빔 노출로 인한 디바이스의 전기적 특성들의 변화를 방지하기 위해, 가속 전압, 배율, 빔 전류와 같은 상기 전자 빔의 특성들은 최소화된다. 그러나, 이들 동작 특성들은 프로브들 및 테스트받는 디바이스 구조의 적절한 이미지화를 가능하게 할 정도로 충분한 2차 전자 방출(secondary electron emission)을 유도할 수 있도록 스레쉬홀드 이상으로 유지되어야만 한다.

프로브가 디바이스 컨택들 상에 랜딩할 때, 상기 프로브들은 일반적으로 Z-방향으로 놓여질 것이고, 그래서 서브-마이크론 프로브 팁들을 상기 컨택들에 대해 상대적으로(relative to) 옆(X-Y) 방향으로 시프트시킬 수 있다. 옆으로의 시프트는 프로브가 휘어지게 할 수 있고, 이는 결국 프로브 팁 또는 테스트받는 디바이스에 손상을 초래할 수 있다. 또한 프로브는 미끄러져 상기 컨택을 벗어날 수도 있는데, 이는 결국 전기적 연속성을 잃게 되는 결과를 초래한다. 옆으로의 시프트를 모니터하기 위해, 상기 기기 사용자는 2차 전자 이미지화로 각각의 프로브를 모니터한다. 만약 필요하다면, 상기 기기 사용자는 컨택들 상에 랜딩하는 동안 그리고 종종 계속되는 전기적 측정 동안 압력이 증가하는 것을 방지하기 위해 상기 프로브 팁들의 압력을 조정한다. 상기 기기 사용자는 프로브 생크(shank)의 휘어짐(bend) 또는 아크(arc)의 증가 또는 상기 2차 전자 이미지에서 프로브 팁의 실제 옆으로의 모션을 관찰함으로써 프로브 상의 압력 증가(pressure building)를 나타낼 수 있고 필요한 경우 수정 조치를 취할 수 있다.

SEM의 1차 전자 빔(primary electron beam)은 상기 기기 사용자가 2차 전자 이미지에서 옆으로의 프로브 움직임을 탐지할 수 있도록 하기 위해, 느린 속도로 그리고 높은 배율로 샘플을 가로질러(across) 스캔되어야 한다. 그러나 불행하게도, 상기 1차 전자 빔에 대해서 느린 속도, 높은 배율의 이미지화는 그 디바이스 구조에 의해 흡수되는 전자 도즈를 증가시키며, 이는 불행하게도 상기 전기적 특성들을 변화시킬 수 있다. 또한 축적되는 전자 빔 도즈는 샘플 대전(sample charging)을 초래하는데, 이는 상기 2차 전자 이미지의 품질 및 해상도를 저하시킨다.

축적되는 전자 빔 도즈와 연관된 문제들을 경감시키기 위한 한 가지 전통적인 해결책은 컨택들 상에 프로브들을 터치다운한 후 그리고 전기적 측정 동안 상기 1차 전자 빔을 완전히(fully) 블랭크(blank)하는 것이다. 이러한 극단적인 접근법에서, 타겟된 디바이스 구조의 하나의 인스턴스는, 느린 속도, 높은 배율의 이미지화로, 그리고 전기적 특성들에서 전자 도즈 변화들에 상관없이 프로브된다. 그런 다음, 그 프로브들에 대해 동일한 공간적 배치(spatial arrangement)를 유지하면서 그리고 그 빔이 블랭크된 상태로, 샘플 스테이지는 디바이스 구조의 다른 인스턴스들로 정확하게 스텝(step)되고 또한 프로브들은 보이지 않는 상태로(blindly) 내려져 이미지화(imaging)가 없이 컨택들을 설정하게 된다. 그런 다음, 전기적 측정은 SEM에서 어떤 이미지화도 없는 상태에서 실행된다.

완전한 빔 블랭킹(full beam blanking)은 빔 노출을 감소시키지만 2차 전자 이미지화를 완전히 중단시킨다. 만약 증가하는 압력의 결과로 갑작스런 움직임이 발생한다면, 프로브는 변형(deform)되고 휘어질(bend) 수 있다. 실시간 이미지화가 없다면, 휜 프로브들은 그 프로빙 세션의 종료 후 이미지화가 재개될 때까지 탐지될 수 없다. 그때까지 프로브는 되돌릴 수 없을 정도로 손상을 받을 수도 있고, 또는 쇼트된(shorted) 프로브들은 테스트받는 디바이스 구조를 파괴시킬 수도 있다.

축소 기술 노드들(shrinking technology nodes)은 결국 더 얇은 막들(thinner films) 및 더 작은 디바이스 피쳐들(features)로 이어지므로, 단지 나노프로버에 의해 사용된 SEM의 빔 특성들의 최적화만으로는 적절하게 프로브할 수 없다. 특히, 전통적인 최적화 조건들로 이미지화하는 것은 컨택들 상에 프로브들을 정확하게 랜딩하기에 적합하지 않을 수 있고, 이와 동시에, 테스트받는 디바이스 구조의 전기적 특성들이 전자 빔 노출의 결과로서 시프트되지 않는다는 것을 보장하기에는 적합하지 않을 수 있다. 전통적인 SEM 나노프로버들은 1차 전자 빔의 빔 전류 및 가속 전압을 더 감소시킬 수 있는 능력에 관한 한, 빔 광학(beam optics)의 장치 한계들에 이르렀다. 또한, 완전한 빔 블랭킹은 실행가능한 해결책이 아니다. 왜냐하면, 더 작은 기술 노드들에서 요구되는 더 작은 프로브 팁들은 심지어 옆으로의 움직임이 더 많은 경향이 있기 때문이다.

따라서, SEM 나노프로버에서의 프로빙 세션 동안, 디바이스 구조, 특히 더 작은 기술 노드들로 제조되는 디바이스 구조들의 민감한 영역들의 전자 빔 방사(electron beam irradiation)를 감소시킬 수 있는 개선된 방법들이 요구된다.

본 발명의 일 실시예에서, 적어도 하나의 프로브를 사용하여 샘플 상의 디바이스 구조를 나노프로브하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 적어도 하나의 프로브를 상기 디바이스 구조의 제1 영역 및 제2 영역에 대해 상대적으로(relative to) 포지션하는 단계, 및 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브를 가로질러(across), 대전된 입자 빔(charged particle beam)을 스캔하는 단계를 포함한다. 상기 대전된 입자 빔(1차 대전된 입자 빔(primary charged particle beam))은 상기 제1 영역을 가로질러 스캔되고, 상기 디바이스 구조의 상기 제2 영역은 상기 1차 대전된 입자 빔으로의 노출이 마스크된다. 상기 방법은 2차 전자 이미지(sencondary electron image)를 형성하기 위해 상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출되는 2차 전자들을 수집하는 단계를 더 포함한다. 상기 2차 전자 이미지는 이미지화된 부분들(imaged portions)로 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브, 그리고 이미지화되지 않은 부분(non-imaged portion)으로 상기 제2 영역을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 프로브를 사용하여 샘플 상에 디바이스 구조를 나노프로브하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 적어도 하나의 프로브를 상기 디바이스 구조의 제1 영역 및 상기 디바이스 구조의 제2 영역에 대해 상대적으로 포지션하는 단계, 상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역을 가로질러 제1 스캔 레이트(scan rate)로, 1차 대전된 입자 빔(primary charged particle beam)을 스캔하는 단계, 및 상기 디바이스 구조의 상기 제2 영역을 가로질러 상기 제1 스캔 레이트보다 더 빠른 제2 스캔 레이트로, 상기 1차 대전된 입자 빔을 스캔하는 단계를 포함한다. 상기 샘플의 2차 전자 이미지를 형성하기 위해 상기 디바이스 구조의 상기 제1 및 제2 영역들 및 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출되는 2차 전자들이 수집된다. 상기 2차 전자 이미지는 이미지화된 부분들로 상기 제1 및 제2 영역들 및 상기 적어도 하나의 프로브를 포함한다.

본 발명의 실시예들은 이제 첨부되는 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 그러나, 이 도면들은 단지 예로서 제시되는 것일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SEM 나노프로버의 개략도이다.
도 2는 컨택 레벨에서 디바이스 구조의 일부의 개략도로서, 여기서 프로브 팁들은 전기적 측정을 수행하기 위해 컨택들 상에 랜딩된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 정의된 마스크된 민감한 영역(masked sensitive region)을 갖는 도 2의 디바이스 구조의 2차 전자 이미지의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 3의 2차 전자 이미지를 발생시키기 위해 샘플 상에 1차 전자 빔의 벡터 스캐닝(vector scanning)과 래스터 스캐닝(raster scanning)의 조합의 사용을 도시하는 샘플 표면의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 3의 2차 전자 이미지를 발생시키기 위해 샘플 상에 1차 전자 빔의 개별 래스터 스캔들을 갖는 서브-영역들의 사용을 도시하는 도 2와 유사한 개략도이다.
도 6은 도 5의 개별 서브-영역들에 대해 래스터 스캔 라인들을 도시하는 도 4와 유사한 샘플 표면의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 CAD 레이아웃의 사용을 도시하는 도 5와 유사한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 차등 래스터 레이트(differential raster rates)를 사용하여 발생된 도 2의 디바이스 구조의 2차 전자 이미지의 도 4와 유사한 개략도이다.
도 9는 도 8의 2차 전자 이미지를 발생시키기 위해 샘플 상의 1차 전자 빔에 대한 차등 래스터 레이트의 사용을 도시하는 도 2와 유사한 개략도이다.

본 발명의 여러 실시예들은 전자 빔 방사에 민감한 디바이스 영역들의 노출을 줄이고, 이에 따라 SEM 나노프로버에서 뿐만 아니라 다른 타입의 대전된 입자들로 이미지화하는 다른 나노프로버들에서의 프로빙 세션 동안 그 디바이스 구조의 연관된 전기적 열화를 경감하는 예방적 조치와 관련된다. 이들 실시예들의 실시 결과로서, 이미지화에 적합하면서도 여전히 디바이스의 전기적 인테그리티(electrical integrity)를 보장하는 전통적인 전자 빔 특성들이 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 디바이스 컨택들 또는 단자들(terminals) 상에 프로브들을 랜딩시킬 수 있는 기능을 유지하면서도, 테스트받는 디바이스 구조 상의 민감한 영역들을 전자 빔 노출로부터 마스킹하기 위한 기술들을 제공한다. 그 결과, 프로빙 세션 동안 민감한 디바이스 영역들에 줄어든 전자 도즈가 전달(deliver)되어, 더 정확한 전기적 특성들의 측정들을 진행하고 또한 빔에 의해 초래되는 디바이스 변화를 줄일 수 있다.

도 1을 참조하고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스캐닝 전자 마이크로스코프(scanning electron microscope, SEM) 나노프로버(10)는 전자총(electron gun)(12), 스캔 코일들의 세트(14, 16), 스캔 코일들의 또 다른 세트(18, 20), 샘플 스테이지(22), 및 프로브들의 세트(24, 26, 28, 30)를 포함하는데, 이것들은 진공 챔버(32) 내에 하우징된다. 전자총(12)은 양극과 음극(미도시)을 포함하는데, 음극으로부터 방출 전류를 끌어내는 비교적 큰 전위차를 생성하기 위해 상기 양극과 음극에 가속 전압이 인가되고, 이에 따라 전계 방출(field emission) 또는 열전자 방출(thermionic emission)에 의해 1차 전자 빔(25)을 발생시킨다. SEM 나노프로버(10)의 진공 챔버(32) 내에는 컬럼(33)이 배치되는데, 이 컬럼(33)은 여러 가지 집광 렌즈들(condenser lenses), 대물 렌즈들(objective lenses), 및 구경 조리개들(apertures)을 포함하며, 이것들 모두는 함께 전자총(12)으로부터 샘플 스테이지(22)로의 이동 경로에서 1차 전자 빔(25)을 포커스하고 조준하는 전자 광학으로서 동작한다. 또한 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 진공 챔버(32) 내에 위치한다. 샘플 스테이지(22)는 1차 전자 빔(25)의 시계(field of view) 내에 샘플(36) 상의 서로 다른 대상 영역들(regions of interest)을 위치시키도록 하기 위해, 스테이지 제어기(34)의 관리 하에서 이동가능하다. 샘플(36)은 집적회로를 포함하는 다이(die)일 수 있는데, 이 집적회로는 근본 원인 고장 분석을 수행하기 위해 SEM 나노프로버(10)에서의 전기적 프로빙을 위해 준비된 것이다. 이와는 다르게, 샘플(36)은 다수의 제품 칩들(product chips)을 포함하는 웨이퍼일 수 있다.

비록 여기서는 1차 전자 빔(25)의 사용에 관해 기술되지만, 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 본 발명의 실시예들이 나노프로빙과 함께, 양 이온들(positive ions)을 함유하는 포커스된 이온 빔의 사용, 또는 또 다른 타입의 포커스된 대전 입자 빔의 사용에도 또한 적용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 양 이온들과 같은 다른 타입의 대전 입자들에 사용하기 위한 툴을 바꾸는 데 요구되는 SEM 나노프로버(10)에 대한 변경들(modifications)을 이해할 수 있을 것이다.

스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 컬럼(33) 내에서 전자총(12)과 샘플 스테이지(22) 사이에 배치된다. 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 샘플(36)의 표면 상의 대상 영역을 가로질러 2차원으로 1차 전자 빔(25)을 스캔하기 위해 에너지가 공급된다. 이를 위해, 스캔 코일들의 한 세트(14, 16)는 제1 방향으로 샘플(36)의 표면에 대해 상대적으로 1차 전자 빔(25)을 편향(deflect)시키도록 구성되고, 스캔 코일들의 다른 세트(18, 20)는 상기 제1 방향에 대해 직각인 제2 방향으로 샘플(36)의 표면에 대해 상대적으로 1차 전자 빔(25)을 편향시키도록 구성된다.

1차 전자 빔(25)에 의해 방사되는 경우, 샘플(36)로부터 2차 전자들(35)이 방출된다. 2차 전자들(35)은 샘플(36)의 표면, 또는 표면 가까이에 있는 원자들과 1차 전자 빔(25)의 상호작용(interactions)에 의해 생성된다. 2차 전자들(35)은 진공 챔버(32) 내에 위치한 2차 전자 탐지기(secondary electron detector)(38)에 의해 수집된다. 일반적으로, 2차 전자 탐지기(38)는 수집된 2차 전자들(35)을 섬광(flashes of light)으로 변환시키는 신틸레이터(scintillator) 또는 인광체(phosphor), 그리고 이러한 섬광을 증폭된 전기 신호들로 변환시키는 광전자 배증관(photomultiplier)을 포함한다. 2차 전자 탐지기(38)는 2차 전자들(35)을 끌어들이기 위해 양으로 바이어스된다.

2차 전자 탐지기(38)로부터 출력되는 증폭된 전기 신호는 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)에 의해 비디오 신호들로 변환되는데, 이 비디오 신호들은 샘플(36) 상의 시계(field of view)의 2차 전자 이미지로서 디스플레이를 위해 비디오 디스플레이 유닛(42)에 공급된다. 상기 2차 전자 이미지는 2차원 강도 분포(intensity distribution) 또는 샘플(36)의 표면과 1차 전자 빔(25)의 상호작용에 의해 프롬프트된 2차 전자 방출의 맵을 포함한다. 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이된 2차 전자 이미지에서의 개별 픽셀들의 강도는 2차 전자 탐지기(38)에 도달하는 샘플(36) 상의 해당 위치로부터의 2차 전자들(35)의 수에 의존한다. 이와는 다르게, 샘플(36)로부터의 2차 전자 이미지는 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에의 디스플레이 이전에 별개의 픽셀들로 디지털화되고 제어기(64)의 스토리지(70)에 디지털 형식으로 저장될 수 있다. 샘플(36) 상의 어떤 점으로부터 방출된 2차 전자들(35)의 수는 1차 전자 빔(25)에 노출된 재료의 타입에 의존한다.

1차 전자 빔(25)의 이동 경로는 SEM 나노프로버(10)의 컬럼(33) 내의 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)을 통과한다. 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 x-축과 y-축으로 1차 전자 빔(25)을 편향시키도록 협력한다. 그래서, 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)로부터 아래로, 1차 전자 빔(25)이 샘플(36) 상의 표면 영역에 대해 상대적으로 미리설정된 패턴(pre-set pattern)으로 스캔하도록 한다. 전자 빔 제어 유닛(44)은 인가된 여기(excitation) 전압들로 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)에 의해 1차 전자 빔(25)의 편향(deflection)을 모니터 및 제어하도록 구성된다. 이를 위해, 전자 빔 제어 유닛(44)은 1차 전자 빔(25)의 래스터 스캔들(raster scans), 1차 전자 빔(25)의 벡터 스캔들(vector scans), 빔 드웰(dwell) 또는 스윕(sweep) 타이밍들, 및 빔 블랭킹(beam blanking)을 가능하게 함으로써 상기 미리설정된 패턴을 발생시키도록 구성된다. SEM 나노프로버(10)는 1차 전자 빔(25) 뿐만 아니라 샘플 스테이지(22)의 동작, 2차 전자 이미지화, 및 전기적 프로빙을 제어 및 관리하는데 사용되는 여러 가지 제어 모듈들을 포함한다. 래스터 스캔들을 위해, 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터 최종 배율에 대응하는 진폭(amplitude)을 갖는 2차원 스캔 신호를 공급받을 수 있다. 전자 빔 제어 유닛(44)의 래스터 제어 모듈(48)은 래스터 세트의 시작 코너, 스윕 레이트(또는 드웰 및 스텝 레이트), 래스터 스캔 라인들의 시작 및 종점 위치들, 연속적인 래스터 스캔 라인들 간의 간격, 및 스캔 신호 발생기 회로(46)에 대한 래스터 박스들의 높이를 나타내도록 구성된다. 전자 빔 제어 유닛(44)의 벡터 제어 모듈(50)은 벡터 시작점, 벡터 방향, 벡터 종점, 및 스캔 신호 발생기 회로(46)에 대한 1차 전자 빔(25)의 벡터 스캔 라인들을 위한 스윕 레이트를 나타내도록 구성된다.

전자 빔 제어 유닛(44)의 빔 블랭킹 제어 모듈(52)은 래스터 스캔들 또는 벡터 스캔들에서 샘플(36)을 가로질러 이동될 때 1차 전자 빔(25)의 블랭킹을 위한 시작 및 중단 위치들을 세트하도록 구성된다. 빔 블랭킹 제어 모듈(52)은 컬럼(33) 내의 아래측 구경 조리개(downstream aperture stop)(57) 상에 옆으로 1차 전자 빔(25)을 편향시키기 위해 편향판들의 세트(53, 55)에 전압을 인가할 수 있고, 이에 따라 빔(25)을 블랭킹하여 상기 1차 전자들이 샘플(36) 상에 입사되지 않도록 한다. 1차 전자 빔(25)은 편향판들(53, 55)로부터 전압을 제거함에 의해 회복되고, 그래서 1차 전자 빔(25)은 구경 조리개(57) 내의 오프닝(opening)을 통해 샘플(38)로 다시 진행할 수 있게 된다. 빔 블랭킹 제어 모듈(52)이 1차 전자 빔(25)을 블랭크하도록 동작되는 경우, 1차 전자 빔(25)이 샘플(36)로 나아가는 것이 차단되므로, 샘플(36)로부터의 2차 전자 방출은 중단된다.

래스터 스캐닝 모드에서, 샘플(36)을 가로지르는 1차 전자 빔(25)의 이동(movement)은 스캔 라인들로 알려진 수평 스트립들의 시퀀스로 분할된다. 상기 스캔 라인들 각각은, 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로 하여금 시작점으로부터 종료점으로 하나의 축에 대해 평행인 선형 경로를 따라 픽스된 증분(fixed increments)으로(또는 연속적인 스윕(sweep)으로) 1차 전자 빔(25)을 편향시키도록 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)을 동작시킴으로써 구현된다. 1차 전자 빔(25)은 시작점과 종료점 사이의 중간점 각각에서 픽스된 드웰 시간 동안 머무르도록(dwell) 허용된다. 스캔 라인 각각의 종료점에서, 1차 전자 빔(25)의 위치는 제1 축에 대해 직교하는 제2 축을 따라 점차 나아가게 된다. 1차 전자 빔(25)은 네트 연속적 스캔 라인(net successive scan line)을 개시하기 위해 상기 제1 축의 시작점으로 리턴할 수 있고, 또는 1차 전자 빔(25)은 상기 시작점 방향으로 상기 종료점으로부터의 역방향으로 다시 편향될 수 있다. 모든 래스터 스캔 라인들이 샘플(36) 상에서 트레이스(trace)되고 또한 1차 전자 빔(25)이 각각의 스캔 라인 내의 모든 점들에 머무를(dwell) 때까지 이 프로세스는 계속된다.

SEM 나노프로버(10)의 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)은 비디오 디스플레이 유닛(42)의 동작을 관리한다. 2차 전자 이미지(도 3의 94)는 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에서 주기적으로 리프레시된다. 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)은 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되거나 디스플레이 버퍼(54)에 저장되고 비디오 디스플레이 유닛(42)으로 주기적으로 전달되는 2차 전자 이미지(94)를, 1차 전자 빔(25)의 편향들은 전자 빔 제어 유닛(44) 및 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)에 의해 야기된 1차 전자 빔(25)의 편향들과 면밀히 동기화(closely synchronize)한다. 따라서, 그 결과의 비디오 디스플레이 유닛(42) 상의 2차 전자 이미지(94)는 샘플(36) 상의 스캔된 영역으로부터 방출되는 2차 전자들(35)의 강도의 분포 맵(distribution map)이고 이에 밀접하게 링크된다.

이미지 디스플레이 제어 유닛(40)은 오퍼레이터 정의 마스크 영역들, 존들(zones), 또는 비디오 디스플레이 유닛(42) 상의 2차 전자 이미지(94)에 관한 CAD 레이아웃을 중첩(superimpose)시킬 수 있는 기능 그리고 전자 빔 제어 유닛(44)에 의해 전자 빔의 제어를 위한 이러한 오퍼레이터 정의 정보를 캡쳐할 수 있는 기능을 갖는다. 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)은 전자 빔 시계(field of view)를 위해 이미지들을 스케일하고 또한 마스크들, 존들, 또는 CAD 레이아웃을 스케일하기 위해 SEM 배율에 대한 보상 제어를 포함한다. 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)은 샘플(36) 상에 마스크된 영역과 상관되는 공간 좌표들에 대해 비디오 디스플레이 유닛(42) 또는 디스플레이 버퍼(54)에 대해 상기 2차 전자 이미지 강도 신호를 차단할 수 있는 기능을 포함하는데, 이는 빔 블랭킹 제어 모듈(52)에 의해 1차 전자 빔(25)에 관해 구현된다.

2차 전자 이미지(94)를 사용하여, 프로브들(24, 26, 28, 30)은 모터화된 마이크로조작기들(motorized micromanipulators)(56, 58, 60, 62)에 의해 샘플(36) 상의 도전성 피쳐들(conductive features)과 직접적으로 접촉하도록 프로브들(24, 26, 28, 30)의 팁들을 포지션하도록 움직인다. 이 포지셔닝 프로세스 동안, 샘플(36) 상의 컨택들의 위치, 그리고 선택적으로는, 프로브들(24, 26, 28, 30)의 실시간 위치는 2차 전자 이미지(94)를 사용하여 모니터된다. 프로브들(24, 26, 28, 30)의 팁들이 적절하게 포지션될 때, 전기적 테스트 신호들은 프로브들(24, 26, 28, 30)로부터 샘플(36) 상의 도전성 피쳐들로 향하게 된다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 알 수 있는 바와 같이, SEM 나노프로버(10)와 연관된 프로브들(24, 26, 28, 30)의 정확한 수는 전기적 테스트 측정의 타입에 따라 도 1에 도시된 수와 다를 수 있으며, 한 개 내지 여덟 개, 또는 여덟 개보다 많은 개수일 수 있다.

SEM 나노프로버(10)의 동작은 제어기(64)에 의해 조정 및 제어되는데, 이는 스테이지 제어기(34), 이미지 디스플레이 제어 유닛(40), 및 전자 빔 제어 유닛(44)과 전기적으로 결합된다. 제어기(64)는 프로세서(66) 및 프로세서(66)와 결합된 메모리(68)를 포함한다. 프로세서(66)는 하나 또는 그 이상의 개별 프로세서들(예, 마이크로프로세서들)을 나타낼 수 있고, 메모리(68)는 제어기(64)의 메인 스토리지를 포함하는 RAM 디바이스들 뿐만 아니라, 추가 레벨들의 메모리, 예를 들어, 캐시 메모리들, 비휘발성 또는 백업 메모리들(예, 프로그램가능 또는 플래쉬 메모리들), 읽기 전용 메모리들 등을 나타낼 수 있다. 또한, 메모리(68)는 제어기(64) 내에서 물리적으로 어느 곳에든지 위치하는 메모리 스토리지, 예를 들어, 프로세서(66) 내의 캐시 메모리, 뿐만 아니라 예를 들어 대용량 스토리지 디바이스(70) 상에 저장되는 것과 같이 가상 메모리로서 사용되는 스토리지 용량을 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 대용량 스토리지 디바이스(70)는 캐시 또는 기타 데이터 스토리지를 포함할 수 있는데, 이는 하나 또는 그 이상의 데이터베이스들(72)을 포함할 수 있다. 데이터베이스들(72)은, 예를 들어, 본 발명의 실시예들을 실시함에 있어서 사용되는 CAD 레이아웃 데이터 및 CAD 내비게이션 데이터를 포함할 수 있다.

제어기(64)는 또한 일반적으로 외부에 정보를 전달하기 위해 복수의 입력들 및 출력들을 수신한다. 사용자 또는 오퍼레이터와 인터페이스하기 위해, 제어기(64)는 일반적으로 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 터치패드, 키패드, 스타일러스, 및/또는 마이크로폰과 같은 하나 또는 그 이상의 입력 디바이스들, 그리고, CRT 모니터, LCD 디스플레이 패널, 및/또는 스피커, 또는 프린터와 같은 다른 타입의 출력 디바이스를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스(74)를 포함한다. 또한 제어기(64)로의 인터페이스는 제어기(64)에 대해 직접적으로 또는 원격으로 연결된 외부 단자를 통할 수 있고, 또는 네트워크(76), 모뎀, 또는 기타 알고 있는 통신 디바이스들의 타입을 통해 제어기(64)와 통신하는 또 다른 컴퓨터를 통할 수 있다. 제어기(64)는 네트워크 인터페이스(78)를 통해 네트워크(76) 상에서 통신한다.

제어기(64)는 운영 체제(80)의 제어하에서 동작하고, 여러 가지 컴퓨터 소프트웨어 어플리케이션들, 컴포넌트들, 프로그램들, 객체들, 모듈들, 데이터 구조들 등을 실행하거나 그렇지 않으면 그러한 것들에 의존한다. 일반적으로, 본 발명의 실시예들을 구현하기 위해 실행되는 루틴들은, 그것들이 운영 체제의 일부로서 구현되든 특정 어플리케이션으로 구현되든지 간에, 컴포넌트, 프로그램, 오브젝트, 모듈 또는 명령들의 시퀀스는 여기서는 "컴퓨터 프로그램 코드", 또는 간단히 "프로그램 코드"로 일컬어질 것이다. 상기 컴퓨터 프로그램 코드는 일반적으로 하나 또는 그 이상의 명령들을 포함하는데, 이 명령들은 여러 가지 메모리에서 여러 가지 타임들에 그리고 컴퓨터 내의 스토리지 디바이스에 존재하며, 컴퓨터 내의 하나 또는 그 이상의 프로세서들에 의해 읽혀져 실행되는 경우, 그 컴퓨터가 본 발명의 여러 가지 측면들을 구현하는 단계들 또는 구성요소들을 실행하는데에 필요한 단계들을 수행하도록 한다.

SEM 나노프로버(10)는 사용자에게 상기 디바이스 구조의 민감한 영역들을 1차 전자 빔(25)에 대한 노출로부터 마스크하기 위해 사용된 여러 가지 실시예들을 위한 명령들 및 세팅들로 제어기(64)를 프로그래밍할 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 인터페이스(74)를 통해 제어기(64)로 마스킹 동작을 위한 명령들을 제공할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 마스킹 동작을 위한 명령들은, 예를 들어 네트워크(76)를 통해 제어기(64)에 동작적으로 결합되는 또 다른 컴퓨터로부터와 같이, 원격으로 수신될 수 있다.

도 2 및 3을 참조하고 본 발명의 실시예들에 따르면, 샘플(36) 상의 디바이스 구조의 컨택(CA) 레벨에서 수행된 프로빙 세션 동안 SEM 나노프로버(10)의 동작이 도시되는데, 이 CA 레벨은 참조 부호(82)로써 전체적으로 표시되어 있다. 예를 들어, 디바이스 구조(82)는 전계 효과 트랜지스터 또는 몇 개의 전계 효과 트랜지스터들을 포함하는 메모리 셀일 수 있다. 프로브들(24, 26, 28, 30)의 팁들은 테스트되는 디바이스인 디바이스 구조(82)를 전기적으로 특징짓기 위해 CA 레벨의 단자들 또는 컨택들(84, 86, 88, 90)과 접촉되게 배치된다.

상기 프로빙 세션 동안, 전자 빔 제어 유닛(44)의 빔 블랭킹 제어 모듈(52)은 빔 블랭킹을 이용하여 1차 전자 빔(25)이 샘플(36) 상의 마스크된 영역(도 3의 91)으로 방사되는 것을 방지하기 위해 사용되는데, 이 마스크된 영역(91)은 디바이스 구조(82)의 민감한 영역과 공간적으로 일치한다. 예를 들어, 상기 민감한 영역은 디바이스 구조(82)의 게이트 스택 영역(gate stack region)일 수 있다. 그러나, 프로브들(24, 26, 28, 30) 및 컨택들(84, 86, 88, 90)의 적어도 일부분은 도 2에 분명히 도시된 바와 같이, 시계(75) 내에서 2차 전자 빔(25)에 계속해서 노출되고, 도 3에 분명히 도시된 바와 같이, 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이된 2차 전자 이미지(94) 내의 프로브들(24a, 26a, 28a, 30a) 및 컨택들(84a, 86a, 88a, 90a)로서 보여질 수 있다.

전자 빔 제어 유닛(44)의 래스터 제어 모듈(48)은 테스트받는 디바이스를 구성하는 디바이스 구조(82) 및 컨택들(84, 86, 88, 90)을 아우르는 대상 영역 위로 1차 전자 빔(25)의 래스터 스캐닝을 구현하기 위해 사용된다. 초기에, 상기 이미지 배율은 낮은 값으로 세트된다. 낮은 배율로 이미지화하는 동안, 디바이스 구조(82)를 포함하는 샘플(36) 상의 대상 영역이 빠르게 위치파악(locate)된다. 초기의 2차 전자 이미지(미도시)는 낮은 배율로 캡쳐되어 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이된다. 상기 낮은 배율의 이미지를 캡쳐하는데 필요한 노출 시간 및 낮은 전자 플럭스(electron flux)는 디바이스 구조(82)의 전기적 특성들을 변화시키는 스레쉬홀드 아래에서 유지된다. 사용자 인터페이스(74)를 통해, 상기 기기 사용자는 디바이스 구조(82)의 민감한 영역과 일치하도록 마스크된 영역(91)을 정의한다.

이미지 배율은 더 높은 값으로 증가되고, 1차 전자 빔(25)의 위치는 옆으로 시프트되어 디바이스 구조(82)에 대해 상대적으로 프로브들(24, 26, 28, 30)을 포지션하고, 결국 컨택들(84, 86, 88, 90) 상에 프로브들(24, 26, 28, 30)의 팁들을 배치할 수 있다. 상기 프로빙 세션 동안 그리고 높은 배율에서 프로빙 세션 동안, 1차 전자 빔(25)은 시계(75)를 구성하는 샘플(36)의 표면 영역을 가로질러 스캔된다. 마스크된 영역(91)은 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)의 여기(excitation)로 빔 블랭킹 제어 모듈(52)의 동작을 타이밍함에 의해 시계(75) 내에 구현된다. 제어기(64)는 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터 공급되는 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)을 위한 신호들을 모니터하고 시계(75)를 가로지르는 래스터 스캔 라인들의 부분들 - 이는 마스크된 영역(91)을 가로지르며 마스크된 영역(91) 내에 놓이지만 빔 블랭킹을 위한 것임 - 에 대해 1차 전자 빔(25)을 블랭크하기 위해 빔 블랭킹 제어 모듈(52)을 활성화시킨다.

각각의 개별 래스터 스캔 라인에 대해, 제어기(64)는 1차 전자 빔(25)의 위치가 마스크된 영역(91)의 하나의 에지를 가로지르려고 할 때 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)로부터 탐지한다. 샘플(36) 상의 마스크된 영역(91)의 초기 에지에서, 제어기(64)는 1차 전자 빔(25)을 블랭크하고, 그래서 1차 전자 빔(25)에 대한 노출에 대비하여 마스크된 영역(91)을 마스크한다. 이를 위해, 제어기(64)는 빔 블랭킹 제어 모듈(52)에게 편향 플레이트들(53, 55)로 전압을 인가하도록 명령하여 1차 전자 빔(25)이 구경 조리개(57)에 부딪치게 옆으로 편향되도록 한다.

블랭크되는 동안 1차 전자 빔(25)의 위치가 마스크된 영역(91)의 반대편 에지를 가로지르려고 하는 것을 제어기(64)가 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)에 공급된 전압들로부터 감지할 때까지, 제어기(64)는 블랭크된 상태로 1차 전자 빔(25)을 유지한다. 제어기(64)는 1차 전자 빔(25)이 마스크된 영역(91) 바깥의 시계(75) 내의 샘플(36) 및 프로브들(24, 26, 28, 30)을 때리는(impinge) 것을 허용하기 위해 빔 블랭킹 제어 모듈(52)을 비활성화(deactivate)한다. 이와는 다르게, 제어기(64)는 또한 1차 전자 빔(25)을 대상 영역 바깥으로 또는 구경 조리개(57) 내의 오프닝을 넘도록(beyond) 이동시킴으로써 스캔 코일들(14, 16, 18, 20) 단독으로(alone) 빔 블랭킹을 수행할 수 있다. 래스터 스캐닝은 각각의 래스터 스캔의 종단(terminal end)으로 계속되고, 이 점에서 상기 래스터 및 블랭크 프로세스는 그 다음의 연속적인 래스터 스캔 라인으로 반복된다.

컨택들(84, 86, 88, 90) 및 프로브들(24, 26, 28, 30)은 시계(75) 내에서 1차 전자 빔(25)에 노출된 상태로 남고 2차 전자들을 방출한다. 위에서 언급된 바와 같이, 이미지 디스플레이 제어 유닛(40) 및 비디오 디스플레이 유닛(42)은 1차 전자 빔(25)의 래스터 스캔 라인들과 링크된다. 그 결과, 컨택들(84a, 86a, 88a, 90a) 및 프로브들(24a, 26a, 28a, 30a) 각각의 적어도 일부분은, 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)에 의해 처리되고 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되는 샘플(36)의 2차 전자 이미지(도 3의 94)에 계속해서 이미지화된다. 1차 전자 빔(25)은 디바이스 구조(82)의 민감한 영역과 일치하는 마스크된 영역(91) 위에 블랭크되기 때문에, 2차 전자들은 샘플(36) 상의 영역(91)으로부터 방출되지 않는다. 2차 전자 방출이 없는 경우, 마스크된 영역(91)은 2차 전자 이미지(94) 내에 내포된 이미지화되지 않은 영역(non-imaged region)(92)으로 나타난다.

각각의 배율 증가에 따라, 마스크된 영역(91)의 치수들은, 디바이스 구조(82)의 민감한 영역을 갖는 마스크된 영역(91)의 등록(registration)을 유지하기 위해 제어기(64)에 의해 도입된 배율 변화들로 스케일된다. 상기 스케일링은 마스크된 영역(91)에 대해 상기 전자 빔 스캔의 중앙과 같은 기준점을 이용함으로써, 그리고 그 기준점을 유지하면서 어떤 배율 변화에 비례하게 마스크된 영역(91)의 치수들을 스케일링함으로써, 달성될 수 있다. 마스크된 영역(91)은, 필요에 따라, 마스크되지 않은 컨택들(non-masked contacts)(84, 86, 88, 90)의 이미지화를 최적화하고자 배율을 변화시키기 위해 제어기(64)에 의해 자동적으로 조정되며 그렇지만 디바이스 구조(82)의 민감한 영역을 계속해서 보호한다. 이미지화하는 동안 발생하는 어떤 빔-시프트 동작들도 그 빔 시프트의 크기에 상당하는 변위(displacement)에 의해 마스크된 영역(91)에 대한 기준점을 조정함으로써 조정된다. 이미지 배율에서의 변화들에 따라, 마스크된 영역(91)의 크기는 상기 기기 사용자에 의해 조정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 시계(75)는 래스터 스캔 라인들보다는 오히려 오로지 벡터 스캔 라인들로써 이미지화될 수 있다. 벡터 제어 모듈(50)은 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)에 적절한 여기 전압들을 제공하여 벡터 스캔 라인들을 발생시키기 위해 전자 빔 제어 유닛(44)과 함께 사용된다. 구체적으로는, 마스크된 영역(91)을 제외하는 동안 시계(75)를 커버하기 위해 복수의 벡터 스캔 라인들이 정의되고, 전자 빔 제어 유닛(44)의 벡터 제어 모듈(50)을 사용하여 구현된다. 상기 벡터 세트 내의 각각의 개별 벡터에 있어서, 벡터 제어 모듈(50)에 의한 사용을 위해 벡터 시작점 및 벡터 종료점이 설정된다. 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)에 의해 처리되고 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되는 2차 전자 이미지(94)에서의 컨택들(84a, 86a, 88a, 90a) 및 프로브들(24a, 26a, 28a, 30a)을 식별하기에 적절한 해상도를 갖는 2차 전자 이미지를 발생시키기 위해 충분한 강도의 2차 전자 신호를 제공하도록 벡터 제어 모듈(50)에 의한 사용을 위해, 벡터 스윕 레이트 및 벡터 밀도(vector density)가 또한 설정된다.

도 2 및 도 3에 관해 기술된 바와 같이 마스크된 영역(91)은 디바이스 구조(82)의 민감한 영역과 일치하도록 정의된다. 상기 벡터 라인들의 정의는 1차 전자 빔(25)의 시계(75)를 스캔하지만, 마스크된 영역(91)을 피한다. 그리하여, 디바이스 구조(82)의 민감한 영역이 1차 전자 빔(25)에 대한 노출로부터 마스크되도록 한다. 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 단지 시계(75)에 대응하는 그들 어드레스들에서만 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터의 전압들에 의해 여기(excite)된다. 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 마스크된 영역(91)에 대응하는 그들 어드레스들에 대한 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터의 전압들에 의해서는 여기되지 않으며, 이것들은 1차 전자 빔(25)을 위한 벡터들에서는 발견되지 않는다.

이미지 디스플레이 제어 유닛(40) 및 디스플레이 버퍼(54)는 샘플(36) 상의 1차 전자 빔(25)의 벡터링과 동기화된다. 1차 전자 빔(25)을 위한 벡터 스캔 라인들은 계속해서 반복되거나 루프를 돌게 되어, 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)이 계속해서 디스플레이 버퍼(54)를 갱신할 수 있도록 한다. 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되는 2차 전자 이미지(94)는 디스플레이 버퍼(54)로부터 계속적으로 리프레시되어, 시계(75)로부터 2차 전자 이미지(94)가 계속해서 디스플레이되도록 한다. 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되는 2차 전자 이미지(94)의 모습은 도 3에 도시된 바와 같으며 내포된 이미지화되지 않은 영역(92)을 포함한다.

만약 필요하다면, 빔(25)이 상기 서로 다른 벡터 스캔 라인들 중에서 벡터링(vector)되므로, 제어기(64)는 1차 전자 빔(25)을 선택적으로 블랭크하기 위해 전자 빔 제어 유닛(44)의 빔 블랭킹 제어 모듈(52)을 사용할 수 있다. 마스크된 영역(91)을 가로지르는 샘플(36) 상의 벡터 스캔 라인들 각각의 일부분들에 관한 빔 블랭킹은 1차 전자 빔(25)이 마스크된 영역(91)으로 들어가지 못하도록 한다. 물론, 상기 벡터 스캔 라인들 각각은 샘플(36) 상의 시계(75) 내에서 시작점 및 종료점을 갖도록 선택되어, 1차 전자 빔(25)이 상기 벡터 스캔 라인들 중 어떤 것을 따라 이동되었을 때 마스크된 영역(91)에 들어가지 않도록 한다.

도 4를 참조하고 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 샘플(36) 상의 마스크된 영역(91)의 사용은 또한 1차 전자 빔(25)의 벡터 스캔들과 래스터 스캔들의 결합과 함께 사용되어, 프로브들(24, 26, 28, 30) 및 컨택들(84, 86, 88, 90)을 이미지화하는 동안 디바이스 구조(82)의 민감한 영역을 보호할 수 있다. 특히, 시계(75)는 직사각형 필드들의 세트 또는 서브-영역들(96-99)로 분할되고, 1차 전자 빔(25)은 서로 다른 서브-영역들(96-99) 사이에서 벡터링된다. 벡터 시작점으로부터 벡터 종료점으로 1차 전자 빔(25)을 벡터링한 후, 서브-영역들(96-99) 각각은 계속해서 래스터 스캔으로 이미지화된다. 각각의 벡터 종료점은 서브-영역들(96-99) 중 하나를 위해 래스터 스캔의 시작 코너와 일치시킨다.

도 2 및 도 3에 관해 기술된 바와 같이, 마스크된 영역(91)은 디바이스 구조(82)의 민감한 영역과 일치하도록 정의된다. 제어기(64)에 의해 빔 벡터 세트가 정의된다. 상기 빔 벡터 세트는 샘플(36)에 대해 상대적으로 1차 전자 빔(25)을 이동시키도록 계산되어, 래스터 스캔들이 서브-영역들(96-99) 각각 내에서 구현될 수 있도록 한다. 그런 다음, 마스크된 영역(91)은 서브-영역들(96-99) 각각을 위한 래스터 세트의 시작 코너, 스윕 레이트(또는 증가 움직임(incremental movement)을 위한 드웰(dwell) 및 스텝(step) 레이트), 서브-영역들(96-99) 내의 각각의 스캔 라인의 초기 위치, 서브-영역들(96-99) 내의 각각의 스캔 라인의 종단 위치, 및 서브-영역들(96-99) 각각에 대한 높이를 정의하기 위해, 제어기(64)에 의해 사용된다. 이들 래스터링 파라미터들(rastering parameters)은 프로브들(24, 26, 28, 30) 및 샘플(36)을 이미지화하기 위해 선택되는 한편, 1차 전자 빔(25)에 대한 디바이스 구조(82)의 민감한 영역의 노출을 피한다.

제어기(64)는 서로 다른 서브-영역들(96-99) 사이에서 벡터링하기 위해 전자 빔 제어 유닛(44)의 벡터 제어 모듈(50) 및 서브-영역들(96-99)을 구현하도록, 전자 빔 제어 유닛(44)의 래스터 제어 모듈(48)을 동작시킨다. 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 서브-영역들(96-99)에 대응하는 어드레스들에서만 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터의 전압들에 의해 여기되고, 서브-영역들(96-99)에 합쳐지는(joining) 벡터들을 구현한다. 서브-영역들(96-99) 각각 내에서, 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 제어기(64)에 의해 지시됨에 따라 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터의 전압들에 의해 여기된다. 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 서브-영역들(96-99) 사이의 상기 벡터링 동안 이외에는 마스크된 영역(91)에 대응하는 그들 어드레스들에 대해서는 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터의 전압들에 의해 여기되지 않는다.

대표적인 실시예에서, 서브-영역(96)은 마스크된 영역(91)에 의해 서브-영역(99)으로부터 분리되고, 또한 이와 유사하게, 서브-영역(97)은 마스크된 영역(91)에 의해 서브-영역(98)으로부터 분리된다. 각각의 이미지 프레임에 있어서, 서브-영역(96)은 초기에 1차 전자 빔(25)에 의해 래스터 스캔되고, 1차 전자 빔(25)은 서브-영역(97)을 위한 시작 코너까지 벡터링되고, 서브-영역(97)은 래스터 스캔되며, 1차 전자 빔(25)은 서브-영역(98)을 위한 시작 코너까지 벡터링된다. 결국, 1차 전자 빔(25)은 서브-영역(99)의 끝 위치로부터 서브-영역(96)을 위한 시작 코너로 다시 벡터 스캔되어 그 루프의 시작으로 리턴하고, 그 다음 프레임이 개시된다.

이미지 디스플레이 제어 유닛(40) 및 디스플레이 버퍼(54)는 샘플(36) 상의 1차 전자 빔(25)의 래스터 스캔들 및 벡터들과 동기화된다. 1차 전자 빔(25)을 위한 벡터들 및 래스터 스캔들은 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)에 의해 처리된 이미지 데이터로 디스플레이 버퍼(54)를 계속해서 갱신하기 위해 루프를 돌게 되거나 계속해서 반복된다. 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되는 2차 전자 이미지(94)는 디스플레이 버퍼(54)에 의해 리프레시된다. 그리하여, 서브 영역들(96-99)의 2차 전자 이미지(94)가 도 3에 도시된 모습으로 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되도록 한다. 이미지화되지 않은 영역(92)은 2차 전자 이미지(94) 내에 포함된다.

빔(25)이 벡터 종료점으로부터 벡터 시작점으로 시프트되므로, 제어기(64)는 1차 전자 빔(25)을 블랭크하기 위해 전자 빔 제어 유닛(44)의 빔 블랭킹 제어 모듈(52)을 선택적으로 사용할 수 있다. 마스크된 영역(91)을 가로지르는 샘플(36) 상의 벡터들 각각의 일부분들의 빔 블랭킹은 1차 전자 빔(25)이 마스크된 영역(91)으로 들어가지 못하도록 한다.

도 5 및 6을 참조하고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 구조(82) 부근의 이미지화된 표면 영역은 직사각형 서브-영역들(100-103) - 이 직사각형 서브-영역들(100-103)은 1차 전자 빔(25)에 의해 래스터 스캔됨 - 로 분할될 수 있다. 서브-영역들(100-103)의 사용은 전자 빔 제어 유닛(44)의 빔 블랭킹 제어 모듈(52)의 동작 또는 빔 블랭킹에 대한 필요성을 없앨 수 있다. 도 2, 3 및 4의 실시예에서와 같이, 마스크된 영역(91)은 디바이스 구조(82)의 민감한 영역과 일치하도록 정의된다. 그런 다음, 마스크된 영역(91)은 1차 전자 빔(25)에 대한 디바이스 구조(82)의 민감한 영역의 노출을 피하는 한편, 샘플(36) 상의 시계(75) 및 프로브들(24, 26, 28, 30)을 이미지화하는데 필요한 서브-영역들(100-103)을 위한 경계들을 정의하기 위해 제어기(64)에 의해 사용된다.

제어기(64)는 서브-영역들(100-103) 각각을 위한 래스터 세트의 시작 코너, 스윕 레이트(또는 증가 움직임(incremental movement)을 위한 드웰 및 스텝 레이트), 서브-영역들(100-103) 내의 각각의 스캔 라인의 시작 위치, 서브-영역들(100-103) 내의 각각의 스캔 라인의 끝 위치, 서브-영역들(100-103) 각각에 대한 높이를 결정한다. 전자 빔 제어 유닛(44)의 래스터 제어 모듈(48)은, 1차 전자 빔(25)에 대한 마스크된 영역(91) 노출을 방지하는 배치(ordering)로 서브-영역들(100-103)에서 래스터 스캔들을 실행하기 위해 제어기(64)에 의해 사용된다. 서브-영역들(100-103) 각각 내에서, 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)은 래스터 제어 모듈(48) 및 제어기(64)의 제어하에서 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터의 전압들에 의해 여기된다.

비디오 디스플레이 유닛(42) 상의 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)에 의해 발생된 래스터 박스들은 1차 전자 빔(25)의 래스터 세트와 공간적으로 동기화되어, 샘플(36) 상의 시계(75)의 2차 전자 이미지(94)가 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되도록 한다. 이를 위해, 비디오 디스플레이 유닛(42)의 래스터 스캔 라인들은 이미지 디스플레이 제어 유닛(40) 및 제어기(64)에 의해 서브-영역들(100-103)에 대응하는 서브-영역들로 분할된다. 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이되는 2차 전자 이미지(94)는 샘플(36) 상의 시계(75) 내의 마스크된 영역(91)에 대응하는 이미지(94)에서 내포된 이미지화되지 않은 영역(92)을 갖는 도 3에 도시된 바와 같은 모습을 갖는다.

2차 전자 이미지(94)에서의 선명도(clarity)를 위해, 샘플(36) 상의 시계(75)에서 래스터 세트 내의 서브-영역들(100-103)은 상대적으로 높은 스캔 레이트로 루프될 수 있다. 이는 프로브들(24, 26, 28, 30)의 팁들 및 시계(75) 위에서 샘플(36)의 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 실시간으로 렌더링(rendering)하는 것을 가능하게 한다. 이와는 다르게, 이미지들을 획득하고 비디오 디스플레이 유닛(42) 상에 디스플레이된 2차 전자 이미지(94)를 계속해서 리프레시하기 위해, 디스플레이 버퍼(54)가 사용될 수 있다. 이 경우, 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)으로부터 디스플레이 버퍼(54)에 이미지 데이터를 라이트(write)하는 것은 샘플(36) 상의 시계(75)를 가로질러 1차 전자 빔(25)의 래스터 스캔된 서브-영역들(100-103)과 동기화된다.

빔 블랭킹 제어 모듈(52)은 이 실시예에서는 사용되지 않는다. 그 대신에, 서브-영역들(100-103) 각각 내에서의 스캔 라인들을 발생시키기 위해, 제어기(64)의 제어 하에서, 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로부터 스캔 코일들(14, 16, 18, 20)에 인가된 여기 전압들이 사용된다. 예를 들어, 서브-영역(100) 내의 모든 래스터 스캔 라인들은 서브-영역(101) 내의 래스터 스캔 라인들이 스윕(sweep)되기 전에 스윕되고, 서브-영역(101) 내의 모든 래스터 스캔 라인들은 서브-영역(103) 내의 래스터 스캔 라인들이 스윕되기 전에 스윕되며, 서브-영역(103) 내의 모든 래스터 스캔 라인들은 서브-영역(102) 내의 래스터 스캔 라인들이 스윕되기 전에 스윕된다.

도 7을 참조하고 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터-지원 설계(computer-aided design, CAD) 및 CAD 내비게이션이 1차 전자 빔(25)의 마스킹과 함께 이용된다. 초기에 제어기(64)는 타겟된 디바이스 구조(82)로부터 원격인 칩 영역 위에서 프로브들(24, 26, 28, 30)을 샘플(36)과 정렬시키기 위해 스테이지 제어기(34)가 샘플 스테이지(22)를 동작시키도록 한다. 초기 정렬을 위해 선택된 위치 때문에, 디바이스 구조(82)는 1차 전자 빔(25)에 노출되지 않는다. 타겟된 디바이스 구조(82)를 위한 CAD 레이아웃(108)은 프로브들(24, 26, 28, 30)의 2차 전자 이미지(94) 위에 중첩(overlay or superimpose)된다. CAD 레이아웃(108)은 디바이스 구조(82)에 대응하는 피쳐들을 포함하고, 컨택들(84, 86, 88, 90)에 대응하는 피쳐들(84b, 86b, 88b, 90b)을 포함한다. 그런 다음, 프로브들(24, 26, 28, 30)이 정렬(align)된다. 2차 전자 이미지(94)는 상기 프로빙 세션 동안 마지막의 높은 배율에 대응하는 배율로 캡쳐된다. 또한 마지막의 높은 배율로 디바이스 구조(82)에 대해 마스크된 영역(91)이 정의된다.

다음으로, 1차 전자 빔(25)은 스위치 오프되어, 샘플(36)로부터 2차 전자 방출이 중단되도록 한다. 제어기(64)는 CAD 데이터를 사용하여 스테이지 제어기(34)를 동작시켜, 샘플 스테이지(22)가 샘플(36)을 이동시키도록 하고, 그래서, 디바이스 구조(82) 주위의 영역이 그것이 제어기(64)에 의해 회복될 때 1차 전자 빔(25)에 노출될 것이다. 상기 샘플 스테이지의 해상도 및 상기 프로빙 세션 동안 사용될 높은 배율에 의존하여, 상기 기기 배율은 상기 마지막의 높은 배율에 가장 가까운 배율로 세트된다. 그러나 그 배율에서 1차 전자 빔(25)이 스위치온될 때 타겟된 디바이스 구조(82)가 시계 내에 있을 것이라는 것이 보장될 수 있다. 일 실시예에서,상기 CAD 데이터를 사용하는 CAD 내비게이션의 정확도(accuracy)는 50 나노미터에 가깝거나 50 나노미터를 넘어설 수 있다.

그런 다음, 상기 프로빙 세션이 개시된다. 1차 전자 빔(25)이 스위치온되고 샘플(36) 상의 시계(75)는 높은 배율로 이미지화된다. 마스크된 영역(91)의 즉각적인(instantaneous) 존재 - 이는 위에서 설명된 것이 미리 프로그램됨 - 는 1차 전자 빔(25)에 대한 노출에 대비하여 디바이스 구조(82)의 민감한 영역을 보호한다. 2차 전자 이미지화가 개시된 후, 마스크된 영역(91) 및 프로브들(24, 26, 28, 30) 아래의 샘플(36)의 배치는, 필요하다면, 가능한 한 신속하게, 미세 조정(fine tune)된다. 프로브들(24, 26, 28, 30)이 컨택들(84, 86, 88, 90)로 낮춰지고, 디바이스의 전기적 측정은 샘플(36) 상의 마스크된 영역(91)을 1차 전자 빔(25)에 노출시키지 않고서 실행된다. 빔(25)을 온 상태로 유지함으로써 프로브들(24, 26, 28, 30)에 있어서 상기 프로빙 세션 동안 증가된 압력 및/또는 옆으로의 움직임이 모니터될 수 있다.

도 8 및 9를 참조하고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로빙 세션 동안 디바이스 구조(82)의 민감한 영역으로 전달된 전자 도즈를 감소시키기 위해, 1차 전자 빔(25)을 위한 차등 래스터 스캔 레이트들(differential raster scan rates)이 적용된다. 1차 전자 빔(25)은 래스터 박스(124)에서 비교적 빠른 레이트로 전자 빔 제어 유닛(46) 및 제어기(64)의 지시하에 시계(126) 내에서 스캔된다. 래스터 박스(124)는 샘플(36) 상에 마스크된 영역(91)으로 공간적으로 등록된다. 샘플(36) 상의 시계(126)의 나머지는 상기 빠른 스캔 레이트보다 상당히 낮은 비교적 느린 스캔 레이트로 전자 빔 제어 유닛(46) 및 제어기(64)의 지시하에 1차 전자 빔(25)에 의해 스캔된다. 상기 느린 스캔 레이트 및 빠른 스캔 레이트는 1차 전자 빔(25)에 대한 이미지화된 점 각각에서의 서로 다른 드웰 세팅들에 의해 수립될 수 있다. 프로브들(24, 26, 28, 30) 및 샘플(36)의 표면은 상기 전기적 측정 동안 2차 전자 이미지(94)에서 이미지화될 수 있다.

비디오 디스플레이 유닛(42) 상의 이미지 디스플레이 제어 유닛(40)에 의해 렌더링된 2차 전자 이미지(94)는 1차 전자 빔(25)과 동기화된다. 상기 기기 사용자는 사용자 인터페이스(74), 제어기(64), 및 샘플(36)로부터 획득된 2차 전자 이미지(94)를 채용하여, 샘플(36) 상의 마스크된 영역(91)과 링크된 고속 래스터 박스(124)를 정의한다. 고속 래스터 박스(124)의 길이 및 높이는 전자 빔 제어 유닛(44)의 래스터 제어 모듈(48)에 의해 사용된 파라미터들을 세팅함에 의해 사용자에 의해 정의된다. 상기 사용자 세팅들에 기초하여, 2차 전자 이미지(94) 내에 인셋(inset)된 고속 래스터 박스(124)를 구현하기 위해, 제어기(64)는 래스터 제어 모듈(48)로부터 전자 빔 제어 유닛(44) 내의 스캔 신호 발생기 회로(46)로 명령들을 제공한다. 각각의 래스터 스캔 라인에 있어서, 어떤 점에서의 1차 전자 빔(25)의 드웰 시간은 고속 래스터 박스(124)의 외부 둘레 내에서보다 고속 래스터 박스(124)의 바깥에서 더 느리다.

고속 래스터 박스(120) - 이는 샘플(36) 상의 고속 래스터 박스(124)에 대응함 - 는 2차 전자 이미지(94)에서 나타난다. 고속 래스터 박스(120) 내의 대상물들(objects)은 2차 전자 이미지(94)에서는 반투명(translucent)한 것으로(또는 해상도가 더 낮은 것으로) 보이고, 고속 래스터 박스(120)의 바깥의 이미지 품질은 상대적으로 높은 해상도를 갖는다. 상기 기기 사용자는 2차 전자 이미지(94)의 고속 래스터 박스(120) 내의 컨택의 점들에서 프로브들(24, 26, 28, 30)을 시각화(visualize) 및 모니터할 수 있다. 고속 래스터 박스(120) 바깥의 프로브들(24, 26, 28, 30)의 저속 이미지화는 압력이 증가했는지를 결정하기 위해 프로브들(24, 26, 28, 30)의 생크들(shanks)의 이미지들을 사용자가 명확하게 보여주도록 할 수 있다. 샘플(36) 상의 고속 래스터 박스(124)에서의 1차 전자 빔(25)의 스캔 레이트는 150%, 200%, 500% 등으로 조정될 수 있고, 또는 샘플(36)의 시계(126)의 나머지에 대해서는 스캔 레이트의 몇몇 다른 사용자 정의 퍼센티지로 조정될 수 있다.

다른 실시예에서, 고속 래스터 박스(124)는, 1차 전자 빔(25)에 대해 어떠한 노출도 받지 않고 또한 시계(126) 내에 인셋된 마스크된 영역(미도시)을 가질 수 있다. 상기 느린 스캔은 고속 래스터 박스(124)에서의 빠른 스캔에 앞서 이러한 마스크된 영역으로 수행된다. 스캔들의 이러한 조합은 루프되거나 순환되고, 디스플레이 버퍼(54)는 스캔들을 캡쳐하기 위해 사용되고, 비디오 디스플레이 유닛(42) 상의 2차 전자 이미지(94)는 디스플레이 버퍼(54)로부터 리프레시된다.

본 발명의 또 다른 실시예들에 있어서, 상기 프로빙 세션 동안 1차 전자 빔(25)에 노출된 디바이스 구조(82)에 전달되는 전자 도즈를 최소화하기 위해, 앞서 기술된 여러 가지 접근법들이 조합되어 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 6과 관련하여 기술된 바와 같이, 래스터 스캐닝을 위한 서브-영역들, 도 2 및 3의 마스크된 래스터 스캔 접근법은 서로 조합되어 사용될 수 있다. 여기서 낮은 배율의 스캔들 레퍼런스는, 래스터 스캐닝이거나, 벡터 스캐닝이거나, 이미지화를 위해 둘 다 이용되는가에 상관없이, 높은 배율 스캔들과 비교시 줄어드는 가속 전압들 및/또는 빔 전류들로 수행될 수 있다. 비록 위에서 프로브들(24, 26, 28, 30)을 모니터하기 위해 디바이스 전기적 측정들 동안 전자 빔 방사 및 이미지화가 수행되는 것으로 기술되지만, 프로브들(24, 26, 28, 30)을 모니터하는 것을 없앨 수 있고 또한 측정들 동안 1차 전자 빔(25)을 턴오프할 수 있다.

여기에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예들을 기술할 목적으로 사용된 것이지, 발명의 범위를 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 여기에 사용되는 바와 같이, "하나", "일", 및 "한" 등은 그 맥락에서 명확하게 다르게 표시되어 있지 아니하다면 복수 형태들도 또한 포함하는 것으로 의도된다. 또한 "포함하다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어들은 본 명세서에서 사용되는 경우, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 구성요소들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 명시하지만, 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 구성요소들, 컴포넌트들, 및/또는 이것들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라는 것을 이해해야 할 것이다. 더욱이, "포함하다", "갖는", 갖는다", "가진" 등의 용어들, 또는 이것들의 변형 용어들이 상세한 설명 또는 청구항들에서 사용되고 있는데, 이러한 용어들은 "포함하는" 이라는 용어와 유사한 방식으로 폭넓은 의미로서 사용된다. 또한 본 발명의 실시예들의 특징들은 도면들에서 그 크기가 맞게 도시된 것은 아니라는 것도 이해해야 할 것이다.

이하의 청구항들에서의 대응하는 구조들, 재료들, 작용들, 및 모든 수단 또는 단계 플러스 기능의 균등물들은 구체적으로 청구되는 바와 같이 다른 청구되는 구성요소들과 함께 그 기능을 수행하기 위한 어떤 구조, 재료, 또는 작용을 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명에 관한 기술은 예시 및 설명의 목적으로 제시된 것이지, 개시된 그 형태대로 발명을 총 망라하려고 하거나 발명의 범위를 한정하려는 의도로 제시된 것은 아니다. 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고서 많은 변경 및 개조 예들이 있을 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자들에게는 자명하다 할 것이다. 실시예는 발명의 원리들 및 실제 어플리케이션을 가장 잘 설명하기 위해, 그리고 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자들이 생각해 낸 그 특정 사용에 적합한 많은 변경 예들을 갖는 여러 가지 실시예들에 대해 발명을 이해할 수 있도록 하기 위해 선택되고 기술되었다.

Claims

적어도 하나의 프로브를 사용하여 샘플 상의 디바이스 구조를 나노프로브하는 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로브를 상기 디바이스 구조의 제1 영역 및 제2 영역에 대해 상대적으로 포지션하는 단계;
상기 제1 영역과 상기 적어도 하나의 프로브를 가로질러(across), 대전된 입자 빔을 스캔하는 단계;
상기 대전된 입자 빔이 상기 제1 영역을 가로질러 스캔될 때, 상기 제2 영역을 상기 대전된 입자 빔에 대한 노출로부터 마스크하는 단계; 및
2차 전자 이미지 - 상기 2차 전자 이미지는 이미지화된 부분들(imaged portions)로서 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브를 포함하고 이미지화되지 않은 부분(non-imaged portion)으로서 상기 제2 영역을 포함함 - 를 형성하기 위해, 상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출된 2차 전자들을 수집하는 단계를 포함하는,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 영역을 마스크하는 단계는,
상기 대전된 입자 빔이 상기 제2 영역을 때리는(impinge) 것을 방지하기 위해 상기 제2 영역 내에서 상기 샘플 상의 스캔된 위치들에 대해 상기 대전된 입자 빔을 블랭크(blank)하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 2에 있어서, 상기 대전된 입자 빔을 블랭크하는 단계는,
상기 대전된 입자 빔이 상기 샘플로부터 위로 구경 조리개(aperture stop)를 때리도록(impinge) 편향시키는 효과가 있도록, 하나 또는 그 이상의 편향판들에 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 대전된 입자 빔을 스캔하는 단계는,
상기 대전된 입자 빔을 상기 샘플에 대해 상대적으로, 복수의 스캔 라인들로서 래스터 스캔(raster scan)하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
상기 스캔 라인들이 상기 제2 영역에 들어가지 못하도록 하기 위해 상기 제2 영역 내에서 상기 샘플 상의 스캔된 위치들에 대해 상기 대전된 입자 빔을 블랭크(blank)하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 영역을 가로질러 상기 대전된 입자 빔을 스캔하는 단계는,
상기 제1 영역 내에 한정된 복수의 벡터 스캔 라인들에서 상기 샘플 상의 상기 대전된 입자 빔을 이동시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 6에 있어서, 상기 방법은,
비디오 디스플레이 유닛 상에 상기 2차 전자 이미지를 디스플레이하는 단계; 및
상기 비디오 디스플레이 유닛 상에 디스플레이되는 상기 2차 전자 이미지를 상기 대전된 입자 빔의 상기 벡터 스캔 라인들과 동기화하기 위해 디스플레이 버퍼를 사용하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 영역을 마스크하는 단계는,
상기 제1 영역을 상기 샘플 상의 복수의 직사각형 서브-영역들로 분할하는 단계; 및
상기 직사각형 서브-영역들 각각에 대해, 상기 대전된 입자 빔을 상기 샘플에 대해 상대적으로, 복수의 래스터 스캔 라인들로서 래스터 스캔(raster scan)하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 8에 있어서, 상기 방법은,
상기 2차 전자 이미지를 비디오 디스플레이 유닛 상에 디스플레이하는 단계; 및
상기 비디오 디스플레이 유닛 상의 래스터 스캔 라인들을 상기 직사각형 서브-영역들 각각에서의 상기 래스터 스캔 라인들과 동기화하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 8에 있어서, 상기 방법은,
상기 샘플 상의 상기 대전된 입자 빔을 복수의 벡터들에 이동시키는 단계 - 그리하여, 상기 직사각형 서브-영역들 각각의 래스터 스캔 라인들이 상기 벡터들 중 하나의 종료점에서 시작하고 상기 벡터들 중 다른 하나의 시작점에서 끝나도록 함 - 를 포함하는,
방법.
청구항 10에 있어서, 상기 제2 영역을 마스크하는 단계는,
상기 제2 영역을 가로지르는 상기 샘플 상의 벡터들 각각의 부분들에 대해 상기 대전된 입자 빔을 블랭크하는 단계 - 그리하여, 상기 래스터 스캐닝 동안, 상기 대전된 입자 빔이 상기 제2 영역을 때리지 않게 됨 - 를 더 포함하는,
방법.
청구항 10에 있어서, 상기 방법은,
상기 2차 전자 이미지를 비디오 디스플레이 유닛 상에 디스플레이하는 단계; 및
상기 비디오 디스플레이 유닛 상의 벡터들 및 래스터 스캔 라인들을 상기 대전된 입자 빔의 벡터들 및 래스터 스캔 라인들과 동기화하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 방법은,
상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출된 2차 전자들을 수집하는 동안, 상기 디바이스 구조로부터 전기적 측정을 획득하기 위해 상기 적어도 하나의 프로브를 사용하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 13에 있어서, 상기 방법은,
상기 전기적 측정을 위해 상기 적어도 하나의 프로브를 상기 디바이스 구조의 컨택과 접촉시키는 단계; 및
상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출된 2차 전자들을 수집하는 동안, 상기 적어도 하나의 프로브의 생크(shank)의 변형 또는 상기 컨택에 대해 상대적인 상기 적어도 하나의 프로브의 팁의 옆으로의 움직임(lateral movement)을 관찰하기 위해, 상기 2차 전자 이미지에서 상기 적어도 하나의 프로브를 모니터하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 대전된 입자 빔은 1차 전자 빔인,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 방법은,
상기 2차 전자 이미지를 비디오 디스플레이 유닛 상에 디스플레이하는 단계; 및
상기 비디오 디스플레이 유닛 상의 스캔 라인들을 상기 대전된 입자 빔의 스캐닝과 동기화하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 1에 있어서, 상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 대해 상대적으로 상기 적어도 하나의 프로브를 포지션하는 단계는,
상기 디바이스 구조의 컴퓨터 지원 설계(CAD) 레이아웃을 사용하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 대해 상대적으로 상기 적어도 하나의 프로브를 포지션하는 단계; 및
상기 대전된 입자 빔이 상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역을 가로질러 스캔되기 전에, 상기 디바이스 구조의 상기 제1 영역이 상기 적어도 하나의 프로브에 대해 상대적으로 포지션되도록, CAD 내비게이션 데이터를 사용하여 상기 적어도 하나의 프로브에 대해 상대적으로 상기 샘플을 이동시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 17에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 대해 상대적으로 상기 적어도 하나의 프로브를 포지션하는 단계는,
상기 디바이스 구조로부터 원격으로 상기 샘플 상의 위치에서, 상기 적어도 하나의 프로브의 또 다른 2차 전자 이미지를 획득하는 단계;
상기 적어도 하나의 프로브의 상기 2차 전자 이미지 위에 상기 디바이스 구조의 CAD 레이아웃을 중첩시키는 단계; 및
상기 CAD 레이아웃에 대해 상대적으로 상기 적어도 하나의 프로브를 포지션하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 17에 있어서, 상기 방법은,
상기 디바이스 구조의 CAD 레이아웃에 대해 상대적으로 상기 제2 영역을 위한 경계들을 정의하는 단계를 더 포함하는,
방법.
적어도 하나의 프로브를 사용하여 샘플 상의 디바이스 구조를 나노프로브하는 방법에 있어서,
상기 디바이스 구조의 제1 영역 및 제2 영역에 대해 상대적으로 상기 적어도 하나의 프로브를 포지션하는 단계;
제1 스캔 레이트로 상기 제1 영역을 가로질러, 대전된 입자 빔(charged particle beam)을 스캔하는 단계;
상기 제1 스캔 레이트보다 더 빠른 제2 스캔 레이트로 상기 제2 영역을 가로질러, 상기 대전된 입자 빔을 스캔하는 단계; 및
2차 전자 이미지 - 상기 2차 전자 이미지는 이미지된 부분들로서 상기 제1 및 제2 영역들 그리고 상기 적어도 하나의 프로브를 포함함 - 를 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 영역들 그리고 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출된 2차 전자들을 수집하는 단계를 포함하는,
방법.
청구항 20에 있어서, 상기 방법은,
상기 디바이스 구조의 상기 제1 및 제2 영역들 그리고 상기 적어도 하나의 프로브로부터 방출된 2차 전자들을 수집하는 동안, 상기 디바이스 구조로부터 전기적 측정을 획득하기 위해 상기 적어도 하나의 프로브를 사용하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 20에 있어서, 상기 방법은,
상기 2차 전자를 비디오 디스플레이 유닛 상에 디스플레이하는 단계; 및
상기 비디오 디스플레이 유닛 상의 래스터 스캔 라인들(raster scan lines)을 상기 대전된 입자 빔의 스캐닝과 동기화하는 단계를 더 포함하는,
방법.
청구항 20에 있어서, 상기 제2 영역으로부터 방출된 단위 면적당 상기 2차 전자들의 강도(intensity)는 상기 제1 영역으로부터 방출된 단위 면적당 상기 2차 전자들의 강도보다 더 낮아서, 상기 제1 영역이 상기 제2 영역보다 더 높은 해상도를 갖고서 상기 2차 전자 이미지에 디스플레이되도록 하는,
방법.
청구항 20에 있어서, 상기 대전된 입자 빔은 1차 전자 빔인,
방법.